一种车辆监控装置及系统的制作方法

1.本发明实施例涉及车辆试验技术领域，尤其涉及一种车辆监控装置及系统。


背景技术：

2.随着汽车技术的不断发展，车辆安全性一直是各厂家关注的重点。车辆开发初期对车辆(如车身、悬架系统等)进行试验考核，发现设计缺陷，及时进行结构的调整和完善，对提升车辆性能、节约研发成本有很大的帮助。
3.道路模拟试验能够通过模拟室外凸块路、扭曲路、石板路、鱼鳞坑路等典型路况，对道路模拟试验台架上的车辆性能进行考核。道路模拟试验因其周期短、一致性好等优点，已广泛用于车辆性能的考核。
4.但目前在道路模拟试验过程中，被测车辆关键部件发生的变形、弯折、裂缝以及损坏等问题都需要试验工程师肉眼进行观察。如果被测车辆部件发生损坏时试验工程师不能及时发现，会无法准确记录出现问题的部件以及该部件出现问题时的车辆行驶里程数，从而影响试验工程师对于被测车辆部件结构强度、刚度以及车辆使用寿命的判定。


技术实现要素：

5.本发明提供一种车辆监控装置及系统，以实现智能监控道路模拟试验中车辆出现的弯折、异位、脱落等结构变化的目的，提升道路模拟试验的准确性，降低试验成本。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种车辆监控装置，该装置包括：监控模块和循迹运动模块；
7.其中，监控模块设置在循迹运动模块上、且与循迹运动模块连接，循迹运动模块用于带动监控模块沿预设路线运动，并在预设路线的拍摄点处，生成并向监控模块发送拍摄指令；预设路线上包括多个拍摄点；
8.监控模块，用于根据拍摄指令，获取试验车辆的监控图像，并根据监控图像对试验车辆进行监控。
9.可选的，循迹运动模块包括：循迹子模块、运动子模块和控制子模块；
10.循迹子模块与控制子模块连接，用于识别预设路线，生成并向控制子模块发送方向控制指令；
11.控制子模块与运动子模块连接，用于根据方向控制指令，驱动运动子模块工作，并在拍摄点处，生成并向监控模块发送拍摄指令。
12.可选的，每个拍摄点均设置有标识；沿第一方向指向第二方向的方向，循迹子模块依次包括第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器和第四红外传感器；
13.在第二红外传感器和/或第三红外传感器检测到标识的情况下，方向控制指令为维持当前行进方向不变；
14.在仅有第一红外传感器检测到标识的情况下，方向控制指令为向第一方向转弯；
15.在仅有第四红外传感器检测到标识的情况下，方向控制指令为向第二方向转弯；
16.在第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器和第四红外传感器均未检测到标识的情况下，方向控制指令为沿与当前行进方向相反的方向行进；
17.在第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器和第四红外传感器均连续检测到标识的情况下，方向控制指令为停止预设时间后，继续维持当前行进方向不变。
18.可选的，控制子模块，具体用于当方向控制指令为停止预设时间后，继续维持当前行进方向不变时，生成并向监控模块发送拍摄指令。
19.可选的，监控模块包括：图像采集子模块和图像处理子模块；
20.图像采集子模块与图像处理子模块连接，用于根据拍摄指令，拍摄试验车辆的监控图像，监控图像为试验车辆的车底图像或者车身图像；
21.图像处理子模块，用于根据监控图像对试验车辆进行监控。
22.可选的，当监控图像为试验车辆的车底图像时，
23.图像处理子模块，具体用于根据车底图像和拍摄点的预设图像，计算试验车辆在拍摄点的相似度数值；根据车底图像，获取裂缝标记图像；以及根据相似度数值和/或裂缝标记图像，对试验车辆进行监控。
24.可选的，当监控图像为试验车辆的车身图像时，
