DE4123955A1

DE4123955A1 - Verfahren zur vermessung von fahrzeugen, insbesondere zur bestimmung der auswirkungen von crash-versuchen

Info

Publication number: DE4123955A1
Application number: DE4123955A
Authority: DE
Inventors: Gerd Dr Heuser; Ralf Klein
Original assignee: TECHNISCHER UEBERWACHUNGS-VEREIN RHEINLAND EV 5000 KOELN DE; TECH UEBERWACHUNGS VEREIN RHEI
Current assignee: Tuev Kraftfahrt - Unternehmensgruppe Tuev Rhe GmbH
Priority date: 1991-07-04
Filing date: 1991-07-19
Publication date: 1993-01-07
Anticipated expiration: 2011-07-20
Also published as: DE4123955C2

Description

Um die Auswirkungen eines Crashs bei einem Fahrzeug unter suchen zu können, wird das Fahrzeug an mehreren Stellen mit Meßpunkten versehen. Um die Auswirkungen eines Crashs beur teilen zu können, werden nun die Meßpunkte vor dem Versuch mit Hilfe einer Meßplatte eingemessen, mit der die Lage jedes Meßpunktes in Längsrichtung (X-Achse), Querrichtung (Y-Achse) und in der Höhe (Z-Achse) hinsichtlich seiner Koordinaten des durch die Meßplatte gebildeten Grundkoordinatensystems eingemessen wird. Die Werte der einzelnen Koordinaten werden durch Abstandsmessungen ermittelt, wobei insbesondere die Messung in Querrichtung, d. h. in Richtung der Y-Achse, mit Hilfe einer entsprechenden Meßnadel erfolgt. Die Meßwerte werden von den Skalen abgelesen und im Meßprotokoll niederge schrieben. Da jedoch nicht alle Meßpunkte auf der Außenfläche eines Fahrzeuges angeordnet sind, sondern auch vielfach Meß punkte im Innenraum der Karosserie, sei es im Motorraum, sei es im Fahrgastraum, angebracht werden müssen, bereitet das Einmessen große Probleme, da eine direkte Messung von den Achsen des Grundkoordinatensystems aus nicht möglich ist. Es müssen vielmehr unterschiedliche Verlängerungen einge setzt werden, da beispielsweise bei Meßpunkten im Innenraum "um die Ecke" gemessen werden muß. Dies ist sehr zeitaufwen dig und führt wegen der zusätzlichen Belastung des Meßarmes bzw. der Meßnadel zu Meßfehlern. Eine exakte Protokollierung der eingesetzten Verlängerungen und eine exakte Addition oder Subtraktion der über die Verlängerungen ermittelten Werte ist Voraussetzung für die Berechnung eines jeden ein zelnen Meßpunktes. Diese Meßarbeiten sind schon beim unver formten Fahrzeug sehr schwierig. Die Nachmessung nach Durch führung des Crashs wird schon dadurch schwierig, daß das verformte Fahrzeug auf der Meßplatte in gleicher Ausrichtung seiner idealen Längs-Mittel-Achse auf der Meßplatte ausge richtet werden muß, wie dies bei der Meßaufnahme vor dem Versuch vorgenommen wurde. Auch dies ist sehr zeitaufwendig und Ursache von Fehlern.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Koordinaten des jeweils zu bestim menden Meßpunktes berührungslos zu erfassen sind und so eine sehr viel höhere Meßgenauigkeit und Zuverlässigkeit der Meßergebnisse bei erheblicher Zeitersparnis erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zu vermessende Bereich des Fahrzeugs mit wenigstens einem unter Beleuchtung kontrastbildenden Meßpunkt versehen wird, daß zur Bestimmung der Lage des Meßpunktes in Bezug auf ein Grundkoordinatensystem ein Hilfskoordinatensystem im Grund koordinatensystem gleichachsig verschoben wird, daß von zwei Grundpunkten im Grundkoordinatensystem die Winkel lagen des Meßpunktes in Bezug auf das Hilfskoordinatensystem mit Hilfe eines vom Nullpunkt des Hilfskoordinatensystems ausgehenden Lichtstrahls berührungslos durch Erfassung der Winkellage des Lichtstrahls in zwei Ebenen des Hilfskoordinatensystems bestimmt werden und daß die Koordinaten des Meßpunktes aus den Koordinaten der Grundpunkte und der jeweils in bezug auf die Grundpunkte ermittelten Winkellage des Meßpunktes im Hilfssystem errechnet wird.

