用于校准和对准汽车传感器的设备及方法技术

公开了用于校准和对准诸如高级驾驶员辅助系统(ADAS)传感器的汽车传感器的系统和方法。实施例包括具有以相对于固定装置的已知姿态安装在固定装置上的图像传感器的系统。图像传感器用于查看设置在车辆上并相对于车辆具有已知姿态的目标并用于捕获目标的图像数据。提供数据处理器以用于执行以下步骤：使用图像数据计算目标的姿态；使用所计算的目标的姿态来计算图像传感器相对于车辆的姿态；以及使用所计算的图像传感器相对于车辆的姿态来生成用于以相对于车辆的预定姿态定位固定装置的指令。指令。指令。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于校准和对准汽车传感器的设备及方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2020年6月15日提交的题为“Automotive Aligner WithImproved Accuracy and No
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Stop Positioning Using a Drive DirectionCalculation”的美国临时申请63/039,143以及于2019年9月13日提交的要求于2018年9月13日提交的美国临时申请第62/730,727号的优先权的美国申请第16/570,583号的优先权，所有这些均通过引用以其全文合并入本文。


[0003]本主题涉及使用机器视觉来校准和对准汽车传感器的设备和方法。本公开特别适用于用于校准轿车和卡车上高级驾驶员辅助系统的各种车载传感器的校准器。

技术介绍

[0004]使用可移动相机以及附接至车辆车轮的目标的机器视觉车辆对准系统，也被称为"图像对准器"，是众所周知的。目标由相机查看，使得在规定对准过程获得的图像数据可用于计算车辆对准角度以用于通过用户界面 (通常是计算机显示器)显示。早期的系统实施例包括连接相机的刚性梁使得其位置和方向相对于彼此就可以被确定并被认为不变。后来的系统实施例包括使用彼此之间未刚性连接的相机，但使用单独的相机/目标系统来连续校准一个目标查看相机与另一个相机的位置。这种类型的系统在美国专利5,535,522；6,931,340；6,959,253；和6,968,282中有所描述，所有这些专利在此通过引用全部并入本文。使用这种图像处理的车辆车轮对准器的示例是Visualiner 3D或"V3D"，可从John Bean Company,Conway, Ark.(Snap
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on Incorporated的分部)获得。
[0005]需要一种对准器，其包含相机，这些相机可以足够快速且持续地进行测量以测量、检测和纠正或警告对准测量的问题。此外，还需要一种能够测量、检测或纠正使对准读数不正确的所有可能问题的对准器。此外，目前基于相机的对准器需要定位或跳动程序来测量车轮轴线(也称为"轮轴 "或"旋转轴线")，以及转向摆动程序来测量后倾角和转向轴线倾斜度 (SAI)。这个程序很耗时且经常需要技术人员在定位和后倾角摆动的某些点处使车辆稳定。需要一种更快的定位程序和更快的后倾角摆动程序，在这种程序中，技术人员可以在没有停止或延迟的情况下执行该程序。
[0006]美国专利10,072,926中公开了解决这些需求的基于相机的系统，该专利在此通过引用全部并入本文。在该系统中，'926号专利在第9段第38行及其后文中描述了，目标的图像数据是在车轮和目标连续旋转多旋转度而没有停顿的情况下捕获的。当车轮和目标连续旋转时，图像数据被用来每五旋转度计算目标的至少一个姿态。如本文所使用的，姿态指的是"3D位置和定向"，如本领域技术人员普遍理解的。相机中的至少一个包括数据处理器以用于执行预处理图像数据的步骤并基于预处理的图像数据计算车辆的对准参数。因此，与对准有关的测量被快速且连续地进行。
[0007]这些传统的基于相机的对准器需要将左侧和右侧相机刚性地安装到梁并且需要
已知其相对位置。其他类型的传统的基于相机的对准器使用额外相机以在测量相机之间(即，横跨车辆)查看目标以关联测量相机的相对位置。所有这些对准器要么需要昂贵的部件要么具有碍事的结构或者两者都有。因此，希望有一种对准器，其不需要额外的硬件来校准相机与相机的相对位置；和/或一种对准器，其不需要在两个相机之间设置刚性梁以为商店和技术人员释放空间。
[0008]与传统的机器视觉对准器相比，'926专利的系统在速度、便利性、准确性和功能方面有很大的改进。然而，由于车辆的尺寸和随之而来的系统的车轮安装目标、系统的相机和所需的车轮旋转量之间的几何形状，这些系统对于对准某些车辆的车轮来说可能并不理想，例如大型卡车和其他重型设备。需要有一种对准器来快速且容易地测量大型车辆，最好是在其驶过一个小空间时。
[0009]车辆中的先进驾驶员辅助系统(ADAS)帮助驾驶员并提供额外的车辆安全水平。这包括像自适应巡航控制、车道偏离警告、避免碰撞和后方碰撞警告等系统。这些系统使用如相机、声纳和雷达的传感器的组合，其可能需要校准以正确操作。校准是通过将诸如反射器、镜子、目标等元件置于与车辆的已知关系中进行的。传统的系统通过在地板上画网格或用激光线排列元件使用简单但耗时的手工测量来进行车辆/载体支架定向。这些系统中有许多需要在困难的位置中进行工作，如在地板上，同时试图将系统的部件定位到高精度。也有一些系统使用计算机化车轮对准系统，其中元件放在载体支架上以使校准元件相对于车辆定向和定位。使用车轮对准系统有许多优点。然而，希望创建成本更低、更简单的系统，其不需要完整的车轮对准系统，同时仍然向用户提供快速和简单的指导性操作以指导载体支架的定位和定向并测量和记录校准元件的位置。

