JP3192193B2 - 角度の光学的測定方法および装置 - Google Patents
角度の光学的測定方法および装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は構成部材の相互位置が形
成する角度、特に鉛直面に対して車輌の車輪の位置が形
成する角度を、光線によって光学的に測定する装置に関
するのもである。
成する角度、特に鉛直面に対して車輌の車輪の位置が形
成する角度を、光線によって光学的に測定する装置に関
するのもである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、自動車の車輪のキャンバ角を測
定する場合には、車輪の中心面の鉛直面に対する角度を
測定する必要がある。このため従来の技術では、外部に
基準点、基準線、基準面を設けて測定を行なっていた。
定する場合には、車輪の中心面の鉛直面に対する角度を
測定する必要がある。このため従来の技術では、外部に
基準点、基準線、基準面を設けて測定を行なっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、基準
点、基準面、基準線のような外部の基準手段を用いない
で、鉛直面における所望の角度の測定を行うことができ
る方法および装置を提供することである。
点、基準面、基準線のような外部の基準手段を用いない
で、鉛直面における所望の角度の測定を行うことができ
る方法および装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の方法において
は、構成部材間の角度を光学的に測定するために、測定
すべき角度を形成する第１及び第２の辺の各々に沿っ
て、それぞれ少なくとも１本の光線を放射し、前記第１
の辺に沿って放射される少なくとも１本の光線の方向を
維持し、前記第２の辺に沿って放射される少なくとも１
本の光線の方向を、その光線の光源を重力で移動させる
ことにより重力のベクトルと一致させ、これによって前
記第１及び第２の辺に沿った各光線を前記角度の頂点に
向かわせるようにし、これらの光線を一定時間間隔にお
いて監視し、これら監視された光線から前記角度を決定
するものである。
は、構成部材間の角度を光学的に測定するために、測定
すべき角度を形成する第１及び第２の辺の各々に沿っ
て、それぞれ少なくとも１本の光線を放射し、前記第１
の辺に沿って放射される少なくとも１本の光線の方向を
維持し、前記第２の辺に沿って放射される少なくとも１
本の光線の方向を、その光線の光源を重力で移動させる
ことにより重力のベクトルと一致させ、これによって前
記第１及び第２の辺に沿った各光線を前記角度の頂点に
向かわせるようにし、これらの光線を一定時間間隔にお
いて監視し、これら監視された光線から前記角度を決定
するものである。
【０００５】測定すべき角度の第２の辺に沿う光線を重
力作用すなわち引力によって偏向させると、測定系内で
内部の基準マークに依存することなく、鉛直方向の情報
が得られる。鉛直面に対する角度位置が測定されるべき
構成部材は、角度の測定時に、他方の辺（第１の辺）に
沿って放射される光線と組み合わされる。これにより外
部基準マークを使わずに、鉛直方向に対する構成部材の
角度位置を決定することができる。
力作用すなわち引力によって偏向させると、測定系内で
内部の基準マークに依存することなく、鉛直方向の情報
が得られる。鉛直面に対する角度位置が測定されるべき
構成部材は、角度の測定時に、他方の辺（第１の辺）に
沿って放射される光線と組み合わされる。これにより外
部基準マークを使わずに、鉛直方向に対する構成部材の
角度位置を決定することができる。
【０００６】測定時において、光線は測定すべき角度の
頂点に向け、測定する角度に対応す時間間隔で通過させ
ることにより測定信号の記録を有利に行うことができ
る。
頂点に向け、測定する角度に対応す時間間隔で通過させ
ることにより測定信号の記録を有利に行うことができ
る。
【０００７】光線を測定すべき角度に応じて適正な時間
に次に送ることができるようにするために、各光線は、
信号の登録のための光パルスとして短時間の間次に送る
とき以外は、全角度（３６０°）に対応する残りの時間
の間、測定すべき角度の頂点において信号の登録のため
の光路から遮断される。
に次に送ることができるようにするために、各光線は、
信号の登録のための光パルスとして短時間の間次に送る
とき以外は、全角度（３６０°）に対応する残りの時間
の間、測定すべき角度の頂点において信号の登録のため
の光路から遮断される。
【０００８】測定すべき角度の二つの辺に沿って１本、
または、辺に対して同じ角度間隔を有する複数本特に２
本の光線を用いることができる。
または、辺に対して同じ角度間隔を有する複数本特に２
本の光線を用いることができる。
【０００９】さらに、本発明の装置は、構成部材間の角
度、特に鉛直面内における車両上の車輪の角度を、光線
を用いて光学的に測定するために、測定すべき角度
（ａ）の第１の辺（Ｓ１）に沿って第１の光線を、その
角度（ａ）の頂点（Ｓ０）に向かうように放射する第１
の光源（３）を設け、測定すべき角度（ａ）に応じ、重
力の効果で偏向可能とした振り子（１１）上に、第２の
光源（６、７、１０、１０’）を配置して、その光線又
は光線対の中間線が、測定すべき角度（ａ）の第２の辺
（Ｓ２）に沿って、その角度（ａ）の頂点（Ｓ０）に向
かうようにし、前記角度（ａ）の頂点（Ｓ０）に、少な
くとも測定すべき角度（ａ）を含む面内における３６０
°全角にわたり、角度（ａ）の二辺（Ｓ１、Ｓ２）に沿
って放射された光を、狭い通過域をもって通過させるた
めの絞り装置（４、５、４’、５’）を装備し、この絞
り装置には前記角度（ａ）の頂点（Ｓ０）が位置する回
転反射面（２２、２２’）を有し、この反射面より光源
（３、６、７、１０、１０’）からの各入射光線を反射
