專利名稱：檢查車輛姿態(tài)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢查車輛姿態(tài)的裝置和方法。重要的是周期性地檢查車輛姿態(tài)，以保證較好的車輛行駛性能和最好的駕駛舒適度。實際上，車輛行駛性能取決于車輛對路面的附著度，而這主要是兩個因素在起作 用車輪與路面的接觸面積，和車輪漂移，這兩個因素都取決于車架和懸架的幾何尺寸。設 置有懸架的框架的幾何尺寸由特征姿態(tài)參數(shù)確定，這些姿態(tài)參數(shù)包括輪的特征角、軸距和 輪距寬度以及如懸架長度的其他參數(shù)。這些參數(shù)的校正值由車輛制造商確定并一般根據(jù)車 輛的類型和型號而有所不同。檢查車輛姿態(tài)意味著周期性地測量以上特征參數(shù)的真實值，以便如果有需求能改 變值和恢復正確值。
背景技術(shù)：
用來檢查姿態(tài)的裝置因此基于合適的測量系統(tǒng)，該測量系統(tǒng)測量特征姿態(tài)參數(shù)所 依賴的值。然后，測量值被傳送到處理器，該處理器使用公知的數(shù)學/幾何算法來計算輪的 特征角，以及如需要還計算其他姿態(tài)參數(shù)，并將它們與存儲在其存儲器中的與其所進行工 作的車輛型號相關(guān)的正確值作比較，并最終計算將值恢復為允許值所必需的校正值，將校 正值顯示在監(jiān)視器上，并且如果有需要還打印出紙件。目前使用的檢測系統(tǒng)可分成兩種類型其中一種是通過與車輪的直接接觸實現(xiàn)測 量，另一種是無需與車輪直接接觸實現(xiàn)測量。屬于第一種類型的檢測系統(tǒng)一般包括多個操作頭，每個操作頭可附接在車輛的相 關(guān)輪，并設置有適當?shù)臋C械或電子角度傳感器，其檢測輪的位置和方向。由操作頭檢測到的 數(shù)據(jù)可通過線纜或無線系統(tǒng)傳送到處理器，例如通過無線電或通過紅外光。在屬于第二類型的檢測系統(tǒng)中，操作頭由一般為光電型的測量儀器替代，基于獲 得和隨后處理由一個或多個攝影機追蹤的輪的圖象。在由攝影機拍攝的圖像中，光電測量儀器檢測與輪相關(guān)聯(lián)的合適目標的位置，其 檢測方式使得確定在安裝于測量儀器中的預定參考框架中輪的轉(zhuǎn)動軸線或平面的方程式。該目標可適當?shù)爻尚螢槲锢眢w，在執(zhí)行測量前固定到車輛的輪，或可它們可通過 將激光或結(jié)構(gòu)光束投射到車輛的輪上而產(chǎn)生，所述光束可引起簡單的發(fā)光線，其徑向穿過 車輪，或具有更復雜和適當編碼的圖。還存在光電型測量儀器，其不使用任何類型的編碼對象，因為在由攝影機追蹤到 的圖像中，它們識別實際在輪自身上的線的位置，例如輪緣與輪胎之間的分隔邊界。在相同 申請人:的申請?zhí)枮镋P0895056的歐洲專利申請中描述了這種類型的儀器。不管使用何種檢測技術(shù)，光電型測量儀器通常安裝在適當?shù)墓潭ńY(jié)構(gòu)上，它們從 所述結(jié)構(gòu)對與車輛的輪相關(guān)聯(lián)的對象進行定位，或可替代地，它們安裝在可如操作者所期 望進行移動和定位的便攜式結(jié)構(gòu)上，以便使測量儀器位于與將要測量的車輛的輪相關(guān)的適當位置上。中間的技術(shù)方案也是公知的，其中可移動的測量儀器安裝在固定結(jié)構(gòu)上，以便它 們的相對位置能基于將要測量的車輛的尺寸改變。例如，在上述申請?zhí)枮镋P895056的歐洲 專利申請中，測量儀器滑動地安裝在車輛升降平臺上。但是目前使用的上面簡要闡述的技術(shù)方案都具有缺陷。特別地，固定和半固定結(jié)構(gòu)具有體積大的缺陷，并且在車間內(nèi)需要相對大的區(qū)域 來專門用于調(diào)整車輛姿態(tài)。另一方面，可移動結(jié)構(gòu)還具有這樣的缺陷，即在執(zhí)行測量前它們必須由操作者適 當定位在車輛周圍，而這可能會有定位錯誤并增加工作時間，而且當操作完成后可移動結(jié) 構(gòu)還必須貯藏起來。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在簡單、合理和相對經(jīng)濟的技術(shù)方案的范圍中避免現(xiàn)有技術(shù)中的 上述缺陷。這一目的通過在本發(fā)明獨立權(quán)利要求中公開的特征來實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求描述了 本發(fā)明優(yōu)選和/或特別有利的方面。特別地，本發(fā)明提供了一種用于檢查車輛姿態(tài)的裝置，包括至少一個測量儀器，其 測量至少一個特征姿態(tài)參數(shù)，其中測量儀器安裝在自推進單元上，其自動地在路面移動，以 使得沿著可變軌跡行進。由于這種技術(shù)方案，在相關(guān)自推進單元上的測量儀器僅當測量操作實際在車輛上 執(zhí)行時才占據(jù)車間中的測量區(qū)域。