(57)【要約】  車両(３)の少なくとも一つの第１のホイール(２)の方向を特定するためのシステム(１；１')であって、これは、第１のホイール(２)に対して一体的に結合される少なくとも一つの第１のターゲット(５；５')と、第１のターゲット(５；５')の第１の二次元イメージを獲得するイメージ捕捉デバイス(６ａ，６ｂ)と、イメージ捕捉デバイス(６ａ，６ｂ)に連係動作可能に接続されかつ第１の二次元イメージを処理する処理デバイス(８)とを備える。第１のターゲット(５；５')は、既知の三次元配置に基づいて配置された幾何学的量を特定するのに適した三次元形状を有し、処理デバイス(８)は、第１のホイール(２)の方向特性を特定するために、幾何学的量の射影を特定し、かつ、射影の幾何学的特性に基づく座標系に関する第１のターゲット(５；５')の空間的配置を特定するために第１の二次元イメージを処理する。
2013527450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両(３)の少なくとも一つの第１のホイール(２)の方向を測定するためのシステム(１；１')であって、
前記第１のホイール(２)に対して一体的に結合されるよう構成された少なくとも一つの第１のターゲット(５；５')と、
前記第１のターゲット(５；５')の第１の二次元イメージを獲得するよう構成されたイメージ捕捉デバイス(６ａ，６ｂ)と、
前記イメージ捕捉デバイス(６ａ，６ｂ)に連係動作可能に接続され、かつ、前記第１の二次元イメージを処理するよう構成された処理デバイス(８)と、を備え、
前記第１のターゲット(５；５')は、所与の解析的表現によって規定可能な三次元幾何学形態に基づいて相互的に配置された複数のターゲット要素(１２；１２')を備え、前記三次元幾何学形態は、三つの直交ターゲットベクトル(vxtrg，vytrg，vztrg)の組を規定するよう設計されており、前記処理デバイス(８)は、前記第１のホイール(２)の方向特性を特定するために、前記ターゲットベクトル(vxtrg，vytrg，vztrg)の射影ベクトル(vxtrg prj，vytrg prj，vztrg prj)を特定し、かつ、前記射影の幾何学的特性に基づく座標系に関して前記ターゲットベクトル(vxtrg，vytrg，vztrg)の空間的配置を特定するべく、前記第１の二次元イメージを処理するよう構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記処理デバイス(８)は、前記座標系に対する三つの直交ターゲットベクトル(vxtrg，vytrg，vztrg)の前記組の空間回転角を特定するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記処理デバイス(８)はさらに、前記第１の二次元イメージにおける前記射影ベクトル(vxtrg prj，vytrg prj，vztrg prj)の直線測定値を特定し、かつ、前記直線測定値および前記ターゲットベクトル(vxtrg，vytrg，vztrg)の対応する実際の既知の測定値の関数として前記空間的回転を特定するよう構成されていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ターゲット要素(１２；１２')は三次元形状を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記ターゲット要素(１２；１２')は、前記イメージ捕捉手段(６ａ,６ｂ)による前記第１のターゲット(５)の観測角の変化に関して等方的特性を備えた三次元形状を有することを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ターゲット要素(１２)は球形状を有し、かつ、前記処理デバイス(８)は、前記第１の二次元イメージ内の前記ターゲット要素(１２)の球面中心のポジションを判定するように、かつ、ターゲットベクトル(vxtrg，vytrg，vztrg)の前記投射ベクトル(vxtrg，vytrg，vztrg)の少なくとも一つを前記ターゲット要素(１２)の有意の対の前記球面中心をつなぐベクトルとして判定するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のターゲット要素(５)はさらに、前記ターゲット要素(１２)の前記有意の対に対して所定の配置状態を有する少なくとも一つの基準要素(１４)を備え、かつ、前記処理デバイス(８)は、前記基準要素(１４)のポジションの識別情報に基づいて、前記ターゲット要素(１２)の前記有意の対を特定するよう構成されていることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記ターゲット要素(１２；１２')は、別個の平面上に配置されかつ第１および第２の中心(Ｏ１，Ｏ２)を規定する第１および第２のリングを形成するように配置されており、かつ、前記処理デバイス(８)は、前記ベクトルが前記第１および第２の中心(Ｏ１，Ｏ２)をつなぐベクトルとして、前記射影ベクトル(vxtrg prj，vytrg prj，vztrg prj)のうちの直交射影ベクトル(vztrg prj)を規定するよう構成されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１および第２のリングは略円形であり、かつ、前記処理デバイス(８)は、前記射影ベクトル(vxtrg prj，vytrg prj，vztrg prj)のうち第１および第２の横向き射影ベクトル(vxtrg prj，vytrg prj)を、前記第１および第２のリングの一方のリングを形成するターゲット要素(１２；１２')のそれぞれの対の幾何学的中心をつなぐベクトルとして規定するよう構成されていることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１のターゲット(５)はさらに、凹状球面を内部に形成するサポート構造体(２８)を備え、かつ、前記ターゲット要素(１２)は、前記三次元形態を形成するように、前記サポート構造体(２８)に対して機械的に接続されかつ前記球面上に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ターゲット要素(１２)の少なくともいくつかは、前記サポート構造体(２８)の前記球面によって形成される、少なくとも第１の、そしてそれぞれ第２の子午線(ｍ１，ｍ２)に沿って配置されることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記サポート構造体(２８)は、実質的に、凹状球冠形状を有し、かつ、前記ターゲット要素(１２)は、互いに等しい角度間隔で離間された、前記球面によって規定される六つの子午線に沿って配置されていることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ターゲット要素(１２)は、前記サポート構造体(２８)によって形成される、球台の少なくとも二つの互いに平行な断面上に配置されることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ターゲット要素(１２')はアクティブタイプのものであり、可視光線あるいは赤外線を発することを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記車両(３)の第２のホイール(２)に対して一体的に結合された少なくとも一つの第２のターゲット(５；５')をさらに具備し、かつ、前記イメージ捕捉デバイス(６ａ，６ｂ)は前記第２のターゲット(５；５')の第２の二次元イメージを獲得するよう構成されており、かつ、前記処理デバイス(８)は、前記第２のホイール(２)の方向特性を特定するために前記第２の二次元イメージを処理するように、かつ、前記車両(３)のアライメント特性を特定するために前記第１および第２のホイールの前記方向特性を協同で処理するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第２のホイール(２)は前記車両(３)の前後軸線(Ａ)に関して前記第１のホイール(２)と直径方向に反対のポジションに配置されており、かつ、前記イメージ捕捉デバイスは、前記第１のターゲット(５；５')の前記第１の二次元イメージを獲得するよう構成された第１のイメージ捕捉デバイス(６ａ)と、前記第２のターゲット(５；５')の前記第２の二次元イメージを獲得するよう構成された第２のイメージ捕捉デバイス(６ｂ)とを備え、前記システムはさらに、前記車両(３)の前記アライメント特性を特定するための前記処理デバイス(８)に対して連係動作可能に接続された、前記第１および第２のイメージ捕捉デバイス(６ａ，６ｂ)の相互的方向を特定するための特定手段(１０)を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
