CN117043627A - 用于传感器校准的目标对准系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于使目标(26)与车辆(22)对准以对传感器(28，128a)进行校准的系统和方法包括：对目标调整架(24，124)相对于车辆(22)进行定位，其中，目标架具有基部(44，144)和可移动目标安装件(58，158)，可移动目标安装件(58，158)被配置成支撑目标(26)，并且可移动目标安装件(58，158)包括致动器(54，64，154)，致动器(54，64，154)被配置成使目标安装件(58，158)相对于基部(44，144)选择性地移动。成对的距离目标(25a，25b，125)和距离传感器(30，130)被配置成用于对从目标架到车辆的任一侧的在对准的距离目标与传感器之间的距离进行测量，用于对目标安装件的位置进行调整。目标安装件在塔状件(48，148)上可在竖向上移动并且可在横向上移动，该塔状件(48，148)被配置成围绕竖向轴线进行旋转。

Description

用于传感器校准的目标对准系统和方法
相关交叉引用
本申请要求于2021年1月28日提交的美国临时申请序列号63/142,736的优先权，其全部内容在此通过引用并入本文。
本发明的背景技术和技术领域
本发明涉及一种用于使目标和车辆(vehicle：载具，交通工具)相对于彼此对准以对车辆上的传感器进行校准的系统和方法，以及特别地涉及安装在车辆的挡风件上或附近的传感器。
使用传感器在许多汽车安全系统诸如用于车辆的高级驾驶员辅助系统(ADAS)中是重要的。常规的ADAS系统将利用一个或更多个传感器，包括例如安装在车辆的挡风件后面诸如安装在挡风件上或安装在挡风件附近的前向摄像装置。尽管这些传感器在车辆的生产期间由制造商进行对准和/或校准，由此它们能够提供准确的驾驶员辅助功能，但是传感器可能需要定期重新对准或重新校准，诸如由于诸如碰撞等的事故的影响。在挡风件打碎或破裂的情况下，安装在挡风件上或安装在挡风件附近的传感器在附连到新的挡风件上时也可能需要进行重新对准或重新校准。
发明内容
本发明提供了一种用于使目标与车辆对准以对车辆的传感器进行校准的系统和方法，以及特别地用于使目标与安装在车辆的挡风件上或挡风件附近的传感器对准。
根据本发明的一方面，一种用于使目标与装备车辆对准以对装备车辆上的传感器进行校准的系统包括：目标调整架，所述目标调整架具有基部和目标安装件，该目标安装件以可移动的方式安装在目标调整架上，其中，目标安装件被配置成支撑目标，并且该目标调整架还包括致动器，该致动器被配置成使该目标安装件相对于该基部选择性地移动。该系统还包括成对的距离目标和成对的距离传感器，该成对的距离目标和该成对的距离传感器被配置成用于对对准的距离目标和传感器中的相应的距离目标与传感器之间的距离进行测量。该距离传感器和距离目标被布置成用于对从目标调整架到车辆的任一侧的距离进行测量，所测得的距离被用于对目标安装件的位置进行调整。在特定的布置中，所测得的距离是从目标架到车辆的成对的相反的车轮组件的任一侧。
根据特定的实施方式，距离目标包括成对的车轮目标，所述成对的车轮目标被配置成用于定位在车辆的相反的车轮组件处，并且距离传感器被安装在目标调整架上，以便彼此间隔开。目标调整架的具体布置包括直立塔状件，目标安装件以可移动的方式附连到该直立塔状件，其中，致动器包括偏航致动器和竖向致动器，偏航致动器用于使塔状件相对于基部选择性地旋转，竖向致动器用于使目标安装件竖向地移动。在特定的布置中，目标安装件在塔状件上能够竖向地移动并且能够横向地移动，并且塔状件以可旋转的方式附接到基部，以围绕竖向轴线是可旋转的。
在特定的布置中，距离传感器被安装到臂状件，所述臂状件从所述塔状件沿相反方向向外延伸。臂状件可以是可缩回的，以在使用时可选择性地定位在延伸位置与缩回的直立位置之间，诸如用于储存。
还另外地，距离目标可以包括成对的车轮目标，所述成对的车轮目标被配置成用于定位在相反的车轮组件处，其中，每个车轮目标可以包括面板，距离传感器中的相应的距离传感器被指向该面板。在特定的实施方式中，车轮目标包括框架，该框架用于放置在地板表面上邻近车轮组件，用于与车轮组件进行对准。每个车轮目标可以包括光投射器，光投射器用于使车轮目标与相应的车轮组件进行对准。替代地，车轮目标可以包括车轮夹具，车轮夹具用于固定到车轮组件，其中，当车轮夹具被固定到车轮组件时，该面板垂直于车轮组件而定向。
该系统还可以包括计算机，该计算机具有诸如平板电脑之类的显示器，该显示器被配置成：对从目标调整架到车辆的任一侧的在对准的距离目标和传感器中的相应的距离目标与传感器之间的所测得的距离进行显示。偏航致动器和/或竖向致动器被配置成由操作员经由一个或更多个开关来调整，以基于计算机上显示的所测得的距离来对目标安装件的位置进行调整。目标调整架还可以包括高度传感器，高度传感器用于对目标安装件的竖向位置进行测量，其中，计算机被配置成对利用高度传感器测量的竖向位置距离进行显示。传感器可以将所测得的距离信息无线地传输到计算机。
在另一方面，目标安装件包括至少一个光投射器，该至少一个光投射器被配置成对指示线进行投射，其中，目标安装件是水平地可移动的和/或竖向地可移动的，并且指示光被用于对目标安装件相对于车辆进行横向地定位和/或竖向地定位。目标调整架的基部可以包括轮状件，该轮状件用于在支撑表面上进行移动，并且目标调整架可以包括锁定件，该锁定件用于对基部相对于表面的位置进行固定。
根据本发明的另一方面，一种使保持在目标调整架上的目标与装备车辆对准以对所述装备车辆上的传感器进行校准的方法包括：使目标调整架相对于车辆进行移动，同时对所述目标调整架与距离目标之间的距离进行测量；使目标安装件相对于基部进行旋转，同时对目标调整架与距离目标之间的距离进行测量；通过根据需要对目标安装件进行横向地移动，诸如通过将光从目标安装件投射到车辆上的中央，来将目标安装件定中心到车辆；将校准目标放置在目标安装件上；以及在需要的情况下，使目标安装件进行竖向地移动。
