Способ и система для определения углов установки колес транспортного средства
Предложен способ определения углов установки колес транспортного средства, которое содержит, по меньшей мере, одну колесную ось (12, 13, 14), имеющую конец оси с, по меньшей мере, одним колесным элементом (2а-b, 3а-b, 4а-b) на соответствующей продольной стороне транспортного средства. Способ содержит этапы определения отклонения от перпендикулярности колесной оси по отношению к продольной геометрической осевой линии транспортного средства. Также предложена система для выполнения способа. Достигается создание таких способа и системы, которые позволяют с большей легкостью определять отклонения от перпендикулярности колесных осей транспортного средства. Также достигается создание таких способа и системы, которые позволяют определять отклонение от перпендикулярности и другие угловые параметры установки колес быстро и с высокой точностью. Также достигается создание таких способа и системы, с помощью которых отклонение от перпендикулярности колесной оси может быть определено без необходимости прикрепления сеток или других реперных приспособлений к корпусу или шасси транспортного средства. 2 н. и 11 з. п. ф-лы, 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится в целом к регулировке углов установки колес транспортного средства. В частности, изобретение относится к способу и системе для определения отклонения от перпендикулярности колесных осей транспортного средства.
Уровень техники
Регулировка углов установки колес транспортных средств включает в себя измерение, вычисление и определение нескольких разных углов, относящихся к колесам и колесным осям транспортных средств. Примерами таких углов, которые важны для поддержания или повышения безопасности, функциональности и экономичности транспортных средств, являются схождение, центровка управляемого колеса, развал, кастор, поперечный наклон шкворня, обратное схождение при повороте и максимальном повороте.
Кроме этого, и особенно для более тяжелых транспортных средств, таких как грузовые автомобили, автомобильные тягачи, автобусы, буксировочные автомобили, прицепы и полуприцепы, отклонение от перпендикулярности колесных осей, особенно задних колесных осей, является очень важным. Отклонение от перпендикулярности, иногда называемое углом тяги, определяется как угол, сформированный между продольной осевой линией транспортного средства и так называемой линией тяги рассматриваемой колесной оси. Линия тяги, в свою очередь, определяется как нормаль к продольной осевой линии колесной оси. На практике, однако, отклонение от перпендикулярности для колесной оси обычно определяют и вычисляют как разность между углом схождения для правого и левого колеса, разделенной на два. Независимо от того, как определяют и вычисляют отклонение от перпендикулярности, очень важно, чтобы продольная геометрическая осевая линия транспортного средства могла быть точно определена для возможности точного определения отклонения от перпендикулярности.
Кроме того, очень важно иметь возможность определять и путем регулировки транспортного средства сводить к минимуму отклонение от перпендикулярности, поскольку любое отклонение от перпендикулярности, отличное от нуля, существенно увеличивает износ шин и потребление топлива транспортным средством. Отклонение от перпендикулярности, отличное от нуля, также увеличивает действительную ширину, занимаемую транспортным средством при движении по дороге. Это, в свою очередь, увеличивает воздушное сопротивление транспортного средства, что приводит к дополнительному увеличению потребления топлива и снижает безопасность дорожного движения.
В уровне техники известны несколько разных способов и систем для измерения и определения различных угловых параметров установки колес.
ЕР 0946857 В1 раскрывает способ и систему, в которых углы колеса, направление движения и продольную геометрическую осевую линию транспортного средства измеряют, когда транспортное средство проходит (с колесами, катящимися по поверхности) мимо измерительных устройств.
ЕР 0664436 А2 описывает устройство и способ для измерения углов колеса транспортного средства. Система содержит пары сеток, которые расположены впереди и позади транспортного средства и соединены с ЭВМ. Лазеры прикреплены к колесам и испускают пучки света на сетки. Позиции пучков света на сетках регистрируются этими сетками, и ЭВМ вычисляет схождение и развал колес.
SE 512165 С2 описывает другую оптическую систему, включающую камеры вместо лазеров, для определения углов колеса. Камера с возможностью поворота установлена на каждое колесо, для которого необходимо выполнить измерения. Камеры регистрируют реперные метки, которые расположены впереди и позади колес. Реперные метки могут быть расположены вокруг транспортного средства, благодаря чему может быть определено схождение колес. Альтернативно, реперные метки могут быть прикреплены к транспортному средству, симметрично на каждой стороне транспортного средства, благодаря чему также может быть определен угол тяги колесной оси.
ЕР 0757779 раскрывает систему для измерения углов колеса и позиций шасси транспортного средства. Система содержит измерительное устройство, включающее лазер и средства для определения угла отраженного лазерного пучка. Измерительное устройство прикрепляют к колесу, для которого необходимо выполнить измерения. Система также содержит измерительные сетки, снабженные очувствленными точками. Сетки зафиксированы на переднем и заднем концах рамы транспортного средства с помощью поперечных указателей уровня и крепежных приспособлений, которые обеспечивают, чтобы расстояние между сетками и рамой транспортного средства и, следовательно, между сетками и продольной осью транспортного средства были одинаковыми для всех сеток. Измерительное устройство испускает лазерные пучки, которые отражаются сетками обратно на измерительное устройство, которое регистрирует угол отраженного пучка. Система, раскрытая в ЕР 0757779 В1, позволяет определять различные углы колеса и колесной оси по отношению к продольной оси транспортного средства.
ЕР 0943890 А2 раскрывает основанные на использовании камеры способ и устройство для измерения характерных пространственных углов автомобиля. Устройство содержит подъемник для транспортного средства, расположенный в месте проведения измерений, четыре камеры, которые прикреплены к соответствующему колесу автомобиля, и две реперные метки, которые зафиксированы на подъемнике для транспортного средства впереди автомобиля. Устройство может также содержать ультразвуковые датчики, зафиксированные на подъемнике для транспортного средства сбоку от автомобиля, для определения отклонения между продольной осью автомобиля и продольной осью места проведения измерений. В этом документе также говорится о том, что продольная ось автомобиля может быть определена путем использования камер, прикрепленных к колесам автомобиля.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание усовершенствованных способа и системы для определения углов установки колес транспортного средства. Еще одной задачей является создание таких способа и системы, которые позволяют с большей легкостью определять отклонения от перпендикулярности колесных осей транспортного средства. Еще одной задачей является создание таких способа и системы, которые позволяют определять отклонение от перпендикулярности и другие угловые параметры установки колес быстро и с высокой точностью. Еще одной задачей является создание таких способа и системы, с помощью которых отклонение от перпендикулярности колесной оси может быть определено без необходимости прикрепления сеток или других реперных приспособлений к корпусу или шасси транспортного средства.
