KR101541030B1

KR101541030B1 - 외란 제외를 위한 휠 얼라인먼트 측정용 타겟, 이를 이용한 측정 시스템 및 그 측정방법

Info

Publication number: KR101541030B1
Application number: KR1020150079129A
Authority: KR
Inventors: 김영호
Original assignee: 삼홍엔지니어링 주식회사
Priority date: 2015-06-04
Filing date: 2015-06-04
Publication date: 2015-08-04
Anticipated expiration: 2035-06-04

Abstract

본 발명은 외란 제외를 위한 휠 얼라인먼트 측정용 타겟, 이를 이용한 측정 시스템 및 그 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휠 얼라인먼트 측정용 타겟 상에 레퍼런스 패턴과 블롭 패턴을 형성하고, 상기 레퍼런스 패턴이 휠 얼라인먼트 측정시 패턴 측정 영역 외부에 촬상된 외란 패턴을 구분하는 기준이 되는 것을 특징으로 하는 휠 얼라인먼트 측정용 타겟, 이를 이용한 측정 시스템 및 그 측정방법에 관한 것이다.

Description

외란 제외를 위한 휠 얼라인먼트 측정용 타겟, 이를 이용한 측정 시스템 및 그 측정방법{A measurement target for wheel alignment to prevent disturbance, a measurement system using the target and measuring method of the same}

차량 바퀴는 주행성, 안전성, 및 조종성 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 종래에는 CCD 이미지 센서를 이용한 방식이 사용되었으나, CCD 이미지 센서의 경우 가격이 고가이고, 센서의 오작동 등으로 인해 정확한 휠 얼라인먼트 요소의 측정에 어려움이 있었다.

이를 해소하기 위해, 최근에는 휠 얼라인먼트 요소를 측정하기 위한 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.

그러나 이러한 3 차원 카메라 방식으로 타겟을 측정할 경우, 빛에 의한 간섭, 차체 반사 등으로 인해 정상적인 패턴뿐 아니라 외란에 의한 패턴도 함께 촬상되어, 정확한 휠 얼라인먼트 요소를 측정하기가 어려운 실정이다.

한국공개특허공보 2009-0086933호 한국등록특허공보 10-0367124호

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 휠 얼라인먼트 측정용 타겟의 패턴 측정 영역 경계선에 레퍼런스 패턴을 형성하여, 촬상된 외란 패턴으로 인한 측정 오차를 줄이는 휠 얼라인먼트 측정용 타겟을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 외란 패턴과 식별이 용이한 레퍼런스 패턴 형상을 제공하여, 휠 얼라인먼트 측정 정확도를 높이는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 외란 방지용 타겟을 이용한 휠 얼라인먼트 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 외란 방지용 패턴의 최적 설계를 위한 기준을 제시하여, 타겟의 설계변수에 대한 상세설계를 용이하게 하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 괴제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 외란 제외를 위한 휠 얼라인먼트 측정용 타겟은 휠 얼라인먼트 측정에 사용되는 타겟(40)에 있어서, 촬영할 타겟(40) 상에 형성되어, 휠 얼라인먼트 요소에 대한 데이터를 제공하는 패턴 측정 영역(30)을 정의해주는 도넛(Donut)형상의 레퍼런스 패턴(10)(Reference pattern); 상기 레퍼런스 패턴(10)에 의해 정의되는 사각형상의 패턴 측정 영역(30)의 경계 및 내부에 형성되어, 타겟(40)의 3차원 위치 정보를 제공하는 블롭 패턴(20)(Blob pattern);을 포함하되, 상기 레퍼런스 패턴(10)은 도넛형상의 3개의 레퍼런스 패턴(10)의 중심을 직선으로 서로 연결할 경우 직삼각형이 형상이 형성되도록 위치시키고, 상기 패턴 측정 영역(30)의 경계에 있는 블롭 패턴(20)의 중심은 레퍼런스 패턴(10)의 중심과 동축에 위치하고, 상기 사각형상의 패턴 측정 영역(30)은 각각의 레퍼런스 패턴(10)의 중심으로부터 동축의 블롭 패턴(20)의 중심을 경유하는 직선(L)을 각각 형성하고, 각각의 직선(L)이 서로 교차하여 생성된 사각 형상을 패턴 측정 영역으로 인식함으로써, 상기 레퍼런스 패턴(10)은 휠 얼라인먼트 측정시 패턴 측정 영역(30) 외부에 촬상된 외란 패턴을 구분하는 기준이 되는 것을 휠 얼라인먼트 측정용 타겟을 제공하는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한 상기 타겟은 좌우 전륜과 좌우 후륜에 각각 장착되며, 후륜에 장착되는 타겟이 전륜에 장착되는 타겟보다 큰 것을 특징으로 한다

