WO2022019812A1 - Способ и система для определения положения колес транспортного средства - Google Patents
Способ и система для определения положения колес транспортного средства Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022019812A1 WO2022019812A1 PCT/RU2021/050272 RU2021050272W WO2022019812A1 WO 2022019812 A1 WO2022019812 A1 WO 2022019812A1 RU 2021050272 W RU2021050272 W RU 2021050272W WO 2022019812 A1 WO2022019812 A1 WO 2022019812A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- vehicle
- wheel
- wheels
- columns
- dimensional scanning
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012067 mathematical method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
- G01B21/26—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing wheel alignment
Definitions
- This group of inventions relates to methods in which the parameters of the geometric position of the wheels 10 of the vehicle are determined according to the data of three-dimensional scanning of the surfaces of the wheels of the vehicle using three-dimensional scanning units, in which a number of light elements are projected onto the wheels, the illuminated wheels are synchronously removed and the resulting images are transmitted to a computing device that calculates the necessary parameters, as well as to 15 corresponding systems that implement the method.
- the 3D scanning unit can consist of a projection module - that is, any device that emits light according to 20 specified parameters, a typical representative is a projector, and the actual scanning module - any device that can receive an image. For example - a stereo pair of video cameras. Instead of a video camera and a projector, other means of obtaining the wheel surface can be used, including various triangulation systems, scanning laser rangefinders, LIDAR, TOF 25 cameras, etc.
- TC is a vehicle.
- the contour is the border of the light element projected onto the surface of the TS.
- a light element is a reflection from the surface of the vehicle of light projected onto the surface of the vehicle.
- the specified shape of the light element is the shape that is projected. For example, circles, squares, regular triangles can be projected.
- One-to-one correspondence - identification of an area of the image as related to a particular projected light element is
- a point cloud is a set of spatial points.
- the key parameters of the geometric position of the wheels are the spatial position of the center of the wheel, the vector of the axis of its rotation, as well as the angles of rotation, rotation and the vector of the axis of rotation of the wheel.
- This method is the closest in technical essence and achieved technical result.
- the disadvantage of this method is that it can give a certain error when the dimensions of rims and tires deviate from ideal due to deformation, as well as its sensitivity to the shape, color and reflectivity of the surface of the rim of the disks, which leads to insufficient measurement accuracy.
- the present invention mainly aims to propose a method for determining the parameters of the geometric position of the wheels of a vehicle from the data of a three-dimensional scanning of the surfaces of the wheels of a vehicle using a three-dimensional scanning unit of light elements displayed on the vehicle, in which a number of light elements are projected onto the wheel and remove the illuminated wheel and transmit the resulting images to a computing device that calculates the necessary parameters, which allows at least smoothing out at least one of the above drawbacks, namely the ability to significantly reduce the amount of calculations and improve the accuracy of the results obtained, which is the task at hand.
- the calculation of the necessary parameters by the computing device is carried out by performing the following steps:
- the search for contours of a given shape is carried out. For each projected light element, unambiguously corresponding areas on the images containing the found contours are found and the spatial position of the central point of this light element is calculated. From the found set of spatial points, all points that are below the horizontal plane located above the floor level are excluded. According to the remaining spatial points, a spatial regular grid is constructed according to the principle of the nearest neighbor;
- the presented method is stable in the presence of local inhomogeneities or other surface defects of the tire, rim or wheel cap, does not require recognition of the design features of the wheels, and minimizes the required number of wheel scans to determine its axes of rotation during rotation, turning or rolling of the wheel.
- the calculation of the necessary parameters by the computing device is carried out by calculating the parameters for at least two different positions of the wheel, during which the coordinate systems associated with each position of the wheel are additionally built, for which a triple of direction vectors is selected in such a way that one of them was directed along the line of axial symmetry of the wheel, the second - perpendicular to the first vector and perpendicular to the horizontal plane, taking into account the rolling of the wheel, and the third perpendicular to the first two and find a line in the coordinate system associated with the wheel, all points of which would be fixed points in space if there was no wheel displacement.
- the three-dimensional scanning unit turns off, on command from the computing device, all light elements located outside the tire, or any individual light elements.
- a device containing a plurality of 3D scanners located around the perimeter of the vehicle.
- the field of view of the device consists of the fields of view of all 3D scanners.
- An alternative device contains a pair of 3D scanners, for each axis of the vehicle, directed opposite each other along the sides of the vehicle and containing fixed targets for mutual reference in the absence of a vehicle in their field of view.
- the alignment procedure may include steps in which the vehicle moves relative to the measurement workplace, and it may be necessary to measure it in various positions, the time for the actual measurement of the vehicle may increase, which means a decrease in the commercial effectiveness of the application. the described device.
- the practical application is limited to measuring vehicles with two axles due to the computational and data transfer limitations of typical 3D scanners.
- the present invention mainly aims to propose a system for determining the parameters of the geometric position of the wheels of vehicles from the data of three-dimensional scanning of the surfaces of their wheels, which makes it possible to at least smooth out at least one of the above disadvantages, namely the ability to significantly reduce the amount of calculations, improve the accuracy of the results obtained and the speed of their determination, thereby obtaining the possibility of simultaneously scanning vehicles with two or more axes, with different axle configurations, within the same measurement zone, which is the task.
- the system for determining the parameters of the geometric position of the wheels of the vehicle according to the three-dimensional scanning of the surfaces of the wheels of the vehicle is essentially characterized by the fact that it includes:
- 3D scanning units in each pair of columns are directed towards the wheels of the vehicle, perpendicular to the longitudinal axis of the measurement platform, and
- the distances between separate pairs of columns with 3D scanning units in the direction of the longitudinal axis of the site for vehicle measurements are chosen in such a way as to provide partial overlap of the visibility zones of adjacent 3D scanning units in the direction of the longitudinal axis of the vehicle, while
- the computing device is configured to combine all spatial points calculated using three-dimensional scanning units located on the left or right side of the vehicle into a single point cloud covering the entire measurement area, thus ensuring simultaneous measurement of all wheels of the vehicle located in the area measurements, regardless of their relative position and location within it.
- the computing device is configured to combine all spatial points calculated using blocks of three-dimensional scanners located on the left or right side of the vehicle into a single point cloud covering the entire measurement area, thus providing simultaneous measurement all wheels of a vehicle located in the measurement area, regardless of their relative position and location within it.
- each rotary column with a 3D scanning unit contains a target mutually calibrated with the 3D scanning unit of this column to control their movement in the global coordinate system
- the three-dimensional scanning unit includes at least two mutually calibrated video cameras.
- FIG. 1 depicts the stage of searching for the contours of light elements in images obtained from one 3D scanning unit to determine the parameters of the geometric position of the vehicle wheels according to the 3D scanning data of the surfaces of the vehicle wheels, according to the invention
- FIG. 2 depicts image processing, when for each projected light element uniquely corresponding image sections received from the three-dimensional scanning unit are found, spatial points are calculated and the surface area belonging to the wheel is found,
- FIG. 3 schematically depicts the construction of cutting planes, and their intersection lines with the surface of the wheel, according to the invention
- FIG. 4 depicts the construction of a complete set of cutting planes to the surface of the wheel, according to the invention
- FIG. 5 schematically depicts the movement of the wheel during rolling, and the movement of the coordinate system associated with the wheel
- FIG. 6 depicts a schematic top view of the system for determining the parameters of the geometric position of the wheels of the vehicle according to the three-dimensional scanning of the surfaces of the wheels of the vehicle, according to the invention
- FIG. 7 depicts a schematic top view of an alternative system for determining the parameters of the geometric position of the wheels of the vehicle according to the three-dimensional scanning of the surfaces of the wheels of the vehicle, according to the invention
- FIG. 8 depicts an exemplary appearance of columns of an alternative, equipped with one pair of stationary and up to five pairs of rotary columns, according to the invention
- - figures 9a and 9c depict the appearance of the system for determining the parameters of the geometric position of the wheels of the vehicle according to the three-dimensional scanning of the surfaces of the wheels of the vehicle, according to the invention
- - figure 10 depicts the appearance of the columns of an alternative, equipped with one pair of stationary and one pair of movable columns, which are able to move along the guides parallel to the longitudinal axis of the platform for measurements and adjustments.
