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WO2009043811A2 - Kraftfahrzeugbauteil-vermessungssystem, verwendung sowie verfahren - Google Patents

Kraftfahrzeugbauteil-vermessungssystem, verwendung sowie verfahren Download PDF

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WO2009043811A2
WO2009043811A2 PCT/EP2008/062892 EP2008062892W WO2009043811A2 WO 2009043811 A2 WO2009043811 A2 WO 2009043811A2 EP 2008062892 W EP2008062892 W EP 2008062892W WO 2009043811 A2 WO2009043811 A2 WO 2009043811A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coordinate system
surveying
orientation
reference signal
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2008/062892
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English (en)
French (fr)
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WO2009043811A3 (de
Inventor
Andreas Gruetzmann
Steffen Abraham
Daniel Muhle
Matthias Gebhard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2009043811A2 publication Critical patent/WO2009043811A2/de
Publication of WO2009043811A3 publication Critical patent/WO2009043811A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B11/275—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing wheel alignment
    • G01B11/2755—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing wheel alignment using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0025—Measuring of vehicle parts

Definitions

  • the invention relates to a system having at least one, at least one image sensor, in particular a video camera having, measuring device and means for determining the position and / or orientation of a surveying coordinate system according to the preamble of claim 1, the use of at least one receiving unit and at least A transmitting unit having means for determining the position and / or orientation of an object according to claim 12 and a method for determining the position and / or the orientation of a surveying coordinate system according to the preamble of claim 13.
  • a disadvantage of all known methods is that either a control point body must be optically detectable from all surveying devices or that the measuring devices must be able to detect each other optically.
  • the positioning and dimensioning of the measurement object, here a motor vehicle, the shape of the Measuring station with generally retractable or column lifts and the field of view, which can be viewed by the individual measuring devices, are in conflict with these requirements.
  • the stated restrictions often also prevent predetermined relationships between the individual measuring devices from being monitored or tracked during the measuring process.
  • the invention is therefore based on the object of proposing an improved system for transforming at least one surveying coordinate system, preferably several surveying coordinate systems, into a common reference coordinate system. Furthermore, the object is to propose suitable means for determining the position and / or the orientation of the surveying coordinate system. Furthermore, the object is to propose an optimized method for determining the position and / or the orientation of a surveying coordinate system in a reference coordinate system.
  • the invention is based on the idea of having the position, ie the coordinates, in particular of the origin, and / or the orientation, ie the spatial orientation of the coordinate axes of a surveying coordinate system of at least one measuring device comprising at least one image sensor for optically measuring at least one motor vehicle component in a reference coordinate system Help at least one reference signal, preferably by means of several reference signals to determine.
  • the means for determining the position and / or the orientation of the surveying coordinate system in a reference coordinate system comprise at least one transmitting unit for transmitting the at least one reference signal and at least one receiving unit for receiving the reference signal directly or indirectly.
  • indirect reception is understood as meaning the reception of a reference signal, which is reflected, for example, at the measuring device.
  • the transmitting unit and / or the receiving unit is assigned an evaluation unit which, on the basis of the at least one reference signal, in particular by evaluating parameters of the reference signal, the position and / or orientation of the surveying coordinate system, in particular the position of the origin of the surveying coordinate system, in a higher reference frame determined.
  • the reference signal is a directed or non-directional electromagnetic signal. It is possible to form the reference signal in the visible light spectrum or, for example, in the near infrared spectrum.
  • the system is based on a single measuring device, whereby different measuring coordinate systems are justified by the displacement of the measuring device into different measuring positions (one measuring coordinate system for each measuring position) be transformed into a common reference coordinate system using the system.
  • a plurality of surveying devices may be provided, each defining at least one survey coordinate system.
  • the determination of the position and / or orientation of the surveying coordinate system in the reference coordinate system is based on a distance measurement between the transmitting unit and the receiving unit. It is conceivable to realize the distance measurement on the basis of a transit time measurement of the reference signal between the transmitting unit and the receiving unit. Additionally or alternatively, a phase shift measurement is possible.
  • the exact position determination and the determination of the orientation of the surveying coordinate system in the reference system can be realized , wherein preferably either the transmitting units or the receiving units occupy a known, preferably fixed, relative position to the first survey coordinate system.
  • the evaluation unit can take account of angle information for determining the position and / or orientation of the measurement coordinate system.
  • the transmission means can be designed such that they emit a rotating reference signal, wherein the respective radiation angles relative to the reference coordinate system are determined by means of a suitable angle sensor. If the reference signal arrives at the transmitting unit, then the associated emission angle information is available for this time.
  • This can be the Evaluation unit, for example, be supplied via a cable connection as a coordinate. Particularly preferred is an embodiment in which the reference signal, the respective Abstrahlwinkelinformation is modulated.
  • a distance measurement between the transmission unit and the reception unit can be carried out on the basis of the reference signal, for example by a transit time measurement, so that not only the angular position but also a distance with only one transmission and reception unit combination can be determined ,
  • the transmitting unit and the receiving unit are combined to form a combined transmitting and receiving unit.
