车辆外廓尺寸国内外检测技术
车辆外部尺寸测量方法探讨
AUTO AFTERMARKET | 汽车后市场时代汽车 车辆外部尺寸测量方法探讨顾杨丹 陈锡林 刘凯上海机动车检测认证技术研究中心有限公司 上海市 201800摘 要： 介绍了一种新的测量车辆外部尺寸的光学测量装置，阐述了开发目标、测量原理和方法，与传统测量方法进行测量数据比对，本测量装置在提供测量精度的同时解决了测量场地紧缺的难题。
关键词：车辆 外部尺寸 光学测量1 引言自从19世纪第一台汽车问世到现在，汽车产业经过了100多年的发展，外型越来越美观时尚，也越来越精致。
汽车的测量方法也越来越多样化，随着科学技术的不断发展，汽车外部尺寸测量设备的测量精度也越来越高，在那么多的测量方法和测量设备中寻求适合企业自身需求的测量手段也非易事，不求最贵，但求合适。
本文通过企业自身的实际需要开发了一套适合的外部尺寸光学测量装置。
2 开发目标车辆外部尺寸在生产一致性核查方面非常重要，测量的准确与否对于最终结果起着非常重要的作用。
测量准确首要条件是测量设备精确度高，减少在测量过程中由于设备精度而导致的测量误差。
双悬臂测量机用于车辆的外部尺寸测量，光从测量准确度的角度出发是完全能符合要求的，但双悬臂测量机对场地要求非常高，需要固定的场地，平时不开展此项试验时，场地就空置在那里，浪费土地资源。
便携式三坐标虽然对于场地的要求不高，但由于车辆外部尺寸测量范围比较大，超过了便携式三坐标的测量范围，需要通过多次蛙跳来实现尺寸测量，大大降低了测量的准确性，加大了测量误差。
传统的打点法测量车辆外部尺寸需要至少两人配合，而且测量精度受限于测量设备和测量方式，对于车辆的高度测量更是准确度不高。
基于以上原因，为了解决实际工作中的需求，开发了这套车辆外部尺寸光学测量装置。
采用模块化设计，具有便携性及易安装性,可将设备带至检测现场进行快速安装。
在保证测量精度的同时降低了测量场地的占用率，也减少了测量人员的数量，提高了工作效率。
3 测量原理检测装置按六个功能模块进行设计，分别是车宽方向基准悬臂模块、车辆纵向对准调节模块、车辆长度向静态定点测量模块、车辆高度检测模块、车辆宽度向静态定点位置检测模块、车辆离地静态检测模块。
车检所测量车辆轮廓的技术方案
车辆轮廓测量技术方案。
一．长宽高测量功能概述目前车检所测量车辆长宽高时，基本都是通过人工测量，一是误差大，容易造成纠纷；二是增加了车检所检测人员的劳动强度；三是在检测过程中存在人情因素，造成检测的不公正。
这些都给工作带来了很大不便。
因此，利用高科技技术来检测车辆长宽高就显得尤为重要。
浙江润鑫智能交通设备有限公司研发的车辆长宽高测量仪，已广泛的使用于高速公路，超限检测站，车检所等，得到了用户的一致认可。
（图一：车辆轮廓测量整体效果图）车辆长宽高测量仪的主要功能：车辆长宽高测量仪由宽高仪和测长仪组成。
宽高仪由两个激光雷达(LMS111)，宽高控制仪(JY-KG-2000)，雷达支架(龙门架或检测室)，辅助材料组成。
宽高仪的两个激光雷达设备安装于车检所检测车道的正上方的两边，即一边安装一个，雷达高度6-7米，其扫描截面和车辆行驶方向垂直，当车辆经过雷达正下方时，雷达开始扫描车辆，并将扫描数据通过网络传给宽高控制仪，当车辆完全通过雷达正下方时，雷达停止扫描。
宽高仪控制器根据传来的雷达扫描数据计算出车辆的宽和高，并且通过网络接口将宽和高的数据传给上位机软件(如治超软件，车检软件)，以此来实现了车检中心对车宽和车高的自动检测。
测长仪由一个激光雷达(LMS151或LMS511)，测长控制仪(JY-CC-2000)，雷达支架，辅助材料组成。
测长仪的激光雷达设备安装于车检所检测车道的正上方7m处(其位置和宽高仪雷达水平距离24米左右)，其扫描截面和车辆行驶方向平行，当车辆经过雷达正下方时，雷达开始扫描车辆，并将扫描数据通过网络传给测长控制仪，当车辆完全通过雷达正下方时，雷达停止扫描。
