3D 四輪定位機(Wheel Alignment Machine)原理筆記
3D 四輪定位機之所以精準,是因為它不信任物理安裝的完美性(夾具會歪、鋁圈會變形),而是利用電腦視覺捕捉動態軌跡,再透過幾何數學還原出看不見的「物理旋轉軸」。 1. 核心數學原理:尋找唯一的「旋轉軸」 3D 定位機的終極目標並非測量「輪圈平面」,而是確立車輪的「 物理旋轉軸(Spindle Axis) 」。 軌跡擬合(Trajectory Fitting): 當進行推車補償(Run-out Compensation)時,相機並非單純拍攝靜態平面,而是連續捕捉反光板上特徵點在空間中的移動路徑。 這些點在空間中會畫出多條 圓弧(或是投影下的橢圓弧) 。 系統透過演算法(如最小平方法 Least Squares Fitting)計算這些空間弧線的 最佳擬合圓心 與 共面性 。 向量確立: 這些擬合圓的圓心連線(或垂直於擬合平面的法向量),即為該車輪唯一的旋轉軸。 關鍵修正: 即使反光板安裝歪斜,特徵點繞行的軌跡圓心依然會落在旋轉軸上。因此,系統是透過「計算軌跡的幾何中心軸線」來消除夾具偏差,而非單純依賴反光板平面。 2. 光學系統與目標設計 為了獲取高精度的空間座標,硬體設計結合了材料學與立體視覺技術。 立體雙目視覺(Stereo Vision): 高階定位機通常在橫樑兩側各設有一組「雙鏡頭」。 利用 視差(Parallax)原理 ,類似人類雙眼,能比單鏡頭更精確地計算出反光板的深度(Z軸距離)與空間姿態。 這大幅提升了對「車輛軸距」、「輪距」以及「推力角(Thrust Angle)」的測量精度。 PnP 演算法與圖案編碼: 反光板上的圓點或方塊具有特定的幾何排列。系統利用 Perspective-n-Point (PnP) 演算法,從 2D 影像反推 3D 位姿。 高信噪比成像(High SNR): 回歸反射材質(Retro-reflective): 確保光線沿原路反射,配合鏡頭旁的紅外線頻閃燈(Strobe),使圖案亮度遠高於環境背景。 濾光片: 阻擋可見光干擾(如陽光、車間照明),僅讓特定波長的紅外線通過。 3. 誤差來源與多層次修正 系統設計必須對抗物理安裝誤差、硬體變形及環境變數。 安裝與輪圈誤差(Run-out Compensation): 數學修正: 當反光板隨輪胎旋轉...