Эти и другие задачи решены способом, определенным в ограничительной части п.1 формулы изобретения, который содержит особые технические признаки, определенные отличительной частью п.1 формулы изобретения. Способ предназначен для определения углов установки колес транспортного средства, которое содержит первую колесную ось, имеющую конец оси с по меньшей мере одним колесным элементом на соответствующей продольной стороне транспортного средства. Способ содержит следующие этапы: расположение для каждой продольной стороны транспортного средства первого и второго оптических реперных элементов, каждый из которых имеет по меньшей мере две реперные метки, определяющие реперную линию, в фиксированных позициях в месте проведения измерений так, что реперные линии в целом параллельны друг другу; позиционирование транспортного средства в месте проведения измерений так, что имеется для каждой продольной стороны транспортного средства свободный обзор между колесными элементами и соответствующими первым и вторым оптическими реперными элементами; установка оптического измерительного прибора на колесный элемент на каждом конце первой колесной оси и установка оптического измерительного прибора на колесный элемент на каждом конце второй колесной оси или на каждый конец измерительного стержня, установленного на транспортное средство. Согласно изобретению, способ также содержит следующие этапы: определение первой относительной позиции каждого колесного элемента и каждого конца измерительного стержня, на которой установлен оптический измерительный прибор, с помощью оптического измерительного прибора и первого и второго реперных элементов, расположенных на каждой стороне транспортного средства; определение первого угла схождения колесного элемента на каждом конце первой колесной оси с помощью оптического измерительного прибора и первого и второго реперных элементов, расположенных на каждой стороне транспортного средства; определение первой геометрической осевой линии транспортного средства на основании первых относительных позиций; поворот каждого колесного элемента приблизительно на 180°; определение второй относительной позиции каждого колесного элемента и каждого конца измерительного стержня, на котором установлен оптический измерительный прибор, с помощью оптического измерительного прибора и реперных элементов, расположенных на каждой стороне транспортного средства; определение второго угла схождения колесного элемента на каждом конце первой колесной оси с помощью оптического измерительного прибора и первого и второго реперных элементов, расположенных на каждой стороне транспортного средства; определение второй геометрической осевой линии транспортного средства на основании вторых относительных позиций и вычисление отклонения от перпендикулярности первой колесной оси на основании второй геометрической осевой линии транспортного средства, вторых углов схождения, разницы между первой и второй геометрическими осевыми линиями и разницы между соответствующими первым и вторым углами схождения.
В предлагаемом способе достаточно поворота колесных элементов на 180° или на половину оборота. Это могут выполнять либо путем подъема транспортного средства и вращения каждого колесного элемента, либо путем толкания или иного перемещения транспортного средства на небольшое расстояние, которое соответствует половине окружности колесных элементов. Благодаря этому продольная протяженность места проведения измерений может оставаться сравнительно малой, что является выгодным с точки зрения экономии пространства и издержек. Кроме того, результаты способа могут немедленно использовать для выполнения необходимых регулировок транспортного средства на месте, а затем способ могут применять снова, с тем чтобы проверить, что регулировки обеспечили правильные углы установки колес. В каждой измерительной операции при таких повторяющихся измерениях колесные элементы можно вращать в любом направлении. Благодаря этому можно попеременно перемещать транспортное средство назад и вперед в сравнительно коротком месте проведения измерений. Такое попеременное применение способа и выполнение регулировок могут, таким образом, повторять снова и снова в ограниченном пространстве до тех пор, пока не будут получены правильные углы установки колес, без необходимости перемещения транспортного средства с места на место.
Согласно изобретению, определение относительных позиций колесных элементов, расположенных на соответствующем конце первой колесной оси и второй колесной оси, или позиций соответствующих концов измерительного стержня используют для определения продольной геометрической осевой линии транспортного средства. Является понятным, что вычисление отклонения от перпендикулярности может быть основано на действительной продольной осевой линии транспортного средства или любом воображаемом векторе или любой воображаемой линии, который или которая является параллельным или параллельной действительной продольной осевой линии транспортного средства. В настоящем документе термин «продольная осевая линия транспортного средства» включает также такие воображаемые линии, параллельные действительной осевой линии транспортного средства. Используемые колесные элементы могут представлять собой обод соответствующего колеса, установленного на колесную ступицу, расположенную на каждом конце колесной оси. Используемые колесные элементы могут также представлять собой соответствующую колесную ступицу. Эти относительные позиции колесных элементов могут определять без необходимости фиксации каких-либо реперных меток и т.п. на транспортном средстве. Это составляет существенные преимущества по отношению к известным способам, в которых требуются тщательные и точные позиционирование и фиксация реперных приспособлений на транспортном средстве для возможности определения продольной осевой линии транспортного средства и любого угла относительно этой осевой линии. Такая точная фиксация реперных приспособлений на транспортном средстве является трудоемкой, длительной и требует использования специальных инструментов и монтажных приспособлений. В способе согласно изобретению реперные элементы, вместо этого, расположены в месте проведения измерений вокруг транспортного средства, благодаря чему можно обойтись без каких-либо работ и каких-либо материалов для тщательной фиксации реперных приспособлений на транспортном средстве. Кроме того, способ содержит использование двух реперных элементов на каждой продольной стороне транспортного средства. Использование двух разных реперных элементов на каждой стороне значительно повышает точность, с которой оптический измерительный прибор может определять относительные позиции и углы схождения колесных элементов и, когда применимо, концов измерительного стержня.
