ES2340340T3 - Procedimiento para determinar el eje de giro de una rueda de vehiculo. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para determinar el eje de giro de una rueda de vehículo (2), en el que durante el giro de la rueda (2) es proyectado un dibujo luminoso (15), al menos, sobre la rueda (2) y el dibujo luminoso (15'', 15'''') reflejado por la rueda (2) es registrado por un sistema sensor formador de imágenes calibrado y valorado en un dispositivo de valoración, caracterizado porque durante la valoración es determinada una acumulación de puntos 3D con relación a la rueda (20) y que a ésta se adecua un modelo de superficie paramétrico de la rueda (2), porque para obtener los ejes de las ruedas (22) se calculan vectores normales de las ruedas para diferentes posiciones de giro de la rueda (2) y porque del movimiento espacial del vector normal de la rueda (22) se calcula el vector de eje de giro como eje de giro (24).

Description

Procedimiento para determinar el eje de giro de una rueda de vehículo.

Estado actual del arte

La presente invención hace referencia a un Procedimiento para determinar el eje de giro de una rueda de vehículo en el que durante el giro de la rueda es proyectado, al menos, un dibujo luminoso sobre la rueda y el dibujo luminoso reflejado por la rueda es registrado por un sistema sensor formador de imágenes calibrado y valorado en un dispositivo de valoración.

Un procedimiento y un dispositivo correspondiente de este tipo se indica en la memoria US 4,745,469, en donde sobre la base del eje de giro determinado se realiza una medición de eje, especialmente se determinan el ángulo de convergencia y el ángulo de inclinación, mientras el vehículo se encuentra sobre un banco de rodillos. Mediante un sistema de proyección se proyectan líneas láser u otros dibujos sobre la rueda o el neumático. Mediante cámaras se representan los dibujos y a través de una triangulación, a partir de las coordenadas de la cámara y la disposición conocida de las cámaras con relación al proyector, las coordenadas 3D son reconstruidas sobre la superficie y a partir de ello se determina la posición de la rueda, de la cual se determina finalmente la huella y la inclinación. Esta medición óptica sin contacto, se realiza mientras la rueda gira en el lugar alrededor de su eje de giro en el banco de rodillos.

También en la memoria DE 103 35 829 A1 se indica un procedimiento para determinar la geometría del eje en el que un dibujo luminoso es proyectado desde el lado frontal sobre la rueda, y la luz proyectada desde el lado frontal de la rueda es registrada por el transformador de imagen desde otra dirección diferente a la dirección de proyección, con lo que se encuentran previstas una proyección superficial de la luz y un registro superficial de la luz reflejada por la rueda durante el giro de la rueda, para determinar de una manera lo más precisa y robusta posible el vector normal de la rueda o un plano de referencia, a pesar de irregularidades usuales existentes en ruedas. La determinación del plano de referencia o del vector normal relacionado con el mismo tiene lugar en la rueda que gira y que realiza, al menos, un giro completo. Como dibujo luminoso proyectado se utiliza, por ejemplo, un modelo de rayas, una estructura de enrejado monocromática o un dibujo bidimensional a color.

También en el documento DE 10 2005 063 082 A1 y el documento DE 10 2005 063 083 A1 se indican procedimientos para la medición óptica del chasis en los que se proyecta luz estructurada sobre la rueda y también sobre el área de carrocería que la rodea, y se registra mediante un sistema sensor formador de imágenes.

