JPH05306918A - General-purpose angle and position measuring instrument - Google Patents
General-purpose angle and position measuring instrumentInfo
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- JPH05306918A JPH05306918A JP13780992A JP13780992A JPH05306918A JP H05306918 A JPH05306918 A JP H05306918A JP 13780992 A JP13780992 A JP 13780992A JP 13780992 A JP13780992 A JP 13780992A JP H05306918 A JPH05306918 A JP H05306918A
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- 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
Abstract
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a general-purpose angle / position measuring device, for example, a general-purpose angle / position measuring device capable of non-contact measurement of vibration and deflection of wheels with respect to a vehicle body during traveling of an automobile. Is.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art Conventionally, in many cases, displacement and deflection of an object, for example, vibration and deflection of wheels with respect to a vehicle body during traveling of an automobile are measured by a contact type using a potentiometer.
【０００３】[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。However, the above-mentioned conventional method using a potentiometer has a problem that it is difficult to be durable because it is a contact type and it is not suitable for measuring dynamic characteristics.
【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。The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to realize non-contact measurement to improve the easiness of installation and the durability, and to provide a more accurate movement. It is to provide a general-purpose angle / position measuring device capable of measuring characteristics.
【０００５】[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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a general-purpose angle / position measuring device capable of non-contact measurement of vibration and deflection of wheels with respect to a vehicle body during traveling of an automobile. The above-mentioned objects are: a reflecting mirror that can be attached to a measurement target; a first light source that is fixed to an indicating member and is provided to face the reflecting mirror; and a first light source that is projected on the reflecting mirror. A third order including an image pickup unit having two shutter functions for picking up a projected image from different directions, and measuring the position coordinates of the projected image of the first light source based on the image pickup information obtained by the two image pickup units. The measurement pair includes an original coordinate measuring unit and an angle calculating unit that calculates the angle of the reflecting mirror that sequentially changes based on the position coordinate of the first light source and the position coordinate of the projected image that is sequentially measured. It is accomplished by measuring the angular variation of the object.
【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。Further, the general-purpose angle measuring device is provided with a second light source fixed to the object to be measured, and the three-dimensional coordinate measuring means can successively measure the position coordinates of the second light source. Furthermore, it is achieved by further comprising position calculating means for calculating the position of the measuring object that changes sequentially based on the angle obtained by the angle calculating means and the position coordinates of the second light source.
【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。Further, a timing signal generating means, a third light source which blinks in response to a predetermined timing signal from the timing signal generating means, and a blinking of the third light source which is attached to a measuring object are detected. A detection unit, a second light source that is fixed to the measurement object and blinks in response to the detection of the detection unit, and an image pickup unit that has two shutter functions that images the second light source from different directions. A three-dimensional coordinate measuring means for measuring the position coordinates of the second light source based on the imaging information obtained by the two imaging means, and the position of the object based on the position coordinates of the second light source. And position calculation means for calculating
【０００８】[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。According to the present invention, the reflecting mirror is fixed to the object to be measured, and the first light source is provided so as to be opposed to the reflecting mirror and fixed to the measurement reference body. Attached and fixed to the measurement reference body 2
By using the two image pickup means, the projection image on the reflecting mirror of the first light source and the second light source itself are imaged from different directions, and their position coordinates on the set coordinates are calculated. Since the tilt of the reflecting mirror is determined by the position coordinates of the first light source itself and the position coordinates of the projected image thereof, and further the position coordinates of the reflecting mirror are specified by the position coordinates of the second light source, the position of the measurement object is eventually determined. And the inclination can be measured without contact.
【０００９】[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。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a general-purpose angle / position measuring device of the present invention, which is an example of a case where vibrations and flexures of wheels with respect to a vehicle body during traveling of an automobile are measured. In the figure, the plane mirror 2 is attached to the wheel 51 of the wheel 50. In this case, the plane mirror 2 has a circular shape corresponding to the shape of the wheel 51, and the position measuring light emitting diode 4 is inserted in the central concave portion thereof. Has been inserted. Here, the position measuring light emitting diode 4 can be made to always emit light, or can be made to emit light when the photodiode 6 receives predetermined light.
