Verfahren und Vorrichtung zur Fahrwerksvermessung

Die Erfindung bezieht sich auf die Fahrwerksvermessung, insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Fahrwerksvermessung.

DE 197 57 763 und EP 104 2643 beschreiben, wie mit Hilfe von Kameras, einem Referenz- Koordinatensystem am Prüf platz und optischen Merkmalen an den Fahrzeugrädern und an der Karosserie die Fahrachse und Rad- und Achsgeometriedaten ermittelt werden können. Beide Verfahren benötigen ein Referenz- Koordinatensystem und stützen sich auf die Messung mit binokularen (Stereo-) Bildaufnahmeeinrichtungen. Solche binokularen Bildaufnahmeeinrichtungen sind aufwendig und teuer.

US 613 47 92 beschreibt ein Achsmesssystem, das sich auf monokulare Bildaufnahmeeinrichtungen stützt. Um die dreidimensionale Information der Radstellung zu erhalten, werden an den Rädern optische Targets angebracht, auf denen sich Merkmale befinden, deren Position in einem lokalen Target- Koordinatensystem bekannt ist. Die Targets mit diesen Merkmalen sind mit hoher Präzision hergestellt und bilden ein so genanntes Passpunktsystem. Die Herstellung solcher hoch präzisen Targets ist teuer. Auch können die hoch präzisen Targets im Werkstattalltag leicht beschädigt oder deformiert werden, was zu unkontrollierbaren Messfehlern führt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zuverlässiges, kostengünstiges und genaues Verfahren zur Fahrwerksvermessung zur Verfügung zustellen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereit zu stellen.

Diese Aufgabe wird von den Verfahren und den Vorrichtungen nach den unabhängigen Patentansprüchen vollständig gelöst.

Die Erfindung sieht vor, an den Rädern vorhandene oder aufgebrachte Geometriedetails mit monokularen Bildaufnahmevorrichtungen in mindestens zwei Lagen zu erfassen, wobei das Fahrzeug durch Rollen der Räder bewegt wird. Die Geometriedetails am Rad drehen sich dabei um die Drehachse des Rades. Aus den in allen aufgenommenen Bildern gemessenen 2 D- Bildkoordinaten der abgebildeten Geometriedetails ergeben sich deren 3 D- Koordinaten in einem lokalen RadKoordinatensystem, die Translations- und Rotationsvektoren des Fahrzeugs und die Drehwinkel des Rades zwischen den Lagen sowie die zur Achsvermessung erforderlichen Informationen in Form von 3D- Position des Drehzentrums und räumlichen Richtung der Drehachse. Dieser Berechnungsschritt wird nachfolgend als 3 D- Rekonstruktion bezeichnet.

Nach erfolgter 3 D- Rekonstruktion bilden die Positionen der Geometriedetails im Rad- Koordinatensystem ein Passpunktsystem, so dass nachfolgende Messungen bei stehendem Fahrzeug zum Beispiel zur Einstellung von Spur und Sturz bei erkannter Fehlstellung des Rades durchgeführt werden können. Die 3 D- Rekonstruktion bestimmt lediglich die Form des Rad- Koordinatensystems, nicht dessen Maßstab. Jede monokulare Bildaufnahmevorrichtung berechnet sein zugehöriges Rad- Koordinatensystem mit einem lokalen Maßstab, der bei der Rekonstruktion beliebig vorgegeben wird.

Für die wichtigsten Messwerte der Achsvermessung, die im Wesentlichen auf der Berechnung von Winkeln beruhen, müssen die Maßstäbe aller Bildaufnahmevorrichtungen weder identisch noch absolut bekannt sein. Erst wenn zusätzlich metrische Messwerte zu bestimmen sind oder die Einzelspur der Hinterräder, müssen die lokalen Maßstäbe aufeinander angepasst werden. Im Folgenden wird ein für alle Bildaufnahmevorrichtungen gemeinsamer Maßstab als globaler Maßstab bezeichnet. Durch Einführung einer zusätzlichen, maßhaltigen, externen Information wird der globale Maßstab auf einen absoluten Maßstab angepasst.

