專利名稱：在機械目視測量系統(tǒng)中自動識別故障的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機械目視測量系統(tǒng)，例如，三維計算機化輪位對準系統(tǒng)。本發(fā)明特別涉及在機械目視測量系統(tǒng)工作中自動識別由電子噪音，環(huán)境污染或其他問題引起的故障的方法和裝置。
在機動車的三維對準中用的方法和裝置的例子包括美國專利5,943,783，“測定機動車輪對準的方法和裝置”；美國專利5,809,658，“在機動車輪的對準中用于校準相機的方法和裝置”；5,724,743“測定機動車輪對準的方法和裝置”；和5,535,522，“測定機動車輪對準的方法和裝置”。這些參考文件中說明的裝置有時稱為“三維對準器”或“對準器”。
對準器的一個商業(yè)實施例是Snap-on Tools公司的一個單位，阿肯色州Conway的John Bean公司在市場上供應的Visualiner 3D。
為了測定機動車輪的對準，這個3D對準器使用相機目視固定到輪上的靶。每個靶包括用于確定靶位的多個標志(基準點)。對準器的正確操作要求對準器產生一個圖象，并在任何給定時間識別在靶上的大多數(shù)基準點。
但是，這些對準器一般安裝在汽車的廠房中或其他固有的骯臟環(huán)境中。技術人員通常操作靶時會使靶變得骯臟。油脂、圬物或其他污染物或沉積在靶上，使得靶上的一個或多個基準點模糊。而且，對于具有浮動擋柵或相機的對準器，這些擋柵或相機的移動能夠引起相機處在僅能夠見到靶的某一部分的位置，因此僅形成靶的一個不完全的圖象。
在一個當前的方法中，如果因為圬物、其他污染物或基準點的模糊或靶的阻擋，對準器不能夠識別靶的足夠基準點，就不能夠確定靶的位置，并使得工作停止。雖然這個方法確保對準器是在準確目視靶的基礎上工作的，但缺點是操作人員不是總能夠確定對準器停止工作的原因。特別是，對于確定工作停止的原因，操作人員不能從對準器獲得充足的信息。這個對準器簡單地停止工作，因此工作人員會認為對準器出了故障，而事實上是污染的靶是故障的根源。在故障涉及到靶的阻礙或浮動擋柵或相機的沒有對準時，操作人員會目視檢查靶，但是不能夠確定對準器不工作的原因，或會不正確地認為對準器硬件或軟件出了問題。
基于上述原因，顯然在這方面需要一種裝置和方法，它提供在機械目視測量系統(tǒng)中的故障的自動識別。
特別需要一種對準器，它能夠識別故障，如電子噪音，靶的環(huán)境污染等，向操作人員報告關于故障的信息，使得能夠采取補救措施。還需要一種對準器，它能夠根據(jù)探測出的故障來建議操作人員應采取的補救措施。
建立和存儲了由所述系統(tǒng)目視的靶的數(shù)學模型。一個靶在視場中成像，靶的基準點被識別。成像的靶的被探測的基準點的形心位置與在數(shù)學模型中的基準點的形心位置比較。在一個基準點被模糊或污染時，它的幾何特征(如形心，亮度，邊緣的平滑度，面積，或形狀)不同于該特征的真實或理想值。在偏差超過預定的標準時，或它的性質不同于理想的時，代表探測的基準點的值被廢棄。如果探測的基準點的剩余數(shù)目在一個預定的容許值以下時，顯示一個報警信息，或產生一個錯誤。因此，在探測到一個使得性能減低到預定的容許度外的故障時，標記出故障以引起注意，并顯示建議的校正行動。
在一個實施例中，提供了探測機械目視測量系統(tǒng)的故障的方法，所述系統(tǒng)包括帶有多個基準點的靶，以及靶和基準點的存儲的圖象。所述方法包括步驟產生和存儲一個數(shù)值表，所述數(shù)值代表基于圖象探測的靶的基準點；將探測的基準點與多個值進行比較，后者代表靶的存儲模型中的靶的真實的基準點；從所述表中選擇性地除去不能夠滿足預定標準的一個或多個探測的基準點；以及在少于第一預定數(shù)目的探測基準點保持在表中時，利用機械目視測量系統(tǒng)產生一個報警信息。以下的說明和權利要求將使得本發(fā)明的特征明了。


圖1是三維機動車對準系統(tǒng)的的頂視示意圖；圖2是可在一個實施例中使用的對準靶的頂視圖；圖3A是定位基準點和靶的過程的流程圖；圖3B是圖3A的過程中的進一步的步驟的流程圖3C是圖3B的過程中的進一步步驟的流程圖；圖4A是確定靶是否具有故障的流程圖；圖4B是圖4A的過程中的進一步步驟的流程圖；和圖5是可以實施一個實施例用的計算機系統(tǒng)的框圖。
在優(yōu)選實施例中，在機械目視測量系統(tǒng)工作中自動識別故障的方法和裝置，提供了以機械目視為基礎的方法和跟蹤系統(tǒng)的改進的自診斷能力。所述方法和裝置賦予跟蹤工作的有效性，并且探測可由電子噪音，環(huán)境污染等引起的劣化。建立和存儲了所述系統(tǒng)目視的靶的數(shù)學模型。靶在場中成像，靶的基準點被識別。成像的靶的探測到的基準點的形心位置與在數(shù)學模型中的基準點的形心位置比較。在一個基準點被模糊或污染時，它的幾何特征(如形心，亮度，邊緣的平滑度，面積，或形狀)不同于該特征的真實或理想值。在偏差超過預定的標準或它的性質不同于理想的時，代表探測的基準點的值被舍棄。如果探測的基準點的剩余數(shù)目在一個預定的容許值以下時，顯示一個報警信息，或產生一個錯誤。因此，在探測到一個使得性能減低到預定的容許度外的故障時，標記一個故障以引起注意，并顯示建議的校正行動。
在多個維數(shù)中可以發(fā)生偏差，例如，靶的斑點大小，斑點形狀，相對于配合斑點(sister blob)的伸長軸，相對于鄰近斑點的局部圖案的從X和Y位置的偏離，和在整個的靶圖案中匹配的斑點的數(shù)目。各維數(shù)的偏離該單獨測量，并運算綜合產生一個噪音矢量。相對于一個警告閾值對所述噪音矢量評價，以確定是否出現(xiàn)了嚴重的問題。對每個圖象重復所述過程，并獨立地做出測定。圖象定期和周期性地從相機輸入。
在一個實施例中，本發(fā)明為汽車輪對準器提供自動診斷能力。各實施例也可以與其他以目視為基礎的測量、跟蹤和監(jiān)控系統(tǒng)配用。一般來說，本發(fā)明與觀察無源或反光的靶或物體的跟蹤設備一起使用時最有用。一個優(yōu)選實施例是按照上面引述的專利658和522中說明的對準器執(zhí)行的一個或多個計算機程序、處理過程或規(guī)程的形式實施的。
在一個特定實施例中，將對準器編程以確定靶何時被污染，并在多于預定數(shù)目的基準點的位置不能夠確定時，停止工作。例如，在一個實施例中，將對準器編程，在任何一個靶的33個基準點中的少于25個基準點被工作中的系統(tǒng)識別時，停止工作。如果第二預定數(shù)目(例如29)或更少的基準點在任何一個靶上可見到時，系統(tǒng)向工作人員產生一個報警信息，通告系統(tǒng)將要失效，靶必須清潔，但是允許繼續(xù)操作。
