專利名稱：車輪診斷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輪診斷系統(tǒng)，更具體地涉及用于診斷安裝在車輛上的車輪狀態(tài)的無
接觸診斷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
下列術(shù)語在本文的說明書中使用，除非這里闡述的其他說明中有相反或者詳細的 描述，它們一般應(yīng)當(dāng)具有以下意義。"車輪"是指用于支撐通常的充氣輪胎并安裝到車軸上的總體為圓柱形、通常為金 屬的盤狀機械支撐件。車輪具有兩個軸向間隔開的凸緣(或者環(huán)形唇緣)，每個凸緣均適于 可靠地接收安裝的輪胎的兩個胎圈中的相應(yīng)一個。"輪胎"是具有兩個胎圈、兩個側(cè)壁和觸地面的總體為環(huán)形(通常是一開放環(huán)面) 的層壓機械設(shè)備，其由橡膠、化學(xué)制品、織物和鋼或者其他材料制成并通常充有壓力空氣。 輪胎安裝在輪輞(下文詳述輪輞)的輪輞座中。 輪胎的"側(cè)壁"指輪胎的位于觸地面(胎面，通常是輪胎的滾動表面)和胎圈之間 的部分。 術(shù)語"輪輞"指車輪的由金屬，特別是鋁、鋼或其他合金制成并且連接通常由橡膠 制成的充氣輪胎的零件。輪輞包括沿外周延伸的輪輞座和在沿外周延伸的輪輞座內(nèi)的輪盤 部分，輪胎連接(安裝)到輪輞座上。輪盤部分可具有孔或者不具有孔。輪盤也可由輪輻 形成。 例如，文件US7269997B2中公開了一種通過將輻射引向待檢查的輪胎并感測反射 的輻射(掃描)分析輪胎狀態(tài)的非接觸方法和系統(tǒng)。 這種用于分析輪胎狀態(tài)的非接觸或者無接觸方法和系統(tǒng)包括用于朝測試中的輪 胎發(fā)射輻射信號的發(fā)射源。輪胎具有在兩個側(cè)壁之間延伸的胎面，且輪胎安裝在輪輞上以 構(gòu)成完整的機動車車輪(機動車車輪組件)。檢測部件響應(yīng)于發(fā)射的輻射信號接收由輪胎 反射的信號并輸出相應(yīng)的檢測結(jié)果。檢測結(jié)果被供應(yīng)至基于微型計算機的處理系統(tǒng)，處理 系統(tǒng)與發(fā)射源和檢測器連接，其基于檢測部件的檢測信號獲取例如輪胎上的多個點的高度 的幾何信息?；谒@取的數(shù)據(jù)和高度信息，可以確定輪胎的狀態(tài)，例如輪胎的磨損和任何 損壞部分。可以為使用者顯示甚至帶有顏色編碼的高度信息的相應(yīng)表面輪廓，指示檢測的 輪胎狀態(tài)。輪胎的表面輪廓通過在旋轉(zhuǎn)車輪時掃描車輪表面來獲得。 根據(jù)該參考文獻的技術(shù)教導(dǎo)，提供一種安裝車輪的配置，并且在處理系統(tǒng)(具有 控制器的功能)的控制下，旋轉(zhuǎn)車輪，操作掃描部件用于獲取掃描或者檢測結(jié)果。因此，為 了獲取合適的檢測結(jié)果，需要將車輪從車輛的車輪懸架上拆下并將待測試的車輪安裝到該 系統(tǒng)上用于分析輪胎狀態(tài)。這是耗時的并需要操作者或者工作人員進行大量工作來從已經(jīng) 處于常規(guī)使用中的待測試機動車車輪(或多個車輪)獲取相應(yīng)的信息，基于這些相應(yīng)的信 息可以進行分析。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的一個目的是提供一種車輪診斷系統(tǒng)，其能夠簡單可
靠地收集數(shù)據(jù)，從而更容易和快速地進行車輪診斷。 根據(jù)本發(fā)明，該目的通過權(quán)利要求中闡述的車輪診斷系統(tǒng)以及相應(yīng)的車輪診斷方
法來實現(xiàn)。 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于診斷安裝至車輛的被測車輪的車輪診斷系
統(tǒng)。該車輪診斷系統(tǒng)包括能夠在被測車輪被旋轉(zhuǎn)時對被測車輪的預(yù)定表面進行掃描的多個
感測單元、安裝多個感測單元的支撐單元，其中，支撐單元能夠相對于被測車輪自由移動，
且感測單元設(shè)置在支撐單元上的不同位置處，用于在支撐單元被設(shè)置在被測車輪的預(yù)定掃
描位置時對被測車輪的預(yù)定表面的不同部分進行掃描并且收集操作結(jié)果的數(shù)據(jù)。 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種診斷安裝至車輛的被測車輪的狀態(tài)的方法，該
方法包括使支撐單元相對于被測車輪自由移動到預(yù)定位置，在支撐單元上的不同位置處設(shè)
有多個感測單元，控制多個感測單元，用于在被測車輪旋轉(zhuǎn)時在被測車輪的不同表面進行
掃描操作并輸出掃描結(jié)果，由此收集掃描結(jié)果的數(shù)據(jù)，以及對收集的數(shù)據(jù)進行評估，以限定
所述被測車輪的狀態(tài)。 關(guān)于本發(fā)明的第一和第二方面，支撐單元是機械裝置，其承載車輪診斷系統(tǒng)的多 個感測單元(可設(shè)置為多個照相機)，由于支撐單元能夠自由移動并被設(shè)置為單獨的裝置， 支撐單元能夠朝待檢查的機動車車輪、即對其進行診斷的車輪(至少包括輪輞和輪胎)移 動。當(dāng)車輛已經(jīng)被提升一定高度，使得至少待測試的特定車輪不再與地面接觸并能夠旋轉(zhuǎn) 時，車輪診斷系統(tǒng)以及具體來說是支撐單元可自由移動并被放置在靠近被測車輪的最佳掃 描位置，并可對車輪進行掃描。即，進行的掃描包括對機動車車輪的預(yù)定表面的不同部分進 行掃描，為此，多個感測單元以定位在其不同位置處的方式安裝到支撐單元。不同位置允許 從不同的觀察方向掃描車輪的不同表面。 相應(yīng)地，不再需要將被測車輪與車輛分離，而只需提升車輛并將安裝有多個感測 單元的能夠自由移動的支撐單元放置到相應(yīng)的或最佳的掃描位置。這極大地減少了工作和 使用者或操作者的付出并便利了該過程，因為只需要提升車輛，而這是在預(yù)期將至少一個 車輪從車輛拆下時無論如何都需要的。因此，可以更容易且在更短的時間內(nèi)實現(xiàn)對關(guān)于相 應(yīng)被測車輪狀態(tài)的信息的精確和最佳掃描或者收集。
本發(fā)明的優(yōu)選實施方式限定在從屬權(quán)利要求中。 結(jié)合本發(fā)明的第一方面，被測車輪至少包括輪輞和輪胎。每個感測單元可具有預(yù) 定掃描范圍，每個掃描范圍可指向輪胎的胎面和第一和第二側(cè)壁中的一個，通過各個感測 單元實現(xiàn)對感興趣的輪胎的完整表面的詳細掃描。 該系統(tǒng)還包括通過接觸滾輪與被測車輪機械連接的旋轉(zhuǎn)編碼器，其適用于檢測車 輪的旋轉(zhuǎn)。這提供了被測車輪(輪胎)的收集數(shù)據(jù)的與角度有關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
該系統(tǒng)還包括通過接觸滾輪操作地連接至被測車輪的驅(qū)動單元，其適用于在支撐 單元處于預(yù)定操作位置時使車輪以預(yù)定方式旋轉(zhuǎn)。而且，還可設(shè)置齒輪箱，其被配置用于將 驅(qū)動單元連接至接觸滾輪。這使得驅(qū)動單元用于以機動化方式旋轉(zhuǎn)被測車輪，從而可以獲 得預(yù)定旋轉(zhuǎn)。控制可通過控制單元進行。 支撐單元還包括第一可動臂和第二可動臂，用于改變支撐單元上的第一和第三感測
5單元的位置，多個感測單元的第一和第三感測單元分別安裝到第一可動臂和第二可動臂上。
而且，支撐單元還包括分別承載多個感測單元的第一、第二和第三伺服裝置，用于 改變分別分配給多個感測單元的每一個的掃描方向。 支撐單元還包括分別承載多個感測單元的第一、第二和第三傳感器致動器，用于 改變分別分配給多個感測單元的每一個的掃描方向。 此外，支撐單元能夠以手動方式或者通過驅(qū)動裝置以機動化方式運動，用于相對 于被測車輪移動支撐單元。這促進了支撐單元的自由移動并可由操作者設(shè)置并控制。
