DE4101921B4

DE4101921B4 - Vorrichtung zum dynamischen Wuchten eines aus Reifen und Felge bestehenden Kraftfahrzeugrades

Info

Publication number: DE4101921B4
Application number: DE4101921A
Authority: DE
Inventors: Elizabeth A. Sunnyvale Downing; Steven W. Conway Rogers; Raymond Conway Titsworth; Donald J. Fremont Christian; Michael L. Los Altos Baird
Original assignee: Snap On Technologies Inc
Current assignee: Snap On Inc
Priority date: 1990-02-02
Filing date: 1991-01-23
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2011-01-24
Also published as: ATA19291A; CA2035114A1; IT1244541B; FR2658286B1; GB2241061A; ITMI910242A0; FR2658286A1; US5054918A; JPH04213041A; SE9100206D0; ITMI910242A1; DE4101921A1; AU7019491A; AU637451B2; SE9100206L; FI910486A; JP2974162B2; CA2035114C; NL9100127A; FI910486A0

Abstract

Vorrichtung zum dynamischen Wuchten eines aus Reifen und Felge bestehenden Kraftfahrzeugrades, aufweisend
– eine drehbare Welle (12) zur Aufnahme des Kraftfahrzeugrades (19, 21);
– Kraftwandler (17, 21) zum Messen von aus einer Radunwucht resultierenden Kräften;
– einen Wellenkodierer zum Anzeigen der Winkelposition der Welle (12);
– mindestens eine Projektionseinrichtung (26a, b, c) zum Projizieren eines auf das Kraftfahrzeugrad (21, 19) gerichteten, eine Ebene aufspannenden Lichtstrahls;
– mindestens eine Lichterfassungseinrichtung (28a, b, c ), deren Blickachse unter einem Winkel θ zu der aufgespannten Ebene angeordnet ist und die von dem Kraftfahrzeugrad (19, 21) reflektiertes Licht erfasst und entsprechende Signale erzeugt; und
– eine an die mindestens eine Lichterfassungseinrichtung (28a, b, c), die Kraftwandler (17, 18) und den Wellenkodierer angeschlossene Auswerteeinrichtung zur Berechnung von Daten der Geometrie des Kraftfahrzeugrades (19, 21) aus den erfassten Signalen und zur Bestimmung der Radunwucht aus den Messwerten der Kraftwandler...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dynamischen Wuchten eines aus Reifen und Felge bestehenden Kraftfahrzeugrades.

Eine derartige aus der DE 26 39 384 A1 bekannte Vorrichtung besitzt eine drehbare Welle zur Aufnahme des Kraftfahrzeugrades sowie Kraftwandler zum Messen von aus einer Radunwucht resultierenden Kräften. Mit einem Wellencodierer, der mit der drehbaren Welle verbunden ist, erfolgt eine Anzeige der jeweiligen Winkelposition der Welle. Zur Erfassung geometrischer Daten des Kraftfahrzeugrades ist eine optische Abtastvorrichtung vorgesehen, die einen Lichtstrahl auf das Rad richtet. Aus den Messwerten der Kraftwandler und des Wellencodierers sowie den geometrischen Daten des Kraftfahrzeugrades wird die Radunwucht bestimmt.

Aus US 4,798,964 ist eine optische Messvorrichtung zur Messung des Profils am Umfang eines Rades bekannt, welche nach dem Lichtschnittverfahren arbeitet. Die bekannte Messvorrichtung besitzt hierzu eine Lichtstrahl-Projektionseinrichtung, welche auf den Umfang des Rades einen Lichtstrahl richtet, sowie eine Lichterfassungseinrichtung, die vom Rad reflektiertes Licht erfasst und das Profil wiedergebende Signale erzeugt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangsgenannten Art zu schaffen, mit der die zur Berechnung der Radunwucht erforderlichen Geometriedaten des Kraftfahrzeugrades in einfacher Weise erfasst werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.
