專利名稱：光學(xué)掃描車輪的充氣輪胎胎面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如在權(quán)利要求的前序部分中所述的光學(xué)掃描車輪的充氣輪胎胎面的方法。
背景技術(shù)：
在從EP1515129A1所知的那種方法中，車輪例如在平衡機(jī)上繞著固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并且光束(例如來自給定位置的激光束)從給定位置照射到充氣輪胎的胎面上并且從那里反射出。為了確定光束在胎面上的入射位置距離參考位置的間距，檢測出反射光束的方向，在該情況中掃描輪胎胎面部分的操作可以沿著在軸向成相互并置關(guān)系的多條周向線進(jìn)行。EP0547365A2中也已知這種方法。
這些已知方法用來檢測輪胎胎面的輪廓深度并且檢測輪胎磨損。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在該說明書的開始部分中所提出的那種方法，該方法提供了有關(guān)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)精度或軸向精度特性的信息。
該目的是通過由權(quán)利要求1的特征所限定的本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明用來根據(jù)在掃描操作中沿著多條周向線確定的測量數(shù)據(jù)按照與轉(zhuǎn)角相關(guān)的方式形成一次諧波(harmonics)和/或高次諧波，這些諧波與相應(yīng)的周向線相關(guān)。另外，從原始數(shù)據(jù)平均得到的一次和/或高次諧波或在不同周向線中確定的諧波可以按照與轉(zhuǎn)角相關(guān)的方式形成。
可以顯示出原始數(shù)據(jù)(沿著周向線純測量出的數(shù)據(jù))。同樣可以顯示出從不同周向線得到的原始數(shù)據(jù)平均值。數(shù)據(jù)(原始數(shù)據(jù)和諧波)可以按照Cartesian坐標(biāo)圖、極坐標(biāo)圖或還有3D坐標(biāo)圖的形式顯示出，其中在透視圖中示意性地顯示出車輪，并且數(shù)據(jù)重疊在胎面上。
諧波形成過程提供了與輪胎或車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)精度或軸向精度特性相關(guān)的信息。具體地說，可以確定以徑向偏轉(zhuǎn)形式的轉(zhuǎn)動(dòng)精度偏差。在沿著多條周向線獲得測量數(shù)據(jù)時(shí)，能夠形成相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)精度偏差矢量。在該情況下，在根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度并且也沿著軸向檢測出測量數(shù)據(jù)時(shí)，能夠確定矢量的空間方向，也就是說與車輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸線成平行關(guān)系。通過使充氣輪胎相對于盤輪轉(zhuǎn)動(dòng)(配合)，從而通過使用偏轉(zhuǎn)數(shù)值和相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)精度偏差矢量的空間方向，可以使在車輪方面所要補(bǔ)償?shù)撵o態(tài)不平衡量最小化，并且還能夠使在機(jī)動(dòng)車車輪方面所要補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)不平衡量最小化。
通過使輪胎偏轉(zhuǎn)的高點(diǎn)與輪輞偏轉(zhuǎn)的低點(diǎn)相匹配，從而還能夠減小車輪組件的徑向偏轉(zhuǎn)。同樣能夠減小車輪組件的徑向偏轉(zhuǎn)、靜態(tài)不平衡和動(dòng)態(tài)不平衡的組合(EP1512954)。本發(fā)明提供了更精確的過程。
可以將徑向偏轉(zhuǎn)的程度與偏轉(zhuǎn)的閾值進(jìn)行比較。另外，可以根據(jù)在預(yù)定偏轉(zhuǎn)公差內(nèi)的數(shù)值進(jìn)行輪胎質(zhì)量分級。
另外，可以將每條周向線的每個(gè)偏轉(zhuǎn)數(shù)值(原始數(shù)據(jù)峰值對峰值，一次諧波，二次諧波等)與每條線的特定閾值或所有線的相同閾值進(jìn)行比較。
該測量過程可以在位于測量盤輪上的輪胎上進(jìn)行，該盤輪的幾何數(shù)據(jù)沒有帶來任何轉(zhuǎn)動(dòng)精度或軸向精度偏差。但是還可以在要裝配在車輛例如機(jī)動(dòng)車上的機(jī)動(dòng)車輪胎上進(jìn)行測量操作。這些測量操作優(yōu)選通過平衡機(jī)來進(jìn)行，其中車輪固定在用于測量偏轉(zhuǎn)的平衡機(jī)的主軸上。
