亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：用于测量和检验车架的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于测量和检验车架、尤其卡车车架或客车车架的一种方法和一种装置。
背景技术：
在现有技术中已知有用于测量和检验车架的方法，其中在车轮轮毂上从外部固定了用于激光源和测量刻度尺的轴测量支架。从外部在该车架上固定了反射器，该反射器把从该激光源发射的激光束反射到该轴测量支架上的测量刻度尺的方向上。如果该反射器固定在该车架的不同位置上，并且在每个位置上都进行激光束测量，那么就可以由该测量刻度尺上激光入射点的偏差来推断该车架的变形。为了测量汽车车架，在每个纵向侧上都设置了相应的激光源连同测量刻度尺和反射器。
在已知的用于测量和检验汽车车架的方法中的缺点是，为了把反射器安置在车架上必要时需要去除车架上的一些部件，这是费力和费时的。另外在车架的纵向上不能在车架的每个位置上都固定在侧面远远伸出该车架的反射器。因为该激光源向外伸出汽车轮毂，所以该反射器必须也相应远远地向外伸出，这在车架有特定变形的情况下在车架测量时可能导致测量误差。如果在两个汽车纵向侧上设置相应的测量装置以完全地、也即在两个纵向侧上来测量车架，那么就尤其这样。如果该车架围绕汽车的垂直轴(高轴)和/或围绕纵轴来弯曲，那么就尤其可能出现测量误差。
在DE 695 22 937 T2中公开了用于车轮角度和底盘单元位置的一种测量系统。发明内容
本发明的任务是，提供用于测量和检验汽车车架的一种方法和一种装置，其允许对车架几何形状进行耗费更少时间和力气的测量和检验，并且由于测量和检验时的高测量精确度而格外突出。
前述的任务在开始所述种类的一种方法中通过如下而得到解决，即在车架前面设置具有辐射源和辐射接收器的测量装置，并由该辐射源把射线在朝着车架的方向上辐射到具有至少一个反射器的反射器载体上，其中该反射器被分配给该车架的一个车架部分，其中该射线由反射器反射到该辐射接收器上，并由该测量装置在该车架部分的不同测量位置上优选在车架纵向上来确定反射器的位置坐标，并且其中由如此获得的测量点来确定车架部分的基本未变形的片段，并确定所获得的测量点与未变形片段的偏差。
该车架部分可以优选地是该车架的外部纵向载体。向该车架部分分配至少一个反射器，使得通过在车架纵向上在该纵向载体的不同位置上重复检测反射器的位置坐标而能够描绘该纵向载体的高度和/或侧面轮廓或者该载体在车架纵向上的变形。尤其可以由车架纵向上测量点的变化曲线或所检测的反射器位置坐标以简单的方式(图形)来确定与车架部分或车架的未变形区域相应的直线片段。于是该未变形区域或属于该区域的直线片段是参照轴，确定各个测量点至该参照轴的距离以作为车架变形的尺度。
一种软件辅助的解决方案例如可以规定，首先把测量点或者在车架纵向(Z)的不同测量位置上所确定的反射器的位置坐标(X，Y，Z坐标)绘制到图中，其中该图示出了由车架纵向和水平或垂直横向所构成的空间平面。于是在考虑测量点分布在一个空间平面中的条件下，可以选择那些在该车架部分的未损坏部件上已经确定的测量点。这些测量点位于共同的直线上，并关于其起始点和终点而确定一个直线片段。对可能属于一个直线片段的测量点的选择可以 自动地或者通过测量点分布的视觉感知来进行，并通过人和/或通过在汽车车架上变形变化曲线的视觉检查来进行特定测量点的选择。然后接着确定其他所有测量点与该直线片段或由此形成的或者与直线片段平行延伸的参照轴的偏差。替换的，也可以根据所选择的测量点来确定回归线，并接着确定测量点与该回归线的偏差。另外也可以针对尽可能少地偏离直线变化并从而可能被分配给该车架部分的未损坏部件的多个测量点来确定均衡线。一个测量点在χ、γ和/或Z方向上的位置坐标与所确定的直线片段之间的允许偏差优选地可以小于5%、尤其小于2%，从而测量点还可以被分配给该直线片段。结果就由测量点在Χ、Υ和/或Z方向上与已被分配给该车架部分未损坏部件的测量点之间的偏差得到了所测量或所检验的车架部分的可能变形。
