专利名称：通道式汽车车轮定位仪及其检测方法
技术领域：
本发明涉及车辆检测技术领域，具体涉及一种通道式汽车车轮定位仪及其检测方法。
背景技术：
目前，随着商用车定位市场空间的逐渐膨胀，国内涉足商用车定位仪生产、销售的企业也逐渐增多，产品虽多，但无统一标准，无论在技术、精度，还是服务、价格上都存在着不同的差距，现从以下几个现有的测试技术进行比较分析
I)拉线测量拉线测量、拉尺测量是最原始的商用车定位的测量方式，因无法保证测量和调整的精度，在乘用车测量上已经被彻底淘汰，但商用车的一小部分修理厂仍在使用。2) PSD测量PSD是一种模拟的光电位置传感器，PSD测量技术在定位仪进入国内市场的初期应用比较广泛，但是由于PSD元件受温度影响较大并且其线性度也较差，在乘用车设备上也已经基本被淘汰，而商用车定位设备上早期应用的比较普遍，现已基本被淘汰。3)红外测量红外线测量其理论精度可以达到0. 01度甚至更高，但实际生活中任何物体或发光体都会散发红外光，如何去除外界红外光和测量光之间的互相干扰，成为一个世界性的难题，目前国内市场上还没有很好的解决方案，因此导致测量精度降低。目前也基本上不被米用。4)激光测量激光有很多优点，比如极高的方向性、单色性、高亮度，故而一般激光测量源很难被干扰，稳定性也很好。但用于四轮定位仪的激光传感器，属于半导体激光器，寿命只在5000小时，理论测量精度低于0. I度，实际的测量精度一般很难达到0. I度。而且激光对人眼有很强的伤害，出于保护劳动者的目的，国家对这类的产品有限制使用的法规。故而这类产品在逐渐淘汰之列。5)CCD测量CCD器件则是近十年才出现的光线接收传感器件，输出的是数字信号，它具有线性度好、温度稳定性好、通过特殊滤波算法可以区分各种干扰光，是目前国外品牌广泛采用的光传感器件。测量范围一般可以达到正负20度以上，理论上光学分辨率都在0. 015至0. 025度之间，而精度则多在0. 01度左右。目前乃至将来会更多地被推广采用。近两年，随着乘用车(小车)3D摄像四轮定位仪的生产和普及，衍生出一种过渡性质的商用车3D定位仪，它实际上就是放大了的乘用车3D定位系统，加长了相机横梁的尺寸用以测量较宽的商用车，但是这种基于乘用车开发的3D定位系统具有很大的局限性。如图I所示，为现有技术的过渡式3D四轮定位仪的结构示意图，其包括计算机系统、I号定位标祀、2号定位标祀、3号定位标祀、4号定位标祀、立柱L、立柱R、相机A、相机B、以及横梁，立柱L与立柱R用于支撑横梁，横梁的两端分别安装相机A和相机B，相机A、相机B的周围安装有辅助光源。计算机系统一般包括显示器及机箱(内有数据处理主机)，在待测量状态时，I号定位标靶、2号定位标靶、3号定位标靶、4号定位标靶分别通过相应的轮夹挂在机箱外。需要测量时，把乘用车行驶至立柱L及立柱R前，在前轮及后轮的轮辋上分别安装I号定位标靶、2号定位标靶、3号定位标靶、4号定位标靶，I号定位标靶、2号定位标靶、3号定位标靶、4号定位标靶上的图形均呈现中心对称的几何图形，测量时，操作方向盘持续调整前轮及后轮，由于标靶与轮辋用轮夹进行刚性连接的，因此，I号定位标靶、2号定位标靶、3号定位标靶、4号定位标靶均出现水平方向或竖直方向的转动，相机A、相机B对I号定位标靶、2号定位标靶、3号定位标靶、4号定位标靶进行连续拍摄，并把图像数据传输给计算机系统，计算机系统根据这些图像数据(标靶角度改变的数据)进行空间几何运算，计算出车轮定位参数，所述的定位参数包括轮辋的前束、外倾角，转向机构的主销内倾角、主销后倾角，轮距、轴距、推力角、退缩角等。