WO2016033936A1 - 一种可使用于两柱和小剪举升机的四轮定位方法及定位仪系统 - Google Patents

Abstract

一种可使用于两柱和小剪举升机的四轮定位方法及定位仪系统，该方法是，可用于配备两柱或小剪举升机的情况进行车辆四轮定位，在地面测试得到车辆初始定位参数及定位补偿数据，举升后修正定位补偿数据，车辆调整过程中实时测试定位参数，并显示输出经过补偿的定位参数。该定位仪系统是，由装于车轮上的轮夹（1），固定在轮夹（1）上的反射标靶（2），摄像机及光源（3），横梁（4），立柱（5），横梁升降机构（6），升降及数据传输控制板（7）组成，系统在实时测试并显示输出定位参数的同时可以自动跟踪举升机升降装于横梁（4）上的摄像机，可以在地面测试汽车定位参数，并补偿地面不平误差，可以在举升后车轮处于悬浮自由状态时，修正补偿参数，显示输出修正后的定位参数，系统可以整体移动，对多工位进行定位检测。

Description

一种可使用于两柱和小剪举升机的四轮定位方法及定位仪系统 技术领域

本发明涉及汽车维修、检测技术领域，尤其涉及四轮定位。

背景技术

目前四轮定位(无论是使用2D还是3D定位仪)普遍对举升机要求较高，需要大型剪式举升机或四轮定位仪专用四柱举升机。其原因是使用两柱和小剪举升机定位时，需要在地面测试，并举升后调试定位角度。而目前的定位仪还存在以下缺点：

使用2D四轮定位仪时，由于测量外倾角的倾角传感器基于重力加速度方向，当地面倾斜或高低不平时，测量结果不准，如图1所示。

使用2D四轮定位仪时，当需要用举升后调试定位角度时，由于光线被挡，无法测试，如图2所示。

虽然部分3D四轮定位仪，可以在倾斜平面上准确测试定位角度参数，但若与4个轮胎接触的4个地面点不在一个平面内仍会出现误差，如图3所示。

使用两柱和小剪举升机定位时，举升后车辆悬架发生较大变化，使用目前的四轮定位仪，数据偏差较大。

使用两柱和小剪举升机定位时，需要在实时测试并显示输出定位参数的同时，使摄像机自动跟踪举升机，目前的3D四轮定位仪没有解决好这一问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述存在的问题，提供一种可使用于两柱和小剪举升机的四轮定位方法及定位仪系统，两柱和小剪举升机比大型剪式举升机和四轮定位仪专用4柱举升机成本低很多，同时可省掉目前四轮定位必用的转角盘及侧滑系统，因为本发明在定位调整时车轮是处于悬空自由状态，不需要转角盘及侧滑系统消除调整应力，可节省维修厂汽车四轮定位的设备投资，经济效果明显。

如图4所示的四轮定位仪系统，是本发明的1个实例。主要由装于车轮上的轮夹1，固定在轮夹上的反射标靶2，摄像机及光源3，横梁4，立柱5，横梁升降机构6，升降及图像数据传输 控制板7，电脑及显示系统8组成。

在地面测试时，本发明采用了一种方法，首先测量4个固定在轮夹上的反射标靶2的反射平面中心点的摄像机坐标系下的空间坐标，以4个摄像机坐标系下的空间坐标建立车身空间坐标系，并求出补偿量，这样即使与4个轮胎接触的4个地面点不在一个平面内仍能准确测量定位角参数。具体如下：

如图5所示，P1、P2、P3、P4是反射标靶2的反射平面中心点，

是反射标靶2的反射平面中心点的摄像机坐标系下的空间坐标。通过这4个空间点建立车身空间坐标系OXYZ，其原点坐标为

X轴方向向量为

Y轴方向向量为

Z轴方向向量为

原点坐标0c：

xc0＝(xc1+xc2+xc3+xc4)/4

yc0＝(yc1+yc2+yc3+yc4)/4

zc0＝(zc1+zc2+zc3+zc4)/4

Z轴方向向量Nz：

nxc3＝(xc3+xc4-xc1-xc2)/2

nyc3＝(yc3+yc4-yc1-yc2)/2

nzc3＝(zc3+zc4-zc1-zc2)/2

引入中间向量Ntmp(xct，yct，zct)：

xct＝(xc2+xc4-xc1-xc3)/2

yct＝(yc2+yc4-yc1-yc3)/2

zct＝(zc2+zc4-zc1-zc3)/2

Y轴方向向量Ny为向量Nz与Ntmp的叉乘：

Ny＝Nz×Ntmp

X轴方向向量Nx为向量Ny与Nz的叉乘：

Nx＝Ny×Nz

计算车身坐标系到相机坐标系的旋转矩阵Rx及平移矩阵Tx：

计算P1、P2、P3、P4的车身坐标系坐标

P1＝Rx^-1×P1c-0c

P2＝Rx^-1×P2c-0c

P3＝Rx^-1×P3c-0c

P4＝Rx^-1×P4c-0c

左前轮外倾角补偿量：Δ_C1＝tan^-1(y1/x1)

右前轮外倾角补偿量：Δ_C2＝tan^-1(y2/x2)

左后轮外倾角补偿量：Δ_C3＝tan^-1(y3/x3)

右后轮外倾角补偿量：Δ_C4＝tan^-1(y4/x4)

左前轮前束角补偿量：Δ_T1＝tan^-1(z1/x1)

右前轮前束角补偿量：Δ_T2＝tan^-1(z2/x2

左后轮前束角补偿量：Δ_T3＝tan^-1(z3/x3)

