JP4849757B2 - 自己校正するマルチカメラ機械視覚測定システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の分野】
この発明は一般に、２つ以上のカメラを有する機械視覚測定システムの校正に関し、より詳細には、自動車ホイール用のコンピュータ支援３次元アライナ（aligner）の自動自己校正を提供する装置および方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
２つ以上のカメラを有する機械視覚測定システムは、多くの用途に用いられている。たとえば、自動車のホイールが、コンピュータ支援３次元（３Ｄ）機械視覚アライメント装置および関連するアライメント方法を用いて、アライメントラック上でアライメントを行なう場合がある。自動車の３Ｄアライメントに役に立つ方法および装置の例が、米国特許第５，７２４，７４３号「自動車ホイールのアライメントを判断するための方法および装置（Method and apparatus for determining the alignment of motor vehicle wheels）」、および米国特許第５，５３５，５２２号「自動車ホイールのアライメントを判断するための方法および装置（Method and apparatus for determining the alignment of motor vehicle wheels）」に記載されている。これらの文献に記載された装置は、「３Ｄアライナ」または「アライナ」と呼ばれることがある。
【０００３】
自動車ホイールのアライメントを判断するには、そのような３Ｄアライナは、ホイールに取付けられた目標を見るカメラを用いる。これらのアライナは一般に、アライナを最初に作業現場に設置した後に行なわれるべき校正プロセスを必要とする。車両の一側のホイールと車両の他側のホイールとの位置を正確に判断するためには、アライナはあるカメラが他のカメラに対してどこに位置付けられているかを知らなければならない。ある校正方法によれば、大きな目標がカメラの視野内に、通常、アライメントラックの中心線に沿って、かつカメラから遠ざかって位置付けられる。次に、各カメラから得られた情報を用いて、カメラの相対的な位置および配向が判断される。各カメラはそれ自体に対して目標がどこにあるかを示しているため、また、各々は同じ目標を見ているため、システムは各カメラが他に対してどこに位置し配向しているかを計算できる。これは、相対カメラ位置（ＲＣＰ）校正と呼ばれる。
【０００４】
このような校正により、車両の一側から得られた結果を他と比較できるようになる。このため、２つのカメラを互いに対し固定して取付け、次にＲＣＰ校正を行なうことによって、システムはそれ以降、車両の一側のホイールを車両の他側に対して配置するために使用できる。ＲＣＰ伝達関数が、１つのカメラの座標系を他のカメラの座標系へ変換するために用いられ、そのため１つのカメラが見る目標を他のカメラが見る目標に直接関連付けることができる。ＲＣＰを行なうための１つのアプローチが、１９９８年９月２２日にジャクソン（Jackson）他に発行された米国特許第５，８０９，６５８号「自動車ホイールのアライメントに用いられるカメラを校正するための方法および装置（Method and Apparatus for Calibrating Cameras Used in the Alignment of Motor Vehicle Wheels）」に開示されている。
【０００５】
ＲＣＰ校正は正確であるが、実行するには特殊な取付具と訓練されたオペレータとを必要とする。このため、アライナ用のより簡単で単純な校正プロセスが必要とされている。
【０００６】
さらに、校正が行なわれた後でさえ、時がたつにつれてアライナが校正を失う場合がある。前述の文献に開示されたアライナは、校正の損失を最小限に押さえるよう設計されたブームの上に取付けられたカメラを有している。しかし、カメラが震動したりまたは取外された場合、もしくはブーム自体が曲がった場合、アライナは校正を失う。アライナはそれ自体の校正の損失を検出できない。校正の損失は通常、技術者が校正チェックまたは全体校正を行なわない限り検出されない。アライナの校正がずれていることに技術者が気づくまでに長い時間が経過するおそれがある。
【０００７】
また、ブームは大きく、高価であり、アライメントラックに入って出ていく車両に障害物を提示する。車両が整備施設内へ前進し、アライメントを受け、次に前進して整備施設を出るという「ドライブスルー」アライメントアプローチが用いられる場合がある。これにより、他の自動車が整備中の車両の後ろに列を作ることが可能となり、アライメント整備の速度および効率を向上させる。固定ブームを有するドライブスルーアライメントのあるアプローチでは、各車両が通過するにつれてカメラブームを進路から上昇させる必要がある。これは、時間がかかり、費用もかかり、ぎこちなくなり得る。
【０００８】
前記に基づいて、２つ以上のカメラを有する機械視覚測定システムの自動自己校正を提供する装置および方法に対する明らかな要求が、この分野において存在する。
【０００９】
設置現場で校正せずにアライメント整備施設に設置されてもよいアライナに対する要求もあり、それにより、余分なハードウェアおよび訓練されたオペレータの必要性がなくなる。
【００１０】
カメラが震動したりまたは取外された場合、もしくはブームが曲がった場合に、自動的にそれ自体を再校正できるアライナに対する要求も存在する。
【００１１】
アライナが不正確に測定していたと技術者が判断した場合、またはアライナのカメラの相対位置が変わったのではないかと技術者が疑う場合に、速やかに再校正され得るアライナへの要求も存在する。
【００１２】
動作用に固定取付ブームを必要とせず、したがって、ビームおよびカメラを上昇させる必要なくドライブスルーアライメントが可能となるような３Ｄアライナを有することも、有利である。
【００１３】
【発明の概要】
前述の要求と目的、および以下の説明から明らかとなる他の要求は、この発明の実施例によって実現され、それは、一局面では、機械測定システムを校正するための装置を含む。一実施例では、第１のカメラと第２のカメラとを有する機械測定システムは、機械視覚測定システムの第１のカメラに予め定められた関係で取付けられた第１の校正目標と、機械測定システムの第２のカメラに予め定められた関係で取付けられた第３のカメラとを含む。校正目標は第３のカメラから見られる。データプロセッサは、第３のカメラに対する第１の校正目標の相対位置に基づいて、機械測定システムの相対カメラ位置値を計算するよう構成されており、相対カメラ位置値は、第２のカメラに対する第１のカメラの相対位置を表わす。この校正はたびたび、たとえば第１および第２のカメラがホイール目標などの対象物を測定するたびに行なうことができる。
【００１４】
この発明を、限定のためではなく例示のために、添付図面の図に示す。同じ参照符号は同様の要素を指している。
【００１５】
【好ましい実施例の詳細な説明】
２つ以上のカメラを有する機械視覚測定システムの自動校正のための方法および装置を記載する。以下の記載では、説明のために、多数の特定の詳細がこの発明の完全な理解を提供するために述べられている。しかし、この発明がこれらの特定の詳細なしに実施されてもよいということは、当業者には明らかである。他の場合、この発明を不必要に不明瞭にしないよう、周知の構成およびデバイスはブロック図の形で示されている。
