本發(fā)明涉及汽車檢測技術領域，尤其涉及一種汽車攝像測量組件與汽車三維四輪定位方法及系統(tǒng)。

背景技術：

隨著科技的發(fā)展與進步，普通人的汽車保有量持續(xù)增加，對汽車檢測技術也相應提出了更高的要求，作為車輛檢測的一項重要內容，四輪定位參數(shù)主要包括：前束角角Toe(車輪中心線與車輛幾何中心線之間的夾角)、外傾角Camber(車輪旋轉平面與車輛縱向垂直面的夾角)、主銷內傾角SAI(在汽車橫向平面內轉向結主銷軸線與鉛軸線的夾角)及主銷后傾角Caster(在汽車縱向垂直平面內轉向結主銷軸線與鉛垂線的夾角)等。

四輪定位參數(shù)的檢測對整車的安全性與可靠性的影響舉足輕重，主銷后傾角和內傾角將直接影響到車輛的回正性、直線行駛穩(wěn)定性和高速制動時方向穩(wěn)定性、轉向輕便性；前輪的外傾角和前束角值的不合理匹配將直接影響到前輪的側滑和異常磨耗，后傾角和前束角值是否合理還將直接影響到前輪的擺振，導致車輛操縱穩(wěn)定性變壞及增加有關零部件載荷，擺振嚴重時也會影響到車輛的平順性和安全性。

現(xiàn)有技術中四輪定位參數(shù)的檢測一般是通過在汽車輪轂上安裝夾具，在夾具上安裝標定板，然后用舉升機將汽車舉到一定高度，再旋轉方向盤，通過攝像頭測試標定盤相應轉過的角度才能測出定位參數(shù)，由于測量頭在車輪的位置準確度全靠夾具保證，如果測量頭定位不準，則測得的四輪定位參數(shù)值就不準，因此夾具安裝的精度將直接影響測量的結果。而夾具結構設計要求能適用于不同材料、不同規(guī)格的輪輞，既要卡牢不變形，又要保證測量頭與車輪的同軸度，還必須進行輪輞失圓補償，且需要將汽車舉升，因而存在檢測操作十分復雜，要求高，無法實現(xiàn)快速測量，難以在汽車總裝線上得到推廣的技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種汽車攝像測量組件與汽車三維四輪定位方法及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術中在對車輛進行四輪定位參數(shù)檢測時，檢測操作過程復雜，準確度易受影響，無法實現(xiàn)快速測量，以致難以在汽車總裝線上得到推廣的技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種汽車攝像測量組件，所述汽車攝像測量組件包括相互通信連接的前后輪測量裝置和控制裝置，所述前后輪測量裝置包括至少四個攝像子裝置，所述攝像子裝置分設于預置測量區(qū)中汽車第一橫向對輪和第二橫向對輪對應區(qū)域；與第一橫向對輪對應的攝像子裝置包括用于檢測立體標志的第一相機，以及檢測第一橫向對輪的第二相機和第一類線激光器；與第二橫向對輪對應的攝像子裝置包括立體標志，以及用于檢測第二橫向對輪的第三相機和第二線激光器。

優(yōu)選地，所述汽車攝像測量組件還包括滑動軌道，所述與第二橫向對輪對應的攝像子裝置設置于滑動軌道上以沿著滑動軌道往返運動。

本發(fā)明還提供一種汽車三維四輪定位方法，汽車攝像測量組件包括相互通信連接的前后輪測量裝置，所述前后輪測量裝置包括至少四個攝像子裝置，與第一橫向對輪對應的攝像子裝置包括用于檢測立體標志的第一相機，以及檢測第一橫向對輪的第二相機和第一類線激光器；與第二橫向對輪對應的攝像子裝置包括立體標志，以及用于檢測第二橫向對輪的第三相機和第二線激光器，將第一相機作為第一類相機，第二相機與第三相機作為第二類相機，

所述汽車三維四輪定位方法包括：

當檢測到測量指令時，選取第一類相機拍攝并提取立體標志的位置信息，以獲取車輪軸距并基于車輪軸距得到各相機，相應線激光器的位置信息；

根據各相機，相應線激光器的位置信息，獲取第二類相機對應線激光器投射到車輪的激光線的位置信息以建立測量平面；

基于所述測量平面獲取車輛車輪平面的坐標信息，當汽車方向盤旋轉相應角度時，基于車輛不同車輪平面的坐標信息獲取車輪平面旋轉主銷的坐標信息，以獲取四輪定位參數(shù)的取值。

優(yōu)選地，第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，所述根據各相機，相應線激光器的位置信息，獲取第二類相機對應線激光器投射到車輪的激光線的位置信息以建立測量平面步驟包括：

根據第二類相機所采集到的對應線激光器投射到車輪輪轂的激光線的位置信息與所述第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，獲取各激光線與車輪輪轂交點的位置信息；

基于所述各激光線與車輪輪轂交點的位置信息擬合建立測量平面。

優(yōu)選地，第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，所述基于所述測量平面獲取車輛車輪平面與車輪平面旋轉主銷的坐標信息步驟包括：