【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。On the other hand, one end of the mounting arm 8 is fixed to the vehicle body (not shown), and the video cameras 3 1 and 3 2 and the projection light-emitting diode group 5 are mounted on the other end. More specifically, the end of the mounting arm 8 is divided into three parts, the projection light emitting diode group 5 is mounted on the tip of the central member, and the left and right members are respectively video cameras 3 1 , 3 2. Is placed. Here, the projecting light emitting diode group 5 is attached so as to face the plane mirror 2, and the video cameras 3 1 and 3 2 are attached so as to face the center of the plane mirror 2, respectively. The projection light emitting diode group 5 is composed of, for example, four light emitting diodes provided at the apexes of a rectangle of a predetermined size.
【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。The image information signals from the video cameras 3 1 and 3 2 are input to the three-dimensional coordinate calculation processing unit 11 in the processing device 1 and further input to the angle / position calculation processing unit 12. When the video cameras 3 1 , 3 2 capture the mirror image of the projection light emitting diode group 5 reflected on the plane mirror 2, the video cameras 3 1 ,
3 2 of the image frame (frame) information of whether the position of the throat is input from the three-dimensional coordinate computing unit 11 to the LED control unit 13. Information on which light emitting diode to turn on from the light emitting diode control unit 13 is input to the projecting light emitting diode group 5.
【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。A synchronizing light emitting diode 7 is installed at a position facing the photodiode 6 so as not to be reflected on the video cameras 3 1 , 3 2 . It should be noted that the installation location may be any location as long as the emission wavelength is such that it is not reflected on the video cameras 3 1 and 3 2 . The synchronization light emitting diode 7 is connected to the timing signal generator 14 in the processing device 1, and the timing signal generator 14 controls the light emission timing. Further, the timing signal from the timing signal generator 14 is input to the light emitting diode controller 13 and the three-dimensional coordinate calculator 11.
【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。The measurement process will be described below with the configuration as described above. Here, in the case of measuring the vibration or deflection of the wheel 50 with respect to the vehicle body, the mounting arm 8 may be attached to the vehicle body and the position of, for example, the center of the plane mirror 2 may be sequentially measured. This is because the plane mirror 2 is fixed to the wheel 50. That is, the vibration and the flexure of the wheel 50 with respect to the vehicle body are recognized based on information such as a change in the center position of the plane mirror 2 and a change in the tilt of the plane mirror 2.
【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。Therefore, it is necessary to set the initial state before starting the measurement. That is, the origin is set at an appropriate position to form a three-dimensional coordinate system, and the coordinates of the video cameras 3 1 and 3 2 and the projection light emitting diode group 5 are determined. Further, as the configuration of the plane mirror 2, the distance between the position measuring light emitting diode 4 and the plane mirror 2 must be known.
【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。The overall measurement process will be described below. The video cameras 3 1 and 3 2 are designed to capture the position measuring light emitting diode 4 and the mirror image of the projecting light emitting diode group 5 reflected on the plane mirror 2. Therefore, since the two video cameras 3 1 and 3 2 located at specific coordinate positions are used for capturing, the position measuring light emitting diode 4 and the projecting light emitting diode group 5 are provided.
The coordinate position of the mirror image reflected on the plane mirror 2 can be calculated. This calculation is performed by the three-dimensional coordinate calculation processing unit 11 in the processing device 1. Therefore, first, the tilt of the plane mirror 2 in the three-dimensional coordinate system can be obtained from the coordinate position of the specified projection light emitting diode group 5 and the coordinate position of the mirror image thereof. Further, the plane mirror 2 is determined from the coordinate position of the position measuring light emitting diode 4, the distance between the position measuring light emitting diode 4 and the plane mirror 2 and the obtained inclination of the plane mirror 2.
The position of the center of can be calculated. This calculation is performed by the angle / position calculation processing unit 12 in the processing device 1.
