CN114719768A - 一种车辆最小离地间隙测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆最小离地间隙测量方法，抬高车辆，在车辆底部布置扫描定位标点、编码点和坐标设备；将车辆置于水平地面上，将车辆配载至整备状态，在轮胎内侧面及轮胎下方地平面处布置扫描定位标点；采集车辆底部图像，确定车辆底部各部件的定位坐标系，生成车辆底部的3D点云图像，确定轮胎内侧距离80％部分的底盘区域；根据所述3D点云图像生成基准平面，移动基准平面直至所述基准平面接触到所述底盘区域的点云图像，则所述基准平面移动的距离为车辆最小离地间隙。本发明能快速并精确的定位车辆最小离地位置点，测算出车辆最小离地间隙。

Description

一种车辆最小离地间隙测量方法
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种车辆最小离地间隙测量方法。
背景技术
车辆最小离地间隙是整车通过性相关重要参数。该参数为车辆在特定载荷状态下，底盘中间部分最低点到地面的最小垂直距离。《GB_T+12673-2019+汽车主要尺寸测量方法》中定义，车辆最小离地间隙为“地面与车辆中间部分最低点的距离，车辆中间部分指两端车轮内缘间最小距离b的80％”。它反映了车辆通过障碍物或凹凸不平路面的能力，是车辆开发过程中反映车辆通过性重要参数之一。
专利CN201707016U《车辆离地间隙、接近角和离去角的测量装置》，该专利通过将激光水平仪调整到水平状态扫射出不同高的水平面，不断调整扫射高度，来检测车辆底部各零部件到地面的距离，从而获得车辆最小离地间隙。激光水平扫描仪扫射范围为车辆整个底盘，实际测量中无法准确判断出底盘“两端车轮内缘间最小距离b的80％”部分。最小离地点需通过不断调整激光水平仪的扫射高度才能获取，实际操作中存在的最小离地点难以确定导致的最小离地间隙测量存在误差的问题。
专利CN211085050U《用于测量车辆底盘离地间隙的测量装置》，该专利通过设计一个由基座、顶板和驱动组件构成的物理装置，通过通过上下移动基座来测量车辆底部各零部件到地面的距离，从而获得车辆最小离地间隙。同上一专利，该技术在实际测量中无法准确判断出底盘“两端车轮内缘间最小距离的80％”部分。最小离地点需通过不断调整基座高度来获取，实际操作中存在的最小离地点难以确定导致的最小离地间隙测量存在误差的问题。
车辆最小离地间隙为车辆在特定载荷状态下，底盘中间部分(轮胎内缘距离80％部分)最低点到地面的最小垂直距离。现有市面上应用较为广泛的方式是利用可移动式水平板配合高度尺，或利用激光水平仪配合高度尺来实现最小离地间隙的测量工作。但在实际操作过程中，均无法准确界定国标定义所描述的车轮内缘最小距离80％的底盘部分。同时，可移动式水平板或激光水平仪需要通过不间断的移动调整来获得最小离地点，再利用高度尺进行测量，测量过程存在测量误差较大，无法精准定位最小离地点的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种能快速并精确的定位车辆最小离地位置点的车辆最小离地间隙测量方法，以解决测量过程中车轮内缘最小距离80％的底盘部分界定困难，市面上针对最小离地间隙测量工具难以精确定位导致的测量精度不足、最小离地位置点难以确定的问题。
本发明采用的技术方案是：一种车辆最小离地间隙测量方法，
抬高车辆，在车辆底部布置扫描定位标点、与定位标点配套的编码点和坐标设备；
将车辆置于水平地面上，将车辆配载至整备状态，在轮胎内侧面及轮胎下方地平面处布置扫描定位标点；
采集车辆底部图像，根据坐标设备及采集的图像确定车辆底部各部件的定位坐标系，根据所述定位坐标系确定车辆底部的3D点云图像；
根据所述3D点云图像确定轮胎内侧距离，基于所述轮胎内侧距离确定轮胎内侧距离80％部分的底盘区域；
根据所述3D点云图像生成基准地平面，从下往上移动基准地平面直至所述基准地平面接触到所述底盘区域的点云图像，则所述基准地平面移动的距离为车辆最小离地间隙。