1 ist eine schematische Schnittansicht eines Unwucht-Messsystems einer Radauswuchtmaschine;
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugrades in einer Radauswuchtmaschine;
3 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels bei einer Radauswuchtmaschine;
4 ist eine weitere schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Radauswuchtmaschine;
5A ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel der Projektionseinrichtung bei vorliegender Erfindung zeigt;
5B ist ein Blockdiagramm eines alternativen Ausführungsbeispiels der Projektionseinrichtung bei vorliegender Erfindung;
6A ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Lichterfassungseinrichtung bei vorliegender Erfindung;
6B ist ein Blockdiagramm eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Lichterfassungseinrichtung bei vorliegender Erfindung;
7 ist ein Teilschnitt einer Felge eines Kraftfahrzeugrades;
8A zeigt schematisch ein Bild, das durch eine Lichterfassungseinrichtung der vorliegenden Erfindung erzeugt wird;
8B zeigt schematisch eine fotoempfindliche Matrix, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
9 ist ein Blockdiagramm einer Lichterfassungseinrichtung und eines Computerteils, die bei vorliegender Erfindung verwendet wird,
10 ist ein alternatives Blockdiagramm der Lichterfassungseinrichtung und einer Auswerteeinrichtung, die bei vorliegender Erfindung verwendet werden;
11 ist eine perspektivische Ansicht einer Kalibrierungsvorrichtung, die bei vorliegender Erfindung verwendet werden kann;
12 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Kalibrierungsvorrichtung, die bei vorliegender Erfindung verwendet werden kann; und
13 ist ein Flussdiagramm zur Auswertung der gemäß 8A und 8B gewonnenen Daten.
In 1 wird ein Unwuchtmesssystem 11 für ein vom Kraftfahrzeug gelöstes Kraftfahrzeugrad gezeigt. Eine drehend angetriebene Welle 12 ist an Trägern 13 und 14 einer Radauswuchtmaschine 16 montiert. Ein Paar von Kraftwandlern 17 und 18 ist benachbart zu und axial entlang der Welle 12 an den Orten der Träger 13 und 14 montiert. Die Kraftwandler 17, 18 sind mechanisch mit der Welle 12 gekoppelt und bilden periodische elektrische Ausgangssignale, die dynamische Unwuchtkräfte anzeigen, die von der Welle 11 übertragen werden, wenn die Welle 12 drehend angetrieben wird. Die Winkelposition der Welle 12 wird durch einen Wellenkodierer (nicht gezeigt) während jeder vollen Drehung der Welle 12 überwacht. Die Kraftwandler-Ausgangssignale werden digitalisiert und Berechnungen werden mit den digitalisierten Signalen durchgeführt, um Drehwinkel-bezogene Unwuchtkraftmessungen zu erhalten. Die Berechnung der Unwuchtkräfte macht erforderlich, dass die Messungen relativ zum Befestigungsort des aus einer Felge 19 und einem Reifen 21 bestehenden Kraftfahrzeugrades an der Welle 12 durchgeführt werden. Abstände "a" und "b" sind vom physikalischen Aufbau der Radauswuchtmaschine bekannt. Abstände "c" und "e" müssen gemessen werden, um innere und äußere Felgenpositionsorte zu erhalten, an denen Ausgleichsgewichte an der Felge angeordnet werden können, um eine Unwucht des Kraftfahrzeugrades auszugleichen, welche bei der Drehung des Kraftfahrzeugrades mit der Welle 12 gemessen wird. Die Breite „d" der Felge kann aus den gemessenen Größen „e" und „c" berechnet werden. Das System kann die Positionen der inneren und äußeren Orte der Felge 19 relativ zu einem Koordinatensystem messen, das auf die Struktur des Unwucht-Messsystems 11 bezogen ist. Beim in der 1 dargestellten Beispiel hat ein äußerer Felgenort von der Ebene P1 einen gemessenen Abstand „e" und ein innerer Felgenort hat von der Ebene P1 einen Abstand „c".
