四輪定位中測量最大轉向角的技術

◆文/廣西 蔣新華 劉 峰

四輪定位中測量最大轉向角的技術

◆文/廣西 蔣新華 劉 峰

目前，一般的四輪定位儀的傳感器由于受數碼相機解析度及測量范圍的限制，無法有效達到±20°的測量范圍，因此無法在左轉前輪20°、右轉前輪20°下自動測量后傾角、內傾角及轉向前展角。大多數四輪定位儀采用較小的轉角來自動測量后傾、內傾角，用觀察機械轉角盤角度刻度的方法目測轉向前展角、后傾角、內傾角。采用較小的轉角自動測量后傾角、內傾角，損失了測量精度，增大了測量誤差，并且通過目視轉角盤的角度刻度轉前輪，由于目視轉角盤的角度刻度精度較差，很難將誤差維持在±0.5°。因此，目視轉角盤的角度刻度測量前輪轉向前展角、后傾角、內傾角的方法不科學，精度難達到車廠要求，而進口的高檔定位儀采用一組電子轉角盤來達到轉向20°轉角時自動測量后傾角、內傾角、轉向前展角及最大轉向角測量的目的。雖然電子轉角盤能準確地測量出前輪的轉角，但是也因此增加成本。

一、轉向角的定義

當車輛直線行駛時，各輪胎必須保持平行一致向前，否則會造成輪胎磨損。車輛于轉彎時，四個輪胎需圍繞著同一圓心轉彎才能將輪胎橫向磨擦減低最小，此圓心與輪胎的距離為轉彎半徑。由于內外側輪轉彎半徑不同，外側輪的轉彎時需小于內側輪。因此轉向前展角就是當車輛最大轉向時的前輪前束。

二、測量最大轉向角的特點

一種測量車輛轉向角的系統包括CMOS相機、測量目標，其特征在于將CMOS相機安裝在車輛的前輪，把測量目標置于車輛后輪，所述系統測量前輪內傾角與前輪水平角改變量，用水平角改變量除以前輪內傾角得到最大轉向常數，通過公式對最大轉向常數進行計算，得到車輛的最大轉向角。

三、測量方法

1.多鏡片增加攝像機視角范圍原理

利用光學成像原理，在前束攝像機上裝三個鏡片互成-20°、0°、20°擴大攝像機測量角度超過40°。攝像機正對不動的測量目標25時，其成像經過0°鏡片22投影，于小角度的成像接收面24(圖1)。在攝像機左轉20°時，-20°鏡片21將被轉到斜對到不動的測量目標25，其成像如同攝像機正對時一樣(圖2)。同理，在攝像機右轉20°時，20°鏡片23將被轉到正對到不動的測量目標25，與同攝像機正對時一樣(圖3)。

辯明在成像接收面24上收到的映像是從哪一個鏡片投影的有多種方法，最簡單的方法是利用車輛轉向輪前束改變時帶動外傾角及內傾角的以下特性。

(1)前輪左轉時右輪前束增加，外傾角減少及內傾角增加；前輪右轉時左輪前束增加，外傾角減少及內傾角增加。如果測量的前束不增反減則表示此前束必定是經由另一個鏡片投影。

(2)前輪左轉時左輪前束減少，外傾角增加及內傾角減少；前輪右轉時右輪前束減少，外傾角增加及內傾角減少。如果測量的前束不減反增則表示此前束必定是經由另一個鏡片投影。

2.自動測量最大轉向角

首先將攝像機安裝在前輪，把光源置于后輪，測量步驟如下。

(1)測量前輪的主銷內傾角。

(2)用前束攝像機轉到前輪直行即左右前束相等。

(3)用水平傾斜儀量出其左輪水平角或左輪外傾角、右輪水平角或右外傾輪角、左輪前束、右輪前束。

(4)向左轉到最大轉向角時再用水平傾斜儀量出其左輪水平角或左輪外傾角、右輪水平角2或右外傾輪角、左輪前束、右輪前束

(5)向右轉到最大轉向角時再用水平傾斜儀量出其左輪水平角或左輪外傾角、右輪水平角或右外傾輪角、左輪前束、右輪前束。

(6)根據實際測量某一款車型得出以下數據(見表1)。

四、結論

本技術解決的問題有二，一是用低成本設計完成在轉左前輪左20°及轉右前輪右20°時自動測量后傾角、內傾角及轉向前展角；二是用低成本達到自動測量最大轉向角的技術。

表1 實際測量某一款車型數據

一般增加攝像機視角范圍的設計方法是縮短焦距或加長成像接收面。加長焦距可增加視角范圍但反效果是像素解析度降低，達不到測量精度要求。加長成像接收面可增加視角范圍但反效果是成像接收器成本倍數增加。利用多鏡片可將短攝像機視角延長連接成大視角，應用于四輪定位前束角測量。

(作者蔣新華、劉峰單位：桂林市博達汽車科技有限公司)