CN1908612A

CN1908612A - 汽车车轮定位检测方法及系统

Info

Publication number: CN1908612A
Application number: CN 200610060798
Authority: CN
Inventors: 刘均; 周珠亮; 吕光俊
Original assignee: Shenzhen Launch Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Yijian Car Service Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2026-05-29
Also published as: CN100587445C

Abstract

本发明涉及一种汽车车轮定位检测方法，首先将标靶固定于待测车轮上，接着移动汽车并由图像获取装置摄取所述标靶运动轨迹的图像数据，图像采集和处理装置根据所摄取的所述标靶运动轨迹的图像数据，确定所述标靶的实际运动轨迹，进而确定车轮的实际运动轨迹，再由该车轮的实际运动轨迹计算车轮的定位参数；而后将所确定的车轮定位参数输出。本发明还涉及一种汽车车轮定位检测系统。采用本发明对汽车车轮定位参数进行检测，操作简单、方便且准确度高。

Description

汽车车轮定位检测方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车检测技术领域，更具体地说，涉及一种汽车车轮定位检测方法及系统。

背景技术

汽车车轮定位如四轮定位指汽车车轮安装的相对位置，用存在于汽车悬架系统和各活动机件间的相对角度和位置参数表示，具体包括车轮外倾角、前束角、主销内倾角、主销后倾角、车轮几何中心线、推力角、车轮横向偏移、车轮纵向偏移等。汽车车轮定位检测用于检测汽车车轮定位状态，以保证正确的车轮定位，从而确保汽车直线行驶的稳定性和转向轻便，减少汽车在行驶中轮胎和转向机件的磨损。

传统的汽车车轮定位检测方法，检测的基准是车轮轮辋平面的定位角度，其不足之处在于安装装夹器具时的人为误差较大，同时车轮轮辋的形变使得检测受装夹器具的影响较大，因而会产生很大的误差。有些定位仪提供偏心补偿，以对上述的部分因素进行修正，例如一种典型的偏心补偿方式是将待测汽车二次举升使汽车车轮刚好离开支撑面，保持对方探杠水平，转动作偏心补偿的车轮，重复在90度或180度多点调节探杠水平并启动测试，完成后再对其余车轮重复举升，调整和保持水平，再多点位置启动补偿测试。但是这些偏心补偿操作都十分繁琐，难度很高。

而且，传统的汽车车轮定位检测中大部分定位仪是在车轮间相互参照做车轮定位，也就是说单个车轮的定位依赖于其他车轮的位置和姿态，即对面车轮的变化对本车轮的定位角度有影响，因此无法避免地会存在这种因相互参照而带来的误差。

此外，利用传统的汽车车轮定位检测方法检测部分定位参数如外倾角时，采用基于地球重力的传感器，对检测条件要求很高，例如要求车辆定位平台的左右高度差不允许超过0.5毫米、前后高度差不超过1毫米、对角线高度差不超过1毫米等，这也增加了检测的难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的检测操作繁琐、误差大的缺陷，提供一种操作简单、检测准确方便的汽车车轮定位检测方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种汽车车轮定位检测方法，包括以下步骤：

(1)将标靶固定于待测车轮上；

(2)移动汽车并由图像获取装置摄取所述标靶运动轨迹的图像数据；

(3)图像采集和处理装置根据所摄取的所述标靶运动轨迹的图像数据，确定所述标靶的实际运动轨迹；

(4)所述图像采集和处理装置根据所确定的标靶的实际运动轨迹确定所述车轮的实际运动轨迹，并根据该车轮的实际运动轨迹计算车轮的定位参数；

(5)将计算得到的车轮定位参数输出。

所述汽车车轮定位检测方法在所述步骤(1)和所述步骤(2)之间还包括：

(11)调整光发射装置与相应图像获取装置，使该光发射装置发出的光线可经所述标靶靶面反射进入相应图像获取装置。

所述移动汽车为前后直线移动汽车，在所述步骤(4)中所述图像采集和处理装置由所确定的车轮的实际运动轨迹计算车轮运动轴线方向，并根据该车轮运动轴线方向确定车轮的定位参数。

所述移动汽车为使待测车轮做转向运动，在所述步骤(4)中所述图像采集和处理装置从所确定的车轮的实际运动轨迹中分解出汽车主销方向，并根据该主销方向确定车轮的定位参数。

