用于测定测量站的至少一条路轨的定向的方法以及用于执行该方法的设备的制作方法
【专利摘要】本发明提出了一种用于测定底盘测量系统的测量站(2)或者机动车测试路段的至少一条路轨(4，6)的定向的方法和设备。所述设备具有至少一个测量值感应器(10，12，14，16)，其中，所述至少一个测量值感应器(10，12，14，16)具有至少一个摄像头以及至少一个照明装置(30，32，34，36)。所述至少一个照明装置(30，32，34，36)用结构光或者非结构光给路轨(4，6)的至少其中一段进行照明，所述至少一个摄像头(20，22，24，26)记录了被所述路轨(4，6)反射回来的光线。
【专利说明】用于测定测量站的至少一条路轨的定向的方法以及用于执行该方法的设备
[0001]本发明涉及一种根据独立权利要求的前序部分所述的、用于测定测量站的至少一条路轨的定向的方法以及一种用于执行所述方法的设备。
[0002]技术现状
[0003]由专利文献US 2006/0126966已知一种用于车轴测量的方法和设备，其可被用来测定升降台的至少一个表面的定向。其中，觇标被定位为朝向要检查的表面，借助摄像头对所述觇标进行拍摄并且测定所述觇标的方位和定向。
[0004]本发明的公开
[0005]有鉴于此，具有独立权利要求的特征的根据本发明的方法和根据本发明的设备具有这样的优点，即:无须任何标靶安置到要检测的路轨上。通过根据本发明的方法以及根据本发明的设备，无需额外的辅助装置、例如觇标，就能够测定路轨的定向。
[0006]这就使得所述方法能够简单地得以实现，因为无须任何额外的辅助装置被固定或安置到路轨上。
[0007]通过从属权利要求的措施，本发明就能实现有利的扩展和改进。
[0008]有利的是，通过至少一个照明装置(照明单元)而被投射到路轨上的结构光在路轨上反射以后通过至少一个摄像头进行拍摄，因为在结构光中能够轻易辨认出显著的光点，所述光点可被用来测量间距。通过采用结构光，能够可靠地确保有三个光点用于测定路轨的定向。
[0009]尤其有利的是使用了 T0F摄像头(飞行时间摄像头)，通过所述T0F摄像头就可直接且非常准确地测定路轨相对于测量值感应器的方位。此外，将所述至少一个照明装置集成在所述至少一个T0F摄像头内，从而能够实现测量值感应器非常紧凑的结构。
[0010]利用非结构光来辨认路轨的自有结构非常有利，因为用来生成非结构光的照明装置成本低廉。
[0011]通过测定路轨相互之间的定向就实现了另一个优点，这是通过至少一个测量值感应器对左边的路轨进行测量并且通过至少一个另外的测量值感应器对右边的路轨进行测量而实现的，其中，所述测量值感应器具有比照系统，通过所述比照系统来测定所述测量值感应器相互之间的定向以及左边的路轨相对于右边的路轨的定向。
[0012]由所述测量值感应器内的至少一个定向传感器实现另一个优点，所述定向传感器测定了测量值感应器的定向以及路轨相对于重力场的定向，因为需要路轨的确切定向以便计算车轮的轨迹(轮距)和/或倾角。
[0013]有利的是，测量值感应器相对于机动车这样定向，以致所述至少一个摄像头会同时看到车轮和路轨，并且所述至少一个照明装置则同时给车轮和路轨照明，因而能够同时执行车轴的测量和路轨定向的测量。这就加快了测量的过程。
[0014]有利的是，所述至少一个照明装置和/或摄像头以可移动的方式安置在所述测量值感应器内，因为所述至少一个照明装置和/或摄像头由此就能够在给路轨照明以及拍摄所反射的光线之前这样转动，使得其看向路轨的方向，因而能够准确地测定路轨的定向和/或平整度。因此，所述照明装置和摄像头就能够有效地给路轨上的那些没有任何车轮的区域进行照明和拍摄。
[0015]通过检查至少一条路轨的平整度，能够可靠地避免在为要测定车轮的轨迹(轮距)和/或倾角而进行车轴测量时可能出现的误差。一旦在测量中确定路轨并不平坦，那么，就必须采取措施来校正测量值或者重新给路轨校准方向。
[0016]有利的是，当有机动车位于路轨上时会测量定向和/或平整度，因为由此能够将机动车的重量对于路轨的影响纳入考量。此外，可在车轴测量的同时或者在即将测量车轴之前或者在车轴测量后立即执行上述定向和/或平整度的测量，以便测定车轮的轨迹(轮距)和/或倾角，由此能够大大减少整个测量的时间。
实施例
[0017]本发明的实施例在附图中予以示出并且在下面的说明中进一步进行阐述。
[0018]其中:
[0019]图1为底盘测量系统(测量装置)的测量站的示意性图示；以及
[0020]图2为测量值感应器以及路轨的图示。
