способ и устройство для оптического сканирования колеса транспортного средства

Формула изобретения

1. Способ оптического сканирования колеса транспортного средства, в частности, колеса автомобиля, согласно которому сканируют лучом света, испускаемым источником света, участок колеса, принимают отраженный луч чувствительным к изменению положения приемным устройством и с использованием направлений излученного и отраженного лучей измеряют расстояние от сканированного участка до исходной точки, отличающийся тем, что измеренный луч и чувствительное к изменению положения приемное устройство синхронно поворачивают вокруг общей оси в плоскости измерения, проходящей через поверхность обода колеса транспортного средства под тупым или приблизительно прямым углом для последовательных операций измерения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что последовательные операции измерения производят в плоскости измерения, лежащей вне оси колеса и параллельно оси колеса.

3. Способ по одному из п.1 или 2, отличающийся тем, что последовательные операции измерения производят в плоскости измерения, лежащей ниже расположенной горизонтально оси колеса.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что последовательные операции измерения производят в горизонтальной плоскости.

5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что дополнительно сканируют излученным лучом света расположенный в радиальном направлении участок диска колеса для определения углового положения, в частности, точек основания спиц или перемычек, проходящих радиально от центральной части диска колеса.

6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что определяют осевые боковые смещения участков вращающегося колеса, причем излучаемый луч по меньшей мере во время поворота колеса излучают в направлении, соответствующем определенному радиусу.

7. Способ по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что при измерении излученным лучом вначале сканируют участок колеса, расположенный ближе к оси колеса, и затем луч поворачивают к периферии колеса.

8. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что на основе сигналов, измеренных с использованием одномерной триангуляции чувствительным к изменениям положения приемным устройством соответствующего значения положения угла поворота излученного и отраженного от сканированного места лучей определяют расстояние от сканированного участка до исходной точки.

9. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что после проведения измерения дисбаланса излученный луч направляют на участок балансировки на колесе.

10. Устройство для оптического сканирования балансируемого колеса (1) транспортного средства, содержащее измерительный валик (2), на котором закреплено колесо для поворота вокруг оси поворота (3), источник света (6), направляющий луч света на участок колеса, чувствительное к изменению положения приемное устройство (7), принимающее луч, отраженный от сканируемого участка колеса, привод поворота (5) для синхронизации движения поворота источника света (6) и приемного устройства (7) вокруг общей оси (4) и электронное устройство обработки данных (8) для обработки измеренных значений чувствительного к изменению положения приемного устройства (7) для определения расстояния от сканируемого источником света (6) участка колеса транспортного средства до исходной точки, отличающееся тем, что привод поворота (5) имеет шаговый электродвигатель (10), при этом сельсин-датчик (9), направляющий сигнал, пропорциональный соответствующему положению угла поворота шагового электродвигателя (10), соединен с электронным устройством обработки данных (8).

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что при горизонтальном положении измерительного валика (2) источник света (6) и приемное устройство (7) установлены с возможностью поворота в плоскости ниже измерительного валика (2).

12. Устройство по одному из п.10 или 11, отличающееся тем, что ось поворота (4) проходит перпендикулярно оси (11) измерительного валика.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что ось поворота (4) расположена вне оси (11) измерительного валика.

14. Устройство по одному из пп.10-13, отличающееся тем, что измерительный валик (2) через соединенные шарнирно друг с другом опорные пластины (12-15) динамометра 16 выполнен опирающимся на раму (17), шаговый электродвигатель (10) установлен между опорными пластинами (12-15), а источник света (6) и также приемное устройство (7) установлены ниже опорных пластин (12-15).

15. Устройство по одному из пп.10-14, отличающееся тем, что источник света (6) и приемное устройство (7) подвергаются предварительному натяжению в положении покоя.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к способу оптического сканирования колеса транспортного средства согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения и к устройству для его осуществления в соответствии с ограничительной частью пункта 10 формулы изобретения.

