DE4101921B4 - Vorrichtung zum dynamischen Wuchten eines aus Reifen und Felge bestehenden Kraftfahrzeugrades - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum dynamischen Wuchten eines aus Reifen und Felge bestehenden Kraftfahrzeugrades, aufweisend
– eine drehbare Welle (12) zur Aufnahme des Kraftfahrzeugrades (19, 21);
– Kraftwandler (17, 21) zum Messen von aus einer Radunwucht resultierenden Kräften;
– einen Wellenkodierer zum Anzeigen der Winkelposition der Welle (12);
– mindestens eine Projektionseinrichtung (26a, b, c) zum Projizieren eines auf das Kraftfahrzeugrad (21, 19) gerichteten, eine Ebene aufspannenden Lichtstrahls;
– mindestens eine Lichterfassungseinrichtung (28a, b, c ), deren Blickachse unter einem Winkel θ zu der aufgespannten Ebene angeordnet ist und die von dem Kraftfahrzeugrad (19, 21) reflektiertes Licht erfasst und entsprechende Signale erzeugt; und
– eine an die mindestens eine Lichterfassungseinrichtung (28a, b, c), die Kraftwandler (17, 18) und den Wellenkodierer angeschlossene Auswerteeinrichtung zur Berechnung von Daten der Geometrie des Kraftfahrzeugrades (19, 21) aus den erfassten Signalen und zur Bestimmung der Radunwucht aus den Messwerten der Kraftwandler...
– eine drehbare Welle (12) zur Aufnahme des Kraftfahrzeugrades (19, 21);
– Kraftwandler (17, 21) zum Messen von aus einer Radunwucht resultierenden Kräften;
– einen Wellenkodierer zum Anzeigen der Winkelposition der Welle (12);
– mindestens eine Projektionseinrichtung (26a, b, c) zum Projizieren eines auf das Kraftfahrzeugrad (21, 19) gerichteten, eine Ebene aufspannenden Lichtstrahls;
– mindestens eine Lichterfassungseinrichtung (28a, b, c ), deren Blickachse unter einem Winkel θ zu der aufgespannten Ebene angeordnet ist und die von dem Kraftfahrzeugrad (19, 21) reflektiertes Licht erfasst und entsprechende Signale erzeugt; und
– eine an die mindestens eine Lichterfassungseinrichtung (28a, b, c), die Kraftwandler (17, 18) und den Wellenkodierer angeschlossene Auswerteeinrichtung zur Berechnung von Daten der Geometrie des Kraftfahrzeugrades (19, 21) aus den erfassten Signalen und zur Bestimmung der Radunwucht aus den Messwerten der Kraftwandler...
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dynamischen Wuchten eines aus Reifen und Felge bestehenden Kraftfahrzeugrades.
- Eine derartige aus der
DE 26 39 384 A1 bekannte Vorrichtung besitzt eine drehbare Welle zur Aufnahme des Kraftfahrzeugrades sowie Kraftwandler zum Messen von aus einer Radunwucht resultierenden Kräften. Mit einem Wellencodierer, der mit der drehbaren Welle verbunden ist, erfolgt eine Anzeige der jeweiligen Winkelposition der Welle. Zur Erfassung geometrischer Daten des Kraftfahrzeugrades ist eine optische Abtastvorrichtung vorgesehen, die einen Lichtstrahl auf das Rad richtet. Aus den Messwerten der Kraftwandler und des Wellencodierers sowie den geometrischen Daten des Kraftfahrzeugrades wird die Radunwucht bestimmt. - Aus
US 4,798,964 ist eine optische Messvorrichtung zur Messung des Profils am Umfang eines Rades bekannt, welche nach dem Lichtschnittverfahren arbeitet. Die bekannte Messvorrichtung besitzt hierzu eine Lichtstrahl-Projektionseinrichtung, welche auf den Umfang des Rades einen Lichtstrahl richtet, sowie eine Lichterfassungseinrichtung, die vom Rad reflektiertes Licht erfasst und das Profil wiedergebende Signale erzeugt. - Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangsgenannten Art zu schaffen, mit der die zur Berechnung der Radunwucht erforderlichen Geometriedaten des Kraftfahrzeugrades in einfacher Weise erfasst werden.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
- Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
- Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.
