JP5952234B2 - 光軸角度検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に取付けられているレーザ式距離計の光軸角度を、検査する光軸角度検査装置に関する。

近年、車両に距離計が装備されるようになってきた。距離計で自車と前の車両（以下前車と記す。）の距離を計測し、車間距離が適正であるかなどを検出する。
距離計に一形態にレーザを使用する物がある。レーザ式距離計はレーザ光を車両前方へ発射し、反射光を受光して距離を演算することを原理とする。

レーザ光は、直進性に富み拡散しないという利点を有する。ところで、レーザ式距離計はブラケットを用いて車両に取付けられる。ブラケットは製造に起因する製品ばらつきが不可避的に存在する。ブラケットを車両に取付ける際やレーザ式距離計をブラケットに取付ける際に取付け誤差が発生する。

ばらつきや取付け誤差によっては、車載されたレーザ式距離計の光軸が所定の角度から外れることが心配される。光軸が所定の角度から外れると検出距離の信頼性が低下する。
よって、レーザ距離計は単品での検査に加えて、車載での検査が必要になる。

車載での検査法が幾つか知られている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。

特許文献１の図１に、撮影機（２）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）を搭載した車両（１）が示されている。この車両（１）を載せる水平台（３）の一端に、スクリーンに相当する鏡（４）が立てられる。
この鏡（４）により、撮影機（２）の光軸（４）を評価することができる。

撮影機（２）をレーザ式距離計に置き換えることで、レーザ式距離計の光軸を評価することができる。
スクリーンに相当する鏡（４）は、車両（１）の車長の０．５倍程度の距離を置いて、車両（１）の前方に配置される。車長は約６ｍであるため、スクリーンは車両（１）の前方約３ｍの位置に立てられる。結果、検査装置（検査エリア）が長くなる。

検査装置のコンパクト化や検査エリアの縮小が求められる中、ラインに沿った長さがより短い検査装置が必要となる。

特開２００５−１４０５０８公報

本発明は、よりコンパクトな光軸角度検査装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車両に取付けられているレーザ式距離計の光軸角度を検査する光軸角度検査装置であって、
前記車両を所定位置に位置決めする車両位置決め機構と、
前記車両の前輪前端より車両後方で前記レーザ式距離計より前方位置にて第１昇降機構で昇降可能に吊され前記レーザ式距離計を撮影する第１カメラと、
前記第１昇降機構に吊され前記レーザ式距離計が発射する光を映写するスクリーンと、
前記第１カメラが水平となす角度と前記第１カメラから前記レーザ式距離計までの水平距離とに基づいて、前記第１カメラから前記レーザ式距離計までの高低差を定め、前記第１カメラからの前記高低差だけ離れた位置にて、前記スクリーンに設けられる点光源と、
前記スクリーンより車両後方位置にて第２昇降機構で昇降可能に吊され前記スクリーンに投影される像及び前記点光源を撮影する第２カメラと、
前記第１カメラが撮影した撮像と予め記憶している基準像とのずれ量を演算し、このずれが解消されるように、前記第１昇降機構を作動させて前記第１カメラ及び前記スクリーンを昇降させる高さ制御部と、
この高さ制御部の制御が完了した後に、前記スクリーンに映写された前記レーザ式距離計の発射光に基づく光像を、前記第２カメラから取得し、前記光像の図形中心の座標を計算する図心演算部と、
この図心演算部から取得する前記光像の図形中心から前記第２カメラで取得した前記点光源までの高低差と、前記スクリーンから前記レーザ式距離計までの距離との２つの情報からレーザ式距離計の光軸角度を演算する角度演算部と、
この角度演算部で得た光軸角度演算値が、光軸角度の合格基準を満たしているか否かを判定する合否判定部と、からなることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、高さ制御部は、第１昇降機構と同期して第２昇降機構をも制御することを特徴とする。

請求項３に係る発明では、スクリーンの受光面は黒色であることを特徴とする。

請求項１によれば、スクリーンは、車両の前輪前端より車両後方でレーザ式距離計より前方位置に配置される。スクリーンが車両の前方に配置されないため、ラインに沿った検査装置の長さが小さくなる。よって、コンパクトな光軸角度検査装置が提供される。

