DE4212426C1

DE4212426C1 - Measurement of tracking and camber of vehicle wheel axles - recording markers on rotating wheels using synchronised video cameras, image evaluation of marker positions

Info

Publication number: DE4212426C1
Application number: DE19924212426
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 3407 Gleichen De Brunk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-04-14
Filing date: 1992-04-14
Publication date: 1993-07-01
Anticipated expiration: 2012-04-15

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung von Spur und Sturz von Achsen der Räder eines Fahrwerks, wobei charakteristische Bereiche der Räder mit Fernsehkameras aufgezeichnet werden und aus den Bildern der Fernsehkameras die Relativstellung der Achsen zu den Fernsehkameras rechnerisch ermittelt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens. Spur und Sturz können bei einem Fahrwerk auf optischem oder auf mechanischem Wege bestimmt werden. Hierbei sind Verfahren, bei denen Spiegel zur Umlenkung von Lichtstrahlen an den Rädern montiert werden noch als mechanisch einzustufen. Optisch sind in diesem Sinne ausschließlich Verfahren, bei denen die Lage der Räder und damit auch deren Achsen auf dem Wege der Bildverarbeitung ermittelt wird. Derartige optische Verfahren sind vorteilhaft insbesondere bei der Produktion von Kraftfahrzeugen einsetzbar, da sie weder die Anlage von Meßtastern noch die Montage von Spiegeln an den Rädern erfordern. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann vielmehr mit einem Abstand zu den Rädern angeordnet sein, der einen freien Zugang zu den Kraftfahrzeugen von allen Seiten gewährleistet.

Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist aus der DE-OS 29 48 573 bekannt. Hierbei wird von einer Fernsehkamera pro Rad eine Umfangslinie der Felge aufgezeichnet. Abhängig von der Relativstellung des Rads zu der Fernsehkkamera erscheint diese Umfangslinie in den Bildern der Fernsehkamera als Elipse. Die Absolut- und Relativwerte der Hauptachsendurchmesser dieser Elipse beinhalten Informationen aus denen sich die Relativlage des Rads und damit dessen Achse exakt berechnen läßt. Es stellt sich jedoch heraus, daß mit einer herkömmlichen, zirka 500 mal 700 Bildpunkte aufweisenden Fernsehkamera die Form und Größe der Elipse nicht mit der notwendigen Auflösung aufzeichnen läßt. Spur und Sturz der Achsen des Fahrwerks müssen in viel engeren Toleranzen bestimmt werden. Darüberhinaus gehen bei dem bekannten Verfahren Unrundheiten der Umfanglinien der Felgen sowie unsymmetrische Anordnungen der Räder zu den Achsen bei der Bestimmung von Spur und Sturz ein, ohne daß diese Einflüsse separierbar sind.

Ein anderes Verfahren zur Bestimmung von Spur und Sturz von Achsen der Räder eines Fahrwerks ist aus der EP-OS 2 80 941 bekannt. Hierbei werden an verschiedenen Stellen Lichtebenen auf die Räder projiziert. Jede Projektion wird von einer Fernsehkamera unter einem Winkel zu der entsprechenden Lichtebene aufgezeichnet. Das Bild der Fernsehkamera enthält so eine Linie, die der äußeren Begrenzung des Rads bei einem Schnitt durch das Rad in Richtung der Lichtebene entspricht. Auf rechnerischem Wege läßt sich die Lage eines charakteristischen Punkts dieser Linie ermitteln, der einem charakteristischen Bereich des Rads entspricht. Das Auffinden des charakteristischen Punkts bei allen Schnittlinien ermöglicht die rechnerische Darstellung des Rads, woraus sich wiederum die Relativstellung seiner Achse zu der Fernsehkamera ergibt. Die Analyse der Schnittlinien ist jedoch nur mit einem enormen Rechneraufwand zu bewältigen und so gut wie nicht in Echtzeit durchführbar. Hinzu kommt, daß eine Vielzahl von Lichtebenen auf jedes Rad projiziert werden muß, um die Relativstellung seiner Achse mit der notwendigen Genauigkeit quantitativ zu erfassen. Damit ist der apparative Aufwand für das bekannte Verfahren außerordentlich hoch. Darüberhinaus ist beachtlich, daß das aus der EP-OS 2 80 941 bekannte Verfahren von dem höchsten Punkt der Reifenflanke ausgeht. Dieser Bereich ist jedoch durch Unregelmäßigkeiten aufgrund der Beschriftungen des Reifens und aufgrund von vorstehenden Gummiresten geprägt. Zum Ausgleich dieser Unregelmäßigkeiten wird vorgeschlagen, das Rad unter den feststehenden Lichtebenen hinweg zu drehen. Es gestaltet sich jedoch als äußerst schwierig, das Rad präzise um das Vielfache einer ganzen Umdrehung zu drehen, was jedoch Grundvoraussetzungen für eine sinnvolle Mittelwertbildung in den Bereichen der einzelnen Lichtebenen ist.

