一种基于三维传感的汽车四轮定位方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于三维传感的汽车四轮定位方法及装置，其中定位方法包括：A，获取四个车轮的轮胎胎冠三维形貌；B，获取四个轮胎对应的轮胎平面及轴心；C，建立基准坐标系O‑XYZ，基准坐标系的原点为四个轴心的中心点，XY平面为四个轴心所在的平面，Y轴正向沿汽车轴向指向车头，Z轴正向垂直于XY平面并指向车顶，X轴正向由右手定则确定；D，根据四个轮胎平面在基准坐标系中的坐标值求解前束角和外倾角；E，根据主销在基准坐标系中的位置关系求得主销内倾角和主销后倾角；F，根据求得的汽车四轮定位参数判定是否需要调整汽车相应结构，若否则定位过程结束；若是则跳转至步骤A。本发明专利技术操作简单方便，测量速度快，测量精度高。

A four-wheel positioning method and device based on three-dimensional sensor

The invention discloses an automobile four-wheel positioning method and device based on three-dimensional sensor, wherein the positioning method includes: A, obtaining the three-dimensional shape of the tire crown of four wheels; B, obtaining the corresponding tire plane and axis of four tires; C, establishing the reference coordinate system o \u2011 XYZ, the origin of the reference coordinate system is the center point of the four axes, the XY plane is the plane of the four axes, and the Y axis The positive direction points to the front along the automobile axis, the positive direction of Z axis is perpendicular to the XY plane and points to the roof, and the positive direction of X axis is determined by the right-hand rule; D, the toe angle and camber angle are calculated according to the coordinate values of four tire planes in the reference coordinate system; E, the inclination angle and caster angle of the main pin are calculated according to the position relationship of the main pin in the reference coordinate system; F, the four-wheel positioning parameters of the automobile are determined Whether it is necessary to adjust the corresponding structure of the vehicle, if not, the positioning process is over; if so, skip to step A. The invention has the advantages of simple and convenient operation, fast measurement speed and high measurement accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维传感的汽车四轮定位方法及装置
本专利技术属于汽车四轮定位
，特别涉及一种基于三维传感的汽车四轮定位方法及装置。
技术介绍