して、絞り装置（４、５、４’、５’）の光通過域の角
度位置における受光器（１、１’）に向かわせるもので
あり、前記受光器（１、１’）は、前記絞り装置（４、
５、４’、５’）の光通過域を通る光路中に配置されて
いるとともに、前記受光器（１、１’）には、この受光
器の受光出力信号を記録する信号記録装置（１３，１
４）が接続され、前記信号記録装置（１３、１４）に
は、それが有する信号記録手段中に記録された信号の記
録間隔から、前記二辺（Ｓ１、Ｓ２）間の角度を計算す
る計算装置（１７、１８、１９）が接続されたものであ
る。
度、特に鉛直面内における車両上の車輪の角度を、光線
を用いて光学的に測定するために、測定すべき角度
（ａ）の第１の辺（Ｓ１）に沿って第１の光線を、その
角度（ａ）の頂点（Ｓ０）に向かうように放射する第１
の光源（３）を設け、測定すべき角度（ａ）に応じ、重
力の効果で偏向可能とした振り子（１１）上に、第２の
光源（６、７、１０、１０’）を配置して、その光線又
は光線対の中間線が、測定すべき角度（ａ）の第２の辺
（Ｓ２）に沿って、その角度（ａ）の頂点（Ｓ０）に向
かうようにし、前記角度（ａ）の頂点（Ｓ０）に、少な
くとも測定すべき角度（ａ）を含む面内における３６０
°全角にわたり、角度（ａ）の二辺（Ｓ１、Ｓ２）に沿
って放射された光を、狭い通過域をもって通過させるた
めの絞り装置（４、５、４’、５’）を装備し、この絞
り装置には前記角度（ａ）の頂点（Ｓ０）が位置する回
転反射面（２２、２２’）を有し、この反射面より光源
（３、６、７、１０、１０’）からの各入射光線を反射
して、絞り装置（４、５、４’、５’）の光通過域の角
度位置における受光器（１、１’）に向かわせるもので
あり、前記受光器（１、１’）は、前記絞り装置（４、
５、４’、５’）の光通過域を通る光路中に配置されて
いるとともに、前記受光器（１、１’）には、この受光
器の受光出力信号を記録する信号記録装置（１３，１
４）が接続され、前記信号記録装置（１３、１４）に
は、それが有する信号記録手段中に記録された信号の記
録間隔から、前記二辺（Ｓ１、Ｓ２）間の角度を計算す
る計算装置（１７、１８、１９）が接続されたものであ
る。
【００１０】
【作用】構成部材、例えば、自動車の車輪の位置に連結
した基準光線ということもできる第１の光線を測定すべ
き角度の第１の辺に沿って放射するとともに、測定すべ
き角度の第２の辺を振り子により重力ベクトルと一致さ
せると、外部の基準補助手段を用いずに、位置すなわち
角度の測定を行なうことができる。本発明では、測定す
べき角度の二つの辺に沿う光線を互いに時間間隔をおい
て検出記録し、この時間間隔から角度を測定する。電子
記憶装置と計算手段を用いて、記録された信号を時間間
隔に従って評価（演算）し、角度の大きさを測定するこ
とができる。
した基準光線ということもできる第１の光線を測定すべ
き角度の第１の辺に沿って放射するとともに、測定すべ
き角度の第２の辺を振り子により重力ベクトルと一致さ
せると、外部の基準補助手段を用いずに、位置すなわち
角度の測定を行なうことができる。本発明では、測定す
べき角度の二つの辺に沿う光線を互いに時間間隔をおい
て検出記録し、この時間間隔から角度を測定する。電子
記憶装置と計算手段を用いて、記録された信号を時間間
隔に従って評価（演算）し、角度の大きさを測定するこ
とができる。
【００１１】本発明の角度測定装置は、車輪位置測定装
置、特に自動車の車輪のキャンバ角の測定に利用すると
有利である。このために各車軸の延長部に第１の光源を
設けると有利である。この光源は測定すべき角度の第１
の辺を形成する車軸の延長部に沿って光線を放射する。
この光線は既に述べた基準光線を形成する。従って、こ
の第１の光源は基準光源ということができる。この基準
光線は車軸の延長部に配置された遮光装置に向かう。遮
光装置は測定すべき角度の頂点で遮光作用を行なう。第
２の光源を有する振り子が、車軸の傾斜に関係するキャ
ンバ角に応じて、車軸すなわち基準光線に直交して延長
する振り子軸の周りを偏向ないし揺動する。これにより
キャンバ角に従って、第２の光源の光線の受信が時間的
にずれる。この時間的なずれがキャンバ角算定の尺度と
して評価装置で評価される。
置、特に自動車の車輪のキャンバ角の測定に利用すると
有利である。このために各車軸の延長部に第１の光源を
設けると有利である。この光源は測定すべき角度の第１
の辺を形成する車軸の延長部に沿って光線を放射する。
この光線は既に述べた基準光線を形成する。従って、こ
の第１の光源は基準光源ということができる。この基準
光線は車軸の延長部に配置された遮光装置に向かう。遮
光装置は測定すべき角度の頂点で遮光作用を行なう。第
２の光源を有する振り子が、車軸の傾斜に関係するキャ
ンバ角に応じて、車軸すなわち基準光線に直交して延長
する振り子軸の周りを偏向ないし揺動する。これにより
キャンバ角に従って、第２の光源の光線の受信が時間的
にずれる。この時間的なずれがキャンバ角算定の尺度と
して評価装置で評価される。
【００１２】重力で偏向される光源としては、重力のベ
クトルの方向とは逆に、好ましくは一定の速度で回転す
る遮光装置に向けて光線を放射する単一の光エミッタを
用いることができる。重力ベクトルの方向に延長する振
り子アームから同じ角度間隔をおいて配置された二つの
光エミッタを用いることもできる。第２の光源として
は、振り子上の一つの反射面または二つの反射面を用い
ることができる。
クトルの方向とは逆に、好ましくは一定の速度で回転す
る遮光装置に向けて光線を放射する単一の光エミッタを
用いることができる。重力ベクトルの方向に延長する振
り子アームから同じ角度間隔をおいて配置された二つの
光エミッタを用いることもできる。第２の光源として
は、振り子上の一つの反射面または二つの反射面を用い
ることができる。
