[發(fā)明專利]三維四輪定位儀及其測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410331136.0
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104132818A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁國遠(yuǎn);郭會文;吳新宇;周艷;王歡;王倩倩
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號: G01M17/013
• 分類號: G01M17/013
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及定位檢測裝置，特別是涉及一種三維四輪定位儀及其測量方法。

背景技術(shù)

按照汽車技術(shù)理論，輪胎安裝到車身上必須符合一定的角度要求，其中最主要的角度有前束角、外傾角、主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角等。車輛在行駛一段時間后，這些參數(shù)可能會發(fā)生改變，影響車輛的使用性能，需要對車輛進(jìn)行重新測量和調(diào)整。

傳統(tǒng)的測量方式是將反光標(biāo)靶安裝在汽車輪胎上，且將工業(yè)攝像機(jī)對準(zhǔn)反光標(biāo)靶進(jìn)行拍照，然后對拍攝的圖像進(jìn)行處理計算出汽車輪胎的定位參數(shù)，該定位參數(shù)包括前束角、外傾角、主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角等。因傳統(tǒng)的反光標(biāo)靶靶點(diǎn)較少，拍攝的反光標(biāo)靶圖像中靶點(diǎn)少，擬合得到的標(biāo)靶運(yùn)動擺線不準(zhǔn)確，導(dǎo)致求取的輪胎的定位參數(shù)不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對傳統(tǒng)的測量方式測量的定位參數(shù)不準(zhǔn)確的問題，提供一種能提高測量準(zhǔn)確性的三維四輪定位儀及其測量方法。

一種三維四輪定位儀，包括頂梁、攝像機(jī)和懸掛在所述頂梁上的軌道平臺，所述三維四輪定位儀還包括固定架、反光標(biāo)靶、顯示設(shè)備和主機(jī)，所述攝像機(jī)安裝在所述軌道平臺上，所述固定架將所述反光標(biāo)靶固定安裝在多個輪胎上，且所述反光標(biāo)靶位于所述攝像機(jī)的拍攝視角內(nèi)；所述主機(jī)分別與所述攝像機(jī)和顯示設(shè)備相連；所述反光標(biāo)靶上設(shè)有兩個兩種不同顏色交錯的方塊圖案和位于反光標(biāo)靶中心的正弦塊圖案，且所述兩個方塊圖案被所述正弦塊圖案分隔；所述攝像機(jī)用于采集所述反光標(biāo)靶，得到包含所述方塊圖案和正弦塊圖案的標(biāo)靶圖像，并將所述標(biāo)靶圖像發(fā)送給所述主機(jī)；所述主機(jī)用于對所述標(biāo)靶圖像進(jìn)行處理，得到輪胎的定位參數(shù)，根據(jù)所述定位參數(shù)得到輪胎相應(yīng)的三維姿態(tài)，并將所述輪胎的三維姿態(tài)發(fā)送到所述顯示設(shè)備；所述顯示設(shè)備還用于顯示輪胎的三維姿態(tài)。

在其中一個實(shí)施例中，所述主機(jī)還用于預(yù)先建立平面標(biāo)靶特征點(diǎn)在空間坐標(biāo)系下坐標(biāo)與圖像中對應(yīng)像素點(diǎn)圖像坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)所述對應(yīng)關(guān)系計算出反光標(biāo)靶相對于攝像機(jī)的三維姿態(tài)，通過計算一組標(biāo)靶圖像得到反光標(biāo)靶相對攝像機(jī)的連續(xù)三維姿態(tài)變化，對所述反光標(biāo)靶相對于攝像機(jī)的連續(xù)三維姿態(tài)變化進(jìn)行擬合得到反光標(biāo)靶的運(yùn)動擺線，根據(jù)所述運(yùn)動擺線計算得到輪胎的旋轉(zhuǎn)中心向量，將所述旋轉(zhuǎn)中心向量投射到車輛的運(yùn)動平面，根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)中心向量之間的夾角，求出輪胎的定位參數(shù)。

