CN102144144B9 - 用于确定和调整一辆汽车的底盘几何结构的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于确定和调整一辆汽车的底盘几何结构的设备和方法。为了提供一种尽可能低成本可制造的用于确定和调整一辆汽车的底盘几何结构的设备，在本发明的范围内建议，设置两条车行道，所述汽车在所述车行道上从一个位置A可移动到一个位置B，并且所述车行道各具有两个用于侧向放松汽车的车轮的装置，这些装置在汽车的前轴的区域内在位置B具有转盘，在所述车行道的两侧各设置一个按照立体摄影测量学原理工作的测量探针并且设置用于检测所述测量探针的移动路径的装置并且设置一个用于检测方向盘位置的方向盘水平仪。在设备的一种实施形式中，在不放弃以角度分计算的和可重现的车轮前束角和车轮外倾角测量情况下，可以提供一种底盘几何结构检验和调整设备而无需具有用于同样转动车轮的驱动的滚轮对的浮动板。

Description

用于确定和调整一辆汽车的底盘几何结构的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定和调整一辆汽车的底盘几何结构的设备 和方法。
背景技术
由DE 102007003086A1已知一种用于测量汽车特别是公共汽车 和载重汽车的底盘几何结构的设备，其中设备具有沿汽车纵轴线方向 可平移移动的车轮承接装置，其中汽车的前轮或后轮可安放到车轮承 接装置上并且车轮承接装置设置在一个水平平面内并且其中设置测量 系统。在一种这样的设备中设置至少四个沿汽车纵轴线方向可移动的 车轮承接装置，其中在每一车轮承接装置上设置至少一个用于车轮承 接的转盘。
DE 10 2006 036 671 A1描述一种用于确定一辆汽车的轴几何结构 的方法，其中将一个预定结构的光投射到一个汽车车轮上，同时对漫 反射的光进行分析，以便由此测定汽车车轮的平面的定向，其中将一 个借助一个或多个激光源产生的激光的多个光线投射到车轮内，其中 在时间上依次地使这些光线的单个或多个光线渐隐或渐现，其中借助 一个或借助多个摄像机检测反射的光。经由轮胎侧面轮廓可以确定轮 胎凸起最大值，它在一个理想的轮胎中处在一个圆上并且限定一个车 轮的一个可能的平面。当汽车在测量时用车轮站立情况下，轮胎在支 承点的附近变形，从而为了算出平面只能利用不在支承点附近的轮廓。 由于轮胎标记和轮胎跳动行程(Reifenschlages)，人们经由一种所谓 的转换测量测定汽车车轮的垂直于车轮的转轴定向的平面的定向。在 一次转换测量中，取在一个车轮整转期间检测的汽车车轮的平面的定 向的平均值。相应的底盘几何结构测量系统由Dürr Assembly Products有限公司以名称“x-3D造型底盘几何结构测量系统”销售。在 这方面使用的小型探针“Visicon dPP”按照立体摄影测量学的测量原 理工作。为了照射待测量的轮胎，以高的光强度使用激光行(通过圆 柱形透镜扩大为线)，这些激光行形成一个平面的点矩阵并且可单独转 换。
发明内容
本发明的目的是，提供一种尽可能低成本可制造的用于确定和调 整汽车的底盘几何结构的设备。
按照本发明，这样达到该目的，即设置两条车行道，所述汽车在 所述车行道上从一个位置A可移动到一个位置B，并且所述车行道各 具有两个用于侧向放松汽车的车轮的装置，这些装置在汽车的前轴的 区域内在位置B具有转盘，在所述车行道的两侧各设置一个按照立体 摄影测量学原理工作的测量探针，设置用于检测所述测量探针的移动 路径的装置并且设置一个用于检测方向盘位置的方向盘水平仪。
在设备的该实施形式中，在不放弃以角度分计算的和可重现的车 轮前束角和车轮外倾角测量(Spur-und Sturzwinkelmessung)情况下， 可以提供一种底盘几何结构检验和调整设备而无需具有用于同样转动 车轮的驱动的滚轮对的浮动板。在这里汽车用固有力行驶(其中不仅 有可以是一名工人使汽车移动而且还可以是一种自动化的移动)并且 因此不需要输送装置。按这种方式实现了明显降低成本并且还缩短了 用于待生产的汽车的周期。
