對用於汽車測量的測量臺進行校正的方法
2023-05-28 16:40:56 1
專利名稱：對用於汽車測量的測量臺進行校正的方法
技術領域：
本發明涉及一種對用於汽車測量的測量臺進行校正的方法，尤其是涉及一種對構造有兩個測量值接收器的測量臺進行校正的方法。
背景技術：
為了進行汽車或汽車底盤測量，利用分別具有至少兩個照相機系統的測量值接收器來接收要測量汽車的圖像或在要測量的汽車上所設置的測量點(目標)的圖像。通常把各一個測量值接收器定位在要測量的汽車的左邊和右邊。為了避免在汽車底盤測量以及尤其是在軌跡確定時的誤差，該系統必須如此來校正，使得由測量值接收器在汽車的左側和右側上所定義的坐標系是一致的。
發明內容
本發明的任務是，提供一種對利用兩個測量值接收器對用於汽車測量的測量臺進行校正的可靠的和成本有利的方法。根據本發明的對用於汽車測量的測量系統進行校正的方法，該測量系統具有:測量平面，該測量平面構造用於接納要測量的汽車；以及兩個測量值接收器，其中每個測量值接收器都具有至少兩個照相機系統和一個校正的參照系統，該方法具有以下步驟:
在測量平面上定位至少四個測量板；
如此定向測量值接收器，使得測量板中的至少一個分別位於每個照相機系統的視野中，並且每個測量板都位於至少一個照相機系統的視野中；
執行第一測量步驟，該第一測量步驟包括利用照相機系統接收測量板的圖像；
交換這兩個測量值接收器(換向測量);
執行第二測量步驟，該第二測量步驟包括利用照相機系統接收測量板的圖像；
由在第一和第二測量步驟中所接收的圖像來確定測量板的位置；
由測量板的位置之差來計算至少一個修正值，所述位置由在第一和第二測量步驟中所接收的圖像來確定。如此所確定的修正值被存儲，並在之後的汽車測量中在分析時被考慮，以修正測量結果。通過考慮這種修正值，汽車幾何形狀的參數並且尤其是要測量的汽車的軌跡值可以以高的精確度來確定，因為由照相機系統的不完全平行的定向而得出的誤差被考慮並被修正。通過根據本發明的校正，所使用的兩個測量值接收器構成了共同的測量系統，並且僅能夠以相互組合的方式來運行。如果測量值接收器中的一個被另一個代替，則要對新形成的測量系統進行重新校正。通過在校正時存儲測量值接收器的序列號並在每次測量時把所存儲的序列號與當前序列號相比較，可以檢驗當前所存儲的修正值是否還是有效的。從而能夠可靠地防止利用未校正的測量系統進行的有誤差的測量。在一個實施方式中，修正值通過對線性方程組求解來確定。通過對線性方程組求解，可以簡單地以良好的精確度來確定所找的修正值。在一個實施方式中，針對測量值接收器之一的修正值被確定(比如被確定為零)，以確定另一測量值接收器的修正值。要求解的線性方程組包括具有兩個未知數的兩個方程；從而不存在明確的解。但對於軸測量足夠的是，在汽車的左側和右側上的軌跡方向相對相互匹配，也即左邊和右邊的軌跡方向是相互平行的。通過確定針對測量值接收器之一的修正值，另一測量值接收器的修正值可以通過求解該線性方程組來確定。在一個實施方式中，將兩個測量板的法向量相互比較。通過比較兩個測量板的法向量，可以提高修正值的精確度，並從而還可以提高之後的汽車測量的精確度。在一個實施方式中，確定針對兩對測量板的修正值，並通過對這兩個修正值求平均來確定最終的修正值。由此還可以進一步提高所確定的修正值的精確度。在一個實施方式中，在調平的(升降)平臺上實施測量，其中該平臺和測量板參照引力場來定向。在調平的臺上，該方法可以在使用簡單的測量板的情況下來執行。在一個實施方式中，測量板中的至少一個具有至少兩個測量點，這些測量點相對於測量板的腳的定向的定向是已知的。這樣的測量板可以簡單和精確地來定向。在一個實施方式中，測量板中的至少一個可轉動地安放。可轉動地安放的測量板可以與測量臺的定向無關地來定向，從而對該測量臺的平整度和/或定向沒有要求。從而可以在任意的測量臺上以高的精確度來執行測量。在一個實施方式中，測量板具有至少一個水準儀或水平儀，其適於確定測量板的空間定向。藉助於安置在測量板上的水準儀，該測量板可以特別簡單和精確地定向到所期
