WO2014108108A1 - Vorrichtung zur erfassung einer oberfläche eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung zur erfassung einer oberfläche eines kraftfahrzeugs Download PDF

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WO2014108108A1
WO2014108108A1 PCT/DE2013/000782 DE2013000782W WO2014108108A1 WO 2014108108 A1 WO2014108108 A1 WO 2014108108A1 DE 2013000782 W DE2013000782 W DE 2013000782W WO 2014108108 A1 WO2014108108 A1 WO 2014108108A1
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motor vehicle
scanner
optical image
coordinate data
base units
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PCT/DE2013/000782
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Jozsef Bugovics
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API - Automotive Process Institute GmbH
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B25J19/021—Optical sensing devices
    • B25J19/023—Optical sensing devices including video camera means
    • 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
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object

Definitions

  • the invention relates to a device for three-dimensional detection of the surface of a motor vehicle.
  • portal scanners are used, among other things, which have one or more laser scanners for detecting the top side and the sides of the motor vehicle.
  • the portal scanner is in this case moved over the longitudinal axis of the motor vehicle, wherein the data of the laser scanner are transmitted to a picture processing system and evaluated by means of special algorithms for detecting damage.
  • the object of the invention is to develop a device which enables a three-dimensional detection of the entire surface of a motor vehicle and a high detection density.
  • the device according to the invention has a control and evaluation unit.
  • the control and evaluation unit is connected to the means for optical image acquisition.
  • the image coordinate data obtained by the means for optical image processing can be detected by the control and evaluation unit and further processed.
  • a positioning device carries the means for optical image capture and is movable relative to the surface of the motor vehicle.
  • the positioning device comprises two subunits, each subunit having a base unit and a scanner arm.
  • the base unit is arranged on a linear guide by means of a translational drive means along a longitudinal axis linearly movable.
  • a scanner arm On each of the two base units, a scanner arm is arranged in each case.
  • the scanner arm is arranged pivotable about a horizontal transverse axis, which is transverse to the longitudinal axis, wherein the scanner arm is pivotable by means of a rotary drive means.
  • Each of the two scanner arms carries at least one optical image acquisition means.
  • the subunits are designed according to size and positional relationship such that between them a motor vehicle with its motor vehicle longitudinal axis can be positioned substantially parallel to the longitudinal axis of the base units. Thereby, the means for optical image acquisition can be aligned so that - in Dependence on the position of base units and associated scanner arms - the surface of the motor vehicle to be measured can be detected.
  • the control and evaluation unit By means of the control and evaluation unit, the movement of the base units and the scanner arms are controllable and their position can be determined. Furthermore, by means of the control and evaluation unit, the current position of the base units and the scanner arms can be seen.
  • the image coordinate data provided by the optical image sensing means initially represent three-dimensional coordinate data which is relative to the position of the optical image-sensing means at the time of recording.
  • the control and evaluation unit merges the relative three-dimensional coordinate data with the data about the position of the base units and scanner arms.
  • the spatial coordinate data of points of the surface of the motor vehicle can be determined by the control and evaluation unit by means of the image coordinate data and the data on the position of the base units and the scanner arms, wherein the data of both subunits can be determined in a uniform spatial coordinate system.
  • the spatial coordinate data in a uniform spatial coordinate system in the control and evaluation are evaluable available.
  • To be available in an evaluable manner means in particular that the data can be visualized, output, for example printable, stored or transferred to other computers.
  • the spatial coordinate data can also be the basis for automated target / actual comparisons and advanced algorithms, which may include, for example, damage calculations, investigations of required spare parts and the like.
  • a particular advantage of the device is the possibility of a complete detection of the surface of the motor vehicle, since the device can detect the surface of the motor vehicle at the front and at the rear completely and at a favorable angle with approximately horizontal position of the scanner arms.
  • both subunits of the device can be positioned synchronously. This means that both base units are synchronously movable and their respective scanner arms are also synchronously pivotable.
  • the surface of the motor vehicle can advantageously be detected in a uniform scanning process from the front to the rear.
  • each of the subunits can also be positioned separately; So it is the base units are moved separately or their scanner arm separately pivoted.
  • the scanner arm on the base unit can be pivoted so far down about the horizontal transverse axis that the detection area of at least one means for optical image acquisition detects the vehicle underside or parts thereof.
