JPH09133510A - ホイールアライメント測定方法 - Google Patents

ホイールアライメント測定方法

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JPH09133510A
JPH09133510A JP28878195A JP28878195A JPH09133510A JP H09133510 A JPH09133510 A JP H09133510A JP 28878195 A JP28878195 A JP 28878195A JP 28878195 A JP28878195 A JP 28878195A JP H09133510 A JPH09133510 A JP H09133510A
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Japan
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wheel
measuring
wheel alignment
dimensional
measurement
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JP28878195A
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Masanori Nojiri
真紀 野尻
Masatoshi Kito
正年 鬼頭
Takushi Goto
卓士 後藤
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Sanyo Machine Works Ltd
Toyota Motor Corp
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Sanyo Machine Works Ltd
Toyota Motor Corp
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    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B11/275Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing wheel alignment
    • G01B11/2755Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing wheel alignment using photoelectric detection means
    • GPHYSICS
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    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/10Wheel alignment
    • G01B2210/14One or more cameras or other optical devices capable of acquiring a two-dimensional image
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    • G01B2210/30Reference markings, reflector, scale or other passive device

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車の車輪のホイールアライメントを測定
ローラーで測定する設備が固定式で不便であり、1回の
測定に時間を要して作業性が悪い。 【解決手段】 自動車1の車輪2の円周部分に片手で持
てる可搬式の測定点指示具8の測定子10を接触させて
なぞらせ、このときの測定点指示具8の3点以上の光源
11を可搬式の光学式三次元測定装置5の2台以上のC
CDカメラ6で撮像し、その画像データをコンピュータ
7で演算処理して、光源11の三次元位置座標、円弧移
動した円の半径と中心位置のパラメータから、測定子1
0の三次元位置座標、円弧移動した円の半径と中心位置
のパラメータを求めて、最終的に車輪2の中心の三次元
位置座標、X、Y、Z軸の基準方向に対する角度である
各種のホイールアライメントを測定する。この測定値は
トーイン角やキャンバー角等で、必要に応じて記録さ
れ、画像表示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の車輪のト
ーイン角、キャンバ角等のホイールアライメントの測定
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車の車輪の車軸に対する様々な方向
での幾何学的角度であるホイールアライメントは、自動
車の車種に応じた適正値に設定されている。このホイー
ルアライメントは、左右一対の車輪(前輪)の車前方に
対する内向き角であるトーイン角、左右一対の車輪の中
心間距離であるトーイン長、車輪中心面と鉛直線との角
度であるキャンバ角等であり、それぞれが自動車製造工
場等で必要時に専用の測定設備、測定工具を使って測定
されている。
【0003】例えば、トーイン測定は、トーインゲージ
と呼ばれる測定工具を使って左右一対の車輪間の距離を
