專利名稱：三維四輪定位儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽車維修、檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維四輪定位儀。
背景技術(shù)：
四輪定位儀主要用于檢測汽車車輪之間的相互位置和角度以確定汽車車輪定位參數(shù)，從而指導(dǎo)汽車維修機(jī)師調(diào)整車輪定位參數(shù)，以滿足汽車設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)汽車行駛的平順性、安全性，減少汽車油耗和輪胎磨損。四輪定位儀的核心測量角度為前束角(Toe)、外傾角、主銷后傾角。前束角(Toe)定義為由上方看左右兩個(gè)輪胎所成的角度，向內(nèi)為正，向外為負(fù)。前束角的功用在于補(bǔ)償輪胎因外傾角及路面阻力所導(dǎo)致向內(nèi)或向外滾動(dòng)的趨勢，確保車子的
直進(jìn)性。外傾角(Camber)定義為由車前方看輪胎中心線與垂直線所成的角度，向外為正，向內(nèi)為負(fù)。其角度的不同能改變輪胎與地面的接觸點(diǎn)及施力點(diǎn)，直接影響輪胎的附著力及磨損狀況，并改變車重在車軸上的受力分布，避免軸承產(chǎn)生異常磨損。此外，外傾角的存在可用來抵消車身荷重后，懸架系統(tǒng)機(jī)件變形及活動(dòng)面間隙所產(chǎn)生的角度變化。外傾角的存在也會(huì)影響車子的行進(jìn)方向，這正如摩托車可利用傾斜車身來轉(zhuǎn)彎。因此左右輪的外傾角必須相等，在力的平衡下不致影響車子的直進(jìn)性，再與前束角(Toe)配合，提高直進(jìn)穩(wěn)定性及避免輪胎磨損不均。如果沒有這個(gè)外傾角，滿載時(shí)車輪就會(huì)過于向內(nèi)側(cè)傾斜，從而加速輪胎偏磨和車輪軸承磨損。因此，這個(gè)參數(shù)可以延長輪胎和車輪軸承的壽命。后傾角(Caster)定義為由車側(cè)看轉(zhuǎn)向軸中心線與垂直線所成的夾角，向前為負(fù)，向后為正。后傾角的存在可使轉(zhuǎn)向軸線與路面的交會(huì)點(diǎn)在輪胎接地點(diǎn)的前方，可利用路面對輪胎的阻力讓車子保持直進(jìn)，其原理就如購物推車的前輪會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)至你施力的方向并保持直進(jìn)一般。后傾角越大車子的直進(jìn)性越好，轉(zhuǎn)向后方向盤的回復(fù)性也越好，但卻會(huì)使轉(zhuǎn)向變得沉重。隨著高速公路的大量普及，對汽車定位角的要求也越來越高，特別是前束角，廠家給出的標(biāo)準(zhǔn)范圍一般都很小，通常在±0. 17°范圍內(nèi)，有的甚至要求在±0.08°范圍內(nèi)，這就給定位儀提出了更高的要求。傳統(tǒng)的三維四輪定位儀在測量時(shí)反射靶平面與地面大致垂直，當(dāng)車輪前束角出現(xiàn)變化時(shí)，圖像點(diǎn)的坐標(biāo)變化很小，因此前束測量精度不高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種三維四輪定位儀，其反射靶平面與地面成一夾角，這樣當(dāng)車輪前束角出現(xiàn)變化時(shí)，圖像點(diǎn)的坐標(biāo)變化較大，從而達(dá)到提高四輪定位儀前束角測量精度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種三維四輪定位儀，包括數(shù)據(jù)處理裝置、電性連接于該數(shù)據(jù)處理裝置的攝像裝置、反射靶及安裝于反射靶上的固定裝置，該反射靶具有一平面，該數(shù)據(jù)處理裝置內(nèi)存儲(chǔ)有定位儀軟件測量時(shí)，所述反射靶通過固定裝置固定于汽車的車輪上，所述反射靶平面與底面成一固定夾角。所述反射靶平面與地面形成的固定夾角的角度值為50 70°。