KR101831672B1 - 차량 휠의 오리엔테이션을 결정하는 검출 장치 및 이에 관한 시스템 - Google Patents

차량 휠의 오리엔테이션을 결정하는 검출 장치 및 이에 관한 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 적어도 하나의 제1 휠과 적어도 하나의 제2 휠의 오리엔테이션을 결정하는 검출 장치로서, 상기 휠들은 길이 방향 축에 대하여 상기 차량의 제1 측면에 배열되는 검출 장치를 제공한다. 상기 검출 장치는 상기 길이 방향 축에 대한 상기 제1 측면에서 제1 휠과 제2 휠 사이에 설정된 위치에 차량에 대해 측면으로 배열되도록 구성되고, 제1 이미지-획득 요소 및 제2 이미지-획득 요소를 포함하며, 상기 이미지-획득 요소들은 베이스 지지체에 위치하고, 각각의 시야 영역을 가지며 제1 및 제2 휠들에 각각 커플링된 제1 및 제2 타깃들의 각각의 이미지들을 획득하도록 구성된다. 변위 유닛은 제1 이미지-획득 요소 및 제2 이미지-획득 요소에 작동가능하게 커플링되고, 제1 이미지-획득 요소 및 제2 이미지-획득 요소를 동일한 각도를 통해 동시에 회전시켜서 제1 및 제2 타깃들의 각각의 위치에 대한 이들의 시야 영역을 조정하도록 구성된다. 상기 검출 장치는 얼라인먼트 센서 요소들을 더 포함하며, 베이스 지지체의 보정 파라미터들을 측정하기 위해 베이스 지지체 위에 배치된다.

Description

차량 휠의 오리엔테이션을 결정하는 검출 장치 및 이에 관한 시스템{DETECTION DEVICE, AND CORRESPONDING SYSTEM FOR DETERMINING THE ORIENTATION OF THE WHEELS OF A VEHICLE}
본 발명은 차량 휠의 오리엔테이션을 결정하는 검출 장치 및 이에 상응하는 시스템에 관한 것이다.
차량 휠의 오리엔테이션, 특히 자동차 휠의 오리엔테이션을 결정하는 시스템들이 공지되어 있는데, 그러한 시스템들은 차량에 대하여 고정된 좌표계에서 휠들의 적절한 얼라인먼트를 확인하기 위해 휠들의 하나 이상의 특성 각들, 예컨대 소위 토인 각(convergence angle; toe-in angle) 및 캠버 각(camber angle)을 자동으로 측정할 수 있게 한다. 실제로, 주지된 바와 같이, 설계 파라미터들에 대하여 부정확한 얼라인먼트는 과도하거나 불균일한 타이어 마모를 일으킬 수 있고, 주행 및 차량 안정성 문제들을 유발할 수 있다.
일반적으로, 차량 휠의 오리엔테이션을 결정하는 시스템들은 휠들의 얼라인먼트를 회복시키는 적절한 교정 조치를 취할 수 있도록 하기 위해 각각의 휠의 평면이 기준으로 채택된 단일 세트의 3개의 직교 축들(휠의 평면을 휠의 바깥쪽 측면이 놓인 평면, 예를 들면 대응되는 림(rim)에 의해 식별된 표면으로 하는 것에 유의하여야 함)에 대해 어떻게 공간적으로 배향되어 있는지를 그러한 목적으로 제공된 검출 장치를 통해서 검출하도록 구성된다.
특히, 일부 시스템들은 차량 휠의 오리엔테이션을 식별하기 위해 특수한 장착 장치들(소위 "클램프들")에 의해 차량의 휠들에 직접 연결된 특성 각들의 검출 장치들을 사용하거나 여하튼 적절한 감지 요소들을 사용하는 것을 고려하고 있다. 그러한 경우에는, 검출 장치들에 손상을 주는 것을 피하기 위해 그 요소들을 휠들에 장착하는 동안 그리고 측정 단계를 수행하는 과정에서 상당한 주의를 기울일 필요가 있다.
다른 시스템들은 자세(attitude)의 좌표에 대한 고정된 좌표계(SdR)를 정의하기 위해 차량 자체의 오리엔테이션과는 독립적이며 차량 외부 위치에 세팅된 하나 이상의 검출 장치들(소위 측정 헤드들)을 통해 휠들의 각도 변화를 관찰함으로써 관찰점을 차량의 외부로 이동시키고 있다. 그러한 경우에는, 차량 휠에 적용되는 요소들은 모두 패시브 요소가 되므로 덜 정교해도 되며 손상에 덜 민감해도 되는 장점이 있다.
특히, 일부 시스템들은 검출 장치들을 차량의 측면 위치에서 유압식 램프(공지의 방식대로 관찰하면서 차량을 올릴 수 있는)에 직접 위치시키는 것을 고려하고 있다. 다른 시스템들은 동일한 검출 장치들을 차량의 전방 위치에서 차량과 유압식 램프 모두와는 별개이고 이들로부터 일정한 거리 떨어진 고정된 구조물 또는 독립적으로 이동 가능한 구조물들에 위치시키는 것을 고려하고 있다. 전자의 경우는, 이미지 포착 장치들은 유압식 램프의 이동을 뒤쫓지만, 그 때문에 왜곡을 동적으로 보상하여야 한다. 후자의 경우는, 이미지 포착 장치들은 휠들을 겨눈 상태로 유지되기 위해 유압식 램프의 이동을 뒤?i아야만 하지만 왜곡을 보상할 필요는 없다.
어느 경우든, 통상적으로 그러한 시스템들은 차량의 휠들 상에 장착된 적절한 타깃들을 사용하여 공간 중에서의 그들의 회전 및 위치에 초점을 맞추게 된다. 상기 검출 장치들은 각각의 휠의 오리엔테이션과 상호 얼라인먼트를 결정하기 위해 적절한 처리 동작들이 수행되는 기반 하에, 구체적으로 휠들 상에 장착된 타깃들을 프레임(frame) 하여 그에 대응되는 이미지를 포착하도록 구성된 적절한 이미지 포착 도구들을 포함한다.
공지된 타입의 타깃들은 일반적으로 처리 장치들에 의해 인식될 수 있는 다양한 형상들의 이차원 이미지들을 나타내는 평탄한 표면을 갖는 이차원적 구성을 갖는다. 검출 장치와 커플링된 처리 장치는 일반적으로 실제 타깃의 대략 평탄한 표면을 이루는 부분에서 식별된 이차원 이미지들 및 이미지 획득 장치들이 그 좌표계에서 제공하는 이차원 이미지들의 기하 형태들에 대한 소위 "최적화(best fit)" 동작을 수행한다. 그러한 동작은 타깃의 공간에서의 오리엔테이션이 동적으로 결정될 수 있게 하고, 그에 따라 단일 좌표계(예컨대, 차량의 좌표계) 내에서 각각의 휠의 선형 이동 및 각방향 이동에 관한 기본 회전들 및 병진들(elementary rotations and translations)을 정의할 수 있게 한다. 적절히 서로 관련된 그러한 기본 회전들 및 병진들은 이후에 차량의 자세 및 얼라인먼트 특성들과 보다 구체적으로 관계된 또 다른 더욱 복잡한 회전들 및 병진들을 정의하는데 사용된다.
작업장에서 상기 시스템들을 사용할 때, 차량의 각 측면에 대하여 전방 휠에 적용된 타깃과 후방 휠에 적용된 타깃의 동시 가시성(simultaneous visibility)이 문제가 되는 경우가 있으나 종종 이는 차량의 크기 특성 때문에 불가능하다 (이는 예를 들어 트랙이 1000 mm 내지 1750 mm로 구성되고 휠베이스가 1800 mm 내지 4100 mm로 구성된 넓은 범위에 있을 때 바뀔 수 있다. 또는 상기 동시 가시성은 유압식 램프에 의해 정의된 측정 영역에 대한 차량의 부정확한 얼라인먼트에 의해서 저해될 수 있다. 결론적으로, 공지된 타입의 얼라인먼트 시스템은 현존하는 차량의 넓은 범위를 모두 커버하기 위해 작동자의 개입을 필요로 하며, 조작자는 유압식 램프를 따라 휠의 위치와 관련 타깃의 위치에 적응하여 또는 이에 따라서 각각의 검출 장치를 적절하게 이동시켜야 한다.
상기 조작은 검출 장치들을 수동으로 변위시켜야 하기 때문에 복잡하고 해당 와이어링(wiring)의 이동을 가져온다. 또한, 상기 변위 조작은 검출 장치들에 예기치 않은 손상을 가져올 수 있어서 측정 조작들을 위험에 빠지게 할 수 있고 그 결과로서 목적물의 각도를 검출함에 있어서 측정 오류를 낳을 수 있다.
유럽 특허출원 제EP 1 887 317 A1호는 차량의 휠의 얼라인먼트를 측정하기 위한 시스템을 기술하고 있다. 이는 차량의 각 측면에서 각 휠과 이차원 구성을 갖는 해당 타깃을 쌍으로 프레임하도록 구성된 네 개의 비디오 카메라를 사용하는 것을 고려한다. 좌표계에 대한 얼라인먼트 각도들을 결정하기 위해서는, 두 개의 다른 각도에서 촬영된(각각의 쌍마다 두 개의 다른 비디오 카메라에 의해) 하나의 동일한 타깃의 두 개의 이미지들을 함께 처리하는 것이 필요하므로 이미지들의 처리는 입체 타입이다. 각 비디오 카메라는 개별적으로 이동식이며 가이드와 같은 하중을 갖는 구조물에 대해 변위가 가능하다. 상기 해결방안은 이미지를 얻기 위해 수많은 장치들을 서로 정확하게 위치설정을 할 필요성이 있고 그리고 무엇보다도 이미지들의 처리가 복잡하기 때문에 운용과 사용면에서 명백히 복잡하다.
얼라인먼트의 측정을 위한 다른 시스템은 더 적은 수의 촬영 요소들을 사용함에도 불구하고 얼라인먼트 각도들을 측정하기 위해서는 프레임된 평면 타깃들에 해당하는 이미지들의 입체 처리를 요구한다. 각 타깃의 입체 이미지들을 획득하기 위해 그리고 얼라인먼트 각도들의 측정 동작을 가능하게 하기 위해, 각각의 촬영 요소는 연속하여 타깃에 대한 적어도 두 개의 다른 위치들을 취하기 위하여 개별적으로 이동될 수 있다. 결과적으로 상기 시스템들은 제조 및 사용에 있어서 복잡한 것으로 입증되었다.
본 발명의 목적은 위에서 살펴본 문제점들을 모두 또는 부분적으로 해결하는, 차량 휠들의 오리엔테이션을 결정하는 검출 장치 및 이에 관한 시스템을 제공하는 것이다.
따라서 본 발명에 따라, 첨부된 청구범위에 기재된 바와 같은, 검출 장치 및 관련 시스템이 제공된다.
