检查车辆姿态的装置和方法

专利名称：检查车辆姿态的装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于检查车辆姿态的装置和方法。重要的是周期性地检查车辆姿态，以保证较好的车辆行驶性能和最好的驾驶舒适度。实际上，车辆行驶性能取决于车辆对路面的附着度，而这主要是两个因素在起作 用车轮与路面的接触面积，和车轮漂移，这两个因素都取决于车架和悬架的几何尺寸。设 置有悬架的框架的几何尺寸由特征姿态参数确定，这些姿态参数包括轮的特征角、轴距和 轮距宽度以及如悬架长度的其他参数。这些参数的校正值由车辆制造商确定并一般根据车 辆的类型和型号而有所不同。检查车辆姿态意味着周期性地测量以上特征参数的真实值，以便如果有需求能改 变值和恢复正确值。
背景技术：
用来检查姿态的装置因此基于合适的测量系统，该测量系统测量特征姿态参数所 依赖的值。然后，测量值被传送到处理器，该处理器使用公知的数学/几何算法来计算轮的 特征角，以及如需要还计算其他姿态参数，并将它们与存储在其存储器中的与其所进行工 作的车辆型号相关的正确值作比较，并最终计算将值恢复为允许值所必需的校正值，将校 正值显示在监视器上，并且如果有需要还打印出纸件。目前使用的检测系统可分成两种类型其中一种是通过与车轮的直接接触实现测 量，另一种是无需与车轮直接接触实现测量。属于第一种类型的检测系统一般包括多个操作头，每个操作头可附接在车辆的相 关轮，并设置有适当的机械或电子角度传感器，其检测轮的位置和方向。由操作头检测到的 数据可通过线缆或无线系统传送到处理器，例如通过无线电或通过红外光。在属于第二类型的检测系统中，操作头由一般为光电型的测量仪器替代，基于获 得和随后处理由一个或多个摄影机追踪的轮的图象。在由摄影机拍摄的图像中，光电测量仪器检测与轮相关联的合适目标的位置，其 检测方式使得确定在安装于测量仪器中的预定参考框架中轮的转动轴线或平面的方程式。该目标可适当地成形为物理体，在执行测量前固定到车辆的轮，或可它们可通过 将激光或结构光束投射到车辆的轮上而产生，所述光束可引起简单的发光线，其径向穿过 车轮，或具有更复杂和适当编码的图。还存在光电型测量仪器，其不使用任何类型的编码对象，因为在由摄影机追踪到 的图像中，它们识别实际在轮自身上的线的位置，例如轮缘与轮胎之间的分隔边界。在相同 申请人:的申请号为EP0895056的欧洲专利申请中描述了这种类型的仪器。不管使用何种检测技术，光电型测量仪器通常安装在适当的固定结构上，它们从 所述结构对与车辆的轮相关联的对象进行定位，或可替代地，它们安装在可如操作者所期 望进行移动和定位的便携式结构上，以便使测量仪器位于与将要测量的车辆的轮相关的适当位置上。中间的技术方案也是公知的，其中可移动的测量仪器安装在固定结构上，以便它 们的相对位置能基于将要测量的车辆的尺寸改变。例如，在上述申请号为EP895056的欧洲 专利申请中，测量仪器滑动地安装在车辆升降平台上。但是目前使用的上面简要阐述的技术方案都具有缺陷。特别地，固定和半固定结构具有体积大的缺陷，并且在车间内需要相对大的区域 来专门用于调整车辆姿态。另一方面，可移动结构还具有这样的缺陷，即在执行测量前它们必须由操作者适 当定位在车辆周围，而这可能会有定位错误并增加工作时间，而且当操作完成后可移动结 构还必须贮藏起来。

发明内容
本发明的目的是在简单、合理和相对经济的技术方案的范围中避免现有技术中的 上述缺陷。这一目的通过在本发明独立权利要求中公开的特征来实现。从属权利要求描述了 本发明优选和/或特别有利的方面。特别地，本发明提供了一种用于检查车辆姿态的装置，包括至少一个测量仪器，其 测量至少一个特征姿态参数，其中测量仪器安装在自推进单元上，其自动地在路面移动，以 使得沿着可变轨迹行进。由于这种技术方案，在相关自推进单元上的测量仪器仅当测量操作实际在车辆上 执行时才占据车间中的测量区域。此外，在适当的开始操作命令之后，测量仪器能够自动移动在测量区域中寻找车 辆，在执行测量前将它们相对于车辆的轮合适地定位，在这之后，在操作的最后，它们能自 动返回到初始位置，而无需操作者干涉。这显著地减少了用于检查和调整车辆姿态所需的时间。此外，防止了测量仪器在 测量操作结束后由于任何原因(例如操作者的遗忘)而仍旧处于测量区域中，而在那里它 们将在意外撞击的情况下暴露于可能性的损坏。本发明进一步提供一种用于检查车辆姿态的相应方法，其中包括在自推进单元上 安装至少一个测量仪器以测量车辆姿态的至少一个特征参数，该自推进单元能够自动在路 面上移动，从而沿着可变轨迹行进，且通过自动驱动系统引导自推进单元的移动，由此将测 量仪器定位在相对于待测量车辆的至少一个工作位置上。