Eine zusätzliche Erfassung von Geometriedetails an der Karosserie steigert die Genauigkeit der Bestimmung der Translations- und Rotationsvektoren zwischen den Lagen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Fahrwerksvermessung umfasst die Schritte:

Bereitstellen eines Fahrwerksvermessungssystems mit vier in bekannter Position zueinander angeordneten, Messköpfen, von denen jeder eine monokulare Bildaufnahmevorrichtung aufweist, deren Bildaufnahme nicht zwingend zeitlich synchronisiert erfolgen muss; Erfassen von mindestens drei Geometriedetails jeweils eines Rades des in einer Anfangslage stehenden Fahrzeugs mit jedem der vier Messköpfe;

Ausführen einer Relativbewegung zwischen dem Fahrzeug einerseits und den Messköpfen andererseits von der Anfangslage in mindestens eine weitere Lage, wobei die relative Position der Messköpfe zueinander bekannt ist; Erfassen der mindestens drei Geometriedetails mit jedem der vier Meßköpfe des in der mindestens einen weiteren Lage stehenden Fahrzeugs;

Ausführen von lokalen 3 D- Rekonstruktionen zum Bestimmen der Translationsvektoren, der Rotationsvektoren und der Raddrehwinkel zwischen den mindestens zwei Lagen sowie der Raddrehzentren und der Raddrehachsen der Räder aus den erfassten Geometriedetails;

Bestimmen eines globalen Maßstabs für die Messköpfe durch Skalieren der Translationsvektoren der Räder, so dass die Translationsvektoren die gleiche Länge haben; und

Bestimmen von Sturz, Einzel- und/oder Gesamtspur des Fahrzeugs.

Bei diesem Verfahren erfolgt die Synchronisation der Kameras über eine Messung im Stand.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Fahrwerksvermessung umfasst die Schritte:

Bereitstellen eines Fahrwerksvermessungssystems mit vier in bekannter Position zueinander angeordneten Messköpfen, von denen jeder eine monokulare Bildaufnahmevorrichtung aufweist, deren Bildaufnahme zeitlich synchronisiert ist;

Ausführen einer Relativbewegung zwischen dem Fahrzeug einerseits und den Messköpfen andererseits mit konstanter oder nicht konstanter Geschwindigkeit, wobei die relative Position der Messköpfe zueinander bekannt ist;

Erfassen von mindestens drei Geometriedetails jeweils eines Rades während der Ausführung der Relativbewegung mit jedem der vier zueinander in der Bildaufnahme zeitlich synchronisierten Messköpfe in mindestens zwei Lagen des Fahrzeugs; Ausführen von lokalen 3 D- Rekonstruktionen zum Bestimmen der

Translationsvektoren, der Rotationsvektoren und der Raddrehwinkel zwischen den mindestens zwei Lagen sowie der Raddrehzentren und der Raddrehachsen der Räder aus den erfassten Geometriedetails;

Bestimmen eines gemeinsamen, globalen Maßstabs für die Messköpfe durch Skalieren der Translationsvektoren der Räder, so dass die Translationsvektoren die gleiche Länge haben; und

Bestimmen von Sturz, Einzel- und/oder Gesamtspur des Fahrzeugs.

Bei diesem Verfahren wird die Geschwindigkeit nicht zwingend variiert, d. h. es kann mit konstanter oder nicht konstanter Geschwindigkeit ausgeführt werden.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Fahrwerksvermessung umfasst die Schritte:

Bereitstellen eines Fahrwerksvermessungssystems mit vier in bekannter Position zueinander angeordneten, in der Bildaufnahme zeitlich nicht zwingend synchronisierten Messköpfen, von denen jeder eine monokulare Bildaufnahmevorrichtung aufweist;

Ausführen einer Relativbewegung mit nicht konstanter Geschwindigkeit zwischen einem Fahrzeug einerseits und den Messköpfen andererseits, wobei die relative Position der Messköpfe zueinander bekannt ist;

Erfassen von mindestens drei Geometriedetails jeweils eines Rades des Fahrzeugs während der Ausführung der Relativbewegung mit jedem der vier zueinander nicht synchronisierten Messköpfe in mehreren Lagen;

Ausführen von lokalen 3 D- Rekonstruktionen zum Bestimmen der Translationsvektoren, der Rotationsvektoren und der Raddrehwinkel zwischen den Lagen, der Raddrehzentren und der Raddrehachsen der Räder aus den erfassten Geometriedetails;

Bestimmen der Bewegungsprofile der Räder aus den erfassten Bewegungen der Geometriedetails; Synchronisieren der Bewegungsprofile der Räder durch Abgleich der Bewegungsprofile bezüglich Lage, Form und Maßstab; und

Bestimmen von Sturz Einzel- und/oder Gesamtspur des Fahrzeugs.

