CN102192720B - 用于确定轮的几何尺寸的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于确定轮的几何尺寸的方法和设备。具体地，本发明涉及用于确定轮、特别是车辆车轮、或轮的至少一部分的几何尺寸的方法和设备，该方法包括在垂直于所述轮的轴线的平面内绕枢转轴线枢转至少一个感测装置以扫描轮表面或轮表面的一部分、以及根据所述至少一个感测装置的角度位置来确定所扫描的轮表面的几何尺寸的步骤，其中，在所述感测装置的枢转运动过程中，根据所测量的所述感测装置在两个预定的方向上的加速度确定所述角度位置。

Description

用于确定轮的几何尺寸的方法和设备
技术领域
本发明涉及根据权利要求1和权利要求8的前序部分的用于确定轮的几何尺寸的方法和设备。
背景技术
根据EP 0358496B2已知通过超声传感器扫描轮表面或轮表面的一部分来测量轮、特别是车辆车轮的尺寸。超声传感器安装于枢转构件上，并且在测量过程中，超声传感器通过枢转构件绕枢转轴线枢转。为了检测枢转构件的角度位置，旋转型电位计通过传输装置连接至枢转构件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过更少的结构特征来确定轮、特别是车辆车轮的几何尺寸的方法和设备。
本发明的目的是通过具有权利要求1所述特征的方法和具有权利要求8所述特征的设备解决的。
本发明提供一种用于确定轮、特别是车辆车轮、或轮的至少一部分的几何尺寸的方法。该方法包括在垂直于所述轮的轴线的平面内绕枢转轴线枢转至少一个感测装置以扫描轮表面或轮表面的一部分、以及根据所述至少一个感测装置的枢转角度来确定所扫描的轮表面的几何尺寸的步骤。在所述感测装置的枢转运动过程中，根据所测量的所述感测装置在两个预定的方向上的加速度确定所述枢转角度。测量所述加速度的方向优选地在感测装置的枢转运动的平面内或与该平面平行的平面内延伸。
可以在两个正交的方向上测量所述两个加速度，特别是在所述至少一个感测装置的枢转运动的径向方向以及与其正交的方向上测量所述两个加速度。
所述测量装置可以被设计为测量所述轮表面上被扫描点与所述感测装置之间的每个距离，其中所述轮表面可以通过超声波或光波扫描，例如通过激光辐射扫描。
所测量的几何数据可以用于确定被设计为轮胎-/轮辋组件的车辆车轮的轮辋的轮廓。此外，可以根据所测量的数据推导轮的类型或其他属性。
此外，可以根据所测量的加速度确定所述至少一个感测装置的枢转运动的角速度，其中，在扫描操作中所确定的速度数据和/或所测量的加速度数据可以被用于观测所述感测装置的运动以避免操作错误和/或用于控制所述感测装置的运动。
本发明可以结合在用于维护或维修或对车辆车轮所执行的其他保养的设备装置中，例如轮胎平衡检测机或换胎机。
此外，本发明提供一种用于确定轮、特别是车辆车轮、或轮的至少一部分的几何尺寸的设备。该设备包括机器框架，所述机器框架具有用于安装所述轮的轴，以及用于将枢转构件枢转地支撑在所述机器框架上的支承件，其中所述轴的轴线与所述支承件的枢转轴线大致相互平行。至少一个感测装置安装在所述枢转构件上，以用于扫描所述轮表面或所述轮表面的至少一部分。角度测量装置在所述枢转构件的枢转运动的过程中测量角度位置，且计算装置根据所测量的枢转角确定所述轮表面的几何尺寸。
所述角度测量装置包括能够测量所述至少一个感测装置在两个预先确定的方向上的加速度的加速度测量装置，且所述计算装置能够根据所测量的加速度确定所述至少一个感测装置在其枢转运动过程中的角度位置。特别地，所述加速度测量装置在两个正交方向上有高灵敏度，特别是在所述感测装置的枢转运动的径向方向上和与该径向方向正交的方向上具有高灵敏度。优选地，所述加速度测量装置被设计为双轴加速度测量装置的形式。所述感测装置的枢转运动在垂直于所述轮的轴线的平面内进行，且所述加速度的测量在该平面内或与该平面平行的平面内进行。
所述加速度测量装置刚性地连接至所述感测装置，以与所述感测装置同时绕所述枢转构件的枢转轴线旋转。优选地，所述加速度测量装置与所述感测装置一起安装在所述枢转构件的枢转地布置的部分上。所述感测装置和所述角度测量装置可以集成在一个测量单元中。所述加速度测量装置可以被设计为微电子机械系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)或微型机械加速度测量装置(Micromachined Accelerometers，MMA)或类似于剪切模式加速度测量装置(Shear Mode Accelerometer)或微型机械压电电阻(Micromachined Piezo Resistives)等。在加速度测量装置的加速度灵敏度高的两个正交方向上的重力检测的重力分量可以被补偿。
