CN106610332A - 检测电动车车轮的平衡机及采用该平衡机检测动、静平衡中不平衡质量的方法 - Google Patents
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Abstract
检测电动车车轮的平衡机及采用该平衡机检测动、静平衡中不平衡质量的方法；属于电动车车轮的动、静平衡检测领域。解决了现有没有给电动车车轮整体做动、静平衡检测的平衡机的问题。本发明通过支撑机构及待检测车轮中的霍尔传感器进行电动车车轮的静平衡检测，并在静平衡检测的基础上增加电位器支架、电位器和点式激光器进行电动车车轮的动平衡检测。本发明所述的检测电动车车轮的平衡机可对电动车车轮进行动、静平检测，结构简单，操作方便。本发明主要用于对电动车车轮进行动、静平衡检测。
Description
技术领域
本发明属于电动车车轮的动、静平衡检测领域。
背景技术
汽车车轮的动平衡产品已经很成熟并且也有相应的国家标准，但电动车的车轮还没有专用的平衡机。电动车的车轮在出厂前只能给电动车车轮的电机部分做动、静平衡，而没有给电动车车轮整体做动、静平衡检测，如果电动车车轮在使用过程中不平衡量较大的话，会影响电动车使用者的安全性和舒适性。
发明内容
本发明是为了解决现有没有给电动车车轮整体做动、静平衡检测的平衡机的问题，本发明提供了一种检测电动车车轮的平衡机及采用该平衡机检测动、静平衡中不平衡质量的方法。
检测电动车车轮的平衡机，它包括底座、处理器、控制器、显示器和两个支撑机构；
两个支撑机构、处理器和控制器均固定在底座上，并且两个支撑机构相对设置，处理器和控制器封装在机壳内，显示器固定在机壳上；
两个支撑机构分别支撑待检测车轮的主轴两端，还用于检测待检测车轮左、右两个侧面施加在其所连接的支撑机构上的动压力，并将检测到的动压力上传至处理器，
处理器，用于接收待检测车轮中的霍尔传感器输出的相位信号，还用于通过控制器驱动待检测车轮中的电机转动，
处理器对接收的动压力和相位信号进行处理，并将处理结果通过显示器进行显示。
每个支撑机构包括护套、振动摆架和压电传感器，护套套在振动摆架外，振动摆架的顶部设有卡槽，该卡槽用于托举待检测车轮的主轴，且卡槽裸露在护套外，
振动摆架为镂空式振动摆架，
压电传感器挤压在振动摆架的镂空处，并根据振动摆架的形变，检测振动摆架所承受的动压力。
每个支撑机构还包括电位器支架、电位器和点式激光器；
所述的电位器支架、电位器和点式激光器均位于护套内，电位器支架固定在振动摆架前表面，电位器固定在电位器支架的下表面，且电位器的转动轴与点式激光器固定连接；
护套上开设有开口槽，点式激光器发出的激光从开口槽射出。
采用所述的检测电动车车轮的平衡机检测静平衡中不平衡质量的方法，该检测静平衡中不平衡质量的方法包括如下步骤：
步骤A1：将待检测车轮的主轴两端分别固定在两个支撑机构上，使待检测车轮与两个支撑机构相互平行，
步骤A2：通过控制器驱动待测车轮的电机转动，当待检测车轮转速稳定后，两个压电传感器分别根据其所在的振动摆架的形变，检测每个压电传感器所在的振动摆架所承受的动压力，将检测到的动压力上传至处理器，同时将待检测车轮中的霍尔传感器检测的相位信号上传至处理器，处理器将该相位信号转化为角速度ω，
步骤A3：处理器对接收的动压力进行处理，从而获得不平衡力再根据不平衡力角速度ω及待检测车轮的半径r，获得不平衡质量，并将不平衡质量通过显示器进行显示。
所述的步骤A3中，处理器对接收动的动压力进行处理，从而获得不平衡力的具体过程为：
通过公式获得不平衡力
其中，为车轮左侧的压电传感器检测到的动压力，车轮右侧的压电传感器检测到的动压力。
采用检测电动车车轮的平衡机检测静平衡中不平衡质量的方法中，所述不平衡质量的获取通过实现，其中，表示静平衡检测中的不平衡质量。
