DE4123955C2 - Vorrichtung zum Vermessen von Fahrzeugen, insbesondere bei der Bestimmung der Auswirkungen von Crash-Versuchen - Google Patents
Vorrichtung zum Vermessen von Fahrzeugen, insbesondere bei der Bestimmung der Auswirkungen von Crash-VersuchenInfo
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Description
Um die Auswirkungen eines Crashs bei einem Fahrzeug unter
suchen zu können, wird das Fahrzeug an mehreren Stellen mit
Meßpunkten versehen. Um die Auswirkungen eines Crashs beur
teilen zu können, werden nun die Meßpunkte vor dem Versuch
mit Hilfe einer Meßplatte eingemessen, mit der die Lage jedes
Meßpunktes in Längsrichtung (X-Achse), Querrichtung (Y-Achse)
und in der Höhe (Z-Achse) hinsichtlich seiner Koordinaten im
durch die Meßplatte gebildeten Grundkoordinatensystems
eingemessen wird. Die Werte der einzelnen Koordinaten werden
durch Abstandsmessungen ermittelt, wobei insbesondere die
Messung in Querrichtung, d. h. in Richtung der Y-Achse, mit
Hilfe einer entsprechenden Meßnadel erfolgt. Die Meßwerte
werden von den Skalen abgelesen und im Meßprotokoll niederge
schrieben. Da jedoch nicht alle Meßpunkte auf der Außenfläche
eines Fahrzeuges angeordnet sind, sondern auch vielfach Meß
punkte im Innenraum der Karosserie, sei es im Motorraum, sei
es im Fahrgastraum, angebracht werden müssen, bereitet das
Einmessen große Probleme, da eine direkte Messung von den
Achsen des Grundkoordinatensystems aus nicht möglich ist.
Es müssen vielmehr unterschiedliche Verlängerungen einge
setzt werden, da beispielsweise bei Meßpunkten im Innenraum
"um die Ecke" gemessen werden muß. Dies ist sehr zeitaufwen
dig und führt wegen der zusätzlichen Belastung des Meßarmes
bzw. der Meßnadel zu Meßfehlern. Eine exakte Protokollierung
der eingesetzten Verlängerungen und eine exakte Addition
oder Subtraktion der über die Verlängerungen ermittelten
Werte ist Voraussetzung für die Berechnung eines jeden ein
zelnen Meßpunktes. Diese Meßarbeiten sind schon beim unver
formten Fahrzeug sehr schwierig. Die Nachmessung nach Durch
führung des Crashs wird schon dadurch schwierig, daß das
verformte Fahrzeug auf der Meßplatte in gleicher Ausrichtung
seiner idealen Längs-Mittel-Achse auf der Meßplatte ausge
richtet werden muß, wie dies bei der Meßaufnahme vor dem
Versuch vorgenommen wurde. Auch dies ist sehr zeitaufwendig
und Ursache von Fehlern.
Aus der DE-PS 31 16 215 ist eine Anordnung zum Vermessen
von Fahrzeugen bekannt, bei welcher ausgewählte Meßpunkte
mit einem Lichtstrahl angepeilt werden. Dazu weist die
Vorrichtung einen parallel zum Fahrzeug ausgerichteten
Meßbalken auf, auf welchem Licht-Umlenkeinheiten vorgesehen
sind, die das Licht von einer Lichtquelle auf den zu messenden
Punkt richten. Bei dieser Vorrichtung ist es lediglich
möglich, Messungen in einer Ebene durchzuführen. Die Bestimmung
von räumlichen Koordinaten, die zur Auswertung eines Crash-
Versuchs benötigt werden, ist mit dieser Vorrichtung nicht
möglich. Ferner ist es erforderlich, daß die Meßpunkte
mit dem Lichtstrahl von dem Meßbalken anpeilbar sein müssen.
Andernfalls müssen bei dieser Vorrichtung von der Bodengruppe
des zu vermessenden Fahrzeugs herabhängende Lineale oder
entsprechend ausgerichtete Umlenkvorrichtungen vorgesehen
werden. Die Verwendung derartiger Zwischenglieder erhöht
jedoch die Ungenauigkeit einer Messung, da eine Vielzahl
von Spiegeln für die Erfassung eines Meßwertes erforderlich
sind, die jeweils eine Fehlerquelle darstellen.
