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专利名称：用于光学扫描车轮的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于光学扫描车轮的方法和装置，尤其涉及用于光学扫描通过固定轴布置的车轮的方法和装置。
背景技术：
名称为“用于光学扫描车轮的方法和装置”的美国专利申请No.6535281公开了一种通过使用光源发出的光束、和用于检测反射光束的位置灵敏接收器来扫描机动车轮的方法和装置，该专利公开的内容在此作为参考引入。根据发出光束和反射光束的方向来测量被扫描位置相对于参照位置的间距，其中，光源和位置灵敏接收器借助于旋转驱动装置绕着同一轴线一起枢转，以便进行随后的测量步骤。

发明内容
本发明描述了用于确定车轮及其组成部分的几何形状参数的改进方法和装置。车轮可旋转地安装到固定轴例如轮平衡仪的测量轴上。车轮被一个或多个光束例如激光光束扫描。光束从至少一个给定位置引导至车轮表面上。光束随后被车轮表面反射并且被安装在至少一个给定位置的至少一个接收器接收。根据发射光束和反射光束的方向，可在计算机辅助过程中确定车轮组成部分的尺寸和/或位置，诸如轮盘部分、轮辋、轮辋凸缘或充气轮胎的尺寸和/或位置。
利用在车轮两个侧表面上的光学扫描操作可以检测轮辋外形。根据扫描操作的结果，可以确定车轮类型和轮盘部分类型。此外，采用扫描操作可以确定轮辋凸缘、轮盘部分材料厚度和轮辋。光束被导向车轮两侧。相应的反射光束被检测。利用一个或者多个传感器装置，传感器装置包括用于发射光束的光源和用于接收反射光束的接收器。光源和接收器布置成使得传感器可以检测车轮两侧。替代地，可以设置两个传感器装置，一个用于检测车轮内侧，而另一个用于检测车轮外侧。
此外，当从车轮后侧和/或车轮外侧扫描轮辋时，通过扫描方法可以确定是一个或者多个平衡重量被固定到轮辋上。扫描方法也确定相应平衡重量的位置。
在一个实施例中，通过例如扫描方法检测用于机动车轮充气轮胎充气的轮胎充气阀的旋转角度位置。该阀位置可用作机动车轮上旋转角度检测过程中的参照位置(零位置)。
与通过采用光学光扫描过程检测轮辐协同，阀位置可用作检测机动车轮上多个轮辐的旋转角度位置的参照位置。进行扫描过程以检测轮辋处轮辐端部的位置和尺寸。这些位置和尺寸的了解有助于在轮辐后面放置平衡重量。
通过以下的详细描述，本发明的其它方面和优点对本领域技术人员而言将变得更加明显，其中仅通过设计用于实施本发明的最佳方式的说明显示和描述了本发明的示例性实施例。正如所知，本发明也能够具有其它不同实施例，它的几个细节也可在不同方面进行修改，而不会脱离本发明。因此，图和说明书将被认为用于说明的目的，而不起限制作用。


包括在说明书中并构成说明书一部分的附图显示了示例性实施例。
图1显示了用于扫描机动车轮的示例性系统。
具体实施例方式
在以下描述中，为了解释的目的，提出了许多具体细节以便更好地理解本发明。显然，对本领域技术人员而言，没有这些细节也可实现本发明。在其它例子中，公知结构和装置以方框图形式显示，以避免不必要地使本发明不明显。
图1显示了用于扫描机动车轮的示例性系统。在图1中，车轮1具有轮盘部分5和固定到轮盘部分5周边的轮辋4。充气轮胎10安装在轮辋4上。胎边以公知方式支撑在轮辋4的轮辋凸缘6上。
车轮1固定到轮平衡机械(未示出)的测量轴2上，并且绕着由测量轴2限定的旋转轴线可转动地支撑。当车轮以居中关系被夹紧在位时，旋转轴线与轮轴线3重合，以确保轮轴线3相对于轮平衡机械固定地布置。
车轮1的组成部分的尺寸和位置可用一个或者多个传感器装置18测量并且通过采用计算机确定。每个传感器装置18包括光源16，例如激光。此外，每个传感器装置18包括接收器12例如CCD-传感器用作位置灵敏接收元件。光源16和接收器12固定到载体14上。载体14绕着枢转轴17可枢转地被支撑。载体14也可以相对于测量轴2和车轮1固定到测量轴2上的固定位置21可线性(双头箭头20)移动地安装或者安装在预定导向路径上。枢转运动和有选择的附加线性或引导运动可借助于诸如一个或多个步进马达形式的驱动装置(未示出)来实现。接收器光学系统13也设置在载体14上。接收器光学系统13和CCD-传感器11是接收器12的组成部分。
