水平移動式4d汽車四輪定位測量系統的制作方法

專利名稱：水平移動式4d汽車四輪定位測量系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及車輛檢測技術領域，特別涉及一種水平移動式4D汽車四輪定位測量系統。
背景技術：
國內汽車保修設備行業近幾年的發展非常迅速，逐步形成了一些行業領軍企業。一些有識之士將企業和行業的發展眼光投向了國外市場，通過代理商或自建代表處的方式開發海外業務，這一趨勢符合中國目前在世界經濟格局中的地位，是未來汽保設備行業快速發展的主要增長方式。隨著中國汽車市場如火如荼的發展，中國汽車售后服務市場的前景也備受矚目。其中汽車維修保養市場更是最大的受益者。而由于家庭購車比例越來越高，以及車主對汽車保養意識越來越強，國內汽車檢測、保養設備的需求也越來越大。但目前汽保設備的技術國內還遠遠落后于國際競爭對手，而且主要是模仿國外技術，作為汽保設備的主要產品之一四輪定位儀，市場需求量大，產品技術難度高，附加值大。隨著國家對交通安全的日益重視和管理規范，四輪定位儀設備的市場需求將在國家政策的引導下迅速膨脹。目前市場上常見的四輪定位儀的檢測方式主要有:激光、PSD、CXD及3D。其特點分別如下:一、激光:激光是一種新型光源，它是作為測量系統的光源應用于四輪定位儀，由于激光都是以垂直的直線輸出的，因此決定了激光產品束度的測量范圍較窄，無補償且需人工計算推力線，其測量精度低，檢測速度慢。因光點與刻度的關系，存在人為誤差，而且激光很容易受外界干擾，因此用激光做光源應用于四輪定位儀并不理想。眾所周知，激光對人眼視力有一定傷害，所以UL、CE等安全認證很難通過，歐美日本早已淘汰，只是在中國和部分東南亞國家還局部存在。二、PSD:PSD又稱光電位置傳感器。我們知道，幾乎所有的外國四輪定位都不使用，只有韓國的機器在大量使用，它的工作原理是:當PSD的受光面某一位置存在光照的情況下，其輸出電流會有相應變化，從而可以得到光照位置，它是一種模擬(DC/AC轉換，會有數據丟失)器件。雖然通過使用一些特殊的技術可以在一定程度上避免這些問題，但從原理上限制它只能測量單一光點卻是改變不了的。PSD只能使用在工業環境里，就是說PSD的溫度漂移嚴重并且受環境光線的影響。溫度變化可以使其輸出的零位變化幾十毫伏，光線的影響使系統取值不穩定，這兩項疊加在一起，便使PSD失去了測量精度和設備穩定性，這點是PSD的殺手(測不準，重復性差)。三、CCD: CXD是一種半導體數字元器件(又稱光電藕合器件)，它分為線陣CXD和面陣CXD兩種。它是20世紀70年代初發展起來的新型半導體集成光電器件，它是在一塊硅面上集成了數千個各自獨立的光敏元，當光照射到光敏面上時，受光光敏元將聚集光電子，通過移位的方式，將光量輸出，產生光位置和光強的信息，因此CCD具有測量精度高(0.05度以內)、無溫度系數、使用壽命長等特點。使用CCD有良好的環境適應能力。其他所有的技術都有各種各樣的使用上的限制，比如不能在光線復雜的地方使用、不能有強電磁場、溫度不能有太大的變化等等，而這些都是普通的修車車間的典型環境。那些不能開門，不能開窗，早晨涼快測量的數據和中午天熱測量就不同，不能有大的電機在附近的要求，對于四輪定位來說，實在是有點過分。因此歐美國家生產的四輪定位儀均采用CXD技術，如戰車、百事霸、戰神等，這也足以說明CXD產品的優勢。四、3D:3D測量方式是采用圖像識別技術，用CXD數碼相機采集裝在車輪反光板上的圖像信息，以測量出車輪的相對精度，人工推動車輪前后移動，由CCD攝像頭采集信息，求出其坐標和角度。這是一種相當先進的測量方式，目前歐美常用。但他對舉升機和轉角盤等有嚴格的機械精度要求，目前國內舉升機和轉角盤無法與之匹配，影響檢測效果，況且標定方式繁瑣，價格昂貴，檢測速度不快，售后維修較慢，并非國內主流。有鑒于此，本領域技術人員針對上述問題，提供了一種四輪定位儀。
