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用于光学扫描车轮的充气轮胎的方法和装置 Download PDF

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Abstract

用于光学扫描可转动地安装在轮平衡机械的固定轴上的车轮的充气轮胎的方法和装置。诸如激光束光源的光源设置成向充气轮胎的表面发射至少一个光束，光束被充气轮胎的表面反射并被接收器接收。接收器根据反射光束的入射点产生位置信号，以便由计算机辅助评估装置进行评估。代表车轮旋转角度的旋转角度信号通过旋转角度传感器供给到计算机辅助评估装置。根据位置信号和旋转角度信号，计算机辅助评估装置确定充气轮胎或其组成部分的尺寸和位置。

Description

用于光学扫描车轮的充气轮胎的方法和装置
相关申请
本申请与同时提交的名称为“用于匹配车轮的方法”并且序列号为的共同专利申请、同时提交的名称为“用于平衡机动车轮的方法和装置”并且序列号为＿＿的共同专利申请、和同时提交的名称为“用于光学扫描车轮的方法和装置”并且序列号为＿＿的共同专利申请相关。所有这些申请共同转让给本申请的受让人，并且它们整体作为参考在此引入。
技术领域
本发明涉及用于光学扫描车轮的充气轮胎的方法和装置，尤其涉及通过一个或多个光束扫描绕着固定轴可转动地安装的车轮的充气轮胎的方法和装置。
背景技术
已知可用平光束扫描轮胎胎面，以形成胎面条形外形的图像并用摄像机记录图像。名称为“用于光学扫描车轮的方法和装置”的美国专利申请No.6535281公开了一种可用于扫描胎面的传感器示例，该专利公开的内容在此作为参考引入。传感器装置包括用于发射光束的光源和用于检测光的光敏接收器。光源和光敏接收器同时移动。通过从光源发出的光束扫描机动车轮表面。反射光束由光敏接收器接收。根据发射光束和反射光束的方向，确定车轮被扫描的部位相对于参照部位的间距。
发明内容
本发明描述了用于全面并且提高效率地确定机动车轮的充气轮胎的特性的方法和装置。受到测试的车轮可旋转地安装到轮平衡机械的测量轴上。至少一个光束例如激光光束从设置在给定位置的光源引导至充气轮胎表面上。该至少一个光束被充气轮胎表面反射并且被设置在给定位置的光敏接收器接收。包括光源和光敏接收器的传感器装置可用于扫描充气轮胎胎面。根据至少一个发射光束和至少一个反射光束的方向，确定充气轮胎或充气轮胎组成部分的尺寸和位置。
为了扫描轮胎的两个侧壁及其胎面，可以使用具有位于共用载体上的光源和接收器的单一传感器装置。替代地，可为轮胎的每个不同表面设置分别具有位于共用载体上的光源和接收器的三个传感器装置。例如，一个传感器装置可以分别与内侧轮胎侧壁、外侧轮胎侧壁和胎面连接。
当轮胎旋转时，充气轮胎上的多个表面部位和/或点被连续地扫描。根据发射光束和反射光束的方向，确定充气轮胎或充气轮胎组成部分的尺寸和位置。根据充气轮胎或充气轮胎组成部分的尺寸和位置，可以检测轮胎不规则的磨损或胎面上轮胎的花纹深度以及胎面的不可接受锥度。根据花纹深度，可以确定直到所需的轮胎更换时轮胎的可能使用寿命。此外，可以确定不规则轮胎磨损诸如胎面上横向延伸的磨损痕迹或扁平磨损痕迹、以及胎肩磨损和不规则轮胎胎肩等。而且，扫描轮胎侧壁使得可以检测轮胎这些部分上的凹槽和/或凸出部。也可以检测轮胎在轮辋基部的不规则装配。
通过以下的详细描述，本发明的其它方面和优点对本领域技术人员而言将变得更加明显，其中仅通过设计用于实施本发明的最佳方式的说明显示和描述了本发明的示例性实施例。正如所知，本发明也能够具有其它不同实施例，它的几个细节也可在不同方面进行修改，而不会脱离本发明。因此，图和说明书将被认为用于说明的目的，而不起限制作用。
附图说明
包括在说明书中并构成说明书一部分的附图显示了示例性实施例。
图1显示了用于全面确定机动车轮的充气轮胎的特性的示例性系统。
具体实施方式
在以下描述中，为了解释的目的，提出了许多具体细节以便更好地理解本发明。显然，对本领域技术人员而言，没有这些细节也可实现本发明。在其它例子中，公知结构和装置以方框图形式显示，以避免不必要地使本发明不明显。
