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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ausrichtvorrichtung
und ein Verfahren zur Bestimmung der Emissionsrichtung einer Radarantenne
relativ zu einem Rahmen eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug
dasjenige ist, auf dem die Radarantenne angebracht ist.
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Hintergrund
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Kraftfahrzeuge,
zum Beispiel Lastkraftwägen,
können
mit einem adaptiven Geschwindigkeitsregelungssystem ausgerüstet sein,
das entweder AICC (englisch: Autonomous Intelligent Cruise Control;
deutsch: selbstständige
intelligente Geschwindigkeitsregelung) oder ACC (englisch: Adaptive
Cruise Control; deutsch: adaptive Geschwindigkeitsregelung) genannt
werden kann. Ein adaptives Geschwindigkeitsregelungssystem weist
nicht nur ein konventionelles Geschwindigkeitsregelungssystem auf,
sondern auch ein Gerät
zur Anpassung der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs und seines
Abstands zu einem Kraftfahrzeug, das vor ihm fährt. Die Messungen, die zu
diesem Zweck benötigt
werden, werden durch Verwendung eines Radars erlangt, das mit Hilfe
einer Radarantenne, die an der Vorderseite des Kraftfahrzeugs angebracht
ist, den Abstand des Kraftfahrzeugs zu einem Kraftfahrzeug, das
davor fährt,
und die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Kraftfahrzeugen
messen kann. Diese Messung wird mit großer Genauigkeit durchgeführt, was
eine Überwachung
strikter Toleranzen erfordert, wenn die Radarantenne angebracht
und abgestimmt wird.
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Lastfahrzeuge,
beispielsweise Lastkraftwägen,
haben oft einen Rahmen, dessen Längsrichtung nicht
mit der Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs übereinstimmt, das heißt der Winkel
zwischen der Längsrichtung
des Rahmens und der axialen Richtung der Antriebswelle ist in Folge
der Herstellungstoleranzen und Montagetoleranzen zwischen dem Rahmen
und den angetriebenen Radwellen an den Radwellen-Befestigungen an dem Rahmen nicht 90°.
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US 6 335 705 B1 bezieht
sich auf ein Verfahren, um eine Radarantenne einstellen zu können, so dass
die Emissionsrichtung der Radarantenne mit großer Genauigkeit mit der Bewegungsrichtung
des Kraftfahrzeugs übereinstimmt.
Gemäß diesem
Verfahren wird ein Aufsatz mit zwei Empfangsantennen vor dem Kraftfahrzeug
angeordnet, so dass die Antriebswelle parallel zu dem Aufsatz ist.
Dies wird durch Anbringung einer Lasereinheit an dem Rad der Antriebswelle
erreicht, wodurch der Aufsatz parallel zu der Antriebswelle mit
Hilfe eines Laserstrahls platziert werden kann, der ausgehend von
der Lasereinheit zu dem Aufsatz emittiert wird. Die Emissionsrichtung
der Radarantenne relativ zu der Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs
wird auf Basis der Differenz zwischen den Signalen bestimmt, die
von den beiden Empfängerantennen
empfangen werden.
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Gemäß einem
anderen Verfahren, das zu einer möglichen Abstimmung einer Radarantenne
genutzt worden ist, so dass die Emissionsrichtung der Radarantenne
mit hoher Genauigkeit mit der Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs übereinstimmt, wird
das Fahrzeug so platziert, dass sich die Antriebswelle in einer
vorbestimmten Position relativ zu einer Bildfläche befindet, vorzugsweise
parallel zu der Bildfläche.
Diese vorbestimmte Position wird dadurch ermittelt, dass zuerst
das Rad relativ zu einer abgestuften Felge so angepasst wird, dass
die tatsächliche
Richtung der Drehbewegung daraus abgeleitet wird, wonach eine Lasereinheit
an dem Rad der Antriebswelle angebracht wird. Die Position der Bildfläche kann
dann durch Emittieren eines Laserstrahls ermittelt werden. Wenn
die Position der Bildfläche
ermittelt wurde, wird die Lasereinheit an der Vorderseite des Kraftfahrzeugs
in der Emissionsrichtung der Radarantenne angebracht. Danach wird
ein Laserstrahl ausgehend von dieser Lasereinheit an der Vorderseite
des Kraftfahrzeugs in Richtung der Bildfläche geschickt. Ein Ablesen
des auftreffpunktes des Radarstrahls auf der Bildfläche und
die Kenntnis der Position der Antriebswelle relativ zu der Bildfläche ermöglichen,
den Radarstrahl anzupassen und infolgedessen ebenfalls die Emissionsrichtung
der Antenne zu einer gewünschten
Position, das heißt
in einer Linie mit der Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs.
