CN108710120A - 一种汽车雷达安装标定装置及方法 - Google Patents

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CN108710120A CN201810856427.XA CN201810856427A CN108710120A CN 108710120 A CN108710120 A CN 108710120A CN 201810856427 A CN201810856427 A CN 201810856427A CN 108710120 A CN108710120 A CN 108710120A
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郑永铁
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张磊
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邓钊
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Abstract

本发明公开了一种用于汽车上雷达安装标定的装置，其包括：横梁刻度尺、支架、底盘、中心线确定装置、第一距离测量装置、第二距离测量装置和雷达反射器，其中支架与底盘垂直连接，在支架上部垂直设有横梁刻度尺，第一距离测量装置与第二距离测量装置分别固定在汽车的两个后车轮上，通过使第一距离测量装置、第二距离测量装置与横梁刻度尺距离相等，确定横梁刻度尺的相对中点，中心线确定装置的中心位置设有激光发射装置，激光发射装置发出的激光可通过汽车上方及下方空隙穿过车体到达车辆前方位置。最终从而实现车辆毫米波雷达与激光雷达的安装位置的确定，方便人员安装。

Description

一种汽车雷达安装标定装置及方法
技术领域
本发明涉及雷达安装标定装置与使用方法，具体涉及一种应用于汽车的激光雷达与毫米波雷达的安装标定装置与使用方法。
背景技术
无人驾驶汽车的技术实现需要对车辆加装各种先进的传感器件，目前多数的无人驾驶汽车的主流方案均涉及到激光雷达和毫米波雷达。但其安装过程中要求条件较为苛刻，雷达安装位置的出入直接影响到后期控制标定的难易程度与测量精准度。
目前，多数厂家使用传统测量方式，多维测量车辆的中心线位置，安装过后还需要对雷达再次进行标定，调整雷达的角度与方向；一方面，该种安装过程需要耗费大量的人力与时间成本，不适用于无人驾驶汽车产业化应用，另一方面，安装后效果相对理想效果误差较大，严重影响后期的调试与配准。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种汽车雷达安装标定装置。
一种汽车雷达安装标定装置，包括：横梁刻度尺(100)、支架(200)、底盘(300)、中心线确定装置(400)、第一距离测量装置(500)、第二距离测量装置(600)和雷达反射器，其中支架(200)与底盘(300)垂直连接，在支架(200)上部垂直设有横梁刻度尺(100)，第一距离测量装置(500)与第二距离测量装置(600)分别固定在汽车的两个后车轮上，通过使第一距离测量装置(500)、第二距离测量装置(600)与横梁刻度尺(100)距离相等，确定横梁刻度尺(100)的相对中点，其特征在于：中心线确定装置(400)的中心位置设有激光发射装置(410)，激光发射装置(410)发出的激光可通过汽车上方及下方空隙穿过车体到达车辆前方位置；
为了保证距离测量精度，更加优选的，第一距离测量装置(500)包括第一轮毂固定装置(510)、第一激光测距仪(520)，第二距离测量装置(600)包括第二轮毂固定装置(610)、第二激光测距仪(620)，第一激光测距仪(520)与第一轮毂固定装置(510)轴孔连接，第二激光测距仪(620)与第二轮毂固定装置(610)轴孔连接，第一轮毂固定装置(510)与第二轮毂固定装置(610)分别于汽车后轮毂固定，使第一激光测距仪(520)与第二激光测距仪(620)均与汽车后车轴垂直；
为了在水平方向上方便进行调整，提高精度与使用简易度，更加优选的所述的底盘(300)设有底盘支架(310)、车轮(320)和水平粗调装置(340)，、横梁刻度尺(100)的平面上设有十字水平尺(330)，底盘支架(310)的两侧布有车轮(320)，水平粗调装置(340)由三个互成角度排列的带有螺栓的地脚(341)组成，地脚(341)与底盘支架(310)进行螺纹连接；
