JP3144593B2 - 汎用角度・位置計測装置 - Google Patents
汎用角度・位置計測装置Info
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- JP3144593B2 JP3144593B2 JP13780992A JP13780992A JP3144593B2 JP 3144593 B2 JP3144593 B2 JP 3144593B2 JP 13780992 A JP13780992 A JP 13780992A JP 13780992 A JP13780992 A JP 13780992A JP 3144593 B2 JP3144593 B2 JP 3144593B2
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- general
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
- G01B2210/10—Wheel alignment
- G01B2210/14—One or more cameras or other optical devices capable of acquiring a two-dimensional image
- G01B2210/146—Two or more cameras imaging the same area
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、汎用角度・位置計測
装置に関し、例えば自動車の走行時における車輪の車体
に対する振動や撓みを非接触で計測することが可能な汎
用角度・位置計測装置に関するものである。
装置に関し、例えば自動車の走行時における車輪の車体
に対する振動や撓みを非接触で計測することが可能な汎
用角度・位置計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、物体の変位や撓み量、例えば自動
車の走行時における車輪の車体に対する振動や撓み量を
計測するのは、多くはポテンショメータを用いて接触式
で行なっていた。
車の走行時における車輪の車体に対する振動や撓み量を
計測するのは、多くはポテンショメータを用いて接触式
で行なっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来のポテンショメータを用いる方法では、接触式である
ため耐久性に難があり、また動特性の計測にも適さない
というという問題点があった。
来のポテンショメータを用いる方法では、接触式である
ため耐久性に難があり、また動特性の計測にも適さない
というという問題点があった。
【０００４】この発明は上述のような事情から成された
ものであり、この発明の目的は、非接触での計測を実現
して設置の容易さ及び耐久性の向上を図り、更に正確な
動特性の計測をも可能とした汎用角度・位置計測装置を
提供することにある。
ものであり、この発明の目的は、非接触での計測を実現
して設置の容易さ及び耐久性の向上を図り、更に正確な
動特性の計測をも可能とした汎用角度・位置計測装置を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、例えば自動
車の走行時における車輪の車体に対する振動や撓みを非
接触で計測することが可能な汎用角度・位置計測装置に
関するものであり、この発明の上記目的は、計測対象物
に取付け可能な反射鏡と、指示部材に固定されて前記反
射鏡に対向して設けられた第１の光源と、前記反射鏡に
投影された前記第１の光源の投影像を互いに異なる方向
から撮像する２つのシャッター機能を有する撮像手段と
を含み、その２つの撮像手段により得られた撮像情報に
基づいて前記第１の光源の投影像の位置座標を計測する
三次元座標計測手段と、前記第１の光源の位置座標及び
逐次計測されるその投影像の位置座標に基づいて前記反
射鏡の逐次変化する角度を計算する角度計算手段とを備
えて、前記計測対象物の角度変化を計測することによっ
て達成される。
車の走行時における車輪の車体に対する振動や撓みを非
接触で計測することが可能な汎用角度・位置計測装置に
関するものであり、この発明の上記目的は、計測対象物
に取付け可能な反射鏡と、指示部材に固定されて前記反
射鏡に対向して設けられた第１の光源と、前記反射鏡に
投影された前記第１の光源の投影像を互いに異なる方向
から撮像する２つのシャッター機能を有する撮像手段と
を含み、その２つの撮像手段により得られた撮像情報に
基づいて前記第１の光源の投影像の位置座標を計測する
三次元座標計測手段と、前記第１の光源の位置座標及び
逐次計測されるその投影像の位置座標に基づいて前記反