- the system for determining the parameters of the geometric position of the wheels of the vehicle according to the data of three-dimensional scanning of the surfaces of the wheels of the vehicle contains a computing device (not shown in the figures) with devices for input/output, display, printing, receiving and transmitting information associated with a set pairs of columns with 3D scanning blocks.
- Figures 6-10 show, for example, that the 3D scanning unit includes separately a projection module 2 and two mutually calibrated video cameras of the 3D scanning unit 3.
- the columns are located on the left and right sides of the vehicle symmetrically relative to the longitudinal axis of the platform for measuring the vehicle at a distance "A" selected within 3000 -6000 mm relative to each other.
- Three-dimensional scanning blocks in each pair of columns are directed towards the wheels of the vehicle, perpendicular to the longitudinal axis of the measurement platform.
- the distances between individual pairs of columns with 3D scanning units in the direction of the longitudinal axis of the site for measuring the vehicle are chosen in such a way as to provide partial overlap of the visibility zones of adjacent 3D scanning units in the direction of the longitudinal axis of the vehicle, while
- the number of pairs of columns with three-dimensional scanning units is determined based on the required length of the adjustment section and the frame width of video cameras in the horizontal direction.
- the computing device is configured to combine all spatial points calculated using three-dimensional scanning units located on the left or right side of the vehicle into a single point cloud covering the entire measurement area, thus ensuring simultaneous measurement of all wheels of the vehicle located in the measurement area , regardless of their mutual location and location within its boundaries.
- a variant is possible when the columns with three-dimensional scanning units, except for the first pair, are made rotary, with the possibility of their rotation around their vertical central axis at angles within ⁇ 20°, while each said rotary column with a three-dimensional scanning unit contains a target mutually calibrated with block of three-dimensional scanning of this column, to control their movement in the global coordinate system. And the columns with three-dimensional scanning units of the first pair are made stationary, while each column contains an additional reference camera, mutually calibrated with the three-dimensional scanning unit of this column, and directed along the measurement platform towards the targets of the rotary columns.
- the columns with three-dimensional scanning blocks, except for the first pair are made movable along the longitudinal axis of the measurement area.
- the 3D scanning unit optionally includes at least two mutually calibrated video cameras.
- Figure 6 shows a variant of the system, which consists of a plurality of pairs of columns with 3D wheel scanning units operating in the manner described above. Columns with three-dimensional scanning units in each pair are located on the left and right sides of the TS symmetrically with respect to the longitudinal axis of the measurement platform (TS) at a distance of 3000 - 6000 mm relative to each other. Blocks of three-dimensional scanning of columns in each pair are directed towards the wheels of the vehicle, perpendicular to the longitudinal axis of the site for measurements, i.e. to each other.
- the number of columns is determined based on the required length of the measurement section, the dimensions of the wheels of vehicles serviced in this section and the visibility zone of the three-dimensional scanning units in the horizontal direction. All three-dimensional scanning blocks are mutually calibrated by known methods using targets (5).
- the operation of the system is based on simultaneous shooting by all three-dimensional scanning units, combining all spatial points calculated using three-dimensional scanning units located on the left or right side of the vehicle into a single point cloud covering the entire area of measurement, search and determination of the parameters of all wheels located within the measurement area.
- This system is intended for points where measurements of vehicle axles of different lengths and configurations are carried out.
- the figure 7 shows an alternative version of the system, which is built based on the need to minimize the number of pairs of columns with blocks of three-dimensional scanning.
- This option involves the use of columns, except for the first pair, that rotate around their vertical axis at +/- 20 degrees, and due to this, have an increased viewing area.
- Frame expansion is obtained by rotating the field of view of each column in the horizontal plane.
- the figure 8 shows an exemplary appearance of the columns of an alternative, equipped with one pair of stationary and up to five pairs of rotary columns. All columns with blocks of three-dimensional scanning, except for the first pair, have the ability to rotate around their vertical central axis.
- each of them contains a target
- the first stationary pair of columns contains additional reference cameras directed along the measurement platform towards the targets swivel columns.
- Said reference chambers and targets are mutually calibrated together with the respective 3D scanning units of each stationary column.
- the relative movement of the targets is recalculated into the current position of the 3D scanning blocks of the rear columns relative to the global coordinate system associated with the front stationary columns.
- Other methods of controlling the movement of the movable columns may also be used.
- the distances between the columns are determined individually for each adjustment point, based on the visibility zones of the cameras, taking into account their rotation by +/- 20 degrees, the geometric parameters and configurations of the vehicles serviced at each specific point.
- Figures 9a, 9c show an exemplary appearance of the columns of an alternative, equipped with one pair of stationary 11, 12, and one pair of rotary columns 21, 22, which contain a stepper motor 7 for automatic rotation in the required position.
- the figure 10 shows an exemplary appearance of the columns of an alternative, equipped with one pair of stationary 11 , 12 and one pair of movable columns 101 , 102, which are able to move along the guides 6 parallel to the longitudinal axis of the platform for measurements and adjustments.
- the presented method for determining the parameters of the geometric position of car wheels according to three-dimensional scanning of wheel surfaces involves the use of a three-dimensional scanning unit, consisting, for example, of two mutually calibrated video cameras 3 and a projection module 2 (figure 9a).
- a number of certain light elements are projected onto the wheel, for example, light elements in the form of an ellipse, a rectangle, a small size, not necessarily a regular shape, and video cameras 3 synchronously with the projection module 2 of the light elements remove the illuminated wheel and transmit the resulting images to a computing device that calculates the necessary parameters.
- the contours of each light element are searched, while the contours that do not fit in size or a number of other criteria are discarded.
- the obtained spatial regular grid is divided into separate segments so that no points of any two segments are adjacent.
- Each segment which is close to the level of the vehicle placement surface, is recognized as a wheel and goes for further processing.
- the cutting planes must be chosen in such a way as to exclude a certain area of the tire surface near the base, near which the tire has a significant deformation under load.
- the coordinate system associated with the wheel of FIG. 5 is determined by three mutually perpendicular vectors, as well as the coordinates of the starting point, which coincides with the center of the tire.
- the triple of direction vectors is chosen so that one of them is directed along the line of axial symmetry of the tire, the second is vertical along the radius, and the third is perpendicular to the first two.
- the task of determining the axis of rotation is reduced to finding a line in the coordinate system associated with the wheel, all points of which are fixed points in space.
- the proposed method for determining the parameters of the geometric position of the wheels of the vehicle according to the data of three-dimensional scanning of the surfaces of the wheels of the vehicle and the system can be implemented by a specialist in practice and ensure the implementation of the declared purpose, which allows us to conclude that the criterion "industrial applicability" for the invention.
- a prototype system was made for determining the parameters of the geometric position of the wheels of a vehicle according to three-dimensional scanning of the surfaces of the vehicle wheels.
- the system shown in fig. 6, is ideal for organizing a measurement station for multi-axle vehicles with different axle configurations, during any of their arrivals in the repair area for maintenance or pre-departure technical control.
