2024年10月4日发(作者：宓永怡)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.5
(22)申请日 2011.04.07
(71)申请人 美国亨特工程公司
地址 美国密苏里州
(72)发明人 迈克尔·T·施蒂夫 丹尼斯·M·林森 丹尼尔·R·多兰斯 托马斯·J·戈拉布 马克·S·夏
兰斯基
(74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司
代理人 杨生平
(51)
G01B11/275
权利要求说明书 说明书 幅图
(10)申请公布号 CN 105841639 A
(43)申请公布日 2016.08.10
(54)发明名称
用于车辆服务系统光学目标组件的
方法和装置
(57)摘要
一种用于利用以非确定位置固定至
车轮的光学目标组件而确定车轮的对准的
方法和装置，该光学目标组件具有尺寸上
稳定的形状以及布置在多个目标表面上的
多个光学目标元件。通过成像系统获取光
学目标元件的图像，且获取目标识别标
志，并且与先前存储的目标特征数据一起
被用于确定光学目标组件的空间定向以及
固定有该光学目标组件的车轮的对准。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种用于抵靠车轮组件(10)表面非确定布置的基部组件(102)，包括：
环形基部(112)，所述环形基部限定内侧接触表面(110)，所述内侧接触表面用于在
轮缘的周边唇部与所述轮缘的轴向中心点之间抵靠所述车轮组件表面非确定地邻接
布置；和外侧目标安装件(114)；
一对轮夹紧臂(104A，104B，300)，所述一对夹紧臂连接到由所述环形基部(112)可
调节地承载的张紧与锁定机构(106)，每个所述轮夹紧臂终止于轮胎钩(104TH)处，
该轮胎钩限定远离所述张紧与锁定机构的远端。
2.根据权利要求1所述的基部组件，还包括枢轴安装件(114)，所述枢轴安装件(114)
通过支撑支柱连接腹板(116)而与所述内侧接触表面(110)相对地连接到环形基部
(112)。
3.根据权利要求2所述的基部组件，其中所述环形基部(112)，所述支撑支柱连接腹
板(116)和所述枢轴安装件(114)以整体构造而一体形成。
4.根据权利要求1所述的基部组件，其中，所述张紧与锁定机构(106)被安装在一对
双枢轴支撑件(118)之间的枢转点(119A)处，并且，
其中在所述一对双枢轴支撑件(118)中的每个所述双枢轴支撑件固定到与所述枢轴
点(119A)对置的枢轴点(119B)，该枢轴点(119B)在安装环(20)上沿直径对置，所述
安装环固定在所述环形基部(112)的内径内，从而所述一对轮夹紧臂从所述基部组
件径向向外延伸。
5.根据权利要求1所述的基部组件，其中，所述一对轮夹紧臂通过快速释放机构
(122)从所述张紧与锁定机构上可拆除。
6.根据权利要求1所述的基部组件，还包括可移除地连接到所述内侧接触表面的基
部扩展环(216)，所述基部扩展环限定第二内侧接触表面(110A)用于抵靠所述车轮
组件表面而邻接布置，并且使所述环形基部(112)上的所述内侧接触表面(110)偏离
所述车轮组件表面的距离与所述基部扩展环的轴向长度对应，从而利于将所述基部
组件安装在深盘或凹入的车轮组件上。
7.根据权利要求1所述的基部组件，其中，每个所述轮夹紧臂可枢轴地连接到所述
张紧与锁定机构。
8.根据权利要求1所述的基部组件，其中，每个所述轮夹紧臂具有固定长度。
9.根据权利要求1所述的基部组件，其中，每个所述轮胎钩(104TH)被刚性连接到
所述轮夹紧臂。
10.根据权利要求1所述的基部组件，其中，每个所述轮胎钩(104TH)被枢轴地连接
到所述轮夹紧臂。
11.根据权利要求1所述的基部组件，其中，每个所述轮夹紧臂是纵向可调节的。
12.根据权利要求11所述的基部组件，其中，每个所述轮夹紧臂是独立地纵向可调
节的。
13.根据权利要求11所述的基部组件，其中，所述轮夹紧臂是同步纵向可调节的。
14.根据权利要求1所述的基部组件，其中，所述轮夹紧臂构造为将载荷从由所述
环形基部承载的所述张紧与锁定机构传送到所述轮胎钩(104TH)。
15.根据权利要求14所述的基部组件，其中，所述张紧与锁定机构包括将载荷施加
到所述轮夹紧臂上的弹性部件。
16.根据权利要求14所述的基部组件，其中，所述张紧与锁定机构包括将载荷施加
到所述轮夹紧臂上的弹性偏置机构。
17.根据权利要求14所述的基部组件，其中，所述张紧与锁定机构包括将载荷施加
到所述轮夹紧臂上的带螺纹的螺钉部件。
18.根据权利要求1所述的基部组件，还包括目标支撑组件(108)，所述目标支撑组
件(108)包含与所述目标支撑组件的旋转轴正交的至少一个目标表面，一组光学目
标元件设置在所述至少一个目标表面上，所述目标支撑组件枢轴地连接到所述外侧
目标安装件以相对所述外侧目标安装件旋转定位。
19.根据权利要求1所述的基部组件，还包括轮对准传感器组件，所述轮对准传感
器组件枢轴地连接到所述外侧目标安装件以相对所述外侧目标安装件旋转定位，并
且所述轮对准传感器组件构造为测量空间位置和旋转定向中的至少一个。
说 明 书
本申请是申请日为2011年4月7日、申请号为2.6、发明名称为
“用于车辆服务系统光学目标组件的方法和装置”的申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请涉及并且要求2010年9月3日提交的序列号为12/875，796的共同未决美
国专利申请的优先权，其通过引用的方式包含于此。
关于联邦科研资助声明
不适用。
技术领域
本发明涉及一种机器视觉车辆服务系统，并且具体地说涉及一种被构造用于在机器
视觉车轮对准程序过程中安装到车辆表面如车轮上的光学目标组件。
背景技术
机器视觉车辆服务系统，诸如车轮对准系统(例如由密苏里州布里奇敦的
HunterEngineering公司制造并出售的采用了DSP 600系列传感器的系列811轮对准
系统)通常包括具有电脑或处理单元的控制台、诸如监视器的一个或多个显示装置、
以及诸如键盘的一个或多个输入装置。在机器视觉车轮对准系统中，一个或多个成
像传感器阵列远离进行对准检查的车辆进行安装，并且被构造为获得对准目标或与
车辆相关的其它可识别特征的图像以便传送至处理单元。相应地，处理单元被构造
为具有一个或多个应用软件，其中至少一个应用软件适于利用从图像传感器接收的
输入而有利于通常包括轮缘与相关轮胎的车轮的对准。
机器视觉成像传感器传统上是摄像系统或成像系统的一部分，该摄像系统或成像系
统被构造为观察相关视野内的光学目标以获得其图像以便通过控制台中的应用软件
进行处理。通常，所观察到的光学目标包括具有已知控制特征的 高度准确的图案。
这些特征在图像中的三维位置和关系是确定的，并且通过公知的算法计算光学目标
所附接的车轮或其它车辆部件的定向。在January等人的美国专利No.6,064,750与
January等人的美国专利No.6,134,792中描述了高准确度光学目标的示例性构造。
