CN101479568B - 用于确定物体定向,例如车轮对准的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于确定车轮组件对准的装置，包括接触组件(36)，光源(40)和光束接收组件(44)。该接触组件(36)啮合至车轮组件(32)以限定车轮组件方向的平面，光源(40)向相应接触组件(36)投射光束。光束接收组件接收该光束并形成指示车轮组件相对于预定位置的方向的光束(42)图像。该接收组件(44)可以包括用于将所接收的光束引到目标(88)上的菲涅耳透镜和用于使在该目标上的光束成像的相机，其中相机装置适合基于在该目标上投射的光束位置提供该车轮组件的束角和外倾角的信息。

Description

用于确定物体定向,例如车轮对准的装置及方法
对相关申请的交叉引用
本发明要求由Lehman等人关于“APPARATUS AND METHOD FORDETERMINING THE ORIENTATION OF AN OBJECT SUCH AS VEHICLEWHEELALIGNMENT”于2006年6月27日提交的美国临时专利申请序列号No.60/816735的优先权，其全文在此结合作为参考。
技术领域
本发明涉及用于确定三维物体相对于参考系统的定向的测量系统，更具体地，涉及一种尤其适于供车轮使用的测量系统，其中，从与物体或车轮结合啮合的接触组件上引导光束，以通过透镜限定该物体或车轮定向的平面，从而指示该光束在该目标上的位置，进而指示该物体或车轮相对于例如车辆中心线的预定位置的定向。
背景技术
在汽车工业中，严格意义上的车辆质量在生产过程和在随后车辆的有效使用期内都需要对车轮对准设置进行测量和调整。对车轮尤其是例如车辆前轮的转向轮的适当定位和对准，需要对束角、外倾角和后倾角进行设置。束角是该车辆的纵轴与通过该车轮/轮胎中央的平面之间的角度，其造成车轮往前运行以及转向。外倾角是在垂直面上轮轴朝向路面的倾度。后倾角影响横向控制，通常是适当的负值，也是从该车轮的侧面观察时在该车轮/轮胎同路面的接触点和该转向轴同路面交叉点之间的距离。在车辆的装配和/或维修过程中，对车轮，尤其是转向轮的束角以及外倾角和后倾角的测量、调节或检查以及设置是很重要的，这样车辆才会正确地驱动和转向。
过去，已经使用了包括直接和间接的各种方法来测量车轮的束角和外倾角。直接测量方法需要操作人员或机械装置将测量工具接触车辆放置或安装到该车辆上，并且要经受布置误差和磨损。间接测量方法，有时是指非接触方法，一般包括对照射在轮胎上的光的图像的观察或感应和利用计算机从这样的图像计算该轮胎的位置以提供最终的对准信息。可是已知的直接测量方法繁琐、费时，经常是劳动密集型的，并且和需要的准确度有差距，而非接触或间接方法经常需要精确定位的相当复杂的光，由此需要昂贵的投影机和高复杂度的计算方法以确定该车轮和轮胎位置。
因此，需要一种对于测量和确定车轮以及更广泛的任意三维物体的定向的装置和方法，该装置和方法将允许以有效且更廉价的方式快速准确地对该车轮或物体平面的确定，出于为了对准而设置该车轮/轮胎的束角和/或外倾的目的，指出该车轮/轮胎相对于该车辆中心线的位置。
发明内容
因此，本发明提供一种装置和方法，用于确定三维物体的定向和在一种优选实施例中使用用于啮合该物体或车轮以限定该物体或车轮定向的平面的接触组件以及投射从该接触组件引向接收组件的光束的光源来确定车轮的位置，其中在该接收组件中该光束的定向提供了该车辆轮胎和车轮组件的定向和对准信息。在该光接收组件的一种实施例中包括透镜，该透镜将该光束引向指示该光束相对于例如该车辆中心线的预定位置的定位的目标。布置在该接收组件内的相机可以观察具有投射在其上的光束的该目标并提供其图像，该图像随后可以用于正确地调节该轮胎或车轮组件的定向，或将基于该图像定位的可视图像转换为束角和/或外倾值。
根据本发明的一个方面，一种用于确定车轮组件的定向的装置，包括接触组件、光源和光束接收组件，其中该车轮具有安装在被固定用以在车辆轴上转动的轮缘上的轮胎。该接触组件通过压向该车轮组件而不是固定其上来啮合该车轮组件以限定该车轮组件定向的平面，该光源投射关于该接触组件的光束。该光束接收组件接收该光束并形成指示该车轮组件相对于预定位置的定向的该光束图像。将该光束从该接收组件引向包含目标和透镜的该接收组件。该透镜适于将该光束引向该目标，其中该光束照射在该目标上的位置可表示该车轮组件的该平面定向。
在一种实施例中，该接触组件包括多个接触部件，这些接触部件在该车轮组件的多个间隔区域上啮合该车轮组件，每个接触部件安装在支撑物上并且适于当该车轮组件在轴上转动时啮合该轮胎的侧壁，以使该光束在该目标上形成该车轮组件的定向图像。该装置可以包括带有支架的调位组件，使用枢轴将该接触组件固定到该支架。定位组件用于相对于该车轮组件移动该接触组件用于选择性地使该接触组件与该车轮组件啮合或脱离。光源可以是激光器或其它准直的或结构化光束产生装置，并且可以安装在该接触组件上。作为选择，该光源可以投射在该接触组件，所投射的光束从该接触组件被反射。
多个这样的装置可以用于具有包括一对前轮和一对后轮的四轮类型的车辆；其中一对该装置被布置在(a)前轮和(b)后轮的至少一个附近，和其中每个装置包括用于相对于该装置布置该车辆的定中心辊子。在前轮的每一个上的对准测量装置便于使前轮相互对准和与该车辆对准，在后轮的每一个上的对准测量装置便于使后轮相互对准和与该车辆对准。在该四轮的每一个上的对准装置便于前轮和后轮的对准。
在另一形式中，该测量装置包括用于啮合该车辆的第二车轮组件以限定该第二车辆组件的方向平面的第二接触组件，和用于相对于该第二接触组件投射第二光束的第二光源。在这样的实施例中，该光束接收组件适于接收这两束光束并在目标上形成表示这两个车轮组件平面方向的这两束光束的图像。反射器部件可以将从该接触组件引出的光束重新引向光接收组件。
在又一种实施例中，光束接收组件还适于接收从车辆前灯投射的光束。该光束接收组件由此还可以用于通过在目标上形成前灯光束的图像使该前灯对准，其中该前灯光束投射在该目标上的位置表示该前灯的对准。该同一光束接收组件可以布置在第一位置用于接收对应于该接触组件的光束，然后布置在用于接收该前灯光束的第二位置。
根据本发明的另一方面，一种用于确定具有安装在用于在车辆轴上转动的轮缘上的轮胎的车轮组件方向的装置，包括接触组件，投射对应于该接触组件的光束的光源，和光束接收组件。该接触组件啮合该车轮组件，用该光束接收组件接收该光束并形成指示该车轮组件相对于预定位置的方向的该光束图像以限定该车轮组件的方向平面。该光束被从该接触组件引到该接收组件，该接收组件包括目标和适于将该光束引到该目标的菲涅耳透镜。该光束接收组件还包括用于成像该目标的相机装置，该相机装置适于基于该光束投射到该目标的位置提供该车轮组件的束角和外倾角信息。