- testing prototypes of variants of the presented system for determining the parameters of the geometric position of the wheels of the vehicle according to the data of three-dimensional scanning of the surfaces of the wheels of the vehicle showed that it provides the possibility of a significant reduction in the amount of calculations, has a high accuracy of the results obtained, in the absence of a pre-set or calculated parametric model of the wheel and binding to its rim or other characteristic features, as well as the possibility of smoothly varying the required amount of calculations.
- the effect of the application of this invention may be that: the presented method is stable in the presence of local inhomogeneities or other surface defects of the tire, rim or wheel cap,
- the system is non-contact, therefore, it excludes any damage to the wheels of the vehicle during the measurement process
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Данная группа изобретений относится к способам, при которых осуществляют определения параметров геометрического положения колес транспортного средства по данным трехмерного сканирования поверхностей колес транспортного средства с помощью блоков трехмерного сканирования отображаемых на транспортном средстве световых элементов, при котором на колеса проецируют ряд световых элементов, и снимают подсвеченные колеса и передают полученные изображения на вычислительное устройство, которое осуществляет расчет необходимых параметров, а также к соответствующим системам, реализующим способ. Достигаемый технический результат - значительное уменьшение объема вычислений, что приводит к повышенной точности получаемых результатов, при отсутствии предварительно заданной или вычисляемой параметрической модели колеса и привязки к его ободу или другим характерным особенностям, а также возможность плавного варьирования необходимого объема вычислений, позволяя таким образом использование множества сканирующих устройств, обеспечивая высокую скорость измерения множества транспортных средств с разной колесной формулы и колесной базы в рамках одной зоны измерений.
Description
СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ КОЛЕС
ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
5
Область техники, к которой относится изобретение.
Данная группа изобретений относится к способам, при которых осуществляют определения параметров геометрического положения колес 10 транспортного средства по данным трехмерного сканирования поверхностей колес транспортного средства с помощью блоков трехмерного сканирования, при котором на колеса проецируют ряд световых элементов, синхронно снимают подсвеченные колеса и передают полученные изображения на вычислительное устройство, которое осуществляет расчет необходимых параметров, а также к 15 соответствующим системам, реализующим способ.
Блок трехмерного сканирования - любое устройство, которое может проецировать изображения и его сканировать в объеме точки проецируемого изображения. Блок трехмерного сканирования может состоять из модуля проецирования - то есть из любого устройства, излучающего свет по заданным 20 параметрам, типичный представитель - проектор, и собственно модуля сканирования - любого устройства, которое может получить изображение. Например - стереопара видеокамер. Вместо видеокамеры и проектора могут применяться другие средства получения поверхности колеса, включая различные триангуляционные системы, сканирующие лазерные дальномеры, LIDAR, TOF 25 камеры, и т.д.
ТС - транспортное средство.
Взаимная калибровка - информация о взаимном пространственном расположении блоков, устройств или деталей.
Контур - это граница светового элемента, проецируемого на поверхность зо ТС.
Световой элемент - это отражение от поверхности ТС света, проецируемого на поверхность ТС.
Заданная форма светового элемента - форма, которая проецируется. Например, могут проецироваться окружности, квадраты, правильные треугольники.
Однозначное соответствие - идентификация участка изображения, как относящегося к конкретному проецируемому световому элементу.
Пространственные точки - точки с вычисленными координатами в трехмерном пространстве.
Облако точек - множество пространственных точек.
Ключевые параметры геометрического положения колес - это пространственное положение центра колеса, вектор оси его вращения, а также углы вращения, поворота и вектор оси поворота колеса.
Уровень техники способа.
В существующих стендах других производителей для бесконтактного измерения и регулировки углов установки колес также применяется способ стереоскопической фотографии колес, подсвеченных структурированной подсветкой в сочетании с различными математическими методами обработки данных поверхностей колес. Эти методы обычно используют построение параметрической модели поверхности с последующим вычислением наилучшего приближения модели к имеющимся данным, см. патент на изобретение ЕР2079982В1 .
Другие методы предполагают вычисление наилучшего приближения абстрактной плоскости или криволинейной поверхности, или фигуры к имеющимся данным. В отдельных случаях эти методы требуют распознавания конструктивных особенностей колес, см. патент на изобретение US7583372B2 или контур границы между шины и диском см. патентная заявка DE 2948573. Все эти методы требуют задействования значительных вычислительных ресурсов, а также могут давать определенную ошибку в особых случаях, при несовпадении модели и реальных данных или при отклонении размеров колесных дисков и шин от идеальных из-за деформаций.
В частности, из уровня техники известен способ определения параметров геометрического положения колес транспортного средства по данным трехмерного сканирования поверхностей колес транспортного средства, см. патент на изобретение ЕР0895056А2, опубликован 04.06.2008.
Данный способ является наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату.
Недостатком этого способа является то, что он может давать определенную ошибку при отклонении размеров колесных дисков и шин от идеальных из-за деформации, а также ее чувствительность к форме, цвету и отражающей способности поверхности обода дисков, что приводить к недостаточной точности измерения.
Раскрытие изобретения как способа.
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить способ определения параметров геометрического положения колес транспортного средства по данным трехмерного сканирования поверхностей колес транспортного средства с помощью блока трехмерного сканирования отображаемых на транспортном средстве световых элементов, при котором на колесо проецируют ряд световых элементов и снимают подсвеченное колесо и передают полученные изображения на вычислительное устройство, которое осуществляет расчет необходимых параметров, позволяющий, по меньшей мере, сгладить, как минимум, один из указанных выше недостатков, а именно возможность значительно уменьшить объем вычислений и повысить точность получаемых результатов, что и является поставленной задачей.
Для достижения этой цели расчет необходимых параметров вычислительным устройством осуществляют путем выполнения следующих этапов:
• на изображениях, полученных от блока трехмерного сканирования, производят поиск контуров заданной формы. Для каждого проецируемого светового элемента находят однозначно соответствующие участки на изображениях, содержащие найденные контуры и вычисляют пространственное положение центральной точки данного светового элемента. Из найденного множества пространственных точек исключаются все точки, находящиеся ниже горизонтальной плоскости, расположенной над уровнем пола. По оставшимся пространственным точкам производят построение пространственной регулярной сетки по принципу ближайшего соседа;
• разбивают полученную пространственную регулярную сетку на отдельные сегменты так, чтобы никакие точки любых двух сегментов не являлись соседними. Каждый сегмент, находящийся близко к уровню поверхности размещения ТС, признается колесом и поступает на дальнейшую обработку;
• выбирают набор секущих плоскостей таким образом, чтобы они не были параллельными и пересекали поверхность данного сегмента, за исключением определенного участка вблизи уровня поверхности размещения транспортного средства, и строят для каждой секущей плоскости линии ее пересечения с поверхностью данного сегмента;
• определяют для каждой линии пересечения в системе координат, связанной с секущей плоскостью, осесимметричную линию, относительно которой участки линии сечения поверхностей, относящиеся к шине, расположены симметрично;
• производят построение осесимметричной плоскости, перпендикулярной секущей плоскости и проходящей через данную осесимметричную линию, по каждой осесимметричной линии;
• определяют оси вращения колеса, как общей линии пересечения полученного набора осесимметричных плоскостей и центральной точки колеса, как точки, лежащей на оси вращения колеса в месте среднего положения всех проекций всех точек анализируемого объекта на оси вращения колеса
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность определения параметров геометрического положения колес ТС, который выгодно отличается от применяемых методов значительным уменьшением объема вычислений, повышенной точностью получаемых результатов, отсутствием предварительно заданной или вычисляемой параметрической модели колеса, а также возможностью плавного варьирования необходимого объема вычислений. Представленный способ устойчив при наличии локальных неоднородностей или других дефектов поверхности шины, колесного диска или колесного колпака, не требует распознавания конструктивных особенностей колес, и минимизирует необходимое количество сканирований колеса для определения его осей поворота при вращении, повороте или прокатке колеса.
