DE19731486A1 - Reifenprüfvorrichtung - Google Patents
ReifenprüfvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Reifenprüfvorrichtung, mit einer Luftdruckein
richtung zur Änderung des Reifendrucks eines Rades, mit einem Prüfkopf und
einem Rechner, die vor und nach einer Änderung im Luftdruck mit kohärenter
Strahlung jeweils ein Interferogramm der Reifenoberfläche erzeugen und das
Interferogramm in ein Modulo-2π-Bild umsetzen, das seinerseits zu einem Grau
wertbild verarbeitet wird, und in denen aus einem Vergleich der Grauwertbilder
die Informationen über vorhandene Defekte des Reifens gewonnen werden, und
mit einer Steuereinrichtung, um das Rad um den Betrag eines Prüfsegmentes
weiterzudrehen, wenn die Prüfung des vorhergehenden Prüfsegmentes abge
schlossen ist.
Aus der DE 42 31 578 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung der Strukturfe
stigkeit von Reifen bekannt, bei dem der Reifen mit kohärentem Licht beleuchtet
wird, die vom Reifen zurückgestreute Strahlung in einem Zweistrahlinterferome
ter in zwei Teilstrahlen aufgeteilt wird, in dem Zweistrahlinterferometer eine der
beiden Teilstrahlungen gegen die andere Teilstrahlung verkippt wird (Shearing),
in dem Zweistrahlinterferometer eine der beiden Teilstrahlungen schrittweise
phasenverschoben wird, die von dem Prüfobjekt zurückgestreute und in dem
Zweistrahlinterferometer in die zwei Teilstrahlungen aufgeteilte und wieder zu
sammengeführte Strahlung durch die Oberfläche des Reifens abbildende Kompo
nenten mit großer Öffnung einem elektronischen Bildsensorsystem zugeführt
wird und die von dem Bildsensorsystem abgegebenen Signale digitalisiert und in
einem Bildverarbeitungssystem zu einem Modulo-2π-Bild weiterverarbeitet wer
den und das Modulo-2π-Bild zu einem Ausgangs-Grauwertbild bestätigt wird.
Gemäß der DE 195 02 073 A1 wird das vorstehend erwähnte Verfahren da
durch weitergebildet, daß das Ausgangs-Grauwertbild in der Weise partiell diffe
renziert wird, daß ein zweites dem Ausgangs-Grauwertbild gleiches Grauwertbild
erzeugt wird und dieses gegen das Ausgangs-Grauwertbild in Shearing-Richtung
geometrisch verschoben und um einen über den gesamten Bildbereich konstan
ten Grauwert verändert wird und das so manipulierte Zweit-Grauwertbild von
dem Ausgangs-Grauwertbild subtrahiert wird, und damit ein resultierendes
Grauwertbild entsteht, an dem gegebenenfalls vorhandene Defekte eines Reifens
erkennbar sind.
Wenn man bedenkt, daß Strukturschäden in den Reifen, insbesondere in
der Karkasse einschließlich Gürtel, bei PKW-Reifen die Fahrsicherheit des Kraft
fahrzeuges wesentlich beeinträchtigen können, ist es wünschenswert eine Rei
fenprüfung in regelmäßigen Abständen durchzuführen.
In der Deutschen Patentanmeldung P 197 24 464.5, deren Inhalt durch Be
zugnahme in diese Patentanmeldung einbezogen wird, wird vorgeschlagen, zur
Prüfung eines Reifens das Rad, das den zu prüfenden Reifen aufweist, auf einer
Wuchtmaschine zu montieren, und ein an der Wuchtmaschine angeordneter
Prüfkopf wird zur Aufnahme der Interferogramme an den Reifen bis auf einen
vorgegebenen Prüfabstand herangefahren. Auf einem ersten Prüfsegment des
Reifens wird die Überprüfung auf Defekte vorgenommen. Dann wird das Rad
durch die Wuchtmaschine um den Betrag eines Prüfsegmentes weitergedreht,
und die zuletzt genannten Schritte werden wiederholt, bis der gesamte Reifen
überprüft ist. Die Reifenprüfvorrichtung weist demnach eine Wuchtmaschine,
auf der das Rad, das den zu prüfenden Reifen aufweist, montierbar ist, eine Po
sitionierungseinrichtung für einen Prüfkopf, mit der der Prüfkopf zur Aufnahme
der Interferogramme an den Reifen bis auf einen vorgegebenen Prüfabstand her
anzufahren ist, und eine Steuereinrichtung für die Wuchtmaschine auf, um das
Rad um den Betrag eines Prüfsegmentes weiterzudrehen.