此外，在適當?shù)拈_始操作命令之后，測量儀器能夠自動移動在測量區(qū)域中尋找車 輛，在執(zhí)行測量前將它們相對于車輛的輪合適地定位，在這之后，在操作的最后，它們能自 動返回到初始位置，而無需操作者干涉。這顯著地減少了用于檢查和調(diào)整車輛姿態(tài)所需的時間。此外，防止了測量儀器在 測量操作結(jié)束后由于任何原因(例如操作者的遺忘)而仍舊處于測量區(qū)域中，而在那里它 們將在意外撞擊的情況下暴露于可能性的損壞。本發(fā)明進一步提供一種用于檢查車輛姿態(tài)的相應方法，其中包括在自推進單元上 安裝至少一個測量儀器以測量車輛姿態(tài)的至少一個特征參數(shù)，該自推進單元能夠自動在路 面上移動，從而沿著可變軌跡行進，且通過自動驅(qū)動系統(tǒng)引導自推進單元的移動，由此將測 量儀器定位在相對于待測量車輛的至少一個工作位置上。


本發(fā)明進一步的特征和優(yōu)點將結(jié)合附圖在下面作為非限制性示例提供的描述中 更加清楚。圖1是根據(jù)本發(fā)明的對準裝置的示意圖。圖2是圖1中裝置的自推進單元的示意性透視圖。圖3和4是圖1中裝置從上方觀察的兩個視圖，其示出了操作過程中兩個不同的 時刻。
5
圖5是測量儀器的精細定位階段的詳細視圖。圖6、7和8示出了自推進單元定位階段的三個可替代方案。圖9是根據(jù)可替代構(gòu)造的裝置1從上方觀察到的視圖。
具體實施例方式附圖中示出了用于調(diào)整例如轎車、卡車等自推進車輛100的姿態(tài)的對準裝置1。車輛100示意性地包括四個輪102聯(lián)接到其上的框架101，前輪為轉(zhuǎn)向輪。對準裝置1包括四個自推進單元2，所述自推進單元2能夠自動在地面上(例如在 車間的地面上)移動自推進，且能在平面XY的所有方向上沿著可變的軌道行進。優(yōu)選地，自推進單元2不但能夠直線移動以及轉(zhuǎn)彎，還能夠繞其豎直軸線轉(zhuǎn)動同 時保持在地面上的相同位置上基本不移動。在圖示的示例中，每個自推進單元2包括設置有安放在地面上的四個輪的框架 20，其中一對前輪21具有固定的轉(zhuǎn)動軸線，且一對后輪22圍繞位于該對后輪22中間的豎 直軸線成對樞轉(zhuǎn)。前輪21聯(lián)接到電驅(qū)動馬達23，而后輪22聯(lián)接到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)未 示出，因為其為常見類型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電驅(qū)動馬達23和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)均安裝在框架20上，在那 里它們連接到電子控制單元24，該電子控制單元24引導自推進單元2在地面上所有可能的 方向上的移動。明顯地，在不會由此而脫離本發(fā)明的范圍的情況下，自推進單元2可以展示出與 上述完全不同的構(gòu)造形式。例如，它們中的每個可具有不同數(shù)量的從動輪和/或轉(zhuǎn)向輪，所 述從動輪和/或轉(zhuǎn)向輪進一步可以不同的構(gòu)造布置在底盤上，例如，從而根據(jù)特定的項目 規(guī)格在特定的運動下獲得比其他構(gòu)造更大的精確度。在每個自推進單元2上安裝有測量儀器，測量儀器其整體由附圖標記3來表示，其 直接測量車輛100的輪102的幾何數(shù)據(jù)，特征姿態(tài)參數(shù)取決于這些數(shù)據(jù)。測量儀器3聯(lián)接到自推進單元2的引導柱25，測量儀器3在該引導柱25能夠在豎 直方向上滑動地移動，因此改變其相對于地面的高度。測量儀器3的該豎直移動通過使用 可直接由電子控制單元24控制的常見驅(qū)動裝置(未示出)來實現(xiàn)。引導柱25又轉(zhuǎn)動地安裝在自推進單元2的框架20上，其安裝方式使得其繞自身 轉(zhuǎn)動并同時使測量儀器3繞豎直軸線轉(zhuǎn)動。引導柱25的轉(zhuǎn)動通過使用也直接由電子控制 單元24控制的常見驅(qū)動裝置(未示出)來實現(xiàn)。如果需要，測量儀器3可設置有在自推進單元2上的進一步的自由度，特別是還可 以在水平方向上移動，以便能夠以比僅使用自推進單元2在地面上自推進的移動而可能得 到的更大的精確度進行定位。根據(jù)本發(fā)明，測量儀器3可以是已知的任意類型，但其優(yōu)選為這樣一種類型，其測 量輪102的上述幾何數(shù)據(jù)而不與輪102直接物理接觸。在所示實施方式中，測量儀器3包括激光或結(jié)構(gòu)光的投射器31、電子單元32和一 對為立體構(gòu)造的攝影機30，所述一對攝影機30彼此間隔以便能從不同的角度觀測到車輛 100的輪102，所述電子單元32用于處理由攝影機30觀測到的圖像。特別地，攝影機30均位于距離地面相同的高度處，且束縛于水平支撐橫桿33的端 部，該水平支撐橫桿33在中心結(jié)合到自推進單元2的引導柱25。光投射器31安裝在支撐