在另一個特定實施例中，配置系統(tǒng)以檢查在目視場中的可能由一個物體或在靶上的灰塵或圬物的故障引起的障礙。系統(tǒng)測量在觀察的實際靶和理想靶的內存儲模型之間的光學偏差。這些偏差指示，例如由電子成像器的故障或噪音，在靶上的圬物或異物，在相機鏡頭上的圬物或異物，固體或氣體的障礙或在相機和靶之間的遮蔽等引起的脫落或障礙的故障。
在另一個實施例中，系統(tǒng)還提供一種工具，幫助工作人員辨別故障的各種類型和位置。這些功能是使用圖象映射和靶的模型化技術實現(xiàn)的。如上面引述的的專利522所述的，在正常操作時，測量和跟蹤靶的姿態(tài)和位置。系統(tǒng)將每個目視的靶和它的基準點的圖案，相對于一個存儲在存儲器中的相應的理想化的模型圖案相比較。在存儲的理想的和目視的靶之間的偏差被計算和測量。在大小低于預定警告閾值的某些維(方向)的偏差被認為是不重要的，不引起告警信號。
各實施例可以與在本文參引的下述美國專利中說明的對準器結合使用美國專利5,943,783“測定機動車輪的對準的方法和裝置”，美國專利5.809,658，“在機動車輪對準中使用的校準相機的方法和裝置”，美國專利5,724,743“測定機動車輪的對準的方法和裝置”和美國專利5,535,522等。
圖1是一個計算機輔助的三維機動車輪對準系統(tǒng)(對準器)110的某些部件的頂視圖。對準器110具有一對固定的、隔開的相機/光源子系統(tǒng)122和124。用于輪對準的提升斜坡111上的一個四輪車由四個輪112，113，114和115支撐。在通常情況，坡臺111包括樞軸板(未示出)，以幫助至少前輪改變方向。
一個上部結構96包括固定在柜117上的一個水平延伸的梁116。柜117可以包括多個容納工具、手冊、零件等物的抽屜118。另外，柜117可以包括一套直立的剛性的腿或其他支撐結構。
柜117也可以形成對視頻監(jiān)視器119和輸入鍵盤120的支撐。計算機32連接到監(jiān)視器119和鍵盤120，并可以位于柜117內或其他的位置。計算機32在一個或多個存儲程序的控制下工作，后者執(zhí)行在文件中說明的過程和方法。所述程序一般是在車間內安裝對準器110前預裝的。
左側和右側相機和光源子系統(tǒng)122和124(“相機/光源子系統(tǒng)”或“相機”)安裝在梁116的各端上。梁116的長度選擇得足夠將相機/光源子系統(tǒng)定位在要用所述系統(tǒng)對準的任何車輛的側面外。梁和相機/光源子系統(tǒng)122，124的位置在車間地面125上足夠高，以確保車輛左側上的兩個靶90L，92L都在相機總成122的視場內，并且在車輛右側上的兩個靶90R，130都在相機總成124的視場內。即，各相機的位置高度足以使得它們對后靶的視線在對前靶的視線上方。當然，這也能夠通過選擇梁116的長度實現(xiàn)，使得各相機在前靶外側并具有對后靶的清晰的視像。
相機/光源子系統(tǒng)122，124的細節(jié)在上面引述的專利公開中說明了，例如在專利‘658的圖10和正文中。簡要地說，在梁116內安裝的每個相機/光源子系統(tǒng)122，124包括一個發(fā)光裝置，它包括多個發(fā)光二極管(LED)光源，后者在一個孔的周圍成陣列，適合的攝像機的輸入鏡頭通過所述孔伸出。在優(yōu)選實施例中的光源陣列包括64個發(fā)光二極管(在圖中為了簡明起見僅示出較少的數(shù)目)，后者提供圍繞相機鏡頭的同軸照明的強光源，以保證從靶反射最大量的光。為了區(qū)別其他的可能輸入到相機的光源，一個匹配發(fā)光二極管的光譜的窄帶濾光片可以設在鏡頭前。雖然可以使用任何適當類型的攝像機，但是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例使用一種CCD裝置。這個相機具有適合于本應用的分辨力。
根據(jù)這個實施例，包括一個輪緣夾緊裝置128和一個靶標130的靶裝置126安裝在每個輪上。一個適用的輪緣夾緊機構在美國專利5,024,001“車輪對準輪緣夾緊爪”中介紹了。如在下面詳細說明的，優(yōu)選的靶標具有至少一個平面的反射光表面，它上面有多個可觀察到的幾何配置的反光靶元件132。這樣的靶表面可以形成在靶標的一個或多個側面上。使用中，每個靶位于車輪上的定向必須使得靶元件在相機/光源子系統(tǒng)中的至少一個的視場內。
表示被對準的車輪的計算機產生的準三維圖象，可以在計算機32的程序的控制下在視頻監(jiān)視器119上顯示出，同時用適當?shù)臉擞洷憩F(xiàn)探測的對準。另外，字母數(shù)字的和/或圖案的提示可以顯示，以引導技術人員按要求調節(jié)各種車輪的參數(shù)，使對準符合預定的規(guī)范。這些功能是由計算機32的程序實現(xiàn)。適合用作對準器110的市場上的產品的例子是阿肯色州，Conway，John Bean公司供應的Visualiner 3D。
圖2是可以在實施例中用作靶90L，92L，90R，130的對準靶150的頂視平面圖。
靶150是根據(jù)優(yōu)選實施例的一個靶的例子，包括多個反射光的圓形的靶元件或彩色光點或白色反光材料，所述材料位于在剛性的基底的較不反射或暗色表面上方的陣列中。適用的反光材料包括NipponCabide Industries USA售的NikkaliteTM1053產品，3M公司售的ScotchliteTM7610和Reflexite公司的D66-15xxTM。
靶150包括多個圓點，使得確保足夠的數(shù)據(jù)輸入可以由相機抓住，即使在操作時將幾個靶元件弄污或不能完全探測到。根據(jù)這個優(yōu)選實施例，一個已定義的靶包括彼此相對(在0.0002英寸內)精確定位的約30個圓點。作為特定例子，在圖2的靶可以包括28個圓點，每個具有一個單位的面積，很準確地定位在12X12平方英寸的網格上。另外，具有1.5單位面積的四個點和具有2單位面積的一個單個點關鍵性地位于陣列內。如果使用具有多個不同面積測量值的點，并且面積測量值和具有不同面積測量值的點的關系是已知的和預先存儲的，那么點的精確尺寸和間隔是不重要的。
在這個配置中，操作中，每個相機122，124觀察實際的靶90L，92L，90R和130。計算機32接受相機形成的圖象，并在程序的控制下產生靶的存儲的圖象。在存儲器中，計算機32還具有對理想的靶(靶模型)的圖象的預定的數(shù)學表示和對相機系統(tǒng)(相機模型)的數(shù)學表示。其結果，計算機32能夠產生一個圖象(假想圖象)的表示并存儲在存儲器中，它是在通過相機模型觀察已由靶模型產生的，仿佛靶模型和相機模型是實際的靶和相機。然后計算機能夠將假設的圖象與相機122，124通過觀察實際的靶90L，92L，90R，130形成的存儲的圖象做比較。