  • the scanner arm is pivotable in a range of 0 to 360 degrees.
  • this also makes it possible to scan the underbody of a motor vehicle when the vehicle is on a raised lift.
  • the scanner arm has a vertical section and an adjoining cranked section.
  • the cranked portion tilts from the longitudinal extent of a straight portion of the scanner arm toward the vehicle.
  • the means for opti- image capture can be positioned at a lower angle to the surfaces of the top and the front and rear end and possibly also to the vehicle floor.
  • the cranked portion of the scanner arm preferably has a length in the order of half the vehicle width of a motor vehicle.
  • the scanner arms of the device consist in a further development of carbon fiber reinforced plastic, whereby they are very stable at low intrinsic mass and require only small driving forces for pivoting.
  • the positioning device according to a further variant is arranged on a lift, wherein in the raised state of the lift the underbody of a motor vehicle is optically detectable, so that its condition as well as that of the components of the floor assembly can be assessed.
  • a stereo camera system is used as the means for optical image acquisition.
  • the spatial coordinate data of points of the surface of the vehicle can be clearly detected and the surface topology based thereon can be determined.
  • each scanner arm advantageously several stereo camera systems are arranged, so that a low-distortion optical detection of the surface of the motor vehicle is feasible.
  • Each stereoscopic camera system is associated with a respective projection unit in an advantageous development.
  • the projection of a pattern on the surface of the motor vehicle can be realized in a variant by means of the projection unit, which can be present for example in the form of a dot pattern.
  • the projection unit which can be present for example in the form of a dot pattern.
  • points are set with its help, which are recognizable by the two cameras of a stereo camera system and allow a reliable calculation of the depth information. Deformations or damage to the body are so accurately determined.
  • the projection unit can be used to illuminate the surface.
  • a targeted illumination of the surface of the motor vehicle takes place during the optical detection by means of a stereo camera system.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the device as a section across the
  • Fig. 2 is a schematic representation of the device in side view explained in more detail.
  • a device for three-dimensional detection of the surface of a vehicle has, according to FIG. 1, a positioning device with two subunits 1 .1; 1.2, which consists of a base unit 2.1; 2.2 with a scanner arm 3.1 arranged thereon; 3.2 exists.
  • the scanner arm 3.1; 3.2 is pivotable about a horizontal transverse axis 4.1, 4.2 and the base unit 2.1; 2.2 horizontally movable on a linear guide 5.1, 5.2.
  • the scanner arm 3.1; 3.2 carries as a means of optical image capture stereo camera systems 6.1; 6.2; 6.3; 6.4; 6.5; 6.6, wherein each stereo camera system 6.1 to 6.6 a projection unit 7.1; 7.2; 7.3; 7.4; 7.5; 7.6 for projecting a pattern or for illuminating the surface of a motor vehicle 8, which according to FIG. 1 and FIG. 2 between the subunits 1.1 and 1.2 along a longitudinal axis of the base units 2.1; 2.2 is positioned at a predetermined location, is assigned.
  • the subunits 1 .1; 1.2 are connected to a control and evaluation unit, not shown, of which both the position of the base units 2.1; 2.2 and the scanner arms 3.1; 3.2 detected and controlled and the projection unit 7.1; 7.2; 7.3; 7.4; 7.5; 7.6 is driven as well as the data of the optical image acquisition by means of the stereo camera systems 6.1; 6.2; 6.3; 6.4; 6.5; 6.6 are recorded and evaluated.
  • the scanner arm 3.1; 3.2 has a straight section 9.1; 9.2 and an adjoining cranked section 10.1; 10.2.
  • the linear guides 5.1; 5.2 are mounted on a lift 1 1. For three-dimensional detection of the surface of the motor vehicle 8 this is perpendicular to the scanner arms 3.1; 3.2 between the subunits 1.1; 1.2 positioned on the lift 1 1.
  • the vehicle data are read out and read into the control and evaluation unit.
  • the vehicle data can be transmitted by means of a mobile terminal to the control and evaluation unit.
  • the basic units 2.1; 2.2 are stored according to the stored in a database data of the vehicle type on the linear guides 5.1; 5.2 proceed so far that the scanner arms 3.1; 3.2 for detecting the front of the motor vehicle 8, in a required scanning volume for the respective vehicle type, to be pivoted.