  • this combined transmitting and receiving unit interacts with a reflector, which identifies a known relative position to the survey coordinate system.
  • the combined transmission u receives the combined transmission u.
  • Receiving unit has a known relative position to the Verressskoordinatensystem and the at least one reflector defines the reference coordinate system.
  • a combined transmission u receives the transmission u.
  • Receiving unit in conjunction with an evaluation, for example, a distance measurement or time measurement can be performed.
  • the transmission u Form receiving unit in the manner of a 3D scanner.
  • the position and the orientation of the surveying coordinate system in the reference coordinate system are to be determined with a laser scanner, this does not necessarily have to interact with a reflector, but it is conceivable that the surveying coordinate system or the surveying device can be automated by means of suitable image processing software. to detect the table. In particular, in this embodiment, neither the relative position of the transmitting unit, nor that of the receiving unit to the surveying device must be known.
  • the means for determining the position and / or the orientation of the surveying coordinate system in the reference coordinate system are designed to work in analogy to a per se known indoor GPS navigation system.
  • the means for this purpose comprise two spatially spaced-apart transmitting units, the relative orientation of which must be known to one another.
  • Each transmitting unit transmits a reference signal, wherein the transmitted reference signals of the different transmitting units are distinguishable from each other, for example by the choice of different wavelengths and / or by a pulse width modulation.
  • the measuring device is associated with a receiving unit, wherein the evaluation unit determines the distance of the one receiving unit from the two transmitting units, for example via transit time measurements.
  • the measuring device is associated with three receivers spaced relative to one another, wherein the relative orientation of the three receiving units relative to one another is known.
  • both the translation and rotation of the survey coordinate system in the reference coordinate system can be determined.
  • an embodiment can be implemented in which the means are designed in analogy to an RFID tag tracking system.
  • two spatially spaced receiving units are provided whose relative orientation to each other is known.
  • the measuring device is associated with an RFID tag.
  • the translation, but not the rotation, of the at least one surveying coordinate system can be determined.
  • at least three RFID tags are assigned to the optical measuring device as transmitting units, wherein the relative orientation of the transmitting units to one another must be known.
  • the means for determining the position and / or the alignment are formed as a laser tracking system, wherein the means comprise a combined transmitting / receiving unit.
  • a reflector is preferably arranged. With such a design of the means for determining the position and / or orientation, only the translation, but not the rotation, of the at least one survey coordinate system can be determined. On the other hand, if the surveying device is assigned three reflectors or fixed points, their relative orientation to one another As well as being known to the associated surveying coordinate system, both the translation and the rotation of the surveying coordinate system can be determined by the means for determining the position and / or the orientation of the surveying coordinate system.
  • the invention also leads to the use of means known per se for determining the position and / or orientation of an object for determining the position and / or orientation of a surveying coordinate system of at least one measuring device having at least one image sensor for measuring at least one vehicle component in a reference coordinate system ,
  • the means can be designed, for example, as or in analogy to a GPS navigation system, as or in analogy to an RFID tag tracking system, and as or in analogy to a laser tracking system.
  • the invention leads to a method for determining the position and / or the alignment of at least one surveying coordinate system, at least one measuring device having at least one image sensor for measuring at least one motor vehicle component in a reference coordinate system. According to the invention, it is provided that the position and / or the orientation of the surveying coordinate system or of individual measured values is / are determined with the aid of at least one reference signal.
  • FIG. 1 shows a system comprising two transmitting units determining a reference coordinate system and measuring devices each having a single receiving unit and
  • each measuring device is assigned to three receiving units.
  • FIG. 1 shows a system 1 comprising a first measuring device 2 and a second measuring device 3.
  • each measuring device 2, 3 comprises an image sensor 4, 5 designed as a video camera, by means of which a respective wheel 6, 7 of a motor vehicle 8 shown schematically can be measured.
  • the two measuring devices 2, 3 respectively span a measurement coordinate system 9, 10 with the perpendicular to each other disposed coordinate axes X and Y, Li L i Z Li and L2 and X, Z and YL2 L2.
  • Vermes ⁇ sungs owned by means of the Vermes ⁇ sungs wornen 2
  • 3 measurements within the measurement time jewei- coordinate system 9, 10 can be carried out, wherein the measured values in the corresponding measurement coordinate system 9, 10 lie.
  • Each measuring device 2, 3 is assigned a receiving unit 11, 12, wherein the relative position of the respective receiving unit 11, 12 for receiving reference signals to the associated surveying coordinate system 9, 10 is known. This is described in Fig. 1 by the vector T EL .
  • the system 1 further comprises two spatially separate transmission units 13, 14, which define a common reference coordinate system 15.
  • Each transmitting unit 13, 14 emits an electromagnetic reference signal, wherein the reference signals of the two transmitting units 13, 14, for example, by the choice of different frequencies, differ from each other.
  • the transmitting units 13, 14 and the receiving units 11, 12 is associated with a common evaluation unit 16, which is signal-conducting connected to the transmitting and receiving units 13, 14, 15, 16.
  • a common evaluation unit 16 which is signal-conducting connected to the transmitting and receiving units 13, 14, 15, 16.
