JPH04295710A - 角度の光学的測定方法および装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は構成部材の位置、特に車
輌の車輪の位置が相互に形成する角度を光線によって光
学的に測定する方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の方法と装置は例えば米国特許第
３３３７９６１号により公知である。この特許では車輌
の車輪に取付けられたセンサの間の接続ラインを光線に
よって表示する。

【０００３】この光学式（無コード式）測定方法および
測定装置に代えて、センサ間の接続ラインをコードによ
って表示する車輪位置測定装置および方法も知られてい
る（例えば、米国特許第３１６４９１０号）。

【０００４】最近の測定装置では、センサから送られて
くる信号を、電子計算機によって電子的に演算評価して
、対応する角度すなわち車輪の位置を測定している（米
国特許第４１３９３８９号、第４２６５５３７号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】コードを用いる測定方
法および測定装置では、相当大きな角度範囲（±４５°
以上）を測定することができるが、センサ間の機械的な
接続ラインを表示するコードは面倒な問題を惹起する。 この問題は、コードが惹起する振動やコードの摩耗や偶
然のたわみによって生じる振動に起因している。これに
よりヒステリシスと場合により測定誤差が生じる。従っ
て、この装置は操作員が極めて注意深く操作する必要が
ある。無コード式（光学式）測定方法と装置では、コー
ドの機構から生じるヒステリシス、摩耗力および偶然の
たわみのような問題は生じないが、測定角度範囲が大幅
に制限され、公知の装置では最大±１０°である。従っ
て、より大きな角度範囲、例えば前輪の最大のかじ取り
ロック（Ｓｔｅｕｅｒａｕｓｓｃｈｌａｇ）を検出する
ためには、回転板等に追加センサを設置して便用しなけ
ればならない。

【０００６】従って、本発明の課題は、より大きな角度
範囲を検出することができる、構成部材の位置、特に車
輌の車輪の位置が占める角度の光学式測定方法と装置を
提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、測定す
べき角度の第１の辺に沿って、この角度の頂点に向けて
第１の光線を放射し、この光線を前記頂点から全角度（
３６０゜）に対応する一定の時間間隔でさらに先に送っ
て、第１の時点で第１の信号を登録し、前記測定すべき
角度の第２の辺に沿って、この角度の頂点に向けて第２
の光線を放射し、この光線を前記頂点から、各第１の時
点に対して、前記第１と第２の光線の方向の間の角度に
対応する時間差でさらに先に送り、第２の時点で第２の
信号を登録し、前記第１と第２の信号の登録の間隔から
角度の大きさを計算する。

【０００８】また、本発明の装置は、測定すべき角度の
第１の辺に沿ってこの角度の頂点に向けて第１の光線を
放射する第１の光源と、前記測定すべき角度の第２の辺
に沿ってこの角度の頂点に向けて第２の光線を放射する
第２の光線と、前記測定すべき角度の頂点に設置され少
なくともこの角度の面において各光源から放射される光
線に対して狭い通過域で全角度（３６０゜）を走査する
遮光装置と、この遮光装置の通過域を通過する光線の光
路に設置された受光器と、この受光器に接続されこの受
光器から出力される各出力信号を登録する信号登録装置
と、この信号登録装置に接続されこの信号登録装置に登
録された信号の登録間隔から前記第１と第２の辺の間の
角度を計算する計算装置とからなる。

【０００９】

【作用】本発明では、角度の測定は、相互に時間間隔を
おいて検出される光線によって行なわれる。これらの光
線の時間間隔は、測定角度の大きさに対応する。この時
間間隔すなわち測定された角度の大きさは登録されるが
、この場合時間間隔は例えば、計数操作、長さ測定、記
録装置等における登録間隔によって検出することができ
る。この登録信号は、角度の大きさの測定のために計算
機によって演算することができる信号間隔を有する。

【００１０】本発明の角度測定方法および装置は、車輪
位置測定装置、特に自動車の車輪の測定に有利に使用す
ることができる。このために第１の光源は、各車軸の延
長部に設置した各車輪に付設する。この光源は、測定さ
れる角度の第１の辺を形成する車軸の延長部に沿って光
線を放射する。この光線は基準光線を構成する。従って
、第１の光源は基準光源ということができる。第１の光
線すなわち基準光線は、各車軸の延長部に配置され被測
定角度の辺で遮光作用を行う遮光装置に向かって進行す
る。さらに、各車輪には、二つの第２の光源を付設し、
そのうち一方の光源はその光線を車輌の長手方向におい
て後方に向けて放射し、他方の光源はその光線を前方に
向けて放射する。また、各車輪には、各前輪では前方に
向けた光源で照射され、各後輪では後方に向けた光源で
照射される位置固定の鏡を付設する。さらに、また各前
輪に付設した後ろ向きの光源は、その光線を車輌の同じ
側において後輪の車軸の延長部に設置した遮光装置に向
けて放射し、また各後輪の前向きの光源はその光線を車
輌の同じ側の前輪の車軸の延長部に設置した遮光装置に
向けて放射する。