Предшествующий уровень техники

В способе и устройстве, согласно WO 98/10261, световой луч, испускаемый источником света, выполненным в виде источника лазерных лучей, направляется на участок, расположенный вблизи закрепленного на внутренней стороне обода противовеса. Луч, отраженный от сканируемого участка, принимается чувствительным к изменению положения приемным устройством и по методу триангуляции определяется положение сканированного участка и закрепленного на ободе противовеса для контроля. Источник света и чувствительное к изменению положения приемное устройство размещены на общей стойке, которую можно повернуть вручную так, что излученный луч света может быть направлен на искомый участок, на котором противовес закреплен на ободе.

Кроме того, известное устройство содержит шаговый электродвигатель, с помощью которого после проведения измерений дисбаланса на балансируемом колесе можно повернуть источник света так, что излученный им луч света направляется на место балансирования на ободе колеса, подлежащего балансировке, например, с помощью закрепления противовесов.

Кроме того, из WO 96/07880 известен способ и устройство для балансировки колеса транспортного средства, в котором с помощью сканирующего устройства определяется контур, в частности внутренний контур обода колеса и из этого контура в сочетании с измеренными значениями устройства измерения дисбаланса определяются оптимальные положения и габариты противовесов.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения заключается в создании способа и устройства вышеуказанного типа, позволяющих простым образом регистрировать комплексные характеристики контура, в частности кромки, закругления и тому подобное обода колеса транспортного средства.

В соответствии с изобретением в способе вышеуказанного типа данная задача решается посредством отличительных признаков пункта 1 формулы изобретения и в устройстве вышеуказанного типа посредством отличительных признаков пункта 10 формулы изобретения.

С этой целью луч, испускаемый, в частности, источником света, выполненным в виде лазера, и чувствительное к изменению положения приемное устройство, которое принимает луч, отраженный от участка колеса, сканируемого испускаемым лучом, синхронно поворачиваются вокруг общей оси для последовательных пошаговых замеров интервалов по существу перпендикулярно в плоскости измерения, образованной поверхностью обода колеса транспортного средства. При последовательных пошаговых замерах измеряются соответствующие расстояния от сканируемых друг за другом участков колеса до исходной точки, измеряемой в неподвижном положении на балансировочном станке, на котором производятся измерения дисбаланса. Предпочтительно соответствующие расстояния до исходной точки измеряются по направлению излученного луча света и отраженного луча света с использованием одномерного активного метода триангуляции. Отсюда неизбежно следует определение положения каждого сканированного участка колеса относительно неподвижной на машине исходной точки. Из множества соединенных друг с другом сканированных и измеренных участков колеса можно очень точно определить контур, в частности внутренний контур колеса транспортного средства. Сканирующее движение производится шаговым электродвигателем, который поворачивает синхронно источник света и чувствительное к изменению положения приемное устройство вокруг общей оси поворота. Для этого источник света и чувствительное к изменению положения приемное устройство могут быть закреплены на общей стойке, поворачивающейся вокруг оси поворота. С помощью сельсин-датчика, который может быть встроен в шаговый электродвигатель или установлен отдельно, определяется положение угла поворота источника света и чувствительного к изменению положения приемного устройства и передается на устройство обработки данных вместе с измерительными сигналами чувствительного к изменению положения приемного устройства. Ось поворота, вокруг которой поворачиваются источник света и чувствительное к изменению положения приемное устройство, имеет заданное положение напротив исходной точки, которая может быть предусмотрена неподвижной на балансировочном станке.

Плоскость измерений, в которой перемещаются источник света и чувствительное к изменению положения приемное устройство и соответственно излученный и отраженный лучи света, проходит предпочтительно параллельно оси колеса. При расположенной горизонтальной оси колеса плоскость измерений может проходить ниже оси колеса. Однако плоскость измерений колеса может проходить также наклонно к горизонтальной линии, в частности радиально относительно измерительного валика и соответственно оси колеса.

Кроме того, лучом света можно сканировать расположенный радиально участок диска колеса транспортного средства. При этом предпочтительно можно сканировать или определять угловое положение точек основания спиц или перемычек, проходящих радиально от средней части диска колеса. Эти измеренные значения можно в дальнейшем использовать для размещения противовесов позади спиц, как показано в US 5591909.

