专利名称：行驶机构检验装置以及检验行驶机构的方法
行驶机构检验装置以及检验行驶机构的方法本发明涉及一种行驶机构检验装置以及检验行驶机构的方法。在汽车工厂里检验汽车的保险杠时，目前采用了各种不同的检验装置和检验方 法。在按下落闸门原理O^llklappenprinzip)时通过一个下落闸门来机械激发一种震荡 衰减过程，并且测量在衰减过程中的动态车轮反力。车轮反力的动态测量要求用昂贵的传 感装置，并且用这样测量的值只能求出保险杠的不够有说服力的特征参数。因而本发明的任务是提出一种成本低的行驶机构检验装置以及一种成本低的行 驶机构检验方法，用它们可以得到行驶机构的准确的测量结果和有说服力的特征参数。这任务通过独立权利要求的内容来解决。有利的改进设计可以见从属权利要求。在一种按照发明的行驶机构检验装置中，尤其是保险杠检验装置中，采用了基于 图像的相关传感器，用于在行驶机构检验时，尤其是在保险杠检验时，动态测量车身和车轮 的运动。这种基于图像的相关传感器成本很低。通过使用多个基于图像的相关传感器就可 以以相对高的分辨率和很精密地检测车身和车轮运动。相关传感器提供在振动运动期间， 在车轮或者在车身上所考察的测量断面的时间的X-和Z-运动，也就是在水平方向上和竖 直方向上的运动。因此准确反映了振动性能，因而在随后的对振动的评价中，可以得到好的 结果和客观的行驶机构评价，尤其是保险杠的评价。总的来说可以有相关传感器的不同组合和设置，只要它们只是检测在车身和汽车 上合适的点的话。按照发明可以通过使用相关传感器来省去相对贵的影像传感装置和在一定条件 下相对贵重的力测量传感装置。如果发明的相关传感器与一种影像传感装置，与一种力测量传感装置或者与两种 组合起来使用，那么还可以进一步提高测量结果的精度。通过按照本发明直接考虑车轮及轮缘，可以尽可能避免干扰影响，其例如在力测 量时经常出现。基于图像的相关传感器可以优先地耦合于一个具有ASIC的开关电路上，这电路 实时进行高频的相关测量也就是移动测量。基于在相关传感器的开关电路上的测量数据的 预处理可以在一定条件下在一个低成本的微控制器上，例如像一种PIC-控制器上实现随 后的测量数据分析评估，因而可以产生进一步节省成本的潜力。按照发明的另一种优点，相关传感器提供了经过预处理的测量数据，尤其是在 X-和Z-方向上的速度分量，因此降低了对随后的测量数据分析评估的要求。对于所得到的测量结果的质量来说有利的是如果相关传感器以一种不大于 2kHz的高的检测频率工作的话。相关传感器计算出在两个在直接相互紧随的时刻记录的图 像部位之间的相关性。作为相关传感器原则上可以使用任意的相关传感器，适合的相关传感器例如具有 15X15像素的图像排列。一种适合的相关传感器例如是光学鼠标传感器ADNS-5030，AvagO 技术有限公司的低功率光学鼠标传感器。这种传感器具有15X15成像器件，与一个ASIC 耦合用于数据分析评估，并且为使用制成在计算机鼠标里。
按照发明的行驶机构检验装置可以用于所有目前通用的行驶机构检验台，尤其是 保险杠检验台，尤其是在具有下落间门的检验台，在具有振动板的检验台中，在越过一个在 测量位置地面上的障碍时，或者在摆动方法时。这里关于按照发明的行驶机构检验装置所述的实施例和与此联系的优点以相同 的方式表现在按照发明的用于检验行驶机构的，尤其是汽车保险杠的检验方法，而且它们 明确地包括在本发明的公开内容里。本发明也涉及一个或者多个这里所述的用于行驶机构检验，尤其是汽车保险杠检 验类型的相关传感器的应用。以下根据实施例参考附图对于发明进行详细说明。
