DE69935092T2

DE69935092T2 - Apparat und Verfahren mit verbessertem Sichtfeld zur Erfassung von Kraftfahrzeugradeinstellungsmessungen mittels dreidimensionalen Radpositionen und Orientationen

Info

Publication number: DE69935092T2
Application number: DE69935092T
Authority: DE
Inventors: Nicholas J III Creve Coeur Colarelli; Daniel B Newcastle January; Michael T. Stieff; Timothy A. Strege; Leigh R Jr Troy Burns
Original assignee: Hunter Engineering Co
Current assignee: Hunter Engineering Co
Priority date: 1998-07-06
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2019-07-03
Also published as: EP0971205A3; DE69935092D1; US6298284B1; DE971205T1; EP0971205B1; ATE354073T1; EP0971205A2

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugradeinstellung und spezieller Fahrzeugradeinstellsysteme, die die Standorte und Orientierungen der Fahrzeugräder in einem dreidimensionalen Koordinatensystem messen.
Es sind verschiedene Systeme zur Ermittlung von Fahrzeugradeinstellwinkeln entworfen worden. Beispielsweise beschreiben das US-Patent Re33,144 an Hunter und January und das US-Patent 4,319,838 an Grossman und January jedes ein Radeinstellsystem, das elektro-optische Transducer zur Ermittlung der Auflaufenden-Einstellwinkel eines Fahrzeugs verwendet.
2 jedes dieser Patente zeigt sechs Winkeltransducer, die von Stützbaugruppen getragen werden, welche an den Fahrzeugrädern montiert sind. 4 von Re33,144 und 9 von 4,319,838 zeigen die Geometrie dieser Anordnung und illustrieren die sechs Winkel, die direkt gemessen werden. Diese Patente beschreiben weiter (siehe Re33,144 Spalte 7, Zeilen 26–39, und 4,319,838 Spalte 8, Zeile 63 bis Spalte 9, Zeile 12), wie die Auflaufenden-Einstellwinkel aus den von den Winkeltransducern direkt gemessenen Winkeln berechnet werden.
Das US-Patent 4,879,670 an Colarelli beschreibt einen schwerkraftbezogenen Neigungsmesser. 3 von 4,879,670 illustriert das Montieren eines solchen Neigungsmessers an einem Fahrzeugrad zum Messen des Sturzes des Rads. Die Anwendung schwerkraftbezogener Neigungsmesser zur Radsturzmessung ist konventionell und nimmt an, dass das Fahrzeug stillsteht, während auf einer Oberfläche gemessen wird, die sowohl flach als auch horizontal ist.
Die SAE-Veröffentlichung 850219 mit dem Titel "Steering Geometry and Caster Measurement" ("Lenkgeometrie und Nachlaufmessung") von January leitet die Verfahrensweisen und Verfahren, mittels derer Auflauf- und Sturzeinstelltransducer zur Ermittlung der Nachlauf- und Lenkachsenneigung (SAI) eines Fahrzeugs angewendet werden, ab und erörtert sie. Die darin beschriebenen Verfahrensweisen sind die Industrienorm.
Ausrüstung dieses allgemeinen Typs, welche die oben aufgeführten Einrichtungen und Verfahren anwendet, ist weltweit viele Jahre lang verwendet worden. Solche Ausrüstung ist in der Lage, Sturz, Nachlauf und Einstell- oder "Auflaufenden"-Einstellwinkel der Räder in Bezug zu einer oder mehr geeigneten Bezugsachsen zu ermitteln, und ist ausreichend, um die richtige Anpassung der Einstellung zu gestatten, um Reifenverschleiß zu verringern und eine sichere Handhabung zu verschaffen. Man glaubt jedoch, dass solche Ausrüstung verbessert werden könnte.
Das US-Patent Nr. 5,448,472 an January treibt die Technik weiter voran, indem es die Anwendung konventioneller Auflaufendentransducer beschreibt, die, während sie in zusammenwirkenden Paaren betrieben werden, die zusätzliche Fähigkeit haben, die Abstände zu messen, jeder relativ zu dem anderen. 7 des Patents 5,488,472 illustriert die Verwendung dieser "Auflösungs"messungen zur Ermittlung der Koordinaten und Orientierungen der Sensoren und Räder in einem zweidimensionalen Koordinatensystem. Die Offenbarung des '472-er Patents wird hiermit als Referenz hierin aufgenommen. Eine weitere Beschreibung des Standes der Technik ist darin zu finden.
Die Offenbarung des Patents 5,488,472 illustriert, dass die Ermittlung der zweidimensionalen Koordinaten der Fahrzeugräder keine größere Fähigkeit verschafft, die Auflaufendeneinstellungen der Räder in Bezug auf die geeigneten Bezugsachsen des Fahrzeugs zu ermitteln. Die einzigen Ermittlungen dieser Bezugsachsen, die praktisch anzuwenden sind, sind dieselben, wie die von Transducern verschafften, welche Winkel messen, jedoch nicht zusätzlich Abstände messen.
Die US-Patente 4,745,469 und 4,899,218 , beide an Waldecker et al., beschreiben, was üblicherweise als "externes Bezugseinstellgerät" bekannt ist. 4,899,218 ist eine Fortsetzung von 4,745,469 und enthält keine neue Offenbarung. Die 3 bis einschließlich 6 dieser Patente zeigen, wie Laser verwendet werden, um die Reifen zu beleuchten, und Kameras verwendet werden, um Bilder der Seitenwände zu überprüfen. Diese Patente beschreiben weiter, wie "Maschinensehtechniken" verwendet werden, um die Bilder zu überprüfen und die Abstände zwischen den Kameras und bestimmten Stellen an den Seitenwänden zu ermitteln, wodurch eine Bestimmung der Standorte und Orientierungen der Räder in einem relativ zu den Kameras befindlichen Koordinatensystem gestattet wird.