望的位置。
本發明在下面藉助附圖來詳細解釋。圖1示出利用兩個測量值接收器來執行本發明方法的測量臺的示意俯視 圖2示出用於執行本發明方法的測量臺的示意俯視圖，其中測量值接收器相對於圖1中所示的配置被交換；
圖3示出在第一和第二測量值接收器布置中所接收的測量板圖像的變換；
圖4示出測量板的第一實施例；
圖5示出測量板的第二實施例。
具體實施例方式圖1示出用於執行本發明方法的測量臺2，該測量臺2具有測量平面4，該測量平面設置用於接納要測量的汽車。在圖1所示的測量臺2的實施例中，測量平面4以矩形的形式來構造，其具有前側
6、後側8、左側5和右側7。在矩形測量平面4的四個角上分別布置測量板VL、VR、HL、HR。測量板VL、VR、HL、HR基本平行於前側和後側6、8地以與測量平面4的左側和右側5、7基本成直角來定向。但是，測量板VL、VR、HL、HR在此並不一定精確地平行於測量平面4的前側6或後側8，並且也不是強制性地以矩形的形式來布置。測量板VL、VR、HL、HR的位置和定向一般相對於在圖1中所示的理想化配置具有未知的偏差。如在下文中所述的那樣，測量板VL、VR、HL、HR的位置在整個校正和測量過程期間不允許變化。測量板VL、VR、HL、HR可以固定在安置於測量平面4底面上的合適的在圖中未示出的框架處，或者固定在要測量的在圖中未示出的汽車上。在測量平面4的左邊和右邊分別布置測量值接收器麗1、麗2。測量值接收器麗1、麗2中的每一個分別具有一個經校正的參照系統Rl、R2和兩個照相機系統KVl、KHl、KV2、KH2。所述照相機系統KV1、KH1、KV2、KH2被定向為，使得其相應的測量和圖像接收方向(視線)基本平行於測量平面4或要測量的汽車的長邊5、7來定向。兩個測量值接收器MW1、MW2中每一個的測量裝置KVl、KHl、KV2、KH2中的相應一個在測量平面4的前側6或後側8的方向上定向，使得每個接收裝置KV1、KH1、KV2、KH2光學地檢測測量板VL、VR、HL、HR之一，並且每個測量板VL、VR、HL、HR可由接收裝置KV1、KH1、KV2、KH2之一來光學檢測。兩個測量值接收器麗1、麗2中的每一個在執行實際測量之前利用已知方法被校正，使得測量值接收器MWUMW2的兩個圖像接收裝置KV1、KH1、KV2、KH2的本地坐標系相互平行地定向，或者相對於平行性的偏差是已知的並在對測量進行分析時可以被考慮。由測量值接收器麗1、麗2內的圖像接收裝置KV1、KH1、KV2、KH2的接收方向相對於平行性的偏差得出的測量誤差因此被校正。兩個測量值接收器麗1、麗2的坐標系在圖1和2中用X1和X2來表示。在圖1中通過虛線表示的測量板VL1、HLU VRU HRl象徵性表示了從相應的測量值接收器MWl、MW2的視角來看測量板VL、HL、VR、HR看起來所在的位置。nVL1、nVE1、nHL1、nHE1、nVL2> nVE2> nHL2> nHE2表示所屬的法向量,也即與相應測量板VL1、HL1、VR1、HRl的平面成直角布置的向量。測量板VL1、HLl尤其是象徵性表示了左邊的測量板VL和HL的位置，如其通過左邊測量值接收器麗I被確定的那樣。相應地，測量板VRl和HRl象徵性表示了右邊的測量板VR和HR的位置，如其通過右邊的測量值接收器麗2被確定的那樣。在圖1所示的配置中，其中第一測量值接收器麗I布置在測量平面4的左邊並且第二測量值接收器MW2布置在測量平面4的右邊，在第一測量步驟中接收測量板VL、HL、VR、HR的位置以及從相應的測量值接收器麗1、麗2的視角確定測量板VL、HL、VR、HR的位置之後，兩個測量值接收器MWl、MW2被交換。