每个示例性光学目标都包括目标表面，其上布置有可识别光学元件、精确平坦基部
以及适于附接到单独夹紧组件(其固定至车辆或车轮组件)的安装轴。
光学目标的传统构造通过诸如圆形、四方形、或三角形的高对比光学元件而得以精
确设计。该传统构造的光学目标的准确性取决于光学目标元件的高对比边缘可以有
多良好地位于由轮对准系统的成像部件产生的图像中。为了最佳的准确性，单独光
学元件必须足够大以具有相对长的、直的或弯曲的边界，并且它们必须分开足够远
以防止：当边缘锐度减小而致使两个或更多光学目标元件渗透进成像系统中的同一
像素中时，各光学目标元件看起来似乎合并到单个物体中。这些因素一起限定其值
被用于计算传统构造的光学目标的位置和定向的由成像系统产生的单独图像像素的
数量。
对光学成像车轮对准系统所获取的传统高对比光学目标的每个图像进行处理以确定
该图像中的多个参照点。电脑或成像系统被构造为数学处理如在图像中识别的、观
察到的参考点的位置关系，以根据传统高对比光学目标的已知参数使这些位置关系
与一组预定位置关系匹配。一旦为参考点确定了所观察到的位置关系与预定位置关
系之间的关系，相对于成像系统的位置和定向的、该目标(以及相关车轮)的三维空
间中的位置和定向被确定，由此可以确定一个或多个车轮对准角度。因此，为使光
学成像车轮对准系统起作用，该系统需要能够从所获取的图像提取一组控制点或参
照点。
为了进一步方便机器视觉车轮对准系统的操作，分离的光学目标被固定到具有精密
轮适配器的车轮，该精密轮适配器被构造用于夹紧在车轮边缘上并且用于定位与轮
缘的旋转轴基本上共轴的光学目标安装点。传统精密轮适配器通常包括一组适于通
过在轮胎接合点处接合轮缘的唇部或边缘而将轮适配器固定至车轮组件的棘爪或支
腿。在轮适配器上的居中机构确保该轮适配器的棘爪或支腿被以对称方式调节以使
用于光学目标的安装点相对于轮缘的轴中心保持在确定的居中构造中。
传统轮适配器的一些变型，诸如来自Hunter Engineering公司的轮胎夹紧适 配器型
号No.20-1789-1，以及Ohnesorge的美国专利No.5,987,761及Maioli等人的美国专
利No.6,131,293中示出的轮适配器还利用一组适于与一组接触支撑件一起与轮胎表
面接合的握持臂和居中机构，该居中机构用于对称地接合轮缘的周边唇部并且将轮
适配器固定在车轮组件上的轴向中心位置中。
其它的车辆专用轮适配器，诸如与奔驰和宝马汽车一起使用的轮适配器，被构造为
具有被设计为穿过轮组件并且与车轮毂上的预定表面接触的一组销钉，以使车辆专
用轮适配器定位在关于轮组件的预定轴向居中位置处。然后这些车辆专用轮适配器
通过轮胎夹紧件或抓握轮胎胎面表面的弹簧机构而保持固定。
普遍适合现今市场上广泛的轮子尺寸的传统轮适配器的设计困难并且构造昂贵。很
多时候都需要额外部件，诸如扩展件，以允许适配器能够与非常小或非常大的轮一
起使用，这还给适配器系统增加了额外的成本和困难。此外，传统的适配器必须提
供足够量的夹紧力，以将目标或传感器的重量保持在轮组件上。该夹紧力可能将其
所附接的轮组件划伤或者使其产生凹痕。这是非常不希望的，尤其是当轮组件是二
级市场上非常昂贵的轮子时。
因此，有利的是提供具有光学目标组件的机器视觉车辆服务系统，诸如轮对准系统，
该光学目标组件包括光学目标和用于将光学目标组件附接到车轮的简化适配器，并
且不要求相对于轮旋转轴而确定地精确安装在车轮组件上。
可能进一步有利地是提供一种具有机械简化的光学目标组件(其轻质、尺寸稳定、
对轮缘表面的磨损较少、并且不要求精确构造)的机器视觉车轮对准系统。
发明内容
简单地说，本公开提供了一种机器视觉车轮对准系统光学目标组件，其包括用于将
光学目标附接到车轮组件的适配器。适配器包括用于抵靠车轮组件的表面而定位在
非确定位置的至少一个接触表面，以及被构造用于抓握安装到轮缘上的轮胎的胎面
表面的一对夹紧臂，以使光学目标组件与轮组件表面保持接触。光学目标固定至适
配器，并且由此在车轮对准程序过程中对于轮组件保持静止关系。
在一个另选实施方式中，本公开提供了一种机器视觉车轮对准系统光学目 标组件，
其包括支撑目标标识标记的刚性本体以及在相关离散表面上的至少两个不确定的光
学目标用于临时附接到车轮组件。光学目标组件包括用于抵靠车轮组件的表面而位
于非确定位置的至少一个接触表面，以及被构造用于抓握安装到车轮缘的轮胎的胎
面表面的一对夹紧臂，以使光学目标组件与轮组件表面保持接触。光学目标以选定
的旋转定向而可调节地固定到刚性本体，并且在车轮对准程序过程中相对于其上安
装有刚性本体的轮组件而保持静止关系。
通过结合附图阅读以下描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点及其本优选实
施方式将变得更加显而易见。
附图说明
在形成说明书一部分的附图中；
图1是被构造为具有可调节轮胎钩臂的本发明光学目标组件的实施方式的立体左前
侧立体图；
图2是当将图1中的光学目标组件安装到深盘车轮组件时的基部扩展环的立体图；
图3是图1的实施方式的右后侧立体图；
图4是图1的光学目标组件的刚性基部(轮夹紧臂被移除)的分解立体图；
图5是图1的组件的光学目标支撑元件的左前侧分解立体图；
图6是被构造为具有固定轮胎钩臂的本发明的光学目标组件的实施方式的立体左前
侧立体图；
图7A-图7C分别示出了图1中的光学目标组件在安装于转向到零度轮趾、10度轮
趾、以及20度轮趾的车轮上时的不同可见性；
图8是用于连接到图5的光学目标支撑元件的扩展目标安装件的立体图；以及
图9是连接有图8所示扩展目标安装件的图6的光学目标组件的左前侧立体图。
贯穿附图的几个图片中，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
以下详细描述通过示例的方式而不是通过限定的方式示出了本发明。此描 述清楚
地使本领域中的技术人员能够制造与利用本发明，描述了本发明的几个实施方式、
修改、变型、替换和用途，包括当前被认为是执行本发明的最佳模式。
为了充分描述本公开的装置和方法，将参照车轮组件使用下面的术语和定义。术语
“内侧表面”指的是布置在车轮旋转轴上的物体的表面，该表面面向所述旋转轴与安
装有所述车轮的车辆的中心线之间的交叉点。术语“内侧方向”指的是沿着轮旋转轴
而朝向旋转轴与车辆中心线之间的交叉点的移动。术语“外侧表面”和“外侧方向”指
的是与内侧表面和方向相反的表面及相反方向的移动。根据这些定义，将会容易理
解的是，一个物体可以被描述为相对于所限定的轴在另一个物体的“内侧”或“外侧”。
参照图1至图5，在左前和右立体图中示出了本发明的光学目标组件100的实施方
式。光学目标组件100包括大体圆柱形基部组件102、连接到张紧和锁定机构
106(其安装到基部组件102上)的一对对置的轮夹紧臂104A和104B，以及连接到
基部组件102的外侧端部的目标支撑组件108。基部组件102的对端(内侧端)限定
适于与车轮缘10的基本竖直的外表面邻接接触的环形接触表面110，在轮缘的外