Aus der DE-OS 34 26 978 ist ein Höhenmeß- und Anreißgerät
bekannt, bei welchem der Abstand zwischen dem Meßwerkzeug
und dem zu messenden Werkstück mittels einer Lichtquelle
und einer im Winkel dazu angeordneten Foto-Diodenzeile
gemessen wird, um die Dimension des Werkstücks in drei
Meßachsen zu erfassen. Die Bestimmung von räumlichen Koordinaten
eines beliebig ausgebildeten Meßobjekts ist mit dieser
Vorrichtung nicht möglich, da jeweils nur der Abstand zwischen
dem Meßpunkt und dem Meßwerkzeug ermittelt werden kann.
Aus der Druckschrift FhG-Berichte 2-84, Seite 47-50,
München 1984, ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Position
eines beweglichen Meßpunkts bekannt, bei welchem der zu
messende Punkt von zwei Laserstrahlen, die von einem orts
festen Punkt ausgehen, gleichzeitig angepeilt wird und
die Lage des Ortes durch die gemessenen Winkel errechnet
wird. Dabei ist Voraussetzung, daß der zu messende Punkt
stets von beiden Laserstrahlen erfaßt werden kann. Eine
Vermessung eines Meßpunkts beispielsweise im Inneren eines
Fahrzeugs oder von Punkten, die lediglich von einem Laser
strahl angepeilt werden können, ist nicht möglich.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zu schaffen, mit der die räumlichen Koordinaten des jeweils
zu bestimmenden Meßpunktes auch an von außen nicht anpeil
baren Stellen berührungslos zu erfassen sind und so eine
sehr viel höhere Meßgenauigkeit und Zuverlässigkeit der
Meßergebnisse bei erheblicher Zeitersparnis erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst.
Der Grundgedanke des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchzuführenden
Meßverfahrens besteht darin, daß
der gesuchte Meßpunkt als Schnittpunkt von zwei oder mehr
Geraden in dem durch das Grundkoordinatensystem X, Y, Z
definierten Raum ermittelt wird. Hierzu bedient man sich
des Hilfskoordinatensystems X′, Y′, Z′, dessen Lage über
seinen Nullpunkt aufgrund seiner
gleichachsigen Ausrichtung im Grundkoordinatensystem bei
entsprechender Verschiebung einfach zu erfassen ist. Der
Nullpunkt des Hilfskoordinatensystems bleibt immer problemlos
zugänglich. Der Nullpunkt bildet zugleich für die jeweilige
Messung den sogenannten Grundpunkt, von dem aus nun der Licht
strahl auf den zu erfassenden Meßpunkt gerichtet wird. Da
der Meßpunkt kontrastbildend, beispielsweise reflektierend,
ausgebildet ist, läßt sich der Meßpunkt P mit Hilfe eines
scharfen Lichtstrahles - vorzugsweise eines Laserlichtstrah
les - exakt einpeilen. Die Winkellage des Lichtstrahles im
Hilfskoordinatensystem läßt sich nun durch
die Ablesung zweier Winkel ohne weiteres erfassen. Für den
einzumessenden Meßpunkt P werden nun nach Verschiebung des
Hilfskoordinatensystems wiederum
die Koordinaten des durch den Nullpunkt des Hilfskoordinaten
systems definierten Grundpunktes im Grundkoordinatensystem X, Y, Z erfaßt, sowie die Winkellage
des vom Nullpunkt zum Meßpunkt P weisenden Lichtstrahles
durch die Messung zweier Winkel. Da der Abstand der
beiden Grundpunkte voneinander bekannt ist und die Winkel
lagen der beiden für die Einteilung des Meßpunktes P gemes
senen Lichtstrahlen ebenfalls bekannt sind, läßt sich nunmehr
die Lage des Meßpunktes P aus diesen Meßwerten errechnen. Der
"Abstand" r zwischen dem Nullpunkt
des Hilfskoordinatensystems und einen angepeilten Meßpunkt
erfüllt dann bezogen auf das Hilfskoordinatensystem
die Gleichungen
X′ = Xα · cos α = r · cos α · cos β
Y′ = r · sin β
Z′ = Xa · sin α = r · sin α · cos β
Y′ = r · sin β
Z′ = Xa · sin α = r · sin α · cos β
Dabei bezeichnet Xα die senkrechte Projektion des Abstands r in die
X′Z′-Ebene, α den Winkel zwischen X′ und Xα und β den
Winkel zwischen r und Xα.