【００１３】遮光装置は回転鏡で形成すると有利であ
る。この回転鏡は所定の位置で受光器に向けて光線を反
射する。
る。この回転鏡は所定の位置で受光器に向けて光線を反
射する。
【００１４】第１と第２の光源のための光エミッタとし
ては、赤外線エミッタダイオードを使用すると有利であ
る。しかしレーザー光源も使用可能である。
ては、赤外線エミッタダイオードを使用すると有利であ
る。しかしレーザー光源も使用可能である。
【００１５】本発明の測定装置はその構成がきわめて簡
単であるとともに、角度の測定時の走査も簡単である。
単であるとともに、角度の測定時の走査も簡単である。
【００１６】
【実施例】次に図面に基づいて本発明の実施例を詳述す
る。図１から図４には、それぞれ角度ａの光学的測定装
置の実施例が示してある。角度ａは鉛直面内にある。四
つの実施例は、それぞれ測定すべき角度ａの第１の辺Ｓ
１に沿って光線を放射する第１の光源を備えている。こ
の光線は基準光線を形成する。角度ａの頂点Ｓ０には回
転鏡４（図１、図３、図４）、４’（図２）を備えた遮
光装置が配備されてある。回転鏡４、４’は直流モータ
やステッピングモータなどのモータ５によって一定の回
転数、すなわち、一定の角速度で駆動される。頂点Ｓ０
は回転鏡４の反射面２２または回転鏡４’の反射面２
２’上に存在する。
る。図１から図４には、それぞれ角度ａの光学的測定装
置の実施例が示してある。角度ａは鉛直面内にある。四
つの実施例は、それぞれ測定すべき角度ａの第１の辺Ｓ
１に沿って光線を放射する第１の光源を備えている。こ
の光線は基準光線を形成する。角度ａの頂点Ｓ０には回
転鏡４（図１、図３、図４）、４’（図２）を備えた遮
光装置が配備されてある。回転鏡４、４’は直流モータ
やステッピングモータなどのモータ５によって一定の回
転数、すなわち、一定の角速度で駆動される。頂点Ｓ０
は回転鏡４の反射面２２または回転鏡４’の反射面２
２’上に存在する。
【００１７】回転鏡４、４’、すなわち、その反射面２
２、２２’はモータ５によって回転軸Ｄ、Ｄ’の回りに
一定の回転数、すなわち、一定の角速度で回転させられ
る。反射面２２は回転軸Ｄに対して傾斜させるが、回転
軸Ｄに対して４５°の角度にすると有利である（図１、
図３、図４）。図１、図３、図４の例では、角度ａの頂
点Ｓ０は反射面２２の回転軸Ｄ上にある。
２、２２’はモータ５によって回転軸Ｄ、Ｄ’の回りに
一定の回転数、すなわち、一定の角速度で回転させられ
る。反射面２２は回転軸Ｄに対して傾斜させるが、回転
軸Ｄに対して４５°の角度にすると有利である（図１、
図３、図４）。図１、図３、図４の例では、角度ａの頂
点Ｓ０は反射面２２の回転軸Ｄ上にある。
【００１８】辺Ｓ１に沿って方向づけられた光源３の基
準光線は回転軸Ｄに直交するように調整されており、反
射面２２上の頂点Ｓ０に当たる。回転軸Ｄは測定すべき
角度ａが含まれる面に直角に延長している。
準光線は回転軸Ｄに直交するように調整されており、反
射面２２上の頂点Ｓ０に当たる。回転軸Ｄは測定すべき
角度ａが含まれる面に直角に延長している。
【００１９】図２に示す実施例でも、回転鏡４’の回転
軸Ｄ’は第１の辺Ｓ１すなわち光源３の基準光線に直角
に延長している。しかしこの実施例では、回転鏡４’の
反射面２２’は、図１、図３、図４の実施例とは違っ
て、測定すべき角度ａが含まれる面（鉛直面）に直交し
ている。さらにこの回転鏡４’の回転軸Ｄ’は反射面２
２’上にある、すなわち、反射面２２’上を延長してい
る。回転鏡４’もモータ５’によって一定の角速度で駆
動される。
軸Ｄ’は第１の辺Ｓ１すなわち光源３の基準光線に直角
に延長している。しかしこの実施例では、回転鏡４’の
反射面２２’は、図１、図３、図４の実施例とは違っ
て、測定すべき角度ａが含まれる面（鉛直面）に直交し
ている。さらにこの回転鏡４’の回転軸Ｄ’は反射面２
２’上にある、すなわち、反射面２２’上を延長してい
る。回転鏡４’もモータ５’によって一定の角速度で駆
動される。
【００２０】図１ないし図４に示す実施例は、第２の光
源が設置されている振り子１１を備えている。この振り
子１１は重力作用の下に重力ベクトルＧの方向に偏向さ
せられる。測定すべき角度ａの第２の辺Ｓ２は重力ベク
トルＧの方向に平行に、従って、振り子アーム９に平行
に延長している。振り子１１はその振り子アーム９（図
１ないし図４には二本の振り子アーム９が示してある）
を介して振り子軸ＰＡに揺動可能に支持されている。こ
の振り子軸ＰＡは測定すベき角度ａの基準辺すなわち第
１の辺Ｓ１に直角に延長している。図示のように、振り
子軸ＰＡは回転鏡４、４’の回転軸Ｄ、Ｄ’と一致して
いる。
源が設置されている振り子１１を備えている。この振り
子１１は重力作用の下に重力ベクトルＧの方向に偏向さ
せられる。測定すべき角度ａの第２の辺Ｓ２は重力ベク
トルＧの方向に平行に、従って、振り子アーム９に平行
に延長している。振り子１１はその振り子アーム９（図
１ないし図４には二本の振り子アーム９が示してある）
を介して振り子軸ＰＡに揺動可能に支持されている。こ
の振り子軸ＰＡは測定すベき角度ａの基準辺すなわち第
１の辺Ｓ１に直角に延長している。図示のように、振り
子軸ＰＡは回転鏡４、４’の回転軸Ｄ、Ｄ’と一致して
いる。
【００２１】図１の実施例では、第２の光源８は反射
面、特に鏡１０を含み、この鏡には第２の光源８に属す
る二つの光エミッタＡ、Ｂから放射される光線が入射す
る。二つの光エミッタＡ、Ｂは振り子軸ＰＡから同じ間
隔を離しておくと有利である。二つの光エミッタＡ、Ｂ
から放射される光線は鏡１０に当った後、そこから測定
すべき角度ａの頂点Ｓ０の方向に反射される。この反射
光線は測定すべき角度ａの第２の辺Ｓ２の両側に位置す
る。
面、特に鏡１０を含み、この鏡には第２の光源８に属す
る二つの光エミッタＡ、Ｂから放射される光線が入射す
る。二つの光エミッタＡ、Ｂは振り子軸ＰＡから同じ間