이제, 본 발명을 좀더 잘 이해할 수 있도록 하기 위해, 순전히 비제한적인 예로 몇 가지 바람직한 실시예들을 첨부 도면들을 참조하여 설명하기로 한다. 첨부 도면들 중에서,
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 차량 휠의 오리엔테이션을 결정하는 시스템의 개략도를 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 시스템에서 차량 휠과 관련된 타깃의 개략도를 나타낸 도면이고,
도 3은 측정의 다른 동작 조건들 하에 있는 도 1의 시스템을 나타낸 도면이며,
도 4는 도 1의 시스템에서 검출 장치의 개략적인 블록선도이며,
도 5a 내지 도 5c는 도 4의 검출 장치 및 관련된 이동 유닛을 상세하게 나타낸 도면이며,
도 6a 및 도 6b는 도 4의 검출 장치의 생산을 상세하게 도시한 도면이며,
도 7은 도 1의 시스템에 대한 기능적 블록선도이며,
도 8은 도 1의 시스템에서 보정 절차에 대한 흐름도를 나타내며,
도 9a-9c는 도 8의 보정 절차에 관한 기하학적 양들을 나타낸 도면이다.
도 1은 차량(3)(점선으로 윤곽을 나타낸 형상)의 휠(2)의 오리엔테이션(그리고 상호 얼라인먼트)을 결정하는, 전체적으로 도면 부호 1로 지시된 시스템을 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 예에서, 차량(3)은 차량의 길이 방향 축(A)을 기준으로 왼편과 오른편에 각각 짝을 지어 배치된 4개의 휠들(2)을 구비한 자동차이다. 차량(3)은 예로서 개략적으로 도시된 공지의 타입의 유압식 램프(hydraulic ramp)(4) 상에 위치하고 있으며, 예로서 길이 방향 축(A)을 기준으로 양쪽에 위치한 제1 플랫폼(4a)과 제2 플랫폼(4b)을 포함하며, 그 위에 각 한 쌍의 휠(2)이 놓여 있다. 상기 플랫폼들(4a, 4b)은 길이 방향 축(A)을 따라 길이 방향의 신장부를 가지며, 여기서 이 부분이 시스템(1)에 의해 수행되는 동작들을 위한 측정 영역으로 정의된다 (그러나, 상기 측정 영역은 예를 들면 차량이 소위 "측정 피트(measuring pit)"에 위치하고 있는 경우에는 다른 요소들로 정의될 수도 있음은 명백하다).
본 시스템(1)은 휠들(2)의 수와 동수인 개략적으로 도시된 다수의 타깃들(5)을 포함하는데, 각각의 타깃(5)은 장착 요소 또는 "클램프"(6)에 의해 각각의 휠(2)과 기계적으로 커플링된다. 그러한 장착 요소(6)는 예컨대 본 출원과 동일한 출원인에 의해 출원된 이탈리아 실용신안등록 IT-0000254272 및 IT-0000254273에 개시된 바와 같이 제작될 수 있다.
본 출원과 동일한 출원인에 의해 2010년 5월 5일에 출원된 국제출원 공개 번호 제2011/138662호에 기술된 바와 같이, 각각의 타깃(5)은 기지의 삼차원 배열에 따라 배치된 벡터량들의 식별, 특히 타깃(5) 그 자체의 오리엔테이션과 관련되고 또한 단독의 이미지 포착 장치로부터 생긴 단일의 이차원 이미지를 처리함으로써 식별될 수 있는 3개의 직교 축들의 식별을 가능하게 하기 위해 특별한 "실제의(real)" 삼차원 기하 형태를 갖는다. 각각의 타깃(5)은 역시 삼차원 형상을 갖고 전체적으로 동일한 타깃(5)의 삼차원 구조를 형성하도록 배열되며 이차원 이미지들에서 용이한 식별을 가능하게 하는 기하 형상을 갖는 다수의 타깃 요소들로 구성된다.
도 2a, 도 2b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 각각의 타깃(5)은 하나가 다른 하나의 내부에 배치된(지름 d1의 바깥쪽 제1 링이 지름 d2의 안쪽 제2 링보다 큼), 타깃 요소들(5')의 2개의 원형 링들로 구성된다. 그러한 2개의 원형 링들은 각각의 중심들(O1, O2)이 간격 h만큼 떨어진 서로 평행하게 포개어 놓인 2개의 별개의 평면들에 배치된다. 각각의 타깃 요소(5')는 삼차원 기하 형상을 갖고, 특히 구형(spherical)의 형상을 갖는다. 그러한 구형 형상은 동일한 타깃 요소들(5')이 어떠한 앵글로 프레이밍된(소정의 각 범위 내에서) 이차원 이미지들에서 불변의 형상을 유지하고, 그리하여 쉽게 식별될 수 있도록 하는 것을 보장한다는 점에서 유리하다. 특히, 이후로 "구 중심(sphere centre)"으로 정의되는 해당 기하 중심이 이차원 이미지들에서 쉽게 식별될 수 있다. 실제로, 구들은 형상과 반사 모두에 있어, 특히 해당 이미지들을 포착하기 위한 타깃 요소들에 동축인 광원에 대하여, 광원 등방성 특성들(isotropic characteristics)을 보인다.
보다 구체적으로, 타깃(5) 내에서 3개의 상호 직교 벡터들이 식별되는데, 각각의 직교 벡터는 타깃(5)에 대해 고정된 3개의 직교 축(xtrg, ytrg, ztrg)을 따라 각각 정렬된다. 특히, 타깃요소들(5')에 의해 형성되는 바깥쪽 링과 안쪽 링의 두 중심들(O1, O2)을 연결하는 벡터에 해당하는 제1 타깃 벡터(축 ztrg를 따라)가 식별된다. 또한, 타깃(5) 내에서 제2 타깃 벡터와 제3 타깃 벡터가 특정한 타깃 요소들(5')의 위치 함수로서 식별된다. 예를 들면, 제2 타깃 벡터는 바깥쪽 링의 프리-세트 타깃 요소들(5')의 첫 번째 쌍의 구 중심들을 연결하는 벡터(축 xtrg 를 따라 정렬되는)에 대응되며, 제3 타깃 벡터는 바깥쪽 원형 링에 다시 한번 속하는 타깃 요소들(5')의 두 번째 쌍의 구 중심들을 연결하는 벡터(축 ytrg 를 따라 정렬되는)에 대응된다. 이미지 포착 장치들에 의해 획득된 이차원 이미지들에서 타깃 벡터들을 정의하는 상기 타깃 요소들(5')의 프리-세트 요소들의 식별을 촉진하기 위하여, 타깃(5)은 유리하게 그의 오리엔테이션을 지시하고 또한 삼차원 기하형태를 가지며, 특히 구형의 형상이며 예를 들면 타깃 요소들(5')의 지름보다 더 작은 지름을 갖는 구형의 형상을 갖는(쉽게 식별될 수 있도록) 하나 이상의 기준 요소들(5'')을 포함할 수 있다.
사용 시에, 타깃(5)은 축들 ytrg및 ztrg 에 의해 정의되는 평면이 휠 그 자체의 평면과 평행한 평면에 근사하고, 축 xtrg 가 그 법선에 근사하도록 그러한 목적으로 제공되는 장착 요소(6)를 사용하여 차량(3)의 각각의 휠(2)과 커플링된다. 타깃의 좌표계와 휠의 좌표계 사이의 관계는 구성에 의해 또는 적절한 보정 및 조정 절차의 수행을 통해 보장된다.
가능한 일 실시예에서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 타깃(5)은 타깃 요소들(5')이 그 위에 배치되도록(예를 들면, 아교접착에 의해) 설계된 오목한 구면(또는 구면의 일부)을 안쪽에 형성하는 지지 구조물(S)을 포함한다. 예컨대, 지지 구조물(S)은 오목한 구형 캡으로 구성될 수 있다. 그러한 형상은 타깃(5)과 관련된 3개의 직교 축들(이미지 평면에서 또한 식별될 수 있는, 픽셀 단위로 측정된 3개의 선분들 또는 벡터들에 해당함)의 용이한 정의를 허용한다는 점에서 유리하다. 도 2c의 실시예에서, 바깥쪽 원형 링을 형성하는 타깃 요소들(5')은 예컨대 아교 접착에 의해 지지 구조물(S)의 에지 부분과 커플링되는 한편, 안쪽 원형 링을 형성하는 타깃 요소들(5')은 동일한 지지 구조물(S)의 안쪽 부분과 커플링된다. 그 경우, 바깥쪽과 안쪽 원형 링들은 구형 캡과 대하는(subtended), 서로 평행하고 타깃의 축과 직교하는 구결(spherical segment)의 2개의 섹션들에 배치된다. 그 경우, 단일의 기준 요소(5'')는 타깃 요소들(5')의 안쪽 원형 링의 내부에서 동일한 지지 구조물(S)과 커플링된다. 타깃 요소들(5')을 내포하는 오목한 구형 캡 형상의 지지 구조물(S)을 포함하는 구성을 갖는 타깃(5)의 사용은 넓은 각방향 관찰 범위(예컨대, -30° 내지 +30°)에 걸쳐 타깃과 관련된 3개의 직교 벡터들의 식별을 가능하게 한다.
본 시스템(1)은 또한 길이 방향 축(A)에 대해 차량(3)의 오른편과 왼편에, 차량(3)에 대해 그리고 유압식 램프(4)에서 차량(3)이 서 있는 영역에 대해 각각 측면으로 배치된 제1 검출 장치(7a) 및 제2 검출 장치(7b)을 더 포함한다(도 1 참조). 검출 장치(7a,7b)는 차량(3)에 측면으로(각각의 검출 위치에) 고정된 방식으로 배치되고 길이 방향 축(A)을 가로지르는 방향에서 정렬된다. 예컨대, 검출 장치(7a,7b)는 (후술할) 탈착가능한 장착 장치(engagement mechanism)에 의해 유압식 램프(4)와 견고하게 커플링되고 각각 유압식 램프의 각각의 플랫폼(4a, 4b)에 커플링된다. 나아가, 검출 장치(7a,7b)는 길이 방향 축(A)을 기준으로 같은 편에 있는 차량(3)의 두 개의 휠(2) 사이에 길이 방향 축(A)을 따라 배치되도록 위치설정된다.
각각의 검출 장치(7a,7b)에는 제1 이미지-획득 요소(8)와 제2 이미지-획득 요소(8')가 구비되며 이들은 비디오 카메라, 포토그래픽 카메라 또는 이와 유사한 이미지-포착 장치를 포함하고 각각의 시야 영역(V) 내에 길이 방향 축(A)의 같은 쪽에 배치된 한 쌍의 휠들(2) 중 하나의 휠(2)에 결합된 타깃(5)이 들어 오도록(프레임하도록) 배치된다.
제1 이미지-획득 요소(8)는 예컨대 앞쪽에 있는 타깃(5)(즉, 차량(3)의 앞 차축의 휠(2)에 커플링된)을 프레임하도록 대응되는 검출 장치(7a,7b)의 앞쪽에 위치하는(길이 방향 축(A)에 대해) 한편, 제2 이미지-획득 요소(8')는 뒤쪽에 있는 타깃(5)(즉, 차량(3)의 뒤 차축의 휠(2) 에 커플링된)을 프레임하도록 (길이 방향 축(A)을 따라 제1 이미지-획득 요소(8)의 맞은 편에) 동일한 검출 장치(7a,7b)의 뒤쪽에 위치한다.
