BICHLMEIER, Ulrich (Mangfallstrasse 10, Mühldorf a. Inn, 84453, DE)
SCHOMMER, Stefan (Fastlingerring 109, Unterschleissheim, 85716, DE)
BUX, Hermann (Lilienweg 1, Adelzhausen, 86559, DE)
BICHLMEIER, Ulrich (Mangfallstrasse 10, Mühldorf a. Inn, 84453, DE)
SCHOMMER, Stefan (Fastlingerring 109, Unterschleissheim, 85716, DE)
Patentansprüche
1. Automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem für ein Automobilservicegerät, insbesondere für ein berührungslos messendes Automobilservicegerät oder
Fahrwerkvermessungssystem, das die folgenden Merkmale aufweist: wenigstens eine optische Empfangseinheit (32, 34; 42, 44; 421, 441) mit einer Schnittstelle zu einer Steuereinheit; wenigstens eine Beleuchtungseinheit (62, 64; 422, 442) mit einem Steuereingang; und eine Steuereinheit: mit einer Schnittstelle zu der optischen Empfangseinheit bzw. zu den optischen Empfangseinheiten (32, 34; 42, 44; 421, 441); mit einer Schnittstelle zu der Beleuchtungseinheit bzw. zu den Beleuchtungseinheiten (62, 64; 422, 442); mit einer Bildverarbeitungs- bzw. Bildvorverarbeitungseinheit, die so ausgebildet ist, dass sie Bilder der optischen Empfangseinheit(en) (32, 34; 42, 44; 421, 441) erhält und dass sie spezifische Merkmale des Bildes ermittelt, und - mit einer Auswerteeinheit, die so ausgebildet ist, dass sie
Steuerparameter für die Beleuchtungseinheit(en) (62, 64; 422, 442) und/oder für die optische(n) Empfangseinheit(en) (32, 34; 42, 44; 421, 441) aus den Bildern der optische(n) Empfangseinheit(en) (32, 34; 42, 44; 421, 441) und aus den von der Bildverarbeitungs- bzw. Bildvorverarbeitungseinheit ermittelten spezifischen Merkmalen erzeugt.
2. Automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Empfangseinheit (32, 34; 42, 44; 421, 441) als CMOS- oder CCD-Kamera ausgebildet ist.
3. Automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Empfangseinheit (32, 34; 42, 44; 421, 441) die folgenden Merkmale aufweist: eine Elektronik; - integrierte Gehäusekomponenten; ein Objektiv; einen Filter insbesondere einen Bandpassfilter zur Optimierung eines IR-
Nutzsignals bezüglich des IR-Spektrums der Sonne und zum Ausblenden des
Umlichts; - eine Stromversorgung.
4. Automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit(en) (62, 64; 422, 442) so ausgebildet ist/sind, dass sie eine
Beleuchtung im sichtbaren oder unsichtbaren, insbesondere IR-Bereich vornimmt/vornehmen.
5. Automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit(en) als LED-Beleuchtung(en) (422, 442) ausgebildet ist/sind
6. Automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine flächige oder punktförmige Einzelbeleuchtungseinheit vorgesehen ist.
7. Automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Beleuchtungseinheiten (62, 64; 422, 442) in Stereoanordnung vorgesehen sind.
8. Automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Beleuchtungseinheiten (422, 442) ringförmig um die optische Empfangseinheit
(421, 441) herum angeordnet sind.
9. Automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit(en) (422, 442) zusammen mit der optischen Empfangseinheit (421, 441) angeordnet ist/sind.
10. Automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungs- bzw. Bildvorverarbeitungseinheit Merkmale aus der Bildverarbeitung erfasst, insbesondere den Felgenrand, die Radhauskante, die Aufstandsfläche, die Ventilposition, Radmuttern, Wuchtgewicht, Emblem an Felge oder Schrift am Reifen.
11. Automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungs- bzw. Bildvorverarbeitungseinheit und/oder die Auswerteeinheit so ausgebildet ist, dass für das Erzeugen der Steuerparameter ein Bildbereich dynamisch auswählbar ist.
12. Automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungs- bzw. Bildvorverarbeitungseinheit und/oder die Auswerteeinheit so ausgebildet ist, dass für die dynamische Auswahl des Bildbereichs der gesamte Büdbereich auf markante geometrische Formen überprüfbar ist und insbesondere der gesamte Bildbereich zum Auffinden konzentrischer Kreise grob vorsegmentierbar ist; der auszuwertende Bildbereich, insbesondere im Bereich von Kreisen, von Kreissegmenten zwischen Reifen und Felge und von Umfangslinien der Kreise festlegbar ist;
Teile des Bildbereiches optional ausblendbar sind zur Optimierung der Beleuchtung in besonders relevanten Bereichen, insbesondere in den obersten und untersten bzw. vordersten und hintersten Felgenbereichen; - Steuerparameter für den festgelegten Bildbereich bestimmbar sind.
13. Automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungs- bzw. Bildvorverarbeitungseinheit und/oder die Auswerteeinheit so ausgebildet ist, dass für die dynamische Auswahl des Bildbereichs ein Teilbereich des Bildes, beispielsweise ein 1/4- oder ein 1/8-Bildbereich auf markante geometrische Formen überprüfbar ist und zum Auffinden konzentrischer Kreise grob vorsegmentierbar ist; der auszuwertende Bildbereich, insbesondere im Bereich von Kreisen, von Kreissegmenten zwischen Reifen und Felge und von Umfangslinien der Kreise festlegbar ist;
Teile des Bildbereiches optional ausblendbar sind zur Optimierung der Beleuchtung in besonders relevanten Bereichen, insbesondere in den obersten und untersten bzw. vordersten und hintersten Felgenbereichen; und - Steuerparameter für den festgelegten Bildbereich bestimmbar sind.
14. Automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit so ausgebildet ist, dass die Auswahl des Bildbereichs mit einer anderen Grundeinstellung der Beleuchtungseinheit(en) und/oder der optischen
Empfangseinheit(en) wiederholbar ist.
15. Automalisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Steuerparametern für die Beleuchtungseinheit(en) (62, 64; 422, 442) um die Beleuchtungsdauer und/oder um die Beleuchtungsstärke handelt.
16. Automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Steuerparametern für die optische(n) Empfangseinheit(en) (32, 34; 42,
44; 421, 441) um die Belichtungszeit und/oder um die Blendeneinstellung und/oder um die Objektiveinstellung und/oder um die Filtereinstellungen handelt.
17. Kombinierte Beleuchtungs- und Bildaufnahmeeinheit mit den folgenden Merkmalen: - eine integrierte Kamera (421, 441); eine Vielzahl von um die integrierte Kamera (421 , 441) herum angeordneten Lichtquellen (422, 442), die integrierte Kamera (421, 441) und die Lichtquellen (422, 442) weisen in die gleiche Richtung.
18. Kombinierte Beleuchtungs- und Bildaufnahmeeinheit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (422, 442) LED's sind.
19. Verfahren zur automatischen, messwertabhängigen Bildaufnahme- und Belichtungseinstellung für ein berührungslos messendes Automobilservicegerät, oder Fahrwerkvermessungssystem mit den folgenden Schritten:
Betreiben wenigstens einer Beleuchtungseinheit (62, 64; 422, 442) mit einer vorgegebenen Beleuchtungsstärke; - Aufnehmen wenigstens eines Bildes eines Objekts, insbesondere eines Rads
(36) oder einer Radfelge durch wenigstens eine optische Empfangseinheit (32, 34; 42, 44; 421, 441); Empfangen des Budes bzw. der Bilder des Objekts durch die Büdverarbeitungs- bzw. Bildvorverarbeitungseinheit;
Ermitteln von spezifischen Merkmalen des Bilds bzw. der Bilder des Objekts durch die Bildverarbeitungs- bzw. Bildvorverarbeitungseinheit; - Erzeugen von Steuerparametern für die Beleuchtungseinheit(en) (62, 64; 422,
442) und/oder für die optische(n) Empfangseinheit(en) (32, 34; 42, 44; 421 , 441) aus dem bzw. den Bildern und aus den spezifischen Merkmalen; Steuern der Beleuchtungseinheit(en) (62, 64; 422, 442) und/oder der optische(n) Empfangseinheit(en) (32, 34; 42, 44; 421, 441) mit den Steuerparametern.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der spezifischen Merkmalen des Bilds bzw. der Bilder des Objekts durch überprüfen des gesamten Bildbereichs oder eines Teilbildbereichs auf markante geometrische Formen und insbesondere durch grobe
Vorsegmentierung zum Auffinden konzentrischer Kreise; durch Festlegen der auszuwertenden Bildbereiche, insbesondere im Bereich von Kreisen, von Kreissegmenten zwischen Reifen und Felge und von Umfangslinien der Kreise; und - durch optionales Ausblenden von Teilen von Bildbereichen zur Optimierung der
Beleuchtung in besonders relevanten Bereichen, insbesondere in den obersten und untersten bzw. vordersten und hintersten Felgenbereichen erfolgt.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte mit veränderten Einstellungen der Beleuchtungseinheit(en) (62,
64; 422, 442) und/oder der optischen Empfangseinheit(en) (32, 34; 42, 44; 421, 441) und/oder für einen anderen Bildbereich wiederholt werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerparameter entsprechend festgelegter Gütekriterien bestimmt werden. |
