用于非接触式测量汽车维修设备的自动照明系统外文翻译资料

对比文1

Automatic illuminating and image recording system for an automobile service device, combine illuminating and image recording unit and method for automatic measured value-dependent setting of the image recording and exposure for an automobile service device having contactless measuring capability. Comprises at least one camera (32, 34) having an interface to a control unit, at least one illuminating unit (62,64) having a control input, and a control unit. This control unit is equipped with an interface to the camera(s) (32, 34), with an interface to the illuminating unit(s) (62, 64), with an image processing- and, respectively, image pre-processing-unit and with an evaluating unit that generates control parameters for the illuminating unit(s) (62, 64) and/or the camera(s) (32, 34).

AUTOMATIC ILLUMINATING SYSTEM FOR

A CONTACTLESSLY MEASURING

AUTOMOBILE SERVICE DEVICE

BACKGROUND OF THE INVENTION

[0001] 1. Field of the invention

[0002] Automatic illuminating and image recording sys-tem for an automobile service device, combined illuminating and image recording unit and method for automatic measured value-dependent setting of the image recording and the expo-sure for an automobile service device having contactless measuring capability.

[0003] 2. Description of the Related Art

[0004] From the German patent application DE 10 2004 013 441.3, a measuring method, a measuring unit and a measuring apparatus for the measurement of a running gear for determination of the spatial position of a wheel rim are known. This patent application describes an algorithm for modeling of an osculating torus for the contactless measurement of a running gear. With such apparatus for measurement of a running gear operating in a contactless manner, images of a wheel or a wheel rim are captured and processed in order to determine the wheel plane being spanned by the rim flange/rim hom.

[0005] The setting of the illumination by the illumination units or the exposure of the optical receiving units is carried out by a user or is based on generally valid assumptions and methods.

[0006] It is a drawback of this method and of these devices and apparatus for measuring a running gear that the deter-mined results are not satisfying when the circumstances of illumination and the exposure settings are insufficient.

BRIEF SUMMARY OF THEINVENTION

[0007] It is therefore an object of the present invention to provide an automated illuminating and recording system and a method therefor by which the illumination of the particularly relevant poflions of the viewed object and the image quality of the optical receiving unit are improved. Thereby the results determined by the contactless measurement of the running gear are to be improved.

[0008] This object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are comprised in the dependent claims.

[0009] An automated illuminating and image recording system for an automobile service device, especially for an automobile service device or for a system for measurement of a running gear/wheel alignment system that are measuring in a contactless manner, comprises at least one optical receiving unit having an interface to a control unit: at least one illuminating unit having a control input and a control unit being equipped with an interface to the optical receiving unit(s),with an interface to the illuminating unit(s), with an image processing- and, respectively, image pre-processing-unit and with an evaluating unit. The image processing- and, respectively, image pre-processing-unit receives images from the optical receiving unit(s) and determines for the case of the application specific features of the image(s). The evaluating unit generates control parameters for the illuminating unit(s) and/or for the optical receiving unit(s) from the images of the optical receiving unit(s) and from the determined specific features.

AUTOMATIC ILLUMINATING SYSTEM FOR

A CONTACTLESSLY MEASURING

AUTOMOBILE SERVICE DEVICE

BACKGROUND OF THE INVENTION

[0001] 1. Field of the invention

[0002] Automatic illuminating and image recording sys-tem for an automobile service device, combined illuminating and image recording unit and method for automatic measured value-dependent setting of the image recording and the expo-sure for an automobile service device having contactless measuring capability.

[0003] 2. Description of the Related Art

[0004] From the German patent application DE 10 2004 013 441.3, a measuring method, a measuring unit and a measuring apparatus for the measurement of a running gear for determination of the spatial position of a wheel rim are known. This patent application describes an algorithm for modeling of an osculating torus for the contactless measurement of a running gear. With such apparatus for measurement of a running gear operating in a contactless manner, images of a wheel or a wheel rim are captured and processed in order to determine the wheel plane being spanned by the rim flange/rim hom.

[0005] The setting of the illumination by the illumination units or the exposure of the optical receiving units is carried out by a user or is based on generally valid assumptions and methods.

[0006] It is a drawback of this method and of these devices and apparatus for measuring a running gear that the deter-mined results are not satisfying when the circumstances of illumination and the exposure settings are insufficient.