Угол поворота для общего движения поворота источника света и чувствительного к изменению положения приемного устройства вокруг общей оси поворота предпочтительно измерять таким образом, чтобы, начиная приблизительно от центра колеса через радиально проходящий участок диска колеса, внутренняя поверхность обода и борт покрышки, сканирующий луч света и принятый приемником отраженный компонент луча могли быть повернуты. Кроме того, при вращающемся колесе с помощью изобретения можно определить боковые смещения в осевом направлении участков колеса, сканированных лучом света.

После проведения измерений дисбаланса луч света можно направить на участок балансировки на колесе, на котором следует произвести балансировку дисбаланса, как это известно из WO 98/10261.

Краткое описание фигур чертежей

Изобретение поясняется в дальнейшем описанием вариантов его осуществления со ссылками на фигуры чертежей, в числе которых:

Фиг.1 изображает вид сверху примера выполнения сканирующего устройства для оптического сканирования балансируемого транспортного средства;

Фиг.2 изображает приведенное на фиг.1 сканирующее устройство, смонтированное на нижней стороне динамометра балансировочного станка на виде снизу;

Фиг.3 изображает вид спереди в осевом направлении измерительного валика, приведенного на фиг.1 и 2 примера выполнения;

Фиг.4 изображает отдельные элементы сканирующего устройства в изометрии.

Представленное на фигурах устройство для оптического сканирования балансируемого колеса 1 транспортного средства с радиальной деталью 23 диска колеса и ободом 22 содержит источник света 6 и чувствительное к изменению положения приемное устройство 7, которые установлены на общей стойке 18. Общая стойка 18 может иметь форму коленчатого рычага, на обоих концах которого находятся источник света 6 и чувствительное к изменению положения приемное устройство. Стойка 18, а также закрепленные на ней источник света 6 и чувствительное к изменению положения приемное устройство 7 установлены с возможностью поворота вокруг оси поворота 4.

Известным образом балансируемое колесо 1 транспортного средства закреплено на измерительном валике 2 балансировочного станка, имеющего динамометр 16, изображенный на фиг.2 и 3. Крепление балансируемого колеса 1 транспортного средства осуществляется по центру таким образом, что ось колеса 3 и ось 11 измерительного валика соосны, когда колесо транспортного средства закреплено для измерения дисбаланса на измерительном валике 2.

Динамометр 16 может быть выполнен известным способом, например как показано в WO 00/14503 (DE 19844975 A1). Динамометр имеет опорные пластины 12-15, которые шарнирно соединены друг с другом и расположены по существу в вертикальном направлении. За счет такой структуры измерительной схемы образуются виртуальные участки опоры измерительного валика 2 на раме 17 балансировочного станка. С помощью измерительных преобразователей, которые на фигурах подробно не изображены, измеряются центробежные силы, соответствующие дисбалансу колеса и известным способом обрабатываются для балансировки в электронном устройстве обработки данных 8.

С целью оптимизации балансировки с помощью изображенного устройства можно определить контур внутренней стороны обода 22, обращенной к оси 3 колеса, а также радиальной части 23 диска колеса. На радиальной части 23 диска колеса можно определить положения накопителей и радиальных перемычек, в частности угловые положения точек основания на участке оси колеса.

Для этого в плоскости измерений, как показано на фиг.1, испускаемым источником света 6 лучом света сканируются соответствующие точки на колесе транспортного средства, в частности на его внутренней части. Отраженный от сканируемого участка луч принимается чувствительным к изменению положения приемным устройством 7. Оно может иметь для этого оптические приемные устройства 24, фокусирующие отраженный луч на чувствительном элементе CCD 25 (charge coupled device). Данный чувствительный элемент CCD может обрабатывать независимо друг от друга несколько локальных максимумов функций освещенности. Направление отраженного луча зависит от удаления сканированного участка от источника света 6. Поэтому, в зависимости от этого расстояния, отраженный луч направлен оптическим приемным устройством 24 на определенный участок чувствительного элемента CCD 25, который затем направляет сигнал, чувствительный к изменению положения и соответственно зависимый от положения, в электронное устройство обработки данных 8.

