车轮平衡机的激光测量定位装置及其使用方法
【专利摘要】本发明公开一种车轮平衡机的激光测量定位装置及其使用方法，本发明采用步进电机带动激光发射器转动至激光指向被测轮胎的内侧边缘，通过光学原理，利用激光从发射到接收的时间计算光学距离，得出激光头到激光指示点的直线距离，辅以激光测量定位装置的安装位置常量，再利用几何数学模型解算出轮胎参数，实现对各种轮胎参数的自动测量，而且测量精确，操作简单。在轮胎平衡计算完成后，采用微处理器将检测出的不平衡位置与激光发射器的原点组成的三角边函数关系转换成角度微分参数，再由微处理器发送指令让步进电机带动激光发射器转动到转换成的角度，由激光发射器将激光打到轮毂的不平衡位置上，实现对被测轮胎上的不平衡位置进行激光定位。
【专利说明】车轮平衡机的激光测量定位装置及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种轮胎平衡检测领域，特别涉及一种车轮平衡机的激光测量定位装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002]车轮如果不平衡的话，方向轮的振动会导致方向盘的抖动，从而影响驾驶者的舒适性，而且，还会加速车轴与轴承的磨损、会加速悬架与转向系统部件的磨损，胎面与地面会产生不正常的磨损，严重影响轮胎的使用寿命，最重要的是在高转速时可能涉及到人身安全，如爆胎、方向不受控制、翻车等等。为解决轮胎的不平衡问题，人们制造了车轮平衡机一一种用于测量汽车车轮不平衡量，并指示不平衡量位置的设备，人们再通过相应重量的平衡块将其补偿在指定位置上，使车轮平衡。
[0003]现有的轮胎平衡机对轮胎安装距离和轮胎直径参数的采集主要有人工按键输入、电位器自动测量输入以及光电编码器输入三种方式。显然人工输入方式比较落后，而其他两种方式虽然简单但其装置复杂，误差较大且价格昂贵。
[0004]在平衡机对汽车轮胎进行ALU-S模式平衡测试时，一般是通过目测12点钟位置的方式进行贴补铅块，虽然轮辋外侧依靠目测，较易找到补偿位置，但内侧(因内侧无法夹铅块，而必须贴铅块于辐条后)的不平衡量的补偿位置靠目测12点钟位置确定就很困难。现有一款激光定位装置是将激光发生器设于所述固定机构上并位于平衡机的主轴的正上方，但此仅仅能够对不同规格的轮辋内侧进行精准的12点钟方向平衡定位，而不能对特殊模式(ALU-S)内外侧的不平衡位置进行包括距离在内的精确定位，更不具有轮胎参数自动测量功能。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的是提供一种用激光进行精确位置指引贴铅块的车轮平衡机的激光测量定位装置及其使用方法，能对被测轮胎进行参数测量，还能对被测轮胎上的不平衡位置进行激光定位，解决各种轮毂特别是现普遍使用的不能用外夹方式平衡的铝合金轮毂进行平衡测量时，不能精准确定不平衡位置的问题，并实现各种轮胎参数的自动测量。
[0006]本发明提出一种车轮平衡机的激光测量定位装置，包括激光测距装置、步进电机、用于控制所述步进电机的控制模块、控制面板以及具有采样、计算、储存和控制功能的微处理器，所述控制面板、所述激光测距装置的信号输出端分别与所述微处理器的信号输入端连接，所述微处理器的信号输出端与所述控制模块、所述激光测距装置的信号输入端连接，所述激光测距装置包括激光发射器，所述激光发射器与所述步进电机的转动轴连接，所述激光发射器的激光头设置在侧面，所述激光测量定位装置还包括一用于检测所述激光发射器是否恢复原位的信号归零装置，所述信号归零装置与所述控制模块信号连接，所述信号归零装置包括归零位置检测槽和归零挡板，所述归零挡板连接固定在所述激光发射器的侧面上，所述归零位置检测槽的槽口与所述激光发射器的侧面相对。[0007]优选地，还包括安装支架，所述安装支架为直角板，包括两相互垂直的面板，所述控制模块安装在所述安装支架的第一面板上，所述归零位置检测槽安装在所述控制模块上，在所述安装支架的第二面板上镂空设有安装槽，所述步进电机安装在所述安装槽中，所述步进电机的转动轴垂直设置在所述第二面板上方。
[0008]本发明又提出一种车轮平衡机的激光测量定位装置的使用方法，包括如下步骤:
(I)在控制面板上按测量启动键，经微处理器发出驱动步进电机指令和激光发射指令，
通过控制模块驱动步进电机，步进电机带动激光发射器转动；
