专利名称：用于在修车车间机器或类似物上检测车轮的形状和/或尺寸的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在修车车间机器或类似物上检测车轮的形状和/或尺寸的方法。
背景技术：
已知的是车辆的车轮通常由圆筒形金属轮圈构成，所述圆筒形金属轮圈在轴向末端处具有环形凸边，在所述环形凸边之间限定有通道，所述通道用于安置弹性轮胎，所述通道的侧部分，所谓的“胎圈”，被快速地配合在环形凸边自身上。还已知的是需要执行频繁的平衡操作，所述平衡操作包括:与车轮的预定点对应地沿着轮圈配合由铅或其它材料制成的配重，并且需要在对轮胎和轮圈进行几何分析之后检查车轮的性能以使车轮正确地旋转。事实上，在车轮转动期间，配重的配合弥补轮胎和/或轮圈的任何不规则性，所述轮胎和/或轮圈的任何不规则性将在车辆运动期间导致振动或应力的产生。为了执行这样的操作，通常使用平衡试验机，所述平衡试验机包括用于车轮抓紧的支撑结构和转动装置，所述转动装置是可借助马达装置绕轴线转动的主轴的类型的，车轮轮圈借助适当的接合和对中部件锁定到所述支撑结构上。车轮不平衡量在转动期间由适当的电子或机电设备确定，所述电子或机电设备例如是沿着主轴配合的测力传感器。不平衡量通常添加有其它特征性量，例如，车轮圆度的量、车轮偏心率的量、胎面的磨损量、轮圈的构造或其它车轮不规则性，所述其它特征性测量通常借助接触式或非接触式的适当的测量传感器(例如，探测器或光学传感器)来执行。一旦已经进行必要的测量，则机器就能够计算出待配合到车轮轮圈的平衡配重的尺寸和位置以弥补车轮不规则性。通常，操作员在由机器指示的车轮轮圈的一个或多个精确点中手动地进行平衡配重的配合。对车轮的尺寸特征的非接触式测量一般借助使用三角测量法的系统进行，并且所述系统一般而言具有运动的机械支架，所述运动的机械支架使点状激光束发射器和传感器设备运动，所述传感器设备的类型例如是线性CCD (电荷耦合器件)，其适于确定由车轮反射的激光。尤其，通过将该系统定位成靠近车轮转动轴线并且通过使可移动的支架运动以执行一系列相继的测量，可以确定轮圈的内部尺寸和平衡平面的位置，用于计算待配合的平
衡配重。这些已知的系统允许以较经济的方式获得与借助传统接触传感器所获得的信息相同的信息，所述传统接触传感器的类型例如是机械的探测器或类似物。然而， 这些已知的系统不是没有缺点。
尤其，机械支架的运动需要执行一系列相继的测量，这需要大量的时间并且减慢了获得车轮的尺寸特征的整个过程。文献US5，054，918说明了可以用于检测配合到平衡试验机上的车轮的形状和尺寸的器具。这种器具具有激光剑发射器，其适于将激光线投射在待被测量的车轮部分上。这样，所产生的激光剑平面与车轮轮廓相交，将激光折线或曲线投射到车轮自身的表面上。该器具还具有光敏传感器设备，所述光敏传感器设备是照相机或类似物的类型，其相对于激光发射器布置在预定的位置中并且适于确定投射在车轮上的激光线。器具处理装置适于从所投射的激光线的形状出发来确定车轮的结构和尺寸特征。在专利文献US 2006/0042380中也说明了类似的器具。然而，这些器具也易受到升级的影响，所述升级的目的尤其在于，允许更加精确地确定车轮的结构和尺寸特征和/或允许更快的确定处理。在该方面中，强调了以下事实，即，要执行车轮的不平衡的正确测量，就必须使车轮以很高的速度转动。然而，配合在传统平衡试验机上的照相机仅具有以非常有限的取样频率检测图像的能力，并且实际上当车轮以高速转动时是不可用的。