本发明进一步的特征和优点将结合附图在下面作为非限制性示例提供的描述中 更加清楚。图1是根据本发明的对准装置的示意图。图2是图1中装置的自推进单元的示意性透视图。图3和4是图1中装置从上方观察的两个视图，其示出了操作过程中两个不同的 时刻。
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图5是测量仪器的精细定位阶段的详细视图。图6、7和8示出了自推进单元定位阶段的三个可替代方案。图9是根据可替代构造的装置1从上方观察到的视图。
具体实施例方式附图中示出了用于调整例如轿车、卡车等自推进车辆100的姿态的对准装置1。车辆100示意性地包括四个轮102联接到其上的框架101，前轮为转向轮。对准装置1包括四个自推进单元2，所述自推进单元2能够自动在地面上(例如在 车间的地面上)移动自推进，且能在平面XY的所有方向上沿着可变的轨道行进。优选地，自推进单元2不但能够直线移动以及转弯，还能够绕其竖直轴线转动同 时保持在地面上的相同位置上基本不移动。在图示的示例中，每个自推进单元2包括设置有安放在地面上的四个轮的框架 20，其中一对前轮21具有固定的转动轴线，且一对后轮22围绕位于该对后轮22中间的竖 直轴线成对枢转。前轮21联接到电驱动马达23，而后轮22联接到转向系统，该转向系统未 示出，因为其为常见类型的转向系统。电驱动马达23和转向系统均安装在框架20上，在那 里它们连接到电子控制单元24，该电子控制单元24引导自推进单元2在地面上所有可能的 方向上的移动。明显地，在不会由此而脱离本发明的范围的情况下，自推进单元2可以展示出与 上述完全不同的构造形式。例如，它们中的每个可具有不同数量的从动轮和/或转向轮，所 述从动轮和/或转向轮进一步可以不同的构造布置在底盘上，例如，从而根据特定的项目 规格在特定的运动下获得比其他构造更大的精确度。在每个自推进单元2上安装有测量仪器，测量仪器其整体由附图标记3来表示，其 直接测量车辆100的轮102的几何数据，特征姿态参数取决于这些数据。测量仪器3联接到自推进单元2的引导柱25，测量仪器3在该引导柱25能够在竖 直方向上滑动地移动，因此改变其相对于地面的高度。测量仪器3的该竖直移动通过使用 可直接由电子控制单元24控制的常见驱动装置(未示出)来实现。引导柱25又转动地安装在自推进单元2的框架20上，其安装方式使得其绕自身 转动并同时使测量仪器3绕竖直轴线转动。引导柱25的转动通过使用也直接由电子控制 单元24控制的常见驱动装置(未示出)来实现。如果需要，测量仪器3可设置有在自推进单元2上的进一步的自由度，特别是还可 以在水平方向上移动，以便能够以比仅使用自推进单元2在地面上自推进的移动而可能得 到的更大的精确度进行定位。根据本发明，测量仪器3可以是已知的任意类型，但其优选为这样一种类型，其测 量轮102的上述几何数据而不与轮102直接物理接触。在所示实施方式中，测量仪器3包括激光或结构光的投射器31、电子单元32和一 对为立体构造的摄影机30，所述一对摄影机30彼此间隔以便能从不同的角度观测到车辆 100的轮102，所述电子单元32用于处理由摄影机30观测到的图像。特别地，摄影机30均位于距离地面相同的高度处，且束缚于水平支撑横杆33的端 部，该水平支撑横杆33在中心结合到自推进单元2的引导柱25。光投射器31安装在支撑
