基于雙目視覺的汽車底盤數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種汽車底盤數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)，還涉及一種汽車底盤數(shù)據(jù)測量方法，屬 于汽車維修測量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車在整形維修過程中，需要對汽車底盤上工藝孔、安裝孔等三維數(shù)據(jù)進行測量， 并將測量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行比較，以此來判斷底盤的變形、損壞情況及維修效果。
[0003] 現(xiàn)有的汽車數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)主要有機械式測量系統(tǒng)、電子式激光測量系統(tǒng)、超聲波 測量系統(tǒng)和視覺測量系統(tǒng)四種。
[0004] 機械式測量系統(tǒng)是采用針對車輛尺寸定制的專用測量頭進行測量，通過觀察測量 控制點與專用測量頭之間的配合情況來判斷變形、損壞情況及維修效果。但每套專用測量 頭只適用于一個車型，成本高昂、應(yīng)用范圍窄且測量操作繁瑣。
[0005]電子式激光測量系統(tǒng)通常由激光發(fā)射接收器、計算機和多個反射靶構(gòu)成，其采用 激光測量技術(shù)，由兩個準(zhǔn)分子激光發(fā)射器發(fā)射激光投射到反射靶上，每個反射靶上有不同 的反射光柵，通過接收光柵反射的激光束得到測量數(shù)據(jù)并傳輸給計算機，最后由計算機計 算出測量點的空間三維尺寸。但電子式激光測量系統(tǒng)體積龐大，運輸移動不便，測量前的安 裝工作十分繁瑣，測量效率低，同時激光容易受外界干擾，對測量場景要求較高，且激光對 人體具有一定的危害性，安全性差。
[0006] 超聲波測量系統(tǒng)通常由超聲波發(fā)射器、超聲波接收器、控制柜及各類測量頭組成， 超聲波發(fā)射器有上下兩個發(fā)生源同時發(fā)射超聲波，超聲波接收器可快速精確地測量出超聲 波在車輛上不同基準(zhǔn)點之間傳播所用的時間，控制柜根據(jù)每個超聲波接收器的接收情況自 動計算出每個測量點的三維數(shù)據(jù)。超聲波測量系統(tǒng)測量精度高，但受風(fēng)速、溫度和氣壓等因 素影響較大，并且體積較大，運輸移動不便，測量前的安裝工作十分繁瑣，測量效率低。
[0007] 隨著計算機視覺的發(fā)展，視覺技術(shù)逐漸在汽車維修行業(yè)中得到應(yīng)用。視覺測量系 統(tǒng)利用CMOS工業(yè)相機或(XD工業(yè)相機采集圖像，結(jié)合圖像處理算法得到測量結(jié)果。但工業(yè)相 機感光元器件受拍攝環(huán)境光線影響非常大，如果光線不足，拍攝圖像會出現(xiàn)欠曝的情況，如 果光線太強，拍攝圖像則會出現(xiàn)過曝的情況，欠曝和過曝都會導(dǎo)致無法或錯誤識別標(biāo)志點。 現(xiàn)有的解決手段是在拍攝視野范圍內(nèi)補充光源，增加亮度滿足相機所需要的拍攝條件，但 工業(yè)相機和被拍攝對象之間必須保持固定的距離和相對位置關(guān)系，無法滿足在汽車維修過 程中任意角度拍攝測量的需要;并且，現(xiàn)有的視覺測量系統(tǒng)在識別標(biāo)志點時需要人工參與 識別，無法實現(xiàn)自動化測量;再次，現(xiàn)有的視覺測量系統(tǒng)采用標(biāo)靶進行標(biāo)定，占用面積大易 遮擋、不易固定，標(biāo)靶較多時需要多次拍攝才能完成測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于雙目視覺的汽車底盤數(shù)據(jù)測量系統(tǒng) 及其方法，擴大汽車底盤數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)的應(yīng)用范圍、降低檢測成本、簡化測量操作、方便運 輸移動、提高檢測效率、降低對環(huán)境光線的要求、實現(xiàn)任意角度一次拍攝多測量點自動化測 量。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0010] 基于雙目視覺的汽車底盤數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)，包括手持模塊、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫、用于安裝在 被測汽車底盤未變形區(qū)域的若干標(biāo)定模塊和用于安裝在被測汽車底盤待測區(qū)域的若干測 量模塊；
[0011] 所述手持模塊包括控制器，所述控制器連接有顯示模塊、觸控輸入模塊、聯(lián)網(wǎng)模 塊、圖像采集模塊、電源管理模塊、信號控制器一和信號控制器二，所述手持模塊還包括用 于拍攝標(biāo)定模塊和測量模塊的工業(yè)相機一和工業(yè)相機二;所述信號控制器一與工業(yè)相機一 相連接，所述信號控制器二與工業(yè)相機二相連接;所述聯(lián)網(wǎng)模塊還與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫相連接；
[0012] 所述手持模塊還具有相機橫梁，所述工業(yè)相機一和工業(yè)相機二分別安裝在相機橫 梁的兩端組成雙目相機結(jié)構(gòu)；
[0013] 所述標(biāo)定模塊具有標(biāo)定標(biāo)識模塊、安裝在標(biāo)定標(biāo)識模塊內(nèi)側(cè)的標(biāo)定發(fā)光裝置以及 與標(biāo)定發(fā)光裝置相連接的標(biāo)定亮度感應(yīng)模塊；
[0014] 所述測量模塊具有測量標(biāo)識模塊、安裝在測量標(biāo)識模塊內(nèi)側(cè)的測量發(fā)光裝置以及 與測量發(fā)光裝置相連接的測量亮度感應(yīng)模塊。
[0015] 作為本發(fā)明的進一步改進:所述標(biāo)定模塊還包括用于與被測汽車底盤工藝孔通過 卡爪結(jié)構(gòu)相連接的標(biāo)定固定底座;所述標(biāo)定發(fā)光裝置和標(biāo)定固定底座通過磁吸卡合方式相 連接。
