智能化四輪定位儀的測量方法及裝置的製作方法
2023-06-18 01:28:41
專利名稱：智能化四輪定位儀的測量方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種汽車車輪定位參數的測量方法及裝置，具體地說，是一種適用於20英寸以下汽車車輪定位參數的智能化測量方法及裝置。
背景技術：
目前在我國汽車維修行業四輪定位儀有拉線式、光學式、電腦拉線式、電腦雷射式、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，只是採用的測量方法(或使用的傳感器的類型)及數據記錄與傳輸的方式不同。拉線式、光學式四輪定位儀是早期的產品，目前在一些維修企業還在使用，但這兩種四輪定位儀大都採用老式的輪軸測量儀或者常規的電子儀器，安裝測量過程複雜，費時費力且測量數據不準確。而汽車車輪定位系統，有越來越多的附加測量調整點，以及從汽車生產方面提出的越來越狹窄的公差規定。所以，拉線式、光學式四輪定位儀已滿足不了對現代汽車車輪定位系統的維修。
發明內容
本發明的主要目的是提供一種智能化四輪定位儀的測量方法及裝置，即一種新型的紅外無線CCD測量車輪定位參數的測方法及裝置，以彌補現有四輪定位參數測試精度低、數度慢、測試費時費力的缺陷。
為了達到本發明的目的，本發明是這樣實現的四個傳感器發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就可一次測量完畢，傳感器和電腦主機之間、傳感器與傳感器之間的數據傳輸採用紅外無線通訊。電腦主機的控制軟體採用中文界面，人機對話友好，最後的測量結果以表格形式表示，並可通過印表機打出測量結果。
本發明由控制機櫃，傳感器，電子轉角盤，快速夾具，主機無線通訊模塊組成。控制機櫃與主機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角盤通過航空插頭和屏蔽電纜連接。
傳感器是本產品的核心部件，一套產品包含有四個傳感器。每個傳感器都有兩個發光系統和光學接收系統，光學接收系統把與之相對的傳感器發出的光線成像在CCD上。微處理器把CCD輸出的信號進行處理並依次計算出相應的車輪定位數據，CCD具有很高的解析度，其解析度為14微米。採用CCD測量方式，每個傳感器包含紅外發送和紅外接收裝置。傳感器內部還有一套精密的碼盤和光學編碼模塊，用來進行車輪偏位補償。傳感器內置大容量可充電電池。夾具是依輪輞外邊緣為基準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，外部發光系統，內部發光系統，光電耦合器件CCD，光學接收系統組成。
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，外部發光系統，內部發光系統，光電耦合器件CCD的驅動通過印製板連接，光學接收系統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，且堅固耐衝擊及電子自動掃描等優點。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。由於採樣按像元一一對應的採樣，因而在水平方向的最高分辯率上可基本接近CCD晶片的水平像元數，最充分地利用了CCD晶片的解析度。CCD輸出的信號經數位化後，直接計算出所需空間的絕對尺寸，其誤差是確定且已知的，再加上線形好的優點，使其輸出的信號可提高測量精度，從而使測量水平進一步提高。另外，CCD輸出信號數位化後可方便的與存儲器、計算機或數位訊號處理器(DSP)等相連接。因而採用這種技術的四輪定位儀測試精度可以達到很高。
本發明的特點可以歸納為(1)、由於採用了新的算法，所有定位參數可一次測量完成，測量速度快；(2)、由於採用了CCD光電器件，測量精度高；(3)、控制機櫃和傳感器之間採用紅外無線數據傳輸，這樣測試更方便；(4)、傳感器內部有大容量可充電電池，這樣不用引線，測試更方便；(5)、採用精密光學碼盤和光學編碼模塊，使角度的測量精度得到保證。
圖1是本發明的測量場示意圖；圖2是本發明系統總體原理框圖；圖3是本發明傳感器總體原理框圖；圖4是本發明光學系統圖；圖5是本發明CCD驅動原理圖；圖6是本發明CCD驅動波形；圖7是本發明CCD輸出信號處理原理圖。
具體實施例方式為了更好的說明本發明，下面結合附圖作進一步的描述。
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。電子轉角盤11、12分別與傳感器3、4通過屏蔽電纜連接。控制機櫃1通過主機無線收發模塊2向傳感器發出命令，傳感器3、4、5、6收到命令後，首先判斷命令地址是否和自己的地址相同，如相同則執行相應的命令，若不相同則就不動作。