  • the motion control of base units 2.1; 2.2 and scanner arms 3.1; 3.2 also take place via the image coordinates obtained by the stereo camera system, by means of which information about the distance to the vehicle is always present.
  • the acquired data of the positions of the base units 2.1; 2.2 and the scanner arms 3.1; 3.2 as well as the image data of the stereo camera systems 6.1; 6.2; 6.3; 6.4; 6.5; 6.6 transferred in real time to the control and evaluation unit.
  • the scanner arms 3.1; 3.2 moves back into a vertical position and there is the same time the evaluation of the acquired data, wherein the general state of the scanned surface whose topology with damage and / or deformations are determined.
  • the storage of the data of the evaluation takes place under assignment to the vehicle type and the registration number of the motor vehicle 8 detected during the scan.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung beschrieben, die eine dreidimensionale Erfassung der gesamten Oberfläche eines Kraftfahrzeugs ermöglicht. Die Vorrichtung weist Mittel zur optischen Bilderfassung, deren Bilderfassungsbereich auf die Oberfläche des Kraftfahrzeugs ausrichtbar ist und mit denen Koordinaten von Bildpunkten erfassbar und als Bildkoordinatendaten übertragbar bereitstellbar sind, eine Steuer- und Auswerteeinheit, die mit den Mitteln zur optischen Bilderfassung verbunden ist und mittels derer die Bildkoordinatendaten erfassbar und weiterverarbeitbar sind, und eine Positioniervorrichtung, die die Mittel zur optischen Bilderfassung trägt und die beweglich relativ zu der Oberfläche des Kraftfahrzeugs ist, auf. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung zwei Teileinheiten aufweist, wobei jede der Teileinheiten eine Basiseinheit, welche an einer Linearführung entlang einer Längsachse mittels eines translatorischen Antriebsmittels linear verfahrbar angeordnet ist, und einen Scannerarm aufweist, welcher an der Basiseinheit um eine horizontale Querachse, welche quer zu der Längsachse liegt, verschwenkbar angeordnet ist und wobei der Scannerarm mittels eines rotatorischen Antriebsmittels verschwenkbar ist und mindestens ein Mittel zur optischen Bilderfassung trägt, und wobei ein Kraftfahrzeug zwischen den Teileinheiten mit seiner Kraftfahrzeuglängsachse entlang der Längsachse der Basiseinheiten positionierbar ist. Dabei ist mittels der Steuer- und Auswerteeinheit die Bewegung der Basiseinheiten und der Scannerarme steuerbar, deren Position festlegbar und die Position der Basiseinheiten und der Scannerarme erkennbar, wobei aus den Bildkoordinatendaten und den Daten über die Position der Basiseinheiten und der Scannerarme Raumkoordinatendaten von Punkten der Oberfläche des Kraftfahrzeugs in einem einheitlichen Raumkoordinatensystem ermittelbar sind und wobei die Raumkoordinatendaten auswertbar zur Verfügung stehen.

Description

Vorrichtung zur Erfassung einer Oberfläche eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dreidimensionalen Erfassen der Oberfläche eines Kraftfahrzeugs.
Die Überprüfung der Oberflächen eines Kraftfahrzeugs ist zur Feststellung von Schäden oder zur Beurteilung dessen Zustands erforderlich.
Zur Überprüfung von Oberflächen ist es bekannt Linien- oder Gittermuster auf die Karosserieoberfläche zu projizieren und anhand der Verformungen des Musters Schäden festzustellen.
Zur automatischen Erfassung von Schäden an der Karosserie werden unter anderem Portalscanner eingesetzt, die eine oder mehrere Laserscanner zur Erfas- sung der Oberseite und der Seiten des Kraftfahrzeugs aufweisen.
Der Portalscanner wird hierbei über die Längsachse des Kraftfahrzeugs bewegt, wobei die Daten der Laserscanner an ein Bildberarbeitungssystem übertragen und mit Hilfe spezieller Algorithmen zur Feststellung von Schäden ausgewertet werden.