또한 상기 블롭 패턴은 원형 형상인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 블롭의 개수, 블롭의 직경, 이웃하는 블롭의 중심간 거리는 촬상된 이웃하는 블롭 패턴이 겹치지 않도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 휠 얼라인먼트 측정용 타겟을 포함하는 휠 얼라인먼트 측정 시스템으로서, 카메라; 상기 카메라에 광원을 제공하는 발광체; 상기 타겟을 휠에 고정하는 클램프; 상기 카메라에서 촬영된 휠 얼라인먼트 측정 데이터를 송신하는 송신모듈; 상기 송신모듈에서 전송된 휠 얼라인먼트 데이터를 수신하는 수신모듈; 상기 수신모듈로부터 휠 얼라인먼트 데이터를 제공받아 토우, 캠버 등의 휠 얼라인먼트 요소를 연산하는 연산모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외란 방지를 위한 휠 얼라인먼트 측정시스템을 제공한다.

또한 상기 휠 얼라인먼트 측정용 타겟을 이용한 휠 얼라인먼트 측정방법에 있어서, 상기 타겟의 촬영 영상으로부터 레퍼런스 패턴을 인식하는 단계; 상기 인식된 레퍼런스 패턴으로부터 패턴 측정 영역을 정의하는 단계; 상기 패턴 측정 영역의 경계와 내부에 촬상된 블롭 패턴을 인식하는 단계; 상기 인식된 복수의 블롭 패턴 각각에 대하여 중심을 계산하는 단계; 상기 계산된 복수의 블롭의 중심으로부터 타겟의 중심을 계산하는 단계; 좌우 전륜과 좌우 후륜에 장착된 타겟의 중심좌표와 카메라의 기준좌표로부터 휠 얼라인먼트 요소를 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 외란 방지를 위한 휠 얼라인먼트 측정방법을 제공한다.

또한 본 발명은, 상기 블롭 패턴의 중심을 계산하는 단계는 블롭 패턴의 촬상 이미지인 타원 형상을 둘러싸는 직사각형을 도시하고, 각 변의 이등분선이 교차하는 지점의 좌표를 산출하여 블롭 패턴의 중심을 구하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 휠 얼라인먼트 측정용 타겟의 패턴 측정 영역 경계선에 레퍼런스 패턴(10)을 형성하여, 촬상된 외란 패턴으로 인한 측정 오차를 줄이는 효과가 있다.

또한 본 발명은, 외란 패턴과 식별이 용이한 레퍼런스 패턴(10) 형상을 제공하여, 휠 얼라인먼트 측정 정확도를 높이는 효과가 있다.

또한 본 발명은 외란 방지용 타겟을 이용한 휠 얼라인먼트 측정방법을 제공하여, 휠 얼라인먼트 측정시 외란 패턴으로 인한 측정 오차를 줄이는 효과가 있다.

또한 본 발명은 외란 방지용 패턴의 최적 설계를 위한 기준을 제시하여, 타겟의 설계변수에 대한 상세설계를 용이하게 하는 효과가 있다.