Существует альтернативный вариант исполнения данного способа, при котором расчет необходимых параметров вычислительным устройством осуществляют путем расчета параметров по хотя бы двум разным положениям колеса, в процессе которого дополнительно строят координатные системы, связанные с каждым положением колеса, для чего выбирают тройку направляющих векторов таким образом, чтобы один из них был направлен вдоль линии осевой симметрии колеса, второй - перпендикулярно первому вектору и перпендикуляру к горизонтальной плоскости с учетом перекатывания колеса, а третий
перпендикулярен первым двум и находят линию в системе координат, связанной с колесом, все точки которой являлись бы неподвижными точками в пространстве, если бы смещение колеса отсутствовало.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность определения параметров геометрического положения колес ТС с учетом возможного биения колес, в результате выгодно обеспечивающий более высокую точность измерения.
Существует также вариант исполнения данного способа, при котором в процессе определения параметров геометрического положения колес транспортного средства изменяют количество и размер проецируемых световых элементов.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность еще большего сокращения количества вычислений.
Существует ещё один вариант исполнения данного способа, при котором в процессе определения параметров геометрического положения колес транспортного средства, изменяют яркость проецируемых световых элементов
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность адаптации к изменяющимся условиям внешнего освещения.
Существует также возможный вариант исполнения данного способа, при котором после первого расчета параметров колеса, блок трехмерного сканирования отключает по команде от вычислительного устройства, все световые элементы, расположенные за пределами шины, либо любые отдельные световые элементы.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность еще большего сокращения количества вычислений, увеличения скорости вывода на экран измененных положений колес во время их регулировки и повышение комфорта работы.
Предпочтительный вариант исполнения данного способа, при котором блок трехмерного сканирования выполнен в виде двух взаимно откалиброванных видеокамер.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность наиболее рационального выполнения способа.
Существует также вариант исполнения данного способа, при котором по команде от вычислительного устройства включают и выключают с определенной частотой проецирование световых элементов, при этом две предварительно
взаимно откалиброванные видеокамеры снимают и передают изображения колеса со световыми элементами и без световых элементов, а вычислительное устройство производит вычитание этих изображений, получая таким образом изображения содержащие только световые элементы без остального фона.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность адаптации к изменяющимся условиям внешнего освещения.
Совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения как способа неизвестна из уровня техники для способов аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения в отношении способа. Кроме того, данное решение неочевидно для специалиста в данной области.
Уровень техники системы.
Существуют бесконтактные решения, см. заявку на патент на изобретение W02009056392A1 , которые обеспечивают измерение углов установки колес ТС с помощью передвижных устройств, которые поочередно перемещаются напротив каждого колеса. Перемещение устройств со сканирующими устройствами относительно ТС, влечет за собой увеличения сложности механической и электрической систем из-за необходимости в приводных и направляющих системах и системах автоматизации, создавая проблемы безопасности из-за движущихся частей.
Также в заявке на патент на изобретение W02019101986 представлено устройство, содержащее множества 3D сканеров, расположенных по периметру транспортного средства. Поле обзора устройства, состоит из полей обзора всех 3D сканеров. Альтернативное устройство содержит пару 3D сканеров, для каждой оси транспортного средства, направленных друг напротив друга по сторонам транспортного средства и содержащих неподвижных мишеней для взаимной привязки в случае отсутствия транспортного средства в их поле зрения.
Данные системы являются близкими по технической сути и достигаемому техническому результату предлагаемого изобретения как системы.
Недостатками этих систем является их скорость работы, которая зависит от скорости функционирования 3D сканеров, скорости передачи данных сканирования, а также скорости работы алгоритмов трехмерной реконструкции колес как геометрических объектов. В данной заявке не раскрывается, каким именно способом производится реконструкция трехмерной геометрии объекта,
однако известно, что точность такой реконструкции обратно пропорциональна скорости ее выполнения. Точность данной реконструкции также напрямую зависит от количества исходных данных, поэтому частичное измерение колес ТС, в особенности при наличии локальных неоднородностей, присущих реальным колесам ТС, может приводить к ухудшению точности результатов измерений. Кроме того, поскольку, согласно данной заявке, процедура выравнивания может включать в себя этапы, на которых транспортное средство перемещается относительно рабочего места измерения, и может потребоваться измерить его в различных положениях, то может увеличиваться время действительного измерения ТС, что означает снижение коммерческой эффективности применения описываемого устройства. Практическое применение ограничено измерением только транспортных средств с двумя осями из-за ограничений, связанных с большим объемом вычислений и передачи данных, характерных для типовых 3D сканеров.
Раскрытие изобретения как системы.
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить систему для определения параметров геометрического положения колес транспортных средств по данным трехмерного сканирования поверхностей их колес, позволяющую, по меньшей мере, сгладить, как минимум, один из указанных выше недостатков, а именно возможность значительно уменьшить объем вычислений, повысить точность получаемых результатов и скорость их определения, получив за счет этого возможность одновременного сканирования ТС с двумя и более осями, с различной конфигурацией осей, в рамках одной зоны измерений, что и является поставленной задачей.
Для достижения этой цели система для определения параметров геометрического положения колес транспортного средства по данным трехмерного сканирования поверхностей колес транспортного средства характеризуется, по существу, тем, что она включает в себя:
• вычислительное устройство с устройствами ввода/вывода, отображения, распечатки, приема и передачи информации, связанное с
• множеством пар колонн с блоками трехмерного сканирования, функционирование которых основано на способах, описанных в данной заявке, причем
• колонны расположены по левой и правой сторонам транспортного средства симметрично относительно продольной оси площадки для измерений транспортного средства на расстоянии 3000 - 6000 мм друг относительно друга, при этом
• блоки трехмерного сканирования в каждой паре колонн направлены в сторону колес транспортного средства, перпендикулярно к продольной оси площадки для измерений, а
• расстояния между отдельными парами колонн со блоками трехмерного сканирования в направлении продольной оси площадки для измерений транспортного средства выбраны таким образом, чтобы обеспечивалось частичное перекрытие зон видимости смежных блоков трехмерного сканирования в направлении продольной оси транспортного средства, при этом
• количество пар колонн с блоками трехмерного сканирования определяют исходя из необходимой длины участка регулировки и ширины кадра видеокамер в горизонтальном направлении, при этом
• все блоки трехмерного сканирования взаимно откалиброваны
• вычислительное устройство выполнено с возможностью объединения всех пространственных точек, вычисляемых при помощи блоков трехмерного сканирования, расположенных по левой или правой стороне транспортного средства, в единое облако точек, охватывающее всю зону измерения, обеспечивая таким образом одновременное измерение всех колес транспортного средства, находящегося в зоне измерения, вне зависимости от их взаимного расположения и местонахождения в ее пределах.
Благодаря данным выгодным характеристикам за счет того, что вычислительное устройство выполнено с возможностью объединения всех пространственных точек, вычисляемых при помощи блоков трехмерных сканеров, расположенных по левой или правой стороне транспортного средства, в единое облако точек, охватывающее всю зону измерения, обеспечивая таким образом одновременное измерение всех колес транспортного средства, находящегося в зоне измерения, вне зависимости от их взаимного расположения и местонахождения в ее пределах.