由上述可知，过渡式3D四轮定位仪只能满足较短的车辆轴距(乘用车轴距一般在4米以内)的测量需求，而商用车的轴距较大，客车前后轮距一般都超过10米，而一些大型货车轮距甚至超过20米，受相机镜头“景深”的大小制约，一组相机镜头无法满足对于如此·大跨度的轴距的车辆的测量，因此这种过渡式3D定位仪基本上只能满足前轮的参数测量，而无法对后轮进行测量，造成车辆后轮无法测量和调整，并无法使用后轮参数(后轮行驶推力角)进行前轮的前束调节，导致车辆的方向盘无法修正等，其测量功能甚至弱于传统的电子式定位仪，只是测量精度以及准确性高于传统的电子式定位仪。
发明内容
本发明的目的在于提出一种通道式汽车车轮定位仪及其检测方法，其能解决现有技术的过渡式3D四轮定位仪无法对大型货车或半挂车的后轮参数进行测量的问题。为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下
通道式汽车车轮定位仪，其包括一计算机系统，四个定位标靶，以及与定位标靶一一对应装配的车轮固定机构；其还包括二个相对设置的立柱，每个立柱由上至下依次安装有第一摄像机、第二摄像机，且其中一个立柱上的第一摄像机、第二摄像机分别与另一个立柱上的第一摄像机、第二摄像机成轴对称分布；二个立柱之间的距离与一被测车辆的横向宽度相匹配；第一摄像机、第二摄像机均与计算机系统连接；第一摄像机和/或第二摄像机分别用于连续拍摄安装于汽车轮辋上的定位标靶并将拍摄到的图像传输给计算机系统，计算机系统经过运算得出汽车车轮的定位参数；其中，第一摄像机、第二摄像机的镜头均为定焦镜头，且第一摄像机、第二摄像机的镜头的焦距均相异。优选的，为了增加可测试车辆的类型，第二摄像机的下方还安装有第三摄像机，第三摄像机也安装在立柱上；第三摄像机也与计算机系统连接，也用于连续拍摄安装于汽车轮辋上的定位标靶并将拍摄到的图像传输给计算机系统；第三摄像机的镜头也为定焦镜头，且第三摄像机的镜头的焦距与第一摄像机、第二摄像机的镜头的焦距相异。优选的，第一摄像机的镜头的焦距为16mm ;第二摄像机的镜头的焦距为24mm ;第三摄像机的镜头的焦距为30mm。测量前桥(包括双转向桥)时使用镜头焦距为16mm的第一摄像相机，测量中型货车或客车的后桥时使用镜头焦距为24mm的第二摄像机，测量大型(超长)货车的后桥时使用镜头焦距为30mm的第三摄像机。以上提及的16mm、24mm、30mm的定焦镜头仅仅是其中一种可能的焦距组合，理论上可使用多种不同焦距的定焦镜头。优选的，为了节约成本，所述第一摄像机、第二摄像机、第三摄像机均为工业相机。优选的，为了节能环保，第一摄像机、第二摄像机的周围均安装有辅助光源，所述辅助光源为LED红外灯或LED可见灯源等(或为其他LED光源)。
本发明还提出一种基于上述的通道式汽车车轮定位仪的检测方法，其包括以下步骤
A、将汽车行驶至二立柱前，且汽车的前轮位于立柱前方2-5米处；
B、步骤A中，若所述汽车为双转向桥货车时，则在双转向桥货车的一桥和二桥相应的轮辋上分别安装定位标靶，然后使用第一摄像机及计算机系统测量出双转向桥货车的一桥和二桥车轮(包括转向机构的主销内倾、主销后倾等)相应的定位参数；
C、步骤A中，若所述汽车为小型货车或大巴车时，则在汽车的前轮和后轮相应的轮辋上分别安装定位标靶，然后使用第一摄像机及计算机系统测量出前轮的定位参数，使用第二摄像机及计算机系统测量出后轮的定位参数；
