CN203203806U

CN203203806U - 3d四轮定位仪

Info

Publication number: CN203203806U
Application number: CN 201220675836
Authority: CN
Inventors: 刘金东
Original assignee: SHANGHAI YICHENG AUTO INSPECTION DEVICE SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shanghai Yicheng Auto Inspection Device Science & Technology Co ltd
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2022-12-10

Abstract

一种3D四轮定位仪，包括四个3D标靶轮夹合成体、两个摄像装置、高精度实时图像采集器、柱体、四个标靶挂钩以及控制主机；所述柱体上部的两侧分别设置所述摄像装置，所述柱体下部的两侧分别设置所述标靶挂钩，所述3D标靶轮夹合成体设置在所述标靶挂钩上，所述高精度实时图像采集器和所述控制主机分别设置在所述柱体内，所述高精度实时图像采集器分别连接所述摄像装置以及控制主机，双向交互数据，所述3D标靶轮夹合成体中含有黑色和白色方格交错排列的矩阵。本实用新型的3D四轮定位仪采用全数字CCD图像技术，高精度红外发射，使采集的图像精度更高，抗干扰能力更强，且节约空间，用途广泛。

Description

3D四轮定位仪

技术领域

本实用新型涉及车辆检测技术领域，特别涉及一种3D四轮定位仪。

背景技术

国内汽车保修设备行业近几年的发展非常迅速，逐步形成了一些行业领军企业。一些有识之士将企业和行业的发展眼光投向了国外市场，通过代理商或自建代表处的方式开发海外业务，这一趋势符合中国目前在世界经济格局中的地位，是未来汽保设备行业快速发展的主要增长方式。随着中国汽车市场如火如荼的发展，中国汽车售后服务市场的前景也备受瞩目。其中汽车维修保养市场更是最大的受益者。而由于家庭购车比例越来越高，以及车主对汽车保养意识越来越强，国内汽车检测、保养设备的需求也越来越大。

但目前汽保设备的技术国内还远远落后于国际竞争对手，而且主要是模仿国外技术，作为汽保设备的主要产品之一四轮定位仪，市场需求量大，产品技术难度高，附加值大。随着国家对交通安全的日益重视和管理规范，四轮定位仪设备的市场需求将在国家政策的引导下迅速膨胀。

目前市场上常见的四轮定位仪的检测方式主要有：激光、PSD、CCD及3D。其特点分别如下：

一、激光：

激光是一种新型光源，它是作为测量系统的光源应用于四轮定位仪，由于激光都是以垂直的直线输出的，因此决定了激光产品束度的测量范围较窄，无补偿且需人工计算推力线，其测量精度低，检测速度慢。因光点与刻度的关系，存在人为误差，而且激光很容易受外界干扰，因此用激光做光源应用于四轮定位仪并不理想。

众所周知，激光对人眼视力有一定伤害，所以UL、CE等安全认证很难通过，欧美日本早已淘汰，只是在中国和部分东南亚国家还局部存在。

二、PSD：

PSD又称光电位置传感器。我们知道，几乎所有的外国四轮定位都不使用，只有韩国的机器在大量使用，它的工作原理是：当PSD的受光面某一位置存在光照的情况下，其输出电流会有相应变化，从而可以得到光照位置，它是一种模拟（DC/AC转换，会有数据丢失）器件。虽然通过使用一些特殊的技术可以在一定程度上避免这些问题，但从原理上限制它只能测量单一光点却是改变不了的。PSD只能使用在工业环境里，就是说PSD的温度漂移严重并且受环境光线的影响。温度变化可以使其输出的零位变化几十毫伏，光线的影响使系统取值不稳定，这两项叠加在一起，便使PSD失去了测量精度和设备稳定性，这点是PSD的杀手（测不准，重复性差）。

三、CCD：

CCD是一种半导体数字元器件（又称光电藕合器件），它分为线阵CCD和面阵CCD两种。它是20世纪70年代初发展起来的新型半导体集成光电器件，它是在一块硅面上集成了数千个各自独立的光敏元，当光照射到光敏面上时，受光光敏元将聚集光电子，通过移位的方式，将光量输出，产生光位置和光强的信息，因此CCD具有测量精度高（0.05度以内）、无温度系数、使用寿命长等特点。

使用CCD有良好的环境适应能力。其他所有的技术都有各种各样的使用上的限制，比如不能在光线复杂的地方使用、不能有强电磁场、温度不能有太大的变化等等，而这些都是普通的修车车间的典型环境。那些不能开门，不能开窗，早晨凉快测量的数据和中午天热测量就不同，不能有大的电机在附近的要求，对于四轮定位来说，实在是有点过分。因此欧美国家生产的四轮定位仪均采用CCD技术，如战车、百事霸、战神等，这也足以说明CCD产品的优势。