周边唇部与轮组件的旋转轴之间处于非确定的布置。如图4中所示，接触表面110
优选为环的形式，并且可以可选地覆盖以由柔韧或相容材料(诸如橡胶或其它柔软
的化合物)制成的可移除或可替换的保护性覆盖件，其在使用过程中帮助防止对轮
缘表面的损害，并且在它们之间提供增大的摩擦。
如在图4中最佳示出，基部组件102一般包括限定接触表面110的环形基部112，
以及通过支撑支柱连接腹板116而与接触表面110相对地连接到环形基部112的目
标枢轴安装件114。张紧与锁定机构106在枢轴点119A处被枢轴安装在一对双枢
轴支撑件118上，而这对双枢轴支撑件118被固定到安装环120(其安装在环形基部
112的内径内)上沿直径对置的枢轴点119B上。优选地，对置的轮夹紧臂104A和
104B中的每个都与张紧和锁定机构106可分离(诸如通过将快速释放销钉122从枢
轴连接件117移除)，以允许根据需要替换和/或交换轮夹紧臂104A、104B。如图1
和图3中示出的轮夹紧臂104A和104B具有可调节构造，并且可以通过延伸或收
缩而纵向调节。在诸如图6中示出的另选的构造300中，轮夹紧臂是非可调节的，
并且既不能延伸也不能收缩。
由于本发明的基部组件102旨在抵靠轮组件表面的非确定布置，因此基部 组件102
不需要或包括使接触表面110相对于轮缘周边唇部或旋转轴而居于中心的任何调节
机构，诸如通常在自居中或可调节轮适配器中可发现的这些调节机构。
本领域中的普通技术人员将会认识到：张紧与锁定机构106以及轮夹紧臂104A和
104B的特定构造可以与附图中示出的构造不同。在不偏离本公开的范围的情况下，
可以使用能够机械调节以与安装至车轮缘(其上将安装光学目标组件100)的轮胎的
表面接合的任何适当机构，并且其进一步能够诸如通过弹簧、杠杆的结合而提供可
释放的夹紧和/或张紧力，诸如在Stieff等的美国专利申请公开No.2A1
的专利申请中所示。
在基部组件102的轴向端部处的目标枢轴安装件114提供了用于目标支撑组件
108(图5中示出)或者用于具有能够测量空间定向和/或旋转的一系列传统轮对准传
感器的可选传统传感器组件的安装表面。对于利用光学目标的实施方式来说，目标
支撑组件108利用具有轴126(其穿过目标支撑组件108中的轴孔128)的保持件124、
通过目标枢轴安装件114中的对准轴孔130而轴向地连接到目标枢轴安装件114，
并且与通过多个螺栓132A轴向固定到目标枢轴安装件114的后部的保持板132接
合。通过松开保持件124，将目标支撑组件108旋转到期望的旋转位置，然后再次
紧固保持件124以固定该目标支撑组件，可以选择目标支撑组件108相对于目标枢
轴安装件114的不同旋转位置。如图4中所见，可选择地，可以利用目标枢轴安装
件114的上表面上的限位挡块或棘爪134而设置多个预定旋转位置，以便与目标支
撑组件108的底侧上的一个或更多适当的凸片(未示出)接合。
对于一些实施方式来说，本领域中的普通技术人员将会认识到，目标枢轴安装件
114和目标支撑组件108可以由采用刚性构造而被直接集成在基部组件102的轴向
端部的目标支撑组件来替换，而不具有在不同旋转位置之间旋转的能力。
如在图5中最佳所示，目标支撑组件108通常包括通过多个升高的连接腹板或支柱
140以及布置在内部环形件与外部环形件之间的凹入区域中的平坦基部表面142连
接到内部环形件138的外部环形件136。至少一个平面基部表面142设有一个或多
个窗或开口144，当目标支撑组件108相对于目标枢轴安装件114(参见:图1、图6
和图9)布置在一个或多个选定的旋转位置中时，通过该 窗或开口可看见目标枢轴
安装件114的上表面上的标记146。在平坦基部表面142上，邻近窗或开口144可
以设置适当的标签图形148或其它图形以提供目标支撑组件108相对于目标枢轴安
装件114的选定旋转位置的视觉指示。
目标支撑组件108的主要功能是在外环形件136上提供两个或更多离散表面200A，
200B，其具有可以由机器视觉测量系统观察到的光学目标元件202。光学目标元件
202可以是反光或高对比材料制成的贴花204上的印刷元件，其适当地固定或粘结
到表面200A，200B上，或者可以直接施加到离散表面。
本领域中的这些普通技术人员将容易确认的是，如可适于用于预期的观察机器视觉
测量系统，光学目标元件202可以具有多种形状、构造和/或颜色中的任一种。光
学目标元件202提供了可视特征，其在通过与车辆服务装置相关的成像系统所获取
的图像中是可识别的，并且提供足够数量的数据点以使得能够从所获得图像确定光
学目标表面在三维空间中的的位置和定向。例如，光学目标元件202可以包括以
January的美国专利No.6,134,792(其通过引用包括于本文中)中示出的预定构造布置
的一组几何图形，或仅仅是一组可识别的固定特征，诸如通过引用包含于此的
Dorrance等人的美国专利No.6,894,771中所示。
如在图1和图6中最佳可见，表面200A和200B相互分离，并且对准以在基本上
相同视野(大体与目标支撑组件的旋转轴正交)中呈现相关光学目标元件202。优选
地，目标表面200A，200B中的一个与另一个沿着轴向方向偏移，使得一个目标表
面进一步远离接触表面110定位。尽管在附图中以基本上平行平面的构造示出，但
是本领域中的普通技术人员将会认识到，表面200A和200B不必是平坦的，可以
相对于彼此倾斜，可以是弯曲的，或者可以限定为平滑连续表面的单独区域。
为了使光学目标组件100的重量最小化，优选的是，目标表面和光学目标元件202
定位在目标支撑组件108上的位置沿轴向从接触表面110延伸基本上不超过：光学
目标元件202在从具有平行于轮缘表面(图7A)的视线的成像系统观察时、以及如
图7B和图7C中所见当轮组件向外侧转向经过至少10度(诸如从0度到20度的范
围)的弧时仍保持可见而所需的程度。当轮组件被操纵时，从成像系统到目标表面
和光学目标元件202的视线可能被轮胎的前缘部分地或完全地阻挡(见图7C)。然
而，已经发现至少10度的转向弧可见性通常足以使成像系统能够获得最必要的轮
对准角度测量。本领域中的普通技术人员将会认 识到，在不偏离本公开的范围的
情况下，光学目标组件100可以被修改或构造为将目标表面和光学目标元件202定
位在：经过小于或大于上述10度转向角度的转向弧后对于如上所示布置的成像系
统可见的位置处。
在一些条件下，可能有必要使得能够在大于20度的转向角处观察到光学目标元件
202，或者从接触表面110沿轴向进一步向外侧平移光学目标元件202以使得能够
绕过成像系统视线中的阻碍物进行观察。因此，目标支撑组件108设有扩展目标安
装件212，在该扩展目标安装件212上可将可移除目标结构400(在图8和图9中示
出)临时固定在从并入目标支撑组件108中的目标表面沿轴向相外的位置。如图5
中所见，延长的目标安装件212优选是磁性板，被构造用于磁性固定可移除目标结
构400的相应磁性基部，但是本领域中的普通技术人员将会认识到，可以使用任何