-
1 ist eine schematische Schnittansicht eines Unwucht-Messsystems einer Radauswuchtmaschine; -
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugrades in einer Radauswuchtmaschine; -
3 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels bei einer Radauswuchtmaschine; -
4 ist eine weitere schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Radauswuchtmaschine; -
5A ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel der Projektionseinrichtung bei vorliegender Erfindung zeigt; -
5B ist ein Blockdiagramm eines alternativen Ausführungsbeispiels der Projektionseinrichtung bei vorliegender Erfindung; -
6A ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Lichterfassungseinrichtung bei vorliegender Erfindung; -
6B ist ein Blockdiagramm eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Lichterfassungseinrichtung bei vorliegender Erfindung; -
7 ist ein Teilschnitt einer Felge eines Kraftfahrzeugrades; -
8A zeigt schematisch ein Bild, das durch eine Lichterfassungseinrichtung der vorliegenden Erfindung erzeugt wird; -
8B zeigt schematisch eine fotoempfindliche Matrix, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird; -
9 ist ein Blockdiagramm einer Lichterfassungseinrichtung und eines Computerteils, die bei vorliegender Erfindung verwendet wird, -
10 ist ein alternatives Blockdiagramm der Lichterfassungseinrichtung und einer Auswerteeinrichtung, die bei vorliegender Erfindung verwendet werden; -
11 ist eine perspektivische Ansicht einer Kalibrierungsvorrichtung, die bei vorliegender Erfindung verwendet werden kann; -
12 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Kalibrierungsvorrichtung, die bei vorliegender Erfindung verwendet werden kann; und -
13 ist ein Flussdiagramm zur Auswertung der gemäß8A und8B gewonnenen Daten. - In
1 wird ein Unwuchtmesssystem11 für ein vom Kraftfahrzeug gelöstes Kraftfahrzeugrad gezeigt. Eine drehend angetriebene Welle12 ist an Trägern13 und14 einer Radauswuchtmaschine16 montiert. Ein Paar von Kraftwandlern17 und18 ist benachbart zu und axial entlang der Welle12 an den Orten der Träger13 und14 montiert. Die Kraftwandler17 ,18 sind mechanisch mit der Welle12 gekoppelt und bilden periodische elektrische Ausgangssignale, die dynamische Unwuchtkräfte anzeigen, die von der Welle11 übertragen werden, wenn die Welle12 drehend angetrieben wird. Die Winkelposition der Welle12 wird durch einen Wellenkodierer (nicht gezeigt) während jeder vollen Drehung der Welle12 überwacht. Die Kraftwandler-Ausgangssignale werden digitalisiert und Berechnungen werden mit den digitalisierten Signalen durchgeführt, um Drehwinkel-bezogene Unwuchtkraftmessungen zu erhalten. Die Berechnung der Unwuchtkräfte macht erforderlich, dass die Messungen relativ zum Befestigungsort des aus einer Felge19 und einem Reifen21 bestehenden Kraftfahrzeugrades an der Welle12 durchgeführt werden. Abstände "a" und "b" sind vom physikalischen Aufbau der Radauswuchtmaschine bekannt. Abstände "c" und "e" müssen gemessen werden, um innere und äußere Felgenpositionsorte zu erhalten, an denen Ausgleichsgewichte an der Felge angeordnet werden können, um eine Unwucht des Kraftfahrzeugrades auszugleichen, welche bei der Drehung des Kraftfahrzeugrades mit der Welle12 gemessen wird. Die Breite „d" der Felge kann aus den gemessenen Größen „e" und „c" berechnet werden. Das System kann die Positionen der inneren und äußeren Orte der Felge19 relativ zu einem Koordinatensystem messen, das auf die Struktur des Unwucht-Messsystems11 bezogen ist. Beim in der1 dargestellten Beispiel hat ein äußerer Felgenort von der Ebene P1 einen gemessenen Abstand „e" und ein innerer Felgenort hat von der Ebene P1 einen Abstand „c". - Wie in der
