KR101541013B1 - 휠 얼라인먼트 캘리브레이션 방법, 및 이에 적용되는 각도 및 길이 조절이 가능한 캘리브레이션 바 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휠 얼라인먼트 캘리브레이션 방법, 및 이에 적용되는 각도 및 길이 조절이 가능한 휠 얼라인먼트용 캘리브레이션 바에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리프트 길이 방향에 따른 타겟 형상 왜곡 오차를 보정한 캘리브레이션 방법 및 이에 적용되는 캘리브레이션 바를 타겟의 각도 조절이 가능하고, 신축가능한 연결바를 제공하여, 카메라 촬영을 위한 각도 조절이 용이할 뿐만 아니라 다양한 폭의 리프트에 사용이 가능도록 한 휠 얼라인먼트용 캘리브레이션 바에 관한 것이다.
본 발명은 일단이 휠 얼라인먼트를 위한 리프트 상에 배치되며, 타단은 연결바(10)에 고정되어, 휠 얼라인먼트 작업 중 연결바(10)를 지지하는 한 쌍의 지지레그(20); 양단부가 상기 지지레그(20)에 의해 지지되며, 타겟(40)이 양단부에 결합되는 연결바(10); 연결바(10)의 양단에 결합되는 타겟(40);을 포함하며, 상기 타겟(40)은 설치 각도의 조절이 가능하도록 연결바(10)와 결합되는 것을 특징으로 한다.

Description

휠 얼라인먼트 캘리브레이션 방법, 및 이에 적용되는 각도 및 길이 조절이 가능한 캘리브레이션 바 {A wheel alignment calibration method, and an angle and length adjustable calibration bar for wheel alignment of the same}

본 발명은 휠 얼라인먼트 캘리브레이션 방법, 및 이에 적용되는 각도 및 길이 조절이 가능한 휠 얼라인먼트용 캘리브레이션 바에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리프트 길이 방향에 따른 타겟 형상 왜곡 오차를 보정한 캘리브레이션 방법 및 이에 적용되는 캘리브레이션 바를 타겟의 각도 조절이 가능하고, 신축가능한 연결바를 제공하여, 카메라 촬영을 위한 각도 조절이 용이할 뿐만 아니라 다양한 폭의 리프트에 사용이 가능도록 한 휠 얼라인먼트용 캘리브레이션 바에 관한 것이다.

차량 바퀴는 주행성, 안전성, 및 조정성 등을 고려하여 기하학적으로 특정 각도를 가지고 차축에 설치되는데, 이와 같이 차륜의 위치와 관련된 기하학적인 관계를 휠 얼라인먼트(wheel alignment) 요소라고 한다.

휠 얼라인먼트 요소로는 토우(toe), 캠버(camber), 캐스터(caster) 등이 다양하게 존재하며, 각 요소들은 차량 종류에 따라 소정의 값으로 조정된다.

캠버는 바퀴의 중심선과 수직선이 이루는 각도를 말한다. 보통 타이어 마모와 핸들의 쏠림에 영향을 미치는 요소로서, 타이어 접촉점이 부하 작용점에 근접하도록 하고 하중이 내부 휠 베어링과 스핀들에 실릴 수 있도록 하여 조향을 쉽게 하는 역할을 한다. 또한 캠버는 타이어 마모와 직접적인 관계가 있다. 과도한 캠버가 주어지게 되면 타이어는 내.외측 지름이 변하게 된다. 이 상태로 주행을 하게 되면 작은 지름쪽은 큰 지름쪽의 회전속도와 같아지기 위해 도로 위를 미끄러지게 되어, 타이어의 마모가 증대된다.

토우는 바퀴를 위에서 내려 다 보았을 때 타이어 중심선의 앞 끝과 뒤끝에서 측정한 좌우 바퀴 사이의 거리 차이를 말한다. 바퀴가 정렬된 상태에서 캠버각은 좌우 대칭을 이루기 때문에 토우 역시 좌우바퀴를 같은 각도로 앞으로 모음으로써 바퀴가 옆으로 굴러 나가려는 힘을 상쇄시키로록 정해 진다.

캐스터는 바퀴를 옆에서 바라보았을 때 앞 바퀴의 조향축이 지면의 수직선에 대하여 앞으로 또는 뒤로 기운 각도를 말한다. 캐스터를 크게 할 경우, 고속 주행 시 직진 안정성은 향상되지만, 너무 크게 되면 방향 전환에 대한 반력이 커서 응답이 늦어지고 핸들 조작이 무거워지며 노면의 충격으로 인해 진동이 발생할 수 있다. 그와 반대로 캐스터를 너무 작게 할 경우, 선회 시 민감한 방향 전환이 가능하지만 고속 주행 시 직진성과 복원성은 떨어져 주행이 불안전해지게 된다.