技术实现思路

[0010]本公开提供了一种车辆对准系统，包括固定装置；以相对于固定装置的已知姿态安装在固定装置上的第一图像传感器，该第一图像传感器用于查看设置在车辆上并具有相对于车辆的已知姿态的第一目标，并且用于捕获第一目标的图像数据；以及数据处理器。数据处理器用于执行以下步骤：使用图像数据计算第一目标的姿态；使用第一目标的经计算姿态计算第一图像传感器相对于车辆的姿态；以及使用第一图像传感器相对于车辆的经计算姿态生成用于将固定装置定位在相对于车辆的预定姿态的指令。
[0011]根据本公开的一个方面，系统进一步包括以相对于第一图像传感器的已知或经计算姿态安装在固定装置上的第二图像传感器，该第二图像传感器用于查看设置在车辆上并具有相对于车辆的已知姿态的第二目标，并用于捕获第二目标的图像数据。第一图像传感器用于查看车辆的第一侧且第二图像传感器用于查看车辆的与车辆的第一侧相反的第二侧。该系统还包括地板目标，其用于放置在地板表面上。当地板目标被依次放置在地板表面上的多个位置，包括车辆的第一和第二侧的位置，使得第一图像传感器查看地板目标和第一目标并且第二图像传感器查看地板目标和第二目标以分别捕获地板目标和第一及第二目标的图像数据时，数据处理器用于执行以下步骤：在地板表面的多个位置中的每个位置处，利用图像数据，计算地板目标相对于相应的第一或第二图像传感器的姿态；使用地板目标和第一及第二目标的经计算姿态计算地板表面上的每个位置相对于车辆的姿态；以及使用地板表面上的每个位置的经计算姿态计算车辆被支撑所在的地板平面。
[0012]根据本公开的另一方面，处理器用于使用用户界面生成用于引导用户的指令。
[0013]当结合附图考虑时，所公开主题的实施例的目的和优点将从以下描述中变得明显。此外，以下各节中讨论的不同配置可以以不同的顺序或彼此同时执行。
附图说明
[0014]下面将参照附图详细描述本专利技术的实施例，其中类似的附图标记代表类似的元件。附图不一定按比例绘制。在适用的情况下，一些特征可以不被说明以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：固定装置；第一图像传感器，其以相对于所述固定装置的已知姿态安装在所述固定装置上，所述第一图像传感器用于查看设置在车辆上且相对于所述车辆具有已知姿态的第一目标并且用于捕获所述第一目标的图像数据；以及数据处理器，其用于执行以下步骤：使用所述图像数据计算所述第一目标的姿态；使用经计算的所述第一目标的所述姿态来计算所述第一图像传感器相对于所述车辆的姿态；以及使用经计算的所述第一图像传感器相对于所述车辆的所述姿态来生成用于以相对于所述车辆的预定姿态定位所述固定装置的指令。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器用于生成用于使用用户界面引导用户的所述指令。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述固定装置用于以相对于所述固定装置的已知姿态承载ADAS校准元件，并且所述数据处理器用于引导所述用户以相对于所述车辆的所述预定姿态定位所述ADAS校准元件。4.根据权利要求2所述的系统，包括在所述第一图像传感器的视野中设置在地板表面上的外围目标以及以相对于所述外围目标的已知姿态刚性地附接到所述外围目标的ADAS校准固定装置；其中，所述第一图像传感器用于捕获所述外围目标和所述第一目标的图像数据；并且其中，所述数据处理器用于使用所捕获的所述外围目标的所述图像数据来计算所述外围目标相对于所述第一图像传感器的姿态、使用所计算的所述第一目标的所述姿态以及所计算的所述外围目标的所述姿态来计算所述外围目标相对于所述车辆的姿态、以及使用所述用户界面使用所计算的所述外围目标相对于所述车辆的所述姿态引导所述用户以相对于所述车辆的预定姿态定位所述ADAS校准固定装置。