【００１１】以上のようにして、水平面で測定する車輌
特に自動車の車輪の位置測定装置が得られる。遮光装置
としては、一定の速度で回転する回転遮光装置を有利に
使用することができる。このような遮光装置により、実
際には任意に区分することができる全角度（３６０°）
に対する時間標準を簡単に得ることができる。遮光装置
は光源からの光線の通過路を有し、この通過路が光線の
角度位置にあるときは、光源からの光線が通過路を通過
して受光器に達する。従って、受光器には時間的に異な
る時点に異なる光線が到達し、対応する信号が登録装置
に登録記録される。登録されたデータは計算機によって
角度の計算のために処理される。

【００１２】

【実施例】図１には、この発明の実施例の光学式角度測
定装置の概要が示してある。図示装置は、水平面もしく
は垂直面またはこれらの間の傾斜面にある二つの角度ａ
、ｂを測定するために用いる。

【００１３】この装置は測定すべき角度ａ、角度ｂの第
１の辺Ｓ１に沿って光線を放射する第１の光源３を備え
ている。この光線は基準光線を形成するので、光源３は
基準エミッタとして働く。角度ａ、ｂの頂点Ｓ０には、
図示例では回転鏡４を有する遮光装置が設けられている
。回転鏡４は直流モータまたはステッピングモータなど
で構成することができるモータ５によって、一定の回転
速度で駆動される。頂点Ｓ０は回転鏡４の反射面２２上
にある。

【００１４】回転鏡４従ってその反射面２２は、モータ
５によって回転軸Ｄの回りに一定の速度で回転する。反
射面２２はこの回転軸Ｄに対して傾斜させて配置し、特
に回転軸Ｄに対して４５°の角度にすると好適である（
図５）。角度ａと角度ｂの頂点Ｓ０は反射面２２の回転
軸Ｄ上にある。特に図１ないし図４から明らかなように
、辺Ｓ１に沿うように調節した光源３からの基準光線は
、回転軸Ｄに対して直角に進行し、回転鏡４の反射面２
２に頂点Ｓ０において入射する。回転軸Ｄは測定される
角度ａ、ｂが存在する面に対して直角に延長している。

【００１５】第２の光源８からは、光線が測定される角
度ａの他の辺Ｓ２に沿って、反射面２２上の頂点Ｓ０に
放射される。図示例では第２の光源８は、測定される角
度ａの頂点Ｓ０に向けた二つの光エミッタＡ２、Ｂ２で
構成されている。

【００１６】角度ｂを測定するためには、別の第２の光
源７から放射される光線を、角度ｂの辺Ｓ３に沿って、
頂点Ｓ０に向ける。図示例では、二つのエミッタＡ１、
Ｂ１が光線を発生する。この二つのエミッタＡ１、Ｂ１
の光線は、位置固定の鏡１０に向かい、ここで反射され
て、辺Ｓ３に沿って測定される角度ｂの頂点Ｓ０の方向
に進行する。辺Ｓ３に沿う光路には、偏光子９を設ける
ことができる。

【００１７】二つのエミッタＡ１、Ｂ１からなる第２の
光源７は、光線を直接辺Ｓ３に沿って、反射面２２上に
ある頂点Ｓ０に入射させるようにすることもできる。

【００１８】回転鏡４の回転軸Ｄの延長線上には受光器
１がある。受光器１は反射面２２で反射した光を受光す
る。反射面２２は一定の回転速度で全角度（３６０゜）
を連続的に回転する。その際、反射面２２は、全角度の
回転（一回転）毎に、辺Ｓ１およびＳ２、Ｓ３に沿う各
光線を受光器１の方向に反射する位置をとる。受光器１
に向う辺Ｓ１に沿う光線の反射時点と辺Ｓ２、Ｓ３に沿
う光線の反射時点との時間差は、測定する角度ａ、ｂの
大きさと、回転鏡４の既知の回転数とに関係する。従っ
て、この時間差を検出することによって、角度ａ、ｂの
大きさを測定することができる。

【００１９】図２には光学式角度測定装置の他の実施例
が示してある。この角度測定装置では、図１の実施例を
変形して、受光器１’は第１の辺Ｓ１に平行に、すなわ
ち、第１の光源３から放射される基準光線に平行に配置
してある。回転鏡４’は測定される角度ａ、ｂの頂点Ｓ
０が存在する反射面２２’を有している。しかしその反
射面２２’は図１の実施例と異なって、測定される角度
ａ、ｂが存在する面に垂直に配置されている。さらに、
回転鏡４’の回転軸Ｄ’は反射面２２’に存在する。回
転鏡４’はモータ５’によって駆動される。

【００２０】図１の実施例では、第２の光源７および８
のために光線を放射するエミッタＡ１、Ｂ１およびＡ２
、Ｂ２を設けたが、図２の実施例の第２の光源７’およ
び８’としては、反射器Ａ３、Ｂ３およびＡ４、Ｂ４を
用いている。これらの反射器は、第１の光源３から放射
され回転鏡４’で反射される光線を反射する。