Das deutsche Patent DE 29 48 573 A1 , der Siemens AG erteilt, beschreibt die Verwendung von Kameras zur Ermittlung der Standorte und Orientierungen der Räder eines Fahrzeugs. An jeder Seite des Fahrzeugs wird eine einzelne Kamera in mehrere Positionen bewegt, um die Fahrzeugräder zu sehen. Alternativ wird eine einzige feste Kamera an jeder Seite in Zusammenwirken mit bewegbaren Spiegeln verwendet, oder mehrere Kameras werden verwendet. Das System überprüft die so gesehenen Bilder der Räder des Fahrzeugs, um die Standorte und Orientierungen der Räder zu bestimmen, aus denen die Radeinstellparameter ermittelt werden.
Die europäische Patentanmeldung PCT/US93/08333 , eingereicht im Namen von Jackson und unter dem Patent-Zusammenarbeitungsvertrag als WO 94/05969 (worauf hierin nachstehend als WO-Dokument 94/05969 verwiesen wird) veröffentlicht, beschreibt die Verwendung einer Kamera mit einem oder mehreren definierten Sehfeldern, um optische Ziele mit bekannten Konfigurationen zu sehen, die an den Fahrzeugrädern montiert sind. Durch die Verwendung hochentwickelter Bilderkennungsverfahren werden die dreidimensionalen Koordinaten und Orientierungen der Fahrzeugräder und deren entsprechende Drehachsen ermittelt. Die Radeinstellparameter werden aus diesen Koordinaten und Orientierungen ermittelt.
In DE 42 12 426 C1 ist ein Radeinstellgerät gemäß der Einleitung von Anspruch 1 beschrieben. Spezieller offenbart DE 42 12 426 C1 ein System zur Bestimmung von Radeinstellwinkeln eines Satzes von Fahrzeugrädern unter Verwendung stereoskopischen Aufnehmens der Position optischer Markierungen an den Rädern eines Fahrzeugs. Stereoskopisches Aufnehmen erfordert, dass jeder Satz von Markierungen von zwei unterschiedlichen Kameras betrachtet wird, d.h. das Sehen des Vorderrads an einer Seite des Fahrzeugs erfordert zwei Kameras, und das Sehen des Hinterrads an derselben Seite des Fahrzeugs erfordert zwei andere Kameras. Die mehrfachen Sätze von Aufnahmen für jedes Fahrzeugrad werden verarbeitet, um die Radeinstellwinkel zu ermitteln.
Es besteht ein deutlicher Bedarf an Geräten und Verfahren, welche eine richtige Bestimmung der Einstellung der Fahrzeugräder gestatten.
Zusätzlich zu den oben erwähnten Nachteilen ist eine richtige Einstellung unter Verwendung von Videosystemen drastisch abhängig von der präzisen Bestimmung der Positionen der Ziele im Sehfeld.
Es wurde entdeckt, dass in Videoeinstellsystemen des Standes der Technik die Helligkeit der Ziele von der Vorderseite zur Hinterseite des Fahrzeugs schwanken kann. Dies erschwert die richtige Bestimmung von Einstellwinkeln noch mehr.
Weiterhin schwankt bei Videoeinstellsystemen des Standes der Technik die scheinbare Größe der Ziele von der Vorderseite zur Hinterseite des Fahrzeugs beträchtlich. Dies kann zu einer verringerten Auflösung für zumindest einen Satz Räder führen.
Eine weitere Unzulänglichkeit von Videoeinstellsystemen des Standes der Technik ergibt sich aus den Merkmalen der in solchen Systemen verwendeten Linsen. Eine Lense kann nicht eingestellt werden, um den bestmöglichen Fokus auf zwei getrennte Objekte zu haben, wenn diese Objekte durch eine gewisse Tiefendistanz getrennt sind, wenn sie sich nicht beide außerhalb des hyperfokalen Abstandes der Linse befinden. Die Verwendung einer einzigen Linse, wie in den Systemen des Standes der Technik, erfordert, dass der beste Fokuspunkt um etwa 1/3 des Fahrzeug-Radstandes jenseits des vorderen Ziels liegt. Das bedeutet, dass sowohl die vorderen als auch hinteren Ziele, wie von der Kamera in Systemen des Standes der Technik gesehen, etwas verschwommen sind.
In Videoeinstellsystemen des Standes der Technik wird die Auflösung des Systems weiterhin durch die Notwendigkeit begrenzt, die Ziele im Sehfeld der Kameras zu halten, wenn das Fahrzeug auf einem Hebegestell angehoben wird. Beispielsweise glaubt man, dass zumindest ein System des Standes der Technik die vertikale Bewegung des Fahrzeugs auf weniger als 45,7 cm (achtzehn Zoll) begrenzt. Dieses Problem kann etwas gemildert werden, indem die Kameras bewegbar gemacht werden, dies bringt jedoch weitere Komplikationen und/oder Fehler ein.
