車両の車輪および／または車軸ジオメトリの測定方法
本発明は、光学測定装置を用いた車両の車輪および／または車軸ジオメトリの測定方法に関する。ここでは、場合により基準指標およびボディ指標を考慮して、複数のディジタル画像を形成する少なくとも２つの撮像装置を含む画像記録装置により少なくとも２つの記録位置の相互の対応づけおよび測定空間に対する基準化を行い、種々のパースペクティブから測定すべき車輪を含む対象セクタを検出し、３Ｄ測定空間における車輪指標の位置を評価する。本発明によれば、少なくとも２つの撮像装置によって検出された対象セクタから、画像相関処理により、対象セクタの３Ｄ表面を表す３Ｄピクセル群を求め、そこから車輪指標および／または基準指標および／またはボディ指標を取得することにより、迅速かつ正確な測定を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、場合により基準指標およびボディ指標を考慮して、複数のディジタル画像を形成する少なくとも２つの撮像装置を含む画像記録装置により少なくとも２つの記録位置の相互の対応づけおよび測定空間に対する基準化を行い、種々のパースペクティブから測定すべき車輪を含む対象セクタを検出し、３Ｄ測定空間における車輪指標の位置を評価する、光学測定装置を用いた車両の車輪および／または車軸ジオメトリの測定方法に関する。
【０００２】
従来技術
こうした手法は独国公開第１９７５７７６３号明細書および欧州特許第１０４２６４３号明細書に紹介されている。これら公知の手法では、検査場の基準指標と車輪およびボディの光学指標とが撮像装置（例えばカメラ）により撮影され、車輪および／または車軸のジオメトリデータが求められる。独国公開第１９７５７７６３号明細書の手法では車両を停止させた状態で測定が行われるが、欧州特許第１０４２６４３号明細書の手法では車両が撮像装置の側方を通過する際に測定が行われる。検査場の基準指標と車両の光学指標とが撮影され、測定装置が測定空間に対して基準化される。より詳細に云えば、これらの方法では、測定装置の基準化のために、測定すべき１つまたは複数の車輪ないしはボディに専用マークが基準指標として貼付されるか、またはそこに予め存在する指標の利用が指示される。車輪ないしはボディに専用マークを貼付したり指標を探して利用したりすることには手間がかかるが、指標を一義的に検出できるので高い精度が達成され、有利である。こうした手法は、位置調整を要さず重量の大きくないマークを貼付することができるのであれば特に都合がよい。
【０００３】
車輪および／または車軸のジオメトリを高精度で検出するため、車両メーカでの技術の向上がますます重要となってきている。測定装置の精度を上げるには個々の車輪のトレッドおよびキャンバを精細に調整する新たな手段が必要である。前述した手法に比べて車輪に対する設置および調整の複雑な測定装置も多い。
【０００４】
前述の文献を基礎として、独国公開第１９９３４８６４号明細書および独国公開第１００５０６５３号明細書などに見られる他の手法も開発されている。独国公開第１９９３４８６４号明細書の手法では車軸が少なくとも１つのボディ指標の運動経路から求められており、独国公開第１００５０６５３号明細書の手法では測定装置の複数の記録位置の相互の対応づけおよび測定空間に対する基準化（撮像装置の配向状態の定義および検査場に対する撮像装置の基準化）が行われている。
【０００５】
欧州公開第０８９５０５６号明細書には、既存の構造の車輪において、車軸の検出にホイールリムのエッジが利用されている。車輪平面の３Ｄ位置を求めるために、２つのカメラの画像からリムエッジ平面の位置が導出される。これは、跳躍的なグレー値遷移の最大値の処理に基づいて画像対の個々の画像における複数の有意な指標からリムエッジを識別し、そこからリムエッジの５つの点を通る楕円を計算することにより行われる。跳躍的なグレー値の遷移に基づくエッジ検出は画像処理プロセスにおいては公知の手法であるが、ジオメトリデータの正確な測定は困難であり、照明状況が変化すると障害影響を回避する措置を導入しなければならないという問題が生じる。
【０００６】
したがって本発明の基礎とする課題は、冒頭に言及した形式の車両の車輪および／または車軸ジオメトリの測定方法において、できるだけ小さな調整コストで付加的な指標の導入を要することなく正確な測定結果を得られるようにすることである。
【０００７】
本発明の利点
この課題は、本発明の請求項１に記載された、場合により基準指標およびボディ指標を考慮して、複数のディジタル画像を形成する少なくとも２つの撮像装置を含む画像記録装置により少なくとも２つの記録位置の相互の対応づけおよび測定空間に対する基準化を行い、種々のパースペクティブから測定すべき車輪を含む対象セクタを検出し、３Ｄ測定空間における車輪指標の位置を評価する、光学測定装置を用いた車両の車輪および／または車軸ジオメトリの測定方法において、少なくとも２つの撮像装置によって種々のパースペクティブで検出された２Ｄ画像の対象セクタから、複数の３Ｄピクセルによって３Ｄ表面を表す３Ｄピクセル群を求め、そこから点・線・平面・曲面すなわち１次関数、２次関数、３次関数としての車輪指標および／または基準指標および／またはボディ指標を取得することにより解決される。
【０００８】
３Ｄピクセル群から個別に求められた３Ｄ表面ピクセルは測定のために専用に貼付されるマークよりも検出の信頼性が一般に低いという事実は甘受しなければならないが、本発明では、付加的な手段なしで相応のアルゴリズムにより多数の３Ｄ表面ピクセルを取得し、評価に利用できる。個々の精度の低さは適切な平均、補償関数または表面モデルを用いることにより補償可能であり、特にコンピュータおよびこれに集積されているプロセッサを画像処理に利用できるのであれば有利である。単純な構造で簡単に操作可能な測定装置が得られる。なぜなら金属薄板、アルミニウムまたはプラスティックなどのボディ材料による制限もホイールキャップを外す必要もなく、付加的な手間がかからないからである。車輪指標さえ取得すれば、冒頭に挙げた刊行物に詳細に説明されているような手段により、評価装置を介して車輪および／または車軸ジオメトリを求めることができる。車輪指標は個別の３Ｄ表面ピクセルから得ることもできるし、複数のローカルな３Ｄ表面ピクセルの平均、複数の３Ｄ表面ピクセルに補償関数（例えば最大値または弦など）を適用して得られた関数パラメータ、または、複数のローカルな３Ｄ表面ピクセルから成る表面モデルなどから得ることもできる。車輪指標はここでは位置の特定された基準点に関する３Ｄ表面ピクセルの分析から、基準点または基準点を中心とした局所平面を通る交線として得られる。基準点は評価の基礎となる。各基準点は、そのつどの測定要求および車輪指標の評価特性（点・線・面・曲面）を考慮して、車両タイプまたは車輪タイプに依存する車輪指標の個数および位置に関して最適に設定される。
【０００９】
この方法を実行するための有利な手段は、３Ｄピクセル群から直接に車輪指標を抽出するか、または、中間ステップで３Ｄピクセル群から表面モデルを導出し、続いて表面モデルから車輪指標を抽出することにより得られる。ここで表面モデルは例えば線モデル（Hoehenlinienmodell）、規則的な格子パターンまたは三角形パターンにより形成される。
【００１０】
冒頭に挙げた刊行物に説明されているように、車輪および／または車軸ジオメトリを求めるにはボディ指標の検出を行うと有利である。こうした観点から、本発明の方法では、車輪指標に加えて、画像相関処理により、少なくとも１つの特徴的なボディ指標が取得される。このときにも相応の数の指標により、請求項１に記載した特徴に関連して、測定精度を向上させることができる。