BRIEF SUMMARY OF THEINVENTION

[0007] It is therefore an object of the present invention to provide an automated illuminating and recording system and a method therefor by which the illumination of the particularly relevant poflions of the vi

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用于汽车维修设备的自动照明和图像记录系统，结合了照明与图像记录单元以及用于测量具有非接触测量能力的汽车维修设备的图像记录和曝光的自动测量值相关设置的方法。包括与控制单元有一个接口的至少一个摄像头（32，34），至少一个具有控制输入的照明单元（62,64）和控制单元。该控制单元配备有与相机的接口（S）（32，34），与照明单元的接口（S）（62，64），配备图像处理，并且分别有图像预处理单元，以及用于生成照明单元（62，64）和/或相机的控制参数的评估单元（32，34）。

用于非接触式测量汽车维修设备的自动照明系统

发明背景

[0001]1.本发明的领域
[0002]用于汽车维修设备的自动照明和图像记录系统，结合了照明与图像记录单元以及用于测量具有非接触测量能力的汽车维修设备的图像记录和曝光的自动测量值相关设置的方法。

[0003]2.相关技术叙述
[0004]从德国专利申请DE 10 2004 013 441.3中，用于测定轮辋的空间位置的传动装置的测量方法，测量单元和测量装置是已知的。本专利申请描述了一种用于对传动装置的非接触式测量的密切环面的建模算法。使用这种用于测量以非接触方式操作的传动装置的装置，捕获并处理车轮或轮辋的图像，以便确定由轮辋凸缘/轮辋边缘跨越的轮面。
[0005]照明单元的照明设置或光接收单元的曝光由用户执行或基于一般有效的假设和方法。
[0006]这种方法和这些设备和用于测量传动装置的装置的缺点，是当照明和曝光设置不足时，确定的结果不令人满意。

发明简介

[0007]因此，本发明的一个目的是提供一种自动照明和记录系统及其方法，通过该自动照明和记录系统改善了所观察的物体的特别是相关的照明和光接收单元的图像质量。由此，能够提高由传动装置的非接触式测量所确定的结果。
[0008]该目的通过独立权利主张的主题来解决。有益的实施例包括在从属权利要求中。
[0009]一种用于汽车服务设备的自动照明和图像记录系统，特别是用于汽车维修设备或用于以非接触方式测量的测量传动装置/车轮定位系统的自动照明和图像记录系统，包括至少一个具有与控制单元的接口的光学接收单元：至少具有一个控制输入，配备有光接收单元的接口，照明单元的接口，图像处理和图像预处理单元，评估单元的控制单元的照明单元。图像处理以及图像预处理单元分别接收来自光接收单元的图像，并且针对图像的特定特征确定应用的情况。评估单元从光接收单元的图像和所确定的特定特征中产生照明单元和/或光接收单元的控制参数。

[0010]根据本发明的基本思想，该自动照明和图像记录系统不基于由用户预先确定的固定的假设和设置，而是基于特定结果的本地考虑和所生成的图像的检查。因此，本发明的发现是，除了算法之外，照明和对图像处理的要求的照明的调整是传动装置/非接触式车轮定位的非接触式测量的关键因素。
[0011]熟练的技术人员能以已知的常规方式，特别是根据在上述德国专利申请中所描述的图像处理和图像预处理，来分别生成由图像处理以及图像预处理单元生成的图像的特定特征。所产生的图像的具体特征因此涉及所描述的应用领域的事实情况，以及测量任务，例如轮辋，驾驶室边缘，阀门或车标。
[0012]局部曝光评估是所观看的图像部分的质量评估，并且已经可以是图像处理和图像预处理的部分结果。评估单元生成，其可以同时为光接收单元和照明单元生成控制参数。曝光控制从剩余图像独立地优化关注的图像部分，从而提高了计算结果，而计算结果这又是曝光控制的基础。

[0013]出于实际原因，设置动态，其将在永久性参数化后保持在其限制内或防止其超出阈值。

[0014]根据自动化照明和图像记录系统的第一实施例，光接收单元可以作为CMOS或CCD照相机，并且它可以包括电子器件，集成壳体部件，一个不一定具有固定的焦距但是可以这样的物镜，用于优化关于阳光的红外光谱的红外信号和遮蔽环境光的滤波器：特别是带通滤波器和电源。在这种情况下，集成的壳体部件可以被同时理解为安排内的壳体的整合以及装置与壳体的一体化。
[0015]照明单元可以被设计为在可见光或不可见光范围内照明，特别是在红外光谱范围内。它也可以作为LED灯。
[0016]根据空间或照明的要求的情况，任何一个单一的平面或点状照明单元或多个照明单元。它们可以形成两个在不同的方向各自的照明单元也称为立体排列，或者它们可以围绕光接收单元环形排列，这导致待观察物体特别均匀的照明。

