專利名稱：通道式汽車車輪定位儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及車輛檢測技術領域，具體涉及一種通道式汽車車輪定位儀。
背景技術：
目前，隨著商用車定位市場空間的逐漸膨脹，國內涉足商用車定位儀生產、銷售的企業也逐漸增多，產品雖多，但無統一標準，無論在技術、精度，還是服務、價格上都存在著不同的差距，現從以下幾個現有的測試技術進行比較分析:I)拉線測量:拉線測量、拉尺測量是最原始的商用車定位的測量方式，因無法保證測量和調整的精度，在乘用車測量上已經被徹底淘汰，但商用車的一小部分修理廠仍在使用。2) PSD測量:PSD是一種模擬的光電位置傳感器，PSD測量技術在定位儀進入國內市場的初期應用比較廣泛，但是由于PSD元件受溫度影響較大并且其線性度也較差，在乘用車設備上也已經基本被淘汰，而商用車定位設備上早期應用的比較普遍，現已基本被淘汰。3)紅外測量:紅外線測量其理論精度可以達到0.01度甚至更高，但實際生活中任何物體或發光體都會散發紅外光，如何去除外界紅外光和測量光之間的互相干擾，成為一個世界性的難題，目前國內市場上還沒有很好的解決方案，因此導致測量精度降低。目前也基本上不被米用。4)激光測量:激光有很多優點，比如極高的方向性、單色性、高亮度，故而一般激光測量源很難被干擾，穩定性也很好。但用于四輪定位儀的激光傳感器，屬于半導體激光器，壽命只在5000小時，理論測量精度低于0.1度，實際的測量精度一般很難達到0.1度。而且激光對人眼有很強的傷害，出于保護勞動者的目的，國家對這類的產品有限制使用的法規。故而這類產品在逐漸淘汰之列。5)CCD測量:CCD器件則是近十年才出現的光線接收傳感器件，輸出的是數字信號，它具有線性度好、溫度穩定性好、通過特殊濾波算法可以區分各種干擾光，是目前國外品牌廣泛采用的光傳感器件。測量范圍一般可以達到正負20度以上，理論上光學分辨率都在0.015至0.025度之間，而精度則多在0.01度左右。目前乃至將來會更多地被推廣采用。近兩年，隨著乘用車(小車)3D攝像四輪定位儀的生產和普及，衍生出一種過渡性質的商用車3D定位儀，它實際上就是放大了的乘用車3D定位系統，加長了相機橫梁的尺寸用以測量較寬的商用車，但是這種基于乘用車開發的3D定位系統具有很大的局限性。如圖1所示，為現有技術的過渡式3D四輪定位儀的結構示意圖，其包括計算機系統、I號定位標祀、2號定位標祀、3號定位標祀、4號定位標祀、立柱L、立柱R、相機A、相機B以及橫梁，立柱L與立柱R用于支撐橫梁，橫梁的兩端分別安裝相機A和相機B，相機A、相機B的周圍安裝有輔助光源。計算機系統一般包括顯示器及機箱(內有數據處理主機)，在待測量狀態時，I號定位標靶、2號定位標靶、3號定位標靶、4號定位標靶分別通過相應的輪夾掛在機箱外。需要測量時，把乘用車行駛至立柱L及立柱R前，在前輪及后輪的輪輞上分別安裝I號定位標靶、2號定位標靶、3號定位標靶、4號定位標靶，I號定位標靶、2號定位標靶、3號定位標靶、4號定位標靶上的圖形均呈現中心對稱的幾何圖形，測量時，操作方向盤持續調整前輪及后輪，由于標靶與輪輞用輪夾進行剛性連接的，因此，I號定位標靶、2號定位標靶、3號定位標靶、4號定位標靶均出現水平方向或豎直方向的轉動，相機A、相機B對I號定位標靶、2號定位標靶、3號定位標靶、4號定位標靶進行連續拍攝，并把圖像數據傳輸給計算機系統，計算機系統根據這些圖像數據(標靶角度改變的數據)進行空間幾何運算，計算出車輪定位參數，所述的定位參數包括輪輞的前束、外傾角，轉向機構的主銷內傾角、主銷后傾角，輪距、軸距、推力角、退縮角等。