25.图像处理子模块，具体用于根据车身图像和拍摄点的预设图像，计算试验车辆在拍摄点的相似度数值；以及根据相似度数值，对试验车辆进行监控。
26.可选的，相似度数值
27.其中，k
r
为r通道的相似度数值，k
g
为g通道的相似度数值，k
b
为b通道的相似度数值；通道的相似度数值i为rgb灰度值，h1(i)为拍摄点的预设图像中具有rgb灰度值为i的像素的个数，h2(i)为监控图像中具有rgb灰度值为i的像素的个数。
28.可选的，图像采集子模块包括拍摄单元和照明单元。
29.第二方面，本发明实施例还提供了一种车辆监控系统，该系统包括：道路模拟试验台架、试验车辆，以及具有上述第一方面任一特征的车辆监控装置；
30.试验车辆设置在道路模拟试验台架上；
31.道路模拟试验台架，用于为试验车辆提供模拟的道路环境，使试验车辆在道路模拟试验台架模拟的道路环境中行驶。
32.本发明提供一种车辆监控装置及系统。车辆监控装置包括监控模块和循迹运动模块；其中，监控模块设置在循迹运动模块上、且与循迹运动模块连接，循迹运动模块用于带动监控模块沿预设路线运动，并在预设路线的拍摄点处，生成并向监控模块发送拍摄指令；预设路线上包括多个拍摄点；监控模块，用于根据拍摄指令，获取试验车辆的监控图像，并根据监控图像对试验车辆进行监控。通过本发明提供的技术方案，能够智能监控道路模拟试验中车辆出现的弯折、异位、脱落等结构变化，准确记录出现问题的部件以及该部件出现问题时的车辆行驶里程数，使道路模拟试验不再依靠试验工程师人为观察，提升了道路模拟试验的准确性，降低了试验成本。
附图说明
33.图1是本发明实施例一中的一种车辆监控装置的结构示意图；
34.图2是本发明实施例一中的一种预设路线示意图；
35.图3是本发明实施例一提供的车辆监控装置的立体结构示意图；
36.图4是本发明实施例一中的另一种车辆监控装置的结构示意图；
37.图5是本发明实施例一中的一种裂纹标记结果示意图；
38.图6是本发明实施例一中的一种相似度计算结果示意图；
39.图7是本发明实施例二中的一种车辆监控系统的结构示意图。
具体实施方式
40.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
41.实施例一
42.图1为本发明实施例一提供的一种车辆监控装置的结构示意图，本实施例可适用于智能监控道路模拟试验中车辆出现的弯折、异位、脱落等结构变化，如图1所示，本发明实施例提供的车辆监控装置10包括：监控模块11和循迹运动模块12。
43.其中，监控模块11设置在循迹运动模块12上、且与循迹运动模块12连接，循迹运动模块12用于带动监控模块11沿预设路线运动，并在预设路线的拍摄点处，生成并向监控模块11发送拍摄指令；预设路线上包括多个拍摄点；
44.监控模块11，用于根据拍摄指令，获取试验车辆的监控图像，并根据监控图像对试验车辆进行监控。
45.在本发明实施例中，监控模块11与循迹运动模块12可以是相互独立且分离的模块，即监控模块11仅仅只是放置在循迹运动模块12上；监控模块11与循迹运动模块12也可以集成为一体。
46.其中，预设路线是道路模拟试验进行前规划的一条绕试验车辆运动的路线，拍摄点为预设路线上可对应拍摄试验车辆的待测试部件的位置，试验车辆的监控图像为试验车辆各待测试部件的图像。
47.具体的，图2为本发明实施例一中的一种预设路线示意图，从图2中可以看出，拍摄点202为预设路线201上的多个位置，其中，每一个拍摄点202对应拍摄一个试验车辆30的待测试部件。规划预设路线201的原则是，循迹运动模块12带动监控模块11沿预设路线201运动时，监控模块11可以拍摄到试验车辆30的车身和车底上每一个待测试部位，确保可以监控到试验车辆30的车身和车底的结构变化。