6横杆33的中心处，且将两束相互平行的光投射到轮102的外侧壁上，该两束光沿直径方向 与车轮相交，因此在轮胎的侧面上形成四个等角间隔开的发光轨迹标记。摄影机30可以是黑白或彩色摄影机，并使用CXD(电荷耦合装置)或CMOS (互补 型金属氧化物半导体)传感器。摄影机30使用目前在领域中广泛应用的且被认为可靠的 公知技术来校准。摄影机30可设置有固定光学系统，或设置有可变光学系统，其调节图像的一个或 多个光学特征，例如如视野、缩放、聚焦、焦距、光轴位置、光圈或景深。特别地，可变光学系统可包括移动透镜的系统，所述移动透镜通过适当的机械致 动器移动，或该可变光学系统可包括现代化的“流体透镜”系统，其特征是通过使用在两种 不融和的流体之间的界面区域作为透镜来聚焦光。这些流体中的一个典型地为导电水溶 液，而另一种流体为不导电的油。流体容纳在具有透明端部的管道中。管道的侧壁以及其 两个端部之一在内部涂覆有与水溶液不相融的疏水涂层，以便在管道的相对端部形成半球 形的流体块。形成在水溶液与油之间的弯曲的分界面聚焦光，其方式与球面透镜将聚集光 的方式相同。流体透镜的形状可通过沿管道的疏水涂层应用电场、以便引起流体的表面张力的 变化来进行调整。作为该表面张力变化的结果，水溶液倾向于弄湿管道的侧表面，因而改变 两种流体之间的分界面的曲率半径，并由此改变透镜的焦距。通过增加所应用的电场，最初 凸起的分界面可被使得完全平坦或甚至变为内凹，因此以受控的方式将流体透镜从会聚透 镜转变为发散透镜，反之亦然。流体透镜的例子已经由在荷兰艾恩德霍芬的飞利浦研究实 验室开发。通过沿着公共光轴组装两个或更多个流体透镜并独立于其他透镜地控制每个透 镜，就能获得大量的光学效果，其中，包括能够获得与使用移动透镜的传统光学系统的缩放 能力相类似的缩放能力。注意，选择以立体构造安装两个摄影机30，通过可能从图像中抽取由此获得用来 测量轮102的几何数据的较困难和较可靠的信息的可能性而被证明是有效的。但是这不排 除根据测量仪器3所要求的精确度，将测量仪器3仅设置有一个摄影机30，或可替换地设置 有三个或更多个摄影机30。相似地，测量仪器3可设置有多个投射器31，该多个投射器31 又投射更复杂且适当编码的发光图案。测量仪器3优选由安装在自推进单元2上的可充电电池4供电，该自推进电池4 还为电动马达23、电子控制单元24和所有联接到自推进单元2的其他电力供电功能装置供
果 对准装置1包括中央处理单元5，例如个人电脑，其容纳在布置在车间内固定位置 上的箱体52内，并一般包括至少一个处理器50，至少一个大容量存储器单元51联接到该至 少一个处理器50。在大容量存储器单元51中，存储有包含有关车辆的有用信息的数据库，特别是对 准装置1能处理的每种类型和型号的车辆的特征姿态值的校正值。作为非限制性的例子，姿态的特征参数可包括左、右和总前会聚度，左、右和总后 会聚度，左和右前外倾角，左和右后外倾角，左右入射角，左右内倾角，前后退缩角，推进角， 前轮距，后轮距，右侧轴距，左侧轴距，轮距差。中央处理单元5与对准装置1的所有自推进单元2的电子控制单元24通信，并与安装在自推进单元2上的测量仪器3的处理单元32通信。优选地，通过允许无线数据传送的通信系统6来获得通信，例如通过无线电或红 外光。在本发明可能的可替代版本中，每个测量仪器3的处理单元32可连接到或直接集 成到相关自推进单元2的电子控制单元24。在这种情况下，中央处理单元5可仅仅连接到 电子控制单元24。中央处理单元5还连接到显示器7，并可能还连接到打印机(未示出)，以便向操 作者提供所进行的处理的结果。对准装置1进一步包括空间定位装置，所述空间定位装置不断地监测测量仪器3 在进行测量操作的操作空间A内的位置和方向。在图示的示例中，空间定位装置包括单个光电传感器8，该单个光电传感器8例如 包括立体构造的一个摄影机或一对摄影机，其中传感器8连接到中央处理单元5并安装在 操作空间A的区域内，例如安装在车间的天花板上，从那里该传感器8可以观测到安装在自 推进单元2上的所有测量仪器3。光电传感器8联接到相应的电子处理单元80，所述电子处理单元8在由摄影机观 测到的图像中检测适当编码的对象81的位置和方向，所述对象81中的每个安装到相应的 测量仪器3上。这样检测到的信息被传送到中央处理单元5，所述中央处理单元5通过公知的数 学几何算法计算每个对象81并从而计算每个测量仪器3在操作空间A中的固定XYZ参照 框架下的空间坐标。在本发明的上下文中，以上描述的空间定位装置可由使用不同定位技术的可替代 系统代替，并且可从其他技术领域中借用，其他技术领域例如如机器人技术和工业自动化 技术。仅仅通过例子，可使用利用无线电同步的定位装置。例如，在每个测量仪器3上可 安装接收器，该接收器接收由布置在操作空间A中的固定位置上的相关发射器发出的无线 电信号。接收器可包括一对设置有一致的圆形运动的高度定向天线，和精确地计算发射器 相对于参考框架的位置的处理单元，其稳固地安置在测量仪器3上。