射鏡の逐次変化する角度を計算する角度計算手段とを備
えて、前記計測対象物の角度変化を計測することによっ
て達成される。
【０００６】また、上記汎用角度計測装置に、前記計測
対象物に対して固定された第２の光源を設け、前記三次
元座標計測手段は前記第２の光源の位置座標をも逐次計
測可能とし、更に前記角度計算手段により求められた角
度と前記第２の光源の位置座標に基づいて前記計測対象
物の逐次変化する位置を計算する位置計算手段を備える
ことによって達成される。
対象物に対して固定された第２の光源を設け、前記三次
元座標計測手段は前記第２の光源の位置座標をも逐次計
測可能とし、更に前記角度計算手段により求められた角
度と前記第２の光源の位置座標に基づいて前記計測対象
物の逐次変化する位置を計算する位置計算手段を備える
ことによって達成される。
【０００７】更に、タイミング信号発生手段と、そのタ
イミング信号発生手段からの所定のタイミング信号に応
じて点滅する第３の光源と、計測対象物に取り付けられ
て前記第３の光源の点滅を検知する検知手段と、前記計
測対象物に固定されて前記検知手段の検知に応じて点滅
する第２の光源と、前記第２の光源を互いに異なる方向
から撮像する２つのシャッター機能を有する撮像手段と
を含み、その２つの撮像手段により得られた撮像情報に
基づいて前記第２の光源の位置座標を計測する三次元座
標計測手段と、前記第２の光源の位置座標に基づいて前
記対象物の位置を計算する位置計算手段とを備えること
によって達成される。
イミング信号発生手段からの所定のタイミング信号に応
じて点滅する第３の光源と、計測対象物に取り付けられ
て前記第３の光源の点滅を検知する検知手段と、前記計
測対象物に固定されて前記検知手段の検知に応じて点滅
する第２の光源と、前記第２の光源を互いに異なる方向
から撮像する２つのシャッター機能を有する撮像手段と
を含み、その２つの撮像手段により得られた撮像情報に
基づいて前記第２の光源の位置座標を計測する三次元座
標計測手段と、前記第２の光源の位置座標に基づいて前
記対象物の位置を計算する位置計算手段とを備えること
によって達成される。
【０００８】
【作用】この発明にあっては、計測対象物に対して反射
鏡を固定すると共にそれに対向させて計測基準体に対し
て固定した第１の光源を設け、更に計測対象物に第２の
光源を取り付けておき、計測基準体に対して固定した２
つの撮像手段を用いて互いに異なる方向から第１の光源
の反射鏡上の投影像と第２の光源自体を撮像することに
より設定された座標上におけるそれらの位置座標を計算
し、その結果、第１の光源自体の位置座標及びその投影
像の位置座標により反射鏡の傾きが決定されると共に更
に第２の光源の位置座標により反射鏡の位置座標も特定
されるので、結局計測対象物の位置及び傾きが非接触で
計測できることになる。
鏡を固定すると共にそれに対向させて計測基準体に対し
て固定した第１の光源を設け、更に計測対象物に第２の
光源を取り付けておき、計測基準体に対して固定した２
つの撮像手段を用いて互いに異なる方向から第１の光源
の反射鏡上の投影像と第２の光源自体を撮像することに
より設定された座標上におけるそれらの位置座標を計算
し、その結果、第１の光源自体の位置座標及びその投影
像の位置座標により反射鏡の傾きが決定されると共に更
に第２の光源の位置座標により反射鏡の位置座標も特定
されるので、結局計測対象物の位置及び傾きが非接触で
計測できることになる。
【０００９】
【実施例】以下、図面に基づいてこの発明の実施例につ
いて詳細に説明する。図１は、この発明の汎用角度・位
置計測装置における一実施例の構成を示す図であり、自
動車の走行時における車輪の車体に対する振動や撓みを
計測する場合についての例である。同図において、車輪
５０のホイール５１の部分に平面鏡２を取り付ける。こ
の場合の平面鏡２はホイール５１の形状に合わせて円形
をしており、また、その中心の凹部には位置計測用発光
ダイオード４が挿着されており、更にそれに隣接して同
様にフォトダイオード６が挿着されている。ここで、位
置計測用発光ダイオード４は、常時発光させておくよう
にすることも、またフォトダイオード６が所定の光を受
けると発光するようにすることも可能なように構成され
ている。
いて詳細に説明する。図１は、この発明の汎用角度・位
置計測装置における一実施例の構成を示す図であり、自
動車の走行時における車輪の車体に対する振動や撓みを
計測する場合についての例である。同図において、車輪
５０のホイール５１の部分に平面鏡２を取り付ける。こ
の場合の平面鏡２はホイール５１の形状に合わせて円形
をしており、また、その中心の凹部には位置計測用発光
ダイオード４が挿着されており、更にそれに隣接して同