車両(３)の少なくとも一つの第１のホイール(２)の向きを測定するための方法であって、
前記第１のホイール(２)に対して一体的に結合された少なくとも一つの第１のターゲット(５；５')の第１の二次元イメージを獲得するステップと、
前記第１の二次元イメージを処理するステップと、を備え、
前記第１のターゲット(５；５')は、所与の解析的表現によって規定可能な三次元幾何学形態に基づいて相互的に配置された複数のターゲット要素(１２；１２')を備え、前記三次元幾何学形態は、三つの直交ターゲットベクトル(vxtrg，vytrg，vztrg)の組を規定するよう設計されており、かつ、前記処理ステップは、前記第１の二次元イメージにおける前記ターゲットベクトル(vxtrg，vytrg，vztrg)の射影を特定するステップと、前記第１のホイール(２)の方向特性を特定するために、前記射影の幾何学的特性に基づく座標系に関して前記ターゲットベクトル(vxtrg，vytrg，vztrg)の空間的配置を特定するステップと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項１８】
空間的な配置を特定する前記ステップは、前記座標系に対する、三つの直交ターゲットベクトル(vxtrg，vytrg，vztrg)の前記組の空間的回転角度を特定することを備えることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
空間的な配置を特定する前記ステップは、前記第１の二次元イメージ内で前記射影ベクトル(vxtrg prj，vytrg prj，vztrg prj)の直線測定値を特定することを含み、かつ、前記空間的回転を特定する前記ステップは、前記直線測定値および前記ターゲットベクトル(vxtrg，vytrg，vztrg)の対応する実際の周知の測定値に基づいて前記回転を特定することを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記車両(３)の第２のホイール(２)に対して一体的に結合された少なくとも一つの第２のターゲット(５；５')の第２の二次元イメージを獲得するステップと、前記第２のホイール(２)の方向特性を検出するために前記第２の二次元イメージを処理するステップと、前記車両(３)のアライメント特性を特定するために前記第１および第２のホイールの方向特性を協同で処理するステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項１７ないし請求項１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
コンピューター読み取り可能媒体に格納されたコード部分を備えたコンピュータープログラム製品であって、前記コンピューターによって実行されるとき、請求項１７ないし請求項２０のいずれか１項に記載の方法のステップを実行するよう構成されたことを特徴とするコンピュータープログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両ホイールアライメントを測定するためのシステムおよび関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に自動車用のホイールアライメントを測定するためのシステムが知られているが、これは、ホイールの正しい相互アライメントをチェックするために、ホイールの一つ以上の特性角、たとえばコンバージェンスおよびキャンバー角の自動計測を可能とする。実際、よく知られているように、不正確なアライメントは、過度のあるいは不均一なタイヤの磨耗を引き起こすことがあり、そしてまた、ドライビングおよび車両安定性の問題を生じることがある。
【０００３】
概して、車両ホイールアライメントを測定するためのシステムは、ホイールの相互アライメントを回復させるべく適切な修正処理を実施することを可能とするために、基準として採用した三つの直交軸線の単一の組に関して、各ホイールの平面の向きを検出するよう構成される(「ホイールの平面」は、その上にホイールの外側面が存在する平面を意味することに留意されたい)。
【０００４】
特に、あるシステムは、セットアップジオメトリーを特定するために、特別なマウントデバイス(いわゆる「クランプ」)を介して、車両のホイールに対して直に接続された、特性角のための検出要素(あるいは、いずれにしても適当な感応要素)の使用を想定している。この場合、壊れやすい部品を損傷させるのを回避するために、ホイールにそれらをマウントするに当たって多大な注意が必要とされる。
【０００５】
別なシステムは、車両の方向によって拘束されない一つ以上のイメージ獲得デバイスによってホイールの角度変化を観察することによって、セットアップのそれに関して、固定された座標系を規定するように、車両の外側で観察ポイントを移動させる。特に、あるシステムは、(周知の様式で、観察下で、車両を持ち上げることができる)カーリフト上に直接、イメージ捕捉デバイスを配置することを想定している。別なシステムは、車両およびカーリフトの両方から距離を置いてかつそれに関して自由に配置された、固定されるかあるいは独立して移動可能な構造体上に、同じイメージ捕捉デバイスを配置することを想定する。第１の例では、イメージ捕捉デバイスはカーリフトの動きに追従するが、このために、それは歪みを力学的に補償する必要がある。第２の例では、イメージ捕捉デバイスは、ホイールに狙いをつけた状態が維持されるように、制御された動作によってカーリフトに対してロックオンする必要があるが、捩れを補償する必要はない。
【０００６】
たいてい、そうしたシステムは、空間内でのその回転およびポジションを目立たせるために、車両のホイールにマウントされた適切なターゲットを使用する。
【０００７】
特に、ターゲットは、イメージ捕捉デバイスによって認識可能な、さまざまな形状の二次元イメージを表示する平坦な面を有する。イメージ捕捉デバイスに接続された処理デバイスは、概して、実際のターゲットの一部を形成する略平坦な表面上で特定される二次元イメージおよびイメージ捕捉デバイスがその座標系において提供する二次元イメージのジオメトリーに関する、いわゆる「ベストフィット」処理を実施する。この処理は、ターゲットの空間的方向を動的に特定することを、したがって単一の座標系(たとえば車両の座標系)内での各ホイールの直線的および回転動作に関する基本的な回転および並進移動を確定することを可能とする。その後、これらの基本的な回転および並進移動(好ましくは互いに結び付けられる)は、とりわけ車両のセットアップおよびアライメント特性に関係する、さらなる、より複雑な回転および並進移動の確定のために使用される。
【０００８】
たとえば、特許文献１は、車両のホイールに接続されたターゲットの利用を想定したアライメント特定システムが開示されている。各ターゲットは、互いに相互に平行であるかあるいはプリセット角度をなす複数の平面上に配置された、(特に円の形態を有する)二次元ターゲット要素の組によって形成される。このシステムは、ある座標系に関するターゲットの方向を特定するために、獲得されたイメージからその関連する平面上でターゲット要素を特定し、そして「ベストフィット」アルゴリズム、たとえば平均二乗数学的アルゴリズムを実施する。
【０００９】
