Masterarbeit Sören Loges

Titel der Arbeit:

Analyse der geometrischen Stabilität eines fahrzeugfesten Stereokamerasystems zur Bildsequenzanalyse in der Fahrzeugsicherheit

Betreuer: Dr.-Ing. K. Raguse (Volkswagen AG), Dr.-Ing. D. Schneider

Beschreibung:

Im Rahmen der Entwicklung von Fahrzeugen werden in der Automobilindustrie Sicherheitsversuche durchgeführt. Anhand von Crashtests oder Versuchen an Beschleunigungsschlitten werden eine Verformung der Struktur und der Insassenschutz untersucht. Um möglichst viele Daten aus den Versuchen zu gewinnen, haben sich zur Erfassung von räumlichen Bewegungen photogrammetrische Verfahren unter dem Einsatz von Hochgeschwindigkeitskameras etabliert. Diese ermöglichen die präzise Erfassung der dynamischen Vorgänge von Fahrzeugkarosse, Dummy und Aggregat sowie die anschließende Berechnung von Deformationen und Trajektorien. Die verwendeten photogrammetrischen Verfahren basieren auf einem statischen Aufbau der Kamerasysteme, der bedingt durch den Versuchsaufbau eine Limitierung des Sichtfeldes verursacht. Für Bereiche im Fahrzeuginneren, die nicht durch Türen oder Fenster eingesehen werden können, ist eine 3D-Bildsequenzanalyse mit statischem Aufbau nicht möglich. Um gänzlich nach außen verdeckte Punkte auszuwerten, schafft ein fahrzeugfestes Stereokamerasystem Abhilfe, das im Innenraum des Fahrzeuges platziert wird und eine Sicht frei von Verdeckungen auf die Vorgänge ermöglicht. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Eignung eines mitfahrenden Stereokamerasystems für seinen Einsatz in Versuchen der Fahrzeugsicherheit untersucht.

 

Um die Auswirkung verschiedener Beschleunigungen auf die Messgenauigkeit des Kamerasystems zu untersuchen, wurden Versuche an Beschleunigungsschlitten durchgeführt. Als Ziel diente ein in sich starres Passpunktfeld, sodass Veränderungen in den gemessenen Koordinaten auf eine geometrische Veränderung des Aufnahmesystems zurückzuführen war. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigten, dass Beschleunigungen eine Veränderung der Messgenauigkeit des Kamerasystems verursachen, und ein Maßstabsfehler das mit ausreichender Messgenauigkeit erfassbare Messvolumen einschränkt (Abb 2).

Im nächsten Schritt wurde untersucht, wie sich die einzelnen Orientierungsparameter während der Beschleunigungsphase verändern und ob ihre Neubestimmung während eines Versuchs eine Möglichkeit zur Genauigkeitssteigerung der Messergebnisse bietet. Realisiert wurde dies durch die Implementierung eines Rückwärtsschnitts mit erweitertem funktionalen Modell, sodass über alle Zeitabschnitte der Bildsequenz die Parameter neu bestimmt werden konnten. Die Ergebnisse zeigten, dass die Neubestimmung der Parameter eine große Genauigkeitssteigerung bei der Vermessung der Objektpunkte bewirkt und im praktischen Einsatz durchgeführt werden sollte (Abb 3). Jedoch beruht die implementierte Neuberechnung auf einem hierfür optimierten Passpunktfeld, das während eines realen Versuchs nur bedingt angelegt werden kann. Zum praktischen Einsatz bedarf es daher einer Lösung, die Passpunkte auf mögliche Deformationen untersucht und ebenfalls Verknüpfungspunkte mit in die Berechnung einbringt, um die Anzahl an benötigten Passpunkten zu reduzieren.