用于机动车辆车轮对准的自校准三维机器测量系统技术方案

将公开以下技术，提供一种具有多个装置的系统，其中多个装置中的一个装置相对于多个装置中的另一个装置的位置是自校准的。在一个实施例中，该系统是用于对准机动车辆车轮的五摄影机对准器。在这个实施例中，对准器包括第一摄影机仓和第二摄影机仓，其中第一摄影机仓包含两个对准摄影机和一个校准摄影机，第二摄影机仓包含另外两个对准摄影机和一个校准标的。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请本申请要求2000年8月14日提交的、题为“用于机动车辆车轮对准的自校准三维机器测量系统”的美国临时申请No.60/224,891的优先权。为了对准机动车辆的车轮，这种三维对准器用摄影机观察固定在车轴上的标的。在一种方法中，一台摄影机用来观察车辆一侧的标的，而另一台摄影机用来观察同一车辆另一侧的标的。遗憾的是，倘若涉及车辆一侧隔开一定距离的多个车轮，为了包括所有的车轮，摄影机的视野必须相当大。因为大的视野和小的标的会导致对准测量的不精确，为了使摄影机能够清楚地观察标的，这个扩大了的视野需要增大的标的来构成附加的象素。这些增大的标的占据更多的空间，花费更多的成本，在很多情况下，操作起来也很麻烦。当有多个标的需要操作时，上述的困难尤为突出。另外，增大的标的需要远离摄影机放置。在一种布置中，在对准操作时，摄影机需要放在离支撑机动车辆的支架的前部至少8英尺的地方。在这种情况下，很多小型的车辆维修店不能提供那么大的空间来容纳车轮对准器。另外，为了精确地确定车辆一侧的车轮与车辆另一侧的车轮之间的位置，对准器必须知道一台摄影机相对于另一台摄影机的位置。因此，在对准过程中，必须测量并存储两台或更多台摄影机之间的相对位置。依照一种对准方法，代表性地，一个大的标的沿对准支架的中心线并远离摄影机放置于摄影机的视野中。然后使用从各个摄影机得到的信息来确定各个摄影机的相对位置和方位。因为每台摄影机指示出了标的相对于这台摄影机的位置，而且所有的摄影机是在观察同一个标的，每台摄影机相对于其它摄影机的位置和方位就可以计算出来。计算摄影机之间相对位置一般称为摄影机相对位置(RCP)对准。这种对准方法允许从车辆一侧得到的结果与从车辆另一侧得到的结果相比较。因此，通过架置两台摄影机并保持其相对位置不变，然后进行RCP对准，系统就可以用来确定车辆一侧的车轮相对于车辆另一侧的车轮的位置。RCP传递函数用来将一台摄影机的坐标系转换到另一台摄影机的坐标系，因此，一台摄影机所观察到的标的可以直接与另一台摄影机所观察到的标的联系起来。在Jackson等人的题为“用于校准应用于机动车辆车轮对准中的摄影机的方法和设备”的US5,809,658(1998，9，22)中公开了一种执行RCP的方法。尽管RCP校准是精确的，但它需要特殊的固定设备和经过训练的操作人员来执行。因此，对一个对准器，需要一种更容易的，更简单的校准过程。另外，即使在执行校准后，对准器可能还会偏离校准状态。在前面专利所公开的对准器中，摄影机架置于能使校准状态丧失减小到最小的活动支架上。但是，如果摄影机受震动或从活动支架上取下来，或者活动支架本身弯曲了，对准器就会不在校准状态。对准器本身不能检测到校准状态丧失。一般来讲，除非执行校准状态检测，否则校准状态丧失不能被检测到。在意识到对准器已经不在校准状态之前，可能已经过去了很长时间。另外，活动支架既大且昂贵，还在车辆进出对准支架时造成障碍。“驾驶通过”的对准办法可以得到应用，在这种办法中，车辆开进维修站，经过对准，然后开出维修站。这使得其它的车辆可以在正接受维修的车辆后面排队，提高了对准服务的速度和效率。在一种驾驶通过对准的办法中，如果活动支架是刚性的，在车辆穿过维修站的时候，需要升起摄影机活动支架使之不挡道。这既花时间又花费大，而且不利于操作。在Jackson等人共同未决的申请号未知的题为“自校准、多摄影机机器影像测量系统”的专利申请(2000，5，22)中披露了自动自校准。但是，校准对准器有不同的方法。基于以上所述，希望提供一种在上面提到的专利中所公开的对准器的基础上改进的自校准、多摄影机对准器。在一个实施例中，左摄影机仓中的校准摄影机和两个对准摄影机之间的相对位置在制造对准器时事先确定好，与之相似，右摄影机仓中的校准标的和两个对准摄影机之间的相对位置也在制造对准器时事先确定好。