Существует преимущественный вариант исполнения данной системы, при котором
• колонны с блоками трехмерного сканирования, кроме первой пары, выполнены с возможностью их поворота вокруг своей вертикальной центральной оси на углы в пределах ±20°, при этом
• каждая поворотная колонна с блоком трехмерного сканирования содержит мишень, взаимно откалиброванную с блоком трехмерного сканирования данной колонны, для контроля их перемещения в глобальной системе координат,
• колонны с блоками трехмерного сканирования первой пары, выполнены стационарными, при этом каждая колонна первой пары содержит дополнительную референтную камеру, взаимно откалиброванную с блоком трехмерного сканирования данной колонны, и направленную вдоль площадки для измерений в сторону мишеней поворотных колонн.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность уменьшения общего количества колонн за счет увеличения их области обзора, и как следствие, значительное снижение стоимости всей измерительной системы.
Существует ещё один вариант исполнения данной системы, при котором колонны с блоками трехмерного сканирования, содержащие мишень, взаимно откалиброванную с блоком трехмерного сканирования данной колонны, выполнены с возможностью перемещения вдоль продольной оси площадки для измерений.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность подстраивания системы под транспортные средства разной длины. То есть на одной площадке можно проводить замеры для небольших легковых автомобилей и длинномерных грузовиков.
Предпочтительный вариант исполнения данной системы, при котором блок трехмерного сканирования включает в себя по крайней мере две взаимно откалиброванные видеокамеры.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность использования наиболее простого устройства блока трехмерного сканирования, который дает высокую точность.
Совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения неизвестна из уровня техники для способов аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения в отношении способа. Кроме того, данное решение неочевидно для специалиста в данной области,
Краткое описание чертежей.
Другие отличительные признаки и преимущества данного изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
- фигура 1 изображает стадию поиска контуров световых элементов на изображениях, полученных от одного блока трехмерного сканирования для определения параметров геометрического положения колес транспортного средства по данным трехмерного сканирования поверхностей колес транспортного средства, согласно изобретению,
- фигура 2 изображает обработку изображений, когда для каждого проецируемого светового элемента найдены однозначно соответствующие участки изображений, полученные от блока трехмерного сканирования, произведено вычисление пространственных точек и нахождение принадлежащего колесу участка поверхности,
- фигура 3 схематично изображает построение секущих плоскостей, и линий пересечения их с поверхностью колеса, согласно изобретению,
- фигура 4 изображает построение полного набора секущих плоскостей к поверхности колеса, согласно изобретению,
- фигура 5 схематично изображает движение колеса при прокатке, и перемещение координатной системы, связанной с колесом,
- Фигура 6 изображает схематический вид сверху системы для определения параметров геометрического положения колес транспортного средства по данным трехмерного сканирования поверхностей колес транспортного средства, согласно изобретению
- Фигура 7 изображает схематический вид сверху альтернативного варианта системы для определения параметров геометрического положения колес транспортного средства по данным трехмерного сканирования поверхностей колес транспортного средства, согласно изобретению,
- Фигура 8 изображает примерный внешний вид колонн альтернативного варианта, оснащенного одной парой стационарных и до пяти пар поворотных колонн, согласно изобретению,
- фигуры 9а и 9в изображают внешний вид системы для определения параметров геометрического положения колес транспортного средства по данным трехмерного сканирования поверхностей колес транспортного средства, согласно изобретению,
- фигура 10 изображает внешний вид колонн альтернативного варианта, оснащенного одной парой стационарных и одной парой перемещаемых колонн, которые обладают возможностью перемещения по направляющим параллельно продольной оси площадки для измерений и регулировки.
На фигурах обозначены:
1 - корпус колонны
2 - модуль проецирования блока трехмерного сканирования,
3 - две взаимно откалиброванные видеокамеры блока трехмерного сканирования,
4 - референтная камера,
5 - мишень поворотной или перемещаемой колонны,
6 - направляющая перемещаемых колонн,
7 - модуль поворота поворотных колонн
Колонны с блоками трехмерного сканирования:
11 - левая стационарная колонна,
12 - правая стационарная колонна,
21 - левая поворотная колонна,
22 - правая поворотная колонна,
101 - левая перемещаемая колонна,
102 - правая перемещаемая колонна
А - расстояние между колоннами
L - длина участка регулировки
Согласно фигурам 6-10 система для определения параметров геометрического положения колес транспортного средства по данным трехмерного сканирования поверхностей колес транспортного средства, содержит вычислительное устройство (на фигурах не показано) с устройствами ввода/вывода, отображения, распечатки, приема и передачи информации, связанное с множеством пар колонн с блоками трехмерного сканирования. На фигурах 6-10 показано для примера, что блок трехмерного сканирования включает в себя отдельно модуль проецирования 2 и две взаимно откалиброванные видеокамеры блока трехмерного сканирования 3.
Колонны расположены по левой и правой сторонам транспортного средства симметрично относительно продольной оси площадки для измерений транспортного средства на расстоянии «А», выбранном в пределах 3000 -6000 мм друг относительно друга.
Блоки трехмерного сканирования в каждой паре колонн направлены в сторону колес транспортного средства, перпендикулярно к продольной оси площадки для измерений. Расстояния между отдельными парами колонн со блоками трехмерного сканирования в направлении продольной оси площадки для измерений транспортного средства выбраны таким образом, чтобы обеспечивалось частичное перекрытие зон видимости смежных блоков трехмерного сканирования в направлении продольной оси транспортного средства, при этом
Количество пар колонн с блоками трехмерного сканирования определяют, исходя из необходимой длины участка регулировки и ширины кадра видеокамер в горизонтальном направлении.
Вычислительное устройство выполнено с возможностью объединения всех пространственных точек, вычисляемых при помощи блоков трехмерного сканирования, расположенных по левой или правой стороне транспортного средства, в единое облако точек, охватывающее всю зону измерения, обеспечивая таким образом одновременное измерение всех колес транспортного средства, находящегося в зоне измерения, вне зависимости от их взаимного расположения и местонахождения в ее пределах.
Возможен вариант, когда колонны с блоками трехмерного сканирования, кроме первой пары, выполнены поворотными, с возможностью их поворота вокруг своей вертикальной центральной оси на углы в пределах ±20°, при этом каждая указанная поворотная колонна с блоком трехмерного сканирования содержит мишень, взаимно откалиброванную с блоком трехмерного сканирования данной колонны, для контроля их перемещения в глобальной системе координат. А колонны с блоками трехмерного сканирования первой пары, выполнены стационарными, при этом каждая колонна содержит дополнительную референтную камеру, взаимно откалиброванную с блоком трехмерного сканирования данной колонны, и направленную вдоль площадки для измерений в сторону мишеней поворотных колонн.
Возможен также вариант, когда колонны с блоками трехмерного сканирования, кроме первой пары, выполнены с возможностью перемещения вдоль продольной оси площадки для измерений.
Преимущественно, но не обязательно, блок трехмерного сканирования опционально включает в себя по крайней мере две взаимно откалиброванные видеокамеры.
На фигуре 6 представлен вариант системы, которая состоит из множества пар колонн с блоками трехмерного сканирования колес, функционирующими способом, описанным выше. Колонны с блоками трехмерного сканирования в каждой паре расположены по левой и правой сторонам ТС симметрично относительно продольной оси площадки для измерений (ТС) на расстоянии 3000 - 6000 мм друг относительно друга. Блоки трехмерного сканирования колонн в каждой паре, направлены в сторону колес ТС, перпендикулярно к продольной оси площадки для измерений, т.е. друг к другу. Количество колонн определяется, исходя из необходимой длины участка измерений, размерами колес транспортных средств, обслуживаемых на данном участке и зоны видимости блоками трехмерного сканирования в горизонтальном направлении. Все блоки трехмерного сканирования взаимно откалиброваны известными методами с помощью мишеней (5).
