基于LD测距的汽车最小转弯直径测量系统及方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910298074.0 (22)申请日 2019.04.15 (71)申请人 武汉科技大学 地址 430081 湖北省武汉市青山区和平大 道947号 (72)发明人 于俊飞赵显新周兴林高维士 (74)专利代理机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通合伙) 42222 代理人 彭艳君 (51)Int.Cl. G01B 11/02(2006.01) G01B 11/08(2006.01) G01M 17/06(2006.01) (54)发明名称 一种基于LD测距的汽车最小转。

2、弯直径测量 系统及方法 (57)摘要 本发明涉及车辆检测技术， 具体涉及一种基 于LD测距的汽车最小转弯直径测量系统及方法， 该测量系统， 包括待测车辆， 还包括LD测距仪、 LD 反射装置和可伸缩支架； LD测距仪底部固定于可 伸缩支架， LD反射装置与LD测距仪等高且放置在 待测车辆的纵轴线上。 该测量系统解决了目前车 辆向左转及向右转测量时重新安装测量装置的 问题； 采用最成熟的LD测距技术及无线数据传输 技术， 测量技术先进； 实现测量系统的集成化， 结 构简单、 测量精度高、 对测量环境条件要求较低 且可重复性高； 节省了测量时人力物力财力的损 耗； 改善了传统测量方法的装置结构复杂。

3、、 测量 环境条件要求较高且精度较低； 测量过程繁杂且 可重复性较低等问题。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 110057297 A 2019.07.26 CN 110057297 A 1.一种基于LD测距的汽车最小转弯直径测量系统， 包括待测车辆， 其特征是， 还包括LD 测距仪、 LD反射装置和可伸缩支架； LD测距仪底部固定于可伸缩支架， LD反射装置与LD测距 仪等高且放置在待测车辆的纵轴线上。 2.如权利要求1所述的基于LD测距的汽车最小转弯直径测量系统， 其特征是， LD测距仪 包括十二个LD测距二极管、 电源电路、 LD发射器、 LD接收器、 计时电路、 数据处理电路。

4、、 控制 电路、 中央处理器、 蓝牙或WIFI模块、 显示装置及计算机； 各LD测距二极管分别与电源电路、 控制电路、 中央处理器和显示装置连接； 中央处理器通过蓝牙或WIFI模块与计算机连接； 十 二个LD测距二极管沿圆周分布， 相邻两个LD测距二极管之间的角度均为30度， 每个LD测距 二极管对应一个激光小孔。 3.如权利要求1所述的基于LD测距的汽车最小转弯直径测量系统， 其特征是， LD反射装 置包括吸盘和LD反射靶， 吸盘开口朝下吸附于待测车辆的纵轴线上， LD反射靶竖直固定于 吸盘底部。 4.如权利要求1所述的基于LD测距的汽车最小转弯直径测量系统， 其特征是， 可伸缩支 架包括一。

5、个竖直安装的可伸缩支杆、 一个三角稳定支架及紧固螺钉， 可伸缩支杆一端固定 LD测距仪， 另一端同时与三角稳定支架铰接， 并通过紧固螺钉固定。 5.一种基于LD测距的汽车最小转弯直径测量系统的测量方法， 其特征是， 包括以下步 骤： 步骤1、 将待测车辆开入测试场地， LD测距仪放在待测车辆一侧的适当位置； 步骤2、 将LD反射靶置于待测车辆的纵轴线上， 调节LD测距仪的激光射线至水平方向并 拧紧螺母； 步骤3、 调节可伸缩支杆的高度， 使激光射线从激光小孔中水平射到待测车辆的LD反射 靶， 并拧紧紧固螺钉； 步骤4、 初始化LD测距仪并预热至稳定状态； 步骤5、 按照国标测量要求， 把待测车。

6、辆转向盘转到极限位置， 以最低前进挡且较低车 速下使待测车辆行驶一周； 步骤6、 在转弯测量过程中， LD接收器将依次接收到各条激光射线被LD反射靶反射回的 反射光信号； 步骤7、 经数据处理电路进行计算， 得到LD反射靶与LD测距仪在各个角度上的距离； 步骤8、 再经过中央处理器进行数据拟合得到LD反射靶的轨迹圆； 计算出LD反射靶的转 动中心； 步骤9、 由步骤8结果计算出LD反射靶的轨迹圆半径； 步骤10、 将LD反射靶的轨迹圆半径带入LD反射靶与待测车辆的位置关系及待测车辆固 有的转向系统的结构几何关系数学模型式(1)进行计算， 即可获得待测车辆的最小转弯直 径： 权利要求书 1/2 。