D、步骤A中，若所述汽车为超长平板车或货柜车或挂车时，则在汽车的前轮和后轮相应的轮辋上分别安装定位标靶，然后使用第一摄像机及计算机系统测量出前轮的定位参数，使用第三摄像机及计算机系统测量出后轮的定位参数；
E、步骤A中，若所述汽车为双后桥平板车或双后桥货柜车，并需要测量其后轮参数时，将汽车往前行驶至后轮位于前轮原位置处，并在双后桥相应的轮辋上安装定位标靶，然后使用第一摄像机及计算机系统测量出双后桥的定位参数。F、步骤A中，若所述汽车为三后桥平板车或货柜车，并需要测量其后轮定位参数时，将汽车往前行驶至第一后桥的车轮位于前轮原位置处，并在第一后桥、第二后桥相应的轮辋上安装定位标靶，然后使用第一摄像机及计算机系统测量出第一后桥、第二后桥的定位参数；接着将第二后桥上的定位标靶拆卸，在第三后桥的轮辋上安装定位标靶，然后使用第一摄像机及计算机系统测量出第三后桥的定位参数。本发明具有如下有益效果
本发明使用多组不同焦距的摄像机来进行图像的拍摄取值工作，克服了由于商用车的特殊性，决定了商用车的车身长度以及轴距相差很大，一组相机镜头无法满足对于如此大跨度的轴距的车辆的测量的问题。又由于商用车的行驶系统复杂多样，特别是大型货车通常采用双转向桥以及多后桥的底盘形式，本发明通过采用通道式测量方式(即车辆可以行驶穿过两立柱)，对多桥悬挂系统的车辆进行分段检测，采用这种测量方式能同时测量多后桥车辆的多桥平行度、桥间轴距等参数，大大提高了测量精度。
图I为现有技术的过渡式3D四轮定位仪的结构示意 图2为本发明较佳实施例的通道式汽车车轮定位仪的结构示意 图3为本发明较佳实施例的通道式汽车车轮定位仪测量实例一的示意 图4为本发明较佳实施例的通道式汽车车轮定位仪测量实例二的示意图；图5为本发明较佳实施例的通道式汽车车轮定位仪测量实例三的示意 图6为本发明较佳实施例的通道式汽车车轮定位仪测量实例四的示意图。
具体实施例方式下面，结合附图以及具体实施方式
，对本发明做进一步描述，以便于更清楚的理解本发明所要求保护的技术思想。如图2所示，一种通道式汽车车轮定位仪，其包括一计算机系统，四个定位标靶，以及与定位标靶一一对应装配的车轮固定机构(本实施例采用轮夹)。四个定位标靶分别标记为I号定位标靶、2号定位标靶、3号定位标靶、4号定位标靶。待测试状态时，定位标靶通 过对应的轮夹挂装在计算机系统的机箱上。其还包括相对设置的立柱L、立柱R，立柱L由上至下依次安装有LED信号灯、第一工业相机、第二工业相机、第三工业相机，立柱R也由上至下依次安装有LED信号灯、第一工业相机、第二工业相机、第三工业相机，且立柱L上的LED信号灯、第一工业相机、第二工业相机、第三工业相机分别与立柱R上的LED信号灯、第一工业相机、第二工业相机、第三工业相机成轴对称分布；第一工业相机、第二工业相机、第三工业相机的周围均安装有LED红外灯；立柱L和立柱R之间的距离与一被测车辆的横向宽度相匹配，即立柱L和立柱R之间的距离允许汽车通行。本实施例的LED信号灯仅作为提示作用，可不需要；而1^0红外灯作为辅助光源，发出辅助照明光，便于第一工业相机、第二工业相机及第三工业相机拍摄图像。LED信号灯、第一工业相机、第二工业相机、第三工业相机均与计算机系统连接。测量时，第一工业相机和/或第二工业相机和/或第三工业相机分别用于连续拍摄安装于汽车轮辋上的定位标靶并将拍摄到的图像传输给计算机系统，计算机系统经过运算得出汽车车轮的定位参数。其中，第一工业相机、第二工业相机、第三工业相机的镜头均为定焦镜头，第一摄像机的镜头的焦距为16mm ;第二摄像机的镜头的焦距为24mm ;第三摄像机的镜头的焦距为30mmo上述图2的通道式汽车车轮定位仪的检测方法，具体步骤如下