В способе согласно изобретению продольную осевую линию транспортного средства определяют и используют для вычисления отклонения от перпендикулярности по меньшей мере одной колесной оси. Выполненное определение осевой линии и отклонения от перпендикулярности могут также использовать для вычисления других угловых параметров установки колес, таких как параллельность осей, центровка управляемого колеса и выравнивание управляемых колес. Способ содержит измерение относительной позиции каждого колесного элемента и, когда применимо, каждого конца измерительного стержня до и после вращения колесных элементов на 180°. Кроме того, угол схождения для каждого колесного элемента измеряют до и после вращения на 180° каждого колесного элемента. Термин «угол схождения колесного элемента» в настоящем документе используется для обозначения отклонения в направлении движения по отношению к продольной осевой линии транспортного средства для конкретного колесного элемента. Согласно изобретению, первое и второе определение относительных позиций колесных элементов и, когда применимо, концов измерительного стержня используют для определения продольной осевой линии транспортного средства и, следовательно, изменения направления движения транспортного средства во время вращения колесных элементов. Такое изменение продольного направления транспортного средства может быть вызвано некоторым количеством различных неточностей различных компонентов транспортного средства. Примерами таких неточностей являются разности в развале, высоте шин, давлении шин и износе шин колесных элементов на каждой продольной стороне транспортного средства. С помощью определения первой и второй относительных позиций и вычисления первого и второго продольных направлений транспортного средства все такие неточности могут быть компенсированы при вычислении отклонения от перпендикулярности конкретной колесной оси.
Кроме того, определение первого и второго углов схождения каждого колесного элемента используют для компенсации любой неточности, с которой оптический измерительный прибор был установлен на соответствующий колесный элемент. Обычно такие неточности вызваны тем, что оптический измерительный прибор не был прикреплен к колесному элементу таким образом, что осевая линия оптического измерительного прибора идеально параллельна или перпендикулярна колесной оси соответствующего колесного элемента. Такая неточность может также быть вызвана асимметричностью или другими дефектами колесного элемента. Определение первого и второго углов схождения для каждого колесного элемента, согласно изобретению, используют для компенсации любой такой неточности при вычислении отклонения от перпендикулярности конкретной колесной оси.
Следовательно, путем выполнения способа согласно изобретению очень точное определение, которое не зависит от каких-либо неточностей различных компонентов транспортного средства, достигается эффективно и с экономией времени. Способ также требует лишь ограниченного пространства для его быстрого выполнения и может быть реализован с помощью сравнительно простой измерительной системы, содержащей лишь ограниченное количество компонентов.
Когда способ применяют к транспортным средствам, имеющим по меньшей мере одну переднюю колесную ось и по меньшей мере одну заднюю колесную ось, способ может содержать определение первой и второй относительных позиций колесного элемента на каждом конце первой и второй колесных осей. Это выполняют с помощью оптического измерительного прибора и первого и второго реперных элементов, расположенных на каждой стороне транспортного средства. Первую и вторую геометрические осевые линии транспортного средства в таких вариантах осуществления определяют на основании первой и второй относительных позиций колесных элементов на каждом конце первой и второй колесных осей.
Когда способ применяют, например, к транспортным средствам, таким как полуприцеп, не имеющим передней колесной оси, способ может содержать прикрепление стержня к транспортному средству таким образом, что конец стержня расположен на соответствующей продольной стороне транспортного средства. Обычно стержень могут прикреплять к шкворню полуприцепа. Способ также содержит установку оптического измерительного прибора на каждый конец стержня, определение первой и второй относительных позиций каждого конца стержня с помощью оптического измерительного прибора и первого и второго реперных элементов, расположенных на каждой стороне транспортного средства, и определение первой и второй геометрических осевых линий транспортного средства на основании первой и второй относительных позиций концов стержня и колесных элементов на каждом конце первой колесной оси.
Оба реперных элемента на каждой продольной стороне транспортного средства могут быть расположены либо впереди, либо позади транспортного средства. Является, однако, выгодным, если на каждой стороне транспортного средства первый реперный элемент расположен впереди транспортного средства, а второй реперный элемент - позади транспортного средства. В этом случае определено, что расстояние между оптическим измерительным прибором и по меньшей мере одним из реперных элементов является сравнительно большим для каждого колесного элемента и, когда применимо, каждого конца измерительного стержня. Такое большое расстояние способствует в значительной мере увеличению точности, с которой оптический измерительный прибор может определять относительную позицию и угол схождения.
Могут использовать одну пару первого и второго реперных элементов. Реперные элементы при этом сначала устанавливают на одной продольной стороне транспортного средства для выполнения измерений для колес на этой стороне, а затем перемещают на другую продольную сторону и располагают на ней для выполнения измерений для колес на этой стороне. Предпочтительно, однако, способ содержит расположение первой пары из первого и второго реперных элементов для первой продольной стороны транспортного средства и второй пары из первого и второго реперных элементов для второй продольной стороны транспортного средства. В этом случае для колес на обеих сторонах транспортного средства могут выполнять измерения без необходимости перестановки каких-либо реперных элементов.
Способ может содержать использование одного оптического измерительного прибора и последовательную установку указанного одного оптического измерительного прибора на соответствующий колесный элемент на каждом конце колесных осей и, когда применимо, на каждый конец измерительного стержня для последовательного определения относительных позиций соответствующих колесных элементов и концов стержня. Использование лишь одного оптического измерительного прибора позволяет воплощать способ с относительно малыми капиталовложениями.
Альтернативно, способ может содержать использование первого и второго оптических измерительных приборов. В этом случае способ может быть выполнен за меньшее время, чем при использовании одного оптического измерительного прибора. Один оптический измерительный прибор могут, например, использовать для каждой стороны транспортного средства, и оператор, выполняющий способ, может устанавливать оптические измерительные приборы на разные колесные элементы и концы измерительного стержня в порядке, который является наиболее удобным и/или включает наименьшее суммарное проходимое расстояние для оператора.
Изобретение также включает использование отдельного оптического измерительного прибора для каждого колесного элемента и конца измерительного стержня, для которых необходимо выполнять измерения. В этом случае время, необходимое для выполнения способа, может быть еще более уменьшено. Однако этот вариант осуществления требует сравнительно больших капиталовложений.
