KR100367124B1 - 휠 정렬에 사용되는 교정 카메라 - Google Patents

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KR100367124B1 KR10-1999-7002282A KR19997002282A KR100367124B1 KR 100367124 B1 KR100367124 B1 KR 100367124B1 KR 19997002282 A KR19997002282 A KR 19997002282A KR 100367124 B1 KR100367124 B1 KR 100367124B1
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잭슨데이비드에이.
글리크만스티브엘
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스넵-온 테크놀로지스 인코포레이티드
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Abstract

빔(160)에 단단하게 부착되는 제 1 타깃(162) 및 제 2 타깃(164)을 포함하고 있는 자동차 휠 장치를 정렬하기 위하여 사용되는 광-전자 정렬 시스템을 교정하는데 사용되는 장치. 교정하는 동안, 상기 타깃들은, 상기 빔이 상기 정렬 시스템의 제 1 검사 장치 및 제 2 검사 장치를 연결하는 가상선에 수직으로 위치될 때 제 1 검사 장치에 의해서 비추어진다. 이후, 상기 빔은 가상선에 평행하고 이동되고, 상기 제 1 타깃은 상기 제 1 광학 검사 장치에 의해서 비추어지고, 상기 제 2 타깃은 상기 제 2 검사 장치에 의해서 비추어진다.

Description

휠 정렬에 사용되는 교정 카메라{CALIBRATING CAMERAS USED IN ALIGNMENT OF WHEELS}
본 출원은, 1993년 9월 29일 출원된 미국 특허 출원 번호 제 08/122, 550(현재 미국 특허 번호 5,535,522)의 부분 계속 출원인, 1995년 10월 10일 출원된 미국 특허 출원 번호 제 08/544,378의 일부 계속 출원이며, 상기 두 개의 출원은 "자동차 휠 정렬을 결정하는 방법 및 장치"로 제목이 붙어있고 본 발명의 양수인에게 양도되었다.
본 출원은, 1992년 9월 4일 출원된 미국 특허 출원 번호 07/940,935(포기됨) 및 1993년 9월 3일 충원된 국제 출원 번호 PCT/US93/08333과 관련되어 있는데, 상기 두 개의 출원은 "자동차 휠 정렬을 결정하기 위한 방법 및 장치"로 제목이 붙어있고, 본 발명의 양수인에게 양도되었다.
자동차 휠 정렬 산업에서, 그에 대응되는 정의들을 가지고 있는, 아래의 용어들은 일반적으로 사용된다:
캠버(Camber)는, 휠의 진수직선으로 내향 또는 외향으로의 기울기를 나타내는 각이고 휠의 상부가 외향으로 기울어질 경우 양의 값이다.
캐스터(caster)는, 조향축의 진수직선으로부터 전방 또는 후방으로의 기울기를 나타내는 각이다. 측면으로부터 휠을 보았을 때, 그 각은, 상부 볼 조인트(또는 킹핀의 상부, 또는 맥퍼슨(Mcpherson) 지주)가 하부 볼 조인트의 후방(또는 상기 킹핀의 바닥 또는 맥퍼슨 지주의 하부 대판)에 있을 때 양의 값이다.
추력선(Thrust Line(T/L))은 후방 토우(Toe) 선들에 의해서 형성된 각을 2등분하는 선이다. 12시 축으로부터 시계 방향으로 측정된 선들 및 각들은 양의 값이다.
기하학적 중심선은, 후방 휠들사이에 있는 후방 차축 중간 상에 있는 포인트로부터 전방 휠들사이의 전방 차축 중간 상에 있는 포인트로 진행하는 선이다.
각각의 토우는, 기하학적 중심선과 비교되는 휠을 통과하는 전방-후방 선(front-to-back)에 의해서 형성되어 있는 각이다. 좌측부에 속하는 각들은, 추력선의 시계 방향일 때 양의 값이고, 우측 부에 속하는 각들은 추력선의 반시계 방향일 때 양의 값이다.
오프셋(offset)은 전방 휠 및 그 대응 후방 휠들이 서로 라인밖에 있는 양이다. 만약 오프셋이 없다면, 후방 휠은 전방 휠의 바로 뒤에 있다.
셋벡(setback)은 자동차의 일 측부 상에 있는 하나의 휠이 자동차의 다른 측부 상의 대응 휠로부터 뒤로 변위되는 양이다.
조향 축(steering axis)은, 상부 볼 조인트의 상부 선회 포인트 또는 킹핀의 상부 또는 하부 볼 조인트를 통한 맥퍼슨 지주로부터 돌출 되어 있는 선이다.
조향 축 기울기(SAI)는 조향축과 진수직선사이의 각이다. 만약 조향 축이 휠의 바닥에서(드라이버 위치로부터 보이는 것처럼) 내향으로 기울어져 있는 것으로 나타난다면, 상기 조향 축 기울기는 양의 값이다. 조향 축 기울기는 또한 킹핀(Kingpin) 기울기로서 알려져 있다.
추력 각(Thrust Angle)(T/A)은, 상기 추력선과 기하학적 중심 선사이의 각이다. 기하학적 중심선으로부터 시계 방향으로 측정되는 각들은 양의 값이다.
전체 토우는 각각의 나란한 토우 측정값의 합이다. 만약, 휠들의 주 평면에 평행하게 돌출 되어 있는 선들이 나란한 휠들의 앞에 있는 포인트에서 교차한다면, 그 각은 양의 값이다(토우 인). 만약 상기 선들이 나란한 휠들의 뒤에서 교차한다면, 그 각은 음의 값이다(토우 아웃). 만약 돌출된 선들이 평행하다면, 상기 토우는 제로이다.
전형적으로, 자동차의 각 휠에 대한 상기 캠버 및 토우 측정값은, 즉, 수직 평면 또는 다른 휠에 대해서, 상대적인 측정값이어서, 그 측정값들은 상기 휠들이 정지해있을때 얻어진다. 다른 한편으로, 캐스터 및 조향 축 기울기는, 상기 전방 휠들의 캠버가 조향 각내의 변화 치에 대해서 얼마나 변하는가를 결정하는 동적 절차 및 ENTAILS 이다. 이는 일반적으로, 조향 각 변화량으로 인한 휠 캠버내의 합성 변화량을 결정함과 동시에, 변화 10도 와 30도사이의 각을 통해서 좌측에서 우측으로 또는 반대로 전방 휠을 흔들음으로서(Swinging) 이루어진다. 상기 측정법(determinations)에 의해서 캐스터 및 SAI들은 휠 정렬 산업에서 잘 알려진 방법들에 의해서 결정된다.
유사하게, 일단 캠버, 토우, 캐스터 및 SAI가 측정되면, 모든 다른 관련 휠 정렬 변수들은, 당해 산업에서 잘 알려진 방법 및 공식들에 의해서 계산될 수 있다.
자동차의 휠은, 휠들 중 어느 것이 정렬되지 않을 경우, 이는 자동차의 타이어의 과도한 또는 불 균일한 마모를 낳을 수 있고 그리고/또는 자동차의 핸들링 및 안정성에 불리하게 영향을 미칠 수가 있기 때문에, 그것들이 서로에 대해서 정렬되어 있지 않은지를 주기적으로 점검해 볼 필요가 있다.
자동차 휠들의 정렬을 결정하고 수정하는 일반적인 단계들은 다음과 같다:
1. 자동차는 자동차에 적합한 수준 베이스(level base)를 확실히 하기 위하여 미리 수준이 설정된 테스트 베드(test bed) 또는 랙(rack)상으로 이동된다.
2. 정렬 측정 장치의 몇 몇 구성요소는 자동차의 휠 상에 장착되어 있다. 상기 구성 요소들은 휠 축에 대해서 반드시 정확하게 위치되는 것은 아니다. 상기 구성 요소들이 장착되는 부정확도의 정도는 "장착 에러"라 불린다.
3. "런아웃(runout)" 계산은 자동차를 잭으로 들어올려서 각각의 휠을 회전시켜 서로 다른 위치에 있는 휠의 방향의 측정값을 얻음으로서 이루어진다. 그 다음, 상기 측정값들은 "장착 에러" 및 실제 림(rim) 런-아웃(run-out)을 보상하기 위한 수정 계수를 계산하는데 사용된다.
4. 각 휠들의 정렬 측정법은 행해진다. 상기 측정법에 의한 결과치는 테스트된 자동차에 적합한 정렬 변수들의 시방서와 비교된다.
5. 작업자는 혹시 있을 수 있는 휠들의 비정렬을 수정하기 위하여 각 휠의 다양한 연동 장치(linkages)를 조절한다.
6. 단계 4 및 단계 5는 정렬이 표준 치에 도달할 때까지 및/또는 제작자 시방서 내에 있을 때까지 반복된다.
자동차 휠 정렬을 측정하기 위한 다양한 장치들이 존재한다. 그것들의 대부분은 휠들의 정렬을 결정하기 위하여 광학 기구 및/또는 광 빔들을 사용한다. 그러한 예들은 미국 특허 번호들 3,951,551(맥퍼슨(Macpherson)); 4,150,897(로버트(Roberts)); 4,154,531(로버트(Roberts)); 4,249,824 (바이더리히(Weiderrich)); 4,302,104(헌터(Hunter)); 4,311,386 (코에시어(Coetsier)); 4,338,027(에크(Eck)); 4,349,965(알시나(Alsina)); 4,803,785(렐리(Reilly)) 및 5,048,954(마디(Madey))에서 발견될 수 있다.
자동차의 휠 상에 장착되어서 기준 그리드와 같은 몇 몇 기준상에 있는 부위를 비추기 위하여 광빔을 방출 또는 반사하는 장치와 함께 작동한다. 기준면 상에 상기 빔에 의해서 비추어지는 부위의 위치가 빔의 편차 함수, 다시 말해서 휠의 방향 함수여서, 휠의 정렬은 기준면의 비추어진 부위의 위치 결정으로부터 계산될 수 있다.
다른 장치들은 자동차의 각 휠 상에 장착되는 측정 헤드(measuring head)를 사용한다. 상기 헤드들은 전형적으로, 인장 하에 코드들 또는 와이어에 의해서 인접 헤드에 연결되거나, 선택적으로 인접 헤드들 사이에서 비추고 있는 광 빔으로 형성되는 중력 게이지들을 포함하고 있다. 이때, 유지되는 수준이어야 하는, 측정 헤드들은, 각 휠과 광의 인접 코드/빔사이의 각들 뿐만 아니라 광의 인접 코드들/빔들 사이의 상대 각들을 측정할 수 있고, 그러한 측정값으로부터, 휠의 정렬을 계산할 수 있다.
정렬 장치의 또 다른 타입은, 미국 특허 4,899,218(왈데커(waldecker)) alc 4,745,469(왈데커 외(waldecker et al))에 예시되어 있다. 상기 장치는 상기 휠의 표면상에 적어도 두 개의 윤곽선들이 비추어질 수 있도록 자동차의 휠 상에 구성된 빛을 투사함으로서 작동한다. 다음으로 상기 윤곽선들은, 구성된 빛으로 이루어진 광학 평면으로부터 상쇄되어 위치되어 있고 3각 측량에 의해서 윤곽선들( 및 휠의 윤곽선들)의 공간 위치를 계산하는 비디오 카메라에 의해서 읽혀진다.
일반적으로, 위에서 언급된 휠 정렬 장치에서 사용되는 헤드들은, 정밀하고 비싸며 사용하기 복잡하여 조심스럽게 설비(set up)되어야 한다. 더욱, 상기 몇몇 장치들은, 자동차 휠에 대한 설정 위치 상에 또는 내에 광학 또는 다른 측정 장치들을 정확하게 위치시키는 것에 의존한다. 이는, 기술자들이 상기 정렬 측정 장치를 작동하는데 있어서 시간을 소비하여 복잡하게 할 수 있다. 그러한 장치는 또한, 자동차가 테스트 영역으로부터 이동될 때 휠들에 부주의하게 고정되어 있는 구성 요소들이 매우 쉽게 손상을 입는 단점을 가지고 있다. 특히 복잡한 장비에 있어서의 그러한 손상은 손실이 크다.
지멘스 악티엔게셀샤프트(Siemens Aktiengesellschaft)독일 특허 출원 DE 29 48 573은, 휠의 조향 축의 3차원 위치뿐만 아니라 자동차 휠 평면의 방향 및 공간 위치를 결정하기 위하여 사용될 수 있는 장치를 개시하고 있다. 상기 출원은,텔레비젼 카메라가 두 개의 서로 다른 높이 위치들로부터 상기 휠 상에 있는 상들을 찍을 수 있는 방법을 개시하고 있다. 상기 상들은 두 개의 높이 위치들에 있는 공지된좌표들 및 조망 각들에 그것들을 나타내는 프로세서(processor)로 이동된다.
유사한 방식으로, 서로 다른 조향 위치들 내에 있는, 각 휠들의 다수의 상들은, 휠에 적합한 회전 운동의 3 차원 회전체를 결정하기 위하여 취해진다. 상기 회전체의 축으로부터 조사중인 휠의 조향 축은 결정될 수 있다. 결과로서, 휠의 림에 의해서 한정되는 평면의 조향 축 및 중앙 포인트의 3차원 위치는 결정된다.
상기 값들이 어떻게 결정되는 가에 대해서 작은 암시가 주어진 사실에 덧붙여서, 위에서 언급된 출원의 방법 및 장치는, 3각 측량 기술이 사용되기 때문에, 상기 휠의 적어도 두 개 이상의 상들은(서로 다른 카메라 또는 다른 축들을 따라서 비추어지는 단 하나의 카메라로부터) 얻어져야 한다. 더욱, 각 조망 경로의 방향뿐만 아니라 상기 휠의 상이 취해지는 각 포인트에 적합한 두 개의 좌표 화된 3차원 위치는 정확히 알려져야 한다.
이는, 3차원 위치들 및 조망 경로 방향의 정확한 측정 법은, 온도 변화, 진동, 그라운드 운동 등때문에 측정을 쉽게 벗어날 수 있는 복잡한 장비를 필요로 하기 때문에, 본 발명은 주된 단점이다.