所述步骤(3)包括：

(31)所述图像采集和处理装置根据预先存储的所述标靶靶面的几何特征和规则，从所摄取的所述标靶运动轨迹的图像数据中采集所述标靶运动前后其靶面的图像数据；

(32)从所采集的标靶靶面的图像数据中提取所述标靶运动前后其靶面上指定特征点的图像坐标；

(33)根据预先建立的所述特征点的图像坐标与其在所述标靶靶面上的物理坐标的射影关系，由所提取的所述标靶运动前后其靶面上指定特征点的图像坐标，确定所述标靶运动前后所述特征点的物理坐标；

(34)根据所述标靶运动前后所述特征点的物理坐标计算标靶的实际运动轨迹。

所述预先建立所述特征点的图像坐标与其在所述标靶靶面上的物理坐标的射影关系包括如下步骤：

a.在所述标靶靶面建立坐标系，利用齐次坐标，将所述特征点的物理坐标记录为M(X；Y；1)，图像坐标记录为m(x；y；1)；

b.在所述特征点的图像坐标与物理坐标之间建立射影关系：

s·m＝H·M 其中，s为标量，H为变换矩阵；

c.选择罚函数，根据采集得到的所述特征点的图像坐标与测量得到的所述特征点的物理坐标对，计算变换矩阵H的最优解；

d.由得到的变换矩阵H的最优解，建立所述特征点的图像坐标和物理坐标的射影关系。

本发明还提供一种汽车车轮定位检测系统，包括可固定于待测车轮上的标靶、图像获取装置、图像采集和处理装置以及输出装置，其中图像获取装置摄取所述车轮运动时所述标靶运动轨迹的图像数据，并将该图像数据输入所述图像采集和处理装置；该图像采集和处理装置根据所接收的所述标靶运动轨迹的图像数据，确定所述标靶的实际运动轨迹，并由所确定的标靶的实际运动轨迹确定该车轮的实际运动轨迹，以计算该车轮的定位参数，并将所确定的定位参数经输出装置输出。

所述图像采集和处理装置包括电源、图像输入接口、底层采集控制模块、图像处理模块、特征点识别提取模块、视觉成像分析模块、轴计算模块及定位计算模块，其中所述图像输入接口从所述图像获取装置接收其所摄取的所述标靶运动轨迹的图像数据，并将该标靶运动轨迹的图像数据传送至所述底层采集控制模块；该底层采集控制模块根据其预先存储的标靶几何特征和规则，从所接收的所述标靶运动轨迹的图像数据中采集所述标靶运动前后其靶面的图像数据，并将该标靶靶面的图像数据传送至所述图像处理模块，经该图像处理模块滤波后，由所述特征点识别提取模块从中提取所述标靶运动前后其靶面上指定特征点的图像坐标；所述视觉成像分析模块根据预先建立的所述特征点的图像坐标与其在所述标靶靶面上的物理坐标之间的射影关系，由所提取的所述特征点的图像坐标确定所述标靶运动前后该特征点的物理坐标；所述轴计算模块根据该物理坐标计算所述标靶的实际运动轨迹，并确定该车轮的实际运动轨迹；所述定位计算模块根据所确定的车轮的实际运动轨迹计算其定位参数。

所述定位计算模块由所述车轮的实际运动轨迹计算车轮运动轴线方向，并根据该车轮运动轴线方向确定车轮的定位参数。

所述定位计算模块从所述车轮的实际运动轨迹分解出汽车主销方向，并根据该主销方向确定车轮的定位参数。

所述汽车车轮定位检测系统还包括光发射装置，该光发射装置发出的光线经所述标靶靶面反射进入相应图像获取装置；所述图像处理模块还用于对所述标靶靶面的图像数据进行分析，并将分析结果输入所述底层采集控制模块，由该底层采集控制模块根据所述分析结果分别经一光发射控制电路和所述图像输入接口控制所述光发射装置和所述图像获取装置。

所述汽车车轮定位检测系统还包括光发射装置，该光发射装置发出的光线经所述标靶靶面反射进入相应图像获取装置；所述光发射装置为红外光发射装置，所述图像获取装置相应该光发射装置设有红外滤镜。