【００２１】図２に示す角度測定装置は、角度ａ、ｂの
測定のために次のように動作する。第１の光源３から辺
Ｓ１に沿って放射される光線は必要に応じてレンズ系９
’によって収束するか変調する。この光線は回転鏡４’
に照射される。回転鏡４’の回転中に反射面２２’が第
１の辺Ｓ１に対して反射位置にくると、すなわち、辺Ｓ
１が反射面２２’に垂直になると、入射光線は反射され
て辺Ｓ１に沿って戻り受光器１’に入射する。回転鏡４
’がさらに回転すると、反射面２２’は、第１の光源３
から放射された光線が第２の光源８’の反射器Ａ４の方
向に進む位置にくる。光線はそこで反射して反射面２２
’に戻り、そこから第１の辺Ｓ１に沿って受光器１’に
入射する。回転鏡４’がさらに回転すると、第１の光源
３から放射された光線は、反射面２２’を介して反射器
Ｂ４に向けられ、そこで反射して戻り、受光器１’に入
射する。第１の実施例の場合と同じように、反射した光
線は受光器１’によって種々の時点で受光される。第２
の光源８’の二つの反射器Ａ４、Ｂ４に代えて、測定さ
れる角度ａの第２の辺Ｓ２に一つの反射器を設けること
もできる。

【００２２】同様にして、第１の光源３から放射された
光線は、位置固定の鏡１０を介して、第２の光源７’の
反射器Ａ３、Ｂ３によって対応する反射位置で反射され
る。第２の光源７’についても、方向Ｒ３に反射器を一
つだけ設けることができる。方向Ｒ３は固定の鏡１０の
法線Ｎに対して、測定される角度ｂの第２の辺Ｓ３と同
じ角度に配置する。

【００２３】図１の実施例と同じように、図２の実施例
についても、受光器１’によって受光される光線の時間
差を検出することによって、角度ａ、ｂの大きさを測定
することができる。

【００２４】上記の測定操作を図３と図４を参照して詳
述する。入射角面と反射角面が図１の反射面において垂
直になるときは、辺Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に沿う各光線は受
光器１の方向に反射される。図２の第２の実施例の場合
には、反射面２２’の法線が基準辺Ｓ１と各反射器Ａ３
、Ｂ３、Ａ４、Ｂ４との間の角度の二等分線を形成する
ときに、受光器１’によって反射光が受光される。図５
は、回転鏡４が、第１の光源３から放射される基準光線
が受光器１に投射される位置にある状態を示す。受光器
１は受光された光線によって、パルス形の電気出力信号
を発生する。図３は、時点ｔＲ１においてこのような出
力パルス信号を示す。図２では時点ｔＲ１おいて光線が
反射され基準辺Ｓ１に沿って戻る。続く回転で、回転鏡
４、４’従ってその反射面２２、２２’が全角度（３６
０°）回転すると、回転鏡が第１の光源３と受光器１、
１’に対して同じ位置にくるため、基準光線が受光器１
、１’に再び投射され、受光器１から次の出力信号が発
生する。この出力パルス信号は図３において時点ｔＲ２
に示してある。時点ｔＲ１とｔＲ２における二つのパル
スの間の時間差はｔＲである。この時間差ｔＲ（時間基
準）は全角度（３６０゜）に対応する。

【００２５】回転鏡が、第２の光源８、８’に属するエ
ミッタから放射される光線を受光器１、１’に投射する
反射位置を取るとき、時点ｔＲ１から時間間隔ｔＡ２、
ｔＡ４とｔＢ２、ｔＢ４で、受光器１、１’からパルス
信号が出力される（図３）。さらに、回転鏡４、４’従
ってその反射面２２、２２’が光源７、７’に対応する
反射位置をとるとき、時点ｔＲ１から時間間隔ｔＡ１、
ｔＡ３とｔＢ１、ｔＢ３で受光器１、１’から出力パル
ス信号が発生する。時間差ｔＡ２、ｔＡ４とｔＢ２、ｔ
Ｂ４および時間差ｔＡ１、ｔＡ３とｔＢ１、ｔＢ３は、
それぞれ角度ａおよびｂの大きさに対応するので、図１
の実施例で角度の大きさは次式によって算出される。

【００２６】

【式１】

【００２７】

【式２】

【００２８】図２の実施例については次式による。

【００２９】

【式３】

【００３０】

【式４】

【００３１】図４に示すように、光源３、７、７’と８
、８’から放射される光線は、変調器１５によって適当
に変調される。そのために各光路には例えば偏光子９（
図１、図２）のような適当な偏光器を設けることができ
る。しかし適宜のフィルタ等を設けることもできる。 これにより周囲からの干渉光線が受光器１、１’から次
段に送られることが回避される。そして、受光器１、１
’の出力には、フィルタのような適宜の復調器１２を接
続する。復調器１２の出力にはラッチ回路１４が接続さ
れており、この回路は、図３に示した各パルスの時点に
カウンタ１３から供給される数値を保持するとともに、
この数値をプロセッサ１７を介して記憶器１８に送って
記憶する。

【００３２】時間差ｔＲ、ｔＡ２（ｔＡ４）、ｔＢ２（
ｔＢ４）、ｔＡ１（ｔＡ３）およびｔＢ１（ｔＢ３）に
対応する記憶器１８の記憶データは、プロセッサ１７で
上記計算式に基づいて評価され角度ａ、ｂを算出する。 この過程を回転鏡４、４’の各回転毎に繰り返す。 このとき回転鏡の回転は、プロセッサ１７に接続したモ
ータ制御器１６によって制御される。プロセッサ１７の
動作は制御ユニット２１により制御される。

【００３３】さらに、プロセッサ１７には基準記憶器１
９が接続されている。この記憶器は例えば、先に計算し
た角度値の平均値を包含することができる。連続して平
均値の算出を行なうことによって可能な最も正確な角度
の計算を、多くの連続するサイクルにおいて、行うこと
ができる。算出された角度値はプロセッサ１７からデー
タ出力装置２０に導入され、ここから計算した角度の大
きさを取り出すことができる。