또 다른 단점은, 상기 방법은 휠 링의 상의 투시 뒤틀림을 어떻게 참작하는가를 나타내지 않는다는 것이다. 상기 투시 뒤틀림은, 텔레비전 카메라에 매우 가까운 타원의 가장자리는 더 크고 상기 카메라로부터 가장 먼 가장자리의 상은 더 적은 비틀러진 타원의 형태가 될 수 있도록 한다. 만약 이러한 뒤틀림이 허여되지 않는다면, 부정확성은 발생할 수 있다.
따라서, 사용하기 간편하고, 자동차 휠로부터 이격되어 있는 복잡한 정렬 탐지 구성 요소들을 가지고 있으며, 그리고 림 직경들, 트랙 폭들 및 휠 베이스의 넓은 범위에 거쳐서 신뢰할만한 정확한 정렬 측정값을 제공할 수 있는 광학 휠 정렬 장치에 대한 요구가 존재한다.
휠 정렬 등을 결정하기 위하여 사용되는 광학 감지 장치들의 교정을 용이하게 하기 위한 방법 및 장치에 대한 요구가 존재한다.
본 발명은 전자 카메라 교정을 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히, 자동차 휠의 정렬을 광학적으로 결정하는데 사용되는 한 쌍의 전자 카메라의 공간 위치 및 상대적 편향을 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1(a) 내지 도 1(c)는 서로 다른 축을 중심으로하는 다양한 회전 율로부터 생기는 원의 세 개의 다른 상들을 도시하는 도해이다.
도 2는 자동차 휠의 정렬을 검사하기 위하여 사용되는 단 하나의 카메라 시스템을 도시한 개략적 도면이다.
도 2a는 검출된 정렬을 기록하고 작업자가 적절한 자동차 정렬을 할 수 있도록 안내하기 위하여 시스템 디스플레이 스크린상에 나타날 수 있는 타입의 준 3 차원 도면을 도시하고 있다.
도 2b는 하나의 예시된 타깃 실시 예에 사용되는 팬-틸트 유리를 통과하는 횡단면도이다.
도 3은 도 2의 장치와 함께 사용될 수 있는 예시적 타깃 면 형상의 도면이다.
도 4는 단 하나의 카메라 장치의 또 다른 실시 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 자동차에 장착된 또 다른 타깃 형상을 도시한 사시도이다.
도 6은 도 4의 광학 시스템을 사용하여 형성된 도 5에 도시된 타깃들의 상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 휠의 런-아웃 펙터를 상기 장치가 계산하는 하나의 방법을 도시하고 있다.
도 8a 내지 도 8c는 상기 방법 및 장치로 실행되는 수학적 측면을 도시하고 있다.
도 9는 기술된 타입의 정렬 시스템의 2중 카메라 실시 예를 개략적으로 도시한 도해이다.
도 10은 도 9의 카메라/광 하부 시스템을 상세하게 도시하고 있다.
도 11은 타깃 배열의 또 다른 실시 예를 도시하고 있다.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명에 의한 타깃 어셈블리를 각각 측면, 상부, 전방 및 후방에 도시한 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 방법을 실행하는 2중 카메라에 대한 도 12a-12d의 어셈블리를 위치시키는 것을 도시한 사시도들이다.
따라서, 본 발명의 목적은 사용하기에 간편하고 빠른 교정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 자동차 휠의 정렬을 결정하기 위한 광-전자 상 장치를 사용하는 휠 정렬 장치를 교정하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 2중 카메라 상 검출 장치의 전방에 다양하게 위치되어서 카메라의 공간 위치 및 상대 방향을 결정하기 위하여 그와 함께 사용될 수 있는 단단한 타깃 구조를 제공하는 것이다.
간단하게 본 발명의 바람직한 실시 예는 한 쌍의 특별하게 형성된 타깃들에 장착될 수 있는 단단한 프레임을 포함하고 있다. 상기 어셈블리는, 광-전자 정렬 시스템의 일부를 형성하는 적어도 하나 이상의 한 쌍의 전자 카메라의 조망 영역내에세 변위할 수 있도록 적합되어 있다. 상기 조망 카메라(들)는 각 타깃의 투시 상들을 형성하고, 상기 각 상들에 대응하는 전자 신호들은 투시 상을 함께 관련시키는 전자 처리 수단으로 이동된다. 그렇게 하는데 있어서, 상기 처리기는 투시 상내의 대응 요소들의 치수를 가지고 있는 타깃의 특정하게 공지된 기하학적 요소들의 치수들을관련시키고, 특정 삼각법 계산을 실행함으로서(또는, 다른 적절한 수학적 또는 수치 방법에 의해서) 조망 카메라(들)에 대한 각 타깃의 위치를 계산한다. 처음에 단 하나의 카메라의 조망 영역 내에서 두 개의 타깃들을 구비한 어셈블리를 위치시키고, 그 다음, 상기 타깃들 중 하나는 각 카메라의 조망 영역 내에 있을 수 있도록 위치시키고, 상기 처리 수단은 다른 것에 대한 각 카메라의 위치 및 방향을 결정할 수 있다. 그렇게 기록된 정보를 가지고서, 상기 시스템은 "교정된다"
정렬 시스템의 기본 이론
본 시스템은, 몸체의 상이 몸체가 비추어지는 투시법에 따라서 변화하고 상에서의 변화가 몸체가 비추어지는 조망 경로의 투시 각에 직접적으로 관련되어서 결정될 수 있는 사실에 근거를 두고 있다.
더욱, 물체의 투시 상을 그것의 실제 비 투시 상에 간단하게 관련시킴으로서 물체가 비추어지는 투시 각들을 결정하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다. 거꾸로, 물체의 투시 상을 그것의 비 투시 상에 비교함으로서 물체가 조망 경로를(또는 그것에 수직하는 평면을) 향하는 각을 결정하는 것이 가능하다.
이는, 세 개의 서로 다른 투시법으로 볼 경우 나타날 수 있는, 원(10)을 참조하여 도 1(a) 내지 도 1(c)에 도시되어 있다. 도 1(a)에서, 원(10)은, 도면 지의 평면 내에 있는 주 평면에 수직하는 축을 따라서 볼 경우 나타날 수 있는 데로 도시되어 있다. 만약 상기 원이, y 축(12)을 중심으로, 90。보다 적은 각 θ로 회전할 경우, 원(10)의 상은 도 1(b)에서 도시된 것처럼 타원형일 것이다. 유사하게 만약 원이 x 축 및 y 축(12,14)을 각각 중심으로, 각 θ 및 각 ø로 회전한다면, 원의 상은 도 1(c)에 도시된 바와 같을 것이며, 그 타원의 주축(16)은 상기 x 및 y 축에 대해서 기울어져 보일 것이다.
그러나, 여기에서 상기 타원들은, 그것이 투시 각으로 보여질 때 소정의 상을 갖게되는 비틀림을 참작하지 않는다는 점에서 이상적이라고 인식되어 질 것이다. 상기 비틀림은 도 1(b) 및 도 1(c)에서 파선들에 의해서 도시되어 있다. 상기 도면들에서 볼 수 있는 바와 같이, 관찰자에게 더욱 근접한, 타원(11)의 가장자리는, 관찰자로부터 더욱 떨어진 가장자리(11)가 더욱 적게 보이는 것과는 달리, 크게 보인다. 따라서, 상기 최종 상(11)은 비틀린 타원이다.
상기 도면들에서 도시된 이상적인 조건으로 복귀하면, 각 θ 및 각 ø들이 알려지지 않은 것을 고려하면, 타원의 상을 도 1(a)내의 원(10)에 관련시킴으로서 도 1(c)에 도시된 타원의 주된 평면의 방향을 결정하는 것을 가능하게 한다. 이는 일반적으로, 타원의 적어도 하나 이상의 요소에 있는(예를 들면, 그것의 장축 및 단축(16,18) 기하학적 특성들(예를 들면 치수)을 도 1(a)내의 원의 대응 요소들의 특징(직경)에 관련시킴으로 일반적으로 행해진다.
이상화된 조건하에서, 상기 방향 계산은, 단축 및/또는 장축 및 직경사이의 비율에 삼각 함수 또는 다른 수학적/수치적 방법들을 적용함으로서 이루어진다. 더욱, 수평(x) 축 또는 수직(y)축에 대한 단축 및 장축의 각들은 계산될 수 있다. 일단 상기 각들이 결정되면, 상기 타원의 주 평면의 공간내의 방향은 결정된다.
비록 도시되어 있지 않지만, 원(10)의 공간 내에서의 위치를 결정하는 것 또한 가능하다. 그러나, 이는 도 8을 참조하여 아래에서 증명될 것이다.
위에서 예시된 계산들의 실행은, 파선(11)에 의해서 도시된 것처럼, 상의 실제 투시 비틀림에 의해서 복잡해진다. 상기 원근법이 목적을 위해서 어떻게 허여되는 가는, 다시 한번, 도 8에 도시된 수학을 참조하여 언급되어 있다.
정렬 장치의 일 실시 예의 간단한 설명
상기 이론이 적용되는 장치는 도 2에 있는 개략적 도면에 예시되어 있다. 상기 도면에서, 휠 정렬이 실행되는, 자동차(20)는 그 샤시의 개략적 도해에 의해서 나타나 있고 두 개의 전방 휠(22L, 22R) 및 두 개의 후방 휠(24L, 24R)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 자동차(20)는, 본 발명의 일부를 형성하지 않는, 점선으로 표시된, 일반적인 휠 정렬 테스트 베드(26)상에 위치되어 있는 것으로 도시되어 있다.
상기 정렬 장치는 표시 장치(34) 상에 결과치 및 계산치를 동작 중에 보여주는 컴퓨터(32)와 같은 전자 처리 수단과 전자적으로 소통하는 비디오 카메라(30)에 의해서 구성되어 있는 것으로 도시되어 있다. 더욱, 상기 장치는 데이터 및 관련 정보를 컴퓨터(32)에 입력하기 위하여 키보드(36)(또는 다른 적절한 수단)를 포함하고있다. 물론, 디스플레이 및 키보드 엔트리는 케이블, 광전파 또는 무선 링크를 통해서 컴퓨터와 연락하는 원격 유니트에 의해서 제공될 수 있다.
전형적인 실시 예에 따라서 그리고 도 2a에 도시된 바와 같이, 정렬되는 휠의 발생되는 컴퓨터 준 3차원 도면은 검출된 정렬을 분명히 하는 적절한 표시를 따라서 표시 유니트(34)상에 묘사된다. 더욱, 문자 숫자식 및/또는 그림 암시 또는 제안들은, 정비사들이 정렬을 소정의 시방 서에 일치시키기 위해서 필요한 다양한 자동차 변수들을 조절하는 것을 안내하기 위하여 묘사될 수 있다.
비디오 카메라(30)는 렌즈(40)를 통해서 그리고 빔 분할기(42)상을 통과하는 조망 경로(38)를 따라서 휠(22L,22R,24L 및 24R)상에 비춘다. 빔 분할기(42)는 조망 경로(38)를 두 개의 구성 요소(38L, 38R)로 각각 분할한다. 상기 도면으로부터 명백한 바와 같이, 상기 조망 경로(38)의 좌측 구성 요소(38L)는 빔 분할기(42)에 의한 초기 조망 경로에 수직하게 반사되고 반면에 우측 구성 요소(38R)는 상기 빔 분할 기에 인접하여 장착되어 있는 유리 또는 프리즘(44)에 의해서 초기 조망 경로에 수직하게 반사된다. 상기 장치는 또한, 빔 분할기(42), 유리(44) 및 적어도 두 개 이상의 팬-틸트 유리(46L, 46R)들이 장착되어 있는 하우징(48)을 포함하고 있다. 상기 장치의 각각의 구성 요소들 및 상기 조망 경로를 향하는 상기 포인트로부터 자동차의 좌측 및 우측은 동일하여서, 단 하나의 측부에 대한 기술만으로 충분할 것이다.
조망 경로(38L)의 좌측 구성요소는, 비디오 카메라(30)가 자동차의 전방 휠(22L) 및 후방 휠(24L)을 연속적으로 조망할 수 있도록 허여하기 위하여 이동할 수 있는좌측 팬-틸트 유리(46L)에 의해서 휠들(22L,24L)상에 반사된다. 본 발명의 몇몇 실시 예에서, 상기 팬-틸트 유리(46L)는 자동차의 전방 및 후방 휠들이 동시에 보일 수 있도록 형성될 수 있다.
상기 실시 예에서, 상기 조망 경로(38L)는 상기 하우징(48)의 벽내에 있는 구멍(50L)을 통해서 팬-틸트 유리(46L)로부터 각각의 휠(22L,24L)상으로 이동한다. 셔터(52L)는, 구멍(50L)에 근접하여서 조망 경로(38L)를 효과적으로 막아서 상기 비디오 카메라(30)가 자동차(20)의 단지 우측부 상에 조망을 허여하기 위해 작동될 수 있도록 위치되어 있다. 선택적으로, 셔터는 위치(53L,53R)에 위치될 수 있고 그리고/또는 카메라(30)내의 전자 셔터는, 특별한 타깃 또는 타깃들이 비추어질 때만이 단 하나의 상을 획득하기 위하여 하나 또는 그 이상의 플래시 광원과 함께 동조될 수 있다.