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

도 1은 본 발명에 따른 휠 얼라인먼트 측정 시스템 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 타겟 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 전륜 타겟 패턴 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 후륜 타겟 패턴 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 블롭 중심측정 개념도.
도 6은 본 발명에 따른 휠 얼라인먼트 측정을 위한 블롭 및 전륜 타겟 패턴의 중심 표시도
도 7은 본 발명에 따른 휠 얼라인먼트 측정시스템을 이용한 실제 측정화면과 측정수치를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 외란방지용 타겟을 이용한 휠 얼라인먼트 측정방법의 순서도.

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 본 발명에 따른 휠 얼라인먼트 측정 시스템의 블록도이다. 본 발명에 따른 휠 얼라인먼트 측정 시스템은 카메라(50); 상기 카메라(50)에 광원을 제공하는 발광체(60); 상기 타겟(40)을 휠에 고정하는 클램프(70); 상기 카메라(50)에서 촬영된 타겟(40) 이미지를 송신하는 송신모듈(80); 상기 송신모듈(80)에서 전송된 타겟(40) 이미지를 수신하는 수신모듈(90); 상기 수신모듈(90)로부터 타겟(40) 이미지를 제공받아 토우, 캠버 등의 휠 얼라인먼트 요소를 연산하는 연산모듈(100); 상기 연산모듈(100)에서 계산된 토우, 캠버 등의 휠 얼라인먼트 요소, 각 타겟(40)의 좌표 등을 디스플레이하는 디스플레이모듈(110);을 더 포함한다.

휠 얼라인먼트의 측정을 위해서 통상적으로 차량은 리프트의 테스트 베드 상에 올려진다. 타겟(40)은 클램프(70)로 좌우 전륜과 좌우 후륜에 고정된다. 카메라(50)는 발광체(60)에 의해 빛이 제공된 상태에서 각 휠에 장착된 타겟(40)을 촬영한다. 카메라(50)에 촬상된 이미지는 송신모듈(80)을 통해 수신모듈(90)로 전송된다. 이 때 전송방식은 블루투스, NFC, RF 방식 등 다양한 방식이 이용 가능하며, 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

수신모듈(90)은 수신된 타겟(40) 이미지를 전송받아 휠 얼라인먼트 요소를 연산하기 위해 연산모듈(100)로 전송한다. 연산모듈(100)은 총 4개의 타겟(40) 이미지를 전송받아 토우, 캠버 등의 휠 얼라인먼트 요소를 계산한다.

휠 얼라인먼트 요소는 카메라(50)의 기준좌표와 촬상된 각 타겟(40)의 중심 좌표로부터 계산된다. 두 점의 3차원 좌표(X, Y, Z)가 정해지면, 두 점에 의해 정해지는 벡터의 평행변위 좌표, 회전변위 좌표가 구해진다. 그리고 각 타겟(40)에 대해 구해진 이들 평행변위 좌표, 회전변위 좌표로부터 토우, 캠버 등의 휠 얼라인먼트 요소가 계산되며, 이러한 계산은 당해 기술분야에서 공지된 바이므로, 여기서 자세한 설명은 생략하기로 한다.

3 차원 카메라(50) 방식으로 타겟(40)을 측정할 경우, 빛에 의한 간섭, 차체 반사 등으로 인해 정상적인 패턴뿐 아니라 외란에 의한 패턴도 함께 촬상되어, 정확한 휠 얼라인먼트 요소를 측정하기가 어렵다. 따라서 촬상된 타겟(40) 이미지로부터 외란에 의한 패턴을 구별해내는 작업이 요구된다.