Bei einem Verfahren zur Beobachtung von Bewegungsvorgängen eines Objekts ist es bekannt, Markierungen aus retroreflektierender Folie auf dem Objekt anzubringen. Die Markierungen werden von zwei synchronisierten Fernsehkameras aufgezeichnet. Mit den Objektiven der Fernsehkameras herum sind Lichtquellen angeordnet, die ihrerseits mit den Fernsehkameras synchronisiert sind und die die Markierung beleuchten. Auf diese Weise ergibt sich in dem Bild der Fernsehkameras ein starker Hell-Dunkel-Kontrast für die Markierungen und eine geringe Bewegungsunschärfe. Die Lage der Markierungen in den Bildern läßt sich so mit verhältnismäßig einfachen Mitteln bestimmen. Durch die gleichzeitige Verwendung von zwei Fernsehkameras entsteht eine stereoskopische Aufnahme der Markierung, so daß sich bei bekannter Anordnung der Fernsehkameras die Raumlage der Markierung bestimmen läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art derart weiterzuentwickeln, daß es bei einfachem apparativen Aufwand hochpräzise quantitative Ergebnisse liefert.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der charakteristische Bereich jeweils eine auf dem entsprechenden Rad außerhalb dessen Achse angeordnete, optisch registrierbare Markierung ist, daß die Markierung auf jedem Rad von jeweils zwei synchronisierten Fernsehkameras aus zwei verschiedenen Richtungen aufgezeichnet wird, daß die Räder während der Aufzeichnung um ihre Achsen gedreht werden, so daß die Markierung von den Fernsehkameras in aufeinanderfolgenden Bildern in unterschiedlichen Raumlagen aufgezeichnet werden, und daß aus den Raumlagen der Markierungen auf den Rädern die Relativstellungen der zugehörigen Achsen ermittelt werden. Die Markierung beschreibt beim Drehen des Rads idealerweise einen Kreis um die Achse des Rads, wobei der Kreis sämtliche Informationen über Sturz und Spur der Achse enthält. Die Raumlage des Kreises wird punktweise von den Fernsehkameras aufgezeichnet und kann ebenso punktweise aus den Bildern der Fernsehkameras ermittelt werden. Aus jedem Bild der Fernsehkameras wird hierbei nur die Lage der Markierungen benötigt. Bei dem neuen Verfahren gehen in die Bestimmung von Sturz und Spur Unrundheiten des Rades und eine unkorrekte Anordnung des Rades gegenüber seiner Achse nicht ein.

Vorteilhaft wird die Lage der Markierung in den einzelnen Bildern der Fernsehkameras durch gewichtete Mittelwertbildung bestimmt. Durch die gewichtete Mittelwertbildung läßt sich die mit einer herkömmlichen Fernsehkamera erzielbare Genauigkeit bei der Bestimmung der Lage der Markierung drastisch steigern. Voraussetzung ist hierfür, daß die Markierung auf einer Vielzahl von Bildpunkten der jeweiligen Fernsehkamera abgebildet wird. Auf diese Weise wirken sich statistische Einflüsse auf den Fehler der Lagebestimmung dergestalt aus, daß bereits mit einer herkömmlichen Fernsehkamera mit 500 mal 700 Bildpunkten eine eindimensionale Auflösung von über einem 20 000stel der Bildabmessungen erzielt werden kann. Dies entspricht gegenüber der Größe der Bildpunkte einer Präzisionsverbesserung um einem Faktor größer als 40.