Als weitere Werte kommen hier noch die jeweiligen Koordinaten
des Grundpunktes im Grundkoordinatensystem hinzu, so daß
die Lage des Punktes in dem durch das Grundkoordinatensystem
definierten Raum wie folgt definiert ist:
X = XL + r cos α · cos β
Y = XL + r sin β
Z = ZL + r sin α · cos β
Y = XL + r sin β
Z = ZL + r sin α · cos β
wobei die Koordinaten XL, YL und ZL die Koordinaten des Null
punktes des Hilfskoordinatensystems im Grundkoordinatensystem
sind. Da der vorstehend beschriebene Meßvorgang nun von zwei
Grundpunkten im Grundkoordinatensystem aus erfolgt, die je
weils definiert sind durch die Koordinaten des Nullpunktes
des Hilfskoordinatensystems, dann ergibt sich für einen
Meßpunkt P mit den zu bestimmenden Koordinaten X, Y und Z
aufgrund der Anpeilung von zwei Grundpunkten aus folgendes
Gleichungssystem:
XL1 + r₁ cos α₁ cos β₁ = X = XL2 + r₂ cos α₂ cos β₂ (1)
YL1 + r₁ · sin β₁ = Y = YL2 + r₂ sin β₂ (2)
ZL1 + r₁ · sin α₁ cos β₁ = Z = ZL2 + r₂ sin α₂ cos β₂ (3)
Dabei sind die Größen XL1, YL1, ZL1, XL2, YL2, ZL2, sowie
α₁, α₂, β₁ und β₂ gemessen. Die die Abstände
zwischen Nullpunkt des Hilfskoordinatensystems und Meßpunkt
bezeichnenden Größen r₁ und r₂ müssen nun durch das nach
folgende inhomogene lineare Gleichungssystem bestimmt werden:
r₁ cos α₁ cos β₁ - r₂ cos α₂ cos β₂ + XL1 - XL2 = 0
r₁ sin β₁ - r₂ sin β₂ + YL1 - YL2 = 0
r₁ sin α₁ cos β₁ - r₂ sin α₂ cos β₂ + ZL1 - ZL2 = 0
r₁ sin β₁ - r₂ sin β₂ + YL1 - YL2 = 0
r₁ sin α₁ cos β₁ - r₂ sin α₂ cos β₂ + ZL1 - ZL2 = 0
Mit den aus diesem Gleichungssystem ermittelten Größen r1
und r2 lassen sich nun die gesuchten Koordinaten des Punktes
X, Y und Z mit Hilfe der vorstehend angegebenen Gleichungen
(1), (2) und (3) berechnen. Der besondere Vorteil dieses
Verfahrens besteht nun darin, daß jeder zu erfassende Meßpunkt
von zwei willkürlich im Grundko
ordinatensystem zu erfassenden Grundpunkten aus angepeilt werden
kann und die einzelnen Meßwerte unmittelbar abgelesen werden
können. Das beim bekannten Verfahren durch die Verwendung
von Verlängerungen notwendige Addieren und/oder Subtrahieren,
das schon aufgrund von Ablesefehlern und zusätzlich durch
Rechenfehler oder Vorzeichenfehler zu erheblichen Fehlmessun
gen führen kann, entfällt beim erfindungsgemäßen Verfahren,
da immer eine direkte Ablesung gegeben ist. Die gemessenen
Werte können dann in einfacher Weise mit modernen Rechnern
verarbeitet werden. Diese Verfahrensweise führt dann zu dem
weiteren Vorteil, daß das Ablesen durch eine Meßperson ent
fallen kann, da über entsprechende elektronische Meßwertauf
nehmer die einzelnen Koordinaten im Grundkoordinatensystem sowie die
beiden Winkel im Hilfskoordinatensystem unmittelbar als elek
tronisch verarbeitete Daten erzeugt, abgespeichert und dann
in einem angeschlossenen Rechner verarbeitet werden können.