이러한 주행성, 안전성 등에 큰 영향을 미치는 휠 얼라인먼트 요소를 측정하기 위해, 최근에는 3 차원 카메라 방식이 사용되고 있다. 이 방식은 전륜과 후륜에 타겟을 장착한 후, 카메라로 타겟을 촬영한다. 그리고 컴퓨터에서 촬상된 타겟의 패턴을 분석하여 휠의 3차원 위치 정보를 얻게 된다.

통상적으로 카메라는 차량의 좌측 전방과 우측 전방에 각각 하나씩 설치된다. 좌측 카메라는 좌측 전.후 타겟을 촬영하고, 우측 카메라는 우측 전.후 타겟을 촬영한다. 이 때 좌측 카메라는 좌측 카메라에 설정된 기준 좌표계를 기준으로 타겟의 좌표를 측정하고, 우측 카메라는 우측 카메라에 설정된 기준 좌표계를 기준으로 타겟의 좌표를 측정한다. 따라서 좌측 카메라에 의해 측정된 좌표값과 우측 카메라에 의해 측정된 좌표값과의 상관 관계를 파악할 필요가 있다. 이를 위해 공통좌표계를 설정하고 좌.우 카메라의 기준 좌표계 사이의 변환 벡터(transformation vector)를 구한다. 이러한 일련의 작업을 휠 얼라인먼트에서의 캘리브레이션이라고 한다.

캘리브레이션 작업을 위해서는 캘리브레이션 바를 리프트 상의 전방 일단부에 리프트의 길이방향과 직각방향으로 설치한다. 좌측 카메라는 캘리브레이션 바의 좌측 타겟을 촬영하고, 우측 카메라는 캘리브레이션 바의 우측 타겟을 촬영한다.

호모그라피(Homography)라고 불리는 컴퓨터 비젼분야의 캘리브레이션 방법은 독립된 두 카메라에 의해 측정된 좌표로부터 상기 두 카메라 사이의 상관 관계를 규정하는 변환 벡터를 다음과 같은 계산에 의해 구한다.

Rc = R2R1T

Tc = T2-RcT1

단 Rc : 카메라의 변환 회전벡터

Tc : 카메라의 변환 변위벡터

R1, R2 : 1번 카메라와 2번 카메라 각각의 카메라 기준좌표계에 의한 회전벡터

T1, T2 : 1번 카메라와 2번 카메라 각각의 카메라 기준좌표계에 의한 변위벡터

R1T : R1의 전치벡터

이 때 종래의 캘리브레이션 바는 바에 장착된 타겟의 각도를 조절할 수 없으므로, 타겟이 카메라의 촬영 영역 내에 있지 않은 경우, 통상적으로 높은 위치에 설치된 카메라에 접근하여 카메라의 방향을 조절하는 번거로움이 있었다.

한편 캘리브레이션 바가 놓여지는 리프트는 제조사나 모델에 따라 폭에 차이가 있으며, 길이를 가변적으로 조절할 수 없는 종래의 캘리브레이션 바는 다양한 폭을 가진 리프트 상에서의 캘리브레이션 작업에 원활하게 대응할 수 없었다.

그리고 종래의 캘리브레이션 작업은 리프트의 전방 일단부에서 카메라로 영점바의 타겟을 촬영하여 변환 벡터를 구한 후, 이 변환 벡터를 직사각형을 이루는 네 개의 타겟의 좌표에 적용하였다. 그러나 리프트의 설치상 문제나 리프트 자체의 제작 오류로 인해, 휠에 장착된 네개의 타겟의 중심점으로 형성된 사각형은 직사각형이 아닌 왜곡된 형상을 이루게 된다. 따라서 이러한 리프트 길이 방향에 따른 타겟 형상 왜곡으로 인한 에러를 보정해야 하는 문제점이 있다.

