СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВКИ КОЛЕС И ПОЛОЖЕНИЯ ОСЕЙ И МОСТОВ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2008 года по МПК G01B11/26 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и технической эксплуатации транспортных средств и может быть использовано для контроля геометрических параметров транспортных средств в процессе их сборки и при диагностировании технического состояния несущей системы транспортных средств в процессе эксплуатации.

Известен способ определения смещений мостов транспортного средства [Патент RU №2121141, МПК G01М 17/06, опубл. 27.10.98 г.], при котором выбирают базовые элементы, расположенные симметрично каждому мосту по обе стороны от его центра, измеряют расстояние между базовыми элементами и определяют угловое смещение каждого моста относительно продольной оси транспортного средства и боковое смещение мостов относительно друг друга. Затем дополнительно выбирают базовые элементы на днище кузова или раме транспортного средства, симметрично расположенные по обе стороны продольной оси кузова или рамы транспортного средства, на любых заданных расстояниях по обе стороны от линии необходимого положения моста и на этой линии измеряют расстояние между дополнительными базовыми элементами каждого моста, и расстояние между дополнительными и основными базовыми элементами, расположенными по обе стороны от центра каждого моста, и дополнительно определяют продольное и боковое смещение каждого моста.

Недостатками способа являются его высокая трудоемкость, связанная с необходимостью проведения работ под днищем автомобиля; большое количество производимых измерений; невозможность автоматизации процесса.

Известен способ определения геометрических параметров установки колес и положения осей и мостов автотранспортных средств [Патент RU №2223463, МПК G01В 11/26, опубл. 10.02.2004 г.], реализованный на измерительном стенде в измерительном пространстве с помощью оптической измерительной системы, имеющей по меньшей мере одно оптическое передающее телевизионное устройство, позволяющее получать изображения по меньшей мере в двух различных ракурсах, маркировочное устройство с предусмотренной или располагаемой на колесе системой измерительных меток, из которых для каждого колеса предусмотрено по меньшей мере по три, и блок обработки данных.

Недостатками способа является необходимость монтажа на колесе измерительных меток в количестве не менее трех на каждое колесо, применение сложного оптического телевизионного устройства, а также ограниченные возможности способа, обусловленные ограниченным углом обзора телевизионного устройства и его неподвижностью.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение производительности способа измерения углов установки колес и смещения мостов транспортного средства.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения геометрических параметров установки колес и положения осей и мостов транспортного средства, включающем определение в измерительном пространстве с помощью оптической измерительной системы, согласно изобретению, в качестве оптической системы используют лазерные измерители расстояний, установленные с возможностью перемещения по направляющим и поворота, располагаемые с каждого из боков транспортного средства на заданном расстоянии друг от друга, регистрируют в режиме непрерывного измерения с заданной частотой опроса пространственные координаты X, У, и Z i-тых точек боковых поверхностей кузова и колес соответственно с правой и левой сторон транспортного средства, данные измерений собирают в компьютер в графический редактор и получают графические контуры контролируемого транспортного средства в горизонтальной и вертикальной плоскостях, графически проецируют левую часть горизонтального контура на правую и определяют недеформированные участки поверхности кузова, по недеформированным участкам определяют положение продольной оси транспортного средства, поворачивают горизонтальный контур до обеспечения параллельности продольной оси транспортного средства направляющим, определяют координаты середин внешних сторон дисков колес транспортного средства и по разнице расстояний от середин дисков правого и левого колес относительно найденной продольной оси определяют величины боковых смещений мостов, с учетом величин продольного смещения координат середин внешних сторон дисков правого и левого колес определяют величину углового смещения мостов, по разнице расстояний координат внешних точек передней и задней частей шин правого и левого колес, лежащих в горизонтальной плоскости, проходящей через оси колес, определяют величину схождения колес, по разнице поперечных координат точек диска, лежащих в вертикальной плоскости симметрично относительно середин дисков, определяют углы развала колес.