結(jié)合本發(fā)明的第二方面，被測車輪至少包括輪輞和輪胎，每個感測單元可具有預(yù) 定掃描范圍，且控制步驟包括控制多個感測單元的步驟，用于對輪胎的至少胎面和第一以 及第二側(cè)壁攝取圖像。 方法的控制步驟還包括輸入由旋轉(zhuǎn)編碼器從掃描操作期間旋轉(zhuǎn)著的被測車輪獲 得的角度參考信息的步驟，和當(dāng)被測車輪旋轉(zhuǎn)時將角度參考信息分配給所收集的掃描結(jié)果 數(shù)據(jù)的步驟，以及輸入由壓力傳感器獲得的指示接觸滾輪和被測車輪之間壓力的壓力信息 的步驟。 控制步驟還包括在車輪旋轉(zhuǎn)時對設(shè)置在被測車輪上的預(yù)定位置處的檢查標(biāo)記攝 取圖像，作為掃描操作過程中的角度參考信息的步驟，和將角度參考信息分配給被測車輪 旋轉(zhuǎn)時所收集的掃描結(jié)果數(shù)據(jù)的步驟。 該方法還包括控制通過接觸滾輪操作地連接至被測車輪的驅(qū)動單元的步驟，用于 引起驅(qū)動單元以預(yù)定方式旋轉(zhuǎn)被測車輪。 控制驅(qū)動單元的步驟包括在被測車輪由驅(qū)動單元旋轉(zhuǎn)時的掃描操作期間，根據(jù)對 作為角度參考信息的檢查標(biāo)記的檢測對驅(qū)動單元進行控制的步驟。 控制驅(qū)動單元的步驟包括在被測車輪由驅(qū)動單元旋轉(zhuǎn)時的掃描操作期間，根據(jù)由 旋轉(zhuǎn)編碼器提供的角度參考信息對驅(qū)動單元進行控制的步驟。 本發(fā)明還通過以下附圖和實施例進行闡述，這些附圖和實施例并不用于限制本發(fā) 明的范圍。具體地，通過參考下文描述的實施方式，可以更清楚和解釋本發(fā)明的上述提及方 面和其他方面。


在附圖中 圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的車輪診斷系統(tǒng)的配置； 圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的車輪診斷系統(tǒng)的配置； 圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的車輪診斷系統(tǒng)的配置； 圖4顯示了圖3中所示的車輪診斷系統(tǒng)的俯視圖；禾口 圖5顯示了根據(jù)圖3的車輪診斷系統(tǒng)的功能部件的方框電路配置； 圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的車輪診斷系統(tǒng)DS的俯視圖； 圖7顯示了根據(jù)第四實施方式的車輪診斷系統(tǒng)的功能部件的方框電路配置。
具體實施例方式
第一實施方式
6
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的車輪診斷系統(tǒng)DS的配置。
圖1中所示的車輪診斷系統(tǒng)的配置構(gòu)成了根據(jù)本發(fā)明的車輪診斷系統(tǒng)的基本配 置(基本設(shè)置)，其包括多個感測單元，例如第一、第二和第三感測單元。多個感測單元可設(shè) 置為照相機(S0L照相機、光條紋照相機)或者任何其他合適的攝像部件。在下文中指第一 照相機1、第二照相機2和第三照相機3。多個照相機1、2和3用作為照相機指向及聚焦的 物體攝取圖像的感測單元或傳感器部件。為此，每個照相機包括例如圖1中所示的與第一 照相機1結(jié)合的成像光學(xué)系統(tǒng)4。優(yōu)選地，照相機(感測單元)具有相同的結(jié)構(gòu)和功能，但 本發(fā)明并不局限于這種配置。也可能使用不同功能和光學(xué)特性的照相機。多個照相機l至 3適用于通過以預(yù)定方式對感興趣的物體進行掃描來獲取圖像。 多個照相機1至3安裝到支撐單元5上，支撐單元5優(yōu)選配置為框架，多個照相機 1至3定位在框架上的不同位置處。支撐單元5例如可具有左側(cè)框架部分6、中間框架部分 7和右側(cè)框架部分8，左側(cè)和右側(cè)框架部分6和8通過中間部分7相互連接，由此形成剛性 且穩(wěn)定的框架。在左側(cè)框架部分6和右側(cè)框架部分8各自的遠端處，分別安裝有例如第一 照相機1和第三照相機3的照相機(感測單元)。第一和第三照相機1和3優(yōu)選基本指向 相反方向，用于對設(shè)置在第一和第三照相機1和3之間的任何物體攝像。也可能使第一和 第三照相機1和3指向不同的視角，用于對感興趣的物體攝像。 中間框架部分7設(shè)置有第二照相機2，其圖像攝取方向適用于還對設(shè)置在第一和 第三照相機1和3之間的物體從不同視角進行攝像。 支撐單元5設(shè)有多個支架，用于使支撐單元5相對于地面獲取一定高度，且一些支 架設(shè)有滾輪10，從而支撐單元5可在優(yōu)選平滑的表面上自由移動和定位。
為了使操作者或使用者以自由方式容易地移動支撐單元5，支撐單元5可設(shè)有操 作部件，例如操作桿ll，通過操作桿ll，使用者可像手推車那樣略微提升支撐單元并能夠 通過使用裝配到一些支架9的滾輪10移動支撐單元5。操作桿11的配置和形狀僅僅是一 個例子，任何其他合適的操作部件可被用于自由移動支撐單元5。 根據(jù)本發(fā)明的車輪診斷系統(tǒng)DS必須靠近待檢查的車輪12放置。具有待檢查的車 輪12的車輛必須以馬達驅(qū)動或者手動的方式被提升一定高度，使得待測試的車輪12不再 與支撐車輛的地面接觸。因此，如果進一步將車輛的換檔機構(gòu)放在空檔位置并釋放任何制 動部件，則可以旋轉(zhuǎn)待測試的相應(yīng)車輪12(在下文中稱為被測車輪12)。
因此，當(dāng)結(jié)合支撐單元5的車輪診斷系統(tǒng)DS朝被測車輪12移動并被放置在適于 掃描車輪、尤其是其輪胎表面的最佳位置時，可以開始掃描被測車輪的輪胎表面。更具體 地，根據(jù)圖1中所示的本發(fā)明的第一實施方式的配置，被測車輪12仍安裝到車輛但不與地 面有任何接觸，從而被測車輪12可以預(yù)定方式并通過車輪診斷系統(tǒng)DS的使用者手動地移 動。 關(guān)于由多個照相機1至3(感測單元)執(zhí)行的用于對被測車輪12、更具體的是車輪 12的輪胎13的表面進行掃描的掃描操作，多個照相機1至3中的每一個都具有其自身的掃 描范圍。即，第一照相機1具有第一掃描范圍14，第二照相機2具有第二掃描范圍15，第三 照相機3具有第三掃描范圍16。多個照相機1至3的不同掃描范圍14至16覆蓋輪胎13 的完整表面的不同表面。詳細地說，第一照相機1的第一掃描范圍14覆蓋輪胎13的左側(cè) 壁，第二照相機2的第二掃描范圍15覆蓋輪胎13的具有胎面17(輪胎胎面17)的表面，第三照相機3的第三掃描范圍16覆蓋輪胎13的右側(cè)壁。 相應(yīng)地，可以對感興趣的所有表面，例如輪胎13的上述預(yù)定表面進行掃描。即，多 個照相機1至3的每個照相機均執(zhí)行輪胎13的預(yù)定表面中的特定一個的掃描操作和由此 的圖像攝取操作并對輪胎13的相應(yīng)預(yù)定表面攝取相應(yīng)的圖像，這些圖像作為電信號被提 供并構(gòu)成多個照相機1至3(感測單元)的檢測信號。注意，取決于支撐單元5靠近被測車 輪12的定位，可以對車輪12的任何感興趣的區(qū)域或者面積進行掃描并做出車輪診斷的主 題。 因此，根據(jù)本發(fā)明的車輪診斷系統(tǒng)DS構(gòu)成無接觸的車載車輪診斷系統(tǒng)，具體來 說，其是在被測車輪12仍安裝在車輛上時進行診斷。從多個照相機1至3的檢測結(jié)果處理 后獲取診斷數(shù)據(jù)。 多個照相機1至3的操作使車輪診斷系統(tǒng)DS能夠在車輪12仍安裝在車輛上時測 量輪胎胎面(胎面17)和側(cè)壁的幾何特性。車輪診斷系統(tǒng)DS測量車輪12的特性，更優(yōu)選 的是輪胎13的特性，并基于攝取的圖像將診斷信息顯示在本地的顯示部件(在圖1中未顯 示)上。 多個照相機1至3被連接用于將數(shù)據(jù)傳輸至中央控制單元CCU，中央控制單元未在 圖1中顯示出來(在這方面其在對圖5的描述中被談到)，且診斷信息可顯示在本地顯示 器上或者可傳輸至遠程計算機(主機)，用于存儲和/或顯示。具體來說，多個照相機l至 3的連接和相應(yīng)的通信可借助電纜執(zhí)行，或者基于RF(射頻)通信、紅外信號或者任何合適 的傳輸概念以無線方式執(zhí)行?？