スクリーンがレーザ式距離計に接近して配置されるため、外光の影響を受けにくい。従来であれば遮光カバーを設けるところ、本発明であれば、遮光カバーが不要となり、光軸角度検査装置の簡便化が図れる。

請求項２によれば第２昇降機構は、第１昇降機構と同時に制御される。第１昇降機構で吊されるスクリーンと第２昇降機構で吊される第２カメラが、一緒に昇降する。第２カメラの視界にスクリーンを好適に収めることができる。

請求項３に係る発明では、スクリーンの受光面は黒色である。受光面に点光源が設けられているが、受光面が黒であれば、点光源が目立ち、第２カメラで点光源を確実に撮像することができる。

レーザ式距離計を搭載している車両の側面図である。 レーザ式距離計をフロントガラスに固定するブラケットの斜視図である。 本発明に係る光軸角度検査装置の構成図である。 第１カメラの作用図である。 第１カメラの撮像のイメージ図である。 第２カメラの作用図である。 スクリーンに映された光像のイメージ図である。 光軸角度を幾何学的に演算する手順を説明する図である。 光軸角度を求めるフロー図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１に示すように、車両１０は、レーザ式距離計１１を備えている。このレーザ式距離計１１で、前車１２へレーザ光１３を照射し、車両（自車）１０と前車１２の車間距離Ｌを計測することができる。レーザ光１３の軸が水平軸となす光軸角度θは、重要であり、基準範囲に収める必要がある。本発明は、光軸角度θが基準範囲に収まっていることを確認するための光軸角度検査装置に関するものである。

図２に示すように、レーザ式距離計１１は、車両１０のフロントガラス１４にブラケット１５、１６を用いて取付けられる。フロントガラス１４は曲面ガラスであり、寸法のばらつきが存在する。また、ブラケット１５、１６にも寸法のばらつきが存在する。その上で、フロントガラス１４にブラケット１５を接着固定するため、レーザ式距離計１１の取付け角度にばらつきが不可避的に発生する。
そのため、車両１０に取付けられた状態のレーザ式距離計１１の光軸角度を検査することは大事である。

図３に示すように、光軸角度検査装置２０は、車両１０の移送路に設けられ車両１０を所定の位置に位置決めする車両位置決め機構２１と、車両１０の前輪２２前端より車両後方で且つレーザ式距離計１１より前方位置で梁２３に第１昇降機構２４で昇降可能に吊される第１カメラ２５及びレーザ式距離計１１が発射する光を映写するスクリーン２６と、スクリーン２６より車両後方位置にて梁２３に第２昇降機構２７で昇降可能に吊されスクリーン２６に投影される像を撮影する第２カメラ２８と、第１カメラ２５が撮影した撮像と予め記憶している基準像とのずれ量を演算し、このずれが解消されるように、第１昇降機構２４を作動させて第１カメラ２５及びスクリーン２６を昇降させる高さ制御部３１と、高さ制御部３１の制御が完了した後にスクリーン２６に映写されたレーザ式距離計の発射光に基づく光像を第２カメラ２８から取得し、光像の図形中心の座標を計算する図心演算部３２と、レーザ式距離計の光軸角度を演算する角度演算部３３と、この角度演算部３３で得た光軸角度演算値が、光軸角度の合格基準を満たしているか否かを判定する合否判定部３４とからなる。

梁２３は、建屋内に渡すビーム、地面に自立させた門型フレームであってもよく、要は、第１・第２昇降機構２４、２７を所定の高さに保持する要素であれば良く、狭義の梁に限定するものではない。
第１・第２昇降機構２４、２７は、ボールねじとナットとウオームとホイールを内蔵し、モータを駆動源とするメカニカルジャッキが好適である。
第１カメラ２５は可視光カメラ、第２カメラ２８は赤外線カメラが好適である。