Оптический измерительный прибор могут устанавливать на колесный элемент с помощью колесного адаптера, располагаемого между колесным элементом и оптическим измерительным прибором. Это может способствовать обеспечению правильного угла установки оптического измерительного прибора по отношению к оси вращения колесного элемента. Использование колесных адаптеров может также уменьшать время, необходимое для фиксации оптического измерительного прибора на колесном элементе.
Этап определения действительного угла схождения для каждого колесного элемента может также содержать: определение сначала первого относительного угла схождения для каждого колеса, последующее одновременное вращение всех колесных элементов приблизительно на 180° и последующее определение второго относительного угла схождения для каждого колеса. Это обеспечивает быструю и трудосберегающую компенсацию асимметричности и других дефектов всех колесных элементов, для которых необходимо выполнить измерения.
Способ могут, что является выгодным, выполнять, используя оптический измерительный прибор, который содержит лазер. В этом случае точные результаты могут быть с легкостью получены при сравнительно малых издержках. Лазерные измерительные приборы для определения углов установки колес также обеспечивают большой угловой рабочий диапазон, т.е. большое поле обзора. Это способствует еще большему увеличению возможности свободного и гибкого позиционирования реперных элементов в месте, где необходимо применить способ.
Альтернативно, способ могут выполнять с использованием оптического измерительного прибора, который содержит камеру. Использование измерительного прибора с камерой может в некоторых областях применения способа обеспечивать преимущества, поскольку измерительные приборы с камерой обычно являются более легкими, а иногда - более надежными, чем лазерные измерительные приборы.
Изобретение также относится к системе для выполнения способа. Система согласно изобретению определена в п.13 прилагаемой формулы изобретения. Система согласно изобретению решает те же задачи и обеспечивает те же преимущества, что были названы выше применительно к способу.
Другие задачи и преимущества изобретения следуют из нижеследующего подробного описания вариантов его осуществления и из прилагаемой формулы.
Краткое описание чертежей
Примеры осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, из которых
фигура 1 - схематичный вид сверху системы согласно варианту осуществления изобретения и транспортного средства,
фигура 2 - схематичный вид сверху, соответствующий фигуре 1 и иллюстрирующий систему согласно второму варианту осуществления изобретения,
фигура 3 - схематичное представление способа согласно одному варианту осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
Фигура 1 иллюстрирует систему для измерения углов установки колес согласно первому варианту осуществления изобретения. Транспортное средство изображено с помощью его рамы 1, первой колесной оси 12, второй колесной оси 13 и третьей колесной оси 14. Колесные элементы, представленные колесами 2а, 2b, расположены на соответствующих концах первой колесной оси 12. Колеса 3а, 3b расположены на соответствующих концах второй колесной оси 13. Колеса 4а, 4b соответственно расположены на соответствующих концах третьей колесной оси 14. Третья колесная ось 14 дополнительно несет внутренние колеса 4c, 4d.
Система включает оптические измерительные приборы, которые в этом варианте осуществления представлены лазерными приборами 5а-b, оптическими реперными элементами 6a-d и колесными адаптерами 7-9. В показанном примере система содержит первый и второй лазерные приборы 5а-b, которые прикреплены к соответствующим передним колесам 2а-b транспортного средства с помощью соответствующих колесных адаптеров 7а-b. Лазерные приборы 5а-b предназначены для измерения углов путем излучения света, который отражается обратно на соответствующий лазерный прибор 5а-b оптическими реперными элементами 6a-d, которые расположены в месте проведения измерений, которое, например, может находиться в мастерской.
В показанном примере система содержит первую пару оптических реперных элементов 6а, 6c, расположенную на одной продольной стороне транспортного средства, и вторую пару оптических реперных элементов 6b, 6d, расположенную на противоположной продольной стороне транспортного средства. Первые оптические реперные элементы 6а, 6b каждой пары расположены впереди и снаружи по отношению к соответствующему переднему колесу 2а, 2b, расположенному на первой колесной оси 12. Вторые оптические реперные элементы 6c, 6d расположены позади и снаружи по отношению к соответствующим колесам 3а, 3b, 4а, 4b, расположенным на второй колесной оси 13 и третьей колесной оси 14. Каждый оптический реперный элемент 6a-6d содержит две реперные метки 21а, 21b, которые расположены таким образом, что они определяют горизонтальную реперную линию между ними. Расстояние между реперными метками 21а, 21b вдоль реперной линии является известным и предпочтительно равно для всех оптических реперных элементов 6a-6d. Оптические реперные элементы 6a-6d, кроме того, расположены таким образом, что все реперные линии параллельны друг другу. В показанном примере реперные линии первых оптических реперных элементов 6а, 6b расположены вдоль первой общей линии, а реперные линии вторых оптических реперных элементов 6c, 6d расположены вдоль второй общей линии, при этом первая и вторая общие линии параллельны друг другу. Оптические реперные элементы 6a-6d могут, однако, быть расположены свободно в месте проведения измерений при условии, что расстояние между реперными метками 21а, 21b является известным, а реперные линии параллельны друг другу. Оптические реперные элементы 6a-6d также должны быть расположены таким образом, что имеется свободный обзор между реперными метками 21а, 21b и соответствующими колесами, для которых необходимо выполнить измерения. Оптические реперные элементы 6a-6d могут, например, быть зафиксированы на стойках, стоящих на полу, или повешены на стенах впереди и позади области, где должно быть расположено транспортное средство.
Лазерные приборы, реперные элементы, предпочтительно относятся к типам, описанным в Европейском патенте ЕР 0757779 В1, речь о котором шла выше.
Система также содержит вычислительное устройство 10, которое находится в коммуникации с лазерными приборами 5а, 5b. Предпочтительно, лазерные приборы 5а, 5b соединены с вычислительным устройством 10 беспроводными коммуникационными средствами, такими как BLUETOOTH, но возможно и использование других средств коммуникации, таких как провода.
Далее со ссылкой на фигуру 3 будет описан способ согласно варианту осуществления изобретения. При выполнении этого способа может быть использована система, описанная выше.