Während es grundsätzlich möglich ist, die Anpeilung des Meß
punktes mit Hilfe eines gebündelten Lichtstrahles vorzuneh
men, ist die Verwendung eines Laserstrahles besonders vorteil
haft, da hier unabhängig vom jeweiligen Abstand
r ein definierter Lichtpunkt auf der mit dem Meßpunkt markier
ten Oberfläche erzeugt wird. Da hier nur eine geringe Leucht
dichte für den Laserstrahl benötigt wird, können Laser mit
so geringer Leistung eingesetzt werden, daß hier eine Gesund
heitsgefährdung des Bedienungspersonals nicht gegeben ist.
Die Kontrastbildung kann durch einen Farbauftrag erfolgen.
Da es bei Crash-Versuchen auf die Unversehrtheit der Oberflä
che nicht ankommt reicht es aus, wenn der Meßpunkt durch
einen Körnerschlag markiert wird, so daß hierdurch freige
legte metallisch blanke Oberfläche reflektierend ist und
so der betreffende Meßpunkt einfach anpeilbar ist.
Das vorstehend beschriebene Vermessungsverfahren wird nun
in der Weise durchgeführt, daß zunächst das mit Meßpunkten
markierte Fahrzeug auf der das Grundkoordinatensystem defi
nierenden Meßplatte aufgestellt und die Meßpunkte des unver
formten Fahrzeugs ausgemessen und die Meßwerte abgespeichert und
verarbeitet werden.
Nach dem Crash-Versuch wird dann das verformte Fahrzeug wie
der auf die Meßplatte gesetzt, wobei es entgegen den herkömm
lichen Verfahren nicht erforderlich ist, das Fahrzeug wieder
genau in paralleler Ausrichtung zur Meßplattenachse auszurich
ten, da durch die Verwendung einer Datenverarbeitungsanlage mit
einem entsprechenden Programm die Achsensysteme des unverform
ten Fahrzeugs einerseits und des verformten Fahrzeugs anderer
seits parallelisiert werden können. Damit entfällt das zeit
raubende und aufgrund der Verformungen sehr schwierige paralle
le Ausrichten des verformten Fahrzeugs. Da ferner das zeitrau
bende Protokollieren der einzelnen Meßwerte entfällt und
lediglich die Anpeilung des zu erfassenden Meßpunktes P hin
sichtlich seiner Winkellage sehr genau durchgeführt werden
muß, während alle anderen Koordinatenpunkte automatisch vom
System erfaßt werden, wird auch die manuelle Arbeit erheblich
vereinfacht und so das Durchmessen erheblich beschleunigt.
Dies erlaubt es dann auch, sehr viel mehr Meßpunkte aufzubrin
gen und auch die Meßpunkte an schwierig zugänglichen Stellen -
beispielsweise im Motorraum oder auch im Fahrgastraum -
unterzubringen. Die einzige Bedingung besteht darin, daß
der Meßpunkt über den Lichtstrahl zugänglich sein muß.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 in einem Grundkoordinatensystem X, Y, Z
einen zu erfassenden Meßpunkt P,
Fig. 2 die Lage des Meßpunktes P in einem dem
Grundkoordinatensystem zugeordneten Hilfs
koordinatensystem X′, Y′, Z′,
Fig. 3 perspektivisch und in vergrößerter Dar
stellung die Anpeilung des Meßpunktes P
aus dem Hilfskoordinatensystem,
Fig. 4 die Bestimmung der Winkellage eines zur
Peilung verwendeten Lichtstrahles in der
X′-Z′-Ebene,
Fig. 5 die Bestimmung der Winkellage des zur
Peilung verwendeten Lichtstrahles in der um
α verschwenkten X′-Y′-Ebene,
Fig. 6 in einer Überlagerung die Darstellung der
Einpeilung des Meßpunktes P im Hilfskoordi
natensystem X′, Y′, Z′ in beiden Winkellagen,
Fig. 7 eine Meßvorrichtung zum Vermessen eines
Meßpunkts in der Koordinatenposition gemäß
Fig. 2,
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Meßschlit
tens mit Meßwertaufnehmern zur Erfassung der
Winkellage.