48.示例性的，在道路模拟试验进行前，规划一条预设路线201，该预设路线201上布置多个拍摄点202，其中，每个拍摄点202可对应拍摄试验车辆30的一个部件，循迹运动模块12承载着监控模块11沿着预设路线201进行运动，运动至拍摄点202时向监控模块11发送拍摄指令，并进行短暂的停留以便为监控系统11提供一个稳定的监控环境，监控模块11响应于拍摄指令，对该拍摄点202对应的试验车辆30的部件进行拍摄，获取试验车辆30的监控图像。
49.图3为本发明实施例一提供的车辆监控装置的立体结构示意图，图4为本发明实施例一中的另一种车辆监控装置结构示意图，从图中可以看出，可选的，循迹运动模块12包括：循迹子模块121、运动子模块122和控制子模块123；
50.循迹子模块121与控制子模块123连接，用于识别预设路线201，生成并向控制子模块123发送方向控制指令；
51.控制子模块123与运动子模块122连接，用于根据方向控制指令，驱动运动子模块122工作，并在拍摄点202处，生成并向监控模块11发送拍摄指令。
52.其中，循迹子模块121由高发射功率红外光电二极管和高灵敏光电晶体管组成，控制子模块123包括单片机stc89c52，运动子模块122包括电机驱动芯片l298n，本发明实施例对此不进行限定。
53.具体的，红外线对于不同颜色具有不同的反射性质，在循迹子模块121运动过程中发光二极管发射红外光，红外光遇到地面时发生漫反射，红外接收管可以接收到反射光；如果遇到黑线红外光被吸收，接收管接收不到信号。红外对管采集回来的信号通过比较器后输出高或低电平，从而实现预设路线201的检测。
54.其中，比较器包括lm339比较器，本发明实施例对此不进行限定。
55.示例性的，假设循迹子模块121识别到预设路线201为向前，那么，循迹子模块121会生成直行控制指令，并发送该指令至控制子模块123，控制子模块123根据接收到的直行控制指令，驱动运动子模块122向前直走，行至拍摄点202时，向监控模块11发送拍摄指令，并进行短暂的停留以保证监控系统11处于稳定状态。
56.可选的，每个拍摄点202均设置有标识；沿第一方向指向第二方向的方向，循迹子模块121依次包括第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器和第四红外传感器；
57.在第二红外传感器和/或第三红外传感器检测到标识的情况下，方向控制指令为维持当前行进方向不变；
58.在仅有第一红外传感器检测到标识的情况下，方向控制指令为向第一方向转弯；
59.在仅有第四红外传感器检测到标识的情况下，方向控制指令为向第二方向转弯；
60.在第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器和第四红外传感器均未检测到标识的情况下，方向控制指令为沿与当前行进方向相反的方向行进；
61.在第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器和第四红外传感器均连续检测到标识的情况下，方向控制指令为停止预设时间后，继续维持当前行进方向不变。
62.其中，红外传感器由四对红外收发管组成，预设时间为设定的循迹子模块121在拍摄点202的停留时间，例如可以是五秒钟、十秒钟、一分钟等，本发明实施例对此不进行限定。
63.具体的，在拍摄点202设有拍摄标识，当循迹子模块121运动至拍摄标识处时，第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器和第四红外传感器均会连续检测到标识。
64.示例性的，预设路线201为绕试验车辆30而画的黑线，拍摄点202设置的拍摄标识为除预设路线201外的三条黑线，包括左转黑线、右转黑线以及直行黑线，循迹子模块121的四个红外传感器中第一红外传感器用于识别左转黑线，第二红外传感器和第三红外传感器用于识别直行黑线，第四红外传感器用于识别右转黑线，循迹运动模块沿预设路线201前进，当预设路线201为直行时，用于识别直行黑线的第二红外传感器和/或第三红外传感器