En otros procedimientos y dispositivos para la determinación del eje de giro y la medición de la geometría de ejes, el vehículo es observado con un sistema de cámara mono o estéreo, como se muestra, por ejemplo, en la memoria EP 0 895 056 A2 y la DE 29 48 573 A1. En la imagen de medio tono de la representación de la cámara se localizan características destacadas, como por ejemplo el borde de la llanta. A partir de la posición geométrica del borde de la llanta u otras características de la imagen se calcula su posición en el espacio y, con ello, la huella o inclinación. Un procedimiento de medición de este tipo también es ejecutado en la memoria DE 10 2004 013 441 A1, con lo que para la determinación del eje de rotación de la rueda se adecua un modelo 3D. Durante la medición se registran, por ejemplo, también imágenes estéreo de la llanta de la rueda y se determina la posición angular de la válvula. En la memoria (no prepublicada) DE 10 2005 017 624.0 se explica como obtener características de la rueda y/o características de la carrocería a través de la determinación de una acumulación de puntos 3D, para determinar a partir de esto la geometría de la rueda y/o de ejes de vehículos, con lo que los registros de la rueda en rotación tienen lugar, especialmente, también durante el paso del vehículo.

También existen procedimientos en los que en lugar de características de ruedas existentes se aplican marcaciones especiales con medios auxiliares mecánicos, como se muestra, por ejemplo, en la memoria DE 100 32 356 A1. Este tipo de marcaciones dan como resultado estructuras en la rueda que pueden ser bien capturadas para la medición y la valoración, pero sin embargo requieren de un coste adicional.

La memoria WO-A-2005 090 906 describe un procedimiento para determinar el eje de giro de una rueda de un vehículo, en el que la rueda iluminada de manera uniforme es registrada por una cámara mientras gira. Durante la valoración, la acumulación de puntos registrada por la cámara es adecuada a un modelo de superficie paramétrico de la rueda. A partir de ello es calculado el vector normal de la rueda para diferentes posiciones de giro de la rueda, y sobre la base de estos vectores normales se determina el eje de giro de la rueda.

En cambio, en los procedimientos y dispositivos conocidos hasta el momento sin marcaciones especiales o con luz proyectada es difícil obtener mediciones exactas y fiables, robustas de la geometría del eje o la rueda y del eje de giro de un vehículo, especialmente en las duras condiciones de medición de un lugar de pruebas de un taller y bajo la obligación de una ejecución, en lo posible, sencilla.

Es objeto de la presente invención proporcionar para su disposición un procedimiento para determinar el eje de giro de una rueda de un vehículo y, a partir de ello, eventualmente la geometría del eje o la rueda, con el que se obtengan valores de medición en lo posible exactos, fiables con el menor coste posible.

Exposición de la invención Ventajas de la invención

Esta tarea es resuelta con las características de la reivindicación 1. Para ello se prevé que durante la valoración sea determinada una acumulación de puntos 3D con relación a la rueda y que a ésta se adecue un modelo de superficie paramétrico de la rueda, que para obtener los ejes de las ruedas se calculen vectores normales de las ruedas para diferentes posiciones de giro de la rueda, y que del movimiento espacial del vector normal de la rueda se calcule el vector de eje de giro como eje de giro. Con la iluminación estructurada de la rueda provocada por la proyección de los dibujos luminosos y la valoración por medio de una acumulación de puntos 3D y la adecuación de un modelo de superficie paramétrico de la rueda se pueden determinar los vectores normales de la rueda durante el giro de la misma, sin costosas estructuras mecánicas de medición y con una realización simple de la medición, y a partir de ello se puede determinar el eje de giro. Sobre la base del eje de giro determinado se pueden obtener, de forma exacta y fiable, especialmente los datos de geometría del eje o de la rueda.

Diseños ventajosos del procedimiento consisten en que el dibujo luminoso reflejado es registrado a través de un sistema de cámara mono, estéreo o múltiple del sistema sensor formador de imágenes, y que en el caso del registro estéreo tiene lugar una asignación de correspondencia de los puntos de medición obtenidos con ambas imágenes de cámara, y a partir de la correspondencia estéreo y los datos de calibración se calculan las coordenadas 3D del respectivo punto de medición.

Una mayor precisión se obtiene en este caso porque como modelo de superficie para la compensación de la forma se toma como base un modelo deformable para la adecuación.

Contribuyen a una medición sencilla y rápida que la proyección del modelo luminoso y el registro por parte del sistema sensor formador de imágenes se realizan durante el paso del vehículo.