根据本发明的又另一方面，一种用于确定车轮的对准位置的方法，包括使该车轮与接触组件啮合以限定该车轮的方向平面，对应于该接触组件投射光束，和用接收组件接收该光束并形成该光束的图像，该步骤包括将该光束从该接触组件引向该接收组件，并用透镜将该光束引到目标。该方法还包括基于该光束在该目标上的投射位置确定该车轮对应于该车辆中心线的方向。在具体实施例中该透镜为菲涅耳透镜。
该方法还可以包括通过相机装置在该目标上对该光束的投射成像并提供表示该车轮平面方向的信息。
该方法还可以包括从前灯投射光束，用该接收组件接收该前灯光束，和确定该前灯相对于该车辆的对准。这样的方法还可以包括在第一位置中布置该接收组件以接收对应于该接触组件的所投射光束，和在第二位置中布置该接收组件以接收从前灯投射的该前灯光束。
该方法的另一方面包括使第二车轮组件与第二接触组件啮合以限定该第二车轮的方向平面，投射对应于该第二接触组件的第二光束，和使用该接收组件接收该第二光束并形成该第二光束的图像。该步骤包括将该第二光束从该第二接触组件引到该同一接收组件，和使用该透镜将该第二光束引到该目标。同时还基于该光束在该目标上的投射位置确定这两个车轮对应于该车辆中线的方向。
本发明提供超出现有已知的为了对准目的而用于测量和计算例如车轮的三维物体方向的装置和方法的显著优点。该对准测量装置允许快速有效地接触例如转动的车轮/轮胎等物体而不用使接触组件的中心和车辆轴准确地对准，并且适于配合各种尺寸大小的车轮和轮胎。当光束被引到该接收组件时，该光束提供该车辆轮胎和车轮组件平面的直接指示。该光束可以被投射在目标上，用在该目标上该光束的投射表示或指示该物体或车轮轮胎和车轮组件的平面，并由此提供该车轮和轮胎的束角和外倾角设置的直接指示。可以通过例如电荷耦合显示器(CCD)的图像传感器或光探测器观察在目标上的图像以将该图像转换为该车轮组件的束角和/或外倾角的值，并允许调整和设置该物体位置，例如车轮的对准。可以从目标直接观察该图像或使用软件分析该图像。当监视相对该束角的外倾角时通过有角度地转动该车轮和轮胎组件，可以使用通过该对准测量装置产生的该束角和外倾角信息获得后倾角。该装置和方法允许通过最少量的操作者劳动量使用制造和使用较廉价的装置快速确定车轮/轮胎的位置。通过研究以下结合附图的介绍，本发明的这些和其它对象、优点、目的和特征将变得更清楚。
附图说明
图1是放置在根据本发明的四轮对准测量装置上的车辆的透视图；
图1A是图1中去掉车辆后的四轮对准测量装置的透视图；
图2是图1中卡车和四轮对准测量装置的俯视图；
图3是图1中卡车和四轮对准测量装置的侧视图；
图4是图1中车轮对准测量装置中一个的透视图；
图5是图4中装置的侧视图；
图6是图4中装置的前视图；
图7是图4中装置的俯视图；
图8是揭示了从该接触组件投射到该光接收组件中的光束作用的车轮对准测量装置的局部透视图；
图9是图8中车轮对准测量装置的替换局部透视图；
图10是该光接收组件的相机的具体分解透视图；
图11A是用于显示来自光束接收组件的车轮对准信息的控制和显示监视器的示意图；
图11B是表示出所显示的车轮对准信息的图11A的监视器的屏幕显示；
图12是根据本发明的四轮对准测量装置的备选实施例的透视图，该测量装置整合到车辆调整工作台上并具有可移动安装到台架的光接收组件，用于将该光接收组件放置在车辆前灯前面；
图13是将安装了光接收组件的台架对准第一车辆前灯布置时图12中对准测量装置的透视图；
图14是将安装了光接收组件的台架对准第二车辆前灯布置时图12中对准测量装置的透视图；
图15是根据本发明的四轮对准测量装置备选实施例的透视图，该测量装置具有可移动布置在车辆调整工作台的前方的两个光接收组件；
图16是显示从该车辆调整工作台移开的图15中对准测量装置的透视图；
图17A是相对于图16中右前侧对准测量装置的车辆乘客侧前轮组件的局部俯视图；
图17B是相对于图16中右后侧对准测量装置的车辆乘客侧后轮组件的局部透视图；
图18是图15中的车轮对准测量装置之一的透视图；
图19是图15中的与图18中相对一侧的车轮对准测量装置之一的局部透视图；
图20是图19中该车轮对准测量装置部件的前视图；和
图21是图19中该车轮对准测量装置部件的侧视图。
具体实施方式
现在将参考附图介绍本发明，其中在如下所述介绍中的已编号部分对应于图中相同的已编号部分。在图1至3中30示出了用于确定例如车轮等物体定向的装置，具有相对于车辆34的每个车轮32可操作的车轮对准测量装置30。车轮对准测量装置30用于测量车轮32的定向，以相对于车辆34和/或车辆34的中心线给车轮32调整合适的束角和外倾角。在所述实施例中，车辆34是卡车，例如四轮驱动卡车，装置30用于相对于车辆中心线为车轮32中的每一个调整束角和/或外倾角。
如图4至7所示，车轮对准测量装置30包括安装于调位组件38上的接触组件36，安装在接触组件36用于产生光束42的光源40，和光束接收组件44。车轮支撑结构46用于承受车辆34的车轮32，其中车轮32具有安装于轮缘50上的轮胎48，轮支撑结构46包含用于转动车轮32的机动滚筒52。装置30挨着车轮支撑结构46布置，使得调位组件38能够将接触组件36延伸，与布置在滚筒52上(图1至3)时的车轮32或轮胎48啮合或接触。
需要注意的是，接触组件36没有紧固固定于车轮32，而是仅仅在啮合时触碰或接触车轮32。正如随后将详细说明的那样，接触组件36不会相对于车轮32转动或旋转，而是适于相对于车轮32浮动(float)或在枢轴上动(pivot)。因此，当与车轮32啮合时，接触组件36能够限定对应于由车轮32形成或限定平面的平面。
安装到接触组件36的光源40将光束42投射到光接收组件44中。如上所述，由于当挨着车轮32布置时，接触组件36限定对应于车轮定向或位置的平面，所以光源40就投射出对应于该平面车轮定向的光束42。如下文中更具体的介绍，光接收装置44能够探测指示车轮定向的光束42，并提供有关车轮32相对位置的输出。然后操作者或者作为选择的自动化系统(未示出)就可以调整车辆34上诸如转向横拉杆(未示出)的各种机械联接，例如当监视该输出以适当地设置车轮32的束角和/或外倾角。当在例如左右前轮组件的轴的任一侧车轮32的每一个旁边放置对准测量装置30时，装置30能够提供该车轮组件相对于另一个的平面车轮定向。当例如通过具有常规的定中心机构的车辆调整平台使得车辆恰好在该装置之间中央时，可以利用装置30监视轴的任一侧车轮的对准，并利用调整联接和技术(未示出)进行调整。由此，当车辆恰好居中时，轴两侧车轮的对准提供了相对于该车辆正确的车轮对准。