所述标靶由可调整夹脚间距的轮夹固定于所述待测车轮上。

本发明汽车车轮定位检测方法及系统，实施时，将标靶固定安装于待测车轮上，使标靶可与待测车轮同步运动，检测时以车轮的运动轴线作为测量的基准，通过检测标靶的实际运动轨迹来确定车轮的实际运动轨迹，进而由该车轮的实际运动轨迹确定车轮的定位参数。利用本发明进行车轮定位检测时，无需在车轮间进行相互参照定位，且检测不依赖于地球重力，对定位平台无过高的要求，操作简单、方便且准确度高。

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是本发明的汽车车轮定位检测系统的布置结构示意图。

图2是本发明的标靶的结构示意图。

图3是本发明的图像采集和处理装置的结构示意图。

图4是本发明的标靶靶面的成像原理图。

图5是本发明的定位计算模块根据车轮运动轴线方向计算车轮定位参数的原理图。

图6是本发明的定位计算模块根据汽车主销方向计算车轮定位参数的原理图。

图7是本发明的汽车车轮定位检测方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的汽车车轮定位检测系统包括可固定于汽车车轮上的标靶10、光发射装置(图未示)、图像获取装置20、与图像获取装置20连接的图像采集和处理装置30以及输出装置40。

如图2所示，标靶10具有靶面12，用于接收并反射光发射装置发出的光线。该靶面12可以为任何形状，其中心设有标记(当然，该标记亦可设于靶面其它位置处)；其上还指定有多个特征点。标靶10还可于靶面12上设置镜面反射层，以保证反射光强度。在本实施例中该标靶10可通过轮夹11固定于汽车车轮上，该轮夹11具有多个夹脚13，夹脚13的数量不限，只要可将标靶10稳固夹持于汽车车轮轮辋上使标靶可与车轮同步运动即可。本实施例中采用具有四个夹脚13的轮夹11。且轮夹11夹脚13之间的距离可以调整，使标靶10可固定于不同大小的车轮上，以便用于不同类型汽车的车轮定位检测中。当然，亦可通过其他方式将该标靶10固定于汽车车轮上。

光发射装置用于发出光线，照射于每一标靶10的靶面12上，经靶面12反射进入图像获取装置20。该光发射装置可采用各种单色光发射装置实现，在本实施例中该光发射装置为红外光发射装置，该红外光发射装置可包括一个或多个红外光发射灯，只要保证其发出的红外光线可照射到每一标靶10的靶面12即可。

图像获取装置20用于摄取标靶10的图像并将其转换为图像数据。该图像获取装置20可以通过摄像头、数码相机或模拟相机和模数转换模块等实现，其个数不限，只要保证准确摄取到每一标靶10即可。该图像获取装置20还可相应光发射装置设置滤镜21，以去除记录标靶10图像时的杂光干扰，在本实施例中该滤镜相应红外光发射装置为红外滤镜。

图像采集和处理装置30，用于接收图像获取装置20传送的图像数据，从中采集标靶10靶面12的图像数据，并根据这些图像数据确定汽车运动时所述标靶的实际运动轨迹，进而确定车轮的实际运动轨迹并由此分析获得汽车车轮定位参数。如图3所示，该图像采集和处理装置30包括电源、图像输入接口、光发射控制电路、底层采集控制模块、图像处理模块、特征点识别提取模块、视觉成像分析模块、轴计算模块及定位计算模块。

其中电源用于向光发射装置、图像获取装置20及该图像采集和处理装置30供电(当然，光发射装置和图像获取装置20亦可自带电源)。图像输入接口经连接线与图像获取装置20连接，从该图像获取装置20获取其所摄取的图像数据，并将该图像数据传送至底层采集控制模块。该底层采集控制模块根据其预先存储的标靶10靶面12的几何特征和规则，从所接收的图像数据中采集标靶10靶面12成像的图像数据，并将采集得到的标靶靶面的图像数据传送至图像处理模块，经图像处理模块平滑滤波，送入特征点识别提取模块。

同时，该图像处理模块还对滤波后的图像数据进行统计分析，并将分析结果送入底层采集控制模块，由底层采集控制模块根据这些图像数据分析结果分别通过光发射控制电路和图像输入接口对光发射装置和图像获取装置20进行控制，例如调整照射强度、时间、拍摄分辨率、焦距等，以获得清晰的标靶图像。