按照本发明设定，用于侧向放松汽车的装置是沿y方向可移动的 移动板。
作为备选方案有可能，设置滚床作为用于侧向放松汽车的装置。
在本发明的范围内设定，测量探针分别在车行道的整个长度上可 移动。
本发明的一种进一步构成的特征在于，设置四个按照立体摄影测 量学原理工作的测量探针，它们分别为所述汽车的一个车轮配置并且 优选在位置A与B之间可移动。
本发明的另一种进一步构成在于，在汽车的后轴的区域内在位置B也设置转盘。
在本发明的范围内设置，在位置A与B之间的间距为在0.3与1m 之间。
在本发明的范围内也存在一种用于确定和调整一辆汽车的底盘几 何结构的方法，包括下列方法步骤：
·安装一个方向盘水平仪并且将汽车移动到一个位置A，其中在 位置A将汽车的车轮设置到用于侧向放松汽车的装置上，
·在位置A借助按照立体摄影测量学原理工作的测量探针记录 前轮的车轮前束角和车轮外倾角以及车轮中心的x、y和z位 置，
·在位置A借助按照立体摄影测量学原理工作的测量探针记录 后轮的车轮前束角和车轮外倾角以及车轮中心的x、y和z位 置，
·算出汽车在位置A相对于汽车的对称轴线和相对于方向盘位 置的所有的车轮前束角和车轮外倾角，
·将汽车移动到一个位置B，其中在位置B将汽车的不待调整的 车轮设置到用于侧向放松汽车的装置上而将汽车的待调整的 车轮设置到转盘上，
·在位置B借助按照立体摄影测量学原理工作的测量探针记录 后轮的车轮前束角和车轮外倾角以及车轮中心的x、y和z位 置，
·在位置B借助按照立体摄影测量学原理工作的测量探针记录 前轮的车轮前束角和车轮外倾角以及车轮中心的x、y和z位 置，
·算出汽车在位置B相对于汽车的对称轴线和相对于方向盘位 置的所有的车轮前束角和车轮外倾角，
·利用补偿的车轮跳动行程算出所有轮轴的车轮前束角和车轮 外倾角，
·在通过按照立体摄影测量学原理工作的测量探针在前轴的位 置B上持续进行测量情况下，调整其车轮处在转盘上前轴的单 个车轮前束角。
在这方面不仅可以将测量探针从前轴向后轴移动，而且不仅在前 轴的区域内而且在后轴的区域内设置测量探针。在每个轴的位置A与 B之间移动测量探针，除非位置A与B之间的间距是很小的。在后一 情况下也可以将测量探针设置在两个位置A与B之间。
附图说明
下面借助附图更详细地说明本发明的一个实施例。其中：
图1a和1b按照本发明的设备的两个视图，
图2汽车在位置A和B有视图，
图3利用一个按照本发明的设备测定的车轮前束角曲线 和车轮外倾角曲线的视图。
具体实施方式
如图1a和1b中所示那样，按照本发明的设备具有两条车行道1， 每条车行道具有两个用于放松(消除应力)汽车的装置2，它们在这 里在图1a中构成为移动板2而在图1b中构成为滚床2，用以承接汽 车的车轮。各移动板2沿y方向可移动。至少在汽车的前轴的区域内 在位置B设置转盘3；如果也要调整后轴，则也必须在后轴的区域内 在位置B设置转盘。在车行道1的两侧各设置一个按照立体摄影测量 学原理工作的测量探针4(小型探针Visicon dPP，如它在Dürr Assembly Products有限公司的x-3D造型底盘几何结构测量系统中使 用的那样)，它们分别在车行道1的整个长度上(亦即沿x方向)可移 动。此外还设置用于检测各测量探针4的移动路径的装置。最后还设 置一个(优选无线的)方向盘水平仪(未示出)，用以检测方向盘位置， 其测量值用前轴的转弯角度计算。
图2示出一辆在位置A(实线)和B(虚线)的汽车。
在轮胎外侧对底盘几何结构进行测量。在轮胎外侧上具有标记并 且轮胎本身在绕轮轴转动
Figure BPA00001327729700041
时具有一个跳动行程。因此车轮前束角(Spurwinkel)α和车轮外倾角(Sturzwinkel)β是绕轮轴转动j的一 个函数，亦即
Figure BPA00001327729700051
车轮的实际的车轮前束角或车轮外倾角是 轮轴的车轮前束角或车轮外倾角α或β并且由函数