Функционирование системы основано на одновременной съемке всеми блоками трехмерного сканирования, объединения всех пространственных точек, вычисляемых при помощи блоков трехмерного сканирования, расположенных по левой или правой стороне транспортного средства, в единое облако точек, охватывающее всю зону измерения, поиска и определения параметров всех колес, находящихся в пределах зоны измерений. Данная система предназначена для пунктов, в которых проводятся измерения разных по длине и конфигурации осей ТС.
На фигуре 7 представлен альтернативный вариант системы, которая построена, исходя из необходимости минимизации количества пар колонн с блоками трехмерного сканирования. Данный вариант предполагает использование колонн, кроме первой пары, поворачивающихся вокруг своей вертикальной оси на углы +/- 20 градусов, и обладающих за счет этого увеличенной зоной обзора. Расширение кадра получается в результате поворота поля зрения каждой колонны в горизонтальной плоскости.
На фигуре 8 представлен примерный внешний вид колонн альтернативного варианта, оснащенного одной парой стационарных и до пяти пар поворотных колонн. Все колонны с блоками трехмерного сканирования, кроме первой пары, обладают возможностью поворота вокруг своей вертикальной центральной оси. Для контроля перемещения поворотных колонн каждая из них содержит мишень, а первая стационарная пара колонн содержит дополнительные референтные камеры, направленные вдоль площадки для измерений в сторону мишеней
поворотных колонн. Указанные референтные камеры и мишени взаимно откалиброваны совместно со соответствующими блоками трехмерного сканирования каждой стационарной колонны. Относительное перемещение мишеней пересчитывается в текущее положение блоков трехмерного сканирования задних колонн относительно глобальной системы координат, связанной с передними стационарными колоннами. Могут также применяться другие способы контроля перемещения подвижных колонн. Расстояния между колоннами определяются индивидуально для каждого пункта регулировки, исходя из зон видимости камер с учетом их поворота на +/- 20 градусов, геометрических параметров и конфигураций ТС, обслуживаемых в каждом конкретном пункте.
На фигурах 9а, 9в представлен примерный внешний вид колонн альтернативного варианта, оснащенного одной парой стационарных 11 , 12, и одной парой поворотных колонн 21 , 22, которые содержать шаговый мотор 7 для автоматического поворота в необходимом положении.
На фигуре 10 представлен примерный внешний вид колонн альтернативного варианта, оснащенного одной парой стационарных 11 , 12 и одной парой перемещаемых колонн 101 , 102, которые обладают возможностью перемещения по направляющим 6 параллельно продольной оси площадки для измерений и регулировки.
Осуществление изобретения.
Способ для определения параметров геометрического положения колес транспортного средства по данным трехмерного сканирования поверхностей колес транспортного средства работает следующим образом. Приведем наиболее исчерпывающий пример реализации изобретения. Имея в виду, что данный пример не ограничивает применения изобретения.
Согласно фигурам 1-5 представленный способ определения параметров геометрического положения колес автомобилей по данным трехмерного сканирования поверхностей колес предполагает использование блока трехмерного сканирования, состоящего, например, из двух взаимно откалиброванных видеокамер 3 и модуля проецирования 2 (фигура 9а). На колесо проецируется ряд определенных световых элементов, например, световых элементов в форме эллипса, прямоугольника, небольшого размера, не обязательно правильной формы, а видеокамеры 3 синхронно с модулем проецирования 2 световых элементов снимают подсвеченное колесо и передают полученные изображения на
вычислительное устройство, которое осуществляет расчет необходимых параметров.
На полученных изображениях от блока трехмерного сканирования см. фиг. 1 , производится поиск контуров каждого светового элемента, при этом отбрасываются контуры, не подходящие по размеру или ряду других критериев.
В дальнейшем, производят поиск контуров заданной формы. Для каждого проецируемого светового элемента находят однозначно соответствующие участки на изображениях, содержащие найденные контуры и вычисляют пространственное положение центральной точки данного светового элемента. Из найденного множества пространственных точек исключаются все точки, находящиеся ниже горизонтальной плоскости, расположенной над уровнем пола. По оставшимся пространственным точкам производят построение пространственной регулярной сетки по принципу ближайшего соседа.
Разбивают полученную пространственную регулярную сетку на отдельные сегменты так, чтобы никакие точки любых двух сегментов не являлись соседними. Каждый сегмент, находящийся близко к уровню поверхности размещения ТС, признается колесом и поступает на дальнейшую обработку.
Все автомобильные шины с высокой степенью точности являются телами вращения, поэтому любые линии, получаемые при пересечении поверхности шины плоскостью, обладают свойством осевой симметрии, см фигуру 3. Это означает, что линия пересечения поверхности колеса любой заданной плоскостью («секущей плоскостью»), будет обладать свойством осевой симметрии на участке данной поверхности, относящейся к шине. В дальнейшем будем использовать термин «линия сечения».
В силу того, что все точки линии сечения принадлежат также секущей плоскости, можем перейти к системе координат, связанной с секущей плоскостью, где пространственная координата Z неизменна и равна нулю. При этом снижение размерности задачи поиска линии симметрии значительно уменьшает объем необходимых вычислений и экономит вычислительные ресурсы.
Находим линию, относительно которой участки линии сечения, относящиеся к шине, расположены симметрично. Указанная симметрия сохраняется для плоскости, перпендикулярной секущей плоскости и проходящей через найденную линию, поэтому данная осесимметричная плоскость будет проходить через центр и осевую линию шины.
Секущие плоскости могут быть параллельны оси симметрии шины, но могут и располагаться под углом к ней. Найдя несколько осесимметричных плоскостей рис 4, методом наименьших квадратов находим линию осевой симметрии шины как линию их пересечения и точку на данной линии, как среднюю точку проекций верхних точек шины на данную линию. Для формирования линии пересечения плоскостей осевой симметрии необходимо так выбирать секущие плоскости, чтобы результирующие плоскости осевой симметрии не были параллельны друг другу.
По небольшому количеству сечений, получая участки поверхности, обладающие свойством осевой симметрии, и относящиеся таким образом к поверхности шины, предварительно определяем центр и ось вращения колеса, внутренний и внешний радиус шины, в дальнейшем используем данную информацию для исключения не подходящих для окончательного расчета точек из анализируемых данных.
После построения основного количества сечений по оставшимся данным, относящимся к поверхности шины, определяем центр и ось вращения колеса с достаточной точностью.
Увеличение количества сечений приводит к повышению точности определения линии осевой симметрии шины. Это позволяет плавно варьировать необходимый объем вычислений в зависимости от требуемой точности и скорости.
Секущие плоскости должны выбираться таким образом, чтобы исключить определенный участок поверхности шины вблизи основания, около которого шина имеет значительную деформацию под нагрузкой.
Система координат, связанная с колесом фиг. 5, определяется тремя взаимно перпендикулярными векторами, а также координатами начальной точки, совпадающей с центром шины.
Тройка направляющих векторов выбирается таким образом, чтобы один из них был направлен вдоль линии осевой симметрии шины, второй - вертикально вдоль радиуса, а третий перпендикулярен первым двум.
При перекатывании колеса вперед и назад от начального положения, зная расположение плоскости основания и положение центра колеса, вычисляется угол вращения колеса и вносится соответствующая коррекция в ориентацию тройки направляющих векторов.
Таким образом получается система координат, связанная с колесом, удобная для дальнейших расчетов.
Реальные шины автомобиля могут иметь деформации, в результате которых линия осевой симметрии шины не совпадает с реальной осью вращения колеса. Для решения этой задачи используется специальная процедура компенсации биения, в процессе которой производится прокатка или прокрутка колеса на определенный угол.