【００１６】
−−構造上の概要
図１は、自動車のホイールにアライメントを行なうために用いられる左カメラモジュール２と右カメラモジュール４とを一般に含むコンピュータ支援３Ｄ自動車ホイールアライメントシステム（アライナ）のある要素の概略平面図である。このようなアライナは、２つ以上のカメラを有する機械視覚測定システムの一例であるが、この発明は自動車アライナという状況に限定されず、それは、２つ以上のカメラを有するあらゆる機械視覚測定システムに、または２つ以上の測定デバイスを有するあらゆる機械測定システムに同等に適用可能である。また、「左」および「右」という用語は便宜上用いられており、特定の要素が別の要素に対して特定の場所に、または特定の関係で配置されることを要求する意図はない。「左」の要素であると述べられたいずれの要素も、「右」の場所に配置されてもよく、その逆も当てはまる。
【００１７】
矢印３０は、アライメントを受けている自動車を概略的に表わしている。車両は、左フロントホイール２２Ｌおよび右フロントホイール２２Ｒと、左リアホイール２４Ｌおよび右リアホイール２４Ｒとを含む。アライメント目標８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄは、ホイール２２Ｌ、２２Ｒ、２４Ｌ、２４Ｒの各々に、それぞれ固定されている。各アライメント目標は一般に、目標情報がその上に刻み込まれているプレート８２と、目標をホイールに固定するためのクランプ機構８８とを含む。
【００１８】
左カメラモジュール２は、左アライメントカメラ１０Ｌと校正カメラ２０とを含む。左アライメントカメラ１０Ｌは車両に面しており、軸４２に沿って左側の目標８０ａ、８０ｂを見る。左アライメントカメラ１０Ｌは、米国特許第５，７２４，７４３号「自動車ホイールのアライメントを判断するための方法および装置（Method and apparatus for determining the alignment of motor vehicle wheels）」、および米国特許第５，５３５，５２２号「自動車ホイールのアライメントを判断するための方法および装置（Method and apparatus for determining the alignment of motor vehicle wheels）」に記載されたアライナにおけるアライメントカメラのうちの１つとして機能してもよい。カメラ１０Ｌは、左剛性取付台１２に固定して取付けられている。
【００１９】
校正カメラ２０は右カメラモジュール４に面しており、軸４６に沿って校正目標１６を見る。校正カメラ２０も取付台１２に固定して取付けられている。一実施例では、軸４２と軸４６とは約９０°の角度を張っている。しかし、この特定の角度関係は要求または必要とされていない。
【００２０】
この例示的な実施例では、校正カメラ２０は、左カメラモジュール２の一部を形成するものとして図示されている。しかし、校正カメラ２０は、右カメラモジュール４の一部としても構成されてもよく、その場合、そのビューは左カメラモジュール２へと左に向けられる。
【００２１】
右カメラモジュール４は、車両に面して３Ｄアライメントシステムにおける第２のアライメントカメラとして機能する右カメラ１０Ｒを含む。右カメラ１０Ｒは、剛性のカメラ取付台１４に取付けられる。校正目標１６は、カメラ取付台１４に、軸４６に沿って校正カメラ２０から見える位置に固定して取付けられている。
【００２２】
校正カメラ２０と左カメラ１０Ｌとは、予め定められた公知の位置に固定されている。同様に、右カメラ１０Ｒと校正目標１６とは、予め定められた公知の位置に固定されている。このため、左カメラ１０Ｌに対する校正カメラの相対位置は公知であり、校正目標１６に対する右カメラ１０Ｒの相対位置も公知である。左カメラモジュールに含まれる２つのカメラの相対位置は、精密カメラ取付ハードウェアを用いることにより得られる。別のアプローチとしては、２つのカメラの位置を工場校正し、それらを保存して後に使用することが挙げられる。
【００２３】
左カメラ１０Ｌおよび校正カメラ２０の左取付台１２への取付けは、カメラが取付台に対して動いた場合に生じうる校正誤差を招かないよう、堅固である必要がある。同様に、右カメラ１０Ｒおよび校正目標１６の取付台１４への取付けも、堅固である必要がある。
【００２４】
校正目標１６およびホイール目標８０ａ−８０ｄを照らすため、左カメラモジュール２と右カメラモジュール４とは、光源６２、６４、６６をさらに含んでいてもよい。一実施例では、第１の光源６２は軸４６に垂直に整列され、その軸に沿って光を向けて校正目標１６を照らす。第２の光源６４は、軸４２に垂直に整列され、その軸に沿って光を向けて左側のホイール目標８０ａ、８０ｂを照らす。第３の光源６６は軸４４に垂直に整列され、その軸に沿って光を向けて右側のホイール目標８０ｃ、８０ｄを照らす。一実施例では、光源６２、６４、６６の各々は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）がその上に取付けられ、照明方向に面した回路基板またはその他の基板を含む。しかし、他のいかなる光源を使用してもよい。
【００２５】
図２は、アライメントシステムが左直立材５２と右直立材５４とを含む、代替的な実施例の図である。各直立材５２、５４は、アライメントラックまたは整備施設の床に取付けられた剛性ポストを含んでいてもよい。左アライメントカメラ１０Ｌと校正カメラ２０とは、保護筐体および剛性取付台として機能する左直立材５２内に取付けられている。カメラは、アライメント中の自動車とアライメント目標１６とを、直立材５２の好適な穴または窓を通して見てもよい。右アライメントカメラ１０Ｒは、右直立材５４内に取付けられて封入されており、カメラ１０Ｒは右直立材５４の好適な穴または窓を通して車両を見てもよい。
【００２６】
校正目標１６は、直立材５４の外部表面に、校正カメラ２０から見える位置に取付けられてもよい。またこれに代えて、校正目標１６は、直立材５４内に取付けられ、直立材５４の好適な穴または窓を通して校正カメラ２０に見られてもよい。
【００２７】
光源６２、６４、６６は、直立材５２、５４の外部表面に取付けられていてもよい。
【００２８】
−−第１のカメラモジュール（第１および第３のカメラ）の校正の概要
アライナが使用可能となる前に、カメラモジュールまたはポッド（１つのポッドが第１および第３のカメラを有し、第２のポッドが第２のカメラおよび校正目標を有する）の各々についてその構成要素の相対位置が決定されねばならない。
【００２９】
剛性取付台１２が高い許容公差（たとえば、０．０１″および０．０１°）で製造されている場合、左カメラ１０Ｌと校正カメラ２０との相対位置はわかっており、それら２つのカメラの相対位置を校正する必要はない。それらの相対位置は公知であろうし、同じことがすべてのアセンブリについて言えるであろう。しかし、コストを減じる方法として、ポッド内のカメラまたは目標のそれぞれについて相対位置を校正または測定してもよい。
【００３０】
図６Ａは、３つ以上のカメラを有する機械視覚測定システムの第１のカメラモジュールを校正するプロセスを示すフロー図である。
【００３１】