한국공개특허공보 2009-0086933호 한국등록특허공보 10-0367124호

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 리프트의 설치상 문제나 리프트 자체의 제작 오류로 인해 발생되는 리프트 길이 방향에 따른 타겟 형상 왜곡으로 인한 오류를 보정하여, 캘리브레이션 작업의 정확도를 높이는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 휠 얼라인먼트의 캘리브레이션에 사용되는 캘리브레이션 바(Calibration bar)에 타겟의 설치 각도를 조절가능하도록 하여, 타겟의 촬영을 용이하게 하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 연결바의 길이가 신축(伸縮)되도록 하여, 다양한 폭의 리프트 상에서 캘리브레이션이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 휠 얼라인먼트의 캘리브레이션 방법에 있어서, 캘리브레이션 바를 리프트 상면의 전방 일단부에 리프트의 길이방향에 대해 직각 방향으로 설치하는 단계; 한 쌍의 카메라를 리프트의 전방으로 소정의 거리에 이격되어 설치하는 단계; 상기 리프트 상면의 전방 일단부를 제1 위치로 하여 리프트의 길이방향으로 소정의 간격 간격으로 제2 내지 제N 위치에 캘리브레이션 바를 설치하여 카메라로 캘리브레이션 바에 설치된 한 쌍의 타겟을 촬영하는 단계; 상기 제1 위치에서 촬영된 한 쌍의 타겟 좌표로부터 변환 벡터를 구하는 단계; 상기 제1 위치를 기준으로 하여, 제1 위치와 각 위치 사이 구간에 대한 구간별 옵셋 각도를 구하는 단계; 상기 각 구간별 옵셋 벡터에 대한 평균 옵셋 각도를 구하는 단계; 얼라인먼트를 수행할 차량을 리프트에 설치하고, 휠에 장착된 네 개의 타겟을 촬영하는 단계; 촬영된 네 개의 타겟 좌표에 변환벡터를 적용하는 단계; 상기 변환벡터가 적용된 타겟 좌표에 평균 옵셋 각도를 적용하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 방법을 제공한다.

또한 상기 구간별 옵셋 각도를 계산하는 단계는 다음 식으로 계산되는 것을 특징으로 한다.

옵셋 각도(단위 : deg) = [Arcsin(L1-LN)]*(W*(N-1))*180/3.1415

여기서 LN = Sqrt(t1*t1 + t2*t2 + t3*t3)

t = (t1, t2, t3) : 타겟의 변위 벡터

LN : N 번째 위치에서 타겟의 변위 벡터의 길이

W : 구간별 간격

N : 측정위치의 개수

또한 상기 구간별 간격은 500mmm이며, 상기 위치의 개수는 5인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 일단은 휠 얼라인먼트를 위한 리프트 상에 배치되며, 타단은 연결바에 고정되어, 휠 얼라인먼트 작업 중 연결바를 지지하는 한 쌍의 지지레그; 양단부가 상기 지지레그에 의해 지지되며, 타겟이 양단부에 결합되는 연결바; 연결바의 양단에 결합되는 타겟;을 포함하며, 상기 타겟은 설치 각도의 조절이 가능하도록 연결바와 결합되는 것을 특징으로 하는 휠 얼라인먼트용 캘리브레이션 바를 제공한다.

또한 상기 연결바는 타겟의 배면에 일단이 고정되며 타단은 삽입홈이 형성된 지지바; 일단은 연결바에 고정되며, 타단은 구형의 볼로 이뤄진 볼 조인트;를 포함하며, 상기 지지바의 삽입홈에 상기 볼 조인트의 볼이 삽입되어 타겟의 설치 각도의 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 연결바는 길이가 신축(伸縮)되는 것을 특징으로 한다

또한 상기 연결바는 길이방향으로 복수의 구멍이 형성된 파이프 형상의 제1 연결바; 일단부에 나사산이 형성되고 표면에 슬롯이 길이방향으로 형성된 파이프 형상의 제2 연결바; 상기 제1 연결바의 구멍과 상기 제2 연결바의 슬롯을 관통하여 체결되는 체결핀; 상기 제2 연결바의 나사산에 체결되는 신축 조절나사;를 포함하는 것을 특징으로 한다

본 발명은, 리프트의 설치상 문제나 리프트 자체의 제작 오류로 인해 발생되는 리프트 길이 방향에 따른 타겟 형상 왜곡으로 인한 오류를 보정하여, 캘리브레이션 작업의 정확도를 높이는 효과가 있다.

또한 본 발명은 휠 얼라인먼트의 캘리브레이션에 사용되는 캘리브레이션 바(Calibration bar)에 설치 각도의 조절이 가능하도록 타겟을 결합하여, 타겟의 촬영을 용이하게 하는 효과가 있다.

