WO2015090950A1 - Optisches system mit strahlteilerquader zur fahrzeugvermessung - Google Patents

Optisches system mit strahlteilerquader zur fahrzeugvermessung Download PDF

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WO2015090950A1
WO2015090950A1 PCT/EP2014/076330 EP2014076330W WO2015090950A1 WO 2015090950 A1 WO2015090950 A1 WO 2015090950A1 EP 2014076330 W EP2014076330 W EP 2014076330W WO 2015090950 A1 WO2015090950 A1 WO 2015090950A1
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WO
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optical system
prisms
light
beam splitter
different
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PCT/EP2014/076330
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French (fr)
Inventor
Reinhold Fiess
Boris Riedel
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/10—Wheel alignment
    • G01B2210/14—One or more cameras or other optical devices capable of acquiring a two-dimensional image
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01B2210/10—Wheel alignment
    • G01B2210/16—Active or passive device attached to the chassis of a vehicle

Definitions

  • Wheel alignment gauges for measuring landing gear geometry, particularly camber and toe, of a motor vehicle generally include a plurality of light sources (eg, infrared or colored LEDs), the marker objects attached to the wheels of the motor vehicle, e.g. Retroreflextafeln, illuminate, and several camera systems that detect changes in the positions of the marking objects during the dynamic wheel alignment.
  • the presently known systems include a marker object for each wheel, multiple light sources, and a camera system that may be configured as a mono or stereo camera system.
  • Camber and / or the track of the ideal state are found and corrected if necessary.
  • the object of the invention is to provide a wheel alignment device which is less expensive than conventional wheel aligners and has a smaller footprint. Disclosure of the invention
  • a basic idea of the invention is the realization of a camera system with which one can sequentially or simultaneously capture image information from two different angles, in particular a view of the front wheel and a view of the rear wheel on one side of the vehicle.
  • the number of cameras required for vehicle surveying can be reduced from eight (for stereo cameras) or four (for monocameras) to two cameras per vehicle, which naturally results in considerable space and cost savings.
  • a beam splitter configuration is used.
  • an optical system for vehicle measurement comprises a beam splitter cuboid, which is made up of four prisms, which have a similar geometry.
  • the cross section of each of the prisms is in the shape of a right triangle, and the prisms are arranged so that the cathets of adjacent prisms face each other.
  • the prisms can in particular be designed so that the cuboid has the shape of a cube.
  • the space requirement of the beam splitter configuration can be significantly reduced compared with the previously known solutions.
  • the invention enables a considerable reduction of the space and material requirements of the beam splitter configuration in comparison to the previously known successive nested beam splitters and / or mirrors.
  • the reduced space and material requirements also result in lower costs.
  • Plastic prisms can be further reduced in weight and cost.
  • the invention also includes a method of vehicle surveying including the step of arranging at least one optical system according to the invention next to a vehicle to be measured such that the hypotenuses of a first and a second prism facing the first prism are substantially orthogonal to the longitudinal axis of the vehicle
  • each of the prisms' cathodes is coated with a dichroic coating, wherein the two catheters of a prism are coated with different dichroic coatings and the different dichroic coatings are designed to reflect and / or transmit light of different wavelengths.
  • the beam splitter quadrature deflects the light as a function of the wavelength of the light and thus allows simultaneous (simultaneous) recording of images of the paddle attached to the front wheel and the paddle attached to the rear wheel, with images of the paddle attached to the front wheel and that on the rear wheel attached paddles have different colors.
  • the vehicle measurement can be accelerated by the simultaneous recording of the images.
  • an image pickup device having first light sensors and second light sensors, wherein the first light sensors are configured to receive light of a first wavelength and the second light sensors are configured to receive light of a second wavelength different from the first wavelength different.
  • the first and the second light sensors can be arranged in particular in the form of a so-called Bayer sensor on a common chip in order to save installation space and costs.
  • At least one of the hypotenuses of at least one prism can be any one of the hypotenuses of at least one prism.
  • Lighting device may be provided which is adapted to
  • lighting object in particular a mounted on a wheel of a vehicle paddle to illuminate.
  • Lighting can improve the image acquisition and subsequently the measurement results of the vehicle measurement.
  • the illumination devices attached to different hypotenuses can be designed to emit light of different wavelengths, so that the images taken from different directions / angles of view can be selected on the basis of their color.
  • the lighting devices are mounted laterally on the image pickup device. The lighting devices can in particular circular around the lens of
  • Image pickup device may be arranged.
