车轮定位系统和方法技术方案

一种混合车轮定位系统和方法使用用于第一对车轮(例如前轮) 的无源靶标和用于另一对车轮(例如后轮)的有源传感测量头。有源 传感测量头将用于采集靶标图像的图像传感器与用于感测有源传感 测量头之间的关系的至少一个空间关系传感器结合起来。有源传感测 量头之一或二者可以包括倾斜计之类的装置，用于感测各个传感测量 头的一个或多个倾角。可以将来自于有源传感测量头的数据发送到主 计算机来进行处理，以得出一项或多项车辆测量结果，例如，车轮定 位应用中要用到的参数的测量结果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本主题涉及利用基于图像处理的定位技术和一项或多项其它定 位技术的组合来实现车轮定位的技术和设备。
技术介绍
当前普遍使用的车轮定位系统使用附在车轮上的传感器或测量 头来测量车轮和悬挂的各种不同角度。将这些角度传送给主机系统， 在主机系统中，在车辆定位角度的计算中使用这些角度。在标准的常 规定位仪构造中，在车轮上附有四个定位测量头。各个传感器头包括 两个水平或束角测量传感器和两个垂直或外倾角/前后俯仰传感器。 各个传感器测量头还包含支持全体传感器数据获取以及与定位仪控 制台通信的电子电路，本地用户输入端，和用于状态反馈、诊断和校 准支持的本地显示器。必须准备四套构成各个测量头的四个传感器和 电子电路以及机械外壳，因为每个轮子要有一套。近年来，在某些店铺中已经用上了计算机辅助的三维(3D)机 器视觉定位系统来定位汽车车轮。在这样的系统中， 一个或多个摄像 机观测附在车轮上的靶标(target)，并且定位系统中的计算机对靶 标的图像进行分析，以确定车轮的位置并且根据车轮位置数据确定车 轮的定位。该计算机典型地根据通过图像数据的处理获得的计算结果 指导操作者正确地调整车轮来实现精确定位。这种图像处理型的车轮定位系统或定位仪有时称为"3D定位仪"。使用这样的图像处理的车 轮定位仪的例子是可通过商业手段从John Bean Company (阿肯色州 康威市)得到的Visualiner 3D (三维可视定位仪)或"V3D" ， John Bean Company是实ft"宝公司 (Snap-on Incorporated ) 的分公司。具有直接安装在车轮上的传感器的常规非视觉定位系统正在变 成大路货。由于竞争激烈并且图像处理型的、没有安装在车轮上的传感器的定位系统得到了广泛认可，常规系统的市场价位持续走低。主 流传统定位系统依旧需要很高的精度和既定功能集，然而成本较低的 技术和制造工艺更受欢迎。不幸地是，这些进步可能仍然仅仅实现了 依靠增加成本达到的改良。期望得到的是使用既降低了成本又保持精 度和功能不变的新式轮装传感器测量头的系统。
技术实现思路
本文的教导通过将图像处理定位仪型的用于一个或多个带有摄 像机成像设备的测量头的耙标与其它车轮测量头中的位置/取向传感 器相结合而改善了传统定位系统。例如，车轮定位系统可以包括一对无源测量头和一对有源传感 测量头。无源测量头适合于与要通过车轮定位系统的操作进行测量的 第一对车轮相结合地安装。有源传感测量头适合于与车辆的第二对车 轮相结合地安装。各个无源测量头包括靶标，例如可由图像传感器观 测到的靶标。各个有源传感测量头包括用于产生图像数据的图像传感 器，在各个测量头都安装到了车辆的各车轮上或与车辆的各车轮相结 合地安装时，所产生的图像数据应该包括无源靶标的图像。该系统还 包括与至少一个有源传感测量头相关联的空间关系传感器。空间关系 传感器能够在将这些有源传感测量头安装在车轮上时实现有源传感 测量头之间的空间关系的测量。该系统还包括计算机。该计算机处理 与靶标的观测有关的图像数据以及来自至少一个空间关系传感器的 位置数据。该数据处理能够实现车辆的至少一项测量结果的计算。按照本专利技术的另一个方面，用在车轮定位系统的有源传感测量 头包括用于安装在要通过车轮定位系统的操作进行测量的车轮上的 外壳和安装在该外壳中的图像传感器。该图像传感器产生图像数据。 在测量操作中，图像数据典型地包括与车辆的另一个车轮相结合的靶 标的图像。传感测量头还包括安装在外壳中的至少一个斜度传感器， 用于在将有源传感测量头安装在车辆的车轮上时感测有源传感测量 头的倾角。空间关系传感器安装在外壳中，用于测量有源传感测量头 与安装在车辆的不同车轮上的另一个有源传感测量头之间的空间关系。