WO2009095140A1 - Verfahren und vorrichtung zum überprüfen der referenzierung von messköpfen eines fahrwerksvermessungssystems - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum überprüfen der referenzierung von messköpfen eines fahrwerksvermessungssystems Download PDF

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WO2009095140A1
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measuring
coordinate system
vehicle
measuring heads
heads
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PCT/EP2008/068343
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Inventor
Steffen Abraham
Daniel Muhle
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to the chassis measurement and in particular to a method and a device for checking the referencing of measuring heads of a non-contact chassis measurement system.
  • measuring heads are used, each of which detects a wheel or possibly the wheels of a vehicle side. From the measured values, the position of wheel axles, axes of rotation, wheel centers or turning centers are calculated and used for the track and fall determination.
  • a basic prerequisite in a chassis or axle measurement system is that the measured values of all measuring heads are present in a common coordinate system ("reference system") or are transformed into such a common coordinate system.
  • reference system The characteristics of the geometric position of the measuring heads with each other, such as their position and orientation, which are required for a representation of the measured variables in a common coordinate system, are referred to below as referencing of the measuring heads.
  • mechanical adapters are attached directly to the wheel to determine the lane and lintel of a single wheel.
  • additional optical sensors are integrated into the adapters, which are able to determine the orientation to adapters attached to adjacent wheels.
  • Non-contact solutions are characterized by the fact that no adapters with measuring function are attached to the wheel.
  • the measurement of the sought angular sizes is usually carried out by a measuring head having a video camera.
  • the non-contact solutions exist in different variants: In a first variant, the referencing is determined only in the construction of the system and considered constant for all subsequent measurements (see, eg, US 4,745,469, US 5,870,315).
  • each wheel is observed by its own measuring head with a single or stereo video sensor.
  • the values of the wheel alignment are initially only available in the local measuring system of the individual measuring head.
  • points are measured on a control point body before or during the measurement, with each camera always having to see only a part of the control point body.
  • a transformation into the common control point system can be determined for each measuring head. This referencing is usually carried out before each measurement (see, for example, DE 3618480, DE 19757763, DE 10050653, US 2006 0279728).
  • a single measuring head for producing a common reference system is extended by an additional camera or a calibration element which is in a calibrated relation to the local coordinate system of the measuring head.
  • Orientation between the probe and additional camera is typically determined only once and considered constant for all subsequent measurements (see, e.g., EP 1184640, US 6,968,282, EP 1309832).
  • the previously known methods for referencing are inaccurate and / or expensive. It is therefore the object of the present invention to provide a method and a device for accurately and quickly verifying the referencing of measuring heads of a chassis measuring system, without increasing the hardware complexity.
  • the invention comprises a method for checking the referencing of at least two measuring heads of a non-contact chassis measuring system with the following steps: detecting at least one geometry detail of a vehicle with the at least two measuring heads; Determining an initial position of the geometry detail in the coordinate system associated with each probe; Transforming the starting position of the geometry detail into a common coordinate system; Perform a relative movement between the measuring heads on the one hand and the vehicle on the other hand, wherein the relative position of the measuring heads is kept constant to each other; recapturing at least one geometry detail of a vehicle with the at least two probes; Determining an end position of the at least one geometry detail in the coordinate system associated with each probe; Transforming the end position of the geometry detail into the common coordinate system; Determining the motion vector from the difference between the end position and the starting position of the at least one geometry detail for each of the measuring heads in the common coordinate system; Checking the motion vector for the first measuring head for agreement with the motion vector for the further measuring head or the other measuring heads.
  • the invention also includes a method for checking the referencing of at least two measuring heads of a non-contact chassis measuring system with the following steps: detecting at least one geometry detail of the vehicle with the measuring heads; Determining an initial position of the geometry detail in the coordinate system associated with each probe; Performing a relative movement between the measuring heads on the one hand and the vehicle on the other hand, wherein the relative position of the measuring heads to each other is kept constant; re-acquiring the at least one geometry detail of the vehicle with the measuring heads; Determining an end position of the geometry detail in the coordinate system associated with each probe; Determining the motions from the difference between the end position and the starting position of the geometry detail in the coordinate system associated with each gauge; Transforming the movements into a common coordinate system; Checking the motion vector for the first measuring head for conformity with the motion vector for the further measuring head or the other measuring heads in the common coordinate system.
  • the referencing of the chassis measuring system can be checked quickly and accurately by means of a relative movement between the measuring heads and the vehicle in the measuring field of the measuring heads, for example by the vehicle being driven past the measuring heads.
  • This improves the accuracy of the wheel alignment following referencing, without requiring a significantly longer time to perform the measurement.
  • No additional hardware is required to carry out the referencing according to the invention, so that the invention can be implemented inexpensively.
  • the assumption that once measured orientations remain constant during the measurement or during the lifetime of the measuring system can be controlled. If a change in the position parameters is noticed, a measurement be given to the user, and the changed orientation can be tracked.
  • the method according to the invention is expediently integrated into the measurement data evaluation when the vehicle is moving in order to detect a change or to correct the referencing, and can be used in wheel alignment or in dynamic tests on the chassis, e.g. Shock absorber test, are used to increase the quality of the measurement results.
  • claims 1 and 2 differ from each other in that in claim 1, first the positions of the geometry details are transformed into the common coordinate system and the motion vectors are then determined in the common coordinate system, whereas in claim 2, the motion vectors first in the coordinate system of the respective Determined and then transformed into the global coordinate system.
  • wheel alignment is to be understood as including the technical areas of wheel alignment, shock absorber testing and suspension testing, including the testing of the jointed play and the testing of the wheel suspension.
  • the relative movement between the measuring heads on the one hand and the vehicle on the other hand comprises at least two translations that are not parallel to each other. This improves the homing check because all mutual rotations of the probes are detected.