测长控制仪根据传来的雷达扫描数据计算出车辆的长度，并且通过网络接口将长度数据传给上位机软件(如治超软件，车检软件)，以此来实现了车检中心对车辆长度的自动检测。
车辆长宽高测量仪为车检中心解决了如下问题：1.长宽高测量仪自动检测车辆的长度，宽度和高度，大大提高了车检中心车辆的检测速度。
车辆外廓尺寸国内外检测技术
车辆外廓尺寸国内外检测技术1、三坐标测量国际上对于大型物体三维尺寸的测量，广泛采用的仍是三坐标测量机，三坐标测量机的测量原理是将被测件放入其容许的测量空间以获得被测件几何型面上测量点的坐标尺寸。
根据这些点的空间坐标值计算出被测件的几何形状位置尺寸及其不确定度。
三坐标测量时，不可避免地出现被测物体变形、蠕变、动作响应慢、需补偿测量头直径等问题，极大地影响了测量效率和测量精度。
另外测量所需条件苛刻又限制了它在“在线测量”中的应用。
尽管世界各国生产厂家试图用各种高新技术来改变这一状态，但至今都不能从根本上解决三坐标测量机价格昂贵以及原理上所带来的结构庞大、复杂的不足，难以满足当今高效率、高精度测量的需要。
2、室内GPS 测量系统测量时，空间中事先布置好的激光发射器不断向四周发射红外光线信号，传感器检测到红外线信号并由接收器将信号转化成为角度数据，通过软件处理最终将数据转化为位置与方位信息。
iGPS测量法虽然能实现动态实时、自动测量，但该方法价格昂贵，而且测量精度较低，一般只能达到厘米级。
由于其测量点数较少，在工业环境中受外界因素干扰较大，因此，不能满足对于车体车厢轮廓测量的要求。
3、激光跟踪仪测量系统用激光跟踪仪进行测量，是国内进行飞机尺寸检测的主要途径之一。
它通过测量待测点的角度和距离信息来获得待测点的空间坐标。
由于激光需要通过跟踪靶球的反射进行逐点测量，而且在目前的技术条件下，跟踪仪只能做到单点或者双点追踪。
对于汽车车体而言，激光跟踪仪是单点测量，测量效率无从谈起，所以无法满足项目要求。
4、经纬仪测量系统经纬仪测量系统起源于大地测量仪器，至少需要两台或两台以上的高精度光学经纬仪组合在一起，才能构成测量系统来获取目标点的空间三维坐标。
经纬仪利用数据库来管理测量数据，并对测量数据进行初步的几何分析。
与形状误差的检测。
这种通过软硬件数据相结合的测量方法对于本方案的设计有一定的启发作用，但是经纬仪坐标需要多台仪器同时人工瞄准，效率低，人为误差明显。
车辆外廓尺寸测量仪作业指导书
廓尺寸检验标准一、机动车辆外廓尺寸不得超出GA7258《机动车安全技术检验项目及方法》、GA1589《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》规定的限值。
二、注册登记检验时，机动车的外廓尺寸应与机动车产品公告、机动车出厂合格证相符，且误差满足：汽车（三轮汽车除外）、挂车不超过±1%或±50mm，三轮汽车、摩托车不超过±3%或±50mm。
三、在用机动车检验时，重中型货车、挂车的外廓尺寸应与机动车行驶证签注的内容相符，且误差不超过±2%或100mm。
车辆外廓尺寸要求1.车辆外廓尺寸限值汽车、挂车及汽车列车的外廓尺寸应不超过图1规定的最大限值2. 车辆外廓尺寸的其他要求1)当汽车或汽车列车处于满载状态、外后视镜底边离地高度小于1800mm时，其单侧外伸量不得超出汽车或汽车列表最大宽度处200mm。
外后视镜底边离地高度大于或等于1800mm时，其单侧外伸量不得超出汽车或汽车列车最大宽度处250mm。
2)汽车的顶窗、换气装置等处于开启状态时不得超出车高300mm。
外廓尺寸测量方法检测方法：1)车辆测量过程中，测量区域严禁有人员和其它固定或移动物体。
2)测量车辆至少离检测线2米距离开始向前行驶。
3)测量车辆行驶速度控制在3―5公里/时。
4)测量车辆中心位置行驶在中心线上。
5)测量车辆尾部必须驶离检测线1.5米以上。
6)测量车辆在未驶离检测线前，中途可允许停车，但停留时间不能超过60s，否则重新检测。