На фиг.1 показано расположение лазерных измерителей относительно контролируемого транспортного средства, вид спереди и вид сверху; на фиг.2 представлен измеренный контур автомобиля, отображаемый на экране монитора в графическом редакторе; на фиг.3 показана схема определения координат точек колеса для определения бокового смещения моста; на фиг.4 - схема определения координат точек колеса для определения углового смещения моста; на фиг.5 - схема определения координат точек колеса для определения схождения колес; на фиг.6 - схема определения координат точек колеса для определения угла развала; на фиг.7 - схема определения пространственных координат поверхности кузова автомобиля поворотом лазерных измерителей.

Измерение геометрических параметров установки колес и положения осей и мостов транспортного средства производят следующим образом. Устанавливают лазерные измерители 1 расстояний (см. фиг.1) с каждого из боков транспортного средства 3 на заданном расстоянии друг от друга перпендикулярно предполагаемой продольной оси транспортного средства навстречу друг другу с возможностью поступательного перемещения по параллельным направляющим 2. Лазерных измерителей может быть по три (для определения координат X, Y, Z) с каждой стороны транспортного средства, но может быть и по одному измерителю, установленному с возможностью поступательного перемещения вдоль оси Y и поворота в двух плоскостях для определения координат Х и Z. Далее поступательно перемещают лазерные измерители 1 относительно транспортного средства 3 по параллельным направляющими 2 и регистрируют в режиме непрерывного измерения с заданной частотой опроса пространственные координаты X, У, и Z i-тых точек боковых поверхностей кузова и колес соответственно с правой и левой сторон транспортного средства, данные измерений собирают в компьютер в графический редактор и получают графические контуры контролируемого транспортного средства в горизонтальной (см. фиг.2) и вертикальной плоскостях, графически проецируют левую часть горизонтального контура на правую и определяют недеформированные участки поверхности кузова, по недеформированным участкам, при условии горизонтального расположения кузова, определяют положение продольной оси OO' транспортного средства, поворачивают горизонтальный контур до обеспечения параллельности продольной оси транспортного средства направляющим, определяют координаты середин внешних сторон дисков левого и правого колес 4 и 5 (точки А и С на фиг.3) транспортного средства и по разнице расстояний от середин дисков левого и правого колес (4 и 5) относительно найденной продольной оси OO' определяют величины боковых смещений А мостов

Δ=|а-b|,

где a=D/2-x₁,

b=D/2-х₃,

D - расстояния между лазерными измерителями.

С учетом величин продольного смещения координат середин внешних сторон дисков правого (точка А) и левого колес (точки В и С) на фиг.4 определяют величину λ углового смещения мостов

λ=arcsin(BC/AC),

где АС=[(х₁-x₂)²+(y₁-y₂)²]^1/2

ВС=|y₁-y₂|.

По разнице расстояний координат внешних точек передней и задней частей шин правого 5 и левого 4 колес (расстояния EF и KG на фиг.5), лежащих в горизонтальной плоскости, проходящей через оси колес, определяют величину δ схождения колес

δ=b-а,

где а=EF=[(х₁-x₃)²+(y₁-y₃)²]^1/2,

b=KG=[(x₂-x₄)²+(y₂-y₄)²]^1/2.

По разнице поперечных координат точек (М и N на фиг.6) диска, лежащих в вертикальной плоскости симметрично относительно середин дисков, определяют углы развала колес β

β=arcsin(b/c),

где с - расстояние между точками М и N, его определяют как

c=[(x₁-x₂)²+(z₁-z₂)²]^1/2,

b - разница координат x₁ и x₂, ее определяют как

b=|x₁-x₂|.

Пространственные координаты (X, Y, Z) контролируемого транспортного средства и все рассмотренные параметры транспортного средства, вычисляемые вышерассмотренным способом, можно также получить непрерывным измерением расстояния от лазерного измерителя до i-тых точек поверхности кузова в ходе поворота лазерного измерителя 1 (см. фиг.7) относительно горизонтальной или вертикальной осей, и измерением величин углов поворота β и γ линии луча измерителя 1 относительно этих горизонтальной и вертикальной осей, при этом углы поворота β и γ линии луча (линии корпуса лазерного измерителя) определяют по длинам катетов, образованных между линией луча первого лазерного измерителя и двумя дополнительными (по количеству осей поворота корпуса измерителя) лазерными измерителями 6 и 7, линии лучей которых установлены соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Получив пространственные координаты требуемых боковых поверхностей транспортного средства, передают их в компьютер в графический редактор, строят горизонтальные и вертикальные графические контуры транспортного средства и далее определяют все необходимые параметры контролируемого транспортного средства аналогично рассмотренному выше.