通過數(shù)學移動代表模型化靶的數(shù)學位置的值，直到所述數(shù)學位置和投影的點的方向與在實際圖象中的實際靶的點成一直線時，能夠獲得位置和方向的信息。一個已定義的靶的數(shù)學操縱直到它的取向與圖象相同時，這個操縱被稱為“配合靶”。一旦這個配合完成可很精確地知道靶的位置和取向，例如0.01英寸和0.01度內。能夠獲得這樣的準確度是因為形成的靶有很嚴格的公差，并且這個設計能夠測量很多點，例如從每個帶有50個探測邊像點的30個左右的基準(點)測量到的1500點。而且，使用子象素內插使測量的準確度增大到相機的象素分辨率外。
靶一般是用光刻工藝制造，以限定點的邊界，并確保在亮的和暗的區(qū)域之間的鮮明轉變，以及在靶面上的幾個靶元件的準確和可重復定位。靶面也可以覆蓋玻璃或其他的保護層。應注意的是，因為從一個具體的靶獲得的所有信息對那個靶是唯一的，所以用于對準汽車用的幾個靶不需要相同，事實上可以是不同組成和尺寸的。例如，使用較大的后靶對于補償與相機的距離的差別是方便的。
圖3A是定位基準點和靶的過程流程圖。圖3B和3C是在圖3A過程中的進一步步驟的流程圖。圖4A是確定靶是否具有故障的過程流程圖。圖4B是圖4A的過程中的進一步的流程圖。在一個實施例中，圖3A，3B，3C，4A和4B的步驟是以圖1的計算機32存儲并執(zhí)行的一個或幾個計算機程序、過程或子程序的形式實施的。
見圖3A，在框300，建立和存儲一個數(shù)學模型，所述模型表示靶的理想的圖象。在執(zhí)行實施圖3A的過程的計算機程序時，通常進行框300的各步驟。例如，數(shù)學模型限定在形成程序的整體部分的數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)值中，或使用其他的機構，以使得在所述程序開始和執(zhí)行時它是可利用的。數(shù)學模型定義了靶的基準點的尺寸、位置和間隔，例如圖2示出的此類的一個靶150。
在框302，例如使用相機122，124形成靶的圖象。探測的圖象存儲在存儲器中，如主存儲器或一個在計算機32內的磁盤存儲器單元。如果相機30正觀測靶150，那么探測的圖象包含從靶150的基準點反射光點的一個或多個圖象。在過程中的該時刻，不知道是否任何光點實際上是靶的基準點。因此，為了說明的方便，在探測圖象中的光點稱為“探測的基準點”或“斑點”。
在框304，為探測圖象中的每個探測的基準點或斑點產生并存儲一個形心值。在本文中，“形心”是指在探測的基準點或斑點中的一點，它的坐標與具有均勻厚度和密度并與探測的基準點或斑點邊界相同的薄板的質量中心一致?？?04也可以包括建立和存儲代表斑點主軸線和斑點的面積或尺寸的值。可以使用在美國專利5,809,658中描述的形心計算方法。
在框306，根據(jù)形心值，應用預定的測試來確定斑點是否代表一個有效的探測基準點。在一個實施例中，預定的測試確定斑點的面積是否大于一個預定的尺寸并小于一個第二預定尺寸。每個靶基準點的相對尺寸和具體的基準點與相鄰基準點的相對距離，是已知的并作為在框300中建立的數(shù)學模型的一部分存儲在對準器的存儲器中。因此，可以根據(jù)與數(shù)學模型表示的基準點的預期尺寸的偏離，或依據(jù)它們的形心值與數(shù)學模型表示的形心的預期位置的偏離，確定探測的基準點是有效的。在預確定的測試中，如果它的值在值的正常范圍外，一個斑點的數(shù)據(jù)被舍棄或忽略。
也可以進行其他的測試，以確定在圖象中的斑點是否代表一個有效的基準點。例如在一個測試中，只有當斑點的外周如通過檢驗表示斑點和靶背景的象素邊界所檢測到的那樣相對平滑或均勻外凸，并且具備所有落入該系統(tǒng)期望公差內的符合要求的幾何特性時，才確定斑點為有效的基準點。在一個實施例中，僅當它的探測的邊緣突出一個象素或不高于與斑點的邊緣相切的假想線時，才認為斑點是有效的探測的基準點?？梢允褂玫钠渌臏y試，例如，探測一個斑點的過度的偏心度，或斑點在探測的圖象中的過分傾斜。偏心度是表示斑點不圓的一個量，即橢圓或“壓扁”。傾斜表示偏心的斑點的主軸線。
在框308，根據(jù)框306的測試的結果，建立并存儲代表有效的探測的基準點的斑點列表。表中的每個項目包括識別一個有效基準點的信息，并包括尺寸和形心的信息。可以在主存儲器中，以記錄數(shù)據(jù)結構的鏈接表的形式，或數(shù)據(jù)存儲的其他適合的形式存儲所述表。
在框310，根據(jù)尺寸存儲所述表，使得最大的探測基準點位于表的頂部?？?10可以包括確定表中的每個探測的基準點的面積值，計算一個中間的面積值，和假設中間的面積值等于基準點152的一個單位的面積。另外，通過掃描該列表來識別探測最大的探測基準點。見圖2，大基準點156具有小的基準點152的面積的200％(2X)?；鶞庶c154具有為小的基準點152的面積150％的面積(1.5X)。因此，在分類的表中的最大的探測基準點被假定為靶150形式的靶的基準點156。然后檢驗其余的探測的基準點，確定它們是否與靶中的其他基準點的預期尺寸一致。例如，如果存在與最大的基準點相鄰的尺寸為150％的四個(4)基準點，則推想這些鄰近的基準點與基準點154相對應。
在框312，根據(jù)定位靶的一個或多個關鍵基準點，該過程確定靶是否已定位。在一個實施例中，基準點156，154被當成關鍵基準點，并且如果它們位于一個規(guī)定的圖案中，如一個五點或星形排列中，則該過程確定在探測圖案中已發(fā)現(xiàn)靶?？梢允褂妙A定的標準，在規(guī)定的圖案中定位關鍵的基準點。例如，在一個測試中，與基準點154相應的三個(3)探測的基準點必須大約在第一直線中對準。兩個探測的基準點必須落入與大基準點156相交的第二直線中，并且這兩個直線必須使它們的中點相交在一個共同點上。如果這些預定的標準被滿足，那么就認定了該靶。
如果預定標準未滿足，那么認為最大的斑點是假的或不代表靶150的最大的基準點156。因此，該過程將測試表中的下一個最大的斑點，確定它是否代表最大的基準點156。為此，控制指向圖3C的框320。在框320，代表當前最大斑點的信息從表中舍棄。在框322，該過程測試作為進行框320的舍棄操作的結果，斑點表是否是空的。如果是，無須考慮的其他的斑點，過程采取步驟以獲得一個新的圖象，并嘗試探測在新圖象中的基準點。假設相機設定或用于在框302中形成圖象的光照明程序是不正確的。因此，在框324，調節(jié)對準器的照度的設定。例如，相機/光源子系統(tǒng)122，124的增益被增加或降低，或相機/光源子系統(tǒng)122，124的光源在打開(選通時間)時的時間周期增加或降低。然后控制指向框302，以新的照度設定形成一個新圖象，并重新嘗試識別基準點和靶。
用框320，322和324和302代表的循環(huán)過程可以不限定地重復，直到成功地識別一個靶。另外，也可以預定的次數(shù)重復該過程，在這之后可能產生一個錯誤狀態(tài)。錯誤狀態(tài)可以涉及在視頻監(jiān)視器119中產生一個錯誤信息。另外，錯誤狀態(tài)也可以涉及在監(jiān)視器119向操作員顯示一個提示，要求他檢查靶和相機的位置并在進程完成時提供使用者的輸入。根據(jù)使用者的輸入，控制可以指向框302，該過程可以重新嘗試識別靶和基準點。
