EP1579172A1 - Vorrichtung zur bestimmung der rad- und/oder achsgeometrie von kraftfahrzeugen - Google Patents

Vorrichtung zur bestimmung der rad- und/oder achsgeometrie von kraftfahrzeugen

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Publication number
EP1579172A1
EP1579172A1 EP03814445A EP03814445A EP1579172A1 EP 1579172 A1 EP1579172 A1 EP 1579172A1 EP 03814445 A EP03814445 A EP 03814445A EP 03814445 A EP03814445 A EP 03814445A EP 1579172 A1 EP1579172 A1 EP 1579172A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wheel
image recording
recording device
feature
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03814445A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Adolph Dietrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1579172A1 publication Critical patent/EP1579172A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B11/275—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing wheel alignment
    • G01B11/2755—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing wheel alignment using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/10—Wheel alignment
    • G01B2210/16—Active or passive device attached to the chassis of a vehicle
    • G—PHYSICS
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/10—Wheel alignment
    • G01B2210/20—Vehicle in a state of translatory motion
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    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/10—Wheel alignment
    • G01B2210/30—Reference markings, reflector, scale or other passive device
    • G01B2210/303—Reference markings, reflector, scale or other passive device fixed to the ground or to the measuring station

Definitions

  • the invention relates to a device for determining the wheel and / or axle geometry of motor vehicles in a measuring room by means of an optical measuring device with at least one image recording device, which detects a marking device including at least one body feature and a reference feature arrangement, and with an evaluation device, the location of the reference features is known in the measuring room in the evaluation device and the detection of the marking device takes place while the motor vehicle is traveling.
  • Such a device is known from DE 197 57 760 A1, which requires two image recording devices in order to record the marking devices from two different perspectives.
  • the two image receiving devices are arranged laterally at a distance from the passing motor vehicle.
  • An additional marking device is between the image Recording devices and the motor vehicle set up, which is used for evaluation as a reference feature arrangement for determining a wheel plane. At least the wheel and / or axle geometry can be determined from the relative position of the wheel plane to the vehicle movement coordinates.
  • DE 199 34 864 A1 also shows a device for determining the wheel and / or axle geometry of motor vehicles, which also has an arrangement of two image recording devices.
  • additional reference features are arranged in one plane, which are used to determine the vertical direction in the measuring room. The position of the wheel axis of rotation is with respect to the vertical and the direction of the driving axis, which from the trajectory of the
  • Body feature is determined.
  • Devices of this type always require two image recording devices per wheel, which have to be laboriously adjusted to a common measuring room.
  • the space required on the side of the motor vehicle is large due to the required distance from the features to be recorded.
  • the image recording device is pivotally connected to a wheel to be measured on its wheel rim and follows the rotational movement of the wheel, the optical axis of the image recording device always being substantially perpendicular and the axis of rotation of the
  • Swivel joint in all wheel positions is aligned essentially parallel to the road surface. Only one image recording device is required per wheel to be measured.
  • the reference feature arrangement is arranged in a particularly simple manner essentially in the roadway plane in the field of view of the image recording device, so that an additional arrangement of the reference features approximately perpendicular to the roadway plane is not required.
  • the at least one body feature is always arranged in the field of view of the image recording device and follows the movement of the motor vehicle.
  • the body feature makes the evaluation device aware of the position of the driving axis of the motor vehicle relative to the marking device. The position of the axis of rotation and / or the plane of rotation of the wheel can thus be determined in a simple manner on the basis of the position of a wheel feature to be determined.
  • the space required for a measurement on a narrow area next to the wheel to be examined can be reduced to a length that corresponds to the passage, ie to about 1/2 wheel circumference. - A full measurement is possible.
  • the device on each for the axis Sufficiently level measuring station can be used, especially since all components are easy to transport. Use in conjunction with lifting platforms is also possible.
  • the searched angles such as track and camber
  • a wide-angle lens is not required to cover the route.
  • the image recording device can serve directly as a protractor during adjustment work.
  • the wheel feature can be identified by a point on the wheel, which is based on the focal length and the corrected distortion of the lens or the like optical property of the image recording device, the positions of at least three of the reference features of the reference feature arrangement and the relative position of the image recording device to the axis of rotation of the Swivel joint can be determined. Additional features are not necessary to identify the wheel point.
  • the plane of rotation of the wheel can be determined in a simple manner by detecting the rotation path of the wheel feature, the translational movements of the motor vehicle being caused by the. Trajectory of the at least one bodywork feature is determined, eliminated.
  • the reference feature arrangement can have a carrier unit, the arrangement of which can be freely designed in the measuring space and on which the reference features are provided in the form of reference structures or specially attached reference features.
