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专利名称：对用于汽车测量的测量台进行校正的方法
技术领域：
本发明涉及一种对用于汽车测量的测量台进行校正的方法，尤其是涉及一种对构造有两个测量值接收器的测量台进行校正的方法。
背景技术：
为了进行汽车或汽车底盘测量，利用分别具有至少两个照相机系统的测量值接收器来接收要测量汽车的图像或在要测量的汽车上所设置的测量点(目标)的图像。通常把各一个测量值接收器定位在要测量的汽车的左边和右边。为了避免在汽车底盘测量以及尤其是在轨迹确定时的误差，该系统必须如此来校正，使得由测量值接收器在汽车的左侧和右侧上所定义的坐标系是一致的。

发明内容
本发明的任务是，提供一种对利用两个测量值接收器对用于汽车测量的测量台进行校正的可靠的和成本有利的方法。根据本发明的对用于汽车测量的测量系统进行校正的方法，该测量系统具有:测量平面，该测量平面构造用于接纳要测量的汽车；以及两个测量值接收器，其中每个测量值接收器都具有至少两个照相机系统和一个校正的参照系统，该方法具有以下步骤:
在测量平面上定位至少四个测量板；
如此定向测量值接收器，使得测量板中的至少一个分别位于每个照相机系统的视野中，并且每个测量板都位于至少一个照相机系统的视野中；
执行第一测量步骤，该第一测量步骤包括利用照相机系统接收测量板的图像；
交换这两个测量值接收器(换向测量);
执行第二测量步骤，该第二测量步骤包括利用照相机系统接收测量板的图像；
由在第一和第二测量步骤中所接收的图像来确定测量板的位置；
由测量板的位置之差来计算至少一个修正值，所述位置由在第一和第二测量步骤中所接收的图像来确定。如此所确定的修正值被存储，并在之后的汽车测量中在分析时被考虑，以修正测量结果。通过考虑这种修正值，汽车几何形状的参数并且尤其是要测量的汽车的轨迹值可以以高的精确度来确定，因为由照相机系统的不完全平行的定向而得出的误差被考虑并被修正。通过根据本发明的校正，所使用的两个测量值接收器构成了共同的测量系统，并且仅能够以相互组合的方式来运行。如果测量值接收器中的一个被另一个代替，则要对新形成的测量系统进行重新校正。通过在校正时存储测量值接收器的序列号并在每次测量时把所存储的序列号与当前序列号相比较，可以检验当前所存储的修正值是否还是有效的。从而能够可靠地防止利用未校正的测量系统进行的有误差的测量。在一个实施方式中，修正值通过对线性方程组求解来确定。通过对线性方程组求解，可以简单地以良好的精确度来确定所找的修正值。在一个实施方式中，针对测量值接收器之一的修正值被确定(比如被确定为零)，以确定另一测量值接收器的修正值。要求解的线性方程组包括具有两个未知数的两个方程；从而不存在明确的解。但对于轴测量足够的是，在汽车的左侧和右侧上的轨迹方向相对相互匹配，也即左边和右边的轨迹方向是相互平行的。通过确定针对测量值接收器之一的修正值，另一测量值接收器的修正值可以通过求解该线性方程组来确定。在一个实施方式中，将两个测量板的法向量相互比较。通过比较两个测量板的法向量，可以提高修正值的精确度，并从而还可以提高之后的汽车测量的精确度。在一个实施方式中，确定针对两对测量板的修正值，并通过对这两个修正值求平均来确定最终的修正值。由此还可以进一步提高所确定的修正值的精确度。在一个实施方式中，在调平的(升降)平台上实施测量，其中该平台和测量板参照引力场来定向。在调平的台上，该方法可以在使用简单的测量板的情况下来执行。在一个实施方式中，测量板中的至少一个具有至少两个测量点，这些测量点相对于测量板的脚的定向的定向是已知的。这样的测量板可以简单和精确地来定向。在一个实施方式中，测量板中的至少一个可转动地安放。可转动地安放的测量板可以与测量台的定向无关地来定向，从而对该测量台的平整度和/或定向没有要求。从而可以在任意的测量台上以高的精确度来执行测量。在一个实施方式中，测量板具有至少一个水准仪或水平仪，其适于确定测量板的空间定向。借助于安置在测量板上的水准仪，该测量板可以特别简单和精确地定向到所期