隔を離しておくと有利である。二つの光エミッタＡ、Ｂ
から放射される光線は鏡１０に当った後、そこから測定
すべき角度ａの頂点Ｓ０の方向に反射される。この反射
光線は測定すべき角度ａの第２の辺Ｓ２の両側に位置す
る。
【００２２】図４に示す実施例では、振り子１１の支持
板２３に二つの光エミッタ６、６’が設けてある。この
両光エミッタは第２の光源を形成している。既に述ベた
ように、両光エミッタ６、６は反射面２２上に存在する
頂点Ｓ０に向けて光線を放射する。
板２３に二つの光エミッタ６、６’が設けてある。この
両光エミッタは第２の光源を形成している。既に述ベた
ように、両光エミッタ６、６は反射面２２上に存在する
頂点Ｓ０に向けて光線を放射する。
【００２３】図３の実施例では、第２の光源として、単
一の光エミッタ７が設けてある。この光エミッタ７は振
り子１１に設けられ、測定すベき角度ａの頂点Ｓ０の直
下に配置されている。
一の光エミッタ７が設けてある。この光エミッタ７は振
り子１１に設けられ、測定すベき角度ａの頂点Ｓ０の直
下に配置されている。
【００２４】図２に示す実施例では、振り子１１上に二
つの反射面１０’が第２の光源として設けられている。
これらの反射面１０’の中心点は振り子軸ＰＡとともに
二等辺三角形を形成している。これらの反射面１０’は
基準光源３から測定すべき角度ａの第１の辺Ｓ１に平行
に放射され回転鏡４’の反射面２２’で反射された光線
を反射する。二つの反射面１０’によって反射された光
線は回転鏡４’に戻り反射され、その反射面から測定す
べき角度ａの第１の辺Ｓ１に平行に受光器１’の方に向
う。
つの反射面１０’が第２の光源として設けられている。
これらの反射面１０’の中心点は振り子軸ＰＡとともに
二等辺三角形を形成している。これらの反射面１０’は
基準光源３から測定すべき角度ａの第１の辺Ｓ１に平行
に放射され回転鏡４’の反射面２２’で反射された光線
を反射する。二つの反射面１０’によって反射された光
線は回転鏡４’に戻り反射され、その反射面から測定す
べき角度ａの第１の辺Ｓ１に平行に受光器１’の方に向
う。
【００２５】図１、図３および図４の実施例では、測定
すべき角度ａの第２の辺Ｓ２に沿って回転鏡４に向かう
第２の光源８、７、６、６の光線は、反射面２２から受
光器１の方に反射される。この受光器１はその受光方向
が振り子軸ＰＡすなわち回転鏡４の回転軸Ｄに平行また
は同軸になるように設置されている。
すべき角度ａの第２の辺Ｓ２に沿って回転鏡４に向かう
第２の光源８、７、６、６の光線は、反射面２２から受
光器１の方に反射される。この受光器１はその受光方向
が振り子軸ＰＡすなわち回転鏡４の回転軸Ｄに平行また
は同軸になるように設置されている。
【００２６】図１、図３および図４の実施例では、回転
鏡４の反射面２２は一定の回転数で連続して全角度（３
６０°）回転する。このとき反射面２２は辺Ｓ１、Ｓ２
に沿って方向づけられた光線に対して、一回転毎に一度
各光線を受光器１の方に反射する位置を占める。受光器
１の方向への辺Ｓ１（基準辺）に沿う光線の反射と辺Ｓ
２に沿う光線の反射との時間的な差は、測定すべき角度
ａの大きさと回転鏡４の既知の回転数すなわち角速度に
関係する。従って、この時間差を検出することによっ
て、角度ａの大きさを測定することができる。
鏡４の反射面２２は一定の回転数で連続して全角度（３
６０°）回転する。このとき反射面２２は辺Ｓ１、Ｓ２
に沿って方向づけられた光線に対して、一回転毎に一度
各光線を受光器１の方に反射する位置を占める。受光器
１の方向への辺Ｓ１（基準辺）に沿う光線の反射と辺Ｓ
２に沿う光線の反射との時間的な差は、測定すべき角度
ａの大きさと回転鏡４の既知の回転数すなわち角速度に
関係する。従って、この時間差を検出することによっ
て、角度ａの大きさを測定することができる。
【００２７】図２に示す実施例では、第１の光源３から
辺Ｓ１に沿って放射された光線は、必要な場合には、レ
ンズ系２４によって集束および／または変調される。こ
の光線は回転鏡４’に向けられる。回転鏡４’の回転中
に、反射面２２’が第１の辺Ｓ１に直交する位置を占め
るとき、第１の光源３から放射される光線は反射されて
辺Ｓ１に沿って戻り、受光器１’に入射する。回転鏡
４’の回転中の他のときに、反射面２２’は第１の光源
３から放射された光線を順次二つの反射面１０’の方向
に反射する位置を占める。光線はそこで反射されて反射
面２２’に戻り、反射面２２’によって第１の辺Ｓ１に
沿って受光器１’に向けられ受光される。この光線は図
１図３図４の実施例と同様に受光器１’によって受光さ
れる。
辺Ｓ１に沿って放射された光線は、必要な場合には、レ
ンズ系２４によって集束および／または変調される。こ
の光線は回転鏡４’に向けられる。回転鏡４’の回転中
に、反射面２２’が第１の辺Ｓ１に直交する位置を占め
るとき、第１の光源３から放射される光線は反射されて
辺Ｓ１に沿って戻り、受光器１’に入射する。回転鏡
４’の回転中の他のときに、反射面２２’は第１の光源
３から放射された光線を順次二つの反射面１０’の方向
に反射する位置を占める。光線はそこで反射されて反射
面２２’に戻り、反射面２２’によって第１の辺Ｓ１に
沿って受光器１’に向けられ受光される。この光線は図
１図３図４の実施例と同様に受光器１’によって受光さ
れる。
【００２８】図６は、受光される光パルスに応じて受光
器１、１’によって出力される光信号を示す。図１、図
３および図４の実施例では、各光線の入射角面と反射角
面が反射面２２に直交する場合に、辺Ｓ１、Ｓ２に沿っ
て頂点Ｓ０に向かう光線は、常に受光器１の方に反射さ
れる。すなわち、このとき遮光装置を形成する回転鏡４
が通過作用を行なう。そしてこの光線は、後述するよう
に、受光器１にパルスの形で受光される（図６）。
器１、１’によって出力される光信号を示す。図１、図
