TWI592317B - 車輪鋼絲之張力量測裝置、張力調整設備及張力調整方法 - Google Patents

Description

車輪鋼絲之張力量測裝置、張力調整 設備及張力調整方法

本發明是關於一種車輪鋼絲之張力量測裝置、張力調整設備及張力調整方法，特別是關於一種非接觸式光學量測且全自動化的車輪鋼絲之張力量測裝置、張力調整設備及張力調整方法。

從自行車車輪製造的演進過程當中，可以發現市場需求之變革。例如：從鐵車架到鋁車架演變到碳纖車架，以及從鐵框輪圈到鋁框輪圈，演變到現今的碳纖輪圈。在市場的需求演變中，碳纖輪圈已不再只是輪圈，而是進一步以力學原理之角度看待的工藝，其講究的是鋼絲張力之平均分佈以及力學原理的平衡支撐。

一般自行車車輪的中心是花鼓，而花鼓則是藉由鋼絲間的張力平衡固定於自行車車輪的正中心。另外，車輪鋼絲的張力平衡也會影響到外層輪圈的偏擺與真圓度。花鼓不在中心或輪圈不夠真圓的車輪，將會影響到騎 乘者的安全性與舒適度，所以車輪鋼絲張力之校正扮演相當重要的角色。再者，精確且均勻地調整鋼絲張力是生產高品質自行車車輪的必要條件。無論自動化或是人工的鋼絲張力調整均需仰賴精確且操作方便的張力調整工具。在自動化的車輪鋼絲張力調整中，若要得到高準確度的張力值，必須具備高精密度的張力調整設備，並配合自動化張力校正設備之操作，才能製造出高質量的車輪。對於單價較高的車輪鋼絲張力調整，在一般傳統的車輪製造過程中均需仰賴人工的方式來完成量測、調整與校正作業。而目前在人工生產輪組的製程中，操作員均使用手持式鋼絲張力量測計，並在製程中以手持方式一邊量測一邊做張力的調整。

然而，由於每台自行車有兩個車輪，且每個車輪都有許多條車輪鋼絲，這些車輪鋼絲需要全面校正及檢測。若以現有方式，即以手持式鋼絲張力量測計逐一校正及檢驗，則校正時間將過長且工作效率較低，無法滿足產量需求。另一方面，人工校正之操作員必須經過長時間之訓練，且每位操作員每次校正的時間及情況均不同，無法快速且有效地縮短校正車輪鋼絲的時間。

此外，現有的鋼絲調整方式都是用儀器檢測花鼓是否在正中心，並逐根調整張力以達到目的。但如此一來容易造就鋼絲的張力不平均，在遇到較大的路面坑洞時，會造成部分鋼絲的張力上升，進而導致超過鋼絲所能承受的力量而斷裂，並造成騎乘者傷害。由此可知，目前 市場上缺乏一種可以安全調整不斷裂、降低成本、既快速又精確校正與可全自動化偵測調整車輪鋼絲張力以及花鼓位置之設備與方法，故相關業者均在尋求其解決之道。

因此，本發明提供一種車輪鋼絲之張力量測裝置、張力調整設備及張力調整方法，係先利用震動器震動車輪鋼絲，然後藉由光學機制偵測震動之車輪鋼絲的張力並用鋼絲調整器調整之，最後透過花鼓校正器調整花鼓至輪圈正中心。在全自動的設備建構下，本發明的張力調整設備搭配其方法步驟操作不但可確保車輪鋼絲的張力在安全範圍之內調整而不斷裂，而且還兼具調整速度快、品質高、低成本以及符合車輪真圓度的優點。

依據本發明一態樣提供一種車輪鋼絲之張力量測裝置，其包含一車輪鋼絲、一入射光源、一光感元件以及一運算處理器。車輪鋼絲具有一震動頻率。入射光源沿一照射方向行進，此入射光源照射車輪鋼絲的一側，且照射方向與車輪鋼絲之震動方向相異。再者，光感元件設於照射方向上且位於車輪鋼絲另一側。光感元件接收入射光源，且車輪鋼絲遮蔽部分入射光源，令光感元件形成一鋼絲遮蔽陰暗區域。此鋼絲遮蔽陰暗區域對應震動之車輪鋼絲位移，令光感元件輸出一鋼絲位移訊號。而運算處理器則電性連接光感元件，運算處理器依據鋼絲位移訊號轉換為校準前鋼絲張力值。

藉此，本發明之車輪鋼絲之張力量測裝置透過光學機制結合鋼絲的遮蔽效應來量測車輪鋼絲的震動位移量，其量測之準確度高而且不容易受環境影響。此外，此張力量測裝置為全自動化的量測方法，其量測速度快且效率高，可大幅減少人工量測校正之時間與人力成本。

依據前述之車輪鋼絲之張力量測裝置，其可包含一發光單元與至少一凸透鏡。發光單元設於車輪鋼絲之一側，且發光單元發射一點光源。凸透鏡則設於發光單元與車輪鋼絲之間。發光單元發射點光源至凸透鏡，凸透鏡轉換點光源成為入射光源，入射光源呈線狀擴散或面狀擴散。另外，前述照射方向可垂直於車輪鋼絲之震動方向，車輪鋼絲之位移量等於鋼絲遮蔽陰暗區域之位移量，且車輪鋼絲之位移方向與鋼絲遮蔽陰暗區域之位移方向相同。前述入射光源可投影於光感元件上而形成一第一光亮區域、一第二光亮區域及鋼絲遮蔽陰暗區域。第一光亮區域與第二光亮區域分別位於鋼絲遮蔽陰暗區域之相對二側，第一光亮區域之一第一長度與第二光亮區域之一第二長度相對應震動之車輪鋼絲位移而改變。此外，前述運算處理器可依據鋼絲位移訊號轉換為震動頻率。鋼絲位移訊號可利用傅立葉函數轉換成震動頻率。運算處理器依據震動頻率與一資料庫轉換為校準前鋼絲張力值。