采用所述的检测电动车车轮的平衡机检测动平衡中不平衡质量的方法，该检测动平衡中不平衡质量的方法包括如下步骤：
步骤B1：将待检测车轮的主轴两端分别固定在两个支撑机构上，使待检测车轮与两个支撑机构相互平行，将待检测车轮的钢圈的直径D和两个点式激光器间的垂直距离C存入处理器，使两个点式激光器的出射口相对设置；
步骤B2：使第一个点式激光器出射激光，水平转动第一个点式激光器，使第一个点式激光器出射的激光打到待检测车轮的钢圈的外边缘，第一个点式激光器的转动带动其所在的第一个电位器转动，从而使第一个电位器输出电信号至处理器，处理器根据第一个电位器输出电信号，获得第一个点式激光器出射的激光扫过的角度A，处理器再根据获得a，
其中，a为第一个点式激光器的主轴与其临近的待检测车轮的侧面间的垂直距离，L1为待检测车轮的中心孔与第一个点式激光器间的垂直距离；
步骤B3：使第二个点式激光器出射激光，水平转动第二个点式激光器，使第二个点式激光器出射的激光打到待检测车轮的钢圈的外边缘，第二个点式激光器的转动带动第二个电位器转动，从而使第二个电位器输出电信号至处理器，处理器根据第二个电位器输出电信号，获得第二个点式激光器出射的激光扫过的角度B，处理器再根据获得b，
其中，b为第二个点式激光器的主轴与其临近的待检测车轮的侧面间的垂直距离，L2为待检测车轮的中心孔与第二个点式激光器间的垂直距离，
步骤B4：手通过控制器驱动待测车轮的电机转动，当待检测车轮转速稳定时，将待检测车轮中的霍尔传感器检测的相位信号上传至处理器，处理器将该相位信号转化为角速度ω，
同时，待检测车轮左侧的压电传感器根据其所在的振动摆架的形变，检测到其所在的振动摆架所承受的动压力
待检测车轮右侧的压电传感器根据其所在的振动摆架的形变，检测到其所在的振动摆架所承受的动压力
处理器通过下述公式一：
获得和
其中，为待检测车轮左侧面上不平衡质量产生的离心力，
为待检测车轮右侧面上不平衡质量产生的离心力，
步骤B5：根据待检测车轮左侧面上不平衡质量产生的离心力角速度ω、待检测车轮的半径r，获得待检测车轮左侧面上不平衡质量；再根据待检测车轮右侧面上不平衡质量产生的离心力角速度ω、待检测车轮的半径r，获得待检测车轮右侧面上不平衡质量，并将待检测车轮左、右侧面上不平衡质量通过显示器进行显示，从而完成动平衡检测中对待检测车轮左、右两个侧面上不平衡质量的检测。
采用检测电动车车轮的平衡机检测动平衡中不平衡质量的方法中，所述的待检测车轮左侧面上不平衡质量通过获取，待检测车轮右侧面上不平衡质量通过获取，
其中，表示动平衡检测中待检测车轮左侧面上的不平衡质量，表示动平衡检测中待检测车轮右面上的不平衡质量。
本发明的有益效果是，发明可以对电动车车轮整体做动、静平衡检测，从而提高电动车使用者的安全性和舒适性。本发明可以直接计算出车轮的动、静不平衡的质量和相位，并通过显示器直接显示出来，可以方便的对车轮进行平衡校正，操作简单，效率高。
附图说明
图1为本发明所述的检测电动车车轮的平衡机的结构示意图；
图2为电动车车轮检测时的安装示意图；
图3为支撑机构的结构示意图；
图4为动平衡检测时，本发明所述的检测电动车车轮的平衡机的尺寸测量示意图；
图5为本发明所述的检测电动车车轮的平衡机电气连接关系图。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1、图2、图4和图5说明本实施方式，本实施方式所述的检测电动车车轮的平衡机，它包括底座1、处理器2-1、控制器2-2、显示器3和两个支撑机构4；
两个支撑机构4、处理器2-1和控制器2-2均固定在底座1上，并且两个支撑机构4相对设置，处理器2-1和控制器2-2封装在机壳2内，显示器3固定在机壳2上；
两个支撑机构4分别支撑待检测车轮5的主轴两端，还用于检测待检测车轮5左、右两个侧面施加在其所连接的支撑机构4上的动压力，并将检测到的动压力上传至处理器2-1，
