JPH04213041A - 車輪リム／タイヤ組立体パラメータ測定装置 - Google Patents

車輪リム／タイヤ組立体パラメータ測定装置

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JPH04213041A
JPH04213041A JP3032207A JP3220791A JPH04213041A JP H04213041 A JPH04213041 A JP H04213041A JP 3032207 A JP3032207 A JP 3032207A JP 3220791 A JP3220791 A JP 3220791A JP H04213041 A JPH04213041 A JP H04213041A
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ドナルド・ジェイ・クリスチャン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は心棒により回転運動するように置かれたボデー
または製作品の物理的形状を決定するとともに、光ビー
ムを心棒によりボデーの方に投射する光ビーム投射装置
と、光ビームを単一平面に事実上含まれるビームに変換
する光学装置とを含む装置に関する。さらに、本発明に
係る装置は、受信された反射に応動する出力信号を供給
するために光ビームが衝突したボデーの部分から反射さ
れた光に露出される感光装置を含む。この感光装置には
、位置、方向、サイズ、形状および整合のようなボデー
形状に関するデータを供給する信号を処理する装置が結
合されている。
【０００１】本発明の方法によると、ボデーが既知のボ
デー座標系内での心棒による回転運動のために置かれて
いる、既知の一般的なボデー特徴を有するボデーまたは
製作品の物理的特徴が決定できる。この工程には、ボデ
ーの座標系に関して既知の方向からボデーに平らな光ア
レーを向ける段階が含まれている。さらにこの工程には
、平らな光アレーに関して既知の方向からボデーに平ら
な光のアレーが当たるのを検出する段階が含まれている
。さらにこの工程には、検出された衝突を既知のボデー
座標系における不連続な位置に変換し、それによって一
般の既知ボデー特徴位置がボデー座標系に設定される前
記変換段階が含まれている。
【０００２】本明細書に開示される本発明は、一般に自
動車サービス機器に用いられるが、他の使用方法もある
。本明細書におけるこの開示は、本発明が機能する特定
な形の自動車サービス機器に関して行われる。そのよう
な機器には、車輪平衡器、自動車制動円板旋盤、および
車輪調整器が含まれている。
【０００３】図面の第１図には、車輪平衡器のフレーム
構造１６によって支持される軸受１３および１４に置か
れた回転駆動式の車輪取付軸１２を有するオフ・ザ・カ
ー形の車輪不平衡測定装置１１が示されている。１対の
力変換器１７および１８が軸受１３および１４の場所で
軸に沿って軸方向に隣接しかつ隔置されたフレーム構造
内に置かれている。 力変換器は軸に機械結合されて、軸が回転駆動されてい
るときに軸を通して伝達される動的な不平衡の力を表わ
す周期的な電気出力信号を供給する。軸の角度位置は、
軸の完全な各回転中に軸エンコーダ（図示されていない
）によって監視されている。変換器の出力信号は平衡器
内の電気回路で通常デジタル化され、軸回転の各角度増
分で不平衡な力の測定が得られる。不平衡な力の計算に
は、リム１９およびタイヤ２１の軸２１の上の取付位置
に関して行われることが必要である。距離「ａ」および
「ｂ」は平衡器の物理的形状から知られる。距離「ｃ」
および「ｅ」は内側および外側のリム位置を得るように
測定しなければならず、これはリムおよびタイヤ組立体
が軸１２の上でスピン回転するときに測定されるリムお
よびタイヤ組立体の不平衡を相殺するように、リムに適
用するためである。リムの幅「ｄ」はこれらの計算にも
必要であり、測定された量「ｅ」および「ｃ」から容易
に計算し得ると思われる。本発明の装置は、平衡機械１
１の構造に見られる座標系に関してリム１９の内側およ
び外側位置を測定することができる。第１図に示された
例では、外側リムの位置は面Ｐ１から距離「ｅ］として
測定され、かつ内側リムの位置は面Ｐ１から距離「ｃ」
として測定される。
【０００４】同様に第２図に示される通り、車輪アライ
ナまたは車輪平衡器において、リム１９の縁の位置は、
第２図に２２で示された光の「すじ」が、タイヤリムの
縁にわたって出るにつれて「衝突」または不連続の特性
を示す。光の「すじ」はアライナまたは車輪平衡器の構
造物１６に対して所定の関係に置かれる投射器２６から
事実上面２４に出るビーム２３の形をした光を投射する
ことによって形成される。同様な形で、光の「すじ」は
、それがリム／タイヤ組立体にあるバルブ・ステム２７
を横切って落ちるときに、バルブ・ステムの回転および
放射方向にその場所を照射する。投射された光パターン
またはアレーは、半分の面、縁、格子、または多数のす
じといったようないくつかの形の内の１つであってもよ
い。「すじ」という語は、この投射された幾何パターン
を表わす。投射器に対して既知の関係に置かれている感
知器またはカメラ２８は、光の「すじ」が交差しかつそ