정렬 장치의 작동
전형적인 작동에서, 본 발명의 본 실시예의 장치는 다음과 같이 작동한다: 자동차(20)는, 그 상단에 자동차의 휠들이 위치하는 기본적으로 두 개의 평행한 금속 스트립들로 구성된 테스트 베드(26)상으로 구동된다. 상기 테스트 베드 아래에는, 휠의 비정렬을 수정하기 위하여 휠 설치대에 휠 정렬 작업자가 접근할 수 있도록 금속 스트립들 및 자동차를 들어올리는 작용을 하는 리프트 메커니즘(lift mechanism)이 위치되어 있다. 더욱, 일반적으로 회전판(미 도시)이라 불리는 회전할 수 있도록 장착되어 있는 원형 판은, 자동차의 각각의 전방 휠 아래에 위치되어 있다. 상기 회전판들은 전방 휠들이 그들의 조향 축을 중심으로 상대적으로 쉽게선회될 수 있도록 한다. 이는 캐스터 및 동적으로 결정되는 다른 각들의 계산 동안에 포함된 절차를 용이하게 한다. 상기 후방 휠들은 상기 금속 스트립들 상에 장착되어 있는 기다랗고, 직사각형인, 매끄러운 금속판들 상에 위치되어 있다. 상기 판들은 일반적으로 스키드 판이라 불리고 일단 후방 휠 설치대가 풀리면 작업자에 의해서 조절될 수 있도록 한다. 그러한 판들은 또한 그들의 각 위치에 영향을 주고자 하는 휠에 대한 예하중을 방지한다.
더욱, 몇몇 복잡한 정렬 장치로서, 자동차 제조 및 모델 년도는 절차 내에서 이른 어떤 시간에 장치로 들어갈 수 있으며, 이러한 정보는, 컴퓨터(32)내의 미리 프로그램된 룩업(lookup) 테이블로부터, 관련된 자동차에 적합한, 정렬 변수들을 결정하기 위하여 장치에 의해서 사용된다. 더욱, 자동차의 제조 및 모델 년도로부터, 트랙 폭 및 휠 베이스 치수들은 메모리로부터 데이터를 검색함으로서 결정될 수 있다. 이는 자동차의 휠들 상의 "홈"에 정렬 장치의 유리들을 더욱 정확하게 구동하기 위하여 사용될 수 있다. 선택적으로, 앞의 구동 이력 정보는 유사한 휠 위치를 선택하기 위하여 사용될 수 있다. 여전히 다른 가능성은 유리들이 특별한 패턴을 제거할 수 있도록 한다.
일단 자동차(20)가 테스트 베츠(26)상으로 이동되면, 타깃(54)은 각각의 휠 상에 장착된다. 상기 타깃의 형상 및 윤곽은 도 3을 참조하여 이후 설명하기로 한다. 처음에 장치는, 도 7을 참조하여 완전히 기술될 수 있는 방법에 의한 "런-아웃" 요소 계산을 한다.
일단 상기 "런-아웃" 요소가 계산되면, 상기 정렬 장치는 자동차(20)의 휠 상에 있는 각각의 타깃(54)들의 상기(검출된 상)을 형성한다. 상기 검출된 상들은, 각각의 조망 경로(38L,38R)에 타깃들의 각각의 방향을, 더욱 상세하게 설명되는 본 발명의 방법을 사용하여, 계산하는 전자 처리 수단/컴퓨터(32)내에서 처리된다. 이후, 상기 컴퓨터(32)는 각각의 조망 경로에 대한 휠들의 진 방향을 계산하기 위하여 위에서 언급된 "런-아웃" 요소들을 고려한다. 이후, 상기 장치는 각 휠들의 주요 평면들의 진 방향을 계산하기 위하여 팬-틸트 유리들의 방향을 참작한다. 이러한 것이 완료되자마자, 상기 계산의 결과치는, 자동차의 휠들의 검출된 비정렬을 수정하기 위하여 전방 휠(22L, 22R)의 조향 연동 장치(60)에 대한 조절을 위해서 수정 치들이 필요한 것에 대해서 필요한 지시들을 작업자에게 주는 디스플레이(34)상에 보여진다.
방향 계산
상기 컴퓨터(32)는, 상들 및 그와 결합된 값들을 분석할 수 있는, 상 분석기(IMAGE ANALYST)와 같은 컴퓨터 프로그램을 사용하여 모든 필요한 계산을 한다. 일반적으로, 상 분석기는, 비디오 카메라의 스크린 상에 있는 화소들에 관련되어 있는 좌표로 상기 상들의 중심 포인트들에 대한 값들을 생성한다. 상기 값들은 도 8에 도시된 이후 설명하게될 수학식을 결합시키는 소프트웨어에 의해서 처리된다. 비록 상 분석기와 같은 소프트웨어는 많은 특징들을 가지고 있지만, 본 출원에서는 본 출원에서 이용되는 주된 특징들이 상기 비디오 카메라에 의해서 검출되는 상들에 적합한 스크린 좌표들을 제공할 수 있는 특징들이라는 것은 명백하다. 따라서, 상 분석기와는 다른 소프트웨어가 상기 방법 및 장치에 사용되는 것도 가능하다. 상 분석기는, 메샤츄세스 01821, 빌러카, 755 미들섹스 턴파이크에 있는 오토메트릭 주식회사에 의해서 공급된다.
팬-틸트 유리들의 방향
위에서 언급된 방법에서, 상기 팬-틸트 유리(46L,46R)의 방법에 대한 지식은 자동차(20)의 서로의 휠의 상대적 정력의 효과적인 계산을 위해서 필요하다는 것은 명백하다. 상기 유리(46L,46R)의 방향은 두 가지 방법들 중 하나로 결정될 수 있다. 상기 방향을 결정하는 하나의 방법은, 차례로 3차원 공간들내의 유리들의 방향을 계산하는 컴퓨터(32)에 데이터를 출력하는 감응 추적 및 방향 결정 장치에 상기 유리(46L,46R)를 연결하는 것이다. 선택적으로, 그리고 바람직하게, 각 유리의 면은, 다수의 작은 이격 점들의 형태인 명확하게 한정된 패턴을 포함하고 있는데, 이는 자동차(20)의 휠들 상에 비추어지는 비디오 카메라(30)에 의해서 검출될 수 있은 동일시할 수 있는 패턴을 한정한다. 일단 비디오 카메라(30)가 유리(46L,46R)상에 패턴을 검출하면, 이는 그것의 상을 형성하며, 그 상은 유리들의 방향 때문에 투시 상일 수 있고, 이는, 자동차(20)의 휠의 방향이 계산됨에 따라서 동일한 라인들을 따라서 3차원 공간을내의 유리 방향을 계산할 수 있는, 컴퓨터 내로 전자적으로 이동될 수 있다. 상기 제 2 대안은, 복잡하고 값비싼 전자 트랙킹 방향 결정 장비를 필요로하지 않기 때문에 바람직하다.
바람직한 대안으로, 상기 제 2 대안을 실행하는 하나의 방법은, 렌즈를 상지 장치에 결합시키는 것이다. 상기 렌즈는, 상기 카메라(30)상에 타깃들 및 유리들의 적합하고 명확한 상을 투사할 수 있는 초점 길이를 가지고 있다.
도 2b에서, 상기 팬-틸트 유리들 상의 점들의 상을 향상시키는 하나의 방법이 도시되어 있다. 상기 도면은 그 상부 표면상에 형성되어 있는 것으로 도시된 두 개의 점(41)들을 가지고 있는 팬-틸트 유리(46L)를 통과하는 횡단면도를 도시하고 있다. 평철 렌즈(43)는 각 점의 상부 상에 위치되어 있다. 상기 각 렌즈의 초점 길이는, 렌즈(40)와 함께 그들이 비디오 카메라(30)내에 있는 점들의 명확한 상을 형성할 수 있도록 하기 위한 것이다. 비록 상기 도면은 두 개의 각각의 평철 렌즈(43)를 도시하고 있지만, 두 개 또는 그 이상의 점들을 연결하는 단 하나의 렌즈가 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 유사하게 다른 광학 방법들은 위의 사항을 성취하기 위하여 사용될 수 있다.
타깃들의 방향
자동차(20)의 휠 상에 사용될 수 있는 전형적인 타깃(54)의 예는 도 3에 도시되어 있다. 상기 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 타깃은 소정의 포멧으로서 표시되어 있는 두 개의 서로 다른 크기의 원(62,63)의 패턴을 가지고 있는 평평한 판으로 구성되어 있다. 비록 특별한 패턴이 상기 도면에 도시되어 있지만, 많은 수의 서로 다른 패턴은 상기 타깃(54)에 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 상기 타깃은 원형일 필요가 없고, 더 크거나 더 적은 수의 점들은 포함될 수 있다. 더욱, 다른 크기들 및 형상들은 상기 점들에 사용될 수 있다. 더욱, 다면체 판들 또는 물체들은 상기 타깃들을 위해서 사용될 수 있다.
실질적으로. 수학적 표시 또는 진 상에 대응하는 데이터(즉, 그 주 평면에 수직인 타깃을 비춤으로서 얻어지는 상) 및 상기 타깃의 상은, 정렬 과정동안, 상기 컴퓨터가 비추어지는 타깃들의 상들이 비교되는 참조 상을 가질 수 있도록 컴퓨터(32)의 메모리 내에 미리프로그램되어 있다.
상기 컴퓨터가 상기 타깃(54)의 방향을 계산하는 방법은 상기 타깃(54)상에 기하학적 특징들을 식별하고 그것을 투시 측정값을 얻어서 상기 측정값을 상기 컴퓨터의 메로리내로 이미 미리프로그램된 진상과 비교하는 것이다.
상기 장치는, 예를 들면, 즉, 도심화(CENTROIDING)라 불리는 방법에 의해서 원(62a,62b)의 각각의 중심을 계산할 수 있다. 이는 물체의 중심 포인트 또는 중심선을 위치시키는 것을 결정하기 위하여 상 분석 컴퓨터들에 의해서 사용되는 일반적인 방법이다. 일단 두 개의 원(62a,62b)들 중 중심 포인트들이 결정되면, 상기 두 개의 중심점 사이의 거리는 측정될 수 있다. 상기 과정은 상기 타깃(54)상의 패턴 내에 있는 다른 원들을 위하여 반복된다. 상기 거리들은 상기 각각의 중심사이의 진 거리들(즉, 비 투사 거리)과 비교된다. 유사하게, 상기 두 개의 중심들을 연결하는 선의 수평(또는 수직)되는 각은 결정될 수 있다. 일단 빔 분할기(42), 유리(44) 및 유리(46L,46R)와 같은 구성 요소들의 다른 광학적 특징들 및 헨즈(40)의 초점 길이의 결과를 참작되면, 상기 타깃(54)의 방향이 어떤 것인가를 계산할 수 있다. 상기 계산은 삼각 함수 또는 다른 적절한 수학적 또는 수치 방법들을 사용함으로서 이루어질 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 이는 자동차의 휠의 주된 평면의 방향을 산출한다.
비록 위에서는 상기 타깃(54)의 방향을 계산하는 하나의 방법을 기술하고 있지만, 다른 방법들로 활용할 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 상기 장치는, 상기원들 중 단 하나에만, 즉 원(63), 상에 조망될 수 있고, 그것의 투시상(비틀림 타원)를 사용함으로서, 도 1을 참조하여 기술된 것과 동일한 방법으로, 상기 타깃(54)의 방향을 계산할 수 있다. 또 다른 예는 서로에 대해서 약 60。로 회전되는 두 개의 상들을 취하여 그것의 회전축에 대해서 상기 타깃의 방향을 계산하는 정보를 사용하는 것이다. 단지 두 개의 상들은, 휠 축이 그 축 방향을 변경시키지 않는 한 필요하다는 것을 알아야 한다. 더욱, 복잡한 정렬 시스템들에서 하나이상의 계산은 각각의 타깃을 위하여 완성되고 상기 계산들의 서로 다른 결과들은 요구되는 정확도를 보장하기 위하여 서로 비교되는 것을 생각할 수 있다.
더욱, 상기 타깃의 진 치수들은 상기 컴퓨터(32)의 메모리 내로 미리 프로그램 되어 있어서, 본 발명의 방법 및 장치는 3차원 공간 내에서의 휠들의 정확한 위치를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 이는, 타깃(예를 들면, 원들 사이의 거리) 상의 패턴의 특정 구성 요소들의 투시 상을 맨 처음 결정하고 상기 요소들의 진 치수들에 대한 상기 상의 치수들을 비교함으로서 이루어진다. 이는, 상기 구성 요소, 즉, 타깃(54)은 비디오 카메라로부터 떨어진 거리를 산출한다.
위에서 언급된 과정은 조망 경로 및/또는 몇몇의 기준면에 대한 타깃(54)의 방향을 이미 산출함으로서, 상기 결과는 상기 정렬 장치에 대한 상기 타깃(54)의 위치를 산출하는 정렬 장치의 기하학적 좌표들 및 계산된 거리와 결합될 수 있다. 이 같은 비교 과정 동안, 빔 분할기(42), 유리(44) 및 팬-틸트(46L, 46R)의 광학 특성들뿐만 아니라 상기 렌즈(40)의 초점 거리의 결과는 고려되어야 한다. 전형적으로, 상기 특징들은, 직접 등록 또는 바람직하게는 교정 기술에 의해서 상기 컴퓨터 내로입력될 수 있다. 이 같은 방식으로 정확한 자동차(20)의 각각의 휠의 위치설정이 계산될 수 있다.
정렬 장치의 또 다른 실시 예의 간단한 설명
다수의 서로 다른 형상의 렌즈들, 빔 분할기 및 유리들(즉 광학 시스템)들은 예시된 방법 및 장치를 가지고 원하는 결과를 성취하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다. 그러한 하나의 형상은 첨부된 도면들 중 도 4에 도시되어 있다.
상기 도면에서, 상기 장비는, 자동차(20) 위에 매달려 있는 것으로 도시되어 있고, 도 2에 도시된 것과 유사한 렌즈(40)들 뿐만 아니라 비디오 카메라(30), 디스플레이(34)와 결합되어 있는 컴퓨터(32)를 포함하고 있다. 도 2의 형상을 가지고서, 상기 비디오 카메라(30)의 조망 경로 또는 광학 중심선은 빔 분할기(42) 및 평면 유리(44)를 조합시킴으로서 두 개의 방향(38L, 38R)으로 반사된다.
