專利名稱：自校準(zhǔn)位置確定系統(tǒng)和用戶界面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開一般地涉及一種位置確定系統(tǒng)和用戶界面，更具體地，涉及一種自校準(zhǔn)位置確定系統(tǒng)和用戶界面，其使用改進(jìn)的算法來確定系統(tǒng)中所使用的方向傳感器的位置。
背景技術(shù)：
位置確定系統(tǒng)使用方向傳感器，如照相機(jī)或者方向光傳感器，以在試驗(yàn)中確定目標(biāo)的位置參數(shù)。這種位置確定系統(tǒng)在許多應(yīng)用中廣泛地使用。例如，汽車車輪可以通過使用照相機(jī)的位置確定系統(tǒng)觀察固定在車輪上的目標(biāo)而對準(zhǔn)。該目標(biāo)具有帶已知幾何特征和位置關(guān)系的目標(biāo)元件。照相機(jī)捕獲目標(biāo)元件的圖像，并確定其幾何特征和位置關(guān)系。該系統(tǒng)然后將該幾何特征和位置關(guān)系與已知的幾何特征和位置關(guān)系相聯(lián)系，來確定目標(biāo)的角度方向。然后系統(tǒng)基于目標(biāo)的角度方向確定車輪的對準(zhǔn)狀態(tài)。例如，美國專利No.5,724,743號，題目為“Method andapparatus for determining the alignment of motor vehiclewheels，”和美國專利No.5,535,522號題目為“Method and apparatusfor determining the alignment of motor vehicle wheels，”公開的系統(tǒng)，兩個專利都指定了本公開的代理人指定并在這里提出以供參考。
使用例如照相機(jī)的方向檢測器的位置確定系統(tǒng)需要校準(zhǔn)過程，以確定照相機(jī)之間的相對位置。校準(zhǔn)照相機(jī)的方法公開在美國專利No.5,809,658，題目為“Method and Apparatus for Calibrating AlignmentCameras Used in the Alignment of Motor Vehicle Wheels，”中，該專利指定了本公開的代理人指定并在這里提出以供參考。
然而，已注意到需要可調(diào)節(jié)的、自校準(zhǔn)位置確定系統(tǒng)，以適應(yīng)試驗(yàn)中的不同尺寸的目標(biāo)。
另一個需要是用戶界面以指示在位置確定系統(tǒng)中使用的檢測裝置的位置。
還有一個需要是監(jiān)視在系統(tǒng)調(diào)節(jié)期間檢測裝置的方向。
再有一個需要是實(shí)時顯示檢測裝置的位置或方向。
還存在另一個需要是提供用戶界面以在位置確定系統(tǒng)工作過程中幫助操作者。

發(fā)明內(nèi)容
本公開描述了一種可以滿足上述需要以及其它需要的自校準(zhǔn)位置確定系統(tǒng)以及用戶界面。位置確定系統(tǒng)包括一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，和用于獲得目標(biāo)圖像的第一和第二測量模塊。兩個測量模塊都連接到上述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，并且產(chǎn)生試驗(yàn)中的目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)提供一個用于指示模塊或者在模塊中包含的檢測裝置的當(dāng)前位置的用戶界面。
第一測量模塊包括一個第一檢測裝置、一個校準(zhǔn)檢測裝置、和一個旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。第一檢測裝置可以是一個照相機(jī)或者光傳感器等，它與固定在試驗(yàn)中的對象上的測試目標(biāo)一起使用，以產(chǎn)生測試目標(biāo)相對測量裝置的位置數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)檢測裝置可以是照相機(jī)或者光傳感器等，并與第一檢測裝置剛性連接。校準(zhǔn)檢測裝置和第一檢測裝置之間的位置關(guān)系是已知的。第一檢測裝置能夠由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，以重新定位或者重新定向第一檢測裝置的檢測區(qū)域，以使該系統(tǒng)能夠適應(yīng)試驗(yàn)中的不同尺寸的目標(biāo)。
除了第二測量模塊具有以校準(zhǔn)目標(biāo)代替了校準(zhǔn)檢測裝置外，第二測量模塊具有類似第一測量模塊的結(jié)構(gòu)。第二測量模塊包括一個第二檢測裝置、一個校準(zhǔn)目標(biāo)和一個旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。第二檢測裝置配置成與固定在試驗(yàn)對象上的測試目標(biāo)裝置一起使用，以產(chǎn)生該測試目標(biāo)裝置相對第二檢測裝置的位置數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)目標(biāo)在第一測量模塊中與校準(zhǔn)檢測裝置一起使用，以產(chǎn)生校準(zhǔn)目標(biāo)相對校準(zhǔn)檢測裝置的位置數(shù)據(jù)。該校準(zhǔn)目標(biāo)與第二檢測裝置剛性連接，并且它們之間具有已知的位置關(guān)系。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)被配置以旋轉(zhuǎn)第二檢測裝置，以重新定位或者重新定向第二檢測裝置的檢測區(qū)域。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與上述兩個測量模塊連接，并被配置以處理由測量模塊產(chǎn)生的位置數(shù)據(jù)，以確定檢測裝置和目標(biāo)之間的位置關(guān)系。一方面，上述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)被配置以接收信號，其相關(guān)于(1)第一測試目標(biāo)相對第一檢測裝置的位置關(guān)系，(2)第二測試目標(biāo)相對第二檢測裝置的位置關(guān)系，和(3)校準(zhǔn)目標(biāo)相對校準(zhǔn)檢測裝置的位置關(guān)系。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)基于所述信號計算各自的位置關(guān)系。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)基于計算的位置關(guān)系確定第一和第二測試目標(biāo)的位置參數(shù)。
另一方面，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)被配置以監(jiān)控包含在模塊中的該檢測裝置的旋轉(zhuǎn)，并通過使用用戶界面指示該檢測裝置的當(dāng)前位置。
如上所述，該檢測裝置和該目標(biāo)用于產(chǎn)生有關(guān)檢測裝置和目標(biāo)之間相對位置的位置數(shù)據(jù)。一方面，檢測裝置可以是能夠從測試目標(biāo)檢測信號的任何定向傳感器，如用于檢測測試目標(biāo)圖像的機(jī)械視覺裝置，或者用于檢測來自特定方向光束的具有定向檢測區(qū)域的光傳感器。機(jī)械視覺裝置例如是照相機(jī)或者攝像機(jī)等。試驗(yàn)/校準(zhǔn)目標(biāo)可以是用于由機(jī)械視覺裝置捕獲的圖像的特定圖案?？蛇x擇的，試驗(yàn)/校準(zhǔn)目標(biāo)可以是有效光源，如LED。
另一方面，位置確定系統(tǒng)通過比較校準(zhǔn)目標(biāo)和那些具有多個不連續(xù)參考位置的檢測裝置之間的當(dāng)前位置關(guān)系確定檢測裝置的當(dāng)前位置。參考位置是對準(zhǔn)檢測裝置能夠定位的某些不連續(xù)的參考點(diǎn)?；谠摫容^，系統(tǒng)能夠利用最接近當(dāng)前位置的參考位置確定檢測裝置的當(dāng)前位置。例如，系統(tǒng)能夠使用參考位置作為檢測裝置的當(dāng)前位置?？蛇x擇地，可以使用插入法來獲得更精確的位置指示。
可以使用改進(jìn)的算法以獲得校準(zhǔn)目標(biāo)和具有多個參考位置的檢測裝置的每一位置之間的位置關(guān)系。通過使用該算法，系統(tǒng)能夠通過測量少于所有位置的參考位置而獲得每一參考位置的所有位置關(guān)系。一方面，如果每個第一和第二檢測裝置具有三個參考位置，那么，對于參考位置的9個可能的組合，為了獲得所有的位置關(guān)系，只需要5次測量而得到。
從下面的用于說明而非用于限制的詳細(xì)描述中可以很明顯地看到系統(tǒng)和界面的其它優(yōu)點(diǎn)?？梢韵氲剑鞠到y(tǒng)和界面可以具有其它不同的實(shí)施方式，在沒有脫離本公開的情況下，其各個細(xì)節(jié)可以在不同的顯而易見的方面變化。因此，實(shí)際上附圖和說明被認(rèn)為是說明性的，而非限制性的。