  • Light of different wavelength, which is emitted by the illumination devices 11, 13, is then passed through the beam splitter 2 and there from the provided with different dichroic coatings 24, 25, the cathodes 21 b, 21 c, 22 b, 22 c, 23 b, 23 c, 24 b, 24 c separated according to the wavelength and reflected in the direction of the front or rear wheel 5, 9.
  • the optical system comprises at least one objective, wherein the beam splitter cuboid is integrated in the objective. In this way, a particularly space-saving design can be realized.
  • FIG. 1 shows a known wheel alignment device
  • FIG. 2 schematically shows a first exemplary embodiment of an optical system according to the invention.
  • FIG. 3a schematically shows a second exemplary embodiment of an optical system according to the invention.
  • Figure 3b shows schematically a variant of the second embodiment of an optical system according to the invention.
  • FIG. 4 shows a color-coded image sensor, as it can be used in the second embodiment.
  • FIG. 5 shows a third exemplary embodiment in which the beam splitter cuboid is integrated into the objective of the image recording device.
  • FIG. 1 shows a conventional wheel alignment device. At the wheels 5, 9 one
  • paddle Motor vehicle 3 with the help of Radadaptern 7 so-called paddle (Messtargets) 32, 34 are mounted.
  • the paddles 32, 34 each have a substantially flat surface, which is aligned transversely to the longitudinal extent of the motor vehicle 3 is and on the optically registrable markings (measuring marks) 33 are formed.
  • the wheel alignment apparatus also comprises two image recording devices 36 (one on each side of the motor vehicle 3), of which only one is shown in FIG. 1, each having four measuring cameras 38 (only two of which are visible in FIG. 1) and a referencing device 39, and an evaluation unit, not visible in FIG. 1, which contains at least one arithmetic and memory unit, inter alia is designed for processing an image processing software.
  • Two measuring cameras 38 arranged next to one another each form a stereo camera system, which is respectively aligned with one of the paddles 32, 34 and takes pictures of the markings 33 formed on the paddle 32, 34.
  • the evaluation of the taken pictures happens by the
  • Image processing software in the computing and storage unit is
  • FIG. 1 schematically shows a first exemplary embodiment of an optical system according to the invention for sequentially measuring the track of the front and rear wheels of a motor vehicle 3, not shown in FIG.
  • the optical system comprises an image pickup device 4 having an objective 6 and an image sensor 8, a beam splitter cuboid 2 according to the invention, which is composed of four identical prisms 21, 22, 23, 23, and a plurality
  • Illumination elements 10, 12, 14, 16, 18, 20 which are attached to the outer periphery of the beam splitter square 2 and thus very close to the optical axis of the lens 6.
  • the illumination elements 10, 12, 14, 16, 18, 20 may in particular comprise LEDs and optionally have reflectors and / or lenses in order to suitably bundle and / or guide the light emitted by the LEDs.
  • the prisms 21, 22, 23, 24 each have a cross-section which has the shape of a right-angled triangle, and are assembled to the beam splitter cuboid 2 such that their catheters 21b, 21c, 22b, 22c, 23b, 23c, 24b,
  • each oppositely arranged cathodes 21 b, 21 c, 22 b, 22 c, 23 b, 23 c, 24 b, 24 c of the individual prisms 21, 22, 23, 24 of the Beam splitter cuboid 2 a beam-splitting effect on light, which is reflected by the attached to the front wheel and the rear wheel of the vehicle 3 paddle 32, 34.
  • the size of the beam splitter square 2 is considerably reduced compared to a conventional beam splitter configuration, which in particular comprises partially transparent mirrors.
  • FIG. 3 schematically shows a second exemplary embodiment of an optical system according to the invention which, for the simultaneous (simultaneous) measurement of the
  • Motor vehicle 3 is formed.
  • the system according to the second embodiment is constructed substantially like the first embodiment shown in FIG.
  • the catheters 22b, 22c, 24b, 24c of at least two opposing prisms 22, 24 in the second embodiment are each coated with a dichroic layer 25, 27 which reflects red or green light, respectively.
  • the catheters 22b and 24c are provided with a dichroic layer 25 that reflects green light
  • the catheters 22c and 24b are provided with a dichroic layer 27 that reflects red light, so that an image of the image (shown to the right in FIG Paddles 34 on the rear wheel 5) as red
  • Image and an image of (shown in Figure 2 left paddle 32 on the front wheel 9) is displayed as a green image on the color-coded image sensor 8 of the image pickup device 4. Accordingly, the paddle 32 facing the front wheel 9
  • Lighting elements 16, 18, 20 are designed so that they emit green light, and the rear wheel 5 facing lighting elements 10, 12, 14 are formed so that they emit red light.