然后可以运行校准例程(例如由车辆的OEM供应商指定和供应的一个校准例程)以对车辆的车辆传感器进行校准。在所示的实施方式中，车辆的传感器包括安装到车辆的挡风件的内部表面、在车辆的挡风件的内部表面处或车辆的挡风件的内部表面附近的传感器。
在另一配置中，目标调整架包括直立塔状件，该直立塔状件具有第一塔构件和第二塔构件，该第一塔构件被安装到基部，该第二塔构件被可移动地安装到第一塔构件，其中，第二塔构件在第一塔构件上可竖向地移动，并且其中，目标安装件以可移动的方式安装到第二塔构件。在这样的构造中，第一塔构件可以被安装成相对于基部进行围绕的竖向轴线的旋转运动，并且距离传感器可以被安装到臂状件，该臂状件从第一塔构件沿相反方向向外延伸。还另外地，轨道被安装到第二塔构件，其中，目标安装件以可移动的方式附接到轨道以在轨道上水平移动，其中，目标安装件包括目标支撑框架，其中，该目标支撑框架被安装到轨道。轨道也可以旋转到竖向定向中，以用于存储。
在实施方式中的任意实施方式中，目标安装件可以包括至少一个光投射器，该至少一个光投射器被配置成对指示线进行投射，以用于对目标安装件相对于车辆进行定位。光投射器可以被配置成对竖向指示线进行投射，以用于对目标安装件相对于车辆进行横向地定位，或者其可以被配置成对水平指示线进行投射，以用于对目标安装件相对于车辆进行竖向地定位，或者被配置成两者，包括两个单独的光投射器。
该系统还可以包括计算机，该计算机具有显示器，该显示器被配置成对从目标调整架到车辆的任一侧的在对准的距离目标和距离传感器中的相应的距离目标与距离传感器之间的所测得量的距离进行显示。该系统可以包括竖向致动器，竖向致动器用于使目标安装件选择性地在竖向上移动，并且该系统可以包括偏航致动器，偏航致动器用于使目标安装件围绕竖向轴线选择性地旋转，其中，偏航致动器和/或竖向致动器被配置成由操作员来致动，以基于在计算机上显示的所测得的距离来对目标安装件的位置进行调整。
在配置中的任意配置中，目标调整架还可以包括高度传感器，高度传感器用于对目标安装件的竖向位置进行测量，并且在这种情况下，计算机也可以配置成对利用高度传感器测量的竖向位置距离进行显示。
用于使目标相对于车辆对准以对装备车辆上的传感器进行校准的本发明提供了一种高效且有效的系统和方法来使目标和传感器对准以对传感器进行校准，诸如通过原始设备制造商(“OEM”)指定和提供的校准过程的方式进行校准。在传感器安装在挡风件上或挡风件附近的情况下(诸如前向摄像装置)，该系统和方法对于需要更换或修理挡风件的情况是特别有用，对于需要更换或修理挡风件的情况包括由于挡风件破裂或打碎。该系统和方法可以在修理设施时使用，修理设施包括车身车间或挡风件更换设施。在使目标和传感器对准时，诸如根据对于对准的OEM要求，然后可以运行校准过程，从而可以提供传感器相对于车辆的适当操作。
本发明的这些和其他目标、优点、目的和特征将在结合附图查看以下说明书时变得明显。
附图说明
图1是根据本发明的相对于车辆布置的车辆目标对准系统的透视图；
图2是图1中的目标调整架或框架的前透视图；
图3和图3A是图1中的邻近车辆的车轮组件定位的车轮目标的透视图；
图3B是图1中的车辆的俯视图，其示出了如图3中所示的邻近车辆的任一侧上的车轮组件定位的车轮目标；
图4是图1中的安装到车辆的车轮组件的替代车轮目标的透视图；
图5是图1中的车辆目标对准系统的俯视图；
图6是图1中的目标调整架的控制器的透视图；
图7A和图7B是示出了目标调整架的光投射器投射参考线用于使目标安装件相对于车辆居中的透视图；
图7C是从目标调整架投射到车辆前部的参考线的透视图；
图8是图1中的包括安装到目标调整架的校准目标的目标调整系统的透视图；
图9A是根据本发明的在展开定向中示出的替代目标调整架的前透视图；
图9B是图9A中的目标调整架的后部透视图；
图9C是以存储定向示出的图9A中的目标调整架的前部透视图；
图9D是以存储定向示出的图9A中的目标调整架的后部透视图；
图9E是图9A中的目标调整架的顶部立面图；
图10A和图10B是示出了纵向调整步骤的用于对目标调整架相对于车辆进行对准的操作程序的屏幕视图；
图11A和图11B是示出了偏航调整步骤的用于对目标调整架相对于车辆进行对准的操作程序的屏幕视图；
图12A和图12B是示出了目标附接和调整步骤的用于对目标调整架相对于车辆进行对准的操作程序的屏幕视图；以及
图13是根据本发明的车辆目标对准系统的示例性计算机控制程序的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来描述本发明，其中，以下书面说明中的编号元件对应于附图中的相同编号元件。参照图1，示出了根据本发明的用于对安装到车辆22的一个或更多个传感器进行校准的实施方式的车辆目标对准系统20。系统20包括目标调整架或框架24，目标调整架或框架24被配置成当车辆22和架24相对彼此定位时，可调整地相对于车辆22保持和定位校准目标26(图8)。特别地，距离目标或车轮目标25a、25b被定位成邻近车辆22的前轮组件27，并且如下面更详细地讨论的，操作员使用架24上的距离传感器30和控制器32对目标26相对于安装到车辆22的传感器28(图3)进行对准和定位，由此可以适当地对传感器28相对于车辆22进行校准，诸如通过运行用于特定车辆22和传感器28的原始装备制造商(“OEM”)校准例程来进行校准。因此，系统20可以用在车载高级驾驶员辅助系统(“ADAS”)传感器的校准中，诸如用在车辆22的安装在车辆挡风件34上或车辆挡风件34附近的前向摄像装置传感器28的校准中。特别地，当挡风件34必须更换时(诸如在碰撞中损坏、被道路碎片打碎等之后)，系统20可以有利地用在维修设施中。系统20还可以用于验证和记录执行了适当的校准过程。