На этапе 101 способа оптические реперные элементы 6a-6d располагают в месте проведения измерений, как описано выше. Такое расположение могут выполнять один раз перед всеми последующими выполнениями способа, например, при установке системы в месте проведения измерений в мастерской. Однако также могут располагать оптические реперные элементы 6a-6d перед каждым выполнением способа или во время каждого выполнения способа, и их время от времени могут переставлять, например, когда необходимо выполнить измерения для транспортных средств определенных размеров. В примере, показанном на фигуре 1, используют две пары оптических реперных элементов. Однако могут использовать и лишь одну пару оптических реперных элементов. Оптические реперные элементы в этом случае сначала располагают на одной продольной стороне транспортного средства, а затем, когда измерения для колес этой стороны выполнены, переставляют на другую сторону транспортного средства.
На этапе 102 транспортное средство располагают в месте проведения измерений. Транспортное средство должно быть расположено так, чтобы имелся свободный обзор между каждым колесом, для которого необходимо выполнить измерения, и обоими реперными элементами в каждой соответствующей паре реперных элементов. В изображенном примере продольная ось транспортного средства расположена в целом перпендикулярно горизонтальной реперной линии между реперными метками 21а, 21b, а колесные оси 12, 13, 14 расположены между соответствующими плоскостями первых оптических реперных элементов 6а, 6с и вторых оптических реперных элементов 6b, 6d.
На этапе 103 устанавливают лазерные приборы 5а, 5b на соответствующее колесо на каждом конце первой колесной оси 12, второй колесной оси 13 и, возможно, любых дополнительных колесных осей 14. В показанном примере используют два лазерных прибора 5а, 5b. При использовании такой системы, содержащей два лазерных прибора, лазерные приборы сначала устанавливают на соответствующие колеса первой колесной оси 12. Когда измерительную операцию для этих колес выполнили, лазерные приборы перемещают на соответствующие колеса на второй колесной оси, для которых затем выполняют измерения. Далее лазерные приборы могут перемещать и использовать для выполнения измерений для любого дополнительного количества осей. Однако могут использовать и один лазерный прибор, при этом этот лазерный прибор последовательно устанавливают на разные колеса и последовательно выполняют измерения для этих разных колес. Когда количество используемых лазерных приборов меньше, чем количество колес, для которых необходимо выполнить измерения, способ предоставляет выгоду, заключающуюся в том, что оператор может свободно выбирать любой порядок, в котором следует выполнять измерения для разных колес. Обычно оператор будет выбирать такой порядок прикрепления измерительного прибора к соответствующим колесам и выполнения измерений для этих колес, который включает наименьшее суммарное проходимое расстояние для оператора. Также является возможным использование количества лазерных приборов, соответствующего количеству колес, для которых необходимо выполнить измерения. В этом случае лазерные приборы могут прикреплять к соответствующим колесам, после чего для всех колес могут выполнять измерения одновременно.
Вышеназванные этапы 101, 102 и 103 могут выполнять в любом желаемом и подходящем порядке в зависимости от обстоятельств. После того, как этапы 101, 102 и 103 выполнили, выполняют следующие этапы способа.
На этапе 104 первую относительную позицию четырех колес, к которым прикрепили лазерные приборы, определяют соответствующим лазерным прибором и соответствующей парой реперных элементов, расположенных на соответствующей стороне транспортного средства. В примере осуществления на основании первых относительных позиций каждых двух колес, расположенных на соответствующих концах каждой их двух колесных осей, определяют первую продольную геометрическую осевую линию транспортного средства. Для достижения точного определения первой геометрической осевой линии используют первую колесную ось 12, вторую колесную ось 13 и третью колесную ось 14. Иными словами, сначала определяют первую относительную позицию четырех колес. В случае использования одного лазерного прибора этот прибор последовательно располагают на интересующих колесах и используют для определения первой относительной позиции этих колес. В случае использования двух лазерных приборов их сначала располагают на двух колесах, расположенных на соответствующих концах первой колесной оси, и используют для определения первой относительной позиции этих колес, а затем перемещают на соответствующие колеса второй колесной оси и используют для определения первой относительной позиции этих колес. В случае использования четырех или более лазерных приборов первую относительную позицию всех колес могут определять одновременно.
В случаях, когда транспортное средство, для которого необходимо выполнить измерения, не содержит переднюю колесную ось, как, например, в случае с полуприцепами, прямолинейный измерительный стержень (не показан) сначала прикрепляют к шкворню или подобному элементу транспортного средства. Стержень располагают горизонтально и так, что один конец стержня расположен на каждой продольной стороне транспортного средства. Стержень, таким образом, функционирует в качестве замены колесной оси, и оптические измерительные приборы прикрепляют к соответствующим концам стержня для определения их первых относительных позиций.
Первую относительную позицию каждого колеса и, когда применимо, каждого конца стержня в примере осуществления определяют путем вычисления сначала первого угла схождения этого колеса. Это выполняют способом, согласно которому соответствующий лазерный прибор 5а-b регистрирует две реперные метки 21а-b на каждом из соответствующих двух оптических реперных элементов 6a-d, расположенных на соответствующей стороне транспортного средства. Помимо реперных меток 21 а, 21b, дополнительные метки могут также иметься на оптических реперных элементах 6a-d, с тем чтобы оптические реперные элементы 6a-d могли быть с легкостью отличены друг от друга, например, для отличия оптических реперных элементов 6а-b, расположенных впереди транспортного средства, от оптических реперных элементов 6c-d, расположенных позади транспортного средства, или для отличия оптических реперных элементов 6а, 6c, расположенных по левую сторону, от оптических реперных элементов 6b, 6d, расположенных по правую сторону.
Углы 24а-27а между осевой линией 23 лазерного прибора 5a-5d и линиями, соединяющими этот лазерный прибор с реперными метками 21а-b, измеряют с помощью лазерного прибора как для переднего, так и для заднего реперных элементов. Поскольку расстояния между реперными метками 21а-b известны для всех реперных элементов 6a-d, измеренные углы 24а-27а могут быть использованы для определения первого угла схождения для соответствующего колеса.