根據第二類相機所采集到的對應線激光器投射到車輪輪胎表面與所述第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，獲取各激光線與車輪輪胎表面交點的位置信息；

基于所述測量平面獲取該各激光線對應平面的切平面信息，并將該切平面作為車輪平面。

優(yōu)選地，四輪定位參數(shù)包括主銷后傾角、主銷內傾角、車輪外傾角和前輪前束角，所述當汽車方向盤旋轉相應角度時，基于車輛不同車輪平面的坐標信息獲取車輪平面旋轉主銷的坐標信息，以獲取四輪定位參數(shù)的取值步驟包括：

根據汽車初始狀態(tài)下初始車輪平面方程，獲取汽車初始平面法向量；

當汽車方向盤旋轉相應角度時，獲取旋轉后車輪平面對應旋轉平面法向量，旋轉后車輪平面提供至少兩個獨立方向的旋轉平面法向量；

基于初始平面法向量與各個旋轉平面法向量得到車輪平面旋轉主銷的坐標信息，并根據旋轉主銷的坐標信息求取主銷后傾角、主銷內傾角、車輪外傾角和前輪前束角。

優(yōu)選地，所述當汽車方向盤旋轉相應角度時，基于車輛不同車輪平面與車輪平面旋轉主銷的坐標信息獲取四輪定位參數(shù)的取值步驟之后包括：

基于所述測量平面獲取的四輪定位參數(shù)的取值調整汽車相應結構。

此外，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種汽車三維四輪定位系統(tǒng)，汽車攝像測量組件包括相互通信連接的前后輪測量裝置，所述前后輪測量裝置包括至少四個攝像子裝置，與第一橫向對輪對應的攝像子裝置包括用于檢測立體標志的第一相機，以及檢測第一橫向對輪的第二相機和第一類線激光器；與第二橫向對輪對應的攝像子裝置包括立體標志，以及用于檢測第二橫向對輪的第三相機和第二線激光器，將第一相機作為第一類相機，第二相機與第三相機作為第二類相機，

所述汽車三維四輪定位系統(tǒng)包括：

檢測模塊，用于當檢測到測量指令時，選取第一類相機拍攝并提取立體標志的位置信息，以獲取車輪軸距并基于車輪軸距得到各相機，相應線激光器的位置信息；

第一獲取模塊，用于根據各相機，相應線激光器的位置信息，獲取第二類相機對應線激光器投射到車輪的激光線的位置信息以建立測量平面；

第二獲取模塊，用于基于所述測量平面獲取車輛車輪平面的坐標信息，當汽車方向盤旋轉相應角度時，基于車輛不同車輪平面的坐標信息獲取車輪平面旋轉主銷的坐標信息，以獲取四輪定位參數(shù)的取值。

優(yōu)選地，第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，所述第一獲取模塊包括：

第一獲取單元，用于根據第二類相機所采集到的對應線激光器投射到車輪輪轂的激光線的位置信息與所述第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，獲取各激光線與車輪輪轂交點的位置信息；

建立單元，用于基于所述各激光線與車輪輪轂交點的位置信息擬合建立測量平面。

優(yōu)選地，第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，所述第二獲取模塊包括：

第二獲取單元，用于根據第二類相機所采集到的對應線激光器投射到車輪輪胎表面與所述第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，獲取各激光線與車輪輪胎表面交點的位置信息；

第三獲取單元，用于基于所述測量平面獲取該各激光線對應平面的切平面信息，并將該切平面作為車輪平面。

優(yōu)選地，四輪定位參數(shù)包括主銷后傾角、主銷內傾角、車輪外傾角和前輪前束角，所述第二獲取模塊還包括：

第四獲取單元，用于根據汽車初始狀態(tài)下初始車輪平面方程，獲取汽車初始平面法向量；

第五獲取單元，用于當汽車方向盤旋轉相應角度時，獲取旋轉后車輪平面對應旋轉平面法向量，旋轉后車輪平面提供至少兩個獨立方向的旋轉平面法向量；

求取單元，用于基于初始平面法向量與各個旋轉平面法向量得到車輪平面旋轉主銷的坐標信息，并根據旋轉主銷的坐標信息求取主銷后傾角、主銷內傾角、車輪外傾角和前輪前束角。

優(yōu)選地，所述汽車三維四輪定位系統(tǒng)還包括：

調整模塊，用于基于所述測量平面獲取的四輪定位參數(shù)的取值調整汽車相應結構。

本發(fā)明通過當檢測到測量指令時，選取第一類相機拍攝并提取立體標志的位置信息，以獲取車輪軸距并基于車輪軸距得到各相機，相應線激光器的位置信息；根據各相機，相應線激光器的位置信息，獲取第二類相機對應線激光器投射到車輪的激光線的位置信息以建立測量平面；基于所述測量平面獲取車輛車輪平面的坐標信息，當汽車方向盤旋轉相應角度時，基于車輛不同車輪平面的坐標信息獲取車輪平面旋轉主銷的坐標信息，以獲取四輪定位參數(shù)的取值。由于本申請在汽車駛入后不用托舉汽車，直接通過計算機測量軟件控制汽車方向盤旋轉相應角度并通過相應汽車攝像測量組件獲取得到汽車四輪定位參數(shù)，操作簡單便捷，準確度高，且能實現(xiàn)快速測量，易推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明汽車三維四輪定位方法第一實施例的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明汽車三維四輪定位方法第二實施例中根據各相機，相應線激光器的位置信息，獲取第二類相機對應線激光器投射到車輪的激光線的位置信息以建立測量平面步驟的細化流程示意圖；

