CN101055232A - 光学扫描车轮的充气轮胎胎面的方法 - Google Patents

光学扫描车轮的充气轮胎胎面的方法 Download PDF

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Abstract

用于光学扫描为了形成车轮(1)而安装在盘轮(5)上的充气轮胎胎面的方法和设备，其中通过光束扫描沿着多条周向线获得测量数据，所述数据与光束在胎面上的照射点距离参考位置的间距对应，其中在计算机辅助评估设备(9)中从沿着相应周向线的测量数据形成用于对车轮的转动精度进行质量分级的相关一次或高次谐波。

Description

光学扫描车轮的充气轮胎胎面的方法
技术领域
本发明涉及如在权利要求的前序部分中所述的光学扫描车轮的充气轮胎胎面的方法。
背景技术
在从EP1515129A1所知的那种方法中，车轮例如在平衡机上绕着固定轴转动，并且光束(例如来自给定位置的激光束)从给定位置照射到充气轮胎的胎面上并且从那里反射出。为了确定光束在胎面上的入射位置距离参考位置的间距，检测出反射光束的方向，在该情况中扫描轮胎胎面部分的操作可以沿着在轴向成相互并置关系的多条周向线进行。EP0547365A2中也已知这种方法。
这些已知方法用来检测轮胎胎面的轮廓深度并且检测轮胎磨损。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在该说明书的开始部分中所提出的那种方法，该方法提供了有关车轮的转动精度或轴向精度特性的信息。
该目的是通过由权利要求1的特征所限定的本发明来实现的。
本发明用来根据在扫描操作中沿着多条周向线确定的测量数据按照与转角相关的方式形成一次谐波(harmonics)和/或高次谐波，这些谐波与相应的周向线相关。另外，从原始数据平均得到的一次和/或高次谐波或在不同周向线中确定的谐波可以按照与转角相关的方式形成。
可以显示出原始数据(沿着周向线纯测量出的数据)。同样可以显示出从不同周向线得到的原始数据平均值。数据(原始数据和谐波)可以按照Cartesian坐标图、极坐标图或还有3D坐标图的形式显示出，其中在透视图中示意性地显示出车轮，并且数据重叠在胎面上。
谐波形成过程提供了与轮胎或车轮的转动精度或轴向精度特性相关的信息。具体地说，可以确定以径向偏转形式的转动精度偏差。在沿着多条周向线获得测量数据时，能够形成相应的转动精度偏差矢量。在该情况下，在根据旋转角度并且也沿着轴向检测出测量数据时，能够确定矢量的空间方向，也就是说与车轮转动轴线成平行关系。通过使充气轮胎相对于盘轮转动(配合)，从而通过使用偏转数值和相应转动精度偏差矢量的空间方向，可以使在车轮方面所要补偿的静态不平衡量最小化，并且还能够使在机动车车轮方面所要补偿的动态不平衡量最小化。
通过使轮胎偏转的高点与轮辋偏转的低点相匹配，从而还能够减小车轮组件的径向偏转。同样能够减小车轮组件的径向偏转、静态不平衡和动态不平衡的组合(EP1512954)。本发明提供了更精确的过程。
可以将径向偏转的程度与偏转的阈值进行比较。另外，可以根据在预定偏转公差内的数值进行轮胎质量分级。
另外，可以将每条周向线的每个偏转数值(原始数据峰值对峰值，一次谐波，二次谐波等)与每条线的特定阈值或所有线的相同阈值进行比较。
该测量过程可以在位于测量盘轮上的轮胎上进行，该盘轮的几何数据没有带来任何转动精度或轴向精度偏差。但是还可以在要装配在车辆例如机动车上的机动车轮胎上进行测量操作。这些测量操作优选通过平衡机来进行，其中车轮固定在用于测量偏转的平衡机的主轴上。
附图说明
图1为车轮的示意图；
图2为按照转动角度关系显示出沿着三条周向线测量出的原始数据的极坐标图；
图3在透视图中示意性地显示出在与车轮重叠的3D坐标图中沿着三条周向线测量出的原始数据；以及
图4按照重叠的方式显示出从在图3中的原始数据得出的一次谐波。
具体实施方式
下面将参照图1至4通过实施方案对本发明进行更详细说明。
图1为一示意图，显示出车轮1，它通常包括盘轮5和固定在盘轮5的周边上的轮辋4。充气轮胎10安装在轮辋4上。胎圈按照已知的方式支撑在轮辋4的轮辋凸缘6处。
车轮1尤其是机动车车轮按照已知的方式在固定位置20处固定在车轮平衡机(未示出)的测量轴2上，并且可绕着旋转轴线转动地安装，所述旋转轴由测量轴2限定并且在对中的夹紧情况下与车轮轴线3一致。这确保了车轮轴线3固定布置在车轮平衡机上。