望的位置。


本发明在下面借助附图来详细解释。图1示出利用两个测量值接收器来执行本发明方法的测量台的示意俯视 图2示出用于执行本发明方法的测量台的示意俯视图，其中测量值接收器相对于图1中所示的配置被交换；
图3示出在第一和第二测量值接收器布置中所接收的测量板图像的变换；
图4示出测量板的第一实施例；
图5示出测量板的第二实施例。
具体实施例方式图1示出用于执行本发明方法的测量台2，该测量台2具有测量平面4，该测量平面设置用于接纳要测量的汽车。在图1所示的测量台2的实施例中，测量平面4以矩形的形式来构造，其具有前侧
6、后侧8、左侧5和右侧7。在矩形测量平面4的四个角上分别布置测量板VL、VR、HL、HR。测量板VL、VR、HL、HR基本平行于前侧和后侧6、8地以与测量平面4的左侧和右侧5、7基本成直角来定向。但是，测量板VL、VR、HL、HR在此并不一定精确地平行于测量平面4的前侧6或后侧8，并且也不是强制性地以矩形的形式来布置。测量板VL、VR、HL、HR的位置和定向一般相对于在图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样，测量板VL、VR、HL、HR的位置在整个校正和测量过程期间不允许变化。测量板VL、VR、HL、HR可以固定在安置于测量平面4底面上的合适的在图中未示出的框架处，或者固定在要测量的在图中未示出的汽车上。在测量平面4的左边和右边分别布置测量值接收器丽1、丽2。测量值接收器丽1、丽2中的每一个分别具有一个经校正的参照系统Rl、R2和两个照相机系统KVl、KHl、KV2、KH2。所述照相机系统KV1、KH1、KV2、KH2被定向为，使得其相应的测量和图像接收方向(视线)基本平行于测量平面4或要测量的汽车的长边5、7来定向。两个测量值接收器MW1、MW2中每一个的测量装置KVl、KHl、KV2、KH2中的相应一个在测量平面4的前侧6或后侧8的方向上定向，使得每个接收装置KV1、KH1、KV2、KH2光学地检测测量板VL、VR、HL、HR之一，并且每个测量板VL、VR、HL、HR可由接收装置KV1、KH1、KV2、KH2之一来光学检测。两个测量值接收器丽1、丽2中的每一个在执行实际测量之前利用已知方法被校正，使得测量值接收器MWUMW2的两个图像接收装置KV1、KH1、KV2、KH2的本地坐标系相互平行地定向，或者相对于平行性的偏差是已知的并在对测量进行分析时可以被考虑。由测量值接收器丽1、丽2内的图像接收装置KV1、KH1、KV2、KH2的接收方向相对于平行性的偏差得出的测量误差因此被校正。两个测量值接收器丽1、丽2的坐标系在图1和2中用X1和X2来表示。在图1中通过虚线表示的测量板VL1、HLU VRU HRl象征性表示了从相应的测量值接收器MWl、MW2的视角来看测量板VL、HL、VR、HR看起来所在的位置。nVL1、nVE1、nHL1、nHE1、nVL2> nVE2> nHL2> nHE2表示所属的法向量,也即与相应测量板VL1、HL1、VR1、HRl的平面成直角布置的向量。测量板VL1、HLl尤其是象征性表示了左边的测量板VL和HL的位置，如其通过左边测量值接收器丽I被确定的那样。相应地，测量板VRl和HRl象征性表示了右边的测量板VR和HR的位置，如其通过右边的测量值接收器丽2被确定的那样。在图1所示的配置中，其中第一测量值接收器丽I布置在测量平面4的左边并且第二测量值接收器MW2布置在测量平面4的右边，在第一测量步骤中接收测量板VL、HL、VR、HR的位置以及从相应的测量值接收器丽1、丽2的视角确定测量板VL、HL、VR、HR的位置之后，两个测量值接收器MWl、MW2被交换。也即在图1中布置在测量平面4的左边的第一测量值接收器MWl被布置在测量平面4的右侧，并且在图1中布置在测量平面4的右边的第二测量值接收器MW2被布置在测量平面4的左边，如在图2中所示那样。