도 2는 본 발명에 타겟 사시도이다. 본 발명에 따른 외란 제외를 위한 휠 얼라인먼트 측정용 타겟(40)은 촬영할 타겟(40) 상에 형성되어, 휠 얼라인먼트 요소에 대한 데이터를 제공하는 패턴 측정 영역(30)을 정의해주는 레퍼런스 패턴(10)(Reference pattern); 상기 레퍼런스 패턴(10)에 의해 정의되는 패턴 측정 영역(30)의 경계 또는 내부에 형성되어, 타겟(40)의 3차원 위치 정보를 제공하는 블롭 패턴(20)(Blob pattern);을 포함하며, 상기 레퍼런스 패턴(10)은 휠 얼라인먼트 측정시 패턴 측정 영역(30) 외부에 촬상된 외란 패턴을 구분하는 기준이 되는 것을 특징으로 한다.

여기서 패턴 측정 영역(30)이란 타겟(40)의 3차원 위치 정보를 파악하기 위해 연산모듈(100)이 유효한 측정 대상으로 삼는 패턴이 존재하는 영역을 말한다.

도 3은 본 발명에 따른 전륜 타겟(40) 패턴의 평면도이다. 도 3에서 도넛 형상의 패턴이 레퍼런스 패턴(10)이고, 원형 형상의 패턴이 블롭 패턴(20)이다. 도 3에는 총 3개의 레퍼런스 패턴(10)이 사각형상의 패턴 측정 영역(30)의 외곽에 형성된다. 레퍼런스 패턴(10)을 패턴 측정 영역(30)의 외곽에 형성함으로써, 레퍼런스 패턴(10)에 의해 정의되는 사각 형상의 패턴 측정 영역(30) 외부의 패턴은 연산모듈(100)이 외란에 의한 패턴으로 인식하여 연산에서 제외한다.

이렇게 함으로써 차체 바디에 의한 반사, 빛에 의한 간섭 등으로 인한 외란의 영향을 배제할 수 있다.
레퍼런스 패턴(10)의 개수는 3개로 설정되며, 이는 사각 형상의 패턴 측정 영역(30)을 정의하기 위한 최소한의 패턴 개수이다.

즉, 도 3, 도 4 및 도 6을 참조하면, 레퍼런스 패턴(10)은 3개의 레퍼런스 패턴(10)의 중심을 직선으로 서로 연결할 경우 직삼각형의 형상이 형성되도록 위치시키고, 상기 패턴 측정 영역(30)의 경계에 있는 블롭 패턴(20)의 중심은 레퍼런스 패턴(10)의 중심과 동축에 위치하고, 상기 사각 형상의 패턴 측정 영역(30)은 각각의 레퍼런스 패턴(10)의 중심으로 부터 동축의 블롭 패턴(20)의 중심을 경유하는 직선(L)을 각각 형성하고 각각의 직선(L)이 서로 교차하여 생성된 사각 형상을 패턴 측정 영역으로 정의한다. 이로서, 3개의 레퍼런스 패턴(10)의 개수는 사각 형상의 패턴 측정 영역(30)을 정의하기 위한 최소한의 패턴 개수가 된다.

레퍼런스 패턴(10)은 도넛(Donut) 형상으로 이루어져 있다. 통상적으로 차체 바디의 반사 등으로 인한 외란에 의한 패턴이 원형 형상으로 형성되므로, 서버컴퓨터가 레퍼런스 패턴(10)을 외란에 의한 패턴과 용이하게 식별하기 위함이다.

이로서, 카메라는 도넛형상의 도형을 레퍼런스로 인지하고, 인지한 레퍼런스를 직선으로 연결하여 사각형상을 형성한 후 사각형상 영역 밖의 도형은 외란으로 인지하여 제외하는 것이다.

타겟(40)은 좌우 전륜과 좌우 후륜에 각각 장착되며, 후륜에 장착되는 타겟(40)이 전륜에 장착되는 타겟(40) 보다 크다. 이는 전륜 타겟(40) 보다 원거리에 장착된 후륜 타겟(40)이 화면 상에서 전륜 타겟(40)과 동일한 크기의 이미지로 디스플레이 되도록 하기 위함이다.

