SE502409C2 - Mätanordning för dimensionsmätning av ett stort mätobjekt, t.e.x chassiet hos en bil - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 502 409 2 Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en metod, som ger automatisk mätning i tre dimensioner. Ännu ett syfte är att àstakomma en metod, som ger god pene- treringsförmàga till olika mätpunkter vid mätning utförd från en balk, dvs alla mätpunkter skall kunna nås med mätstrále fràn balken.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till de bifogade ritningarna, där fig. 1 visar en vagn, som löper utmed en mätbalk, och som har en mätuppsättning i enlighet med uppfinningen, fig 2-9 visar olika utföringsformer av en reflektoranordning placerad vid en mätpunkt, fig. 10 visar en utföringsform av ett rörelsemönster för en mot mätobjektet riktad mätstràle, fig. 11A visar en annan utföringsform av en mätuppsättning enligt uppfinningen, fig. llB visar en sidovy i större skala av en del av mät- uppsättningen i fig. 11A och fig. 12 visar ett blockschema över en utföringsform av en beräkningskrets använd enligt uppfinningen.

I fig. 1 visas en vagn 1, som är förflyttningsbar utmed en sásom mätbana fungerande mätbalk 2. Denna mätbalk är ämnad att ställas upp bredvid ett mätobjekt, t.ex. en bil. Mätob- jektet förses med mätorgan 3 - 8, med vars hjälp träff med en ljusstràle, företrädesvis från en laser i enlighet med upp- finningen är automatiskt indikerbar. De kan antingen ha àt- minstone ett reflekterande fält för àterreflektering av ut- sänd strålning, eller vara försedda med stràlningsindikato- rer. Såsom kommer att beskrivas närmare nedan är dock före- trädesvis mätorganen försedda med skalmönster innefattande reflekterande och icke-reflekterande partier, eventuellt anordnade pá linjaler nedhängande från lämpliga mätpunkter på mätobjektet. Det senare gäller speciellt om mätobjektet är ett bilchassie. Skalmönstren kan även t.ex. anbringas i form av klisterark på mätobjektet. w-w 10 15 20 25 30 35 502 409 3 Vagnen 1 drivs åt det ena eller andra hållet av en motor 9, som driver ett gummihjul 10 eller annat lämpligt drivarrange- mang mellan mätbalken 2 och vagnen 1 vid vagnens ena sida.

Motorn 9 styrs av en styrenhet ll till att via hjulet 10 driva vagnen 1 åt det ena eller det andra hållet utmed bal- ken, dvs i X-led. Ett par frihjul 12, 13 mellan balken och vagnen på vagnens sida motsatt mot sidan med hjulet 10 stöt- tar och fixerar vagnen tvärs mot balken och i höjdled, dvs i Y- och Z-led.

Såsom kommer att förklaras närmare längre fram i beskrivning- en kan vagnen 1 köras en eller flera gånger fram och åter hela vägen längs med mätobjektet utmed balken 2 eller också kan vagnen köras från läge till läge på balken 2 där träff mot en linjal indikeras och för varje läge köras fram och åter några decimeter förbi detta läge ett antal gånger för säker bestämning av balkläget och därefter köras vidare till nästa läge med indikerad träff etc.

Styrenheten ll är lämpligen en dator, t.ex. en mikrodator av konventionell typ med inmatad programvara. Styrenheten är manövrerbar av en operatör via ett tangentbord llA e.d. Olika programvara passande för den aktuella användningen av mätan- ordningen kan därvid väljas. Vid kontrollmätning av bilar vid t.ex. årlig kontrollbesiktning kan enkel körning fram och åter längs med hela bilen användas. Vid riktningsarbete pà en krockskadad bil kan det istället under själva riktnings- operationen vara lämpligt att positionsövervaka ett fåtal mätpunkter med körningar fram och åter förbi just de positio- ner på mätbalken, som ger träff mot deras linjaler. Metoden enligt uppfinningen är sålunda flexibel, genom att ett fler- tal av de beskrivna utföringsformerna kan användas valbart alternativt med varandra.

En ljuskälla 14 med smal strålgång, företrädesvis en laser, är placerad vid balkens 2 ena ände och inriktad så att strål- gången från ljuskällan 14 löper utmed balken. Strålgången löper tvärs igenom ett rätvinkligt prisma 15 med ena katet- 10 15 20 25 30 35 502 .409 4 ytan tvärs mot stràlgángen från ljuskällan i infallsriktning- en.

Därefter träffar stràlgángen ena spegeln 16 i ett spegelar- rangemang av pentagon-typ. Spegeln 16 är fast placerad på vagnen 1. Strålgången avböjs av spegeln 16 mot en andra spegel 17 i spegelarrangemanget. Spegeln 17 är vridningsbar till olika vridningsvinkellägen med hjälp av ett ställorgan 18. t.ex. en motor, styrd av styranordningen ll. Även andra arrangemang för att erhålla olika vridningsvinkellägen är användbara. Pentagonarrangemang med denna egenskap är kända och beskrivs exempelvis i US 4556322.