  • the reference feature arrangement can thus be placed on the road surface, so that the motor vehicle drives past or partially over the reference feature arrangement.
  • the reference feature arrangement and / or the at least one body feature is designed as an optically detectable mark, the image recording device being designed as a camera for recording it.
  • the optically detectable marks are formed by light-emitting diodes, lamps, light exit openings of optical fibers or similar light sources, reliable detection by the optical measuring device is ensured.
  • At least some of the light sources can light up synchronously with the camera shutter of the image recording device. This enables a better differentiation of individual characteristics at different times.
  • the reference feature arrangement and / or the at least one body feature bears a coding that can be detected by the image recording device.
  • This coding can be formed by displaying patterns that light up in chronological order. It is also another Differentiating feature possible that the coding is formed by lighting up different colored light sources in chronological order. It is provided that the image recording device is designed as a color camera.
  • the body feature can be omitted.
  • a further image recording device which can be operated independently of the image recording device is arranged on the motor vehicle and detects the reference feature arrangement, which can either be arranged essentially in the roadway plane or parallel to the roadway plane above the motor vehicle.
  • the figure shows a digital CCD camera 10 which is fastened to a pivot 14 on a wheel 14 in such a way that, following gravity, it looks essentially vertically downwards in the direction of the flat road surface 16.
  • Deviations of the peg position from the horizontal can take values of up to ⁇ 10 °. The same applies to the position of the camera in relation to the ideal orientation defined by the vertical at the test station.
  • the pivot pin 12 is detachably fastened to the wheel rim 18 of the wheel 14 in such a way that its position cannot change during the measurement procedure and the camera can still swing out freely.
  • the pivot pin 12 is attached to the wheel rim 18 by means of a screw / clamp connection.
  • other detachable fastening options are also possible.
  • the pivot pin 12 is fastened approximately at the rim edge 20 of the wheel rim 18. This fastening position always enables a position not covered by the wheel 14
  • the optical axis of the camera 10 and the pivot pin 12 form approximately a right angle, which, however, does not have to be followed exactly in terms of design. However, this angle must be determined exactly once for each camera / spigot combination, which can be done during production. It is advantageous if the angle between the optical axis of the camera 10 and the pivot 12 is greater than 90 °, so that the field of view of the camera lies on the ground outside next to the wheel.
  • the camera sees a pattern of reference features 22 which is known from the evaluation device (not shown) which is connected by means of a cable connection and which form a reference feature arrangement 24 which defines a reference system.
  • the position of the reference features 22 is the evaluation direction known from a previous calibration.
  • the reference feature arrangement 24 has a carrier unit, for example made of a plastic material, the arrangement of which can be freely designed in the measuring space. It is important, however, that the reference feature arrangement 24 is immovably placed on the road surface 16 during the measurement and is inherently rigid.
  • the reference feature arrangement 24 can be designed as a flat arrangement of a plurality of light-emitting diodes (LEDs) as reference features 22. These can light up synchronously with the camera shutter. Light exit openings of suitably laid optical fibers into which light is injected can also be used in the reference feature arrangement 24 or else in the body feature 28.
  • LEDs light-emitting diodes
  • the size of the reference feature arrangement 24 depends on the width, i.e. perpendicular to the direction of travel of the vehicle, according to the field of view of the camera, which in turn is determined by the focal length of the camera lens, and the maximum possible distance of the camera 10 from the road surface 16. It should be ensured that the reference feature arrangement 24 is the Covering surface on the road surface 16, which can be viewed by the camera 10 when the steering wheel 14 is turned.
  • the wheel 24 should be dimensioned such that the wheel can make about 1/2 wheel rotation in addition to the reference features 22 when driving straight ahead. A greater length and / or feature density serves to increase the measurement accuracy.
  • the LEDs or reference features 22 on the preferably flat surface are marked such that they can be clearly assigned by the evaluation device.
  • the reference features 22 can be offset from one another on the level of the reference feature arrangement 24.
  • certain patterns can light up as an image at certain times. This enables recognition, for example by the chronological sequence of the patterns. Coding via colored LEDs is also conceivable if the camera 10 is designed as a color camera.
  • the camera 10 always sees only part of the reference features 22, namely those that are currently in the field of view of the camera 10. Since the reference feature arrangement 24 is significantly larger than the field of view of the camera 10, the exact position of the camera 10 can be detected in a larger space than only over the field of view.
  • At least one further mark or LED is provided which is connected to the vehicle body 26 and is referred to as the body feature 28.
  • the body feature 28 is releasably attached to the vehicle body 26 by a rod connection 30 by means of a suction cup 32 or by means of magnetic force.
  • the bodywork feature 28 is moved close to the reference feature feature opening 24 and seen there by the camera 10.
