阅读说明：本技术 用于底盘测量的方法和设备 (Method and apparatus for chassis surveying ) 是由 C.克吕格 于 2018-04-03 设计创作，主要内容包括：一种用于底盘测量的设备包括：至少两个测值传感器(4a、4b),所述至少两个测值传感器构造为分别拍摄驶过的车辆(6)的前轮(8a、8b)和后轮(12a、12b)的至少两个图像；以及分析设备(16),所述分析设备构造为分析由测值传感器(4a、4b)拍摄的图像,以便确定车辆(6)是否直行行驶。测值传感器(4a、4b)布置为使得待测量的车辆(6)可在所述至少两个测值传感器(4a、4b)之间驶过。分析设备(16)构造为：如果对由测值传感器(4a、4b)拍摄的图像的分析已经得出车辆(6)是直行行驶的,则确定车辆(6)的几何行驶轴(F)和/或确定在车辆(6)的前轴(10)和/或后轴(14)上的车轮(8a、8b、12a、12b)的单轨迹。(An apparatus for chassis measurement comprising: at least two measurement sensors (4 a, 4 b) which are designed to capture at least two images of the front wheels (8 a, 8 b) and rear wheels (12 a, 12 b) of a passing vehicle (6), respectively; and an analysis device (16) which is designed to analyze the images recorded by the measured value sensors (4 a, 4 b) in order to determine whether the vehicle (6) is traveling in a straight line. The measuring sensors (4 a, 4 b) are arranged in such a way that a vehicle (6) to be measured can pass between the at least two measuring sensors (4 a, 4 b). The analysis device (16) is configured to: if an analysis of the images recorded by the measured value sensors (4 a, 4 b) has concluded that the vehicle (6) is traveling straight, a geometric travel axis (F) of the vehicle (6) is determined and/or a single trajectory of the wheels (8 a, 8b, 12a, 12 b) on the front axle (10) and/or the rear axle (14) of the vehicle (6) is determined.)

用于底盘测量的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于底盘测量的方法和设备；尤其是一种用于测量驶过该设备的车辆的底盘的方法和设备。

背景技术

在目前常见的用于底盘测量的设备和方法中，通常在同一时间点确定车辆的所有车轮的方位。为此，例如多个摄像机观测测试仪表板（“Targets（目标）”）或诸如此类的，这些测试仪表板安装在车辆的车轮上。在替选的方法中，直接根据摄像机图像无接触地确定所有车轮的方位。

以这种方式，可以直接确定不同的底盘参数，诸如总轨迹/单轨迹/车轮外倾/行驶轴角度和各种偏移、如侧向偏移、车轮偏移等等。

在同时仅仅观测一个车轮的测量原理的情况下，存在确定整个车辆几何的如下可能性：

- 使用同时分别观测一个车轮的四个测值传感器，而且通过添加参照系来形成总复合体；

- 使用两个测值传感器，这两个测值传感器在车辆停下时依次测量两个轴。在这种情况下，只需要在车辆的左侧与右侧之间的参考，因为从前向后的参考由于测量设备在平行于车辆的纵向延伸的轨道上的已知的平移而得出。

本发明的任务是提供一种经改善的用于底盘测量的方法和设备，该方法和该设备能够在尽可能小的空间利用尽可能少的测值传感器来执行在驶过的车辆上的底盘测量。

发明内容

按照本发明的一个实施例，用于在使用两个测值传感器的情况下进行底盘测量的方法包括：以待测量的车辆在两个测值传感器之间驶过，其中这两个测值传感器中的每个测值传感器分别拍摄安装在前轴上的车轮（前轮）和安装在车辆的后轴上的车轮（后轮）的至少两个图像；分析由测值传感器拍摄的图像，以便确定该车辆是否在这两个测值传感器之间直线地驶过的；而且如果对由测值传感器拍摄的图像的分析已经得出该车辆是直线地驶过的，则分析由测值传感器拍摄的图像，以便确定该车辆的几何行驶轴和/或在该车辆的前轴上的车轮的单轨迹。