  • the geometric detail detected by the first measuring head is arranged on a first side of the vehicle facing the first measuring head
  • the geometric detail detected by the second measuring head is arranged on a side of the vehicle opposite the first side, that of the second measuring head is facing.
  • a geometric detail, which is arranged on a side facing the measuring head of the vehicle can be detected by the measuring head particularly reliable.
  • the two measuring heads can also detect a common geometry detail that is visible from both sides.
  • the geometry detail may include a vehicle mounted measurement target or an existing geometric detail of the vehicle, such as a vehicle. an edge of a rim or a fender.
  • Measuring targets are designed so that they can be detected particularly reliably by the measuring heads. By using existing geometry details, the steps of attaching and removing the measurement targets can be avoided. This further speeds up the performance of the measurement.
  • the vehicle is moved relative to stationary measuring heads.
  • Stationary measuring heads are particularly simple and inexpensive to produce, since they do not comprise any moving parts. Moving the vehicle is usually no additional effort, since the vehicle is driven anyway in the tester.
  • the measuring heads are moved relative to the vehicle. This makes it possible to carry out the method according to the invention even if no space for moving the vehicle is present at the measuring station.
  • the method also includes the readjustment of the measuring heads. Possibly. existing changes to the previously determined orientations can be tracked. This improves the accuracy of the following wheel alignment.
  • the two specific motion vectors can be matched.
  • the readjustment it is also possible to minimize the deviation between one or more measurements of features in the camera image and a projection of a 3D model of the features into the camera image, thereby optimizing the transformation parameters K1 to K2.
  • the readjustment comprises adjusting parameters for converting the position from the local coordinate systems into the common coordinate system.
  • the readjustment can be carried out without moving the measuring heads, so that the readjustment can be carried out particularly simply and quickly.
  • the measuring heads need not be designed to be mechanically adjustable and can therefore be produced more cheaply.
  • the invention further comprises a device for measuring the chassis geometry of a vehicle, which has an arrangement of at least two measuring heads, which are configured to detect at least one geometric detail of the vehicle during operation and to determine its position in the coordinate system assigned to each measuring head, and an evaluation device , which is set up in operation to transform the position of the geometry detail in an initial position and the position of the geometry detail in an end position from the coordinate system of the respective measuring head into a common coordinate system, from the difference between the position of the geometry detail in the initial position and Position of the geometry detail in the end position for each of the measuring heads to determine a motion vector in the common coordinate system and the motion vector for the first measuring head to coincide with the motion vector for the other measuring head or for the further Messk check pans.
  • the invention comprises a device for measuring the chassis geometry of a vehicle, which comprises an arrangement of at least two measuring heads, which are configured to detect at least one geometric detail of the vehicle during operation and to determine its position in the coordinate system assigned to each measuring head, and an evaluation device In operation, it is arranged to determine, in operation, the motion vector for the first measuring head and the motion vector for the further measuring head from the difference between the position of the geometry detail in an initial position and the position of the geometry detail in an end position for each measuring head to transmit the further measuring heads into a common coordinate system, and to check the movement vector for the first measuring head for agreement with the motion vector for the further measuring head or for the further measuring heads.
  • two measuring heads each have at least one camera.
  • the at least one geometry detail can be detected particularly easily and reliably.
  • at least one of the probes includes two or more cameras to increase the reliability of the detection and to improve the accuracy.
  • the device additionally has a movement device which is designed to carry out relative movement between the arrangement of measuring heads on the one hand and the vehicle on the other hand between the initial position and the end position during operation, the relative position of the measuring heads relative to one another being kept constant , This makes it possible to carry out a defined and controlled relative movement between the arrangement of measuring heads and the vehicle. In particular, accidents can be avoided by an uncontrolled movement of the vehicle.
  • the device according to the invention is designed to carry out the method steps claimed in the dependent method claims during operation and has the corresponding structural features.
  • the figure shows schematically in plan view the contours of a vehicle 1, in an initial position A (solid line) at time I 1 and in an end position E (dashed line) at time t 1+ i. In the figure, only two times are shown for simplicity.
  • four wheels 10 are shown schematically.
  • the vehicle 1 is arranged so that its front side is shown in the figure on the left and its rear side on the right.
  • the end position E is located horizontally to the left of the initial position A.
  • the movement between the initial position A and the end position E is parallel to the horizontal longitudinal axis LA of the vehicle 1.
  • the vehicle 1 is not rotated in the movement shown here.
  • a measuring head 2, 4 is arranged, each having a camera 12, 14, which is directed to the vehicle 1.
  • a respective Messtarget 6, 8 is mounted, which is detected by the camera 12, 14 of the directed to this side 16, 18 the measuring head 2, 4.
  • the relative orientation of the measuring heads 2, 4 has previously been determined by an established method (referencing) and is known.
  • the measuring heads 2, 4 measure the wheel axles and wheel centers of the wheels 10 in the local coordinate system K1 or K2 of the respective measuring head.
  • the Referencing now allows the transformation of the wheel axles, centers into the global coordinate system G, eg the lift, and thus, for example, the calculation of track and camber.
  • the measuring targets 6, 8 are mounted in front of the front wheels 10 of the vehicle 1.
  • the vehicle 1 is in the initial position A, the measurement targets 6, 8 are each detected by the camera 12, 14 at least one of the measuring heads 2, 4 and the starting position of each Messtargets 6, 8 is in the coordinate system Kl, K2 of the respective measuring head. 2 4 and stored in the measuring head 2, 4 or an evaluation device, not shown, which is connected via a data line or a radio link with the measuring heads 2, 4, stored.
  • the vehicle 1 is moved from the initial position manually or automatically guided in the end position E.
  • the vehicle 1 is moved from right to left in the forward direction of the vehicle 1.
  • the vehicle 1 could, however, be moved from left to right, ie "backwards".
  • the measuring targets 6, 8 are detected again by the cameras 12, 14 of the measuring heads 2, 4 and the end position of each measuring target 6, 8 is determined in the coordinate system K1, K2 of the respective measuring head 2, 4 and in the measuring head 2, 4 or an evaluation device not shown stored.
