專利名稱：一種不需要推車的3d四輪定位儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車四輪定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是ー種不需要推車的3D四輪定位儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在市場(chǎng)上常見的四輪定位儀，主要以激光式和3D居多，其他還有PSD和CXD等PSD四輪定位儀是ー種老式的傳統(tǒng)四輪定位儀，他利用激光在空氣中傳播是直線的特點(diǎn)，其設(shè)備主要配件是，四個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器能夠接收激光和發(fā)射激光，汽車進(jìn)行四輪定位監(jiān)測(cè)時(shí)，將四個(gè)傳感器掛在四個(gè)輪胎上，左側(cè)的傳感器的激光打在右側(cè)的傳感器上，傳感器的感光部件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成位置信號(hào)，輸入到電腦，從而完成定位監(jiān)測(cè)，同理，右 側(cè)的傳感器的激光燈打在左側(cè)的傳感器上，完成位置檢測(cè)，此傳感器對(duì)光的要求特別高，如白天和晚上光的變化大，干擾大，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)無法監(jiān)測(cè)，或者檢測(cè)誤差較大，零配件容易損壞等情況，但是現(xiàn)在有一定市場(chǎng)?，F(xiàn)有的推車的3D四輪定位儀操作原理是，汽車掛上目標(biāo)盤后，汽車前后各一人，此時(shí)點(diǎn)擊電腦記錄目標(biāo)盤當(dāng)前的狀態(tài)，然后在汽車前面的人，將汽車緩慢向后推車，大約推動(dòng)輪胎旋轉(zhuǎn)20°的走過的距離，此時(shí)電腦記錄當(dāng)前目標(biāo)盤的狀態(tài)，然后后面一人將車緩慢向前推，也是大約推動(dòng)輪胎旋轉(zhuǎn)20°走過的距離，推到原來的位置。此時(shí)電腦記錄當(dāng)前的目標(biāo)盤的狀態(tài)?？偣残枰昂髢纱瓮栖嚕?yàn)槠囕喬バ吞?hào)大小不一樣，所以輪胎直徑不一樣，所以推車距離不一樣(推車輪胎旋轉(zhuǎn)大約20° )，如果推車不到位，或者推過了，需要繼續(xù)推，直到推到需要的位置為止，因此操作非常復(fù)雜，市場(chǎng)上的3D四輪定位儀在做汽車四輪定位時(shí)需要往后推約20°，再往前推約20°，如果推不到位，需要多次前后推，操作復(fù)雜，且數(shù)據(jù)不精確，通過這種人工推車前后移動(dòng)，通過車體的前后位置的變化，求出四輪定位數(shù)據(jù)，時(shí)間短的約5分鐘能夠推好，時(shí)間長(zhǎng)的半個(gè)小時(shí)以上都未必推好，而且無法做輪胎補(bǔ)償。推車的3D四輪定位儀最早源于歐美等國(guó)家的產(chǎn)品，現(xiàn)在在歐美國(guó)家很普遍，在中國(guó)也很普遍，此定位儀采用圖像識(shí)別技術(shù)，利用高清晰度的エ業(yè)照相機(jī)采集掛在車輪目標(biāo)盤上的圖像信息，人工推到車輪前后移動(dòng)，求出其坐標(biāo)和角度。利用推車約20°前后目標(biāo)盤位置的變換來推算出汽車四輪定位數(shù)據(jù)。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01020677907. 9的新型四輪定位儀，在推車的3D四輪定位儀的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，此專利采用全數(shù)字CCD圖像技術(shù)，高精度橫向4點(diǎn)紅外發(fā)射在車體四邊形成32束全封閉光束測(cè)量并利用移動(dòng)傳感技術(shù)完成3D動(dòng)態(tài)圖像測(cè)量，因此四輪定位儀能夠快速準(zhǔn)確的完成前束，車輪外傾，主銷后傾，主銷內(nèi)傾及推力角，輪偏擺和軸距輪距長(zhǎng)度監(jiān)測(cè)等車輪定位參數(shù)的測(cè)定。此專利技術(shù)也是ー種需要推車的3D四輪定位儀。因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供ー種不需要推車的3D四輪定位儀。