按照本发明的一个实施例，用于底盘测量的设备包括：至少两个测值传感器，所述至少两个测值传感器布置为使得待测量的车辆可在所述至少两个测值传感器之间驶过，其中这些测值传感器中的每个测值传感器都构造为分别拍摄驶过的车辆的安装在前轴上的车轮和安装在后轴上的车轮的至少两个图像；以及分析设备，该分析设备构造为分析由这些测值传感器拍摄的图像，以便确定车辆是否直行行驶的。该分析设备还构造为：如果对由这些测值传感器拍摄的图像的分析已经得出车辆是在这两个测值传感器之间直行地（直线地）驶过的，则确定车辆的几何行驶轴和/或在车辆的前轴上的车轮的单轨迹。

按照本发明的实施例的方法和设备能够实现：“在驶过”测值传感器时快速地并且舒适地执行轴测量。

如果车辆在测量期间直行行驶，则该车辆的几何行驶轴对应于所观测的行驶方向。在前轴上的车轮的单轨迹作为在几何行驶轴与所观测的绕着与车道平面垂直的轴的车轮方位之间的角度而得到。

在一个实施方式中，确定车辆是否直行行驶包括：在多个时间点确定车轮相对测值传感器的轨迹方向，以便确定该车轮是否在驶过期间已经绕着垂直于测量位置的地面取向的垂直轴旋转。

在一个实施方式中，确定车辆是否直行行驶包括：分别确定在车辆的左侧和右侧的车轮所走过的路程（滚动距离）；而且将安装在车辆的左侧的车轮的滚动距离与安装在车辆的右侧的车轮的滚动距离进行比较。如果车辆是直行行驶的，则左侧和右侧的车轮的滚动距离在预先给定的公差之内是相同的。在转弯行驶时，弯道外侧的车轮的滚动距离大于弯道内侧的车轮的滚动距离。

以这种方式，可以可靠性高地确定车辆是否直行行驶。

在一个实施方式中，该方法包括：在其中对由测值传感器拍摄的图像的分析已经得出车辆不是直行行驶的情况下，确定车辆的（弯曲的）轨迹并且在使用车辆的数学模型的情况下对该轨迹进行补偿，以便获得经补偿的轨迹，该经补偿的轨迹对应于车辆的直行行驶。接着，根据经补偿的轨迹，可以就像在直行行驶时那样来确定车辆的几何行驶轴和/或在车辆的前轴上的车轮的单轨迹。

在车辆转向（转弯行驶）时，车辆的所有车轮都在环形轨道上绕着共同的中心点行驶。根据至少一个所观测的弧形部分，可以估计该共同的中心点。如果对前轴的首次观测作为参考，则关于所观测的行驶路程的所有随后的测量都可以绕着所估计的中心点在几何上被“旋转回”到共同的参考时间点。接着，这样被补偿的观测重叠而且不再有由于转向运动而引起的角度的失真。

如果在车辆的每一侧只存在一个测值传感器，则在前轴和后轴上的车轮不能同时被观测。在对安装在前轴上的车轮的最后一次观测（图像拍摄）之后，经过一定时间，才发生对安装在后轴上的车轮的首次观测（图像拍摄）。其间走过的路程例如可以通过在前轴与后轴之间对所观测的行驶速度的内插来估计。这样，对在后轴上的车轮的观测可以“旋转回”正确的角度。

通过对轨迹进行补偿、也就是说通过“计算出”轨迹的曲率，即使车辆不是直线地驶过测值传感器，也可以确定车辆的几何行驶轴和/或确定安装在车辆的前轴上的车轮的单轨迹。以这种方式可以避免根据非直线的轨迹而得到的测量误差，而不需要直线地重复驶过。

在一个实施方式中，该方法包括：附加地，计算车辆的对称轴、也就是说前轴和后轴的中心点的连线。如果轴距、也就是说在车辆的前轴与后轴之间的距离已知，则这是可能的。

只要轴距已知，就可以根据对车轮中心的3D观测来确定对称轴，因为经此可以在前轴与后轴的测量之间建立关系。在直行行驶的情况下可以假定：在前轴驶过与后轴驶过之间，车辆不曾绕着垂直轴旋转。

