(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大型車両を構成するフレームに開けられた二つの穴の間隔の寸法を測定するフレーム穴間隔測定装置であって、
前記フレームを載置する定盤と、
この定盤上を移動可能に設けられたカメラユニットと、
このカメラユニットの前記定盤上の位置を特定するカメラ位置特定手段と、
前記二つの穴のいずれか一方を基準穴とし、他方を測定穴としたときに、前記基準穴を撮影したときの前記カメラユニットの位置情報と前記測定穴を撮影したときの前記カメラユニットの位置情報とから前記基準穴と前記測定穴との間隔を演算によって求める穴間隔演算手段と
を備え、
前記フレームが湾曲部を有し、
直線的に移動する前記カメラユニットと前記フレームとの間の距離が一つのフレーム上で異なるときには、異なる距離の差分を補正する距離補正手段を備えた
ことを特徴とするフレーム穴間隔測定装置。
【請求項２】
大型車両を構成するフレームに開けられた二つの穴の間隔の寸法を測定するフレーム穴間隔測定装置であって、
前記フレームを載置する定盤と、
この定盤上を移動可能に設けられたカメラユニットと、
このカメラユニットの前記定盤上の位置を特定するカメラ位置特定手段と、
前記二つの穴のいずれか一方を基準穴とし、他方を測定穴としたときに、前記基準穴を撮影したときの前記カメラユニットの位置情報と前記測定穴を撮影したときの前記カメラユニットの位置情報とから前記基準穴と前記測定穴との間隔を演算によって求める穴間隔演算手段と
を備え、
前記フレームが湾曲部を有し、
直線的に移動する前記カメラユニットと前記フレームとの間の距離が一つのフレーム上で異なるときには、異なる距離の差分に応じた複数台のカメラユニットを備えた
ことを特徴とするフレーム穴間隔測定装置。
【請求項３】
前記穴間隔演算手段は、前記カメラユニットの画角内における前記基準穴および前記測定穴の画像の位置と予め定められた画角内の基準点の位置との位置関係に基づき前記基準穴および前記測定穴を撮影したときの前記カメラユニットの位置情報を補正する位置情報補正手段を備えた請求項１または２記載のフレーム穴間隔測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型車両の製造工程に利用する。特に、大型車両を構成するフレームに開けられた穴の間隔を測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両は、フレームと呼ばれる骨格を有し、このフレームを中心として車体が構成されている。一般的に、フレームはコの字状の長尺の鋼材であり、コの開口部が対向してクロスメンバが２つのフレームの間に取付けられる。また、各種の部品を取付けるための穴が開けられている。
【０００３】
大型車両のフレーム構成を図１０および図１１を参照して説明する。図１０は、車両のフレーム構成を上から観た図である。図１１は、フレームを横から観た図である。図１０に示すように、フレームには、前輪および後輪の車軸がサスペンション機構を介して取付けられている。また、図１１に示すように、フレームには、予め多数の穴が開けられており、サスペンションのブラケットなどを取付ける際に利用される（例えば、特許文献１参照）。また、昨今では、実際に使用する、しないに関わらず、規格に従って多数の穴を予め開けておくグリッドと呼ばれるフレーム構成が一般的になりつつある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３４１３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したフレームは、車両のほぼ全長に近い寸法を有している。例えば、トラック、バスなどの大型車両では、フレームの全長は５ｍ〜１０ｍ以上となる。ところが、このような長尺の部品の寸法を正確に測定するための測定装置は存在しない。
【０００６】
従来の問題点を図１２および図１３を参照して説明する。図１２は、左右のフレームにそれぞれ開けられた穴位置が異なる状況を示す図である。図１３は、図１２で説明した左右のフレームにそれぞれ開けられた穴位置が異なる場合の弊害を説明するための図である。
【０００７】
図１２に示すように、左右のフレームの穴位置が異なる場合には、このフレームを用いて車体を構成すると、図１３に示すように、前後の車軸の中心軸がズレて取付けられ、走行性能に影響を与える場合がある。特に、後輪の車軸に関しては、ステアリング操作によって車輪の向きが変更できる前輪とは異なり、組み立て時の車軸のズレがそのまま走行性能に影響する。
【０００８】
従来は、フレームに対する穴開け加工工程において、十分な精度を保って作業を行うことにより、とりあえず誤差を許容範囲内に納めることには成功しているが、さらなる精度を要求することは困難である。