【００１１】
特に、車両が撮像装置の側方を通過する際に車輪および／または車軸ジオメトリを求めることに関連して、本発明の有利な実施形態によれば、少なくとも１つのボディ指標および測定すべき車輪の車輪指標が検出された画像の対象セクタの３Ｄ表面構造から抽出され、撮像装置に対する車両の相対運動ひいては車軸の検出に用いられる。より詳細に云えば、車両が撮像装置の側方を通過する際に車輪および／または車軸ジオメトリを求めるには、撮像装置および基準指標に対する車両の相対運動が少なくとも１つのボディ指標に基づいて求められ、測定すべき車輪の少なくとも１つの車輪指標が複数のまたは全ての撮像時点で検出された画像の対象セクタの表面構造から抽出されるのである。
【００１２】
また、少なくとも１つの有意な車輪指標を含む少なくとも３つの車輪指標から測定すべき車輪のリムタイプを検査し、これを場合により後の評価の際に考慮すると、測定精度および信頼性が向上する。有意な車輪指標は上述した特徴抽出方法により得られる。有意な車輪指標（例えばバルブ）から、測定時点において少なくとも２つの他の車輪指標の角度位置が求められる。当該の角度位置は対応する車輪指標の基準点に正確に関連する。
【００１３】
簡単な操作および中断されない測定のために、測定空間に導入された付加的な基準マークに基づいて、および／または、前述した画像処理プロセスによって測定空間内に存在する特徴的構造から得られた基準指標に基づいて、少なくとも２つの記録位置の相互の対応づけおよび測定空間に対する基準化が行われる。
【００１４】
基準化の過程は車両での本来の測定に時間的に先行して行うことも測定中に行うこともできるが、ここで、車両を光学的に被覆することにより基準指標の視認性の点で或る程度の制限が発生する。測定中に基準化を行うと視認性は制限されるものの、視認しやすい基準指標を用いて基準化を監視することができる。
【００１５】
光量または照明が制限されていてコントラストが充分に得られなかったり障害的反射が生じたりする場所では、指標を取得する方法の実行が困難であるので、車輪指標および／または少なくとも１つのボディ指標および／または基準指標を取得するために、少なくとも１つのプロジェクタを用いてパターンを車輪および／またはボディおよび／または測定空間へ投影する。ここで、プロジェクタでは、円や十字などの定義されたパターンまたは確率的分散によるグレー値などのランダムパターンが区別される。このときプロジェクタは１つまたは複数のカメラに定義された状態で割り当てられていても割り当てられていなくてもよい。この手段により、コントラストの乏しい表面および／または照明が制限されている場合のコントラスト比の小さい表面での検出が改善される。
【００１６】
２Ｄピクセルから３Ｄピクセル群を求める前または３Ｄピクセルから３Ｄピクセル群を求めた後に、関心の低い画像領域のピクセルを除去して評価の際に考慮すべきデータを低減することにより、データ量を低減した簡単な評価が達成される。
【００１７】
本発明の有利な実施形態によれば、３Ｄピクセル群および／または３Ｄ表面モデルにおいて、車輪指標および／またはボディ指標の抽出前に、部分的に異なる密度および／または部分的に異なるパターンが形成される。この場合、測定すべき車輪の予備情報、例えばタイヤ径、リム径および／またはバルブ位置などを画像処理装置へ供給することができる。
【００１８】
図面
以下に本発明を図示の実施例に則して詳細に説明する。
【００１９】
図１には車輪および／または車軸ジオメトリの測定装置を車両長手方向から見た図が示されている。図２には図1の車輪および／または車軸ジオメトリの測定装置を横方向から見た図が示されている。図３には図1の車輪および／または車軸ジオメトリの測定装置を上から見た図が示されている。図４のＡには第１のディジタル画像のパターンマトリクスＡを求める様子が、Ｂには第２のディジタル画像を種々の位置（１，１），（ｎ，ｍ）に位置決めする様子が示されている。図５には規則的な格子パターンを有する３Ｄ表面モデルの例が示されている。図６Ａ，図６Ｂ，図６Ｃ，図６Ｄには車輪位置角度を求めるケースにおける本発明の方法の４つの実施例のフローチャートが示されている。図７のＡ〜Ｆには３Ｄピクセル群から車輪指標を取得し、車輪平面または車輪回転軸線を求める様子が示されている。
【００２０】
実施例の説明
図１には車両の車輪および／または車軸ジオメトリを求める装置が示されている。ここでは車両の長手方向から記録を行う三脚上に配置された測定ヘッド１が設けられており、この測定ヘッドは例えば図３に示されているようなカメラの形態の２つの撮像装置２と１つの評価装置３とを有する。カメラの視野は車輪５を少なくとも部分的に含む対象セクタ６へ配向されており、その際に２つのカメラの視野の少なくとも大部分が重なっている。操舵軸９に結合された車輪５は検査場に配置された回転プレート７上に位置する。図２には当該の装置の側面図が示されている。図３には、２つのカメラの対象セクタ６が種々のパースペクティブから記録されることが示されている。
【００２１】
種々のパースペクティブから記録された画像のうち、測定すべき車輪５および車両の周囲領域を含む対象セクタ６において、３次元の対象物のジオメトリを測定するために、２つの記録位置の相互の対応関係すなわち撮像装置の配向状態（カメラの位置および方向）が既知となっていなければならない。２つ以上の固定に対応づけられた記録位置を有する測定装置を用いる場合、当該の対応づけはメーカで求めてもよいし、基準マークを検出することにより検査場で求めてもよい。
【００２２】
基準マークの役割は、検査場に対して測定装置を一義的に基準化することである。これにより車両の停止走行平面またはこの停止走行平面に対して垂直な平面が一義的に示され、これに関連して、冒頭に挙げた刊行物に説明されているような手法によって車輪および／または車軸ジオメトリを求めることができる。
【００２３】
２つの記録位置の相互の対応づけおよび測定空間に対する基準化は、本来の車両測定から独立に、特に測定過程に先行して行うことができる。対応づけまたは基準化のために特に基準マークが用いられる場合、対応づけまたは基準化が終了すると当該の基準マークないし基準マーク付与装置を検査場から除去することができる。これにより、本来の測定中に車両の一部が覆い隠されることなく、対象セクタのシャープネスおよび結像度の点で測定装置が最適化されるので、車輪および／または車軸ジオメトリの検出が有利になる。また当該のフェーズにおける検出および評価は車両の指標についてのみに制限される。
【００２４】
測定装置の記録領域において相応に周囲環境がパターン化される場合、基準マークの貼付および除去を部分的にまたは完全に省略することができる。これは、周囲環境を撮像装置によって検出し、画像相関プロセスによりその表面ジオメトリを検出し、そこから特徴的な基準指標を取得することにより行われ、対応づけまたは基準化が行われる。
【００２５】