本發明一態樣提供一種車輪鋼絲之張力調整設備，其用以調整一車輪上的至少一車輪鋼絲。車輪鋼絲之兩端分別連接一輪圈與一花鼓。此車輪鋼絲之張力調整設 備包含一震動器、一光源發射器、一光源接收器、一運算處理器、一鋼絲調整器以及一花鼓校正器。震動器震動車輪鋼絲，令車輪鋼絲產生一震動頻率。光源發射器設於車輪鋼絲之一側，光源發射器輸出一入射光源，且入射光源照射車輪鋼絲。再者，光源接收器設於車輪鋼絲之另一側。光源接收器包含一光感元件，光感元件接收入射光源。車輪鋼絲遮蔽部分入射光源，令光感元件形成一鋼絲遮蔽陰暗區域。此鋼絲遮蔽陰暗區域對應震動之車輪鋼絲位移，令光感元件輸出一鋼絲位移訊號。運算處理器電性連接光源接收器。運算處理器依據鋼絲位移訊號轉換為震動頻率，且運算處理器依據震動頻率轉換為一校準前鋼絲張力值。此外，鋼絲調整器連接車輪鋼絲，此鋼絲調整器可依據一預設張力值調整車輪鋼絲之校準前鋼絲張力值至預設張力值。花鼓校正器連接花鼓且校正花鼓至輪圈之中心。

藉此，本發明之車輪鋼絲之張力調整設備透過光學量測不但可確保車輪鋼絲的張力在安全範圍之內調整而不斷裂，而且還兼具調整速度快、品質高、低成本以及符合車輪真圓度的優點。

依據前述之車輪鋼絲之張力調整設備，其中前述車輪鋼絲可包含一接頭與一鋼絲線。接頭連接鋼絲線與輪圈，鋼絲調整器可夾持接頭或鋼絲線以調整車輪鋼絲之張力。鋼絲調整器設於花鼓與輪圈之間且位於車輪鋼絲之一側。前述花鼓校正器可校正花鼓朝一X軸、一Y軸或一 Z軸方向位移，令花鼓位於輪圈之中心，花鼓校正器帶動輪圈旋轉。前述運算處理器可控制鋼絲調整器與花鼓校正器限位位移，而且此運算處理器控制光源發射器之發送時間。另外，前述車輪鋼絲之張力調整設備可包含一資料庫與一顯示器。其中資料庫電性連接運算處理器，資料庫包含複數個車輪參數，各車輪參數包含一鋼絲種類、一鋼絲張力上限值及一鋼絲張力下限值。顯示器則電性連接運算處理器，顯示器顯示校準前鋼絲張力值、震動頻率、綠燈及紅燈。若校準前鋼絲張力值大於鋼絲張力上限值或校準前鋼絲張力值小於鋼絲張力下限值時，則紅燈亮。反之，若校準前鋼絲張力值小於鋼絲張力上限值且校準前鋼絲張力值大於鋼絲張力下限值，則綠燈亮。預設張力值小於鋼絲張力上限值且大於鋼絲張力下限值。此外，前述光源發射器可包含發光單元與至少一凸透鏡。其中發光單元發射一點光源，而凸透鏡則設於發光單元與車輪鋼絲之間。發光單元發射點光源至凸透鏡，凸透鏡能轉換點光源成為入射光源，使入射光源呈線狀擴散或面狀擴散。

本發明另一態樣提供一種車輪鋼絲之張力調整方法，其用以控制一張力調整設備調整一車輪上的至少一車輪鋼絲。車輪鋼絲之兩端分別連接一輪圈與一花鼓。車輪鋼絲之張力調整方法包含一鋼絲震動步驟、一光源偵測步驟、一張力轉換步驟、一鋼絲調整步驟以及一花鼓校正步驟。其中鋼絲震動步驟係透過一震動器震動車輪鋼絲，令車輪鋼絲產生一震動頻率。光源偵測步驟係利用一光感 元件接收一入射光源，車輪鋼絲會遮蔽部分的入射光源，令光感元件形成一鋼絲遮蔽陰暗區域。鋼絲遮蔽陰暗區域對應震動之車輪鋼絲位移，令光感元件輸出一鋼絲位移訊號。此外，張力轉換步驟係利用一運算處理器依據鋼絲位移訊號轉換為一校準前鋼絲張力值。鋼絲調整步驟係利用一鋼絲調整器調整車輪鋼絲之校準前鋼絲張力值至一預設張力值。至於花鼓校正步驟則透過一花鼓校正器校正花鼓至輪圈之中心。

藉此，本發明之車輪鋼絲之張力調整方法透過光學量測不但可確保車輪鋼絲的張力在安全範圍之內調整而不斷裂，而且還能加快調整的速度與降低調整的成本，同時可符合車輪的真圓度，因此能製造出高品質且安全的車輪。

