Untersatz zur Fahrzeugvermessung mit Referenzsystem

Die Erfindung betrifft einen Untersatz zur Fahrzeugvermessung mit einem Referenzsystem, einen Messplatz zur Fahrzeugvermessung mit einem solchen Untersatz sowie die Verwendung von wenigstens zwei Referenzsystemen zur Bestimmung der relativen Position von wenigstens zwei Untersätzen eines Messplatzes zur Fahrzeugvermessung.

Stand der Technik

Zur Achsvermessung und Fahrwerkseinstellung werden häufig Untersätze, z.B. in Form von Drehplatten und/oder Schiebeplatten, verwendet. Drehplatten werden in der Regel unter den lenkbaren Vorderrädern des Fahrzeugs angeordnet; Schiebeplatten werden in der Regel unter den Hinterrädern des Fahrzeugs angeordnet. Die Untersätze werden beispielsweise für die

Entspannung des Fahrzeugs und/oder die Bestimmung des Lenkeinschlags oder des Nachlaufwertes verwendet. Der dafür benötigte Platz und insbesondere die Möglichkeit, die Drehplatten für die Vorderachse variabel zu platzieren, ist bei Arbeitsplätzen für die Achsvermessung, wie z.B. 4-Säulen-Hebebühnen, häufig bereits vorgesehen.

Eine Kernkomponente der Achsvermessung mit optischen Achsmesssystemen ist die Referenzierung, d.h. die Herstellung eines Bezugs zwischen den einzelnen rad- oder achsbezogenen Messwerten, um die auf das Fahrzeug bezogenen Kenngrößen, wie beispielsweise die Gesamtspur einer Achse oder die Einzelspur eines Rades, ermitteln zu können. Insbesondere die Ermittlung der Querverbindung mit sechs Freiheitsgraden (3 Winkel und 3 Abständen) von der linken zu der rechten Seite des Fahrzeugs stellt eine besondere Herausforderung dar.

Bestehende Systeme verwenden hierfür in der Regel mechanische Verbindungen zwischen der Sensorik oder beobachtete Targets, und/oder optische, insbesondere kamerabasierte, Systeme, die eine Sichtverbindung zwischen der linken und der rechten Seite des Fahrzeugs benötigen. Je nachdem welches Messprinzip verwendet wird, erfordert die Querreferenzierung eine bekannte oder kalibrierte Mechanik. Aufgrund der hohen Genauigkeitsanforderungen bei der Achsvermessung muss die Mechanik insbesondere gegenüber thermischen und mechanischen Veränderungen sehr stabil gestaltet sein. Sie ist daher aufwendig und sperrig.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Referenzierung zwischen den beiden Seiten eines Fahrzeugs zu verbessern, insbesondere zu vereinfachen.

Offenbarung der Erfindung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein Referenzsystem, das an einem Untersatz, beispielsweise an einer Dreh- und/oder Schiebeplatte, anbringbar ist. Das Referenzsystem ist zur Bestimmung der räumlichen Orientierung, d.h. der Ausrichtung (Drehung) um wenigstens eine Koordinatenachse, insbesondere um eine Koordinatenachse („z-Achse"), die senkrecht zur Ebene des Messplatzes ausgerichtet ist, ausgebildet. Darüber hinaus kann das Referenzsystem auch zur Bestimmung der räumlichen Position, d.h. Translation des Untersatzes in Bezug auf wenigstens einen weiteren Untersatz, ausgebildet sein.