2 gezeigt, kann bei einer Radauswuchtmaschine der Ort der Kante der Felge19 dadurch erfasst werden, dass ein „Streifen" eines bei 22 in der2 gezeigten Lichtes einen charakteristischen „Stoß" oder eine Diskontinuität an der Kante der Felge zeigt. Der „Streifen" des Lichtes wird durch Projizieren eines Lichtstrahls23 gebildet, der im wesentlichen in einer Ebene24 von einer Projektionseinrichtung26 ausgestrahlt wird, die am cder in einer vorbestimmten Beziehung zum Aufbau der Radauswuchtmaschine montiert ist. Auf ähnliche Weise wird der „Streifen" des Lichtes, wenn er über einen Ventilschaft27 des Kraftfahrzeugrades fällt, den Ort des Ventilschafts in Drehrichtung beleuchten. Das projizierte Lichtmuster kann eine von mehreren Formen haben, wie z.B. eine halbe Ebene, eine Kante, ein Gitter oder viele Streifen. Der Ausdruck "Streifen" bezieht sich auf dieses projizierte geometrische Muster. Eine Lichterfassungseinrichtung oder eine Kamera, die in bekannter Beziehung zu der Projektionseinrichtung26 montiert ist, dient dazu, die Positionen der Merkmale von Interesse zu erfassen (wie beispielsweise die Felgenkante oder den Ventilschaft), wenn sie vom Licht-„Streifen" geschnitten werden, und um Signale zu schaffen, die solche Positionen anzeigen. Die bekannte Beziehung zwischen Projektionseinrichtung und Lichterfassungseinrichtung schließt die Kenntnis des Winkels ein, der bei Θ in2 gezeigt ist, und zwar zwischen der planaren Anordnung und der zentralen Strahlrichtung, die durch die Lichterfassungseinrichtung aufgenommen wird. - Die Erfindung wird im einzelnen in Verbindung mit einer Radauswuchtmaschine beschrieben, wie sie in
3 zu sehen ist. Zwei Sätze von Projektionseinrichtungen26a und26b sind gezeigt, die am Aufbau der Radauswuchtmaschine16 angebracht sind. Es sind auch zwei Lichterfassungseinrichtungen28a und28b gezeigt, die an der Radauswuchtmaschine mit einer Erfassungsachse in bekannter Ausrichtung relativ zu der Richtung einer Projektion von den Projektionseinrichtungen montiert ist. Das Paar von Projektions- und Lichterfassungseinrichtungen 26a/28a kann etwa senkrecht zur Achse der Welle12 ausgerichtet sein. Die andere Projektionseinrichtung26b und die andere Lichterfassungseinrichtung28b können etwa in einer Richtung parallel zur Achse der Welle12 ausgerichtet sein. Beide Ausrichtungen der Paare von Projektionsund Lichterfassungseinrichtungen sind nützlich und der Algorithmus zum Verringern der Daten, die durch Lichterfassungseinrichtungen 28 geschaffen werden, berücksichtigt die Ausrichtung der Projektionseinrichtung und der Lichterfassungseinrichtung relativ zu dem Koordinationssystem, das für die Radauswuchtmaschine definiert ist. Ein dreidimensionales Koordinationssystem für die Radauswuchtmaschine der3 kann beispielsweise so beschrieben werden, dass es die X-Achse in einer vertikalen Richtung hat, die Y-Achse in einer horizontalen Richtung und die Z-Achse koaxial zur Achse der Welle12 als auch senkrecht zu den X- und Y-Achsen, wie es3 zeigt. Die Koordinatentransformationen werden unter Bezugnahme auf "Geometric Modeling", Michael E. Mortenson, lohn Wiley and Sons, Copyright 1985, Seiten 366–369 und 512–522 abgeleitet. - Ein alternativer Aufbau der Projektions- und hichterfassungseinrichtungen der vorliegenden Erfindung ist in der