处理器2-1，用于接收待检测车轮5中的霍尔传感器输出的相位信号，还用于通过控制器2-2驱动待检测车轮5中的电机转动，
处理器2-1对接收的动压力和相位信号进行处理，并将处理结果通过显示器3进行显示。
本实施方式中，电动车车轮的内部本身具备电机及霍尔传感器，根据霍尔传感器输出的相位信号从而获得电动车车轮的角速度ω。
所述的检测电动车车轮的平衡机可进行静平衡检测，并可直接计算出静平衡检测中不平衡量，操作简单，检测效率和检测精度高。
使用时，将待检测车轮5安装在两个支撑机构4上，通过控制器2-2驱动待测车轮5的电机转动，当待测车轮5的转速稳定时，通过压电传感器4-3检测待检测车轮5左右两侧的振动摆架4-2所承受的动压力和并通过公式获得不平衡力再根据不平衡力待检测车轮5的角速度ω及待检测车轮5的半径r，获得不平衡质量，并将不平衡质量通过显示器3进行显示。
其中，为车轮左侧的压电传感器4-3检测到的动压力，车轮右侧的压电传感器4-3检测到的动压力。
具体实施方式二：参见图1至图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的检测电动车车轮的平衡机的区别在于，每个支撑机构4包括护套4-1、振动摆架4-2和压电传感器4-3，护套4-1套在振动摆架4-2外，振动摆架4-2的顶部设有卡槽4-2-1，该卡槽4-2-1用于托举待检测车轮5的主轴，且卡槽4-2-1裸露在护套4-1外，
振动摆架4-2为镂空式振动摆架，
压电传感器4-3挤压在振动摆架4-2的镂空处，并根据振动摆架4-2的形变，检测振动摆架4-2所承受的动压力。
本实施方式中，将振动摆架4-2设置为镂空式振动摆架，并将压电传感器4-3挤压在振动摆架4-2的镂空处，并根据振动摆架4-2的形变，检测振动摆架4-2所承受的动压力，检测结果的准确度高。
具体实施方式三：参见图1至图5说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二所述的检测电动车车轮的平衡机的区别在于，每个支撑机构4还包括电位器支架4-4、电位器4-5和点式激光器4-6；
所述的电位器支架4-4、电位器4-5和点式激光器4-6均位于护套4-1内，电位器支架4-4固定在振动摆架4-2前表面，电位器4-5固定在电位器支架4-4的下表面，且电位器4-5的转动轴与点式激光器4-6固定连接；
护套4-1上开设有开口槽4-1-1，点式激光器4-6发出的激光从开口槽4-1-1射出。
本实施方式中所述的检测电动车车轮的平衡机可进行动平衡检测，使用过程中：
将使两个点式激光器4-6分别出射激光打到待检测车轮5的钢圈的外边缘，点式激光器4-6的转动带动电位器4-5转动，根据两个电位器4-5输出的电信号获得，两个点式激光器4-6分别扫过的角度A和B，根据角度A和B，获得两个点式激光器4-6分别距离与其临近的待检测车轮5的侧面间的垂直距离a和b，再根据两个压电传感器4-3测得的动压力a、b等求得待检测车轮5两个侧面上的离心力，从而求得每个侧面上不平衡质量，根据求得的不平衡质量对待检测车轮5进行校正。
具体实施方式四：参见图1至图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二所述的采用检测电动车车轮的平衡机检测静平衡中不平衡质量的方法，该检测静平衡中不平衡质量的方法包括如下步骤：
步骤A1：将待检测车轮5的主轴两端分别固定在两个支撑机构4上，使待检测车轮5与两个支撑机构4相互平行，
步骤A2：通过控制器2-2驱动待测车轮5的电机转动，当待检测车轮5转速稳定后，两个压电传感器4-3分别根据其所在的振动摆架4-2的形变，检测每个压电传感器4-3所在的振动摆架4-2所承受的动压力，将检测到的动压力上传至处理器2-1，同时将待检测车轮5中的霍尔传感器检测的相位信号上传至处理器2-1，处理器2-1将该相位信号转化为角速度ω，