在所示的目标调整实施方式中，参照图1和图2，架24包括基部框架44，基部框架44由轮状件45可移动地支撑，轮状件45用于使架24相对于车辆22进行纵向地移动和横向地移动。基部框架44又包括锁定件，锁定件用于将架24固定在地板表面上的期望位置，该锁定件在实施方式中被示出为成对的地板锚固件43，但替代地可以是脚轮锁定件等。塔组件46被安装到基部框架44，其中，塔组件46包括：竖向地定向的构件或塔状件48，其用于将目标支撑组件或框架50安装到该竖向地定向的构件或塔状件48，该目标支撑组件或框架50可沿着塔状件48上的轨道52上下竖向地移动。目标支撑框架50还可相对于塔状件48横向地或水平地左右(side-to-side)移动，诸如通过一个或更多个水平安装的线性轴承49的方式，该线性轴承49用于将目标支撑框架50固定至塔状件48，并且目标支撑框架50包括光投射器51，如下文所讨论的，该光投射器51用于对目标支撑框架50相对于车辆22进行横向地调整。目标支撑框架50还包括目标安装件58，各种目标26可以选择性地附连到该目标安装件58。架24包括致动器54，致动器54用于使目标支撑组件50沿着轨道52上下竖向地移动。更进一步地，塔组件46通过设置在塔状件48与基部框架44之间的轴承组件56的方式来以可旋转的方式安装到基部框架44，以能够围绕竖向轴线或Z轴线进行枢转，其中，塔组件48由致动器64来枢转。然而，应当理解，在其他实施方式中，可以采用对于塔组件46在各种轴线上相对于基部框架44移动的替代布置和配置的致动器，以及用于本文所讨论的各种操作的替代控制器。用于对塔组件46进行旋转的致动器可以例如设置在基部框架44下方。如从图1和图2中另外理解的，架24包括横向杆状件或横向构件63，其安装到塔状件48，其中，横向构件63在横向构件63的相反端部处对成对的距离传感器30进行支撑。因此，横向构件63形成了从塔状件48沿相反方向进行延伸的安装有传感器30的成对的臂状件。在所示的示例中，距离传感器30被配置为飞行时间(“ToF”)传感器，但是可以采用替代的距离传感器。
如下文更详细讨论的，致动器54、64是由操作员使用控制器32对移动进行可选择性地控制的，其中，系统20还包括计算机装置，计算机装置具有与距离传感器30通信的显示器65(图10A至图12B)，显示器65用于向操作员提供关于架24相对于车辆22的位置的信息。在图示的实施方式中，显示器65是便携式计算机67诸如平板计算机或笔记本电脑的一部分。然而，可替代地，显示器65可以被配置为控制器32的一部分，或者被配置为单独的计算机装置。
系统20用于最初将车辆22驱动到初始位置或起始位置，例如通过被拉入维修设施的隔间，其中车辆22的车轮组件27被定向成相对于车辆22的纵向轴线的直线位置。参照图3、图3A和图3B，然后操作员将单独的车轮目标25a、25b放置成邻近车辆22的前轮组件27中的每个前轮组件。在所示实施方式中，每个车轮目标25a、25b包括框架68和平面面板69，其中，框架68被构造成搁置在地板表面上，车辆22定位在该地板表面上，并且面板69与地板表面垂直。框架68还包括纵向框架延伸构件71，纵向框架延伸构件71被定向成与面板69垂直，并且框架68被配置成邻近车轮组件27的轮胎和/或车轮来定位，从而使车轮目标25a、25b相对于车轮组件27成直角，并且从而使车轮目标25a、25b与车辆22的纵向轴线成直角。在所示的实施方式中，框架68附加地包括光投射器73(诸如激光器)，光投射器73用于投射竖向地定向的平面指示光74(参见图3A)，以帮助将车轮目标25a、25b与车轮组件27的中心进行对准，其中指示光74与面板69共面。如从图3A中理解的，车轮目标25a、25b被定位成直到指示光通过由指示光74在轮毂75上形成的指示线74a将车轮组件27的中央轮毂75平分。例如，操作员可以在视觉上使由指示光74形成的指示线74a在中央轮毂75上居中。以这种方式，车轮目标25a、25b被定位在相对于车辆22在横向上和纵向上两者都已知的取向上。应当理解，在本发明的范围内可以采用替代的车轮目标，在所示的实施方式中，替代的车轮目标包括例如附接到车轮组件27而不是通过与车轮组件27接触而接合的车轮目标。还另外地，替代的车轮目标可以包括替代的构件，其用于接触车轮组件27。
例如，图4中示出了替代的车轮目标125，该车轮目标125包括车轮夹具100，车轮夹具100支撑面板169，其中，当夹具100被固定到车轮组件27时，面板169与车轮组件27垂直，并且面板169以平面方式与车轮组件27的旋转轴线居中地对准。在所示的实施方式中，车轮夹具100包括多个可调整臂状件101，可调整臂状件具有可延伸的和可缩回的突出臂状件102，钳状件103安装到所述突出臂状件102，其中，钳状件103被配置成用于与车轮组件27的车轮105的车轮轮缘104接合。还提供了与车轮组件27的轮胎107接合的可选的保持臂状件106。在使用中，钳状件103可以以大约120度的间隔围绕车轮轮缘104进行设置，其中，突出臂状件102被拉入(诸如通过所示的可旋转柄部108)，以将夹具100牢固地固定到车轮组件27的车轮105的车轮轮缘104。当如此安装时，夹具100与由车轮105限定的平面共面，并且夹具100以车轮105为中心，其中，车轮105被安装到轮轴的轮毂，这建立了旋转轴线，使得夹具100被安装成围绕车轮105的旋转轴线。夹具100还包括中央轮毂111，该中央轮毂111在安装到车轮105时以车轮105为中心，并且围绕车轮105的旋转轴线来对准。中央轮毂111又包括柱或轴109和与轴109同轴安装以垂直于轴109来设置的轴承组件或安装件或块110，并且中央轮毂111能够在轴109上旋转。面板169又被安装到轴承块110上。轴承块110在轴109上枢转，使得由于重力，面板169将自然地旋转到竖向方向。