7、页 2 CN 110057297 A 2 上式中： r为测量所得LD发射靶轨迹圆半径； r0为没有侧倾时实际的LD反射靶轨迹圆半 径； H为LD反射靶与侧倾轴线垂直距离； Mr为总侧倾力矩； Kr为总侧倾角刚度； L为轴距； A 为LD反射靶距前轴的水平距离； tkp主销中心距； B为轮距； 步骤11、 中央处理器通过蓝牙或WIFI模块将所测汽车最小转弯直径发送至计算机。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110057297 A 3 一种基于LD测距的汽车最小转弯直径测量系统及方法 技术领域 0001 本发明属于车辆检测技术领域， 尤其涉及一种基于LD测距的汽车最小转弯直径测 量系统及方法。 。

8、背景技术 0002 汽车最小转弯直径是指， 汽车转向盘转到极限位置， 以最低前进挡且较低的速度 行驶一周， 外侧转向轮的中心平面在支撑平面上留下的轨迹圆直径。 汽车最小转弯直径是 衡量汽车质量和机动灵敏性的重要指标， 很大程度上表征了汽车能够通过狭窄弯曲地带或 绕过不可越过的障碍物的能力， 其值越小， 汽车机动性越好。 随着经济快速发展， 汽车产量 和保有量逐年攀升， 对汽车质量和安全性能要求更加严格。 汽车在下线后均要进行汽车最 小转弯直径的测量， 而现有的测试方法存在车辆向左转及向右转测量时要重新安装测量装 置的问题； 测量时人力物力财力的损耗大； 装置结构复杂、 测量环境条件要求较高且精。

9、度较 低； 且测量过程繁杂且可重复性较低等问题。 发明内容 0003 本发明的目的是提供一种操作简单， 精度较高， 测量人员能够方便地测量出汽车 最小转变直径的测量系统及方法。 0004 为实现上述目的， 本发明采用的技术方案是： 一种基于LD测距的汽车最小转弯直 径测量系统， 包括待测车辆， 还包括LD测距仪、 LD反射装置和可伸缩支架； LD测距仪底部固 定于可伸缩支架， LD反射装置与LD测距仪等高且放置在待测车辆的纵轴线上。 0005 在上述的基于LD测距的汽车最小转弯直径测量系统中， LD测距仪包括十二个LD测 距二极管、 电源电路、 LD发射器、 LD接收器、 计时电路、 数据处理。

10、电路、 控制电路、 中央处理 器、 蓝牙或WIFI模块、 显示装置及计算机； 各LD测距二极管分别与电源电路、 控制电路、 中央 处理器和显示装置连接； 中央处理器通过蓝牙或WIFI模块与计算机连接； 十二个LD测距二 极管沿圆周分布， 相邻两个LD测距二极管之间的角度均为30度， 每个LD测距二极管对应一 个激光小孔。 0006 在上述的基于LD测距的汽车最小转弯直径测量系统中， LD反射装置包括吸盘和LD 反射靶， 吸盘开口朝下吸附于待测车辆的纵轴线上， LD反射靶竖直固定于吸盘底部。 0007 在上述的基于LD测距的汽车最小转弯直径测量系统中， 可伸缩支架包括一个竖直 安装的可伸缩支杆、。

11、 一个三角稳定支架及紧固螺钉， 可伸缩支杆一端固定LD测距仪， 另一端 同时与三角稳定支架铰接， 并通过紧固螺钉固定。 0008 一种基于LD测距的汽车最小转弯直径测量系统的测量方法， 包括以下步骤： 0009 步骤1、 将待测车辆开入测试场地， LD测距仪放在待测车辆一侧的适当位置； 0010 步骤2、 将LD反射靶置于待测车辆的纵轴线上， 调节LD测距仪的激光射线至水平方 向并拧紧螺母； 0011 步骤3、 调节可伸缩支杆的高度， 使激光射线从激光小孔中水平射到待测车辆的LD 说明书 1/4 页 4 CN 110057297 A 4 反射靶， 并拧紧紧固螺钉； 0012 步骤4、 初始化L。