３および図４の実施例では、各光線の入射角面と反射角
面が反射面２２に直交する場合に、辺Ｓ１、Ｓ２に沿っ
て頂点Ｓ０に向かう光線は、常に受光器１の方に反射さ
れる。すなわち、このとき遮光装置を形成する回転鏡４
が通過作用を行なう。そしてこの光線は、後述するよう
に、受光器１にパルスの形で受光される（図６）。
【００２９】図２の実施例では、反射面２２’の法線が
基準辺Ｓ１すなわちこの辺に平行に放射される光線と反
射鏡１０’によって反射される光線との間の角度の二等
分線になるときに、反射光線は受光器１’によって受光
される。その後各光パルス（図６）も受光器１’によっ
て受光される。
基準辺Ｓ１すなわちこの辺に平行に放射される光線と反
射鏡１０’によって反射される光線との間の角度の二等
分線になるときに、反射光線は受光器１’によって受光
される。その後各光パルス（図６）も受光器１’によっ
て受光される。
【００３０】図６において、パルスＩＲは受光器１、
１’から発生する出力パルスを示す。この出力パルスは
第１の辺Ｓ１に沿って放射される基準光源３の光線の受
信光パルスに対応している。パルスＩＲ（基準パルス）
は受光器１、１’から一定の時間間隔ｔＲで発生する。
これらのパルスの発生は第１の辺Ｓ１に沿って進む光線
が回転鏡４、４’によって受光器１、１’に反射された
ときに生じる。図１、図２および図４の実施例では、所
定の時間間隔ｔ１、ｔ２でパルスＩ２１、Ｉ２２が発生
する。このパルスは第２の光源８、１０’、１０’およ
び６、６の光線に対応する。二つの基準パルスＩＲの間
の時間差は全角度（３６０°）に対応する。二つの出力
パルスＩ２１、Ｉ２２の基準パルスＩＲからの時間間隔
ｔ１、ｔ２は、次の関係に基づいて角度ａを算出するこ
とができる大きさである。
１’から発生する出力パルスを示す。この出力パルスは
第１の辺Ｓ１に沿って放射される基準光源３の光線の受
信光パルスに対応している。パルスＩＲ（基準パルス）
は受光器１、１’から一定の時間間隔ｔＲで発生する。
これらのパルスの発生は第１の辺Ｓ１に沿って進む光線
が回転鏡４、４’によって受光器１、１’に反射された
ときに生じる。図１、図２および図４の実施例では、所
定の時間間隔ｔ１、ｔ２でパルスＩ２１、Ｉ２２が発生
する。このパルスは第２の光源８、１０’、１０’およ
び６、６の光線に対応する。二つの基準パルスＩＲの間
の時間差は全角度（３６０°）に対応する。二つの出力
パルスＩ２１、Ｉ２２の基準パルスＩＲからの時間間隔
ｔ１、ｔ２は、次の関係に基づいて角度ａを算出するこ
とができる大きさである。
【００３１】
【００３２】図３に示す実施例では、第２の光源７から
一本だけの光線を辺Ｓ２に沿って頂点Ｓ０に放射し、受
光器１は辺Ｓ２に沿う光線による一つだけの出力パルス
を時点ｔ１において発生する。この実施例においては角
度ａは次の関係から得ることができる。
一本だけの光線を辺Ｓ２に沿って頂点Ｓ０に放射し、受
光器１は辺Ｓ２に沿う光線による一つだけの出力パルス
を時点ｔ１において発生する。この実施例においては角
度ａは次の関係から得ることができる。
【００３３】
【００３４】図５は受光器１、１’の電気出力パルスを
角度測定のために評価する評価回路を示す。変調された
光線を発生するために、光源３、６、７、８（エミッタ
Ａ、Ｂ）を変調器１５によって適当に変調することがで
きる。さらに光源の光路には、図２に例示した偏光子２
４のような適宜の偏光子を設けることができる。しかし
適当なフイルタ等や別のレンズ系を設けることもでき
る。これにより周囲からの干渉光線が受光器１、１’に
よって次に送られることが回避される。このため図５に
示すように、受光器１、１’の出力には適当な復調器１
２例えばフイルタを接続する。
角度測定のために評価する評価回路を示す。変調された
光線を発生するために、光源３、６、７、８（エミッタ
Ａ、Ｂ）を変調器１５によって適当に変調することがで
きる。さらに光源の光路には、図２に例示した偏光子２
４のような適宜の偏光子を設けることができる。しかし
適当なフイルタ等や別のレンズ系を設けることもでき
る。これにより周囲からの干渉光線が受光器１、１’に
よって次に送られることが回避される。このため図５に
示すように、受光器１、１’の出力には適当な復調器１
２例えばフイルタを接続する。
【００３５】復調器１２の出力にはラッチ回路１４が接
続されている。この回路は図６に示す各パルスの時点に
おいて計数器（カウンタ）１３から送られてくる数値を
保持するとともに、これを記憶するためにプロセッサ１
７を介して記憶装置１８に送る。時間差ｔＲ、ｔ１、ｔ
２に対応する記憶装置１８に記憶されたデータは、角度
ａの計算のために、各実施例に対する上記の関係式に基
づいてプロセッサ１７で処理される。この過程は回転鏡
４、４’の一回転毎に繰り返される。回転鏡４、４’の
回転はプロセッサ１７に接続されたモータ５、５’を駆
動するモータ制御装置１６によって制御される。これに
より回転鏡は一定の回転数で回転する。プロセッサ１７
の動作は制御ユニット２１で制御される。
続されている。この回路は図６に示す各パルスの時点に
おいて計数器（カウンタ）１３から送られてくる数値を
保持するとともに、これを記憶するためにプロセッサ１
７を介して記憶装置１８に送る。時間差ｔＲ、ｔ１、ｔ
２に対応する記憶装置１８に記憶されたデータは、角度
ａの計算のために、各実施例に対する上記の関係式に基
づいてプロセッサ１７で処理される。この過程は回転鏡
４、４’の一回転毎に繰り返される。回転鏡４、４’の
回転はプロセッサ１７に接続されたモータ５、５’を駆
動するモータ制御装置１６によって制御される。これに
より回転鏡は一定の回転数で回転する。プロセッサ１７
の動作は制御ユニット２１で制御される。
【００３６】さらにプロセッサ１７には基準（参照）記
憶装置１９が接続されている。この装置は時間間隔ｔＲ
を角度の尺度に変換するための時間基準を出力すること