  • FIG. 2 an alternative system 1 is shown.
  • each of the two measuring devices 2, 3 are each assigned three receiving units IIa, IIb, 11c or 12a, 12b, 12c.
  • the relative position of the transmitter units 13, 14 to each other is known.
  • the relative position of the receiving units IIa-11c and of the receiving units 12a-12c must be known to each other. The position and orientation determination takes place for example via transit time measurements of the reference signals to the individual receiving units IIa-11c and 12a-12c.
  • FIGS. 1 and 2 can be supplemented by any number of measuring devices. It is also conceivable to design the systems only with a measuring device, in which case preferably the measuring device 2, 3 is designed to be mobile, so that sequential measurements can be carried out at different positions of the motor vehicle 8.
  • coordinate systems 17, 18 of the receiving units IIa-11c and 12a-12c are shown. These coordinate systems 17, 18 are auxiliary coordinate systems in the transformation of the surveying coordinate systems 9, 10 or the measured values placed in this measuring coordinate systems 9, 10 into the reference coordinate system 15.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (1), umfassend mindestens eine Vermessungseinrichtung (2, 3) mit mindestens einem Bildsensor zum Vermessen mindestens eines Kraftfahrzeugbauteils, vorzugsweise eines Fahrwerks, in einem vorgegebenen Vermessungskoordinatensystem (9, 10), wobei Mittel zur Bestimmung der Position und/oder der Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems (9, 10) in einem Bezugskoordinaten-System (15) vorgesehen sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Mittel mindestens eine Sendeeinheit (13, 14) zum Aussenden mindestens eines Bezugssignals und mindestens eine Empfangseinheit (11, 11a - 11c, 12, 12a - 12c) zum Empfangen des Bezugssignals und mindestens eine Auswerteeinheit (16) zum Bestimmen der Position und/oder der Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems (9, 10) auf Basis des Bezugssignals aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung sowie ein Verfahren.

Description

Beschreibung
Titel
Kraftfahrzeugbauteil-Vermessungssystem, Verwendung sowie Verfahren
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein System mit mindestens einer, mindestens einen Bildsensor, insbesondere eine Videokamera aufweisenden, Vermessungseinrichtung sowie mit Mitteln zur Bestimmung der Position und/oder der Ausrichtung eines Vermessungskoordinatensystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die Verwendung von mindestens eine Empfangsein- heit und mindestens eine Sendeeinheit aufweisenden Mitteln zur Positions- und/oder Ausrichtungsbestimmung eines Gegenstandes gemäß Anspruch 12 sowie ein Verfahren zum Bestimmen der Position und/oder der Ausrichtung eines Vermessungskoordinatensystems gemäß dem Oberbegriff des An- spruchs 13.
Es ist bekannt, zur Vermessung des Fahrwerks eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise zur Bestimmung der Spur oder des Sturzes, Vermessungseinrichtungen einzusetzen, die mit Bildsensoren, wie Videokameras, ausgestattet sind. Zur Auswertung der durchzuführenden 3D-Messung ist es notwendig, die in einem Vermessungskoordinatensystem bestimmten Messwerte in ein einheitliches Bezugskoordinatensystem zu übertragen. Insbesondere dann, wenn an mindestens zwei Rädern eines Kraftfahrzeugs Messungen durchgeführt werden, ist es notwendig, die sich ergebenden mindestens zwei Vermessungskoordinatensysteme und damit die in diesen Vermessungskoordinatensystemen angeordneten Messwerte in ein einheitliches Bezugskoordinatensystem zu übertragen. Diese Transformation ist erforderlich, um die relevanten Größen bei der Fahrwerkvermessung zu bestimmen.
Zur Zeit existieren im Folgenden erläuterte Verfahren zur Überführung der Vermessungskoordinatensysteme in ein einheitliches Bezugskoordinatensystem:
Beispielsweise aus der US 4,745,469 ist es bekannt, vor ei- nem Messstand zur Achsvermessung ein Messsystem mit mindestens zwei Videokameras anzuordnen, wobei die Videokameras derart ausgerichtet sind, dass jeweils mindestens eine Videokamera an einer Fahrzeugseite entlang schauen kann. Durch das Standardverfahren der Fotogrammetrie lässt sich für jede Videokamera die relative Orientierung zu allen anderen Videokameras bestimmen und somit ein gemeinsames Koordinatensystem herstellen. Alle Vermessungskoordinatensysteme zur Vermessung jedes einzelnen Rades und somit alle in diesen aufgenommenen Messwerte können somit in das gemein- same Bezugskoordinatensystem transformiert werden.
Aus der DE 36 18 480 Al, der DE 197 57 763 Al, der DE 150 653 Al und der US 2006 02 797 28 ist es bekannt, jedes Kraftfahrzeugrad mittels jeweils einer Vermessungseinrich- tung zu vermessen, so dass die Messwerte zunächst nur in vier lokalen Vermessungskoordinatensystemen vorliegen. Zur Transformation der Vermessungskoordinatensysteme bzw. der Messwerte in ein gemeinsames Bezugssystem werden vor- bzw. während der Messung Punkte an einem Passpunktkörper gemes- sen, der von allen zum Einsatz kommenden Videokamerasystemen der Vermessungseinrichtungen gleichzeitig beobachtet wird. Aus der Messung der Passpunkte in den lokalen Vermessungskoordinatensystemen und den bekannten Koordinaten der Passpunkte lässt sich für jedes Vermessungskoordinatensystem eine Transformation in das gemeinsame Passpunktsystem (Bezugssystem) bestimmen.