圖1為車輪的示意圖；
圖2為按照轉(zhuǎn)動(dòng)角度關(guān)系顯示出沿著三條周向線測量出的原始數(shù)據(jù)的極坐標(biāo)圖；圖3在透視圖中示意性地顯示出在與車輪重疊的3D坐標(biāo)圖中沿著三條周向線測量出的原始數(shù)據(jù)；以及圖4按照重疊的方式顯示出從在圖3中的原始數(shù)據(jù)得出的一次諧波。
具體實(shí)施例方式
下面將參照圖1至4通過實(shí)施方案對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)說明。
圖1為一示意圖，顯示出車輪1，它通常包括盤輪5和固定在盤輪5的周邊上的輪輞4。充氣輪胎10安裝在輪輞4上。胎圈按照已知的方式支撐在輪輞4的輪輞凸緣6處。
車輪1尤其是機(jī)動(dòng)車車輪按照已知的方式在固定位置20處固定在車輪平衡機(jī)(未示出)的測量軸2上，并且可繞著旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝，所述旋轉(zhuǎn)軸由測量軸2限定并且在對中的夾緊情況下與車輪軸線3一致。這確保了車輪軸線3固定布置在車輪平衡機(jī)上。
可以用一個(gè)或多個(gè)傳感器裝置18測量出充氣輪胎10的胎面組成部分的尺寸和位置，并且借助計(jì)算機(jī)確定。傳感器裝置包括優(yōu)選以激光器形式的光源16。另外，傳感器裝置18包括優(yōu)選具有CCD傳感器作為位置敏感接收元件的接收器12。光源16和接收器12固定在支架14上。支架14可繞著樞軸17樞轉(zhuǎn)地安裝。另外，支架14能夠相對于測量軸2可線性運(yùn)動(dòng)地安裝(雙頭箭頭19)或者位于預(yù)定引導(dǎo)路徑上，并且將車輪1固定在測量軸2上?？梢酝ㄟ^驅(qū)動(dòng)器(未示出)例如以一個(gè)或多個(gè)步進(jìn)電機(jī)形式的驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及可能還有其它線性或受引導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)。光學(xué)接收器系統(tǒng)13和CCD傳感器11為接收器12的組成部分。
光源16將光束發(fā)射到充氣輪胎10的胎面上并且在表面上形成光斑。從那里光纖呈相關(guān)的反射光束形式反射，并且穿過聚焦光學(xué)接收器系統(tǒng)13通入到CCD傳感器11的傳感器元件上。CCD傳感器11能夠單獨(dú)檢測光纖強(qiáng)度函數(shù)的多個(gè)局部最大值。反射光束的方向取決于在充氣輪胎10上掃描的位置相對于光源16和接收器的距離。根據(jù)那個(gè)距離，通過光學(xué)接收器系統(tǒng)13將反射光束引導(dǎo)到CCD傳感器11的給定位置，然后將反射光束轉(zhuǎn)變成位置敏感或與位置相關(guān)的信號。將該信號傳送給也與位置傳感器15連接的電子測量系統(tǒng)8。位置傳感器15為電子測量系統(tǒng)8提供與光源16和CCD傳感器的相應(yīng)位置成比例的位置信號。光源16和接收器12在它們固定在共同支架14上時(shí)能夠相互同步運(yùn)動(dòng)。這些位置信號與設(shè)在機(jī)器(未示出)上的參考位置相關(guān)，并且因此與固定安裝在機(jī)器上的測量軸2和車輪1固定在測量軸2上的軸向固定位置20相關(guān)。
電子測量系統(tǒng)8產(chǎn)生出與由光源16發(fā)出的光束掃描的在充氣輪胎10的表面位置(光斑)的位置對應(yīng)的測量信號。
從EP1174698A2(＝US6535281)中可知用來采用三角測量法測量的適當(dāng)傳感器裝置18。但是也可以只是用一個(gè)傳感器裝置18，它能夠在充氣輪胎10的胎面處在預(yù)定引導(dǎo)路徑上運(yùn)動(dòng)進(jìn)合適的測量位置。
提供相應(yīng)的測量信號的電子測量系統(tǒng)8可以為相應(yīng)傳感器裝置18的組成部分。但是電子測量系統(tǒng)8也可以集成進(jìn)評估設(shè)備9，該設(shè)備借助計(jì)算機(jī)工作。評估設(shè)備9能夠借助計(jì)算機(jī)根據(jù)所述測量布置來確定和評估充氣輪胎10的組成部分的尺寸和位置以及那些組成部分的性能。