Figure BPA00001327729700052
在一个车 轮整转上的平均值形成算出：
Figure BPA00001327729700053
Figure BPA00001327729700054
为了得到一种以角度分计算的和可重现的车轮前束角和车轮外倾 角测量，在测量期间必须在一个底盘试验台上同样地借助具有驱动滚 轮对的浮动板使各轮胎转动。
为了在不放弃一种以角度分计算的和可重现的车轮前束角和车轮 外倾角测量情况下，提供一个底盘几何结构检验和调整试验台(简言 之：底盘试验台)而无需具有用于同样转动车轮的驱动的滚轮对的浮 动板，利用x-3D造型底盘几何结构测量探针的以下特性：通过轮胎侧 前面的三维全摄影与适合的用于车轮前束角和车轮外倾角测量的算法 相结合，实际上通过平均消除(weggemittelt)轮胎标记的影响并且在 这种情况下利用x-3D造型汽车几何结构测量探针对于函数
Figure BPA00001327729700055
和
Figure BPA00001327729700056
得到：
Figure BPA00001327729700057
和
Figure BPA00001327729700058
其中
Figure BPA00001327729700059
是x-3D造型底盘几何结构测量探针在未知的转角
Figure BPA000013277297000510
情况下测量的车轮前束角和车轮外倾角，它们是轮轴的实际的车轮 前束角和车轮外倾角α、β而s是车轮的“跳动行程”。
图3示出利用一个按照本发明的设备测定的车轮前束角曲线和车 轮外倾角曲线的视图。
如果现在利用x-3D造型底盘几何结构测量探针在汽车的一个位 置A沿行驶方向测量车轮前束角和车轮外倾角αA、βA，其中车轮具有 一个转角
Figure BPA000013277297000511
则按照(1a，1b)得到：
Figure BPA000013277297000512
和
Figure BPA000013277297000513
现在将汽车和x-3D造型底盘几何结构测量探针沿行驶方向(x方 向)移动到位置B，其中沿行驶方向的间距|A-B|大致为U轮/2＝π*R轮(U 轮＝车轮周长，R轮＝车轮半径)，车轮具有转角
Figure BPA000013277297000514
按照(1a，1b)得到：
Figure RE-GSB00000676895600021
和
Figure RE-GSB00000676895600022
对于在位置B的转角
Figure RE-GSB00000676895600023
适用：
Figure RE-GSB00000676895600024
其中δ＝|A-B|/R轮(4)
x-3D造型底盘几何结构测量探针除车轮前束角和车轮外倾角外 还测量车轮中心的x、y和z坐标并且也可以检测车轮的半径R轮。此 外还检测探针沿x方向的移动路径。由此路程|A-B|是已知的并且可以 按(4)算出δ。如果将(4)插入(3a)中，则得到：
Figure RE-GSB00000676895600025
和
Figure RE-GSB00000676895600026
四个等式(2a，2b)和(5a，5b)形成一个方程组，用以算出四个未知数 α、β、s和
Figure RE-GSB00000676895600027
由此在补偿车轮跳动行程情况下解决轮轴的车轮前束 角和车轮外倾角α、β的计算问题。
在两种情况下轮轴的车轮前束角和车轮外倾角α、β的计算是特别 简单的：
情况1：|A-B|＝U轮/4＝(π/2)*R轮，亦即路程|A-B|在通用的车轮半径 中大致等于0.5米，而对于δ适用：
δ＝π/2(6)
如果将(6)插入(5a，b)中则得到：
Figure RE-GSB00000676895600028
和
Figure RE-GSB00000676895600029
Figure RE-GSB000006768956000210
