DE102006036671A1

DE102006036671A1 - Verfahren zur Bestimmung der Achsgeometrie eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102006036671A1
Application number: DE102006036671A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. rer.nat. Tentrup; Wolfgang Brunk; Wilprecht Dr. Keller
Original assignee: VISICON AUTOMATISIERUNGSTECHNI; VISICON AUTOMATISIERUNGSTECHNIK GmbH; Duerr Assembly Products GmbH
Current assignee: VISICON AUTOMATISIERUNGSTECHNI; VISICON AUTOMATISIERUNGSTECHNIK GmbH; Duerr Assembly Products GmbH
Priority date: 2006-08-03
Filing date: 2006-08-03
Publication date: 2008-02-07
Also published as: CN101365922A; US7907265B2; EP2047211B1; EP2047211A1; ES2481414T3; WO2008014783A1; CN101365922B; US20090046279A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Achsgeometrie eines Fahrzeugs, wobei Licht einer vorgegebenen Struktur auf ein Fahrzeugrad projiziert wird, wobei das diffus reflektierte Licht ausgewertet wird, um daraus die Orientierung der Ebene des Fahrzeugrades zu ermitteln, wobei mehrere Linien eines mittels einer oder mehrerer Laserlichtquellen erzeugten Laserlichts auf das Rad prijiziert werden, wobei zeitlich nacheinander einzelne oder mehrere dieser Linien ausgeblendet bzw. eingeblendet werden, wobei das reflektierte Licht mittels einer oder mittels mehrerer Kameras erfasst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Achsgeometrie eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der EP 0 280 941 A1 ist es bekannt, Markierungen auf die Oberfläche eines Reifens aufzubringen. Diese Markierungen reflektieren Licht, das auf die Markierungen auftritt. Es ist beschrieben, dass diffuses oder strukuriertes Licht auf den Reifen und damit auch auf die Markierungen gerichtet werden kann. Weiterhin ist eine Kamera vorhanden, mit der mittels der Methode der Trinagulation die Orientierung der Fläche des Reifens bestimmt werden kann. Mittels Auswertemethoden können Effekte wie beispielsweise Beschriftungen auf der Reifenoberfläche ausgeglichen werden. Wird die Messung an einem rotierenden Rad durchgeführt, können Effekte ausgeglichen werden, die auftreten können, wenn wegen einer nicht exakten Montage des Rades die Radachse nicht exakt senkrecht auf der Radebene steht. Die Messergebnisse werden bei der Messung am rotierenden Rad entsprechend gemittelt.
Aus der DE 103 35 829 A1 ist es bekannt, zur Bestimmung der Achsgeometrie eines Fahrzeugs Licht mit einer flächigen Codierung flächig auf das Fahrzeugrad zu projizieren, das diffus reflektierte Licht aus einer anderen Richtung als der Einstrahlrichtung flächig zu erfassen, um daraus dreidimensionale Oberflächenkoordinaten für das topographische Bild der Stirnseite des Rades zu ermitteln. Daraus lässt sich unter anderem die Ebene des Rades ermitteln und damit die Einstellung von Spur und Sturz des Rades. Als Lichtquelle wird ein Beamer verwendet, der in räumlicher Auflösung verschiedene Farben und/oder geometrische Muster erzeugt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Bestimmung der Achsegeometrie eines Fahrzeugs vorzuschlagen, das eine Bestimmung der Achsgeometrie mit geringem Aufwand zulässt.
Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst, indem mehrere Linien eines mittels einer oder mehrerer Laserlichtquellen erzeugten Laserlichts auf das Rad projiziert werden, wobei zeitlich nacheinander einzelne oder mehrere dieser Linien ausgeblendet bzw. eingeblendet werden, wobei das diffus reflektierte Licht mittels einer oder mittels mehrerer Kameras erfasst wird.
Sofern das diffus reflektierte Licht lediglich mittels einer Kamera erfasst wird, muss die Orientierung und Lage des Kamerakoordinatensystems zu jeder Messebene, die durch je eine Lichtquelle erzeugt wird, bekannt und fest sein. Dort wo die Messebenen das Messobjekt schneiden, zeigen sich Linien, deren Koordinaten hierbei mittels Triangulation bestimmt werden.
Sofern mehrere Kameras verwendet werden, kann zur Auswertung die Stereo-Photogrammetrie zur Anwendung kommen. Mehrere Kameras können ebenfalls als Stereokameras ausgewertet werden. Diese Auswertungsarten sind unabhängig von der Lage der Messebenen und somit von der exakten Position und Ausrichtung der Lichtquellen. Vorteilhaft werden bei Verwendung mehrerer Kameras diese hinsichtlich der Zeitpunkte synchronisiert, zu denen von den Kameras Bilder aufgenommen werden.