Un modo de proceder conveniente para la medición y la valoración resulta porque para múltiples posiciones de la rueda se calculan los correspondientes ejes de ruedas y adicionalmente se determinan las posiciones espaciales de los centros de las ruedas, porque los centros de las ruedas y los correspondientes ejes de las ruedas son desplazados hacia un centro común y porque el eje de giro es identificado como eje del cono o cono truncado que se genera.

Para una medición sencilla se encuentra previsto además, que el movimiento del vehículo durante el paso sea determinado tridimensionalmente a través del registro del movimiento de la carrocería.

En este caso un modo de proceder ventajoso durante del medición y la valoración consiste en que los desplazamientos de traslación de los vectores normales de las ruedas que se generan por el paso sean determinados por la dirección de movimiento y la velocidad de las acumulaciones de puntos 3D adecuadas para cada imagen registrada, que las espiras de los vectores normales de la rueda sean desplazadas para juntarlas entre sí y formar una curva periférica calculando los desplazamientos de traslación, y que el vector normal respecto de la curva periférica descrito por la superficie plana por su centro es determinado como vector de eje de giro.

Contribuyen, además, a la fiabilidad de los resultados de medición que para aumentar la exactitud de la determinación de la posición de los correspondientes vectores normales de la rueda es determinada la frecuencia de giro y por lo tanto el ángulo de giro a partir del vector de velocidad y el radio de un objeto de rueda segmentado correspondiente.

Otras medidas ventajosas consisten en que a partir del vector de eje de giro determinado durante el movimiento de la rueda y, eventualmente, del vehículo y un valor de medición obtenido de la rueda en reposo del vector normal de la rueda se calculan el ángulo de convergencia y el ángulo de inclinación.

Otras posibilidades de diseño diferentes del procedimiento resultan porque como modelo de superficie para la adecuación en la acumulación de puntos se toma como base un cilindro o una rueda idealizada.

Breve descripción de los dibujos

A continuación, la invención se explica más detalladamente con ayuda de ejemplos de ejecución, haciendo referencia a los dibujos. Estos muestran:

Fig. 1 una vista esquemática de un dispositivo de medición en un entorno de medición para determinar el eje de giro de un vehículo,

Fig. 2 un dibujo luminoso proyectado,

Fig. 3 acumulaciones de puntos 3D con relación a la rueda determinadas, en diferentes direcciones de registro y los ángulos de inclinación que resultan de ello,

Fig. 4 una representación esquemática de la relación de eje de rueda y el eje de giro determinado,

Fig. 5 una representación para la traslación de los vectores del eje de la rueda a lo largo de una recta,

Fig. 6 representación de un trayecto de espiral a través de los vectores normales de un objeto de rueda 3D segmentado para formar imágenes sucesivas de una secuencia de imagen y

Fig. 7 una compresión del trayecto en espiral conforme a la fig. 6 a través de desplazamiento a lo largo de la traslación producida por el desplazamiento del vehículo.

Formas de ejecución de la invención

La fig. 1 muestra un entorno de medición para determinar el eje de giro de una rueda de vehículo 2 a través de un dispositivo de medición 10, con lo que el vehículo 1 se puede desplazar delante del dispositivo de medición 10. Además de la rueda 2, también puede ser incluida la carrocería 3, preferentemente en el entorno de la rueda 2, en la medición.

El dispositivo de medición 10 presenta un dispositivo de proyección 11 para dibujos luminosos 15 (compárese fig. 2) y dos unidades de sensor 12, 13 formadoras de imágenes dispuestas en posición espacial y dirección predeterminada con relación a éste, así como una unidad de control 14 que para la transmisión de datos se encuentra conectada con el dispositivo de proyección 11 y las unidades de sensor 12, 13 formadoras de imágenes, y dispositivos electrónicos para el control del dispositivo de proyección 11 de las unidades de sensor formadoras de imágenes 12, 13, y eventualmente otros componentes conectados, y para una valoración de los datos y representación de los resultados de medición.