在交换时，测量值接收器丽1、丽2也围绕其相应的垂直于图1和2的绘图平面定向的高轴转动，使得朝向测量平面4的前侧6或后侧8的图像接收装置KH2、KV2、KH1和KVl也被相互交换。也即在图1所示的布置中检测前测量板VL和VR的图像接收装置KV1、KV2在图2所示的布置中接收后面测量板HL和HR的图像，并且在图1所示的布置中检测后面测量板HL和HR的图像接收装置KH1、KH2在图2所示的布置中接收前面测量板VL和VR的图像。在图2所示的测量值接收器MW1、MW2的布置中，在第二测量步骤中还接收测量板VL、HL、VR、HR的图像，并且从相应的测量值接收器丽1、丽2的视角来确定测量板VL、HL、VR、HR的位置。在图2中通过虚线所示的测量板VL2、HL2、VR2、HR2象征性表示了从相应测量值接收器丽1、丽2的视角来看测量板VL、HL、VR、HR看起来所在的位置。在接下来的步骤中，在所述两个测量步骤中所确定的测量板VL、HL、VR、HR的坐标被相互变换。如果由这两个测量值接收器MWl、MW2所构成的测量系统是经校正的，则在所执行的两个测量步骤中所确定的测量板VL、HL、VR、HR的坐标在全局坐标系中是一致的，并且测量板VL、HL、VR、HR的图像相互一致地被映像。但是，通常这两个测量值接收器MWl和MW2并没有事先相互校正，使得在所执行的两个测量步骤中所确定的测量板VL、HL、VR、HR的坐标在全局坐标系中不一致。图3示例性地示出了这种变换的结果。测量板VL的映像VLl和HR2被选为变换的参照并被相互映像。因为未校正的照相机系统KV1、KH1、KV2、KH2总是仅在一侧上来能被察觉，所以测量板HL的映像HLl和VR2于是同样相互一致地被映像。如果照相机系统KVUKHl、KV2、KH2的接收方向不是精确地相互平行地定向，而是未校正的，则映像VRl和HL2以及HRl和VL2不是叠合的，而是相互有偏差。如果两个测量值接收器丽1、丽2具有大小相同的未校正量，则误差相互抵消，并且不需要计算用于矫正的修正值。如果偏差超过了预先给定的极`限值，则计算至少一个修正值RSL、RSR，以对测量结果进行修正。通过选择极限值来确定校正的精确度，并从而还确定随后的测量的最大可能的精确度。该修正值RSL、RSR由测量板VL、HL、VR、HR在测量值接收器丽1、丽2的图1和2中所示的两种布置之间的位置偏差W1=VR1-HL2和W2=HR1-VL2得出:
ffl=VRl-HL2=2RSL-2RSR
W2=HR1-VL2=2RSL-2RSR。该线性方程组包括两个方程，这两个方程具有两个未知数；从而该方程组不是明确可解的。这两个测量值接收器MWl和MW2的单项误差从而不能利用该方法来计算。但对于轴测量足够的是，在汽车左侧和右侧上的轨迹方向是相对相互匹配的，也即左边和右边的轨迹方向是相互平行的。从而在假定RSR=O时对该线性方程组求解，也即，校正被降低到对左边的测量值接收器丽I的照相机系统KVUKHl的修正。可替代地也可以在假定RSL=O时校正右边的测量值接收器丽2的照相机系统KV2、KH2。在所述的假定RSR=O的情况下从线性方程组得出:
RSL= (ffl+W2)/4o在对测量进行分析时考虑如此确定的校正值RSL导致这两个测量值接收器MW1、丽2的测量方向相对于平行性的偏差能够被补偿并且能够以高的精确度来测量汽车的轨迹。因为未校正的照相机系统KV1、KH1、KV2、KH2总是仅在一侧上能被察觉，所以测量板VLl和HLl的坐标可以共同变换到测量板HR2和VR2的坐标上，以使噪声和/或其他的
剩余误差最小化并进一步提闻精确度。