Zumindest ein Videoeinstellsystem des Standes der Technik montiert ein Paar Kameras auf einem in Augenhöhe an der Vorderseite des Fahrzeugs angeordneten Balken. Dies führt zu einem Risiko für den die Ausrichtung durchführenden Techniker, der vermeiden muss, sich seinen (bzw. ihren) Kopf an dem Balken zu stoßen. Zusätzlich beinhaltet dieses System Lampen benachbart zu den Kameras zur Beleuchtung der optischen Ziele. Da die Kameras und Lampen so niedrig angeordnet sind, kann bei diesem System des Standes der Technik das Licht der Lampen leicht in die Augen des Technikers blitzen.
In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, eine Videoeinstellmessung eines Fahrzeugs durchzuführen, wobei das Fahrzeug nicht über Bodenhöhe angehoben ist, sondern nur durch einen Prüfstand gefahren wird. Man glaubt nicht, dass derzeitige Videoeinstellsysteme für solch einen Durchfahrvorgang geeignet sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Unter den verschiedenen Gegenständen und Merkmalen der vorliegenden Erfindung ist die Verschaffung eines verbesserten Video-Radeinstellsystems anzumerken.
Ein zweiter Gegenstand ist die Verschaffung eines solchen Systems mit verbesserter Auflösung.
Ein dritter Gegenstand ist die Verschaffung eines solchen Systems, das eine wesentliche vertikale Bewegung eines Fahrzeugs in dem Sehfeld der Kamera(s) gestattet, sodass die so ermittelten Messungen akkurat sind.
Ein vierter Gegenstand ist die Verschaffung eines Systems, das erhöhte Sicherheit für den Techniker/Benutzer verschafft.
Ein fünfter Gegenstand ist die Verschaffung eines solchen Systems, das den Durchfahrbetrieb erleichtert.
Ein sechster Gegenstand ist die Verschaffung eines solchen Systems, das nicht so empfindlich gegenüber Helligkeitsschwankungen zwischen Zielen ist.
Um dies zu erzielen, ist das Radeinstellgerät der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 beanspruchten Merkmale gekennzeichnet.
Kurz gesagt, ermittelt ein Radeinstellgerät der vorliegenden Erfindung die Einstellung der Räder eines Fahrzeugs. Das Gerät umfasst einen Satz vorbestimmter optischer Ziele, die zur Montage an Vorder- und Hinterrädern eines Fahrzeugs angepasst sind, zumindest eine erste Kamera, die angeordnet ist, um Bilder von besagtem, an einem Vorderrad des Fahrzeugs montierten optischen Ziel zu empfangen, und zumindest eine zweite Kamera, die angeordnet ist, um Bilder von besagtem, an einem Hinterrad des Fahrzeugs montierten optischen Ziel zu empfangen, wobei das Hinterrad an derselben Seite des Fahrzeugs montiert ist wie das Vorderrad, wobei jede der Kameras ein Sehfeld hat. Das Sehfeld der ersten Kamera ist auf das optische Ziel gerichtet, das an dem Vorderrad des Fahrzeugs montiert ist, und das Sehfeld der zweiten Kamera ist auf das optische Ziel gerichtet, das an dem Hinterrad des Fahrzeugs montiert ist. Ein Computer ist operativ mit den Kameras verbunden und spricht auf die Bilder der Ziele an, um Werte von Radeinstellparametern des Fahrzeugs zu ermitteln.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Radeinstellstation zum Ermitteln der Einstellung der Räder eines Fahrzeugs verschafft. Die Station umfasst eine vorbestimmte Strecke, entlang derer ein Fahrzeug, dessen Radeinstellung zu messen ist, gefahren werden kann, welche Strecke einen Eingang und einen Ausgang hat, wobei der Eingang und Ausgang in Längsrichtung entlang der vorbestimmten Strecke beabstandet sind. Die Station umfasst auch einen Satz vorbestimmter optischer Ziele, die dazu angepasst sind, an Vorder- und Hinterrädern eines Fahrzeugs, das entlang der vorbestimmten Strecke gefahren werden soll, montiert zu werden, zumindest eine erste Kamera, die angeordnet ist, um Bilder besagten, an einem Vorderrad des Fahrzeugs montierten optischen Ziels zu empfangen, wenn besagtes Fahrzeug sich an einer vorbestimmten Position entlang der Strecke befindet, wobei das Hinterrad an derselben Fahrzeugseite angeordnet ist wie das Vorderrad. Jede der Kameras hat ein Sehfeld, wobei die erste Kamera das Sehfeld auf das an dem Vorderrad des Fahrzeugs montierte optische Ziel gerichtet hat und die zweite Kamera das Sehfeld auf das an dem Hinterrad des Fahrzeugs montierte optische Ziel gerichtet hat, wenn das Fahrzeug sich an der vorbestimmten Position entlang der Strecke befindet. Ein Computer ist operativ mit den Kameras verbunden und spricht auf die Bilder der Ziele an, um Werte von Radeinstellparametern des Fahrzeugs zu ermitteln.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm eines Radeinstellsystems der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine vereinfachte Perspektivansicht eines Systems von 1, das insbesondere mit einem Hebegestell nutzbar ist;
2A ist eine Diagrammansicht des Systems der vorliegenden Erfindung, welche die Verbindung der verschiedenen Teile des Systems untereinander zeigt;
2B ist eine vereinfachte Perspektivansicht eines Systems von 1, das insbesondere als ein Durchfahrsystem nutzbar ist;
3 ist eine schematische Draufsicht des optischen Teils eines Radeinstellsytems, das für Durchfahrbetrieb entworfen ist;
3A ist ein schematischer Aufriss des Systems von 3;
4 ist eine schematische Draufsicht des optischen Teils eines Radeinstellsystems, das besonders gebrauchsgeeignet bei einem Hebegestell ist;
4A ist ein schematischer Aufriss des Systems von 4.