Mit den bekannten Vorrichtungen zur Überprüfung der Oberflächen eines Kraftfahrzeugs ist es nicht möglich, ohne Zusatzmittel abfallende Oberflächen an der Front und dem Heck vollständig mit zu erfassen. Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu entwickeln, die eine dreidimensionale Erfassung der gesamten Oberfläche eines Kraftfahrzeugs sowie eine hohe Erfassungsdichte ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im Patentanspruch 1 aufge- führten Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bestätigungskopiel Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur dreidimensionalen Erfassung einer Oberfläche eines Kraftfahrzeugs weist Mittel zur optischen Bilderfassung auf, deren Bilderfassungsbereich auf die Oberfläche des Kraftfahrzeugs ausrichtbar ist, mit denen Koordinaten von Bildpunkten erfassbar und als Bildkoordinatendaten übertragbar bereitstellbar sind.
Ferner weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuer- und Auswerteeinheit auf. Die Steuer- und Auswerteeinheit ist mit den Mitteln zur optischen Bild- erfassung verbunden. Die von den Mitteln zur optischen Bildverarbeitung erhaltenen Bildkoordinatendaten sind von der Steuer- und Auswerteeinheit erfassbar und weiterverarbeitbar.
Eine Positioniervorrichtung trägt die Mittel zur optischen Bilderfassung und ist relativ zu der Oberfläche des Kraftfahrzeuges beweglich.
Die Positioniervorrichtung weist erfindungsgemäß zwei Teileinheiten auf, wobei jede Teileinheit eine Basiseinheit und einen Scannerarm aufweist. Die Basiseinheit ist an einer Linearführung mittels eines translatorischen Antriebsmittels ent- lang einer Längsachse linear verfahrbar angeordnet.
An jeder der beiden Basiseinheiten ist jeweils ein Scannerarm angeordnet. Der Scannerarm ist dabei um eine horizontale Querachse, welche quer zu der Längsachse liegt, verschwenkbar angeordnet, wobei der Scannerarm mittels eines rotatorischen Antriebsmittels verschwenkbar ist. Jeder der beiden Scannerarme trägt mindestens ein Mittel zur optischen Bilderfassung.
Die Teileinheiten sind nach Größe und Lagebeziehung so ausgebildet, dass zwischen Ihnen ein Kraftfahrzeug mit seiner Kraftfahrzeuglängsachse im Wesentli- chen parallel zu der Längsachse der Basiseinheiten positionierbar ist. Dadurch können die Mittel zur optischen Bilderfassung so ausgerichtet werden, dass - in Abhängigkkeit von der Position von Basiseinheiten und zugehörigen Scannerarmen - die zu vermessende Oberfläche des Kraftfahrzeuges erfassbar ist.
Mittels der Steuer- und Auswerteeinheit sind die Bewegung der Basiseinheiten und der Scannerarme steuerbar und deren Position festlegbar. Weiterhin ist mittels der Steuer- und Auswerteeinheit die aktuelle Position der Basiseinheiten und der Scannerarme erkennbar. Die von den Mitteln zur optischen Bilderfassung bereitgestellten Bildkoordinatendaten stellen zunächst dreidimensionale Koordinatendaten dar, die relativ zu der Position der Mittel der optischen Bilderfassung im Zeitpunkt der Aufnahme sind. Die Steuer- und Auswerteeinheit führt die relativen dreidimensionalen Koordinatendaten mit den Daten über die Position der Basiseinheiten und Scannerarme zusammen. Somit sind durch die Steuer- und Auswerteeinheit mittels der Bildkoordinatendaten und der Daten über die Position der Basiseinheiten und der Scannerarme die Raumkoordinatendaten von Punk- ten der Oberfläche des Kraftfahrzeugs ermittelbar, wobei die Daten beider Teileinheiten in einem einheitlichen Raumkoordinatensystem ermittelbar sind. Im Ergebnis stehen die Raumkoordinatendaten in einem einheitlichen Raumkoordinatensystem in der Steuer- und Auswerteeinheit auswertbar zur Verfügung. Auswertbar zur Verfügung stehen bedeutet insbesondere, dass die Daten visualisier- bar, ausgebbar, beispielsweise ausdruckbar, speicherbar oder an andere Computer übertragbar sind. Die Raumkoordinatendaten können auch Grundlage für automatisierte Soll-Ist-Vergleiche und weiterführende Algorithmen sein, welche beispielsweise Schadensberechnungen, Ermittlungen von erforderlichen Ersatzteilen und Ähnliches zum Gegenstand haben können.