  • the motion vectors Bi, B 2 of the geometry details 6, 8 are calculated from the difference between the end position and the starting position of the geometry detail 6, 8 in the coordinate system Ki, K 2 assigned to each measuring head 2, 4. This calculation can be carried out in the measuring heads 2, 4 or in the evaluation device.
  • the motion vectors Bi, B 2 are transformed into a common coordinate system G and compared with each other.
  • the readjustment can be carried out by mechanically adjusting or tracking the measuring heads 2, 4 and / or the associated cameras 12, 14 or by adapting the parameters of the transformation from the coordinate systems K1, K2 of the measuring heads 2, 4 into the global coordinate system G.
  • the respective position of the geometry detail 6, 8 in an initial position A and an end position E is determined to be the movement to investigate.
  • other positions lying between the initial position A and the end position E can also be determined in order to improve the accuracy of the method.

Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überprüfung der Referenzierung von wenigstens zwei Messköpfen (2, 4) eines berührungslosen Fahrwerksvermessungssystems umfasst die folgenden Schritte: Erfassen wenigstens eines Geometriedetails (6) eines Fahrzeugs (1) mit den Messköpfen (2, 4); Bestimmen einer Anfangsposition des Geometriedetails (6) in dem jedem Messkopf (2, 4) zugeordneten Koordinatensystem (K1, K2); Transformieren der Anfangsposition des Geometriedetails (6) in ein gemeinsames Koordinatensystem (G); Ausführen einer Relativbewegung (B1, B2) zwischen den Messköpfen (2, 4) einerseits und dem Fahrzeug (1) andererseits, wobei die relative Position der Messköpfe (2, 4) zueinander konstant gehalten wird; Erfassen wenigstens eines Geometriedetails (6) eines Fahrzeugs (1) mit den Messköpfen (2, 4); Bestimmen einer Endposition des wenigstens einen Geometriedetails (6) in dem jedem Messkopf (2, 4) zugeordneten Koordinatensystem (K1, K2); Transformieren der Endposition des Geometriedetails (6) in das gemeinsame Koordinatensystem (G); Bestimmen des Bewegungsvektors (B1, B2) aus der Differenz zwischen der Endposition und der Anfangsposition des wenigstens einen Geometriedetails (6) für jeden der Messköpfe (2, 4) in dem ge- meinsamen Koordinatensystem (G); Überprüfen des Bewegungsvektors (B1) für den ersten Messkopf (2) auf Übereinstimmung mit dem Bewegungsvektor (B2) für den weiteren Messkopf (4) bzw. die weiteren Messköpfe (4).

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen der Referenzierung von Messköpfen eines Fahrwerksvermessungssystems
Die Erfindung betrifft die Fahrwerksvermessung und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überprüfen der Referenzierung von Messköpfen eines berührungslosen Fahrwerksvermessungssystems.
Bei der optischen Fahrwerksvermessung, z.B. der Messung von Spur und Sturz an Kraftfahrzeugen, werden Messköpfe eingesetzt, die jeweils ein Rad oder eventuell die Räder einer Fahrzeugseite erfassen. Aus den Messwerten werden die Lage von Radachsen, Drehachsen, Radzentren oder Drehzentren errechnet und für die Spur und Sturzbestimmung verwendet.
Eine Grundvoraussetzung in einem System zur Fahrwerks- bzw. Achsvermessung ist, dass die Messwerte aller Messköpfe in einem gemeinsamen Koordinatensystem ("Bezugssystem") vorliegen bzw. in solch ein gemeinsames Koordinatensystem transformiert werden. Die Kenngrößen der geometrischen Lage der Messköpfe untereinander, wie ihre Position und Ausrichtung, die für eine Darstellung der Messgrößen in einem gemeinsamen Koordinatensystem erforderlich sind, werden nachfolgend als Referenzierung der Messköpfe bezeichnet.
Es existieren verschiedene Verfahren zur Herstellung eines gemeinsamen Koordinatensystems im Zusammenhang mit der Achsvermessung:
Bei mechanischen Lösungen (siehe z.B. DE-3904557) werden direkt am Rad mechanische Adapter befestigt, welche die Spur und den Sturz eines einzelnen Rades bestimmen. Zur Herstellung eines gemeinsamen Bezugssystem werden z.B. zusätzliche optische Sensoren in die Adapter integriert, die in der Lage sind, die Orientierung zu Adaptern, die an benachbar- ten Rädern befestigt sind, zu bestimmen.
Berührungslose Lösungen zeichnen sich dadurch aus, dass keine Adapter mit Messfunktion am Rad befestigt werden. Die Messung der gesuchten Winkelgrößen wird in der Regel von einem Messkopf ausgeführt, der eine Videokamera aufweist. Die berührungslosen Lösungen existieren in verschiedenen Varianten: In einer ersten Variante wird die Referenzierung nur beim Aufbau des Systems bestimmt und für alle folgenden Messungen als konstant angesehen (siehe z.B. US 4,745,469, US 5,870,315).
In einer zweiten Variante wird jedes Rad von einem eigenen Messkopf mit einem Einzeloder Stereovideosensor beobachtet. Die Werte der Achsvermessung liegen zunächst nur im lokalen Messsystem des einzelnen Messkopfes vor. Zur Transformation der Messwerte in ein gemeinsames Bezugssystem werden vor der bzw. während der Messung Punkte an einem Passpunktkörper gemessen, wobei jede Kamera immer nur einen Teil des Passpunktkörpers sehen muss. Aus der Messung der Passpunkte im lokalen Bezugssystem des einzelnen Messsystems und den bekannten Koordinaten der Passpunkte im gemeinsamen Passpunktsystem lässt sich für jeden Messkopf eine Transformation in das gemeinsame Passpunktsystem bestimmen. Diese Referenzierung wird in der Regel vor jeder Messung durchgeführt (siehe z.B. DE 3618480, DE 19757763, DE 10050653, US 2006 0279728).