  • the marking elements 33 formed on the paddles 32, 34 mounted on the front and rear wheels 9, 5 may be designed such that they reflect only green or only red light, in order, due to the color coding in the common image, between the image of the paddle To distinguish 32 on the front wheel 9 and the image of the paddle 34 on the rear wheel 5.
  • FIG. 3b shows a possible modification of the second exemplary embodiment, in which the illumination devices 1 1, 13 are not attached to the beam splitter cube 2, but to the image recording device 4, as in the exemplary embodiment shown in FIG.
  • the illumination devices 11, 13 may in particular be arranged in a circle around the objective 6 of the image recording device 4.
  • Light of different wavelength which is emitted in operation by the illumination devices 1 1, 13, is passed through the beam splitter cuboid 2 and of the catheters 21 b, 21 c, 22 b, 22 c, 23 b, 23 c provided with different dichroic coatings 24, 25 , 24b, 24c separated according to its wavelength and separated by wavelengths in the direction of Vorder°. Rear wheel 5, 9 reflected.
  • the second embodiment shown in FIGS. 3a and 3b has the same advantages as the first embodiment shown in FIG. 2 with respect to the reduction of the size of the beam splitter, and additionally allows images of the paddles 32, 34 on the front wheel 9 and on the
  • Rear wheel 5 to capture.
  • the advantage over the first embodiment of the color selectivity of the coated catheters 21 b, 21 c, 22 b, 22 c, 23 b, 23 c, 24 b, 24 c This reduces a multiple reflection of the light at other interfaces, in particular catheters 21b, 21c, 22b, 22c, 23b, 23c, 24b, 24c of the prisms 21, 22, 23, 24 and thus increases the image quality.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a color-coded image sensor
  • Imaging chip 8 as it can be used in the image pickup device 4 of the second, shown in the Figure 3 embodiment.
  • the image sensor 8 is provided with a color coding, that is to say a color filter (for example a so-called Bayer filter).
  • a color filter for example a so-called Bayer filter.
  • Image sensor 8 twice as many pixels 83 detecting green light as pixels 81 detecting red light and pixels 82 detecting blue light.
  • a paddle 32, 34, emanating from the green light can be represented with a resolution twice as high as a paddle 32, 34, emanating from the red or blue light.
  • FIG. 5 shows a third exemplary embodiment in which a beam splitter cuboid 2 according to the invention is integrated into the objective 6 of the image recording device 4, and in particular is arranged between the lenses 61-66 of the objective 6.
  • the beam splitter 2 shown in Figure 5 divides the light into a red component (left) for the paddle 32 at the front wheel 9, a blue component (right) for the paddle 34 at the rear wheel 5 and a green component (above), which for referencing with an opposing system not shown in FIG. 5 and disposed on the other side of the vehicle 3 during vehicle surveying.
  • the attached to the front wheel 9 paddle 32 and attached to the rear wheel 5 paddle 34 lenses 62, 63 of the lens 6 may be formed as diverging lenses 62, 63 to increase the viewing angle ⁇ of the optical system and a wide-angle function of the lens 6 realize.
  • a viewing angle ⁇ of about 60 ° is required.
  • the angle ⁇ in which the reflected light from the paddles 32, 34 on the light
  • Beam splitter 2 meets, be reduced. As a result, the efficiency of the beam splitter 2 can be increased and the shift of the transmission and reflection curves can be reduced. This allows greater selectivity between the different wavelength ranges (red, green, blue), resulting in better image quality.

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Abstract

Ein optisches System (1) zur Fahrzeugvermessung hat einen Strahlteilerquader (2), der vier gleichartige Prismen (61, 62, 63, 64) aufweist, wobei der Querschnitt jedes der Prismen (61, 62, 63, 64) ein rechtwinkliges Dreieck ist, und die Prismen (61, 62, 63, 64) so angeordnet sind, dass die Katheten (21b, 21c, 22b, 22c, 23b, 23c, 24b, 24c) einander benachbarter Prismen (61, 62, 63, 64) aneinander grenzen. In einer Ausführungsform sind die Katheten der vier Prismen des Strahlteilerquaders jeweils mit einer unterschiedlichen dichroitischen Beschichtung beschichtet. [Fig. 3b] In einer anderen Ausführungsform sind an den verschiedenen, einander gegenüberliegenden Hypotenusen der vier Prismen des Strahlteilerquaders Beleuchtungsvorrichtungen angebracht, die Licht unterschiedlicher Wellenlänge ausstrahlen. [Fig. 2]

Description

Titel
OPTISCHES SYSTEM MIT STRAHLTEILERQUADER ZUR FAHRZEUGVERMESSUNG
Stand der Technik
Achsmessgeräte zur Vermessung der Fahrwerksgeometrie, insbesondere von Sturz und Spur, eines Kraftfahrzeugs, umfassen im Allgemeinen mehrere Lichtquellen (beispielsweise Infrarot- oder farbige LEDs), die an den Rädern des Kraftfahrzeugs angebrachte Markierungsobjekte, z.B. Retroreflextafeln, beleuchten, sowie mehrere Kamerasysteme, die Änderungen der Positionen der Markierungsobjekte während der dynamischen Fahrwerksvermessung detektieren. Die derzeit bekannten Systeme weisen ein Markierungsobjekt für jedes Rad, mehrere Lichtquellen und ein Kamerasystem auf, das als Mono- oder als Stereo- Kamerasystem ausgebildet sein kann.