所述反射靶上安裝有一水平裝置，當(dāng)反射靶平面與地面形成的夾角的角度值等于預(yù)定角度值時(shí)，該水平裝置上的水平泡處于中間位置。所述攝像裝置監(jiān)測反射靶，并把信息傳送回?cái)?shù)據(jù)處理裝置，所述定位儀軟件根據(jù)該信息計(jì)算反射靶平面與底面夾角的角度值。所述數(shù)據(jù)處理裝置包括本體、電性連接于該本體的顯示裝置、電性連接于本體的輸入裝置及電性連接于本體的輸出裝置。所述本體為電腦主機(jī)，所述顯示裝置為顯示器，所述輸入裝置包括鍵盤及鼠標(biāo)，所述輸出裝置為打印機(jī)。所述本體上設(shè)有圖像采集器，所述攝像裝置電性連接于該圖像采集器上。所述固定裝置為輪夾。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型三維四輪定位儀通過將反射靶平面與地面之間設(shè)置一夾角，這樣當(dāng)車輪前束角出現(xiàn)變化時(shí)，攝像裝置所拍攝到的圖像點(diǎn)的坐標(biāo)變化較大，從而達(dá)到提高四輪定位儀前束角測量精度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在不增加硬件成本的前提下提高前束角測量精度。為了能更進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本實(shí)用新型的詳細(xì)說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本實(shí)用新型加以限制。
以下結(jié)合附圖，通過對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
詳細(xì)描述，將使本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其它有益效果顯而易見。附圖中，

圖1為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型三維四輪定位儀的裝置方框示意圖；圖2為通過現(xiàn)有技術(shù)測量中車輪前束角變化時(shí)對應(yīng)的圖像點(diǎn)的坐標(biāo)變化示意圖；圖3為通過本實(shí)用新型三維四輪定位儀測量中車輪前束角變化時(shí)對應(yīng)的圖像點(diǎn)的坐標(biāo)變化示意圖；圖4為本實(shí)用新型三維四輪定位儀裝置中反射靶安裝于待測量的車輪上的立體結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型所采取的技術(shù)手段及其效果，以下結(jié)合本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例及其附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。請參閱圖1至4，本實(shí)用新型提供一種三維四輪定位儀，其包括數(shù)據(jù)處理裝置、電性連接于該數(shù)據(jù)處理裝置的攝像裝置、反射靶及安裝于反射靶上的固定裝置，該反射靶具有一平面，該數(shù)據(jù)處理裝置內(nèi)存儲(chǔ)有定位儀軟件測量時(shí)，所述反射靶通過固定裝置固定于汽車的車輪上，所述反射靶平面與底面成一固定夾角。所述反射靶平面與地面形成的固定夾角的角度值為50 70°，所述固定裝置為輪夾。[0028]所述反射靶上安裝有一水平裝置，當(dāng)反射靶平面與地面形成的夾角的角度值等于預(yù)定角度值時(shí)，該水平裝置上的水平泡處于中間位置。所述攝像裝置監(jiān)測反射靶，并把信息傳送回?cái)?shù)據(jù)處理裝置，所述定位儀軟件根據(jù)該信息計(jì)算反射靶平面與底面夾角的角度值。所述數(shù)據(jù)處理裝置60包括本體600、電性連接于該本體600的顯示裝置602、電性連接于本體600的輸入裝置604及電性連接于本體600的輸出裝置606，在本實(shí)施例中，所述本體600為電腦主機(jī)，所述顯示裝置602為顯示器，所述輸入裝置604包括鍵盤及鼠標(biāo)，所述輸出裝置606為打印機(jī)。