Automatisches Belichtungssystem für ein beruhrungslos messendes Automobilservicegerat
Beschreibung
Automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem für ein Automobilservicegerat, kombinierte Beleuchtungs- und Bildaufnahmeemheit sowie Verfahren zur automatischen meßwertabhangigen Bildaufnahme- und Belichtungsemstellung für ein beruhrungslos messendes Automobilservicegerat
Aus der Patentanmeldung DE 10 2004 013441 3 ist ein Meßverfahren, ein Meßgerat sowie eine Fahrwerksvermessungseinπchtung zur Bestimmung der räumlichen Lage einer Radfelge bekannt Diese Patentanmeldung beschreibt einen Algoπthmus zur Schmiegetorusmodellierung für die beruhrungslose Fahrwerksvermessung Bei solchen beruhrungslos arbeitenden Fahrwerksvermessungseinrichtungen werden Bilder eines Rades oder einer Radfelge ermittelt und ausgewertet, um die durch das Felgenhorn aufgespannte Radebene zu bestimmen
Die Einstellung der Beleuchtung durch die Beleuchtungseinheiten und der Belichtung der optischen Empfangseinheiten erfolgt dabei durch einen Benutzer oder basiert auf allgemein gültigen Annahmen und Verfahren
Bei diesem Verfahren sowie bei diesen Fahrwerksvermessungmeßgeraten und -einπchtungen ist von Nachteil, dass bei unzureichenden Beleuchtungsverhaltnissen und Behchtungseinstellungen die ermittelten Ergebnisse nicht zufriedenstellend sind
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem sowie ein Verfahren hierfür bereitzustellen, bei dem die Beleuchtung der besonders relevanten Bereiche des betrachteten Objekts sowie die Bildquahtat der optischen Empfangseinheit verbessert werden Dadurch sollen die bei der beruhrungslosen Fahrwerksvermessung ermittelten Ergebnisse verbessert werden
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelost Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhangigen Ansprüchen
Ein automatisches Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem für ein Automobilservicegerat
insbesondere für ein berührunglos messendes Automobilservicegerät oder Fahrwerksvermessungssystem, umfasst wenigstens eine optische Empfangseinheit mit einer Schnittstelle zu einer Steuereinheit, wenigstens eine Beleuchtungseinheit mit einem Steuereingang sowie eine Steuereinheit, die mit einer Schnittstelle zu der optischen Empfangseinheit bzw. zu den optischen Empfangseinheiten, mit einer Schnittstelle zu der Beleuchtungseinheit bzw. zu den Beleuchungseinheiten, mit einer Bildverarbeitungs- bzw. Bildvorverarbeitungseinheit und mit einer Auswerteeinheit ausgestattet ist. Die Bildverarbeitungsbzw. Bildvorverarbeitungseinheit erhält Bilder von der optischen Empfangseinheit bzw. von den optischen Empfangseinheiten und ermittelt für den Anwendungsfall spezifische Merkmale des Bildes bzw. der Bilder. Die Auswerteeinheit erzeugt Steuerparameter für die Beleuchtungseinheit(en) und/oder für die optische(n) Empfangseinheit(en) aus den Bildern der optischen Empfangseinheit(en) und aus den ermittelten spezifischen Merkmalen.
Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung basiert dieses automatische Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystem nicht auf festen benutzervorgegebenen Annahmen und Einstellungen, sondern auf einer ergebnisspezifischen lokalen Betrachtung der erzeugten Bilder. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass die Beleuchtung und die Anpassung der Beleuchtung an die Erfordernisse der Bildverarbeitung der entscheidende Faktor neben der Algorithmik in der berührungslosen Fahrwerkvermessung ist.
Die von der Bildverarbeitungs- bzw. Bildvorverarbeitungseinheit ermittelten spezifischen Merkmale des Bildes können dabei in üblicher dem Fachmann bekannter Weise und insbesondere entsprechend der in der eingangs erwähnten deutschen Patentanmeldung beschriebenen Bildverarbeitung und Bildvorverarbeitung erzeugt werden. Die ermittelten spezifischen Merkmale des Bildes beziehen sich somit auf die sachlichen Gegebenheiten des beschriebenen Anwendungsbereiches bzw. der Meßaufgabe, beispielsweise der Felge, der Radhauskante, des Ventils oder eines Emblems.