Gleichartige Referenzziffern deuten gleichartige Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen an.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführung
Es wird bevorzugt, dass die vorliegende Erfindung in einem computergesteuerten Fahrzeugradeinstellsystem integriert ist, wie in der Technik üblich und gebräuchlich. Die meisten modernen Radeinstellsysteme sind unter Verwendung eines Standard-IBM-kompatiblen Personal Computers (PC) gebaut, der durch die eingebauten seriellen Anschlüsse des PCs oder durch nach Kundenwunsch entworfene Hardware mit den erforderlichen Einstellsensoren verbunden ist.
Wie nun detaillierter erörtert werden wird, bestehen die Sensoren der vorliegenden Erfindung aus einem Paar Kameras oder anderer Bilderfassungseinrichtungen, die dazu gemacht sind, an den Fahrzeugrädern montierte optische Ziele zu sehen. Dies ist sehr ähnlich dem WO-Dokument 94/05969 (vorangehend erörtert), dessen vollständige Offenbarung hierin als Referenz aufgenommen ist. Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung wird der Begriff Kamera hierin verwendet, um sich auf jede solche Bilderfassungsvorrichtung zu beziehen.
1 illustriert die grundlegenden Bauteile des Systems der vorliegenden Erfindung, welches die Koordinaten und Orientierungen der Fahrzeugräder 11, 13, 15, 17 und der Achsen, worüber sie rollen, ermittelt. Jedem Rad sind ein oder mehr optische Ziele 11A, 13A, 15A und 17A zugeordnet. Die Bilder der Ziele werden in vier Kameras 21, 23, 25, 27 erhalten, wobei eine Kamera für jedes Rad vorhanden ist, aus Gründen, die nachstehend erläutert werden. Die optischen Bahnen zwischen den Zielen und den entsprechenden Kameras sind durch Strichlinien in 1 illustriert. Die Signale von den Kameras werden einem Computer 31 zugeleitet, wo die Bilder verarbeitet werden, um die verschiedenen Einstellwinkel zu bestimmen. Der Prozess der Berechnung der Einstellwinkel kann auf viele Arten vollzogen werden, wie etwa in dem oben erörterten US-Patent 5,488,472 und den US-Patenten 5,870,315 , 5,675,515 und 5,724,128 , deren Offenbarungen hierin als Referenz aufgenommen sind, dargestellt. Es ist bevorzugt, dass die auf die Hinterräder gerichtete Kameralinse eine längere Brennweite hat als die auf die Vorderräder gerichtete Kameralinse. Es ist anzumerken, dass die Verwendung von zwei Kameras mit unterschiedlichen Brennweiten den besten Fokus auf sowohl die Vorder- als auch Hinterräder zur selben Zeit gestattet, ohne einen einzigen Linsenabstrich, anders als die Systeme des Standes der Technik.
In Hinwendung zu 2 wird bevorzugt, dass die Kameras (und jedwede gewünschten Beleuchtungsvorrichtungen) an beabstandeten Positionen 33 und 35 in einem erhöhten Balken 37 angeordnet sind. Der Balken 27 wird von zwei Pfosten 41, 43 getragen, sodass die Kameras sich in einer bevorzugten Höhe von beispielsweise 2,13 m (84'') befinden. Die Höhe ist gewählt, um es einem Techniker von durchschnittlicher Körpergröße zu gestatten, darunter durchzulaufen, ohne seinen Kopf zu stoßen. Zusätzlich umfasst das vorliegende System Lampen benachbart zu den Kameras, um die optischen Ziele zu beleuchten. Die Höhe des erhöhten Balkens hält das Licht von den Lampen viel besser davon ab, in die Augen des Technikers zu blitzen, als bei Systemen des Standes der Technik. Es ist anzumerken, dass bei diesem System, wenn gleichartige Lampen verwendet werden, um die vorderen und hinteren Ziele zu beleuchten, die Helligkeit dieser Ziele, gemessen an den jeweiligen Kameras, sich aufgrund der unterschiedlichen Bahnlängen von den Lampen zu den jeweiligen Kameras unterscheiden wird. Dieser Helligkeitsunterschied, gemessen an den Kameras, ist bei der vorliegenden Erfindung ein geringeres Problem, da jede Gruppe von Zielen ihre eigene Kamera hat, sodass die Helligkeit für eine einzelne Kamera von Ziel zu Ziel nicht breit variiert.
Es ist bevorzugt, dass die zwei Gruppen von Kameras (angeordnet bei 33 und 35 in 2) von einem wesentlichen Abstand getrennt werden, wie etwa 2,44 m (96''). Dies gestattet das Abbilden von Rädern an beiden Seiten eines Fahrzeugs für Fahrzeuge mit einer Vielfalt von Breiten. Obwohl die Pfosten 41 und 43 in 2 auf derselben Oberfläche montiert gezeigt sind, worauf die Räder 11, 13, 15, 17 aufliegen, kann das System der vorliegenden Erfindung auch verwendet werden, wenn die Räder auf einem Hebegestell angeordnet sind.