個別に記憶されたディジタル２Ｄ画像における同一のピクセルに基づいて３Ｄ表面ジオメトリを求める手法が画像相関プロセスとしての写真測量技術から公知である。図４によれば、画像相関プロセスでは、まず、第１の２Ｄ画像すなわち部分画像Ａ内にパターンマトリクスＡが定義され、第２の２Ｄ画像すなわち部分画像Ｂ内に一般にパターンマトリクスＡよりも大きなサーチマトリクスＢが定義される。次に、パターンマトリクスＡの可能な全ての位置（ｎ，ｍ）に対してサーチマトリクスＢ内部で相関係数ｒが求められる。相関係数の最大値から、サーチマトリクスＢの該当位置におけるパターンマトリクスＡの可能位置が得られる。このようにして求められた２つの個別画像内のパターンマトリクスの位置から公知の写真測量技術のプロセスにより３Ｄ表面ピクセルが求められる。取得された３Ｄ表面ピクセルを全て合わせたものが３Ｄピクセル群と称される。
【００２６】
また、３Ｄピクセル群から、前述した手段により、設定された格子パターンｂを備えた３Ｄ表面モデルを導出することもできる。これは、図５に示されているように、空間座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において表される。ここでは２次補償関数ＫＬが太線で、また車輪指標を表す基準点ＢＰが丸印で示されている。
【００２７】
所望または必要な精度によっては指標の取得に計算コストがかかり、３Ｄピクセル群の密度が高くなるにつれて、および／または、表面モデルの格子パターンが細かくなるにつれて正確な検出が部分的に制限されるようになる。したがって、車輪指標、基準指標および／またはボディ指標の取得にとってあまり重要でない対象セクタでは３Ｄピクセル群の密度を低減したり表面モデルの格子パターンを粗くしたりすると有利である。
【００２８】
図６Ａ〜図６Ｄには本発明の画像処理法、特に車輪位置角度を求めるために指標を抽出する方法の種々のバリエーションのフローチャートが示されている。以下の説明から明らかとなるはずであるが、本発明の画像処理法は、評価プロセスに関して、個々に記録された２Ｄ画像における跳躍的なグレー値の遷移に基づいて輪郭またはエッジを取得する周知の画像処理法とは大きく異なる。
【００２９】
前述した画像相関法にしたがって、関連する指標の抽出は、欧州公開第０８９５０５６号明細書に記載されているような２Ｄ画像からではなく、３Ｄ対象空間から抽出される。これにより照明特性または光特性が変化しても障害影響が小さく、工場の通常条件のもとで達成可能な精度の点で著しい利点が得られる。
【００３０】
図６Ａには第１の実施例が示されている。最初に、ステップＳ１１で第１のカメラにより第１のディジタル２Ｄ画像が、またステップＳ１２で第２のカメラにより第２のディジタル２Ｄ画像が記録される。次にステップＳ２で画像相関が行われ、続いてステップＳ３で３Ｄピクセル群が求められる。ついでステップＳ４で評価装置３において３Ｄ表面モデルを形成すべきか否かが問い合わされる。表面モデルを形成する場合、ステップＳ５２で３Ｄ表面モデルが求められ、ステップＳ５３で３Ｄ対象空間内の３Ｄ表面モデルから車輪指標が抽出される。ステップＳ４で表面モデルを形成しなくてよいと判別された場合には、ステップＳ５１で３Ｄ対象空間内の３Ｄピクセル群から車輪指標が抽出される。ステップＳ５３またはステップＳ５１で指標が抽出された後、次のステップＳ６において車輪平面が定められ、さらにそこからステップＳ７で車輪位置角度すなわち車輪平面と車両基準平面とのなす角度が求められる。
【００３１】
図６Ｂには第２の実施例が示されている。図６Ａに示されているフローと異なるのは、ステップＳ３で３Ｄピクセル群が求められた後、付加的に、ステップＳ３１で有意な車輪指標が定められ、ステップＳ３２で車輪指標の特性すなわち点・線・平面・曲面すなわち１次関数・２次関数・３次関数などが定義されるところである。有意な車輪指標は一義的に識別可能な指標、例えばバルブＶであり、これに基づいて残りの車輪指標の位置が一義的に検出される。車輪指標の特性は最適な識別および評価に適するように定義される。
【００３２】
図６Ｃには第３の実施例が示されている。ここでは、図６Ｂに示されているフローに加え、ステップＳ３１の後、ステップＳ３３で全ての３Ｄピクセルを評価すべきか否かの問い合わせが行われる。全ての３Ｄピクセルを評価しなければならない場合、ステップＳ３２へ移行し、車輪指標の特性が図６Ｂの実施例に相応に定義される。全ての３Ｄピクセルを評価しなくてよい場合、ステップＳ３４で評価をラジアル方向に制限すべきか否かが問い合わされる。ラジアル方向での制限を行う場合には、ステップＳ３５でラジアル方向の境界により３Ｄピクセル数が低減され、続いて車輪指標の特性を定義するステップＳ３２へ移行する。ラジアル方向での制限を行わない場合には、ステップＳ３６で基準点ＢＰの数および位置が定義され、続いてステップＳ３７で３Ｄピクセル数が基準点周囲の局所的境界により低減され、車輪指標の特性を定義するステップＳ３２へ移行する。その後のフローは図６Ｂの実施例と同様である。ラジアル方向での制限または基準点周囲の局所的境界による制限は３Ｄピクセルを低減する手段の一例にすぎず、図７に示されているようなセクタごとの制限も可能である。
【００３３】
図６Ｄには第４の実施例が示されている。ここでは、ピクセル数の低減が２Ｄ画像をベースとした前処理において行われる。このためにステップＳ１１で第１のカメラ１により第１の２Ｄ画像、ステップＳ１２で第２のカメラ２により第２の２Ｄ画像が記録され、ステップＳ１３で２つの２Ｄ画像内の有意な車輪指標が求められ、続いてステップＳ１４で全ての２Ｄピクセルを評価すべきか否かの問い合わせが行われる。全ての２Ｄピクセルを評価しなければならない場合、ステップＳ２へ移行し、その後のフローは図６Ｂの実施例と同様である。全ての２Ｄピクセルを評価しなくてよい場合には、ステップＳ１５で評価をラジアル方向に制限すべきか否かが問い合わされる。ラジアル方向での制限を行う場合には、ステップＳ１８でラジアル方向の境界により２Ｄピクセル数が低減され、そこから画像相関のステップＳ２へ移行し、その後のフローは図６Ｂと同様である。ラジアル方向での制限を行わない場合には、ステップＳ１６で基準点の数および位置が定義され、さらにステップＳ１７で基準点周囲の局所的境界により２Ｄピクセル数が低減され、そこから画像相関のステップＳ２へ移行し、その後のフローは図６Ｂの実施例と同様である。この実施例においてもラジアル方向での制限は３Ｄピクセルを低減する手段の一例にすぎず、他の手段による制限も可能である。
【００３４】
図７のＡ〜Ｆには車輪指標を取得して車輪平面Ｅおよびこれに垂直な車輪回転軸線Ｄを求め、画像出力する様子が示されている。図７のＡでは車輪のディジタル２Ｄ画像にはタイヤ５．１およびバルブＶが存在している。図７のＢでは車輪５の３Ｄピクセル群が取得され、ここでもバルブＶが見て取れる。３Ｄピクセル群から複数の車輪指標が抽出され、そのうちバルブＶが一義的に識別可能な有意な車輪指標とされる。図７のＣ，Ｄでは３Ｄピクセル群の評価すべき領域がラジアル方向にまたはセクタごとに制限され、車輪指標が存在せずあまり重要でない領域、つまり図７のＣの中央付近の領域、図７のＤの個々のセクタ以外の領域が排除されている。有意な指標としてバルブＶが存在する。図７のＥ，Ｆでは、車輪回転軸線Ｄの方向（法線ベクトル）およびこれに垂直な車輪平面Ｅを３Ｄ対象空間内で求める様子が示されている。このとき例えばタイヤの側壁の外輪も車輪指標として用いられる。他の車輪指標および複数の車輪指標の組み合わせも使用可能である。図７のＥでは取得された車輪５が表示平面に対して斜めに示されているが、もちろん、車輪回転軸線Ｄひいては車輪平面Ｅが表示平面に対して垂直となるように回転して表示することもできる。
【００３５】