のような位置を表わす信号を供給するにつれて（リムの
縁またはバルブ・ステムのような）対象物の特徴のある
位置を検出する働きをする。投射器と感知器との関係に
は、平らな光アレーと感知器によって受光される中央光
線の方向との間の第２図で表われる角度の認識が含まれ
る。
【０００５】第３図は、車の制動パッドが車の制動装置
にもたれることができる円板上の適当な表面を得るため
に、旋盤の面をターン・オンするように制動円板３２が
置かれていて、そこから出る軸３１を有する駆動電動機
２９を含む自動車制動旋盤の部分を示す。平らな光アレ
ー２３を出す光投射器２６および前述の第２図の説明で
監視された方向ならびに形状をした感光器２８は、前述
の機能を果たすために第３図に示された装置内に具備さ
れている。もし円板３２が軸３１の上で回転されるにつ
れて動揺したり、第１図および第２図に示されたリムな
らびにタイヤ組立体１９／２１が軸１２（または車軸取
付心棒）のまわりを回転するにつれて動揺するならば、
検出器２８は円板３２、リム１９またはタイヤ２１の周
辺位置の変化を観測する。本装置は明らかに、リム周辺
（「衝突」２３での）またはバルブ・ステム２７（第２
図）、あるいは円板３２（第３図）の制動もしくは摩擦
面、ならびに円板３２（第３図）の内面および外面なら
びに距離「ｃ」および「ｅ」でそれぞれ表わされる（第
１図）内面および外面のリム面のあるスコア・マークの
ような軸取付ボデーの物理的特徴を検出することもでき
る。
【０００６】本明細書に開示された本発明の一般的な使
用は、それが自動車サービス機器のいくつかの形に適用
するので、第４図に見られるような車輪平衡器に関して
本発明を詳しく説明する。車輪平衡器のフレーム構造１
６に取り付けられた２組の投射器２６ａ　および２６ｂ
　が図示されている。投射器からの投射方向に関して既
知の方向にある感知軸によって車輪平衡器のフレーム構
造に置かれている２個の感光器２８ａ　および２８ｂ　
も図示されている。 投射器および感光器の対　２６ａ／２８ａ　は、軸１２
の軸線にほぼ直角に向けられるのが分かる。他の投射器
２６ｂ　および感光器２８ｂ　は、平衡器の軸１２の軸
線にほぼ平行な方向に向けられる。投射器および感光器
の方向を車輪平衡器用に定められた座標系に関して投射
器および感光器によって供給されるデータを減少させる
アルゴリズムは車輪平衡器について定められた座標系に
関して投射器および感光器の対の方向をいずれも考慮に
入れて、感光器２８によって供給されるデータを減少さ
せる有用なアルゴリズムである。第４図の車輪平衡器用
の３次元座標系は、垂直方向にＸ軸を、水平方向にＹ軸
を、そして軸１２の軸線といずれも共直線のＺ軸を有し
かつＸおよびＹ軸に直角なものが説明される。これは第
４図に関して見ることができる。座標系変換器は、ミカ
エル・イー・モーテンソン（Ｍｉｃｈａｅｌ　Ｅ．Ｍｏ
ｒｔｅｎｓｏｎ）　、ジョン・ウィリー・アンド・サン
ズ（ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ　ａｎｄ　Ｓｏｎｓ）　の１９
８５年著作権文書第３６６−３６９　頁および第５１２
−５２２　頁記載の「幾何モデリング」から導かれる。
【０００７】本発明の他の実施例に係る投射器および感
光器が第５図を示す。この場合もまた、リムおよびタイ
ヤ組立体１９／２１の外側表面を見るための投射器２６
ｃ　および感光器または検出器２８ｃ　を取り付けてい
る構造物３３がしっかり取り付けられている車輪平衡器
フレーム構造が示されている。この場合もまた、リムお
よびタイヤ組立体１９／２１およびリムならびにタイヤ
組立体の内側表面を呼び出す構造物３３の中に置かれる
投射器および感光器の対２６ｄ　ならびに２８ｄ　をそ
れぞれ観測するために投射器２６ｃ　および感光器２８
ｃ　を取り付けている構造物３３をしっかり取り付けた
車輪平衡器のフレーム構造物１６が示されている。注意
すべきことは、第４図でも第５図でも、リム１９の周辺
に取り付けられた釣り合いおもり３４が示されているこ
とである。リム１９またはバルブ・ステム２７の縁の位
置について説明された通り、釣り合いおもり３４は本発
明の装置によっても検出されかつ配置される。
【０００８】第６図は、タイヤの輪距を測定する目的で
使用される開示された発明を示している。輪距を横切る
「すじ」２２を投射するものと思われるタイヤ２１の周
辺に当たる平らな光ビーム２３を投射する投射器２６が
示されている。「すじ」は、前述の通り、投射器２６の
投射方向から所定の角度θで向けられた感光器またはカ
メラ２８によって観測される。「すじ」は、前述の通り
、投射器２６の投射方向から所定の角度θで向けられた
その観測軸を有する感光器またはカメラ２８によって観
測される。タイヤのサイズおよび輪距深度ならびにタイ
ヤ２１の輪距幅を横切る条件は、後で説明する通りに計
算することができる。第６図の１つの目的は、平らな光
アレー２４が向う目的物の光の「すじ」を示すことであ
り、また光ビーム２３の方向とカメラ２８の観測角との
間の所定角θを示すことである。後でも説明されるが、
観測方向のまわりのカメラ２８の回転は、本発明におい
ても制御されるので、中央受光光線の方向およびビーム