光源16朝着车轮1的表面发出光束。光被车轮表面反射、并通过聚焦的接收器光学系统13到CCD-传感器11的传感器元件。CCD-传感器11可以检测照度功能的多个局部最大值，它们相互间隔。反射光束的方向取决于车轮上被扫描位置相对于光源16的距离。根据该距离，反射光束被接收器光学系统13引导到CCD-传感器11的给定位置，并转换成位置灵敏或位置相关信号。该信号被传递到与位置传感器15连接的电子测量装置8。位置传感器15给电子测量装置8提供有关光源16和CCD-传感器11的相应位置的位置信号。当光源16和接收器12被固定到共用载体14上时它们一起移动。位置信号与预设在该机械(未示出)中的参照位置有关，并因而与它们之间的位置关系有关、以及与相对于该机械固定安装的测量轴2和车轮1固定到测量轴2上的轴固定位置21有关。
电子测量装置8产生与被光源16发出的光束扫描的机动车轮1的表面部位的位置相对应的测量信号。
机动车轮1的所有表面点并且尤其是在轮盘部分5和轮辋4上的所有表面点通过两个传感器装置18检测，这两个传感器装置18对应于机动车轮内侧(图中的左侧传感器装置18)和机动车轮外侧(图中的右侧传感器装置18)。传感器装置18的示例公开在美国专利No.6535281中，该专利先前作为参考已经引入本申请中。但是也可仅使用一个传感器装置18，它可以在车轮1内侧和外侧附近的预定导向路径上移动到合适测量位置。
为了检测车轮1的所有表面点，车轮1通过测量轴2可绕着轮轴线3可转动地安装。提供对应测量信号的电子测量装置8可以是对应传感器装置18的组成部分或者集成在计算机形式的评估装置9中。借助于所述测量装置，车轮1组成部分的尺寸和位置以及这些组成部分的性能可通过评估装置9在计算机辅助过程中被确定和评估。
借助于所述测量装置，可以向评估装置9传送与轮辋4表面上被扫描部位相关的数据，根据这些数据可以确定轮辋4表面外形。轮辋外形提供了在平衡车轮1时平衡重量例如附着重量将被附着的部位。内侧轮辋表面被图中左侧传感器装置18扫描。也能够以相同方式扫描车轮外侧的轮辋轮廓。
通过使用同样的扫描方法可以确定轮辋凸缘6的形状。相应传感器装置18合适地定位成用于此目的，光源发出的光束从不同方向被导向相应轮辋凸缘，如图中在外轮辋凸缘底部右侧部分的点画线所示。通过传感器装置18的枢转运动和有选择的直线运动、或者以其它方式被引导的运动，可以确定轮辋凸缘的外形或者形状。轮辋凸缘的形状也为机动车制造商提供了参考。维修人员因此可从对应数据库获得有关将使用的平衡重量的选择的指示。
也可以测量轮盘部分5的厚度。为此，轮盘部分5的两相对表面例如在轮盘部分的相对部位被扫描，如图中虚线所示。根据与在车轮1内侧和外侧被扫描的相互相对表面部位的位置相关的信息，可以在评估装置19中确定轮盘部分5的厚度。
从与轮盘部分5和轮辋凸缘6相关的测量几何形状数据和从轮辋凸缘6的确定形式可以确定轮类型。该过程提供了诸如轮是否包括盘轮或是否具有钢质或轻金属的轮辋的信息。
在通过传感器装置18扫描轮外侧时也可以检测轮胎充气阀22的位置。当检测轮盘部分5的轮辐的位置时，在车轮1上的轮胎充气阀22的旋转角度位置可用作旋转角度参照位置，例如零位置。也可以利用传感器装置18进行轮盘部分5的轮辐的旋转角度位置的检测。在这种情况下，光源16发出的光束被导向轮辐端部7的区域，轮辐或轮盘部分5在此连接到轮辋4。术语“轮辐”也用来确定轮盘部分的这些部分，即从轮毂延伸到轮辋4并且设置在轮盘部分上的开口位于它们之间的部分。通过传感器装置18确定旋转角度位置被发现是有利的，尤其当在轮辐后面装配平衡重量时，如美国专利No.5591909所述，该专利作为参考在此全部引入。轮胎充气阀22的旋转角度位置也可以表示用于匹配操作的参照位置，匹配操作也就是说相对于轮辋4或轮盘部分5转动轮胎。
检测轮辐和轮胎充气阀22的旋转角度位置的操作与通过旋转角度传感器23传输到评估装置19的旋转角度信号协同地进行，旋转角度传感器23与测量轴2连接。旋转角度传感器23连接到轮平衡机械上的测量轴2。
此外，通过相应传感器装置18可以检测轮辋4上所需的平衡重量的量以及其位置。尤其是，在处理宽轮辋时，上述方法避免了操作人员疏忽了需要使用平衡重量的风险，尤其当更换轮胎或进行轮盘部分上的测量操作时。
