CN1246667C - 用于定位车辆的具有车辆位置调节机构的3d机械视觉测量系统 - Google Patents

Abstract

一种用于获得车辆的位置信息的系统，包括位置确定系统和车辆位置调节机构，用于在视觉成像系统检测的至少两个成像位置之间移动车辆。车辆位置调节机构包括本体、表面支持轮、马达和控制器。本体与车辆连接，控制器控制车辆位置调节机构移动车辆的方向和距离。表面支持轮与本体连接并将本体支持在表面上。马达在至少两个位置之间驱动车辆。

Description

用于定位车辆的具有车辆位置调节机构的3D机械视觉测量系统

相关申请引用

本申请要求2000年6月8日提交的美国临时申请60/214,390的权利，这里引入本文作为参考。

技术领域

本发明通常涉及车辆车轮校准，并特别提供一种用于在不同位置定位车辆的车辆位置调节机构，例如使用3D机械时间测量系统用于对准定位。

背景技术

为保证车辆车轮位置处于车辆制造商提供的范围之内，车辆校准系统非常重要。如果车轮没有对准，可能会出现过量的或不均匀的磨损。另外，如果没有正确校准车轮，车辆性能，特别是操纵和稳定性，可能会受到反面影响。如这里使用的，术语“车轮”指车辆中的轮胎和车轮组件。这种组件一般包括按照在金属轮或“轮缘”上的传统轮胎。

可以采用多种方法校准车辆车轮。例如，操作者或校准技术员可使用视觉成像系统，例如采用照相机等感光设备的计算机辅助三维(3D)机械视觉系统，来确定不同物体的位置。尽管这种机械视觉系统通常用于进行校准，但也可用于获得车辆的其它方位和角度方向信息。在1998年3月10日授权给Jackson等人的名称为“确定车辆车轮位置的方法和设备”的美国专利5,724,743与1996年7月16日授权给Jackson等人的名称为“确定车辆车轮位置的方法和设备”的美国专利5,535,522中公开的设备与方法实施例在本申请中引用作为参考。在上述专利中公开的设备有时被称为“3D校准器”或“校准器”，下面称之为视觉成像系统。如本申请中使用的，术语“位置确定系统”指校准系统，例如视觉成像系统，而不是其它与校准系统结合使用以获得车辆位置和角方向方位信息的部件。

图1中示出一种位置确定系统。位置确定系统100包括视觉成像系统102，该图像系统102具有一对安装在车梁114上的固定的隔开设置的照相机110、112。车梁114的长度足以使照相机110、112分别位于将被位置确定系统100定位的任何车辆的两侧。并且，车梁114使照相机110、112的位置足够高于车间地面116，以确保车辆左侧的两个目标物118、120在左侧照相机110的视场内，车辆右侧的两个目标物122、124在右侧照相机112的视场内。

目标物118、120、122、124安装在车辆的车轮126、128、130、132上，每个目标物118、120、122、124包括目标主体134、目标元素136和连接设备138。连接设备138连接目标物118、120、122、124至车轮126、128、130、132上。在1991年6月18日授权给Borner等人的题为“车轮校准轮缘夹钳”的美国专利5,024,001中公开的连接设备实施例被引入本申请中作为参考。目标元素136设在目标主体134上，在美国专利5,724,743中描述的发明中使用目标元素136和目标主体134的实施例。

操作中，一旦位置确定系统100被校准目标(未示出)校准，如参考文献中所述，车辆可开到支架133上，如果需要，可把车辆升高到合适的修理高度。目标物118、120、122、124与轮缘连接，然后被引导，因此目标主体134上的目标元素136分别对应照相机110、112。车辆与车型年份然后同其它识别参数，例如VIN号码、许可号码、所有者名字等一起进入视觉成像系统102。

目标物118、120、122、124相对于其所附着的车轮126、128、130、132的轮缘的位置一般可精确到大约0.01″和0.01°。一旦目标物118、120、122、124被映射到某一位置，车轮126、128、130、132转动至其它位置，并产生新图像。使用目标物118、120、122、124在两个位置的映射定位，车轮126、128、130、132和车轮轴的实际位置和方位可以利用视觉成像系统102计算出来。尽管两个位置之间的距离改变，通常这个距离约为8英寸。