各种适合的安装装置，包括机械接合件、螺纹连接器、夹持件等，前提是可移除目
标结构400以基本稳定的关系可移除地固定到目标支撑组件108。优选地，可移除
目标结构包括刚性本体402，并且包括其上布置有相关目标元件406A和406B的
两个分离的目标表面404A和404B。在可移除目标结构400上的目标元件406A和
406B的作用与目标支撑组件108上的光学目标元件202相同，但是从车轮组件进
一步向外侧轴向平移，并且因此对成像系统在跨用于车轮组件的操作角度的更宽范
围保持可见。
当使用具有精确已知或预先确定的可标识光学目标元件202的非平面光学目标时，
观察测量系统可以使用诸如Dorrance等人的美国专利No.6,894,771描述的方法以
计算光学目标元件202相对于彼此的三维位置，以将目标用于车轮对准系统。利用
这些方法，可以在每次车轮被补偿时确定光学目标元件202的位置。然而，如果目
标支撑组件108在尺寸上是稳定的，并且光学目标元件202或406固定到目标上，
那么重复确定光学目标元件202相对于彼此的位置并不必要且计算昂贵。当安装系
统时计算、或特征化光学目标元件202，406的关系则高效得多，然后每当该系统
使用相同的光学目标组件100时使用这些计算出的关系。
机器视觉车轮对准系统在每个轮组件或轮缘10处使用单个光学目标组件100，并
且在使用中在一个车辆养护位置处可能具有多个不同的对准系统。因此，在使用中
在单个车辆养护位置处可能具有大量光学目标组件100。需要由车轮对准测量系统
使用的目标识别方法以能够识别每个观察到的光学目标组件100，以 当评估所获取
的光学目标图像时允许适当构造的处理系统采用正确的、所存储的目标特征数据。
优选地，目标支撑组件108包括可视识别标记或标志(诸如一排后反射四方形210A，
其关于至少一个光学目标特征202具有已知关系)，其可以在观察成像系统所获得
的目标支撑组件的图像中识别出。用于每个目标支撑组件108的独特标识模式都可
以通过以诸如黑色粘附正方形210B或另一个适当标志210C等某物来覆盖一个或
多个反射四方形210A来提供。
本技术领域中的普通技术人员将要认识的是，存在提供目标标识模式的多种可能方
案。例如，一种方案可以是像二进制数字那样处理标识模式，其中，可视正方形
210A可以是二进制“1”并且被覆盖的正方形210B可以是二进制“0”。在此方案中，
每个目标组件108都可能具有可能被相关处理系统使用以访问目标特征数据的独特
的二进制编码的数字。另一个方案可能是分配正方形中的四个以表示将要使用目标
的轮子位置。被覆盖的正方形将指出目标组件108被分配到哪个轮子位置(左前、
右前、左后、右后)，确保对于每个车轮对直测量程序来说，在相同的位置处使用
相同的目标组件108。其它可见或遮挡的正方形可以类似地用于指出目标组件108
被用于哪个养护车间。通过这种方式，目标组件108可通过车轮子位置与车辆养护
车间两者由观察处理系统标识出。
在使用过程中，本公开的光学目标组件100被布置为：接触表面110在抵靠车轮组
件的外侧表面的未确定位置处(通常在中心轮毂与轮缘唇部之间)，使得与目标组件
108相关的光学目标元件202通常被定向用于通过一个或多个图像传感器观察。为
了保持接触表面110与车轮缘10的大体竖直的表面接合，连接到张紧和锁定机构
106(其安装到基部组件102上)的、对置的轮夹紧臂104A和104B、300被定位为与
相关轮胎的胎面接合。每个轮夹紧臂104都包括被构造用于抓握车轮的胎面表面的
轮胎钩104TH，其如图1中所见可以枢轴地连接到轮夹紧臂，或者其如图6中所示
可以相对于轮夹紧臂固定。每个对置的轮夹紧臂104沿着多个方向都是可调节的以
适合不同尺寸的轮组件，但是轮夹紧臂300具有固定构造，反而依靠对锁定和夹紧
机构的调节来适应不同尺寸的轮组件。
对于非常深的轮缘来说，图2中示出的基部扩展环216(具有轴向厚度)可以在抵靠
车轮组件的外侧表面放置之前安装到接触表面110，为光学目标组件提供足以确保
光学目标元件202对于相关成像系统可见的增加的轴向长度。基部 扩展环216基
本上提供了与接触表面110相同的第二接触表面110A，并且可以通过适当装置(诸
如被构造用于使相应的凸片217A接合在基部组件102上的橡胶捕获件217)固定到
基部组件102。
本领域中的普通技术人员将会认识到，可以采用多种机械部件中的任一个(包括但
不限于滑动组件、螺纹组件、枢轴组件和扩展组件)，实现轮夹紧臂104期望运动
范围。不要求同步调节轮夹紧臂104或者它们被布置为镜像构造，前提是轮夹紧臂
104被充分地定位为与车轮的轮胎胎面表面接合以在轮对准角度测量与程序过程中
以静止且稳定的方式在周边唇部与轴向中心点之间抵靠轮缘10的表面而固定基部
组件102的接触表面110。
光学目标组件100通过从张紧和锁定机构106施加在轮夹紧臂104、300之间的作
用力而保持抵靠车轮组件。这些力通过使用轮胎钩104TH而拉动光学目标组件
100抵靠车轮组件表面。整个组件的几何形状将载荷从载荷和锁定机构106传送到
轮胎钩104TH并且转而形成拉动光学目标适配器100牢固地抵靠轮组件的表面的
作用力。
本领域中的技术人员将会理解，张紧和锁定机构106可以具有适于在光学目标组件
100的轮夹紧臂104、300和其它部件上施加作用力以实现提供夹紧力以将光学目
标组件100保持到车轮边缘表面的效果的多种不同配置。例如，可以利用螺纹螺钉
部件或弹性部件取代弹性偏置的机构，和/或各种部件的几何构造可以改变以产生
实现将光学目标组件100牢固地夹紧固定的期望效果的不同的力和力矩。
一旦光学目标组件100被固定，目标支撑组件108便被旋转式调节以对准目标表面
以便当车辆被布置在对准养护位置时从与机器视觉测量系统相关的成像传感器的位
置最佳地观察。在车轮对准服务程序期间，有必要观察所安装目标与安装有这些目
标的车轮组件之间的关系。这通常通过将目标组件安装到车轮以及将该车辆短距离
滚动以获取所安装目标的、在车轮的不同旋转位置处的图像而实现。一些滚动程序
要求车辆仅向前滚动，而其它程序则要求车辆向前滚动并且返回到初始位置处。因
此，为确保最佳观察，在安装时目标支撑组件被旋转调节，以根据将要利用的特定
程序，在车轮的随后向前滚动位置或在车轮的最初位置处最佳观察。
通过松开保持件124，将目标支撑组件108旋转到期望的旋转位置，然后再 次紧固
保持件124以固定目标支撑组件，可以实现旋转调节。预定旋转位置，诸如可以与
布置在前车轮或后车轮上相关的预定旋转位置，可以通过使标签148上的标记与通
过目标支撑组件108中的窗可见的标记对准而得以标识。通常，通过布置在靠近车
辆前端的、较高位置处的成像系统，将要求安装到车辆前轮的目标支撑组件108相
对于安装到车辆后轮的目标支撑组件108具有更大程度的旋转。
鉴于上述，可以看到实现了本发明的几个目的并且获得了其它有利的结果。由于在
不偏离本发明的范围的情况下可以对上面的构造作出多种改变，目的是包含在上面
描述中或在附图中示出的全部内容都应该作为描述性的并且不在限定意义上解释。