圖3為本發(fā)明汽車三維四輪定位系統(tǒng)第一實施例的功能模塊示意圖；

圖4為本發(fā)明汽車三維四輪定位系統(tǒng)第二實施例中第一獲取模塊的細化功能模塊示意圖；

圖5為本發(fā)明攝像測量組件的示意圖；

圖6為本發(fā)明汽車三維四輪定位系統(tǒng)(汽車一側)立體示意圖；

圖7為本發(fā)明前后輪測量裝置中線激光器與相機的布設關系示意圖；

圖8為本發(fā)明第一類、第二類標定所用立體標志的示意圖；

圖9為本發(fā)明第五類標定所用標志的示意圖；

圖10為本發(fā)明系統(tǒng)和方法具體實施的流程示意圖；

圖11為主銷后傾角定義示意圖；

圖12為主銷內傾角定義示意圖；

圖13為主銷方向矢量在YZ平面投影示意圖；

圖14主銷方向矢量在ZX平面投影示意圖。

本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結合實施例，參照附圖做持續(xù)說明。

具體實施方式

應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種一種汽車攝像測量組件，所述汽車攝像測量組件包括相互通信連接的前后輪測量裝置和控制裝置，所述前后輪測量裝置包括至少四個攝像子裝置，如圖所述攝像子裝置分設于預置測量區(qū)中汽車第一橫向對輪和第二橫向對輪對應區(qū)域；與第一橫向對輪對應的攝像子裝置包括用于檢測立體標志的第一相機，以及檢測第一橫向對輪的第二相機和第一類線激光器；與第二橫向對輪對應的攝像子裝置包括立體標志，以及用于檢測第二橫向對輪的第三相機和第二線激光器。

為實施該測量方法，設計了完整的汽車攝像測量組件，為方便理解，用以具體實施例說明，如圖5所示，本發(fā)明的攝像測量組件可由2個汽車前輪測量裝置、2個汽車后輪測量裝置等組成、其中控制裝置可是1個交換機、1臺計算機構成，為適應待測汽車的軸距變化，后輪測量子裝置可安裝在滑槽上，以實現(xiàn)前后移動。另外，本申請中第一橫向對輪和第二橫向對輪可根據車輛方向盤作為基準劃分，如距離車輛方向盤最近的兩車輪作為第一橫向對輪，車輛其他兩輪作為第二橫向對輪。

前后輪測量裝置包括所述前后輪測量裝置包括至少四個攝像子裝置，攝像子裝置包括相機，立體標志，線激光器，攝像子裝置如圖7所示，相機如圖5中1，2，3，4，5，6所示，立體標志如圖5中B1，B2所示，其中前輪測量裝置主要由1臺相機、1個立體標志、若干組線激光投射器等組成，后輪測量子裝置主要由2臺相機、1個反射鏡、若干組線激光投射器組成。后輪測量子裝置中一臺相機用于拍攝投射在車輪上的激光線，另外一臺相機用于拍攝前輪測量裝置的立體標志，用于拍攝前輪測量裝置的立體標志的相機為第一相機，如圖5中相機5拍攝立體標志1、相機6拍攝立體標志2，相機5與相機6是一相機，前、后輪測量裝置組成和功能可以互換，如前輪測量子裝置主要由2臺相機、若干組線激光投射器組成，而后輪測量子裝置主要由1臺相機、1個立體標志、若干組線激光投射器等組成，線激光投射器與相機(攝像機)的布設關系示意圖如圖7所示，前輪測量子裝置其中1臺相機用于拍攝投射在車輪上的激光線，另外一臺相機用于拍攝后輪測量單元的立體標志，其中汽車前后輪測量裝置可設置反射鏡，使用反射鏡的主要目的是增加物距，增加鏡頭焦距，減小鏡頭畸變，進而提高系統(tǒng)測量精度。

進一步地，在本發(fā)明汽車攝像測量組件的基礎上，提供汽車攝像測量組件的第二實施例，在第二實施例中，所述汽車攝像測量組件還包括滑動軌道，所述與第二橫向對輪對應的攝像子裝置設置于滑動軌道上以沿著滑動軌道往返運動。

如圖5所示，本發(fā)明的攝像測量組件還包括滑動軌道如滑槽等，與第二橫向對輪對應的攝像子裝置設置于滑動軌道上以沿著滑動軌道往返運動，以能夠適應于不同長度車輛的測量，使該組件應用范圍更廣。

本發(fā)明提供一種汽車三維四輪定位方法，在本發(fā)明汽車三維四輪定位方法的第一實施例中，汽車攝像測量組件包括汽車前后輪測量裝置，前后輪測量裝置包括相機，立體標志，線激光器，線激光器分別向對應車輪投射激光線，相機提取線激光器投射到車輪的激光線的位置信息，參照圖1，該汽車三維四輪定位方法包括：

