CN102175466A - 小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车工业领域的小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统，旨在克服车轮定位参数机器视觉测量系统无法实现小结构尺寸、高精度测量的问题。该系统包括底座(1)、右摄像机(2)、右前平面镜组件(3)、右后平面镜组件(4)、顶盖(5)、灯泡(6)、左摄像机(7)、左后平面镜组件(8)、左前平面镜组件(9)、镜架底座(10)、平面镜(11)、镜架顶座(12)、调整螺母(13)、定位旋钮(14)与立柱(15)。该检测系统可以完成对汽车车轮定位参数的非接触、自动化检测。

Description

小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统

技术领域

本发明涉及一种汽车工业领域的检测设备，更具体的说，它涉及一种小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统。

背景技术

为保证汽车的操纵稳定性，汽车的车轮、转向节和车轴三者之间的安装具有一定的相对位置，称为车轮定位。汽车车轮参数是否准确，对汽车的行驶安全性、操纵稳定性和燃油经济性具有重要影响。车轮定位仪是检验车辆安全性的重要的检测设备。目前全国仅车轮定位仪的保有量就达30000多台，并且以每年30％的速度在递增。

立体视觉测量车轮定位参数可以实现非接触检测，测量系统中两摄像机之间的距离称为基线距，基线距的长短决定了视觉系统的测量精度，基线距越长，测量系统的精度越高。现有车轮定位参数立体视觉检测系统由于系统结构尺寸限制，无法实现长基线距测量，因而会导致由于基线距过小使系统精度下降或结构尺寸过大使系统无法安装等问题。综上所述，小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统对汽车非接触检测领域的技术进步具有重要意义。

发明内容

本发明针对目前无法实现应用机器视觉完成小系统结构尺寸、高精度检测汽车车轮定位参数的现状，提供了一种体积小、操作简便、性能可靠、通用性强、易于安装、制造成本低、精度高的可满足国家计量、质量监督部门以及生产厂家非接触检测要求的小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统。

参阅图1至图11，为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现。本发明所提供的小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统包括有底座、右摄像机、右前平面镜组件、右后平面镜组件、顶盖、灯泡、左摄像机、左后平面镜组件、左前平面镜组件、镜架底座、平面镜、镜架预座、调整螺母、定位旋钮与立柱。

底座放置在平整的地面上，四个固联在地面的地脚螺栓自下而上穿过底座底面的四个通孔分别用螺母与底座固定连接，底座梯形截面长边一侧与待测车轮相对。

相同的右前平面镜组件、右后平面镜组件、左后平面镜组件、左前平面镜组件的立柱底部的螺柱自上而下穿过底座上下中空两室分隔面的梯形截面长边一侧的八个通孔并分别用螺母与底座固定连接，右前平面镜组件与左后平面镜组件的位置关于底座的纵向对称平面对称，右后平面镜组件与左前平面镜组件的位置关于底座的纵向对称平面对称，两个螺栓自下而上穿过底座上下两室分隔面在梯形截面短边一侧的两个通孔与相同的右摄像机、左摄像机底部的螺纹孔固定连接，右摄像机与左摄像机的位置关于底座的纵向对称平面对称，灯泡底部的螺柱与底座上下两室分隔面的螺纹通孔固定连接。

四个螺栓自上而下依次穿过顶盖和底座顶面的四个螺纹通孔，与底座螺纹固定连接。

立柱下方的螺纹与镜架底座的螺纹通孔螺纹固定连接。平面镜为长方体玻璃零件，平面镜的下表面边缘与镜架底座上表面中部的V型长槽线接触配合。平面镜顶部插入镜架顶座下部的U型长槽，并且镜架顶座的U型长槽的下表面和侧面与平面镜的上表面和侧面之间具有一定调整间隙，立柱自下而上穿过镜架顶座两侧的圆形通孔与调整螺母的螺孔螺纹固定连接。定位旋钮分别由外至内穿过镜架顶座侧面的细牙螺纹通孔与镜架顶座侧面的细牙螺纹通孔螺纹连接，定位旋钮带有螺纹一段端部与平面镜的侧面接触配合。

技术方案中所述的底座为一无顶面和底面的分为上下中空两室的六面体零件，底座的与水平面平行方向的截面为等腰梯形，底座的上下中空两室的分隔面及侧面为标准钢板焊接，在底座的底面等腰梯形斜边的外侧焊接两个标准钢板薄片，在底座的顶面等腰梯形斜边及短边向内侧焊接三个标准钢板薄片，在底座的底面外侧焊接的钢板薄片上关于纵向对称平面对称加工四个通孔，在底座的上下中空两室的分隔面上关于纵向对称平面对称加工十个通孔，并在其梯形截面短边一侧加工一个螺纹通孔，在底座的顶面内侧焊接的钢板薄片上关于纵向对称平面对称加工四个螺纹通孔。