然后，收集到的数据可 被传送到中央处理单元5，中央处理单元5基于无线电发射器的已知位置可容易地计算出 测量仪器3在操作空间A中的精确坐标。另一个替代方案可以是在每个测量仪器3上安装与中央处理单元5通信的回转仪 和加速/倾斜计。这样，从测量仪器3的精确得知的位置开始，中央处理单元5可集成在测 量仪器3的移位过程中由回转仪提供的信号，从而确定相对于初始位置的移动向量。测量 仪器3的转动同样可从由倾斜计测量到的角度的变化获得。自然地，由回转仪提高的信号与由加速/倾斜计提供的信号的集成可直接由安装 在每个自推进单元2上的电子单元32执行。不管选择的是何种空间定位装置，优选的是界定具有测量仪器3的自推进单元2 能够在其中自动移动的合适的操作空间A，以便改善系统的可靠性。这种界定可通过在每个 自推进单元2上安装光学传感器(未示出)来实现，所述光学传感器识别周界标记，所述周界标记以使得自推进单元不会与界限相交的方式界定操作空间A。这些周界标记可以是应 用于地面的适当的粘附标记，或者是平行于地面并位于自推进单元2的光学传感器可识别 的高度处的激光光束。在一个变型中，周界标记可以是直接插入到地面中或应用于地面以界定操作空间 A的磁体。在这种情况下，磁性传感器将安装在每个自推进单元2以不断地监测这些磁体的 位置，由此控制自推进单元2的移动以便其不会超出预定的周界。可替代地，由于中央处理单元5不断地获知测量仪器3在空间中的位置，中央处理 单元5本身可界定操作空间A并防止自推进单元2离开操作空间A。如图3所示，对准装置1进一步包括用于自推进单元2的供电电池的再充电站9， 该站布置在预定停放区域B内，当自推进单元2不需要执行测量操作时自推进停放在预定 停放区域B那里。优选地，停放区域B设置在中央处理单元5附近，且再充电站9 一般包括将自推进 单元的供电电池4连接到输电干线供电的连接装置。电池4可在自推进单元2处于停放区 域内时充电，或者仅在电荷水平降低到预定电荷阈值水平时充电。为了使用对准装置1，待检查车辆100停在操作区域A中，靠近停放在停车区域B 中的中央处理单元5和自推进单元2。当中央处理单元5接收到合适的启动操作信号，例如通过远程控制装置或由操作 者操作的任何其他致动机构，自推进单元2开始在地面上在围绕车辆100的区域中自动移 动，以便将处于预定工作位置上的每个测量仪器3相对于车辆100的相应轮102定位(见 图4)。工作位置一般取决于安装在自推进单元2上的测量仪器3的类型以及其使用的检 测系统。至于这里所述的测量仪器3，工作位置需要例如摄影机30位于基本上与轮102的 转动轴线相同的高度上，布置在相对侧，并与转动轴线等距，沿着平行于轮102侧面的方向 往复对准，使得投射器31基本上与轮102的中心对准。明显地，测量仪器3的这种定位不仅通过自推进单元2在地面上的移动实现，而且 也依靠测量仪器3在相关自推进单元2上的竖向移动和转动来实现。特别地，每个测量仪器3优选在两个连续的阶段中被相对于车辆100从静止位置 引导到工作位置，所述两个阶段是自推进单元2的初步定为阶段和随后的测量仪器3到达 确定工作位置的精细定位阶段。初步定位阶段可以多种不同的形式进行。在这些形式中的一个中，待检查车辆100首先停放在操作空间A中的预定停放位 置，例如停放在车辆升降台上。当开始操作信号被给出时，中央处理单元5命令每个自推进单元2沿着对于所有 类型和型号的车辆都相同的预定轨迹，以便使自推进单元2基本停放在相应的轮102的前 方，处于中间位置，从该中间位置认为测量仪器3的两个摄影机30都能观测轮(作为示例， 参见图3和4)。施加在每个自推进单元2上的轨迹可在对准装置1的安装过程中存储在中 央处理单元5中，且如有需要可通过对中央单元5重新编程进行修改。可替代地，每个自推 进单元2的轨迹可直接存储在相关的电子单元32中，且由此通过对电子单元32重新编程