参照图5，一旦车轮目标25a、25b(或125)就位，操作员可以对架24相对于车辆22定位，以设置架24相对于车辆22的纵向距离。如从图1和图5中理解，横向构件63横跨车辆22的宽度，以相对于车轮目标25a、25b定位距离传感器30。在所示的实施方式中，横向构件63设置在塔状件48上的竖向高度处，由此将距离传感器30与车轮目标25a、25b的面板69进行对准。传感器30由此被配置成通过例如在面板69处投射光源信号并且接收所反射的信号来对到车轮目标25a、25b中的每个车轮目标的距离进行测量。如下面更详细地讨论的，操作员经由显示器65接收通过距离传感器30测量的关于架24与车辆22的距离的信息，以及关于架24将被定位到期望距离的信息(例如基于车辆22的特定品牌、型号和年份)。然后，操作员基于从利用距离传感器30获得的距离测量得到的反馈，经由基部框架44的轮状件45相对于车辆22手动纵向地调整架24。在获得显示器65上指定的架24的期望定向后，操作员然后能够通过锁定件43的方式将基部框架44固定到地板表面。
然后，操作员可以通过致动器64的方式对塔组件46的偏航位置进行更精确或精细地调整，致动器64使塔组件46围绕竖向轴线进行旋转。如图6所示，控制器32包括开关76，开关76用于选择性地激活致动器64以沿顺时针或逆时针方向进行旋转。特别地，基于两个距离传感器30和在显示器65上提供至操作员的关于用两个距离传感器30测量的距离的反馈信息，操作员可以使塔组件46旋转，使得两个距离传感器30与相应的车轮目标25a、25b是等距的，由于横向杆状件63被安装到塔组件46以与其一起旋转。以这种方式，塔组件46在期望的纵向距离处与车辆22的纵向轴线成直角。
如图7A至图7C所理解的，在建立了架24的纵向位置后，操作员然后可以设置目标支撑框架50和伴随的目标安装件58相对于车辆22的横向定向。光投射器51被打开，并且光投射器51被配置成对竖向定向的光平面77进行投射，其中光投射器51可以被配置为激光器或其他类型的光投射器。如所述，目标支撑框架50可通过线性轴承49的方式左右横向地移动。然后，操作员可以使目标支撑框架50(诸如通过手动滑动框架50)横向地移动，直到来自光投射器51的投射光77定中心在车辆22上，如从图7C中理解的，这可以通过使投射光77居中在车辆22上的中央罩标志或徽章79上，诸如居中在车辆22的前保险杠或仪表板上，来建立。在所示的实施方式中，操作员可以在手动地将目标支撑框架50从一侧滑动到另一侧的同时将投射光77视觉地定中心在徽章79上，但是可以替代地采用视觉量仪等，或者可以通过致动器提供动力用于左右运动。在获得期望的横向中央位置时，目标支撑框架50可以相对于塔状件48进行锁定，诸如通过利用线性轴承49上的或与线性轴承49相关联的锁定件的方式(未示出)，以防止进一步移动，其中，锁定件可以被配置为固定螺钉、夹具等。
参照图8，操作员然后可以将所需的校准目标26安装到目标安装件58上，并且将目标支撑框架50和相关的目标安装件58定位到适当的竖向位置。应当理解的是，对于各种品牌、型号和年份的车辆以及相关联的传感器可能需要多个校准目标26，并且在对给定车辆传感器28进行校准中使用的特定校准目标26将取决于特定传感器28，并且校准目标26可以基于例如车辆22的品牌、型号、年份来选择，以及校准目标26潜在地基于车辆22上的特定特征、选项或包装来选择。如下面更详细地讨论的，系统20因此被配置成经由显示器65向操作员提供关于使用哪个目标26的指令，并且系统20包括验证程序或系统，以确保正确的校准目标26被用于所讨论的给定车辆22和传感器28。例如，在所示的实施方式中，校准目标26设置有RFID标签59，并且显示器65不仅提示操作员使用哪个校准目标26，而且系统20经由诸如控制器32或计算装置67内的计算机程序，要求操作员扫描校准目标26的RFID标签以确认合适目标26的选择。例如，操作员可以利用单独的扫描仪或利用计算装置67来扫描RFID标签。
如图6所示，控制器32附加地包括一个或更多个竖向定位开关81，在所示的实施方式中，该一个或更多个竖向定位开关81包括向上按钮和向下按钮，其用于对致动器54进行控制。在所示的实施方式中，架24被构造成包括高度传感器82(图5)，该高度传感器82与目标支撑框架50相关联，并且因此与目标安装件58相关联。例如，高度传感器82可以包括被校准的弦电位计，或者可以被构造为另一个已知的距离传感器，从而对目标安装件58的竖向调整和定位进行监测。因此，目标安装件58的竖向定向是已知的，并且校准目标26同样被构造成将在校准目标26上描绘的目标标记定位在对于系统20是已知的或经考虑的特定定向上。应当理解的是，可以采用替代技术来对竖向高度进行监测。例如，基于致动器54的受控运动和已知定位。因此，显示器65同样可以向操作员提供竖向位置信息，以指示操作员将目标安装件58竖向定位在何处，由此操作员可以经由开关81将目标安装件58上下调整到期望的竖向位置，诸如可以是由OEM校准过程指定或要求的竖向位置。
在将校准目标26定位到相对于距车辆22的纵向距离、围绕塔状件48的竖向轴线的偏航、以及沿着塔状件48的竖向高度的指定位置时，操作员然后可以启动校准序列，以使用定位的校准目标26对传感器28相对于车辆22进行校准。例如，这可能涉及OEM指定和提供的校准过程。
在图9A至图9E中示出了根据本发明的替代目标调整架或框架124，其中架124具有与上面所讨论的架24相似的特征。因此，架124的类似特征利用与使用架24相同的附图标记来标记，但其中向架124的附图标记添加“100”。由于相似性，并不是架124的特征和组件中的所有都在本文中进行讨论。
目标调整架124类似地被配置成可调整地相对于车辆22保持和定位校准目标26，其中，使用车轮目标25a、25b或125来对架124相对于车辆22进行定位，以使用架124上的距离传感器130和控制器132对目标26相对于安装到车辆22的传感器28进行对准和定位，从而可以将传感器28适当地校准到车辆22上。