【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。By the way, the position of the mirror image changes greatly even if the inclination of the plane mirror 2 is slightly changed, so that it may be out of the visual field of the video cameras 3 1 and 3 2 . Therefore, as described above, the projection light-emitting diode group 5 is composed of a plurality of light-emitting diodes, and basically one of the light-emitting diodes is made to emit light, but it is likely to be out of the field of view of the video cameras 3 1 , 3 2. Then, switch to another light emitting diode. If each light emitting diode is composed of, for example, four light emitting diodes, it may be arranged at the apex of a rectangle. Here, the switching control is performed by the light emitting diode control unit 13 in the processing device 1. That is, when the light emitting diode control unit 13 inputs the information from the three-dimensional coordinate calculation processing unit 11 and determines that the light emitting diode which is lit at that time may be out of the visual field of the video cameras 3 1 and 3 2. Sends a signal to the light emitting diode group 5 for projection so as to switch to another light emitting diode.
【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。Further, the mirror image is the light emitting diode 4 for position measurement.
May be caught by the video cameras 3 1 and 3 2 . Even in such a case, the light emitting diode control unit 13 controls to switch.
【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。FIG. 2 is a flow chart showing the outline of the algorithm. In the figure, first, based on the information from the three-dimensional coordinate calculation processing unit 11, the light emitting diodes in the light emitting diode group 5 for projection enter the field of view of the video cameras 3 1 , 3 2 with a margin. It is determined whether or not there is (step S21). If it is not included, the process proceeds to step S23, and if it is included, is the lit light emitting diode of the projection light emitting diode group 5 and the position measuring light emitting diode 4 separated from each other with a margin? It is determined whether or not (step S22). If it is determined that there is a margin, the process ends, and if it is determined that the subject is not separated, step S
Move to 23. In step S23, the projection light-emitting diode group 5 is switched under the condition that the light-emitting diode that is in the field of view has a margin and that the light-emitting diode that is lit and the position-measurement light-emitting diode 4 are separated with a margin. ..
【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。Next, the timing signal generator 13 and the synchronizing light emitting diode 7 will be described. Since the video cameras 3 1 and 3 2 are used in this embodiment, the position measuring light emitting diode 4 is used in the time of one frame.
And the position of the light emitting diode group 5 for projection cannot be specified.
Therefore, in order to capture a certain moment in each frame, the position measuring light emitting diode 4 and the projecting light emitting diode group 5
Blink.
【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。FIG. 3 is a time chart showing the timing of turning on the video signal and each light emitting diode. Here, the timing signal generator 13 is configured to operate the video camera 3 1 ,
3 in synchronization with the video signal from the 2 to turn on the synchronizing light emitting diode 7. Since the synchronizing light emitting diode 7 is directed toward the photodiode 6 attached to the plane mirror 2 as described above, the photodiode 6 can detect the lighting of the synchronizing light emitting diode 7, and if it is detected, the position measuring light emitting diode is detected. The diode 4 is turned on. Signal transmission from the light-emitting diode for synchronization 7 to the photodiode 6 is frequency-modulated to perform reliable communication without being disturbed by ambient light. Similarly, the light emitting diode control unit 13 turns on the light emitting diode designated at that time in the projection light emitting diode group 5 based on the timing signal synchronized with the video signal from the timing signal generating unit 14. ..
【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。In this embodiment, since the video cameras 3 1 and 3 2 having the MOS type image pickup device are adopted as described above, it is necessary to control the lighting of the position measuring light emitting diode 4 and the like as described above. If a camera having a function is adopted, it is not necessary to control lighting by the light emitting diode 7 for synchronization.
【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。Finally, the details of the method for calculating the inclination of the plane mirror 2 and the position of the center of the plane mirror 2 will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining the calculation method. Here, as shown in (A) of the figure, the distance between the video cameras 3 1 and 3 2 is 2 × L v
Based on the above, the position coordinates of the video cameras 3 1 and 3 2 are (h, 0, L v ) (h, 0, −L v ), and the position coordinates of the projection light emitting diode group 5 are (h, L y). , L z ), the three-dimensional coordinate system is set. The distance between the position measuring light emitting diode 4 and the center of the plane mirror 2 is L 1 .
【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。Now, it is assumed that the coordinates of the center of the plane mirror 2 to be obtained are (a, b, c) and the tilt angles of the plane mirror 2 with respect to the Y axis and the Z axis are α and γ, respectively. The tilt angles α and γ are relative angles to the initial values α 1 and γ 1 , respectively.