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EP 0 905 526 offenbart ein
Gerät zur
Anpassung der Ausrichtung der Funkachse eines Kraftfahrzeugs, wobei
das angebrachte Radar Mittel zum Messen der Position des Kraftfahrzeugs
in Hinblick auf eine Referenzrichtung aufweist. Das Gerät weist zu
diesem Zweck eine Vorrichtung auf, auf der das Kraftfahrzeug angebracht
ist, und einen positionierten Spiegel, der vor dem Kraftfahrzeug
steht, um einen Strahl zu reflektieren, der von einer separaten Emissionsquelle
entlang einer bekannten Richtung in Hinblick auf die Funkachse des
Radars emittiert wird. Das Gerät
weist darüber
hinaus ein Messmittel auf, mit dem die Winkelabweichung des reflektierten Strahls
von dessen Emissionsrichtung gemessen wird.
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Ein
Problem bei Geräten
und Verfahren der vorstehend genannten Art zur Abstimmung der Emissionsrichtung
einer Radarantenne besteht darin, dass es sich um einen relativ
zeitintensiven Vorgang handelt. Ein weiteres Problem besteht darin,
dass das Kraftfahrzeug in dem Fall einer externen Bildfläche, die
an der Oberfläche
angebracht wird, auf der das Kraftfahrzeug steht, beispielsweise
einem Werkstattboden, nach der Bildfläche abgestimmt werden muss.
Außerdem
ist es schwierig, eine äußere Bildfläche an einem
anderen Ort, als in einer Werkstatt abzustimmen, beispielsweise
draußen
auf einem Feld. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Abstimmung
das Ausrichten für
verschiedene Rahmenhöhen
beinhaltet.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Das
Problem, dass das Abstimmen der Emissionsrichtung der Radarantenne
ein relativ zeitintensiver Vorgang ist, das Problem, dass das Kraftfahrzeug
im Falle einer externen Bildfläche,
die relativ zu der Oberfläche
befestigt ist, auf der das Kraftfahrzeug steht, nach der Bildfläche abgestimmt
werden muss, das Problem, dass es schwierig ist, eine externe Bildfläche an einem
anderen Ort als in einer Werkstatt abzustimmen, und das Problem,
dass die Abstimmung ein Ausrichten für unterschiedliche Rahmenhöhen beinhaltet,
werden erfindungsgemäß durch
Anbringen einer Ausrichtvorrichtung und ein Verfahren zur Abstimmung
der Emissionsrichtung einer Radarantenne relativ zu einem Kraftfahrzeug-Rahmen
(wobei das Fahrzeug dasjenige ist, auf dem die Radarantenne angebracht
ist) gelöst, wobei
die Ausrichtvorrichtung eine Anzeigebildfläche aufweist, die rechtwinklig
zu der Längsrichtung
des Kraftfahrzeug-Rahmens und derart angeordnet ist, dass die Emissionsrichtung
der Radarantenne auf die Anzeigebildfläche fällt, und Befestigungsmittel zur
Befestigung der Ausrichtvorrichtung an dem Kraftfahrzeug-Rahmen
aufweist.
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Die
Tatsache, dass die Ausrichtvorrichtung die Kennzeichen aufweist,
die in Anspruch 1 genannt sind, resultiert in dem Vorteil, dass
die Abstimmung des Radars einfacher und schneller wird und dass
die Genauigkeit der Abstimmung in Folge einer Reduzierung der Anzahl
möglicher
Fehlerquellen verbessert wird. Zusätzlich wird das Problem einer
lateralen und einer Höhenabstimmung
verringert, da die Abstimmung mit der Bewegungsrichtung als Referenz durchgeführt wird.