如图4至7所示，接触组件36包括多个安装在支撑或支撑臂56上的接触部件或辊子54，其中支撑臂56固定到毂或头部58并从毂或头部58伸出。在所示的实施例中，接触组件36包括五个在毂周围布置的支撑臂56。尽管只需要三个接触点来限定平面，但是多个支撑臂56可适应于各种结构的车辆和车轮配置。例如，在某些车型上的挡泥板开口是布置或形成在车轮周围的，这样可获得用于布置靠着车轮的辊子54的通路是有限的。进而可以使用该多个支撑臂56中选择的几个，使得辊子54接触车轮，而不用管车轮挡泥板的设计。
在所示的实施例中，由于支撑臂56的伸缩杆60和套管62的结构，支撑臂56是在长度上可选择性调整的。杆60从毂58伸出并适于接收套管62。杆60和套管62中的每一个都包含一系列调节孔64，套管62的调节孔64适于对准杆60的调节孔64。当这样对准以保持或设定支撑臂56的长度时，可以将销钉(未示出)插入调节孔64(图6)。支撑臂56的可调整长度使得支撑臂56适应于各种尺寸的车轮和/或各种尺寸的轮缘。例如，某些车辆使用具有较低轮廓(lower profile)轮胎侧壁。杆60和套管62可以用于调整支撑臂56的长度以确保辊子54适当地啮合该侧壁。
辊子54适于相对于支撑臂56转动并用于接触轮胎48的侧壁。这样，当车轮通过车轮支撑组件46的滚筒56转动时，当与轮胎48侧壁啮合时，辊子54也相应地转动。辊子54可以由塑料、橡胶处理或弹性材料构成，并且通常可以是实心或空心的。辊子甚至可以是充气类型辊子构成。
当辊子54啮合车轮32时，支撑臂56和毂58不会相对车轮32转动。但是，毂58是枢轴连接到调位组件38的支架70，这样毂58和支撑臂56能够相对于车轮32浮动(float)。如图5中所示，毂58通过枢轴66枢轴连接到调位组件38的支架70上，在所示实施例中该支架是一个通用型或万向节型支架。枢轴66能够使接触组件36浮动地调节或定位到所接触车轮32的相应平面。
接触组件可以通过毂58和调位组件38弹性安装，这样，如下所述当调位组件使得接触组件36与轮胎侧壁啮合并且调位组件的一部分接触该轮胎以使车辆相对于车轮对准装置恰好居中时，辊子被推动并保持和轮胎侧壁的接触。
再次参考图5，示出光源40固定到毂58。光源40能够投射指向光束接收组件44的光束42。在所示实施例中，光源40为激光器，例如激光二极管或激光发生器，但是也可以选择产生其它类型构造的装置以产生结构化或准直的光束。光源40安装到毂58上，使得光源40投射的光束42基本上正交或垂直定向于由接触组件36的辊子54限定的平面。由此，光束42与辊子54所限定平面的垂直对准使得光源40能够以光束42的形式产生指示接触组件36所啮合的车轮32的定向或位置的信号。
在所示实施例中，当使辊子54定向以确定通常平行于光接收组件44的透镜68的平面时，光源40投射的光束42通常与透镜68垂直定向。如下文中详述的，光束42与由辊子54所限定的平面的这种垂直定向能够使车轮对准测量装置30用于实现车轮32的正确调整。
尽管所示实施例公开了将光源40安装到毂58并相对于毂58定向使得光束基本上垂直于由辊子54限定的平面，但是应当意识到在本发明的范围内也可以使用替换的布置、安装和/或定位的光源并且仍然起到想要的功能。例如，可以将光源以非正交定向安装到毂，同时相应地定向光接收组件以接收由该光源产生的光束用于产生指示被接触组件啮合的车轮位置的信号。
还应当意识到根据本发明可以构成可选择的车轮对准测量装置，具有替换布置和/或安装并仍然起到想要的功能的光源。例如，可以将诸如镜子等(未示出)反射表面安装到毂，通过所安装的光源投射引向该反射表面的光束，该反射表面依次将光束引向光接收组件。在一种实施例中，光源能够安装到光接收组件的内部并将光投射在反射表面上。作为选择，可以在光接收组件上方、下方、一侧或从光接收组件偏离安装光源并引到反射表面。应当意识到该反射表面可以包括多个用于表面，用于接收和反射光束以将光束引到希望的定向，例如垂直朝向光接收组件。还应当意识到可以使用多个分开的反射表面用于接收和反射光束，这样的反射表面被安装或布置在毂和/或在替换的位置和/或该车轮对准测量装置上替换的结构上，例如安装到调位组件。
如上所述，接触组件36通过被压靠到车轮32而与车轮32啮合。在另一种选择中，可以将接触组件紧固固定于轮缘，同时光束从该接触组件投射出来或反射出来。
如上所述且再次参考图4至7，调位组件38包括支架70，接触组件36通过枢轴66固定到该支架70。调位组件38进一步包括固定支架70的定位组件72。定位组件72适于相对于车轮支撑结构46一般在横向方向上大致平行于机动滚筒52的轴移动，以选择性地使接触组件36与车辆34的车轮32啮合或脱离。
定位组件72包括一对固定了支架70的框轨74和能够使定位组件72相对于车轮支撑结构46移动的驱动机构76。每条框轨74包括一对帮助定位组件72运动的轴承座78(见图8至9)。轴承座78适于在导杆或轨道(未示出)上移动或滑动，这样定位组件72能够易于使接触组件36同车轮32啮合。
驱动机构76适于选择性地移动定位组件72，进而依次在通常上述的垂直方向上远离和朝着车轮支撑结构46移动调位组件38。驱动机构76可以由水压或气压液压驱动缸，电气驱动、螺杆驱动、皮带驱动或其它这样的驱动装置构成。在所示实施例中，驱动机构76包括当使用驱动机构76移动定位组件72时保持相对于定位组件72固定或静止的壳体(housing)80。如下所述，可以在壳体80上安装用于提供接触组件36的相关位置信息的距离传感器(未示出)。
参考图4和图5，调位组件38进一步包括定中心辊子82。定中心辊子82适于当调位组件38与轮胎48啮合时接触轮胎48侧壁并起到将车辆34在车轮支撑结构46的滚筒52上定中心和/或保持的功能。如下面更详细的说明，车轮32优选与车辆中心线对准，这样就特别需要保持车辆34相对于对置的支撑结构46，进而相对于对置的车轮对准测量装置30的定向。对置的支撑结构46和对置的车轮对准测量装置30是指靠近左右前轮32或左右后轮(图1至3)32布置的一对车轮支撑结构46和车轮对准测量装置30。
