CN107600041B - 汽车车身曲线的精确拟合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车车身曲线的精确拟合方法，用于汽车的清洗。涉及汽车车身曲线拟合建模技术领域。所述方法包括如下步骤：洗车头预设初始位置，提供给洗车头一个固定步长(小距离）平行车体表面运动；通过距离传感器对比前后两个位置的变化，调整洗车头的角度和距离，控制洗车头工作，并将这些位置参数进行储存；循环进行，以微积分的原理拟合车辆的外形曲线；在车体曲线不连续变化的拐点，将提供一个预先设定的角度和距离值调整洗车头的运动，然后继续以上步骤进行拟合；洗车头沿汽车截面分布式排列，精确拟合整个车体的曲线。同时建立车身的三维曲线模型，在下次遇到同种车型使不必进行拟合工作，直接按照所存储的清洗控制参数进行清洗。

Description

汽车车身曲线的精确拟合方法
技术领域
本发明涉及汽车车身曲线拟合建模技术领域，用于汽车的清洗，能大幅度提高洗车设备的洗净度并提高设备的自动化、智能化水平。
背景技术
自动洗车技术虽然使洗车工作从人工化升级到了自动化，但是其仍存在很多不足，例如，自动洗车设备不能精确拟合车型的曲线，造成车辆的清洗效果不一，对清洗效果差的车辆还需要人工进行清洗，提高了清洗成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车车身曲线精确拟合的方法，用于汽车的清洗，提高汽车的清洗效果。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种车身曲线的精确拟合方法，其特征在于包括如下步骤：洗车头预设初始位置，提供给洗车头一个固定步长平行车体表面运动；通过距离传感器对比前后两个位置到车身表面的距离变化，调整洗车头的角度和距离，控制洗车头工作，并将这些位置参数进行储存；循环进行，以微积分的原理拟合车辆的外形曲线；在车体曲线不连续变化的拐点，将提供一个预先设定的角度和距离值调整洗车头的运动，然后继续以上步骤进行拟合；洗车头个数为N，且N≥1，沿汽车横截面分布式排列的洗车头独立工作，拟合整个车体的曲线并建立汽车车体的三维模型。
进一步的技术方案在于：所述洗车头包括安装架，所述安装架上设有电动推杆，用于驱动所述安装架运动，安装伺服电机记录其运动的长度，第一距离传感器安装在所述洗车头前进方向一端的安装架上，与所述安装支架垂直，用于测量洗车头前端与车身曲线的垂直距离；第二距离传感器位于洗车头前进方向一端的安装架上，与所述安装架平行，用于测量洗车头前进方向与汽车车体的横向距离；第三距离传感器位于所述安装架的后端，与所述安装支架垂直，用于测量洗车头后端到车身的垂直距离；用于清洗汽车的毛刷或者滚轮固定在第一距离传感器与第三距离传感器之间的安装架上；A表示是洗车头的后端，A1是洗车头的前端，O是洗车头的中心位置，洗车头可以以O为圆心转动，B，B1是洗车头A、A1在车身曲线上的垂直投影点，预设一个洗车头旋转角度，一个预设的距离AB，洗车头位于汽车车身上方；
使用第一距离传感器和第二距离传感器，分别测出AB和A1B1的长度，这两个长度的差值为ΔAB，A1-A=ΔA，tgθ=ΔAB/ΔA，求出θ角；洗车头转动θ角与车身平行，第一距离传感器测量AB的值为L，洗车头完成对车身曲线的拟合，控制洗车头伸出一段距离使洗汽车的毛刷或者滚轮与车身接触开始清洗；汽车车面的各项曲面参数均被记录存储，洗车头的各项工作参数如角度和毛刷的伸出长度等也均被记录存储；相同的方法，一个汽车横截面上分布着N个洗车头，就获得了汽车横截面上一条汽车曲面的参数，其中N≧1；
洗车头离开车体表面抬起一个距离，再次给洗车头沿纵向一个步长ΔA,角度θ，循环上述步骤得到另外的一条汽车曲面的参数；再次循环，直至完成整个汽车的曲面拟合和建模，同时清洗完整个车身。