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Kurze Auflistung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachfolgend detaillierter auf Basis der angefügten Zeichnungen
erläutert,
in denen:
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1 eine
schematische Ansicht von oben auf einen Kraftfahrzeug-Rahmen und
eine Ausrichtvorrichtung gemäß einer
Ausführung
der Erfindung darstellt,
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2 schematisch
eine Ausrichtvorrichtung gemäß 1 von
oben gesehen darstellt,
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3 schematisch
eine Ausrichtvorrichtung gemäß 2 von
der rechten Seite gesehen darstellt,
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4 schematisch
eine Ausrichtvorrichtung gemäß 2 von
vorne gesehen darstellt, und
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5 schematisch
eine Ausrichtvorrichtung gemäß 2 von
hinten gesehen darstellt.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungen
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Den
selben Merkmalen werden die selben Bezugszeichen in den unterschiedlichen
Grafiken zugeordnet. Um der Klarheit willen und um Verwirrung zu
vermeiden, wird die Ausrichtvorrichtung bezüglich ihrer Orientierung (das
heißt
vorderseitig, rückseitig) in
der Situation beschrieben, wenn sie an dem Kraftfahrzeug angebracht
ist, das heißt
der rückwärtige Teil
der Ausrichtvorrichtung zeigt zu der Vorderseite des Kraftfahrzeugs,
wenn die Ausrichtvorrichtung an dem Kraftfahrzeug angebracht ist.
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1 zeigt
schematisch eine Ansicht eines Kraftfahrzeug-Rahmens 2 von
oben, der im Wesentlichen zwei längsgerichtete
parallele Seitenteile aufweist, die durch eine Mehrzahl querlaufender
Elemente verbunden sind, und einer Ausrichtvorrichtung 4 gemäß einer
Ausführung
der Erfindung. Eine Fahrerkabine 6 und eine Antriebswelle 8 mit
Rädern 10, 12 sind
an dem Kraftfahrzeug-Rahmen 2 angebracht. Eine Radarantenne 16 für ein adaptives
Geschwindigkeitsregelungssystem 18, ein sogenanntes AICC-System,
ist an der Vorderseite des Kraftfahrzeugs 14 angebracht,
zum Beispiel an der Fahrerkabine 6. Die Längsrichtung
des Kraftfahrzeug-Rahmens 2 ist mit A, A' bezeichnet.
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Eine
Bewegungsrichtung B des Kraftfahrzeugs 14 ist als die Richtung
rechtwinklig zu der Richtung der Antriebswelle 8 definiert,
das heißt
in der Richtung der Drehbewegung der angetriebenen Räder 10, 12,
welche angepasst sind für
abgestufte Felgen. Lastfahrzeuge, wie das Kraftfahrzeug 14, beispielsweise
Lastkraftwägen,
besitzen oft einen Rahmen 2, dessen Längsrichtung A, A' nicht mit der Bewegungsrichtung
B des Kraftfahrzeugs übereinstimmt,
das heißt,
der Winkel zwischen der Längsrichtung
A, A' des Rahmens
und der Axialrichtung C der Antriebswelle ist nicht 90°, infolge
von Herstellungstoleranzen und Montagetoleranzen zwischen dem Rahmen 2 und
der Antriebsradwelle 8 an den Antriebswellen-Befestigungen
an dem Rahmen 2, was in einem Winkel b zwischen der Längsrichtung A,
A' des Rahmens und
der Bewegungsrichtung B des Kraftfahrzeugs resultiert.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich unter anderem auf ein Verfahren
zum Ermitteln der Emissionsrichtung D einer Radarantenne 16 relativ
zu dem Rahmen 2 eines Kraftfahrzeugs 14, wobei
das Kraftfahrzeug 14 dasjenige ist, auf dem die Radarantenne 16 angebracht
ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- – Ermitteln
der Position der Antriebswelle 8 des Kraftfahrzeugs relativ
zu dem Kraftfahrzeug-Rahmen 2, beispielsweise durch Anpassung
eines angetriebenen Rades 10 relativ zu einer möglichen abgestuften
Felge, so dass die tatsächliche
Richtung einer Drehbewegung abgeleitet wird, gefolgt von der Anbringung
einer Lasereinheit 9 an dem Rad 10 der Antriebswelle 8 und
dann dem Emittieren eines Laserstrahls 11, wobei ein Winkel
zwischen der Längsrichtung
A, A' des Rahmens
und der Bewegungsrichtung B des Kraftfahrzeugs als eine seitliche
Verschiebung zwischen der Längsrichtung
A, A' des Rahmens
und der Bewegungsrichtung B des Kraftfahrzeugs, ausgedrückt in mm/m,
gemessen werden kann.