本發(fā)明的技術(shù)方案如下ー種不需要推車的3D四輪定位儀，包括圖像處理分析總模塊、汽車位置補(bǔ)償模塊、硬件參數(shù)補(bǔ)償模塊、兩個(gè)照相機(jī)、四個(gè)有規(guī)則圖案的目標(biāo)盤，兩個(gè)照相機(jī)固定在照相機(jī)橫桿的左右兩端，左照相機(jī)同時(shí)拍攝固定在左前輪的目標(biāo)盤和固定在左后輪的目標(biāo)盤，右照相機(jī)同時(shí)拍攝固定在右前輪的目標(biāo)盤和固定在右后輪的目標(biāo)盤；照相機(jī)上裝有高亮度的發(fā)射不可見光led燈組；控制兩個(gè)照相機(jī)抓取到目標(biāo)盤彩色圖片，在圖像處理分析總模塊中利用opencv將此彩色圖片轉(zhuǎn)換為黑白圖片，然后獲取此目標(biāo)盤輪廓，在3D成像空間分析模塊中分析獲得目標(biāo)盤輪廓的3D成像空間坐標(biāo)，經(jīng)過笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)即得目標(biāo)盤在空間的位置，根據(jù)該目標(biāo)盤在空間的位置即可計(jì)算獲得四輪定位數(shù)據(jù)，然后在汽車位置補(bǔ)償模塊進(jìn)行汽車位置補(bǔ)償，最后在硬件參數(shù)補(bǔ)償模塊中進(jìn)行硬件參數(shù)補(bǔ)償，此時(shí)經(jīng)過補(bǔ)償后的四輪定位數(shù)據(jù)才是真正的汽車四輪定位數(shù)據(jù)，即可在數(shù)據(jù)顯示模塊顯示，并記錄、打印。
所述的3D四輪定位儀，所述橫桿位于汽車前方位置，照相機(jī)橫桿長(zhǎng)度為1515_，橫桿方向垂直于舉升機(jī)托架或者地溝軌道；橫桿保持水平放置，橫桿與舉升機(jī)托架或者地溝軌道上的轉(zhuǎn)角盤的中心距離水平方向是2700mm、垂直方向490mm，橫桿的中心與舉升機(jī)托架或地溝軌道在汽車前后方向的中心線相交。所述的3D四輪定位儀，所述的汽車前輪的兩個(gè)目標(biāo)盤為5*5 = 25個(gè)規(guī)則的黑圓方形矩陣，汽車后輪的兩個(gè)目標(biāo)盤為6*6 = 36個(gè)規(guī)則的黑圓方形矩陣。所述的3D四輪定位儀，所述目標(biāo)盤上只有兩種顏色全黑的圓和全白的底面，以每個(gè)目標(biāo)盤的內(nèi)下側(cè)(通過四爪夾具固定在在前后輪上以后，以靠近汽車的ー側(cè)為內(nèi)側(cè))黑圓為第一行第一列作為基準(zhǔn)，每個(gè)目標(biāo)盤在第二行第二列増加一個(gè)白圓，白圓的直徑約為黑圓直徑的一半，白圓的圓心以第二行第二列的黑圓的圓心為圓心，形成黒色圓環(huán)此白 圓為參照?qǐng)A。所述的3D四輪定位儀，所述汽車位置補(bǔ)償?shù)脑硎菍⒂?jì)算出來的四個(gè)目標(biāo)盤的中心點(diǎn)的位置作為汽車現(xiàn)在的位置，與汽車所在的舉升機(jī)托架或者地溝兩邊的軌道的位置進(jìn)行比較，將汽車現(xiàn)在的位置還原為平行于軌道或者是舉升機(jī)的托架的位置，進(jìn)行汽車位置數(shù)據(jù)補(bǔ)償，此步驟用于補(bǔ)償目標(biāo)盤在空間中的位置參數(shù)、軸距、輪距。所述的3D四輪定位儀，所述硬件參數(shù)補(bǔ)償是目標(biāo)盤的制作誤差參數(shù)，目標(biāo)盤的制作誤差參數(shù)在出廠時(shí)已經(jīng)通過標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定架標(biāo)定，存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，此時(shí)將求得的數(shù)據(jù)減去預(yù)先標(biāo)定的制作誤差參數(shù)，用于補(bǔ)償外傾角、前束角、輪距。所述的3D四輪定位儀，所述3D四輪定位儀還用于輪胎補(bǔ)償，輪胎補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ菍⑵囉门e升機(jī)托架舉起，四個(gè)輪胎處于懸空狀態(tài)，將四爪夾具夾在輪胎鋼圈的某ー個(gè)位置上，控制照相機(jī)抓取目標(biāo)盤圖片并進(jìn)行分析，將分析后的外傾角和前束角數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，然后取下四爪夾具，人工以汽車前進(jìn)方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)輪胎大約180°，再將四爪夾具夾在輪胎上，四爪夾具夾緊目標(biāo)盤，調(diào)節(jié)目標(biāo)盤圖案盡可能朝向汽車正前方，控制照相機(jī)抓取目標(biāo)盤圖片并分析，將分析后的外傾角和前束角數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中；將這兩次測(cè)量的外傾角和前束角分別取平均數(shù)，這就是輪胎補(bǔ)償后的外傾角和前束角。本產(chǎn)品能夠克服推車的3D四輪定位儀操作復(fù)雜缺陷，掛上目標(biāo)盤，不需推車，直接測(cè)試，使用非常簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)更為精確。針對(duì)市場(chǎng)上推車的3D四輪定位儀推車復(fù)雜的特點(diǎn)，本產(chǎn)品不需要推車，直接按上目標(biāo)盤測(cè)量。針對(duì)推車的3D四輪定位儀測(cè)量數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確的問題無法物理驗(yàn)證，本產(chǎn)品可以加上激光燈，通過物理驗(yàn)證，數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確。