發明內容本實用新型提供了一種水平移動式4D汽車四輪定位測量系統，克服了現有技術的困難，采用全數字CCD圖像技術，高精度紅外發射，使采集的圖像精度更高，抗干擾能力更強，且節約空間，用途廣泛。本實用新型采用如下技術方案:本實用新型提供了一種水平移動式4D汽車四輪定位測量系統，包括四個3D標靶輪夾合成體、兩個攝像裝置、高精度實時圖像采集器、兩根懸掛梁以及控制主機；所述懸掛梁上分別設置一所述攝像裝置，所述攝像裝置沿所述懸掛梁移動，所述高精度實時圖像采集器分別連接所述攝像裝置以及控制主機，雙向交互數據，所述攝像裝置是面陣CCD高分辨率攝像機，所述3D標靶輪夾合成體中含有黑色和白色方格交錯排列的矩陣。優選地，所述攝像裝置是面陣CXD高分辨率攝像機。優選地，還包括兩組LED紅外光源，分別固定在所述攝像裝置周圍。優選地，所述LED紅外光源呈環狀分布在所述攝像裝置周圍。優選地，所述3D標靶輪夾合成體包括標靶和輪夾，所述輪夾與車輪固定，所述標靶可轉動地設置在所述輪架上。優選地，還包括顯示器，設置在所述柱體中部，所述顯示器連接所述控制主機。由于采用了上述技術，與現有技術相比，本實用新型的水平移動式4D汽車四輪定位測量系統通過上下軸移位測量(3D+1D)，照相機放在懸掛梁上，左右照相機組自動找平，與舉升機同步移動，首次在汽車測量領域，采用左右相位視頻跟蹤測量技術，消除了舉升機不平帶來的測量誤差，與靶板距離更近，測量精度更高。
以下結合附圖及實施例進一步說明本實用新型。
圖1為實施例中的水平移動式4D汽車四輪定位測量系統的結構示意圖；圖2為實施例中的水平移動式4D汽車四輪定位測量系統的測量光束示意圖；圖3為實施例中的水平移動式4D汽車四輪定位測量系統的零點時參考模型示意圖；圖4為實施例中的水平移動式4D汽車四輪定位測量系統的帶一定角度的參考模型不意圖；圖5為實施例中的水平移動式4D汽車四輪定位測量系統的中的信號時序圖；圖6為實施例中的水平移動式4D汽車四輪定位測量系統的使用狀態示意圖；以及圖7為實施例中的水平移動式4D汽車四輪定位測量系統中3D標靶輪夾合成體所含矩陣的示意圖。附圖標記I為汽車；2為控制主機；3為高精度實時圖像采集器；4為攝像裝置；5為LED紅外光源；6為3D標靶輪夾合成體；7為懸掛梁。
具體實施方式
下面通過圖1至7來介紹本實用新型的一種具體實施例。實施例1如圖1至7所示，本實用新型的一種水平移動式4D汽車四輪定位測量系統，包括四個3D標靶輪夾合成體6、兩個攝像裝置4、高精度實時圖像采集器3、兩根懸掛梁7以及控制主機2 ;所述懸掛梁7上分別設置一所述攝像裝置4，所述攝像裝置4沿所述懸掛梁7移動，持續采集圖像，記錄3D標靶輪夾合成體6的位置變化，所述高精度實時圖像采集器3分別連接所述攝像裝置4以及控制主機2，雙向交互數據，所述攝像裝置4是面陣CXD高分辨率攝像機，所述3D標靶輪夾合成體6中含有黑色和白色方格交錯排列的矩陣。這種3D標靶輪夾合成體具有以下特點:(I)直接使用黑和白色對比度最大的部分，減少因為灰度干擾造成的誤差；(2)使用角點計算，而不是傳統的幾何圖形，這樣的好處是可以更精確的確定坐標；(3)新標靶的圖案設計對確定旋轉矩陣R，和平移矩陣T，更便利；(4)通過縱橫設計的多角點，可以使相機的外參計算更平均減少突變；(5)新圖案可以增加測量的范圍，并且在靶板大角度偏轉的時候目標清晰可見；(6)更適合汽車測量的應用環境。