[0017]当照明单元与光学接收单元一起布置或者与壳体内的光学单元集成在一起时，便获得了特别紧凑且节省空间的排列。或者，当然也可以与光接收单元分开设置照明单元。
[0018]在图像处理以及图像预处理单元执行的图像处理中，来自图像处理中的特征，特别是轮辋边缘，轮子边缘，占用/接触区域，阀位置，车轮螺母，平衡块，轮辋上的标志或轮胎上的文字被使用了。
[0019]图像处理以及图像预处理单元和评估单元可以动态地选择用于生成控制参数的图像部分。
[0020]该动态选择通过检查图像的整个图像部分或部分部分来进行，例如用于显着/特异的几何形状的l / 4或i / s图像部分，特别是通过预先分割它来粗略地寻找同心圆，通过确定要评估的图像部分：特别是在圆形区域：轮胎和轮辋之间的圆形段和圆周线之间的区域中，并通过确定其设置图像的控制参数来找到。

[0021]通过这样做，部分图像部分可以被屏蔽，以便在特别重要的部分，尤其是在最上面和最下面以及在最前面和最后面的边缘区域中优化照明。
[0022]通过以这种方式生成的控制参数，可以将光接收单元和照明单元的设置调整为图像处理的要求。此外，要查看的图像部分可以被不加限制地设置。这使汽车维修装置产生的结果显着提升。
[0023]根据本发明的优越实例，可以进一步的循环/运行来改变图像部分的选择和/或照明单元和/或光接收单元的设置。通过比较两个或多个单独的物体的不变位置测试的运行结果，照明单元与光接收单元、照明单元与光接收单元的修改设置、照明单元和光接收单元的设置可以被优化。

[0024]如果没有为设置的图像部分确定控制参数，或者如果控制参数不足，则在任一种情况下选择的图像部分都应该重复使用照明单元和光接收单元的其他基本设置。

[0025]照明单元的控制参数是照明时间和照明强度。光接收单元的控制参数是曝光时间和/或光阑和物镜的设置，这需要能单独校准的昂贵的相机和/或滤波器设置。

[0026]本发明还涉及一种照明和图像记录的组合单元，其具有集成相机并且具有围绕该集成相机布置的多个光源，所述光源指向与集成相机相同的方向。光源可以由LEDs提供，使待观察的物体的照明特别均匀，以及能特别紧凑和节省空间的布置。

[0027]本发明还涉及一种具有非接触测量能力的用于汽车维修装置或系统的测量传动装置/车轮定位系统的图像记录和曝光的自动测量值相关设置的方法。该方法提供操作至少一个预定照明时间和照明强度的照明单元的步骤，通过至少一个具有预定物镜设置，曝光时间和光阑开口的光接收单元，记录对象的至少一个图像，特别是车轮或轮辋上的，接收对象的图像，通过图像处理和图像预处理单元确定对象图像的特定特征，生成来自图像和特定特征以及用控制参数控制的照明单元和/或光接收单元的用于照明单元和/或光接收单元的控制参数。

[0028]通过本发明的用于照明和曝光的自动测量值相关设置的方法，可以显着地提高传动装置/车轮定位非接触式测量的测量结果。该方法基于结果特定的局部图像检查，并避免基于用户指令或一般估计值的照明和曝光规则的缺点。
[0029]根据该方法的优越实例，通过检查整个图像部分或部分图像部分用于显着/特异的几何形式，特别是通过预先分割它来粗略地寻找同心圆，即确定要评估的图像部分，特别是在圆形区域中轮胎和轮辋之间的圆形段和圆周线之间的区域，来确定对象的图像的特定特征；并且通过可选地屏蔽部分图像部分，以优化特别重要部分中的照明，尤其是在最上面和最下面以及在最前面和最后面的边缘区域。
[0030]如上所述，上述的方法步骤可以通过改变照明单元和/或光接收单元和/或其它图像部分的设置来重复，来进一步改善确定的结果。例如如果在方法步骤的最后一个运行循环期间，其中光阑开口增大和/或照明强度增强，则在方法步骤的最后运行前的关于运行的结果得到改善：这是一个指示，例如可以进一步增大光阑开口，延长曝光时间和增强照明强度。

[0031]然而，如果结果已经恶化，则应该再次减小光阑开口和/或应该减少曝光时间和/或应该再次减弱照明强度。
[0032]如果对设置的图像部分没有或仅确定了不足的控制参数，则在任一种情况下都应该重复该方法步骤。
[0033]如果根据固定质量标准来确定控制参数是有利的。

