EP2433088A1 - Verfahren und vorrichtung zum vermessen der räumlichen ausdehnung eines objektes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum vermessen der räumlichen ausdehnung eines objektes

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Publication number
EP2433088A1
EP2433088A1 EP10740701A EP10740701A EP2433088A1 EP 2433088 A1 EP2433088 A1 EP 2433088A1 EP 10740701 A EP10740701 A EP 10740701A EP 10740701 A EP10740701 A EP 10740701A EP 2433088 A1 EP2433088 A1 EP 2433088A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
laser
light
curtain
support surface
beam curtain
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Withdrawn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
EP10740701A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Griesser
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.)
Skyline Parking AG
Original Assignee
Skyline Parking AG
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 Skyline Parking AG filed Critical Skyline Parking AG
Publication of EP2433088A1 publication Critical patent/EP2433088A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2433—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring outlines by shadow casting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0691—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of objects while moving

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for measuring an object, namely the spatial extent of any three-dimensional body.
  • the invention is illustrated here using the example of surveying the width and maximum height of a vehicle so that it can be parked automatically in a parking garage to save space.
  • EP 1 802 830 A1 where an automatic parking device is presented.
  • no method for particularly efficient, fast and safe surveying is disclosed.
  • a method and a device for measuring such an object as presented here is not only applicable to a vehicle, but can generally be used for any three-dimensional objects, no matter what kind of objects or objects are, thus generally their spatial Extension is determinable, be it length, width or height.
  • the object of this invention is therefore to provide a method and an apparatus for measuring the spatial extent of an object in one direction. It can be the width, length or height at one act on the specific location of the object, or the width, length or height at any point, so that in the case of determining width or length, the lateral course of the imaginary drop shadow of an object on its support surface can be determined. If a height is determined, then the imaginary drop shadow of the object is measured accordingly on a vertical side wall.
  • the object should be a stationary or a movable or moving object.
  • the process should be carried out quickly and safely, and provide the necessary mass with sufficient accuracy, that is, for example, in a vehicle with about 5m length, 2m width and up to 2m height to almost the millimeter accurate at least detect its width over its entire length can.
  • further mass such as the height and length of the object can be determined.
  • the object is achieved by a method as claimed in the independent method claim 1.
  • the object is further achieved with a device as defined in claim 7.
  • Figure 1 A vehicle as an example of an object to be measured, in one
  • Figure 2 The space-optimized parking of vehicles on an annular disc, taking advantage of rounded at the Grundrissecken bodies, seen from above;
  • Figure 3 The space-optimized parking of vehicles on an annular
  • Figure 4 The space-optimized parking of vehicles on an annular
  • Figure 5 The device for contactless, fast and accurate measurement of an object in the form of a vehicle shown in a perspective view.
  • Figure 6 The device for non-contact, fast and accurate measurement of an object seen from the front, consisting of two separate lasers and cameras.
  • FIG. 1 shows the contours of a vehicle as an example of an object to be measured.
  • a vehicle can also be equipped with a roof rack, and then much higher.
  • it may have a non-retractable antenna, or this - if retractable, was not retracted, what should be considered when the vehicle is to be parked in a low space in order to save space even in height.
  • the corners of the body are rounded. This rounding can be even more pronounced in individual models, and it is important to take advantage of these roundings, if the vehicles should be as compact as possible star-shaped parked on an annular platform.
  • the exterior rear-view mirrors must be taken into account for the contour of the floor plan.
  • Figure 2 shows a space-optimized parking vehicles on an annular disc, the curves are exploited at the Grundrissecken the bodies.
  • the vehicle A can be pushed here very close to the already parked on the annular disc vehicle in this past in his parking space, which can be concerned by a central robot, which need not be explained here. Due to the geometry of the floor plans, it can be seen that the vehicle A can be pushed past the vehicle B along its lateral, dashed delineation lines.
  • Figures 3 and 4 show this striking difference.
  • the method presented here makes it possible to determine this data safely and quickly, namely on the moving vehicle by this drives through the measuring device. It is important that the survey be done quickly so that no unnecessary seconds are lost in order to avoid traffic jams in front of an automatic parking garage. If, for example, a customer arrives, it would be bad if he had to wait a few seconds in the car until it was finally measured, and he could then hand over the car. However, with the method shown here, the customer can drive in front of the robot and during this approach his car will already be finished. The customer can immediately get out after the stop and move away from the vehicle, so that it can be taken over immediately by the robot.
  • the method is based on a measurement of a laser light line on the support surface on which the object to be measured is.
  • a laser light line is used on the ground, which is incident on the ground by a laser which radiates vertically downwards over the vehicle and is reflected there and is then detected by a camera.
  • the camera always only sees the laser light line that does not hit the vehicle, and thus recognizes all points that do not belong to the filled contour of the vehicle on the ground, ie all points that lie on the ground outside the drop shadow of the vehicle.
  • This process-specific feature namely that in principle only the complementary parts of the laser light line, which thus do not impinge on the object, are detected on the support surface, allows the object not necessarily to be irradiated over its entire width with laser radiating downwards, but this "light curtain" only has to overlap or overshadow the side edges of the object at all times.
  • the image of the camera, which receives the laser light line on the support surface must not be evaluated in its entirety, but only straight The narrow area of the image in which the laser light line falls must be evaluated, which saves a lot of computing power and speeds up the evaluation.Of course, it must be ensured that the object to be measured does not get into the blind area between the measuring systems the s that no vehicle may be so narrow that it gets outside one of the light curtains.
  • the entire device here has a measuring path 17 along which an object 1 to be measured can be moved.
  • this object 1 is a vehicle that can drive over the measuring track 17 on its own.
  • this object 1 is a vehicle that can drive over the measuring track 17 on its own.
  • This movement can be done on rollers, sliding or floating on rails or on the measuring track 17.
  • the measurement is to determine the dimension of the object 1 in order to be able to store the same space-saving somewhere later. For this, the maximum length, the maximum width, the maximum height and the contour of the drop shadow of the object must be determined.
  • the side of the vehicle body superior rearview mirror must be considered. If these were not taken into account, but only the bare vehicle body, they would inevitably be broken in the later automatic robot-driven juxtaposition of the vehicles.
  • the vehicles do not have an exactly rectangular floor plan, but this floor plan has rounded corners, and in particular the front of the vehicles is usually designed slightly arrow-shaped.
  • a laser 2 with a telecentric lens or with a Fresnel lens 3 is arranged above the measuring track 17.
  • a parabolic mirror instead of a lens can be used.
  • a Fresnel lens is a classic converging lens (or diverging lens) whose curvature along the longitudinal extent is subdivided into small segments and imaged on a substrate.
  • This carrier material may be glass or Plexiglas.
  • the imaging accuracy is determined by the fineness of the subdivision (for example, 1 to 10 grooves per mm).
  • a quasi-telecentric image is achieved by a normal camera together with upstream lens is installed together with a large Fresnel lens as a unit.
  • the laser is used together with the lens to produce a perpendicular or orthogonal incident on the ground, transverse to the measuring path 17 extending laser beam "curtain" 4.
  • This beam curtain 4 meet either on the vehicle 1 or laterally from the same on the ground, that is, on the measuring path 17, and they produce there Laser light line 5. The vehicle is driven completely through this laser curtain 4.
  • any three-dimensional object can be irradiated in this way on a support surface with a laser curtain oriented orthogonal to this support surface, even if this support surface is not is horizontal, but is an inclined plane, or the object is held by any force on a ceiling or on a vertical wall
  • the light curtain overlaps the side edge areas of the object, while in the central area of the object
  • the laser light line on the contact surface is then detected by a camera
  • the laser light line 5 is detected on the ground ie the camera 6 detects only the laser light line 5 on the ground, ie on the measuring track 17, but disregards those on the vehicle itself, the camera 6 is slightly offset in the longitudinal direction of the measuring track 17 from the laser 2, which generates the orthogonal laser light curtain.
  • the camera 6 looks through its own telecentric lens or a Fresnel lens 7, which is focused on the laser light line 5 on the ground, and only on those -.
