CN104880326B - 一种双立柱自动追踪四轮定位检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双立柱自动追踪四轮定位检测装置及其检测方法，涉及一种机动车辆四轮定位检测装置技术领域。该发明包括处理装置、主检测台，副检测台和反光板装置；处理装置对通过主检测台和副检测台传输至处理装置的数据进行处理并输出检测结果；主检测台和副检测台分别安装在需要检测车辆两侧对四轮参数进行检测；反光板装置与主检测台和副检测台呈一定角度安装，以使反光板装置出现在主检测台和副检测台所成图像的中央区域。本发明实现了相机之间的自动标定，使得安装容易，随用随安，并且安装后不需要复杂的标定，极大提高了检测速度，降低了人工劳动强度。

Description

一种双立柱自动追踪四轮定位检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种机动车辆四轮定位检测装置技术领域，特别是涉及一种双立柱自动追踪四轮定位检测装置及其检测方法。

背景技术

目前，通常采用四轮定位检测装置检测汽车的主销后倾(角)、主销内倾(角)、前轮外倾(角)、前轮前束、车轮外倾(角)和后轮前束，来保证汽车出厂或维修保养的质量。但是，由于四轮定位检测装置安装不便，且在使用中不能及时校准，使得汽车检测质量受到很大影响。因此急需一种结构简单、节省空间、安装使用方便的四轮定位检测装置，适用于汽车制造和维修中的四轮定位。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种双立柱自动追踪四轮定位检测装置及其检测方法，实现了相机之间的自动标定，使得安装容易，随用随安，并且安装后不需要复杂的标定，极大提高了检测速度，降低了人工劳动强度。

为了解决上述问题，本发明提供一种双立柱自动追踪四轮定位检测装置，其中，包括处理装置、主检测台，副检测台和反光板装置；

所述处理装置对通过所述主检测台和所述副检测台传输至所述处理装置的数据进行处理并输出检测结果；

所述主检测台和所述副检测台分别安装在需要检测车辆两侧对四轮参数进行检测；

所述反光板装置与所述主检测台、所述副检测台呈一定角度安装，以使所述反光板装置出现在所述主检测台和所述副检测台所成图像的中央区域。

优选的，所述处理装置通过数据线缆或无线数据传输装置与主检测台及副检测台相连，所述处理装置为PC机、平板电脑、手机、单片机或其它具有数据运算处理功能的装置中的一种。

优选的，所述主检测台包括第一立柱、第一控制装置、第一相机和第一反光板，所述第一立柱设置在所述第一控制装置上方并且所述第一立柱与所述第一控制装置固定连接，所述第一立柱上安装有第一相机，所述第一相机与所述第一反光板固定连接，所述第一控制装置能够控制所述第一相机与所述第一反光板相对所述第一立柱进行上下移动。

优选的，还包括第一固定装置，所述第一固定装置安装在所述第一控制装置底部，所述第一固定装置用来在检测场所安装固定所述主检测台，所述第一固定装置为弹簧夹具、螺栓和压力夹具中的一种或几种。

优选的，所述副检测台包括第二立柱、第二控制装置、第二相机和第三相机，所述第二立柱设置在所述第二控制装置上方并且所述第二立柱与所述第二控制装置固定连接，所述第二立柱上安装有第二相机，所述第二相机与所述第三相机固定连接，所述第二控制装置能够控制所述第二相机与所述第三相机相对所述第二立柱进行上下移动。

优选的，还包括第二固定装置，所述第二固定装置安装在所述第二控制装置底部，所述第二固定装置用来在检测场所安装固定所述副检测台。

优选的，所述反光板装置包括第一轮毂连接装置、第二轮毂连接装置、第二反光板、第三反光板、第四反光板和第五反光板，所述第一轮毂连接装置的一端通过第一车轮夹具固定连接所述第二反光板，所述第一轮毂连接装置的另一端通过第二车轮夹具固定连接所述第三反光板，所述第二轮毂连接装置的一端通过第三车轮夹具固定连接所述第四反光板，所述第二轮毂连接装置的另一端通过第四车轮夹具固定连接所述第五反光板。

优选的，所述第二反光板与对应的所述第一相机视角呈一定倾斜角度，所述第三反光板与对应的所述第三相机视角呈一定倾斜角度，所述第一反光板、所述第二反光板、所述第三反光板、所述第四反光板、所述第五反光板均为方形黑色底色的平板，所述平板上设置有大小不一的白色圆形图案组合。

一种双立柱自动追踪式四轮定位其检测方法，包括以下步骤：

S10、确定主检测台和副检测台中相机的高度，通过相机拍摄发光板成像，根据图像中反光板的位置，使用控制单元调整相机及反光板的高度，使得反光板出现在在相机所成图像的中央区域；

S20、确定主检测台和副检测台中3台相机之间的坐标变换关系；

S30、推动车体带动车轮进行前后旋转运动，通过四个车轮对应的反光板上的三维点集获得四轮底盘平面及车轴轴线方向向量，通过对每个车轮的轮毂表面法线方向向量和对应车轴轴线方向向量的夹角计算即可获得每个车轮侧倾角和前束角；

S40、固定车轮使其不进行前后位移，然后转动方向盘带动转向轮转向，可通过反光板上点集标号对应的三维点集进行表示，并可计算出旋转运动的旋转轴向量、绕转向轮转向轴旋转的方向向量与四轮底盘平面法线的夹角，并结合车轴轴线方向向量，即可获得转向轮的后倾角及内倾角；

S50、根据检测计算得到的四轮底盘平面、车轴轴线方向向量、车轮侧倾角、前束角、转向轮的后倾角及内倾角进行组合计算获得其它车辆轮胎及底盘参数。

优选的，在所述步骤S30中，车轮的前后运动或转向运动可直接传递到反光板，带动反光板一起运动，反光板上的圆形图案组合形成了用于表示反光板表面的点集，这些点集可以通过相机检测成二维点集并利用相机参数通过计算形成三维点集。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明采用分体式设计，极大的减小了设备的体积，采用自动追踪的方法调整相机高度，可避免调整检测车辆的高度，通过相机和反光板的组合非接触测量，实现了相机之间的自动标定，使得安装容易，随用随安，并且安装后不需要复杂的标定，极大提高了检测速度，降低了人工劳动强度。

附图说明

图1是本发明的实施例结构示意图；

图2是本发明的实施例主检测台前视图；

图3是本发明的实施例主检测台左视图；

图4是本发明的实施例主检测台结构示意图；

图5是本发明的实施例主检测台俯视图；

图6是本发明的实施例副检测台前视图；

图7是本发明的实施例副检测台左视图；

图8是本发明的实施例副检测台结构示意图；

图9是本发明的实施例副检测台俯视图；

图10是本发明的实施例反光板圆形图案组合示意图

图11是本发明的实施例工作流程示意图。

主要元件符号说明：

1-处理装置 2-主检测台 3-副检测台

4-反光板装置 5-第一立柱 6-第一控制装置

7-第一相机 8-第一反光板 9-第一固定装置

10-第二立柱 11-第二控制装置 12-第二相机

13-第三相机 14-第二固定装置 15-第一轮毂连接装置

16-第二轮毂连接装置 17-第二反光板 18-第三反光板

19-第四反光板 20-第五反光板 21-第一车轮夹具

22-第二车轮夹具 23-第三车轮夹具 24-第四车轮夹具

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图与实例对本发明作进一步详细说明，但所举实例不作为对本发明的限定。

如图1至图11所示，本发明的实施例包括处理装置1、主检测台2，副检测台3和反光板装置4；处理装置1对通过主检测台2和副检测台3传输至处理装置1的数据进行处理并输出检测结果；主检测台2和副检测台3分别安装在需要检测车辆两侧对四轮参数进行检测；反光板装置4与主检测台2、副检测台3呈一定角度安装，以使反光板装置4出现在主检测台2和副检测台3所成图像的中央区域。

处理装置1通过数据线缆或无线数据传输装置与主检测台2及副检测台3相连，处理装置1为PC机、平板电脑、手机、单片机或其它具有数据运算处理功能的装置中的一种。

主检测台2包括第一立柱5、第一控制装置6、第一相机7和第一反光板8，第一立柱5设置在第一控制装置6上方并且第一立柱5与第一控制装置6固定连接，第一立柱5上安装有第一相机7，第一相机7与第一反光板8固定连接，第一控制装置6能够控制第一相机7与第一反光板8相对第一立柱5进行上下移动。

还包括第一固定装置9，第一固定装置9安装在第一控制装置6底部，第一固定装置9用来在检测场所安装固定主检测台6，第一固定装置9为弹簧夹具、螺栓和压力夹具中的一种或几种。

副检测台3包括第二立柱10、第二控制装置11、第二相机12和第三相机13，第二立柱10设置在第二控制装置11上方并且第二立柱10与第二控制装置11固定连接，第二立柱10上安装有第二相机12，第二相机12与第三相机13固定连接，第二控制装置11能够控制第二相机12与第三相机13相对第二立柱10进行上下移动。

还包括第二固定装置14，第二固定装置14安装在第二控制装置11底部，第二固定装置14用来在检测场所安装固定副检测台3，第二固定装置14为弹簧夹具、螺栓和压力夹具中的一种或几种。

反光板装置4包括第一轮毂连接装置15、第二轮毂连接装置16、第二反光板17、第三反光板18、第四反光板19和第五反光板20，第一轮毂连接装置15的一端通过第一车轮夹具21固定连接第二反光板17，第一轮毂连接装置15的另一端通过第二车轮夹具22固定连接第三反光板18，第二轮毂连接装置16的一端通过第三车轮夹具23固定连接第四反光板19，第二轮毂连接装置16的另一端通过第四车轮夹具24固定连接第五反光板20。

第二反光板17与对应的第一相机7视角呈一定倾斜角度，第三反光板18与对应的第二相机12视角呈一定倾斜角度，第一反光板8、第二反光板17、第三反光板18、第四反光板19、第五反光板20均为方形黑色底色的平板，平板上设置有大小不一的白色圆形图案组合。

本工作装置一次可测量距离一定间隔的车辆多个轴的数据参数。

在工作时，主检测台2和副检测台3分别安装在需要检测的车辆前方，间隔略大于车轴长度，处理装置1可以单独为一个设备，也可以集成在主检测台2或副检测台3的内部。

检测四轮参数时，首先需要确定主检测台2中第一相机7的高度，通过第一相机7拍摄第二反光板17和第四反光板19成像，根据图像中第二反光板17和第四反光板19的位置，使用第一控制装置6调整第一相机7及第一反光板8的高度，使得第二反光板17和第四反光板19出现在在第一相机7所成图像的中央区域。同样可确定副检测台3中第二相机12的高度，通过第二相机12拍摄第三反光板18和第五反光板20成像，根据图像中第三反光板18和第五反光板20的位置，使用第二控制装置11调整第二相机12和第三相机13的高度，使得第三反光板18和第五反光板20出现在在第三相机13所成图像的中央区域。然后确定3台相机(第一相机7、第二相机12、第三相机13)之间的坐标变换关系。其中，第二相机12和第三相机13为刚性连接安装，它们之间的坐标变换关系事先通过其他测量方法得知，并且在安装后保持不变。由于主检测台2和副检测台3为独立安装，每次安装进行测量时，第一相机7和相机组(第二相机12和第三相机13)之间的坐标变换关系是变化的。通过第三相机13拍摄第一反光板8成像，根据第三相机13的相机参数可获得第一反光板8的3D姿态，第一反光板8的3D姿态变化反映了第一相机7和相机组(第二相机12和第三相机13)之间的坐标变换关系的变化。第一反光板8的其中一种3D姿态对应的第一相机7和相机组(第二相机12和第三相机13)之间的坐标变换关系是事先通过其他方法测量并已知的，通过这组已知的坐标变换关系可以计算出第一反光板8的3D姿态变化对应的第一相机7和相机组(第二相机12和第三相机13)之间的坐标变换关系的变化。这样，通过第三相机13对第一反光板8的测量，计算获得第一相机7和相机组(第二相机12和第三相机13)之间的坐标变换关系。在获得相机(第一相机7、第二相机12和第三相机13)之间的坐标变换关系后，即可建立统一的基准相机(例如第一相机7,也可以是其它任意一台相机)坐标系。

第一相机7用来检测第二反光板17和第四反光板19的图像，第二相机12检测第三反光板18和第五反光板20的图像。第二反光板17、第三反光板18、第四反光板19、第五反光板20与对应的车轮轮毂之间通过轮毂连接装置刚性连接，因此，车轮的前后运动或转向运动可直接传递到反光板，带动反光板一起运动。反光板上的圆形图案组合形成了用于表示反光板表面的点集，这些点集可以通过相机检测成二维点集并利用相机参数通过计算形成三维点集。而且，在时间轴上点集的变化通过点集标号可以一一对应起来。

在检测时，首先进行车体的推动，带动车轮进行前后旋转运动，即带动车轮上的反光板运动，该运动可分解为车体推动方向的平移运动和绕轮毂表面法线的旋转运动，这两种运动均可通过反光板上点集标号对应的三维点集进行表示，并可计算出旋转运动的旋转轴向量，即轮毂表面法线方向向量。由于第一相机7和第二相机12的相机坐标变换关系已经建立，所以通过这2个相机成像构建的三维空间点集可表示为统一的一个坐标系下，即通过四个车轮对应的反光板上的三维点集获得四轮底盘平面及车轴轴线方向向量。通过对每个车轮的轮毂表面法线方向向量和对应车轴轴线方向向量的夹角计算即可获得每个车轮侧倾角和前束角。

在车体推动检测后，固定车轮使其不进行前后位移，然后转动方向盘带动转向轮转向，即带动转向轮上的反光板运动，该运动即反应为绕转向轮转向轴的旋转运动，这种运动可通过反光板上点集标号对应的三维点集进行表示，并可计算出旋转运动的旋转轴向量，即绕转向轮转向轴旋转的方向向量，依据已知的四轮底盘平面及车轴轴线方向向量，计算绕转向轮转向轴旋转的方向向量与四轮底盘平面法线的夹角，并结合车轴轴线方向向量，即可获得转向轮的后倾角及内倾角。

其它车辆轮胎及底盘参数可依据检测计算得到的四轮底盘平面、车轴轴线方向向量、车轮侧倾角、前束角、转向轮的后倾角及内倾角进行组合计算获得。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种双立柱自动追踪四轮定位检测装置，其特征在于，包括处理装置、主检测台，副检测台和反光板装置；

所述处理装置对通过所述主检测台和所述副检测台传输至所述处理装置的数据进行处理并输出检测结果；

所述主检测台和所述副检测台分别安装在需要检测车辆两侧对四轮参数进行检测；所述主检测台包括第一立柱、第一控制装置、第一相机和第一反光板；所述副检测台包括第二立柱、第二控制装置、第二相机和第三相机；

所述反光板装置与所述主检测台、所述副检测台呈一定角度安装，以使所述反光板装置出现在所述主检测台和所述副检测台所成图像的中央区域。

2.如权利要求1所述的双立柱自动追踪四轮定位检测装置，其特征在于，所述处理装置通过数据线缆或无线数据传输装置与主检测台及副检测台相连，所述处理装置为PC机、平板电脑、手机、单片机或其它具有数据运算处理功能的装置中的一种。

3.如权利要求1所述的双立柱自动追踪四轮定位检测装置，其特征在于，所述第一立柱设置在所述第一控制装置上方并且所述第一立柱与所述第一控制装置固定连接，所述第一立柱上安装有第一相机，所述第一相机与所述第一反光板固定连接，所述第一控制装置能够控制所述第一相机与所述第一反光板相对所述第一立柱进行上下移动。

4.如权利要求3所述的双立柱自动追踪四轮定位检测装置，其特征在于，所述主检测台还包括第一固定装置，所述第一固定装置安装在所述第一控制装置底部，所述第一固定装置用来在检测场所安装固定所述主检测台，所述第一固定装置为弹簧夹具、螺栓和压力夹具中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的双立柱自动追踪四轮定位检测装置，其特征在于，所述第二立柱设置在所述第二控制装置上方并且所述第二立柱与所述第二控制装置固定连接，所述第二立柱上安装有第二相机，所述第二相机与所述第三相机固定连接，所述第二控制装置能够控制所述第二相机与所述第三相机相对所述第二立柱进行上下移动。

6.如权利要求5所述的双立柱自动追踪四轮定位检测装置，其特征在于，所述副检测台还包括第二固定装置，所述第二固定装置安装在所述第二控制装置底部，所述第二固定装置用来在检测场所安装固定所述副检测台。

7.如权利要求1所述的双立柱自动追踪四轮定位检测装置，其特征在于，所述反光板装置包括第一轮毂连接装置、第二轮毂连接装置、第二反光板、第三反光板、第四反光板和第五反光板，所述第一轮毂连接装置的一端通过第一车轮夹具固定连接所述第二反光板，所述第一轮毂连接装置的另一端通过第二车轮夹具固定连接所述第三反光板，所述第二轮毂连接装置的一端通过第三车轮夹具固定连接所述第四反光板，所述第二轮毂连接装置的另一端通过第四车轮夹具固定连接所述第五反光板。

8.如权利要求7所述的双立柱自动追踪四轮定位检测装置，其特征在于，所述第二反光板与对应的所述第一相机视角呈一定倾斜角度，所述第三反光板与对应的所述第三相机视角呈一定倾斜角度，所述第一反光板、所述第二反光板、所述第三反光板、所述第四反光板、所述第五反光板均为方形黑色底色的平板，所述平板上设置有大小不一的白色圆形图案组合。

9.一种应用权利要求1-8中任一项所述的双立柱自动追踪四轮定位检测装置的双立柱自动追踪式四轮定位检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、确定主检测台和副检测台中相机的高度，通过相机拍摄反光板成像，根据图像中反光板的位置，使用控制单元调整相机及反光板的高度，使得反光板出现在在相机所成图像的中央区域；

S20、确定主检测台和副检测台中3台相机之间的坐标变换关系；

S30、推动车体带动车轮进行前后旋转运动，通过四个车轮对应的反光板上的三维点集获得四轮底盘平面及车轴轴线方向向量，通过对每个车轮的轮毂表面法线方向向量和对应车轴轴线方向向量的夹角计算即可获得每个车轮侧倾角和前束角；

S40、固定车轮使其不进行前后位移，然后转动方向盘带动转向轮转向，可通过反光板上点集标号对应的三维点集进行表示，并可计算出旋转运动的旋转轴向量、绕转向轮转向轴旋转的方向向量与四轮底盘平面法线的夹角，并结合车轴轴线方向向量，即可获得转向轮的后倾角及内倾角；

S50、根据检测计算得到的四轮底盘平面、车轴轴线方向向量、车轮侧倾角、前束角、转向轮的后倾角及内倾角进行组合计算获得其它车辆轮胎及底盘参数。

10.如权利要求9所述的双立柱自动追踪式四轮定位检测方法，其特征在于，在所述步骤S30中，车轮的前后运动或转向运动可直接传递到反光板，带动反光板一起运动，反光板上的圆形图案组合形成了用于表示反光板表面的点集，这些点集通过相机检测成二维点集并利用相机参数通过计算形成三维点集。