用于確定車輛的車輪和車身運動的方法和設備技術(shù)

用于確定具有車身（3）和至少一個車輪（5）的車輛（4）的車輪和車身運動的本發(fā)明專利技術(shù)方法包括步驟：發(fā)起車輪（4）的運動，拍攝運動車輛（4）的圖像序列（A），從所拍攝的圖像序列（A）中確定光學流并且從光學流中確定至少一個車輪中心（22）的位置、車身（3）的運動和/或車輛（4）的阻尼量（）。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及用于確定車輛的車輪和車身運動的方法和設備，尤其是用于借助于駛 過的車輛的視頻圖像序列進行減震器檢驗的方法和設備。
技術(shù)介紹
EP O 611 960 BI和DE 43 05 048 Al描述了用于檢驗機動車的振動阻尼器的方 法。在這些方法中，在車輪支承面上出現(xiàn)的機動車車輪通過底點激勵振動而被置于振動中。 處于機動車的車輪懸掛裝置中的振動阻尼器的阻尼特性可以被確定，其方式是使車輪的運 動幅度和運動速度與車輛結(jié)構(gòu)的運動幅度和運動速度之差與車輪的加速度或動態(tài)支承力 有關并且從該關系中估計阻尼系數(shù)。為了振動阻尼器的質(zhì)量檢驗，將所估計的阻尼系數(shù)與 參考值進行比較并且確定，與參考值的偏差是否處于容差范圍內(nèi)。EP I 224 449 BI和DE 10 2008 002 484 Al描述了車輪中心和車身運動的光學測量以及其分析用于借助于例如單質(zhì)量振動器模型(EMS)從駛過的和置于振動中的車輪的 數(shù)據(jù)來確定用來表征減震器的阻尼量。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的任務是提供用于測量車輛的車輪和結(jié)構(gòu)運動的改善的方法和用于執(zhí)行 這樣的方法的設備。該任務通過按照獨立權(quán)利要求1的方法和按照獨立權(quán)利要求7的測量設備來解決。用于確定車輛的車輪和車身運動的本專利技術(shù)方法包括步驟發(fā)起車輪的運動；拍攝 運動車輛的包括多個圖像的圖像序列；從所拍攝的圖像序列的圖像中確定光學流；并且從 光學流中確定至少一個車輪中心的位置、車身的運動和/或車輛的阻尼量。本專利技術(shù)還包括用于確定車輛的車輪和車身運動的測量設備，具有至少一個攝像 機，其被構(gòu)造用于拍攝車輛的圖像序列；具有計算設備，其被構(gòu)造用于從所拍攝的圖像序列 中計算光學流；和具有分析設備，其被構(gòu)造用于從光學流中確定至少一個車輪中心的位置、 車身的運動和/或阻尼量。根據(jù)本專利技術(shù)對光學流的分析能夠?qū)崿F(xiàn)單獨地從圖像特征的運動來分析并且允許 放棄對圖像內(nèi)容(諸如車輪的圓形周邊邊緣或旋轉(zhuǎn)對稱的造型)的每種建模。該分析是穩(wěn)健 的并且可用于多種不同的車輛類型。該分析因此特別適用于實際使用在車間中，在那里可 預期要檢驗的車輛的大可變性。在一種實施方式中，至少一個車輪中心的位置、車身的運動和阻尼量同時地被確 定。通過同時地確定車輪和車身運動以及阻尼量，該方法是從“最小二乘法”的觀點看盡可 能好的、從視頻攝像機的數(shù)據(jù)中的阻尼確定，因為不推導中間參量，而是觀測量(這里光學 流)與未知量(這里振動模型，例如單質(zhì)量振動系統(tǒng)EMS)在函數(shù)上有關。基于規(guī)則化，該 方法相對于圖像序列中的測量誤差是穩(wěn)健的并且當在該方法中確定阻尼量時的系統(tǒng)誤差在很大程度上被避免。在一種實施方式中，該方法包括步驟消除所拍攝的圖像中的幾何失真(幾 何修正)。幾何修正的優(yōu)點是對于用于分析光學流的方法大大簡化數(shù)學建模。幾 何修正與例如在攝影測量術(shù)中已知的正面修正可比，例如參見“Thomas Luhmann, Nahbereichsphotogrammetrie, Grundlagen- Methoden- Anwendung,第 2 版本，第 586 頁，2003”。在本方法的一種實施方式中，從光學流的確定中對流場(Flussfeld)進行分段。這 樣的分段簡化流場的隨后分析。在本方法的一種實施方式中，分段包括將流場分段成車輪上的流向量、車身上的 流向量和既不布置在車輪上也不布置在車身上的流向量。流場的這種分段對于隨后的分析 表明是特別有利的。在本方法的一種實施方式中，對流場的分析包括按照最小二乘法使用高斯馬爾 科夫模型(例如參見 “W. Niemeier: Ausgleichungsrechnung, de Gruyter, Berlin-New York 2002, ISBN 3-11-014080-2”)。高斯馬爾科夫模型能夠?qū)崿F(xiàn)對流場的有效的和精確 的分析。在一種實施方式中，該設備包括至少一個單攝像機、立體聲攝像機或者多攝像機 系統(tǒng)。具有單攝像機的設備是特別成本低的；具有立體聲攝像機或多攝像機系統(tǒng)的設備能 夠?qū)崿F(xiàn)對參數(shù)的特別精確的確定。在一種實施方式中，測量設備具有至少一個裝置，其適用于發(fā)起車輛的運動。通過 這種發(fā)起裝置，車輛的用于執(zhí)行本專利技術(shù)方法所需要的運動可以特別簡單地和可再生地被發(fā) 起。