由(2b)和(7a)得到：αB-α＝βA-β(8a)
和由(2a)和(7b)得到：αA-α＝β-βB (8b)
因此得到
·轮轴的车轮前束角α由(8a)+(8b)：α＝[αA+αB-(βA-βB]/2
·轮轴的车轮外倾角β由(8a)-(8b)：β＝[βA+βB+(αA-αB)]/2
如果需要的路程|A-B|显著小于1米，则可以在不移动x-3D底盘几 何结构测量探针情况下在位置A和B对汽车进行测量。在此x-3D造型底 盘几何结构测量探针处在位置A与B之间。
情况2：|A-B|＝U轮/2＝π/*R轮，亦即路程|A-B |在通用的车轮半径中大 致等于1米，而对于δ适用：
δ＝π(9)
如果将(9)插入(5a，b)中则得到：
Figure BPA00001327729700071
和
Figure BPA00001327729700072
Figure BPA00001327729700073
和
Figure BPA00001327729700074
因此得到
·轮轴的车轮前束角α由(2a)+(10a)：α＝(αA+αB)/2
·轮轴的车轮外倾角β由(2b)+(10b)：β＝(βA+βB)/2
在图1所示的设备中，汽车几何结构的测量的过程如下(x-3D造型 汽车几何结构测量探针以下称为测量探针)：
·测量探针停在前轴的位置A，
·工人在确认汽车以后以安装的方向盘水平仪正好移动到位置 A，
·测量探针在位置A记录各前轮的车轮前束角、车轮外倾角和车 轮中心的x、y、z位置，
·测量探针移动到后轴的位置A，
·测量探针在位置A记录各后轮的车轮前束角、车轮外倾角和车 轮中心的x、y、z位置，
·算出在位置A相对于汽车的对称轴线和相对于方向盘位置的 所有的车轮前束角和车轮外倾角，
·工人将汽车一直向前移动到位置B，
·测量探针移动到后轴的位置B，
·测量探针在位置B记录各后轴的车轮前束角、车轮外倾角和车 轮中心的x、y、z位置，
·测量探针移动到前轴的位置B，
·测量探针在位置B记录各前轮的车轮前束角、车轮外倾角和车 轮中心的x、y、z位置，
·相对于汽车的对称轴线和相对于方向盘位置算出在位置B的 所有的车轮前束角和车轮外倾角，
·利用补偿的车轮跳动行程算出所有轮轴的车轮前束角和车轮 外倾角，
·在测量探针在前轴的位置B上持续进行测量情况下，调整其车 轮处在转盘上的前轴的单个车轮前束角，
·工人在坑道内回报“调整结束”，
·从汽车上取走方向盘水平仪并将汽车开出，
·各测量探针移动到前轴的位置A。
代替通过工人当然也可以自动地将汽车在设备中，从位置A移动到 位置B或从设备中开出。

Claims (1)

1.用于确定和调整一辆汽车的底盘几何结构的方法，其特征在于 下列方法步骤：
●安装一个方向盘水平仪并且将汽车移动到一个位置A，其中在 位置A将汽车的车轮设置在用于侧向放松汽车的装置上，
●在位置A借助按照立体摄影测量学原理工作的测量探针记录 前轮的车轮前束角和车轮外倾角以及车轮中心的x、y和z位 置，
●算出汽车在位置A相对于汽车的对称轴线和相对于方向盘位 置的所有的车轮前束角和车轮外倾角，
●将汽车移动到一个位置B，其中在位置B将汽车的不待调整的 车轮设置在用于侧向放松汽车的装置上而将汽车的待调整的 车轮设置在转盘上，
●在位置B借助按照立体摄影测量学原理工作的测量探针记录 后轮的车轮前束角和车轮外倾角以及车轮中心的x、y和z位 置，
●在位置B借助按照立体摄影测量学原理工作的测量探针记录 前轮的车轮前束角和车轮外倾角以及车轮中心的x、y和z位 置，
●算出汽车在位置B相对于汽车的对称轴线和相对于方向盘位 置的所有的车轮前束角和车轮外倾角，
●利用补偿的车轮跳动行程算出所有轮轴的车轮前束角和车轮 外倾角，
●在通过按照立体摄影测量学原理工作的测量探针在前轴的位 置B上持续进行测量情况下，调整其车轮处在转盘上的前轴的 单个车轮前束角。
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