12、D测距仪并预热至稳定状态； 0013 步骤5、 按照国标测量要求， 把待测车辆转向盘转到极限位置， 以最低前进挡且较 低车速下使待测车辆行驶一周； 0014 步骤6、 在转弯测量过程中， LD接收器将依次接收到各条激光射线被LD反射靶反射 回的反射光信号； 0015 步骤7、 经数据处理电路进行计算， 得到LD反射靶与LD测距仪在各个角度上的距 离； 0016 步骤8、 再经过中央处理器进行数据拟合得到LD反射靶的轨迹圆； 计算出LD反射靶 的转动中心； 0017 步骤9、 由步骤8结果计算出LD反射靶的轨迹圆半径； 0018 步骤10、 将LD反射靶的轨迹圆半径带入LD反射靶与待测车辆的位置。

13、关系及待测车 辆固有的转向系统的结构几何关系数学模型式(1)进行计算， 即可获得待测车辆的最小转 弯直径： 0019 0020 0021 上式中： r为测量所得LD发射靶轨迹圆半径； r0为没有侧倾时实际的LD反射靶轨迹 圆半径； H为LD反射靶与侧倾轴线垂直距离； Mr为总侧倾力矩； Kr为总侧倾角刚度； L为轴 距； A为LD反射靶距前轴的水平距离； tkp主销中心距； B为轮距； 0022 步骤11、 中央处理器通过蓝牙或WIFI模块将所测汽车最小转弯直径发送至计算 机。 0023 本发明的有益效果： 该测量系统自动化程度高、 测量简便、 适用范围广， 工作效率 高。 并且， 在车辆向左。

14、转及向右转测量时无需重新安装测量装置， 采用了LD测距技术及无线 数据传输技术， 实现了测量系统的集成化， 结构简单、 测量精度高、 对测量环境条件要求较 低可重复性高； 节省了测量时人力物力财力的损耗。 附图说明 0024 图1为本发明一个实施例基于LD的汽车最小转弯直径的测量系统示意图； 0025 其中， 1-激光射线、 2-反射光信号、 3-LD反射靶、 4-吸盘、 5-LD测距仪、 6-可伸缩支 架、 7-待测车辆、 8-LD反射靶的轨迹圆、 9-相邻两LD测距二极管角度、 10-可伸缩支杆、 11-紧 固螺钉、 12-激光小孔、 13-螺母； 0026 图2为本发明一个实施例基于LD。

15、的汽车最小转弯直径的测量系统的俯视图； 0027 图3为本发明一个实施例的可伸缩支架结构示意图； 0028 图4为本发明一个实施例的LD测距仪结构示意图； 0029 图5为本发明一个实施例的LD反射装置结构示意图； 0030 图6为本发明一个实施例的待测车辆转向系统几何关系示意图。 说明书 2/4 页 5 CN 110057297 A 5 具体实施方式 0031 下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。 0032 本实施例一种基于LD测距的汽车最小转弯直径测量系统， LD测距仪底部固定于可 伸缩支架， LD反射装置与LD测距仪等高放置在待测车辆的纵轴线上某位置。 0033 并且， LD测距。

16、仪包括十二个LD测距二极管集成， 相邻两个LD测距二极管之间的角 度均为30度， 共组成360度。 LD测距二极管的数量与相隔角度可根据需要进行设计调整。 LD 测距仪内部的主要电路包括电源电路、 LD发射器、 LD接收器、 计时电路、 数据处理电路及控 制电路， 还包括中央处理器、 蓝牙或WIFI模块、 显示装置及计算机等装置。 中央处理器通过 蓝牙或WIFI与计算机等装置连接。 0034 并且， 放置于待测车辆纵轴线上某位置的LD反射装置， 包括一个吸盘和LD反射靶 (合作目标)。 吸盘， 开口朝下吸附于待测车辆纵轴线某位置。 LD反射靶竖直而立且固定于吸 盘底部。 LD反射装置放在待测车。

17、辆纵轴线上某位置， 可避免国标中要求的测量汽车最小转 弯直径时要向左转、 向右转各测量一次时重新布置装置位置的问题。 0035 集成化的十二个LD测距二极管， 共用一套电源电路、 控制电路、 数据中央处理装置 和显示装置。 0036 并且， 用于支撑LD测距仪的可伸缩支架包括一个竖直安装的可伸缩支杆、 一个三 角稳定支架及紧固螺钉。 竖直安装的可伸缩支杆， 一端固定LD测距仪， 另一端同时与三角稳 定支架铰接， 由紧固螺钉固定。 可伸缩支杆可调节高度使LD测距仪与LD反射靶(合作目标) 处于同一水平高度。 0037 本实施例基于LD测距的汽车最小转弯直径测量系统的测量方法， 只需要在测量时 将。