A、将汽车行驶至二立柱前，且汽车的前轮位于立柱前方2-5米处；
B、步骤A中，若所述汽车为双转向桥货车时，如图3所示，由于双转向桥需要同时测量车轮的主销参数，所以必须同时使用四个定位标靶，则在双转向桥货车的一桥和二桥相应的轮辋上分别安装定位标靶，然后使用第一工业相机及计算机系统测量出双转向桥货车的一桥和二桥车轮相应的定位参数，具体的输出结果可以在计算机系统的显示屏上看到；
C、步骤A中，若所述汽车为小型货车或大巴车时，如图4所示，则在汽车的前轮的轮辋上安装I号定位标靶、2号定位标靶，在汽车的后轮的轮辋上安装3号定位标靶、4号定位标靶，然后使用第一工业相机及计算机系统配合I号定位标靶、2号定位标靶测量出前轮的定位参数，使用第二工业相机及计算机系统配合3号定位标靶、4号定位标靶测量出后轮的定位参数；
D、步骤A中，若所述汽车为超长平板车或货柜车或挂车时，如图5所示，则在汽车的前轮的轮辋上安装I号定位标靶、2号定位标靶，在后轮的轮辋上安装3号定位标靶、4号定位标靶，然后使用第一工业相机及计算机系统配合I号定位标靶、2号定位标靶测量出前轮的定位参数，使用第三工业相机及计算机系统配合3号定位标靶、4号定位标靶测量出后轮的定位参数；
E、步骤A中，若所述汽车为双后桥平板车或双后桥货柜车，并需要测量其后轮参数时，将汽车往前行驶至后轮位于前轮原位置处，并在双后桥相应的轮辋上安装定位标靶，然后使用第一工业相机及计算机系统 测量出双后桥的定位参数。F、步骤A中，若所述汽车为三后桥平板车或三后桥货柜车，并需要测量其后轮参数时，如图6所示，将汽车往前行驶至第一后桥100的车轮位于前轮原位置处，并在第一后桥100、第二后桥200相应的轮辋上安装定位标靶，然后使用第一工业及计算机系统测量出第一后桥100、第二后桥200的几何参数；接着将第二后桥200上的定位标靶拆卸，在第三后桥300的轮辋上安装定位标靶，然后使用第一工业相机及计算机系统测量出第三后桥300的定位参数。实际上，如果是三后桥以上的汽车(如大于三后桥平板车)，则可以采取如本步骤所述的逐桥测量的方法，逐步测量出剩下的后桥的定位参数。也就是说，在测量完第一后桥、第二后桥及第三后桥的定位参数后，第一后桥上的定位标靶始终不拆卸，作为标准靶，而把第三后桥上的定位标靶拆卸，并装到第四后桥上，测量第四后桥的定位参数，第五后桥、第六后桥……的定位参数也是如此测量，从而用逐桥测量的方法测量多后桥汽车。从而可以一次实现“前四后八”，“前四后四”等重型多桥长轴距货车的一、二桥平行度、退缩角、前束角、车轮外倾角和前桥(包括双转向桥)的主销内倾角、后倾角的检测和调整。本实施例的通道式汽车车轮定位仪采用两组或多组不同焦距的摄像机进行拍摄运算，并采用双立柱的安装方式，让车辆可以从左右立柱摄像头中间穿过。其中一组摄像头采用16_的镜头，测量较为靠近的车轮，并具备可同时测量双转向桥的大型货车，中间的摄像机(即第二工业相机)采用较大焦距的镜头，用以测量相对较长的轴距的车辆，比如巴士车、中型货柜车等，最低的摄像头(即第三工业相机)使用最大焦距的镜头，用以测量更长的轴距的车辆。第三工业相机可作为选配功能，主要满足一些测量超长板车或货柜车的用户使用，因此，本发明不一定采用三组相机，只要大于或等于两组相机，以及采用不同焦距的定焦镜头，都应在本发明的保护范围之内。