Die lokale Belichtungsbewertung ist eine Gütebewertung der betrachteten Bildbereiche und kann bereits ein Teilergebnis der Bildverarbeitung bzw. der Bildvorverarbeitung sein. Die von der
Auswerteeinheit erzeugten Steuerparameter können sowohl für die optische Empfangseinheit als auch für die Beleuchtungseinheit generiert werden. Die Belichtungssteuerung optimiert dabei den
interessierenden Büdbereich unabhängig vom übrigen Bild und verbessert somit das Berechnungsergebnis, das wiederum Grundlage für die Belichtungssteuerung ist.
Aus praktischen Gründen kann ein dynamischer Grenzwert festgelegt werden, der die ständige Nachparametrisierung innerhalb seiner Grenzen hält oder unterbindet.
Gemäß einer ersten Ausführungsform des automatischen Beleuchtungs- und Bildaufnahmesystems kann die optische Empfangseinheit als CMOS- oder CCD-Kamera ausgebildet sein und eine Elektronik, integrierte Gehäusekomponenten, ein ggf. nicht mit fester Brennweite ausgestattetes Objektiv, einen Filter zur Optimierung eines IR-Nutzsignals bezüglich des IR-Spektrums der Sonne und zum Ausblenden des Umlichts, insbesondere einen Bandpassfilter und eine Stromversorgung umfassen. Die integrierten Gehäusekomponenten können dabei sowohl als Integration des Gehäuses in die Anordnung als auch als Integration der Anordnung in das Gehäuse verstanden werden.
Die Beleuchtungseinheit kann dabei für eine Beleuchtung im sichtbaren und unsichtbaren, insbesondere im IR-Bereich ausgelegt sein. Sie kann auch als LED-Beleuchtung ausgebildet sein.
Je nach Platzverhältnissen oder Beleuchtungserfordernissen können entweder genau eine entweder flächige oder punktförmige Einzelbeleuchtungseinheit oder mehrere Beleuchtungseinheiten vorgesehen werden. Diese können als jeweils zwei Beleuchtungseinheiten in unterschiedlicher Ausrichtung ausgebildet sein, was auch als Stereoanordnung bezeichnet wird, oder ringförmig um die optische Empfangseinheit herum angeordnet sein, was eine besonders gleichmäßige Ausleuchtung des zu betrachtenden Objekts ergibt.
Wenn die Beleuchtungseinheit(en) zusammen mit der optischen Empfangseinheit angeordnet ist/sind oder mit dieser integriert in einem Gehäuse vorliegt(en), so ergibt sich ein besonders kompakter und platzsparender Aufbau. Alternativ dazu ist es selbstverständlich möglich, die Beleuchtungseinheiten separat von der optischen Empfangseinheit aufzustellen.
Bei der von der Bildverarbeitungs- bzw. Bildvorverarbeitungseinheit vorgenommenen Bild Verarbeitung kommen Merkmale aus der Bildverarbeitung, insbesondere der Felgenrand, die Radhauskante, die Aufstandsfläche, die Ventilposition, die Radmuttern, das Wuchtgewicht, ein Emblem an der Felge oder ein Schriftzug am Reifen zum Einsatz.
Die Bildverarbeitungs- bzw. Bildvorverarbeitungseinheit und die Auswerteeinheit können dabei einen Bildbereich für das Erzeugen der Steuerparameter dynamisch auswählen.
Diese dynamische Auswahl erfolgt, indem der gesamte Bildbereich oder ein Teilbereich des Bildes, beispielsweise ein % oder ein 1/8 Bildbereich auf markante geometrische Formen überprüft wird und insbesondere zum Auffinden konzentrischer Kreise grob vorsegmentiert wird, indem der auszuwertende Bildbereich, insbesondere im Bereich von Kreisen, von Kreissegmenten zwischen Reifen und Felge und von Umfangslinien der Kreise festgelegt wird und indem daraus Steuerparameter für den festgelegten Bildbereich bestimmt werden.
Wahlweise können dabei Teile des Bildbereiches ausgeblendet werden, um so die Beleuchtung in besonders relevanten Bereichen, insbesondere in den obersten und untersten bzw. vordersten und hintersten Felgenbereichen zu optimieren.