Es ist hierbei vorstellbar, bei geöffneter Motorhaube Stereobilder aus dem Motorbereich an einen speziellen Servicebetrieb zu übertragen, von dem in Echtzeit online Anweisungen zur speziellen Fehlerdiagnose oder Reparatur an einen Servicetechniker vor Ort übermittelt werden. Ein besonderer Vorteil der Vorrichtung besteht in der Möglichkeit einer vollständigen Erfassung der Oberfläche des Kraftfahrzeugs, da die Vorrichtung bei annähernd horizontaler Stellung der Scannerarme die Oberfläche des Kraftfahrzeugs an der Front und an dem Heck vollständig und in einem günstigen Winkel mit er- fassen kann.
Gleichzeitig ist das Kennzeichen des Fahrzeugs automatisch erfassbar, so dass das Scanergebnis unter dessen Zuordnung auswertbar und speicherbar ist.
Als weiterer Vorteil sind durch die Kombination von Rotations- und Translations- bewegungen zum ersten hohe Bewegungsgeschwindigkeit der Mittel der optischen Bilderfassung und zum zweiten eine gute Positionierbarkeit der Mittel der optischen Bilderfassung nach Abstand und Winkel in Bezug auf interessierende Bereiche der Oberfläche des Kraftfahrzeuges erreichbar. In einer vorteilhaften Weiterbildung sind beide Teileinheiten der Vorrichtung synchron positionierbar. Dies bedeutet, dass beide Basiseinheiten synchron verfahrbar und deren jeweilige Scannerarme ebenfalls synchron verschwenkbar sind.
Auf diese Weise ist die Oberfläche des Kraftfahrzeugs vorteilhaft in einem ein- heitlichen Scanvorgang von der Front bis zum Heck erfassbar.
In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist jede der Teileinheiten auch separat positionierbar; es sind also die Basiseinheiten separat verfahrbar oder deren Scannerarm separat verschwenkbar.
Mit dem voneinander separaten Verfahren und separaten Verschwenken des Scannerarms sind einzelne, interessierende Teilbereiche der Oberfläche des Kraftfahrzeugs erfass- und beurteilbarbar, ohne einen Scan der gesamten Oberfläche durchzuführen. Als Vorteil muss bespielsweise eine nicht erforderliche Teileinheit nicht unnötig in Betrieb genommen werden. Einen weiteren Vorteil bildet die Möglichkeit, gleichzeitig unterschiedliche interessierende Teilbereiche der Oberfläche zu scannen, so dass der Zeitaufwand reduziert werden kann. In einer weiteren Variante ist der Scannerarm an der Basiseinheit um die horizontale Querachse so weit nach unten verschwenkbar, dass der Erfassungsbereich von mindestens einem Mittel zur optischen Bilderfassung die Fahrzeugun- terseite oder Teile hiervon erfasst. Bevorzugt ist der Scannerarm dabei in einem Bereich von 0 bis 360 Grad verschwenkbar.
Neben der Erfassbarkeit der Front- und Heckpartien ist es hierdurch auch möglich, den Unterboden eines Kraftfahrzeugs zu scannen, wenn sich das Fahrzeug auf einer angehobenen Hebebühne befindet.
Gemäß einer anderen Weiterbildung weist der Scannerarm einen senkrechten Abschnitt und einen sich daran anschließenden gekröpften Abschnitt auf. Der gekröpfte Abschnitt neigt sich aus der Längserstreckung eines geraden Abschnitts des Scannerarm in Richtung Fahrzeug. Damit können die Mittel zur opti- sehen Bilderfassung in einem günstigeren Winkel zu den Flächen der Oberseite sowie zur Front- und Heckpartie sowie gegebenenfalls auch zu dem Fahrzeugboden positioniert werden. Der gekröpfte Abschnitt des Scannerarms weist bevorzugt eine Länge in der Größenordnung der halben Fahrzeugbreite eines Kraftfahrzeugs auf.
Mit dieser Ausbildung des Scannerarms sind Verzerrungen bei der optischen Erfassung der Oberfläche gering, da die gesamte Oberfläche nahezu senkrecht von den Mitteln zur optischen Bilderfassung erfassbar ist, wodurch genauere Ergebnisse in der Auswertung von Scans erzielt werden.