だが、この解決策も従来のものと変わるところはない。なぜなら、それは、実際のターゲットの形態に関して関連する平面上の獲得されたイメージ内で特定された各別個のポイントの変位を考慮して、 (ベストフィット処理、すなわち数学的な、そして幾何学的ではない解決策によって)一般的な二次元解析的アプローチを利用するからである。したがって、この解決策を用いてさえ、ターゲットの所与のサイズに関して測定解像度の向上を実現することはできない。
【００１０】
ある態様においては有利であるが、周知のシステムはイメージ獲得のためのステレオシステムを必要とするという欠点があるが、これは、複数のイメージ捕捉デバイスおよび観測された各ターゲットに関する獲得されたイメージの存在を伴う。これに代えて、単一のイメージ捕捉デバイスを用いる場合、車両の適切な移動(たとえば、前後への、いわゆる「ランアウト」運転)の間、あるいはターゲット自体の適切な移動の間、ターゲットを観察することによって、単一のイメージ捕捉デバイスに関するターゲットの方向に関する適切な認識処理を実施することが必要になる。
【００１１】
さらに、ターゲットの傾斜が変化するので、二次元ターゲットの幾何学的特性の獲得は困難なものとなり、実施された測定の精度に不整合が生じる。
【００１２】
さらに、表面上の幾何学的ポイントとしてターゲット要素の識別を想定する周知のシステムにおいては、測定精度は、ターゲット要素の一つ以上が隠されるか、あるいは、いずれにしても、イメージ捕捉デバイスによって視認できない場合には、損なわれることがある。
【００１３】
したがって、この分野においては、角度測定に関する、より優れた解像度および精度を実現し、ターゲットの方向を識別するために特定の車両変位動作を実施する必要性を想定しない、そしてまた、簡単にかつ経済的に実施できる、車両ホイールの方向を特定するためのシステムを開発することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】国際公開第2008/143614号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、上記欠点を完全にあるいは部分的に解決すると共に上記要求を満足する車両ホイールの方向を測定するためのシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によれば、実質的に請求項１および１７にそれぞれ記載されたような、車両ホイールの方向を測定するためのシステムおよび方法が提供される。
【００１７】
本発明のさらなる理解のために、以下、図面を参照して、全くの非限定的実例として、いくつかの好ましい実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一態様に基づく、車両ホイールアライメントシステムの概略図である。
【図２ａ】図１のシステムにおいて使用される三次元ターゲットの一部の平面図である。
【図２ｂ】図１のシステムにおいて使用される三次元ターゲットの一部の正面図である。
【図３ａ】車両のホイールに結合されたターゲットの概略斜視図である。
【図３ｂ】同じホイールの異なる方向角度が存在する状況での、車両のホイールに結合されたターゲットの概略斜視図である。
【図４】図１のシステムの処理ユニットによって実施され、かつ、車両のセットアップを判定するために使用される、方向を測定するための処理のフローチャートである。
【図５】ターゲットおよびイメージ捕捉デバイス(これはその２次元イメージを捕捉する)と関連付けられた座標系の相互的配置に関する概略図である。
【図６】図１のシステムにおいて使用されるターゲットのさらなる実施形態の斜視図である。
【図７ａ】図１のシステムにおいて使用されるターゲットのさらなる実施形態の斜視図である。
【図７ｂ】図１のシステムにおいて使用されるターゲットのさらなる実施形態の斜視図である。
【図８】図１のシステムにおいて使用できるアクティブタイプのターゲットのその上さらなる実施形態の斜視図である。
【図９】本発明の異なる実施形態に基づく車両ホイールアライメントシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、車両３(大まかに示す)のホイール２の方向を測定するためのシステム(全体として参照数字１によって示す)を示している。図示する例では、車両３は、車両の前後軸線Ａに関して左側および右側にそれぞれ対をなすように配置された、四つのホイール２を備えた自動車である。車両３は、公知のタイプであってかつ大まかに示すカーリフト４の上に置かれた状態で示されている。
【００２０】
システム１は、ホイール２の数と等しい数の複数のターゲット５(大まかに示す)を備えるが、各ターゲット５(その構造および機能については以下でさらに詳しく説明する)は、マウント要素、すなわち「クランプ」(ここでは図示していない)によって、それぞれのホイール２に対して機械的に結合されている。このマウント要素は、たとえば、同じ出願人によって提出された、伊国実用新案IT-0000254272およびIT-0000254273において説明されているように構成できる。
【００２１】
システム１はまた、たとえば、前後軸線Ａに関して車両３のそれぞれ右側および左側に配置されたカメラからなる、第１および第２のイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂを備える。特に、第１のイメージ捕捉デバイス６ａは、それぞれの可視エリアが車両３の左側のホイール２を含むように配置され、同様に、第２のイメージ捕捉デバイス６ｂは、それぞれの可視エリアが車両３の右側のホイール２を含むように配置される。特に、イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂは、各ターゲット５がこれらイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂの一方によってのみ視認されるように、車両３および関連するホイール２に関して配置される。
【００２２】
各イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂは、三つの直交軸線ｘtel，ytelおよびztelの組によって規定される、それぞれのイメージ座標系SdRtelを有し、ここで、横向き軸線ｘtelおよびytelは、それぞれのイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂによって捕捉された二次元イメージと関連付けられたイメージ平面(すなわちその上でピクセルの数によって物体の寸法が評価される平面)を規定し、そして直交軸線ztelは同じイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂの光学軸と一致する。
【００２３】
図示する実施形態において、第１および第２のイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂは、その端部において同イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂを支持する水平クロスビームを含む、同一のサポート構造体７の上で支持される。このサポート構造体７は、車両３に関する(あるいは、類似の様式で、カーリフト４に関する)イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂの自動あるいは手動位置決めを可能とするよう構成されている。これに代えて、ここに図示していない様式で、イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂは、たとえばカーリフト４の調整ポジションにロックオンできるように垂直にスライドするか、あるいはその動きに追従するするように同じカーリフトに拘束される可能性を伴って、それぞれの相互に独立した垂直構造体に対して拘束することができる。
【００２４】