經(jīng)過多次驗(yàn)證，本產(chǎn)品測(cè)量數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)誤差完全能夠控制在0° 0.1°之內(nèi)，完全符合定位需求。本產(chǎn)品通過照相機(jī)成像，根據(jù)圖像和目標(biāo)盤的物理結(jié)構(gòu)，還原目標(biāo)盤在空間的位置，從而準(zhǔn)確計(jì)算出汽車的四輪定位數(shù)據(jù)，而推車的四輪定位利用推車前后標(biāo)靶的位置的變換來計(jì)算汽車的四輪定位數(shù)據(jù)。本產(chǎn)品可以外接打點(diǎn)的激光燈，通過光線在空氣中是直線傳播的特點(diǎn)，將點(diǎn)打到遠(yuǎn)處(譬如10米)通過空間的幾何變換來驗(yàn)證本產(chǎn)品的數(shù)據(jù)的精確性，而推車的3D四輪定位儀無法用物理方法驗(yàn)證，也就是說，推車的3D四輪定位儀算出的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，無法用物理方法來驗(yàn)證。
本產(chǎn)品使用技術(shù)和推車的3D四輪定位儀使用技術(shù)完全不同，推車的3D四輪定位儀利用汽車推車前后目標(biāo)盤位置的變化來推算汽車的四輪定位數(shù)據(jù)，本產(chǎn)品利用目標(biāo)盤的空間結(jié)構(gòu)來推算汽車四輪定位數(shù)據(jù)。


圖I為本發(fā)明不需要推車的3D四輪定位儀的整體流程圖；圖2為后傾角、內(nèi)傾角測(cè)試模塊流程圖；圖3為目標(biāo)盤空間位置示意圖；圖4為目標(biāo)盤結(jié)構(gòu)示意圖，4-1為正面視圖，4-2為側(cè)視圖；圖5為汽車四輪定位數(shù)據(jù)測(cè)量原理；
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例I本產(chǎn)品所用主要配件，一臺(tái)高配置電腦服務(wù)器，兩個(gè)高分辨率エ業(yè)數(shù)字照相機(jī)，照相機(jī)固定在照相機(jī)橫桿的兩端，橫桿位于汽車前方位置，照相機(jī)橫桿長(zhǎng)度為1515mm左右，橫桿方向垂直于舉升機(jī)托架或者地溝軌道。橫桿保持水平放置，橫桿與舉升機(jī)托架或者地溝軌道上的轉(zhuǎn)角盤的中心距離，水平方向大約是2700mm(實(shí)際操作時(shí)測(cè)量)。垂直方向約490mm,橫桿的中心盡可能與舉升機(jī)托架或地溝軌道在汽車前后方向的中心線相交。這樣兩個(gè)照相機(jī)分別可以拍攝到汽車的左輪和右輪，左照相機(jī)同時(shí)拍攝固定在左前輪的目標(biāo)盤和固定在左后輪的目標(biāo)盤，右照相機(jī)同時(shí)拍攝固定在右前輪的目標(biāo)盤和固定在右后輪的目標(biāo)盤。因?yàn)槠嚽拜喍ㄎ坏闹匾赃h(yuǎn)遠(yuǎn)大于后輪定位，因此ー些新車只做前輪定位能夠滿足需求。本產(chǎn)品可以只做前輪定位，就是只掛上前輪兩個(gè)目標(biāo)盤。這樣在滿足定位需求的同時(shí)更加簡(jiǎn)化了定位操作，而推車的3D四輪定位，推車時(shí)以后輪的某一個(gè)目標(biāo)盤為基準(zhǔn)判斷是否已經(jīng)推了車輪轉(zhuǎn)動(dòng)20°的距離，因此，推車的3D四輪定位必須掛四個(gè)目標(biāo)盤。操作復(fù)雜。
照相機(jī)水平方向放置，向下傾斜約8. 3°，照相機(jī)前端配備ー組高精度高斯廣角平面鏡頭，照相機(jī)上裝有高亮度的發(fā)射不可見光led燈組(約120個(gè))。四個(gè)有規(guī)則圖案的目標(biāo)盤。參考圖4，圖4為汽車前輪的兩個(gè)目標(biāo)盤，目標(biāo)盤上只有兩種顏色全黑的圓和全白的底面，汽車前輪的兩個(gè)目標(biāo)盤為5*5 = 25個(gè)規(guī)則的黑圓方形矩陣，汽車后輪的兩個(gè)目標(biāo)盤比前輪稍大，為6*6 = 36個(gè)規(guī)則的黑圓方形矩陣。以每個(gè)目標(biāo)盤的內(nèi)下側(cè)(安裝在前后輪上以后，以靠近汽車的ー側(cè)為內(nèi)側(cè))黑圓為第一行第一列作為基準(zhǔn)，每個(gè)目標(biāo)盤在第二行第二列増加一個(gè)白圓，白圓的直徑約為黑圓直徑的一半，白圓的圓心以第二行第二列的黑圓的圓心為圓心，形成黑色圓環(huán)，白圓的直徑約為黑圓直徑的一半，此白圓為參照?qǐng)A。在目標(biāo)盤位置發(fā)生移動(dòng)時(shí)，用此白圓為參照物比較前后位置的變化。目標(biāo)盤的白色部分是反光材料，能夠反射此不可見光。汽車兩個(gè)前輪分別放在兩個(gè)高強(qiáng)度轉(zhuǎn)角盤上，轉(zhuǎn)角盤上有圓角刻度和指針，在輪胎左右方向旋轉(zhuǎn)時(shí)可以讀出旋轉(zhuǎn)的角度。將方向盤回正，四個(gè)目標(biāo)盤通過高精度夾具夾在汽車四個(gè)輪胎鋼圈上。調(diào)節(jié)照相機(jī)鏡頭，讓更少的光進(jìn)入照相機(jī)中，打開發(fā)射不可見光的led燈，這樣目標(biāo)盤上白色的部分能夠反射此不可見光到照相機(jī)中，而其他部分則不能反射，這樣在照相機(jī)中就形成了黒白相間的圖像(黑的圖像為目標(biāo)盤上的黑圓)。