상기 형상은, 또한, 상기 장축의 좌측 부에 위치하는 두 개의 팬-틸트 거울들(70L,72L) 및 상기 장치의 우측 부에 위치하는 두 개의 팬-틸트 유리(70R,72R)를 포함하고 있다. 상기 유리들(70L,72L)는 좌측 전방 및 좌측 후방 휠(22L,24L)를 각각 비추기 위하여 배열되어 있고, 상기 유리들(70R,72R)는 상기 우측 휠(22R,24R)를 비추기 위하여 배열되어 있다. 상기 유리(70L,72L,70R,72R)들은 팬-틸트 유리들이어서, 그것들은 심지어 자동차가 장치 아래에 정확하게 중심을 잡지 안해도 자동차 상의 휠들을 비추기 위하여 이동될 수 있다. 상기 유리들은 또한 서로 다른 길이의 휠 베이스 및 트랙 폭의 자동차를 참작하는데 유용하다.
본 장치의 또 다른 수정안은 빔 분할기(42)의 변위 및 단 하나의 반사 프리즘을 가지고 있는 평면 유리(44)를 포함할 수 있다. 상기 프리즘은, 상기 프리즘으로부터 상기 카메라(30)에 더 많은 빛이 반사된다는 점에서 빔 분할기 조합체에 대해서 장점을 가지고 있다. 이는 상기 카메라(30)에 의해서 형성되는 타깃(54)의 더 밝은 상은 낳는다.
타깃 및 타깃 상 세부 사항
다른 도시된 도면처럼, 상기 도면에서 도시된 것과 같은 장치를 가지고서, 도 5에서 지시된 상기 타깃의 수정안은 사용될 수 있다. 상기 도면에서, (80)로 일반적으로 표시된 상기 타깃은, 고정 메커니즘(88)에 의해서 휠의 림(84)에 고정되는 평평하고 직각인 판을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 그 회전 축(89) 뿐만 아니라 상기 휠(86)의 주 평면에 대서 상기 판(82)이 기울어져 있는 도 5로부터 명백할 것이다.
그러나 상기 휠 축에 대한 상기 판(82)의 정확한 방향은 알려져 있지 않고 후에 기술하는 것처럼 상기 휠의 런-아웃의 결정에 의해서 휠의 축에 대해서 계산된다. 그러나, 상기 판(82)의 일반적인 방향은, 그것이 비추는 것처럼 비디오 카메라(30)에 의해서 적절하게 비추어질 수 있도록 선택된다.
마지막으로, 판(82)은 도시된 바와 같이, 도 3에 도시된 타깃 상에 패턴과 틀린 패턴을 구성하는 복수 개의 점(90)을 포함하고 있다.
상기 특징을 가지고 있는 타깃들을 가지고 있는, 상기 비디오 카메라(30)에 의해서 형성되는 상들은, 도 4에 도시된 장치와 함께 사용될 때, 도 6에 도시된 것과 같은 것일 것이다. 상기 도면에서, 4개의 불연속 상들(92, 94,96,98)은, 상기 비디오 카메라(30)에 의해서 형성된 일반적으로 (99)로 표시된, 완전한 상을 구성하기 위하여 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 상기 완전한 상(99)을 구성하는 4 개의 각각의 상들은, 자동차의 4 개의 휠들 상에 각각 배치되어 있는 직각 판(82)들 중 하나의 상이다. 예를 들면, 영상(100)의 상부에 있는 상(92)은 자동동차(20)의 우측 후방 휠(24R)상의 판(82)에 대응될 수 있다. 유사하게, 상(94)은 우측 전방 휠(22R)에 대응하고, 상(96)은 좌측 전방 휠(22L)에, 그리고 상(98)은 좌측 후방 휠(24L)에 대응한다.
도 4에 도시된 장치와 함께 사용될 때의 상기 타깃(80)의 장점은 단 하나의 상이 모든 4 개의 휠들과 동시에 취해질 수 있다는 것이다. 상기 단 하나의 상은, 위에서 언급된 동일한 방식으로, 서로에 대한 모든 휠들의 방향 및 위치를 산출하기 위하여 처리될 수 있다. 특히, 좌측 전방 휠에 대한 우측 전방 휠 및 좌측 후방 휠에 대한 우측 후방 휠의 상대적 방향은 계산될 수 있다.
상들(92,94,96,98)의 일단부에서, 한 쌍의 점(100)들은 보일 수 있다. 상기 점(100)들은 실질적으로 도 2의 토론에서 언급된 각각의 팬-틸트 유리상에 있는 점들의 상이다. 상기 토론에서 지적한 것처럼, 상기 점들은 카메라의 조망 경로를 향하는 팬-틸트 유리들의 방향을 계산하기 위하여; 자동차의 각각의 휠들의 주 평면의 방향 및 위치를 결정하기 위하여 필수적인 계산, 사용된다.
더욱, 상기 도면은, 상기 점(100)들의 상은 수직 선(101)에 의해서 판상의 패턴들의 상들로부터 분리될 수 있다. 상기 라인(101)은 (그로부터 상기 타깃의 방향이 계산되는) 패턴과 (그로부터 상기 팬-틸트 유리의 방향이 계산되는) 상기 점(100)의 상사이에서 디마케이션(DEMARKATION)으로서 역할을 한다.
런아웃 펙터 계산
도면들 중 도 7에서는, 휠(103)상에서 약간씩 서로 다른 방식으로 장착되어 있는 타깃(104)에 적합한 런아웃 펙터를 계산하는 방법이 도시되어 있다. 본 방법에서, 상기 휠(103)은, 다수 개의 타깃(104)들의 서로 다른 상들이 취해지는 동안, 천천히 회전된다. 명확성을 위하여, 상기 타깃은, 명확성을 위하여, 상기 휠의 중심으로부터 실질적으로 상쇄되어 있다. 그러나, 실질적으로, 상기 타깃은, 도 5에 도시된 타깃과 매우 유사하게, 상기 중심에 더 근접하여 장착될 수 있다. 각 상들을 위하여, 공간 내에서의 위치뿐만 아니라 상기 타깃 평면의 기울기는 계산된다. 일단 이것들이 각 상을 위하여 결정되면, 그것들은 회전 표면(106)을 한정하기 위하여 결합된다. 상기 회전 표면(106)은, 상기 타깃(104)이 상기 휠이 그 축을 중심으로 회전함에 따라서 추적하는 경로를 나타내고, 그 회전축(108)은 상기 휠의 회전축과 동일하다. 이는, 회전 표면(106)의 회전 축(108)에 수직하는 평면이 상기 휠(106)의 주 평면에 평행하다는 것을 의미한다. 회전 표면(106)이 결정됨에 따라서, 그 회전축(108)은 결정되고, 따라서 상기 자동차 휠의 주 폄면의 공간내의 방향 및 위치는 결정될 수 있다.
상기 결과로부터, 상기 런-아웃 요소는 상기 타깃의 평면과 상기 휠의 주 평면사이의 각을 계산함으로서 결정될 수 있다. 상기 런-아웃 요소는 그 다음 컴퓨터(32)에 저장되어서 상기 휠의 정렬이 상기 타깃의 단 하나의 상으로부터 계산될 때 사용된다.
상기 런-아웃 요소의 계산은 또한 자동차의 현가 장치가 매우 마모되었는가를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명에 의한 방법을 사용함으로서 명백한 런-아웃 요소(즉, 상기 휠에 대한 타깃의 방향)는 상기 타깃이 취해지는 각 상을 위해서 결정될 수 있다. 각각의 런-아웃 요소들의 상기 군으로부터 평균값은, 각각의 요소 수단에 의한 편차 범위뿐만 아니라(실제 "런-아웃" 요소를 나타낼 수 있도록) 계산될 수 있다. 만약 상기 편차가 특정 허용 오차 위에 있을 경우, 이는 자동차의 현가 장치는 수리를 필요로할 만큼 매우 마모되어 있다는 것을 나타낸다.
정확한 측정법
상기 타깃들로 다시 한번 방향을 돌리면, 도 3 또는 도 5 중 하나(또는 상기 문제에 대한 그 어떤 타깃)상에 도시되어 있는 상기 타깃의 중요한 특징은 여분의 계산 값들이 서로 다른 세트의 데이터 포인들을 사용하여 여분의 계산이 이루어지는 것을 허여하는 충분한 데이터 포인트들을 가져야한다는 것이다. 이는, 최종 측정의 정확성을 향상시키기 위하여 평균에 도달할 수 있는 다중 휠 정렬 각들을 산출할 것이다. 더욱, 각 휠에 적합하게 계산되는 서로 다른 정렬 각들의 통계적 분포는 장치의 작동의 정확성 측정으로 사용될 수 있다. 만약, 적절한 검정기가 상기 컴퓨터(32)내에 구성될 경우, 상기와 같은 통계적 분포는, 충분한 정확도가 존재하는가 결정하는 것을, 그렇지 않을 경우, 상기 사실을 작업자에게 알릴 수 있는 신호를 생성하는 것을 컴퓨터가 가능하게 할 수 있다.
유사하게, 만약, 상기 검정이, 하나 또는 그 이상의 사용된 타깃(들)이 수용할 수 없는 불충분한 결과 값을 산출하고 반면에 잔여 타깃(들)은 수용할 수 있는 결과값을 산출한다면, 사용되는 타깃들의 몇몇은 수용할 수 없다고 추측될 수 있다. 상기 컴퓨터는 상기 결과를 표시할 수 있고, 예를 들면, 작업자는 빗나간 타깃들을 이동시켜, 청소하거나 수리하라고 지시를 받는다.
적합한 다중 상들을 형성하고 통계 분석을 하는 것으로부터 이끌어지는 또 다른 장점은, 충분한 상들이 정렬 측정 과정의 필요한 정확도를 적절하게 보장하는 가의 여부를 결정할 수 있는 것이다. 만약 불충분한 판독이 존재하는 경우, 상기 컴퓨터는, 비록 속도를 단념할지라도, 측정의 향상된 정확도를 가져올 수 있는 또 다른 판독을 취하는 장치를 가르킬 수 있다.
더욱, 상기 타깃은, 식별, 타깃 추적, 세기 임계값 측정, 조도성질의 평가 및 값싼 타깃들의 사용을 허여하는 결점의 기호화를 위해서 사용될 수 있는, 예를 들면 바아 코드 등과 같은, 판독 기계를 포함할 수 있다. 만약 타깃이 비틀리거나 비틀림의 양이 바아 코드로 기호화되면, 컴퓨터는 상기 비틀림을 보상할 수 있다.
상기 타깃의 또 다른 중요한 특징은, 그 상단의 패턴은 카메라 화소보다 실질적으로 더 적게 도달하는 정확도를 향한 패턴의 매우 빠르고 정확한 위치를 허여해야 한다는 것이다. 이를 이루기 위하여, 상기 패턴은 높은 콘트라스트를 보여주어야 한고, 필요한 속도 및 정확도를 얻기 위하여 사용된 특별한 장치를 허여하는 형성이어야 한다. 일 실시 예에서, 역-반사 물질들은 점들을 위해서 사용되고, 사용된 특별한 빛의 흡수성 색깔은 배경을 위해서 선택된다.
또한, 상기 장치는, 모든 광학 시스템들이 몇몇 기하학적 비틀림을 가지는 것처럼 중요한 교정을 허여한다. 상기 장치의 전체 상 면적은, 예를 들면, 완전한 타깃 및정렬 과정에서 상기 시스템을 작동시킬 때 사용하기 위하여 저장될 수 있는 교정 값들을 결정하기 위하여 사용되는 결과 값을 사용하여 계산될 수 있다.
상기 장치의 절대적 정확도는, 상기 장치가 동시에 두 측부들을 비출 수 있도록 위치되어 있는 간단한 두 측부의 평평한 판 타깃을 사용함으로서 검정 또는 교정될 수 있다. 상기 판이 평평함으로서, 상기 타깃의 두 평면사이의 정미 각(상대적 정렬)은 0 이어야 한다. 그렇지 않을 경우, 적합한 교정 요소는 상기 컴퓨터에 저장될 수 있다. 선택적으로, 서로 다른 각으로부터 취해지는 타깃의 동일한 측부의 두 개의 시계는 상기 목적을 위해서 사용될 수 있다.
사용되는 수학적 알고리즘
본 절은 순간적인 측정을 하여 공간 내에서의 휠 위치로 비디오 카메라에 의해서 행해진 측정값을 줄이는데 필요한 수학식을 제공한다.
가정
상기 카메라 시스템은 서로에 대해서 (가시도의 합리적인 속박 내에서) 임의로 위치되어 있는 두 개의 평면들을 포함하기 위하여 한정될 수 있다. 하나는, 카메라에의해서 "보이는 것"을 표시하는 상 평면이고 다른 것은 3차원의 필수적 포인트 타깃들을 포함하는 물체 평면이다.
이를 근거로 가정은 다음과 같다:
(i) 카메라 주축은 상 평면에 수직이다(대부분의 카메라는 상기 방식으로 세워져있다);
(ii) 카메라의 조망 영역 내에 어딘가에 있는 조망된 포인트의 상이 공간 및 배경중심(center of perspectivity)내에 있는 조망된 포인트를 통해 통과하는 선을 따라서 그것을 이동시킴으로서 상 평면상에 그것을 투사시키는 것이 카메라의 운동인 배경 중심이라 불리는 포인트는, 카메라 주축을 따라서, 상 평면으로부터 알려진 거리 f(즉, 무한대로 설정될 때 상 시스템의 초점 거리)에서 존재한다.
(iii) 상 평면 내에 고정되어 있는 좌표 시스템의 원점은, z 단위 벡터가 그 주축을 따라서 카메라를 향하고 있는, 배경 중심에 위치되어 있다.
(ⅳ) 상 평면 측정값의 단위들은 물체 평면 측정값의 단위와 동일하다.
상기 가정들은 광학 기술에서 일반적이다.
개요
상기 구성을 위하여, 수학은 물체 및 상 평면의 상대 방향 및 위치를 결정하기 위하여 제공될 수 있다.