如果框322的測試是假的，即如果列表含有可能代表最大基準點的其它候選斑點，那么在框328，選擇在表中的下一個最大的斑點。然后控制指向步驟312，以重新嘗試識別其他基準點和靶。
在框312的步驟是成功的時，該過程確定探測的基準點中的五個(5)與靶150的基準點154，156和150相對應。在框314和316，根據(jù)五個關鍵的基準點的位置，并通過應用一個非透視的配合過程，確定盡可能多的其它基準點的定位。
在透視情況下，將成像系統(tǒng)數(shù)學建模為一個“針孔攝相機”。在三維靶標上的所有的點通過圖象平面投影到單個點上。在靶上的點被投影到圖象平面上的點的二維坐標，由一個數(shù)學表示式的比率給出，所述數(shù)學表示式包括在靶上的點的三維坐標和說明靶相對于相機的位置的參數(shù)。這些參數(shù)是Xt，Yt，Zt，piteht，rollt和yawt。配合包括調節(jié)這些參數(shù)，以將在圖象平面上的投影的點和在實際的相機圖象上的相應的測量點之間的距離的平方和最小化。這個過程通常被稱為最小二乘方配合。因為透視投影包括項的比例，發(fā)現(xiàn)最好的擬合參數(shù)要求一個重復的過程。作為一個第一近似方法，假設靶較大，離相機遠。此時，作為參數(shù)函數(shù)的比例的分母項的改變與在分子項的改變相比是小的，并且分母項能夠近似為一個常數(shù)。采用這個近似法，能夠通過簡單的數(shù)學計算確定將距離的平方合最小化的參數(shù)值，而不在重復過程中要求的重復計算中確定。這個近似法，它產生接近正確的參數(shù)起始值，以在更準確的反復投影配合中使用，被稱為非透視配合。
一旦獲得非透視配合，能夠計算所有其他基準點的投影。因此，根據(jù)五個大的基準點156，154的位置，該過程計算其余的基準點的位置。例如，檢驗探測的基準點的表，將與每個探測的基準點的相關的位置信息與在靶中的基準點的預期的位置比較。該位置由框300中產生的數(shù)學模型表示。位置與預期的位置一致的任何探測的基準點、被指定為有效的探測的基準點。
其結果，在理想情況，靶的所有的基準點被定位并且表中的所有的探測的基準點被指定為有效的探測的基準點。實際中，可以定位靶中五個和最大數(shù)目的基準點之間的任何數(shù)目的基準點；在過程達到框316時，總是定位五個最大基準點，并且根據(jù)相機形成的圖象，可以識別靶中的達到最大的數(shù)目的任何數(shù)目的基準點。在一個實施例中，靶中基準點的最大數(shù)目是33，但是也可以使用有或多或少的基準點的靶。
在框318，計算的靶的空間位置。最好是使用高水平的配合過程計算靶的空間位置。這個配合過程一般包括，根據(jù)預先確定的基準點的位置(“配合所述靶”，導致產生一個“配合的靶”)，在將靶與預期的空間位置一致的數(shù)學模型中將點投影；如從探測的圖象和配合靶的模型產生的圖象確定，將預期的投影點與在靶上的點的實際位置進行比較；和測量點的預期位置到實際位置的距離。在一個優(yōu)選實施例中，使用均方根計算差值，因此稱為RMS值。最好是在存儲器中以象素的數(shù)量的形式表示的RMS值。例如，一個典型的差值是0.05個象素。探測的圖象和配合的靶盡可能的接近對準。
因此，建立理論的靶位的數(shù)學模型，圖象由實際位置形成，并且比較圖象。理論上，模型精確吻合，理論位置和實際位置之間的沒有象素差。然而，實際上，在一個靶含有很多基準點時(如33)，對準器幾乎不可能計算模型的精確對準。因此，如圖4A中框402所示計算每個有效探測的基準點目視位置和數(shù)學模型中的每個基準點的位置之間的差值。因為探測的基準點的表將是有效的，故要求平均的RMS值在預定的閾值下，如0.1象素。
現(xiàn)在假設一個圬物或其他的故障完全模糊了靶150的一個基準點152。如果這各現(xiàn)象發(fā)生，相機圖象不包括對應模糊的基準點的斑點，所以在那個位置沒有斑點形成形心、并被加到基準點的表中，或使用這個系統(tǒng)被處理，并且識別出在靶中的基準點的數(shù)目比最大數(shù)目少。下面進一步說明圖4B的步驟，該步驟確定靶是否污染。即，是否很多的基準點被模糊，以致對準器不能夠正常地工作。
現(xiàn)在，假設靶150的基準點152僅部分被圬物或其他污染或狀態(tài)模糊或阻擋。在與部分模糊的基準點相應的探測的圖象中的斑點的形心將具有一個計算的值，它偏離靶150的基準點152的真實的形心。如果在形心位置中的偏離量不足，使得斑點不符合上述框306的預定的標準，則需要其他的測量措施探測靶中的故障。
因此，在框404，對當前在表中的所有有效的探測的基準點，計算形心位置的平均差或偏差。在框406，識別表中具有最大的偏差或差值的有效探測基準點。因此，框406包括在表中探測的基準點中識別偏離最大的情況。在框408，如果基準點的偏差值大于預定的閾值或平均偏差值的預定的倍數(shù)，則從表中將它舍棄、忽視或標記出來并在以后的處理步驟中忽略。一個預定的容許值的例子是0.1，一個預定倍數(shù)值的例子是2。對這個例子，假設斑點列表包括一個有偏離值為0.3象素的斑點，而平均偏差值是0.06象素。這個斑點將被從表中舍棄，因為0.3象素大于0.12的第一閾(預定倍數(shù)2X0.06)，雖然0.12大于0.1的預定閾。現(xiàn)在假設一個斑點的偏離值為0.09象素，平均偏離值為0.04，這個斑點將不被舍棄，因為0.09小于0.1，盡管0.09大于0.08(2X0.04)。
在框410，重復框318，402，404，406和408的步驟，直到沒有有效的基準點需要被舍棄。因此，所述過程重新配合靶，重新計算差值或偏差值，重新計算平均偏差值，并且如果滿足上述的標準，還舍棄具有最大的偏差值的斑點。重復這個步驟，直到表中的所有的斑點滿足標準。然后確定留在表中的基準點總數(shù)。
見圖4B，框412，如果表中的基準點的總數(shù)是30或大于30，那么認為靶150是清潔的，或對準器是在正常的操作范圍內，并可以繼續(xù)正常操作對準器。
在框414，如果表中留有25-29個基準點，即如果發(fā)現(xiàn)任何一個靶具有25-29個非模糊的基準點，那么產生報警的信息，要求使用者或操作人員確定是否繼續(xù)操作。在一個實施例中，報警的信息通告操作人員，靶臟了必須清潔，以確保正常操作。但是，允許繼續(xù)操作。在一個優(yōu)選實施例中，報警信息包括一個箭頭的圖示，所述箭頭鄰近機動車的一個輪的圖示，所述的機動車的車輪正在進行對準并且具有污染的靶；一個靶清潔的圖示的表示；和一個要求操作人員回答“OK”或“Abort”的對話框。