Der Grundgedanke dieses Meßverfahrens besteht darin, daß der gesuchte Meßpunkt als Schnittpunkt von zwei oder mehr Geraden in dem durch das Grundkoordinatensystem X, Y, Z definierten Raum ermittelt wird. Hierzu bedient man sich des Hilfskoordinatensystems X′, Y′, Z′, dessen Lage über seinen Ursprung bzw. über seinen Nullpunkt aufgrund seiner gleichachsigen Ausrichtung im Grundkoordinatensystem bei entsprechender Verschiebung einfach zu erfassen ist. Der Nullpunkt des Hilfskoordinatensystems bleibt immer im Ab stand zu der zu messenden Fläche und ist daher problemlos zugänglich. Der Nullpunkt bildet zugleich für die jeweilige Messung den sogenannten Grundpunkt, von dem aus nun der Licht strahl auf den zu erfassenden Meßpunkt gerichtet wird. Da der Meßpunkt kontrastbildend, beispielsweise reflektierend, ausgebildet ist, läßt sich der Meßpunkt P mit Hilfe eines scharfen Lichtstrahles - vorzugsweise eines Laserlichtstrah les - exakt einpeilen. Die Winkellage des Lichtstrahles, ebenso auch das Hilfskoordinatensystem, lassen sich nun durch die Ablesung zweier Winkel ohne weiteres erfassen. Für den einzumessenden Meßpunkt P werden nun nach Verschiebung des Hilfskoordinatensystems in einen zweiten Grundpunkt wiederum die Koordinaten des durch den Nullpunkt des Hilfskoordinaten systems definierten Grundpunktes erfaßt, sowie die Winkellage des vom Nullpunkt zum Meßpunkt P weisenden Lichtstrahles durch die Messung zweier Winkel erfaßt. Da der Abstand der beiden Grundpunkte voneinander bekannt ist und die Winkel lagen der beiden für die Einteilung des Meßpunktes P gemes senen Lichtstrahlen ebenfalls bekannt sind, läßt sich nunmehr die Lage des Meßpunktes P aus diesen Meßwerten rechnen. Die "Länge" r des jeweiligen Lichtstrahles zwischen dem Nullpunkt des Hilfskoordinatensystems in seiner Stellung am Grundpunkt ergibt sich dann bezogen auf das Hilfskoordinatensystem nach den Gleichungen

X′ = X_α · cos α = r · cos α · cos β

Z′ = X_α · sin α = r · sin α · cos β

Als weitere Werte kommen hier noch die jeweiligen Koordinaten des Grundpunktes 1 im Grundkoordinatensystem hinzu, so daß die Lage des Punktes in dem durch das Grundkoordinatensystem definierten Raum wie folgt definiert ist:

X = X_L + r cos α · cos β

Y = X_L + r sin β

Z = Z_L + r sin α · cos β

wobei die Koordinaten X_L, Y_L und Z_L die Koordinaten des Null punktes des Hilfskoordinatensystems im Grundkoordinatensystems sind. Da der vorstehend beschriebene Meßvorgang nun von zwei Grundpunkten im Grundkoordinatensystem aus erfolgt, die je weils definiert sind durch die Koordinaten des Nullpunktes des Hilfskoordinatensystems, dann ergibt sich für einen Meßpunkt P mit den zu bestimmenden Koordinaten X, Y und Z aufgrund der Anpeilung von zwei Grundpunkten aus folgendes Gleichungssystem:

X_L1 + r₁ cos α₁ cos β₁ = X = X_L2 + r₂ cos α₂ cos β₂ (1)

