CN104792542B - 基于立体视觉的汽车制动性能检测系统检定装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于立体视觉的汽车制动性能检测系统检定装置及方法，属于汽车性能检测路试设备。该装置利用2个摄像机采集受光板上的光斑图像，采用计算机图像处理技术，进行光斑图像处理及三维坐标重建，获得光斑在匀速，匀加速和匀减速运动过程中的曲线运动轨迹，评价基于立体视觉的汽车制动性能检测系统的精度。该装置包括：2个定制的导轨，1个配置受光板的移动式小车，1个配置红色光源的移动式小车，2个步进电机、4个张紧轮、2个光电轴编码器和一台工业控制计算机等。本发明可实时得到由移动式小车模拟车辆制动过程的运动轨迹。该方法设计理念新颖独特，验证精度好，且结构简单，便于安装操作。研究成果具有很好的应用推广前景。
Description
技术领域
本发明装置属于检定汽车性能检测系统精度的检测设备，特别是涉及一种基于立体视觉的汽车制动性能检测系统的检定装置及方法。利用2个摄像机采集受光板上的光斑图像，采用计算机图像处理技术，进行光斑图像处理及三维坐标重建，获得光斑在匀速，匀加速和匀减速运动过程中的运动轨迹，评价基于立体视觉的汽车制动性能检测系统的精度。该装置具有检测精度和系统可靠性好的特点，且该装置结构简单，设计合理，并降低了检测装置的制造成本。
背景技术
制动性能是汽车运行安全技术条件的重要指标，对其进行及时准确的检测和评价可以保证道路的交通安全。国家标准《机动车安全运行技术条件》中规定用路试法检验汽车的制动性能，评价指标是制动距离、制动减速度和车辆的侧向路径偏移量。应用最广泛的设备如便携式制动分析仪也不能定量评价车辆的稳定性，因此研究出基于立体视觉的制动性能检测装置来检测汽车制动性能的性能参数。该检测系统要求具有足够高的精确度和可靠性，但是在系统实际运行时，周围环境的变化，保养和维护水平的限制等，导致汽车制动性检测装置的稳定性和精确度下降。因此，为了确保汽车制动性检测系统在运行时有足够的精确度和良好的技术状况，需要对其进行定期或不定期的高精度标定。
目前，尚无对基于立体视觉汽车制动性能检测装置进行全面检定的装置。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种汽车制动性能检测系统的检定装置及方法，获得光斑在运动过程中的运动轨迹。该装置安装方便，设计思想独特，验证精度高。
本发明的上述目的可通过以下技术方案实现，结合附图说明如下：
一种基于立体视觉的汽车制动性能检测系统检定装置，该装置主要由纵向运动机构、横向运动机构、摄像机和工业控制计算机组成，所述纵向运动机构由纵向导轨10、配置受光板的纵向移动式小车9和纵向驱动装置8构成，所述横向运动机构由横向导轨7、配置红色光源的横向移动式小车6和横向驱动装置5构成，所述纵向导轨10长度为3000—6000mm，宽度为300mm，横向导轨长度为2000—4000mm，宽度为300mm，且纵向导轨和横向导轨垂直安装，所述摄像机安装在距离横向导轨7的300mm处的龙门式支架3上。
所述纵向和横向驱动装置分别由步进电机、驱动器、控制器、张紧轮、滚筒轴承和光电轴编码器组成，所述步进电机安装在驱动轴一侧，且步进电机与驱动轴同圆心，所述驱动器和控制器安装在步进电机固定支架上，所述张紧轮通过花键安装在驱动轴上，所述滚筒轴承与滚筒轴承座过盈配合连接，安装在导轨的两端，与步进电机轴同圆心，所述光电轴编码器安装在驱动轴的另一侧上，且与步进电机轴同圆心。
采用所述的检定装置进行基于立体视觉的汽车制动性能检测系统的检定方法，按以下步骤进行检测：
步骤一，对摄像机用三维立体标定靶标进行同一方向标定；