２３の面２４に関するカメラ／感光器２８の回転方向が
いずれも知られている。
【０００９】第７Ａ図から、投射器２６の１つの実施例
のブロック図が示されている。シャープ（Ｓｈａｒｐ）
　がレーザ・ダイオードの使用者向けに１９８６年に発
行した同社の取扱説明書の第２６頁および第２７頁に示
された形のレーザ・ドライバ３６は、シャープ製の記号
ＬＴＯ２０ＭＣ　のような、レーザ・ダイオード３７に
結合されている。ビーム成形器３８は、やや楕円形のレ
ーザ・ダイオード・ビームを円筒形ビームに形成するレ
ーザ・ダイオード・ビームの通路内に配置されている。 適当なビーム成形器がメレス・グリオット（Ｍｅｌｌｅ
ｓ　Ｇｒｉｏｔ）によって製造されたレーザ・ダイオー
ド取付式の歪像プリズム対によって表わされる。成形ビ
ームは、メレス・グリオット製の製品番号０６ＧＬＣ　
００１　のようなコリメート・レンズ３９を通される。 コリメートされたビームは、次に円筒形レンズ４１に向
けられなければならない。円筒形レンズは、直径約１ｍ
ｍのガラス棒であることができる。平らなビームの縁が
第７Ａ図にある円筒形レンズから出ているのが示されて
いる。
【０００１０】別の１つの平らな光ビーム源が第７Ｂ図
に示される投射器に見られる。白熱電球などのような任
意の光源４２が使用されて、レンズ係４３に向けられる
。レンズ系は、イクスパンダ／コリメータと、コリメー
トされた光の「すじ」を通すスリットと、面内に光を分
散させるために光のコリメートされたスリットの通路内
に配置された平凹レンズとを含むことがある。別な方法
として、１線に配列された点光源は、平らな光ビームを
作るために、簡単なレンズ系と共に使用することができ
る。
【００１１】第８Ａ図は本装置の感光部分２８の１つの
実施例のブロック図である。（平らな光ビーム２３がビ
ームが向かっているボデーに当たる場合に）「すじ」２
２から反射される光は、帯域フィルタ４４により受光さ
れて、受光した反射光から周囲の光または他の光エネル
ギー「ノイズ」を除去する。フィルタされた光は、電荷
結合デバイスであるかもしれない撮影デバイス４７の上
に受光した光の像を結ぶ働きをするレンズ系４６に通さ
れる。光はパルスされて、さらに漂遊光「ノイズ」の影
響を除去するように電荷結合デバイス４７と時間同期さ
れる。電荷結合デバイスからの信号は、前述のモーテン
ソンの教えから導かれる座標変換アルゴリズムによって
、粗入力データで作動するマイクロプロセッサ４９に従
う信号を作る信号調整回路４８に接続される。マイクロ
プロセッサからの出力は、情報分散の目的で表示装置５
１に結合される。
【００１２】第８Ｂ図は本明細書の第４図および第５図
に例として示された複数個の感光器２８を示す。感光器
は、方向に観測されたり、表面特徴の測定を受けたりす
るボデーの異なる区分から光を受けるように位置ぎめさ
れる。第８Ｂ図は、左リム部分、周辺およびリムならび
にタイヤ組立体の左リム部分、周辺および右リム部分か
ら来る感光信号を示すが、左、周辺および右の信号はそ
れぞれの信号調整回路４８ａ，ｂおよびｃに送信される
。これらの３つの調整された信号は、マイクロプロセッ
サ４９に順次結合され、車輪平衡器系統の場合は車輪組
立体のランナウト（ｒｕｎｏｕｔ）に関する情報、リム
の幅、リムの直径、リムの位置、バルブ・ステム位置、
ラグ穴位置、取り付けた釣合おもりの過重、リムの損傷
、リムの同心性、およびリムの「丸さの不完全さ」が得
られる。情報はデジタルまたは数字読出しの形で直接表
示されたり、リムその他の自動車部品が受けなければな
らない特定のサービス忠告および手順に変換されたりす
る。
【００１３】外部リム表面１９ａ　、内部リム表面１９
ｂ　、接着剤付きのおもりが加えられる平表面１９ｃ　
、落下中心分１９ｄ　、および中央分取付穴１９ｅ　を
有する典型的なリム１９が第９図に示されている。リム
のステム受け穴を通って出るバルブ・ステム２７も図示
されている。外部リム１９ａ　の検査は、後で説明する
リム上に取り付けたタイヤ・ビードに隣接するリムの周
辺に生じる不連続性を示す。
【００１４】第１０Ａ　図は、タイヤ／リム組立体２１
／１９のような目的物に光の面が当たることにより装置
のカメラまたは感光器２８によって観測される目的物を
横切って置かれる光の「すじ」２２を表わす「場面」の
図である。光源２８には、第１０Ｂ　図に見られるよう
な感光セルの２次元マトリックスである前に言及した電
荷結合デバイス４７が含まれている。マトリックス・ア
レーは例えば、セル駆動回路を持つ　２５６×２５６　
感光セルであるかもしれない。 各セルはピクセルと呼ばれる。第１０Ａ　図の「場面」
が第１０Ｂ　図の感光セル・アレーに露出されるにつれ
て、セルまたはピクセルのあるものは受けたものによっ
て励起される。「場面」は感光セルのアレーと共に、第
１０Ａ　図および第１０Ｂ　図において整合される。第
１０Ａ　図および第１０Ｂ　図の左側から右側に進みな
がら、第１０Ｂ　図のすぐ近くのものより十分上にある
２個のピクセル５２ｂ　の不連続性または励起は「場面
」にある高い点５２ａ　と対応する。これは、リムおよ
びタイヤ組立体のリムの上にあるバルブ・ステム２７と
平らな光ビームとの交差のカメラ検分に相当する。さら
に第１０Ａ　図および第１０Ｂ　図の右に向かって進む