技术方案中所述的顶盖为一梯形零件，采用标准钢板切割制造，顶盖的四角加工有四个通孔。

技术方案中所述的镜架底座为标准钢板切割后制成的长方体零件，在镜架底座的两侧关于其纵向对称平面对称的加工两个螺纹通孔，螺纹通孔的轴线与镜架底座的下表面垂直，在镜架底座的上表面中部与底面平行并且与两螺纹通孔轴线确定的平面平行的加工一个V型长槽。

技术方案中所述的立柱为实心圆柱形零件，在立柱的两端加工有螺纹。

技术方案中所述的镜架顶座为标准钢板切割后制成的长方体零件，在镜架顶座的上表面关于其纵向对称平面对称的加工两个圆形通孔，圆形通孔的轴线与镜架顶座的上表面垂直，在镜架顶座的侧面关于其纵向对称平面和横向对称平面对称的加工四个细牙螺纹通孔，在镜架顶座的下表面中部加工一个U型长槽。

技术方案中所述的定位旋钮为带有阶梯的圆柱形零件，小直径的一段加工有细牙螺纹，大直径的一段沿径向均匀加工有U型通槽。

本发明的有益效果是：

(1)本发明采用平面镜二次反射的结构加大了两摄像机之间的虚拟基线距，解决了为提高测量精度加大系统基线距进而导致系统尺寸过大的问题。

(2)系统设置了照明光源，有利于在检测过程中获得质量良好的图像数据，提高了车轮定位参数测量结果的准确性。

(3)通过机器视觉检测车轮平面的位置进而测量车轮定位参数，实现了小系统结构尺寸、高精度、非接触式测量，减少了检测时在轮辋平面安装传感器的时间，大大提高了车轮定位参数检测的效率和精度。

(4)本发明的主要零件采用标准钢板进行加工，首先，标准钢板产量大，机械加工工序少，生产成本较低；其次，作为测量仪器的重要附件，采用标准钢板具有一定的强度，能够在长期使用中不变形，保证测量的精度，可以满足国家标准对检测精度的要求；最后，主要零件为钢板组成的空心结构，大大降低了检测设备的重量，提高了设备安装调整操作的灵活性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明：

图1是小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统的从正对着XOZ平面沿Y轴反方向看它的轴测投影图；

图2是小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统不包括顶盖5的从正对着XOZ平面沿Y轴反方向看它的轴测投影图；

图3是小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统不包括顶盖5的从正对着XOY平面沿Z轴反方向看它的投影图；

图4是底座1的从正对着XOZ平面沿Y轴正方向看它的轴测投影图；

图5是底座1的从正对着XOZ平面沿Y轴正方向看它的过质心的剖视轴测图；

图6是底座1的从正对着XOY平面沿Z轴正方向看它的轴测投影图；

图7是底座1的从正对着YOZ平面沿X轴负方向看它的过质心的剖视轴测图；

图8是右前平面镜组件3的从正对着XOZ平面沿Y轴反方向看它的轴测投影图；

图9是右前平面镜组件3的从正对着XOZ平面沿Y轴反方向看它的拆装图；

图10是右前平面镜组件3的从正对着XOZ平面沿Y轴反方向看它的剖视图；

图11是小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统的使用方法；

图中：1.底座，2.右摄像机，3.右前平面镜组件，4.右后平面镜组件，5.顶盖，6.灯泡，7.左摄像机，8.左后平面镜组件，9.左前平面镜组件，10.镜架底座，11.平面镜，12.镜架顶座，13.调整螺母，14.定位旋钮，15.立柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述：

本发明提供了一种系统结构尺寸小、安装简便、性能稳定、检测结果准确、精度高的小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统。本发明可应用于汽车生产厂家、汽车检测设备生产厂家、汽车检测中心、汽车维修企业、高校、科研院所以及国家计量、质量监督部门。