様にフォトダイオード６が挿着されている。ここで、位
置計測用発光ダイオード４は、常時発光させておくよう
にすることも、またフォトダイオード６が所定の光を受
けると発光するようにすることも可能なように構成され
ている。
【００１０】一方、取付アーム８はその一端が車体（図
示せず）に固定されており、他端にはビデオカメラ
３１，３２及び投影用発光ダイオード群５が載置されて
いる。詳細には、取付アーム８のその端は３つに分かれ
ており、中心の部材の先端には投影用発光ダイオード群
５が取り付けられており、左右の部材にはそれぞれビデ
オカメラ３１，３２が載置されている。ここで、投影用
発光ダイオード群５は前記平面鏡２に対向するように取
り付けられており、また、ビデオカメラ３１，３２はそ
れぞれ平面鏡２の中心に向けて取り付けられている。投
影用発光ダイオード群５は、例えば所定の大きさの矩形
の頂点に設けられた４つの発光ダイオードで構成され
る。
示せず）に固定されており、他端にはビデオカメラ
３１，３２及び投影用発光ダイオード群５が載置されて
いる。詳細には、取付アーム８のその端は３つに分かれ
ており、中心の部材の先端には投影用発光ダイオード群
５が取り付けられており、左右の部材にはそれぞれビデ
オカメラ３１，３２が載置されている。ここで、投影用
発光ダイオード群５は前記平面鏡２に対向するように取
り付けられており、また、ビデオカメラ３１，３２はそ
れぞれ平面鏡２の中心に向けて取り付けられている。投
影用発光ダイオード群５は、例えば所定の大きさの矩形
の頂点に設けられた４つの発光ダイオードで構成され
る。
【００１１】ビデオカメラ３１，３２からの画像情報の
信号は処理装置１内の三次元座標計算処理部１１に入力
され、更に角度・位置計算処理部１２に入力される。ビ
デオカメラ３１，３２が平面鏡２に映った投影用発光ダ
イオード群５の鏡像をとらえた際にビデオカメラ３１，
３２の画枠（フレーム）のどの位置にあるかという情報
が三次元座標計算処理部１１から発光ダイオード制御部
１３に入力される。発光ダイオード制御部１３からのい
ずれの発光ダイオードを点灯するかの情報が投影用発光
ダイオード群５に入力される。
信号は処理装置１内の三次元座標計算処理部１１に入力
され、更に角度・位置計算処理部１２に入力される。ビ
デオカメラ３１，３２が平面鏡２に映った投影用発光ダ
イオード群５の鏡像をとらえた際にビデオカメラ３１，
３２の画枠（フレーム）のどの位置にあるかという情報
が三次元座標計算処理部１１から発光ダイオード制御部
１３に入力される。発光ダイオード制御部１３からのい
ずれの発光ダイオードを点灯するかの情報が投影用発光
ダイオード群５に入力される。
【００１２】フォトダイオード６に向けてビデオカメラ
３１，３２に映らないような位置に同期用発光ダイオー
ド７を設置する。尚、ビデオカメラ３１，３２に映らな
いような発光波長のものであるならば設置場所はいずれ
であってもよい。また、同期用発光ダイオード７は処理
装置１内のタイミング信号発生部１４に接続されてお
り、タイミング信号発生部１４により発光のタイミング
が制御される。更に、タイミング信号発生部１４からの
タイミング信号が発光ダイオード制御部１３及び三次元
座標計算部１１へ入力されている。
３１，３２に映らないような位置に同期用発光ダイオー
ド７を設置する。尚、ビデオカメラ３１，３２に映らな
いような発光波長のものであるならば設置場所はいずれ
であってもよい。また、同期用発光ダイオード７は処理
装置１内のタイミング信号発生部１４に接続されてお
り、タイミング信号発生部１４により発光のタイミング
が制御される。更に、タイミング信号発生部１４からの
タイミング信号が発光ダイオード制御部１３及び三次元
座標計算部１１へ入力されている。
【００１３】構成を以上のようなものとして、次に計測
処理を説明する。ここで、車輪５０の車体に対する振動
や撓みを計測する場合であれば、取付アーム８を車体に
取り付けて平面鏡２の例えば中心の位置を逐次計測して
やればよい。平面鏡２は車輪５０に固定されているから
である。すなわち、車輪５０の車体に対する振動や撓み
を平面鏡２の中心の位置の変化及び平面鏡２の傾きの変
化という情報で認識する。
処理を説明する。ここで、車輪５０の車体に対する振動
や撓みを計測する場合であれば、取付アーム８を車体に
取り付けて平面鏡２の例えば中心の位置を逐次計測して
やればよい。平面鏡２は車輪５０に固定されているから
である。すなわち、車輪５０の車体に対する振動や撓み
を平面鏡２の中心の位置の変化及び平面鏡２の傾きの変
化という情報で認識する。
【００１４】そこで、計測を開始するにあたっては初期
状態が設定されている必要がある。すなわち、適当な位
置に原点を設定して三次元座標系を構成し、ビデオカメ