如果操作人員選擇“可以“，那么假設使用者清潔了靶，并如框418所表示的，本過程重復上述的過程。如果發(fā)現(xiàn)相同的靶或一個不同的靶仍是污染的，系統(tǒng)產生報警信息指出污染靶。如果操作人員選擇“放棄”，那么系統(tǒng)進行正常對準操作，即系統(tǒng)認為操作人員做出指示系統(tǒng)忽略污染靶的故障的回答，繼續(xù)操作。依從這個程序，因為在實踐中發(fā)現(xiàn)，在靶中能夠觀察到25個或更多個基準點時，對準器的準確度被保持。
如框416所示的，如果24個或少于24個基準點留在表中，錯誤信息產生，對準器停止正常的操作。在一個優(yōu)選實施例中，錯誤信息指示操作人員需要清潔靶，或在靶和相機之間的存在障礙，對準器停機。另外，錯誤信息也可以提示操作人員清潔靶和向使用者提供靶已清潔的輸入提示，在此后，對準器可以恢復正常操作。
上面的描述說明，在過程探測到30個或30個以上基準點，25-29個基準點或24或少于24個的基準點的情況時，過程所采取的某一的相應反應。這些特定的數(shù)值(30，25-29或更少)代表具有33個基準點的一種實施例方式。但是，這些值不是關鍵的，可以使用不同的值，特別是關于那些具有或多或少的基準點的各種靶。
而且，如果其余的基準點均勻分布，使用比規(guī)定的數(shù)少的基準點，能夠得到正常的對準器的操作。因此，對準器110能夠繼續(xù)工作直到很多的基準點模糊或不能目視到，以致對準器110不再能夠計算靶的足夠的配合。此時，均勻的分布意味著充分地跨越靶的可見的區(qū)域。
上述過程可以進行一次，如在一天的開始，或在對準器首次打開使用時，或在一天內重復，在對準操作當中重復等。在另一個實施例中，在操作人員的一個使用周期中，如在每個對準操作后，周期性進行此過程。在此實施例中，此過程可以用于監(jiān)視靶的狀態(tài)，使用中靶一旦被污染或由于相機或懸臂的位置造成靶的模糊，此過程會立即通告操作人員。在另一個實施例中，對準器被編程，以知道對準器的相機，懸臂和其他硬件的絕對或相對的空間位置。對準器跟蹤這些部件與靶位置的比較位置，并且如果對準器確定靶被阻擋，對準器顯示一個警告信息，請求操作人員除去障礙。
在另一個實施例中，系統(tǒng)建立當前的識別的基準點表和對每個靶識別的基準點的數(shù)目的計數(shù)，并存儲在存儲器中，以用來在對準器操作中連續(xù)地參考。如果系統(tǒng)探測識別的基準點的計數(shù)在預定的時間期間突然數(shù)目大幅減少，所述系統(tǒng)報告一個非靶污染的錯誤，因為這樣的變化不可能是由于污染靶造成的，更為可能的是由于相機或懸臂的錯誤定位或阻擋造成的。相反，如果每個靶的目視的基準點數(shù)量在一個預定的長時間(如4小時)內逐漸降低，那么系統(tǒng)確定一個污染靶可能是問題的原因，并產生一個適當?shù)慕ㄗh信息。
在另一個實施例中，產生和存儲一個日志文件，其記錄指示過程的探測狀態(tài)。在另一個實施例中，在每天開始閱讀日志文件，以確定前一天是否發(fā)現(xiàn)了污染靶，并且未被清潔。對于確認上述故障探測過程的結果，這個信息是有用的。
圖5是計算機系統(tǒng)500的框圖，說明本發(fā)明的實施例，計算機系統(tǒng)500可以用來安排計算機32的一些或全部計算機的設置，或安排與計算機32的聯(lián)系的一個外部計算機或工作臺的設置。
計算機系統(tǒng)500包括用來信息交換的總線502或其他通信機構，和連接總線502的處理器504，它用來處理信息。計算機系統(tǒng)500也包括主存儲器506，如隨機訪問存儲器(RAM)或其他動態(tài)存儲裝置，它連接總線502，用來存儲信息和由處理器504執(zhí)行的指令。在處理器504執(zhí)行指令時，主存儲器506也可以用于存儲臨時變量或其他中間信息。計算機系統(tǒng)500還包括與總線502連接的只讀存儲器508(ROM)或其它靜態(tài)存儲器，用來儲存存儲器504的信息和指令。設置并連接到總線502的存儲裝置510，如一個磁盤或光盤，用于存儲信息和指令。
計算機系統(tǒng)500可以經由總線502連接到一個顯示器512，如一個陰極射線管(CRT)，向計算機的使用者顯示信息。輸入裝置514包括字母數(shù)字和其它鍵，與總線502連接，用于向處理器504傳達信息和選擇指令。另一類使用者輸入裝置是光標控制516，如鼠標、跟蹤球或光標方向鍵，以向處理器504傳達方向信息和選擇指令，并控制顯示器512上的鼠標移動。這個輸入裝置一般在兩個軸線中具有二維的自由度，即第一軸線(如X軸)和第二軸線(如Y軸)，它使得裝置能夠在平面上確定位置。
本發(fā)明涉及到計算機系統(tǒng)500的使用，它用在機械目視測量系統(tǒng)中自動識別故障。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在機械目視測量系統(tǒng)中的自動識別故障由與處理器504相響應的計算機系統(tǒng)500提供，處理器504執(zhí)行主存儲器中的一個或多項指令的一個或多個序列。這些指令可以從另一個計算機可讀媒體，如存儲器510，讀入到主存儲器506中。執(zhí)行主存儲器506中的指令順序的引起處理器504進行此處所述的過程。在另一個實施例中，可以使用硬連線電路代替或結合軟件指令，而實施本發(fā)明。因此，本發(fā)明的實施例不限于硬件電路和軟件的任何特定的結合。
本文中使用的術語“計算機可讀媒體”指參與向處理器504提供執(zhí)行的指令的任何媒體。這種媒體可以采取很多形式，包括非易失媒體，易失媒體，和傳輸媒體，但不限于此。非易失媒體包括光盤或磁盤，如存儲裝置510。易失媒體包括動態(tài)存儲器，如主存儲器506。傳輸媒體包括同軸電纜，銅線和光纖纜，其中包括由總線502組成的導線。傳輸媒體也能夠采取聲波或光波的形式，如在無線電波和紅外線數(shù)據(jù)通信產生的那些波。
計算機可讀媒體的通常形式包括軟盤，硬盤，磁帶或其他任何磁性媒體，CD-ROM，其他任何光媒體，穿孔帶，紙帶，任何帶有孔圖象的其他物理媒體，RAM，PROM，和EPROM，PLASH-EPROM，其他任何存儲芯片或盒式磁帶，如下所述的波載，或其他任何計算機可讀的媒體。
多種形式的計算機可讀媒體可以執(zhí)行傳輸處理器504的一個或多個指令。例如，指令開始可以裝載在遙控計算機的磁盤上。遙控計算機能夠將指令裝入它的動態(tài)存儲器中，使用調制解調器通過電話線發(fā)出指令。計算機系統(tǒng)500的局部調制解調器能夠通過電話線接收數(shù)據(jù)，并使用紅外線發(fā)送器將數(shù)據(jù)轉換成紅外線信號。紅外線探測器能夠接收紅外線信號輸送的數(shù)據(jù)，并且適當?shù)碾娐纺軌驅?shù)據(jù)置于總線502上?？偩€502將數(shù)據(jù)送往主存儲器506，處理器504從后者處取回并執(zhí)行指令。在處理器504執(zhí)行前或后，主存儲器506接收的指令可以有選擇地存儲在存儲裝置510上。