Достоинством данного способа определения геометрических параметров транспортного средства является то, что координаты точек определяются прямым измерением, измерения производятся бесконтактно.

Возможность измерения в режиме «трекинга», т.е. непрерывно, позволяет контролировать геометрию поверхности кузова транспортного средства, условно «рассекая» его параллельными плоскостями с определенным шагом.

Передача данных измерений в компьютер и использование графических редакторов позволяют оперативно вести анализ геометрических параметров, в том числе в процессе выполнения операций регулировки углов установки управляемых колес или в процессе ремонта (правки) кузова.

Способ определения геометрических параметров установки колес и положения осей и мостов транспортного средства включает определение в измерительном пространстве с помощью оптической измерительной системы. В качестве оптической системы используют лазерные измерители расстояний, установленные с возможностью перемещения по направляющим и поворота, располагаемые с каждого из боков транспортного средства на заданном расстоянии друг от друга. Регистрируют в режиме непрерывного измерения с заданной частотой опроса пространственные координаты X, У, и Z i-тых точек боковых поверхностей кузова и колес соответственно с правой и левой сторон транспортного средства, данные измерений собирают в компьютер в графический редактор и получают графические контуры контролируемого транспортного средства в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Графически проецируют левую часть горизонтального контура на правую и определяют недеформированные участки поверхности кузова, по недеформированным участкам определяют положение продольной оси транспортного средства, поворачивают горизонтальный контур до обеспечения параллельности продольной оси транспортного средства направляющим. Определяют координаты середин внешних сторон дисков колес транспортного средства и по разнице расстояний от середин дисков правого и левого колес относительно найденной продольной оси определяют величины боковых смещений мостов, с учетом величин продольного смещения координат середин внешних сторон дисков правого и левого колес определяют величину углового смещения мостов. По разнице расстояний координат внешних точек передней и задней частей шин правого и левого колес, лежащих в горизонтальной плоскости, проходящей через оси колес, определяют величину схождения колес, по разнице поперечных координат точек диска, лежащих в вертикальной плоскости симметрично относительно середин дисков определяют углы развала колес. Технический результат - расширение функциональных возможностей и повышение производительности способа измерения углов установки колес и смещения мостов транспортного средства. 7 ил.

Способ определения геометрических параметров установки колес и положения осей и мостов транспортного средства, включающий определение в измерительном пространстве с помощью оптической измерительной системы, отличающийся тем, что в качестве оптической системы используют лазерные измерители расстояний, установленные с возможностью перемещения по направляющим и поворота, располагаемые с каждого из боков транспортного средства на заданном расстоянии друг от друга, регистрируют в режиме непрерывного измерения с заданной частотой опроса пространственные координаты X, У, и Z i-х точек боковых поверхностей кузова и колес соответственно с правой и левой сторон транспортного средства, данные измерений собирают в компьютер в графический редактор и получают графические контуры контролируемого транспортного средства в горизонтальной и вертикальной плоскостях, графически проецируют левую часть горизонтального контура на правую и определяют недеформированные участки поверхности кузова, по недеформированным участкам определяют положение продольной оси транспортного средства, поворачивают горизонтальный контур до обеспечения параллельности продольной оси транспортного средства направляющим, определяют координаты середин внешних сторон дисков колес транспортного средства и по разнице расстояний от середин дисков правого и левого колес относительно найденной продольной оси определяют величины боковых смещений мостов, с учетом величин продольного смещения координат середин внешних сторон дисков правого и левого колес определяют величину углового смещения мостов, по разнице расстояний координат внешних точек передней и задней частей шин правого и левого колес, лежащих в горизонтальной плоскости, проходящей через оси колес, определяют величину схождения колес, по разнице поперечных координат точек диска, лежащих в вертикальной плоскости симметрично относительно середин дисков, определяют углы развала колес.