直接機械的に測定することで行われている。また、各種
の自動車の車輪の配置関係に対応させて位置調整可能に
複数の測定ローラーを配備したホイールアライメント測
定装置で、自動車の各種のホイールアライメントを同
時、或いは、順に測定している。このホイールアライメ
ント測定装置は、工場等の床上に固定された設備で、こ
の設備に搬入された自動車の車輪の外面側に測定ローラ
ーを接触させて回転させ、このときの測定ローラーの位
置をセンサー機器で読取ることで、車輪のホイールアラ
イメントを測定している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】自動車のホイールアラ
イメント測定をトーインゲージのような可搬式の測定工
具で行う場合、測定場所が限定されない便利さがある
が、測定工具を車輪の所定の測定点に正確に当てて測定
する作業が難しくて作業性、測定値の信頼性に問題があ
る。更に、トーインゲージはトーイン測定しかできない
ように、測定工具の種類によって測定できる内容が異な
り、複数のホイールアライメント測定を行うには複数種
類の測定工具を用意して夫々に行う必要があって、1回
のホイールアライメント測定に長時間を要し、また、各
種の測定工具の保守管理が面倒である。
【0005】また、車輪に測定ローラーを接触させて測
定するホイールアライメント測定装置は、複数のホイー
ルアライメント測定を自動的に高精度で行うことができ
るが、測定装置全体が大型化して設備費が高価となる不
具合があった。而も、ホイールアライメント測定装置全
体が床上に固定された固定設置型であるため、この装置
の在る場所まで自動車を移動させてホイールアライメン
ト測定を行わねばならない不便さがあり、また、このよ
うな自動車の測定のための移動に時間を要して、結果的
に作業能率を上げることが難しい問題があった。
【0006】本発明の目的とするところは、任意の場所
でホイールアライメント測定の作業を短時間で高性能に
可能とするホイールアライメント測定方法を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、測定対象を異
なる角度から撮像する2台以上の撮像装置とこの撮像装
置で撮像された画像データを数値計算して測定対象の三
次元位置等を算出するコンピュータを備えた可搬式の光
学式三次元測定装置と、測定対象に接触する測定子と3
点以上の光源を備えた可搬式の測定点指示具を使用した
ホイールアライメント測定方法にて、上記目的を達成す
ものである。
【0008】ここで、本発明によるホイールアライメン
ト測定は、測定対象となる自動車の車輪の、同車輪と同
軸の円周部分に測定点指示具の測定子を周方向になぞら
せて測定点指示具を回転させ、このときの測定点指示具
の光源を2台以上の撮像装置で撮像し、その画像データ
をコンピュータで数値計算して測定子の三次元の円弧の
位置データを求め、この位置データから車輪の三次元の
位置、大きさ、方向性の所望のホイールアライメント測
定データを算出する。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明測定方法の実施装置
例を図面を参照して説明する。図1は、自動車1の車輪
2のホイールアライメントを、可搬式の測定点指示具8
を使用して測定する可搬式の光学式三次元測定装置5が
示される。光学式三次元測定装置5は、2台以上の撮像
装置、例えば2台のCCDカメラ6と、1台のコンピュ
ータ7を備える。各CCDカメラ6は、三脚6’等で保
持されて車輪2の前方に設置される。コンピュータ7
は、2台のCCDカメラ6からの画像データを演算処理
して車輪2の必要なホイールアライメントの測定値を算
出し、記録や表示等をする。CCDカメラ6とコンピュ
ータ7は、軽量化された持運び容易なもので、自動車製
造工場の任意の測定現場等で使用される。
【0010】測定点指示具8は、例えば図2に示すよう
な片手で持てる本体9と、本体9の先端に形成された測
定子10と、本体9の後端部の3点以上の定箇所に設置
された光源11を有する。測定子10は、本体9の先端
から同軸に延びるプローブ10’の先端に形成された球
体である。光源11は、本体9の後端部の同一面上に設
置された発光ダイオード等である。測定子10と各光源
11の相対距離関係は一定に設定されている。
【0011】光学式三次元測定装置5と測定点指示具8
を使用した本発明のホイールアライメント測定は、次の
要領で行われる。
【0012】図1に示すように、自動車1の車輪2の前
方に2台のCCDカメラ6を車輪2に向けて設置して、
自動車1の三次元のX、Y、Z軸の基準方向と光学式三
次元測定装置5の座標系が一致するように測定座標を設
定する。この状態で測定点指示具8を手に持ち、光源1
1をCCDカメラ6の方向に向けて、測定子10を車輪
2の円周部分の周方向になぞらせて測定点指示具8を回
転させる。例えば、車輪2のタイヤ部3の内側に在るア
ルミニウム製ホイール部4の内周面に半径方向から測定
子10を当て、そのままの姿勢で測定子10をホイール
4内周面になぞらせて測定点指示具8を回転させる。こ
のときの測定点指示具8の光源11の円弧軌跡を2台の
CCDカメラ6で異なる角度から撮像し、撮像された画
像データをコンピュータ7に送る。
【0013】コンピュータ7は、2台のCCDカメラ6
から送られてきた画像データを演算処理して、光源11
の三次元位置座標、円弧移動した円の半径と中心位置の