讀取并記錄照相機(jī)的焦距等詳細(xì)參數(shù)，并將此參數(shù)保存在計(jì)算機(jī)中以備使用。照相機(jī)將照相機(jī)的位置參數(shù)保存在計(jì)算機(jī)中以備使用。參考圖1，為本發(fā)明不需要推車的3D四輪定位儀的整體流程圖，將汽車開到舉升機(jī)的托架上或者地溝的軌道上，汽車前輪盡可能的停在轉(zhuǎn)角盤的中心。將目標(biāo)盤通過四爪夾具掛在汽車輪胎鋼圈上。旋轉(zhuǎn)目標(biāo)盤(目標(biāo)盤軸可以自由360°旋轉(zhuǎn))，使目標(biāo)盤的圖案盡可能朝向汽車正前方。打開電腦，進(jìn)入四輪定位程序，輸入此車車號(hào)，根據(jù)汽車的型號(hào)從數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇此車型，那么電腦中就讀取了此車型的標(biāo)準(zhǔn)四輪定位數(shù)據(jù)。首先控制照相機(jī)抓取到照相機(jī)中的目標(biāo)盤彩色圖片，在圖像處理分析總模塊中利用opencv將此彩色圖片轉(zhuǎn)換為黑白圖片，然后獲取此目標(biāo)盤輪廓，在3D成像空間分析模塊中分析獲得目標(biāo)盤輪廓的3D成像空間坐標(biāo)，經(jīng)過笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)即得目標(biāo)盤在空間的位置，根據(jù)該目標(biāo)盤在空間的位置即可計(jì)算獲得四輪定位數(shù)據(jù)，然后在汽車位置補(bǔ)償模塊進(jìn)行汽車位置補(bǔ)償，最后在硬件參數(shù)補(bǔ)償模塊中進(jìn)行硬件參數(shù)補(bǔ)償，此時(shí)經(jīng)過補(bǔ)償后的四輪定位數(shù)據(jù)才是真正的汽車四輪定位數(shù)據(jù)，即可在數(shù)據(jù)顯示模塊顯示，并記錄、打印。工作人員此時(shí)可以根據(jù)電腦上檢測(cè)到的的四輪定位數(shù)據(jù)，跟標(biāo)準(zhǔn)的四輪定位數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行比較，調(diào)節(jié)汽車底盤，調(diào)整至汽車的四輪定位數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)的四輪定位數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，此時(shí)電腦會(huì)實(shí)時(shí)更新調(diào)整后的四輪定位數(shù)據(jù)。將汽車的后傾角、外傾角、前束角調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)的四輪定位數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，保存數(shù)據(jù)，以備下次查看。數(shù)據(jù)打印，將數(shù)據(jù)打印到紙上。本發(fā)明能夠測(cè)量汽車的前輪的內(nèi)傾角、后傾角、前輪和后輪的外傾角、前束角、整輛汽車的推力角、退縮角、左右軸距、前后輪距，還可以進(jìn)行輪胎補(bǔ)償。以下各實(shí)施例分別介紹其測(cè)量步驟及原理。 實(shí)施例2
參考圖2，測(cè)量前輪內(nèi)傾角、后傾角(選做，因?yàn)榈谝皇莾?nèi)傾后傾測(cè)試操作較為復(fù)雜，第二是方向盤手感舒適，不需要校正，因此多數(shù)修理師傅不做此項(xiàng)目)前輪的內(nèi)傾角和后傾角，內(nèi)傾角是指主銷軸與輪胎的夾角，后傾角是指主銷軸與地球重力方向的夾角，主銷內(nèi)傾角和后傾角的測(cè)量方法是，回正方向盤點(diǎn)擊電腦記錄當(dāng)前的目標(biāo)盤狀態(tài)，控制照相機(jī)抓取目標(biāo)盤圖片并分析，將分析后的外傾和前束數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，然后向左旋轉(zhuǎn)方向盤，讓兩只前輪旋轉(zhuǎn)β° (此度數(shù)為已知，轉(zhuǎn)角盤上有圓角刻度，可以通過轉(zhuǎn)角盤自帶的指針讀取 。一般選擇20°，視具體情況而定)，此時(shí)再次點(diǎn)擊電腦記錄當(dāng)前的目標(biāo)盤的狀態(tài)，控制照相機(jī)抓取目標(biāo)盤圖片并分析，將分析后的外傾和前束數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，然后再向右旋轉(zhuǎn)方向盤讓兩只前輪旋轉(zhuǎn)β°，此時(shí)再次點(diǎn)擊電腦記錄當(dāng)前的目標(biāo)盤的狀態(tài)，控制照相機(jī)抓取目標(biāo)盤圖片并分析，將分析后的外傾和前束數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，根據(jù)此三次的目標(biāo)盤的狀態(tài)求得的外傾和前束數(shù)據(jù)，電腦就可以計(jì)算出前輪主銷內(nèi)傾角和后傾角。