CN108181115B - 长轴距车辆3d车轮定位仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种长轴距车辆3D车轮定位仪，主要由目标靶、相机、推拉机构和定位计算机构成；目标靶的数量与车辆的车轮的排数相同，即每一排的最左侧和最右侧的车轮上各安装有1个目标靶，每个目标靶呈板片状垂直夹持在该车轮轮毂上；2个相机安装在车辆的左前侧和右前侧，相机的数据输出端与定位计算机连接；推拉机构采用前置和/或后置方式，并通过固定夹夹持在车辆前端和/或后端。通过机械传动拉动大车向前或向后滚动，减少了大车发动机启动的震动，让相机能平稳地捕捉夹在轮胎上的目标靶图像变化进行运算，得出轮胎技术参数，从而使得3D定位仪应用在大车上成为可能。

Description

长轴距车辆3D车轮定位仪

技术领域

本发明涉及3D车轮定位仪技术领域，具体涉及一种长轴距车辆3D车轮定位仪。

背景技术

汽车车轮定位仪是用于检测汽车车轮定位参数，并与原厂设计参数进行对比，指导使用者对车轮定位参数进行相应调整，使其符合原设计要求，以达到理想的汽车行驶性能的精密测量仪器。

目前市面上的3D定位仪只能实现小型汽车的车轮定位，而不能对普通客车、卡车、中型以上载货汽车及大型专用汽车等大型长轴距车辆的车轮进行定位，其主要原因如下：

1、现有3D定位仪的测量原理决定了必须让轮胎旋转或滚动一小段距离才能准确提取车轮的中心轴，由于大车的整备质量较大，不能像小车那样靠人工推车即可完成滚动，而只能启动发动机驾驶来让大车轮胎滚动，发动机的震动会对夹在轮胎上的目标靶产生极大的干扰而出现偏心现象及图像不清晰，进而导致相机不能正确捕捉或识别目标靶，测量数据偏差很大；

2、现有3D定位仪所使用的相机一般只能在室内拍摄目标靶图像，在室外所拍摄的目标靶图像容易受到室外强光的干扰而出现目标靶不能有效识别和影响测量准确度的问题；而大型车辆因其体积庞大，因而大多数情况下都在露天进行底盘维护和调整，很少开进室内做轮胎定位测量或调整；

3、现有3D定位仪相机识别目标靶最远距离不到8米，而对于轴距在10米以上的长轴距车辆来说，双目相机很难从一个方向全部识别夹在轮胎上的所有目标靶。

发明内容

本发明所要解决的是现有3D定位仪不能适用于长轴距的大型车辆的车轮定位的问题，提供一种长轴距车辆3D车轮定位仪。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

长轴距车辆3D车轮定位仪，包括定位仪本体，所述定位仪本体主要由目标靶、相机、推拉机构和定位计算机构成；目标靶的数量与车辆的车轮的排数相同，即每一排的最左侧和最右侧的车轮上各安装有1个目标靶，每个目标靶呈板片状垂直夹持在该车轮的轮毂上；相机包括左相机和右相机；左相机安装在车辆的左前侧，且左相机朝向安装在车辆左侧车轮上的目标靶，并同时采集所有安装在车辆左侧车轮上的目标靶的图像；右相机安装在车辆的右前侧，且右相机朝向安装在车辆右侧车轮上的目标靶，并同时采集所有安装在车辆右侧车轮上的目标靶的图像；左相机和右相机的数据输出端与定位计算机连接；推拉机构采用前置和/或后置方式；当推拉机构采用前置方式时，该推拉机构的固定端固定在车辆的正前方，推拉机构的活动端通过固定夹夹持在车辆前端；当推拉机构采用后置方式时，该推拉机构的固定端固定在车辆的正后方，推拉机构的活动端通过固定夹夹持在车辆后端。