На практике это выполняют для каждого колеса с помощью итерационного вычислительного процесса, проводимого вычислительным устройством 10. Сначала приблизительные позиции в координатах xy в xy-плоскости (показанной на фигуре 1) каждой реперной метки 21а-b для обоих реперных элементов 6а, 6c относительно лазерного прибора 5а и приблизительные расстояния от лазерного прибора 5а до каждой реперной метки 21а-b вычисляют, используя измеренные углы 24а-27а. В этом начальном приблизительном вычислении делают допущение, что горизонтальные реперные линии, определенные реперными метками 21а-b на каждом реперном элементе 6а, 6с, параллельны осевой линии 23 лазерного прибора. После этого приблизительный первый угол схождения колеса вычисляют на основании относительных позиций в координатах xy каждой реперной метки 21а-b и их соответствующего расстояния до лазерного прибора 5а. Вычисленный приблизительный первый угол схождения затем используют для повторного вычисления позиции в координатах xy каждой реперной метки 21а-b для обоих реперных элементов 6а, 6c и расстояний от лазерного прибора 5а до каждой реперной метки 21а-b. В этой операции не делают никаких допущений в отношении ориентации горизонтальной реперной линии, определенной реперными метками 21а-b. Полученные таким образом новые значения для позиций в координатах xy и расстояний снова используют для вычисления нового значения первого угла схождения. Описанные последними две операции затем итерационно повторяют, обычно примерно пять раз. Эти итерационные вычисления дают в результате точное значение первого угла схождения интересующего колеса.
Первый угол схождения, позиции в координатах xy реперных меток 21а-b и расстояния между реперными метками и лазерным прибором, полученные этим итерационным вычислением, затем используют для определения первой относительной позиции в плоскости xy, показанной на фигу.1, лазерного прибора и, следовательно, колеса путем геометрических вычислений, выполняемых вычислительным устройством 10.
Для того, чтобы не затемнять чертеж, осевая линия 23 и углы 24а-27а между этой осевой линией и линиями, соединяющими лазерный прибор с реперными метками 21а-b, на фиг.1 изображены лишь для одного лазерного прибора (5а), но такие же углы также измеряют для другого лазерного прибора (5b) или всех лазерных приборов, определяющих относительные позиции колес и, возможно, концов стержня, для которых необходимо выполнить измерения.
Когда первую относительную позицию колес, расположенных на соответствующих концах по меньшей мере двух колесных осей, определили, выполняют следующий этап 105 способа.
На этапе 105 определяют первую продольную геометрическую осевую линию транспортного средства или воображаемую линию, параллельную действительной осевой линии. Это делают путем вычисления расстояния между колесами или лазерными приборами, расположенными на соответствующих концах каждой колесной оси и, возможно, на каждом конце стержня. Первую продольную геометрическую осевую линию затем определяют как прямую линию, которая пересекает обе колесные оси в их соответствующих центральных точках, т.е. в точках, расположенных посередине между колесами, расположенными на соответствующих концах осей.
На этапе 106 способа могут определять первый угол схождения для колес, расположенных на каждом конце второй колесной оси. Эти углы схождения затем используют на этапе вычисления отклонения от перпендикулярности для второй колесной оси. Однако в примере осуществления способа, описываемом в настоящем документе, первые углы схождения колес, расположенных на второй колесной оси, уже были определены, и эти уже определенные значения первых углов схождения могут быть сохранены и повторно использованы на последующем этапе 111. В случае, если первые относительные позиции колес определили без определения соответствующих первых углов схождения, первые углы схождения на этапе 106 могут определить для колес второй колесной оси способом, который соответствует способу, описанному для этапа 104 выше.
На этапе 107 каждое колесо, для которого необходимо выполнить измерения, вращают приблизительно на 180°. Это могут выполнять путем подъема транспортного средства и вращения каждого колеса без перемещения транспортного средства. Такие подъем транспортного средства и вращение колес могут применять, например, когда транспортное средство, для которого необходимо выполнить измерения, представляет собой полуприцеп, не имеющий передней колесной оси. Для транспортных средств, содержащих по меньшей мере одну переднюю и по меньшей мере одну заднюю колесные оси, может быть выгодным вращать все колеса одновременно путем перемещения всего транспортного средства либо вперед, либо назад с удержанием колес в контакте с поверхностью. Транспортное средство в этом случае перемещают лишь на расстояние, которое соответствует половине длины окружности колес.
На этапе 108 вторую относительную позицию каждого колеса и, когда применимо, каждого конца стержня определяют таким же способом, что описан выше для этапа 104.
На этапе 109 вторую продольную осевую линию транспортного средства вычисляют таким же способом, что описан выше для этапа 105.
На этапе 110 величину второго угла схождения каждого колесного элемента второй колесной оси могут определять таким же способом, что описан выше для этапа 106.
На этапе 111 способа вычисляют отклонение от перпендикулярности второй колесной оси. Это могут делать путем использования вторых относительных позиций колес, расположенных на второй оси, для определения продольного направления второй колесной оси и геометрической нормали к этому направлению. Отклонение от перпендикулярности затем вычисляют как угол между этой нормалью, которая составляет линию тяги второй колесной оси, и второй продольной геометрической осевой линией транспортного средства. Однако, поскольку описанный выше способ определения угла схождения соответствующих колес уже дает значение, которое связано с продольной геометрической осевой линией транспортного средства, отклонение от перпендикулярности второй колесной оси могут просто вычислять как разность между вторыми углами схождения колесных элементов на каждом конце оси, разделенную на два. Способ также содержит компенсацию в отклонении от перпендикулярности любых неточностей, возникших в результате, например, разностей в развале, высоте шин, давлении шин и износе шин колесных элементов на каждой продольной стороне транспортного средства. Другими причинами таких неточностей могут быть асимметричность или другие дефекты колесных элементов и неточные углы установки осевой линии лазерного прибора по отношению к продольной оси соответствующей колесной оси. Такие неточности компенсируют при вычислении истинного отклонения от перпендикулярности путем коррекции вычисленного номинального отклонения от перпендикулярности с использованием разности между первой и второй осевыми линиями и разностей соответствующих первого и второго углов схождения для каждого колесного элемента, для которого был определен угол схождения. Компенсацию отклонения от перпендикулярности могут также выполнять при непосредственном вычислении истинного отклонения от перпендикулярности путем включения указанных разностей в вычисление истинного значения отклонения от перпендикулярности, т.е. без вычисления сначала номинального значения отклонения от перпендикулярности.
