專利名稱：智能化四輪定位儀的測(cè)量方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車車輪定位參數(shù)的測(cè)量方法及裝置，具體地說，是一種適用于20英寸以下汽車車輪定位參數(shù)的智能化測(cè)量方法及裝置。
背景技術(shù)：
目前在我國(guó)汽車維修行業(yè)四輪定位儀有拉線式、光學(xué)式、電腦拉線式、電腦激光式、電腦紅外無線式和電腦紅外無線CCD式六種。它們的測(cè)量原理是一致的，只是采用的測(cè)量方法(或使用的傳感器的類型)及數(shù)據(jù)記錄與傳輸?shù)姆绞讲煌?。拉線式、光學(xué)式四輪定位儀是早期的產(chǎn)品，目前在一些維修企業(yè)還在使用，但這兩種四輪定位儀大都采用老式的輪軸測(cè)量?jī)x或者常規(guī)的電子儀器，安裝測(cè)量過程復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。而汽車車輪定位系統(tǒng)，有越來越多的附加測(cè)量調(diào)整點(diǎn)，以及從汽車生產(chǎn)方面提出的越來越狹窄的公差規(guī)定。所以，拉線式、光學(xué)式四輪定位儀已滿足不了對(duì)現(xiàn)代汽車車輪定位系統(tǒng)的維修。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種智能化四輪定位儀的測(cè)量方法及裝置，即一種新型的紅外無線CCD測(cè)量車輪定位參數(shù)的測(cè)方法及裝置，以彌補(bǔ)現(xiàn)有四輪定位參數(shù)測(cè)試精度低、數(shù)度慢、測(cè)試費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺陷。
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的四個(gè)傳感器發(fā)出八束紅外光圍成一個(gè)360度的測(cè)量場(chǎng)，汽車車輪的定位參數(shù)就可一次測(cè)量完畢，傳感器和電腦主機(jī)之間、傳感器與傳感器之間的數(shù)據(jù)傳輸采用紅外無線通訊。電腦主機(jī)的控制軟件采用中文界面，人機(jī)對(duì)話友好，最后的測(cè)量結(jié)果以表格形式表示，并可通過打印機(jī)打出測(cè)量結(jié)果。
本發(fā)明由控制機(jī)柜，傳感器，電子轉(zhuǎn)角盤，快速夾具，主機(jī)無線通訊模塊組成?？刂茩C(jī)柜與主機(jī)無線通訊模塊通過航空插頭和屏蔽電纜連接；四個(gè)傳感器分別與四個(gè)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(gè)傳感器分別與電子轉(zhuǎn)角盤通過航空插頭和屏蔽電纜連接。
傳感器是本產(chǎn)品的核心部件，一套產(chǎn)品包含有四個(gè)傳感器。每個(gè)傳感器都有兩個(gè)發(fā)光系統(tǒng)和光學(xué)接收系統(tǒng)，光學(xué)接收系統(tǒng)把與之相對(duì)的傳感器發(fā)出的光線成像在CCD上。微處理器把CCD輸出的信號(hào)進(jìn)行處理并依次計(jì)算出相應(yīng)的車輪定位數(shù)據(jù)，CCD具有很高的分辨率，其分辨率為14微米。采用CCD測(cè)量方式，每個(gè)傳感器包含紅外發(fā)送和紅外接收裝置。傳感器內(nèi)部還有一套精密的碼盤和光學(xué)編碼模塊，用來進(jìn)行車輪偏位補(bǔ)償。傳感器內(nèi)置大容量可充電電池。夾具是依輪輞外邊緣為基準(zhǔn)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(gè)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(fā)光系統(tǒng)，內(nèi)部發(fā)光系統(tǒng)，光電耦合器件CCD，光學(xué)接收系統(tǒng)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(fā)光系統(tǒng)，內(nèi)部發(fā)光系統(tǒng)，光電耦合器件CCD的驅(qū)動(dòng)通過印制板連接，光學(xué)接收系統(tǒng)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(zhǎng)，且堅(jiān)固耐沖擊及電子自動(dòng)掃描等優(yōu)點(diǎn)。另外CCD是一種無增益器件，它具有存儲(chǔ)電荷的能力，因而可利用光作為輸入信號(hào)完成測(cè)量功能。由于采樣按像元一一對(duì)應(yīng)的采樣，因而在水平方向的最高分辯率上可基本接近CCD芯片的水平像元數(shù)，最充分地利用了CCD芯片的分辨率。CCD輸出的信號(hào)經(jīng)數(shù)字化后，直接計(jì)算出所需空間的絕對(duì)尺寸，其誤差是確定且已知的，再加上線形好的優(yōu)點(diǎn)，使其輸出的信號(hào)可提高測(cè)量精度，從而使測(cè)量水平進(jìn)一步提高。另外，CCD輸出信號(hào)數(shù)字化后可方便的與存儲(chǔ)器、計(jì)算機(jī)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)等相連接。因而采用這種技術(shù)的四輪定位儀測(cè)試精度可以達(dá)到很高。