此外，本实施例的第一工业相机、第二工业相机、第三工业相机的顺序还可以重新组合，例如每个立柱上的相机顺序，由上至下可为第二工业相机、第三工业相机、第一工业相机。相机的顺序排列可根据实际需要进行重新排列。本实施例也可以不采用工业相机，而采用其他型号的摄像机。本实施例的辅助光源还可以是白炽灯、日光灯、镁光灯、LED可见光源灯(如LED红灯)等。本实施例仅以双立柱方式表示通道式测量，其实还可以采用多立柱方式作为多通道使用，同时使多台车辆通过，进行同时测量。而且，本实施例所述的立柱，仅仅代表具有固定功能且可以让车辆通过的一种表现形式，例如，把相机组安装在不能移动的两面墙上，两面墙之间的距离也允许车辆通过的话，那么，该实施方式也应在本发明的保护范围之内。总而言之，本实施例的主要技术特点如下
I)采用三维摄像技术工业相机连续拍摄安装于汽车轮辋上的定位标靶，并将图像传递到计算机，计算机软件根据这些图像进行空间几何运算，计算出车轮以及底盘的几何参数；2)由于商用车轴距较长的，受相机镜头“景深”的限制，使用多组不同焦距的相机来进行图像的拍摄取值工作；
3)商用车比乘用车的行驶系统复杂多样，特别是大型货车所采用的双转向桥以及多后桥的底盘形式，因此采用通道式测量方式，对多桥悬挂系统的车辆进行分段检测；
由于商用车的特殊性，决定了商用车的车身长度以及轴距相差很大，一般的小型货车轴距大约在4米左右，而大型货车或者半挂车的轴距可达到或超过20米以上，受相机镜头“景深”的大小制约，一组相机镜头无法满足对于如此大跨度的轴距的车辆的测量。景深是指在物平面的共轭像平面上呈清晰像的轴向深度，简单来说就是定焦镜头能拍摄清晰图像的距离(沿镜头光轴)。由于高速工业相机像素有限，为提高图像精度，通常采用焦距为16mm到30mm之间的镜头，在同等的镜头光圈下，焦距越大景深越�。饩褪沟帽匦胧褂枚嘧榻咕嗟南嗷榻薪徊嫒≈担胁煌咕嗟南嗷纳愕耐枷裼直匦胪骋辉谕桓鲎晗迪拢炯际蹩⒌亩嘟咕嘞嗷甓ㄏ低呈悄壳笆澜缟系谝桓龀晒Φ慕煌咕嗟南嗷问骋辉谝桓瞿诓孔晗的冢庖泊痈旧媳Ｖち苏庵植饬磕Ｊ降靡允迪�。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各·种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
权利要求
1.通道式汽车车轮定位仪，其包括一计算机系统，四个定位标靶，以及与定位标靶一一对应装配的车轮固定机构；其特征在于，还包括二个相对设置的立柱，每个立柱由上至下依次安装有第一摄像机、第二摄像机，且其中一个立柱上的第一摄像机、第二摄像机分别与另一个立柱上的第一摄像机、第二摄像机成轴对称分布；二个立柱之间的距离与被测车辆的横向宽度相匹配；第一摄像机、第二摄像机均与计算机系统连接；第一摄像机和/或第二摄像机分别用于连续拍摄安装于汽车轮辋上的定位标靶并将拍摄到的图像传输给计算机系统，计算机系统经过运算得出汽车车轮的定位参数；其中，第一摄像机、第二摄像机的镜头均为定焦镜头，且第一摄像机、第二摄像机的镜头的焦距均相异。
2.如权利要求I所述的通道式汽车车辆定位仪，其特征在于，第二摄像机的下方还安装有第三摄像机，第三摄像机也安装在立柱上；第三摄像机也与计算机系统连接，也用于连续拍摄安装于汽车轮辋上的定位标靶并将拍摄到的图像传输给计算机系统；第三摄像机的镜头也为定焦镜头，且第三摄像机的镜头的焦距与第一摄像机、第二摄像机的镜头的焦距相异。
3.如权利要求2所述的通道式汽车车轮定位仪，其特征在于，第一摄像机的镜头的焦距为16mm ;第二摄像机的镜头的焦距为24mm ;第三摄像机的镜头的焦距为30mm。