本公開通過舉例方式，而非限定方式進(jìn)行說明，在附圖中相同參考標(biāo)記表示相同部件，其中圖1A是表示一典型的位置確定系統(tǒng)。
圖1B是表示典型的位置確定系統(tǒng)的示。
圖1C是表示圖1B中典型的位置確定系統(tǒng)的工作。
圖2是在典型的位置確定系統(tǒng)中可以采用的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的方塊圖方塊圖。
圖3是表示位置確定系統(tǒng)的典型的用戶界面。
圖4表示校準(zhǔn)照相機(jī)和校準(zhǔn)目標(biāo)之間的相對位置關(guān)系。
圖5A-5F是在參考數(shù)據(jù)確定過程中所使用的典型的用戶界面的屏幕快照。
圖6是表示獲得參考數(shù)據(jù)的流程圖。
圖7是表示當(dāng)對準(zhǔn)照相機(jī)各自旋轉(zhuǎn)到每一參考位置時θ和Y值的實(shí)際尺寸。
圖8表示根據(jù)參考數(shù)據(jù)指示對準(zhǔn)照相機(jī)的當(dāng)前位置的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在下面的描述中，為了解釋性的目的，為了提供對本公開的徹底理解，提出很多具體說明。可是，顯然對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員在沒有這些詳細(xì)說明的情況下可以實(shí)現(xiàn)本公開。在其它示例中，為了避免不必要地使本公開變得不清楚，已知的結(jié)構(gòu)和裝置以方塊圖的形式表示。
系統(tǒng)概述圖1A表示一個可調(diào)節(jié)的，自校準(zhǔn)車輪對準(zhǔn)系統(tǒng)(對準(zhǔn)器)，其中描述了一個可以實(shí)現(xiàn)的典型的位置確定系統(tǒng)和用戶界面。該對準(zhǔn)器具有一個左測量模塊2和一個右測量模塊4。測量模塊包括對準(zhǔn)照相機(jī)10L，10R用于捕獲圖像和產(chǎn)生試驗(yàn)中固定在車輛上的對準(zhǔn)目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)。對準(zhǔn)照相機(jī)10L，10R分別由左支柱52和右支柱4支撐。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(未示出)與對準(zhǔn)照相機(jī)10L，10R連接，用于處理位置數(shù)據(jù)和確定對準(zhǔn)目標(biāo)的位置。對準(zhǔn)器具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其被配置以旋轉(zhuǎn)對準(zhǔn)照相機(jī)10L，10R。根據(jù)汽車的尺寸，在對準(zhǔn)過程中旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)照相機(jī)，以使對準(zhǔn)照相機(jī)10L，10R的觀察區(qū)域重新定位，以正確看到對準(zhǔn)目標(biāo)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)提供用戶界面以便與操作該系統(tǒng)的用戶聯(lián)系。
圖1B是對準(zhǔn)器的示意性的俯視圖。箭頭30示意性地表示正在進(jìn)行對準(zhǔn)的汽車。汽車包括左和右前輪22L，22R及左和右后輪24L，24R。對準(zhǔn)目標(biāo)80a，80b，80c，80d分別卡緊每個車輪22L，22R，24L，24R。每一對準(zhǔn)目標(biāo)通常包括一個其上刻印有對準(zhǔn)信息的板82和一個夾緊機(jī)構(gòu)88用于將對準(zhǔn)目標(biāo)與車輪卡緊。術(shù)語“左”和“右”是僅用于說明的目的，并且不需要將特殊元件定位在特殊部位或者具有相對于其它元件的特殊的位置關(guān)系。
左測量模塊2包括左對準(zhǔn)照相機(jī)10L和校準(zhǔn)照相機(jī)20。左對準(zhǔn)照相機(jī)10L面對該車輛且沿軸42觀察左側(cè)對準(zhǔn)目標(biāo)80a，80b。對準(zhǔn)照相機(jī)10L剛性地安裝在左剛性支座12上。
校準(zhǔn)照相機(jī)20面對右測量模塊4并沿軸46觀察校準(zhǔn)目標(biāo)160。校準(zhǔn)照相機(jī)20還被剛性地固定在支座12上。在一實(shí)施例中，軸42和軸46相互成約90度角；然而，這個特殊角度關(guān)系是不需要的或者說是不必要的。
右測量模塊4包括一個右對準(zhǔn)照相機(jī)10R，其通常面對車輛并沿軸44觀察右側(cè)對準(zhǔn)目標(biāo)80c，80d。右對準(zhǔn)照相機(jī)10R被固定在剛性對準(zhǔn)照相機(jī)支座14上。校準(zhǔn)目標(biāo)160被剛性地固定在對準(zhǔn)照相機(jī)支座14的一個位置上，該位置對于沿軸46的校準(zhǔn)照相機(jī)20是可視的。，盡管校準(zhǔn)照相機(jī)20被描述為構(gòu)成左測量模塊2的部分，校準(zhǔn)目標(biāo)160作為右測量模塊4的部分，但是，校準(zhǔn)照相機(jī)20和校準(zhǔn)目標(biāo)160的位置可以切換。
校準(zhǔn)照相機(jī)20和左對準(zhǔn)照相機(jī)10L以預(yù)定的、已知的相對位置固定。類似地，右對準(zhǔn)照相機(jī)10R和校準(zhǔn)目標(biāo)160以預(yù)定的、已知的相對位置固定。因此，右對準(zhǔn)照相機(jī)10R與校準(zhǔn)目標(biāo)160的相對位置也已知。
左對準(zhǔn)照相機(jī)10L和校準(zhǔn)照相機(jī)20到左支座12的安裝是穩(wěn)定的，以避免校準(zhǔn)誤差的引入。類似地，右對準(zhǔn)照相機(jī)10R和校準(zhǔn)目標(biāo)160到支座14的安裝也需要是穩(wěn)定的。
可選擇地，左測量模塊2和右測量模塊4可進(jìn)一步包括光源62，64，66以照亮校準(zhǔn)目標(biāo)160和車輪對準(zhǔn)目標(biāo)80a-80d。在一實(shí)施例中，第一光源62被垂直于軸46對準(zhǔn)，以便直射光沿該軸照射校準(zhǔn)目標(biāo)160；第二光源64被垂直于軸42對準(zhǔn)，以便直射光沿該軸照射左側(cè)車輪對準(zhǔn)目標(biāo)80a，80b；并且第三光源66被對準(zhǔn)垂直于軸44，以便直射光沿該軸照射右側(cè)車輪對準(zhǔn)目標(biāo)80c，80d。在一實(shí)施例中，每一光源62，64，66包括一個其上安裝有多個面對照射方向的發(fā)光二極管(LED)的電路板或者其它基底。然而，可以使用任何其它光源。
在對準(zhǔn)時根據(jù)車輛的不同尺寸，對準(zhǔn)器使用一個旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(未示出)以旋轉(zhuǎn)對準(zhǔn)照相機(jī)10L，10R，以使照相機(jī)能夠正確地看到對準(zhǔn)目標(biāo)而不需要拆卸和/或重新安裝該對準(zhǔn)器。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的例子在Jackson等人的名稱為“Self-calibrating Position Determination System”，申請?zhí)枮開____，申請日為2002年6月14日的共同未決專利申請中描述，上述申請也指定了本申請的代理人，并在這里提出以供參考。
圖1C示意性地表示在對準(zhǔn)照相機(jī)10L，10R被旋轉(zhuǎn)到不同方向或者位置時對準(zhǔn)器的操作。同時示出了大型車輛31和小型車輛32以說明不同的車輛尺寸。對準(zhǔn)器可以在大模式和小模式下操作。當(dāng)在大模式下操作時，照相機(jī)10L，10R的觀察區(qū)域分別指向到點(diǎn)L1，L2。當(dāng)在小模式下操作時，照相機(jī)10L，10R的觀察區(qū)域分別指向到點(diǎn)S1，S2。
觀察區(qū)域P1代表在大模式下定位的對準(zhǔn)照相機(jī)10L，10R的觀察區(qū)域，以觀察安裝在大型車輛31車輪上的對準(zhǔn)目標(biāo)；觀察區(qū)域P2代表在小模式下定位的對準(zhǔn)照相機(jī)10L，10R的觀察區(qū)域，以觀察安裝在小型車輛32車輪上的對準(zhǔn)目標(biāo)。
如圖1C所示，如果對準(zhǔn)器設(shè)定在大模式下，并且如果對準(zhǔn)的車輛是小型車輛32，那么安裝在小型車輛上的對準(zhǔn)目標(biāo)將超出觀察區(qū)域P1。在響應(yīng)時，可使用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以旋轉(zhuǎn)該觀察區(qū)域從P1到P2，以使對準(zhǔn)目標(biāo)落入對準(zhǔn)照相機(jī)的觀察區(qū)域中。
