DE880677T1 - Verfahren und vorrichtung zur feststellung der alignierung von kraftfahrzeugradern - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur feststellung der alignierung von kraftfahrzeugradern

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DE880677T1 DE0880677T DE96936416T DE880677T1 DE 880677 T1 DE880677 T1 DE 880677T1 DE 0880677 T DE0880677 T DE 0880677T DE 96936416 T DE96936416 T DE 96936416T DE 880677 T1 DE880677 T1 DE 880677T1
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19667P DEU/CMBR /} ■ *· DeZ. 1998 Europäische Patentanmeldung Nr. 96 936 416.5 SNAP-ON TECHNOLOGIES, INC. Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung von Kraftfahrzeugrädern ANSPRÜCHE
1. Einrichtung zum Bestimmen der Ausrichtung von Kraftfahrzeugrädern, umfassend:
ein Zielmittel, umfassend wenigstens ein erstes und ein zweites Zielobjekt zur Anbringung an Rädern an einer jeweiligen ersten und zweiten Seite eines untersuchten Fahrzeugs, wobei jedes Zielobjekt eine Mehrzahl von visuell wahrnehmbaren, geometrisch konfigurierten Zielelementen mit bekannten geometrischen Charakteristiken und gegenseitigen Positionsbeziehungen umfaßt, ein optisches Untersuchungsmittel, welches ein räumliches Bezugssystem definiert und eine erste und eine zweite Kamera umfaßt, die einen ersten beziehungsweise einen zweiten Betrachtungsweg bilden, welche das erste und das zweite Zielobjekt schneiden, wenn diese an den Rädern eines untersuchten Fahrzeugs angebracht sind, wobei jede Kamera zum Untersuchen eines Bildes eines entsprechenden Zielobjekts bei Betrachtung entlang deren entsprechendem Betrachtungsweg und zum Erzeugen von die geometrischen Charakteristiken und die gegenseitigen Positionsbeziehungen der abgebildeten Zielelemente beschreibender Bildinformation betreibbar ist, ein Verarbeitungsmittel, um derartige Bildinformation zu vorbestimmter Referenzinformation, welche die bekannten geometrischen Cha-
rakteristiken und gegenseitigen Positionsbeziehungen der Zielelemente beschreibt, in Beziehung zu setzen und die Positions- und Winkelorientierung des ersten und des zweiten Zielobjekts bezüglich des räumlichen Bezugssystems zu bestimmen und dementsprechende erste und zweite Positions- und Orientierungsinformation zu erzeugen, und
ein Mittel, welches auf die erste und die zweite Positions- und Orientierungsinformation anspricht und zum Anzeigen der Position und der Ausrichtung der Räder arbeitet, an welchen das erste und das zweite Ziel angebracht sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, worin das ansprechende Mittel ein Anzeigemittel umfaßt, das die Orientierungsinformation zum Anzeigen der Ausrichtung des ersten und des zweiten Rades verwendet.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, worin die Ausrichtung von jedem Rad durch Nachlauf-, Sturz- und Spur-Messungen ausgedrückt ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, worin das Zielmittel ferner ein drittes und ein viertes Zielobjekt umfaßt zur Anbringung an einem dritten und einem vierten Rad, welche an der ersten beziehungsweise der zweiten Seite des untersuchten Fahrzeugs angeordnet sind, wobei die Zielobjekte jeweils eine Mehrzahl visuell wahrnehmbarer, geometrisch konfigurierter Zielelemente mit bekannten geometrischen Charakteristiken und gegenseitigen Positionsbeziehungen umfassen, wobei das erste und das zweite Kameramittel jeweils zum Einrichten eines dritten beziehungsweise eines vierten Betrachtungsweges, welche das dritte und das vierte Zielobjekt schneiden, und zum Untersuchen von Bildern derselben und zum Erzeugen von Bildinformation arbeiten, welche die geometrischen Charakteristiken und die Positionsbeziehungen der Zielelemente jedes Bildes beschreibt, wobei das Verarbeitungsmittel ferner zum In-Beziehung-Setzen der Bildinfor-
