JPH09280843A

JPH09280843A - 車両車輪の非接触式アライメント測定装置

Info

Publication number: JPH09280843A
Application number: JP8113072A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Fukuda; 豊福田; Eiji Kitagawa; 英士北川
Original assignee: Anzen Motor Car Co Ltd
Current assignee: Anzen Motor Car Co Ltd
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 1997-10-31
Anticipated expiration: 2016-04-10
Also published as: JP3770505B2

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザビームとＣＣＤカメラによる電子画像
をＣＰＵにより画像分析する非接触方式による車輪アラ
イメント測定装置において、廉価にして簡単な構成のも
とに正確な測定を可能とする車両車輪の非接触式アライ
メント装置を提供する。【解決手段】前輪１１の前縁の外側上方に投射位置を
持つレーザ光源１５を配設し、前輪の中心１１ａを過り
車両軸芯に平行な傾斜平坦レーザビーム面２０を形成す
るスリット光と、鉛直方向平坦レーザビーム面１９を形
成するスリット光とよりなるクロススリット光を投射す
ようにする。また、傾斜平坦レーザビーム面２０よりな
るスリット光により、タイヤ１２の外側の左右側面に形
成された水平方向輝線パターン２０ａ、２０ｂに直面す
るＣＣＤカメラ１６、１７を設け、また、鉛直平坦レー
ザビーム面１９よりなるスリット光によりタイヤ１２の
上部側面に形成された鉛直方向輝線パターン１９ａに直
面するＣＣＤカメラ１８を設け、水平／鉛直輝線画像を
含む電子画像を得るようにしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の車輪アライ
メント測定に係わり、特に４輪車両の車輪のアライメン
ト測定に際し、物理的接触を伴うことなく、所要のアラ
イメント測定を可能とした車両車輪の非接触式アライメ
ント測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両車輪のアライメントの測定には接触
式が従来一般に使用され、キャンバ角、キャスタ角（キ
ングピンの傾斜角）の測定用として、磁石等を利用して
測定用ゲージを前輪のハブに取り付けるか、又はリム部
に取り付け、内蔵する水準器によりホール回転面に直角
に取り付け、キャンバ角の測定をキャンバ角測定用水準
器で読取り、キャスタ角の測定をキングピン傾斜角測定
用水準器、キャスタ角測定用水準器によりそれぞれの値
を読み取るようにしている。また、車輪のトーイン測定
には、予め前輪のタイヤトレッドの中央にトースカン等
で「けがき線」を引き、タイヤの前後のＡ寸法及びＢ寸
法をトーインゲージで測定し、「Ｂ寸法−Ａ寸法」をマ
イクロメータの目盛りより読み取るようにしている。

【０００３】上記接触手動方式の従来の方法では、厄介
な作業が要求され、且つ、ゲージを取り付ける相手側に
はタイヤ及び車輪の寸法の変動、タイヤの形式の変化、
ホイールベースの変動があり、また検査ステーションに
おける車両の駆動方法の違い、配置の変化が測定の都度
起こり測定の正確を期すことは困難であった。更に、被
測定側の新旧タイヤの輪郭の相違及び磨耗による外形の
歪みバラツキ、また測定具の直接接触測定による磨耗破
損に起因する測定値の不正確さが加算される状況にあ
る。

【０００４】然し、車両製造工程の高効率化に伴い車輪
のアライメント設定及び調整の合理化及び精度確立は高
く要求されている。また、車輪アライメントは車両の運
転中や車両の遭遇する事故等により正常な状態が崩され
るため、周期的なアライメントの検査と調整が必要とさ
れ且つそれぞれ高い精度が求められている状態である。