汽车是集机械、电子、控制及传感器等多项技术于一身的机电一体化产品，它直接反应了一个国家的综合工业水平。随着国民经济的快速发展，我国的汽车工业也随之迈入一个新的台阶。特别是最近十年，我国的汽车制造业迅猛发展，汽车保有量大幅提高。目前，我国的汽车保有量已接近2亿辆。随着我国汽车保有量的进一步增加、高速公路的不断延拓，对我国的汽车检测技术也相应提出了更高的要求。一般在汽车设计时，汽车转向轮、主销和前轴之间的安装具有一定的相对位置关系，称为“转向轮定位”。因为目前汽车多数采用前轮转向，所以转向轮定位习惯称为“前轮定位”。为了保证汽车操稳性，一般后轮也相应设计了定位参数，这些参数统称为“四轮定位参数”，或称为车轮对准参数，这些定位参数包括主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角和前轮前束。四轮定位参数的合理选择与保证，对降低轮胎磨损、提高整车方向控制性和降低油耗均有重要作用。因此，研究一种测量简单、快速和精度高的四轮定位参数测试系统，对实现“事前维修”制度，控制汽车的行驶安全和轮胎磨损等都有重要的意义。计算机视觉是用摄像机来获取周围环境图像信息并将其转换成数字信号，并由计算机实现对视觉信息处理与理解的全过程。视觉测量就是从计算机视觉概念和方法出发，将计算机视觉应用于空间几何尺寸的精确测量和定位。由于视觉测量的非接触、大量程、高精度、自动化测量的特点，因此越来越得到研究人员的青睐，并将其运用到了汽车检测领域。尽管计算机视觉发展很快，但在汽车检测领域，只有在美国“强兵”公司生产的3D车轮定位参数检测系统采用CCD摄像机以后，才开始利用计算机视觉系统检测汽车的车轮定位参数。近年来，美国Hunter、FMC、德国Hofmann等公司相继研发了基于单目视觉的四轮定位仪，如HunterDSP602、Geolinear系列四轮定位仪等。这些四轮定位仪的共同特点是通过单目摄像机测量固联在车轮上的靶标板的椭圆等几何形状，利用摄像机的光学透视原理测量车轮定位参数。上述四轮定位仪的测量步骤如下，首先在汽车轮毂上安装夹具，接着在夹具上安装标定板，然后用举升机将汽车举到一定高度，再旋转方向盘，通过摄像头测试标定盘相应转过的角度，最终测出定位参数。现有的四轮定位仪具有以下缺点：由于测量头在车轮的位置准确度全靠夹具保证，如果测量头定位不准，则测得的四轮定位参数值就不准，因此夹具安装的精度将直接影响测量的结果。另外，夹具结构设计要求能适用于不同材料、规格的轮辋，既要卡牢不变形，又要保证测量头与车轮的同轴度。因此，为了获得高精度的测量结果，夹具装夹后必须进行轮辋失圆补偿，并且需要将汽车举升，导致检测操作十分复杂，无法实现快速测量，使之难以在汽车总装线上得到推广。针对现有技术的缺点，迫切需要研发一种能够简单、快速地检测汽车四轮定位参数的系统。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有3D视觉四轮定位仪存在操作复杂、夹具制作工艺要求高、测量速度慢、测量精度低的缺陷，提出一种基于三维传感的汽车四轮定位方法及装置，操作简单方便，测量速度快，测量精度高。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于三维传感的汽车四轮定位方法，其特点是包括以下步骤：步骤A，利用第一前轮测量单元获取汽车左前轮的轮胎胎冠三维形貌，利用第二前轮测量单元获取汽车右前轮的轮胎胎冠三维形貌，利用第一后轮测量单元获取汽车左后轮的轮胎胎冠三维形貌，利用第二后轮测量单元获取汽车右后轮的轮胎胎冠三维形貌；步骤B，根据测量单元之间的坐标关系、四个轮胎胎冠的三维形貌获取四个轮胎对应的轮胎平面及轴心；根据四个轴心确定汽车的轴向；其中，测量单元之间的坐标关系是指第一前轮测量单元、第二前轮测量单元、第一后轮测量单元、第二后轮测量单元之间的坐标关系；步骤C，根据四个轮胎平面及四个轴心建立基准坐标系O-XYZ，其中，基准坐标系的原点为四个轴心的中心点，基准坐标系的XY平面为四个轴心所在的平面，基准坐标系的Y轴正向沿汽车轴向指向车头，基准坐标系的Z轴正向垂直于XY平面并指向车顶，基准坐标系的X轴正向由右手定则确定；步骤D，根据四个轮胎平面在基准坐标系中的坐标值，求解汽车前束角和外倾角；步骤E，求得汽车主销在基准坐标系中的位置，根据主销在基准坐标系中的位置关系求得主销内倾角和主销后倾角；其中步骤D和步骤E执行顺序不分先后；步骤F，根据步骤D和步骤E中求得的汽车四轮定位参数判定是否需要调整汽车相应结构，若否，则定位过程结束；若是，则跳转至步骤A。作为一种优选方式，步骤E中，汽车主销在基准坐标系中的位置按照下述方法求得：将汽车方向盘向左及向右各转动设定角度，在方向盘转动过程中，利用第一前轮测量单元获取汽车左前轮的多个位置的轮胎胎冠三维形貌，利用第二前轮测量单元获取汽车右前轮的多个位置的轮胎胎冠三维形貌；根据两个前轮多个位置的轮胎胎冠三维形貌求得两个前轮在基准坐标系中的多个位置的轮胎平面，求得多个位置的轮胎平面的旋转轴，所述旋转轴即为汽车的主销。进一步地，所述步骤A之前还包括：步骤A1，对第一前轮测量单元、第二前轮测量单元、第一后轮测量单元、第二后轮测量单元之间的坐标关系进行标定。作为一种优选方式，所述第一前轮测量单元、第二前轮测量单元、第一后轮测量单元、第二后轮测量单元均采用3D传感技术获取轮胎胎冠三维形貌。基于同一个专利技术构思，本专利技术还提供了一种基于三维传感的汽车四轮定位装置，其特点是包括：第一前轮测量单元：用于获取汽车左前轮的轮胎胎冠三维形貌；第二前轮测量单元：用于获取汽车右前轮的轮胎胎冠三维形貌；第一后轮测量单元：用于获取汽车左后轮的轮胎胎冠三维形貌；第二后轮测量单元：用于获取汽车右后轮的轮胎胎冠三维形貌；计算机：用于根据测量单元之间的坐标关系、四个轮胎胎冠的三维形貌获取四个轮胎对应的轮胎平面及轴心；根据四个轴心确定汽车的轴向；其中，测量单元之间的坐标关系是指第一前轮测量单元、第二前轮测量单元、第一后轮测量单元、第二后轮测量单元之间的坐标关系；用于根据四个轮胎平面及四个轴心建立基准坐标系O-XYZ，其中，基准坐标系的原点为四个轴心的中心点，基准坐标系的XY平面为四个轴心所在的平面，基准坐标系的Y轴正向沿汽车轴向指向车头，基准坐标系的Z轴正向垂直于XY平面并指向车顶，基准坐标系的X轴正向由右手定则确定；用于根据四个轮胎平面在基准坐标系中的坐标值，求解汽车前束角和外倾角；用于求得汽车主销在基准坐标系中的位置，根据主销在基准坐标系中的位置关系求得主销内倾角和主销后倾角；用于输出求得的汽车四轮定位参数。