Bei diesem Verfahren sind die Kameras nicht zwingend synchronisiert und die Geschwindigkeit ist nicht konstant. Die Synchronisation erfolgt über den Abgleich des Bewegungsprofils.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Anordnung von vier in bekannter Position zueinander angeordneten Messköpfen, von denen jeder eine monokulare Bildaufnahmevorrichtung aufweist und eingerichtet ist, im nicht synchronisierten Betrieb mit der Bildaufnahmevorrichtung jeweils wenigstens drei Geometriedetails jeweils eines Rades in einer Ausgangslage und wenigstens einer weiteren Lage des stehenden Fahrzeugs zu erfassen, und eine Auswerteinrichtung auf, die eingerichtet ist, im Betrieb aus der Bewegung der erfassten Geometriedetails die Translationsvektoren und die Rotationsvektoren der Räder zu bestimmen, durch Skalieren der Translationsvektoren der Räder einen globalen Maßstab so zu bestimmen, dass die Translationsvektoren die gleiche Länge haben, und den Sturz, Einzel- und/oder die Gesamtspur des Fahrzeugs zu bestimmen.

Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Anordnung von vier in bekannter Position zueinander angeordneten Messköpfen, von denen jeder eine monokulare Bildaufnahmevorrichtung aufweist und eingerichtet ist, im synchronisierten Betrieb mit der Bildaufnahmevorrichtung jeweils wenigstens drei

Geometriedetails jeweils eines Rades während der Ausführung einer Relativbewegung des mit konstanter oder nicht konstanter Geschwindigkeit bewegten Fahrzeugs zu erfassen, und eine Auswerteinrichtung auf, die eingerichtet ist, im Betrieb aus der Bewegung der erfassten Geometriedetails die Translationsvektoren und die Rotationsvektoren der Räder zu bestimmen, durch Skalieren der Translationsvektoren der Räder einen gemeinsamen, globalen Maßstab so zu bestimmen, dass die Translationsvektoren die gleiche Länge haben, und den Sturz, Einzel- und/oder die Gesamtspur des Fahrzeugs zu bestimmen.

Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Anordnung von vier in bekannter Position zueinander angeordneten Messköpfen, von denen jeder eine monokulare Bildaufnahmevorrichtung aufweist und eingerichtet ist, mit der Bildaufnahmevorrichtung im nicht synchronisierten Betrieb jeweils wenigstens drei Geometriedetails jeweils eines Rades während der Ausführung der Relativbewegung des nicht mit konstanter Geschwindigkeit bewegten Fahrzeugs zu erfassen, und eine Auswerteinrichtung auf, die eingerichtet ist, im Betrieb aus den erfassten Geometriedetails die Bewegungsprofile der Räder zu bestimmen, aus der Bewegung der erfassten Geometriedetails die Translationsvektoren und die Rotationsvektoren der Räder zu bestimmen, die Bewegungsprofile der Räder durch Anpassen der Bewegungsprofile in Lage, Form und Maßstab zu synchronisieren, und den Sturz, Einzel- und/oder die Gesamtspur des Fahrzeugs zu bestimmen.

Die Erfindung ermöglicht somit die Fahrwerksvermessung, ohne teure und aufwendige binokulare Bildaufnahmevorrichtungen und/oder Präzisionstargets zu verwenden. Auch werden Messfehler vermieden, die sich aus der Beschädigung hochpräziser Messtargets ergeben können. Die Messung kann einfach und schnell durchgeführt werden, da eine genaue Positionierung von Radadaptern auf der Drehachse der Räder nicht erforderlich ist und auf die Vorgabe eines absoluten Maßstabes verzichtet werden kann.

In einer Ausführungsform ist wenigstens eines der Geometriedetails ein natürliches, an dem Rad vorhandenes Geometriedetail, wie z.B. die Kante einer Felge oder das Ventil des Rades. Durch das Verwenden eines natürlichen Geometriedetails können

die Schritte, Messtargets anzubringen und nach der Messung wieder abzunehmen, eingespart werden, so dass die Messung schneller durchgeführt werden kann.