相反，如果對準(zhǔn)器設(shè)定在小模式下，如果對準(zhǔn)的車輛是大型車輛31，那么安裝在大型車輛上的對準(zhǔn)目標(biāo)將超出觀察區(qū)域P2。相應(yīng)地，可使用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以旋轉(zhuǎn)該觀察區(qū)域從P2到P1，以使對準(zhǔn)目標(biāo)落入對準(zhǔn)照相機(jī)的觀察區(qū)域中。
盡管上述示例使用兩個操作模式，小模式和大模式，來說明該對準(zhǔn)器的操作，但是可以調(diào)節(jié)照相機(jī)，以使該照相機(jī)的觀察區(qū)域能夠被定位而指向多于兩個點(diǎn)。
除了使用照相機(jī)，可以使用其它具有定向檢測區(qū)域或者具有定向信號發(fā)射路徑的信號源的檢測裝置以實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)。例如，檢測裝置可以是定向光傳感器，該光傳感器檢測來自帶有光源的有效對準(zhǔn)目標(biāo)如LED的光束。每一光傳感器具有有限檢測區(qū)域用于檢測來自特定方向的光束。在另一實(shí)施例中，測量模塊可以包括一個具有LED的光源并且對準(zhǔn)目標(biāo)可以包括定向光傳感器。在對準(zhǔn)目標(biāo)上的傳感器產(chǎn)生光源的位置信號。測量模塊和安裝有對準(zhǔn)目標(biāo)的車輪之間的相對位置的測量可以基于通過對準(zhǔn)目標(biāo)獲得的位置信號計算。
自校準(zhǔn)位置確定系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和操作在Jackson等人的名稱為“Self-Calibrating Multi-Alignment camera Machine VisionMeasuring System”(自校準(zhǔn)，多對準(zhǔn)照相機(jī)機(jī)械視覺測量系統(tǒng)”)，序列號為09/576,442，申請日為2000年5月22日的共同未決專利申請；和Jackson等人的名稱為“Self-Calibrating 3D Machine VisionMeasuring System Useful in Motor Vehicle Wheel Alignment”，序列號為09/928,453，申請日為2001年8月14日的共同未決專利申請；和Jackson等人的名稱為“Self-Calibrating Position DeterminationSystem”，申請?zhí)枮開_____，申請日為2002年6月14日的共同未決專利申請中描述，上述所有申請都指定了本申請的代理人，并在這里提出以供參考。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的硬件概述如上所述，對準(zhǔn)器包括一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，如計算機(jī)，以完成大量任務(wù)，如處理位置信號，計算相對位置，為操作者提供用戶界面，顯示對準(zhǔn)指令和結(jié)果，接收來自操作者的命令，發(fā)送控制信號以旋轉(zhuǎn)對準(zhǔn)照相機(jī)等。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)接收來自測量模塊的位置信號并發(fā)送控制信號以控制旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操作。
圖2是根據(jù)可實(shí)現(xiàn)的本公開的一個實(shí)施例說明典型的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200的方塊圖。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200包括總線202或者其它用于傳遞信息的通信機(jī)構(gòu)，和一個與總線202連接用于處理信息的處理器204。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200還包括與總線202連接的主存儲器206，如隨機(jī)存儲器(RAM)或者其它動態(tài)存儲器，用于存儲信息和指令并由處理器204執(zhí)行。主存儲器206還可用于在由處理器204執(zhí)行的指令執(zhí)行期間存儲臨時變量或者其它中間信息。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200另外包括一個與總線202連接的只讀存儲器(ROM)208或者其它靜態(tài)存儲器，用于為處理器204存儲靜態(tài)信息和指令。提供例如磁盤或者光盤的存儲器210，其與總線202連接以存儲信息和指令。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200可以通過總線202與顯示器212如陰極射線管(CRT)連接，用于向操作者顯示信息。一個包括字母數(shù)字或者其它鍵的輸入裝置214與總線202連接，用于給處理器204傳遞信息和命令選擇。用戶輸入裝置的另一類型是光標(biāo)控制216，如鼠標(biāo)、軌跡球、或者光標(biāo)方向鍵，用于向處理器204傳遞方向信息和命令選擇，以及用于在顯示器212上控制光標(biāo)的移動。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200被控制以響應(yīng)于處理器204，上述處理器執(zhí)行在主存儲器206中包含的一個或多個指令的一個或多個序列。這種指令可以從另一機(jī)器可讀媒介，例如存儲裝置210讀入主存儲器206中。在主存儲器206中包含的連續(xù)指令的執(zhí)行使處理器204進(jìn)行這里描述的處理步驟。在另一實(shí)施例中，可以使用硬線連接的電路來代替或者與軟件指令結(jié)合以實(shí)現(xiàn)本公開。因此，本公開的實(shí)施例不限于任何具體的硬線連接的電路和軟件的結(jié)合。
這里使用的術(shù)語“機(jī)器可讀媒介”是指參與為處理器204提供指令以供執(zhí)行的任何媒介。這些媒介有多種形式，包括但并非限制于非易失性媒介、易失性媒介、和傳輸媒介。非易失性媒介包括例如光或磁盤，例如存儲裝置210。易失性媒介包括動態(tài)存儲器，如主存儲器206。傳輸媒介包括同軸電纜、銅線和光纖、包括組成總線202的線。傳輸媒介還可以是例如那些在無線電波和紅外數(shù)據(jù)通信期間產(chǎn)生的聲波或光波的形式。
機(jī)器可讀媒介的普通型式包括例如軟盤、軟塑料盤、硬盤、磁帶或者任何其它磁性介質(zhì)、CD-ROM、任何其它光介質(zhì)、穿孔卡、紙帶、任何其它帶孔圖案的物理介質(zhì)、RAM、PROM、和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存儲器芯片或者盒式磁帶、如下所述的載波、或者任何其它數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠讀取的介質(zhì)。
各種形式的機(jī)器可讀媒介都可能用于承載一個或多個指令的一個或者多個序列以供處理器204執(zhí)行。例如，指令最初可以由一遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理的磁盤來承載。該遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠在其動態(tài)存儲器中加載指令并使用調(diào)制解調(diào)器通過電話線發(fā)送該指令。裝有調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200能夠接收電話線上的數(shù)據(jù)并使用一紅外發(fā)射機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成紅外信號。一個紅外檢測器能夠接收在紅外信號中傳送的數(shù)據(jù)并且適當(dāng)?shù)碾娐纺軌驅(qū)⑿盘杺鬏數(shù)娇偩€202上?？偩€202將數(shù)據(jù)傳送給主存儲器206，處理器204從此讀出并執(zhí)行指令。由主存儲器206接收的指令可以有選擇地在處理器204執(zhí)行之前或者之后存儲在存儲裝置210上。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200還包括一個與總線202連接的通信接口218。通信接口218提供連接到網(wǎng)絡(luò)鏈路220的雙向數(shù)據(jù)通信，該網(wǎng)絡(luò)鏈路220與局域網(wǎng)222連接。例如，通信接口218可以是綜合業(yè)務(wù)服務(wù)網(wǎng)(ISDN)卡或者調(diào)制解調(diào)器，以提供與電話線類型一致的數(shù)據(jù)通信連接。作為另一實(shí)施例，通信接口218可以是局域網(wǎng)(LAN)卡，以提供與LAN兼容的數(shù)據(jù)通信連接。也可以實(shí)現(xiàn)無線連接。在任何一種實(shí)施中，通信接口218發(fā)送并接收電的、電磁的或者光信號，所述信號傳送代表各種類型信息的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。