【０００９】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、フレームの穴開け加工精度を確認することができるフレーム穴間隔測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、大型車両を構成するフレームに開けられた二つの穴の間隔の寸法を測定するフレーム穴間隔測定装置であって、上記フレームを載置する定盤と、この定盤上を移動可能に設けられたカメラユニットと、このカメラユニットの上記定盤上の位置を特定するカメラ位置特定手段と、上記二つの穴のいずれか一方を基準穴とし、他方を測定穴としたときに、上記基準穴を撮影したときの上記カメラユニットの位置情報と上記測定穴を撮影したときの上記カメラユニットの位置情報とから上記基準穴と上記測定穴との間隔を演算によって求める穴間隔演算手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
これによれば、定盤上のカメラユニットの位置を特定することにより、フレームの穴間隔を正確に測定することができる。
【００１２】
また、前記穴間隔演算手段は、前記カメラユニットの画角内における前記基準穴および前記測定穴の画像の位置と予め定められた画角内の基準点の位置との位置関係に基づき前記基準穴および前記測定穴を撮影したときの前記カメラユニットの位置情報を補正する位置情報補正手段を備えることができる。
【００１３】
これによれば、カメラユニットが基準穴および測定穴を撮影する際の撮影位置合わせの精度に依らず、正確な位置情報を得ることができるためるため、オペレータが行う撮影位置合わせの精度はラフでよい。これにより、撮影作業を短時間に行うことができる。したがって、測定作業を効率良く行うことができる。
【００１４】
前記フレームが湾曲部を有し、直線的に移動する前記カメラユニットと前記フレームとの間の距離が一つのフレーム上で異なるときには、異なる距離の差分を補正する距離補正手段を備えることができる。
【００１５】
あるいは、前記フレームが湾曲部を有し、直線的に移動する前記カメラユニットと前記フレームとの間の距離が一つのフレーム上で異なるときには、異なる距離の差分に応じた複数台のカメラユニットを備えることができる。
【００１６】
これによれば、フレームが湾曲部を有している場合でも本発明装置を利用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、フレームの穴開け加工精度を確認した上で、車体の組み立てを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態のフレーム穴間隔測定装置を図１から図９を参照して説明する。図１および図２は、本発明の実施形態のフレーム穴間隔測定装置の構成図である。図１は、カメラユニット１の移動方向に対して平行の方向から観た図である。図２は、カメラユニット１の移動方向に対して直角の方向から観た図である。
【００１９】
本発明の実施形態のフレーム穴間隔測定装置は、図１および図２に示すように、大型車両を構成する被測定フレーム１０に開けられた二つの穴の間隔の寸法を測定するフレーム穴間隔測定装置であって、被測定フレーム１０を載置する定盤５と、この定盤５上を移動可能に設けられたカメラユニット１と、このカメラユニット１の定盤５上の位置を特定するカメラ位置特定手段であるロータリエンコーダ２および（カメラユニット位置特定演算を行う）制御演算部３０と、二つの穴のいずれか一方を基準穴とし、他方を測定穴としたときに、基準穴を撮影したときのカメラユニット１の位置情報と測定穴を撮影したときのカメラユニット１の位置情報とから基準穴と測定穴との間隔を演算によって求める穴間隔演算手段である（穴間隔演算を行う）制御演算部３０とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
ここでは、一つの制御演算部３０がカメラユニット位置特定演算と穴間隔演算とを行うが、これらを分けてもよい。また、制御演算部３０には、表示部３１および操作部３２が接続されている。なお、表示部３１と操作部３２とを一体化したタッチパネルディスプレイを用いることができる。
【００２１】
カメラユニット１は、レール３上を移動する。レール３は、定盤５に設けられたレール台４上に設置される。ロータリエンコーダ２の回転軸にはギヤが設けられており、レール３には、このギヤの歯と噛み合う溝が設けられている。これにより、ロータリエンコーダ２の回転軸は、レール３上を滑ることなく回転して移動する。従って、レール３上におけるカメラユニット１の位置特定精度を高く保つことができる。なお、ギヤのバックラッシュ等による誤差を補正する技術については従来技術により対応することとし、ここでの詳細な説明は省略する。
【００２２】