При прокрутке колеса задача определения оси вращения сводится к нахождению линии в системе координат, связанной с колесом, все точки которой являются неподвижными точками в пространстве. При прокатке колеса ищут аналогичную линию оси вращения, с поправкой на перемещение колеса. Для нахождения оси вращения требуется минимум два положения колеса.
Аналогичным образом решают задачу нахождения оси поворота колеса (оси шкворня).
Промышленная применимость.
Предлагаемый способ для определения параметров геометрического положения колес транспортного средства по данным трехмерного сканирования поверхностей колес транспортного средства и система могут быть осуществлены специалистом на практике и при осуществлении обеспечивают реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.
В соответствии с предложенным изобретением изготовлен опытный образец системы для определения параметров геометрического положения колес транспортного средства по данным трехмерного сканирования поверхностей колес транспортного средства.
Система, представленная на рис. 6, идеально подходит для организации поста измерений многоосных ТС с разной конфигурацией осей, во время любого их заезда в зону ремонта для обслуживания или пред-выездного технического контроля.
Система, представленная на рис. 8, 9а, 9в, выпускается под брендом «Техно Вектор», модификации 8214, 8316, 8418, 85110, 86112 с поворотными задними колоннами. Опытный образец системы, представленной на рис. 10, был изготовлен и подтвердил все требуемые характеристики.
Таким образом испытания опытных образцов вариантов представленной системы для определения параметров геометрического положения колес транспортного средства по данным трехмерного сканирования поверхностей колес
транспортного средства показали, что она обеспечивает возможность значительного уменьшения объема вычислений, обладает высокой точностью получаемых результатов, при отсутствии предварительно заданной или вычисляемой параметрической модели колеса и привязки к его ободу или другим характерным особенностям, а также возможность плавного варьирования необходимого объема вычислений.
Эффект от применения данного изобретения может состоять в том, что: представленный способ устойчив при наличии локальных неоднородностей или других дефектов поверхности шины, колесного диска или колесного колпака,
- не требует распознавания конструктивных особенностей колес,
- минимизирует необходимое количество вычислений при сканировании колеса для определения его ключевых параметров, позволяя таким образом использовать множество сканирующих устройств и обеспечивая измерение за считанные секунды,
- предоставляет возможность построения гибких решений под условия конкретного автосервиса,
- позволяет построение систем для регулировки многоосных ТС,
- система является бесконтактной, поэтому исключает любое повреждение колес ТС в процессе измерения,
- достигается существенный экономический эффект использования системы, благодаря исключению механических операций установки измерительных приспособлений на колеса ТС, следствием чего является повышение пропускной способности участка измерения и регулировки,
- минимизируется время одного измерения, что позволяет организовать массовый регулярный контроль исправности ТС, например, для крупных автосервисов или автопарков, что повышает безопасность дорожного движения и снижает вероятность преждевременного износа шин.
Claims
1. Способ определения параметров геометрического положения колес транспортного средства по данным трехмерного сканирования поверхностей колес транспортного средства с помощью блоков трехмерного сканирования отображаемых на транспортном средстве световых элементов, при котором на колеса проецируют ряд световых элементов и снимают подсвеченные колеса и передают полученные изображения на вычислительное устройство, которое осуществляет расчет необходимых параметров, отличающийся тем , что расчет необходимых параметров вычислительным устройством осуществляют путем выполнения следующих этапов:
• производят поиск контуров и вычисляют пространственное положение центральной точки каждого светового элемента заданной формы и производят последующее построение пространственной регулярной сетки, образующей облако точек, включающего полученные пространственные точки;
• разбивают облако точек на отдельные сегменты так, чтобы никакие точки любых двух сегментов не являлись соседними, и выбирают сегмент, находящийся ближе всего к уровню поверхности размещения транспортного средства;
• выбирают набор секущих плоскостей таким образом, чтобы они не были параллельными и пересекали поверхность данного сегмента, за исключением определенного участка вблизи уровня поверхности размещения транспортного средства, и строят для каждой секущей плоскости линии ее пересечения с поверхностью данного сегмента;
• определяют для каждой линии пересечения в системе координат, связанной с секущей плоскостью, осесимметричную линию, относительно которой участки линии сечения поверхностей, относящиеся к шине, расположены симметрично;
• производят построение осесимметричной плоскости, перпендикулярной секущей плоскости и проходящей через данную осесимметричную линию, по каждой осесимметричной линии;
• определяют оси вращения колеса, как общей линии пересечения полученного набора осесимметричных плоскостей и центральной точки колеса,
как точки, лежащей на оси вращения колеса в месте среднего положения всех проекций всех точек анализируемого объекта на оси вращения колеса.
2. Способ по п.1 , отличающийся тем , что расчет необходимых параметров вычислительным устройством осуществляют путем расчета параметров по хотя бы двум разным положениям колеса, в процессе которого дополнительно строят координатные системы, связанные с каждым положением колеса, для чего выбирают тройку направляющих векторов таким образом, чтобы один из них был направлен вдоль линии осевой симметрии колеса, второй - перпендикулярно первому вектору и перпендикуляру к горизонтальной плоскости с учетом перекатывания колеса, а третий перпендикулярен первым двум и находят линию в системе координат, связанной с колесом, все точки которой являлись бы неподвижными точками в пространстве, если бы смещение колеса отсутствовало.
3. Способ по п.1 , отличающийся тем , что в процессе определения параметров геометрического положения колес транспортного средства изменяют количество и размер проецируемых световых элементов.
4. Способ по п.1 , отличающийся тем , что в процессе определения параметров геометрического положения колес транспортного средства, изменяют яркость проецируемых световых элементов.
5. Способ по п.1 , отличающийся тем , что после первого расчета параметров колеса, блок трехмерного сканирования отключает по команде от вычислительного устройства, все световые элементы, расположенные за пределами шины, либо любые отдельные световые элементы.
6. Способ по п.1 , отличающийся тем , что блок трехмерного сканирования выполнен в виде двух взаимно откалиброванных видеокамер.
7. Способ по п.6, отличающийся тем , что по команде от вычислительного устройства включают и выключают с определенной частотой проецирование световых элементов, при этом две предварительно взаимно откалиброванные видеокамеры снимают и передают изображения колеса со световыми элементами и без световых элементов, а вычислительное устройство производит вычитание этих изображений, получая таким образом изображения содержащие только световые элементы без остального фона.
8. Система для определения параметров геометрического положения колес транспортного средства по данным трехмерного сканирования поверхностей колес транспортного средства, содержащая
• вычислительное устройство с устройствами ввода/вывода, отображения, распечатки, приема и передачи информации, связанное с
• множеством пар колонн с блоками трехмерного сканирования, функционирование которых основано на способах по п.1 -п.7, причем
• колонны расположены по левой и правой сторонам транспортного средства симметрично относительно продольной оси площадки для измерений транспортного средства на расстоянии 3000 - 6000 мм друг относительно друга, при этом
• блоки трехмерного сканирования в каждой паре колонн направлены в сторону колес транспортного средства, перпендикулярно к продольной оси площадки для измерений, а
• расстояния между отдельными парами колонн со блоками трехмерного сканирования в направлении продольной оси площадки для измерений транспортного средства выбраны таким образом, чтобы обеспечивалось частичное перекрытие зон видимости смежных блоков трехмерного сканирования в направлении продольной оси транспортного средства, при этом
• количество пар колонн с блоками трехмерного сканирования определяют, исходя из необходимой длины участка регулировки и ширины кадра видеокамер в горизонтальном направлении, при этом
• все блоки трехмерного сканирования взаимно откалиброваны, при этом
• вычислительное устройство выполнено с возможностью объединения всех пространственных точек, вычисляемых при помощи блоков трехмерного сканирования, расположенных по левой или правой стороне транспортного средства, в единое облако точек, охватывающее всю зону измерения, обеспечивая таким образом одновременное измерение всех колес транспортного средства, находящегося в зоне измерения, вне зависимости от их взаимного расположения и местонахождения в ее пределах.