依據前述之車輪鋼絲之張力調整方法，其中前述光源偵測步驟可包含一光源發射子步驟、一光源擴散子步驟以及一光源接收子步驟。其中光源發射子步驟係利用一發光單元輸出一點光源。而光源擴散子步驟則是利用一凸透鏡轉換點光源成為入射光源，令入射光源呈線狀擴散或面狀擴散。至於光源接收子步驟則是利用入射光源投影於光感元件上而形成第一光亮區域、第二光亮區域及鋼絲遮蔽陰暗區域。第一光亮區域與第二光亮區域分別位於鋼絲遮蔽陰暗區域之相對二側。第一光亮區域之一第一長度與第二光亮區域之一第二長度相對應震動之車輪鋼絲位移而改變。再者，前述花鼓校正步驟的執行順序可在鋼絲震 動步驟之前或之後。前述鋼絲調整步驟可運用運算處理器比對校準前鋼絲張力值、鋼絲張力上限值及鋼絲張力下限值。若校準前鋼絲張力值大於鋼絲張力上限值，則運算處理器控制鋼絲調整器調整車輪鋼絲，致使校準前鋼絲張力值降低。若校準前鋼絲張力值小於鋼絲張力下限值，則運算處理器控制鋼絲調整器調整車輪鋼絲，致使校準前鋼絲張力值增加。此外，前述車輪鋼絲之張力調整方法可包含車輪轉動步驟，其係利用運算處理器控制花鼓校正器轉動，致使車輪受花鼓校正器連動而朝一轉動方向旋轉。此轉動方向為正旋轉或逆旋轉。車輪轉動步驟的執行順序可在花鼓校正步驟之前，花鼓校正步驟之車輪鋼絲的張力為預設張力值，預設張力值小於鋼絲張力上限值且大於鋼絲張力下限值。前述車輪鋼絲之張力調整方法可包含張力顯示步驟，其可顯示校準前鋼絲張力值、預設張力值、震動頻率、鋼絲位移訊號、綠燈及紅燈。另外，前述張力轉換步驟可包含一轉換頻率子步驟與一轉換張力子步驟。其中轉換頻率子步驟係透過運算處理器將鋼絲位移訊號轉換為震動頻率，且鋼絲位移訊號利用傅立葉函數轉換成震動頻率。轉換張力子步驟則利用運算處理器依據資料庫將震動頻率轉換為校準前鋼絲張力值。

100‧‧‧車輪鋼絲之張力調整設備

110‧‧‧車輪

112‧‧‧車輪鋼絲

1122‧‧‧接頭

1124‧‧‧鋼絲線

114‧‧‧輪圈

116‧‧‧花鼓

700‧‧‧花鼓校正器

800‧‧‧資料庫

900‧‧‧顯示器

S01、S22‧‧‧鋼絲震動步驟

S02、S23‧‧‧光源偵測步驟

S03、S24‧‧‧張力轉換步驟

S04、S25‧‧‧鋼絲調整步驟

200‧‧‧震動器

300‧‧‧光源發射器

310‧‧‧發光單元

312‧‧‧入射光源

320‧‧‧凸透鏡

400‧‧‧光源接收器

410‧‧‧光感元件

412‧‧‧鋼絲遮蔽陰暗區域

414a‧‧‧第一光亮區域

414b‧‧‧第二光亮區域

500‧‧‧運算處理器

600‧‧‧鋼絲調整器

S05、S21‧‧‧花鼓校正步驟

S11、S32‧‧‧鋼絲震動步驟

S12、S33‧‧‧光源偵測步驟

S13、S34‧‧‧張力轉換步驟

S14、S35‧‧‧張力顯示步驟

S15、S36‧‧‧鋼絲調整步驟

S16、S37‧‧‧車輪轉動步驟

S17、S31‧‧‧花鼓校正步驟

D‧‧‧遮蔽位移量

第1圖係繪示本發明一實施方式之車輪鋼絲之張力調整設備的示意圖。

第2圖係繪示第1圖之車輪鋼絲之張力調整設備的局部剖視示意圖。

第3圖係繪示本發明一實施方式之車輪鋼絲之張力量測裝置的俯視圖。

第4圖係繪示第3圖之局部立體示意圖。

第5圖係繪示第4圖之光感元件上的鋼絲遮蔽陰暗區域之位移量。

第6圖係繪示本發明一實施方式之車輪鋼絲之張力調整方法的流程示意圖。

第7圖係繪示第6圖實施方式之一實施例之車輪鋼絲之張力調整方法的流程示意圖。

第8圖係繪示本發明另一實施方式之車輪鋼絲之張力量測方法的流程示意圖。

第9圖係繪示第8圖實施方式之一實施例之車輪鋼絲之張力調整方法的流程示意圖。

以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣 用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示之。

請一併參閱第1圖至第5圖，第1圖係繪示本發明一實施方式之車輪鋼絲之張力調整設備100的示意圖。第2圖係繪示第1圖之車輪鋼絲之張力調整設備100的局部剖視示意圖。第3圖係繪示本發明一實施方式之車輪鋼絲之張力量測裝置的俯視圖。第4圖係繪示第3圖之局部立體示意圖。第5圖係繪示第4圖之光感元件410上的鋼絲遮蔽陰暗區域412之位移量。如圖所示，車輪110包含車輪鋼絲112、輪圈114以及花鼓116。其中車輪鋼絲112之兩端分別連接輪圈114與花鼓116。而車輪鋼絲之張力調整設備100係用以調整車輪110上的車輪鋼絲112。車輪鋼絲之張力調整設備100包含震動器200、光源發射器300、光源接收器400、運算處理器500、鋼絲調整器600、花鼓校正器700、資料庫800以及顯示器900。

