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硕士学位论文

载货汽车车轮和车桥定位参数检测方法研究

ResearchontheDetectionMethodofWheelandAxle

AlignmentParametersofTruck

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随着我国公路运输行业的快速发展，载货汽车在日常生活中的应用日益广泛，

其出现极大的增强了公路运输能力，提高了物流周转效率。国家道路交通安全法

规定，高速公路允许符合标准的载货汽车通行，进一步促进了载货汽车的发展。

载货汽车由于长时间长距离行驶的特点，对行驶稳定性和安全性提出了更高要求，

车轮和车桥定位参数不准是载货汽车行驶过程中较为常见的故障之一，严重威胁

汽车行驶安全。车轮和车桥定位参数检测即通过测量车轮和车桥定位参数数值来

判断汽车状态，以确定车轮和车桥是否需要调整或维修更换。相较于小型乘用车，

车轮和车桥定位技术在载货汽车上的应用还没有得到足够的重视，因此，提出一

种载货汽车车轮和车桥定位参数检测方法是十分迫切和必要的。

本文首先介绍了载货汽车常用的参考基准和定位方式，选择标准四轮定位方

式用于本文载货汽车车轮和车桥定位参数检测方案的研究，即以重合的推力线与

车辆几何中心线为基准定位其他参数，然后提出了载货汽车车轮和车桥定位参数

的总体测量方案，并对各定位参数的测量原理进行了深入研究和详细推导。由于

车轮和车桥定位参数数值本身很小，精度要求较高，结合了视觉测量的方法用于

本文的研究，通过选取特殊标识物的方式，简化了图像处理流程，提高了测量精

度。

图像处理部分，基于Halcon图像处理软件研究了平面几何特征的测量方法，

设计了图像处理算法流程，选择黑色矩形外框和白色内面板作为特殊标识物接收

激光线条。由于图像处理的最终目标是将激光线条从复杂的背景图像中分离并计

算其在O-X-Y坐标系下的角度及交点位置信息，在预处理方面，先对图像进行

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了灰度变换、水平镜像以及分割等操作聚焦处理范围，然后选择中值滤波去除图

像噪声，同时采用Laplacian算子和emphasize算子对图像进行锐化和增强。Blob

分析算法主要用来对图像中的区域进行分割和处理以实现标识物内面板的精确

定位。在测量几何特征时，基于区域边界的XLD轮廓建立了测量参考坐标系并

进行了像素当量标定，通过提取激光线条的XLD轮廓并结合像素当量完成了对

激光线条的角度和水平竖直激光线条交点坐标的测量。在采集图像前，先用张正

友标定法标定相机，并从重投影误差、相机参数稳定性、畸变矫正前后图像对比

及畸变矫正前后棋盘格角点的线性相关性对比等多方面检验标定效果，验证标定

精度。

论文的结尾通过仿真试验对比了最小二乘法和加权最小二乘法的区别，选择

加权最小二乘法作为车架几何中心线的拟合方式；由于本文定位参数的检测以地

面O-X-Y坐标系中的Y轴作为测量的参考基准，而非车辆几何中心线，因此

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Y

须建立轴与车辆几何中心线之间的转换关系，并利用此关系对所求定位参数

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进行修正，除车轮外倾角和主销倾角外，所有以Y轴作为检测基准的定位参数均

w

进行了修正，推导了相应的修正公式；最后通过实车试验获得了对应具体载货汽

I

车的定位参数数据，验证了本文检测方法的可行性和合理性；基于实车试验，还

分析了试验过程中检测方案存在的系统误差，主要是由于轮辋夹具与车轮“偏差”

所致，提出了相应的补偿方法，该方法可有效消除由于夹具安装位置偏离理想位

置而带来的系统误差，有利于提高测量精度。

载货汽车，车轮定位，车桥定位，相机标定，实车试验

II

ABSTRACT

ResearchontheDetectionMethodofWheelandAxleAlignment

ParametersofTruck