图1显示了用于全面确定机动车轮的充气轮胎的特性的示例性系统。在图1中，车轮1显示具有轮盘部分5和固定到轮盘部分5周边的轮辋4。充气轮胎10安装在轮辋4上。胎边以公知方式支撑在轮辋4的轮辋凸缘6上。车轮可以是任何类型的，例如汽车轮、摩托车轮、卡车、公共汽车等的车轮。
车轮1以公知方式在固定部位20固定到轮平衡机械(未示出)的测量轴2上，并且绕着由测量轴2限定的旋转轴线可转动地支撑。当车轮以居中关系被夹紧在位时，旋转轴线与轮轴线3重合，以确保轮轴线3在轮平衡机械上是固定的。
充气轮胎10的组成部分的尺寸和位置可用一个或者多个传感器装置18测量并且通过数据处理系统诸如计算机确定。每个传感器装置18包括光源16，例如激光。此外，每个传感器装置18包括接收器12例如CCD-传感器用作位置灵敏接收元件。光源16和接收器12固定到载体14上。载体14绕着枢转轴17可枢转地被支撑。载体14也可以相对于测量轴2和车轮1固定到测量轴2上的固定位置20可线性(双头箭头19)移动地安装或者安装在预定导向路径上。枢转运动和有选择的附加线性或引导运动可借助于诸如一个或多个步进马达形式的驱动装置(未示出)来实现。接收器光学系统13也设置在载体14上。接收器光学系统13和CCD-传感器11是接收器12的组成部分。
光源16朝着充气轮胎10的表面发出光束。光束被反射、并通过聚焦的接收器光学系统13到CCD-传感器11的传感器元件。CCD-传感器11可以检测照度功能的多个局部最大值，每个局部最大值相互独立。反射光束的方向取决于充气轮胎10上被扫描部位相对于光源16和接收器12的距离。根据该距离，反射光束被接收器光学系统13引导到CCD-传感器11的给定位置，并转换成位置灵敏或位置相关信号。该信号被传递到与位置传感器15连接的电子测量装置8。位置传感器15给电子测量装置8提供有关光源16和CCD-传感器11的相应位置的位置信号。在一个实施例中，当光源16和接收器12被固定到共用载体14上时它们可一起移动。位置信号与轮平衡机械(未示出)上的参照位置有关。由于测量轴2相对于轮平衡机械静止地固定，位置信号因此与测量轴2和车轮1安装到测量轴2上的轴固定位置20有关。电子测量装置8产生与被光源16发出的光束扫描的充气轮胎10的表面部位(点)的位置相对应的测量信号。
充气轮胎10的表面部位可以通过三个传感器装置18检测，每个传感器装置18分别对应于充气轮胎10的内侧(图1中的左侧传感器装置18)、外侧(图1中的右侧传感器装置18)和胎面(图1中上方的传感器装置18)。传感器装置18的示例公开在美国专利No.6535281中，该专利先前作为参考已经引入本申请中。但是也可仅使用一个传感器装置18，它可以在通向充气轮胎10内侧、外侧和胎面的预定导向路径上移动到合适测量位置。
为了检测车轮1的所有表面点，车轮1可转动地安装到与轮轴线3重合的测量轴2上。提供对应测量信号的电子测量装置8可以是对应传感器装置18的组成部分。但是电子测量装置8也可以集成在诸如计算机的评估装置9中，它以计算机辅助形式运行。充气轮胎10的组成部分的尺寸和位置以及这些组成部分的性能可通过评估装置9在计算机辅助过程中被确定和评估。
通过与轮平衡机械的测量轴2连接的旋转角度传感器18可以确定充气轮胎10的相应旋转角度位置。传感器18将代表机动车轮1的旋转运动的旋转角度增量供给到评估装置9。旋转角度增量提供由相应传感器装置18扫描的胎面表面部位的相应旋转角度位置的位置信息。轮胎充气阀21可用作参照，以便通过扫描车轮外侧的传感器装置18确定旋转角度。
与车轮内侧相连的传感器装置18可以安装到轮平衡机械的壳体上，例如在测量轴2之下。用于扫描充气轮胎10的胎面的传感器装置18可以设置在轮防护罩枢转轴线附近，轮防护罩在测量过程中枢转成位于旋转车轮之上的位置。与车轮1外侧相连的传感器装置18可以布置在可枢转的轮防护罩上或者与其连接。
如从图1所看到的，充气轮胎10的侧壁即内外侧表面以及充气轮胎10的胎面可通过三个传感器装置18扫描。轮胎胎肩区域也可被检测。如上所解释的，通过扫描信息，可以检测旋转角度相关的磨损点、扁平点、不平坦部以及轮胎上由磨损等导致的缺陷。
已经参照具体实施例描述了本发明。但是，在不脱离本发明范围和精神的情况下可对本发明进行修改和变换。本发明所述的概念可用于网络显示系统的不同操作而不脱离这些概念。说明书和附图因此被认为是解释的目的而不起任何限制作用。