システム１は、第１および第２のイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂに連係動作可能に接続された、たとえば、パーソナルコンピューター、あるいはプロセッサあるいは類似の計算手段を備えた、その他のコンピューターデバイスの形態の処理デバイス８を備える。特に、処理デバイス８は、第１のイメージ捕捉デバイス６ａに対して、(公知の技術を用いて)無線あるいは有線データ伝送を実施するよう構成された第１の通信インターフェース９ａによって接続されており、かつ、第２のイメージ捕捉デバイス６ｂに対して、(やはり公知の技術を用いて)無線あるいは有線データ伝送を実施するよう構成された第２の通信インターフェース９ｂによって接続されている。以下でさらに詳しく説明するように、処理デバイス８は、車両３のホイール２の空間的方向特性を特定するために、それぞれのイメージ座標系に関してイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂによって提供される二次元イメージを処理するよう構成される。
【００２５】
図示する実施形態においては、システム１は、イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂと関連付けられたイメージ座標系SdRtel間の所望の相互的ポジショニングおよび方向関係が維持されることを保証するよう構成された(以下でさらに詳しく説明する)結合構造体１０を備え、この結果、関連付けられた角度測定値間の関係を確立し、そしてそれによって、単一の共通座標系(たとえば車両３の座標系)においてホイール２のアライメント特性を測定することが可能である。
【００２６】
本発明のある態様によれば、やはり図２ａおよび２ｂを、そして後続の図３ａおよび３ｂを参照すると、各ターゲット５は、公知の三次元配置に基づいて配置されたベクトル量の特定を、特に、やはり単一のイメージ捕捉デバイスから生み出される単一の二次元イメージを処理することによって(かつ「ランアウト」操作を実行することを伴わずに)特定可能な、同じターゲット５の方向と関連付けられた三つの直交軸線の組の特定を可能とするような特定の「リアル」三次元ジオメトリーを有する。
【００２７】
特に、各ターゲット５は複数のターゲット要素１２からなり、これらはまた三次元形状を有し、同じターゲット５の三次元構造体を全体として形成するよう配置され、かつ、イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂによって獲得された二次元イメージにおける容易な特定を可能とするような幾何学的形状を有する。ターゲット要素１２は、所与の解析的表現によって規定可能な(かつ「正準」三次元幾何学形状と関連付けられた)三次元幾何学形状に基づいて相互的に配置され、この解析的表現は、これら同じターゲット要素の相互的配置を記述する。
【００２８】
ターゲット５の(非限定的)実例は、上記の図２ａ，２ｂおよび図３ａ，３ｂに大まかに示されている。図示する実施形態では、ターゲット５は、一方が他方の内部に配置された、ターゲット要素１２の二つの同心円形リングからなる(外側の第１のリングの直径ｄ１は、内側の第２のリングの直径ｄ２よりも大きい)。二つの円形リングは、それぞれの中心Ｏ１およびＯ２が距離ｈだけ離間した状態で、相互に平行でかつ重ね合わされた二つの異なる平面上に配置される。
【００２９】
特に、ターゲット要素１２は、それぞれの外側あるいは内側円形リングの外周に沿って互いに等しい角度間隔で離間されている。図示する実施形態では、外側リングは、たとえば、１２個のターゲット要素１２からなり(これは、上記図２ａおよび２ｂでは、反時計回り方向に付番され、かつ、Ｔi,１＜ｉ＜１２として示す参照符号によって特定される)、一方、内側リングは８個のターゲット要素１２(これらもまた、上記図２ａおよび２ｂでは、反時計回り方向に付番され、かつ、Ｔi',１３＜ｉ'＜２０として示す参照符号によって特定される)。したがって、外側リングのターゲット要素１２は、この例においては３０°に等しい第１の角度距離で相互的に配置され、一方、内側リングのターゲット要素１２は、この例においては第１のものよりも大きくかつ４５°に等しい第２の角度距離で相互的に配置されている。
【００３０】
各ターゲット要素１２は、先に指摘したように、三次元幾何学形状を、特に球形状を有する。有利なことには、この球形状は、(所与の角度範囲内で)それらが、いかなる角度をとっても、同じターゲット要素１２が二次元イメージ内で不変形状を維持することを保証し、このために容易に特定可能である。特に、関連付けられた幾何学的中心(以後、「球面中心」と規定する)は、これら二次元イメージ内で容易に特定可能である。実際、球は、形状に関して、そして反射に関して、等方的特性を示す。その形状が円形のままであることを仮定すると、視角のために別なターゲット要素によって、それが部分的に隠されたままの場合でさえ、個々のターゲット要素１２のポジションを見出すことは、それゆえ可能である。さらに、その球形状を仮定すると、測定環境で光源によって引き起こされる表面での反射は、同じポジション(主照射がイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂの光学軸と同軸である場合には、通常は中心)においてターゲット要素１２の全てに存在する。この反射による影響は、したがって、後処理によって容易に排除される。
【００３１】
特に、三つの直交軸線Ｘtrg，Ｙtrg，Ｚtrgの組を、ターゲット座標系SdRtrgを規定するターゲット５と関連付けることができるが、その空間的な方向は、それに対して同じターゲット５が一体的に結合されるホイール２の方向に対応する。
【００３２】
さらに詳しく言うと、三つの相互に直交するベクトルの組はターゲット５内で特定され、それぞのものは、それぞれの直交軸線Ｘtrg，Ｙtrg，Ｚtrgに沿って整列させられる。特に、ターゲット要素１２によって形成される外側および内側円形リングの二つの中心Ｏ１およびＯ２をつなぐベクトルに対応する直交ベクトルvztrgが特定される。これに関して、上記実施形態においては、二つの平行な平面上に配置された二つの同心リング上のターゲット要素１２の配置は有利であることに留意されたい。実際、ターゲット５の傾きによって、二つのリングがイメージ平面上で二つの楕円として現れても、関連する中心Ｏ１およびＯ２は、常に、特定可能であり、かつ、これら中心Ｏ１およびＯ２をつなぐベクトルは、常に、現実のターゲット５の軸線Ｚtrgと関連付けられた直交ベクトルvztrgとして現れる。中心Ｏ１およびＯ２の変位の特定が、この軸線Ｚtrgの傾きを特定することを可能とすることが、これに続く。
【００３３】
さらに、球のイメージは二つの楕円上に重ね合わせることが可能である必要がある、という事実は、イメージ処理の間に生じ得るエラー(たとえばシーンに対して不可避的に付加されるであろうノイズに起因するもの)を検出しかつ修正することを可能とする。これに関して、イメージ処理アルゴリズムによって戻されるポジションは修正され、この結果、それらは、それに関してイメージ処理プロセスがプリセット閾値未満の形状誤差をもたらす球のポジションを補完する楕円へと可能な限り近似させられる。この修正処理は、イメージ平面内の球のポジションに対して、したがって測定値に対して、さらなる安定性を付与する。特に、ターゲット要素１２の球形状は、これに関して、有利であることが分かっており、形状係数評価アルゴリズムの適用を可能とする(ターゲット要素１２の形状は、実際、二次元イメージに関して円形であるべきである)。
【００３４】
特定のターゲット要素１２のポジションに基づく第１および第２の横向きベクトルvxtrgおよびvytrgはまた、同じターゲット５内で特定される。たとえば、第１の横向きベクトルvxtrgは、(軸線Ｘtrgに沿って整列させられた)上記の図２ａ，２ｂおよび図３ａ，３ｂにおいて参照符合Ｔ４およびＴ１０によって示される、外側円形リングのターゲット要素１２の球面中心をつなぐベクトルに対応し、一方、第２の横向きベクトルvytrgは、やはり外側円形リングに属しかつ(軸線Ｙtrgに沿って整列させられた)参照符号Ｔ１およびＴ７によって示すターゲット要素１２の球面中心をつなぐベクトルに対応する。横向きベクトルvxtrgおよびvytrgは、したがって、互いに直交しかつ外側円形リングのターゲット要素１２の平面上に存在するベクトルである。以下、上記ベクトルvxtrg，vytrgおよびvztrgを「ターゲットベクトル」と呼ぶ(なぜなら、それらはターゲット５の実際の構造と関連付けられるからである)。