梢詾槎鄠€照相機1至3設(shè)置用于對其進行控制的不同傳輸 通道。 車輪診斷系統(tǒng)DS允許在不需將車輪12從車輛去除的情況下進行車輪和/或輪胎 診斷。操作者只需要在將能夠自由移動的支撐單元5放置在靠近被測車輪12的預(yù)定或者 最佳掃描位置之后，且在多個照相機1至3的操作開始時，由操作者或者使用者以手動方式 將車輪12旋轉(zhuǎn)至少完整一周。圖1中所示的本發(fā)明的基于被測車輪12的手動旋轉(zhuǎn)的配置 因此構(gòu)成了涉及被測車輪12的手動旋轉(zhuǎn)的基本配置或者基本設(shè)置。 在該基本設(shè)置下，使用者或者操作者需要提升車輛以具有能夠自由旋轉(zhuǎn)的被測車 輪12，將車輪診斷系統(tǒng)DS靠近車輪12或者輪胎13放置，并手動旋轉(zhuǎn)車輪12至少完整一 周，同時操作多個照相機1至3用于執(zhí)行掃描操作。收集多個照相機1至3的每一個的檢 測信號形式的相應(yīng)數(shù)據(jù)。收集的數(shù)據(jù)可傳輸至本地計算機和/或主機，用于進一步的數(shù)據(jù) 評估和處理。 為了在掃描旋轉(zhuǎn)著的被測車輪12的預(yù)定表面時獲取多個照相機1至3的每一個 的攝取信息(掃描信息、檢測結(jié)果)的角度關(guān)系，可將標(biāo)記(檢查標(biāo)記或者膠貼紙，圖1中 未示出，見圖3)應(yīng)用到輪輞18或者輪胎13的預(yù)定位置處，優(yōu)選應(yīng)用到輪胎13的至少一個 側(cè)壁。在后一種情況下，側(cè)壁照相機中的一個(例如第一或者第三照相機1或3)可檢測檢 查標(biāo)記或者膠貼紙，并且這可以在對攝取數(shù)據(jù)(掃描圖像、檢測信號)進行評估時用作角度 參考。更具體地，假定操作者保持車輪12沿一個和相同方向旋轉(zhuǎn)，檢查標(biāo)記或者膠貼紙作 為參考的作用可以被數(shù)據(jù)評估軟件用來檢測何時實現(xiàn)了完整周。特別地，角度參考(角度 信息)可以被分配給被測車輪12的收集數(shù)據(jù)，由此給一部分圖像分配一角度信息作為幾何 參考。
8
當(dāng)支撐單元5已經(jīng)靠近被測車輪12放置時，可以對多個照相機1至3中的每一個 進行設(shè)置，根據(jù)多個照相機1至3的掃描方向及其在被測車輪12的各個預(yù)定表面上的正確 聚焦，調(diào)整多個照相機1至3。優(yōu)選地，三個照相機1至3同步執(zhí)行掃描操作，從而操作者只 須使被測車輪12旋轉(zhuǎn)完整一周。 在對多個照相機1至3中的每一個進行控制以獲取連續(xù)的掃描操作的情況下，則 需要被測車輪12旋轉(zhuǎn)完整的多周，以獲取對被測車輪12或者感興趣部分的完整掃描。
還可能不應(yīng)用檢查標(biāo)記或者膠貼紙，且可以不知道收集的數(shù)據(jù)和輪胎13的掃描 表面的實際位置之間的角度關(guān)系。診斷基于總體上的最小和最大數(shù)據(jù)。角度參考也可以在 操作多個照相機1至3和旋轉(zhuǎn)被測車輪12之前由使用者作為指令輸入。
當(dāng)要基于掃描的數(shù)據(jù)(由多個照相機1至3攝取的圖像的檢測結(jié)果)進行輪胎診 斷時，如果總的胎面深度很小，則可確定可能是磨損的輪胎，如果胎面讀數(shù)(特別是掃描結(jié) 果)的最大偏差太大(相對于預(yù)定的閾值)，則可以確定扁疤。這可以基于合適輪胎的特定 范圍和合適閾值確定，當(dāng)任何評估的檢測結(jié)果超過閾值時，可結(jié)合合適的閾值通知使用者 或者操作者。 而且，如果特定側(cè)壁(側(cè)壁讀數(shù))的掃描結(jié)果的最大偏差太大，可以檢測可能的凸 出或者任何凹陷。這也可以結(jié)合多個范圍或者預(yù)定的閾值來確定。如果一個肩部總的磨破 了 ，還可能檢測露營車胎面的磨損方式。其他測量是可能的，例如關(guān)于靠近輪胎側(cè)壁的輪輞 損害的任何測量，輪輞在討論的車輪撞到路肩石時也會受到損壞。當(dāng)整個測量結(jié)果，即多個 照相機1至3的掃描結(jié)果與通常存儲在與照相機1至3連接的計算機中的預(yù)定信息進行比 較用于數(shù)據(jù)評估時，甚至很小的損壞或者輕微的變形都可以被檢測和評估并準(zhǔn)備用于展示 給使用者或者操作者，以對其進行快速且便利的參考。 如上面結(jié)合描述了無接觸車載輪胎診斷系統(tǒng)的圖1提到的車輪診斷系統(tǒng)DS的配 置可以連接到或者包括緊湊型嵌入式個人計算機PC或者類似的硬件板，其可以通過相應(yīng) 的總線系統(tǒng)(USB， IEE 1394或者等同的)連接到多個照相機1至3，以提取和收集診斷數(shù) 據(jù)并準(zhǔn)備用于顯示和存儲的相應(yīng)數(shù)據(jù)。 如上述的系統(tǒng)允許在不需將被測車輪12從車輛去除的情況下進行輪胎診斷。當(dāng) 要推薦車輪校準(zhǔn)或者懸掛測試操作時，這是非常有好處的，因為操作者可直接進行更少工 作。當(dāng)預(yù)期將車輪12從車輛去除時，無論如何都需要至少略微提升車輛以將車輪診斷系統(tǒng) DS靠近待測試的車輪12放置。因此，根據(jù)本發(fā)明的車輪診斷系統(tǒng)DS提供了這樣的好處，即 更容易對車輪、具體是其輪胎13進行測試。利用更少的工作和時間就可容易且方便地收集 車輪12及其輪胎13的狀態(tài)數(shù)據(jù)。結(jié)合本發(fā)明的第一實施方式描述的結(jié)構(gòu)是極其緊湊的、 重量輕且便于攜帶，且操作者僅需一次執(zhí)行包括胎面17、左側(cè)壁和右側(cè)壁的一個測量，從而 提高了輪胎分析(車輪診斷)的效率。根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的車輪診斷系統(tǒng)DS的 配置在車輪診斷的所有情況中、特別是在僅要求胎面分析時非常高效。
支撐單元5能夠優(yōu)選在平表面上以簡單方式自由移動并能夠以最佳方式定位以 相對于被測車輪12實現(xiàn)預(yù)定的掃描位置。當(dāng)已經(jīng)實現(xiàn)了預(yù)定的掃描位置(預(yù)定的操作位 置)時，可以開始照相機的操作，即，照相機開始執(zhí)行掃描操作。為了使被測車輪12只具有 完整一周，在該完整一周過程中操作多個照相機1至3的每一個。這種情況下，在數(shù)據(jù)評估 之后，預(yù)定和存儲數(shù)據(jù)(存儲的標(biāo)準(zhǔn))或者具體參考數(shù)據(jù)之間的偏差超過預(yù)定的閾值，則可相應(yīng)地通知操作者或者使用者(報警狀態(tài))。
第二實施方式 參照圖2，下文描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的車輪診斷系統(tǒng)DS。 在圖2中，相同的標(biāo)記用來限定與已經(jīng)結(jié)合圖1描述的那些相同或相應(yīng)的部件和
單元，因此省略了進一步的詳細描述。 如圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的車輪診斷系統(tǒng)DS的配置基本與圖1 所示的相同，其中，例如照相機1至3的多個感測單元安裝在其不同位置上，且這些照相機 被配置用于從不同方向?qū)畿囕?2或其輪胎13的感興趣的物體進行掃描，由此獲得被 測車輪12(輪胎13)的不同預(yù)定區(qū)域或者面積的檢測(掃描)結(jié)果。 以與結(jié)合第一實施方式描述的方式相應(yīng)的方式，第二實施方式的支撐單元5同樣 能夠自由移動，其能夠容易地靠近被測車輪12定位用于執(zhí)行掃描操作。為此，支撐單元5 的至少一些支架9設(shè)有滾輪10，用于容易地移動包括多個照相機1至3的完整支撐單元5。 操作者可使用操作桿11移動和定位支撐單元5，如圖2所示的操作桿11僅僅作為一個例 子。 根據(jù)第二實施方式的支撐單元5還包括左側(cè)框架部分6、中間框架部分7以及右側(cè) 框架部分8。各個框架部分完整地顯示在圖1中。與其相反，在圖2中，右側(cè)框架部分8展 示為包括切除部分，用于更詳細地描述根據(jù)第二實施方式的車輪診斷系統(tǒng)DS的其它部件。 即，省去了右側(cè)框架部分的一部分以描述增量(旋轉(zhuǎn))編碼器19的配置和優(yōu)選位置。