수학은 2가지 방식으로 사용될 수 있다:
(i) 교정하는 동안, 교정 타깃의 공지된 위의 물체 평면의 위치에 대한 상 평면을 발견하는 것이다; 그리고
(ii) 정렬 과정 중, 자동차 휠 상에 장착되어 있는 타깃의 주평 면의 위치 및 방향을 발견하는 것이다. 공지된 좌표 시스템은 공간에서 고정되고 자동차의 4개의 모든 휠들에 대해서 동일하게 남아있는 것은 필수적이다.
위에서 기술한 바와 같이, 일단, 휠들을 회전시킴으로서, 휠들상의 타깃 평면들의 위치는 공지되면, 휠들의 회전 축은 결정될 수 있으며, 그로부터 휠들의 정렬이 결정될 수 있다.
주 알고리즘
상기 주 알고리즘은 다양한 팬-틸트 유리들의 처리를 제공하지 않는다는 것을 알아야 한다; 이는 이후 행해진다.
주 알고리즘은 다음과 같은 입력을 필요로 한다;
(i) 물체 평면 좌표 내에 표현되는 포인트 리스트
°qj= (Xj, Yj), j = 1, n / n ≥ 4
이들은 실질적으로 3차원 포인트들이지만, 물체 평면 좌표 시스템은 제 3 좌표가 zi= 0 일 수 있도록 항상 선택되어야 한다.
(ii) 상 평면 포인트 좌표들의 대응 리스트iqj= (Uj, Vj), j = 1, n
상기 입력을 위하여, 상기 알고리즘은, 배경 중심 및 상 평면의 주축을 기준으로 고정되어 있는 단위 벡터들을 나타내는 동차 좌표 변환 행렬인 출력을 산출한다. 상기 행렬은 정상적으로 전도되어서 비추어지는 포인트들을 상 시스템 좌표들내로 변환하기 위하여 적용된다.
단계 1:공선사상을 결정하기
모든 2차원 입력 좌표들을 아핀 형태로 전환하여 다음과 같은 3×3행렬을 발견하기:
(1)
상기 i=1, n 그리고 Ki는 임의의 스칼라(Scalar) 상수이다.
상기 변환 행렬 T가 결정될 수 있는 하나의 방식은 아래와 같다.
단계 2:키 포인트들 및 불변 량의 변형 결정하기
상기 변환 행렬(T)은 그 중심이 배경 중심(CP)인 배경아래의 상 평면 내에 있는 포인트들로 물체 평면 내에서 포인트들을 변환할 것이다. 전환될 때, 그것은 또한 역 변환을 실행할 것이다.
(2)
상기 전체 방정식은 임의의 스칼라에 의해서 곱해질 수 있고 참값으로 남을 수 있다는 것을 알 수 있다. 상기 값 mi는 수량이고, 그것의 제 3 좌표가 단위일 수 있도록 (uivi1)T의 표준화를 허여하기 위하여 필요하다. 상기 행렬 T는 또한 라인들을 변환하는데 유용하고, 이는 투사 면상의 포인트들에 이중적이다. 상기 투사 평면내의 라인의 방정식은:
(3)
여기에서 c는 상기 라인의 좌표 벡터이고 x는 표본 벡터이다. 방정식 (3)을 만족시키는 포인트의 동차 표시는 상기 라인 상에 놓여있다. 물체 좌표0c가 라인상에 놓이면:
(4)
는 물체 평면 좌표내에 표현되는 물체 평면내의 선의 방정식이다. 방정식 2을 사용함으로서 우리는 상 평면 좌표으로 변환한다:
(5)
또는
따라서
(6)
은 상기 물체 평면으로부터 상 평면으로 라인 좌표들을 변환시키는 방법이고,
(7)
은 역 변환을 실행하는 방법이다.
투사면은 그 투사 좌표가 0인 무한대에서 포인트들을 포함하고 있다는 점에서 비-투사 평면과는 다르다는 것을 알 수 있다. 상기 포인트들은 무한대에서 라인을 구성하고 그 좌표는 즉 [0,0,1]이다.
(8)
이는 물체 평면 OP의 측면도 및 어떤 각 θ에서 서로에 대해서 비 평행하게 위치되어 있는 상 평면 IP를 나타내는 도 8a에 도시되어 있다.
물체 평면 OP는, 상 평면 IP에 평행한 평면과 교차하지만 배경 중심 CP를 통해서 통과한다. 상기 평면은 조망 상 평면 VIP로 불리우고 포인트 VLO로서 도시되어 있는, 물체 평면에 표시되어 있는 "소멸선(VANISHING LINE)"에서 물체 평면 OP를 교차한다. 유사하게, 상기 도면은, 포인트 VLI에서 도시된 바와 같이, 상 평면에 표시되어 있는 "소멸선"에서 상 평면 IP를 교차하는 비추어지는 물체 평면 VOP라 불리는 물체 평면에 평행한 평면을 도시하고 있다.
VIP가 IP에 평행함으로서, 그들은 무한대에서 교차한다. 따라서, 상기 공선사상 행렬 T는 물체 평면내의 변환된 위치로 상기의 무한대에 있는 라인을 그리기 위하여 사용될 수 있다.
(9)
그리고 마찬가지로:
(10)
상기 카메라 시스템을 중심으로 위에서 언급한데로 가장함으로서, 상 PPI의 주요 포인트의 좌표들은:
(11)
상기 물체의 주요 포인트의 좌표들은:
(12)
단계 3:잔여 기울기 값을 완성하기
선 좌표[z1z2z3]T를 가지고 있는 투사 평면내의 선과 좌표[P1P2P3]를 가지고 있는 포인트사이의 최소 거리는 다음과 같이 주어진다.
(13)
이는 DI, θ 및 DO를 푸는 것을 가능하게 한다.
(14)
(15)
(16)
단계 4:팬 값들을 계산하기
도 8b는 배경 중심으로부터 내려다보이는, 물체 평면의 평면도를 도시하고 있다.
다음 식을 갖는다.
(17)
(18)
(19)
단계 5:알려지지 않은 잔여값을 풀기
(20)
(21)
(22)
이는 물체 평면 좌표들내에 표현된 상 평면 좌표 시스템의 원점이다. 그것은 CP에 위치되어 있다.
잔여 단위 벡터들, 。xi및 。 yi는 상 평면내의 대응 단위 벡터의 변환 및 z1에 대한 연이는 직교화에 의해서 계산될 수 있다.
라하면 (23)
(24)
은에 대해서 직교화될 수 있다.
(25)
그리고 환치계산된다.
(26)
유사하게,
라하면 (27)
그러면
(28)
(29)
및
(30)
마지막으로
(31)
상 공간으로부터 물체 공간으로의 프레임들의 변환은, 복귀하여 상 평면에 대해서 고정되어 있는 좌표 시스템으로 물체 평면 좌표들내에 주어지는 포인트들을 표현하는 프레임이다. 우리는 다음을 알 수 있다.
(32)
및
(33)
그것은 일반적인 경우이지만, 물체 및 상 평면들이 평행할 때 특별한 경우가 있다. 이는, VLO 또는 VLT(방정식 9 또는 10)이 (첫번때 두 개의 좌표들이 0에 충분히 가깝게 놓여있는 것을 의미하는) 그것들 자체가 무한대에 놓여있는 것으로 밝혀질때 검출될 수 있다.
이 경우에 있어서,
(34)
그리고 상기 거리 DCP는, 그 대응 부분(uk, vk)가 0이 아닌 물체 평면(xk,yk)내의 어떤 점을 취하여 도 8(c)에 있는 도해에 따라서 계산함으로서 결정될 수 있다:
라하면 (35)
(36)
(37)
그리고 방정식(22)로부터 진행된다.
이는 평면 변위들을 결정하는 주 알고리즘의 기술사항을 포함한다.
9.4변환 행렬의 측정
본 절은 방정식(1)에서 사용되는 변환 행렬 T를 어떨게 계산하는지를 도시하고 있다.
여기에서 제안된 방법은 단지 4개의 동일 평면사이에서 표시되고 상기 투사 평면내의 4개의 포인트들이 주어진 것을 우리에게 알려주는 투시 기하학의 기본적인 원리에 근거를 두고 있는 분석 방법이다.
(38)
상수 C1,C2및 C3는 다음으로 발견될 수 있다.
(39)
이것이 행렬 형태로 나타나면:
(40)
그러면,
으로 구성되어 있는 행렬 M은 (41)
아래와 같이 이상 포인트들 원점 및 유니트 포인트를 변환시킬 것이다:
(42)
따라서, 4개의 임의의 다른 포인트들(q1,q2,q3,q4)에 4 개의 임의의 포인트(p1,p2,p3,p4)를 표시하는 변환을 구성하기 위하여, 두 개의 변환은 구성되어야 한다:
(43)
qi= piM일 경우 (44)
M은
로 주어진다. (45)
본 절에서, 상기 p' 및 q'들은 벡터들인 것을 알 수 있다.
주된 절에서, 열 벡터들은 사용되고, 그래서
(46)
마지막으로, (도시되지 않은) 다른 방법들은 4 이상의 포인트들를 수용하여 유사-역원(pseudo-inverse)들을 사용하여 최소제곱근사를 한다. 상기 제 2 방법은, 측정되는 포인트들의 수가 기대되는 에러들을 보상하기 위하여 증가되는 경우에 사용될 수 있다.
팬-틸트 유리의 허용 오차
상 데이터 포인트들이 상 평면 좌표들내에 주어진 3차원 포인트들로 전환된 후에, 빔 분할기 어셈블리 및 팬-틸트 유리들에 의한 반사를 참작하는 것이 남아있다.
만약ix가 반사되는 포인트이고,in은 반사 평면에 수직되는 단위-길이이며,ixo는 반사 평면내의 포인트(모든 것이 상 평면내에 표현되어 있는)이면,ixr, 그 반사도는 다음과 같이 주어진다.
(47)
위의 행렬은, 비록 본 출원에서는 그렇게 실행될 필요가 없을 지라도 표준 방법들을 사용하여 전환될 수 있는 표준 변위 타입의 변환이다. 상기 행렬은, 먼저 빔 분할기를 다루고 팬-틸트 유리를 다루기 위하여, 우측에서 좌측으로 평소와 같이 직렬되지만, 상기 반사 평면 포인트ixo및 팬-틸트 유리에 대한 수직선in은, 상기 팬-틸트 유리 반사 형렬이 그로부터 형성되기 전에 상기 빔 분할기 반사 형렬에 의해서 전환되어야 한다.
마지막으로, 상기 주 알로리즘이 상기 팬-틸트 유리의 위치를 발견하기 위하여 사용될 때, 빔 분할기를 통해서 반사되는 것을 알아야 한다.izo및io0는 상기 반사 평면내에서 수직선 및 포인트로서 직접 사용될 수 있다.
반복 적합 절차의 연이은 사용은 향상된 정확성을 낳는다.
또한 다른 수학적 처리들은 상기 장치를 사용하여 검출되는 상들을 처리하기 위하여 사용될 수 있다.
다른 두 개의 카메라 실시 예
도면 중 도 9에서, 한 쌍의 고정되어 이격된 카메라를 사용하는 정렬 장치의 또 다른 실시 예는 110으로 표시되어 있다. 휠 정렬을 위한 리프트 램프(111)상에 위치되어 있는 4개의 휠 자동차는 4 개의 휠(112,113,114,115)에 의해서 제안된다. 일반적인 경우에 있어서, 상기 랙(111)은 적어도 전방 휠들의 방향 전환을 용이하게 하기 위하여 선회 판(미 도시)들을 포함할 수 있을 것이다. 본 실시 예에서, 초월구조(suprastructure)를 지지하는 카메라는 캐비넷(117)에 부착되어 있는 수평으로 연장된 빔(116)을 포함하고 있다. 상기 캐비넷(117)은 공구, 편람, 부품 등을 수납하기 위한 복수 개의 서랍(118)들을 포함하고 있고, 비디오 모니터(119) 및 입력 키보드(120)에 적합한 지지대를 형성한다.
상기 빔(116)의 각 단부에 장착되어 있는 것은 카메라 및 (122,124)로 각각 표시된 광원 하부시스템이다. 상기 빔(116)의 길이는, 시스템에 의해서 정렬될 수 있는 자동차의 측부들의 카메라/광 하부시스템 외부판을 위치시키기에 충분하게 길수 있도록 선택된다. 상기 빔 및 카메라/광 하부 시스템(122,124)들은, 자동차의 좌측부상에 있는 두 개의 타깃들이 카메라 어셈블리(122)의 조망 영역내에 있고, 자동차의 우측부상에 있는 두 개의 타깃들은 카메라 어셈블리(124)의 조망 영역내에 있는 것을 보장하기 위하여 공장 바닥(125) 위헤서 충분히 높게 위치되어 있다. 달리 말하면, 상기 카메라는, 후방 타깃의 조망 라인이 전방 타깃의 상부 위에 있기 충분한 높이로 위치되어 있다. 물론 이는, 상기 카메라가 전방 타깃들의 외부에 있고, 후방 타깃들의 명확한 조망을 갖을 수 있는 빔(116)의 길이를 선택함으로서 이루어질 수 있다. 상기 카메라/광 하부시스템(122,124)의 상세한 내용은 도 10을 참조하여 아래에서 기술한다.
상기 실시 예에 의하면, 림-고정 장치(128) 및 타깃 대상(130)을 포함하고 있는 타깃 장치(126)는 각 휠에 부착되어 있다. 적합한 림-고정 메커니즘은 "휠 정렬 림 고정 클로(claw)"로 명명된 미국 특허 번호 5,024,001에 기술되어 있다. 아래에서 더욱 상세하게 기술되는 것처럼, 상기 바람직한 타깃 대상은, 그 상단에 형성되어 있는 복수 개의 시각적으로 인식할 수 있는 기하학적으로 형성된 역 반사 타깃 요소(132)들을 구비하고 있는 적어도 하나 이상의 평면 광 반사 표면을 가지고 있다. 그러한 타깃 표면들은 하나 또는 그 이상의 타깃 대상상에 형성될 수 있다. 사용시, 각각의 타깃은 상기 타깃 요소들이 적어도 하나 이상의 카메라/광 하부시스템들의 조망 영역내에 있을 수 있도록 방향을 가지고 있는 자동차 휠상에 위치되어야 한다.