각각의 이미지-획득 요소(8, 8')는 원뿔 형태와 같은 소정의 광학적 창(시야 영역 V 와 관련된)을 가진다. 상기 광학적 창(optical aperture)은 평균적인 트랙과 휠베이스를 갖는 차량의 경우에 앞과 뒤의 타깃들(5)을 정확하게 프레이밍하기에 충분한 각을 갖는데, 예컨대 각각의 플랫폼(4a, 4b)의 평면에 평행한(그리고 바닥에 거의 평행한) 수평의 평면에서 56°의 각, 또는 수직의 평면에서 43°의 각을 갖는다. 상기 각은 이미지-획득 요소(8, 8')의 초점 거리(focal length)로 바꿀 수 있는데, 이 경우 지시된 각은 6mm와 같다.
이미지-획득 요소들(8, 8')은 예컨대 서로 정렬되고 길이방향 축(A)에 평행하다.
본 시스템(1)은 유선 또는 바람직하게 무선 데이터 전송 모드(임의의 공지의 기법, 예컨대 블루투스 또는 Wifi를 사용하는)을 구현하도록 구성된 적절한 통신 인터페이스에 의해, 예컨대 제1 및 제2 검출 장치들(7a, 7b)과 연결되어 동작하는 프로세서 또는 유사한 계산 수단을 탑재한 개인용 컴퓨터 또는 임의의 다른 컴퓨터 장치의 형태의 처리 장치(9)를 또한 포함한다. 이하에서 상세히 후술할 바와 같이, 처리 장치(9)는 차량(3)의 휠들(2)의 공간 정렬 특성들 및 단일의 공통 좌표계(예컨대, 차량(3)과 관련된 좌표계)에서 차량(3)의 얼라인먼트의 특성들을 결정하기 위해 검출 장치들(7a, 7b)에 의해 제공되는 이차원 이미지들을 적절한 얼라인먼트 알고리즘에 기초한 각각의 이미지 좌표계를 참조하여 처리하도록 구성된다.
특히, 이하에서 상세히 후술할 바와 같이, 각각의 검출 장치(7a, 7b)는 각각의 이미지-획득 요소(8, 8')에 대하여 타깃들(5)의 획득된 이미지들에 있는 유의적인 점들을 식별하는 타깃들(5)의 획득된 이미지들의 첫 번째 처리를 수행할 수 있는 스마트 처리 장치(smart processing unit)를 내부에 포함한다. 이러한 정보는, 검출 장치(7a, 7b)의 내부에 또한 포함되는 얼라인먼트 센서들에 의해 제공되는 추가의 정보와 함께 얼라인먼트 알고리즘의 구현을 위해 처리 장치(9)로 보내진다. 본 발명의 특정 측면에 따르면, 차량(3)의 크기가 평균적인 크기와 실질적으로 다른 경우(예컨대, 휠베이스 및/또는 트랙에 관하여)에도 검출 장치(7a, 7b)가 타깃(5)의 적절한 프레이밍(framing)을 제공하고, 그리고/또는 일반적으로 측정 영역에 대한 유압식 램프(4)에 있는 차량 그 자체의 정확한 위치설정에 있어서, 각각의 검출 장치들(7a, 7b) 내의 제1 및 제2 이미지-획득 요소들(8, 8')이 움직이는 것 특히, 이들은 조인트하여 동시에 자동으로 작동되어 상기 수평 평면에서 각각의 검출 장치(7a, 7b)에 결합된 이동 유닛에 의해 제어되는 회전을 수행할 수 있도록 프레이밍이 최적이 될 때까지 각각의 광학적 창의 배향을 변화시키는 방식으로(다시 말해, 각각의 타깃들(5)의 위치에 자동으로 적응하거나 따라가는 방식으로)- 움직이는 것이 가능함을 하기에서 명백해질 것이다. 이러한 방식으로, 예컨대 다음의 이유들: 유압식 램프(4)에 대한 차량(3)의 근사 얼라인먼트; 차량에 따라 휠베이스 및/또는 트랙의 변화; 또는 유압식 램프(4)의 플랫폼들(4a, 4b)에 의해 정의된 트랙에 대한 휠(2)의 추가적인 내적 또는 외적 위치 변화(수평 평면에 속하는 길이 방향 축(A)에 직각인 방향에서) 중 적어도 하나의 이유로 인해 해당 휠(2)의 위치가 변화됨에 따라, 각각의 타깃(5)을 최적의 방식으로 프레임(frame)하기 위해(즉, 예건대 시야 영역(V)의 거의 중심에 타깃(5)을 위치시키는) 프레임되는 공간 영역을 변화시키는 것이 가능해진다.
도 3에 개략적으로 나타나 있듯이, 이미지-획득 요소(8, 8')의 제어된 회전은, 두 개의 검출 장치들(7a, 7b)의 각각이 차량(3)에 대해 고정된 방식으로 위치하는 경우에도(구체적으로, 유압식 램프(4)에 강하게 구속된 위치 또는 차량(3)이 서 있는 영역 옆에 있는 경우) 모든 가능한 측정 조건들에서 휠들(2)에 배치된 타깃들(5)의 프레이밍을 가능하게 한다. 예컨대, 상기 가능한 측정 조건들은 휠들(2)이 각각의 플랫폼(4a, 4b)의 트랙의 외측 가장자리에 위치한 최소 휠베이스를 가진 차량(3)의 경우(실선으로 도시한 경우임)에서부터 휠들(2)이 동일한 트랙의 내측 가장자리에 위치한 최대 휠베이스를 가진 차량(3)의 경우(점선으로 도시한 경우임)까지 이르며, 상기 외측 가장자리는 각각의 검출 장치((7a, 7b)에 더 가깝다.
각각의 이미지-획득 요소(8, 8')의 회전은 측정과정에서 시야 공간(초점 거리의 기초하에서, 그리하여 사용된 광학의 시야 특성의 넓은 수평 및 수직 각의 기초하에서 실제로 충분히 넓을 수 있는)을 넓히기 위해 사용되는 것도 아니고, 이미지 처리 과정으로 추가적인 이미지들을 공급하기 위해 사용되는 것도 아님이 강조되어야 한다 (그러한 처리 과정은 타깃마다 하나보다 더 많은 이미지를 요구하지 않으며, 오히려 입체 측정(stereo measurements)에 기반한 시스템에서 일어나는 점을 고려하면).
특히, 도 3은 이미지-획득 요소들(8, 8')의 V1과 V2로 지정된 각각의 시야 영역들에 대응되는 두 가지 가능한 위치들을 도시하는데, 이러한 시야 영역들은 서로 극히 다른 측정 조건들(유압식 램프(4)에 있는 차량(3)의 위치설정에 관하여)에서도 차량(3)의 휠들(2)에 연결된 타깃들(5)을 계속하여 프레임하기 위해 수행된 이미지-획득 요소들(8, 8')의 제어된 회전의 결과이다. 도 3에서, 길이 방향 축(A)에 대해 마주보는 위치에 배치된 다른 장치를 프레임하기 위해 각각의 검출 장치(7a, 7b)에 장착된 목적의식적으로 제공된 (후술할) 얼라인먼트 센서들이 존재함을 또한 유의하여야 할 것이다.
특히, 각각의 검출 장치(7a, 7b)에 통합된 이동 유닛은 유리하게도 처리 장치(9)와 같은 외부에서 오는 적절한 제어 신호들을 수신하여 자동으로(즉, 사용자측의 어떠한 개입도 없이) 이미지-획득 요소(8, 8')가 해당 타깃들(5)을 프레임할 수 있도록 조정할 수 있다. 처리 장치(9)는 획득된 이미지들의 처리에 따라(또한 타깃 요소들(5')의 식별에 따라) 각각의 이미지 획득 요소(8, 8')의 광학적 창에 대한 타깃(5)의 상대적 위치를 실제로 정할 수 있으며, 그 결과 최적의 방식으로 타깃을 프레임하기 위해 이동 유닛을 통해 부여된 필요한 회전을 결정할 수 있다. 예를 들면, 타깃(5'')의 하나 이상의 기준 요소들이 타깃(5)의 최적 프레이밍을 지시하는 이미지 평면의 프리-세트(pre-set) 위치에 있을 때까지 이미지-획득 요소들(8, 8')에서 부여된 연속적인 회전들을 고려하면서 반복적 과정을 수행할 수 있다.
대안적으로, 각각의 검출 장치(7a, 7b)에 통합된 스마트 처리 장치는 무엇보다도 획득된 이미지들의 제1 처리를 수행할 수 있어서, 해당 타깃(5)을 최적 방식으로 프레임하기 위해 필요한 회전을 자동으로 결정할 수 있다 (예컨대, 이미지 평면에서 특정한 타깃 요소들(5')의 위치를 다시 한번 식별함에 의해서). 이러한 경우에, 변위 유닛(10)을 위한 제어 신호들은 검출 장치(7a, 7b) 내부에서 생성된다.
하나의 검출 장치(예컨대, 검출 장치(7a), 그러나 다른 하나의 검출 장치(7b)에도 유사한 사항들이 모두 적용됨)를 개략적으로 도시한 도 4에서 보듯이, 그리고 도 5a-5c 및 6a-6b에 상세히 도시되어 있듯이, 도면 부호 10에 의해 지시된 상기 이동 유닛은 하기를 포함한다:
- 이미지-획득 요소들(8, 8')에 제어된 회전을 부가하도록 구성된 스테퍼 모터와 같은 모터(11);
- 상기 모터(11)의 샤프트에 장착되고 제1의 톱니(teeth) 수(n1)를 갖는 기어휠을 구비한 제1 기어(12);
- 제1 기어(12)와 맞물리고 제1의 톱니 수(n1)보다 더 많은 제2의 톱니 수(n2)를 가지며(예컨대 제1 수(n1)의 10배), 모터(11) 이동의 함수로서 제어된 회전을 할 수 있도록 제1 이미지-획득 요소(8)에 기계적으로 커플링된 제2 기어(13);
- 제2 기어(13)와 동일한 기계적 특징들을 가지며, 특히 톱니 수가 동일하며 제2 기어(13)와 접촉하여 맞물릴 수 있도록 배치된 제3 기어(14).
상기 제3 기어(14)는 모터(11) 이동과 제2 기어(13)의 회전에 대한 함수로서 제어된 회전을 할 수 있도록 제2 이미지-획득 요소(8')와 기계적으로 커플링된다. 제2 및 제3 기어들(13, 14)의 기계적 특성들을 고려할 때, 제1 및 제2 이미지-획득 요소들(8, 8')은 사용시 동일한 양만큼 이동하고 동일한 제어된 회전을 수행하며 수평 평면에서 동일한 각도로 회전한다.
