CN1334452A - 用于光学扫描汽车车轮的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

用于扫描车轮(1)的一种方法和一种装置,其中借助从光源(6)发射的一束光线探测一个位点并且反射给一个对位置敏感的接收器(7),其中,根据发射光线和反射光线的方向测量被探测位点与参照位点的距离,并且,借助一个转动驱动装置,使光源(6)和对位置敏感的接收器(7)为了先后顺序进行的测量步骤绕一个公共轴线(4)同步摆动。

Description

用于光学扫描汽车车轮的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述类型的用于光学扫描汽车车轮的方法和根据权利要求10前序部分所述类型的用于此的装置。
背景技术
在由WO98/10261公开的一种这样类型的方法和这样类型的装置中，由一个作为激光射线源构成的光源发射出一束光线，并且对准到固定在轮圈内侧上的平衡配重旁边的一个位点上。由该被探测位点反射的光线被一个对位置敏感的接收器接收，然后按照三角测量法测出该被探测处的位点的位置或者固定在轮圈上的平衡配重的位置，用于控制。光源和对位置敏感的接收器位于一个公共的支架上，该支架可用手转动，从而可以把发射的光线对准所希望的位点，即平衡配重固定在轮圈上的位点。
此外，该公知的装置具有一个步进电机，在待调平衡的车轮上进行不平衡测量之后，利用该步进电机可以如此只转动光源，使得由它发出的光线对准轮圈上的平衡位置，在所述平衡位置上例如通过固定一个平衡配重进行平衡。
此外，由WO96/07880公知一种用于平衡汽车车轮的方法和装置，其中，借助一个扫描装置测出轮圈的一个轮廓、特别是内轮廓，根据该轮廓并结合不平衡测量装置的测量值确定平衡配重的最佳的位置和大小。
发明内容
本发明的任务是，提供一种开头所述类型的方法和装置，用之能够以简单的方式得知汽车车轮上的复杂的轮廓曲线，如斜棱、倒圆等。
根据本发明，所述任务在开头所述类型方法方面通过权利要求1的特征部分特征解决，在开头所述类型装置方面通过权利要求10的特征部分特征解决。
为此，由特别是作为激光器构成的光源发出的光线和对位置敏感的接收器，绕一个公共的轴为了先后顺序进行的测距步骤同步地在一个基本垂直通过汽车车轮轮圈表面的测量平面内摆动，其中，该接收器接收在车轮被发出的光线探测的位点上反射的光线。在所述的先后顺序进行的测距步骤中，测量被顺序探测的车轮位点相对于参照位点的各个距离，该参照位点在进行不平衡测量和进行平衡的平衡机上位置固定。优选地，根据发射光线和反射光线各自的方向，按照一维有源三角测量方法测量被探测的车轮位点相对于参照位点的各个距离。由此必然得到各个被探测的车轮位点相对于固定在机器上的参照位点的确定位置。根据这些多个相互衔接的被探测和被测量的车轮位点，可以很准确地测出汽车车轮的轮廓，特别是内轮廓。扫描运动由一个步进电机进行，所述步进电机使光源和对位置敏感的接收器同步地绕公共的摆动轴线摆动。为此可以把光源和对位置敏感的接收器固定在一个可绕所述摆动轴线摆动的公共支架上。借助一个可以集成在步进电机中也可以分开安置的转角发送器，测得光源和对位置敏感的接收器的各个转角位置，然后和对位置敏感的接收器的测量信号一起传输给一个分析装置。光源和对位置敏感的接收器所围绕摆动的摆动轴线相对于参照位点具有一个预先给定的固定位置，所述参照位点可以相对于机器固定地安置在平衡机上。
测量平面优选平行于车轮轴线走向，光源和对位置敏感的接收器在该测量平面中运动，并且因此发射光线和反射光线也在该测量平面中运动。在车轮轴线水平安置时，该测量平面可以在车轮轴线的下方延伸。但是，也可以使所述测量平面倾斜于水平方向走向，例如相对于测量轴轴线或者车轮轴线径向地延伸。
此外还可以借助发射的光线探测汽车车轮的圆盘轮的径向延伸区域。其中可以按优选方式探测或测量径向自中心的轮盘件延伸的轮辐或连接片的最下点(Fusspunkt)的角位置。然后可以把这些测量值用于平衡配重的后轮辐定位，如由US5,591,909所公知。
优选地，光源和对位置敏感的接收器围绕公共摆动轴线共同摆动的摆动角这样确定，使得大约从车轮中心出发经过圆盘轮的径向延伸区域、轮圈内表面和轮胎圆缘，探测的发射光线和由接收器接收的反射光分量可以被摆动。在车轮转动时，还可以借助于本发明测出由发射光线探测的车轮位点沿轴向走向的侧向偏移。
在进行了不平衡测量之后可以把发射光线对准车轮上的配平位置，在所述配平位置上进行平衡，如由WO98/10261所公知的。
附图说明
下面参照附图详细地说明本发明的一个实施例。图中：
图1用于光学扫描进行平衡的汽车车轮的扫描装置的一个实施例的俯视图；
图2图1所示扫描装置，装在一个平衡机的测力装置的下面，此为从下面看的视图；
图3图1和图2所示实施例沿平衡机测量轴轴向从前面看的视图；而
图4以立体分解图示出的扫描装置的零部件。
具体实施方式