【０００５】一方、上記接触式従来の車輪アライメント
測定方法に代わる非接触式アライメント測定方法及び装
置が、特開昭６３−２４７６０６号公報に開示提案され
ている。上記装置は、図１０、図１１に示すように、タ
イヤ５０の側面に予め定められた幾何学的パターンを形
成する構造光を照射する光源で、この場合には光学的に
扇状に広げることにより形成された水平平坦レーザビー
ム面５１を形成させ、タイヤ側面に形成させたパターン
５２のセンサ５３を斜め下方に設ける構成とし、前記水
平平坦レーザ面５１は前輪タイヤ５０、５０の左右の側
面を別々に照射するようにし、それぞれのパターン５
２、５２、５２、５２を個別に検出するセンサ５３、５
３、５３、５３が設けてある。即ち上記センサ５３、５
３、５３、５３は前記パターンを斜め下方より検出する
ようにしてある。なお、光源とセンサは同一収納部５４
に収納されている。上記して検出された電子画像をＣＰ
Ｕにより画像分析してアライメント測定を可能としたも
のである。

【０００６】上記従来の非接触方式では、各車輪のアラ
イメント測定には左右の前輪のそれぞれが形成する車輪
／タイヤ面の、車両進行方向に対する傾斜角（トーイン
角）及び鉛直面に対する傾斜の度合い（キャンバ角）の
検出により決定される。且つキャスタ角の測定にして
も、左右の前輪の旋回により、それぞれの車輪が形成す
る面の交差線と鉛直線とのなす角により決定される。と
ころが、上記非接触の方式はタイヤの左右側面を個別に
レーザビームを照射し、個別にセンサ（ＣＣＤカメラ）
により前記レーザビームにより形成されたパターンを検
出する構成とし、各パターンごとに光源とセンサとを分
散設置し、１個の被測定車輪面に対し３組の個別に設定
された光源とセンサとを必要とする構成である。そのた
め、装置の構造は複雑となりそれ自身の調整も煩雑で、
タイヤ左右の検出値にバラツキが介在し、延いては各ア
ライメント測定値も不正確になる問題点、及び画像分析
用制御部を含む装置全体の構成の煩雑、使用部品数の過
大、コスト高に連なる問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の請求
項１記載の発明は、上記レーザビームとＣＣＤカメラに
よる電子画像をＣＰＵにより画像分析する非接触方式の
アライメント測定装置において、簡単にしてコンパクト
な構成とし、しかも正確な測定を可能とする車両車輪の
非接触式アライメント装置の提供を目的としたものであ
る。

【０００８】また、請求項２記載の発明は、請求項１の
発明の目的に加え、鉛直方向平坦レーザビーム面により
形成された鉛直方向パターンの面領域と奥行情報の取得
とを可能とすべく、ＣＣＤカメラの設定位置を特定した
車両車輪の非接触式アライメント装置の提供を目的とし
たものである。

【０００９】また、請求項３記載の発明は、請求項１記
載の発明の目的に加え、傾斜平坦レーザビーム面により
形成された水平方向パターンの面領域と奥行情報の取得
とを可能とすべく、ＣＣＤカメラの設定位置を特定した
車両車輪の非接触式アライメント装置の提供を目的とし
たものである。

【００１０】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の発明の目的に加え、傾斜平坦レーザビーム面により
形成された水平方向パターンの電子画像撮像用ＣＣＤカ
メラの単一化を図った、車両車輪の非接触式アライメン
ト装置の提供を目的としたものである。

【００１１】また、請求項５記載の発明は、請求項１記
載の発明の目的に加え、前記ＣＣＤカメラよりの画像信
号により演算画像処理を可能とするアライメント制御部
の構成を持つ車両車輪の非接触式アライメント装置の提
供を目的としたものである。

【００１２】また、請求項６記載の発明は、請求項５記
載の発明の目的に加え、前記画像上の特定点を当該カメ
ラへの最近接点により構成した、アライメント制御部を
持つ車両用の車輪アライメント装置の提供を目的とした
ものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１記載の発明は、車両車輪の非接触
式アライメント測定装置において、車両外の適当点より
投射して車輪中心付近を過り車両軸芯に平行の傾斜平坦
レーザビーム面を形成するスリット光と、適当点より投
射して車輪中心付近を過る鉛直方向平坦レーザビーム面
を形成するスリット光とを投射するレーザ光源と、前記
スリット光により車輪のタイヤ側面上に形成された輝線
パターンを含む電子画像を得べく、該パターン面にそれ
ぞれ直面させて前記車輪中心を過り車両軸芯に垂直の水
平軸芯に沿い設けたＣＣＤカメラと、前記ＣＣＤカメラ
よりの電子画像を画像分析して車輪アライメントの演算
をするアライメント制御部と、より構成したことを特徴
としたものである。