架124包括基部框架144，基部框架144由轮状件145可移动地支撑，并且基部框架144包括锁定件或锚143。塔组件146被安装到基部框架144，其中，塔组件146包括竖向定向的基部或第一塔构件148a，可竖向地延伸的第二塔状件或延伸构件148b安装到该基部或第一塔构件148a，其中，延伸构件148b可在基部构件148a的轨道147(图9C)上滑动。进而，目标支撑组件或框架150被安装到延伸构件148b，其中，组件150可沿着构件148b上的轨道152竖向地上下移动。目标支撑框架150包括目标安装件158，目标安装件158可相对于塔状件146横向地移动或水平地左右移动，诸如通过轨道149a上的一个或更多个水平安装的线性轴承149的方式来移动。还另外地，光投射器151设置在目标安装件158处，目标安装件158用于对目标安装件158相对于车辆22进行横向地调整，其中，投射器151以与上文所讨论的投射器51类似的方式投射竖向线，该竖向线可以用于使目标安装件158定中心在车辆22上。目标安装件158设置有附加光投射器153(诸如激光等)，附加光投射器153投射水平线。光投射器153可以用于将水平指示光投射在车辆22上，以用于对目标安装件158相对于车辆22上的特征或组件进行竖向定向。例如，如从图7C中理解的，水平指示光177a可以相对于车辆22的雷达模块128a来定位，并且从而设置目标安装件158的竖向高度。还另外地，也如图9A所示，目标安装件158可以附加地包括摄像装置155，摄像装置155用于拍摄相对于车辆22的校准设置和布置的图像(诸如用于记录带有校准过程的合规性)，其中，这些图像可以被保存到和/或存储在计算机167上。
可以将各种目标26选择性地附连到目标支撑组件150的目标安装件158上，诸如通过将目标26上的突出物钩到目标安装件158的插座上等。架124包括致动器154，致动器154用于使延伸构件148b相对于基部构件148a进行上下竖向地移动，以及用于使目标支撑组件150沿着轨道152进行上下竖向地移动。塔组件146还通过设置在塔状件148与基部框架144之间的轴承组件156的方式可旋转地安装到基部框架144上，以能够围绕竖向轴线或Z轴线进行枢转，其中，塔组件148由设置在基部框架144下方的另外的致动器进行枢转。架124还包括成对的横向杆状件或构件或臂状件163a、163b，其被安装到塔状件148，其中，每个臂状件163a、163b在相应的臂状件163a、163b的相反端部处来支撑距离传感器130。
用于对塔组件146进行旋转并且用于对目标支撑框架150的高度进行竖向地调整的架124的致动器可由操作员112使用控制器132来选择性地控制移动，其中，该系统还包括平板计算机装置167，平板计算机装置167具有显示器165，并且该平板计算机装置167与距离传感器130通信以向操作员112提供关于架124相对于车辆22的位置的信息。如图9A至图9D的实施方式中所示的，控制器132包括手持挂件控制器，手持挂件控制器由操作员112利用按钮用于对架124的致动器进行控制。以与架24类似的方式，目标安装件158可沿轴承149手动地移动，但可以替代地采用致动器经由控制器132进行动力移动。控制器132可以是无线设备，或者控制器132可以有线连接到架124。
架124附加地包括平台或桌面表面200，计算机167经由保持器202安装在该平台或桌面表面上，并且其中，控制器132在不使用时可以安装或放置在该平台或桌面表面上。平台200还包括柄部204，操作员112在对架124进行移动时可以通过柄部204抓握。
特别值得注意的是，当架124不使用时，架124可套缩到存储位置(图9C和图9D)。为此目的，臂状件163a、163b中的每一个都在延伸的水平位置与缩回或折叠位置之间是可枢转的，其中，臂状件163a、163b竖向地定向在延伸的水平位置与缩回或折叠位置之间。每个臂状件163a、163b可枢转地安装到相应的撑臂状件206a、206b，并且保持在相应的撑臂状件206a、206b内，其中，撑臂状件206a、206b附接到塔状件148。保持螺钉208用于将臂状件163a、163b选择性地固定在期望的缩回或延伸位置。还另外地，目标支撑组件150附加地可相对于塔状件148旋转，由此目标支撑组件150可以被设置在水平定向上以供使用，并且可以旋转到竖向定向中，以用于存储。这包括轨道149a和目标安装件158诸如通过轴210(图9E)以可旋转的方式附接到塔状件148。
现在参照图10A至图12B，示出了示例性计算装置67(诸如具有显示器65的平板计算机)，用于向操作员提供用于对传感器28的校准的指令和信息，其包括如上面所讨论的对校准目标26进行定位。如前所述，架24的定位以及校准目标26的选择和使用将取决于所讨论的车辆22和传感器28的具体内容。因此，在初始步骤中，将关于车辆22的信息输入到系统20中，诸如通过操作员将数据输入到计算机67中的方式，这可以通过手动输入、扫描或通过从车辆22的电子控制单元(“ECU”)中读取数据或其他这样的数据获取操作来完成。基于所识别的需要校准的车辆22和传感器28，系统20然后可以向操作员提供所需的特定信息和指令。应当理解的是，系统20然后基于操作员输入的车辆22的已知配置、定向和尺寸以及架24的已知配置、定向和尺寸来操作。例如，这包括：从轮毂75的中央到安装在车辆22的挡风件34上的传感器28的已知距离，传感器28相对于地板表面的已知高度。这还包括：架24上的距离传感器30和目标安装件58的已知位置、定向和尺寸，以及校准目标26本身的配置。
例如，系统20可以在识别车辆22之后，以及在操作员放置了如图3至图4所示的车轮目标25a、25b并且如图5所示初始定向了架24之后，提供了如图10A所示的显示屏65，从而提供了来自传感器30的距离信息。如显示屏65上示出的，可以包括目标架和车辆的显示图像(诸如所示的俯视图像)，用于帮助操作员对系统20进行设置。如图所示，期望的纵向距离83与经由距离传感器30测量的两个车轮目标25a、25b中的每一个车轮目标的实际纵向距离85a、85b一起被提供作为对操作员的指令。操作员能够将架24手动地调整到可接受的初始或粗略位置，同时在显示屏65上对实际纵向距离85a、85b进行监测。可接受的初始位置可以是基于系统20的程序内的预定的极限，诸如对于实际纵向距离85a、85b中的每一个实际纵向距离距期望纵向距离83的预定加或减范围。图10B示出了在操作员将架24定位到可接受的初始位置时的显示屏65。例如，如图所示，当架24处于可接受的初始纵向位置时，系统20的程序可以通知操作员，诸如通过经由显示屏65向操作员提供信号，其中，在所示的实施方式中，该信号被配置为显示屏65的外观的改变。尽管图示为颜色的改变，但是可以提供替代通知，诸如弹出显示或通知。在获得该可接受的初始位置后，操作员可以点击显示屏65上的下一步按钮87，在所示实施方式中，显示屏65是触摸屏。