블롭 패턴(20)은 타겟(40)의 3차원 공간 상의 위치 정보를 계산하기 위해 제공된다. 카메라(50)의 정면에 위치하는 타겟(40) 상의 원형 패턴은 타겟(40)이 좌표축을 기준으로 회전할 경우 타원 형상으로 카메라(50)에 촬상된다.

따라서 타겟(40)이 각 좌표축을 기준으로 회전되는 정도를 측정하기 위해 타겟(40) 상에 복수의 블롭 패턴(20)을 형성한다. 각 블롭 패턴(20)의 위치 정보를 파악하고, 이로부터 타겟(40)의 3 차원 위치 정보를 구할 수 있다. 블롭 패턴(20)은 원형 형상으로 형성된다.

블롭 패턴(20)을 설계하기 위한 설계변수로는 블롭의 개수, 블롭의 직경, 이웃하는 블롭의 중심간 거리 등이 있다. 보다 정확한 타겟(40)의 3 차원 위치정보를 얻기 위해서는 블롭의 개수가 많을수록 좋으나, 물리적으로 휠에 장착할 수 있는 타겟(40)의 크기는 제한되며, 블롭의 개수가 많을수록 측정된 타겟(40) 이미지 상에서 이웃하는 블롭 패턴(20)이 겹치게 되므로, 이를 고려하여 블롭의 개수를 결정하여야 한다. 그리고 블롭의 직경이나 이웃하는 블롭의 중심간 거리 또한 측정된 타겟(40) 이미지 상에서 이웃하는 블롭 패턴(20)이 겹치지 않도록 수치를 결정하여야 한다.

본 발명에 따른 실시예에서는 전륜타겟(40)은 210mm 210mm의 정사격형을 형성하여, 레퍼런스 패턴(10)을 최외각에 3개 형성하고, 블롭 패턴(20)을 33개 형성한다.

각각의 패턴은 정원형으로 형성하고, 직경은 20mm, 패턴간 중심과의 거리는 32mm, 최외각 패턴의 중심과 타겟 선단과의 거리는 25mm로 형성하며, 레퍼런스 패턴은 중심에 10mm 정원을 블롭 패턴과 다른 색상으로, 또는 타겟 배경과 동일한 색상으로 형성한다.

본 발명에 따른 실시예에서는 후륜타겟(40)은, 도 4를 참조하면, 280mm 280mm의 정사격형을 형성하여, 레퍼런스 패턴(10)을 최외각에 3개 형성하고, 블롭 패턴(20)을 33개 형성한다.

각각의 패턴은 정원형으로 형성하고, 직경은 25mm, 패턴간 중심과의 거리는 40mm, 최외각 패턴의 중심과 타겟 선단과의 거리는 40mm로 형성하며, 레퍼런스 패턴은 중심에 15mm 정원을 블롭 패턴과 다른 색상으로, 또는 타겟 배경과 동일한 색상으로 형성한다.

본 발명에 따른 휠 얼라인먼트 측정용 타겟(40)을 이용한 외란 방지를 위한 휠 얼라인먼트 측정방법을 도 8을 참조하여 설명하고자 한다.

본 발명에 따른 외란 방지를 위한 휠 얼라인먼트 측정방법은 상기 타겟(40)의 촬영 영상으로부터 레퍼런스 패턴(10)을 인식하는 단계(S10); 상기 인식된 레퍼런스 패턴(10)으로부터 패턴 측정 영역(30)을 정의하는 단계(S20); 정의된 패턴 측정 영역의 중심(C1)을 구하는 단계(S30); 패턴 측정 영역(30)의 경계와 내부에 촬상된 블롭 패턴(20)을 인식하는 단계(S40); 인식된 복수의 블롭 패턴(20) 각각에 대하여 중심(BC)을 계산하는 단계(S50); 타겟(40)의 중심(C2)을 판단하는 단계(S60); 좌우 전륜과 좌우 후륜에 장착된 타겟(40)의 중심(C)좌표와 카메라(50)의 기준좌표로부터 휠 얼라인먼트 요소를 계산하는 단계(S70);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 타겟(40)의 촬영 영상으로부터 레퍼런스 패턴(10)을 인식하는 단계(S10)에서는 카메라가 촬상한 이미지 중에 중공의 도넛형태의 이미지를 레퍼런스 패턴으로 인지하게 된다. 이는 카메라가 타겟을 촬상했을 때 나타나는 이미지는 실제 타겟의 역상이므로 레퍼런스 이미지는 도넛형태로 인지하는 것이다.