【００１４】上記車両外の適当位置に設定されたレーザ
ビーム光源によりアライメント測定に必要なパターンを
当該タイヤの左右両側面及び上部側面に一括形成してそ
の面構成を形成するようにした構成と、前記各パターン
に対する撮像用ＣＣＤカメラをそれぞれのパターン面に
直面する位置に設けるようにした構成は、従来の非接触
式のアライメント測定装置の各パターンごとに光源及び
ＣＣＤカメラを個別に分散設置により惹起される前記問
題点を全面的に解決したものである。

【００１５】上記傾斜平坦レーザビーム面を形成するス
リット光と鉛直方向平坦レーザビーム面を形成するスリ
ット光とにより、距離情報の直接抽出を可能とすべく、
距離情報の媒体であるスリット光を投射し光切断法によ
る輝線パターンをタイヤ側面に形成し、投射位置に対し
視差分だけ離れた位置にＣＣＤカメラを配設して、撮像
により得られた画面の中に、前記距離情報を組み込まれ
るようにしたものである。なお、前記輝線パターンの電
子画像即ち輝線画像は容易に２値化可能の画像である。

【００１６】請求項２記載の発明は、前記鉛直方向平坦
レーザビーム面によりタイヤの上部側面に形成された鉛
直方向輝線パターンの電子画像は、該パターンに直面さ
せ且つ前記水平軸芯に平行に設けたＣＣＤカメラにより
撮像するようにしたことを特徴としたものである。

【００１７】請求項３記載の発明は、前記傾斜平坦レー
ザビーム面によりタイヤ側面の左右に形成された水平方
向輝線パターンの電子画像は、該パターンにそれぞれ直
面させ且つ前記水平軸芯の左右両側に平行に設けたＣＣ
Ｄカメラにより撮像するようにしたことを特徴としたも
のである。

【００１８】請求項４記載の発明は、前記傾斜平坦レー
ザビーム面によりタイヤ側面の左右に形成された水平方
向輝線パターンよりの反射光軸を、前記水平軸芯を含む
水平面に設けられた左右二組の対向ミラーにより水平軸
芯の近傍空間に平行収束させ、水平軸芯上に設けた円筒
凹レンズを介して１個のＣＣＤカメラにより左右のパタ
ーンの電子画像を一括撮像するようにしたことを特徴と
したものである。

【００１９】請求項５記載の発明は、前記アライメント
制御部は、前記タイヤ側面の上部及び左右側面上に形成
された輝線パターンを含むれぞれの電子画像上での特定
点を抽出し、該特定点の３次元空間位置及びそれらの３
個の特定点により形成される車輪のタイヤ面を設定し、
その位置関係及び面関係により車輪のトーイン角及びキ
ャンバ角及びキャスタ角の計算を可能とする画像処理を
持つ構成としたことを特徴としたものである。

【００２０】上記アライメント制御部は、３個のＣＣＤ
カメラにより得られた電子画像を２値化し、該画面上に
形成された輝線画像上の同一条件のもとに設定された特
定点の設定をする特徴抽出をそれぞれ行い、それら特定
点の３次元空間の位置設定と、設定された３個の特定点
により形成される当該車輪面の算出及び当該車輪のアラ
イメントの計算を可能にしたものである。

【００２１】上記アライメント制御部の概略構成は、Ｃ
ＣＤカメラの電子画像信号入力部と、該信号の２値化回
路と、輝線画像での同一条件を持つ特定点を設定する特
徴抽出部と、画像演算処理部と、メモリ部と、画像処理
結果を表示する表示部とよりなる。