接下来，操作员可以通过开关76和致动器64的方式使塔组件46围绕竖向轴线进行旋转来对塔组件46相对于车辆22的偏航进行调整，同时再次对实际纵向距离85a、85b进行监测。该成直角步骤在图11A和图11B中被示出。在对塔组件46进行旋转使得实际纵向距离85a、85b在彼此的预定范围或极限内并且两者都在期望的纵向距离83的预定范围和极限内时，系统20的程序可以再次经由显示屏65向操作员提供信号，诸如通过显示屏65的外观的改变或弹出通知。然后操作员可以点击下一步按钮87。
然后，操作员可以通过手动滑动目标安装件来继续对目标安装件58的位置进行横向地调整，同时对中央的投射光77相对于车辆22进行监测，如上面所讨论的。用于该过程的指令可以由系统20的程序来提供，并且出现在显示屏65上，其中，操作员在正确地使目标安装件58居中并将其锁定在适当位置时，再次按下下一步按钮87，如上面所讨论的。
如在图12A和图12B中所示，系统20的程序然后可以指示操作员选择哪个校准目标26来安装到目标安装件58。如上面所讨论的，系统20可能需要对正确校准目标26的选择进行确认，诸如通过RFID标签的方式来读取确认。然后，系统20的程序可以通过致动器54和开关81的方式来指示操作员将目标安装件58要被定位到的正确竖向高度。期望的且实际的竖向高度可以显示在显示屏65上，其中，实际高度可以经由上面所讨论的高度传感器82、和/或基于架24的已知尺寸和致动器54的受控运动来获得。在获得了期望高度时，就可以再次向操作员提供信号，其中，操作员随后按下下一步按钮87。系统20的程序然后可以指示操作员运行校准序列。
在所示的实施方式中，关于距距离传感器30的实际纵向距离85a、85b的信息以及关于目标安装件58距高度传感器82的竖向高度的信息可以诸如经由无线连接提供至便携式计算机67。
图13中公开了系统20的控制程序89的示例性实施方式，诸如系统20的控制程序89可以在便携式计算机装置单独的计算机上运行。如图13所示，程序89包括车辆识别91、初始纵向架定位93、偏航调整95、横向定中心97、校准目标附接99、竖向校准目标定位101、和车辆传感器校准103的步骤。
应当理解，在本发明的范围内，可以采用替代结构、技术、特征和方法用于对校准目标26相对于车辆传感器28的定位。例如，在所示的实施方式中，便携式计算机67不对致动器54或64进行控制。然而，在替代的实施方式中，操作员能够经由便携式计算机67经由控制器32来对致动器54和/或64进行控制。还另外地，系统20能够在没有来自操作员的输入的情况下以自动化方式执行一些操作，诸如对塔组件46的偏航进行调整或设置目标安装件58的竖向高度。
还另外地，所公开的系统和方法可以与可替代配置的目标调整架一起使用，例如，可替代配置的目标调整架包括：代替如所示的实施方式中所示的距离传感器30安装到架24上，在可替代配置中，距离传感器可以定位在车轮组件27处、邻近车轮组件27或在车轮组件27上，其中，间隔开的距离目标位于架上。可以在不偏离本发明的原理的情况下对具体描述的实施方式进行另外的改变和修改，本发明的原理旨在仅受所附权利要求的范围的限制，如根据包括等效理论的专利法的原理所解释的。

Claims (38)

1.一种用于使目标与装备车辆对准以对所述装备车辆上的传感器进行校准的系统，所述系统包括：
目标调整架，所述目标调整架包括基部和目标安装件，所述目标安装件以可移动的方式安装在所述目标调整架上，其中，所述目标安装件被配置成支撑目标，所述目标调整架还包括多个致动器，多个所述致动器被配置成使所述目标安装件相对于所述基部选择性地移动；
成对的距离目标和成对的距离传感器，其中，所述距离传感器和所述距离目标被配置成用于对对准的所述距离目标和所述距离传感器中的相应的距离目标与距离传感器之间的距离进行测量；以及
其中，所述距离传感器和所述距离目标被布置成用于对从所述目标调整架到车辆的任一侧的距离进行测量，并且其中，所测得的距离被用于对所述目标安装件的位置进行调整。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述距离传感器安装到所述目标调整架以使所述距离传感器彼此间隔开，并且其中，所述距离目标被定位在所述车辆的任一侧上。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述目标调整架包括直立塔状件，所述目标安装件以可移动的方式附连到所述直立塔状件，并且其中，多个所述致动器中的一个致动器包括偏航致动器，所述偏航致动器用于使所述塔状件相对于所述基部选择性地旋转，并且其中，所述距离传感器被安装到所述塔状件以与所述塔状件一起旋转。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述距离传感器安装到臂状件，所述臂状件从所述塔状件沿相反方向向外进行延伸。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述臂状件是能够缩回的，以在使用中时能够选择性地定位在延伸位置与缩回的直立位置之间。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的系统，其中，从所述目标调整架到所述车辆的任一侧的距离包括从所述目标架到所述车辆的相反的成对的车轮组件的任一侧的距离，并且其中，所述距离目标包括成对的车轮目标，成对的所述车轮目标被配置成定位在所述车辆的相反的车轮组件处，并且其中，每个所述车轮目标包括面板，所述距离传感器中的相应的距离传感器指向所述面板。