步驟S10，當檢測到測量指令時，選取與立體標志對應的第一類相機拍攝并提取立體標志的位置信息，以獲取車輪軸距并基于車輪軸距得到各相機，相應線激光器的位置信息；

在測量之前，需要對系統(tǒng)進行標定，用以具體實施例說明，如圖5所示，本系統(tǒng)所涉及的標定主要有：第一類標定：相機1－相機6的內參數(shù)標定，內參數(shù)包括主點、等效焦距和鏡頭畸變；第二類標定：相機1－相機4的相機坐標系與對應激光線之間關系的標定；第三類標定：相機5與相機3、相機6與相機4的坐標關系標定；第四類標定：立體標志B1和相機1、立體標志B2和相機2的坐標關系標定；第五類標定：相機1與相機2的坐標關系標定。所謂立體標志是指由不共面的易識別標志(如：圓標志、十字絲標志或者對頂角標志)組成的標志體，以上標定中除圖5中立體標志B1和B2之外，立體標志還可如圖8、圖9所示，對系統(tǒng)進行標定過程除首次安裝使用前必須實施外，可以間隔預設時間(如半年或者一年)實施一次。

汽車使入后，根據汽車軸距調整后輪測量裝置，使前后輪測量裝置位置與前后輪胎位置保持一致，當檢測到測量指令時，計算機上3D(三維)四輪定位測量軟件運行，前后后輪測量裝置中各相機，線激光器開始工作，控制與立體標志對應的第一類相機首先拍攝并提取立體標志的位置信息，如圖5所示，第一類相機為相機5與相機6，然后根據光學透視成像原理計算出相機5與立體標志B1、相機6與立體標志B2之間的位置關系，進而得到各相機，相應線激光器的位置信息或者各相機，相應線激光器的相關位置信息。

步驟S20，將前后輪測量裝置中除與立體標志對應的其他相機作為第二類相機，根據各相機，相應線激光器的位置信息，獲取第二類相機對應線激光器投射到車輪的激光線的位置信息以建立測量平面；

將前后輪測量裝置中除與立體標志對應的其他相機作為第二類相機，如圖5中相機5對應拍攝立體標志B1、相機6對應拍攝立體標志B2，因而相機1，相機1，相機2，相機3，相機4為第二類相機，由于步驟S10中獲取得到各相機，相應線激光器的位置信息，根據各相機，相應線激光器的位置信息，可獲取第二類相機對應線激光器投射到車輪的激光線的位置信息以建立測量平面，具體過程如下，相機1－相機4以及對應的線激光器開始工作，線激光器與相機的布設關系示意圖如圖8所示，線激光器向輪胎輪轂投射激光線后，相機采集輪胎圖像，從采集的圖像中提取每條激光線與輪轂的交點，結合第二類標定所標定出的相機與線激光平面的關系，即可以建立一個平面，即測量平面。同時，由四個車輪的軸心可以容易確定出汽車的軸線方向，即軸向，獲得測量平面和軸向后，就可以建立基準坐標系O—XYZ，也四輪定位系統(tǒng)的全局坐標系，O為四個軸心的中心點，XYZ對應的平面為測量平面。

步驟S30，基于所述測量平面獲取車輛車輪平面的坐標信息，當汽車方向盤旋轉相應角度時，基于車輛不同車輪平面的坐標信息獲取車輪平面旋轉主銷的坐標信息，以獲取四輪定位參數(shù)的取值。

旋轉主銷指車輪轉動時所繞的軸線，基于所述測量平面獲取初始狀態(tài)下車輛車輪平面的坐標信息，特別地，汽車方向盤旋轉以初始狀態(tài)下為基準，當汽車方向盤旋轉相應角度時，向左右旋轉的角度相同，但是方向不同，因而每次旋轉，根據旋轉后平面可以提供兩個相對獨立的方向，旋轉后由于車輪平面坐標信息發(fā)生變化，因而車輪平面的法向量發(fā)生變化，基于初始狀態(tài)下車輪平面方程與旋轉后的車輪平面與對應法向方程可以獲取旋轉主銷的坐標信息，基于四輪定位參數(shù)的定義求取各個參數(shù)的取值，具體實施的流程示意圖如圖10所示。

在本實施例中，通過當檢測到測量指令時，選取與立體標志對應的第一類相機拍攝并提取立體標志的位置信息，以獲取車輪軸距并基于車輪軸距得到各相機，相應線激光器的位置信息；將前后輪測量裝置中除與立體標志對應的其他相機作為第二類相機，根據各相機，相應線激光器的位置信息，獲取第二類相機對應線激光器投射到車輪的激光線的位置信息以建立測量平面；基于所述測量平面獲取車輛車輪平面的坐標信息，當汽車方向盤旋轉相應角度時，基于車輛不同車輪平面的坐標信息獲取車輪平面旋轉主銷的坐標信息，以獲取四輪定位參數(shù)的取值。由于本申請在汽車駛入后不用托舉汽車，直接通過計算機測量軟件控制汽車方向盤旋轉相應角度并通過相應汽車攝像測量組件獲取得到汽車四輪定位參數(shù)，操作簡單便捷，準確度高，且能實現(xiàn)快速測量，易推廣，因而能夠解決現(xiàn)有技術中在對車輛進行四輪定位參數(shù)檢測時，檢測操作過程復雜，準確度易受影響，無法實現(xiàn)快速測量，以致難以在汽車總裝線上得到推廣的技術問題。

