SE512165C2 - Förfarande jämte anordning för mätning av fordons hjulvinklar - Google Patents

Description

512 165 2 Avstàndet i sidled mellan de två avläsningarna som varje kamera gör är ett mått pà det hjulets toe-in och summan för vänster och höger kamera utgör toe-in för hjulen på den axeln.

Alternativt till punkter kan kamerorna registrera referens- linjer, som exempelvis kan projiceras i taket eller pà golvet med hjälp av en laser, för att beräkna hjulens rullriktning.

För att eliminera risken för att skeva hjul ger ett felak- tigt mått och utan att man behöver justera hjulhàllaren till exakt parallellitet med hjulaxeln anordnas varje kamera skiftbar mellan två exakt motsatta riktningar d v s l8W°mellan dem, exem- pelvis med hjälp av en gängjärnsled och làsorgan. Genom att upp- repa registrerandet av minst en referenspunkt eller -linje med kameror som först fästes i motsatt riktning erhålles då hjulet roteras l80° tills kamerorna intar samma läge igen två registre- ringar för dessa referenspunkter där skillnaden motsvarar dubbla vinkelfelet mellan hjulaxel och kamera. Härigenom kan de korrekta mätvärden som skulle erhållas med oskev axel eller hjul framräk- nas för de registrerade punkterna som därefter kan användas för fastställande av hjulvinklarna.

Hjulet som skall mätas anordnas på en förskjutbar skiva, rullar eller en rullbana eller dylikt så att detta kan roteras, alternativt rullar fordonet pà marken under mätningen eller del därav.

Kamera skall här uppfattas i vid bemärkelse och kan exem- pelvis vara av den typ där själva kameran är programmerbar för utläsandet av informationen ur de olika bildelementen. Exempelvis kan bildelementen i en vertikal eller en horisontell kolumn avlä- sas gemensamt, detta eftersom det vid exempelvis toe-in-mätning endast är intressant med läget i sidled och kameran på detta sätt blir förhållandevis okänslig till sin vertikala inriktning.

För att dessutom kunna avläsa Camber-vinkeln, d v s hjulets lutning i sidled kan framför eller bakom fordonet vara anordnat referenspunkter vertikalt över varandra alternativt kan vertikala referenslinjer utnyttjas. Genom att punkterna i höjdled är át- skilda kommer de att vid ett lutat hjul ge olika värden vid sid- ledsavläsning proportionellt mot lutningsvinkeln och härigenom kan lätt Camber-vinkeln fastställas baserat pà avståndet mellan .,, xs 512 165 3 referenspunkterna och avstàndet i sidled för dessa. Mätningen av lutningen kan upprepas med en motsatt riktad kamera efter en vridning på 180 av hjulet för att kompensera för ett skevt hjul.

För Camber-mätningen kan en kamera användas som sà att säga inte har någon upplösning i höjdled utan endast registrerar in- bördes lägen i sidled. Genom att exempelvis låta de två referens- punkterna blinka med olika frekvens kan dessa särskiljas av en till kameran kopplade dator eller motsvarande som härigenom kan hålla isär om lutningen är utåt eller inàt. Naturligtvis kan även referenspunkter bakom respektive framför fordonet förses med pà olika sätt kodade ljussignaler för igenkänning i datorn. Kamerans registrering i horisontalled kan användas för att korrigera vär- det pä toe-in om referenspunkterna sitter pá olika höjd. Genom att registrera lutningen, så kan en omräkning göras av de värden som erhålles om punkterna sitter pà olika höjd, alternativt kan man anordna dem pá samma höjd.

Vid många fordon är det viktigt att bakhjulen är inriktade på ett korrekt sätt inte bara inbördes utan det är även viktigt att konstatera eller korrigera eventuella avvikelser mellan hjul och kaross. Exempel härpá är bussar och lastbilar. I fallet med bussar finns dessutom inte alltid någon ram att göra en lämplig inmätning mot. Ett litet fel mellan inriktningen av hjulen och själva karossen resulterar i att fordonet gär på snedden och följaktligen har större frontyta än vad som är avsikten, vilket ökar bränsleförbrukningen. I en enkel vidareutveckling av uppfin- ningen möjliggöres även denna kontroll med uppfinningen. Detta sker helt enkelt genom att man på karosseriet pá överensstämmande punkter på de bägge sidorna placerar markörer eller referenspunk- ter i form av lysdioder eller dylikt som kameran kan registrera.