특히, 장치 좌표계(RefSyssns)는 수평축(xsns 및 zsns )(상기 수평 평면을 정의하는)과 상기 수평 평면에 수직인 수직축(ysns)으로 구성되고, 각각의 검출 장치(7a, 7b)에 연관되고 고정되는 것으로 정의된다.
이미지-획득 요소들(8, 8')의 회전축들(Ayf, Ayr)도 마찬가지로 정의되는데(여기서, 접미사 "f" 는 길이 방향 축(A)에 대해 "전방" 위치를, "r"은 "후방" 위치를 지시함), 수평 평면과 거의 직교하고, 대응하는 회전축들(Ayf, Ayr)에 대한 회전 반경(Rf, Rr)은 이미지-획득 요소들(8, 8')에 연관되는 것으로 정의된다. 상기 회전축들(Ayf, Ayr)과 수평 평면의 교차는 길이 방향 축(A)을 따라 정렬되며, 대응하는 제2, 제3 기어들(13, 14)도 마찬가지임을 유의하여야 한다.
또한, 수평 평면에 있는 수평 축들(xtel및 ztel)과 상기 수평 평면에 직교하는 수직 축(ytel)으로 구성되고, 각각의 이미지 포착 요소(8, 8')와 관련되고 이에 고정된 이미지 좌표계(RefSystel)가 정의된다. 구체적으로, 축들(xtel, ytel)은 각각의 이미지-획득 요소(8, 8')에 의해 포착되는 이차원 이미지들과 관련된 이미지 평면(즉, 픽셀들의 수에 의해 대상물의 크기가 평가되는 평면)을 정의하고, 축(ztel)은 동일한 이미지-획득 요소(8, 8')의 광축과 일치한다 (즉, 각각의 시야 영역(V) 또는 광학적 창의 대칭축과 일치).
상기 기어들 사이에 가능한 플레이(play)가 이미지-획득 요소들(8, 8')의 이동들간의 반복성 부족과 그에 따른 측정 오류들이 발생하는 것을 막기 위하여, 본원발명의 하나의 측면은 플레이-회복(play-recovery) 기어들의 사용을 고려한다.
보다 상세히 살펴보면, 도 5a(명확성을 위해 부품이 제거된 상태의 검출 장치(7a)의 일부를 아래로부터 도시한 것임)에서 보듯이, 변위 유닛(10)은 검출 장치(7a)의 베이스 지지체(16)에 기계적으로 커플링되며, 예컨대 알루미늄 플레이트에 의해 구성된다. 특히, 제1, 제2, 제3 기어들(12, 13, 14)은 축(ysns)에 대해 이미지-획득 요소들(8, 8')의 반대편 쪽에서 베이스 지지체(16) 아래에 배치된다. 다시 말해, 상기 기어들은 베이스 지지체(16)의 하부 표면(16a)에 커플링되는 한편, 이미지-획득 요소들(8, 8')은 상기 베이스 지지체(16)의 상부 표면(16b) 위에 배치된다. 장치 좌표계(RefSyssns)는 예컨대 베이스 지지체(16)에 대해 고정된다.
제2 및 제3 기어들(13, 14)은 도 5b(예로서 제2 기어(13)의 상세한 도면임)에서 보듯이 상기 베이스 지지체(16)에 견고하게 커플링된 개별 샤프트(17) 주위로 회전하는 방식으로 장착된다.
구체적으로, 각각의 기어들(13, 14)은 하나의 동일한 샤프트(17)의 주위로 고정되고 수직으로 포개어 놓이며 (회전축 방향으로), 동일한 기하학적 특징들(동일한 지름 및 동일한 톱니의 수 등등)을 갖는 한 쌍의 기어휠(18, 19); 및 스프링을 포함하고 기어 휠들(18, 19)에 기계적으로 커플링되도록 구성된 탄성의 바이어스 요소(20)를 포함한다. 제2 기어(13)에 연결된 한 쌍의 기어휠에서 각각의 기어 휠들(18, 19)은 제3 기어(14)에 연결된 대응되는 한 쌍의 기어휠과 맞물리도록 배열된다.
이러한 방식으로, 상기 쌍의 제1 기어휠(예컨대, 기어휠(18))이 어떤 연유로 인해 기븐 플레이(given play)(예컨대, 대응되는 톱니의 마모때문에)를 가지는 경우에도, 사용시 상기 플레이가 동일 쌍의 제2 기어휠(예컨대, 기어휠(19))에 의해 보상될 수 있으며, 이는 그에 대응되는 기어휠과 정확하게 맞물려들어가서 바이어스 요소(20)를 통해서 제1 기어휠을 끌고 감에 의해 가능하며, 이러한 방식으로 관련된 플레이의 바람직한 회복이 일어난다.
이러한 배열로 인해, 제2 및 제3 기어들(13, 14)이 상호적으로 임의의 가능한 플레이를 회복시키며, 동시에 모터(11)의 사프트에 장착된 제1 기어(12)에서 일어나는 플레이 또한 회복된다.
또한, 도 5c에 도시되어 있듯이, 유압식 램프(4)에 커플링시키기 위한 장착 장치(21)가 각각의 검출 장치(7a, 7b)의 베이스 지지체(16)에 연결되어 있다. 상기 장착 장치(21)는 하기를 포함한다: 스크류나 이와 유사한 고정 요소들에 의해서 상기 베이스 지지체(16)의 하부 표면(16a)과 결합하도록 구성된 커플링 플레이트(21a); 및 베이스 지지체(16)의 수평 평면이 플랫폼의 평면과 거의 평행이 되도록 유압식 램프(4)의 각각의 플랫폼(4a, 4b)에 연결되도록 구성되고, 힌지(21c)를 통해 커플링 플레이트(21a)에 연결된 장착부(21b). 구체적으로, 힌지(21c)는 베이스 지지체(16)와 해당 검출 장치(7a, 7b)가 힌지 그 자체에 의해 형성된 회전축(R)을 중심으로 수평 평면의 바깥쪽을 향해 회전하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 차량(3)의 얼라인먼트 과정이 멈췄을 때 유압식 램프(4)에 대한 검출 장치(7a, 7b)의 총 크기를 줄일 수 있게 된다. 또한, 유압식 램프(4)가 낮추어졌을 때나, 검출 장치가 너무 견고하게 고정된 경우 검출 장치를 손상시킬 수 있는 장애물을 만났을 때나 언제든지 상기 회전은 검출 장치(7a, 7b)의 무결성을 보장할 수 있다.
도 6a, 6b에서 보듯이, 도 6a, 6b는 하나의 단일한 검출 장치(예컨대, 검출 장치(7a), 그러나 다른 하나의 검출 장치(7b)에도 유사한 사항들이 모두 적용됨)를 예시로서 상세히 도시하고 있는데, 제1 및 제2 이미지-획득 요소들(8, 8')이 제2 및 제3 기어들(13, 14)의 샤프트(17)에 각각 기계적으로 커플링되어서 기어들(13, 14)의 회전의 함수로서 회전이 구동될 수 있다. 상기 도면에서 보듯이, 이미지-획득 요소들(8, 8')의 광학적 창은 수평 평면에 대해 0이 아닌 경사를 제공한다.
각각의 검출 장치(7a, 7b)는 변위 유닛(10), 이미지-획득 요소들(8, 8'), 및 베이스 지지체(16)를 둘러싸는 케이싱(22)을 구비하며, 이는 예컨대 플라스틱 물질로 만들어진다. 상기 케이싱(22)은 각각의 이미지-획득 요소(8, 8')에 대응하는 위치에 해당 시야 영역(V)을 방해하지 않는 방식으로 목적의식적으로 제공된 윈도우(23)(구체적으로, 개구를 형성하거나 투명한 재질로 만들어진 부분을 갖도록 제공된)를 구비한다. 케이싱(22) 그리고 통상적인 검출 장치(7a, 7b)의 수직방향의 장애(encumbrance)를 줄이도록 변위 유닛(10)과 이미지-획득 요소들(8, 8')을 특정하게 배열하는 것이 유리하다.
예컨대, 도 6b에서 보듯이, 적외선에서 동작하는 LED어레이를 포함하여 본 발명에 의도적으로 제공된 조명 요소(24)가 각각의 이미지-획득 요소(8, 8')와 연관되는데, 이미지-획득 요소의 광학적 창의 방향에서 조명 빔이 이미지 획득 요소와 동축으로 배치되어 열악한 환경의 빛 조건에서도 잘 정의된 이미지들을 획득할 수 있도록 한다. 조명 동작에 사용되는 방사의 파장은 일반적으로 타깃(5)의 함수로서 정의될 수 있으므로 이의 터닝-온(turning-on) 주파수; 예컨대 적외선 대신에 가시광선 광원이 사용될 수 있다.
도 4, 그리고 예로서 도 5a에서 개략적으로 도시한 바와 같이, 각각의 검출 장치(7a, 7b)는 검출된 전기적 신호들(하기에서 상세히 후술함)의 적절한 처리 작동들을 통해서 상호 공간 정렬을 정의하기 위하여 검출 장치(7a, 7b)의 좌표계들에 대해 배치되도록 구성된 목적의식적으로 제공된 얼라인먼트 센서들을 추가로 포함한다.
구체적으로, 각각의 검출 장치(7a, 7b)는 이미지-획득 요소들(8, 8')에 의해 취해진 각 위치를 검출하기 위해 모터(11)의 회전 샤프트에 작동가능하게 커플링된 인코더(25)를 포함한다. 모터(11)의 샤프트의 회전각과 이미지-획득 요소들(8, 8')의 회전각 사이의 송신 비율을 고려할 때(비율n2/n1에 의해 주어지는데, 예컨대 10과 같음), 모터(11)의 회전 샤프트에 인코더(25)가 위치함에 의해 정보읽기(reading)의 정확성이 증가됨을 유의하여야 한다. 대안적으로, 제2 및 제3 기어들(13, 14)의 회전과 이미지-획득 요소들(8, 8')의 해당 회전을 독립적으로 측정하기 위해서 두 개의 인코더(또는 유사한 각 센서들)를 사용하는 것이 가능하다.
각각의 검출 장치(7a, 7b)는 하기를 추가로 포함한다:
- 검출 장치(7a, 7b)의 수직 회전(특히, 축(xsns 및 zsns)을 중심으로 수평 평면의 바깥에서 수행되는 회전)을 결정하기 위해 케이싱(22)에 장착된 경사계(27);
- 예컨대 차량(3)의 다른 쪽에 배치된 검출 장치(7a, 7b)의 위치에 따라, 수직축(ysns)에 의해 식별되는 방향에 대한 검출 장치(7a, 7b)의 수평 회전의 검출을 가능하게 하도록 센서의 소정의 축을 따라 수평으로 신장되는, CCD(Charge Coupled Device) 타입과 같은 제1 이미지 센서(28a)(이러한 회전각의 값은 상기 두 개의 검출 장치들(7a, 7b) 사이의 상호 회전을 정의하는데 기여함); 및
- 축(zsns)을 중심으로 한 검출 장치(7a, 7b)의 회전을 검출하도록 예컨대 축(ysns)를 따라 수평 평면에 직교하는 수직방향으로 신장되는, CCD 타입과 같은 제2 이미지 센서(28b).