具體地，根據(jù)第二實施方式的車輪診斷系統(tǒng)DS包括作為其它部件的增量編碼器 19 (旋轉(zhuǎn)編碼器)。增量編碼器19與接觸滾輪20機械連接，接觸滾輪20與被測車輪12的 輪胎13的胎面17緊密接觸。特別地，增量編碼器19 (其接觸滾輪20)接觸輪胎13的胎面 17，當(dāng)車輪12旋轉(zhuǎn)時，增量編碼器與被測車輪12緊密接觸地旋轉(zhuǎn)。 如已經(jīng)結(jié)合第一實施方式描述的，為了根據(jù)本發(fā)明提供診斷，車輛必須被提升一 定高度使得車輪或者至少被測車輪12不再接觸地面并且能夠旋轉(zhuǎn)，支撐單元5移動至靠近 被測車輪12且具體地是靠近預(yù)定的操作(掃描)位置。 當(dāng)被測車輪12在多個照相機1至3的掃描或者圖像攝取操作過程中旋轉(zhuǎn)時，增量 編碼器19也旋轉(zhuǎn)并提供對應(yīng)于被測車輪12的旋轉(zhuǎn)角度的機械或者幾何參考。更詳細地， 當(dāng)接觸滾輪20接觸旋轉(zhuǎn)的被測車輪12時，增量編碼器19提供角度參考信息，從而在多個 照相機1至3進行掃描操作的過程中，多個照相機1至3提取的每個信息或者掃描結(jié)果可 分配給相對參考角度的特定角度。 當(dāng)被測車輪12由操作者或者使用者手動旋轉(zhuǎn)時，增量編碼器19的檢測結(jié)果被供 給個人計算機或者任何等同的數(shù)據(jù)評估裝置(例如硬件板)來進行數(shù)據(jù)評估并結(jié)合相對于 角度參考值的角度信息提供收集數(shù)據(jù)。相應(yīng)的數(shù)據(jù)可被存儲且可被進一步處理，以優(yōu)選在 監(jiān)視器或者屏幕(未示出)獲取用于使用者或者操作者觀察的表示完整的優(yōu)選作為三維表 示(圖像)的檢測結(jié)果的圖像。增量編碼器19的檢測結(jié)果可借助電纜或者任何合適的無 線手段供應(yīng)至數(shù)據(jù)評估系統(tǒng)或者個人計算機PC。 因此，圖2中顯示的配置，其中除了圖1中顯示的配置之外，提供了增量編碼器19， 也構(gòu)成了本發(fā)明的車輪診斷系統(tǒng)DS的基本設(shè)置，且操作者或者使用者需要更少的付出、工 作和時間來獲得反映被測車輪12的輪胎13或者其他零件的狀態(tài)的完整且可靠的檢測結(jié)
10果，這些狀態(tài)是感興趣的并可由多個照相機1至3的配置來掃描。使用者只需要將車輛提 升一定高度使得感興趣的車輪12可以旋轉(zhuǎn)，按照上面描述的方式將車輪診斷系統(tǒng)DS靠近 待被診斷的輪胎13放置，并手動旋轉(zhuǎn)車輪12至少完整一周，同時操作多個照相機1至3、執(zhí) 行掃描操作并收集相應(yīng)的掃描數(shù)據(jù)。 圖2中顯示的配置具有與圖1中顯示的配置相同的好處，且具有這種手動設(shè)置另 外的好處，即可以參考旋轉(zhuǎn)時的車輪12或者輪胎13的角位置收集完整的診斷數(shù)據(jù)。這使 得根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的車輪診斷系統(tǒng)DS具有完整且更加精確的診斷能力。
以類似于第一實施方式的方式，操作者可以進行照相機1至3的手動設(shè)置，具體是 結(jié)合支撐單元5相對于被測車輪12的預(yù)定位置對照相機操作進行校準(zhǔn)或者精調(diào)。除了第 一實施方式之外，需要以靠近被測車輪12的方式放置支撐單元5，使得增量編碼器19的接 觸滾輪20能夠緊密接觸(具有一定的壓力)輪胎13的胎面17，從而當(dāng)被測車輪12旋轉(zhuǎn) 時，增量編碼器19能夠沒有任何滑動地可靠旋轉(zhuǎn)。
第三實施方式 以下結(jié)合圖3至圖5描述根據(jù)本發(fā)明的車輪診斷系統(tǒng)的第三種實施方式。
第三實施方式的車輪診斷系統(tǒng)DS的基本配置類似于圖1所示的第一實施方式和 圖2所示的第二實施方式的基本配置，具體來說，就支撐單元5的配置而言，支撐單元5包 括左側(cè)框架部分6、中間框架部分7和右側(cè)框架部分8并配備有支架9，其中至少一些支架 9具有用于使整個支撐單元5自由且容易地運動的滾輪IO。在支撐單元5的不同位置上安 裝例如照相機的感測單元，包括第一、第二和第三照相機1至3。多個照相機1至3被配置 用于以上面描述的方式掃描被測車輪12、特別是其輪胎13(觸地面、胎面17)并獲得檢測結(jié) 果(檢測信號)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)評估之后從這些檢測結(jié)果得出診斷數(shù)據(jù)。 也就是說，當(dāng)被測車輪12旋轉(zhuǎn)至少完整一周時，多個照相機1至3對輪胎13的預(yù) 定表面(胎面17和輪胎13的兩側(cè)壁)執(zhí)行掃描操作，且至少三個照相機的掃描結(jié)果適用 于進一步數(shù)據(jù)評估，以向使用者或者操作者提供信息并在監(jiān)視器或者屏幕上獲取反映收集 的數(shù)據(jù)并指示輪胎13狀態(tài)的合適圖像。 除了第一和第二實施方式，根據(jù)第三實施方式，還提供了另外的部件來獲得包括 用于旋轉(zhuǎn)被測車輪12的驅(qū)動部件的配置或者設(shè)置。 具體來說，右側(cè)框架部分8展示為包括切除部分(省去部分)以更加清楚地描述 增量編碼器19，其在被測車輪12旋轉(zhuǎn)時通過與輪胎13的胎面17緊密接觸的接觸滾輪20 旋轉(zhuǎn)。如同已經(jīng)結(jié)合第二實施方式描述的，當(dāng)被測車輪12旋轉(zhuǎn)時，結(jié)合于接觸滾輪20的增 量編碼器(旋轉(zhuǎn)編碼器)向多個照相機1至3的每一個收集的數(shù)據(jù)提供角度參考(角度參 考信息)。 根據(jù)第一和第二實施方式的車輪診斷系統(tǒng)DS的配置或設(shè)置構(gòu)成手動設(shè)置，其中， 要求使用者或者操作者手動旋轉(zhuǎn)車輪12，用于在多個照相機1至3的掃描操作過程中獲得 車輪12的至少完整一周。 根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的車輪診斷系統(tǒng)DS構(gòu)成機動化設(shè)置，為此，提供馬達 形式的驅(qū)動單元21 。驅(qū)動單元優(yōu)選為電動馬達，其能夠在運行方向、扭矩和轉(zhuǎn)速等方面得到 適當(dāng)控制，且驅(qū)動單元21可直接連接到增量編碼器19的接觸滾輪20。
當(dāng)為驅(qū)動單元21供應(yīng)功率時，驅(qū)動單元21旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動與輪胎13的胎面17緊密