次に、図３の要部を拡大した図面に基づいて、光軸角度検査装置２０の構成を補足説明する。
図４に示すように、スクリーン２６の受光面２６ａには点光源３５が設けられる。
この点光源３５は、第１カメラ２５の撮像が基準像と合致したときに、レーザ式距離計１１のレンズと同じ高さになるようにして設けられる。

すなわち、第１カメラ２５が水平となす角度が一定である、スクリーン２６とレーザ式距離計１１との水平距離が一定であるため、幾何学的に第１カメラ２５からレーザ式距離計までの高低差ｈが決まる。この高低差ｈだけ第１カメラ２５の下方に点光源３５を設ければよい。
点光源３５は赤色発光ダイオードランプが好適である。

第１カメラ２５でレーザ式距離計１１を撮影する。
像のイメージは、図５に実線で示す撮像３６である。第１カメラ２５に記憶させた基準像３７は想像線で示すとおりである。図５では、ずれ量ａが存在する。
図４にて、第１カメラ２５をａだけ下げると、図５に示すずれ量はゼロになる。
結果、図４にて、レーザ式距離計１１の高さと点光源３５の高さが合致する。

なお、近赤外線の波長領域は、０．７８μｍ〜２．０μｍである。また、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザであれば、基本波長は１．０６４μｍであり、近赤外線領域にある。Ｙｂ（イッテルビウム）レーザの波形は１．０９μｍであり、近赤外線領域にある。よって、近赤外線を照射するレーザを採用したレーザ式距離計１１を用いることが推奨される。

図６に示すように、レーザ式距離計１１からスクリーン２６へ近赤外線を照射する。そして、第２カメラ２８でスクリーン２６を撮影する。
撮像のイメージを図７（ａ）に示す。すなわち、図７（ａ）に示すように、受光面２６ａに点光源３５と、矩形の光像３８が認められる。ここで、受光面２６ａは黒色であることが望まれる。黒色であれば、赤色の点光源３５がよりクリアになるからである。

矩形の光像３８では、後処理に支障を来す。そこで、図７（ｂ）に示すように、画像解析法を用いて光像３８の重心４１の座標を求める。なお、重心は質量中心と混同されやすいので、図形の中心、すなわち図心４１と呼ぶことにする。図心４１の座標が定まれば、図心４１と点光源３５の高低差Ｈを求めることができる。なお、図心４１の座標が定まれば、図心４１と点光源３５の水平方向のずれαを求めることもできる。

次に、図８（ａ）に示すように、レーザ式距離計１１からスクリーン２６（正確には受光面２６ａ）までの距離Ｄを特定する。この距離Ｄは、図３にて、車両１０が位置決めされており、スクリーン２６のラインに沿った位置も決まっているため、機械的に定まる。

図８（ｂ）に示すように、距離Ｄの底辺と高低差Ｈの縦辺が描ける。
すると、図８（ｃ）に示すように、直角三角形をイメージすることができる。結果、θ＝ｔａｎ^−１（Ｈ／Ｄ）の演算により、光軸角度θが求まる。

以上に述べた構成及び作用から、本発明の係る光軸角度検査装置２０は、次に述べる手順で操作することが望まれる。
図９に示すように、先ず、車両を搬入し、車位置決め装置（図３、符号２１）で、車両前後方向及び車幅方向の位置決めを行う（ＳＴ０１）。車両搬入しに、上方に待機させていたスクリーンと共に第１カメラを所定高さまで下げる（ＳＴ０２）。

図４で説明したように、第１カメラでレーザ式距離計を撮影し（ＳＴ０３）、図５で説明したように、ずれ量ａを演算し、このずれ量ａがゼロになるように、第１カメラ２３を昇降させる（ＳＴ０４）。ずれが解消された時点で第１昇降機構を停止し、スクリーンの高さ位置を固定する。フローには記載していないが、第２昇降機構を第１昇降機構に同期（昇降方向及び昇降速度を合致）させて、第２カメラを下げる。

図６で説明したように、レーザ式距離計からスクリーンへレーザ光（近赤外線）を照射し（ＳＴ０５）、スクリーン上の光像及び点光源を、第２カメラで撮影する（ＳＴ０６）。
図７で説明したように、図心の座標を計算する（ＳＴ０７）。