  • the task of the body feature 28 is to make known to the evaluation device the position of the driving axis of the motor vehicle relative to the reference feature arrangement 24.
  • Knowing the position of the driving axis allows the determination of the toe angle of the wheel 14 under investigation.
  • a further reference for the camber angle results from the known position of the vertical relative to the reference feature arrangement 24.
  • the camera 10 takes a series of images in chronological order.
  • the known camera properties e.g. include the focal length and corrected distortion of the lens, and the positions of a certain point on the visual axis of the camera 10 and the position of the visual axis relative to the reference feature arrangement 24, which are also known from at least three reference features 22 or the LEDs in the reference feature arrangement 24, can be clearly calculated.
  • the pivot 12 can be used to calculate a point (not shown) on the wheel, the so-called wheel point. This is independent of the position of the wheel in the current turning phase.
  • the wheel point is also defined relative to the reference feature arrangement 24.
  • the camera 10 After completing the drive-in, the camera 10 can thus be used immediately
  • the body feature 28 can be omitted.
  • a further image recording device which can be operated independently of the image recording device 10 and which detects the reference feature arrangement 24 is arranged on the motor vehicle. During the passage of the wheel 14, the position of the driving axis with respect to the reference feature arrangement 24 can also be determined.
  • the reference shopping corn karih assembly 24 in the visual field of the "image capture" means 10 and if provided, the further imaging device in particularly advantageously be arranged parallel to the road level above the motor vehicle, for example on the ceiling of a workshop.
  • the image recording device 10 and possibly also the further image recording device are mounted such that they are directed essentially vertically upwards.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Rad- und/oder Achs­geometrie von Kraftfahrzeugen in einem Messraum mittels einer optischen Mess­einrichtung mit mindestens einer Bildaufnahmeeinrichtung (10) die eine Markierungs­einrichtung einschliesslich mindestens eines Karosseriemerkmals (28) und einer Be­zugsmerkmalsanordnung (24) erfasst, und mit einer Auswerteeinrichtung, wobei die Lage der Bezugsmerkmale (22) in dem Messraum in der Auswerteeinrichtung bekannt ist und die Erfassung der Markierungseinrichtung während der Fahrt des Kraftfahrzeuges erfolgt. Die Bildaufnahmeeinrichtung (10) ist mit einem zu vermessenden Rad (14) an dessen Radfelge (18) drehgelenkig verbunden und folgt der Drehbewegung des Rades, wobei die optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung (10) stets im we­sentlichen senkrecht und die Drehachse des Drehgelenks in allen Radstellungen im wesentlichen parallel zur Fahrbahnebene (16) ausgerichtet ist. Die Bezugsmerk­malsanordnung (24) ist in der Fahrbahnebene (16) im Sehfeld der Bildaufnahmeeinrichtung (10) angeordnet und das mindestens eine Karosseriemerkmal (28) ist stets im Sehfeld der Bildaufnahmeeinrichtung (10) angeordnet und folgt der Bewegung des Kraftfahrzeu­ges. Die Lage der Drehachse und/oder die Drehebene das Rades ist anhand der Lage eines zu ermittelnden Radmerkmals bestimmbar.

Description

Vorrichtung zur Bestimmung der Rad- und/oder Achsgeometrie von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Rad- und/oder Achsgeometrie von Kraftfahrzeugen in einem Messraum mittels einer optischen Messeinrichtung mit mindestens einer Bildaufnahmeeinrichtung, die eine Markierungseinrichtung einschließlich mindestens eines Karosseriemerkmals und einer Bezugsmerkmalsanordnung erfasst, und mit einer Auswerteeinrichtung, wobei die Lage der Bezugsmerkmale in dem Messraum in der Auswerteeinrichtung bekannt ist und die Erfassung der Markierungseinrichtung während der Fahrt des Kraftfahrzeuges erfolgt.
Stand der Technik
Aus der DE 197 57 760 A1 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, die zwei Bildaufnahmeeinrichtungen benötigt, um die Markierungseinrichtungen aus zwei unterschiedlichen Perspektiven zu erfassen. Zu diesem Zweck sind die zwei Biidauf- nahmeeinrichtungen seitlich in- einem Abstand zu- dem vorbeifahrenden Kraftfahr- zeug angeordnet. Eine zusätzliche Markierungseinrichtung ist zwischen den Bild- aufnahmeeinrichtungen und dem Kraftfahrzeug aufgestellt, welche zur Auswertung als Bezugsmerkmalsanordnung zur Bestimmung einer Radebene herangezogen wird. Aus der relativen Lage der Radebene zu den Fahrzeugbewegungskoordinaten lässt sich zumindest die Rad- und/oder Achsgeometrie bestimmen.