上述方案中，推拉机构为电动液压缸、电动推杆或气缸。

上述方案中，左相机和右相机的镜头前增设有光栅膜。

上述方案中，左相机和右相机之间的距离大于车辆左侧目标靶和车辆右侧目标靶之间的距离。

上述方案中，目标靶由基板、反光层和亚光层组成；反光层位于基板和亚光层之间；反光层的表面为光滑的反光表面，亚光层的表面为非光滑的亚光表面；亚光层上设有靶面图案，该靶面图案由覆盖整个亚光层的非透光面和嵌设在非透光面内的透光孔组成。

上述方案中，安装在前排车轮上的目标靶上的透光孔的直径小于安装在后排车轮上的目标靶上的透光孔的直径。

上述方案中，目标靶上靶面图案以整个目标靶的表面中心为XY轴的坐标原点，并同时关于X轴和Y轴呈轴对称。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

1、通过机械传动拉动大车向前或向后滚动，减少了大车发动机启动的震动，从而能够让相机能平稳地捕捉夹在轮胎上的目标靶图像变化进行定位运算，并得出轮胎技术参数，使得3D定位仪应用在大车上应用成为可能；

2、通过对目标靶的表面进行亚光处理以及在相机镜头前使用光栅膜滤光，来减少室外阳光对图像采集所产生的干涉，使得3D定位仪能够在室外正常使用；

3、通过重新设计目标靶的靶面图案，在目标靶规格不再扩大的前提下，通过加大坐标圆点(即透光孔)的直径，使得相机能在较远范围内清晰识别目标靶。

附图说明

图1为长轴距车辆3D车轮定位仪的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为目标靶的侧视图。

图4为目标靶的正视图；(a)为吉祥靶HS；(b)和祥PS靶；(c)为旭日靶RS；(d)为图祥靶TS；(e)为如意靶MS。

图中标号：1、目标靶，1-1、基板，1-2、反光层，1-3、亚光层，1-4、非透光面，1-5、透光孔，2、相机，3、车轮，4、推拉机构，5、固定夹。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，实例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“中”、“左”“右”、“前”、“后”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向仅是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。

一种长轴距车辆3D车轮定位仪，如图1和2所示，其主要由目标靶1、相机2、推拉机构4和定位计算机构成。

所述推拉机构4采用前置和/或后置方式。当推拉机构4采用前置方式时，该推拉机构4的固定端固定在车辆的正前方。推拉机构4的活动端通过固定夹5夹持在车辆前端，并最好固定的个在车辆前端的左右对称中心处。当推拉机构4采用后置方式时，该推拉机构4的固定端固定在车辆的正后方。推拉机构4的活动端通过固定夹5夹持在车辆后端，并最好固定的个在车辆后端的左右对称中心处。在图1和2所示的实施例中，同时采用了前置和后置的推拉机构4。在本发明中，推拉机构4为电动液压缸、电动推杆或气缸。推拉机构4放置在大车前端和/或后端，当需要车轮3滚动时，启动推拉机构4，拉动大车向前或向后滚动大约10到20厘米，并使得车辆停在转角盘上。由于大车的整备质量一般在10吨左右，最大不超过14吨，因此大车的车轮3与地面的滚动摩擦系数为：良好的沥青或混凝土路面010～0.018，一般的沥青或混凝土路面为0.018～0.020。以普通水泥地面或沥青地面为例，橡胶轮胎与地面的滚动摩擦系数不到0.02。拉力计算按整备质量15吨，滚动摩擦系数按0.02计算。此时，只需要一个拉力大于300N的推拉机构4，就可以推(拉)动大车向前(后)移动。本发明通过机械传动拉动大车向前滚动，减少了大车发动机启动的震动，让相机2能平稳地捕捉夹在轮胎上的目标靶1图像变化进行定位运算，并得出轮胎技术参数。