In einer Ausführungsform ist wenigstens eines der Geometriedetails ein auf das Rad aufgebrachtes Messtarget. Messtargets weisen einen hohen Kontrast auf und sind daher von den Bildaufnahmevorrichtungen besonders gut zu erkennen. Die Messtargets können beispielsweise mittels Magneten oder Klebefolie angebracht werden. Die Messtargets können kodiert sein, um das Verfolgen der Messtargets während der Bewegung zu vereinfachen.

Messtargets an der Karosserie erhöhen die Genauigkeit bei der Bestimmung der Translations- und Rotationsvektoren und bei der Erfassung der Lenk- und Federbewegungen des Fahrzeugs.

In einer Ausführungsform werden mehrere Messtargets auf einem gemeinsamen Träger, beispielsweise einen Radadapter, aufgebracht. Der Träger kann beispielsweise mittels eines Magneten oder Klebefolie angebracht werden, um mit nur einem Montageschritt gleichzeitig mehrere Messtargets am Rad anzubringen.

In einer Ausführungsform wird einmalig vor der Fahrzeugvermessung die Position und Ausrichtung der Messköpfe zueinander anhand von am Messplatz fixierten Referenzpunkten dem System bekannt gemacht.

In einer Ausführungsform wird kontinuierlich während der Fahrzeugvermerssung die Position und Ausrichtung der Messköpfe zueinander anhand von am Messplatz fixierten Referenzpunkten dem System bekannt gemacht.

In einer Ausführungsform wird vor und während der Fahrzeugvermessung die Position und Ausrichtung der Messköpfe zueinander mit der in EP-1184640 genannten Vorrichtung bestimmt und dem System bekannt gemacht.

In einer Ausführungsform wird das Fahrzeug zwischen den Messköpfen hindurchgefahren. So ist es nicht notwendig, die Messköpfe bewegbar auszugestalten, und die relative Position zwischen den Messköpfen kann besonders einfach und zuverlässig konstant gehalten werden.

In einer weiteren Ausführungsform sind jeweils zwei der Messköpfe so angeordnet, dass sie einander symmetrisch auf beiden Seiten des Fahrzeugs gegenüberliegen und das Fahrzeug wird parallel zur Symmetrieachse der gegenüberliegenden Messköpfen hindurchbewegt. Durch die symmetrische Anordnung der Messköpfe und die zur Symmetrieachse parallele Bewegung des Fahrzeugs zwischen den Messköpfen ist es möglich, die Einzelspur der Hinterräder des Fahrzeugs zu bestimmen, ohne dass der absolute Maßstab den Messköpfen bekannt ist. Die Einzelspur der Hinterräder kann so besonders einfach bestimmt werden.

In einer weiteren Ausführungsform wird von wenigstens einem der Messköpfe zusätzlich eine metrisch bekannte Information erfasst, um den Maßstab absolut zu bestimmen und dann zusätzlich den Radstand und die Spurweite des Fahrzeugs zu bestimmen. Durch das Bestimmen eines absoluten Maßstabs können der Radstand und die Spurweite des Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.

In einer Ausführungsform ist die metrisch bekannte Information eine bekannte Distanz zwischen zwei Merkmalen des Fahrzeugs. Eine bekannte Distanz zwischen zwei Merkmalen des Fahrzeugs stellt auf besonders einfache Weise einen absoluten Maßstab zur Verfügung. Die Merkmale des Fahrzeugs können Merkmale der

Karosserie, wie z. B. Stoßstangen oder Radkästen, Merkmale an den Rädern, wie z. B. die Felgenkante, oder auf dem Rad aufgebrachte Adapter oder Messtargets sein.

In einer Ausführungsform ist die metrisch bekannte Information eine von dem Fahrzeug zurückgelegte Distanz. Hierdurch wird das Verfahren vereinfacht.

In einer Ausführungsform wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch Geschwindigkeitssensoren gemessen und die zurückgelegte Distanz durch

Integration der Geschwindigkeit über die Zeit bestimmt. Dadurch kann die von dem Fahrzeug zurückgelegte Distanz besonders einfach und zuverlässig bestimmt und ein absoluter Maßstab zur Verfügung gestellt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren ausführlicher beschrieben. Dabei zeigt:

Figur 1 die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum

Vermessen der Fahrwerksgeometrie eines Fahrzeugs, sowie eines Fahrzeugs in der Ausgangs- und der Endlage von oben;

Figur 2 schematisch die 3 D- Rekonstruktion einer Achsgeometrie ohne globalen Maßstab; und

Figur 3 die Vorrichtung zum Vermessen der Fahrwerksgeometrie aus Figur 1, wobei die Fahrzeuglängsmittelebene von der Längsachse des Messplatzkoordinatensystems abweicht.