11接觸的接觸滾輪20。因此，只要操作驅(qū)動單元21 (即供應(yīng)有功率)，輪胎13就旋轉(zhuǎn)并且按 驅(qū)動單元21被操作的方式旋轉(zhuǎn)。 可以按照使被測車輪12獲得平滑和一致的旋轉(zhuǎn)的方式控制向驅(qū)動單元21供應(yīng)的 功率。當(dāng)增量編碼器19提供反映車輪12的旋轉(zhuǎn)角位置的測量結(jié)果時，可以控制驅(qū)動單元 21來獲得被測車輪12的希望的至少完整一周。在驅(qū)動單元21的操作和被測車輪12的旋 轉(zhuǎn)過程中，致動多個照相機1至3以執(zhí)行掃描操作并收集反映輪胎13狀態(tài)的數(shù)據(jù)。角度信 息(角度參考)被分配給收集的數(shù)據(jù)。 因此，可以進行總體控制，控制的項目包括多個照相機1至3、驅(qū)動單元21 (電動馬 達)以及連接至由驅(qū)動單元21驅(qū)動并由此旋轉(zhuǎn)車輪12的接觸滾輪20的增量編碼器?？?制可以通過任何個人計算機或者合適的硬件板來進行并可以包括用于執(zhí)行所需控制步驟 的合適的軟件。 根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的車輪診斷系統(tǒng)DS的配置還可包括設(shè)置在驅(qū)動單元 21和接觸滾輪20之間的齒輪箱22。齒輪箱22可包括變速系統(tǒng)，用于將驅(qū)動單元21的轉(zhuǎn) 速傳遞至接觸滾輪20。當(dāng)驅(qū)動單元21被致動(供應(yīng)功率)并旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)被提供給齒輪箱 22并進一步被傳輸至接觸滾輪20，齒輪箱22例如可根據(jù)需要引起驅(qū)動單元21的轉(zhuǎn)速減小 或者增加。 驅(qū)動單元21和齒輪箱22的配置還可與增量編碼器(旋轉(zhuǎn)編碼器)19結(jié)合以在被 測車輪12旋轉(zhuǎn)時向設(shè)置在支撐單元5上的多個照相機1至3拾取的收集數(shù)據(jù)提供角度參 考。 圖4的俯視圖顯示了支撐單元5的不同預(yù)定位置處的多個照相機的配置，還顯示 了多個照相機1至3的每個的特定掃描范圍(第一至第三掃描范圍14至16)。向驅(qū)動單元 21的功率供應(yīng)由相應(yīng)的電纜23來執(zhí)行。 由此，根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的配置提供了機動化設(shè)置，其可以是與不具有 齒輪箱的現(xiàn)有的機載平衡器(成品平衡器)類似的直接驅(qū)動系統(tǒng)，或者具有齒輪箱22來提 供不同的轉(zhuǎn)速和最佳速度適應(yīng)。該系統(tǒng)可包括或不包括增量編碼器19。在沒有提供增量編 碼器的情況下，作為另一選擇，可以向輪胎的側(cè)壁的一個上提供單個膠貼紙或者檢查標(biāo)記 來用作角度參考，如同結(jié)合第一實施方式描述的。 優(yōu)選但并非必需設(shè)置在輪胎側(cè)壁的一個上的單個膠貼紙或者檢查標(biāo)記SM由多個 照相機1至3的各個提取，并且這為確定被測車輪12已經(jīng)完成至少完整一周提供了支持。
由于操作者或者使用者能夠通過使用操作桿11使自由且容易地移動的支撐單元 5運動至靠近車輪12的最佳掃描位置，根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的車輪診斷系統(tǒng)DS基 本上提供與第一和第二實施方式相同的好處。另外，根據(jù)第三實施方式的機動化配置提供 了另外的好處，即不需要對被測車輪12進行任何手動旋轉(zhuǎn)就可執(zhí)行測量操作。也就是說， 使用者或者操作者不需要手動接觸被測車輪12來使其旋轉(zhuǎn)。而且，由于被測車輪12的旋 轉(zhuǎn)是以機動化方式進行的，因此可以獲得根據(jù)第三實施方式的車輪診斷系統(tǒng)的全部自動操 作。 在這種情況下，例如個人計算機或者任何硬件板的中央控制器可執(zhí)行驅(qū)動單元 21、齒輪箱22 (如果設(shè)有的話)、多個照相機和增量編碼器(旋轉(zhuǎn)編碼器)19的控制，優(yōu)選具 有反饋控制?？梢宰詣俞槍Ρ粶y車輪12的至少一周旋轉(zhuǎn)自動收集數(shù)據(jù)，還可提供隨后的數(shù)
12據(jù)評估，從而為操作者顯示能夠容易地讀取和識別的檢測結(jié)果。如果設(shè)有齒輪箱22，則還可 以控制齒輪箱22(例如用于轉(zhuǎn)速的調(diào)整)。 驅(qū)動單元21、齒輪箱22(如果設(shè)有的話)和結(jié)合有增量編碼器19的接觸滾輪20 固定至支撐單元5，從而當(dāng)通過操作桿11移動支撐單元5時，根據(jù)第三實施方式的車輪診斷 系統(tǒng)DS的完整配置可自由運動。需要將支撐單元5靠近車輪12定位，以使得在驅(qū)動接觸 滾輪20時，可以可靠地接觸輪胎13的觸地面且使被測車輪12不會有任何滑動地旋轉(zhuǎn)。
圖5顯示了第一至第三實施方式、具體來說是例如圖3和圖4中所示的實施方式 的車輪診斷系統(tǒng)DS的裝置和單元的電路框圖(功能部件)。 框圖包括中央控制單元(CCU)24，其連接至多個照相機1至3(感測單元)的每一 個。檢測結(jié)果，即車輪12或輪胎13的各個預(yù)定部分的掃描或者攝取圖像作為電信號(數(shù)據(jù) 信號)被傳輸至中央控制單元24，用于進一步的數(shù)據(jù)評估。中央控制單元24可以基于微處 理器并可包括用于執(zhí)行數(shù)據(jù)評估并從這些基礎(chǔ)得出希望的診斷數(shù)據(jù)的必要的硬件和軟件。 根據(jù)檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)也可以被存儲在相應(yīng)的存儲部件(未示出)中，且可以提供一定的存 儲區(qū)域來存儲關(guān)于不同種類輪胎和車輪特性的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以事先在制造車輪診 斷系統(tǒng)DS時實施并可在需要時更新。 中央控制單元24還連接至與可旋轉(zhuǎn)的車輪12機械接觸并由此接觸輪胎13的胎 面17的增量編碼器19。編碼器信息(旋轉(zhuǎn)的角度參考數(shù)據(jù))被傳輸至中央控制單元24。
中央控制單元24還連接至包括例如馬達的驅(qū)動單元21，并且在設(shè)有齒輪箱22時 連接至齒輪箱。圖5顯示了驅(qū)動單元21和車輪12之間借助齒輪箱22(如果設(shè)有的話)的 機械連接。驅(qū)動單元21和齒輪箱22都可由中央控制單元24控制甚至監(jiān)視。
中央控制單元24還連接至用于由使用者或者操作者輸入數(shù)據(jù)和指令的輸入裝 置，例如鍵盤。輸入裝置25還可用來建議中央控制單元24。檢測結(jié)果可由中央控制單元 24以合適的方式處理并可作為容易讀取的圖像顯示在連接至中央控制單元24的顯示器26 上。在顯示器26上可以顯示三維圖像或者任何其它的圖像和數(shù)據(jù)。 在圖5中，各個裝置和單元與中央控制單元之間的連接被顯示為連接電纜。除了 用于向驅(qū)動單元21供應(yīng)功率的功率電纜，另外的控制指令和數(shù)據(jù)傳輸還可以以無線方式 進行。在中央控制單元21以及另外的輸入裝置25和顯示器26設(shè)置在支撐單元5上的情 況中，電纜是合適的。如果中央控制單元24(和另外的部件25和26)被設(shè)置成相對能夠自 由運動的支撐單元5是固定和獨立的，則特定的電纜是必要的。在這種情況下，無線通信也 可以提高支撐單元5的可動性。 還可以為使用者或者操作者設(shè)置遠程控制，用于在中央控制單元24及其外圍裝 置25和26與支撐單元5獨立時遠程輸入數(shù)據(jù)或者操作指令。遠程控制的使用進一步提高 了支撐單元5向著和離開被測車輪12的自由可動性。 中央控制單元24中在掃描和相應(yīng)的數(shù)據(jù)評估之后使用的軟件可限定存儲的標(biāo)準(zhǔn) 或者參考數(shù)據(jù)(考慮了誤差)和反映被測車輪12的輪胎13的狀態(tài)的實際掃描數(shù)據(jù)之間的 偏差。如果偏差大于預(yù)定的合適閾值，則給操作者一個相應(yīng)的指示(報警狀態(tài))。
第四實施方式 以下結(jié)合圖6和圖7描述根據(jù)本發(fā)明的車輪診斷系統(tǒng)DS的第四實施方式。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的車輪診斷系統(tǒng)DS的俯視圖。
13
如從圖6的內(nèi)容可以看出的，車輪診斷系統(tǒng)DS包括支撐單元5，其基本以與第一至 第三實施方式中的支撐單元(框架)相同的方式設(shè)置。因此，車輪診斷系統(tǒng)DS還包括優(yōu)選 設(shè)置為多個照相機1至3形式的第一至第三感測單元。配置和掃描方向或者圖像攝取方向 基本與其它實施方式中的多個照相機1至3的結(jié)構(gòu)和操作狀態(tài)對應(yīng)。更具體地，掃描方向 或者圖像攝取方向如描述在圖1至圖4中的那樣并被稱為第一至第三掃描范圍14至16。