特征点识别提取模块接收到经滤波的标靶靶面的图像数据后，按照预先设定的标靶10靶面12的几何特征和规则识别靶面12的成像集合，并对该集合中的数据进行分析处理，从中提取对应标靶10靶面12上预先指定的各特征点的成像几何参数，又称之为图像坐标，即靶面12上特征点在图像获取装置20成像面上所成像点的坐标。之后，该特征点的图像坐标由特征点识别提取模块送入视觉成像分析模块。

在视觉成像分析模块中，预先建立标靶10靶面12上指定特征点的成像几何参数与空间三维几何参数的射影关系，其中空间三维几何参数指特征点在标靶靶面上的物理坐标。如图4所示，标靶10靶面12上的指定特征点A、B、C、D在图像获取装置20的成像面上所成的像点分别为a、b、c、d。以标靶10靶面12上的标记为中心建立坐标系，将特征点于标靶10靶面12上的物理坐标(即A、B、C、D点的坐标)利用齐次坐标记录为M(X；Y；1)，于成像面上的图像坐标(即像点a、b、c、d的坐标)记录为m(x；y；1)，根据射影几何定理，有：

s·m＝H·M (1)

其中，s为一标量，H为一变换矩阵。

建立射影关系时，特征点于标靶10靶面12的物理坐标是直接测量得到的，难免会存在误差，故需采用较多特征点的物理坐标和图像坐标对，并选择适当的罚函数，以求得H的最优解。例如给出n(n≥4)个特征点(如A、B、C、D点)的对应坐标对(M_i，m_i)(i＝1，…，n)，可以得到8个以上的方程，根据这些方程求解H，使得

∑|s·m_i-H·M_i|²＝Min. (2)

此求解H的方法有多种，本实施例采用如下方法：

记z＝[H₁₁，H₁₂，H₁₃，H₂₁，H₂₂，H₂₃，H₃₁，H₃₂，H₃₃]^T(其中H_jk为H矩阵第j行第k列的元素)，将方程(1)改写为

L_i·z＝0 (3)

其中L_i＝[M_i ^T 0^T-x_i·M_i ^T；0^TM^T-y_i·M_i ^T]，0^T为三维行向量。x_i、y_i为第i点的图像坐标的横、纵坐标，M_i为第i点于标靶10靶面12上的物理坐标。

从n(n≥4)个特征点的对应坐标对可以得到n个如式(3)的方程，形成一个方程组，该方程组可以写作：

L_2nz9·z＝0。

根据矩阵理论，L_2nz9 ^T·L_2nz9的最小特征值所对应的特征向量就是式(2)的解H，于是建立起特征点的图像坐标与物理坐标的关系，即建立起标靶10靶面12上特征点与其在成像面上的像点的射影关系。

视觉成像分析模块在接收到特征点的成像几何参数即图像坐标后，根据其建立的特征点的图像坐标与物理坐标的射影关系，对H作正交分解后，即可取得特征点在标靶10靶面12的空间三维几何参数即物理坐标。

标靶运动前后其上特征点的物理坐标先后由视觉成像分析模块计算并送入轴计算模块后，可由轴计算模块计算得到标靶的实际运动轨迹。若标靶运动前、后特征点的空间三维几何参数分别为M₁、M₂，则根据刚体运动规律，标靶的实际运动轨迹为：

M₂＝Q·M₁+t (4)

其中Q为正交矩阵，t为平移向量。

给出n(n≥4)个特征点运动前后的物理坐标对(M_1i，M_2i)(i＝1，…，n)，即可求解满足式(4)的Q和t。但是由于存在图像噪声等不可避免的干扰因素，求解满足式(4)的Q和t转化为选择适当的罚函数求Q、t的最优解，此时，应尽可能的采用较多特征点的物理坐标对。针对不同的罚函数，将构成不同的求解计算模块，例如：

Max{|M_2i-Q·M_1i-t_i|}＝Min. S.T.Q*Q^T＝1 (5)

∑|M_2i-Q·M_1i-t_i|＝Min. S.T.Q*Q^T＝1 (6)

Max{|M_2i-Q·M_1i-t_i|²}＝Min. S.T.Q*Q^T＝1 (7)

Max{|M_2i-Q·M_1i-t_i|_F}＝Min. S.T.Q*Q^T＝1 (8)