進一步地，在本發(fā)明汽車三維四輪定位方法的第一實施例的基礎上，提供汽車三維四輪定位方法第二實施例，在第二實施例中，參照圖2，步驟S20包括：

步驟S21，根據第二類相機所采集到的對應線激光器投射到車輪輪轂的激光線的位置信息與所述第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，獲取各激光線與車輪輪轂交點的位置信息；

步驟S22，基于所述各激光線與車輪輪轂交點的位置信息擬合建立測量平面。

由于第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，因而當相機采集對應線激光器投射到車輪輪轂的激光線后，相機采集車輪輪轂圖像，并結合第二類標定所標定出的相機與線激光平面的關系，從車輪輪轂圖像中高精度提取車輪輪轂位置信息，并從相機采集的車輪輪轂圖像中提取每條激光線與輪轂的交點，進而利用這些交點擬合出一個空間圓，該空間圓圓心定義為車輪的“軸心”，四個輪胎的軸心即可以建立一個平面，即測量平面。

在本實施例中，通過根據第二類相機所采集到的對應線激光器投射到車輪輪轂的激光線的位置信息與所述第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，獲取各激光線與車輪輪轂交點的位置信息；基于所述各激光線與車輪輪轂交點的位置信息擬合建立測量平面。此過程由于準確建立測量平面，因而為準確檢測四輪定位參數(shù)提供基礎支持，且此過程不需要托舉車輛，使得測量更為簡單便捷。

進一步地，在本發(fā)明汽車三維四輪定位方法的第二實施例的基礎上，提供汽車三維四輪定位方法第三實施例，在第三實施例中，第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，所述基于所述測量平面獲取車輛車輪平面與車輪平面旋轉主銷的坐標信息步驟包括：

根據第二類相機所采集到的對應線激光器投射到車輪輪胎表面與所述第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，獲取各激光線與車輪輪胎表面交點的位置信息；

基于所述測量平面獲取該各激光線對應平面的切平面信息，并將該切平面作為車輪平面。

由于第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，因而當相機采集對應線激光器投射到車輪輪胎表面的激光線后，相機采集車輪輪胎表面圖像，從車輪輪胎圖像中高精度提取車輪輪胎表面位置信息，結合第二類標定所標定出的相機與線激光平面的關系，得到多條投射到車輪輪胎表面的激光線的三維空間坐標，基于所述測量平面進一步求取以上多條投射到車輪輪胎表面三維空間激光線的切平面即可得到車輪平面信息。

在本實施例中，通過根據第二類相機所采集到的對應線激光器投射到車輪輪胎表面與所述第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，獲取各激光線與車輪輪胎表面交點的位置信息；基于所述測量平面獲取該各激光線對應平面的切平面信息，并將該切平面作為車輪平面。由于基于所述測量平面準確獲取車輪平面的坐標信息，因而為準確檢測四輪定位參數(shù)奠定基礎。

進一步地，在本發(fā)明汽車三維四輪定位方法的第一實施例的基礎上，提供汽車三維四輪定位方法第四實施例，在第四實施例中，四輪定位參數(shù)包括主銷后傾角、主銷內傾角、車輪外傾角和前輪前束角，所述當汽車方向盤旋轉相應角度時，基于車輛不同車輪平面的坐標信息獲取車輪平面旋轉主銷的坐標信息，以獲取四輪定位參數(shù)的取值步驟包括：

根據汽車初始狀態(tài)下初始車輪平面方程，獲取汽車初始平面法向量；

當汽車方向盤旋轉相應角度時，獲取旋轉后車輪平面對應旋轉平面法向量，旋轉后車輪平面提供至少兩個獨立方向的旋轉平面法向量；

基于初始平面法向量與各個旋轉平面法向量得到車輪平面旋轉主銷的坐標信息，并根據旋轉主銷的坐標信息求取主銷后傾角、主銷內傾角、車輪外傾角和前輪前束角。

由于在之前步驟中獲取初始狀態(tài)下初始車輪平面的坐標信息，因而根據初始車輪平面方程可以得到初始平面法向量[x y z]^T為車輪平面的坐標信息且已獲取，l₀為常量，假設表示第m次旋轉后對應輪胎平面法向，平面繞主銷旋轉角度為θ，則旋轉后的平面法向量方程為：

如果旋轉了m次，每次旋轉，根據旋轉后平面的法向，可以提供2兩個相對獨立的方向，未知數(shù)分別為θ₁,θ₂,…,θ_m，以及旋轉軸的兩個方向矢量共計m+2個未知數(shù)。因此，當2m≥m+2的時候，方程可以求解，此時m≥2，因而至轉動初始輪胎平面兩次后，可求解假設表示第m次旋轉后對應輪胎平面法向，因此，滿足方程組