4 dargestellt. Wieder ist eine Radauswuchtmaschine16 dargestellt, die einen daran befestigten Aufbau33 aufweist, der eine Projektionseinrichtung26c und eine hichterfassungseinrichtung oder einen Detektor28c zum Beobachten der äußeren Oberfläche des Kraftfahrzeugrades19 /21 bzw. Paare von Projektions- und Lichterfassungseinrichtungen26d und28d trägt, die am Aufbau33 angeordnet sind, um die innere Fläche des Kraftfahrzeugrades zu erreichen. Sowohl in3 als auch in4 ist jeweils ein Ausgleichsgewicht34 gezeigt, das am Umfang der Felge19 angebracht ist. Wie es für den Ort der Kante der Felge19 oder den Ventilschaft27 beschrieben ist, können auch die Ausgleichsgewichte34 erfasst werden und durch das System der vorliegenden Erfindung lokalisiert werden. - Unter Bezugnahme auf die
5A ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Projektionseinrichtung26 gezeigt. Ein Lasertreiber36 des Typs, der in Sharp Laser Diode User's Manual, copyright Sharp Corporation 1986, Seiten 26 und 27 gezeigt ist, ist mit einer Laserdiode37 gekoppelt, wie sie z.B. von Sharp hergestellt ist, und mit LT020MC bezeichnet ist. Ein Strahlformer38 ist in dem Pfad des Laserdiodenstrahls angeordnet, um den leicht elliptischen Laserdiodenstrahl in einen zylindrischen Strahl zu formen. Ein geeigneter Strahlformer ist ein Paar von anamorphotischen Prismen, hergestellt von Melles Griot und mit der Produktnummer 06 GP A 001. Der geformte Strahl wird durch eine Kollimatorlinse39 geführt, wie sie von Melles Griot mit der Produktnummer 06 GLC 001 hergestellt wird. Der parallel ausgerichtete Strahl wird als nächstes auf eine zylindrische Linse41 gerichtet. Die zylindrisches Linse kann ein Glasstab mit einem Durchmesser von etwa 1 mm sein. Die Kante des planaren Lichtstrahls23 ist aus der zylindrischen Linse ausstrahlend in5A gezeigt. - Eine alternative Quelle des planaren Lichtstrahls wird in der Projektionseinrichtung
26 gesehen, die in5B gezeigt ist. Irgendeine Lichtquelle42 , wie beispielsweise eine Glühlampe, kann verwendet und auf ein Linsensystem43 ge richtet werden. Das Linsensystem kann einen Aufweiter/Kollimator, einen Schlitz zum Hindurchführen eines "Streifens" des kollimierten Lichtes und eine plankonvexe Linse, die in dem Pfad des kollimierten Lichtes angeordnet ist, um das Licht in einer Ebene zu zerstreuen, aufweisen. Alternativ dazu kann eine Reihe von Punktlichtquellen, die in einer Linie angeordnet sind, mit einem einfachen Linsensystem verwendet werden, um den planaren Lichtstrahl zu erzeugen. -
6A ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Lichterfassungseinrichtung28 des Systems. Das von einem "treifen" 22 reflektierte Licht (wo der planare Lichtstrahl23 den Körper trifft, auf den der Strahl gerichtet ist) wird durch ein Bandpassfilter44 empfangen, um umgebendes Licht oder andere "Stör"-Lichtenergie aus dem empfangenen reflektierten Licht zu entfernen. Das gefilterte Licht wird zu einem Linsensystem46 geführt, welches das empfangene Licht auf eine Abbildungsvorrichtung47 , die eine ladungsgekoppelte Vorrichtung sein kann, fokussiert. Das Licht ist gepulst und mit der ladungsgekoppelten Vorrichtung zeitsynchronisiert, um Auswirkungen von "Stör"-Streulicht zu eliminieren. Die Signale der Abbildungsvorrichtung werden an eine Signalaufbereitungselektrode48 gelegt, die die Signale für eine Weiterleitung zu einem Mikroprozessor49 aufbereitet. Der Mikroprozessor verarbeitet die Eingangsdaten nach dem Koordinatentransformations-Algorithmus, der im zuvor genannten Artikel „Geometric Modeline" abgeleitet ist. Der Ausgang des Mikroprozessor49 ist mit einer Anzeige51 für Informationsverbreitungszwecke gekoppelt. -