Wie in der 2 gezeigt, kann bei einer Radauswuchtmaschine der Ort der Kante der Felge 19 dadurch erfasst werden, dass ein „Streifen" eines bei 22 in der 2 gezeigten Lichtes einen charakteristischen „Stoß" oder eine Diskontinuität an der Kante der Felge zeigt. Der „Streifen" des Lichtes wird durch Projizieren eines Lichtstrahls 23 gebildet, der im wesentlichen in einer Ebene 24 von einer Projektionseinrichtung 26 ausgestrahlt wird, die am cder in einer vorbestimmten Beziehung zum Aufbau der Radauswuchtmaschine montiert ist. Auf ähnliche Weise wird der „Streifen" des Lichtes, wenn er über einen Ventilschaft 27 des Kraftfahrzeugrades fällt, den Ort des Ventilschafts in Drehrichtung beleuchten. Das projizierte Lichtmuster kann eine von mehreren Formen haben, wie z.B. eine halbe Ebene, eine Kante, ein Gitter oder viele Streifen. Der Ausdruck "Streifen" bezieht sich auf dieses projizierte geometrische Muster. Eine Lichterfassungseinrichtung oder eine Kamera, die in bekannter Beziehung zu der Projektionseinrichtung 26 montiert ist, dient dazu, die Positionen der Merkmale von Interesse zu erfassen (wie beispielsweise die Felgenkante oder den Ventilschaft), wenn sie vom Licht-„Streifen" geschnitten werden, und um Signale zu schaffen, die solche Positionen anzeigen. Die bekannte Beziehung zwischen Projektionseinrichtung und Lichterfassungseinrichtung schließt die Kenntnis des Winkels ein, der bei Θ in 2 gezeigt ist, und zwar zwischen der planaren Anordnung und der zentralen Strahlrichtung, die durch die Lichterfassungseinrichtung aufgenommen wird.
Die Erfindung wird im einzelnen in Verbindung mit einer Radauswuchtmaschine beschrieben, wie sie in 3 zu sehen ist. Zwei Sätze von Projektionseinrichtungen 26a und 26b sind gezeigt, die am Aufbau der Radauswuchtmaschine 16 angebracht sind. Es sind auch zwei Lichterfassungseinrichtungen 28a und 28b gezeigt, die an der Radauswuchtmaschine mit einer Erfassungsachse in bekannter Ausrichtung relativ zu der Richtung einer Projektion von den Projektionseinrichtungen montiert ist. Das Paar von Projektions- und Lichterfassungseinrichtungen 26a/28a kann etwa senkrecht zur Achse der Welle 12 ausgerichtet sein. Die andere Projektionseinrichtung 26b und die andere Lichterfassungseinrichtung 28b können etwa in einer Richtung parallel zur Achse der Welle 12 ausgerichtet sein. Beide Ausrichtungen der Paare von Projektionsund Lichterfassungseinrichtungen sind nützlich und der Algorithmus zum Verringern der Daten, die durch Lichterfassungseinrichtungen 28 geschaffen werden, berücksichtigt die Ausrichtung der Projektionseinrichtung und der Lichterfassungseinrichtung relativ zu dem Koordinationssystem, das für die Radauswuchtmaschine definiert ist. Ein dreidimensionales Koordinationssystem für die Radauswuchtmaschine der 3 kann beispielsweise so beschrieben werden, dass es die X-Achse in einer vertikalen Richtung hat, die Y-Achse in einer horizontalen Richtung und die Z-Achse koaxial zur Achse der Welle 12 als auch senkrecht zu den X- und Y-Achsen, wie es 3 zeigt. Die Koordinatentransformationen werden unter Bezugnahme auf "Geometric Modeling", Michael E. Mortenson, lohn Wiley and Sons, Copyright 1985, Seiten 366–369 und 512–522 abgeleitet.
Ein alternativer Aufbau der Projektions- und hichterfassungseinrichtungen der vorliegenden Erfindung ist in der 4 dargestellt. Wieder ist eine Radauswuchtmaschine 16 dargestellt, die einen daran befestigten Aufbau 33 aufweist, der eine Projektionseinrichtung 26c und eine hichterfassungseinrichtung oder einen Detektor 28c zum Beobachten der äußeren Oberfläche des Kraftfahrzeugrades 19/21 bzw. Paare von Projektions- und Lichterfassungseinrichtungen 26d und 28d trägt, die am Aufbau 33 angeordnet sind, um die innere Fläche des Kraftfahrzeugrades zu erreichen. Sowohl in 3 als auch in 4 ist jeweils ein Ausgleichsgewicht 34 gezeigt, das am Umfang der Felge 19 angebracht ist. Wie es für den Ort der Kante der Felge 19 oder den Ventilschaft 27 beschrieben ist, können auch die Ausgleichsgewichte 34 erfasst werden und durch das System der vorliegenden Erfindung lokalisiert werden.