また、図２に示すように、カメラユニット１には、カメラ６と超音波測距器８とが取付けられている。カメラ６は、被測定フレーム１０の基準穴および測定穴を撮影するために用いる。また、超音波測距器８は、被測定フレーム１０とカメラ６との距離を測定するために用いる。被測定フレーム１０は、フレーム支持器７によって支持されている。被測定フレーム１０のフレーム支持器７への着脱は簡易な手順によって行われる。フレーム支持器７には、当初、破線で描いたように、被測定フレーム１０がコの字の開口部を上にして載置され、これを実線で描いたように、引き起こすことにより、被測定位置に被測定フレーム１０が設定される。
【００２３】
カメラユニット位置特定演算を行う制御演算部３０は、カメラユニット１の画角内における基準穴および測定穴の画像の位置と予め定められた画角内の基準点の位置との位置関係に基づき基準穴および測定穴を撮影したときのカメラユニット１の位置情報を補正する位置情報補正手段を備える。
【００２４】
この位置情報補正手段について、図３から図５を参照して説明する。図３は、基準穴撮影および測定穴撮影の様子を示す図である。図４は、位置情報補正手段の補正手順を説明するための図である。図５は、撮影手順を示すフローチャートである。まず、基準穴方向にカメラユニット１を移動し（ステップＳ１）、基準穴が画角内に入ったら（ステップＳ２のＹｅｓ）、図３（ａ）に示すように、基準穴を撮影する（ステップＳ３）。次に、測定穴方向にカメラユニット１を移動し（ステップＳ４）、測定穴が画角内に入ったら（ステップＳ５のＹｅｓ）、図３（ｂ）に示すように、測定穴を撮影する（ステップＳ６）。最後に、基準穴および測定穴の画像に基づき位置情報を補正して穴間隔の寸法を測定する（ステップＳ７）。
【００２５】
この基準穴および測定穴の撮影は、表示部３１に写し出された画像をオペレータが目視確認することにより行うことができる。また、同じ形状の被測定フレーム１０を連続して測定する場合には、２回目以降の撮影については、カメラユニット１が自動的に初回の撮影位置に移動するといった構成とすることもできる。このとき、位置情報補正手段を有するので、オペレータは、正確にカメラユニット１を基準穴または測定穴の撮影位置に合わせる必要はない。
【００２６】
ステップＳ７の位置情報を補正して寸法測定を行う方法について図４を参照して詳細に説明する。図４（ａ）は、基準穴の撮影状況を示す図である。図４（ａ）に示すように、基準穴の中心位置と基準点とのｘ軸方向およびｙ軸方向の距離を画像から求める。図４（ａ）の例では、基準穴の中心位置は、ｘ軸方向に基準点から−ｘ１ズレている。また、ｙ軸方向に基準点からｙ１ズレている。このズレは、基準点から基準穴の中心までの画素数などにより表すことができる。
【００２７】
同様に、図４（ｂ）に示すように、測定穴の中心位置と基準点とのｘ軸方向およびｙ軸方向の距離を画像から求める。図４（ｂ）の例では、測定穴の中心位置は、ｘ軸方向に基準点からｘ２ズレている。また、ｙ軸方向に基準点から−ｙ２ズレている。このズレは、基準点から測定穴の中心までの画素数などにより表すことができる。
【００２８】
したがって、求めたいｘ軸方向の寸法は、
基準点間隔（カメラユニットの移動距離）＋（−ｘ１）＋（ｘ２）
によって求められる。また、求めたいｙ軸方向の寸法は、
（ｙ１）＋（−ｙ２）
によって求められる。
【００２９】
図６は、本発明の実施形態の穴間隔測定装置の制御演算系統構成図である。図６に示すように、ハブ２１を介して制御演算部３０であるＰＣ（パーソナル・コンピュータ）に対し、カメラユニット１を構成するカメラ６、超音波測距器８、ロータリエンコーダ２からのパルス出力をカウントするパルスカウンタ２０、表示部３１および操作部３２であるタッチパネルディスプレイがそれぞれ接続されている。なお、直接ロータリエンコーダ２のパルス出力を制御演算部３０が取り込んでもよいし、ロータリエンコーダ２と制御演算部３０との距離が長い場合には、その間に増幅器を設けてもよい。
【００３０】
図７は、表示部３１および操作部３２であるタップパネルディスプレイの表示例を示す図である。図７の例では、図４（ａ）の基準穴の撮影状況が写し出されている。併せて基準穴の径（５０φ）および位置情報（−ｘ１、ｙ１）が表示されている。画面下部には、タッチパネルとしてユニット移動（←左方向、原点、右方向→）、シャッタＯＮ、データクリアの入力キーがそれぞれ設けられている。
【００３１】
また、被測定フレーム１０が湾曲部を有し、直線的に移動するカメラユニット１と被測定フレーム１０との間の距離が一つの被測定フレーム１０上で異なるときには、異なる距離の差分を補正する距離補正手段を備える。この距離補正手段について図８を参照して説明する。図８は、距離補正手順を説明するための図である。なお、図８および後述する図９では、説明をわかりやすくするために、一つの基準穴および測定穴を誇張して示した。
【００３２】