因此，配备有观察系统的传统平衡试验机通常在车轮以低速转动的初始步骤获得图像，并且在车轮以高速转动的随后步骤检测不平衡。这导致不便利地增加了执行的次数，并且因此具有观察系统的平衡试验机也是非常慢的。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种 用于在修车车间机器或类似物上检测车轮的形状和/或尺寸的方法，所述方法允许相对于背景技术更加近似地获得车轮的结构和尺寸特征。本发明的另一个目的是提供一种用于在修车车间机器或类似物上检测车轮的形状和/或尺寸的方法，所述方法允许以快于背景技术的方式获得车轮的结构和尺寸特征。本发明的又一个目的是提供一种用于在修车车间机器或类似物上检测车轮的形状和/或尺寸的方法，所述方法允许在使用简单、合理、容易且有效并且以低成本方案的范畴内克服本技术领域中的所述缺点。上述目的通过本发明的用于在修车车间机器或类似物上检测车轮的形状和/或尺寸的方法实现，所述方法包括以下步骤:-将至少一条光线投射到转动安装在修车车间机器或类似物上的车轮的至少一部分的表面上；-获得所述投射的光线的至少二维图像；-处理所获得的图像以确定车轮的所述部分的轮廓；其特征在于，所述方法包括所述车轮完整转动的至少两个步骤和分布式检测步骤，其中，与在所述转动步骤中的第一步骤期间所述车轮的第一角位置对应，并且与在所述转动步骤中的第二步骤期间的所述车轮的第二角位置对应，执行所述投射步骤和获得步骤，所述第一角位置和所述第二角位置是彼此至少部分不同的。
从在附图中纯粹以非限制性示例的方式示出的、用于在修车车间机器或类似物上检测车轮的形状和/或尺寸的方法的、优选的但不是唯一的实施例的详细说明，本发明的其它特征和优点将变得更加明显，在附图中:图1是用于借助根据本发明的方法检测车轮的形状和/或尺寸的平衡试验机的透视图；图2和图3是图1的平衡试验机的部件的透视图；图4是示出根据本发明的方法的总体框图；图5是示出根据本发明的方法的可能操作的表格；图6是示出图5的操作的可能的替代操作的表格。
具体实施例方式具体参照图4，总体上由M指示用于在修车车间机器或类似物上检测车轮的形状和/或尺寸的方法。尤其，在平衡试验机I上使用根据本发明的方法M以检测车轮3的轮圈2的内部尺寸，并且结果，检测用于计算待配合的平衡配重的平衡平面Pc1、Pce的位置。尤其，平衡试验机I包括:支撑结构4 ;和总地由附图标记5指示的、用于抓紧和转动车轮3的抓紧和转动装置，并且所述抓紧和转动装置5包括例如水平主轴，所述水平主轴可通过马达装置的操作绕轴线转动并且在所述水平主轴上锁定车轮3的轮圈。
主轴5例如连接到角编码器5a，所述角编码器5a适于检测相对于在平衡试验机I的参考系内部的固定位置的主轴5的角位置。然而，不排除在与所示的平衡试验机I不同的类型的机器上使用根据本发明的方法M的可能性，如用于测量车轮轮胎的镶嵌水平或磨损特征、或轮胎胎肩的分析、或在换胎机中检测车轮的轮圈与轮胎之间的联接点的机器。 方法M包括分布式检测步骤(步骤A)，在所述分布式检测步骤期间执行以下步骤:-将光线6投射到轮圈2的内表面的一段上(步骤B1和B2)；-获得投射到轮圈2上的光线6的二维图像(步骤C1和C2)。有利地，分布式检测步骤A包括转动安装在平衡试验机I上的车轮3的两个或更多个完整转动的步骤。在图4中所示的实施例中，例如，转动步骤是两个，并且由附图字母D1和D2指示，但是将容易理解，这些转动步骤可以是更多数量的。