通過求解該方程組，即可求得

為主銷的坐標信息，即主銷(即車輪平面旋轉軸)在O—XYZ坐標系中的方向矢量為且n_z>0。則在YZ平面的投影如圖13所示。因此，主銷后傾角α計算公式為：α＝-tan^-1(n_y/n_z)，(圖11主銷后傾角定義示意圖)。在ZX平面的投影如圖14所示。因此，主銷內傾角β計算公式為：β＝-tan^-1(n_x/n_z)，(圖12主銷后傾角定義示意圖)，則前束角角θ_Toe計算公式為：外傾角θ_Camber計算公式為：θ_Camber＝arccosn_z，即求得四輪定位參數(shù)的取值，上述公式可由軟件獲取。

在本實施例中，通過根據汽車初始狀態(tài)下初始車輪平面方程，獲取汽車初始平面法向量；當汽車方向盤旋轉相應角度時，獲取旋轉后車輪平面對應旋轉平面法向量，旋轉后車輪平面提供至少兩個獨立方向的旋轉平面法向量；基于初始平面法向量與各個旋轉平面法向量得到車輪平面旋轉主銷的坐標信息，并根據旋轉主銷的坐標信息求取主銷后傾角、主銷內傾角、車輪外傾角和前輪前束角。由于根據各公式準確快速求取四輪定位參數(shù)的取值，因而能夠根據車輛的四輪定位參數(shù)的取值調整汽車結構。

進一步地，在本發(fā)明汽車三維四輪定位方法的第一實施例的基礎上，提供汽車三維四輪定位方法第五實施例，在第五實施例中，所述步驟S30之后包括：

基于所述測量平面獲取前后車輪的軸距，并根據軸距與四輪定位參數(shù)的取值調整汽車相應結構。

基于所述測量平面獲取前后車輪的軸距，并根據軸距與四輪定位參數(shù)的取值調整汽車相應結構，汽車相應結構包括汽車各輪胎等。

在本實施例中，通過基于所述測量平面獲取前后車輪的軸距，并根據軸距與四輪定位參數(shù)的取值調整汽車相應結構。因而能夠在檢測操作后及時調整汽車結構，以使汽車符合要求。

本發(fā)明提供一種汽車三維四輪定位系統(tǒng)，在本發(fā)明汽車三維四輪定位系統(tǒng)的第一實施例中，參照圖3，該汽車三維四輪定位系統(tǒng)包括：

檢測模塊10，用于當檢測到測量指令時，選取與立體標志對應的第一類相機拍攝并提取立體標志的位置信息，以獲取車輪軸距并基于車輪軸距得到各相機，相應線激光器的位置信息；

在測量之前，需要對系統(tǒng)進行標定，用以具體實施例說明，如圖5所示，本系統(tǒng)所涉及的標定主要有：第一類標定：相機1－相機6的內參數(shù)標定，內參數(shù)包括主點、等效焦距和鏡頭畸變；第二類標定：相機1－相機4的相機坐標系與對應激光線之間關系的標定；第三類標定：相機5與相機3、相機6與相機4的坐標關系標定；第四類標定：立體標志B1和相機1、立體標志B2和相機2的坐標關系標定；第五類標定：相機1與相機2的坐標關系標定。所謂立體標志是指由不共面的易識別標志(如：圓標志、十字絲標志或者對頂角標志)組成的標志體，以上標定中除圖5中立體標志B1和B2之外，立體標志還可如圖8、圖9所示，對系統(tǒng)進行標定過程除首次安裝使用前必須實施外，可以間隔預設時間(如半年或者一年)實施一次。

汽車使入后，根據汽車軸距調整后輪測量裝置，使前后輪測量裝置位置與前后輪胎位置保持一致，當檢測到測量指令時，計算機上3D(三維)四輪定位測量軟件運行，前后后輪測量裝置中各相機，線激光器開始工作，控制與立體標志對應的第一類相機首先拍攝并提取立體標志的位置信息，如圖5所示，第一類相機為相機5與相機6，然后根據光學透視成像原理計算出相機5與立體標志B1、相機6與立體標志B2之間的位置關系，進而得到各相機，相應線激光器的位置信息或者各相機，相應線激光器的相關位置信息。

第一獲取模塊20，用于將前后輪測量裝置中除與立體標志對應的其他相機作為第二類相機，根據各相機，相應線激光器的位置信息，獲取第二類相機對應線激光器投射到車輪的激光線的位置信息以建立測量平面；