Auch die DE 199 34 864 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Bestimmung der Rad- und/oder Achsgeometrie von Kraftfahrzeugen, welche ebenfalls eine Anordnung von zwei Bildaufnahmeeinrichtungen aufweist. Hierbei werden zusätzliche Bezugsmerkmale in einer Ebene angeordnet, welche zur Bestimmung der Vertikalenrichtung im Messraum dienen. Die Lage der Raddrehachse wird bezüglich der Vertikalen und der Richtung der Fahrachse, welche aus der Bewegungsbahn des
Karosseriemerkmals gewonnen wird, bestimmt.
Derartige Vorrichtungen benötigen stets zwei Bildaufnahmeeinrichtungen pro Rad, die aufwendig auf einen gemeinsamen Messraum eingestellt werden müssen. Darüber hinaus ist der Platzbedarf seitlich des Kraftfahrzeugs groß aufgrund des benötigten Abstands von den aufzunehmenden Merkmalen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Rad- und/oder Achsgeometrie von Kraftfahrzeugen der vorstehend genannten Art derart zu verbessern, dass bei einfachem Messaufbau eine Reduzierung des gesamten
Platzbedarfs für die Messanordnung gegeben ist. Drüber hinaus soll eine Vollvermessung der Rad- und/oder Achsgeometrie möglich sein. Vorteile der Erfindung
Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die Bildaufnahmeeinrichtung mit einem zu vermessenden Rad an dessen Radfelge drehgelenkig verbunden ist und der Drehbewegung des Rades folgt, wobei die optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung stets im wesentlichen senkrecht und die Drehachse des
Drehgelenks in allen Radstellungen im wesentlichen parallel zur Fahrbahnebene ausgerichtet ist. Pro zu vermessendem Rad ist dabei nur eine Bildaufnahmeeinrichtung notwendig.
Auf besonders einfache Weise ist die Bezugsmerkmalsanordnung im wesentlichen in der Fahrbahnebene im Sehfeld der Bildaufnahmeeinrichtung angeordnet, so dass ein zusätzliches Anordnen der Bezugsmerkmale etwa senkrecht zur Fahrbahnebene entfällt. Dabei ist das mindestens eine Karosseriemerkmal stets im Sehfeld der Bildaufnahmeeinrichtung angeordnet und folgt der Bewegung des Kraftfahrzeuges. Das Karosseriemerkmal macht der Auswerteeinrichtung die Lage der Fahrachse des Kraftfahrzeugs relativ zur Markierungseinrichtung bekannt. Somit lässt sich die Lage der Drehachse und/oder die Drehebene das Rades anhand der Lage eines zu ermittelnden Radmerkmals auf einfache Weise bestimmen.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich der Platzbedarf für eine Messung auf einen schmalen Bereich neben dem zu untersuchenden Rad auf einer Länge, die der Vorbeifahrt entspricht, also auf etwa 1/2 Radumfang reduzieren. - Eine Vollvermessung ist möglich. Somit ist die Vorrichtung an jedem für die Achs- Vermessung ausreichend ebenen Messplatz einsetzbar, zumal alle Komponenten leicht zu transportieren sind. Auch der Einsatz im Zusammenhang mit Hebebühnen ist möglich.
Nach Ermittlung des Felgenschlages werden die gesuchten Winkel, wie beispiels- weise Spur und Sturz als Größenänderung erster Ordnung von der Kamera erfasst. Dabei ist kein Weitwinkel-Objektiv zur Abdeckung des Fahrweges erforderlich.
Somit kann bei bekanntem Felgenschlag die Bildaufnahmeeinrichtung bei Ein- stellarbeiten unmittelbar als Winkelmesser dienen. Die bei der Messung von
Raumpunkten erforderliche hohe Genauigkeit ist dann nicht mehr nötig.
Gemäß eines Erfindungsgedankens kann das Radmerkmal durch einen Punkt auf dem Rad identifiziert sein, welcher anhand der Brennweite und der korrigierten Verzeichnung des Objektivs oder dergleichen optischen Eigenschaft der Bildaufnahmeeinrichtung, der Lagen von mindestens drei der Bezugsmerkmale der Bezugsmerkmalsanordnung und der relativen Lage der Bildaufnahmeeinrichtung zur Drehachse des Drehgelenks ermittelt werden kann. Zusätzliche Merkmale sind zur Identifizierung des Radpunktes nicht notwendig.
So kann die Drehebene des Rades auf einfache Weise durch Erfassen der Drehbahn des Radmerkmals ermittelt werden, wobei die Translationsbewegungen des Kraftfahrzeugs,, die durch die. Bewegungsbahn des mindestens einen Kärosserie- merkmals ermittelt wird, eliminiert werden.