【００３４】図５図６には、車輌、特に自動車の車輪の
位置の測定に使用する本発明の光学式測定装置の実施例
が示してある。図５図６に示す装置は、後に詳述するよ
うにして、自動車の各車輪に付設することができるセン
サユニットを形成している。図５図６に示すセンサユニ
ットは、基準光源として、測定される角度ａ、ｂの基準
辺Ｓ１に沿って基準光線を放射する第１の光源３を備え
ている。さらに、このセンサユニットは回転サポート６
に支持された回転鏡４を備えている。回転サポート６は
、直流モータ、ステッピングモータ等で構成することが
できるモータ５によって、一定の速度で駆動される。 回転軸Ｄには受光器１が設けられている。受光器１の受
光面は回転鏡４の反射面２２に向けてある。反射面２２
が光源３に対して図５に示す位置にあるとき、すなわち
、入射角と反射角の面が反射面２２に垂直であり、かつ
、受光器１と光源３に対して反射の法則が充足されると
き、光源３から放射される基準光線は受光器１に投射さ
れる。図示実施例では、入射する基準光線と反射する基
準光線は９０°の角度をなしている。すなわち、基準光
線は回転鏡４の反射面２２において回転軸Ｄに対して９
０°の角度をなす方向にある。他の光源についても、そ
の光源が図１に示すごとく受光器１の方向に投射される
ときは、同じ配列形態になる。

【００３５】図５と図６の図示例では、第２の光源７、
８は枠状のサポート２に、受光器１および光源３と一緒
に設置してある。この第２の光源７、８は、光源８に属
する二つのエミッタＡ２、Ｂ２がその光線を前方に放射
し、他方の第２の光源７に属するエミッタＡ１、Ｂ１が
その光線を後方に放射するように、それぞれ配置してあ
る。図２に示した光源３、受光器１’、回転鏡４’およ
び反射器も、枠状のサポート２に対応するサポートに設
置することができる。

【００３６】第２の光源７、８から放射される光線は、
自動車の他の車輪に付設したセンサ装置の回転鏡に当り
、これにより図１、図２、図３に基づいて説明した方法
によって車輪の位置を決定するための相応の角度が計算
される。このため、図７に示すように、車輪ＶＲ１、Ｖ
Ｒ２（前輪）とＨＲ１、ＨＲ２（後輪）に付設したセン
サ装置のそれぞれに対して、位置固定の鏡１０を設ける
。構成ユニット２３、２４を形成する前輪ＶＲ１、ＶＲ
２のセンサ装置には、車輌の長手方向に見て両前輪の軸
の前方に位置固定の鏡１０が設けてある。前方に向けた
第２の光源のエミッタから放射される二つの光線はある
角度を形成し、位置固定の鏡１０に当る。この角度の水
平面における二等分線は、位置固定の鏡１０の反射面の
法線Ｎに対して４５°の角度をなす。この角度の大きさ
は例えば図１の角度ｃの大きさと同等である。

【００３７】図７には、自動車の車輪位置測定装置を構
成する光学式角度測定装置の構成が示してある。各車輪
、すなわち、二つの前輪ＶＲ１、ＶＲ２と二つの後輪Ｈ
Ｒ１、ＨＲ２には、センサユニットを含む構成ユニット
２３、２４、２５、２６が付設されている。各構成ユニ
ットは、光源３（基準エミッタ）が車軸に位置するとと
もにこの光源から放射される光線が車軸の延長部（図１
の辺Ｓ１に対応）と合致するように、自動車の車輪に固
定されている。この各構成ユニットの自動車の車輪への
固定は公知の固定手段による。図７に示すように、前輪
の二つの構成ユニット２３、２４における光源７（７’
）の二本の光線は、後方へ二つの後輪ＨＲ１、ＨＲ２の
構成ユニット２５、２６の各回転鏡４（４’）に向けら
れている。二つの後輪に付設した構成ユニット２５、２
６の第２の光源７（７’）の二つのエミッタないし光線
は、後方へ構成ユニット２５、２６に属する位置固定の
各鏡１０に向けられている。構成ユニット２５、２６の
二つの位置固定の鏡１０は、自動車の長手方向に見て、
後輪ＨＲ１、ＨＲ２の車軸の後方に位置している。

【００３８】前輪ＶＲ１、ＶＲ２の二つの構成ユニット
２３、２４の第２の光源８（８’）の二つのエミッタな
いし反射器から前方に向かう二本の光線は、構成ユニッ
ト２３、２４の二つの位置固定の鏡１０に向けられてい
る。後輪に設けた構成ユニット２５、２６の第２の光源
８（８’）の二つのエミッタないし反射器から放射され
る光線は、前輪ＶＲ１、ＶＲ２の構成ユニット２３、２
４の回転鏡４（４’）の方向に向けられている。第２の
各光源７（７’）および８（８’）からの光線は、位置
固定の鏡１０で反射されそれぞれ対向する位置固定の鏡
１０に向かう。ここからの光線は、既述のように、各車
軸の延長部にある回転鏡４（４’）に導びかれる。この
光線は回転鏡４（４’）により所定の時点で受光器１（
１’）に入射し、これによって上述したようにして所要
の角度の測定を行なうことができる。