In Fig. 1 ist ein zu erfassender Meßpunkt an einem hier nicht
näher dargestellten Raumkörper in bezug auf seine Koordinaten
in einem durch eine Meßplatte 1 definierten Grundkoordinaten
system X, Y, Z mit der gezeichneten Achsenorientierung dargestellt. Die Raumkoordinaten X, Y, Z des
Punktes P sind unbekannt und sind durch eine berührende Mes
sung, d. h. durch ein Abfahren der einzelnen, die Koordinaten
des Punktes bestimmenden Achsen des Grundkoordinatensystems,
nicht zu erfassen. Um hier berührungslos durch Anpeilen und
einen anschließenden Rechenvorgang die Lage des Meßpunktes P
erfassen zu können, ist dem Grundkoordinatensystem X, Y, Z
ein Hilfskoordinatensystem X′, Y′, Z′ zugeordnet, das gleich
achsig zum Grundkoordinatensystem und parallel zu dessen jewei
ligen Achsen verschiebbar ist, so daß der Nullpunkt des Hilfs
koordinatensystems durch die Koordinaten XL, YL, ZL im Grund
koordinatensystem beschrieben wird, wie dies in Fig. 2 darge
stellt ist. Damit besteht nun die Möglichkeit den Meßpunkt P
anzugeben durch die Koordinaten X=XL+X′, Y=YL+Y′
sowie Z=ZL+Z′.
Da ebenso wie für das Grundkoordinatensystem auch für das
Hilfskoordinatensystem die Koordinaten des Meßpunktes P nicht
unmittelbar in bezug auf die einzelnen Achsen erfaßt werden
können, wird nun der Meßpunkt P in der in Fig. 3
schematisch dargestellten Weise mit Hilfe eines Lichtstrahles
angepeilt. Hierzu wird von einem ersten Grundpunkt G1
der Punkt P, der bezüglich G₁ die Koordinaten X′₁, Y′₁, Z′₁ besitzt, angepeilt und hier
bei zum einen der Erhöhungswinkel α1 gegenüber X′-Y′-Ebene
gemessen und anschließend der Winkel β1 über der
X′-Z′-Ebene in der um den Winkel α1 um die Y′-Achse hochgeschwenkten
X′-Y′-Ebene. Die erfaßten Grundkoordinatenwerte XL1, YL1, ZL1
sowie α1 und β1 werden abgespeichert. Anschließend wird von
einem zweiten Grundpunkt G2, der beispielsweise - wie hier
dargestellt - durch Verschieben entlang der X′-Achse eingenommen
wird, der vorstehend beschriebene Vorgang für den Punkt G2
mit den zugehörigen Meßpunkt-Koordinaten X′2, Y′2 und Z′2 wiederholt, wobei hier
der Meßpunkt P über einen Lichtstrahl angepeilt wird, dessen
Winkellage - wie vorstehend beschrieben - durch die Winkel
α2 und β2 definiert wird.
In Fig. 4 ist der in Fig. 3 dargestellte Pei
lungswinkel α und in Fig. 5 der Peilungswinkel β separat
dargestellt. Fig. 6 zeigt in einer Überlagerung aus Fig. 4
und Fig. 5 die endgültige "Einpeilung" des Punktes P, mit
seinen Koordinaten in bezug auf das Hilfskoordinatensystem
- beispielsweise für den Grundpunkt G1 - gemäß Fig. 3. Zum
besseren Verständnis von Fig. 6 ist die in Fig. 4 und 5
dargestellte, um den Winkel α hochgeschwenkte Meßebene 2 zur
Messung des Winkels β gekennzeichnet.