  • a parabolic mirror can be used so that the camera 6 looks over the parabolic mirror on the laser light line 5.
  • This beam curtain is at an angle of a few degrees - for example, about 5 ° - or more or less inclined to the vertical, depending on the circumstances, as shown.
  • This offset relative to the laser 2 arranged camera 6 causes the laser light line which impinges on the vehicle is reflected at a certain height above the ground on the vehicle. At this height, however, the beam path of the lens 7 or of the parabolic mirror of the camera already looks past the laser light line and does not recognize it.
  • the "sight gap" 8 of the camera is shown here on the front hood of the vehicle 1. It is located opposite the reflected laser light line 5 on the camera Hood pushed forward. Therefore, the camera does not see the laser light line on the front hood. Thus, as soon as the light beams of such a laser light curtain impinge on any object to be measured, they are not detected by the slightly offset from the orthogonal laser light curtain camera, which looks at an acute angle to the incident laser light line.
  • the camera is focused solely on the laser light line, which impinges on the support surface next to the object.
  • This method can be applied to a stationary object to determine the width, length or height at a particular location, or it can be combined with the measuring device. that is, with the laser and its lens and the associated camera are driven lengthwise over the object to be measured, or the object is moved through the measuring device.
  • the effective angle to be used on a case by case basis between the camera curtain and the laser curtain is given by the respective task. The smaller this angle, the harder it becomes to see a change in the picture. In extreme cases, both light curtains are in the same plane, which would make it impossible to detect an object, since (depending on the surface texture) virtually every light is reflected and thus no change in the image is recognizable.
  • the detection data of the camera are detected in the example as shown in Figure 5 by a microprocessor against the current time and thus define over time linearly to the time changing laser light lines on the ground.
  • the time-dependent speed of the object In order to be able to calculate an effective object outline contour from the data obtained, the time-dependent speed of the object must be known. In the example of a car shown, it must be measured when driving through the beam curtain. It may be that the car is slowed or accelerated during the passage, or even stopped completely, or even rolls backwards a bit. All this must be taken into account.
  • the device includes additional suitable means to accurately measure this speed over the elapsed time and to create a path-time diagram.
  • a variant of this is presented here, which is suitable for cars. Namely, it turns out that the rims 15 of the cars show better light reflection than the tires 15 mounted on the rims, which absorb the light almost completely due to their dark color. Therefore, two cameras 14 are installed here approximately at the height of the wheel centers on the side of the measuring track 17, with a distance of about 2 m to 3 m horizontally. At the same time a light bar 16 is installed along the measuring track 17 at a similar height, which preferably emits blue light on the car side. The reflected light is detected and stored by the cameras 14 against time. By means of image processing software, the centers of the round, bright detected spots corresponding to the rims 15 can be calculated exactly in the recorded image.
  • a true object-side telecentric lens is used instead of a Fresnel lens, then accuracies of up to 50 ⁇ m can be achieved.
  • a Fresnel lens with a cut of approx. 8 grooves per millimeter and a camera with approx. 1000 pixels in the width direction is used. Therefore, the accuracy of about 1 mm with a width of 1m is achieved.
  • the vehicle height For their determination, the same technology could be used. For the purposes shown here, however, it is not necessary to determine the visible from the side vehicle contour. It suffices to measure the maximum height of the vehicle, whether determined by the vehicle itself, by any structure or cargo, by an antenna or anything else protruding upward, such as a fishing rod carried in a convertible, or skis or Bicycles that are attached to the rear of the vehicle projecting upwards and are carried along.
  • a number of side of the laser beam curtain 4 existing light sources 9 is used to form a series of horizontal, discrete superimposed light beams which extend parallel to the plane of the laser beam curtain on the opposite side of the laser beam curtain 4, but with by 90 ° to the same twisted horizontal light rays.
  • a similar series of superimposed light sensors 11 for detecting the horizontally incident light beams on the opposite side of the measuring path 17 is present, and a computer unit for determining the lowest undisturbed light beam 13 of the light barrier 10th This is sufficient to reliably determine the maximum height of the object or vehicle 1 during its passage of the measuring track 17.
  • the measuring track 17, if it is to be designed for the measurement of passenger cars, then measures at least 2.20m in width, has a length of at least 5.50m and a clear height to the lowest position of the telescopic lens above the road of at least 2.20 m up. If there are parking spaces for extra-long vehicles in the corner areas of a parking garage with an angular floor plan, the measuring track 17 must be designed to be long enough, for example up to 8.00m long. It is also important for the use of the method that the laser 2 used is absolutely safe for the health of the vehicle occupants. Even if these inmates would look directly into the laser light curtain for a long time, their eyes would not be damaged. There are corresponding safety standards for calculating the maximum permissible laser light power. After that, a maximum of 1mW light output is allowed, based on a single light spot with 1mm 2 area. As the total area 2m. x 1mm results in a total light output of 2W.
  • the method for non-contact, fast and accurate measurement of an object 1 with this device is then as follows:
  • the laser 2 is first by means of the telecentric lens, a Fresnel lens 3 or a parabolic mirror in an orthogonal to a bearing surface directed beam curtain 4 converted. This is wider than the largest width of the object to be measured 1, and the incident laser light line 5 is detected on both sides of the object with the optical camera 6.
  • the object 1 remains stationary or the object 1 moves at a known speed through the radiation curtain.
  • the entire measuring device can travel lengthwise over a stationary object.
  • the camera 6 is outside of the Beam curtain 4 arranged in a rigid position to the laser 2, and sees through a telecentric lens, a Fresnel lens 7 or a parabolic mirror.
  • the data thus obtained make it possible to calculate the bottom contour of the object 1.
  • the height of the object or vehicle is determined by a number of light sources 9 a series of horizontal discretely superimposed light beams to form a light barrier 10 parallel to the plane of the laser beam curtain, but at right angles to its laser beams extending to the opposite side of the laser beam curtain 4th sends and the light beams of this light barrier 10 are detected there by a similar series of superimposed light sensors 11.
  • a path-time diagram of the object 1 is recorded. The recorded data is evaluated with the help of a computer. Only those areas of the reflected laser light line 5 over the time of their recording are applied on a plane which in each case run in the same position as detected before passing through the object by the radiation curtain.
  • the lowermost undisturbed light beam 13 of the light barrier 10 is determined as a function of the traveled path of the object 1.
  • ground contour of the object 1 corresponds to the vertical shadow of the object 1 on its support surface and its maximum determined height due to the lowest undisturbed light beam 13 of the light barrier 10 serves as a measure of its space requirement on a support level with height limit.
  • the path-time diagram of the passing object is determined, for example, by two natural or to be attached, light-reflecting regions 15 are irradiated on the side of the object 1 by means of a light source 16 and by means of two horizontally offset optical cameras 14 overlapping the reflected Light is detected.
  • the centers of the recorded, light-reflecting regions 15 are determined by calculation. Afterwards, their positions are calculated and subsumed by a triangulation of the centers Taking into account the time that elapses, determine their movement and create a path-time diagram.
  • FIG. 6 shows an application which is suitable for particularly wide objects.
  • two lasers 2,2 'and two cameras 6,6' are used.
  • Laser light line 5 which impinges on the support surface, is detected, ie the reflection line of the laser light curtain on the object complementary part of the reflected light, namely the outside of the object reflected from the support surface light.
  • the measurement method shown is particularly robust because it is independent of the object, that is, it is detected only the reflected light on the support surface. It is especially suitable for objects that are wider, longer or higher than 20cm.
  • the method makes it possible to measure the extent of an object, be it the width, length or height at a certain point or at a specific time.
  • the object may be stationary or move or be moved. In a stationary object, the entire measuring device can be moved along the object.
  • the accuracy of the method is essentially dependent on the resolution of the camera used. At a resolution of 1000 pixels per meter results in 1mm per pixel and thus a corresponding measurement accuracy.
  • telecentric lenses can be used, for cost and practical reasons, Fresnel lenses are more suitable for spatial extension of more than about 20cm.