2024年10月4日发(作者：宓永怡)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.5
(22)申请日 2011.04.07
(71)申请人 美国亨特工程公司
地址 美国密苏里州
(72)发明人 迈克尔·T·施蒂夫 丹尼斯·M·林森 丹尼尔·R·多兰斯 托马斯·J·戈拉布 马克·S·夏
兰斯基
(74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司
代理人 杨生平
(51)
G01B11/275
权利要求说明书 说明书 幅图
(10)申请公布号 CN 105841639 A
(43)申请公布日 2016.08.10
(54)发明名称
用于车辆服务系统光学目标组件的
方法和装置
(57)摘要
一种用于利用以非确定位置固定至
车轮的光学目标组件而确定车轮的对准的
方法和装置，该光学目标组件具有尺寸上
稳定的形状以及布置在多个目标表面上的
多个光学目标元件。通过成像系统获取光
学目标元件的图像，且获取目标识别标
志，并且与先前存储的目标特征数据一起
被用于确定光学目标组件的空间定向以及
固定有该光学目标组件的车轮的对准。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种用于抵靠车轮组件(10)表面非确定布置的基部组件(102)，包括：
环形基部(112)，所述环形基部限定内侧接触表面(110)，所述内侧接触表面用于在
轮缘的周边唇部与所述轮缘的轴向中心点之间抵靠所述车轮组件表面非确定地邻接
布置；和外侧目标安装件(114)；
一对轮夹紧臂(104A，104B，300)，所述一对夹紧臂连接到由所述环形基部(112)可
调节地承载的张紧与锁定机构(106)，每个所述轮夹紧臂终止于轮胎钩(104TH)处，
该轮胎钩限定远离所述张紧与锁定机构的远端。
2.根据权利要求1所述的基部组件，还包括枢轴安装件(114)，所述枢轴安装件(114)
通过支撑支柱连接腹板(116)而与所述内侧接触表面(110)相对地连接到环形基部
(112)。
3.根据权利要求2所述的基部组件，其中所述环形基部(112)，所述支撑支柱连接腹
板(116)和所述枢轴安装件(114)以整体构造而一体形成。
4.根据权利要求1所述的基部组件，其中，所述张紧与锁定机构(106)被安装在一对
双枢轴支撑件(118)之间的枢转点(119A)处，并且，
其中在所述一对双枢轴支撑件(118)中的每个所述双枢轴支撑件固定到与所述枢轴
点(119A)对置的枢轴点(119B)，该枢轴点(119B)在安装环(20)上沿直径对置，所述
安装环固定在所述环形基部(112)的内径内，从而所述一对轮夹紧臂从所述基部组
件径向向外延伸。
5.根据权利要求1所述的基部组件，其中，所述一对轮夹紧臂通过快速释放机构
(122)从所述张紧与锁定机构上可拆除。
6.根据权利要求1所述的基部组件，还包括可移除地连接到所述内侧接触表面的基
部扩展环(216)，所述基部扩展环限定第二内侧接触表面(110A)用于抵靠所述车轮
组件表面而邻接布置，并且使所述环形基部(112)上的所述内侧接触表面(110)偏离
所述车轮组件表面的距离与所述基部扩展环的轴向长度对应，从而利于将所述基部
组件安装在深盘或凹入的车轮组件上。
7.根据权利要求1所述的基部组件，其中，每个所述轮夹紧臂可枢轴地连接到所述
张紧与锁定机构。
8.根据权利要求1所述的基部组件，其中，每个所述轮夹紧臂具有固定长度。
9.根据权利要求1所述的基部组件，其中，每个所述轮胎钩(104TH)被刚性连接到
所述轮夹紧臂。
10.根据权利要求1所述的基部组件，其中，每个所述轮胎钩(104TH)被枢轴地连接
到所述轮夹紧臂。
11.根据权利要求1所述的基部组件，其中，每个所述轮夹紧臂是纵向可调节的。
12.根据权利要求11所述的基部组件，其中，每个所述轮夹紧臂是独立地纵向可调
节的。
13.根据权利要求11所述的基部组件，其中，所述轮夹紧臂是同步纵向可调节的。
14.根据权利要求1所述的基部组件，其中，所述轮夹紧臂构造为将载荷从由所述
环形基部承载的所述张紧与锁定机构传送到所述轮胎钩(104TH)。
15.根据权利要求14所述的基部组件，其中，所述张紧与锁定机构包括将载荷施加
到所述轮夹紧臂上的弹性部件。
16.根据权利要求14所述的基部组件，其中，所述张紧与锁定机构包括将载荷施加
到所述轮夹紧臂上的弹性偏置机构。
17.根据权利要求14所述的基部组件，其中，所述张紧与锁定机构包括将载荷施加
到所述轮夹紧臂上的带螺纹的螺钉部件。
18.根据权利要求1所述的基部组件，还包括目标支撑组件(108)，所述目标支撑组
件(108)包含与所述目标支撑组件的旋转轴正交的至少一个目标表面，一组光学目
标元件设置在所述至少一个目标表面上，所述目标支撑组件枢轴地连接到所述外侧
目标安装件以相对所述外侧目标安装件旋转定位。
19.根据权利要求1所述的基部组件，还包括轮对准传感器组件，所述轮对准传感
器组件枢轴地连接到所述外侧目标安装件以相对所述外侧目标安装件旋转定位，并
且所述轮对准传感器组件构造为测量空间位置和旋转定向中的至少一个。
说 明 书
本申请是申请日为2011年4月7日、申请号为2.6、发明名称为
“用于车辆服务系统光学目标组件的方法和装置”的申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请涉及并且要求2010年9月3日提交的序列号为12/875，796的共同未决美
国专利申请的优先权，其通过引用的方式包含于此。
关于联邦科研资助声明
不适用。
技术领域
本发明涉及一种机器视觉车辆服务系统，并且具体地说涉及一种被构造用于在机器
视觉车轮对准程序过程中安装到车辆表面如车轮上的光学目标组件。
背景技术
机器视觉车辆服务系统，诸如车轮对准系统(例如由密苏里州布里奇敦的
HunterEngineering公司制造并出售的采用了DSP 600系列传感器的系列811轮对准
系统)通常包括具有电脑或处理单元的控制台、诸如监视器的一个或多个显示装置、
以及诸如键盘的一个或多个输入装置。在机器视觉车轮对准系统中，一个或多个成
像传感器阵列远离进行对准检查的车辆进行安装，并且被构造为获得对准目标或与
车辆相关的其它可识别特征的图像以便传送至处理单元。相应地，处理单元被构造
为具有一个或多个应用软件，其中至少一个应用软件适于利用从图像传感器接收的
输入而有利于通常包括轮缘与相关轮胎的车轮的对准。
机器视觉成像传感器传统上是摄像系统或成像系统的一部分，该摄像系统或成像系
统被构造为观察相关视野内的光学目标以获得其图像以便通过控制台中的应用软件
进行处理。通常，所观察到的光学目标包括具有已知控制特征的 高度准确的图案。
这些特征在图像中的三维位置和关系是确定的，并且通过公知的算法计算光学目标
所附接的车轮或其它车辆部件的定向。在January等人的美国专利No.6,064,750与
January等人的美国专利No.6,134,792中描述了高准确度光学目标的示例性构造。
