专利名称：用于检查车辆姿态的设备和方法
技术领域：
本发明涉及用于检查车辆姿态的设备和方法。
背景技术：
车辆姿态的检查对优化道路抓持力、驾驶舒适性和轮胎磨损是重要的。实际上，道路抓持和轮胎磨损取决于车辆对道路表面的附着，其又主要由于以下 两个因素车轮与道路表面接触的面积和车轮漂移；这两个因素都取决于车辆的底盘和悬 架的几何形状。车辆底盘的几何形状由车辆姿态的特征参数精确地限定，包括车轮 角度、车轮轨 �：托倍忍卣饕约爸钊缧艹ざ鹊钠渌问�。这些参数的正确值由车辆生产商指定且通常 可根据车辆的类型和模型而改变。鉴于此，车辆姿态的检查包括测量上述参数的真实值，从而如果需要，可修改并设 置成正确值。因此，用于车辆姿态检查的设备基于用于测量决定特征姿态参数的量的合适系 统。然后将所测量的值传送到处理器，该处理器使用合适的数学和几何算法来计算车 辆角度特征，且如有必要，也计算其它姿态参数，将它们与用于正在检查的车辆的正确的值 (由车辆生产商提供的正确值存储在数据库中)比较并计算且向操作者提供测量的值和待 施加到车辆的任何修正以使得特征参数回到正确的、指定的范围内。因此，车辆姿态检查设备包括用于测量代表车辆的轮相对于空间基准的几何特征 参数和位置特征的值的测量系统或测量装置。目前，所使用的测量系统可分成以下两类型直接接触车轮测量(代表车轮的几 何和位置特征的参数)的类型和不直接接触车轮测量的类型。属于第一类型的测量系统通常包括多个测量头，每个测量头设计成机械地与车轮 相互作用且装备有合适的机械或电子角度传感器，角度传感器能够探测测量头相对于预定 的空间参照系的位置和定向。所测量到的数据可通过电缆或无线系统，例如通过无线电或 红外系统传送到处理器。在属于第二类型的测量系统中，测量头由测量仪器替代，测量仪器通常是光电型 的，基于捕获并进而处理使用一个或多个摄像头得到的轮或与轮关联的目标的图像。这些光电测量仪器设计成检测与轮关联的合适目标的位置，从而决定相对于与测 量仪器成一体的参照系统的切平面方程和车轮轴线方程。一旦知道与车轮关联的测量仪器的参照系之间的关系，这些系统就能够计算不同 车轮的位置和相互定向并从中得到轮角度特征和其它姿态参数。这些目标通常是在进行测量之前固定到轮的合适地成形的材料本体(例如，具有 预定特性外表面的面板)，或目标可通过将激光束或构造的光束投射到车轮上从而形成产 生穿过车轮的普通线或更更复杂的适当编码的形状(光轨迹)而产生。
其它已知的光电测量仪器不使用任何类型的编码目标，且相反在由摄像头捕获的 图像中识别车轮上实际线，例如将轮胎与轮缘分开的边缘的位置。在与本发明同一申请人 名下的欧洲专利申请第EP0895056号描述了一种该类型的测量仪器。不要求使用与车轮关 联目标的其它光电测量系统是那些使用基于将深度测量 (Z-轴线)与由摄像头捕获的二维图像(X-轴和Y-轴)的每个像素关联的三维成像技术。 这些测量系统可识别整个车轮相对于与测量系统关联的参照系的空间位置且，已知与不同 测量系统关联的参照系之间的关系可获得车轮之间相对的定向和位置。三维成像技术不仅使得可能从X-Y参照系中二维图像提取关注的特征参数(也称 为“特征“)，而且可精确地测量图像传感器和待测量目标之间沿Z-轴的距离。使用三维图像技术的传感器能够在三维空间内以超过30幅每秒(或30帧每秒， 简称为FPS)的速率识别目标，使得能够以足够的速率更新所测车辆姿态数据。这些传感器 需要接收已知波长且在三维空间中由待测量目标反射的光线。其他三维图像传感器以不同 方法测量距离，例如使用光放射的飞行时间(TOF)或通过处理关于由传感器接收的图像的 发光度。无论使用哪种测量方法，所使用的光电测量仪器通常安装在可与车轮关联的目标 定位的适当的固定结构上或可在测量之前由操作者移动的便携的结构上。便携的系统通常包括在待测量车轮附近定位成相互可见并确定其相对位置的四 个单元。在这种类型的系统中，必须将所有的测量仪器放置在相对于待测量车辆系统的车 轮的合适位置。在现有技术(例如在专利文献US6456372中所披露的)中还已知测量仪器在固定 结构上可动地安装成使得它们的相对位置可根据待测量车辆的尺寸改变的一种中间结构。 例如，在上述的专利文献EP0895056中，测量仪器可滑动地安装在车辆升降机上。还已知安装在自推进单元上的测量单元。这些单元在地面上跟随可变的路径独 立运动，以执行确定车辆姿态的必要操作。在以与本发明同一申请人名下的专利申请第 W02009056392号描述了这种类型的结构。然而，以上简要提到的目前采用的系统具有某些缺点。具体来说，固定或半固定结构具有难以操作且由此占用仅用于车辆姿态调整的大 量工作空间的缺点。在待测量车辆非常大、例如卡车的情况中，这些困难变得更加糟糕。在另一方面，移动结构的缺点是在执行测量之前，它们必须由操作者适当地定位 在车辆周围，具有可能明显加长工作时间的定位误差。此外，所使用的测量单元数量必须与 车上要同时检查的车轮的数量相等，通常需要四个单元。在使用后，这些结构也不得不移 开。独立运送测量仪器的自推进单元需要适当的结构以在所有工作条件下移动测量 仪器并所要遵从的正确路径。此外，这些自推进单元必须设有强劲的电池使得它们能够不 需停止而独立地工作足够长时间以测量几个辆车的姿态且这样的电池大大地增加自推进 单元的重量和总成本。上述所有方案的另一个共同缺点是需要将用于执行姿态测量的工作区域限制到 预定空间。因此，测量单元(不管是固定的或是移动的)必须具有共同的空间参照系统，该空间参照系统通常永久地安装在工作区域内。在实践中，目前使用的所有姿 态检查系统需要安装在工作区域中的固定结构以纠 正姿态参数。固定结构包括车辆升降机或替代地，地坑，取决于车辆的尺寸和重量。然而，车辆姿态参数测量的统计分析示出仅有限数量的车辆需要调整，大部分车 辆的姿态参数都落在可接受限制的范围内。因此，为减少总的姿态测量时间，需要能够预防地选择不需要调整的车辆的测量 系统或方法。具体来说，专利文献W02009056392中所述的系统具有复杂且昂贵的缺点，事实 上，该系统需要用于使移动单元能够沿预定路径自动运动的装置。考虑到系统 仅可在限制的预定区域中使用，这还带来其它的上述缺点。
发明内容
本发明的目的是提供克服现有技术的上述缺点的设备和方法。具体来说，本发明的目的是提供以极其快速和容易的方式检查车辆姿态的设备和 方法。本发明的另一个目的是提供可在任何地方检查车辆姿态的设备和方法，甚至在远 离通常矫正车辆姿态参数的车间的地方。这些目的可通过根据本发明所附权利要求书的设备和发明完全实现。具体来说，根据本发明的车辆姿态检查设备包括至少一个目标，该至少一个目标限定空间参照系；移动单元，该移动单元可由一个使用者手动地定位并装备有用于测量代表车轮几 何特征和车轮相对于移动单元位置的参数的值的测量装置和用于观察至少一个目标的装 置；处理器，该处理器连接到测量装置和观察装置以用于计算车轮相对于参照系的位 置和定向并得到用于车辆姿态的特征参数值。根据本发明的设备还包括设计成实时提供给驱动移动单元的使用者以与测量装 置相对于轮相关的信息的界面，移动单元可由一个使用者将手动驱动以将其定位在(面 向)车轮附近。具体来说，该设备包括与移动单元关联并设计成实时提供给手动驱动移动单元的 使用者关于测量装置相对于车轮的位置的信息的界面，由此，使用者能够手动驱动移动单 元并将其定位在车轮附近。具体来说，界面安装在移动单元上。因此，移动单元可由一个使用者手动驱动以将 其定位在(面向)车轮附近且包括设计成实时提供给驱动移动单元的使用者关于测量装置 相对于车轮的位置的信息的界面。事实上，通过与移动单元关联的界面可得到的所述信息提供给使用者以与移动单 元的位置有关的反�。沟檬褂谜吣芄换谒龅姆蠢∽匪莸厥侄髡贫ピ喽杂诔� 轮的位置。较佳地，界面构造成显示关于移动单元的位置(相对于车轮)的可视反馈。应注意，移动单元构造成直接地(S卩，对移动单元施加肌肉力量来运动它)或间接地(即，手动驱动与移动单元关联并连接到马达或任何其它适于响应于使用者的动作运动 移动单元的致动器的诸如控制杆的控制设备)由使用者手动运动(即，驱动)。因此，本发明使得可提供一种车辆姿态检查设备，其包括安装在移动单元上的至少一个测量单元，移动单元手动地运送到每个单个车轮前面，从而每次一个且在不同时刻 测量各车轮的位置(即，车轮在空间内的位置和定向)。移动单元包括手推车，手推车可由使用者(即，负责检查车辆姿态的操作者)容易 地运动和定位。手推车构成用于测量装置和目标观察装置的安装结构，测量装置在车轮上操作以 测量所关注的几何参数。应注意，测量装置可包括机械接触件但较佳地包括用于捕获车轮图像的光学装 置。这些图像传送到处理器，处理器使用这些图像计算感兴趣的几何参数。安装在移动单元上(即，在手推车上)的界面使得使用者能够非�？焖偾胰菀椎� 将手推车定位在车轮的前面并几乎立刻进行测量。这意味着，有利地，不需要任何形式的固定安装或用于引导和定位测量装置的复 杂和昂贵的系统。根据本发明，检查车辆姿态所需的所有装置可由使用者手动运送并方便地定位。 事实上，使用者所需做的是根据界面的指令每次一个将目标(构成用于测量给定车辆的坐 标系)放置在车辆附近(而不必将其固定到车辆)并将手推车定位在每个车轮的前面。因此，姿态待检查的车辆可位于在车间、室外园子或任何其它地方的任何位置中 (甚至在车辆所有者家中)，只要手推车和目标可运送到车辆所在的地方即可。根据本发明的用于检查车辆姿态的方法包括以下步骤-准备限定空间参照系的至少一个目标；将目标定位在车辆附近；-准备移动单元，移动单元装备有用于测量代表车轮的几何特征和其相对于移动 单元的位置的参数的的值测量装置和用于观察至少一个目标的装置；-准备连接到测量装置和观察装置的处理器，处理器用于计算车轮相对于参照系 的位置和定向并得到关于车辆姿态的特征参数值。此外，根据本发明的方法包括这样的步骤通过由一个使用者手动驱动将移动单 元相对于车轮定位成使得测量装置能够测量(车辆姿态的特征几何参数)的值并同时使观 察装置能够观察到至少一个目标；以及实时显示给驱动移动单元的使用者以关于测量装置 相对于车轮位置的信息；对待测量车辆上的所有车轮重复该定位步骤。因此，根据本发明的方法包括以下步骤手动驱动移动单元以将其相对于车轮中的一个定位成使得测量装置能够测量值 并同时使观察装置能够观察到至少一个目标；实时显示给手动驱动移动单元的使用者以关于测量装置相对于车轮的位置的信 息，对待测量车辆上所有车轮重复所述定位步骤。因此，在根据本发明的方法中，车轮的几何参数可通过在不同时刻手动地定位在 一个接一个车轮前面的单个移动单元测量。由于本方案，测量系统仅在车辆测量期间占用车间空间。
根据本发明的系统的另一个优点是其不物理地限制进行测量的区域，该区域也可 是车间外的区域。本发明的另一个优点是其可增加姿态测量生产线 的生产率。事实上，在车间外面 识别需要调整的车辆节省了将姿态参数值在可接受限制内而不需要调整的所有车辆定位 在诸如升降机上的调整位置所需的时间。根据本发明的方法的另一个优点是其容易使用在将用于得到在车辆上进行的所 有测量的公共参照系的目标放置在车辆附近后，使用者(即，操作者)将移动单元放置在车 轮前面的最佳测量位置。在定位步骤过程中，使用者由指示将移动单元放置在最佳测量条 件中所必需的实时运动的图表界面辅助。本发明的另一个优点是关于与测量进行的极其灵活性正如在下文中变得更清楚 的那样，各个车轮上的测量顺序可由操作者的判断力决定，且有疑问时，操作者可甚至仅在 同一个轮上重复测量。本发明的又一个优点是整个测量可由仅需有限数量的耗能构件的单个移动单元 执行，由此减轻电池重量(仅界面、测量装置以及观察装置需要电池能量)和系统的总体成 本。
本发明的这些或其他特征将参考附图从以下较佳的、非限制的实施例的详细描述 变得更加明显，在附图中-图1是示意性地示出根据本发明设备的平面图；-图2是示出本发明的移动单元的后视立体图；-图3是图2的移动单元的正视立体图；-图4示出图2的移动单元的细节；-图5示出图1的设备应用到货车的立体图；-图6示出图2的移动单元的界面的放大图；-图7以不同运行构造示出图6的放大图；-图8以另一不同运行构造示出图6的放大图；附图中附图标记1表示用于检查车辆2的姿态的设备。车辆2是装备有轮9的车辆，诸如轿车或货车；
具体实施例方式设备1包括至少一个目标3 (图1中附图标记3a或3b)，目标3限定空间参照系。 如在现有技术中已知的，目标3包括例如面板，面板具有可光学测量的几何特征的表面。设备还包括移动单元4，该移动单元可由一个使用者(即，负责检查车辆2的姿态 的操作者)手动地定位。移动单元4较佳地包括手推车5，手推车5装备有多个轮6以移动手推车5。至少 一个轮6是可转动类型以使得其更容易地定位测量单元。应注意移动单元4包括前部7 ( S卩，手推车的前部)和后部8 ( S卩，手推车的后部)。鉴于此，某些轮6a(实例中示出两个，但其也可以是不同数量)可转动地在前部7处安装在手推车5框架上且其它轮6b (实施例中示出两个，但其也可以是不同数量，甚至仅 一个)可转动地在后部8处安装在手推车5的框架上。 较佳地，后轮6b是可转动类型。应注意，手推车5较佳地装备有手柄或握持件以使得使用者更容易地推手推车5 并将其引导到车轮9前面的所要求的位置。因此，移动单元4适于容易操纵(例如在车间地板上或在车间外面院子的地面上 运动)，从而其可在XY平面(由地板或地面确定)内沿任何方向运动并关于垂直轴Z绕自 身转动。移动单元4还包括用于测量代表车辆2的车轮9的几何特征和其相对于移动单元 4的位置的参数的测量装置10。移动单元4由此安装测量单元(即，测量装置10)，测量单元设计成直接测量车辆 2的轮9的几何数据，该几何数据决定特征姿态参数。几何数据(即，代表车辆2的轮9的几何特征和其相对于移动单元4的位置的参 数)包括，例如轮的对称轴线的位置和垂直于对称轴线的相切于轮的平面的位置。因此，通过运动移动单元4 (通过作用在手推车5上)，使用者还移动安装在其上的 测量装置10，使它们能够放置在轮9附近的用于测量几何参数的的最佳位置。鉴于此，应注意，较佳地，各测量装置10在移动单元4上可调整地安装成使它们可 垂向(沿Z-轴)运动。这使得在定位步骤过程中能够改变测量装置10相对于地面或地板的位置(S卩，测 量装置10的高度可调整)。当移动单元4装备有垂向可调整的测量装置10时，表达“轮9相对于移动单元4 的位置“意味着轮9相对于与安装在移动单元上的测量装置10成一体的参照系统的位置。移动单元4还包括用于观察至少一个目标3的装置11，且该装置11包括用于观察 目标3的一个或多个摄像头12，在下文中称为测距摄像头12。应强调测量装置10是刚性地连接到观察装置11的。即无论移动单元4运动时或 还是测量装置10垂向运动时，它们的相互位置都不改变。设备1还包括处理器13，处理器13连接到测量装置10和观察装置11以计算车轮 相对于由目标3限定的参照系(即，坐标参照系)的位置和定向并得到车辆2的特征姿态 参数的值。作为非限制性例子，特征姿态参数包括以下参数左前、右前以及总前车轮对齐； 左后、右后以及总后车轮对齐；左前和右前车轮外倾角；左后和右后车轮外倾角；左右左主 销后倾角(caster)；左右主销(king-pin)；前和后收进(set-back)；推力角；前轨迹；后轨 迹；轨迹差；右轴距；左轴距。在示出的实施例中，处理器13是个人电脑，但也可以是任何其它已知的计算仪
ο较佳地，处理器13与移动单元4关联(即，安装在移动单元4上)，但也可将处理 器13安装在另一位置并设置通信系统(已知类型的，例如，无线系统)以将数据从测量装 置10和观察装置11传递到处理器13 (和相反)。关于测量装置10，应注意，根据本发明，其可以是任何已知类型。
例如，测量装置10可包括安装在可动臂上的机械接触件(由于是已知类型，图中 未示出)，使得测量装置10可从与轮9不干涉的缩回位置运动到可操作地与轮9接触的伸 出位置以测量轮9的几何数据。 或者，测量装置10可包括彼此成一体且设计成与车轮接触放置的臂组合和与移 动单元4关联的摄像头，摄像头拍摄车轮并确定其位置，具体来说，轮中心(即切平面和车 轮的对称轴线的交点)相对于移动单元4的位置。然而，在所示的较佳实施例中，测量装置10设计成不需与轮9直接接触而测量轮 9的上述几何数据。鉴于此，测量装置10较佳地包括至少一个摄像头14(在下文中称为测量摄像头 14)，摄像头14设计成拍摄正在检查的车辆2的至少一部分并捕获轮9的至少一幅图像。具体来说，测量装置10较佳地包括立体布置的两个摄像头14(即，一对摄像头 14)。鉴于此，处理器13设计成从由一对摄像头14捕获的图像中产生在与测量摄像头 14成一体的参照系中的车轮9的数字表示。此外，由于已知测量摄像头14和观察装置11的相对位置的关系，处理器还可从由 观察装置11捕获的目标3的图像产生轮9相对于由目标3限定的空间坐标系的数字表示。应注意，使用立体布置的两个测量摄像头14的事实有利地使得能够使用由此捕 获到的图像以得到用于测量轮9的几何数据的高度可靠的信息。然而，这不排除测量装置 10可包括仅一个测量摄像头或替代地，三个或更多的摄像头14，取决于测量装置10的精度 要求。在所示的实施例中，设备1包括与摄像头14关联的支承杆15。摄像头14与杆15 关联成使得彼此间隔开并定向成使得摄像头可从不同角度捕获轮9的图像而定向。此外，移动单元4装备有激光或结构光线投影仪16。对此，应注意移动单元4还包括多个光线投影仪16。此外，投影仪设计成投影复杂 且适当地编码光线图(轨迹)。较佳地，移动单元4还设有设计成在测量过程中照亮车轮9的测量照明装置17。 较佳地，测量照明装置17使用红外光线且摄像头14能够捕获红外图像，从而避免操作者在 测量过程中出现问题并即使在太阳光中也优化轮9的位置识别。在所示的示例中，照明装置17包括多个发光体。较佳地，光线投影仪16 (示例中所示的光线投影仪16包括一对投影件)也与杆15 关联，较佳地在中心位置处(在所述一对测量摄像头14之间的中间)。较佳地，照明装置17也与杆15关联，更佳的是在所述一对测量摄像头和投影仪16 之间的中间位置。测距摄像头12较佳地也与杆15关联。移动单元4较佳地包括安装在杆15的相反端且沿杆15的轴线以相反、发散方向 定向的两个测距摄像头12。具体来说，安装杆15水平地定位(即是说，与由地板或地面限定的移动单元4的 支承表面平行)且可动地与手推车5的(即移动单元4的)垂直构件18关联。较佳地，安装杆15在杆15自身的中心线处与垂直构件18关联。垂直构件18因此限定杆15的对称轴线。测量摄像头14因此较佳地关于所述对称轴线对称地安装。在所示的示例中，光线投影仪16定位在安装杆15的中心处且与测量摄像头14沿相同方向定向以在轮9的外侧表面上投射彼此成直角的两道光刀，两道光刀以大约直径方 向切割轮，由此在轮9的一个轮胎的侧面上以等角度间隔产生四道光轨迹。测量摄像头14和测距摄像头12既可使用CXD (电荷耦合器件)传感器也可使用 C-MOS (互补式金属氧化物半导体)传感器且可以是黑白色或彩色摄像头。测量摄像头14和测距摄像头12都可安装有固定光学系统或能够调整图像的诸如 视场、放大因子、聚焦、焦距、光轴位置、镜头光圈或景深之类的一个或多个光学特征的可变 光学系统。具体来说，可变光学系统(由于是已知类型，图中未示出)可包括由适当的机械致 动器移动的可调镜头的系统或可包括使用在两个不相混流体之间截面区域作为光聚焦镜 头的现代流体镜头系统。因此，测量装置10和观察装置11较佳地与安装杆15关联。安装杆15可动地与移动单元4的垂直构件18关联并沿垂直方向可滑动地运动以 调整其离地板或地面的高度。杆15的运动由可通过手动或致动器操作的常规运动装置(未示出)来实现。较佳地，垂直构件18以使得其可绕自身转动且同时使测量单元(即，测量装置10) 和观察单元(即，观察装置11)绕垂直轴Z转动的方式可转动地联接到手推车5 (即，到移 动单元4的框架)。应注意到，为使得处理器13能够从由测量装置10捕获的数据来正确地计算姿态 参数，用于车辆2的所有轮9的数据必须参照相同的参照系或空间坐标系。这可通过目标3和观察装置11实现，目标3在在相同车辆2的车轮9上进行测量 过程中保持静止，观察装置11安装在移动单元4上并设计成在被移动单元4所采用的所有 工作位置，即，待测量车轮9中的一个前面定位的移动单元的所有位置中观察目标3，以使 得测量装置10能够捕获车轮的特征几何参数。鉴于此，应注意，测量摄像头14使用行业中众所周知的试验法和测试法进行校 准，且因此是可靠的，且行业中众所周知的该校准方法还用于确定与测距摄像头12关联的 参照系和测量摄像头14之间的关系(即，数学、几何关系)。具体来说，由于测量摄像头14和测距摄像头12的视场可完全分离，使测量摄像头 14的参照系统能够链接到测距摄像头12的参照系的校准通过使用具有例如安装在其端部 方格类型的已知的两个目标的校准杆完成。较佳地，目标3固定到设计成通过使用者手动移动到车辆2附近的所要求的位置 的安装结构19。具体来说，在图1所示的实施例中，设备1包括限定空间参照系的第一目标3a和 第二目标3b。目标3(S卩，3a和3b)以相对于彼此预定的(和固定的)位置固定到安装结构19。由所述成对目标3限定的空间参照(S卩，坐标)系尤其有利，因为这意味着至少一 个目标3 —直在至少一个测距摄像头12的视场内。
因此，根据图1的较佳实施例的参照系包括与安装在一对支架21上的连接杆20 的端部一体固定的一对目标3 ( S卩，3a和3b)，该对支架21装备有绕对应垂直轴线旋转的轮 22。杆20、支架21以及轮22构成上述的安装结构19。 参照目标3是汽车姿态检查行业中已知的类型，例如，是本发明同一申请人名下 的欧洲专利申请第EP1717547所述的类型。应指出具有通过连接杆20对齐的两个目标3的参照系的选择取决于定位的便利 性和减少总系统成本的需要。然而，这不排除使用具有已知相对位置的三个或更多参照目 标3(或单一目标)的可能性。鉴于此，应注意根据本发明设备1包括彼此分离并设计成靠近车辆2的相对端定 位的至少第一目标3和第二目标3 ( 一个靠近车辆2前端，另一个靠近车辆2的后端)。在该情况下，在开始测量车辆2的姿态之前和车辆2定位在待测量位置之前，移动 单元4必须放置成使得测距摄像头12能够拍摄定位在两侧上(相对于车辆2的相反侧上) 的目标3且目标3的相对位置必须使用上述的对准方法确定。具体来说，所述校准方法用于将与测距摄像头12关联的系统链接到测量摄像头 14的系统且结合这些链接使得能够识别测距摄像头12的相对位置。由每个摄像头12捕获 的图像可用于确定拍摄的目标3相对于测距摄像头本身的位置。结合该空间数据使得能够 绘制第一和第二目标3之间的相对位置。或者，上述的操作可通过用测量摄像头14或组合使用测距摄像头12和测量摄像 头14拍摄目标3来执行。如果这种类型的构造用于参照系且目标定位在车辆2的相对侧上，则移动单元4 需要仅装备有一个测距摄像头12。事实上，使用该结构，不管移动单元4是在车辆2的右侧 还是左侧，总是有定位在与测量单元4相同侧上的至少一个目标3。此外，图5示出设备1替代的构造，其中参照系包括固定到车辆2底盘的一个或多 个目标3。这在当带检查的车辆2非常大(例如，在货车的情况中)时是有利的。根据本发明设备1还包括界面23，界面23设计成能实时提供给驱动移动单元4的 使用者以关于测量装置10相对于轮9位置的信息，且较佳地关于观察装置11相对于目标 3的位置信息。较佳地，界面23与移动单元4关联(S卩，安装在移动单元4上)。或者，界面23可 包括位于从车辆2附近任何位置到手动驱动移动单元的使用者可视的固定位置的屏幕。较佳地，界面23可定向成使得其可正确地定位并被移动单元4的使用者以最优化 的方式看到。鉴于上文，界面23包括可调整地安装在移动单元4上以定向成使得被位于移动单 元4附近的使用者方便观察的屏幕。具体来说，屏幕较佳地绕垂直轴线转动使得其以可被 位于移动装置4的一侧的使用者最优观察的方式转动。在示出的实例中，界面23包括显示器。监测器较佳地联接到处理器13，例如，形成 同一个人电脑的一部分。界面23较佳地连接到测量摄像头14使得由摄像头14捕获的图像实时显不。界面23还较佳地连接到测距摄像头12使得由摄像头12捕获的图像实时显示。从实用性观点来看，在示出的实施例中，界面23连接到处理器13且因此还连接到测量摄像头14和测距摄像头12 (它们又连接到处理器13)。然而，由于界面23可接收由 测量摄像头14 (或摄像头14)直接捕获的图像并显示它们，界面23不一定要连接到处理器 13(但，由于 这是特别简单且实用的方案，其较佳地连接到处理器)。然而，应理解，界面23较佳地连接到处理器。事实上，界面23还用于给使用者关 于由处理器13处理的测量和测量状态的信息。此外，因为处理器13必须绘制车轮和目标 的空间位置，所以摄像头12和14连接到处理器13。应注意，如果测量装置10是机械类型，则设备较佳地包括安装在移动单元4上的 摄像头(或等同观察装置)以获得关于移动单元4自身的信息。除了摄像头，处理器13还可连接到包括距离传感器(例如，超声波或激光传感器) 的空间定位系统。可操作地，手推车侧向移动成使得距离传感器检测车轮的外边缘，之后， 移动单元4放置在端部位置之间的中间位置，在该位置传感器对准车轮的外边缘。应注意，本发明还考虑能够使用基于位置传感器系统以提供由界面得到的关于相 对于车轮的测量装置位置的信息。在较佳的实施例中，测量装置10包括设计成拍摄正在测车辆2的至少一部分的测 量摄像头14 (以捕获轮9的至少一幅图像)，界面23适于告知驱动移动单元4的使用者车 轮9是否在测量摄像头14的视场内。因此，界面23包括设计成显示从处理器13接收的数据(和/或从测量装置10和 观察装置11直接接收的数据)的显示器。应注意，处理器13除了处理由测距摄像头12和测量摄像头14捕获的图像外，还 编程成驱动光投影仪16和照明装置17。较佳地，处理器13连接到界面23使得使用者能看到由测量摄像头14拍摄的车轮 9的部分和由测距摄像头12中的一个拍摄的目标3，且可容易地将移动单元4定位在最优 的捕获位置。处理器13还连接到键盘24，键盘24使使用者能够输入执行测量所需的命令。或 者，界面23可以是触摸屏类型，使得能够集成键盘的功能，即，能够从操作者接收命令。或 者，键盘24可由设计成固定于处理器13内的识别执行测量所需的声音命令的麦克风或声 音识别系统替代。因此，键盘24设计成接收来自操作者的命令。较佳地，如在所示实施例中，键盘24是个人电脑的键盘，但也可使用诸如无线键 盘的不同类型的设备。应注意，在未示出的另一实施例中，界面23包括可听见的警报器和/或可视指示 器装置(例如箭头或设计成打开或关闭的警告灯)以告知驱动移动单元4的使用者如何运 动移动单元4 (且，如必要，还运动独立于测量装置10移动单元4)以使得测量装置10正确 地定位，以及什么时候图像捕获调节是可接受的或最优的。处理器13还包括大容量存储单元，包括关于车辆2的有用信息的数据库存储在大 容量存储单元中，具体来说，该有用信息是特征姿态参数和轮尺寸的正确值，用于可由系统 1检查的车辆2的每个构造和模型。较佳地，移动单元4还包括用于给处理器13、测量装置10、观察装置11、投影仪16 和照明装置17供电的可再充电电池。
电池(是已知类型，未示出)较佳地安装在移动单元4上且还适于给用于致动杆 15以沿垂直构件18垂直滑动和/或绕其轴线转动垂直构件18的任何电动致动器供电。可选地，该设备可设有打印机(未示出)以打印所进行的测量和参照值的报告。打 印机可安装在移动单元4上或其可放置在远处并通过无线连接连接到处理器13。附加于打 印机或代替打印机，处理器13可装备有用于将数据存储到数字存储器(例如磁盘或USB闪 存盘)的端口。应注意，测量装置10较佳地还与移动单元4的前部7关联且大体上沿纵向方向向 移动单元4的外部定向。鉴于上文，应注意，观察装置11较佳地包括大体上横向地沿相对侧方向定向的两 个测距摄像头12。界面23包括定向成使得可被位于移动单元4的后部8的使用者看到的屏幕。这意味着操作者即使在有限空间内也可极其容易测量轮9。因此，对处理器13编程以通过界面23提供给使用者用于相对于轮9定位移动单 元4定位且，更通常来说，用于执行检查车辆姿态所需的测量的多个指示。具体来说，由界面23显示的指示在图6-8示出并在下文中描述。界面23和处理器13适于显示屏幕页面，包括-包含由测量摄像头14捕获的实时图像31的轮9取景区域25(或它们的数字表 示；具体来说，附图标记31A表示由左侧测量摄像头14捕获的轮的图像且附图标记31B表 示由右侧测量摄像头14捕获的轮的图像)；-代表目标3的面板26，包括由测距摄像头12捕获的实时图像30，或它们的数字 代表(具体来说，对应于两个测距摄像头12，有两个面板26)；_用于显示待测量车辆和车轮9 (或它们的位置)的示意图代表(较佳地以平面视 图)的区域27，较佳地指示位于移动单元4目前所定位地方的车轮9和已经测量过的车轮 9 (以避免使用者误将一个轮的测量结果赋给另一个轮)。图7所示的区域27代表的示例中，界面23指示车辆的左前侧轮已经测量过，而其 它车轮9还未测量。根据相同的常规图表代表(其通过例子示意性地示出且完全是任意的)，在图6的 示例中，所有的轮都还待测量(没有完成测量)，在图8的示例中，所有的测量都已经完成 (所有的轮9都已经测量)。
此外，处理器13较佳地适于从相对于车轮9的且存储在上述存储单元内的尺寸数 据计算相应于测量装置10的最优条件的移动单元4相对于轮9的参照位置，以得到测量参数。鉴于上文，界面23连接到处理器13以提供给使用者关于移动单元4相对于参照 位置的实时位置的信息。在所示的较佳实施例中，界面23(与处理器13 —起)适于通过椭圆29或其他几 何参照形状(较佳地为闭合形状)来显示车轮9取景区域25(如需要，覆盖轮图像31)中 所述参照位置。这样，当车轮9的图像在区域25中完全显示且较佳地包括在椭圆29内时 (且当目标的图像在面板26中至少部分地再现时)，使用者得知移动单元4相对于轮9 (和 相对于目标3)的位置是最优位置。使用者然后施加命令以捕获车轮9的一个或多个图像以重新获得将传送到处理器13的特征几何参数。应注意，对于正确地执行测量来说，两个目标3中的一个可见就足够了。因此，在 图6和图7的示例中，界面23的面板26示出两个目标中的一个的图像30，而在图8的示例 中，面板26示出另一目标的图像30。应注意，移动单元4还包括控制元件28 (例如，按钮或控制杆)以输入用于捕获车 轮9的几何数据所需的命令。在图中，附图标记28表示显示在监视器上的指示器。处理器编程成当使用者使用 PC的功能选择指示器时启动数据捕获。应注意，如果监视器是触摸屏类型，则指示器28可 自身构成按钮。下文描述设备1如何工作。车辆2�？吭谌魏喂ぷ髑蚰冢踔猎诔导渫�。在将参照系统(由目标3构成)定位在车辆2附近，例如，在车辆2的前部附近 且大致在相对于其纵向平面或相对于其前对准板对中之后，移动单元4在一个车轮9附近 (图1中，移动单元的位置以由实线画出的示例的方式示出)定位成使得用测量摄像头14 拍摄车辆2的左前轮(在图1的示例中)并用测距摄像头12中的一个拍摄参照系的目标 3。显然，测量可以从任何轮9开始且从左前轮开始的选择完全是随机的。界面23实时显示由测量摄像头14和测距摄像头12捕获的图像，由此帮助使用者 相对于待测量车轮9正确定位移动单元4 (且因此定位与其关联的测量装置10)。例如，如果车轮9的图像(显示在界面23的区域25中)相对于测量摄像头14的 视场过大，适当的可视信号(例如上述的椭圆或其它参照线，或其它类型信号，例如音频信 号)告诉驱动(手动地)移动单元4的使用者将单元远离车轮9运动。如果车轮9的图像相对于视场较小且其可通过将移动单元4靠向轮9运动而提高 轮9的测量，可以与上文相同的方式提示使用者移动得更近。类似地，通过使用测距摄像头12的图像，设备告诉使用者移动单元4或观察装置 11 (即，观察装置11安装在其上的杆15)是否需要绕其垂直轴线转动。一旦移动单元4已经正确地定位，则使用者对控制件28作用以开始测量车轮9和 参照目标3的位置。接着，使用者将移动单元4 (手动地连续驱动它)运动到车辆的其它车轮9中的一 个(图1的示例中是后左侧轮)的前面的第二工作位置并重复上述的过程。其余的轮9以相同的方法测量，对于每个轮，将移动单元4运动到不同的工作位置 (总的测量位置数量等于待测量的车轮9的数量)。一旦完成捕获车辆2的所有车轮9的测量位置的图像，处理器13 (电子)就执行 计算以得到车辆2的姿态、输出所测数据以及所计算数据并将它们与用于车辆的参照值对 比，该参照值从存储在设备1的存储器的数据库中获取(或从涉及成处理器13所连接的其 它数据库获取)。根据本发明的另一方面，遵从下文描述的方法，设备1使得能够检查两辆或更多 辆车辆2的姿态而不必移动它们。首先，参照系(即，目标3)定位在第一车辆附近。其次，如上所述，移动单元4运动到捕获第一车辆2的车轮9的特征参数所需的工作位置。 此时，已经得到与第一车辆的姿态相关的信息且能够确定车辆是否需要调整。—旦已经完成第一车辆的测量，目标3 (如果需要)就可运动到第二车辆(到移动 单元4的观察装置11可从对应于第二车辆的车轮9的所有工作位置看到的位置)。接着，移动单元4运动到用于测量第二车辆的工作位置。这样，姿态测量过程可在任何数量的车辆上重复而不必将车辆运动到特定的工作 区域。因此，本发明还提供用于检查车辆2的姿态的方法，包括以下步骤-准备限定空间参照系的至少一个目标3；_将目标3定位在车辆2附近；_准备装备有测量装置10和观察至少一个目标3的装置11的移动单元4，测量装 置10用于测量代表车辆2的车轮9的几何特征和其相对于移动单元4的位置的参数的值；-准备连接到测量装置10和观察装置11以计算轮9相对于参照系的位置和定向 并得到用于车辆姿态的特征参数的处理器13。根据本发明，该方法包括通过由一个使用者手动驱动将移动单元4相对于车轮9 中一个定位使得测量装置10能够测量值(特征几何参数的值)并同时使观察装置11能够 看到至少一个目标3的步骤；同时，有为驱动移动单元的使用者实时显示与测量装置10相 对于车轮9位置(且较佳地还有观察装置11相对于目标3的位置)相关的信息的步骤。对待测量车辆2的所有车轮9重复所述定位步骤。应注意，表达“与测量装置10相对于车轮9的位置相关的信息”指的是告知使用 者测量装置10是否相对于轮9正确定位的任何信息，以及如果没有，对于使用者矫正移动 单元4(和/或与其关联的测量装置10)相对于车轮9的位置有用的任何信息。类似地，表达“与观察装置11相对于目标3的位置相关的信息”指的是告知使用 者观察装置11是否相对于目标3正确定位的任何信息，以及如果没有，对于使用者矫正移 动单元4(和/或与其关联的观察装置11)相对于目标3的位置有用的任何信息。较佳地，这样的信息由与移动单元4关联并较佳地连接到处理器13的界面23呈 现。该方法还包括下列步骤_将目标3运动到靠近待检查的另一辆车辆2的位置(在完成第一车辆的检查 后)；-对于待测量另一车辆2的所有车轮9，重复移动单元4的定位步骤。显然，完成每一个定位步骤之后，该方法包括通过测量装置10捕获车轮9的特征 几何参数并将所述数据通过处理器13与由观察装置11所同时测得的数据关联。数据的捕获和处理可通过由使用者发布的命令或由系统自动地启动。对于大型的车辆2，该方面包括将目标3固定到待检查车辆2的底盘。此外，在大型车辆(诸如具有例如总共10个轮的货车和拖车)的情况中，该方法 还包括通过测量装置10测量(或捕获)车辆2底盘的至少一部分的图像(除测量和捕获 轮9的图像之外)。这使得能够(还是通过处理器13)产生底盘和底盘相对于参照系和相对于车轮的位置和空间定向的表示。这样，轮的位置可参照底盘的位置。这意味着，有利地，也可计算大型车辆的典型的其它姿态参数(与位置相关的参数和车轮相对于底盘的对准)。本发明具有多个优点。首先，相对于目前使用的检查方法，本发明节省了大量的时间，目前使用的检查方 法中，每辆车必须定位在车间内，甚至在升降机上或在地坑上。本发明使得轮胎维修者能够检查车辆姿态而不需将车辆运动到特定的区域(安 装测量系统的地方)。因此根据本发明的设备极其灵活且方便。此外，本发明使得待测量的多辆车能够一个接一个快速地检查(甚至不需将它们 移动)，从而轮胎维修者可容易地识别那些需要矫正姿态的车辆并仅将这些车辆运动到特 定装备的对准件工位(车间升降机或地坑)。
权利要求
1.一种用于检查车辆(2)的姿态的设备(1)，所述设备(1)包括至少一个目标(3)，所述至少一个目标(3)限定空间参照系；移动单元(4)，所述移动单元(4)装备有测量装置(10)和用于观察所述至少一个目标 (3)的装置(11)，所述测量装置(10)用于测量代表所述车辆(2)的车轮(9)的几何特征和 所述车辆(2)的所述车轮(9)相对于所述移动单元(4)的位置的参数的值；处理器(13)，所述处理器(13)连接到所述测量装置(10)和所述观察装置(11)，以用 于计算所述车轮(9)相对于所述空间参照系的位置和定向并得到关于所述车辆2的姿态的 特征参数的值，其特征在于，所述设备还包括界面(23)，所述界面(23)与所述移动单元(4)关联并设 计成实时为手动驱动所述移动单元(4)的所述使用者提供关于所述测量装置(10)相对于 所述车轮(9)的位置的信息，由此，所述使用者能够根据所述信息手动地驱动所述移动单 元(4)并将所述移动单元(4)定位在所述车轮(9)附近。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述界面(23)设计成实时为所述使用者提 供关于所述观察装置(11)相对于所述至少一个目标(3)的位置的信息。
3.如任何前述权利要求中任何项所述的设备，其特征在于，所述测量装置(10)包括至 少一个摄像头(14)，所述至少一个摄像头(14)设计成拍摄正在检查的所述车辆(2)的至少 一部分并捕获所述车轮(9)的至少一幅图像，所述界面(23)适于告知使用者所述车轮(9) 是否在所述摄像头(14)的视场内。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述测量装置(10)包括立体布置的两个摄 像头(14)，所述处理器(13)设计成从由所述摄像头(14)捕获的图像产生所述车轮(9)在 所述空间参照系中的数字表示。
5.如权利要求3或4所述的设备，其特征在于，所述界面(23)适于显示由所述至少一 个摄像头(14)捕获的图像和由所述观察装置(11)捕获的图像。
6.如权利要求3至5中任何项所述的设备，其特征在于，所述处理器(13)适于从关于 所述车轮(9)的且存储在存储单元中的尺寸数据计算对应于所述测量装置(10)的最优条 件的、所述移动单元(4)相对于所述车轮(9)的参照位置，从而得到所述测量参数，所述界 面(23)连接到所述处理器(13)以为所述使用者提供关于所述移动单元(4)相对于所述参 照位置的真实位置的信息(29，31)。
7.如前述权利要求中任何项所述的设备，其特征在于，所述界面(23)包括屏幕，所述 屏幕可调整地安装在所述移动单元(4)上以定向成使得便于位于所述移动单元(4)附近的 使用者观察。
8.根据前述权利要求中任何项所述的设备，其特征在于_所述测量装置(10)与所述移动单元(4)的前部(7)关联并沿纵向方向朝向所述移动 单元(4)的外部大致定向；_所述观察装置(11)包括两个摄像头(12)，所述摄像头(12)大致横向地沿相反的侧 向方向定向。
9.如前述权利要求中任何项所述的设备，其特征在于，所述至少一个目标(3)固定到 安装结构(19)，所述安装结构设计成由所述使用者手动地移动以将所述安装结构定位在所 述车辆⑵附近。
10.如前述权利要求中任何项所述的设备，其特征在于，包括第一和第二目标(3a， 3b)，所述第一和第二目标(3a，3b)限定空间参照系并在相对于彼此的预定位置固定到安 装结构(19)。
11.一种用于检查车辆(2)的姿态的方法，所述方法包括以下步骤-准备至少一个目标(3)，所述至少一个目标(3)限定空间参照系；-将所述目标(3)定位在所述车辆附近；-准备移动单元(4)，所述移动单元(4)装备有测量装置(10)和用于观察所述至少一 个目标(3)的装置(11)，所述测量装置(10)用于测量代表车辆(2)的车轮(9)的几何特征 和所述车辆(2)的所述车轮(9)相对于所述移动单元的位置的参数的值；-准备处理器(13)，所述处理器连接到所述测量装置(10)和所述观察装置(11)以计 算所述车轮(9)相对于所述空间参照系的位置和定向并得到用于所述车辆的姿态的特征 参数值；其特征在于，所述方法还包括以下步骤-手动驱动所述移动单元(4)以将所述移动单元(4)相对于所述车轮(9)中的一个定 位成使得所述测量装置(10)能够测量所述值且同时使所述观察装置(11)能够观察到所述 至少一个目标(3)，以及-实时向手动地驱动所述移动单元(4)的使用者显示关于所述测量装置(10)相对于所 述车轮(9)的位置的信息，对待测量的所述车辆(2)上的所有车轮(9)重复所述定位步骤，其中显示信息的所述步骤通过与所述移动单元(4)关联并连接到所述处理器(13)的 界面(23)执行。
12.如权利要求11所述方法，其特征在于，包括实时向使用者显示关于所述观察装置 (11)相对于所述目标⑶的位置的信息。
13.根据任何前述权利要求11至12中任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤-将所述目标(3)运动到待检查的另一辆车辆附近的位置；-对待测量的所述另一车辆的所有车轮重复所述定位步骤。
14.如权利要求11至13中任何项所述方法，其特征在于，所述目标(3)的定位包括将 所述目标(3)固定到正在检查的所述车辆。
全文摘要
一种用于检查车辆(2)姿态的设备(1)包括限定空间参照系的至少一个目标(3)；装备有测量装置(10)和用于观察至少一个目标(3)的装置(11)的移动单元(4)，测量装置(10)用于测量代表车辆(2)的车轮(9)的几何特征参数和车辆(2)的车轮(9)相对于移动单元(4)的位置的值；连接到测量装置(10)和观察装置(11)的用于计算车轮(9)相对于参照系的位置和定向并得到关于车辆(2)姿态的特征参数值的处理器(13)；设计成实时提供给驱动移动单元(4)的使用者关于测量装置(10)相对于车轮(9)的位置的信息的界面(23)，移动单元(4)能够通过一个使用者手动驱动以将其定位在(面向)车轮(9)附近。
文档编号G01B11/00GK102032869SQ201010500478
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者G·科希 申请人:科希股份有限公司
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