ラ３１，３２及び投影用発光ダイオード群５の座標を定
める。また、平面鏡２の構成として位置計測用発光ダイ
オード４と平面鏡２との距離が分かっていなければなら
ない。
状態が設定されている必要がある。すなわち、適当な位
置に原点を設定して三次元座標系を構成し、ビデオカメ
ラ３１，３２及び投影用発光ダイオード群５の座標を定
める。また、平面鏡２の構成として位置計測用発光ダイ
オード４と平面鏡２との距離が分かっていなければなら
ない。
【００１５】以下、全体的な計測処理を説明する。ビデ
オカメラ３１，３２は位置計測用発光ダイオード４と投
影用発光ダイオード群５の平面鏡２に映った鏡像とをと
らえるようになっている。そこで、特定の座標位置にあ
る２つのビデオカメラ３１，３２でとらえているので位
置計測用発光ダイオード４と投影用発光ダイオード群５
の平面鏡２に映った鏡像の座標位置は計算で求めること
ができる。この計算は処理装置１内の三次元座標計算処
理部１１にて行なわれる。したがって、先ず、特定され
ている投影用発光ダイオード群５の座標位置とその鏡像
の座標位置とから平面鏡２の三次元座標系における傾き
を求めることができる。また、位置計測用発光ダイオー
ド４の座標位置、位置計測用発光ダイオード４と平面鏡
２との距離及び求められた平面鏡２の傾きから平面鏡２
の中心の位置を求めることができる。この計算は処理装
置１内の角度・位置計算処理部１２にて行なわれる。
オカメラ３１，３２は位置計測用発光ダイオード４と投
影用発光ダイオード群５の平面鏡２に映った鏡像とをと
らえるようになっている。そこで、特定の座標位置にあ
る２つのビデオカメラ３１，３２でとらえているので位
置計測用発光ダイオード４と投影用発光ダイオード群５
の平面鏡２に映った鏡像の座標位置は計算で求めること
ができる。この計算は処理装置１内の三次元座標計算処
理部１１にて行なわれる。したがって、先ず、特定され
ている投影用発光ダイオード群５の座標位置とその鏡像
の座標位置とから平面鏡２の三次元座標系における傾き
を求めることができる。また、位置計測用発光ダイオー
ド４の座標位置、位置計測用発光ダイオード４と平面鏡
２との距離及び求められた平面鏡２の傾きから平面鏡２
の中心の位置を求めることができる。この計算は処理装
置１内の角度・位置計算処理部１２にて行なわれる。
【００１６】ところで、鏡像については平面鏡２の傾き
が僅かに変化しただけでその位置が大きく変化するので
ビデオカメラ３１，３２の視野から外れるおそれがあ
る。そこで、前述のように投影用発光ダイオード群５は
複数の発光ダイオードで構成しておき、基本的にはその
うちの１つを発光させるもののそれがビデオカメラ
３１，３２の視野から外れそうになったら、他の発光ダ
イオードに切り替えるという方式を取る。それぞれの発
光ダイオードの配置は例えば４つの発光ダイオードで構
成するのであれば矩形の頂点に配置すればよい。ここ
で、その切り替えの制御は処理装置１内の発光ダイオー
ド制御部１３が行なう。すなわち、発光ダイオード制御
部１３は、三次元座標計算処理部１１からの情報を入力
し、そのとき点灯している発光ダイオードがビデオカメ
ラ３１，３２の視野から外れるおそれがあると判断した
ときは他の発光ダイオードに切り替えるように投影用発
光ダイオード群５に信号を送る。
が僅かに変化しただけでその位置が大きく変化するので
ビデオカメラ３１，３２の視野から外れるおそれがあ
る。そこで、前述のように投影用発光ダイオード群５は
複数の発光ダイオードで構成しておき、基本的にはその
うちの１つを発光させるもののそれがビデオカメラ
３１，３２の視野から外れそうになったら、他の発光ダ
イオードに切り替えるという方式を取る。それぞれの発
光ダイオードの配置は例えば４つの発光ダイオードで構
成するのであれば矩形の頂点に配置すればよい。ここ
で、その切り替えの制御は処理装置１内の発光ダイオー
ド制御部１３が行なう。すなわち、発光ダイオード制御
部１３は、三次元座標計算処理部１１からの情報を入力
し、そのとき点灯している発光ダイオードがビデオカメ
ラ３１，３２の視野から外れるおそれがあると判断した
ときは他の発光ダイオードに切り替えるように投影用発
光ダイオード群５に信号を送る。
【００１７】また、鏡像が位置計測用発光ダイオード４
に重なってビデオカメラ３１，３２にとらえられてしま
う場合がある。そのような場合も発光ダイオード制御部
１３は切り替えるように制御を行なう。
に重なってビデオカメラ３１，３２にとらえられてしま
う場合がある。そのような場合も発光ダイオード制御部
１３は切り替えるように制御を行なう。
【００１８】図２は、そのアルゴリズムの概略を示すフ
ローチャートである。同図において、先ず三次元座標計
算処理部１１からの情報に基づいて投影用発光ダイオー