尤其可以确定在两个空间平面中的相应距离，使得能够识别在车架部分的水平和垂直横向上的变形。这理解为，可以为随后对车架的维修工作而进行测量点的图形显示和分析。
在本发明的方法中，反射器被分配给至少一个车架部分，尤其是车架纵向载体。该反射器尤其可以在确定位置坐标时保持在该车架部分上，或者用该车架部分固定，还尤其借助反射器载体。对此还将在下面来讨论。从而通过该反射器沿该车架部分的位移或移动以及确定在该车架纵向上不同测量位置上的位置坐标，优选地在全部三个空间方向上来确定或绘制该车架部分的变化曲线。在此分配给一个车架部分的反射器在每个测量位置上都应该在水平和垂直横向上具有与该车架部分之间优选相等的恒定距离。
本发明方法的前提并不需要已知或事先确定几何车架中线。该测量装置尤其不需要精确地对准该几何车架中线以进行车架测量。从而耗费少量时间和力气就能实现汽车车架的测量和检验。在保持由测量技术预先给定的并可能在2m至5m之间的最小距离的情况下，在合适构造该测量装置的情况下该测量装置基本可以被定位在车架之前或之后的任意位置上，以测量并检验该车架。
在设备方面，在根据本发明的开头所述种类的装置中，设置具有至少一个反射器的反射器载体、具有辐射源和辐射接收器的测量装置和构成为执行本发明方法的计算装置。尤其可以设置具有程序代码工具的一种计算机程序，以实施根据本发明的方法。
在本发明的一个优选实施方案中，规定同时测量和检验两个相对的、在车架纵向上延伸的车架部分，尤其车架的相对的外部纵向载体。为此该反射器载体可以在水平方向上具有第一外部反射器和相对的第二外部反射器，其中这两个外部反射器被分配给设置于车架的相对的纵向侧上的外部车架载体，并且其中由该测量装置来共同确定反射器的位置坐标。由此能够以简单的方式在耗费少量时间和力气的情况下进行整个车架的测量和检验。
这两个外部反射器可以在水平方向上优选关于在外部反射器之间的几何中心或者关于反射器载体的中心而对称调整。在此条件下，反射器载体可以具有两个按照以下方式相对可调布置的外部反射器，即外部反射器与对侧距离无关地与该几何中心具有总是相同的距离。如果外部反射器分配给车架的相对的外部纵向载体或与之相连接，那么就对应于在车架的外部纵向载体之间的距离来调节在外部反射器之间的距离。在此优选地在横向上对第一外部反射器的调节可以自动地导致对相对设置的第二外部反射器的相应大的调节，使得保证了这两个外部反射器与该几何中心具有总是相同的距离。
反射器载体此外还可以具有两个位置固定地设置在该反射器载体上的内部反射器。在内部反射器之间的距离是恒定的。内部反射器从而也与几何中心具有相同的距离。内部反射器优选地被设置用于确定在该测量装置与该反射器载体之间的距离，这是相应构造用于确定位置坐标的算法的前提。
内部反射器和外部反射器可以布置在共同的水平轴上。在这种条件下可以在垂直方向上同步调节这些反射器。由此简化了位置坐标的确定。在这种条件下反射器载体连同反射器一起在垂直方向上可调节地布置在垂直支杆上，其中该支杆可以构造用于把反射器载体悬挂和/或固定在汽车车架的相对的纵向载体上。于是该反射器载体就可以优选地在高度上按照需要向上或向下调节，但其中在车架纵向不同位置上确定反射器的位置坐标期间不进行高度调节。通过在垂直方向上可调的反射器载体，能够以简单的方式在如下高度上进行车架测量，在该高度上基本上排除了由于车架的内设部件或外设部件而导致的对测量的干扰，例如位于保持在车架上的差动齿轮的下方。