Aus der EP 1 184 640 Al, der US 696 82 82 Al und der EP 1 309 832 Al ist es bekannt, jedes Rad mit einer diesem zugeordneten Vermessungseinrichtung zu vermessen, wodurch die Messwerte zunächst lediglich in vier lokalen Vermessungskoordinatensystemen vorliegen. Zur Herstellung eines gemein- samen Bezugskoordinatensystems wird eine der Messeinrichtungen um eine zusätzliche Kamera oder ein Kalibrierelement erweitert, das sich in einer kalibrierten Relation zum lokalen Vermessungskoordinatensystem der Vermessungseinrichtung befindet. Anschließend wird mit der zusätzlichen Ka- mera ein Kalibrierelement an einer anderen Vermessungseinrichtung beobachtet und über geeignete Verfahren die relative Orientierung zu diesem Kalibrierelement bestimmt. Aus dieser gemessenen Orientierung und den bekannten Orientierungen des Kalibrierelementes und der Kalibrierkamera im Verhältnis zu den eigentlichen Vermessungskoordinatensystemen lässt sich dann die relative Orientierung zwischen den Vermessungskoordinatensystemen bestimmen. Mit der so bestimmten relativen Orientierung der Messsysteme lassen sich anschließend die Messwerte aus den lokalen Vermessungskoor- dinatensystemen in ein gemeinsames Bezugskoordinatensystem transformieren .
Nachteilig bei allen bekannten Verfahren ist es, dass entweder ein Passpunkt-Körper von allen Vermessungseinrichtun- gen aus optisch erfassbar sein muss oder dass sich die Vermessungseinrichtungen gegenseitig optisch erfassen können müssen. Die Positionierung und die Dimensionierung des Messobjektes, hier eines Kraftfahrzeuges, die Gestalt des Messplatzes mit in der Regel versenkbaren oder Säulen-Hebebühnen und der von den einzelnen Vermessungseinrichtungen einsehbare Bereich (field of view) stehen diesen Anforderungen entgegen. Des weiteren verhindern die genannten Be- schränkungen oft auch, dass vorab bestimmte Beziehungen zwischen den einzelnen Vermessungseinrichtungen während des Messvorgangs überwacht oder nachgeführt werden können.
Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes System zur Transformation mindestens eines Vermessungskoordinatensystems, vorzugsweise mehrerer Vermessungs- koordinatensysteme, in ein gemeinsames Bezugskoordinatensystem vorzuschlagen. Ferner besteht die Aufgabe darin, geeignete Mittel zum Bestimmen der Position und/oder der Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems vorzuschlagen. Weiterhin besteht die Aufgabe darin, ein optimiertes Ver- fahren zur Bestimmung der Position und/oder der Ausrichtung eines Vermessungskoordinatensystems in einem Bezugskoordinatensystem vorzuschlagen.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Systems mit den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich der Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen rein vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sol- len rein verfahrensgemäß offenbarte Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Position, d.h. die Koordinaten, insbesondere des Ursprungs, und/oder die Ausrichtung, d.h. die räumliche Orientierung der Koordinatenachsen eines Vermessungskoordinatensystems mindestens einer, mindestens einen Bildsensor umfassenden Vermessungseinrichtung zum optischen Vermessen mindestens eines Kraftfahrzeugbauteils in einem Bezugskoordinatensystem mit Hilfe mindestens eines Bezugssignals, vorzugsweise mit Hilfe mehrerer Bezugsignale, zu bestimmen. Hierzu umfassen die Mittel zur Bestimmung der Position und/oder der Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems in einem Bezugs- koordinatensystem mindestens eine Sendeinheit zum Aussenden des mindestens einen Bezugssignals und mindestens eine Empfangseinheit zum unmittelbaren oder indirekten Empfangen des Bezugssignals. Dabei wird unter einem indirekten Empfangen der Empfang eines, beispielsweise an der Vermes- sungseinrichtung reflektierenden, Bezugssignals verstanden. Der Sendeeinheit und/oder der Empfangseinheit ist eine Auswerteeinheit zugeordnet, die auf Basis des mindestens einen Bezugssignals, insbesondere durch Auswerten von Parametern des Bezugssignals, die Position und/oder die Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems, insbesondere die Position des Ursprungs des Vermessungskoordinatensystems, in einem übergeordneten Bezugssystem ermittelt. Anders ausgedrückt werden mit Hilfe der, mindestens eine Sendeeinheit, mindestens eine Empfangseinheit und mindestens eine Auswer- teeinheit aufweisenden Mittel sämtliche in den unterschiedlich positionierten Vermessungskoordinatensystemen aufgenommenen Messwerte in das Bezugskoordinatensystem übertragen. Bevorzugt handelt es sich bei dem Bezugssignal um ein gerichtetes oder ungerichtetes elektromagnetisches Signal. Dabei ist es möglich, das Bezugssignal im sichtbaren Lichtspektrum oder beispielsweise im nahen Infrarotspektrum auszubilden .