- – Befestigung
einer Anzeigebildfläche 20 an
dem Kraftfahrzeug 14 in Emissionsrichtung D der Radarantenne 16 durch
Verwendung von Befestigungsmitteln 22, 24 derart,
dass die Emissionsrichtung D der Radarantenne 16 auf die
Anzeigebildfläche 20 fällt, wobei
die Anzeigebildfläche vorzugsweise
in etwa 1 bis 2 Meter von der Radarantenne 16 platziert
wird, obwohl die Entfernung ebenfalls kürzer als 1 Meter oder länger als
2 Meter sein kann,
- – Senden
eines Signals oder Strahls, beispielsweise eines Radarsignals 26 oder
eines Laserstrahls 28 oder eines Ultraschallsignals 27 oder eines
Infrarotstrahls 29, zur Anzeigebildfläche 20, wobei das
Signal 26, 27 oder der Strahl 28, 29 in der
im Wesentlichen selben Richtung wie die Emissionsrichtung D der
Radarantenne 16 gerichtet ist,
- – Ablesen
eines Auftreffpunktes 30 (siehe 5) des Signals 26, 27 oder
Strahls 28, 29 auf der Anzeigebildfläche 20,
vorzugsweise als eine seitliche Verschiebung zwi schen der Längsrichtung
A, A' des Rahmens
und der Emissionsrichtung D der Radarantenne 16, ausgedrückt in mm/m,
und
- – Ermitteln
der Emissionsrichtung D der Radarantenne 16 relativ zu
der Bewegungsrichtung B des Kraftfahrzeugs 14 auf Basis
der Positionen der Antriebswelle 8 des Kraftfahrzeugs relativ
zu der Position des Kraftfahrzeug-Rahmens 2 und auf Basis
des Auftreffpunktes 30 des Signals 26, 27 oder
Strahls 28, 29 auf der Anzeigebildfläche 20.
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Diese
Weise, die Emissionsrichtung D der Radarantenne 16 relativ
zu der Bewegungsrichtung B des Kraftfahrzeugs 14 zu erlangen,
ermöglicht
es für
die Emissionsrichtung der Radarantenne 16, mit einer hohen
Genauigkeit und geringen Toleranzen in einer Linie mit der Bewegungsrichtung
B des Kraftfahrzeugs 14 abgestimmt zu werden, wenn die
Radarantenne 16 angebracht und abgestimmt wird. Die Emissionsrichtung
der Radarantenne 16 stimmt somit mit einer hohen Genauigkeit
mit der Bewegungsrichtung B des Kraftfahrzeugs 14 überein,
mit dem Ergebnis, dass Messungen des Abstands eines Kraftfahrzeugs,
das voranfährt,
und die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Kraftfahrzeugen
mit einer hohen Genauigkeit erlangt werden können, wenn ein adaptives Geschwindigkeitsregelungssystem
verwendet wird.
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Es
sollte angemerkt werden, dass um der Klarheit willen der Winkel
b zwischen der Richtung der Drehbewegung B des Kraftfahrzeugs 14 und
der Richtung A, A' des
Kraftfahrzeug-Rahmens 2 in der Grafik übertrieben dargestellt ist.
Der Winkel ist normalerweise geringer als 0,115°, was einer seitlichen Verschiebung
von weniger als 2mm/m entspricht.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Ausrichtvorrichtung 4 zur
Ermittlung der Emissionsrichtung D einer Radarantenne 16 relativ zu
dem Rahmen 2 eines Kraftfahrzeugs 14, wobei das
Kraftfahrzeug 14 dasjenige ist, auf dem die Radarantenne 16 angebracht
ist.
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Die 2 bis 5,
die nachfolgend detaillierter beschrieben sind, zeigen eine Ausrichtvorrichtung 4 gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Ermittlung der Emissionsrichtung D einer Radarantenne 16 relativ
zu einem Rahmen 2 eines Kraftfahrzeugs 14, wobei
das Kraftfahrzeug 14 dasjenige ist, auf dem die Radarantenne 16 angebracht
ist.
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2 zeigt
schematisch eine Ausrichtvorrichtung 4 gemäß 1 von
oben gesehen. Die Ausrichtvorrichtung 4 weist eine Anzeigebildfläche 20 auf,
die rechtwinklig zu einer Längsrichtung
A, A' des Kraftfahrzeug-Rahmens 2 derart
angebracht ist, dass die Emissionsrichtung D der Radarantenne 16 auf
die Anzeigebildfläche 20 fällt, und
Befestigungsmittel 22, 24 zur Befestigung der
Ausrichtvorrichtung 4 an dem Kraftfahrzeug-Rahmen 2.