Unter Bezugnahme auf die 5A ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Projektionseinrichtung 26 gezeigt. Ein Lasertreiber 36 des Typs, der in Sharp Laser Diode User's Manual, copyright Sharp Corporation 1986, Seiten 26 und 27 gezeigt ist, ist mit einer Laserdiode 37 gekoppelt, wie sie z.B. von Sharp hergestellt ist, und mit LT020MC bezeichnet ist. Ein Strahlformer 38 ist in dem Pfad des Laserdiodenstrahls angeordnet, um den leicht elliptischen Laserdiodenstrahl in einen zylindrischen Strahl zu formen. Ein geeigneter Strahlformer ist ein Paar von anamorphotischen Prismen, hergestellt von Melles Griot und mit der Produktnummer 06 GP A 001. Der geformte Strahl wird durch eine Kollimatorlinse 39 geführt, wie sie von Melles Griot mit der Produktnummer 06 GLC 001 hergestellt wird. Der parallel ausgerichtete Strahl wird als nächstes auf eine zylindrische Linse 41 gerichtet. Die zylindrisches Linse kann ein Glasstab mit einem Durchmesser von etwa 1 mm sein. Die Kante des planaren Lichtstrahls 23 ist aus der zylindrischen Linse ausstrahlend in 5A gezeigt.
Eine alternative Quelle des planaren Lichtstrahls wird in der Projektionseinrichtung 26 gesehen, die in 5B gezeigt ist. Irgendeine Lichtquelle 42, wie beispielsweise eine Glühlampe, kann verwendet und auf ein Linsensystem 43 ge richtet werden. Das Linsensystem kann einen Aufweiter/Kollimator, einen Schlitz zum Hindurchführen eines "Streifens" des kollimierten Lichtes und eine plankonvexe Linse, die in dem Pfad des kollimierten Lichtes angeordnet ist, um das Licht in einer Ebene zu zerstreuen, aufweisen. Alternativ dazu kann eine Reihe von Punktlichtquellen, die in einer Linie angeordnet sind, mit einem einfachen Linsensystem verwendet werden, um den planaren Lichtstrahl zu erzeugen.
6A ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Lichterfassungseinrichtung 28 des Systems. Das von einem "treifen" 22 reflektierte Licht (wo der planare Lichtstrahl 23 den Körper trifft, auf den der Strahl gerichtet ist) wird durch ein Bandpassfilter 44 empfangen, um umgebendes Licht oder andere "Stör"-Lichtenergie aus dem empfangenen reflektierten Licht zu entfernen. Das gefilterte Licht wird zu einem Linsensystem 46 geführt, welches das empfangene Licht auf eine Abbildungsvorrichtung 47, die eine ladungsgekoppelte Vorrichtung sein kann, fokussiert. Das Licht ist gepulst und mit der ladungsgekoppelten Vorrichtung zeitsynchronisiert, um Auswirkungen von "Stör"-Streulicht zu eliminieren. Die Signale der Abbildungsvorrichtung werden an eine Signalaufbereitungselektrode 48 gelegt, die die Signale für eine Weiterleitung zu einem Mikroprozessor 49 aufbereitet. Der Mikroprozessor verarbeitet die Eingangsdaten nach dem Koordinatentransformations-Algorithmus, der im zuvor genannten Artikel „Geometric Modeline" abgeleitet ist. Der Ausgang des Mikroprozessor 49 ist mit einer Anzeige 51 für Informationsverbreitungszwecke gekoppelt.
