基于雙目視覺測量技術的汽車等高性能檢測

羅曉龍，熊武，李海寧，張德安

基于雙目視覺測量技術的汽車等高性能檢測

羅曉龍，熊武，李海寧，張德安

（江西五十鈴汽車有限公司，江西 南昌 330000）

針對汽車車身左右高度差的在線檢測問題，提出一種基于雙目成像的視覺測量方法，該方法通過提取汽車前后翼子板輪廓邊緣的特征點，分別計算出左前、右前、左后、右后翼子板特征點的離地高度，從而得出汽車前端及后端的高度差。該方案自動化程度高，極大的提高了檢測節拍，節約了人工成本，可廣泛應用于國內各大總裝廠的檢測線中。

雙目成像；車身高差；等高檢測

前言

隨著人們對汽車技術水平要求的提高，車輛線下檢測項目越來越多，汽車檢測技術也在不斷的發展成熟，比如汽車綜合性能檢測和環保檢測。而由零部件差異、裝配問題導致的汽車車身高度差異，因存在汽車側傾、側翻或載荷分配不均的風險，威脅車主人身安全，在許多高端汽車制造企業中，已列為必檢項。常見的檢測手法如人工使用卷尺或使用等高尺，受環境及人為因素的影響不方便也不準確；而行業內大多數的研究主要集中在非接觸式手動檢測儀方面。如文獻[1]可360°自由旋轉的激光器+絲杠螺母螺旋副組成的高度調節裝置；文獻[2]可水平旋轉的攝像頭+滾輪升降滑套裝置；文獻[3]在文獻[1]的基礎上進行了誤差分析及標定方法，提升了檢測精度。以上檢測方法均需人工操作手動檢測，單次檢測節拍約為75S，如需測量車輛前后端的高度差，操作人員需不斷往返，不符合總裝廠流水線式的生產節奏，極大的制約了主機廠的生產節拍。本文創新性的提出了一種基于雙目成像的視覺測量方案，可在非接觸車身的情況下實現汽車整車高差的全自動化檢測，測量精準，方便快捷。

1 測量原理

1.1 檢測原理

雙目視覺測量系統數學模型如圖1所示，設左側攝像機坐標系為o1x1y1z1，右側攝像機坐標系為o2x2y2z2，以左側攝像機坐標系為世界坐標系，左側理想圖像坐標系為O1X1Y1，右側理想圖像坐標系為O2X2Y2，圖中μ為像元尺寸，f1、f2分別為左右攝像機的焦距，空間點P和攝像機光學中心的連線與兩攝像機光軸的夾角分別為w1、w2，攝像機光軸與基線夾角分別為a1、a2，則由空間幾何關系可以得到空間點P在測量坐標系下的三維坐標為：

式中：，B為基線距，Z為物距。

因此，在汽車車身左右兩側，確定同一參照P點后，即可通過雙目成像技術測得P點的三維坐標，即P點的離地高度，從而得出汽車車身左右兩側的的高度差。

1.2 P點的確定

空間點P：選取汽車輪胎上沿，翼子板下端圓弧的中的最高點，如圖2中紅點位置：

圖2

由數學模型及以上公式可知，空間點P在系統世界坐標系中的坐標不僅取決于其在兩像平面上的成像坐標值，還取決于光學中心連線與光軸的夾角a、基線距B及物距Z。而P點的測量誤差隨基線距的增大而減小，并且當基線與相機光線夾角a在33°~50°之間取值時，系統測量精度較高，誤差變化較為平穩[4]。

2 空間布置

1-翼子板下端圓弧 2-輪胎 3-雙目立體相機 4-底座 5-氣缸推桿 6-V型限位塊 7-浮動平臺 8-固定式撐桿

圖3

2.1 車輛定位裝置

氣缸推桿5通過螺栓連接固定在底座4上，輪胎V型定位塊6固定在浮動平臺7上，可沿氣缸推桿5的伸縮方向水平移動；固定式撐桿8通過螺栓連接固定在底座4上。

2.2 高度測量裝置

雙目立體相機3固定在底座4的上端，高度與翼子板下端圓弧平齊，方便采集數據。

2.3 工作原理

檢測時，待測車輛駛入檢測區域，將輪胎分別停放在4個V型限位塊6上。隨后左側輪胎外緣的氣缸推桿5通過推動輪胎下方的V型限位塊（固定在浮動平臺7上僅可沿氣缸推桿5的伸縮方向移動）將車輛整體向右邊移動，待右側輪胎下方的V型限位塊與右側的固定式撐桿8貼合時，車輛位置固定。

此時，固定在底座4上4個雙目立體相機通過采集輪胎上方翼子板下端圓弧1的邊緣輪廓特征點P，得出P點的高度值。通過（左前-右前）、（左后-右后）即可計算出車輛前端高度差及后端高度差，以作為車輛行駛穩定性的評價依據及調整車身高度的依據。

3 結論

在汽車總裝車間，可采用雙目視覺測量方法，對批量下線的車輛進行快速高效的等高性能檢測，自動化程度高，無需單獨設崗增加操作員工，方便快捷。

[1] 樓萬軍,馬驪歌.汽車車身高度左右差檢測儀的研究[J].中國科技信息,2006（24）.

[2] 張慧云,蘇建.非接觸式汽車車身左右對稱點高度差檢測儀設計[J].機械設計與制造,2008（2）.

[3] 趙小旭.汽車車身高度左右差檢測研究[D].吉林大學,2010.

[4] 肖志濤.雙目視覺系統測量精度分析[J].光電工程,2014（2）.

High Performance Inspection of Automobile Based on Binocular VisionMeasurement Technology

Luo Xiaolong, Xiong Wu, Li Haining, Zhang De’an

( Jiangxi ISUZU Motors CO., LTD., Jiangxi Nanchang 330000 )

For car body around the on-line measurement of height difference problem, put forward a vision measurement method based on binocular imaging, the method by extracting the car before the edge of the rear fender outline feature points, respectively after calculate the left front, right front, left, right rear fender feature point height from the ground, which car front end and back end height difference are obtained. The scheme has a high degree of automation, greatly improves the test time, saves labor costs, and can be widely used in the testing line of major final assembly plants in China.

Binocular imaging; Body height difference; Contour detection

A

1671-7988(2019)21-125-02

U467.4

A

1671-7988(2019)21-125-02

羅曉龍，碩士，機電工程師，就職于江西五十鈴汽車有限公司，研究方向：總裝工藝布置及優化。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.044

CLC NO.: U467.4