Durch Änderungen der räumlichen Positionen der Markierungsobjekte, die in einer Bildverarbeitung erkannt werden, können mögliche Abweichungen des
Sturzes und/oder der Spur vom Idealzustand festgestellt und ggf. behoben werden.
Technische Aufgabe
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Achsmessgerät zur Verfügung zu stellen, das kostengünstiger als herkömmliche Achsmessgeräte ist und einen geringeren Platzbedarf hat. Offenbarung der Erfindung
Ein Grundgedanke der Erfindung ist die Realisierung eines Kamerasystems, mit dem man sequentiell oder simultan Bildinformationen aus zwei unterschiedlichen Blickwinkeln, insbesondere einen Blick auf das Vorderrad und einen Blick auf das Hinterrad auf einer Seite des Fahrzeugs, erfassen kann. Dadurch lässt sich die zur Fahrzeugvermessung benötigte Anzahl an Kameras von acht (bei Stereokameras), bzw. vier (bei Monokameras) auf zwei Kameras pro Fahrzeug reduzieren, was naturgemäß erhebliche Platz- und Kosteneinsparungen zur Folge hat. Um Licht aus zwei entgegengesetzten Richtungen mit einer einzigen Kamera erfassen zu können, wird eine Strahlteilerkonfiguration eingesetzt. Eine solche Strahlteilerkonfiguration, die beispielsweise aus zwei Strahlteilern (z.B. ein halbdurchlässiger Spiegel und ein Spiegel) oder einem dichroitischen Strahlteiler und einem halbdurchlässigen Spiegel besteht, kann abhängig von ihrem Abstand von der Kamera sehr groß werden, was zu einem großen Platzbedarf und hohen Kosten führt. Um dieses Problem zu vermeiden, weist ein optisches System zur Fahrzeugvermessung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Strahlteilerquader auf, der aus vier Prismen, die eine gleichartige Geometrie haben, aufgebaut ist. Dabei hat der Querschnitt jedes der Prismen die Form eines rechtwinkligen Dreiecks, und die Prismen sind so angeordnet, dass die Katheten einander benachbarter Prismen einander gegenüber liegen. Die Prismen können dabei insbesondere so ausgebildet sein, dass der Quader die Form eines Würfels hat.
Durch den Einsatz eines solchen, symmetrisch aufgebauten Strahlteilerquaders kann der der Platzbedarf der Strahlteilerkonfiguration gegenüber den bisher bekannten Lösungen deutlich reduziert werden. Die Erfindung ermöglicht insbesondere eine erhebliche Reduktion des Platz- und Materialbedarfes der Strahlteilerkonfiguration gegenüber den bisher bekannten hintereinander geschachtelten Strahlteilern und/oder Spiegeln. Der reduzierte Platz- und Materialbedarf hat auch geringere Kosten zur Folge. Durch den Einsatz von
Plastikprismen können das Gewicht und die Kosten noch weiter reduziert werden.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Fahrzeugvermessung, das den Schritt enthält, wenigstens ein erfindungsgemäßes optisches System derart neben einem zu vermessenden Fahrzeug anzuordnen, dass die Hypotenusen eines ersten und eines zweiten Prismas, das dem ersten Prisma gegenüberliegt, im Wesentlichen orthogonal zur Längsachse des Fahrzeugs ausgerichtet sind In einer Ausführungsform sind die Katheten der Prismen jeweils mit einer dichroitischen Beschichtung beschichtet, wobei die beiden Katheten eines Prismas mit unterschiedlichen dichroitischen Beschichtungen beschichtet sind und die unterschiedlichen dichroitischen Beschichtungen so ausgebildet sind, dass sie Licht unterschiedlicher Wellenlänge reflektieren und/oder transmittieren. Auf diese Weise lenkt der Strahlteilerquader das Licht in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichtes um und ermöglicht so eine gleichzeitige (simultane) Aufnahme von Bilder des am Vorderrad angebrachten Paddels und des am Hinterrad angebrachten Paddels, wobei Bilder des am Vorderrad angebrachten Paddels und des am Hinterrad angebrachten Paddels unterschiedliche Farben haben. Die Fahrzeugvermessung kann durch die gleichzeitige Aufnahme der Bilder beschleunigt werden.