경사계(27)에 의해 제공된 측정값들은 검출 장치들(7a, 7b)을 서로에 대해 공간에 있어서 절대적인 방식으로 또한 유리하게 상대적인 방식으로 정렬하는데 기여할 것이며, 그리하여 이들은 예컨대 유압식 램프(4)를 이루는 플랫폼들(4a, 4b)에 의해 취해진 경사와는 독립적이게 할 수 있다. 검출 장치들(7a, 7b)에 속한 두 쌍의 이미지 센서들(28a 및 28b)에 의해 검출된 각들은, 제1 이미지 센서들(28a)(수평 CCDs)에 의해 검출된 검출 장치들(7a, 7b) 사이의 거리값과 함께, 축(Zsns 및 ysns)을 따라 각각 두 개의 검출 장치들(7a, 7b)의 임의의 상호 슬라이딩과 축(xsns)을 따르는 상호 거리를 식별하는데 이용될 수 있다.
각각의 검출 장치들(7a, 7b)은 추가로 하기를 포함한다(도 4 및 도 7 참조):
- 각각의 타깃(5)에 대응되어 획득된 이차원 이미지들을 수신하도록 이미지-획득 요소들(8, 8')에 전기적으로 커플링된 전기적 획득 회로(30);
- 예컨대 몇몇 정보(예컨대 상기 타깃 벡터들에 대응되는)의 이차원적 아이템들의 픽셀에서 크기를 식별하고 결정하기 위해, 획득된 이미지들의 소위 하층(low level) 화상 처리를 수행하도록 적절히 프로그램된 전기적 획득 회로(30)에 전기적으로 커플링된 마이크로프로세서(또는 유사한 컴퓨팅 툴)을 포함하는 컴퓨팅 회로(32)로서, 상기 정보는 향후 타깃들(5)과 이에 연결된 휠들(2)의 오리엔테이션의 식별을 위해 처리 장치(9)에 의해 평가될 것이며, 상기 컴퓨팅 회로(32)는 이미지 평면에서 타깃 벡터들의 투영들을 획득하기 위하여, 예컨대 타깃(5)과 관련된 3개의 직교축을 프리-세트 방식으로 식별하는 그래서 중요하게 여겨지는 타깃(5')의 요소들의 위치를 검출하는 것인 컴퓨팅 회로(32);
- 통신 인터페이스(유선, 예컨대 시리얼 프로토콜을 갖는 유선, 또는 무선)를 통해 처리 장치(9)와 접속하기 위한 또한 구체적으로 처리 장치(9)로 검출 장치들(7a, 7b) 내에 존재하는 얼라인먼트 센서들(경사계(27), 인코더(25), 및 제1 및 제2 이미지 센서들(28a, 28b))의 출력값을 전송하고 나아가 상기 컴퓨팅 회로(32)에 의해 수행된 이미지들의 하층 처리 결과를 전송하기 위한 전기적 인터페이스 회로(34); 및
- 목적의식적으로 제공된, 예컨대 검출 장치들(7a, 7b) 외부로부터, 구체적으로 전기적 인터페이스 회로(34)를 통해 처리 장치(9)로부터 수신된 제어 신호들의 함수로서, 모터(11)를 적절히 구동하도록 구성된 구동 회로(35).
편리하게, 전기적 획득 회로(30), 컴퓨팅 회로(32), 및 전기적 인터페이스 회로(34)(각각의 검출 장치들(7a, 7b) 내부의 스마트 처리 장치를 전체로서 정의하는)는 검출 장치들(7a, 7b)의 케이싱(22) 내의 베이스 지지체(16)에 적절히 커플링된 하나의 단일한 인쇄회로기판(미도시)내에 통합될 수 있다.
도 7을 참조하면, 검출 장치들(7a, 7b)에 대해 외부에서 커플링된 처리 장치(9)는 각각 제1 검출 장치(7a) 및 제2 검출 장치(7b)에 커플링된 제1 제1 처리 단(40a) 및 제2 처리 단(40b)을 포함한다.
각각의 처리 단(40a, 40b)은 하기를 포함한다: 컴퓨팅 회로(32)에 의해 수행된 이미지들의 하층 처리 결과들 중에서 먼저 전달된 정보를 수신하기 위하여, 각각의 검출 장치(7a, 7b)의 전기적 인터페이스 회로(34)에 커플링되도록 구성된 인터페이스 유닛(42a, 42b); 및 예비 보정 절차(예컨대 검출 장치들(7a, 7b)의 어셈블리 과정의 마지막에 공장에서 수행된)에서 얻어진, 이미지-획득 요소들(8, 8') 각각에 대한 적절한 보정 파라미터들의 함수로서, 각각의 검출 장치(7a, 7b)로부터 수신된 이차원 정보를, 각각의 이미지-획득 요소들(8, 8')의 이미지 좌표계에 있는 각도의 그리고 선의(linear) 삼차원(3D) 좌표(관련 타깃(5)의 공간 정렬의 기하학적 특징들에 대응됨)로 변환하는 알고리즘을 수행하도록 구성된 제1 컴퓨팅 유닛(43a, 43b). 상기 보정 파라미터들은 처리 장치(9)내의 제1 보정 데이터베이스(44a, 44b)에 저장되는 것이 바람직하다.
처리 장치(9)는 제1 컴퓨팅 유닛(43a, 43b)에 작동가능하게 커플링된 제2 컴퓨팅 유닛(45a, 45b)을 추가로 포함한다. 상기 제2 컴퓨팅 유닛(45a, 45b)은 예비 보정 절차(시스템의 제조 및/또는 시스템의 설치 과정에서 수행된)에서 얻어지고 제2 보정 데이터베이스(47a, 47b)에 저장된, 이미지-획득 요소들(8, 8')간의 공간 관계에 대응하는 적절한 보정 파라미터들의 함수로서, 상기 각도의 그리고 선의 삼차원 좌표의 변환 알고리즘을 각각의 검출 장치들(7a, 7b)의 장치 좌표계에서 수행하도록 구성된다.
처리 장치(9)는 얼라인먼트 결정 유닛(48)을 추가로 포함한다. 상기 얼라인먼트 결정 유닛(48)은 제2 컴퓨팅 유닛(45a, 45b)에 의해 출력으로 생성된 데이터(이는 각각의 검출 장치(7a, 7b)로 개별적으로 전달된)를 입력으로 얻고, 검출 장치들(7a, 7b)간의 관계(예컨대, 상호 공간 정렬의 견지에서)에 대응하는 적절한 보정 파라미터들의 함수로서, 상기 각도의 그리고 선의 삼차원 좌표를 단일의 공통 좌표계(예컨대, 동일한 차량(3)의 좌표계)로 변환한다. 보정 파라미터들은 시스템 설치과정에서 수행된 예비 보정 과정에서 획득되어 제3 보정 데이터베이스(49)에서 저장되며, 상기에서 설명한 바와 같이 검출 장치들(7a 및 7b) 내부에 배치된 얼라인먼트 센서들에 의해 측정된 결과에 의해서 동적으로 획득된다(즉, 얼라인먼트 측정의 수행과정에서). 따라서, 얼라인먼트-결정 유닛(48)은 출력에서 차량(3)의 휠(2)의 얼라인먼트에 대응되는 결과(예컨대, 대응되는 토인 각 및 캠버 각의 표시)를 결정하여 제시할 수 있다(이러한 목적으로 제공된 디스플레이 수단(50)을 통해).
하기에서 상세히 후술할 바와 같이, 여러 이미지-획득 요소들에 의해 행해진 측정과 관련하여 세워진 미리 결정되고 저장된(제조 및/또는 설치 과정에서) 보정 파라미터들의 사용을 고려하는 한, 시스템(1)의 특정 양태는 정확하게 측정 단계들에서 검출 장치들(7a 및 7b)의 보정의 추가 과정들을 필요로 하지 않게 된다. 따라서, 앞서 기술한 예비 보정 과정에서 결정된 여러 측정 요소들간의 관계를 고려하여, 측정 과정에서 검출된 값들의 적절한 교정이 동적인 방식으로 일어나기 충분하며, 측정값들은 앞서 기술한 얼라인먼트 센서들에 의해 제공되어 모든 측정값들은 단일한 공통 좌표계(예컨대, 차량(3)과 관련된 좌표계)로 전달되며 얼라인먼트 결과들도 전달된다.
구체적으로, 이미지-획득 요소들(8, 8')에 의해 포착된 아미지들에 따라서 각각의 검출 장치(7a, 7b)내에서 각각의 하층(low-level) 이미지들이 처리된다 (이차원 점들의 소정의 제한된 수를 포함하여). 그런 다음, 각각의 이미지-획득 요소들(8, 8')의 좌표계에서 타깃들(5)의 위치와 오리엔테이션을 다시 추적하기 위해서 이미지-획득 요소들(8, 8')의 보정 파라미터들에 비추어 상기 이미지들이 해석된다 (그리하여 네 개의 다른 좌표계에서 타깃들(5)의 오리엔테이션과 위치에 관한 정보를 얻는다). 검출 장치들(7a, 7b) 내부에 있는 여러 얼라인먼트 센서들(그중에서도 경사계(27) 및 이미지 센서들(28a, 28b))의 목적은 적절한 보정 과정을 거쳐 측정치들을 정확하게 단일한 공통 좌표계로 변환시키는 것이다.
일반적으로, 보정 과정의 제1 단계(52)는 각각의 이미지-획득 요소들(8, 8')에 대한 회전축(Ayf, Ayr)과 상기 해당 회전축(Ayf, Ayr)에 대한 이미지-획득 요소들(8, 8')에 관련된 회전반경(Rr, Rf)의 정의를 고려한다 (도 8 참조). 즉, 단계(52)에서는 각각의 검출 장치(7a, 7b)의 두 개의 이미지-획득 요소들(8, 8')의 회전을 기술하고 정의하는 회전 모델이 정의된다.
다음의 단계(53)에서, 보정 과정은 두 개의 이미지-획득 요소들(8, 8')이 소정의 기지의 기준 위치에 있을 때 경사계(27)와 제1 이미지 센서(28a)에 의해 제공된 각들을 사용하여, 상기 두 개의 이미지-획득 요소들(8, 8')의 이미지 좌표계들(RefSystel) 서로 간의 관계, 그리고 해당 검출 장치(7a, 7b)의 장치 좌표계(RefSyssns)에 대한 관계를 설정하는 것을 고려한다. 측정 과정에서 이미지-획득 요소들(8, 8')의 회전각은 변화하기 때문에 이러한 관계는 단계(50)에서 정의된 회전 모델을 사용하여 동적인 방식으로 쉽게 업데이트될 수 있다.
