车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法及装置，自动测量装置包括测试平台、至少一块铺设于测试平台上的阵列式传感器以及翻转机构；其中，翻转机构设于测试平台下方，且用于将测试平台旋转一定角度，通过每个阵列式传感器内的信息处理模块采集到的信息，内置的算法，自动计算出待测车辆的主要参数。整个检测过程无需人工干预，减少了多次测量误差与人为输入的误差，并且该测量方法比加权平均值方法的准确性更高，误差更小；另外，全自动测量，测量时间大大缩短、数据准确性高。

Automatic measurement method and device of wheel base, wheel width, wheelbase, pose and centroid of vehicle

【技术实现步骤摘要】
车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法及装置
本专利技术属于车辆检测技术和停车机器人领域，特别涉及一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量装置及方法。
技术介绍
车辆的轮距、轴距、重量、质心位置、轮压是影响车辆安全行驶的关键技术指标，也是车辆出厂检测和转运时所需的重要信息。特别地，若使用停车机器人对车辆进行自动转运时，车辆的轮宽和位姿往往也是所需的重要参数。实际中，上述参数主要还是人工使用配套的测量工具，进行测量、记录和计算分析，整个过程耗时耗力，且误差较大。例如，轮距和轮宽的测量，常用的测量方法就是用直尺、卷尺或大卡尺，直接进行测量。先测量轮胎的宽度，再测量前轮(或后轮)左右轮胎外侧距离，这个距离减去轮宽就是前轮(或后轮)轮距。轴距的测量，通常是先测量轮胎的直径，再测量同侧前后轮外侧的最大距离，这个距离减去轮胎直径就是前后轮的轮距。由于车下空间狭小，测量量具的标准性和使用的严谨性导致这种测量方法即繁琐又不精确。相关文献中，也可查到利用激光、光敏装置、光电开关等检测上述几何参数，但鉴于成本、可靠性和复杂性等因素，一直没有广泛推广。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，其特征在于，包括以下测量步骤：/n1)将待测车辆停放在测试平台上保持平衡静止状态，所述测试平台上设有至少一块阵列式传感器，使待测车辆的轮胎均位于所述阵列式传感器的有效测量区域内，并在所述测试平台上建立直角坐标系XOY；/n通过所述阵列式传感器的信息处理模块可采集到所述轮胎的接地压力非零数据集，所述非零数据集的每个元素包括所述阵列式传感器每个压力非零感应点在坐标系中的位置(x

【技术特征摘要】
1.一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，其特征在于，包括以下测量步骤：
1)将待测车辆停放在测试平台上保持平衡静止状态，所述测试平台上设有至少一块阵列式传感器，使待测车辆的轮胎均位于所述阵列式传感器的有效测量区域内，并在所述测试平台上建立直角坐标系XOY；
通过所述阵列式传感器的信息处理模块可采集到所述轮胎的接地压力非零数据集，所述非零数据集的每个元素包括所述阵列式传感器每个压力非零感应点在坐标系中的位置(xi,yi)和所述压力非零感应点的压力值Fi，且所述非零数据集组成为所述轮胎接地压力分布图；
2)由每个所述轮胎的接地压力非零数据集和重心位置计算方法，得到每个所述轮胎的重心位置Oi(xi,yi)，i＝1,2,3,4…；
3)由每个所述轮胎的重心位置，进行矩形拟合；拟合矩形的宽为所述待测车辆的轮距B，所述拟合矩形的长为所述待测车辆的轴距L，所述拟合矩形的长与所述直角坐标系中的Y轴的夹角为所述待测车辆方位角β；
4)对每个所述轮胎接地压力分布图进行图像处理，得到每个所述轮胎的宽度和所述轮胎的方位角θi，i＝1,2,3,4…；其中，每个所述轮胎方位角θi与所述待测车辆方位角β的差值为每个所述轮胎的转向角度；
5)对每个所述轮胎所述压力非零感应点的压力值Fi进行求和，得到每个所述轮胎承受的支撑力其中，n为单个所述轮胎接地压力非零数据集元素的数量,i＝1,2,3,4…；
6)由每个所述轮胎的中心位置Oi(xi,yi)和每个所述轮胎承受的支撑力Ni，利用受力平衡，得到所述待测车辆的重量G和质心M在所述直角坐标系XOY上的投影点M'(xM,yM)的位置，计算所述投影点M'分别到所述拟合矩形宽和长所在直线的距离a、c，确定质心M的水平位置；
7)将所述测试平台旋转一定角度，确保所述待测车辆的轮胎位置保持不变，得到每个所述轮胎承受的支撑力其中，n为所述单个轮胎接地压力非零数据集元素的数量,i＝1,2,3,4…，由每个所述轮胎承受的支撑力所述待测车辆的重量G和投影点M'(xM,yM)的位置，利用受力平衡，得到所述待测车辆质心到所述测试平台的高度H。


2.根据权利要求1所述的一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，其特征在于，所述步骤2)中重心位置计算公式为：



其中，n为单个所述轮胎非零数据集的数量。


3.根据权利要求1所述的一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，其特征在于，所述步骤3)中由每个所述轮胎的重心位置，进行矩形拟合，所述待测车辆为四轮车辆，具体方法为：令所述拟合矩形四个顶点分别为o1'、o2'、o3'、o4'，κ＝tanβ，则所述拟合矩形的四边所在的直线方程依次为：
o1′o2′：κx-y+b1＝0；
o2′o3′：x+κy+b2＝0；
o3′o4′：κx-y+b3＝0；
o4′o1′：x+κy+b4＝0；
定义o1'o2'、o3'o4'为所述拟合矩形的宽，o4'o1'、o2'o3'为所述拟合矩形的长，则根据上述公式计算得到所述待测车辆的轮距和轴距，即：






β＝arctanκ。


4.根据权利要求3所述的一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，其特征在于，所述矩形四条边所在直线方程参数k、b1、b2、b3、b4的计算方法具体包括以下步骤：
由所述待测车辆的轮胎重心位置Oi(xci,yci)，i＝1,2,3,4，所述拟合矩形四条边的直线，构建平方损失函数可得，



函数Q分别对κ、b1、b2、b3、b4求偏导数，令这个5个偏导数等于零，得到极值点，即：















通过上述公式计算得到：

















5.根据权利要求1所述的一种车辆轮距、轮宽、轴距、位姿、质心自动测量方法，其特征在于，所述步骤4)中对每个所述轮胎接地压力分布图进行图像处理的算法为：采集所述轮胎接地压力分布图的边缘点集，对所述边缘点集分类，拟合每个所述轮胎的宽所在的两条平行线，所述两条平行线间的距离即为所述轮胎的宽度，所述平行线与所述直角坐标系中的Y轴的夹角为所述轮胎的方位角θi。


6.根据权利要求5所述的一种车辆轮距、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张举中，杨洪波，蔡黎明，储雨奕，张莹莹，查卿，罗才君，张媛媛，王之森，闫书豪，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32