6橫桿33的中心處，且將兩束相互平行的光投射到輪102的外側(cè)壁上，該兩束光沿直徑方向 與車輪相交，因此在輪胎的側(cè)面上形成四個等角間隔開的發(fā)光軌跡標記。攝影機30可以是黑白或彩色攝影機，并使用CXD(電荷耦合裝置)或CMOS (互補 型金屬氧化物半導體)傳感器。攝影機30使用目前在領(lǐng)域中廣泛應用的且被認為可靠的 公知技術(shù)來校準。攝影機30可設置有固定光學系統(tǒng)，或設置有可變光學系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)圖像的一個或 多個光學特征，例如如視野、縮放、聚焦、焦距、光軸位置、光圈或景深。特別地，可變光學系統(tǒng)可包括移動透鏡的系統(tǒng)，所述移動透鏡通過適當?shù)臋C械致 動器移動，或該可變光學系統(tǒng)可包括現(xiàn)代化的“流體透鏡”系統(tǒng)，其特征是通過使用在兩種 不融和的流體之間的界面區(qū)域作為透鏡來聚焦光。這些流體中的一個典型地為導電水溶 液，而另一種流體為不導電的油。流體容納在具有透明端部的管道中。管道的側(cè)壁以及其 兩個端部之一在內(nèi)部涂覆有與水溶液不相融的疏水涂層，以便在管道的相對端部形成半球 形的流體塊。形成在水溶液與油之間的彎曲的分界面聚焦光，其方式與球面透鏡將聚集光 的方式相同。流體透鏡的形狀可通過沿管道的疏水涂層應用電場、以便引起流體的表面張力的 變化來進行調(diào)整。作為該表面張力變化的結(jié)果，水溶液傾向于弄濕管道的側(cè)表面，因而改變 兩種流體之間的分界面的曲率半徑，并由此改變透鏡的焦距。通過增加所應用的電場，最初 凸起的分界面可被使得完全平坦或甚至變?yōu)閮?nèi)凹，因此以受控的方式將流體透鏡從會聚透 鏡轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)散透鏡，反之亦然。流體透鏡的例子已經(jīng)由在荷蘭艾恩德霍芬的飛利浦研究實 驗室開發(fā)。通過沿著公共光軸組裝兩個或更多個流體透鏡并獨立于其他透鏡地控制每個透 鏡，就能獲得大量的光學效果，其中，包括能夠獲得與使用移動透鏡的傳統(tǒng)光學系統(tǒng)的縮放 能力相類似的縮放能力。注意，選擇以立體構(gòu)造安裝兩個攝影機30，通過可能從圖像中抽取由此獲得用來 測量輪102的幾何數(shù)據(jù)的較困難和較可靠的信息的可能性而被證明是有效的。但是這不排 除根據(jù)測量儀器3所要求的精確度，將測量儀器3僅設置有一個攝影機30，或可替換地設置 有三個或更多個攝影機30。相似地，測量儀器3可設置有多個投射器31，該多個投射器31 又投射更復雜且適當編碼的發(fā)光圖案。測量儀器3優(yōu)選由安裝在自推進單元2上的可充電電池4供電，該自推進電池4 還為電動馬達23、電子控制單元24和所有聯(lián)接到自推進單元2的其他電力供電功能裝置供
果 對準裝置1包括中央處理單元5，例如個人電腦，其容納在布置在車間內(nèi)固定位置 上的箱體52內(nèi)，并一般包括至少一個處理器50，至少一個大容量存儲器單元51聯(lián)接到該至 少一個處理器50。在大容量存儲器單元51中，存儲有包含有關(guān)車輛的有用信息的數(shù)據(jù)庫，特別是對 準裝置1能處理的每種類型和型號的車輛的特征姿態(tài)值的校正值。作為非限制性的例子，姿態(tài)的特征參數(shù)可包括左、右和總前會聚度，左、右和總后 會聚度，左和右前外傾角，左和右后外傾角，左右入射角，左右內(nèi)傾角，前后退縮角，推進角， 前輪距，后輪距，右側(cè)軸距，左側(cè)軸距，輪距差。中央處理單元5與對準裝置1的所有自推進單元2的電子控制單元24通信，并與安裝在自推進單元2上的測量儀器3的處理單元32通信。優(yōu)選地，通過允許無線數(shù)據(jù)傳送的通信系統(tǒng)6來獲得通信，例如通過無線電或紅 外光。在本發(fā)明可能的可替代版本中，每個測量儀器3的處理單元32可連接到或直接集 成到相關(guān)自推進單元2的電子控制單元24。在這種情況下，中央處理單元5可僅僅連接到 電子控制單元24。中央處理單元5還連接到顯示器7，并可能還連接到打印機(未示出)，以便向操 作者提供所進行的處理的結(jié)果。對準裝置1進一步包括空間定位裝置，所述空間定位裝置不斷地監(jiān)測測量儀器3 在進行測量操作的操作空間A內(nèi)的位置和方向。在圖示的示例中，空間定位裝置包括單個光電傳感器8，該單個光電傳感器8例如 包括立體構(gòu)造的一個攝影機或一對攝影機，其中傳感器8連接到中央處理單元5并安裝在 操作空間A的區(qū)域內(nèi)，例如安裝在車間的天花板上，從那里該傳感器8可以觀測到安裝在自 推進單元2上的所有測量儀器3。