도면 중 도 10에서는, 더욱 상세한 카메라 및 조명 구성 요소들이 도시되어 있다. 빔(120)의 부분적으로 부서진 단부내에 장착되어 있는, 상기 하부시스템(122)은,그를 통해서 적절한 비디오 카메라(148)의 입력 광학부(146)가 투사될 수 있도록 구멍(144)를 중심으로 배열되어 있는 복수 개의 발광 다이오드(LED) 광 원(146)들로 구성되어 있는 광 유니트(140)를 포함하고 있는 것으로 도시되어 있다. 상기 바람직한 실시 예의 광 배열은, 최대 광이 상기 타깃들로부터 역 반사되는 것을 보장하기 위하여, 상기 카메라 렌즈를 둘러싸고 있는 ON-축 조도의 고 강도 원을 제공하는 64개의 발광 다이오드(도시의 간단성을 위해서 적은 수가 도시되어 있는)를 포함하고 있다. 상기 카메라(148)내로의 다른 가능한 광 입력 원들을 냉대하기 위하여, 발광 다이오드의 광 스펙트럼에 일치하는 좁은 밴드 필터는 상기 렌즈(146)의 전방에 위치될 수 있다.
비록 다른 적합한 타입의 비디오 카메라가 사용될 수 있을 지라도, 바람직한 실시 예에 있어서, 필립스에 의해서 제조된 CCD 장치는 사용된다. 상기 카메라는 현재의 출원에 적합한 해상력을 가지고 있다.
도 11에서, 바람직한 실시 예의 타깃의 예는 묘사되어 있고, 복수 개의 광-반사 원형 타깃 요소들 또는 강성 기판의 덜 반사적이거나 어두운 색깍의 표면위의 배열내에 위치되어 있는 하얀 역-반사 물질들을 포함하고 있다. 적절한 역-반사 물질들은 니뽄 카바이드 산업 USA에 의해서 판매되는 NikkaliteTM, 3M 회사에 의해서 판매되는 ScotchliteTM및 리플렉사이트 INC에 의해서 판매되는 D66-15xxTM을 포함한다.
상기 타깃은, 충분한 데이터 입력이, 다수의 타깃 요소들이 취금에 의해서 더러워지거나 다른 한편으로 완전히 감지될 수 없는 경우에도 카메라에 의해서 붙잡혀질수 있다는 것을 보장하기 위하여 다수의 원형 점들을 포함하고 있다. 바람직한 실시 예에 의하면, 잘 한정된 타깃은 서로에 대해서 (0.0002"내에) 매우 정확하게 위치된 약 30 개의 원형 점들을 포함하고 있다. 특별한 예에 의해서, 도 11에 도시된 타깃은, 4 개의 1 1/4" 점들 및 상기 배열내에 중요하게 위치되어 있는 단 하나의 1 1/2" 직경 점을 구비하고 있는, 2"×2" 격자상에 매우 정확하게 위치되어 있는 1" 직경의 28개의 원형 점들을 포함할 수 있다. 상기 점들의 수학적 위치 및 방향이 실상내의 실제 타깃의 점들과 일치될 때까지 타깃의 수학적 상을 수학적으로 이동시킴으로서, 위치 및 방향 정보는 획득될 수 있다. 상과 동일한 길로 방향이 맞추어질때까지 잘 한정된 타깃의 수학적 처리는 "타깃 끼워맞춤"이라 불리운다. 일단 끼워맞춤이 성취되면, 상기 타깃의 위치 및 방향은 (0.05" 및 0.005。내에)로 매우 정확히 알 수 있다. 그러한 정확도는, 상기 타깃은 매우 정밀한 공차로 제조되고, 상기 설계는 많은 포인트(1,500개의 측정된 포인트들, 즉, 30 또는 50개의 검출된 가장자리 포인트들을 가지고 있는 각각은 기준(점들))의 측정을 가능하게 하기 때문에 얻어질 수 있다. 또한, 부화소 내삽법의 사용은 CCD카메라의 화소 해상도를 넘는 측정의 정확도를 향상시킨다.
상기 타깃은, 점 경계들을 한정하고, 타깃 면상의 다수의 타깃 요소들의 정확하고 반복적인 위치설정 뿐만 아니라 빛과 어두운 부위사이의 날카로운-가장자리 변이를 확신하기 위하여 사진석판 공정을 사용함으로서 일반적으로 제조된다. 상기 타깃 면은 또한 유리 또는 다른 보호 층으로 덮힐 수 있다. 상기 특별한 타깃으로부터 얻을 수 있는 모든 정보는 상기 타깃에 유일하기 때문에, 자동차를 정렬하기 위하여 사용되는 다수의 타깃들은 동일하지 않고 서로 다른 구성 및 크기로 사실상 구성될 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 상기 카메라에 떨어져 있는 차이를 보상하기 위하여 더큰 후방 타깃들을 사용하는 것은 편리하다.
자동차의 일 측부 상에 있는 휠들 및 자동차의 다른 측부상에 있는 휠들사이의 위치를 정확하게 결정하기 위하여, 상기 시스템은 다른 카메라에 대해서 위치되어 있는 하나의 카메라가 어디에 있는 가를 알아야 한다. 이는, 도 9에 도시된 것처럼, 더큰 타깃(150)(현재 3'×3')이, 전형적으로 상기 랙(111)의 중심선을 따라서, 약 카메라로부터 30피트떨어져서, 위치되어 있는, 교정 및 셋업(Set up) 작동동안에 이루어질 수 있다. 각 카메라로부터 얻어지는 정보는, 카메라의 상대 위치 및 방향들을 결정하기 위하여 사용된다. 특히, 각각의 카메라는 상기 타깃이 그 자신이 있는 곳을 나타내기 때문에 그리고 각가이 동일한 타깃을 비추기 때문에, 상기 시스템은, 각 카메라가 위치되거나 서로에 대해서 방향이 설정되어 있는 곳을 계산할 수 있다. 이는 상대적 카메라 위치(RCP) 교정이라 불리운다. 그러한 교정은 자동차의 일측부로부터 얻어지는 결과치가 다른 측부와 비교될 수 있도록 한다. 따라서, 서로에 대해서 두 개의 카메라를 단단하게 장착하고 RCP교정을 실행함으로서, 상기 시스템은 상기 포인트로부터 다른 측부에 대한 자동차의 일측부상에 휠들을 위치시키기 위하여 사용될 수 있다. 상기 RCP 변환 함수는, 하나의 카메라에 의해서 비추어지는 타깃이 다른 카메라에 의해서 비추어지는 타깃에 직접 관련될 수 있도록 하나의 카메라의 좌표 시스템을 다른 카메라의 좌표 시스템으로 변환하기 위하여 사용된다는 것을 나타낸다.
예시된 검사 과정은, 하나의 위치에 있는 하나의 카메라를 사용함으로서, 상기 카메라에 대한 타깃의 위치 및 방향이 결정될 수 있다는 것을 의미하는, 단안용이다. 물론, 이는, 상기 타깃이 상기 측정을 성취하기 위하여 카메라에서 보이는 곳에 위치될 필요가 있다. 그러나, 하나의 카메라는, 이미 위에서 언급한 바와 같은 반사기를 사용하는 것 없이 단 하나의 카메라가 일시에 자동차의 일측부를 단지 편안하게 볼수 있기 때문에, 두 개의 공간적으로 관련있는 카메라는 양 측부를 조망하기 위하여 사용되어야 한다. 그 다음, 상기 RCP 변환 기능은 상기 두 개의 카메라에 의해서 얻어지는 정보가 좌표화되어서 모든 정보가 단 하나의 카메라에 의해서 얻어지는 것과 같은 동일한 효과를 얻을 수 있도록 한다. 그러한 시스템을 사용하는 이점은, 각 휠이 독립적으로 검사되고 다른 것에 단순히 복귀하여 관련되어 있기 때문에, 상기 시스템은 수준과는 무관하고 자동차 지지 랙 또는 마루를 균등하게 하는 것을 필요로 하지 않는다. 더욱, 휠들의 축들은, 동일한 높이, 즉, 타이어 크기 또는 팽창에서의 차이가, 측정에 불리한 영향을 미칠 필요가 없다.
작동시, 일단, 상기 시스템이 도 9에 도시된 것처럼 교정 타깃(150)을 사용하여 교정되면, 자동차는 랙(133)상으로 이동되고, 필요한 경우, 상기 자동차는 적절한 수리 엘리베이션으로 들어올려진다. 상기 타깃 어셈블리(126)들은 상기 휠 림들에 부착되어서, 상기 타깃 표면들이 각각의 카메라/광 하부 시스템을 마주볼 수 있도록 수동으로 방향이 정해진다. 자동차 및 모델 년도는, 자동차 VIN 수, 자격증 번호, 소유자 이름 등을 포함할 수 있는 다른 관련 정보와 함께 상기 키보드(120)내로 기록된다. 상기 시스템 데이터베이스는, 검사될 수 있고, 타깃 상들을 빠르게 위치시키는 것을 돕는 정보를 검사하에서의 특별한 자동차의 식별하에서 추출될 수 있는 각 모델의 시방서를 포함하고 있다. 선택적으로, 이전의 검사 연혁은 타깃 위치를 지시하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 타깃들은 매우 정확하고, 그것들이 부착되는 휠의 림에 대한 그들의 위치 및 방향은 0.01" 및 0.001。의 정확도로 알려져 있다. 만약 각각의 휠이 완전하고, 클램프가 완전하게 장착되면, 휠축은 림 가장자리에 의해서 결정된 휠 평면에 수직(모든 방향으로 90。)이라는 것을 알 수 있다. 그러나, 휠들은 정상적으로 완전하지 않고 타깃들은 항상 완전하게 장착되지 않기 때문에, 그러한 정보는 단지 휠 평면의 방향 및 위치를 지시하고 휠축의 방향에 대한 정확정 정보를 제공할 필요가 없다. 따라서 그러한 가정은 없다. 그러나, 하나의 위치로부터 다른 하나의 위치로 휠을 굴림으로서, 새로운 상은 취해질 수 있고, 두 개의 위치들내의 타깃의 위치 및 방향으로부터, 상기 휠 축의 실제 위치 및 방향은 계산될 수 있다.
유사하게, (조향 휠이 회전될 때 상기 휠이 휘전하는) 조향 축을 계산하기 위하여, 두 개의 타깃 위치들은 다시한번 비교되고, 상기 휠들을 가지고 있는 하나는 일측부로 회전되고 상기 휠들을 가지고 있는 하나는 다른 측부로 회전된다. 상기 타깃들이 이동되는 축의 계산은 상기 조향 축의 위치 및 방향을 식별한다.
각각의 휠 축이 위치되어 있는 곳 및 어떻게 그것이 방향을 잡는가, 상기 조향 축들이 위치되고 어떻게 방향을 잡는가를 알아냄으로서, 상기 자동차는 3차원으로 수학적으로 모형이 제작될 수 있고, 토우, 캠버, 캐스터, 추력각 등과 같은 정렬 값들은 자동차 자체에 대해서 나타낼 수 있다.
일단 타깃들이 각 휠 상에 놓아지고, 상기 시스템에 전기가 인가되면, 충분한 정보는 도 2a에서 표시된 것과 같은 상을 발생시킬 수 있다. 그러나, 위에서 언급한 바와 같이, 휠들의 회전 축은 타깃 어셈블리가 부착되는 핌의 외주에 의해서 한정되어 있는 휠 평면에 정확하게 수직이지 않기 때문에, 시스템 작동자는 약 30。의 회전을 통해서 휠을 회전시키기 위하여 자동차를 전방 또는 후방 6 또는 8 인치로 이동할 수 있도록 지시를 받는다. 적어도 두 개 이상의 서로 다른 휠 위치들을 취하는 측정값을 가지고서, 상기 시스템은 각 휠에 대한 실제 축 위치 및 방향을 정확히 결정하기 위한 충분한 정보를 광학적으로 얻을 수 있다. 그러면 상당히 정확한 계산을 이루어질 수 있고, 도 2a에 도시된 것처럼, 갱신된 스크린상에 표시될 수 있다.
이점에서, 실제 작동자 정렬 절차는 진행될 수 있고, 검사가 연속적이어서, 각 조정의 결과치는 시스템 비디오 스크린상에 반사될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시 예에서, 상기 작동자는, 교정 작동을 제공하기 위하여 조절된 위치 및 부분들의 실제 표시값을 포함하는 다양한 수준의 보조 상황을 선택할 수 있다. 그러한 정보는 사용되는 공구의 적절한 선택사항을 포함할 수 있다.
위에서 지적한 바와 같이, 각각의 카메라는 다른 것과 관련되어 있기 때문에, 상기 지지 랙 및 모든 휠은 동일한 평면에 놓일 필요가 없다. 그러나, 비록 다른 휠 검사는 다른 것과는 독립적이지만, 기준 평면은 식별되어야 한다. 이는 상기 축을 통과하는 기준면을 한정함으로서 성취될 수 있다. 그러나, 상기 축들의 하나는 다른 세개에 의해서 한정된 평면내에 놓여있지 않기 때문에, 몇몇 리버티스(liberties)들은 취해져야 한다. 예를 들면, 정방 휠들을 정렬할 목적으로, 전방 축들 및 후방 축들의 평균값들에 의해서 한정된 평면을 사용할 수 있다. 유사한 절차들은 후방 휠 등에 대해서 사용될 수 있다. 휠 정렬은 그러한 하나 평면 또는 평면들을 중심으로 해야 한다. 더욱, 휠 위치 및 추력 선 측정값들은 그러한 하나의 평면 및 평면들을 중심으로 할 수 있다. 더욱, 측정의 독립성때문에, 일단 기준 면이 설정되면, 상기 타깃들의 하는 조망으로부터 막아지거나 휠로부터 풀리거나 심지어 이동되면, 다른 휠들과 관련된 측정값들에 영향을 주지 않는다.