在本发明方法的一个优选实施方案中，由这两个外部反射器的测量点来确定该车架在由车架纵向Z和水平横向X所构成的空间平面中和/或在由车架纵向Z和垂直横向Y所构成的空间平面中的几何中心线。另外就可以确定测量点与该几何中心线的相应距离。尤其可以由能够被分配给一个直线片段或车架的未变形区域的那些测量点来确定该几何中心线。这同样可以自动地通过一种相应的软件解决方案来进行。
本发明的方法允许测量位置相互具有不同的间距，其中在这些测量位置上确定反射器的位置坐标以进行车架测量。可以规定0.1m至1.0m、优选约0.2m至0.5m的距离。在车架变形的区域中，也可以设置更多的测量点，以能够在该区域中特别精确地确定变形。
在本发明的另一方面，其中该方面也可以与前述的本发明方法的特征无关地来实现，规定反射器设置在由车架外表面所限定的区域之内。如果在一个反射器载体上设置多个反射器，那么该反射器载体就可以定位在车架内部区域中，或者悬挂在车架中，或悬挂在车架上，优选地在车架的外部纵向载体上方。
与现有技术不同，对此本发明没有规定把反射器从外部固定在车架上。在本发明的方法中该反射器尤其应该在侧面不超过汽车车轮，或者应当设置在车架的外部区域中。由此为了安置该反射器通常不需要或仅仅在微小的程度内需要去除车架上的内设部件或外设部件，这导致在测量和检验汽车车架时更小的耗费和时间的节省。反射器载体优选地可以悬挂在车架之内或之上具有足够自由空间的所有地方。从而相对于现有技术，在车架上提供更多的位置来定位该反射器载体以进行车架测量。另外，通过位于内部的、也即设置在汽车车轮之内的反射器，排除了或减少了在汽车车架的特定变形情况下的测量误差，并从而在确定车架几何形状时保证了高的测量精确度。


具体地存在许多可能性来扩展和改进本发明的方法和本发明的装置，其中一方面参见从属权利要求，另一方面参见下文结合附图对本发明优选实施例的详细说明。其中: 图1以前面侧视图示出了在本发明的用于测量和检验汽车车架的方法中所使用的反射器载体， 图2从后面示出了图1所示的反射器载体(去除覆盖板之后)， 图3以示意图示出了在悬挂在汽车车架上的状态下图1所示的反射器载体， 图4示出了在图1至3所示类型的悬挂在卡车车架中的反射器载体的透视图， 图5-9示出了在测量和检验卡车车架时图1至4中所示的反射器载体的反射器的位置坐标测量值图示， 图10、11示出了反射器投影到测量装置的照相机的成像平面上的示意图，其中该测量装置可以应用在本发明的汽车车架的测量和检验中，以及 图12示出了在本发明的汽车车架测量和检验中所生成的反射器载体的图像记录。
具体实施方式
在图1中示出了反射器载体1，其具有两个外部反射器2、3和两个内部反射器4、5。如从示出图1所示的反射器载体I在去除覆盖板之后的后侧的图2得到，反射器载体I具有皮带6，两个水平杆7、8通过该皮带相互耦合。上面的垂直杆7与箱框9固定连接，而下面的水平杆8与箱框10固定连接。这两个箱框9、10高度可调地在垂直杆11、12上引导，其中上面的水平杆7在箱框10上引导，下面的水平杆8在箱框9上引导。如果箱框10连同垂直杆12 —起向外拉伸，那么箱框9也自动地与右边垂直杆11 一起借助皮带6通过该皮带6的偏转而向另一侧移动。可以通过经由齿轮耦合的、与垂直杆11、12相连接的齿杆来实现相同的原理。反射器载体I的构造方案允许这两个外部反射器2、3在垂直方向上单独地可调，并在水平方向上对称于反射器2、3之间的几何中心M可调。
两个内部反射器4、5以相互间固定的距离来设置，其中内部反射器4、5与外部反射器2、3之间的几何中心M总是具有相同的距离。