外廓尺寸测量过程及记录由仪器设备自行操作。
车、挂车及汽车列车的外廓尺寸的最大限值单位为毫米。
新疆《车辆外廓尺寸测量仪校准规范》正式发布
新疆《车辆外廓尺寸测量仪校准规范》正式发布
近日，新疆地方校准规范《车辆外廓尺寸测量仪校准规范》正式发布，将于2017年6月1日起在全区执行。
车辆外廓尺寸测量仪是用于对机动车外廓尺寸（长、宽、高）等参数进行测量的自动化计量器具。
根据GB21861-2014《机动车安全技术检验项目和方法》的要求，机动车检测站使用车辆外廓尺寸测量仪对机动车的特征参数之一的外廓尺寸进行检查，确保符合机动车国家安全技术标准。
为保证车辆外廓尺寸测量仪量值的准确可靠，需对其进行校准，目前，国家尚未发布车辆外廓尺寸测量仪的校准规范。
为解决该测量仪量值溯源的需求，自治区质量技术监督局委托自治区计量测试研究院起草和制定JJF（新）04-2017《汽车外廓尺寸检测仪》校准规范，对该检测仪的校准条件、校准项目和校准方法、校准结果等方面就行了规范，进一步增强了计量工作对企事业单位生产经营及科技进步的技术支撑作用。
车辆外廓尺寸测量方法
车辆外廓尺寸测量方法车辆外廓尺寸测量方法是指对车辆的宽度、长度、高度等尺寸进行测量的方法。
车辆外廓尺寸的测量是非常重要的，它与车辆的合法行驶、道路交通安全以及货物运输安全密切相关。
以下是常用的车辆外廓尺寸测量方法：一、车宽的测量方法：车宽是指车辆两侧最宽点的距离。
测量车宽时，需要使用测量工具（如钢尺、卷尺等）测量车辆外侧车轮距离，然后对两个侧面进行测量，并取两侧测量值的最大值作为车宽。
二、车长的测量方法：车长是指车辆前后两个最远点的距离。
在测量车长时，首先要保证车辆处于平整的地面上，然后使用测距工具（如钢尺、卷尺等）测量车辆的前后最远点的水平投影距离。
对于车辆较长或曲线部分较多的情况，可以使用测量仪器来进行测量，以提高测量精度。
三、车高的测量方法：车高是指车辆上下两个最高点的距离。
测量车高时，应该确保车辆处于标准位置，即车轮与地面垂直，并使用测量工具（如钢尺、卷尺等）测量车身最高点与地面的距离。
对于某些车顶有行李架等部件的车辆，应该首先移除这些部件再进行测量。
四、车轴距的测量方法：车轴距是指车辆前后轴之间的距离，对于客车来说，车轴距往往较长，对货车来说，车轴距一般较短。
在测量车轴距时，可以使用测量工具（如钢尺、卷尺等）测量车辆前后轴之间的水平距离。
五、车车外廓尺寸的测量注意事项：1. 在测量过程中，应该保证车辆停放在平整的地面上，并且车轮与地面垂直。
2. 应该选择适当的测量工具，以确保测量结果的准确性。
对于车辆较长或曲线较多的情况，可以使用测量仪器来提高测量精度。
3. 在测量车宽时，应该注意车辆两侧的车轮距离，并选择测量值的最大值作为车宽。
4. 在测量车长时，应该选择车辆前后两个最远点的水平投影距离作为车长。
5. 在测量车高时，应该移除车顶行李架等部件，以确保测量的准确性。
6. 在测量车轴距时，应该选择车辆前后轴之间的水平距离作为车轴距。
总结：车辆外廓尺寸测量方法是对车辆的宽度、长度、高度等尺寸进行测量的方法。
车辆外廓尺寸测量仪作业指导书
外廓尺寸检验标准一、 机动车辆外廓尺寸不得超出GA7258《机动车安全技术检验项目及方法》、GA1589《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》规定的限值。
二、 注册登记检验时，机动车的外廓尺寸应与机动车产品公告、机动车出厂合格证相符，且误差满足：汽车（三轮汽车除外）、挂车不超过±1%或±50mm ，三轮汽车、摩托车不超过±3%或±50mm 。
三、 在用机动车检验时，重中型货车、挂车的外廓尺寸应与机动车行驶证签注的内容相符，且误差不超过±2%或100mm 。