La fig. 2 muestra además de dibujos luminosos 15, los dibujos luminosos 15' o 15'' reflejados por la rueda que resultan desde el punto de vista de ambas unidades de sensor formadoras de imágenes 12, 13, es decir de la cámara estéreo izquierda y derecha, con lo que la disposición lineal de los puntos luminosos se encuentra curvada de forma diferente en ambos registros. En el caso del dibujo luminoso se trata, por ejemplo, de un dibujo de puntos láser.

La fig. 3 muestra la determinación de acumulaciones de puntos 3D 20 con relación a la rueda a partir del vector de desplazamiento estéreo para diferentes ángulos de inclinación, a lo largo de líneas de inclinación 21 respecto de las unidades de sensor formadoras de imágenes 12, 13, más precisamente en un ángulo de inclinación de 0º, 1º o 2º en la imagen parcial izquierda, central o derecha.

En la fig. 4 se encuentran representados diferentes ejes de ruedas obtenidos durante la medición y que se encuentran sobre una superficie cónica, así como el eje de giro determinado a partir de ellos, más precisamente, como vector del eje de rueda 22, cono del eje de rueda 23 y vector de eje de giro 24.

Como se muestra en la fig. 5, durante el paso del vehículo 1 se produce una traslación de los vectores de ejes de rueda 22 (en un supuesto simple) a lo largo de una recta, en general, sin embargo, sobre un trayecto curvo.

Como se puede observar en la fig. 6, visto desde las imágenes de una secuencia de imágenes de los momentos t1, t2, t3, etc., los vectores normales de un objeto de rueda segmentado 3D describen un trayecto en espiral 25, con lo que una trayectoria de centro de la rueda 27 se genera por el movimiento del vehículo 1 durante el paso. Las tres direcciones espaciales se encuentran designadas con x, y, z y el desplazamiento, con \Deltas1, \Deltas2. A través del desplazamiento de los arcos de espiral en el desplazamiento \Deltas resulta una compresión de la espiral para formar una elipse de compresión 26, como se muestra en la fig. 7.

El dispositivo de medición 10 se encuentra conformado para realizar una medición exacta y robusta y para determinar el eje de giro de la rueda del vehículo 2 y eventualmente determinar otros datos de geometría del eje o de la rueda. A través de la proyección de dibujos luminosos 15 el procedimiento es independiente de puntos de referencia que se encuentran unidos de manera fija con la superficie o la textura de la rueda y que se desplazan junto a ella cuando ésta se mueve. Por ello, tampoco se deben reconocer las estructuras de la superficie de la rueda. Más bien, con la iluminación estructurada mediante los dibujos luminosos se generan características estables que no se encuentran unidos de forma fija con la superficie de la rueda y por ello no la acompañan cuando la rueda 2 se mueve. Por otro lado, de esta forma, especialmente en el caso de movimiento del vehículo al pasar delante del dispositivo de medición 10, la determinación del eje de giro de la rueda no es posible sin más. Los procedimientos hasta ahora conocidos con iluminación estructurada se basan en una rotación en el lugar de la rueda alrededor de su eje de giro, especialmente en un banco de rodillos.

En el procedimiento aquí presentado la posición del eje de giro se posibilita espacialmente también durante el paso del vehículo 1 con relación al dispositivo de medición 10. La necesidad de una rotación en el lugar de la rueda (banco de rodillo o la elevación del vehículo) queda suprimida. A partir de la posición conocida de los ejes de giro se puede calcular a continuación la geometría de ejes, como huella e inclinación. En ese caso se realiza también una compensación de excentricidad de la llanta.