Die Größe der Markierungen kann jeweils etwa 0,5 bis 1,0 Prozent der Aufnahmebereiche der Fernsehkameras ausmachen. Wenn die Markierungen auf 0,5 bis 1 Prozent aller Bildpunkte der jeweiligen Fernsehkamera abgebildet werden, läßt sich die effektive Auflösung der Fernsehkamera gegenüber der Größe der Bildpunkte um bis zu einem Faktor 100 steigern.

Zu den unterschiedlichen Raumlagen jeder Markierung kann eine Ausgleichsebene ermittelt werden. Eine Ausgleichsebene durch die Raumlagen der Markierung enthält alle Informationen, die zur Bestimmung von Spur und Sturz der Achse des zugehörigen Rads notwendig sind. Für bestimmte Untersuchungen kann es aber auch sinnvoll sein, die genaue Bahn zu berechnen, auf der die Markierung und die Achse umläuft. Eventuelle Abweichungen dieser Bahn von einem Kreis ließen dann Rückschlüsse beispielsweise auf ein Wandern der Achse zu.

Die Bilder der Fernsehkameras können für die Dauer von wenigen, insbesondere 1 oder 2 Zeilensignalen der Fernsehkameras belichtet werden. Je kürzer die Bilder der Fernsehkameras belichtet werden, umso weniger macht sich eine Bewegungsunschärfe der Markierungen in den einzelnen Bildern bemerkbar. Damit wird die bei der Lagebestimmung der Markierungen in den einzelnen Bildern erreichbare Präzision möglichst weitgehend ausgenutzt.

Alternativ oder auch ergänzend zu der tatsächlichen, kurzen Belichtungszeit der Fernsehkameras können die Markierungen bei der Aufnahme jedes Bilds durch die Fernsehkameras mit einem Lichtblitz beleuchtet werden. Hierdurch ergibt sich eine effektive Belichtungszeit und eine Bewegungsunschärfe der Bilder die der Dauer des jeweiligen Lichtblitzes entspricht.

Eine Vorrichtung zur Bestimmung von Spur und Sturz von Achsen der Räder eines Kraftfahrzeugs, die charakteristische Bereiche der Räder aufzeichnende Fernsehkameras und eine aus den Bildern der Fernsehkameras die Relativstellung der Achsen zu den Fernsehkameras rechnerisch ermittelnde Auswerteeinheit aufweist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Rad eine Verdreheinrichtung und zwei synchronisierte, eine auf dem Rad, außerhalb der Achse angeordnete Markierung aus zwei verschiedenen Richtungen aufzeichnende Fernsehkameras vorgesehen sind und daß die Auswerteeinheit aus den Raumlagen der Markierungen auf den Rädern die Relativstellungen der dazugehörigen Achsen ermittelt.

Die Auswerteeinheit kann besonders einfach gestaltet sein, wenn die Markierungen an den Rädern befestigte, retroreflektierende Folien sind und Lichtquellen vorgesehen sind, die die retroreflektierenden Folien aus den Richtungen der Fernsehkameras beleuchten. In diesem Fall ist der Hell-Dunkel-Kontrast mit dem die Markierungen in den Bildern der Fernsehkameras aufgezeichnet werden besonders groß, so daß der den Markierungen zuzuordnende Bereich der Bilder leicht zu bestimmen ist.

Die Lichtquellen können mit den entsprechenden Fernsehkameras synchronisierte Leuchtdioden sein. Leuchtdioden sind kurzzeitig weit über ihre Nennleistung hinaus belastbar. Auf diese Weise sind sie hervorragend zur Aussendung von Lichtblitzen geeignet. Bei einer Beleuchtung der retroreflektierenden Folie in Form von Lichtblitzen kann die Bewegungsunschärfe der Aufzeichnung der Markierungen in engstmöglichen Grenzen gehalten werden.

Die Fernsehkamera kann eine CCD-Kamera sein, wobei die Auswerteeinheit eine Hardware aufweist, die für jedes Bild jeder CCD-Kamera folgende Produktsummen ermittelt:

hierbei ist z die aktuelle Zeilennummer und s die aktuelle Spaltennummer sowie I(z,s) die in der z-ten Zeile und der s-ten Spalte von der Fernsehkamera registrierte Lichtintensität. Eine Hardware, die die oben genannten Produktsummen in Echtzeit zu bilden vermag, ist aus dem Bereich der Radartechnik für die Berechnung von Autokorrelationen bekannt. Sie steht daher kostengünstig zur Verfügung. Mit dieser Hardware werden die pro Bild bon jeder Kamera anfallenden Daten auf die drei Produktsummen reduziert. Diese drei Produktsummen sind die einzigen Informationen, die im folgenden zur Bestimmung von Spur und Sturz weiterzuverarbeiten sind. Vorteilhaft ist bei dem neuen Verfahren problemlos zu erkennen, wann die Markierung mit dem Rad eine volle Umdrehung um die Achse zurückgelegt hat. Zu diesem Zeitpunkt erreicht sie nämlich wieder genau ihre Startposition. Auch bei dem neuen Verfahren sollten der Bestimmung von Spur und Sturz Daten von einer ganzen Anzahl von Umdrehungen der Räder zugrunde gelegt werden. Daneben kann es sinnvoll sein, auf die Auswertung von Raumlagen im unteren Bereich des Rades zu verzichten, wenn der Reifen im Bereich seiner Aufstandflächen verformt ist.

Die jeweils einem Rad zugeordneten Fernsehkameras weisen untereinander vorteilhaft einen Orientierungswinkel von ca. 60 bis 90° auf und sind symmetrisch zur Achse des Rads angeordnet. Mit dieser Orientierung sind die Grundvoraussetzungen für eine maximale Auflösung der Raumlagen der Markierungen auf den Rädern gegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von einem Ausführungsbeispiel näher erläutert und beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung zur Bestimmung von Spur und Sturz,

Fig. 2 ein Detail der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein weiteres Detail der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 ein Bild einer Fernsehkamera einer Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 5 ein Diagramm zu dem Bild gemäß Fig. 4 und

Fig. 6 ein Prinzipschaltbild zu einer Hardware einer Auswerteeinheit der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 zur Bestimmung von Spur und Sturz weist insgesamt acht Fernsehkameras 2 und eine Auswerteeinheit 3 auf. Die Fernsehkameras 2 sind jeweils paarweise auf Räder 4 eines Fahrwerks 5 ausgerichtet. Die Räder 4 weisen jeweils Achsen 6 auf, um die die Räder 4 drehbar sind. Zu den Achsen 6 sind die Fernsehkameras 2 jeweils paarweise etwa symmetrisch angeordnet. Jedes Paar Fernsehkameras weist dabei untereinander einen Orientierungswinkel 7 von ca. 90° auf. Die Räder 6 werden von den Fernsehkameras 2 somit jeweils aus zwei orthogonalen Richtungen aufgezeichnet. Die Bilder eines Paars von Fernsehkameras 2 enthalten damit zusammen Informationen über die Raumlagen sämtlicher Bereiche des jeweiligen Rads 4, die sowohl von der einen Fernsehkamera 2 als auch von der anderen Fernsehkamera 2 des Paars erfaßt werden. Für die Auswertung der Bilder der Fernsehkameras 2 ist die Auswerteeinheit 3 vorgesehen. Zur Anzeige der Werte von Spur und Sturz des Fahrwerks 5 weist die Auswerteeinheit 3 einen Bildschirm 8 auf. Beim Bestimmen von Spur und Sturz des Fahrwerks 5 mit der Vorrichtung 1 werden die Räder 4 um ihre Achsen 6 gedreht. Zu diesem Zweck sind für jedes Rad 4 zwei Antriebsrollen 9 vorgesehen. Die Antriebsrollen 9 stützen zugleich die Masse des Fahrwerks 5 bzw. eines hier nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeugs, dessen Bestandteil das Fahrwerk 5 ist, ab.