震動器200設於車輪鋼絲112之一側，且震動器200震動車輪鋼絲112，令車輪鋼絲112產生一震動頻率。震動器200具有一撥動片，此撥動片可利用硬化樹脂的材料來實現。由於震動器200設於車輪鋼絲112位移的路徑上，當車輪鋼絲112受花鼓116旋轉位移時，車輪鋼絲112會與震動器200之撥動片的尖端接觸而震動。另外，車輪鋼絲112的震動方向平行於YZ平面。當震動器200撥動車輪鋼絲112時，花鼓116會停止旋轉而使輪圈 114定位，此時震動的車輪鋼絲112可以利用光源發射器300、光源接收器400以及運算處理器500來量測張力。

光源發射器300設於車輪鋼絲112之一側，光源發射器300可與震動器200位於車輪鋼絲112之同一側或相對另一側，而本實施例之光源發射器300與震動器200位於車輪鋼絲112之二相對側。光源發射器300輸出入射光源312，且入射光源312照射車輪鋼絲112。詳細地說，光源發射器300可包含發光單元310與兩個凸透鏡320。其中發光單元310發射一點光源，本實施例之發光單元310為雷射。兩個凸透鏡320則設於發光單元310與車輪鋼絲112之間。當發光單元310發射點光源至凸透鏡320時，凸透鏡320能轉換點光源成為入射光源312，使入射光源312呈線狀擴散或面狀擴散。本實施例之入射光源312係呈面狀擴散，當車輪鋼絲112震動時，入射光源312會隨著產生變化。再者，入射光源312沿照射方向行進，此照射方向平行於X軸，且照射方向與車輪鋼絲112之震動方向相異，更精確地說，照射方向垂直於車輪鋼絲112之震動方向。

光源接收器400設於入射光源312之照射方向上且位於車輪鋼絲112之另一側。光源接收器400包含光感元件410與光處理電路，且光感元件410電性連接光處理電路。其中光感元件410接收入射光源312。車輪鋼絲112遮蔽部分入射光源312，令光感元件410形成一鋼絲遮蔽陰暗區域412，此鋼絲遮蔽陰暗區域412對應震動 之車輪鋼絲112位移，令光感元件410輸出鋼絲位移訊號；相反的，光感元件410上未被車輪鋼絲112遮蔽的地方會直接受入射光源312照射，換句話說，入射光源312可投影於光感元件410上而形成第一光亮區域414a、第二光亮區域414b以及鋼絲遮蔽陰暗區域412。其中車輪鋼絲112的位移量等於鋼絲遮蔽陰暗區域412的遮蔽位移量D，且車輪鋼絲112之位移方向與鋼絲遮蔽陰暗區域412之位移方向相同。此外，第一光亮區域414a與第二光亮區域414b分別位於鋼絲遮蔽陰暗區域412之相對二側，第一光亮區域414a之第一長度與第二光亮區域414b之第二長度相對應震動之車輪鋼絲112位移而改變。當入射光源312與車輪鋼絲112所形成之鋼絲遮蔽陰暗區域412在光感元件410上移動時，第一光亮區域414a之第一長度與第二光亮區域414b之第二長度的改變會造成第一光亮區域414a與第二光亮區域414b的電阻長度改變，而光處理電路透過鋼絲遮蔽陰暗區域412兩邊電阻的變化可運算出鋼絲遮蔽陰暗區域412的位移量，且光處理電路可將鋼絲遮蔽陰暗區域412的位移量，亦即鋼絲位移訊號，傳送至運算處理器500以作進一步之訊號運算處理。此鋼絲位移訊號包含鋼絲遮蔽陰暗區域412位移量隨時間的變化過程。

運算處理器500電性連接光源接收器400。運算處理器500依據鋼絲位移訊號轉換為震動頻率，且運算處理器500依據震動頻率轉換為一校準前鋼絲張力值。 詳細地說，運算處理器500電性連接資料庫800，此資料庫800預先記錄震動頻率與校準前鋼絲張力值之對應表。當光源接收器400傳送鋼絲位移訊號至運算處理器500時，運算處理器500先依據鋼絲位移訊號轉換為震動頻率，此鋼絲位移訊號係利用傅立葉函數轉換成震動頻率。然後，運算處理器500依據震動頻率與資料庫800內的對應表求得校準前鋼絲張力值。此校準前鋼絲張力值對應車輪鋼絲112的震動頻率。再者，運算處理器500可控制光源發射器300之發送時間，以管控張力量測裝置與張力調整設備的作動程序。