In einer dritten Variante wird ein einzelner Messkopf zur Herstellung eines gemeinsamen Bezugssystems um eine zusätzliche Kamera oder ein Kalibrierelement erweitert, das sich in einer kalibrierten Relation zum lokalen Koordinatensystem des Messkopfes befindet. Die Orientierung zwischen Messkopf und zusätzlicher Kamera wird in der Regel nur einmal bestimmt und für alle folgenden Messungen als konstant angesehen (siehe z.B. EP 1184640, US 6,968,282, EP 1309832).
Die bisher bekannten Verfahren zur Referenzierung sind ungenau und/oder aufwendig. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur ge- nau und schnell durchführbaren Überprüfung der Referenzierung von Messköpfen eines Fahrwerksvermessungssystems zur Verfügung zu stellen, ohne den Hardware-Aufwand zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird von dem Verfahren der unabhängigen Ansprüche 1 und 2 und einer Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 9 und 10 vollständig gelöst.
Die Erfindung umfasst ein Verfahren zum Überprüfen der Referenzierung von wenigstens zwei Messköpfen eines berührungslosen Fahrwerksvermessungssystems mit den folgenden Schritten: Erfassen wenigstens eines Geometriedetails eines Fahrzeugs mit den wenigstens zwei Messköpfen; Bestimmen einer Anfangsposition des Geometriedetails in dem jedem Messkopf zugeordneten Koordinatensystem; Transformieren der Anfangsposition des Geometriedetails in ein gemeinsames Koordinatensystem; Ausführen einer Relativbewegung zwischen den Messköpfen einerseits und dem Fahrzeug andererseits, wobei die relative Position der Messköpfe zueinander konstant gehalten wird; erneutes Erfassen wenigstens eines Geometriedetails eines Fahrzeugs mit den wenigstens zwei Messköpfen; Bestimmen einer Endposition des wenigstens einen Geometriedetails in dem jedem Messkopf zugeordneten Koordinatensystem; Transformieren der Endposition des Geometriedetails in das gemeinsame Koordinatensystem; Bestimmen des Bewegungsvektors aus der Differenz zwischen der Endposition und der Anfangsposition des wenigstens einen Geometriedetails für jeden der Messköpfe in dem gemeinsamen Koordinatensystem; Überprüfen des Bewegungsvektors für den ersten Messkopf auf Übereinstimmung mit dem Bewegungsvektor für den weiteren Messkopf bzw. die weiteren Messköpfe.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Überprüfung der Referenzierung von wenigstens zwei Messköpfen eines berührungslosen Fahrwerksvermessungssystems mit den folgenden Schritten: Erfassen wenigstens eines Geometriedetails des Fahrzeugs mit den Messköp- fen; Bestimmen einer Anfangsposition des Geometriedetails in dem jedem Messkopf zugeordneten Koordinatensystem; Ausführen einer Relativbewegung zwischen den Messköpfen einerseits und dem Fahrzeug andererseits, wobei die relative Position der Messköpfe zueinander konstant gehalten wird; erneutes Erfassen des wenigstens einen Geometriedetails des Fahrzeugs mit mit den Messköpfen; Bestimmen einer Endposition des Geometriedetails in dem jedem Messkopf zugeordneten Koordinatensystem; Bestimmen der Bewegungen aus der Differenz zwischen der Endposition und der Anfangsposition des Geometriedetails in dem jedem Messkopf zugeordneten Koordinatensystem; Transformieren der Bewegungen in ein gemeinsames Koordinatensystem; Überprüfen des Bewegungsvektors für den ersten Messkopf auf Übereinstimmung mit dem Bewegungsvektor für den weiteren Messkopf bzw. die weiteren Messköpfe in dem gemeinsamen Koordinatensystem.
Durch die erfindungsgemäßen Verfahren kann die Referenzierung des Fahrwerkvermes- sungssystems anhand einer Relativbewegung zwischen den Messköpfen und dem Fahrzeug im Messfeld der Messköpfe schnell und genau überprüft werden, z.B. indem das Fahrzeug an den Messköpfen vorbei gefahren wird. Dadurch wird die Genauigkeit der auf die Referenzierung folgenden Fahrwerkvermessung verbessert, ohne dass eine merklich längere Zeit für die Durchführung der Messung benötigt wird. Es ist keine zusätzliche Hardware erforderlich, um die erfindungsgemäße Referenzierung durchzuführen, so dass die Erfindung kostengünstig verwirklicht werden kann. Die Annahme, dass einmalig gemessene Orientierungen während der Messung bzw. während der Lebensdauer des Messsystems konstant bleiben, kann kontrolliert werden. Wird eine Änderung der Lageparameter bemerkt, kann eine MeI- dung an den Benutzer gegeben werden, und die geänderte Orientierung kann nachgefühlt werden.
Derzeit bekannte Verfahren basieren auf den Annahmen, dass die geometrischen Lagepara- meter, die den Bezug zu einem gemeinsamen Koordinatensystem herstellen, während eines Achsmessvorganges stabil bleiben, dass vorab kalibrierte Orientierungen während des Betriebs des Messsystems konstant bleiben, oder dass zusätzliche optische Messsysteme und mechanische Messsysteme in die Messköpfe zur Überwachung der Referenzierung integriert werden. Abweichungen von diesen Annahmen führen direkt zu einem Messfehler in den ge- suchten Zielgrößen. Die erfindungsgemäßen Verfahren prüfen diese Annahmen sowie erkennen und korrigieren Abweichungen, was die Messgenauigkeit und Zuverlässigkeit des Messsystems erhöht.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßigerweise in die Messdatenauswertung bei Fahrtbewegung des Fahrzeuges zur Erkennung einer Veränderung oder zur Korrektur der Referenzierung integriert, und kann bei der Achsvermessung oder bei dynamischen Prüfungen am Fahrwerk, wie z.B. Stoßdämpferprüfung, zum Einsatz kommen, um die Qualität der Messergebnisse zu erhöhen.