【００３９】このように、自動車の四つの車輪のセンサ
機構を形成する図７に示した四つの構成ユニット２３、
２４、２５、２６により、慣用の三角法の関係に基づい
て、水平面における車輪の位置の測定のために必要なす
べての角度を計算することができる。特に走行軸Ｆ（図
７に１点鎖線で示す後輪の全トラック（Ｇｅｓａｍｔｓ
ｐｕｒ）の角二等分線）または、自動車の中心線Ｍ（図
７の実線）に対する前輪のトラック角（Ｓｐｕｒｗｉｎ
ｋｅｌ）を計算することができる。

【００４０】図８は、図７に示した測定機構によって測
定することができる角度と寸法を略示したものである。 ＳＯＬＦは二つの測定角度ａＬＦとｂＬＦの頂点、ＳＯ
ＬＲは二つの測定角度ａＬＲとｂＬＲの頂点、ＳＯＲＲ
は二つの角度ａＲＲとｂＲＲの頂点、ＳＯＲＦは二つの
測定角度ａＲＦとｂＲＦの頂点を示す。ＳＯＬＦ’は左
の前輪に付設した位置固定の鏡１０を介した頂点ＳＯＬ
Ｆの像を示し、ＳＯＬＲ’は左の後輪に付設した位置固
定の鏡１０を介した頂点ＳＯＬＲの像を示す。ＳＯＲＲ
’は右の後輪に付設した固定の鏡１０を介した頂点ＳＯ
ＲＲの像を示し、ＳＯＲＦ’は右の前輪に付設した鏡１
０を介した頂点ＳＯＲＦの像を示す。各鏡１０の角度位
置ｃ（図１、図２も参照）は各構成ユニット２３から２
６において固定されている。構成ユニット２３から２６
の四つの不動の鏡１０の相対的な位置は、各車軸の相対
的位置に相互に関係する。

【００４１】計算機により次式に基づいて、図８の測定
角度から図９に示した角度を計算する。　　ＬＦＦ＝９
０°−ｂＬＦ；　　ＲＦＦ＝９０°−ｂＲＦ；　　ＬＦ
Ｒ＝９０°−ａＬＦ；　　ＲＦＲ＝９０°−ａＲＦ；　
　ＬＲＦ＝ａＬＲ−９０°；ＲＲＦ＝ａＲＲ−９０゜；
　　ＬＲＲ＝ｂＬＲ−９０°；　　ＲＲＲ＝ｂＲＲ−９
０°。

【００４２】ここから公知の三角法の関係に基づいて、
車輪の位置を表示するために必要な各角度を算出する。 この角度は図１０に示してある。ここで記号は次の通り
である。 ＬＦＴ　　　　左前輪のトラック（Ｓｐｕｒ）ＲＦＴ　
　　　右前輪のトラック ＴＦＴ　　　　両前輪の全トラック（Ｇｅｓａｍｔｓｐ
ｕｒ） ＬＦβＳ　　左前輪の舵角（Ｅｉｎｓｃｈｌａｇｗｉｎ
ｋｅｌ） ＲＦβＳ　　右前輪の舵角 ＦＳＢ　　　　前輪の車輪変位（Ｒａｄｖｅｒｓａｔｚ
）ＲＳＢ　　　　後輪の車輪変位 ＬＲＴ　　　　左後輪の個別トラック（Ｅｉｎｚｅｌｓ
ｐｕｒ） ＲＲＴ　　　　右後輪の個別トラック ＴＲＴ　　　　後輪の全トラック ＬＲβＳ　　左後輪の舵角 ＲＲβＳ　　右後輪の舵角 ＲＯＳ　　　　幾何学的走行軸Ｆの自動車の中心線Ｍか
らの偏角（Ｄａｃｋｅｌｗｉｎｋｅｌ）。さらに、ステ
アリングホイールを操作することにより設定されるステ
アリング角（Ｌｅｎｋｗｉｎｋｅｌ）を、最大のステア
リングロック角（Ｌｅｎｋａｎｓｃｈｌａｇｗｉｎｋｅ
ｌ）まで測定することができる。

【００４３】既に説明したように、前輪と後輪における
個別トラックおよび全トラック並びにトラック差角（Ｓ
ｐｕｒｄｉｆｆｅｒｅｎｚｗｉｎｋｅｌ）を、それぞれ
自動車の中心線Ｍおよび走行軸Ｆに対して測定すること
ができる。また、自動車メーカーにより指定される自動
車のその他の基準軸および基準点に対して、水平面にお
ける対応する車輪位置を測定できる。さらに、走行軸Ｆ
と自動車の中心線Ｍとの間の差を測定することができる
。前輪と後輪における左右の車輪の間の車輪変位ＦＳＢ
、ＲＳＢを測定することもできる。また、前輪と後輪に
おける車輪間隔（Ｒａｄａｂｓｔａｎｄ）ＦＷＴ、ＲＷ
Ｔを測定することができる。さらに自動車の左側と右側
における長手方向の車輪間隔ＲＷＢ、ＬＷＢおよびその
差を測定することもできる。この点を図１１に基づいて
詳述する。

【００４４】図１１に示す概要図は、前輪における車輪
変位ＦＳＢＬのメートル単位の測定の説明図である。同
じ方法で後輪の車輪変位ＲＳＢＬも測定することができ
る。図１１からわかるように、他のパラメータを確定す
ることもできる。例えば、角度ｄ、ｅは次の関係式によ
り算出することができる。

