Titel

Vorrichtung und Verfahren zur Fahrzeugvermessung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Fahrzeugvermessung

Stand der Technik Bei bisher bekannten optischen Verfahren zur Fahrzeugvermessung werden während einer Bewegung des Fahrzeugs Bilder von an dem Fahrzeug und in der Umgebung des Fahrzeugs angebrachten Messmarken („Targets") aufgenommen und ausgewertet, um die Rad-, Achs- und/oder Fahrzeuggeometrie zu bestimmen.

Offenbarung der Erfindung:

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Fahrzeugvermessung zu vereinfachen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein Verfahren zur

Fahrzeugvermessung, insbesondere zum Bestimmen der Rad- und/oder Achsgeometrie eines Fahrzeugs, ein Rad des zu vermessenden Fahrzeugs auf, neben oder unter einem bekannten Bezugsmuster („Targetmuster"), das in vertikaler Richtung über oder unter dem Fahrzeugrad angeordnet ist, zu positionie- ren; eine Bildaufnahmevorrichtung derart an dem zu vermessenden Fahrzeugrad anzubringen, dass die Bildaufnahmevorrichtung in der Lage ist, ein Bild wenigstens eines Teilbereichs des Bezugsmusters aufzunehmen; bei stehendem Fahrzeugrad wenigstens ein Bild des Bezugsmusters aufzunehmen, wobei die Position der Bildaufnahmevorrichtung in Bezug auf das Fahrzeugrad bekannt ist, und das wenigstens eine aufgenommene Bild des Bezugsmusters auszuwerten, um die lokale Ausrichtung des Fahrzeugrades zu bestimmen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Vorrichtung (Messwertaufnehmer) zur Vermessung eines Fahrzeugs, insbesondere zum Bestimmen der Radoder Achsgeometrie eines Fahrzeugs, einen von einem Fahrzeug befahrbaren Messplatz mit wenigstens einem bekannten Bezugsmuster und einen Messwert- aufnehmer, der eine Bildaufnahmevorrichtung und eine Auswertvorrichtung umfasst. Der Messwertaufnehmer ist so an einem Rad eines zu vermessenden Fahrzeugs anbringbar, dass die Bildaufnahmevorrichtung in der Lage ist, wenigstens ein Bild wenigstens eines Teilbereichs des wenigstens einen bekannten Bezugsmusters, das in vertikaler Richtung über oder unter dem Fahrzeugrad angeordnet ist, aufzunehmen, wobei die Position und Ausrichtung der Bildaufnahmevorrichtung in Bezug auf das Fahrzeugrad bekannt sind. Die

Auswertvorrichtung ist ausgebildet, ein von der Bildaufnahmevorrichtung bei stehendem Fahrzeugrad aufgenommenes Bild auszuwerten, um die lokale Ausrichtung des Fahrzeugrades zu bestimmen.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung hat einen geringen Platzbedarf als herkömmliche Messwertaufnehmer. Die Erfindung ermöglicht insbesondere leichte, kompakte und robuste Messwertaufnehmer, die einfach und schnell am Fahrzeugrad montiert werden können. Die Gefahr einer Beschädigung und/oder Veränderung der Messgenauigkeit aufgrund einer Veränderung der Position und/oder Ausrichtung der Bildaufnahmevorrichtung wird reduziert.

Es nicht notwendig ist, zusätzliche Bezugsmuster an dem Fahrzeug anzubringen und/oder das Fahrzeug während der Messung zu bewegen. Dadurch, dass das Bezugsmuster über oder unter dem Fahrzeugrad angeordnet ist, ist der Platzbedarf in horizontaler Richtung reduziert. Es muss kein Raum neben, vor oder hinter dem Fahrzeug freigehalten werden, um das Bezugsmuster positionieren zu können und einen freien Blick der Bildaufnahmerichtung auf das Bezugsmuster zu ermöglichen.