Zur Bestimmung von Spur und Sturz mit der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 ist weiterhin eine optisch registrierbare Markierung 10 auf der den Fernsehkameras 2 zugekehrten Seite des jeweiligen Rads 4 anzubringen. Dies ist aus Fig. 2 ersichtlich. Die Anbringung der Markierung 10 kann sowohl auf einer Felge 11 als auch auf einem Reifen 12 des Rads 4 erfolgen. Hier ist der Reifen 12 gewählt. Beim Verdrehen des Rads 4 mit den Antriebsrollen 9 beschreibt die Markierung 10 eine Kreisbahn 13. Die Relativlage der Kreisbahn 13 zu den dem Rad 4 zugeordneten Fernsehkameras 2 enthält Informationen über Spur und Sturz der Achse 6. Hierbei ist die Spur eine Winkellage um eine Hochachse 14 und der Sturz eine Winkellage um eine Längsachse 15. Die Hochachse 14 verläuft vertikal zu einer ebenen Aufstandfläche des Fahrwerks 5, die Längsachse 15 parallel zu dieser Aufstandfläche und in Fahrtrichtung des Fahrwerks 5. Während des Verdrehens des Rads 4 wird die Markierung 10 von den zugeordneten Fernsehkameras in unterschiedlichen Raumlagen 16 auf der Kreisbahn 13 aufgezeichnet. Damit die Raumlagen 16 aus den Bildern der Fernsehkameras ermittelbar sind, müssen die Fernsehkameras 2 jeweils ein Bild von derselben Raumlage 16 liefern. Zu diesem Zweck sind die jeweils einem Rad 4 zugeordneten Fernsehkameras 2 synchronisiert. D. h. ihre Bilder werden jeweils exakt zum selben Zeitpunkt belichtet. Da eine übliche Fernsehkamera 50 Halbbilder pro Sekunde liefert, die jeweils einzeln auswertbar sind, ergibt sich bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit des Rads 4 von einer Umdrehung pro Sekunde eine Unterteilung der Kreisbahn 13 in 50 unterschiedliche, einzeln erfaßte Raumlagen 16. Anhand der erfaßten Raumlagen 16 ermittelt die Auswerteeinheit gemäß Fig. 1 eine Ausgleichsebene, die senkrecht zu der Achse 6 verläuft und diese damit in dem notwendigen Maß vollständig charakterisiert.

Zur Reduzierung der Bewegungsunschärfe der Markierung 10 in den einzelnen Bildern ist die Belichtungszeit der Bilder möglichst kurz zu wählen. Sinnvoll ist eine Belichtungszeit von der Dauer eines Zeilenimpulses der Fernsehkameras 2. Die entspricht etwa 64 µs, während denen sich die Raumlage der Markierung 10 bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit des Rads 4 von einer Umdrehung pro Sekunde nur unwesentlich verändert.

Noch kürzere effektive Belichtungszeiten lassen sich durch die Beleuchtung der Markierung 10 mit Lichtblitzen erreichen. In diesem Fall entspricht die Dauer des Lichtblitzes der effektiven Belichtungszeit. Die Beleuchtung der Markierung ist auch dazu nutzbar, den Kontrast, mit dem die Markierung in den Bildern erscheint, zu steigern. Als besonders wirkungsvoll erweist sich dabei eine Anordnung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Um ein Objektiv 17 der Fernsehkamera 2 ist ein Kranz von Leuchtdioden 18 angeordnet. Die Leuchtdioden 18 sind mit der Fernsehkamera 2 derart synchronisiert, daß sie während deren Belichtungszeit jeweils einen Lichtblitz aussenden. Dieser Lichtblitz beleuchtet den Aufnahmebereich der Fernsehkamera 2. Er trifft somit auch auf die Markierung 10, die als retroflektierende Folie ausgebildet ist. Retroreflektierende Folie hat die Eigenschaft einfallendes Licht in einen Lichtkegel 19 zurückzureflektieren, dessen mittlere Ausbreitungsrichtung entgegengesetzt zur Richtung des einfallenden Lichts verläuft. So gelangt ein verhältnismäßig großer Anteil des von den Leuchtdioden 18 auf die Markierung 10 abgestrahlten Lichts in das Objektiv 17 der Fernsehkamera 2. Auf diese Weise erscheint die Markierung 10 in den Bildern der Fernsehkamera 2 mit sehr großem Hell-Dunkel-Kontrast. Dies vereinfacht die Auswertung der Bilder ungemein. Jedes Bild zeigt im wesentlichen nur einen hellen Fleck als Abbildung der Markierung 10. Es versteht sich, daß bei Ausbildung der Markierung 10 als retroreflektierende Folie jeder Fernsehkamera 2 ein Kranz aus Leuchtdioden 18 zuzuordnen ist. Leuchtdioden bzw. sogenannte LED's sind hervorragend zu Abstrahlungen von Lichtblitzen hoher Lichtleistung geeignet. Die Lichtleistung kann dabei weit über der Nennleistung liegen. Leuchtdioden sind kurzzeitig enorm belastbar, ohne daß ihre Zerstörung eintritt.