I den i fig. 1 visade utföringsformen avkänner en nolldetek- tor 9 relationen mellan stegmotorns vinkel och spegelns abso- luta vinkelläge. Signal från nolldetektorn 19 matas till styranordningen 11, vilken med servostyrning styr motorn 18 till önskat läge för spegeln 17. Därvid får en utgående stråle 20 en mätperiod i mätsekvensen fast, men Valbar rikt- ning med vinkel a (eller ß), som har valts mellan den ingåen- de laserstràlen och den utgående strålen 20. Vilka vinklar som helst kan väljas för a och ß, dvs den ena kan vara trub- big och den andra spetsig, eller också kan båda vara trubbiga eller spetsiga. Det är också möjligt, och i många fall även lämpligt att välja fler än två vinklar under en undersökning.

Om ett flertal mätpunkter väljs, kan dessa eller indikerings- arrangemang i anslutning till dem, såsom de nedan beskrivna mätlinjalerna, komma i skymda lägen vid vissa valda vinklar.

En stor penetreringsförmåga för att mäta upp alla valda mät- punkter erhålles genom att många olika vinkellägen är val- bara.

En avkännare 21 avkänner, om vagnen ligger horisontellt i en riktning, som åtminstone ungefär överensstämmer med bisektri- sen för pentagonspegelarrangemanget 16, 17. Avkännaren kan företrädesvis vara en vertikalvinkelgivare, vars utsignal kan sägas motsvara en elektronisk avläsning av ett vattenpass och som kan vrida matas till styranordningen ll. En motor 22, vagnen omkring en axel 23 ungefär vinkelrät mot bisektrisen 10 15 20 25 30 35 502 4-09 5 mellan speglarna 16 och 17, är styrd av styranordningen ll, vilken servostyr motorn 22 så att utsignalen från avkännaren 21 hela tiden är noll. Ett arrangemang av denna typ är känd och beskrivs i US 4441818. Balken 2 är i praktiken icke full- ständigt rak. Servoarrangemanget med elementen 21 och 22 eli- minerar effekterna av en krokig balk vid förflyttning av vagnen 1.

Enligt uppfinningen styrs vagnen 1 till att köras fram och åter på mätbalken. Under en körning med rörelse utmed balken träffar den utgående mätstrålen 20 de olika linjalerna eller klisterarken 3-8, vilka företrädesvis är försedda med mätska- lor försedda med reflekterande och icke-reflekterande par- tier. Under träff på ett reflekterande parti erhålles en reflekterad stråle med motsatt riktning mot stràlen 20 genom pentagonspegelarrangemanget 16, 17. En bländare 23, exempel- vis insatt i strålgången mellan speglarna 16 och 17, avblän- dar alla strålar reflekterade åt annat håll. Den reflekterade stràlen avvinklas därefter av hypotenusa-sidan på det rät- vinkliga prismat 15 mot en optik 24, i fig. 1 schematiskt visad som en lins, som samlar det reflekterade ljuset på en ljusdetektor 25.

Detta arrangemang, speciellt med pentagonspegelarrangemanget, ger följaktligen en avlänkning för reflekterat ljus, så att indikering kan ske i direkt motsatt riktning mot det utsända ljuset oberoende av vagnens vridning, dvs ljuset löper utmed samma optiska axel både till och från linjalerna eller klis- terarken 3-8. Den visade bländaren 23 kan uteslutas, eftersom bländning ändå sker, dels p.g.a. speglarnas ändliga utsträck- ning och av linsens 24 sidobegränsning. För att få tillräck- ligt stor utsignal görs detektorn 25 tillräckligt stor för att avbländning inte skall ske av denna.

Fig. 2 - 9 visar olika utföringsformer av linjaler med skal- . mönstren upphängda i mätpunkter på mätobjektet eller pàsatta pà mätobjektet på något annat lämpligt sätt, t.ex. påklistra- de i form av en klisterremsa med påförda reflekterande och icke-reflekterande partier. De olika linjalerna är så arrang- 10 15 20 25 30 35 502 .409 6 erade att en mätstråles höjdläge på linjalen kan erhållas med hjälp av utseendet på den signal, som erhålles från detektorn 25, när vagnen 1 åker längs med mätobjektet utmed balken 2 vid en mätcykel.

I fig. 2 består skalmönstret av ett reflekterande parti 30 på linjalen 31 i form av en likbent triangel med basen nedåt. I Den signal sl, som erhålles när strålgången 20 löper över linjalen 30, blir här en puls med olika tidslängd för olika höjd. Tidlängden är ju emellertid korrelerad mot längdskalan på balken 2, varför den kan betraktas som representerande en längd. Det är upppenbart att triangeln även kan vara vänd upp-och-ned och ge samma funktion.

I fig. 3 består skalmönstret av två reflekterande partier 33 och 34 på linjalen 35. Partierna 33 och 34 är utformade som band lagda utmed de lika långa sidorna i en likbent triangel.

Den signal S2, som erhålles, när strålgången 36 löper över linjalen, blir här två pulser med ett pulsmellanrum, som är olika för olika höjder.

I fig. 4 är nästan hela linjalen 37 täckt av ett reflerande skikt 38. På detta finns två icke-reflekterande partier 39 och 40 inlagda utformade som band lagda utmed de lika långa sidorna i en likbent triangel. Den signal S3, som erhålles, när strålgången 41 löper över linjalen, blir här tre pulser med en mittre puls, som är olika för olika höjder. Den speci- ella, erhållna pulsformen indikerar tydligt, att ett skal- mönster har påträffats.

