用于无接触式３Ｄ车轮校准的设备、系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于３Ｄ无接触测量机动车辆车轮（２００）校准的校准测量装置（３０１，３０２，３０３，３０４；４０１，４０２，４０３，４０４），由几个装置（３０１，３０２，３０３，３０４；４０１，４０２，４０４）形成的用于对机动车辆的所有车轮进行整体车轮校准的系统以及用于实时进行３Ｄ无接触车轮校准的相应方法。几种实施方案提供了通过无接触扫描尤其是进行实时测量以便进行整体车轮校准来提供用于车轮的校准操作的综合诊断工具，并且能够进行相应的无干扰调节操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于无接触式测量车轮校准的校准测量装置、校准测量系统和校准测量方法。本专利技术尤其涉及一种机动车辆等的车轮的校准测量装置，通过悬挂车辆利用该装置以无接触方式测量、也就是对静止(非旋转)车轮进行非接触式距离测量所安装车轮的倾斜角、尤其是前束角和外倾角。在本申请中，“车轮”应当被理解为包括车轮的轮毂、轮辐或者轮盘以及轮辋，尤其是轮辋的凸缘也被称之为胎圈，在胎圈处的边缘形成所安装的轮胎之间的边界。车轮可以采用适用的材料制成，目前大多数是铝合金。车轮上安装轮胎的部分是轮辋，轮辋的防止轮胎从轮辋脱开的边缘是轮辋的胎圈。车轮的中部一般安装在车轴上，是车轮的轮毂。在轮毂和轮辋之间的部分是车轮的轮辐或者轮盘，轮辐并入轮辋的区域是轮辐基部。在本说明书中，机动车辆通常是马达驱动的车辆、摩托车、小汽车、卡车甚至是飞机，飞机的起落架也具有车轮。换句话说，带有转动车轮的任何物体，其车轮可以采用本专利技术的方法或者装置。安装至车轮的轮胎有时候也被视为车轮的一部分，但是为了调整机动车辆等上的车轮校准，测量车轮自身的校准是更可靠的，因为轮胎可能是不规则的。一般来说，机动车辆车轮的正确校准要求测量用于显示车轮相对于彼此和相对于机动车辆的各自安装位置的各倾斜角。在本说明书中，前束角是车轮或者轮胎表面相对于车辆前进方向的倾斜角，外倾角是车轮或者轮胎表面相对于垂直平面的倾斜角，主销后倾角是在车轮中心处的纵向和在中心销轴的倾斜之间从车轮的侧面直接观看的角度。包括所有这些角度在内的准确测量和正确调整车辆校准是提升各车辆的驾驶性能、尤其是就轮胎磨损来说的一个重要因素。前束角表示从车体上方看在前面或者是在后面轮胎是否分开得过宽，它涉及到前轮和后轮。如果车轮在前面分开得过宽，称之为前轮负前束，如果车轮在后面分开得过宽，称之为车轮前束。外倾角表示从车的正前方或者正后方看在顶部或者在底部车轮是否分开得过宽，它代表轮胎的地面接触点的法线与沿着轮胎的直线之间的角度。当轮胎垂直于地面时，外倾角为0，当轮胎向内倾斜时，外倾角是负的，当轮胎向外倾斜时，外倾角是正的。测量外倾角用于方便操纵方向，较少车辆负载和防止车轮在底部变得过于分开。如果中心销轴向后倾斜则涉及正的主销后倾角，如果中心销轴向前倾斜则涉及负的主销后倾角，如果中心销轴处于竖直位置则涉及0主销后倾角。主销后倾角用于保持直线稳定性。
技术介绍
美国专利US6,657,711披露了一种用于采用非接触方式测量车轮校准的动态特性的装置。激光源朝着车轮侧面发出具有特定几何图案的激光束。激光束控制装置按照仅照射车轮侧面的预定范围的方式控制激光束的宽度，特别是使用发出非平行激光束的两个激光源。光电子检测装置接收车轮侧面上的两个激光束的几何图案，并将其转换为对应的两个图像数据。处理单元根据两个图像数据计算在两个图像之间的距离，并且根据该距离计算车轮校准。但是现有技术的非接触测量装置非常复杂，需要很多的电子和光-机可动零件、用于产生具有一定几何图案的激光束的类似光学部件、用于控制激光束的各部件以及如液晶光闸、硅微反射镜或者电磁效应可变光阑光闸。这些零件或者装置都非常容易损坏和/或调解不正确，因为汽修厂或者修理厂的环境是简陋的。另外，现有技术的装置要求旋转车轮，这不仅是一个附加的技术要求，也需要用于防止事故的特定装置。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是，提供一种本说明书开头部分所述的方法和装置，利用它们可以采用简单的方式确定机动车辆车轮的校准。本专利技术的另一个目的是提供一种校准测量装置，它能够处理各种不同设计和尺寸的机动车辆车轮，高精度地测量和调整车轮校准。在另一个方面，提供一种能长时间不用维护的装置，它耐用而且简单，以适应汽修厂或者修理厂的简陋环境。