Die Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 unterscheiden sich voneinander dadurch, dass bei Anspruch 1 zunächst die Positionen der Geometriedetails in das gemeinsame Koordinatensystem transformiert werden und die Bewegungsvektoren dann in dem gemeinsamen Koordinatensystem bestimmt werden, wogegen bei Anspruch 2 die Bewegungsvektoren zunächst im Koordinatensystem des jeweiligen Messkopfs bestimmt und dann in das globale Koordinatensystem transformiert werden.
Erfindungsgemäß ist der Oberbegriff Fahrwerksvermessung so zu verstehen, dass darunter die technischen Gebiete der Achsvermessung, der Stoßdämpferprüfung und der Fahrwerks- prüfung einschließlich der Prüfung der Gelenkspiele und der Prüfung der Radaufhängung fallen.
In einer Ausführungsform umfasst die Relativbewegung zwischen den Messköpfen einerseits und dem Fahrzeug andererseits wenigstens zwei Translationen, die nicht parallel zueinander sind. Dadurch wird die Überprüfung der Referenzierung verbessert, da alle gegenseitigen Rotationen der Messköpfe erkannt werden. In einer Ausfuhrungsform ist das von dem ersten Messkopf erfasste Geometriedetail auf einer ersten Seite des Fahrzeugs angeordnet, die dem ersten Messkopf zugewandt ist, und das von dem zweiten Messkopf erfasste Geometriedetail ist auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs angeordnet, die dem zweiten Messkopf zugewandt ist. Ein Geometriedetail, das auf einer dem Messkopf zugewandten Seite des Fahrzeugs angeordnet ist, kann von dem Messkopf besonders zuverlässig erfasst werden.
In einer alternativen Ausführungsform können die beiden Messköpfe auch ein gemeinsames, von beiden Seiten sichtbares Geometriedetail erfassen.
Das Geometriedetail kann ein auf dem Fahrzeug angebrachtes Messtarget oder ein vorhandenes Geometriedetail des Fahrzeugs, wie z.B. eine Kante einer Felge oder eine Kotflügels sein. Messtargets sind so ausgebildet, dass die von den Messköpfen besonders zuverlässig erfasst werden können. Durch die Verwendung vorhandener Geometriedetails können die Arbeitsschritte des Anbringens und Entfernens der Messtargets vermieden werden. Dadurch wird die Durchführung der Messung weiter beschleunigt.
In einer Ausführungsform wird das Fahrzeug gegenüber ortsfesten Messköpfen bewegt. Ortsfeste Messköpfe sind besonders einfach und kostengünstig herzustellen, da sie keine be- weglichen Teil umfassen. Das Bewegen des Fahrzeugs stellt in der Regel keinen zusätzlichen Aufwand dar, da das Fahrzeug ohnehin in den Messplatz gefahren wird.
In einer anderen Ausführungsform werden die Messköpfe gegenüber dem Fahrzeug bewegt. Dies ermöglicht es, das erfindungsgemäße Verfahren auch dann auszuführen, wenn am Messplatz kein Raum zum Bewegen des Fahrzeugs vorhanden ist.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren auch das Nachjustieren der Messköpfe. Evtl. vorhandene Änderungen der vorab bestimmten Orientierungen können nachgeführt werden. Dadurch wird die Genauigkeit der folgenden Fahrwerksvermessung verbessert.
Dabei können die beiden bestimmten Bewegungsvektoren in Übereinstimmung gebracht werden. Für die Nachjustage kann man auch die Abweichung zwischen einer oder mehrerer Messungen von Merkmalen im Kamerabild und einer Projektion eines 3D-Modelles der Merkmale in das Kamerabild minimieren und dabei die Transformationsparameter Kl nach K2 optimieren. In einer Ausführungsform umfasst das Nachjustieren das Anpassen von Parametern zur Umrechnung der Position aus den lokalen Koordinatensystemen in das gemeinsame Koordinatensystem umfasst. Dadurch kann das Nachjustieren durchgeführt werden, ohne die Messköpfe zu bewegen, so dass das Nachjustieren besonders einfach und schnell durchgeführt werden kann. Auch müssen die Messköpfe nicht mechanisch justierbar ausgestaltet sein und können daher kostengünstiger hergestellt werden.
Die Erfindung umfasst weiterhin eine Vorrichtung zum Vermessen der Fahrwerksgeometrie eines Fahrzeugs, die eine Anordnung von wenigstens zwei Messköpfen, die eingerichtet sind, im Betrieb wenigstens ein Geometriedetail des Fahrzeugs zu erfassen und dessen Position in dem jedem Messkopfes zugeordneten Koordinatensystem zu bestimmen, und eine Auswerteinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, im Betrieb die Position des Geometriedetails in einer Anfangslage und die Position des Geometriedetails in einer Endlage aus dem Koordinatensystem des jeweiligen Messkopfes in ein gemeinsames Koordinatensystem zu transformie- ren, aus aus der Differenz der Position des Geometriedetails in der Anfangslage und der Position des Geometriedetails in der Endlage für jeden der Messköpfe einen Bewegungsvektor in dem gemeinsamen Koordinatensystem zu bestimmen und den Bewegungsvektor für den ersten Messkopf auf Übereinstimmung mit dem Bewegungsvektor für den weiteren Messkopfbzw, für die weiteren Messköpfe zu überprüfen.