6B zeigt eine Vielzahl von Lichterfassungseinrichtungen 28, wie sie z.B, in den3 und4 zu sehen sind. Die Lichterfassungseinrichtungen können positioniert sein, um Licht von verschiedenen Abschnitten oder Teilen des Körpers zu empfangen, der entweder bezüglich einer Richtung beobachtet wird oder an welchem eine Messung von Oberflächenmerkmalen durchgeführt wird. Die6B zeigt Lichterfassungssignale, die von dem linken Felgenteil, dem Umfang und dem rechten Felgenteil eines Kraftfahrzeugrades kommen, wobei jedes der Signale zu jeweiligen Signalaufbereitungsschaltungen48a , b und c übertragen werden. Die drei aufbereiteten Signale werden in Folge dem Mikroprozessor49 zugeleitet und es wird eine Information erhalten, die eine Unrundheit der Radanordnung, eine Felgenbreite, einen Felgendurchmesser, einen Felgenpositions-Ventilschaftort, einen Radmutterlochort, einen Überschuss angebrachter Ausgleichsgewichte, einen Felgenschaden, eine Felgenkonzentrizität und eine Felgen"Unrundheit" betrifft. Die Information kann direkt in Form digitaler oder zahlenmäßiger Auslesungen angezeigt werden oder kann in einen besonderen Serviceratschlag und in Verfahren umgewandelt werden, denen die Felge oder ein anderer Fahrzeugteil unterzogen werden sollte. Eine typische Felge19 ist in der7 gezeigt, die eine äußere Felgenoberfläche 19a, eine innere Felgenoberfläche19b , eine flache Oberfläche19c , an der auf der Rückseite mit Klebstoff versehene Gewichte angeordnet sein können, ein Tiefbett19d , und ein zentrales Montage-Loch19e aufweist. Der Ventilschaft27 erstreckt sich durch ein den Schaft aufnehmendes Loch in der Felge. Eine Untersuchung der äußeren Felgenoberfläche19a kann eine Diskontinuität, die am Umfang der Felge benachbart zum Reifenwulst auftritt und auf die im nachfolgenden Bezug genommen wird, erfassen. -
8A ist ein Diagramm einer Szene, die den "Streifen"22 des Lichtes darstellt, der an dem von der Lichterfassungseinrichtung28 beobachteten Kraftfahrzeugrad19 /21 aufgrund des Auftreffens des Lichtstrahls in der Ebene24 entsteht. - Die Lichterfassungseinrichtung
28 enthält die ladungsgekoppelte Vorrichtung47 , welche eine zweidimensionale Matrix von Lichtsensorzellen aufweist, wie es in der8B dargestellt ist. Die Matrixanordnung kann beispielsweise aus 256 mal 256 Erfassungszellen mit einer Zellentreiberschaltung bestehen. Jeder Zelle ist ein Pixel zugeordnet. Da die Szene der8A von der Lichtsensorzellen-Anordnung der8B erfasst wird, werden bestimmte Zellen oder Pixel durch das empfangene Licht erregt. Die Szene in8A ist auf die Anordnung der Erfassungszellen in8B ausgerichtet. Geht man von der linken Seite der8A und8B nach rechts, entspricht eine Diskontinuität oder Erregung zweier Pixel52b , die gut oberhalb ihrer Nachbarn in der8B liegen, einem hohen Punkt52a in der Szene. Dies entspricht der Kamerasicht des Schnitts des planaren Lichtstrahls mit einem Ventilschaft27 an der Felge des Kraftfahrzeugrades. Geht man in den8A und8B weiter nach rechts, wird ein "V"förmiger Teil53a der Szene durch eine auf ähnliche Weise "V"-geformte Gruppe erregter Sensoren oder Pixel53b in der8B begleitet. Dies entspricht dem Schnitt des planaren Lichtstrahls mit der Umgebung der Felge19 in der7 oder der "Erhebung" in dem Licht"-Streifen 22 der2 . Wie in der10 zu sehen ist, bildet die ladungsgekoppelte Vorrichtung47 und ihre Treiberschaltung einen Strom analoger Daten gemäß den Signalintensitätswerten der erregten