光電傳感器8聯(lián)接到相應的電子處理單元80，所述電子處理單元8在由攝影機觀 測到的圖像中檢測適當編碼的對象81的位置和方向，所述對象81中的每個安裝到相應的 測量儀器3上。這樣檢測到的信息被傳送到中央處理單元5，所述中央處理單元5通過公知的數(shù) 學幾何算法計算每個對象81并從而計算每個測量儀器3在操作空間A中的固定XYZ參照 框架下的空間坐標。在本發(fā)明的上下文中，以上描述的空間定位裝置可由使用不同定位技術(shù)的可替代 系統(tǒng)代替，并且可從其他技術(shù)領(lǐng)域中借用，其他技術(shù)領(lǐng)域例如如機器人技術(shù)和工業(yè)自動化 技術(shù)。僅僅通過例子，可使用利用無線電同步的定位裝置。例如，在每個測量儀器3上可 安裝接收器，該接收器接收由布置在操作空間A中的固定位置上的相關(guān)發(fā)射器發(fā)出的無線 電信號。接收器可包括一對設置有一致的圓形運動的高度定向天線，和精確地計算發(fā)射器 相對于參考框架的位置的處理單元，其穩(wěn)固地安置在測量儀器3上。然后，收集到的數(shù)據(jù)可 被傳送到中央處理單元5，中央處理單元5基于無線電發(fā)射器的已知位置可容易地計算出 測量儀器3在操作空間A中的精確坐標。另一個替代方案可以是在每個測量儀器3上安裝與中央處理單元5通信的回轉(zhuǎn)儀 和加速/傾斜計。這樣，從測量儀器3的精確得知的位置開始，中央處理單元5可集成在測 量儀器3的移位過程中由回轉(zhuǎn)儀提供的信號，從而確定相對于初始位置的移動向量。測量 儀器3的轉(zhuǎn)動同樣可從由傾斜計測量到的角度的變化獲得。自然地，由回轉(zhuǎn)儀提高的信號與由加速/傾斜計提供的信號的集成可直接由安裝 在每個自推進單元2上的電子單元32執(zhí)行。不管選擇的是何種空間定位裝置，優(yōu)選的是界定具有測量儀器3的自推進單元2 能夠在其中自動移動的合適的操作空間A，以便改善系統(tǒng)的可靠性。這種界定可通過在每個 自推進單元2上安裝光學傳感器(未示出)來實現(xiàn)，所述光學傳感器識別周界標記，所述周界標記以使得自推進單元不會與界限相交的方式界定操作空間A。這些周界標記可以是應 用于地面的適當?shù)恼掣綐擞洠蛘呤瞧叫杏诘孛娌⑽挥谧酝七M單元2的光學傳感器可識別 的高度處的激光光束。在一個變型中，周界標記可以是直接插入到地面中或應用于地面以界定操作空間 A的磁體。在這種情況下，磁性傳感器將安裝在每個自推進單元2以不斷地監(jiān)測這些磁體的 位置，由此控制自推進單元2的移動以便其不會超出預定的周界?？商娲?，由于中央處理單元5不斷地獲知測量儀器3在空間中的位置，中央處理 單元5本身可界定操作空間A并防止自推進單元2離開操作空間A。如圖3所示，對準裝置1進一步包括用于自推進單元2的供電電池的再充電站9， 該站布置在預定停放區(qū)域B內(nèi)，當自推進單元2不需要執(zhí)行測量操作時自推進停放在預定 停放區(qū)域B那里。優(yōu)選地，停放區(qū)域B設置在中央處理單元5附近，且再充電站9 一般包括將自推進 單元的供電電池4連接到輸電干線供電的連接裝置。電池4可在自推進單元2處于停放區(qū) 域內(nèi)時充電，或者僅在電荷水平降低到預定電荷閾值水平時充電。為了使用對準裝置1，待檢查車輛100停在操作區(qū)域A中，靠近停放在停車區(qū)域B 中的中央處理單元5和自推進單元2。當中央處理單元5接收到合適的啟動操作信號，例如通過遠程控制裝置或由操作 者操作的任何其他致動機構(gòu)，自推進單元2開始在地面上在圍繞車輛100的區(qū)域中自動移 動，以便將處于預定工作位置上的每個測量儀器3相對于車輛100的相應輪102定位(見 圖4)。工作位置一般取決于安裝在自推進單元2上的測量儀器3的類型以及其使用的檢 測系統(tǒng)。至于這里所述的測量儀器3，工作位置需要例如攝影機30位于基本上與輪102的 轉(zhuǎn)動軸線相同的高度上，布置在相對側(cè)，并與轉(zhuǎn)動軸線等距，沿著平行于輪102側(cè)面的方向 往復對準，使得投射器31基本上與輪102的中心對準。明顯地，測量儀器3的這種定位不僅通過自推進單元2在地面上的移動實現(xiàn)，而且 也依靠測量儀器3在相關(guān)自推進單元2上的豎向移動和轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)。特別地，每個測量儀器3優(yōu)選在兩個連續(xù)的階段中被相對于車輛100從靜止位置 引導到工作位置，所述兩個階段是自推進單元2的初步定為階段和隨后的測量儀器3到達 確定工作位置的精細定位階段。初步定位階段可以多種不同的形式進行。在這些形式中的一個中，待檢查車輛100首先停放在操作空間A中的預定停放位 置，例如停放在車輛升降臺上。當開始操作信號被給出時，中央處理單元5命令每個自推進單元2沿著對于所有 類型和型號的車輛都相同的預定軌跡，以便使自推進單元2基本停放在相應的輪102的前 方，處于中間位置，從該中間位置認為測量儀器3的兩個攝影機30都能觀測輪(作為示例， 參見圖3和4)。施加在每個自推進單元2上的軌跡可在對準裝置1的安裝過程中存儲在中 央處理單元5中，且如有需要可通過對中央單元5重新編程進行修改?？商娲?，每個自推 進單元2的軌跡可直接存儲在相關(guān)的電子單元32中，且由此通過對電子單元32重新編程