注此算法可參考雜志《公路與汽運(yùn)》總第113期第13頁(yè)基于幾何關(guān)系的汽車主銷傾角的測(cè)量原理。實(shí)施例3參考圖5，前后輪的外傾角、前束角測(cè)試前輪和后輪的外傾角，指輪胎與地球重力線的夾角，此夾角輪胎上面部分偏向外為正，偏向內(nèi)為負(fù)。前輪和后輪的前束角，是指輪胎與汽車前后方向的夾角，輪胎前面向內(nèi)為正，向外為負(fù)，由于目標(biāo)盤是通過高精度四爪夾具夾在輪胎鋼圈上，通過上面計(jì)算出來的目標(biāo)盤的空間位置，可以求得目標(biāo)盤的外傾和前束，那么汽車輪胎的外傾和前束就是對(duì)應(yīng)的目標(biāo)盤的外傾和前束。首先控制照相機(jī)抓取到照相機(jī)中的目標(biāo)盤彩色圖片，利用opencv將此彩色圖片轉(zhuǎn)換為黒白圖片。然后獲取此圖片的輪廓，此圖片是目標(biāo)盤在照相機(jī)中的成像，因此為前輪和后輪兩個(gè)傾斜的規(guī)則的黑圓矩陣按一定夾角的投影。利用求得的輪廓計(jì)算各個(gè)黑圓的圓心在圖片中的位置，由于黑圓投影是類似橢圓的不規(guī)則圓，利用opencv即可求得此組圓的圓心在圖片中的位置。根據(jù)照相機(jī)透鏡參數(shù)和此組圓的圓心在圖片中的位置利用透鏡計(jì)算公式Ι/f =1/u+l/V, f :焦距；u :物距；V :像距，還原目標(biāo)盤上所有黑圓在空間的位置。本計(jì)算方法有兩步，可以參照《opencv 中文網(wǎng)站》(http://www. opencv. orR. cn/index, php/% E9% A6%96% E9% Al% B5),第一步是參考《輪廓(Contour)檢測(cè)》和《輪廓(Contour)檢測(cè)2》，可以求出所有黑圓的輪廓，在圖像中黑圓的輪廓是像素級(jí)別的，這個(gè)級(jí)別不能滿足定位精度，因此修正為亞像素級(jí)別，精度大為提高；第二步利用各個(gè)黑圓的位置參考《攝像頭標(biāo)定》和《照相機(jī)定標(biāo)和三維重建》還原目標(biāo)盤上所有黑圓在空間的位置。根據(jù)目標(biāo)盤不管怎么轉(zhuǎn)動(dòng)，目標(biāo)盤的軸插在四爪夾具的孔徑中位置不變的道理，通過上步計(jì)算的所有黑圓在空間的位置和目標(biāo)盤實(shí)際的結(jié)構(gòu)利用空間立體幾何計(jì)算出目標(biāo)盤軸上的一點(diǎn)。圖3為目標(biāo)盤幾何結(jié)構(gòu)圖，在正方形目標(biāo)盤帶有ー軸(參考圖4)，這個(gè)軸斜著穿過目標(biāo)盤的中心，這個(gè)軸的軸心叫軸心線，軸心線穿過目標(biāo)盤的中心，軸心線跟目標(biāo)盤的平面成一定的夾角，大約是35° ,軸的直徑有18mm和16mm兩種,軸能夠插入四爪夾具的軸心孔上。圖3中AB⑶為目標(biāo)盤組成的平面，O為AC和BD的交點(diǎn)，OE為目標(biāo)盤軸心線，OE垂直于ABE平面，那么OE垂直于AE、FE、BE，那么んEOF為軸心線OE與目標(biāo)盤平面ABCD的夾角，此夾角為已知角度α，即35°，通過目標(biāo)盤成像計(jì)算出目標(biāo)盤的AB⑶O的笛卡爾坐標(biāo)，根據(jù)以上幾何關(guān)系，就可以求得E點(diǎn)的笛卡爾坐標(biāo)，這樣目標(biāo)盤的所有關(guān)鍵點(diǎn)的笛卡爾坐標(biāo)都計(jì)算完成了，那么這個(gè)目標(biāo)盤在空間的位置就知道了，那么此目標(biāo)盤的外傾角就是對(duì)應(yīng)汽車輪胎的外傾角，此目標(biāo)盤的前束角就是對(duì)應(yīng)汽車輪胎的前束角，此模型為立體幾何模型，計(jì)算的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確無誤的。實(shí)施例4參考圖5，利用上述得到的四個(gè)目標(biāo)盤的空間位置可以計(jì)算出汽車的軸距輪距和退縮角，推力角等信息。軸距是指前后輪胎的距離，輪距是指左右輪胎的距離。軸距的計(jì)算方法是，對(duì)應(yīng)的前后兩個(gè)目標(biāo)盤的中心位置的差。輪距的計(jì)算方法是，對(duì)應(yīng)的左右兩個(gè)目標(biāo)盤的中心位置的差，減去兩個(gè)目標(biāo)盤中心到四爪夾角的距離，減去一個(gè)輪胎厚度。推力角是汽車后輪連線做一條垂直線，此垂直線稱為推力線。推力線相對(duì)縱向軸線向左側(cè)偏斜為正， 向右側(cè)偏斜為負(fù)，此推力角由四個(gè)目標(biāo)盤的中心位置很容易計(jì)算得出。前輪輪胎一邊輪胎比另外ー邊輪胎較為退后為退縮角，右輪相對(duì)于左輪向前時(shí)稱為正退縮角，右輪相對(duì)于左輪退后時(shí)稱為負(fù)退縮角，此退縮角由四個(gè)目標(biāo)盤的中心位置很容易計(jì)算得出。但是此時(shí)的數(shù)據(jù)并不準(zhǔn)確，還需要對(duì)前輪內(nèi)傾角和后傾角之外的數(shù)據(jù)進(jìn)行汽車位置補(bǔ)償和硬件參數(shù)補(bǔ)償。