Die Bestimmung der Ausrichtung (Rotation) um wenigstens eine Koordinatenachse der Referenzsysteme zueinander, insbesondere der Winkel in Bezug auf die Spur eines zu vermessenden Fahrzeugs, ist zwingend notwendig. Die Bestimmung der räumlichen Position(en) (Translation) ist hilfreich, aber optional.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein Untersatz zur Fahrzeugvermessung, der zur Aufnahme eines Kfz-Rades ausgebildet ist, wenigstens ein Referenzsystem, wobei das Referenzsystem zur Bestimmung der räumlichen Position und/oder Orientierung des Untersatzes in Bezug auf wenigstens einen weiteren Untersatz ausgebildet ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen auch einen Messplatz zur Fahr- zeugvermessung mit wenigstens zwei Untersätzen gemäß einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Referenzsysteme ausgebildet sind, die Positionen und/oder Orientierung der Untersätze in Bezug zueinander zu bestimmen. Ein Verfahren zur Fahrwerksvermessung umfasst gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die Orientierungen und/oder Positionen von wenigstens zwei Untersätzen eines Messplatzes zueinander zu bestimmen und die Orientierung und/oder Position jeweils eines auf jedem der Untersätze angeordneten Rades in Bezug auf den jeweiligen Untersatz zu bestimmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen auch die Verwendung von wenigstens zwei Referenzsystemen zur Bestimmung der relativen Orientierungen und/oder Positionen von wenigstens zwei Untersätzen eines Messplatzes zur Fahrzeugvermessung sowie ein Verfahren zum Verbessern eines Messplatzes zur Fahrzeugvermessung, der wenigstens zwei Untersätze aufweist.

Das Verfahren umfasst, an wenigstens zwei Untersätze jeweils wenigstens ein Referenzsystem zu montieren, wobei die Referenzsysteme ausgebildet sind, die Orientierungen und/oder Positionen der Untersätze in Bezug zueinander zu bestimmen.

Referenzsysteme zur Querreferenzierung mit Untersätzen eines Messplatzes zur Fahrzeugvermessung zu kombinieren bzw. in die Untersätze zu integrieren, hat eine Reihe von Vorteilen zur Folge: Insbesondere können der "FootPrint", d.h. der Gesamtflächenbedarf der Untersätze in der Draufsicht, und die Größe der Messwertaufnehmer, die an den Räder des zu vermessenden Fahrzeugs montiert werden, reduziert werden. Ein reduzierter Platzbedarf ist in vielen Werkstätten von Vorteil.

Bei Verwendung eines Untersatzes, der gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit wenigstens einem Referenzsystem ausgestattet ist, muss für ein zu vermessendes Rad von einem lokalen Messsystem zusätzlich nur die Beziehung zwischen dem Rad und dem Untersatz bestimmt werden.

In einer Ausführungsform weist der Untersatz wenigstens ein Messtarget auf, das einen festen räumlichen Bezug zum Untersatz hat. Dabei kann es sich um ein optisch aktives Messtarget, insbesondere um eine Lichtquelle, wie z.B. eine LED oder das Ende eines Lichtleiters, oder um ein optisch passives, insbesondere um ein reflektierendes Messtarget, oder um eine Kombination aus optisch aktiven und passiven Messtargets handeln. Ein an dem Untersatz angebrachtes Mess- target vereinfacht die Bestimmung der räumlichen Beziehung zwischen dem Rad und dem Untersatz, insbesondere wenn optische Messsysteme verwendet werden.

In einer Ausführungsform weist der Messplatz wenigstens ein optisches Messsystem auf, das ausgebildet ist, die Position eines Rades, das auf dem Untersatz angeordnet ist, in Bezug auf den Untersatz, insbesondere in Bezug auf die Lage des Referenzsystems, zu bestimmen. In dieser Ausführungsform sieht das optische Messsystem das Rad.

Das optische Messsystem kann insbesondere wenigstens ein optisches Bildaufnahmesystem, insbesondere eine Kamera, umfassen, dessen räumlicher Bezug zu dem Untersatz bekannt ist und das ausgebildet ist, Bilder des Rades oder eines am Rad angebrachten optisch passive oder aktive Messtargets und des Untersatzes aufzunehmen.