Y_L1 + r₁ · sin β₁ = Y = Y_L2 + r₂ sin β₂ (2)

Z_L1 + r₁ · sin α₁ cos β₁ = Z = Z_L2 + r₂ sin α₂ cos β₂ (3)

Dabei sind die Größen X_L1, Y_L1, Z_L1, X_L2, Y_L2, Z_L2, sowie α₁, α₂, β₁ und β₂ gemessen. Die die "Länge" des Lichtstrahles zwischen Nullpunkt des Hilfskoordinatensystems und des Meßpunktes definierenden Größen r₁ und r₂ müssen nun durch das nachfolgende inhomogene lineare Gleichungssystem gelöst werden.

r₁ cos α₁ cos β₁ - r₂ cos α₂ cos β₂ + X_L1 - X_L2 = 0

r₁ sin β₁ - r₂ sin β₂ + Y_L1 - Y_L2 = 0

r₁ sin α₁ cos β₁ - r₂ sin α₂ cos β₂ + Z_L1 - Z_L2 = 0

Mit den aus diesem Gleichungssystem ermittelten Größen r₁ und r₂ lassen sich nun die gesuchten Koordinaten des Punktes X, Y und Z mit Hilfe der vorstehend angegebenen Gleichungen (1), (2) und (3) berechnen. Der besondere Vorteil dieses Verfahrens besteht nun darin, daß jeder zu erfassende Meßpunkt durch Anpeilung von zwei willkürlich in dem durch das Grundko ordinatensystem vorgegebenen Grundpunkten aus angepeilt werden kann und die einzelnen Meßwerte unmittelbar abgelesen werden können. Das beim bekannten Verfahren durch die Verwendung von Verlängerungen notwendige Addieren und/oder Subtrahieren, das schon aufgrund von Ablesefehlern und zusätzlich durch Rechenfehler bzw. Vorzeichenfehler zu erheblichen Fehlmessun gen führen kann, entfällt beim erfindungsgemäßen Verfahren, da immer eine direkte Ablesung gegeben ist. Die gemessenen Werte können dann in einfacher Weise mit modernen Rechnern verarbeitet werden. Diese Verfahrensweise führt dann zu dem weiteren Vorteil, daß das Ablesen durch eine Meßperson ent fallen kann, da über entsprechende elektronische Meßwertauf nehmer die einzelnen Längen der Koordinatenachsen sowie die beiden Winkel im Hilfskoordinatenkreuz unmittelbar als elek tronisch verarbeitete Daten erzeugt, abgespeichert und dann in einem angeschlossenen Rechner verarbeitet werden können.

Während es grundsätzlich möglich ist, die Anpeilung des Meß punktes mit Hilfe eines gebündelten Lichtstrahles vorzuneh men, ist die Verwendung eines Laserstrahles besonders vorteil haft, da hier unabhängig von der jeweiligen Lichtstrahllänge r ein definierter Lichtpunkt auf der mit dem Meßpunkt markier ten Oberfläche erzeugt wird. Da hier nur eine geringe Leucht dichte für den Laserstrahl benötigt wird, können Laser mit so geringer Leistung eingesetzt werden, daß hier eine Gesund heitsgefährdung des Bedienungspersonals nicht gegeben ist. Die Kontrastbildung kann durch einen Farbauftrag erfolgen. Da es bei Crash-Versuchen auf die Unversehrtheit der Oberflä che nicht ankommt reicht es aus, wenn der Meßpunkt durch einen Körnerschlag markiert wird, so daß hierdurch freige legte metallisch blanke Oberfläche reflektierend ist und so der betreffende Meßpunkt einfach anpeilbar ist.

Das vorstehend beschriebene Vermessungsverfahren wird nun in der Weise durchgeführt, daß zunächst das mit Meßpunkten markierte Fahrzeug auf der das Grundkoordinatensystem defi nierenden Meßplatte aufgestellt und die Meßpunkte des unver formten Fahrzeugs ausgemessen und die Meßwerte abgespeichert bzw. verarbeitet werden.