尤其，与在第一转动步骤D1期间的车轮3的第一角位置a j对应地执行光线6的投射步骤B1和获得步骤C1，用于获得与轮圈2的不同轮廓有关的多个图像Ip代替地，与在第二转动步骤D2期间的车轮3的第二角位置a k对应地执行光线6的投射步骤B2和获得步骤C2，用于获得与轮圈2的不同轮廓有关的多个图像Ik。清楚地，如果预料到较大数量的转动D1……Dy，则容易理解投射步骤B1……By和获得步骤C1……Cy如何重复以用于与不同的角位置组a” ak、Qw……Ciz对应的每个转动。有用地,第一角位置α」和第二角位置a k是彼此至少部分不同的。换言之，这意味着角位置a j的组与角位置a k的组不同是因为在角位置a k的组中不存在有角位置的组中的至少一个，或者反之亦然。通过示例的方式，角位置a j的组可以认为是与角编码器5a的奇数凹口对应的角位置组，而角位置a k的组可以认为是与角编码器5a的偶数凹口对应的角位置组。在该情况下，角位置％和α,优选地是彼此至少部分不同的，并且由η指示角位置的总数，借助以下指标被预设:i=l,...，ηχ=1,...，n/2j=2x-lk=2x在该方面中，更加通常地，强调了指标η指示角位置的总数，其中获得了图像I」、Ik并且所述图像I」、Ik可以具有预定的固定值或由操作员根据要求的逼近水平所选择的变量值；这与角编码器5a上的凹口总数一致，事实上该条件不是强制性的，因为操作员会仅对车轮3的某一扇形有兴趣。假如n=20,则在图5中的表格上示意性地示出这种示例性构造。与第一转动步骤01对应，结果获得与供使用的角位置的50%对应的图像，而在第二转动步骤D2中，获得与剩余的角位置对应的图像，从而得到100%的检测到的角位置。已获得的图像Ij和Ik和对应的角位置a j和a k借助平衡试验机I的存储装置10存储。 因此，在分布式检测步骤A的结尾，存储装置10能够使用与对应的角位置a i配对的多个图像Ii。容易理解，可以借助诸如四个或五个的更多数量的转动D1-V^Dy获得类似的结果，以便为每个转动给出更少数量的获取结果，例如，n/4或n/5。同时，不能排除在第一角位置和第二角位置α,没有由操作员设定或预定而是由平衡试验机I基于随机选择的可能性。在该情况下，在每个转动Dp D2处，在供使用的η个位置上以随机方式分布地选择一系列角位置。在任何情况下，为了允许在整个车轮上充分分布有检测中心，分布式检测步骤A预料到，车轮被分成至少两个扇形(例如，每个90°的四个扇形1、I1、II1、IV)并且一直持续到在每个扇形中已经获得用于预设数量的角位置(例如，每个扇形的角位置的80%)的图像为止。假如η=20，则在图6中的表格上示意性地示出这种示例性构造。该表格以示例性的方式示出七个随后的转动步骤D1……D7，其中获得与随机选择的角位置对应的图像。在第三转动D3之后，第一扇形I达到已经检测到的角位置的至少80%的预设尺寸。在第六转动D6之后，第二扇形II达到预设尺寸。在第五转动D5之后，第三扇形III达到预设尺寸。在第七转动D7之后，第四扇形IV达到预设尺寸，此后分布式检测步骤A停止。实际上，仅当已经与供使用的所有角位置对应地进行了检测，根据本发明的方法才会要求分布式检测步骤A停止。