[0016] 作為本發(fā)明的進一步改進:所述標(biāo)定發(fā)光裝置具有用于檢測標(biāo)定固定底座是否與 汽車底盤工藝孔連接到位并控制標(biāo)定發(fā)光裝置開關(guān)的標(biāo)定電源單元。
[0017] 作為本發(fā)明的進一步改進:所述測量模塊還包括用于與被測汽車底盤工藝孔通過 卡爪結(jié)構(gòu)相連接的測量固定底座;所述測量發(fā)光裝置和測量固定底座通過磁吸卡合方式相 連接。
[0018] 作為本發(fā)明的進一步改進:所述測量發(fā)光裝置具有用于檢測測量固定底座是否與 汽車底盤工藝孔連接到位并控制測量發(fā)光裝置開關(guān)的測量電源單元。
[0019] 作為本發(fā)明的進一步改進:所述標(biāo)定模塊的數(shù)量為3個。
[0020] -種基于雙目視覺的汽車底盤數(shù)據(jù)測量方法，包括如下步驟：
[0021] (A)建立與汽車底盤未變形區(qū)域相對位置始終保持固定的汽車底盤坐標(biāo)系，且所 述汽車底盤坐標(biāo)系與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中尺寸值所參考的坐標(biāo)系一致;并且，建立與手持模塊相 對位置始終保持固定的手持模塊坐標(biāo)系，并確定工業(yè)相機一和工業(yè)相機二在手持模塊坐標(biāo) 系中的姿態(tài)；
[0022] (B)將3個標(biāo)定模塊及若干測量模塊固定在被測汽車底盤上，標(biāo)定模塊安裝在底盤 未變形區(qū)域內(nèi)的工藝孔內(nèi)，測量模塊安裝在待測區(qū)域內(nèi)的待測工藝孔內(nèi)；并且，通過顯示模 塊和觸控輸入模塊將標(biāo)定模塊及測量模塊的安裝位置輸入到控制器中；
[0023] (C)打開標(biāo)定發(fā)光裝置，標(biāo)定亮度感應(yīng)模塊對外界光線進行感應(yīng)并對標(biāo)定發(fā)光裝 置的亮度進行調(diào)整，以滿足工業(yè)相機一和工業(yè)相機二的拍攝要求;并且，打開測量發(fā)光裝 置，測量亮度感應(yīng)模塊對外界光線進行感應(yīng)并對測量發(fā)光裝置的亮度進行調(diào)整，以滿足工 業(yè)相機一和工業(yè)相機二的拍攝要求；
[0024] (D)使用手持模塊對標(biāo)定模塊和測量模塊進行拍照，工業(yè)相機一得到圖像一，工業(yè) 相機二得到圖像二；
[0025] (E)通過三角測量原理，計算各標(biāo)定模塊和測量模塊各自在圖像一和圖像二中的 視差并計算深度信息，從而獲得各標(biāo)定模塊和測量模塊在手持模塊坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo) 值；
[0026] (F)讀取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中3個標(biāo)定模塊所在的工藝孔的坐標(biāo)值，計算出3個標(biāo)定模塊 在汽車底盤坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)值，并依據(jù)3個標(biāo)定模塊在汽車底盤坐標(biāo)系和手持模塊坐 標(biāo)系中的兩組三維坐標(biāo)值計算出將手持模塊坐標(biāo)系中任意一點的三維坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為該點 在汽車底盤坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)值的變換矩陣；
[0027] (G)使用變換矩陣計算出各測量模塊在汽車底盤坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)值繼而得到 各待測工藝孔在汽車底盤坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)值；
[0028] (H)將計算出的各待測工藝孔在汽車底盤坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)值與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中 的坐標(biāo)值相比較，得到維修所需的差值，并將測量結(jié)果輸出。
[0029] 作為本發(fā)明方法的進一步改進:在所述步驟(C)中，所述標(biāo)定電源單元檢測到標(biāo)定 固定底座與汽車底盤工藝孔連接到位后自動控制標(biāo)定發(fā)光裝置打開;所述測量電源單元檢 測到測量固定底座與汽車底盤工藝孔連接到位后自動控制測量發(fā)光裝置打開。
[0030] 作為本發(fā)明方法的進一步改進:所述變換矩陣包括3X3的旋轉(zhuǎn)矩陣R和3X1的平移 矩陣T。
[0031] 作為本發(fā)明方法的進一步改進：
[0032] 對于手持模塊坐標(biāo)系中任意一點的三維坐標(biāo)值[Xs，Ys，Zs]T，存在3X3的旋轉(zhuǎn)矩陣R 和3X1的平移矩陣T將[Xs，Ys，Zs]T轉(zhuǎn)換為該點在汽車底盤坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)值[Χτ，Υτ，Ζτ ]τ，表示為公式(1):
[0034]通過查詢標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫得到3個標(biāo)定模塊（1) Pi、Ρ#ΡΡ3在汽車底盤坐標(biāo)系中的三維 坐標(biāo)值分別為 Ρτι [ Χτι，Υτι，Zn ]T、PT2 [ XT2，YT2，ZT2 ] WPPT3 [ XT3，YT3，ZT3 ]τ，通過步驟(E)得到 3個 標(biāo)定模塊(1 )Ρ?、Ρ2和Ρ3在手持模塊坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)值分別為Psi[Xsi，Ysi，Zsi]T、Ps2[Xs2， Ys2，Zs2]T和Ps3[Xs3，Ys3，Zs3]T;
[0035]則平移矩陣T求解公式為公式(2):
[003