將前后輪測量裝置中除與立體標志對應的其他相機作為第二類相機，如圖5中相機5對應拍攝立體標志B1、相機6對應拍攝立體標志B2，因而相機1，相機1，相機2，相機3，相機4為第二類相機，由于步驟S10中獲取得到各相機，相應線激光器的位置信息，根據各相機，相應線激光器的位置信息，可獲取第二類相機對應線激光器投射到車輪的激光線的位置信息以建立測量平面，具體過程如下，相機1－相機4以及對應的線激光器開始工作，線激光器與相機的布設關系示意圖如圖8所示，線激光器向輪胎輪轂投射激光線后，相機采集輪胎圖像，從采集的圖像中提取每條激光線與輪轂的交點，結合第二類標定所標定出的相機與線激光平面的關系，即可以建立一個平面，即測量平面。同時，由四個車輪的軸心可以容易確定出汽車的軸線方向，即軸向，獲得測量平面和軸向后，就可以建立基準坐標系O—XYZ，也四輪定位系統(tǒng)的全局坐標系，O為四個軸心的中心點，XYZ對應的平面為測量平面。

第二獲取模塊30，用于基于所述測量平面獲取車輛車輪平面的坐標信息，當汽車方向盤旋轉相應角度時，基于車輛不同車輪平面的坐標信息獲取車輪平面旋轉主銷的坐標信息，以獲取四輪定位參數(shù)的取值。

旋轉主銷指車輪轉動時所繞的軸線，基于所述測量平面獲取初始狀態(tài)下車輛車輪平面的坐標信息，特別地，汽車方向盤旋轉以初始狀態(tài)下為基準，當汽車方向盤旋轉相應角度時，向左右旋轉的角度相同，但是方向不同，因而每次旋轉，根據旋轉后平面可以提供兩個相對獨立的方向，旋轉后由于車輪平面坐標信息發(fā)生變化，因而車輪平面的法向量發(fā)生變化，基于初始狀態(tài)下車輪平面方程與旋轉后的車輪平面與對應法向方程可以獲取旋轉主銷的坐標信息，基于四輪定位參數(shù)的定義求取各個參數(shù)的取值，具體實施的流程示意圖如圖10所示。

在本實施例中，通過檢測模塊10，用于當檢測到測量指令時，選取與立體標志對應的第一類相機拍攝并提取立體標志的位置信息，以獲取車輪軸距并基于車輪軸距得到各相機，相應線激光器的位置信息；第一獲取模塊20，用于將前后輪測量裝置中除與立體標志對應的其他相機作為第二類相機，根據各相機，相應線激光器的位置信息，獲取第二類相機對應線激光器投射到車輪的激光線的位置信息以建立測量平面；第二獲取模塊30，用于基于所述測量平面獲取車輛車輪平面的坐標信息，當汽車方向盤旋轉相應角度時，基于車輛不同車輪平面的坐標信息獲取車輪平面旋轉主銷的坐標信息，以獲取四輪定位參數(shù)的取值。由于本申請在汽車駛入后不用托舉汽車，直接通過計算機測量軟件控制汽車方向盤旋轉相應角度并通過相應汽車攝像測量組件獲取得到汽車四輪定位參數(shù)，操作簡單便捷，準確度高，且能實現(xiàn)快速測量，易推廣，因而能夠解決現(xiàn)有技術中在對車輛進行四輪定位參數(shù)檢測時，檢測操作過程復雜，準確度易受影響，無法實現(xiàn)快速測量，以致難以在汽車總裝線上得到推廣的技術問題。

進一步地，在本發(fā)明汽車三維四輪定位系統(tǒng)的第一實施例的基礎上，提供汽車三維四輪定位系統(tǒng)第二實施例，在第二實施例中，參照圖4，所述第一獲取模塊20包括：

第一獲取單元21，用于根據第二類相機所采集到的對應線激光器投射到車輪輪轂的激光線的位置信息與所述第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，獲取各激光線與車輪輪轂交點的位置信息；

建立單元22，用于基于所述各激光線與車輪輪轂交點的位置信息擬合建立測量平面。

由于第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，因而當相機采集對應線激光器投射到車輪輪轂的激光線后，相機采集車輪輪轂圖像，并結合第二類標定所標定出的相機與線激光平面的關系，從車輪輪轂圖像中高精度提取車輪輪轂位置信息，并從相機采集的車輪輪轂圖像中提取每條激光線與輪轂的交點，進而利用這些交點擬合出一個空間圓，該空間圓圓心定義為車輪的“軸心”，四個輪胎的軸心即可以建立一個平面，即測量平面。

在本實施例中，通過第一獲取單元21，用于根據第二類相機所采集到的對應線激光器投射到車輪輪轂的激光線的位置信息與所述第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，獲取各激光線與車輪輪轂交點的位置信息；建立單元22，用于基于所述各激光線與車輪輪轂交點的位置信息擬合建立測量平面。此過程由于準確建立測量平面，因而為準確檢測四輪定位參數(shù)提供基礎支持，且此過程不需要托舉車輛，使得測量更為簡單便捷。

進一步地，在本發(fā)明汽車三維四輪定位系統(tǒng)的第二實施例的基礎上，提供汽車三維四輪定位系統(tǒng)第三實施例，在第三實施例中，第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，所述第二獲取模塊包括：

第二獲取單元，用于根據第二類相機所采集到的對應線激光器投射到車輪輪胎表面與所述第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，獲取各激光線與車輪輪胎表面交點的位置信息；