Pixeln, die wiederum von der reflektierten Lichtintensität abhängen, die auf die individuellen Pixel einfällt. Ein Analog-/Digitalwandler54 empfängt den seriellen Strom analoger Lichtzellensignale und digitalisiert die Signale. Die digitalisierten Signale werden in einem Speicher56 gespeichert und werden durch den Mikroprozessor49 abgerufen und durch die Programme verarbeitet, die in den Mikroprozessor in Übereinstimmung mit dem Flussdiagramm der13 eingegeben sind. Der bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die ser Erfindung verwendete Mikroprozessor ist der Intel 80286. Die durch den Betrieb des Mikroprozessors erhaltenen Daten werden auf ein Kraftfahrzeug-Servicegerät übertragen. - Mit dem im Mikroprozessor
49 implementierten Programm werden die von der Matrix der8B gelieferten Daten bearbeitet, wie im Flussdiagramm der13 gezeigt wird. Zuerst fragt das Programm, ob es bereit ist, eine Messung durchzuführen. Die Bereitschaft wird an der Radauswuchtmaschine durch eine Anzeige von einem Wellenkodierer bestimmt, der an der Welle12 angebracht ist. Wenn die Zeit richtig ist, wird eine Messanfrage weitergegeben. Ein erhaltenes Bild wird auch als „Schnappschuss" bezeichnet. Dieser Befehl erhält das Bild von der von der Lichterfassungseinrichtung mittels der Sensormatrix der8B gesehenen Szene der8A , wodurch ein quantisiertes Sensorbild geschaffen wird. Das Bild wird durch eine Abtastung der Pixel der8B erhalten. Die Abtastung wird beendet, digitalisiert und die erfassten Daten werden im Speicher platziert. Eine kursorische Prüfung der Daten im Speicher wird durchgeführt, um das Vorhandensein irgendwelcher Gesamtprobleme zu erfassen; d.h. es sind keine Daten vorhanden oder ein Teil der Daten beruht auf eine Verschmutzung der Sensorlinse. Wenn Probleme bei den Daten bestehen, können diese beispielsweise durch Neueinstellung der Empfindlichkeit der Lichterfassungseinrichtung oder der Helligkeit des Licht-„Streifens", wenn das Problem lediglich ein lichtverringernder Film über der Linse ist, behoben werden. Nach der Neueinstellung wird die Messung wiederholt. - Wenn die Bilderfassung von den Daten in dem Speicher verifiziert ist, wird das Bild in eine "singuläre Funktion" umgewandelt, wodurch Störsignale und Unbestimmtheiten entfernt werden. An diesem Punkt wird die singuläre Funktion nach interessanten Merkmalen untersucht. Die Identitätsprüfung ist anwendungsabhängig. Die Merkmale von Interesse können bei einer Radauswuchtmaschine, wie in den
8A und8B gezeigt ist, die Position des Ventils und Positionen an der Radfelge sein. Wenn keine Merkmale erkannt werden, kehrt. das Programm zurück, um die nächste Messanfrage zu erhalten. Wenn ein Merkmal identifiziert wird, werden die Koordinaten des Merkmals unter Verwendung des Ansatzes bestimmt, der in dem oben erwähnten Artikel „Geometric Modeling" beschrieben ist. - Als nächstes wird eine "Erfolgs"-Meldung mit einer Liste der gefundenen Merkmale und wo sie gefunden wurden vorbereitet. Beispielsweise der Ventilschaft liegt an einer Drehwinkelposition von 6° an der Welle
12 der Radauswuchtmaschine. Der nächste verfügbare Platz (bei diesem Beispiel für den 6°-Ort) wird in einer Ausgabeschlange identifiziert und das Merkmal und der Ort in die Ausgabeschlange geschrieben. Das Programm geht dann weiter zu der nächsten Messanfrage und das Verfahren wird wiederholt. Ruf diese Art werden alle Merkmale von Interesse für ein sich drehendes Rad an einer Radauswuchtwelle erhalten. - Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Lichterfassungseinrichtung