6B zeigt eine Vielzahl von Lichterfassungseinrichtungen 28, wie sie z.B, in den 3 und 4 zu sehen sind. Die Lichterfassungseinrichtungen können positioniert sein, um Licht von verschiedenen Abschnitten oder Teilen des Körpers zu empfangen, der entweder bezüglich einer Richtung beobachtet wird oder an welchem eine Messung von Oberflächenmerkmalen durchgeführt wird. Die 6B zeigt Lichterfassungssignale, die von dem linken Felgenteil, dem Umfang und dem rechten Felgenteil eines Kraftfahrzeugrades kommen, wobei jedes der Signale zu jeweiligen Signalaufbereitungsschaltungen 48a, b und c übertragen werden. Die drei aufbereiteten Signale werden in Folge dem Mikroprozessor 49 zugeleitet und es wird eine Information erhalten, die eine Unrundheit der Radanordnung, eine Felgenbreite, einen Felgendurchmesser, einen Felgenpositions-Ventilschaftort, einen Radmutterlochort, einen Überschuss angebrachter Ausgleichsgewichte, einen Felgenschaden, eine Felgenkonzentrizität und eine Felgen"Unrundheit" betrifft. Die Information kann direkt in Form digitaler oder zahlenmäßiger Auslesungen angezeigt werden oder kann in einen besonderen Serviceratschlag und in Verfahren umgewandelt werden, denen die Felge oder ein anderer Fahrzeugteil unterzogen werden sollte. Eine typische Felge 19 ist in der 7 gezeigt, die eine äußere Felgenoberfläche 19a, eine innere Felgenoberfläche 19b, eine flache Oberfläche 19c, an der auf der Rückseite mit Klebstoff versehene Gewichte angeordnet sein können, ein Tiefbett 19d, und ein zentrales Montage-Loch 19e aufweist. Der Ventilschaft 27 erstreckt sich durch ein den Schaft aufnehmendes Loch in der Felge. Eine Untersuchung der äußeren Felgenoberfläche 19a kann eine Diskontinuität, die am Umfang der Felge benachbart zum Reifenwulst auftritt und auf die im nachfolgenden Bezug genommen wird, erfassen.
8A ist ein Diagramm einer Szene, die den "Streifen" 22 des Lichtes darstellt, der an dem von der Lichterfassungseinrichtung 28 beobachteten Kraftfahrzeugrad 19/21 aufgrund des Auftreffens des Lichtstrahls in der Ebene 24 entsteht.
Die Lichterfassungseinrichtung 28 enthält die ladungsgekoppelte Vorrichtung 47, welche eine zweidimensionale Matrix von Lichtsensorzellen aufweist, wie es in der 8B dargestellt ist. Die Matrixanordnung kann beispielsweise aus 256 mal 256 Erfassungszellen mit einer Zellentreiberschaltung bestehen. Jeder Zelle ist ein Pixel zugeordnet. Da die Szene der 8A von der Lichtsensorzellen-Anordnung der 8B erfasst wird, werden bestimmte Zellen oder Pixel durch das empfangene Licht erregt. Die Szene in 8A ist auf die Anordnung der Erfassungszellen in 8B ausgerichtet. Geht man von der linken Seite der 8A und 8B nach rechts, entspricht eine Diskontinuität oder Erregung zweier Pixel 52b, die gut oberhalb ihrer Nachbarn in der 8B liegen, einem hohen Punkt 52a in der Szene. Dies entspricht der Kamerasicht des Schnitts des planaren Lichtstrahls mit einem Ventilschaft 27 an der Felge des Kraftfahrzeugrades. Geht man in den 8A und 8B weiter nach rechts, wird ein "V"förmiger Teil 53a der Szene durch eine auf ähnliche Weise "V"-geformte Gruppe erregter Sensoren oder Pixel 53b in der 8B begleitet. Dies entspricht dem Schnitt des planaren Lichtstrahls mit der Umgebung der Felge 19 in der 7 oder der "Erhebung" in dem Licht"-Streifen 22 der 2. Wie in der 10 zu sehen ist, bildet die ladungsgekoppelte Vorrichtung 47 und ihre Treiberschaltung einen Strom analoger Daten gemäß den Signalintensitätswerten der erregten Pixeln, die wiederum von der reflektierten Lichtintensität abhängen, die auf die individuellen Pixel einfällt. Ein Analog-/Digitalwandler 54 empfängt den seriellen Strom analoger Lichtzellensignale und digitalisiert die Signale. Die digitalisierten Signale werden in einem Speicher 56 gespeichert und werden durch den Mikroprozessor 49 abgerufen und durch die Programme verarbeitet, die in den Mikroprozessor in Übereinstimmung mit dem Flussdiagramm der 13 eingegeben sind. Der bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die ser Erfindung verwendete Mikroprozessor ist der Intel 80286. Die durch den Betrieb des Mikroprozessors erhaltenen Daten werden auf ein Kraftfahrzeug-Servicegerät übertragen.