[0021]在图1中示出了测量站2的图示。测量站2具有两段长形的路轨4、6，所述路轨用作为待测机动车41的停靠面。
[0022]在所述测量站2上布置了四个测量值感应器10、12、14、16，其中，右前方的测量值感应器10用于右前轮40，左前方的测量值感应器12用于左前轮42，右后方的测量值感应器14用于右后轮44，左后方的测量值感应器16用于左后轮46。所述测量值感应器10、12、14、16分别具有至少一个摄像头20、22、24、26以及分别有至少一个照明装置30、32、34、36。
[0023]所述测量值感应器10、12、14、16相对于待测机动车41这样定位，使得所述至少一个摄像头20、22、24、26和所述至少一个照明装置30、32、34、36均朝向每次要测量的机动车车轮40、42、44、46。为便于车轴的测量，所述照明装置将结构光和/或非结构光投射到机动车41的车轮40、42、44、46上。所述结构光和/或非结构光的被反射的光束就可通过所述至少一个摄像头20、22、24、26被拍摄下来并且借助分析程序用于测定待测机动车轮40、42、44、46的轨迹(轮距)和倾角。
[0024]所述测量值感应器10、12、14、16、18分别具有至少一个定向传感器28，通过所述传感器来测定各个测量值感应器10、12、14、16相对于重力场的定向。所述至少一个定向传感器28可以是加速度传感器或者是倾斜度传感器。
[0025]所述测量值感应器10、12、14、16可相对于机动车41以及相对于路轨4、6这样定位，使得所述至少一个摄像头20、22、24、26能够同时看到车轮40、42、44、46和路轨4、6并且所述至少一个照明装置30、32、34、36可同时给车轮40、42、44、46和路轨4、6照明。
[0026]替选或补充方案是，所述至少一个摄像头20、22、24、26和/或所述至少一个照明装置30、32、34、36可以可移动的方式安置在所述测量值感应器10、12、14、16内。所述至少一个摄像头20、22、24、26和/或所述至少一个照明装置30、32、34、36由此可在测定所述路轨4、6的定向和/或平整度之前这样转动，使得其看向路轨4、6的方向。在测定路轨4、6的定向和/或平整度之后，其可这样转动，使得其看向车轮40、42、44、46的方向。
[0027]借助右前方的测量值感应器10和右边的路轨4来说明第一种实施例，如图2所示。但下面的阐述内容也适用于其他的测量值感应器12、14、16以及左边的路轨6。
[0028]图2示出了右前方的测量值感应器10，其用于对右前方的车轮40进行测量。所述至少一个照明装置30以结构光给路轨4的至少其中一段进行照明。所反射的光线通过所述测量值感应器10的至少一个摄像头20被拍摄下来，并且在该测量值感应器10内借助分析程序通过分析装置加以分析。
[0029]通过用结构光照明，例如可将点阵图样或者是线状结构投射到路轨4上。被反射的、在其中可辨认出结构光图样的光线就通过所述至少一个摄像头20被拍摄下来。
[0030]通过接下来的分析程序，对结构光的照片内的至少三个光点进行辨认并且加以分析以便测定路轨4与测量值感应器10之间的间距，例如可通过线状结构与路轨的边沿的交点构成所述至少三个光点。替选方案是，可将已有结构化的点状图样投射到路轨4上，从其中辨认出至少三个光点用于后续的分析程序。如果所述结构光的图样为所述测量值感应器20所已知，需要一个摄像头20。在结构光的图样未知的情况下，需要至少两个摄像头20。
[0031]使用公知的分析法来执行间距测定，这种分析法是使用三角测量法基于所述至少三个光点的至少一张照片来进行间距计算的。由所述至少三个光点的间距计算，可算出路轨4在三维空间内相对于测量值感应器10的定向。
[0032]通过由定向传感器28来测定测量值感应器10相对于重力场的定向以及在得知了路轨4相对于测量值感应器10的定向的条件下，可测定路轨4相对于重力场的定向。
[0033]测量值感应器10、12、14、16可具有比照系统18，通过所述比照系统可测定出各个测量值感应器10、12、14、16相互之间的相对位置。这类比照系统的功用例如如专利文献EP1184 640中所述。
[0034]通过所述比照系统18，可测定左路轨4相对于右路轨6的定向。为此，要测定左路轨4相对于测量值感应器10的定向以及测定右路轨6相对于测量值感应器12的定向。此夕卜，通过所述比照系统18测定两个测量值感应器10、12相互之间的位置，因此，由此可测定左路轨4相对于右路轨6的方位。如果在两个测量值感应器10、12内分别包含一个定向传感器18，就可测定左路轨4与右路轨相互之间的以及相对于重力场的方位。