(2 )所述步进电机带动所述激光发射器转动至所述激光发射器发出的激光指向被测轮胎的内侧边缘时，在控制面板上按确认键，经微处理器发出停止步进电机指令和激光测距指令，通过控制模块控制步进电机停止转动，激光测距装置测量出激光头到激光指示点的直线距离，并将测出的距离数值信号发送给所述微处理器；
(3)所述微处理器接收所述激光测距装置发出的距离数值信号后，按内存的几何数学模型计算出激光头到激光指示点的水平距离和高度，并辅以所述激光测量定位装置的安装位置常量，计算出被测轮胎的安装距离和被测轮胎的直径；
(4 )所述微处理器对所述控制模块发出位置还原指令，所述控制模块控制所述步进电机反转，反转至与激光发射器连接的归零挡板挡住归零位置检测槽时，所述控制模块控制所述步进电机停止工作，所述激光发射器返回原位；
(5)同时，所述微处理器将计算出的被测轮胎的安装距离和被测轮胎的直径的数值信号发送给车轮平衡机的主机，所述车轮平衡机在接收被测轮胎的安装距离和被测轮胎的直径的数值信号后，开始对被测轮胎进行平衡检测；
(6)车轮平衡机的主机将检测出的不平衡位置信息发送给所述微处理器，所述微处理器将不平衡位置与所述激光发射器的原点组成的三角边函数关系转换成角度微分参数；
(7)所述微处理器发出转动指令，所述控制模块控制所述步进电机转动到指定的角度，所述激光发射器发出激光，标示出轮胎的不平衡位置。
[0009]本发明的有益效果为:
1、本发明采用步进电机带动激光发射器转动至激光发射器发出的激光指向被测轮胎的内侧边缘，通过光学原理，激光测距装置利用激光从发射到接收的时间计算光学距离，得出激光头到激光指示点的直线距离，辅以激光测量定位装置的安装位置常量，再利用几何数学模型解算出轮胎参数，实现了对各种轮胎参数的自动测量，而且测量精确，操作简单，解决了普通平衡机在轮胎参数输入时对轮胎安装距离和轮胎直径参数采集的问题。
[0010]2、在轮胎平衡计算完成后，采用微处理器将检测出的不平衡位置与激光发射器的原点组成的三角边函数关系转换成角度微分参数，再由微处理器发送指令让步进电机带动激光发射器转动到指定的角度，由激光发射器将激光打到轮毂的不平衡位置上，实现对被测轮胎上的不平衡位置进行激光定位，解决各种轮毂特别是现普遍使用的不能用外夹方式平衡的铝合金轮毂进行平衡测量时，不能精准确定不平衡位置的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明的车轮平衡机的激光测量定位装置安装在车轮平衡机上的主视图； 图2为本发明的车轮平衡机的激光测量定位装置安装在车轮平衡机上的立体图； 图3为图2中A部分的放大图；
图4为本发明的车轮平衡机的激光测量定位装置的结构示意图；
图5为本发明中控制模块的电路图；
图6为本发明的一种车轮平衡机的激光测量定位装置的使用方法的流程图。
[0012]本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0013]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0014]参照图1至图5，提出本发明的车轮平衡机的激光测量定位装置10的一实施例，该车轮平衡机的激光测量定位装置10包括激光测距装置、步进电机12、用于控制步进电机12的控制模块14、控制面板以及具有采样、计算、储存和控制功能的微处理器，控制面板、激光测距装置的信号输出端分别与微处理器的信号输入端连接，微处理器的信号输出端与控制模块14、激光测距装置的信号输入端连接。可通过按压控制面板上的控制按键来对微处理器发出控制指令，由微处理器对激光测距装置和控制模块14发出控制信号，由控制模块14控制步进电机12。如图5所示，为控制模块14的电路图。
[0015]激光测距装置包括激光发射器13，激光发射器13与步进电机12的转动轴轴连接，激光发射器13的激光头131设置在侧面，激光从激光发射器13的侧面发出。激光测量定位装置10还包括一用于检测激光发射器13是否恢复原位的信号归零装置，信号归零装置与控制模块14信号连接，信号归零装置包括归零位置检测槽15和归零挡板16，归零挡板16连接固定在激光发射器13的侧面上，归零位置检测槽15的槽口与激光发射器13的侧面相对，在归零挡板16移至归零位置检测槽15的槽口，将归零位置检测槽15挡住时，激光发射器13置于原始位置。