I fig. 5 består det reflekterande partiet 42 på linjalen 43 av en likbent triangel med basen nedåt. En inre triangel 44 i det reflekterande partiet 42 har sänkt reflektionsförmàga åstadkommet t.ex. med screentryck i rader över den reflekte- rande ytan. Därvid erhålles två starkt reflekterande sidoband 45 och 46 förlagda utmed de lika långa benen i den likbenta triangeln och anordnade på var sida om det lägre reflekteran- de partiet 44. Den signal s4, som erhålles när strålgången 47 löper över skalmönstret, blir här två pulser med ett pulsmel- 10 15 20 25 30 35 502 409 7 lanrum, som icke går ända ner till nollnivàn. Detta utförande ger en möjlighet att enkelt detektera vilka korta pulser, som hör ihop.

Fig. 6 - 9 visar utföringsformer av skalmönster, vilka i sig kan betraktas som tillhörande en egen uppfinning med klar uppfinningshöjd. De skulle även kunna ha andra användnings- områden än i samverkan med den utmed balken fram och åter löpande vagnen enligt uppfinningen. Var och en av dessa utföringsformer har en reflekterande bakgrund med pålagda partier av icke-reflekterande material, t.ex. av anbragt matt-svart färg eller påklistrade matt-svarta remsor. Utmed åtminstone en sidokant, företrädesvis båda sidokanterna, av skalmönstret finns ett icke-reflekterande parti, som har längre utbredning i mätstrålens överlöpningsriktning över skalmönstret än något av de inre pálagda icke-reflekterande partierna. Just detta att bredden på sidopartierna är rela- tivt stor, 5mm i förhållande till 2mm för inre icke- reflekterande partier, gör att det är lätt för beräkningsen- heten ll att skilja mellan kantpartier och mätpartier i ett skalmönster. Dessutom blir det lätt att detektera om ett skalmönster är delvis skymt och mätning med annan vinkel a eller ß i förhållande till balken 2 behöver göras. t.ex.

När mätstrålen vid vagnens 1 förflyttning utmed balken 2 löper fritt i rymden utan att träffa någon linjal inträffar det att reflektioner erhålles från omgivningen, vilket gör att den av detektorn 25 vid körning utmed balken 2 detektera- de strålningen blir relativt varierad. Genom att ha ett helt svart parti i början av ett svep över ett skalmönster, erhål- les en delsignal nära noll under en bestämd tid, vilket ger indikation om att en mätstràlen har börjat svepa över ett skalmönster, och att ett nytt skalmönster börjar mätas upp.

Denna indikation behövs också om någon linjal med ett skal- mönster skulle råka vara delvis skymd av någon annan linjal eller annat föremål. Meningen med att ha de icke-reflekteran- de kantpartierna bredare än de övriga icke-reflekterande par- tierna är att enkelt kunna skilja dessa kantpartierna från de 10 15 20 25 30 35 502 .409 8 övriga med hjälp av pulslängderna hos den erhållna detektor- signalen.

Företrädesvis görs skalmönstret på linjalen symmetriskt om- kring linjalens mittlinje. Detta ger en speciellt tydlig in- formation om huruvida skalmönstret är skymt eller ej. Ett från detektorn 25 erhållet pulsmönster, två sinsemellan spegelvända pulsmönsterhalvor, anger att skalmönstret är delvis skymt och icke bör utnyttjas vid posi- tionsbestämning av en linjal e.d. Fig. 6 och 7 visar två ut- som icke består av föringsformer med symmetriska skalmönster. Erhållna pulsbred- der är ju helt korrelerade med körlängder för vagnen 1 utmed balken 2. Bredden på de icke-reflekterande sidokanterna är ju helt känd och bestämd, t.ex. 5mm. Detta ger möjlighet till detektering av om en linjal hänger snett, dvs ej är parallell med balken, och till skalkorrigering för detta. Genom att bredden pà antingen sidokanten eller skalmönstret är känd kan den detekterade höjden korrigeras, genom att uppmätt bredd dividerat med uppmätt höjd blir lika med känd bredd dividerat med korrekt höjd.

Fig. 6 visar ett speciellt utförande av icke-reflekterande partier på en linjal 50 med reflekterande bakgrund för att ge både en grov uppskattning av höjden och en fin uppskattning av höjden inom ett flertal sektioner av linjalen 50. Två icke-reflekterande remsor 51 och 52 är placerade snett och spegelvänt i förhållande till varandra relativt en mittlinje.

Remsorna 51 och 52 sträcker sig över nästan hela längden på linjalen 50 och bildar grovuppskattningssystemet.

För att få en finare indelning än vad som går att få med rem- sorna 51 och 52, vilka har en relativt liten lutning mot lin- jalens 50 mittlinje, är linjalens skalmönster uppdelat i ett antal sektioner utmed sin längd, där varje sektion har två sneda icke-reflekterande remsor 53, 54; 55, 56; 57, 58; 59, 60; 61, 62 med betydligt större lutning mot mittlinjen än remsorna 51, 52. En icke-reflekterande, bred remsa 63 resp. 64 är anordnad vid var sin kant av skalmönstret. Den signal s5, som erhålles när strålgången 65 löper över linjalen 50, 10 15 20 25 30 35 502 409 9 blir här en pulsföljd på sex negativa pulser, som startar med en bred startpuls och avslutas med en bred stoppuls.