또한 본 발명은, 연결바의 길이가 신축(伸縮)되도록 하여, 다양한 폭의 리프트 상에서 캘리브레이션이 가능하도록 하는 효과가 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 휠 얼라인먼트 측정 시스템의 블록도 및 리프트에 올려진 차체의 휠에 타겟이 장착된 상태를 설명하는 도면
도 2는 종래 휠 얼라이먼트 캘리브레이션 방법을 수행하는 상황도
도 3은 본 발명에 따른 휠 얼라이먼트 캘리브레이션 방법을 수행하는 상황도
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 캘리블레이션 바의 사시도
도 6은 본 발명에 따른 캘리블레이션 바의 후면 부분확대 사시도
도 7은 본 발명에 따른 캘리블레이션 바의 신축 부분확대 사시도
도 8은 본 발명에 따른 휠 얼라인먼트 캘리브레이션 방법의 순서도이다.
도 9는 본 발명에 따른 옵섹 각도 측정 개념도
도 10은 본 발명에 따른 캘리브레이션 방법이 수행된 컴퓨터 화면 결과를 나타낸 도면이다

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

도 1은 전형적인 휠 얼라인먼트 측정 시스템의 블록도 및 리프트에 올려진 차체의 휠에 타겟(40)이 장착된 상태를 설명하는 도면이다. 휠 얼라인먼트의 측정을 위해서 통상적으로 차량은 리프트(L)의 테스트 베드(B) 상에 양측 바퀴(T)가 올려진다. 타겟(40)은 클램프로 좌우 전륜과 좌우 후륜에 고정된다.

카메라는 발광체에 의해 빛이 제공된 상태에서 각 휠에 장착된 타겟(40)을 촬영하고, 카메라에 촬상된 이미지는 송신모듈을 통해 수신모듈로 전송된다. 이 때 전송방식은 블루투스, NFC, RF 방식 등 다양한 방식이 이용 가능하며, 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

통상적으로 카메라 및 송신모듈은 카메라 거치대(C)에 일체로 형성되어 있으며, 제1카메라 및 제2카메라는 상기 거치대(C) 내에 수평적으로 이격되어 설치되어 있다.

수신모듈은 수신된 타겟(40) 이미지를 전송받아 휠 얼라인먼트 요소를 연산하기 위해 연산모듈로 전송한다. 연산모듈은 총 4개의 타겟(40) 이미지를 전송받아 토우, 캠버 등의 휠 얼라인먼트 요소를 계산한다.

상술한 휠 얼라인먼트 작업을 수행하기 전에 캘리브레이션이 수행된다. 캘리브레이션은 좌측 카메라에 의해 측정된 좌표값과 우측 카메라에 의해 측정된 좌표값과의 상관 관계를 파악하기 위해 공통좌표계를 설정하고, 좌.우 카메라의 기준 좌표계 사이의 변환 벡터를 구하는 과정을 말한다.

종래의 캘리브레이션 작업이, 도 2를 참조하면, 캘리브레이션 바(CB)를 리프트의 일측 테스트 베드(B) 상에 리프트 길이방향, 좀더 정확하게는 테스트베드 길이방향으로 놓고 카메라로 촬영하여 타겟의 좌표를 측정한 후, 캘리브레이션 바를 옮겨 리프트의 양측 테스트 베드(B) 상에 올려놓고 카메라로 촬영하여 타겟의 좌표를 측정하는 과정을 거친다.

본 발명에 따른 실시예에서 캘리브레이션 작업을 위해서는, 도 3을 참조하면, 캘리브레이션 바(CB)를 리프트 상의 전방 일단부에 리프트의 길이방향에 대해 직각방향으로 설치한다. 좌측 카메라는 캘리브레이션 바의 좌측 타겟(40)을 촬영하고, 우측 카메라는 캘리브레이션 바의 우측 타겟(40)을 촬영한다.

이 때 각 카메라의 촬영 범위 내에 해당 타겟(40)이 포함되지 않을 경우에는 작업자가 통상적으로 높은 위치에 설치된 카메라에 접근하여 카메라의 방향을 조절하는 번거로움이 있다.

본 발명에 따른 캘리브레이션 바(CB)는, 도 4 및 도 5를 참조하면, 일단은 휠 얼라인먼트를 위한 리프트의 테스트 베드(B) 상에 배치되며, 타단은 연결바(10)에 고정되어, 휠 얼라인먼트 작업 중 연결바(10)를 지지하는 한 쌍의 지지레그(20), 상기 연결바를 지지하는 한 쌍의 지지레그(20); 양단부가 상기 지지레그(20)에 의해 지지되며, 타겟(40)이 양단부에 결합되는 연결바(10); 연결바의 양단에 결합되는 타겟(40)을 포함하며, 상기 타겟(40)은 설치 각도의 조절이 가능하도록 연결바와 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 캘리브레이션 바는, 도 6을 참조하면, 타겟(40)의 설치각도를 조절할 수 있으므로, 작업자가 카메라에 접근할 필요없이 손쉽게 타겟(40)을 카메라의 촬영범위 내에 포함되도록 조정할 수 있다.