一般に、一実施例において、左カメラモジュール１０Ｌの校正のために、互いに対して固定的に取付けられた２つの目標が、複数のカメラのうち１つのカメラの視野内に配置される。そのカメラは、３つのカメラのうちのいずれか１つであってもよいし、製造の際のセットアップを容易にする目的で、別のカメラであってもよい。コンピュータは、２つの目標の相対位置（ＲＴＰ）を計算する。その後、それらの目標が、第１のカメラが一方の目標を、第３のカメラが第２の目標を見るように動かされる。目標位置の測定値が計算される。ＲＴＰおよび今しがた測定された目標の位置に基づいて、第１のカメラおよび第３のカメラの位置が計算される。
【００３２】
このアライメントカメラと校正カメラの相対位置を校正するサブプロセスについて、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄおよび図６Ａを参照して以下に説明する。
【００３３】
ブロック６０２において、第１のカメラおよび校正カメラを有する左カメラモジュールをセットアップする。ブロック６０４において、複数の目標を左カメラの視野内にセットアップする。たとえば、図３Ａは、左アライメントカメラ１０Ｌと校正カメラ２０との相対位置を測定および校正するための方法において使用され得る装置を示す図である。目標アセンブリ７０は、フレーム７６に固定された２つの目標７２、７４を含む。目標アセンブリは、両方の目標７２、７４が左アライメントカメラ１０Ｌから見えるように、そのカメラ１０Ｌの視野内に軸４２に沿って配置される。この配置により、カメラ１０Ｌは目標７２、７４を、ほぼ図３Ｂに示される構成で見るようになる。カメラ１０Ｌによって画像９０が生成されるが、これは目標７２、７４の目標画像９２を含む。
【００３４】
ブロック６０６において、相対目標位置値が計算される。たとえば、公知の機械視覚技術を使用して、適切なソフトウェアに従ってプログラムされたデータプロセッサが、画像９０を受取って、目標画像９２に基づいて各目標７２、７４の場所を測定することが可能である。このデータプロセッサはその後、目標７２、７４の各々について相対目標位置（ＲＴＰ）値を計算することができる。
【００３５】
ブロック６０８において、複数の目標が、一方の目標が第１のカメラの視野内に、他方の目標が校正カメラから見えるようにセットアップされる。たとえば、図３Ｃを参照して、目標アセンブリは、目標７２、７４がそれぞれ左アライメントカメラ１０Ｌおよび校正カメラ２０によって見えるように動かされる。目標フレームは、校正を行なう技術者によって手動で動かされてもよく、電動装置によって動かされてもよい。この位置で、左アライメントカメラ１０Ｌは図３Ｄに示される画像９０に似た画像を形成する。画像９０は、カメラ１０Ｌが見た目標７２のビューを表わす目標画像９４を含む。ブロック６１０に示すように、現時点における目標位置値が計算される。たとえば、各カメラに対する各目標７２、７４の位置値が、機械視覚画像分析技術を使用して計算される。
【００３６】
その後、ブロック６１２に示すように、校正カメラに対する第１のカメラの位置が計算される。たとえば、ＲＴＰ値および目標位置値に基づいて、校正カメラ２０に対する左アライメントカメラ１０Ｌの相対カメラ位置を表わす値（「ＲＣＰ左モジュール値」）が計算される。
【００３７】
−−第２のカメラモジュール（第２のカメラおよび校正目標）の校正の概要
カメラと目標とを含むポッドまたはモジュール、たとえば右カメラモジュール１０Ｒを校正するためのプロセスを、図６Ｂのフローチャートを参照して以下に説明する。ブロック６１３で示されるように、右カメラモジュール１０Ｒがまずセットアップされる。右カメラモジュール１０Ｒは厳しい許容公差で製造されてもよいが、コストを減じるために、相対位置の測定を含む校正アプローチが用いられてもよい。一般に、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、データ目標が第２のカメラの視野内に配置される。別のカメラ（「セットアップカメラ」）が、校正目標とデータ目標の両方を見る位置に配置される。セットアップカメラはコンピュータと協働して、２つの目標のＲＴＰを測定する。第２のカメラはデータ目標の位置を測定し、コンピュータはＲＴＰ値に基づいて、第２のカメラに対する校正目標の位置を判断する。
【００３８】
図４Ａは、校正目標１６に対する右カメラ１０Ｒの位置を測定しかつしたがって校正するための方法において使用され得る装置を示す図である。この装置は、右カメラと校正目標との相対位置が予めわかっていないときに使用され得る。一実施例において、図４Ａの装置は、アライナの工場校正プロセスの一部として作製される。
【００３９】
ブロック６１４に示すように、セットアップカメラおよび付加的な目標（「データ目標」）が適所に配置され得る。データ目標１０４は右カメラモジュール４の正面に位置付けられて、右アライメントカメラ１０Ｒによって見えるようにされる。付加的なカメラであるセットアップカメラ１００は、右カメラモジュール４の側方に位置付けられて、データ目標１０４および校正目標１６の両方を見ることができるようにされる。
【００４０】
ブロック６１６に示すように、相対目標位置値が、セットアップカメラのビューを使用して、データ目標と校正目標との位置に基づいて計算される。たとえば、図４Ｂは、上述の構成においてセットアップカメラ１００によって見られるビュー１０６を示す図である。ビュー１０６は、校正目標の第１の画像１６′と、データ目標１０４の第２の画像１０４′とを含む。このビューを機械視覚処理システムへの入力として用いることで、データ目標１０４および校正目標１６の位置がセットアップカメラ１００を使用して測定される。これらの測定値から、データ目標１０４と校正目標１６との相対目標位置についての値（「ＲＴＰセットアップ値」）が得られる。
【００４１】
ブロック６１７において、第２のカメラに対するデータ目標の相対位置が得られる。ブロック６１８に示すように、相対目標位置セットアップ値と、第２のカメラに対するデータ目標の相対位置とに基づいて、相対カメラ目標位置値が計算される。
【００４２】
たとえば、図４Ｃは、上述の構成において右アライメントカメラ１０Ｒによって見られるビュー１０８を示す図である。ビュー１０８は、データ目標１０４の第２の画像１０４″を含む。ビュー１０８を機械視覚処理システムへの入力として使用して、右アライメントカメラ１０Ｒに対するデータ目標１０４の位置が測定される。右アライメントカメラ１０Ｒに対するデータ目標１０４の相対位置を表わす値およびＲＴＰセットアップ値を使用して、相対カメラ目標位置値（ＲＣＴＰ）が計算される。このＲＣＴＰ値は、右校正目標１６に対する右アライメントカメラ１０Ｒの関係を表わす。
【００４３】
この時点において、左アライメントカメラ１０Ｌと校正カメラ２０との相対位置が今やＲＣＰ左モジュール値の形でわかっている。さらに、校正目標１６に対する右アライメントカメラ１０Ｒの相対位置もまた、ＲＣＴＰ値の形でわかっている。左アライメントカメラ１０Ｌが校正カメラ２０に対して固定的に取付けられており、また、右アライメントカメラ１０Ｒが校正目標１６に対して固定的に取付けられているので、それらの相対位置が変化することはない。一実施例において、上記工程は通常、アライナシステムが製造される製造業者の敷地（サイト）で行なわれる。アライナシステムはしたがって、ブロック６２０に示すように、製造業者のサイトで校正される。
【００４４】
−−製造業者のサイトで校正されたシステムの使用
