EP2724118A1 - Vorrichtung und verfahren zum positionieren einer externen einrichtung bezüglich eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum positionieren einer externen einrichtung bezüglich eines kraftfahrzeugs

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Publication number
EP2724118A1
EP2724118A1 EP12729898.2A EP12729898A EP2724118A1 EP 2724118 A1 EP2724118 A1 EP 2724118A1 EP 12729898 A EP12729898 A EP 12729898A EP 2724118 A1 EP2724118 A1 EP 2724118A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
target
measuring
image
unit
units
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Withdrawn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
EP12729898.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Adriano Macchia
Christian Wagmann
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 EP2724118A1 publication Critical patent/EP2724118A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • G01B11/26—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

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for positioning an external device, in particular a calibration device of a cruise control system or a lane departure warning, with respect to a motor vehicle.
  • Modern motor vehicles have a variety of systems, such as adaptive cruise control systems or lane departure warning systems, that assist the driver. These systems use optical detectors to detect the preceding vehicle or lane boundary lines. For a correct warning behavior, the viewing direction of the detection devices with respect to the motor vehicle must be known exactly.
  • the detection devices on the motor vehicle are usually calibrated with the aid of an external calibration device which is mounted, for example, on a frame in a known position relative to the motor vehicle.
  • Calibration devices are relatively inflexible and require a lot of space.
  • a device according to the invention for positioning an external device relative to a motor vehicle comprises a device according to independent claim 1.
  • the number of components of the positioning device is reduced. There are only two units of measurement required, which can also be portable, which greatly simplifies their positioning relative to the vehicle.
  • the positioning device according to the invention makes it possible to flexibly position the external device to the motor vehicle. The attachment of the external device at predetermined reference positions with known orientation to the motor vehicle is not necessary, whereby the number of components and the space requirement is significantly reduced.
  • the positioning device according to the invention enables a reliable and error-free positioning of an external device with respect to a motor vehicle.
  • the positioning device comprises only two measuring units that determine its position relative to the motor vehicle by means of two wheels mounted on the target and two target unit on the external device.
  • a measuring unit of the device comprises a reference target, an image acquisition unit and an optical device.
  • the measuring unit can be positioned, for example, in a longitudinal position between the measuring target and the target unit of the external device of a respective motor vehicle side.
  • the left-hand measuring unit on the left-hand side of the motor vehicle may be positionable at a longitudinal position between a measuring target on a left-hand wheel of the motor vehicle and the left-hand target unit.
  • the optical device is capable of imaging images of at least three of the measurement and reference targets and the target units, which are arranged at different positions in space, on the image acquisition unit, the images of the measurement and reference targets and of the target units each being arranged on separate image areas be directed to the image capture surface. This prevents the images of the targets from falling together on one image area, which would mean that the images would first have to be assigned to the respective target before the evaluation.
  • the image pickup unit includes an image pickup surface having a first image area for capturing an image of the target units, a second image area for capturing an image of the target, and a third image area for capturing an image of the reference target. With such an image pickup unit, it is possible to simultaneously record images of three different targets.
  • the mapping of the three targets to be measured by the measuring unit on separate image areas of the image recording surface of the image recording unit enables rapid evaluation of the images of the targets.
  • the measurement targets are, for example, plates on which target features are mounted in a specific arrangement. These target features can be arranged in any shape, number and arrangement on the target and form the geometry of the target.
  • the measuring targets are fixed in a known position, for example via an adapter to a wheel.
  • the reference targets are attached to the measuring units in such a way that they are visible from the respective measuring unit positioned on the other side of the vehicle.
  • the external device may be, for example, a calibration board on which geometric elements are applied, which are detected by the optical detection devices on the vehicle and used for their calibration.
  • At least one target unit is attached to the external device.
  • a target unit may, for example, correspond to a measurement target described above. It is also conceivable to attach a plurality of target units to the external device.
  • the wheels on which the measurement targets are mounted may be the wheels of the front axle. In such an arrangement of the measurement targets, the external device is aligned with respect to the front axle of the motor vehicle.
  • the images of the measurement and reference targets are evaluated by the evaluation device, by using reference images of the measurement and reference targets and the
  • Target unit to be compared These reference images consist of images of the measurement and reference targets and the target units, which were recorded at known angles and at known intervals and stored in the evaluation device. By comparing the recorded images with the reference images, the orientation and the position of the measurement targets and the target units and thus also the wheels and the external device relative to the measuring unit can be determined.
  • the position of the left measurement unit must be be known relative to the right unit of measurement. This is determined by the evaluation of the images of the reference targets attached to the measuring units.
  • the left and right target units together form a target unit, thereby reducing the number of components on the external device.
  • the one target unit is mounted centrally, for example, on the upper edge of the external device, so that it can be detected by the left and the right measuring unit.
  • the reference targets are each punctiform, in particular in the form of an LED, and the distance of the measuring units in the vehicle transverse direction is known.
  • each measuring unit has a tilt sensor.
  • the evaluation device is designed such that it determines the position of the external device, thereby comparing the images of the reference targets with reference images to determine the position of the measuring units, the known distance of the measuring units in the vehicle transverse direction and the inclination of the two measuring units.
  • a point reference reference represents a very simple and inexpensive form of a reference target, with its use, the additional determination of the inclination of the measuring unit and the knowledge of the distance of the measuring units in the vehicle transverse direction is necessary to determine the position of the measuring units to each other.
  • the reference targets are in each case designed as at least two light points arranged in a line, in particular LEDs, with a predetermined spacing, and each of the measuring units has an inclination sensor.
  • a reference target is a 2D target with which the distance as well as the angular displacement of the measuring units relative to one another can be determined by comparison with reference images of the reference targets. For the calculation of the position of the external device by the evaluation unit, when using such a 2D target, only the inclination of the inclination sensor determined by the inclination sensor is
  • Measuring units necessary, but not the previously determined distance of the measuring units in the vehicle transverse direction to each other.
  • the reference targets are in the form of a plurality of light spots, in particular LEDs, in a surface with respectively predetermined distances from one another or as light points present in different areas and planes, in particular LEDs formed.
  • a reference target represents a 3D target.
  • Measurement units provided a motion sensor, which, when it detects a movement of at least one of the measuring units, a picture of the measuring and
  • Target targets and the target unit by the image recording units triggers.
  • a motion sensor may for example consist of a pendulum, wherein a movement of one of the measuring units results in a deflection of the pendulum. This ensures that, as soon as the position of the measuring units relative to each other or to the measurement targets and the target unit changes, this is newly determined by image acquisition of the measurement and reference targets and the target unit and thus the calculation of the position of the external device always the current Stand correspond. It is also conceivable that the motion sensor detects a movement of at least one of the measuring or reference targets or the at least one target unit or a movement of the motor vehicle and then triggers an image acquisition. It is thereby achieved that a change in the position of the measuring or reference targets or of the target unit or of the motor vehicle results in a new determination of the position of the external device from current image recordings of the measuring and reference targets and of the target unit.
  • the image recording units and the evaluation unit are designed for periodic or continuous image acquisition of the measurement and reference targets, which ensures that the position of the measurement units relative to one another is regularly updated.
  • the optical device is a prism, a beam splitter, a mirror, a lens or a combination of these elements, with which images of the measurement and reference targets and the
  • Target unit can be imaged on the designated image areas of the image acquisition unit.
  • the invention further relates to a measuring station with a motor vehicle standing thereon, on whose two opposite wheels in the transverse direction of the motor vehicle measuring targets are mounted, and with an external device positioned on the measuring station.
  • the measuring station according to the invention further comprises a device for positioning an external device of the type described above.
  • the invention further comprises a method for positioning an external device according to the independent method claim.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a measuring station with two target units, with a device for positioning an external device with respect to a motor vehicle and with a measuring target attached to two of the wheels of a motor vehicle according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a measuring station with an external device, with a device for positioning an external device with respect to a motor vehicle and with a measuring target attached to two of the wheels of a motor vehicle according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a schematic diagram of three image pickup surface areas of an image pickup unit of the apparatus for positioning an external device with respect to a motor vehicle of FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a measuring station with a target unit, with a device for positioning an external device with respect to a motor vehicle and with a measuring target attached to two of the wheels of a motor vehicle according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • a measuring station 2 with two target units 14, 16, with a device for positioning an external device with respect to a motor vehicle and with two of the wheels 4, 6 of a motor vehicle mounted measuring targets 8, 10 shown schematically.