mation zu vorbestimmter Referenzinformation arbeitet, welche die bekannten geometrischen Charakteristiken und gegenseitigen Positionsbeziehungen des dritten und des vierten Zielelements beschreibt, um die Winkelorientierung des dritten und des vierten Zielelements zu bestimmen und um dementsprechende dritte und vierte Positionsund Orientierungsinformation zu erzeugen, wobei das ansprechende Mittel ferner auf die dritte und die vierte Positions- und Orientierungsinformation anspricht und zum Anzeigen der Ausrichtung der Räder arbeitet, an welchen das dritte und das vierten Zielobjekte angebracht sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, worin das Verarbeitungsmittel ferner die relativen Positionen des ersten, des zweiten, des dritten und des vierten Rades bestimmt.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, worin das optische Untersuchungsmittel ferner jeder Kamera zugeordnet ein Beleuchtungsmittel umfaßt, um eine Auf-der-Achse-Zielbeleuchtung für diese vorzusehen.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, worin das Beleuchtungsmittel ein Feld von lichtemittierenden Dioden umfaßt, die um die optische Achse von jedem entsprechenden Kameramittel herum angeordnet sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, worin die lichtemittierenden Dioden derart ausgewählt sind, daß sie eine bestimmte Wellenlängencharakteristik aufweisen, und worin wellenlängenselektive Filtermittel verwendet werden, um zwischen von den Zielobjekten reflektiertem Diodenlicht und von anderen Quellen ausgehendem Licht zu unterscheiden.
9. Einrichtung nach Anspruch 1, worin jedes Zielobjekt eine ebene Platte mit einer Mehrzahl von auf einer Oberfläche derselben gebilde-
ten Zielelementen sowie ein Mittel zum Anbringen der Platte an einem Rad eines untersuchten Fahrzeugs umfaßt.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, worin das Mittel zum Anbringen die Ebene der Oberfläche im wesentlichen normal zu der Felgenebene des Rads, an welchem das Zielobjekt anzubringen ist, orientiert.
11. Einrichtung nach Anspruch 1, 4, 6 oder 7, worin die Zielelemente aus retroreflektierendem Material gebildet sind.
12. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 4, worin das Zielmittel Klemmen zum klemmenden Angreifen an den Felgen der Räder umfaßt.
13. Einrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Tragemittel zum Tragen der ersten und der zweiten Kamera mit einem vorbestimmten Abstand voneinander, welcher größer ist als die Breite eines Fahrzeugs, dessen Räder auszurichten sind.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, worin das Tragemittel die erste und zweite Kamera in festen Positionen in einer vorbestimmten Höhe hält.
15. Verfahren zum Bestimmten der relativen Orientierung der Räder eines Fahrzeugs, umfassend die Schritte:
Vorsehen eines ersten Zielmittels an einem ersten Rad an einer ersten Seite des Fahrzeugs und Vorsehen eines zweiten Zielmittels an einem zweiten Rad an einer zweiten Seite des Fahrzeugs, wobei jedes Zielmittel eine Mehrzahl von Zielelementen mit bekannten geometrischen Charakteristiken und gegenseitigen Positionsbeziehungen umfaßt, wobei das erste und das zweite Zielmittel eine vorbestimmte Positionsbeziehung bezüglich der Räder aufweisen, an welchen sie angebracht werden,
Verwenden eines ersten Kameramittels mit einer bekannten räumli-
• ·
chen Position und Richtungsorientierung zum Betrachten des ersten Ziels und zum Bilden eines ersten erfaßten Bildes desselben, und Verwenden eines zweiten Kameramittels mit einer bekannten räumlichen Position und Richtungsorienterung zum Betrachten des zweiten Ziels, um ein zweites erfaßtes Bild desselben zu bilden, Bestimmen der geometrischen Charakteristiken und der gegenseitigen Positionsbeziehungen der Zielelemente auf jedem der ersten und zweiten erfaßten Bilder,
in Beziehung setzen der bestimmten geometrischen Charakteristiken und gegenseitigen Positionsbeziehungen des ersten erfaßten Bildes zu den bekannten geometrischen Charakteristiken und gegenseitigen Positionsbeziehungen entsprechender Elemente des ersten Zielmittels, um die Winkelorientierung des ersten Zielmittels zu bestimmen, in Beziehung setzen der bestimmten geometrischen Charakteristiken und gegenseitigen Positionsbeziehungen des zweiten erfaßten Bildes zu den bekannten geometrischen Charakteristiken und gegenseitigen Positionsbeziehungen entsprechender Elemente des zweiten Zielmittels, um die Winkelorientierung des zweiten Zielmittels zu bestimmen, und
Verwenden der Winkelorientierungen zum Bestimmen der Ausrichtung des ersten und des zweiten Rads.
16. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend den Schritt des InBeziehung-Setzens der bestimmten geometrischen Charakteristiken und gegenseitigen Beziehungen des ersten und des zweiten erfaßten Bildes mit den bekannten geometrischen Charakteristiken und gegenseitigen Beziehungen entsprechender Elemente des ersten und des zweiten Zielmittels, um die Positionen der Achsen des ersten und des zweiten Rades zu bestimmen.
17. Einrichtung zum Bestimmen der Ausrichtung von Kraftfahrzeugrädern, umfassend:
11 · &Igr;&agr;&egr;-&Lgr;&&bgr;&ogr; 38
ein Zielmittel, umfassend wenigstens ein erstes Zielobjekt mit einer ersten Mehrzahl bekannter geometrischer Eigenschaften mit bekannten gegenseitigen räumlichen Beziehungen und ein zweites Zielobjekt mit einer zweiten Mehrzahl bekannter geometrischer Eigenschaften mit bekannten gegenseitigen räumlichen Beziehungen, ein erstes optisches Untersuchungsmittel, welches ein räumliches Bezugssystem einrichtet, umfassend einen ersten Betrachtungsweg, welcher das erste Zielobjekt schneidet, wenn dieses an einem ersten Rad eines untersuchten Fahrzeugs angebracht ist, wobei das optische Untersuchungsmittel zum Untersuchen eines ersten Bildes des ersten Zielobjekts bei Betrachtung entlang des ersten Betrachtungsweges sowie zum Erzeugen erster Bildinformation betreibbar ist, welche die geometrischen Eigenschaften und gegenseitigen Beziehungen des ersten Bildes beschreibt,
ein zweites optisches Untersuchungsmittel, welches ein räumliches Bezugssystem einrichtet, umfassend einen zweiten Betrachtungsweg, welcher das zweite Zielobjekt schneidet, wenn dieses an einem zweiten Rad eines untersuchten Fahrzeugs angebracht ist, wobei das optische Untersuchungsmittel zum Untersuchen eines zweiten Bildes des zweiten Zielobjekts bei Betrachtung entlang des zweiten Betrachtungsweges sowie zum Erzeugen zweiter Bildinformation betreibbar ist, welche die geometrischen Eigenschaften und gegenseitigen Beziehungen des zweiten Bildes beschreibt,
ein Verarbeitungsmittel, um die erste Bildinformation in Beziehung zu vorbestimmter Referenzinformation zu setzen, welche die bekannten geometrischen Eigenschaften und Beziehungen des ersten Zielobjekts beschreibt, um die Winkelorientierung des ersten Zielobjekts bezüglich des räumlichen Bezugssystems zu bestimmen und dementsprechende erste Orientierungsinformation zu erzeugen, ein Verarbeitungsmittel, um die zweite Bildinformation in Beziehung zu vorbestimmter Referenzinformation zu setzen, welche die bekannten geometrischen Eigenschaften und Beziehungen des zweiten Ziel-
Objekts beschreibt, um die Winkelorientierung des zweiten Zielobjekts bezüglich des räumlichen Bezugssystems zu bestimmen und dementsprechende zweite Orientierungsinformation zu erzeugen, und ein Mittel zum Verwenden der ersten und der zweiten Orientierungsinformation zum Anzeigen der Ausrichtung des ersten und des zweiten Rades.