5.根据权利要求1所述的系统，包括：第二图像传感器，其以相对于所述第一图像传感器的已知或经计算姿态安装在所述固定装置上，所述第二图像检测器用于查看设置在所述车辆上且相对于所述车辆具有已知姿态的第二目标并且用于捕获所述第二目标的图像数据，其中，所述第一图像传感器用于查看所述车辆的第一侧且所述第二图像传感器用于查看所述车辆的与所述车辆的所述第一侧相反的第二侧，以及尖端目标，其具有目标本体、从所述目标本体延伸的尖端以及位于所述目标本体的远端处的尖端点，所述尖端点具有相对于所述目标本体的已知姿态；其中，所述数据处理器用于执行以下步骤：当所述尖端目标的尖端点依次放置抵靠地板表面上的包括所述车辆的所述第一侧和所述第二侧上的接触点的多个接触点使得所述第一图像传感器查看所述尖端目标本体和所述第一目标并且所述第二图像传感器查看所述尖端目标本体和所述第二目标以分别捕获所述目标本体和所述第一目标和所述第二目标的图像数据时，使用所述图像数据计算所述尖端目标本体在所述地板表面的所述多个点中的每个点处相对于相应的所述第一或第
二图像传感器的姿态；使用所计算的所述尖端目标本体以及所述第一目标和所述第二目标的所述姿态计算所述接触点中的每个相对于所述车辆的姿态，以及使用所计算的所述接触点中的每个的所述姿态计算所述车辆支撑在其上的地板平面。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述地板表面上的所述接触点中的每个均与所述车辆的车轮相邻。7.根据权利要求2所述的系统，包括尖端目标，所述尖端目标具有目标本体、从所述目标本体延伸的尖端以及位于所述目标本体的远端处的尖端点，所述尖端点具有相对于所述目标本体的已知姿态；其中，所述数据处理器用于执行以下步骤：当所述尖端目标的所述尖端点被放置在所述车辆上的预定ADAS参考点处使得所述第一图像传感器查看所述尖端目标本体以及所述第一目标以捕获所述尖端目标本体以及所述第一目标的图像数据时，使用所述图像数据计算所述尖端目标本体相对于所述第一图像传感器的姿态；使用所计算的所述尖端目标本体的所述姿态和所计算的所述第一目标的所述姿态来计算所述ADAS参考点相对于所述第一图像传感器的姿态；以及使用所述用户界面使用所计算的所述ADAS参考点相对于所述第一图像传感器的空间关系引导所述用户以相对于所述ADAS参考点的预定姿态定位所述ADAS校准固定装置。8.根据权利要求2所述的系统，包括安装到所述固定装置并朝所述车辆延伸的指针装置，所述指针装置具有相对于所述固定装置具有已知姿态的尖端；其中，所述数据处理器用于执行以下步骤：当所述指针装置的所述尖端放置在所述车辆上的预定的ADAS参考点处使得所述第一图像传感器查看所述第一目标以捕获所述第一目标的图像数据时，使用所述图像数据计算所述第一目标相对于所述第一图像传感器的姿态；使用所计算的所述第一目标的所述姿态来计算所述ADAS参考点相对于所述第一图像传感器的姿态，以及使用所述用户界面使用所计算的所述ADAS参考点相对于所述第一图像感测器的姿态引导所述用户将所述ADAS校准固定装置定位于相对于所述ADAS参考点的预定位置处。9.根据权利要求3所述的系统，其中，所述固定装置包括可移动基部和高度可调节横杆，用于承载所述ADAS校准元件和所述第一图像传感器。10.根据权利要求2所述的系统，包括：远程外围目标，其设置在所述车辆所处于的表面上，以及ADAS校准固定装置，其以相对于所述远程外围目标的已知姿态刚性附接到所述远程外围目标；以及中继装置，其具有中继图像传感器和以相对于所述中继图像传感器的已知姿态...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：实耐宝公司，
类型：发明
国别省市：