附图说明

[0034]本发明通过一系列实例与附图参照来进一步说明，其中。

[0035]图1显示了一个测量场地，在该位置上有一个装有四个轮子的机动车辆，它的传动装置/底盘应该被测量；

[0036]图2显示了一个包含图1车辆的进一步测量的场地；

[0037]图3显示了并排布置的两个照明和图像记录组合单元的前视图。

发明的详细描述

[0038]图1示出了测量场地10，其上具有四个车轮36的机动车辆12，其中应测量机动车辆12的传动装置/底盘。在测量场10：静态布置四个测量单元，其中可见三个测量单元14,16,18，而第四测量单元被机动车辆12覆盖。

[0039]图2示出了包括机动车辆12的另外的测量场地20，其中可见三个测量单元24,26,28，而第四测量单被机动车辆12遮盖。

[0040]测量单元14,16,18包括接地板30和两个相机32,34；相机分别以不同的角度指向机动车辆12的对应车轮3 ,6。两个相机32,34包括照明车轮36的相应的光源62,64。

[0041]两个相机32,34和两个光源62,64拥有在图1和图2中不可见的各自的接口。其中在图1和图2也有不可见的与接口相练的连接，这些连接将现在可见的计算机系统与两个相机32,34和两个光源62,64连接。计算机系统还可以通过无线方式（无线电数据传输）与测量系统连接。

[0042]计算机系统包括图像处理和图像预处理单元，其能够接收两个相机32,34的拍摄图像，并且从这些图像确定特定应用情况的图像的特征。这是本领域技术人员已知的，例如参考专利申请DE 10 2004 013 441.3，不需要进一步讨论。

[0043]计算机系统还包括评估单元，其能够从两个相机32,34的拍摄图像和由图像处理以及图像预处理单元确定的特定特征中，为两个照明光源62,64和两个照相机32,34生成控制参数。

[0044]两个光源62,64的控制参数是照明时间和照明强度;两个照相机32,34的控制参数基本上是曝光时间。此外，由于可以控制光圈的设置，可以提供可能提供的物镜的设置，聚焦的设置和滤波器，所以更昂贵的摄像机也可以被控制

[0045]在图1的实例中，测量单元14,16,18以固定的方式安装在测量场地10上，其中测量单元之间的相关角度位置以及它们间的距离在安装时设置，然后保持不变。

[0046]在图1的实例中，如图2所示，测量单元24,26,28也包括接地板40和各具有相应的光源62,64的两个相机42,44，相机分别以不同的角度指向机动车辆12的对应车轮3 ,6。在在测量单元24,26,28的接地板40,46,48上，提供了参考系统测量头50,52,54，其允许测量单元24,26,28（和整个机动车辆12内的测量单元）光学测量相对角度位置和距离。为此目的，每个测量头，图3示出了并排布置的两个组合的照明和图像记录单元的前视图。在图1的实施例中， 如图2所示，测量单元24,26,28还包括接地板40和两个相机42,44，其具有相应的光源62,64，其相对于相应的轮36以不同的角度定向。在接地板40,46上， 在测量单元24,26,28中，提供了参考系统测量头50,52,54，其允许测量单元24,26,28（和测量单元）的相对角度位置和距离的光学测量 通过机动车辆12）。为此目的，每个测量头，例如测量头50具有两个发射器/接收器单元56,58，它们指向长度为El的测量头面; 机动车辆的倾斜方向和相对于机动车辆横向测量头。测量单元彼此的位置和距离由参考系确定和计算。

[0047]立体测量系统的校准包括校准“内摄像机参数”和校准测量单元的安装位置。作为“内部参数”，所有参数通过相机的组装固定产生，即是相机专用的。内部参数通过光学传感器的安装位置，物镜及其安装位置，光圈设置和聚焦设置来确定。在缩放目标中，设定的焦距是尤其决定性的。只要没有相机的机械改变或物镜设置的改变，内部参数可以被认为是恒定的。参数借助于完全已知的物体来确定。目前，使用3D对象来校准是较优选择，例如在不同空间位置有很充足的的显着/不同点的平面目标的排列。

[0048]相对于测量单元的坐标系，必须对两台照相机安装测量单元以形成立体测量系统时的安装位置进行校准。为此，各自的安装轴，安装表面和/或索引引脚设置在测量单元上，可以对安装的参考测量系统以及立体测量系统进行校准。个别的可以进行光学校准。

[0049]参考系数据的测量与测量传动装置/车轮定位系统这样的已知系统的方法相同，除了距离测量外。参考系的测量结果是单个测量单元相对于彼此的位置，包括单个测量单元相对于垂直平面的距离和位置。通过具有已知距离的两个发光二极管（LED）的角度测量来进行距离测量。

[0050]借助于可用的测量图像来检

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