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述车轮目标包括框架，所述框架用于放置在地板表面上邻近所述车轮组件，并且其中，每个所述车轮目标包括光投射器，所述光投射器用于使所述车轮目标与相应的车轮组件进行对准。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述车轮目标包括车轮夹具，所述车轮夹具用于固定到所述车轮组件，并且其中，当所述车轮夹具被固定到所述车轮组件时，所述车轮目标的所述面板垂直于所述车轮组件而定向。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，所述系统还包括计算机，所述计算机具有显示器，其中，所述计算机被配置成：对从所述目标调整架到所述车辆的任一侧的在对准的所述距离目标和所述距离传感器中的相应的距离目标与距离传感器之间的所测得的距离进行显示。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述致动器中的一个致动器包括竖向致动器，所述竖向致动器用于使所述目标安装件选择性地在竖向上移动，并且所述致动器中的另外的致动器包括偏航致动器，所述偏航致动器用于使所述目标安装件围绕竖向轴线选择性地旋转，并且其中，所述偏航致动器和/或所述竖向致动器被配置成由操作员来致动，以基于在所述计算机上显示的所测得的距离来对所述目标安装件的位置进行调整。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述目标调整架还包括高度传感器，所述高度传感器用于对所述目标安装件的竖向位置进行测量，并且其中，所述计算机被配置成对利用所述高度传感器测得的竖向位置距离进行显示。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中，所述目标安装件包括光投射器，所述光投射器被配置成对指示线进行投射，并且其中，所述目标安装件是水平可移动的，并且其中，所述指示光被配置成用于对所述目标安装件相对于所述车辆进行横向地定位。
13.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中，所述目标调整架包括轨道，所述目标安装件以可移动的方式附接到所述轨道，并且所述目标调整架包括塔状件，所述轨道以可移动的方式附接到所述塔状件，并且其中，所述目标安装件能够沿所述轨道横向地移动，并且所述轨道能够沿所述塔状件竖向地移动，并且其中，所述塔状件以可旋转的方式附接到所述基部，由此所述塔状件被配置成围绕竖向轴线进行旋转。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述轨道能够在使用中的水平定向与存储的竖向定向之间旋转。
15.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中，所述基部包括轮状件，所述轮状件用于所述目标调整架在支撑表面上的移动。
16.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中，所述目标调整架包括直立塔状件，并且其中，所述塔状件包括第一塔构件和可竖向地移动的第二塔构件，所述第一塔构件安装到所述基部，可竖向地移动的所述第二塔构件安装到所述第一塔构件，并且其中，所述目标安装件以可移动的方式安装到所述第二塔构件。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述第一塔构件被安装成相对于所述基部进行围绕竖向轴线的旋转运动。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述距离传感器安装到臂状件，所述臂状件从所述第一塔构件沿相反方向向外延伸。
19.根据权利要求16所述的系统，所述系统还包括轨道，所述轨道安装到所述第二塔构件，其中，所述目标安装件以可移动的方式附接到所述轨道以在所述轨道上水平移动，并且其中，所述目标安装件包括目标支撑框架，其中，所述目标支撑框架安装到所述轨道。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述轨道能够旋转到竖向定向中，以用于存储。
21.根据权利要求16所述的系统，其中，所述目标安装件包括至少一个光投射器，所述光投射器被配置成对指示线进行投射，以用于所述目标安装件相对于所述车辆的定位。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述光投射器被配置成对竖向指示线进行投射，以用于对所述目标安装件相对于所述车辆的横向地定位。
23.根据权利要求21所述的系统，其中，所述光投射器被配置成对水平指示线进行投射，以用于对所述目标安装件相对于所述车辆的竖向地定位。
24.根据权利要求16所述的系统，其中，从所述目标调整架到所述车辆的任一侧的距离包括从所述目标架到所述车辆的相反的成对的车轮组件的任一侧的距离，并且其中，所述距离目标包括成对的车轮目标，成对的所述车轮目标被配置成用于定位在车辆的相反的车轮组件处，并且其中，每个所述车轮目标包括面板，所述距离传感器中的相应的距离传感器指向所述面板。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述车轮目标包括框架，所述框架用于放置在地板表面上邻近所述车轮组件，并且其中，每个所述车轮目标包括光投射器，所述光投射器用于使所述车轮目标与相应的车轮组件进行对准。
26.根据权利要求24所述的系统，其中，所述车轮目标包括车轮夹具，所述车轮夹具用于固定到所述车轮组件，并且其中，当所述车轮夹具被固定到车轮组件时，所述车轮目标的所述面板垂直于所述车轮组件而定向。