Avståndet mellan start- och stoppuls ger indikation på tids- skalan för pulståget s5. Tidsskalan är ju helt korrelerad med längdskalan på balken. Även om vagnen l (fig. 1) körs med för varje tidsenhet helt bestämd hastighet utmed mätobjektet, kan ju någon eller flera av linjalerna sitta mer eller mindre snett, dvs vinklat mot mätbalken 2. Start- och stoppulserna ger en indikation oberoende av ett sådant förhållande.

Beräkningsenheten ll beräknar här höjdläget med hänsyn taget till den aktuella tidsskala, korrelerad med balkens längd- skala, som erhålles med start- och stopp-pulserna, dvs en skalkalibrering görs för varje pulsföljd erhàllen genom träff mot en linjal under vagnens körning utmed balken innan den egentliga höjdberäkningen med ledning av de olika pulsmellan- rummen i den erhållna signalföljden äger rum. Denna egenskap kan naturligtvis även tillämpas på de flesta av de beskrivna mätlinjalerna.

Av de två mittersta pulserna kan en grov uppskattning ske av höjdläget, speciellt bestäms den gällande sektionen av lin- jalen med dessa pulser. De båda pulserna utanför dessa anger betydligt mer finkalibrigt strålgàngens 65 höjdläge på lin- jalen inom den sektion, som indikerats av pulsmellanrummet mellan de mittre pulserna.

Det är uppenbart att en sektorsindelning kan utföras i fler steg än två, så att t.ex. varje sektion vid den grova upp- skattningen sedan i sin tur är uppdelad i mellansektioner, där var och en i sin tur har en finuppdelning. Detta innebär att ytterligare remsor är inlagda i skalmönstret, vilka rem- sor inom varje mellandelsektion av grovdelsektionen sträcker sig snett i förhållande till linjalens mittlinge med ännu större lutning än vad som visas i fig. 6 för remsorna inom varje delsektion (icke visat).

Fig. 7 visar ännu ett speciellt utförande av icke-reflekte- rande partier på en linjal 67 med reflekterande bakgrund för 10 15 20 25 30 35 502 409 10 att ge både en grov uppskattning av höjden och en fin upp- skattning av höjden inom ett flertal sektioner av linjalen 67. I denna utföringsform finns inom varje sektion två paral- lella, sneda, icke-reflekterande remsor 68, 69; 70, 71 resp. 72, 73; 74, 75 resp. 76, 77; 78, 79 resp. 80, 81; 82, 83 på var sida om linjalens 67 mittlinje. En icke-reflekterande remsa 84 resp. 85 är anordnad vid var sin kant av linjalen 67. Den signal (icke visad), som erhålles när strålgången löper över linjalens 67 skalmönster, blir liksom i fig. 6 en pulsföljd på sex pulser, som startar med en bred startpuls och avslutas med en bred stoppuls. Varje sektion har ett individuellt avstånd mellan de parallella remsorna, varigenom indikation på vilken sektion det är fråga om ges av pulsav- ståndet mellan den andra och tredje negativt-gående pulsen, liksom mellan den fjärde och femte negativt-gående pulsen i den erhållna pulsserien på negativt-gående sex pulser. Fin- kalibreringen inom en sektion ges av pulsavståndet mellan den tredje och den fjärde pulsen.

Fig. 8 och 9 visar två varianter på ytterligare linjaler med grov uppskattning och fin uppskattning av höjdläget på ett skalmönster. Dessa utföringsformer har emellertid ett omkring linjalens mittlinje osymmetriskt skalmönster. Även dessa ut- föringsformer har en icke-reflekterande remsa 90 resp. 91 är anordnad vid var sin kant av linjalen för att ge tidsskalan och indikation om att ett skalmönster har påträffats av mät- strålen. Båda utföringsformerna är indelade i sektioner utmed sin längd. En icke-reflekterande remsa 92 resp 93 är placerad nära start-remsan 90 och är så anordnad att den är parrallell med start-remsan inom varje sektion men är segvis avböjd vid sektionsgränserna, så att den får olika avstånd från start- remsan för de olika sektionerna. Därigenom indikeras vilken sektion strålgången löper över på ett enkelt sätt. Varje sek- tion kan sedan delas in i delsektioner och indikation på inom vilken delsektion strålgången rör sig erhålles genom att an- talet negativt-gående pulser kan göras olika, t.ex. två eller tre, för olika delsektioner. Fig. 8 och 9 visar exempel på två olika utföringsformer på mönster av icke-reflekterande 10 15 20 25 30 35 502 409 ll partier på en reflekterande bakgrund för att åstadkomma detta.

Mäthöjden skall ses i relation till upphängningspunkten, dvs mätpunkten. Skalmönstret är anpassat till och helt bestämt i förhållande till längden från mätpunkten. Påklistrade ark med skalmönster måste därför ha en tydlig markering för att ange var den aktuella mätpunkten skall vara placerad i förhållande till mätarket.

I fig. 10 visas balken 2 med vagnen 1 och ljuskällan 14 upp- ifrån. Såsom illustreras med pilen under vagnen 1, körs denna rätlinjing fram och tillbaka utmed balken 2.

Mätobjektet illustreras enbart med sina linjaler 101 - 106, vilka företrädesvis hänger ner från speciellt valda mätpunk- ter för mätobjektet ifråga.