Der sich aus den Fig. 1 bis 6 in den einzelnen Schritten
ergebende Meßvorgang führt für die Koordinaten X, Y, Z des
Punktes P zu dem Gleichungssystem
XL1 + r₁ cos α₁ cos β₁ = X = XL2 + r₂ cos α₂ cos β₂ (1)
YL1 + r₁ · sin β₁ = Y = YL2 + r₂ sin β₂ (2)
ZL1 + r₁ · sin α₁ cos β₁ = Z = ZL2 + r₂ sin α₂ cos β₂ (3)
wobei lediglich die Abstände r1 und r2 nicht
gemessen werden können, sondern auszurechnen sind. Die Abstände
r1 und r2 lassen sich jedoch durch das nachfolgend wiederge
gebene lineare Gleichungssystem ermitteln:
r₁ cos α₁ cos β₁ - r₂ cos α₂ cos β₂ + XL1 - XL2 = 0
r₁ sin β₁ - r₂ sin β₂ + YL1 - YL2 = 0
r₁ sin α₁ cos β₁ - r₂ sin α₂ cos β₂ + ZL1 - ZL2 = 0
r₁ sin β₁ - r₂ sin β₂ + YL1 - YL2 = 0
r₁ sin α₁ cos β₁ - r₂ sin α₂ cos β₂ + ZL1 - ZL2 = 0
so daß mit den so gewonnenen Größen für r1 und r2 sich mit
Hilfe der Gleichungen (1), (2), (3) die gesuchten Koordinaten
X, Y, Z des Punktes P berechnen lassen. Dieser Rechenvorgang
muß nun für jeden vorgegebenen Meßpunkt an dem Raumkörper,
beispielsweise einem Fahrzeug, durchgeführt werden.
In Fig. 7 ist nun in vereinfachter Form eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. Diese besteht
im wesentlichen aus der Meßplatte 1, die das Grundkoordinaten
system X, Y, Z definiert. An der Meßplatte ist ein Meßfahr
werk 3 in Richtung der X-Achse verfahrbar, wobei das Meßfahr
werk 3 mit Meßwertaufnehmern versehen ist, die den Abstand
X des Meßfahrwerkes 3 zum Ursprung des Grundkoordinatensy
stems erfassen und als Meßsignal vorhalten. Am Meßfahrwerk
3 ist ein erster Meßschlitten 4 angeordnet, der in Richtung
einer zur Z-Achse des Grundkoordinatensystems parallelen
Z-Achse verschiebbar ist. Auch hier ist wieder ein Meßwert
aufnehmer vorgesehen, der unmittelbar den Abstand des Meß
schlittens in Z-Richtung erfaßt. Mit dem Meßschlitten 4 ist
ein Meßschlitten 6 mit Lichtquelle und Winkelmeßkopf verbunden, der in Richtung einer zur
Y-Achse des Grundkoordinatensystems parallelen Hilfsachse 5
verschiebbar ist, und der ebenfalls mit einem Meßwertauf
nehmer in Verbindung steht, der unmittelbar den Abstand
eines Endpunktes L des Meßschlittens 6 in bezug auf die
Z-Achse erfaßt. Der Endpunkt L definiert hierbei den
Nullpunkt des vorstehend beschriebenen Hilfs
koordinatensystems X′, Y′ und Z′, wie es vorstehend in
Fig. 2 dargestellt ist und das die gleiche Orientierung besitzt
wie das Grundkoordinatensystem.
Der Punkt L ist nun der Ausgangspunkt
eines Peil-Lichtstrahles. Die Lichtquelle ist hierbei am Meß
schlitten 6 so befestigt, daß sie einmal um die Achse Y′
des Hilfskoordinatensystems zur Erfassung des Winkels α
verschwenkbar ist und zum anderen
in der um α verschwenkten X′-Y′-Ebene zur Erfassung
des Winkels β.
Der prinzipielle Aufbau dieser Lichtquelle mit Winkelmeßkopf wird nachstehend noch näher
erläutert.