La proyección de los dibujos luminosos 15, por ejemplo puntos de luz, secciones de luz o textura, sobre la rueda durante el paso del vehículo bajo medición 3D de la iluminación estructurada mediante una o múltiples unidades de sensor 12 en forma de un sistema de cámaras mono, estéreo o múltiples, posibilita un cálculo exacto y robusto de la posición del eje de giro de la rueda 2 con relación a la superficie de la rueda, con lo que la valoración algorítmica de los datos de medición se realiza mediante la determinación de una acumulación de puntos 3D 20. La iluminación estructurada permite que una valoración estable sea en gran parte independiente de las propiedades de superficie de la llanta y de la rueda.

Durante la ejecución del procedimiento, en cada paso de tiempo se realiza una proyección del dibujo y a partir de ello el cálculo de una acumulación de puntos 3D 20. El modelo de superficie paramétrico de la rueda 2 es adecuado a la acumulación de puntos 3D 20. Resulta un centro y un vector normal de rueda. Durante todo el tiempo de la medición durante el paso, a partir del movimiento espacial de los centros de rueda y de los vectores normales de rueda, se determina la posición espacial del eje de giro en un sistema global de coordenadas y con relación a la superficie de la rueda. La posición espacial del eje de giro de la rueda 2 en el sistema global de coordenadas sirve, por ejemplo, para el cálculo de la huella y la inclinación. El conocimiento de la posición del eje de giro con relación a la superficie de la rueda sirve para los pasos de medición subsiguientes (por ejemplo, trabajos de ajuste) para la determinación de la posición del
eje de giro en el sistema global de coordenadas; ésta es la, así llamada, compensación de excentricidad de la llanta.

La estructura proyectada sobre la rueda 2 y eventualmente la carrocería 3 por el dispositivo de proyección 11 puede ser un dibujo de puntos irregular, un dibujo de líneas o rayas, un dibujo aleatorio o una combinación de estas estructuras. Diferentes alternativas de iluminación para la generación del dibujo luminoso 15 son una iluminación con láser y ópticas de proyección especiales (ópticas clásicas u ópticas de interferencia), iluminación con óptica de proyección especial e iluminación de diapositiva o iluminación con sistemas de retroproyectores (por ejemplo, iluminación con chip DLP y óptica de proyección). Un ordenador de valoración en el dispositivo de control 14 tiene como objetivo valorar los datos de dibujos y en general también la activación de la unidad de iluminación o del proyector.

Una calibración estéreo de las unidades de sensor formadoras de imágenes 12, especialmente también del sistema de cámaras, y el cálculo de la acumulación de puntos 3D 20 son conocidos, para lo que se hace referencia, por ejemplo, a la antes mencionada memoria DE 10 2005 017 624.0, en donde el cálculo de la acumulación de puntos 3D se utiliza para la determinación de características de la rueda y de la carrocería. Los dibujos permiten una correspondencia muy exacta de puntos de medición en la imagen de cámara izquierda y derecha (compárese fig. 2). A partir de la correspondencia estéreo conocida y de los datos de calibración, se calculan a continuación las coordenadas 3D del respectivo punto de medición (compárese fig. 3).

Para poder determinar la orientación de la rueda 2 en el espacio, el eje de rueda, a partir de la acumulación de puntos 3D se adecua un modelo de superficie apropiado a la acumulación de puntos 20 y se determina su orientación. Para ello también se utilizan los procedimientos ya conocidos, por ejemplo conforme a Lowe D.G. "Fitting parameterized 3D Models to images" IEEE Trans. On pattern Analysis and Machine Intelligence 13(5), pág. 441-450, 1991 o conforme a Kolzow T., Krüger L.; "Matching of 3D Model into a 2D Image Using a Hypothesize and Test Alignment Method", Proceedings of SPIE 47^{th} Annual Symposium, 2002. Para refinar los resultados de medición, especialmente en el caso de gran divergencia entre la forma de la rueda y el modelo utilizado se puede utilizar adicionalmente un procedimiento para la compensación de la forma mediante modelos deformables, por ejemplo conforme a Cootes, T.F., Edwards G.J., Taylor C.J., 1998, "Active Appearance Models", "Proc. European Conf. On Computer Vision", Vol. 2, Springer, pág. 484-498.

