專利名稱：智能化四輪定位儀的測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種汽車車輪定位參數(shù)的測量裝置，具體地說，是一種適用于20英寸以下汽車車輪定位參數(shù)的智能化測量裝置。
背景技術(shù)：
目前在我國汽車維修行業(yè)四輪定位儀有拉線式、光學(xué)式、電腦拉線式、電腦激光式、電腦紅外無線式和電腦紅外無線CCD式六種。它們的測量原理是一致的，只是采用的測量方法(或使用的傳感器的類型)及數(shù)據(jù)記錄與傳輸?shù)姆绞讲煌＠€式、光學(xué)式四輪定位儀是早期的產(chǎn)品，目前在一些維修企業(yè)還在使用，但這兩種四輪定位儀大都采用老式的輪軸測量儀或者常規(guī)的電子儀器，安裝測量過程復(fù)雜，費(fèi)時費(fèi)力且測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。而汽車車輪定位系統(tǒng)，有越來越多的附加測量調(diào)整點(diǎn)，以及從汽車生產(chǎn)方面提出的越來越狹窄的公差規(guī)定。所以，拉線式、光學(xué)式四輪定位儀已滿足不了對現(xiàn)代汽車車輪定位系統(tǒng)的維修。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的主要目的是提供一種智能化四輪定位儀的測量裝置，即一種新型的紅外無線CCD測量車輪定位參數(shù)的測裝置，以彌補(bǔ)現(xiàn)有四輪定位參數(shù)測試精度低、數(shù)度慢、測試費(fèi)時費(fèi)力的缺陷。
為了達(dá)到上述目的，本實用新型是這樣實現(xiàn)的四個傳感器發(fā)出八束紅外光圍成一個360度的測量場，汽車車輪的定位參數(shù)就可一次測量完畢，傳感器和電腦主機(jī)之間、傳感器與傳感器之間的數(shù)據(jù)傳輸采用紅外無線通訊。電腦主機(jī)的控制軟件采用中文界面，人機(jī)對話友好，最后的測量結(jié)果以表格形式表示，并可通過打印機(jī)打出測量結(jié)果。
本實用新型由控制機(jī)柜，傳感器，電子轉(zhuǎn)角盤，快速夾具，主機(jī)無線通訊模塊組成。控制機(jī)柜與主機(jī)無線通訊模塊通過航空插頭和屏蔽電纜連接；四個傳感器分別與四個快速夾具通過軸套配合連接，再通過鎖緊裝置固定；其中兩個傳感器分別與電子轉(zhuǎn)角盤通過航空插頭和屏蔽電纜連接。
傳感器是本產(chǎn)品的核心部件，一套產(chǎn)品包含有四個傳感器。每個傳感器都有兩個發(fā)光系統(tǒng)和光學(xué)接收系統(tǒng)，光學(xué)接收系統(tǒng)把與之相對的傳感器發(fā)出的光線成像在CCD上。微處理器把CCD輸出的信號進(jìn)行處理并依次計算出相應(yīng)的車輪定位數(shù)據(jù)，CCD具有很高的分辨率，其分辨率為14微米。采用CCD測量方式，每個傳感器包含紅外發(fā)送和紅外接收裝置。傳感器內(nèi)部還有一套精密的碼盤和光學(xué)編碼模塊，用來進(jìn)行車輪偏位補(bǔ)償。傳感器內(nèi)置大容量可充電電池。夾具是依輪輞外邊緣為基準(zhǔn)和車輪直接連接在一起的，傳感器通過夾具連接到車輪上。
每個傳感器由MCU(16位微處理器)，傳感器無線通訊模塊，光電編碼模塊，大容量電池，外部發(fā)光系統(tǒng)，內(nèi)部發(fā)光系統(tǒng)，光電耦合器件CCD，光學(xué)接收系統(tǒng)組成。
MCU與無線通訊模塊、光電編碼模塊、大容量電池通過接插件和屏蔽電纜連接，外部發(fā)光系統(tǒng)，內(nèi)部發(fā)光系統(tǒng)，光電耦合器件CCD的驅(qū)動通過印制板連接，光學(xué)接收系統(tǒng)由開好模具的塑料件來安裝固定。