Mit den so erzeugten Steuerparametern können die Einstellungen der optischen Empfangseinheit und der Beleuchtungseinheit an die Erfordernisse der Bildverarbeitung angepasst werden. Des Weiteren können die zu betrachtenden Bildbereiche individuell eingestellt werden. Dadurch ergibt sich eine deutliche Verbesserung der durch das Automobilservicegerät ermittelten Ergebnisse.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Auswahl des Bildbereichs und/oder die Einstellung der Beleuchtungseinheit(en) und/oder der optischen Empfangseinheit(en) in einem weiteren Durchlauf verändert werden. Durch Vergleich der Ergebnisse von zwei oder mehr verschiedenen Testläufen bei unveränderter Position des Objekts, der Beleuchtungseinheiten und der optischen Empfangseinheiten und jeweils veränderten Einstellungen der Beleuchtungseinheiten und der optischen Empfangseinheiten, können die Einstellungen der Beleuchtungseinheiten und der optischen Empfangseinheiten optimiert werden.
Falls keine Steuerparameter für den festgelegten Bildbereich bestimmt worden sind oder falls diese unzureichend sind, sollte die Auswahl des Bildbereiches mit anderen Grundeinstellungen der Beleuchtungseinheiten und der optischen Empfangseinheiten in jedem Fall wiederholt werden.
Bei den Steuerparametern für die Beleuchtungseinheiten handelt es sich um die Beleuchtungsdauer und um die Beleuchtungsstärke. Bei den Steuerparametern für die optischen Empfangseinheiten handelt es sich um die Belichtungszeit und/oder um die Blenden- und Objektiveinstellung, was aufwendige Kameras mit gesonderter Kalibrierung erfordert, und/oder um die Filtereinstellungen.
Die Erfindung betrifft auch eine kombinierte Beleuchtungs- und Bildaufnahmeeinheit mit einer integrierten Kamera und mit einer Vielzahl von um die integrierte Kamera herum angeordneten Lichtquellen, die in die gleiche Richtung weisen wie die integrierte Kamera. Die Lichtquellen können dabei als LED's vorliegen, wodurch sich eine besonders gleichmäßige Ausleuchtung des zu betrachtenden Objekts und ein besonders kompakter und platzsparender Aufbau ergibt.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur automatischen, messwertabhängigen Bildaufnahme- und Belichtungseinstellung für ein berührungslos messendes Automobilservicegerät oder Fahrwerksvermessungssystem. Dieses Verfahren sieht die Schritte des Betreibens wenigstens einer Beleuchtungseinheit mit einer vorgegebenen Beleuchtungsstärke und Beleuchtungsdauer, das Aufnehmen wenigstens eines Bildes eines Objekts, insbesondere eines Rads oder einer Radfelge durch wenigstens eine optische Empfangseinheit mit einer vorgegebenen Objektiveinstellung, Belichtungszeit und Blendenöffnung, das Empfangen des Bildes bzw. der Bilder des Objekts, das Ermitteln von spezifischen Merkmalen des Bildes bzw. der Bilder des Objekts durch eine Bildverarbeitungsbzw. Bildvorverarbeitungseinheit, das Erzeugen von Steuerparametern für die Beleuchtungseinheit(en) und/oder für die optische(n) Empfangseinheit(en) aus dem bzw. den Bildern und aus den spezifischen Merkmalen sowie das Steuern der Beleuchtungseinheit(en) und/oder der optische(n) Empfangseinheit(en) mit den Steuerparametern vor.
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren zur automatischen meßwertabhängigen Beleuchtungsund Belichtungseinstellung können die Ergebnisse der berührungslosen Fahrwerksvermessung deutlich verbessert werden. Dieses Verfahren basiert auf einer ergebnisspezifischen, lokalen Bildbetrachtung und vermeidet die Nachteile von Beleuchtungs- und Belichtungsregelungen, die auf Benutzerangaben oder auf allgemeinen Schätzwerten beruhen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens erfolgt das Ermitteln der spezifischen Merkmale des Bildes bzw. der Bilder des Objekts durch überprüfen des gesamten Bildbereichs oder eines Teilbildbereichs auf markante geometrische Formen und insbesondere durch grobe Vorsegmentierung zum Auffinden konzentrischer Kreise, durch Festlegen der auszuwertenden Bildbereiche, insbesondere im Bereich von Kreisen, von Kreissegmenten zwischen Reifen und Felge und von Umfangslinien der Kreise; und durch optionales Ausblenden von Teilen von Bildbereichen zur Optimierung der Beleuchtung in besonders relevanten Bereichen, insbesondere in obersten und untersten bzw. vordersten und hintersten Felgenbereichen.