Darüber hinaus umfasst die Erfindung ein Vorrichtung zum Vermessen der Fahrwerksgeometrie eines Fahrzeugs, die eine Anordnung von wenigstens zwei Messköpfen, die eingerichtet sind, im Betrieb wenigstens ein Geometriedetail des Fahrzeugs zu erfassen und dessen Position in dem jedem Messkopfes zugeordneten Koordinatensystem zu bestimmen, und eine Auswerteinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, im Betrieb aus der Differenz der Position des Geometriedetails in einer Anfangslage und der Position des Geometriedetails in einer Endlage für jeden Messkopf einen Bewegungsvektor zu bestimmen, den Bewegungsvektor für den ersten Messkopf und den Bewegungsvektor für den weiteren Messkopf bzw. für die weiteren Messköpfe in ein gemeinsames Koordinatensystem zu übertragen, und den Bewe- gungsvektor für den ersten Messkopf auf Übereinstimmung mit dem Bewegungsvektor für den weiteren Messkopf bzw. für die weiteren Messköpfe zu überprüfen.
In einer Ausführungsform weisen zwei Messköpfe je wenigstens eine Kamera auf. Durch eine Kamera kann das wenigstens eine Geometriedetail besonders einfach und zuverlässig erfasst werden. In weiteren Ausführungsformen umfasst wenigstens einer der Messköpfe zwei oder mehr Kameras, um die Zuverlässigkeit der Erfassung zu erhöhen und die Genauigkeit zu verbessern. In einer Ausfuhrungsform weist die Vorrichtung zusätzlich eine Bewegungsvorrichtung auf, die ausgebildet ist, um im Betrieb eine Relativbewegung zwischen der Anordnung von Messköpfen einerseits und dem Fahrzeug anderseits zwischen der Anfangslage und der End- läge auszuführen, wobei die relative Position der Messköpfe zueinander konstant gehalten wird. Dadurch ist es möglich, eine definierte und kontrollierte Relativbewegung zwischen der Anordnung von Messköpfen und dem Fahrzeug auszuführen. Insbesondere können Unfälle durch eine unkontrollierte Bewegung des Fahrzeug vermieden werden.
In weiteren Ausführungsformen ist die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgebildet, um im Betrieb die in den abhängigen Verfahrensansprüchen beanspruchten Verfahrensschritte auszuführen und weist die entsprechenden strukturellen Merkmale auf.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur erläutert, die schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Draufsicht zeigt.
Die Figur zeigt schematisch in der Draufsicht die Umrisse eine Fahrzeugs 1, in einer Anfangslage A (durchgezogene Linie) zum Zeitpunkt I1 und in einer Endlage E (gestrichelte Li- nie) zum Zeitpunkt t1+i. In der Figur sind zur Vereinfachung nur zwei Zeitpunkte dargestellt. Neben den Umrissen der Karosserie des Fahrzeugs 1 sind schematisch vier Räder 10 dargestellt. Das Fahrzeug 1 ist so angeordnet, dass seine Vorderseite in der Figur links und seine Rückseite rechts dargestellt ist. Die Endlage E befindet sich horizontal links von der Anfangslage A. Die Bewegung zwischen den Anfangslage A und der Endlage E erfolgt parallel zur horizontal verlaufenden Längsachse LA des Fahrzeugs 1. Das Fahrzeug 1 wird bei der hier gezeigten Bewegung nicht rotiert.
In Bewegungsrichtung links und rechts von dem Fahrzeug 1 ist je ein Messkopf 2, 4 angeordnet, der jeweils eine Kamera 12, 14 aufweist, die auf das Fahrzeug 1 gerichtet ist. Auf den den beiden Messköpfen 2, 4 zugewandten Seiten 16, 18 des Fahrzeugs 1 ist jeweils ein Messtarget 6, 8 angebracht, das von der Kamera 12, 14 des auf diese Seite 16, 18 gerichteten Messkopfes 2, 4 erfasst wird. Die relative Orientierung der Messköpfe 2, 4 wurde zuvor durch eine etabliertes Verfahren bestimmt (Referenzierung) und ist bekannt.
Die Messköpfe 2, 4 messen in einer Ausführungsform die Radachsen und Radzentren der Räder 10 in dem lokalen Koordinatensystem Kl bzw. K2 des jeweiligen Messkopfes. Die Referenzierung erlaubt jetzt die Transformation der Radachsen, -Zentren in das globale Koordinatensystem G, z.B. der Hebebühne, und damit z.B. die Berechnung von Spur und Sturz.
In dem in der Figur gezeigten Beispiel sind die Messtargets 6, 8 vor den vorderen Rädern 10 des Fahrzeugs 1 angebracht. Dies ist jedoch nur eine beispielhafte Position und die Messtargets 6, 8 können an jeder beliebigen Stelle des Fahrzeugs 1 angebracht werden, die sich im Blickfeld wenigstens einer Kamera 12, 14 wenigstens eines Messkopfes 2, 4 befindet.
Zunächst befindet sich das Fahrzeug 1 in der Anfangslage A, die Messtargets 6, 8 werden jeweils von der Kamera 12, 14 wenigstens eines der Messköpfe 2, 4 erfasst und die Anfangsposition jedes Messtargets 6, 8 wird im Koordinatensystem Kl, K2 des jeweiligen Messkopfes 2, 4 bestimmt und in dem Messkopf 2, 4 oder einer nicht gezeigten Auswerteinrichtung, die über eine Datenleitung oder eine Funkverbindung mit den Messköpfen 2, 4 verbunden ist, gespeichert.
Daraufhin wird das Fahrzeug 1 von der Anfangslage manuell oder automatisch geführt in die Endlage E bewegt. In dem in der Figur gezeigten Beispiel wird das Fahrzeug 1 von rechts nach links in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs 1 bewegt. Das Fahrzeug 1 könnte jedoch e- benso von links nach rechts, also "rückwärts" bewegt werden. In der Endlage E werden die Messtargets 6, 8 erneut von den Kameras 12, 14 der Messköpfe 2, 4 erfasst und die Endposition jedes Messtargets 6, 8 wird im Koordinatensystem Kl, K2 des jeweiligen Messkopfes 2, 4 bestimmt und in dem Messkopf 2, 4 oder einer nicht gezeigten Auswerteinrichtung gespeichert.