四、3D：

3D测量方式是采用图像识别技术，用CCD数码相机采集装在车轮反光板上的图像信息，以测量出车轮的相对精度，人工推动车轮前后移动，由CCD摄像头采集信息，求出其坐标和角度。这是一种相当先进的测量方式，目前欧美常用。但他对举升机和转角盘等有严格的机械精度要求，目前国内举升机和转角盘无法与之匹配，影响检测效果，况且标定方式繁琐，价格昂贵，检测速度不快，售后维修较慢，并非国内主流。

有鉴于此，本领域技术人员针对上述问题，提供了一种四轮定位仪。

发明内容

本实用新型提供了一种3D四轮定位仪，克服了现有技术的困难，采用全数字CCD图像技术，高精度红外发射，使采集的图像精度更高，抗干扰能力更强，且节约空间，用途广泛。

本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种3D四轮定位仪，包括四个3D标靶轮夹合成体、两个摄像装置、高精度实时图像采集器、柱体、四个标靶挂钩以及控制主机；所述柱体上部的两侧分别设置所述摄像装置，所述柱体下部的两侧分别设置所述标靶挂钩，所述3D标靶轮夹合成体设置在所述标靶挂钩上，所述高精度实时图像采集器和所述控制主机分别设置在所述柱体内，所述高精度实时图像采集器分别连接所述摄像装置以及控制主机，双向交互数据，所述3D标靶轮夹合成体中含有黑色和白色方格交错排列的矩阵。

优选地，所述摄像装置是面阵CCD高分辨率摄像机。

优选地，还包括两组LED红外光源，分别固定在所述摄像装置周围。

优选地，所述LED红外光源呈环状分布在所述摄像装置周围。

优选地，所述3D标靶轮夹合成体包括标靶和轮夹，所述轮夹与车轮固定，所述标靶可转动地设置在所述轮架上。

优选地，还包括显示器，设置在所述柱体中部，所述显示器连接所述控制主机。

由于采用了上述技术，与现有技术相比，本实用新型的3D四轮定位仪采用全数字CCD图像技术，高精度红外发射，使采集的图像精度更高，抗干扰能力更强，且节约空间，用途广泛。

以下结合附图及实施例进一步说明本实用新型。

附图说明

图1为实施例中的3D四轮定位仪的结构示意图；

图2为实施例中的3D四轮定位仪的测量光束示意图；

图3为实施例中的3D四轮定位仪的零点时参考模型示意图；

图4为实施例中的3D四轮定位仪的带一定角度的参考模型示意图；

图5为实施例中的3D四轮定位仪的中的信号时序图；

图6为实施例中的3D四轮定位仪的外观示意图；

图7为实施例中的3D四轮定位仪的使用状态示意图；

图8为实施例中的3D四轮定位仪中3D标靶轮夹合成体所含矩阵的示意图。

附图标记

1为显示器；

2为控制主机；

3为高精度实时图像采集器；

4为摄像装置；

5为LED红外光源；

6为3D标靶轮夹合成体；

7为柱体；

8为标靶挂钩。

具体实施方式

下面通过图1至8来介绍本实用新型的一种具体实施例。

实施例1

如图1至8所示，本实用新型的一种3D四轮定位仪，包括四个3D标靶轮夹合成体6、两个摄像装置4、高精度实时图像采集器3、柱体7、四个标靶挂钩8以及控制主机2；所述柱体7上部的两侧分别设置所述摄像装置4，所述柱体7下部的两侧分别设置所述标靶挂钩8，所述3D标靶轮夹合成体6设置在所述标靶挂钩8上，所述高精度实时图像采集器3和所述控制主机2分别设置在所述柱体7内，所述高精度实时图像采集器3分别连接所述摄像装置4以及控制主机2，双向交互数据。所述3D标靶轮夹合成体6中含有黑色和白色方格交错排列的矩阵。

这种3D标靶轮夹合成体具有以下特点：

（1）直接使用黑和白色对比度最大的部分，减少因为灰度干扰造成的误差；

（2）使用角点计算，而不是传统的几何图形，这样的好处是可以更精确的确定坐标；

（3）新标靶的图案设计对确定旋转矩阵R，和平移矩阵T，更便利；

（4）通过纵横设计的多角点，可以使相机的外参计算更平均减少突变；

（5）新图案可以增加测量的范围，并且在靶板大角度偏转的时候目标清晰可见；

（6）更适合汽车测量的应用环境。

所述摄像装置4是面阵CCD高分辨率摄像机。还包括两组LED红外光源5，分别固定在所述摄像装置4周围。所述LED红外光源5呈环状分布在所述摄像装置4周围。所述3D标靶轮夹合成体6包括标靶和轮夹，所述轮夹与车轮固定，所述标靶可转动地设置在所述轮架上。还包括显示器1，设置在所述柱体7中部，所述显示器连接所述控制主机2。