进一步地，所述扫描定位标点为为正面具有反光性、背面带粘性的圆形贴片，正面中间为白色圆形、周圈为黑色圆环。
进一步地，所述编码点为磁性贴片，每个编码点正面带有独有的编码信息。
进一步地，相邻扫描定位标点中心之间的距离为1-15cm。
进一步地，相邻编码点中心之间的距离为20cm-80cm。
进一步地，所述坐标设备包括坐标架和两根比例尺，所述比例尺为提供单位长度参考的设备，两根比例尺成一定角度布置，所述坐标架为提供坐标原点及方向参考的设备，坐标架摆放于其中一根比例尺上。
进一步地，对车辆底部各设备及编码点进行拍照，利用坐标设备获取坐标系原点，通过编码点识别周边扫描定位标点的空间位置关系，根据坐标系原点及扫描定位标点的空间位置关系生成所述定位坐标系。
进一步地，根据所述3D点云图像拟合分别生成左侧前后轮胎的第一内切平面和右侧前后轮胎的第二内切平面，基于第一内切平面和第二内切平面确定左前轮胎、右前轮胎、左后轮胎和右后轮胎的内侧突出部分点云图像，根据各点云图像确定前轮间距和后轮间距，根据前轮间距和后轮间距计算轮胎内侧距离。
进一步地，分别将所述第一内切平面和第二内切平面沿其法向方向向内偏移一定距离，获得左右底盘边界切割平面，则左右底盘边界切割平面中间的区域为轮胎内侧距离80％部分的底盘区域，所述一定距离为0.1倍的轮胎内侧距离。
更进一步地，所述车辆底部各部件包括底盘、轮眉、轮眉处的前翼子板、后侧围、轮胎及地平面。
本发明在车辆底部布置扫描点，通过扫描及数据处理建立3D点云图像，并生成前后轮胎的内切平面和平行于地面的基准平面，基于内切平面确定轮胎内侧距离80％部分的底盘区域，再根据基准平面确定车辆最小离地间隙，该方法能快速并精确的定位车辆最小离地位置点，测算出车辆最小离地间隙，测量过程简单、方便，测量结果精度高，解决了测量过程中车轮内缘最小距离80％的底盘部分界定困难，市面上针对最小离地间隙测量工具难以精确定位导致的测量精度不足、最小离地位置点难以确定的问题。
附图说明
图1为本发明车辆底部表面的3D点云图像示意图。
图2为本发明轮胎侧面布置的扫描定位标点的示意图。
图3为图2中的局部放大图。
图4为本发明轮胎内切平面的示意图。
图5为本发明单个轮胎突出部分的点云示意图。
图6为本发明所有轮胎突出部分的点云示意图。
图7为本发明测量轮胎内侧距离的示意图。
图8为本发明轮胎内切平面另一视角的示意图。
图9为本发明轮胎内切平面平移后获得的轮胎内侧距离80％部分底盘区域的示意图。
图10为本发明轮胎内侧距离80％部分底盘区域的3D点云图像示意图。
图11为本发明底盘点云穿透基准地平面的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
本发明提供一种车辆最小离地间隙测量方法，抬高车辆，在车辆底部布置扫描定位标点、与定位标点配套的编码点和坐标设备；
将车辆置于水平地面上，将车辆配载至整备状态，在轮胎内侧面及轮胎下方地平面处布置扫描定位标点；
采集车辆底部图像，根据坐标设备及采集的图像确定车辆底部各部件的定位坐标系，根据所述定位坐标系确定车辆底部的3D点云图像；点云为三维激光扫描仪器通过照射物体表面所采集的大量点坐标信息所生成的点集合；所述车辆底部各部件包括底盘、轮眉、轮眉处的前翼子板、后侧围、轮胎(包括其侧面)及地平面。
根据所述3D点云图像确定轮胎内侧距离，基于所述轮胎内侧距离确定轮胎内侧距离80％部分的底盘区域；
根据所述3D点云图像生成基准地平面，从下往上移动基准地平面直至所述基准地平面接触到所述底盘区域的点云图像，则所述基准地平面移动的距离为车辆最小离地间隙。
上述方案中，所述扫描定位标点为为正面具有反光性、背面带粘性的圆形贴片，用于坐标定位，正面中间为白色圆形、周圈为黑色圆环。当然，正面只要具有一定反光特性就行，并不限定于白色和黑色。
上述方案中，所述编码点为圆形或方形的磁性贴片，每个编码点正面带有独有的编码信息，用于坐标定位。
上述方案中，为了便于识别所有扫描定位标点，进而进行定位，相邻扫描定位标点中心之间的距离需要在一定范围内，本发明该范围选取为1-15cm，优选为5-10cm。