【００４５】

【式５】

【００４６】

【式６】

【００４７】二つのエミッタＡ１、Ｂ１の間隔ＥＤは既
知であるので、角度ｄと上述した角度ＬＦＦから間隔Ｆ
ＲＤを確定できる。図１１において、Ａ１’とＢ１’は
、不動の鏡１０によって生じる二つのエミッタの虚像を
示す。

【００４８】さらに二つの前輪の中心間隔ＦＷＴを確定
できる。この間隔は、間隔ＦＲＤ、車輪変位角（Ｒａｄ
ｖｅｒｓｅｔｚｕｎｇｓｗｉｎｋｅｌ）ＦＳＢ、不動の
鏡１０と回転鏡４、４’上に位置する測定される角度の
頂点ＳＯＲＦとの間の間隔ＵＬ、この頂点ＳＯＲＦの車
輪中心からの間隔ＵＤおよび前輪の舵角から得られる。 同様に、後輪の中心間隔ＲＷＴは、二つの間隔ＵＬ、Ｕ
Ｄ、二つのエミッタの虚像、すなわち、回転鏡上にある
頂点ＳＯＬＲ’とＳＯＲＲ’（図８）の間の間隔ＨＲＤ
、後輪における車輪変位角（Ｒａｄｖｅｒｓａｔｚｗｉ
ｎｋｅｌ）ＲＳＢおよび後輪の舵角から得られる。

【００４９】さらに、二つの左の車輪および二つの右の
車輪の両者について、自動車の長手方向の車輪間隔ＬＷ
Ｂ、ＲＷＢを、測定された角度ＬＲＦ、ＲＲＦ、既知の
間隔ＵＤおよび車輪の舵角から測定することができる。 また、前輪の車輪変位ＦＳＢＬと後輪の車輪変位ＲＳＢ
Ｌをメートル単位で測定することができる。ＦＳＢＬに
ついては、間隔ＦＲＤ、角度ＦＳＢ、二つの既知の間隔
ＵＬ、ＵＤおよび二つの前輪の舵角が必要である。上述
したように、これらの大きさは図示した測定装置から得
ることができる。同じようにして、メートル単位の後輪
の車輪変位ＲＳＢＬに対しては、間隔ＨＲＤ、後輪の車
輪変位角ＲＳＢ、後輪の舵角および既知の間隔ＵＬ、Ｕ
Ｄが必要である。

【００５０】このようにして、操作員が測定した値を導
入しなくても、車輪位置の測定を自動的に行うことがで
きる。さらに、エミッタの像と受光器の像の間の相対的
な間隔ＦＲＤ、ＨＲＤを鏡１０により前後の両者におい
て測定することができる。これにより車輪偏差ＦＳＢＬ
、ＲＳＢＬをリニアな大きさ、すなわち長さおよびほど
んどの主要な次元で表示することができる。

【００５１】光源３、７、８としては、赤外線光源また
はレーザー光源を使用することができる。光源１につい
ては、赤外線ダイオード光源やレーザーダイオードを用
いることができる。回転鏡４については、平面鏡に代え
て、放物面鏡を使用することもできる。また、光線の発
散を拡大あるいは縮小する他の形の鏡も使用可能である
。

【００５２】モータ５、５’としては、直流モータを用
いることができる。しかしマイクロステッピングモータ
もモータの角位置を直接測定することができるので有利
である。

【００５３】回転鏡と同じように、位置固定の鏡１０に
ついても、光源の発散を拡大または縮小することができ
る放物面鏡やその他の湾曲鏡を用いることができる。

【００５４】本質的に偏光作用を有する装置９により、
倍率作用すなわち光線の発散の拡大または縮小を行なう
こともできる。

【００５５】回転鏡機構の代りに、一回転（全角度すな
わち３６０°）毎に各光線に対する通過作用を行う別の
遮光装置を使用することもできる。これによって基準エ
ミッタ（光源３）から放射される光線と他の光源から放
射される光線が、角度間隔に対応する時間間隔で、受光
器１に当たり、通過作用時以外は遮断される。

【００５６】以下実施態様を要約する。 （１）測定すべき角度の第１の辺に沿って、第１の光線
を該角度の頂点に向けて放射し、この光線を該頂点から
全角度（３６０゜）に対応する一定の時間間隔でさらに
先に送って第１の時点において第１の信号を登録し、測
定すべき角度の第２の辺に沿って、第２の光線を該角度
の頂点に向けて放射し、この光線を該頂点から第１の時
点に対して二つの光線の方向の間の角度に対応する時間
差でさらに先に送って第２の時点において第２の信号を
登録し、二つの信号の登録の間隔から、該角度の大きさ
を計算することを特徴とする構成部材、特に車輌の車輪
の相互位置の角度の光学的測定方法。

【００５７】（２）第１および第２の光線を、それぞれ
信号の登録のために先送りするとき以外は、残りの全角
度に対応する時間の間、測定すべき角度の頂点で信号の
登録のための光路から逸脱させることを特徴とする１項
の方法。

【００５８】（３）二つの光線を、測定すべき角度の第
２の辺に沿って、この第２の辺の両側において、かつ、
測定すべき角度の面において、該角度の頂点に向けるこ
とを特徴とする１項または２項の方法。