9來改變。作為替代方案，上述軌跡可直接描繪在地面上，例如使用投光器或物理標記，安裝 在自推進單元2上的光學引導系統(tǒng)可跟隨所述軌跡。在用于進行初步定位階段的可替代形式中，操作者指示中央處理單元5，例如通過 鍵盤或在監(jiān)視器上選擇處于停放位置的車輛100的型號，這樣中央單元5可從在其存儲器 中的數(shù)據(jù)庫中獲得車輛100的尺寸和輪102的相對位置，例如軸距和輪距?；谝勋@得車輛100在操作空間A中的停放位置以及輪102的相對位置，中央單 元5命令自推進單元2沿著根據(jù)車輛100的型號而變化的軌跡行進，以便以較大的精確度 來將每個自推進單元102定位在相應的輪102前面處于中間位置，測量儀器3的兩個攝影 機30從該中間位置可觀測到指定的輪102。在解決方案的可能變化中，車輛100可被自動辨識，例如通過讀取車輛100的車 牌的輔助攝影機。以這種方式觀測到的圖像被傳送到中央處理單元5，其讀取車牌，使用其 作為在其數(shù)據(jù)庫中的搜索參數(shù)。在這種情況下，車輛100的辨識不僅將允許獲取關(guān)于車輛 100的型號的信息，還允許獲取關(guān)于所分析的具體車輛100的更詳細的信息，例如已經(jīng)進行 并存儲在中央處理單元5中的測量和/或先前調(diào)整信息。如果基于初步定位階段的結(jié)論，測量儀器3的攝影機30不能觀測到輪102，則可實 施緊急程序，由此命令自推進單元2和/或在自推進單元2上的測量儀器3移動，從而移動 攝影機30以視圖觀測到車輛的輪102。緊急移動可遵循預定的邏輯例如沿著預定方向?qū)⒆酝七M單元2移動預定的距 離，由此如果車輪102不能被觀測到，那么改變測量儀器3離地面的高度，并沿著先前方向 使自推進單元2逆行?？商娲?，緊急移動可遵循半隨機的程序。在這種情況下，使移動最優(yōu)的適當策略 是已知的，因此防止重復已經(jīng)遵循過的軌跡。最后，緊急移動可由神經(jīng)網(wǎng)絡確定從一系列設定的軌道開始，一旦輪102已經(jīng)合 適，則參數(shù)在神經(jīng)網(wǎng)絡中被更新，以便下一次的軌跡將是先前軌跡上的改進。一旦自推進單元2已經(jīng)到達中間位置，相關(guān)測量儀器3的兩個攝影機30從該中間 位置框定指定的輪102，則開始用于達到實際工作位置的精細定位階段。在精細定位階段中，首先，確定輪102在測量儀器3的局部XYZ參考框架中的空間 位置。為了獲得該信息，測量儀器3的電子單元32獲取并處理從不同角度分別由每個攝影 機30觀測到的輪102的兩個圖像。特別地，電子單元32在每個圖像中識別輪102的相同的特征線，優(yōu)選為分隔輪緣 和輪胎的邊界，或輪的外部邊緣，并估計二維圖像中該特征線的方程式。由于實際上這些線是圓形的，所以它們的方程式一般將是橢圓的方程式。為了執(zhí)行這一過程，在電子單元32中可實施使用邊緣檢測技術(shù)的算法，或使用例 如霍夫變換或主動輪廓的技術(shù)來識別圖像中的圓形或橢圓形形狀?；谳?02的特征線的方程式(這在兩個二維圖像中使用公知的三角測量算法來 確定)，電子單元32執(zhí)行三維重建，該三維重建使得可能估計相對于測量儀器3的局部XYZ 參考框架的輪102的平面的位置和/或轉(zhuǎn)動軸線的位置以及所檢測到的特征線的尺寸。在這一點上，電子單元32引導自推進單元2在地面上的移動和/或測量儀器3在自推進單元2上的移動，重復先前的階段直到輪102在局部XYZ參考框架中的位置、角度和 尺寸都采取預定值，所述預定值對應于達到工作位置的測量儀器3。注意，如果測量裝置3的攝影機30設置有可變光學系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在初步和精細 定位階段可維持在最大視野構(gòu)造，以便提供正確觀測輪102的更大的可能性。 借助于圖5，描述了測量儀器3的精細定位階段的例子，其局部參考框架的原點在 兩個攝影機30之間的中點處。最初，自推進單元2位于在粗略定位階段之后到達的中間位置(實線所示)，在該 位置輪102由測量儀器3的攝影機30框定。使用上述圖像處理技術(shù)，電子單元32識別輪 的邊緣或輪緣與輪胎之間的邊界，估計輪102相對于攝影機30的XYZ參考框架的位置。在繼續(xù)監(jiān)測輪102的軸線Q的相對位置的同時，電子單元32引導自推進單元2沿 直線移動，直到輪102的軸線鄰近測量儀器3的局部XYZ參考框架的原點；然后其命令自推 進單元2繞豎直軸線轉(zhuǎn)動，以便將攝影機30平行于輪102的側(cè)面對準；且如果有必要，其命 令測量儀器3相對于自推進單元2升高，以便使攝影機30處于與輪102的軸線相同的高度 處。