鋼絲調整器600連接車輪鋼絲112，此鋼絲調整器600可依據一預設張力值調整車輪鋼絲112之校準前鋼絲張力值至預設張力值。詳細地說，鋼絲調整器600設於花鼓116與輪圈114之間，車輪鋼絲112包含一接頭1122與一鋼絲線1124，其中接頭1122將鋼絲線1124與輪圈114連接在一起。另外，鋼絲調整器600可夾持接頭1122或鋼絲線1124以調整車輪鋼絲112的張力。本實施例之鋼絲調整器600係夾持接頭1122來調整車輪鋼絲112之張力。此外，鋼絲調整器600設於接頭1122之一側，且鋼絲調整器600對應震動器200。本實施例之震動器200與發光單元310位於車輪鋼絲112之一側，而光源接收器400以及鋼絲調整器600則位於車輪鋼絲112之另一側。另外值得一提的是，若要撥動所有的車輪鋼絲112可透過兩種方式實現，第一種方式是將車輪110的兩 側均設置震動器200，二震動器200可與入射光源312相互對應，因此可分別震動花鼓116兩端的車輪鋼絲112；第二種方式則是將車輪110以Z軸為轉軸而翻轉180度，使花鼓116兩端的車輪鋼絲112相互對調，如此即可實現所有的車輪鋼絲112之撥動。

花鼓校正器700連接花鼓116，而且花鼓校正器700可將花鼓116校正至輪圈114之正中心。仔細地說，花鼓校正器700可校正花鼓116朝X軸、Y軸或Z軸方向位移，令花鼓116位移至輪圈114之正中心。再者，花鼓校正器700可轉動花鼓116，進而帶動輪圈114朝一轉動方向旋轉。此外，當花鼓校正器700轉動花鼓116時，車輪110會轉動一夾角，致使下一條相鄰的車輪鋼絲112對應到光源發射器300、光源接收器400以及鋼絲調整器600而執行張力的量測與調整，直到車輪110的所有車輪鋼絲112均調整完成為止。值得一提的是，運算處理器500可控制鋼絲調整器600與花鼓校正器700限位地位移，使車輪鋼絲112受鋼絲調整器600調整張力的過程當中，花鼓116亦可同步受花鼓校正器700校正以維持在輪圈114的中心位置，進而讓車輪鋼絲112的張力能在安全範圍之內調整而不斷裂，同時讓花鼓116符合車輪110真圓度。

資料庫800電性連接運算處理器500，且資料庫800包含複數個車輪參數，各車輪參數包含鋼絲種 類、鋼絲張力上限值、鋼絲張力下限值以及震動頻率對應校準前鋼絲張力值的對應表。

顯示器900電性連接運算處理器500，且顯示器900可顯示校準前鋼絲張力值、預設張力值、鋼絲張力上限值、鋼絲張力下限值、震動頻率、綠燈以及紅燈。若校準前鋼絲張力值大於鋼絲張力上限值或校準前鋼絲張力值小於鋼絲張力下限值，則紅燈亮而綠燈滅；若校準前鋼絲張力值小於鋼絲張力上限值且校準前鋼絲張力值大於鋼絲張力下限值，則綠燈亮而紅燈滅。另外，預設張力值係小於鋼絲張力上限值且大於鋼絲張力下限值。

配合參閱第1圖至第5圖，第6圖係繪示本發明一實施方式之車輪鋼絲之張力調整方法的流程示意圖。第7圖係繪示第6圖實施方式之一實施例之車輪鋼絲之張力調整方法的流程示意圖。第6圖與第7圖的車輪鋼絲之張力調整方法均用於車輪鋼絲之張力調整設備100上，其可控制調整車輪110上的每一條車輪鋼絲112。第6圖車輪鋼絲之張力調整方法可以迅速且安全地調整好一條車輪鋼絲112。第7圖車輪鋼絲之張力調整方法則可調整車輪110上所有的車輪鋼絲112。第6圖的車輪鋼絲之張力調整方法包含鋼絲震動步驟S01、光源偵測步驟S02、張力轉換步驟S03、鋼絲調整步驟S04以及花鼓校正步驟S05。第7圖的車輪鋼絲之張力調整方法包含鋼絲震動步驟S11、光源偵測步驟S12、張力轉換步驟S13、張力顯 示步驟S14、鋼絲調整步驟S15、車輪轉動步驟S16以及花鼓校正步驟S17。

鋼絲震動步驟S01、S11係透過震動器200震動車輪鋼絲112，令車輪鋼絲112產生一震動頻率。

光源偵測步驟S02、S12係利用光源接收器400的光感元件410接收一入射光源312，車輪鋼絲112會遮蔽部分的入射光源312，令光感元件410形成一鋼絲遮蔽陰暗區域412。鋼絲遮蔽陰暗區域412對應震動之車輪鋼絲112位移，令光感元件410輸出一鋼絲位移訊號。此外，光源偵測步驟S02、S12可包含光源發射子步驟、光源擴散子步驟以及光源接收子步驟。其中光源發射子步驟係利用發光單元310輸出一點光源。而光源擴散子步驟則是利用凸透鏡320轉換點光源成為入射光源312，令入射光源312呈線狀擴散或面狀擴散。至於光源接收子步驟則是利用入射光源312投影於光感元件410上而形成第一光亮區域414a、第二光亮區域414b以及鋼絲遮蔽陰暗區域412。第一光亮區域414a與第二光亮區域414b分別位於鋼絲遮蔽陰暗區域412之相對二側。第一光亮區域414a之第一長度與第二光亮區域414b之第二長度相對應震動之車輪鋼絲112位移而改變。

張力轉換步驟S03、S13係利用運算處理器500依據鋼絲位移訊號轉換為校準前鋼絲張力值。詳細地說，張力轉換步驟S03、S13包含轉換頻率子步驟與轉換張力子步驟。其中轉換頻率子步驟係透過運算處理器500 將鋼絲位移訊號轉換為震動頻率，且鋼絲位移訊號是利用傅立葉函數轉換成震動頻率。轉換張力子步驟則是利用運算處理器500依據資料庫800將震動頻率轉換為校準前鋼絲張力值。