使用位置确定系统中存在的与将车辆移动到不同位置有关的问题是车辆必须用手工从一个位置推到下一个位置。这种车辆推动需要相当的力度。例如，如果车是很重或技术人员没有足够的力去推动车辆，技术人员可能无法在两位置之间滚动或安全地滚动车辆。因此，在技术人员做测量时需要一种无需相当程度的力即可用位置确定系统来定位车辆的设备。而且，需要一种可精确地把车辆滚动到选取目标图像位置的设备。这种需求及非视觉型对准设备的需求和其它需要车辆滚动相对短距离的应用不断增加。

发明内容

根据本发明的一个方面，包括位置确定系统和车辆位置调节机构，能够满足上述和其它需求。位置确定系统获得车辆的位置信息，并可包括视觉成像系统和车辆位置调节机构。车辆位置调节机构将车辆移入视觉成像系统的至少两个成像位置。车辆位置调节机构包括用于接合车辆的本体和控制车辆位置调节机构移动车辆时的方向和距离的控制器。控制器可与视觉成像系统相通。并且，车辆位置调节机构还可包括与本体连接用于把本体支持在表面上的表面支持轮和用于驱动车辆进入至少两个位置的马达。

通过提供一个车辆位置调节机构，将车辆移入视觉成像系统的至少两个成像位置，操作位置确定系统的技术人员能定位车辆，而无需施加额外的物理力。另外，操作人员通过使用控制器能控制车辆在视觉成像系统可接受的位置公差内的位移。车辆的一般位移为从初始起点向后8英寸然后从初始起点向前8英寸。

车辆位置调节机构包括与本体连接以将本体支持在表面上的表面支持轮。还可提供用于接合车轮的车辆支持轮。并且，车辆位置调节机构能包括驱动车辆支持轮和表面支持轮中的至少一个的马达，用于将车辆驱动进入至少两个位置。

本体围绕并与车辆的车轮接合，它包括空腔，将车轮插入空腔中以进行接合。本体还可包括开口端，车辆轮胎通过开口端被插入到空腔中。本体还包括这种特征，例如以使本体分开的接头和用于调节空腔宽度的宽度调节器。

在可选的方面，本体包括用于将车辆接合的从基座伸出的接合臂。接合臂可包括用于将接合臂与车辆连接的连接设备。

在另一可选方面，本体包括用于接合车辆的接合装置、用于将本体附在支架上轨道的附接装置和用于沿轨道驱动附接装置的马达。例如，支架能够是校准支架，接合装置能够是气囊。并且，附接装置能作为支架和副齿轮系统。

本发明的其它优点对于本领域技术人员从下面的详述中会很快理解，说明书中以展开本发明最佳实施方式的目的仅示出一个本发明的实施例。如所将认识到的，本发明具有其它不同实施例，且不偏离本发明的精神。此外，附图和说明使解释性而非限定性的。

附图说明

参考附图进行说明，图中相同的标号表示全文中相似的部件，其中：

图1为位置确定系统的立体图；

图2为定位在车辆上的车辆位置调节机构的侧视图；

图3为图2中车辆位置调节机构的剖面图；

图4为车辆位置调节机构的俯视图；

图5为又一种车辆位置调节机构的俯视图；

图6为另一种车辆位置调节机构的剖面图；

图7为再一种车辆位置调节机构的侧视图；

图8为再一种车辆位置调节机构的俯视图；

图9为图8中车辆位置调节机构的侧视图；和

图10A、10B为图8中车辆位置调节机构中另一种接合设备的局部侧视图。

具体实施方式

本发明提出并解决了将车辆移入位置确定系统的至少两个位置的问题，而无需技术人员具有相当程度的力度。通过提供车辆位置调节机构以移动定位于如图所示的支架上的至少两个位置之间的车辆，能部分地达到上述目的。位置确定系统100和视觉成像系统102在图1中清楚地示出，并且在前面有叙述，利用位置确定系统100和视觉成像系统102实现车辆位置调节机构的作用。车辆位置调节机构200，如图2、3所示，移动车辆212进入位置确定系统的视觉成像系统对目标物214予以成像的至少两个位置。车辆212的通常位移约为向后8英寸和向前8英寸。车辆位置调节机构200益于使技术人员移动车辆212，而无需施加过多的力量去做这些。车辆位置调节机构200包括本体220、调节器轮222、224和马达226。本体220支持调节器轮222、224和马达226。