In einer weiteren Ausführungsform ist das optische Bildaufnahmesystem am Rad befestigt und ausgebildet, Bilder des Messtargets an dem Untersatz aufzunehmen, um die Beziehung zwischen dem Rad und dem Referenzsystem zu bestimmen. In dieser Ausführungsform muss das optische Bildaufnahmesystem das Rad nicht sehen. Die räumliche Beziehung zwischen dem Rad und dem optischen Bildaufnahmesystem ist aufgrund der Montage des Messwertaufnehmers an dem Rad bekannt. Es ist daher ausreichend, den räumlichen Bezug zwischen dem optischen Bildaufnahmesystem und dem Referenzsystem zu bestimmen.

Mittels eines optischen Bildaufnahmesystem kann die räumliche Beziehung zwischen dem Rad und dem Untersatz einfach, bequem und mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.

Um den Platzbedarf zu reduzieren, kann das optische Bildaufnahmesystem insbesondere in oder an dem Untersatz ausgebildet sein. Darüber hinaus ist ein geringer räumlicher Abstand zwischen dem optischen Bildaufnahmesystem und dem Rad vorteilhaft, um Fehler und/oder Ungenauigkeiten bei der Messung zu reduzieren.

In einer Ausführungsform umfasst das wenigstens eine optische Bildaufnahmesystem wenigstens einen Messwertaufnehmer, der direkt an dem zu vermessenden Rad, bzw. an dessen Felge, anbringbar ist. Ein derartiger Messwert- aufnehmer ermöglicht es, die Genauigkeit der Referenzierung noch weiter zu verbessern.

In einer Ausführungsform wird mit dem optischen Messsystem nur die lokale Ausrichtung in Spurrichtung des Rades in Bezug auf den Untersatz bestimmt. Auf Grundlage des bekannten Bezugs des Referenzsystems zu dem Untersatz und der bekannten Orientierungen des Untersatzes kann die Spur der Räder im Sinne der Achsvermessung bestimmt werden.

In einer Ausführungsform sind die Referenzsysteme ausgebildet, wenigstens zwei (parallele) Referenzstrecken zwischen wenigstens zwei Untersätzen bereit zu stellen. Dadurch werden die Kalibrierung und die Messung nicht negativ beeinflusst, wenn eine der Referenzstrecken, z.B. durch einen Mechaniker bei der Durchführung von Einstellarbeiten, unterbrochen bzw. blockiert wird.

Kurze Beschreibung der Figuren

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren am Beispiel von Drehplatten erläutert. Der Fachmann erkennt, dass die Prinzipien der Erfindung analog auch auf andere Arten von Untersätzen, wie z.B. Schiebeplatten und kombinierte Dreh- und Schiebeplatten, angewandt werden können.

Dabei zeigt:

Figur 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Messplatzes zur Fahrzeugvermessung;

Figur 2 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines Achsmesssystems mit zwei Drehplatten mit integrierten Referenzsystemen und einer zwischen den Referenzsystemen verlaufenden Referenzstrecke;

Figur 3 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines Achsmesssystems mit zwei Drehplatten mit integrierten Referenzsystemen mit zwei zwischen den Referenzsystemen verlaufenden Referenzstrecken; Figur 4 eine schematische perspektivische Darstellung der lokalen Ausrichtung zwischen einem auf der Drehplatte angeordneten Rad und einem an der Drehplatte angebrachten Target; und

Figur 5 eine schematische perspektivische Darstellung eines auf einer Drehplatte angeordneten Rades mit einem am Rad angebrachten Messwertaufnehmer.

Figurenbeschreibung

Figur 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Messplatzes 2 zur Fahrzeugvermessung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Der Messplatz 2 weist zwei Drehplatten 6a, 6b und zwei Schiebeplatten 7b auf.