Das Bezugsmuster kann insbesondere auf dem Boden des Messplatzes ausgebildet sein. Alternativ kann das Bezugsmuster an der Decke über dem Messplatz ausgebildet oder aufgehängt sein. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann, muss aber nicht zwingend an der

Felge des Fahrzeugrades angebracht werden. Sie kann auch am Reifen angebracht werden, wenn hierbei eine stabile Verbindung, die über die gesamte Zeit der Messung aufrechterhalten wird, realisierbar ist. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, die Bildaufnahmevorrichtung beweglich an dem Fahrzeugrad zu befestigen, auf das Bezugsmuster auszurichten und in dieser Position zu fixieren. Durch Ausrichten der Bildaufnahmevorrichtung auf das Bezugsmuster wird gewährleistet, dass sich das Bezugsmuster immer wenigstens teilweise im Sichtfeld der Bildaufnahmevorrichtung befindet.

In einer Ausführungsform ist die Bildaufnahmevorrichtung beweglich an dem Fahrzeugrad zu befestigt und weist eine Gewichtsverteilung auf, welche die Bildaufnahmevorrichtung unter Einfluss der Schwerkraft von selbst auf das Bezugsmuster ausrichtet.

Die Bildaufnahmevorrichtung muss nicht exakt auf das Bezugsmuster ausgerichtet sein. Es ist vielmehr ausreichend, wenn die Bildaufnahmevorrichtung so ausgerichtet ist, dass sich wenigstens ein Teilbereich des

Bezugsmusters im Sichtfeld der Bildaufnahmevorrichtung befindet.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, die lokalen Ausrichtungen der Fahrzeugräder einer Achse oder eines Fahrzeugs unter Verwendung eines bekannten räumlichen Bezugs zweier Bezugsmuster zu einer Spurbestimmung im Sinne der Achsvermessung zu verwenden.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zusätzlich, das Fahrzeugrad einzuschlagen und aus Bildern des Bezugsmusters, die vor und nach dem Einschlagen des Fahrzeugrades aufgenommen worden sind, den Lenkeinschlagwinkel des Fahrzeugrades zu bestimmen. Auf diese Weise kann der lokale Lenkeinschlagwinkel bestimmt und für die Berechnung weiterer fahrzeugspezifischer Kenngrößen verwendet werden. Dabei ist darauf zu achten, dass wenigstens ein Teilbereich des Bezugsmusters im Sichtfeld der Bildaufnahmevorrichtung verbleibt, wenn das Fahrzeugrad in einer Lenkbewegung eingeschlagen wird.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, zusätzlich den Sturz und/oder den Felgenschlag des Fahrzeugrades zu bestimmen. Dazu kann die Vorrichtung wenigstens einen Sensor, beispielsweise ein Pendel und/oder einen MEMS- Inertialsensor aufweisen, der es ermöglicht, die Ausrichtung des

Messwertaufnehmers im Raum zu bestimmen. Auf diese Weise ist es nicht notwendig, ein weiteres Verfahren durchzuführen und/oder eine weitere Messvorrichtung zu verwenden, um den Sturz und/oder den Felgenschlag des Fahrzeugrades zu bestimmen.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, die Bildaufnahmevorrichtung innerhalb des Felgenrandes, insbesondere in der Nähe des Zentrums des Fahrzeugrades zu positionieren. Eine zentrumsnahe Positionierung der Bildaufnahmevorrichtung verringert die Gefahr der Beschädigung der Bildaufnahmevorrichtung bei Bewegung des Fahrzeugs oder einem Lenkeinschlag. Zudem befinden sich die Bildaufnahmevorrichtungen unabhängig von der Größe des Rades zu jedem Zeitpunkt der Messung annähernd in einer bzgl. des Fahrzeugs stabilen Ebene. Die Bestimmung der Fahrzeuggeometrie wird dadurch erleichtert.

Die Art der Anbringung (an der Felge, am Rad, an den Radbolzen, usw.) spielt dabei keine entscheidende Rolle. Die Art der Anbringung muss nur gewährleisten, dass sich die Position der Bildaufnahmevorrichtung während der Messung nicht in für die Achsvermessung relevanter Weise verändert.

In einer Ausführungsform weist das Bezugsmuster mehrere Messpunkte auf, die insbesondere entlang einer oder mehrerer Linien angeordnet sind. Mehrere

Messpunkte ermöglichen es, die Position der Bildaufnahmevorrichtung in Bezug auf das Bezugsmuster eindeutig zu bestimmen. Ein Bezugsmuster, das aus entlang einer Linie angeordneten Messpunkten besteht, hat einen geringen Platzbedarf und kann daher beispielsweise neben einer Drehplatte, die zur Auf- nähme eines Fahrzeugrades ausgebildet ist, angeordnet sein. Das Bezugsmuster ist im Wesentlichen in oder parallel zur Fahrbahnebene ausgerichtet.