也即在圖1中布置在測量平面4的左邊的第一測量值接收器MWl被布置在測量平面4的右側，並且在圖1中布置在測量平面4的右邊的第二測量值接收器MW2被布置在測量平面4的左邊，如在圖2中所示那樣。在交換時，測量值接收器麗1、麗2也圍繞其相應的垂直於圖1和2的繪圖平面定向的高軸轉動，使得朝向測量平面4的前側6或後側8的圖像接收裝置KH2、KV2、KH1和KVl也被相互交換。也即在圖1所示的布置中檢測前測量板VL和VR的圖像接收裝置KV1、KV2在圖2所示的布置中接收後面測量板HL和HR的圖像，並且在圖1所示的布置中檢測後面測量板HL和HR的圖像接收裝置KH1、KH2在圖2所示的布置中接收前面測量板VL和VR的圖像。在圖2所示的測量值接收器MW1、MW2的布置中，在第二測量步驟中還接收測量板VL、HL、VR、HR的圖像，並且從相應的測量值接收器麗1、麗2的視角來確定測量板VL、HL、VR、HR的位置。在圖2中通過虛線所示的測量板VL2、HL2、VR2、HR2象徵性表示了從相應測量值接收器麗1、麗2的視角來看測量板VL、HL、VR、HR看起來所在的位置。在接下來的步驟中，在所述兩個測量步驟中所確定的測量板VL、HL、VR、HR的坐標被相互變換。如果由這兩個測量值接收器MWl、MW2所構成的測量系統是經校正的，則在所執行的兩個測量步驟中所確定的測量板VL、HL、VR、HR的坐標在全局坐標系中是一致的，並且測量板VL、HL、VR、HR的圖像相互一致地被映像。但是，通常這兩個測量值接收器MWl和MW2並沒有事先相互校正，使得在所執行的兩個測量步驟中所確定的測量板VL、HL、VR、HR的坐標在全局坐標系中不一致。圖3示例性地示出了這種變換的結果。測量板VL的映像VLl和HR2被選為變換的參照並被相互映像。因為未校正的照相機系統KV1、KH1、KV2、KH2總是僅在一側上來能被察覺，所以測量板HL的映像HLl和VR2於是同樣相互一致地被映像。如果照相機系統KVUKHl、KV2、KH2的接收方向不是精確地相互平行地定向，而是未校正的，則映像VRl和HL2以及HRl和VL2不是疊合的，而是相互有偏差。如果兩個測量值接收器麗1、麗2具有大小相同的未校正量，則誤差相互抵消，並且不需要計算用於矯正的修正值。如果偏差超過了預先給定的極`限值，則計算至少一個修正值RSL、RSR，以對測量結果進行修正。通過選擇極限值來確定校正的精確度，並從而還確定隨後的測量的最大可能的精確度。該修正值RSL、RSR由測量板VL、HL、VR、HR在測量值接收器麗1、麗2的圖1和2中所示的兩種布置之間的位置偏差W1=VR1-HL2和W2=HR1-VL2得出:
ffl=VRl-HL2=2RSL-2RSR
W2=HR1-VL2=2RSL-2RSR。該線性方程組包括兩個方程，這兩個方程具有兩個未知數；從而該方程組不是明確可解的。這兩個測量值接收器MWl和MW2的單項誤差從而不能利用該方法來計算。但對於軸測量足夠的是，在汽車左側和右側上的軌跡方向是相對相互匹配的，也即左邊和右邊的軌跡方向是相互平行的。從而在假定RSR=O時對該線性方程組求解，也即，校正被降低到對左邊的測量值接收器麗I的照相機系統KVUKHl的修正。可替代地也可以在假定RSL=O時校正右邊的測量值接收器麗2的照相機系統KV2、KH2。在所述的假定RSR=O的情況下從線性方程組得出:
RSL= (ffl+W2)/4o在對測量進行分析時考慮如此確定的校正值RSL導致這兩個測量值接收器MW1、麗2的測量方向相對於平行性的偏差能夠被補償並且能夠以高的精確度來測量汽車的軌跡。因為未校正的照相機系統KV1、KH1、KV2、KH2總是僅在一側上能被察覺，所以測量板VLl和HLl的坐標可以共同變換到測量板HR2和VR2的坐標上，以使噪聲和/或其他的
剩餘誤差最小化並進一步提聞精確度。
