[发明专利]车轮定位系统和方法

说明书

技术领域

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。

背景技术

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Visualiner3D（三维可视定位仪）或“V3D”，John Bean Company是实耐宝公司（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。

发明内容

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靶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从动测量头和一对主动传感测量头。从动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。主动传感测量头适合于与车辆的第二对车轮相结合地安装。各个从动测量头包括靶标，例如可由图像传感器观测到的靶标。各个主动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从动靶标的图像。该系统还包括与至少一个主动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主动传感测量头安装在车轮上时实现主动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。

按照本发明的另一个方面，用在车轮定位系统的主动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，用于在将主动传感测量头安装在车辆的车轮上时感测主动传感测量头的倾角。空间关系传感器安装在外壳中，用于测量主动传感测量头与安装在车辆的不同车轮上的另一个主动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主动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靶标的图像，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。