パラメータを求め、次に、測定子10の三次元位置座
標、円弧移動した円の半径と中心位置のパラメータを求
めて、最後にホイール4を基準とした車輪2の中心の三
次元位置座標、X、Y、Z方向の基準に対する角度であ
る所望のホイールアライメントの測定値を算出する。こ
の算出されたホイールアライメント測定値は、トーイン
角やキャンバー角等で、必要に応じて記録され、画像表
示される。
【0014】例えば、コンピュータ7によるトーイン角
とトーイン長のホイールアライメント測定の数値計算例
を図3を参照して説明する。図3は左側車輪2L と右側
車輪2R の一対の平面が示される。ここで、上記要領で
右側車輪2R のホイール部の内周部分を測定して、その
円のパラメータ[法線ベクトルn(nRX ,RY
R Z )と位置ベクトルo(oRX ,RY ,oRZ )と半
径r]を求めると、この右側車輪2R のY基準と車輪法
線のなすトーイン角αR は、次式で表される。
【0015】αR=tan-1(−nRX/|nRY|) 同様にして左側車輪2L の円弧部分を測定して、その円
のパラメータ[法線ベクトルn(nLX ,LY ,nLZ
と位置ベクトルo(oLX ,LY ,oLZ )と半径r]を
求めると、左側車輪2のトーイン角αL が次式で求ま
る。
【0016】αL=tan-1(−nLX/|nLY|) 次に、左右一対の車輪2の位置データと、車両中心から
車輪中心間の距離wCと車輪半径Rt の既知のオフセッ
ト量から、左右一対の車輪2の前中心間距離aと後中心
間距離bを次式で求める。
【0017】 a=(wC−RtsinαR)+(wC−RtsinαL) b=(wC+RtsinαR)+(wC+RtsinαL) 従って、左右一対の車輪2のトーイン長(b−a)は、 b−a=2Rt(sinαR+sinαL) となる。
【0018】また、図4に示すように、左側車輪2L
車輪中心面とZ軸のなす角度であるキャンバー角βL
は、 βL=tan-1(−nLZ/|nLY|) で求められる。同様にして右側車輪2のキャンバー角β
R は、 βR=tan-1(−nRZ/|nRY|) の式で求められる。
【0019】以上がトーインとキャンバー角の測定であ
るが、本発明は自動車の車種によってはキャスタ角、キ
ングピン角のホイールアライメント測定も可能である。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、自動車の車輪に測定点
指示具の測定子をなぞらせ、このときの測定点指示具の
光源を光学式三次元測定装置の撮像装置で撮像し、その
画像データをコンピュータで演算処理するだけで、各種
のホイールアライメントが測定できるので、ホイールア
ライメント測定の高速化、高精度化が可能になる。ま
た、撮像装置やコンピュータは、持運び容易な小型軽量
化されたものが適用できる結果、測定設備全体の低コス
ト化が可能となり、また、自動車の製造現場等の任意の
場所に移動してのホイールアライメント測定も容易に可
能となり、従来移動が難しくて測定作業性が悪かった自
動車のホイールアライメント測定でも作業性良く容易に
実施できるようになり、測定対象の車種の範囲が拡がる
有利な効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の測定方法を説明するための測定装置全
体の概略を示す斜視図。
【図2】図1における測定点指示具の一例を示す拡大斜
視図。
【図3】本発明の測定方法の数値計算例を説明するため
のトーイン測定時での車輪平面図。
【図4】本発明の測定方法の数値計算例を説明するため
のキャンバー角測定時での車輪正面図。
【符号の説明】
1 自動車 2 車輪 5 可搬式の光学式三次元測定装置 6 撮像装置(CCDカメラ) 7 コンピュータ 8 測定点指示具 10 測定子 11 光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鬼頭 正年 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 後藤 卓士 愛知県西春日井郡西春町大字沖村字岡1番 地 三洋機工株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定対象を異なる角度から撮像する2台
    以上の撮像装置とこの撮像装置で撮像された画像データ
    を数値計算して測定対象の三次元位置等を算出するコン
    ピュータを備えた可搬式の光学式三次元測定装置と、測
    定対象に接触する測定子と3点以上の光源を備えた可搬
    式の測定点指示具を使用したホイールアライメント測定
    方法で、 測定対象となる自動車の車輪の、同車輪と同軸の円周部
    分にその周方向に測定点指示具の測定子をなぞらせて測
    定点指示具を回転させ、このときの光源を2台以上の撮
    像装置で撮像し、その画像データをコンピュータで数値
    計算して測定子の三次元の円弧の位置データを求め、こ
    の位置データに基づいて車輪の三次元の位置、大きさ、
    方向性の測定データを算出することを特徴としたホイー
    ルアライメント測定方法。
JP28878195A 1995-11-07 1995-11-07 ホイールアライメント測定方法 Withdrawn JPH09133510A (ja)

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