Figur 1 zeigt die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Vermessen der Fahrwerksgeometrie eines Fahrzeugs von oben.

Die Vorrichtung weist vier Messköpfe 2, 4, 14, 16 auf, die jeweils paarweise einander gegenüberliegend auf beiden Seiten eines Fahrzeugs 1 angeordnet sind. Die Messköpfe 2, 4, 14, 16 weisen jeweils auf ihrer dem Fahrzeug 1 zugewandten Seite je eine monokulare Bildaufnahmeeinrichtung 22, 24, 26, 28 auf, die z. B. als Kamera ausgestaltet ist. Die Position der Messköpfe 2, 4, 14, 16 im Koordinatensystem des Messplatzes ist bekannt und wird während der Messung nicht verändert.

Das Fahrzeug 1 weist vier Räder 6, 8, 10, 12 auf und ist so zwischen den Messköpfen 2, 4, 14, 16 angeordnet, dass jeweils eines der Räder 6, 8, 10, 12 im Blickfeld einer der Bildaufnahmevorrichtungen 22, 24, 26, 28 positioniert ist. Die Messköpfe 2, 4, 14, 16 sind über Datenleitungen 30 mit einer Auswerteinrichtung 18

zum Auswerten der von den Messköpfen 2, 4, 14, 16 aufgenommenen und ermittelten Daten verbunden. Die Auswerteinrichtung 18 ist mit einer Anzeige 20 zum Anzeigen der Ergebnisse der Messung verbunden. Weiterhin ist die Auswerteinrichtung 18 mit einer in der Figur 1 nicht gezeigten Eingabevorrichtung, 5 z.B. einer Tastatur, zum Steuern der Auswerteinrichtung 18 versehen.

In der Figur 1 ist das Fahrzeug 1 in einer mit gestrichelten Linien dargestellten Anfangslage A und einer mit durchgezogenen Linien dargestellten Endlage E dargestellt. Die Endlage E befindet sich in horizontaler Richtung links neben der l o Anfangslage A.

Zur Durchführung der Messung wird zunächst jedes der Räder 6, 8, 10, 12 in der Anfangslage A des Fahrzeugs 1 von jeweils einer der Bildaufnahmevorrichtungen 22, 24, 26, 28 erfasst und die Position von mindestens drei Geometriedetails des 15 jeweiligen Rades 6, 8, 10, 12 in den Bildern erfasst.

Das Fahrzeug 1 wird in die Endlage E bewegt und die Position der Geometriedetails in den Bildern erneut bestimmt.

Aus den Positionen der Geometriedetails in den Bildern in der Anfangslage A des 20 Fahrzeugs 1 und der Endlage E des Fahrzeugs 1 und der Formulierung einer dreidimensionalen Bewegung eines starren Körpers zwischen den zwei Lagen unter Einführung der Drehzentren, der Drehachsen und der Drehwinkel der Räder können nun die 3 D- Koordinaten der Geometriedetails im lokalen Koordinatensystem des jeweiligen Messkopfes 2, 4, 14, 16, die Translationsvektoren ti, t ₂ , t ₃ und t ₄ und die 25 Rotationsvektoren Ri, R ₂ , R ₃ und R ₄ der Räder 6, 8, 10, 12 bestimmt werden. Dies kann entweder durch eine Logik im jeweiligen Messkopf 2, 4, 14, 16 oder in der Auswerteinrichtung 18 erfolgen.

Die Geometriedetails können natürliche Geometriedetails des Rades 6, 8, 10, 12, wie 30 z. B. eine Felgenkante, ein Ventil, ein Design- Element oder Schriftzeichen oder ein auf dem Rad 6, 8, 10, 12 aufgebrachtes Messtarget sein. Durch das Verwenden natürlicher Geometriedetails kann der Schritt des Aufbringens und späteren Abnehmens von Messtargets eingespart werden, so dass die Messung schneller

durchgeführt werden kann. Andererseits weisen Messtargets einen hohen Kontrast auf und sind daher von den Bildaufnahmevorrichtungen 22, 24, 26, 28 besonders gut zu erkennen. Messtargets ermöglichen so insbesondere auch bei schlechten Lichtverhältnissen eine genaue Fahrwerksvermessung.