製造業者のサイトにおいて校正が済んでいるシステムで、アライメントを行なうことができる。図１に示すように、カメラモジュール２および４はアライメントされるべき車両の正面に配置されている。左カメラモジュール２は、左アライメントカメラ１０Ｌがその車両の左側を見、校正カメラ２０が右カメラモジュール４の校正目標１０を見ることができるように配向される。右カメラモジュール４は、右アライメントカメラ１０Ｒが車両の右側を見、校正目標１６が校正カメラ２０から見えるように位置付けられている。これは図１に示すとおりである。
【００４５】
図５Ａは、アライメント作業が行なわれている間にこの構成における左アライメントカメラ１０Ｌから見えるビュー１１０を示す図である。ビュー１１０は、アライメントが行なわれている車両の左ホイール上にあるアライメント目標８０ａ、８０ｂの画像を含む。
【００４６】
図５Ｂは、この構成において校正カメラ２０が見るビュー１１２を示す図である。ビュー１１２は、校正目標１６の画像１６″を含む。
【００４７】
図５Ｃは、右アライメントカメラ１０Ｒによって見られるビュー１１４を示す図である。ビュー１１４は、アライメントが行なわれている車両の右ホイール上にあるアライメント目標８０ｃ、８０ｄの画像を含む。
【００４８】
図６Ｃは、自動車アライメント作業中にカメラ校正を行なうプロセスを示すフロー図である。これは一実施例においては仕事場で行なわれる。ブロック６２９において、第１のカメラ、第２のカメラ、校正カメラおよび校正目標を有するアライナが上述のようにセットアップされる。ブロック６３０において、自動車ホイールアライメント作業またはプロセスが開始される。ブロック６３０は、車両をアライメントラックに移動し、ホイール目標を車両のホイールに取付け、アライナを初期化し、アライナのカメラでホイール目標を視野に捉える工程を含み得る。
【００４９】
ブロック６３２において、校正カメラが、その校正カメラに対する校正目標の位置および配向を測定する。たとえば、アライナが設置されたとき、および、使用中または自動車のアライメント中に周期的に、校正カメラ２０はその校正カメラに対する校正目標１６の位置および配向を測定し得る。
【００５０】
ブロック６３４において、ＲＣＰ値およびＲＣＴＰ値が、典型的にメモリから得られる。一実施例において、これらの値は上述のように計算されてメモリに記憶される。ブロック６３６に示すように、これらの値（ＲＣＰ左モジュール値、ＲＣＴＰ右モジュール値および校正目標位置）に基づいて、左アライメントカメラ１０Ｌと右アライメントカメラ１０Ｒとの相対位置を表わす値が計算される。これらの値は、アライナの相対カメラ位置（ＲＣＰ）と呼ばれる。アライナはその後、ブロック６３８に示すように、車両を前方に見て、車両のアライメント測定を進めることができる。
【００５１】
校正プロセスは、コンピュータがアライメントにおける他の通常の機能を実行している間に、「バックグラウンド」モードまたはバックグラウンドプロセッサで行なうことができる。
【００５２】
ＲＣＰ値の計算はいつ行なわれてもよく、車両アライメント測定の前、その間またはその後に行なわれてもよい。たとえば、ＲＣＰ値の計算は、正確なアライメントを提供するために、１秒につき数回、１日１回、仕事日の開始時または最後に、と、適宜行なうことができる。
【００５３】
−−変形例
代替的な実施例において、現場の環境またはサービスショップにおいてアライナが使用される前に、左カメラモジュール２の校正カメラ２０と左アライメントカメラ１０Ｌの相対位置や右カメラモジュール４のカメラ対目標位置を工場で測定することなく、上述の装置およびプロセスが使用され得る。この代替例においては、第１および第２のカメラのＲＣＰを計算するための上記特許文献に述べられたＲＣＰ手順または等価なプロセスを使用して、標準的な現場校正が実行される。その後、校正カメラ２０が校正目標１６の位置を測定するが、校正カメラ２０は周期的に校正目標１６を見て、その相対位置を測定する。その測定値が校正カメラ２０と目標１６の相対位置の変化を示した場合、左カメラモジュール２が右カメラモジュール４に対して動いたことになる。その変化の値を使用して、アライナのＲＣＰ値を再計算し更新することが可能である。
【００５４】
別の代替的な実施例においては、プロセスをさらに簡略化するために、アライナのＲＣＰ値が計算された後に、校正カメラ２０と校正目標１６との相対位置が測定される。この測定値は、アライナの設定時に行なわれた校正目標１６に対する校正カメラ２０の相対位置の当初測定値と、周期的に比較される。これら２つの測定値が所定の許容公差を超えて異なった場合、アライナはオペレータに対して、そのアライナがもはや校正できていないことを知らせる。これに応じて、オペレータまたはサービス技術者は、たとえばＲＣＰ方法を使用して、校正を再び行なうことができる。
【００５５】
また別の代替的な実施例においては、アライナに３つ以上のアライメントカメラモジュールが備えられる。該装置は、各々の付加的なアライメントカメラモジュールにつき、付加的な校正カメラおよび校正目標を含む。付加的な各アライメントカメラモジュールは、上述のプロセスに従って、その付加的なモジュールを校正する付加的な処理工程で校正される。付加的な各モジュールにおける各カメラがその関連する校正目標に対して固定的に取付けられていれば、装置全体は自動的に校正され得る。
【００５６】
また別の実施例においては、校正カメラと校正目標とが異なる測定モジュール上に取付けられる。この構成は、ホイールがアライメントしているかどうかを判断するための１または複数のレーザシステムを使用する非接触アライナとともに使用され得る。
【００５７】
さらに、ここで説明するプロセスは、校正カメラ２０の機能を実行するカメラ以外の要素を使用する実施例においても使用され得る。ある実施例においては、ビデオカメラが必須ではないが使用されてもよく、また、どのような好適な画像取込デバイスまたはどのような従来の測定デバイスが使用されてもよい。たとえば、１または複数のアライメントカメラ１０Ｌ、１０Ｒの互いに対するまたは固定点に対する運動を検出するのに、重力ゲージまたはストリングゲージを配置してもよい。これに代えて、ＬＥＤ光源を１つのカメラモジュールに取付けて、対向するカメラモジュールに取付けられた検出器に光ビームを当てるようにしてもよい。その検出器は検出器表面上で最大の光強度を有する点を判断するが、もしその点が時間の経過とともに動けば、カメラが移動したものと判断され、ＲＣＰ値が更新されるか、または、そのシステムが校正できていないことを示すフラグがセットされる。
【００５８】
−−コンピュータベースの数学的計算
図８は、上述のシステムにおいて使用される数値のコンピュータベースの数学的計算の基礎を提供する、カメラと座標系の幾何学的関係を示す簡略図である。
【００５９】
図８において、ＣＳＡ（座標系Ａ）は、第１のアライメントカメラに関連する第１の３次元座標系を特定する。ＣＳＢは、第２のアライメントカメラに関連する第２の座標系を特定する。ＣＳＷは、基準の目的で使用される左ホイール座標系を特定する。ＣＡは、ＣＳＷの原点からＣＳＡの原点へのベクトルである。ＣＢは、ＣＳＷの原点からＣＳＢの原点へのベクトルである。Ｐは空間内の点である。
【００６０】
ＰＷは、ＣＳＷの原点からＰへのベクトルである。ＣＳＷに対する、ＰＷの成分は以下のとおりである。ここで、・は、ドット積の計算を示す。
【００６１】
【数１】