[0016]激光测距装置、步进电机12、控制模块14和微处理器安装在一安装支架11上，安装支架11为直角板，包括两相互垂直的面板，控制模块14、微处理器安装在安装支架11的第一面板上，归零位置检测槽15安装在控制模块14上，在安装支架11的第二面板上镂空设有安装槽，步进电机12安装在安装槽中，步进电机12的转动轴垂直设置在第二面板上方。步进电机12的转动轴转动，带动激光发射器13转动。
[0017]应用时，该激光测量定位装置10安装在车轮平衡机20的与车轮安装架21相对的外侧，如图1和2所示。使用时，在控制面板上按测量启动键，经微处理器发出驱动步进电机12指令和激光发射指令，通过控制模块14驱动步进电机12，步进电机12带动激光发射器13转动；步进电机12带动激光发射器13转动至激光发射器13发出的激光指向被测轮胎的内侧边缘时，在控制面板上按确认键，经微处理器发出停止步进电机12指令和激光测距指令，通过控制模块14控制步进电机12停止转动，激光测距装置测量出激光头131到激光指示点的直线距离，并将测出的距离数值信号发送给微处理器；微处理器接收激光测距装置发出的距离数值信号后，按内存的几何数学模型计算出激光头131到激光指示点的水平距离和高度，并辅以激光测量定位装置10的安装位置常量，从而计算出被测轮胎的安装距离和被测轮胎的直径。本发明实现了对各种轮胎参数的自动测量，而且测量精确，操作简单，解决了普通平衡机在轮胎参数输入时对轮胎安装距离和轮胎直径参数采集的问题。
[0018]接着，微处理器对控制模块14发出位置还原指令，控制模块14控制步进电机12反转，反转至与激光发射器13连接的归零挡板16挡住归零位置检测槽15时，控制模块14控制步进电机12停止工作，激光发射器13返回原位；同时，微处理器将计算出的被测轮胎的安装距离和被测轮胎的直径的数值信号发送给车轮平衡机20的主机，车轮平衡机20在接收被测轮胎的安装距离和被测轮胎的直径的数值信号后，开始对被测轮胎进行平衡检测。在不平衡位置检测出后，车轮平衡机20的主机将检测出的不平衡位置信息发送给微处理器，微处理器将不平衡位置与激光发射器13的原点组成的三角边函数关系转换成角度微分参数；微处理器发出转动指令，控制模块14控制步进电机12转动到转换出的角度，激光发射器13发出激光，标示出轮胎的不平衡位置，以便在轮毂上明确标示出不平衡块粘贴位置，实现快速进行平衡检测的目的。
[0019]本发明利用变速步进电机12与角度控制间的精确一一对应关系，完成三角几何边与角度的计算，使平衡机的轮胎参数测量和不平衡位置标示简单方便。
[0020]其中，激光发射器13采用先进的RF射频设计，微功率发射，对人体无损害，绿色、健康、环保，具有定位准确，选位直观，彻底解除没有这种装置的普通机型在ALU、DYN模式下寻找不平衡点时，需要一边观看数字显示，一边粘贴铅块操作时的繁杂动作，提高了用户的工作效率。
[0021]如图6所示，为本发明的一种车轮平衡机的激光测量定位装置10的使用方法的流程图，本发明的车轮平衡机的激光测量定位装置10的使用方法包括如下步骤:(I)在控制面板上按测量启动键，经微处理器发出驱动步进电机12指令和激光发射指令，通过控制模块14驱动步进电机12，步进电机12带动激光发射器13转动；
(2)步进电机12带动激光发射器13转动至激光发射器13发出的激光指向被测轮胎的内侧边缘时，在控制面板上按确认键，经微处理器发出停止步进电机12指令和激光测距指令，通过控制模块14控制步进电机12停止转动，激光测距装置测量出激光头131到激光指示点的直线距离，并将测出的距离数值信号发送给微处理器；
(3)微处理器接收激光测距装置发出的距离数值信号后，按内存的几何数学模型计算出激光头131到激光指示点的水平距离和高度，并辅以激光测量定位装置10的安装位置常量，计算出被测轮胎的安装距离和被测轮胎的直径；
(4)微处理器对控制模块14发出位置还原指令，控制模块14控制步进电机12反转，反转至与激光发射器13连接的归零挡板16挡住归零位置检测槽15时，控制模块14控制步进电机12停止工作，激光发射器13返回原位；
(5)同时，微处理器将计算出的被测轮胎的安装距离和被测轮胎的直径的数值信号发送给车轮平衡机20的主机，车轮平衡机20在接收被测轮胎的安装距离和被测轮胎的直径的数值信号后，开始对被测轮胎进行平衡检测；
(6)车轮平衡机20的主机将检测出的不平衡位置信息发送给微处理器，微处理器将不平衡位置与激光发射器13的原点组成的三角边函数关系转换成角度微分参数；