本發明的關鍵技術之一就是CCD工作需要一組時序要求比較嚴格的驅動信號，驅動時序圖見圖6。圖5為CCD工作時序圖驅動電路，如圖所示晶體振蕩器產生2M的時鐘信號CLK，CLK經過反相器後，再經第一級D觸發器分頻產生信號A，經第二級D觸發器分頻產生信號B，信號A與信號B相與後就產生CCD所需的復位信號RS，CLK經第三級D觸發器分頻後產生信號C，信號A與信號B相與產生信號D，信號C與信號D相與後再和光積分信號SH相或就產生CCD工作時的時鐘信號Φ，光積分信號SH的產生需要一個12位的預置計數器，當規定的計數到後，產生一個脈衝作為D觸發器的時鐘輸入端，這樣在D觸發器的反相輸出端就產生所需要的光積分信號SH。
CCD工作後，它的輸出信號要經過低通濾波，信號放大，自動閥值電路和二值化電路後才能進入微處理器進行測試。CCD輸出信號處理電路如圖7所示，首先經過LC無源低通濾波電路，截止頻率為15KHz。然後再經過放大電路，放大倍數為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，採取這樣的電路可以保證二值化後的信號寬度足夠窄，這樣可以提高測量的精度。
本發明正常工作還需要一套完整精密的光學系統，如圖4所示，外部光源24經過一小發射透鏡23聚光後，使光源變成一束平行光，也使光源的能量加強，平行光源再經過一個帶通紅外濾光片22，中心波長為946±15nm，然後再經一柱面透鏡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的線段，線段的長度大於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，外部發光系統17，內部發光系統18，光電耦合器件CCD19，光學接收系統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，充電方式有快衝和慢衝，可以保證把電充足，電池充滿電後，自動停止充電，保護電池過充電，當電池電壓降到一定程度時，又會自動接著充電，防止電池饋電嚴重，延長電池的使用壽命。MCU13通過無線收發模塊14收到控制機櫃1發來的命令後，根據命令來驅動外部發光17或者內部發光18，經過光學接收系統20後，再從CCD19上讀到數據，在通過算法計算出車輪定位參數。
當進行偏位補償或電子轉角盤測量時，MCU13發出控制信號通過印製板控制精密光電碼盤，光電碼盤的解析度為256，則從碼盤上讀到的數換算成角度值如下式所示 其中R2為從碼盤上讀到的數。
權利要求
1.一種智能化四輪定位儀的測量方法，其特徵是四個傳感器發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一次測量完畢；傳感器和電腦主機之間、傳感器與傳感器之間的數據傳輸採用紅外無線通訊；每個傳感器都有兩個發光系統和光學接收系統，光學接收系統把與之相對的傳感器發出的光線成像在CCD上；微處理器把CCD輸出的信號進行處理並依次計算出相應的車輪定位數據；採用CCD測量方式，每個傳感器包含紅外發送和紅外接收裝置；傳感器內部還有一套精密的碼盤和光學編碼模塊，用來進行車輪偏位補償；傳感器內置大容量可充電電池。
2.根據權利要求1所述的智能化四輪定位儀的測量方法，其特徵是每個傳感器由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)，外部發光系統(17)，內部發光系統(18)，光電耦合器件CCD(19)，光學接收系統(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，外部發光系統(17)，內部發光系統(18)，光電耦合器件CCD(19)的驅動通過印製板連接，光學接收系統(20)由開好模具的塑料件來安裝固定。
3.使用如權利要求1或2所述的智能化四輪定位儀的測量方法的專門裝置，其特徵是由控制機櫃(1)，傳感器(3)、(4)、(5)、(6)，電子轉角盤(11)、(12)，快速夾具(7)、(8)、(9)、(10)，無線通訊模塊(2)組成，其中控制機櫃(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和車輪直接連接在一起的，傳感器通過夾具連接到車輪上。
全文摘要
本發明公開了一種智能化四輪定位儀的測量方法及裝置，四個傳感器發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一次測量完畢；傳感器和電腦主機之間、傳感器與傳感器之間的數據傳輸採用紅外無線通訊。由於採用了新的算法，所有定位參數可一次測量完成，測量速度快；同時由於採用了CCD光電器件，測量精度高；另一方面，控制機櫃和傳感器之間採用紅外無線數據傳輸，這樣測試更方便；由於採用了精密光學碼盤和光學編碼模塊，使角度的測量精度得到保證。
文檔編號G01M17/00GK1570587SQ0315017
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月22日 優先權日2003年7月22日
發明者龐尊國, 李紅林, 宿洪潔, 魏志良, 馮永進 申請人:煙臺麥特電子有限公司