每个示例性光学目标都包括目标表面，其上布置有可识别光学元件、精确平坦基部
以及适于附接到单独夹紧组件(其固定至车辆或车轮组件)的安装轴。
光学目标的传统构造通过诸如圆形、四方形、或三角形的高对比光学元件而得以精
确设计。该传统构造的光学目标的准确性取决于光学目标元件的高对比边缘可以有
多良好地位于由轮对准系统的成像部件产生的图像中。为了最佳的准确性，单独光
学元件必须足够大以具有相对长的、直的或弯曲的边界，并且它们必须分开足够远
以防止：当边缘锐度减小而致使两个或更多光学目标元件渗透进成像系统中的同一
像素中时，各光学目标元件看起来似乎合并到单个物体中。这些因素一起限定其值
被用于计算传统构造的光学目标的位置和定向的由成像系统产生的单独图像像素的
数量。
对光学成像车轮对准系统所获取的传统高对比光学目标的每个图像进行处理以确定
该图像中的多个参照点。电脑或成像系统被构造为数学处理如在图像中识别的、观
察到的参考点的位置关系，以根据传统高对比光学目标的已知参数使这些位置关系
与一组预定位置关系匹配。一旦为参考点确定了所观察到的位置关系与预定位置关
系之间的关系，相对于成像系统的位置和定向的、该目标(以及相关车轮)的三维空
间中的位置和定向被确定，由此可以确定一个或多个车轮对准角度。因此，为使光
学成像车轮对准系统起作用，该系统需要能够从所获取的图像提取一组控制点或参
照点。
为了进一步方便机器视觉车轮对准系统的操作，分离的光学目标被固定到具有精密
轮适配器的车轮，该精密轮适配器被构造用于夹紧在车轮边缘上并且用于定位与轮
缘的旋转轴基本上共轴的光学目标安装点。传统精密轮适配器通常包括一组适于通
过在轮胎接合点处接合轮缘的唇部或边缘而将轮适配器固定至车轮组件的棘爪或支
腿。在轮适配器上的居中机构确保该轮适配器的棘爪或支腿被以对称方式调节以使
用于光学目标的安装点相对于轮缘的轴中心保持在确定的居中构造中。
传统轮适配器的一些变型，诸如来自Hunter Engineering公司的轮胎夹紧适 配器型
号No.20-1789-1，以及Ohnesorge的美国专利No.5,987,761及Maioli等人的美国专
利No.6,131,293中示出的轮适配器还利用一组适于与一组接触支撑件一起与轮胎表
面接合的握持臂和居中机构，该居中机构用于对称地接合轮缘的周边唇部并且将轮
适配器固定在车轮组件上的轴向中心位置中。
其它的车辆专用轮适配器，诸如与奔驰和宝马汽车一起使用的轮适配器，被构造为
具有被设计为穿过轮组件并且与车轮毂上的预定表面接触的一组销钉，以使车辆专
用轮适配器定位在关于轮组件的预定轴向居中位置处。然后这些车辆专用轮适配器
通过轮胎夹紧件或抓握轮胎胎面表面的弹簧机构而保持固定。
普遍适合现今市场上广泛的轮子尺寸的传统轮适配器的设计困难并且构造昂贵。很
多时候都需要额外部件，诸如扩展件，以允许适配器能够与非常小或非常大的轮一
起使用，这还给适配器系统增加了额外的成本和困难。此外，传统的适配器必须提
供足够量的夹紧力，以将目标或传感器的重量保持在轮组件上。该夹紧力可能将其
所附接的轮组件划伤或者使其产生凹痕。这是非常不希望的，尤其是当轮组件是二
级市场上非常昂贵的轮子时。
因此，有利的是提供具有光学目标组件的机器视觉车辆服务系统，诸如轮对准系统，
该光学目标组件包括光学目标和用于将光学目标组件附接到车轮的简化适配器，并
且不要求相对于轮旋转轴而确定地精确安装在车轮组件上。
可能进一步有利地是提供一种具有机械简化的光学目标组件(其轻质、尺寸稳定、
对轮缘表面的磨损较少、并且不要求精确构造)的机器视觉车轮对准系统。
发明内容
简单地说，本公开提供了一种机器视觉车轮对准系统光学目标组件，其包括用于将
光学目标附接到车轮组件的适配器。适配器包括用于抵靠车轮组件的表面而定位在
非确定位置的至少一个接触表面，以及被构造用于抓握安装到轮缘上的轮胎的胎面
表面的一对夹紧臂，以使光学目标组件与轮组件表面保持接触。光学目标固定至适
配器，并且由此在车轮对准程序过程中对于轮组件保持静止关系。
在一个另选实施方式中，本公开提供了一种机器视觉车轮对准系统光学目 标组件，
其包括支撑目标标识标记的刚性本体以及在相关离散表面上的至少两个不确定的光
学目标用于临时附接到车轮组件。光学目标组件包括用于抵靠车轮组件的表面而位
于非确定位置的至少一个接触表面，以及被构造用于抓握安装到车轮缘的轮胎的胎
面表面的一对夹紧臂，以使光学目标组件与轮组件表面保持接触。光学目标以选定
的旋转定向而可调节地固定到刚性本体，并且在车轮对准程序过程中相对于其上安
装有刚性本体的轮组件而保持静止关系。
通过结合附图阅读以下描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点及其本优选实
施方式将变得更加显而易见。
附图说明
在形成说明书一部分的附图中；
图1是被构造为具有可调节轮胎钩臂的本发明光学目标组件的实施方式的立体左前
侧立体图；
图2是当将图1中的光学目标组件安装到深盘车轮组件时的基部扩展环的立体图；
图3是图1的实施方式的右后侧立体图；
图4是图1的光学目标组件的刚性基部(轮夹紧臂被移除)的分解立体图；
图5是图1的组件的光学目标支撑元件的左前侧分解立体图；
图6是被构造为具有固定轮胎钩臂的本发明的光学目标组件的实施方式的立体左前
侧立体图；
图7A-图7C分别示出了图1中的光学目标组件在安装于转向到零度轮趾、10度轮
趾、以及20度轮趾的车轮上时的不同可见性；
图8是用于连接到图5的光学目标支撑元件的扩展目标安装件的立体图；以及
图9是连接有图8所示扩展目标安装件的图6的光学目标组件的左前侧立体图。
贯穿附图的几个图片中，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
以下详细描述通过示例的方式而不是通过限定的方式示出了本发明。此描 述清楚
地使本领域中的技术人员能够制造与利用本发明，描述了本发明的几个实施方式、
修改、变型、替换和用途，包括当前被认为是执行本发明的最佳模式。
为了充分描述本公开的装置和方法，将参照车轮组件使用下面的术语和定义。术语
“内侧表面”指的是布置在车轮旋转轴上的物体的表面，该表面面向所述旋转轴与安
装有所述车轮的车辆的中心线之间的交叉点。术语“内侧方向”指的是沿着轮旋转轴
而朝向旋转轴与车辆中心线之间的交叉点的移动。术语“外侧表面”和“外侧方向”指
的是与内侧表面和方向相反的表面及相反方向的移动。根据这些定义，将会容易理
解的是，一个物体可以被描述为相对于所限定的轴在另一个物体的“内侧”或“外侧”。
参照图1至图5，在左前和右立体图中示出了本发明的光学目标组件100的实施方
式。光学目标组件100包括大体圆柱形基部组件102、连接到张紧和锁定机构
106(其安装到基部组件102上)的一对对置的轮夹紧臂104A和104B，以及连接到
基部组件102的外侧端部的目标支撑组件108。基部组件102的对端(内侧端)限定
适于与车轮缘10的基本竖直的外表面邻接接触的环形接触表面110，在轮缘的外