【００２２】請求項６記載の発明は、前記画像の特定点
は、タイヤ側面のパターンに直面するカメラに対し最近
接点を形成するようにしたことを特徴としたものであ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の形態を、
図示例と共に説明する。ただし、この実施例に記載され
ている構成部品の寸法、形状、その相対的位置等は特に
特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。図１
は本発明の車両車輪の非接触式アライメント測定装置の
右前輪についての概略の構成を示す斜視図で、図２は図
１の前輪を進行方向より見た正面図で、図３は図２のII
I−III視図で、図４は図１に示す本発明の車両車輪の非
接触式アライメント測定装置のＣＣＤカメラにより得ら
れた画面とそれらに示された輝線画像より得られた特定
点の位置関係より車輪アライメントを算出する状況を示
す摸式図で、図５はステアリング操作により第１の位置
より第２の位置に旋回させて得られた面関係よりキャス
タ角を算出する状況を示す図で、図６はアライメント制
御部の概略の構成を示すブロック図である。

【００２４】図１、図２、図３に示すように、本発明の
車両車輪の非接触式アライメント測定装置は、フローテ
ィング式駆動ローラテーブル１４、１４上に載置した前
輪１１、１１の前縁の左右外側の斜め上方に投射位置を
持つレーザ光源１５、１５を配設するとともに、該光源
は前輪の中心１１ａ、１１ａ付近を過り車両軸芯に平行
な傾斜平坦レーザビーム面２０、２０を形成するスリッ
ト光と、また同じように前記前輪の中心１１ａ、１１ａ
付近を過る鉛直方向平坦レーザビーム面１９、１９を形
成するスリット光とよりなる、クロススリット光を投射
すようにしてある。また、前記傾斜平坦レーザビーム面
２０、２０よりなるスリット光により、タイヤ１２、１
２の外側の左右側面に形成された水平方向輝線パターン
２０ａ、２０ｂ、２０ａ、２０ｂに直面するＣＣＤカメ
ラ１６、１７、１６、１７を車輪中心を過り車両軸芯に
垂直の水平軸芯を含む水平面上に設け、前記水平方向輝
線パターンを撮像して電子画像である輝線画像２０ａ
ａ、２０ｂｂ、２０ａａ、２０ｂｂを得るようにしてあ
る。また、前記鉛直方向平坦レーザビーム面１９、１９
よりなるスリット光により、タイヤ１２、１２の上部側
面に形成された鉛直方向輝線パターン１９ａ、１９ａに
直面するＣＣＤカメラ１８、１８を設け、前記鉛直方向
輝線パターンを撮像して電子画像である輝線画像１９ａ
ａ、１９ａａを得るようにしてある。なお、前記ＣＣＤ
カメラの設置位置は、前記前輪の中心１１ａ、１１ａを
過り車両軸芯に平行な鉛直面に対し所定同一距離のもと
に設定されたものである。なお、図９に示すように、図
１のクロススリット光源１５の代わりに前記傾斜平坦レ
ーザビーム面２０と鉛直方向平坦レーザビーム面１９を
それぞれ形成するラインレーザ光源１５ａ、１５ｂとを
設けても良い。

【００２５】上記ＣＣＤカメラ１６、１７、１８によ
り、図４に示すように、該カメラの設置位置により、互
いに左右の距離（Ｘ方向）及び高さ（Ｙ方向）について
所定の距離に設定された画面Ａ、Ｂ、Ｃが得られる。な
お、以後の説明には煩雑を避けるため、右側前輪につい
て説明する。該画面Ａ、Ｂより、前記レーザ光源１５よ
り投射される距離媒体であるクロススリット光の傾斜平
坦レーザビーム面２０により、距離情報の直接抽出を可
能とする水平方向輝線パターン２０ａ、２０ｂの水平方
向輝線画像２０ａａ、２０ｂｂが得られ、画面Ｃから
は、上記レーザ光源１５より投射されるクロススリット
光の鉛直方向平坦レーザビーム面１９により、距離情報
の直接抽出を可能とする鉛直方向輝線パターン１９ａの
鉛直方向輝線画像１９ａａが得られるようにしてある。