Da es sich bei den Bildaufnahmevorrichtungen 22, 24, 26, 28 um monokulare Bildaufnahmevorrichtungen 22, 24, 26, 28 handelt, kann die Position der Geometriedetails im dreidimensionalen Koordinatensystem des jeweiligen Messkopfes 2, 4, 14, 16 nur bis auf einen unbekannten Maßstabsfaktor zwischen lokalem und absolutem Maßstab bestimmt werden, beziehungsweise zwischen globalem und absolutem Maßstab, wenn die lokalen Maßstäbe aneinander angepasst wurden.

Figur 2 veranschaulicht diese Maßstabsunsicherheit beispielhaft. In Figur 2 ist eine 3 D- Rekonstruktion der Räder 6, 8, 10, 12 für zwei beispielhafte Maßstäbe Ml und M2 dargestellt. Aus der Figur 2 wird deutlich, dass eine änderung des Maßstabs zu einer Skalierung aller Streckenlängen um den gleichen Faktor führt. Die Abbildung eines großen, entfernten Objektes, hier der Räder 6, 8, 10, 12 mit dem Maßstab M2, ist identisch mit den maßstäblich verkleinerten Räder 6, 8, 10, 12 mit dem Maßstab Ml, die sich in geringerer Entfernung von der jeweiligen Bildaufnahmevorrichtung 22, 24, 26, 28 befinden.

Da das Fahrzeug 1 für diese Messung als starrer Körper anzusehen ist, verändert sich die relative Position der Räder 6, 8, 10, 12 zueinander nicht, wenn das Fahrzeug 1 von der Anfangslage A in die Endlage E bewegt wird. Die Translationsvektoren ti, X ₂ , t ₃ und t ₄ der Räder 6, 8, 10, 12 müssen daher im globalen Koordinatensystem die gleiche Länge aufweisen. Daher können die vier lokalen Maßstäbe der Messköpfe 2, 4, 14, 16 auf einen gemeinsamen, globalen Maßstab reduziert werden, indem die Translationsvektoren ti, t ₂ , t ₃ und t ₄ , so skaliert werden, dass sie die gleiche Länge aufweisen.

Zum Skalieren der Translationsvektoren ti, t ₂ , t ₃ und t ₄ und zum Anpassen auf einen gemeinsamen Maßstab muss die Erfassung aller vier Räder 6, 8, 10, 12 durch die Bildaufnahmevorrichtungen 22, 24, 26, 28 der Messköpfe 2, 4, 14,16 zeitlich synchronisiert werden, damit die vier Räder 6, 8, 10, 12 jeweils in der gleichen Lage des Fahrzeugs 1 erfasst werden.

In der einfachsten Variante wird das Fahrzeug 1 wie zuvor beschrieben in wenigstens zwei Lagen, z. B. in einer Anfangslage A und in einer Endlage E, angehalten und die Positionen der Geometriedetails werden in diesen beiden Lagen des Fahrzeugs 1 bestimmt. Eine zusätzliche zeitliche Synchronisation der

Bildaufnahmezeitpunkte ist dann nicht erforderlich. Das Fahrzeug 1 kann auch in weiteren Lagen angehalten werden, um die Positionen der Geometriedetails in diesen Lagen zu bestimmen und die Genauigkeit der Messung zu erhöhen.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird die Messung mit synchronisiertren Bildaufnahmevorrichtungen durchgeführt, ohne das Fahrzeug 1 in wenigstens zwei Lagen anzuhalten. Dazu wird das Fahrzeug 1 mit konstanter oder nicht konstanter Geschwindigkeit an den Messköpfen 2, 4, 14, 16 vorbei bewegt. Dabei werden die Positionen der Geometriedetails durch bekannte Verfahren der Bildverarbeitung wie z.B. KLT-Tracker, Korrelationsverfahren oder eine Zuordnung der Bewegungsbahn im Bild über eine während der Bewegung aufgenommene Bildfolge verfolgt bzw. "getrackt". Werden Messtargets verwendet, so können diese kodiert sein, um das Verfolgen der Messtargets während der Bewegung zu vereinfachen.