[0035]采用一个以上的测量值感应器10、12、14、16来测定路轨4、6的定向，通过这种方式，可提高所述方法的准确性。右路轨4的定向可分别通过右前方的测量值感应器10以及右后方的测量值感应器14来测定。通过比照系统18，已知右前方的测量值感应器10相对于右后方的测量值感应器14的位置。通过右前方的测量值感应器10所测定的右路轨4的定向以及通过右后方的测量值感应器14所确定的右路轨4的定向均可按平均数计算或者被用来验证各个结果。
[0036]使用左前方的测量值感应器12和左后方的测量值感应器16，就能够实现一种类似的用于测定左路轨6的定向的方法。
[0037]除了测定路轨4、6的定向以外，根据本发明的方法也用来测定路轨4、6的平整度。为此执行与上述用于测定路轨4、6的定向的方法相类似的方法。
[0038]与三个光点就足以来测定路轨4、6的定向所不同的是，在用来测定路轨4、6的平整度的方法中，需要至少四个光点。所述至少四个光点是从通过路轨所反射的结构光的至少一个摄像头20的摄像中所获得的。
[0039]使用已知的分析方法来执行间距测定，这种分析法是使用三角测量法基于所述至少四个光点的至少一张照片来进行间距计算的。由所述至少四个光点的间距计算中，可判断路轨4、6的平整度。如果所述至少四个光点位于一个平面上，那么路轨4就是平整的。如果所述至少四个光点并不是位于一个平面上，那么路轨4、6就不平整。如果对四个以上的光点加以分析来测定平整度，那么就可提高所述方法的准确性。
[0040]在第二种实施例中，有至少一个T0F摄像头(飞行时间摄像头)20位于测量值感应器10内。所述摄像头20被设计为T0F摄像头20并且可用运行时间法来测量距离。为此，借助光脉冲对路轨4的至少其中一段进行照明，所述T0F摄像头则为每个像点测量光线到达路轨4以及重新返回所需要的时间。所需要的时间与距离直接成比。因此，所述T0F摄像头就提供了对于每个像点而言在其上被映射的物体的距离。所述T0F摄像头20提供了多个距离已知的像点，因而就可由此测定路轨4的定向和/或平整度。所述照明装置30在本实施例中被集成在T0F摄像头20内。
[0041]在第三种实施例中，路轨4并不是以结构光照明，而是通过照明装置30以非结构光照明的。通过用非结构光来进行照明，就能够辨认出路轨4、6的自有结构。这种可从中辨识出路轨4、6的自有结构的、被反射的光线通过至少两个摄像头20被拍摄下来。在本实施例中，所述自有结构对于至少两个摄像头20而言均是未知的。
[0042]要在其到测量值感应器10、12、14、16的距离这方面对上述自有结构的各个特征加以分析。这要通过已知的分析法来进行，这种分析法是使用三角测量法基于所述至少两个摄像头20的拍摄照片来执行距离计算的。如果可在路轨4的自有结构内辨识出至少三个显著的、并非位于同一条直线上的特征，那么就可计算出路轨4在三维空间内相对于测量值感应器10的定向。与此相类似，通过由路轨4的自有结构中获取至少四个显著的特征的方法，也可测定路轨4的平整度。
[0043]上述第二种和第三种实施例也可扩展至其他测量值感应器12、14、16及相对应的照明装置32、34、36和摄像头22、24、26以及上述元件的任意一种组合。
[0044]在机动车41正在路轨4、6上或者不在路轨4、6上的条件下，根据本发明的用于测定定向和/或平整度的方法均可实施。如果机动车41位于路轨4、6上，就仅利用路轨4、6上那些未被车轮40、42、44、46所覆盖的区域来用于分析。
【权利要求】
1.一种用于测定底盘测量系统的测量站(2)或者机动车测试路段的至少一条路轨(4,.6)的定向的方法，包括至少一个测量值感应器(10,12，14，16),其中，所述至少一个测量值感应器(10,12,14,16)具有至少一个摄像头(20, 22, 24, 26)和至少一个照明装置(30,32,34,36),其特征在于，所述至少一个照明装置(30,32,34,36)以结构光和/或非结构光给所述路轨(4,6)的至少其中一段提供照明，并且所述至少一个摄像头(20,22,24,26)给通过所述路轨(4,6)所反射的光进行拍摄，以便对所述路轨(4,6)与所述测量值感应器(10,12，14.16)之间的间距执行测量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结构光被投射到所述路轨(4,6)上并且至少一个摄像头对所反射的光点进行拍摄，可通过光点测定所述路轨(4,6)相对于所述测量值感应器(10,12,14,16)的方位。