と、「場面」の「Ｖ」形部分５３ａ　は、第１０Ｂ　図
の励起された感光器またはピクセル５３ｂ　の同様な「
Ｖ」形群によって達成される。これは第９図のリム１９
の周辺または第２図の光の「すじ」２２にある「衝突」
と、平らな光ビームとの交差に相当する。第１２図に見
られる通り、電荷結合デバイス・アレー４７およびその
駆動回路は、個々のピクセルに落ちる反射光の強度に順
次左右される励起されたピクセルからの信号強度値によ
るアナログ・データの流れを供給する。アナログ・デジ
タル変換器５４は、アナログ光セル信号の連続した流れ
を受信して、これらの信号をデジタル化する。デジタル
化された信号はメモリ５６に記憶されて、マイクロプロ
セッサ４９によって呼び出され、そして第１５図の流れ
図にしたがってマイクロプロセッサに入力されたプログ
ラムによって操作される。 この発明の好適な実施例に用いられたマイクロプロセッ
サは、インテル（Ｉｎｔｅｌ）　８０２８６　である。 こうしてマイクロプロセッサの操作により得られたデー
タは、ある測定にとって予備的であったり、所望の測定
そのものを表わす情報を供給する目的で前述のような自
動車サービス機器に送られる（第２図〜第６図）。オプ
ションとして、ここに開示された発明により測定されデ
ータは、表示がある利点を立証する場合を、数字または
図面もしくはその両方で表示することができる。表示さ
れる特徴は、測定、診断、サービス忠告、などである。
【００１５】マイクロプロセッサ４９によって実行され
たプログラムが第１０Ｂ　図のマトリックスからの出力
によって与えられるデータで操作する方法が第１５図の
流れ図に示されている。まず、プログラムは測定を行う
のに適しているかどうかを質問する。適否は軸１２に取
り付けられた軸エンコーダからの指示によって車輪平衡
器で決定される。もし時間が正しければ、測定要求が提
出される。 ときには「スナップショット」と呼ばれる像が得られる
。この指令は、量化された感知器の像を供給する第１０
Ｂ　図の感光器マトリックスによって第１０Ａ　図の感
光器で見られる場面から像を得る。像は第１０Ｂ　図の
ピクセルの走査によって得られる。走査は完了され、デ
ジタル化されて、感光データがメモリ内に置かれる。メ
モリ内のデータの概略調査は任意な全体の問題の存在、
すなわち感光レンズ上の微小物によるデータまたは部分
データの存在を検出するために行われる。もし問題がデ
ータに存在するならば、状況を修正し、すなわち問題が
単にレンズ上の光を減少する膜だけにあるならば、感知
器の感度を調節したり、光の「すじ」の輝度を増加する
ことにより物事は解決される。調節の後で、測定が反復
される。
【００１６】像取得がメモリ内のデータから立証される
と、像は「唯一の機能」に変えられるが、これはノイズ
を意味しかつあいまいさが除去される。この点で、唯一
の機能は問題の特徴について調査される。識別は応用次
第である。第１０Ａ　図および第１０Ｂ　図に示される
通り、問題の特徴は車輪平衡器用のバルブ・ステムおよ
びリムの位置である。特徴が識別されないならば、プロ
グラムは次の測定要求を受けるように戻る。特徴が識別
されるならば、特徴の座標は前述のモーテンソンの取扱
説明書に記載された方法を用いて決定される。
【００１７】次に、「成功」メッセージが、発見された
特徴のリストと共に用意され、そこにはそれらが発見さ
れる。すなわち車輪平衡器用の軸１２の上の６度の回転
位置にバルブがある。次に、利用できる空間（この例で
は６度位置）は出力キュー（ｑｕｅｕｅ）　およびキュ
ーに書き込まれた特徴および位置で識別される。そのと
き、プログラムは次の測定要求まで前進することを要求
しかつその工程が繰り返される。この形式では、問題の
特徴のすべては、車輪平衡器軸の車輪のような回転をす
る製作品またはボデーについて、または整合装置（車輪
先端、車輪ランアウトなど）によってアドレスされた車
輪のような静止ボデーについて、場所的に得られる。
【００１８】本発明の感光器およびデータ減少部分のも
う１つの実施例は第１１図に示されている。ソニー（Ｓ
ｏｎｙ）　ＸＣ−３８カメラ５７は、レンズ４６を通る
光の「すじ」反射を受けるとともにカリフォルニア州カ
ールスバッドのインターナショナル・ロボメーション株
式会社（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎｌ　Ｒｏｂｏ−　ｍａ
ｔｉｏｎ　Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ　ｏｆ　Ｃａｒｌ
ｓｂａｄ）製のＤ２５６６８０００マイクロプロセッサ
５８に結合されるデータを供給する感光器２８のような
働きをする。マイクロプロセッサは、ＸＣ−３８　カメ
ラによって供給されるデータを減少する働きをする。マ
イクロプロセッサ５８はさらに、減少されたデータを、
自動車サービス機に供給するとともに第１２図の説明に
関して前述したような、所望通りの特徴表示に供給する
。
【００１９】ここに説明された装置の実施例は、前述の
測定および方向決定を行う際に有用なデータを得るよう
に校正しなければならない。第１３図は、第４図および
第１５図に見られるような車輪平衡器フレーム構造１６
から出る第４図および第５図に見られるような軸１２を