Aus Fig. 7 ist nun abzulesen, daß durch Verschiebung des
Meßfahrwerkes 3 sowie der Meßschlitten 4 und 6 in beliebi
gem Abstand zu einem Meßpunkt P jeweils ein erster
Grundpunkt G1 und nach Einpeilung des Punktes P und Erfassung
aller Koordinaten und Winkeldaten ein zweiter Grundpunkt G2
angefahren werden kann. Hierbei ist es nicht erforderlich,
daß der zweite Grundpunkt G2 nun ausschließlich durch Ver
schiebung in der X-Achse oder der Y-Achse angefahren werden
kann. Es kann hierbei, infolge der automatischen Erfassung
der Koordinaten des jeweiligen Grundpunktes in bezug auf
das Grundkoordinatensystem, der den zweiten Grundpunkt defi
nierende Punkt L des Meßschlittens 6 im Raum angefahren wer
den.
Das Meßfahrwerk 3 kann nun so ausgebildet sein, daß es nicht
nur in Richtung der X-Achse, sondern auch in Richtung der
Y-Achse oder der Z-Achse des Grundkoordinatensystems verfahr
bar ausgebildet ist, wobei hier jeweils entsprechende - den
einzelnen Achsen zugeordnete Meßwertaufnehmer, vorhanden
sind. Die Lichtquelle mit Winkelmeßkopf ist hierbei so gebaut,
daß ihr Strahl auch "rückwärts", d. h. auch in Rich
tung auf die Z-Achse verschwenkbar ist, so daß auch Punkte
im Innenraum des zu messenden Raumkörpers gemessen werden
können.
In Fig. 8 ist der prinzipielle Aufbau des Winkelmeßkopfes
näher erläutert. Dieser besteht im wesentlichen aus einem
Grundkörper 7, der verdrehbar an einer Halterung 8 gelagert
ist. Über die Halterung 8 ist der Winkelmeßkopf mit dem
Meßschlitten 6 starr verbunden. Über einen Meßaufnehmer 9
kann nun die Winkellage des Grundkörpers 7 gegenüber der
Halterung 8 bei einer Drehung um die Achse Y′ erfaßt werden.
Auf der der Halterung 8 abgekehrten Seite ist der Grundkörper
gabelförmig ausgebildet und mit einer Trägerwelle 10 ver
sehen, die über einen Stellgriff 11 um die Achse X′ drehbar
ist. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß sich die
Achsen X′ und Y′ schneiden. Auf der Trägerwelle 10 ist eine
Lichtquelle 12, beispielsweise ein Laser, befestigt, der so
ausgelegt ist, daß der von der Lichtquelle 12 ausgehende
Strahl in jeder beliebigen Winkelstellung der Trägerwelle
durch den Schnittpunkt der beiden Achsen X′ und Y′ verläuft.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Trägerwelle
so eingestellt, daß ein angenommener Lichtstrahl senkrecht
zur Zeichenebene verläuft. Die Trägerwelle 10 ist mit einem
Winkelmeßaufnehmer 13 verbunden, durch den die Winkelstellung
der Lichtquelle 12 gegenüber dem Grundkörper 7 erfaßt werden
kann. Der Kreuzungspunkt der beiden Achsen X′ und Y′ sowie
des Lichtstrahles definiert hierbei den Punkt L, der den
Ausgangspunkt des Peilstrahles bildet (vgl. Fig. 7), und
der zugleich in seiner Lage zum Meßschlitten 5 genau festge
legt ist.
Vorstehend wurde die Vorrichtung in einer Ausgestaltung be
schrieben, wie sie für kleinere Fahrzeuge, beispielsweise
Personenkraftwagen, einsetzbar ist. Bei Lastkraftwagen,
beispielsweise Tank- oder Silofahrzeugen, können die Meß
punkte in größerem Abstand und/oder in geringerer Zahl ange
bracht werden, so daß auf eine aufwendige Ausrüstung des
Meßfahrwerks 3 mit kontinuierlich anzeigenden Meßwertaufneh
mern zur Bestimmung der Position auf der X-Achse im Grund
koordinatensystem verzichtet werden kann.