附图中所示用于对带有径向延伸的轮盘件23和轮圈22的待平衡汽车车轮1进行光学扫描的装置具有一个光源6和一个对位置敏感的接收器7，光源6和对位置敏感的接收器7安置在一个公共的支架18上。所述公共的支架18可以具有肘形杆的形状，光源6和对位置敏感的接收器位于该肘形杆的两个端部上。支架18及固定在其上的光源6和接收器7可绕一个公共摆动轴线摆动地被支承。
以公知的方式，待平衡的汽车车轮1固定在平衡机的测量轴2上，在图2和图3中表示出平衡机中的测力装置16的区域。待平衡的汽车车轮1在中心固定，从而，当汽车车轮为了进行不平衡测量被固定在测量轴2上时，车轮轴线3和测量轴轴线11同轴地延伸。
测力装置16可以按公知方式构成，如从WO/00/14503(DE19844975A1)所公知的。为此测力装置具有支承板12至15，这些支承板相互铰接式连接，并且基本上沿竖直方向延伸。通过所述测量装置，测量轴2的虚拟支承位置在平衡机的框架17上构成。借助于在附图中未详示的力接受装置，测量相应于车轮不平衡情况的离心力，并且为了进行平衡，以公知的方式在分析电子装置8中进行分析。
为了进行最优化的平衡，可以借助于所示装置准确地测出轮圈22朝着车轮轴线3的内侧面轮廓以及径向轮盘件23的轮廓。在径向轮盘件23上可以测出轮辐或者径向延伸的连接片的位置，特别是在车轮轴线范围内对应设置的最下点的角位置。
为此，如图1所示，在测量平面中用由光源6发出的光线探测汽车车轮上的各个点，特别是汽车内侧面上的点。从被探测位点反射的光线被对位置敏感的接收器7接收。为此该接收器可以具有一个接收器镜组24，所述镜组把反射光线聚焦在一个CCD(电荷耦合装置)传感器25上。所述CCD传感器25可以彼此分开地测取照射强度函数的多个局部最大值。反射光线的方向取决于探测位点到光源6的距离。因此，根据所述距离，反射光线通过接收器镜组24对准到CCD传感器25的一个确定位置上，然后该CCD传感器25将一个对位置敏感的或者说与位置有关的信号提供给分析电子装置8。
在测量车轮轮廓时，通过一个转动驱动装置5进行所要求的光源6和接收器7的摆动运动，转动驱动装置5具有公共的支架18和一个步进电机10以及一个未详细示出的、中间连接的中间传动装置。借助于步进电机10，支架18以小的角度差在测量平面内摆动。以此方式探测汽车上的先后顺序的点或位点，并且通过由CCD传感器25给出的测量信号测出它们到光源6的各个距离。
因为光源6和CCD传感器25所围绕摆动的摆动轴线4位置固定地装在机器框架17上，就达到将汽车车轮上各个被探测位点相对于测力装置16、特别是该测力装置的测量值发送器的准确的位置确定。由此可把所得到的该测量值利用在对汽车车轮1进行不平衡测量时得到的、测力装置16的测量值进行分析，用于最优化的平衡，如在DE4122844A1中描述的。
光源6和对位置敏感的接收器7以及其CCD传感器25的角位置由一个转角发送器9测取，该转角发送器可以集成在步进电机10中，也可以分开安置。相应的转角信号由转角发送器9发送给分析电子装置8。
如特别从图3中可看出的，光源6和对位置敏感的接收器7安置于其中并在其中摆动的测量平面位于平衡机的测力装置16的下面。为此，按照肘形杆型式构成的支架18克服弹簧20的预紧力，可绕摆动轴线4摆动地支承在支架板19上(图4)。支架板19通过一个折弯的固定板21例如借助螺栓连接固定在平衡机的框架17上(图3和4)。为了节省空间地安置步进电机10，可以把步进电机安置在测力装置16的支承板12至16的空间内。
在图3中，可以通过切开的支承板看到步进电机10的安置。
弹簧20以其支脚26、27支承在支架板19上和支架18上，通过该弹簧，光源6和对位置敏感的接收器7在静止位置上被预张紧。在此静止位置，光源6或由其发出的光线对准汽车车轮1在车轮轴线3附近的一个中心区域。由此，在扫描汽车车轮的内表面时，由光源6发出的探测光线从内、就是说在车轮轴线3附近向外、或者说沿朝向车轮圆周方向，通过步进电机10的驱动，克服弹簧20的预紧力摆动。
借助描述的装置还可以测得被探测车轮位点、特别是位于被探测半径上的车轮位点在轴向上的侧向偏移。
         参照标号1.车轮                         2.测量轴3.车轮轴线                     4.摆动轴线5.转动驱动装置                 6.光源7.接收器                       8.分析电子装置9.转角发送器                   10.步进电机11.测量轴轴线                  12.支承板13.支承板                      14.支承板15.支承板                      16.测力装置17.框架                        18.可摆动的支架19.支架板                      20.弹簧21.固定板                      22.轮圈23.径向的轮盘件                24.接收器镜组25.CCD传感器                   26.弹簧支脚27.弹簧支脚