通過按照常規(guī)方式與車輪平衡機(jī)的測量軸2連接的轉(zhuǎn)動(dòng)角度傳感器18來測量充氣輪胎10的相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)角度位置。在機(jī)動(dòng)車車輪1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它給評估設(shè)備9提供轉(zhuǎn)動(dòng)角度增量。這提供了針對由相應(yīng)傳感器裝置18在胎面上掃描的表面位置的相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)角度位置的位置信息。其在車輪1上的轉(zhuǎn)動(dòng)角度位置由掃描車輪外面的傳感器裝置18檢測出的輪胎充氣閥21可以用作轉(zhuǎn)動(dòng)角度參考。
與掃描充氣輪胎10的胎面相關(guān)的傳感器裝置18可以設(shè)置在輪胎護(hù)罩的樞軸附近，該護(hù)罩在測量偏轉(zhuǎn)中按照已知的方式樞轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)動(dòng)車輪上面。
在測量過程中，傳感器裝置18沿著箭頭19的方向與車輪軸線3成基本上平行關(guān)系運(yùn)動(dòng)到各種軸向位置。例如可以提供五個(gè)軸向測量位置。在每個(gè)測量位置中，相對于參考位置例如相對于相應(yīng)的測量位置測量出照射光斑的間隔，并且按照轉(zhuǎn)動(dòng)角度關(guān)系產(chǎn)生出相應(yīng)的測量數(shù)據(jù)。該測量數(shù)據(jù)也與測量位置的相應(yīng)軸向位置相關(guān)。
相對于相應(yīng)的周向線，將測量數(shù)據(jù)傳送給評估設(shè)備9，該設(shè)備從那些數(shù)據(jù)中形成一次諧波。另外，評估設(shè)備9包括取平均值裝置，用來從多條周向線的測量數(shù)據(jù)中按照轉(zhuǎn)動(dòng)角度關(guān)系形成平均化的一次諧波。
在沿著多條周向線獲得測量數(shù)據(jù)并且在評估設(shè)備9中檢測出傳感器裝置18的相應(yīng)測量位置時(shí)，該測量數(shù)據(jù)也與傳感器裝置18的相應(yīng)軸向測量位置相關(guān)。通過在評估設(shè)備9中的矢量形成裝置能夠從中形成轉(zhuǎn)動(dòng)精度偏差因數(shù)。
如果在平衡機(jī)上進(jìn)行測量操作，則在使車輪1動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，能夠減小為此所需的質(zhì)量，因?yàn)楦鶕?jù)轉(zhuǎn)動(dòng)精度偏差因數(shù)和所測量出的平衡性，通過使充氣輪胎10相對于盤輪5進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)(匹配)減小了動(dòng)平衡操作所需的平衡質(zhì)量(平衡配重)。
可以從平均化的一次諧波中得出徑向偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)能夠顯示在與評估設(shè)備9連接的顯示裝置22例如監(jiān)視器上?？梢詫⒃撈D(zhuǎn)與偏轉(zhuǎn)閾值進(jìn)行比較。也可以根據(jù)偏轉(zhuǎn)幅度對這些輪胎或車輪進(jìn)行質(zhì)量分級。
在圖2中，按照轉(zhuǎn)動(dòng)角度關(guān)系顯示出沿著三條周向線測量出的原始數(shù)據(jù)的極坐標(biāo)圖。圖3在透視圖中示意性地顯示出在與車輪重疊的3D坐標(biāo)圖中沿著三條周向線測量出的原始數(shù)據(jù)。圖4按照重疊的方式顯示出從在圖3中的原始數(shù)據(jù)得出的一次諧波。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)掃描充氣輪胎的胎面的方法，用于形成車輪的所述充氣輪胎安裝在盤輪上，其中車輪繞著固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，光束從給定位置引導(dǎo)至充氣輪胎的胎面，并且在胎面處反射的光束的方向被檢測出，以便確定光束在胎面上的照射點(diǎn)距離參考位置的、作為測量數(shù)據(jù)的間距，其中掃描輪胎胎面的操作沿著在軸向成相互并置設(shè)置的多條周向線進(jìn)行，其特征在于，根據(jù)沿著多條周向線形成的測量數(shù)據(jù)按照與轉(zhuǎn)動(dòng)角度相關(guān)的方式形成一次和/或高次諧波或平均化的一次和/或高次諧波。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，記錄下與相應(yīng)周向線相關(guān)的一次或高次諧波或平均化的一次或高次諧波。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，沿著多條周向線根據(jù)測量數(shù)據(jù)形成轉(zhuǎn)動(dòng)精度偏差矢量。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，沿著所述周向線以點(diǎn)的形式掃描輪胎的胎面。