会检测到标识，此时方向控制指令为维持当前行进方向不变，即继续直线前进；当预设路线201为向左转弯时，用于识别左转黑线的第一红外传感器会检测到标识，此时方向控制指令为左转，循迹运动模块左转；当预设路线201为向右转弯时，用于识别左转黑线的第四红外传感器会检测到标识，此时方向控制指令为右转，循迹运动模块右转；当循迹子模块121运动至预设路线201终点时，前方不会再有黑线，四个红外传感器均检测不到标识，此时方向控制指令为沿当前运动方向的相反方向行进，即向后直线行走；当循迹子模块121直线行进至拍摄点202时，第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器和第四红外传感器均会连续检测到标识，方向控制指令为停止预设时间后，继续维持当前行进方向不变，倘若设定的预设时间为5秒钟，此时，循迹子模块121会停止5秒钟后，继续直线行进。
65.可选的，控制子模块123，具体用于当方向控制指令为停止预设时间后，继续维持当前行进方向不变时，生成并向监控模块11发送拍摄指令。
66.示例性的，设定预设时间为5秒钟，假设运动子模块122的运动方式为直线前进，当循迹子模块121运动至拍摄点202时，方向控制指令为停止预设时间，此时，循迹子模块121停止5秒，控制子模块123继续维持直线前进的方向不变，生成拍摄指令并发送至监控模块11。
67.可选的，监控模块包括：图像采集子模块111和图像处理子模块112；
68.图像采集子模块111与图像处理子模块112连接，用于根据拍摄指令，拍摄试验车辆30的监控图像，监控图像为试验车辆30的车底图像或者车身图像；
69.图像处理子模块112，用于根据监控图像对试验车辆30进行监控。
70.具体的，监控模块11用于实时监控试验车辆30在道路模拟试验中车身与车底位置出现的弯折、异位、脱落等结构变化，以便准确测试和评估试验车辆30的性能。
71.示例性的，在模拟实验过程中，图像采集子模块111会响应于控制子模块123发送的拍摄指令，依据拍摄指令拍摄试验车辆30车身与车底位置的图像，图像处理子模块112会对拍摄到的图像进行处理，实时监控试验车辆30的运行情况。
72.可选的，图像采集模块111与循迹运动模块12电连接，具体如图3所示，从图中可以看出，图像采集子模块111包括拍摄单元1111和照明单元1112。
73.其中，拍摄单元1111用于拍摄试验车辆30车身与车底的图像，照明单元1112辅助拍摄单元1111进行图像拍摄，本发明实施例对此不进行限定。
74.具体的，照明单元1112用于为拍摄单元1111提供明亮的拍摄环境，当照明单元1112开启并保持常亮时，拍摄单元1111进行图像拍摄。
75.可选的，当监控图像为试验车辆30的车身图像时，图像处理子模块112，具体用于根据车身图像和拍摄点202的预设图像，计算试验车辆30在拍摄点202的相似度数值；以及根据相似度数值，对试验车辆30进行监控。
76.其中，预设图像为道路模拟试验开始前采集的试验车辆30的车身图像，相似度数值为车辆车身结构合格的阈值。
77.具体的，道路模拟试验开始前会对试验车辆30车身的各待测试部件的图像进行采集，作为预设图像，后续道路模拟试验过程中采集到的图像均与该部件预设图像进行相似度数值计算，图像处理子模块112存储有相似度数值计算的程序，上传预设图像与采集图像，运行相似度计算程序即可得出两张图像的相似度。
78.其中，相似度计算程序包括matlab程序，本发明实施例对此不进行限定。