【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。Therefore, the three-dimensional coordinate calculation processing unit 11 calculates the position coordinates of the mirror image of the projection light emitting diode group 5 in the initial state as P 2 ′ (x 2 , y 2 , z 2 ), and position coordinate of the position-measuring light-emitting diode 4 at a certain point in time (m x, m y, m z), the position coordinates of the mirror image of the projection light emitting diode group 5 P 2 "(x 3, y 3,
z 3 ) is calculated. This calculation is for video camera 3
Since the position coordinates of 1 and 3 2 are known, they can be easily obtained by so-called trigonometry.
【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。From these pieces of information, the angle and center position coordinates are obtained as follows. First, the tilt angle with respect to the Z axis may be considered on the xy plane as shown in FIG. That is, tan α 1 and tan α 2 are t
an α 1 = (L y −y 2 ) / (h−x 2 ), tan α 2
Since = (L y −y 3 ) / (h−x 3 ), α is eventually calculated by the mathematical formula 1 by the addition theorem.
【００２６】[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。[Equation 1] Similarly, the tilt angle with respect to the Y-axis is tan γ 1 = (L z −z 2 ) on the xz plane as shown in FIG.
/ (H−x 2 ), tan γ 2 = (L z −z 3 ) / (h−
x 3 ), γ is eventually calculated by the equation 2 by the addition theorem.
【００２７】[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。[Equation 2] The center coordinates of the plane mirror 2 (a, b, c) the position coordinates of the position-measuring light-emitting diodes 4 (m x, m y, m z)
And the tilt angle obtained above, it can be obtained as shown in Equation 3.
【００２８】[0028]
【数３】 数３において、Ａは数４で表現される。[Equation 3] In Expression 3, A is expressed by Expression 4.
【００２９】[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。[Equation 4] The above is the embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the case of measuring the vibration and the deflection of the wheel with respect to the vehicle body during traveling of the automobile as described above. For example, the operation abnormality of the industrial robot is observed. It can be applied in various ways, especially when it is desired to measure subtle vibrations and deflections in real time.
【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。In this embodiment, the light emitting diode is used as the light source, but various markers may be used as long as the camera has a shutter function.
【００３１】[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。As described above, according to the general-purpose angle / position measuring device of the present invention, by adopting a reflecting mirror or a light source, it is possible to realize accurate measurement of dynamic characteristics by non-contact and high-speed processing. It has a simple structure and is easy to install and handle. Further, since it is possible to control the light source to blink, it is possible to accurately specify the position and the angle even with an image pickup means such as a normal video camera having no shutter function, thereby forming a flexible measuring device.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【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。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a general-purpose angle / position measuring device of the present invention.
【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。FIG. 2 is a flowchart showing an outline of an algorithm of switching control of a light emitting diode control unit 13.
【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。FIG. 3 is a time chart showing a timing of turning on a video signal and each light emitting diode.
【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。FIG. 4 is a diagram for explaining the details of the method of calculating the tilt of the plane mirror 2 and the position of its center.
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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing means 2 Reflector 3 Video camera 4 Light emitting diode for position measurement 5 Light emitting diode group for projection 6 Photodiode 7 Light emitting diode for synchronization 8 Mounting arm 11 Three-dimensional coordinate calculation processing unit 12 Angle / position calculation processing unit 13 Light emitting diode control Part 14 Timing signal generator 50 Wheel 51 Wheel
Claims (9)
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。1. A reflecting mirror attachable to an object to be measured, a first light source fixed to an indicating member so as to face the reflecting mirror, and the first light source projected on the reflecting mirror. Three-dimensional coordinate measurement for measuring the position coordinates of the projection image of the first light source based on the imaging information obtained by the two image pickup means. The angle of the measurement target, the angle of the object to be measured is provided by means for calculating the angle of the reflecting mirror that changes sequentially based on the position coordinates of the first light source and the position coordinates of the projected images that are sequentially measured. A general-purpose angle measuring device that measures changes.