電荷耦合器件(CCD，Charge Coupled Devices)圖象傳感器具有尺寸小，工作電壓低，使用壽命長，且堅固耐沖擊及電子自動掃描等優(yōu)點(diǎn)。另外CCD是一種無增益器件，它具有存儲電荷的能力，因而可利用光作為輸入信號完成測量功能。由于采樣按像元一一對應(yīng)的采樣，因而在水平方向的最高分辯率上可基本接近CCD芯片的水平像元數(shù)，最充分地利用了CCD芯片的分辨率。CCD輸出的信號經(jīng)數(shù)字化后，直接計算出所需空間的絕對尺寸，其誤差是確定且已知的，再加上線形好的優(yōu)點(diǎn)，使其輸出的信號可提高測量精度，從而使測量水平進(jìn)一步提高。另外，CCD輸出信號數(shù)字化后可方便的與存儲器、計算機(jī)或數(shù)字信號處理器(DSP)等相連接。因而采用這種技術(shù)的四輪定位儀測試精度可以達(dá)到很高。
本實用新型的特點(diǎn)可以歸納為(1)、由于采用了新的算法，所有定位參數(shù)可一次測量完成，測量速度快；(2)、由于采用了CCD光電器件，測量精度高；(3)、控制機(jī)柜和傳感器之間采用紅外無線數(shù)據(jù)傳輸，這樣測試更方便；(4)、傳感器內(nèi)部有大容量可充電電池，這樣不用引線，測試更方便；(5)、采用精密光學(xué)碼盤和光學(xué)編碼模塊，使角度的測量精度得到保證。


圖1是本實用新型的測量場示意圖；圖2是本實用新型系統(tǒng)總體原理框圖；圖3是本實用新型傳感器總體原理框圖；圖4是本實用新型光學(xué)系統(tǒng)圖；圖5是本實用新型CCD驅(qū)動原理圖；圖6是本實用新型CCD驅(qū)動波形；圖7是本實用新型CCD輸出信號處理原理圖。
具體實施方式
為了更好的說明本實用新型，
以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步的描述。
如附圖 1-7所示，傳感器3、4、5、6分別安裝在快速夾具7、8、9、10上，圍成一個360度的測量場。電子轉(zhuǎn)角盤11、12分別與傳感器3、4通過屏蔽電纜連接?？刂茩C(jī)柜1通過主機(jī)無線收發(fā)模塊2向傳感器發(fā)出命令，傳感器3、4、5、6收到命令后，首先判斷命令地址是否和自己的地址相同，如相同則執(zhí)行相應(yīng)的命令，若不相同則就不動作。
本實用新型的關(guān)鍵技術(shù)之一就是CCD工作需要一組時序要求比較嚴(yán)格的驅(qū)動信號，驅(qū)動時序圖見圖6。圖5為CCD工作時序圖驅(qū)動電路，如圖所示晶體振蕩器產(chǎn)生2M的時鐘信號CLK，CLK經(jīng)過反相器后，再經(jīng)第一級D觸發(fā)器分頻產(chǎn)生信號A，經(jīng)第二級D觸發(fā)器分頻產(chǎn)生信號B，信號A與信號B相與后就產(chǎn)生CCD所需的復(fù)位信號RS，CLK經(jīng)第三級D觸發(fā)器分頻后產(chǎn)生信號C，信號A與信號B相與產(chǎn)生信號D，信號C與信號D相與后再和光積分信號SH相或就產(chǎn)生CCD工作時的時鐘信號Φ，光積分信號SH的產(chǎn)生需要一個12位的預(yù)置計數(shù)器，當(dāng)規(guī)定的計數(shù)到后，產(chǎn)生一個脈沖作為D觸發(fā)器的時鐘輸入端，這樣在D觸發(fā)器的反相輸出端就產(chǎn)生所需要的光積分信號SH。
CCD工作后，它的輸出信號要經(jīng)過低通濾波，信號放大，自動閥值電路和二值化電路后才能進(jìn)入微處理器進(jìn)行測試。CCD輸出信號處理電路如圖7所示，首先經(jīng)過LC無源低通濾波電路，截止頻率為15KHz。然后再經(jīng)過放大電路，放大倍數(shù)為2，自動閥值電路是把CCD輸出信號的最大值保持下來，作為二值化電路的比較電平，也就是說二值化電路的比較電平是隨著CCD輸出信號的大小而自動變化的，采取這樣的電路可以保證二值化后的信號寬度足夠窄，這樣可以提高測量的精度。
本實用新型正常工作還需要一套完整精密的光學(xué)系統(tǒng)，如圖4所示，外部光源24經(jīng)過一小發(fā)射透鏡23聚光后，使光源變成一束平行光，也使光源的能量加強(qiáng)，平行光源再經(jīng)過一個帶通紅外濾光片22，中心波長為946±15nm，然后再經(jīng)一柱面透鏡21成像在CCD19面上，在此之所以選擇柱面透鏡，是因為CCD19每一像素為14×14um，如果是點(diǎn)光源的話，有可能光打不到CCD19面上，柱面透鏡成像為一條極細(xì)的線段，線段的長度大于CCD19像素的寬度，這樣能夠保證每一束光都能打到CCD19面上。