18. Einrichtung nach Anspruch 17, worin das Zielmittel ferner ein drittes Zielobjekt mit einer dritten Mehrzahl bekannter geometrischer Eigenschaften mit bekannten gegenseitigen räumlichen Beziehungen umfaßt,
worin das optische Bezugssystem ferner einen dritten Betrachtungsweg umfaßt, welcher das dritte Zielobjekt schneidet, wenn dieses an einem dritten Rad des untersuchten Fahrzeugs angebracht ist, worin das räumliche Untersuchungsmittel ferner zum Untersuchen eines Bildes des dritten Zielobjekts bei Betrachtung entlang des dritten Betrachtungsweges sowie zum Erzeugen dritter Bildinformation arbeitet, welche die geometrischen Eigenschaften und gegenseitigen Beziehungen des dritten Zielobjekts beschreibt, worin das Verarbeitungsmittel ferner zum In-Beziehung-Setzen der dritten Bildinformation zu vorbestimmter Information arbeitet, welche die bekannten geometrischen Eigenschaften und gegenseitigen Beziehungen des dritten Zielobjekts beschreibt, um die Winkelorientierung des dritten Zielobjekts bezüglich des räumlichen Bezugssystems zu bestimmen und dementsprechende dritte Orientierungsinformation zu erzeugen, und
worin das Mittel zum Verwenden ferner die dritte Orientierungsinformation zum Anzeigen der Ausrichtung des dritten Rades verwendet.
19. Einrichtung nach Anspruch 18, worin das Verarbeitungsmittel ferner zum Bestimmen der räumlichen Positionen des ersten, des zweiten und des dritten Rades betreibbar ist, wobei die Positionen eine Refe-
renzebene definieren, bezüglich welcher die Ausrichtung der Räder berechnet werden kann.
20. Einrichtung nach Anspruch 17, worin das erste und das zweite Bild mit dem ersten und dem zweiten Rad in ersten Positionen betrachtet werden und worin das optische Bilduntersuchungsmittel ferner zum Untersuchen anderer Bilder des ersten und des zweiten Zielobjekts betreibbar ist, nachdem das erste und das zweite Rad um ihre Achsen in zweite Positionen gedreht worden sind, sowie zum Erzeugen zusätzlicher Bildinformation, welche die geometrischen Eigenschaften und gegenseitigen Beziehungen des ersten und des zweiten Zielobjekts beschreibt, so wie diese in den anderen Bildern erscheinen, und worin das Verarbeitungsmittel ferner dazu betreibbar ist, die zusätzliche Bildinformation in Beziehung zu der ersten und der zweiten Bildinformation zu setzen, um die Beziehungen des ersten und des zweiten Zielobjekts zu den Drehachsen des ersten und des zweiten Rads zu bestimmen.
21. Einrichtung zum Bestimmen der Position und der Orientierung eines Objekts, umfassend:
ein Mittel, welches wenigstens ein dem Objekt zugeordnetes Ziel definiert und eine bestimmbare Beziehung zu dem Objekt aufweist, wobei jedes Ziel eine Mehrzahl bekannter erfaßbarer Eigenschaften mit bekannten gegenseitigen Beziehungen aufweist, ein Abbildungsmittel zum Betrachten jedes Ziels entlang eines Betrachtungsweges und zum Entwickeln elektronischer Signale, welche jedes betrachtete Bild des Ziels wiedergeben, ein Berechnungsmittel mit darin gespeicherter, die bekannten Eigenschaften und gegenseitigen Beziehungen jedes Ziels definierender Information, und welches auf die elektronischen Signale anspricht und dazu arbeitet, die elektronischen Signale zu der gespeicherten Information in Beziehung zu setzen und die Orientierung jedes Ziels
bezüglich seines Betrachtungsweges zu bestimmen, und ein Mittel zum Verwenden der bestimmten Orientierung jedes Ziels zum Bestimmen der Position und Orientierung des Objekts.