그러나, 도 9에서 150으로 도시된 것과 같은 단 하나의 교정 타깃을 사용하는 것은, 어떤 점에서는 문제성이 있다. 예를 들면, 두 개의 카메라는 동일한 타깃을 볼 수 있도록 설정되어야 한다. 즉, 카메라의 조망 영역들은 상기 타깃(150)의 위치에서 겹쳐져야 한다. 카메라는, 예를 들면, 감도를 최적화시키고 광학 비틀림을 줄이는 것이 가능한 좁은 조망 영역을 가지는 것이 바람직하기 때문에, 단 하나의 타깃은 두 개의 카메라의 조망 영역내에 놓이기 위하여 카메라로부터 꽤 실질적인 거리에 위치될 수 있다. 따라서, 크고, 부피가 크고 비싼 타깃을 만드는 것이 가능하다.
그러나, 본 발명에 의하면, 위에서 기술된 단 하나의 타깃 교정 단점들은 도 12a 내지 도 12d와 같은 교정 타깃 어셈블리의 사용을 통해서 극복될 수 있다. 도시된 어셈블리는 전방 타깃(162) 및 후방 타깃(164)로 구성되어 있고, 각각은 단단하게 고정되어 있는 직립 지지 다리(168,169)들에 장차되어 있는 두 조각의 접이형 빔(166,167)에 의해서 형성되어 있는 적절하게 형서된 강성 지지 구조의 대향 단부들에 외팔보방식으로 장착되어 있다. 빔 부분들(166,167)은 적절한 스크류-클램프(165)등과 같은 것에 의해서 원하는 연장부에 함께 단단하게 고정될 수 있다. 상기 다리(168)의 하단부에는 다리의 일측부에 측면으로 연장되어 있는 베이스(170)가 제공되어 있다. 베이스(170)에는 그 말단부아래에 위치되어 있는 지지 패드(171)가 제공되어 있다. 다리(169)의 하단부에는 다리(169)의 양 측부로 연장되어서 그 일단부아래에 위치되어 있는 지지 패드(173) 및 그 타단부에 고정되어 있는 두 개의 위치 기울기 메커니즘(174)를 구비하고 있는 베이스(172)가 제공되어 있다. 아래에서 설명하는 것처럼, 상기 기울기 메커니즘(174)은, 하나의 위치에서 상기 베이스가 수평으로 놓여있고, 제 2 위치에서 전체 어셈블리가 미리 계산된 교정값의 검정을 허여하는 새로운 방향으로 약간 기울게 하는 단순한 재 위치성 지지대이다.
타깃(162,164)들은 빔(166,167)의 동일한 측부에 측면으로 연장되어 있어서, 상기 구조의 중력 중심은 빔(166,167)의 일측부에 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 세 개의 지지대(171,173, 174)는, 측면 장착 타깃들에 의해서 야기되는 불균형과 맞서기 위하여 빔 중심 선에 불균형 관계로 위치되어 있다.
비록, 상기 타깃(162,164)들은 평평한 면으로 단순성을 위하여 도시되어 있지만, 그것들은, 아래에서 언급된 이유때문에 빔(166,167)의 길이 방향 축에 대해서 일반적으로 45。의 각으로 위치되어 있다. 후방 타깃(164)는 카메라에 대한 거리상의 차이를 보상하기 위하여 전방 타깃(162)보다 어느 정도는 크다는 것을 알수 있다.
빔 부분(167)에 부착되어 있는 것은, 하나의 위치로부터 다른 하나의 위치로 운반하거나 이동시키기 위하여 상기 어셈블리를 들어올리는데 사용될 수 있는 단순한 C 형상의 손잡이(176,177)들이다.
사용시, 상기 어셈블리는, 굵은 선들에 의해서 도 12a에 도시된 것처럼 수직으로 연장되어 있지만, 점선으로 제안된 것처럼, 상기 클램프(165)를 풀음으로서, 빔 부분(166)은, 운반 및 저장을 위한 더욱 간편한 어셈블리를 제공하는 빔 부분(167)으로 접혀질 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명에 의한 향상된 교정 방법은 어셈블리(160)를 사용하여 기술될 것이다. 자동 리프트 랙(180)이 전형적인 검사 수준으로 들어올려지고, 상기 어셈블리(160)이 좌측 랙 트랙 또는 레일(181)상에 도시된 것처럼 위치되어 있는 상태에서, 두 개의 전방 타깃(162) 및 후방 타깃(164)들은 카메라(122)의 조망 영역내에 있을 것이다. 타깃은 다른 카메라(124)의 조방 영역내에 놓일 필요가 없다. 상기 타깃(162,164)들은 도 9를 참조하여 위에서 개시된 좌측 타깃의 위치와 유사하기 때문에, 카메라(122)는, 위에서 언급된 기술을 사용함으로서, 서로에 대해서 뿐만아나라, 그 자체의 위치 및 광학 축에 대한 타깃들의 위치들 및 방향들을 광학적으로 조명하고 검출할 수 있다는 것을 알수 있다. 그러나 상기 포인트에서, 카메라(122)에 대한 카메라(124)의 정확한 위치 및 방향은 아직 알려져 있지 않기 때문에, 상기 시스템은 아직 "교정되어 있지" 않다. 그러나, 타깃(162,164)사이의 분할은 공지되어 있지 않고, 상기 어셈블리(160)를 단순히 들어올리고, 도 14에서 도시된 바와 같이 상기 랙 트랙들(181,182)을 횡단하는 교량 관계로 그것을 위치시킴으로서, 서로에 대한 각 관계는 알려지는데, 이는타깃(164)이 카메라(122)의 조망 영역내에 놓여 있고, 타깃(162)가 카메라(124)의 조망 영역내에 놓여있으며, 두 개의 카메라는 상기 타깃(164,162)에 대한 그들의 위치 및 방향을 각각 결정하기 위한 것이다. 그리고, 위에서 지적한 바와 같이, 상기 타깃들의 분할 및 상대 방향은 둘다 공지되어 고정되어 있어서, 상기 시스템은 카메라(122)에 대한 카메라(122)의 방향 및 위치를 정확하게 계산할 수 있다.
따라서, 상기 시스템은 계산된다. 그러나, 점검사항으로서, 작업자는 랙(180)상의 어셈블리(160)를 단순히 재위치시키거나 재방향 설정할 수 있어서, 상대적인 카메라 위치를 상기 시스템이 재계산할 수 있도록 한다. 그러한 재방향을 성취하는 하나의 방법은 기울기 메커니즘(174)을 그것의 다른 위치내로 단순히 연장하거나 수축하는 것이고; 다른 것은 상기 어셈블리를 밑쪽으로 다시 이동시키거나 상기 랙상에 그렇게 이동시키는 것이다. 만약 카메라 위치 계산에 변화가 없다면, 교정은 정확하게 이루어질 수 있다고 생각될 수 있다. 이는 또한 상기 어셈블리는 단단하게 남아있고 그것의 재위치설정동한 치수가 변하지 않는 다는 것을 보장한다.
상기 교정 방법 및 장치를 사용하는 장점중에는 다음과 같은 것이 있다:
(1) 더 적은 타깃들은 (이미 기술된 단 하나의 타깃 절차와 비교하여) 사용될 수 있다.
(2) 교정 타깃들은 상기 카메라에 더 근접하여 위치될 수 있어서, 상기 공정의 정확도를 향상시킨다.
(3) 상기 카메라의 조망 영역은 겹치지 않는다.
(4) 상기 어셈블리는 교정 작업동안 단지 단단하게 고정될 필요가 있어서; 이후 적은 형상으로 붕괴될 수 있다.
(5) 상기 어셈블리는 상대적 타깃 방향 및 위치에 대한 높은 공차로 조립되어 유지될 필요가 없고; 상기 구조의 상대 타깃 위치는 음장 교정된다.
비록 도 12 내지 도 14에 도시된 타깃들은 형상은 평면으로 묘사되어 있지만, 다른 적합한 타깃 형상은, 상기 타깃의 위치 및 방향이 카메라(122,124) 또는 다른 광학 검사 수단에 의해서 광학적으로 결정될 수 있도록 하는 특징들을 포함하고 있는 한 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 더욱, 상기 타깃들은 빔(160)의 일측부상에 장착될 필요가 없다. 예를 들면, 상기 어셈블리가 위에서 언급된 교정 위치들내에 위치되어 있을때 상기 카메라에 의한 방해받지 않는 조망을 허여하는 적합한 방식들로 상기 빔의 위 또는 아래에 장착될 수 있다. 그러나, 개시된 구조의 하나의 장점은, 연속적인 휠 정렬 작업에서 사용되는 동일한 타깃들 또는 타깃들의 타입은, 동일한 방식으로 그리고 상기 타깃들을 자동차 휠에 장착하는데 사용되는 동일한 고정 기술을 사용하여 상기 빔(160)에 고정될 수 있다.
자동차의 휠을 정렬하기에 적합한 광-전자 장치의 몇몇 실시 예를들 기술하고 각 타깃 및 관련 휠의 위치 및 방향을 지적하는 것이 다른 타깃들(및 휠들)과 관계없이 결정될 수 있음으로서, 상기 타깃들이 자동차 상의 다른 특정 포인트들에, 예를 들면, 빌딩 구조, 제조 품목, 로봇 아암 또는 심지어 지역 공간과 같은, 다른 타입의 구조에 부착될 수 있도록 하는 타깃 부착 구조를 수정함으로서, 동일한 시스템은 타깃들이 부착되는 몇몇 포인트들의 상대적 공간 위치 또는 정렬을 측정하는데 사용될 수 있다는 것을 당압자는 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 자동차 등의 경우에 있어서, 자동차 샤시 또는 몸체 정렬 또는 승차 높이를 측정하기 위하여 언급된 시스템을 사용할 수 있다. 그리고 상기 데이터는 고 비율로 갱신되기 때문에, "동요(jounce)" 측정(즉, 현가 동력의 측정)은 이루어질 수 있다. 제조 품목들의 경우에 있어서, 일반인들은 라벨 형태의 타깃을 구체화시키고 어셈블리 라인 상에 부품들에 라벨을 부착하여 라인의 아래로 이동됨에 따라서 물품의 위치 및/또는 방향을 추적하는 장치를 사용하기를 원한다. 로봇 아암의 경우에 있어서, 다양한 이동 부품들에 부착되어 있는 하나 또는 그 이상의 타깃들은 물체들이 실림에 따라서 아암의 운동을 정확히 뒤따르는데 사용될 수 있다. 빌딩 구조에 있어서,다른 포인트들에 대한 구조 상의 다양한 포인트들의 정렬을 결정하거나 유지시키기 위하여 본 발명에 의한 시스템을 사용할 수 있다. 영토 공간의 경우에 있어서, 지표 표면 윤곽들의 위상적인 측량을 발전시키기 위하여 상기 시스템을 사용할 수 있다.
두 개 이상의 카메라는 물체 또는 하나 또는 두 개의 카메라로 손쉽게 검사할 수 없는 조망 영역을 검사하기 위하여 사용될 수 있다는 것은 명백하다. 그러한 경우에 있어서, 위에서 언급된 것과 유사한 RCP 변환 함수 교정 절차는 뒤따를 수 있다.
추가 특징들
위에서 지적한 바와 같이, 상기 장치는 자동차의 완충기의 조건을 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 이는 먼저 자동차를 "동요" 시킴으로서 실행된다. 자동차를 동요시키는 것은, 정렬 절차의 정상 단계이거나, 그러한 문제를 위해서 완충기들를 점검하는 정상 단계이고, 상하로 진동시키기 위하여, 예를 들면, 자동차의 보닛을 아래로 눌러서 자동차를 놓음으로서 자동차에 단 하나의 수직 힘을 가하는 것을 수반한다. 두번째로, 자동차가 상하로 진동함으로서, 본 발명의 장치는 각각의 휠들상의 타깃들의 기록들을 취한다. 그렇게 함으로서, 완충 파형을 한정하는, 타깃들의 운동은 완충 범위를 결정하기 위하여 모니터될 수 있다. 만약 완충이 충분하지 않다면(즉, 자동차의 상하 운동 또는 요동이 곧바로 정지하지 않는 경우), 이는 완충기의 결함을 나타낸다.
상기 방법은 측정법이 특별한 완충기의 소음에 대해서 실행된다는 점에서 특히 바람직하다; 그 결과치는 컴퓨터(32)에 의해서 정렬 장치의 작업자에 나타날 수 있다.
자동차 완충기 조건의 측정법에 있어서, 자동차 몸체의 적절한 부위는 자동차의 진동을 모니터하기 위하여 선택될 수 있다는 것은 명백하다. 그래서, 예를 들면, 상기 장치는 휠 하우징의 가장자리 상에 또는 선택적으로 자동차의 몸체 공작물상에 위치되는 작은 타깃들에 촛점을 맞출 수 있다.
더욱, 상기 장치는 자동차의 승차 높이를 계산하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 변수는, 작동시, 짐을 싣을 수 있는, 픽업과 같은 자동차 휠들의 정렬을 측정하는데 특히 중요하다. 상기 짐은 자동차를 낮추는 효과를 가지고 있어서, 정렬 작업동안 이것을 참작하는 것은 바람직하다. 전통적으로, 승차 높이 또는 마루로부터 자동차 샤시의 높이는 그것을 줄자와 같은 도구를 가지고 물리적으로 측정함으로서 결정된다. 그 다음 상기 측정값은 관련된 자동차에 적합한 보상 요소를 산출하는 표준 표와 비교된다.
그러나, 위에서 언급된 방법 및 장치는, 몸체의 적절한 부분을 비추어서 그 상단에 자동차가 놓이는 테스트 베드로부터 그 높이를 결정함으로서 직접적으로 측정될 수 있다. 일단 상기 높이 결정됨으로서, 차례로 상기 보상 요소를 생산할 수 있는 컴퓨터 내에 저장된 표준 룩-업 표들에 비교될 수 있다.