在该反射器I的垂直杆11、12上设置有工具13、14以把反射器载体I悬挂到车架15中，其中垂直杆11、12优选地保持在车架纵向载体16、17上。这在图3中示意地并在图4中透视地示出。替换的可以设置夹紧装置，以把反射器载体I固定在车架15上，其中该夹紧装置可以包围车架15，并可以根据需要而加宽。
该车架15通过布置于轮轴18上的车轮19、20而位于地面上。尤其如图3所得到的，反射器载体I基本设置在由车架纵向载体16、17所限定的车架内部空间之内。外部反射器2、3尤其并不向外超过车轮19、20或者并不设置在车轮19、20的外部，如同样图3所得到的。优选地该反射器载体I设置在差动齿轮21下方。
通过把所有的反射器2、3、4、5设置在车架15内，可以在少费力和少费时的情况下来执行车架几何形状的测量和检验，其中反射器载体I按照需要可以设置在该车架15的这样的每个位置上，在这些位置上能够实现悬挂到车架纵向载体16、17上。另外通过该反射器载体I相对小的长度或者在外部反射器2、3之间相对小的距离而降低了在车架测量中的测量误差。
下面借助图5至9示例地解释用于测量和检验车架15的一种方法。首先反射器载体I如前所述在车架纵向载体16、17上被悬挂在车架纵向Z的不同测量点上。该反射器载体I可以被悬挂在该车架15下方，并且不具有远远伸到外部的载体部件。由此不需要为了测量和检验该车架15而在车架15上去除外设部件。该反射器载体I可以悬挂在具有相应自由空间的地方。在车架15受损的地方，可以在该车架15上选择比在该车架15的未受损部件情况下更短的测量距离。
在该反射器载体I或该车架15之前设置了测量装置，其具有辐射源(激光器)和辐射接收器(照相机)，并且辐射从该辐射源在朝向该车架15的方向上被辐射到反射器载体I上。优选地仅仅把该辐射接收器粗略地对准该反射器载体I就足够了。尤其没有规定把该照相机精确地对准车架15的几何中线纵轴。在此把外部反射器2分配给车架纵向载体16，并把外部反射器3分配给车架纵向载体17。通过把反射器载体I经由垂直杆11、12悬挂在车架纵向载体16、17上，保证了外部反射器2、3位于车架纵向载体16、17下方的特定位置上。通过拉开或滑动垂直杆11、12，在外部反射器2、3之间的距离可以被调节为车架15的实际宽度或者被调节为车架纵向载体16、17之间的距离。结果每个反射器2、3在车架纵向Z上测量车架15时都跟随着所分配的车架纵向载体16、17的变化曲线。
用于测量和检验车架15的测量装置可以具有多个红外LED作为辐射源，这些红外LED例如以±15°的角度来辐射波长为850nm的光。设置数码照相机，以检测在反射器2、3、4、5上所反射的光。该照相机可以由物镜和数字照相机芯片组成。物镜通过光学成像而在照相机芯片上生成所有被反射对象的图像。所检测的区域例如可以在±7.5°附近。此外还设置了电子装置，该电子装置由具有存储器的微处理器系统构成，其中照相机芯片的数字图像可以被读入到微处理器系统中。
该电子装置利用照相机来记录两个图像，并以如下方式来控制红外照射，即在不照射的情况下记录第一图像，并利用照射来记录第二图像。所发出的光由反射器2、3、4、5返回，使得这些反射器在第二图像中作为明亮的圆形区域2'、3'、4'、5'来显现。在图12中示出了在照射反射器载体I时的图像记录。接着形成这两个图像的差，使得仅能看到被照射的反射器2、3、4、5。如来自太阳的不变光通过方法而被滤除。另外还可以在照相机前设置日光阻止过滤器，该日光阻止过滤器在光学路径上滤除了具有在可视范围内波长的光线，该光例如可能由荧光灯管发出。