본 발명은 타겟(40)의 설치각도를 조절하기 위해, 연결바가 타겟(40)의 배면에 일단이 고정되며 타단은 삽입홈(35)이 형성된 지지바(30); 일단은 연결바에 고정되며, 타단은 구형의 볼로 이뤄진 볼 조인트(60);를 포함하며, 상기 지지바(30)의 삽입홈(35)에 상기 볼 조인트의 볼이 삽입되어 타겟(40)의 설치 각도의 조절이 가능한 것을 특징으로 한다. 이와 같이 타겟(40)은 볼 조인트를 통해 그 각도를 원활하게 조정할 수 있어, 촬영에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 캘리브레이션 바는, 도 7을 참조하면, 연결바의 길이가 신축(伸縮)되는 것을 특징으로 한다. 휠 얼라인먼트가 수행되는 리프트는 제조사, 모델에 따라 폭이 다르므로, 길이가 고정된 하나의 캘리브레이션 바로는 다양한 리프트에서의 작업이 불가능하다. 따라서 이러한 문제를 해소하기 위해 연결바의 길이가 신축되도록 하여, 다양한 폭의 리프트에서의 캘리브레이션이 가능하도록 하였다.

본 발명에 따른 연결바는 길이방향으로 복수의 구멍(111) 또는 슬롯이 형성된 파이프 형상의 제1 연결바(11); 일단부에 나사산(121)이 형성되고 슬롯(122)이 길이방향으로 형성된 파이프 형상의 제2 연결바(12); 상기 제1 연결바의 구멍(111)과 상기 제2 연결바의 슬롯(122)을 관통하여 체결되는 체결핀(13); 상기 제2 연결바의 나사산에 체결되는 신축 조절나사(50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

파이프 형상으로 형성된 제1 연결바가 제2 연결바의 내부에 삽입된다. 상기 제1 연결바의 구멍과 상기 제2 연결바의 슬롯을 관통하여 체결핀이 체결된다. 신축 조절나사(50)를 제2 연결바의 표면에 형성된 나사산 상에서 회전시켜 상기 체결핀에 밀착되도록 함으로써, 제1 연결바는 제2 연결바에 견고하게 체결된다. 캘리브레이션 바는 캘리브레이션 수행중 안정적으로 타겟(40)을 지지해야 한다. 미세한 타겟(40)의 움직임은 측정 에러를 유발하므로, 연결바는 길이 조정후 견고하게 체결되어야 한다.

여기서, 제조사에 따라 다양한 제원으로 제작된 리프트의 폭방향 길이에 대응하도록 켈리브레이션 바의 신축길이를 결정하는 작업과정에서 작업자는 리프트의 양측 테스트 베드(B) 사이에 위치하여 상기 신축 조절나사를 조절하면서 길이를 조정하게 되는데, 이때, 신장량은 체결핀(13)이 신축조절나사(50)에 저지되어 제한되나, 축소량은 제한되지 않게 되나, 일반적으로 켈리브레이션 바의 신장량이 결정되면 그 위치를 유지하게 때문에 축소량을 제한할 필요는 없으나, 필요에 따라 축소량도 제한하고자 한다면, 도시하지 않았지만 신축조절나사(50)를 하나 더 채택하여 상기 체결핀(13) 사이에 위치하도록 함으로써 신장량과 축소량을 동시에 제어할 수 있다.

휠 얼라인먼트를 수행할 차량은 리프트의 테스트 베드 상에 설치되며, 이 때 차량의 각 휠에 타겟(40)이 하나씩 장착된다. 네 개의 타겟(40)의 중심점을 연결한 선은 직사각형이 되어야 한다. 그러나 리프트의 설치상 문제나 리프트 자체의 제작 오류로 인해, 휠에 장착된 네개의 타겟(40)의 중심점으로 형성된 사각형은 직사각형이 아닌 왜곡된 형상을 이루게 된다. 따라서 이러한 리프트 길이 방향에 따른 타겟(40) 형상 왜곡으로 인한 오류를 보정해야 한다.

