一种基于3D扫描技术的非接触车轮定位测量装置及其测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及车辆检修养护技术领域，具体公开了一种基于3D扫描技术的非接触车轮定位测量装置及其测量方法，包括底座、立柱、第一激光发生器、第二激光发生器、工业相机、微处理器、存储单元、无线通信模块、电脑终端，本发明专利技术采用两个激光发生器和一个工业相机，三者保持相对位置固定在立柱的一本侧面上，第一激光发生器和第二激光发生器发出两道水平激光投射在轮辋内侧，旋转立柱转动带动工业相机依次拍照采样，选取特征点，建立坐标系，计算出各个特征点的坐标关系，从而算出前轮和后轮的前束角和外倾角，本发明专利技术简单可靠，测量精度高，成本较低。成本较低。成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D扫描技术的非接触车轮定位测量装置及其测量方法


[0001]本专利技术涉及车辆检修养护
，具体涉及一种基于3D扫描技术的非接 触车轮定位测量装置及其测量方法。

技术介绍

[0002]所谓车轮定位，就是汽车的每个车轮、转向节和车桥与车架的安装应保持一定的相 对位置。转向轮定位参数有：主销后倾、主销内倾、前轮外倾、前轮前束4个参数。通 常车轮定位主要是指前轮定位，现在也有许多车辆需要进行四轮定位。作用是保持汽车 直线行驶的稳定性，保证汽车转弯时转向轻便，且使转向轮自动回正，减少轮胎的磨损 等。
[0003]现在车轮定位一般主要检测外倾角和前束角，现有技术中，在车轮上固定检测装置 进行接触式检测，安装复杂，测量精度差。也有人工方法进行，这种方法既费时， 误差也大，还有采用多相机标定系统进行测量标定，但是该定位仪结构复杂，成 本高昂。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的问题是人工测量误差大，效率低，多相机四轮定位测量成本高 昂，提出一种结构简单、便宜实用的基于3D扫描技术的非接触车轮定位测量装 置及其测量方法。
[0005]本专利技术通过如下技术方案予以实现，一种基于D扫描技术的非接触车轮定位 测量装置，包括底座、立柱、第一激光发生器、第二激光发生器、工业相机、微 处理器、存储单元、无线通信模块、电脑终端，所述立柱的轴线和底座垂直，所 述第一激光发生器和第二激光发生器间隔一定距离固定安装所述立柱的上端，所 述第一激光发生器和第二激光发生器可以发出水平线形激光，所述立柱下端固定 安装有工业相机，所述工业相机水平布置；所述工业相机的光心位于立柱的旋转 轴线上，所述微处理器和存储单元安装在底座内，所述微处理器用于图形处理和 计算，所述存储单元用于存储计算结果，所述微处理器通过无线通信模块和电脑 终端连接，电脑终端用于检测过程监控和显示检测结果。
[0006]进一步地，所述立柱和底座之间转动连接，所述立柱受旋转驱动机构驱动可 以绕其轴线转动，所述立柱和底座之间安装有角度传感器。
[0007]进一步地，所述无线通信模块包括蓝牙模块或wifi模块。
[0008]本专利技术的另一个方面，提供了一种基于D扫描技术的非接触车轮定位测量方 法，包括以下步骤：
[0009]步骤一、投射激光：将汽车停在水平检测平台上，将测量装置放置在汽车底 部，该测量装置的第一激光发生器和第二激光发生器发出两条等间距的水平线形 激光，投射在汽车前轮的轮辋内侧；
[0010]步骤二、拍照采样：工业相机对左前轮和右前轮的轮辋进行拍照采样；
[0011]步骤三、选取特征点：对拍照采样所得的图片进行处理，利用激光在轮胎和 轮辋
上的漫反射反射率的不同，增加对比度，突出显示轮胎上激光线条，在图片 每个轮胎上均能看到四条带弧形的激光线条，选取内侧的四个端点为特征点，即 为线形激光与轮辋和轮胎结合面上的交点，左前轮的特征点为A1、A2、A3、A4， 右前轮的特征点为B1、B2、B3、B4；
[0012]步骤四、获取特征点位置参数：根据各特征点在拍照采样所得的图片中的像 素点的位置，可以推算出特征点点距离相机中心垂直面的水平方位角θ1，特征点 点距离相机中心水平面的仰角θ2，如A1点的水平方位角为θ
1(A1)
，A1点的仰 角为θ
2(A1)
，以此类推，得出其他特征点的方位角和仰角；A2点的水平方位角 为θ
1(A2)
，A1点的仰角为θ
2(A2)
，B1点的水平方位角为θ
1(B1)
，A1点的仰 角为θ
2(B1)
，B2点的水平方位角为θ
1(B2)
，A1点的仰角为θ
2(B2)
，
[0013]步骤五、建立坐标系并计算前轮前束角：A1、A2、B1、B2是第一激光发生 器投射出的光刀平面上的点，因此在同一平面上，设定工业相机5的光心为点0， 第一激光发生器3的光刀平面和立柱2的交点为P1点，0P1长度为h1，A1点到 P1点距离为a1，A2点到P1点距离为a2，B1点到P1点距离为b1，B2点到P1 点距离为b2，那么可以计算出，a1＝h1/tanθ
2(A1)
，a2＝h1/tanθ
2(A2)
，b1＝h1/tanθ
2(B1)
，b2＝h1/tanθ
2(B2)
，
[0014]在第一激光发生器3投射出的光刀平面上建立第一极坐标系，原点为P1点， 那么A1点的极坐标为(h1/tanθ
2(A1
)，θ
1(A1)
)，A2点的极坐标为 (h1/tanθ
2(A2)