27.根据权利要求16所述的系统，所述系统还包括计算机，所述计算机还包括显示器，其中，所述计算机被配置成对从所述目标调整架到所述车辆的任一侧的在对准的所述距离目标和所述距离传感器中相应的距离目标与距离传感器之间的所测得的距离进行显示。
28.根据权利要求27所述的系统，其中，所述致动器中的一个致动器包括竖向致动器，所述竖向致动器用于使所述目标安装件选择性地在竖向上移动，并且所述致动器中的另外的致动器包括偏航致动器，所述偏航致动器用于使所述目标安装件围绕竖向轴线选择性地旋转，并且其中，所述偏航致动器和/或所述竖向致动器被配置成由操作员来致动，以基于在所述计算机上显示的所测得的距离来对所述目标安装件的位置进行调整。
29.根据权利要求28所述的系统，其中，所述目标调整架还包括高度传感器，所述高度传感器用于对所述目标安装件的竖向位置进行测量，并且其中，所述计算机被配置成对利用所述高度传感器测得的竖向位置距离进行显示。
30.根据权利要求16所述的系统，其中，所述基部包括轮状件，所述轮状件用于所述目标调整架在支撑表面上的移动。
31.一种用于使目标与装备车辆对准以对所述装备车辆上的传感器进行校准的系统，所述系统包括：
目标调整架，所述目标调整架包括基部和目标安装件，所述目标安装件以可移动的方式安装在所述目标调整架上，其中，所述目标安装件被配置成支撑目标，所述目标调整架还包括多个致动器，多个所述致动器被配置成使所述目标安装件相对于所述基部选择性地移动；
成对的距离目标和成对的距离传感器，其中，所述距离传感器和所述距离目标被配置成用于对对准的所述距离目标和所述距离传感器中的相应的距离目标与距离传感器之间的距离进行测量；以及
其中，所述距离传感器和所述距离目标被布置成用于对从所述目标调整架到车辆的任一侧的距离进行测量，并且其中，所测得的距离被用于对所述目标安装件的位置进行调整，其中，所述距离传感器安装到所述目标调整架以使所述距离传感器彼此间隔开，并且其中，所述距离目标定位在所述车辆的任一侧上；以及
其中，所述目标调整架包括直立塔状件，所述目标安装件以可移动的方式附接到所述直立塔状件，并且其中，多个所述致动器中的一个致动器包括偏航致动器，所述偏航致动器用于使所述塔状件相对于所述基部选择性地旋转，并且其中，所述距离传感器安装到所述塔状件以与所述塔状件一起旋转，并且其中，从所述目标调整架到所述车辆的任一侧的距离包括从所述目标架到所述车辆的成对的相反的车轮组件的任一侧的距离，并且其中，所述距离目标包括成对的车轮目标，成对的所述车轮目标被配置成用于定位在车辆的相反的车轮组件处，并且其中，每个所述车轮目标包括面板，所述距离传感器中的相应的距离传感器指向所述面板。
32.根据权利要求31所述的系统，所述系统还包括计算机，所述计算机具有显示器，其中，所述计算机被配置成对从所述目标调整架到所述车辆的任一侧的在对准的所述距离目标和所述距离传感器中的相应的距离目标与距离传感器之间的所测得的距离进行显示；以及
其中，所述致动器中的一个致动器包括竖向致动器，所述竖向致动器用于使所述目标安装件选择性地在竖向上移动，并且所述致动器中的另外的致动器包括偏航致动器，所述偏航致动器用于使所述目标安装件围绕竖向轴线选择性地旋转，并且其中，所述偏航致动器和/或所述竖向致动器被配置成由操作员来致动，以基于在所述计算机上显示的所测得的距离来对所述目标安装件的位置进行调整；以及
其中，所述目标调整架还包括高度传感器，所述高度传感器用于对所述目标安装件的竖向位置进行测量，并且其中，所述计算机被配置成对利用所述高度传感器测量的竖向位置距离进行显示。
33.根据权利要求32所述的系统，其中，所述目标安装件包括光投射器，所述光投射器被配置成对指示线进行投射，并且其中，所述目标安装件能够水平地移动并且能够竖向地移动，并且其中，所述指示光被配置成用于将所述目标安装件相对于所述车辆进行横向地定位或竖向地定位。
34.一种使目标与装备车辆对准以对所述装备车辆上的传感器进行校准的方法，所述方法包括：
使具有基部和目标安装件的目标调整架相对于所述车辆进行移动，同时对所述目标调整架与成对的距离目标之间的距离进行测量，所述目标安装件以可移动的方式安装在所述目标调整架上；
使所述目标安装件相对于所述基部进行旋转，同时对所述目标调整架与所述距离目标之间的距离进行测量；
将校准目标放置在所述目标安装件上；
在需要的情况下，使所述目标安装件在竖向上移动；以及
在需要的情况下，使所述目标安装件相对于所述基部进行横向地移动，以将所述目标安装件定中心到所述车辆；
其中，所述目标调整架包括塔状件，所述目标安装件以可移动的方式附接至所述塔状件，并且其中，所述目标安装件在所述塔状件上能够在竖向上移动并且能够在横向上移动，并且其中，所述塔状件以可旋转的方式附接至所述基部，由此所述塔状件被配置成围绕竖向轴线旋转。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述车辆的所述传感器包括安装在所述车辆的挡风件的内部表面上或内部表面附近的传感器。
36.一种使目标与装备车辆对准以对所述装备车辆上的传感器进行校准的方法，所述方法使用权利要求1至33中任一项所述的系统进行，所述方法包括：
使所述目标调整架相对于所述车辆进行移动，同时对所述目标调整架与所述距离目标之间的距离进行测量；
使所述目标安装件相对于所述基部进行旋转，同时对所述目标调整架与所述距离目标之间的距离进行测量；
将校准目标放置在所述目标安装件上；以及
在需要的情况下，使所述目标安装件在竖向上移动。
37.根据权利要求36所述的方法，所述方法还包括运行校准例程以对所述车辆上的所述传感器相对于所述车辆进行校准。
38.根据权利要求36或37所述的方法，其中，所述车辆的所述传感器包括安装到所述车辆的挡风件的内部表面上或内部表面附近的传感器。
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