步骤二，安装纵向导轨10和横向导轨7，距离龙门式支架3的800mm位置放置纵向导轨10，调整纵向导轨10的中心线与行车中心线重合，通过膨胀螺栓固定在地面上；距离龙门式支架3的300mm的位置放置横向导轨7，调整横向导轨7的中心线与行车中心线垂直，通过膨胀螺栓固定在地面上；
步骤三，工业控制计算机4分别纵向步进电机12与横向步进电机22发射脉冲信号，驱动纵向步进电机12与横向步进电机22的输出轴转动，通过纵、横向张紧绳15、26带动纵向移动式小车9在纵向导轨10和横向移动式小车6在横向导轨7上运动；
步骤四，同时工业控制计算机4控制左摄像机检测装置1和右摄像机检测装置2拍摄红色光源打在受光板上的光斑图像，工业控制计算机4存储光斑图像，配置受光板的纵向移动式小车9停止后，工业控制计算机4内部的程序根据摄像机所采集的图像，采用计算机图像处理技术，进行光斑圆心三维坐标重建，获得配置受光板的纵向移动式小车9模拟汽车在制动过程中的实时运动轨迹，以验证检测系统的精度。
本发明的创新之处为：(1)采用光斑代替真实的车辆，实现运动轨迹的测量。(2)设计出一套同步驱动装置。(3)可模拟实现车辆左偏、右偏的侧向路径偏移量。
本发明的技术效果：采用本发明能快速、准确、简单地控制移动式小车的起止时间和位置，实时得到移动式小车的运动轨迹，评价汽车制动性能整个系统的精度。该检定装置的测量精度高，制造成本低，安装简单，维护方便，其间接经济效益十分可观，对汽车检测线的发展非常有利。
附图说明
图1基于立体视觉的汽车制动性能检测系统检定装置轴侧投影示意图。
图2纵向驱动装置(8)轴侧投影示意图的详图。
图3横向驱动装置(5)轴侧投影示意图的详图。
图4纵向移动式小车(9)轴侧投影示意图的详图。
图5纵向移动式小车(9)轴侧投影示意图前端标示Ⅰ的局部放大视图。
图6横向移动式小车(6)轴侧投影示意图的详图。
图7横向移动式小车(6)轴侧投影示意图前端标示Ⅱ的局部放大视图。
图8纵向导轨(10)的俯视图。
图9横向导轨(11)的俯视图。
图10检定流程图。
图中：1、2.左、右摄像机检测装置，3.龙门式支架，4.工业控制计算机，5.横向驱动装置，6.横向移动式小车，7.横向导轨，8.纵向驱动装置，9.纵向移动式小车，10.纵向导轨，11、23.纵、横向步进电机支架，12、22.纵、横向步进电机，13、24.纵、横向步进电机固定支架，14、30.纵、横向联轴器，15、26.纵、横向张紧绳，16、25.纵、横向张紧轮，17、27.纵、横向驱动轴，18、29.纵、横向滚筒轴承座，19、28.纵、横向滚筒轴承，20、31.纵、横向光电轴编码器支架，21、32.纵、横向光电轴编码器，33.受光板，34.受光板支架，35、39.纵、横向移动式小车底板，36、40.纵、横向车轮，37.红色光源，38.红色光源支架，41、42.纵、横向导轨固定横梁。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例进一步详细说明本发明的具体内容及其实施方式。
一种基于立体视觉的汽车制动性能检测系统检定装置，该装置主要由纵向运动机构、横向运动机构和工业控制计算机组成。所述纵向运动机构由纵向导轨10、配置受光板的纵向移动式小车9和纵向驱动装置8构成。所述横向运动机构由横向导轨7、配置红色光源的横向移动式小车6和横向驱动装置5构成。所述驱动装置由纵、横向步进电机12、22、驱动器、控制器、纵、横向张紧轮16、25、纵、横向滚筒轴承19、28、纵、横向滚筒轴承座18、29和纵、横向光电轴编码器21、32组成。所述纵、横向步进电机12、22分别安装在纵、横向驱动轴17、27一侧，且纵、横向步进电机12、22与纵、横向驱动轴17、27同圆心。所述驱动器和控制器安装在纵、横向步进电机支架11、23上。所述纵、横向张紧轮16、25通过花键安装在驱动轴上和导轨另一端的滚动轴上。所述纵、横向滚筒轴承19、28与纵、横向滚筒轴承座18、29过盈连接，纵、横向滚筒轴承座18、29分别安装在纵、横向导轨的两端。所述纵、横向光电轴编码器21、32分别安装在纵、横向驱动轴的另一侧上，且分别与纵、横向步进电机轴同圆心。