由上述可知，過渡式3D四輪定位儀只能滿足較短的車輛軸距(乘用車軸距一般在4米以內)的測量需求，而商用車的軸距較大，客車前后輪距一般都超過10米，而一些大型貨車輪距甚至超過20米，受相機鏡頭“景深”的大小制約，一組相機鏡頭無法滿足對于如此大跨度的軸距的車輛的測量，因此這種過渡式3D定位儀基本上只能滿足前輪的參數測量，而無法對后輪進行測量，造成車輛后輪無法測量和調整，并無法使用后輪參數(后輪行駛推力角)進行前輪的前束調節，導致車輛的方向盤無法修正等，其測量功能甚至弱于傳統的電子式定位儀，只是測量精度以及準確性高于傳統的電子式定位儀。
實用新型內容本實用新型的目的在于提出一種通道式汽車車輪定位儀，其能解決現有技術的過渡式3D四輪定位儀無法對大型貨車或半掛車的后輪參數進行測量的問題。為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案如下:通道式汽車車輪定位儀，其包括一計算機系統，四個定位標靶，以及與定位標靶一一對應裝配的車輪固定機構；其還包括二個相對設置的立柱，每個立柱由上至下依次安裝有第一攝像機、第二攝像機，且其中一個立柱上的第一攝像機、第二攝像機分別與另一個立柱上的第一攝像機、第二攝像機成軸對稱分布；二個立柱之間的距離與一被測車輛的橫向寬度相匹配；第一攝像機、第二攝像機均與用于根據圖像運算得出汽車車輪的定位參數的計算機系統連接；第一攝像機和/或第二攝像機分別用于連續拍攝安裝于汽車輪輞上的定位標靶并將拍攝到的圖像傳輸給計算機系統；其中，第一攝像機、第二攝像機的鏡頭均為定焦鏡頭，且第一攝像機、第二攝像機的鏡頭的焦距均相異。優選的，為了增加可測試車輛的類型，第二攝像機的下方還安裝有第三攝像機，第三攝像機也安裝在立柱上；第三攝像機也與計算機系統連接，也用于連續拍攝安裝于汽車輪輞上的定位標靶并將拍攝到的圖像傳輸給計算機系統；第三攝像機的鏡頭也為定焦鏡頭，且第三攝像機的鏡頭的焦距與第一攝像機、第二攝像機的鏡頭的焦距相異。優選的，第一攝像機的鏡頭的焦距為16mm ;第二攝像機的鏡頭的焦距為24mm ;第三攝像機的鏡頭的焦距為30mm。測量前橋(包括雙轉向橋)時使用鏡頭焦距為16mm的第一攝像相機，測量中型貨車或客車的后橋時使用鏡頭焦距為24mm的第二攝像機，測量大型(超長)貨車的后橋時使用鏡頭焦距為30mm的第三攝像機。以上提及的16mm、24mm、30mm的定焦鏡頭僅僅是其中一種可能的焦距組合，理論上可使用多種不同焦距的定焦鏡頭。優選的，為了節約成本，所述第一攝像機、第二攝像機、第三攝像機均為工業相機。優選的，為了節能環保，第一攝像機、第二攝像機的周圍均安裝有輔助光源，所述輔助光源為LED紅外燈或LED可可見光燈源等(或為其他LED光源).[0019]本實用新型具有如下有益效果:本實用新型使用多組不同焦距的攝像機來進行圖像的拍攝取值工作，克服了由于商用車的特殊性，決定了商用車的車身長度以及軸距相差很大，一組相機鏡頭無法滿足對于如此大跨度的軸距的車輛的測量的問題。又由于商用車的行駛系統復雜多樣，特別是大型貨車通常采用雙轉向橋以及多后橋的底盤形式，本實用新型通過采用通道式測量方式(即車輛可以行駛穿過兩立柱)，對多橋懸掛系統的車輛進行分段檢測，采用這種測量方式能同時測量多后橋車輛的多橋平行度、橋間軸距等參數，大大提高了測量精度。