車両の車輪および／または車軸ジオメトリを求める際には、冒頭に挙げた刊行物に説明されているように、次の手段が行われる。すなわち、車両の測定前に、測定装置の基準化のための基準指標から基準平面が求められる。車両での測定中には、覆い隠されていない基準指標に基づいて測定装置の基準化が自己監視される。さらに車輪平面Ｅが検出された車輪指標から求められ、この車輪平面Ｅと基準平面との関係から車輪位置角度が求められる。有利には、車輪平面Ｅは、車両が撮像装置の側方を通過する際に撮影された複数の画像から検出された少なくとも１つの車輪指標と少なくとも１つのボディ指標との和から求められる。
【００３６】
高い測定精度を保証するのにカメラの分解能が充分でなくとも、周知の画像処理法をサブピクセル領域における評価のために用いて分解能を向上させることができる。
【００３７】
車輪および車軸ジオメトリを測定するために車輪５の３Ｄ表面構造が用いられる。この３Ｄ表面構造は車輪の特徴的要素、例えばタイヤ、ホイールリム、ホイールキャップまたはバルブなどに基づいて表される。表面ジオメトリの検出は、前述したように、画像相関を用いた画像処理により、少なくとも２つのカメラで種々の位置から撮影した対象セクタから、複数の３Ｄピクセルによって対象セクタに存在する対象構造の３Ｄ表面を表現する３Ｄピクセル群を求めることにより行われる。３Ｄピクセル群から、種々の手法により、線モデル、三角形パターン、規則的格子パターンなどの３Ｄ表面モデルを描画することができる。３Ｄピクセル群および／または少なくとも１つの３Ｄ表面モデルに基づいて、特徴的な車輪指標、ボディ指標および基準指標が取得される。
【００３８】
車輪５が対称であり、回転軸線を中心として各点を回転させることにより、トレッドおよびキャンバを求めるのに必要な車輪平面Ｅおよび／または車輪回転軸線Ｄが容易に定められる。バルブ、ホール、ラベルなどの車輪の有意な表面指標または汚れや傷などの他の指標が検出される。これによりリムタイプが検出され考慮される。
【００３９】
車両が測定装置の側方を通過する際に測定を行う場合、付加的にボディの運動が測定装置および基準指標に対して相対的に定められる。このとき３Ｄピクセル群または３Ｄ表面モデルは車輪を包囲するボディすなわちホイールハウジングへ拡張される。これは、本発明の方法では僅かな変更にすぎない。一般には、対象セクタ全体が少なくとも測定の開始時に３次元で検出され、車両タイプおよびリムサイズが種々に異なるため、測定すべき車輪を対象空間内の既知の位置には対応させることができず、記録されたシーン全体の３Ｄ構造から抽出しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】車輪および／または車軸ジオメトリの測定装置を車両長手方向から見た図である。
【図２】図1の測定装置を横方向から見た図である。
【図３】図1の測定装置を上から見た図である。
【図４】第１のディジタル画像のパターンマトリクスＡを求める様子、および、第２のディジタル画像を種々の位置に位置決めする様子を示す図である。
【図５】規則的な格子パターンを有する３Ｄ表面モデルを示す図である。
【図６Ａ】本発明の方法の第1の実施例のフローチャートである。
【図６Ｂ】本発明の方法の第２の実施例のフローチャートである。
【図６Ｃ】本発明の方法の第３の実施例のフローチャートである。
【図６Ｄ】本発明の方法の第４の実施例のフローチャートである。
【図７】３Ｄピクセル群から車輪指標を取得し、車輪平面または車輪回転軸線を求める様子を示した図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、場合により基準指標およびボディ指標を考慮して、複数のディジタル画像を形成する少なくとも２つの撮像装置を含む画像記録装置により少なくとも２つの記録位置の相互の対応づけおよび測定空間に対する基準化を行い、種々のパースペクティブから測定すべき車輪を含む対象セクタを検出し、３Ｄ測定空間における車輪指標の位置を評価する、光学測定装置を用いた車両の車輪および／または車軸ジオメトリの測定方法に関する。
【０００２】
従来技術
こうした手法は独国公開第１９７５７７６３号明細書および欧州特許第１０４２６４３号明細書に紹介されている。これら公知の手法では、検査場の基準指標と車輪およびボディの光学指標とが撮像装置（例えばカメラ）により撮影され、車輪および／または車軸のジオメトリデータが求められる。独国公開第１９７５７７６３号明細書の手法では車両を停止させた状態で測定が行われるが、欧州特許第１０４２６４３号明細書の手法では車両が撮像装置の側方を通過する際に測定が行われる。検査場の基準指標と車両の光学指標とが撮影され、測定装置が測定空間に対して基準化される。より詳細に云えば、これらの方法では、測定装置の基準化のために、測定すべき１つまたは複数の車輪ないしはボディに専用マークが基準指標として貼付されるか、またはそこに予め存在する指標の利用が指示される。車輪ないしはボディに専用マークを貼付したり指標を探して利用したりすることには手間がかかるが、指標を一義的に検出できるので高い精度が達成され、有利である。こうした手法は、位置調整を要さず重量の大きくないマークを貼付することができるのであれば特に都合がよい。
【０００３】
車輪および／または車軸のジオメトリを高精度で検出するため、車両メーカでの技術の向上がますます重要となってきている。測定装置の精度を上げるには個々の車輪のトレッドおよびキャンバを精細に調整する新たな手段が必要である。前述した手法に比べて車輪に対する設置および調整の複雑な測定装置も多い。
【０００４】
前述の文献を基礎として、独国公開第１９９３４８６４号明細書および独国公開第１００５０６５３号明細書などに見られる他の手法も開発されている。独国公開第１９９３４８６４号明細書の手法では車軸が少なくとも１つのボディ指標の運動経路から求められており、独国公開第１００５０６５３号明細書の手法では測定装置の複数の記録位置の相互の対応づけおよび測定空間に対する基準化（撮像装置の配向状態の定義および検査場に対する撮像装置の基準化）が行われている。
【０００５】
欧州公開第０８９５０５６号明細書には、既存の構造の車輪において、車軸の検出にホイールリムのエッジが利用されている。車輪平面の３Ｄ位置を求めるために、２つのカメラの画像からリムエッジ平面の位置が導出される。これは、跳躍的なグレー値遷移の最大値の処理に基づいて画像対の個々の画像における複数の有意な指標からリムエッジを識別し、そこからリムエッジの５つの点を通る楕円を計算することにより行われる。跳躍的なグレー値の遷移に基づくエッジ検出は画像処理プロセスにおいては公知の手法であるが、ジオメトリデータの正確な測定は困難であり、照明状況が変化すると障害影響を回避する措置を導入しなければならないという問題が生じる。
【０００６】
したがって本発明の基礎とする課題は、冒頭に言及した形式の車両の車輪および／または車軸ジオメトリの測定方法において、できるだけ小さな調整コストで付加的な指標の導入を要することなく正確な測定結果を得られるようにすることである。
【０００７】
本発明の利点
この課題は、本発明の請求項１に記載された、場合により基準指標およびボディ指標を考慮して、複数のディジタル画像を形成する少なくとも２つの撮像装置を含む画像記録装置により少なくとも２つの記録位置の相互の対応づけおよび測定空間に対する基準化を行い、種々のパースペクティブから測定すべき車輪を含む対象セクタを検出し、３Ｄ測定空間における車輪指標の位置を評価する、光学測定装置を用いた車両の車輪および／または車軸ジオメトリの測定方法において、少なくとも２つの撮像装置によって種々のパースペクティブで検出された２Ｄ画像の対象セクタから、複数の３Ｄピクセルによって３Ｄ表面を表す３Ｄピクセル群を求め、そこから点・線・平面・曲面すなわち１次関数、２次関数、３次関数としての車輪指標および／または基準指標および／またはボディ指標を取得することにより解決される。