Wenn die Fahrzeugräder auf dem Hebegestell 44 angeordnet sind, wie in 2A dargestellt, so wird bevorzugt, dass die an 33 und 35 angeordneten Kameras mit einem geeigneten Hebemechanismus 45 verbunden sind, sodass die optischen Ziele ihre selbe Position im Sehfeld der Kameras behalten, wenn Hebegestell und Fahrzeug angehoben werden. In dieser alternativen Ausführung wird der Computer 31 zur Steuerung des Kameraanhebemechanismus verwendet, sodass, wenn das Kraftfahrzeug-Hebegestell angehoben wird, die Kameras um die entsprechende Höhe angehoben werden.
(Selbstverständlich könnten auch andere Steuermechanismen als der Computer 31 verwendet werden). Zum geeigneten Anheben der Kameras sind viele Mechanismen bekannt, wie beispielsweise hydraulische Pfostensysteme, Hubwinden mit Motoren, Zahnstangensysteme und dergleichen.
Die Kontrolle der Kameraposition kann in einer Anzahl von Arten und Weisen ausgeübt werden. Beispielsweise kann ein optionsweiser Hubpositionssensor 44A verwendet werden, um Hubpositionsinformation direkt in den Computer 31 einzuspeisen, der seinerseits die Kameraanhebemechanismen steuert, um die Kameras um eine entsprechende Höhe zu bewegen, sodass die Ziele in derselben Position im Sehfeld der Kameras bleiben. Alternativ können die Kameras mechanisch an den Hebemechanismus (angedeutet durch Strichlinie 44B) gekoppelt sein, sodass die Kameras von dem Hebemechanismus über gleiche vertikale Abstände bewegt werden.
Gleichermaßen kann der Computer 31 programmiert sein, auf die Position zumindest eines Ziels in dem Sehfeld anzusprechen, um den Hebemechanismus zu steuern, die Kameras so zu bewegen, dass das Ziel an einer vorbestimmten Position in dem Sehfeld gehalten wird. Mit diesem System kann der Computer 31 durch das Beobachten von Veränderung in den Positionen der optischen Ziele in dem entsprechenden Sehfeld eine Fehlausrichtung der Laufspuren aufspüren.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Begriffen des Konstanthaltens der Sehfelder der Kameras, wenn das Fahrzeug angehoben wird, beschrieben wurde, versteht es sich, dass in vielen Fällen das Fahrzeug von einer Standardhöhe von 76,2 cm (30'') auf Bodenhöhe abgesenkt werden kann, um die Durchführung der Arbeit zu gestatten. Es wird vorausgesehen, dass die vorliegende Erfindung die Kameras dementsprechend bewegen wird, sowohl wenn das Fahrzeug abgesenkt wird, als auch, wenn das Fahrzeug angehoben wird.
Es wird auch erwogen, dass das vorliegende System in einer Durchfahrweise angewendet werden kann, wie in 2B illustriert. Bei einem Durchfahrsystem gibt es vorzugsweise kein Hebegestell. Eine Durchfahrkonfiguration ist besonders nützlich zum raschen Überprüfen der Einstellmessungen von Fahrzeugen oder für Einrichtungen, die eine Grube bevorzugen, um das Fahrzeug einzustellen, statt einer Hebebühne. Das zu überprüfende Fahrzeug wird entlang einer vorbestimmten Strecke 46 durch eine Prüfstation 47 von einem Eingangsende 49 zu einem Ausgangsende 51 gefahren, wobei es vorzugsweise in der durch Räder 11–17 angedeuteten Position anhält. Statt Verwendung der Pfosten- und Balkenkonstruktion des Systems von 2 sind bei dem Durchfahrsystem die Kameras an zwei Pfosten 55, 57 montiert, die an gegenüberliegenden Seiten der Fahrzeugstrecke montiert sind. Es wird bevorzugt, dass die Kameras in diesem System auf einer wesentlich niedrigeren Höhe, wie etwa annähernd 50,1 cm (20'') montiert sind und dass die Kameras an gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs durch einen wesentlich größeren Abstand, wie etwa 3,45 m (136''), voneinander getrennt sind.
In Hinwendung zu 3 und 3A sind dort die optischen Teile eines Einstellsystems zur Anwendung in einem Durchfahrsystem dargestellt. In diesen Figuren sind nur die Kameras 25 und 27 dargestellt, obwohl deutlich sein sollte, dass die Illustration und Beschreibung für die Ziele und Kameras an der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs gleichartig wäre. Die Kameras 25 und 27 sind nächst Bodenhöhe nach links und etwas zur Vorderseite einer Laufspur 61 oder eines Bodens, worauf das einzustellende Fahrzeug angeordnet ist, angeordnet. Ein gleichartiger Satz von Kameras 21, 23 (in diesen Figuren nicht dargestellt) ist nächst Bodenhöhe nach rechts und etwas zur Vorderseite der Laufspur 61 angeordnet. Ein Satz vorbestimmter optischer Ziele 15A, 17A ist an den Vorder- und Hinterrädern 15, 17 des Fahrzeugs montiert. Jede der Kameras hat ein Sehfeld mit einer Hauptachse und einer Nebenachse, wobei die Hauptachse jeder davon länger ist als die entsprechende Nebenachse. Zur Referenz ist das Sehfeld von Kamera 27 mit 149 bezeichnet, und das Sehfeld von Kamera 25 ist mit 151 bezeichnet. Beispielsweise beträgt das Sehfeld der Vorderradkameras 27 mal 21 Grad und beträgt das Sehfeld der Hinterradkameras 16 mal 12 Grad. Somit sind die Hauptachsen der zwei Kameras (und die Nebenachsen ebenso) im allgemeinen nicht gleich. Obwohl die Sehfelder der Kameras so angeordnet sein können, dass eine der Achsen vertikal angeordnet ist, wird erwogen, dass eines oder mehrere der Sehfelder diagonal angeordnet sein können (d.h. derart, dass für ein rechteckiges Sehfeld eine Diagonale des Rechtecks vertikal angeordnet ist). In denjenigen Fällen, in denen das Sehfeld einer Kamera quadratisch ist, kann jede der beiden Achsen als die Hauptachse gewählt und die andere als die Nebenachse bezeichnet werden. Das quadratische Sehfeld ist somit als Spezialfall anzusehen, worin die Hauptachse und die Nebenachse des Sehfelds gleich sind.