扫描轮表面的感测装置优选地被设计为测量或检测所扫描的区域与感测装置之间的距离，并且可以包括能够测量距离的一个或多个超声或光学传感器。优选地，在轮的每侧可枢转地布置感测装置。本发明可以用于确定待平衡的车轮的几何尺寸。为此，感测装置和加速度测量装置被布置为与车轮平衡检测机的罩一起枢转。感测装置与加速度测量装置可以直接连接或通过枢转构件连接至罩。
附图说明
通过附图中示意性地示出的实施方式另外地解释本发明。附图中：
图1示出本发明的一种实施方式；
图2示出图1的实施方式中可包含的测量单元的第一例子；
图3示出图1的实施方式中可包含的测量单元的第二例子；
图4示出解释图1的实施方式的操作的示意图；且
图5示出图1的实施方式中包含的部件的协作的框图。
附图标记：
1 轮
2 枢转构件
3 支承件
4 轴的轴线(轮的轴线)
5 机器框架
6 轴
7 枢转轴线
8 感测装置
9 角度测量装置
10 计算装置
11 加速度测量装置
12 加速度测量装置
13 测量单元
14 发射器/接收器换能器
15 发射器
16 接收器
17 角度端位置
18 角度端位置
具体实施方式
图1示意性地示出工作机器，该工作机器用于操纵轮1、特别是轮辋-/轮胎组件形式的车辆车轮。工作机器包括机器框架5，机器框架具有轴6和支承件3，轮1能够安装在轴6上，支承件3用于将枢转构件2枢转地支撑在机器框架5上。轴6的轴线4和支承件3的枢转轴线7大致相互平行。轮1安装于轴6上，使得轮的轴线与轴的轴线4同轴地布置。
至少一个感测装置8安装在枢转构件2上，以用于扫描轮表面或轮表面的至少一部分。可以设置两个感测装置以在两侧扫描轮表面，其中枢转构件2可以被配置为如EP0358496B2中已知的。
角度测量装置9在构件2的枢转运动过程中测量角度位置。角度测量装置9可以结合在测量单元13中，如下文将结合图2和图3解释的。计算装置10(如图5)根据所测量的枢转角度来确定轮表面的几何尺寸。角度测量装置9包括能够测量至少一个感测装置8在两个预先确定的方向a1和a2上的加速度的加速度测量装置11、12，且计算装置10被设计为根据所测量的加速度确定至少一个感测装置8在其枢转运动中的角度位置。
加速度测量装置11、12在两个正交的方向上、特别是在感测装置8的枢转运动的径向方向及与其正交的方向上具有高灵敏度。优选地，加速度测量装置11、12被配置为双轴加速度测量装置(图2和图3)。
加速度测量装置11和12刚性地连接至感测装置8，并且与感测装置8一起运动。优选地，感测装置8和包括加速度测量装置11、12的角度测量装置9集成在一个测量单元13中，如图2和图3所示。
能够集成在测量单元13中的加速度测量装置11、12和感测装置8安装在枢转构件2的枢转地布置的部分上。
枢转构件2的可摆动或枢转地布置的部分在扫描测量过程中绕支承件3所限定的轴线7旋转。
感测装置8可以检测所扫描的表面区域与感测装置8之间的距离，并且可以被配置为具有超声发射器/接收器换能器14(图2)或发射器15和接收器16(图3)的超声感测装置的形式，用于将超声波发射至轮表面的被扫描的表面区域并且接收从该表面区域反射的波，以测量各自的距离。替代超声系统，可以使用基于三角测量操作的光学距离测量系统。发射器15可以是激光器，且接收器是以已知的方式布置的从被扫描的区域接收反射光的光敏检测器。
图1示意性地示出的工作机器可以是车轮平衡检测机或轮胎拆装机，其中轮1可以如图1所示以竖直的布置，或者以基本水平的布置安装在轴6上。
本实施方式的操作如下：
枢转构件2的用于扫描测量的旋转运动起始于预定的角度位置，可以通过适当的接合点在机器框架5上限定该预定的角度位置。在车轮平衡检测机中，起始位置可以通过打开的罩位置限定，打开的罩位置对应于图1所示的枢转构件2的较高位置，也对应于图4中的角度位置17。在测量过程中，感测装置8和加速度测量装置11、12绕固定的枢转轴线7沿角度枢转路径θ枢转至第二端位置18(图1和图4)。
在感测装置8的距离测量过程中，角度测量装置9的加速度测量装置11、12同时读取感测装置8的角加速度，并且在计算装置10(图5)的帮助下确定感测装置8的各个角度位置。也可以额外地确定角速度。