79.示例性的，设定相似度数值为0.95，上传预设图像与采集图像，假设运行相似度计算程序后得出的相似度数值不低于0.95，说明拍摄的试验车辆30的待测试部件工作正常，若计算得出的相似度数值低于0.95，说明拍摄的试验车辆30的待测试部件发生了弯折、异位、脱落等结构变化，此时，会发出声音报警以提示车辆结构发生变化，并反馈车辆结构发生变化的测试部件以及相似度数值、试验车辆30行驶里程数等相关实验数据给试验工程师。
80.可选的，当监控图像为试验车辆30的车底图像时，图像处理子模块112，具体用于根据车底图像和拍摄点202的预设图像，计算试验车辆30在拍摄点202的相似度数值；根据车底图像，获取裂缝标记图像；以及根据相似度数值和/或裂缝标记图像，对试验车辆30进行监控。
81.其中，预设图像为道路模拟试验开始前采集的试验车辆30的车底图像。
82.车底较之于车身，除了弯折、异位、脱落等结构变化，还会出现裂缝，因此，对于试验车辆30的车底图像需要有相似度数值和裂缝标记图像两种处理方法，以便准确的监控试验车辆30车底的各项性能。
83.具体的，道路模拟试验开始前会对试验车辆30车底的各待测试部件的图像进行采集，作为预设图像，后续道路模拟试验过程中采集的图像均与该部件预设图像进行相似度数值计算，图像处理子模块112存储有相似度数值计算程序，运行相似度计算程序即可得出预设图像与采集图像的相似度，除相似度数值计算之外，还需要对车底图像进行裂缝标记处理，检测车底有没有发生裂缝，图像处理子模块112还存储有裂缝标记程序，运行裂缝识别程序即可得出对车底图像进行裂缝识别。
84.其中，图像进行裂缝标记处理前，会对图像进行图像灰度化、图像滤波、图像增强以及图像二值化等一系列预处理，用以消除其他干扰信息对图像裂缝识别的影响。
85.示例性的，图5是本发明实施例一中的一种裂纹标记结果示意图，其中，a图为道路模拟实验开始前采集的车底部件x的预设图像，b图为部件x在道路模拟试验过程中采集到的图像进行图像灰度化处理、图像增强以及图像二值化后的图像，c图为b图中的图像进行图像滤波后的图像，d图为部件x在道路模拟实验过程中的裂缝标记图像，从图中可以看出，在车底图像进行裂缝标记图像处理时，首先对图像进行图像灰度化、图像滤波、图像增强以及图像二值化等一系列预处理，使将整个图像呈现出明显的黑白效果，突出图像中裂缝的特性，运行裂缝识别程序，裂缝是采用连通二值化后待测图像上黑白像素点的方法进行特征识别的，假设运行裂缝识别程序后得出的结果是不存在裂缝，说明拍摄的试验车辆30的待测试部件工作正常，若得出的结果是存在裂缝，说明拍摄的试验车辆30的待测试部件发生变化，此时，会发出声音报警以提示车底发生裂缝，并反馈车底发生裂缝的测试部件以及裂缝图像、试验车辆30行驶里程数等相关实验数据给试验工程师。
86.可选的，相似度数值
87.其中，k
r
为r通道的相似度数值，k
g
为g通道的相似度数值，k
b
为b通道的相似度数
值；通道的相似度数值i为rgb灰度值，h1(i)为拍摄点202的预设图像中具有rgb灰度值为i的像素的个数，h2(i)为监控图像中具有rgb灰度值为i的像素的个数。
88.其中，i为灰度值，包括0至255。
89.具体的，相似度处理基于图片处理技术中的灰度直方图匹配方法，将彩色图像分为r、g和b三通道，计算各自的灰度直方图，对待测试部件的预设图像和采集图像的r、g和b三通道分别进行直方图计算，最终求出有效值rms，即为两张图片的相似度数值。
90.灰度直方图是关于灰度级分布的函数，是对图像中灰度级分布的统计，灰度直方图是灰度级的函数，它表示图像中具有某种灰度级的像素的个数，反映了图像中某种灰度出现的频率，例如，h1(i)为拍摄点202的预设图像中具有rgb灰度值为i的像素的个数，h2(i)为监控图像中具有rgb灰度值为i的像素的个数。