【００２６】上記輝線画像２０ａａ、２０ｂｂ及び１９
ａａは、ＣＣＤカメラの電子画像としてアライメント制
御部に入力される。該制御部において特定点である各パ
ターンに直面するカメラに対し最近接点２１ａ、２１
ｂ、２１ｃを抽出して、特定点間の距離ａ、ｂ、ｃ、ｄ
を算出して、その位置関係よりトーイン角及びキャンバ
角が下記計算式により算出できるようにしてある。即ち、トーイン角； α＝Ａｒｃｔａｎｂ／ａ（１）キャンバ角； β＝Ａｒｃｔａｎｄ／ｃ（２）

【００２７】次に、キャスタ角は下記手順により算出す
る。当該前輪をステアリング操作による旋回により得ら
れた、車輪の第１の位置、第２の位置について、タイヤ
側面に投射されたクロススリット光により得られた前記
輝線画像を介して前記３個の特定点を、それぞれ抽出し
図５に示すように、第１の位置で形成される車輪（タイ
ヤ）の面Ｑａと第２の位置で形成される車輪（タイヤ）
の面Ｑｂとを得て、ついで面ＱａとＱｂとの交差線Ｐａ
Ｐｂを求め、ついで求められた該交差線と鉛直線ｖとの
なす角θがその面関係よりキャスタ角として算出求める
ことができる。

【００２８】図６のブロック図には、アライメント制御
部の概略の構成が示してある。図に示すように上記制御
部は、ＣＤＤカメラの電子画像が入力する電子信号入力
部３１と、前記電子画像（輝線画像）の２値化する２値
化回路３２と、輝線画像の特定点を抽出する特徴抽出回
路３３と、抽出した特定点を収納するメモリ部３４と、
メモリ部に収納された特定点よりアライメント計算をす
る演算部３５と、演算結果を表示する表示部３６とより
構成する。

【００２９】図７には図１に示す車両車輪の非接触式ア
ライメント測定装置の簡略化を図った車両車輪のアライ
メント測定装置の概略の構成を示す斜視図である。図に
示すように、水平方向輝線画像の撮像用のＣＣＤカメラ
を車輪中心を過り車両軸芯に垂直の水平軸芯上に１個設
ける構成としたもので、タイヤ１２の左右両側面に投影
された水平方向輝線パターン２０ａ、２０ｂよりの反射
光軸４５、４６を左右に設けたそれぞれ一対の対向ミラ
ー４０、４０により「じぐざぐ」状に曲折させ、前記水
平軸芯上に平行収束させ、円筒レンズ４１を介して左右
の画面を中央に並置しＣＣＤカメラ４２により一括撮像
出来るようにしたものである。左右の水平輝線画像は
トーイン角及びキャンバ角の測定に使用されるもので、
Ｘ方向の精度はさほど必要としない。

【００３０】図８には、図７に示す非接触式アライメン
ト測定装置による車輪アライメント算出の状況を示して
ある。図に見るように、画面Ａ、ＢはＣＣＤカメラ４２
により撮像されたタイヤ１２の左右側面上に投影された
水平方向輝線パターン２０ａ、２０ｂの輝線画像２０ａ
ａ、２０ｂｂを示す画面である。また、画面ＣはＣＣＤ
カメラ１８により撮像されたタイヤ１２の上部側面に投
影された鉛直方向パターン１９ａの輝線画像１９ａａを
示す図である。図において、Ｘａは図４におけるａと同
一値である。また、２１ａ、２１ｂ、２１ｃは前記同様
輝線画像上の特定点である。かくして、車輪アライメン
トは前記算式（１）、（２）より計算でき、またキャス
タ角は図５で説明した手法により求めることが出来る。

【００３１】

【発明の効果】上記構成により、本発明の車両車輪の非
接触式アライメント測定装置は、従来の非接触式に比較
した場合、構成部品数が少なく、簡単且つコンパクトな
構成で、そのため調整手間もなくなり、低コスト且つ能
率的で、正確にアライメント計算を迅速行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両車輪の非接触式アライメント測定
装置の右前輪についての概略の構成を示す斜視図であ
る。