28 ist in der9 gezeigt. Eine Sony XC-38- Kamera57 empfängt Licht-"Streifen"-Reflektionen durch eine Linse46 und bildet Daten, die mit einem D256 68000-Mikroprozessor 58 zugeleitet werden, der von International Robomation Incorporated of Carlsbad, Kalifornien, hergestellt wird. Der Mikroprozessor verringert die durch die XC-38-Kamera angebotenen Daten. Der Mikroprozessor58 liefert die verringerten Daten einem Kraftfahrzeug-Servicegerät und einer Merkmalsanzeige, wie in Verbindung mit der Beschreibung der10 bereits erläutert wurde. - Die beschriebenen Ausführungsbeispiele müssen kalibriert werden, um Daten zu erhalten, die für die durchzuführenden Messungen und Bestimmungen nützlich sind. Die
11 zeigt die Radauswuchtmaschine16 mit der Welle12 , wie auch in den3 und4 dargestellt. Ein Ring59 , der eine Platte61 aufweist, ist an der Welle12 angebracht. Die Platte61 erstreckt sich in einer Ebene unterhalb oder versetzt zur Ebene der Achse der Welle12 , wie es in der11 zu sehen ist. Die Platte61 hat eine Anordnung von vier sich nach oben erstreckenden kurzen Stäben62 , die in einem rechtwinkligen Muster an der Platte angeordnet sind. Die Stäbe62 haben Bezugspunkte63 , die alle innerhalb einer Ebene liegen, die sich durch die Rotationsachse der Welle12 erstreckt. Die Erstreckung der Ebene, die die vier Punkte63 enthält, durch die Achse der Welle12 vereinfacht die Koordinatentransformation, die im erwähnten Artikel „Geometric Modeline" erklärt ist. Die Lichtquelle ist in einer Position relativ zur Radauswuchtmaschine16 und der Welle12 derart angeordnet, dass die Ebene24 des Lichtstrahls23 durch die vier Punkte63 an den Stäben62 führt und somit durch die Drehachse der Welle12 . Der Divergenzwinkel des planaren Lichtstrahls23 ist weit genug, um alle Punkte von Interesse an dem Körper zu enthalten, die durch die Lichterfassungseinrichtung28 beobachtet werden sollen und auch um während der Kalibrierung auf alle vier Punkte63 zu treffen. Die Entfernungen zwischen den Stäben62 an der Platte61 sind vorbestimmt. Beispielsweise kann die Entfernung 12,6 cm zwischen den Stäben sein, womit ein Quadrat auf der Platte gebildet wird. Die Lichterfassungseinrichtung28 ist so ausgerichtet, dass eine Blickachse64 einen bekannten Elevationswinkel θ aufweist. Daher kann im Kalibrierungsmodus die Lichterfassungseinrichtung die vier Punkte sehen. Da der Winkel θ und die Abstände zwischen den Punkten63 bekannt sind, kann eine Beobachtungsskala Abstände genau bestimmen, die entlang des Licht-„Streifens" beobachtet werden, wenn der Lichtstrahl23 auf ein Werkstück oder einen Körper mit Merkmalen trifft, die zu beobachten und zu messen sind. - Mit der Lichtquelle ist ein Koordinatensystem Xp, Yp und Zp verbunden. Die Lichtebene
24 stimmt mit der Xp, Yp-Ebene überein. Die Lichtebene ist somit an einer Position, wo Z = 0 in der ganzen Ebene ist. Daher ist die Z-Achse für das Lichtquellen-Koordinatensystem rechtwinklig zu der Lichtebene24 . Die Kamera oder die Lichterfassungseinrichtung erfasst Punkte entlang des Licht-"Streifens"22 , welche Punkte Xp, Yp und Zp = 0 in dem Lichtquellen-Koordinatensystem sind, wenn kalibriert ist. Die aktuellen Positionen der Punkte Xp, Yp können daher in einem Raum Xp, Yp bestimmt werden. Die dreidimensionalen Koordinaten irgendwelcher Punkte in dieser Ebene können unter Verwendung des im oben erwähnten Artikel „Geometric Modeling" beschriebenen Verfahrens bestimmt werden. Demgemäß werden die Daten, die für das Xp, Yp und Zp-Koordinatensystem erhalten werden, in das X, Y, Z-Koordinatensystem transformiert, das in Verbindung mit der Beschreibung der Radauswuchtmaschine in der4 der Zeichnungsseiten gezeigt ist. - Die