参考图1至3，把对置的车轮支撑结构46和车轮对准测量装置30定位在预定的方向上，每一个车轮对准测量装置30及其相应的车轮支撑结构46也基本上相互等同地定位。这样，可以通过在对置的车轮支撑结构46上经定中心辊子82将每一对前轮和/或后轮32的左右轮32布置在基本类似的方向上，从而将车辆34中心线在对置的车轮对准测量装置30之间基本等距离定向。
可以将定中心辊子82固定导驱动机构、安装和/或定位组件，例如定位组件的框轨。尽管没有示出，但是定中心辊子82可以通过弹簧支架固定到调位组件38，使得当调位组件38与车轮32啮合时定中心辊子82能够相对于接触组件36偏转，使得调位组件38的辊子54和定中心辊子82都能够啮合轮胎48。弹簧支架还可以详轮胎48提供定中心力以使车辆34在对置的支撑结构46上保持正确的方向。
在用于测量轴任一侧上左右轮所布置的来自一对对准测量装置30的定中心辊子82可以固定到常规的电缆(cable)定中心系统(未示出)，使得每个装置的定中心辊子82协调运动以使车辆相对于装置30恰好居中。这样的系统可以和车辆调整工作台(例如在图12至15中所示)一起使用。整合有这样的定中心系统的工作台由在该工作台中心线周围等距分布的装置30构成。定中心辊子固定到电缆定中心系统，进而使车辆的中心线对准工作台的中心线。作为选择，调位组件38可以包括距离传感器(未示出)，用于确定调位组件38的相对位置并依次使定中心辊子82能够将车辆中心线相对于对置的车轮对准测量装置30定向并保持在合适的位置。可以将距离传感器安装到驱动机构76的壳体80并用于当支架70朝着或远离车轮支撑结构46运动时探测距离传感器和支架70之间的距离。例如，距离传感器可以由常规的激光距离传感器构成，该激光距离传感器适于在支架70上投射光束并接收指示支架70以及接触组件36的相对位置的返回信号。作为选择，可以将距离传感器固定到支架70并用于确定到位于例如调位组件38或光接收组件44上的固定物体的距离。距离传感器还可以选择性地放置在光接收组件44上并例如朝接触组件36或支架70投射。此外，距离传感器还可以整合并包含在驱动机构76中，例如用于确定驱动机构的相对位置的数字编码器或其它类型的探测装置。
接着，来自对置的车轮对准测量装置30的距离传感器的距离测量可以用于比较，以控制驱动机构76，并且由此在对置的车轮支撑结构46上控制车辆34适当地定位，以将车辆中心线等距离地布置在对置的车轮对准测量装置30之间。例如，可以调节驱动机构76直到由距离传感器探测的距离测量值相等。通过以这种方式调节驱动机构76，可以给不同宽度的车辆提供在对置的车轮对准测量装置30之间保持等距离的不同型号车辆的中心线。
还可以给定位组件72提供柔性电缆线84用于向驱动机构76和/或距离传感器(图4和图5)供电。
在所示实施例中，光束接收组件44基本类似于同例如型号100、200、300或7110HLA Headlamp Aimer的Burke E.Porter Machinery Co.headlampaimer一起使用的光束接收单元。如图4至10所示，光束接收组件44包括具有透镜68的壳体86，目标或投射板88，反射板或镜子90(图8和图9)，以及安装到壳体86的上盖部件94的相机92形式的图像传感器或光探测器(图10)。如下面更具体的说明，由光源40投射的光束42穿过透镜68投射进入壳体86，以在目标88上产生由相机92探测的图像。然后，来自相机92的信号传送到适于显示所投射图像的内容的监视装置，例如显示监视器(未示出)。操作者可以调节车轮32的位置直到如相机92探测到的投射图像确定的那样，车轮32完全对准。应当意识到在本发明的范围内可以使用适于探测目标88上的投射光束42的不同于相机92的其它备选光探测器。
透镜68的功能是把所投射的光束42引到镜子90，镜子90依次将所投射的光束42反射到目标88。在所示实施例中，透镜68是具有大约18英寸焦距的菲涅耳透镜。对具有延长聚焦的菲涅耳透镜(Fresnel)的使用能够使投射到目标88上的图像具有比在距离光源40的等效距离布置非菲涅耳透镜可能获得的更大的分辨率，并且因此能够束角和/外倾角测量更准确。透镜68通过框架安装到壳体86，透镜68按照其平坦表面朝内，菲涅耳透镜68的同心环朝外来定向。
菲涅耳透镜还具有将光朝目标88会聚的功能。例如，可以构成光接收组件，使得不管所投射的光束在哪里接触或进入透镜68，垂直投射的光束都会在目标88的中心点产生一个点。因此，以一定角度进入透镜68的投射光束将显示为从目标88的中心点偏离。由此，车轮的中心点不必“瞄准”或布置为正好对应于目标88的相应中心。
如图8所示，光束42投射到镜子90上并朝目标88反射。如下所述，可以基于光束42在目标88上的已知定向、布置或照射位置校准相机92，使得通过相机92对目标88上光束42的探测，相机92能够提供束角和/或外倾角信息。作为选择，目标88可以包括表示车轮32的束角和外倾角刻度的标记，带有在水平轴周围测量的束角和沿着垂直轴测量的外倾角。应当意识到如果车轮32限定一个理想的平面，则在目标88上产生的最终图像将表现为一个点。但是应当意识到，由于在车辆轴和车轮32的制造和组装过程中固有变动和公差，车轮32不会在一个理想的平面内转动，而是将包括偏转(run out)，其将反映在车轮一点上一般的正弦运动。此外，由于轮胎缺陷或轮胎的其它因素，例如凸起的花纹图案等，车轮32的转动将产生由接触组件36的辊子54探测到的摇摆现象。这样，如图所示，由光源40穿过透镜68投射到标记上产生的合成图像将表现为大致的圆形或一般的椭圆。由此，图的中心点代表由转动的车轮32限定的平面。
标记可以提供有分别代表束角或外倾角度数的束角刻度和外倾角刻度。这样，操作者可以调整例如转向横拉杆的车轮联接，直到在束角刻度和外倾角刻度上所显示的束角和外倾角值处于预定的希望的结果。作为选择，束角刻度和外倾角刻度的交点可以代表预定的希望的束角和外倾角值。例如，装配的汽车设计为具有相对于车辆正确驾驶和运转的特定的束角和/或外倾角度数。可以将束角刻度和外倾角刻度的交点设计为当图像以该交点定中心时，就获得了合适的束角和外倾角值。
图10示出了从光束接收组件44上除下的相机92。相机92被导向镜子90并基本上探测和捕捉所投射的图像，并且还可以探测和捕捉从目标88的标记反射的图像。在所示的实施例中，相机92是常规的电荷耦合装置或CCD类型的相机。由此相机92能够探测图像并基于已知的象素位置显示响应于该图像的信号，这样就不再需要或提供在目标88上的标记了。接着可以对相机92向显示监视器发送的信号进行预调或校正以反映车辆32的束角和/或外倾角值。应当意识到，作为选择可以将来自相机92的信号发送到反映束角和/或外倾角值的光条。例如，在根据预定的正确的束角和/或外倾角值调整束角和/或外倾角的同时可以监视光条的显示，其中正确的束角和/外倾角值是当光条的显示处于光条上的特定点或变为特定颜色(如绿色)时获得的。