図８に示すように、被測定フレーム１０が湾曲部を有し、カメラユニット１からの距離がａとなる位置とｂ（ａ＜ｂ）となる位置があるとする。この距離は、超音波測距器８によって測定され、制御演算部３０に距離情報が入力される。ここで両方の位置に、同じ径ｒの穴が開いていた場合には、距離ｂで撮影した穴の径ｒ’は、距離ａで撮影した穴の径ｒよりも小さく写る。
【００３３】
制御演算部３０では、距離ｂと距離ａとの差分を計算し、その差分を電子的にズームアップすることにより補正する。これは、デジタルカメラにおける電子ズームの技術と同じである。これにより、距離ａおよびｂが異なっても画角内の画素数が等しくなるように補正することができる。
【００３４】
あるいは、図９に示すように、被測定フレーム１０が湾曲部を有し、直線的に移動するカメラユニット１と被測定フレーム１０との間の距離が一つの被測定フレーム１０上で異なるときには、異なる距離の差分に応じた複数台のカメラユニット♯１および♯２を備える。図９は、２つのカメラユニット♯１および♯２を備えた例を示す図である。
【００３５】
図９に示すように、２つのカメラユニット♯１および♯２を備えておき、カメラユニット♯１において被測定フレーム１０との距離がａの場合にはカメラユニット♯１により撮影し、カメラユニット♯１において被測定フレーム１０との距離がｂの場合には、カメラユニット♯１よりも被測定フレーム１０に近い位置に設けられたカメラユニット♯２により撮影する。
【００３６】
カメラユニット♯２は、カメラユニット♯１と被測定フレーム１０との間の距離がｂのときに、被測定フレーム１０との間の距離がａとなるように配置されている。これにより、被測定フレーム１０との距離が異なっても画角内の画素数が等しくなるように撮影することができる。また、カメラユニット♯１および♯２の位置関係は、被測定フレーム１０の種類に応じて適宜変更可能とする。
【００３７】
（効果の説明）
フレームに開けられた穴間隔を正確に測定することができるため、車軸などの取付け精度を高く保つことができる。例えば、フレームの穴あけ加工精度に多少のバラツキが含まれる場合でも、多数のフレームの中から穴間隔が最も近似している２本のフレームを選択し、これを用いて車体を組み立てることより、精度の高いフレーム構成を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、フレームの穴間隔の寸法を正確に把握することができるので、精度の高いフレームの組み立てを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態のフレーム穴間隔測定装置の構成図である（カメラユニットの移動方向に対して平行の方向から観た図）。
【図２】本発明の実施形態のフレーム穴間隔測定装置の構成図である（カメラユニットの移動方向に対して直角の方向から観た図）。
【図３】基準穴撮影および測定穴撮影の様子を示す図である。
【図４】位置情報補正手段の補正手順を説明するための図である。
【図５】撮影手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態の穴間隔測定装置の制御演算系統構成図である。
【図７】表示部および操作部であるタップパネルディスプレイの表示例を示す図である。
【図８】距離補正手順を説明するための図である（電子ズーム使用）。
【図９】距離補正手順を説明するための図である（複数のカメラユニット使用）。
【図１０】車両のフレーム構成を上から観た図である。
【図１１】フレームを横から観た図である。
【図１２】左右のフレームにそれぞれ開けられた穴位置が異なる状況を示す図である。
【図１３】図１２で説明した左右のフレームにそれぞれ開けられた穴位置が異なる場合の弊害を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  カメラユニット
２  ロータリエンコーダ
３  レール
４  レール台
５  定盤
６  カメラ
７  フレーム支持器
８  超音波測距器
１０  被測定フレーム
２０  パルスカウンタ
２１  ハブ
３０  制御演算部
３１  表示部
３２  操作部
【図１】
0005111171.tif 000002
【図２】
0005111171.tif 000003
【図３】
0005111171.tif 000004
【図４】
0005111171.tif 000005
【図５】
0005111171.tif 000006
【図６】
0005111171.tif 000007
【図７】
0005111171.tif 000008
【図８】
0005111171.tif 000009
【図９】
0005111171.tif 000010
【図１０】
0005111171.tif 000011
【図１１】
0005111171.tif 000012
【図１２】
0005111171.tif 000013
【図１３】
0005111171.tif 000014