Um eine besonders einfache Handhabung der Bezugsmerkmalsanordnung zu gewährleisten, kann die Bezugsmerkmalsanordnung eine Trägereinheit aufweisen, deren Anordnung im Messraum frei gestaltbar ist und an der die Bezugsmerkmale in Form von Bezugsstrukturen oder speziell angebrachten Bezugs- merkmalen vorgesehen sind. Somit lässt sich die Bezugsmerkmalsanordnung auf die Fahrbahnoberfläche auflegen, so dass das Kraftfahrzeug an der Bezugsmerkmalsanordnung vorbei oder teilweise darüber hinweg fährt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Bezugsmerkmals- anordnung und/oder das mindestens eine Karosseriemerkmal als optisch erfassbare Marke ausgeführt, wobei die Bildaufnahmeeinrichtung zu deren Aufnahme als eine Kamera ausgebildet ist. Insbesondere dann, wenn die optisch erfassbaren Marken durch Leuchtdioden, Lampen, Lichtaustrittsöffnungen von Lichtleitfasern oder dergleichen Lichtquellen gebildet sind, ist ein zuverlässiges Erkennen durch die optische Messeinrichtung gewährleistet.
Dabei kann zumindest ein Teil der Lichtquellen synchron mit dem Kameraver- schluss der Bildaufnahmeeinrichtung aufleuchten. Hierdurch wird eine bessere Unterscheidung einzelner Merkmale zu unterschiedlichen Zeiten ermöglicht.
Dazu kann ebenfalls beitragen, dass die Bezugsmerkmalsanordnung und/oder das mindestens eine Karosseriemerkmal eine von der Bildaufnahmeeinrichtung erfassbare Codierung trägt. Diese Codierung kann durch Darstellung von in zeitlicher Abfolge aufleuchtenden Mustern gebildet sein. Auch ist es als weiteres Un- terscheidungsmerkmal möglich, dass die Codierung durch Aufleuchten verschiedenfarbiger Lichtquellen in zeitlicher Abfolge gebildet ist. Dafür ist vorgesehen, dass die Bildaufnahmeeinrichtung als Farbkamera ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Karosseriemerk- mal weggelassen werden. Dafür ist an dem Kraftfahrzeug eine von der Bildaufnahmeeinrichtung unabhängig betreibbare weitere Bildaufnahmeeinrichtung angeordnet, welche die Bezugsmerkmalsanordnung, die entweder im wesentlichen in der Fahrbahnebene oder aber parallel zur Fahrbahnebene oberhalb des Kraftfahrzeuges angeordnet sein kann, erfasst.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
Ausführungsbeispiel
Die Figur zeigt eine digitale CCD-Kamera 10, die an einem Drehzapfen 12 so an einem Rad 14 befestigt ist, dass sie, der Schwerkraft folgend, im wesentlichen senkrecht nach unten in Richtung auf die ebene Fahrbahnoberfläche 16 schaut.
Abweichungen der Zapfenlage gegen die Horizontale können dabei Werte bis ±10° annehmen. Entsprechendes gilt für die Lage der Kamera gegenüber der durch die Vertikale am Prüfplatz definierten idealen Ausrichtung.
Der Drehzapfen 12 ist derart an der Radfelge 18 des Rades 14 lösbar befestigt, dass sich seine Lage während der Messprozedur nicht verändern kann und trotzdem ein freies Ausschwingen der Kamera gewährleistet ist. Der Drehzapfen 12 ist mittels einer Schraub-/Klemmverbindung an der Radfelge 18 angebracht. Aber auch andere lösbare Befestigungsmöglichkeiten sind möglich.
Um die Lage der Kamera 10 und des Drehzapfens 12 relativ zu der zu bestimmenden Drehachse des Rades 14 möglichst gut ermitteln zu können, ist der Drehzapfen 12 etwa auf Höhe des Felgenrandes 20 der Radfelge 18 befestigt. Diese Befestigungsposition ermöglicht immer eine nicht durch das Rad 14 verdeckte
Sicht der Kamera 10 auf den Boden.
Die optische Achse der Kamera 10 und der Drehzapfen 12 bilden in etwa einen rechten Winkel, der aber konstruktiv nicht exakt eingehalten werden muss. Aller- dings muss dieser Winkel für jede Kamera/Zapfen-Kombination einmal exakt ermittelt werden, was während der Fertigung erfolgen kann. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera 10 und dem Drehzapfen 12 größer als 90° ist, damit das Sehfeld der Kamera am Boden außen neben dem Rad liegt.