进一步的技术方案在于：所述洗车头包括安装架，所述安装架上设有电动推杆，用于驱动所述安装架运动，安装伺服电机记录其运动的长度，第一距离传感器安装在所述洗车头前进方向一端的安装架上，与所述安装支架垂直，用于测量洗车头前端与车身曲线的垂直距离；用于清洗汽车的毛刷或者滚轮固定在安装架上；给定一个步长ΔA,洗车头沿车辆纵向移动，计算运动前后的两个位置点到车体的垂直距离，并计算得到车体曲面的参数。
进一步的技术方案在于：所述距离传感器非接触式距离传感器或接触式传感器。
进一步的技术方案在于：汽车表面曲线有不连续变化的拐点，采用给予经验值的方法得出，如果第一距离传感器和第三距离传感器的测量值突然增大，超出预设量程值，那么就说明洗车头遇到了拐点，操控洗车头旋转一个预设角度，使得第一距离传感器和第二距离传感器的测量值在预设的正常量程范围内，对车身曲线的进行测量，完成车身曲线的拟合；
设置于洗车头端头平行布放的第二距离传感器，测量到前方车身曲线距离进入量程；则说明洗车头到达了拐点；同样给予洗车头一个预设的旋转角度，使得第一距离传感器和第二距离传感器的测量值在预设的正常量程范围内，重复车身曲线的测量，完成车身曲线的拟合。
进一步的技术方案在于：所述洗车头通过支撑机构进行支撑和驱动，洗车头的A点值唯一对应
Figure DEST_PATH_IMAGE001
点和角
Figure 810131DEST_PATH_IMAGE002
点，其数学公式为：tan（90°-
Figure DEST_PATH_IMAGE003
）=（B-H）/
Figure 814996DEST_PATH_IMAGE001
，其中B为A点的水平高度，H为龙门底座竖杆的高度，
Figure 252930DEST_PATH_IMAGE002
为龙门摆臂杆与龙门底座竖杆的夹角，
Figure 735864DEST_PATH_IMAGE001
为龙门底座竖杆距A点的距离。
进一步的技术方案在于：所述方法还包括通过对车身曲线的拟合，建立相关车型的数据库的步骤。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法对于已知的不同车型，能够根据不同的车型曲线采用精确拟合的方法进行清洗，清洗效果好；对于未知的车型，首先进行洗车学习获得该车型对应的清洗装置的运动轨迹，然后将该车型对应的清洗装置的运动轨迹进行存储，最后使用学习到的清洗装置的运动轨迹控制方法控制清洗装置对车辆进行清洗，清洗效果好，清洗效率高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例所述方法中洗车头的结构示意图；
图2是本发明实施例所述方法中洗车头拟合车面的转动结构示意图；
图3是本发明实施例所述方法中洗车头拟合车身曲面固定步长（小距离）平行移动的坐标示意图；
图4是本发明实施例所述方法中洗车头在拐点的运动位置示意图；
图5是本发明实施例所述方法中洗车头的初始位置示意图；
图6是本发明实施例所述方法中洗车头拟合车面的测量结构原理图；
图7是本发明实施例所述方法中洗车头的位置结构示意图；
其中：1、安装架2、电推杆3、第一距离传感器4、第二距离传感器5、毛刷或者滚轮6、车身曲面7、第三距离传感器8、第一拐点9、第二拐点10、龙门底座竖杆11、龙门摆臂杆12、龙门横杆。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明公开了一种汽车车身曲线的精确拟合方法，用于汽车清洗，包括如下步骤：洗车头预设初始位置，提供给洗车头一个固定步长平行车体表面运动；通过距离传感器对比前后两个位置到车身表面的距离变化，调整洗车头的角度和距离，控制洗车头工作，并将这些位置参数进行储存；循环进行，以微积分的原理拟合车辆的外形曲线；在车体曲线不连续变化的拐点，将提供一个预先设定的角度和距离值调整洗车头的运动，然后继续以上步骤进行拟合；洗车头个数为N，且N≥1，沿汽车横截面分布式排列的洗车头独立工作，精确拟合整个车体的曲线并建立汽车车体的三维模型。