張力顯示步驟S14係顯示校準前鋼絲張力值、預設張力值、震動頻率、鋼絲位移訊號、綠燈以及紅燈。透過顯示可以清楚地觀察鋼絲的量測過程以及鋼絲調整張力之前後狀況。

鋼絲調整步驟S04、S15係利用鋼絲調整器600調整車輪鋼絲112之校準前鋼絲張力值至一預設張力值。詳細地說，鋼絲調整步驟S04、S15可運用運算處理器500比對校準前鋼絲張力值、鋼絲張力上限值以及鋼絲張力下限值。若校準前鋼絲張力值大於鋼絲張力上限值，則運算處理器500控制鋼絲調整器600調鬆車輪鋼絲112，致使校準前鋼絲張力值降低。若校準前鋼絲張力值小於鋼絲張力下限值，則運算處理器500控制鋼絲調整器600調緊車輪鋼絲112，致使校準前鋼絲張力值增加。

車輪轉動步驟S16係利用運算處理器500控制花鼓校正器700轉動，致使車輪110受花鼓校正器700連動而朝一轉動方向旋轉。此轉動方向為正旋轉或逆旋轉。此外，車輪轉動步驟S16的執行順序可在花鼓校正步驟S17之前，花鼓校正步驟S17之車輪鋼絲112的張力為預設張力值，此預設張力值小於鋼絲張力上限值且大於鋼絲張力下限值。

花鼓校正步驟S05、S17則透過一花鼓校正器700校正花鼓116至輪圈114之中心。花鼓校正步驟S05的執行順序在鋼絲震動步驟S01之後，而花鼓校正步驟S17的執行順序在鋼絲震動步驟S11之後。再者，上述第6圖的執行步驟順序依序為鋼絲震動步驟S01、光源偵測步驟S02、張力轉換步驟S03、鋼絲調整步驟S04以及花鼓校正步驟S05，而第7圖的執行步驟順序依序為鋼絲震動步驟S11、光源偵測步驟S12、張力轉換步驟S13、張力顯示步驟S14、鋼絲調整步驟S15、車輪轉動步驟S16以及花鼓校正步驟S17。在全自動的設備操作環境下，本發明藉由上述先調整車輪鋼絲112、後校正花鼓116的流程順序步驟來調整張力，不但可以確保車輪鋼絲112的張力在安全範圍之內調整而不斷裂，而且還能達到調整速度快、品質高、低成本以及符合車輪110真圓度的效果。

第8圖係繪示本發明另一實施方式之車輪鋼絲之張力量測方法的流程示意圖。第9圖係繪示第8圖實施方式之一實施例之車輪鋼絲之張力調整方法的流程示意圖。其中第8圖的車輪鋼絲之張力調整方法包含花鼓校正步驟S21、鋼絲震動步驟S22、光源偵測步驟S23、張力轉換步驟S24以及鋼絲調整步驟S25，而第9圖的車輪鋼絲之張力調整方法包含花鼓校正步驟S31、鋼絲震動步驟S32、光源偵測步驟S33、張力轉換步驟S34、張力顯示步驟S35、鋼絲調整步驟S36以及車輪轉動步驟S37。

配合參閱第6圖，在第8圖的實施方式中，花鼓校正步驟S21、鋼絲震動步驟S22、光源偵測步驟S23、張力轉換步驟S24及鋼絲調整步驟S25分別與第6圖中之花鼓校正步驟S05、鋼絲震動步驟S01、光源偵測步驟S02、張力轉換步驟S03及鋼絲調整步驟S04之方塊相同，不再贅述。特別的是，第8圖之花鼓校正步驟S21為第一個步驟，其透過先校正花鼓116、後調整車輪鋼絲112的順序流程一樣可以實現安全快速的調校，並符合車輪110輪組的真圓度要求。另外值得一提的是，在第8圖之實施方式中，花鼓校正步驟S21所需的校正時間較第6圖之花鼓校正步驟S05的校正時間為長，因此花鼓校正步驟S21較為耗時。然而，第8圖之鋼絲調整步驟S25所需的調整時間較第6圖之鋼絲調整步驟S04的調整時間為短，故鋼絲調整步驟S25補償了花鼓校正步驟S21所需的時間。

配合參閱第7圖，在第9圖的實施方式中，花鼓校正步驟S31、鋼絲震動步驟S32、光源偵測步驟S33、張力轉換步驟S34、張力顯示步驟S35、鋼絲調整步驟S36及車輪轉動步驟S37分別與第7圖中之花鼓校正步驟S17、鋼絲震動步驟S11、光源偵測步驟S12、張力轉換步驟S13、張力顯示步驟S14、鋼絲調整步驟S15及車輪轉動步驟S16之方塊相同，不再贅述。特別的是，第9圖之花鼓校正步驟S31為第一個步驟，其透過先校正花 鼓116、後調整車輪鋼絲112的順序流程一樣可以實現安全快速的調校，同時符合車輪110輪組的真圓度要求。