計算機系統(tǒng)500也包括一個與總線502連接的通信接口518。通信接口518提供連接網絡鏈路520的雙向數(shù)據(jù)通信，鏈路520連接局域網522。例如，通信接口518可以是綜合服務數(shù)字網絡(ISDN)卡或調制解調器，向相應類型的電話線提供數(shù)據(jù)通信連接。作為另一個例子，通信接口518可以是一個局域網(LAN)卡，向兼容的局域網(LAN)提供數(shù)據(jù)通信連接。也可以使用無線鏈路。在任何這樣的實施方式中，通信接口518發(fā)送并接收載有各種信息的電子、電磁或光信號。
網絡鏈路520一般通過一個或多個網絡向其他數(shù)據(jù)裝置提供數(shù)據(jù)通信。例如，網絡鏈路520可以通過局域網522向主機524，或向由因特網服務提供者(ISP)526操縱的數(shù)據(jù)設備提供連接。ISP526又向現(xiàn)在統(tǒng)稱為“因特網”528的萬維數(shù)據(jù)通信網提供數(shù)據(jù)通信服務。局域網522和因特網528都使用載有數(shù)字數(shù)據(jù)流的電信號、電磁信號或光信號。通過各種網絡的信號，和在網絡鏈路520上的并通過通信接口518的信號，向計算機系統(tǒng)500載入、載出數(shù)字數(shù)據(jù)，它們是傳輸信息的載波的典型形式。
計算機系統(tǒng)500能夠通過網絡，網絡鏈路520和通信接口518發(fā)出信息，接收包括程序碼的數(shù)據(jù)。在因特網的例子中，服務器530可以通過因特網528，ISP526，局域網522和通信接口518為應用程序傳輸一個請求碼。根據(jù)本發(fā)明，這樣一個下載應用為機械目視測量系統(tǒng)中的自動識別故障作準備，如本文所述。
接收的碼可以由處理器504在它被接收時執(zhí)行，和/或為了以后執(zhí)行，存儲在存儲器裝置510中，或其他的非易失存儲器中。計算機系統(tǒng)500可以獲得載波形式的應用碼。
在另一個實施例中，設置一個車輪服務裝置。電子相機觀測到一個或多個靶。所述相機連接一個機械目視系統(tǒng)，后者接收靶的圖象，并使用所述圖象測量靶的位置和狀態(tài)。所述機械目視系統(tǒng)由以下部分構成一個或多個靶；一個電子攝像機，一個照明光源，一個含有視頻數(shù)字化儀的圖象分析計算機，一個處理器，一個存儲器，和一個輸出裝置。在優(yōu)選實施例中，輸出值通過VGA/SVGA顯示器傳遞給技術人員或操作者，VGA/SVGA顯示器連接靶的位置和診斷的信息。在顯示器上用圖案和文本顯示讀數(shù)和診斷。一個驅動器或馬達能夠由所述的輸出隨意控制，如自動或半自動運動控制。
每個靶用專有的視覺可識別的形式印刷，如星群或星環(huán)。在機械觀測系統(tǒng)中存儲圓環(huán)形數(shù)學模型。模型匹配圖案并且位置和狀態(tài)數(shù)據(jù)被析取。在一個優(yōu)選實施例中，圓環(huán)由反光材料制造。
雖然在此介紹了反光靶，但是系統(tǒng)也同樣可以帶有漫反射圖案靶和有源靶或內部自照明靶。
靶位置和狀態(tài)表示為一個(X，Y，Z，Pitch，Roll，Yaw)矢量。矢量的數(shù)據(jù)在視頻監(jiān)視器顯示，也向外部設備通信，用于數(shù)字控制，機械人制導和精確對準應用。
在優(yōu)選實施例中，機械目視儀類似于Jackson的美國專利5,943,783“測定機動車輪對準的方法和裝置“中介紹的那種方法。
在正常操作時，靶由機械觀測系統(tǒng)目視上定位，它們的位置和狀態(tài)在VGA/SVGA顯示器上顯示。測量靶的可視部分(星環(huán)系統(tǒng))，計算它們在三維空間的位置。所述位置為(X，Y，Z，Pitch，Roll，Yaw)或(X，Y，Z，Camber，Toe，Roll)形式的多維矢量。
這里表示出一種理想的(幾何上完美的)靶的可見特征。將理想模型相對于相機模型投影，它能被轉換成一個合成圖象。這個轉換考慮相機和靶的幾何特征和以及它們相對彼此的位置和角度的關系。
在這個模型中，靶的位置表示為相對于相機的(Xt，Yt，Zt，Pitcht，Rollt，Yawt)。完全坐標系中心可以定在相機的中心上。參數(shù)(pitchc，rollc，yawc)說明相機取景線的角度方向。相機模型也包括它的取景和圖象形成特征的說明，其中包括景場(以度數(shù)表示)、圖象大小(象素)和場景深度。
一旦建立相機和靶模型，則系統(tǒng)準備開始操作。給定一個測量或理論的相機位置和靶位置，然后模型預測相機圖象的外觀。
在給定的理想的無干擾的環(huán)境下，預測的理想圖象表示相機預期會見到的情況，在優(yōu)選實施例中，預測的圖象具有與輸入的圖象相似的特征(從實際相機中攝取)。然后理想圖象與析取位置信息的輸入圖象比較。
缺陷(flaw)定位器在亮度領域將預測圖象規(guī)格化，以匹配輸入圖象的強度。然后它運算比較預測圖像和輸入圖象，并建立一個供顯示的缺陷圖。文獻中說明這類圖象運算過程。缺陷圖僅含有偏離理想圖象的圖象，所以在沒有缺陷時它是空白的。
在理想情況，輸入圖像和預測是相同的。兩個因素能引起它們之間的差別1.參數(shù)偏差，模型參數(shù)不匹配實際環(huán)境。必須設定參數(shù)以匹配環(huán)境。
2.環(huán)境偏差，某物在模型中并不存在的實際環(huán)境中存在與否。容易定位和識別環(huán)境偏差是本發(fā)明的主要價值。
環(huán)境偏差可以由霧、多塵的空氣、相機視場的阻擋，破裂的靶(部分遺失)、在靶上的圬物等引起。在沒有裝置診斷和識別環(huán)境偏差性質的情況下，一個非技術人員很難發(fā)現(xiàn)并校正它們。這個實施例提供一種裝置，操作人員能夠借助文字快速地發(fā)現(xiàn)和并用文字校正環(huán)境問題。
下面說明通過系統(tǒng)的一個典型的圖象流動程序。第一說明涉及正常的未阻擋的情況，第二說明涉及到環(huán)境阻擋的情況。
在操作的第一方法中，靶在Y軸中(roll axis)旋轉170度，在距靶3英尺外正常目視下，在理想的狀態(tài)獲得靶的輸入圖象。靶位置析取器處理這個圖象，計算“最配合“的位置。在此時，位置的析取在Xt＝0，Yt＝0，Zt＝0，pitcht＝0，rollt＝+170，yawt＝0位置處產生探測方位(相對于相機)。這個位置信息提供給圖象預測器模型，后者將所述靶幾何投影到一新的合成圖象中。
不意外的是，合成的預測圖象很近似于上述原始輸入圖象。輸入圖像和預測圖象都提供給缺陷定位器，后者生成一個缺陷分布圖。
因為發(fā)現(xiàn)圖象是相同的，故缺陷分布圖是空白的。這表示在圖象的整個表面上沒有缺陷。這也是人們所期望的，因為環(huán)境的狀態(tài)是理想的，所以模型的假設保持真實。
由于沒有問題，不需要診斷，所以沒有信息和診斷顯示。