图1表示了一种按照本发明的一种实施例的保险杠检验装置的立体视图；图2表示了按照本发明的一种实施例在汽车横向方向上的保险杠检验装置的局 部简图；图3表示了按照第一分图3(a)，按照发明的一种实施例的第一相关传感器装置的 简图，和按照第二分图3(b)，第二相关传感器装置的简图；图4表示了表示了按照第一分图4(a)，按照发明的一种实施例的在时刻t = i的 第一相关传感器图像，和按照第二分图4(b)，在时刻t = i+1的第二相关传感器图像；图5表示了按照发明的一个实施例，当汽车在具有图2所示的相关传感器的测量 头旁边经过时，速度分量VX的第一示范性曲线图；图6表示了按照发明的一个实施例，当汽车在具有图2所示的相关传感器的测量 头旁边经过时，速度分量vz的第一示范性曲线图；图7表示了按照发明的一个实施例，当汽车在具有图2所示的相关传感器的测量 头旁边经过时，在车轮和车身上的运动矢量场简图；图8表示了按照发明的一种实施例的车轮-车身振动结果图，正如它在台子上人 工摆动车身时，通过一个数据处理单元从相关传感器的输出信号里所确定的那样；而且图9表示了按照发明的一个实施例的一种相关传感器的示范方框图。图1表示了一种按照本发明的一种实施例的保险杠检验装置2的立体视图。保险杠检验装置2布置在一个测量位置4上，并且用它要测量和校验汽车6的保 险杠，其中为了激励保险杠使汽车6分别在位于测量位置4上的障碍8上驶过。在例如障 碍8的高度上，在测量位置4的左边，与左障碍8有间距地布置一个左测量头10。同样在测 量位置4的右边，与右障碍8有间距，并且大致在该高度上与其一起，布置一个右测量头12。 在图1的示范图中设有两个测量头10和12作为长方体形立柱，并且在其内测分别设置有 一个上部的，一个中部的和一个下部的相关传感器。在图1的立体图中，左测量头10的相 关传感看不到，而右测量头12的上部相关传感器14，中部相关传感器16和下部相关传感器 18则可以良好看到。相关传感器优选与长焦距的光学装置耦合，并且布置成侧面与汽车有 一个合理的间距，例如Im。相关传感器在水平方向上对准测量位置4中间，而且它们分别检测汽车6的侧面 的一个小的断面。在保险杠检验装置2里分别在汽车车轮的高度上布置下部和中部的相关 传感器，而上部相关传感器则布位于它们上面，大致在翼子板高度上。相关传感器为了对于由它们提供的测量数据进行分析，与一个在图1中未示出的数据处理单元连接。它们可以设有一个在图1中未示出的照明单元或者多个这样的照明单 元，以便良好地照亮汽车上相应被观测的测量点。按照一种坐标汽车纵向用X，汽车横向用Y，竖直方向用Z表示，而且这些方向标识 在这里的说明中一直应用。图2表示了在汽车横向方向上保险杠检验装置的局部简图20。立柱状测量头沈包括有一个上部车身相关传感器观，一个下部车身相关传感器 30，一个上部车轮相关传感器32，一个中部车轮相关传感器34和一个下部车轮相关传感器 36。这些相关传感器观至36各有相同的结构。它们具有一个布置在真正的相关传感器前 面的光学装置和一个各自布置在其上的照明单元，例如一个LED照明装置。车身相关传感 器观和30布置在设于汽车车轮之上的车身的高度上，例如翼子板的高度上，而且它们在运 行中检测车身的，以下也称为结构或者汽车结构的振动曲线。上部车轮相关传感器32布置 在汽车车轮M的上部轮胎壁的高度上，中部车轮相关传感器34在对当于轮缘中部的高度 上，而下部车轮相关传感器36大致在汽车车轮M的下部轮胎壁的高度上。图2中根据箭 头简略表示了在汽车车轮M的Z方向上的运动矢量观和汽车结构22的运动矢量ZA。此外在图2中还可以见到一个具有一个指示器40的数据处理单元38，这指示器与 相关传感器观至36连接并且由它们得到测量信号，以便对它们进行分析。图3按照第一分图3(a)，表示了第一相关传感器装置42的简图，并按照第二分图 3(b)，表示了第二相关传感器装置46的简图.