In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel wird die Messung mit nicht synchronisiertren Bildaufnahmevorrichtungen durchgeführt, ohne das Fahrzeug 1 in wenigstens zwei Lagen anzuhalten. Dazu wird das Fahrzeug 1 mit nicht konstanter Geschwindigkeit an den Messköpfen 2, 4, 14, 16 vorbei bewegt. Dabei werden die Positionen der Geometriedetails durch bekannte Verfahren der Bildverarbeitung wie z.B. KLT-Tracker, Korrelationsverfahren oder eine Zuordnung der Bewegungsbahn im Bild über eine während der Bewegung aufgenommene Bildfolge verfolgt bzw. "getrackt". Werden Messtargets verwendet, so können diese kodiert sein, um das Verfolgen der Messtargets während der Bewegung zu vereinfachen. Die Synchronisation erfolgt durch den Abgleich der Bewegungsprofile.

Aus den Messdaten jeder Bildaufnahmevorrichtung 22, 24, 26, 28 wird für jeden der Messköpfe 2, 4, 14, 16 jeweils ein Bewegungsprofil erzeugt. Da das Fahrzeug 1 für diese Messung als starrer Körper anzusehen ist, muss die Beschleunigung bzw. Verzögerung für alle erfassten Geometriedetails zu jedem Zeitpunkt gleich sein. Die zeitliche Synchronisation wird dadurch hergestellt, dass die Bewegungsprofile der von den einzelnen Messköpfen 2, 4, 14, 16 erfassten Geometriedetails zur Deckung gebracht werden, so dass zu jedem Zeitpunkt die Beschleunigung bzw. Verzögerung für alle erfassten Geometriedetails die gleiche ist.

Die alternativen Ausführungsbeispiele ermöglichen eine schnelle Fahrwerksvermessung, da es ausreicht, mit dem Fahrzeug 1 an den Messköpfen 2, 4, 14, 16 vorbei zu fahren, ohne das Fahrzeug 1 anzuhalten.

Aus den gemessenen Daten können mittels bekannten Verfahren die Drehachse und das Drehzentrum der Räder 6, 8, 10, 12 im Koordinatensystem des jeweiligen Messkopfes 2, 4, 14, 16 bestimmt werden.

Diese Auswertung kann radweise, d.h. getrennt für alle vier Räder 6, 8, 10, 12, achsweise, d.h. gemeinsame für die gegenüberliegenden Räder 6, 8, 10, 12 einer Achse 32, 34, oder gemeinsam für alle Räder 6, 8, 10, 12 erfolgen. Für die achsweise Auswertung und die gemeinsame Auswertung aller Räder 6, 8, 10, 12 muss eine zeitliche Synchronität der Aufnahmen hergestellt werden.

Zusätzlich zu den Geometriedetails der Räder 6, 8, 10, 12 können Geometriedetails auf der Karosserie des Fahrzeugs 1 erfasst werden, um Lenk- und Federbewegungen des Fahrzeugs 1 zu erfassen und mathematisch zu kompensieren.

Wie beschrieben sind die 3 D- Koordinaten jedes Meßkopfes nur bis auf einen

Maßstabsfaktor bestimmbar, d.h. die Form der rekonstruierten 3D-Punktwolke ist bekannt, nicht jedoch ihre Größe (siehe Fig. 2). Ein gemeinsamer Maßstab wird aus

dem Abgleich der Translationsvektoren ti, t ₂ , t ₃ und t ₄ erhalten, welche die Bewegung der Geometriedetails im Raum beschreiben.

Aus Figur 2 ist jedoch erkennbar, dass die Skalierung auf einen gemeinsamen Maßstab zu keiner änderung der Winkel zwischen den Strecken führt. Daher sind diese Winkel, wie z. B. der Sturz der Räder 6, 8, 10, 12, die Einzelspur der Vorderachse 32 sowie die Gesamtspur der Vorder- und Hinterachse 32, 34 unabhängig vom globalen Maßstab und damit ohne Kenntnis des gemeinsamen Maßstabs bestimmbar.

Messgrößen, die Streckenlängen erfordern, hängen dagegen vom gemeinsamen, absoluten Maßstab ab. Dies betrifft z. B. die Berechnung des Radstandes und der Spurweite oder der Fahrzeuglängsmittelebene M, die für die Berechnung der Einzelspur der Hinterachse benötigt wird.