In der Deutschen Patentanmeldung P 197 24 463.7, deren Inhalt durch Be
zugnahme in diese Patentanmeldung einbezogen wird, wird vorgeschlagen, zur
Prüfung eines Reifens am Kraftfahrzeug mit dem Rad, das den zu prüfenden Rei
fen aufweist, auf einen antreibbaren Rollensatz zu fahren. Die Reifenprüfvorrich
tung weist eine Luftdruckeinrichtung zur Änderung des Reifendrucks sowie ei
nen Prüfkopf und einen Rechner auf. Ferner umfaßt die Vorrichtung wenigstens
einen angetriebenen Rollensatz auf den das Kraftfahrzeug mit dem Rad, das den
zu prüfenden Reifen aufweist, aufzufahren ist, eine Positionierungseinrichtung
für den Prüfkopf, mit der der Prüfkopf zur Aufnahme der Interferogramme an
den Reifen bis auf einen vorgegebenen Abstand heranzufahren ist und durch eine
Steuereinrichtung für den Rollensatz, um diesen um den Betrag eines Prüfseg
mentes weiterzudrehen, wenn die Prüfung des vorhergehenden Prüfsegmentes
abgeschlossen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reifenprüfvorrichtung zu
schaffen, die eine Reifenprüfung im Rahmen von Wartungsarbeiten an den Rä
dern eines KfZs oder im Rahmen einer allgemeinen technischen Überprüfung des
KfZs gestattet, die von Zeit zu Zeit durchgeführt werden müssen, und dabei sol
len die Rechen- und Auswertungsvorgänge möglichst schnell und mit möglichst
geringem Bau- und Hardwareaufwand durchgeführt werden können.
Dazu ist die erfindungsgemäße Reifenprüfvorrichtung dadurch gekenn
zeichnet, daß in dem Prüfkopf eine Optik-Einrichtung zur Erzeugung der Inter
ferogramme, eine elektronische Ansteuerung für die Optik-Einrichtung und die
Luftdruck-Steuereinrichtung zusammengefaßt sind und daß in dem Rechner eine
Ablaufsteuerung der Reifenprüfvorrichtung und Mittel vorgesehen sind, um die
Interferogramme auszuwerten. Durch diese Aufteilung der optischen und elek
tronischen Einheiten auf dem Prüfkopf und dem Hauptrechner (PC) wird eine
schnelle Auswertung bei einem verhältnismäßig geringen Bau- und Hardware
aufwand erreicht.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reifenprüf
vorrichtung umfaßt der Prüfkopf eine CPU, die elektronische Ansteuerung für
die Optik-Einrichtung und die Luftdrucksteuereinrichtung vorgesehen ist und
über eine Schnittstelle mit dem Rechner verbunden ist. Damit können alle Funk
tionen in dem Prüfkopf über nur eine serielle Schnittstelle, beispielsweise eine
RS-232-Schnittstelle, mit der Recheneinrichtung (PC) koordiniert werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Reifenprüfvorrichtung, wobei die Optik-Einrichtung eine Videokamera, Laserdi
oden und eine Piezoeinrichtung umfaßt, ist dadurch gekennzeichnet, daß die von
dem Rechner gesteuerte elektronische Ansteuerung für die Optik-Einrichtung
eine Laserdioden-Ansteuereinrichtung und eine Piezoeinrichtung-Ansteuer
einrichtung umfaßt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekenn
zeichnet, daß die Luftdruck-Steuereinrichtung einen Druckluftsensor und einen
Magnetventiltreiber umfaßt, wobei vorzugsweise das Magnetventil sowohl in Be
zug auf seine Größe als auch in Bezug auf seine Öffnungszeit steuerbar ist. Dabei
ist ferner vorteilhaft, daß die Luftdruck-Steuereinrichtung den Reifendruck bei
jedem Prüfschritt um eine Stufe herabsetzt und nach abgeschlossener Prüfung
wieder auf den Nenndruck bringt.
In vorteilhafter Weise wird der Bauaufwand bei der erfindungsgemäßen
Reifenprüfung weiter dadurch herabgesetzt, daß ein Netzteil zum Versorgen der
elektronischen Einheiten des Prüfkopfes in den Prüfkopf integriert ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Systembus, vorzugsweise eine I2C-Bus, zum Verbinden der
elektronischen Einheiten des Prüfkopfes vorgesehen ist.