在第一相关传感器配置42中，汽车车轮在一个振动板44上，这个振动板为了保险 杠检验上下来回地运动，如同这在图3(a)中通过一个竖直双箭头所表示的那样。汽车在纵 向方向上没有运动，因而一个上部的，一个中部的和一个下部的相关传感器足够用于按照 发明的保险杠检验。上部相关传感器布置在在翼子板高度上，中部相关传感器在上轮胎壁 的高度上，而下部相关传感器在轮缘的一个下部部位的高度上。在第二相关传感器装置46中，汽车车轮M直接定位于一个要越过的障碍48之 前。通过越过这个障碍48来激励汽车保险杠的振动过程。第二相关传感器装置46为此包 括有一个3X3阵列的相关传感器，其中上部相关传感器布置在翼子板高度上，中部相关传 感器在上部轮缘边缘的高度上，下部相关传感器在汽车车轮M的轮缘的一个下面部位里。第一列相关传感器，相对于汽车纵向方向直接位于障碍48之前，第二列相关传感 器大致布置在障碍8的高度上，而第三列相关传感器在紧靠障碍48之后。图4的第一分图4(a)表示了在时刻t = i的第一相关传感器图50，按照第二分图 4(b)表示了在时刻t = i+1的第二相关传感器图52。二个相关传感器图50和52被相同的相关传感器直接一前一后地记录了，也就是 说在汽车车轮越过障碍期间，或者紧接越过之后。二个相关传感器图50和52表示了一个8X8象素的场。在这二个相关传感器图 50和52上分别可以看到汽车侧面的一个小的断面。在第一相关传感器图50里以下的象素 (x, ζ)染黑(3，1) ； (3，2) ； (4，2) ； (4，3)以及(5,4)至(8,4) 0 在第二相关传感器图 52 里 以下的象素(χ, ζ)染黑(4，1)至(4,4) ； (5,4) ； (5，5)以及(6,6)至(8,6) 0相比于第一相关传感器图50，第二相关传感器图52在χ-方向上移动χ = 1象素，在y-方向上移动y = 2象素。图1至4中所示的相关传感器在短时间间隔里记录汽车侧面的图，并且由此确定 汽车在X方向以及y方向上的移动。相关传感器因此作为输出信号提供在振动期间汽车的， 尤其是各自所考察的汽车车轮的或者各自所考察的汽车车身时间的(Zeitlich)x-和y-运 动。这样发生的移动将它们作为输出信号输出给数据处理单元。在图4中相关传感器的输 出信号是dx = 1象素和dz = 2象素。图5表示了当汽车在具有相关传感器28至36的测量头沈旁边经过时，速度分量 vx的第一示范性曲线图，没有通过越过一个障碍而使汽车激发引起振动。在图6的第一速度分量曲线图以及随后的第二速度分量曲线图56中，为了看得更 好，分别上下叠置地表示了传感器观至36的输出信号。随后将四条竖直线与时间轴线的交点在图5和6里分别称为时间点t0，tl，t2，和 t3。将车身-相关传感器28至36的输出信号作了汇总。当汽车以恒定速度vxO经过 时。在这些传感器洲，30里，在车身上的所考察的断面的速度分量VX也是vx。上部车轮 相关传感器32输出一个与汽车在向前方向上的速度协调一致的速度分量vxO，只要汽车车 轮不在可见区域里的话。当汽车车轮位于可见区域里时，这个传感器输出一个相比于vxO 提高的速度分量vx，这是因为它考虑了轮胎的滚动运动。中部的车轮相关传感器34布置 在大约轮缘中间的高度上，它也输出一个速度分量vxO，这个分量与汽车向前运动的速度一 致。当在车身和轮胎或轮缘之间过渡时，和当在轮胎或轮缘和车身之间过渡时，中部车轮相 关传感器具有一个短的信号中断。下部车轮相关传感器36不检测汽车的断面，只要汽车车 轮不再其可见区域里的话。紧随时刻tl之后和直至时刻t3之前，汽车车轮位于其可见区域 里。在这个时间段里它输出一个速度分量Vx，它由于轮胎的滚动运动而小于速度分量vxO。