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，充氣輪胎相對于盤輪繞著輪軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，在該角度下使所要補(bǔ)償?shù)撵o態(tài)不平衡量或所要補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)不平衡量最小化。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，從平均化的一次諧波中確定徑向偏轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，顯示出所述偏轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，將所確定的偏轉(zhuǎn)與偏轉(zhuǎn)閾值進(jìn)行比較。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過使輪胎偏轉(zhuǎn)的高點(diǎn)與輪輞偏轉(zhuǎn)的低點(diǎn)匹配來使車輪組件的徑向偏轉(zhuǎn)最小化。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，從沿著周向線的測量數(shù)據(jù)或從中得出的諧波中，提供3D坐標(biāo)圖，在該圖中以透視圖示意性地顯示出車輪，并且所述數(shù)據(jù)與胎面重疊。
11.一種光學(xué)掃描充氣輪胎的胎面的設(shè)備，用于形成車輪的所述輪胎安裝在盤輪上，所述設(shè)備包括用于車輪(1)的可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝件；將光束發(fā)射到充氣輪胎(10)的胎面上的至少一個(gè)光源(16)；接收器(11，12，13)，其可以與光源(16)同步運(yùn)動(dòng)并且接收從發(fā)射光束在胎面上的照射點(diǎn)反射出的光束并且產(chǎn)生出取決于在接收器處的接收位置的信號，其中光源(16)和接收器(11，12，13)可以與輪軸線成平行關(guān)系地運(yùn)動(dòng)到給定軸向位置，并且在沿著周向線的每個(gè)軸向位置中，從所接收到的信號中形成與照射光斑距離參考位置的相應(yīng)間距對應(yīng)的與轉(zhuǎn)動(dòng)角度相關(guān)的測量數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)動(dòng)角度發(fā)送器(17)，其與所轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪(1)連接并且產(chǎn)生出與車輪(1)的轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度信號；以及計(jì)算機(jī)輔助評估設(shè)備(9)，其與轉(zhuǎn)動(dòng)角度發(fā)送器(17)和接收器(11，12，13)連接并且用來按照與轉(zhuǎn)動(dòng)角度相關(guān)的方式從所形成的測量數(shù)據(jù)中形成與每條周向線相關(guān)的一次和/或高次諧波或者從所有測量數(shù)據(jù)中取平均值的一次和/或高次諧波。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述評估設(shè)備(9)具有矢量形成裝置，用來從沿著多條周向線的測量數(shù)據(jù)中形成轉(zhuǎn)動(dòng)精度偏差矢量。
全文摘要
用于光學(xué)掃描為了形成車輪(1)而安裝在盤輪(5)上的充氣輪胎胎面的方法和設(shè)備，其中通過光束掃描沿著多條周向線獲得測量數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)與光束在胎面上的照射點(diǎn)距離參考位置的間距對應(yīng)，其中在計(jì)算機(jī)輔助評估設(shè)備(9)中從沿著相應(yīng)周向線的測量數(shù)據(jù)形成用于對車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)精度進(jìn)行質(zhì)量分級的相關(guān)一次或高次諧波。
文檔編號G01B11/00GK101055232SQ20071013592
公開日2007年10月17日 申請日期2007年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月13日
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