Die Verwendung von Laserlicht hat den Vorteil eines sehr guten Signal/Rauschverhältnisses. Dies ist besonders beim Einsatz der vorliegenden Erfindung in der Produktion von Fahrzeugen von Vorteil.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Laserlicht liegt darin, dass dieses monochromatisch ist. Dadurch wird es möglich, Fremdlicht und Umgebungslicht in einfacher Weise zu filtern.
Das Projizieren von Linien hat den Vorteil, dass diese Linien mit der entsprechend verformten Projektion in der Signalauswertung einfach handhabbar sind.
Durch die Projektion mehrerer Linien wird vorteilhaft mit jedem Kamerabild eine große Anzahl von Messpunkten aufgenommen und dadurch gleichzeitig eine hohe Messgeschwindigkeit erreicht.
Indem die Linien einzeln ausblendbar bzw. einblendbar sind, wird weiterhin vorteilhaft erreicht, dass die Zuordnung, welche der am Rad detektierten Linien zu welcher der projizierten Linien gehört, einfach ausgewertet werden kann.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird dazu einer Auswerteeinheit zusammen mit einem von der bzw. den Kameras aufgenommen Bild die Information zugeführt, welche der Linien ausgeblendet war.
Dadurch wird vorteilhaft die Zuordnung einfach herstellbar, welche der detektierten Linien zu welcher der projizierten Linien gehört. Insbesondere lässt sich damit eine Eindeutigkeit herstellen, wenn durch die Kontur des Messobjektes die detektierten Linien nicht mehr eindeutig den projizierten zuzuordnen sind. In einer solchen Situation können nacheinander die in Frage kommenden Linien ausgeblendet werden und damit die Zuordnung umgesetzt werden.
Hierbei erweist es sich als besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Messgeschwindigkeit, wenn bei der Bildaufnahme dem auszuwerteten Frame der Kamera bzw. der Kameras eindeutig zuzuordnen ist welche Linie ein- bzw. ausgeblendet ist.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 werden die Linien mittels mehrerer Laserlichtquellen erzeugt, die einzeln ansteuerbar sind.
Dabei erweist es sich als vorteilhaft, dass eine Redundanz geschaffen wird, weil auch bei Ausfall einzelner der Laserlichtquellen immer noch eine Messung durchgeführt werden kann.
Außerdem erweist es sich als vorteilhaft, dass durch die einzelne Ansteuerung der Laserlichtquellen diese mit einer sehr kurzen Zeitkonstanten zu- bzw. abgeschaltet werden können. Dies bedeutet, dass auch das Ein- bzw. Ausblenden einzelner Linien sehr schnell erfolgen kann. Dadurch wird vorteilhaft eine gute Messgeschwindigkeit mit einer verlässlichen Aussagekraft erreicht.
Bei der Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 laufen die Linien zumindest im wesentlichen horizontal, wobei die Laserlichtquelle bzw. die Laserlichtquellen derart in ihrer Position verändert werden, dass die Linien nacheinander in unterschiedlicher Höhe auf das Rad auftreffen.
Vorteilhaft lässt sich mit dieser Vorgehensweise das Messergebnis verbessern, weil durch diese zeitliche Abfolge unterschiedlicher Projektionen die Orientierung der Radebene vollständiger vermessen werden kann.
Es ist dabei lediglich notwendig, die Projektionseinheit um vergleichsweise geringe Winkelbeträge zu verschwenken.
Sofern bei dieser Ausgestaltung ein oder mehrere Stereokamerasystems verwendet werden, verlaufen die Linien orthogonal zur Basis des oder der Stereokamerasysteme.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt dabei im einzelnen:
1 ein Fahrzeugrad, auf das parallel verlaufende horizontale Linien projiziert werden,
2 ein Bild, auf dem die von dem Rad diffus reflektierten Linien zu sehen sind,
3 eine Prinzipdarstellung einer Messanordnung mit einem Lasersystem und zwei Kameras,
4 eine erste Anordnung von Einzellasern und
5 eine weitere Anordnung von Einzellasern.
1 zeigt ein Fahrzeugrad 1, auf das parallel verlaufende horizontale Linien 2, 3, 4 projiziert werden. Es ist zu sehen, dass diese Linien 2, 3, 4 typische Verläufe aufweisen, die der Reifenseitenkontur entsprechen. Aus diesen Reifenseitenkonturen lässt sich über geeignete mathematische Verfahren die Orientierung der Ebene des Fahrzeugrades ermitteln.