Nach dem Crash-Versuch wird dann das verformte Fahrzeug wie der auf die Meßplatte gesetzt, wobei es entgegen den herkömm lichen Verfahren nicht erforderlich ist, das Fahrzeug wieder genau in paralleler Ausrichtung zur Meßplattenachse auszurich ten, da durch die Verwendung einer Datenverarbeitungsanlage mit einem entsprechenden Programm die Achsensysteme des unverform ten Fahrzeugs einerseits und des verformten Fahrzeugs anderer seits parallelisiert werden können. Damit entfällt das zeit raubende und aufgrund der Verformungen sehr schwierige paralle le Ausrichten des verformten Fahrzeugs. Da ferner das zeitrau bende Protokollieren der einzelnen Meßwerte entfällt und lediglich die Anpeilung des zu erfassenden Meßpunktes P hin sichtlich seiner Winkellage sehr genau durchgeführt werden muß, während alle anderen Koordinatenpunkte automatisch vom System erfaßt werden, wird auch die manuelle Arbeit erheblich vereinfacht und so das Durchmessen erheblich beschleunigt. Dies erlaubt es dann auch, sehr viel mehr Meßpunkte aufzubrin gen und auch die Meßpunkte an schwierig zugänglichen Stellen - beispielsweise im Motorraum oder auch im Fahrgastraum - unterzubringen. Die einzige Bedingung besteht darin, daß der Meßpunkt über den Lichtstrahl zugänglich sein muß.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Vermessung von Fahrzeugen, insbesondere zur Bestimmung der Auswirkung von Crash-Versuchen an Fahrzeugen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßfahrwerk vorgesehen ist, das in Richtung wenigstens einer Achse eines Grundkoordinatensystems verfahrbar ist, daß am Meßfahrwerk wenigstens ein erster und ein zweiter Meßschlitten angeordnet sind, die relativ zueinander und jeweils parallel zu einer der anderen Achsen des Grundkoordinatensystems verschiebbar sind, und die ein Hilfskoordinatensystem definieren und daß der zweite Meß schlitten mit einer Lichtquelle zur Erzeugung eines Licht strahles, vorzugsweise eines Lichtstrahles mit parallelem Strahlengang, versehen ist, wobei am zweiten Meßschlitten je ein Meßwertaufnehmer zur Erfassung der Winkellage der Richtung des Lichtstrahles in zwei Koordinatenebenen bezogen auf den Ausgangspunkt des Lichtstrahles vorgesehen sind und daß die Meßschlitten sowie das Meßfahrwerk selbst mit Meßauf nehmern zur Bestimmung der einzelnen Koordinatenabstände im Grund- und Hilfskoordinatensystem versehen sind, die mit einer Anzeige- und/oder Speichereinrichtung einer Datenver arbeitungsanlage in Verbindung stehen. Zweckmäßig ist es hierbei, wenn die Lichtquelle durch einen Laser gebildet wird.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einem Grundkoordinatensystem X, Y, Z einen zu erfassenden Meßpunkt P,

Fig. 2 die Lage des Meßpunktes P in einem dem Grundkoordinatensystem zugeordneten Hilfs koordinatensystem X′, Y′, Z′,

Fig. 3 perspektivisch und in vergrößerter Dar stellung die Anpeilung des Meßpunktes P aus dem Hilfskoordinatensystem,

Fig. 4 die Bestimmung der Winkellage eines zur Peilung verwendeten Lichtstrahles in der X′-Z′-Ebene,

Fig. 5 die Bestimmung der Winkellage des zur Peilung verwendeten Lichtstrahles in der um α verschwenkten X′-Y′-Ebene,

Fig. 6 in einer Überlagerung die Darstellung der Einpeilung des Meßpunktes P im Hilfskoordi natensystem X′, Y′, Z′ in beiden Winkellagen,

Fig. 7 eine Meßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in der Koordinatenposition gemäß Fig. 2,

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Meßschlit tens mit Meßwertaufnehmern zur Erfassung der Winkellage.