通過附加地還針對另一側的測量板執行變換(把VRl和HRl變換到HL2和VL2)並計算在測量臺2左側上的相應偏差，可以進一步提高精確度。對如此確定的修正值與之前利用第一側的測量板所確定的修正值取平均。在前述方法中所確定的修正值RSL或RSR被存儲，並在之後每次測量時被考慮。通過所述校正，兩個測量值接收器MW1、MW2形成了一個測量系統並僅能夠共同地被運行。如果這兩個測量值接收器MWl、MW2之一被更換，那麼就必須執行重新校正，以針對新構成的測量系統來確定新的修正值RSL或RSR。圖4示例性地示出了在測量平面4上採用的測量板VL，該測量板比如由升降平臺來提供。測量板VL具有至少兩個測量點10、12和三個腳14 (三點支撐)。由腳14所定義的直線g2 (零方向)相對於由該測量板VL上的至少兩個標記10、12所定義的直線gl的空間定向是已知的。出於簡化，這兩個直線gl、g2在圖4中相互平行地示出。但這種平行性並不是強制性需要的；更確切地說，已知在這兩個直線gl、g2之間的角度就足夠了。在將具有腳14的板VL放在定義了直線g3的測量平面4上之後，進行板VL上標記10、12的測量。圖5示出一個替代的實施例，其中可以在任意的測量臺(比如大廳地板)上進行測量，其中對測量平面4的平整度和定向沒有要求。在圖5所示的實施例中，測量板VL具有水準儀(水平儀)，該水準儀參照由布置在測量板VL上的至少兩個測量點10、12所定義的直線gl在所定義的定向g4上來布置。在圖5中，直線gl和g4相互平行地示出。但這並不是強制性需要的，更確切地說，已知水準儀16相對於由測量點10、12所定義的直線gl的定向就足夠了。測量板VL通過鉸鏈18與腳14如此相連接，使得測量板VL可以連同水準儀16和測量點10、12 —起圍繞鉸鏈18的軸A擺動。在執行測量之前，測量板VL在其被放置在測量臺4上之後圍繞鉸鏈18的旋轉軸A擺動並鎖定在所期望的位置，其中該位置可以在水準儀16上被讀出。在進行了測量板VL的所述定向之後，通過測量值接收器MWl、MW2的圖像接收裝置KHl、KVl、KH2、KV2之一來進行對測量板VL上標記10、12的檢測。因為測量板VL的空間定向藉助水準儀16來定義並且該水準儀16相對於測量點
10、12的定向是已知的，所以可以利用這種測量板VL與測量平面4的空間定向和平整度無關地執行校正和測量。該測量方法可以靈活地在任意位置以高的精確度來執行。從通過標記10、12所定義的方向gl相對於零方向g2或g4的偏差中可以導出絕對的支承修正(Sturzkorrektur)。該支承修正是由圖像接收系統KH1、KVU KH2、KV2與所屬參照系統Rl、R2的組合導致的誤差的修正。如果使用多於一個照相機並且照相機的布置相互是已知的，則當兩個標記10、12布置在準確的水平線上時，在測量板VL、VR、HL、HR上各兩個標記10、12就足夠了。如果照相機的布置相互是未知的，或者僅使用一個(單)照相機，則在測量板VL、VR、HL、HR中的每一個上需要至少三個標記10、12。為了確定軌跡，在測量板VL、VR、HL、HR中的每一個上也需要至少三個標記10、12。
權利要求
1.對用於汽車測量的測量系統進行校正的方法，該測量系統具有 測量平面(4)，該測量平面構造用於接納要測量的汽車，以及 兩個測量值接收器(麗1，麗2)，其中每個測量值接收器(麗1，麗2)都具有至少兩個照相機系統(KV1，KHl, KV2, KH2)和一個參照系統(Rl，R2)， 其中該方法具有以下步驟: 在測量平面(4)上定位至少四個測量板(VL，VR, HL, HR)； 如此定向測量值接收器(麗1，麗2)，使得測量板(VL，VR, HL, HR)中的至少一個分別位於每個照相機系統(KV1，KHl, KV2, KH2)的視野中，並且每個測量板(VL，VR, HL, HR)都位於至少一個照相機系統(KV1，KH1，KV2，KH2)的視野中； 