Aus der Differenz zwischen der Endposition und der Anfangsposition des Geometriedetails 6, 8 in dem jedem Messkopf 2, 4 zugeordneten Koordinatensystem Ki, K2 werden die Bewegungsvektoren Bi, B2 der Geometriedetails 6, 8 berechnet. Diese Berechnung kann in den Messköpfen 2, 4 oder in der Auswerteinrichtung durchgeführt werden. Die Bewegungsvektoren Bi, B2 werden in ein gemeinsames Koordinatensystem G transformiert und miteinander verglichen.
Alternativ können zunächst die Anfangs- und die Endposition des jeweiligen Messtargets 6, 8 in das globale Koordinatensystem G transformiert und dann die beiden Bewegungsvektoren Bi, B2 im globalen Koordinatensystem G bestimmt und miteinander verglichen werden.
Die Einzelheiten der Koordinatentransformation zwischen verschiedenen Koordinatensystem sind dem Fachmann bekannt (siehe z.B. HH Chen: A screw motion approach to unique- ness analysis of head-eye geometry. Computer Vision and Pattern Recognition, 1991. Proceedings CV.Ple9L, IEEE Computer Society Conference, Seiten 145-151, 1991) und werden daher hier nicht näher erläutert.
Bei einer korrekten Referenzierung sind die Bewegungsvektoren Bi, B2 in dem gemeinsamen Koordinatensystem G identisch, d.h. die Differenz zwischen den beiden Bewegungsvektoren Bi, B2 ist kleiner als ein vorgegebener Toleranzwert. Ist die Differenz der beiden Bewegungsvektoren Bi, B2 in dem gemeinsamen Koordinatensystem G größer als der vorgegebene Toleranzwert, ist die Referenzierung fehlerhaft und muss nachjustiert werden, um bei der Fahrwerksvermessung genaue Ergebnisse zu erhalten, d. h. eine Änderung der relativen Orientierung wird direkt als Fehler in der Abbildung der Bewegung aufeinander sichtbar.
Das Nachjustieren kann durch ein mechanisches Verstellen bzw. Nachführen der Messköpfe 2, 4 und/oder der zugehörigen Kameras 12, 14 oder durch Anpassen der Parameter der Transformation aus den Koordinatensystemen Kl, K2 der Messköpfe 2, 4 in das globale Koordinatensystem G vorgenommen werden.
Für eine eindeutige Bestimmung aller Parameter der Orientierung der beiden Koordinatensysteme Kl , K2 im globalen Koordinatensystem G müssen mindestens zwei unterschiedliche Bewegungen beobachtet werden, die nicht parallel zueinander liegen. Für die Referenzierung zur Fahrwerksvermessung ist es jedoch in der Regel ausreichend, nur einen Teil der Parameter zu bestimmen, so dass eine geradlinige Bewegung (Translation), wie z.B. eine geradlinige Durchfahrt durch die Anordnung der Messköpfe 2, 4, ausreichend ist.
Sollte eine solche vereinfachte Überprüfung der Referenzierung im Einzelfall nicht ausreichend sein und sollen insbesondere auch die Rotation um die Bewegungsrichtung der ersten Translation und Translationen zwischen den Messköpfen 2, 4 bestimmt werden, so sind zusätzlich weitere geeignete Bewegungen zwischen dem Fahrzeug 1 und den Messköpfen 2, 4 durchzuführen. Solche Bewegungen können z.B. mit einer beweglichen und insb. drehbaren Hebebühne, auf der das Fahrzeug 1 platziert wird, ausgeführt werden. Alternativ kann die Anordnung der Messköpfe 2, 4 relativ zu dem Fahrzeug 1 verschwenkt werden, wobei die relative Position der Messköpfe 2, 4 zueinander während des Verschwenkens konstant gehalten wird.
Im vorangehend beispielhaft beschriebenen Verfahren wird die jeweilige Position des Geometriedetails 6, 8 in einer Anfangslage A und einer Endlage E bestimmt, um die Bewegung zu ermitteln. Es können jedoch auch weitere Positionen, die zwischen der Anfangslage A und der Endlage E liegen bestimmt werden, um die Genauigkeit des Verfahrens zu verbessern.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überprüfung der Referenzierung von wenigstens zwei Messköpfen (2, 4) eines berührungslosen Fahrwerksvermessungssystems mit den folgenden Schritten:
Erfassen wenigstens eines Geometriedetails (6) eines Fahrzeugs (1) mit den Messköpfen (2, 4); Bestimmen einer Anfangsposition des Geometriedetails (6) in dem jedem Messkopf (2,
4) zugeordneten Koordinatensystem (Ki, K2);
Transformieren der Anfangsposition des Geometriedetails (6) in ein gemeinsames Koordinatensystem (G);
Ausführen einer Relativbewegung (Bi, B2) zwischen den Messköpfen (2, 4) einerseits und dem Fahrzeug (1) andererseits, wobei die relative Position der Messköpfe (2, 4) zueinander konstant gehalten wird;
Erfassen wenigstens eines Geometriedetails (6) eines Fahrzeugs (1) mit den Messköpfen (2, 4);
Bestimmen einer Endposition des wenigstens einen Geometriedetails (6) in dem jedem Messkopf (2, 4) zugeordneten Koordinatensystem (Ki, K2);
Transformieren der Endposition des Geometriedetails (6) in das gemeinsame Koordinatensystem (G);
Bestimmen des Bewegungsvektors (Bi, B2) aus der Differenz zwischen der Endposition und der Anfangsposition des wenigstens einen Geometriedetails (6) für jeden der Messköpfe (2, 4) in dem gemeinsamen Koordinatensystem (G);
Überprüfen des Bewegungsvektors (Bi) für den ersten Messkopf (2) auf Übereinstimmung mit dem Bewegungsvektor (B2) für den weiteren Messkopf (4) bzw. die weiteren Messköpfe (4).