【００３５】
イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂから獲得された二次元イメージにおいて横向きベクトルvxtrgおよびvytrgを規定するターゲット要素１２を特定することを容易にするために、ターゲット５は、有利なことには、方向を指し示す一つ以上の基準要素１４を備えることができ、これらはまた、三次元ジオメトリーを、特に、たとえば(容易に特定可能であるように)ターゲット要素１２よりも小さな直径を備えた球形状を有する。上記の図２ａ，２ｂおよび図３ａ，３ｂに示す実例においては、内側円形リングの平面上に、参照記号Ｔ１３によって指し示すターゲット要素１２に近接して配置された、単一の基準要素１４が存在する。だが、基準要素１４の数は変更可能である(特に一つよりも多くてもよい)。なぜなら、その空間的配置もまた変更可能であるからである。ターゲット要素１２に関して所定のポジションに配置された好適な基準要素１４はまた、前後軸線Ａに関して、車両３の右側に関連付けられたターゲット５と、その左側に関連付けられたものとを区別するために使用されてもよい。
【００３６】
基準要素１４の使用に代えて、あるいはこれに加えて、そしてやはり、ターゲット５と関連付けられた三つの直交軸線Ｘtrg，ＹtrgおよびＺtrgの組の特定を容易にするために、ターゲット要素１２と関連付けられた特別に提供されるカラーコード(あるいはターゲット要素１２のそれぞれの明確な特定の別な手段)をシステム１において使用できる。たとえば、外側円形リングに属するターゲット要素１２は、相互的ポジショニングの特定を可能とする所定のコードに基づく相互に異なる色(あるいは、色の異なる明度、トーンあるいはコントラスト)を持つことができる。図３ａおよび３ｂに例として示すカラーコードを用いることで、それぞれの円形リングに沿った、三つの、あるいは、あいまいな例では、せいぜい四つの相互に連続したターゲット要素１２のシーケンスを観察することによって、ターゲット要素１２のそれぞれを特定することが可能である。実質的に類似の様式で、ターゲット要素１２に関する異なる幾何学的特性を用いることができる(たとえば、さまざまなターゲット要素１２は異なる直径の球から形成できる)。いずれにしても、イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂにとって、関連する座標系においてターゲット５の絶対的な方向を特定することが可能である。
【００３７】
使用時、特に図３ａおよび３ｂを参照すると、ターゲット５は、車両３のそれぞれのホイール２に対して、特殊なマウント要素(クランプ)を用いて結合され、これによって、それは所望の方向を呈することができるようになっている(たとえば、これによって、軸線ＹtrgおよびＺtrgによって規定される平面はホイール自体の平面と平行なものに近似し、かつ、軸線Ｘtrgはその垂直線に近似する)。ターゲットの座標系とホイールのそれとの間の関係は、構成によって、あるいは適当な較正および調整処置を施すことによって保証される。
【００３８】
特に、図３ｂは、車両３のホイール２(これは図３ａに示す配置に関して所与の角度だけ回転している)の異なる角度の影響を示しているが、同じホイール２と関連付けられたターゲット５の方向および(ここでは、関連するターゲット座標系SdRtrg'のＸ'trg，Ｙ'trgおよびＺ'trgとして示す)三つの直交軸線の組のそれが、結果として、どのように変化したかを認識できる。
【００３９】
以下、車両３のホイール２のアライメントを特定するためにシステム１の処理ユニット８によって実施される処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００４０】
参照数字２０で指し示す第１のステップでは、第１および第２のイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂは、そのそれぞれのターゲット５を撮影し、そしてそれぞれのイメージ座標系SdRtelにおいて獲得された二次元イメージ(公知の様式で、捕捉されたいイメージを表すピクセルの組を含む)を、それぞれのインターフェース９ａおよび９ｂを介して処理ユニット８へと送信する。
【００４１】
その後、次のステップ２１において、処理デバイス８は、有意と考えられる、すなわちターゲット５に関連付けられた三つの直交軸線の組を既定の様式で特定する、ターゲット要素１２のポジションを特定するために各ターゲット５の二次元イメージをデジタル処理する。特に、処理デバイス８は、イメージ平面上で、以下、それぞれ、vxtrg prj，vytrg prjおよびvztrg prjとして示す(そして「射影ベクトル」と呼ぶ)ターゲットベクトルvxtrg，vytrgおよびvztrgの射影を特定する。
【００４２】
さらに詳しく言うと、ターゲット要素１２の球面中心のポジションを特定した後、処理デバイス８は、獲得された二次元イメージにおける射影ベクトルvxtrg prj,vytrg prjおよびvztrg prjのポジションを(先に説明した基準を用いて)特定し、その後、(ピクセルの数に関する)その寸法を特定する。特に、上記射影ベクトルのそれぞれに関して、処理デバイス８は、同じイメージ平面の横向き軸線ＸtelおよびＹtelに沿ったピクセルの数として表現される、イメージ平面内の寸法(Δxpix，Δypix)iを計算する(ここで、ｉインデックスは、vxtrg prj，vytrg prjあるいはvztrg prjから選ばれた相対的な射影ベクトルを指し示す)。選択された長さ測定単位で、たとえばｍｍで表された、これら射影ベクトルの寸法は、引き続いて、(Δxmm，Δymm)iとして指し示される。
【００４３】
特に、ターゲットベクトルvxtrg，vytrgおよびvztrgの実際の寸法は、同じ長さ測定単位で周知である(なぜならターゲット５の幾何学的寸法は設計によって周知であるから)。たとえばｍｍで表された、これら実際の寸法は、以下、Δxtrg，ΔytrgおよびΔztrgとして示す。
【００４４】
続くステップ２２において、処理デバイス８は、先に獲得した情報を用いて、それぞれのイメージ座標系SdRtelにおいてターゲット５の方向を特定し、そしてさらに、光学軸ztelに沿って計算される、ターゲット５の中心と、関連付けられたイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂのイメージ平面との間の距離Ｄを特定する。
【００４５】
さらに詳しく言うと、各ターゲット５に関して、ターゲット５のターゲット座標系SdRtelにおいて、たとえばmmで表された周知の長さの三つのベクトルの組を、推定可能な長さの三つのベクトルの別な組(これもまた、イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂのイメージ座標系SdRtelにおいて、たとえばｍｍで表される)へと変換する回転マトリックスMatRotTrgが規定される。言い換えれば、回転マトリックスMatRotTrgは回転を課し、それによって、現実ターゲット上で特定されかつたとえばmmで表現されたベクトルは、ターゲットの中心を通る、イメージ平面と平行な平面上に投影され、そしてその寸法を、同じ測定単位で特定する。
【００４６】
幾何学的考察(これは図５のグラフを参照することによって、よりよく理解される)を適用することによって、上記回転マトリックスMatRotTrgを以下の方式で表現できることを実証することが可能である。
【００４７】
【表１】
2013527450.tif 000003
【００４８】
ここで、α，βおよびγは、先に言及した図５において示されているように、イメージ捕捉デバイス６aおよび６ｂのイメージ座標系SdRtelに関してターゲット５と関連付けられた三つの直交軸線の回転を表す回転の未知の角度を表す。
【００４９】
さらに詳しく言うと、三つの直交軸線Ｘ'''Ｙ'''Ｚ'''の組は、イメージ座標系SdRtelと一致し、かつ、三つの直交軸線ＸＹＺの組がターゲット座標系SdRtrgと一致すつと仮定すると、先に示した回転マトリックスMatRotTrgは三つの連続回転の組み合わせとして考えることができる。