Wie bereits oben beschrieben, können die vorgenannten Verfahrensschritte mit veränderten Einstellungen der Beleuchtungseinheiten und/oder der optischen Empfangseinheiten und/oder für andere Bildbereiche wiederholt werden, um die ermittelten Ergebnisse weiter zu verbessern. Wenn sich beispielsweise bei dem letzten Durchlauf der Verfahrensschritte, bei dem die Blendenöffnung vergrößert und/oder die Belichtungszeit verlängert und/oder die Beleuchtungsstärke vergrößert worden ist, die Ergebnisse gegenüber dem vorletzten Durchlauf der Verfahrensschritte verbessert haben, so ist dies ein Hinweis darauf, dass man beispielsweise eine weitere Vergrößerung der Blendenöffnung, Verlängerung der Belichtungszeit und Erhöhung der Beleuchtungsstärke vornehmen könnte.
Haben sich die Ergebnisse hingegen verschlechtert, so sollte die Blendenöffnung wieder verringert und/oder die wieder Belichtungszeit verkürzt und/oder die Beleuchtungsstärke wieder vermindert werden.
Falls keine oder nur unzureichende Steuerparameter für den festgelegten Bildbereich bestimmt worden sind, sollten die Verfahrensschritte in jedem Fall wiederholt werden.
Die Steuerparameter können vorteilhafterweise entsprechend festgelegter Gütekriterien bestimmt werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die Figuren näher veranschaulicht.
Figur 1 zeigt einen Meßplatz, auf dem ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern steht, dessen Fahrwerk vermessen werden soll;
Figur 2 zeigt einen weiteren Meßplatz mit dem Kraftfahrzeug aus Figur 1; und Figur 3 zeigt eine Vorderansicht von zwei nebeneinander angeordneten, kombinierten
Beleuchtungs- und Bildaufnahmeeinheiten.
Figur 1 zeigt einen Meßplatz 10, auf dem ein Kraftfahrzeug 12 mit vier Rädern 36 steht, dessen Fahrwerk vermessen werden soll. Auf dem Meßplatz 10 sind vier Meßgeräte ortsfest angeordnet, von denen drei Meßgeräte 14, 16, 18 gezeigt sind, während das vierte Meßgerät durch das Kraftfahrzeug verdeckt ist.
Figur 2 zeigt einen weiteren Meßplatz 20 mit dem Kraftfahrzeug 12, wobei wiederum drei Meßgeräte 24, 26, 28 gezeigt sind, während das vierte Meßgerät durch das Kraftfahrzeug verdeckt ist.
Die Meßgeräte 14, 16, 18 umfassen jeweils eine Bodenplatte 30 und zwei Kameras 32, 34, die unter unterschiedlichen Winkeln auf das zugehörige Rad 36 des Kraftfahrzeugs 12 gerichtet sind. Die zwei Kameras 32, 34 verfügen über jeweils eine Lichtquelle 62, 64, die das Rad 36 beleuchten.
Die zwei Kameras 32, 34 sowie die zwei Lichtquellen 62, 64 weisen jeweils in den Figuren 1 und 2 nicht gezeigte Schnittstellen auf, an denen in den Figuren 1 und 2 ebenfalls nicht gezeigte Leitungen ansetzen, welche die zwei Kameras 32, 34 sowie die zwei Lichtquellen 62, 64 mit einem ebenfalls nicht gezeigten Computersystem verbinden. Das Computersystem kann auch drahtlos (Funk-Datenübertragung) mit dem Messsystem verbunden werden.
Das Computersystem umfasst eine Büdverarbeitungs- und Büdvorverarbeiiungseinheit, die in der Lage ist, die aufgenommenen Bilder der zwei Kameras 32, 34 zu empfangen und aus diesen Bildern für den Anwendungsfall spezifische Merkmale der Bilder zu ermitteln. Dies ist dem Fachmann bspw. aus der Patentanmeldung DE 10 2004 013 441.3 bekannt und braucht nicht weiter erläutert zu werden.
Das Computersystem umfasst des weiteren eine Auswerteeinheit, die in der Lage ist Steuerparameter für die zwei Lichtquellen 62, 64 sowie für die zwei Kameras 32, 34 zu erzeugen, und zwar aus den aufgenommenen Bildern der zwei Kameras 32, 34 und aus den von der Büdverarbeitungs- bzw. Büdvorverarbeitungseinheit ermittelten spezifischen Merkmalen.