ド群５のうちの点灯している発光ダイオードがビデオカ
メラ３１，３２の視野に余裕を持って入っているか否か
を判断する（ステップＳ２１）。入っていない場合はス
テップＳ２３に移行し、入っている場合は、次に投影用
発光ダイオード群５のうちの点灯している発光ダイオー
ドと位置計測用発光ダイオード４とが余裕を持って離れ
ているか否かを判断する（ステップＳ２２）。余裕を持
って離れていると判断された場合はそのまま終了し、余
裕を持って離れていないと判断された場合はステップＳ
２３に移行する。ステップＳ２３においては、視野に余
裕を持って入っていること及び点灯している発光ダイオ
ードと位置計測用発光ダイオード４とが余裕を持って離
れていることを条件に投影用発光ダイオード群５を切り
替える。
ローチャートである。同図において、先ず三次元座標計
算処理部１１からの情報に基づいて投影用発光ダイオー
ド群５のうちの点灯している発光ダイオードがビデオカ
メラ３１，３２の視野に余裕を持って入っているか否か
を判断する（ステップＳ２１）。入っていない場合はス
テップＳ２３に移行し、入っている場合は、次に投影用
発光ダイオード群５のうちの点灯している発光ダイオー
ドと位置計測用発光ダイオード４とが余裕を持って離れ
ているか否かを判断する（ステップＳ２２）。余裕を持
って離れていると判断された場合はそのまま終了し、余
裕を持って離れていないと判断された場合はステップＳ
２３に移行する。ステップＳ２３においては、視野に余
裕を持って入っていること及び点灯している発光ダイオ
ードと位置計測用発光ダイオード４とが余裕を持って離
れていることを条件に投影用発光ダイオード群５を切り
替える。
【００１９】次に、タイミング信号発生部１３及び同期
用発光ダイオード７について説明する。この実施例にお
いてはビデオカメラ３１，３２を採用しているのでその
１フレームの時間において位置計測用発光ダイオード４
及び投影用発光ダイオード群５の位置を特定できない。
そこで、１フレームごとのある瞬間をとらえるため位置
計測用発光ダイオード４及び投影用発光ダイオード群５
を点滅させる。
用発光ダイオード７について説明する。この実施例にお
いてはビデオカメラ３１，３２を採用しているのでその
１フレームの時間において位置計測用発光ダイオード４
及び投影用発光ダイオード群５の位置を特定できない。
そこで、１フレームごとのある瞬間をとらえるため位置
計測用発光ダイオード４及び投影用発光ダイオード群５
を点滅させる。
【００２０】図３は、ビデオ信号と各発光ダイオードの
点灯のタイミングを示すタイムチャートである。ここ
で、タイミング信号発生部１３は、ビデオカメラ３１，
３２からのビデオ信号に同期して同期用発光ダイオード
７を点灯する。同期用発光ダイオード７は前述のように
平面鏡２に取り付けられたフォトダイオード６の方へ向
けられているのでフォトダイオード６は同期用発光ダイ
オード７の点灯を検知でき、それを検知したら位置計測
用発光ダイオード４を点灯させる。同期用発光ダイオー
ド７からフォトダイオード６への信号伝達は周波数変調
して行なうことにより外乱光に妨げられず信頼性の高い
通信が行なえる。また、同様に、発光ダイオード制御部
１３は、タイミング信号発生部１４からのビデオ信号に
同期したタイミング信号に基づいて、投影用発光ダイオ
ード群５のうちのそのとき指定されている発光ダイオー
ドを点灯させる。
点灯のタイミングを示すタイムチャートである。ここ
で、タイミング信号発生部１３は、ビデオカメラ３１，
３２からのビデオ信号に同期して同期用発光ダイオード
７を点灯する。同期用発光ダイオード７は前述のように
平面鏡２に取り付けられたフォトダイオード６の方へ向
けられているのでフォトダイオード６は同期用発光ダイ
オード７の点灯を検知でき、それを検知したら位置計測
用発光ダイオード４を点灯させる。同期用発光ダイオー
ド７からフォトダイオード６への信号伝達は周波数変調
して行なうことにより外乱光に妨げられず信頼性の高い
通信が行なえる。また、同様に、発光ダイオード制御部
１３は、タイミング信号発生部１４からのビデオ信号に
同期したタイミング信号に基づいて、投影用発光ダイオ
ード群５のうちのそのとき指定されている発光ダイオー
ドを点灯させる。
【００２１】尚、この実施例ではこのようにＭＯＳ型の
撮像素子によるビデオカメラ３１，３２を採用したので
上記のような位置計測用発光ダイオード４等の点灯制御
が必要であるが、シャッター機能を有しているカメラを
採用するならば同期用発光ダイオード７等による点灯制
御の必要はない。
撮像素子によるビデオカメラ３１，３２を採用したので
上記のような位置計測用発光ダイオード４等の点灯制御
が必要であるが、シャッター機能を有しているカメラを