상기 보정 단계들은 해당 기어휠들의 톱니의 비(ratio)에 의해 주어지는 공칭값(nominal values)과 비교하여 기어들(13, 14)에 의해 수행된 각 회전(angular rotation)의 상이한 값들로 귀결될 수 있는 기어들간의 커플링에서의 가능한 "탈 중심(off centre)"의 식별을 가능하게 함을 유의해야 한다. 상기 에러가 반복적임을 고려할 때, 보정 과정은 제공된 보정 파라미터들을 사용하여 이러한 에러를 고려하는 것을 가능하게 해준다.
다음 단계(54)에서, 각각의 검출 장치들(7a, 7b)의 장치 좌표계들(RefSyssns)간의 관계에서 배치됨으로써, 하나의 검출 장치(7a)에 속하는 이미지-획득 요소들(8, 8')은 다른 하나의 검출 장치(7b)에 속하는 이미지-획득 요소들(8, 8')과의 관계에서 배치된다.
다음 단계(55)에서, 보정의 관계들이 각각의 검출 장치들(7a, 7b)의 좌표계들과 차량(3)의 좌표계와 같은 단일 좌표계(RefSysCOMMON) 사이에서 정의되며, 이러한 좌표계 내에서 차량(3)의 얼라인먼트에 해당하는 각도 및 선의 측정 결과들이 표시될 것이다(예컨대, 휠들(2)의 토인 각 및 캠버 각의 표시).
도 9a를 참조하여 보다 상세하게 살펴보면, 상기 단계(52)에서 경사계(27)의 측정(도 9a에서 제1 측정 요소(27a)와 제2 측정 요소(27b)를 포함하는 것으로 도시되며, 이는 수평축(xsns 및 zsns)을 중심으로 한 각각의 회전값들을 제공하도록 설계됨)과 이미지 센서들(28a, 28b)의 측정은 0으로 세팅된다. 그런 다음, 이미지-획득 요소들(8, 8')은 pos1로 지정된 제1 각 위치에 배치되며, 예컨대 상기 제1 각 위치(pos1)가 프리-세트 기준 위치에 대응되고(도 3 참조), 최소 휠베이스/트랙을 구비한 차량(3)의 휠들(2)에 적용된 타깃들(5)의 프레이밍을 가능하게 하는 한계 각 위치(limit angular position)에 대응된다(따라서, 상기 위치는 프리-세트 위치이고 미리 알려진 위치이다).
대응하는 검출 장치(7a)의 장치 좌표계(RefSyssns)의 축(zsns)을 기준으로 한 회전각들(θfi 및 θri)(여기서, 접미사 f 및 r은 대응하는 이미지-획득 요소(8, 8')의 전방 위치 또는 후방 위치를 지시함)이 변위 유닛(10)에 의해 주어진 이미지-획득 요소(8, 8')의 회전과 연관됨에 유의하여야 한다.
상기 측정이 제1 각 위치에서 이루어진 후에, 이미지-획득 요소들(8, 8')이 소정의 회전각(θf2, θr2)을 통해 회전되어서(도 9b참조), 이미지-획득 요소들(8, 8')은 pos2으로 지정된 제2 각 위치에 도달할 것이며 이는 여전히 각각의 타깃(5)들의 가시성을 보장할 것이다.
상기 제2 각 위치(pos2)에서 측정한 결과에 따라, 회전각(θf2, θr2)을 통해 회전한 결과로서 이미지-획득 요소들(8, 8')의 벡터 변위를 나타내는 벡터(Vtf2 및 Vtr2)가 결정되며, 나아가 제1 각 위치(pos1)로부터 제2 각 위치(pos2)까지 통과하는 이미지-획득 요소들(8, 8')의 좌표계들을 회전시키는 회전 행렬(matRotf (2-1) 및 matRotr(2-1))을 결정할 수 있게 된다.
구체적으로, 도 9b로부터, 다음과 같이 표현되는 식이 회전 반경(Rf, Rr)에 적용될 수 있음을 알 수 있다.
Rf = (Vtf2/2) / sin(θf2/2)
Rr = (Vtr2/2) / sin(θr2/2)
또한, 만약 ztelf1 = ztelr1 = {0, 0, 1}이 제1 각 위치(pos1)에서 이미지-획득 요소들(8, 8')의 축(ztel)이면(상기 축은 이미지-획득 요소들(8, 8')의 광학적 축과 일치함을 상기할 것), 제2 각 위치(pos2)에서의 이미지-획득 요소들(8, 8')의 상기 축(ztel)은 다음과 같이 표현될 수 있다.
ztelf2 = ztelf1 * matRotf (2-1)
ztelr2 = ztelr1 * matRotr (2-1)
이 점에서, 이미지-획득 요소들(8, 8')의 두 개의 회전축들(Ayf, Ayr)은 다음 식을 통해서 정의될 수 있다.
Ayf = ztelf1 × ztelf2
Ayr = ztelr1 × ztelr2
위 식에서, "×"는 벡터적(cross product)의 수행을 지시한다.
다음 단계(53)에서, 보정 과정은 앞서 지시한 바와 같이 제1 각 위치(pos1)에서(그 중에서도 경사계(27) 및 제1 이미지 센서들(28a)를 사용하여) 두 개의 이미지-획득 요소들(8, 8')의 좌표계들 서로 간의 관계, 그리고 해당 검출 장치(7a)의 좌표계의 축(zsns)에 대한 관계를 설정하는 것을 고려한다.
구체적으로, 도 9a 내지 도 9c를 참조하여 살펴보면, 두 개의 이미지-획득 요소들(8, 8')은 소정의 회전 각도(θf3, θr3)를 통과하여 회전하는데, 해당 회전에 대해 반대 방향에서 회전하는 제1 각 위치(pos1)에서부터 시작하여 제2 각 위치(pos2)까지 회전하여, 이들 둘 다 자신의 좌표계(xtrg _ ref, ytrg _ ref, ztrg _ ref)를 갖는 기준 타깃(60)을 프레임할 수 있도록 한다.
기준 타깃(60)은 제1 이미지 센서(28a)에 의해 읽혀지는 각도가 0과 같을 때 축(zref _ trg)이 검출 장치(7a)와 관련되고 그에 고정된 좌표계의 축(zsns)과 일치하도록 구성된다 (나아가 각 회전(θfi and θri)에 대한 기준 축을 구성한다).
이에 따라, 제3 각 위치(pos3)에서 이미지-획득 요소들(8, 8')의 좌표계들 과 기준 타깃(60)의 좌표계와의 관계를 정의하는 것이 가능하며, 이미지-획득 요소들(8, 8')에 의해 획득된 이미지들의 획득 및 처리에 의해서 기준 타깃(60)의 오리엔테이션을 결정한다. 또한, 상기 단계의 마지막에는 기준 타깃(60)의 좌표계와 검출 장치(7a)의 좌표계 간의 관계를 알고 있으므로(구성 및 설계상의 이유에서), 제3 각 위치(pos3)에서 이미지-획득 요소들(8, 8')의 이미지 좌표계(RefSystel)와 검출 장치(7a)의 장치 좌표계(RefSyssns)와의 관계가 정의된다.
각 회전(θfi and θri)의 일반 값에 대하여는 이미지-획득 요소들(8, 8')의 좌표계들과 각 회전(θf3, θr3)(이는 검출 장치(7a)의 좌표계와의 관계에서 설정되어 있음)에 대해 취한 해당 좌표계들의 관계에서 설정하면 충분할 것이다.
상세히 살펴보면(도 9c 참조), 제1 이미지-획득 요소(8)(전방 위치에 배치)에 의해 수행된 상기 회전은 회전 행렬 matRotf (3-1)을 정의하는 것에 의해 기술될 수 있다. 상기 회전 행렬 matRotf (3-1)은 (-θf3, Ayf)의 함수인 반면에 이의 병진은 기하학적 고찰을 적용하여 transf (3-1) = {0, 0, Rf}*matRotf (3-1) - {0, 0, Rf}로 표현될 수 있다.
마찬가지로, 제2 이미지-획득 요소(8')(후방 위치에 배치)에 의해 수행된 상기 회전은 회전 행렬 matRotr (3-1)을 정의하는 것에 의해 기술될 수 있다. 상기 회전 행렬 matRotr (3-1)은 (-θr3, Ayr)의 함수인 반면에 이의 병진은 기하학적 고찰을 적용하여 transr (3-1) = {0, 0, Rr}*matRotr (3-1) - {0, 0, Rr}로 표현될 수 있다.
나아가, 두 개의 이미지-획득 요소들(8, 8')를 모두 사용하여 기준 타깃(60)을 측정하면, 제3 각 위치(pos3)에서 하나의 이미지-획득 요소와 다른 하나의 이미지-획득 요소간의 회전을 정의하는 행렬 matrix matRotr -f(3)과 이의 병진 벡터(transr -f(3))를 정의할 수 있으며 상기 병진 벡터는 두 개의 이미지-획득 요소들(8, 8')의 시작점(origins)을 연결한다(즉, 해당 회전축(Ayf, Ayr)의 위치). 이러한 것들은 제3 각 위치(pos3)에서 제1 및 제2 이미지-획득 요소들(8, 8')의 좌표계들 간의 관계를 정의한다.
보정 과정은 회전 행렬
matRotr -f(1) = matRotr (1-3)*matRotr -f(3)*matRotf (3-1과
병진 벡터
transr -f(1) = transr (1-3) + transr -f(3) + transf (3-1)을 정의하는 것에 의해 완성되며, 이들은 두 개의 이미지-획득 요소들(8, 8')이 제1 각 위치(pos1)에 있을 때, 제1(전방) 이미지-획득 요소(8)에 의해 정의된 좌표계에서 제2(후방) 이미지-획득 요소(8')에 의해 측정된 벡터들을 변환하는데 사용된 회전-병진의 함수를 나타낸다.
상기 기술한 보정 단계 후의 측정 단계들에서, 각 회전(θfi 및 θri)의 상이한 값들에 대해 두 개의 이미지-획득 요소들(8, 8')에 추가적인 회전-병진 행렬들을 적용하기에 충분하며, 이는 매시간 측정된 특정한 회전각들 (θfi - θ1; θri - θ1)과 회전축(Ayf and Ayr)의 함수일 것이다. 다시 말해, 예비 보정 절차 동안 저장된 보정 파라미터들과 현재 측정한 값들을 기초로 하여 적절한 교정 팩터들(corrective factors)을 사용하면 충분할 것이다.
또한, 측정 단계들에서, 각각의 이미지-획득 요소들(8, 8')의 수평 평면(ztelxtel)에 직교하는 회전축들(Ayf 및 Ayr)(경사계(27) 및 제1 이미지 센서(28a)에 의해 회신된 경사값들이 0일 때 보정 단계에서 무시할 수 있는 팩터 ε에 대해 계산된)은 축(zsns 및 xsns)을 중심으로 경사계(27)의 측정 요소들(27a, 27b)에 읽혀진 경사의 현재 값들만큼 회전하고, 축(ysns)를 중심으로 제1 이미지 센서(28a)에 의해 읽혀지는 각도만큼 회전하는 것에 의해 교정될 것이다. 또한, 거의 0인 각 측정 값들에 대한 동일한 가설하에서의 보정에서 식별된 회전-병진 행렬(이는 각 회전(θfi 및 θri )과 축 회전(Ayf 및 Ayr)의 위치에 대한 함수임)은 그 자체로 명백한 방식으로 상기 센서들에 의해 읽혀진 현재 값들로 적절히 교정될 것이다.