При обработке данных по контуру колеса с помощью привода вращения 5, который имеет общую стойку 18 и шаговый электродвигатель 10, а также не показанную более подробно промежуточную передачу, производится необходимое движение поворота источника света 6 и приемного устройства 7. С помощью шагового электродвигателя 10 стойка 18 поворачивается на небольшую угловую величину в плоскости измерений. Таким образом сканируются следующие друг за другом точки или участки транспортного средства и их соответствующее расстояние от источника света 6 определяются с использованием измерительных сигналов, переданных в чувствительный элемент CCD 25.

Так как ось поворота 4, вокруг которой поворачиваются источник света 6 и чувствительный элемент CCD 25, установлена на раме 17 машины неподвижно, получают точное определение положения участка, сканированного в каждом случае на колесе транспортного средства, относительно динамометра 16, в частности датчиков этого динамометра. Поэтому полученные данные измерения могут быть обработаны с данными измерения динамометра 16, которые определяются при измерении дисбаланса на колесе транспортного средства, для оптической балансировки, как показано в DE 4122844 A1.

Соответствующие значения угловых положений источника света 6 и чувствительного к изменению положения приемного устройства 7 и его чувствительного элемента CCD 25 обрабатываются в сельсин-датчике 9, который встроен в шаговый электродвигатель 10 или может быть установлен отдельно. Соответствующие сигналы угла поворота подаются из сельсин-датчика 9 в электронное устройство обработки данных 8.

Как, в частности, видно из фиг.3, плоскость измерений, в которой установлены и поворачиваются источник света 6 и чувствительное к изменению положения приемное устройство 7, находится ниже динамометра 16 балансировочного станка. Для этого стойка 18, выполненная в виде коленчатого рычага, установлена с возможностью поворота вокруг оси 4 поворота с преодолением предварительного натяжения пружины 20 на пластине 19 стойки (фиг.4). Пластина 19 стойки закреплена через изогнутую крепежную пластину 21 на раме 17 балансировочного станка, например с помощью резьбового соединения (фиг.3 и 4). Для компактного размещения шагового электродвигателя 10 его можно установить в опорных пластинах 12-15 динамометра 16.

На фиг.3 показано размещение шагового электродвигателя 10 через опорные пластины.

Пружиной 20, опирающейся своими загибами 26, 27 на опорную пластину 19 и на стойку 18, источник света 6 и чувствительное к изменению положения приемное устройство 7 подвергаются предварительному натяжению в положении покоя. В данном положении покоя источник света 6 и выходящий из него луч света направлен на центральный участок колеса 1 транспортного средства поблизости от оси 3 колеса. Поэтому при сканировании внутренней поверхности колеса транспортного средства сканирующий испускаемый источником света луч 6 поворачивается приводом шагового электродвигателя изнутри, то есть вблизи оси 3 колеса, наружу, то есть в направлении к периферии колеса, с преодолением усилия предварительного натяжения пружины 20.

С помощью показанного устройства можно определять также боковые отклонения в осевом направлении сканируемых участков колеса, в частности на расположенных на сканированном радиусе участках колеса.

Перечень позиций

1 колесо транспортного средства

2 измерительный валик

3 ось колеса

4 ось поворота

5 привод вращения

6 источник света

7 приемное устройство

8 электронное устройство обработки данных

9 сельсин-датчик

10 шаговый электродвигатель

11 ось измерительного валика

12 опорная пластина

13 опорная пластина

14 опорная пластина

15 опорная пластина

16 динамометр

17 рама

18 поворотная стойка

19 пластина стойки

20 пружина

21 крепежная пластина

22 обод

23 радиальная деталь диска колеса

24 оптическая часть приемного устройства

25 чувствительный элемент CCD

26 загиб пружины

27 загиб пружины