图6表示了当汽车在具有相关传感器28至36的测量头沈旁边经过时，速度分量 vz的第一示范性曲线图，没有通过越过一个障碍而使汽车激发引起振动。被车身相关传感器观和30输出的速度分量vz为不变的零。由中部车轮相关传感器34输出的速度分量vz在t0和tl之间为零，在tl时小于 零，而且至t3恒定地升高，在t2时等于零而且在t3时大于零。在t3之后，由中部车轮相 关传感器34输出的速度分量vz又是零。由上部车轮相关传感器32和下部车轮相关传感器36，它们汇总表示于图6中，输 出的速度分量vz为t0直至紧随tl之后等于零，然后小于零并且恒定地一直紧靠t3之前都 升高，在那里它大于零。然后传感器32和36的速度分量vz又是零。车轮相关传感器32， ；34和36的输出速度分量vz的曲线在时刻tl和t3之间通过汽车轮胎进入可见区和通过其 滚动运动来引起。图7表示当汽车在测量头沈的相关传感器28至36旁边经过时，在车轮和车身上 的运动矢量场简图58，没有使汽车激发引起振动。只要汽车车轮不在各种传感器的可见区域里，那么通过相关传感器计算出的运动 矢量只有一个恒定的vx分量，而且vz分量是为零。当汽车进入可见区时，运动分量vx等 于零，而运动分量vz大于零。同样当汽车车轮移出可见区时，运动分量是负的。在得到轮 胎在轮胎高度上的滚动运动时，运动分量VZ等于零，而运动分量VX相比于正常的运动分量vxO来说加大了。这通过由相关传感器反映滚动运动来引起。为了更好看清，在图5，6和7里，表示了当在相关传感器旁边经过时，没有激发振 动时速度分量曲线图以及运动矢量场。在进行振动激发时，速度分量vx和vz反映了汽车 的振动，其中为了简单起见没有表示出分解成速度分量vx和vz，以及相应的运动矢量场。图8表示了一个车轮和车身振动结果图60，正如它由相关传感器观至36的输出 信号，在人工摆动检验台里的车身时，通过数据处理单元所确定的那样。在车轮和车身振动结果图60中，这个图相应于由相关传感器观至36提供的速度 分量vz关于时间的图，可以见到一种相对小的车轮运动以及与之相比明显更大的车身振 动。车轮振动在Z方向上的的振幅在1和4象素之间运动，车身振动的振幅在10和16象 素之间运动。在图8中由传感器观至36的移动测量值的积分确定了车身的运动。通过相关传感器28至36可以简单，同时，很准确地确定汽车车轮和车身的振动 性能。由振动性能可以通过对于专业人士来说已知的和在这里不需要详细叙述的方法，确 定对于汽车保险杠来说至关重要的特征参数。这可以通过一种机械等效模型来进行，如同 例如在EP0611 960中所述的那样，这对于专业人士来说是已知的。另一种举例的方法由 R. 322550(这里还是说明德国案号)得知。图9表示了按照发明的一种实施例的一种相关传感器的示范方框图62。一个相关传感器包括有图场66 (图像排列)，在这上面接收在汽车上所观察的测 量断面的图。那里所接收的信号通过一个数字信号处理器68和一个振荡器70被转变成速 度分量VX和vz的信号，这些信号通过串行导线72输出给一个数据处理单元。此外相关传 感器62还具有一个供电装置64。尽管本发明的说明关系到保险杠检验地说明，但按照发明的行驶机构检验装置也 可以应用于其它的行驶机构部件。
权利要求
1.行驶机构检验装置(2)，尤其是在测量位置(4)上的汽车(6)的保险杠检验装置，包括有至少一个在侧面布置在测量位置⑷上的，具有配属的光学装置的相关传感器 (28-36)，其中相关传感器(28-36)指向测量位置(4)并设计用于，得到在测量位置(4)上 运动的汽车(6)的，尤其是汽车(6)的车身(22)和汽车车轮(24)断面的图的时间的序列， 并且由此求出方向-速度分量(νχ，νΖ)，并且还包括有数据处理单元(38)，这单元与相关传感器(28-36)连接，并设计用于，由相关传感器 (28-36)的方向-速度分量(νΧ，νζ)确定汽车的运动，尤其是汽车(6)的车身(22)和汽车 车轮(24)的运动。
