专利名称：三维四轮定位仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车维修、检测技术领域，尤其涉及一种三维四轮定位仪。
背景技术：
四轮定位仪主要用于检测汽车车轮之间的相互位置和角度以确定汽车车轮定位参数，从而指导汽车维修机师调整车轮定位参数，以满足汽车设计要求，实现汽车行驶的平顺性、安全性，减少汽车油耗和轮胎磨损。四轮定位仪的核心测量角度为前束角(Toe)、外倾角、主销后倾角。前束角(Toe)定义为由上方看左右两个轮胎所成的角度，向内为正，向外为负。前束角的功用在于补偿轮胎因外倾角及路面阻力所导致向内或向外滚动的趋势，确保车子的
直进性。外倾角(Camber)定义为由车前方看轮胎中心线与垂直线所成的角度，向外为正，向内为负。其角度的不同能改变轮胎与地面的接触点及施力点，直接影响轮胎的附着力及磨损状况，并改变车重在车轴上的受力分布，避免轴承产生异常磨损。此外，外倾角的存在可用来抵消车身荷重后，悬架系统机件变形及活动面间隙所产生的角度变化。外倾角的存在也会影响车子的行进方向，这正如摩托车可利用倾斜车身来转弯。因此左右轮的外倾角必须相等，在力的平衡下不致影响车子的直进性，再与前束角(Toe)配合，提高直进稳定性及避免轮胎磨损不均。如果没有这个外倾角，满载时车轮就会过于向内侧倾斜，从而加速轮胎偏磨和车轮轴承磨损。因此，这个参数可以延长轮胎和车轮轴承的寿命。后倾角(Caster)定义为由车侧看转向轴中心线与垂直线所成的夹角，向前为负，向后为正。后倾角的存在可使转向轴线与路面的交会点在轮胎接地点的前方，可利用路面对轮胎的阻力让车子保持直进，其原理就如购物推车的前轮会自动转至你施力的方向并保持直进一般。后倾角越大车子的直进性越好，转向后方向盘的回复性也越好，但却会使转向变得沉重。随着高速公路的大量普及，对汽车定位角的要求也越来越高，特别是前束角，厂家给出的标准范围一般都很小，通常在±0. 17°范围内，有的甚至要求在±0.08°范围内，这就给定位仪提出了更高的要求。传统的三维四轮定位仪在测量时反射靶平面与地面大致垂直，当车轮前束角出现变化时，图像点的坐标变化很�。虼饲笆饬烤炔桓�。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种三维四轮定位仪，其反射靶平面与地面成一夹角，这样当车轮前束角出现变化时，图像点的坐标变化较大，从而达到提高四轮定位仪前束角测量精度。为实现上述目的，本实用新型提供一种三维四轮定位仪，包括数据处理装置、电性连接于该数据处理装置的摄像装置、反射靶及安装于反射靶上的固定装置，该反射靶具有一平面，该数据处理装置内存储有定位仪软件测量时，所述反射靶通过固定装置固定于汽车的车轮上，所述反射靶平面与底面成一固定夹角。所述反射靶平面与地面形成的固定夹角的角度值为50 70°。所述反射靶上安装有一水平装置，当反射靶平面与地面形成的夹角的角度值等于预定角度值时，该水平装置上的水平泡处于中间位置。所述摄像装置监测反射靶，并把信息传送回数据处理装置，所述定位仪软件根据该信息计算反射靶平面与底面夹角的角度值。所述数据处理装置包括本体、电性连接于该本体的显示装置、电性连接于本体的输入装置及电性连接于本体的输出装置。所述本体为电脑主机，所述显示装置为显示器，所述输入装置包括键盘及鼠标，所述输出装置为打印机。所述本体上设有图像采集器，所述摄像装置电性连接于该图像采集器上。所述固定装置为轮夹。本实用新型的有益效果本实用新型三维四轮定位仪通过将反射靶平面与地面之间设置一夹角，这样当车轮前束角出现变化时，摄像装置所拍摄到的图像点的坐标变化较大，从而达到提高四轮定位仪前束角测量精度，进而实现在不增加硬件成本的前提下提高前束角测量精度。为了能更进一步了解本实用新型的特征以及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
以下结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式