圖6中所示的支撐單元5包括左側(cè)框架部分6、中間框架部分7以及右側(cè)框架部 分8。除了其它實施方式的支撐單元5的配置，根據(jù)第四實施方式，左側(cè)框架部分6還承載 左側(cè)(第一)可動臂61，其能夠在左側(cè)框架部分6上滑動，從而可以調(diào)節(jié)整個左側(cè)框架部分 6(元件6和61)的長度。 以類似的方式，右側(cè)框架部分8承載右側(cè)(第二)可動臂81，從而可以調(diào)節(jié)兩個元 件8和81的總長度?？蓜颖?1和81都能夠按照一定的運動范圍在各自的框架部分6和8 上滑動，用于調(diào)節(jié)其總長度，在一種優(yōu)選發(fā)展中，各個臂61和81可以伸縮方式設(shè)置。第一 和第二可動臂61和81分別分配給第一和第三照相機1和3。 可動臂61和81分別滑動地安裝在左側(cè)和右側(cè)框架部分6和8上的設(shè)置允許第一 和第三照相機1和3的實際位置的移動和變動，由此改變第一和第三照相機1和3在支撐 單元5上的位置并擴展第一和第三照相機1和3的每一個的操作范圍以及改變第一和第三 照相機1和3的每一個的掃描范圍(圖像攝取范圍)。即，當(dāng)兩個可動臂61和81運動用于 調(diào)節(jié)照相機1和3中每一個的圖像攝取位置或者掃描位置時，按照圖6中所示的各個箭頭 63和83進行運動。 支撐單元5還可包括感測單元伺服裝置，用于單個定位每個照相機1至3。感測單 元伺服裝置以圖6和圖7中所示的第一、第二和第三伺服裝置27至29的形式設(shè)置。S卩，第 一伺服裝置27承載第一照相機1并適用于單獨地改變第一照相機1的掃描或圖像攝取方 向，尤其是通過搖動或者傾斜第一照相機1。而且，第二伺服裝置28承載第二照相機2并 且也適用于搖動或者傾斜第二照相機2的掃描或者圖像攝取方向。類似地，第三伺服裝置 29承載第三照相機3，用于進行第三照相機的掃描或者圖像攝取方向的搖動或者傾斜。每 個照相機1至3的可能搖動和傾斜通過箭頭30描述在圖6中。
圖7顯示了根據(jù)第四實施方式的車輪診斷系統(tǒng)的功能部件的框圖設(shè)置。
圖7顯示了與圖5中所示的中央控制單元24對應(yīng)的中央控制單元24(CCU)。中央 控制單元24可以基于微處理器并可包括用于執(zhí)行數(shù)據(jù)評估并從這些基礎(chǔ)得出希望的診斷 數(shù)據(jù)的硬件和軟件。具體來說，如圖5中已經(jīng)顯示的，多個感測單元或者照相機1至3的每 一個都連接至中央控制單元24。而且，分別承載多個照相機1至3的第一至第三伺服裝置 27至29也連接至中央控制單元24。基于可以是有線或無線的這種連接，可以控制各個伺 服裝置27至29的操作，還可以從設(shè)置在伺服裝置27至29中的編碼部件得出其實際位置 和操作狀態(tài)。 因此，中央控制單元24適用于控制每個照相機1至3和每個伺服裝置27至29的 操作。 中央控制單元24還連接至分別設(shè)置在可動臂61和81中或設(shè)置在可動臂61和81 處的第一和第二框架致動器62和82，其分別用于提供各個可動臂61和81的運動(優(yōu)選是 滑動)。通過中央控制單元24，整個左側(cè)或者右側(cè)框架部分6和8的長度的調(diào)整可根據(jù)存
14儲在中央控制單元24或者連接的外部主機中的預(yù)定控制思路以手動或者自動方式執(zhí)行。
類似于圖4所示的方式，車輪診斷系統(tǒng)DS還可包括結(jié)合增量編碼器19的接觸滾 輪20，其由驅(qū)動單元21驅(qū)動用于旋轉(zhuǎn)被測車輪12。除了這種配置，接觸滾輪20可包括壓 力傳感器31(圖7)，用于檢測將接觸滾輪20推到被測車輪12的輪胎13的運行表面(胎 面)的壓力或力。檢測的接觸壓力或力被輸入到連接至壓力傳感器31的中央控制單元24， 且可以執(zhí)行數(shù)據(jù)評估以確定壓力是否足夠高，從而確保車輪12的正確和無中斷的驅(qū)動。
中央控制單元24還連接至第一和第二支架致動器32和33(圖7)，用于一方面調(diào) 整支撐單元5的支架9的高度(見圖1至圖3)，另一方面移動滾輪10以調(diào)整支撐單元5相 對于車輪的位置。支架致動器32和33連接至中央控制單元24使得能夠適當(dāng)控制支架致 動器32和33的操作，用于調(diào)整支撐單元5的完整位置。支架致動器可包括電動馬達或者 任何其它合適的電動_機械裝置。 圖6所示的配置以及圖7中的方框電路允許相對于被測車輪12精確定位和調(diào)整 車輪診斷系統(tǒng)DS。 設(shè)置到根據(jù)圖6的支撐單元5的另外的部件和裝置也可以設(shè)置到之前的實施方式 1至3的支撐單元5。而且，車輪診斷系統(tǒng)DS的支撐單元5可以只包括具有壓力傳感器和 編碼器19的接觸滾輪20，或者可包括用于以機動化方式驅(qū)動(旋轉(zhuǎn))車輪12的驅(qū)動單元 21。 在根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的車輪診斷系統(tǒng)DS包括圖6中所示的另外的部件 和裝置，但省去了接觸滾輪20和增量編碼器19的情況下，工廠或者汽修廠的操作者可將支 撐單元5朝車輪移動(當(dāng)提升車輛以旋轉(zhuǎn)車輪時)，且操作者將相對于車輪12對支撐單元 5進行粗略定位。在這種情況下，支撐單元5可相對于車輪12傾斜且不處于正確的掃描或 者圖像攝取位置。在這種情況下，使用者可出于校準(zhǔn)目的啟動初步掃描。多個感測單元或 者照相機1至3在初步過程(校準(zhǔn)過程)中被致動用于攝取相應(yīng)的圖像，并且根據(jù)預(yù)定的 算法，分析圖像并相互比較圖像，從而基于圖像匹配或者不匹配，可以檢測支撐單元5相對 于車輪12的失準(zhǔn)。在這一方面，照相機1至3中的每一個可檢測距車輪(胎面或者輪輞) 的距離，并且在數(shù)據(jù)評估時，可以檢測失準(zhǔn)，并可以對支撐單元5進行正確定位以獲得最佳 掃描或者圖像攝取位置。 中央控制單元24可以啟動不同的致動器，例如伺服裝置27至29，用于搖動或者 傾斜照相機1至3，或者啟動框架致動器62和82，用于分別調(diào)整左側(cè)和右側(cè)框架部分6和 8的長度。為了校準(zhǔn)系統(tǒng)，可根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)評估，即對每個感測單元或者照相機1至3與 車輪12之間的測量距離進行處理，或者根據(jù)結(jié)合圖像匹配對攝取圖像的評估，由中央控制 單元24對致動器27至29及62和82自動進行控制。 當(dāng)車輪診斷系統(tǒng)DS配備有還包括增量編碼器19以及壓力傳感器31的接觸滾輪 20時，使用者將靠近車輪放置支撐單元5，使得接觸滾輪20與輪胎13的表面緊密接觸。在 這種情況中，實現(xiàn)了將支撐單元5靠近車輪12的粗略定位。使用者可通過輸入裝置25 (圖 5)致動中央控制單元24以按照預(yù)定順序執(zhí)行校準(zhǔn)過程。在這一方面，中央控制單元24可 控制照相機1至3以攝取車輪12或者其零件的相應(yīng)圖像，來對各個照相機1至3的圖像進 行圖像匹配和圖像關(guān)聯(lián)。即，例如，第一和第三照相機1和3的相應(yīng)掃描結(jié)果可基本限制到 輪胎13，且由于輪胎13的兩個側(cè)壁(其內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁)通常具有基本相同的形狀，因此所得的圖像可相互關(guān)聯(lián)。 而且，除了關(guān)聯(lián)過程之外，可執(zhí)行距離測量，或者距離測量作為僅有的測量被執(zhí) 行，由此測量照相機1至3與輪胎13或車輪12的主要結(jié)構(gòu)特征之間的距離。當(dāng)檢測結(jié)果與 存儲的關(guān)于車輪12和/或輪胎13的基本信息進行比較和關(guān)聯(lián)時，也可獲得關(guān)聯(lián)結(jié)果。在 檢測到失準(zhǔn)的情況下，通過致動分別承載照相機1至3的伺服裝置27至29的至少一個或 者框架致動器62和82，用于調(diào)整左側(cè)和右側(cè)框架部分6和8的長度，可由中央控制單元24 執(zhí)行正確位置的精調(diào)。 并且，根據(jù)使用者的請求，中央控制單元24可致動支架致動器32和33，用于調(diào)整 與照相機1至3的位置相對于地面的高度對應(yīng)的支架9的高度，還可在支撐單元5相對于 車輪12稍稍傾斜時，考慮任何角度差異或者變化調(diào)整支撐單元5相對于車輪12的位置。