Werden beispielsweise sämtliche Messungen an unterschiedlichen Rädern mit einer einzigen Vermessungseinrichtung se- quenziell durchgeführt, so kommt das System mit einer einzigen Vermessungseinrichtung aus, wobei durch die Verschie- bung der Vermessungseinrichtung in unterschiedliche Messpositionen unterschiedliche Vermessungskoordinatensysteme begründet werden (für jede Messposition ein Vermessungskoordinatensystem) , die mit Hilfe des Systems in ein gemeinsames Bezugskoordinatensystem transformiert werden. Alter- nativ können mehrere Vermessungseinrichtungen vorgesehen werden, die jeweils mindestens ein Vermessungskoordinatensystem definieren.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems können Positionsän- derungen der Vermessungseinrichtungen einfach erfasst werden. Zudem ist es möglich, als mobile Messsäulen ausgebildete Vermessungseinrichtungen einzusetzen. Der unmittelbare Aufbau des Messplatzes bzw. die Positionierung des Messobjektes in diesem hat bei einem erfindungsgemäß ausgebilde- ten System keinen direkten Einfluss mehr auf die Bestimmung der Position und/oder der Ausrichtung der Vermessungskoordinatensysteme in dem Bezugskoordinatensystem.
Im Hinblick auf die konkrete Realisierung der Bestimmung der Position und/oder der Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems in dem Bezugskoordinatensystem und damit im Hinblick auf die Transformation von in unterschiedlichen Vermessungskoordinatensystemen aufgenommenen Messwerten in das Bezugskoordinatensystem gibt es verschiedene Möglichkeiten. Gemäß einer ersten, bevorzugten Möglichkeit erfolgt die Bestimmung der Position und/oder Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems in dem Bezugskoordinatensystem auf Basis einer Streckenmessung zwischen der Sendeeinheit und der Empfangseinheit. Dabei ist es denkbar, die Streckenmessung auf Basis einer Laufzeitmessung des Bezugssignals zwischen der Sendeeinheit und der Empfangseinheit zu realisieren. Zusätzlich oder alternativ ist eine Phasenver- Schiebungsmessung möglich. Durch die Bestimmung der Wegstrecke zwischen der Sendeeinheit und der Empfangseinheit, vorzugsweise durch die Bestimmung mehrerer Strecken zwischen mehreren Sendeeinheiten und mindestens einer Empfangseinheit und/oder zwischen mehreren Empfangseinheiten und mindestens einer Sendeeinheit, ist die exakte Positionsbestimmung sowie die Bestimmung der Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems im Bezugssystem realisierbar, wobei bevorzugt entweder die Sendeeinheiten oder die Empfangseinheiten eine bekannte, vorzugsweise feste, Relativ- position zu dem ersten Vermessungskoordinatensystem einnehmen .
Zusätzlich oder alternativ zu einer Strecken- bzw. Zeitmessung ist es beispielsweise möglich, dass die Auswerteein- heit Winkelinformationen zur Bestimmung der Lage und/oder Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems berücksichtigend ausgebildet ist. Beispielsweise können die Sendemittel derart ausgebildet sein, dass sie ein rotierendes Bezugssignal aussenden, wobei mittels eines geeigneten Winkelsen- sors die jeweiligen Abstrahlwinkel relativ zu dem Bezugskoordinatensystem ermittelt werden. Trifft das Bezugssignal auf die Sendeeinheit auf, so liegt für diesen Zeitpunkt die zugeordnete Abstrahlwinkelinformation vor. Diese kann der Auswerteeinheit beispielsweise über eine Kabelverbindung als Koordinate zugeleitet werden. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der dem Bezugssignal die jeweilige Abstrahlwinkelinformation aufmoduliert wird. Zusätz- lieh oder alternativ zu der Abstrahlwinkelinformation kann eine Streckenmessung zwischen der Sendeeinheit und der Empfangseinheit auf Basis des Bezugssignals, beispielsweise durch eine Laufzeitmessung, durchgeführt werden, so dass nicht nur die Winkellage, sondern auch eine Strecke mit nur einer Sende- und Empfangseinheitenkombination bestimmbar ist .