Beispielsweise kann man über die Reifenseitenkonturen die Reifenwulstmaxima bestimmen, die bei einem idealen Reifen auf einem Kreis liegen und eine mögliche Ebene des Rades definieren. Im Fall eines Fahrzeugs, das bei der Vermessung auf seinen Rädern steht, ist der Reifen in der Nähe des Aufstandpunktes deformiert, so dass zur Berechnung der Ebene nur Konturen verwendet werden, die nicht in der Nähe des Radaufstandspunktes liegen. Auf Grund der Reifenbeschriftung und des Reifenschlages ermittelt man die Orientierung der Ebene des Fahrzeugrades, die senkrecht zur Drehachse des Rades orientiert ist, über eine sogenannte Umschlagsmessung. Bei einer Umschlagsmessung werden die während einer Radumdrehung erfassten Orientierungen der Ebenen des Fahrzeugrades gemittelt.
2 zeigt ein Bild, auf dem die von dem Rad 1 diffus reflektierten Linien 2, 3, 4 zu sehen sind. Die bereits angesprochenen Deformationen durch den Wulst des Reifens sind durch kleine Kreise markiert.
Aus diesen Punkten lässt sich der Verlauf einer Kreislinie berechnen. Die Orientierung der entsprechenden Fläche ergibt die Orientierung des Fahrzeugrades.
Vorteilhaft kommen bei der Bestimmung der Lage der Kreislinie statistische Methoden zur Anwendung, um Messfehler und Abweichungen ausgleichen zu können.
Alternativ zur Kreislinie, die sich aus dem Wulst des Reifens ergibt, wäre es beispielsweise auch möglich, den Knick auszuwerten, der sich in den Linien aus der Felge ergibt.
3 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Messanordnung mit einem Lasersystem 301 und zwei Kameras 302 und 303.
Das Lasersystem 301 ist vorteilhaft um eine Achse 304 senkrecht zur Ebene der Zeichnung schwenkbeweglich. Dadurch lässt sich vorteilhaft die Zahl der Messpunkte auf dem Rad erhöhen.
Die Auswertung der diffusen Reflexionen des Rades erfolgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit zwei Kameras 302 und 303.
Vorteilhaft sind die einzelnen Laser der Laseranordnung 301 einzeln ansteuerbar. Es ist eine Auswerte- und Steuereinheit 305 zu sehen. Von dieser werden die einzelnen Laser der Laseranordnung 301 angesteuert. Synchronisiert zu dieser Laseransteuerung werden die Kameras 302 und 303 angesteuert, um die entsprechenden Bilder aufzunehmen.
4 zeigt eine erste Anordnung von Einzellasern 401, 402, 403, 404. Es sind nicht alle Einzellaser mit einer Bezugsziffer versehen. Es ist zu sehen, dass die Einzellaser in Gruppen angeordnet sind, wobei die einzelnen Gruppen zumindest annähernd auf einer Kreislinie liegen. Dadurch wird die Projektion der Laserlinien auf das Rad erleichtert.
In dem Ausführungsbeispiel der 4 sind 8 Felder mit jeweils 8 Einzellasern zu sehen. Durch die Verschwenkbarkeit ist es auch möglich, mit weniger Einzellasern auszukommen. Gegebenenfalls muss bei mehreren Einstellungen gemessen werden, was die für eine Messung benötigte Zeit verlängert.
5 zeigt eine weitere Anordnung von Einzellasern 501, 502, 503, 504, die entlang zweier Linien angeordnet sind. Diese Laseranordnung ist ebenfalls schwenkbeweglich.

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Achsgeometrie eines Fahrzeugs, wobei Licht einer vorgegebenen Struktur auf ein Fahrzeugrad (1) projiziert wird, wobei das diffus reflektierte Licht (2, 3, 4) ausgewertet wird, um daraus die Orientierung der Ebene des Fahrzeugrades (1) zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Linien eines mittels einer oder mehrerer Laserlichtquellen (301, 401, 402, 403, 404, 501, 502, 503, 504) erzeugten Laserlichts auf das Rad (1) projiziert werden, wobei zeitlich nacheinander einzelne oder mehrere dieser Linien ausgeblendet bzw. eingeblendet werden, wobei das diffus reflektierte Licht (2, 3, 4) mittels einer oder mittels mehrerer Kameras (302, 303) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer Auswerteeinheit (305) zusammen mit einem von der bzw. den Kameras (302, 303) aufgenommen Bild die Information zugeführt wird, welche der Linien (2, 3, 4) ausgeblendet war.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Linien (2, 3, 4) mittels mehrerer Laserlichtquellen (401, 402, 403, 403, 501, 502, 503, 504) erzeugt werden, die einzeln ansteuerbar sind (305).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linien (2, 3, 4) zumindest im wesentlichen horizontal laufen und dass die Laserlichtquelle bzw. die Laserlichtquellen (301, 401, 402, 403, 404, 501, 502, 503, 504) derart in ihrer Position verändert werden, dass die Linien (2, 3, 4) nacheinander in unterschiedlicher Höhe auf das Rad (1) auftreffen.