Im Hinblick auf die Schnelligkeit des Prüfkopfes ist es vorteilhaft, daß die
elektrischen Einheiten des Prüfkopfes auf einer Platine zusammengefaßt sind,
die vorzugsweise auch das Netzteil umfaßt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Systembus, vorzugsweise eine I2C-Bus, zum Verbinden der
CPU mit der Piezzoeinrichtung-Ansteuerungseinrichtung des Prüfkopfes vor
gesehen ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reifen
prüfvorrichtung, wobei die Radantriebs-Steuereinrichtung einer Wuchtmaschine
zum segmentweisen Weiterdrehen des Rades dient, ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Rechner der Reifenprüfvorrichtung in den Rechner der Wuchtmaschine
integriert ist. Mit anderen Worten erfüllt der Rechner sowohl seine Funktion
beim Wuchten der Räder als auch bei der Reifenprüfung.
Bei der vorstehend genannten Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn ein
Drehmelder mit der Welle der Wuchtmaschine verbunden ist, der die Weiterdre
hung der Welle abtastet und an den Rechner gibt, der den Motorantrieb abschal
tet, wenn das Rad um ein Prüfsegment weitergedreht ist. Derartige Drehmelder
sind bei herkömmlichen Wuchtmaschinen ohnehin vorhanden, so daß auch Bau
aufwand gespart wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reifen
prüfvorrichtung, wobei wenigstens ein angetriebener Rollensatz eines Bremsen
prüfstandes, auf dem das Kraftfahrzeug mit dem Rad, das den zu prüfenden Rei
fen aufweist, aufzufahren ist, zum segmentweisen Weiterdrehen des Rades dient,
ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner der Reifenprüfvorrichtung in den
Rechner des Bremsenprüfstandes integriert ist.
Bei der vorgenannten Ausführungsform ist vorteilhaft, wenn eine Tastrolle
vorgesehen ist, die die Weiterdrehung des Reifens abtastet und über einen
Drehmelder an den Rechner gibt, der den Motorantrieb ab schaltet, wenn der Rei
fen um ein Prüfsegment weitergedreht ist. Damit wird der Rollensatz des Brem
senprüfstandes mit geringstem Aufwand an die Erfordernisse bei der Reifenprü
fung adaptiert.
Schließlich ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rei
fenprüfvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Motor für das segmentwei
se Weiterdrehen des Rades über einen Frequenzumrichter betrieben ist, der von
dem Rechner steuerbar ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden
Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Wuchtmaschine als erstes
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reifenprüfvorrichtung;
Fig. 2 eine Frontansicht des Prüfkopfes der Reifenprüfvorrichtung nach
Fig. 1;
Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm der Reifenprüfvorrichtung ge
mäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf einen Rollensatz eines Bremsen
prüfstandes als zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reifenprüf
vorrichtung;
Fig. 5 eine schematische Frontansicht der Vorrichtung nach Fig. 4;
Fig. 6 ein schematisches Blockdiagramm der Reifenprüfvorrichtung nach
dem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 ein Blockdiagramm der optischen und elektronischen Einheiten ei
nes Prüfkopfes.
Fig. 1 zeigt eine Wuchtmaschine 2 mit einer Tastatur 4 und einem Moni
tor 6, die auf einem Gehäuse 8 angeordnet sind. Ein Rad 10 mit einem Reifen 11
ist auf einer Welle 12 der Wuchtmaschine 2 durch eine Schnellspannvorrichtung
14 montiert, die an einer Felge 13 (Fig. 2) des Rades 10 angreift.
An dem Gehäuse 8 der Wuchtmaschine 2 ist ein Prüfkopf 16 über zwei
Parallelführungen oder Arme 18, 20 befestigt. Der Arm 20 ist an seinem einem
Ende auf einer Konsole 22 an dem Gehäuse 8 schwenkbar gelagert. Ein Gelenk
24 verbindet den Arm 20 mit dem Arm 18, und der Arm 18 ist über ein Gelenk
26 an dem Prüfkopf 16 befestigt. Damit kann der Prüfkopf 16 von einer Position
(nicht gezeigt), in der er an dem Gehäuse 8 verstaut ist, in eine Prüfposition
(Fig. 1) geschwenkt werden, in der er der Seitenwand des Reifens 11 in Prüf
position gegenüberliegt. An dem Prüfkopf 16 ist ein Handgriff 28 vorgesehen, der
einen Druckschalter (nicht gezeigt) aufweist, über den die Positioniereinrichtung
(Parallelführungen oder Arme 18, 20) arretiert werden können, wenn der Prüf
kopf 16 die Prüfposition erreicht hat.