如果对称轴已知，则也可以确定行驶轴角度、也就是说在车辆的几何行驶轴与对称轴之间的角度。

如果对称轴已知，则可以根据对在后轴上的车轮的3D观测来确定在后轴上的车轮的单轨迹。

在一个实施方式中，车辆的轴距手动地被输入。

在一个实施方式中，车辆的轴距通过对坐标的外插和/或通过对车辆的前轴车轮和后轴车轮的速度的内插来确定。

在一个实施方式中，车辆的轴距通过观测车辆的前轮和后轮并且确定在车身上的光流来确定，以便可以无缝地确定在前轴与后轴之间的所走过的路段。

这可以通过由3D点构成的深度信息或者通过SfM（Structure from Motion（运动恢复结构））算法来辅助。为此，可以使用建造在测值传感器中的摄像机或者建造在试验道路中的摄像机系统，例如用于检查底部的摄像机或者轮胎花纹深度测量仪的摄像机。

按照本发明的设备也能够实现“快速验收功能”，该“快速验收功能”包括如下步骤：

- 将车辆定位到具有两个测值传感器的快速验收站前面；

- 将方向盘调节到中间位置；

- 在不改变方向盘的转向角的情况下，在测值传感器之间驶过；

- 如果确定车辆不是直行行驶，则输出报警。

附图说明

在下文，本发明的实施例参考附图予以阐述。在此：

图1示出了用于在车辆直线地驶过测量位置的情况下进行车辆测量的测量位置的示意图；而

图2示出了用于在车辆沿着曲线驶过测量位置的情况下进行车辆测量的测量位置的示意图。

具体实施方式

图1是用于利用直线地驶过测量位置2的车辆6和两个测值传感器4a、4b来进行车辆测量的测量位置2的示意图。

在图1的示意图中，关于车辆6只示出了前轴10、后轴14、前轮8a、8b和后轮12a、12b。

测值传感器4a、4b布置为使得车辆6可以在这两个测值传感器之间驶过。在朝向车辆6的一侧，测值传感器4a、4b中的每个测值传感器都具有光学图像拍摄设备5a、5b，该光学图像拍摄设备尤其可以构造为单目或立体摄像机5a、5b，而且该光学图像拍摄设备构造为拍摄驶过测值传感器4a、4b的车辆6、尤其是车辆6的车轮8a、8b、12a、12b的图像。

测值传感器4a、4b与分析设备16无线或有线连接，该分析设备构造为分析由测值传感器4a、4b提供的信号、尤其是图像数据，如在下文所描述的那样。

为了执行按照本发明的实施例的车辆测量，使车辆6在两个测值传感器4a、4b之间驶过。在图1中示出的实施例中，车辆6尤其是沿着直线在两个测值传感器4a、4b之间驶过。

由布置在测值传感器4a、4b中的图像拍摄设备5a、5b拍摄车辆6、尤其是车辆6的车轮8a、8b、12a、12b的图像并且在分析设备16中分析车辆6、尤其是车辆6的车轮8a、8b、12a、12b的图像。

在分析的过程中，首先确定车辆6是否沿着直线驶过两个测值传感器4a、4b。

为此，例如可以确定：车轮8a、8b、12a、12b在车辆6驶过期间是否已经绕着垂直于测量位置2的地面取向的垂直轴A旋转了。

替选地或附加地，可以确定由在车辆6的左侧和右侧的车轮8a、8b、12a、12b所走过的路程（滚动距离W），而且可以将安装在车辆6的左侧的车轮8a、12a的滚动距离W与安装在车辆6的右侧的车轮8b、12b的滚动距离W进行比较。在直行行驶时，左侧的车轮8a、12a和右侧的车轮8b、12b的滚动距离W在预先给定的公差之内相同。在沿着曲线的转弯行驶时，弯道外侧的车轮8a、8b、12a、12b的滚动距离W大于弯道内侧的车轮8a、8b、12a、12b的滚动距离W。