【図２】図１の前輪を進行方向より見た正面図である。

【図３】図２のIII−III視図である。

【図４】図１に示す本発明の車両車輪の非接触式アライ
メント測定装置のＣＣＤカメラにより得られた画面とそ
れらに示された輝線画像より得られた特定点の位置関係
より、車輪アライメントを算出する状況を示す摸式図で
ある。

【図５】ステアリング操作により第１の位置より第２の
位置に旋回させて、その面関係キャスタ角を算出する状
況を示す図である。

【図６】本発明のアライメント制御部の概略の構成を示
すブロック図である。

【図７】図１の構成を簡略化した車両車輪のアライメン
ト測定装置の概略の構成を示す斜視図である。

【図８】図７に示す車両車輪の非接触式アライメント測
定装置のＣＣＤカメラにより得られた画面とそれらに示
された輝線画像より車輪アライメントを算出する状況を
示す摸式図である。

【図９】本発明の車両車輪の非接触式アライメント測定
装置の別の実施例を右前輪について示す斜視図である。

【図１０】従来の非接触式の車輪アライメント測定装置
の平面図である。

【図１１】図１０の側面図である。

【符号の説明】

１１…前輪１２…タイヤ１４…フローティング式駆動ローラテーブル１５…レーザ光源１６、１７、１８…ＣＣＤカメラ１９…斜行鉛直平坦レーザビーム面２０…斜行水平平坦レーザビーム面１９ａ…鉛直状輝線画像２０ａ…水平状輝線画像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両車輪の非接触式アライメント測定装
置において、車両外の適当点より投射して車輪中心付近を過り車両軸
芯に平行の傾斜平坦レーザビーム面を形成するスリット
光と、適当点より投射して車輪中心付近を過る鉛直方向
平坦レーザビーム面を形成するスリット光とを投射する
レーザ光源と、前記スリット光により車輪のタイヤ側面上に形成された
輝線パターンを含む電子画像を得べく、該パターン面に
それぞれ直面させて前記車輪中心を過り車両軸芯に垂直
の水平軸芯に沿い設けたＣＣＤカメラと、前記電子画像を画像分析して車輪アライメントの演算を
するアライメント制御部と、より構成したことを特徴と
する車両車輪の非接触式アライメント測定装置。
【請求項２】前記鉛直方向平坦レーザビーム面により
タイヤの上部側面に形成された鉛直方向輝線パターンの
電子画像は、該パターン面に直面させ且つ前記水平軸芯
に平行に設けたＣＣＤカメラにより撮像するようにし
た、請求項１記載の車両車輪の非接触式アライメント測
定装置。
【請求項３】前記傾斜平坦レーザビーム面によりタイ
ヤの左右側面に形成された水平方向輝線パターンの電子
画像は、該パターン面にそれぞれ直面させ且つ前記水平
軸芯の左右両側に平行に設けたＣＣＤカメラにより撮像
するようにした、請求項１記載の車両車輪の非接触式ア
ライメント測定装置。
【請求項４】前記傾斜平坦レーザビーム面によりタイ
ヤの左右側面に形成された水平方向輝線パターンよりの
反射光軸は、前記水平軸芯を含む水平面に設けられた左
右二組の対向ミラーにより水平軸芯の近傍空間に平行収
束させ、水平軸芯上に設けた円筒凹レンズを介して１個
のＣＣＤカメラにより左右のパターンの電子画像を一括
撮像するようにした、請求項１記載の車両車輪の非接触
式アライメント測定装置。
【請求項５】前記アライメント制御部は、前記タイヤ
の上部側面及び左右側面上に形成され輝線パターンを含
むそれぞれの電子画像での特定点を抽出し、該特定点の
３次元空間位置及びそれら３個の特定点により形成され
る車輪のタイヤ面を設定し、その位置関係及び面関係に
より車輪のトーイン角及びキャンバ角及びキャスタ角の
計算を可能とする画像処理機能を持つ構成とした、請求
項１記載の車両車輪の非接触式アライメント測定装置。
【請求項６】前記画像の特定点は、直面するカメラに
最近接点を形成するようにした請求項５記載の車両車輪
の非接触式アライメント測定装置。