Bei den Steuerparametern für die zwei Lichtquellen 62, 64 handelt es sich um die Beleuchtungsdauer und um die Beleuchtungsstärke; bei den Steuerparametern für die zwei Kameras 32, 34 handelt es sich im wesentlichen um die Belichtungszeit. Des weiteren können bei aufwendigeren Kameras auch die Blendeneinstellung, die Objektiveinstellung, die Fokuseinstellung oder evtl. vorgesehene Filter gesteuert werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 1 sind die Meßgeräte 14, 16, 18 fest auf dem Meßplatz 10 montiert, wobei die relativen Winkellagen der Meßgeräte untereinander sowie deren Abstände bei der Montage festgestellt werden und dann unverändert bleiben.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 2 weisen die Meßgeräte 24, 26, 28 wiederum eine Bodenplatte 40 und zwei Kameras 42, 44 mit jeweils einer Lichtquelle 62, 64 auf, die unter unterschiedlichen Winkeln auf das zugehörige Rad 36 gerichtet sind. Auf den Grundplatten 40, 46, 48 der Meßgeräte 24, 26, 28 sind Bezugsystem-Meßköpfe 50, 52, 54 vorgesehen, die eine optische Vermessung der relativen Winkellagen und der Abstände der Meßgeräte 24, 26, 28 (und des durch das Kraftfahrzeug 12 verdeckten Meßgeräts) gestatten. Dazu hat jeder Meßkopf, wie beispielsweise der Meßkopf 50, zwei Sende/Empfangseinheiten 56, 58, die zu dem in Längsrichtung des Fahrzeuges gegenüberliegenden Meßkopf beziehungsweise zu den quer zu dem Fahrzeug gegenüberliegenden Meßkopf gerichtet sind. Die Lage und die Abstände der Meßgeräte zueinander werden vom Bezugssystem bestimmt und verrechnet.
Die Kalibrierung dieses Stereo-Meßsystems umfaßt die Kalibrierung der „Inneren Kameraparameter" und die Kalibrierung der Einbausituation der Meßgeräte. Als „innere Parameter" werden alle Parameter bezeichnet, die kameraspezifisch sind, d.h. durch den Zusammenbau der Kamera festgelegt sind. Innere Parameter werden festgelegt durch die Einbaulage des optischen Sensors, das Objektiv und dessen Einbaulage, die Blendeneinstellung und Fokuseinstellung. Bei Zoom-Objektiven ist zudem die eingestellte Brennweite entscheidend. Die inneren Parameter können so lange als konstant angesehen werden, wie keine mechanische Veränderung an der Kamera oder änderung der Objektiveinstellung vorgenommen wird. Die Parameter werden mit Hilfe von vollständig bekannten Objekten bestimmt. Vorzugsweise derzeit die Kalibrierung mit einem 3D-0bjekt, wie z.B. einer mit ausreichend vielen markanten Punkten versehenen Anordnung planarer Targets in verschiedenen Raumlagen.
Die Kalibrierung der Einbausituation beim Zusammenbau zweier Kameras in einem Meßgerät zu einem Stereo-Meßsystem muss bezogen auf das Koordinatensystem des Meßgeräts erfolgen. Dazu werden an dem Meßgerät entsprechende Steckachsen, Anlageflächen und/oder Indexstifte vorgesehen, bezüglich denen sowohl das eingebaute Bezugsmeßsystem als auch das Stereomeßsystem kalibriert werden können. Alternativ kann eine optische Kalibrierung vorgenommen werden.
Die Messung der Bezugssystem-/Referenzsystem-Daten ist mit Ausnahme der Abstandsmessung identisch mit dem Verfahren bei den an sich bekannten Fahrwerkvermessungssystemen. Ergebnisse des Messung des Bezugssystems sind die Lage der einzelner Meßgeräte zueinander, einschließlich Abstand, und die Lage der einzelner Meßgeräte zur Senkrechten. Die Abstandsmessung wird über die Winkelmessung zweier lichtemittierenden Dioden (LED's) mit bekanntem Abstand vorgenommen.
Die Qualität der Beleuchtung des Stereo-Messsystems wird anhand der vorhandenen Meßbilder überprüft. Dabei wird auf ausreichende Segmentierbarkeit, d.h. die Qualität des Kontrasts der Schattengrenze geprüft. Ist keine ausreichende Segmentierbarkeit gegeben, wird die Beleuchtung nachgestellt. Die Qualität bzw. Güte der Beleuchtungseinstellung kann nicht nur von den Kontrastverhältnissen an der Schattengrenze abhängen. Wenn das Ventil oder andere Elemente angemessen werden, können auch andere Kriterien eine Rolle spielen.
Figur 3 zeigt eine Vorderansicht von zwei nebeneinander angeordneten, kombinierten Beleuchtungs- und Bildaufnahmeeinheiten 420 und 449.
Diese weisen jeweils eine im wesentlichen nach vorne gerichtete Fläche auf, in deren Mitte jeweils integrierte Kameras 421 und 441 angeordnet sind. Um die integrierten Kameras 421 und
441 herum sind eine Anzahl von Leuchtdioden LED ' s 422 und 442 angeordnet, die in die gleiche Richtung wie die integrierten Kameras 421 und 441 zeigen, nämlich gemäß der Darstellung in Figur 3 nach vorne.