Für diesen Einsatzfall wird die Vorrichtung in eine in Rich
tung der X-Achse des Grundkoordinatensystems ausgerichtete
Meßschiene abgewandelt, die in fest vorgegebenen Abständen,
beispielsweise in Abständen von 0,5 m, markiert ist. Die
Vorrichtung, die bis auf die Abwandlung im Bereich des Meß
fahrwerks der an Hand von Fig. 7 beschriebenen Vorrichtung
entspricht, wird nun für die jeweilige Messung jeweils genau
auf die Markierungen der Meßschiene gesetzt, so daß die
Winkellagen jeweils von zwei Meßpunkten P, wie vorbeschrieben,
erfaßt werden können. Lediglich die durch die Markierungen
auf der Meßschiene vorgegebenen X-Koordinaten des Grundkoordi
natensystems müssen entweder zusätzlich eingegeben werden
oder sind bei einer rechnergestützten Auswertung bereits
in das Programm eingegeben.
Die beschriebene Vorrichtung dient zur Bestimmung der
an Fahrzeugen in einem Crash-Versuch entstandenen Verformun
gen. Das dabei eingesetzte Meßverfahren ist jedoch
nicht auf das beschriebene Anwendungsbeispiel beschränkt.
Es läßt sich wegen
der erzielbaren hohen Genauigkeit auch für andere Verfor
mungsuntersuchungen anwenden, da mit einer Maßabweichung von
höchstens etwa 0,5 mm pro Koordinatenachse gerechnet werden
kann. Als weitere Anwendungsfälle kommen hierbei Crash- und
Fallversuche mit Transportbehältern, beispielsweise Trans
portbehältern für radioaktives Material, Verformungen an
Stahlkonstruktionen oder dgl. in Betracht. Bei der Untersu
chung von Gebäuden muß wegen der größeren Abstände aller
dings mit einem stärkeren Laser unter Beachtung der erfor
derlichen Schutzmaßnahmen gearbeitet werden.
Claims (2)
1. Vorrichtung zum Vermessung von Fahrzeugen, insbesondere bei
Bestimmung der Auswirkungen von Crash-Versuchen, mit einem
Meßfahrwerk (3), das in Richtung wenigstens einer Achse (X, Y, Z)
eines Grundkoordinatensystems bewegbar ist und an dem wenigstens
ein erster Meßschlitten (4) und ein zweiter Meßschlitten (6) an
geordnet sind, die jeweils parallel zu einer der Achsen (X, Y, Z)
des Grundkoordinatensystems verschiebbar sind und die ein Hilfs
koordinatensystem (X′, Y′, Z′) definieren, mit einer Lichtquelle
(12) am zweiten Meßschlitten (6) zur Erzeugung eines in seiner
Richtung einstellbaren Lichtstrahles zum Anpeilen eines Meßpunktes
am Fahrzeug, mit je einem Meßaufnehmer (9, 13) zur Erfassung der Winkellage
der Richtung des Lichtstrahles bei erfolgter Anpeilung
in zwei Koordinatenebenen bezogen auf den Ausgangspunkt (L) des
Lichtstrahles und mit Meßmitteln für die Meßschlitten (4, 6) sowie für das Meßfahrwerk (3)
zur Bestimmung ihrer einzelnen Koordinatenabstände im Grundkoor
dinatensystem.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtquelle durch einen Laser gebildet wird.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE4123955A DE4123955C2 (de) | 1991-07-04 | 1991-07-19 | Vorrichtung zum Vermessen von Fahrzeugen, insbesondere bei der Bestimmung der Auswirkungen von Crash-Versuchen |
Applications Claiming Priority (2)
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DE4122112 | 1991-07-04 | ||
DE4123955A DE4123955C2 (de) | 1991-07-04 | 1991-07-19 | Vorrichtung zum Vermessen von Fahrzeugen, insbesondere bei der Bestimmung der Auswirkungen von Crash-Versuchen |
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DE4123955A1 DE4123955A1 (de) | 1993-01-07 |
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DE4123955A Expired - Fee Related DE4123955C2 (de) | 1991-07-04 | 1991-07-19 | Vorrichtung zum Vermessen von Fahrzeugen, insbesondere bei der Bestimmung der Auswirkungen von Crash-Versuchen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4123955C2 (de) |
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1991
- 1991-07-19 DE DE4123955A patent/DE4123955C2/de not_active Expired - Fee Related
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