Como dibujo luminoso se puede proyectar sobre la rueda, por ejemplo, un dibujo tupido de puntos láser, como se encuentra representado en la fig. 2. Para cada punto láser se calcula la profundidad de los vectores de desplazamiento (disparidad) de ambas imágenes estéreo para aumentar la precisión o la robustez. Con ello resulta una acumulación de puntos 3D 20 del área delantera visible de la rueda 2. Los puntos de apoyo no se encuentran asignados de forma inequívoca a puntos de referencia sobre la superficie de la rueda, sino que se mueven sobre la misma en el caso de desplazamiento o movimiento de la rueda 2. A la acumulación de puntos 3D completa 20 se adecua (encaja) entonces un modelo de rueda, por ejemplo un cilindro o una rueda idealizada. Esto se puede realizar con procedimientos de correspondencia 3D simples pero también con procedimientos más complejos, como por ejemplo con la transformación de Hough generalizada, como se describe, por ejemplo, en D.H. Ballard, "Generalizing the Hough Transform to detect arbitrary shapes", Pattern Recognition, Vol. 13, No. 2, pág. 111-122, 1981 o en Ashok Samal and Jodi Edwards, "Generalised Hough Transform", LME 2, 1998. Para ello se pueden utilizar, además de características de superficie o cantos, otras características como transiciones claro-oscuro y estrategias de correspondencia grueso-fino con cuantificación gruesa y fina de acumulador de Hough. Una transformación de Hough de cilindro, en donde la célula del acumulador presenta coordenadas de cilindro como parámetros, puede ofrecer en este contexto ventajas en cuanto a robustez y tiempo de cálculo.

Si debido a desviaciones topológicas más fuertes (deformación) entre el modelo y el objeto de rueda actual es necesario, también se puede utilizar un, así llamado, Active Shape Model (ASM) con el, así llamado, Point-Distribution Model (PDM) de Cootes, Hill, Taylor y Haslam (Cootes T.F., Hill A., Taylor C.J., Haslam J., 1994, "The Use of Active Shape Models for Locating Structures in Medical Image"; Image and Vision Computing Vol. 12-6, pág. 355-366) para la descripción de una acumulación de puntos 3D no ordenada 20 en el espacio X, Y, Z. Con el procedimiento ASM & PDM se puede describir el rango de los modelos de rueda idealizados como acumulación de puntos 3D 20 a través de la deformación de las matrices de valor característico y, con ello, adecuar el modelo deformado de forma óptima a la rueda 2. A partir de la posición del modelo de rueda adecuado en la acumulación de puntos 3D 20 se puede determinar el vector normal 22 de la rueda. El vector normal de la rueda no corresponde, sin embargo, al vector del eje de giro real 24.

El vector de eje de giro 24 es determinado en el dispositivo de medición 10 durante el paso del vehículo. Para ello se calculan los ejes de rueda correspondientes para múltiples posiciones de la rueda (compárese fig. 5). Adicionalmente, se determinan las posiciones espaciales de los centros de las ruedas. Para calcular, finalmente, el eje de giro de la rueda 2, todos los centros de las ruedas y los ejes de rueda correspondientes son desplazados hacia un centro común. En el caso más sencillo existe una traslación lineal de los centros de las ruedas (compárese fig. 6), por lo que se simplifica el desplazamiento de unos dentro de otros.

En el caso de un movimiento real del vehículo 1 aparecen adicionalmente movimientos de cabeceo, balanceo, tambaleo y amortiguación del vehículo 1. Entonces ya no se puede tomar como punto de partida un movimiento lineal. El movimiento del vehículo es captado tridimensionalmente, por ejemplo a través del movimiento de la carrocería 3. El volumen tendido por los ejes de rueda desplazados unos dentro de otros se asemeja a un cono, como muestra la fig. 4, cuyo eje de simetría corresponde al eje de giro de la rueda 2. Para determinar el eje de giro, los parámetros de un modelo de cono pueden ser determinados a través de un principio de adecuación que considera todos los ejes de rueda como magnitudes, como también se puede observar en la fig. 4.