步骤A3：处理器2-1对接收的动压力进行处理，从而获得不平衡力再根据不平衡力角速度ω及待检测车轮5的半径r，获得不平衡质量，并将不平衡质量通过显示器3进行显示。
本实施方式，根据求得的不平衡质量对待检测车轮5进行校正。
具体实施方式五：参见图1至图5说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式四所述的采用检测电动车车轮的平衡机检测静平衡中不平衡质量的方法的区别在于，所述的步骤A3中，处理器2-1对接收动的动压力进行处理，从而获得不平衡力的具体过程为：
通过公式获得不平衡力
其中，为车轮左侧的压电传感器4-3检测到的动压力，车轮右侧的压电传感器4-3检测到的动压力。
具体实施方式六：参见图1至图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式四或五所述的采用检测电动车车轮的平衡机检测静平衡中不平衡质量的方法的区别在于，所述不平衡质量的获取通过实现，其中，表示静平衡检测中的不平衡质量。
具体实施方式七：参见图1至图5说明本实施方式，采用具体实施方式三所述的检测电动车车轮的平衡机检测动平衡中不平衡质量的方法，该检测动平衡中不平衡质量的方法包括如下步骤：
步骤B1：将待检测车轮5的主轴两端分别固定在两个支撑机构4上，使待检测车轮5与两个支撑机构4相互平行，将待检测车轮5的钢圈的直径D和两个点式激光器4-6间的垂直距离C存入处理器2-1，使两个点式激光器4-6的出射口相对设置；
步骤B2：使第一个点式激光器4-6出射激光，水平转动第一个点式激光器4-6，使第一个点式激光器4-6出射的激光打到待检测车轮5的钢圈的外边缘，第一个点式激光器4-6的转动带动其所在的第一个电位器4-5转动，从而使第一个电位器4-5输出电信号至处理器2-1，处理器2-1根据第一个电位器4-5输出电信号，获得第一个点式激光器4-6出射的激光扫过的角度A，处理器2-1再根据获得a，
其中，a为第一个点式激光器4-6的主轴与其临近的待检测车轮5的侧面间的垂直距离，L1为待检测车轮5的中心孔与第一个点式激光器4-6间的垂直距离；
步骤B3：使第二个点式激光器4-6出射激光，水平转动第二个点式激光器4-6，使第二个点式激光器4-6出射的激光打到待检测车轮5的钢圈的外边缘，第二个点式激光器4-6的转动带动第二个电位器4-5转动，从而使第二个电位器4-5输出电信号至处理器2-1，处理器2-1根据第二个电位器4-5输出电信号，获得第二个点式激光器4-6出射的激光扫过的角度B，处理器2-1再根据获得b，
其中，b为第二个点式激光器4-6的主轴与其临近的待检测车轮5的侧面间的垂直距离，L2为待检测车轮5的中心孔与第二个点式激光器4-6间的垂直距离，
步骤B4：通过控制器驱动待测车轮5的电机转动，当待检测车轮5转速稳定时，将待检测车轮5中的霍尔传感器检测的相位信号上传至处理器2-1，处理器2-1将该相位信号转化为角速度ω，
同时，待检测车轮5左侧的压电传感器4-3根据其所在的振动摆架4-2的形变，检测到其所在的振动摆架4-2所承受的动压力
待检测车轮5右侧的压电传感器4-3根据其所在的振动摆架4-2的形变，检测到其所在的振动摆架4-2所承受的动压力
处理器2-1通过下述公式一：
获得和
其中，为待检测车轮5左侧面上不平衡质量产生的离心力，
为待检测车轮5右侧面上不平衡质量产生的离心力，
步骤B5：根据待检测车轮5左侧面上不平衡质量产生的离心力角速度ω、待检测车轮5的半径r，获得待检测车轮5左侧面上不平衡质量；再根据待检测车轮5右侧面上不平衡质量产生的离心力角速度ω、待检测车轮5的半径r，获得待检测车轮5右侧面上不平衡质量，并将待检测车轮5左、右侧面上不平衡质量通过显示器3进行显示，从而完成动平衡检测中对待检测车轮5左、右两个侧面上不平衡质量的检测。