同时，还可以在所述的底盘(300)上设置有水平微调装置(350)，水平微调装置(350)位于底盘支架(310)与支架(200)支架，通过三个互成角度的微型螺栓(351)与底盘支架(310)螺纹连接；
为了方便该装置接收激光的范围光度以及激光发射的区域能力，该装置还可以将所述的支架(200)包括支架杆(210)、位移机构(220)、螺杆(230)、导轨(240)、第一锥形齿轮(250)、第二锥形齿轮(260)、转把(270)以及轴承座(280)，其中支架杆(210)底部与底盘(300)垂直固定连接，导轨(240)设于支架杆(210)侧面，导轨(240)通过内嵌的方式与位移机构(220)连接，位移机构(220)设有螺母座(221)，螺杆(230)通过螺母座(221)与位移机构(220)连接，轴承座(280)通过通孔对螺杆(230)起到限制作用，螺杆(230)上端与第一锥形齿轮(250)固定连接，第一锥形齿轮(250)与第二锥形齿轮(260)啮齿连接，第二锥形齿轮(260)与转把(270)固定连接；
为了使装置能进行小幅度的左右摆动，从而进一步提高装置使用时的的测量精度，位移机构(220)还可以设置有爪结构(420)用于抓住横梁刻度尺(100)，在位移机构(220)的背面一侧设有调整螺栓(222)，另一侧则设有弹簧(223)螺纹连接，调整螺栓(222)与位移机构(220)螺纹连接，顶部与横梁刻度尺(100)接触，弹簧(223)的一端固定在位移机构(220)的内部从侧面上，另一端横梁刻度尺(100)接触；
针对上述的中心线确定装置(400)可以为五线水平仪，五线水平仪放置于横梁刻度尺测得的中点的中位线上；
同时，该中心线确定装置(400)的结构可以是一种包括中心线支架(410)、水平板(420)和激光发射装置(430)，其中中心线支架(410)嵌套在横梁刻度尺(100)上，水平板位于中心线支架(410)的下方，并与底盘(300)保持平行，激光发射装置(430)固定在水平板(420)的中心位置处的装置；
针对上述装置，还涉及装置的使用方法，至少包括以下步骤：
a.第一距离测量装置(500)和第二距离测量装置(600)分别固定在车辆后车轮上，并使第一距离测量装置(500)和第二距离测量装置(600)与后车车轴保持垂直；
b.使用第一距离测量装置(500)和第二距离测量装置(600)获取两装置到横梁刻度尺(100)间的距离，并使得两装置到横梁刻度尺(100)的距离相等；
c.测得第一距离测量装置(500)和横梁刻度尺(100)的交点与第二距离测量装置(600)和横梁刻度尺(100)的交点间距离，并确定中点；
d.移动中心线确定装置(400)，并根据上述确定的中点，将中心线确定装置(400)放置到中点所在的中位线上；
e.打开激光发射装置(410)，并确保激光发射装置(410)通过车体，投射到车身上部与车身前方位置；
f.根据激光投射的车身上部位置，安装车辆顶部雷达，根据激光在车身前方位置，安装车辆前方部位的雷达；
g.将雷达反射器放置于车身前方激光轨迹上，对雷达的角度进行调整。
附图说明
图1为汽车雷达安装标定装置总体结构图
图2为第一距离测量装置与第二距离测量装置结构图
图3为装置底盘部分局部结构图
图4为装置支架部分局部结构图
图5为装置位移机构局部结构图
图6为装置使用方法示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的汽车雷达安装标定装置进行详细说明。
图1为汽车雷达安装标定装置总体结构图，其包括横梁刻度尺(100)、支架(200)、底盘(300)、中心线确定装置(400)、十字水平尺(330)、五线水平仪固定座(360)、激光发射装置(410)。图2为第一距离测量装置与第二距离测量装置结构图，包括第一轮毂固定装置(510)、第一激光测距仪(520)、第二轮毂固定装置(610)、第二激光测距仪(620)。图3为装置底盘部分局部结构图，底盘支架(310)、车轮(320)、十字水平尺(330)、水平粗调装置(340)、地脚(341)、水平微调装置(350)、微型螺栓(351)、五线水平仪固定座(360)。图4为装置支架部分局部结构图，包括支架杆(210)、位移机构(220)、螺母座(221)、螺杆(230)、导轨(240)、第一锥形齿轮(250)、第二锥形齿轮(260)、转把(270)、轴承座(280)。图5为装置位移机构局部结构图，包括横梁刻度尺(100)、位移机构(220)、调整螺栓(222)、弹簧(223)、中心线确定装置(400)、激光发射装置(410)、爪结构(420)。图6为装置使用方法示意图。