在這一點上，在繼續(xù)監(jiān)測圖像中輪的邊緣的直徑或輪緣與輪胎之間的邊界的直徑 的同時，電子單元42引導自推進單元2移動以更靠近輪102，直到該直徑等于預定值，該預 定值對應于攝影機30對輪102的最佳觀測。借助于圖6，以下描述用于定位測量儀器3的可替代形式。在該形式中，在初步定位階段，當給出開始操作命令時，中央處理單元5命令自推 進單元2移動到操作空間A中的預定位置，使待檢查車輛A在該預定位置附近通過。在所 示例子中，自推進單元2成對布置，彼此相向，由此限定出使車輛100通過的走廊；相關(guān)測量 儀器3的攝影機30面向走廊的內(nèi)側(cè)。在測量儀器3在預定中間位置不移動的同時，使車輛100在走廊內(nèi)通過而不停止。當車輛100的前輪進入布置在相對于車輛100前進方向下游的自推進單元2上的 攝影機30的視野時，相關(guān)測量儀器的精細定位階段開始。在實際情況中，通過上述圖像處 理技術(shù)，測量儀器3的電子單元32監(jiān)測當車輛100前進時輪102的相對位置，并命令相關(guān) 的自推進單元2跟隨輪102，直到到達工作位置。當車輛的后輪進入相關(guān)攝影機30的視野時，精細定位階段由安裝在布置于相對 于車輛100前進方向上游的自推進單元2上的測量儀器3執(zhí)行。注意，在上述定位形式中，測量儀器3可通過與車輛100 —起移動而到達工作位 置，使得以下將描述的一些或所有測量輪102的階段可在車輛100移動的情況下進行。當所有測量儀器3在工作位置不可移動時，每個儀器3直接測量指定給其的輪102 的幾何值，特征姿態(tài)參數(shù)取決于所述幾何值。首先，投射器31投影直徑方向的光束到輪102上，以便獲得在輪胎側(cè)面上的四個 發(fā)光標記。攝影機觀測具有發(fā)光標記的輪102的圖像，并將圖像傳送到處理單元32。如果 攝影機30設置有可變光學系統(tǒng)，那么在執(zhí)行該圖像捕獲前，可調(diào)整圖像的一些光學特征， 例如焦距和縮放，以便使測量更加精確。為了防止在輪102的輪緣上的任何光反射引起測量誤差，攝影機30觀測到的圖 像最初被進行處理以辨識與輪緣和輪胎之間的邊界相應的區(qū)域，以便從隨后的處理中排除所有內(nèi)部點，并因此僅考慮在輪胎側(cè)面上將發(fā)現(xiàn)的激光標記部分。輪緣與輪胎之間邊界的 辨識可例如使用邊緣檢測技術(shù)或使用利用可識別圖像中存在的圓形或橢圓形形狀的技術(shù) (例如使用霍夫變換或主動輪廓)的算法來實現(xiàn)。 處理單元32然后執(zhí)行使用圖像和已知的三角技術(shù)的處理算法，該算法能確定相 對于與測量儀器3關(guān)聯(lián)的局部XYZ參考框架與激光標記相切的平面的方程式；該相切平面 基本上與輪102的轉(zhuǎn)動平面一致。處理算法進一步使得可能在相切平面上找到距離與輪胎 的相切點等距的點，并由此確定相對于測量儀器3的局部參考框架的輪102的轉(zhuǎn)動軸線的 方程式。注意，為了檢測輪的上述幾何數(shù)據(jù)，理論上僅將三個有角度間隔的發(fā)光標記投射 到輪胎的側(cè)面上就將是足夠的。然而，投射四個有角度間隔的發(fā)光標記能夠使處理算法更 詳細和可靠，因為如果不這樣可能會提供不完全可靠的結(jié)果，特別是在輪緣上有強烈光反 射的情況下。由每個測量儀器3檢測到的輪102的幾何數(shù)據(jù)然后被傳送到中央處理單元5，中央 處理單元5首先使用已知的數(shù)學算法以將在測量儀器3的局部XYZ參考框架中檢測到的輪 102的轉(zhuǎn)動軸線和/或平面的方程式變換為在操作空間A的總XYZ參考框架中的相應方程 式。明顯地，為了操作這些變換，中央處理單元5必須通過空間定位裝置8同時獲取所 有測量儀器3相對于總XYZ參考框架的位置和精確方向?；谠撔畔ⅲ醒胩幚韱卧?然后計算輪102的角度和其他特征參數(shù)，將它們與大 容量存儲器51中與車輛100的類型和型號相關(guān)的校正值進行比較，最后計算需要對特征姿 態(tài)參數(shù)做出的校正值從而使得它們的值將落在允許值內(nèi)，將校正值顯示在監(jiān)視器7上，并 可能還打印出紙件?；谟商幚韱卧?提供的值，姿態(tài)調(diào)整操作通過機械對準階段而結(jié)束，在該機械 對準階段中操作者手動改變車輛100的機械機構(gòu)的構(gòu)造，以便執(zhí)行必要的修正，輪102的特 征參數(shù)取決于所述構(gòu)造。當測量操作時和如果需要時的那些機械對準完成時，自推進單元2自動返回到停 放區(qū)域B，例如通過沿著早先遵循的到達工作位置的軌跡逆向返回，該軌跡可已經(jīng)適當?shù)卮?儲在中央處理單元5中。為了減少以上對準裝置1的成本，提供了兩個可替代的實施方式，如圖7和8所示。在第一個可替代方案中，對準裝置1僅包括兩個自推進單元2，其中每個設置有相 關(guān)的測量儀器3。當給出開始操作命令時，兩個自推進單元2在地面上自動移動以將相關(guān)測量儀器 3定位在相對于車輛100前輪的工作位置上，在此處執(zhí)行第一次測量。在這一點上，自推進 單元2再次移動以將測量儀器3重新定位到相對于車輛100后輪的工作位置上，在此處執(zhí) 行第二次測量。在第一次和第二次測量操作過程中收集到的幾何數(shù)據(jù)被傳送到中央處理單 元5，其計算特征姿態(tài)參數(shù)。明顯地，測量可以首先對后輪、然后對前輪進行，或首先對左輪、然后對右輪進行， 反之亦然，或者以交叉的方式對前后輪進行。