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Sendeeinheit und die Empfangseinheit zu einer kom- binierten Sende- und Empfangseinheit zusammengefasst sind. Bevorzugt wirkt diese kombinierte Sende- und Empfangseinheit mit einem Reflektor zusammen, der eine bekannte Relativposition zu dem Vermessungskoordinatensystem ausweist. Alternativ ist eine Anordnung denkbar, bei der die kombi- nierte Sende- u. Empfangseinheit eine bekannte Relativposition zu dem Vermessungskoordinatensystem aufweist und der mindestens eine Reflektor das Bezugskoordinatensystem definiert. Mit Hilfe einer kombinierten Sende- u. Empfangseinheit in Verbindung mit einer Auswerteeinheit kann bei- spielsweise eine Streckenmessung bzw. Zeitmessung durchgeführt werden. Ebenso ist es denkbar, die Sende- u. Empfangseinheit in der Art eines 3D-Scanners auszubilden. Soll die Position und die Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems im Bezugskoordinatensystem mit einem Laserscan- ner ermittelt werden, so muss dieser nicht zwangsläufig mit einem Reflektor zusammenwirken, sondern es ist denkbar, das Vermessungskoordinatensystem bzw. die Vermessungseinrichtung mittels geeigneter Bildverarbeitungssoftware automa- tisch zu detektieren. Insbesondere bei dieser Ausführungsform muss weder die Relativposition der Sendeeinheit, noch die der Empfangseinheit zu der Vermessungseinrichtung bekannt sein.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Mittel zur Bestimmung der Position und/oder der Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems in dem Bezugskoordinatensystem in Analogie zu einem an sich bekann- ten Innenraum-GPS-Navigationssystem arbeitend ausgebildet sind. Gemäß einer einfachen Ausführungsvariante umfassen die Mittel hierzu zwei räumlich voneinander beabstandete Sendeeinheiten, deren relative Orientierung zueinander bekannt sein muss. Jede Sendeeinheit sendet ein Bezugssignal aus, wobei die ausgesendeten Bezugssignale der unterschiedlichen Sendeeinheiten voneinander unterscheidbar sind, beispielsweise durch die Wahl unterschiedlicher Wellenlängen und/oder durch eine Pulsweitenmodulation. Der Vermessungseinrichtung ist eine Empfangseinheit zugeordnet, wobei die Auswerteeinheit, beispielsweise über Laufzeitmessungen, den Abstand der einen Empfangseinheit von den zwei Sendeeinheiten bestimmt. Bei der beschriebenen Ausbildung des Systems kann lediglich die Translation, nicht jedoch die Rotation des Vermessungskoordinatensystems bzw. der Sendeeinheit in Bezug auf das Bezugskoordinatensystem bestimmt werden. Bevorzugt sind der Vermessungseinrichtung drei relativ zueinander beabstandete Empfänger zugeordnet, wobei die relative Orientierung der drei Empfangseinheiten zueinander bekannt ist. Bei dieser Anordnung kann sowohl die Translation, als auch die Rotation des Vermessungskoordinatensystems im Bezugskoordinatensystem bestimmt werden. Anstelle der Ausbildung der Mittel zur Bestimmung der Position und/oder Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems in Analogie zu einem GPS-Navigationssystem ist eine Ausführungsform realisierbar, bei der die Mittel in Analogie zu einem RFID-Tag-Tracking-System ausgebildet sind. Bei einer möglichen Ausführungsvariante sind zwei räumlich voneinander beabstandete Empfangseinheiten vorgesehen, deren relative Orientierung zueinander bekannt ist. Der Vermessungseinrichtung ist ein RFID-Tag zugeordnet. Bei einer derarti- gen Ausbildung der Mittel zur Bestimmung der Position und/oder Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems ist die Translation, nicht aber die Rotation des mindestens einen Vermessungskoordinatensystems bestimmbar. Alternativ sind der optischen Vermessungseinrichtung mindestens drei RFID-Tags als Sendeeinheiten zugeordnet, wobei die relative Orientierung der Sendeeinheiten zueinander bekannt sein muss. Bei einer derartigen Ausbildung der Mittel zur Posi- tions- und/oder Ausrichtungsbestimmung kann sowohl die Translation als auch die Rotation des mindestens einen Ver- messungskoordinatensystems im Bezugskoordinatensystem bestimmt werden.
Gemäß einer weiteren Alternative sind die Mittel zur Bestimmung der Position und/oder der Ausrichtung als Laser- Tracking-System ausgebildet, wobei die Mittel eine kombinierte Sende-/Empfangseinheit aufweisen. An der Vermessungseinrichtung ist bevorzugt ein Reflektor angeordnet. Bei einer derartigen Ausbildung der Mittel zur Bestimmung der Position und/oder Ausrichtung kann lediglich die Trans- lation, nicht aber die Rotation des mindestens einen Vermessungskoordinatensystems bestimmt werden. Werden der Vermessungseinrichtung hingegen drei Reflektoren oder Festpunkte zugeordnet, deren relative Orientierung zueinander sowie zu dem zugehörigen Vermessungskoordinatensystem bekannt sind, können mit den Mitteln zur Bestimmung der Position und/oder der Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems sowohl die Translation als auch die Rotation des Vermessungskoordinatensystems bestimmt werden.
Die Erfindung führt auch auf eine Verwendung von an sich bekannten Mitteln zur Bestimmung der Position und/oder der Ausrichtung eines Gegenstandes zur Bestimmung der Position und/oder der Ausrichtung eines Vermessungskoordinatensystems mindestens einer, mindestens einen Bildsensor aufweisenden Vermessungseinrichtung zum Vermessen mindestens eines Fahrzeugbauteils in einem Bezugskoordinatensystem. Dabei können die Mittel beispielsweise als bzw. in Analogie zu einem GPS-Navigationssystem, als oder in Analogie zu einem RFID-Tag-Tracking-System sowie als bzw. in Analogie zu einem Laser-Tracking-System ausgebildet werden.