车辆外廓尺寸要求1. 车辆外廓尺寸限值汽车、挂车及汽车列车的外廓尺寸应不超过图1规定的最大限值 2. 车辆外廓尺寸的其他要求1) 当汽车或汽车列车处于满载状态、外后视镜底边离地高度小于1800mm 时，其单侧外伸量不得超出汽车或汽车列表最大宽度处200mm 。
外后视镜底边离地高度大于或等于1800mm 时，其单侧外伸量不得超出汽车或汽车列车最大宽度处250mm 。
2) 汽车的顶窗、换气装置等处于开启状态时不得超出车高300mm 。
外廓尺寸测量方法检测方法：1) 车辆测量过程中，测量区域严禁有人员和其它固定或移动物体。
2) 测量车辆至少离检测线2米距离开始向前行驶。
3) 测量车辆行驶速度控制在3―5公里/时。
4) 测量车辆中心位置行驶在中心线上。
5) 测量车辆尾部必须驶离检测线1.5米以上。
6) 测量车辆在未驶离检测线前，中途可允许停车，但停留时间不能超过60s ，否则重新检测。
外廓尺寸测量过程及记录由仪器设备自行操作。
汽车、挂车及汽车列车的外廓尺寸的最大限值单位为毫米。
车辆外廓尺寸检测公差
国家经济贸易委员会、公安部关于进一步加强车辆公告管理和注册登记有关事项的通知（国经贸产业[2002]768号）各省、自治区、直辖市、计划单列市及新疆生产建设兵团经贸委（经委）、公安厅（局）：为加强机动车安全管理，严格执行车辆“生产准入”和“行驶准入”制度，进一步规范《车辆生产企业及产品公告》（以下简称《公告》）管理和机动车注册登记管理，深化车辆产品管理体制改革，现将有关事项通知如下：一、《公告》管理的范围国家经贸委实施《公告》管理的车辆产品包括：在我国境内生产、销售并在道路上行驶的民用汽车产品及相应底盘、农用运输车、半挂车和摩托车产品。
无轨电车、轮式工程机械车（含装载机、挖掘机等）、拖拉机、全挂车等不实行《公告》管理。
《公告》包括文本和光盘两部分，文本主要表述新产品批准（含产品扩展）、勘误更改和撤销等内容；光盘由本批新增产品数据库和历批汇总产品数据库两部分构成，记录产品的技术参数及产品照片等内容。
文本和光盘配合使用。
公安交通管理部门要严格依据最新一批《公告》文本和配套光盘的汇总产品数据库办理车辆注册登记。
在用车辆在办理过户、转出和转入登记时，要依据车辆在注册登记时发布的《公告》文本和配套光盘中的汇总产品数据库办理有关手续。
未登《公告》的车辆产品或与《公告》公布的参数不符的车辆产品不得办理注册登记。
不实行《公告》管理的车辆产品，公安交通管理部门依据生产企业提供的整车出厂合格证办理注册登记。
二、增加和调整强制性检验项目（一）自2002年11月1日起，汽车生产企业申报《公告》的车型（包括改进型、扩展等，下同）必须符合《汽车和挂车侧面防护要求》（GB11567.1-2001）、《汽车和挂车后下部防护要求》（GB11567.2-2001）、《汽车燃油箱安全性能要求和试验方法》（GB18296-200 1）等3项国家标准的要求，并提供国家经贸委授权的检测机构（以下简称授权检测机构）出具的试验报告。
产品已列入《公告》的企业，自本通知发出之日起，要尽快使出厂产品符合上述3项国家标准的要求，并向国家经贸委报送由授权检验机构出具的试验报告。
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车辆外廓尺寸国内外检测技术
1、三坐标测量
国际上对于大型物体三维尺寸的测量，广泛采用的仍是三坐标测量机，三坐标测量机的测量原理是将被测件放入其容许的测量空间以获得被测件几何型面上测量点的坐标尺寸。
根据这些点的空间坐标值计算出被测件的几何形状位置尺寸及其不确定度。
三坐标测量时，不可避免地出现被测物体变形、蠕变、动作响应慢、需补偿测量头直径等问题，极大地影响了测量效率和测量精度。
另外测量所需条件苛刻又限制了它在“在线测量”中的应用。
尽管世界各国生产厂家试图用各种高新技术来改变这一状态，但至今都不能从根本上解决三坐标测量机价格昂贵以及原理上所带来的结构庞大、复杂的不足，难以满足当今高效率、高精度测量的需要。
2、室内GPS 测量系统