Посредством системы и способа, описанных выше, отклонение от перпендикулярности по меньшей мере одной колесной оси, которая может представлять собой любую из двух или более осей, имеющихся в транспортном средстве, с легкостью и быстро определяют без необходимости фиксации каких-либо реперных устройств на транспортном средстве. Кроме того, очень точное и достоверное значение отклонения от перпендикулярности получают сравнительно простым и экономящим время способом. Кроме того, способ могут воплощать с помощью сравнительно простой измерительной системы, содержащей малое количество измерительных компонентов. Способ могут также выполнять с помощью места проведения измерений, которое требует лишь ограниченного пространства и, в частности, лишь сравнительно малой продольной протяженности.
В еще одном варианте осуществления способа лазерные приборы прикрепляют к колесам с помощью соответствующих колесных адаптеров 7a-b, 8a-b, 9а-b. Предпочтительно отдельный колесный адаптер устанавливают на каждое колесо, для которого необходимо выполнить измерения. Независимо от того, сколько используют оптических измерительных приборов, этот прибор или эти приборы могут с легкостью прикреплять к соответствующему колесному адаптеру. Колесные адаптеры 7a-b, 8a-b, 9а-b помогают обеспечить правильные углы установки оптических измерительных приборов и ускоряют выполнение способа за счет того, что помогают обеспечить установку оптических измерительных приборов.
За счет определения первого и второго углов схождения каждого колеса - до и после вращения колес - способ при таком варианте его осуществления также компенсирует любую асимметричность или иные дефекты колес.
Предпочтительно первые относительные величины схождения сначала определяют последовательно или одновременно для всех колес и вторые относительные величины схождения затем определяют последовательно или одновременно для всех колес после одновременного вращения всех колес, например, путем приведения в движение или толкания всего транспортного средства на расстояние, которое соответствует вращению колеса на приблизительно 180°.
В вышеописанных системе и способе применен оптический измерительный прибор, содержащий лазер. Изобретение, однако, также включает возможность использования соответствующим образом других оптических измерительных приборов. Например, может быть использован оптический измерительный прибор, содержащий камеру, такой как прибор, описанный в SE 512165 С2. Такие система и способ, использующие камеру, обеспечивают такие же преимущества, что и описанные выше система и способ, использующие лазер.
Фиг.2 иллюстрирует такой вариант осуществления, в котором оптические измерительные приборы сформированы камерами. Эта система включает цифровые камеры 15а-b в качестве оптических приборов. Цифровые камеры установлены на колесные адаптеры 7-9 на обеих сторонах транспортного средства. Цифровые камеры 15а-b получают изображения реперных элементов 16a-d, которые расположены в месте проведения измерений так, как описано выше применительно к фиг.1. Камеры 15а-b могут быть с возможностью вращения расположены на колесных адаптерах 7-9 и вращаться из направления переднего обзора к направлению заднего обзора. Альтернативно, может быть использована цифровая камера 15а-b, которая способна обозревать оба направления одновременно, которую не нужно вращать и которая неподвижно прикреплена к колесным адаптерам.
В дополнение к вычислению отклонения от перпендикулярности одной или нескольких колесных осей система и способ могут также быть использованы для определения и вычисления других угловых параметров установки колес. В частности, параметры, относящиеся к продольной геометрической осевой линии транспортного средства, могут, что является выгодным, определять путем использования системы и способа согласно изобретению. Примерами таких угловых параметров установки колес являются параллельность двух или нескольких колесных осей и выравнивание управляемых колес. Другими примерами угловых параметров установки колес, которые могут быть с легкостью вычислены на основании предлагаемого способа и предоставлены оператору, являются центровка управляемого колеса, суммарное схождение, линия тяги любой колесной оси, вынос любой оси колеса и смещение назад любой оси колеса.
Выше были описаны примеры осуществления изобретения. Изобретение, однако, не ограничено этими вариантами осуществления. Напротив, изобретение можно свободно модифицировать в рамках объема прилагаемой формулы изобретения. Например, вместо расположения реперных элементов впереди и позади колес, для которых необходимо выполнить измерения, можно также использовать первый и второй реперные элементы, которые оба расположены впереди или позади колес, для которых необходимо выполнить измерения. Например, первая пара реперных элементов может быть расположена на одной продольной стороне транспортного средства так, что оба реперных элемента расположены впереди колес, причем один из них расположен в поперечном направлении снаружи по отношению к другому. Горизонтальные реперные линии обоих реперных элементов должны быть расположены параллельно друг другу, например, так, что обе реперные линии находятся на одной линии друг с другом. Вторая пара реперных элементов может быть соответствующим образом расположена на другой стороне транспортного средства.