Weiterhin führt die Erfindung auf ein Verfahren zur Bestim- mung der Position und/oder der Ausrichtung mindestens eines Vermessungskoordinatensystems, mindestens einer, mindestens einen Bildsensor aufweisenden Vermessungseinrichtung zum Vermessen mindestens eines Kraftfahrzeugbauteils in einem Bezugskoordinatensystem. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Position und/oder die Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems bzw. einzelner Messwerte mit Hilfe mindestens eines Bezugssignals ermittelt werden/wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
Fig. 1 ein System umfassend zwei ein Bezugs- koordinatensystem bestimmende Sendeeinheiten sowie Vermessungseinrichtungen mit jeweils einer einzigen Empfangseinheit und
Fig. 2 ein abgewandeltes System, bei dem jeder Vermes- sungseinrichtung drei Empfangseinheiten zugeordnet sind.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet .
In Fig. 1 ist ein System 1, umfassend eine erste Vermes- sungseinrichtung 2 und eine zweite Vermessungseinrichtung 3 gezeigt. Jede Vermessungseinrichtung 2, 3 umfasst in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen als Videokamera ausgebildeten Bildsensor 4, 5, mit dessen Hilfe jeweils ein Rad 6, 7 eines schematisch dargestellten Kraftfahrzeugs 8 ver- messbar ist. Die beiden Vermessungseinrichtungen 2, 3 spannen jeweils ein Vermessungskoordinatensystem 9, 10 mit den rechtwinklig zueinander angeordneten Koordinatenachsen XLi und YLi und ZLi bzw. XL2, YL2 und ZL2 auf. Mittels der Vermes¬ sungseinrichtungen 2, 3 sind Messungen innerhalb des jewei- ligen Vermessungskoordinatensystems 9, 10 durchführbar, wobei die ermittelten Messwerte in dem entsprechenden Vermessungskoordinatensystem 9, 10 liegen. Jeder Vermessungseinrichtung 2, 3 ist eine Empfangseinheit 11, 12 zugeordnet, wobei die Relativposition der jeweiligen Empfangseinheit 11, 12 zum Empfangen von Bezugssignalen zu dem zugehörigen Vermessungskoordinatensystem 9, 10 bekannt ist. Dies ist in Fig. 1 durch den Vektor TEL beschrieben .
Das System 1 umfasst weiterhin zwei räumlich voneinander getrennte Sendeeinheiten 13, 14, die ein gemeinsames Bezugskoordinatensystem 15 definieren. Jede Sendeeinheit 13, 14 sendet ein elektromagnetisches Bezugssignal aus, wobei sich die Bezugssignale der beiden Sendeeinheiten 13, 14, beispielsweise durch die Wahl unterschiedlicher Frequenzen, voneinander unterscheiden. Den Sendeeinheiten 13, 14 und den Empfangseinheiten 11, 12 ist eine gemeinsame Auswerteeinheit 16 zugeordnet, die signalleitend mit den Sende- und Empfangseinheiten 13, 14, 15, 16 verbunden ist. Mit der dargestellten Systemvariante kann lediglich die Position TOE des Empfängers in dem gemeinsamen Bezugskoordinatensystem 15 mit den Koordinatenachsen X0, Yo, Z0 bestimmt werden. Die Rotation der Vermessungskoordinatensysteme 9, 10 in Be- zug auf das übergeordnete Bezugskoordinatensystem 15 kann nicht ermittelt werden. Die gezeigte Systemvariante eignet sich insbesondere zur Überwachung der Bewegung der beiden Vermessungseinrichtungen 9, 10 im übergeordneten Bezugskoordinatensystem 15. Die Bestimmung der Position T0E erfolgt dabei bevorzugt über Laufzeitmessungen der von den Sendeeinheiten 13, 14 ausgesandten Bezugssignale.
Im Folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Systems anhand von Fig. 2 erläutert. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Wesentlichen nur auf Unterschiede zu dem in Fig. 1 gezeigten Koordinatensystem eingegangen. Hinsichtlich der Gemeinsamkeiten wird auf Fig. 1, sowie die zugehörige Figurenbeschreibung verwiesen. In Fig. 2 ist ein alternatives System 1 gezeigt. Im Unterschied zu dem in Fig. 1 gezeigten System 1 sind jeder der beiden Vermessungseinrichtungen 2, 3 jeweils drei Empfangs- einheiten IIa, IIb, 11c bzw. 12a, 12b, 12c zugeordnet. Mit Hilfe des gezeigten Systems kann nicht nur die Position der Vermessungskoordinatensysteme 9, 10, sondern auch deren Ausrichtung im Bezugskoordinatensystem 15 bestimmt werden. Hierzu ist es notwendig, dass die Relativposition der Sen- deeinheiten 13, 14 zueinander bekannt ist. Ferner muss die Relativposition der Empfangseinheiten IIa - 11c sowie der Empfangseinheiten 12a - 12c jeweils zueinander bekannt sein. Die Positions- und Ausrichtungsbestimmung erfolgt beispielsweise über Laufzeitmessungen der Bezugssignale zu den einzelnen Empfangseinheiten IIa - 11c bzw. 12a - 12c.