を採用した請求項１に記載の汎用角度計測装置。2. The general-purpose angle measuring device according to claim 1, wherein a first marker is adopted instead of the first light source.
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。3. The first light source comprises a plurality of light source elements, and any one of the light source elements is turned on, and a projected image of the turned on light source element is picked up based on information from the three-dimensional coordinate measuring means. The general-purpose angle measuring device according to claim 1, further comprising a light source control unit that switches the self-projection image to another light source element in the field of view when it is likely to deviate from the field of view of the unit.
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。4. The general-purpose angle measuring device according to claim 1,
A second light source fixed to the measurement object is provided,
The three-dimensional coordinate measuring means is capable of sequentially measuring the position coordinates of the second light source, and further sequentially measuring the object to be measured based on the angle obtained by the angle calculating means and the position coordinates of the second light source. A general-purpose angle / position measuring device equipped with position calculating means for calculating a changing position.
を採用した請求項４に記載の汎用角度・位置計測装置。5. The general-purpose angle / position measuring device according to claim 4, wherein a second marker is adopted in place of the second light source.
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。6. The first light source comprises a plurality of light source elements, and any one of them is turned on, and a projection image of the turned on light source element is picked up based on information from the three-dimensional coordinate measuring means. The general-purpose angle according to claim 4, further comprising: a light source control means for switching to another light source element when the projected image of the light source element which is likely to be out of the field of view of the means or when the projected image of the light source element which is turned on is likely to overlap with the second light source.・ Position measuring device.
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。7. A timing signal generating means, a third light source which blinks in response to a predetermined timing signal from the timing signal generating means, and a blinking of the third light source which is attached to a measurement object and is detected. A detection unit; a second light source that is fixed to the measurement object and blinks in response to detection by the detection unit; and two image capturing units that capture the second light source from different directions. Three-dimensional coordinate measuring means for measuring the position coordinates of the second light source based on the image pickup information obtained by one image pickup means, and a position for calculating the position of the object based on the position coordinates of the second light source. A general-purpose position measuring device including a calculating means.
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。8. A timing signal generating means, a third light source which blinks in response to a predetermined timing signal from the timing signal generating means, and a blinking of the third light source which is attached to the measuring object and is detected. And the second light source blinks in response to the detection of the detection means, and the first light source synchronizes with the blinking of the second light source based on the timing signal from the timing signal generating means. The general-purpose angle / position measuring device according to claim 4, which blinks in a blinking manner.
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。9. The general-purpose angle / position measuring device according to claim 4, wherein the measurement object is a wheel angle / wheel.
Position measuring device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13780992A JP3144593B2 (en) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | General-purpose angle / position measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13780992A JP3144593B2 (en) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | General-purpose angle / position measurement device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05306918A true JPH05306918A (en) | 1993-11-19 |
| JP3144593B2 JP3144593B2 (en) | 2001-03-12 |
Family
ID=15207362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13780992A Expired - Fee Related JP3144593B2 (en) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | General-purpose angle / position measurement device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144593B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003506699A (en) * | 1999-08-05 | 2003-02-18 | ダイムラークライスラー アクチエンゲゼルシャフト | Time-resolved photogrammetric wheel position measurement device |
| EP1717547A1 (en) * | 2005-04-26 | 2006-11-02 | CORGHI S.p.A. | Method and device for determining the alignment of the wheels of a vehicle |
| JP2007132744A (en) * | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Toshiba Tec Corp | Position detection system |
| JP2010048816A (en) * | 2002-02-05 | 2010-03-04 | 3D Scanners Ltd | Method for dynamic measurement of position and orientation of wheel |
| JP2011027509A (en) * | 2009-07-23 | 2011-02-10 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | System and method for analyzing tire |
-
1992
- 1992-04-30 JP JP13780992A patent/JP3144593B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US7982766B2 (en) | 2005-04-26 | 2011-07-19 | Corghi S.P.A. | Method and device for determining the alignment of the wheels of a vehicle |
| JP2007132744A (en) * | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Toshiba Tec Corp | Position detection system |
| JP2011027509A (en) * | 2009-07-23 | 2011-02-10 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | System and method for analyzing tire |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3144593B2 (en) | 2001-03-12 |
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