调节器轮包括用于在表面228上滚动车辆位置调节机构200的表面支持轮222和用于连接车辆212的车轮210的车辆支持轮224。尽管表面支持轮222和车辆支持轮224能结合成一组调节器轮，在车辆位置调节机构200的当前特征中，单独的车轮组分别用作表面支持轮222和车辆支持轮224。尽管不是必需，表面支持轮222能与车辆支持轮224接合，而调节器轮222、224组件的一个车轮的旋转有利于旋转其它组的车轮。

马达226驱动调节器轮222、224组件的至少一个车轮。在这一方式中，车辆212能从一个位置移动到另一个位置。例如，如果马达226驱动车辆支持轮224，车辆支持轮224与车轮210的接合将旋转传递给车轮210，车轮210的旋转引起车辆212移动。可选地，如果马达226驱动表面支持轮222，表面支持轮222相对于表面228旋转，引起车辆位置调节机构200的移动，从而引起轮胎210的移动。如果表面支持轮222与车辆支持轮224接合，马达26驱使的轮222、224组中任一轮的旋转直接引起车辆支持轮224带动的车轮210的旋转和表面支持轮222相对于表面228的移动。

车辆位置调节机构200还可包括控制车辆位置调节机构200向车辆212移动的方向和距离的控制器216。控制器216还引导车辆位置调节机构200去移动车辆212至每个视觉成像系统对目标物214成像的位置，所述成像位置在视觉成像系统说明的可接受位置公差范围内。控制器216与马达226连接，连接可以是任何能够使信息前后传递的连接方式。例如，连接可以是物理线连接，如图所示，或者为无线连接，如红外线连接。

尽管如图所示的控制器216与位置确定系统的视觉成像系统分开，控制器216也可在位置确定系统的视觉成像系统之中，视觉成像系统控制控制器216的功能。控制器216还可与位置确定系统的视觉成像系统通讯，告知车辆到达目标物214将被成像的特定位置，并引起视觉成像系统开始对目标物21予以成像。能够提供前述特征的控制器216对本领域技术人员是已知的，车辆位置调节机构200不限定于特定型号的控制器216。

车辆位置调节机构200的本体220能定位成环绕及接合车轮210，对车辆位置调节机构200的任何修改以制成这种可能的本体220都是可接受的。例如，如图4所示，本体220可包括空腔234，车轮210插入空腔中。本体220还可包括接头230，可允许本体220部分或全部的分开，以便于车轮插入至空腔234中。操作中，本体220沿一个或多个接头230分开，然后定位以与车轮210接合。车轮210被车辆支持轮224连接后，本体220再沿一个或多个接头230接合。

在图5所示的另一实施例中，本体220可具有开口端238。操作时，车轮210穿过本体220的开口端238，然后定位成被车辆支持轮224接合。本体220还可包括宽度调节器232。宽度调节器232使车辆支持轮224之间的距离增大或减小，从而使车辆位置调节机构200适应车轮210的不同尺寸。宽度调节器232能够实现前述功能，这对本领域技术人员是已知的，车辆位置调节机构200不局限于任何特定型号。

图6中示出另一种车辆位置调节机构。车辆位置调节机构250类似于前述的车辆位置调节机构200，都包括本体260、调节器轮262和马达264。本体260支持调节器轮262和马达264。马达264驱动其中至少一个调节器轮262，在这种方式中，车轮202能从一个位置移动到另一个位置。

如果车轮210于车辆位置调节机构250的车轮262接合，调节器轮262与表面266接触，调节器轮262可用高于调节器轮262和车轮210之间的摩擦系数的材料制成。在这种方式中，车辆位置调节机构260的调节器轮262的接合产生较小摩擦力，使得调节器轮262和车轮210彼此相对滑动。车辆位置调节机构250还可包括控制器216(如图2中所示)，其已在前面第一车辆位置调节机构200中有述。

操作时，车辆位置调节机构200、250可沿任一车轮210放置。或者，车辆位置调节机构200、250可沿两个或多个车轮210放置。尽管通过把车辆位置调节机构200、250放置在后车轮210上，前车轮可转动而不受车辆位置调节机构200、250的影响，车辆位置调节机构200、250的位移不限于特定的车轮210。