網(wǎng)絡(luò)鏈路220典型地通過一個或多個網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)通信到另一數(shù)據(jù)裝置。例如，網(wǎng)絡(luò)鏈路220可以通過局域網(wǎng)222提供到主機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)224或者到由因特網(wǎng)服務(wù)提供者(ISP)226操作的數(shù)據(jù)設(shè)備的連接。反過來，ISP226通過全球大數(shù)據(jù)包通信網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在通常稱作“因特網(wǎng)”227提供數(shù)據(jù)通信服務(wù)。局域網(wǎng)222和因特網(wǎng)227兩者都使用電的、電磁或者光信號來承載數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。通過各種網(wǎng)絡(luò)的信號和在網(wǎng)絡(luò)鏈路220上及通過通信接口218的信號是載波傳輸信息的典型的格式，該信號承載數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)出入于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200能夠通過網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)鏈路220和通信接口218發(fā)送信息和接收數(shù)據(jù)，包括程序代碼。在例如因特網(wǎng)中，服務(wù)器230可通過因特網(wǎng)222、ISP226、局域網(wǎng)222和通信接口212為應(yīng)用程序傳遞所需要的代碼。按照本公開的實(shí)施例，一個如此下載的應(yīng)用程序提供如這里所述的對準(zhǔn)器的自動校準(zhǔn)。
數(shù)據(jù)處理還具有不同信號輸入/輸出端口(圖中未示出)用于與周圍裝置連接并通信，如USB端口、PS/2端口、并行端口、IEEE-1324端口、紅外通信端口等，或者其它適合的端口。測量模塊可以通過這種信號輸入/輸出接口與該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通信。
用戶界面概述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)提供用戶界面以與操作者通信并向操作者請求輸入。圖3表示典型的用戶界面。屏幕上部提供各種代表不同功能的可點(diǎn)擊的命令按鈕，以向操作者請求輸入指令。汽車300具有方向盤320、車輪322、324、326、328。對準(zhǔn)目標(biāo)392、394、396、398與車輪一起示出。
如圖1C所示，對準(zhǔn)照相機(jī)可以從大模式調(diào)節(jié)或者旋轉(zhuǎn)到小模式(P1到P2)或者反之亦然。用戶界面提供兩個對準(zhǔn)照相機(jī)位置指示器332、334，以表示對準(zhǔn)照相機(jī)的觀察區(qū)域的位置。兩個指針360A、360B分別表示對準(zhǔn)照相機(jī)的位置。當(dāng)對準(zhǔn)照相機(jī)向新的方向旋轉(zhuǎn)時，指針360A、360B移動以指示這種相應(yīng)的變化。
對準(zhǔn)照相機(jī)位置的確定如上所討論的，對準(zhǔn)照相機(jī)10L、10R分別剛性地與校準(zhǔn)照相機(jī)20和校準(zhǔn)目標(biāo)160連接。因此，左對準(zhǔn)照相機(jī)10L和校準(zhǔn)照相機(jī)20之間，以及右對準(zhǔn)照相機(jī)10R和校準(zhǔn)目標(biāo)160之間的位置關(guān)系是固定的。當(dāng)對準(zhǔn)照相機(jī)10L、10R旋轉(zhuǎn)時，校準(zhǔn)目標(biāo)160和/或校準(zhǔn)照相機(jī)20也與對準(zhǔn)照相機(jī)10L、10R一起旋轉(zhuǎn)。校準(zhǔn)照相機(jī)/目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)引起校準(zhǔn)照相機(jī)20和校準(zhǔn)目標(biāo)160之間的位置關(guān)系的變化。
可以看到對準(zhǔn)照相機(jī)10L、10R的位置可以通過比較校準(zhǔn)目標(biāo)160和那些具有多個參考位置的校準(zhǔn)照相機(jī)20之間的當(dāng)前位置關(guān)系來確定。在一實(shí)施例中，當(dāng)左對準(zhǔn)照相機(jī)10L和右對準(zhǔn)照相機(jī)10R分別位于多個不連續(xù)的參考位置時，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)存儲與校準(zhǔn)目標(biāo)160和校準(zhǔn)照相機(jī)20之間的位置關(guān)系一致的設(shè)定的參考數(shù)據(jù)。將簡略地描述用于獲得參考數(shù)據(jù)的方法和算法。不連續(xù)的參考位置位于對準(zhǔn)照相機(jī)10L、10R可分別旋轉(zhuǎn)的位置上。例如，對準(zhǔn)照相機(jī)10L、10R能夠分別旋轉(zhuǎn)到三個參考位置大、中、小。如圖1B所示，小位置是當(dāng)對準(zhǔn)照相機(jī)指向車輛中心的位置；大位置是當(dāng)對準(zhǔn)照相機(jī)指向遠(yuǎn)離車輛中心的位置；中位置是當(dāng)對準(zhǔn)照相機(jī)指向在大位置和小位置之間某點(diǎn)的位置。
在這種情況下，參考數(shù)據(jù)可包括與9個可能的參考位置的組合一致的9個數(shù)據(jù)項(xiàng)。下面是左對準(zhǔn)照相機(jī)10L和右對準(zhǔn)照相機(jī)10R的9個可能的組合表1左小 右小(LSRS)左小 右中(LSRM)左小 右大(LSRL)左中 右小(LMRS)左中 右中(LMRM)左中 右大(LMRL)
左大 右小(LLRS)左大 右中(LLRM)左大 右大(LLRL)在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)已獲得校準(zhǔn)照相機(jī)10和校準(zhǔn)目標(biāo)160之間的當(dāng)前位置關(guān)系后，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)識別與當(dāng)前位置關(guān)系最接近的參考數(shù)據(jù)項(xiàng)。
在一實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)指示當(dāng)前對準(zhǔn)照相機(jī)位置作為由最接近的參考位置代表的位置，即，表1中表示的9個組合之一。因此，每個指針360A和360B將僅指向3個可能位置小、中和大之中的一個。因此，對準(zhǔn)照相機(jī)的當(dāng)前位置以不連續(xù)的形式指示。
在另一個實(shí)施例中，在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)獲得校準(zhǔn)照相機(jī)10和校準(zhǔn)目標(biāo)160之間的當(dāng)前位置關(guān)系后，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)識別與當(dāng)前位置關(guān)系最接近的兩個參考數(shù)據(jù)項(xiàng)。該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)然后通過在兩個最接近的數(shù)據(jù)項(xiàng)代表的兩個組合之間插值來指示對準(zhǔn)照相機(jī)的位置。該插值可以基于當(dāng)前位置關(guān)系和數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的差值。結(jié)果，例如，指針360A或360B可以以連續(xù)形式在大位置和小位置之間某處指示對準(zhǔn)照相機(jī)的位置。
本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的其他的根據(jù)參考數(shù)據(jù)來確定位置的方法也可以用于指示對準(zhǔn)照相機(jī)的當(dāng)前位置。