ができる。この場合時間間隔ｔＲは全角度３６０°に対
応する。しかし、この基準記憶装置には例えば先に算出
した角度値の平均値を記憶させるとともに、連続する平
均値の算出により、多くの連続するサイクルにおいて、
できるだけ正確な角度の計算が行なわれるようにする機
能を持たせることもできる。確定された角度値はプロセ
ッサ１７からデータ出力装置２０に送られ、算定された
角度の大きさ（値）をこの装置から取り出すことができ
る。
憶装置１９が接続されている。この装置は時間間隔ｔＲ
を角度の尺度に変換するための時間基準を出力すること
ができる。この場合時間間隔ｔＲは全角度３６０°に対
応する。しかし、この基準記憶装置には例えば先に算出
した角度値の平均値を記憶させるとともに、連続する平
均値の算出により、多くの連続するサイクルにおいて、
できるだけ正確な角度の計算が行なわれるようにする機
能を持たせることもできる。確定された角度値はプロセ
ッサ１７からデータ出力装置２０に送られ、算定された
角度の大きさ（値）をこの装置から取り出すことができ
る。
【００３７】図７は本発明の適用例を示したもので、本
発明により自動車の車輪２５のキャンバ角ｂを測定する
ものである。キャンバ角ｂは自動車の車輪２５の走行面
ＡＦ上における車輪の中心面Ｍの鉛直面Ｖに対する傾き
として定義されている。キャンバ角ｂを測定するために
は、図１から図４の実施例による第１および第２の光源
と遮光装置と受光器とを含む構成ユニット２を、公知の
固定・芯出し手段２６を介して自動車の車輪２５に固定
する。この固定は第１の光源３が自動車の車輪２５の車
軸ＲＡに位置するように行なわれる。従って、第１の光
源３から放射された光線は車軸ＲＡに沿って遮光装置
４、４’に向かう。振り子軸ＰＡは車軸ＲＡに直角に延
長する。振り子１１は重力作用Ｇにより車軸ＲＡの傾斜
位置に従って偏向する。車軸ＲＡの傾き、従って、振り
子１１の偏向は測定すべきキャンバ角ｂに従って生じ
る。キャンバ角ｂは図１ないし図４の実施例による上記
の説明により図５の評価回路によって確定できる角度ａ
から、式ｂ＝ａ−９０°によって算出することができ
る。
発明により自動車の車輪２５のキャンバ角ｂを測定する
ものである。キャンバ角ｂは自動車の車輪２５の走行面
ＡＦ上における車輪の中心面Ｍの鉛直面Ｖに対する傾き
として定義されている。キャンバ角ｂを測定するために
は、図１から図４の実施例による第１および第２の光源
と遮光装置と受光器とを含む構成ユニット２を、公知の
固定・芯出し手段２６を介して自動車の車輪２５に固定
する。この固定は第１の光源３が自動車の車輪２５の車
軸ＲＡに位置するように行なわれる。従って、第１の光
源３から放射された光線は車軸ＲＡに沿って遮光装置
４、４’に向かう。振り子軸ＰＡは車軸ＲＡに直角に延
長する。振り子１１は重力作用Ｇにより車軸ＲＡの傾斜
位置に従って偏向する。車軸ＲＡの傾き、従って、振り
子１１の偏向は測定すべきキャンバ角ｂに従って生じ
る。キャンバ角ｂは図１ないし図４の実施例による上記
の説明により図５の評価回路によって確定できる角度ａ
から、式ｂ＝ａ−９０°によって算出することができ
る。
【００３８】相応の評価は、図５に示す回路構成によ
り、例えばプロセッサ１７における追加の演算によって
行うことができる。
り、例えばプロセッサ１７における追加の演算によって
行うことができる。
【００３９】以下、請求項１に係る実施態様を要約す
る。
る。
【００４０】
【００４１】各光線は、それぞれの信号の記録のための
光パルスとして短時間次に送るとき以外の全角度に対応
する残りの時間の間、測定すべき角度の頂点において信
号の記録のための光路から遮断することを特徴とする方
法。
光パルスとして短時間次に送るとき以外の全角度に対応
する残りの時間の間、測定すべき角度の頂点において信
号の記録のための光路から遮断することを特徴とする方
法。
【００４２】二つの個別の光線を、重力によって偏向さ
れる測定すべき角度の第２の辺に沿って、この辺の両側
において、かつ、測定すべき角度の面においてこの角度
の頂点に向けることを特徴とする方法。
れる測定すべき角度の第２の辺に沿って、この辺の両側
において、かつ、測定すべき角度の面においてこの角度
の頂点に向けることを特徴とする方法。
【００４３】測定すべき角度の二つの辺に沿って放射さ
れる光線を、信号の記録のために、測定すべき角度の面
に直角に偏向させることを特徴とする方法。
れる光線を、信号の記録のために、測定すべき角度の面
に直角に偏向させることを特徴とする方法。
【００４４】測定すべき角度の二つの辺に沿って放射さ
れる光線を、信号の記録のために、測定すべき角度の第
１の辺に平行に偏向させることを特徴とする方法。
れる光線を、信号の記録のために、測定すべき角度の第
１の辺に平行に偏向させることを特徴とする方法。
【００４５】第２の辺に沿って放射される光線を、第１
の辺に沿って放射される光線の反射によって発生させる
ことを特徴とする方法。
の辺に沿って放射される光線の反射によって発生させる
ことを特徴とする方法。
【００４６】以下、請求項２に係る実施態様を要約す
る。
る。
【００４７】遮光装置（４、５；４’、５’）の通過域
が、測定すべき角度（ａ）の面において一定速度で全角
度（３６０°）を走査するようにしたことを特徴とする
装置。
が、測定すべき角度（ａ）の面において一定速度で全角
度（３６０°）を走査するようにしたことを特徴とする
装置。
【００４８】記録間隔が時間間隔であることを特徴とす
る装置。
る装置。
【００４９】光源（６、１０’）を測定すべき角度
（ａ）の面に平行な面に配置するとともに、振り子軸
（ＰＡ）とで二等辺三角形を形成するように振り子（１
１）に設置することを特徴とする装置。
（ａ）の面に平行な面に配置するとともに、振り子軸
（ＰＡ）とで二等辺三角形を形成するように振り子（１