본 발명에 따른 차량의 휠들의 얼라인먼트를 결정하기 위한 시스템의 장점은 상기 기술한 바에 의해 명백히 드러날 것이다.
구체적으로, 검출 장치(7a, 7b)의 배치는 유압식 램프(4)에 비대칭으로 배치되고 휠베이스 및/또는 트랙의 크기가 서로 현저히 다른 차량(3)의 얼라인먼트의 특성들의 측정 또한 가능하게 한다. 실제로 이미지-획득 요소들(8, 8')에 연관된 변위 유닛(10)의 존재로 유압식 램프(4)에 있는 차량(3)의 휠들(2)에 연관된 타깃들(5)을 프레임하도록 이미지-획득 요소들(8, 8')의 시야 영역(V)을 자동 및 동적으로 조정하는 것이 가능하다. 구체적으로, 검출 장치(7a, 7b)의 고정된 위치와 휠들(2)의 변화된 위치 사이의 최소 거리에서부터 최대 거리까지 타깃들의 요소들을 구별되도록 타깃들(5)의 프레이밍을 보장하고 휠들(2)의 현저한 스티어링(steering) 동안에도 계속하여 프레이밍하는 것이 가능하다(예컨대, 조종각이 47°인 경우).
각 검출 장치(7a, 7b)에 내장된 본 발명의 목적에 맞게 제공된 얼라인먼트 센서 요소들(경사계 및 이미지 센서들)의 존재로 인해 측정을 수행하는 과정에서 검출 장치(7a, 7b)에 의해 동적 방식으로 이루어진 상호간의 측정을 서로 관련시키는 것이 가능하다(이는 무엇보다도 유압식 램프(4)의 가능한 변형을 보상해준다). 구체적으로, 공장에서 검출 장치들의 보정 과정과 이와 연관된 시스템이 이미 수행된 이상, 측정 작동 과정에서 또는 그의 이전에 추가적인 보정 작동들이 필요하지 않는다는 점에서 유리하다. 따라서, 가능한 손상(충격과 같은)이 일어난 후에도 사용자가 시스템이 계속하여 정확하게 보정되도록 제어하기 위한 검사 과정을 수행하는 것이 가능할지라도, 설치하는 동안 보정 과정이 불필요하다. 일반적인 경우, 그 대신에 측정 단계에서 이미지-획득 요소들(8, 8')에 의해 수행된 회전들에 대해 얼라인먼트 장치들(경사계(27) 및 이미지 센서들(28a, 28b))가 회신한 측정치들의 함수 그리고 공장에서 수행된 보정 단계 동안 저장된 보정 파라미터들의 함수로서 목적의식적으로 제공된 교정 팩터들을 충분히 적용할 수 있다.
검출 장치(7a, 7b)의 케이싱(22)의 외부 크기들은 (구성요소들의 특정한 배열 때문에, 특히 베이스 지지체(16) 아래의 기어들의 배열과 이의 제한된 복잡성 때문에) 바람직하게 제한되는데, 측정 작동 과정의 수행기간 동안 나타나지 않은 장애물을 가지기 때문이다. 케이싱(22)의 상부가 바닥면으로부터 낮은 높이를 가지는 플로어 패널을 구비한 차량(3)에 대하여 도어들의 개방을 방해하지 않는 한편, 가로 크기가 측정 과정이 수행되는 작업 공간에서 장애물을 구성하지 않는다. 또한, 유압식 램프(4)에 대한 검출 장치들(7a, 7b)의 장착 및 탈착 모드들은 수행하기 간단하고 빠르다.
한편, 선행 국제특허 제 WO2011/138662호에서 지적한 바와 같이, 특히, 다시 강조하여야 할 점은 삼차원 타깃들(5)(특히, 타깃 요소들의 삼차원 배치에 의해 형성되는)의 사용 및 특히 역시 삼차원적인 타깃 요소들(5')의 사용이 타깃들의 공간 위치를 바꾸거나 타깃들을 이동시키거나(예컨대, 전진 및 후진, 소위 런아웃(run-out) 동작) 입체적인 포착 시스템의 활용에 의존하기 위해 차량 또는 차량의 휠들을 이동시킬 필요가 없이 단일의 이미지 포착 장치를 사용하여 고정된 좌표계에 대한 각각의 타깃(및 동일한 타깃이 커플링된 휠(2))의 절대 위치 및 정렬을 결정하는 것을 가능하게 한다는 것이다. 실제로, 공간 중에서 타깃(5)과 관련된 3개의 직교 축들의 세트(그의 기준 타깃 요소들(5??)을 식별하는)를 결정하고, 그리하여 주어진 좌표계 내에서의 동일한 타깃의 공간 정렬을 결정하는 것이 용이하다. 환언하면, 삼차원 정보가 유리하게 내재적으로 타깃과 관련되고, 그를 통해 각각의 개별적인 처리 범위내에서 심지어 단 하나의 이차원 이미지의 처리(타깃의 특별한 기하 구조 덕분에, 이미지 포착 장치에 의해 제공된 이차원 정보를 삼차원 정보로 변환하는 것)로부터 출발하여 공간 정렬을 결정하는 것이 가능하다.
구체적으로, 등방성 구형의 특성들을 갖는 삼차원 타깃 요소들의 사용 덕분에 이미지-획득 요소들(8, 8')의 이미지 좌표계에 대한 타깃들의 경사가 변화함에도 측정의 정확성은 변하지 않고 그대로 유지된다. 나아가 사용된 타깃들(5)의 구형 구조 대칭성은 또한 몇몇의 타깃 요소들(5')이 부분적으로 덮인 경우에도 보간에 의해 각도 값들을 회복하는 것을 가능하게 한다.
결론적으로, 이미지-획득 요소들(8, 8')과 연관된 변위 유닛(10)을 구비한 검출 장치들(7a, 7b)의 사용은 삼차원 타깃들의 사용과 더불어 설치와 사용이 간편한 측정 시스템의 제공을 가능하게 하며, 얼라인먼트의 각들을 측정하는데 필요한 이미지 처리의 작동들에 관하여 특히 유리하다.
끝으로, 본 명세서에서 설명하고 도시한 것에 대해 첨부된 특허 청구 범위에 정의된 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 변경들 및 수정들이 이뤄질 수 있음은 명백하다.
특히, 유압식 램프(4)와 접촉하도록 배치됨이 없이(예컨대, 도면들에서는 도시되지 않았지만 각각의 고정된 위치설정 구조물들에 탑재됨에 의해) 검출 장치들(7a, 7b)이 유압식 램프(4) 및 차량(3)과 나란히(alongside) 배치될 수 있는 점이 다시 한번 강조되어야 한다.
일반적으로, 타깃들(5)은 별개의 삼차원 형상을 갖는다. 여하간, 타깃들(5)은 기지의 삼차원 배열에 따른 벡터 양들의 정의를 허용하도록, 특히 바람직하게는 상이한 시야각들 하에서(예컨대, -30° 내지 +30°의 각 범위에서) 타깃과 관련된 3개의 직교 축들의 세트의 식별(예컨대, 동일한 타깃에 있는 유의적인 점들과 평면들의 식별에 의해)을 허용하도록 형성된다.
타깃들(5) 중의 하나 이상은 액티브 타입(active type)의 타깃들로 대체될 수도 있다. 즉, 입사 방사를 반사하는 대신에 가시 범위 또는 대안적으로 적외선 범위에서 전자기 방사를 발생시키거나 방출할 수 있는 타깃 요소들로 구성될 수도 있다.
마지막으로, 상술한 본 시스템과 방법은 차량(3)의 휠들(2)의 단일 쌍(길이 방향 축(A)에 대해 같은 쪽에 배치된)의 공간 오리엔테이션의 결정을 가능하게 하고, 상기 이미지가 단일의 검출 장치(7a 또는 7b)에 의해 촬영되도록 한다.