상기 인식된 레퍼런스 패턴(10)으로부터 패턴 측정 영역(30)을 정의하는 단계(S20)에서는 인접한 레퍼런스 패턴의 중심을 직선(L)으로 연결한 후 상기 직선을 서로 연결하여 사각형상의 영역을 형성하여 이를 패턴 측정 영역으로 확정한다.

상기 정의된 패턴 측정 영역의 중심(C1)을 구하는 단계(S30)에서는 정의된 사각형상의 패턴 측정 영역의 중심(C1)을 구한다.

상기 패턴 측정 영역(30)의 경계와 내부에 촬상된 블롭 패턴(20)을 인식하는 단계(S40)에서는 상기 패턴 측정 영역(30)을 정의하는 단계(S20)로부터 정의된 사각형상의 영역 이외의 화상은 블롭 패턴으로부터 배제하고 사각형상의 영역 내에 있는 원형 화상만을 블롭패턴으로 인식한다.

상기 인식된 복수의 블롭 패턴(20) 각각에 대하여 중심(BC)을 계산하는 단계(S50)에서는 향후 휠 얼라인먼트 요소를 계산하기 하기 위한 기초과정으로서, 만일 휠에 부착된 타겟이 일정각도 틀어져 있다면 블롭 패턴의 원형 화상은 정원이 아닌 타원을 형성하고 있을 것이며, 이는 곧 휠이 정렬되어 있지 않음을 의미하는 것이므로 본 발명에서는 그 중심을 측정하여 타겟의 틀어진 각도와 방향을 추정하기 위한 계산요소로서 인식된 복수의 블롭 패턴(20) 각각에 대하여 중심을 계산한다.

여기서, 블롭 패턴의 중심을 계산하는 단계(S40)에서, 도 6을 참조하면, 블롭 패턴(20)의 촬상 이미지가 타원인 경우 타원 형상을 둘러싸는 직사각형을 도시한 후, 도시된 직사각형의 각 변의 이등분선이 교차되는 지점의 좌표를 산출하여, 상기 교차하는 좌표를 블롭 패턴(20)의 중심(BC)으로 인지한다.

상기 타겟(40)의 중심(C2)을 판단하는 단계(S60)에서는 상기 패턴 측정 영역의 중심(C1)이 진정한 타겟(40)의 중심(C)인지, 즉 타겟이 바퀴의 정확한 위치에 장착되었는지를 판단하기 위하여 상기 단계(S50)으로부터 계산된 각각의 블롭의 중심(BC)으로부터 타겟(40)의 중심(C2)을 구한 후, 상기 패턴 측정 영역의 중심(C1)과 타겟(40)의 중심(C2)을 비교하여, 오차범위 내에 위치할 경우 패턴 측정 영역의 중심(C1)을 진정한 타겟(40)의 중심(C)으로 판단한다.

이에 본 발명에 따른 실시예에서는 패턴 측정 영역의 블롭(20)의 수를 33개로 하였으므로 상기 타겟(40)의 중심(C2)은 33개가 존재하게 될 것이므로 33개의 중심(C2)과 패턴 측정 영역의 중심(C1)은 각각 비교 후 일정 갯수의 중심이 오차범위 내에 위치할 경우 패턴 측정 영역의 중심(C1)을 진정한 타겟(40)의 중심(C)으로 판단한다.