【０００８】
３Ｄピクセル群から個別に求められた３Ｄ表面ピクセルは測定のために専用に貼付されるマークよりも検出の信頼性が一般に低いという事実は甘受しなければならないが、本発明では、付加的な手段なしで相応のアルゴリズムにより多数の３Ｄ表面ピクセルを取得し、評価に利用できる。個々の精度の低さは適切な平均、補償関数または表面モデルを用いることにより補償可能であり、特にコンピュータおよびこれに集積されているプロセッサを画像処理に利用できるのであれば有利である。単純な構造で簡単に操作可能な測定装置が得られる。なぜなら金属薄板、アルミニウムまたはプラスティックなどのボディ材料による制限もホイールキャップを外す必要もなく、付加的な手間がかからないからである。車輪指標さえ取得すれば、冒頭に挙げた刊行物に詳細に説明されているような手段により、評価装置を介して車輪および／または車軸ジオメトリを求めることができる。車輪指標は個別の３Ｄ表面ピクセルから得ることもできるし、複数のローカルな３Ｄ表面ピクセルの平均、複数の３Ｄ表面ピクセルに補償関数（例えば最大値または弦など）を適用して得られた関数パラメータ、または、複数のローカルな３Ｄ表面ピクセルから成る表面モデルなどから得ることもできる。車輪指標はここでは位置の特定された基準点に関する３Ｄ表面ピクセルの分析から、基準点または基準点を中心とした局所平面を通る交線として得られる。基準点は評価の基礎となる。各基準点は、そのつどの測定要求および車輪指標の評価特性（点・線・面・曲面）を考慮して、車両タイプまたは車輪タイプに依存する車輪指標の個数および位置に関して最適に設定される。
【０００９】
この方法を実行するための有利な手段は、３Ｄピクセル群から直接に車輪指標を抽出するか、または、中間ステップで３Ｄピクセル群から表面モデルを導出し、続いて表面モデルから車輪指標を抽出することにより得られる。ここで表面モデルは例えば線モデル（Hoehenlinienmodell）、規則的な格子パターンまたは三角形パターンにより形成される。
【００１０】
冒頭に挙げた刊行物に説明されているように、車輪および／または車軸ジオメトリを求めるにはボディ指標の検出を行うと有利である。こうした観点から、本発明の方法では、車輪指標に加えて、画像相関処理により、少なくとも１つの特徴的なボディ指標が取得される。このときにも相応の数の指標により、請求項１に記載した特徴に関連して、測定精度を向上させることができる。
【００１１】
特に、車両が撮像装置の側方を通過する際に車輪および／または車軸ジオメトリを求めることに関連して、本発明の有利な実施形態によれば、少なくとも１つのボディ指標および測定すべき車輪の車輪指標が検出された画像の対象セクタの３Ｄ表面構造から抽出され、撮像装置に対する車両の相対運動ひいては車軸の検出に用いられる。より詳細に云えば、車両が撮像装置の側方を通過する際に車輪および／または車軸ジオメトリを求めるには、撮像装置および基準指標に対する車両の相対運動が少なくとも１つのボディ指標に基づいて求められ、測定すべき車輪の少なくとも１つの車輪指標が複数のまたは全ての撮像時点で検出された画像の対象セクタの表面構造から抽出されるのである。
【００１２】
また、少なくとも１つの有意な車輪指標を含む少なくとも３つの車輪指標から測定すべき車輪のリムタイプを検査し、これを場合により後の評価の際に考慮すると、測定精度および信頼性が向上する。有意な車輪指標は上述した特徴抽出方法により得られる。有意な車輪指標（例えばバルブ）から、測定時点において少なくとも２つの他の車輪指標の角度位置が求められる。当該の角度位置は対応する車輪指標の基準点に正確に関連する。
【００１３】
簡単な操作および中断されない測定のために、測定空間に導入された付加的な基準マークに基づいて、および／または、前述した画像処理プロセスによって測定空間内に存在する特徴的構造から得られた基準指標に基づいて、少なくとも２つの記録位置の相互の対応づけおよび測定空間に対する基準化が行われる。
【００１４】
基準化の過程は車両での本来の測定に時間的に先行して行うことも測定中に行うこともできるが、ここで、車両を光学的に被覆することにより基準指標の視認性の点で或る程度の制限が発生する。測定中に基準化を行うと視認性は制限されるものの、視認しやすい基準指標を用いて基準化を監視することができる。
【００１５】
光量または照明が制限されていてコントラストが充分に得られなかったり障害的反射が生じたりする場所では、指標を取得する方法の実行が困難であるので、車輪指標および／または少なくとも１つのボディ指標および／または基準指標を取得するために、少なくとも１つのプロジェクタを用いてパターンを車輪および／またはボディおよび／または測定空間へ投影する。ここで、プロジェクタでは、円や十字などの定義されたパターンまたは確率的分散によるグレー値などのランダムパターンが区別される。このときプロジェクタは１つまたは複数のカメラに定義された状態で割り当てられていても割り当てられていなくてもよい。この手段により、コントラストの乏しい表面および／または照明が制限されている場合のコントラスト比の小さい表面での検出が改善される。
【００１６】
２Ｄピクセルから３Ｄピクセル群を求める前または３Ｄピクセルから３Ｄピクセル群を求めた後に、関心の低い画像領域のピクセルを除去して評価の際に考慮すべきデータを低減することにより、データ量を低減した簡単な評価が達成される。
【００１７】
本発明の有利な実施形態によれば、３Ｄピクセル群および／または３Ｄ表面モデルにおいて、車輪指標および／またはボディ指標の抽出前に、部分的に異なる密度および／または部分的に異なるパターンが形成される。この場合、測定すべき車輪の予備情報、例えばタイヤ径、リム径および／またはバルブ位置などを画像処理装置へ供給することができる。
【００１８】
図面
以下に本発明を図示の実施例に則して詳細に説明する。
【００１９】
図１には車輪および／または車軸ジオメトリの測定装置を車両長手方向から見た図が示されている。図２には図1の車輪および／または車軸ジオメトリの測定装置を横方向から見た図が示されている。図３には図1の車輪および／または車軸ジオメトリの測定装置を上から見た図が示されている。図４のＡには第１のディジタル画像のパターンマトリクスＡを求める様子が、Ｂには第２のディジタル画像を種々の位置（１，１），（ｎ，ｍ）に位置決めする様子が示されている。図５には規則的な格子パターンを有する３Ｄ表面モデルの例が示されている。図６Ａ，図６Ｂ，図６Ｃ，図６Ｄには車輪位置角度を求めるケースにおける本発明の方法の４つの実施例のフローチャートが示されている。図７のＡ〜Ｆには３Ｄピクセル群から車輪指標を取得し、車輪平面または車輪回転軸線を求める様子が示されている。
【００２０】
実施例の説明
図１には車両の車輪および／または車軸ジオメトリを求める装置が示されている。ここでは車両の長手方向から記録を行う三脚上に配置された測定ヘッド１が設けられており、この測定ヘッドは例えば図３に示されているようなカメラの形態の２つの撮像装置２と１つの評価装置３とを有する。カメラの視野は車輪５を少なくとも部分的に含む対象セクタ６へ配向されており、その際に２つのカメラの視野の少なくとも大部分が重なっている。操舵軸９に結合された車輪５は検査場に配置された回転プレート７上に位置する。図２には当該の装置の側面図が示されている。図３には、２つのカメラの対象セクタ６が種々のパースペクティブから記録されることが示されている。