Die Luftdruckeinrichtung umfaßt einen Druckschlauch 40 und ein Ventil 42
mit einem Druckluftsensor, wobei das Ventil 42 auf das Einlaßventil des Reifens
aufsetzbar ist. In dem Prüfkopf 16 ist eine Steuereinrichtung für die Luftdruck
einrichtung vorgesehen. Die Steuereinrichtung in dem Prüfkopf 16 ist über ein
Kabel 30 mit dem Ventil, das als Magnetventil ausgeführt ist, und dem Druck
luftsensor verbunden, der in das Ventil integriert ist. Das Ventil 42 ist sowohl
bezüglich seiner Öffnung (Abgabemenge pro Zeiteinheit) als auch zum Öffnen
und Schließen steuerbar, so daß die Druckänderung im Reifen sowohl über die
Ventilöffnung als auch über die Zeitdauer steuerbar ist, in der Ventil geöffnet ist.
Der Prüfkopf 16 ist in Fig. 2 in Frontansicht dargestellt, und es sind La
serdioden 44 zu erkennen, die zur Erfassung der Interferogramme dienen. Fer
ner sind zwei Dioden 46, 48 vorgesehen, die dazu dienen, den Prüfabstand zwi
schen dem Prüfkopf 16 und der Seitenwand des Reifens 11 einzustellen. Dazu
sind die beiden Laserdioden 46, 48 im sichtbaren Bereich derart schräggestellt,
daß ihre Laserstrahlen einen Winkel zueinander bilden und sich an der Stelle
kreuzen, die dem Prüfabstand zwischen Prüfkopf und Reifenseitenfläche ent
spricht. Wenn der Prüfkopf 16 zu dem Reifen 11 hin bewegt wird, ist der Prüfab
stand dann erreicht, wenn die beiden Laserstrahlen auf der Seitenwand des Rei
fens 11 einen Punkt bilden. Schließlich ist noch ein Objektiv 45 einer Kamera
schematisch dargestellt, die die Bilder von dem zu prüfenden Reifen aufnimmt.
Die Drehzahl des Motors der Wuchtmaschine wird über steuerbar Frequen
zumrichter derart gesteuert, daß er eine relativ geringe, konstante Drehzahl
aufweist. Ein Drehmelder an der Welle 12 tastet die Welle ab und erzeugt ein
Ausgangssignal, welches dem Betrag entspricht, um den der Reifen gedreht wor
den ist. Das Ausgangssignal des Drehmelders wird in dem Rechner dazu verwen
det, um den Antriebsmotor abzuschalten, wenn der Reifen um ein Prüfsegment
weitergedreht worden ist. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist
ein Prüfsegment 1/8 des Gesamtumfanges des Reifens, so daß der Reifen sieben
mal weitergedreht werden muß, um den Reifen insgesamt zu überprüfen.
Mit dem Prüfkopf 16 sind eine Zuleitung für die Stromversorgung des Prüf
kopfes und eine Datenleitung zu der Recheneinheit verbunden. Auch der Motor
zum Antrieb der Welle der Wuchtmaschine und der Drehmelder an der Welle der
Wuchtmaschine sind mit der Recheneinheit verbunden, wobei diese Verbin
dungsleitungen und die Recheneinheit zur Vereinfachung nicht dargestellt sind.
Es ist eine zentrale Recheneinrichtung zur Steuerung der Funktionen der
Reifenprüfvorrichtung vorgesehen, wobei diese Recheneinrichtung mit dem
Rechner der Wuchtmaschine integriert ist, so daß auch hier Hardware-Aufwand
eingespart wird. Auch der Monitor zur Anzeige der Meßergebnisse wird für das
Wuchten und für die Reifenprüfung gleichermaßen verwendet, indem die Infor
mationen über die beiden Prüfverfahren auf demselben Monitor angezeigt wer
den.
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm des ersten Ausführungsbei
spieles der Reifenprüfvorrichtung. Die zentrale Recheneinheit 50, die als PC dar
gestellt ist, hat in bekannter Weise mehrere "Com"-Anschlüsse. Eine Maus 52 ist
an dem Anschluß Com 1 angeschlossen. An dem Anschluß Com 2 ist eine
Wuchtmaschinen-Steuereinrichtung 54 angeschlossen, die im wesentlichen die
Motorsteuerung für den Antriebsmotor der Wuchtmaschine umfaßt und auch für
das segmentweise Weiterschalten des Rades bei der Reifenprüfung zuständig ist.