In Fig. 4 ist die Abbildung der Markierung 10 innerhalb eines Bilds 20 der Fernsehkamera 2 gemäß Fig. 3 wiedergegeben. Das Bild 20 ist in einzelne Bildpunkte 21 unterteilt. Die Bildpunkte 21 sind nach Zeilennummern z und Spaltennummern s geordnet. Die Abbildung der Markierung 10 umfaßt eine ganze Anzahl von Bildpunkten 21. Als Lage der Markierung 10 in dem Bild 20 kann der Mittelwert der Zeilennummer z und der Spaltennummer s der Abbildung der Markierung 10 verwendet werden. Hierdurch ergibt sich eine effektive Auflösung der Fernsehkamera 2 die besser ist als der Abstand ihrer Bildpunkte. Sofern eine herkömmliche Fernsehkamera mit 500 mal 700 Bildpunkten Verwendung findet, ist dies jedoch noch nicht ausreichend, um Spur und Sturz des Fahrwerks 5 mit der notwendigen Genauigkeit zu ermitteln. Hierzu wären hochauflösende Fernsehkameras mit einer größeren Anzahl von Bildpunkten 21 notwendig.

Eine Möglichkeit die erreichbare Genauigkeit weiter zu steigern, ist in Fig. 5 angedeutet. Dort ist die von der Fernsehkamera 2 in einer bestimmten Zeile z aufgezeichnete Lichtintensität I für die einzelnen Spalten s wiedergegeben. Dort wo die Markierung 10 abgebildet wird, erhebt sich die Intensität I über einen Grauwert gw. Der Intensitätsverlauf I(s) zeigt ein ausgeschmiertes Plateau. Die anhand von Fig. 4 angedeutete einfache Mittelwertbildung entspricht der mittleren Spaltennummer, wobei alle Bildpunkte berückseitigt werden, in denen die Intensität I einen Schwellenwert sw überschreitet. Ersichtlich bleibt hierbei Information, die in dem genauen Intensitätsverlauf enthalten ist, ungenutzt. Diese wird jedoch bei einer gewichteten Mittelwertbildung verwertet. Mit einer gewichteten Mittelwertbildung kann die Genauigkeit bei der Lagebestimmung der Markierung 10 in den Bildern 20 sogar enorm gesteigert werden. Gegenüber der reinen Dichte der Bildpunkte ergibt sich eine Verbesserung der eindimensionalen Auflösung um bis zu einen Faktor 100. Hierbei spielen auch statistische Einflüsse eine Rolle. Es ist daher darauf zu achten, daß die Markierung auf etwa 0,5 bis 1% aller Bildpunkte der Fernsehkamera abgebildet wird.

Dies entspricht bei einer herkömmlichen Fernsehkamera mit 500 mal 700 Bildpunkten einer Abbildung der Markierung auf etwa 2000 bis 3000 Bildpunkte. Mit der verbesserten effektiven Auflösung sind zumindest einfache CCD-Kameras mit 500 mal 700 Bildpunkten für die Bestimmung von Spur und Sturz geeignet.

Die gewichtete Mittelwertbildung ist in ihren wesentlichen Schritten mit handelsüblichen standardisierten Hardwarebauteilen durchführbar. Die Funktionsweise eines solchen Hardwarebauteils ist schematisch in Fig. 6 dargestellt. Zwei Eingänge 22 und 23 werden auf einen Multiplizierer 24 gegeben. Der Stand des Multiplizierers 24 wird von einem Summierer 25 aufsummiert. Der Summierer bildet für jedes Bild 20 der Fernsehkamera 2 eine eigene Summe. Der Multiplizierer 24 ermittelt ein Produkt für jeden Bildpunkt 21. In der Auswerteeinheit 3 gemäß Fig. 1 sind für jede Fernsehkamera 2 drei Hardwarebauteile gemäß Fig. 6 vorgesehen. Bei jedem dieser Hardwarebauteile wird auf den Eingang 22 die Intensität I gegeben. An dem Eingang 23 liegt der feste Wert 1, die aktuelle Zeilennummer oder die aktuelle Spaltennummer an. Demnach werden folgende Produktsummen ermittelt

Aus diesen Produktsummen bestimmt sich die mittlere gewichtete Zeilennummer der abgebildeten Markierung zu:

und die mittlere gewichtete Spaltennummer zu:

Die käuflich zu erwerbenden Hardwarebauteile gemäß Fig. 6 sind nicht nur preisgünstig sondern zur Bestimmung der gewichteten Mittelwerte in Echtzeit geeignet. D. h. jedes anfallende Bild kann ohne Zwischenspeicherung auf die drei oben genannten Produktsummen (I) bis (III) reduziert werden, deren softwaregestützte Weiterverarbeitung in Echtzeit problemlos möglich ist.