Landscapes

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Abstract

Die Vorrichtung besteht aus einer Messbahn (17) zum Durchfahren oder Durchbewegen des Objektes (1), einem Laser (2) mit telezentrischer Linse/Fresnel-Linse (3) zur Erzeugung eines lotrechten, quer zur Messbahn (17) verlaufenden Strahlenvorhanges (4). Weiter ist eine Kamera (6) in Längsrichtung der Messbahn (17) zum Laser (2) versetzt angeordnet, mit ebenfalls vorgesetzter telezentrischer Linse/Fresnel-Linse (7). Mit dieser Kamera werden alle ungestört am Boden der Messbahn (17) reflektierten Lichtpunkte der dort auf treffenden Laserlichtlinie (5) in einem spitzen Winkel zum Strahlenvorhang (4) detektiert. Es sind weiter Mittel zum Erfassen und Aufzeichnen der Geschwindigkeit des auf der Messbahn (17) den Strahlenvorhang (4) bewegten Objektes (1) vorhanden, sodass ein Weg-Zeit-Diagramm erstellbar ist. Aus den so gewonnenen Daten lässt sich die Bodenkontur des Objektes bestimmt, das heisst sein aufgrund lotrecht einfallenden Lichtes entstehender Schlagschatten am Boden bestimmen. Mit einer Lichtschrankenanordnung wird ausserdem die maximale Höhe des Objektes bestimmt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Vermessen eines Objektes, nämlich der räumlichen Ausdehnung eines beliebigen dreidimensionalen Körpers. Die Erfindung wird hier am Beispiel des Vermessens der Breite und maximalen Höhe eines Fahrzeuges dargestellt, sodass dieses platzsparend automatisch in einem Parkhaus abgestellt werden kann. In diesem Zusammenhang wird auf die EP 1 802 830 A1 hingewiesen, wo eine automatische Parkiereinrichtung vorgestellt wird. Dort wird vorgeschlagen, die zu parkierenden Fahrzeuge zu vermessen, zum Beispiel mit Hilfe eines Scanners, um zu erkennen, in welche noch bestehende Lücke im Parkhaus das Fahrzeug vom zugehörigen Roboter noch platziert werden könnte. Dabei wird aber keine Methode zum besonders effizienten, schnellen und sicheren Vermessen offenbart. Ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein solches Vermessen eines Gegenstandes wie hier nun vorgestellt ist aber nicht nur an einem Fahrzeug anwendbar, sondern kann ganz generell für beliebige dreidimensionale Objekte zur Anwendung kommen, egal welcher Art diese Objekte oder Gegenstände sind, wobei damit generell deren räumliche Ausdehnung bestimmbar ist, sei es Länge, Breite oder Höhe.
[0002] Die Aufgabe dieser Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes in einer Richtung anzugeben. Es kann sich dabei um die Breite, Länge oder Höhe an einer bestimmten Stelle des Objektes handeln, oder um die Breite, Länge oder Höhe an jeder beliebigen Stelle, sodass im Falle der Bestimmung von Breite oder Länge die seitliche Verlaufslinie des imaginären Schlagschattens eines Objektes auf seiner Auflagefläche bestimmbar ist. Wird eine Höhe bestimmt, so wird der imaginäre Schlagschatten des Objektes entsprechend auf einer lotrechten seitlichen Wand vermessen. Das Objekt soll dabei ein stationäres oder ein bewegbares oder bewegtes Objekt sein können. Das Verfahren soll dabei rasch und sicher durchführbar sein, und die nötigen Masse hinreichend genau liefern, das heisst zum Beispiel bei einem Fahrzeug mit ungefähr 5m Länge, 2m Breite und bis zu 2m Höhe auf fast den Millimeter genau mindestens dessen Breite über seine ganze Länge erfassen können. Mit optionalen bekannten Methoden lassen sich weitere Masse wie die Höhe und Länge des Objektes bestimmen.
[0003] Die Aufgabe wird gelöst von einem Verfahren wie im unabhängigen Verfahrensanspruch 1 beansprucht. Die Aufgabe wird des Weiteren gelöst mit einer Vorrichtung wie sie in Anspruch 7 definiert ist.
[0004] Anhand der Figuren 1 bis 4 wird die der Erfindung zugrundeliegende Problematik aufgezeigt, und anhand der Figuren 5 und 6 wird die Erfindung zur Lösung des Problems vorgestellt. Ihre einzelnen Komponenten sowie ihr Aufbau wird erklärt und die einzelnen Funktionen der Komponenten sowie ihr Zusammenwirken werden anhand dieser Figuren beschrieben und erklärt. Des Weiteren wird auch die Funktionsweise des Verfahrens anhand dieser Vorrichtung gemäss Figur 5 erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 : Ein Fahrzeug als Beispiel eines zu vermessendes Objektes, in einer
Ansicht von der Seite, von vorne, von hinten und von oben;
Figur 2: Das raumoptimierte Abstellen von Fahrzeugen auf einer ringförmigen Scheibe, unter Ausnützung der an den Grundrissecken abgerundeten Karosserien, von oben gesehen; Figur 3: Das raumoptimierte Abstellen von Fahrzeugen auf einer ringförmigen
Scheibe, unter Ausnützung der an den Grundrissecken abgerundeten
Karosserien;
Figur 4: Das raumoptimierte Abstellen von Fahrzeugen auf einer ringförmigen
Scheibe, ohne Ausnützung der an den Grundrissen abgerundeten
Karosserien;
Figur 5: Die Vorrichtung zum berührungslosen, schnellen und genauen Vermessen eines Objektes in Form eines Fahrzeuges in einer perspektivischen Darstellung gezeigt.
Figur 6: Die Vorrichtung zum berührungslosen, schnellen und genauen Vermessen eines Objektes von vorne gesehen, bestehend aus zwei gesonderten Lasern und Kameras.
[0005] Die Figur 1 zeigt die Konturen eines Fahrzeuges als Beispiel für ein zu vermessendes Objekt. Es ist zu berücksichtigen, dass ein Fahrzeug auch mit einem Dachträger ausgerüstet sein kann, und dann wesentlich höher ist. Ausserdem mag es eine nicht einfahrbare Antenne aufweisen, oder diese - wenn einfahrbar, wurde nicht eingefahren, was es zu berücksichtigen gilt, wenn das Fahrzeug in einen niedrigen Raum abgestellt werden soll, um auch in der Höhe Raum zu sparen. Betrachtet man das Fahrzeug im Grundriss, so fällt auf, dass die Ecken der Karosserie abgerundet sind. Diese Abrundung kann bei einzelnen Modellen noch wesentlich ausgeprägter sein, und es gilt, diese Abrundungen auszunützen, wenn die Fahrzeuge möglichst kompakt sternförmig auf einer ringförmigen Plattform abgestellt werden sollen. Bei der Grundriss-Kontur sind ausserdem die Aussen-Rückspiegel zu beachten. Diese überragen die Karosserie auf der Seite und müssen berücksichtigt werden, wenn die Autos seitlich möglichst nahe aneinander gereiht oder nahe zueinander der Länge nach hin und her verschoben werden sollen. [0006] Die Figur 2 zeigt ein raumoptimiertes Abstellen von Fahrzeugen auf einer ringförmigen Scheibe, wobei die Rundungen an den Grundrissecken der Karosserien ausgenützt werden. Das Fahrzeug A kann hier sehr knapp neben dem bereits auf der Ringscheibe abgestellten Fahrzeug an diesem vorbei in seine Parklücke geschoben werden, was vom einem zentralen Roboter besorgt werden kann, der hier nicht näher erläutert zu werden braucht. Aufgrund der Geometrie der Grundrisse erkennt man, dass das Fahrzeug A längs seiner seitlichen, gestrichelt eingezeichneten Begrenzungslinien am Fahrzeug B vorbeigeschoben werden kann. Würden die abgerundeten vorderen Fahrzeugkanten des Fahrzeuges B nicht berücksichtigt, sondern würde dieses Fahrzeug B einfach als Rechteck aufgefasst, mit der maximalen Fahrzeuglänge und maximalen Fahrzeugbreite, so könnte das Fahrzeug A nicht so knapp am Fahrzeug B vorbei platziert werden. Je ausgeprägter die Karosserien von oben gesehen einen ovalen Grundriss aufweisen, umso grösser fällt der Platzgewinn auf einer bestimmten Ringscheibe aus.