Die erste Kamera 27 hat ihr Sehfeld auf das an besagtem Vorderrad 17 des Fahrzeugs montierte optische Ziel 17A fokussiert und hält das Ziel in dem Sehfeld, während das Rad zwanzig Grad nach rechts und zwanzig Grad nach links oder Einschlag zu Einschlag an dem Fahrzeug gelenkt wird. Gleichermaßen hat die zweite Kamera 25 ihr Sehfeld auf das an dem Hinterrad 15 an derselben Seite des Fahrzeugs montierte optische Ziel 15A fokussiert. Durch Verwendung zweier Kameras, die getrennt auf die beiden Räder fokussiert sind, is es möglich, mehr Auflösung für jedes Ziel 15A, 17A zu erhalten. Die Ausgabedaten von Kameras 25, 27 werden dem Computer 21 zugeleitet, der die notwendigen Berechnungen aus den Bildern durchführt, um Einstellinformation zu ermitteln.
In den Ausführungen von 3 und 3A ist die Hauptachse des Sehfelds von zumindest Kamera 27 als im Wesentlichen horizontal dargestellt. Diese Konfiguration gestattet eine verbesserte Auflösung, wenn das Fahrzeug während des Einstellprozesses nicht angehoben ist.
In Hinwendung zu den 4 und 4A ist die Ausführung der Erfindung von 2 auf gleichartige Weise zu der in den 3 und 3A für die Ausführung von 2B dargestellten illustriert. Diese Ausführung ist besonders zur Verwendung mit einem Hebegestell 81 geeignet, obwohl sie nicht auf die Verwendung mit einem Hebegestell begrenzt ist. In diesem Fall ist die Grundanordnung dieselbe, jedoch sind die Hauptachsen der Sehfelder aller vier Kameras (nur die Kameras 21, 23 auf der rechten Seite und ihre Sehfelder 149a und 151A sind dargestellt) vorzugsweise vertikal angeordnet. Diese Konfiguration gestattet, dass die Ziele in ihren jeweiligen Sehfeldern bleiben, ob sich das Fahrzeug auf der Standard-Einstellhöhe (typischerweise 76,2 cm (30'') über dem Boden) oder auf eine Standardhöhe von mehr als achtzehn Zoll über der Einstellhöhe, beispielsweise 1,22 m (48'') über dem Boden, angehoben befindet. In dieser Konfiguration sind die Kameras höher montiert als in der Ausführung von 3, um eine bessere Sicht auf die Ziele zu gestatten, wenn das Fahrzeug angehoben ist.
Angesichts des Obigen wird ersichtlich, dass die verschiedenen Gegenstände und Merkmale der Erfindung erzielt und andere vorteilhafte Ergebnisse erhalten werden. Es versteht sich, dass die hierin enthaltene Beschreibung nur illustrativ ist und nicht in einem einschränkenden Sinn aufzufassen ist.

Claims

Ein Radeinstellgerät zum Ermitteln der Einstellung der Räder (17, 15) eines Fahrzeugs, wobei besagtes Gerät folgendes umfasst: einen Satz vorbestimmter optischer Ziele (17A, 15A), die zur Montage an Vorder- und Hinterrädern (17, 15) eines Fahrzeugs angepasst sind, eine erste Kamera (27), deren Sehfeld (149) auf das an einem Vorderrad (17) des Fahrzeugs montierte erste optische Ziel (17A) gerichtet ist, wobei besagte erste Kamera (27) zum Empfangen Bildern des an dem Vorderrad (17) des Fahrzeugs montierten ersten optischen Ziels (17A) angeordnet ist, eine zweite Kamera (25) mit einem Sehfeld (151), wobei besagte zweite Kamera (25) zum Empfangen Bildern des an einem Hinterrad (15) des Fahrzeugs montierten zweiten optischen Ziels (15A) angeordnet ist, und ein operativ mit besagten Kameras (27, 25) verbundene Rechenschaltkreistechnik (31), dadurch gekennzeichnet, dass besagte zweite Kamera (25) ihr Sehfeld (151) auf das an einem Hinterrad (15) des Fahrzeugs montierte zweite optische Ziel (15A) gerichtet hat, wobei besagtes Hinterrad (15) an derselben Seite des Fahrzeugs angeordnet ist wie besagtes Vorderrad (17), wobei besagte Rechenschaltkreistechnik (31) auf die Bilder von besagtem ersten optischen Ziel (17A) von nur besagter erster Kamera (27), die in einer stationären Position aufrechterhalten bleibt, während der Empfang der Bilder des ersten optischen Ziels (17A), und die Bilder von besagtem zweiten optischen Ziel (15A) von nur besagter zweiter Kamera (25), die in einer stationären Position aufrechterhalten bleibt, während der Empfang der Bilder des zweiten optischen Ziels (15A), anspricht, um Werte von Radeinstellparametern des Fahrzeugs zu ermitteln.