壓力傳感器31的輸出信號的數(shù)據(jù)評估表示相對車輪12的正確位置。
因此，優(yōu)選在中央控制單元24或者在與其連接的主機中進行的數(shù)據(jù)評估提供關(guān) 于支撐單元5相對于車輪12對準(zhǔn)或者失準(zhǔn)的信息，并且在失準(zhǔn)時，車輪診斷系統(tǒng)DS能通過 描述的各種致動器，例如結(jié)合本發(fā)明的第四實施方式描述的致動器自動進行調(diào)整(校準(zhǔn))。 通常，致動器具有用于為中央控制單元24提供關(guān)于各個致動器的實際操作狀態(tài)或者位置 的信息的編碼器，并且通常需要使所有感測單元，例如照相機1至3的輸出信號進行預(yù)定的 數(shù)據(jù)評估。 可以在對被測車輪12進行掃描以提取有用的數(shù)據(jù)之前執(zhí)行校準(zhǔn)或者設(shè)置過程， 由此確保關(guān)于車輪是可靠的。 如上面已經(jīng)提到的，還要注意圖6和圖7中描述的各種致動器可毫無問題地全部 或者部分應(yīng)用到車輪診斷系統(tǒng)DS的支撐單元5的配置。S卩，圖6和圖7中所示的配置可容 易地應(yīng)用于本發(fā)明的第一至第三實施方式的每一個的支撐單元5。在省去任何伺服裝置27 至29、壓力傳感器31、框架致動器62和82以及支架致動器32和33的情況下，各種檢測信 號并不包含在控制構(gòu)思中，并且中央控制單元24將基于可用的傳感器信號和能夠被驅(qū)動 用于獲得最佳掃描和圖像攝取位置的致動器執(zhí)行控制構(gòu)思和校準(zhǔn)構(gòu)思。這種校準(zhǔn)構(gòu)思可與 當(dāng)設(shè)置有驅(qū)動單元21和齒輪箱22時(第三實施方式，圖3和圖4)的這些裝置的操作的控
制結(jié)合。 如果根據(jù)本發(fā)明的車輪診斷系統(tǒng)DS包括用于使被測車輪12自動旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動單元 20和齒輪箱22 (圖3和圖4)，則校準(zhǔn)構(gòu)思(設(shè)定過程)可包括使被測車輪12以預(yù)定的更 高或者更低的速度旋轉(zhuǎn)，以進行初步的掃描或者圖像攝取過程，作為提供數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，根據(jù) 這些數(shù)據(jù)，可以相對于被測車輪12對支撐單元5的位置進行校準(zhǔn)。 中央控制單元24或者與其連接的計算機系統(tǒng)(例如外部的主機)包括相應(yīng)的軟 件，該軟件用于提供圖像或者掃描數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，并用于在從多個照相機1至3攝取的圖像基 礎(chǔ)上獲得數(shù)據(jù)評估。當(dāng)支撐單元5被定位成靠近待檢查的車輪12時，具體來說第一和第三 照相機1和3被致動用于進行距離測量(掃描操作)，且第一和第三照相機1和3的檢測結(jié) 果(攝取的圖像，掃描的數(shù)據(jù))可基本上限于作為感興趣的物體的輪胎13，并且，例如，輪胎 13的兩側(cè)壁(內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁)的相應(yīng)圖像或者掃描數(shù)據(jù)可相互關(guān)聯(lián)并可進行數(shù)據(jù)匹配。
當(dāng)車輪診斷系統(tǒng)DS準(zhǔn)備好用于正常掃描(診斷數(shù)據(jù)的收集)時，圖5所示的顯示 器26可用于為使用者或者操作者指示校準(zhǔn)過程的結(jié)果(例如檢測的失準(zhǔn))、自動操作車輪
16診斷系統(tǒng)DS(例如致動特定的致動器)用于進行校準(zhǔn)(設(shè)置)和實現(xiàn)車輪診斷系統(tǒng)DS的 最終(優(yōu)化)位置。 例如圖4的俯視圖中所示的表明所有實施方式1至4共有的基本結(jié)構(gòu)的多個照相 機1至3的配置顯示了多個照相機被優(yōu)選設(shè)置成關(guān)于被測車輪12對稱。根據(jù)本發(fā)明的第 四實施方式，通過使左側(cè)和右側(cè)框架部分的長度可調(diào)(圖6)可獲得對稱配置之外的配置。 相應(yīng)的數(shù)據(jù)評估構(gòu)思考慮改變掃描位置。 中央控制單元24可執(zhí)行控制，使得多個照相機1至3的每個與相應(yīng)的其他照相機 同步，以提供與預(yù)定的旋轉(zhuǎn)角度相應(yīng)的掃描結(jié)果，并且避免一個照相機干擾另一照相機的 掃描結(jié)果的任何狀態(tài)。本發(fā)明還并不限于圖中所描述和說明書中提及的照相機的數(shù)目。在 確保被測車輪12的所有感興趣的部分都能夠被掃描時，可以使用任何合適數(shù)目的照相機。
根據(jù)第三實施方式(圖3至圖5)自動執(zhí)行掃描過程的可能性能夠確認(rèn)可靠檢測 結(jié)果的實現(xiàn)。在此，可以進行合理性檢測或者驗證，并且如果檢測結(jié)果超出了合理范圍，則 在顯示器上提供相應(yīng)的確認(rèn)。 由于待檢查的車輪12不必與車輛分離，因此根據(jù)本發(fā)明的車輪診斷系統(tǒng)DS需要 減少的付出和工作。只需要稍微提升車輛使被測車輪12能夠容易地旋轉(zhuǎn)。根據(jù)第三實施 方式，不需要使用者或操作者進行任何手動操作就可獲得這些好處。具體來說，待檢查的車 輪12通過驅(qū)動單元21以機動化方式旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的車輪診斷系統(tǒng)DS 還適于在進行預(yù)期的主要測量且收集數(shù)據(jù)之前對車輪診斷系統(tǒng)DS進行校準(zhǔn)，用于獲得關(guān) 于被測車輪12的可靠且有意義的數(shù)據(jù)(檢測或者掃描結(jié)果)。 因此，根據(jù)本發(fā)明的車輪診斷系統(tǒng)DS具有能夠向著和離開被測車輪12自由運動 的單獨裝置并優(yōu)選涉及SOL(光條紋)照相機。需要的部件和裝置配置在例如支撐單元5 的剛性框架上，具體來說，結(jié)合可調(diào)的左側(cè)和右側(cè)框架部分6和8 (圖6)，便利了支撐單元5 的操作。而且，支撐單元5可在其支架9處設(shè)有更小的優(yōu)選電動馬達(驅(qū)動裝置)，從而更 加改善支撐單元5向著和離開被測車輪12的運動。對支撐單元5的這種機動化運動的控 制可通過中央控制單元24來控制并優(yōu)選借助由使用者操作的遠程控制。
另外，作為另一種選擇，本發(fā)明的車輪診斷系統(tǒng)DS可包括不平衡測量能力，從而 可以提取關(guān)于輪胎13的胎面17和側(cè)壁的任何信息(幾何數(shù)據(jù))，并且該過程可以與不平衡 數(shù)據(jù)的提供整合或者結(jié)合，從而可以進行完整和綜合的車輪診斷(輪胎狀態(tài)、輪輞狀態(tài)和 不平衡狀態(tài))。這將進一步減少工作、付出和時間來獲得被測車輪12的全面診斷。
根據(jù)本發(fā)明且如以上結(jié)合第一、第二和第三實施方式描述的車輪診斷系統(tǒng)的測量 能力可包括測量車輪12和輪輞18(車輪組件)的尺寸。關(guān)于輪胎13和輪輞18的徑向和 側(cè)向跑偏，通常不能進行測量，因為當(dāng)汽車被提升時，由于車輛的懸架系統(tǒng)，車輪軸線和測 量頭之間的距離在車輪旋轉(zhuǎn)過程中并不保持恒定。為了進行跑偏測量，需要持續(xù)測量測量 系統(tǒng)和車輪軸線之間的相對距離的探針。 測量能力還可包括輪輻(包括不均勻分布的輪輻)數(shù)量和位置以及輪胎側(cè)壁狀態(tài)