汽車開到軌道上或者是舉升機(jī)上時(shí)，默認(rèn)情況下是平行于軌道或者舉升機(jī)的托架的，但是實(shí)際情況下司機(jī)開車未必那么標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)需要進(jìn)行汽車位置補(bǔ)償，汽車位置補(bǔ)償?shù)脑硎菍⒂?jì)算出來的四個(gè)目標(biāo)盤的中心點(diǎn)的位置為汽車位置，與汽車所在的舉升機(jī)托架或者地溝兩邊的軌道的位置進(jìn)行比較，將汽車現(xiàn)在的位置還原為平行于軌道或者是舉升機(jī)的托架的位置，進(jìn)行汽車位置數(shù)據(jù)補(bǔ)償。此步驟主要用于補(bǔ)償目標(biāo)盤在空間中的位置參數(shù)，軸距，輪距。進(jìn)行汽車位置補(bǔ)償后，接下來進(jìn)行硬件參數(shù)補(bǔ)償，因?yàn)橛布谱鞔嬖谡`差，硬件參數(shù)主要是標(biāo)靶的制作誤差參數(shù)，標(biāo)靶的誤差參數(shù)在出廠時(shí)已經(jīng)通過標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定架標(biāo)定，存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，此時(shí)將求得的數(shù)據(jù)減去預(yù)先標(biāo)定的誤差參數(shù)，此補(bǔ)償主要補(bǔ)償外傾、前束、輪距，此時(shí)補(bǔ)償后，數(shù)據(jù)就校正了。經(jīng)過上步計(jì)算的數(shù)據(jù)才是真正的汽車四輪定位數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)顯示到電腦屏幕上。工作人員此時(shí)可以根據(jù)電腦上檢測(cè)到的的四輪定位數(shù)據(jù)，跟標(biāo)準(zhǔn)的四輪定位數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行比較，調(diào)節(jié)汽車底盤，調(diào)整至汽車的四輪定位數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)的四輪定位數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，此時(shí)電腦會(huì)實(shí)時(shí)更新調(diào)整后的四輪定位數(shù)據(jù)。將汽車的后傾(選做)角、外傾角、前束角調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)的四輪定位數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，保存數(shù)據(jù)，以備下次查看。此時(shí)ー輛汽車就校驗(yàn)完成了，從以上步驟來看，人工所有的操作僅僅是掛上目標(biāo)盤，打開電腦，輸入車號(hào)和選擇車型，然后是調(diào)整車輛，沒有其他的任何多余的操作，因此本產(chǎn)品極大的簡(jiǎn)化了四輪定位的操作流程，數(shù)據(jù)更為精確，操作極為簡(jiǎn)単。本產(chǎn)品提供的方法還可以進(jìn)行物理驗(yàn)證，利用物理的方法使誤差放大，從而驗(yàn)證本產(chǎn)品的精確性。本產(chǎn)品的物理驗(yàn)證方法是，高精度四爪夾具夾在輪胎鋼圈上，將目標(biāo)盤夾在四爪夾具上，將打點(diǎn)的激光燈固定在四爪夾具上。將激光燈的點(diǎn)打到遠(yuǎn)處(譬如10米)的墻上，然后在光點(diǎn)做一個(gè)記錄(Α點(diǎn))。然后輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤使其輪胎在左右方向稍微轉(zhuǎn)到ー個(gè)角度，那么激光燈的點(diǎn)會(huì)在10米以外的墻上打出另外ー個(gè)點(diǎn)(B點(diǎn))，用尺子量出AB間距離，假設(shè)AB長(zhǎng)度為100mm，那么同時(shí)用本產(chǎn)品計(jì)算的前后兩次的夾角差為α，那么tan(a )*10000 (10000mm為10米)的數(shù)值約在97 103mm之間，通過物理驗(yàn)證的數(shù)據(jù)非常吻合。從而證明了本產(chǎn)品的數(shù)據(jù)精確性。本產(chǎn)品經(jīng)過多次試驗(yàn)，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性非常好，測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定性有兩個(gè)方法分別檢測(cè)電腦程序的穩(wěn)定性和硬件的穩(wěn)定性，第一種檢測(cè)電腦程序的穩(wěn)定性，測(cè)量外傾前束的值，將數(shù)據(jù)手工記錄下來，保持目標(biāo)盤位置不動(dòng)，電腦關(guān)機(jī)后，再次打開測(cè)量外傾和前束的值，這時(shí)測(cè)量的數(shù)據(jù)跟上次的數(shù)據(jù)是一祥的。