[0007] Die Figuren 3 und 4 zeigen diesen frappierenden Unterschied auf. In Figur 3 wurden die Fahrzeuge unter Berücksichtigung der Grundrisskontur der Fahrzeuge optimal raumsparend abgestellt, wie oben beschrieben. Es ist dann möglich, im Durchschnitt für einen einzelnen Parkplatz bloss eine Fläche von 15m2 zu beanspruchen. Es gelingt, Fahrzeuge von maximal 5.3m Länge nebeneinander geparkt auf einer Ringscheibe von bloss 8.7m Aussenradius abzustellen. 16 Fahrzeuge von maximal 5.3m Länge finden auf dieser Ringscheibe Platz. Die Grundfläche beträgt (~8.7m)2 x π = ~237 m2 für 16 Autos, und pro Auto resultiert ein Flächenbedarf von ~15m2.
[0008] Im Vergleich zu dieser Anordnung ist in Figur 4 gezeigt, wie sich der Flächenbedarf verändert, wenn die Grundrisskonturen der maximal 5.3m langen Fahrzeuge nicht optimal ausgenützt werden, sondern jedes Auto einfach als Rechteck behandelt wird, definiert durch die Länge und Breite des Autos. Dann können auf einer Ringscheibe von 11.2m Aussend urchmesser ebenfalls insgesamt 16 Fahrzeuge abgestellt werden. Bei der gezeigten Darstellung ist darauf zu achten, dass der Halbkreis-Schnitt mittig durch das gezeigte Fahrzeug verläuft. Man sieht deshalb insgesamt 9 Plattformen, und zur Ergänzung zur vollen Ringscheibe kommen bloss noch deren 7 weitere Plattformen hinzu, die hier nicht dargestellt sind, zu total ebenfalls 16 Plattformen. Auf ein einzelnes Fahrzeug berechnet ergibt sich ein Flächenbedarf von 24m2. Das sind 66% mehr Fläche als mit der Lösung nach Figur 3! Man erkennt an diesen überraschenden Zahlen die Bedeutung einer millimetergenauen Parkierung, wobei die Grundriss-Konturen optimal ausgenützt werden müssen. Wenn die Parkfläche nicht eine Ringscheibe ist, sondern aussen ein Viereck bildet, so können in dessen Eckbereichen wesentlich längere Autos parkiert werden. Die Fahrzeuglänge ist daher eine weitere Grosse, die es zu berücksichtigen gilt, um auf einem gegebenen viereckigen Abstellplatz mit zentralem rundem Loch für den Parkhauslift möglichst viele Fahrzeuge zu platzieren. Nun sind aber die Fahrzeug-Dimensionen und - Formen ausserordentlich vielfältig, in Länge, Breite und Höhe. Will man trotzdem die Fahrzeuge in der aufgezeigten Weise optimal raumsparend abstellen, so muss zunächst jedes einzelne Fahrzeug hinreichend vermessen werden, damit ein Computer den unbedingt nötigen Raumbedarf genau kennt und hernach das Fahrzeug möglichst platzsparend mittels einer Roboteranlage abstellen kann.
[0009] Es hat sich gezeigt, dass es für diese Vermessung genügt, die Kontur des Grundrisses eines Autos zu kennen, das heisst seinen Schlagschatten am Boden, bei senkrecht auf den Boden einfallender Lichteinstrahlung, sowie die maximale Höhe des Fahrzeuges. Die seitliche Kontur sowie die Kontur von vorne und hinten gesehen kann unberücksichtigt bleiben.
[0010] Das hier vorgestellte Verfahren erlaubt es, diese Daten sicher und rasch zu ermitteln, und zwar am sich bewegenden Fahrzeug, indem dieses durch die Messvorrichtung hindurch fährt. Es ist wichtig, dass die Vermessung rasch vonstatten geht, damit keine unnötige Sekunde verloren geht, um Staus vor einem automatischen Parkhaus zu vermeiden. Wenn zum Beispiel ein Kunde ankommt, so wäre es schlecht, wenn er erst im Auto einige Sekunden warten müsste, bis dieses endlich vermessen wäre, und er das Auto erst dann übergeben könnte. Mit der hier aufgezeigten Methode aber kann der Kunde vor den Roboter fahren und während dieses Zufahrens wird sein Auto bereits fertig vermessen. Der Kunde kann nach dem Stopp sofort aussteigen und sich vom Fahrzeug entfernen, sodass dieses sogleich vom Roboter übernommen werden kann.
[0011] Das Verfahren basiert auf einer Vermessung einer Laserlichtlinie auf der Auflagefläche, auf welchem das zu vermessende Objekt steht. Bei einem Fahrzeug also wird eine Laserlichtlinie am Boden verwendet, die von einem über dem Fahrzeug senkrecht nach unten strahlenden Laser am Boden auftrifft und dort reflektiert wird und dann von einer Kamera detektiert wird. Die Kamera sieht also nur immer die Laserlichtlinie, die nicht auf das Fahrzeug auftrifft, und erkennt damit alle Stellen, die nicht zur gefüllten Kontur des Fahrzeuges am Boden gehören, also alle Stellen, die ausserhalb des Schlagschattens des Fahrzeuges am Boden liegen. Dieses verfahrensspezifische Merkmal, dass nämlich im Prinzip nur die Komplementärteile der Laserlichtlinie, die also nicht auf das Objekt auftreffen, auf der Auflagefläche detektiert werden, erlaubt es, dass das Objekt nicht unbedingt über seine ganze Breite mit senkrecht nach unten strahlenden Laser bestrahlt werden muss, die dann auf der Auflagefläche auftreffen, sondern dieser „Lichtvorhang" muss einzig überall die Seitenränder des Objektes überlappen bzw. überstrahlen. Des Weiteren muss das Bild der Kamera, welche die Laserlichtlinie auf der Auflagefläche aufnimmt, nicht in seiner Ganzheit ausgewertet werden, sondern nur gerade der schmale Bereich des Bildes, in welchen die Laserlichtlinie fällt, muss ausgewertet werden. Das spart viel Rechenleistung und beschleunigt die Auswertung. Selbstverständlich muss sichergestellt werden, dass das zu vermessende Objekt nicht in den Blindbereich zwischen den Messsystemen geraten darf. Im Fall der Fahrzeugvermessung bedeutet dies, dass kein Fahrzeug so schmal sein darf, dass es ausserhalb eines der Lichtvorhänge gelangt.
[0012] Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Figur 5 gezeigt und anhand dieser Figur wird das Verfahren hernach im Einzelnen erläutert und erklärt. Die ganze Vorrichtung weist hier eine Messbahn 17 auf, längs welcher sich ein zu vermessendes Objekt 1 bewegen lässt. Dieses Objekt 1 ist im gezeigten Beispiel ein Fahrzeug, das aus eigener Kraft über die Messbahn 17 fahren kann. An Stelle eines selbst fahrbaren Objektes 1 kann jedoch auch ein beliebiges anderes Objekt vermessen werden, indem es längs der Messbahn 17 über diese gezogen, geschoben oder gerollt wird. Dieses Bewegen kann auf Rollen geschehen, auf Schienen oder auf der Messbahn 17 gleitend oder schwebend. Das Vermessen soll die Dimension des Objektes 1 ermitteln, um dasselbe später platzsparend irgendwo abstellen zu können. Hierzu muss die maximale Länge, die maximale Breite, die maximale Höhe sowie die Kontur des Schlagschattens des Objektes ermittelt werden können. Wenn es zum Beispiel gilt, wie gezeigt ein Auto möglichst platzsparend abzustellen, so müssen die seitlich der Fahrzeugkarosserie überragenden Rückspiegel berücksichtigt werden können. Falls diese nicht berücksichtigt würden, sondern bloss die nackte Fahrzeugkarosserie, so würden sie beim späteren automatischen roboterbetriebenen Aneinanderreihen der Fahrzeuge unweigerlich abgebrochen. Ausserdem soll berücksichtigt werden, dass die Fahrzeuge nicht einen exakt rechteckigen Grundriss aufweisen, sondern dieser Grundriss abgerundete Ecken aufweist, und insbesondere die Front der Fahrzeuge meist leicht pfeilförmig gestaltet ist. Oberhalb der Messbahn 17 ist ein Laser 2 mit telezentrischer Linse oder mit einer Fresnel-Linse 3 angeordnet. Als Variante kann auch ein Parabolspiegel anstelle einer Linse zum Einsatz kommen. Während eine telezentrische Linse meist aus zwei Sammellinsen mit einer kleinen Lochblende dazwischen besteht, ist eine Fresnellinse eine klassische Sammellinse (oder Zerstreuungslinse), deren Wölbung entlang der Längsausdehnung in kleine Segmente unterteilt und auf einem Trägermaterial abgebildet wird. Dieses Trägermaterial kann Glas oder Plexiglas sein. Die Abbildegenauigkeit wird durch die Feinheit der Unterteilung (zum Beispiel 1 bis 10 Rillen pro mm) bestimmt. Hier wird eine quasi telezentrische Abbildung erreicht, indem eine normale Kamera samt vorgeschaltetem Objektiv zusammen mit einer grossen Fresnellinse als Einheit verbaut wird. Der Laser dient zusammen mit der Linse zur Erzeugung eines lotrechten, bzw. orthogonal auf den Boden auftreffenden, quer zur Messbahn 17 verlaufenden Laserstrahlen-,, Vorhangs" 4. Fresnel-Linsen sind Massenware und entsprechend kostengünstig lässt sich ein derartiger Laserstrahlenvorhang realisieren. Die Laserstrahlen dieses Strahlenvorhangs 4 treffen entweder auf dem Fahrzeug 1 oder aber seitlich von demselben auf den Boden auf, das heisst auf die Messbahn 17, und sie erzeugen dort eine Laserlichtlinie 5. Das Fahrzeug wird vollständig durch diesen Strahlenvorhang 4 bzw. Laserlicht-„Vorhang" gefahren. Anstelle eines Fahrzeuges kann ein beliebiges dreidimensionales Objekt in dieser Weise auf einer Auflagefläche mit einem orthogonal zu dieser Auflagefläche gerichteten Laservorhang bestrahlt werden, auch wenn diese Auflagefläche nicht in der Horizontalen verläuft, sondern eine schiefe Ebene ist, oder das Objekt durch irgendwelche Kräfte an einer Decke oder an einer lotrechten Wand gehalten wird. Wichtig für die Durchführung des Verfahrens ist einzig, dass der Lichtvorhang die Seitenrandbereiche des Objektes überlappt, während im Mittelbereich des Objektes überhaupt keine Bestrahlung nötig ist, denn es interessieren bloss die Komplementärteile der Laserlichtlinien, die nicht auf das Objekt auftreffen. Die Laserlichtlinie auf der Auflagefläche wird dann von einer Kamera detektiert. Im gezeigten Beispiel wird die Laserlichtlinie 5 am Boden detektiert. Damit die Kamera 6 nur die Laserlichtlinie 5 am Boden, also auf der Messbahn 17 detektiert, jene aber auf dem Fahrzeug selbst unberücksichtigt lässt, ist die Kamera 6 in Längsrichtung der Messbahn 17 vom Laser 2, der den orthogonalen Laserlichtvorhang erzeugt, leicht versetzt angeordnet.
[0013] Die Kamera 6 blickt durch eine eigene telezentrische Linse bzw. eine Fresnel-Linse 7, welche auf die Laserlichtlinie 5 auf dem Boden, und nur auf jene - fokussiert ist. Anstelle einer Linse kann ein Parabolspiegel eingesetzt werden, sodass die Kamera 6 über den Parabolspiegel auf die Laserlichtlinie 5 blickt. So oder so wird bewirkt, dass die Kamera alle Lichtstrahlen erfasst, die ab der Laserlichtlinie 5 an ihrer Linse 7 oder am Parabolspiegel auftreffen, andere Strahlen aber nicht. Dieser Strahlenvorhang ist in einem Winkel wenigen Grad - zum Beispiel etwa 5° - oder je nach Gegebenheiten mehr oder weniger gegenüber der Lotrechten geneigt, wie eingezeichnet. Diese gegenüber dem Laser 2 versetzt angeordnete Kamera 6 bewirkt, dass die Laserlichtlinie, welche auf das Fahrzeug auftrifft, auf einer bestimmten Höhe über dem Boden am Fahrzeug reflektiert wird. Auf dieser Höhe aber blickt der Strahlengang der Linse 7 bzw. des Parabolspiegels der Kamera bereits neben der Laserlichtlinie vorbei und erkennt sie nicht. Auf der Fronthaube des Fahrzeuges 1 ist hier der „Blickspalt" 8 der Kamera eingezeichnet. Er ist gegenüber der reflektierten Laserlichtlinie 5 auf der Motorhaube nach vorne verschoben. Die Kamera sieht die Laserlichtlinie auf der Fronthaube deshalb nicht. Sobald also die Lichtstrahlen eines solchen Laserlichtvorhanges auf einem beliebigen zu vermessende Objekt auftreffen, werden sie von der leicht versetzt zum orthogonalen Laserlichtvorhang platzierten Kamera, die in einem spitzen Winkel auf die auftreffende Laserlichtlinie blickt, nicht erfasst. Die Kamera ist einzig auf die Laserlichtlinie fokussiert, welche neben dem Objekt auf seiner Auflagefläche auftrifft. Diese Methode kann an einem stehenden Objekt angewendet werden, um die Breite, Länge oder Höhe an einer bestimmten Stelle zu ermitteln, oder es kann mit der Messvorrichtung,. das heisst mit dem Laser und seiner Linse und der zugehörigen Kamera der Länge nach über das zu vermessende Objekt gefahren werden, oder aber das Objekt wird durch die Messvorrichtung durchbewegt. Der von Fall zu Fall effektive anzuwendende Winkel zwischen Kameravorhang und Laservorhang wird durch die jeweilige Aufgabenstellung gegeben. Je kleiner dieser Winkel ist, desto schwieriger wird es, eine Veränderung im Bild festzustellen. Im Extremfall liegen beide Lichtvorhänge in der gleichen Ebene, was es unmöglich machen würde, ein Objekt zu erkennen, da ja (je nach Oberflächenbeschaffenheit) quasi jedes Licht reflektiert wird und somit auch keine Veränderung im Bild erkennbar ist. Je grösser andrerseits der Winkel gewählt wird desto besser lassen sich auch flache Objekte erkennen. Allerdings bringt dies den Nachteil mit sich, dass z.B. ein Rückspiegel sich kurz hinter dem Laservorhang befindet, dieser aber genau im Kameravorhang liegt. Die Kamera wird die Laserlinie nicht mehr sehen und somit eine Breitenänderung feststellen, obwohl der Laserstrahl (noch) nicht unterbrochen wird. Der Winkel von ca. 5 Grad wurde errechnet aus den geometrischen Randbedingungen innerhalb der Messzelle. Es ergibt sich ein effektiver Abstand von ca. 5 Zentimetern zwischen Laser und Kamera, was konstruktiv bedingt noch möglich ist. Das bedeutet aber auch, dass bei diesem sehr spitzen Winkel keine Objekte unter ca. 5-8cm Höhe erkannt werden können, da die Ablenkung der reflektierten Laserlinie auf dem Kamerabild dann gerade einmal einige wenige, das heisst 1 bis 3 Pixel ausmacht. Aus der Anforderung, dass das Fahrzeug für das Handling mit einem Roboter zur automatischen Parkierung ohnehin eine Bodenfreiheit von 8cm aufweisen muss, und der Tatsache, dass auch mal mit Schmutz, Dreck oder Schnee auf der Auflagefläche zu rechnen ist, sind diese wenigen Zentimeter als Sicherheitsabstand anzusehen.
[0014] Die Detektionsdaten der Kamera werden im Beispiel wie in Figur 5 gezeigt von einem Mikroprozessor gegen die laufende Zeit erfasst und definieren somit die über die Zeit sich linear zur Zeit verändernden Laserlichtlinien am Boden. Damit sich aus den gewonnenen Daten eine effektive Objekt-Grundrisskontur errechnen lässt, muss die zeitabhängige Geschwindigkeit des Objektes bekannt sein. Im gezeigten Beispiel eines Autos muss diese beim Durchfahren des Strahlenvorhanges gemessen werden. Es kann ja sein, dass das Auto während des Durchfahrens verlangsamt oder beschleunigt wird, oder sogar ganz angehalten wird, oder gar etwas rückwärts rollt. Das alles muss berücksichtigt werden. Hierzu schliesst die Vorrichtung zusätzliche geeignete Mittel auf, um diese Geschwindigkeit über die ablaufende Zeit genau zu messen und daraus ein Weg-Zeit-Diagramm zu erstellen.
[0015] Eine Variante dazu wird hier vorgestellt, welche sich für Autos eignet. Es erweist sich nämlich, dass die Felgen 15 der Autos eine bessere Lichtreflexion zeigen als die auf den Felgen 15 aufgezogenen Reifen, welche das Licht wegen ihrer dunklen Farbe praktisch vollständig absorbieren. Deshalb sind hier etwa auf der Höhe der Radzentren seitlich an der Messbahn 17 zwei Kameras 14 installiert, mit etwa 2m bis 3m horizontalem Abstand. Gleichzeitig ist längs der Messbahn 17 auf ähnlicher Höhe eine Lichtleiste 16 installiert, welche vorzugsweise blaues Licht auf die Autoseite abstrahlt. Das reflektierte Licht wird von den Kameras 14 gegen die Zeit erfasst und abgespeichert. Mit einer Bildbearbeitungssoftware können rechnerisch die Zentren der runden, hellen detektierten Flecken, welche den Felgen 15 entsprechen, im aufgenommenen Bild exakt bestimmt werden. Damit aber ist die Geschwindigkeit des Fahrzeuges über die Zeit definierbar, weil die Kameras ja auch die Zeit messen, das heisst die Bilder mit der Aufnahmezeit kalibriert sind. Die Positionen der beiden Kameras 14 sind bekannt und somit lassen sich auch die Positionen der beiden Felgen 15 über die Zeit trigonometrisch bestimmen. Mit den zeitkalibrierten Daten der von der Kamera 6 detektierten Laserlichtlinien 5 lässt sich damit die Fahrzeug-Grundrisskontur fast auf den Millimeter genau bestimmen. Es bleibt zu berücksichtigen, dass diese Genauigkeit immer von der zugrundeliegenden Technologie beschränkt wird. Eine Kamera mit sehr hoher Auflösung und einer Fresnellinse mit 10 Schliffen pro Millimeter erlaubt eine Genauigkeit von weniger als 1mm. Wird statt einer Fresnellinse eine echte objektseitige telezentrische Linse verwendet, so lassen sich Genauigkeiten bis zu 50μm erreichen. Bei der aktuell für die aufgezeigte Fahrzeugvermessung wird eine Fresnellinse mit einem Schliff von ca. 8 Rillen pro Millimeter und eine Kamera mit ca. 1000 Pixeln in Breitenrichtung eingesetzt. Daher kommt die Genauigkeit von ca. 1 mm bei einer Breite von 1m zustande.
[0016] Was jetzt noch fehlt ist die Fahrzeughöhe. Zur deren Bestimmung könnte die gleiche Technologie angewendet werden. Für die hier aufgezeigten Zwecke ist es allerdings nicht nötig, die von der Seite her sichtbare Fahrzeugkontur zu bestimmen. Es genügt, die maximale Höhe der Fahrzeuges zu messen, sei diese vom Fahrzeug selbst bestimmt, durch irgendeinen Aufbau oder eine Ladung, durch eine Antenne oder sonst etwas Aussergewöhnliches nach oben Ragendes, etwa eine Angelrute, die in einem Cabrio mitgeführt wird, oder Skier oder Fahrräder, die am Heck des Fahrzeuges nach oben ragend befestigt werden und so mitgeführt werden.
[0017] Hierzu dient eine Anzahl seitlich des Laser-Strahlenvorhangs 4 vorhandener Lichtquellen 9 zur Bildung einer Reihe von horizontalen, diskret übereinander angeordneten Lichtstrahlen, die parallel zur Ebene des Laserstrahlenvorhangs auf die gegenüberliegende Seite des Laser- Strahlenvorhangs 4 verlaufen, jedoch mit um 90° zu denselben verdreht gerichteten, horizontalen Lichtstrahlen. Sie bilden in dieser Weise eine Lichtschranke 10. Ausserdem ist eine ebensolche Reihe von übereinander angeordneten Lichtsensoren 11 zur Erfassung der horizontal auftreffenden Lichtstrahlen auf der gegenüberliegenden Seite an der Messbahn 17 vorhanden, sowie eine Rechnereinheit zur Ermittlung des jeweils untersten ungestörten Lichtstrahls 13 der Lichtschranke 10. Das genügt, um die maximale Höhe des Objektes oder Fahrzeuges 1 während dessen Überfahrt der Messbahn 17 zuverlässig zu ermitteln. Wenn das Parkhaus zum Beispiel nur Parkdecks von drei unterschiedlichen Höhen aufweist, so genügen drei Lichtschranken, nämlich eine Lichtschranke für die niedrigste, eine für die mittlere Höhe und eine für die grösste Parkdeckhöhe. Wird beim Einfahren keine unterbrochen, so passt das Auto in das niedrigste Parkdeck, werden im anderen Extremfall alle unterbrochen, so muss das Auto zurückgewiesen werden, weil es auch für das Parkdeck mit der grössten Höhe zu hoch ist.
[0018] Die Messbahn 17, wenn sie zur Vermessung von Personenwagen ausgelegt sein soll, misst dann mindestens 2.20m in der Breite, weist eine Länge von mindestens 5.50m und eine lichte Höhe bis zur untersten Position der teleskopischen Linse über der Fahrbahn von mindestens 2.20m auf. Wenn es in einem Parkhaus mit eckigem Grundriss in den Eckbereichen auch Parkplätze für besonders lange Fahrzeuge gibt, so muss die Messbahn 17 entsprechend lang genug ausgeführt sein, zum Beispiel bis zu 8.00m lang. Wichtig für den Einsatz des Verfahrens ist es auch, dass der eingesetzte Laser 2 für die Gesundheit der Fahrzeuginsassen absolut ungefährlich ist. Selbst wenn diese Insassen längere Zeit direkt in den Laserlicht-Vorhang blicken würden, so würden ihre Augen keinerlei Schaden nehmen. Zur Berechnung der maximal zulässigen Laserlichtleistung gibt es entsprechende Sicherheitsnormen. Erlaubt sind danach maximal 1mW Lichtleistung, bezogen auf einen einzelnen Lichtpunkt mit 1mm2 Fläche. Da die Gesamtfläche 2m . x 1mm beträgt, ergibt sich eine Gesamtlichtleistung von 2W.
[0019] Das Verfahren zum berührungslosen, schnellen und genauen Vermessen eines Objektes 1 mit dieser Vorrichtung, das heisst eines dreidimensionalen Körpers erfolgt dann so: Der Laser 2 wird zunächst mittels der telezentrischen Linse, einer Fresnel-Linse 3 oder einem Parabolspiegel in einen orthogonal zu einer Auflagefläche gerichteten Strahlenvorhang 4 konvertiert. Dieser ist breiter als die grösste Breite des zu vermessenden Objektes 1 , und die auftreffende Laserlichtlinie 5 wird auf beiden Seiten des Objektes mit der optischen Kamera 6 detektiert. Während dieser Detektion bleibt das Objekt 1 stationär oder aber bewegt sich das Objekt 1 mit bekannter Geschwindigkeit durch den Strahlenvorhang. Umgekehrt kann auch die ganze Messeinrichtung der Länge nach über ein stationäres Objekt fahren. Die Kamera 6 ist ausserhalb des Strahlvorhangs 4 in starrer Position zum Laser 2 angeordnet, und sieht durch eine telezentrische Linse, eine Fresnel-Linse 7 oder über einen Parabolspiegel. Die parallel zueinander verlaufenden, mit dem Strahlenvorhang 4 einen spitzen Winkel einschliessenden Strahlen ab der Laserlichtlinie 5 können damit detektiert werden. Die so gewonnenen Daten lassen es zu, die Bodenkontur des Objektes 1 zu errechnen. Die Höhe des Objektes oder Fahrzeuges wird bestimmt, indem eine Anzahl Lichtquellen 9 eine Reihe von horizontalen diskret übereinander angeordneten Lichtstrahlen zur Bildung einer Lichtschranke 10 parallel zur Ebene des Laserstrahlenvorhangs, aber im rechten Winkel zu dessen Laserstrahlen verlaufend auf die gegenüberliegende Seite des Laser-Strahlenvorhangs 4 sendet und die Lichtstrahlen dieser Lichtschranke 10 dort von einer ebensolchen Reihe von übereinander angeordneten Lichtsensoren 11 erfasst werden. Beim vollständigen Durchfahren des Objektes 1 in einer Richtung durch den zunächst ungestörten Strahlenvorhang 4 wird ein Weg-Zeit-Diagramm des Objektes 1 aufgenommen. Mit Hilfe eines Rechners werden die aufgenommen Daten ausgewertet. Nur jene Bereiche der reflektierten Laserlichtlinie 5 über die Zeit ihrer Aufnahme werden auf einer Ebene aufgetragen, welche jeweils in gleicher Position verlaufen wie vor dem Durchfahren des Objektes durch den Strahlenvorhang detektiert. Ausserdem wird in Abhängigkeit des abgefahrenen Weges des Objektes 1 der jeweils unterste ungestörte Lichtstrahl 13 der Lichtschranke 10 ermittelt. Die in dieser Weise gewonnene Bodenkontur des Objektes 1 entspricht dem vertikalen Schattenwurf des Objektes 1 auf seiner Auflagefläche und seine maximale ermittelte Höhe aufgrund des untersten ungestörten Lichtstrahls 13 der Lichtschranke 10 dient als Mass für seinen Platzbedarf auf einer Auflage-Ebene mit Höhenbegrenzung.
[0020] Das Weg-Zeit-Diagramm des durchfahrenden Objektes wird zum Beispiel ermittelt, indem zwei natürliche oder anzubringende, Licht reflektierende Bereiche 15 auf der Seite des Objektes 1 mittels einer Lichtquelle 16 bestrahlt werden und mittels zweier horizontal versetzter optischer Kameras 14 überlappend das reflektierte Licht detektiert wird. Die Zentren der aufgenommenen, Licht reflektierenden Bereiche 15 werden rechnerisch bestimmt. Hernach werden durch eine Triangulation der Zentren deren Positionen errechnet und unter Berücksichtigung der ablaufenden Zeit deren Bewegung ermittelt und daraus ein Weg-Zeit-Diagramm erstellt.
[0021] In Figur 6 ist eine Anwendung gezeigt, die sich für besonders breite Objekte eignet. Hierzu werden zwei Laser 2,2' und zwei Kameras 6,6' eingesetzt.
Für jede Seite des Objektes steht dann ein eigener Laserlicht-Vorhang 4,4' zur
Verfügung, welcher den Seitenrand des Objektes überlappt. Der Bereich zwischen den beiden Laserlicht-Vorhängen 4,4' ist nicht von Interesse, weil ja bloss die
Laserlichtlinie 5, die auf der Auflagefläche auftrifft, detektiert wird, also der zur Reflexionslinie des Laserlicht- Vorhanges am Objekt komplementäre Teil des reflektierten Lichts, nämlich das ausserhalb des Objektes von der Auflagefläche reflektierte Licht.
[0022] Das aufgezeigte Messverfahren ist besonders robust, weil es unabhängig vom Objekt ist, das heisst es wird nur das reflektierte Lichte auf der Auflagefläche detektiert. Es eignet sich besonders für Objekte, die breiter, länger oder höher als 20cm sind. Das Verfahren ermöglicht es, die Ausdehnung eines Objektes, sei es die Breite, Länge oder Höhe an einer bestimmten Stelle oder zu einem bestimmten Zeitpunkt zu messen. Das Objekt kann stationär sein oder sich selbst bewegen oder bewegt werden. Bei einem stationären Objekt kann die ganze Messeinrichtung längs des Objektes bewegt werden. Die Genauigkeit des Verfahrens ist im Wesentlichen von der Auflösung der eingesetzten Kamera abhängig. Bei einer Auflösung von 1000 Pixeln pro Meter ergibt sich pro Pixel 1mm und somit eine entsprechende Messgenauigkeit. Bei kleinen Objekten können telezentrische Linsen verwendet werden, aus Kosten- und praktischen Gründen sind Fresnellinsen für räumliche Ausdehnung von mehr als ca. 20cm besser geeignet. Bei einer telezentrischen bzw. quasi-telezentrischen Abbildung ist der Tiefenschärfebereich sehr begrenzt. Für den aufgezeigten Fall einer Fahrzeugvermessung sind das wenige Zentimeter. Da aber nur die Laserabbildung auf der Auflagefläche von Belang ist, muss auch nur dort fokussiert werden. Das steigert insgesamt die Robustheit, denn unscharfe Bilder sind für Vermessungen nur sehr begrenzt zu gebrauchen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum berührungslosen, schnellen, und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1), das heisst eines dreidimensionalen Körpers, bei dem mindestens ein Laser (2) mittels einer zugehörigen telezentrischen Linse/Fresnel-Linse (3) oder eines Parabolspiegels in je einen orthogonalen Strahlenvorhang (4) zur Auflagefläche des Objektes (1) konvertiert wird, sodass auf beiden Seiten des zu vermessenden Objektes (1) eine reflektierte Laserlichtlinie (5) teilweise auf das Objekt und teilweise auf die Auflagefläche auftrifft, wobei jede auf die Auflagefläche auftreffende Laserlichtlinie (5) mit mindestens einer optischen Kamera (6) detektiert wird, die ausserhalb des Strahlvorhangs (4) in starrer Position zum zugehörigen Laser (2) angeordnet ist und durch eine telezenthsche Linse/Fresnel-Linse (7) oder einen Parabolspiegel die parallel zueinander verlaufenden, mit dem Strahlenvorhang (4) einen spitzen Winkel einschliessenden Strahlen ab dieser Laserlichtlinie (5) detektiert.
2. Verfahren zum berührungslosen, schnellen, und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwei Laser (2) mittels je einer zugehörigen telezentrischen Linse/Fresnel-Linse (3) oder eines Parabolspiegels in je einen orthogonalen Strahlenvorhang (4) zur Auflagefläche des Objektes (1) konvertiert werden, sodass auf beiden Seiten des zu vermessenden Objektes
(1) eine reflektierte Laserlichtlinie (5) teilweise auf das Objekt und teilweise auf die Auflagefläche auftrifft, wobei jede auf die Auflagefläche auftreffende Laserlichtlinie (5) mit einer zugehörigen optischen Kamera (6) detektiert wird, die ausserhalb des Strahlvorhangs (4) in starrer Position zum zugehörigen Laser (2) angeordnet ist und durch eine telezenthsche Linse/Fresnel-Linse (7) oder einen Parabolspiegel die parallel zueinander verlaufenden, mit dem Strahlenvorhang (4) einen spitzen Winkel einschliessenden Strahlen ab dieser Laserlichtlinie (5) detektiert.
3. Verfahren zum berührungslosen, schnellen, und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelner Laser (2) mittels einer zugehörigen telezentrischen Linse/Fresnel-Linse (3) oder eines Parabolspiegels in einen orthogonalen Strahlenvorhang (4) zur Auflagefläche des Objektes (1) konvertiert wird, sodass über die Breite des zu vermessenden Objektes (1) eine reflektierte Laserlichtlinie (5) teilweise auf das Objekt und darüber hinaus teilweise auf die Auflagefläche auftrifft, wobei jede auf die Auflagefläche auftreffende Laserlichtlinie (5) mit einer optischen Kamera (6) detektiert wird, die ausserhalb des Strahlvorhangs (4) in starrer Position zum Laser (2) angeordnet ist und durch eine telezentrische Linse/Fresnel-Linse (7) oder einen Parabolspiegel die parallel zueinander verlaufenden, mit dem Strahlenvorhang (4) einen spitzen Winkel einschliessenden Strahlen ab dieser Laserlichtlinie (5) detektiert.
4. Verfahren zum berührungslosen, schnellen und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur zusätzlichen Bestimmung der Objekthöhe auf der Auflagefläche seitlich des Laser-Strahlenvorhangs (4) eine
Anzahl Lichtquellen (9) eine Reihe von horizontalen, diskret übereinander angeordneten Lichtstrahlen zur Bildung einer Lichtschranke (10) parallel zur Ebene des Laserstrahlenvorhangs, aber im rechten Winkel zu dessen Laserstrahlen verlaufend auf die gegenüberliegende Seite des Laser- Strahlenvorhangs (4) sendet und die Lichtstrahlen dieser Lichtschranke (10) dort von einer ebensolchen Reihe von übereinander angeordneten Lichtsensoren (11) erfasst werden.
5. Verfahren zum berührungslosen, schnellen und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur zusätzlichen Bestimmung der Bodenkontur des Objektes das Objekt (1) in einer Richtung vollständig durch den Strahlenvorhang (4) gefahren wird, und dabei ein Weg-Zeit-Diagramm des Objektes (1) aufgenommen wird, und hernach mittels eines Rechners die aufgenommen Daten ausgewertet werden, indem nur jene Bereiche der reflektierten Laserlichtlinie (5) über die Zeit ihrer Aufnahme auf einer Ebene aufgetragen werden, welche jeweils in gleicher Position verlaufen wie vor dem Durchfahren des Objektes durch den Strahlenvorhang detektiert, sowie der unterste ungestörte Lichtstrahl (12) der Lichtschranke zur Definition der maximalen Objekthöhe ermittelt wird.
6. Verfahren zum berührungslosen, schnellen und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Weg-Zeit-Diagramm des Objektes (1) aufgenommen wird, indem zwei natürliche oder anzubringende, Licht reflektierende Bereiche (15) auf der Seite des Objektes (1) mittels einer Lichtquelle (16) bestrahlt werden und mittels zweier horizontal versetzter optischer Kameras (14) überlappend das reflektierte Licht detektiert wird, dann die Zentren der aufgenommenen, Licht reflektierenden Bereiche (15) rechnerisch bestimmt werden, und hernach durch eine Triangulation der Zentren deren Positionen errechnet werden, und unter Berücksichtigung der ablaufenden Zeit deren Bewegung ermittelt und daraus ein Weg-Zeit- Diagramm erstellt wird.
7. Vorrichtung zum berührungslosen, schnellen und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1), das heisst eines dreidimensionalen Körpers, bestehend aus einer Auflagefläche für das Objekt (1), einem Laser (2) mit telezentrischer Linse/Fresnel-Linse (3) oder mit einem
Parabolspiegel zur Erzeugung eines orthogonal zur Auflagefläche verlaufenden Strahlenvorhanges (4), sowie einer zum Laser versetzten Kamera (6) mit vorgesetzter telezentrischer Linse/Fresnel-Linse (7) oder einem Parabolspiegel zur Detektion aller ungestört auf der Auflagefläche reflektierten Lichtpunkte der dort auftreffenden Laserlichtlinie (5) in einem spitzen Winkel zum Strahlenvorhang (4).
8. Vorrichtung zum berührungslosen, schnellen und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1), das heisst eines dreidimensionalen Körpers nach Anspruch 7, bestehend aus einer Auflagefläche in Form einer Messbahn (17) für das Objekt (1), einem Laser (2) mit telezentrischer Linse/Fresnel-Linse (3) oder einem Parabolspiegel zur Erzeugung eines orthogonal zur Auflagefläche verlaufenden
Strahlenvorhanges (4), sowie einer zum Laser versetzten Kamera (6) mit vorgesetzter telezentrischer Linse/Fresnel-Linse (7) oder einem Parabolspiegel zur Detektion aller ungestört auf der Auflagefläche reflektierten Lichtpunkte der dort auftreffenden Laserlichtlinie (5) in einem spitzen Winkel zum Strahlenvorhang (4), sowie Mitteln zum Erfassen und Aufzeichnen der
Geschwindigkeit des auf der Messbahn (17) den Strahlenvorhang (4) bewegten Objektes (1).
9. Vorrichtung zum berührungslosen, schnellen und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1), das heisst eines dreidimensionalen Körpers nach Anspruch 7, bestehend aus einer Auflagefläche in Form einer Messbahn (17) für das Objekt (1), einem längs der Messbahn (17) fahrbaren Laser (2) mit telezentrischer Linse/Fresnel-Linse (3) oder einem Parabolspiegel zur Erzeugung eines orthogonal zur Auflagefläche verlaufenden Strahlenvorhanges (4), sowie einer zum Laser versetzten, mit demselben mitfahrenden Kamera (6) mit vorgesetzter telezentrischer Linse/Fresnel-Linse (7) oder einem Parabolspiegel zur Detektion aller ungestört auf der Auflagefläche reflektierten Lichtpunkte der dort auftreffenden Laserlichtlinie (5) in einem spitzen Winkel zum Strahlenvorhang (4), sowie Mitteln zum Erfassen und Aufzeichnen der
Geschwindigkeit des Lasers (2) und der Kamera (6) gegenüber der Messbahn (17).
10. Vorrichtung zum berührungslosen, schnellen und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1), das heisst eines dreidimensionalen Körpers nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erfassen und Aufzeichnen der Geschwindigkeit des auf der Messbahn (17) durch den Strahlenvorhang (4) bewegten Objektes (1) eine seitlich zur Messbahn (17) angeordnete Lichtquelle (16) für blaues Licht einschliessen, sowie zwei horizontal versetzte Kameras (14) seitlich der Messbahn (17) zur Detektion von zwei natürlich an der Objektseite gleichhoch daran vorhandener Reflexionsbereiche (15) oder künstlich auf gleicher Höhe daran angebrachter Reflexionsbereiche (15), sowie eine Rechnereinheit für die Auswertung der detektierten Daten und zur Ermittlung des Zentrums der Reflexionsbereiche (15) sowie mittels Triangulation deren Verschiebung über die Zeit und damit zur Erstellung eines Weg-Zeit-Diagramms eines auf der Messbahn (17) durchfahrenden oder durchbewegten Objektes (1).
11. Vorrichtung zum berührungslosen, schnellen und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1), das heisst eines dreidimensionalen Körpers nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur zusätzlichen Erfassung der maximalen Höhe des auf der Messbahn (17) durch den Strahlvorhang (4) bewegten Objektes (1) eine Anzahl seitlich des Laser-Strahlenvorhangs (4) vorhandene Lichtquellen (9) zur Bildung einer Reihe von horizontalen, diskret übereinander angeordneten Lichtstrahlen vorhanden sind, die quer durch die Ebene des Laserstrahlenvorhangs auf die gegenüberliegende Seite des Laser- Strahlenvorhangs (4) verlaufen und so eine Lichtschranke (10) bilden, sowie eine ebensolche Reihe von übereinander angeordneten Lichtsensoren (11) zur Erfassung der horizontal auftreffenden Lichtstrahlen vorhanden ist, sowie eine Rechnereinheit zur Ermittlung des jeweils untersten ungestörten Lichtstrahls (13) der Lichtschranke (10).
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