9. Система по п.8, отличающаяся тем , что
• колонны с блоками трехмерного сканирования, кроме первой пары, выполнены поворотными, с возможностью их поворота вокруг своей вертикальной центральной оси на углы в пределах ±20°, при этом каждая поворотная колонна с блоком трехмерного сканирования содержит мишень,
взаимно откалиброванную с блоком трехмерного сканирования данной колонны, для контроля их перемещения в глобальной системе координат,
• колонны с блоками трехмерного сканирования первой пары, выполнены стационарными, при этом каждая колонна содержит дополнительную референтную камеру, взаимно откалиброванную с блоком трехмерного сканирования данной колонны, и направленную вдоль площадки для измерений в сторону мишеней поворотных колонн.
10. Система по п.9, отличающаяся тем , что колонны с блоками трехмерного сканирования, содержащие мишень, взаимно откалиброванную с блоком трехмерного сканирования данной колонны, выполнены с возможностью перемещения вдоль продольной оси площадки для измерений.
11. Система по любому из п.8, п.9, п.10, отличающаяся тем , что блок трехмерного сканирования включает в себя по крайней мере две взаимно откалиброванные видеокамеры.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020141835 | 2020-12-17 | ||
| RU2020141835A RU2754961C1 (ru) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | Способ и система определения параметров геометрического положения колес транспортного средства по данным трехмерного сканирования поверхностей колес транспортного средства |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2022019812A1 true WO2022019812A1 (ru) | 2022-01-27 |
Family
ID=77670279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2021/050272 WO2022019812A1 (ru) | 2020-12-17 | 2021-08-20 | Способ и система для определения положения колес транспортного средства |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2754961C1 (ru) |
| WO (1) | WO2022019812A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114332827A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-04-12 | 浙江大华技术股份有限公司 | 一种车辆识别方法、装置、电子设备和存储介质 |
| CN116372941A (zh) * | 2023-06-05 | 2023-07-04 | 北京航空航天大学杭州创新研究院 | 机器人参数标定方法及装置和轮式机器人 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU695950A1 (ru) * | 1976-02-25 | 1979-11-05 | Краматорский Индустриальный Институт | Способ контрол положени колес крана и устройство дл его осуществлени |
| RU2083468C1 (ru) * | 1993-12-09 | 1997-07-10 | Валерий Николаевич Дуда | Устройство для контроля положения ходовых колес подъемно-транспортных средств |
| EP0895056A2 (en) * | 1997-08-01 | 1999-02-03 | CORGHI S.p.A. | Method and device for regulating the attitude of a motor vehicle. |
| US20120303176A1 (en) * | 2011-05-26 | 2012-11-29 | INRO Technologies Limited | Method and apparatus for providing accurate localization for an industrial vehicle |
| RU2614869C2 (ru) * | 2015-07-08 | 2017-03-30 | Сергей Владимирович Лебедев | Регулятор развала-схождения колес автомобиля |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1352195A1 (ru) * | 1986-01-23 | 1987-11-15 | Е. А. Доброхотов | Стенд дл контрол углов установки управл емых колес транспортного средства |
-
2020
- 2020-12-17 RU RU2020141835A patent/RU2754961C1/ru active
-
2021
- 2021-08-20 WO PCT/RU2021/050272 patent/WO2022019812A1/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU695950A1 (ru) * | 1976-02-25 | 1979-11-05 | Краматорский Индустриальный Институт | Способ контрол положени колес крана и устройство дл его осуществлени |
| RU2083468C1 (ru) * | 1993-12-09 | 1997-07-10 | Валерий Николаевич Дуда | Устройство для контроля положения ходовых колес подъемно-транспортных средств |
| EP0895056A2 (en) * | 1997-08-01 | 1999-02-03 | CORGHI S.p.A. | Method and device for regulating the attitude of a motor vehicle. |
| US20120303176A1 (en) * | 2011-05-26 | 2012-11-29 | INRO Technologies Limited | Method and apparatus for providing accurate localization for an industrial vehicle |
| RU2614869C2 (ru) * | 2015-07-08 | 2017-03-30 | Сергей Владимирович Лебедев | Регулятор развала-схождения колес автомобиля |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114332827A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-04-12 | 浙江大华技术股份有限公司 | 一种车辆识别方法、装置、电子设备和存储介质 |
| CN114332827B (zh) * | 2022-03-10 | 2022-07-08 | 浙江大华技术股份有限公司 | 一种车辆识别方法、装置、电子设备和存储介质 |
| CN116372941A (zh) * | 2023-06-05 | 2023-07-04 | 北京航空航天大学杭州创新研究院 | 机器人参数标定方法及装置和轮式机器人 |
| CN116372941B (zh) * | 2023-06-05 | 2023-08-15 | 北京航空航天大学杭州创新研究院 | 机器人参数标定方法及装置和轮式机器人 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2754961C1 (ru) | 2021-09-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2022019812A1 (ru) | Способ и система для определения положения колес транспортного средства | |
| US10241195B1 (en) | Method for assessing a condition of an axle of a moving vehicle | |
| US10659677B2 (en) | Camera parameter set calculation apparatus, camera parameter set calculation method, and recording medium | |
| RU2223463C2 (ru) | Устройство для определения геометрических параметров установки колес и положения осей и мостов автотранспортных средств | |
| US20100321674A1 (en) | Device and a method for checking an attitude of a vehicle | |
| KR101839554B1 (ko) | 교통 신호 및 그의 연관된 상태를 검출하는 강건한 방법 | |
| US6842238B2 (en) | Device for measuring the parameters of a vehicle characteristic attitude | |
| US8573363B2 (en) | Apparatus for guiding a vehicle onto a service lift using a machine vision wheel alignment system | |
| US10732412B2 (en) | Display device for vehicle | |
| RU2215989C2 (ru) | Устройство для определения геометрических параметров установки колес и/или положения осей и мостов автотранспортных средств | |
| US7652686B2 (en) | Device for image detecting objects, people or similar in the area surrounding a vehicle | |
| US8578765B2 (en) | Method for wheel suspension measurement and a device for measuring the wheel suspension geometry of a vehicle | |
| AU2019312721B2 (en) | Method and device for recognising and analysing surface defects in three-dimensional objects having a reflective surface, in particular motor vehicle bodies | |
| US11592524B2 (en) | Computation of the angle of incidence of laser beam and its application on reflectivity estimation | |
| US11008201B2 (en) | Automated rolling-jack for drive-on lifts | |
| CN102144144A (zh) | 用于确定和调整一辆汽车的底盘几何结构的设备和方法 | |
| US10313574B2 (en) | Device and method for recognizing inscriptions on vehicle tires | |
| CN104132818B (zh) | 三维四轮定位仪及其测量方法 | |
| CN112204614B (zh) | 来自非固定相机的视频中的运动分割 | |
| CA2990385A1 (en) | System and method for developing three-dimensional surface information corresponding to a contoured glass sheet | |
| CN114778143A (zh) | 一种无靶标非接触式汽车四轮定位检测装置及检测方法 | |
| CN110678726B (zh) | 用于检查轮胎的方法 | |
| US20220390617A1 (en) | Object location using offset | |
| RU2757970C1 (ru) | Система для вычисления параметров геометрического положения колес и рамы многоосных транспортных средств по данным трехмерного сканирования поверхностей колес и рамы (варианты) | |
| JP6668564B1 (ja) | ヘッドアップディスプレイ、ヘッドアップディスプレイシステム、および移動体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21846663 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21846663 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |