汽车主销定位参数视觉测量机理及三自由度全局高精度标定系统构建

Wheel alignment is the keypoint of ensuring the safety and economy of vehicles. The construction of the precise measurement model for realizing all vehicle alignment parameters non-contact and automatic detection has significant theoritical sense and applied value for solving the increasing traffic safety problems. The main research contents include:1.According to the spacial moving relationship in the vehicle suspension system, construct the precise spacial measurement model, study the measuring influence of the alignment paramenters quantitatively,and evaluate the constructed model;2.Study the test principle of the vision measurement system with small size and long baseline distance quantitatively. By the theoritical modelling analysis and experimental test of the measurement characteristic influence of the harmonious relation among the sensor parameters, explore the optimal matching method of the external and internal sensor parameters;3.Construct the global calibration system with three degrees of freedom, realize the extension of the calibration board in the large scale space, establish the world coordinate in measurement space, build the optimal objective function with space constraint, explore the global optimal method with quick convergence and solve the space transformation matrix. The project research will prepare the theoretical foundation for realizing the non-contact, automatic wheel parameters detection with the features of high-accuracy, high-responsibility, small size and large detection area as well as provide the research proof with reference value.

车轮定位是保证汽车安全性和经济性的重要因素，建立精确测量模型以实现全部车轮定位参数非接触和自动化准确检测，对解决日益严峻的交通安全问题具有重要理论意义和应用价值。具体研究内容包括:1.根据汽车悬架系统空间运动关系，建立主销后倾和主销内倾定位参数的空间精确视觉测量模型，定量研究各定位参数对测量精度的影响并对模型进行评价；2.定量研究小尺寸大基线距的视觉测量系统的检测机理，通过对传感器系统各参数间协调关系对测量特性的影响进行理论建模分析和试验测试，探明传感器系统内、外部参数间的最佳匹配方案；3.构建三自由度全局标定系统，实现标定板在大尺度空间范围内的延拓，建立测量空间内的世界坐标系，构造带有空间约束的最优目标函数，探求快速收敛的全局优化方法求解空间转换矩阵。项目研究将为实现高精度、高可靠性、小结构尺寸及大检测范围的非接触自动化车轮定位参数检测奠定理论基础并提供具有参考价值的研究依据。

车轮定位是保证汽车安全性和经济性的重要因素，建立精确测量模型以实现全部车轮定位参数非接触和自动化准确检测，对解决日益严峻的交通安全问题具有重要理论意义和应用价值。根据汽车车轮、悬架、主销之间的相对运动机理，采用矩阵奇异值分解法获得了车轮靶标板绕转向节轴线和主销轴线的旋转矩阵和平移向量，建立了车轮前束、车轮外倾、主销后倾和主销内倾的精确测量模型并对模型进行了仿真分析和评价。基于双平面镜反射结构建立了小尺寸大基线距的双目视觉车轮定位参数测量系统，这种方法在系统沿基线方向采用较小尺寸的条件下，使系统虚拟基线距增大。建立了系统结构的最优目标函数，运用局部粒子群算法通过仿真分析得出了以系统尺寸为优化目标的系统结构的最优解，获得了试验平面镜系统各参数与双目摄像机系统参数之间的最佳匹配方案。建立了三自由度标定系统的模型，对三自由度标定系统中的关键部件进行了有限元分析，根据分析结果制作了三自由度标定系统，实现了三维标定板在整车尺度范围内的移动及圆周转动。建立了三维标定板旋转并移动后的特征点坐标变换模型，获得了标定板在各位置时三维特征点坐标的转换关系，实现了整车范围内的全局标定。进行了小尺寸大基线距的双目视觉测量系统的标定试验，并对分析了测量系统的重建误差。通过三自由度全局标定系统实现了不同位置的测量系统在整车范围内的标定，并通过三自由度全局标定试验对三自由度全局标定模型进行了验证。最后完成了车轮定位参数的测量试验。项目的研究对提高汽车的安全性并降低对环境的负荷具有重要的研究意义和广泛的应用前景。