∑|M_2i-Q·M_1i-t_i|_F＝Min. S.T.Q*Q^T＝1 (9)。

下面以求解式(9)为例进行说明：

式(9)中平移向量t＝∑(M_2i)/n-∑(M_1i)/n；

记E＝[M₁-∑(M_1i)/n]，F＝[M₂-∑(M_2i)/n]，对矩阵E·F^T做奇异值分解得到u、w、v，即满足u·w·v^T＝E·F^T，于是正交矩阵

Q＝v·diag(1，1，det(v·u^T))·u^T

其中det(R)为求矩阵R的行列式，diag(r)为由向量r作为矩阵对角线元素的对角阵。

由此，轴计算模块根据标靶运动前后靶面上特征点的物理坐标计算得到标靶的实际运动轨迹。因标靶是固定安装于待测车轮上的，故标靶的实际运动轨迹即为车轮的实际运动轨迹，测得的标靶的运动参数即为待测车轮的运动参数。因此，根据标靶的实际运动轨迹即可得到车轮的实际运动轨迹，进而确定车轮运动轴线方向(即标靶运动轴线方向)。

记由此得到的正交矩阵Q的第j行第k列(j，k＝1，…，3)的元素为Q_jk，取nn₁＝Q₃₂-Q₂₃、nn₂＝Q₁₃-Q₃₁、nn₃＝Q₂₁-Q₁₂

于是，标靶运动轴线的方向向量为：

n＝[nn₁；nn₂；nn₃]/norm([nn₁；nn₂；nn₃])，其中norm(r)为向量r的模。

轴线计算模块将其计算得到的车轮的实际运动轨迹送入定位计算模块，定位计算模块从该实际运动轨迹得到车轮运动轴线方向或分解出汽车主销方向，根据该车轮运动轴线方向、主销方向可确定车轮的各定位参数。例如，记车轮前后直线运动时车轮运动轴线方向n＝(n1；n2；n3)，车轮转向运动时主销方向e＝(e1；e2；e3)，参照图5和图6所示，则：

外倾角θ_Camber＝cos^-1(n2)*180/pi；

前束角θ_Toe＝tan^-1(n3/n1)*180/pi；

主销后倾角θ_caster＝tan^-1(e3/e2)*180/pi；

主销内倾角θ_SAI＝tan^-1(e1/e2)*180/pi；其中pi为圆周率。

根据行业定义，则可得到：

推力角＝(右后轮前束角-左后轮前束角)÷2；

前轮总前束＝(右前轮前束角+左前轮前束角)；

后轮总前束＝(右后轮前束角+左后轮前束角)；

左包容角＝(左前轮外倾+左前轮主销内倾)；

右包容角＝(右前轮外倾+右前轮主销内倾)。

综合多个车轮的参数和标靶的空间三维几何坐标，亦可得到车辆几何中心线、车轮横向偏移、车轮纵向偏移等参数。

定位计算模块将得到的定位参数送入输出装置40，进行实时输出显示，从而实现汽车车轮定位。该输出装置40可为显示装置，如具有人机接口的计算机，将操作者选择的标准数据库和定位参数显示在屏幕上，也可为打印装置，直接确定的定位参数实时打印出来。

该图像采集和处理装置30还设有数据库，以预先存储各种形状的标靶靶面的几何特征和规则以及定位参数的定位标准等。此外，该图像采集和处理装置30还可设有其它接口模块，以与其它外部设备进行数据传输。

该图像采集和处理装置30可以用单纯具有图像采集和处理功能的设备实现，也可用具有图像采集和处理功能的计算机实现。

本发明的汽车车轮定位检测系统在实施时，还可设置定位跑道50，以将汽车车轮限定在跑道上运动，从而避免发生标靶10离开图像获取装置20的摄取范围的现象发生。该定位跑道50可由两平行板构成，也可直接由标线限位。

利用本发明的汽车车轮定位检测方法对汽车车轮进行检测时，可预先选择标靶形状以确定计算基准。在本实施例中选择如图2所示的靶面12为八边形的标靶10。检测时，如图7所示，首先在步骤S400，将汽车驶于定位跑道50上，利用轮夹11将标靶10固定夹持于待测车轮轮辋上，使得标靶10可与待测车轮同步运动，在本实施例中针对四个车轮同时进行检测，故在四个车轮上分别安装一个标靶。