Die Drehplatten 6a, 6b sind zur Aufnahme der lenkbaren Vorderräder 14 eines Fahrzeugs 3 vorgesehen, und die Schiebeplatten 7b sind zur Aufnahme der Hinterräder 15 des Fahrzeugs 3 bestimmt. Das rechte Hinterrad des Fahrzeugs 3 und die darunter angeordnete Schiebeplatte sind in der perspektivischen Darstellung der Figur 1 nicht sichtbar, da sie von der Karosserie des Fahrzeugs 3 verdeckt werden. Die nicht sichtbare rechte Schiebeplatte ist anlog zur auf der linken Seite des Fahrzeugs 3 (der rechten Seite der Figur 1) sichtbaren Schiebeplatte 7b aufgebaut.

Die Schiebeplatten 7b sind flächig auf Fahrschienen 4a, 4b montiert und reichen bis zum hinteren Ende der Fahrschienen 4a, 4a. Zum Entspannen und/oder Einstellen des Fahrzeugs 3 können die Schiebeplatten 7b gelöst werden.

Um den Messplatz 2 an unterschiedliche Spurweiten (Breiten des Fahrzeugs 3) anpassen zu können, kann entweder wenigstens eine der Drehplatten 6a, 6b quer zur Fahrtrichtung verschoben werden, oder der Abstand zwischen den beiden Fahrschienen 4a, 4a kann verändert werden. Es ist auch möglich, dass der Messplatz 2 in seinem hinteren Bereich keine Schiebeplatten 7b, sondern zwei weitere Drehplatten 6a, 6b aufweist, die zur Aufnahme der Hinterräder 15 vorgesehen sind.

Anders als in der Figur 1 gezeigt, können die Schienen 4a, 4b bündig mit dem Boden 5 des Messplatzes 2 ausgebildet sein. Alternativ können die Enden der Schienen 4a, 4b abgeschrägt sein, so dass das Fahrzeug 2 stufenlos auf die Schienen 4a, 4b auf- und von diesen herunter fahren kann.

Figur 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht von zwei Drehplatten 6a, 6b gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Jede der beiden Drehplatten 6a, 6b ist mit einem Referenzsystem 8a, 8b versehen. Die Referenzsysteme 8a, 8b sind insbesondere auf der Seite der Drehplatte 6a, 6b angeordnet, die der jeweils anderen Drehplatte 6b, 6a zugewandt ist.

Die Referenzsysteme 8a, 8b sind dazu ausgebildet, die räumliche Beziehung zwischen den beiden Drehplatten 6a, 6b, d.h. die Anordnung der beiden

Drehplatten 6a, 6b zueinander, zu bestimmen.

Die Referenzsysteme 8a, 8b sind insbesondere so ausgebildet, dass sie zumindest in der Lage sind, den relativen Winkel, d.h. die Ausrichtung der Referenzstrecke 10 zwischen den beiden Drehplatten 6a, 6b, in der gemeinsamen Ebene des Messplatzes 2 (der Ebene der Schienen 4a, 4b) zu bestimmen.

Die Referenzsysteme 8a, 8b können in einer Minimalform ausgebildet sein, in der sie nur den relativen Winkel zwischen den beiden Drehplatten 6a, 6b bestimmen. In diesem Fall muss der Abstand d zwischen den beiden Referenzsystemen (8a, 8b) bzw. Drehplatten 6a, 6b, der für eine vollständige Referenzierung erforderlich ist, manuell gemessen und über eine Eingabevorrichtung 13 in eine Berechnungseinheit 9 (siehe Figur 4) eingegeben werden.

In einer erweiterten Variante können die Referenzsysteme 8a, 8b so ausgebildet sein, dass sie neben dem relativen Winkel auch den Abstand d zwischen den beiden Referenzsystemen 8a, 8b und somit den Abstand zwischen den beiden Drehplatten 6a, 6b mit der notwendigen Genauigkeit bestimmen können. In diesem Fall kann auf eine manuelle Messung eine Eingabe des Abstandes d verzichtet werden, wodurch die Bedienung vereinfacht und eine mögliche

Fehlerquelle ausgeschlossen wird.