In Fig. 1 ist ein zu erfassender Meßpunkt an einem hier nicht näher dargestellten Raumkörper in bezug auf seine Koordinaten in einem durch eine Meßplatte 1 definierten Grundkoordinaten system X, Y, Z dargestellt. Die Raumkoordinaten X, Y, Z des Punktes P sind unbekannt und sind durch eine berührende Mes sung, d. h. durch ein Abfahren der einzelnen, die Koordinaten des Punktes bestimmenden Achsen des Grundkoordinatensystems, nicht zu erfassen. Um hier berührungslos durch Anpeilen und einen anschließenden Rechenvorgang die Lage des Meßpunktes P erfassen zu können, ist dem Grundkoordinatensystem X, Y, Z ein Hilfskoordinatensystem X′, Y′, Z′ zugeordnet, das gleich achsig zum Grundkoordinatensystem und parallel zu den jewei ligen Achsen verschiebbar ist, so daß der Nullpunkt des Hilfs koordinatensystems durch die Koordinaten X_L, Y_L, Z_L im Grund koordinatensystem beschrieben wird, wie dies in Fig. 2 darge stellt ist. Damit besteht nun die Möglichkeit den Meßpunkt P zu definieren durch die Koordinaten X=X_L+X′, Y=Y_L+Y′ sowie Z=Z_L+Z′.

Da ebenso wie für das Grundkoordinatensystem auch für das Hilfskoordinatensystem die Koordinaten des Meßpunktes P nicht unmittelbar in bezug auf die einzelnen Achsen erfaßt werden können, wird nun die Lage des Meßpunktes P in der in Fig. 3 schematisch dargestellten Weise mit Hilfe eines Lichtstrahles angepeilt. Hierzu wird von einem ersten Grundpunkt G₁ mit den Koordinaten X′₁, Y′₁, Z′₁ der Punkt P angepeilt und hier bei zum einen der Erhöhungswinkel α₁ gegenüber X′-Y′-Ebene gemessen und anschließend der Winkel β₁ gegenüber der Achse X′ in der um den Winkel α₁ um die Y′-Achse hochgeschwenkten X′-Y′-Ebene. Anschließend wird dann in der hochgeschwenkten Ebene der Winkel β₁ gemessen. Die erfaßten Werte X₁, Y₁, Z₁ sowie α₁ und β₁ werden abgespeichert. Anschließend wird von einem zweiten Grundpunkt G₂, der beispielsweise - wie hier dargestellt - durch Verschieben auf der X′-Achse eingenommen wird, der vorstehend beschriebene Vorgang für den Punkt G₂ mit den Koordinaten X′₂, Y′₂ und Z′₂ wiederholt, wobei hier der Punkt P über den Lichtstrahl r₂ angepeilt wird, dessen Winkellage - wie vorstehend beschrieben - durch die Winkel α₂ und β₂ definiert wird.

In Fig. 4 ist die in Fig. 3 dargestellte Einstellung der Pei lungswinkel für den Winkel α und in Fig. 5 für den Winkel β dargestellt. Fig. 6 zeigt in einer Überlagerung aus Fig. 4 und Fig. 5 die endgültige "Einpeilung" des Punktes P, mit seinen Koordinaten in bezug auf das Hilfskoordinatensystem - beispielsweise für den Grundpunkt G₁ - gemäß Fig. 3. Zum besseren Verständnis von Fig. 6 ist die in Fig. 4 und 5 dargestellte, um den Winkel α hochgeschwenkte Meßebene 2 zur Messung des Winkels β gekennzeichnet.