・第１の中間回転マトリックスγRotMatによって軸線Ｘの周りで(軸線Ｚに向かって)軸線Ｙ'の方向に軸線Ｙを回転させることによって、第１の座標系(ＸＹＺ)≡SdRtrgと、第１の中間座標系Ｘ'Ｙ'Ｚ'との間に課されるγ°の第１の回転
・第２の中間回転マトリックスαRotMatによって軸線Ｙ'の周りで(軸線Ｚに向かって)軸線Ｚ''の方向に軸線Ｚ'を回転させることによって、第１の中間座標系(Ｘ'Ｙ'Ｚ')と、第２の中間座標系(Ｘ''Ｙ''Ｚ'')との間に課されるα°の第２の回転
・第３中間回転マトリックスβRotMatによって，軸線Z''周りで(軸線Ｚ向かって)軸線Ｘ'''の方向に軸線Ｘ''を回転させることによって、第２の中間座標系(Ｘ''Ｙ''Ｚ'')と、イメージ座標系(Ｘ'''Ｙ'''Ｚ''') ≡SdRtelとの間に課されるβ°の第３の回転
【００５０】
上記の第１、第２および第３の中間回転マトリックスβRotMat，αRotMatおよびγRotMatは以下のように規定される。
【００５１】
【表２】
2013527450.tif 000004
【００５２】
回転マトリックスMatRotTrgによって、先に指摘したように、ターゲット座標系SdRtrgとイメージ座標系SdRtelとの間の回転を記述する全体的な回転が現れているが、これは、互いにかつ示された順序で掛け合わされた、先に言及した中間回転マトリックスβRotMat，αRotMatおよびγRotMatの積として得られる。
【００５３】
さらなる幾何学的考察を用いることで、イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂの特性に基づいて、射影ベクトル(Δxpix，Δypix)ｉのピクスルの寸法と、長さ測定単位(Δxmm，Δymm)ｉの対応する寸法との間の関係を得ることが可能である。
【００５４】
特に、pixIMGdxは、イメージ平面の軸線ＸtelおよびＹtelにそれぞれ沿ったイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂによって獲得された二次元イメージのピクセルでの全寸法として規定され、dfXおよびdfYは同じ横向き軸線ＸtelおよびＹtelに沿った焦点距離として規定され、これは、ｍｍで表された観測距離と、やはりｍｍで表された、この距離での最大観測可能寸法との間の関係を確立し、lCCDおよびhCCDは、横向き軸線ＸtelおよびＹtelに沿ったイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂによって使用されるセンサー(ＣＣＤ−この実施形態ではチャージカップルドデバイス)の、たとえばｍｍで表された、長さ単位での寸法として規定され、ＬおよびＨは、同じ横向き軸線ＸtelおよびＹtelに沿った距離Ｄでのイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂから視認可能な最大寸法として規定される。
【００５５】
この場合、以下の関係が有効であることを実証することが可能である。
dfx＝D・lCCD/(L＋lCCD)
dfy＝D・hCCD/(H＋hCCD)
【００５６】
さらに、以下の関係
L＝pixIMGdx・Δxmm/Δxpix
H＝pixIMGdy・Δymm/Δypix
を用いることで、
dfx＝D・lCCD/(pixIMGdx・Δxmm/Δxpix＋lCCD)
dfy＝D・hCCD/(pixIMGdy・Δymm/Δypix＋hCCD)
が与えられる。
【００５７】
イメージ平面上での、射影ベクトルの、ピクセルでの、そして長さ測定単位での、寸法間の基礎的な関係が、こうして得られる。
Δxpix＝Δxmm・pixIMGdx・dfx/(D・lCCD−dfx*lCCD)
Δypix＝Δymm・pixIMGdy・dfy/(D・hCCD−dfy*hCCD)
【００５８】
したがって、回転マトリックスMatRotTrgを用いることで、ターゲット５の各回転に関して、現実モードでの公知のベクトル(Δxtrg，Δytrg，Δztrg)の長さ単位(この例ではｍｍ)での寸法；イメージ平面上の関連する射影ベクトルのピクセルでの寸法(Δxpix,Δypix)；および、この回転を特徴付ける未知の量(回転角α，βおよびγならびに距離Ｄ)を一つに結び付ける関係を特定することが可能である。
Δxpix＝(Δxtrg・ax＋Δytrg・bx＋Δztrg・cx)・(pixIMGdx・dfx/(D・lCCD−dfX・lCCD)
Δypix＝(Δxtrg・ay＋Δytrg・by＋Δztrg・cy)・(pixIMGdy・dfy/(D・hCCD−dfY・HCCD)
ここで、ax,bx,cxおよびay,by,cyは、先に規定したような、回転マトリックスMatRotTrgの要素である。
【００５９】
四つの未知の量(α，β，γおよびＤ)の値を見出すためには、したがって、四つの関係(特に、二つの有意のベクトルに関する二つの上記の関係)を得るために、有意と考えられる少なくとも二つのベクトルの挙動を観察すれば十分であり、四つの未知の変数に関する四つの方程式の解決可能なシステムが得られる。たとえば、その寸法(たとえばｍｍで表される)が現実世界では周知のベクトルvxtrgおよびvytrg、あるいは、これに代えて、ターゲットベクトルvxtrg，vytrgおよびvztrgの別な対が、この目的のために考えられる。
【００６０】
四つの未知の変数の値は、ターゲット座標系SdRtrgとイメージ座標系SdRtelとの間の回転および並進移動関数を完全に規定する。各ターゲット５に関して特定された、これらの値から始まって(かつ、関連するホイール２の方向を参照して)、車両３のセットアップを規定する特性角度の値を(周知の方式で)見出すことが可能である。
【００６１】
特に、処理デバイス８は、それゆえ、関連するイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂのイメージ座標系内で、各ターゲット５の(回転角度α，βおよびγに関する)方向を検出することができる。
【００６２】
単一の座標系(たとえば同じ車両３に関して特定された座標系)内で車両２のホイール２のアライメントを検出するために、ステップ２２に続くステップ２３において(再度図４参照)、処理デバイス８は、単一の座標系に関するイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂ間の相互方向を特定し、そして、その結果として、先のステップ２２において特定された角度および直線値を、この単一の座標系において有効な対応する値へと変換する。
【００６３】
イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂと関連付けられたイメージ座標系間の相互的ポジショニングおよび方向の関係を力学的に特定するために、システム１は、先に指摘したように、結合構造体１０を備えるが、これは、たとえば、類似しておりかつイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂの一方とそれぞれ関連付けられた、二つの光学デバイス１０ａおよび１０ｂからなる。両光学デバイス１０ａおよび１０ｂは、たとえば、一つ以上のＬＥＤを備えた光学送信ステージと、たとえば、別なデバイスと関連付けられた光学送信ステージによって発せられた光放射を受信する、一つ以上のＣＣＤを備えた光学受信ステージとからなる。各光学デバイスによって捕らえられたイメージにおける光源のポジションに基づいて、処理デバイス８は、公知の、したがって詳しくは説明しない様式で、(相互的回転および並進移動に関して)イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂ間の相互的ポジションおよび方向を連続的に特定する。
【００６４】
代替例として、システム１は、第１のイメージ捕捉デバイス６ａと一体様式で配置された、参照数字１０ａで再び示す、さらなるイメージ捕捉デバイスと、第２のイメージ捕捉デバイス６ｂと一体様式で配置された、再び参照数字１０ｂで示す、さらなるターゲットとを備えていてもよい。さらなるイメージ捕捉デバイス１０ａおよびターゲット１０ｂは、たとえば、車両３のホイール２に接続されたターゲット５の方向角度を特定することに関して先に説明したのと類似の様式で作動するよう構成することができる。