上述方案中，因车辆底部面积较大，仅依靠布置扫描定位标点无法识别所有扫描定位标点的位置，故在布置扫描定位标点的区域均匀或随机配套布置编码点，相邻编码点中心之间的距离为20cm-80cm，优选为30cm-50cm，编码点可以与某一扫描定位标点重合，或者与扫描定位标点间隔一定距离，通过扫描定位标点和编码点配合能识别所有扫描定位标点的位置。
上述方案中，所述坐标设备包括坐标架和两根比例尺，所述比例尺具有刻度，能为拍摄定位提供单位长度参考，两根比例尺成一定角度布置在车辆底部布置扫描定位标点的区域，所述坐标架为拍摄定位时提供坐标原点及方向参考的设备，坐标架摆放于其中一根比例尺上。
以下结合附图对本发明车辆最小离地间隙测量方法进行具体描述：
步骤一、将车辆置于举升机上抬高一定高度，在车辆底部、轮眉处、轮眉附近的前翼子板、后侧围处粘贴扫描定位标点，在定位标点附近均匀粘贴配套编码点，在底部沿车辆不同方向摆放比例尺两根。选取其中任意一比例尺处摆放坐标参考架，坐标参考架附近布置一定数量编码点。
步骤二、使用拍照定位设备对车辆底部、轮眉、前翼子板、后侧围进行拍照，利用坐标参考架获取坐标系原点，通过磁性编码点识别周边扫描定位标点空间位置关系，对各编码点进行多角度连续性拍摄，拍照系统通过采集编码位置进行图像关联并自动拼接生成定位标点空间位置，生成车辆底部、轮眉、前翼子板、轮眉处定位坐标系。
步骤三、导入步骤二中生成的坐标系，使用三维激光扫描仪获取车辆底部表面的完整3D点云图像，如图1所示。
步骤四、将车辆置于水平地面上，将车辆配载至整备状态，在轮胎侧面和轮胎下方地平面处补充粘贴扫描定位标点，如图2、图3所示。
步骤五、导入步骤二中生成的坐标系，打开扫描定位标点模式，三维激光扫描仪连续过点，通过识别原有坐标系中定位标点坐标，计算并生成步骤四中新粘贴扫描定位标点的空间位置，从而获得车辆底部(含轮胎内侧)、轮眉、前翼子板、后侧围、轮胎及整备地平面的定位坐标系。
步骤六、打开扫描表面模式，使用三维激光扫描仪获取车辆轮胎，轮胎下方地平面的3D点云图像。
步骤七、拟合轮胎内切面。打开软件Polyworks IMinspect模块，导入车辆轮胎内侧3D点云图像，使用命令选择-刷子，涂选车辆左侧前后轮胎内侧突出部分点云，使用命令创建平面-拟合-拟合至单元-最大，软件根据前后轮胎涂选点的平均位置，计算拟合左侧前后轮胎第一内切平面1，同样方法获得右侧轮胎第二内切平面2，如图4所示。
步骤八、选择第一内切平面、第二内切平面，选择命令“输出”，将平面特征另存为igs格式。
步骤九、打开软件CATIA V5软件，点击开始-DSE模块，导入车辆底部点云。点击“Activate”命令，点击选中左前轮胎，选择轮胎内侧较突出部分点云3，如图5所示，“InsideTrap”激活选中的突出部分。同样方法获得左前、右前、左后、右后轮胎内侧较突出部分点云，如图6所示。
步骤十、测量轮胎内侧距离。点击“测量”命令，点选左前轮胎，点选右前轮胎，计算显示的“最小距离”计为前轮距L1；点选左后轮胎，点选右后轮胎，计算显示的“最小距离”计为，后轮距L2。取前后轮距的平均值L，L＝(L1+L2)/2即为轮胎内侧距离，如图7所示。
步骤十一、打开步骤八获得的IGS平面特征，将第一内切平面、第二内切平面复制粘贴至轮胎、底盘点云所属的目录树下，将扫描点云与内切面放置于同一个图形中。点击开始-形状-创成式外形设计，点击开始-创成式外形设计，计入“创成式外形设计”模块。点击命令“平面”，平面类型“偏移平面”，距离“0”，选择左侧平面特征，获得左侧轮胎内切平面；同样方法获得右侧轮胎内切平面，如图8所示。
步骤十二、截取底盘80％轮胎内侧间距的区域。计算底盘最小离地间隙测量边界宽度为0.8L。点击命令“平面”，将左右轮胎内切面沿其法向分别向内偏移0.1L，对底盘进行切割，获得左右底盘边界切割平面。点击开始-DSE，进入“DSE”模块。使用命令“trim/Split”，Element to Split选择底盘点云，“Cutting Element”选择底盘左侧边界切割面，“operation”选择“Split”，Result选择“Distinct”；点击“应用”，点击“确定”，完成底盘左侧边界切割。同样方法完成底盘右侧边界切割，获得轮胎内侧距离80％部分的底盘，如图9所示。