通信接口使得反映了图像数据、所感测的倾角和由横跨位置传感 器测得的位置关系的数据能够从有源传感测量头传送到车轮定位系 统的主计算机。一种采取至少一种按照本文讲授的原理的车辆测量的方法涉及 利用与车辆的第二车轮相结合地安装的第一测量头中的图像传感器来采集与车辆的第一车轮相结合的耙标的图像，以产生第一图像数 据。与车辆的第三车轮相结合的靶标的图像是利用与车辆的第四车轮 相结合地安装的第二测量头中的图像传感器来采集的，以产生第二图 像数据；该方法此外还需要测量第一测量头和第二测量头之间的空间 关系。对第一图像数据和第二图像数据以及空间关系测量结果进行处 理，以计算车辆的至少一个测量结果。将会在接下来的说明中给出部分额外的优点和新颖特征，并且 一部分优点和新颖特征对于仔细阅读了下文和附图的本领域技术人 员而言是显而易见的，或者可以通过生产或操作这些例子来领会。本 文的教导的优点可以通过实践或使用所附权利要求中具体指出的方 法、手段和组合来实现和获得。附图说明附图描绘了按照本文教导的一个或多个实现方式，仅仅作为实 例，而非作为限制。在这些附图中，相同的附图标记指代相同的或类似的元件。图1以示意图方式图解说明耙标和有源传感测量头相对于车轮 的第一种布局。图1A和图1B图解说明了可以用在无源测量头上的各种不同类 型的靶标。图2是混合车轮定位系统的功能框图，它的元件安装在受检车 辆的车轮上(不过为了简明，省略了车辆的其它一些元件)。图3是该系统的某些安装在车轮上的部件的侧视图，其中有源 传感器测量头之一以局部横截面详细视图的方式示出。图4是解释摄像机轴线与测得重力向量的前后俯仰平面之间的9关系时使用的有源传感器测量头之一的侧视图。图5是解释摄像机与测得重力向量的外倾角平面之间的关系时使用的有源传感器测量头之一的后视图。图6是有源传感器测量头之一的部件的功能框图。图7以示意图方式图解说明了靶标和有源传感测量头相对于车轮的另一种布局，在这种情况中，使用额外的靶标和图像感测来测量有源测量头之间的空间关系。图8是图7的系统的一些安装在车轮上的部件的侧视图，其中有源传感器测量头之一以局部横截面详细视图的方式示出，总体上类似于图3;但是其中空间关系传感器采用另一台摄像机。图9是图7中的详细视图示出的有源传感器测量头的部件的功能框图。图10到图18以示意图方式图解说明了一系列的可选布局，这 些可选布局具有与车轮的不同组合相关联的各种不同的测量头/靶标 并且使用各种不同的构造或设备来进行空间关系感测。具体实施例方式在下文的详细介绍中，以举例的方式给出了大量具体细节，为 的是提供相关教导的透彻理解。不过，对于本领域技术人员而言，有 一点应该是显而易见的，本文的教导无需这些细节即可实践。在其它 范例中，公知的方法、过程、零部件和电路是不涉及细节地以相对较 高的层次介绍的，为的是避免不必要地混淆本文教导的要点。各个附图中示出的例子给出了成本相对较低的定位系统。这些 示范性系统本质上是"混合的"，因为它们将图像处理的要点与一项或 多项其它类型的测量技术结合了起来。这样的混合系统对于受测车辆 的两个车轮使用可见靶标，例如无源测量头上的靶标，并且该系统在 附在车辆的另外两个车轮上的有源传感测量头中使用光学成像传感 器(例如摄像机)和其它定位传感器的组合。无源测量头比传统定位 系统中使用的测量头制造起来明显便宜得多。有源传感测量头的成本 一般来说可以与传统车轮定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车轮定位系统，包括：　一对无源测量头，各个无源测量头包括靶标，该对无源测量头用于与要通过车轮定位系统的操作来测量的车辆的第一对车轮相结合地安装；　一对有源传感测量头，用于与车辆的第二对车轮相结合地安装，各个单个有源传感测量头 包括图像传感器，所述图像传感器用于产生包括靶标之一的图像的表达的图像数据；　空间关系传感器，该空间关系传感器与至少一个有源传感测量头相结合，用于在将有源传感测量头安装在车辆的车轮上时测量有源传感测量头之间的关系；和　计算机，用于 处理与靶标的观察有关的图像数据和来自于空间关系传感器的关系数据，以计算车辆的至少一个测量结果。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·W·罗杰斯，
申请(专利权)人：斯耐普昂公司，
类型：发明
国别省市：US