An dem Anschluß Com 3 ist der Prüfkopf 16 angeschlossen, während die in dem
Prüfkopf vorhandene Videokamera über eine Leitung 56 an dem Framegrabber
58 in der Recheneinheit 50 angeschlossen ist. Die Ausführung des Prüfkopfes 16
wird noch im einzelnen beschrieben, während die Anschlüsse für die Tastatur
und den Monitor der Recheneinheit 50 zur Vereinfachung weggelassen worden
sind.
Die Funktionsweise der Reifenprüfvorrichtung ist wie folgt. Zunächst wird
das Rad, das den zu prüfenden Reifen aufweist, auf einer Wuchtmaschine mon
tiert, wobei die Welle der Wuchtmaschine unter der Steuerung eines Rechners
sowohl zur Auswuchtung des Rades als auch zur Durchführung der Reifenprü
fung mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden können.
Als nächstes wird ein Prüfkopf zur Aufnahme der Interferogramme an den
Reifen bis auf einen vorgegebenen Prüfabstand herangefahren und in dieser Po
sition arretiert. Nach der Montage des Reifens an der Wuchtmaschine wird das
Luftdruckventil an den Reifen angeschlossen.
Vor der Durchführung der ersten Prüfsequenz werden die radspezifischen
Daten beziehungsweise die für die Weiterschaltung der Welle der Wuchtmaschi
ne erforderlichen Größen, beispielsweise die Dauer des Antriebs bei konstanter
Drehzahl, die von den Radabmessungen abhängen, in den Rechner eingegeben
beziehungsweise von einer Tabelle abgerufen.
Sodann wird die Reifenprüfung auf einem ersten Prüfsegment des Reifens
nach dem eingangs genannten Verfahren durchgeführt. Nachdem das erste Prüf
segment überprüft ist, wird das Rad durch die Welle der Wuchtmaschine um den
Betrag eines Prüfsegmentes weitergedreht, wobei die Welle der Wuchtmaschine
über einen Rechner und in Abhängigkeit von Ausgangssignalen eines Drehmel
ders an der Welle der Wuchtmaschine gesteuert werden. Wenn das Rad mit den
nächsten Prüfsegment in Position gebracht ist, wird der Prüfkopf aktiviert, um
das neue Meßsegment zu überprüfen.
Danach werden so viele Prüfsequenzen und Weiterschaltungen der Räder
durchgeführt, bis der gesamte Reifen überprüft ist. Bei jeder Prüfsequenz wird,
wie bereits erwähnt, zwischen einer ersten Serie von Interferogrammen und ei
ner zweiten Serie eine Druckabsenkung durchgeführt, die ebenfalls von der Re
cheneinrichtung gesteuert ist. Die Druckabsenkung erfolgt somit in Stufen, wo
bei der Druck ausgehend vom Nenndruck bei jeder Prüfsequenz um eine Stufe
herabgesetzt wird. Nach abgeschlossener Prüfung wird dann der Luftdruck im
Reifen wieder auf den Nenndruck gebracht, wobei ebenfalls das Ventil und die
angeschlossene Steuereinrichtung benutzt werden.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 wird nun ein zweites Ausfüh
rungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reifenprüfvorrichtung beschrieben. Von
einem Bremsenprüfstand 62 ist ein Rollensatz mit zwei Rollen 64, 66 dargestellt,
von denen die Rolle 64 von einem Motor 68 angetrieben ist. Die andere Rolle 66
ist freilaufend. Zwischen den Rollen des Rollensatzes ist jeweils eine Tastrolle 76
angeordnet. Die Rollensätze und Antriebsmotoren des Bremsenprüfstandes sind
in einer Vertiefung im Boden angeordnet.
Ein Fahrzeug wird in Richtung des Pfeiles F auf die Rollensätze gefahren,
so daß beispielsweise seine Vorderräder in den beiden Rollensätzen angeordnet
sind. In der Fig. 4 ist ein Vorderrad 78 eines Kraftfahrzeuges dargestellt, des
sen Reifen geprüft werden sollen. In Fig. 4 ist desweiteren ein Vorderrad 80
dargestellt, welches einen kleineren Durchmesser als das Rad 78 hat und zu ei
nem anderen Kraftfahrzeug gehört. Die unterschiedlichen Größen der Räder 78
und 80 dienen lediglich zur Erläuterung der Funktionsweise dieses Ausfüh
rungsbeispieles der Erfindung.