Radeinstellgerät, wie in Anspruch 1 ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Kamera (27, 25) im Wesentlichen über Bodenhöhe montiert sind, wobei besagtes Gerät weiterhin ein Gestell (44) zum vertikalen Anheben des Fahrzeugs umfasst, wobei besagte erste und zweite Kamera (27, 25) an einer Position montiert sind, worin die Ziele (17A, 15A) besagter Vorder- und Hinterräder (17, 15) in die jeweiligen Sehfelder (149, 151) fallen, sowohl wenn das Gestell (44) im Wesentlichen auf Einstellhöhe ist, als auch, wenn das Gestell (44) auf eine vorbestimmte Höhe angehoben wird.
Radeinstellgerät, wie in Anspruch 1 ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin dritte und vierte Kameras (23, 21) umfasst, die an der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs von den ersten und zweiten Kameras (27, 25) angeordnet sind, wobei besagte dritte Kamera (23) angeordnet ist, um Bilder von besagtem, an einem Vorderrad (11) des Fahrzeugs an der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs von der ersten und zweiten Kamera (27, 25) montierten optischen Ziel (11A) zu empfangen, wobei besagte vierte Kamera (21) angeordnet ist, um Bilder von besagtem, an einem Hinterrad (13) des Fahrzeugs an der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs von der ersten und zweiten Kamera (22, 25) montierten optischen Ziel (13A) zu empfangen, wobei jede der besagten Kameras (23, 21) ein Sehfeld (149A, 151A) hat, wobei die dritte Kamera (23) ihr Sehfeld (149A) auf das an besagtes Vorderrad (11) des Fahrzeugs an der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs von der ersten und zweiten Kamera (27, 25) montierte optische Ziel (11A) gerichtet hat, wobei die vierte Kamera (21) ihr Sehfeld (151A) auf das an besagtes Hinterrad (13) des Fahrzeugs an der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs von der ersten und zweiten Kamera (27, 25) montierte optische Ziel (13A) gerichtet hat.
Radeinstellgerät, wie in Anspruch 3 ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras (27, 25, 23, 21) im Wesentlichen über Bodenhöhe montiert sind, wobei besagtes Gerät weiter ein Gestell (44) zum vertikalen Anheben des Fahrzeugs enthält, wobei besagte Kameras (27, 25, 23, 21) an einer Position montiert sind, worin die Ziele besagter Vorder- und Hinterräder (11, 17, 13, 15) in die jeweiligen Sehfelder (149, 151, 149A, 151A) fallen, sowohl wenn das Gestell (44) sich im Wesentlichen auf Einstellhöhenniveau befindet, als auch, wenn das Gestell auf eine vorbestimmte Höhe angehoben ist.
Radeinstellgerät, wie in Anspruch 1 ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite der zweiten Kamera (25) länger ist als die Brennweite der ersten Kamera (27).
Radeinstellgerät, wie in Anspruch 1 ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter ein Gestell (44) zum vertikalen Anheben des Fahrzeugs enthält, wobei besagte erste und zweite Kamera (27, 25) an einer Position montiert sind, worin die Ziele (17A, 15A) besagter Vorder- und Hinterräder (17, 15) in die jeweiligen Sehfelder (149, 151) fallen, sowohl wenn das Gestell (44) sich im Wesentlichen auf Einstellhöhenniveau befindet, als auch, wenn das Gestell auf eine vorbestimmte Höhe von mehr als 45,7 cm (achtzehn Zoll) über Einstellhöhe angehoben ist.
Radeinstellgerät, wie in Anspruch 1 ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras (27, 25) an der Vorderseite einer Fahrzeugprüfposition montiert sind, wobei besagte Kameras (27, 25) mehr als 1,83 m (sechs Fuß) hoch, vertikal gemessen, montiert sind.
Radeinstellgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin folgendes umfasst: eine vorbestimmte Strecke, entlang derer ein Fahrzeug, dessen Radeinstellung zu messen ist, gefahren werden kann, welche Strecke einen Eingang und einen Ausgang hat, wobei der Eingang und Ausgang in Längsrichtung entlang der vorbestimmten Strecke beabstandet sind, dadurch, dass besagte erste Kamera (27), die angeordnet ist, um Bilder besagten, an besagtem Vorderrad (17) besagten Fahrzeugs montierten optischen Ziels (17A) zu empfangen, wenn besagtes Fahrzeug sich an einer vorbestimmten Position entlang der Strecke befindet, und dadurch, dass besagte zweite Kamera (25) angeordnet ist, um Bilder besagten, an besagtem Hinterrad (15) besagten Fahrzeugs montierten besagten optischen Ziels (15A) zu empfangen, wenn besagtes Fahrzeug sich an einer vorbestimmten Position entlang der Strecke befindet.
Radeinstellgerät, wie in Anspruch 8 ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Kamera (27, 25) an einer Seite der vorbestimmten Strecke angeordnet sind.
Radeinstellgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter einen Mechanismus (45) umfasst, um die Sehfelder (149, 151) besagter erster und zweiter Kamera (27, 25) derart zu bewegen, dass jedes der besagten optischen Ziele (17A, 15A) in dem zugehörigen Sehfeld (149, 151) an ersten und zweiten Positionen der optischen Ziele (17A, 15A) vorhanden ist, wobei besagte erste und zweite Positionen der optischen Ziele (17A, 15A) vertikal voneinander getrennt sind.