図８で説明したように、距離Ｄと高低差Ｈとから、光軸角度θを演算する（ＳＴ０８）。得られた光軸角度θが合格基準を満たしていれば「合格」、満たしていなければ「不合格」と判定する（ＳＴ０９）。

本発明は、光軸角度検査装置２０に第２カメラ２８だけでなく、第１カメラ２３をも備えたことを特徴とする。すなわち、図４、図５で説明したように、第１カメラ２３により、点光源３５の高さをレーザ式距離計（レンズ）の高さに合わせることができる。

レーザ式距離計の高さは諸々の要因で、車両毎に変化する。そこで、第１カメラ２３、第１昇降機構２４及び高さ制御部３１を設けることで、点光源３５の高さをレーザ式距離計（レンズ）の高さに合わせるようにした。この前処理により、第２カメラによる光軸角度の検出が、容易になった。

又は、図３にて、第１カメラ２３を設けたことにより、スクリーン２６の高さ調整を行うことができ、スクリーン２６がフロントガラス１４に当たることなく、スクリーン２６をフロントガラス１４に接近させることができる。結果、スクリーン２６を前輪２１の前端より車両後方位置に配置することができたとも言える。

本発明は、車載されたレーザ式距離計の光軸角度検査装置に好適である。

１０…車両、１１…レーザ式距離計、２０…光軸検査装置、２１…車両位置決め装置、２４…第１昇降機構、２５…第１カメラ、２６…スクリーン、２６ａ…受光面、２７…第２昇降機構、２８…第２カメラ、３１…高さ制御部、３２…図心演算部、３３…角度演算部、３４…合否判定部、３５…点光源、３６…撮像、３７…基準像、３８……光像、ａ…ずれ量、θ…光軸角度、Ｄ…スクリーンと第２カメラの距離、Ｈ…点光源と図心の高低差。

Claims (3)

1. 車両に取付けられているレーザ式距離計の光軸角度を検査する光軸角度検査装置であって、
   前記車両を所定位置に位置決めする車両位置決め機構と、
   前記車両の前輪前端より車両後方で前記レーザ式距離計より前方位置にて第１昇降機構で昇降可能に吊され前記レーザ式距離計を撮影する第１カメラと、
   前記第１昇降機構に吊され前記レーザ式距離計が発射する光を映写するスクリーンと、
   前記第１カメラが水平となす角度と前記第１カメラから前記レーザ式距離計までの水平距離とに基づいて、前記第１カメラから前記レーザ式距離計までの高低差を定め、前記第１カメラからの前記高低差だけ離れた位置にて、前記スクリーンに設けられる点光源と、
   前記スクリーンより車両後方位置にて第２昇降機構で昇降可能に吊され前記スクリーンに投影される像及び前記点光源を撮影する第２カメラと、
   前記第１カメラが撮影した撮像と予め記憶している基準像とのずれ量を演算し、このずれが解消されるように、前記第１昇降機構を作動させて前記第１カメラ及び前記スクリーンを昇降させる高さ制御部と、
   この高さ制御部の制御が完了した後に、前記スクリーンに映写された前記レーザ式距離計の発射光に基づく光像を、前記第２カメラから取得し、前記光像の図形中心の座標を計算する図心演算部と、
   この図心演算部から取得する前記光像の図形中心から前記第２カメラで取得した前記点光源までの高低差と、前記スクリーンから前記レーザ式距離計までの距離との２つの情報からレーザ式距離計の光軸角度を演算する角度演算部と、
   この角度演算部で得た光軸角度演算値が、光軸角度の合格基準を満たしているか否かを判定する合否判定部と、からなることを特徴とする光軸角度検査装置。
2. 前記高さ制御部は、前記第１昇降機構と同期して前記第２昇降機構をも制御することを特徴とする請求項１記載の光軸角度検査装置。
3. 前記スクリーンの受光面は黒色であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光軸角度検査装置。

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