在第二個可替代方案中，對準裝置1僅包括一個自推進單元2，其設置有相關(guān)的測量儀器3。當給出開始操作命令時，自推進單元2在地面上自動移動，隨后將測量儀器3定位 到相對于車輛100的所有輪的工作位置，在那里其進行相關(guān)的測量。在這些測量操作過程 中收集到的幾何數(shù)據(jù)被傳送到中央處理單元5，其計算特征姿態(tài)參數(shù)以及將要進行的任何 必要的修正值。注意，由于根據(jù)上述任意實施方式的對準裝置1，有利的是安裝在自推進單元2上 的測量儀器3能夠?qū)Χ鄠€車輛100順次且沒有任何中斷地進行測量，從而大大減少了平均 測試時間。待檢查車輛100例如可在工作區(qū)域內(nèi)布置成一排，且自推進單元2可在每次對 輪102的測量操作結(jié)束時自推進將測量儀器從一個車輛移動到下一個車輛。這些操作還可 無需操作者直接出現(xiàn)即可進行，例如在晚上。當所有測量都結(jié)束時，操作者僅僅需要在出現(xiàn) 輪102的對準誤差時機械地調(diào)整車輛100的姿態(tài)，因此顯著節(jié)省了時間。所提供的解決方案的進一步優(yōu)點是測量可對車輛100的前輪102的不同轉(zhuǎn)向角重 復進行測量，因為自推進單元2的移動允許測量儀器3的工作位置根據(jù)輪的方向而自動變 化。注意，總結(jié)而言，作為上述描述的替代方案或作為其額外的方案，測量儀器3還可構(gòu)造為測量車輛100姿態(tài)的其他特征參數(shù)，例如框架離地高度或懸架長度。類似于以上關(guān)于輪102的描述，在這種情況下自推進單元2將在地面上移動，且測量儀器將可能移動到自推進單元2上，直到測量儀器3位于相對于待測量車輛100的部件 (例如相對于懸架)的適當工作位置。待測量車輛的部件可預先確定，或根據(jù)正在檢查的特定車輛100 —次次地選擇。在最后提到的情況中，待測量部件在準備階段選擇。圖9示出了該解決方案的例子，其參照的裝置1是結(jié)構(gòu)類似于上述用于測量輪102 的幾何數(shù)據(jù)的裝置。車輛100位于操作空間A中，在那里適當?shù)膫鞲衅?如壓力傳感器)可辨識車輛 100的存在并命令一個或多個攝影機10獲取車輛100的待測量部件位于其中的一部分的圖像。由攝影機10觀測到的圖像被傳送到中央處理單元5，其允許操作者選擇要測量的 部件并在圖像中識別所選擇的部件。當車輛100停止時，中央處理單元5命令布置在自推進單元2上的測量儀器的引 導系統(tǒng)自動移動搜尋要測量的部件，直到它們停止在相對于部件的適當工作位置。在這種情況下，自推進單元2除了移動到車輛外部之外，還自推進可能移動到其 體部下面，位于輪102之間的空間中。明顯地，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠引入對上述裝置1的大量技術(shù)和應用上的改進， 而不會由此脫離如下所要求保護的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種用于檢查車輛(100)的姿態(tài)的裝置，包括用于測量至少一個特征姿態(tài)參數(shù)的至少一個測量儀器(3)，其特征在于，所述測量儀器(3)安裝在自推進單元(2)上，所述自推進單元(2)能夠在地面上自動移動，從而能沿著可變軌跡行進。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述測量儀器(3)在不與待測量的所述車 輛(100)有任何接觸的情況下執(zhí)行測量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述測量儀器(3)包括至少一個攝影機 (30)，所述至少一個攝影機(30)能夠捕獲待測量的所述車輛(100)的至少一部分(102)的 圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述至少一個攝影機(30)聯(lián)接有可變光 學系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述可變光學系統(tǒng)包括流體透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述測量儀器(3)包括一對攝影機(30)， 所述一對攝影機(30)能夠從不同的角度觀測所述車輛(100)的一部分(102)的圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述測量儀器(3)包括光投射器(31)，所 述光投射器(31)將至少一個發(fā)光目標光束投射到待測量的所述車輛(100)的至少一部分 (102)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述測量儀器(3)聯(lián)接到第一引導裝置， 所述第一引導裝置將所述測量儀器(3)在所述自推進單元(2)上沿豎直方向移動。