Una ventaja de este procedimiento es que los ángulos de rotación entre las posiciones de las ruedas no se deben conocer para determinar el eje de giro. Es decir que no se deben reconocer, asignar y perseguir características destacadas sobre la rueda. También se evitan los considerables problemas de la insuficiente robustez en la capacidad de reconocimiento de características de la superficie de la rueda. Si se conoce el eje de giro, para las subsiguientes mediciones de los ejes de ruedas y finalmente de la geometría de ejes se puede compensar la excentricidad de las llantas.

Durante el paso, para cada registro estéreo de imágenes de la secuencia temporal de imágenes es reconocido el vector normal de la rueda, con el centro de la rueda como punto de partida y la longitud normalizada 1. El centro de la rueda corresponde al lugar del centro de modelo 3D adecuado. Con procedimientos como el filtro Kalman (véase Kalman R.E., "A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems", Journal of Basic Engineering (ASME) Vol. 82D, marzo 1960, 35-45) la rueda puede ser seguida como objeto 3D durante el paso y puede ser determinado el vector de velocidad v (y vector de dirección).

Como se puede observar en la fig. 6, los vectores normales 22 se desplazan sobre un trayecto en forma de espiral 25 alrededor del vector del eje de giro 24. Los puntos de origen de los vectores normales 22 se desplazan sobre la trayectoria 27. La trayectoria también puede ser una curva y no debe transcurrir en paralelo al eje del sistema sensor de ambas cámaras.

Los centros de las ruedas no deben encontrarse sobre el eje de giro. La rueda posee entonces una excentricidad de altura. Una corrección a través de un desplazamiento, es decir, una determinación del tramo \Deltas puede tener lugar, por ejemplo, a través de la determinación de los movimientos de la carrocería o suposiciones acerca del movimiento de la carrocería (movimiento plano, lineal). Resultan círculos 26 en el espacio. El eje de giro es entonces el vector normal del círculo que resulta. En el caso del movimiento espacial, el centro de la rueda 28 y el vector normal de la rueda 22 dan como resultado un cono truncado en el espacio.

Adicionalmente, pero no de forma necesaria, se puede determinar la frecuencia de giro y, con ello, el ángulo de giro a partir del vector de velocidad v t del radio del objeto de rueda segmentado. A partir de los ángulos de giro así determinados se puede aumentar, eventualmente, la exactitud de la determinación de posición de los correspondientes vectores normales.

A partir del vector de eje de giro 24 determinado en el movimiento y el valor de medición del vector normal, que en la rueda en reposo se puede determinar con mayor exactitud (ya que ocurre sin borrosidad de movimiento) sobre una plataforma de elevación, se puede calcular el ángulo de inclinación y de convergencia.

Una ventaja del procedimiento descrito es también que el ángulo de giro de la rueda no debe ser determinado a partir de las características en imágenes de medio tono 2D con poco contraste de la superficie de la rueda. Por el contrario, sólo las acumulaciones de puntos robustas 3D, que fueron determinadas por los dibujos luminosos 15 que no giran junto con la rueda, son utilizadas para el cálculo del ángulo de inclinación y de convergencia.

De esta manera, una detección costosa y muy dependiente de la superficie de la rueda de puntos de referencia que deben ser reconocidos sobre la superficie de la rueda como estructuras en imágenes de medio tono 2D resulta superflua. Por el contrario, el objetivo se puede resolver con datos de medición estables 3D para la adecuación basada en modelos 3D que se desplazan independientemente de las estructuras de superficie sobre la superficie de la rueda, de acuerdo a la oblicuidad del ángulo. Los datos pueden ser registrados en línea y luego valorados fuera de línea. Con procesadores correspondientes se pueden acelerar los algoritmos del lado del hardware.