Mit dem im Mikroprozessor 49 implementierten Programm werden die von der Matrix der 8B gelieferten Daten bearbeitet, wie im Flussdiagramm der 13 gezeigt wird. Zuerst fragt das Programm, ob es bereit ist, eine Messung durchzuführen. Die Bereitschaft wird an der Radauswuchtmaschine durch eine Anzeige von einem Wellenkodierer bestimmt, der an der Welle 12 angebracht ist. Wenn die Zeit richtig ist, wird eine Messanfrage weitergegeben. Ein erhaltenes Bild wird auch als „Schnappschuss" bezeichnet. Dieser Befehl erhält das Bild von der von der Lichterfassungseinrichtung mittels der Sensormatrix der 8B gesehenen Szene der 8A, wodurch ein quantisiertes Sensorbild geschaffen wird. Das Bild wird durch eine Abtastung der Pixel der 8B erhalten. Die Abtastung wird beendet, digitalisiert und die erfassten Daten werden im Speicher platziert. Eine kursorische Prüfung der Daten im Speicher wird durchgeführt, um das Vorhandensein irgendwelcher Gesamtprobleme zu erfassen; d.h. es sind keine Daten vorhanden oder ein Teil der Daten beruht auf eine Verschmutzung der Sensorlinse. Wenn Probleme bei den Daten bestehen, können diese beispielsweise durch Neueinstellung der Empfindlichkeit der Lichterfassungseinrichtung oder der Helligkeit des Licht-„Streifens", wenn das Problem lediglich ein lichtverringernder Film über der Linse ist, behoben werden. Nach der Neueinstellung wird die Messung wiederholt.
Wenn die Bilderfassung von den Daten in dem Speicher verifiziert ist, wird das Bild in eine "singuläre Funktion" umgewandelt, wodurch Störsignale und Unbestimmtheiten entfernt werden. An diesem Punkt wird die singuläre Funktion nach interessanten Merkmalen untersucht. Die Identitätsprüfung ist anwendungsabhängig. Die Merkmale von Interesse können bei einer Radauswuchtmaschine, wie in den 8A und 8B gezeigt ist, die Position des Ventils und Positionen an der Radfelge sein. Wenn keine Merkmale erkannt werden, kehrt. das Programm zurück, um die nächste Messanfrage zu erhalten. Wenn ein Merkmal identifiziert wird, werden die Koordinaten des Merkmals unter Verwendung des Ansatzes bestimmt, der in dem oben erwähnten Artikel „Geometric Modeling" beschrieben ist.