In einer Ausführungsform ist auch eine Bildaufnahmevorrichtung vorgesehen, die erste Lichtsensoren und zweite Lichtsensoren aufweist, wobei die ersten Lichtsensoren zum Empfang von Licht einer ersten Wellenlänge ausgebildet sind und die zweite Lichtsensoren zum Empfang von Licht einer zweiten Wellenlänge ausgebildet sind, die sich von der ersten Wellenlänge unterscheidet. Auf diese Weise können Bilder unterschiedlicher Farbe mit einer einzigen Bildaufnahme- Vorrichtung aufgenommen und in Abhängigkeit von ihrer Farbe selektiert, verarbeitet und/oder ausgewertet werden.
Die ersten und die zweiten Lichtsensoren können insbesondere in Form eines sogenannten Bayer-Sensors auf einem gemeinsamen Chip angeordnet sein, um Bauraum und Kosten zu sparen.
An der Hypotenuse wenigstens eines Prismas kann wenigstens eine
Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen sein, die ausgebildet ist, das zu
beleuchtende Objekt, insbesondere ein an einem Rad eines Fahrzeugs angebrachtes Paddel, zu beleuchten. Durch eine optimierte und/oder definierte
Beleuchtung können die Bildaufnahme und in der Folge die Messergebnisse der Fahrzeugvermessung verbessert werden.
Insbesondere können die an verschiedenen, insbesondere einander gegen- überliegenden Hypotenusen angebrachten Beleuchtungsvorrichtungen so ausgebildet sein, dass sie Licht unterschiedlicher Wellenlänge ausstrahlen, so dass die aus verschiedenen Richtungen/Blickwinkeln aufgenommenen Bilder aufgrund ihrer Farbe selektiert werden können. In einer alternativen Ausführungsform sind die Beleuchtungsvorrichtungen seitlich an der Bildaufnahmevorrichtung angebracht. Die Beleuchtungsvorrichtungen können dabei insbesondere kreisförmig um das Objektiv der
Bildaufnahmevorrichtung angeordnet sein. Licht unterschiedlicher Wellenlänge, das von den Beleuchtungsvorrichtungen 11 , 13 ausgesendet wird, wird dann durch den Strahlteilerquader 2 geführt und dort von den mit unterschiedlichen dichroitischen Beschichtungen 24, 25 versehenen Katheten 21 b, 21c, 22b, 22c, 23b, 23c, 24b, 24c nach der Wellenlänge separiert und in Richtung des Vorder- bzw. Hinterrades 5, 9 reflektiert.
In einer Ausführungsform umfasst das optische System wenigstens ein Objektiv, wobei der Strahlteilerquader in das Objektiv integriert ist. Auf diese Weise kann ein besonders platzsparender Aufbau realisiert werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Figuren:
Figur 1 zeigt ein bekanntes Achsmessgerät.
Figur 2 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Systems.
Figur 3a zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Systems.
Figur 3b zeigt schematisch eine Variante des zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen optischen Systems.
Figur 4 zeigt einen farbkodierten Bildsensor, wie er im zweiten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden kann. Figur 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem der Strahlteilerquader in das Objektiv der Bildaufnahmevorrichtung integriert ist.
Figurenbeschreibung Figur 1 zeigt ein herkömmliches Achsmessgerät. An den Rädern 5, 9 eines
Kraftfahrzeugs 3 sind mit Hilfe von Radadaptern 7 sogenannte Paddel (Messtargets) 32, 34 montiert. Die Paddel 32, 34 besitzen jeweils eine im Wesentlichen ebene Fläche, die quer zur Längserstreckung des Kraftfahrzeugs 3 ausgerichtet ist und auf der optisch registrierbare Markierungen (Messmarken) 33 ausgebildet sind.