Då kan kameran vid toe-in-mätningen fastställa axelinställning relativt fordonets symmetrilinje. För att beräkna snedställningen (eng. thrust angle) sä görs mätningen med framhjulen eller ramen som referenspunkter. Med kameran kan mätningen och beräkningen göras mot karossens ytterprofil om referenspunkten placeras där.

För lastbilar, släpvagnar och.bussar mäste referenspunkterna pla- ceras i varje hörn fram och bak för att fà korrekt mätning. Detta är avhängigt av att bakaxlarna inte alltid är monterade exakt i »v09 512 165 4 sidled i förhållande till ram eller kaross.

Lämpligtvis är i de ovan beskrivna fallen en kamera anordnad på varje sida om fordonet. För att hålla nere de erforderliga bildvinklarna för kamerorna kan man tänka sig att använda vatten- pass för kamerainriktningen.

I stället för att anordna kameran vridbar eller roterbar på sin hållare kan man tänka sig att anordna denna fast. Den hålls med andra ord fast i ett bestämt läge t ex horisontellt i för- hållande till hjulet. Genom att låta fordonshjulet rotera exem- pelvis på en rulle, underlaget eller t o m en i längsled för- skjutbar skiva kommer kameran att följa med hjulets rotation och man kan registrera den bana som respektive referenspunkt utför i bilden. Om kameran är monterad exakt vinkelrätt mot hjulets egen vridningsaxel kommer 'varje referenspunkt att bilda ett rakt streck över kamerans bildyta. Om så icke är fallet kommer varje referenspunkt i stället att motsvaras av en del av sinusvágfor- mad linje. Den totala amplituden för sinusbågen mellan maximalt utslag åt ena respektive andra hållet motsvarar dubbla avvikelsen i vinkel och på samma sätt som förut erhålles korrekt värde genom att man tar medelvärdet mellan sinussvängningens toppvärden. Ka- meran kan alternativt fästas på hjulet lodrätt mot golvet och re- gistrerar linjen mellan referenspunkterna. Hjulet roteras l80° och kameran registrerar en linje som arrangeras i taket. Medel- värdet mellan registrerade vården utgör korrekt toe-in utan att axeln, som kameran sitter på har inlinjerats med hjulaxeln.

Om endast toe-in-vinkeln önskas mätt så kan man tänka sig att kamerans bildfält är delat i två olika bildfält ett som tittar direkt, exempelvis framåt och ett ytterligare som via en spegel tittar bakåt för samtidig registrering av bakre och främre referenspunkter. Om hjulet rullas ett halvt varv på en rulle eller dylikt så erhålles i bägge riktningarna avläsningar motsva- rande högra och vänstra gränslägen som kan användas för att ut- räkna de mittlägen som är korrekta och skall användas för den fortsatta beräkningen av toe-in.

Om man redan vet att karossen är centrerad i förhållande till hjulaxlarna så kan mätning ske mot referenspunkter på ka- rossen, exempelvis såsom tidigare nämnts markerade med lämpliga 512 165 5 lysdioder. I vissa fall kan man dock tänka sig att använda bild- behandling för att känna igen konturer eller punkter på fordonet, exempelvis dettas egna lampor.

Ytterligare fördelar och kännetecken på uppfinningen framgår av nedanstående i anslutning till bifogade ritningar beskrivet utföringsexempel samt av patentkraven på de bifogade fyra rit- ningarna visar i horisontella och vertikala projektioner olika steg i en mätning enligt uppfinningen av en lastbils drivande bakaxel.