採用するならば同期用発光ダイオード７等による点灯制
御の必要はない。
【００２２】最後に、平面鏡２の傾きと平面鏡２の中心
の位置の算出方法の詳細を説明する。図４は、その算出
方法を説明するための図である。ここで、同図（Ａ）に
示すように、ビデオカメラ３１，３２間の距離２×Ｌｖ
等基づいてビデオカメラ３１，３２のそれぞれの位置座
標が（ｈ，０，Ｌｖ）（ｈ，０，−Ｌｖ）、また投影用
発光ダイオード群５の位置座標が（ｈ，Ｌｙ，Ｌｚ）と
なるように三次元座標系を設定する。また、位置計測用
発光ダイオード４と平面鏡２の中心との距離はＬ１であ
るとする。
の位置の算出方法の詳細を説明する。図４は、その算出
方法を説明するための図である。ここで、同図（Ａ）に
示すように、ビデオカメラ３１，３２間の距離２×Ｌｖ
等基づいてビデオカメラ３１，３２のそれぞれの位置座
標が（ｈ，０，Ｌｖ）（ｈ，０，−Ｌｖ）、また投影用
発光ダイオード群５の位置座標が（ｈ，Ｌｙ，Ｌｚ）と
なるように三次元座標系を設定する。また、位置計測用
発光ダイオード４と平面鏡２の中心との距離はＬ１であ
るとする。
【００２３】今、求めたい平面鏡２の中心の座標を
（ａ，ｂ，ｃ）、平面鏡２のＹ軸及びＺ軸に対する傾き
角をそれぞれα，γとする。尚、傾き角α，γはそれぞ
れ初期値α１，γ１に対する相対的な角度とする。
（ａ，ｂ，ｃ）、平面鏡２のＹ軸及びＺ軸に対する傾き
角をそれぞれα，γとする。尚、傾き角α，γはそれぞ
れ初期値α１，γ１に対する相対的な角度とする。
【００２４】そこで、三次元座標計算処理部１１によ
り、初期状態における投影用発光ダイオード群５の鏡像
の位置座標がＰ２´（ｘ２，ｙ２，ｚ２）と算出されて
おり、また、ある時点における位置計測用発光ダイオー
ド４の位置座標が（ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）、投影用発光ダ
イオード群５の鏡像の位置座標がＰ２″（ｘ３，ｙ３，
ｚ３）と算出されたとする。この算出はビデオカメラ３
１，３２の位置座標が分かっているのでいわゆる三角法
で容易に求めることができる。
り、初期状態における投影用発光ダイオード群５の鏡像
の位置座標がＰ２´（ｘ２，ｙ２，ｚ２）と算出されて
おり、また、ある時点における位置計測用発光ダイオー
ド４の位置座標が（ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）、投影用発光ダ
イオード群５の鏡像の位置座標がＰ２″（ｘ３，ｙ３，
ｚ３）と算出されたとする。この算出はビデオカメラ３
１，３２の位置座標が分かっているのでいわゆる三角法
で容易に求めることができる。
【００２５】これらの情報から以下のように角度及び中
心位置座標が求められる。先ず、Ｚ軸に対する傾き角
は、同図（Ｂ）に示すようにｘ−ｙ平面で考慮すればよ
い。すなわち、ｔａｎα１、ｔａｎα２は、それぞれｔ
ａｎα１＝（Ｌｙ−ｙ２）／（ｈ−ｘ２）、ｔａｎα２
＝（Ｌｙ−ｙ３）／（ｈ−ｘ３）であるので、加法定理
により結局αは数１で計算される。
心位置座標が求められる。先ず、Ｚ軸に対する傾き角
は、同図（Ｂ）に示すようにｘ−ｙ平面で考慮すればよ
い。すなわち、ｔａｎα１、ｔａｎα２は、それぞれｔ
ａｎα１＝（Ｌｙ−ｙ２）／（ｈ−ｘ２）、ｔａｎα２
＝（Ｌｙ−ｙ３）／（ｈ−ｘ３）であるので、加法定理
により結局αは数１で計算される。
【００２６】
【数１】 同様に、Ｙ軸に対する傾き角は、同図（Ｃ）に示すよう
にｘ−ｚ平面で、それぞれｔａｎγ１＝（Ｌｚ−ｚ２）
／（ｈ−ｘ２）、ｔａｎγ２＝（Ｌｚ−ｚ３）／（ｈ−
ｘ３）であるので、加法定理により結局γは数２で計算
される。
にｘ−ｚ平面で、それぞれｔａｎγ１＝（Ｌｚ−ｚ２）
／（ｈ−ｘ２）、ｔａｎγ２＝（Ｌｚ−ｚ３）／（ｈ−
ｘ３）であるので、加法定理により結局γは数２で計算
される。
【００２７】
【数２】 また、平面鏡２の中心の座標（ａ，ｂ，ｃ）は、位置計
測用発光ダイオード４の位置座標（ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）
と上記で求められた傾き角とにより、数３に示すように
求められる。
測用発光ダイオード４の位置座標（ｍｘ，ｍｙ，ｍｚ）
と上記で求められた傾き角とにより、数３に示すように
求められる。
【００２８】
【数３】 数３において、Ａは数４で表現される。
【００２９】
【数４】 以上がこの発明の実施例であるが、この発明は上述した
ような自動車の走行時における車輪の車体に対する振動
や撓みを計測する場合に限られることはなく、例えば産
業用ロボットの動作異常の観測等、特に微妙な振動や撓
みを実時間で測定したい場合に多様に適用できる。
ような自動車の走行時における車輪の車体に対する振動