周边唇部与轮组件的旋转轴之间处于非确定的布置。如图4中所示，接触表面110
优选为环的形式，并且可以可选地覆盖以由柔韧或相容材料(诸如橡胶或其它柔软
的化合物)制成的可移除或可替换的保护性覆盖件，其在使用过程中帮助防止对轮
缘表面的损害，并且在它们之间提供增大的摩擦。
如在图4中最佳示出，基部组件102一般包括限定接触表面110的环形基部112，
以及通过支撑支柱连接腹板116而与接触表面110相对地连接到环形基部112的目
标枢轴安装件114。张紧与锁定机构106在枢轴点119A处被枢轴安装在一对双枢
轴支撑件118上，而这对双枢轴支撑件118被固定到安装环120(其安装在环形基部
112的内径内)上沿直径对置的枢轴点119B上。优选地，对置的轮夹紧臂104A和
104B中的每个都与张紧和锁定机构106可分离(诸如通过将快速释放销钉122从枢
轴连接件117移除)，以允许根据需要替换和/或交换轮夹紧臂104A、104B。如图1
和图3中示出的轮夹紧臂104A和104B具有可调节构造，并且可以通过延伸或收
缩而纵向调节。在诸如图6中示出的另选的构造300中，轮夹紧臂是非可调节的，
并且既不能延伸也不能收缩。
由于本发明的基部组件102旨在抵靠轮组件表面的非确定布置，因此基部 组件102
不需要或包括使接触表面110相对于轮缘周边唇部或旋转轴而居于中心的任何调节
机构，诸如通常在自居中或可调节轮适配器中可发现的这些调节机构。
本领域中的普通技术人员将会认识到：张紧与锁定机构106以及轮夹紧臂104A和
104B的特定构造可以与附图中示出的构造不同。在不偏离本公开的范围的情况下，
可以使用能够机械调节以与安装至车轮缘(其上将安装光学目标组件100)的轮胎的
表面接合的任何适当机构，并且其进一步能够诸如通过弹簧、杠杆的结合而提供可
释放的夹紧和/或张紧力，诸如在Stieff等的美国专利申请公开No.2A1
的专利申请中所示。
在基部组件102的轴向端部处的目标枢轴安装件114提供了用于目标支撑组件
108(图5中示出)或者用于具有能够测量空间定向和/或旋转的一系列传统轮对准传
感器的可选传统传感器组件的安装表面。对于利用光学目标的实施方式来说，目标
支撑组件108利用具有轴126(其穿过目标支撑组件108中的轴孔128)的保持件124、
通过目标枢轴安装件114中的对准轴孔130而轴向地连接到目标枢轴安装件114，
并且与通过多个螺栓132A轴向固定到目标枢轴安装件114的后部的保持板132接
合。通过松开保持件124，将目标支撑组件108旋转到期望的旋转位置，然后再次
紧固保持件124以固定该目标支撑组件，可以选择目标支撑组件108相对于目标枢
轴安装件114的不同旋转位置。如图4中所见，可选择地，可以利用目标枢轴安装
件114的上表面上的限位挡块或棘爪134而设置多个预定旋转位置，以便与目标支
撑组件108的底侧上的一个或更多适当的凸片(未示出)接合。
对于一些实施方式来说，本领域中的普通技术人员将会认识到，目标枢轴安装件
114和目标支撑组件108可以由采用刚性构造而被直接集成在基部组件102的轴向
端部的目标支撑组件来替换，而不具有在不同旋转位置之间旋转的能力。
如在图5中最佳所示，目标支撑组件108通常包括通过多个升高的连接腹板或支柱
140以及布置在内部环形件与外部环形件之间的凹入区域中的平坦基部表面142连
接到内部环形件138的外部环形件136。至少一个平面基部表面142设有一个或多
个窗或开口144，当目标支撑组件108相对于目标枢轴安装件114(参见:图1、图6
和图9)布置在一个或多个选定的旋转位置中时，通过该 窗或开口可看见目标枢轴
安装件114的上表面上的标记146。在平坦基部表面142上，邻近窗或开口144可
以设置适当的标签图形148或其它图形以提供目标支撑组件108相对于目标枢轴安
装件114的选定旋转位置的视觉指示。
目标支撑组件108的主要功能是在外环形件136上提供两个或更多离散表面200A，
200B，其具有可以由机器视觉测量系统观察到的光学目标元件202。光学目标元件
202可以是反光或高对比材料制成的贴花204上的印刷元件，其适当地固定或粘结
到表面200A，200B上，或者可以直接施加到离散表面。
本领域中的这些普通技术人员将容易确认的是，如可适于用于预期的观察机器视觉
测量系统，光学目标元件202可以具有多种形状、构造和/或颜色中的任一种。光
学目标元件202提供了可视特征，其在通过与车辆服务装置相关的成像系统所获取
的图像中是可识别的，并且提供足够数量的数据点以使得能够从所获得图像确定光
学目标表面在三维空间中的的位置和定向。例如，光学目标元件202可以包括以
January的美国专利No.6,134,792(其通过引用包括于本文中)中示出的预定构造布置
的一组几何图形，或仅仅是一组可识别的固定特征，诸如通过引用包含于此的
Dorrance等人的美国专利No.6,894,771中所示。
如在图1和图6中最佳可见，表面200A和200B相互分离，并且对准以在基本上
相同视野(大体与目标支撑组件的旋转轴正交)中呈现相关光学目标元件202。优选
地，目标表面200A，200B中的一个与另一个沿着轴向方向偏移，使得一个目标表
面进一步远离接触表面110定位。尽管在附图中以基本上平行平面的构造示出，但
是本领域中的普通技术人员将会认识到，表面200A和200B不必是平坦的，可以
相对于彼此倾斜，可以是弯曲的，或者可以限定为平滑连续表面的单独区域。
为了使光学目标组件100的重量最小化，优选的是，目标表面和光学目标元件202
定位在目标支撑组件108上的位置沿轴向从接触表面110延伸基本上不超过：光学
目标元件202在从具有平行于轮缘表面(图7A)的视线的成像系统观察时、以及如
图7B和图7C中所见当轮组件向外侧转向经过至少10度(诸如从0度到20度的范
围)的弧时仍保持可见而所需的程度。当轮组件被操纵时，从成像系统到目标表面
和光学目标元件202的视线可能被轮胎的前缘部分地或完全地阻挡(见图7C)。然
而，已经发现至少10度的转向弧可见性通常足以使成像系统能够获得最必要的轮
对准角度测量。本领域中的普通技术人员将会认 识到，在不偏离本公开的范围的
情况下，光学目标组件100可以被修改或构造为将目标表面和光学目标元件202定
位在：经过小于或大于上述10度转向角度的转向弧后对于如上所示布置的成像系
统可见的位置处。
在一些条件下，可能有必要使得能够在大于20度的转向角处观察到光学目标元件
202，或者从接触表面110沿轴向进一步向外侧平移光学目标元件202以使得能够
绕过成像系统视线中的阻碍物进行观察。因此，目标支撑组件108设有扩展目标安
装件212，在该扩展目标安装件212上可将可移除目标结构400(在图8和图9中示
出)临时固定在从并入目标支撑组件108中的目标表面沿轴向相外的位置。如图5
中所见，延长的目标安装件212优选是磁性板，被构造用于磁性固定可移除目标结
构400的相应磁性基部，但是本领域中的普通技术人员将会认识到，可以使用任何