所述目标靶1的数量与车辆的车轮3的排数相同，即每一排的最左侧和最右侧的车轮3上各安装有1个目标靶1。每个目标靶1呈板片状垂直夹持在该车轮3轮毂上，即目标靶1的平面与车轮3侧表面圆形的平面相垂直。为了能够让相机2能够在较远的地方(10米～15米)依旧能够清楚识别目标靶1，所述目标靶1由基板1-1、反光层1-2和亚光层1-3组成。而考虑到PET材料具有较好的透光性，且能减少材料对于反光膜的反光效果的衰减，目标靶1的基板1-1采用PET材料制成。反光层1-2和亚光层1-3为薄膜状材料制成。反光层1-2的表面为光滑的反光表面的薄膜状材料，亚光层1-3的表面为非光滑的亚光表面的薄膜状材料。反光层1-2位于基板1-1和亚光层1-3之间，这样位于反光层1-2之后的基板1-1能够解决遮光黑度问题，而位于反光层1-2之前的亚光层1-3能够有效防止反光，从而能够有效解决目标靶1表面的反光和折射会影响测量准确度的问题。参见图3。

为了能够让相机有效识别，亚光层1-3上印有靶面图案，该靶面图案由非透光面1-4和多个透光孔1-5组成。非透光面1-4为不能透光的深色涂层，并覆盖在整个亚光层1-3的表面。透光孔1-5为能够透光的透明涂层，并嵌设在非透光面1-4的中部。透光孔1-5的坐标位置与据定位计算机中的定位算法相结合，相机2通过捕捉目标靶1上的靶面图案，特别是靶面图案的透光孔1-5的坐标位置实现定位解算。为了能够让目标靶1在不同位置停靠均不影响相机2的采集，目标靶1上靶面图案以整个目标靶1的表面中心为XY轴的坐标原点，并同时关于X轴和Y轴呈轴对称。在对同一车辆的车轮3进行定位时，既可以在该辆车的所有车轮3上均安装具有相同靶面图案的目标靶1；也可以在车辆的不同车轮3上分别安装具有不同靶面图案的目标靶1；又可以在车辆的同一排上安装具有相同靶面图案的目标靶1，而不同排上安装具有不同靶面图案的目标。在本发明中，所选用的目标靶1的靶面图案可以为图4(a)所示的吉祥靶HS、图4(b)所示的和祥PS靶、图4(c)所示的旭日靶RS、图4(d)所示的图祥靶TS和/或图4(e)所示的如意靶MS。为了能够进一步让相机2能在15米的范围内清晰识别目标靶1，从相机往后不同排的车轮3上分别采用了不同规格(5英寸、8英寸及12英寸)的目标靶1，其中吉祥HS、和祥PS规格为5英寸，旭日RS、图祥规格为8英寸，如意MS规格为12英寸。让安装在同一排车轮3上的目标靶1相同，而安装在车轮3前排的目标靶1与安装在后排的目标靶1不相同，其中安装在前排车轮3上的目标靶1上的透光孔1-5的直径小于安装在后排车轮3上的目标靶1上的透光孔1-5的直径。此外，本发明还重新设计目标靶1的透光孔的坐标系，采用在目标靶1的整个靶面图案的中心设有一个中心透光孔1-5，并在该中心透光孔1-5的相对内侧均布环绕偶数个(如4个或8个)内侧透光孔1-5，以及在该中心透光孔1-5的相对外侧均布环绕偶数个(如12个、20个或24个)外侧透光孔1-5。现以具有4排车轮3的长轴距车辆为例，在车辆的最前排车轮3上安装如图4(a)所示的吉祥靶HS或如图4(b)所示的和祥PS靶，该吉祥靶HS和和祥PS靶适合距离1.2米到4米；在车辆的次前排车轮3上安装如图4(c)所示的旭日靶RS，该旭日靶RS适合距离1.8米到6米；在车辆的次后排车轮3上安装如图4(d)所示的图祥靶TS，该图祥靶TS适合距离2.5米到8米；在车辆的最后排车轮3上安装如图4(e)所示的如意靶MS，该如意靶MS适合距离4米到13米。