이러한 보정 작업을 반영한 캘리브레이션을 수행하기 위해, 본 발명에 따른 캘리브레이션 방법은, 도 8을 참조하면, 캘리브레이션 바를 리프트 상면의 전방 일단부에 리프트의 길이방향에 대해 직각 방향으로 설치하는 단계(S10); 한 쌍의 카메라를 리프트의 전방으로 소정의 거리에 이격되어 설치하는 단계(S20); 상기 리프트 상면의 전방 일단부를 제1 위치로 하여 리프트의 길이방향으로 소정의 간격으로 제2 내지 제N 위치에 캘리브레이션 바를 설치하여 카메라로 캘리브레이션 바에 설치된 한 쌍의 타겟(40)을 촬영하는 단계(S30); 상기 제1 위치에서 촬영된 한 쌍의 타겟(40) 좌표로부터 변환 벡터를 구하는 단계(S40); 상기 제1 위치를 기준으로 하여, 제1 위치와 각 위치 사이 구간에 대한 구간별 옵셋 각도를 구하는 단계(S50); 상기 각 구간별 옵셋 벡터에 대한 평균 옵셋 각도를 구하는 단계(S60); 얼라인먼트를 수행할 차량을 리프트에 설치하고, 휠에 장착된 네 개의 타겟(40)을 촬영하는 단계(S70); 촬영된 네 개의 타겟(40) 좌표에 변환벡터를 적용하는 단계(S80); 상기 변환벡터가 적용된 타겟(40) 좌표에 평균 옵셋 각도를 적용하는 단계(S90);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 바를 리프트 상면의 전방 일단부에 리프트의 길이방향에 대해 직각 방향으로 설치하는 단계(S10)에서는 종래 실시하던 캘리브레이션 바(CB)를 리프트의 일측 테스트 베드(B) 상에 리프트 길이방향, 좀더 정확하게는 테스트베드 길이방향으로 놓고 카메라로 촬영하여 타겟의 좌표를 측정하는 과정을 거치지 않고 도 3을 참조하면, 캘리브레이션 바(CB)를 리프트 상의 전방 일단부에 리프트의 길이방향에 대해 직각방향으로 설치한다.

상기 한 쌍의 카메라를 리프트의 전방으로 소정의 거리에 이격되어 설치하는 단계(S20)에서는 카메라가 상기 바를 촬영영역에 둘 수 있을 정도로 카메라 거치대(C)를 리프트(L)와 일정거리 유지시킨다.

상기 바를 리프트 상면의 직각 방향으로 설치하는 단계(S10)에서 설치된 바의 위치를 제1 위치로 하여 리프트의 길이방향으로 소정의 간격으로 제2 내지 제N 위치에 캘리브레이션 바를 설치하여 카메라로 캘리브레이션 바에 설치된 한 쌍의 타겟(40)을 촬영하는 단계(S30)에서는 작업자에 의해 제2 내지 제N 위치에 캘리브레이션 바가 이동되고, 이동할 때마다 카메라는 타겟을 촬영한다.

상기 제1 위치에서 촬영된 한 쌍의 타겟(40) 좌표로부터 변환 벡터를 구하는 단계(S40);에서는 제1 위치에서 촬영된 한 쌍의 타겟(40) 좌표로부터 변환 벡터가 구해지는데, 변화벡터를 구하는 과정은 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 종래의 호모그라피(Homography)를 이용하여 양측의 카메라에 각각 존재하는 좌표값을 하나의 공통좌표계로 설정한다.

상기 제1 위치를 기준으로 하여, 제1 위치와 각 위치 사이 구간에 대한 구간별 옵셋 각도를 구하는 단계(S50)에서는 제1 위치를 기준으로 하여, 제1 위치와 각 위치(제2 내지 제N 위치) 사이 구간에 대한 구간별 옵셋 각도(θ1 ~ θN)를 구하는데, 상기 옵셋 각도는, 도 9를 참조하면, 타겟이 기준위치를 벗어난 각도로서, 기준위치는 제1 위치를 기준으로 측정한다.

즉, 옵셋각도가 0일 때는 타겟이 정확한 위치에 위치하고 있는 것이고, 이는 곧 리프트가 정확하게 전후좌우 수평관계를 유지하고 있음을 의미한다.

한편, 옵셋각도가 0이 아닌 경우는 그 위치에서의 타겟은 기준위치를 벗어났음을 의미하고 이는 곧 리프트가 정확한 수평을 유지하고 있지 않음을 의미한다.