通过附加地还针对另一侧的测量板执行变换(把VRl和HRl变换到HL2和VL2)并计算在测量台2左侧上的相应偏差，可以进一步提高精确度。对如此确定的修正值与之前利用第一侧的测量板所确定的修正值取平均。在前述方法中所确定的修正值RSL或RSR被存储，并在之后每次测量时被考虑。通过所述校正，两个测量值接收器MW1、MW2形成了一个测量系统并仅能够共同地被运行。如果这两个测量值接收器MWl、MW2之一被更换，那么就必须执行重新校正，以针对新构成的测量系统来确定新的修正值RSL或RSR。图4示例性地示出了在测量平面4上采用的测量板VL，该测量板比如由升降平台来提供。测量板VL具有至少两个测量点10、12和三个脚14 (三点支撑)。由脚14所定义的直线g2 (零方向)相对于由该测量板VL上的至少两个标记10、12所定义的直线gl的空间定向是已知的。出于简化，这两个直线gl、g2在图4中相互平行地示出。但这种平行性并不是强制性需要的；更确切地说，已知在这两个直线gl、g2之间的角度就足够了。在将具有脚14的板VL放在定义了直线g3的测量平面4上之后，进行板VL上标记10、12的测量。图5示出一个替代的实施例，其中可以在任意的测量台(比如大厅地板)上进行测量，其中对测量平面4的平整度和定向没有要求。在图5所示的实施例中，测量板VL具有水准仪(水平仪)，该水准仪参照由布置在测量板VL上的至少两个测量点10、12所定义的直线gl在所定义的定向g4上来布置。在图5中，直线gl和g4相互平行地示出。但这并不是强制性需要的，更确切地说，已知水准仪16相对于由测量点10、12所定义的直线gl的定向就足够了。测量板VL通过铰链18与脚14如此相连接，使得测量板VL可以连同水准仪16和测量点10、12 —起围绕铰链18的轴A摆动。在执行测量之前，测量板VL在其被放置在测量台4上之后围绕铰链18的旋转轴A摆动并锁定在所期望的位置，其中该位置可以在水准仪16上被读出。在进行了测量板VL的所述定向之后，通过测量值接收器MWl、MW2的图像接收装置KHl、KVl、KH2、KV2之一来进行对测量板VL上标记10、12的检测。因为测量板VL的空间定向借助水准仪16来定义并且该水准仪16相对于测量点
10、12的定向是已知的，所以可以利用这种测量板VL与测量平面4的空间定向和平整度无关地执行校正和测量。该测量方法可以灵活地在任意位置以高的精确度来执行。从通过标记10、12所定义的方向gl相对于零方向g2或g4的偏差中可以导出绝对的支承修正(Sturzkorrektur)。该支承修正是由图像接收系统KH1、KVU KH2、KV2与所属参照系统Rl、R2的组合导致的误差的修正。如果使用多于一个照相机并且照相机的布置相互是已知的，则当两个标记10、12布置在准确的水平线上时，在测量板VL、VR、HL、HR上各两个标记10、12就足够了。如果照相机的布置相互是未知的，或者仅使用一个(单)照相机，则在测量板VL、VR、HL、HR中的每一个上需要至少三个标记10、12。为了确定轨迹，在测量板VL、VR、HL、HR中的每一个上也需要至少三个标记10、12。
权利要求
1.对用于汽车测量的测量系统进行校正的方法，该测量系统具有 测量平面(4)，该测量平面构造用于接纳要测量的汽车，以及 两个测量值接收器(丽1，丽2)，其中每个测量值接收器(丽1，丽2)都具有至少两个照相机系统(KV1，KHl, KV2, KH2)和一个参照系统(Rl，R2)， 其中该方法具有以下步骤: 在测量平面(4)上定位至少四个测量板(VL，VR, HL, HR)； 如此定向测量值接收器(丽1，丽2)，使得测量板(VL，VR, HL, HR)中的至少一个分别位于每个照相机系统(KV1，KHl, KV2, KH2)的视野中，并且每个测量板(VL，VR, HL, HR)都位于至少一个照相机系统(KV1，KH1，KV2，KH2)的视野中； 执行第一测量步骤，该第一测量步骤包括利用照相机系统(KV1，KHl, KV2, KH2)接收测量板(VL，VR, HL, HR)的图像; 交换这两个测量值接收器(MW1，MW2)； 执行第二测量步骤，该第二测量步骤包括利用照相机系统(KV1，KHl, KV2, KH2)接收测量板(VL，VR, HL, HR)的图像; 由在第一和第二测量步骤中所接收的图像来确定测量板(VL，VR, HL, HR)的空间位置；由测量板(VL，VR, HL, HR)的空间位置之差来计算至少一个修正值(RSL，RSR),所述空间位置由在第一和第二测量步骤中所接收的图像来确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述修正值(RSL，RSR)的确定包括求解线性方程组。