(例如凸起和凹陷)的測量。還可以確定輪輞的類型，例如最佳車輪配重設(shè)置法(平衡)，
要使用的車輪配重類型等。還可以檢測連接至輪輞的車輪配重的存在。 另外，測量或者檢測可以在不合適的胎圈座、閥位置、輪胎胎面深度、輪胎的幾何
錐度、輪胎胎面扁疤以及不規(guī)則輪胎胎面磨損等方面來進行。
盡管已經(jīng)在附圖和前面的說明書中詳細說明和描述了本發(fā)明，但這些說明和描述 應(yīng)被考慮為說明性或者示例性的而不是限制性的，因此本發(fā)明并不局限于所公開的實施方 式。 通過研究附圖、公開內(nèi)容和權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實踐要求保護的本發(fā)明 時可以理解和實現(xiàn)對公開實施方式的其他變型。
權(quán)利要求
用于診斷安裝至車輛的被測車輪(12)的車輪診斷系統(tǒng)(DS)，包括多個感測單元(1，2，3)，其能夠在所述被測車輪被旋轉(zhuǎn)時對設(shè)置的所述被測車輪的預(yù)定表面進行掃描；支撐單元(5)，所述多個感測單元安裝到該支撐單元；其中，所述支撐單元能夠相對于所述車輛上的所述被測車輪自由移動，并且所述感測單元設(shè)置在所述支撐單元上的不同位置處，用于在所述支撐單元被設(shè)置在所述被測車輪處的預(yù)定掃描位置時對所述被測車輪的所述預(yù)定表面的不同部分進行掃描并且收集操作結(jié)果的數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述被測車輪(12)至少包括輪輞(18)和輪胎(13)，并且所述感測單元(1，2，3)的每一個具有預(yù)先限定的掃描范圍(14，15，16)，所述掃描范圍中的每一個指向所述輪胎(13)的胎面(17)和第一側(cè)壁以及第二側(cè)壁中的一個。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，還包括旋轉(zhuǎn)編碼器(19)，所述旋轉(zhuǎn)編碼器通過接觸滾輪(20)機械連接至所述被測車輪(12)并能夠?qū)λ鲕囕喌男D(zhuǎn)運動進行檢測。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，還包括通過接觸滾輪(20)操作地連接至所述被測車輪(12) 的驅(qū)動單元(21)，該驅(qū)動單元能夠在所述支撐單元(5)處于預(yù)定操作位置時使所述車輪以預(yù)定方式旋轉(zhuǎn)，所述驅(qū)動單元(21)的操作通過控制單元(24)控制，由此控制所述被測車輪(12)的旋轉(zhuǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述支撐單元(5)還包括第一可動臂(61)和第二可動臂(81)，所述多個感測單元(1，2，3)的第一和第三感測單元(1，3)分別安裝到所述第一可動臂和所述第二可動臂上，用于改變所述支撐單元上的所述第一和第三感測單元的位置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述支撐單元還包括分別承載所述多個感測單元(1，2，3)的第一、第二和第三伺服裝置(27，28，29)，用于改變分別分配給所述多個感測單元的每一個的掃描方向。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述接觸滾輪(20)與壓力傳感器(31)相關(guān)聯(lián)，用于檢測所述接觸滾輪和所述被測車輪(12)之間的壓力。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述支撐單元(5)能夠以手動方式或者通過驅(qū)動裝置以機動化方式運動，用于相對于所述被測車輪(12)移動所述支撐單元。
9. 診斷安裝至車輛的被測車輪(12)的狀態(tài)的方法，所述方法包括以下步驟使支撐單元(5)相對于所述被測車輪自由移動到預(yù)定位置，在所述支撐單元上的不同位置處設(shè)有多個感測單元(1，2，3)，在所述被測車輪旋轉(zhuǎn)時，控制所述多個感測單元，用于在所述被測車輪的不同表面進行掃描操作，并輸出掃描結(jié)果，由此收集所述掃描結(jié)果的數(shù)據(jù)，以及對所述收集的數(shù)據(jù)進行評估，以確定所述被測車輪的狀態(tài)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述被測車輪(12)至少包括輪輞(18)和輪胎(13) ，并且所述感測單元(1，2，3)的每一個具有預(yù)先限定的掃描范圍(14，15，16)，所述控制步驟包括控制所述多個感測單元，用于對所述輪胎(13)的至少胎面(17)和第一以及第二側(cè)壁攝取圖像的步驟。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述控制步驟包括步驟輸入由旋轉(zhuǎn)編碼器(19)從所述掃描操作期間旋轉(zhuǎn)著的所述被測車輪(12)獲得的角度參考信息，并將所述角 度參考信息分配給對旋轉(zhuǎn)著的被測車輪的所述掃描結(jié)果所收集的數(shù)據(jù)，以及輸入由壓力傳 感器(31)獲得的指示所述接觸滾輪和所述被測車輪之間壓力的壓力信息。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述控制步驟包括步驟在所述車輪旋轉(zhuǎn)時對 設(shè)置在被測車輪(12)上的預(yù)定位置處的檢查標(biāo)記(SM)攝取圖像，作為所述掃描操作過程 中的角度參考信息，并且將所述角度參考信息分配給對旋轉(zhuǎn)著的被測車輪的所述掃描結(jié)果 所收集的數(shù)據(jù)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，還包括步驟控制通過接觸滾輪(20)操作地 連接至所述被測車輪(12)的驅(qū)動單元(21)，用于引起所述驅(qū)動單元以預(yù)定方式旋轉(zhuǎn)所述 被測車輪。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述控制驅(qū)動單元(21)的步驟包括步驟在 所述被測車輪(12)由所述驅(qū)動單元旋轉(zhuǎn)時的所述掃描操作期間，根據(jù)對作為角度參考信 息的所述檢查標(biāo)記(SM)的檢測對所述驅(qū)動單元進行控制。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述控制驅(qū)動單元(21)的步驟包括步驟在 所述被測車輪(12)由所述驅(qū)動單元旋轉(zhuǎn)時的所述掃描操作期間，根據(jù)由所述旋轉(zhuǎn)編碼器 (21)提供的所述角度參考信息對所述驅(qū)動單元進行控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種車輪診斷系統(tǒng)，具體而言，提供一種用于診斷安裝至車輛的至少包括輪輞(18)和輪胎(13)的被測車輪(12)的車輪診斷系統(tǒng)(DS)。該車輪診斷系統(tǒng)包括能夠在被測車輪被旋轉(zhuǎn)時對被測車輪的預(yù)定表面進行掃描的多個感測單元(1，2，3)、安裝多個感測單元的支撐單元(5)。具體地，支撐單元(5)能夠相對于被測車輪自由移動，且感測單元設(shè)置在支撐單元上的不同位置處，用于在支撐單元被設(shè)置在被測車輪處的預(yù)定掃描位置時對被測車輪的預(yù)定表面的不同部分進行掃描并且收集操作結(jié)果的數(shù)據(jù)。本發(fā)明還涉及診斷安裝至車輛的被測車輪的狀態(tài)的方法。
文檔編號G01M17/013GK101788389SQ200910258219
公開日2010年7月28日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者F·布拉格希羅里, M·山卡爾 申請人:施耐寶儀器股份有限公司