En principio, el registro de un ángulo de giro con ayuda de una característica fija, como por ejemplo una válvula, no es necesario, sino que se puede utilizar adicionalmente para aumentar la exactitud de medición. El ángulo de giro puede ser determinado conjuntamente a partir de la posición del vector normal sobre el correspondiente trayecto en espiral (cicloide) o según cálculo inverso.

Claims (11)

1. Procedimiento para determinar el eje de giro de una rueda de vehículo (2), en el que durante el giro de la rueda (2) es proyectado un dibujo luminoso (15), al menos, sobre la rueda (2) y el dibujo luminoso (15', 15'') reflejado por la rueda (2) es registrado por un sistema sensor formador de imágenes calibrado y valorado en un dispositivo de valoración, caracterizado porque durante la valoración es determinada una acumulación de puntos 3D con relación a la rueda (20) y que a ésta se adecua un modelo de superficie paramétrico de la rueda (2), porque para obtener los ejes de las ruedas (22) se calculan vectores normales de las ruedas para diferentes posiciones de giro de la rueda (2) y porque del movimiento espacial del vector normal de la rueda (22) se calcula el vector de eje de giro como eje de giro (24).

2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1 caracterizado porque el dibujo luminoso reflejado (15', 15'') es registrado a través de un sistema de cámara mono, estéreo o múltiple del sistema sensor formador de imágenes y porque en el caso del registro estéreo tiene lugar una asignación de correspondencia de los puntos de medición obtenidos con ambas imágenes de cámara y a partir de la correspondencia estéreo y los datos de calibración se calculan las coordenadas 3D del respectivo punto de medición.

3. Procedimiento conforme a la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque como modelo de superficie para la compensación de la forma se toma como base un modelo deformable para la adecuación.

4. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la proyección del modelo luminoso (15) y el registro por parte del sistema sensor formador de imágenes se realizan durante el paso del vehículo.

5. Procedimiento conforme a la reivindicación 4, caracterizado porque para múltiples posiciones de la rueda se calculan los correspondientes ejes de ruedas (22) y adicionalmente se determinan las posiciones espaciales de los centros de las ruedas, porque los centros de las ruedas y los correspondientes ejes de las ruedas (22) son desplazados hacia un centro común y porque el eje de giro es identificado como eje del cono truncado que se genera.

6. Procedimiento conforme a la reivindicación 4 o 5, caracterizado porque el movimiento del vehículo durante el paso es determinado tridimensionalmente a través del registro del movimiento de la carrocería.

7. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque los desplazamientos de traslación de los vectores normales de las ruedas que se generan por el paso son determinados por la dirección de movimiento y la velocidad de las acumulaciones de puntos 3D adecuadas para cada imagen registrada, porque las espirales de los vectores normales de la rueda son desplazadas para juntarlas entre sí y formar una curva periférica calculando los desplazamientos de traslación y porque el vector normal respecto de la curva periférica descrito por la superficie plana por su centro es determinado como vector del eje de la rueda.

8. Procedimiento conforme a la reivindicación 7, caracterizado porque para aumentar la exactitud de la determinación de la posición de los correspondientes vectores normales de la rueda es determinada la frecuencia de giro, y por lo tanto el ángulo de giro a partir del vector de velocidad y el radio de un objeto de rueda segmentado correspondiente.

9. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque a partir del vector de eje de giro determinado durante el movimiento de la rueda (2) y, eventualmente, del vehículo y un valor de medición obtenido de la rueda en reposo del vector normal de la rueda se calculan el ángulo de convergencia y el ángulo de inclinación.

10. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como modelo de superficie para la adecuación en la acumulación de puntos se toma como base un cilindro o una rueda idealizada.

11. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores de la 1 a 3 caracterizado porque una determinación de ángulo de giro tiene lugar a partir de la textura de superficie en el caso de una iluminación no estructurada.