Als nächstes wird eine "Erfolgs"-Meldung mit einer Liste der gefundenen Merkmale und wo sie gefunden wurden vorbereitet. Beispielsweise der Ventilschaft liegt an einer Drehwinkelposition von 6° an der Welle 12 der Radauswuchtmaschine. Der nächste verfügbare Platz (bei diesem Beispiel für den 6°-Ort) wird in einer Ausgabeschlange identifiziert und das Merkmal und der Ort in die Ausgabeschlange geschrieben. Das Programm geht dann weiter zu der nächsten Messanfrage und das Verfahren wird wiederholt. Ruf diese Art werden alle Merkmale von Interesse für ein sich drehendes Rad an einer Radauswuchtwelle erhalten.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Lichterfassungseinrichtung 28 ist in der 9 gezeigt. Eine Sony XC-38- Kamera 57 empfängt Licht-"Streifen"-Reflektionen durch eine Linse 46 und bildet Daten, die mit einem D256 68000-Mikroprozessor 58 zugeleitet werden, der von International Robomation Incorporated of Carlsbad, Kalifornien, hergestellt wird. Der Mikroprozessor verringert die durch die XC-38-Kamera angebotenen Daten. Der Mikroprozessor 58 liefert die verringerten Daten einem Kraftfahrzeug-Servicegerät und einer Merkmalsanzeige, wie in Verbindung mit der Beschreibung der 10 bereits erläutert wurde.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele müssen kalibriert werden, um Daten zu erhalten, die für die durchzuführenden Messungen und Bestimmungen nützlich sind. Die 11 zeigt die Radauswuchtmaschine 16 mit der Welle 12, wie auch in den 3 und 4 dargestellt. Ein Ring 59, der eine Platte 61 aufweist, ist an der Welle 12 angebracht. Die Platte 61 erstreckt sich in einer Ebene unterhalb oder versetzt zur Ebene der Achse der Welle 12, wie es in der 11 zu sehen ist. Die Platte 61 hat eine Anordnung von vier sich nach oben erstreckenden kurzen Stäben 62, die in einem rechtwinkligen Muster an der Platte angeordnet sind. Die Stäbe 62 haben Bezugspunkte 63, die alle innerhalb einer Ebene liegen, die sich durch die Rotationsachse der Welle 12 erstreckt. Die Erstreckung der Ebene, die die vier Punkte 63 enthält, durch die Achse der Welle 12 vereinfacht die Koordinatentransformation, die im erwähnten Artikel „Geometric Modeline" erklärt ist. Die Lichtquelle ist in einer Position relativ zur Radauswuchtmaschine 16 und der Welle 12 derart angeordnet, dass die Ebene 24 des Lichtstrahls 23 durch die vier Punkte 63 an den Stäben 62 führt und somit durch die Drehachse der Welle 12. Der Divergenzwinkel des planaren Lichtstrahls 23 ist weit genug, um alle Punkte von Interesse an dem Körper zu enthalten, die durch die Lichterfassungseinrichtung 28 beobachtet werden sollen und auch um während der Kalibrierung auf alle vier Punkte 63 zu treffen. Die Entfernungen zwischen den Stäben 62 an der Platte 61 sind vorbestimmt. Beispielsweise kann die Entfernung 12,6 cm zwischen den Stäben sein, womit ein Quadrat auf der Platte gebildet wird. Die Lichterfassungseinrichtung 28 ist so ausgerichtet, dass eine Blickachse 64 einen bekannten Elevationswinkel θ aufweist. Daher kann im Kalibrierungsmodus die Lichterfassungseinrichtung die vier Punkte sehen. Da der Winkel θ und die Abstände zwischen den Punkten 63 bekannt sind, kann eine Beobachtungsskala Abstände genau bestimmen, die entlang des Licht-„Streifens" beobachtet werden, wenn der Lichtstrahl 23 auf ein Werkstück oder einen Körper mit Merkmalen trifft, die zu beobachten und zu messen sind.
Mit der Lichtquelle ist ein Koordinatensystem X_p, Y_p und Z_p verbunden. Die Lichtebene 24 stimmt mit der X_p, Y_p-Ebene überein. Die Lichtebene ist somit an einer Position, wo Z = 0 in der ganzen Ebene ist. Daher ist die Z-Achse für das Lichtquellen-Koordinatensystem rechtwinklig zu der Lichtebene 24. Die Kamera oder die Lichterfassungseinrichtung erfasst Punkte entlang des Licht-"Streifens" 22, welche Punkte X_p, Y_p und Z_p = 0 in dem Lichtquellen-Koordinatensystem sind, wenn kalibriert ist. Die aktuellen Positionen der Punkte X_p, Y_p können daher in einem Raum X_p, Y_p bestimmt werden. Die dreidimensionalen Koordinaten irgendwelcher Punkte in dieser Ebene können unter Verwendung des im oben erwähnten Artikel „Geometric Modeling" beschriebenen Verfahrens bestimmt werden. Demgemäß werden die Daten, die für das X_p, Y_p und Z_p-Koordinatensystem erhalten werden, in das X, Y, Z-Koordinatensystem transformiert, das in Verbindung mit der Beschreibung der Radauswuchtmaschine in der 4 der Zeichnungsseiten gezeigt ist.