图7中示出其它车辆位置调节机构300。车辆位置调节机构300包括基座310、支承件314、表面支持轮312和接合臂324。基座310被表面支持轮312支持在表面330上，支承件314从基座310伸出。接合臂324在支承件314内以插孔的方式开有沟槽，以使接合臂324在支承件314内垂直移动。车辆位置调节机构300还可包括马达(未示出)，以驱动表面支持轮312。在这种方式中，轮316能移动到视觉成像系统对车轮318上的目标物320进行成像的需要位置。车辆位置调节机构300还可包括控制器322，以控制车辆位置调节机构300和接合臂324的移动。适于用于车辆位置调节机构300的控制器322已在前述的第一车辆位置调节机构200中有述。

接合臂324与车辆316连接，在附有接合臂324的车辆316上的连接位置不受限制。接合臂324能受马达(未示出)驱动相对于支承件314移动，并相对于支承件314移动接合臂324，以与车辆316接合，而使车辆位置调节机构300更易于移动车辆316。

图8、9中示出另一个车辆位置调节机构。车辆位置调节机构400包括支持接合装置412和可移动连接器414的本体410。可移动连接器414将本体410与轨道432连接，并使本体相对于轨道432移动。操作时，接合装置412定位在车辆(未示出)下面，然后接合装置412升高以接合车辆。车辆位置调节机构400然后沿着轨道432向前后移动，以把车辆定位在至少两个视觉成像系统的成像位置。

尽管车辆位置调节机构400不局限于此方式，其沿着轨道432移动，轨道432与校准支架430连接。校准支架430对本领域技术人员是已知的，它包括转盘434和防撞击滑板436。一方面，尽管一个车辆位置调节机构400能用作支架430，两个或多个车辆位置调节机构400用于连接车辆。

能够接合车辆的接合装置412对本领域技术人员是公知的，车辆位置调节机构400不局限于特定型号的接合装置412。例如，接合装置412能是气囊形式，它膨胀时与车辆接触。接合装置412的另一实施例使用液压来接合车辆。接合中，接合装置412接合车辆，从而能施加力量以水平移动车辆。

一方面，接合装置412不会抬高车辆，因为视觉成像系统对目标物214成像时抬高车辆会改变车辆的校准特征。在示意性方面，如图10A、10B所示，接合装置412包括例如为U形或V形的支架440。这样做，支架440能够接合车辆446并能够用支架440的内侧442施加水平力。此外，支架440包括压力传感器446，并且在车辆446被上举前停止接合装置412的向上压力。

车辆位置调节机构400不限于特定型号的连接器414，只要连接器414将车辆位置调节机构400连接到轨道432并使车辆位置调节机构相对于轨道432移动。并且，一方面连接器414包括控制车辆位置调节机构400相对于轨道432移动的马达(未示出)。连接器414的一个实施例为支架和副齿轮系统，如图所示。连接器414的另一实施例为液压控制滑板(未示出)。

车辆位置调节机构400还可包括控制车辆位置调节机构400移动车辆的方向和距离的控制器416。控制器416也引导车辆位置调节机构400去移动车辆至每个视觉成像系统对目标物予以成像的位置，所述位置在视觉成像系统指明的可接受位置公差范围内。控制器416与连接器414连接，后者用于相对于轨道432移动车辆位置调节机构400。

尽管示出的控制器416与视觉成像系统分开，控制器416也可在位置确定系统的视觉成像系统内部。控制器416还示意视觉成像系统车辆已到达特定的目标物成像位置，并引导视觉成像系统开始对目标物成像。能够执行前述操作的控制器416一般对本领域技术人员是公知的，车辆位置调节机构400不局限于特定型号的控制器416。

利用传统材料、方法和设备可实现本发明。因此，这些材料、方法和设备的细节不在这里做详细说明。在前述说明中，阐述许多特殊的细节以提供对本发明的充分理解，例如特定材料、结构、化学制品和过程等。然而，应当认识到不采用前述细节也能实现本发明。换言之，已知的处理结构已做详述，以不会对本发明产生不必要的误解。

