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IAPG: Projekte

Projekt „Photogrammetrische Freiformerfassung für dynamische Hochgeschwindigkeitsaufnahmen im Fahrzeugsicherheitsversuch“

Projekt von Thomas Luhmann, Folkmar Bethmann, Christian Rolfs und Anna Maria Meyer

  • Förderung durch das Programm "Praxisnahe Forschung und Entwicklung an niedersächsischen Fachhochschulen" der AGIP
  • Laufzeit: 01.10.2006 - 28.02.2009
  • Kooperationspartner: Volkswagen AG und Weinberger

Ausgangssituation

Fahrzeugsicherheitsversuche (Crashversuche) sind ein unabdingbarer Bestandteil der Fahrzeugentwicklung im Automobilbau. Durch ständige Optimierung der aktiven und passiven Fahrzeugsicherheit ist es gelungen, die Anzahl Verkehrstoter von 21.000 (1970) auf heutzutage etwa 5.800 (5.844 im Jahr 2004) zu senken.

 Hochgeschwindigkeitskamera (Weinberger)

Besondere technische Schwierigkeiten liegen in der 3D-Vermessung des Verformungsprozesses bei einem Aufprallversuch, wenn der Prozess mit einer zeitlichen Auflösung von 1000 Hz oder mehr aufgelöst werden soll. Zur bildhaften Aufnahme schneller Vorgänge werden heute Highspeed-Kameras eingesetzt, deren Bildfolgen photogrammetrisch und damit dreidimensional ausgewertet werden können.

Dabei werden bis heute ausschließlich signalisierte Objekte vermessen, d.h. in den Bildfolgen werden diskrete, gut erkennbare Marken gemessen, die dann in ihrer dreidimensionalen Position bestimmt werden können.

Zukünftig gilt es jedoch, auch in nicht signalisierten Szenen flächenhafte Verformungszustände zu bestimmen. Als Beispiel sei die Verformung einer Motorhaube oder eines Autodaches, die sich beim Aufprall eines Körpers ergibt, bzw. die Analyse der Fußraumintrusion beim Frontalcrash, genannt. Gesucht ist dabei die räumliche Deformation der Oberfläche über die Aufnahmesequenz im Bezug zum Fahrzeugkoordinatensystem.

Oberfläche mit Textur

Aus den Analysen der Versuche können Biomechaniker wertvolle Informationen über die Verletzungsgefahr des Menschen gewinnen, und die Fahrzeugkonstrukteure erhalten präzise Angaben über elastische Verformungen der Werkstücke.

Die flächenhafte Auswertung der Szenen kann prinzipiell mit bekannten Verfahren der Stereobildzuordnung (Bildkorrelation) erfolgen. Voraussetzung sind jedoch geeignete Aufnahmebedingungen (möglichst parallele Aufnahmerichtungen), eine hinreichende Oberflächentextur und möglichst störungsfreie, stetige Oberflächen. Diese Voraussetzungen sind im angestrebten Anwendungsgebiet nur sehr begrenzt gegeben. Tatsächlich liegen im Nahbereich sehr häufig stark konvergente Aufnahmen vor, die Fahrzeugoberflächen sind häufig glatt und texturlos und werden während des Aufpralls stark verformt. So wird beispielsweise bei der Analyse der Fußraumintrusion eine fast homogene Fläche betrachtet. Die Lichtintensität im Messvolumen ist nur sehr begrenzt und die Kameras müssen aufgrund von Genauigkeitsanforderungen und möglicher Aufnahmekonstellation unter einem großen Konvergenzwinkel aufnehmen.

Ziel des Vorhabens

In Kooperation mit der Volkswagen AG und der Firma Weinberger soll in diesem Projekt ein Verfahren entwickelt werden, mit dem erstmals eine dreidimensionale dynamische Verformungsmessung für Highspeed-Sequenzen am Fahrzeug ermittelt werden können. Das Projekt soll dabei folgende Entwicklungsziele haben:

  • Verwendung hochauflösender Highspeed-Kameras
  • Erstellung synchronisierter Aufnahmeserien mit einer oder mehreren Kameras
  • geeignete Beleuchtung / Kaltlicht
  • Entwicklung eines Aufnahmesystems für enge Fahrzeugbereiche (Fußraum)
  • Entwicklung eines Oberflächenmessverfahrens (Bildmatching, Korrelation) mit robuster Erkennung von Störobjekten und Unstetigkeiten
  • Entwicklung eines dynamischen Visualisierungsprogramms zur Darstellung von Verformungsprozessen

 

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