91.示例性的，图6是本发明实施例一中的一种相似度计算结果示意图，其中，a图为道路模拟实验开始前采集的车身部件y的预设图像，b图为道路模拟实验过程中采集的部件y的图像，c图为部件y的预设图像和采集图形的r通道相似度计算结果示意图，d图为部件y的预设图像和采集图形的g通道相似度计算结果示意图，e为部件y的预设图像和采集图形的b通道相似度计算结果示意图。从图中可以看出，该测试部件y的相似度识别数值为0.92283，低于设定的相似度数值0.95，说明试验车辆30的部件y发生了弯折、异位、脱落等结构变化，发出声音报警以提示车辆的结构发生变化，并将部件y发生结构变化、相似度数值为0.92283以及当前试验车辆30行驶里程数等上报至试验工程师。
92.需要说明的是，本发明实施例中提到连接可以是电连接，也可以是无线连接，本发明对此不作具体限制。
93.本发明实施例所提供的车辆监控装置10，主要用于监测车辆在道路模拟试验过程中车身与车底的耐久性。车辆监控装置10包括监控模块11和循迹运动模块12；其中，监控模块11设置在循迹运动模块12上、且与循迹运动模块12连接，循迹运动模块12用于带动监控模块11沿预设路线201运动，并在预设路线201的拍摄点202处，生成并向监控模块11发送拍摄指令；预设路线201上包括多个拍摄点202；监控模块11，用于根据拍摄指令，获取试验车辆30的监控图像，并根据监控图像对试验车辆30进行监控。通过本发明的技术方案，能够智能监控在道路模拟试验中车辆车身与车底位置出现的弯折、异位、脱落等结构变化，提升了道路模拟试验的准确性，不需要试验工程师人为观察试验过程中车身和车底出现的裂缝以及结构的变形，降低了试验成本。
94.实施例二
95.图7为本发明实施例二提供的一种车辆监控系统的结构示意图，本实施例可适用于智能监控道路模拟试验中车辆车身与车底位置出现的弯折、异位、脱落等结构变化的情况，如图7所示，本发明实施例提供的车辆监控系统包括：道路模拟试验台架20、试验车辆30，以及上述车辆监控装置10；
96.试验车辆30设置在道路模拟试验台架20上；
97.道路模拟试验台架20，用于为试验车辆30提供模拟的道路环境，使试验车辆30在
道路模拟试验台架20模拟的道路环境中行驶。
98.其中，模拟的道路环境包括典型路况信号，例如可以是凸块路、扭曲路、石板路、鱼鳞坑路等，本发明实施例对此不进行限定。
99.具体的，试验车辆30放置于道路模拟试验台架20的滚带上，滚带可用于呈现凸块路、扭曲路、石板路、鱼鳞坑路等典型路况的路谱，试验车辆30在滚带上行驶，车辆监控装置10用于监控道路模拟试验过程中试验车辆30的车身与车底的出现弯折、异位、脱落、裂缝等问题的部件以及该部件出现问题时的车辆行驶里程数。
100.示例性的，假设道路模拟试验台架20模拟了石板道路行驶环境，试验车辆30车身右后侧的a部件在车辆行驶80公里的时候出现了弯折，车底上的b部件在车辆行驶100公里的时候出现了裂缝，即该试验车辆30的a部件在石板路上的耐久性为80公里，b部件在石板路上的耐久性为100公里。
101.本发明实施例提供了一种车辆监控系统，该系统包括：道路模拟试验台架20、试验车辆30，以及上述车辆监控装置10；试验车辆30设置在道路模拟试验台20架上；道路模拟试验台架20，用于为试验车辆30提供模拟的道路环境，使试验车辆30在道路模拟试验台架20模拟的道路环境中行驶。通过道路模拟试验台架20模拟室外凸块路、扭曲路、石板路、鱼鳞坑路等典型路况信号，车辆监控装置10监控试验车辆30在道路模拟试验过程中车身与车底各部件的性能，通过本发明实施例的技术方案，能够智能监控在道路模拟试验中车辆车身与车底位置出现的弯折、异位、脱落等结构变化，准确记录出现问题的部件以及该部件出现问题时的车辆行驶里程数，提升了道路模拟试验中车辆车身与车底各考核位置结构强度、刚度以及车辆使用寿命测试的准确性，不需要试验工程师人为观察试验过程中车身和车底出现的裂缝以及结构的变形，降低了试验成本。
102.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。