【００６２】
ＵＡ０、ＵＡ１およびＵＡ２は、ＣＳＡの単位ベクトル、すなわち、そのｘ軸、ｙ軸およびｚ軸である。ＣＳＷに対して、ＵＡ０の成分は以下のとおりである。
【００６３】
【数２】

【００６４】
ＵＡ１、ＵＡ２、ＵＢ０、ＵＢ１およびＵＢ２の成分は、同様に計算することができる。
【００６５】
ＰＡは、ＣＳＡの原点からＰへのベクトルである。ＣＳＡに対して、ＰＡの成分は以下のとおりである。
【００６６】
【数３】

【００６７】
ＰＢは、ＣＳＢの原点からＰへのベクトルである。ＣＳＢに対して、ＰＢの成分は以下のとおりである。
【００６８】
【数４】

【００６９】
したがって、一実施例においては、コンピュータ記憶装置を用いて、ＭＷＡの４×４行列の値を使用して、ＣＳＷに対するＣＳＡを完全に記述することができる。ＭＷＡの最初の３列の４ベクトルは、ＣＳＷに対するＣＳＡの単位３ベクトルであり、その第４の成分はゼロの値を有する。ＭＷＡの最後の４ベクトルは、ＣＳＡに対する、ＣＳＷの原点（中心）からＣＳＡの原点への３ベクトルであり、その第４の成分は１の値を有する。これらの４ベクトルおよび４×４行列を「同次座標（"homogeneous coordinates"）」と呼ぶ。
【００７０】
左上方の３×３行列は単にＣＳＡをＣＳＷに対応付ける回転行列（rotation matrix）であり、最右行は平行移動または並進（translation）である。
【００７１】
ＣＳＡに対する任意の点（すなわち、ＣＳＡにおけるその点の座標、これは、ＣＳＡの単位ベクトルに対する、ＣＳＡの原点からその点へのベクトルの成分である）が与えられると、行列ＭＷＡは、ＣＳＷにおける当該点の座標をどのように計算すべきかを示す。すなわち、ＰＡ（ＣＳＡに対する座標ベクトル）をＭＷＡで乗算することにより、ＰＷ（ＣＳＷに対する座標ベクトル）が得られる。
【００７２】
それぞれの値が行列の形で得られたので、行列数学（matrix mathematics）を使用することができる。特定的に、もしＰＷ＝ＭＷＡ*ＰＡであれば、ＰＡ＝ＭＷＡ^-1*ＰＷである。
【００７３】
上の定義により、４×４行列ＭＷＡ^-1は、ＣＳＡに対するＣＳＷを完全に特徴付けるかまたは記述する。上記はまた、ＰＡがＰＷで置換されかつＭＷＡがＭＷＡ^-1で置換された場合にも当てはまる。ＭＷＡ^-1を得るのに、以下のプロセスが用いられる。
【００７４】
１．左上方の３×３行列を転置（transpose）する。
２．最右列のベクトル（ＣＡｘ、ＣＡｙ、ＣＡｚ、１）、すなわち、ＣＳＷに対する、ＣＳＷの原点からＣＳＡへのベクトルを、（−ＣＡ０、−ＣＡ１、−ＣＡ２、１）、すなわち、ＣＳＡに対する、ＣＳＡの原点からＣＳＷの原点へのベクトル（後者は、ＣＳＷの原点からＣＳＡの原点へのベクトルＣＡとは反対方向である）に置き換える。
【００７５】
【数５】

【００７６】
上の３×３行列は、４×４行列ＭＷＡにおける左上方の３×３行列の転置であり、ＭＷＡ^-1の左上方の３×３行列位置に入るものである。したがって、以下のとおりとなる。
【００７７】
【数６】

【００７８】
表記を一致させる目的で、４×４行列ＭＷＡがＣＳＷに対するＣＳＡを完全に特徴付けるかまたは記述し、かつＭＷＡ^-1がＣＳＡに対するＣＳＷを完全に特徴付けるかまたは記述する場合には、ＭＷＡ^-1＝ＭＡＷである。
【００７９】
【数７】

【００８０】
４×４行列ＭＡＢは、ＣＳＡに対するＣＳＢを完全に特徴付けるかまたは記述する。したがって、ＭＡＢはＲＣＰまたはＲＴＰ行列である。
【００８１】
ある例示的なソフトウェア実現においては、VECTOR（ベクトル）構造は３つの数字のアレイとして定義され、MATRIX（行列）構造は３つのVECTORのアレイとして定義され、PLANE（平面）構造は１つのMATRIXおよび１つのVECTORである。MATRIXは３×３の回転行列であり、そのVECTORは座標系の３つの単位ベクトルであり、各VECTORはその座標系の原点へのベクトルである。これらすべてのVECTORの成分は、ベース座標系に対して表わされる。
【００８２】
ある例示的な関数においては、ＷＣＳに対して定義される平面１はＭＷＡであり、ＷＣＳに対して定義される平面２はＭＷＢであり、平面１に対して定義される平面２はＭＡＢであり、平面２に対して定義される平面１はＭＢＡである。そこで、ＡＰＩを有する関数が以下のように定義され得る。
【００８３】
【数８】

【００８４】
積４×４行列ＭＷＢの左上方の３×３は、ＭＷＡとＭＡＢの左上方における３×３行列値の積である。これは、すべての４×４行列の最下行における０値の結果である。積４×４行列ＭＷＢの最右列は、ＭＷＡの左上方３×３およびＭＡＢの最右列ベクトルの積と、ＭＷＡの最右列ベクトルとの和であり、これもまた、すべての４×４行列の最下行における０値および１値の結果である。
【００８５】
計算時間を短縮するために、一実施例においては、４×４行列の最下行について０または１による乗算は行なわれない。したがって、３×３行列および３ベクトルの乗算、加算および転置演算が行なわれる。
【００８６】
他の変換（transformation）についても、同様の関数が以下のように定義され得る。
【００８７】
【数９】

【００８８】
上記の説明から、ＭＷＡの４×４行列の値を使用して、ＣＳＷに対するＣＳＡを完全に記述できることがわかる。さらに、ＭＷＡの逆行列である行列ＭＷＡ^-1が、ＣＳＡに対するＣＳＷを完全に記述する。したがって、以下が成り立つ。
【００８９】
【数１０】

【００９０】
機械視覚分析技術を使用して、上述のシステムは、目標のカメラ画像、たとえば図３Ｂに示す画像９０を得て、そのカメラに対するその目標の座標系を計算することができる。
【００９１】
相対目標位置（ＲＴＰ）の計算について、図３Ａを参照して以下に説明する。ＲＴＰを計算する目的で、
ＣＳＬを左カメラ１０Ｌの座標系とする。
【００９２】
ＣＳＡを目標７２の座標系とする。
ＭＬＡはＣＳＬに対するＣＳＡを表わす。
【００９３】
ＣＳＢを目標７４の座標システムとする。
ＭＬＢはＣＳＬに対するＣＳＢを表わす。
【００９４】
左カメラ画像９０が目標７２および７４の画像９２を含むとすると、機械視覚分析技術により、行列ＭＬＡおよびＭＬＢが作成され記憶される。したがって、（目標７２と目標７４との間の）ＲＴＰ値は以下によって得られる。
【００９５】
【数１１】

【００９６】
これに基づいて、該システムは、ＭＬＢからＭＬＡをまたその反対を、以下によって計算することができる。
【００９７】
【数１２】

【００９８】
ＲＴＰの値が作成され記憶されると、目標アセンブリ７０を、左カメラ１０Ｌが目標７２を見、校正カメラ２０が目標７４を見るように動かすことができる。ＣＳＣが校正カメラ２０の座標系であるとする。左カメラ画像９０が目標７０の画像９４（図３Ｄ）を含むものとし、また、校正カメラ画像９６が目標７４の画像９８（図３Ｄ）を含むものとして、機械視覚分析技術により、ＣＳＬに対するＣＳＡを記述する行列ＭＬＡ、および、ＣＳＣに対するＣＳＢを記述するＭＣＢが作成されかつ記憶される。
【００９９】
これらの行列に基づいて、校正カメラ２０に対する左カメラ１０Ｌの相対カメラ位置ＲＣＰの値を、以下のように計算することができる。
【０１００】
【数１３】