【００２１】
種々のパースペクティブから記録された画像のうち、測定すべき車輪５および車両の周囲領域を含む対象セクタ６において、３次元の対象物のジオメトリを測定するために、２つの記録位置の相互の対応関係すなわち撮像装置の配向状態（カメラの位置および方向）が既知となっていなければならない。２つ以上の固定に対応づけられた記録位置を有する測定装置を用いる場合、当該の対応づけはメーカで求めてもよいし、基準マークを検出することにより検査場で求めてもよい。
【００２２】
基準マークの役割は、検査場に対して測定装置を一義的に基準化することである。これにより車両の停止走行平面またはこの停止走行平面に対して垂直な平面が一義的に示され、これに関連して、冒頭に挙げた刊行物に説明されているような手法によって車輪および／または車軸ジオメトリを求めることができる。
【００２３】
２つの記録位置の相互の対応づけおよび測定空間に対する基準化は、本来の車両測定から独立に、特に測定過程に先行して行うことができる。対応づけまたは基準化のために特に基準マークが用いられる場合、対応づけまたは基準化が終了すると当該の基準マークないし基準マーク付与装置を検査場から除去することができる。これにより、本来の測定中に車両の一部が覆い隠されることなく、対象セクタのシャープネスおよび結像度の点で測定装置が最適化されるので、車輪および／または車軸ジオメトリの検出が有利になる。また当該のフェーズにおける検出および評価は車両の指標についてのみに制限される。
【００２４】
測定装置の記録領域において相応に周囲環境がパターン化される場合、基準マークの貼付および除去を部分的にまたは完全に省略することができる。これは、周囲環境を撮像装置によって検出し、画像相関プロセスによりその表面ジオメトリを検出し、そこから特徴的な基準指標を取得することにより行われ、対応づけまたは基準化が行われる。
【００２５】
個別に記憶されたディジタル２Ｄ画像における同一のピクセルに基づいて３Ｄ表面ジオメトリを求める手法が画像相関プロセスとしての写真測量技術から公知である。図４によれば、画像相関プロセスでは、まず、第１の２Ｄ画像すなわち部分画像Ａ内にパターンマトリクスＡが定義され、第２の２Ｄ画像すなわち部分画像Ｂ内に一般にパターンマトリクスＡよりも大きなサーチマトリクスＢが定義される。次に、パターンマトリクスＡの可能な全ての位置（ｎ，ｍ）に対してサーチマトリクスＢ内部で相関係数ｒが求められる。相関係数の最大値から、サーチマトリクスＢの該当位置におけるパターンマトリクスＡの可能位置が得られる。このようにして求められた２つの個別画像内のパターンマトリクスの位置から公知の写真測量技術のプロセスにより３Ｄ表面ピクセルが求められる。取得された３Ｄ表面ピクセルを全て合わせたものが３Ｄピクセル群と称される。
【００２６】
また、３Ｄピクセル群から、前述した手段により、設定された格子パターンｂを備えた３Ｄ表面モデルを導出することもできる。これは、図５に示されているように、空間座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において表される。ここでは２次補償関数ＫＬが太線で、また車輪指標を表す基準点ＢＰが丸印で示されている。
【００２７】
所望または必要な精度によっては指標の取得に計算コストがかかり、３Ｄピクセル群の密度が高くなるにつれて、および／または、表面モデルの格子パターンが細かくなるにつれて正確な検出が部分的に制限されるようになる。したがって、車輪指標、基準指標および／またはボディ指標の取得にとってあまり重要でない対象セクタでは３Ｄピクセル群の密度を低減したり表面モデルの格子パターンを粗くしたりすると有利である。
【００２８】
図６Ａ〜図６Ｄには本発明の画像処理法、特に車輪位置角度を求めるために指標を抽出する方法の種々のバリエーションのフローチャートが示されている。以下の説明から明らかとなるはずであるが、本発明の画像処理法は、評価プロセスに関して、個々に記録された２Ｄ画像における跳躍的なグレー値の遷移に基づいて輪郭またはエッジを取得する周知の画像処理法とは大きく異なる。
【００２９】
前述した画像相関法にしたがって、関連する指標の抽出は、欧州公開第０８９５０５６号明細書に記載されているような２Ｄ画像からではなく、３Ｄ対象空間から抽出される。これにより照明特性または光特性が変化しても障害影響が小さく、工場の通常条件のもとで達成可能な精度の点で著しい利点が得られる。
【００３０】
図６Ａには第１の実施例が示されている。最初に、ステップＳ１１で第１のカメラにより第１のディジタル２Ｄ画像が、またステップＳ１２で第２のカメラにより第２のディジタル２Ｄ画像が記録される。次にステップＳ２で画像相関が行われ、続いてステップＳ３で３Ｄピクセル群が求められる。ついでステップＳ４で評価装置３において３Ｄ表面モデルを形成すべきか否かが問い合わされる。表面モデルを形成する場合、ステップＳ５２で３Ｄ表面モデルが求められ、ステップＳ５３で３Ｄ対象空間内の３Ｄ表面モデルから車輪指標が抽出される。ステップＳ４で表面モデルを形成しなくてよいと判別された場合には、ステップＳ５１で３Ｄ対象空間内の３Ｄピクセル群から車輪指標が抽出される。ステップＳ５３またはステップＳ５１で指標が抽出された後、次のステップＳ６において車輪平面が定められ、さらにそこからステップＳ７で車輪位置角度すなわち車輪平面と車両基準平面とのなす角度が求められる。
【００３１】
図６Ｂには第２の実施例が示されている。図６Ａに示されているフローと異なるのは、ステップＳ３で３Ｄピクセル群が求められた後、付加的に、ステップＳ３１で有意な車輪指標が定められ、ステップＳ３２で車輪指標の特性すなわち点・線・平面・曲面すなわち１次関数・２次関数・３次関数などが定義されるところである。有意な車輪指標は一義的に識別可能な指標、例えばバルブＶであり、これに基づいて残りの車輪指標の位置が一義的に検出される。車輪指標の特性は最適な識別および評価に適するように定義される。
【００３２】
図６Ｃには第３の実施例が示されている。ここでは、図６Ｂに示されているフローに加え、ステップＳ３１の後、ステップＳ３３で全ての３Ｄピクセルを評価すべきか否かの問い合わせが行われる。全ての３Ｄピクセルを評価しなければならない場合、ステップＳ３２へ移行し、車輪指標の特性が図６Ｂの実施例に相応に定義される。全ての３Ｄピクセルを評価しなくてよい場合、ステップＳ３４で評価をラジアル方向に制限すべきか否かが問い合わされる。ラジアル方向での制限を行う場合には、ステップＳ３５でラジアル方向の境界により３Ｄピクセル数が低減され、続いて車輪指標の特性を定義するステップＳ３２へ移行する。ラジアル方向での制限を行わない場合には、ステップＳ３６で基準点ＢＰの数および位置が定義され、続いてステップＳ３７で３Ｄピクセル数が基準点周囲の局所的境界により低減され、車輪指標の特性を定義するステップＳ３２へ移行する。その後のフローは図６Ｂの実施例と同様である。ラジアル方向での制限または基準点周囲の局所的境界による制限は３Ｄピクセルを低減する手段の一例にすぎず、図７に示されているようなセクタごとの制限も可能である。
【００３３】