Minst fyra olika utföringsformer för körningar utmed balken under en mätsekvens kan erhållas: Första utföringsformen Under en första period av en fullständig mätsekvens ställs pentagonarrangemanget (16, 17 i fig. 1) i ett första vinkel- läge a för den mot mätobjektet avböjda strålgången.

Vagnen förs automatiskt eller manuellt minst en gång utmed mätobjektet, varvid den nertill i fig. 10 visade signalen SA erhålles, dvs ett pulståg på ett antal pulser erhålles varje gång stràlgángen löper över en mätskalmönster. Under en andra period ställs pentagonarrangemanget om till ett andra vinkel- läge ß för den avböjda strålgången. Vagnen förs åter automa- tiskt eller manuellt minst en gång utmed mätobjekltet, varvid den nertill visade signalen SB erhålles.

Andra utföringsformen För varje mätcykel behöver för relativt god positionsupp- skattning av lägena pà mätpunkterna vagnen 1 enbart köras en 10 15 20 25 30 35 502 4-09 12 gång längs med balken 2. Dock kan ett betydligt noggrannare resultat erhållas, om vagnen körs fram och tillbaka utmed balken ett antal gånger och beräkningsenheten ll gör en medelvärdesberäkning av erhållna data från alla körningarna för varje indikerad träff mot varje linjal, Speciellt vid automatisk körning av vagnen kan detta vara lämpligt. Alla omställningar av pentagonarrangemanget 16, 17 kan ju även ske helt automatiskt.

Tredje utförinqsformen I stället för att köra vagnen fram och åter hela vägen i varje arbetscykel, kan vagnen vid varje placering på balken, där träff mot en linjal eller skalmönster har indikerats av beräkningsenheten ll genom analys av från detektorn 25 er- hållna pulssignaler, köras ett antal gånger fram och åter några decimeter, t.ex. tre dm, åt ena och åt andra hållet just förbi denna placering och medelvärdesberäkning göras av de därvid erhållna olika pulslägena i de erhållna signalerna.

Därefter kan vagnen köras vidare tills nästa träff indikeras, och vagnen där köras fram och åter där ett lämpligt antal gånger, etc.

För de ovan beskrivna utföringsformerna utförs beräkning av mätlinjalens tvådimensionella läge i X-Y-planet med genomet- risk triangelberäkning för att få koordinaterna för en triangelspets vid en linjal, varvid avståndet utmed balken mellan träffar indikerade med signalerna SA och SB för samma linjal används som bas och med kännedom om de i förväg be- stämda vinklarna a och ß. Såsom angivit ovan är uppfinnings- idén även tillämpbar utan användning av de speciella visade skalmönstren, varvid enbart triangelspetsen i ett X-Y-plan beräknas på det ovan angivna sättet. Härvid behöver inget speciellt skalmönster användas, utan enbart reflektorer be- höver anbringas i anslutning till varje mätpunkt, t.ex. i form av helt reflekterande i mätpunkterna upphängda linjaler.

Vid uppmätning även av träffens läge i Z-riktningen, erhålles denna med hjälp av de med skalmönster försedda linjalerna 10 15 20 25 30 35 502 409 13 e.d. Beräkningsenheten ll beräknar genom analys av de inbör- des förhållandena mellan pulserna i åtminstone en av de båda pulsskarorna i signalerna SA och SB för det aktuella skal- mönstret, i enlighet med de principer som angivits ovan vid beskrivningen av de olika utföringsformerna av linjalerna med skalmönster.

Fjärde utföringsformen Det kan också under t.ex. en riktningsoperation för en bil vara lämpligt att speciellt bevaka enbart några få mätpunk- ter. Därvid kan, efter en första mätsekvens med hel uppmät- ning av alla bilens mätpunkter, vagnen köras fram och åter just förbi de aktuella lägena utmed balken där träff mot mät- skalorna för de bevakade mätpunkterna. Efter slutfört rikt- ningsarbete kan uppmätning av bilens alla mätpunkter ske en gång till för att tillse att alla mätpunkterna har rätt pla- cering, dvs icke har ändrat sig under riktningsarbetets gång.

Speciellt vid användning av speciell bevakning av ett fåtal mätpunkter, kan det vara opraktiskt att ha triangelmätningen för att få linjalens avstånd från balken utförd med hjälp av vinkelomställningar av den utgående strålen i ett horisontal- plan. Därför kan mätningar mot de aktuella linjalerna göras i olika höjder mot de övervakade linjalerna. Därefter utförs en höjning av den utgående strålen så att träff sker på en högre del av linjalens skalmönster. Antingen ställs vagnens 1 lut- ning på balken 2, eller pentagonspegelns 17 lutning på vagnen 1, om, så att strålgången löper snett mot ett horisontalplan.

Mätning för att få mätstrålens höjdläge på linjalen utförs på ovan beskrivet sätt. Mätningarna för att få linjalens avstånd från balken kan sedan utföras genom att vinkla strålgången uppåt och nedåt med en i förväg bestämd vinkel, t.ex. 60.

Olika vinklar för uppàtvinkling och nedàtvinkling är natur- ligtvis tänkbara.

Avståndet kan sedan beräknas geometriskt på den triangel, som erhålles med sin toppvinkel på balken och med sin bas på lin- jalen, vars längd beräknas med avståndet mellan de två er- 10 15 20 25 30 35 502 409 14 hållna höjdlägen vid uppåt- resp. nedåtvinklingen och med den signalbild, som erhålles vid körning fram och åter utmed bal- ken. Beräkningsenheten ll beräknar de tre koordinaterna för de båda lägena erhållna på varje linjal på det ovan beskrivna sättet. Hänsyn tas härvid naturligtvis till mätstrålens sned- het (a och ß) i förhållande till mätbalken vid den geometris- ka beräkningen.