持つ前記車輪平衡器フレーム構造１６を示す。カラー５
９は、第１３図に見られるように軸１２の軸線を含む面
から下の面にそこから出たり移動されるプレート６１を
持つ軸１２に取り付けられている。プレートは、その上
に矩形パターンに配列される上方向に出ている短い４本
のロット６２のアレーを具備している。ロットは、軸１
２の回転軸線を通って出る面の中にすべて横たわる基準
マークまたは基準点６３を有している。軸１２の軸線を
通る４個の点６３を含む面の延長は、モーテンソンの取
扱説明書に示された座標変換を簡潔化する目的に過ぎな
い。光源は、ロット６２の上の４個の点６３を光の面が
通過するように、したがって、軸１２の回転軸線１２を
光の面が通過するように、フレーム構造１６および軸１
２に関して定位置に配置される。平らな光ビーム２３の
発散角度はカメラ２８に観測されるようにボデー上の問
題のすべての点を囲むだけ、また校正中に点６３の全４
点に当たるように幅広い。プレート６１の上のロット６
２の間隔はあらかじめ定められている。例えば、その距
離はロッド間で５インチ（１２．７　ｃｍ）であり、し
たがってプレート上で四角を形成する。カメラ２８の感
光器は、カメラ軸線６４が第６図の説明に関して説明し
た通り既知の角度θとなるように向けられる。したがっ
て、校正モードでは、カメラは４個の点６３を見ること
ができ、また角度θおよび点６３の間の寸法は既知であ
るので、光面２４が観測または測定すべき特徴を有する
製作品またはボデーに当たるとき、光の「すじ」２２に
沿って見られる距離にいて観測スケールを正確に決定す
る。
【００２０】光源は座標軸Ｘｐ，ＹｐおよびＺｐを組み
合わせ所有している。照射２４の面はＸｐ，Ｙｐ面と一
致する。つまり、照射面は、面を通じてＺ＝０　の位置
である。したがって光源座標系は光面２４に垂直である
。つまり、いったん校正されると、カメラまたは感光器
２８は、光源座標系においてＸｐ，ＹｐおよびＺ＝０　
の点である光の「すじ」２２に沿う点を検出することが
分かる。したがってＸｐ，Ｙｐの実際の位置はＸｐ，Ｙ
ｐ空間に定められる。この面にある任意な点の３次元座
標は、１９８５年、出版者、著作権の、ミカエル・イー
・モーテンソン、ジョン・ウィリー・アンド・サンズ、
によるテキスト幾何的モデリング、の第　３６６頁〜　
３６９頁および第　５１２頁〜第　５２２頁に記載され
た手順を用いて決定することができる。以後、Ｘｐ，Ｙ
ｐ，Ｚｐ座標系で得られたデータを、図面の第４図にあ
る車輪平衡器の説明に関して示されたＸ，Ｙ，Ｚ座標系
に変換することがよく知られている。
【００２１】第１４図は、ここに説明された本発明のも
う１つの校正方法を示しており、この方法によると、光
面２４が車輪平衡器のフレーム構造１６から出ている軸
１２の軸線に平行に向けられている。さらに、感光器の
視線または軸線６４および光面の中心線２４ａ　は、光
面２４に垂直な面の中にある。前述の通り、第１３図の
一般校正の場合の説明の前に述べた通り、カラー５９は
プレート６１から出る４本のロッド６２のアレーを有す
る。ロッド６２の上の目標点６３は相互にかつ軸１２の
軸線と共に共面である。カメラ２８の感光器は、第１３
図に関して説明した通り、光面２４に関して既知の仰角
θで向けられたカメラ２８の中心線６４を持つ、第１３
図の構造物について述べたのと同じように働く。ロッド
６２は、既知の距離だけ（すなわち各ロッド間で１１．
２ｃｍ（５インチ）それによりプレート６１の上に四角
が形成される）隔置されるので、カメラの観測角はＸｐ
，Ｙｐ，Ｚｐ座標系の内部で光の「すじ」２２に沿って
見ることによって囲まれるボデー特徴の真の距離を測定
するように校正されることができる。これらの距離およ
び位置は次にＸ，Ｙ，Ｚ座標系（第４図）に変換される
。第１４図の校正方式の目的はモーテンソンの説明され
た幾何手段を簡単化するに過ぎない。
【００２２】本発明を実行するための最良モードが図示
されかつ説明されたが、本発明の主題事項と見なされる
ものから逸脱せずに、変形および変化が可能であること
は明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明と共に利用される不平衡測定装置
の正面図であ。
【図２】図２は本発明を利用する自動車サービス機器の
斜視図である。
【図３】図３は本発明を利用する制動円板旋盤の斜視図
である。
【図４】図４は本発明を用いる車輪平衡器の斜視図であ
る。
【図５】図５は本発明を利用する他の車輪平衡器の斜視
図である。
【図６】図６は本発明を利用するタイヤ輪距測定の斜視
図である。
【図７】図７Ａは本発明の１つの実施例の投射器を示す
ブロック図である。図７Ｂは本発明のもう１つの実施例
の投射器のブロック図である。
【図８】図８Ａは本発明に利用される１つの実施例の光
検出器のブロック図である。図８Ｂは本発明に用いられ
るもう１つの実施例の光検出器のブロック図である。
【図９】図９は車輪リムの正面断面図である。
【図１０】図１０Ａ　は本発明の光検出器によって見ら
れた場面の図である。図１０Ｂ　は本発明に利用される
感光マトリックスの図である。
【図１１】図１１は本発明の光検出および計算部分のブ
ロック図である。