22. Einrichtung zum Bestimmen der relativen Ausrichtung einer Mehrzahl von Komponenten, umfassend:
ein Zielmittel, umfassend eine Mehrzahl von Zielobjekten, welche jeweils eine Mehrzahl bekannter Eigenschaften mit bekannten Geometrien und gegenseitigen räumlichen Beziehungen aufweisen, wobei jedes Zielobjekt zur Anbringung an einer der Komponenten ausgebildet ist,
ein optisches Untersuchungsmittel, welches ein räumliches Bezugssystem, umfassend eine Mehrzahl von Betrachtungswegen, einrichtet, von welchen jeder eines der Zielobjekte schneidet, wenn die Zielobjekte an den Komponenten angebracht sind, wobei das optische Untersuchungsmittel zum Untersuchen eines Bildes jedes Zielobjekts bei Betrachtung entlang seines entsprechenden Betrachtungsweges und zum Erzeugen von die Eigenschaften und gegenseitigen Beziehungen jedes Bildes beschreibender Information betreibbar ist, ein Verarbeitungsmittel, um die jedem Zielobjekt entsprechende Bildinformation in Beziehung zu vorbestimmter Referenzinformation zu setzen, welche die bekannten Eigenschaften und Beziehungen jedes Zielobjekts beschreibt, um die Winkelorientierung jedes Zielobjekts bezüglich des räumlichen Bezugssystems zu bestimmen und dementsprechende erste Orientierungsinformation zu erzeugen, und ein Anzeigemittel zum Verwenden der Orientierungsinformation, um die Ausrichtung jeder Komponente anzuzeigen.
23. Einrichtung nach Anspruch 22, worin das Anzeigemittel ferner die Orientierungsinformation zum Anzeigen der Position jeder Komponente verwendet.
380 677 T1
24. Einrichtung nach Anspruch 23, worin das optische Untersuchungsmittel ein Videokameramittel und ein Beleuchtungsmittel zum Vorsehen einer Auf-der-Achse-Beleuchtung für das Kameramittel umfaßt.
25. Einrichtung nach Anspruch 24, worin die erfaßbaren Eigenschaften als geometrische Formen ausgeführt sind, welche durch einen Körper aus retroreflektierendem Material gebildet sind.
26. Verfahren zum Bestimmen der relativen Ausrichtung von Komponenten eines Objekts, umfassend die Schritte:
Vorsehen wenigstens eines Ziels an jeder Komponente des Objekts derart, daß jedes Ziel eine bestimmbare Beziehung zu der Komponente aufweist, und worin jedes Ziel eine Mehrzahl bekannter erfaßbarer Eigenschaften mit bekannten geometrischen Charakteristiken und gegenseitigen Beziehungen umfaßt,
Betrachten jedes Ziels entlang eines entsprechenden Betrachtungsweges, um wenigstens ein erfaßtes Bild jedes Ziels zu bilden, Bestimmen der geometrischen Charakteristiken und gegenseitigen Beziehungen von wenigstens zwei Eigenschaften jedes erfaßten Bildes,
in Beziehung setzen der bestimmten Charakteristiken und gegenseitigen Beziehungen der Eigenschaften jedes erfaßten Bildes zu den bekannten geometrischen Charakteristiken und gegenseitigen Beziehungen entsprechender Eigenschaften eines entsprechenden Ziels, um die Winkelorientierung jedes Ziels bezüglich eines entsprechenden Betrachtungsweges zu bestimmen, und
Verwenden der Winkelorientierungen und der bestimmbaren Beziehungen zum Bestimmen der relativen Ausrichtung der Komponenten des Objekts.
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