如上所述，可以对相机92进行校正以使得相机92能够基于由相机92观察到的光束42在目标88上的照射位置提供车轮组件32的束角和/或外倾角信息。例如，当相机92是由CCD相机或其它这样的能够提供或等化来自被探测光源的定位信息的装置时，相机92可以用于直接提供表示基于所探测的在目标88上光束42的位置的束角和/或外倾角的信号。在CCD相机92构成光探测器的实施例中，相机92在已知的相机92的象素栅格中探测或观察投射在目标88上的光束。通过在已知位置上布置接触组件36，由此光源40从该已知位置将光束42投射到光接收组件44中，可以校正相机92以将所探测或观察的在目标88上的投射光束42校正到接触组件36的该已知位置。由此，可以使用相机92的输出直接提供接触组件36所靠着布置的车轮组件32的束角和/或外倾角信息。
在一种实施例中，只要通过调位组件38从车轮组件32重新收回接触组件36，就可以对相机92重新校正。例如，当调位组件38重新收回，可以使得接触组件36接触校正装置或校正片，这使得以已知的定向布置接触组件36，例如垂直于光接收组件44。
尽管将相机92示为指向镜子90，但是应当意识到，作为选择相机92可以定向于指向并从目标88探测图像。作为选择，可以将相机92安装在壳体86的内部或外部，并仍执行相同的功能。例如，可以从壳体的底部、从一侧等位置安装相机92。
再次参考图1、1A和3至7，车轮支撑结构46包括前面提到的用于转动车轮32的滚筒52，其中在车轮对准测量过程中驱动滚筒52以转动车轮32。如从图5中可以理解，在浮动底部104上安装滚筒52。底部104适于转动或旋转，使得在滚筒52不影响车轮32的位置或定向的情况下基于与车轮32的相互作用来布置滚筒52。车轮支撑结构46还包括防止车轮32被接触组件32和调位组件38从车轮支撑结构46移开的缓冲器106。
车轮支撑结构46还包括坡道108，用于将导向轮32引上和引出滚筒52。可以将四个车轮支撑结构46布置在坑道内或坑道上面以允许在其上为了四轮对准的目的而驱动车辆。作为选择，支撑结构中的一个或多个可以被整合到台子或支撑底座上，使得可以将车辆驱动到该支撑底座上并与车辆支撑部件相啮合。
如上所述，操作者在观察由相机92通过显示监视器所显示的投射图像的同时可以调节车轮32。但是，如图11A和11B所示，作为选择，可以将来自光束接收组件44的相机92的信号传送到被编程或建立的处理装置或控制器110，以基于由相机92传来的接收信号进行计算。然后控制器110可以依次运行以在监视器112上显示图像，这样的图像例如包括提供指示车轮对准特性信息的显示屏幕114。例如，控制器110可以在来自相机92的信号上进行块区域计算。显示屏幕114可以按照实际束角值116和外倾角值118，以及电子生成的基于该实际的束角和/或外倾角在光条120、122中移动的具有显示符号124a、124b、124c、124d的束角光条120L、120R和外倾角光条120、122的形式给出对准信息。如图所示，光条区域120、122可以包括公差内和公差外界限表示。控制器110还可以用于执行基于常规的后倾角曲线(sweep)进行后倾角计算，其中当车轮静止或绕其转动轴转动时从左到右转动前轮时确定前轮的束角和外倾角。然后将每个车轮所确定的束角和外倾角值互相划分，用最终的线表示车轮的后倾角。后倾角也可以在显示屏幕上表示，例如在126显示区域中。
此外，还应当意识到可以构成没有相机和/或镜子且仍能起到本发明范围内所希望功能的选择性的车轮对准测量装置。例如，目标可以是半透明的，使得操作者能够直接观察由光束投射的图像，这种情况下不需要相机。类似地，可以通过透镜直接将光束投射到目标上而不需要镜子。
还应当意识到可以使用少于如图1至3所示的四个车轮对准测量装置30来测量车轮对准。例如，仅在例如两轮驱动车辆的邻近的两前轮或两后轮布置的两个装置30可以用于调节前轮或后轮相对于车辆中心线的束角和外倾角。此外，可以使用单个装置30调节车轮而不使用第二个或更多个布置在其余车轮旁的装置。在单个车轮对准测量装置的情况中，例如，可以不相对于车辆中心线测量和设置车轮的束角和/或外倾角，或者可以电子地或通过单独的机械调整或校正步骤来考虑该中心线。
在图12至14中结合具有坑道133的车辆调整工作台131示出了可选择的四轮对准测量装置。以与车辆的三个车轮组件132(未示出)中每一个的操作关系示出了车轮对准测量装置130。以与第四个车轮组件132A的操作关系示出了第四个车轮对准测量装置130A，该车轮对准测量装置使用安装到接收组件移动装置的光束接收组件144A，其中在本实施例中该接收组件移动装置表示为台架145。除了用于测量车轮组件132A的束角和外倾角之外，车轮对准测量装置130A的光束接收组件144A还适于在调节前灯时利用台架145被选择性地布置在车辆前灯前面用作测量装置或前灯瞄准器。
车轮对准测量装置130具有总体上类似于上述车轮对准测量装置30的结构，当表示总体上类似的部件时，通过在对准测量装置30中对应使用的参考标号加上参考标号100。每个车轮对准测量装置130包括接触组件136，调位组件138，安装到接触组件136的光源(未示出)以及安装到柱子143的光束接收组件144。需要注意的是，除了安装到台架145的光束接收组件144A以外，车轮对准测量装置130A总体是相似的，因此具有带有后缀A的标记指示的类似部件。由于对准测量装置30和130的相似，不是对准测量装置130所有的结构和工作细节都会在此介绍。请注意，车轮对准测量装置130的接触组件136和在图15至21中使用的接触组件236基本上相似，只是没有安装其上的图15至21中的反射器箱255。下面更详细地介绍接触组件236。
正如注意到的，车轮对准测量装置130A整合了安装到台架145的光束接收组件144A。台架145固定到车辆调整工作台131的前端147，其中当布置在工作台上时车辆的前端是车端面(facing)。尽管没有示出，操作者或自动设备可以布置在坑道133中用于调整各种机械联接，例如在坑道133上方布置在调整工作台131上的车辆的转向横拉杆。所示的台架145包括可垂直伸缩和转动的底座149，可水平伸缩的第一臂151和转动的第二臂153。