本实施方式中，根据求得的待检测车轮5左、右两个侧面上不平衡质量从而对待检测车轮5进行校正。
具体实施方式八：参见图1至图5说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式七所述的采用检测电动车车轮的平衡机检测动平衡中不平衡质量的方法的区别在于，所述的待检测车轮5左侧面上不平衡质量通过获取，待检测车轮5右侧面上不平衡质量通过获取，
其中，表示动平衡检测中待检测车轮5左侧面上的不平衡质量，表示动平衡检测中待检测车轮5右面上的不平衡质量。
Claims (8)
1.检测电动车车轮的平衡机，其特征在于，它包括底座(1)、处理器(2-1)、控制器(2-2)、显示器(3)和两个支撑机构(4)；
两个支撑机构(4)、处理器(2-1)和控制器(2-2)均固定在底座(1)上，并且两个支撑机构(4)相对设置，处理器(2-1)和控制器(2-2)封装在机壳(2)内，显示器(3)固定在机壳(2)上；
两个支撑机构(4)分别支撑待检测车轮(5)的主轴两端，还用于检测待检测车轮(5)左、右两个侧面施加在其所连接的支撑机构(4)上的动压力，并将检测到的动压力上传至处理器(2-1)，
处理器(2-1)，用于接收待检测车轮(5)中的霍尔传感器输出的相位信号，还用于通过控制器(2-2)驱动待检测车轮(5)中的电机转动，
处理器(2-1)对接收的动压力和相位信号进行处理，并将处理结果通过显示器(3)进行显示。
2.根据权利要求1所述的检测电动车车轮的平衡机，其特征在于，每个支撑机构(4)包括护套(4-1)、振动摆架(4-2)和压电传感器(4-3)，护套(4-1)套在振动摆架(4-2)外，振动摆架(4-2)的顶部设有卡槽(4-2-1)，该卡槽(4-2-1)用于托举待检测车轮(5)的主轴，且卡槽(4-2-1)裸露在护套(4-1)外，
振动摆架(4-2)为镂空式振动摆架，
压电传感器(4-3)挤压在振动摆架(4-2)的镂空处，并根据振动摆架(4-2)的形变，检测振动摆架(4-2)所承受的动压力。
3.根据权利要求2所述的检测电动车车轮的平衡机，其特征在于，每个支撑机构(4)还包括电位器支架(4-4)、电位器(4-5)和点式激光器(4-6)；
所述的电位器支架(4-4)、电位器(4-5)和点式激光器(4-6)均位于护套(4-1)内，电位器支架(4-4)固定在振动摆架(4-2)前表面，电位器(4-5)固定在电位器支架(4-4)的下表面，且电位器(4-5)的转动轴与点式激光器(4-6)固定连接；
护套(4-1)上开设有开口槽(4-1-1)，点式激光器(4-6)发出的激光从开口槽(4-1-1)射出。
4.采用权利要求2所述的检测电动车车轮的平衡机检测静平衡中不平衡质量的方法，其特征在于，该检测静平衡中不平衡质量的方法包括如下步骤：
步骤A1：将待检测车轮(5)的主轴两端分别固定在两个支撑机构(4)上，使待检测车轮(5)与两个支撑机构(4)相互平行，
步骤A2：通过控制器(2-2)驱动待测车轮(5)的电机转动，当待检测车轮(5)转速稳定后，两个压电传感器(4-3)分别根据其所在的振动摆架(4-2)的形变，检测每个压电传感器(4-3)所在的振动摆架(4-2)所承受的动压力，将检测到的动压力上传至处理器(2-1)，同时将待检测车轮(5)中的霍尔传感器检测的相位信号上传至处理器(2-1)，处理器(2-1)将该相位信号转化为角速度ω，
步骤A3：处理器(2-1)对接收的动压力进行处理，从而获得不平衡力再根据不平衡力角速度ω及待检测车轮(5)的半径r，获得不平衡质量，并将不平衡质量通过显示器(3)进行显示。
5.根据权利要求4所述的采用检测电动车车轮的平衡机检测静平衡中不平衡质量的方法，其特征在于，所述的步骤A3中，处理器(2-1)对接收动的动压力进行处理，从而获得不平衡力的具体过程为：