Das Achsmessgerät umfasst auch zwei Bildaufnahmeeinrichtungen 36 (eine auf jeder Seite des Kraftfahrzeugs 3), von denen in der Figur 1 nur eine gezeigt ist, mit jeweils vier Messkameras 38 (von denen in der Figur 1 nur zwei sichtbar sind) und einer Referenzierungseinrichtung 39, sowie einer in der Figur 1 nicht sichtbaren Auswerteeinheit, die wenigstens eine Rechen- und Speichereinheit enthält, die u.a. zur Abarbeitung einer Bildverarbeitungssoftware ausgebildet ist.
Jeweils zwei nebeneinander angeordnete Messkameras 38 bilden ein Stereo- Kamerasystem, das jeweils auf eines der Paddel 32, 34 ausgerichtet ist und Bilder der auf dem Paddel 32, 34 ausgebildeten Markierungen 33 aufnimmt. Die Auswertung der aufgenommenen Bilder geschieht durch die
Bildverarbeitungssoftware in der Rechen- und Speichereinheit.
Insgesamt umfasst das in der Figur 1 gezeigte Achsmessgerät auf jeder Seite des Fahrzeugs 3 vier Kameras 38. Figur 2 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Systems zur sequentiellen Messung der Spur des Vorder- und Hinterrades eines in der Figur 2 nicht gezeigten Kraftfahrzeugs 3. Das optische System umfasst eine Bildaufnahmevorrichtung 4 mit einem Objektiv 6 und einem Bildsensor 8, einen erfindungsgemäßen Strahlteilerquader 2, der aus vier identischen Prismen 21 , 22, 23, 23 zusammengesetzt ist, und mehrere
Beleuchtungselemente 10, 12, 14, 16, 18, 20, die am äußeren Umfang des Strahlteilerquaders 2 und damit sehr nahe der optischen Achse des Objektivs 6 angebracht sind. Die Beleuchtungselemente 10, 12, 14, 16, 18, 20 können insbesondere LEDs umfassen und ggf. Reflektoren und/oder Linsen aufweisen, um das von den LEDs abgegebene Licht geeignet zu bündeln und/oder zu führen.
Die Prismen 21 , 22, 23, 24 weisen jeweils einen Querschnitt auf, der die Form eines rechtwinkligen Dreiecks hat, und sind so zum Strahlteilerquader 2 zusammengesetzt, dass sich ihre Katheten 21 b, 21c, 22b, 22c, 23b, 23c, 24b,
24c einander zugewandt gegenüber liegen.
Durch die jeweils einander gegenüber liegend angeordneten Katheten 21 b, 21c, 22b, 22c, 23b, 23c, 24b, 24c der einzelnen Prismen 21 , 22, 23, 24 hat der Strahlteilerquader 2 eine strahlteilende Wirkung auf Licht, das von dem am Vorderrad und dem am Hinterrad des Fahrzeugs 3 angebrachten Paddel 32, 34 reflektiert wird. Die Größe des Strahlteilerquaders 2 ist gegenüber einer herkömmlichen Strahlteilerkonfiguration, die insbesondere teildurchlässige Spiegel umfasst, erheblich reduziert.
Figur 3 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungs- gemäßen optischen Systems, dass zur gleichzeitigen (simultanen) Messung der
Spur des Vorder- und Hinterrades eines in der Figur 3 nicht gezeigten
Kraftfahrzeugs 3 ausgebildet ist.
Das System gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen wie das in der Figur 2 gezeigte erste Ausführungsbeispiel aufgebaut.
Anders als im ersten Ausführungsbeispiel sind die Katheten 22b, 22c, 24b, 24c von wenigstens zwei einander gegenüberliegende Prismen 22, 24 im zweiten Ausführungsbeispiel mit je einer dichroitischen Schicht 25, 27 beschichtet, die jeweils rotes oder grünes Licht reflektiert.
Insbesondere sind die Katheten 22b und 24c mit einer dichroitischen Schicht 25 versehen, die grünes Licht reflektiert, und die Katheten 22c und 24b sind mit einer dichroitischen Schicht 27 versehen, die rotes Licht reflektiert, so dass ein Bild des (in der Figur 3 rechts dargestellten Paddels 34 am Hinterrad 5) als rotes
Bild und ein Bild des (in der Figur 2 links dargestellten Paddels 32 am Vorderrad 9) als grünes Bild auf den farbkodierten Bildsensor 8 der Bildaufnahmevorrichtung 4 abgebildet wird. Dementsprechend sind die dem Paddel 32 am Vorderrad 9 zugewandten
Beleuchtungselemente 16, 18, 20 so ausgebildet, dass sie grünes Licht aussenden, und die dem Hinterrad 5 zugewandten Beleuchtungselemente 10, 12, 14 sind so ausgebildet, dass sie rotes Licht aussenden. Alternativ oder zusätzlich können die auf den am Vorder- und Hinterrad 9, 5 angebrachten Paddeln 32, 34 ausgebildeten Markierungselemente 33 so ausgebildet sein, dass sie nur grüner bzw. nur rotes Licht reflektieren, um aufgrund der Farbkodierung im gemeinsamen Bild zwischen dem Bild des Paddels 32 am Vorderrad 9 und dem Bild des Paddels 34 am Hinterrad 5 unterscheiden zu können. Die Figur 3b zeigt eine mögliche Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem die Beleuchtungsvorrichtungen 1 1 , 13 nicht wie in dem in der Figur 3a gezeigten Ausführungsbeispiel am Strahlteilerquader 2, sondern an der Bildaufnahmevorrichtung 4 angebracht sind.