台架145通常为作用于在三个位置之一中布置光束接收组件144A。在图12中示出了第一位置，其中布置光接收组件144A与接触组件136A处于操作关系中，可以用上面所述的方式使得接触组件136A的光源(未示出)所投射的光束(未示出)投射到光束接收组件144A中。接着车轮对准测量装置130A可以工作如前面详细说明的那样确定车轮组件的束角和外倾角。
在图13和14中示出了台架145可以布置光束接收组件144A的第二和第三位置。这些位置将光束接收组件144A放置在位于车辆调整工作台131上的车辆的左右前端前面，就像图1的车辆34的前灯107的前面。如上所述，所述实施例中光束接收组件144A基本上类似于Burke E.PorterMachinery Co.headlamp aimer。由此，光束接收组件144A不仅可以在车轮对准程序中用于测量车轮对准特性，还可以当如图13和14所示布置光束接收组件时作为前灯对准操作的一部分用于测量前灯对准或定向特征。例如，在如图13和14中所示布置光束接收组件144A且车辆34布置在调整工作台131上的情况下，前灯光束109(图1)将投射进入接收组件144A并被其接收，使得能够轻松瞄准或对准前灯107。
在所示实施例中，台架145是自动转动、伸展和缩回底座149，伸展和缩回第一臂151和转动第二臂153的，用于将光束接收组件144A的透镜168正确地布置到从接触组件136A的光源或从车辆前灯接收所投射光的位置。但是，应当意识到，可选择的接收组件移动装置可以是可人工移动布置光束接收组件144A的。此外，可以选择性地使用接近车轮和前灯布置的各种固定支架均可以使用，可以选择性地在其中布置可移动的光接收组件。
参考图15至21，特别是图15和16，示出了另一种选择性的具有左右轮对准测量装置230L、230R的四轮对准测量装置。左轮对准测量装置230L适于使用单独的光束接收组件244L测量左前轮232LF和后轮232LR的对准特征。相应地，右轮对准测量装置230R适于使用单独的光束接收组件244R测量右前轮232RF和后轮232RR的对准特征。光束接收组件244L、244R安装至可调节的接收组件移动装置，在本实施例中所示的该接收组件移动装置是可调节框245。框245位于车轮调整工作台231的前端247，当车辆位于该调整工作台231上时，将车辆的前端引到或布置到该前端。这样，光束接收组件244L、244R还可以用于测量布置在车辆调整工作台231上的车辆左右前灯的对准特征。
左轮对准测量装置230L除了光束接收组件244L之外，还包括安装至左前调位组件238LF的左前接触组件236LF和安装至左前接触组件236LF的左光源(未示出)。左前反射器或可反射部件255LF也安装至左前调位组件238LF。左轮对准测量装置230L还包括安装至左后调位组件238LR的左后接触组件236LR和安装至左后接触组件236LR的左后光源(未示出)。左后反射器或可反射部件255LR还安装至左后调位组件238LR。如下面的更详细介绍，反射器部件255接收从光源240投射来的光束242并以一定角度朝光束接收组件244反射光束242。
整合光束接收组件244R的右轮对准测量装置230R是左轮对准测量装置230L的镜像结构，具有用分别对应于左轮对准测量装置230L的LF和LR后缀部件的参考后缀RF和RR标识的装置230R的部件。由于左右轮对准测量装置230L、230R之间基本相似，因此除非另有提示，否则下面的介绍将集中于右轮对准测量装置230R的部件。应当意识到该介绍等效应用于左右装置230L、230R。
此外，接触组件236、调位组件238、光源240和光束接收组件244都是大致与图1至10中的车轮对准测量装置30相似的结构，一个不同之处在于反射器箱255的使用。因此，将使用与车轮对准测量装置30相应所使用的参考标号加200的相似参考标号来标识图15至21的车轮对准测量装置230与车轮对准测量装置30大致相似的部件。此外，由于增加了反射器箱255，如上通常所示，用LR和RR识别某些不同的部件。由于和车轮对准测量装置30的相似，不是大致类似部件的特征和性能都体现在下面有关图15至21的介绍中。
正如从图16中所理解的，安装反射器部件255RR使得和反射器部件255RF相对于接触组件236RF相比其距离接触组件236RR更远。由此，从反射器部件255RR反射的光束242RR为了照射到光束接收组件244R上，可以穿过反射器部件255RF一侧。在所示实施例中，光束接收组件244R能够在不被重新水平布置的情况下接收光束242RR、242RF。作为选择，光束接收组件244R可以被布置在第一方向上以接收来自反射器部件255RF的光束242RF，接着被重新布置以接收来自反射器部件255RR的光束242RR。
此外，代替如上所述并示出的光束从后反射器部件穿过同一侧的前反射器部件一侧，可以构成或安装后反射器部件，以从该同一侧的前反射器部件上方或下方从后反射器部件传递该光束。应当意识到可以按照任意方式布置或定位前后反射器部件以使得相应的光束能够照射到光接收组件。此外，在来自给定侧的前后反射器部件的光束同时被整合有菲涅耳透镜的光接收组件接收的实施例中，光束之一，例如后方的反射光束，最好相对于另一光束以一定角度被引入光接收组件。这样的成角度定向能够有助于制约或限制由前后方反射的光束照射在目标上的两图像的重叠。
在操作中，首先确定前方或后方车轮组件232RF、232RR中一个的对准特性。随后，确定前方或后方车轮组件232RF、232RR中另一个的对准特性，使得光束接收组件244R不会同时接收投射和反射的光束242RF、242RR。但是，在一种可选实施例中，光接收组件可以同时接收投射的两束光束。在这样的实施例中，光束接收组件可以是能够例如通过在内部目标上的颜色或投射位置的差别区分所投射的光束。应当意识到在这样的处理过程中以类似的方式可以同时确定对置侧车轮的对准特性。
如上所述，光束接收组件244R、244L安装至框245。在所示的实施例中，左侧光束接收组件244L固定至左柱或左杆281L，而右侧光束接收组件244R固定至右柱或右杆281R。光束接收组件244L、244R可沿柱281L、281R垂直地定位。柱281L、281R安装至平台283，其中柱281L、281R沿平台283可水平滑动或定位。由此框245能够使光束接收组件244L、244R被垂直或水平地放置，使得可以为了接收光束242或为了接收从用于对准车辆前灯的前灯投射的光而布置接收组件244L、244R。