9来改变。作为替代方案，上述轨迹可直接描绘在地面上，例如使用投光器或物理标记，安装 在自推进单元2上的光学引导系统可跟随所述轨迹。在用于进行初步定位阶段的可替代形式中，操作者指示中央处理单元5，例如通过 键盘或在监视器上选择处于停放位置的车辆100的型号，这样中央单元5可从在其存储器 中的数据库中获得车辆100的尺寸和轮102的相对位置，例如轴距和轮距。基于已获得车辆100在操作空间A中的停放位置以及轮102的相对位置，中央单 元5命令自推进单元2沿着根据车辆100的型号而变化的轨迹行进，以便以较大的精确度 来将每个自推进单元102定位在相应的轮102前面处于中间位置，测量仪器3的两个摄影 机30从该中间位置可观测到指定的轮102。在解决方案的可能变化中，车辆100可被自动辨识，例如通过读取车辆100的车 牌的辅助摄影机。以这种方式观测到的图像被传送到中央处理单元5，其读取车牌，使用其 作为在其数据库中的搜索参数。在这种情况下，车辆100的辨识不仅将允许获取关于车辆 100的型号的信息，还允许获取关于所分析的具体车辆100的更详细的信息，例如已经进行 并存储在中央处理单元5中的测量和/或先前调整信息。如果基于初步定位阶段的结论，测量仪器3的摄影机30不能观测到轮102，则可实 施紧急程序，由此命令自推进单元2和/或在自推进单元2上的测量仪器3移动，从而移动 摄影机30以视图观测到车辆的轮102。紧急移动可遵循预定的逻辑例如沿着预定方向将自推进单元2移动预定的距 离，由此如果车轮102不能被观测到，那么改变测量仪器3离地面的高度，并沿着先前方向 使自推进单元2逆行。可替代地，紧急移动可遵循半随机的程序。在这种情况下，使移动最优的适当策略 是已知的，因此防止重复已经遵循过的轨迹。最后，紧急移动可由神经网络确定从一系列设定的轨道开始，一旦轮102已经合 适，则参数在神经网络中被更新，以便下一次的轨迹将是先前轨迹上的改进。一旦自推进单元2已经到达中间位置，相关测量仪器3的两个摄影机30从该中间 位置框定指定的轮102，则开始用于达到实际工作位置的精细定位阶段。在精细定位阶段中，首先，确定轮102在测量仪器3的局部XYZ参考框架中的空间 位置。为了获得该信息，测量仪器3的电子单元32获取并处理从不同角度分别由每个摄影 机30观测到的轮102的两个图像。特别地，电子单元32在每个图像中识别轮102的相同的特征线，优选为分隔轮缘 和轮胎的边界，或轮的外部边缘，并估计二维图像中该特征线的方程式。由于实际上这些线是圆形的，所以它们的方程式一般将是椭圆的方程式。为了执行这一过程，在电子单元32中可实施使用边缘检测技术的算法，或使用例 如霍夫变换或主动轮廓的技术来识别图像中的圆形或椭圆形形状。基于轮102的特征线的方程式(这在两个二维图像中使用公知的三角测量算法来 确定)，电子单元32执行三维重建，该三维重建使得可能估计相对于测量仪器3的局部XYZ 参考框架的轮102的平面的位置和/或转动轴线的位置以及所检测到的特征线的尺寸。在这一点上，电子单元32引导自推进单元2在地面上的移动和/或测量仪器3在自推进单元2上的移动，重复先前的阶段直到轮102在局部XYZ参考框架中的位置、角度和 尺寸都采取预定值，所述预定值对应于达到工作位置的测量仪器3。注意，如果测量装置3的摄影机30设置有可变光学系统，这些系统在初步和精细 定位阶段可维持在最大视野构造，以便提供正确观测轮102的更大的可能性。 借助于图5，描述了测量仪器3的精细定位阶段的例子，其局部参考框架的原点在 两个摄影机30之间的中点处。最初，自推进单元2位于在粗略定位阶段之后到达的中间位置(实线所示)，在该 位置轮102由测量仪器3的摄影机30框定。使用上述图像处理技术，电子单元32识别轮 的边缘或轮缘与轮胎之间的边界，估计轮102相对于摄影机30的XYZ参考框架的位置。在继续监测轮102的轴线Q的相对位置的同时，电子单元32引导自推进单元2沿 直线移动，直到轮102的轴线邻近测量仪器3的局部XYZ参考框架的原点；然后其命令自推 进单元2绕竖直轴线转动，以便将摄影机30平行于轮102的侧面对准；且如果有必要，其命 令测量仪器3相对于自推进单元2升高，以便使摄影机30处于与轮102的轴线相同的高度 处。在这一点上，在继续监测图像中轮的边缘的直径或轮缘与轮胎之间的边界的直径 的同时，电子单元42引导自推进单元2移动以更靠近轮102，直到该直径等于预定值，该预 定值对应于摄影机30对轮102的最佳观测。借助于图6，以下描述用于定位测量仪器3的可替代形式。在该形式中，在初步定位阶段，当给出开始操作命令时，中央处理单元5命令自推 进单元2移动到操作空间A中的预定位置，使待检查车辆A在该预定位置附近通过。