Die Scannerarme der Vorrichtung bestehen in einer Weiterbildung aus kohlefaserverstärkten Kunststoff, wodurch diese bei geringer Eigenmasse sehr stabil sind und zum Verschwenken nur geringe Antriebskräfte erfordern. Günstigerweise ist die Positioniervorrichtung gemäß einer weiteren Variante an einer Hebebühne angeordnet, wobei im angehobenen Zustand der Hebebühne der Unterboden eines Kraftfahrzeugs optisch erfassbar ist, so dass dessen Zustand wie auch der der Bauteile der Bodengruppe beurteilbar ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird als Mittel zur optischen Bilderfassung ein Stereokamerasystem benutzt.
Im Zusammenwirken mit der Steuer- und Auswerteeinheit sind die Raumkoordinatendaten von Punkten der Oberfläche des Fahrzeugs eindeutig erfassbar und ist die darauf beruhende Oberflächentopologie bestimmbar.
In jedem Scannerarm sind vorteilhafterweise mehrere Stereokamerasysteme an- geordnet, so dass eine verzerrungsarme optische Erfassung der Oberfläche des Kraftfahrzeugs durchführbar ist.
Jedem Stereokamerasystem ist in einer vorteilhaften Weiterbildung jeweils eine Projektionseinheit zugeordnet.
Dabei ist in einer Variante mittels der Projektionseinheit die Projektion eines Musters auf die Oberfläche des Kraftfahrzeugs realisierbar, das beispielsweise in Form eines Punktmuster vorliegen kann. Hier werden mit dessen Hilfe Punkte gesetzt, die von den beiden Kameras eines Stereokamerasystems erkennbar sind und eine zuverlässige Berechnung der Tiefeninformation ermöglichen. Verformungen oder Beschädigungen der Karosserie sind so genau bestimmbar.
Alternativ kann in einer weiteren Variante die Projektionseinheit zur Beleuchtung der Oberfläche genutzt werden.
Es erfolgt in der jeweiligen Position des Scannerarms eine zielgerichtete Ausleuchtung der Oberfläche des Kraftfahrzeugs während der optischen Erfassung mittels Stereokamerasystem.
Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand Fig. 1 schematische Darstellung der Vorrichtung als Schnitt quer zur
Längsachse
und Fig. 2 schematische Darstellung der Vorrichtung in der Seitenansicht näher erläutert.
Eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Erfassung der Oberfläche eines Fahr- zeugs weist nach Fig. 1 eine Positioniervorrichtung mit zwei Teileinheiten 1 .1 ; 1.2 auf, die aus einer Basiseinheit 2.1 ; 2.2 mit einem an dieser angeordneten Scannerarm 3.1 ; 3.2 besteht. Der Scannerarm 3.1 ; 3.2 ist um eine horizontale Querachse 4.1 , 4.2 schwenkbar und die Basiseinheit 2.1 ; 2.2 an einer Linearführung 5.1 , 5.2 horizontal verfahrbar.
Der Scannerarm 3.1 ; 3.2 trägt als Mittel zur optischen Bilderfassung Stereokamerasysteme 6.1 ; 6.2; 6.3; 6.4; 6.5; 6.6 , wobei jedem Stereokamerasystem 6.1 bis 6.6 eine Projektionseinheit 7.1 ; 7.2; 7.3; 7.4; 7.5; 7.6 zur Projektion eines Musters oder zur Beleuchtung der Oberfläche eines Kraftfahrzeugs 8, das nach Fig.1 und Fig. 2 zwischen den Teileinheiten 1.1 und 1.2 entlang einer Längsach- se der Basiseinheiten 2.1 ; 2.2 an vorgegebener Stelle positioniert ist, zugeordnet ist.
Die Teileinheiten 1 .1 ; 1.2 sind mit einer nicht dargestellten Steuer- und Auswerteeinheit verbunden, von der sowohl die Position der Basiseinheiten 2.1 ; 2.2 und der Scannerarme 3.1 ; 3.2 erfasst und gesteuert sowie die Projektionseinheit 7.1 ; 7.2; 7.3; 7.4; 7.5; 7.6 angesteuert wird als auch die Daten der optischen Bilderfassung mittels der Stereokamerasysteme 6.1 ; 6.2; 6.3; 6.4; 6.5; 6.6 erfasst und ausgewertet werden.