本发明采用平面镜二次反射的方法加大了两摄像机之间的虚拟基线距，解决了为提高测量精度加大系统基线距进而导致系统尺寸过大的问题。系统设置了照明光源，有利于在检测过程中获得质量良好的图像数据，提高了车轮定位参数测量结果的准确性。通过机器视觉检测车轮平面的位置进而测量车轮定位参数，实现了小系统结构尺寸、高精度、非接触式测量，减少了检测时在轮辋平面安装传感器的时间，大大提高了车轮定位参数检测的效率和精度。本发明的主要零件采用标准钢板进行加工，首先，标准钢板产量大，机械加工工序少，生产成本较低；其次，作为测量仪器的重要附件，采用标准钢板具有一定的强度，能够在长期使用中不变形，保证测量的精度，可以满足国家标准对检测精度的要求；最后，主要零件为钢板组成的空心结构，大大降低了检测设备的重量，提高了设备安装调整操作的灵活性。综上所述，本发明具有体积小、操作简便、性能可靠、通用性强、易于安装、制造成本低、精度高等优点，能够满足对车轮参数非接触检测的需要。

参阅图1至图11，小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统包括有底座1、右摄像机2、右前平面镜组件3、右后平面镜组件4、顶盖5、灯泡6、左摄像机7、左后平面镜组件8、左前平面镜组件9、镜架底座10、平面镜11、镜架顶座12、调整螺母13、定位旋钮14与立柱15。

底座1放置在平整的地面上，四个固联在地面的地脚螺栓自下而上穿过底座1底面的四个通孔分别用螺母与底座1固定连接，底座1梯形截面长边一侧与待测车轮相对，底座1为一无顶面和底面的分为上下中空两室的六面体零件，底座1的与水平面(与XOY平面平行的平面)平行方向的截面为等腰梯形，底座1的上下中空两室的分隔面及侧面为标准钢板焊接，一是为了减轻重量，二是可以减少机械加工量，在底座1的底面等腰梯形斜边的外侧焊接两个标准钢板薄片，在底座1的顶面等腰梯形斜边及短边向内侧焊接三个标准钢板薄片，在底座1的底面外侧焊接的钢板薄片上关于纵向对称平面(过质心与XOZ平面平行的平面)对称加工四个通孔，在底座1的上下中空两室的分隔面上关于纵向对称平面(过质心与XOZ平面平行的平面)对称加工十个通孔，并在其梯形截面短边一侧加工一个螺纹通孔，在底座1的顶面内侧焊接的钢板薄片上关于纵向对称平面(过质心与XOZ平面平行的平面)对称加工四个螺纹通孔。

相同的右前平面镜组件3、右后平面镜组件4、左后平面镜组件8、左前平面镜组件9的立柱15底部的螺柱自上而下穿过底座1上下中空两室分隔面的梯形截面长边一侧的八个通孔并分别用螺母与底座1固定连接，右前平面镜组件3与左后平面镜组件8的位置关于底座1的纵向对称平面(过质心与XOZ平面平行的平面)对称，右后平面镜组件4与左前平面镜组件9的位置关于底座1的纵向对称平面(过质心与XOZ平面平行的平面)对称，两个螺栓自下而上穿过底座1上下两室分隔面在梯形截面短边一侧的两个通孔与相同的DH-HW3102UC型右摄像机2、左摄像机7底部的螺纹孔固定连接，右摄像机2与左摄像机7的位置关于底座1的纵向对称平面(过质心与XOZ平面平行的平面)对称，灯泡6底部的螺柱与底座1上下两室分隔面的螺纹通孔固定连接。

顶盖5为一梯形零件，采用标准钢板切割制造，顶盖5的四角加工有四个通孔。四个螺栓自上而下依次穿过顶盖5和底座1顶面的四个螺纹通孔，与底座1螺纹固定连接。

镜架底座10为标准钢板切割后制成的长方体零件，采用标准钢板制造可以减少机械加工量，在镜架底座10的两侧关于其纵向对称平面(过质心与YOZ平面平行的平面)对称的加工两个螺纹通孔，螺纹通孔的轴线与镜架底座10的下表面垂直，在镜架底座10的上表面中部与底面平行并且与两螺纹通孔轴线确定的平面平行的加工一个V型长槽。

立柱15为实心圆柱形零件，在立柱15的两端加工有螺纹，立柱15下方的螺纹与镜架底座10的螺纹通孔螺纹固定连接。

平面镜11为长方体玻璃零件，平面镜11的下表面边缘与镜架底座10上表面中部的V型长槽线接触配合。

镜架顶座12为标准钢板切割后制成的长方体零件，采用标准钢板制造可以减少机械加工量，在镜架顶座12的上表面关于其纵向对称平面(过质心与YOZ平面平行的平面)对称的加工两个圆形通孔，圆形通孔的轴线与镜架顶座12的上表面垂直，在镜架顶座12的侧面关于其纵向对称平面(过质心与YOZ平面平行的平面)和横向对称平面(过质心与XOZ平面平行的平面)对称的加工四个细牙螺纹通孔，在镜架顶座12的下表面中部加工一个U型长槽，平面镜11顶部插入镜架顶座12下部的U型长槽，并且镜架顶座12的U型长槽的下表面和侧面与平面镜11的上表面和侧面之间具有一定调整间隙，立柱15自下而上穿过镜架顶座12两侧的圆形通孔与调整螺母13的螺孔螺纹固定连接。