在所 示例子中，自推进单元2成对布置，彼此相向，由此限定出使车辆100通过的走廊；相关测量 仪器3的摄影机30面向走廊的内侧。在测量仪器3在预定中间位置不移动的同时，使车辆100在走廊内通过而不停止。当车辆100的前轮进入布置在相对于车辆100前进方向下游的自推进单元2上的 摄影机30的视野时，相关测量仪器的精细定位阶段开始。在实际情况中，通过上述图像处 理技术，测量仪器3的电子单元32监测当车辆100前进时轮102的相对位置，并命令相关 的自推进单元2跟随轮102，直到到达工作位置。当车辆的后轮进入相关摄影机30的视野时，精细定位阶段由安装在布置于相对 于车辆100前进方向上游的自推进单元2上的测量仪器3执行。注意，在上述定位形式中，测量仪器3可通过与车辆100 —起移动而到达工作位 置，使得以下将描述的一些或所有测量轮102的阶段可在车辆100移动的情况下进行。当所有测量仪器3在工作位置不可移动时，每个仪器3直接测量指定给其的轮102 的几何值，特征姿态参数取决于所述几何值。首先，投射器31投影直径方向的光束到轮102上，以便获得在轮胎侧面上的四个 发光标记。摄影机观测具有发光标记的轮102的图像，并将图像传送到处理单元32。如果 摄影机30设置有可变光学系统，那么在执行该图像捕获前，可调整图像的一些光学特征， 例如焦距和缩放，以便使测量更加精确。为了防止在轮102的轮缘上的任何光反射引起测量误差，摄影机30观测到的图 像最初被进行处理以辨识与轮缘和轮胎之间的边界相应的区域，以便从随后的处理中排除所有内部点，并因此仅考虑在轮胎侧面上将发现的激光标记部分。轮缘与轮胎之间边界的 辨识可例如使用边缘检测技术或使用利用可识别图像中存在的圆形或椭圆形形状的技术 (例如使用霍夫变换或主动轮廓)的算法来实现。 处理单元32然后执行使用图像和已知的三角技术的处理算法，该算法能确定相 对于与测量仪器3关联的局部XYZ参考框架与激光标记相切的平面的方程式；该相切平面 基本上与轮102的转动平面一致。处理算法进一步使得可能在相切平面上找到距离与轮胎 的相切点等距的点，并由此确定相对于测量仪器3的局部参考框架的轮102的转动轴线的 方程式。注意，为了检测轮的上述几何数据，理论上仅将三个有角度间隔的发光标记投射 到轮胎的侧面上就将是足够的。然而，投射四个有角度间隔的发光标记能够使处理算法更 详细和可靠，因为如果不这样可能会提供不完全可靠的结果，特别是在轮缘上有强烈光反 射的情况下。由每个测量仪器3检测到的轮102的几何数据然后被传送到中央处理单元5，中央 处理单元5首先使用已知的数学算法以将在测量仪器3的局部XYZ参考框架中检测到的轮 102的转动轴线和/或平面的方程式变换为在操作空间A的总XYZ参考框架中的相应方程 式。明显地，为了操作这些变换，中央处理单元5必须通过空间定位装置8同时获取所 有测量仪器3相对于总XYZ参考框架的位置和精确方向。基于该信息，中央处理单元5然后计算轮102的角度和其他特征参数，将它们与大 容量存储器51中与车辆100的类型和型号相关的校正值进行比较，最后计算需要对特征姿 态参数做出的校正值从而使得它们的值将落在允许值内，将校正值显示在监视器7上，并 可能还打印出纸件。基于由处理单元5提供的值，姿态调整操作通过机械对准阶段而结束，在该机械 对准阶段中操作者手动改变车辆100的机械机构的构造，以便执行必要的修正，轮102的特 征参数取决于所述构造。当测量操作时和如果需要时的那些机械对准完成时，自推进单元2自动返回到停 放区域B，例如通过沿着早先遵循的到达工作位置的轨迹逆向返回，该轨迹可已经适当地存 储在中央处理单元5中。为了减少以上对准装置1的成本，提供了两个可替代的实施方式，如图7和8所示。在第一个可替代方案中，对准装置1仅包括两个自推进单元2，其中每个设置有相 关的测量仪器3。当给出开始操作命令时，两个自推进单元2在地面上自动移动以将相关测量仪器 3定位在相对于车辆100前轮的工作位置上，在此处执行第一次测量。在这一点上，自推进 单元2再次移动以将测量仪器3重新定位到相对于车辆100后轮的工作位置上，在此处执 行第二次测量。在第一次和第二次测量操作过程中收集到的几何数据被传送到中央处理单 元5，其计算特征姿态参数。明显地，测量可以首先对后轮、然后对前轮进行，或首先对左轮、然后对右轮进行， 反之亦然，或者以交叉的方式对前后轮进行。