圖1為現有技術的過渡式3D四輪定位儀的結構示意圖；圖2為本實用新型較佳實施例的通道式汽車車輪定位儀的結構示意圖；圖3為本實用新型較佳實施例的通道式汽車車輪定位儀測量實例一的示意圖；圖4為本實用新型較佳實施例的通道式汽車車輪定位儀測量實例二的示意圖；圖5為本實用新型較佳實施例的通道式汽車車輪定位儀測量實例三的示意圖；圖6為本實用新型較佳實施例的通道式汽車車輪定位儀測量實例四的示意圖。
具體實施方式
下面，結合附圖以及具體實施方式
，對本實用新型做進一步描述，以便于更清楚的理解本實用新型所要求保護的技術思想。如圖2所示，一種通道 式汽車車輪定位儀，其包括一計算機系統，四個定位標靶，以及與定位標靶一一對應裝配的車輪固定機構(本實施例采用輪夾)。四個定位標靶分別標記為I號定位標靶、2號定位標靶、3號定位標靶、4號定位標靶。待測試狀態時，定位標靶通過對應的輪夾掛裝在計算機系統的機箱上。其還包括相對設置的立柱L、立柱R，立柱L由上至下依次安裝有LED信號燈、第一工業相機、第二工業相機、第三工業相機，立柱R也由上至下依次安裝有LED信號燈、第一工業相機、第二工業相機、第三工業相機，且立柱L上的LED信號燈、第一工業相機、第二工業相機、第三工業相機分別與立柱R上的LED信號燈、第一工業相機、第二工業相機、第三工業相機成軸對稱分布；第一工業相機、第二工業相機、第三工業相機的周圍均安裝有LED紅外燈；立柱L和立柱R之間的距離與一被測車輛的橫向寬度相匹配，即立柱L和立柱R之間的距離允許汽車通行。本實施例的LED信號燈僅作為提示作用，可不需要；而1^0紅外燈作為輔助光源，發出輔助照明光，便于第一工業相機、第二工業相機及第三工業相機拍攝圖像。LED信號燈、第一工業相機、第二工業相機、第三工業相機均與計算機系統連接。測量時，第一工業相機和/或第二工業相機和/或第三工業相機分別用于連續拍攝安裝于汽車輪輞上的定位標靶并將拍攝到的圖像傳輸給計算機系統，計算機系統經過運算得出汽車車輪的定位參數。其中，第一工業相機、第二工業相機、第三工業相機的鏡頭均為定焦鏡頭，第一攝像機的鏡頭的焦距為16mm ;第二攝像機的鏡頭的焦距為24mm ;第三攝像機的鏡頭的焦距為30mmo[0032]上述圖2的通道式汽車車輪定位儀的檢測方法，具體步驟如下:A、將汽車行駛至二立柱前，且汽車的前輪位于立柱前方2-5米處；B、步驟A中，若所述汽車為雙轉向橋貨車時，如圖3所示，由于雙轉向橋需要同時測量車輪的主銷參數，所以必須同時使用四個定位標靶，則在雙轉向橋貨車的一橋和二橋相應的輪輞上分別安裝定位標靶，然后使用第一工業相機及計算機系統測量出雙轉向橋貨車的一橋和二橋車輪相應的定位參數，具體的輸出結果可以在計算機系統的顯示屏上看到；C、步驟A中，若所述汽車為小型貨車或大巴車時，如圖4所示，則在汽車的前輪的輪輞上安裝I號定位標靶、2號定位標靶，在汽車的后輪的輪輞上安裝3號定位標靶、4號定位標靶，然后使用第一工業相機及計算機系統配合I號定位標靶、2號定位標靶測量出前輪的定位參數，使用第二工業相機及計算機系統配合3號定位標靶、4號定位標靶測量出后輪的定位參數；D、步驟A中，若所述汽車為超長平板車或貨柜車或掛車時，如圖5所示，則在汽車的前輪的輪輞上安裝I號定位標靶、2號定位標靶，在后輪的輪輞上安裝3號定位標靶、4號定位標靶，然后使用第一工業相機及計算機系統配合I號定位標靶、2號定位標靶測量出前輪的定位參數，使用第三工業相機及計算機系統配合3號定位標靶、4號定位標靶測量出后輪的定位參數；E、步驟A中，若所述汽車為雙后橋平板車或雙后橋貨柜車，并需要測量其后輪參數時，將汽車往前行駛至后輪位于前輪原位置處，并在雙后橋相應的輪輞上安裝定位標靶，然后使用第一工業相機及計算機 系統測量出雙后橋的定位參數。