執行第一測量步驟，該第一測量步驟包括利用照相機系統(KV1，KHl, KV2, KH2)接收測量板(VL，VR, HL, HR)的圖像; 交換這兩個測量值接收器(MW1，MW2)； 執行第二測量步驟，該第二測量步驟包括利用照相機系統(KV1，KHl, KV2, KH2)接收測量板(VL，VR, HL, HR)的圖像; 由在第一和第二測量步驟中所接收的圖像來確定測量板(VL，VR, HL, HR)的空間位置；由測量板(VL，VR, HL, HR)的空間位置之差來計算至少一個修正值(RSL，RSR),所述空間位置由在第一和第二測量步驟中所接收的圖像來確定。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述修正值(RSL，RSR)的確定包括求解線性方程組。
3.根據權利要求2所述的方法，其中針對一個測量值接收器(麗1，麗2)的修正值(RSL, RSR)被設置到預先給定的值，以計算針對另一測量值接收器(麗2，麗I)的修正值(RSR, RSL )。
4.根據前述權利要求之一所述的方法，該方法包括，將至少兩個測量板(VL，VR，HL，HR)的法向量(nVL，nVE, nHL, nHK)相互比較。
5.根據權利要求4所述的方法，其中確定兩對測量板(VL，VR，HL，HR)的修正值(RSL, RSR),並通過對這兩個修正值(RSL, RSR)取平均來確定最終的修正值(RSM)。
6.根據前述權利要求之一所述的方法，其中在調平的平臺(4)上實施測量，其中所述平臺(4)和測量板(VL，VR, HL, HR)參照地球引力場來定向。
7.根據前述權利要求之一所述的方法，其中測量板中的至少一個(VL)具有至少兩個測量點(10，12)，這兩個測量點相對於該測量板(VL)的至少一個腳(14)的空間定向的定向是已知的。
8.根據前述權利要求之一所述的方法，其中測量板中的至少一個(VL)是可轉動安放的。
9.根據前述權利要求之一所述的方法，其中測量板中的至少一個(VL)具有至少一個水準儀(16)，所述水準儀適於確定該測量板(VL)的空間定向。
10.根據前述權利要求之一所述的方法，其中附加地確定測量值接收器(MW1，MW2)的序列號，並將其連同所述修正值(RSL，RSR) 一起存儲。
全文摘要
一種對用於汽車測量的測量系統進行校正的方法，該測量系統具有測量平面(5)，該測量平面用於接納要測量的汽車；以及兩個測量值接收器(MW1,MW2)，其中每個測量值接收器(MW1,MW2)都具有至少兩個照相機系統(KV1,KH1,KV2,KH2)，該方法包括以下步驟在測量平面(4)上定位至少四個測量板(VL,VR,HL,HR)；如此定向測量值接收器(MW1,MW2)，使得測量板(VL,VR,HL,HR)中的至少一個分別位於每個照相機系統(KV1,KH1,KV2,KH2)的視野中，並且每個測量板(VL,VR,HL,HR)都位於至少一個照相機系統(KV1,KH1,KV2,KH2)的視野中；執行第一測量步驟，該第一測量步驟包括利用照相機系統(KV1,KH1,KV2,KH2)接收測量板(VL,VR,HL,HR)的圖像；交換這兩個測量值接收器(MW1,MW2)；執行第二測量步驟，該第二測量步驟包括利用交換的照相機系統(KV1,KH1,KV2,KH2)接收測量板(VL,VR,HL,HR)的圖像；由在第一和第二測量步驟中所接收的圖像來確定和比較測量板(VL,VR,HL,HR)的位置；由測量板(VL,VR,HL,HR)的空間位置之差來計算至少一個修正值(RSL,RSR)，所述空間位置由在第一和第二測量步驟中所接收的圖像來確定。
文檔編號G01B11/275GK103109155SQ201180043808
公開日2013年5月15日 申請日期2011年7月21日 優先權日2010年9月13日
發明者C.瓦曼, V.烏芬坎普 申請人:羅伯特·博世有限公司