Die Anzeigebildfläche 20 wird
automatisch rechtwinklig zu der Längsrichtung A, A' des Kraftfahrzeugsrahmens 2 sein,
weil die Ausrichtvorrichtung 4 derart gestaltet ist, dass
die Anzeigebildfläche 20 rechtwinklig
zu der Längsrichtung des
Kraftfahrzeug-Rahmens befestigt ist, wenn die Ausrichtvorrichtung 4 an
dem Kraftfahrzeug-Rahmen 2 eingehängt ist. Jedoch sind die Befestigungsmittel 22, 24 vorzugsweise
klappbar, so dass die Ausrichtvorrichtung in der Höhenrichtung
angepasst werden kann. Die Ausrichtvorrichtung 4 weist
des Weiteren einen ersten und zweiten Stützarm 32, 34 auf,
welche jeweils ein erstes und ein zweites Befestigungsmittel 22, 24 mit
der Anzeigebildfläche 20 verbindet.
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3 zeigt
schematisch eine Ausrichtvorrichtung 4 gemäß 2 von
vorne gesehen. Wie man in der Grafik sehen kann, weist die Ausrichtvorrichtung 4 vorzugsweise
des Weiteren ein erstes Anzeigemittel 36 auf, vorzugsweise
in der Form einer Wasserwaage und vorzugsweise gegenüber der
Anzeigebildfläche 20 angeordnet,
zur Anzeige der Position der Ausrichtvorrichtung 4 relativ
zu der Horizontalen und der Vertikalen. Die Ausrichtvorrichtung 4 weist
vorzugsweise des Weiteren wenigstens ein Stützbein 38 auf, das
die Anzeigebildfläche 20 relativ zu
der Oberfläche 40 abstützt, auf
der das Fahrzeug steht. Das Stützbein
kann ausfahrbar und einziehbar sein, das heißt teleskopisch sein. Das Stützbein kann ebenfalls
klappbar sein.
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4 zeigt
schematisch eine Ausrichtvorrichtung 4 gemäß 2 von
der rechten Seite aus gesehen. Wie man in der Grafik sehen kann,
weist die Ausrichtvorrichtung 4 vorzugsweise des Weiteren ein
erstes Anzeigemittel 42 auf, vorzugsweise in der Form einer
Wasserwaage in einem Winkel zu dem zweiten Anzeigemittel 36 und
vorzugsweise an einem der Stützarme 32, 34 angebracht
zur Anzeige der Position der Ausrichtvorrichtung 4 relativ
zu der Horizontalen und der Vertikalen.
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5 zeigt
schematisch eine Ausrichtvorrichtung 4 gemäß 2 von
hinten gesehen. Die Ausrichtvorrichtung 4 weist eine Anzeigebildfläche 20 auf,
in der das Bezugszeichen 44 die Emissionsrichtung D der
Radarantenne 16 bezeichnet, wenn die Richtung der Emission
D der Radarantenne 16 mit der Längsrichtung A, A' des Kraftfahrzeug-Rahmens 2 übereinstimmt.
Die Anzeigebildfläche 20 kann
Sensoren 46, 48, 50, 52 zum
Erfassen von Signalen 26, 27 ausgehend von der
Radarantenne 16 aufweisen. Alternativ kann die Anzeigebildfläche 20 einen
Maßstab 54 aufweisen,
der das Ablesen eines Auftreffpunktes 30 des Strahls 28, 29 auf
der Anzeigebildfläche 20 erleichtern
soll.
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Ein
Ermitteln der Position der Antriebswelle 8 des Kraftfahrzeugs
relativ zu der Position des Kraftfahrzeug-Rahmens 2 kann
ebenfalls beispielsweise durch Anbringung einer ständigen Befestigung
erreicht werden, bei der die Antriebswelle 8 des Kraftfahrzeugs
zum Zeitpunkt der Montage platziert und fixiert wird, um eine rechtwinkligere
Anbringung der Kraftfahrzeugantriebswelle 8 relativ zu
dem Kraftfahrzeugrahmen 2 zu gewährleisten, so dass sie sich nicht
während
der Montage relativ zueinander bewegen können, was dadurch in geringeren
Fehlertoleranzen resultiert.
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Eine
Kameratechnologie kann ebenfalls zum Ablesen des Auftreffpunktes 30 (siehe 5)
des Signals 26, 27 oder Strahls 28, 29 auf
der Anzeigebildfläche 20 verwendet
werden.