[发明专利]车轮定位系统的校准和操作

说明书

技术领域

本发明涉及汽车服务系统，例如车轮定位系统。本发明特别适用于采用 基于图像处理的定位技术和一种或多种其它定位技术的组合的车轮定位系统。

背景技术

目前传统的车轮定位系统采用与车辆的车轮连接的传感器或感测头，来 测量车轮和悬挂系统的各种角度。上述角度被传达至主机系统，在主机系统它们 被用于计算车辆定位角度。在标准的传统定位器设置中，四个定位头被连接至车 辆的车轮上。每个感测头包括两个水平或束角测量传感器，和两个垂直或外倾角/ 纵倾角传感器。每个感测头还包括电子器件，以便支持总体传感器数据采集，以 及与定位器控制台、本地用户输入和本地显示进行通信，用于获取状态反馈、诊 断和校准支持。构成每个感测头的四个传感器和电子器件以及机械外壳有必要重 复四次，因为每个车轮需要一个。

近年来，在一些店(工厂)中利用计算机辅助的三维(3D)机器视觉定 位系统对机动车的车轮进行定位。在所述系统中，一个或多个摄像机(照相机) 观察与车轮连接的目标，而定位系统中的计算机分析目标的图像，以确定车轮位 置和车轮根据车轮位置数据的定位。计算机通常根据从处理图像数据所获得的计 算结果来引导操作者正确调整车轮，以便精确定位。这种图像处理类型的车轮定 位系统或定位器有时被称作″3D定位器″。采用所述图像处理的车轮定位器的一个 示例是Visualiner 3D或″V3D″，它可从John Bean Company ofConway，Ark购买， 该公司是Snap-on Incorporated的分公司。

另外，机器视觉车轮定位系统可以包括一对被动头和一对主动感测头。 被动头被用于安装在要测量的第一对车轮上，而主动感测头被用于安装在第二对 车轮上。每个被动头包括一目标；而每个主动感测头包括重力计，用于测量后倾 角和外倾角，和图像传感器，用于产生图像数据，所述图像数据包括被动头之一 的目标的图像，此时各个头安装在相应的车轮上。系统还包括与至少一个主动感 测头相联系的空间关系传感器，以便当主动感测头安装在车轮上时能够测量主动 感测头之间的空间关系。系统还包括计算机，它用于处理与观察的目标相关的图 像数据，以及来自空间关系传感器的位置数据，以便计算车辆的至少一个测量值。

传统车载传感器的车轮定位系统利用公知的校准固定装置可以简单地 进行校准，其中所述固定装置包括直杆和精确水平仪。3D机器视觉车轮定位系统 还可以利用公知的技术进行校准，所述公知技术例如，披露于授予Jackson等人的 美国专利号5,809,658。用于上述类型定位器的测量算法也是公知的。

需要一种方法，它能够方便和有效地校准使用3D机器视觉和传统测量 技术的组合的定位测量系统。还需要用于所述定位系统的测量技术。

发明内容

本发明为利用3D机器视觉和传统传感器的组合的定位系统提供了校准 技术，其中校准技术方便地实施于利用传统校准固定装置的领域。本发明还提供 了用于所述系统的定位方法。

根据本发明，前述和其它优点在某种程度上通过校准车轮定位系统的传 感器单元(sensor pod)的方法实现，所述传感器单元包括可旋转安装在心轴上的外 壳，和外壳中的图像传感器，具有沿基本垂直于心轴的旋转轴的方向定向的观测 轴，用于对固定至一对象(例如车轮)的目标进行成像。所述方法包括通过单元 心轴将单元安装在固定装置上，使得单元心轴是静止的；和对目标进行定位，以 便用单元图像传感器对目标进行成像。转动所述单元，使得它的图像传感器获得 目标在至少两个旋转位置上的图像，并且目标在所述至少两个旋转位置的图像被 处理，以确定相对于图像传感器的心轴的旋转轴线的位置。

根据本发明的另一方面，一种对机动车车轮进行定位的方法包括将目标 连接至车辆的第一轮轴的每个车轮，和将传感器单元连接至车辆的第二轮轴的每 个车轮，每个传感器单元上安装有图像传感器，用于对相应的一个目标进行成像。 转动第一轮轴的每个车轮而同时第二轮轴的车轮保持静止，以便图像传感器获得 它们相应的目标在至少两个旋转位置上的图像。对每个目标在至少两个旋转位置 上的图像进行处理，以确定第一轮轴的每个车轮的旋转轴线的方向。

本发明的其它优点和其它特征部分会在随后的说明中进行陈述，而部分 会在本领域技术人员对下文进行查验或通过实施本发明后变得显而易见。本发明 的优点可以如所附权利要求书中具体指出的那样实现和获得。