一种车辆制动踏板行程的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制动踏板行程测量技术，公开了一种车辆制动踏板行程的测量装置及其测量方法，具体为：图像采集装置，固定在制动踏板一侧，采集制动踏板的运动图像；计算机，电连接图像采集装置，接收制动踏板的运动图像，通过图像识别得到的不同时刻的制动踏板位置，经过几何变换得到制动踏板的行程，进而计算得到制动踏板的运动速度及加速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制动踏板行程测量技术，尤其涉及一种车辆制动踏板行程的测 量装置及其测量方法。
技术介绍
汽车试验领域中，通常需要记录驾驶员使用制动踏板的相关情况，如驾驶 员使用制动踏板的频率以及踩制动踏板的轻重程度。制动踏板的使用与否及踩 踏板的轻重直接反应了驾驶员对车辆的操作状况，是汽车实验过程中需要精确 记录的一个参数，该参数可以准确地反应驾驶员在汽车实验过程中的驾驶操作 行为，与车辆，道路环境参数综合后可以反应该驾驶员的驾驶行为特性，并真 实的反应驾驶员、车辆、道路三者之间的相互影响，因此在汽车实验中通常需 要使用相关的测量系统来测量制动踏板的行程。目前，对制动踏板行程进行测量通常有两种方法，第一种是在制动踏板上 安装一块踏板力采集板，即驾驶员的脚部先施加制动力给该踏板力采集板，然 后采集板再将驾驶员施加的制动力传递给制动踏板，这种方法直接测量的是制 动踏板力，然后对踏板力进行换算得到制动踏板的行程。第二种方法是采用专 门的线性位移传感器，使用线性位移传感器时需要对制动踏板进行拆卸，然后 将该线性位移传感器安装在踏板顶部连接点内部，安装完成之后再将制动踏板 复原到原来的状态。但是，现阶段使用的这两种方法都存在着一定的问题。对 于第一种方法，其直接测量的不是制动踏板的行程，而是驾驶员踩制动踏板的力，由踏板力到踏板行程的转换过程中，不同车型的转换关系是不一样的，因 此，使用该方法还需要进行额外的踏板刚性标定工作，以此得到从踏板力到踏板行程的转换关系；另外，由于该方法在制动踏板上安装了另外一块板状的传 感器，驾驶员不是直接操作制动踏板，这样的后果使驾驶员无法正确的感知制 动踏板的力反馈过程，通常叫做失去脚感，影响到驾驶员的正常操作，从而会 影响实验的真实性。对于第二种方法，其测量数据准确，能正确的反应制动踏 板的行程，是目前使用比较广泛的一种方法；但是，这种方法主要存在的问题 是制动系统的可靠性问题，汽车的制动系统是一个需要严格控制可靠性的系统， 试验中为了安装传感器，需要对制动系统进行拆卸，这样将给制动系统带来失 效的安全隐患，影响试验的安全性。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种投资费用少、操作简单、测量精度高的车 辆制动踏板行程的测量装置。本专利技术的另一个目的在于提供一种车辆制动踏板行程的测量方法，基于上 述车辆制动踏板行程的测量装置。本专利技术的基本原理是通过使用一个图像采集装置(摄像机)来实时采集制 动踏板的运动图像，然后将制动踏板的运动图像传输至计算机。系统中利用图 像处理软件，通过图像识别得到制动踏板在图像中的准确位置，由于摄像机相 对制动踏板的位置不变，因此，图像识别得到的不同时刻的制动踏板位置经过 简单的几何变换就能够得到制动踏板的行程，进而能够计算得到制动踏板运动 的速度及加速度，准确的反映驾驶员操作制动踏板的过程。为了达到上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。1、 一种车辆制动踏板行程的测量装置，其特征在于，包括图像采集装置，固定在制动踏板一侧，采集制动踏板的运动图像； 计算机，电连接图像采集装置，接收制动踏板的运动图像，通过图像识别得到的不同时刻的制动踏板位置，经过几何变换得到制动踏板的行程，进而计算得到制动踏板的运动速度及加速度。本技术方案的进一步改进和特点在于-所述图像采集装置为摄像头；所述摄像头采用中星YJS-01 USB2. 0摄像头。所述图像采集装置设置在制动踏板左侧。所述图像采集装置上设置有摄像光源，摄像光源为LED灯。