In einer Ausführungsform sind die Messpunkte des Bezugsmuster in einem zwei- oder dreidimensionalen Muster angeordnet.

Solange das Muster, bzw. die Merkmale des Musters bekannt sind, d.h. solange insbesondere die Ausrichtung des Musters in Spurrichtung bestimmt werden kann, kann die Geometrie, insbesondere die Anordnung der Messpunkte, des Musters beliebig gewählt werden. Die Merkmale können beispielsweise aus den Messpunkten bestimmt werden. Anstelle von Messpunkten können auch

Texturen jeglicher Art, z.B. andere Messpunktgeometrien oder stochastische Texturen, verwendet werden. In einer Ausführungsform ist den beiden Vorderrädern des Fahrzeugs jeweils ein eigenes Bezugsmuster zugeordnet. In einer weiteren Ausführungsform ist jedem Rad des Fahrzeugs jeweils ein eigenes Bezugsmuster zugeordnet. Auf diese Weise können die Bezugsmuster in der Nähe des jeweiligen Rades angeordnet sein, so dass sie von der jeweiligen Bildaufnahmevorrichtung gut erkennbar sind und die Gefahr einer Blockade des Sichtfeldes zwischen dem Bezugsmuster und der jeweiligen Bildaufnahmevorrichtung reduziert ist.

In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung wenigstens eine Beleuchtungsvorrichtung auf, die ausgebildet ist, das Bezugsmuster zu beleuchten. Mit Hilfe einer Beleuchtungsvorrichtung kann das Bezugsmuster unabhängig vom Umgebungslicht gut von der Bildaufnahmevorrichtung erfasst werden kann.

In einer Ausführungsform beinhaltet das Bezugsmuster fluoreszierende, phosphoreszierende oder reflektierende Elemente, die die Bestimmung der Messpunkte erleichtern.

In einer alternativen Ausführungsform kann das Bezugsmuster ein

selbstleuchtendes Bezugsmuster sein. Die Messpunkte können insbesondere als LEDs oder als Enden von Lichtleitern ausgebildet sein.

In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung zwei Bezugsmuster auf, die derart angeordnet sind, dass zwei Fahrzeugräder, die an einer gemeinsamen Achse eines Fahrzeugs montiert sind, so positionierbar sind, dass jedes der Fahrzeugräder jeweils neben einem der beiden Bezugsmuster angeordnet ist. Dabei sein die relativen Positionen der Bezugsmuster zueinander bekannt. Dies ermöglicht es, einen Bezug zwischen den beiden an einer Achse eines

Fahrzeugs montierten Rädern herzustellen und somit die Spur dieser Räder zu bestimmen.

In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung wenigstens ein zusätzliches Bezugsmuster auf, das derart angeordnet ist, dass Fahrzeugräder, die an verschiedenen Achsen eines Fahrzeugs montiert sind, so positionierbar sind, dass jedes der Fahrzeugräder jeweils neben einem ezugsmuster angeordnet ist. Dabei sein die relativen Positionen der Bezugsmuster zueinander bekannt. Dies ermöglicht es, einen Bezug zwischen Rädern herzustellen, die an verschiedenen Achsen eines Fahrzeugs montiert sind. Kurze Beschreibung der Figuren:

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Dabei zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugrades mit einem

Messwertaufnehmer gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 2 eine schematische Seitenansicht eines Rades eines Fahrzeugs mit einem Messwertaufnehmer und einem Bezugsmuster gemäß einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Figur 3 einen Messplatz zur Fahreugvermessung mit den vier Rädern eines Kraftfahrzeugs.