由上述實施方式可知，本發明具有下列優點：其一，透過光學機制結合鋼絲的遮蔽效應來量測車輪鋼絲的震動位移量，其量測之準確度高而且不容易受環境影響。其二，光學的張力調整設備搭配其方法步驟操作不但可確保車輪鋼絲的張力在安全範圍之內調整而不斷裂，同時還能校正花鼓以符合車輪真圓度。其三，光學之張力量測裝置、張力調整設備及其方法步驟均為全自動化，其量測速度快且效率高，可大幅減少人工量測校正之時間與人力成本。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧車輪鋼絲之張力調整設備

110‧‧‧車輪

112‧‧‧車輪鋼絲

1122‧‧‧接頭

1124‧‧‧鋼絲線

400‧‧‧光源接收器

410‧‧‧光感元件

412‧‧‧鋼絲遮蔽陰暗區域

500‧‧‧運算處理器

600‧‧‧鋼絲調整器

114‧‧‧輪圈

116‧‧‧花鼓

200‧‧‧震動器

300‧‧‧光源發射器

310‧‧‧發光單元

320‧‧‧凸透鏡

700‧‧‧花鼓校正器

800‧‧‧資料庫

900‧‧‧顯示器

Claims (19)

1. 一種車輪鋼絲之張力量測裝置，包含：具有一震動頻率的一車輪鋼絲；一入射光源，沿一照射方向行進，該入射光源照射該車輪鋼絲的一側，且該照射方向與該車輪鋼絲之震動方向相異；一光感元件，設於該照射方向上且位於該車輪鋼絲另一側，該光感元件接收該入射光源，且該車輪鋼絲遮蔽部分該入射光源，令該光感元件形成一鋼絲遮蔽陰暗區域，該鋼絲遮蔽陰暗區域對應震動之該車輪鋼絲位移，令該光感元件輸出一鋼絲位移訊號；以及一運算處理器，電性連接該光感元件，該運算處理器依據該鋼絲位移訊號轉換為一校準前鋼絲張力值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之車輪鋼絲之張力量測裝置，更包含：一發光單元，設於該車輪鋼絲之一側，該發光單元發射一點光源；以及至少一凸透鏡，設於該發光單元與該車輪鋼絲之間，該發光單元發射該點光源至該凸透鏡，該凸透鏡轉換該點光源成為該入射光源，該入射光源呈線狀擴散或面狀擴散。
3. 如申請專利範圍第1項所述之車輪鋼絲之張力量測裝置，其中該照射方向垂直於該車輪鋼絲之震動 方向，該車輪鋼絲之位移量等於該鋼絲遮蔽陰暗區域之位移量，且該車輪鋼絲之位移方向與該鋼絲遮蔽陰暗區域之位移方向相同。
4. 如申請專利範圍第1項所述之車輪鋼絲之張力量測裝置，其中該入射光源投影於該光感元件上而形成一第一光亮區域、一第二光亮區域及該鋼絲遮蔽陰暗區域，該第一光亮區域與該第二光亮區域分別位於該鋼絲遮蔽陰暗區域之相對二側，該第一光亮區域之一第一長度與該第二光亮區域之一第二長度相對應震動之該車輪鋼絲位移而改變。
5. 如申請專利範圍第1項所述之車輪鋼絲之張力量測裝置，其中該運算處理器依據該鋼絲位移訊號轉換為該震動頻率，該鋼絲位移訊號利用傅立葉函數轉換成該震動頻率；該運算處理器依據該震動頻率與一資料庫轉換為該校準前鋼絲張力值。
6. 一種車輪鋼絲之張力調整設備，用以調整一車輪上的至少一車輪鋼絲，該車輪鋼絲之兩端分別連接一輪圈與一花鼓，該車輪鋼絲之張力調整設備包含：一震動器，震動該車輪鋼絲，令該車輪鋼絲產生一震動頻率；一光源發射器，設於該車輪鋼絲之一側，該光源發射器輸出一入射光源，且該入射光源照射該車輪鋼絲； 一光源接收器，設於該車輪鋼絲之另一側，該光源接收器包含一光感元件，該光感元件接收該入射光源，且該車輪鋼絲遮蔽部分該入射光源，令該光感元件形成一鋼絲遮蔽陰暗區域，該鋼絲遮蔽陰暗區域對應震動之該車輪鋼絲位移，令該光感元件輸出一鋼絲位移訊號；一運算處理器，電性連接該光源接收器，該運算處理器依據該鋼絲位移訊號轉換為該震動頻率，且該運算處理器依據該震動頻率轉換為一校準前鋼絲張力值；一鋼絲調整器，連接該車輪鋼絲，該鋼絲調整器依據一預設張力值調整該車輪鋼絲之該校準前鋼絲張力值至該預設張力值；以及一花鼓校正器，連接該花鼓且校正該花鼓至該輪圈之中心。
7. 如申請專利範圍第6項所述之車輪鋼絲之張力調整設備，其中該車輪鋼絲包含一接頭與一鋼絲線，該接頭連接該鋼絲線與該輪圈，該鋼絲調整器可夾持該接頭或該鋼絲線以調整該車輪鋼絲之張力，該鋼絲調整器設於該花鼓與該輪圈之間且位於該車輪鋼絲之該側。