所述本體600上設(shè)有圖像采集器608，所述攝像裝置80電性連接于該圖像采集器608上，進(jìn)而將攝像裝置80所拍攝的圖像傳送給數(shù)據(jù)處理裝置60，在本實(shí)施例中，所述攝像裝置80為攝像機(jī)，其有兩臺，分別對應(yīng)兩個(gè)前輪或兩個(gè)后輪。所述本體為電腦主機(jī)，所述顯示裝置為顯示器，所述輸入裝置包括鍵盤及鼠標(biāo)，所述輸出裝置為打印機(jī)。所述本體上設(shè)有圖像采集器，所述攝像裝置電性連接于該圖像采集器上。請參閱圖2及3，當(dāng)車輪50前束角變化時(shí)，相當(dāng)于反射靶平面轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)角度，如圖中所示由A-C-B-D變化到A1-C1-B-D，相應(yīng)的攝像機(jī)中圖像由a-b-c_d變化到al-bl-c-d。從圖中可以看到，反射靶平面后仰時(shí)圖像點(diǎn)位置變化比反射靶平面垂直于地面安裝時(shí)大，相應(yīng)的測試分辨率也得到提高。
反射靶平面垂直于地面安裝時(shí)圖像位置變化a-al及c_cl像素點(diǎn)可近似為Δ ul = a* (Ι-cos ( α )) *s*f/L反射靶平面后仰時(shí)圖像位置變化a-al及c_cl像素點(diǎn)可近似為Δ u2 = b*sin ( Θ ) *tan ( a ) *s*f/L其中，α為前束角，f為攝像機(jī)鏡頭焦距，L為攝像機(jī)距反射靶距離，a為反射靶A-B長度，b為反射靶B-D長度，s為攝像機(jī)尺度因子，則，Δu2/ Aul= b*sin ( θ ) *tan ( α ) / (a* (1-cos ( a )))，若a = 300mm, b = 300mm, Θ =30。，a = 2。，則Δ u2/Δ ul 28. 66,可顯著
提高前束角測量精度。 在本實(shí)施例中，所述反射靶20上安裝有一水平裝置202，該水平裝置202可為常用的水平泡型水平裝置，反射靶平面200與地面形成的夾角Θ的角度值等于預(yù)定角度值時(shí)，該水平裝置202上的水平泡處于中間位置。在操作時(shí)，只需將水平裝置202上的水平泡調(diào)整至中間位置，即可保證反射靶平面200與地面形成的夾角Θ的角度值等于預(yù)定角度值，操作方便簡單。具體工作原理通過固定裝置40將反射靶20安裝于汽車的車輪50上，并使得反射靶40的發(fā)射平面200與地面形成一固定Θ角，該Θ角的角度值為50至70°，且可以通過攝像裝置80進(jìn)行監(jiān)控及調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完成后進(jìn)行測量并記錄測量結(jié)果。這樣當(dāng)車輪前束角出現(xiàn)變化時(shí)，攝像裝置所拍攝到的圖像點(diǎn)的坐標(biāo)變化較大，從而達(dá)到提高四輪定位儀前束角測量精度。所述通過攝像裝置80監(jiān)控反射靶20是由定位儀軟件計(jì)算反射靶平面200與地面夾角Θ的角度值，根據(jù)該角度值與預(yù)定角度值的差值調(diào)整反射靶平面200的傾斜方向，至反射靶平面200與地面夾角的角度值等于預(yù)定角度值。所述定位儀軟件計(jì)算反射靶平面與地面夾角的角度值的方法為確定坐標(biāo)系，0JAZ。為攝像機(jī)坐標(biāo)系，OAlYtlZtl為標(biāo)定坐標(biāo)系，其Zo軸與地面平行的，OXYZ為測量時(shí)反射靶世界坐標(biāo)系，則，標(biāo)定坐標(biāo)系OciXciYciZci與攝像機(jī)坐標(biāo)系OcXcYcZc有如下關(guān)系Pc0 = R0*P0+T0其中Po為標(biāo)定坐標(biāo)系OAlYtlZtl下點(diǎn)的列向量，Ro為標(biāo)定坐標(biāo)系OciXciYciZc/變換到攝像機(jī)坐標(biāo)系OcIcTc^的旋轉(zhuǎn)矩陣，To為攝像機(jī)坐標(biāo)系OcIcTc^下標(biāo)定坐標(biāo)系OciXciYciZci原點(diǎn)O。