18、集成化LD测距仪放在待测车辆一侧的适当位置即可， 不一定是待测车辆的转动中心。 0038 中央处理器在待测车辆转动一周后， 通过中央处理系统对各个LD测距二极管所测 距离数据进行拟合处理， 即可得到LD反射靶(合作目标)的轨迹圆的中心和半径。 0039 测量出LD反射靶(合作目标)的轨迹圆半径后， 带入LD反射靶(合作目标)与待测车 辆的位置关系及汽车转向系统固有的几何关系图的数学模型式(1)进行计算即可得到待测 车辆的最小转弯直径。 0040 0041 0042 两式中： r为测量所得发射靶轨迹圆半径； r0为没有侧倾时实际的反射靶轨迹圆半 径； H为反射靶与侧倾轴线垂直距离； Mr为总侧倾。

19、力矩； Kr为总侧倾角刚度； L为轴距； A为 反射靶距前轴的水平距离； tkp主销中心距； B为轮距。 0043 最后中央处理器将待测车辆最小转弯直径发送至计算机。 0044 具体实施时， 如图1所示， 一种基于LD测距的汽车最小转弯直径测量系统， 包括集 成化多束激光的LD测距仪5、 LD反射装置和可伸缩支架6， LD测距仪5底部固定于可伸缩支架 6， LD反射装置包括LD反射靶3和吸盘4， LD反射靶3与LD测距仪5等高， 并通过吸盘4吸附在待 测车辆7的纵轴线上某位置。 0045 基于LD测距的汽车最小转弯直径测量系统的测量方法， 说明书 3/4 页 6 CN 110057297 A 。

20、6 0046 1、 首先驾驶员将待测车辆7开入测试场地， LD测距仪5放在待测车辆一侧的适当位 置。 0047 2、 将LD反射靶3放在待测车辆的纵轴线上合适位置C点。 0048 3、 打开集成化的LD测距仪5。 0049 4、 调节LD测距仪5的激光射线1至水平方向并拧紧螺母13。 0050 5、 调节可伸缩支架6中的可伸缩支杆10上下高度H， 使激光射线1从激光小孔12中 水平射到待测车辆顶端的LD反射靶3， 并拧紧紧固螺钉11。 0051 6、 初始化LD测距仪5并预热至稳定状态。 0052 7、 按照国标测量要求， 把待测车辆7转向盘转到极限位置， 以最低前进挡且较低车 速下使车辆行驶。

21、一周。 0053 8、 在转弯测量过程中， LD测距仪5内部LD接收器将依次接收到各条激光射线1被LD 反射靶3反射回的反射光信号2。 0054 9、 经数据处理电路计算， 即可得到LD反射靶3与LD测距仪5在各个相邻两LD测距二 极管角度9上的距离。 0055 10、 再经过中央处理器进行数据拟合得到LD反射靶3的轨迹圆8。 0056 11、 计算出LD反射靶3的转动中心。 0057 12、 计算出LD反射靶3的轨迹圆半径。 0058 由于车辆上所有点均绕同一个转动中心转动， LD反射靶3的转动中心也即为待测 车辆7的转动中心。 0059 13、 将LD反射靶3的轨迹圆半径带入LD反射靶3与。

22、待测车辆7的位置关系及待测车 辆7固有的转向系统的结构几何关系， 如图6所示， 数学模型式(1)进行计算， 即可获得待测 车辆7的最小转弯直径。 0060 0061 0062 两式中： r为测量所得发射靶轨迹圆半径； r0为没有侧倾时实际的反射靶轨迹圆半 径； H为反射靶与侧倾轴线垂直距离； Mr为总侧倾力矩； Kr为总侧倾角刚度； L为轴距； A为 反射靶距前轴的水平距离； tkp主销中心距； B为轮距。 0063 14、 最后， 中央处理器通过蓝牙或WIFI模块将待测汽车最小转弯直径发送至计算 机。 0064 应当理解的是， 本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。 0065 虽然以上结合附图描述了本发明的具体实施方式， 但是本领域普通技术人员应当 理解， 这些仅是举例说明， 可以对这些实施方式做出多种变形或修改， 而不背离本发明的原 理和实质。 本发明的范围仅由所附权利要求书限定。 说明书 4/4 页 7 CN 110057297 A 7 图1 图2 说明书附图 1/3 页 8 CN 110057297 A 8 图3 图4 说明书附图 2/3 页 9 CN 110057297 A 9 图5 图6 说明书附图 3/3 页 10 CN 110057297 A 10 。