や撓みを計測する場合に限られることはなく、例えば産
業用ロボットの動作異常の観測等、特に微妙な振動や撓
みを実時間で測定したい場合に多様に適用できる。
【００３０】また、この実施例では、光源としての発光
ダイオードを採用したが、シャッター機能を有するカメ
ラと共にであれば各種のマーカでもよい。
ダイオードを採用したが、シャッター機能を有するカメ
ラと共にであれば各種のマーカでもよい。
【００３１】
【発明の効果】以上のようにこの発明の汎用角度・位置
計測装置によれば、反射鏡や光源等を採用することによ
り非接触でしかも高速処理による正確な動特性の計測が
実現でき、かつ構成が単純で設置・取扱いも容易なもの
となっている。また、光源を点滅させる制御も可能とし
ているので、通常のビデオカメラ等のシャッター機能の
ない撮像手段によっても、位置や角度を正確に特定でき
融通性のある計測装置を構成している。
計測装置によれば、反射鏡や光源等を採用することによ
り非接触でしかも高速処理による正確な動特性の計測が
実現でき、かつ構成が単純で設置・取扱いも容易なもの
となっている。また、光源を点滅させる制御も可能とし
ているので、通常のビデオカメラ等のシャッター機能の
ない撮像手段によっても、位置や角度を正確に特定でき
融通性のある計測装置を構成している。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の汎用角度・位置計測装置における一
実施例の構成を示す図である。
実施例の構成を示す図である。
【図２】発光ダイオード制御部１３の切替え制御のアル
ゴリズムの概略を示すフローチャートである。
ゴリズムの概略を示すフローチャートである。
【図３】ビデオ信号と各発光ダイオードの点灯のタイミ
ングを示すタイムチャートである。
ングを示すタイムチャートである。
【図４】平面鏡２の傾きとその中心の位置の算出方法の
詳細を説明するための図である。
詳細を説明するための図である。
１ 処理手段 ２ 反射鏡 ３ ビデオカメラ ４ 位置計測用発光ダイオード ５ 投影用発光ダイオード群 ６ フォトダイオード ７ 同期用発光ダイオード ８ 取付アーム １１ 三次元座標計算処理部 １２ 角度・位置計算処理部 １３ 発光ダイオード制御部 １４ タイミング信号発生部 ５０ 車輪 ５１ ホイール
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102
Claims (9)
- 【請求項１】 計測対象物に取付け可能な反射鏡と、指
示部材に固定されて前記反射鏡に対向して設けられた第
１の光源と、前記反射鏡に投影された前記第１の光源の
投影像を互いに異なる方向から撮像する２つの撮像手段
とを含み、その２つの撮像手段により得られた撮像情報
に基づいて前記第１の光源の投影像の位置座標を計測す
る三次元座標計測手段と、前記第１の光源の位置座標及
び逐次計測されるその投影像の位置座標に基づいて前記
反射鏡の逐次変化する角度を計算する角度計算手段とを
備えて、前記計測対象物の角度変化を計測する汎用角度
計測装置。 - 【請求項２】 前記第１の光源の代わりに第１のマーカ
を採用した請求項１に記載の汎用角度計測装置。 - 【請求項３】 前記第１の光源は複数の光源要素から成
り、そのいずれかを点灯させると共に、前記三次元座標
計測手段からの情報に基づいて点灯している光源要素の
投影像が前記撮像手段の視野から外れそうな場合に自投
影像が視野内にある他の光源要素に切り替える光源制御
手段とを備えた請求項１に記載の汎用角度計測装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載の汎用角度計測装置に、
前記計測対象物に対して固定された第２の光源を設け、
前記三次元座標計測手段は前記第２の光源の位置座標を
も逐次計測可能とし、更に前記角度計算手段により求め
られた角度と前記第２の光源の位置座標に基づいて前記
計測対象物の逐次変化する位置を計算する位置計算手段
を備えるようにした汎用角度・位置計測装置。 - 【請求項５】 前記第２の光源の代わりに第２のマーカ
を採用した請求項４に記載の汎用角度・位置計測装置。 - 【請求項６】 前記第１の光源は複数の光源要素から成
り、そのいずれかを点灯させると共に、前記三次元座標
計測手段からの情報に基づいて点灯している光源要素の
投影像が前記撮像手段の視野から外れそうな場合または
点灯している光源要素の投影像が第２の光源と重なりそ
うな場合に他の光源要素に切り替える光源制御手段とを
備えた請求項４に記載の汎用角度・位置計測装置。 - 【請求項７】 タイミング信号発生手段と、そのタイミ
ング信号発生手段からの所定のタイミング信号に応じて
点滅する第３の光源と、計測対象物に取り付けられて前