Die Kenntnis des gemeinsamen, absoluten Maßstabs ist jedoch zur Berechnung der Einzelspur der Hinterachse 34 nicht erforderlich, wenn die Messköpfe 2, 4, 14, 16 mit den Bildaufnahmevorrichtungen 22, 24, 26, 28 exakt symmetrisch auf beiden Seiten des Fahrzeugs 1 angeordnet sind und die Bewegung des Fahrzeugs 1 exakt gradlinig durch die Messköpfe 2, 4, 14, 16 erfolgt. Somit kann durch eine symmetrische Positionierung der Messköpfe 2, 4, 14, 16 bzw. durch eine symmetrische Ausrichtung des Fahrzeugs 1 zwischen den fest montierten Messköpfen 2, 4, 14, 16 eine exakte Bestimmung der Längsmittelebene M des Fahrzeugs 1 erfolgen und damit die Einzelspur der Hinterräder 10, 12 exakt bestimmt werden.

Wie in Figur 3 gezeigt, ist unter realen Bedingungen eine solche symmetrische Anordnung der Messköpfe 2, 4, 14, 16 und des Fahrzeugs 1 und eine exakt parallele und mittige Bewegung des Fahrzeugs 1 zwischen den Messköpfen 2, 4, 14, 16 nur näherungsweise realisierbar. Die Abweichung von der Symmetrieachse S entspricht einer Schrägfahrt um den Winkel α. Durch die Schrägfahrt α entsteht bei der Bestimmung der Längsmittelebene M ein Messfehler ß.

Dieser Messfehler ß kann durch das Einbringen eines absoluten Maßstabes verringert werden.

Häufig ist ein näherungsweise bekannter Maßstab ausreichend, um die gewünschte Genauigkeit der Achsvermessung zu erreichen. Durch das Einführen eines zumindest näherungsweise bekannten Maßstabes kann die Abweichung der Längsmittelebene M' des Fahrzeugs 1 von der tatsächlichen Längsmittelebene M des Messplatzes hinreichend gering gehalten werden. Der verbleibende Fehler kann anhand einer Fehlerformel (Winkelfehler ß der Längsmittelebene = Maßstabsfehler x Winkel der Schrägfahrt α) abgeschätzt werden. So beträgt bei einem Maßstabfehler von 1% und einer Abweichung der Längsorientierung des Fahrzeugs 1 von der Symmetrieachse S des Messplatzes von 3° der Winkelfehler ß weniger als zwei Winkelminuten, was für viele Anwendungen ausreichend ist.

Der näherungsweise bekannte Maßstab bietet auch die Möglichkeit, die Schrägfahrt zu überwachen. Wird ein vorgegebener maximaler Schrägfahrwinkel überschritten, kann die Messung abgebrochen und der Anwender aufgefordert werden, die Fahrtrichtung bzw. die Position des Fahrzeugs 1 zu korrigieren und die Messung zu wiederholen.

Für das Einbringen eines genähert bekannten Maßstabes existieren verschiedene Möglichkeiten.

So können auf den Rädern 6, 8, 10, 12, auf an den Rädern 6, 8, 10, 12 befestigten Radadaptern oder auf der Karosserie des Fahrzeugs 1 Messtargets in einem bekannten Abstand angebracht werden. Radadapter haben einen Durchmesser von etwa 500 mm und verwenden meist Klebemarken. Auch bei manueller Platzierung der Messtargets kann eine Genauigkeit von etwa 1 % erreicht werden.

Alternativ kann die zurückgelegte Distanz des Fahrzeugs 1 während der Bewegung von der Anfangslage A in die Endlage E in einem absoluten Maß bestimmt werden. Dazu können in dem Fahrzeug 1 vorhandene Sensoren, wie sie z.B. für ABS und

EPS benutzt werden, oder eine an dem Messplatz fest installierte metrisch bekannte Information verwendet werden.

In einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 während der Bewegung durch Geschwindigkeitssensoren gemessen und der zurückgelegte Weg durch Integration der gemessenen Geschwindigkeit über die Zeit bestimmt. Die Geschwindigkeitssensoren können in dem Fahrzeug 1 vorhandene Geschwindigkeitssensoren, z. B. zur Ansteuerung eines Tachometers sein.