作为一种优选方式，第一前轮测量单元、第二前轮测量单元、第一后轮测量单元、第二后轮测量单元为采用3D传感技术的图像测量单元。作为一种优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三维传感的汽车四轮定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤A，利用第一前轮测量单元(1)获取汽车左前轮的轮胎胎冠三维形貌，利用第二前轮测量单元(2)获取汽车右前轮的轮胎胎冠三维形貌，利用第一后轮测量单元(3)获取汽车左后轮的轮胎胎冠三维形貌，利用第二后轮测量单元(4)获取汽车右后轮的轮胎胎冠三维形貌；/n步骤B，根据测量单元之间的坐标关系、四个轮胎胎冠的三维形貌获取四个轮胎对应的轮胎平面及轴心；根据四个轴心确定汽车的轴向；其中，测量单元之间的坐标关系是指第一前轮测量单元(1)、第二前轮测量单元(2)、第一后轮测量单元(3)、第二后轮测量单元(4)之间的坐标关系；/n步骤C，根据四个轮胎平面及四个轴心建立基准坐标系O-XYZ，其中，基准坐标系的原点为四个轴心的中心点，基准坐标系的XY平面为四个轴心所在的平面，基准坐标系的Y轴正向沿汽车轴向指向车头，基准坐标系的Z轴正向垂直于XY平面并指向车顶，基准坐标系的X轴正向由右手定则确定；/n步骤D，根据四个轮胎平面在基准坐标系中的坐标值，求解汽车前束角和外倾角；/n步骤E，求得汽车主销在基准坐标系中的位置，根据主销在基准坐标系中的位置关系求得主销内倾角和主销后倾角；/n其中步骤D和步骤E执行顺序不分先后；/n步骤F，根据步骤D和步骤E中求得的汽车四轮定位参数判定是否需要调整汽车相应结构，若否，则定位过程结束；若是，则跳转至步骤A。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于三维传感的汽车四轮定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A，利用第一前轮测量单元(1)获取汽车左前轮的轮胎胎冠三维形貌，利用第二前轮测量单元(2)获取汽车右前轮的轮胎胎冠三维形貌，利用第一后轮测量单元(3)获取汽车左后轮的轮胎胎冠三维形貌，利用第二后轮测量单元(4)获取汽车右后轮的轮胎胎冠三维形貌；
步骤B，根据测量单元之间的坐标关系、四个轮胎胎冠的三维形貌获取四个轮胎对应的轮胎平面及轴心；根据四个轴心确定汽车的轴向；其中，测量单元之间的坐标关系是指第一前轮测量单元(1)、第二前轮测量单元(2)、第一后轮测量单元(3)、第二后轮测量单元(4)之间的坐标关系；
步骤C，根据四个轮胎平面及四个轴心建立基准坐标系O-XYZ，其中，基准坐标系的原点为四个轴心的中心点，基准坐标系的XY平面为四个轴心所在的平面，基准坐标系的Y轴正向沿汽车轴向指向车头，基准坐标系的Z轴正向垂直于XY平面并指向车顶，基准坐标系的X轴正向由右手定则确定；
步骤D，根据四个轮胎平面在基准坐标系中的坐标值，求解汽车前束角和外倾角；
步骤E，求得汽车主销在基准坐标系中的位置，根据主销在基准坐标系中的位置关系求得主销内倾角和主销后倾角；
其中步骤D和步骤E执行顺序不分先后；
步骤F，根据步骤D和步骤E中求得的汽车四轮定位参数判定是否需要调整汽车相应结构，若否，则定位过程结束；若是，则跳转至步骤A。


2.如权利要求1所述的基于三维传感的汽车四轮定位方法，其特征在于，步骤E中，汽车主销在基准坐标系中的位置按照下述方法求得：
将汽车方向盘向左及向右各转动设定角度，在方向盘转动过程中，利用第一前轮测量单元(1)获取汽车左前轮的多个位置的轮胎胎冠三维形貌，利用第二前轮测量单元(2)获取汽车右前轮的多个位置的轮胎胎冠三维形貌；根据两个前轮多个位置的轮胎胎冠三维形貌求得两个前轮在基准坐标系中的多个位置的轮胎平面，求得多个位置的轮胎平面的旋转轴，所述旋转轴即为汽车的主销。


3.如权利要求1所述的基于三维传感的汽车四轮定位方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括：
步骤A1，对第一前轮测量单元(1)、第二前轮测量单元(2)、第一后轮测量单元(3)、第二后轮测量单元(4)之间的坐标关系进行标定。


4.如权利要求1所述的基于三维传感的汽车四轮定位方法，其特征在于，所述第一前轮测量单元(1)、第二前轮测量单元(2)、第一后轮测量单元(3)、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：伏思华，丁晓华，雷志辉，姜广文，谈潇麟，
申请(专利权)人：湖南省鹰眼在线电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43