Die Referenzierung kann optisch, insbesondere mit Hilfe von (in den Figuren nicht gezeigten) Kameras und an den Referenzsystemen 8a, 8b angebrachten Referenztargets 9a, 9b, erfolgen, wie dies von herkömmlichen Referenzsystemen bekannt ist. Die Referenztargets 9a, 9b sind vorzugsweise auf der dem jeweils anderen Referenzsystem 8a, 8b zugewandten Seite jedes Referenzsystems 8a, 8b ausgebildet, so dass sie von einer Kamera des anderen Referenzsystems 8a, 8b optisch erfasst werden können.

Die Referenztargets 9a, 9b können„aktive Targets", d.h. aktive Lichtquellen, wie z.B. LEDs oder Enden von Lichtleitern, oder„passive Targets", z.B. Reflektoren, sein, die selbst kein Licht aussenden bzw. erzeugen, sondern Licht, das auf die Referenztargets 9a, 9b gestrahlt wird, reflektieren. Die Referenztargets 9a, 9b können auch eine Kombination aus aktiven und passiven Targets umfassen.

Zusätzlich zu den Referenztargets 9a, 9b, die, wie beschrieben, zur gegenseitigen Referenzierung der Referenzsysteme 8a, 8b vorgesehen sind, sind an jeder der Drehplatten 6a, 6b Messtargets 12a, 12b ausgebildet, die es ermöglichen, ein Rad 14 des Fahrzeugs 2, das auf einer der Drehplatten 6a, 6b angeordnet ist, in Bezug auf die jeweilige Drehplatte 6a, 6b zu referenzieren. Dies wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figur 4 beschrieben.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in dem die an den Drehplatten 6a, 6b angebrachten Referenzsysteme 8a, 8b ausgebildet sind, zwei parallel zueinander verlaufende Referenzstrecken 10, 11 einzurichten und zur Referenzierung zu verwenden.

Das Ausbilden und Verwenden von wenigstens zwei parallel verlaufenden Referenzstrecken 10, 11 verhindert, dass die Referenzierung zusammenbricht, wenn eine der beiden Referenzstrecken 10, 11, z.B. von einem Mechaniker bei der Durchführung von Einstellarbeiten, unterbrochen wird. Die Zuverlässigkeit der Fahrzeugvermessung und insbesondere der Kalibrierung wird auf diese Weise weiter erhöht.

Darüber hinaus kann durch die Verwendung von zwei parallelen Referenzstrecken 10, 11 die Qualität der Referenzierung verbessert werden.

Figur 4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Drehplatte 6b gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem auf der Drehplatte 6b angeordneten Rad 14. Der Winkel ß zwischen der Lauf-/Abrollrichtung des Rades 14 und der Längsachse des Messplatzes 2, die durch das an der Drehplatte 6b angeordnete Messtarget 12b vorgegeben ist, kann durch eine in die Drehplatte 6b integrierte Messvorrichtung zur Drehwinkelbestimmung erfolgen.

Alternativ kann auch ein optisches Messsystem 19 verwendet werden, das ausgebildet ist, sowohl das Messtarget 12b als auch das Rad 14, bzw. am Rad 14 angebrachte passive oder aktive Targets, die in den Figuren nicht gezeigt sind, optisch zu erfassen, um den Winkel ß des Rades 14 in Bezug auf das Messtarget 12b zu bestimmen.

Das optische Messsystem 19 kann insbesondere eine Kamera (optisches Bildaufnahmesystem) 18 umfassen, die an der Drehplatte 6b oder an einer anderen Stelle des Messplatzes 2, z.B. an der Decke über dem Messplatz 2 oder einer Wand neben dem Messplatz 2 montiert sein kann.