，θ
1(A2)
)，B1点的极坐标为(h1/tanθ
2(B1)
，θ
1(B1)
)，A2 点的极坐标为(h1/tanθ
2(B2)
，θ
1(B2)
)，然后将第一极坐标系上的四个特征 点的极坐标转化为第一直角坐标，
[0015]A1为：(h1*cosθ
1(A1)
/tanθ
2(A1)
，h1*sinθ
1(A1)
/tanθ
2(A1)
)
[0016]A2为：(h1*cosθ
1(A2)
/tanθ
2(A2)
，h1*sinθ
1(A2)
/tanθ
2(A2)
)
[0017]B1为：(h1*cosθ
1(B1)
/tanθ
2(B1)
，h1*sinθ
1(B1)
/tanθ
2(B1)
)
[0018]B2为：(h1*cosθ
1(B2)
/tanθ
2(B2)
，h1*sinθ
1(B2)
/tanθ
2(B2)
)
[0019]得到各点坐标后便可以求处直线A1A2，直线B1B2的夹角，所得夹角的一般 即为前轮前束角，与标准值相比较，判断前轮是否符合规范的前束角要求；
[0020]步骤五、计算前轮外倾角：设定特征点A1和A2的中点为A0，特征点B1和 B2的中点为B0，A0和B0的坐标可以直接求出，设定L1为A0、B0的长度，l1 可以根据直角坐标系两点间距离公式求出；
[0021]同理，在第二激光发生器4投射出的光刀平面上建立第二极坐标系，计算 A3、A4、B3、B4的极坐标后，转化为第二直角坐标，设定特征点A3和A4的中 点为A
’
0，特征点B1和B2的中点为B
’
0，A
’
0和B
’
0的左边点可以直接求 出，设定L2为A
’
0、B
’
0的长度，12可以根据直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D扫描技术的非接触车轮定位测量装置，其特征在于：包括底座(1)、立柱(2)、第一激光发生器(3)、第二激光发生器(4)、工业相机(5)、微处理器、存储单元、无线通信模块、电脑终端，所述立柱(2)的轴线和底座(1)垂直，所述第一激光发生器(3)和第二激光发生器(4)间隔一定距离固定安装所述立柱(2)的上端，所述第一激光发生器(3)和第二激光发生器(4)可以发出水平线形激光，所述立柱(2)下端固定安装有工业相机(5)，所述工业相机(5)水平布置；所述工业相机(5)的光心位于立柱(2)的旋转轴线上，所述微处理器和存储单元安装在底座(1)内，所述微处理器用于图形处理和计算，所述存储单元用于存储计算结果，所述微处理器通过无线通信模块和电脑终端连接，电脑终端用于检测过程监控和显示检测结果。2.根据权利要求1所述的一种基于3D扫描技术的非接触车轮定位测量装置，其特征在于：所述立柱(2)和底座(1)之间转动连接，所述立柱(2)受旋转驱动机构驱动可以绕其轴线转动，所述立柱(2)和底座(1)之间安装有角度传感器(6)。3.根据权利要求1所述的一种基于3D扫描技术的非接触车轮定位测量装置，其特征在于：所述无线通信模块包括蓝牙模块或wifi模块。4.一种基于3D扫描技术的非接触车轮定位测量方法，其特征在于；包括以下步骤：步骤一、投射激光：将汽车停在水平检测平台上，将测量装置放置在汽车底部，该测量装置的第一激光发生器(3)和第二激光发生器(4)发出两条等间距的水平线形激光，投射在汽车前轮的轮辋(7)内侧；步骤二、拍照采样：工业相机(5)对左前轮和右前轮的轮辋(7)进行拍照采样；步骤三、选取特征点：对拍照采样所得的图片进行处理，利用激光在轮胎(8)和轮辋(7)上的漫反射反射率的不同，增加对比度，突出显示轮胎(8)上激光线条，在图片每个轮胎(8)上均能看到四条带弧形的激光线条，选取内侧的四个端点为特征点，即为线形激光与轮辋(7)和轮胎(8)结合面上的交点，左前轮的特征点为A1、A2、A3、A4，右前轮的特征点为B1、B2、B3、B4；步骤四、获取特征点位置参数：根据各特征点在拍照采样所得的图片中的像素点的位置，可以推算出特征点点距离相机中心垂直面的水平方位角θ1，特征点点距离相机中心水平面的仰角θ2，如A1点的水平方位角为θ
1(A1)
，A1点的仰角为θ
2(A1)
，以此类推，得出其他特征点的方位角和仰角；A2点的水平方位角为θ
1(A2)
，A1点的仰角为θ
2(A2)
，B1点的水平方位角为θ
1(B1)
，A1点的仰角为θ
2(B1)
，B2点的水平方位角为θ
1(B2)
，A1点的仰角为θ
2(B2)
，步骤五、建立坐标系并计算前轮前束角：A1、A2、B1、B2是第一激光发生器(3)投射出的光刀平面上的点，因此在同一平面上，设定工业相机(5)的光心为点O，第一激光发生器(3)的光刀平面和立柱(2)的交点为P1点，OP1长度为h1，A1点到P1点距离为a1，A2点到P1点距离为a2，B1点到P1点距离为b1，B2点到P1点距离为b2，那么可以计算出，a1＝h1/tanθ
2(A1)
，a2＝h1/tanθ
2(A2)
，b1＝h1/tanθ
2(B1)
，b2＝h1/tanθ
2(B2)
，在第一激光发生器(3)投射出的光刀平面上建立第一极坐标系，原点为P1点，那么A1点的极坐标为(h1/tanθ
2(A1)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：胥国林，胥腾，马冰，
申请(专利权)人：盐城高玛电子设备有限公司，
类型：发明
国别省市：