Der sich aus den Fig. 1 bis 6 in den einzelnen Schritten ergebende Meßvorgang führt für die Koordinaten X, Y, Z des Punktes P zu dem Gleichungssystem

X_L1 + r₁ cos α₁ cos β₁ = X = X_L2 + r₂ cos α₂ cos β₂ (1)

Y_L1 + r₁ · sin β₁ = Y = Y_L2 + r₂ sin β₂ (2)

Z_L1 + r₁ · sin α₁ cos β₁ = Z = Z_L2 + r₂ sin α₂ cos β₂ (3)

wobei lediglich die Länge der Lichtstrahlen r₁ und r₂ nicht gemessen werden kann, sondern auszurechnen sind. Die Längen r₁ und r₂ lassen sich jedoch durch das nachfolgend wiederge gebene lineare Gleichungssystem lösen:

r₁ cos α₁ cos β₁ - r₂ cos α₂ cos β₂ + X_L1 - X_L2 = 0

r₁ sin β₁ - r₂ sin β₂ + Y_L1 - Y_L2 = 0

r₁ sin α₁ cos β₁ - r₂ sin α₂ cos β₂ + Z_L1 - Z_L2 = 0

so daß mit den so gewonnenen Größen für r₁ und r₂ sich mit Hilfe der Gleichungen (1), (2), (3) die gesuchten Koordinaten H, Y, Z des Punktes P berechnen lassen. Dieser Rechenvorgang muß nun für jeden vorgegebenen Meßpunkt an dem Raumkörper, beispielsweise einem Fahrzeug, durchgeführt werden.

In Fig. 7 ist nun in vereinfachter Form eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. Diese besteht im wesentlichen aus der Meßplatte 1, die das Grundkoordinaten system X, Y, Z definiert. An der Meßplatte ist ein Meßfahr werk 3 in Richtung der X-Achse verfahrbar, wobei das Meßfahr werk 3 mit Meßwertaufnehmern versehen ist, die den Abstand X des Meßfahrwerkes 3 zum Ursprung des Grundkoordinatensy stems erfassen und als Meßsignal vorhalten. Am Meßfahrwerk 3 ist ein erster Meßschlitten 4 angeordnet, der in Richtung einer zur Z-Achse des Grundkoordinatensystems parallelen Z-Achse verschiebbar ist. Auch hier ist wieder ein Meßwert aufnehmer vorgesehen, der unmittelbar den Abstand des Meß schlittens in Z-Richtung erfaßt. Mit dem Meßschlitten 4 ist ein Meßschlitten 5 verbunden, der in Richtung einer zur Y-Achse des Grundkoordinatensystems parallelen Hilfsachse verschiebbar ist, und der ebenfalls mit einem Meßwertauf nehmer in Verbindung steht, der unmittelbar den Abstand eines Endpunktes L des Meßschlittens 5 in bezug auf die Z-Achse erfaßt. Der Endpunkt L definiert hierbei den Ur sprungs- bzw. Nullpunkt des vorstehend beschriebenen Hilfs koordinatensystems X′, Y′ und Z′, wie es vorstehend in Fig. 2 dargestellt ist.

In bezug auf den Punkt L und das hierdurch definierte Hilfs koordinatensystem, das die gleiche Orientierung besitzt wie das Grundkoordinatensystem, ist nun der Ausgangspunkt eines Lichtstrahles r. Die Lichtquelle ist hierbei am Meß schlitten 5 so befestigt, daß sie einmal um die Achse Y′ des Hilfskoordinatensystems zur Erfassung des Winkels α verschwenkbar ist und zum anderen um eine senkrecht zu der Ebene X′, Y′, die um die Y′-Achse verschwenkbar ist, stehen de Achse Zα verschwenkbar ausgebildet ist. Der prinzipielle Aufbau dieses Winkelmeßkopfes wird nachstehend noch näher erläutert.

Aus Fig. 7 ist nun abzulesen, daß durch Verschiebung des Meßfahrwerkes 3 sowie der Meßschlitten 4 und 5 in beliebi gem Abstand zu einem zu messenden Punkt P jeweils ein erster Grundpunkt G₁ und nach Einpeilung des Punktes P und Erfassung aller Koordinaten und Winkeldaten ein zweiter Grundpunkt G₂ angefahren werden kann. Hierbei ist es nicht erforderlich, daß der zweite Grundpunkt G₂ nun ausschließlich durch Ver schiebung in der X-Achse oder der Y-Achse angefahren werden kann. Es kann hierbei, infolge der automatischen Erfassung der Koordinaten des jeweiligen Grundpunktes, in bezug auf das Grundkoordinatensystem der den zweiten Grundpunkt defi nierende Punkt L des Meßschlittens 5 im Raum angefahren wer den.