所述攝像裝置4是面陣CXD高分辨率攝像機。還包括兩組LED紅外光源5，分別固定在所述攝像裝置4周圍。所述LED紅外光源5呈環狀分布在所述攝像裝置4周圍。所述3D標靶輪夾合成體6包括標靶和輪夾，所述輪夾與車輪固定，所述標靶可轉動地設置在所述輪架上。還包括顯示器1，設置在所述柱體7中部，所述顯示器連接所述控制主機2。本實用新型是采用全數字CXD圖像技術，高精度橫向4點紅外發射，在車體四邊形成32束全封閉光束測量，并利用移動傳感技術完成3D動態圖像測量，因此水平移動式4D汽車四輪定位測量系統能快速準確的完成前束、車輪外傾、主銷后傾、主銷內傾及推力角、輪偏擺和軸距輪距長度檢測等車輪定位參數的測定，本系統主要由圖像采集部分和圖處理軟件組成。本實用新型中的動態測量技術組成部件為2組面陣CXD攝像裝置、高精度實時圖像采集器、輔助光源和標靶。當車體在舉升機平臺上的前后移動時，抓拍裝夾在車輪的四個反射板上的圖標變形圖像。通過建立的數學三維模型公式，計算出車輪角度誤差。本系統含有2組高分辨率攝像機，分別對安裝在車輪上的四個標靶圖像進行捕捉。攝像機固定于兩個外殼之內。攝像機在首次安裝時進行了精確標定，用戶在水平移動式4D汽車四輪定位測量系統的使用過程中無需再對其進行標定。每個相機配有一組LED紅外光源，用于幫助攝像機捕捉標靶圖像，固定在攝像機四周呈環狀分布。系統共有四個3D標靶輪夾合成體，是整個檢測系統的關鍵部件，為攝像機監測的目標，在標靶背面有安裝車輪的標識。在裝配輪夾時，需通過調節旋鈕將輪爪的間距調整合適，并選擇沒有形狀損傷或配重鉛塊的輪輞處作為安裝位置，與汽車輪輞相連，同時務必先保證四個輪爪的水平小端面與輪輞緊密接觸，再鎖緊輪夾，同時給輪夾裝上保險帶。本實用新型中的輔助部件還包括轉角盤、方向盤固定架以及剎車板固定架。CXD元件為數字元件，應用在水平移動式4D汽車四輪定位測量系統上的CXD —般為線陣結構。幾千個相對獨立的像敏單元以13-14微米的相鄰距離分布在一條直線上。光線照射到像敏單元產生信號電荷，信號電荷在外部脈沖的作用下直接輸入傳感器的微電腦處理器進行處理，從而準確的計算出入射光的角度以及前束角度。每個輪子都在X軸與Y軸分別有測量裝置。就一個軸而言，它同時既有發射裝置，用來發射光線讓對面的接收裝置接收。同時也有接收裝置，用來接收對面發射過來的光線。這雙向8束光線工作時互不干擾，四個輪子的32束光線構成了一個封閉的四邊形系統，如圖2所示。紅外發射管和CCD接收模塊分別裝在不同的傳感器上，例如:打開左前輪的發射管，右前輪的CCD模塊接收，零點時參考模型如圖3所示，當測量呈現一定的角度時，模型如下圖4所示。此時即可通過光線照射時，C⑶接收塊相應的感光位置的變化，并通過控制芯片的技術而得出CCD接收塊所處的角度，和車輪定位的具體參數和數據。本項目采用的是控制芯片為SILABS公司的C8051F120，它是高速處理器，主頻可以達到100MHz，且一個時鐘周期就是一個機器周期，其端口采用交叉開關靈活配置。對于本項目中用到的CXD傳感器是TOH304AP，它是一個3648像素點的線陣CXD器件，其核心問題是她的時序配置，同步信號ΦΜ為2MHz，SH信號與ICG信號以時基信號ΦΜ為參考進行配置，時序圖如圖5所示。