在第二个可替代方案中，对准装置1仅包括一个自推进单元2，其设置有相关的测量仪器3。当给出开始操作命令时，自推进单元2在地面上自动移动，随后将测量仪器3定位 到相对于车辆100的所有轮的工作位置，在那里其进行相关的测量。在这些测量操作过程 中收集到的几何数据被传送到中央处理单元5，其计算特征姿态参数以及将要进行的任何 必要的修正值。注意，由于根据上述任意实施方式的对准装置1，有利的是安装在自推进单元2上 的测量仪器3能够对多个车辆100顺次且没有任何中断地进行测量，从而大大减少了平均 测试时间。待检查车辆100例如可在工作区域内布置成一排，且自推进单元2可在每次对 轮102的测量操作结束时自推进将测量仪器从一个车辆移动到下一个车辆。这些操作还可 无需操作者直接出现即可进行，例如在晚上。当所有测量都结束时，操作者仅仅需要在出现 轮102的对准误差时机械地调整车辆100的姿态，因此显著节省了时间。所提供的解决方案的进一步优点是测量可对车辆100的前轮102的不同转向角重 复进行测量，因为自推进单元2的移动允许测量仪器3的工作位置根据轮的方向而自动变 化。注意，总结而言，作为上述描述的替代方案或作为其额外的方案，测量仪器3还可构造为测量车辆100姿态的其他特征参数，例如框架离地高度或悬架长度。类似于以上关于轮102的描述，在这种情况下自推进单元2将在地面上移动，且测量仪器将可能移动到自推进单元2上，直到测量仪器3位于相对于待测量车辆100的部件 (例如相对于悬架)的适当工作位置。待测量车辆的部件可预先确定，或根据正在检查的特定车辆100 —次次地选择。在最后提到的情况中，待测量部件在准备阶段选择。图9示出了该解决方案的例子，其参照的装置1是结构类似于上述用于测量轮102 的几何数据的装置。车辆100位于操作空间A中，在那里适当的传感器(如压力传感器)可辨识车辆 100的存在并命令一个或多个摄影机10获取车辆100的待测量部件位于其中的一部分的图像。由摄影机10观测到的图像被传送到中央处理单元5，其允许操作者选择要测量的 部件并在图像中识别所选择的部件。当车辆100停止时，中央处理单元5命令布置在自推进单元2上的测量仪器的引 导系统自动移动搜寻要测量的部件，直到它们停止在相对于部件的适当工作位置。在这种情况下，自推进单元2除了移动到车辆外部之外，还自推进可能移动到其 体部下面，位于轮102之间的空间中。明显地，本领域技术人员将能够引入对上述装置1的大量技术和应用上的改进， 而不会由此脱离如下所要求保护的本发明的范围。
权利要求
一种用于检查车辆(100)的姿态的装置，包括用于测量至少一个特征姿态参数的至少一个测量仪器(3)，其特征在于，所述测量仪器(3)安装在自推进单元(2)上，所述自推进单元(2)能够在地面上自动移动，从而能沿着可变轨迹行进。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量仪器(3)在不与待测量的所述车 辆(100)有任何接触的情况下执行测量。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量仪器(3)包括至少一个摄影机 (30)，所述至少一个摄影机(30)能够捕获待测量的所述车辆(100)的至少一部分(102)的 图像。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述至少一个摄影机(30)联接有可变光 学系统。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述可变光学系统包括流体透镜。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述测量仪器(3)包括一对摄影机(30)， 所述一对摄影机(30)能够从不同的角度观测所述车辆(100)的一部分(102)的图像。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量仪器(3)包括光投射器(31)，所 述光投射器(31)将至少一个发光目标光束投射到待测量的所述车辆(100)的至少一部分 (102)上。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量仪器(3)联接到第一引导装置， 所述第一引导装置将所述测量仪器(3)在所述自推进单元(2)上沿竖直方向移动。