【００６５】
これに代えて、静的様式でイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂの相互的ポジションを特定するという問題を解決するために、処理デバイス８は、特定の調整ステップの間の関連するイメージ座標系間の関係を確立でき、ここで、ゲージ(あるいは基準要素)は、両方のイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂによって同時に特定される。
【００６６】
いずれにしても、上記ステップ２３の終了時に、処理デバイス８は、ステップ２４において、単一の座標系、たとえば車両３と関連付けられた座標系において表現された車両３のホイール２の特性セットアップ角、たとえばコンバージェンスおよびキャンバー角に関する結果を判定する。処理デバイス８はまた、たとえばオペレータにそれらを提示するための適当なディスプレイデバイス上での、これらの結果の表示を制御する。
【００６７】
図示していない様式で、システム１は、獲得されたイメージの処理のために、前後軸線Ａに関して、車両３の両側で十分な照明を保証する、各イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂのための関連付けられた照明デバイスを含むことによって完全なものとすることができる。この照明は、好ましくは、ターゲット要素１２によって反射させられ、その認識が可能となる。特に、この照明処置のために使用される放射線の波長は、そのフラッシング頻度が可能であるように、選択されるターゲット５に基づいて決定でき、たとえば、可視光あるいは赤外光源を使用できる。
【００６８】
図６に示すような、ある実施形態では、ターゲット５は、その上にターゲット要素１２が配置されるように設計された凹状球面(あるいは球面の一部)を内部に形成するサポート構造体２８を備える。たとえば、サポート構造体２８は凹状球冠から構成できる。有利なことには、この形状は、ターゲット要素１２のさまざまな相互的三次元配置によって、ターゲット５と関連付けられた三つの直交軸線の組の容易な確定を可能とする(これは、やはりイメージ平面上で特定可能な、三つのセグメントあるいはベクトルと対応し、この場合、それらはピクセルで計測される)。
【００６９】
図６の実施形態(これは、説明目的のためにのみ、再び、ターゲット要素１２が二つの相互平行な平面上に配置された例に関する)において、外側円形リングを形成するターゲット要素１２は、たとえば接着によって、サポート構造体２８のエッジ部分に対して結合され、一方、内側円形リングを形成するターゲット要素１２は同じサポート構造体２８の内側部分に対して結合される。この例では、外側および内側円形リングは、互いに平行にかつターゲットの軸線と直交するように、球冠によって形成される球台の二つの断面上に配置される。この場合、基準要素１４は、ターゲット要素１２の内側円形リング内で、同じサポート構造体２８に対して結合される。
【００７０】
その中にターゲット要素１２を含む凹状球冠形状サポート構造体２８を含む形態を備えたターゲット５の使用は、広範な観察の角度範囲にわたって(たとえば、−３０°ないし＋３０°)、ターゲットと関連付けられた三つの直交ベクトルの組の識別を可能とする。
【００７１】
さらに、図７ａおよび７ｂに示すように、サポート構造体２８の特別な球形状はまた、ターゲット要素１２が二つの平行な平面上に配置されない場合にも有効である、ターゲット５の二次元イメージの異なる処理の可能性を与える。ターゲット要素１２は、実際、サポート構造体２８内で規定されかつ互いに等しい角度間隔で離間された子午線上に存在してもよく、複数の平面の層の上に、あるいは、これに代えて、球面と交差する一般的な平面(互いに平行ではない)上に、そして、特別な事例として、(先に説明した例におけるように)やはり二つの相互に平行な平面上に配置される。
【００７２】
いずれにしても、幾何学的中心、ならびに、さまざまな子午線の交差ポイントを特定する、サポート構造体２８に関して中心に配置された、さらなるターゲット要素１２の存在は有利である。
【００７３】
特に、大まかに示すように、ターゲット要素１２の三次元配置は、互いに実質的に直交する、少なくとも第１および第２の子午線ｍ１およびｍ２(サポート構造体２８の中心において交差する半楕円形カーブによって形成される)の特定を可能とするが、それに沿って、ターゲット要素１２のいくつかの球中心が整列させられる(この場合、基準要素１４の関連する対によって適当な様式で特定されたターゲット要素１２)。さらに、イメージ内で特定された子午線は、有利なことには、２本以上であってもよく、たとえば、３０°の角度で互いに等しい角度間隔で離間された６本である。この場合、６本の子午線の特定は、六つの対応する等しい角度間隔で離間された方向の特定を可能とし、これによって、測定安定性の向上が実現する。
【００７４】
たとえば、図７ｂに示すように、６本の子午線に沿って配置されているが、ターゲット要素１２は、ただ二つの平行な平面上には配置されておらず、概して、(この例ではただ二つの同心リング上に配置されていない)サポート構造体２８内の凹状球面と交差する平面の層上に配置される。ターゲット要素１２のこの配置は、この場合にもまた、ターゲット５内の所望の三次元幾何学特性の特定を可能とする。
【００７５】
ターゲット５の、そして関連するホイール２の回転を特定するための二次元イメージに関する処理作業では、ターゲット５と関連付けられたベクトルの方向を特定するために、(たとえば、中心ターゲット要素１２のポジションに対応して測定された)子午線の傾きを特定することが考えられ、座標系に関する、その回転は公知の技術を用いて得られる。ホイールの回転の角度が変化するときの子午線の変形(および対応する方向)、したがってイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂの座標系に関する、関連ターゲット５のそれもまた分析可能である。
【００７６】
本発明に基づく車両ホイールアライメントを特定するためのシステムおよび方法の利点は、先の説明から明らかである。
【００７７】
特に、(特に、ターゲット要素の三次元配置によって形成される)三次元ターゲットの使用、そして、特に、やはり三次元であるターゲット要素の使用は、ターゲットの空間的ポジションを変化させるために車両あるいはそのホイールを移動させること、ターゲットを移動させること、あるいはステレオ捕捉システムの使用に頼ることを要さずに、単一のイメージ捕捉デバイスを用いて、正確かつ確実な様式で、固定座標系に関する各ターゲットの(そしてそれに対して同じターゲットが結合されたホイールの)絶対的なポジションおよび向きを特定することを可能とする。実際、空間内の(基準ターゲット要素を特定する)ターゲットと関連付けられた三つの直交軸線の組を特定するのは、そして、この手法で、所与の座標系内で同じターゲットの空間的な方向を特定するのは容易である。
【００７８】
上記解決策はまた、たとえば使用されるターゲットのサイズの増大を必要とせずに、標準的な解決策に対して測定解像度の向上を可能とする。
【００７９】
言い換えれば、三次元情報は、有利なことには、そして本質的に、ターゲットと関連付けられ、それによって、ただ一つの二次元イメージの処理(ターゲットの特定の幾何学的構造によるイメージ捕捉デバイスによって提供された二次元情報の三次元情報への変換)から始まって空間的方向を特定することが可能である。
【００８０】
さらに、(解析的表現によって表された)周知の三次元幾何学形状によってターゲット要素１２の相互的配置が規定されるという事実によって、たとえば、イメージ平面上での多数のターゲット要素の重なりに起因して、これら同じターゲット要素の一つ以上が視認できない場合でさえ、三つの直交ベクトルの組を特定することが可能である。この利点は、実際、ターゲット要素１２の組み合わされた処理から得られるが、これは、同じ周知の三次元幾何学図に属する考えられる。
【００８１】
