CN105136484A - 轴间四轮定位检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴问四轮定位检测装置，包括处理单元、主检测台和副检测台，所述处理单元分别与主检测台和副检测台通信连接，所述主检测台和副检测台相对设置，在所述主检测台的两端和朝向副检测台的一面上均设置有相机，在所述副检测台的两端设置有相机，还包括与待检测车辆轮毂外侧固定连接的反光板和设置在副检测台朝向主检测台一面的反光板。同时公开了一种通过该检测装置实行的检测方法。该轴问四轮定位检测装置采用分体式设计，减小了设备体积，通过相机和反光板的组合非接触测量，实现了各个相机之间的自动标定，使得整套装置安装容易，随用随装，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

轴间四轮定位检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及数据检测领域，尤其涉及一种轴间四轮定位检测装置及基于此装置实行的检测方法。

背景技术

在现有技术中，轴间四轮定位检测装置的各部件之间连接关系密切，几乎可以视为一体化设计，设备的占地面积相当大，对其的拆检及转移十分不便，同时由于需要对各项指标进行复杂的标定，检测速度十分低下，且人工劳动强度大。

发明内容

针对上述背景技术中提到的问题，本发明提供了一种采用分体式设计且检测效率高的轴间四轮定位检测装置及应用此装置实施的检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明公开了一种轴间四轮定位检测装置，包括处理单元、主检测台和副检测台，所述处理单元分别与主检测台和副检测台通信连接，所述主检测台和副检测台相对设置，在所述主检测台的两端和朝向副检测台的一面上均设置有相机，在所述副检测台的两端设置有相机，还包括与待检测车辆轮毂外侧固定连接的反光板和设置在副检测台朝向主检测台一面的反光板。

优选地，所述反光板的反光面具有朝向相机的黑色表面，在所述黑色表面上具有多个不同大小的白点，所述反光板的反光面与相机镜头相互倾斜设置。

优选地，还包括两侧工作台，所述主检测台和副检测台分别设置在两侧工作台上，所述主检测台和副检测台均通过夹具分别夹持在两侧工作台上。

优选地，所述处理单元为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单元。

优选地，所述处理单元与所述主检测台和副检测台之间通过数据线缆或无线数据传输装置连接。

优选地，还包括与所述处理单元、主检测台和副检测台供电连接的供电装置，所述供电装置为电池或与电力网连接的供电电缆。

一种轴间四轮定位检测方法，依次包括如下步骤：

S1，在一侧工作台安装好主检测台，记录主检测台上三个固定安装的相机的坐标变换关系，在另一侧工作台安装副检测台，记录副检测台上两个固定安装的相机的坐标变换关系；

S2，通过主检测台朝向副检测台的相机拍摄安装在副检测台侧面的反光板成像，获得该反光板的3D姿态，通过该反光板的3D姿态计算得出主检测台上的三个相机和副检测台上的两个相机之间的坐标变换关系；

S3，将待检测车辆驶入工作台，将轮毂外侧分别通过轮毂连接装置安装上反光板；

S4，使待检测车辆在工作台上前后运动，进而带动反光板同时运动，与各反光板对应的相机进行拍摄，采集反光板上的白色圆形图案形成的二维点集，结合反光板上的白色圆形图案形成的二维点集和对应轮毂外侧反光板设置的四个相机之间的坐标变换关系，计算形成三维点集，并将时间轴上的点集变化通过点集标号一一对应起来；

S5，将待检测车辆在工作台上的前后运动分解为车辆行进方向的平移运动和绕轮毂表面法线的旋转运动，并通过反光板上点集标号对应的三维点集进行表示，并计算出旋转运动的旋转轴向量；

S6，通过四个车轮对应的反光板上的三维点集获得四轮地盘平面及车轴轴线方向向量；

S7，通过对每个车轮的旋转运动的旋转轴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；

S8，固定车轮使其不进行前后位移，转动方向盘带动转向轮转向，带动转向轮上的反光板运动，该运动为绕转向轮转向轴的旋转运动，通过反光板上点集标号对应的三维点集进行表示，并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，获得转向轮的后倾角及内倾角。

与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点：

本发明实施例中，轴间四轮定位检测装置采用分体式设计，极大的减小了设备的体积，通过相机和反光板的组合非接触测量，实现了各个相机之间的自动标定，使得整套装置安装容易，随用随装，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为本发明轴间四轮定位检测装置的结构示意图；

图2为本发明轴间四轮定位检测装置的主检测台的结构示意图；

图3为本发明轴间四轮定位检测装置的副检测台的结构示意图；

图4为本发明轴间四轮定位检测装置的反光板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-4和实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种轴间四轮定位检测装置，包括处理单元3、主检测台1和副检测台2，所述处理单元3分别与主检测台1和副检测台2通信连接，所述主检测台1和副检测台2相对设置，在所述主检测台1的两端和朝向副检测台2的一面上均设置有相机5，在所述副检测台2的两端设置有相机5，还包括与待检测车辆轮毂外侧固定连接的反光板4和设置在副检测台2朝向主检测台1一面的反光板4。

主检测台1主要由三台相机5刚性连接构成，副检测台2主要由两台数字相机5和一块反光板4刚性连接构成。刚性连接是指所连接的设备使用螺丝等装置安装在一起，安装后整体固定为一体，设备之间不会产生相对位移。另外，还包括附属固定装置，用来在检测场所安装固定主检测台1和副检测台2，固定装置可根据实际使用环境选择使用弹簧夹具、螺栓或压力夹具等机械结构。

在工作时，主检测台1和副检测台2分别安装在需要检测的两个轴中间。处理单元3可以单独为一个设备，也可以集成在主检测台1或副检测台2内部。

所述反光板4的反光面具有朝向相机5的黑色表面，在所述黑色表面上具有多个不同大小的白点，所述反光板4的反光面与相机5镜头相互倾斜设置。反光板4通过轮毂连接装置刚性连接轮胎轮毂的表面和反光板4，并使反光板4与对应的相机5视角呈一定倾斜角度(非垂直角度)。

还包括两侧工作台6，所述主检测台1和副检测台2分别设置在两侧工作台6上，所述主检测台1和副检测台2均通过夹具分别夹持在两侧工作台6上。

所述处理单元3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单元，并具备输出检测结果的功能，包括但不限于屏幕、打印机、文件。

所述处理单元3与所述主检测台1和副检测台2之间通过数据线缆或无线数据传输装置连接。主检测台1和副检测台2需要和处理单元3进行数据传输，数据传输方式可以是网线、USB线、蓝牙或其它有线或无线的数据传输方式。

还包括与所述处理单元3、主检测台1和副检测台2供电连接的供电装置，所述供电装置为电池或与电力网连接的供电电缆。

为了检测四轮参数，首先需要确定5台相机5之间的坐标变换关系。

其中，主检测台1上的三台相机5为刚性连接安装，副检测台2上的两台相机5也为刚性连接，主检测台1上的三台相机5之间的坐标变换关系以及副检测台2上的两台相机5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1和副检测台2为独立安装，每次安装进行测量时，主检测台1相机组和副检测台2相机组之间的坐标变换关系是变化的。

通过主检测台1上朝向副检测台2安装的相机5拍摄副检测台2上正对的反光板4成像，根据相机5参数可获得该反光板4的3D姿态，反光板4的3D姿态变化反映了主检测台1相机组和副检测台2相机组之间的坐标变换关系的变化。反光板4的其中一种3D姿态对应的主检测台1相机组和副检测台2相机组之间的坐标变换关系是事先测量并已知的，通过这组已知的坐标变换关系可以计算出反光板4的3D姿态变化对应的主检测台1相机组和副检测台2相机组之间的坐标变换关系的变化。这样，通过主检测台1朝向副检测台2设置的相机5对相对的反光板4的测量，计算获得主检测台1相机组和副检测台2相机组之间的坐标变换关系。在获得所有相机5之间的坐标变换关系后，即可建立统一的基准相机5(可以是任意一台相机5)坐标系。

由于主检测台1和副检测台2分别设置在两端的相机5与对应反光板4之间的位置关系，以及反光板4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4，带动反光板4一起运动。反光板4上的圆形图案组合形成了用于表示反光板4表面的点集，这些点集可以通过相机5检测成二维点集并利用相机5参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。

一种轴间四轮定位检测方法，在一侧工作台6安装好主检测台1，记录主检测台1上三个固定安装的相机5的坐标变换关系，在另一侧工作台6安装副检测台2，记录副检测台2上两个固定安装的相机5的坐标变换关系。