该电子装置然后自动地确定图像中明亮区域2'、3'、4'、5'的位置。为此首先确定所有白色区域2'、3'、4'、5'、6'。如果一个图像点超过了特定阈值，那么它就被视为“白色”，否则它就被视为“黑色”。如果在图像记录中包含有多于四个的白色区域2'、3'、4'、5'、6'，那么就应确定哪些区域2'、3'、4'、5'是合理的，也即辐射在反射器2、3、4、5上的反射所返回到的区域，以及另外哪个区域6'是不合理的，也即在另一车架部件或在车架15区域中其他对象上的反射所返回到的区域。
从辐射源发出的辐射由反射器2、3、4、5返回到辐射接收器上，其中借助一种合适的算法来确定反射器2、3、4、5在车架纵向Z的不同测量位置上的位置坐标。优选地由内部反射器4、5所反射到辐射接收器上的辐射来确定在反射器载体I与测量装置之间在车架纵向Z上的距离。由外部反射器2、3所反射到辐射接收器上的辐射优选地用于确定反射器2、3在X横向和Y横向上的位置坐标。
车架15的测量结果，也即外部反射器2、3的位置坐标(X、Y和Z坐标)在图5中作为测量点P而被绘制在一个图中，其中上面的线22通过在车架纵向Z上连接由外部反射器2的位置坐标所确定的测量点P而获得，下面的线通过在车架纵向Z上连接由外部反射器3的位置坐标所确定的测量点P而获得。
如在图6和7中得到的，接着在由车架纵向Z和水平横向X所构成的空间平面中通过选择测量点P来确定直线片段24。
直线片段24通过至少两个测量点P而被确定，其中这些测量点是在车架15的未变形的(未受损的)部件A上被检测到的。按照图6和7，其是位于一个共同直线上的头三个测量点P1至P3。由第一测量点P1和第三测量点P3所限定的直线片段24用于使所有的测量点P对准，这通过图7和8的比较来得到。
按照图8，由两个外部反射器2、3的为确定直线片段24而确定的测量点对P1至P3而确定在X-Z空间平面中的几何车架中心线Z1,并确定测量点P在水平方向X上与几何车架中心线Z1的相应偏差，这在图9中示出。未示出的是，优选地还确定在Y-Z平面中的几何车架中心线，并在Y-Z平面中确定测量点P在垂直方向Y上与几何车架中心线的相应偏差。
结果所述的方法使得能够在保持反射器载体I任意地至车架15的实际几何车架中心线Z1的最小距离的情况下来设置具有辐射源和辐射接收器的测量装置以测量车架15，其中车架中心线Z1由测量点在X-Z方向上的变化曲线来导出。同样可以由测量点在Y-Z方向上的变化曲线来导出在Y-Z平面中的车架中心线。由此能够在高精度进行车架测量的情况下少费力和少费时地进行车架15的测量和检验。
下面借助图10至12在利用测量装置的照相机所获得的反射器载体I的图像记录中详细解释反射器2、3、4、5的坐标的确定以及不合理区域6'的去除。图10和11示意地示出了反射器2、3、4、5在该照相机的图像平面E上的投影。照相机在此具有投影中心P。应用四线段组导致按照一般关系式(I)的以下比值的相等性:
权利要求
1.一种用于测量和检验汽车车架(15)、尤其卡车车架或客车车架的方法，其中在该车架(15)之前设置了具有辐射源和辐射接收器的测量装置，并且射线从该辐射源在朝着车架(15)的方向上被辐射到具有至少一个反射器(2，3，4，5)的反射器载体(I)上，其中反射器(2.3.4.5)被分配给该车架(15)的一个车架部分，其中所述射线由反射器(2，3，4，5)反射到该辐射接收器上，并由该测量装置在该车架部分的不同测量位置上确定该反射器(2，3，4.5)的位置坐标，并且其中由如此获得的测量点(P)来确定该车架部分的基本未变形的片段(A)，并确定测量点(P)与未变形片段(A)的偏差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，反射器载体(I)在水平横向上具有第一外部反射器(2)和相对的第二外部反射器(3)，其中这两个外部反射器(2，3)被分配给设置在车架(15)的相对的纵向侧上的外部车架部分，并且其中由该测量装置来共同确定反射器(2.3.4.5)的位置坐标。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由共同确定的两个外部反射器(2，3)的测量点(P1, P2, P3)来确定车架(15)的几何中心线(Z1X