가령, 상기 바를 제2 위치에 위치시킬 경우 제1 위치의 좌우 타겟과 제2 위치의 좌우타겟을 연결하면 이상적으로는 직사각형을 형성하여야 하나, 제2 위치의 좌우 타겟 중 어느 하나가 기준위치를 벗어난 경우 타겟별 연결점은 직사각형을 유지하지 못하게 되고, 이는 곧 리프트가 수평관계에 있지 않음을 의미하므로 휠어라이먼트 조정시 이를 반영하여야 하는 것이다.

상기 각 구간별 옵셋 각도에 대한 평균 옵셋 각도를 구하는 단계(S60)에서는 S50에서 획득한 각 구간별 옵셋 각도에 대한 평균 옵셋 각도를 구한다. 즉, 각 구간별 옵셋각도의 평균을 구하여 이를 대표 옵셋 각도로 활용한다. 이로서 측정하는 구간이 많으면 많을수록 대표 옵셋 각도는 더 정밀하게 된다.

얼라인먼트를 수행할 차량을 리프트에 설치하고, 휠에 장착된 네 개의 타겟(40)을 촬영하는 단계(S70)는 실제로 얼라인먼트를 수행하기 위하여 차량을 리프트에 설치하는 단계이다.

촬영된 네 개의 타겟(40) 좌표에 변환벡터를 적용하는 단계(S80)는 S40 단계에서 획득한 변환벡터를 적용하여 양측의 카메라에 각각 존재하는 좌표값을 하나의 공통좌표계로 설정함으로써 두개의 카메라가 하나의 좌표계를 사용하도록 한다.

상기 변환벡터가 적용된 타겟(40) 좌표에 평균 옵셋 각도를 적용하는 단계(S90);에서는 상기 S60에서 획득한 평균 옵셋 각도를 타겟 좌표에 반영한다. 즉, 제1 위치를 기준으로 평균 옵셋 각도가 기준위치를 벗어난 경우 그 벗어난 타겟의 위치를 평균 옵셋 각도를 반영하여 가상의 기준위치를 설정한다.

다시 말해, 제1 위치의 양 타겟이 위치하는 점과 평균 옵셋 각도가 적용된 양 타겟이 위치하는 점을 서로 이을 경우 평균 옵셋 각도가 0인 경우는 직사각형을 이룰 것이나 평균 옵셋 각도가 0이 아닌 타겟이 있을 경우 직사각형은 이루어지지 않을 것이므로 0이 아닌 평균 옵셋 각도를 프로그램적으로 보상하여 가상의 직사각형을 형성함으로써 보다 정확한 얼라이먼트 수행이 가능해진다.

여기서, 상기 구간별 옵셋 각도를 계산하는 단계는 다음 식으로 계산된다.

옵셋 각도(단위 : deg) = [Arcsin(L1-LN)]*(W*(N-1))*180/3.1415

여기서 LN = Sqrt(t1*t1 + t2*t2 + t3*t3)

t = (t1, t2, t3) : 타겟(40)의 변위 벡터

LN : N 번째 위치에서 타겟(40)의 변위 벡터의 길이

W : 구간별 간격

N : 측정위치의 개수

상기 길이는 캘리브레이션 바가 설치된 위치에서 각 타겟(40)이 다른 타겟(40)을 바라보는 변위 벡터의 길이이다. 구간별 옵셋 각도는 제1 위치의 일단의 타겟(40)에서 다른 위치의 타겟(40)을 바라보는 각도를 의미한다. 리프트가 정상적으로 설치된 경우에는 이 각도는 영이 된다. 그러나 리프트의 설치상 문제나 리프트 자체의 제작 오류로 인해, 휠에 장착된 네개의 타겟(40)의 중심점으로 형성된 사각형은 직사각형이 아닌 왜곡된 형상을 이룰 수 있다.

따라서 본 발명에서는 이 왜곡된 옵셋 각도를 구간별로 계산한 후, 평균 옵셋 각도를 산출한다. 산출된 평균 옵셋 각도를 측정된 네 개의 타겟(40)의 좌표에 적용함으로서, 리프트 길이 방향에 따른 타겟(40) 형상 왜곡 오차를 보정하였다. 이를 통해 캘리브레이션 정확도를 높일 수 있다.