Wenn das optische Messsystem 19 bzw. die Kamera 18 des optischen

Messsystems 19 in die Drehplatte 6a, 6b integriert ist, ist kein Messtarget 12b notwendig. Das optische Messsystem 19 ersetzt in diesem Fall das Messtarget 12b, da der räumliche Bezug zwischen Drehplatte 6a, 6b und dem optischen Messsystem 19 bzw. dessen Kamera 18, z.B. aufgrund der Einbauposition, bekannt ist.

Die von dem optischen Messsystem 19 ermittelten Daten werden zur weiteren Auswertung drahtlos oder drahtgebunden an eine Berechnungseinheit 9 übertragen. Die Berechnungseinheit 9 kann innerhalb eines Messwertaufnehmers, in der Dreh- oder Schiebeplatte 6a, 6b oder in einem externen Gerät, wie z.B. einem PC, einem Laptop, einem Tablet-Computer, einem

Smartphone, o.ä. ausgebildet sein. Die Berechnungseinheit 9 kann eine Eingabevorrichtung 13 aufweisen, welche die Eingabe weiterer Daten, beispielsweise des Abstandes d zwischen den beiden Referenzsystemen 8a, 8b ermöglicht.

Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Sensorik zum Bestimmen des Spurwinkels ß in Form eines Messwertaufnehmers 16 an einer Felge 15 des Rades 14 montiert ist. Der Messwertaufnehmer 16 weist wenigstens eine Kamera, insbesondere eine Stereo-Kamera auf, die so ausgebildet ist, dass sie Bilder des an der Drehplatte 6b angeordneten Messtargets 12b aufnimmt. Die auf diese Weise aufgenommenen Bilder ermöglichen es, die Orientierung des Rades 14 in Bezug auf die Drehplatte 6b, und insbesondere den Spurwinkel ß des Rades 14, zu bestimmen.

Ein Messplatz 2 mit Drehplatten 6a, 6b, die gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung mit jeweils einem Referenzsystemen 8a, 8b ausgestattet sind, weist insbesondere folgende Vorteile auf:

- Es besteht kein zusätzlicher Platzbedarf für das Referenzsystem 8a, 8b in den Messwertaufnehmern 16. Dies ermöglicht einen kleinen„FootPrint" der Messwertaufnehmer 16.

- Aufgrund der kamerabasierten Messsensorik am Rad 14 sind keine baulichen Veränderungen in der Werkstatt, wie z.B. Bohren, Adaptionen an Achsmessbühne, usw., erforderlich. Es entstehen keine zusätzlichen Kosten und die Statik der Werkstatt bzw. Achsmessbühne wird nicht verändert, so dass keine Freigabe z.B. durch den Hersteller einer Achsmessbühne erforderlich ist.

- Die Stromversorgung kann über einen Akku oder über die häufig bereits vorhandene Stromversorgung der Achsmessbühne erfolgen.

- Messplätze 2, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildet sind, sind für alle Fahrzeuge 3, für die der Achsmessarbeitsplatz ausgelegt ist, geeignet.

- Drehplatten 6a, 6b gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung sind mobil, d.h. nicht fest an einen Messplatz 2 gebunden. Sie können vielmehr transportiert und auch an anderen Messplätzen 2 eingesetzt werden.

- Aufgrund des geringen Abstandes zwischen dem Rad 14 und der Drehplatte 6a, 6b ist die Baugröße der optischen Systeme gering. Da das Rad 14 bei der Messung immer auf einer der Drehplatten 6a, 6b steht, gibt es keine großen

Variationen, insbesondere keine Variationen, die von den Abmessungen des Fahrzeugs 3 abhängig sind.

Vorhandene Dreh- und/oder Schiebeplatten 6a, 6b, 8a, 8b können durch Anbringen montierebarer Referenzsysteme 8a, 8b und Messtargets 12a, 12b zu Dreh- und/oder Schiebeplatten 6a, 6 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung nachgerüstet werden.