Claims (15)

1.用于光学扫描一种车轮、特别是汽车车轮的方法，其中，借助于一束从光源发出的光线在车轮上探测一个位点，并且反射给一个对位置敏感的接收器，根据发射光线的方向和反射光线的方向测量被探测位点相对于一个参照位点的距离，其特征在于，发射的光线和对位置敏感的接收器绕一个公共轴，在一个以钝角或大约直角与汽车车轮的轮圈表面相交的测量平面中，为了先后顺序进行的测量步骤同步地摆动。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述先后顺序进行的测量步骤在一个在车轮轴线之外且平行于车轮轴线延伸的测量平面中进行。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述先后顺序进行的测量步骤在一个在水平安置的车轮轴线下面延伸的测量平面中进行。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述先后顺序进行的测量步骤在一个水平延伸的测量平面中进行。
5.如权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，借助发射的光线另外还探测圆盘轮的径向延伸区域，用于确定径向自中心的轮盘件延伸的轮辐或者连接片的特别是最下点的角位置。
6.如权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在车轮转动时，测定车轮上位于一个确定半径上的被探测位点在轴向上的侧向偏移，其中发射的光线至少在车轮的一次转动中在与该确定半径相应的方向上发出。
7.如权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，在用发射的光线测量时，首先探测车轮上一个较靠近车轮轴线的位点，接着把发射的光线朝向车轮圆周摆动。
8.如权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，根据对位置敏感的接收器的测量信号，借助于一维三角测量法，并且根据发射的和由被探测位点反射的光线的相应转角位置确定被探测位点相对于参照位点的距离。
9.如权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，在进行不平衡测量之后，发射的光线对准车轮上的配平位置，在该位置上进行平衡。
10.用于光学扫描进行平衡的车轮(1)的装置，具有：一个测量轴(2)，所述车轮为了绕车轮轴线(3)转动可以固定在其上；一个光源(6)，其将一束发射的光线对准车轮上的一个位点；一个对位置敏感的接收器(5)，其接收由车轮的被探测位点反射的光线；一个转动驱动装置(5)用于光源(6)和接收器(7)绕一个公共摆动轴线(4)的同步摆动运动；和一个分析电子装置(8)，为了测出车轮被光源(6)探测的位点到参照位点的距离，所述分析电子装置分析对位置敏感的接收器(7)的测量值，其特征在于，转动驱动装置(5)具有一个步进电机(10)，并且，一个转角发送器(9)与分析装置(8)连接，所述转角发送器(9)发出与步进电机(10)的各个转角位置成比例的信号。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，在测量轴(2)水平安置时，光源(6)和接收器(7)可摆动地安置在测量轴(2)下面的一个平面中。
12.如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，摆动轴线(4)垂直于测量轴轴线(11)延伸。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，摆动轴线(4)位于测量轴轴线(11)之外。
14.如权利要求10至13之一所述的装置，其特征在于，测量轴(2)通过一个测力装置(16)的铰链式相互连接的支承板(12至15)支承在一个框架(17)上，步进电机(10)安置在支承板(12至15)之间，光源(6)以及接收器(7)安置在支承板(12至15)之下。
15.如权利要求10至14之一所述的装置，其特征在于，光源(6)和接收器(7)在一个静止位置上被预紧。
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