每個傳感器由MCU(16位微處理器)13，傳感器無線通訊模塊14，光電編碼模塊15，大容量電池16，外部發(fā)光系統(tǒng)17，內(nèi)部發(fā)光系統(tǒng)18，光電耦合器件CCD19，光學(xué)接收系統(tǒng)20組成。
每一個傳感器的電源都是通過大容量電池16供電，大容量電池通過智能充電電路來充電，該電路的最大充電電流為1A，充電方式有快沖和慢沖，可以保證把電充足，電池充滿電后，自動停止充電，保護(hù)電池過充電，當(dāng)電池電壓降到一定程度時，又會自動接著充電，防止電池饋電嚴(yán)重，延長電池的使用壽命。MCU13通過無線收發(fā)模塊14收到控制機(jī)柜1發(fā)來的命令后，根據(jù)命令來驅(qū)動外部發(fā)光17或者內(nèi)部發(fā)光18，經(jīng)過光學(xué)接收系統(tǒng)20后，再從CCD19上讀到數(shù)據(jù)，在通過算法計算出車輪定位參數(shù)。
當(dāng)進(jìn)行偏位補(bǔ)償或電子轉(zhuǎn)角盤測量時，MCU13發(fā)出控制信號通過印制板控制精密光電碼盤，光電碼盤的分辨率為256，則從碼盤上讀到的數(shù)換算成角度值如下式所示 其中R2為從碼盤上讀到的數(shù)。
權(quán)利要求1.一種智能化四輪定位儀的測量裝置，其特征是由控制機(jī)柜(1)，傳感器(3)、(4)、(5)、(6)，電子轉(zhuǎn)角盤(11)、(12)，快速夾具(7)、(8)、(9)、(10)，無線通訊模塊(2)組成，其中控制機(jī)柜(1)與無線通訊模塊(2)通過航空插頭和屏蔽電纜連接；傳感器(3)、(4)、(5)、(6)分別與快速夾具(7)、(8)、(9)、(10)通過軸套配合連接，再通過鎖緊裝置固定；傳感器(3)、(4)分別與電子轉(zhuǎn)角盤(11)、(12)通過航空插頭和屏蔽電纜連接；夾具是依輪輞外邊緣為基準(zhǔn)和車輪直接連接在一起的，傳感器通過夾具連接到車輪上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化四輪定位儀的測量裝置，其特征是每個傳感器由MCU(16位微處理器)(13)，無線通訊模塊(14)，光電編碼模塊(15)，大容量電池(16)，外部發(fā)光系統(tǒng)(17)，內(nèi)部發(fā)光系統(tǒng)(18)，光電耦合器件CCD(19)，光學(xué)接收系統(tǒng)(20)組成；MCU(13)與無線通訊模塊(14)、光電編碼模塊(15)、大容量電池(16)通過接插件和屏蔽電纜連接，外部發(fā)光系統(tǒng)(17)，內(nèi)部發(fā)光系統(tǒng)(18)，光電耦合器件CCD(19)的驅(qū)動通過印制板連接，光學(xué)接收系統(tǒng)(20)由開好模具的塑料件來安裝固定。
專利摘要本實用新型公開了一種智能化四輪定位儀的測量裝置，控制機(jī)柜(1)與無線通訊模塊(2)通過航空插頭和屏蔽電纜連接；傳感器(3)、(4)、(5)、(6)分別與快速夾具(7)、(8)、(9)、(10)通過軸套配合連接，再通過鎖緊裝置固定；傳感器(3)、(4)分別與電子轉(zhuǎn)角盤(11)、(12)通過航空插頭和屏蔽電纜連接；夾具是依輪輞外邊緣為基準(zhǔn)和車輪直接連接在一起的，傳感器通過夾具連接到車輪上。采用了CCD光電器件，測量精度高；控制機(jī)柜和傳感器之間采用紅外無線數(shù)據(jù)傳輸，這樣測試更方便；由于采用了精密光學(xué)碼盤和光學(xué)編碼模塊，使角度的測量精度得到保證。
文檔編號G01M17/00GK2681113SQ0327714
公開日2005年2月23日 申請日期2003年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月22日
發(fā)明者龐尊國, 李紅林, 宿洪潔, 魏志良, 馮永進(jìn) 申請人:煙臺麥特電子有限公司