På ritningarna visas hur en lastbil 1 är placerad med sina framhjul 3 och bakhjul 4 på plattformar 2 och 5 som i sin tur vilar på stödrullar 6. Pá bakhjulen 4 är kameror 8 anordnade vridbara på en axel 9 som väsentligen är parallell med hjulaxeln och denna axel är i sin tur via ett hjulfäste fäst pà hjulet. Ba- kom och framför fordonet är referenspunkter anordnade i form av lysdioden 7. Dessa är monterade i ändarna pà stavar 10. Stavarna är anordnade vertikala och fyra av dessa fasthâlles i stolpar ll som i sin tur är anordnade i styrningar eller hål ingjutna i gol- vet framför och bakom lastbilen i hörnen av en rektangel. Varje stav 10 ger en referenspunkt för kameran, nämligen där kamerans horisontella siktplan skär förbindningslinjen mellan de två dio- derna. Referenspunkterna kan också sitta i en ram i taket över fordonet. Parallella längsgående linjer kan alternativt arrange- ras i tak och pà golv. De till referenspunkternas montering tjä- nande hålen är lämpligen anordnade pá samma avstånd från varandra i längdled och sidled och lämpligen med räta vinklar mellan sina förbindningslinjer. Som alternativ till de på detta sätt anbring- bara markeringarna kan man tänka sig att i golvet gjuta in över- körningsbara markeringar, pàminnande om de som finns vid flyg- platser och på vägar. Markeringarna kan utgöras av lysdioder alternativt av små reflexer som exempelvis belyses med en på kameran fäst lampa eller laser.

Vid mätningen inriktas kameran först mot en referenspunkt vars läge registreras (fig l). Sedan vrids kameran kring sin axel mot den andra referenspunkten (fig 2). När även dennas läge regi- strerats roteras hjulet ett halvt varv genom förskjutning av plattan 5, varefter en förnyad mätning kan göras mot den första 512 165 6 punkten (fig 3). Skillnaden mellan avlästa sidolägena för refe- renspunkten motsvarar dubbla vinkelfelet mellan hjulaxel och kamera axel och användes för att kompensera de erhållna värdena innan toe-in eller Camber-vinkel räknas ut. Om så önskas kan ka- meran vändas l80°igen (fig 4) för en extra kontroll av skevhets- felet.

Den på bifogad ritning visade anordningen kan även med små kompletteringar användas på andra sätt, exempelvis genom att för- se kameran med vikter och lagra den med sin axel så att den all- tid befinner sig väsentligen i horisontellt läge. Plattformen 5 förskjuts för att rotera exempelvis bakhjulen ett varv. Om inlin- jeringen av hjulaxel och kameraaxel ej stämmer överens avläser kamerorna en sidledsrörelse för referenspunkterna i. bildytan.

Mätning görs med kameran sittande på axeln i horisontalläge (kan kontrolleras med vattenpass). Om alla referenspunkter sitter åt ett håll gör kameran.en registrering av de referenser som behövs.

Medelvärdet för max och min används för att beräkna Camber, toe- in och snedställning (för framhjul rakt fram-läge).

Referenspunkterna kan arrangeras så att kameran kan mäta avstånd till dem t ex som en ring eller med ett bestämt avstånd mellan laserdioderna på varje stav, så att exempelvis baserat på den mellanliggande bildvinkeln en beräkning kan avgöra avståndet till kameran. De vertikala referenserna kan arrangeras på en stängerna ll så att de av tyngdkraften alltid ställer sig verti- kalt.

Genom att hjulen placeras på en plattform eller rullband som förskjutes för att få hjulet att rotera så efterliknas hjulets rullning på vägen. Detta bidrager till att göra mätningen så verklighetstrogen som möjligt. När mätningen påbörjas skall bilen ha rullat fram och inga rattrörelser får göras som åstadkommer spänningar mellan golv och däck. Bilen får ej heller ha lyfts och släppts ner före mätning. Detta skulle innebära att hjulen inte intar det läge som de har vid körning och avvikande värden er- hålls. Kända mätsystem använder inte metoden att rulla hjulen på plattform eller rullband för mätning. Kända mätsystem uppnår där- med inte att samma mätvärde erhålles vid upprepade mätningar av samma bil eftersom spänningar mellan däck och golv uppstår som 512 165 varierar om inte hjulen rullas.