여기서, 각 블롭의 중심(BC)으로부터 타겟(40)의 각 중심(C2)을 구하는 것은 미리 계산된 기준테이블로부터 정해질 수 있는데, 가령, 도 6 및 도 7을 참조하면, 전륜의 1행2열에 위치하는 블롭으로부터 중심(C2)은 블롭 중심거리 Y축으로 80mm(32mm*2 + 32mm*0.5), X축으로 80mm(32mm*2 + 32mm*0.5)에 위치하는 좌표를 갖게 된다.

이로서, 각 블롭의 중심(C2) 좌표와 패턴 측정 영역의 중심(C1) 좌표를 비교할 수 있게 되는 것이다.

여기서, 왜란 등으로 인해 인식된 블롭 갯수가 33개 이상 또는 이하가 될 수 있으므로 인식된 블롭의 개수가 미리 정해진 개수의 범위 내에 있지 않거나, 33개의 중심(C2)과 패턴 측정 영역의 중심(C1)은 각각 비교 후 일정 갯수의 중심이 오차범위 내에 위치하지 않을 때에는 패턴 측정 영역의 중심(C1)과 비교 없이 타겟의 위치를 조정한 후 다시 레퍼런스 패턴(10)을 인식하는 단계(S10)부터 진행하도록 하는 것이 바람직하다.

좌우 전륜과 좌우 후륜에 장착된 타겟(40)의 중심(C)좌표와 카메라(50)의 기준좌표로부터 휠 얼라인먼트 요소를 계산하는 단계(S70)에서는 상기 타겟(40)의 중심(C2)을 판단하는 단계(S60)에서 확정된 좌우 전륜과 좌우 후륜에 장착된 타겟(40)의 각각 중심(C)좌표, 즉 4개의 좌표와 카메라(50)의 기준좌표로부터 토우, 캠버 등의 얼라인먼트 요소를 계산한다.

휠 얼라인먼트 요소는 카메라(50)의 기준좌표와 촬상된 각 타겟(40)의 중심 좌표로부터 계산되고, 두 점의 3차원 좌표(X, Y, Z)가 정해지면, 두 점에 의해 정해지는 벡터의 평행변위 좌표, 회전변위 좌표가 구해진다. 그리고 각 타겟(40)에 대해 구해진 이들 평행변위 좌표, 회전변위 좌표로부터 토우, 캠버 등의 휠 얼라인먼트 요소가 계산되며, 이러한 계산은 당해 기술분야에서 공지된 바이므로, 여기서 자세한 설명은 생략하기로 한다.

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 : 레퍼런스 패턴
20 : 블롭 패턴
30 : 패턴 측정 영역
40 : 타겟
50 : 카메라
60 : 발광체
70 : 클램프
80 : 송신모듈
90 : 수신모듈
100 : 연산모듈
110 : 디스플레이모듈