Das Meßfahrwerk 3 kann nun so ausgebildet sein, daß es nicht nur in Richtung der X-Achse, sondern auch in Richtung der Y-Achse bzw. der Z-Achse des Grundkoordinatensystems verfahr bar ausgebildet ist, wobei hier jeweils entsprechende - den einzelnen Achsen zugeordnete Meßwertaufnehmer, vorhanden sind. Die Anordnung des Winkelmeßkopfes 6 ist hierbei so getroffen, daß dieser auch "rückwärts", d. h. auch in Rich tung auf die Z-Achse verschwenkbar ist, so daß auch Punkte im Innenraum des zu messenden Raumkörpers gemessen werden können.

In Fig. 8 ist der prinzipielle Aufbau des Winkelmeßkopfes 6 näher erläutert. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Grundkörper 7, der verdrehbar an einer Halterung 8 gelagert ist. Über die Halterung 8 ist der Winkelmeßkopf 6 mit dem Meßschlitten 5 starr verbunden. Über einen Meßaufnehmer 9 kann nun die Winkellage des Grundkörpers 7 gegenüber der Halterung 8 bei einer Drehung um die Achse Y′ erfaßt werden.

Auf der der Halterung 8 abgekehrten Seite ist der Grundkörper gabelförmig ausgebildet und mit einer Trägerwelle 10 ver sehen, die über einen Stellgriff 11 um die Achse X′ drehbar ist. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß sich die Achsen X′ und Y′ schneiden. Auf der Trägerwelle 10 ist eine Lichtquelle 12, beispielsweise ein Laser, befestigt, der so ausgelegt ist, daß der von der Lichtquelle 12 ausgehende Strahl in jeder beliebigen Winkelstellung der Trägerwelle durch den Schnittpunkt der beiden Achsen X′ und Y′ verläuft. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Trägerwelle so eingestellt, daß ein angenommener Lichtstrahl senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Die Trägerwelle 10 ist mit einem Winkelmeßaufnehmer 13 verbunden, durch den die Winkelstellung der Lichtquelle 12 gegenüber dem Grundkörper 7 erfaßt werden kann. Der Kreuzungspunkt der beiden Achsen X′ und Y′ sowie des Lichtstrahles definiert hierbei den Punkt L, der den Ausgangspunkt des Peilstrahles r bildet (vgl. Fig. 7), und der zugleich in seiner Lage zum Meßschlitten 5 genau festge legt ist.

Vorstehend wurde die Vorrichtung in einer Ausgestaltung be schrieben, wie sie für kleinere Fahrzeuge, beispielsweise Personenkraftwagen, einsetzbar ist. Bei Lastkraftwagen, beispielsweise Tank- oder Silofahrzeugen, können die Meß punkte in größerem Abstand und/oder in geringerer Zahl ange bracht werden, so daß auf eine aufwendige Ausrüstung des Meßfahrwerks 3 mit kontinuierlich anzeigenden Meßwertaufneh mern zur Bestimmung der Position auf der X-Achse im Grund koordinatensystem verzichtet werden kann.

Für diesen Einsatzfall wird die Vorrichtung in eine in Rich tung der X-Achse des Grundkoordinatensystems ausgerichtete Meßschiene abgewandelt, die in fest vorgegebenen Abständen, beispielsweise in Abständen von 0,5 m, markiert ist. Die Vorrichtung, die bis auf die Abwandlung im Bereich des Meß fahrwerks der an Hand von Fig. 7 beschriebenen Vorrichtung entspricht, wird nun für die jeweilige Messung jeweils genau auf die Markierungen der Meßschiene gesetzt, so daß die Winkellagen jeweils von zwei Meßpunkten P, wie vorbeschrieben, erfaßt werden können. Lediglich die durch die Markierungen auf der Meßschiene vorgegebenen X-Koordinaten des Grundkoordi natensystems müssen entweder zusätzlich eingegeben werden oder sind bei einer rechnergestützten Auswertung bereits in das Programm eingegeben.