F、步驟A中，若所述汽車為三后橋平板車或三后橋貨柜車，并需要測量其后輪參數時，如圖6所示，將汽車往前行駛至第一后橋100的車輪位于前輪原位置處，并在第一后橋100、第二后橋200相應的輪輞上安裝定位標靶，然后使用第一工業及計算機系統測量出第一后橋100、第二后橋200的幾何參數；接著將第二后橋200上的定位標靶拆卸，在第三后橋300的輪輞上安裝定位標靶，然后使用第一工業相機及計算機系統測量出第三后橋300的定位參數。實際上，如果是三后橋以上的汽車(如:大于三后橋平板車)，則可以采取如本步驟所述的逐橋測量的方法，逐步測量出剩下的后橋的定位參數。也就是說，在測量完第一后橋、第二后橋及第三后橋的定位參數后，第一后橋上的定位標靶始終不拆卸，作為標準靶，而把第三后橋上的定位標靶拆卸，并裝到第四后橋上，測量第四后橋的定位參數，第五后橋、第六后橋……的定位參數也是如此測量，從而用逐橋測量的方法測量多后橋汽車。從而可以一次實現“前四后八”，“前四后四”等重型多橋長軸距貨車的一、二橋平行度、退縮角、前束角、車輪外傾角和前橋(包括雙轉向橋)的主銷內傾角、后傾角的檢測和調整。本實施例的通道式汽車車輪定位儀采用兩組或多組不同焦距的攝像機進行拍攝運算，并采用雙立柱的安裝方式，讓車輛可以從左右立柱攝像頭中間穿過。其中一組攝像頭采用16_的鏡頭，測量較為靠近的車輪，并具備可同時測量雙轉向橋的大型貨車，中間的攝像機(即第二工業相機)采用較大焦距的鏡頭，用以測量相對較長的軸距的車輛，比如巴士車、中型貨柜車等，最低的攝像頭(即第三工業相機)使用最大焦距的鏡頭，用以測量更長的軸距的車輛。第三工業相機可作為選配功能，主要滿足一些測量超長板車或貨柜車的用戶使用，因此，本實用新型不一定采用三組相機，只要大于或等于兩組相機，以及采用不同焦距的定焦鏡頭，都應在本實用新型的保護范圍之內。此外，本實施例的第一工業相機、第二工業相機、第三工業相機的順序還可以重新組合，例如每個立柱上的相機順序，由上至下可為第二工業相機、第三工業相機、第一工業相機。相機的順序排列可根據實際需要進行重新排列。本實施例也可以不采用工業相機，而采用其他型號的攝像機。本實施例的輔助光源還可以是白熾燈、日光燈、鎂光燈、LED可見光源燈(如LED紅燈)等。本實施例僅以雙立柱方式表示通道式測量，其實還可以采用多立柱方式作為多通道使用，同時使多臺車輛通過，進行同時測量。而且，本實施例所述的立柱，僅僅代表具有固定功能且可以讓車輛通過的一種表現形式，例如，把相機組安裝在不能移動的兩面墻上，兩面墻之間的距離也允許車輛通過的話，那么，該實施方式也應在本實用新型的保護范圍之內。總而言之，本實施例的主要技術特點如下:I)采用三維攝像技術:工業相機連續拍攝安裝于汽車輪輞上的定位標靶，并將圖像傳遞到計算機，計算機軟件根據這些圖像進行空間幾何運算，計算出車輪以及底盤的幾何參數；2)由于商用車軸距較長的，受相機鏡頭“景深”的限制，使用多組不同焦距的相機來進行圖像的拍攝取值工作；3)商用車比乘用車的行駛系統復雜多樣，特別是大型貨車所采用的雙轉向橋以及多后橋的底盤形式，因此采用通道式測量方式，對多橋懸掛系統的車輛進行分段檢測；由于商用車的特殊性，決定了商用車的車身長度以及軸距相差很大，一般的小型貨車軸距大約在4米左右，而大型貨車或者半掛車的軸距可達到或超過20米以上，受相機鏡頭“景深”的大小制約，一組相機鏡頭無法滿足對于如此大跨度的軸距的車輛的測量。