所述相机2包括左相机和右相机。左相机安装在车辆的左前侧，并朝向安装在车辆左侧车轮3上的目标靶1。右相机安装在车辆的右前侧，并朝向安装在车辆右侧车轮3上的目标靶1。为了能够让左相机同时采集所有安装在车辆左侧车轮3上的目标靶1的图像，以及让右相机同时采集所有安装在车辆右侧车轮3上的目标靶1的图像，左相机和右相机之间的中心距离应大于车辆左侧目标靶1和车辆右侧目标靶1之间的中心距离。左相机和右相机的数据输出端与定位计算机连接。在本发明中，左相机和右相机可以采用2个相机2来实现，此时相机采用位置固定方式；也可以采用1个相机2来实现，此时相机采用位置移动方式，即当需要对车辆的左侧目标靶1进行采集时，通过将该相机2移动到车辆的左前侧作为左相机来完成；当需要对车辆的右侧目标靶1进行采集时，通过将该相机2移动到车辆的右前侧作为右相机来完成。考虑到大车轴距较长(通常在10到12米)，对相机2和目标靶1要求更高，在相机2方面，采用500万像素的相机2拍摄图片，并将相机2每秒18帧所拍摄的图片任选3帧送入定位计算机中作为计算依据。为了能够过滤室外干扰光源，左相机和右相机的镜头前增设有光栅膜。

需要说明的是，尽管以上本发明所述的实施例是说明性的，但这并非是对本发明的限制，因此本发明并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本发明原理的情况下，凡是本领域技术人员在本发明的启示下获得的其它实施方式，均视为在本发明的保护之内。

Claims (6)

1.长轴距车辆3D车轮定位仪，包括定位仪本体，其特征是，所述定位仪本体主要由目标靶（1）、相机（2）、推拉机构（4）和定位计算机构成；

目标靶（1）的数量与车辆的车轮（3）的排数相同，即每一排的最左侧和最右侧的车轮（3）上各安装有1个目标靶（1），每个目标靶（1）呈板片状垂直夹持在该车轮（3）轮毂上；目标靶（1）由基板（1-1）、反光层（1-2）和亚光层（1-3）组成；反光层（1-2）位于基板（1-1）和亚光层（1-3）之间；反光层（1-2）的表面为光滑的反光表面，亚光层（1-3）的表面为非光滑的亚光表面；亚光层（1-3）上印有靶面图案，该靶面图案由覆盖整个亚光层（1-3）的非透光面（1-4）和嵌设在非透光面（1-4）内的多个透光孔（1-5）组成；

相机（2）包括左相机和右相机；左相机安装在车辆的左前侧，并朝向安装在车辆左侧车轮（3）上的目标靶（1），左相机同时采集所有安装在车辆左侧车轮（3）上的目标靶（1）的图像；右相机安装在车辆的右前侧，并朝向安装在车辆右侧车轮（3）上的目标靶（1），右相机同时采集所有安装在车辆右侧车轮（3）上的目标靶（1）的图像；左相机和右相机的数据输出端与定位计算机连接；

推拉机构（4）采用前置和/或后置方式；当推拉机构（4）采用前置方式时，该推拉机构（4）的固定端固定在车辆的正前方，推拉机构（4）的活动端通过固定夹（5）夹持在车辆前端；当推拉机构（4）采用后置方式时，该推拉机构（4）的固定端固定在车辆的正后方，推拉机构（4）的活动端通过固定夹（5）夹持在车辆后端。

2.根据权利要求1所述的长轴距车辆3D车轮定位仪，其特征是，推拉机构（4）为电动液压缸、电动推杆或气缸。

3.根据权利要求1所述的长轴距车辆3D车轮定位仪，其特征是，左相机和右相机的镜头前增设有光栅膜。

4.根据权利要求1或3所述的长轴距车辆3D车轮定位仪，其特征是，左相机和右相机之间的中心距离大于车辆左侧目标靶（1）和车辆右侧目标靶（1）之间的中心距离。

5.根据权利要求1所述的长轴距车辆3D车轮定位仪，其特征是，安装在前排车轮（3）上的目标靶（1）上的透光孔（1-5）的直径小于安装在后排车轮（3）上的目标靶（1）上的透光孔（1-5）的直径。

6.根据权利要求1所述的长轴距车辆3D车轮定位仪，其特征是，目标靶（1）上靶面图案以整个目标靶（1）的表面中心为XY轴的坐标原点，并同时关于X轴和Y轴呈轴对称。