本实用新型是采用全数字CCD图像技术，高精度横向4点红外发射，在车体四边形成32束全封闭光束测量，并利用移动传感技术完成3D动态图像测量，因此3D四轮定位仪能快速准确的完成前束、车轮外倾、主销后倾、主销内倾及推力角、轮偏摆和轴距轮距长度检测等车轮定位参数的测定，本系统主要由图像采集部分和图处理软件组成。

本实用新型中的动态测量技术组成部件为2组面阵CCD摄像装置、高精度实时图像采集器、辅助光源和标靶。当车体在举升机平台上的前后移动时，抓拍装夹在车轮的四个反射板上的图标变形图像。通过建立的数学三维模型公式，计算出车轮角度误差。

本系统含有2组高分辨率摄像机，分别对安装在车轮上的四个标靶图像进行捕捉。摄像机固定于两个外壳之内。摄像机在首次安装时进行了精确标定，用户在3D四轮定位仪的使用过程中无需再对其进行标定。

每个相机配有一组LED红外光源，用于帮助摄像机捕捉标靶图像，固定在摄像机四周呈环状分布。系统共有四个3D标靶轮夹合成体，是整个检测系统的关键部件，为摄像机监测的目标，在标靶背面有安装车轮的标识。在装配轮夹时，需通过调节旋钮将轮爪的间距调整合适，并选择没有形状损伤或配重铅块的轮辋处作为安装位置，与汽车轮辋相连，同时务必先保证四个轮爪的水平小端面与轮辋紧密接触，再锁紧轮夹，同时给轮夹装上保险带。

本实用新型中的辅助部件还包括转角盘、方向盘固定架以及刹车板固定架。

CCD元件为数字元件，应用在3D四轮定位仪上的CCD一般为线阵结构。几千个相对独立的像敏单元以13-14微米的相邻距离分布在一条直线上。光线照射到像敏单元产生信号电荷，信号电荷在外部脉冲的作用下直接输入传感器的微电脑处理器进行处理，从而准确的计算出入射光的角度以及前束角度。

每个轮子都在X轴与Y轴分别有测量装置。就一个轴而言，它同时既有发射装置，用来发射光线让对面的接收装置接收。同时也有接收装置，用来接收对面发射过来的光线。这双向8束光线工作时互不干扰，四个轮子的32束光线构成了一个封闭的四边形系统，如图2所示。

红外发射管和CCD接收模块分别装在不同的传感器上，例如：打开左前轮的发射管，右前轮的CCD模块接收，零点时参考模型如图3所示，当测量呈现一定的角度时，模型如下图4所示。

此时即可通过光线照射时，CCD接收块相应的感光位置的变化，并通过控制芯片的技术而得出CCD接收块所处的角度，和车轮定位的具体参数和数据。

本项目采用的是控制芯片为SILABS公司的C8051F120，它是高速处理器，主频可以达到100MHz，且一个时钟周期就是一个机器周期，其端口采用交叉开关灵活配置。对于本项目中用到的CCD传感器是TCD1304AP，它是一个3648像素点的线阵CCD器件，其核心问题是她的时序配置，同步信号ΦM为2MHz，SH信号与ICG信号以时基信号ΦM为参考进行配置，时序图如图5所示。

综上可知，由于采用了上述技术，本实用新型的3D四轮定位仪采用全数字CCD图像技术，高精度红外发射，使采集的图像精度更高，抗干扰能力更强，且节约空间，用途广泛。

以上所述的实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本实用新型的专利范围，即凡依本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本实用新型的专利范围内。

Claims

1.一种3D四轮定位仪，其特征在于：包括四个3D标靶轮夹合成体（6）、两个摄像装置（4）、高精度实时图像采集器（3）、显示器（1）、柱体（7）、四个标靶挂钩（8）以及控制主机（2）；

所述柱体（7）上部的两侧分别设置所述摄像装置（4），所述柱体（7）下部的两侧分别设置所述标靶挂钩（8），所述3D标靶轮夹合成体（6）设置在所述标靶挂钩（8）上，所述高精度实时图像采集器（3）和所述控制主机（2）分别设置在所述柱体（7）内，所述高精度实时图像采集器（3）分别连接所述摄像装置（4）以及控制主机（2），双向交互数据，所述摄像装置（4）是面阵CCD高分辨率摄像机，所述显示器（1）设置在所述柱体（7）中部，所述显示器连接所述控制主机（2），所述3D标靶轮夹合成体（6）中含有黑色和白色方格交错排列的矩阵。