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个照明装置(30,32,34,36)被集成在所述至少一个摄像头内，并且所述至少一个摄像头(20,22,24,26)被设计为10？摄像头(飞行时间摄像头)，可通过所述摄像头来测定所述路轨(4,6)相对于所述测量值感应器(10,12,14,16)的方位。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，可通过所述非结构光辨认出所述路轨(4,6)的自有结构，可通过这种自有结构来测定所述路轨(4,6)相对于所述测量值感应器(10,.12.14.16)的方位。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过至少一个测量值感应器(10,14)对左路轨(4)进行测量并且通过至少一个另外的摄像头(12,16)对右路轨(6)进行测量，其中，所述测量值感应器(10,12,14,16)具有比照系统(18)，通过所述比照系统来测定左路轨(4)相对于右路轨￠)的定向。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量值感应器(10,12，14，16)内的至少一个定向传感器(28)测定所述测量值感应器(10,12，14，16)的定向以及所述路轨(4,6)相对于重力场的定向。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量值感应器(10,12,14,16)相对于机动车(41)这样定位，使得所述至少一个摄像头(20,22,24,26)会同时看向车轮(40,42,44.46)和路轨(4,6)并且所述至少一个照明装置(30,32,34,36)同时对准车轮(40,42,.44.46)和路轨似)。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个摄像头(20,22,24,26)和/或所述至少一个照明装置(30,32,34,36)可在照明以及拍摄所反射的光线之前这样转动，使得其看向路轨(4,6)的方向。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，检查所述至少一条路轨(4,6)的平整度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，机动车(41)位于所述路轨(4,6)上。
11.一种用于测定底盘测量系统的测量站(2)或者机动车测试路段的至少一条路轨的定向和/或平整度的设备，包括至少一个测量值感应器(10,12，14，16)，其中，所述至少一个测量值感应器(10,12,14,16)具有至少一个摄像头(20,22,24,26)和至少一个照明装置(30, 32，34，36),其特征在于，所述测量值感应器(10,12,14,16)相对于所述机动车(41)以及相对于所述路轨(4,6)这样定位，使得所述至少一个摄像头(20,22,24,26)以及所述至少一个照明装置(30,32,34,36)不仅对准车轮(40,42，44，46)，也对准路轨(4,6)0
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述至少一个摄像头(20,22,24,26)和/或所述至少一个照明装置(30,32,34,36)以可移动的方式被安置在所述测量值感应器(10,12,14,16)内。
13.根据权利要求11或12之一所述的设备，其特征在于，至少一个照明装置(30,32,.34,36)被集成在至少一个摄像头(20,22,24,26)内，其中，所述摄像头(20,22,24,26)被设计为10？摄像头(飞行时间摄像头)。
【文档编号】G01B11/275GK104321614SQ201380020222
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2013年3月20日 优先权日:2012年4月16日
【发明者】U·比赫尔迈尔 申请人:罗伯特·博世有限公司