【図１２】図１２は本発明の受光および計算部分のもう
１つのブロック図である。
【図１３】図１３は本発明の校正装置の斜視図である。
【図１４】図１４は本発明の別な校正方式の斜視図であ
る。
【図１５】図１５は装置のプロセッサによって実行され
るプログラムの制御機能を示す流れ図である。
【符号の説明】
２２　　すじ ２３　　ビーム ２６　　投射器 ２８　　カメラ

Claims (45)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　リム／タイヤ組立体を回転するように
    取り付ける心棒を持つ動的車輪平衡器であって、車輪平
    衡器に取り付けられかつ心棒の上のリム／タイヤ組立体
    に向けられている光ビーム投射装置と、光ビームを単一
    平面に事実上含まれるビームに変換する光学装置と、応
    動する信号を供給するために変換された光ビームにより
    衝突されるリム／タイヤ組立体の上の区域から反射され
    た光に露出される感光装置と、前記感光装置により供給
    される前記信号を受光する装置であり、リム／タイヤ組
    立体位置、寸法および物理的形状に関するデータを受け
    る前記受光装置とを含む、ことを特徴とする動的車輪平
    衡器。
  2. 【請求項２】　　前記ビーム投射装置がリム／タイヤ組
    立体の周辺を照射するように前記光ビームを置く装置を
    含む、ことを特徴とする請求項１記載の車輪平衡器。
  3. 【請求項３】　　前記リムが内部リムおよび外部リムを
    有しており、かつ前記光ビーム投射装置が内部リムおよ
    び外部リムを照射するように前記ビームを置く装置を含
    む、ことを特徴とする請求項１記載の車輪平衡器。
  4. 【請求項４】　　前記リムが内部リムおよび外部リムを
    有しており、かつ前記光ビーム投射装置が内部リムおよ
    び外部リムならびにリム／タイヤ組立体の周辺を照射す
    るように前記ビームを置く装置を含む、ことを特徴とす
    る請求項１記載の車輪平衡器。
  5. 【請求項５】　　前記光ビーム投射装置が前記光ビーム
    を分割するビーム分割器と、前記分割光ビームの一部を
    それぞれ内部リムおよび外部リムの内の１つに前記分割
    光ビームの一部をおのおの向ける反射装置とを含む、こ
    とを特徴とする請求項３記載の車輪平衡器。
  6. 【請求項６】　　前記光ビーム投射装置がレーザ光源を
    含む、ことを特徴とする請求項１記載の車輪平衡器。
  7. 【請求項７】　　前記光ビーム投射装置が白色光源を含
    んでおり、かつ前記光学装置が前記白色光源の通路に入
    れられたコリメータと、コリメートされた白色光の通路
    に入れられた円筒形レンズとを含む、ことを特徴とする
    請求項１記載の車輪平衡器。
  8. 【請求項８】　　前記感光装置が反射光を受光する帯域
    フィルタと、フィルタされた反射光を集束するように露
    出されかつ作動するレンズと、集束された光を受光する
    のに適した電荷結合デバイスとを含む、ことを特徴とす
    る請求項１記載の車輪平衡器。
  9. 【請求項９】　　前記感光装置が、前記内部リム、リム
    ／タイヤ組立体周辺および外部リムにそれぞれ露出され
    る第１，第２および第３感光装置と、前記感光装置信号
    をデジタル化する装置と、リム／タイヤ組立体の位置、
    寸法および物理的形状に関する前記データを供給するデ
    ジタル信号処理装置とを含むことを特徴とする請求項４
    記載の車輪平衡器。
  10. 【請求項１０】　　前記感光装置が感光カメラを含んで
    おり、かつ反射光に応動する前記信号を受信するように
    結合された前記装置がリム／タイヤ組立体の位置、寸法
    および物理的形状に関する前記データを供給する視覚装
    置を含む、ことを特徴とする請求項１記載の車輪平衡器
    。
  11. 【請求項１１】　　前記感光装置が２次元電荷結合デバ
    イス・アレーを含んでおり、かつ反射光に応動する前記
    信号を受信するように結合された前記装置がデジタル出
    力を供給するアナログ・デジタル変換器と、前記デジタ
    ル出力を受信するように結合された記憶装置と、前記記
    憶装置を呼び出すとともにリム／タイヤ組立体の位置、
    寸法および物理的形状に関する前記データを供給するマ
    イクロプロセッサとを含む、ことを特徴とする請求項１
    記載の車輪平衡器。
  12. 【請求項１２】　　前記感光装置が２次元感光アレーを
    含んでおり、かつ反射光に応動する前記信号を受信する
    ように結合された前記装置がアナログ・デジタル変換器
    と、リム／タイヤ組立体の位置、寸法ならびに物理的形
    状に関連する前記データを供給するマイクロプロセッサ
    とを含む、ことを特徴とする請求項１記載の車輪平衡器
    。
  13. 【請求項１３】　　回転部材のスピン軸に関する回転可
    能な部材の振れを検出する振れ測定装置であって、回転
    可能な部材に光ビームを投射する光ビーム投射装置と、
    前記光ビームを事実上平らなビームに変換する光学装置