详细描述，将使本实用新型的技术方案及其它有益效果显而易见。附图中，
图1为实现本实用新型三维四轮定位仪的装置方框示意图；图2为通过现有技术测量中车轮前束角变化时对应的图像点的坐标变化示意图；图3为通过本实用新型三维四轮定位仪测量中车轮前束角变化时对应的图像点的坐标变化示意图；图4为本实用新型三维四轮定位仪装置中反射靶安装于待测量的车轮上的立体结构图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型所采取的技术手段及其效果，以下结合本实用新型的优选实施例及其附图进行详细描述。请参阅图1至4，本实用新型提供一种三维四轮定位仪，其包括数据处理装置、电性连接于该数据处理装置的摄像装置、反射靶及安装于反射靶上的固定装置，该反射靶具有一平面，该数据处理装置内存储有定位仪软件测量时，所述反射靶通过固定装置固定于汽车的车轮上，所述反射靶平面与底面成一固定夹角。所述反射靶平面与地面形成的固定夹角的角度值为50 70°，所述固定装置为轮夹。[0028]所述反射靶上安装有一水平装置，当反射靶平面与地面形成的夹角的角度值等于预定角度值时，该水平装置上的水平泡处于中间位置。所述摄像装置监测反射靶，并把信息传送回数据处理装置，所述定位仪软件根据该信息计算反射靶平面与底面夹角的角度值。所述数据处理装置60包括本体600、电性连接于该本体600的显示装置602、电性连接于本体600的输入装置604及电性连接于本体600的输出装置606，在本实施例中，所述本体600为电脑主机，所述显示装置602为显示器，所述输入装置604包括键盘及鼠标，所述输出装置606为打印机。所述本体600上设有图像采集器608，所述摄像装置80电性连接于该图像采集器608上，进而将摄像装置80所拍摄的图像传送给数据处理装置60，在本实施例中，所述摄像装置80为摄像机，其有两台，分别对应两个前轮或两个后轮。所述本体为电脑主机，所述显示装置为显示器，所述输入装置包括键盘及鼠标，所述输出装置为打印机。所述本体上设有图像采集器，所述摄像装置电性连接于该图像采集器上。请参阅图2及3，当车轮50前束角变化时，相当于反射靶平面转动了一个角度，如图中所示由A-C-B-D变化到A1-C1-B-D，相应的摄像机中图像由a-b-c_d变化到al-bl-c-d。从图中可以看到，反射靶平面后仰时图像点位置变化比反射靶平面垂直于地面安装时大，相应的测试分辨率也得到提高。
反射靶平面垂直于地面安装时图像位置变化a-al及c_cl像素点可近似为Δ ul = a* (Ι-cos ( α )) *s*f/L反射靶平面后仰时图像位置变化a-al及c_cl像素点可近似为Δ u2 = b*sin ( Θ ) *tan ( a ) *s*f/L其中，α为前束角，f为摄像机镜头焦距，L为摄像机距反射靶距离，a为反射靶A-B长度，b为反射靶B-D长度，s为摄像机尺度因子，则，Δu2/ Aul= b*sin ( θ ) *tan ( α ) / (a* (1-cos ( a )))，若a = 300mm, b = 300mm, Θ =30。，a = 2。，则Δ u2/Δ ul 28. 66,可显著
提高前束角测量精度。 在本实施例中，所述反射靶20上安装有一水平装置202，该水平装置202可为常用的水平泡型水平装置，反射靶平面200与地面形成的夹角Θ的角度值等于预定角度值时，该水平装置202上的水平泡处于中间位置。在操作时，只需将水平装置202上的水平泡调整至中间位置，即可保证反射靶平面200与地面形成的夹角Θ的角度值等于预定角度值，操作方便简单。具体工作原理通过固定装置40将反射靶20安装于汽车的车轮50上，并使得反射靶40的发射平面200与地面形成一固定Θ角，该Θ角的角度值为50至70°，且可以通过摄像装置80进行监控及调节，调节完成后进行测量并记录测量结果。这样当车轮前束角出现变化时，摄像装置所拍摄到的图像点的坐标变化较大，从而达到提高四轮定位仪前束角测量精度。