【０１０１】
また、左カメラ１０Ｌに対する校正カメラ２０の相対カメラ位置ＲＣＰを、以下のように計算することができる。
【０１０２】
【数１４】

【０１０３】
次に、右カメラ１０Ｒに関する値の計算を提示する。図４Ａを参照して、
ＣＳＳがセットアップカメラ１００の座標系であるとする。
【０１０４】
ＣＳＲが右カメラ１０Ｒの座標系であるとする。
ＣＳＱが校正目標１６の座標系であるとする。
【０１０５】
ＣＳＤがデータ目標１０４の座標系であるとする。
図４Ｂのセットアップカメラ画像１０６が校正目標１６およびデータ目標１０４の画像１６′および１０４′を含むものとすると、機械視覚分析技術により、ＣＳＳに対するＣＳＱを記述する行列ＭＳＱと、ＣＳＳに対するＣＳＤを記述するＭＳＤとが作成され記憶される。さらに、右カメラ画像１０８がデータ目標１０４の画像１０４″を含むものとすると、機械視覚分析技術により、ＣＳＲに対するＣＳＤを記述する行列ＭＲＤが作成され記憶される。ＭＡＱは、校正目標１６とデータ目標１０４との間のＲＴＰ（ＣＳＱに対するＣＳＤ）を記述する。
【０１０６】
その後、右カメラに対する校正目標１６の座標系、すなわちＣＳＲに対するＣＳＱが、以下によって得られる。
【０１０７】
【数１５】

【０１０８】
したがって、左カメラに対する校正カメラを記述するＭＬＣの値、および、右カメラに対する校正目標を記述するＭＲＱの値を計算することができる。
【０１０９】
通常の動作において、システムは、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに示される種類の画像を生成する。左カメラ１０Ｌは、２つの左ホイール目標の画像１１０（図５Ａ）を生成する。機械視覚分析技術により、左カメラの座標系におけるホイール目標の座標系に関する値が作成され記憶される。左カメラの座標系がワールド座標系として規定される場合には、左ホイール目標がワールド座標系へと転置される。
【０１１０】
校正カメラ２０は、校正目標の画像１１２（図５Ｂ）を生成する。機械視覚分析技術により、校正カメラの座標系、ＭＣＱにおける、校正目標の座標系に関する値が作成され記憶される。
【０１１１】
右カメラ１０Ｌは、２つの右ホイールの目標について図５Ｃに示す画像１１４を生成する。機械視覚分析技術により、右カメラの座標系、ＭＲＷにおける、それらホイール目標の座標系に関する値が作成され記憶される。ここでの「Ｗ」は「ワールド」ではなく「ホイール」を意味する。通常、左カメラの座標系がワールド座標系として機能する。
【０１１２】
右ホイール目標の値は、ＭＬＷ、すなわち左（ワールド）座標系における右ホイール目標を計算することによって、左ホイール目標と同じワールド座標系へと転置することができる。校正プロセスから、ＭＬＣおよびＭＲＱの値はわかっている。該システムは、図５Ｂの画像に基づいてＭＣＱを測定し、図５Ｃの画像に基づいてＭＲＷを測定する。したがって、以下が成り立つ。
【０１１３】
【数１６】