3.根据权利要求2所述的方法，其中针对一个测量值接收器(丽1，丽2)的修正值(RSL, RSR)被设置到预先给定的值，以计算针对另一测量值接收器(丽2，丽I)的修正值(RSR, RSL )。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，该方法包括，将至少两个测量板(VL，VR，HL，HR)的法向量(nVL，nVE, nHL, nHK)相互比较。
5.根据权利要求4所述的方法，其中确定两对测量板(VL，VR，HL，HR)的修正值(RSL, RSR),并通过对这两个修正值(RSL, RSR)取平均来确定最终的修正值(RSM)。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中在调平的平台(4)上实施测量，其中所述平台(4)和测量板(VL，VR, HL, HR)参照地球引力场来定向。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中测量板中的至少一个(VL)具有至少两个测量点(10，12)，这两个测量点相对于该测量板(VL)的至少一个脚(14)的空间定向的定向是已知的。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其中测量板中的至少一个(VL)是可转动安放的。
9.根据前述权利要求之一所述的方法，其中测量板中的至少一个(VL)具有至少一个水准仪(16)，所述水准仪适于确定该测量板(VL)的空间定向。
10.根据前述权利要求之一所述的方法，其中附加地确定测量值接收器(MW1，MW2)的序列号，并将其连同所述修正值(RSL，RSR) 一起存储。
全文摘要
一种对用于汽车测量的测量系统进行校正的方法，该测量系统具有测量平面(5)，该测量平面用于接纳要测量的汽车；以及两个测量值接收器(MW1,MW2)，其中每个测量值接收器(MW1,MW2)都具有至少两个照相机系统(KV1,KH1,KV2,KH2)，该方法包括以下步骤在测量平面(4)上定位至少四个测量板(VL,VR,HL,HR)；如此定向测量值接收器(MW1,MW2)，使得测量板(VL,VR,HL,HR)中的至少一个分别位于每个照相机系统(KV1,KH1,KV2,KH2)的视野中，并且每个测量板(VL,VR,HL,HR)都位于至少一个照相机系统(KV1,KH1,KV2,KH2)的视野中；执行第一测量步骤，该第一测量步骤包括利用照相机系统(KV1,KH1,KV2,KH2)接收测量板(VL,VR,HL,HR)的图像；交换这两个测量值接收器(MW1,MW2)；执行第二测量步骤，该第二测量步骤包括利用交换的照相机系统(KV1,KH1,KV2,KH2)接收测量板(VL,VR,HL,HR)的图像；由在第一和第二测量步骤中所接收的图像来确定和比较测量板(VL,VR,HL,HR)的位置；由测量板(VL,VR,HL,HR)的空间位置之差来计算至少一个修正值(RSL,RSR)，所述空间位置由在第一和第二测量步骤中所接收的图像来确定。
文档编号G01B11/275GK103109155SQ201180043808
公开日2013年5月15日 申请日期2011年7月21日 优先权日2010年9月13日
发明者C.瓦曼, V.乌芬坎普 申请人:罗伯特·博世有限公司