Der Scannerarm 3.1 ; 3.2 weist einen geraden Abschnitt 9.1 ; 9.2 und einen sich daran anschließenden gekröpften Abschnitt 10.1 ; 10.2 auf.
Die Linearführungen 5.1 ; 5.2 sind an einer Hebebühne 1 1 montiert. Zur dreidimensionalen Erfassung der Oberfläche des Kraftfahrzeugs 8 wird dieses bei senkrecht stehenden Scannerarmen 3.1 ; 3.2 zwischen den Teileinheiten 1.1 ; 1.2 auf der Hebebühne 1 1 positioniert.
Aus dem OBD - (Onbord Diagnose) System des Kraftfahrzeugs 8 werden die Fahrzeugdaten ausgelesen und in die Steuer- und Auswerteeinheit eingelesen. Alternativ können die Fahrzeugdaten mittels eines mobilen Endgeräts an die Steuer- und Auswerteeinheit übertragen werden.
Die Basiseinheiten 2.1 ; 2.2 werden entsprechend der in einer Datenbank hinter- legten Daten des Fahrzeugtyps auf den Linearführungen 5.1 ; 5.2 soweit verfahren, dass die Scannerarme 3.1 ; 3.2 zur Erfassung der Front des Kraftfahrzeugs 8, in einem erforderlichen Scanvolumen für den jeweiligen Fahrzeugtyp, verschwenkt werden. Alternativ kann die Bewegungssteuerung von Basiseinheiten 2.1 ; 2.2 sowie Scannerarmen 3.1 ; 3.2 auch über die durch das Stereokamera- system gewonnenen Bildkoordinaten erfolgen, mittels derer Informationen über den Abstand zum Fahrzeug stets vorliegen.
Nach dem Verschwenken der Scannerarme 3.1 ; 3.2 vor die Front des Kraftfahrzeugs 8 beginnt der Scan der Oberfläche, indem die Scannerarme 3.1 ; 3.2 in die Senkrechte schwenken, die Basiseinheiten 2.1 ; 2.2 in Richtung des Hecks ver- fahren werden und zur Erfassung der Oberfläche des Hecks nach Unten verschwenken.
Während des Scans werden die erfassten Daten der Positionen der Basiseinheiten 2.1 ; 2.2 und der Scannerarme 3.1 ; 3.2 sowie die Bilddaten der Stereokamerasysteme 6.1 ; 6.2; 6.3; 6.4; 6.5; 6.6 in Echtzeit an die Steuer- und Aus- werteeinheit übertragen.
Nach dem Ende des Scanvorgangs werden die Scannerarme 3.1 ; 3.2 wieder in eine senkrechte Position verfahren und es erfolgt zeitgleich die Auswertung der erfassten Daten, wobei der allgemeine Zustand der gescannten Oberfläche, de- ren Topologie mit Beschädigungen und/oder Verformungen bestimmt werden. Die Ablage der Daten der Auswertung erfolgt unter Zuordnung zum Fahrzeugtyp und dem während des Scans erfassten Kennzeichen des Kraftfahrzeugs 8.
Diese Daten stehen ausgebbar in der Steuer- und Auswerteeinheit zur Verfü- gung.
Diese Daten können zu Dokumentations- und Beweiszwecken auch gespeichert werden. Auf Basis dieser Daten ist nachfolgend eine automatische Kalkulation von Reparaturkosten möglich.
Eine Option zur Nutzung dieser Daten besteht auch in der Bewertung von gebrauchten Fahrzeugen.