定位旋钮14为带有阶梯的圆柱形零件，小直径的一段加工有细牙螺纹，便于实现平面镜11定位位置的精密调整，大直径的一段沿径向均匀加工有U型通槽，便于增加旋转调整时的摩擦力，定位旋钮14分别由外至内穿过镜架顶座12侧面的细牙螺纹通孔与镜架顶座12侧面的细牙螺纹通孔螺纹连接，定位旋钮14带有螺纹一段端部与平面镜11的侧面接触配合。

小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统的使用方法：

待测车轮的光线分别通过右前平面镜组件3、左后平面镜组件8和左前平面镜组件9、右后平面镜组件4的两次反射，在已经标定好的右摄像机2和左摄像机7中生成两幅图像，两摄像机之间的实际距离即基线距为B1，经过平面镜反射后系统的虚拟基线距增大为B2，因为B2远大于B1，所以系统在结构尺寸不变的前提下增大了系统的基线距，有效提高了车轮定位参数的检测精度。获得的两幅图像经过特征提取和特征点匹配可以获得待测车轮平面的三维空间位置，由待测车轮平面的三维空间位置可以确定车轮外倾、车轮前束、主销后倾和主销内倾等车轮定位参数。小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统可以单独使用，也可关于汽车纵向平面对称放置成对使用或关于汽车纵向平面和横向平面对称放置四个配合使用。

Claims (3)

1.一种小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统，其特征在于所述的小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统包括有底座(1)、右摄像机(2)、右前平面镜组件(3)、右后平面镜组件(4)、顶盖(5)、灯泡(6)、左摄像机(7)、左后平面镜组件(8)、左前平面镜组件(9)、镜架底座(10)、平面镜(11)、镜架顶座(12)、调整螺母(13)、定位旋钮(14)与立柱(15)；

底座(1)放置在平整的地面上，四个固联在地面的地脚螺栓自下而上穿过底座(1)底面的四个通孔分别用螺母与底座(1)固定连接，底座(1)梯形截面长边一侧与待测车轮相对；

相同的右前平面镜组件(3)、右后平面镜组件(4)、左后平面镜组件(8)、左前平面镜组件(9)的立柱(15)底部的螺柱自上而下穿过底座(1)上下中空两室分隔面的梯形截面长边一侧的八个通孔并分别用螺母与底座(1)固定连接，右前平面镜组件(3)与左后平面镜组件(8)的位置关于底座(1)的纵向对称平面对称，右后平面镜组件(4)与左前平面镜组件(9)的位置关于底座(1)的纵向对称平面对称，两个螺栓自下而上穿过底座(1)上下两室分隔面在梯形截面短边一侧的两个通孔与相同的右摄像机(2)、左摄像机(7)底部的螺纹孔固定连接，右摄像机(2)与左摄像机(7)的位置关于底座(1)的纵向对称平面对称，灯泡(6)底部的螺柱与底座(1)上下两室分隔面的螺纹通孔固定连接；

四个螺栓自上而下依次穿过顶盖(5)和底座(1)顶面的四个螺纹通孔，与底座(1)螺纹固定连接。

2.按照权利要求1所述的小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统，其特征在于所述的底座(1)为一无顶面和底面的分为上下中空两室的六面体零件，底座(1)的与水平面平行方向的截面为等腰梯形，底座(1)的上下中空两室的分隔面及侧面为标准钢板焊接，在底座(1)的底面等腰梯形斜边的外侧焊接两个标准钢板薄片，在底座(1)的顶面等腰梯形斜边及短边向内侧焊接三个标准钢板薄片，在底座(1)的底面外侧焊接的钢板薄片上关于纵向对称平面对称加工四个通孔，在底座(1)的上下中空两室的分隔面上关于纵向对称平面对称加工十个通孔，并在其梯形截面短边一侧加工一个螺纹通孔，在底座(1)的顶面内侧焊接的钢板薄片上关于纵向对称平面对称加工四个螺纹通孔。

3.按照权利要求1所述的小尺寸长基线距的汽车车轮定位参数立体视觉检测系统，其特征在于所述的顶盖(5)为一梯形零件，采用标准钢板切割制造，顶盖(5)的四角加工有四个通孔。

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