一种汽车雷达安装标定装置，包括：横梁刻度尺(100)、支架(200)、底盘(300)、中心线确定装置(400)、第一距离测量装置(500)、第二距离测量装置(600)和雷达反射器，其中支架(200)与底盘(300)垂直连接，在支架(200)上部垂直设有横梁刻度尺(100)，第一距离测量装置(500)与第二距离测量装置(600)是相同结构的两个产品，分别固定在汽车的两个后车轮上，固定交点分别为A、B，中心线确定装置(400)的中心位置设有激光发射装置(410)，激光发射装置(410)发出的激光可通过汽车上方及下方空隙穿过车体到达车辆前方位置；第一距离测量装置(500)、第二距离测量装置(600)分别进行到横梁刻度尺(100)的测量，与横梁刻度尺(100)的交点分别为C、D，使AC等于BD，并选取CD的中点E。将中心线确定装置(400)的中心处放置到E点，并打开激光发射装置(410)，从而实现车辆中心线的找取。
在距离测量装置方案上，本发明共有两种方案，一种是依靠传统的卷尺拉升，从而确定AC与BD的距离，但这种方案由于垂直角度难以把握，同时操作起来相对麻烦，所以本发明还提供了一种更加优选的方案。
第一距离测量装置(500)包括第一轮毂固定装置(510)、第一激光测距仪(520)，第二距离测量装置(600)包括第二轮毂固定装置(610)、第二激光测距仪(620)，第一激光测距仪(520)与第一轮毂固定装置(510)轴孔连接，第二激光测距仪(620)与第二轮毂固定装置(610)轴孔连接，第一轮毂固定装置(510)与第二轮毂固定装置(610)分别与两个后轮毂固定，使第一激光测距仪(520)与第二激光测距仪(620)均与汽车后车轴垂直。通过将第一激光测距仪(520)与第二激光测距仪(620)发出的激光达到横梁刻度尺上，便可选取C点和D点的位置。
由于中心线的确定精度将直接影响到雷达安装后的调教效果与使用效果，所以汽车雷达安装标定装置还可以设置有水平方向上的调整机构。
水平调整机构位于装置的底盘(300)上，包括底盘支架(310)、车轮(320)和水平粗调装置(340)，横梁刻度尺(100)上设有与水平粗调装置(340)相匹配的十字水平尺(330)，底盘支架(310)的两侧布有车轮(320)，方便装置的移动。水平粗调装置(340)由三个互成角度排列的带有螺栓的地脚(341)组成，地脚(341)与底盘支架(310)进行螺纹连接。通过调整三个地脚(341)的高度，从而使底盘随地脚(341)的高度变化而进行水平角度的调整，通过观察横梁刻度尺(100)上的十字水平尺(330)的状态进一步调整水平粗调装置，调整直至十字水平尺(330)接近十字水平状态。同时，还可以在所述的底盘(300)上设置有水平微调装置(350)，水平微调装置(350)位于底盘支架(310)与支架(200)支架，通过三个互成角度的微型螺栓(351)与底盘支架(310)螺纹连接，通过旋转三个微型螺栓则可以进一步细微调整支架(200)的角度；
为了方便该装置接收激光的范围光度以及激光发射的区域能力，汽车雷达安装标定装置还设置了纵向移动调整机构。
支架(200)包括支架杆(210)、位移机构(220)、螺杆(230)、导轨(240)、第一锥形齿轮(250)、第二锥形齿轮(260)、转把(270)以及轴承座(280)，其中支架杆(210)底部与底盘(300)垂直固定连接，导轨(240)设于支架杆(210)侧面，导轨(240)通过内嵌的方式与位移机构(220)连接，位移机构(220)设有螺母座(221)，螺杆(230)通过螺母座(221)与位移机构(220)连接，轴承座(280)通过通孔对螺杆(230)起到限制作用，螺杆(230)上端与第一锥形齿轮(250)固定连接，第一锥形齿轮(250)与第二锥形齿轮(260)啮齿连接，第二锥形齿轮(260)与转把(270)固定连接。通过摇动转把(270)，使横梁刻度尺(100)上下移动，最终调整到最合适的位置。