这体现了主要的优点，这是因为在某些角位置中车轮3的构造和/或反射率会不允许以任何方式获得运动的图像。借助随机选择的角位置，机器I没有被强迫无意义地尝试在不可能检测的预设角位置中获得图像，并且能够在没有障碍的情况下继续其操作，并且即使还没有从所有角位置提供图像也能终止分布式检测步骤A，。然而，如果操作员在分布式检测步骤A结尾对检测特定的未检测到的角位置有兴趣，则可以有用地预料到手动检测步骤，所述手动检测步骤包括在车轮3停止的情况下将车轮3手动地定位成与有兴趣的角位置对应以及获得图像。优选地，投射步骤B:、B2包括产生光剑7。光剑7的所在平面被指引成沿着轮圈2的轮廓与轮圈2相交，从而将光线6投射到轮圈2的表面上，所述光线6根据轮廓自身的构造而被弯折或弯曲。光剑7借助光发射器8产生，所述光发射器8优选地由二极管激光器或类似类型的激光设备构成。或者，投射步骤B2可以包括:产生直线光束；和使这种光束在两个末端位置之间迅速摆动，从而将光线6投射到轮圈2的表面上，所述光线6根据轮廓自身的构造而被弯折或弯曲。直线光束可以借助由二极管激光器或类似类型的激光设备产生。例如，可以借助 以下解决方案实现光束的摆动:-使用可移动的或可转动的激光设备并且使所述激光设备在两个极端位置之间迅速运动；-使用固定的激光设备，所述固定的激光设备联接到反射镜或类似类型的可移动的反射元件，所述可移动的反射元件适于反射和指引由激光设备产生的光束朝向轮圈2，并且使反射元件在两个极端位置之间迅速运动。优选地，借助光传感器9执行图像获得步骤Cp C2，所述光传感器9由具有矩阵传感器的照相机构成，所述光传感器9的类型例如是CCD (电荷偶联设备)或CMOS (互补金属-氧化物半导体)传感器。照相机9被紧固到平衡试验机I并且布置成与相对于激光设备8的预定位置对应。方法M还包括:对在分布式检测步骤A期间已获得的图像Ii的处理，以确定轮圈2的对应的轮廓Pi (步骤F)。尤其，在处理步骤F期间，从已获得的图像Ii出发，并且从激光设备8与照相机9之间的预定相对位置出发，借助光学三角法确定构成轮廓Pi中的每个的空间点。方法M还包括借助平衡试验机I的存储装置10存储已确定的轮廓Pi和对应的角位置a i0方法M还包括从高速转动的车轮3开始借助平衡试验机I执行的测量车轮3的不平衡的步骤(步骤G)。在图4中所示的本发明的方法的图解表示法中，用于测量不平衡的步骤G布置在分布式检测步骤A和处理步骤F的下游。然而，必须强调，可以与不平衡测量步骤G同时地执行步骤Α。另外，方法M还包括:从已确定的轮廓Pi出发计算车轮3的平衡平面Pc1、Pce和特征尺寸的计算步骤(步骤H)。
计算出的平衡平面Pc1、Pce可以借助平衡试验机I的显示器11显示，并且操作员可以从所有这些计算出的平衡平面选择待使用的平衡平面Pc1、Pce。有用地，显示器11可以连接到照相机9，并且轮圈2的内部轮廓可以连同计算出的平衡平面Pc1、Pce —起显示以帮助操作员选择。或者，借助显示器11，可以从已确定的轮廓Pi出发处理的、用图解法表示轮圈2的虚拟模型。有用地，方法M可以包括增补步骤，其用于从已确定的轮廓Pi出发计算车轮3的偏心率的量。随后，方法M包括车轮平衡步骤(步骤I)，其中平衡试验机I在显示器11上指示平衡配重的类型和这些配重的配合位置。然后，操作员将车轮3转动到正确的角位置并且配合配重。在这种操作期间，操作员可以通过图解表示法帮助确定在显示器11上的必须配合平衡配重的精确位置。可替代地或作为对操作员的进一步帮助，可以借助激光瞄准工具在车轮3上直接指示平衡配重的配合位置。有用地，这种激光瞄准工具可以由自身用于产生光线6的激光设备构成，并且尤其可以由以下部件构成:-可移动的或可转动的激光设备；-固定的 激光设备，其联接到反射镜或类似类型的可移动的反射元件。