4.如权利要求3所述的通道式汽车车轮定位仪，其特征在于，所述第一摄像机、第二摄像机、第三摄像机均为工业相机。
5.如权利要求I所述的通道式汽车车轮定位仪，其特征在于，第一摄像机、第二摄像机的周围均安装有辅助光源，所述辅助光源为LED红外灯或LED可见光灯源。
6.如权利要求I所述的通道式汽车车轮定位仪，其特征在于，所述车轮固定机构为轮夹。
7.基于权利要求2所述的通道式汽车车轮定位仪的检测方法，其特征在于，包括以下步骤 A、将汽车行驶至二立柱前，且汽车的前轮位于立柱前方2-5米处； B、步骤A中，若所述汽车为双转向桥货车时，则在双转向桥货车的一桥和二桥相应的轮辋上分别安装定位标靶，然后使用第一摄像机及计算机系统测量出双转向桥货车的一桥和二桥车轮相应的定位参数； C、步骤A中，若所述汽车为小型货车或大巴车时，则在汽车的前轮和后轮相应的轮辋上分别安装定位标靶，然后使用第一摄像机及计算机系统测量出前轮的定位参数，使用第二摄像机及计算机系统测量出后轮的定位参数； D、步骤A中，若所述汽车为超长平板车或货柜车或挂车时，则在汽车的前轮和后轮相应的轮辋上分别安装定位标靶，然后使用第一摄像机及计算机系统测量出前轮的定位参数，使用第三摄像机及计算机系统测量出后轮的定位参数； E、步骤A中，若所述汽车为双后桥平板车或双后桥货柜车，并需要测量其后轮参数时，将汽车往前行驶至后轮位于前轮原位置处，并在双后桥相应的轮辋上安装定位标靶，然后使用第一摄像机及计算机系统测量出双后桥的定位参数。
8.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于，步骤A中，若所述汽车为三后桥平板车或货柜车，并需要测量其后轮定位参数时，将汽车往前行驶至第一后桥的车轮位于前轮原位置处，并在第一后桥、第二后桥相应的轮辋上安装定位标靶，然后使用第一摄像机及计算机系统测量出第一后桥、第二后桥的定位参数；接着将第二后桥上的定位标靶拆卸，在第三的后桥的轮辋上安装定位标靶，然后使用第一摄像机及计算机系统测量出第三后桥的定位参数。
9.如权利要求7或8所述的检测方法，其特征在于，第一摄像机的镜头的焦距为16mm;第二摄像机的镜头的焦距为24mm ;第三摄像机的镜头的焦距为30mm。
10.如权利要求7或8所述的检测方法，其特征在于，所述第一摄像机、第二摄像机、第三摄像机均为工业相机。
全文摘要
本发明涉及通道式汽车车轮定位仪及其检测方法。该通道式汽车车轮定位仪包括一计算机系统，四个定位标靶，以及与定位标靶一一对应装配的轮夹；其还包括二个相对设置的立柱，每个立柱由上至下依次安装有第一摄像机、第二摄像机，且其中一个立柱上的第一摄像机、第二摄像机分别与另一个立柱上的第一摄像机、第二摄像机成轴对称分布；二个立柱之间的距离与被测车辆的横向宽度相匹配。本发明使用多组不同焦距的摄像机来进行图像的拍摄取值工作，克服了现有技术无法满足对于大跨度的轴距的车辆的测量的问题；还通过采用通道式测量方式，对多桥车辆进行分段检测，大大提高了测量精度。
文档编号G01B11/14GK102749209SQ20121022653
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月2日 优先权日2012年7月2日
发明者麦苗 申请人:麦苗
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