Bezugszeichenliste

1 - Vorrichtung
2 - Fernsehkamera
3 - Auswerteeinheit
4 - Rad
5 - Fahrwerk
6 - Achse
7 - Orientierungswinkel
8 - Bildschirm
9 - Antriebsrolle
10 - Markierung
11 - Felge
12 - Reifen
13 - Kreisbahn
14 - Hochachse
15 - Längsachse
16 - Raumlage
17 - Objektiv
18 - Leuchtdiode
19 - Lichtkegel
20 - Bild
21 - Bildpunkt
22 - Eingang
23 - Eingang
24 - Multiplizierer
25 - Summierer

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung von Spur und Sturz von Achsen der Räder eines Fahrwerks, wobei charakteristische Bereiche der Räder mit Fernsehkameras aufgezeichnet werden und aus den Bildern der Fernsehkameras die Relativstellungen der Achsen zu den Fernsehkameras rechnerisch ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der charakteristische Bereich jeweils eine auf dem entsprechenden Rad (4) außerhalb dessen Achse (6) angeordnete, optisch registrierbare Markierung (10) ist, daß die Markierung (10) auf jedem Rad (4) von jeweils zwei synchronisierten Fernsehkameras (2) aus zwei verschiedenen Richtungen aufgezeichnet wird, daß die Räder (4) während der Aufzeichnung um ihre Achsen (6) gedreht werden, so daß die Markierungen (10) von den Fernsehkameras (2) in aufeinanderfolgenden Bildern (20) in unterschiedlichen Raumlagen (16) aufgezeichnet werden, und daß aus den Raumlagen (16) der Markierungen (10) auf den (4) Rädern die Relativstellungen der zugehörigen Achsen (6) ermittelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Markierungen (10) in den einzelnen Bildern (20) der Fernsehkameras (2) durch gewichtete Mittelwertbildung bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Markierungen (10) jeweils etwa 0,5 bis 1,0 Prozent der Aufnahmebereiche der Fernsehkameras (2) ausmacht.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu den unterschiedlichen Raumlagen (16) jeder Markierung (10) eine Ausgleichsebene ermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder (20) der Fernsehkameras (2) für die Dauer von wenigen, insbesondere von ein oder zwei Zeilensignalen der Fernsehkameras (2) belichtet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen (10) bei der Aufnahme jedes Bilds (20) durch die Fernsehkameras (2) mit einem Lichtblitz beleuchtet werden.

7. Vorrichtung zur Bestimmung von Spur und Sturz von Achsen der Räder eines Kraftfahrzeugs mit charakteristische Bereiche der Räder aufzeichnenden Fernsehkameras und einer aus den Bildern der Fernsehkameras die Relativstellungen der Achsen zu den Fernsehkameras rechnerisch ermittelnden Auswerteeinheit, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Rad (4) eine Verdreheinrichtung und zwei synchronisierte, eine auf dem Rad (4), außerhalb dessen Achse (6) angeordnete Markierung (10) aus zwei verschiedenen Richtungen aufzeichnende Fernsehkameras (2) vorgesehen sind und daß die Auswerteeinheit (3) aus den Raumlagen (16) der Markierungen (10) auf den Rädern (4) die Relativstellungen der zugehörigen Achsen (6) ermittelt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen (10) an den Rädern (4) befestigte, retroreflektierende Folien sind und daß Lichtquellen vorgesehen sind, die die retroreflektierenden Folien aus den Richtungen der Fernsehkameras (2) beleuchten.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen mit den entsprechenden Fernsehkameras (2) synchronisierte Leuchtdioden (18) sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkameras (2) CCD-Kameras sind und daß die Auswerteeinheit eine Hardware aufweist, die für jedes Bild jeder CCD-Kamera folgende Produktsummen ermittelt: wobei z die aktuelle Zeilennummer und s die aktuelle Spaltennummer sowie I(z,s) die in der z-ten Zeile und der s-ten Spalte von der Fernsehkamera (2) registrierte Lichtintensität ist.