在上述示例中，參考位置的數(shù)量僅用于說明的目的。也可以根據(jù)系統(tǒng)的需要和設(shè)計使用其它數(shù)量的參考位置。使用多個參考位置，具有較高的位置指示分辨率?？墒牵褂枚鄠€參考位置也意味著更多的計算和對于系統(tǒng)在計算能力上要求較高。圖4說明校準(zhǔn)照相機(jī)20和校準(zhǔn)目標(biāo)160之間的相對位置關(guān)系。校準(zhǔn)照相機(jī)20瞄準(zhǔn)校準(zhǔn)目標(biāo)160并獲得校準(zhǔn)目標(biāo)160的目標(biāo)圖案150的圖像信號。當(dāng)對準(zhǔn)照相機(jī)旋轉(zhuǎn)時，校準(zhǔn)照相機(jī)和/或校準(zhǔn)目標(biāo)也與它們各自的對準(zhǔn)照相機(jī)一起旋轉(zhuǎn)。校準(zhǔn)照相機(jī)20具有參考坐標(biāo)系X-Y-Z軸。X軸(縱軸)可以是一個軸，其垂直于其上安裝了測量模塊(該水平表面)并且是由Y和Z軸形成的表面。校準(zhǔn)照相機(jī)20和校準(zhǔn)目標(biāo)160可以相對于該X軸旋轉(zhuǎn)。角θ代表由該校準(zhǔn)照相機(jī)測量的旋轉(zhuǎn)角度。校準(zhǔn)照相機(jī)還測量在對準(zhǔn)照相機(jī)旋轉(zhuǎn)期間校準(zhǔn)目標(biāo)相對三維坐標(biāo)軸的位移。坐標(biāo)系和參數(shù)僅是用于說明。也可以使用其它坐標(biāo)系和參數(shù)確定校準(zhǔn)照相機(jī)和目標(biāo)的位置。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)根據(jù)校準(zhǔn)照相機(jī)20產(chǎn)生的圖像信號來計算角θ和校準(zhǔn)目標(biāo)160的相相關(guān)于Y軸(Y值)的位置。當(dāng)校準(zhǔn)照相機(jī)20和校準(zhǔn)目標(biāo)160的相對位置變化時，由校準(zhǔn)照相機(jī)觀測的目標(biāo)圖案150的形狀也變化。另外，當(dāng)校準(zhǔn)照相機(jī)20和校準(zhǔn)目標(biāo)160的相對位置變化時，落入校準(zhǔn)照相機(jī)20觀察區(qū)域中的校準(zhǔn)目標(biāo)160的位置也發(fā)生變化。
根據(jù)觀察區(qū)域中目標(biāo)圖案150和目標(biāo)圖像位移的變化，能夠確定角θ和相關(guān)于Y軸(Y值)的位置。用于確定這些位置參數(shù)的方法和系統(tǒng)在美國專利No.5,724,743，題目為“Methods and apparatus fordetermining the alignment of motor vehicle wheels，”，美國專利No.5,535,522，題目為“Methods and apparatus for determining thealignment of motor vehicle wheels，”，以及美國專利No.5,809,658，題目為“Method and Apparatus for Calibrating Alignment CamerasUsed in the Alignment of Motor Vehicle Wheels，”中描述，上述所有申請都指定了本申請的代理人，并在這里提出以供參考。
應(yīng)注意如果左對準(zhǔn)照相機(jī)10L和校準(zhǔn)照相機(jī)20保持不動，那么右對準(zhǔn)照相機(jī)10R和校準(zhǔn)目標(biāo)160的旋轉(zhuǎn)僅引起角θ的變化。在校準(zhǔn)照相機(jī)20的觀察區(qū)域中校準(zhǔn)目標(biāo)160的位置，即相關(guān)于Y軸(Y值)的位置基本上保持不變。
另一方面，當(dāng)左對準(zhǔn)照相機(jī)10L旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)引起角θ值和在校準(zhǔn)照相機(jī)20的觀察區(qū)域中校準(zhǔn)目標(biāo)160的位置，即相關(guān)于Y軸(Y值)的位置變化。
因此，校準(zhǔn)照相機(jī)20和校準(zhǔn)目標(biāo)160之間的位置關(guān)系能夠用角θ和相關(guān)于Y軸(Y值)的線性平移來確定。因?yàn)樽髮?zhǔn)照相機(jī)10L和校準(zhǔn)照相機(jī)20，及右對準(zhǔn)照相機(jī)10R和校準(zhǔn)目標(biāo)160之間的位置關(guān)系是已知的和固定的，所以角θ和相關(guān)于Y軸(Y值)的位置的變化用于指示校準(zhǔn)照相機(jī)的位置。
參考數(shù)據(jù)確定過程如上述討論的，該系統(tǒng)使用參考數(shù)據(jù)來確定對準(zhǔn)照相機(jī)10L，10R的當(dāng)前位置。在一個示例中，當(dāng)左對準(zhǔn)照相機(jī)10L和右對準(zhǔn)照相機(jī)10R分別位于多個參考位置的一個位置上時，參考數(shù)據(jù)與校準(zhǔn)目標(biāo)160和校準(zhǔn)照相機(jī)20之間位置關(guān)系是對應(yīng)的。該系統(tǒng)使用改進(jìn)的參考數(shù)據(jù)確定過程來獲得參考位置的所有可能組合的位置關(guān)系。用下面的例子說明該過程假設(shè)對于每一對準(zhǔn)照相機(jī)使用3個參考位置小、中和大，當(dāng)對準(zhǔn)照相機(jī)位于它們各自的參考位置上時，有9個可能的位置組合1)左小 右小2)左小 右中3)左小 右大4)左中 右小5)左中 右中6)左中 右大7)左大 右小8)左大 右中9)左大 右大為了獲得校準(zhǔn)照相機(jī)20和校準(zhǔn)目標(biāo)160之間的所有位置關(guān)系，傳統(tǒng)地，對準(zhǔn)照相機(jī)必須被旋轉(zhuǎn)并且定位到它們各自的參考位置上，并且具有校準(zhǔn)照相機(jī)20和測量的校準(zhǔn)目標(biāo)160之間的位置關(guān)系。然而，自校準(zhǔn)位置確定系統(tǒng)使用改進(jìn)的算法，通過僅5個測量就能夠獲得所有參考位置。根據(jù)該算法，注意到參考位置的9個可能的組合能夠分成下面5組表2

根據(jù)表2，每組中角度相同。例如，在組(b)中角θ的值都是θ2，在組(c)中角θ的值都是θ3。進(jìn)一步注意到參考位置的每一組合的Y值取決于左對準(zhǔn)照相機(jī)的位置。例如，當(dāng)左對準(zhǔn)照相機(jī)位于小位置時，Y值總是Ys；并且如果左對準(zhǔn)照相機(jī)位于大位置時，Y值總是Yl。因此，對于角θ只有5個可能的值以及對于Y值具有3個可能的值。
系統(tǒng)通過在只有5個參考點(diǎn)的測量，使用一個參考數(shù)據(jù)確定過程來獲得所有9個可能的位置關(guān)系。根據(jù)該過程，系統(tǒng)測量下面5個位置關(guān)系測量1自組(a)的一個測量測量2自組(b)的一個測量測量3自組(c)的一個測量測量4組(d)的測量；以及測量5組(e)的測量其中在測量1，測量2和測量3中必須包括至少一個左對準(zhǔn)照相機(jī)定位在中位置的測量。
在過程之后，獲得5個測量
表3

因此，在該過程之后，角θ的所有5個可能值和Y值的3個可能值都已知。在該過程期間未測量的值現(xiàn)在能夠通過將已知的值引回表2獲得。例如，如果未測量的組合是左小-右中，左大-右小，和左小-右大，已知的值θ1，θ2，Yn和Yw能夠被引入，以獲取它們各自的值(θ1，Yn)，(θ2，Yw)和(θ2，Yn)。因此，所有9個可能的位置關(guān)系現(xiàn)在通過外插法獲知。因?yàn)橄到y(tǒng)僅通過將對準(zhǔn)照相機(jī)定位到上述參考位置中的某些位置來獲得參考數(shù)據(jù)，所以參考數(shù)據(jù)確定過程節(jié)省時間和系統(tǒng)資源，并且因此提高了系統(tǒng)的效率。
上述示例使用3個參考位置僅用于說明的目的。參考點(diǎn)的數(shù)量不限于3個。下面的上述過程也能夠使用其它數(shù)量的參考位置。已注意到對于n個參考位置(n是不小于2的自然數(shù))，需要的測量點(diǎn)的數(shù)量是(2n-1)。
圖5A-5F是系統(tǒng)使用的用戶界面，用于引導(dǎo)使用者獲得5個測量值。在圖5A中，區(qū)域510表示角θ和Y值的當(dāng)前測量值。區(qū)域530指示測量是否已完成。區(qū)域540列舉需要進(jìn)行測量的對準(zhǔn)照相機(jī)的位置。為了控制在區(qū)域530中列舉的正在進(jìn)行的測量，指針522和524表示放置對準(zhǔn)照相機(jī)的位置。
圖5B-5F表示用戶界面的逐步的屏幕快照。在圖5B中，黑體項(xiàng)541表示正在進(jìn)行測量的對準(zhǔn)照相機(jī)的位置。灰暗項(xiàng)指示還未進(jìn)行的測量。指針522和524表示根據(jù)在項(xiàng)541中表示的組合對準(zhǔn)照相機(jī)應(yīng)放置的位置。區(qū)域510表示當(dāng)前測量的角θ和Y值。該用戶被請求相對旋轉(zhuǎn)對準(zhǔn)照相機(jī)10L，10R到指針522，524指示的位置。一旦照相機(jī)被旋轉(zhuǎn)到指定的位置，該用戶被請求點(diǎn)擊OK按鈕。取自該位置的測量將為所列舉的參考位置而存儲在數(shù)據(jù)存儲裝置中。