【０１１４】
−−ハードウェアの概要
図７は、本発明の実施例を実現することが可能なコンピュータシステム７００を示すブロック図である。コンピュータシステム７００は、デバイス１００の一部もしくはすべてのための配列として、または、デバイス１００と通信する外部コンピュータもしくはワークステーションの配列のために、使用され得る。
【０１１５】
コンピュータシステム７００は、情報を通信するためのバス７０２または他の通信機構と、バス７０２に結合されて情報を処理するためのプロセッサ７０４とを含む。コンピュータシステム７００はまた、バス７０２に結合されてプロセッサ７０４によって実行されるべき命令および情報を記憶するための、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他の動的記憶デバイス等のメインメモリ７０６を含む。メインメモリ７０６は、プロセッサ７０４によって実行されるべき命令の実行中に、一時的な変数または他の中間情報を記憶するのにも使用され得る。コンピュータシステム７００はさらに、バス７０２に結合されてプロセッサ７０４のための命令および静的な情報を記憶するための、読出専用メモリ（ＲＯＭ）７０８または他の静的な記憶デバイスを含む。磁気ディスクまたは光ディスク等の記憶デバイス７１０が、情報および命令を記憶するために備えられ、バス７０２に結合される。
【０１１６】
コンピュータシステム７００は、バス７０２を介して、コンピュータユーザに対して情報を表示するための陰極線管（ＣＲＴ）等のディスプレイ７１２に結合され得る。英数その他のキーを含む入力デバイス７１４がバス７０２に結合されて、プロセッサ７０４に対して情報およびコマンド選択を通信する。ユーザ入力デバイスの別の種類として、マウス、トラックボールまたはカーソル指示キー等のカーソルコントロール７１６があるが、これは、プロセッサ７０４に対して指示情報およびコマンド選択を通信し、また、ディスプレイ７１２上のカーソルの動きを制御する。この入力デバイスは典型的に２つの軸、すなわち第１の軸（たとえばｘ）および第２の軸（たとえばｙ）で２度の自由度を有し、これにより該デバイスは、平面内の位置を特定することができる。
【０１１７】
本発明の複数の実施例は、アライナの自動校正のためのコンピュータシステム７００の使用に関連する。本発明の一実施例に従えば、アライナの自動校正は、プロセッサ７０４がメインメモリ７０６に含まれる１または複数の命令の１または複数のシーケンスを実行することに応答して、コンピュータシステム７００によって提供される。それらの命令は、記憶デバイス７１０等の別のコンピュータ可読媒体からメインメモリ７０６内に読込まれ得る。メインメモリ７０６に含まれる命令のシーケンスの実行により、プロセッサ７０４はここに記載されたプロセス工程を行なう。代替的な実施例においては、この発明を実現するソフトウェア命令に代えて、またはそれらのソフトウェア命令と組合せて、ハードワイヤード回路が使用され得る。したがって、本発明の実施例は、ハードウェア回路およびソフトウェアのどのような特定的な組合せにも限定されることはない。
【０１１８】
ここで使用される「コンピュータ可読媒体」という語は、命令を実行のためにプロセッサ７０４に提供することに関わるどのような媒体をも意味する。そのような媒体は、限定するものではないが、不揮発性媒体、揮発性媒体および伝送媒体を含む、多数の形をとることができる。不揮発性媒体は、たとえば、記憶デバイス７１０のような光または磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メインメモリ７０６のような動的メモリを含む。伝送媒体は、バス７０２を構成するワイヤを含む、同軸ケーブル、銅製ワイヤおよび光ファイバを含む。伝送媒体はまた、電波および赤外線データ通信中に生成されるような、音波または光波の形をとってもよい。
【０１１９】
コンピュータ可読媒体の一般的な形として、たとえば、フロッピー（Ｒ）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、もしくは他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、その他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、その他の穴のパターンを有する物理的媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭおよびＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、その他のメモリチップもしくはカートリッジ、以下に記載するような搬送波、および、コンピュータで読取り可能なその他の媒体、が挙げられる。
【０１２０】
コンピュータ可読媒体の種々の形は、プロセッサ７０４で実行されるように１または複数の命令の１または複数のシーケンスを搬送することに関連し得る。たとえば、それらの命令はまず、遠隔コンピュータの磁気ディスク上で搬送され得る。遠隔コンピュータは、それらの命令をその動的メモリへとロードし、モデムを使用して電話線を介して送信することができる。コンピュータシステム７００に対してローカルなモデムは、その電話線上のデータを受信して、赤外線トランスミッタを使用してそのデータを赤外線信号に変換することができる。赤外線検出器は、赤外線信号で搬送されたデータを受信することができ、適切な回路がそのデータをバス７０２上に置くことができる。バス７０２はそのデータをメインメモリ７０６へと搬送し、プロセッサ７０４はそこから命令を取出して実行する。メインメモリ７０６によって受取られた命令は、プロセッサ７０４によって実行される前にまたはその後に、記憶デバイス７１０に適宜記憶され得る。
【０１２１】
コンピュータシステム７００はまた、バス７０２に結合された通信インターフェイス７１８を含む。通信インターフェイス７１８は、ローカルネットワーク７２２に接続されたネットワークリンク７２０に結合して双方向データ通信を提供する。たとえば、通信インターフェイス７１８は、対応する種類の電話線へのデータ通信接続を提供する、総合デジタル通信網（ＩＳＤＮ）カードまたはモデムであってもよい。別の例として、通信インターフェイス７１８は、互換性のあるＬＡＮへのデータ通信接続を提供する、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）カードであってもよい。無線リンクが実現されてもよい。どのような実現においても、通信インターフェイス７１８は、種々の情報を表わすデジタルデータストリームを搬送する電気信号、電磁信号または光学信号を送受信する。
【０１２２】
ネットワークリンク７２０は典型的に、１または複数のネットワークを介した他のデータデバイスとのデータ通信を提供する。たとえば、ネットワークリンク７２０は、ローカルネットワーク７２２を介したホストコンピュータ７２４への、またはインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）７２６によって動作するデータ機器への接続を提供し得る。そしてＩＳＰ７２６は、今では一般に「インターネット」７２８と称されるワールドワイドパケットデータ通信ネットワークを介して、データ通信サービスを提供する。ローカルネットワーク７２２およびインターネット７２８はいずれも、デジタルデータストリームを搬送する電気信号、電磁信号または光学信号を使用する。種々のネットワークを通る信号および、デジタルデータをコンピュータシステム７００との間で搬送する通信インターフェイス７１８を通るネットワークリンク７２０上の信号は、情報を運搬する搬送波の例示的な形である。
【０１２３】
コンピュータシステム７００は、１または複数のネットワーク、ネットワークリンク７２０および通信インターフェイス７１８を介して、メッセージを送信しかつプログラムコードを含むデータを受信することができる。インターネットの例においては、サーバ７３０がインターネット７２８、ＩＳＰ７２６、ローカルネットワーク７２２および通信インターフェイス７１８を介して、アプリケーションプログラムに必要とされるコードを伝送し得る。本発明の実施例に従えば、そのようなダウンロードされたあるアプリケーションが、ここに記載したアライナの自動校正を可能にする。
【０１２４】
受取られたコードは、そのままの形で、プロセッサ７０４によって実行され、および／または、後に実行できるように記憶デバイス７１０もしくは他の不揮発性記憶装置に記憶され得る。このようにして、コンピュータシステム７００は、搬送波の形でアプリケーションコードを得ることができる。
【０１２５】
−−利点およびさらなる変形例
本書に開示された実施例は、他のコンテキストにも適用可能である。特に、これらの実施例は、２つ以上のカメラを有する機械視覚測定システムを校正するのに有益である。さらに、これらの実施例は、リクレーション用車両（ＲＶ）のアライメントに関連して使用することができる。ＲＶのためのアライナは、通常、標準的なアライナよりも幅の広いブームを必要とするが、本書に開示された実施例を使用すれば、ＲＶ用のアライナは、新たなハードウェアを必要とせずに、単にその直立材同士の幅をわずかに広げてボルト固定することによって構築することができる。
【０１２６】
上述の装置は自己校正するので、セットアップ後の校正は不要であり、したがって、携帯用アライナに組込むことが可能である。携帯用アライメント作業は、駐車場、ガレージまたは同様の環境において、時間のかかる校正を必要とせずに、三脚上の２つのカメラを使用して、行なうことができる。したがって、該装置を使用して、全く新しいサービス、遠隔アライメントまたは現場アライメントを容易にすることが可能である。
【０１２７】
さらに、上述の、右カメラに対する左カメラの相対位置を測定（または校正）する技術は、複数のデバイスを有するシステムにおいて用いることができる。これらの技術は、複数のデバイスのうち、１つのデバイスの別のデバイスに対する相対位置を測定するのに使用される。このような条件で、複数のデバイスのうち、第１のデバイスおよび第２のデバイスを含むいずれかのデバイスの対を、上述の技術における左カメラと右カメラの対として取扱うことが可能である。この場合、校正デバイスは第１のデバイスの近くに取付けられ、第１のデバイスに対する校正デバイスの相対位置は予め定められている。同様に、校正目標は第２のデバイスの近くに取付けられ、第２のデバイスに対する校正目標の相対位置は予め定められている。その後、校正目標に対する校正デバイスの相対位置が測定される。最後に、第２のデバイスに対する第１のデバイスの相対位置が、１）第１のデバイスに対する校正デバイスの相対位置と、２）第２のデバイスに対する校正目標の相対位置と、３）校正目標に対する校正デバイスの相対位置とに基づいて計算される。一実施例において、校正デバイスは、校正目標に対する校正デバイスの相対位置を測定するように構成される。
【０１２８】
上記明細書に本発明を特定的な実施例を参照して説明したが、本発明のより広範な精神および範囲から離れることなく種々の修正および変更をそれらに加えることができることは明らかであろう。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で捉えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ３Ｄ自動車アライメントシステムの概略平面図である。
【図２】 アライメントシステムの直立要素の図である。
【図３Ａ】 アライメントカメラと校正カメラとの相対位置を測定し、校正するための方法における相対目標位置を測定するステップに用いられてもよい装置の図である。
【図３Ｂ】 カメラが見るビューの図である。
【図３Ｃ】 アライメントカメラと校正カメラとの相対位置を測定し、校正するための方法における相対カメラ位置を測定するステップに用いられてもよい装置の図である。
【図３Ｄ】 アライメントカメラと校正カメラとが見るビューの図である。
【図４Ａ】 アライメントカメラと校正目標との相対位置を測定し、校正するための方法において用いられてもよい装置の図である。
【図４Ｂ】 図４Ａの装置のセットアップカメラが見るビューの図である。
【図４Ｃ】 図４Ａの装置のアライメントカメラが見るビューの図である。
【図５Ａ】 図１の装置の第１のアライメントカメラが見るような、２つのホイール目標のビューの図である。
【図５Ｂ】 校正中に図１の装置の校正カメラが見るビューの図である。
【図５Ｃ】 図１の装置の第２のアライメントカメラが見るような、２つのホイール目標のビューの図である。
【図６Ａ】 ２つのカメラを有するカメラモジュールを校正するプロセスを示すフロー図である。
【図６Ｂ】 カメラと校正目標とを有するカメラモジュールを校正するプロセスを示すフロー図である。
【図６Ｃ】 アライメント中にカメラ校正を実行することを含むアライメントプロセスのフロー図である。
【図７】 一実施例が実現されるかもしれないコンピュータシステムのブロック図である。
【図８】 上述のシステムに用いられる数値のコンピュータベース数学計算の基礎を提供する、カメラおよび座標系の幾何学的関係の簡易図である。

Claims (22)