本发明涉及一种验证基于立体视觉的汽车制动性能检测系统精度的装置，该装置主要由相同型号的纵向步进电机12和横向步进电机22、相同型号的CCD左摄像机检测装置1和右摄像机检测装置2、一台工业控制计算机4、两个相同型号的纵、横向光电轴编码器21、32等组成。所述的步进电机选用的型号为57BYGH1501，机身长114mm，其步距角为1.8°，静力矩为28kg·cm，转动惯量为811g·cm2；所述的摄像机的型号是DH-HV3150UC，采用CMOS彩色数字图像传感器，分辨率为2048×1536，USB接口，配以可变焦镜头；所述的工业控制计算机的型号为研华IPC-610；所述的光电轴编码器的型号为A-LEC-D5-102.4BM-G8-30F，工作电压为DC5-24V,最大机械转速5000转/分钟,电气响频20K/秒，综合转速2000转/分钟。
本发明涉及一种验证基于立体视觉的汽车制动性能检测系统精度的方法，纵向导轨10和横向导轨7分别放置在龙门式支架3前的水平地面上，使纵向导轨10的中心线和行车中心线重合，横向导轨7的中心线与行车中心线垂直。检定开始前，根据摄像机标定方法得到两个摄像机的内外参数，调整摄像机的角度使其获得最佳标定位置。放置纵向移动式小车9于纵向导轨10的A2端，横向移动式小车6于横向导轨7的B2端。工业控制计算机4控制纵向驱动装置8与横向驱动装置5。检定开始时，工业控制计算机4分别向纵向步进电机12与横向步进电机22发射脉冲信号，驱动纵向步进电机12与横向步进电机22的输出轴转动，通过纵向张紧绳15带动纵向移动式小车9在纵向导轨10上运动，运动方向为A2→A1，通过横向张紧绳26带动横向移动式小车6在横向导轨7上运动，运动方向为B2→B1。工业控制计算机4控制左摄像机检测装置1和右摄像机检测装置2，拍摄红色光源37打在受光板33上的光斑图像，工业控制计算机4存储光斑图像。当纵向移动式小车9和横向移动式小车6停止后，工业控制计算机4内部的程序根据摄像机所采集的图像，采用计算机图像处理技术，进行光斑圆心三维坐标重建，获得纵向移动式小车9和横向移动式小车6模拟汽车在制动过程中的实时运动轨迹，以验证检测系统的精度。
本发明所述的一种验证基于立体视觉的汽车制动性能检测系统精度的装置，主要是涉及纵向运动机构与横向运动机构，这两种运动机构由纵向驱动装置8、横向驱动装置5、纵向移动式小车9、横向移动式小车6、纵向导轨10和横向导轨7组成。纵向驱动装置8安装在纵向导轨10的A1端，横向驱动装置5安装在横向导轨7的B1端。纵向移动式小车9和横向移动式小车6架在纵向导轨10和横向导轨7上，通过步进电机驱动在导轨上做径向运动。纵向导轨10和横向导轨7相互垂直安装，通过M8×16的膨胀螺栓固定在地面上。
参照图2、3，所述纵向驱动装置8包括纵向步进电机12、驱动器、控制器、张紧轮16、滚筒轴承座18、滚筒轴承19和光电轴编码器21组成。所述步进电机12通过M3×4的螺钉安装在驱动轴一侧的步进电机固定支架13上，步进电机固定支架13通过M3×4的螺钉固定在步进电机支架11上。步进电机12的输出轴通过8×10的联轴器14与驱动轴17连接。驱动器和控制器安装在步进电机支架11上。滚筒轴承19与滚筒轴承座18过盈连接，滚筒轴承座18通过M5×10的六角螺钉安装在导轨的固定位置。驱动轴17装配在滚筒轴承19上，通过联轴器14与步进电机12和光电轴编码器21连接，且与步进电机轴同圆心。张紧轮16通过3×20的花键安装在纵向导轨A1端的驱动轴17上和导轨另一端的滚动轴上，张紧轮与花键之间为过盈连接。光电轴编码器21通过用M3×4的螺钉安装在驱动轴另一侧的光电轴编码器支架20上，光电轴编码器与驱动轴用8×10的联轴器连接。所述横向驱动装置5包括步进电机22、驱动器、控制器、横向张紧轮25、横向滚筒轴承座29、横向滚筒轴承28和横向光电轴编码器32组成。所述横向驱动装置5的安装方法及位置同纵向驱动装置8。