Beräkninqsprinciper Själva de geometriska beräkningsprinciperna är välkända för varje fackman och har därför icke angivits i detalj någon- stans i texten. Tidpunkterna för träffar mot icke-reflekte- rande och reflekterande material på linjalerna matas in i beräkningsenheten 11, liksom indikation på vagnens aktuella läge utmed balken för varje träff. Detta görs i den i fig. 1 visade utföringsformen av motorn 9, men det är uppenbart att vilken annan lämplig typ av lägesindikering som helst kan användas för detta ändamål.

Lägesindikeringsarrangemang finns som bekant i många kända som motsvarar samma del av 6 - 9 utnyttjas för Indikerade träffar, start-remsan i fig. varianter. varje linjal, t.ex. beräkning av vagnens 1 läge på balken 2 vid träff.

Ett problem, som kan uppstå är att skalorna kan skymma var- andra. Detta löses genom att den lägespunkt, som uppmätes, är relaterad till ett i förväg bestämt, förväntat läge, med an- givna toleransgränser. Vid uppmätning av t.ex. ett bilchassie finns uppmätningar tidigare gjorda på en standardbil av samma bilmodell. Dessa kan läggas in i förväg i ett minne i beräk- ningsenheten 11. Eftersom mätobjektet kan vara placerad rela- tivt snett i förhållande till mätbalken, och mätobjektet dessutom kan vara lutande mot horisontalplanet bör man här att det är träffarnas totala mätbild, som ger observera, informationen om förväntade lägen.

Om ett uppmätt läge avviker för mycket, dvs utöver den be- stämda toleransen för lägesindikeringen, utesluts den mät- 10 15 20 25 30 35 502 409 15 ning, som erhålls för detta läge. Om inte redan tillräcklig information har erhållits om mätföremålets dimensioner, ställs ett nytt vinkelläge in för pentagonarrangemanget 16, 17, och vagnen 1 körs åtminstone så långt på balken 2, att en lägespunkt på denna passeras, vilken enligt beräkning utförd av beräkningsenheten 11 i enlighet med givna data torde vara den punkt, som ger träff mot den ifrågavarande linjalen med de nya inställda vinkelläget. Därvid erhålles en ny "träff- bild", dvs ny pulsskara vid träff, och en ny möjlighet för godkänd mätning.

Efter beräkningsenhetens ll beräkning av alla mätdata enligt välkända geometriska principer, kan presentation av data med fördel göras som en utskrift från en till beräkningsenheten ll kopplad skrivare 26 och/eller ges på en bildskärm 27 e.d.

Beräkningsenheten kan antingen ge presentationen av de direkt erhållna mätvärdena eller utföra en jämförelseberäkning med var de olika beräknade mätpunkterna är placerade jämfört med var de skulle vara placerade, om det aktuella bilchassiet vore chassiet hos en standardbil av samma bilmodell. I det senare fallet bör den operatör, som övervakar mätningen, i förväg via tangentbordet 11A ange vilka mätpunkter hos mät- objektet som vid jämförelseberäkningen skall betraktas som referenspunkter. Dessa bör vara tre. Beräkningsenheten beräk- nar med hjälp av inmatat data för standardbilen var de övriga .mätpunkterna bör ligga i rummet och utför sedan jämförelse mellan dessa placeringar och de verkligen uppmätta. Detta kan vara ytterst lämpligt vid uppmätning av en krockskadad bil under en riktningsoperation. Efter varje riktningsmoment kan uppmätning ske och operatören kan av mätresultatet avgöra hur nästa riktningsmoment skall utföras eller om det erhållna riktningsresultatet är tillfredsställande.

Förutom för riktningsarbete är mätarrangemanget enligt upp- finningen utmärkt lämpat för kontrollmätning av bilar, t.ex. vid årlig kontrollbesiktning. 10 15 20 25 30 35 502 409 16 Det är även möjligt att göra noggranna mätningar på ett mät- objekt försett med skalmönster, som inte är placerat på en helt lodrätt hängande linjal. Det kan t.ex. vara lämpligt att hänga linjalerna i en halvfast friktionskoppling i stället för i en i det närmaste friktionsfri polhemsknut. Detta gör skalorna okänsliga för inverkan av blàst vid mätplatsen. Mät- ning utförs först på samma sätt som beskrivits ovan. Därefter kan antingen stràlen snedställas i förhållande till det an- vända referensplanet pà samma sätt som beskrivits ovan för fjärde utfröingsformen, eller också parallellförflyttas stràlgàngen genom att ett periskop införes i strålgàngen på utgångssidan (icke visat). Därefter beräknas enligt kända geomeriska principer linjalens snedhet genom jämförelse mellan det höjdläge, som erhålles genom mätning, och det höjdläge, som borde ha erhållits genom stràlgángens förflytt- ning vid dess höjdlägesändring. Det är således vid denna ut- föringsform icke fràga om att bestämma den aktuella linjalens position relativt balken, den görs med mätningar i referens- planet med olika inställda vinklar a och ß. Även den ovan beskrivna fjärde utföringsformen med uppàt- och nedàtvink- lingar kan erhålla denna typ av kompensation genom en extra uppåt- eller nedàtvinkling med annan vinkel än den som använ- des för bestämningen av mätskalans rymdposition.