Die Beleuchtungsvorrichtungen 11 , 13 können dabei insbesondere kreisförmig um das Objektiv 6 der Bildaufnahmevorrichtung 4 angeordnet sein.
Licht unterschiedlicher Wellenlänge, das im Betrieb von den Beleuchtungs- Vorrichtungen 1 1 , 13 ausgesendet wird, wird durch den Strahlteilerquader 2 geführt und von den mit unterschiedlichen dichroitischen Beschichtungen 24, 25 versehenen Katheten 21 b, 21 c, 22b, 22c, 23b, 23c, 24b, 24c nach seiner Wellenlänge separiert und nach Wellenlängen getrennt in Richtung des Vorderbzw. Hinterrades 5, 9 reflektiert.
Das in der Figuren 3a und 3b gezeigte zweite Ausführungsbeispiel hat hinsichtlich der Verringerung der Abmessung des Strahlteilers die gleichen Vorteile wie das erste, in der Figur 2 gezeigte erste Ausführungsbeispiel und ermöglicht zusätzlich, gleichzeitig Bilder der Paddel 32, 34 am Vorderrad 9 und am
Hinterrad 5 zu erfassen. Darüber hinaus besteht gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel der Vorteil der Farbselektivität der beschichteten Katheten 21 b, 21c, 22b, 22c, 23b, 23c, 24b, 24c. Diese reduziert eine Mehrfachreflexion des Lichtes an anderen Grenzflächen, insbesondere Katheten 21 b, 21 c, 22b, 22c, 23b, 23c, 24b, 24c der Prismen 21 , 22, 23, 24 und erhöht somit die Bildqualität.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines farbkodierten Bildsensors
(bildgebenden Chip) 8, wie er in der Bildaufnahmevorrichtung 4 des zweiten, in der Figur 3 gezeigten, Ausführungsbeispiels eingesetzt werden kann. Der Bildsensor 8 ist mit einer Farbkodierung, also einem Farbfilter (z.B. einem sogenannten Bayerfilter), versehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat der
Bildsensor 8 doppelt so viele Pixel 83, die grünes Licht detektieren, wie Pixel 81 , die rotes Licht detektieren, und Pixel 82, die blaues Licht detektieren. Dadurch kann ein Paddel 32, 34, von dem grünes Licht ausgeht, mit einer doppelt so hohen Auflösung dargestellt werden wie ein Paddel 32, 34, von dem rotes oder blaues Licht ausgeht. Die Anzahl der Pixel 81 , 82, 83, die Licht der jeweiligen
Farbe detektieren, kann den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend gewählt werden. Figur 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem ein erfindungsgemäßer Strahlteilerquader 2 in das Objektiv 6 der Bildaufnahmevorrichtung 4 integriert, und insbesondere zwischen den Linsen 61 - 66 des Objektivs 6 angeordnet ist. Durch eine derartige Bauform kann der für das optische System benötigte Bauraum noch weiter verringert werden.
Der in der Figur 5 gezeigte Strahlteilerquader 2 teilt das Licht in eine rote Komponente (links) für das Paddel 32 am Vorderrad 9, eine blaue Komponente (rechts) für das Paddel 34 am Hinterrad 5 und eine grüne Komponente (oben), die zur Referenzierung mit einem gegenüberliegenden System, das in der Figur 5 nicht gezeigt und während der Fahrzeugvermessung auf der anderen Seite des Fahrzeugs 3 angeordnet ist, verwendet wird.
Auch in dem in der Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind entsprechende, vorzugsweise farbige, Beleuchtungselemente 10, 12, 14, 16, 18, 20 vorgesehen, wie sie schon im Zusammenhang mit der Figur 2 beschrieben worden sind.