Die kombinierten Beleuchtungs- und Bildaufnahmeeinheiten 420 und 440 haben eine kompakte Bauform. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 sind für jede der beiden kombinierten Beleuchtungs- und Bildaufnahmeeinheiten 420 und 440 jeweils eine Vielzahl von LED ' s 422 und
442 vorgesehen.
Durch eine Belichtungssteuerung dieser LED ' s 422 und 442 kann die Beleuchtungsstärke genau eingestellt und individuell an die Meßbedürfnisse angepasst werden.
Die kombinierten Beleuchtungs- und Bildaufnahmeeinheiten 420 und 440 sind in Fig. 3 auf einer Halterung angeordnet, in der auch die Leitungen für die Datenübertragung der integrierten Kameras 421 und 441 sowie die Steuer- und die Stromversorgungsleitungen für die integrierten Kameras 421 und 441 und die LED ' s 422 und 442 verlaufen.
Das Verfahren zur automatischen, messwertabhängigen Bildaufnahme- und Belichtungseinstellung für die Meßplätze 10 und 20 ist nachfolgend im Einzelnen beschrieben:
Zunächst werden die Lichtquellen 62 und 64 angeschaltet und mit einer vorgegebenen Beleuchtungsstärke betrieben. Bei Verwendung der kombinierten Beleuchtungs- und Bildaufnahmeeinheiten 420 und 440 wird eine vorbestimmte Anzahl von LED's 422 und 442 eingeschaltet.
Dann wird durch die Kameras 32, 34 bzw. 42, 44 bzw. 421, 441 ein Bild des Rads 36
aufgenommen und an die Büdverarbeitungs- bzw. Bildvorverarbeitungseinheit übermittelt, die aus dem Bild in dem Fachmann bekannter Weise spezifische Merkmale bestimmt.
Anschließend erzeugt die Auswerteeinheit Steuerparameter für die Kameras 32, 34 bzw. 42, 44, bzw. 421, 441 sowie für die Lichtquellen 62, 64 bzw. für die LED ' s 422, 442. Dementsprechend werden die Steuerparameter Beleuchtungsdauer und Beleuchtungsstärke, sowie Belichtungszeit, Objektiveinstellung, Blendenfokus und Filtereinstellungen verändert; und die vorangegangenen Verfahrensschritte werden für die veränderten Steuerparameter wiederholt.
Die jeweils neu erzeugten spezifischen Merkmale werden mit den vorangegangenen spezifischen Merkmalen verglichen, dadurch läßt sich die Qualität des aufgenommenen Bildes beurteilen, beispielsweise durch Punkteverteilungen etc.. Ferner kann basierend auf dem Vergleich der zuletzt und davor ermittelten spezifischen Merkmale und Steuerparameter entschieden werden, ob eine weitere Veränderung der Steuerparameter vorzunehmen ist, oder ob die Steuerparameter wie beim jeweils letzten Durchlauf der Verfahrensschritte belassen werden.
Durch dieses Verfahren können die Ergebnisse der berührungslosen Fahrwerksvermessung deutlich verbessert werden, zumal eine optimale Ausleuchtung des Objekts, in diesem Falle des Rads 36 gewährleistet ist.
Die Entscheidung darüber, ob die erzeugten Steuerparameter zufriedenstellend sind, oder ob die Steuerparameter verändert werden müssen, sowie die Entscheidung darüber, in welche Richtung und um welchen Betrag die Steuerparameter geändert werden müssen, erfolgen anhand von Gütekriterien, welche beispielsweise die spezifischen Merkmale und deren umliegenden Bildpunkte betreffen. Des Weiteren können diese Entscheidungen anhand der Stabilität oder anhand von Variationen der spezifischen Merkmale und der Steuerparameter erfolgen.
Hierbei ist auch eine iterative Steuerung anhand der ermittelten spezifischen Merkmale und der Steuerparameter möglich, die beispielsweise die Steuerparameter in die entgegengesetzte Richtung nachjustiert, wenn festgestellt wird, dass sich eine Verschlechterung der Qualität der spezifischen Merkmale ergeben hat.
Aus praktischen Gründen kann ein dynamischer Grenzwert festgelegt werden, der die ständige Nachparametrisierung innerhalb seiner Grenzen erlaubt oder unterbindet.
Ebenso ist es möglich, dass die Veränderung der Steuerparameter durch Benutzereingriff erfolgt.