在圖5C中，復(fù)選框531指示項(xiàng)目541的測量已經(jīng)完成。項(xiàng)542表示正在進(jìn)行的測量。指針522和524指示為了獲取項(xiàng)目542的測量對準(zhǔn)照相機(jī)應(yīng)被放置的位置。與前一屏幕相似，區(qū)域510表示角θ和Y值的測量的當(dāng)前讀數(shù)。類似地，圖5D-5F表示其余測量獲取期間的屏幕快照。
圖6是表示通過進(jìn)行少于所有參考位置的測量，獲得參考數(shù)據(jù)步驟的流程圖。步驟640對于每一對準(zhǔn)照相機(jī)設(shè)定參考位置的數(shù)量。步驟640確定來自校準(zhǔn)目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)是否可使用。如果沒有可使用的圖像數(shù)據(jù)，那么顯示錯誤信息(步驟652)。另外，計數(shù)器n被設(shè)為零，并且如圖5A-5F(步驟660-664)顯示用戶界面。如果獲得所有的測量，那么系統(tǒng)基于獲得的測量(步驟670)外插參考數(shù)據(jù)并將參考數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲裝置中(步驟670)。
為了比較的目的，圖7表示當(dāng)對準(zhǔn)照相機(jī)分別旋轉(zhuǎn)到每一參考位置時，θ和Y值的實(shí)際測量。從圖7中，注意Y值的測量能夠分成3組，每一組具有相似的值(Ym-2.8，-2.6，-2.4)，(Ys3.0，3.2，2.8)和(Yl-8.0，-7.8，-7.6)。能夠把θ的測量分類成5組，每一組具有相似的值(θ142.4，41.6)，(θ239.3，38.3，38.6)，(θ335.5，34.9)，(θ431.7)，和(θ545.7)。盡管每組中的Y值和θ可不相同，該變化是不重要的并且為了外插法和位置指示的目的可以忽略。圖7完美地說明了該算法的效率。
圖8表示根據(jù)參考數(shù)據(jù)的指示對準(zhǔn)照相機(jī)的當(dāng)前位置的示例。位置確定系統(tǒng)測量校準(zhǔn)目標(biāo)相對于校準(zhǔn)照相機(jī)的當(dāng)前角θ和Y值(步驟860)。對于每一個參考位置，當(dāng)前角θ和Y值隨后被與通過計算角度差Δθ和Y值差ΔY的絕對值而得到的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較(步驟862，864)。系統(tǒng)然后計算Δθ和ΔY絕對值的和，并確定哪一參考位置具有最小和(步驟870)。然后識別具有最小和的參考位置。對準(zhǔn)照相機(jī)的位置隨后被識別為具有最小和的參考位置。
根據(jù)參考位置來確定相對位置的本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的例如內(nèi)插法等其它技術(shù)也可以用于指示對準(zhǔn)照相機(jī)的當(dāng)前位置。
需要注意的是對于這里所使用的測量模塊或者設(shè)備的物理定位的每一次改變，本系統(tǒng)必須進(jìn)行新的參考數(shù)據(jù)確定過程。
以上參照具體實(shí)施例描述了本公開，然而，顯然在不脫離本公開的的精神和范圍的情況下可進(jìn)行各種修改和變化。因此，說明書和附圖被認(rèn)為是說明性而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種位置確定系統(tǒng)，包括第一測量模塊，包括第一檢測裝置，用于獲得第一測試目標(biāo)相對于該第一檢測裝置的位置數(shù)據(jù)；校準(zhǔn)檢測裝置，其與第一檢測裝置剛性連接，其中上述第一檢測裝置和上述校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系是已知的；以及第一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用于使第一檢測裝置旋轉(zhuǎn)，同時不會改變上述第一檢測裝置和上述校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系；第二測量模塊，包括第二檢測裝置，用于獲得第二測試目標(biāo)相對于上述第二檢測裝置的位置數(shù)據(jù)；與校準(zhǔn)檢測裝置一起使用的校準(zhǔn)目標(biāo)，以獲得上述校準(zhǔn)目標(biāo)相對于上述校準(zhǔn)檢測裝置的位置數(shù)據(jù)，其中上述校準(zhǔn)目標(biāo)與上述第二檢測裝置剛性連接，并且上述第二檢測裝置和上述校準(zhǔn)目標(biāo)之間的位置關(guān)系是已知的；以及第二旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用于使第二檢測裝置旋轉(zhuǎn)，同時不會改變第二檢測裝置和校準(zhǔn)目標(biāo)之間的位置關(guān)系；以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其被連接到第一和第二測量模塊，并被配置以提供指示第一檢測裝置和第二檢測裝置位置的用戶界面。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)被配置用以執(zhí)行下列機(jī)器執(zhí)行的步驟接收與第一測試目標(biāo)和第一檢測裝置之間的位置關(guān)系相關(guān)的信息；接收與第二測試目標(biāo)和第二檢測裝置之間的位置關(guān)系相關(guān)的信息；接收與校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系相關(guān)的信息；和根據(jù)第一檢測裝置和校準(zhǔn)目標(biāo)之間的位置關(guān)系，第二檢測裝置和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系，第一測試目標(biāo)和第一檢測裝置之間的位置關(guān)系，第二測試目標(biāo)和第二檢測裝置之間的位置關(guān)系，以及校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系，確定第一測試目標(biāo)的位置參數(shù)和第二測試目標(biāo)的位置參數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第一檢測裝置，第二檢測裝置和校準(zhǔn)檢測裝置是機(jī)器視覺裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述機(jī)器視覺裝置是照相機(jī)。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第一測試目標(biāo)，第二測試目標(biāo)和校準(zhǔn)目標(biāo)包括發(fā)光源。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中第一檢測裝置，第二檢測裝置和校準(zhǔn)檢測裝置是光傳感器。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第一測量模塊還包括其上連接有第一檢測裝置和校準(zhǔn)目標(biāo)的第一支撐結(jié)構(gòu)，且第二測量模塊包括其上連接有第二檢測裝置和校準(zhǔn)檢測裝置的第二支撐結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，第一支撐結(jié)構(gòu)可相對于第一樞軸旋轉(zhuǎn)，第二支撐結(jié)構(gòu)可相對第二樞軸旋轉(zhuǎn)。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)?shù)谝恢谓Y(jié)構(gòu)相對于第一樞軸旋轉(zhuǎn)時，第一檢測裝置和校準(zhǔn)檢測裝置與該第一支撐結(jié)構(gòu)一起移動；當(dāng)?shù)诙谓Y(jié)構(gòu)相對于第二樞軸旋轉(zhuǎn)時，第二檢測裝置和校準(zhǔn)目標(biāo)與第二支撐結(jié)構(gòu)一起移動。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，第一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括用于使第一支撐結(jié)構(gòu)相對于第一樞軸旋轉(zhuǎn)的第一馬達(dá)，且第二旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括用于使第二支撐結(jié)構(gòu)相對于第二樞軸旋轉(zhuǎn)的第二馬達(dá)。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)被配置為執(zhí)行下列機(jī)器執(zhí)行的步驟接收關(guān)于校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間位置關(guān)系的信息；訪問參考數(shù)據(jù)；和根據(jù)校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系，以及參考數(shù)據(jù)來指示第一檢測裝置和第二檢測裝置的位置。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)?shù)谝粰z測裝置和第二檢測裝置被分別置于至少兩個不連續(xù)的位置時，所述參考數(shù)據(jù)與校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系有關(guān)。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)?shù)谝粰z測裝置和第二檢測裝置被分別置于至少兩個不連續(xù)的位置時，根據(jù)由測量少于所有可能的校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系得到的數(shù)據(jù)來產(chǎn)生參考數(shù)據(jù)。