右后轮前束角补偿量：Δ_T4＝tan^-1(z4/x4)

在地面测试得到定位角参数，并记录测试结果(外倾角C₁₀-C₄₀，外倾角补偿量Δ_c1-Δ_c4，前束角T₁₀-T₄₀，前束角补偿量Δ_T1-Δ_T4)，及地面车身坐标系到相机坐标系的旋转及平移矩阵，举升机上升过程中，实时跟踪计算标靶的车身坐标系坐标，并与初始的地面车身坐标系坐标比较，计算固定相机的横梁移动距离，具体如下：

设地面时旋转矩阵为Rx0及平移矩阵Tx0，坐标原点O_c0，举升机实时上升过程的旋转矩阵为Rx及平移矩阵Tx，坐标原点O_c，标靶实时相机坐标P1c、P2c、P3c、P4c、横梁移动距离Δ_M，则有：

系统根据上述计算得到的Δ_M，实时发出指令到横梁升降机构7，横梁升降机构7执行指令实时跟踪举升机升降横梁。

当举升到调整高度停稳后(用两柱和小剪举升机，这时候车轮处于悬空状态)，首先测试并记录此状态定位角参数(外倾角C_1□0-C_4□0，前束角T_1□0-T_4□0)，修正补偿量：

左前轮外倾角补偿量：Δ_C1＝Δ_C1+C_1□0-C₁₀

右前轮外倾角补偿量：Δ_C2＝Δ_C2+C_2□0-C₂₀

左后轮外倾角补偿量：Δ_C3＝Δ_C3+C_3□0-C₃₀

右后轮外倾角补偿量：Δ_C4＝Δ_C4+C_4□0-C₄₀

左前轮前束角补偿量：Δ_T1＝Δ_T1+T_1□0-T₁₀

右前轮前束角补偿量：Δ_T2＝Δ_T2+T_2□0-T₂₀

左后轮前束角补偿量：Δ_T3＝Δ_T3+T_3□0-T₃₀

右后轮前束角补偿量：Δ_T4＝Δ_T4+T_4□0-T₄₀

开始定位角调整后，实时测量定位角参数(外倾角C_1□-C_4□，前束角T_1□-T_4□)，显示加上补偿量的定位角(外倾角C₁-C₄，前束角T₁-T₄)。

左前轮外倾角：C₁＝C_1□+Δ_C1

右前轮外倾角：C₂＝C_2□+Δ_C2

左后轮外倾角：C₃＝C_3□+Δ_C3

右后轮外倾角：C₄＝C_4□+Δ_C4

左前轮前束角：T₁＝T_1□+Δ_T1

右前轮前束角：T₂＝T_2□+Δ_T2

左后轮前束角：T₃＝T_3□+Δ_T3

右后轮前束角：T₄＝T_4□+Δ_T4

经过补偿后的定位角(外倾角C₁-C₄，前束角T₁-T₄)虽然轮胎处于悬空状态，但与轮胎跟地面或大型剪式举升机及四轮定位专用举升机台面接触后的测量结果一致。

采用本发明的定位仪系统可固定式安装，也可做成移动式为多个举升机工位进行定位。

图1是2D四轮定位仪倾角传感器原理示意图。

图2是2D四轮定位仪在举升调整时光线被挡的一个示意图。

图3是4个轮胎接触的4个地面点不在一个平面内示意图。

图4是本发明的固定式安装系统示意图。

图5是本发明的流程图。

图6是本发明的另一实施方式，移动式实例图。

Claims (14)

1. 一种可使用于两柱和小剪举升机的四轮定位方法及定位仪系统，其特征是，本四轮定位方法可用于配备两柱或小剪举升机的情况。
2. 如权利要求1所述的四轮定位方法，其特征是，在地面测试得到车辆初始定位参数及定位补偿数据。
3. 如权利要求1所述的四轮定位方法，其特征是，在举升后修正定位补偿数据。
4. 如权利要求1所述的四轮定位方法，其特征是，车辆调整过程中实时测试定位参数，并显示输出经过补偿的定位参数。
5. 如权利要求2所述的地面测试，其特征是，根据4个车轮与地面的接触点，拟合建立了一个车身平面。
6. 如权利要求2所述的地面测试，其特征是，建立了一个虚拟的地面车身坐标系。
7. 如权利要求6所述的虚拟的地面车身坐标系，其特征是，坐标系的Z轴与车身中线重合，Y轴与车身平面垂直。
8. 如权利要求2所述的定位补偿数据,其特征是，测试4个车轮的空间坐标，变换到虚拟的地面车身坐标系上得到。
9. 如权利要求3所述的举升后修正定位补偿数据,其特征是，在举升后且4个车轮完全离开地面处于自由状态时，测试4个车轮的状态，并与地面测试参数比较。
10. 如权利要求1所述的定位仪系统主要由装于车轮上的轮夹，固定在轮夹上的反射标靶，摄像机及光源，横梁，立柱，横梁升降机构，升降及图像数据传输控制板，电脑及显示系统组成。
11. 如权利要求1所述的定位仪系统，其特征是，在实时测试并显示输出定位参数的同时可以自动跟踪举升机升降装于横梁上的摄像机。
12. 如权利要求1所述的定位仪系统，其特征是，可以在地面测试汽车定位参数，并补偿地面不平误差。
13. 如权利要求1所述的定位仪系统，其特征是，可以在举升后车轮处于悬浮自由状态时，修正补偿参数，显示输出修正后的定位参数。
14. 如权利要求1所述的定位仪系统，其特征是，可以整体移动，对多工位进行定位检测。

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