参照图4，5，6，7，所述的纵向移动式小车由受光板33、受光板支架34、移动式小车底板35、纵向车轮36和张紧绳预紧装置组成。受光板与受光板支架用两个M8×60的螺栓与M8的螺母将其固定,纵向张紧绳15与纵向移动式小车9之间参照图5所示的预紧装置固定。所述的横向移动式小车运动装置由红色光源37、红色光源支架38、移动式小车底板39，横向车轮40组成。横向张紧绳26与横向移动式小车6之间参照图7所示的预紧装置固定。
参照图8，9，纵向导轨10和横向导轨7与从横向导轨固定横梁41、42之间的布置参阅图图8、图9，长度与宽度均参阅图8、图9。所述的纵向导轨与横向导轨均由方钢构成，纵向导轨长度为3000—6000mm，宽度为300mm，横向导轨长度为2000—4000mm，宽度为300mm，且纵向导轨和横向导轨垂直安装。
参照图1，验证系统总体布置参阅图1。该验证装置结构设计理念新颖独特，验证精度好，且结构简单，便于安装操作。
Claims (1)
1.一种基于立体视觉的汽车制动性能检测系统的检定方法，所述检定方法采用以下检定装置进行检测，所述检定装置主要由纵向运动机构、横向运动机构、摄像机和工业控制计算机组成，所述纵向运动机构由纵向导轨(10)、配置受光板的纵向移动式小车(9)和纵向驱动装置(8)构成，所述横向运动机构由横向导轨(7)、配置红色光源的横向移动式小车(6)和横向驱动装置(5)构成，所述纵向导轨(10)长度为3000—6000mm，宽度为300mm，横向导轨长度为2000—4000mm，宽度为300mm，且纵向导轨和横向导轨垂直安装，所述摄像机安装在距离横向导轨(7)300mm处的龙门式支架(3)上；所述纵向驱动装置和横向驱动装置分别由步进电机、驱动器、控制器、张紧轮、滚筒轴承和光电轴编码器组成，所述步进电机安装在驱动轴一侧，且步进电机与驱动轴同圆心，所述驱动器和控制器安装在步进电机固定支架上，所述张紧轮通过花键安装在驱动轴上，所述滚筒轴承与滚筒轴承座过盈配合连接，安装在对应导轨的两端，与步进电机轴同圆心，所述光电轴编码器安装在驱动轴的另一侧上，且与步进电机轴同圆心；所述检定方法，按以下步骤进行检测：
步骤一，对摄像机用三维立体标定靶标进行同一方向标定；
步骤二，安装纵向导轨(10)和横向导轨(7)，距离龙门式支架(3)800mm位置放置纵向导轨(10)，调整纵向导轨(10)的中心线与行车中心线重合，通过膨胀螺栓固定在地面上；距离龙门式支架(3)300mm的位置放置横向导轨(7)，调整横向导轨(7)的中心线与行车中心线垂直，通过膨胀螺栓固定在地面上；
步骤三，工业控制计算机(4)分别向纵向步进电机(12)与横向步进电机(22)发射脉冲信号，驱动纵向步进电机(12)与横向步进电机(22)的输出轴转动，通过纵、横向张紧绳(15、26)带动纵向移动式小车(9)在纵向导轨(10)和横向移动式小车(6)在横向导轨(7)上运动；
步骤四，同时工业控制计算机(4)控制左摄像机检测装置(1)和右摄像机检测装置(2)拍摄红色光源打在受光板上的光斑图像，工业控制计算机(4)存储光斑图像，配置受光板的纵向移动式小车(9)停止后，工业控制计算机(4)内部的程序根据摄像机所采集的图像，采用计算机图像处理技术，进行光斑圆心三维坐标重建，获得配置受光板的纵向移动式小车(9)模拟汽车在制动过程中的实时运动轨迹，以验证基于立体视觉的汽车制动性能检测系统的精度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170704 Termination date: 20190408 |