现在参考图17A和17B：图17A公开了反射器部件255RF相对于接触组件236RF和光接收组件244R的内部倾斜反射片或反射镜257RF。图17B公开了反射器部件255RR相对于接触组件236RR和光接收组件244R的内部倾斜反射片或反射镜257RR。如图所示，当接触组件236RF、236RR定向于车轮组件232RF、232RR时，光束242RF和242RR可以从光源240RF、240RR以不同角度投射并随后以不同的角度从反射片257RF、257RR反射到光束接收组件244R。图17A和17B表示车轮组件232相对于接触组件236处于优选的垂直方向。应当意识到是由车轮组件232(在图17A和17B中未示出)所限定平面的偏差使得光束以图17A和17B中所示的不同角度投射。
反射片257RF、257RR的大小和倾斜部分地基于当接触组件236RF、236RR靠在那里时在车轮组件232RF、232RR的对准方向上预测的偏差，同时基于光束接收组件244R的尺寸以及反射片257RF、257RR和光束接收组件244R之间的距离来设置。在某些情况下，车轮组件232的未对准可能是从标准充分地偏离，使得从反射器部件255的反射片257反射的投射光束242没有照射到光束接收组件244上。在这种情况下，必须执行预定向步骤，由此调整车轮组件232的方向直到在光束接收组件244内探测到光束242。作为选择，如果未对准是源自车辆的不适当装配，则照射的无探测可以引导操作者进一步检查车辆的组装。
在所示的实施例中，反射片257是前表面镜，例如为抛光的碳化物片。参考图18的反射器部件255RR和图19的反射器部件255LR，每个反射器部件255包括在反射器部件255内部安装至反射器部件255的倾斜壁259的反射片257。反射器部件255还包括入射孔261和出射孔263(图19)。孔261、263可以开口或包含透明或半透明覆盖片或透镜等。如图所示，反射器部件255适于大致以直角反射入射光束242。但是，应当意识到，系统能够使用可选择的反射器箱以其它角度反射光束，或者甚至包括多个反射器部件以在多个路径上重新引导光束。此外，可选择的反射器箱可以包括用于在更窄的角度上接收和反射光束的多面体的反射片。
图18公开了与位于车辆支撑结构246的机动滚筒252上的轮胎和车轮组件232RR有关的右后方接触组件236RR、右后方调位组件238RR和右后方光源240RR的特写的透视图。如图所示，反射器部件255RR通过夹子或臂265RR安装或固定至调位组件238RR。夹子265RR尺寸上大于将反射器部件255RF固定至右前方调位组件238RF的夹子265RF(图15)，这样将反射器部件255R布置得距离光源240RR比布置反射器部件255RF至光源240RF的距离更远。这使得从反射器部件255RR反射的光束242RR能够穿过反射器部件255RF的外侧并照射在光束接收组件244R上。如上所述，例如从反射器部件255RR反射的光束242RR可以选择性地定向在上方、下方或其它可选择的方向上反射以避免被阻挡。
图19至21示出了车轮对准测量装置230L的左后方接触组件236LR和左后方调位组件238LR的一部分，还公开了光束242LR和反射器部件255LR的关系。左后方接触组件236LR包括安装至支撑臂256的辊子254，这些辊子依次安装至毂258。毂258安装在枢轴中，该枢轴在所示实施例中为轴承组件267，其使得毂258能够以多轴方式浮动或运动以发现辊子254接触抵靠着的车轮组件232的平面。在所示实施例中，轴承组件267为通用轴承并包括外环269和内环271，毂258安装在内环271内。
对应于上述辊子54的辊子254可伸长，使得不用调节辊子254在臂256上的距离辊子254就可用于多种尺寸的车轮组件。辊子254通常会接触实际上确定车轮高点(highpoint)的车轮组件的外侧凸起侧壁。臂256形成为设置辊子254远离毂258的有角度管子。正如从图21可以理解的，由臂256布置辊子254以限定一个平面。
调位组件238LR包括其上装有轴承组件267的支架270，还包括具有固定于底座275顶部的一对滑轨273的定位组件272。两个从滑动板277延伸出来的支架或臂274固定到支架270，滑动板277依次被通过通道或固定到滑动板277的轴承座278可滑动地固定于底座275的滑轨273。类似于上述驱动机构76的包括定中心辊子282的驱动机构276(图18)用于以下面所述的方式朝着或远离车轮组件232移动调位组件238LR。定中心辊子282适于接触车轮组件232侧壁，用于布置或保持车辆相对于该机动辊子252的位置。常规的定中心机构(未示出)可以用于控制驱动机构276并将车辆保持在车辆调整工作台的中央。
驱动机构通过底座275连接至固定于滑动板277的偏置部件279。由此，当使驱动机构276伸缩时，促使调位组件238LR也同保持固定的底座275相应地伸缩。驱动机构朝车轮组件232的运动导致接触组件238LR的定中心辊子282和辊子254都啮合到轮胎侧壁。但是，偏置部件279提供类似趋向(compliance)于调位组件238LR的弹力，使得通过在相对于驱动机构276有限基础上偏离能力给接触组件238LR提供作用。偏置部件279可以由气动弹簧、卷簧灯构成，并提供相对于调位组件238LR的定位组件272的独立的向接触组件238LR的趋向。也就是说，由车轮组件232施加给接触组件238LR的振动或运动将被偏置部件239吸收，同时抑止了来自驱动机构或向驱动机构276的运动传送。由此，接触组件238LR被隔离以确定车轮组件232的平面。在所示实施例中，接触组件238LR的辊子254适于比驱动机构276的定中心辊子282接触轮胎侧壁更早地接触轮胎侧壁。偏置部件279的偏离使定中心辊子282能够使定中心辊子282啮合该侧壁，同时也提供保持辊子254啮合到该侧壁的偏置力。
本发明提供了超出现有已知的为了对准用于测量和计算例如车轮等三维物体定向的装置和方法之上的优点。本发明允许快速有效地接触例如转动的车轮/轮胎等物体而不用使接触组件的中心和车辆轴准确地对准，并且易于调整以配合各种尺寸大小的车轮和轮胎。当光束被引到接收组件时，该光束在目标上提供该车轮/轮胎平面的直接信号以指示该物体或车轮/轮胎的平面位置，并提供该车轮和轮胎的束角和外倾角设置的直接指示。可以通过例如电荷耦合显示器(CCD)的图像传感器观察在目标上的图像以将该图像转换为束角和/或外倾角的值，并允许调整和设置该物体位置，例如车轮的对准。作为选择还可以从目标直接观察该图像，使得不再需要使用相机，从而进一步减少了系统的复杂度。该装置和方法允许通过最少量的操作者劳动量使用制造和使用较廉价且在使用过程中不会受到明显磨损的装置快速确定车轮/轮胎的位置。