其次在步骤S401，调整光发射装置和相应图像获取装置的位置，使光发射装置发出的光线可经标靶靶面反射进入相应图像获取装置。本实施例采用四组光发射装置和图像获取装置20，每组共同朝向一个标靶，使得每一光发射装置发出的光线经其所照射的标靶反射进入相应一图像获取装置。该四组光发射装置和图像获取装置20可两两位于汽车前方的两侧，也可设于汽车两侧或后方，只要保证每组光发射装置和图像获取装置20可对准一个标靶10即可。为检测方便和准确，本实施例中采用四组光发射装置和图像获取装置对四个车轮同时进行检测，实施时，亦可采用一组或两组光发射装置和图像获取装置依次对四个车轮进行检测。

接着在步骤S402，启动光发射装置、图像获取装置20以及图像采集和处理装置30，前后直线移动汽车，同时各图像获取装置20不断摄取各标靶10运动轨迹的图像数据，并将摄取的图像数据传送至图像采集和处理装置30。前后移动汽车的距离和检测的精确度相关：距离越长，检测精确度越高。一般大于10cm就可满足精确性要求。

在步骤S403，图像采集和处理装置30根据预先存储的所述标靶10靶面12的几何特征和规则，从所接收的图像数据中采集标靶10运动前后其靶面12的图像数据，从该标靶10靶面12的图像数据中提取标靶10运动前后其靶面12上预先指定的特征点的图像坐标，根据所建立的标靶10靶面12上特征点的图像坐标与物理坐标的射影关系(预先选择的标靶形状不同，该射影关系也会不同)，获得标靶10运动前后靶面12上特征点的物理坐标，进而分析得出标靶10的实际运动轨迹。

因标靶10是固定安装于车轮上，故标靶10的实际运动轨迹即为车轮的实际运动轨迹，根据车轮的实际运动轨迹可确定车轮运动轴线方向，进而计算得到车轮的前束角和外倾角。于是，在步骤S404，根据车轮的实际运动轨迹计算车轮运动轴线方向，由车轮运动轴线方向确定车轮的前束角和外倾角。

如需测量其它参数，例如主销后倾角、主销内倾角等，则在布置好各装置的位置后，在步骤S405，将汽车方向盘转动一定角度，如5～45度(保证图像获取装置20能够获取清晰准确的图像即可)，使汽车车轮做转向运动，各图像获取装置20仍不断摄取各标靶10运动轨迹的图像数据，并将摄取的图像数据传送至图像采集和处理装置30。

接着在步骤S406，图像采集和处理装置30根据预先存储的所述标靶10靶面12的几何特征和规则，从所接收的图像数据中采集标靶10运动前后其靶面12的图像数据，从该标靶10靶面12的图像数据中提取标靶10运动前后其靶面12上预先指定的特征点的图像坐标，根据所建立的标靶10靶面12上特征点的图像坐标与物理坐标的射影关系，获得标靶10运动前后其靶面12上特征点的物理坐标，进而分析得出标靶10的实际运动轨迹，确定标靶10的运动轴线方向。

因标靶10是固定安装于车轮上，故标靶10的实际运动轨迹即车轮的实际运动轨迹，由此，根据车轮的实际运动轨迹可分解出汽车主销方向。于是，在步骤S407，从车轮的实际运动轨迹分解出汽车主销方向，根据汽车主销方向确定车轮的主销后倾角、主销内倾角等。

上述步骤S402-S404和步骤S405-S407可在布置好各装置的位置后单独执行，也可依次进行且进行顺序不限。根据步骤S404和步骤S407确定的车轮定位参数即可计算出其它未定的车轮定位参数。

最后，在步骤S408，将所确定的这些定位参数传送至输出装置输出，实现汽车车轮定位检测。

本发明汽车车轮定位检测系统及方法的上述实施例，通过光发射装置向标靶靶面发射光线、标靶靶面将该光线反射进入相应图像获取装置，确保图像获取装置获得图像数据的准确性。除此以外，也可以不设光发射装置，而由精度较高的图像获取装置直接摄取标靶运动轨迹，或者由标靶自带光源，图像获取装置直接摄取标靶运动轨迹。