为了使装置能进行小幅度的左右摆动，从而进一步提高装置使用时的的测量精度，位移机构(220)还可以设置有爪结构(420)用于抓住横梁刻度尺(100)，在位移机构(220)的背面一侧设有调整螺栓(222)，另一侧则设有弹簧(223)螺纹连接，调整螺栓(222)与位移机构(220)螺纹连接，顶部与横梁刻度尺(100)接触，弹簧(223)的一端固定在位移机构(220)的内部从侧面上，另一端横梁刻度尺(100)接触。通过旋转调整螺栓(222)，使横梁刻度尺进行微小的横向角度变化，另一端的弹簧(223)也起到了使横梁刻度尺(100)保持固定的效果。
针对装置中的中心线确定装置(400)，其主要要求就是具有激光发射装置，且发射的激光应具备垂直与横梁刻度尺与支架构成的平面，同时应可以移动到中点E处，目前该专利有两种实施方案。
第一种实施例：该装置包括中心线支架(410)、水平板(420)和激光发射装置(430)，其中中心线支架(410)嵌套在横梁刻度尺(100)上，水平板位于中心线支架(410)的下方，并与底盘(300)保持平行，激光发射装置(430)固定在水平板(420)的中心位置处的装置。
第二种实施例：利用工业常用的五线水平仪进行该发展技术方案的实现，同时还可实现车辆侧方中心线的确定。
具体方案如下：底盘(300)设有五线水平仪固定座(360)，固定座(360)可在底盘(300)上可横向滑动，将五线水平仪固定到固定座(360)后，打开五线水平仪的激光投影，横梁刻度尺(100)两侧各设有向前方延迟的刻度尺(110)，当五线水平仪侧方的两条激光截取的刻度尺(110)的刻度一致，则五线水平仪侧方与横梁刻度尺平行，测正向激光垂直于横梁刻度尺，滑动固定座(360)，使其位于中点E处，则此时激光位于横梁车辆前方的中心线上。
当需要确定车辆侧方中心线时，调整第一距离测量装置(500)的测距方向，将五线水平仪放置在前轮与后轮之间，由于车辆前后轴距已知，调整无线水平仪到第一距离测量装置(500)的距离，则可以找到车辆侧方的中心线位置。
针对上述装置，还涉及装置的使用方法，至少包括以下步骤：
a.第一距离测量装置(500)和第二距离测量装置(600)分别固定在车辆后车轮上，并使第一距离测量装置(500)和第二距离测量装置(600)与后车车轴保持垂直，垂点为A、B；
b.使用第一距离测量装置(500)和第二距离测量装置(600)获取两装置与横梁刻度尺(100)的交点为C、D，调整汽车雷达安装标定装置，是AC与BD的距离相等；
c.通过横梁刻度尺(100)确定CD两点的中点E；
d.移动中心线确定装置(400)，使其中心位于中点E处，由于发射出的激光是垂直于横梁刻度尺与支架构成平面，所以当前激光发射装置(410)位于中点E所在的中位线上；
e.打开激光发射装置(410)，并确保激光发射装置(410)通过车体，投射到车身上部与车身前方位置；
f.根据激光投射的车身上部位置，安装车辆顶部雷达，根据激光在车身前方位置，安装车辆前方部位的雷达；
g.将雷达反射器放置于车身前方激光轨迹上，对雷达的角度进行调整。

Claims (10)

1.一种汽车雷达安装标定装置，包括：横梁刻度尺(100)、支架(200)、底盘(300)、中心线确定装置(400)、第一距离测量装置(500)、第二距离测量装置(600)和雷达反射器，其中支架(200)与底盘(300)垂直连接，在支架(200)上部垂直设有横梁刻度尺(100)，第一距离测量装置(500)与第二距离测量装置(600)分别固定在汽车的两个后车轮上，通过使第一距离测量装置(500)、第二距离测量装置(600)与横梁刻度尺(100)距离相等，确定横梁刻度尺(100)的相对中点，
其特征在于：中心线确定装置(400)的中心位置设有激光发射装置(410)，激光发射装置(410)发出的激光可通过汽车上方及下方空隙穿过车体到达车辆前方位置。
2.根据权利要求1所述的汽车雷达安装标定装置，所述的第一距离测量装置(500)包括第一轮毂固定装置(510)、第一激光测距仪(520)，第二距离测量装置(600)包括第二轮毂固定装置(610)、第二激光测距仪(620)，第一激光测距仪(520)与第一轮毂固定装置(510)轴孔连接，第二激光测距仪(620)与第二轮毂固定装置(610)轴孔连接，第一轮毂固定装置(510)与第二轮毂固定装置(610)分别与汽车两个后轮毂进行固定，使第一激光测距仪(520)与第二激光测距仪(620)均与汽车后车轴垂直。