2、 一种车辆制动踏板行程的测量方法，基于上述车辆制动踏板行程的测量装置，图像采集装置为摄像头，其特征在于，包括以下步骤摄像头标定，首先制作标定板，标定板上设置标定图像，变换标定板位置，摄像机采集图像，利用这些图像进行标定，得到摄像头的参数；图像采集，摄像头采集制动踏板的运动图像，并将采集的运动图像实时地传输至计算机；图像预处理，去除制动踏板的运动图像中的无用点及干扰点；提取制动踏板的轮廓图像，对经过图像预处理的运动图像进行二值化处理， 提取运动图像中制动踏板的形状，得到制动踏板的轮廓图像；提取制动踏板的特征点，选取制动踏板的特征点，提取该特征点在制动踏 板的轮廓图像中的位置；行程计算，得到特征点在制动踏板的轮廓图像中的位置之后，利用摄像头 标定得到的摄像头参数，计算该特征点的位置坐标，得到与制动踏板空载时该 特征点的相对位置变化，即得到制动踏板的行程，参考运动图像的时间变化， 得到制动踏板的运动速度及加速度。本技术方案的进一部改进在于 所述选取制动踏板的特征点为其V形的尖部点。本专利技术的车辆制动踏板行程的测量装置，主要部件采用摄像装置和计算机， 投资费用少、操作简单、检测方便、测量精度高，而且不需要改动制动踏板， 避免了现有技术中的测量失真或存在安全隐患多问题。本专利技术的测量方法中， 运动图像的处理以及测量数据的计算由计算机直接完成，因此，操作简单，检 测结果直观、可靠。附图说明图1为摄像头的安装及对制动踏板的拍摄示意图； 图中1、摄像头；2、 LED灯；3、钢板支架；4、制动踏板。具体实施例方式参照图1，在车辆制动踏板行程的测量装置中，图像采集装置可以为摄像 机或者摄像头，本实施例采用摄像头1。摄像头1依靠支架固定在制动踏板4 左侧的车内钢板支架3上，镜头朝向制动踏板4。制动踏板4所处环境比较阴 暗，因此在摄像头1上固定LED灯2作为摄像光源。制动踏板4的侧视形状为 V形。本实施例摄像头采用中星YJS-01 USB2.0摄像头，有效像素600万，将该 摄像头通过USB2.0数据线连接到计算机，接收制动踏板的运动图像，通过图像 识别得到的不同时刻的制动踏板位置，经过几何变换就能够得到制动踏板的行 程，进而计算得到制动踏板的运动速度及加速度。在测量制动踏板的行程时时，由于驾驶员操作制动踏板的过程非常快，因 此，摄像头的采集频率必需能够满足实验系统的采集需求，本实施例中所选用 的摄像头采集频率为25Hz，即摄像机每秒对制动踏板采集25帧图片。为了实现本专利技术的车辆制动踏板行程的测量方法，以上述车辆制动踏板行 程的测量装置为基础，图像采集装置为摄像头，具体步骤如下(1) 安装摄像头及摄像光源摄像头选定完成之后，首先安装摄像头，摄像头采用柱状支架固定在制动 踏板左侧的车内钢板上，支架与钢板采用螺栓连接。摄像头水平安装，与制动踏板垂直，LED灯固定在摄像头上面，光照方向与摄像头轴线平行，与制动踏板的垂直平面垂直。摄像头安装时需要保证镜头与制动踏板之间的距离大于20cm，否则驾驶员在操作制动踏板时可能会碰到摄像机，造成测量结果发生较 大的误差。(2) 摄像头标定首先制作标定板，标定板上设置标定图像，变换标定板位置，摄像机采集 图像，利用这些图像进行标定，得到摄像头的参数。具体为标定板由黑白相 间、边长为20mm的正方形方框组成，每个方向上共5个方框。在摄像头的可视范围内变换标定板位置，让标定板面向摄像头，在不同位置各采集标定板图像， 将这些图像导入到Math Works公司的数学处理软件MATLAB2008b中进行标定，得到摄像头的参数；摄像头标定的目的是得到摄像头的参数，主要有有效焦距f，主点o，扭 曲系数fc及畸变系数kc，这些参数反应了摄像头本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆制动踏板行程的测量装置，其特征在于，包括：　图像采集装置，固定在制动踏板一侧，采集制动踏板的运动图像；　计算机，电连接图像采集装置，接收制动踏板的运动图像，通过图像识别得到的不同时刻的制动踏板位置，经过几何变换得到制动踏 板的行程，进而计算得到制动踏板的运动速度及加速度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁伟，王畅，付锐，郭应时，张琼，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]