    と、回転可能な部材から反射される前記事実上平らなビ
    ームから光を受光するように配置された感光装置であっ
    て、前記平らなビーム反射を表わす出力信号を供給する
    前記感光装置と、スピン軸に垂直な面に関して対照から
    回転可能な部材の逸れに関するデータを作る前記出力信
    号に結合される信号処理装置とを含む、車輪平衡器。
  14. 【請求項１４】　　前記回転可能な部材が制御円板を含
    んでおり、かつ前記スピン軸が制動円板旋盤の心棒によ
    って前記スピン軸が定められる、ことを特徴とする請求
    項１３記載の振れ測定装置。
  15. 【請求項１５】　　前記光ビーム投射装置が制動円板の
    周辺を照射するように前記光ビームを置く装置を含む、
    ことを特徴とする請求項１４記載の振れ測定装置。
  16. 【請求項１６】　　前記光ビーム投射装置が前記分割さ
    れた光ビームの一部を前記制動円板の周辺におのおの向
    ける反射装置を含むことを特徴とする請求項１４記載の
    振れ測定装置。
  17. 【請求項１７】　　前記光ビーム投射装置かレーザ光源
    を含むことを特徴とする請求項１４記載の振れ測定装置
    。
  18. 【請求項１８】　　前記光ビーム投射装置が白色光源を
    含んでおり、かつ前記光学装置が前記白色光源の通路に
    挿入された円筒形レンズを含む、ことを特徴とする請求
    項１４記載の振れ測定装置。
  19. 【請求項１９】　　前記感光装置が反射光を受光する帯
    域フィルタと、フィルタされた反射光を集束するように
    露出されかつ作動するレンズと、および集束光を受光す
    るように配置された電荷結合デバイスとを含む、ことを
    特徴とする請求項１４記載の振れ測定装置。
  20. 【請求項２０】　　前記回転の部材が車輪整合を受けて
    いる車両の上に置かれた車輪であり、かつ前記スピン軸
    が前記リム／タイヤ組立体が置かれているスピンドルに
    よって定められ、前記光ビーム投射装置はリム／タイヤ
    組立体の周辺を照射する前記光ビームを置く装置を含む
    、ことを特徴とする請求項１３記載の振れ測定装置。
  21. 【請求項２１】　　前記車輪が内部リムおよび外部リム
    を有しており、かつ前記光ビーム投射装置が前記内部リ
    ムおよび外部リムを照射するように前記ビームを置く装
    置を含む、ことを特徴とする請求項２０記載の振れ測定
    装置。
  22. 【請求項２２】　　前記車輪が内部リムおよび外部リム
    を有しており、かつ前記光ビーム投射装置が内部リムお
    よび外部リムならびにリム／タイヤ組立体の周辺を照射
    するように前記ビームを置く装置を含む、ことを特徴と
    する請求項２０記載の振れ測定装置。
  23. 【請求項２３】　　前記光ビーム投射装置が前記光ビー
    ムを分割するビーム分割器と前記分割された光ビームを
    内部リムならびに外部リムの１つにおのおの向ける反射
    器とを含む、ことを特徴とする請求項２１記載の振れ測
    定装置。
  24. 【請求項２４】　　前記光ビーム投射装置がレーザ光源
    を含む、ことを特徴とする請求項２０記載の振れ測定装
    置。
  25. 【請求項２５】　　前記光ビーム投射装置が白色光源を
    含んでおり、かつ前記光学装置が前記白色光源の通路に
    置かれるコリメータと、コリメートされた白色光の通路
    に置かれた円筒形レンズとを含む、ことを特徴とする請
    求項２０記載の振れ測定装置。
  26. 【請求項２６】　　前記感光装置が反射光を受光する帯
    域フィルタと、フィルタされた反射光を集束するように
    露出されかつ作動するレンズと、集束光を受光するよう
    に置かれた電荷結合デバイスとを含む、ことを特徴とす
    る請求項２０記載の振れ測定装置。
  27. 【請求項２７】　　心棒の上に回転運動するように置か
    れたボデーの物理的形状を決定する装置であって、心棒
    の上のボデーに向けられた光ビームを投射する光ビーム
    投射装置と、単一平面内に事実上含まれるビームに前記
    光ビームを変換する光学装置と、応動する出力信号を供
    給する平らな光ビームが衝突するように置かれたボデー
    の部分から反射される光に露出される感光装置と、ボデ
    ー形状に関連するデータを供給するように前記信号を処
    理する前記感光装置に結合される装置とを含む、ことを
    特徴とする形状決定装置。
  28. 【請求項２８】　　前記ボデーが摩擦面を上に持つ制動
    部材であり、前記心棒が制動旋盤によって定められ、前
    記光ビーム投射装置が前記制動部材の摩擦面を照射する
    ように前記光ビームを置く装置を含む、ことを特徴とす
    る請求項２７記載の形状決定装置。
  29. 【請求項２９】　　前記光ビーム投射装置が前記光ビー
    ムを分割するビーム分割器と、前記制動部材摩擦面の対
    向側に前記分割光ビームの一部をのおの向ける反射装置
    とを含む、ことを特徴とする請求項２８記載の形状決定
    装置。