Claims

휠 얼라인먼트 측정에 사용되는 타겟(40)에 있어서,
촬영할 타겟(40) 상에 형성되어, 휠 얼라인먼트 요소에 대한 데이터를 제공하는 패턴 측정 영역(30)을 정의해주는 도넛(Donut)형상의 레퍼런스 패턴(10)(Reference pattern);
상기 레퍼런스 패턴(10)에 의해 정의되는 사각형상의 패턴 측정 영역(30)의 경계 및 내부에 형성되어, 타겟(40)의 3차원 위치 정보를 제공하는 블롭 패턴(20)(Blob pattern);을 포함하되,
상기 레퍼런스 패턴(10)은 도넛형상의 3개의 레퍼런스 패턴(10)의 중심을 직선으로 서로 연결할 경우 직삼각형이 형상이 형성되도록 위치시키고,
상기 패턴 측정 영역(30)의 경계에 있는 블롭 패턴(20)의 중심은 레퍼런스 패턴(10)의 중심과 동축에 위치하고,
상기 사각형상의 패턴 측정 영역(30)은 각각의 레퍼런스 패턴(10)의 중심으로부터 동축의 블롭 패턴(20)의 중심을 경유하는 직선(L)을 각각 형성하고, 각각의 직선(L)이 서로 교차하여 생성된 사각 형상을 패턴 측정 영역으로 인식함으로써,
상기 레퍼런스 패턴(10)은 휠 얼라인먼트 측정시 패턴 측정 영역(30) 외부에 촬상된 외란 패턴을 구분하는 기준이 되는 것을 특징으로 하는 외란 제외를 위한 휠 얼라인먼트 측정용 타겟
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청구항 1에 있어서,
상기 타겟(40)은 좌우 전륜과 좌우 후륜에 각각 장착되며, 후륜에 장착되는 타겟(40)이 전륜에 장착되는 타겟(40)보다 큰 것을 특징으로 하는 외란 제외를 위한 휠 얼라인먼트 측정용 타겟
청구항 4에 있어서,
상기 블롭 패턴(20)은 원형 형상인 것을 특징으로 하는 외란 제외를 위한 휠 얼라인먼트 측정용 타겟
청구항 5에 있어서,
상기 블롭의 개수, 블롭의 직경, 이웃하는 블롭의 중심간 거리는 촬상된 이웃하는 블롭 패턴(20)이 겹치지 않도록 설정되는 것을 특징으로 하는 외란 제외를 위한 휠 얼라인먼트 측정용 타겟
청구항 1. 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항의 휠 얼라인먼트 측정용 타겟(40)을 포함하는 휠 얼라인먼트 측정 시스템으로서,
카메라(50);
상기 카메라(50)에 광원을 제공하는 발광체(60);
상기 타겟(40)을 휠에 고정하는 클램프(70);
상기 카메라(50)에서 촬영된 타겟(40) 이미지를 송신하는 송신모듈(80);
상기 송신모듈(80)에서 전송된 타겟(40) 이미지를 수신하는 수신모듈(90);
상기 수신모듈(90)로부터 타겟(40) 이미지를 제공받아 토우, 캠버 등의 휠 얼라인먼트 요소를 연산하는 연산모듈(100);
상기 연산모듈(100)에서 계산된 토우, 캠버 등의 휠 얼라인먼트 요소, 각 타겟(40)의 좌표 등을 디스플레이하는 디스플레이모듈(110);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외란 방지를 위한 휠 얼라인먼트 측정시스템
청구항 1. 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항의 휠 얼라인먼트 측정용 타겟(40)을 이용한 휠 얼라인먼트 측정방법에 있어서,
상기 타겟(40)의 촬영 영상으로부터 레퍼런스 패턴(10)을 인식하는 단계;
상기 인식된 레퍼런스 패턴(10)으로부터 패턴 측정 영역(30)을 정의하는 단계;
상기 패턴 측정 영역(30)의 경계와 내부에 촬상된 블롭 패턴(20)을 인식하는 단계;
상기 인식된 복수의 블롭 패턴(20) 각각에 대하여 중심을 계산하는 단계;
상기 계산된 복수의 블롭의 중심으로부터 타겟(40)의 중심을 계산하는 단계;
좌우 전륜과 좌우 후륜에 장착된 타겟(40)의 중심좌표와 카메라(50)의 기준좌표로부터 휠 얼라인먼트 요소를 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 외란 방지를 위한 휠 얼라인먼트 측정방법
청구항 8에 있어서,
상기 블롭 패턴(20)의 중심을 계산하는 단계는 블롭 패턴(20)의 촬상 이미지인 타원 형상을 둘러싸는 직사각형을 도시하고, 각 변의 이등분선이 교차되는 지점의 좌표를 산출하여 블롭 패턴(20)의 중심을 구하는 것을 특징으로 하는 외란 방지를 위한 휠 얼라인먼트 측정방법