Radeinstellgerät, wie in Anspruch 10 ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter eine vertikal bewegbare Fläche (61) umfasst, worauf das Fahrzeug angeordnet ist.
Radeinstellgerät, wie in Anspruch 11 ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter eine dritte und vierte Kamera (23, 21) umfasst, wobei besagte dritte und vierte Kamera (23, 21) an einer gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs von besagten erster und zweiter Kamera (27, 25) angeordnet sind.
Radeinstellgerät, wie in Anspruch 12 ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Kamera (27, 25) in einer festen geometrischen Beziehung zu besagter dritter und vierter Kamera (23, 21) angeordnet sind.
Radeinstellgerät, wie in Anspruch 11 ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer (31) auf die Position zumindest eines optischen Ziels (17A, 15A) in einem Sehfeld (149, 151) anspricht, um den Mechanismus (45) zu steuern, um die Kameras (27, 25) zu bewegen, um besagtes zumindest eine optische Ziel (17A, 15A) in dem Sehfeld (149, 151) zu halten.
Radeinstellgerät, wie in Anspruch 10 ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus (45) die Sehfelder (149, 151) besagter erster und zweiter Kamera (27, 25) derart ändert, dass besagte erste und zweite optische Ziele (17A, 15A) im Wesentlichen in derselben Position in den Sehfeldern (149, 151) bleiben.
Radeinstellgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter einen Mechanismus (45) zum Bewegen der Sehfelder (149, 151) besagter erster und zweiter Kamera (27, 25) beinhaltet.
Radeinstellgerät, wie in Anspruch 16 ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter eine dritte und vierte Kamera (23, 21) enthält, die an der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs von der ersten und zweiten Kamera (27, 25) angeordnet sind, wobei besagte dritte Kamera (23) angeordnet ist, um Bilder von besagtem, an einem Vorderrad (11) des Fahrzeugs an der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs von der ersten und zweiten Kamera (27, 25) montierten optischen Ziel (11A) zu empfangen, wobei besagte vierte Kamera (21) angeordnet ist, um Bilder von besagtem, an einem Hinterrad (13) des Fahrzeugs an der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs von der ersten und zweiten Kamera (27, 25) montierten optischen Ziel (13A) zu empfangen, wobei jede der besagten dritten und vierten Kamera (23, 21) ein Sehfeld (149A, 151A) hat, wobei die dritte Kamera (23) ihr Sehfeld (149A) auf das an besagtem Vorderrad (11) des Fahrzeugs an der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs von der ersten und zweiten Kamera (27, 25) montierte optische Ziel (11A) gerichtet hat, und die vierte Kamera (21) ihr Sehfeld (151A) auf das an besagtem Hinterrad (13) des Fahrzeugs an der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs von der ersten und zweiten Kamera (27, 25) montierte optische Ziel (13A) gerichtet hat, und besagter Mechanismus (45) zum Bewegen der Sehfelder (149, 151) besagter erster und zweiter Kamera (17, 25) zusätzlich zum Bewegen der Sehfelder (149A, 151A) besagter dritter und vierter Kamera (23, 21) konfiguriert ist.
Radeinstellgerät, wie in Anspruch 17 ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin eine vertikal bewegbare Fläche (61) umfasst, worauf das Fahrzeug angeordnet ist, wobei besagter Mechanismus (45) auf die vertikale Bewegung besagter Fläche (61) anspricht, um jedes der besagten optischen Ziele (17A, 15A, 11A, 13A) in den Sehfeldern besagter erster, zweiter, dritter beziehungsweise vierter Kamera (27, 25, 23, 21) zu halten.
Verfahren zur Steuerung des Radeinstellgeräts zur Ermittlung der Einstellung der Räder (17, 15) eines Fahrzeugs, wobei besagtes Verfahren folgendes umfasst: Montieren eines Satzes vorbestimmter optischer Ziele (17A, 15A) an besagten einzustellenden Rädern (17, 15) eines Fahrzeugs, Anordnen besagten Fahrzeugs auf einem Hebegestell (44), und Anordnen einer ersten Kamera (27) mit einem Sehfeld (149) zum Empfangen zumindest eines Bildes eines an einem Vorderrad (17) des Fahrzeugs montierten ersten optischen Ziels (17A), gekennzeichnet durch Anordnen einer zweiten Kamera (25) mit einem Sehfeld zum Empfangen zumindest eines Bildes eines an einem Hinterrad (15) des Fahrzeugs montierten zweiten optischen Ziels (15A), wobei besagtes Hinterrad (15) an derselben Seite des Fahrzeugs montiert ist wie besagtes Vorderrad (17), und Ermitteln Werte von Radeinstellparametern des Fahrzeugs aus besagten Bildern von besagtem ersten optischen Ziel (17A) von nur besagter erster Kamera (27), die in einer stationären Position aufrechterhalten bleibt, während der Empfang der Bilder des ersten optischen Ziels (17A), und besagten Bildern von besagtem zweiten optischen Ziel (15A) von nur besagter zweiter Kamera (25), die in einer stationären Position aufrechterhalten bleibt, während der Empfang der Bilder des zweiten optischen Ziels (15A).
Verfahren gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter den Schritt des Änderns der Sehfelder (149, 151) besagter erster und zweiter Kameras (27, 25) umfasst, sodass besagte Ziele (17A, 15A) in den Sehfeldern (149, 151) an ersten und zweiten Positionen der Ziele (17A, 15A) bleiben, wobei besagte erste und zweite Positionen der Ziele (17A, 15A) vertikal voneinander getrennt sind.