第三獲取單元，用于基于所述測量平面獲取該各激光線對應平面的切平面信息，并將該切平面作為車輪平面。

由于第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，因而當相機采集對應線激光器投射到車輪輪胎表面的激光線后，相機采集車輪輪胎表面圖像，從車輪輪胎圖像中高精度提取車輪輪胎表面位置信息，結合第二類標定所標定出的相機與線激光平面的關系，得到多條投射到車輪輪胎表面的激光線的三維空間坐標，基于所述測量平面進一步求取以上多條投射到車輪輪胎表面三維空間激光線的切平面即可得到車輪平面信息。

在本實施例中，通過第二獲取單元，用于根據第二類相機所采集到的對應線激光器投射到車輪輪胎表面與所述第二類相機與對應線激光器發(fā)送的激光線之間存在預設標定關系，獲取各激光線與車輪輪胎表面交點的位置信息；第三獲取單元，用于基于所述測量平面獲取該各激光線對應平面的切平面信息，并將該切平面作為車輪平面。由于基于所述測量平面準確獲取車輪平面的坐標信息，因而為準確檢測四輪定位參數(shù)奠定基礎。

進一步地，在本發(fā)明汽車三維四輪定位系統(tǒng)的第一實施例的基礎上，提供汽車三維四輪定位系統(tǒng)第四實施例，在第四實施例中，四輪定位參數(shù)包括主銷后傾角、主銷內傾角、車輪外傾角和前輪前束角，所述所述第二獲取模塊還包括：

第四獲取單元，用于根據汽車初始狀態(tài)下初始車輪平面方程，獲取汽車初始平面法向量；

第五獲取單元，用于當汽車方向盤旋轉相應角度時，獲取旋轉后車輪平面對應旋轉平面法向量，旋轉后車輪平面提供至少兩個獨立方向的旋轉平面法向量；

求取單元，用于基于初始平面法向量與各個旋轉平面法向量得到車輪平面旋轉主銷的坐標信息，并根據旋轉主銷的坐標信息求取主銷后傾角、主銷內傾角、車輪外傾角和前輪前束角。

由于在之前步驟中獲取初始狀態(tài)下初始車輪平面的坐標信息，因而根據初始車輪平面方程可以得到初始平面法向量[x y z]^T為車輪平面的坐標信息且已獲取，l0為常量，假設表示第m次旋轉后對應輪胎平面法向，平面繞主銷旋轉角度為θ，則旋轉后的平面法向量方程為：

如果旋轉了m次，每次旋轉，根據旋轉后平面的法向，可以提供2兩個相對獨立的方向，未知數(shù)分別為θ₁,θ₂,…,θ_m，以及旋轉軸的兩個方向矢量共計m+2個未知數(shù)。因此，當2m≥m+2的時候，方程可以求解，此時m≥2，因而至轉動初始輪胎平面兩次后，可求解假設表示第m次旋轉后對應輪胎平面法向，因此，滿足方程組

通過求解該方程組，即可求得

為主銷的坐標信息，即主銷(即車輪平面旋轉軸)在O—XYZ坐標系中的方向矢量為且n_z>0。則在YZ平面的投影如圖13所示。因此，主銷后傾角α計算公式為：α＝-tan^-1(n_y/n_z)，(圖11主銷后傾角定義示意圖)。在ZX平面的投影如圖14所示。因此，主銷內傾角β計算公式為：β＝-tan^-1(n_x/n_z)，(圖12主銷后傾角定義示意圖)，則前束角角θ_To_e計算公式為：外傾角θ_Camber計算公式為：θ_Camber＝arccosn_z，即求得四輪定位參數(shù)的取值，上述公式可由軟件獲取。

在本實施例中，通過第四獲取單元，用于根據汽車初始狀態(tài)下初始車輪平面方程，獲取汽車初始平面法向量；第五獲取單元，用于當汽車方向盤旋轉相應角度時，獲取旋轉后車輪平面對應旋轉平面法向量，旋轉后車輪平面提供至少兩個獨立方向的旋轉平面法向量；求取單元，用于基于初始平面法向量與各個旋轉平面法向量得到車輪平面旋轉主銷的坐標信息，并根據旋轉主銷的坐標信息求取主銷后傾角、主銷內傾角、車輪外傾角和前輪前束角。由于根據各公式準確快速求取四輪定位參數(shù)的取值，因而能夠根據車輛的四輪定位參數(shù)的取值調整汽車結構。

進一步地，在本發(fā)明汽車三維四輪定位系統(tǒng)的第一實施例的基礎上，提供汽車三維四輪定位系統(tǒng)第五實施例，在第五實施例中，所述汽車三維四輪定位系統(tǒng)還包括：

調整模塊，用于基于所述測量平面獲取前后車輪的軸距，并根據軸距與四輪定位參數(shù)的取值調整汽車相應結構。

基于所述測量平面獲取前后車輪的軸距，并根據軸距與四輪定位參數(shù)的取值調整汽車相應結構，汽車相應結構包括汽車各輪胎等。

在本實施例中，通過調整模塊，用于基于所述測量平面獲取前后車輪的軸距，并根據軸距與四輪定位參數(shù)的取值調整汽車相應結構。因而能夠在檢測操作后及時調整汽車結構，以使汽車符合要求。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。