可以用一个或多个传感器装置18测量出充气轮胎10的胎面组成部分的尺寸和位置，并且借助计算机确定。传感器装置包括优选以激光器形式的光源16。另外，传感器装置18包括优选具有CCD传感器作为位置敏感接收元件的接收器12。光源16和接收器12固定在支架14上。支架14可绕着枢轴17枢转地安装。另外，支架14能够相对于测量轴2可线性运动地安装(双头箭头19)或者位于预定引导路径上，并且将车轮1固定在测量轴2上。可以通过驱动器(未示出)例如以一个或多个步进电机形式的驱动器来实现枢转运动以及可能还有其它线性或受引导的运动。光学接收器系统13和CCD传感器11为接收器12的组成部分。
光源16将光束发射到充气轮胎10的胎面上并且在表面上形成光斑。从那里光纤呈相关的反射光束形式反射，并且穿过聚焦光学接收器系统13通入到CCD传感器11的传感器元件上。CCD传感器11能够单独检测光纤强度函数的多个局部最大值。反射光束的方向取决于在充气轮胎10上扫描的位置相对于光源16和接收器的距离。根据那个距离，通过光学接收器系统13将反射光束引导到CCD传感器11的给定位置，然后将反射光束转变成位置敏感或与位置相关的信号。将该信号传送给也与位置传感器15连接的电子测量系统8。位置传感器15为电子测量系统8提供与光源16和CCD传感器的相应位置成比例的位置信号。光源16和接收器12在它们固定在共同支架14上时能够相互同步运动。这些位置信号与设在机器(未示出)上的参考位置相关，并且因此与固定安装在机器上的测量轴2和车轮1固定在测量轴2上的轴向固定位置20相关。
电子测量系统8产生出与由光源16发出的光束扫描的在充气轮胎10的表面位置(光斑)的位置对应的测量信号。
从EP1174698A2(＝US6535281)中可知用来采用三角测量法测量的适当传感器装置18。但是也可以只是用一个传感器装置18，它能够在充气轮胎10的胎面处在预定引导路径上运动进合适的测量位置。
提供相应的测量信号的电子测量系统8可以为相应传感器装置18的组成部分。但是电子测量系统8也可以集成进评估设备9，该设备借助计算机工作。评估设备9能够借助计算机根据所述测量布置来确定和评估充气轮胎10的组成部分的尺寸和位置以及那些组成部分的性能。
通过按照常规方式与车轮平衡机的测量轴2连接的转动角度传感器18来测量充气轮胎10的相应转动角度位置。在机动车车轮1转动时，它给评估设备9提供转动角度增量。这提供了针对由相应传感器装置18在胎面上扫描的表面位置的相应转动角度位置的位置信息。其在车轮1上的转动角度位置由扫描车轮外面的传感器装置18检测出的轮胎充气阀21可以用作转动角度参考。
与扫描充气轮胎10的胎面相关的传感器装置18可以设置在轮胎护罩的枢轴附近，该护罩在测量偏转中按照已知的方式枢转到转动车轮上面。
在测量过程中，传感器装置18沿着箭头19的方向与车轮轴线3成基本上平行关系运动到各种轴向位置。例如可以提供五个轴向测量位置。在每个测量位置中，相对于参考位置例如相对于相应的测量位置测量出照射光斑的间隔，并且按照转动角度关系产生出相应的测量数据。该测量数据也与测量位置的相应轴向位置相关。
相对于相应的周向线，将测量数据传送给评估设备9，该设备从那些数据中形成一次谐波。另外，评估设备9包括取平均值装置，用来从多条周向线的测量数据中按照转动角度关系形成平均化的一次谐波。
在沿着多条周向线获得测量数据并且在评估设备9中检测出传感器装置18的相应测量位置时，该测量数据也与传感器装置18的相应轴向测量位置相关。通过在评估设备9中的矢量形成装置能够从中形成转动精度偏差因数。
如果在平衡机上进行测量操作，则在使车轮1动态平衡时，能够减小为此所需的质量，因为根据转动精度偏差因数和所测量出的平衡性，通过使充气轮胎10相对于盘轮5进行适当的转动(匹配)减小了动平衡操作所需的平衡质量(平衡配重)。
可以从平均化的一次谐波中得出径向偏转，偏转能够显示在与评估设备9连接的显示装置22例如监视器上。可以将该偏转与偏转阈值进行比较。也可以根据偏转幅度对这些轮胎或车轮进行质量分级。
在图2中，按照转动角度关系显示出沿着三条周向线测量出的原始数据的极坐标图。图3在透视图中示意性地显示出在与车轮重叠的3D坐标图中沿着三条周向线测量出的原始数据。图4按照重叠的方式显示出从在图3中的原始数据得出的一次谐波。