第二種是檢測(cè)硬件的穩(wěn)定性，測(cè)量外傾前束的值，將數(shù)據(jù)手工記錄下來，然后取下目標(biāo)盤，取下四爪夾具，然后將四爪夾具夾在上次汽車輪胎鋼圈的同一個(gè)位置，將目標(biāo)盤夾在四爪夾具上，將目標(biāo)盤的圖案盡可能朝向汽車前方，此時(shí)測(cè)量的外傾前束的數(shù)據(jù)，跟上次手工記錄的數(shù)據(jù)相比，有很小的差異，多次測(cè)量數(shù)據(jù)差異小于O. 1°，這個(gè)度數(shù)滿足需求，此差異是因?yàn)樗淖A具的精度和前后兩次上緊夾具時(shí)用的力度不一樣導(dǎo)致的。經(jīng)過上面幾個(gè)步驟的測(cè)量，能夠驗(yàn)證本產(chǎn)品的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)角度數(shù)測(cè)量差值都是完全符合定位需求的。實(shí)施例5輪胎在長(zhǎng)時(shí)間使用后，輪轂會(huì)變形，此時(shí)做定位最好的辦法是進(jìn)行輪胎補(bǔ)償，本發(fā)明還可以進(jìn)行輪胎補(bǔ)償。輪胎補(bǔ)償是四輪定位中的ー個(gè)重要內(nèi)容，輪胎補(bǔ)償是對(duì)汽車的外傾和前束在輪胎鋼圈上不同位置進(jìn)行測(cè)量，求取平均值，理論上輪彀是ー個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圓形，但是在汽車長(zhǎng)時(shí)間行使或者被撞擊后，輪彀已經(jīng)變形，輪胎補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ菍⑵囉门e升機(jī)托架舉起，四個(gè)輪胎處于懸空狀態(tài)，將四爪夾具夾在輪胎鋼圈的某ー個(gè)位置上，控制照相機(jī)抓取目標(biāo)盤圖片并按照實(shí)施例I的方法分析，將分析后的外傾和前束數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，然后取下四爪夾具，因?yàn)榕e升機(jī)舉起的地方是汽車的地盤，四個(gè)輪胎是懸空的，所以人工可以自由旋轉(zhuǎn)，人エ以汽車前進(jìn)方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)輪胎大約180°，再將四爪夾具夾在輪胎上，四爪夾具夾緊目標(biāo)盤，調(diào)節(jié)目標(biāo)盤圖案盡可能朝向汽車正前方，控制照相機(jī)抓取目標(biāo)盤圖片并分析，將分析后的外傾和前束數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中；將這兩次測(cè)量的外傾和前束分別取平均數(shù)，這就是輪胎補(bǔ)償后的外傾和前束，如果是汽車在地溝軌道上，需要用地溝上的舉升小車，托住汽車地盤，將汽車舉起使輪胎懸空做輪胎補(bǔ)償。而需要推車的3D四輪定位由于四爪夾具一直夾在輪胎鋼圈的同一個(gè)位置上，因此無法做輪胎補(bǔ)償，無法提高定位數(shù)據(jù)精確性。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.ー種不需要推車的3D四輪定位儀，其特征在于，包括圖像處理分析總模塊、汽車位置補(bǔ)償模塊、硬件參數(shù)補(bǔ)償模塊、兩個(gè)照相機(jī)、四個(gè)有規(guī)則圖案的目標(biāo)盤，兩個(gè)照相機(jī)固定在照相機(jī)橫桿的左右兩端，左照相機(jī)同時(shí)拍攝固定在左前輪的目標(biāo)盤和固定在左后輪的目標(biāo)盤，右照相機(jī)同時(shí)拍攝固定在右前輪的目標(biāo)盤和固定在右后輪的目標(biāo)盤；照相機(jī)上裝有高亮度的發(fā)射不可見光led燈組；控制兩個(gè)照相機(jī)抓取到目標(biāo)盤彩色圖片，在圖像處理分析總模塊中利用opencv將此彩色圖片轉(zhuǎn)換為黑白圖片，然后獲取此目標(biāo)盤輪廓，在3D成像空間分析模塊中分析獲得目標(biāo)盤輪廓的3D成像空間坐標(biāo)，經(jīng)過笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)即得目標(biāo)盤在空間的位置，根據(jù)該目標(biāo)盤在空間的位置即可計(jì)算獲得四輪定位數(shù)據(jù)，然后在汽車位置補(bǔ)償模塊進(jìn)行汽車位置補(bǔ)償，最后在硬件參數(shù)補(bǔ)償模塊中進(jìn)行硬件參數(shù)補(bǔ)償，此時(shí)經(jīng)過補(bǔ)償后的四輪定位數(shù)據(jù)才是真正的汽車四輪定位數(shù)據(jù)，即可在數(shù)據(jù)顯示模塊顯示，并記錄、打印。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的3D四輪定位儀，其特征在于，所述橫桿位于汽車前方位置，照相機(jī)橫桿長(zhǎng)度為1515mm,橫桿方向垂直于舉升機(jī)托架或者地溝軌道；橫桿保持水平放置，橫桿與舉升機(jī)托架或者地溝軌道上的轉(zhuǎn)角盤的中心距離水平方向是2700mm、垂直方向490mm，橫桿的中心與舉升機(jī)托架或地溝軌道在汽車前后方向的中心線相交?！?