景深是指在物平面的共軛像平面上呈清晰像的軸向深度，簡單來說就是定焦鏡頭能拍攝清晰圖像的距離(沿鏡頭光軸)。由于高速工業相機像素有限，為提高圖像精度，通常采用焦距為16mm到30mm之間的鏡頭，在同等的鏡頭光圈下，焦距越大景深越小，這就使得必須使用多組焦距的相機組進行交叉取值，而所有不同焦距的相機所拍攝的圖像又必須統一在同一個坐標系下，本技術開發的多焦距相機標定系統是目前世界上第一個成功的將不同焦距的相機參數統一在一個內部坐標系內，這也從根本上保證了這種測量模式得以實現。對于本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬于本實用新型權利要求的保護范圍之內。
權利要求1.通道式汽車車輪定位儀，其包括一計算機系統，四個定位標靶，以及與定位標靶一一對應裝配的車輪固定機構；其特征在于，還包括二個相對設置的立柱，每個立柱由上至下依次安裝有第一攝像機、第二攝像機，且其中一個立柱上的第一攝像機、第二攝像機分別與另一個立柱上的第一攝像機、第二攝像機成軸對稱分布；二個立柱之間的距離與被測車輛的橫向寬度相匹配；第一攝像機、第二攝像機均與用于根據圖像運算得出汽車車輪的定位參數的計算機系統連接；第一攝像機和/或第二攝像機分別用于連續拍攝安裝于汽車輪輞上的定位標靶并將拍攝到的圖像傳輸給計算機系統；其中，第一攝像機、第二攝像機的鏡頭均為定焦鏡頭，且第一攝像機、第二攝像機的鏡頭的焦距均相異。
2.如權利要求1所述的通道式汽車車輪定位儀，其特征在于，第二攝像機的下方還安裝有第三攝像機，第三攝像機也安裝在立柱上；第三攝像機也與計算機系統連接，也用于連續拍攝安裝于汽車輪輞上的定位標靶并將拍攝到的圖像傳輸給計算機系統；第三攝像機的鏡頭也為定焦鏡頭，且第三攝像機的鏡頭的焦距與第一攝像機、第二攝像機的鏡頭的焦距相異。
3.如權利要求2所述的通道式汽車車輪定位儀，其特征在于，第一攝像機的鏡頭的焦距為16mm ;第二攝像機的鏡頭的焦距為24mm ;第三攝像機的鏡頭的焦距為30mm。
4.如權利要求3所述的通道式汽車車輪定位儀，其特征在于，所述第一攝像機、第二攝像機、第三攝像機均為工業相機。
5.如權利要求1所述的通道式汽車車輪定位儀，其特征在于，第一攝像機、第二攝像機的周圍均安裝有輔助光源，所述輔助光源為LED紅外燈或LED可見光燈源。
6.如權利要求1所述的通道式汽車車輪定位儀，其特征在于，所述車輪固定機構為輪夾。
專利摘要本實用新型涉及通道式汽車車輪定位儀，其包括一計算機系統，四個定位標靶，以及與定位標靶一一對應裝配的輪夾；其還包括二個相對設置的立柱，每個立柱由上至下依次安裝有第一攝像機、第二攝像機，且其中一個立柱上的第一攝像機、第二攝像機分別與另一個立柱上的第一攝像機、第二攝像機成軸對稱分布；二個立柱之間的距離與被測車輛的橫向寬度相匹配。本實用新型使用多組不同焦距的攝像機來進行圖像的拍攝取值工作，克服了現有技術無法滿足對于大跨度的軸距的車輛的測量的問題；還通過采用通道式測量方式，對多橋車輛進行分段檢測，大大提高了測量精度。
文檔編號G01B11/26GK202956278SQ201220317469
公開日2013年5月29日 申請日期2012年7月2日 優先權日2012年7月2日
發明者麥苗 申請人:麥苗