测量时，空间中事先布置好的激光发射器不断向四周发射红外光线信号，传感器检测到红外线信号并由接收器将信号转化成为角度数据，通过软件处理最终将数据转化为位置与方位信息。
iGPS测量法虽然能实现动态实时、自动测量，但该方法价格昂贵，而且测量精度较低，一般只能达到厘米级。
由于其测量点数较少，在工业环境中受外界因素干扰较大，因此，不能满足对于车体车厢轮廓测量的要求。
3、激光跟踪仪测量系统
用激光跟踪仪进行测量，是国内进行飞机尺寸检测的主要途径之一。
它通过测量待测点的角度和距离信息来获得待测点的空间坐标。
由于激光需要通过跟踪靶球的反射进行逐点测量，而且在目前的技术条件下，跟踪仪只能做到单点或者双点追踪。
对于汽车车体而言，激光跟踪仪是单点测量，测量效率无从谈起，所以无法满足项目要求。
4、经纬仪测量系统
经纬仪测量系统起源于大地测量仪器，至少需要两台或两台以上的高精度光学经纬仪组合在一起，才能构成测量系统来获取目标点的空间三维坐标。
经纬仪利用数据库来管理测量数据，并对测量数据进行初步的几何分析。
与形状误差的检测。
这种通过软硬件数据相结合的测量方法对于本方案的设计有一定的启发作用，但是经纬仪坐标需要多台仪器同时人工瞄准，效率低，人为误差明显。
5、基于激光扫描技术对车身进行二维尺寸测量
大多数激光测量系统都是电子测量和激光测量相结合的测量方式，通常都是通过激光测量探头在导轨上移动的距离来测量车身的X, Y坐标，这个距离是通过光学编码器来测量的，而不是用激光来测量。
只有Z坐标是用激光测量的，严格的讲，它们并不是真正意义上的激光测量系统。
这种类型测量系统的缺点是需要在被测车身的侧面和前方架设两个测量用的导轨，同时这两个导轨的加工精度和安装都有很高的要求，使用起来不方便。
全激光测量系统，上下、左右都采取密集光栅，还要考虑车速和角度补偿问题。
6、机器视觉测量法
机器视觉方法获取三维场景信息时，按照所采用照明方式的不同主要可以分为以下两大类：
1．主动式方法：是指向被测物体发射可控制光束，然后拍摄光束在物体表面上所形成的图像，通过几何关系计算出被测物体距离的方法。
主要可以分为结构光方法和激光自动聚焦法两类。
根据投影光束形态的不同，结构光方法又可以分为光点式结构光方法、光条式结构光方法、光面式结构光方法等；
2．被动式方法：是指不向被测物体发射可控制光束，而根据直接拍摄的物体的图像进行距离测量的方法。
主要可以分为单目视觉、双目视觉、多目视觉等方法。
在车辆轮廓测试中一般采用双目视觉测试：
双目立体视觉原理来获得被测目标的三维形貌。
使用两台或两台以上摄像机从不同的位置同时摄取被测物体，或者一台摄像机从不同位置依次摄取被测物体，被测点分别成像在两个或多个像面上，利用不同像面上的成像差异，通过特征点匹配等方法可确定被测点深度信息，采用适当的图像处理方法，求得目标在计算机图像坐标系下的准确二维坐标，就可以得到目标点在摄像机坐标系中的三维坐标。
双目立体视觉技术原理简单，但在某些技术方面如特征点准确提取、对应点精确匹配等，由于受到光照、物体表面曲率变化等诸多因素的影响，成为双目视觉测量的瓶颈问题，还需要进一步的研究探讨寻求更优的算法。
要实现双目立体视觉检测，在理论上还需解决摄像系统标定、特征提取、立体匹配和三维重建这几个问题：
（1）立体匹配问题。
即相机位置的选取，关系到特征提取的准确性，如何建立更有效的立体视觉模型，能更充分地反映立体视觉不确定性的本质属性，为匹配提供更多的约束信息，降低立体匹配的难度，为后续算法做准备。
（2）算法问题。
包括特征提取之后的处理和三维重建算法。
需要选择适用于全面立体视觉的计算理论和匹配策略，选择有效的匹配准则和算法结构，降
低灰度失真、几何畸变、噪声干扰及遮掩景物对匹配影响。
（3）相机标定问题。
视觉检测系统要达到较高的测量精度，必须要对摄像系统进行高精度的标定，对于照相机阵列系统来说，包括单目相机的标定、双目相机的标定和整个相机阵列的全局标定。