最后，方法M包括借助车轮3的不平衡又一次测量来实现的平衡验证步骤(步骤L)。在将方法M用于除了平衡试验机以外的机器的情况下，可以以其它方式使用借助步骤A和F所检测到的车轮3的特征尺寸。就换胎机而言，例如，所述特征尺寸可以用于在轮胎配合到轮圈/从轮圈去除的步骤中便利地导引工具。已经阐明了所述的本发明如何实现提出的目的。在该方面中，强调了以下事实，即，在与如上所述的不同角位置对应地执行的不同转动步骤期间的获得步骤的分布允许在较高的车轮速度下获得轮圈的结构和尺寸特征，例如也在不平衡测量步骤期间(总体上在高速下进行)获得轮圈的结构和尺寸特征。事实上，即使配合在机器上的照相机具有相对于车轮速度相当有限的取样速度，该照相机也没有被强迫在每次旋转时都检测用于车轮的每个角位置的图像，而是仅检测用于有限数量的角位置的图像，在随后的转动期间获得在其它角位置中的获取结果。因此，这允许在相对于现有技术更高的速度下获得车轮的结构和尺寸特征，这是因为可以在高速下执行的不平衡测量步骤期间也获得车轮的结构和尺寸特征。
权利要求
1.一种用于在修车车间机器或类似物上检测车轮(3)的形状和/或尺寸的方法(M)，所述方法包括以下步骤: -将至少一条光线(6)投射(B1,B2)到转动安装在修车车间机器(I)或类似物上的车轮(3)的至少一部分的表面上； -获得(C1，C2)所述投射的光线(6)的至少二维图像(Ii); -处理(F)所获得的图像(Ii)以确定所述车轮(3)的所述部分的轮廓(Pi); 其特征在于，所述方法包括所述车轮(3)完整转动的至少两个步骤(D1, D2)和分布式检测步骤(A)，其中，与在所述转动步骤中的第一步骤(D1)期间所述车轮(3)的第一角位置(α P对应，并且与在所述转动步骤中的第二步骤(D2)期间所述车轮(3)的第二角位置(a k)对应，执行所述投射步骤(B1, B2)和获得步骤(C1, C2),所述第一角位置(α P和所述第二角位置(a k)是彼此至少部分不同的。
2.根据权利要求1所述的方法(M)，其特征在于，所述第一角位置(αP和所述第二角位置(a k)是彼此全部不同的并且是预设的。
3.根据权利要求2所述的方法(M)，其特征在于，所述第一角位置(αP和所述第二角位置(a k)根据以下指标被预设: x=l,..., n/2j=2x-lk=2x 其中，η指示所述角位置的总数。
4.根据以上权利要求中的一项或多项所述的方法(Μ)，其特征在于，所述方法包括基于随机选择所述角位置(ap ak)。
5.根据权利要求4所述的方法(M)，其特征在于，所述方法包括:将所述车轮(3)分成至少两个扇形，并且所述分布式检测步骤(A) —直持续到在每个扇形中已经获得用于预设数量的角位置的图像为止。
6.根据以上权利要求中的一项或多项所述的方法(M)，其特征在于，所述方法包括:对在所述分布式检测步骤(A)期间已获得的多个图像(Ii)进行处理(F)以确定所述车轮(3)的所述部分的对应的轮廓(Pi)。
7.根据权利要求6所述的方法(M)，其特征在于，所述方法包括:存储所述轮廓(Pi)和所述车轮(3)的对应的角位置(a J。
8.根据以上权利要求中的一项或多项所述的方法(Μ)，其特征在于，所述方法包括:从所确定的所述车轮(3)的轮廓(Pi)出发，依据所述角位置(α P计算(H)所述车轮的特征尺寸。