用于扫描车轮内侧的传感器装置18可枢转地安装到平衡机械(未示出)的机械构架上，如美国专利No.6535281所述，该专利先前作为参考已经引入本申请中。用于扫描车轮1外侧的传感器装置18(图中右侧传感器装置18)可设置在可枢转构架上，尤其是在以公知方式设置于轮平衡机械上的轮防护罩上。在一个实施例中，传感器装置18可枢转地安装。它也可以安装到可枢转构架上或者可线性(双头箭头20)移动地安装到轮防护罩上。
本发明的上述方法和装置可用于任何类型的车轮，例如汽车车轮、摩托车轮、卡车、公共汽车等的车轮。
已经参照具体实施例描述了本发明。但是，在不脱离本发明范围和精神的情况下可对本发明进行修改和变换。本发明所述的概念可用于网络显示系统的不同操作而不脱离这些概念。说明书和附图因此被认为是解释的目的而不起任何限制作用。
权利要求
1.一种光学扫描可绕着固定轴线转动的车轮的方法，包括如下步骤从至少一个给定位置将至少一个光束发射到车轮表面；至少一个给定位置接收与所述至少一个光束对应的由车轮表面反射的至少一个光束；以及根据至少一个发射光束和至少一个反射光束的相应方向，确定车轮组成部分的尺寸和位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过至少一个发射光束和相应的反射光束扫描车轮的轮辋外形。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少两个相互相对表面部位被扫描，其中，一个表面部位在车轮内侧上，另一个表面部位在车轮外侧上，根据与被扫描部位相关的位置数据，在计算机辅助过程中确定车轮材料厚度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，轮辋凸缘被扫描，并且根据扫描数据确定相应轮辋凸缘的形状或外形。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据车轮组成部分的扫描数据确定车轮类型。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过扫描操作检测需要固定到轮辋上的平衡重量。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过扫描车轮表面检测轮胎充气阀的旋转角度位置。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，轮胎充气阀的旋转角度位置被确定为车轮上旋转角度位置的参照位置。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，检测轮辐的旋转角度位置，尤其是在与轮辋连接的轮辐端部区域。
10.一种用于光学扫描车轮的装置，所述车轮以其固定轴线固定到轮平衡机械的测量轴上，该装置包括用于将光束发射到车轮表面上的至少一个光源；与光源一起移动的接收器，用于接收从车轮表面反射的光束；以及与接收器和位置传感器连接的评估装置，位置传感器用于确定光源和接收器的位置；其中，根据发射光束和反射光束的相应方向，评估装置利用计算机辅助过程确定车轮组成部分的尺寸和位置。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，设置至少两个传感器装置，每个传感器装置包括光源和接收器，以便扫描车轮内侧和车轮外侧。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，用于扫描车轮外侧的传感器装置固定到轮平衡机械的轮防护罩上。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，根据与车轮组成部分相关的扫描数据，通过访问包含与车轮组成部分以及相关的车辆制造商的信息的数据库，确定车辆制造商。
全文摘要
用于扫描可绕着轮平衡机械的测量轴旋转的车轮的方法和装置。光源通过向车轮表面发射光束扫描车轮，光束被反射并被接收器11接收。光源和接收器制作成一起移动。评估装置与接收器以及确定光源和接收器位置的位置传感器连接。根据通过扫描过程获得的数据，评估装置在计算机辅助过程中确定车轮组成部分的尺寸和位置。
文档编号G01M1/02GK1624419SQ20041007518
公开日2005年6月8日 申请日期2004年9月2日 优先权日2003年9月4日
发明者弗朗切斯科·布拉吉罗利 申请人:施耐宝仪器股份有限公司