的坐標(biāo)，Pc0為攝像機(jī)坐標(biāo)系0JJJ。下點(diǎn)的列向量；貝IJ，測量時(shí)反射靶世界坐標(biāo)系OXYZ與攝像機(jī)坐標(biāo)系0εΧεΥεΖ。有如下關(guān)系Pc = R*P+T其中P為世界坐標(biāo)系OXYZ下點(diǎn)的列向量，R為世界坐標(biāo)系OXYZ變換到攝像機(jī)坐標(biāo)系0JAZ。的旋轉(zhuǎn)矩陣，T為攝像機(jī)坐標(biāo)系0JAZ。下世界坐標(biāo)系OXYZ原點(diǎn)O的坐標(biāo)；[0051 ] 設(shè)Rtlx為測量時(shí)反射靶世界坐標(biāo)系OXYZ變換到標(biāo)定坐標(biāo)系OciXciYciZci的旋轉(zhuǎn)矩陣，Ttlx為測量時(shí)反射靶世界坐標(biāo)系OXYZ變換到標(biāo)定坐標(biāo)系OciXciYciZci的平移矩陣，依據(jù)上述關(guān)系，貝U，測量時(shí)反射靶世界坐標(biāo)系OXYZ變換到標(biāo)定坐標(biāo)系OAlYtlZtl可表示如下
P0x = R0x*P+T0x= RcT1* (Pc-T0)= R;1* (R*P+T_T0)= R0_1*R*P+R0_1* (T-T0),
權(quán)利要求1.一種三維四輪定位儀，其特征在于，包括數(shù)據(jù)處理裝置、電性連接于該數(shù)據(jù)處理裝置的攝像裝置、反射靶及安裝于反射靶上的固定裝置，該反射靶具有一平面，測量時(shí)，所述反射靶通過固定裝置固定于汽車的車輪上，所述反射靶平面與底面成一固定夾角。
2.如權(quán)利要求1所述的三維四輪定位儀，其特征在于，所述反射靶平面與地面形成的固定夾角的角度值為5(Γ70°。
3.如權(quán)利要求1所述的三維四輪定位儀，其特征在于，所述反射靶上安裝有一水平裝置，當(dāng)反射靶平面與地面形成的夾角的角度值等于預(yù)定角度值時(shí)，該水平裝置上的水平泡處于中間位置。
4.如權(quán)利要求1所述的三維四輪定位儀，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括本體、電性連接于該本體的顯示裝置、電性連接于本體的輸入裝置及電性連接于本體的輸出裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的三維四輪定位儀，其特征在于，所述本體為電腦主機(jī)，所述顯示裝置為顯示器，所述輸入裝置包括鍵盤及鼠標(biāo)，所述輸出裝置為打印機(jī)。
6.如權(quán)利要求4所述的三維四輪定位儀，其特征在于，所述本體上設(shè)有圖像采集器，所述攝像裝置電性連接于該圖像采集器上。
7.如權(quán)利要求1所述的三維四輪定位儀，其特征在于，所述固定裝置為輪夾。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種三維四輪定位儀，包括數(shù)據(jù)處理裝置、電性連接于該數(shù)據(jù)處理裝置的攝像裝置、反射靶及安裝于反射靶上的固定裝置，該反射靶具有一平面，該數(shù)據(jù)處理裝置內(nèi)存儲(chǔ)有定位儀軟件測量時(shí)，所述反射靶通過固定裝置固定于汽車的車輪上，所述反射靶平面與底面成一固定夾角。通過將反射靶平面與地面之間設(shè)置一夾角，這樣當(dāng)車輪前束角出現(xiàn)變化時(shí)，攝像裝置所拍攝到的圖像點(diǎn)的坐標(biāo)變化較大，從而達(dá)到提高四輪定位儀前束角測量精度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在不增加硬件成本的前提下提高前束角測量精度。
文檔編號G01M17/013GK202869829SQ201220317608
公開日2013年4月10日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者劉均, 呂光俊, 王青偉 申請人:深圳市元征科技股份有限公司