如果对由测值传感器4a、4b拍摄的图像的分析得出车辆6在拍摄期间是直行行驶的、也就是说沿着直线行驶的，则分析由测值传感器4a、4b拍摄的图像，以便确定车辆6的几何行驶轴F和/或确定安装在车辆6的前轴10上的车轮8a、8b的单轨迹。

在直行行驶的情况下，几何行驶轴F直接根据在后轴14上的车轮12a、12b的行驶轨迹的角度平分来得到。在前轴上的车轮8a、8b的单轨迹通过在前轴10上的车轮8a、8b的3D法线参考几何行驶轴F而得到。

如果轴距R、也就是说在车辆6的前轴10与后轴14之间的距离R已知，则附加地可以计算车辆6的对称轴S、也就是说前轴10与后轴12的中心点的连线。

尤其是，只要轴距R已知，就可以根据对车轮中心的3D观测来确定对称轴S，因为经此可以在前轴10与后轴14的测量之间建立关系。在直行行驶的情况下可以假定：在前轴10上的车轮8a、8b驶过与在后轴14上的车轮12a、12b驶过之间，车辆6不曾绕着垂直于测量位置的地面取向的轴A旋转。

如果对称轴S已知，则也可以确定行驶轴角度ß、也就是说在车辆6的几何行驶轴F与对称轴S之间的角度ß。

图2示出了用于利用车辆6和两个测值传感器4a、4b来进行车辆测量的测量位置2的示意图，其中车辆6由于在前轴10上的车轮8a、8b的转向而不是直线地驶过测量位置2，而是沿着弯曲的轨道（轨迹）驶过测量位置2。

在这种情况下，车辆6的几何行驶轴F和在车辆6的前轴10上的车轮8a、8b的单轨迹不能根据车辆7的弯曲的轨迹T来直接确定。、

如果对由测值传感器4a、4b拍摄的图像的分析已经得出车辆6不是直线地驶过测量位置2而是沿着弯曲的轨迹T驶过测量位置2，则该弯曲的轨迹T在使用车辆6的数学模型的情况下予以补偿，也就是说被换算成经补偿的轨迹T_K，该经补偿的轨迹对应于车辆的直行行驶。

在车辆6转向（转弯行驶）时，所有车轮8a、8b、12a、12b都沿着环形轨道绕着共同的中心点行驶。根据至少一个所观测的弧形部分，可以估计该共同的中心点。如果对前轴19的首次观测作为参考，则关于所观测的行驶路程的所有随后的测量都可以绕着所估计的中心点在几何上被“旋转回”到共同的参考时间点。接着，这样被补偿的观测重叠而且不再有由于转向运动而引起的角度的失真。

因为在车辆6的每一侧只存在一个测值传感器4a、4b，所以在前轴10上的车轮8a、8b不能与在后轴14上的车轮12a、12b同时被观测。在对安装在前轴10上的车轮8a、8b的最后一次观测（图像拍摄）之后，经过一定时间，才对安装在后轴14上的车轮12a、12b的首次观测（图像拍摄）。在这两次观测（图像拍摄）之间走过的路程例如可以通过在前轴10与后轴14之间对所观测的行驶速度的内插来估计。这样，在后轴14上的车轮12a、12b的图像可以“旋转回”正确的角度。

接着，根据以这种方式来补偿的轨迹T_K，可以就像之前结合图1针对直行行驶所描述的那样来确定车辆6的几何行驶轴F和/或确定在车辆6的前轴10上的车轮8a、8b的单轨迹。

即使车辆6不是直线地直行行驶，车辆6的轴距R也可以通过对车辆6的车轮8a、8b、12a、12b的坐标的外插或者通过观测车辆6的车轮8a、8b、12a、12b并且确定光流来确定，以便借助于以这种方式确定的轴距R来计算车辆6的对称轴S。

结果，本发明提供了一种经改善的用于底盘测量的方法和设备，该方法和该设备能够对驶过的车辆6执行底盘测量。按照本发明的实施例的方法和设备尤其使得：即使车辆6沿着弯曲的轨道驶过测值传感器4a、4b，也能够执行底盘测量。