各种适合的安装装置，包括机械接合件、螺纹连接器、夹持件等，前提是可移除目
标结构400以基本稳定的关系可移除地固定到目标支撑组件108。优选地，可移除
目标结构包括刚性本体402，并且包括其上布置有相关目标元件406A和406B的
两个分离的目标表面404A和404B。在可移除目标结构400上的目标元件406A和
406B的作用与目标支撑组件108上的光学目标元件202相同，但是从车轮组件进
一步向外侧轴向平移，并且因此对成像系统在跨用于车轮组件的操作角度的更宽范
围保持可见。
当使用具有精确已知或预先确定的可标识光学目标元件202的非平面光学目标时，
观察测量系统可以使用诸如Dorrance等人的美国专利No.6,894,771描述的方法以
计算光学目标元件202相对于彼此的三维位置，以将目标用于车轮对准系统。利用
这些方法，可以在每次车轮被补偿时确定光学目标元件202的位置。然而，如果目
标支撑组件108在尺寸上是稳定的，并且光学目标元件202或406固定到目标上，
那么重复确定光学目标元件202相对于彼此的位置并不必要且计算昂贵。当安装系
统时计算、或特征化光学目标元件202，406的关系则高效得多，然后每当该系统
使用相同的光学目标组件100时使用这些计算出的关系。
机器视觉车轮对准系统在每个轮组件或轮缘10处使用单个光学目标组件100，并
且在使用中在一个车辆养护位置处可能具有多个不同的对准系统。因此，在使用中
在单个车辆养护位置处可能具有大量光学目标组件100。需要由车轮对准测量系统
使用的目标识别方法以能够识别每个观察到的光学目标组件100，以 当评估所获取
的光学目标图像时允许适当构造的处理系统采用正确的、所存储的目标特征数据。
优选地，目标支撑组件108包括可视识别标记或标志(诸如一排后反射四方形210A，
其关于至少一个光学目标特征202具有已知关系)，其可以在观察成像系统所获得
的目标支撑组件的图像中识别出。用于每个目标支撑组件108的独特标识模式都可
以通过以诸如黑色粘附正方形210B或另一个适当标志210C等某物来覆盖一个或
多个反射四方形210A来提供。
本技术领域中的普通技术人员将要认识的是，存在提供目标标识模式的多种可能方
案。例如，一种方案可以是像二进制数字那样处理标识模式，其中，可视正方形
210A可以是二进制“1”并且被覆盖的正方形210B可以是二进制“0”。在此方案中，
每个目标组件108都可能具有可能被相关处理系统使用以访问目标特征数据的独特
的二进制编码的数字。另一个方案可能是分配正方形中的四个以表示将要使用目标
的轮子位置。被覆盖的正方形将指出目标组件108被分配到哪个轮子位置(左前、
右前、左后、右后)，确保对于每个车轮对直测量程序来说，在相同的位置处使用
相同的目标组件108。其它可见或遮挡的正方形可以类似地用于指出目标组件108
被用于哪个养护车间。通过这种方式，目标组件108可通过车轮子位置与车辆养护
车间两者由观察处理系统标识出。
在使用过程中，本公开的光学目标组件100被布置为：接触表面110在抵靠车轮组
件的外侧表面的未确定位置处(通常在中心轮毂与轮缘唇部之间)，使得与目标组件
108相关的光学目标元件202通常被定向用于通过一个或多个图像传感器观察。为
了保持接触表面110与车轮缘10的大体竖直的表面接合，连接到张紧和锁定机构
106(其安装到基部组件102上)的、对置的轮夹紧臂104A和104B、300被定位为与
相关轮胎的胎面接合。每个轮夹紧臂104都包括被构造用于抓握车轮的胎面表面的
轮胎钩104TH，其如图1中所见可以枢轴地连接到轮夹紧臂，或者其如图6中所示
可以相对于轮夹紧臂固定。每个对置的轮夹紧臂104沿着多个方向都是可调节的以
适合不同尺寸的轮组件，但是轮夹紧臂300具有固定构造，反而依靠对锁定和夹紧
机构的调节来适应不同尺寸的轮组件。
对于非常深的轮缘来说，图2中示出的基部扩展环216(具有轴向厚度)可以在抵靠
车轮组件的外侧表面放置之前安装到接触表面110，为光学目标组件提供足以确保
光学目标元件202对于相关成像系统可见的增加的轴向长度。基部 扩展环216基
本上提供了与接触表面110相同的第二接触表面110A，并且可以通过适当装置(诸
如被构造用于使相应的凸片217A接合在基部组件102上的橡胶捕获件217)固定到
基部组件102。
本领域中的普通技术人员将会认识到，可以采用多种机械部件中的任一个(包括但
不限于滑动组件、螺纹组件、枢轴组件和扩展组件)，实现轮夹紧臂104期望运动
范围。不要求同步调节轮夹紧臂104或者它们被布置为镜像构造，前提是轮夹紧臂
104被充分地定位为与车轮的轮胎胎面表面接合以在轮对准角度测量与程序过程中
以静止且稳定的方式在周边唇部与轴向中心点之间抵靠轮缘10的表面而固定基部
组件102的接触表面110。
光学目标组件100通过从张紧和锁定机构106施加在轮夹紧臂104、300之间的作
用力而保持抵靠车轮组件。这些力通过使用轮胎钩104TH而拉动光学目标组件
100抵靠车轮组件表面。整个组件的几何形状将载荷从载荷和锁定机构106传送到
轮胎钩104TH并且转而形成拉动光学目标适配器100牢固地抵靠轮组件的表面的
作用力。
本领域中的技术人员将会理解，张紧和锁定机构106可以具有适于在光学目标组件
100的轮夹紧臂104、300和其它部件上施加作用力以实现提供夹紧力以将光学目
标组件100保持到车轮边缘表面的效果的多种不同配置。例如，可以利用螺纹螺钉
部件或弹性部件取代弹性偏置的机构，和/或各种部件的几何构造可以改变以产生
实现将光学目标组件100牢固地夹紧固定的期望效果的不同的力和力矩。
一旦光学目标组件100被固定，目标支撑组件108便被旋转式调节以对准目标表面
以便当车辆被布置在对准养护位置时从与机器视觉测量系统相关的成像传感器的位
置最佳地观察。在车轮对准服务程序期间，有必要观察所安装目标与安装有这些目
标的车轮组件之间的关系。这通常通过将目标组件安装到车轮以及将该车辆短距离
滚动以获取所安装目标的、在车轮的不同旋转位置处的图像而实现。一些滚动程序
要求车辆仅向前滚动，而其它程序则要求车辆向前滚动并且返回到初始位置处。因
此，为确保最佳观察，在安装时目标支撑组件被旋转调节，以根据将要利用的特定
程序，在车轮的随后向前滚动位置或在车轮的最初位置处最佳观察。
通过松开保持件124，将目标支撑组件108旋转到期望的旋转位置，然后再 次紧固
保持件124以固定目标支撑组件，可以实现旋转调节。预定旋转位置，诸如可以与
布置在前车轮或后车轮上相关的预定旋转位置，可以通过使标签148上的标记与通
过目标支撑组件108中的窗可见的标记对准而得以标识。通常，通过布置在靠近车
辆前端的、较高位置处的成像系统，将要求安装到车辆前轮的目标支撑组件108相
对于安装到车辆后轮的目标支撑组件108具有更大程度的旋转。
鉴于上述，可以看到实现了本发明的几个目的并且获得了其它有利的结果。由于在
不偏离本发明的范围的情况下可以对上面的构造作出多种改变，目的是包含在上面
描述中或在附图中示出的全部内容都应该作为描述性的并且不在限定意义上解释。