【００５９】（４）測定すべき角度の二つの辺に沿って
放射される光線を、信号の登録のために、測定すべき角
が存在する面に直角に偏向させることを特徴とする１項
から３項のいずれかの方法。

【００６０】（５）測定すべき角度の二つの辺に沿って
放射される光線を、信号の登録のために、測定すべき角
度の第１の辺に平行に偏向させることを特徴とする１項
１から３項のいずれかの方法。

【００６１】（６）第２の辺に沿って放射される光線を
、第１の辺に沿って放射される光線の反射によって発生
させることを特徴とする５項の方法。

【００６２】（７）測定すべき角度の第１の辺（Ｓ１）
に沿って該角度の頂点（Ｓ０）に向け第１の光線を放射
する第１の光源（３）と、測定すべき角度の第２の辺（
Ｓ２、Ｓ３）に沿って該角度の頂点（Ｓ０）に向けて第
２の光線を放射する第２の光源（７、７’）および／ま
たは（８、８’）と、測定すべき角度の頂点（Ｓ０）に
設置され、少なくとも測定する角度の面において、各光
源（３、７、８；７’、８’）から放射される光線に対
する狭い通過域で、全角度（３６０゜）を走査する遮光
装置（４，５，６；４’、５’）と、遮光装置（４、５
、６；４’、５’）の通過域を通過する光線の光路に設
置された受光器（１、１’）と、受光器（１、１’）に
接続され、受光器（１、１’）からの各出力信号を登録
する信号登録装置（１３、１４）と、信号登録装置（１
３、１４）に接続され、この信号登録装置に登録された
信号の登録間隔から、二つの辺の間の角度間隔を計算す
る計数装置（１７、１８、１９）とからなることを特徴
とする構成部材、特に車輌の車輪の相互位置を形成する
角度の光学的測定装置。

【００６３】（８）遮光装置（４、５、６；４’、５’
）の通過域を、測定すべき角度（ａ）および／または（
ｂ）の面において全角度（３６０°）を一定速度で通過
させるようにしたことを特徴とする７項の装置。

【００６４】（９）第１の光源（３）が測定すべき角度
の第１の辺と一致する光軸の単一の光線を放射し、第２
の光源（７および／または８）が、測定すべき角度の頂
点（Ｓ０）に当る二本の光線を放射する二つの単一光源
（Ａ１、Ｂ１および／またはＡ２、Ｂ２）からなり、こ
れら二本の光線が、測定すべき角度の面において、測定
すべき角度の第２の辺（Ｓ２および／またはＳ３）の両
側に位置することを特徴とする７項または８項の装置。

【００６５】（１０）遮光装置（４、５、６；４’、５
’）が、測定すべき頂点（Ｓ０）の位置する回転反射面
（２２；２２’）を有し、該回転反射面は、光源（３，
７，８；７’、８’）からの入射光線を、遮光装置（４
、５、６；４’、５’）の通過域の角位置で、受光器（
１；１’）の方に反射することを特徴とする７項から９
項のいずれかの装置。

【００６６】（１１）回転する反射面（２２）がその回
転軸（Ｄ）に対して４５°の角度を有し、かつ該回転軸
（Ｄ）が測定すべき角度（ａ）および／または（ｂ）の
位置する面に対して直角に延長していることを特徴とす
る１０項の装置。

【００６７】（１２）回転反射面（２２’）が、測定す
べき角度（ａ）および／または（ｂ）の位置する面に直
角に延長するとともに、回転軸（Ｄ’）が反射面（２２
’）にあることを特徴とする１０項の装置。

【００６８】（１３）反射面（２２、２２’）が回転鏡
（４、４’）に配備されていることを特徴とする１１項
または１２項の装置。

【００６９】（１４）受光器（１）が回転反射面（２２
）の回転軸（Ｄ）上に配置されていることを特徴とする
７項ないし１１項のいずれかの装置。

【００７０】（１５）受光器（１’）を、その受光方向
が測定すべき角度（ａ）または（ｂ）の第１の辺（Ｓ１
）に平行になるように配置したことを特徴とする７項か
ら１０項および１２項、１３項のいずれかの装置。

【００７１】（１６）第２の光源（７’）または（８’
）を、第１の光源（３）から放射される光線の反射器と
して形成することを特徴とする７項から１０項および１
２項、１３項、１５項のいずれかの装置。

【００７２】（１７）測定すべき角度（ａ）および／ま
たは（ｂ）の第１の辺（Ｓ１）を形成する各車軸（ＲＡ
）の延長部にこれ沿って第１の光線を放射する第１の光
源（３）と遮光装置（４、５、６；４’、５’）とを設
置し、さらに、二つの第２の光源（７；７’）と（８；
８’）を設け、一方の光源（７；７’）は車軸の長手方
向の後方に向け、他方の光源（８；８’）は前方に向け
、さらに、各前輪（ＶＲ１、ＶＲ２）では前方に向けた
光源（８；８’）からの光で照射され、各後輪（ＨＲ１
、ＨＲ２）では後方に向けた光源（７、７’）からの光
で照射される位置固定の鏡（１０）を設けてなる、車輌
、特に自動車の車輪の位置を測定するために、各車輪に
付設することを特徴とする７項から１６項のいずれかの
装置。