  • the device for positioning an external device consists of a left and a right measuring unit 18, 20, which are opposite to each other with respect to the not shown extended longitudinal axis of the motor vehicle.
  • the measuring station shown in Fig. 1 is substantially symmetrical to the extended longitudinal axis of the motor vehicle, which is why the structure is first described by way of example with reference to the left side of the motor vehicle.
  • the left measuring unit 18 is arranged centrally between the left motor vehicle wheel 4 and the left target unit 14 on a left side of the motor vehicle.
  • the left measuring device 18 includes a left optical device 22 and a left image pickup unit 38.
  • a left measuring target 8 and a target unit 14 located on the left side of the vehicle on the wheel 4, a left measuring target 8 and a target unit 14, which is arranged on the left side of the vehicle so that it Messtarget 8 relative to a horizontal opposite.
  • the measuring target 8 is mounted at the height of the central axis of the wheel 4 via an adapter to the latter such that it protrudes in the axial direction to the left and is within the field of view of the left-hand measuring unit 18.
  • the target unit 14 is attached to an external device, not shown here, for example, a calibration board.
  • a left-hand reference target 12 attached by way of example above on the right-hand side of the measuring unit 18.
  • Such a reference target 12 can be, for example, a single LED or several LEDs mounted in a known position on the measuring unit 18.
  • the left optical device 22 is arranged in a right region of the measuring unit 18 and centrally between the left measuring target 8 and the left target unit 14. Left behind the optical device 22, the image pickup unit 38 is arranged. Furthermore, optical light paths represented by arrows are shown in FIG. 1.
  • Optical path 46 extends from the left target unit 14 to the left optical device 22, and an optical path 24 extends from the left measuring target 8 to the left optical device 22. Also shown is an optical light path 26 from the opposite reference target 44 toward the left optical device 22 extends.
  • the left optical device 22 directs the light paths 24, 26 and the light path 46 to a common light path 28, which is shown in Fig. 1 in the form of three arrows, the on the left image pickup unit 38 impinges.
  • images of the measurement target 8, the target unit 14 and the reference target 44 are imaged on the image recording surface of the left image acquisition unit 38.
  • the right-hand optical device 30 from the right-hand measuring target 10 is the right-hand one
  • FIG. 1 further shows an evaluation device 42, which is connected to the left image acquisition unit 38 and the right image acquisition unit 40 via a cable.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a measuring station 52 with an external device 50, with a device for positioning the external device 50 relative to a motor vehicle and with a measuring target 8, 10 attached to two of the wheels 4, 6 of a motor vehicle right measuring unit 18, 20 and the measuring targets 8, 10 and the target units 14, 16 are shown in more detail.
  • the evaluation device 42, the reference targets 12, 44 and the optical light paths 24, 26, 32, 34, 46, 48 are not shown.
  • each measuring target 8, 10 consists of a substantially square plate whose horizontal center line is parallel to the respective vehicle wheel axis.
  • On the targets 8, 10, 14, 16 are arranged in a certain pattern, circular optical
  • Target Features 68 As an example, ten such target features 68 arranged in the same pattern are shown on the measurement targets 8, 10 and the target units 14, 16. The target features 68 are arranged symmetrically to a vertical centerline of the targets 8, 10, 14, 16. FIG. 2 also shows that the plate-shaped measuring targets 8, 10 are arranged at an angle of, for example, 30 ° to the motor vehicle contact surface.
  • the external device 50 is shown in the form of a rectangular plate, on the sides of which the target units 14, 16 are attached via a mounting frame in such a way that they each face a measuring target 8, 10 of the motor vehicle wheels 4, 6.
  • the target units 14, 16 can be arranged at any conceivable position on the external device, as long as they are detectable by the measuring units 18, 20.
  • the mirror assembly 56, 58 comprises two mirrors, which are exemplarily at right angles to each other, the front of the two mirrors at an angle of 45 ° to the vertical in the vehicle transverse direction and the rear of the two mirrors of a mirror assembly 56, 58 at an angle of -. 45 ° to the vertical in the vehicle transverse direction.
  • the mirrors have a small distance from each other and do not touch.
  • the cameras 60, 62 are aligned with the mirror arrangements 56, 58 of the respective measuring devices 18, 20, so that the light paths deflected from the front and from the rear towards the side by the mirror arrangements 56, 58 impinge on the cameras 60, 62 and are picked up there can be.
  • the upper image pickup surface 72 has a rectangular shape that is divided into three rectangular image areas 74, 76, 78.
  • the first and second image areas 74, 76 divide an upper portion of the image pickup surface 72 at the vertical centerline into two equally sized image areas 74, 76 and occupy approximately three quarters of the total image pickup surface 72.
  • the third image area 78 comprises a horizontal lower longitudinal stripe of approximately one quarter of the image recording surface 72.
  • images of the target features 68 of the measurement and reference targets 8, 10, 12, 44 and the target units 14, 16 are shown on the image areas 74, 76, 78 wherein the images on the first image area 74 correspond to the ten target features 68 of the target units 14, 16 and the images on the second image area 76 correspond to those of an associated measurement target 8, 10.
  • On the third image area 78 an image of the reference target 12, 44 is imaged with its target features 68 on the left and right edges of the third image area 78.
  • image recording surfaces 80, 88 illustrated in FIG. 3 the images of the target features 68 are not shown for the sake of simplicity.
  • FIG. 3 is vertically subdivided into three image areas 82, 84, 86.
  • the first and second image areas 82, 84 are the same size and located at the outer right edge and outer left edge of the image pickup surface 80, respectively.
  • the third image area 86 is about one quarter Imaging surface 80 includes.
  • FIG. 3 shows an image recording surface 88, which is subdivided into three image regions 90, 92, 94, wherein the third image region 94 is circular and lies in the center of the image recording surface 88.
  • the first image area 90 forms the left side and the second one
  • Image area 92 the right side of the image pickup surface, wherein the first and the second image area 90, 92 are the same size and symmetrical to each other.
  • Fig. 4 shows a measuring station 93 with all elements of Fig. 1, instead of two target units 14, 16 only one target unit 102 is shown at the level of the elongated longitudinal axis of the motor vehicle and in addition to the measuring units 18 and 20 each have a tilt sensor 94, 98 and a motion sensor 96, 100 is arranged.
  • the left tilt sensor 94 is located in the lower left area of the measuring unit 18, and right next to it, the left motion sensor 96 is arranged.
  • the tilt and motion sensors 94, 96, 98, 100 of each measuring unit 18, 20 are in addition to the
  • FIG. 4 shows that of the
  • Target unit 102 on the optical devices 22, 30 of the measuring units 18, 20 directed light paths 104, 106, which are transmitted from the optical devices 30, 22 to the image pickup devices 38, 40.
  • the mode of operation of the device for positioning an external device with respect to a motor vehicle is explained below by way of example with reference to the left-hand motor vehicle side with the aid of the left-hand measuring unit 18.
  • the optical device 22 directs the light paths from the measurement and reference targets 8,
  • the light path 46 is deflected by the target unit 14 through the upper mirror of the mirror assembly 56 at an angle of 90 ° in the direction of the image pickup unit 60, and the light path 24 from the left measuring target 8 is deflected by the rear mirror of the mirror assembly 56 at an angle of 90 ° in the direction of the image pickup unit 60.
  • the light path from the reference target 44 is not deflected in the exemplary mirror assembly 56 in FIG.
  • the light paths 24, 26, 46 impinge on the image recording unit 38, wherein, as shown in FIG.
  • the light path 46 from the target unit 14 is an image on the first image area 74
  • the light path 24 of the left measuring target 8 is an image on the second image area 76
  • the light path 26 of the reference target 44 generates an image on the third image area 78 of the image pickup unit 46.
  • the shape of the regions 74, 76, 78 depends on the mirror assembly 56.
  • the images captured by the image recording unit 38 are then evaluated by the evaluation device 42 in order to calculate the orientation of the wheel 4 and the target unit 14 relative to the left-hand measuring unit 18.
  • the images of the measurement and reference targets 10, 12 and the target unit 16 are detected by the right image acquisition unit 40 and analyzed by the evaluation device 42.
  • the evaluation device 42 compares the image regions 74, 76, 78 of the image recording units 38, 40 with reference data. These reference data include images of the measurement and reference targets, which were recorded at a known angle and a known propriety and are stored in the evaluation.
  • the orientation of the wheel 4 and the left side target unit 14 is determined by the evaluator 42 by displaying the images of the left measurement target 8 and the left
  • Target unit 14 and their optical target features 68 on the first and second image area 74, 76 with reference images of the measuring target 8 and the target unit 14 are compared.
  • the orientation of the right measurement target 10 and the right target unit 16 relative to the right measurement unit 20 is determined.
  • the position and orientation of the left measuring unit 22 relative to the right measuring unit 24 is determined. This is determined by the evaluation of the image reference targets 12, 44 on the image areas 78, 86, 94 of the image acquisition unit 38, 40.
  • the determination of the orientation of the measuring units 18, 20 relative to one another can be carried out in various ways, which depend on the type of the respective reference targets 12, 44.
  • the reference target 12, 44 may for example be point-shaped, ie consist of a single LED, which requires that for determining the relative position of the measuring units 18, 20 to each other, the distance of these in the vehicle transverse direction each other known and stored in the evaluation device 42, and that on Each of the measuring units 18, 20, a tilt sensor 94, 98 is present, which is connected to the evaluation device 42 and determines the inclination of the respective measuring unit 18, 20, as shown with reference to the reference numerals 94 and 96 in Figure 4.
  • the image of the reference target 12, 44 made of an LED on the associated image area 78, 86, 94 of the image recording surface can then be used by the
  • Evaluation device the orientation of the measuring units 18, 20 are determined in the vehicle longitudinal direction relative to each other.
  • the position of the measuring units relative to one another ie the distance and the angular displacement of the measuring units, can be calculated from the comparison of the image of the 2D target with a reference image.
  • a tilt sensor 94, 98 which is connected to the evaluation device 42 and determines the inclination of the respective measuring unit 18, 20, be provided on each of the measuring units 18, 20, as described with reference to the reference symbols 94 and 96 is shown in FIG.
  • the distance between the two measuring units 18, 20 to each other need not be known.
  • Measuring units 18, 20 in the vehicle transverse direction are Measuring units 18, 20 in the vehicle transverse direction.
  • a motion sensor 96, 100 may additionally be provided in each of the measuring units 18, 20, which detects a movement of the respective measuring units 18, 20 and thereupon takes a picture of the measuring targets 8, 10,
  • Target units 14, 16 and the reference targets 12, 44 triggers, which are then evaluated by the evaluation device 42
  • a periodic or continuous updating of the measured data is also possible.
  • an image recording of the measurement targets, 8, 10, the target units 14, 16 and reference targets 12, 44 is performed at predetermined time intervals, and these data are evaluated by the evaluation device 42.
  • the optical data of the reference targets 12, 44 may be continuously monitored to be changed once a change is detected in the data to recalculate the position of the measuring units 18, 20 relative to each other.

Landscapes

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

Abstract

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Positionieren einer externen Einrichtung (50), insbesondere einer Kalibriereinrichtung einer Geschwindigkeitsregelanlage oder eines Spurhalteassistenten bezüglich eines Kraftfahrzeugs weist eine linke Messeinheit (18) zur Positionierung auf einer linken Kraftfahrzeugseite auf, wobei die linke Messeinrichtung derart positionierbar ist, dass ein Messtarget an einem linken Rad des Kraftfahrzeugs und eine linke Targeteinheit (14) der externen Einrichtung (50) von der linken Messeinheit aus erfassbar sind. Die Vorrichtung umfasst ferner eine rechte Messeinheit (20) zur Positionierung auf einer rechten Fahrzeugseite derart, dass ein Messtarget an einem rechten Rad (6) des Kraftfahrzeugs und eine recht Targeteinheit (16) der externen Einrichtung (50) von der rechten Messeinheit (20) aus erfassbar sind. Jede der beiden Messeinheiten umfasst ein von der jeweils anderen Messeinheit (18, 20) sichtbares Referenztarget (12, 44), eine Bildaufnahmeeinheit (38, 40) und eine optische Einrichtung (22, 30). Die Bildaufnahmeeinheit (38, 40) weist eine Bildaufnahmeoberfläche (72, 80, 88) auf mit einem ersten Bildbereich (74, 82, 90) zum Erfassen eines Bildes des Messtargets (8, 10) an dem Kraftfahrzeugrad (4, 6), mit einem zweiten Bildbereich (76, 84, 92) zum Erfassen eines Bildes der Targeteinheiten (14, 16) der externen Einrichtung (50) und mit einem dritten Bildbereich (78, 86, 94) zum Erfassen eines Bildes des Referenztargets (12, 44). Die optische Einrichtung (22, 30) ist dazu angeordnet und ausgebildet, dass ein Bild des Messtargets (8, 10) des Kraftfahrzeugrads auf dem ersten Bildbereich (74, 82, 90), ein Bild der Targeteinheiten (14, 16) der externen Einrichtung (50) auf dem zweiten Bildbereich (76, 84, 92) und ein Bild des Referenztargets (12, 44) auf dem dritten Bildbereich (78, 86, 94) erhalten wird. Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Auswerteeinrichtung (42), die dazu ausgebildet ist, aus den durch die Bildbereiche der beiden Messeinheiten erfassten Bildern der Messtargets (8, 10) der Kraftfahrzeugräder, der Targeteinheiten (14, 16) der externen Einrichtung (50) und der Referenztargets (12, 44) durch Vergleich mit Referenzbildern der Messtargets (8, 10) und der Targeteinheiten (14, 16) die Position der externen Einrichtung (50) zu dem Kraftfahrzeug zu ermitteln.

Description

Beschreibung
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM POSITIONIEREN EINER EXTERNEN EINRICHTUNG BEZÜGLICH EINES
KRAFTFAHRZEUGS
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Positionieren einer externen Einrichtung, insbesondere einer Kalibriereinrichtung einer Geschwindigkeitsregelanlage oder eines Spurhalteassistenten, bezüglich eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
In modernen Kraftfahrzeugen sind eine Vielzahl von Systemen, wie adaptive Geschwindigkeitsregelanlagen oder Spurhalteassistenten, vorhanden, die den Fahrer unterstützen. Diese Systeme verwenden optische Erfassungseinrichtungen zum Erkennen des vorausfahrenden Fahrzeugs oder von Fahrspurbegrenzungslinien. Für ein korrektes Warnverhalten muss die die Blickrichtung der Erfassungseinrichtungen bezüglich des Kraftfahrzeugs genau bekannt sein. Die Erfassungseinrichtungen am Kraftfahrzeug werden dazu üblicherweise mit Hilfe einer externen Kalibriereinrichtung kalibriert, die in bekannter Position zum Kraftfahrzeug bspw. auf einem Rahmen angebracht ist. Solche
Kalibriereinrichtungen sind relativ unflexibel und benötigen viel Platz.
Kalibriereinrichtungen dessen Position zum Kraftfahrzeug fortlaufen bestimmt wird, benötigen eine Vielzahl von Komponenten und sind daher aufwendig und teuer.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine flexible Vorrichtung und ein flexibles Verfahren zum Positionieren einer externen Einrichtung bezüglich eines Kraftfahrzeugs anzugeben, die kostengünstig sind und eine einfache und zuverlässige Positionierung mit einer geringen Zahl von Komponenten ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Offenbarung der Erfindung Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Positionieren einer externen Einrichtung bezüglich eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 .
Erfindungsgemäß ist die Anzahl der Komponenten der Positionierungsvorrichtung reduziert. Es sind nur zwei Messeinheiten erforderlich, die zudem tragbar sein können, was deren Positionierung gegenüber dem Fahrzeug erheblich vereinfacht. Durch die erfindungsgemäße Positionierungsvorrichtung ist es möglich die externe Einrichtung flexibel zu dem Kraftfahrzeug zu positionieren. Das Befestigen der externen Einrichtung an vorbestimmten Referenzpositionen mit bekannter Ausrichtung zum Kraftfahrzeug ist nicht notwendig, wodurch die Anzahl der Komponenten und der Platzbedarf erheblich reduziert wird. Die erfindungsgemäße Positionierungsvorrichtung ermöglicht eine zuverlässige und fehlerfreie Positionierung einer externen Einrichtung bezüglich eines Kraftfahrzeugs.
Die Positionierungsvorrichtung umfasst lediglich zwei Messeinheiten, die mittels an zwei der Räder angebrachter Targets und zwei Targeteinheit an der externen Einrichtung dessen Position relativ zu dem Kraftfahrzeug bestimmen.
Eine Messeinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst ein Referenztarget, eine Bildaufnahmeeinheit und eine optische Einrichtung. Die Messeinheit kann beispielsweise in einer Längsposition zwischen dem Messtarget und der Targeteinheit der externen Einrichtung einer jeweiligen Kraftfahrzeugseite positioniert werden. Beispielsweise kann die linke Messeinheit auf der linken Kraftfahrzeugseite an einer Längsposition zwischen einem Messtarget an einem linken Rad des Kraftfahrzeugs und der linken Targeteinheit positionierbar sein. Außerdem ist es möglich, die Messeinheiten beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegend zu positionieren, wobei sich die Referenztargets der jeweiligen Messeinheiten somit in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegen.
Die optische Einrichtung ist in der Lage, Bilder von mindestens drei der Mess- und Referenztargets und der Targeteinheiten, die an verschiedenen Positionen im Raum angeordnet sind, auf der Bildaufnahmeeinheit abzubilden, wobei die Bilder der Mess- und Referenztargets und der Targeteinheiten auf jeweils separate Bildbereiche der Bildaufnahmeoberfläche gerichtet werden. Dadurch wird verhindert, dass die Bilder der Targets zusammen auf einen Bildbereich fallen, was zur Folge hätte, dass die Bilder vor der Auswertung zunächst dem jeweiligen Target zugeordnet werden müssten. Die Bildaufnahmeeinheit umfasst eine Bildaufnahmeoberfläche, die einen ersten Bildbereich zum Erfassen eines Bildes der Targeteinheiten, einen zweiten Bildbereich zum Erfassen eines Bildes des Messtargets und einen dritten Bildbereich zum Erfassen eines Bildes des Referenztargets aufweist. Mit einer derartigen Bildaufnahmeeinheit ist es möglich, gleichzeitig Bilder von drei verschiedenen Targets aufzunehmen. Die Abbildung der drei von der Messeinheit zu messenden Targets auf getrennten Bildbereichen der Bildaufnahmeoberfläche der Bildaufnahmeeinheit ermöglicht eine schnelle Auswertung der Bilder der Targets.
Die Messtargets sind beispielsweise Platten, auf die in einer bestimmten Anordnung Targetmerkmale angebracht sind. Diese Targetmerkmale können in jeglicher Form, Anzahl und Anordnung auf dem Target angeordnet sein und bilden die Geometrie des Targets. Die Messtargets sind in bekannter Position, zum Beispiel über einen Adapter an einem Rad befestigt. Die Referenztargets sind so an den Messeinheiten angebracht, dass sie von der jeweils auf der anderen Fahrzeugseite positionierten Messeinheit sichtbar sind.
Die externe Einrichtung kann beispielsweise eine Kalibriertafel sein, auf der geometrische Elemente aufgebracht sind, die von den optischen Erfassungseinrichtungen am Fahrzeug erfasst und zu deren Kalibrierung verwendet werden. An der externen Einrichtung ist mindestens eine Targeteinheit angebracht. Ein solche Targeteinheit kann beispielsweise einem oben beschriebenen Messtarget entsprechen. Es ist außerdem denkbar, mehrere Targeteinheiten an der externen Einrichtung anzubringen. Des Weiteren kann es sich bei den Rädern, an denen die Messtargets angebracht sind, um die Räder der Vorderachse handeln. Bei einer solchen Anordnung der Messtargets wird die externe Einrichtung bezüglich der Vorderachse des Kraftfahrzeugs ausgerichtet.
Die Bilder der Mess- und Referenztargets werden durch die Auswerteeinrichtung ausgewertet, indem sie mit Referenzbildern der Mess- und Referenztargets und der
Targeteinheit verglichen werden. Diese Referenzbilder bestehen aus Bildern der Mess- und Referenztargets und der Targeteinheiten, die unter bekannten Winkeln und in bekannten Abständen aufgenommen und in der Auswerteeinrichtung hinterlegt wurden. Durch einen Vergleich der aufgenommenen Bilder mit den Referenzbildern können die Orientierung und die Position der Messtargets und der Targeteinheiten und somit auch der Räder und der externen Einrichtung relativ zu der Messeinheit ermittelt werden. Zur
Berechnung der Ausrichtung der Targeteinheiten relativ zu den Rädern, also zu den Messtargets an dem rechten und dem linken Rad, muss die Position der linken Messein- heit relativ zur rechten Messeinheit bekannt sein. Diese wird durch die Auswertung der Bilder der an den Messeinheiten befestigten Referenztargets bestimmt.
In einem ersten Ausführungsbeispiel bilden die linke und die rechte Targeteinheit zu- sammen eine Targeteinheit, wodurch die Anzahl der Komponenten an der externen Einrichtung reduziert wird. Die eine Targeteinheit wird dabei beispielsweise am oben Rand der externe Einrichtung mittig angebracht, sodass sie von der linken und der rechten Messeinheit erfassbar ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Referenztargets jeweils punktförmig, insbesondere in Form einer LED, ausgebildet, und der Abstand der Messeinheiten in Fahrzeugquerrichtung ist bekannt. Darüber hinaus verfügt jede Messeinheit über einen Neigungssensor. Die Auswerteeinrichtung ist so ausgebildet, dass sie die Position der externen Einrichtung ermittelt, und dabei zur Bestimmung der Position der Messeinheiten zueinander die Bilder der Referenztargets mit Referenzbildern vergleicht, den bekannten Abstand der Messeinheiten in Fahrzeugquerrichtung und die Neigung der beiden Messeinheiten heranzieht. Ein punktförmiges Referenztarget stellt eine sehr einfache und kostengünstige Form eines Referenztargets dar, wobei bei dessen Verwendung die zusätzliche Bestimmung der Neigung der Messeinheit und die Kenntnis des Abstands der Messeinheiten in Fahrzeugquerrichtung notwendig ist, um die Position der Messeinheiten zueinander ermitteln zu können.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Referenztargets jeweils als wenigstens zwei in einer Linie angeordnete Lichtpunkte, insbesondere LEDs, mit vorbestimmtem Ab- stand, ausgebildet und jede der Messeinheit verfügt über einen Neigungssensor. Bei einem solchen Referenztarget handelt es sich um ein 2D-Target, mit dem der Abstand sowie die winkelmäßige Verschiebung der Messeinheiten zueinander durch den Vergleich mit Referenzbildern der Referenztargets bestimmt werden kann. Zur Berechnung der Position der externen Einrichtung durch die Auswerteeinheit ist bei der Verwendung eines solchen 2D-Targets lediglich die durch den Neigungssensor ermittelte Neigung der
Messeinheiten notwendig, nicht aber der vorher ermittelte Abstand der Messeinheiten in Fahrzeugquerrichtung zueinander.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Referenztargets als mehrere Lichtpunkte, insbesondere LEDs, in einer Fläche mit jeweils vorbestimmten Abständen zueinander oder als in unterschiedlichen Flächen und Ebenen vorliegende Lichtpunkte, insbesondere LEDs ausgebildet. Ein solches Referenztarget stellt ein 3D-Target dar. Bei der Verwendung eines 3D-Targets ist es möglich, die Orientierung im Raum, d. h. die winkelmäßige Verschiebung sowie die Abstände in Fahrzeuglängs- und -querrichtung sowie die Neigung der Messeinheiten zueinander durch den Vergleich mit einem Referenzbild zu be- stimmen, ohne dass hierfür ein zusätzlicher Neigungssensor oder die Kenntnis des Ab- stands der Messeinheiten zueinander erforderlich ist.
Zusätzlich ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel an wenigstens einer der
Messeinheiten ein Bewegungssensor vorgesehen, der, wenn er eine Bewegung wenigstens einer der Messeinheiten detektiert, eine Bildaufnahme der Mess- und
Referenztargets und der Targeteinheit durch die Bildaufnahmeeinheiten auslöst. Ein solcher Bewegungssensor kann beispielsweise aus einem Pendel bestehen, wobei eine Bewegung einer der Messeinheiten in einem Ausschlag des Pendels resultiert. Dadurch wird sichergestellt, dass, sobald sich die Position der Messeinheiten relativ zueinander oder zu den Messtargets und der Targeteinheit ändert, diese durch eine Bildaufnahme der Mess- und Referenztargets und der Targeteinheit neu ermittelt wird und somit die Berechnung der Position der externen Einrichtung immer dem aktuellen Stand entsprechen. Es ist außerdem denkbar, dass der Bewegungssensor eine Bewegung wenigstens eines der Mess- oder Referenztargets oder der mindestens einen Targeteinheit oder eine Bewegung des Kraftfahrzeugs detektiert und daraufhin eine Bildaufnahme auslöst. Damit wird erreicht, dass eine Änderung der Position der Mess- oder Referenztargets oder der Targeteinheit oder des Kraftfahrzeugs in einer Neuermittlung der Position der externen Einrichtung aus aktuellen Bildaufnahmen der Mess- und Referenztargets und der Targeteinheit resultiert.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Bildaufnahmeeinheiten sowie die Auswerteeinheit für eine periodische oder kontinuierliche Bildaufnahme der Mess- und Referenztargets ausgebildet, wodurch sichergestellt wird, dass die Position der Messeinheiten zueinander regelmäßig aktualisiert wird.
Bei der optischen Einrichtung handelt es sich in einem weiteren Ausführungsbeispiel um ein Prisma, um einen Strahlenteiler, um einen Spiegel, um eine Linse oder eine Kombination dieser Elemente, womit Bilder der Mess- und Referenztargets und der
Targeteinheit auf den dafür bestimmten Bildbereichen der Bildaufnahmeeinheit abgebil- det werden können. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Messplatz mit einem darauf stehenden Kraftfahrzeug, an dessen zwei in Kraftfahrzeugquerrichtung gegenüberliegenden Rädern Messtargets angebracht sind, und mit einer auf dem Messplatz positionierten externen Einrichtung. Der erfindungsgemäße Messplatz umfasst weiter eine Vorrichtung zum Posi- tionieren einer externen Einrichtung der oben beschriebenen Art.
Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Verfahren zum Positionieren einer externen Einrichtung gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch. Ein solches Verfahren verwirklicht die oben beschriebenen Vorteile, und sämtliche mit Bezug auf die Vorrichtung be- schriebenen Ausführungsformen und damit verbundenen Vorteile treffen in verfahrensmäßiger Entsprechung zu.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Messplatzes mit zwei Targeteinheiten, mit einer Vorrichtung zum Positionieren einer externen Einrichtung bezüglich eines Kraftfahrzeugs und mit an zwei der Räder eines Kraftfahrzeugs angebrachten Messtargets gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Messplatzes mit einer externen Einrichtung, mit einer Vorrichtung zum Positionieren einer externen Einrichtung bezüglich eines Kraftfahrzeugs und mit an zwei der Räder eines Kraftfahrzeugs angebrachten Messtargets gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung von drei Bildaufnahmeoberflächenbereichen einer Bildaufnahmeeinheit der Vorrichtung zum Positionieren einer externen Einrichtung bezüglich eines Kraftfahrzeugs aus Fig. 1 ; und
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Messplatzes mit einer Targeteinheit, mit einer Vorrichtung zum Positionieren einer externen Einrichtung bezüglich eines Kraftfahrzeugs und mit an zwei der Räder eines Kraftfahrzeugs angebrachten Messtargets gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In der Fig. 1 ist ein Messplatz 2 mit zwei Targeteinheiten 14, 16, mit einer Vorrichtung zum Positionieren einer externen Einrichtung bezüglich eines Kraftfahrzeugs und mit an zwei der Räder 4, 6 eines Kraftfahrzeugs angebrachten Messtargets 8, 10 schematisch dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Fig. 1 von dem Kraftfahrzeug lediglich die zwei Räder 4, 6 gezeigt. Die Vorrichtung zum Positionieren einer externen Einrichtung besteht aus einer linken und einer rechten Messeinheit 18, 20, die einander bezogen auf die nicht dargestellte verlängerte Längsachse des Kraftfahrzeugs gegenüberliegen. Der in Fig. 1 gezeigte Messplatz ist im Wesentlichen symmetrisch zu der verlängerten Längsachse des Kraftfahrzeugs, weshalb der Aufbau zunächst beispielhaft bezogen auf die linke Kraftfahrzeugseite beschrieben wird.
In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel ist die linke Messeinheit 18 mittig zwischen dem linken Kraftfahrzeugrad 4 und der linken Targeteinheit 14 auf einer linken Seite des Kraftfahrzeugs angeordnet. Die linke Messeinrichtung 18 beinhaltet eine linke optische Einrichtung 22 sowie eine linke Bildaufnahmeeinheit 38. Des Weiteren befindet sich auf der linken Kraftfahrzeugseite an dem Rad 4 ein linkes Messtarget 8 und eine Targeteinheit 14, die derart auf der linken Kraftfahrzeugseite angeordnet ist, dass sie dem linken Messtarget 8 bezogen auf eine Horizontale gegenüberliegt. Das Messtarget 8 ist auf Höhe der Mittelachse des Rads 4 über einen Adapter an diesem derart angebracht, dass es in axialer Richtung nach links hervorsteht und im Blickfeld der linken Messeinheit 18 liegt.
Die Targeteinheit 14 ist an einer hier nicht dargestellten externen Einrichtung, beispielsweise einer Kalibriertafel, befestigt. An der linken Messeinheit 18 befindet sich ferner ein exemplarisch oben an der rechten Seite der Messeinheit 18 angebrachtes linkes Referenztarget 12. Bei einem solchen Referenztarget 12 kann es sich beispielsweise um eine einzelne oder um mehrere in bekannter Position an der Messeinheit 18 angebrachte LEDs handeln.
Die linke optische Einrichtung 22 ist in einem rechten Bereich der Messeinheit 18 und mittig zwischen dem linken Messtarget 8 und der linken Targeteinheit 14 angeordnet. Links hinter der optischen Einrichtung 22 ist die Bildaufnahmeeinheit 38 angeordnet. Des Weiteren sind in der Fig. 1 durch Pfeile dargestellte optische Lichtwege gezeigt. Ein
Lichtweg 46 verläuft von der linken Targeteinheit 14 zu der linken optischen Einrichtung 22, und ein Lichtweg 24 verläuft von dem linken Messtarget 8 zu der linken optischen Einrichtung 22. Ferner ist ein optischer Lichtweg 26 gezeigt, der von dem gegenüberliegenden Referenztarget 44 in Richtung der linken optischen Einrichtung 22 verläuft. Die linke optische Einrichtung 22 lenkt die Lichtwege 24, 26 und den Lichtweg 46 zu einem gemeinsamen Lichtweg 28, der in Fig. 1 in Form von drei Pfeilen dargestellt ist, der auf die linke Bildaufnahmeeinheit 38 auftrifft. Dadurch werden Bilder des Messtargets 8, der Targeteinheit 14 sowie des Referenztargets 44 auf der Bildaufnahmeoberfläche der linken Bildaufnahmeeinheit 38 abgebildet. Auf der rechten Seite des Messplatzes 2 befinden sich, auf symmetrische Weise zu der beschriebenen linken Seite des Messplatzes 2 angeordnet, eine rechte Messeinheit 20, die eine rechte optische Einrichtung 30, eine rechte Bildaufnahmeeinheit 40 und ein rechtes Referenztarget 44, eine rechte Targeteinheit 16 und ein an dem rechten Rad 6 angeordnetes Messtarget 10. Entsprechend der beschriebenen linken Messplatzseite sind auf die rechte optische Einrichtung 30 von dem rechten Messtarget 10, der rechten
Targeteinheit 16 und von dem linken Referenztarget 12 kommende Lichtwege 32, 34, 48 gerichtet, die durch die rechte optische Einrichtung 30 als gemeinsamer Lichtweg 36 auf die Bildaufnahmeoberfläche der rechten Bildaufnahmeeinrichtung 40 gelenkt werden. Fig. 1 zeigt des Weiteren eine Auswerteeinrichtung 42, die mit der linken Bildaufnahmeeinheit 38 und der rechten Bildaufnahmeeinheit 40 über ein Kabel verbunden ist.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Messplatzes 52 mit einer externen Einrichtung 50, mit einer Vorrichtung zum Positionieren der externen Einrichtung 50 bezüg- lieh eines Kraftfahrzeugs und mit an zwei der Räder 4, 6 eines Kraftfahrzeugs angebrachten Messtargets 8, 10 wobei die linke und rechte Messeinheit 18, 20 sowie die Messtargets 8, 10 und die Targeteinheiten 14, 16 detaillierter dargestellt sind. Im Unterschied zu Fig. 1 sind in der Fig. 2, aus Vereinfachungsgründen, die Auswerteeinrichtung 42, die Referenztargets 12, 44 und die optischen Lichtwege 24, 26, 32, 34, 46, 48 nicht gezeigt.
In Fig. 2 sind die Messtargets 8, 10 und die Targeteinheiten 14, 16 vergrößert dargestellt. Jedes Messtarget 8, 10 besteht aus einer im Wesentlichen quadratischen Platte, deren horizontale Mittellinie parallel zu der jeweiligen Fahrzeugradachse ist. Auf den Targets 8, 10, 14, 16 befinden sich in einem bestimmten Muster angeordnete, kreisförmige optische
Targetmerkmale 68. Auf den Messtargets 8, 10 und den Targeteinheiten 14, 16 sind exemplarisch zehn solcher im gleichen Muster angeordneter Targetmerkmale 68 dargestellt. Die Targetmerkmale 68 sind zu einer vertikalen Mittellinie der Targets 8, 10, 14, 16 symmetrisch angeordnet. Fig. 2 zeigt darüber hinaus, dass die plattenförmigen Messtar- gets 8, 10 in einem Winkel von bspw. 30°zur Kraftfahrzeugaufstandsfläche angeordnet sind. In Fig. 2 ist des Weiteren die externe Einrichtung 50 in Form einer rechteckigen Platte dargestellt, an dessen Seiten die Targeteinheiten 14, 16 über einen Befestigungsrahmen derart angebracht sind, dass sie jeweils einem Messtarget 8, 10 der Kraftfahrzeugräder 4, 6 gegenüberliegen. Die Targeteinheiten 14, 16 können jedoch an jeder denkbaren Position an der externen Einrichtung angeordnet sein, solange sie von den Messeinheiten 18, 20 erfassbar sind.
In der linken und der rechten Messeinheit 18, 20 der Fig. 2 sind jeweils eine Spiegelanordnung 56, 58 und eine Bildaufnahmeeinheit in Form einer Kamera 60, 62 gezeigt. Die Spiegelanordnung 56, 58 umfasst zwei Spiegel, die exemplarisch in einem rechten Winkel zueinander stehen, wobei der vordere der beiden Spiegel in einem Winkel von 45° zur Vertikalen in Fahrzeugquerrichtung und der hintere der beiden Spiegel einer Spiegelanordnung 56, 58 in einem Winkel von -45° zur Vertikalen in Fahrzeugquerrichtung steht. In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 weisen die Spiegel einen geringen Abstand zueinander auf und berühren sich nicht. Die Kameras 60, 62 sind auf die Spiegelanordnungen 56, 58 der jeweiligen Messeinrichtungen 18, 20 ausgerichtet, so dass die von den Spiegelanordnungen 56, 58 von vorne und von hinten zur Seite hin umgelenkten Lichtwege jeweils auf den Kameras 60, 62 auftreffen und dort aufgenommen werden können.
In Fig. 3 sind drei Beispiele für eine Bildaufnahmeoberfläche 72, 80, 88 gezeigt. Die obere Bildaufnahmeoberfläche 72 weist eine rechteckige Form auf, die in drei rechteckige Bildbereiche 74, 76, 78 unterteilt ist. Der erste und zweite Bildbereich 74, 76 teilen einen oberen Bereich der Bildaufnahmeoberfläche 72 an der vertikalen Mittellinie in zwei gleichgroße Bildbereiche 74, 76 und nehmen etwa Dreiviertel der gesamten Bildaufnahmeoberfläche 72 ein. Der dritte Bildbereich 78 umfasst einen horizontalen unteren Längsstreifen von etwa einem Viertel der Bildaufnahmeoberfläche 72. Exemplarisch sind auf den Bildbereichen 74, 76, 78 Abbildungen der Targetmerkmale 68 der Mess- und Referenztargets 8, 10, 12, 44 und der Targeteinheiten 14, 16 gezeigt, wobei die Abbildungen auf dem ersten Bildbereich 74 den zehn Targetmerkmalen 68 der Targeteinheiten 14, 16 und die Abbildungen auf dem zweiten Bildbereich 76 denen eines zugehörigen Messtargets 8, 10 entsprechen. Auf dem dritten Bildbereich 78 ist ein Bild des Referenztargets 12, 44 abgebildet mit dessen Targetmerkmalen 68 am linken und rechten Rand des dritten Bildbereichs 78. In den weiteren in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispielen von Bildaufnahmeoberflächen 80, 88 sind die Abbildungen der Targetmerkmale 68 der Einfachheit halber nicht dargestellt. Die Bildaufnahmeoberfläche 80 der Fig.3 ist vertikal in drei Bildbereiche 82, 84, 86 unterteilt. Der erste und der zweite Bildbereich 82, 84 sind gleichgroß und befin- den sich jeweils am äußeren rechten Rand und äußeren linken Rand der Bildaufnahmeoberfläche 80. Zwischen dem ersten und zweiten Bildbereich 82, 84 befindet sich der dritte Bildbereich 86, der etwa ein Viertel der Bildaufnahmeoberfläche 80 umfasst. Des Weiteren zeigt Fig. 3 eine Bildaufnahmeoberfläche 88, die in drei Bildbereiche 90, 92, 94 unterteilt ist, wobei der dritte Bildbereich 94 kreisförmig ist und in der Mitte der Bildauf- nahmeoberfläche 88 liegt. Der erste Bildbereich 90 bildet die linke Seite und der zweite
Bildbereich 92 die rechte Seite der Bildaufnahmeoberfläche, wobei der erste und der zweite Bildbereich 90, 92 gleichgroß und symmetrisch zueinander sind.
Fig. 4 zeigt einen Messplatz 93 mit allen Elementen der Fig. 1 , wobei anstatt zwei Targeteinheiten 14, 16 nur eine Targeteinheit 102 auf Höhe der verlängerten Längsachse des Kraftfahrzeugs dargestellt ist und zusätzlich an den Messeinheiten 18 und 20 jeweils ein Neigungssensor 94, 98 und ein Bewegungssensor 96, 100 angeordnet ist. Der linke Neigungssensor 94 befindet sich im unteren linken Bereich der Messeinheit 18, und rechts danebenliegend ist der linke Bewegungssensor 96 angeordnet. Die Neigungs- und Bewegungssensoren 94, 96, 98, 100 jeder Messeinheit 18, 20 sind zusätzlich mit der
Auswerteeinrichtung 42 verbunden. Des Weiteren zeigt die Fig. 4 die von der
Targeteinheit 102 auf die optischen Einrichtungen 22, 30 der Messeinheiten 18, 20 gerichteten Lichtwege 104, 106, die von den optischen Einrichtungen 30, 22 an die Bildaufnahmeeinrichtungen 38, 40 übertragen werden.
Im Folgenden ist die Funktionsweise der Vorrichtung zum Positionieren einer externen Einrichtung bezüglich eines Kraftfahrzeugs exemplarisch anhand der linken Kraftfahrzeugseite mit Hilfe der linken Messeinheit 18 erläutert. Die optische Einrichtung 22 richtet die Lichtwege von den Mess- und Referenztargets 8,
44 und von der Targeteinheit 14 auf die Bildaufnahmeeinheit 38. In dem in Fig.1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Lichtweg 46 von der Targeteinheit 14 durch den oberen Spiegel der Spiegelanordnung 56 um einem Winkel von 90° in Richtung der Bildaufnahmeeinheit 60 umgelenkt, und der Lichtweg 24 von dem linken Messtarget 8 wird durch den hinteren Spiegel der Spiegelanordnung 56 um einem Winkel von 90° in Richtung der Bildaufnahmeeinheit 60 umgelenkt. Der Lichtweg von dem Referenztarget 44 wird in der beispielhaften Spiegelanordnung 56 in Fig. 2 nicht umgelenkt. Die Lichtwege 24, 26, 46 treffen auf die Bildaufnahmeeinheit 38 auf, wobei, gemäß Fig. 3, der Lichtweg 46 von der Targeteinheit 14 ein Bild auf dem ersten Bildbereich 74, der Lichtweg 24 des linken Messtargets 8 ein Bild auf dem zweiten Bildbereich 76 und der Lichtweg 26 des Referenztargets 44 ein Bild auf dem dritten Bildbereich 78 der Bildaufnahmeeinheit 46 erzeugt. Die Form der Bereiche 74, 76, 78 hängt von der Spiegelanordnung 56 ab. Die von der Bildaufnahmeeinheit 38 erfassten Bilder werden anschließend zur Berechnung der Ausrichtung des Rades 4 und der Targeteinheit 14 relativ zur linken Messeinheit 18 von der Auswerteeinrichtung 42 ausgewertet. Auf die gleiche Weise werden zur Berech- nung der Ausrichtung des Rades 6 und der Targeteinheit 16 der rechten Kraftfahrzeugseite die Bilder der Mess- und Referenztargets 10, 12 und der Targeteinheit 16 von der rechten Bildaufnahmeeinheit 40 erfasst und von der Auswerteeinrichtung 42 analysiert.
Zur Auswertung vergleicht die Auswerteeinrichtung 42 die Bildbereiche 74, 76, 78 der Bildaufnahmeeinheiten 38, 40 mit Referenzdaten. Diese Referenzdaten umfassen Bilder der Mess- und Referenztargets, die in einem bekannten Winkel und einem bekannten Anstand aufgenommen wurden und in der Auswerteeinrichtung hinterlegt sind. Die Ausrichtung des Rads 4 und der Targeteinheit 14 der linken Seite wird durch die Auswerteeinrichtung 42 ermittelt, indem die Bilder des linken Messtargets 8 und der linken
Targeteinheit 14 und von deren optischen Targetmerkmalen 68 auf dem ersten und zweiten Bildbereich 74, 76 mit Referenzbildern des Messtargets 8 und der Targeteinheit 14 verglichen werden. Auf dieselbe Weise wird die Ausrichtung des rechten Messtargets 10 und der rechten Targeteinheit 16 relativ zu der rechten Messeinheit 20 bestimmt. Um die Position des linken Messtargets 8 und der linken Targeteinheit 14 relativ zu dem rechten Messtarget 10 und der rechten Targeteinheit 16 ermitteln zu können, wird die Position und Orientierung der linken Messeinheit 22 relativ zur rechten Messeinheit 24 ermittelt. Dies wird durch die Auswertung der Bilder Referenztargets 12, 44 auf den Bildbereichen 78, 86, 94 der Bildaufnahmeeinheit 38, 40 bestimmt.
Die Ermittlung der Ausrichtung der Messeinheiten 18, 20 zueinander kann auf verschiedene Weisen durchgeführt werden, die von der Art des jeweiligen Referenztargets 12, 44 abhängen. Das Referenztarget 12, 44 kann beispielsweise punktförmig ausgebildet sein, d.h. aus einer einzelnen LED bestehen, was erfordert, dass zur Bestimmung der Relativ- position der Messeinheiten 18, 20 zueinander, der Abstand dieser in Fahrzeugquerrichtung zueinander bekannt und in der Auswerteeinrichtung 42 hinterlegt ist, und dass an jeder der Messeinheiten 18, 20 ein Neigungssensor 94, 98 vorhanden ist, der mit der Auswerteeinrichtung 42 verbunden ist und die Neigung der jeweiligen Messeinheit 18, 20 bestimmt, wie dies mit Bezug auf die Bezugszeichen 94 und 96 in Figur 4 gezeigt ist. Aus der Abbildung des aus einer LED bestehenden Referenztargets 12, 44 auf dem zugehö- rigen Bildbereich 78, 86, 94 der Bildaufnahmeoberfläche kann anschließend von der
Auswerteeinrichtung die Ausrichtung der Messeinheiten 18, 20 in Fahrzeuglängsrichtung relativ zueinander bestimmt werden.
Besteht das Referenztarget 12, 44 aus einem zweidimensionalen Target, kann aus dem Vergleich des Bildes des 2D Targets mit einem Referenzbild die Position der Messeinheiten zueinander, also der Abstand und die winkelmäßige Verschiebung der Messeinheiten, berechnet werden. Dies erfordert, dass an jeder der Messeinheiten 18, 20 ein Neigungssensor 94, 98, vorhanden ist, der mit der Auswerteeinrichtung 42 verbunden ist und die Neigung der jeweiligen Messeinheit 18, 20 bestimmt, wie dies mit Bezug auf die Bezugs- zeichen 94 und 96 in Figur 4 gezeigt ist. Der Abstand der beiden Messeinheiten 18, 20 zueinander muss hierfür nicht bekannt sein.
Ein dreidimensionales Target mit einer bekannten Anordnung von optischen
Targetmerkmalen 68 erfordert zur Bestimmung der Position der Messeinheiten 18, 20 re- lativ zueinander weder einen Neigungssensor 94, 98 noch die Kenntnis des Abstands der
Messeinheiten 18, 20 in Fahrzeugquerrichtung.
Die Berechnung der Ausrichtung der Messeinheiten 18, 20 relativ zueinander kann fortlaufend aktualisiert werden, was auf verschiedene Weisen durchführbar ist. Wie in Fig. 4 dargestellt, kann hierfür zusätzlich ein Bewegungssensor 96, 100 in jeder der Messeinheiten 18, 20 vorgesehen sein, der eine Bewegung der jeweiligen Messeinheiten 18, 20 detektiert und daraufhin eine Aufnahme von Bildern der Messtargets 8, 10, der
Targeteinheiten 14, 16 und der Referenztargets 12, 44 auslöst, die anschließend durch die Auswerteeinrichtung 42 ausgewertet werden
Eine periodische oder kontinuierliche Aktualisierung der Messdaten ist ebenfalls möglich. Dabei wird in vorbestimmten zeitlichen Abständen eine Bildaufnahme der Messtargets, 8, 10, der Targeteinheiten 14, 16 und Referenztargets 12, 44 durchgeführt, und diese Daten werden von der Auswerteeinrichtung 42 ausgewertet. Ferner können die optischen Daten der Referenztargets 12, 44 kontinuierlich überwacht werden, um, sobald eine Änderung in den Daten detektiert wird, die Position der Messeinheiten 18, 20 relativ zueinander neu zu berechnen.

Claims

Ansprüche
1 . Vorrichtung zum Positionieren einer externen Einrichtung (50), insbesondere einer Kalibriereinrichtung einer Geschwindigkeitsregelanlage oder eines Spurhalteassistenten, bezüglich eines Kraftfahrzeugs, aufweisend:
eine linke Messeinheit (18) zur Positionierung auf einer linken Kraftfahrzeugseite derart, dass ein Messtarget (8) an einem linken Rad (4) des Kraftfahrzeugs und ei- ne linke Targeteinheit (14) der externen Einrichtung (50) von der linken Messeinheit
(18) aus erfassbar sind; und
eine rechte Messeinheit (20) zur Positionierung auf einer rechten Fahrzeugseite derart, dass ein Messtarget (10) an einem rechten Rad (6) des Kraftfahrzeugs und eine rechte Targeteinheit (16) der externen Einrichtung (50) von der rechten Mess- einheit (20) aus erfassbar sind;
wobei jede der beiden Messeinheiten das Folgende umfasst:
ein von der jeweils anderen Messeinheit (18, 20) sichtbares Referenztarget (12, 44);
eine Bildaufnahmeeinheit (38, 40), deren Bildaufnahmeoberfläche (72, 80, 88) einen ersten Bildbereich (74, 82, 90) zum Erfassen eines Bildes des
Messtargets an dem Kraftfahrzeugrad (4, 6), einen zweiten Bildbereich (76, 84, 92) zum Erfassen eines Bildes der Targeteinheiten (14, 16) der externen Einrichtung (50) und einen dritten Bildbereich (78, 86, 94) zum Erfassen eines Bildes des Referenztargets (12, 44) aufweist; und
eine optische Einrichtung (22, 30), die dazu angeordnet und ausgebildet ist, dass ein Bild des Messtargets (8, 10) des Kraftfahrzeugrads auf dem ersten Bildbereich (74, 82, 90), ein Bild der Targeteinheiten (14, 16) der externen Einrichtung (50) auf dem zweiten Bildbereich (76, 84, 92) und ein Bild des Referenztargets (12, 44) auf dem dritten Bildbereich (78, 86, 94) erhalten wird;
eine Auswerteeinrichtung (42), die dazu ausgebildet ist, aus den durch die Bildbereiche (74, 76, 78, 82, 84, 90, 92, 94) der beiden Messeinheiten (18, 20) erfass- ten Bildern der Messtargets (8, 10) der Kraftfahrzeugräder, der Targeteinheiten (14, 16) der externen Einrichtung (50) und der Referenztargets (12, 44) durch Vergleich mit Referenzbildern der Messtargets (8, 10) und der Targeteinheiten (14, 16) die
Position der externen Einrichtung (50) zu dem Kraftfahrzeug zu ermitteln.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die linke und die rechte Targeteinheit (14, 16) zusammen eine einzelne Targeteinheit (102) bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Referenztargets (12, 44) jeweils punktförmig, insbesondere in Form einer LED, ausgebildet sind,
wobei jede Messeinheit (18, 20) über einen Neigungssensor (94, 98) verfügt, und
wobei die Auswerteeinrichtung (42) so ausgebildet ist, dass sie zum Ermitteln der Position der externen Einrichtung (50) die Neigung der beiden Messeinheiten (18, 20) und den bekannten Abstand der Messeinheiten (18, 20) in Fahrzeugquerrichtung heranzieht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Referenztargets (12, 44) jeweils als wenigstens zwei in einer Linie angeordnete Lichtpunkte, insbesondere LEDs, mit vorbestimmtem Abstand, ausgebildet sind, und
wobei jede Messeinheit (18, 20) über einen Neigungssensor (94, 98) verfügt, und wobei die Auswerteeinrichtung (42) so ausgebildet ist, dass sie aus den von den Bildaufnahmeeinheiten (38, 40) erfassten Bildern der Referenztargets (12, 44) unter Vergleich mit Referenzbildern der Referenztargets (12, 44) den Abstand und die winkelmäßige Verschiebung der Messeinheiten (18, 20) zueinander bestimmt, und den Abstand in Fahrzeugquerrichtung sowie die winkelmäßige Verschiebung der Messeinheiten (18, 20) und die Neigung der beiden Messeinheiten (18, 20) beim Ermitteln der Position der externen Einrichtung (50) heranzieht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Referenztargets (12, 44) als mehrere Lichtpunkte, insbesondere LEDs, in einer Fläche mit jeweils vorbestimmten Abständen zueinander oder als in unterschiedlichen Flächen und Ebenen vorliegende Lichtpunkte, insbesondere LEDs, ausgebildet sind, und
wobei die Auswerteeinrichtung (42) dazu ausgebildet ist, dass sie aus den auf den Bildaufnahmeeinheiten (72, 80, 88) empfangenen Bildern der Referenztargets (12, 44) unter Vergleich mit Referenzbildern der Referenztargets (12, 44) den Abstand und die winkelmäßige Verschiebung der Messeinheiten (18, 20) zueinander sowie die Neigung der beiden Messeinheiten (18, 20) bestimmt, und den Abstand und die winkelmäßige Verschiebung der Messeinheiten (18, 20) sowie die Neigung der beiden Messeinheiten (18, 20) beim Ermitteln der der Position der externen Einrichtung (50) heranzieht.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an wenigstens einer der Messeinheiten (18, 20) ein Bewegungssensor (96, 100) vorgesehen ist, der, wenn er eine Bewegung wenigstens einer der Messeinheiten (18, 20) detek- tiert, eine Bildaufnahme der Mess- und Referenztargets (8, 10, 12, 44) und der Targeteinheit (14, 16; 102) durch die Bildaufnahmeeinheiten (38, 40) auslöst.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Bildaufnahmeeinheiten (38, 40) sowie die Auswerteeinheit (42) für eine periodische oder kontinuierliche Bildaufnahme der Mess- und Referenztargets (8, 10, 12, 44) und der Targeteinheit (14, 16; 102) ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei es sich bei der optischen Einrichtung (22, 30) um ein Prisma, um einen Strahlteiler, um einen Spiegel, um eine Linse oder einer Kombination dieser Elemente handelt.
9. Messplatz mit einem darauf stehenden Kraftfahrzeug und mit einer auf dem Messplatz positionierten externen Einrichtung (50), wobei an zwei in Kraftfahrzeugquerrichtung gegenüberliegenden Rädern (4, 6) des Kraftfahrzeugs Messtargets (8, 10) angebracht sind, und mit einer Vorrichtung zum Positionieren der externen Einrichtung (50), insbesondere einer Kalibriereinrichtung einer Geschwindigkeitsregelanlage oder eines Spurhalteassistenten bezüglich eines Kraftfahrzeugs, nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die linke Messeinheit (18) derart auf der linken Kraftfahrzeugseite positioniert ist, dass das Messtarget (8) an dem linken Kraftfahrzeugrad (4) und eine linke Targeteinheit (14) der externen Einrichtung (50) von der linken Messeinheit (18) aus sichtbar sind; und
wobei die rechte Messeinheit (20) derart auf der rechten Fahrzeugseite positioniert ist, dass das Messtarget (10) an dem rechten Kraftfahrzeugrad (6) und eine rechte Targeteinheit (16) der externen Einrichtung (50) von der rechten Messeinheit (20) aus erfassbar sind.
10. Verfahren zum Positionieren einer externen Einrichtung (50), insbesondere einer Kalibriereinrichtung einer Geschwindigkeitsregelanlage oder eines Spurhalteassistenten, bezüglich eines Kraftfahrzeugs, aufweisend:
Anbringen von Messtargets (8, 10) an zwei in Kraftfahrzeugquerrichtung gegenüberliegenden Rädern (4, 6) eines Kraftfahrzeugs;
Positionieren der externen Einrichtung (50) vor oder hinter dem Kraftfahrzeug; Positionieren einer linken Messeinheit auf der linken Kraftfahrzeugseite derart, dass das Messtarget an dem linken Kraftfahrzeugrad (4) und eine linke
Targeteinheit (14) der externen Einrichtung (50) von der linken Messeinheit (18) aus erfassbar sind, wobei die linke Messeinheit (18) ein von der rechten Messeinheit (20) sichtbares Referenztarget (12), eine optische Einrichtung (22) und eine Bildaufnahmeeinheit (38) aufweist;
Positionieren einer rechten Messeinheit (20) auf der rechten Kraftfahrzeugseite derart, dass das Messtarget (10) an dem rechten Kraftfahrzeugrad (6) und eine rechte Targeteinheit (16) der externen Einrichtung (50) von der rechten Messeinheit (20) aus erfassbar sind, wobei die rechte Messeinheit (20) ein von der linken Messeinheit sichtbares Referenztarget (44), eine optische Einrichtung (30) und eine Bildaufnahmeeinheit (40) aufweist;
Erzeugen, durch die optische Einrichtung (22) der linken Messeinheit (18), eines
Bildes des Messtargets (8) des linken Kraftfahrzeugrads (4) auf einem ersten Bildbereich (74, 82, 90), eines Bildes der Targeteinheiten (14, 16) auf einem zweiten Bildbereich (76, 84, 92) und eines Bild des Referenztargets (12, 44) auf einem dritten Bildbereich (78, 86, 94), und Erfassen dieser Bilder durch die Bildaufnahmeein- heit (38) der linken Messeinheit;
Erzeugen, durch die optische Einrichtung (30) der rechten Messeinheit (20), eines Bildes des Messtargets (10) des rechten Kraftfahrzeugrads auf einem ersten Bildbereich (74, 82, 90), eines Bildes der Targeteinheiten (14, 16) auf einem zweiten Bildbereich (76, 84, 92) und eines Bild des Referenztargets (12, 44) auf einem dritten Bildbereich (78, 86, 94), und Erfassen dieser Bilder durch die Bildaufnahmeeinheit (40) der rechten Messeinheit (20);
Ermitteln der Position der externen Einrichtung (50) zu dem Kraftfahrzeug aus den auf den Bildbereichen (74, 76, 78, 82, 84, 90, 92, 94) der beiden Messeinheiten (18, 20) empfangenen Bildern der Messtargets (8, 10) der Kraftfahrzeugräder (4, 6), der Targeteinheit (14, 16) der externen Einrichtung (50) und der Referenztargets
(12, 44) durch Vergleich mit Referenzbildern der Messtargets (8, 10) an den Kraft- fahrzeugrädern, der Targeteinheiten (14, 16) der externen Einrichtung (50) und der Referenztargets (12, 44).
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