通过公式获得不平衡力
其中，为车轮左侧的压电传感器(4-3)检测到的动压力，车轮右侧的压电传感器(4-3)检测到的动压力。
6.根据权利要求4或5所述的采用检测电动车车轮的平衡机检测静平衡中不平衡质量的方法，其特征在于，所述不平衡质量的获取通过实现，其中，表示静平衡检测中的不平衡质量。
7.采用权利要求3所述的检测电动车车轮的平衡机检测动平衡中不平衡质量的方法，其特征在于，该检测动平衡中不平衡质量的方法包括如下步骤：
步骤B1：将待检测车轮(5)的主轴两端分别固定在两个支撑机构(4)上，使待检测车轮(5)与两个支撑机构(4)相互平行，将待检测车轮(5)的钢圈的直径D和两个点式激光器(4-6)间的垂直距离C存入处理器(2-1)，使两个点式激光器(4-6)的出射口相对设置；
步骤B2：使第一个点式激光器(4-6)出射激光，水平转动第一个点式激光器(4-6)，使第一个点式激光器(4-6)出射的激光打到待检测车轮(5)的钢圈的外边缘，第一个点式激光器(4-6)的转动带动其所在的第一个电位器(4-5)转动，从而使第一个电位器(4-5)输出电信号至处理器(2-1)，处理器(2-1)根据第一个电位器(4-5)输出电信号，获得第一个点式激光器(4-6)出射的激光扫过的角度A，处理器(2-1)再根据获得a，
其中，a为第一个点式激光器(4-6)的主轴与其临近的待检测车轮(5)的侧面间的垂直距离，L1为待检测车轮(5)的中心孔与第一个点式激光器(4-6)间的垂直距离；
步骤B3：使第二个点式激光器(4-6)出射激光，水平转动第二个点式激光器(4-6)，使第二个点式激光器(4-6)出射的激光打到待检测车轮(5)的钢圈的外边缘，第二个点式激光器(4-6)的转动带动第二个电位器(4-5)转动，从而使第二个电位器(4-5)输出电信号至处理器(2-1)，处理器(2-1)根据第二个电位器(4-5)输出电信号，获得第二个点式激光器(4-6)出射的激光扫过的角度B，处理器(2-1)再根据获得b，
其中，b为第二个点式激光器(4-6)的主轴与其临近的待检测车轮(5)的侧面间的垂直距离，L2为待检测车轮(5)的中心孔与第二个点式激光器(4-6)间的垂直距离，
步骤B4：手通过控制器驱动待测车轮(5)的电机转动，当待检测车轮(5)转速稳定时，将待检测车轮(5)中的霍尔传感器检测的相位信号上传至处理器(2-1)，处理器(2-1)将该相位信号转化为角速度ω，
同时，待检测车轮(5)左侧的压电传感器(4-3)根据其所在的振动摆架(4-2)的形变，检测到其所在的振动摆架(4-2)所承受的动压力
待检测车轮(5)右侧的压电传感器(4-3)根据其所在的振动摆架(4-2)的形变，检测到其所在的振动摆架(4-2)所承受的动压力
处理器(2-1)通过下述公式一：
获得和
其中，为待检测车轮(5)左侧面上不平衡质量产生的离心力，
为待检测车轮(5)右侧面上不平衡质量产生的离心力，
步骤B5：根据待检测车轮(5)左侧面上不平衡质量产生的离心力角速度ω、待检测车轮(5)的半径r，获得待检测车轮(5)左侧面上不平衡质量；再根据待检测车轮(5)右侧面上不平衡质量产生的离心力角速度ω、待检测车轮(5)的半径r，获得待检测车轮(5)右侧面上不平衡质量，并将待检测车轮(5)左、右侧面上不平衡质量通过显示器(3)进行显示，从而完成动平衡检测中对待检测车轮(5)左、右两个侧面上不平衡质量的检测。
8.根据权利要求7所述的采用检测电动车车轮的平衡机检测动平衡中不平衡质量的方法，其特征在于，所述的待检测车轮(5)左侧面上不平衡质量通过获取，待检测车轮(5)右侧面上不平衡质量通过获取，
其中，表示动平衡检测中待检测车轮(5)左侧面上的不平衡质量，表示动平衡检测中待检测车轮(5)右面上的不平衡质量。
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