Claims (20)

  1. 측정 영역에서 검사 중인 차량(3)의 적어도 하나의 제1 휠과 적어도 하나의 제2 휠의 오리엔테이션을 결정하는 시스템(1)을 위한 제1 검출 장치(7a)로서,
    상기 휠들(2)은 길이 방향 축(A)에 대하여 상기 차량(3)의 제1 측면에 배열되고,
    상기 제1 검출 장치는 상기 길이 방향 축(A)에 대한 상기 제1 측면에서 제1 휠과 제2 휠 사이에 설정된 위치에 차량(3)에 대해 측면으로 배열되도록 구성되고, 제1 이미지-획득 요소(8) 및 제2 이미지-획득 요소(8')를 포함하며, 상기 이미지-획득 요소들(8, 8')은 각각의 시야 영역(V)을 가지며 제1 및 제2 휠들(2)에 각각 커플링된 제1 및 제2 타깃들(5)의 각각의 이미지들을 획득하도록 구성된 것인 제1 검출 장치(7a)에 있어서,
    상기 제1 검출 장치(7a)는 변위 유닛(10)을 포함하며, 상기 변위 유닛(10)은 제1 이미지-획득 요소(8) 및 제2 이미지-획득 요소(8')에 작동가능하게 커플링되고, 상기 차량(3)의 트랙의 서로 다른 값들 또는 휠베이스의 서로 다른 값들 또는 상기 측정 영역에서의 이들의 서로 다른 위치설정에 따라, 제1 이미지-획득 요소(8) 및 제2 이미지-획득 요소(8')를 동일한 각도를 통해 함께 회전시켜서 제1 및 제2 타깃들(5)의 각각의 위치에 대한 이들의 시야 영역을 자동으로 조정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 검출 장치(7a)는 상기 차량(3)에 대해 고정된 방식으로 배치되도록 구성되고,
    상기 제1 및 제2 휠들(2)은 수평 평면에 놓여 있으며;
    상기 변위 유닛(10)은 제1 이미지-획득 요소(8) 및 제2 이미지-획득 요소(8')를 상기 수평 평면에서 회전시켜서, 길이 방향 축(A)을 따라 또는 길이 방향 축(A)에 가로질러 있는 상기 제1 및 제2 휠들(2)의 변위와는 독립적으로 제1 이미지-획득 요소(8) 및 제2 이미지-획득 요소(8')가 상기 제1 및 제2 타깃들(5)을 시야에 넣도록 구성된 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 이미지-획득 요소(8) 및 제2 이미지-획득 요소(8')의 회전축들이 상기 길이 방향 축(A)에 서로 평행하게 정렬되는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 변위 유닛(10)은 모터(11); 및 상기 제1 이미지-획득 요소(8) 및 제2 이미지-획득 요소(8')에 기계적으로 커플링되고 상기 모터(11)에 의해 회전이 구동되는 한 쌍의 기어들(13, 14)을 포함하고, 상기 기어들(13, 14)은 상기 모터(11)에 의해 작동시 동일한 회전각을 통해 회전하도록 서로 맞물리게 배치된 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 변위 유닛(10)은 상기 모터(11)의 회전 샤프트에 장착되고, 회전시 함께 구동되도록 상기 한 쌍의 기어들 중 하나의 기어(13)와 맞물리게 배치된 모터 기어(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 한 쌍의 기어들(13, 14)은 보상적으로 작동하고, 각각의 기어들(13, 14)은 탄성의 바이어스 요소(20)에 의해 서로 기계적으로 커플링된 제1 기어휠(18)과 제2 기어휠(19)를 포함하고, 상기 기어휠들(18, 19)은 상기 기어쌍의 다른 기어의 기어휠들과 각각 맞물리도록 구성되고, 상기 탄성의 바이어스 요소(20)가 변형됨으로써 상기 제1 기어휠(18) 및/또는 제2 기어휠(19)의 백래시(backlash; play)를 회복할 수 있는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 검출 장치는 베이스 지지체(16)가 내부에 배치된 케이싱(22)을 포함하며; 상기 기어들(13, 14)은 상기 베이스 지지체(16)의 하부 표면(16a)에 배치되고, 상기 제1 이미지-획득 요소(8) 및 제2 이미지-획득 요소(8')는 상기 하부 표면(16a)의 맞은 편에 있는 상기 베이스 지지체(16)의 상부 표면(16b)에 배치되며; 상기 제1 이미지-획득 요소(8) 및 제2 이미지-획득 요소(8')는 각각의 기어들(13, 14)의 각각의 회전 샤프트(17)에 견고하게 커플링된 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 검출 장치는 전기적 유닛(30, 32, 34, 35)을 추가로 포함하며, 상기 전기적 유닛은 상기 타깃들(5)의 프리-세트 기하 파라미터들을 식별할 목적으로 이미지들의 획득과 이미지들의 제1 처리를 수행하는 전기적 획득 회로(30) 및 전기적 컴퓨팅 회로(32); 그리고 제어 신호들의 함수로서 상기 제1 이미지-획득 요소(8) 및 제2 이미지-획득 요소(8')의 바람직한 회전들을 수행하기 위해 상기 모터(11)를 제어하고 제어 신호들을 수신하도록 구성된, 상기 모터(11)를 구동하는 구동 회로(35)를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 검출 장치는 베이스 지지체(16)를 포함하며, 상기 베이스 지지체(16)에 제1 이미지-획득 요소(8) 및 제2 이미지-획득 요소(8')가 커플링되고, 상기 베이스 지지체(16)에 제1 장치 좌표계(RefSyssns)가 연관되며, 제1 및 제2 이미지 좌표계들(RefSystel)이 상기 제1 이미지-획득 요소(8) 및 제2 이미지-획득 요소(8')에 각각 연관되고, 상기 제1 및 제2 이미지 좌표계들(RefSystel) 내에서 상기 제1 이미지-획득 요소(8) 및 제2 이미지-획득 요소(8')가 각각의 이미지들을 획득하도록 구성되고; 상기 검출 장치는 얼라인먼트 센서 요소들(27a, 27b, 28a, 28b)를 더 포함하고, 상기 얼라인먼트 센서 요소들(27a, 27b, 28a, 28b)은 제1 장치 좌표계(RefSyssns)를 정의하고 제1 및 제2 이미지 좌표계(RefSystel) 및 제1 장치 좌표계(RefSyssns) 사이의 관계를 수립하도록 구성된 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 얼라인먼트 센서 요소들은
    제1 장치 좌표계(RefSyssns)에서 상기 베이스 지지체(16)에 직교하는 축(ysns)을 중심으로 한 제1 및 제2 이미지-획득 요소들(8, 8')의 회전의 각도를 검출하도록 구성된 회전각 검출기(25);
    외부 좌표계(RefSysCOMMON)에 속하는 수평 평면에 대하여 상기 제1 장치 좌표계(RefSyssns)의 수직 회전들의 검출을 가능하게 하도록 구성된 적어도 하나의 경사계(27a, 27b); 및
    상기 외부 좌표계에 대하여 상기 제1 검출 장치(7a)의 상대적 위치의 결정을 가능하게 하고 외부 좌표계를 시야에 넣도록 구성된 적어도 하나의 이미지 센서(28a, 28b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  11. 차량(3)의 적어도 하나의 제1 휠과 적어도 하나의 제2 휠의 오리엔테이션을 결정하는 시스템(1)으로서,
    상기 휠들(2)은 길이 방향 축(A)에 대하여 차량(3)의 제1 측면에 배열되고,
    상기 시스템(1)은
    - 제1 및 제2 휠들(2)에 각각 커플링된 제1 및 제2 타깃들(5);
    - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 제1 검출 장치(7a);
    - 제1 검출 장치(7a)와 연결되어 동작하고, 제1 검출 장치(7a)의 제1 및 제2 이미지-획득 요소들(8, 8') 각각에 의해 제1 및 제2 휠들(2)의 각각에 대해 획득된 단일 이미지의 함수로서 제1 및 제2 휠들(2)의 오리엔테이션의 각도 특성들을 결정하도록 구성된 처리 장치(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 처리 장치(9)는 동일한 회전각을 통해 제1 및 제2 이미지-획득 요소들(8, 8')을 회전시키기 위하여, 제1 및 제2 휠들(2)의 각각에 대해 획득된 상기 단일 이미지의 처리에 기초하여 제1 검출 장치(7a)의 변위 유닛(10)을 제어하는 제어 신호들을 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 차량(3)은 유압식 램프(4) 위에 배치되어 측정 영역을 정의하고, 상기 제1 검출 장치(7a)는 차량(3)에 대해 측면으로 상기 유압식 램프(4)에 단단하게 고정된 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 제1 및 제2 타깃들(5)은 기지의 삼차원 배열에 따라 설정된 기하학적 양들을 정의하도록 구성된 삼차원 형상을 가지며, 제1 및 제2 타깃들(5) 각각은 삼차원 형상을 가지며 삼차원 공간 분배에 따라 서로에 대해 배치된 복수개의 타깃 요소들(5, 5')을 포함하고 상기 타깃 요소들(5, 5')의 적어도 몇몇은 상기 기하학적 양들을 정의하기 위하여 기지의 기하학적 관계에 의해 상호 링크된 위치에 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 타깃 요소들(5, 5')은 상기 제1 또는 제2 타깃들과 관련된 좌표계(xtrg, ytrg, ztrg)를 정의하는 3개의 직교하는 타깃 벡터들을 정의하도록 구성된 삼차원 공간 분배에 따라 서로에 대해 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 타깃들은 오목한 구면을 안쪽에 형성하는 각각의 지지 구조물(S)을 포함하고, 상기 타깃 요소들(5, 5')은 지지 구조물(S)에 기계적으로 커플링되고 상기 오목한 구면 위에 배치되어서 상기 삼차원 공간 분배를 형성하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제11항에 있어서, 제1 검출 장치(7a)는 얼라인먼트 센서 요소들(27a, 27b, 28a, 28b), 및 제1 및 제2 이미지-획득 요소들(8, 8')에 커플링된 베이스 지지체(16)를 포함하고;
    상기 처리 장치(9)는 보정 파라미터들을 저장하는 메모리(44a, 47a, 49)를 포함하고, 상기 얼라인먼트 센서 요소들(27a, 27b, 28a, 28b)로부터 측정값들을 수신하도록 구성되어, 상기 보정 파라미터들과 상기 측정값들의 함수로서 제1 검출 장치(7a)의 베이스 지지체(16)와 관련된 제1 장치 좌표계(RefSyssns)를 정의하고 제1 및 제2 이미지 좌표계들(RefSystel) 사이의 관계를 수립하며,
    상기 제1 및 제2 이미지-획득 요소들(8, 8')은 제1 장치 좌표계(RefSyssns)와 각각의 이미지들을 획득하도록 구성된 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 시스템은
    길이 방향 축(A)에 대한 제1 측면의 반대편에 있는 차량(3)의 제2 측면에서 상기 제2 측면에 배치된 상기 차량의 제3 휠과 제4 휠(2) 사이에 설정된 위치에 상기 차량(3)에 대해 측면으로 배치된 제2 검출 장치(7b); 및
    상기 제3 및 제4 휠들(2)에 각각 커플링된 제3 및 제4 타깃들(5)을 더 포함하고,
    상기 제2 검출 장치(7b)는 제3 및 제4 타깃들(5)의 이미지들을 획득하도록 구성되고;
    상기 처리 장치(9)는 제1 검출 장치(7a) 및 제2 검출 장치(7b)와 연결되어 동작하고, 제1, 제2, 제3, 제4 휠들(2)의 각각의 이미지들의 함수로서 제1, 제2, 제3, 제4 휠들(2)의 오리엔테이션 및 상호 얼라인먼트를 결정하도록 구성되고;
    또한 상기 처리 장치(9)는 상기 보정 파라미터들과 상기 측정값들의 함수로서 제2 검출 장치(7b)에 관련된 제2 장치 좌표계(RefSyssns)와 상기 제1 장치 좌표계 사이의 관계, 및 상기 차량(3)과 관련된 공통 좌표계(RefSysCOMMON)와 상기 제1 및 제2 장치 좌표계들 사이의 관계를 설정하도록 구성되고, 상기 휠들(2)의 오리엔테이션 및 상호 얼라인먼트의 정보들이 여기서 처리되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 얼라인먼트 센서 요소들은
    상기 제2 검출 장치(7b)의 각각의 타깃들을 프레임하도록 구성된 적어도 하나의 이미지 센서(28a, 28b)를 포함하고; 상기 처리 장치(9)가 제2 검출 장치(7b)에 대한 제1 검출 장치(7a)의 상대적 위치를 결정하기 위하여 제1 검출 장치(7a) 및 제2 검출 장치(7b)의 상기 이미지 센서들(28a, 28b)에 의해 이루어진 측정들을 처리하도록 구성된 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. - 변위 유닛(10)에 의해 변위시키는 동안 제1 및 제2 이미지-획득 요소들(8, 8') 각각에 대한 변위 모델을 정의하는 단계;
    - 검출 장치(7a)에 관련된 장치 좌표계(RefSyssns)에 대하여 제1 및 제2 이미지-획득 요소들(8, 8')에 관련된 이미지 좌표계들(RefSystel) 간의 관계를 정의하는 단계; 및
    - 각각의 이미지 좌표계들 간의 관계에 대한 그리고 변위 모델에 관련된 일련의 보정 파라미터들을 저장하는 단계를 포함하는 검출 장치(7a)의 보정 방법으로서,
    상기 관계를 정의하는 단계는
    제1 및 제2 이미지-획득 요소들(8, 8')을 프리-세트 각 위치들에 위치시키는 단계 및 제1 및 제2 이미지-획득 요소들(8, 8')이 프리-세트 형태와 검출 장치(7a)에 대한 프리-세트 기하학적 관계를 가지는 하나의 동일한 기준 타깃(60)을 시야에 놓도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 장치(7a)의 보정 방법.
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