Die Kamera sieht auf dem Boden ein der mittels einer Kabelverbindung angeschlossenen (nicht gezeigten) Auswerteeinrichtung bekanntes Muster aus Bezugsmerkmalen 22, welche eine Bezugsmerkmalsanordnung 24 bilden, die ein- Referenzsystem definiert. Die Lage der Bezugsmerkmale 22 ist der Auswerteein- richtung durch eine vorangegangene Kalibrierung bekannt. Die Bezugsmerkmalsanordnung 24 wiest eine Trägereinheit beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial auf, deren Anordnung im Messraum frei gestaltet sein kann. Wichtig ist jedoch, dass die Bezugsmerkmalsanordnung 24 während der Messung unverrückbar auf der Fahrbahnoberfläche 16 aufgelegt ist und in sich verwindungssteif aufgebaut ist.
Die Bezugsmerkmalsanordnung 24 kann als eine ebene Anordnung aus einer Vielzahl von Leuchtdioden (LEDs) als Bezugsmerkmale 22 ausgebildet sein. Diese können synchron mit dem Kameraverschluss aufleuchten. Auch können Licht- austrittsöffnungen von geeignet verlegten Lichtleitfasern, in welche Licht eingekoppelt wird, in der Bezugsmerkmalsanordnung 24 oder aber auch im Karosseriemerkmal 28 verwendet werden.
Die Größe der Bezugsmerkmalsanordnung 24 richtet sich in der Breite, d.h. senk- recht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs, nach dem Sehfeld der Kamera, welche wiederum durch die Brennweite des Kamera-Objektivs bestimmt ist, und dem maximal möglichen Abstand der Kamera 10 von der Fahrbahnoberfläche 16. Es ist darauf zu achten, dass die Bezugsmerkmalsanordnung 24 die Fläche auf der Fahrbahnoberfläche 16 abdeckt, die bei Lenkeinschlägen des Rades 14 von der Kamera 10 eingesehen werden kann. Die Länge der Bezugsmerkmalsanordnung
24 sollte dabei so bemessen sein, dass das Rad in Geradeausfahrt etwa 1/2 Radumdrehung neben den Bezugsmerkmalen 22 durchführen kann. Eine größere Länge und/oder Merkmalsdichte dient dabei der Erhöhung der Messgeπauigkeit. Die LEDs bzw. Bezugsmerkmale 22 auf der vorzugsweise ebenen Fläche sind so markiert, dass sie von der Auswerteeinrichtung -eindeutig zugeordnet werden können. Dabei können die Bezugsmerkmale 22 gegeneinander auf der Ebene der Bezugsmerkmalsanordnung 24 versetzt sein. Bei Verwendung von LEDs können beispielsweise zu bestimmten Zeiten bestimmte Muster als Bild aufleuchten. So wird eine Erkennung, beispielsweise durch die zeitliche Abfolge der Muster, möglich. Auch eine Codierungen über farbige LEDs ist denkbar, sofern die Kamera 10 als eine Farbkamera ausgeführt ist.
Die Kamera 10 sieht immer nur einen Teil der Bezugsmerkmale 22, nämlich dieje- nigen, die gerade im Sehfeld der Kamera 10 liegen. Da die Bezugsmerkmalsanordnung 24 deutlich größer als das Sehfeld der Kamera 10 ist, kann die genaue Lage der Kamera 10 in einem größeren Raum als nur über dem Sehfeld erfasst werden.
Zusätzlich zu der Kamera 10 am Drehzapfen 12 und der auf der Fahrbahnoberfläche 16 liegenden Bezugsmerkmalsanordnung 24 ist mindestens eine weitere Marke bzw. LED vorgesehen, die mit der Fahrzeugkarosserie 26 verbunden ist und als Karosseriemerkmal 28 bezeichnet wird. Das Karosseriemerkmal 28 ist durch eine Stabverbindung 30 mittel eines Saugnapfes 32 oder mittels Magnet- kraft an der Fahrzeugkarosserie 26 lösbar befestigt.
Sobald das Kraftfahrzeug an der Bezugsmerkmalsanordnung 24 entlang bewegt wird, wird das Karosseriemerkmai 28 dicht über der Bezugsmefkmälsanöfdnung 24 bewegt und dort von der Kamera 10 gesehen. Die Aufgabe des Karosserie- merkmals 28 ist es, der Auswerteeinrichtung die Lage der Fahrachse des Kraftfahrzeugs relativ zu der Bezugsmerkmalsanordnung 24 bekannt zu machen.
Die Kenntnis der Lage der Fahrachse erlaubt die Ermittlung des Spurwinkels des untersuchten Rades 14. Ein weiterer Bezug für den Sturzwinkel ergibt sich aus der bekannten Lage der Vertikalen relativ zu der Bezugsmerkmalsanordnung 24.