本實用新型通過上下軸移位測量(3D+1D)，照相機放在懸掛梁上，左右照相機組自動找平，與舉升機同步移動，解決了三大問題:A、用戶場地前后距離小于5米，傳統3D無法安裝。B、傳統3D上下調整范圍小與800MM.操作人員無法站立調整。C、舉升機水平誤差無法徹底消除。本實用新型使用2組4只200萬像素工業相機，分置舉升平臺兩側，為用戶節省場地。本實用新型的全部角度測量時間16秒鐘，主要角度測量時間9秒鐘，本實用新型與靶板距離更近，測量精度更高。本實用新型消除了舉升機不平帶來的測量誤差。本實用新型采用國際領先的相機自調整同步技術，動態測量四輪物體更接近真實。本實用新型首次在汽車測量領域，采用左右相位視頻跟蹤測量技術，創新一大步。本實用新型可選采用安卓系統的微信通訊技術，免費傳遞升級技術暢通無阻。綜上可知，由于采用了上述技術，本實用新型的水平移動式4D汽車四輪定位測量系統通過上下軸移位測量(3D+1D)，照相機放在懸掛梁上，左右照相機組自動找平，與舉升機同步移動，首次在汽車測量領域，采用左右相位視頻跟蹤測量技術，消除了舉升機不平帶來的測量誤差，與靶板距離更近，測量精度更高。以上所述的實施例僅用于說明本實用新型的技術思想及特點，其目的在于使本領域內的技術人員能夠了解本實用新型的內容并據以實施，不能僅以本實施例來限定本實用新型的專利范圍，即凡依本實用新型所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本實用新型的專利范圍內。
權利要求1.一種水平移動式4D汽車四輪定位測量系統，其特征在于:包括四個3D標靶輪夾合成體(6)、兩個攝像裝置(4)、高精度實時圖像采集器(3)、兩根懸掛梁(7)以及控制主機(2)； 所述懸掛梁(7 )上分別設置一所述攝像裝置(4)，所述攝像裝置(4)沿所述懸掛梁(7 )移動，所述高精度實時圖像采集器(3)分別連接所述攝像裝置(4)以及控制主機(2)，雙向交互數據，所述攝像裝置(4)是面陣CCD高分辨率攝像機，所述3D標靶輪夾合成體(6)中含有黑色和白色方格交錯排列的矩陣。
2.如權利要求1所述的水平移動式4D汽車四輪定位測量系統，其特征在于:還包括兩組LED紅外光源(5 )，分別固定在所述攝像裝置(4 )周圍。
3.如權利要求2所述的水平移動式4D汽車四輪定位測量系統，其特征在于:所述LED紅外光源(5)呈環狀分布在所述攝像裝置(4)周圍。
4.如權利要求3所述的水平移動式4D汽車四輪定位測量系統，其特征在于:所述3D標靶輪夾合成體(6)包括標靶和輪夾，所述輪夾與車輪固定，所述標靶可轉動地設置在輪架上。
專利摘要本實用新型揭示了一種水平移動式4D汽車四輪定位測量系統，包括四個3D標靶輪夾合成體、兩個攝像裝置、高精度實時圖像采集器、兩根懸掛梁以及控制主機；所述懸掛梁上分別設置一所述攝像裝置，所述攝像裝置沿所述懸掛梁移動，所述高精度實時圖像采集器分別連接所述攝像裝置以及控制主機，雙向交互數據，所述攝像裝置是面陣CCD高分辨率攝像機，所述3D標靶輪夾合成體中含有黑色和白色方格交錯排列的矩陣，本實用新型通過上下軸移位測量，照相機放在懸掛梁上，左右照相機組自動找平，與舉升機同步移動，首次在汽車測量領域，采用左右相位視頻跟蹤測量技術，消除了舉升機不平帶來的測量誤差，與靶板距離更近，測量精度更高。
文檔編號G01M17/013GK203163998SQ201220725849
公開日2013年8月28日 申請日期2012年12月25日 優先權日2012年12月25日
發明者劉金東, 孫陵林 申請人:上海一成汽車檢測設備科技有限公司