Verwendete Bezugszeichen
I Teileinheit (1.1 ; 1.2)
2 Basiseinheit (2.1 ; 2.2)
3 Scannerarm (3.1 ; 3.2)
4 horizontale Querachse (4.1 ; 4.2)
5 Linearführung (5.1 ; 5.2)
6 Stereokamerasystem (6.1 ; 6.2, 6.3; 6.4, 6.5; 6.6) 7 Projektionseinheit (7.1 ; 7.2; 7.3; 7.4; 7.5; 7.6)
8 Kraftfahrzeug
9 gerader Abschnitt (9.1 ; 9.2)
10 gekröpfter Abschnitt (10.1 ; 10.2)
I I Hebebühne

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zur Erfassung einer Oberfläche eines Kraftfahrzeugs, aufweisend
Mittel zur optischen Bilderfassung, deren Bilderfassungsbereich auf die Oberfläche des Kraftfahrzeugs ausrichtbar ist, mit denen Koordinaten von Bildpunkten erfassbar und als Bildkoordinatendaten übertragbar bereitstellbar sind,
eine Steuer- und Auswerteeinheit, die mit den Mitteln zur optischen Bilderfassung verbunden ist und mittels derer die Bildkoordinatendaten erfassbar und weiterverarbeitbar sind,
eine Positioniervorrichtung, die die Mittel zur optischen Bilderfassung trägt und die beweglich relativ zu der Oberfläche des Kraftfahrzeugs ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Positioniervorrichtung zwei Teileinheiten (1 .1 ; 1.2) aufweist, wobei jede der Teileinheiten (1.1 ; 1 .2) eine Basiseinheit (2.1 ; 2.2), welche an einer Linearführung (5.1 ; 5.2) entlang einer Längsachse mittels eines translatorischen Antriebsmittels linear verfahrbar angeordnet ist, und einen Scannerarm (3.1 ; 3.2) aufweist, welcher an der Basiseinheit (2.1 ; 2.2) um eine horizontale Querachse (4.1 ; 4.2), welche quer zu der Längsachse liegt, verschwenkbar angeordnet ist und wobei der Scannerarm (3.1 ; 3.2) mittels eines rotatorischen Antriebsmittels verschwenkbar ist und mindestens ein Mittel zur optischen Bilderfassung trägt, und wobei ein Kraftfahrzeug (8) zwischen den Teileinheiten (1.1 ; 1.2) mit seiner Kraftfahrzeuglängsachse entlang der Längsachse der Basiseinheiten (2.1 ; 2.2) positionierbar ist,
dass mittels der Steuer- und Auswerteeinheit die Bewegung der Basiseinheiten (2.1 ; 2.2) und der Scannerarme steuerbar (3.1 ; 3.2), deren Position festlegbar und die Position der Basiseinheiten (2.1 ; 2.2) und der Scannerarme (3.1 ; 3.2) erkennbar ist, sowie aus den Bildkoordinatendaten und den Daten über die Position der Basiseinheiten (2.1 ; 2.2) und der Scannerarme (3.1 ; 3.2) Raumkoordinatendaten von Punkten der Oberfläche des Kraftfahrzeugs (8) in einem einheitlichen Raumkoordinatensystem ermittelbar sind, wobei die Raumkoordinatendaten auswertbar zur Verfügung stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass beide Teileinheiten (1.1 ; 1.2) synchron positionierbar sind, wobei beide Basiseinheiten (2.1 ; 2.2) synchron verfahrbar und beide Scannerarme (3.1 ; 3.2) synchron verschwenkbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass jede der Teileinheiten (1.1 ; 1.2) separat postionierbar sind, indem jede der Basiseinheiten (2.1 ; 2.2) separat verfahrbar oder jeder der Scannerarme (3.1 ; 3.2) separat verschwenkbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Scannerarm (3.1 ; 3.2) so nach unten verschwenkbar ist, dass der Bilderfassungsbereich von mindestens ein von ihm getragenen Mittel zur optischen Bilderfassung die Fahrzeugunterseite zumindest teilweise erfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Scannerarm (3.1 ; 3.2) einen geraden Abschnitt (9.1 ; 9.2) und einen sich daran anschließenden gekröpften Abschnitt (10.1 ; 10.2) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scannerarm (3.1 ; 3.2) aus kohlefaserverstärktem Kunststoff besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Positioniervorrichtung an einer Hebebühne (11 ) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittel zur optischen Bilderfassung Stereokamerasysteme (6.1 ; 6.2; 6.3; 6.4; 6.5; 6.6) sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass jedem Stereokamerasystem (6.1 ; 6.2; 6.3; 6.4; 6.5; 6.6) eine Projektionseinheit (7.1 ; 7.2; 7.3; 7,4; 7.5; 7.6) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass mittels der Projektionseinheit (7.1 ; 7.2; 7.3; 7,4; 7.5; 7.6) eine Projektion eines Musters auf die Oberfläche des Kraftfahrzeugs (8) bereitstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass mittels der Projektionseinheit (7.1 ; 7.2; 7.3; 7,4; 7.5; 7.6) eine Beleuchtung der Oberfläche des Kraftfahrzeugs (8) bereitstellbar ist.
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