9.根据以上权利要求中的一项或多项所述的方法(Μ)，其特征在于，所述方法包括:从所确定的所述车轮(3)的轮廓(Pi)出发，计算(H)所述车轮(3)的平衡平面(Pci，Pce)的位置和直径。
10.根据权利要求9所述的方 法(M)，其特征在于，所述方法包括:从计算出的平衡平面(Pci, Pce)中选择待使用的平衡平面(Pci，Pee)。
11.根据以上权利要求中的一项或多项所述的方法(M)，其特征在于，所述方法包括:从所确定的所述车轮(3)的轮廓出发，计算所述车轮(3)的偏心率的量。
12.根据以上权利要求中的一项或多项所述的方法(M)，其特征在于，所述光线(6)借助至少一个光发射器(8)产生。
13.根据权利要求12所述的方法(M)，其特征在于，所述光发射器(8)由激光设备(8)或类似物构成。
14.根据以上权利要求中的一项或多项所述的方法(M)，其特征在于，所述投射步骤(BpB2)包括:产生至少一个光剑(7)，所产生的光剑(7)所在的平面能够与所述车轮(3)的至少一部分的轮廓相交，从而将所述光线(6)投射到所述轮廓的表面上。
15.根据权利要求1至13中的一项或多项所述的方法(M)，其特征在于，所述投射步骤(B1, B2)包括:产生至少一条直线光束，并且使所述直线光束在两个极端位置之间摆动，从而将所述光线(6)投射到所述轮廓的表面上。
16.根据以上权利要求中的一项或多项所述的方法(M)，其特征在于，所述获得步骤(C1, C2)借助至少一个光传感器(9)执行。
17.根据权利要求16所述的方法(M)，其特征在于，所述光传感器(9)由具有矩阵传感器的照相机(9)或类似物构成。
18.根据权利要求16或17所述的方法(M)，其特征在于，所述方法包括:借助与所述光传感器(9)操作地相关联的至少一个显示器或类似物显示所述车轮(3)的所述部分。
19.根据权利要求18所述的方法(M)，其特征在于，所述显示步骤包括:用图解法表示用于施加至少一个平衡配重的位置以将其施加到所述车轮(3 )上。
20.根据以上权利要求中的一项或多项所述的方法(M)，其特征在于，所述方法包括:借助所述直线光束在 所述车轮(3)上指示所述用于施加至少一个平衡配重的位置。
21.根据以上权利要求中的一项或多项所述的方法(M)，其特征在于，所述处理步骤(F)包括:从所获得的图像(Ii)出发，和从所述光发射器(8)与所述光传感器(9)之间相对的预定位置出发，确定所述轮廓。
全文摘要
本发明涉及一种用于在修车车间机器或类似物上检测车轮(3)的形状和/或尺寸的方法(M)，所述方法包括以下步骤将至少光线(6)投射(B1，B2)在转动安装在修车车间机器(1)或类似物上的车轮(3)的一部分的表面上；获得(C1，C2)所投射的光线(6)的至少二维图像(Ii)；处理(F)已获得的图像(Ii)以确定车轮(3)的所述部分的轮廓(Pi)；车轮(3)完全转动的至少两个步骤(D1，D2)和分布式检测步骤(A)，其中，与在第一转动步骤(D1)期间的车轮(3)的第一角位置(αj)对应，并且与在第二转动步骤(D2)期间的车轮(3)的第二角位置(αk)对应，执行投射步骤(B1，B2)和获得步骤(C1，C2)，第一角位置(αj)和第二角位置(αk)中的至少某些是非一致的。
文档编号G01B11/25GK103250024SQ201180027504
公开日2013年8月14日 申请日期2011年8月1日 优先权日2010年7月30日
发明者M·蒙塔纳里, A·马泰乌奇 申请人:西卡姆有限公司