在圖象存在缺陷時，獲得靶的一個輸入圖象。靶的位置析取器處理這個圖象，計算“最佳配合”位置。靶位置析取器在Xt＝0，Yt＝0，Zt＝0，pitcht＝0，rollt＝0，yawt＝0處，產生一個相對于相機的探測方位。這個位置信息被提供給圖象預測器模型，它將靶幾何投影到一個新的合成圖象中。
輸入圖像和預測圖象都提供給缺陷定位器，后者生成一個缺陷分布圖。因為預測圖像與原圖象顯著不同，缺陷分布圖突出顯示差別區(qū)域。缺陷分布圖含有一個標記區(qū)域，它在圖象中為可見的白色區(qū)域。對于在一定環(huán)境下的操作，應用一定圖象處理缺陷分布圖，以除掉虛假的噪音，這是有利的。例如，在相機的焦點可能不精確的環(huán)境中，一個低通濾光片或形態(tài)腐蝕濾光片能夠起減小假噪音含量的作用。
數(shù)量上測量缺陷區(qū)域的表面面積，并與預定的閾(ATHRESH)比較。如果表面面積小于預定的閾，那么判斷操作是可接受的。這是正常的非異常的情況，操作不中斷地繼續(xù)至下一個測量循環(huán)。
在測量的面積超過閾ATHRESH時，表示一個異常狀態(tài)。這個狀態(tài)表示并推斷某環(huán)境影響干擾正常操作?，F(xiàn)在的目標是定位缺陷，以便操作人員能夠采取正確的措施。建立一個診斷圖象并顯示在視頻監(jiān)示器上。
在顯示器上用一個可見的標記標出診斷狀態(tài)。建立一個診斷圖象，它包括顏色上與缺陷分布圖重疊的原相機輸入圖象。重疊優(yōu)選紅色和粉紅色。直接將從前一個步驟獲得的缺陷分布圖用作重疊。在上述例子中，原圖象是純黑白的，缺陷重疊顯示出灰色。
在診斷顯示建立并在顯示器上呈現(xiàn)后，系統(tǒng)返回到它的正常測量或跟蹤循環(huán)中。如上所述，每次測量循環(huán)測量、獨立探測并顯示輸入圖象中的任何缺陷。如果下一個循環(huán)中錯誤狀態(tài)不再存在，那么診斷顯示就不示出，并且通常由一個“正常操作”的顯示代替。如果在下一個循環(huán)中又探測到錯誤狀態(tài)，那么建立一個單獨的最新診斷顯示，并在視頻監(jiān)示器上更新顯示。在連續(xù)的錯誤顯示更新時，變化被做成為可見的。這使得操作人員能夠立即見到所采取的任何校正行動的效果。
當一個錯誤狀態(tài)在幾次連續(xù)的測量循環(huán)中持續(xù)出現(xiàn)時，那么推斷操作人員需要進一步的幫助。除了可見錯誤指示外，其他的幫助信息也可以向操作人員提供。
在此實施例中，最好是提供一種缺陷跟蹤方式。在使用很高的對比度的靶(如反光的靶)時，最終的相機圖象中的任何障礙均成為不可見的。然后僅通過不存在期望的靶特征，即可推斷存在一個障礙。上述的機構將探測和定位遮敝物體的一部分，它實際阻擋靶的可見部分。在物體貼附到相機上時，操作人員很難定位和識別那個物體。這描述了診斷這類故障的一種附加機構。
這類故障包括相機視窗式鏡頭上的圬物、蜘蛛網或晃來晃去的物體、相機中的光位故障和固定圖案的電子噪音。
故障已被標記出來，但是操作人員難于定位和識別造成故障的物體或原因時，操作人員可以調用缺陷跟蹤方式。在這個方式中，保持診斷定位顯示，并附加在視頻監(jiān)示器上。在缺陷跟蹤方式被調用時，如上所述進行測量循環(huán)。差別是，在每個連續(xù)循環(huán)中，缺陷的分布圖積累在單獨的圖象存儲器中。這些分布圖的附加和作為一個顏色重疊層顯示。將靶在視場中移動時，探索并間接揭示模糊的不同方面。其效果是單獨地監(jiān)視相機成像器中的每個光位。在缺陷校正后，系統(tǒng)返回到它的正常的跟蹤測量顯示狀態(tài)。
本說明公開的實施例適用于其他情況。特別是，這些實施例在任何機械目視測量系統(tǒng)中都是有用的。
在上述的說明中，已就特定的實施例說明了本發(fā)明。然而，不偏離本發(fā)明的廣義精神和發(fā)明范圍，明顯能夠做出多種修改。因此本說明和附圖是為了說明而不是限定本發(fā)明。
權利要求
1.一種探測機械目視測量系統(tǒng)故障的裝置，其特征在于，它包括存儲器，用于存儲由相機形成的靶的圖象，所述靶具有多個基準點；數(shù)據(jù)處理器，它與存儲器耦接并具有存儲的指令，在被數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行時，所述的指令使得數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行如下步驟根據(jù)所述圖象產生和存儲一些值的列表，所述值表示探測到的靶的基準點；將代表探測的基準點的值與多個第二值比較，所述第二值表示靶的存儲模型中的靶的真實基準點；根據(jù)上述比較步驟，從所述列表中選擇性地舍棄不能夠滿足預定標準的一個或多個探測的基準點；當少于第一預定數(shù)目的探測基準點保留在列表中時，使用所述機械目視測量系統(tǒng)產生一個報警信息。
2.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于，所述指令還使得數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行如下步驟確定每個探測基準點的形心；確定一個平均差值，該差值表示與探測的基準點相關的多個差值的平均值，其中，每個差值表示探測的基準點的形心值與存儲模型的形心值相比較的差值。
3.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于，所述指令還使得數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行如下步驟在所述列表包含少于第二預定數(shù)目的探測基準點時，使用所述機械目視測量系統(tǒng)產生一個錯誤信息。
4.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于，所述指令還使得數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行如下步驟當所述列表包含少于第二預定數(shù)目的探測基準點時，使用所述機械目視測量系統(tǒng)產生一個錯誤信息并終止機械目視測量系統(tǒng)的操作。
5.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于，所述執(zhí)行產生報警信息的步驟的指令還包括執(zhí)行如下步驟的指令產生一個提示使用者清潔靶的信息；接收使用者的輸入；響應使用者的輸入，重復上述形成、確定和選擇性舍棄的步驟。
6.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于，所述執(zhí)行產生報警信息的步驟的指令還包括執(zhí)行如下步驟的指令產生一個提示使用者清潔靶的信息；重復上述形成、確定和選擇性舍棄的步驟；當所述列表中含有探測的基準點數(shù)目等于或大于第二預定數(shù)目時，確定靶已被清潔。