Die Kamera 10 nimmt in zeitlicher Folge eine Reihe von Bildern auf. Aus jedem Bild ist mit Hilfe der bekannten Kameraeigenschaften, die z.B. die Brennweite und korrigierte Verzeichnung des Objektivs umfassen, und den ebenfalls bekannten Lagen von mindestens drei Bezugsmerkmalen 22 bzw. der LEDs in der Bezugsmerkmalsanordnung 24 die Lage eines bestimmten Punktes auf der Sehachse der Kamera 10 sowie die Lage der Sehachse relativ zur Bezugsmerkmalsanordnung 24 eindeutig berechenbar.
Unter Zuhilfenahme des bekannten Winkels zwischen der Kamera 10 und dem
Drehzapfen 12 ist daraus ein (nicht gezeigter) Punkt auf dem Rad, der sogenannte Radpunkt, berechenbar. Dieser ist unabhängig von der Stellung des Rades in der aktuellen Drehphase. Der Radpunkt ist auch relativ zur Bezugsmerkmalsanordnung 24 definiert.
Während der Vorbeifahrt des Rades 14 erhält man bezüglich der Bezugsmerkmalsanordnung 24 als Spur des Radpunktes eine Zykloide. Gleichzeitig wird auch " die lineare Spur des Kärόsseriemeϊkmals 28" erfasst. "Zieht "man den Vektor dieser Linearbewegung von der Zykloide in jedem Bild ab, wird aus der Zykloide ein Kreis der, je nach Fahrweg, mehr oder weniger geschlossen ist.
Für die Auswertung genügt es, wenn die Ebene, auf der diese Kreispunkte liegen, mit für die Achsvermessung ausreichender Genauigkeit bestimmt werden kann. Die Kenntnis der Lage der Drehebene des Radpunktes relativ zur Bezugsmerkmalsanordnung 24 kann jetzt zurückgerechnet werden auf die Lage der Kamera 10 in der aktuellen Prüfanordnung am Drehzapfen 12. Dieser Vorgang entspricht der Ermittlung des Felgenschlages bei herkömmlichen Achsmess-Systemen.
Nach Abschluss der Vorbeifahrt können somit mit der Kamera 10 unmittelbar
Winkeländerungen durch Reparaturen bzw. Lenkeinschläge erfasst werden. Letzteres ermöglicht dann in bekannter Weise die Ermittlung der Lage der Lenkerachse im Fahrzeugsystem (definiert durch Fahrachse und Vertikale), was unter dem Begriff „Vollvermessung" bekannt ist.
Gemäß einer weiteren (nicht gezeigten) Ausführungsform der Erfindung kann das Karosseriemerkmal 28 weggelassen werden. Dafür ist an dem Kraftfahrzeug eine von der Bildaufnahmeeinrichtung 10 unabhängig betreibbare weitere Bildaufnahmeeinrichtung angeordnet, welche die Bezugsmerkmalsanordnung 24 erfasst. Während der Vorbeifahrt des Rades 14 kann auch damit die Lage der Fahrachse bezüglich der Bezugsmerkmalsanordnung 24 bestimmt werden.
Alternativ karih die Bezugsmerkmaisanordnung 24 im Sehfeld der "Bildaufnahme-" einrichtung 10, und falls vorgesehen, der weiteren Bildaufnahmeeinrichtung in besonders vorteilhafter Weise parallel zur Fahrbahnebene oberhalb des Kraftfahrzeuges, beispielsweise an der Decke einer Werkstatt, angeordnet sein. Die Bildaufnahmeeinrichtung 10 und eventuell auch die weitere Bildaufnahmeeinrichtung werden in diesem Fall so montiert, dass sie im wesentlichen vertikal nach oben gerichtet sind.