在其中一個實(shí)施例中，所述主機(jī)根據(jù)所述對應(yīng)關(guān)系計算出反光標(biāo)靶相對于攝像機(jī)的三維姿態(tài)包括：對所述標(biāo)靶圖像處理求取兩種不同顏色的方塊的角點(diǎn)和正弦塊邊緣曲線，以標(biāo)靶平面為XY平面，垂直于所述XY平面為Z平面，建立三維坐標(biāo)系，根據(jù)所述反光標(biāo)靶大小和圖案尺寸推算得到角點(diǎn)的三維坐標(biāo)和正弦塊邊緣曲線的三維坐標(biāo)，并計算角點(diǎn)在所述標(biāo)靶圖像中的坐標(biāo)和所述正弦塊邊緣曲線在所述標(biāo)靶圖像中的坐標(biāo)，根據(jù)所述角點(diǎn)的三維坐標(biāo)以及角點(diǎn)在所述標(biāo)靶圖像中的坐標(biāo)，建立反光標(biāo)靶相對攝像機(jī)三維姿態(tài)的等式方程，根據(jù)所述正弦塊邊緣曲線的三維坐標(biāo)以及所述正弦塊邊緣曲線在所述標(biāo)靶圖像中的坐標(biāo)，對所述標(biāo)靶圖像中所述正弦塊邊緣曲線進(jìn)行傅里葉變換，根據(jù)所述傅里葉變換系數(shù)建立反光標(biāo)靶相對攝像機(jī)三維姿態(tài)的等式方程，求解兩個等式方程得到兩組反光標(biāo)靶相對攝像機(jī)的三維姿態(tài)參數(shù)，融合兩組反光標(biāo)靶相對攝像機(jī)的三維姿態(tài)參數(shù)得到最終的反光標(biāo)靶相對攝像機(jī)的三維姿態(tài)參數(shù)。

在其中一個實(shí)施例中，所述攝像機(jī)垂直安裝在所述軌道平臺上，且所述攝像機(jī)的拍攝視角對著所述反光標(biāo)靶，所述攝像機(jī)可在所述軌道平臺上滑動；所述軌道平臺相對于所述頂梁進(jìn)行升降；所述兩種不同顏色包括黑色和白色。

在其中一個實(shí)施例中，所述三維四輪定位儀還包括安裝在所述軌道平臺上的補(bǔ)光設(shè)備，所述補(bǔ)光設(shè)備用于照射所述反光標(biāo)靶。

在其中一個實(shí)施例中，所述攝像機(jī)還用于同時采集多個輪胎的反光標(biāo)靶，得到各個輪胎的包含所述方塊圖案和正弦塊圖案的標(biāo)靶圖像，并將所述各個輪胎的標(biāo)靶圖像發(fā)送給所述主機(jī)；所述主機(jī)還用于對各個輪胎的所述標(biāo)靶圖像進(jìn)行處理，得到各個輪胎的定位參數(shù)。

一種三維四輪定位儀的測量方法，包括以下步驟：

提供三維四輪定位儀，所述三維四輪定位儀包括頂梁、攝像機(jī)和懸掛在所述頂梁上的軌道平臺、固定架、反光標(biāo)靶、顯示設(shè)備和主機(jī)，所述攝像機(jī)安裝在所述軌道平臺上，所述主機(jī)分別與所述攝像機(jī)和顯示設(shè)備相連，所述反光標(biāo)靶上設(shè)有兩個兩種不同顏色交錯的方塊圖案和位于反光標(biāo)靶中心的正弦塊圖案，且所述兩個方塊圖案被所述正弦塊圖案分隔；

將車輛置于所述頂梁下方，且所述頂梁與所述車輛車體縱向軸平行，通過所述固定架將所述反光標(biāo)靶固定安裝在所述車輛的多個輪胎上，且所述反光標(biāo)靶位于所述攝像機(jī)的拍攝視角內(nèi)；