Die Systeme gemäß den Fig. 1 und 2 sind um beliebig viele Vermessungseinrichtungen ergänzbar. Es ist auch denkbar, die Systeme lediglich mit einer Vermessungseinrichtung aus- zubilden, wobei in diesem Fall bevorzugt die Vermessungseinrichtung 2, 3 mobil ausgebildet ist, so dass mit dieser sequenziell Messungen an unterschiedlichen Positionen des Kraftfahrzeugs 8 durchgeführt werden können.
In Fig. 2 sind zusätzlich zu dem Bezugskoordinatensystem 15 und den Vermessungskoordinatensystemen 9, 10 Koordinatensysteme 17, 18 der Empfangseinheiten IIa - 11c bzw. 12a - 12c gezeigt. Diese Koordinatensysteme 17, 18 sind Hilfsko- ordinatensysteme bei der Transformation der Vermessungsko- ordinatensysteme 9, 10 bzw. der in diesem Vermessungskoordinatensystemen 9, 10 platzierten Messwerte in das Bezugskoordinatensystem 15.

Claims

Ansprüche
1. System, umfassend mindestens eine Vermessungseinrichtung (2, 3) mit mindestens einem Bildsensor (4, 5) zum optischen Vermessen mindestens eines Kraftfahrzeugbauteils, vorzugsweise eines Fahrwerks, in einem der Vermessungseinrichtung (2, 3) zugeordneten Vermessungskoordinatensystem (9, 10), wobei Mittel zur Bestimmung der Position und/oder der Ausrichtung des Vermessungs- koordinatensystems (9, 10) in einem Bezugskoordinatensystem (15) vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittel mindestens eine Sendeeinheit (13, 14) zum Aussenden mindestens eines Bezugssignals und mindestens eine Empfangseinheit (11, IIa - 11c, 12, 12a - 12c) zum Empfangen des Bezugssignals und mindestens eine Auswerteeinheit (16) zum Bestimmen der Position und/oder der Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems (9, 10) auf Basis des Bezugssignals aufweisen.
2. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (13, 14) oder die Empfangseinheit (11, IIa - 11c, 12, 12a - 12c) in einer definierten Relativposition zu dem Vermessungskoordinatensystem (9, 10) angeordnet ist.
3. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (16) die Position und/oder Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems (9, 10) auf Basis einer Streckenmessung zwischen der Sendeeinheit (13, 14) und der Empfangseinheit (11, IIa - 11c, 12, 12a - 12c) mit Hilfe des Bezugssignals bestimmend ausgebildet ist.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (16) die Streckenmessung auf Basis einer BezugssignallaufZeitmessung und/oder einer Phasenverschiebungsmessung durchführend ausgebildet ist.
5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (16) Abstrahlwinkelinformationen und/oder Einstrahlwinkelinformationen des Bezugssignals bei der Bestimmung der Position und/oder Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems (9, 10) berücksichtigend ausgebildet ist.
6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit (11, IIa - 11c, 12, 12a - 12c) und die Sendeeinheit (13, 14) als kombinierte Sende-/Empfangseinheit (13, 14 und 11, IIa - 11c, 12, 12a - 12c) ausgebildet sind.
7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reflektor zum Reflektieren des Bezugssignals vorgesehen ist.
8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel in Analogie zu einem GPS-Navigations- system arbeitend ausgebildet sind.
9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel als RFID-Tag-Tracking System ausgebildet sind.
10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel als Laser-Tracking System ausgebildet sind.
11. System nach der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel als Laserscanner ausgebildet sind und dass die Auswerteeinheit unmittelbar die Position der Vermessungseinrichtung, insbesondere mittels einer geeigneten Bildverarbeitungssoftware, erkennend ausgebildet ist.
12. Verwendung von mindestens eine Empfangseinheit (11, IIa - llc, 12, 12a - 12c) und mindestens eine Sendeeinheit (13, 14) aufweisenden Mitteln zum Bestimmen der Position und/oder der Ausrichtung eines Gegenstandes zur Bestimmung der Position und/oder der Ausrichtung eines Vermessungskoordinatensystems (9, 10) min- destens einer, mindestens einen Bildsensor aufweisenden Vermessungseinrichtung (2, 3) zum Vermessen mindestens eines Fahrzeugbauteils in einem Bezugskoordinatensystem (15) .
13. Verfahren zur Bestimmung der Position und/oder der Ausrichtung mindestens eines Vermessungskoordinatensystems (9, 10) mindestens einer, mindestens einen Bildsensor aufweisenden Vermessungseinrichtung (2, 3) zum Vermessen mindestens eines Kraftfahrzeugbauteils, vorzugsweise eines Fahrwerks, in einem Bezugskoordinatensystem (15) , dadurch gekennzeichnet, dass die Position und/oder Ausrichtung des Vermessungskoordinatensystems (9, 10) mit Hilfe mindestens eines Bezugssignals ermittelt werden/wird.
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