本發(fā)明的特點(diǎn)可以歸納為(1)、由于采用了新的算法，所有定位參數(shù)可一次測(cè)量完成，測(cè)量速度快；(2)、由于采用了CCD光電器件，測(cè)量精度高；(3)、控制機(jī)柜和傳感器之間采用紅外無線數(shù)據(jù)傳輸，這樣測(cè)試更方便；(4)、傳感器內(nèi)部有大容量可充電電池，這樣不用引線，測(cè)試更方便；(5)、采用精密光學(xué)碼盤和光學(xué)編碼模塊，使角度的測(cè)量精度得到保證。


圖1是本發(fā)明的測(cè)量場(chǎng)示意圖；圖2是本發(fā)明系統(tǒng)總體原理框圖；圖3是本發(fā)明傳感器總體原理框圖；圖4是本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)圖；圖5是本發(fā)明CCD驅(qū)動(dòng)原理圖；圖6是本發(fā)明CCD驅(qū)動(dòng)波形；圖7是本發(fā)明CCD輸出信號(hào)處理原理圖。
具體實(shí)施例方式為了更好的說明本發(fā)明，下面結(jié)合附圖作進(jìn)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(gè)360度的測(cè)量場(chǎng)。電子轉(zhuǎn)角盤11、12分別與傳感器3、4通過屏蔽電纜連接?？刂茩C(jī)柜1通過主機(jī)無線收發(fā)模塊2向傳感器發(fā)出命令，傳感器3、4、5、6收到命令后，首先判斷命令地址是否和自己的地址相同，如相同則執(zhí)行相應(yīng)的命令，若不相同則就不動(dòng)作。
本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)之一就是CCD工作需要一組時(shí)序要求比較嚴(yán)格的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)時(shí)序圖見圖6。圖5為CCD工作時(shí)序圖驅(qū)動(dòng)電路，如圖所示晶體振蕩器產(chǎn)生2M的時(shí)鐘信號(hào)CLK，CLK經(jīng)過反相器后，再經(jīng)第一級(jí)D觸發(fā)器分頻產(chǎn)生信號(hào)A，經(jīng)第二級(jí)D觸發(fā)器分頻產(chǎn)生信號(hào)B，信號(hào)A與信號(hào)B相與后就產(chǎn)生CCD所需的復(fù)位信號(hào)RS，CLK經(jīng)第三級(jí)D觸發(fā)器分頻后產(chǎn)生信號(hào)C，信號(hào)A與信號(hào)B相與產(chǎn)生信號(hào)D，信號(hào)C與信號(hào)D相與后再和光積分信號(hào)SH相或就產(chǎn)生CCD工作時(shí)的時(shí)鐘信號(hào)Φ，光積分信號(hào)SH的產(chǎn)生需要一個(gè)12位的預(yù)置計(jì)數(shù)器，當(dāng)規(guī)定的計(jì)數(shù)到后，產(chǎn)生一個(gè)脈沖作為D觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端，這樣在D觸發(fā)器的反相輸出端就產(chǎn)生所需要的光積分信號(hào)SH。
CCD工作后，它的輸出信號(hào)要經(jīng)過低通濾波，信號(hào)放大，自動(dòng)閥值電路和二值化電路后才能進(jìn)入微處理器進(jìn)行測(cè)試。CCD輸出信號(hào)處理電路如圖7所示，首先經(jīng)過LC無源低通濾波電路，截止頻率為15KHz。然后再經(jīng)過放大電路，放大倍數(shù)為2，自動(dòng)閥值電路是把CCD輸出信號(hào)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(hào)的大小而自動(dòng)變化的，采取這樣的電路可以保證二值化后的信號(hào)寬度足夠窄，這樣可以提高測(cè)量的精度。
本發(fā)明正常工作還需要一套完整精密的光學(xué)系統(tǒng)，如圖4所示，外部光源24經(jīng)過一小發(fā)射透鏡23聚光后，使光源變成一束平行光，也使光源的能量加強(qiáng)，平行光源再經(jīng)過一個(gè)帶通紅外濾光片22，中心波長(zhǎng)為946±15nm，然后再經(jīng)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?yàn)镃CD19每一像素為14×14um，如果是點(diǎn)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(xì)的線段，線段的長(zhǎng)度大于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(gè)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(fā)光系統(tǒng)17，內(nèi)部發(fā)光系統(tǒng)18，光電耦合器件CCD19，光學(xué)接收系統(tǒng)20組成。