Fordonet är vidare i närheten av sina hörn försett med mar- keringar i form av vertikala lysdiodsförsedda stavar 10 som lig- ger inom blickfältet för kameran och som kan registreras av den- na. Denna registrering kan lämpligen ske parallellt med övriga punkter och tjänar till att kontrollera om fordonets kaross är placerad symmetrisk i förhållande till respektive axlar.

I ett alternativt utförande kan man tänka sig att kamerorna vrids med hjulet och när registrering har skett av bägge mät- punkterna indikeras detta till datorn och användaren vrider där- efter kameran l80° varefter hjulet ånyo roteras ett drygt halv- varv bakåt eller framåt till dess bägge referenspunkterna regi- strerats med kameran i denna riktning eller i varje fall en av dem. Härigenom erhålles vinkelfelet för eventuell bristande in- linjering mellan kamerorna och hjulaxeln. Här är det emellertid inte max- och minvärde som representeras utan i stället korri- geras vinkelfelet i det plan eller diameterriktning j. vilken kameran sitter på hjulet.

Genom att anordna kameran på hjulet så att kamerorna åker med hjulet kan en synnerligen enkel mätning erhållas genom att kamerorna får titta på parallella referenslinjer på kaross eller golv. När hjulet roterar kommer under linjens passage i bild- fältet dennas lutning i detta att variera beroende på betrakt- ningsvinkeln. Minimilutningen motsvarar avbildningen som erhålles vinkelrätt mot marken d v s detta är den verkliga toe-in vinkeln bortsett från det fel som kan föreligga mellan kamera och hjul- axel. Genom att vrida kameran l8G°och låta hjulet rotera så att kameran får registrera samma linje så kan vinkelfelet beräknas som halva skillnaden och kompensering kan göras. Cambervinkeln kan samtidigt mätas mot en vertikal referenslinje på liknande sätt och, där samma vinkelfelskorrigering kan göras.

Claims (10)

512 165 8 P A T E N T K R A V

1. Förfarande för mätning av fordons hjulvinklar, i synner- het toe-in, Camber och inlinjeringsfel mellan hjul och kaross, kånnetecknat av att det innefattar anbringandet av två kameror, en på vart och ett av hjulen i ett hjulpar på ett sådant sätt att kamerornas blickriktningar är väsentligen vinkelräta mot respek- tive hjulaxlar och att för varje kamera är av kamerorna urskilj- bara linjer eller minst två samtidigt detekterbara referenspunk- ter anordnade pà fordonet eller i dess omgivning.

2. Förfarande enligt krav 1, kånnetecknat av att referens- punkterna har en längd eller storlek som är tillräcklig för att möjliggöra för kameran att uppskatta avståndet till dem.

3. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att varje kamera är vridbar 180° så att den kan se även i rakt motsatt riktning och att detta användes för att kompensera för inlinjeringsfel mellan kamera och hjulaxel.

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, känne- tecknat av att avståndet mellan främre och bakre referenser är känt.

5. Anordning för genomförande av förfarandet i enlighet med krav 1, kånnetecknad av att den innefattar elektroniska kameror och fästen för dessa för fastsättning på de hjul som skall mätas så att kamerornas blickriktning väsentligen är vinkelrät mot hjulaxeln och att den innefattar referenspunktspar eller linjer anordnade för detektering av kameran.

6. Anordning enligt krav 6, kännetecknad av att kamerorna är skjutbar eller vridbara exempelvis kring axlar väsentligen paral- lella med hjulaxeln eller vinkelräta däremot för att möjliggöra avläsandet av referenspunkternas läge i förhållande till kameran vid diametralt motsatta riktningar i förhållande till hjulet.

7. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den även innefattar detekterbara referenspunkter anbring- bara på fordonet möjliggörande kontroll av karossens inriktning i förhållande till hjulen.

8. Anordning enligt krav 7, kännetecknad av att referens- punkterna utgöres av reflexer eller lysdioder som av kameran lätt 512 165 9 kan registreras för lägesbestämning avståndsbestämning och verti- kal/horisontell inriktning.

9. Anordning enligt något av kraven 5 - 8, kännetecknad av att kamerans linsplan är anordnat i hjulcentrum.

10. Anordning enligt krav 6, kännetecknad av att kameran är vridbar kring en axel som väsentligen gár genom kamerans lins- plan.