根据本专利技术的第一种实施方案，用于无接触式测量车轮校准的校准测量装置包括一个支撑体，一个载体在所述支撑体处绕旋转点可旋转安装；至少一个测量单元，安装在该载体上，从而测量单元具有一个限定的几何位置，并被构成用于以非接触的方式测量车轮上的测量点相距各测量单元的距离数据，其中测量单元可绕轴线枢转，该轴线与和载体装置绕安装点的旋转平面相对应的参考平面平行，并垂直于从旋转点到测量单元的半径；控制装置，用于控制载体装置的旋转和至少一个测量单元的枢转，从而测量点在车轮上处于轮辋的胎圈区域中；以及处理装置，用于根据所提供的至少三个测量点的测量距离数据以及各至少一个测量单元的各几何位置和各枢转角、载体的各旋转角计算车轮校准数据。在一种具体实施方案中，该装置包括支撑体处的可控制的载体枢转装置，载体可操作地安装在其上。枢转装置被设置成从载体的受控枢转可以直接确定各枢转角度。例如，载体枢转装置可以是一个具有作为各枢转角的参考位置的至少一个预定的枢转位置的步进马达。参考位置可以是可以由微开关等测量的步进马达的静止位置。或者载体枢转装置可以是一个设有用于测量载体的实际枢转角度的枢转传感器装置的马达。这种枢转传感器可以用于马达中，或者可以是马达或者载体处的一个单独元件。根据本专利技术的第二种实施方案，用于无接触地测量车轮校准的装置包括至少三个测量单元，设置在载体上，从而它们的几何位置限定了参考平面，每个测量单元用于以非接触的方式测量车轮上的各测量点相距各测量单元的距离数据；支撑体，在此处将载体安装在安装点上，其中每个测量单元可以绕各轴线枢转，所述轴线与参考平面平行并与从至少三个测量单元的几何位置的几何中心起的半径垂直；以及控制装置，用于控制每个测量单元的枢转，从而车轮上的各测量点处于轮辋的胎圈区域中；以及处理装置，用于根据所提供的至少三个测量点的测量距离数据以及各测量单元的各几何位置和各枢转角计算车轮校准数据。在一个实施方案中，该装置包括三个测量单元，它们彼此相对于参考平面中的参考点设置，从而相邻的两个测量单元相距120度角。根据本专利技术第一方面或者第二方面的装置的测量单元，在一种具体的形式中包括被设置成可以确定各测量单元的各枢转角的枢转装置。该枢转装置优选是一个步进马达，具有作为各枢转角的参考位置的至少一个预定的枢转位置。但是也可以使用普通的马达，作为枢转装置，它设有各枢转传感器，如上面结合载体枢转装置所述。作为测量单元，在第一和第二种实施方案中，测量单元可以包括光学三角测量装置，这种三角测量装置是例如EP-A2-1174698所披露的，可以用于非接触扫描以及距离测量。该三角测量装置不仅可以通过扫描功能确定车轮轮廓，尤其是可以确定车轮上的所需位置，作为轮辋的胎圈或者凸缘位置。例如当开始校准操作时，测量单元开始枢转，并同时扫描车轮，以提供允许辨别作为校准测量的最佳测量点的轮辋边缘的数据。一旦测量单元指向可以从各观察点看到的边缘附近的轮辋部分，该单元连续测量在各测量单元和所属的测量点之间的距离。因此在校准操作中，可以持续更新机动车辆车轮的各实际校准数据。另外，可以进行周期性的快速轮辋扫描，以保持轮辋的胎圈上的最佳测量点。控制装置用于控制至少一个测量单元的枢转，从而在枢转过程中测量单元提供的测量数据可以由处理装置评估，来检测车轮轮辋表面上的测量点，如上所述它优选处于轮辋的胎圈上。另外，控制装置用于连续调整测量单元的枢转(快速轮辋扫描)，从而将车轮轮辋表面上的各测量点保持在轮辋的胎圈处。该装置的支撑体是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无接触式测量车轮校准的校准测量装置，该装置包括：一个支撑体，一个载体在所述支撑体处绕旋转点以可旋转的方式安装；至少一个测量单元，安装在所述载体上，所述测量单元具有一个限定的几何位置并被构成用于以非接触方式测量车轮上的测量点相距各测量单元的距离数据，其中所述测量单元能够围绕轴线枢转，所述轴线与和所述载体装置绕安装点的旋转平面相对应的参考平面平行并垂直于从所述旋转点到所述测量单元的半径；控制装置，用于控制所述载体装置的旋转和所述至少一个测量单元的枢转，使测量点在车轮上处于轮辋的胎圈区域中；以及处理装置，用于根据所提供的至少三个测量点的测量距离数据以及相应的所述至少一个测量单元的相应几何位置和相应枢转角、所述载体的相应旋转角计算车轮校准数据。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：F布拉格希罗利，
申请(专利权)人：施耐宝仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]