在应用对准器对准车轮的工作地点，校准摄影机用来测量校准摄影机相对于校准标的的位置。因为校准摄影机相对于校准标的的位置已知，左摄影机仓相对于右摄影机仓的位置就是已知的。另外，因为在左摄影机仓中第一对准摄影机相对于第二对准摄影机的位置是已知的，并且在右摄影机仓中第一对准摄影机相对于第二对准摄影机的位置是已知的，四个对准摄影机之间的相对位置是已知的。对准器因此称为已经被校准并且准备就绪可以用来对准车轮了。在本专利技术的一种情况中，两个摄影机仓放置于两个独立的框架上，而两个框架依次放置于支撑对准车辆的支架上。在这种情况下，框架可以从一个支架移动到另一个支架上。因此，一个维修站可以只购买一套两个摄影机仓，并将之用于多个支架。另外，摄影机仓可以随着支架移动(上升或下降)。另一种情况，为了节省空间，放置摄影机仓的框架可以设计为可折叠的，从而可以将之隐藏在支架中或放置于支架两侧。另一种情况，摄影机仓连接在一对塔架上，通过适当的机械装置，摄影机仓也可以随着支架移动。另一种情况，左摄影机仓相对于右摄影机仓的位置通过用任何一台摄影机测量校准摄影机相对于校准标的的位置来确定。在这种情况下，(左)摄影机可以被一个(左)校准标的所替换。因此，在左摄影机仓中的左校准标的相对于右摄影机仓中的右校准标的的位置通过利用一台位于两个摄影机仓之外的一台校准摄影机来确定。另一种情况，左摄影机仓包括一台左校准摄影机和一个左校准标的，同时，右摄影机仓包括一台右校准摄影机和一个右校准标的。左校准摄影机用于测量左校准摄影机相对于右校准标的的位置，而右校准摄影机用于测量右校准摄影机相对于左校准标的的位置。因此，由左校准摄影机和右校准摄影机所提供的关于左摄影机仓和右摄影机仓之间相对位置的校准数据应该在实质上很接近。如果这两组校准数据不在可接受的数量范围内，那么关于对准器校准状态的警报就会发出。另一种情况，由校准摄影机相对于校准标的的位置所提供的对准器校准用一个“中间”校准标的来验证。在这里，将校准摄影机相对于校准标的所提供的校准数据称为第一组校准数据，而将中间校准标的所提供的校准数据称为第二组校准数据。为了得到第二组校准数据，中间校准标的所处的位置要既能够被左摄影机仓中的对准摄影机确定也能够被右摄影机仓中的对准摄影机确定。另外，右摄影机仓放置于使得右校准标的位置能够被左校准摄影机确定的位置。从中间校准标的相对于左摄影机的位置和中间校准标的相对于右摄影机的位置，可以确定左摄影机仓相对于右摄影机仓的位置，这提供了第二组校准数据。如果这个第二组校准数据与第一组校准数据之间的差值超出事先规定的数量，那么对准器没有校准。在一个实施例中，旋转左摄影机和右摄影机使得它们的镜头对准放置于两台摄影机之间的中间校准标的，并且使两个摄影机仓相互靠近。为了便于解释，在下面的描述中，给出了很多详细的细节以便透彻地理解本专利技术。但是很显然，对本领域技术人员来讲，实施本专利技术可能并不需要这些细节。在另外的情况，为了突出本专利技术的实质，一些已知的结构和装置将通过结构图的形式给出。附图说明图1表示出了一个具有两个摄影机仓的对准器100。为了便于说明，在这里左侧的摄影机仓称为左摄影机仓110L，右侧的摄影机仓称为右摄影机仓110R。那些本领域技术人员将认识到在这个文件中用“左”和“右”是为了方便，并不意味着某一特定的元件一定要处于某一特定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个用于确定多组物体相对位置的系统，该系统包括：多组测量装置；其中多组测量装置中的第一组测量装置包括：包含一个或多个测量装置的第一组测量装置；和第一校准物体；其中第一组测量装置相对于第一校准物体的位置是事先确定的；其 中多组测量装置中的第二组测量装置包括：包含一个或多个测量装置的第二组测量装置；和第二校准物体；其中第二组测量装置相对于第二校准物体的位置是事先确定的；其中基于第一校准物体相对于第二校准物体的位置来确定第一组测量装置相对于第二 组测量装置的位置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大卫A杰克逊，斯蒂芬格利克曼，霍尚什罗夫，布雷恩M布利文，迈克尔J克林三世，
申请(专利权)人：捷装技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]