상기 구간별 간격과 측정 위치의 개수는 실험결과를 통해 볼 때 구간별 간격은 500mmm가 바람직하며, 상기 위치의 개수는 5 이상으로 할 경우 충분한 정확도를 만족한다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

10 : 연결바
20 : 지지레그
30 : 지지바
35 : 삽입홈
40 : 타겟
50 : 신축 조절나사
60 : 볼조인트
70 : 체결핀

Claims (7)

1. 휠 얼라인먼트의 캘리브레이션 방법에 있어서,
   캘리브레이션 바를 리프트 상면의 전방 일단부에 리프트의 길이방향과 직각 방향으로 설치하는 단계(S10);
   한 쌍의 카메라를 리프트의 전방으로 소정의 거리에 이격되어 설치하는 단계(S20);
   상기 리프트 상면의 전방 일단부를 제1 위치로 하여 리프트의 길이방향으로 소정의 간격으로 제2 내지 제N 위치에 캘리브레이션 바를 설치하고, 카메라로 캘리브레이션 바에 설치된 한 쌍의 타겟(40)을 촬영하는 단계(S30);
   상기 제1 위치에서 촬영된 한 쌍의 타겟(40) 좌표로부터 변환 벡터를 구하는 단계(S40);
   상기 제1 위치를 기준으로 하여, 제1 위치와 각 위치 사이 구간에 대한 구간별 옵셋 각도를 구하는 단계(S50);
   상기 각 구간별 옵셋 벡터에 대한 평균 옵셋 각도를 구하는 단계(S60);
   얼라인먼트를 수행할 차량을 리프트에 설치하고, 휠에 장착된 네 개의 타겟(40)을 촬영하는 단계(S70);
   촬영된 네 개의 타겟(40) 좌표에 변환벡터를 적용하는 단계(S80);
   상기 변환벡터가 적용된 타겟(40) 좌표에 평균 옵셋 각도를 적용하는 단계(S90);를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 얼라인먼트의 캘리브레이션 방법
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 구간별 옵셋 각도를 계산하는 단계는 다음 식으로 계산되는 것을 특징으로 하는 휠 얼라인먼트의 캘리브레이션 방법
   옵셋 각도(단위 : deg) = [Arcsin(L1-LN)]*(W*(N-1))*180/3.1415
   여기서 LN = Sqrt(t1*t1 + t2*t2 + t3*t3)
   t = (t1, t2, t3) : 타겟(40)의 변위 벡터
   LN : N 번째 위치에서 타겟(40)의 변위 벡터의 길이
   W : 구간별 간격
   N : 측정위치의 개수
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 구간별 간격은 500mmm 이며, 상기 위치의 개수는 5인 것을 특징으로 하는 휠 얼라인먼트의 캘리브레이션 방법
   
4. 청구항 1 내지 청구항 3의 휠 얼라인먼트의 캘리브레이션 방법에 사용된 캘리브레이션 바에 있어서,
   상기 캘리브레이션 바는
   일단은 휠 얼라인먼트를 위한 리프트 상에 배치되며, 타단은 연결바(10)에 고정되어, 휠 얼라인먼트 작업 중 연결바(10)를 지지하는 한 쌍의 지지레그(20);
   양단부가 상기 지지레그(20)에 의해 지지되며, 타겟(40)이 양단부에 결합되는 연결바(10);
   연결바(10)의 양단에 결합되는 타겟(40);을 포함하며,
   상기 타겟(40)은 설치 각도의 조절이 가능하도록 연결바(10)와 결합되는 것을 특징으로 하는 휠 얼라인먼트용 캘리브레이션 바
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 연결바(10)는
   타겟(40)의 배면에 일단이 고정되며 타단은 삽입홈(35)이 형성된 지지바(30);
   일단은 연결바(10)에 고정되며, 타단은 구형의 볼로 이뤄진 볼 조인트;를 포함하며,
   상기 지지바(30)의 삽입홈(35)에 상기 볼 조인트의 볼이 삽입되어 타겟(40)의 설치 각도의 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 휠 얼라인먼트용 캘리브레이션 바
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 연결바(10)는 길이가 신축(伸縮)되는 것을 특징으로 하는 휠 얼라인먼트용 캘리브레이션 바
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 연결바(10)는
   길이방향으로 복수의 구멍 또는 슬롯이 형성된 파이프 형상의 제1 연결바(10);
   일단부에 나사산이 형성되고 표면에 슬롯이 길이방향으로 형성된 파이프 형상의 제2 연결바(10);
   상기 제1 연결바(10)의 구멍과 상기 제2 연결바(10)의 슬롯을 관통하여 체결되는 체결핀(70);
   상기 제2 연결바(10)의 나사산에 체결되는 신축 조절나사(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 얼라인먼트용 캘리브레이션 바
   

Images