在不脱离本发明原理的情况下可以在具体介绍的实施例中进行改变和修改，正如根据包括了等效法律原则的专利法原则所解释的那样，这些改变和修改都只由所附权利要求书的范围来限定。

Claims (23)

1.一种用于确定车轮组件定向的装置，其中所述车轮组件具有安装到固定的用于在车辆轴上转动的轮缘上的轮胎，所述装置包括：
接触组件，用于通过压向车轮组件而与所述车轮组件啮合，以限定所述车轮组件的方向平面；
光源，用于投射对应于所述接触组件的光束；和
光束接收组件，用于接收所述光束并形成指示所述车轮组件相对于预定位置的定向的所述光束的图像，所述光束从所述接触组件引到所述接收组件，所述接收组件包括目标和透镜，所述透镜适于将所述光束引到所述目标，其中所述光束投射到所述目标上的位置表示所述车轮组件的平面定向。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述光束接收组件的所述透镜是会聚透镜。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述透镜是菲涅耳透镜。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述光束接收组件包括光探测器，所述光探测器适于在所述目标上使所述光束的投射成像并提供表示所述车轮组件的所述平面定向的信息。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述光探测器是电荷耦合装置。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述接触组件包括多个接触部件，其中所述接触部件在所述车轮组件的多个间隔区域上啮合所述车轮组件，每个接触部件安装在支撑物上，并且适于当所述车轮组件在轴上转动时啮合轮胎的侧壁，以使所述光束在所述目标上形成所述车轮组件的定向图像。
7.根据权利要求6所述的装置，包括带有支架的调位组件，其中，所述接触组件用于将所述接触组件枢轴地固定到所述支架的枢轴，所述装置还包括定位组件，其适于相对于所述车轮组件移动所述接触组件，用于选择性地使所述接触组件与所述车轮组件啮合或脱离。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述光源是激光器。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述光源安装到所述接触组件上。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述车辆是具有包括一对前轮和一对后轮的四轮类型的车辆；其中一对所述装置被布置在(a)前轮和(b)后轮的至少一个附近，其中，每个所述装置包括用于相对于所述装置布置该车辆的定中心辊子。
11.根据权利要求1所述的装置，进一步包括用于啮合所述车辆的第二车轮组件的第二接触组件，以限定第二车轮组件的方向平面；
用于相对于所述第二接触组件投射第二光束的第二光源；
其中，所述光束接收组件适于接收所述两束光束并在所述目标上形成表示所述两个车轮组件平面方向的所述两束光束的图像。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述光束接收组件还适于接收从所述车辆前灯投射的光束，所述光束接收组件在所述目标上形成所述前灯光束的图像，其中所述前灯光束投射在所述目标上的位置指示所述前灯的对准。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述光束接收组件布置在第一位置用于接收对应于所述接触组件的光束，或者布置在用于接收所述前灯光束的第二位置。
14.根据权利要求1所述的装置，进一步包括反射器部件，所述反射器部件适于在第一方向接收从所述接触组件引来的所述光束，以及在第二方向反射所述光束到所述光束接收组件。
15.一种用于确定车轮的对准位置的方法，所述车轮具有安装在轮缘上的轮胎，所述方法包括：
通过使接触组件压向车轮而使车轮与接触组件啮合，以限定所述车轮的方向平面；
投射对应于所述接触组件的光束；
通过接收组件接收所述光束并形成所述光束的图像，该步骤包括将所述光束从所述接触组件引到所述接收组件，并通过透镜将所述光束引到目标；和
基于所述光束在所述目标上的投射位置确定所述车轮相对于车辆中心线的方向。
16.根据权利要求15所述的方法，包括通过相机装置在所述目标上使所述光束的投射成像并提供指示所述车轮的平面方向的信息。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述通过透镜将所述光束引到目标的步骤包括用菲涅耳透镜将所述光束引到目标。
18.根据权利要求15所述的方法，包括从前灯投射光束，用所述接收组件接收所述前灯光束，以及确定所述前灯相对于所述车辆的对准。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括在第一位置上布置所述接收组件以接收对应于所述接触组件的所投射光束，以及在第二位置上布置所述接收组件以接收从前灯投射的所述前灯光束。
20.根据权利要求15所述的方法，还包括：
使第二车轮与第二接触组件啮合，以限定所述第二车轮的方向平面；
投射对应于所述第二接触组件的第二光束；
通过所述接收组件接收所述第二光束并形成所述第二光束的图像，该步骤包括将所述第二光束从所述第二接触组件引到所述接收组件，以及通过所述透镜将所述第二光束引到所述目标；和
基于所述光束在所述目标上的投射位置确定两个车轮对应于所述车辆中线的方向。
21.根据权利要求15所述的方法，还包括在朝向所述接收组件的第二方向上反射从对应于所述接触组件的第一方向上接收的光束。
22.根据权利要求15所述的方法，其中所述车辆是具有包括一对前轮和一对后轮的四轮类型的车辆；其中一对所述装置被布置在(a)前轮和(b)后轮的至少一个附近，其中，每个所述装置包括用于相对于所述装置布置该车辆的定中心辊子。
23.根据权利要求15所述的方法，其中所述投射对应于所述接触组件的光束的步骤包括提供安装在所述接触组件的光源，所述光源适于投射光束，由此所述光束从所述接触组件投射出来。
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