在本发明公开中，示出并说明了一个而不是数个功能性实施例。应当理解本发明能够用于其它不同的情况和环境，并能在所阐释的本发明概念的范围内予以修改或改正。

Claims (31)

1.一种位置确定系统，包括：

视觉成像系统；和

车辆位置调节机构，用于在视觉成像系统的至少两个检测位置之间移动车辆，所述车辆位置调节机构包括：

本体，用于连接车辆；和

控制器，用于控制车辆位置调节机构移动车辆的方向和距离。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车辆位置调节机构进一步包括：

表面支持轮，连接在本体上以将本体支持在表面上；

马达，用于将车辆驱动进入至少两个位置之间。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述车辆位置调节机构安装在支架上。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述本体围绕并与车辆的车轮连接。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述本体包括驱动部件和空腔，车轮插入所述空腔而与驱动部件接合。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述本体包括开口端，车辆轮胎穿过所述开口端而插入空腔内。

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述本体包括接头，使本体被打开供车轮进入。

8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述本体包括宽度调节器，用于调节空腔的宽度。

9.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述驱动部件包括车辆支持轮，用于连接车辆车轮。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述马达驱动车辆支持轮和表面支持轮中的至少一个。

11.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述本体还包括用于连接车辆的接合臂。

12.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述本体还包括：

接合装置，用于连接车辆；

附接装置，用于将本体连接至支架上的轨道；和

马达，用于沿轨道驱动附接装置。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述接合装置为气囊。

14.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述附接装置为支架和副齿轮系统。

15.一种车辆位置调节机构，用于在视觉成像系统的至少两个检测位置之间移动车辆，包括：

本体；

表面支持轮，用于将本体支持在表面上，表面支持轮与本体连接；

车辆支持轮，用于连接车辆车轮，车辆支持轮与本体连接；

马达，驱动表面支持轮和车辆支持轮中的至少一个；和

控制器，连接马达，以控制车辆位置调节机构移动车辆的方向和距离。

16.如权利要求15所述的车辆位置调节机构，其特征在于，所述本体包括空腔，车辆车轮插入空腔以进行连接。

17.如权利要求16所述的车辆位置调节机构，其特征在于，所述本体包括开口端，车辆车轮插入开口端。

18.如权利要求16所述的车辆位置调节机构，其特征在于，所述本体包括宽度调节器，以调节空腔宽度。

19.如权利要求15所述的车辆位置调节机构，其特征在于，所述本体包括接头，使本体分开。

20.如权利要求15所述的车辆位置调节机构，其特征在于，所述至少两个位置之间的距离是16英寸。

21.一种车辆位置调节机构，用于在视觉成像系统的至少两个检测位置之间移动车辆，包括：

本体；

接合装置，用于连接车辆，所述接合装置连接在本体上；

附接装置，用于将本体连接在支架上的轨道上；

马达，沿着轨道驱动附接装置；和

控制器，控制接合装置和马达，以控制车辆位置调节机构移动车辆的方向和距离。

22.如权利要求21所述的车辆位置调节机构，其特征在于，所述支架为校准支架。

23.如权利要求21所述的车辆位置调节机构，其特征在于，所述接合装置为气囊。

24.如权利要求21所述的车辆位置调节机构，其特征在于，所述附接装置为支架和副齿轮系统。

25.如权利要求1所述的位置确定系统，其中，当车辆在所述至少两个位置之间被移动时，车辆位置调节机构用来允许车辆的一个车轮旋转。

26.如权利要求15所述的车辆位置调节机构，其中，当车辆在所述至少两个位置之间被移动时，车辆位置调节机构用来允许车辆的至少一个车轮旋转。

27.如权利要求21所述的车辆位置调节机构，其中，当车辆在所述至少两个位置之间被移动时，车辆位置调节机构用来允许车辆的至少一个车轮旋转。

28.如权利要求25所述的位置确定系统，其中，车辆在所述至少两个位置之间的移动是水平移动。

29.如权利要求26所述的车辆位置调节机构，其中，车辆在所述至少两个位置之间的移动是水平移动。

30.如权利要求27所述的车辆位置调节机构，其中，车辆在所述至少两个位置之间的移动是水平移动。

31.权利要求21的所述机构，其中：

所述控制器控制接合装置和马达以控制车辆位置调节机构移动车辆的方向和距离用于视觉成像系统成像。

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