장점들
위에서 언급된 장치의 일반적인 장점은, 관련된 자동차의 휠 상에 정교한 기계적 또는 전자적 장비가 부착될 필요없이 간단히 사용될 수 있다는 것이다. 감응적이고 정교한 장비가 테스트 받는 자동차로부터 독립적으로 그리고 떨어져 있는 하우징내에 장착됨으로서, 예를 들면, 자동차가 휠 가이드로부터 이탈되어 구동될 경우 손상이 야기되지 않는다는 것이다. 반면에 종래의 기술에 의한 헤드들은 단순히 삐걱거리거나 떨어짐으로서 교정밖으로 녹아웃될 수 있고, 계산된 결과치에 영향을 주는 휠-장착 구성 요소들에 주요한 손실을 줄 수 있다.
또 다른 장점은, 상기 장비는 매우 적은 작업자 명령을 필요로하고 작업자 응답 및/또는 명령들을 수신하고 그리고/또는 기록하는 단순한 청각 출력 및 동일한 목소리 인식 수단으로 손이 자유로울 수 있다는 것이다.
위에서 언급된 시스템은, 정렬 측정법들이 상대적으로 빠르게 행해질 수 있다는 또 다른 장점을 가지고 있다. 이는, 정렬 측정법을 실행하는 사업내에서의 더 높은 검사율을 허여한다.
상기 장치의 또 다른 장점은, 도 4에 도시된 것처럼, 테스트 받는 자동차의 경로 위 및 밖에 위치될 수 있다는 것이다. 이는, 상기 감응 정렬 결정 장치에 손상을입히는 기회는 장치가 자동차의 경로 밖에 있음으로서 실질적으로 줄어드는 명백한 장점을 갖는다. 상기 형상의 또 다른 장점은 상기 측정 장치는 최소 마루 공간을 사용하고 자동차의 전방에 접근하는 차단 장비를 가지지 않는 것이다.
더욱, 자동차가 뒷받침되어서 앞으로 구성될 수 있음으로서, 상기 장치는, "런-아웃"을 위하여 필요한 계산을 하기 위하여 자동차를 위로 들어올리는 것이 불필요한 장점을 가지고 있다. 더욱, 상기 장치는, 휠의 상대적 정렬보다 다른 정보를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 만약 적절한 특성의 인식 능력을 구비한다면, 상기 정렬 장치는, 자동차의 제조년 및 모델 그리고 그 서비스 연혁(활용할 수 있다면) 및 그러한 자동차의 필요한 정렬 변수들과 같은 정보를 산출할 수 있는 자동차 번호판을 읽는데 사용될 수 있다. 이는 작업자가 장치내에 자동차의 세부상항을 기입하는 것을 필요치 않게 한다. 더 많은 제작자들이 바아 코드를 VIN 번호 판에 부가함으로서, 유사한 정보는, 바아-코드 판을 광학적으로 비추어서 처리함으로서 얻을 수 있다. 더욱, 몸체 또는 그것의 차체의 어떤 특징들을 데이터베이스 정보와 비교함으로서 식별하는 것이 가능하다.
상기 시스템의 또 다른 장점은, 무선, 코드 또는 광 빔들이 테스트 받는 자동차의 전방을 지나간다는 것이다. 대부분의 정렬 교정이 전방으로부터 자동차의 휠들을 접근시킴으로서 이루어짐에 따라서, 자동차의 전방을 통과하는 와이어 코드 또는 빔들은 기술자의 방식으로 얻어진다. 종종, 상기 와이어, 코드 또는 빔들은 간섭을 받는 것에 감응적이어서, 그들의 부재는 정렬 교정 작업을 더욱 쉽게 한다.
상기 휠들상에 있는 타깃들사이를 통과하는 코드 또는 와이어들이 없고 원격 동력원으로부터 타깃들에 동력을 공급하는 와이어가 없다는 사실에 관련된 장점이 있다. 상기 와이어 또는 코드의 부재는 자동차의 작업을 더욱 쉽게 한다.
더욱, 타깃 상들의 초기 획득 후에, 상기 타깃들은 상호 연결되거나 서로 의존하지 않음으로서, 다른 휠들에 적합한 방향 계산들을 방해함이 없이 카메라의 조망으로부터 타깃들의 하나을 차단하는 것이 가능하다. 이미 기술된 종래의 장치에서, 모든 실험 헤드들은 서로 의존하고, 상기 헤드들의 하나가 차단될 경우 기능을 할 수 없다.
상기 시스템의 기술적 사상은 자동차 휠의 정렬을 결정하는 다양한 방식으로 적용될 수 있다는 것은 당업자에게는 명백할 것이다. 그래서, 예를 들면, 상기 장치는, 그 휠과 함께, 휠의 회전 축의 교차점에 위치되어 있는 기준 포인트로 각각의 휠에 적합한 기준 포인트를 한정할 수 있다. 상기 포인트들은, 휠의 정렬이 계산되는 것을 기준으로 하는, 개략적 수평 기준 평면을 한정하기 위하여 처리될 수 있다.
상기 방법은, 상기 자동차가 지지되어 있는 랙은 동일 수준일 필요가 없는 특별한 장점을 가지고 있고, 그 절차는 값비싼 장치를 필요로하고 수평 기준 면을 한정하는데 필요하며 종래의 기술에 의한 정렬 장치에 사용된다.
본 발명은 바람직한 실시 예를 참조하여 특히 도시되어 위에서 기술되어 있지만, 당업자는 형태 그리고 설명에 있어서 다양한 변형예 및 수정안들이 가능하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 아래의 청구범위는 본 발명의 실제 기술적 사상 및 범위내에 있을 수 있는 모든 변형예들 및 수정안들을 포함하는 것으로 해석될 수 있다.

Claims (12)

  1. 고정되어 이격된 적어도 제 1 및 제 2 광학 검사 장치 및
    정렬된 자동차 휠들과 같은 대상물에 고정되어 있는 타깃들의 상기 검사 장치들에 대한 위치 및 방향을 광학적으로 검사하여 결정하고, 그러한 결정으로부터 상기 타깃들이 부착되어 있는 대상물의 위치 및 방향을 추측하기 위하여 형성된 관련 데이터 처리기를 포함하고 있는 광-전자 정렬 시스템을 교정하기 위하여 사용되는 장치에 있어서,
    기다란 빔을 형성하는 수단;
    작업 표면위의 소정의 높이에서 상기 빔을 지지하기 위한 지지 수단; 및
    이격된 위치들에 있는 상기 빔에 단단하게 부착된 제 1 및 제 2 타깃 수단으로서, 각각의 상기 타깃 수단은 그 타깃 면에 형성되어 있는 소정의 기하학적 타깃 특징들을 구비하고 있고, 상기 타깃 면들은, 상기 빔의 길이가 상기 제 1 및 제 2 검사 장치를 연결하는 가상선에 일반적으로 수직되어 연장될 수 있도록 위치될 때, 상기 제 1 및 제 2 타깃 면들이 상기 제 1 검사 장치의 조망 영역내에 위치될 수 있도록 그리고 상기 빔의 길이가 상기 선에 일반적으로 평행하게 연장될때, 상기 제 1 타깃 면은 상기 제 1 검사 장치의 조망 영역내에 놓이고, 상기 제 2 타깃 면은 상기 제 2 검사 장치의 조망 영역내에 놓일 수 있도록, 상기 빔의 길이에 대해서 소정의 고정된 각들로 방향이 결정되어 있는 제 1 및 제 2 타깃 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광-전자 정렬 시스템을 교정하기 위하여 사용되는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 타깃 면들은 일반적으로 평면이고 상기 빔의 길이에 대해서 소정의 각으로 방향이 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 광-전자 정렬 시스템을 교정하기 위하여 사용되는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 타깃 면은 상기 빔의 길이에 대해서 실질적으로 45。각으로 방향이 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 광-전자 정렬 시스템을 교정하기 위하여 사용되는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 수단은 상기 빔에 단단하게 부착되어 있는 일단부 및 상기 빔 및 상기 부착된 타깃 수단을 지지하기 위하여 형성되는 베이스 수단에 부착되어 있는 대향 단부를 구비하고 있는 한 쌍으로 수직으로 방향이 결정된 지지 다리들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광-전자 정렬 시스템을 교정하기 위하여 사용되는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 타깃 수단은 상기 빔의 일측부상에 둘다 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광-전자 정렬 시스템을 교정하기 위하여 사용되는 장치.
  6. 상기 빔은, 보관을 위해서 포개어 끼울수 있도록 접어지고 교정 사용을 위하여 포개어 확장될 수 있도록 다른 부분내에 포개어 수용될 수 있는 일부를 구비하고 있는 두 개 부분의 메커니즘인 것을 특징으로 하는 광-전자 정렬 시스템을 교정하기 위하여 사용되는 장치.
  7. 이격되어 있는 적어도 제 1 및 제 2 광학적 검사 장치들 및
    정렬된 자동차 휠들과 같은 대상물에 부착되어 있는 상기 타깃들의 검사 장치에 대한 위치 및 방향을 검사하여 결정할 수 있고, 그 결정으로부터 상기 타깃들이 부착된 대상물의 위치 및 방향을 추측하기 위해 형성된 관련 데이터 처리기를 포함하고 있는 광-전자 정렬 시스템 교정 방법에 있어서,
    제 1 및 제 2 타깃 수단을 제공하는 단계;
    서로에 대해서 그리고 서로로부터 소정의 고정된 거리에 있는 단단한 배열내에 상기 제 1 및 제 2 타깃 수단을 지지하기 위한 수단을 제공하는 단계;
    상기 제 1 및 제 2 타깃 수단이 상기 제 1 검사 장치의 조망 영역내에 놓일 수 있도록 작업 표면에 대해서 상기 지지 수단을 위치시키는 단계;
    상기 제 1 검사 장치에 대한 상기 각각의 타깃 수단들의 위치 및 방향을 결정하는데 유용한 제 1 광학 정보를 획득하기 위하여 상기 제 1 및 제 2 타깃 수단을 광학적으로 검사하는 단계;
    상기 제 1 타깃 수단이 상기 제 1 검사 장치의 조망 영역내에 놓이고 상기 제 2 타깃 수단이 상기 제 2 검사 장치의 조망 영역내에 놓일 수 있도록 상기 지지 수단을 방향 전환하고, 다시, 상기 제 1 검사 장치에 대한 상기 제 1 타깃 수단의 현재 위치 및 방향을 결정하고 상기 제 2 검사 장치에 대한 상기 제 2 타깃 수단의 현재 위치 및 방향을 결정하는데 유용한 제 2 공학 정보를 얻기 위하여 상기 제 1 및 제 2 타깃 수단을 광학적으로 다시 검사하는 단계; 및
    상기 제 1 검사 수단에 대한 상기 제 2 검사 장치의 정확한 위치 및 방향을 계산하기 위하여 제 1 및 제 2 광학 정보를 사용하는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광-전자 정렬 시스템 교정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 타깃 수단은 실질적으로 평면이고 상기 지지 수단에 대한 소정의 각 방향을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 광-전자 정렬 시스템 교정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    각각의 상기 타깃 면은 상기 제 1 및 제 2 타깃 수단을 연결하는 가상선에 대해서 실질적으로 45。로 방향이 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 광-전자 정렬 시스템 교정 방법.
  10. 적어도 이격되어 있는 제 1 및 제 2 광학 검사 장치 및
    정렬되어 있는 자동차 휠들과 같은 대상물들에 부착되어 있는 타깃들의 상기 검사장치에 대한 위치 및 방향을 검사하여 결정하고, 그 결정으로부터 상기 타깃들이 부착되어 있는 대상물의 위치 및 방향을 추측하기 위하여 형성된 관련 데이터 처리기를 포함하고 있는 광-전자 정렬 시스템을 교정하는 장치에 있어서,
    광학적으로 이탈될 수 있는 소정의 기하학적 특징을 가지고 있는 제 1 및 제 2 타깃들;
    두 개의 상기 제 1 및 제 2 타깃들이 상기 제 1 검사 장치의 조망 영역내에 놓일 수 있도록 작업 표면에 대해서 상기 지지대가 배치될 때, 상기 타깃들이 상기 제 1 검사 장치에 대한 각각의 타깃의 위치 및 방향을 결정하는데 유용한 제 1 광학 정보를 획득하기 위하여 상기 정렬 시스템에 의해서 상기 타깃들이 광학적으로 검사되고, 상기 제 1 타깃은 상기 제 1 검사 장치의 조망 영역내에 놓이고 상기 제 2 타깃은 상기 제 2 검사 장치의 조망 영역내에 놓일 수 있도록 상기 지지대가 방향 전환될 때, 상기 타깃들은 상기 제 1 검사 장치에 대한 상기 제 1 타깃의 현재 위치 및 방향을 그리고 상기 제 2 검자 장치에 대한 상기 제 2 타깃의 현재 위치 및 방향을 결정하기 위하여 유용한 제 2 광학 정보를 얻기 위하여 상기 정렬 시스템에 의해서 광학적으로 검사될 수 있고, 상기 제 1 및 제 2 광학 정보는 상기 제 1 검사 장치에 대한 상기 제 2 검사 장치의 정확한 위치 및 방향을 산하기 위하여 사용될 수 있도록 서로에 대해서 그리고 서로로부터 소정의 고정된 거리로 강성 배열내에 있는 상기 제 1 및 제 2 타깃들을 지지하기 위한 지지대를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광-전자 정렬 시스템을 교정하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 타깃들은 일반적으로 평면이고 상기 지지대에 대해서 소정의 각 방향을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 광-전자 정렬 시스템을 교정하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    각각의 상기 타깃 면은 상기 제 1 및 제 2 타깃들을 연결하는 가상선에 대해서 실질적으로 45。로 방향이 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 광-전자 정렬 시스템을 교정하는 장치.
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