7.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于，所述指令還使得數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行如下步驟確定每個探測基準點的形心；確定一個平均差值，該差值表示與探測的基準點相關的多個差值的平均值，其中，每個差值表示探測的基準點的形心值與和靶的實際基準點相對應的存儲模型的形心值相比較的差值；從所述列表中選擇性地舍棄這樣的表示探測的基準點的值，所述探測的基準點具有的差值大于一個預定閾值并大于平均偏差值的預定倍數(shù)。
8.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于，所述指令還使得數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行如下步驟確定每個探測基準點的形心；確定一個平均差值，該差值表示與探測的基準點相關的多個差值的平均值，其中，每個差值表示探測的基準點的形心值與和靶的實際基準點相應的存儲模型的形心值相比較的差值；識別具有最大差值的探測基準點中的一個基準點；當所述差值大于一個預定閾值并大于平均偏差值的預定倍數(shù)時，從列表中選擇性地舍棄那些表示具有最大差值的探測基準點的值。
9.一種用于檢測機械目視測量系統(tǒng)故障的方法，所述系統(tǒng)包括一個具有多個基準點的靶，以及靶和基準點的存儲的圖象，所述方法包括以下步驟根據(jù)圖象建立并存儲一些值的列表，所述值表示探測的靶的基準點；將探測的基準點與表示在靶的存儲模型中的靶的真實基準點的多個值進行比較；從表中選擇性地舍棄那些不能夠滿足預定標準的一個或多個探測的基準點；當少于第一預定數(shù)目的基準點保留在所述列表中時，用所述機械目視測量系統(tǒng)產生一個報警信息。
10.根據(jù)權利要求9的方法，其特征在于，還包括步驟確定每個探測基準點的形心；確定一個平均差值，該差值表示與探測的基準點相關的多個差值的平均值，其中，每個差值表示探測的基準點的形心值與和靶的實際基準點相對應的存儲模型的形心值比較的差值。
11.根據(jù)權利要求9的方法，其特征在于，還包括步驟當所述表包含少于第二預定數(shù)目的探測基準點時，使用所述機械目視測量系統(tǒng)產生一個錯誤信息。
12.根據(jù)權利要求9的方法，其特征在于，還包括步驟當所述表包含少于第二預定數(shù)目的探測基準點時，使用所述機械目視測量系統(tǒng)產生一個錯誤信息并終止機械目視測量系統(tǒng)的操作。
13.根據(jù)權利要求9的方法，其特征在于，所述產生一個報警信息的步驟還包括步驟產生一個提示使用者清潔靶的信息；接收使用者的輸入；響應使用者的輸入，重復上述形成、確定和選擇性舍棄的步驟。
14.根據(jù)權利要求9的方法，其特征在于，還包括步驟確定每個探測基準點的形心；確定一個平均差值，所述平均值表示與探測的基準點相關的多個差值的平均值，其中，每個差值表示探測的基準點的形心值與和靶的實際基準點相對應的存儲模型的形心值相比較的差值；從所述列表中選擇性地舍棄這樣的探測基準點的值，所述探測的基準點具有的差值大于一個預定閾值并大于平均偏差值的預定倍數(shù)。
15.根據(jù)權利要求9的方法，其特征在于，還包括步驟產生一個提示使用者清潔靶的信息；重復上述形成、確定和選擇性舍棄的步驟；在所述列表含有的探測基準點數(shù)目等于或大于第二預定數(shù)目時，確定靶已被清潔。
16.根據(jù)權利要求9的方法，其特征在于，還包括步驟確定每個探測基準點的形心；確定一個平均差值，該差值表示與探測的基準點相關的多個差值的平均值，其中，每個差值表示探測的基準點的形心值與和靶的實際基準點相應的存儲模型的形心值相比較的差值；識別具有最大差值的探測基準點中的一個基準點；當所述差值大于一個預定閾值并大于平均偏差值的預定倍數(shù)時，從列表中選擇性地舍棄那些表示具有最大差值的探測基準點的值。
17.一種計算機可讀取介質，用于執(zhí)行檢測機械目視測量系統(tǒng)故障的指令的一個或多個序列，所述系統(tǒng)包括一個具有多個基準點的靶，以及靶和基準點的存儲的圖象，其中，由一個或多個處理器執(zhí)行的指令中的一個或多個序列，使得所述一個或多個處理器執(zhí)行如下步驟根據(jù)所述圖象建立并存儲一些值的列表，所述值表示探測的靶的基準點；將探測的基準點與表示靶的存儲模型中的靶的真實基準點的多個值比較；從表中選擇性地舍棄不能夠滿足預定標準的一個或多個探測的基準點；當少于第一預定數(shù)目的基準點保留在表中時，用所述機械目視測量系統(tǒng)產生一個報警。
18.一種計算機輔助的機械目視機動車輪位的對準裝置，其特征在于，它包括相機，用于形成靶和靶上的多個基準點的圖象；存儲器，用于存儲由相機形成的圖象；數(shù)據(jù)處理器，它與存儲器耦接并具有存儲的指令，在被數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行時，所述的指令使得數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行如下步驟根據(jù)所述圖象產生和存儲一些值的列表，所述值表示探測的靶的基準點；將探測的基準點與表示靶的存儲模型中的靶的真實基準點的多個值比較；從表中選擇性地舍棄不能夠滿足預定標準的一個或多個探測的基準點；當少于第一預定數(shù)目的探測基準點保留在表中時，使用所述機械目視測量系統(tǒng)產生一個報警。
全文摘要
在機械目視測量系統(tǒng)中自動識別故障的一種方法和裝置。提供了一種機械目視為基礎的方法和跟蹤系統(tǒng)的改進的自診斷的能力。該方法和裝置使得跟蹤操作性能有效,并探測電子噪聲,環(huán)境污染等引起的性能劣化。建立和存儲了系統(tǒng)目視的靶的數(shù)學模型。在視場中形成靶的圖象,識別靶的基準點。圖象的靶的探測的基準點的形心位置與數(shù)學模型中的基準點的形心位置比較。在一個基準點模糊或污染時,它的幾何特征(形心,亮度,邊緣的平滑度,面積或形狀)不同于該特征的真實的或理想化的值。在偏差超過預定標準,或它的性質與理想的不同時,表示探測的基準點的值被廢棄。如果留下的探測的基準點數(shù)目低于預定的閾,則顯示一個報警信息或產生一個錯誤。因此,當性能變壞到一個預設定的允許范圍外的故障被探測到時,做出故障的標記,以引起注意,并顯示一項建議的校正行動。
文檔編號G05B19/401GK1340179SQ00803858
公開日2002年3月13日 申請日期2000年12月7日 優(yōu)先權日1999年12月21日
發(fā)明者戴維·杰克遜, 霍尚·施羅夫, 唐納德·J·克里斯琴, 斯蒂芬·格利克曼 申請人:捷裝技術公司