通过主检测台1朝向副检测台2的相机5拍摄安装在副检测台2侧面的反光板4成像，获得该反光板4的3D姿态，通过该反光板4的3D姿态计算得出主检测台1上的三个相机5和副检测台2上的两个相机5之间的坐标变换关系；将待检测车辆驶入工作台6，将轮毂外侧分别通过轮毂连接装置安装上反光板4；使待检测车辆在工作台6上前后运动，进而带动反光板4同时运动，与各反光板4对应的相机5进行拍摄，采集反光板4上的白色圆形图案形成的二维点集，结合反光板4上的白色圆形图案形成的二维点集和对应轮毂外侧反光板4设置的四个相机5之间的坐标变换关系，计算形成三维点集，并将时间轴上的点集变化通过点集标号一一对应起来。

将待检测车辆在工作台6上的前后运动分解为车辆行进方向的平移运动和绕轮毂表面法线的旋转运动，并通过反光板4上点集标号对应的三维点集进行表示，并计算出旋转运动的旋转轴向量，即轮毂表面法线方向向量。

由于相机5坐标变换关系已经建立，所以通过与4个相机5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4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。

固定车轮使其不进行前后位移，转动方向盘带动转向轮转向，带动转向轮上的反光板4运动，该运动为绕转向轮转向轴的旋转运动，通过反光板4上点集标号对应的三维点集进行表示，并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，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。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种轴间四轮定位检测装置，其特征在于，包括处理单元、主检测台和副检测台，所述处理单元分别与主检测台和副检测台通信连接，所述主检测台和副检测台相对设置，在所述主检测台的两端和朝向副检测台的一面上均设置有相机，在所述副检测台的两端设置有相机，还包括与待检测车辆轮毂外侧固定连接的反光板和设置在副检测台朝向主检测台一面的反光板。

2.根据权利要求1所述的轴间四轮定位检测装置，其特征在于，所述反光板的反光面具有朝向相机的黑色表面，在所述黑色表面上具有多个不同大小的白点，所述反光板的反光面与相机镜头相互倾斜设置。

3.根据权利要求2所述的轴间四轮定位检测装置，其特征在于，还包括两侧工作台，所述主检测台和副检测台分别设置在两侧工作台上，所述主检测台和副检测台均通过夹具分别夹持在两侧工作台上。

4.根据权利要求1-3任一所述的轴间四轮定位检测装置，其特征在于，所述处理单元为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单元。

5.根据权利要求1-3任一所述的轴间四轮定位检测装置，其特征在于，所述处理单元与所述主检测台和副检测台之间通过数据线缆或无线数据传输装置连接。

6.根据权利要求1-3任一苏搜狐的轴间四轮定位检测装置，其特征在于，还包括与所述处理单元、主检测台和副检测台供电连接的供电装置，所述供电装置为电池或与电力网连接的供电电缆。

7.一种轴间四轮定位检测方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

S1，在一侧工作台安装好主检测台，记录主检测台上三个固定安装的相机的坐标变换关系，在另一侧工作台安装副检测台，记录副检测台上两个固定安装的相机的坐标变换关系；

S2，通过主检测台朝向副检测台的相机拍摄安装在副检测台侧面的反光板成像，获得该反光板的3D姿态，通过该反光板的3D姿态计算得出主检测台上的三个相机和副检测台上的两个相机之间的坐标变换关系；

S3，将待检测车辆驶入工作台，将轮毂外侧分别通过轮毂连接装置安装上反光板；

S4，使待检测车辆在工作台上前后运动，进而带动反光板同时运动，与各反光板对应的相机进行拍摄，采集反光板上的白色圆形图案形成的二维点集，结合反光板上的白色圆形图案形成的二维点集和对应轮毂外侧反光板设置的四个相机之间的坐标变换关系，计算形成三维点集，并将时间轴上的点集变化通过点集标号一一对应起来；

S5，将待检测车辆在工作台上的前后运动分解为车辆行进方向的平移运动和绕轮毂表面法线的旋转运动，并通过反光板上点集标号对应的三维点集进行表示，并计算出旋转运动的旋转轴向量；

S6，通过四个车轮对应的反光板上的三维点集获得四轮地盘平面及车轴轴线方向向量；

S7，通过对每个车轮的旋转运动的旋转轴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；

S8，固定车轮使其不进行前后位移，转动方向盘带动转向轮转向，带动转向轮上的反光板运动，该运动为绕转向轮转向轴的旋转运动，通过反光板上点集标号对应的三维点集进行表示，并计算出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，获得转向轮的后倾角及内倾角。