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述測量儀器(3)聯(lián)接到第二引導裝置， 所述第二引導裝置使所述測量儀器(3)在所述自推進單元(2)上圍繞豎直轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其包括多個測量儀器(3)，所述多個測量 儀器(3)中的每一個均安裝在相關(guān)的自推進單元(2)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其包括連接到所述測量儀器(3)的中央 處理單元(5)，以便從所述測量儀器(3)接收與在所述車輛(100)上執(zhí)行的測量相關(guān)的數(shù) 據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述自推進單元(2)設置有可再充電電 池⑷。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，其包括對所述自推進單元(2)的電池 (4)再充電的再充電站(9)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其包括空間定位系統(tǒng)(8)，所述空間定位 系統(tǒng)(8)檢測所述測量儀器(3)在操作空間(A)內(nèi)的位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其包括用于防止所述自推進單元(2)離 開預定的操作空間(A)的裝置。
16.一種用于檢查車輛(100)的姿態(tài)的方法，其特征在于，測量所述車輛(100)的至少 一個特征姿態(tài)參數(shù)的至少一個測量儀器(3)安裝在自推進單元(2)上，所述自推進單元(2) 能夠在地面上自動移動從而能沿可變軌跡行進，且所述自推進單元(2)的移動由自動引導 系統(tǒng)引導，從而使所述測量儀器(3)位于相對于待測量所述車輛(100)的至少一個工作位 置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，操縱所述自推進單元包括初步定位階段和精細定位階段，在所述初步定位階段中所述自推進單元(2)位于在操作空間(A)中的 預定中間位置，在所述精細定位階段中所述自推進單元(2)根據(jù)所述車輛(100)在所述操 作空間(A)中的相關(guān)位置而從所述中間位置移動，以便使所述測量儀器(3)位于相對于所 述車輛(100)的至少一個工作位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述初步定位階段包括從已知的初始 位置沿 預定軌跡移動所述自推進單元(2)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述精細定位階段包括檢測車輛(100) 的至少一部分(102)相對于與所述自推進單元(2)相關(guān)的局部參考框架(xyz)的位置，以 及移動所述自推進單元(2)以便所述部分(102)處于在所述局部參考框架(xyz)內(nèi)的預定 位置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述精細定位階段在待測量的所述車 輛(100)不可移動時進行。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述精細定位階段在待測量的所述車 輛(100)移動時進行。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，其包括選擇待測量的所述車輛(100)的 部件的階段。
全文摘要
公開了用于檢查車輛(100)姿態(tài)的裝置及其方法，包括用于測量至少一個特征姿態(tài)參數(shù)的至少一個測量儀器(3)，其中測量儀器(3)安裝在自推進單元(2)上，自推進單元(2)在地面上自動移動從而沿著可變軌跡行進。
文檔編號G01B21/26GK101842660SQ200880113702
公開日2010年9月22日 申請日期2008年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者雷莫·科爾吉 申請人:科希有限公司