14.一種與位置確定系統(tǒng)一起使用的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括第一測量模塊和第二測量模塊，第一測量模塊包括第一檢測裝置，用于獲得第一測試目標(biāo)相對于第一檢測裝置的位置數(shù)據(jù)；校準(zhǔn)檢測裝置，其與第一檢測裝置剛性連接，其中第一檢測裝置和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系是已知的；和第一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其用于使第一檢測裝置旋轉(zhuǎn)，同時不會改變第一檢測裝置和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系；第二測量模塊包括第二檢測裝置，用于獲得第二測試目標(biāo)相對于第二檢測裝置的位置數(shù)據(jù)；用于與校準(zhǔn)檢測裝置一起使用的校準(zhǔn)目標(biāo)，以獲得校準(zhǔn)目標(biāo)相對于校準(zhǔn)檢測裝置的位置數(shù)據(jù)，其中，校準(zhǔn)目標(biāo)與第二檢測裝置剛性連接，并且第二檢測裝置和校準(zhǔn)目標(biāo)之間的位置關(guān)系是已知的；以及第二旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其用于使第二檢測裝置旋轉(zhuǎn)，同時不會改變第二檢測裝置和校準(zhǔn)目標(biāo)之間位置關(guān)系，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理器；數(shù)據(jù)存儲裝置；顯示器；配置成與第一測量模塊和第二測量模塊連接的通信端口；以及連接至上述數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)存儲裝置，顯示器以及通信端口的數(shù)據(jù)路徑；其中上述數(shù)據(jù)存儲裝置承載有指令，以使系統(tǒng)在處理器執(zhí)行這些指令時執(zhí)行下列步驟當(dāng)?shù)谝粰z測裝置和第二檢測裝置被分別置于至少兩個不連續(xù)的位置時，產(chǎn)生有關(guān)校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系的參考數(shù)據(jù)，其中，所述參考數(shù)據(jù)是當(dāng)?shù)谝粰z測裝置和第二檢測裝置被分別置于至少兩個不連續(xù)的位置時，基于由測量少于所有的校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系獲得的數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的；將該參考數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲裝置中；接收有關(guān)校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的當(dāng)前位置關(guān)系的信號；和根據(jù)校準(zhǔn)檢測裝置和校準(zhǔn)目標(biāo)之間的當(dāng)前位置關(guān)系，以及所述參考數(shù)據(jù)，指示第一檢測裝置和第二檢測裝置的當(dāng)前位置。
15.具有用于控制位置確定系統(tǒng)操作的指令的機(jī)器可讀媒介，包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，第一測量模塊和第二測量模塊，該兩模塊均與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接，第一測量模塊包括第一檢測裝置，用于獲得第一測試目標(biāo)相對于該第一檢測裝置的位置數(shù)據(jù)；與該第一檢測裝置剛性連接的校準(zhǔn)檢測裝置，其中第一檢測裝置和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系是已知的；和用于使第一檢測裝置旋轉(zhuǎn)的第一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；第二測量模塊包括第二檢測裝置，用于獲得第二測試目標(biāo)相對于第二檢測裝置的位置數(shù)據(jù)；用于與校準(zhǔn)檢測裝置一起使用的校準(zhǔn)目標(biāo)，以獲得校準(zhǔn)目標(biāo)相對于校準(zhǔn)檢測裝置的位置數(shù)據(jù)，其中，校準(zhǔn)目標(biāo)與第二檢測裝置剛性連接，并且第二檢測裝置和校準(zhǔn)目標(biāo)之間的位置關(guān)系是已知的；以及用于使第二檢測裝置旋轉(zhuǎn)的第二旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該機(jī)器可讀媒介包括用于控制位置確定系統(tǒng)完成如下步驟的指令當(dāng)?shù)谝粰z測裝置和第二檢測裝置被分別置于至少兩個不連續(xù)的位置上時，產(chǎn)生有關(guān)校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系的參考數(shù)據(jù)，其中參考數(shù)據(jù)的產(chǎn)生是當(dāng)?shù)谝粰z測裝置和第二檢測裝置被分別置于至少兩個不連續(xù)的位置上時，根據(jù)通過測量少于所有的校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系獲得的數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的；存儲上述參考數(shù)據(jù)。
16.如權(quán)利要求15的機(jī)器可讀媒介，進(jìn)一步包括用于控制位置確定系統(tǒng)以完成如下步驟的指令接收有關(guān)校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的當(dāng)前位置關(guān)系的信號；和根據(jù)校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的當(dāng)前位置關(guān)系，及上述參考數(shù)據(jù)，指示第一檢測裝置和第二檢測裝置的當(dāng)前位置。
17.具有用于控制位置確定系統(tǒng)操作的指令的機(jī)器可讀媒介，包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，第一測量模塊和第二測量模塊，該兩模塊都與上述處理系統(tǒng)連接，第一測量模塊包括第一檢測裝置，用于獲得第一測試目標(biāo)相對于上述第一檢測裝置的位置數(shù)據(jù)；與第一檢測裝置剛性連接的校準(zhǔn)檢測裝置，其中第一檢測裝置和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系是已知的；和用于使第一檢測裝置在大位置、中位置和小位置之間旋轉(zhuǎn)的第一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；第二測量模塊包括第二檢測裝置，用于獲得第二測試目標(biāo)相對于第二檢測裝置的位置數(shù)據(jù)；用于與校準(zhǔn)檢測裝置一起使用的校準(zhǔn)目標(biāo)，以獲得校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系，其中校準(zhǔn)目標(biāo)與第二檢測裝置剛性連接，并且第二檢測裝置和校準(zhǔn)目標(biāo)之間的位置關(guān)系是已知的；和第二旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用于使第二檢測裝置在大位置、中位置、和小位置之間旋轉(zhuǎn)