Claims (12)

1.一种光学扫描充气轮胎的胎面的方法，用于形成车轮的所述充气轮胎安装在盘轮上，其中车轮绕着固定轴线转动，光束从给定位置引导至充气轮胎的胎面，并且在胎面处反射的光束的方向被检测出，以便确定光束在胎面上的照射点距离参考位置的、作为测量数据的间距，其中扫描轮胎胎面的操作沿着在轴向成相互并置设置的多条周向线进行，
其特征在于，根据沿着多条周向线形成的测量数据按照与转动角度相关的方式形成一次和/或高次谐波或平均化的一次和/或高次谐波。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，记录下与相应周向线相关的一次或高次谐波或平均化的一次或高次谐波。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，沿着多条周向线根据测量数据形成转动精度偏差矢量。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，沿着所述周向线以点的形式扫描轮胎的胎面。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，充气轮胎相对于盘轮绕着轮轴线转动一定角度，在该角度下使所要补偿的静态不平衡量或所要补偿的动态不平衡量最小化。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，从平均化的一次谐波中确定径向偏转。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，显示出所述偏转。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，将所确定的偏转与偏转阈值进行比较。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，通过使轮胎偏转的高点与轮辋偏转的低点匹配来使车轮组件的径向偏转最小化。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，从沿着周向线的测量数据或从中得出的谐波中，提供3D坐标图，在该图中以透视图示意性地显示出车轮，并且所述数据与胎面重叠。
11.一种光学扫描充气轮胎的胎面的设备，用于形成车轮的所述轮胎安装在盘轮上，所述设备包括：用于车轮(1)的可转动安装件；将光束发射到充气轮胎(10)的胎面上的至少一个光源(16)；接收器(11，12，13)，其可以与光源(16)同步运动并且接收从发射光束在胎面上的照射点反射出的光束并且产生出取决于在接收器处的接收位置的信号，其中光源(16)和接收器(11，12，13)可以与轮轴线成平行关系地运动到给定轴向位置，并且在沿着周向线的每个轴向位置中，从所接收到的信号中形成与照射光斑距离参考位置的相应间距对应的与转动角度相关的测量数据；转动角度发送器(17)，其与所转动的车轮(1)连接并且产生出与车轮(1)的转动相关的转动角度信号；以及计算机辅助评估设备(9)，其与转动角度发送器(17)和接收器(11，12，13)连接并且用来按照与转动角度相关的方式从所形成的测量数据中形成与每条周向线相关的一次和/或高次谐波或者从所有测量数据中取平均值的一次和/或高次谐波。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述评估设备(9)具有矢量形成装置，用来从沿着多条周向线的测量数据中形成转动精度偏差矢量。
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