Insbesondere die dem am Vorderrad 9 angebrachten Paddel 32 und dem am Hinterrad 5 angebrachten Paddel 34 zugewandten Linsen 62, 63 des Objektivs 6 können als Zerstreuungslinsen 62, 63 ausgebildet sein, um den Blickwinkel α des optischen Systems zu vergrößern und eine Weitwinkelfunktion des Objektivs 6 zu realisieren.
Für die Fahrzeugvermessung ist üblicherweise ein Blickwinkel α von ca. 60° erforderlich. Durch geeignet ausgebildete Zerstreuungslinsen 62, 63 kann der Winkel ß, in dem das von den Paddeln 32, 34 reflektierte Licht auf den
Strahlteilerquader 2 trifft, verringert werden. Dadurch kann die Effizienz des Strahlteilerquaders 2 erhöht und die Verschiebung der Transmissions- und Reflexionskurven kann verringert werden. Dies eine ermöglicht eine größere Trennschärfe zwischen den unterschiedlichen Wellenlängenbereichen (rot, grün, blau), was eine bessere Bildqualität zur Folge hat.

Claims

Patentansprüche
1. Optisches System (1) zur Fahrzeugvermessung dadurch
gekennzeichnet, dass das optische System einen Strahlteilerquader (2) aufweist, der vier gleichartige Prismen (61 , 62, 63, 64) hat, wobei der Querschnitt jedes der Prismen (61 , 62, 63, 64) ein rechtwinkliges Dreieck ist, und die Prismen (61 , 62, 63, 64) so angeordnet sind, dass die Katheten (21 b, 21c, 22b, 22c, 23b, 23c, 24b, 24c) einander benachbarter Prismen (61 , 62, 63, 64) parallel zueinander nebeneinander liegen.
2. Optisches System (1) nach Anspruch 1 , wobei die Katheten (21 b, 21c, 22b, 22c, 23b, 23c, 24b, 24c) der Prismen (61 , 62, 63, 64) jeweils mit einer dichroitischen Beschichtung (25, 27) beschichtet sind.
3. Optisches System (1) nach Anspruch 2, wobei die beiden Katheten
(21 b, 21c, 22b, 22c, 23b, 23c, 24b, 24c) eines Prismas (61 , 62, 63, 64) mit unterschiedlichen dichroitischen Beschichtungen (25, 27) beschichtet sind.
4. Optisches System (1) nach Anspruch 3, wobei die unterschiedlichen dichroitischen Beschichtungen (25, 27) so ausgebildet sind, dass sie Licht unterschiedlicher Wellenlänge reflektieren und/oder transmittieren.
5. Optisches System (1) nach Anspruch 4 mit einer Bildaufnahmevorrichtung (4), die erste Lichtsensoren (81), die zum Empfang von Licht einer ersten Wellenlänge ausgebildet sind, und zweite Lichtsensoren (82), die zum
Empfang von Licht einer zweiten Wellenlänge ausgebildet sind, aufweist.
6. Optisches System (1) nach Anspruch 5, wobei die ersten und die zweiten Lichtsensoren (81 , 82) auf einem gemeinsamen Chip (8) angeordnet sind.
7. Optisches System (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an der Bildaufnahmevorrichtung (4) und/oder am Umfang des Strahlteilerquaders (2), insbesondere an einer Hypotenuse (61 a, 62a, 63a, 64a) wenigstens eines Prismas (61 , 62, 63, 64) des Strahlteilerquaders (2), wenigstens eine
Beleuchtungsvorrichtung (10, 1 1 , 12, 13, 14, 16, 18, 20) vorgesehen ist.
8. Optisches System (1) nach Anspruch 7, wobei die an verschiedenen, insbesondere einander gegenüberliegenden Hypotenusen (61 a, 62a, 63a, 64a) angebrachten Beleuchtungsvorrichtungen (10, 12, 14, 16, 18, 20) so ausgebildet sind, dass sie Licht unterschiedlicher Wellenlänge ausstrahlen.
9. Optisches System (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das optische System wenigstens ein Objektiv (6) umfasst und der Strahlteilerquader (2) in das Objektiv (6) integriert ist.
10. Verfahren zur Fahrzeugvermessung, wobei das Verfahren den Schritt umfasst, wenigstens ein optisches System (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche derart neben einem zu vermessenden Fahrzeug (3) anzuordnen, dass die Hypotenusen (61 a, 62a, 63a, 64a) eines ersten und eines zweiten Prismas (61 , 62, 63, 64), das dem ersten Prisma (61 , 62, 63, 64) gegenüberliegt, im Wesentlichen orthogonal zur Längsachse des Fahrzeugs (3) ausgerichtet sind.
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