，該機(jī)器可讀媒介包括用于控制該位置確定系統(tǒng)完成如下步驟的指令在(1)第一檢測裝置位于大位置且第二檢測裝置也位于大位置時；(2)第一檢測裝置位于小位置且第二檢測裝置也位于小位置時，測量校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的兩組位置關(guān)系；在第一檢測裝置位于中位置而第二檢測裝置位于這些位置中的任何一個位置時，獲得校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的三組位置關(guān)系，其中，這三組位置關(guān)系中的至少一組選自校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系，上述三組位置關(guān)系通過以下步驟獲得當(dāng)(1)第一檢測裝置位于小位置而第二檢測裝置位于中位置或大位置時；或(2)第一檢測裝置位于小位置而第二檢測裝置位于中位置時，有選擇地測量校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的第一組位置關(guān)系；當(dāng)(1)第一檢測裝置位于大位置而第二檢測裝置位于小位置時；(2)第一檢測裝置位于小位置而第二檢測裝置位于大位置時；或(3)第一檢測裝置位于中位置而第二檢測裝置位于中位置時；有選擇地測量校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的第二組位置關(guān)系；當(dāng)(1)第一檢測裝置位于大位置而第二檢測裝置位于中位置時；或(2)第一檢測裝置位于中位置而第二檢測裝置位于大位置時，選擇地測量校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的第三組位置關(guān)系；當(dāng)基于校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的該五組位置關(guān)系，將第一檢測裝置和第二檢測裝置分別置于這些位置中的一個位置上時，產(chǎn)生有關(guān)校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系的參考數(shù)據(jù)；以及存儲上述參考數(shù)據(jù)。
18.如權(quán)利要求17所述的機(jī)器可讀媒介，還包括用于控制位置確定系統(tǒng)完成如下步驟的指令接收有關(guān)校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的當(dāng)前位置關(guān)系的信號；和根據(jù)校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的當(dāng)前位置關(guān)系，及上述參考數(shù)據(jù)，指示第一檢測裝置和第二檢測裝置的當(dāng)前位置。
19.具有用于控制位置確定系統(tǒng)操作的指令的機(jī)器可讀媒介，包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，第一測量模塊和第二測量模塊，該兩模塊都與該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接，第一測量模塊包括第一檢測裝置，用于獲得第一測試目標(biāo)相對于上述第一檢測裝置的位置數(shù)據(jù)；與第一檢測裝置剛性連接的校準(zhǔn)檢測裝置，其中第一檢測裝置和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系是已知的；和用于使第一檢測裝置旋轉(zhuǎn)的第一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；第二測量模塊包括第二檢測裝置，用于獲得第二測試目標(biāo)相對于第二檢測裝置的位置數(shù)據(jù)；用于與校準(zhǔn)檢測裝置一起使用的校準(zhǔn)目標(biāo)，以獲得校準(zhǔn)目標(biāo)相對于校準(zhǔn)檢測裝置的位置數(shù)據(jù)，其中，校準(zhǔn)目標(biāo)與第二檢測裝置剛性連接，并且第二檢測裝置和校準(zhǔn)目標(biāo)之間的位置關(guān)系是已知的；和用于使第二檢測裝置旋轉(zhuǎn)的第二旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該機(jī)器可讀媒介包括用于控制位置確定系統(tǒng)完成如下步驟的指令當(dāng)?shù)谝粰z測裝置和第二檢測裝置分別位于n個不連續(xù)的位置(n是不小于2的自然數(shù))時，通過如下步驟獲得有關(guān)校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系的參考數(shù)據(jù)當(dāng)?shù)谝粰z測裝置和第二檢測裝置各自位于n個不連續(xù)的位置時，測量校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的(2n-1)組所有可能的位置關(guān)系；以及根據(jù)上述(2n-1)組位置關(guān)系產(chǎn)生參考數(shù)據(jù)；以及存儲上述參考數(shù)據(jù)。
20.如權(quán)利要求19所述的機(jī)器可讀媒介，進(jìn)一步包括用于控制上述位置確定系統(tǒng)完成如下步驟的指令接收有關(guān)校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的當(dāng)前位置關(guān)系的信號；和根據(jù)校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的當(dāng)前位置關(guān)系，及上述參考數(shù)據(jù)，指示第一檢測裝置和第二檢測裝置的當(dāng)前位置。
21.一種位置確定系統(tǒng)，包括第一測量模塊，包括第一檢測裝置，用于獲得第一測試目標(biāo)相對于該第一檢測裝置的位置數(shù)據(jù)；與該第一檢測裝置剛性連接的校準(zhǔn)檢測裝置，其中，第一檢測裝置和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系是已知的；以及用于使第一檢測裝置旋轉(zhuǎn)，同時不會改變第一檢測裝置和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系的第一旋轉(zhuǎn)裝置；第二測量模塊，包括第二檢測裝置，用于獲得第二測試目標(biāo)相對于該第二檢測裝置的位置數(shù)據(jù)；個用于與校準(zhǔn)檢測裝置一起使用的校準(zhǔn)目標(biāo)，以獲得校準(zhǔn)目標(biāo)相對于校準(zhǔn)檢測裝置的位置數(shù)據(jù)，其中，該校準(zhǔn)目標(biāo)與第二檢測裝置剛性連接，并且第二檢測裝置和校準(zhǔn)目標(biāo)之間的位置關(guān)系是已知的；以及用于使第二檢測裝置旋轉(zhuǎn)，同時不會改變第二檢測裝置和校準(zhǔn)目標(biāo)之間的位置關(guān)系的第二旋轉(zhuǎn)裝置；以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其連接到第一和第二測量模塊，并被配置為提供指示第一檢測裝置和第二檢測裝置的位置的用戶界面。
全文摘要
一種位置確定系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，連接至該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的第一測量模塊和第二測量模塊。第一測量模塊包括用于獲得第一測試目標(biāo)位置數(shù)據(jù)的第一檢測裝置。校準(zhǔn)檢測裝置剛性地與第一檢測裝置連接。第一檢測裝置和校準(zhǔn)目標(biāo)之間的位置關(guān)系是已知的。該系統(tǒng)具有用于使第一檢測裝置的檢測裝置旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。第二測量模塊包括用于獲得第二測試目標(biāo)位置數(shù)據(jù)的第二檢測裝置。校準(zhǔn)目標(biāo)剛性地與第二檢測裝置連接，并與校準(zhǔn)檢測裝置一起使用，以獲得校準(zhǔn)目標(biāo)和校準(zhǔn)檢測裝置之間的位置關(guān)系。第二檢測裝置和校準(zhǔn)目標(biāo)之間的位置關(guān)系是已知的。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)提供用于指示第一和第二檢測裝置位置的用戶界面。
文檔編號G01B11/275GK1533496SQ02812855
公開日2004年9月29日 申請日期2002年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月28日
發(fā)明者帕特瑞克·B·奧馬霍尼, 曼紐拉·古爾拉金, 古爾拉金, 帕特瑞克 B 奧馬霍尼 申請人:斯耐普昂技術(shù)有限公司