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的3D四輪定位儀，其特征在于，所述的汽車前輪的兩個(gè)目標(biāo)盤為包括5*5 = 25個(gè)規(guī)則的黑圓方形矩陣，汽車后輪的兩個(gè)目標(biāo)盤為6*6 = 36個(gè)規(guī)則的黑圓方形矩陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的3D四輪定位儀，其特征在于，所述目標(biāo)盤上只有兩種顏色全黑的圓和全白的底面，以每個(gè)目標(biāo)盤的內(nèi)下側(cè)黑圓為第一行第一列作為基準(zhǔn)，每個(gè)目標(biāo)盤在第二行第二列増加一個(gè)白圓，白圓的直徑約為黑圓直徑的一半，白圓的圓心以第二行第二列的黑圓的圓心為圓心，形成黑色圓環(huán)，此白圓為參照?qǐng)A。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的3D四輪定位儀，其特征在于，所述汽車位置補(bǔ)償?shù)脑硎菍⒂?jì)算出來的四個(gè)目標(biāo)盤的中心點(diǎn)的位置作為汽車現(xiàn)在的位置，與汽車所在的舉升機(jī)托架或者地溝兩邊的軌道的位置進(jìn)行比較，將汽車現(xiàn)在的位置還原為平行于軌道或者是舉升機(jī)的托架的位置，進(jìn)行汽車位置數(shù)據(jù)補(bǔ)償，此步驟用于補(bǔ)償目標(biāo)盤在空間中的位置參數(shù)、軸距、輪距。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的3D四輪定位儀，其特征在于，所述硬件參數(shù)補(bǔ)償是目標(biāo)盤的制作誤差參數(shù)，目標(biāo)盤的制作誤差參數(shù)在出廠時(shí)已經(jīng)通過標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定架標(biāo)定，存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，此時(shí)將求得的數(shù)據(jù)減去預(yù)先標(biāo)定的制作誤差參數(shù)，用于補(bǔ)償外傾角、前束角、輪距。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的3D四輪定位儀，其特征在于，所述3D四輪定位儀還用于輪胎補(bǔ)償，輪胎補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ菍⑵囉门e升機(jī)托架舉起，四個(gè)輪胎處于懸空狀態(tài)，將四爪夾具夾在輪胎鋼圈的某ー個(gè)位置上，控制照相機(jī)抓取目標(biāo)盤圖片并進(jìn)行分析，將分析后的外傾角和前束角數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，然后取下四爪夾具，人工以汽車前進(jìn)方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)輪胎大約180°，再將四爪夾具夾在輪胎上，四爪夾具夾緊目標(biāo)盤，調(diào)節(jié)目標(biāo)盤圖案盡可能朝向汽車正前方，控制照相機(jī)抓取目標(biāo)盤圖片并分析，將分析后的外傾角和前束角數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中；將這兩次測(cè)量的外傾角和前束角分別取平均數(shù)，這就是輪胎補(bǔ)償后的外傾角和前束角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種不需要推車的3D四輪定位儀，包括圖像處理分析總模塊、汽車位置補(bǔ)償模塊、硬件參數(shù)補(bǔ)償模塊、兩個(gè)照相機(jī)、四個(gè)有規(guī)則圖案的目標(biāo)盤。本產(chǎn)品能夠克服推車的3D四輪定位儀操作復(fù)雜缺陷，掛上目標(biāo)盤，不需推車，直接測(cè)試，使用非常簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)更為精確。針對(duì)市場(chǎng)上推車的3D四輪定位儀推車復(fù)雜的特點(diǎn)，本產(chǎn)品不需要推車，直接按上目標(biāo)盤測(cè)量。本產(chǎn)品使用技術(shù)和推車的3D四輪定位儀使用技術(shù)完全不同，推車的3D四輪定位儀利用汽車推車前后目標(biāo)盤位置的變化來推算汽車的四輪定位數(shù)據(jù)，本產(chǎn)品利用目標(biāo)盤的空間結(jié)構(gòu)來推算汽車四輪定位數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01M17/013GK102721548SQ201210157148
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者朱迪文 申請(qǐng)人:朱迪文