12 zeigt eine weitere Kalibrierungs-Vorrichtung, wobei eine Mittellinie24a der Lichtebene24 parallel zu der Achse der Welle12 ausgerichtet ist, die sich von der Radauswuchtmaschine16 erstreckt. Zusätzlich sind die Blickachse64 und eine Lichtebenen-Mittellinie24a in einer Ebene, die rechtwinklig zu der Lichtebene24 ist, dargestellt. Wie in der Beschreibung der Kalibrierung gemäß11 beschrieben ist, hat der Ring59 eine Anordnung von vier Stäben62 , die sich von der Platte61 erstrecken. Die Bezugspunkte63 an den Stäben62 sind koplanar miteinander und der Achse der Welle12 . Die Lichterfassungseinrichtung28 arbei tet auf die gleiche Weise, wie es für die11 beschrieben ist, wobei sie die Blickachse64 in dem bekannten Elevationswinkelθ zu der Lichtebene24 ausgerichtet hat, wie es in Verbindung mit11 beschrieben ist. Die Stäbe62 haben bekannte Abstände voneinander (z.B. 12,6 cm zwischen allen Stäben, wodurch ein Quadrat auf der Platte61 gebildet wird), so dass die Blickwinkel kalibriert werden können, um eine reelle Entfernung der Körpermerkmale zu messen, die durch den Blick entlang des Licht-"Streifens"22 in dem Xp, Yp und Zp-Koordinatensystem enthalten werden. Diese Entfernungen und Positionen werden dann in das X, Y, Z-Koordinatensystem (3 ) transformiert. Der Zweck der Kalibrierungsanordnung der12 ist lediglich, die geometrischen Verfahren zu vereinfachen, die in dem Artikel „Geometric Modeling" erklärt sind.
Claims (6)
- Vorrichtung zum dynamischen Wuchten eines aus Reifen und Felge bestehenden Kraftfahrzeugrades, aufweisend – eine drehbare Welle (
12 ) zur Aufnahme des Kraftfahrzeugrades (19 ,21 ); – Kraftwandler (17 ,21 ) zum Messen von aus einer Radunwucht resultierenden Kräften; – einen Wellenkodierer zum Anzeigen der Winkelposition der Welle (12 ); – mindestens eine Projektionseinrichtung (26a ,b ,c ) zum Projizieren eines auf das Kraftfahrzeugrad (21 ,19 ) gerichteten, eine Ebene aufspannenden Lichtstrahls; – mindestens eine Lichterfassungseinrichtung (28a, b, c ), deren Blickachse unter einem Winkel θ zu der aufgespannten Ebene angeordnet ist und die von dem Kraftfahrzeugrad (19 ,21 ) reflektiertes Licht erfasst und entsprechende Signale erzeugt; und – eine an die mindestens eine Lichterfassungseinrichtung (28a, b, c ), die Kraftwandler (17 ,18 ) und den Wellenkodierer angeschlossene Auswerteeinrichtung zur Berechnung von Daten der Geometrie des Kraftfahrzeugrades (19 ,21 ) aus den erfassten Signalen und zur Bestimmung der Radunwucht aus den Messwerten der Kraftwandler (17 ,18 ) und des Wellenkodierers. - Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Projektionseinrichtung (
26a ,b ,c ) die innere und/oder die äußere Felgenfläche des Kraftfahrzeugrades (19 ) beleuchtet. - Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Projektionseinrichtung (
26a ,b ,c ) eine Laserlichtquelle aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichterfassungseinrichtung (
28a ,b ,c ) eine lichtempfindliche Kamera aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichterfassungseinrichtung (
28a ,b ,c ) eine zweidimensionale Lichterfassungsanordnung aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichterfassungseinrichtung (
28a, b, c ) eine zweidimensionale ladungsgekoppelte Vorrichtungsanordnung (47 ) aufweist.
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