Figurenbeschreibung:

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugrades 4 mit einem Messwertaufnehmer gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und Figur 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Rades 4 eine Fahrzeugs 1 (Fahrzeugrad 4) mit einem Messwertaufnehmer 2 gemäß einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Das in der Figur 1 gezeigte Fahrzeugrad 4 ist auf einer Drehplatte 8 angeordnet, die es ermöglicht, das Fahrzeugrad 4 reibungsarm in einer Lenkbewegung einzuschlagen (Drehung um eine vertikale Achse). Neben der Drehplatte 8 ist ein Bezugsmuster 7 mit einer Reihe von Messpunkten 6 ausgebildet.

In dem in der Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Bezugsmuster 7 mit mehreren Messpunkten 6 auf dem Boden 15 des Messplatzes 10 unterhalb des Fahrzeugs 1 ausgebildet.

In einem alternativen, nicht in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Bezugsmuster 7 an der Decke des Raumes bzw. der Werkstatt über dem Messplatz 10 ausgebildet oder aufgehängt sein.

Das Bezugsmuster 7 umfasst wenigstens zwei Messpunkte 6. Durch Verwenden eines Bezugsmusters 7 mit mehr als zwei Messpunkten 6 kann die Genauigkeit verbessert werden. Die Messpunkte 6 können auf einer gemeinsamen Linie angeordnet sein, wie in der Figur 1 gezeigt; alternativ können die Messpunkte 6 in einem zwei- oder dreidimensionalen Muster angeordnet sein, wie es in der Figur 2 gezeigt ist.

An dem Fahrzeugrad 4, insbesondere an der Felge 14 des Fahrzeugrades 4, ist ein Messwertaufnehmer 2 angebracht. Der Messwertaufnehmer 2 ist

vorzugsweise symmetrisch zur Achse des Fahrzeugrades 4 angebracht.

Der Messwertaufnehmer 2 weist wenigstens eine Bildaufnahmevorrichtung 3 auf, die derart ausgerichtet ist, dass sie in der Lage ist, Bilder des Bezugsmusters 7 aufzunehmen. Die Bildaufnahmevorrichtung 3 kann beweglich in dem

Messwertaufnehmer 2 angeordnet sein, so dass die Bildaufnahmevorrichtung 3 unabhängig von der Ausrichtung des Messwertaufnehmers 2 in Richtung auf das Bezugsmuster 7 („nach unten") ausgerichtet werden kann. Alternativ kann der Messwertaufnehmer 2 so beweglich an dem Fahrzeugrad 4 angebracht sein, dass die Bildaufnahmevorrichtung 3 durch Bewegen, insbesondere Drehen des Messwertaufnehmers 2, auf das Bezugsmuster7 ausgerichtet werden kann.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren wird bei stehendem, d.h. nicht rotierendem, Fahrzeugrad 4 durchgeführt. Da sich das Fahrzeugrad 4 während der Messung nicht bewegt dreht, muss die Bildaufnahmevorrichtung 3 während der Messung nicht nachgeführt werden, sie ist während der Messung vielmehr unbeweglich am Fahrzeugrad 4 fixiert.

Der Messwertaufnehmer 2 kann zusätzlich wenigstens eine Beleuchtungsvorrichtung 5 aufweisen, die es ermöglicht, das Bezugsmuster 7 zu beleuchten.

Alternativ kann das Bezugsmuster 7 als aktiv leuchtendes Bezugsmuster 7 mit selbstleuchtenden Messpunkten 6 ausgebildet sein.

In einem selbstleuchtenden Bezugsmuster 7 können die Messpunkte 6 beispielsweise als LEDs ausgebildet sein oder LEDs enthalten. Es können auch Lichtaustrittsöffnungen von geeignet verlegten Lichtleitfasern, in die Licht eingekoppelt wird, als Messpunkte 6 verwendet werden.

Größe und Position des Bezugsmusters 7 sind auf das Sichtfeld der Bildaufnahmevorrichtung 3 und den maximal möglichen Abstand der Bildaufnahmevorrichtung 3 vom Boden 15 des Messplatzes 10 abgestimmt. Die Bildaufnahmevorrichtung 3 muss nicht exakt auf das Bezugsmuster 7 ausgerichtet sein. Es ist vielmehr ausreichend, wenn die Bildaufnahmevorrichtung 3 so ausgerichtet ist, dass sich wenigstens ein Teilbereich des Bezugsmusters 7 im Sichtfeld der Bildaufnahmevorrichtung 3 befindet.