図６Ｄには第４の実施例が示されている。ここでは、ピクセル数の低減が２Ｄ画像をベースとした前処理において行われる。このためにステップＳ１１で第１のカメラ１により第１の２Ｄ画像、ステップＳ１２で第２のカメラ２により第２の２Ｄ画像が記録され、ステップＳ１３で２つの２Ｄ画像内の有意な車輪指標が求められ、続いてステップＳ１４で全ての２Ｄピクセルを評価すべきか否かの問い合わせが行われる。全ての２Ｄピクセルを評価しなければならない場合、ステップＳ２へ移行し、その後のフローは図６Ｂの実施例と同様である。全ての２Ｄピクセルを評価しなくてよい場合には、ステップＳ１５で評価をラジアル方向に制限すべきか否かが問い合わされる。ラジアル方向での制限を行う場合には、ステップＳ１８でラジアル方向の境界により２Ｄピクセル数が低減され、そこから画像相関のステップＳ２へ移行し、その後のフローは図６Ｂと同様である。ラジアル方向での制限を行わない場合には、ステップＳ１６で基準点の数および位置が定義され、さらにステップＳ１７で基準点周囲の局所的境界により２Ｄピクセル数が低減され、そこから画像相関のステップＳ２へ移行し、その後のフローは図６Ｂの実施例と同様である。この実施例においてもラジアル方向での制限は３Ｄピクセルを低減する手段の一例にすぎず、他の手段による制限も可能である。
【００３４】
図７のＡ〜Ｆには車輪指標を取得して車輪平面Ｅおよびこれに垂直な車輪回転軸線Ｄを求め、画像出力する様子が示されている。図７のＡでは車輪のディジタル２Ｄ画像にはタイヤ５．１およびバルブＶが存在している。図７のＢでは車輪５の３Ｄピクセル群が取得され、ここでもバルブＶが見て取れる。３Ｄピクセル群から複数の車輪指標が抽出され、そのうちバルブＶが一義的に識別可能な有意な車輪指標とされる。図７のＣ，Ｄでは３Ｄピクセル群の評価すべき領域がラジアル方向にまたはセクタごとに制限され、車輪指標が存在せずあまり重要でない領域、つまり図７のＣの中央付近の領域、図７のＤの個々のセクタ以外の領域が排除されている。有意な指標としてバルブＶが存在する。図７のＥ，Ｆでは、車輪回転軸線Ｄの方向（法線ベクトル）およびこれに垂直な車輪平面Ｅを３Ｄ対象空間内で求める様子が示されている。このとき例えばタイヤの側壁の外輪も車輪指標として用いられる。他の車輪指標および複数の車輪指標の組み合わせも使用可能である。図７のＥでは取得された車輪５が表示平面に対して斜めに示されているが、もちろん、車輪回転軸線Ｄひいては車輪平面Ｅが表示平面に対して垂直となるように回転して表示することもできる。
【００３５】
車両の車輪および／または車軸ジオメトリを求める際には、冒頭に挙げた刊行物に説明されているように、次の手段が行われる。すなわち、車両の測定前に、測定装置の基準化のための基準指標から基準平面が求められる。車両での測定中には、覆い隠されていない基準指標に基づいて測定装置の基準化が自己監視される。さらに車輪平面Ｅが検出された車輪指標から求められ、この車輪平面Ｅと基準平面との関係から車輪位置角度が求められる。有利には、車輪平面Ｅは、車両が撮像装置の側方を通過する際に撮影された複数の画像から検出された少なくとも１つの車輪指標と少なくとも１つのボディ指標との和から求められる。
【００３６】
高い測定精度を保証するのにカメラの分解能が充分でなくとも、周知の画像処理法をサブピクセル領域における評価のために用いて分解能を向上させることができる。
【００３７】
車輪および車軸ジオメトリを測定するために車輪５の３Ｄ表面構造が用いられる。この３Ｄ表面構造は車輪の特徴的要素、例えばタイヤ、ホイールリム、ホイールキャップまたはバルブなどに基づいて表される。表面ジオメトリの検出は、前述したように、画像相関を用いた画像処理により、少なくとも２つのカメラで種々の位置から撮影した対象セクタから、複数の３Ｄピクセルによって対象セクタに存在する対象構造の３Ｄ表面を表現する３Ｄピクセル群を求めることにより行われる。３Ｄピクセル群から、種々の手法により、線モデル、三角形パターン、規則的格子パターンなどの３Ｄ表面モデルを描画することができる。３Ｄピクセル群および／または少なくとも１つの３Ｄ表面モデルに基づいて、特徴的な車輪指標、ボディ指標および基準指標が取得される。
【００３８】
車輪５が対称であり、回転軸線を中心として各点を回転させることにより、トレッドおよびキャンバを求めるのに必要な車輪平面Ｅおよび／または車輪回転軸線Ｄが容易に定められる。バルブ、ホール、ラベルなどの車輪の有意な表面指標または汚れや傷などの他の指標が検出される。これによりリムタイプが検出され考慮される。
【００３９】
車両が測定装置の側方を通過する際に測定を行う場合、付加的にボディの運動が測定装置および基準指標に対して相対的に定められる。このとき３Ｄピクセル群または３Ｄ表面モデルは車輪を包囲するボディすなわちホイールハウジングへ拡張される。これは、本発明の方法では僅かな変更にすぎない。一般には、対象セクタ全体が少なくとも測定の開始時に３次元で検出され、車両タイプおよびリムサイズが種々に異なるため、測定すべき車輪を対象空間内の既知の位置には対応させることができず、記録されたシーン全体の３Ｄ構造から抽出しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】車輪および／または車軸ジオメトリの測定装置を車両長手方向から見た図である。
【図２】図1の測定装置を横方向から見た図である。
【図３】図1の測定装置を上から見た図である。
【図４】第１のディジタル画像のパターンマトリクスＡを求める様子、および、第２のディジタル画像を種々の位置に位置決めする様子を示す図である。
【図５】規則的な格子パターンを有する３Ｄ表面モデルを示す図である。
【図６Ａ】本発明の方法の第1の実施例のフローチャートである。
【図６Ｂ】本発明の方法の第２の実施例のフローチャートである。
【図６Ｃ】本発明の方法の第３の実施例のフローチャートである。
【図６Ｄ】本発明の方法の第４の実施例のフローチャートである。
【図７】３Ｄピクセル群から車輪指標を取得し、車輪平面または車輪回転軸線を求める様子を示した図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
場合により基準指標およびボディ指標を考慮して、複数のディジタル画像を形成する少なくとも２つの撮像装置（２）を含む画像記録装置により少なくとも２つの記録位置の相互の対応づけおよび測定空間に対する基準化を行い、種々のパースペクティブから測定すべき車輪（５）を含む対象セクタ（６）を検出し、３Ｄ測定空間における車輪指標の位置を評価する、
光学測定装置を用いた車両の車輪および／または車軸ジオメトリの測定方法において、
少なくとも２つの撮像装置によって種々のパースペクティブで検出された２Ｄ画像の対象セクタから、画像相関処理により、３Ｄ対象空間において複数の個々の３Ｄピクセルによって３Ｄ表面を表す３Ｄピクセル群を求め、そこから点・線・平面・曲面すなわち１次関数、２次関数、３次関数としての車輪指標および／または基準指標および／またはボディ指標を取得する
ことを特徴とする光学測定装置を用いた車両の車輪および／または車軸ジオメトリの測定方法。
【請求項２】
３Ｄピクセル群の情報を車輪指標の抽出に直接に用いるか、または、中間ステップにおいて３Ｄピクセル群から表面モデルを導出し、後いて当該の表面モデルから車輪指標を抽出する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
３Ｄピクセル群に基づいて３Ｄ表面モデルを線モデル、規則的な格子パターンまたは三角形パターンとして求める、請求項２記載の方法。
【請求項４】