１）に設置することを特徴とする装置。
【００５０】光源（６、１０’）が光エミッタからなる
ことを特徴とする装置。
ことを特徴とする装置。
【００５１】光源（１０、１０’）が、第１の光源
（３）または他の光源（８）から放射される光線の反射
器からなることを特徴とする装置。
（３）または他の光源（８）から放射される光線の反射
器からなることを特徴とする装置。
【００５２】第１の光源（３）が光エミッタとして形成
されるとともに、測定すべき角度（ａ）の第１の辺（Ｓ
１）と一致する光軸を有する光線を放射する事を特徴と
する装置。
されるとともに、測定すべき角度（ａ）の第１の辺（Ｓ
１）と一致する光軸を有する光線を放射する事を特徴と
する装置。
【００５３】光源（６、１０’）が測定すべき角度
（ａ）の頂点（Ｓ０）に当たる２本の光線を放射し、両
光線が測定すべき角度（ａ）の第２の辺（Ｓ２）の両側
に位置することを特徴とする装置。
（ａ）の頂点（Ｓ０）に当たる２本の光線を放射し、両
光線が測定すべき角度（ａ）の第２の辺（Ｓ２）の両側
に位置することを特徴とする装置。
【００５４】遮光装置（４、５；４’、５’）が測定す
べき角度の頂点（Ｓ０）が位置する回転反射面（２２、
２２’）を有し、前記反射面が光源（３、６；７；１
０、１０’）から入射する各光線を遮光装置（４、５；
４’、５’）の通過域の角度位置で受光器（１；１’）
の方に反射することを特徴とする装置。
べき角度の頂点（Ｓ０）が位置する回転反射面（２２、
２２’）を有し、前記反射面が光源（３、６；７；１
０、１０’）から入射する各光線を遮光装置（４、５；
４’、５’）の通過域の角度位置で受光器（１；１’）
の方に反射することを特徴とする装置。
【００５５】回転する反射面（２２）がその回転軸
（Ｄ）に対して４５°の角度を有し、かつ、前記回転軸
（Ｄ）が測定すべき角度（ａ）が位置する面に対して直
角に延長することを特徴とする装置。
（Ｄ）に対して４５°の角度を有し、かつ、前記回転軸
（Ｄ）が測定すべき角度（ａ）が位置する面に対して直
角に延長することを特徴とする装置。
【００５６】回転反射面（２２’）が測定すべき角度
（ａ）が位置する面に直角に配置されるとともに、その
回転軸（Ｄ）が反射面（２２’）に存在する事を特徴と
する装置。
（ａ）が位置する面に直角に配置されるとともに、その
回転軸（Ｄ）が反射面（２２’）に存在する事を特徴と
する装置。
【００５７】反射面（２２、２２’）が回転鏡（４、
４’）上に存在することを特徴とする装置。
４’）上に存在することを特徴とする装置。
【００５８】振り子軸（ＰＡ）と回転鏡（４、４’）の
回転軸（Ｄ、Ｄ’）が同軸であることを特徴とする装
置。
回転軸（Ｄ、Ｄ’）が同軸であることを特徴とする装
置。
【００５９】振り子軸（ＰＡ）と回転軸（Ｄ、Ｄ’）が
水平面に存在することを特徴とする装置。
水平面に存在することを特徴とする装置。
【００６０】受光器（１）が回転反射面（２２）の回転
軸（Ｄ）に存在することを特徴とする装置。
軸（Ｄ）に存在することを特徴とする装置。
【００６１】受光器（１’）を測定すべき角度の第１辺
（Ｓ１）に平行な受光方向に向けることを特徴とする装
置。
（Ｓ１）に平行な受光方向に向けることを特徴とする装
置。
【００６２】受光器（１、１’）を受光した光線の時間
間隔から測定すべき角度を算定する評価装置（１２〜２
２）に接続することを特徴とする装置。
間隔から測定すべき角度を算定する評価装置（１２〜２
２）に接続することを特徴とする装置。
【００６３】車輌、特に自動車の車輪の位置を測定する
ために、車輌の各車軸（ＲＡ）の延長部に、鉛直面にお
ける測定すべき角度（ａ）の第１の辺を形成する車軸
（ＲＡ）の延長部に沿って第１の光線を放射する第１の
光源（３）を付設するとともに、遮光装置（４、５；
４’、５’）を設置することを特徴とする装置。
ために、車輌の各車軸（ＲＡ）の延長部に、鉛直面にお
ける測定すべき角度（ａ）の第１の辺を形成する車軸
（ＲＡ）の延長部に沿って第１の光線を放射する第１の
光源（３）を付設するとともに、遮光装置（４、５；
４’、５’）を設置することを特徴とする装置。
【００６４】第１の光源（３）、第２の光源（６、７：
１０、１０’）、遮光装置（４、５；４’、５’）およ
び受光器（１；１’）が構成部材、特に車輌の車輪に組
み付け可能な構成ユニット（２）を形成することを特徴
とする装置。
１０、１０’）、遮光装置（４、５；４’、５’）およ
び受光器（１；１’）が構成部材、特に車輌の車輪に組
み付け可能な構成ユニット（２）を形成することを特徴
とする装置。
【００６５】振り子軸（ＰＡ）と車軸（ＲＡ）が互いに
直交することを特徴とする装置。
直交することを特徴とする装置。
【００６６】測定した角度（ａ）から、車輪のキャンバ
角を算定することを特徴とする装置。
角を算定することを特徴とする装置。
【００６７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、基準
点、基準面、基準線のような外部の基準手段を用いない
で、鉛直面における所望の角度の測定を行うことができ
る。
点、基準面、基準線のような外部の基準手段を用いない
で、鉛直面における所望の角度の測定を行うことができ
る。
【図１】本発明の第１の実施例を示す図。
【図２】本発明の第２の実施例を示す図。
【図３】本発明の第３の実施例を示す図。
【図４】本発明の第４の実施例を示す図。
【図５】時間間隔をおいて受信する光信号によって角度
の測定を行なう評価装置のブロック図。
の測定を行なう評価装置のブロック図。
【図６】図５に示す装置によって受信し、評価する光パ
ルスを示す図。
ルスを示す図。
【図７】図１から図４に示す装置の適用例を示す図。
１、１’ 受光器 ２ 構成ユニット ３ 第１の光源 ４、４’ 回転鏡 ５ モータ ６、７、８ 第２の光源 ９ 振り子アーム １０、１０’ 反射鏡 １１ 振り子 Ｄ、Ｄ’ 回転軸 ＲＡ 車軸 ＰＡ 振り子軸 Ａ、Ｂ 光エミッタ
フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭60−51417（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−176680（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 9/00 - 9/36 G01B 11/00 - 11/30 102
Claims (2)
- 【請求項１】 構成部材間の角度を光学的に測定する方
法であって、 測定すべき角度を形成する第１及び第２の辺の各々に沿
って、それぞれ少なくとも１本の光線を放射し、 前記第１の辺に沿って放射される少なくとも１本の光線
の方向を維持し、 前記第２の辺に沿って放射される少なくとも１本の光線
の方向を、その光線の光源を重力で移動させることによ
り重力のベクトルと一致させ、これによって前記第１及
び第２の辺に沿った各光線を前記角度の頂点に向かわせ
るようにし、 これらの光線を一定時間間隔において監視し、 これら監視された光線から前記角度を決定することを特
徴とする角度の光学的測定方法。 - 【請求項２】 構成部材間の角度、特に鉛直面内におけ
る車両上の車輪の角度を、光線を用いて光学的に測定す
る装置であって、 測定すべき角度（ａ）の第１の辺（Ｓ１）に沿って第１
の光線を、その角度（ａ）の頂点（Ｓ０）に向かうよう
に放射する第１の光源（３）を設け、 測定すべき角度（ａ）に応じ、重力の効果で偏向可能と
した振り子（１１）上に、第２の光源（６、７、１０、
１０’）を配置して、その光線又は光線対の中間線が、
測定すべき角度（ａ）の第２の辺（Ｓ２）に沿って、そ
の角度（ａ）の頂点（Ｓ０）に向かうようにし、 前記角度（ａ）の頂点（Ｓ０）に、少なくとも測定すべ
き角度（ａ）を含む面内における３６０°全角にわた
り、角度（ａ）の二辺（Ｓ１、Ｓ２）に沿って放射され
た光を、狭い通過域をもって通過させるための絞り装置
（４、５、４’、５’）を装備し、この絞り装置には前
記角度（ａ）の頂点（Ｓ０）が位置する回転反射面（２
２、２２’）を有し、この反射面より光源（３、６、
７、１０、１０’）からの各入射光線を反射して、絞り
装置（４、５、４’、５’）の光通過域の角度位置にお
ける受光器（１、１’）に向かわせるものであり、 前記受光器（１、１’）は、前記絞り装置（４、５、
４’、５’）の光通過域を通る光路中に配置されている
とともに、 前記受光器（１、１’）には、この受光器の受光出力信
号を記録する信号記録装置（１３，１４）が接続され、 前記信号記録装置（１３、１４）には、それが有する信
号記録手段中に記録された信号の記録間隔から、前記二
辺（Ｓ１、Ｓ２）間の角度を計算する計算装置（１７、
１８、１９）が接続されたものである、ことを特徴とす
る構成部材間の角度を光学的に測定する装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4101047A DE4101047C2 (de) | 1991-01-16 | 1991-01-16 | Vorrichtung zur optischen Messung eines Winkels, den ein Rad an einem Kraftfahrzeug bezüglich einer vertikalen Ebene einnimmt |
| DE4101047.7 | 1991-01-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07174554A JPH07174554A (ja) | 1995-07-14 |
| JP3192193B2 true JP3192193B2 (ja) | 2001-07-23 |
Family
ID=6423080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03885492A Expired - Fee Related JP3192193B2 (ja) | 1991-01-16 | 1992-01-07 | 角度の光学的測定方法および装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5291264A (ja) |
| EP (1) | EP0495190B1 (ja) |
| JP (1) | JP3192193B2 (ja) |
| DE (1) | DE4101047C2 (ja) |
| DK (1) | DK0495190T3 (ja) |
| ES (1) | ES2077778T3 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4134411C2 (de) * | 1991-10-17 | 1997-01-16 | Hofmann Werkstatt Technik | Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Radstellungen an einem Kraftfahrzeug |
| DE4237076A1 (en) * | 1992-11-03 | 1993-04-15 | Ulrich Rapp | Angle measuring using rotor - rotating rotor at known angular speed exchanging directionally dependent signals with measurement and reference points |
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