記第３の光源の点滅を検知する検知手段と、前記計測対
象物に固定されて前記検知手段の検知に応じて点滅する
第２の光源と、前記第２の光源を互いに異なる方向から
撮像する２つの撮像手段とを含み、その２つの撮像手段
により得られた撮像情報に基づいて前記第２の光源の位
置座標を計測する三次元座標計測手段と、前記第２の光
源の位置座標に基づいて前記対象物の位置を計算する位
置計算手段とを備えるようにした汎用位置計測装置。 - 【請求項８】 タイミング信号発生手段と、そのタイミ
ング信号発生手段からの所定のタイミング信号に応じて
点滅する第３の光源と、前記計測対象物に取り付けられ
て前記第３の光源の点滅を検知する検知手段と、前記第
２の光源は前記検知手段の検知に応じて点滅すると共に
前記第１の光源は前記タイミング信号発生手段からのタ
イミング信号に基づいて前記第２の光源の点滅に同期し
て点滅する請求項４に記載の汎用角度・位置計測装置。 - 【請求項９】 請求項４に記載の汎用角度・位置計測装
置において、前記計測対象物は車輪とした車輪用角度・
位置計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13780992A JP3144593B2 (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | 汎用角度・位置計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13780992A JP3144593B2 (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | 汎用角度・位置計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05306918A JPH05306918A (ja) | 1993-11-19 |
| JP3144593B2 true JP3144593B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=15207362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13780992A Expired - Fee Related JP3144593B2 (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | 汎用角度・位置計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144593B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19937035B4 (de) * | 1999-08-05 | 2004-09-16 | Daimlerchrysler Ag | Vorrichtung und Verfahren zur dreidimensionalen zeitaufgelösten photogrammetrischen Erfassung eines Objekts |
| BE1014606A3 (nl) * | 2002-02-05 | 2004-01-13 | Krypton Electronic Eng Nv | Werkwijze voor het dynamisch meten van de positie en orientatie van een wiel. |
| ITRE20050043A1 (it) | 2005-04-26 | 2006-10-27 | Corghi Spa | Metodo e dispositivo per determinare l'assetto delle ruote di un veicolo |
| JP4224487B2 (ja) * | 2005-11-09 | 2009-02-12 | 東芝テック株式会社 | 位置検出システム |
| JP5387202B2 (ja) * | 2009-07-23 | 2014-01-15 | 横浜ゴム株式会社 | タイヤ解析システムおよびタイヤ解析方法 |
-
1992
- 1992-04-30 JP JP13780992A patent/JP3144593B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05306918A (ja) | 1993-11-19 |
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|---|---|---|---|
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