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在车架纵向(Z)上以不同的距离来确定反射器(2，3)的位置坐标。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在确定反射器(2，3，4，5)的位置坐标时进行合理性检验。
6.一种尤其是根据前述权利要求之一的用于测量和检验汽车车架(15)、尤其卡车车架或客车车架的方法，其中在该车架(15)之前设置了具有辐射源和辐射接收器的测量装置，并且射线从该辐射源在朝着该车架(15)的方向上被辐射到具有至少一个反射器(2，3，4.5)的反射器载体(I)上，其中反射器(2，3,4,5)被分配给该车架(15)的一个车架部分，其中该射线由该反射器(2，3，4，5)反射到该辐射接收器上，并由该测量装置在该车架部分的不同测量位置上确定反射器(2，3，4，5)的位置坐标，并且其中反射器(2，3，4，5)设置在由车架外表面所限定的区域之内。
7.一种用于测量和检验汽车车架、尤其卡车车架或客车车架的装置，其包括具有至少一个反射器(2，3，4，5)的反射器载体(1)，并包括具有辐射源和辐射接收器的测量装置，以及包括构成为执行根据前述权利要求之一所述方法的计算装置。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该反射器载体(I)具有两个外部反射器(2，3)，其中在外部反射器(2，3)之间的距离可以通过以下方式来调节，即使得反射器(2，3)到反射器载体(I)的几何中心具有总是相同的距离。
9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，反射器载体(I)具有两个内部的、以相互间固定距离设置的、位置固定的反射器(4，5)，其中内部反射器(4，5)到反射器载体(O的几何中心具有总是相同的距离。
10.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，内部反射器(4，5)和外部反射器(2，3)布置在共同的轴上，和/或反射器(2，3，4，5)在垂直方向上同步可调地来设置。
全文摘要
本发明展示和描述了用于测量和检验汽车车架(15)、尤其卡车车架或客车车架的方法，其中在该车架(15)之前设置了具有辐射源和辐射接收器的测量装置，并且射线从该辐射源在朝着该车架(15)的方向上被辐射到具有至少一个反射器(2，3，4，5)的反射器载体(1)上，其中反射器(2，3，4，5)被分配给该车架(15)的一个车架部分，其中该射线由反射器(2，3，4，5)反射到该辐射接收器上，并由该测量装置在该车架部分的不同测量位置上确定反射器(2，3，4，5)的位置坐标，并且其中由如此获得的测量点(P)来确定该车架部分的基本未变形的片段(A)，并确定测量点(P)与未变形片段(A)的偏差。
文档编号G01B11/27GK103109154SQ201180045817
公开日2013年5月15日 申请日期2011年9月21日 优先权日2010年9月23日
发明者D.瓦尔科齐, A.埃贝勒, T.延茨, H.舍尼茨基 申请人:霍韦卡股份公司