特に、等方的特性を備えた球形状三次元ターゲット要素の使用によって、イメージ捕捉デバイス６aおよび６ｂのイメージ座標系に関してターゲットの傾斜が変化するとき、測定精度は変化しないままである。
【００８２】
最後に、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書中で説明したものに対して変更を施すことは可能である。
【００８３】
概して、ターゲット５は異なる三次元形状を有し得る。いずれにしても、ターゲットは、好ましくは異なる可視角度のもとで(たとえば−３０°ないし＋３０°の角度範囲内で)、(たとえば、同じターゲット上に有意なポイントあるいは平面の特定によって)周知の三次元配置に基づくベクトル量の規定を可能とするような、特に、それと関連付けられた三つの直交軸線の組の特定を可能とするような形状とされる。たとえば、直交ベクトルvztrgは、ターゲット５の有意のポイントあるいは平面の特定によって特定可能である(そうしたベクトルは、このポイントを起点としかつこの平面に対して直交する)。特に、ターゲット５に関して説明した形態は、測定解像度を、考えられる角度範囲全体にわたって一定に維持しかつ最大化させることを可能とする。
【００８４】
ターゲット５の一つ以上は、アクティブタイプの、すなわち、入射放射を反射させる代わりに、可視周波数範囲において、あるいはこれに代えて赤外線範囲において、電磁放射を発生させかつ発することができるターゲット要素によって構成されたターゲットによって置き換えることもできる。
【００８５】
特に、図８に示すように、ターゲット(ここでは参照数字５'で示す)は、ベースディスク３０およびこのベースディスク３０上に連結された円形リム３１からなり、かつ、同ベースディスク３０の直径と一致する外径を有するサポート構造体(参照数字２８'で示す)を備える。たとえば、円形リム３１は、たとえばスクリューおよびコラムスペーサを含む、適当な結合要素を介して、ベースディスク３０に接続される。
【００８６】
外側リングのターゲット要素(ここでは参照数字１２'で示す)は円形リング３１に対して機械的に接続され、一方、内側リングのターゲット要素１２'はベースディスク３０に対して機械的に接続される。各ターゲット要素１２'は、たとえばＬＥＤの対によって構成されたエミッタユニット３２と、印刷回路基板３４に接続された関連する制御電子器機３３とを備える。
【００８７】
図８から明らかであるように、ターゲット５'は、この例でも同様に、(ベースディスク３０上への円形リム３１の載置によって、かつ、さまざまなターゲット要素１２'の相互配置によって与えられる)三次元形態を有するが、関連するターゲット要素１２'は、この例では、平行でかつ重ね合わされた平面上に、それぞれの外側および内側円形リングに沿って配置されている。やはり、ここでは参照数字１４'で示し、かつ、有意と考えられる、所与のターゲット要素に対応するポジションにおいてターゲット要素１２'の内側リング内で、ベースディスク３０上で実現された、単一のＬＥＤによって(あるいは可視光線あるいは赤外線を発する類似の発光素子によって)構成された基準要素が、さらに存在してもよい。したがって、先に詳しく説明した実質的に同じ基準を用いることで、このアクティブターゲット構造においても同様に明確な様式でベクトル量を特定することができる。概して、ＬＥＤもまた、パッシブターゲットのターゲット要素１２によって満たされる等方性原理を満足する。なぜなら、傾斜角度が増大する際に最も低下した光強度において、それらは異なる角度から見たとき、その形状を維持するからである。
【００８８】
パッシブターゲット要素１２の使用に関するアクティブな解決策の利点は、照明デバイスを必要としない事実にあるが、これは、オペレータにとって潜在的に煩わしいことに加えて、赤外線が発せられる場合でさえ、ある距離からターゲットを照らす必要があるということは、いずれにしても、大きな電力消費を伴う。
【００８９】
上記システムはまた、車両３の前後軸線Ａに関して右側および左側の両方に同数配置された、多数の(特に二つよりも多い)イメージ捕捉デバイスを含むことができる。さらに、それはまた、それに関して方向を特定することが望まれる車両３のホイール２と関連付けられた全てのターゲットをフレーミングできる単一のイメージ捕捉デバイスを使用することが可能である。
【００９０】
さらに、図９(これは、説明を簡単にするために、車両３のただ一方側を示している)に大まかに示すように、アライメント特定システム(ここでは参照数字１'で示す)は、イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂの配置に関して異なる形態を持つことができる。この例では、たとえば車両３の前側ホイールにだけ連結された、ターゲット５のただ一つの対が想定されている。この例では、(車両３の右側に関してのみ図９に示すような)イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂは、車両３の外側のサポート構造体７に接続される代わりに(いわゆるアクティブ「計測ヘッド」を構成する)、実際、特殊なマウントデバイスを用いて、ホイール(この例では同じ車両の後方のもの)に対して直に接続されている。この例では、そこでイメージが獲得される座標系間の関係を確立するデバイスは車両の外部の存在しないので、車両の二つの側面に関する測定値間の関係を確立する(たとえば、図１を参照して説明したタイプの)特殊な光学デバイス１０ａおよび１０ｂが計測ヘッド上に設けられ、かつ、車両３のホイール２に対して接続される。光学デバイス１０ａおよび１０ｂは、互いに相互的に計測することによって、計測ヘッド間の相互的な方向を提供する。
【００９１】
空間内で三次元ターゲットの方向を特定するために使用される残余のシステムおよび方法は、先に説明したもの実質的には相違せず、やはり、イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂによって獲得された二次元イメージから始まってターゲット５の三次元特性の再構築を実現する。
【００９２】
実質的に類似の様式で(図示せず)、アライメント判定システムとしてはまた、カーリフト４の上に直接設けられたイメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂを考えることもできるが、これは、やはり、車両３のホイール２と関連付けられた三次元ターゲットを計測すると共にその観測から得られた情報を用いる方法に関して、実質的な差異を伴わない。
【００９３】
概して、イメージ捕捉デバイス６ａおよび６ｂの異なる配置と結び付けられた計量観点からの差異は、それに関して測定が戻る座標系の特定にあることは明らかである。特に、図９に示す実施形態においては、この座標系は車両３の上に置かれる。
【００９４】
最後に、上述したシステムおよび方法はまた、明らかに、車両３の唯一つのホイール２の空間的方向を特定することを可能とするが、そのイメージは単一のイメージ捕捉デバイス６ａあるいは６ｂによって獲得される。
【符号の説明】
【００９５】
１  システム
２  ホイール
３  車両
４  カーリフト
５  ターゲット
６ａ，６ｂ  イメージ捕捉デバイス
７  サポート構造体
８  処理デバイス
９ａ，９ｂ  通信インターフェース
１０  結合構造体
１２  ターゲット要素
１４  基準要素
【図１】
2013527450.tif 000005
【図２ａ】
2013527450.tif 000006
【図２ｂ】
2013527450.tif 000007
【図３ａ】
2013527450.tif 000008
【図３ｂ】
2013527450.tif 000009
【図４】
2013527450.tif 000010
【図５】
2013527450.tif 000011
【図６】
2013527450.tif 000012
【図７ａ】
2013527450.tif 000013
【図７ｂ】
2013527450.tif 000014
【図８】
2013527450.tif 000015
【図９】
2013527450.tif 000016
【国際調査報告】
2013527450.tif 000017
2013527450.tif 000018
2013527450.tif 000019