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量仪器(3)联接到第二引导装置， 所述第二引导装置使所述测量仪器(3)在所述自推进单元(2)上围绕竖直转动轴线转动。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其包括多个测量仪器(3)，所述多个测量 仪器(3)中的每一个均安装在相关的自推进单元(2)上。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其包括连接到所述测量仪器(3)的中央 处理单元(5)，以便从所述测量仪器(3)接收与在所述车辆(100)上执行的测量相关的数 据。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述自推进单元(2)设置有可再充电电 池⑷。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，其包括对所述自推进单元(2)的电池 (4)再充电的再充电站(9)。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其包括空间定位系统(8)，所述空间定位 系统(8)检测所述测量仪器(3)在操作空间(A)内的位置。
15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其包括用于防止所述自推进单元(2)离 开预定的操作空间(A)的装置。
16.一种用于检查车辆(100)的姿态的方法，其特征在于，测量所述车辆(100)的至少 一个特征姿态参数的至少一个测量仪器(3)安装在自推进单元(2)上，所述自推进单元(2) 能够在地面上自动移动从而能沿可变轨迹行进，且所述自推进单元(2)的移动由自动引导 系统引导，从而使所述测量仪器(3)位于相对于待测量所述车辆(100)的至少一个工作位 置。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，操纵所述自推进单元包括初步定位阶段和精细定位阶段，在所述初步定位阶段中所述自推进单元(2)位于在操作空间(A)中的 预定中间位置，在所述精细定位阶段中所述自推进单元(2)根据所述车辆(100)在所述操 作空间(A)中的相关位置而从所述中间位置移动，以便使所述测量仪器(3)位于相对于所 述车辆(100)的至少一个工作位置。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述初步定位阶段包括从已知的初始 位置沿 预定轨迹移动所述自推进单元(2)。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述精细定位阶段包括检测车辆(100) 的至少一部分(102)相对于与所述自推进单元(2)相关的局部参考框架(xyz)的位置，以 及移动所述自推进单元(2)以便所述部分(102)处于在所述局部参考框架(xyz)内的预定 位置。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述精细定位阶段在待测量的所述车 辆(100)不可移动时进行。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述精细定位阶段在待测量的所述车 辆(100)移动时进行。
22.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，其包括选择待测量的所述车辆(100)的 部件的阶段。
全文摘要
公开了用于检查车辆(100)姿态的装置及其方法，包括用于测量至少一个特征姿态参数的至少一个测量仪器(3)，其中测量仪器(3)安装在自推进单元(2)上，自推进单元(2)在地面上自动移动从而沿着可变轨迹行进。
文档编号G01B21/26GK101842660SQ200880113702
公开日2010年9月22日 申请日期2008年9月16日 优先权日2007年10月29日
发明者雷莫·科尔吉 申请人:科希有限公司