Die 12 zeigt eine weitere Kalibrierungs-Vorrichtung, wobei eine Mittellinie 24a der Lichtebene 24 parallel zu der Achse der Welle 12 ausgerichtet ist, die sich von der Radauswuchtmaschine 16 erstreckt. Zusätzlich sind die Blickachse 64 und eine Lichtebenen-Mittellinie 24a in einer Ebene, die rechtwinklig zu der Lichtebene 24 ist, dargestellt. Wie in der Beschreibung der Kalibrierung gemäß 11 beschrieben ist, hat der Ring 59 eine Anordnung von vier Stäben 62, die sich von der Platte 61 erstrecken. Die Bezugspunkte 63 an den Stäben 62 sind koplanar miteinander und der Achse der Welle 12. Die Lichterfassungseinrichtung 28 arbei tet auf die gleiche Weise, wie es für die 11 beschrieben ist, wobei sie die Blickachse 64 in dem bekannten Elevationswinkel θ zu der Lichtebene 24 ausgerichtet hat, wie es in Verbindung mit 11 beschrieben ist. Die Stäbe 62 haben bekannte Abstände voneinander (z.B. 12,6 cm zwischen allen Stäben, wodurch ein Quadrat auf der Platte 61 gebildet wird), so dass die Blickwinkel kalibriert werden können, um eine reelle Entfernung der Körpermerkmale zu messen, die durch den Blick entlang des Licht-"Streifens" 22 in dem X_p, Y_p und Z_p-Koordinatensystem enthalten werden. Diese Entfernungen und Positionen werden dann in das X, Y, Z-Koordinatensystem (3) transformiert. Der Zweck der Kalibrierungsanordnung der 12 ist lediglich, die geometrischen Verfahren zu vereinfachen, die in dem Artikel „Geometric Modeling" erklärt sind.

Claims

Vorrichtung zum dynamischen Wuchten eines aus Reifen und Felge bestehenden Kraftfahrzeugrades, aufweisend – eine drehbare Welle (12) zur Aufnahme des Kraftfahrzeugrades (19, 21); – Kraftwandler (17, 21) zum Messen von aus einer Radunwucht resultierenden Kräften; – einen Wellenkodierer zum Anzeigen der Winkelposition der Welle (12); – mindestens eine Projektionseinrichtung (26a, b, c) zum Projizieren eines auf das Kraftfahrzeugrad (21, 19) gerichteten, eine Ebene aufspannenden Lichtstrahls; – mindestens eine Lichterfassungseinrichtung (28a, b, c ), deren Blickachse unter einem Winkel θ zu der aufgespannten Ebene angeordnet ist und die von dem Kraftfahrzeugrad (19, 21) reflektiertes Licht erfasst und entsprechende Signale erzeugt; und – eine an die mindestens eine Lichterfassungseinrichtung (28a, b, c), die Kraftwandler (17, 18) und den Wellenkodierer angeschlossene Auswerteeinrichtung zur Berechnung von Daten der Geometrie des Kraftfahrzeugrades (19, 21) aus den erfassten Signalen und zur Bestimmung der Radunwucht aus den Messwerten der Kraftwandler (17, 18) und des Wellenkodierers.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Projektionseinrichtung (26a, b, c) die innere und/oder die äußere Felgenfläche des Kraftfahrzeugrades (19) beleuchtet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Projektionseinrichtung (26a, b, c) eine Laserlichtquelle aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichterfassungseinrichtung (28a, b, c) eine lichtempfindliche Kamera aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichterfassungseinrichtung (28a, b, c) eine zweidimensionale Lichterfassungsanordnung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichterfassungseinrichtung (28a, b, c) eine zweidimensionale ladungsgekoppelte Vorrichtungsanordnung (47) aufweist.