每一個(gè)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，充電方式有快沖和慢沖，可以保證把電充足，電池充滿電后，自動(dòng)停止充電，保護(hù)電池過充電，當(dāng)電池電壓降到一定程度時(shí)，又會(huì)自動(dòng)接著充電，防止電池饋電嚴(yán)重，延長(zhǎng)電池的使用壽命。MCU13通過無線收發(fā)模塊14收到控制機(jī)柜1發(fā)來的命令后，根據(jù)命令來驅(qū)動(dòng)外部發(fā)光17或者內(nèi)部發(fā)光18，經(jīng)過光學(xué)接收系統(tǒng)20后，再?gòu)腃CD19上讀到數(shù)據(jù)，在通過算法計(jì)算出車輪定位參數(shù)。
當(dāng)進(jìn)行偏位補(bǔ)償或電子轉(zhuǎn)角盤測(cè)量時(shí)，MCU13發(fā)出控制信號(hào)通過印制板控制精密光電碼盤，光電碼盤的分辨率為256，則從碼盤上讀到的數(shù)換算成角度值如下式所示 其中R2為從碼盤上讀到的數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種智能化四輪定位儀的測(cè)量方法，其特征是四個(gè)傳感器發(fā)出八束紅外光圍成一個(gè)360度的測(cè)量場(chǎng)，汽車車輪的定位參數(shù)一次測(cè)量完畢；傳感器和電腦主機(jī)之間、傳感器與傳感器之間的數(shù)據(jù)傳輸采用紅外無線通訊；每個(gè)傳感器都有兩個(gè)發(fā)光系統(tǒng)和光學(xué)接收系統(tǒng)，光學(xué)接收系統(tǒng)把與之相對(duì)的傳感器發(fā)出的光線成像在CCD上；微處理器把CCD輸出的信號(hào)進(jìn)行處理并依次計(jì)算出相應(yīng)的車輪定位數(shù)據(jù)；采用CCD測(cè)量方式，每個(gè)傳感器包含紅外發(fā)送和紅外接收裝置；傳感器內(nèi)部還有一套精密的碼盤和光學(xué)編碼模塊，用來進(jìn)行車輪偏位補(bǔ)償；傳感器內(nèi)置大容量可充電電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化四輪定位儀的測(cè)量方法，其特征是每個(gè)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(fā)光系統(tǒng)(17)，內(nèi)部發(fā)光系統(tǒng)(18)，光電耦合器件CCD(19)，光學(xué)接收系統(tǒng)(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(fā)光系統(tǒng)(17)，內(nèi)部發(fā)光系統(tǒng)(18)，光電耦合器件CCD(19)的驅(qū)動(dòng)通過印制板連接，光學(xué)接收系統(tǒng)(20)由開好模具的塑料件來安裝固定。
3.使用如權(quán)利要求1或2所述的智能化四輪定位儀的測(cè)量方法的專門裝置，其特征是由控制機(jī)柜(1)，傳感器(3)、(4)、(5)、(6)，電子轉(zhuǎn)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(jī)柜(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(zhuǎn)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(zhǔn)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(fā)明公開了一種智能化四輪定位儀的測(cè)量方法及裝置，四個(gè)傳感器發(fā)出八束紅外光圍成一個(gè)360度的測(cè)量場(chǎng)，汽車車輪的定位參數(shù)一次測(cè)量完畢；傳感器和電腦主機(jī)之間、傳感器與傳感器之間的數(shù)據(jù)傳輸采用紅外無線通訊。由于采用了新的算法，所有定位參數(shù)可一次測(cè)量完成，測(cè)量速度快；同時(shí)由于采用了CCD光電器件，測(cè)量精度高；另一方面，控制機(jī)柜和傳感器之間采用紅外無線數(shù)據(jù)傳輸，這樣測(cè)試更方便；由于采用了精密光學(xué)碼盤和光學(xué)編碼模塊，使角度的測(cè)量精度得到保證。
文檔編號(hào)G01M17/00GK1570587SQ0315017
公開日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2003年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月22日
發(fā)明者龐尊國(guó), 李紅林, 宿洪潔, 魏志良, 馮永進(jìn) 申請(qǐng)人:煙臺(tái)麥特電子有限公司