1. 第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとを有する機械測定システムであって、第１の測定デバイスおよび第２の測定デバイスは、車両に取り付けられた少なくとも１つの目標の画像を取込むように構成された画像取込デバイスであり、前記システムは、
   機械測定システムの第１の測定デバイスに予め定められた関係で取付けられた第１の校正目標と、
   機械測定システムの第２の測定デバイスに予め定められた関係で取付けられた校正デバイスと、
   校正デバイスに対する第１の校正目標の位置を表す校正値を記憶するためのメモリと、
   校正デバイスに対する第１の校正目標の前記相対位置に基づいて、第２の測定デバイスに対する第１の測定デバイスの位置を計算するよう構成されたデータプロセッサとを含み、校正デバイスは、機械測定システムの動作中に、校正デバイスに対する第１の校正目標の新しい位置を表わす新しい値を定期的に測定するように構成され、
   動作中、校正値と新しい値との差は、第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとの間の相対位置の更新に用いられ、校正値が許容可能量を超えて新しい値と異なる場合、警戒警報が発される、システム。
2. 動作中、校正値が許容可能量を超えて新しい値と異なることを認識すると、第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとの間の相対位置値が再計算される、請求項１に記載のシステム。
3. データプロセッサは、
   校正デバイスに対する第２の測定デバイスの位置を表わす相対測定デバイス位置値と、
   第１の校正目標に対する第１の測定デバイスの位置を表わす相対測定デバイス位置値とに基づいて、第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとの間の相対位置を計算するようさらに構成されている、請求項１または２に記載のシステム。
4. 動作中、第１の校正目標に対する第１の測定デバイスの位置を表わす相対測定デバイス目標位置値は、第２の校正目標に対する第１の校正目標の位置に基づいて計算される、請求項３に記載のシステム。
5. 動作中、第２の校正目標に対する第１の校正目標の位置は、第２の校正目標に対する第１の校正目標の位置を計算するための情報を提供する第３の測定デバイスを用いることによって得られる、請求項４に記載のシステム。
6. 動作中、
   第２の校正目標に対する第１の校正目標の位置は、画像取込デバイスによって得られ、
   第１の校正目標および第２の校正目標の画像は、画像取込デバイスのビュー内に位置付けられた第１の校正目標および第２の校正目標によって提供され、
   第１の校正目標および第２の校正目標の画像は、データプロセッサに入力され、第２の校正目標に対する第１の校正目標の相対位置が計算される、請求項４に記載のシステム。
7. データプロセッサは、機械測定システムの第１の測定デバイスおよび第２の測定デバイスが測定中の対象の目標を測定している間に、第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとの間の相対位置を計算するよう、さらに構成されている、請求項１〜６のいずれかに記載のシステム。
8. データプロセッサは、
   機械測定システムの第１の測定デバイスおよび第２の測定デバイスが測定中の対象の目標を測定している間、第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとの間の相対位置を計算し、
   第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとの間の相対位置に基づいて、測定中の対象の目標を測定することにより生成された測定値を修正するよう、さらに構成されている、請求項１〜７のいずれかに記載のシステム。
9. データプロセッサは、第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとの間の修正された相対位置が予め定められた値を超えて第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとの間の相対位置と異なるときのみ、第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとの間の修正された相対位置に基づいて、測定中の対象の目標を測定することにより生成された測定値を修正するよう、さらに構成されている、請求項８に記載のシステム。
10. 校正デバイスは、画像を取込むことにより対象の測定を行なう画像取込みデバイスであるシステムである、請求項１〜９のいずれかに記載のシステム。
11. データプロセッサは、校正デバイスに対する第２の測定デバイスの位置を特定する予め定められた情報に基づき、および第２の測定デバイスに対する第１の測定デバイスの位置の変化を示す、校正デバイスから受取った情報に基づいて、第２の測定デバイスに対する第１の測定デバイスの位置を測定するよう構成されたデータプロセッサとを含む、請求項１〜１０のいずれかに記載のシステム。
12. 光源が、第１の校正目標を照らすために、第２の測定デバイスに固定された関係で取付けられる、請求項１〜１１のいずれかに記載のシステム。
13. 第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとを有する機械測定システムを校正するための方法であって、
    第１の測定デバイスおよび第２の測定デバイスに対して、車両に取り付けられた少なくとも１つの目標の画像を取込むように構成された画像取込デバイスを設けるステップと、
    第１の校正目標を、機械測定システムの第１の測定デバイスに、予め定められた関係で取付けるステップと、
    校正デバイスを、機械測定システムの第２の測定デバイスに、予め定められた関係で取付けるステップと、
    校正デバイスに対する第１の校正目標の位置を表わす値を校正値として記憶するステップと、
    校正デバイスに対する第１の校正目標の位置に基づいて、第２の測定デバイスに対する第１の測定デバイスの位置を計算するステップと、
    機械測定システムの動作中に、校正デバイスに対する第１の校正目標の新しい位置を表わす新しい値を定期的に測定するステップと、
    校正値と新しい値との差を、第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとの間の相対位置の更新に適用するステップと、
    校正値が許容可能量を超えて新しい値と異なる場合、警戒警報を発するステップとを含む、方法。
14. 校正デバイスに対する第２の測定デバイスの位置を表わす第１の相対測定デバイス位置値と、
    第１の校正目標に対する第１の測定デバイスの位置を表わす相対測定デバイス目標位置値とに基づいて、第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとの間の相対位置を計算するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 第２の相対測定デバイス目標位置値は、第２の校正目標に対する第１の校正目標の位置に基づいて計算される、請求項１４に記載の方法。
16. 第２の校正目標に対する第１の校正目標の位置は、第２の校正目標に対する第１の校正目標の位置を計算するための情報を提供する第３の測定デバイスを用いることによって得られる、請求項１５に記載の方法。
17. 第２の校正目標に対する第１の校正目標の位置は、画像取込デバイスを用いることによって得られ、
    第１の校正目標および第２の校正目標の画像は、画像取込デバイスのビュー内に第１の校正目標および第２の校正目標を配置することによって提供され、
    第１の校正目標および第２の校正目標の画像を適用して、第２の校正目標に対する第１の校正目標の相対位置を計算する、請求項１５に記載の方法。
18. 機械測定システムの第１の測定デバイスおよび第２の測定デバイスが測定中の対象の目標を測定している間に、第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとの間の相対位置を計算するステップをさらに含む、請求項１３〜１７のいずれかに記載の方法。
19. 機械測定システムの第１の測定デバイスおよび第２の測定デバイスが測定中の対象の目標を測定している間、第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとの間の修正された相対位置を計算するステップと、
    第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとの間の修正された相対位置に基づいて、測定中の対象の目標を測定することにより生成された測定値を修正するステップとをさらに含む、請求項１３〜１８のいずれかに記載の方法。
20. 第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとの間の修正された相対位置に基づいて、測定中の対象の目標を測定することにより生成された測定値を修正するステップは、第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとの間の修正された相対位置が予め定められた値を超えて第１の測定デバイスと第２の測定デバイスとの間の相対位置と異なるときのみ行なわれる、請求項１３〜１８のいずれかに記載の方法。
21. 第２の測定デバイスに対する第１の測定デバイスの位置の測定は、校正デバイスに対する第１の測定デバイスの位置を特定する予め定められた情報に基づき、および第２の測定デバイスに対する第１の測定デバイスの位置の変化を示す、校正デバイスから受取った情報に基づく、請求項１３〜２０のいずれかに記載の方法。
22. 校正目標を照らすために、第２の測定デバイスに固定された関係で取付けられた光源を用いるステップを含む、請求項２１に記載の方法。

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