所述通过摄像装置80监控反射靶20是由定位仪软件计算反射靶平面200与地面夹角Θ的角度值，根据该角度值与预定角度值的差值调整反射靶平面200的倾斜方向，至反射靶平面200与地面夹角的角度值等于预定角度值。所述定位仪软件计算反射靶平面与地面夹角的角度值的方法为确定坐标系，0JAZ。为摄像机坐标系，OAlYtlZtl为标定坐标系，其Zo轴与地面平行的，OXYZ为测量时反射靶世界坐标系，则，标定坐标系OciXciYciZci与摄像机坐标系OcXcYcZc有如下关系Pc0 = R0*P0+T0其中Po为标定坐标系OAlYtlZtl下点的列向量，Ro为标定坐标系OciXciYciZc/变换到摄像机坐标系OcIcTc^的旋转矩阵，To为摄像机坐标系OcIcTc^下标定坐标系OciXciYciZci原点O。的坐标，Pc0为摄像机坐标系0JJJ。下点的列向量；贝IJ，测量时反射靶世界坐标系OXYZ与摄像机坐标系0εΧεΥεΖ。有如下关系Pc = R*P+T其中P为世界坐标系OXYZ下点的列向量，R为世界坐标系OXYZ变换到摄像机坐标系0JAZ。的旋转矩阵，T为摄像机坐标系0JAZ。下世界坐标系OXYZ原点O的坐标；[0051 ] 设Rtlx为测量时反射靶世界坐标系OXYZ变换到标定坐标系OciXciYciZci的旋转矩阵，Ttlx为测量时反射靶世界坐标系OXYZ变换到标定坐标系OciXciYciZci的平移矩阵，依据上述关系，贝U，测量时反射靶世界坐标系OXYZ变换到标定坐标系OAlYtlZtl可表示如下
P0x = R0x*P+T0x= RcT1* (Pc-T0)= R;1* (R*P+T_T0)= R0_1*R*P+R0_1* (T-T0),
权利要求1.一种三维四轮定位仪，其特征在于，包括数据处理装置、电性连接于该数据处理装置的摄像装置、反射靶及安装于反射靶上的固定装置，该反射靶具有一平面，测量时，所述反射靶通过固定装置固定于汽车的车轮上，所述反射靶平面与底面成一固定夹角。
2.如权利要求1所述的三维四轮定位仪，其特征在于，所述反射靶平面与地面形成的固定夹角的角度值为5(Γ70°。
3.如权利要求1所述的三维四轮定位仪，其特征在于，所述反射靶上安装有一水平装置，当反射靶平面与地面形成的夹角的角度值等于预定角度值时，该水平装置上的水平泡处于中间位置。
4.如权利要求1所述的三维四轮定位仪，其特征在于，所述数据处理装置包括本体、电性连接于该本体的显示装置、电性连接于本体的输入装置及电性连接于本体的输出装置。
5.如权利要求4所述的三维四轮定位仪，其特征在于，所述本体为电脑主机，所述显示装置为显示器，所述输入装置包括键盘及鼠标，所述输出装置为打印机。
6.如权利要求4所述的三维四轮定位仪，其特征在于，所述本体上设有图像采集器，所述摄像装置电性连接于该图像采集器上。
7.如权利要求1所述的三维四轮定位仪，其特征在于，所述固定装置为轮夹。
专利摘要本实用新型提供一种三维四轮定位仪，包括数据处理装置、电性连接于该数据处理装置的摄像装置、反射靶及安装于反射靶上的固定装置，该反射靶具有一平面，该数据处理装置内存储有定位仪软件测量时，所述反射靶通过固定装置固定于汽车的车轮上，所述反射靶平面与底面成一固定夹角。通过将反射靶平面与地面之间设置一夹角，这样当车轮前束角出现变化时，摄像装置所拍摄到的图像点的坐标变化较大，从而达到提高四轮定位仪前束角测量精度，进而实现在不增加硬件成本的前提下提高前束角测量精度。
文档编号G01M17/013GK202869829SQ201220317608
公开日2013年4月10日 申请日期2012年7月3日 优先权日2012年7月3日
发明者刘均, 吕光俊, 王青伟 申请人:深圳市元征科技股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
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