Mätvagnen l har lämpligen egen effektförsörjning. Mätdata mellan enheter pà vagnen och beräkningsenheten ll kan lämpli- gen överföras över minst en IR-länk riktad mot ljuskällan 14 (företrädesvis en laser). Det kan vara lämpligt att åstad- komma förstärkning av mätsignalerna innan de matas till beräkningsenheten 11. Denna förstärkning kan antingen ske vid enheten ll eller ocksà, vilket föredrages, innan signal över- sänds från vagnen till enheten ll. En krets för detta ändamål visas i fig. 12. Signalen fràn detektorn 25 förstärks i en förstärkare 110. fig. 2 visade typen antagits, vilken ger en utsignal sl.

Tiderna txl och tx2, korrelerade mot positioner utmed balken I detta exempel har ett skalmönster av den i 2 för vagnen 1, när signalvärdet hos sl gár genom ett i för- väg bestämt tröskelvärde àt ena eller andra hàllet, indikeras 10 15 20 25 30 35 502 409 17 och tx2' för varje av en krets 111, som matar ut en puls txl' tröskelvärdesgenomgàng.

Balklägesgivaren 9 avger ständigt lägesindikering för vagnen 1. Dess utsignal matas till signalingången på en analog/digi- tal-omvandlare 112. Det är även möjligt att ha en direkt digitalt indikerande balklägesgivare i stället för separata enheter 9 och 112. Kretsens lll utsignal matas till en trigg- ingång på analog/digital-omvandlaren 112, vilken vid erhållen triggsignal analog/digital-omvandlar signalen pà sin signal- ingång och matar den omvandlade signalen till en processor 113, eventuellt tillsammans med en triggsignal för att akti- vera processorn att ta emot utsignalen från omvandlaren 112.

Processorn 113 lagrar i ett minne 114 de erhållna lägessigna- lerna xl och x2 vid tidpunkterna txl' och tx2' liksom tid- punkterna, vilka även har matats direkt till processorn 113 från kretsen 111 och tidsindikerats med hjälp av en i proces- sorn inbyggd tidkrets.

Såsom angivits ovan skall signaler från enheterna 21 och 19 också överföras till enheten 11, varför även dessa, natur- ligtvis analog/digital-omvandlade, matas till processorn 113.

Processorn 113 är kopplad till en sändare/mottagare 115, vilken företrädesvis tidsmultiplexerat översänder olika data från processorn 113 till beräkningsenheten ll och tar emot data fràn beräkningsenheten 11 för styrning av olika enheter såsom enheterna 18, 22, 9. Det är naturligtvis att låta processorn 113 utföra servo- på vagnen, möjligt, och lämpligt, regleringen av motorn 22 genom avkänning av elementet 21 direkt, i stället för att låta beräkningsenheten ll ombesörja detta, såsom illustreras i fig. 1. Även servostyrningen med enheterna 18 och 19 kan åstadkommas av processorn 113.

Många variationer är möjliga inom den ram för uppfinningen, som definieras av de bifogade patentkraven. Exempelvis kan skalorna i stället för att ha icke-reflekterande och reflek- terande partier vara försedda med partier med detektorer, som avger en signal, när de träffas av en mätstrále från vagnen.

Reaktionssignalen kan översändas till beräkningsenheten ll på 502 409 18 nàgot lämpligt sätt, t.ex. trådlöst med radiovàgor, IR-kommu- nikation, ljudvàgor e.d.

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 502 409 19 Patentkrav

1. Mätanordning för dimensionsmätning av ett stort mätobjekt, t.ex. chassiet hos en bil, genom mätning medelst en snäv optisk mätstrále (20) mot ett antal mätpunkter, var och en försedd med en träffindikatorenhet (3-8;101-106) placerad i anslutning till mätpunkten, varvid en mätbana (2) är placer- bar bredvid mätobjektet och är försedd med en utmed banan förskjutbar mätvagn (1), som mot mätobjektet utsänder den snäva optiska mätstràlen, kännetecknad av att a. mätvagnen (1) är anordnad att föras längs med mätbanan (2) i en rätlinjig rörelse; b. varje träffindikatorenhet (3-8;101-106) samverkar med ett indikeringsarrangemang (11, 15-17,24,25), som är anordnat att ge automatisk indikering av träff av mät- stràlen (20): och c. mätvagnen är försedd med en automatiskt indikerande banlägesgivare (9), vars indikering genom styrning från indikeringsarrangemanget är anordnad att avläsas vid varje automatisk träffindikering.

2. Mätanordning enligt krav 1, kännetecknad av att en beräk- ningsenhet (11), som ger styrning till en drivmotor för mätvagnen för automatisk styrning av körförloppet; att mätva- gnen är försedd med en av beräkningsenheten (11) styrbar vinkelomställare för omställning av mätvinkelns vinkling mot mätbanan i ett referensplan för mätobjektet; och att varje mätsekvens innefattar körning av mätvagnen utmed banan med mätstrálen vinklad i minst två vinkellägen i referensplanet, varigenom varje_träffindikatorenhet under en mätsekvens är anordnad att överlöpas av mätstràlen fràn minst två håll.

3. Mätanordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att mätvagnen (1) är styrbar av en beräkningsenhet (11) att vid varje läge utmed banan med indikering från indikeringsar- rangemanget styra mätvagnen att köra fram och áter ett i förväg bestämt antal gånger förbi detta läge. 10 15 20 25 30 35 502 409 20

4. Mätanordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att träffindikatorenheten innefattar en reflekterande anordning vid varje mätpunkt; att mätstrålen är anordnad att utsändas mot den reflekterande anordningen genom ett stràlav- böjningsarrangemang (16, 17); samt att av den reflekterande anordningen reflekterad strålning från mätstrålen är anordnad att föras i motsatt riktning mot mätstrålen genom stràlav- böjningsarrangemanget och vidare till ett detektorarrangemang (24,25).

5. Mätanordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att varje träffindikatorenhet innefattar ett skalmönster placerat i anslutning till en av mätpunkterna, varvid skal- mönstret är sådant, att indikeringsarrangemanget ger upphov till olika signalbilder för olika höjd, som mätstrålen har när den löper över skalmönstret under mätvagnens rätlinjiga körning utmed mätbanan.

6. Mätanordning enligt krav 5, kännetecknad av att skalmönst- ret innefattar reflekterande och icke-reflekterande mönster- delar, och indikeringsenheten innefattar en stràlningsdetek- tor (25), mot vilken från skalmönstret reflekterad strålning är anordnad att matas; varvid åtminstone en mönsterdel av ena slaget är utformad så att åtminstone delar av den sträcker sig utmed tvà sidor av en triangel med samma vinkel mot en åtminstone ungefär vertikal centrumlinje för skalmönstret.

7. Mätanordning enligt krav 5 eller 6, kännetecknad av att skalmönstret innefattar minst två delmönster, vilka i sam- verkan med varandra är anordnade att ge grov- och finupplös- ning i olika grad av mätstrålens vertikala placering på skal- mönstret vid ett svep, så att varje delmönster för grövre uppskattning ger indikation till en delsektion i vertikalled utmed skalmönstret, inom vilken delmönstret för den därnäst finare finupplösningen skall ge indikation för sin upplös- ning. 10 15 20 25 30 35 2502 409 21

8. Mätanordning enligt krav 7, kännetecknad av att varje delmönster är indelat i ett antal sektioner utmed sin verti- kala riktning, varvid varje sektion innefattar dels minst en mönsterdel (51,52;70,7l etc i fig. 7; 90,92:lO3,lO4), med vars hjälp sektionen ifråga är identifierbar, och dels minst en mönsterdel (53,54;55,56 etc i fig. 6; 68,70 etc i fig. 7), med vars hjälp den gällande höjden för mätstrålen inom den identifierade sektionen är identifierbar.

9. Mätanordning enligt något av kraven 3-8, kännetecknad av att varje skalmönster innefattar delmönster för att ge skal- kalibrering för det signalmönster, som erhålles frán strål- ningsdetektorn (25) vid mätvagnens körning utmed mätbanan.

10. Mätanordning enligt något av kraven 3-9, kännetecknad av att beräkningsenheten (ll) är anordnad att kontrollera den signalbild, som erhålles från indikeringsarrangemanget vid en mätstråles gång över skalmönstret med lagrat data angående förväntad signalbild och enbart acceptera signalbilder, som uppfyller det lagrade datat.

11. ll. Mätanordning enligt något av föregående krav, känneteck- nad av att mätvagnen är försedd med en servoreglerad lutningsjusteringsanordning (22, 21, 113 eller ll) för att hålla mätvagnen i sådan lutning att mätstrålen under en mätcykel med fast inställd utgàngsvinkel håller samma rikt- ning oberoende av mätvagnens (l) aktuella placering på mät- banan (2).

12. Mätanordning enligt något av kraven 3-ll, kännetecknad av att mätvagnen (1) innefattar ett strålförskjutningsarrange- mang för att ändra referensplanet för den snäva mätstràlen, samt att en beräkningsanordning (ll) är anordnad att beräkna koordinaterna för träff mot ett skalmönster vid körning både utan inkopplat strålförskjutningsarrangemang och med inkopp- lat strålförskjutningsarrangemang.

13. Mätanordning enligt krav 12, kännetecknad av att läget för att få mätskalans rymdläge i förhållande till banan 10 15 502. 499 22 åstadkommes genom att beräkningsanordningen (ll) är anordnad att styra strålförskjutningsarrangemanget att vinkla strål- gången uppåt och nedåt med i förväg bestämda vinklar mot ett horisontalplan, t.ex. +60 och -60, samt att beräkna rymdläget geometriskt på den triangel, som erhålles med sin toppvinkel på banan och med sin bas på linjalen, vars längd beräknas med avståndet mellan de två erhållna höjdlägen vid uppåt- resp. nedåtvinklingen, och med den signalbild, som erhålles vid körning fram och åter utmed banan med hänsyn tagen till mätstrålens snedhet (a och ß) i förhållande till mätbanan vid den geometriska beräkningen.

14. Mätanordning enligt krav 12, kännetecknad av att beräk- ningsanordningen (ll) är anordnad att korrigera för eventuell lutning hos skalmönstret mot ett vertikalplan med ledning av jämförelse mellan resultaten erhållna vid två körningar med olika stràlförskjutningar utförd av strålförskjutningsarran- gemanget.