車輪指標に加えて相応に少なくとも１つの特徴的なボディ指標を取得する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
車輪および／または車軸ジオメトリの測定を車両が撮像装置の側方を通過する際に行い、撮像装置に対する車両の相対運動を少なくとも１つのボディ指標に基づいて求め、測定すべき車輪の少なくとも１つの車輪指標を側方通過中の複数または全ての撮像時点で検出された対象セクタの表面構造から抽出する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
抽出された少なくとも１つの有意な車輪指標および少なくとも２つの別の車輪指標に基づいて測定すべき車輪のリムタイプを評価装置内で検査し、場合により当該の評価結果を他の評価において考慮する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
測定空間内に導入された付加的な基準マークおよび／または請求項１から３までのいずれか１項記載の方法により測定空間内に存在する特徴的な構造から取得された基準指標に基づいて、少なくとも２つの記録位置の相互の対応づけおよび測定空間に対する基準化を行う、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
車輪上、ボディ上および／または測定空間内のパターンが少なくとも１つのプロジェクタにより投影される、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
３Ｄピクセル群および／または３Ｄ表面モデルにおいて、車輪指標および／またはボディ指標の抽出前に、部分的に異なる密度および／または部分的に異なるパターンが形成される、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
評価の際に考慮されるデータを低減するために、関心の低い画像領域のピクセルは、２Ｄピクセルから３Ｄピクセル群を求める前または３Ｄピクセルから３Ｄピクセル群を求めた後に取り除かれる、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
測定すべき車両および／または車輪の予備情報、例えばタイヤ径、リム径および／またはリム形状が、画像処理装置へ供給される、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１】
場合により基準指標およびボディ指標を考慮して、複数のディジタル画像を形成する少なくとも２つの撮像装置（２）を含む画像記録装置により少なくとも２つの記録位置の相互の対応づけおよび測定空間に対する基準化を行い、種々のパースペクティブから測定すべき車輪（５）を含む対象セクタ（６）を検出し、３Ｄ測定空間における車輪指標の位置を評価する、
光学測定装置を用いた車両の車輪および／または車軸ジオメトリの測定方法において、
少なくとも２つの撮像装置によって種々のパースペクティブで検出された２Ｄ画像の対象セクタから、画像相関処理により、３Ｄ対象空間において複数の個々の３Ｄピクセルによって３Ｄ表面を表す３Ｄピクセル群を求め、そこから点・線・平面・曲面すなわち１次関数、２次関数、３次関数としての車輪指標および／または基準指標および／またはボディ指標を取得する
ことを特徴とする光学測定装置を用いた車両の車輪および／または車軸ジオメトリの測定方法。
【請求項２】
３Ｄピクセル群の情報を車輪指標の抽出に直接に用いるか、または、中間ステップにおいて３Ｄピクセル群から表面モデルを導出し、後いて当該の表面モデルから車輪指標を抽出する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
３Ｄピクセル群に基づいて３Ｄ表面モデルを線モデル、規則的な格子パターンまたは三角形パターンとして求める、請求項２記載の方法。
【請求項４】
車輪指標に加えて相応に少なくとも１つの特徴的なボディ指標を取得する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
車輪および／または車軸ジオメトリの測定を車両が撮像装置の側方を通過する際に行い、撮像装置に対する車両の相対運動を少なくとも１つのボディ指標に基づいて求め、測定すべき車輪の少なくとも１つの車輪指標を側方通過中の複数または全ての撮像時点で検出された対象セクタの表面構造から抽出する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
抽出された少なくとも１つの有意な車輪指標および少なくとも２つの別の車輪指標に基づいて測定すべき車輪のリムタイプを評価装置内で検査し、場合により当該の評価結果を他の評価において考慮する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
測定空間内に導入された付加的な基準マークおよび／または請求項１から３までのいずれか１項記載の方法により測定空間内に存在する特徴的な構造から取得された基準指標に基づいて、少なくとも２つの記録位置の相互の対応づけおよび測定空間に対する基準化を行う、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
車輪上、ボディ上および／または測定空間内のパターンが少なくとも１つのプロジェクタにより投影される、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
３Ｄピクセル群および／または３Ｄ表面モデルにおいて、車輪指標および／またはボディ指標の抽出前に、部分的に異なる密度および／または部分的に異なるパターンが形成される、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
評価の際に考慮されるデータを低減するために、関心の低い画像領域のピクセルは、２Ｄピクセルから３Ｄピクセル群を求める前または３Ｄピクセルから３Ｄピクセル群を求めた後に取り除かれる、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
測定すべき車両および／または車輪の予備情報、例えばタイヤ径、リム径および／またはリム形状が、画像処理装置へ供給される、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【公表番号】特表２００８−５３６１３４（Ｐ２００８−５３６１３４Ａ）
【公表日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５０５８８９（Ｐ２００８−５０５８８９）
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００６／０６１５２１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１３３９８２
【国際公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００６／０６１５２１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１３３９８２
【国際公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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