(7)微处理器发出转动指令，控制模块14控制步进电机12转动到指定的角度，激光发射器13发出激光，标示出轮胎的不平衡位置。
[0022]本发明采用步进电机12带动激光发射器13转动至激光发射器13发出的激光指向被测轮胎的内侧边缘，通过光学原理，激光测距装置利用激光从发射到接收的时间计算光学距离，得出激光头131到激光指示点的直线距离，辅以激光测量定位装置10的安装位置常量，再利用几何数学模型解算出轮胎参数，实现了对各种轮胎参数的自动测量，而且测量精确，操作简单，解决了普通平衡机在轮胎参数输入时对轮胎安装距离和轮胎直径参数采集的问题。
[0023]在轮胎平衡计算完成后，采用微处理器将检测出的不平衡位置与激光发射器13的原点组成的三角边函数关系转换成角度微分参数，再由微处理器发送指令让步进电机12带动激光发射器13转动到指定的角度，由激光发射器13将激光打到轮毂的不平衡位置上，实现对被测轮胎上的不平衡位置进行激光定位，解决各种轮毂特别是现普遍使用的不能用外夹方式平衡的铝合金轮毂进行平衡测量时，不能精准确定不平衡位置的问题。
[0024]以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种车轮平衡机的激光测量定位装置，其特征在于，包括激光测距装置、步进电机、用于控制所述步进电机的控制模块、控制面板以及具有采样、计算、储存和控制功能的微处理器，所述控制面板、所述激光测距装置的信号输出端分别与所述微处理器的信号输入端连接，所述微处理器的信号输出端与所述控制模块、所述激光测距装置的信号输入端连接，所述激光测距装置包括激光发射器，所述激光发射器与所述步进电机的转动轴连接，所述激光发射器的激光头设置在侧面，所述激光测量定位装置还包括一用于检测所述激光发射器是否恢复原位的信号归零装置，所述信号归零装置与所述控制模块信号连接，所述信号归零装置包括归零位置检测槽和归零挡板，所述归零挡板连接固定在所述激光发射器的侧面上，所述归零位置检测槽的槽口与所述激光发射器的侧面相对。
2.根据权利要求1所述的车轮平衡机的激光测量定位装置，其特征在于，还包括安装支架，所述安装支架为直角板，包括两相互垂直的面板，所述控制模块安装在所述安装支架的第一面板上，所述归零位置检测槽安装在所述控制模块上，在所述安装支架的第二面板上镂空设有安装槽，所述步进电机安装在所述安装槽中，所述步进电机的转动轴垂直设置在所述第二面板上方。
3.一种车轮平衡机的激光测量定位装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤: (I)在控制面板上按测量启动键，经微处理器发出驱动步进电机指令和激光发射指令，通过控制模块驱动步进电机，步进电机带动激光发射器转动； (2 )所述步进电机带动所述激光发射器转动至所述激光发射器发出的激光指向被测轮胎的内侧边缘时，在控制面板上按确认键，经微处理器发出停止步进电机指令和激光测距指令，通过控制模块控制步进电机停止转动，激光测距装置测量出激光头到激光指示点的直线距离，并将测出的距离数值信号发送给所述微处理器； (3)所述微处理器接收所述激光测距装置发出的距离数值信号后，按内存的几何数学模型计算出激光头到激光指示点的水平距离和高度，并辅以所述激光测量定位装置的安装位置常量，计算出被测轮胎的安装距离和被测轮胎的直径； (4)所述微处理器对所述控制模块发出位置还原指令，所述控制模块控制所述步进电机反转，反转至与激光发射器连接的归零挡板挡住归零位置检测槽时，所述控制模块控制所述步进电机停止工作，所述激光发射器返回原位； (5)同时，所述微处理器将计算出的被测轮胎的安装距离和被测轮胎的直径的数值信号发送给车轮平衡机的主机，所述车轮平衡机在接收被测轮胎的安装距离和被测轮胎的直径的数值信号后，开始对被测轮胎进行平衡检测； (6)车轮平衡机的主机将检测出的不平衡位置信息发送给所述微处理器，所述微处理器将不平衡位置与所述激光发射器的原点组成的三角边函数关系转换成角度微分参数； (7 )所述微处理器发出转动指令，所述控制模块控制所述步进电机转动到指定的角度，所述激光发射器发出激光，标示出轮胎的不平衡位置。
【文档编号】G01M1/14GK103728100SQ201410008204
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】杨海萍 申请人:科星（中山）汽车设备有限公司