所述洗车头包括安装架，所述安装架上设有电动推杆，用于驱动所述安装架运动，安装伺服电机记录其运动的长度，第一距离传感器安装在所述洗车头前进方向一端的安装架上，与所述安装支架垂直，用于测量洗车头前端与车身曲线的垂直距离；第二距离传感器位于洗车头前进方向一端的安装架上，与所述安装架平行，用于测量洗车头前进方向与汽车车体的横向距离；第三距离传感器位于所述安装架的另一侧，与所述安装支架垂直，用于测量洗车头后端到车身的垂直距离；用于清洗汽车的毛刷或者滚轮固定在第一距离传感器与第三距离传感器之间的安装架上；A表示是洗车头的后端，A1是洗车头的前端，O是洗车头的中心位置，洗车头可以以O为圆心转动，B，B1是洗车头A、A1在车身曲线上的垂直投影点，预设一个洗车头旋转角度，一个预设的距离AB，洗车头位于汽车车身上方。
如图2所示，使用第一距离传感器，第二距离传感器，测出AB和A1B1，的长度，这两个长度的差值为ΔAB,A1-A=ΔA,tgθ=ΔAB/ΔA,求出θ角。洗车头转动θ角与车身平行，第一距离传感器测量距离值为L，洗车头完成对车身曲线的拟合，控制洗车头伸出一段距离使毛刷或者滚轮与车身接触开始清洗。如图3所得的汽车车面AZZ1A1各项曲面参数均被记录存储，洗车头的各项工作参数如角度和毛刷的伸出长度等也均被记录存储。相同的方法，一个汽车横截面上均匀分布着N（N≧1）个洗车头，就取得了汽车横截面上一条带的曲面参数。
洗车头离开车体表面抬起一个距离，再次给洗车头沿纵向一个步长ΔA,角度θ，循环上述步骤得到另外的一条汽车曲面的参数。再次循环，直至完成整个汽车的曲面拟合和建模。同时清洗完整个车身。
所述的垂直传感器也可以使用1个只保留第一距离传感器，给定一个步长ΔA,洗车头沿车辆纵向移动。计算运动前后的两个位置点到车体的垂直距离，应用同样的方法也可以得到车体曲面的参数。
所述的距离传感器，可以是红外、激光、超声等非接触式距离传感器，也可以式压力、行程等接触式传感器。压力传感器预设一个压力值，用电动推杆的伺服电机进行推移，达到压力值证明与车体的接触良好，记录这个距离。同样能够测量ΔA值。
汽车表面曲线有不连续变化的拐点。我们采用给予经验值的方法解决。如图4所示，如果第一距离传感器和第三距离传感器的测量值突然增大，超出我们的预设量程值。那么就说明洗车头遇到了第一拐点。我们操控洗车头旋转一个预设角度（如90°），使得第一距离传感器和第三距离传感器的测量值在预设的正常量程范围内，重复车身曲线的测量过程完成车身曲线的拟合。
设置于洗车头端头平行布放的第二距离传感器，测量到前方车身曲线距离进入量程。则说明洗车头到达了第二拐点。同样的给予洗车头一个预设的旋转角度（如90°），使得第一距离传感器和第三距离传感器的测量值在预设的正常量程范围内，重复车身曲线的测量过程完成车身曲线的拟合。
汽车其他地方的拐点参照以上方式进行。
给洗车端头提供位置的支撑机构，摆臂龙门式的机械结构，如图5-7所示，洗车端头的A点值，唯一对应
Figure 208434DEST_PATH_IMAGE004
点和角
Figure 384200DEST_PATH_IMAGE005
。其数学公式为：tan（90-
Figure 309431DEST_PATH_IMAGE005
）=（B-H）/
Figure 97521DEST_PATH_IMAGE004
；给洗车头提供支撑的机械结构不止本文叙述的一种，其他方式如机械手或者其他龙门结构均可使用，通过
Figure 159018DEST_PATH_IMAGE004
点和角
Figure 443369DEST_PATH_IMAGE005
确定摆臂龙门式的机械结构的初始位置。
该方法可建立针对于一种车型的三维模型和清洗控制的数据库。再遇到同型车辆后，不用使用测量拟合，直接从数据库调取清洗的方法即可完成清洗工作。

Claims (6)