在一種實施方式中，測量設備被構(gòu)造為使得通過多個攝像機同步地進行圖像拍攝 并且使用擴展的車輛模型用于分析所拍攝的圖像序列。由此可以更進一步地提高參數(shù)確定 的精度。附圖說明下面根據(jù)圖更詳細地闡述本專利技術(shù)圖1示出具有車輛的本專利技術(shù)測量系統(tǒng)的示意圖；圖2示出振動模型的原理圖；圖3示意性地示出在本專利技術(shù)方法中對由測量攝像機拍攝的視頻圖像數(shù)據(jù)的處理；圖4a、4b、4c不出流向量的分段；和 圖5示出用于同時地確定車輪中心和車身運動的分析模型。具體實施方式圖1示出具有車輛4的本專利技術(shù)測量系統(tǒng)2的示意圖，所述車輛的振動阻尼器應該 根據(jù)本專利技術(shù)被檢驗。測量系統(tǒng)2包括具有所定義的高度的微長的門檻，其主延伸方向基本上橫向于車 輛4的運動方向6地或者基本上與車輛4的運動方向6成合適的角度地布置。門檻8的長 度至少對應于車輛4的寬度，使得在駛越門檻8時車輛4的相同軸的分別兩個車輪5通過門檻8經(jīng)歷所定義的垂直發(fā)起并且被置于垂直振動中。在門檻8的兩側(cè)上、或者在門檻8的高度上或者在離門檻8后不遠車輛4的行駛方向中，分別布置左測量頭10和右測量頭12。每個所述測量頭分別具有至少一個向內(nèi)對準車輛4的方向上的測量攝像機11，其例如包括C⑶傳感器。測量攝像機11以適當?shù)母叨缺话仓迷诘孛嫔戏讲⑶夷軌蛞怨鈱W方式檢測車輛4的車輪5和車身3。在本專利技術(shù)方法中，在車輛4駛過門檻8期間，利用測量攝像機11中的每一個拍攝多個圖像，所述圖像構(gòu)成圖像序列。測量系統(tǒng)2此外擁有數(shù)據(jù)處理單元9，其得到由測量頭10和12的測量攝像機11 所拍攝的圖像序列并且被設立用于執(zhí)行根據(jù)本專利技術(shù)的分析方法。測量系統(tǒng)2附加地可以擁有用于輸入數(shù)據(jù)的可能性，借助于其可以或者手動地經(jīng)由所連接的鍵盤或者經(jīng)由至其他計算機的數(shù)據(jù)耦合或者通過從存儲介質(zhì)讀入來輸入要檢驗的車輛4的數(shù)據(jù)。圖2示出振動模型14的原理圖。振動模型14 是行程發(fā)起的(weg-angeregt)單質(zhì)量振動系統(tǒng)(EMS)，利用其可以描述在車身3和機動車車輪5之間的振動。振動模型14 是對四分之一車輛的觀察、也即具有相關的車身質(zhì)量mA的軸側(cè)。車輛質(zhì)量或車身質(zhì)量mA用附圖標記20標出并且示意性地表示為矩形。車輪軸22 或者車輪懸掛裝置用附圖標記22標出。振動阻尼器由具有彈簧剛性CA的彈簧16和具有阻尼因子kA的并聯(lián)的阻尼環(huán)節(jié)18構(gòu)成，并且車身質(zhì)量20通過該振動阻尼器被安放在車輪軸22上。車輛車輪5的運動或車輪運動的方向SR用指向上的箭頭表示，并且車身質(zhì)量3的運動或結(jié)構(gòu)運動的方向sA同樣用指向上的箭頭表示。車身質(zhì)量20基于車輛車輪5的運動和通過振動阻尼器的傳遞而發(fā)起振動。圖3示意性地描述在本專利技術(shù)方法中對由測量攝像機11之一所拍攝的視頻圖像數(shù)據(jù)的處理從單視頻攝像機11出發(fā)，所記錄的圖像序列A被轉(zhuǎn)交給用于圖像矯正BI的專用計算硬件。需要圖像矯正用于簡化地對函數(shù)模型進行建模。如果輸入圖像數(shù)據(jù)未被矯正，則由拍攝光學系統(tǒng)等引起的光學失真也可能在計算上被遞送給所確定的流場。圖像矯正是標準方法，該標準方法例如也應用在本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.08.04 DE 102010038905.61.用于確定具有車身(3)和至少一個車輪(5)的車輛(4)的車輪和車身運動的方法，其中該方法包括步驟 -發(fā)起車輪(4)的運動； -拍攝運動車輛(4)的圖像的圖像序列(A)； -從圖像序列(A)的所拍攝的圖像中確定光學流；并且 -從光學流中確定至少一個車輪中心(22)的位置、車身(3)的運動和/或車輛(4)的阻尼量(Θ)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一個車輪中心(22)的位置、車身(3)的運動和阻尼量(Θ)同時地被確定。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中該方法附加地包括步驟消除所拍攝的圖像中的幾何失真。4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中對光學流的確定包括對流場進行分段。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中分段包括將流場分段成車輪(5)上的流向量(D2)、車身(3)上的流向量(Dl)和既不布置在車...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：S阿伯拉罕，W齊姆利希，M克拉爾，A溫特，
申請(專利權(quán))人：羅伯特·博世有限公司，
類型：
國別省市：