3.根据权利要求2所述的汽车雷达安装标定装置，所述的底盘(300)设有底盘支架(310)、车轮(320)和水平粗调装置(340)，横梁刻度尺上设有与水平粗调装置(340)匹配的十字水平尺(330)，底盘支架(310)的两侧布有车轮(320)，水平粗调装置(340)由三个互成角度排列的带有螺栓的地脚(341)组成，地脚(341)与底盘支架(310)进行螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的汽车雷达安装标定装置，所述的底盘(300) 还包括水平微调装置(350)，水平微调装置(350)位于底盘支架(310)与支架(200)支架，通过三个互成角度的微型螺栓(351)与底盘支架(310)螺纹连接。
5.根据权利要求1-4所述的任意一项汽车雷达安装标定装置，所述的支架(200)包括支架杆(210)、位移机构(220)、螺杆(230)、导轨(240)、第一锥形齿轮(250)、第二锥形齿轮(260)、转把(270)以及轴承座(280)，其中支架杆(210)底部与底盘(300)垂直固定连接，导轨(240)设于支架杆(210)侧面，导轨(240)通过内嵌的方式与位移机构(220)连接，位移机构(220)设有螺母座(221)，螺杆(230)通过螺母座(221)与位移机构(220)连接，轴承座(280)通过通孔对螺杆(230)起到限制作用，螺杆(230)上端与第一锥形齿轮(250)固定连接，第一锥形齿轮(250)与第二锥形齿轮(260)啮齿连接，第二锥形齿轮(260)与转把(270)固定连接。
6.根据权利要求5所述的汽车雷达安装标定装置，所述的位移机构(220)设置有爪结构(420)用于抓住横梁刻度尺(100)，在位移机构(220)的背面一侧设有调整螺栓(222)，另一侧则设有内嵌弹簧(223)，调整螺栓(222)与位移机构(220)螺纹连接，顶部与横梁刻度尺(100)接触，弹簧(223)的一端固定在位移机构(220)的内部从侧面上，另一端横梁刻度尺(100)接触。
7.根据权利要求6所述的汽车雷达安装标定装置，所述的中心线确定装置(400)为五线水平仪，底盘(300)设有五线水平仪固定座(360)，用于固定五线水平仪装置。
8.根据权利要求6所述的汽车雷达安装标定装置，所述的中心线确定装置(400)包括中心线支架(410)、水平板(420)和激光发射装置(430)，其中中心线支架(410)嵌套在横梁刻度尺(100)上，水平板位于中心线支架(410)的下方，并与底盘(300)保持平行，激光发射装置(430)固定在水平板(420)的中心位置处。
9.根据权利要求1-4所述的任意一项汽车雷达安装标定装置，所述的中心线确定装置(400)包括中心线支架(410)、水平板(420)和激光发射装置(430)，其中中心线支架(410)嵌套在横梁刻度尺(100)上，水平板位于中心线支架(410)的下方，并与底盘(300)保持平行，激光发射装置(430)固定在水平板(420)的中心位置处。
10.一种汽车雷达安装标定方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
a.第一距离测量装置(500)和第二距离测量装置(600)分别固定在车辆后车轮上，并使第一距离测量装置(500)和第二距离测量装置(600)与后车车轴保持垂直；
b.使用第一距离测量装置(500)和第二距离测量装置(600)获取两装置到横梁刻度尺(100)间的距离，并使得两装置到横梁刻度尺(100)的距离相等；
c.测得第一距离测量装置(500)和横梁刻度尺(100)的交点与第二距离测量装置(600)和横梁刻度尺(100)的交点间距离，并确定中点；
d.移动中心线确定装置(400)，并根据上述确定的中点，将中心线确定装置(400)放置到中点所在的中位线上；
e.打开激光发射装置(410)，并确保激光发射装置(410)通过车体，投射到车身上部与车身前方位置；
f.根据激光投射的车身上部位置，安装车辆顶部雷达，根据激光在车身前方位置，安装车辆前方部位的雷达；
g.将雷达反射器放置于车身前方激光轨迹上，对雷达的角度进行调整。
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