Claims

1、一种汽车车轮定位检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将标靶固定于待测车轮上；

(5)将计算得到的车轮定位参数输出。

2、根据权利要求1所述的汽车车轮定位检测方法，其特征在于，在所述步骤(1)和所述步骤(2)之间还包括：

3、根据权利要求1所述的汽车车轮定位检测方法，其特征在于，所述移动汽车为前后直线移动汽车，在所述步骤(4)中所述图像采集和处理装置由所确定的车轮的实际运动轨迹计算车轮运动轴线方向，并根据该车轮运动轴线方向确定车轮的定位参数。

4、根据权利要求1或3所述的汽车车轮定位检测方法，其特征在于，所述移动汽车为使待测车轮做转向运动，在所述步骤(4)中所述图像采集和处理装置从所确定的车轮的实际运动轨迹中分解出汽车主销方向，并根据该主销方向确定车轮的定位参数。

5、根据权利要求1-3之一所述的汽车车轮定位检测方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：

6、根据权利要求5所述的汽车车轮定位检测方法，其特征在于，所述预先建立所述特征点的图像坐标与其在所述标靶靶面上的物理坐标的射影关系包括如下步骤：

b.在所述特征点的图像坐标与物理坐标之间建立射影关系：

s·m＝H·M 其中，s为标量，H为变换矩阵；

7、一种汽车车轮定位检测系统，其特征在于，包括可固定于待测车轮上的标靶、图像获取装置、图像采集和处理装置以及输出装置，其中图像获取装置摄取所述车轮运动时所述标靶运动轨迹的图像数据，并将该图像数据输入所述图像采集和处理装置；该图像采集和处理装置根据所接收的所述标靶运动轨迹的图像数据，确定所述标靶的实际运动轨迹，并由所确定的标靶的实际运动轨迹确定该车轮的实际运动轨迹，以计算该车轮的定位参数，并将所确定的定位参数经输出装置输出。

8、根据权利要求7所述的汽车车轮定位检测系统，其特征在于，所述图像采集和处理装置包括电源、图像输入接口、底层采集控制模块、图像处理模块、特征点识别提取模块、视觉成像分析模块、轴计算模块及定位计算模块，其中所述图像输入接口从所述图像获取装置接收其所摄取的所述标靶运动轨迹的图像数据，并将该标靶运动轨迹的图像数据传送至所述底层采集控制模块；该底层采集控制模块根据其预先存储的标靶几何特征和规则，从所接收的所述标靶运动轨迹的图像数据中采集所述标靶运动前后其靶面的图像数据，并将该标靶靶面的图像数据传送至所述图像处理模块，经该图像处理模块滤波后，由所述特征点识别提取模块从中提取所述标靶运动前后其靶面上指定特征点的图像坐标；所述视觉成像分析模块根据预先建立的所述特征点的图像坐标与其在所述标靶靶面上的物理坐标之间的射影关系，由所提取的所述特征点的图像坐标确定所述标靶运动前后该特征点的物理坐标；所述轴计算模块根据该物理坐标计算所述标靶的实际运动轨迹，并确定该车轮的实际运动轨迹；所述定位计算模块根据所确定的车轮的实际运动轨迹计算其定位参数。

9、根据权利要求8所述的汽车车轮定位检测系统，其特征在于，所述定位计算模块由所述车轮的实际运动轨迹计算车轮运动轴线方向，并根据该车轮运动轴线方向确定车轮的定位参数。

10、根据权利要求8或9所述的汽车车轮定位检测系统，其特征在于，所述定位计算模块从所述车轮的实际运动轨迹分解出汽车主销方向，并根据该主销方向确定车轮的定位参数。

11、根据权利要求8或9所述的汽车车轮定位检测系统，其特征在于，还包括光发射装置，该光发射装置发出的光线经所述标靶靶面反射进入相应图像获取装置；所述图像处理模块还用于对所述标靶靶面的图像数据进行分析，并将分析结果输入所述底层采集控制模块，由该底层采集控制模块根据所述分析结果分别经一光发射控制电路和所述图像输入接口控制所述光发射装置和所述图像获取装置。

12、根据权利要求7、8或9所述的汽车车轮定位检测系统，其特征在于，还包括光发射装置，该光发射装置发出的光线经所述标靶靶面反射进入相应图像获取装置；所述光发射装置为红外光发射装置，所述图像获取装置相应该光发射装置设有红外滤镜。

13、根据权利要求7、8或9所述的汽车车轮定位检测系统，其特征在于，所述标靶由可调整夹脚间距的轮夹固定于所述待测车轮上。