步骤十三、点击开始-创成式外形设计，进入“创成式外形设计”模块，点击命令“平面”，平面类型选择“平均通过点”，命令栏点击鼠标右键获得下拉菜单选择“创建点”，在轮胎下方地平面点云上平整位置点选点，各轮胎下方选择3-5个点，点击“确定”获得基准地平面。
步骤十四、点击命令“平移”，“向量定义”选择“方向、距离”，元素选择基准地平面，将基准地平面拖至底盘附件，点击“隐藏\显示初始元素”。选择平移基准地平面，点击右键选择命令“属性”，将其填充透明度调整至30-60。
步骤十五、将视图调整至仰视图，双击步骤十四获得的基准地平面，点击“距离”右侧上下箭头，逐步调整平移距离值，并观察底盘点云(如图10所示)是否穿透基准地平面，直到有点云穿透平移的基准地平面，所显示的距离既为最小离地间隙，如图11所示。
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，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。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种车辆最小离地间隙测量方法，其特征在于：
抬高车辆，在车辆底部布置扫描定位标点、与定位标点配套的编码点和坐标设备；
将车辆置于水平地面上，将车辆配载至整备状态，在轮胎内侧面及轮胎下方地平面处布置扫描定位标点；
采集车辆底部图像，根据坐标设备及采集的图像确定车辆底部各部件的定位坐标系，根据所述定位坐标系确定车辆底部的3D点云图像；
根据所述3D点云图像确定轮胎内侧距离，基于所述轮胎内侧距离确定轮胎内侧距离80％部分的底盘区域；
根据所述3D点云图像生成基准地平面，从下往上移动基准地平面直至所述基准地平面接触到所述底盘区域的点云图像，则所述基准地平面移动的距离为车辆最小离地间隙。
2.根据权利要求1所述的车辆最小离地间隙测量方法，其特征在于：所述扫描定位标点为为正面具有反光性、背面带粘性的圆形贴片，正面中间为白色圆形、周圈为黑色圆环。
3.根据权利要求1所述的车辆最小离地间隙测量方法，其特征在于：所述编码点为磁性贴片，每个编码点正面带有独有的编码信息。
4.根据权利要求1所述的车辆最小离地间隙测量方法，其特征在于：相邻扫描定位标点中心之间的距离为1-15cm。
5.根据权利要求1所述的车辆最小离地间隙测量方法，其特征在于：相邻编码点中心之间的距离为20cm-80cm。
6.根据权利要求1所述的车辆最小离地间隙测量方法，其特征在于：所述坐标设备包括坐标架和两根比例尺，所述比例尺为提供单位长度参考的设备，两根比例尺成一定角度布置，所述坐标架为提供坐标原点及方向参考的设备，坐标架摆放于其中一根比例尺上。
7.根据权利要求1所述的车辆最小离地间隙测量方法，其特征在于：对车辆底部各设备及编码点进行拍照，利用坐标设备获取坐标系原点，通过编码点识别周边扫描定位标点的空间位置关系，根据坐标系原点及扫描定位标点的空间位置关系生成所述定位坐标系。
8.根据权利要求1所述的车辆最小离地间隙测量方法，其特征在于：根据所述3D点云图像拟合分别生成左侧前后轮胎的第一内切平面和右侧前后轮胎的第二内切平面，基于第一内切平面和第二内切平面确定左前轮胎、右前轮胎、左后轮胎和右后轮胎的内侧突出部分点云图像，根据各点云图像确定前轮间距和后轮间距，根据前轮间距和后轮间距计算轮胎内侧距离。
9.根据权利要求8所述的车辆最小离地间隙测量方法，其特征在于：分别将所述第一内切平面和第二内切平面沿其法向方向向内偏移一定距离，获得左右底盘边界切割平面，则左右底盘边界切割平面中间的区域为轮胎内侧距离80％部分的底盘区域，所述一定距离为0.1倍的轮胎内侧距离。
10.根据权利要求1所述的车辆最小离地间隙测量方法，其特征在于：所述车辆底部各部件包括底盘、轮眉、轮眉处的前翼子板、后侧围、轮胎及地平面。
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