  30. 【請求項３０】　　前記光ビーム投射装置とレーザ光源
    を含む、ことを特徴とする請求項２８記載の形状決定装
    置。
  31. 【請求項３１】　　前記光ビーム投射装置が白色光源を
    含んでおり、かつ前記光学装置が白色光源の通路に挿入
    されたコリメータと、前記コリメートされた白色光の通
    路に挿入された円筒形レンズとを含む、ことを特徴とす
    る請求項２８記載の形状決定装置。
  32. 【請求項３２】　　前記感光装置が反射光を受光する帯
    域フィルタと、フィルタされた光を集束するように露出
    されかつ作動するレンズと、集束光を受光するように置
    かれた電荷結合デバイスとを含む、ことを特徴とする請
    求項２８記載の形状決定装置。
  33. 【請求項３３】　　前記ボデーが車輪整合装置によって
    呼び出されるように置かれた車輪心棒の上に置かれた車
    輪であり、前記光ビーム投射装置が車輪の周辺を照射す
    るように前記光ビームを置く装置を含む、ことを特徴と
    するとする請求項２７記載の形状決定装置。
  34. 【請求項３４】　　前記光ビーム投射装置がレーザ光源
    を含む、ことを特徴とする請求項３３記載の形状決定装
    置。
  35. 【請求項３５】　　前記光ビーム投射装置が白色光源を
    含んでおり、かつ前記光学装置が前記白色光源の通路に
    挿入されたコリメータと、コリメートされた白色光の通
    路に挿入された円筒形レンズとを含む、ことを特徴とす
    る請求項３３記載の形状決定装置。
  36. 【請求項３６】　　前記感光装置が、反射光を受光する
    帯域フィルタと、フィルタされた反射光を集束するよう
    に露出されかつ作動するレンズと、集束光を受光するよ
    うに置かれた電荷結合デバイスとを含むことを特徴とす
    る請求項３３記載の形状決定装置。
  37. 【請求項３７】　　前記ボデーはリムであり、かつ前記
    心棒は車輪平衡器から延びており、前記光ビーム投射装
    置はリムの周辺を照射するように前記光ビームを置く装
    置を含む、ことを特徴とする請求項２７記載の形状決定
    装置。
  38. 【請求項３８】　　前記リムは内部リムと外部リムとを
    有しており、かつ前記光ビーム投射装置が前記内部リム
    および外部リムを照射するように前記ビームを置く装置
    を含む、ことを特徴とする請求項３７記載の形状決定装
    置。
  39. 【請求項３９】　　前記光ビーム投射装置が前記光ビー
    ムを分割するビーム分割器と、前記分割光ビームの一部
    を内部リムおよび外部リムの内の１つにそれぞれ向ける
    反射装置とを含む、ことを特徴とする請求項３７記載の
    形状決定装置。
  40. 【請求項４０】　　前記光ビーム投射装置がレーザ光源
    を含む、ことを特徴とする請求項３７記載の形状決定装
    置。
  41. 【請求項４１】　　前記光ビーム投射装置が白色光源を
    含んでおり、かつ前記光学装置が前記白色光源の通路に
    挿入されたコリメータと、コリメートされた白色光の通
    路に挿入された円筒形レンズとを含む、ことを特徴とす
    る請求項３７記載の形状決定装置。
  42. 【請求項４２】　　前記感光装置が反射光を受光する帯
    域フィルタと、フィルタされた反射光を集束するように
    露出されかつ作動するレンズと、および集束光を受光す
    るように配置された電荷結合デバイスとを含む、ことを
    特徴とする請求項３７記載の振れ測定装置。
  43. 【請求項４３】　　ある既知の一般ボデー特徴を有し、
    かつ既知のボデー座標系を有する心棒の上に回転運動す
    るように置かれているボデーの物理的特性を決定する方
    法であって、ボデー座標系に関して既知の方向からボデ
    ーに平らな光のアレーを向ける段階と、前記平らな光ア
    レーを既知の方向に関して既知方向からのボデー上の前
    記光アレーの衝突を検出する段階と、検出された衝突を
    既知のボデー座標系の不連続位置に変換する段階であっ
    て、それによって一般の既知ボデー特徴位置がボデー座
    標系に設定される前記変換段階とを含む、ことを特徴と
    する物理的特性を決定する方法。
  44. 【請求項４４】　　前記変換の段階が平らな光アレーに
    関して既知方向を有する座標系に検出された衝突の位置
    を計算する段階と、平らな光アレー座標系の位置を既知
    のボデー座標系に変換する段階と、ボデーの物理的特性
    を決定するのに用いるボデー特徴データを抽出する段階
    とを含む、ことを特徴とする請求項４３記載の方法。
  45. 【請求項４５】　　前記検出の段階が平らな光アレーと
    ２次元のボデーとの交差に沿う衝突の位置を感知する段
    階と、既知方向を有する座標系内部の位置を、平らな光
    アレーの既知方向に関して計算する段階とを含むことを
    特徴とする請求項４３記載の方法。
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