在图1的实施方式中，加速度测量装置的一轴线a1沿枢转运动的径向方向延伸，且第二轴线a2与a1正交地(相切地)延伸。轴线a1和a2在感测装置8和加速度测量装置11、12在扫描测量过程中枢转所处的平面中、或与该平面平行的平面中延伸。
计算装置10根据下述公式评估所测量的数据：
径向(或法线向心)加速度为：
aN＝ω2·R
切向加速度为：
其中θ为支撑臂的角度位置，为其角速度，为其角加速度，R为曲率半径，即支撑臂的长度。
下述方程组说明了根据加速度测量轴线a1和a2的读数确定轮辋轮廓的实际读数、角速度和角加速度的问题：
其中θ为支撑臂的角度位置，为其角速度，为其角加速度，R为曲率半径，即支撑臂的长度，g是标准重力加速度(海平面处地球表面重力的正常加速度为9.80665m/s2).
为了确定角度位置和/或角速度，可以例如通过数值方法(例如逐次近似法等)来解方程组。
根据感测装置8所测量的距离数据和加速度测量装置11、12所测量的相关联的角度位置，计算装置10确定所扫描的轮表面的需要的几何尺寸。

Claims (15)

1.一种用于确定轮或轮的至少一部分的几何尺寸的方法，包括在垂直于所述轮的轴线的平面内绕枢转轴线枢转至少一个感测装置以扫描轮表面或轮表面的一部分、以及根据所述至少一个感测装置的角度位置来确定所扫描的轮表面的几何尺寸的步骤，
其特征在于，在所述感测装置的枢转运动过程中，根据所测量的所述感测装置在两个预定的方向上的加速度确定所述角度位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在两个正交的方向上测量所述两个加速度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述两个加速度之一在所述至少一个感测装置的枢转运动的径向方向上测量。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，测量所述轮表面上的被扫描点与所述感测装置之间的距离。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述轮表面通过超声波或光波扫描。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，根据所扫描的几何尺寸确定车辆车轮的轮辋的轮廓。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，根据所测量的加速度确定所述至少一个感测装置的枢转运动的角速度。
8.一种用于确定轮或轮的至少一部分的几何尺寸的设备，包括：
机器框架(5)，其具有用于安装所述轮(1)的轴(6)以及用于将枢转构件(2)枢转地支撑在所述机器框架(5)上的支承件(3)，
其中所述轴(6)的轴线(4)与所述支承件(3)的枢转轴线(7)大致相互平行；
至少一个感测装置(8)，其安装在所述枢转构件(2)上以用于扫描所述轮表面或所述轮表面的至少一部分；
角度测量装置(9)，其用于测量所述枢转构件(2)的枢转运动过程中的角度位置；以及
计算装置(10)，其用于根据所测量的枢转角确定所述轮表面的几何尺寸；
其特征在于：
所述角度测量装置(9)包括能够测量所述至少一个感测装置(8)在两个预先确定的方向上的加速度的加速度测量装置(11、12)；且
所述计算装置(10)能够根据所测量的加速度确定所述至少一个感测装置(8)在其枢转运动过程中的角度位置。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述加速度测量装置在两个正交方向上有高灵敏度。
10.根据权利要求8或9所述的设备，其中，所述加速度测量装置(11、12)在所述感测装置(8)的枢转运动的径向方向上和与该径向方向正交的方向上具有高灵敏度。
11.根据权利要求8或9所述的设备，其中，所述加速度测量装置(11、12)刚性地连接至所述感测装置(8)。
12.根据权利要求8或9所述的设备，其中，所述加速度测量装置(11、12)安装在所述枢转构件(2)的枢转地布置的部分上。
13.根据权利要求8或9所述的设备，其中，所述感测装置(8)和所述角度测量装置(9)集成在一个测量单元(13)中。
14.根据权利要求8或9所述的设备，其中，所述加速度测量装置(11、12)为微电子机械系统(MEMS)。
15.根据权利要求8或9所述的设备，其中，所述感测装置(8)包括至少一个超声传感器或光学传感器。
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