【００７３】（１８）位置固定の鏡（１０）の法線面（
Ｎ）が測定すべき角度（ａ）または（ｂ）の第２の辺（
Ｓ２）または（Ｓ３）に対して４５°の角度を有するこ
とを特徴とする１７項の装置。

【００７４】（１９）第１の光源（３）、第２の光源（
７；７’）と（８；８’）、遮光装置（４、５、６；４
’、５’）および位置固定の鏡（１０）が、各車輌の車
輪に組み付け可能な構成ユニット（２３〜２６）を形成
することを特徴とする１７項または１８項の装置。

【００７５】（２０）構成ユニット（２３〜２６）がさ
らに受光器（１；１’）を有することを特徴とする１９
項の装置。

【００７６】

【発明の効果】本発明によれば、検出できる角度範囲は
約３６０°である。この角度範囲は光線を放射する光源
の実際上は無視できる盲角（Ｂｌｉｎｄｗｉｎｋｅｌ）
の制約を受けるだけである。角度測定が、時間標準（選
択した入射角の光を受光器に向けて反射する面として形
成されるのが好ましい遮光装置の１回転）を任意の小さ
い増分角度に細分することができる時間の測定に基づい
ているので、測定の分解能を任意のレベルに設定するこ
とができる。本発明の測定装置では、校正が電子部品に
無関係であるため、長時間の安定性が保証される。車輪
位置測定装置に使用する場合には、公知の測定装置に比
べてセンサの数を減少することができる。各車輪につい
てセンサは一つだけ必要である。このセンサは実質的に
は第１の光源（基準光源）と、二つの第２の光源と、位
置固定の鏡と、受光器とからなる。この装置により、水
平面における車輪の位置の測定において関心のある全て
の角度を測定することができる。さらに、追加のセンサ
を付設した回転板を付加せずに、車輪の大きな振れ、例
えば各車輪の最大かじ取りロック角を測定することがで
きる。また、データベースからデータを呼び出して特別
に入力しなくても、ホイールベース（車輌の長手方向に
おける車軸の間隔）と車輪変位を、角度だけでなく、長
さの単位でも直接測定することができる。さらにまた、
走行方向を横切る車輪間隔を車輪の大きさを検出するこ
とによって測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の光学的角度測定装置の構成概
要を示す斜視図。

【図２】本発明の第２の実施例の光学的角度測定装置の
構成概要を示す斜視図。

【図３】図１と図２の実施例で使用する受光器から発生
する電気信号を示す図。

【図４】図１と図２に示す装置において角度測定のため
に必要な光線の発生および受光器からの出力信号の演算
装置のブロック図。

【図５】本発明の実施例の車輪位置測定装置に使用する
ことができるセンサ装置の実施例を示す図。

【図６】図５に示す装置の平面図。

【図７】本発明の車輪位置測定装置の実施例を示す図。

【図８】図７の装置で測定可能な角度と寸法の概略図。

【図９】図８の測定角度から計算することができる所定
の寸法と角度の概略図。

【図１０】外部の基準系を用いずに、図９によって得た
寸法と角度から定めることができる車輪位置角度の概略
図。

【図１１】本発明の実施例を用いた車輪変位のメートル
単位の測定を説明するための車輪位置装置の概略図。

【符号の説明】

１、１’　　　　受光器 ２　　　　　　　　　　枠状サポート ３、３’　　　　第１光源 ４、４’　　　　回転鏡 ５、５’　　　　モータ ６　　　　　　　　　　回転サポート ７、７’　　　　第２光源 ８、８’　　　　第３光源 ９　　　　　　　　　　偏向子 １０　　　　　　　　固定鏡 ２２、２２’反射鏡 Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２　　光エミッタＡ３、Ｂ３、Ａ
４、Ｂ４　　反射器 Ｄ、Ｄ’　　　　回転軸 Ｓ０　　　　　　　　頂点

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　測定すべき角度の第１の辺に沿って、
   前記角度の頂点に向けて第１の光線を放射し、この光線
   を前記頂点から３６０°の全角度に対応する一定の時間
   間隔でさらに先に送って第１の時点において第１の信号
   を登録し、前記測定すべき角度の第２の辺に沿って、第
   ２の光線を前記角度の頂点に向けて放射し、この光線を
   前記頂点から第１の時点に対して前記第１と第２の光線
   の方向の間の角度に対応する時間差でさらに先に送って
   第２の時点において第２の信号を登録し、前記第１と第
   ２の信号の登録の間隔から前記角度の大きさを計算する
   ことを特徴とする角度の光学的測定方法。
2. 【請求項２】　　測定すべき角度の第１の辺に沿って前
   記角度の頂点に向けて第１の光線を放射する第１の光源
   と、前記測定すべき角度の第２の辺に沿って前記角度の
   頂点に向けて第２の光線を放射する第２の光源と、前記
   測定すべき角度の頂点に設置され、少なくとも前記角度
   の面において、前記各光源からの光線に対する狭い通過
   域で３６０°の全角度を走査する遮光装置と、前記遮光
   装置の通過域を通過する光線の光路に設置された受光器
   と、前記受光器に接続され、この受光器からの各出力信
   号を登録する信号登録装置と、前記信号登録装置に接続
   され、この信号登録装置に登録された信号の登録間隔か
   ら、二つの辺の間の角度間隔を計算する計数装置とから
   なることを特徴とする角度の光学的測定装置。