8. 如申請專利範圍第6項所述之車輪鋼絲之張力調整設備，其中該花鼓校正器校正該花鼓朝一X軸、一Y軸或一Z軸方向位移，令該花鼓位於該輪圈之中心，該花鼓校正器帶動該輪圈旋轉。
9. 如申請專利範圍第6項所述之車輪鋼絲之張力調整設備，其中該運算處理器控制該鋼絲調整器與該花鼓校正器限位位移，且該運算處理器控制該光源發射器之發送時間。
10. 如申請專利範圍第6項所述之車輪鋼絲之張力調整設備，更包含：一資料庫，電性連接該運算處理器，該資料庫包含複數車輪參數，各該車輪參數包含一鋼絲種類、一鋼絲張力上限值、一鋼絲張力下限值及一對應表，該對應表係指示該震動頻率對應該校準前鋼絲張力值；以及一顯示器，電性連接該運算處理器，該顯示器顯示該校準前鋼絲張力值、該震動頻率、一綠燈及一紅燈；若該校準前鋼絲張力值大於該鋼絲張力上限值或該校準前鋼絲張力值小於該鋼絲張力下限值，則該紅燈亮；若該校準前鋼絲張力值小於該鋼絲張力上限值且該校準前鋼絲張力值大於該鋼絲張力下限值，則該綠燈亮；其中該預設張力值小於該鋼絲張力上限值且大於該鋼絲張力下限值。
11. 如申請專利範圍第6項所述之車輪鋼絲之張力調整設備，其中該光源發射器包含：一發光單元，發射一點光源；以及至少一凸透鏡，設於該發光單元與該車輪鋼絲之間，該發光單元發射該點光源至該凸透鏡，該凸透鏡轉換該點 光源成為該入射光源，該入射光源呈線狀擴散或面狀擴散。
12. 一種車輪鋼絲之張力調整方法，用以控制一張力調整設備調整一車輪上的至少一車輪鋼絲，該車輪鋼絲之兩端分別連接一輪圈與一花鼓，該車輪鋼絲之張力調整方法包含以下步驟：一鋼絲震動步驟，係透過一震動器震動該車輪鋼絲，令該車輪鋼絲產生一震動頻率；一光源偵測步驟，係利用一光感元件接收一入射光源，該車輪鋼絲遮蔽部分該入射光源，令該光感元件形成一鋼絲遮蔽陰暗區域，該鋼絲遮蔽陰暗區域對應震動之該車輪鋼絲位移，令該光感元件輸出一鋼絲位移訊號；一張力轉換步驟，係利用一運算處理器依據該鋼絲位移訊號轉換為一校準前鋼絲張力值；一鋼絲調整步驟，係利用一鋼絲調整器調整該車輪鋼絲之該校準前鋼絲張力值至一預設張力值；以及一花鼓校正步驟，係透過一花鼓校正器校正該花鼓至該輪圈之中心。
13. 如申請專利範圍第12項所述之車輪鋼絲之張力調整方法，其中該光源偵測步驟包含：一光源發射子步驟，係利用一發光單元輸出一點光源； 一光源擴散子步驟，係利用一凸透鏡轉換該點光源成為該入射光源，令該入射光源呈線狀擴散或面狀擴散；以及一光源接收子步驟，係利用該入射光源投影於該光感元件上而形成一第一光亮區域、一第二光亮區域及該鋼絲遮蔽陰暗區域，該第一光亮區域與該第二光亮區域分別位於該鋼絲遮蔽陰暗區域之相對二側，該第一光亮區域之一第一長度與該第二光亮區域之一第二長度相對應震動之該車輪鋼絲位移而改變。
14. 如申請專利範圍第12項所述之車輪鋼絲之張力調整方法，其中該花鼓校正步驟的執行順序在該鋼絲震動步驟之前。
15. 如申請專利範圍第12項所述之車輪鋼絲之張力調整方法，其中該花鼓校正步驟的執行順序在該鋼絲震動步驟之後。
16. 如申請專利範圍第12項所述之車輪鋼絲之張力調整方法，其中該鋼絲調整步驟更包含：運用該運算處理器比對該校準前鋼絲張力值、一鋼絲張力上限值及一鋼絲張力下限值，若該校準前鋼絲張力值大於該鋼絲張力上限值，則該運算處理器控制該鋼絲調整器調整該車輪鋼絲，致使該校準前鋼絲張力值降低；若該校準前鋼絲張力值小於該鋼絲張力下限值，則該運算處理 器控制該鋼絲調整器調整該車輪鋼絲，致使該校準前鋼絲張力值增加。
17. 如申請專利範圍第16項所述之車輪鋼絲之張力調整方法，更包含：一車輪轉動步驟，係利用該運算處理器控制該花鼓校正器轉動，致使該車輪受該花鼓校正器連動而朝一轉動方向旋轉；其中該轉動方向為正旋轉或逆旋轉，該車輪轉動步驟的執行順序在該花鼓校正步驟之前，該花鼓校正步驟之該車輪鋼絲的張力為該預設張力值，該預設張力值小於該鋼絲張力上限值且大於該鋼絲張力下限值。
18. 如申請專利範圍第12項所述之車輪鋼絲之張力調整方法，更包含：一張力顯示步驟，係顯示該校準前鋼絲張力值、該預設張力值、該震動頻率、該鋼絲位移訊號、一綠燈及一紅燈。
19. 如申請專利範圍第12項所述之車輪鋼絲之張力調整方法，其中該張力轉換步驟包含：一轉換頻率子步驟，係透過該運算處理器將該鋼絲位移訊號轉換為該震動頻率，且該鋼絲位移訊號利用傅立葉函數轉換成該震動頻率；以及 一轉換張力子步驟，該利用運算處理器依據一資料庫將該震動頻率轉換為該校準前鋼絲張力值。