Claims (9)

1、一种光学扫描可转动地安装在固定轴上的车轮的充气轮胎的方法，该方法包括如下步骤：
从至少一个给定位置将至少一个光束发射到充气轮胎表面；
至少一个给定位置接收与所述至少一个光束对应的由充气轮胎表面反射的至少一个光束；以及
根据至少一个发射光束和至少一个反射光束的相应方向，确定充气轮胎或充气轮胎组成部分的尺寸和位置。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个光束中的一个光束扫描充气轮胎的胎面。
3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，在扫描胎面时，确定花纹深度和/或不规则的轮胎磨损。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，充气轮胎的胎面被扫描以确定不能接受的锥度。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个光束扫描车轮的一个轮胎侧壁或两个轮胎侧壁。
6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括步骤：根据至少一个发射光束和至少一个反射光束的相应方向，检测轮胎在轮胎轮辋上的装配和/或在车轮一个或两个轮胎侧壁上的凹槽和/或凸出部。
7、一种用于光学扫描可转动地安装在轮平衡机械的测量轴上的车轮的充气轮胎的装置，该装置包括：
用于发射引导至充气轮胎表面的光束的至少一个光源；
可与光源一起移动的接收器，接收器制作成接收由充气轮胎表面反射的光束、并且根据反射信号在接收器上的接收位置产生信号，其中，光源和接收器可一起移动到相对于测量轴的给定位置；
与测量轴连接的旋转角度传感器，用于根据测量轴和车轮的旋转产生旋转角度信号；以及
与旋转角度传感器和接收器连接的计算机辅助评估装置，用于根据从接收器和旋转角度传感器接收的信号确定充气轮胎或充气轮胎组成部分的尺寸和位置。
8、如权利要求7所述的装置，其特征在于，包括三个传感器装置，三个传感器装置中的每个传感器装置包括光源和接收器，其中：
一个传感器装置制作成扫描轮胎胎面，另两个传感器装置制作成在车轮内侧和外侧扫描轮胎侧壁；并且
传感器装置安装到轮平衡机械的可移动组件上。
9、一种使用一个或多个光束光学地扫描可转动地安装到固定轴上的车轮的充气轮胎的方法，其中，光束从至少一个给定位置引导至充气轮胎表面，并且至少一个给定位置接收相应的反射光束，其中，根据发射光束和反射光束的方向，确定充气轮胎或充气轮胎组成部分的尺寸和位置。
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