1.一种车身曲线的精确拟合方法，其特征在于包括如下步骤：洗车头预设初始位置，提供给洗车头一个固定步长平行车体表面运动；通过距离传感器对比前后两个位置到车身表面的距离变化，调整洗车头的角度和距离，控制洗车头工作，并将这些位置参数进行储存；循环进行，以微积分的原理拟合车辆的外形曲线；在车体曲线不连续变化的拐点，将提供一个预先设定的角度和距离值调整洗车头的运动，然后继续以上步骤进行拟合；洗车头个数为N，且N≥1，沿汽车横截面分布式排列的洗车头独立工作，拟合整个车体的曲线并建立汽车车体的三维模型；
所述洗车头包括安装架，所述安装架上设有电动推杆，用于驱动所述安装架运动，安装伺服电机记录其运动的长度，第一距离传感器安装在所述洗车头前进方向一端的安装架上，与所述安装支架垂直，用于测量洗车头前端与车身曲线的垂直距离；第二距离传感器位于洗车头前进方向端的安装架上，与所述安装架平行，用于测量洗车头前进方向与汽车车体的横向距离；第三距离传感器位于所述安装架的后端，与所述安装支架垂直，用于测量洗车头后端到车身的垂直距离；用于清洗汽车的毛刷或者滚轮固定在第一距离传感器与第三距离传感器之间的安装架上；A表示是洗车头的后端，A1是洗车头的前端，O是洗车头的中心位置，洗车头可以以O为圆心转动，B，B1是洗车头A、A1在车身曲线上的垂直投影点，预设一个洗车头旋转角度，一个预设的距离AB，洗车头位于汽车车身上方；
使用第一距离传感器和第二距离传感器，分别测出AB和A1B1的长度，这两个长度的差值为ΔAB，A1-A＝ΔA，tgθ＝ΔAB/ΔA，求出θ角；洗车头转动θ角与车身平行，第一距离传感器测量AB的值为L，洗车头完成对车身曲线的拟合，控制洗车头伸出一段距离使洗汽车的毛刷或者滚轮与车身接触开始清洗；汽车车面的各项曲面参数均被记录存储；相同的方法，一个汽车横截面上均匀分布着N个洗车头，就获得了汽车横截面上一条汽车曲面的参数，其中N≧1；
洗车头离开车体表面抬起一个距离，再次给洗车头沿纵向一个步长ΔA,角度θ，循环上述步骤得到另外的一条汽车曲面的参数；再次循环，直至完成整个汽车的曲面拟合和建模，同时清洗完整个车身。
2.如权利要求1所述的车身曲线的精确拟合方法，其特征在于：所述洗车头包括安装架，所述安装架上设有电动推杆，用于驱动所述安装架运动，安装伺服电机记录其运动的长度，第一距离传感器安装在所述洗车头前进方向一端的安装架上，与所述安装支架垂直，用于测量洗车头前端与车身曲线的垂直距离；用于清洗汽车的毛刷或者滚轮固定在安装架上；给定一个步长ΔA,洗车头沿车辆纵向移动，计算运动前后的两个位置点到车体的垂直距离，并计算得到车体曲面的参数。
3.如权利要求1或2所述的车身曲线的精确拟合方法，其特征在于：所述距离传感器为非接触式距离传感器或接触式传感器。
4.如权利要求1所述的车身曲线的精确拟合方法，其特征在于：汽车表面曲线有不连续变化的拐点，采用给予经验值的方法得出，如果第一距离传感器和第三距离传感器的测量值突然增大，超出预设量程值，那么就说明洗车头遇到了拐点，操控洗车头旋转一个预设角度，使得第一距离传感器和第二距离传感器的测量值在预设的正常量程范围内，对车身曲线的进行测量，完成车身曲线的拟合；
设置于洗车头端头平行布放的第二距离传感器，测量到前方车身曲线距离进入量程；则说明洗车头到达了拐点；同样给予洗车头一个预设的旋转角度，使得第一距离传感器和第二距离传感器的测量值在预设的正常量程范围内，重复车身曲线的测量，完成车身曲线的拟合。
5.如权利要求1所述车身曲线的精确拟合方法，其特征在于：所述洗车头通过支撑机构进行支撑和驱动，洗车头的A点值唯一对应X1点和角S1点，其数学公式为：tan(90-S1)＝(B-H)/X1；其中B为A点的水平高度，H为龙门底座竖杆的高度。
6.如权利要求1所述车身曲线的精确拟合方法，其特征在于：所述方法还包括通过对车身曲线的拟合，建立相关车型的数据库的步骤。
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