2. Verfahren zur Überprüfung der Referenzierung von wenigstens zwei Messköpfen (2, 4) eines berührungslosen Fahrwerksvermessungssystems mit den folgenden Schritten:
Erfassen wenigstens eines Geometriedetails (6) des Fahrzeugs (1) mit den Messköpfen (2, 4);
Bestimmen einer Anfangsposition des Geometriedetails (6) in dem jedem Messkopf (2, 4) zugeordneten Koordinatensystem (Ki, K2); Ausfuhren einer Relativbewegung (Bi, B2) zwischen den Messköpfen (2, 4) einerseits und dem Fahrzeug (1) andererseits, wobei die relative Position der Messköpfe (2, 4) zueinander konstant gehalten wird;
Erfassen des wenigstens einen Geometriedetails (6) des Fahrzeugs (1) mit mit den bei- den Messköpfen (2, 4);
Bestimmen einer Endposition des Geometriedetails (6) in dem jedem Messkopf (2, 4) zugeordneten Koordinatensystem (Ki, K2);
Bestimmen der Bewegungen (Bi, B2) aus der Differenz zwischen der Endposition und der Anfangsposition des Geometriedetails (6) in dem jedem Messkopf (2, 4) zugeordneten Koordinatensystem (Ki, K2);
Transformieren der Bewegungen (Bi, B2) in ein gemeinsames Koordinatensystem (G);
Überprüfen des Bewegungsvektors (Bi) für den ersten Messkopf (2) auf Übereinstimmung mit dem Bewegungsvektor (B2) für den weiteren Messkopf (4) bzw. die weiteren Messköpfe (4) in dem gemeinsamen Koordinatensystem.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bewegung (Bi, B2) wenigstens zwei zueinander nicht parallele Translationen umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das von dem ersten Mess- köpf (2) erfasste Geometriedetail (6) auf einer ersten Seite des Fahrzeugs (1) und das von dem zweiten Messkopf (4) erfasste Geometriedetail (6) auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs (1) angeordnet ist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug (1) gegen- über den ortsfesten Messköpfen (2, 4) bewegt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Messköpfe (2, 4) gegenüber dem Fahrzeug (1) bewegt werden.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren zusätzlich den Schritt des Nachjustierens der Messköpfe (2, 4) umfasst.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei bei dem Schritt des Nachjustierens der Messköpfe (2, 4) die von den Messköpfen (2, 4) bestimmten Bewegungsvektoren (Bi, B2) in Überein- Stimmung gebracht werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Nachjustieren das Anpassen von Parametern zum Transformieren der Position aus den lokalen Koordinatensystemen (Ki, K2) in das gemeinsame Koordinatensystem (G) umfasst.
10. Vorrichtung zum Vermessen der Fahrwerksgeometrie eines Fahrzeugs (1), aufweisend: eine Anordnung von wenigstens zwei Messköpfen (2, 4), die eingerichtet sind, im Betrieb wenigstens ein Geometriedetail (6) des Fahrzeugs (1) zu erfassen und dessen Position in dem jedem Messkopfes (2, 4) zugeordneten Koordinatensystem (Ki, K2) zu bestimmen, eine Auswerteinrichtung, die eingerichtet ist, im Betrieb die Position des Geometriedetails (6) in einer Anfangslage (A) und die Position des
Geometriedetails (6) in einer Endlage (E) aus dem Koordinatensystem (Ki, K2) des jeweiligen Messkopfes (2, 4) in ein gemeinsames Koordinatensystem (G) zu transformieren, aus aus der Differenz der Position des Geometriedetails (6) in der Anfangslage (A) und der Position des Geometriedetails (6) in der Endlage (E) für jeden der Messköpfe (2, 4) einen Bewegungsvektor (Bi, B2) in dem gemeinsamen Koordinatensystem (G) zu bestimmen und den Bewegungsvektor (Bi) für den ersten Messkopf (2) auf Übereinstimmung mit dem Bewegungsvektor (B2) für den weiteren Messkopf (4) bzw. weitere Messköpfe (4) zu überprüfen.
11. Vorrichtung zum Vermessen der Fahrwerksgeometrie eines Fahrzeugs (1), aufweisend: eine Anordnung von wenigstens zwei Messköpfen (2, 4), die eingerichtet sind, im Betrieb wenigstens ein Geometriedetail (6) des Fahrzeugs (1) zu erfassen und dessen Position in dem jedem Messkopfes (2, 4) zugeordneten Koordinatensystem (Ki, K2) zu bestimmen, eine Auswerteinrichtung, die eingerichtet ist, im Betrieb aus der Differenz der Position des Geometriedetails (6) in einer Anfangslage (A) und der Position des Geometriedetails (6) in einer Endlage (E) für jeden Messkopf (2, 4) einen Bewegungsvektor (Bi, B2) zu bestimmen, den Bewegungsvektor (Bi) für den ersten Messkopf (2) und den Bewegungsvektor (B2) für den zweiten Messkopf (4) in ein gemeinsames Koordinatensystem (G) zu übertragen, und den Bewegungsvektor (Bi) für den ersten Messkopf (2) auf Übereinstimmung mit dem Bewegungsvektor (B2) für den weiteren Messkopf (4) bzw. weitere Messköpfe (4) zu überprüfen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei wenigstens einer der Messköpfe (2, 4) wenigstens eine Kamera (12, 14) aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Vorrichtung zusätzlich eine Bewegungsvorrichtung aufweist, die ausgebildet ist, um im Betrieb eine Relativbewegung zwischen der Anordnung von Messköpfen (2, 4) einerseits und dem Fahrzeug (1) anderseits zwischen der Anfangslage (A) und der Endlage (E) auszuführen, wobei die relative Position der Messköpfe (2, 4) zueinander konstant gehalten wird.
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