Vorstehend wurde das Verfahren und die zur Durchführung vor gesehene Vorrichtung in seiner Anwendung zur Bestimmung der an Fahrzeugen in einem Crash-Versuch entstandenen Verformun gen beschrieben. Die Anwendung dieses Verfahrens ist jedoch nicht auf das beschriebene Anwendungsbeispiel beschränkt. Es läßt sich mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens wegen der erzielbaren hohen Genauigkeit auch für andere Verfor mungsuntersuchen anwenden, da mit einer Maßabweichung von höchstens etwa 0,5 mm pro Koordinatenachse gerechnet werden kann. Als weitere Anwendungsfälle kommen hierbei Crash- und Fallversuche mit Transportbehältern, beispielsweise Trans portbehältern für radioaktives Material, Verformungen an Stahlkonstruktionen oder dgl. in Betracht. Bei der Untersu chung von Gebäuden muß wegen der größeren Abstände aller dings mit einem stärkeren Laser unter Beachtung der erfor derlichen Schutzmaßnahmen gearbeitet werden.

Claims

1. Verfahren zur Vermessung von Fahrzeugen, insbesondere zur Bestimmung der Auswirkungen von Crash-Versuchen, dadurch gekennzeichnet, daß der zu vermessende Bereich des Fahrzeugs mit wenigstens einem unter Beleuchtung kon trastbildenden Meßpunkt (P) versehen wird, daß zur Bestim mung der Lage des Meßpunktes in bezug auf ein Grundkoordi natensystem ein Hilfskoordinatensystem gleichachsig im Grundkoordinatensystem verschoben wird, daß von zwei Grund punkten (G₁, G₂) im Grundkoordinatensystem die Winkellage des Meßpunktes (P) in bezug auf das Hilfskoordinatensystem mit Hilfe eines vom Nullpunkt (L) des Hilfskoordinatensy stems ausgehenden Lichtstrahls (r) berührungslos durch Er fassung der Winkellage des Lichtstrahles (r) in zwei Ebenen des Hilfskoordinatensystems bestimmt wird und daß die Koor dinaten des Meßpunktes (P) aus den Koordinaten der Grund punkte (G₁, G₂) und der jeweils in bezug auf die Grundpunk te (G₁, G₂) ermittelten Winkellage des Meßpunktes (P) im Hilfskoordinatensystem errechnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Quelle für den Lichtstrahl ein Laser verwendet wird.

3. Vorrichtung zum Vermessen von Fahrzeugen, insbesondere zur Bestimmung der Auswirkungen von Crash-Versuchen mit Hilfe des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Meßfahrwerk (3) vorgesehen ist, das in Richtung wenigstens einer Achse (X, Y, Z) im Grundkoordina tensystem bewegbar ist, daß an dem Meßfahrwerk (3) wenig stens ein erster und ein zweiter Meßschlitten (4, 5) ange ordnet sind, die jeweils parallel zu jeweils einer der Achsen (X, Y, Z) des Grundkoordinatensystem verschiebbar sind und die ein Hilfskoordinatensystem (X′, Y′, Z′) definieren und daß der zweite Meßschlitten (5) mit einer Lichtquelle (12) zur Erzeugung eines Lichtstrahles, vorzugsweise eines Licht strahles mit parallelem Strahlengang, versehen ist, wobei am zweiten Meßschlitten (5) je ein Meßaufnehmer (9, 13) zur Erfassung der Winkellage der Richtung des Lichtstrahles in zwei Koordinatenebenen bezogen auf den Ausgangspunkt (L) vorgesehen sind und daß die Meßschlitten (4, 5) sowie das Meßfahrwerk (3) selbst mit Meßaufnehmern zur Bestimmung der einzelnen Koordinatenabstände im Grund- und Hilfskoordinaten system versehen sind.