Soll die Messung auch bei einem eingeschlagenen Fahrzeugrad 4 durchgeführt werden, ist darauf zu achten, dass wenigstens ein Teilbereich des

Bezugsmusters 7 im Sichtfeld der Bildaufnahmevorrichtung 3 verbleibt, wenn das Fahrzeugrad 4 in einer Lenkbewegung eingeschlagen wird.

Der Messwertaufnehmer 2 umfasst auch eine Auswertvorrichtung 9, die ausgebildet ist, das wenigstens eine von der Bildaufnahmevorrichtung 3 aufgenommene Bild des Bezugsmusters 7 auszuwerten, um die Position und Ausrichtung des Messwertaufnehmers 2 in Bezug auf das Bezugsmuster 7 zu bestimmen.

Da die Position des Bezugsmusters 7 im Raum, beispielsweise durch eine Kalibrierung, bekannt ist; und auch die Position und Ausrichtung des

Messwertaufnehmers 2 in Bezug auf das Fahrzeugrad 4 aufgrund der Montage des Messwertaufnehmers 2 am Fahrzeugrad 4 bekannt sind, kann die

Auswertvorrichtung 9 die Position und Ausrichtung, insbesondere die lokale Spur, des Fahrzeugrades 4 im Raum bestimmen, wenn die Position und die

Ausrichtung des Messwertaufnehmers 2 in Bezug auf das Bezugsmuster 7 und der Felgenschlag des Fahrzeugrades 4 bekannt sind.

Der Felgenschlag des Fahrzeugrades 4 kann durch Messungen, die nicht Teil der beanspruchten Erfindung sind, bestimmt werden.

Der Messwertaufnehmer 2 kann auch zusätzliche Sensoren 11, beispielsweise Pendelsensoren und/oder MEMS-Inertialsensoren enthalten, die es ermöglichen, den Felgenschlag zu bestimmen.

Auf diese Weise kann der Felgenschlag des Fahrzeugrades 4 bestimmt werden, ohne den Messwertaufnehmer 2 durch eine andere Messvorrichtung ersetzen oder ergänzen zu müssen. Figur 3 zeigt einen Messplatz 10 zur Fahrzeugvermessung mit vier Rädern 4a, 4b eines Kraftfahrzeugs 1. Das Kraftfahrzeug 1 selbst ist in der Figur 3 nicht gezeigt, um einen freien Blick auf den Messplatz 10 zu ermöglichen.

Die Messplatz 10 umfasst zwei Drehplatten 8, wie sie in der Figur 1 gezeigt sind. Die Drehplatten 8 sind spiegelsymmetrisch zu einer Längsachse L des

Messplatzes 10 angeordnet. Die Vorderräder 4a des Fahrzeugs 1 sind auf den Drehplatten 8 positioniert.

Die beiden Drehplatten 8 sind in Bezug zueinander referenziert, z.B. durch eine gezielte Installation der an jeder der Drehplatten 8 ausgebildeten Bezugsmuster 7a, so dass die Bezugsmuster 7a in einer vorgegebenen räumlichen Beziehung zueinander angeordnet sind; mittels einer nach der Installation durchgeführten Kalibrierung, bei der die relative Position der beiden Bezugsmuster 7a bestimmt und den Messwertaufnehmern 2 bekannt gemacht wird; oder mit Hilfe von an den Drehplatten 8 angebrachten Referenzsystemen 12, die es ermöglichen, die beiden Drehplatten 8 in Bezug zueinander zu referenzieren.

Durch die Referenzierung der Drehplatten 8 und/oder der Bezugsmuster 7a kann eine Beziehung zwischen den auf der linken und auf der rechten Seite des Fahrzeugs 1 montierten Vorderrädern 4a hergestellt werden.

Um auch einen Bezug zu den an einer (nicht gezeigten) Hinterachse des Fahrzeugs 1 montierten Hinterrädern 4b des Fahrzeugs 1 herstellen zu können, können zusätzliche Bezugsmuster 7b im hinteren Bereich des Messplatzes 10 an/unter den Hinterrädern 4b vorgesehen sein, deren Positionen und in Bezug auf die Bezugsmuster 7a, die an den Vorderrädern 4a/Drehplatten 8 ausgebildet sind, referenziert sind.