Claims

Ansprüche
1 . Vorrichtung zur Bestimmung der Rad- und/oder Achsgeometrie von Kraftfahrzeugen in einem Messraum mittels einer optischen Messeinrichtung mit mindestens einer Bildaufnahmeeinrichtung (10), die eine Markierungseinrichtung einschließlich mindestens eines Karosseriemerkmals (28) und einer Bezugsmerkmalsanordnung (24) erfasst, und mit einer Auswerteeinrich- tung, wobei die Lage der Bezugsmerkmale (22) in dem Messraum in der
Auswerteeinrichtung bekannt ist und die Erfassung der Markierungseinrichtung während der Fahrt des Kraftfahrzeuges erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinrichtung (10) mit einem zu vermessenden Rad (14) an dessen Radfelge (18) drehgelenkig verbunden ist und der Drehbewegung des Rades (14) folgt, wobei die optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung (10) stets im wesentlichen senkrecht und die Drehachse (12) des Drehgelenks in allen Radstellungen im wesentlichen parallel zur Fahrbahnebene (16) ausgerichtet ist, dass die Bezugsmerkmalsanordnung (24) im wesentlichen in der Fahrbahnebene (16) im Sehfeld der Bildaufnahmeeinrichtung "(10) angeordnet ist, dass das mindestens eine Karosseriemerkmal (28) stets im Sehfeld der Bildaufnahmeeinrichtung (10) angeordnet ist und der Bewegung des Kraftfahrzeuges folgt, und dass die Lage der Drehachse und/oder die Drehebene das Rades (14) anhand der Lage eines zu ermittelnden Radmerkmals bestimmbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Radmerkmal durch einen Punkt auf dem Rad (14) identifiziert ist, welcher anhand der Brennweite und der korrigierten Verzeichnung des Objektivs oder dergleichen optischen Eigenschaft der Bildaufnahmeeinrichtung (10), der Lagen von mindestens drei der Bezugsmerkmale (22) der Bezugsmerkmalsanordnung (24) und der relativen Lage der Bildaufnahmeeinrichtung (10) zur Drehachse (12) des Drehgelenks ermittelbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Drehebene des Rades (14) durch Erfassen der Drehbahn des Radmerkmals erfolgt, wobei die Translationsbewegung des Kraftfahrzeugs, die durch die Bewegungsbahn des mindestens einen Karosseriemerkmals (28) ermittelt wird, eliminiert wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsmerkmalsanordnung (24) eine Trägereinheit aufweist, deren Anordnung im Messraum frei gestaltbar ist und an der die Bezugsmerkmale in Form "von Bezugsstrukturen" oder speziell angebrachten Be- zugsmerkmalen vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsmerkmalsanordnung (24) und/oder das mindestens eine Karosseriemerkmal (28) als optisch erfassbare Marken ausgebildet sind und die Bildaufnahmeeinrichtung (10) eine Kamera ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch erfassbaren Marken durch Leuchtdioden, Lampen, Lichtaustrittsöffnungen von Lichtleitfasern oder dergleichen Lichtquellen gebildet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Lichtquellen synchron mit dem Kameraverschluss der Bildaufnahmeeinrichtung (10) aufleuchten.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsmerkmalsanordnung (24) und/oder das mindestens eine Karosseriemerkmal (28) eine von der Bildaufnahmeeinrichtung (1 0) erfassbare Codierung trägt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierung durch Darstellung von in zeitlicher Abfolge aufleuchtenden Mustern gebildet ist.
0. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierung durch Aufleuchten verschiedenfarbiger Lichtquellen in zeitlicher Abfolge gebildet und die Bildaufnahmeeinrichtung (10) eine Farbkamera ist.
1. Vorrichtung zur Bestimmung der Rad- und/oder Achsgeometrie von Kraftfahrzeugen in einem Messraum mittels einer optischen Messeinrichtung mit mindestens einer Bildaufnahmeeinrichtung (10), die eine Markierungseinrichtung einschließlich einer Bezugsmerkmalsanordnung (24) erfasst, und mit einer Auswerteeinrichtung, wobei die Lage der Bezugsmerkmale (22) in dem Messraum in der Auswerteeinrichtung bekannt ist und die Erfassung der Markierungseinrichtung während der Fahrt des Kraftfahrzeuges erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinrichtung (10) mit einem zu vermessenden Rad (14) an dessen Radfelge (18) drehgelenkig verbunden ist und der Drehbe- wegung des Rades (14) folgt, wobei die optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung (10) stets im wesentlichen senkrecht und die Drehachse (12) des Drehgelenks in allen Radstellungen im wesentlichen parallel zur Fahrbahnebene (16) ausgerichtet ist, dass an dem Kraftfahrzeug eine von der Bildaufnahmeeinrichtung (10) un- abhängig betreibbare weitere Bildaufnahmeeinrichtung angeordnet ist, welche die Bezugsmerkmaisanordnung (24) erfasst, und dass die Lage der Drehachse und/oder die Drehebene das Rades (14) anhand der Lage eines zu ermittelnden Radmerkmals bestimmbar ist." "
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsmerkmalsanordnung (24) im wesentlichen, in der Fahrbahnebene (16) im Sehfeld der Bildaufnahmeeinrichtung (10) und der weiteren Bildaufnahmeeinrichtung angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsmerkmalsanordnung (24) parallel zur Fahrbahnebene und oberhalb des Kraftfahrzeuges im Sehfeld der Bildaufnahmeeinrichtung (10) und der weiteren Bildaufnahmeeinrichtung angeordnet ist.
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