2.按权利要求1所述的行驶机构检验装置(2)，其中多个相关传感器(28-36)设置在 不同的高度上，以便得到汽车(6)不同高度上的断面。
3.按权利要求2所述的行驶机构检验装置(2)，其中至少一个车轮相关传感器(32-36) 设置在汽车车轮(24)的高度上，以便得到汽车车轮(24)的断面的图，其中相关传感器(28-36)设计用于，得到在测量位置(4)上运动的汽车车轮(24)的断 面的图的时间的序列，并且由此求出方向-速度分量(vx，vz)。
4.按权利要求2或3所述的行驶机构检验装置(2)，其中至少一个车身相关传感器 (28,30)设置在车身(22)的高度上，以便得到车身(22)的断面的图，其中相关传感器(28，30)设计用于，得到在测量位置(4)上运动的汽车(6)的车身 (22)断面的图的时间的序列，并且由此求出方向-速度分量(νΧ，νζ)。
5.按权利要求1至4中之一所述的行驶机构检验装置(2)，此外还包括障碍(8)用于 被汽车(6)越过和用于激励汽车(6)的保险杠，其中障碍⑶相对于汽车(6)的运动方向 布置在相关传感器(14-18)之前或者在相关传感器(14-18)的高度上。
6.按权利要求5所述的行驶机构检验装置，其中设计了相关传感器的装置(46)，它包 括有至少两组相关传感器，其相对于汽车(6)的运动方向并排布置。
7.按权利要求1至4中之一所述的行驶机构检验装置(2)，此外还包括用于车轮(24) 的下下落闸门或者振动板(44)用于激励汽车(6)的保险杠，其中下下落闸门或者振动板相 对于汽车(6)的运动方向布置在相关传感器(42)的高度上。
8.按权利要求1至7中之一所述的行驶机构检验装置(2)，其中设有布置在测量位置 (4)侧面的测量头(10，12 ；26)，它包括至少一个相关传感器(14-18 ；28-38)。
9.按权利要求8所述的行驶机构检验装置(2)，其中第二测量头(12)在测量位置(4) 侧面，布置在汽车横向方向上对峙侧上，其中第二测量头(12)包括有至少一个相关传感器 (14-18)。
10.检验行驶机构的，尤其是检验汽车(6)保险杠的方法，具有以下步骤 激励汽车(6)产生振动；通过侧面布置在测量位置(4)上的，具有相应配属的光学装置的相关传感器(14-18)， 得到在测量位置⑷上运动的汽车(6)的断面图的时间的序列，并且由此求出方向-速度分量(VX, VZ)；通过数据处理单元(38)由汽车(6)的方向-速度分量(vx，VZ)，确定汽车的运动，尤 其是汽车车身(22)和汽车车轮(24)的运动。
全文摘要
按照发明的，用于在测量位置(4)上的汽车(6)的行驶机构检验装置(2)，尤其是汽车保险杠检验装置，包括有至少一个侧面布置在测量位置(4)上的，具有配属的光学装置的相关传感器(14，18)，其中相关传感器(14，18)指向测量位置(4)，并设计用于，检测在测量位置(4)上运动的汽车(6)的，尤其是汽车(6)车身和汽车车轮一个断面的随时间变化的序列图，并且由此求出方向-速度分量，并且包括有数据处理单元，这单元与单个或者多个相关传感器(14，18)连接，并设计用于，由单个或者多个相关传感器(14，18)的方向-速度分量确定汽车的运动，尤其是汽车(6)车身和汽车车轮的运动。
文档编号G01M17/04GK102138064SQ200980133973
公开日2011年7月27日 申请日期2009年7月7日 优先权日2008年9月1日
发明者S·阿伯拉罕, W·尼森 申请人:罗伯特·博世有限公司