1. Способ определения углов установки колес транспортного средства, которое содержит первую колесную ось (13), имеющую конец оси с по меньшей мере одним колесным элементом (3а-b) на соответствующей продольной стороне транспортного средства, содержащий этапы:
расположения для каждой продольной стороны транспортного средства первого оптического реперного элемента (6a-b, 16a-b) и второго оптического реперного элемента (6c-d, 16c-d), каждый из которых имеет по меньшей мере две реперные метки (21а, 21b), определяющие горизонтальную реперную линию, в фиксированных позициях в области проведения измерений таким образом, что реперные линии, по существу, параллельны друг другу,
позиционирования транспортного средства в области проведения измерений так, что для каждой продольной стороны транспортного средства имеется свободный обзор между колесными элементами и соответствующими первым и вторым оптическими реперными элементами,
установки оптического измерительного прибора (5а-b, 15а-b) на колесный элемент (3а, 3b) на каждом конце первой колесной оси (13), и
установки оптического измерительного прибора на колесный элемент (2а, 2b) на каждом конце второй колесной оси (12) транспортного средства или на каждый конец измерительного стержня, установленного на транспортное средство,
отличающийся тем, что содержит этапы:
определения первой относительной позиции каждого колесного элемента (2а, 2b, 3а, 3b) и каждого конца стержня, на котором установлен оптический измерительный прибор, с помощью оптического измерительного прибора и первого и второго реперных элементов, расположенных на каждой стороне транспортного средства,
определения первого угла схождения колесного элемента (3а, 3b) на каждом конце первой колесной оси (13) с помощью оптического измерительного прибора и первого и второго реперных элементов, расположенных на каждой стороне транспортного средства,
определения первой геометрической осевой линии транспортного средства на основании первых относительных позиций,
поворота каждого колесного элемента приблизительно на 180°,
определения второй относительной позиции каждого колесного элемента (2а, 2b, 3а, 3b) и каждого конца стержня, на котором установлен оптический измерительный прибор, с помощью оптического измерительного прибора и первого и второго реперных элементов, расположенных на каждой стороне транспортного средства,
определения второго угла схождения колесного элемента (3а, 3b) на каждом конце первой колесной оси (13) с помощью оптического измерительного прибора и первого и второго реперных элементов, расположенных на каждой стороне транспортного средства,
определения второй геометрической осевой линии транспортного средства на основании вторых относительных позиций,
вычисления отклонения от перпендикулярности первой колесной оси (13) на основании второй геометрической осевой линии транспортного средства, вторых углов схождения, разницы между первой и второй геометрическими осевыми линиями и разницы между соответствующими первым и вторым углами схождения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает определение первой и второй относительных позиций колесного элемента (2а-b, 3а-b) на каждом конце первой колесной оси (13) и второй колесной оси (12) с помощью оптического измерительного прибора и первого реперного элемента (6a-b, 16a-b) и второго реперного элемента (6c-d, 16c-d), расположенных на каждой стороне транспортного средства, причем первую и вторую геометрические осевые линии транспортного средства определяют на основании первой и второй относительных позиций колесных элементов на каждом конце первой колесной оси (13) и второй колесной оси (12).
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает прикрепление стержня к транспортному средству так, что конец стержня расположен на соответствующей продольной стороне транспортного средства, установку оптического измерительного прибора на каждый конец стержня, определение первой и второй относительных позиций каждого конца стержня с помощью оптического измерительного прибора и первого и второго реперных элементов, расположенных на каждой стороне транспортного средства, и определение первой и второй геометрических осевых линий транспортного средства на основании первой и второй относительных позиций концов стержня и колесных элементов на каждом конце первой колесной оси.
4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что включает расположение первого реперного элемента (6a-b, 16а-b) впереди транспортного средства, а второго реперного элемента (6c-d, 16c-d) - позади транспортного средства.
5. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что включает расположение первого реперного элемента и второго реперного элемента рядом друг с другом и либо впереди, либо позади транспортного средства.
6. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что включает расположение первой пары из первого реперного элемента (6а, 16а) и второго реперного элемента (6c, 16c) для первой продольной стороны транспортного средства и второй пары из первого реперного элемента (6b, 16b) и второго реперного элемента (6d, 16d) для второй продольной стороны транспортного средства.
7. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что включает использование одного оптического измерительного прибора и последовательную установку указанного одного оптического измерительного прибора на соответствующее колесо на каждом конце по меньшей мере одной колесной оси для последовательного определения относительных позиций соответствующих колесных элементов.
8. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что включает использование первого оптического измерительного прибора (5а, 15а) и второго оптического измерительного прибора (5b, 15b).
9. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что оптический измерительный прибор устанавливают на колесо с помощью колесного адаптера (7а-8, 8a-b, 9a-b), расположенного между колесом и оптическим измерительным прибором.
10. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что определение относительной позиции колеса (2а-b. 3а-b) содержит определение угла схождения этого колеса с помощью оптического измерительного прибора (5а-b, 15а-b), установленного на указанное колесо, и первого реперного элемента (6а-b, 16а-b) и второго реперного элемента (6c-d, 16c-d).
11. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что оптический измерительный прибор (5а-b) содержит лазер.
12. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что оптический измерительный прибор (15а-b) содержит камеру.
13. Система для определения углов установки колес транспортного средства, которое содержит первую колесную ось (13), имеющую конец оси с по меньшей мере одним колесным элементом (3а-b) на соответствующей продольной стороне транспортного средства, содержащая:
первый оптический реперный элемент (6а-b, 16а-b) и второй оптический реперный элемент (6c-d, 16c-d), каждый из которых имеет по меньшей мере две реперные метки (21а, 21b), определяющие реперную линию, и которые расположены в фиксированных позициях в области проведения измерений так, что реперные линии, по существу, параллельны друг другу,
по меньшей мере один оптический измерительный прибор (5а-b, 15а-b), выполненный с возможностью установки на колесный элемент на каждом конце первой и второй колесных осей и на конец стержня, который выполнен с возможностью установки на транспортное средство,
отличающаяся тем, что содержит:
вычислительное устройство (10), соединенное с оптическим измерительным прибором и выполненное с возможностью определения первой относительной позиции каждого колесного элемента (2а, 2b, 3а, 3b) и каждого конца стержня, на котором установлен оптический измерительный прибор; определения первого угла схождения колесного элемента (3а, 3b) на каждом конце первой колесной оси (13);
определения первой геометрической осевой линии транспортного средства на основании первых относительных позиций; определения после поворота каждого колесного элемента приблизительно на 180°, второй относительной позиции каждого колесного элемента (2а, 2b, 3а, 3b) и каждого конца стержня, на котором установлен оптический измерительный прибор; определения второго угла схождения колесного элемента (3а, 3b) на каждом конце первой колесной оси (13);
определения второй геометрической осевой линии транспортного средства на основании вторых относительных позиций, и вычисления отклонения от перпендикулярности первой колесной оси (13) на основании второй геометрической осевой линии транспортного средства соответствующего второго угла схождения, разницы между первой и второй геометрическими осевыми линиями и разницы между соответствующими первым и вторым углами схождения.