Ein Prüfkopf 90 ist auf einer in Richtung des Pfeiles Z in Fig. 5 vertikal
bewegbaren Z-Säule 92 über zwei Schwenkarme 94, 96 angebracht. Damit kann
der Prüfkopf 90 leicht in die Position gebracht werden, in der der korrekte
Prüfabstand zu den Seitenflächen des Reifens 78 eingehalten wird. Dann werden
die Schwenkarme 94, 96 sowie die Z-Säule 92 arretiert.
Die Luftdruckeinrichtung umfaßt, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
einen Druckschlauch und ein Magnetventil, welches auf das Einlaßventil des Rei
fens aufsetzbar ist. Das Ventil ist sowohl bezüglich seiner Öffnung
(Abgabemenge pro Zeiteinheit) als auch zum Öffnen und Schließen steuerbar, so
daß die Druckänderung im Reifen sowohl über die Ventilöffnung als auch über
die Zeitdauer steuerbar ist, in der Ventil geöffnet ist. Die in dem Prüfkopf 90 an
geordnete Luftdruck-Steuereinrichtung ist über ein Kabel (nicht gezeigt) mit
dem Druckluftsensor und dem Magnetventil verbunden.
An dem Prüfkopf 90 ist ein Griff 97 vorgesehen, mit dem der Prüfkopf von
Hand entlang der drei Achsen bewegt werden kann, bis die Prüfposition erreicht
ist. Wenn die Prüfposition erreicht ist, werden die Arretierungseinrichtungen der
drei Schlitten über einen Druckschalter aktiviert, der an dem Griff 97 vorgese
hen ist.
Der auf der Säule 92 angeordnete Prüfkopf 90 ist in Fig. 5 in Frontansicht
dargestellt, und es sind Laserdioden 98 zu erkennen, die zur Erfassung der Inter
ferogramme dienen. Ferner sind zwei Dioden 100, 102 vorgesehen, die dazu die
nen, den richtigen Abstand zwischen dem Prüfkopf 90 und der Seitenwand des
Reifens 78 festzustellen. Dazu sind die beiden Laserdioden 100, 102 im sichtba
ren Bereich derart schräggestellt, daß ihre Laserstrahlen einen Winkel zueinan
der bilden und sich an der Stelle kreuzen, die dem richtigen Abstand zwischen
Prüfkopf und Reifenseitenfläche entspricht. Wenn der Prüfkopf 90 zu dem Reifen
78 hin bewegt wird, ist der Prüfabstand dann erreicht, wenn die beiden Laser
strahlen auf der Seitenwand des Reifens 78 einen Punkt bilden. Schließlich ist
noch ein Objektiv 104 einer Kamera schematisch dargestellt, die die Bilder von
dem zu prüfenden Reifen aufnimmt.
Die Drehzahl des Motors 68 wird über einen steuerbaren Frequenzumrich
ter (nicht gezeigt) von der zentralen Recheneinheit der Reifenprüfvorrichtung
derart gesteuert, daß er eine relativ geringe, konstante Drehzahl aufweisen. Die
Tastrolle 76 tastet den Reifen ab, um über Drehmelder ein Ausgangssignal zu
erzeugen, welches dem Betrag entspricht, um den der Reifen gedreht worden ist.
Das Ausgangssignal der Drehmelder der Tastrolle 76 wird in dem Rechner dazu
verwendet, um den Antriebsmotor abzuschalten, wenn der Reifen um ein Prüf
segment weitergedreht worden ist. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbei
spiel ist ein Prüfsegment 1/8 des Gesamtumfanges des Reifens, so daß der Reifen
siebenmal weitergedreht werden muß, um den Reifen insgesamt zu überprüfen.
Die Position des Prüfkopfes 90' ist in Phantomlinien und mit den Bezugs
zeichen 90', 94', 96' dargestellt.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, kann mit dieser Positionierungseinrichtung
der Prüfkopf 90 bis auf den Prüfabstand sowohl bei großen Rädern wie dem Rad
78 als auch bei kleinen Rädern wie dem Rad 80, in Position gebracht werden.
Es ist eine zentrale Recheneinrichtung zur Steuerung der Funktionen der
Reifenprüfvorrichtung vorgesehen, wobei diese Recheneinrichtung mit dem
Rechner des Bremsenprüfstandes integriert ist, so daß auch hier Hardware-
Aufwand eingespart wird. Auch der Monitor zur Anzeige der Meßergebnisse wird
für die Bremsenprüfung und für die Reifenprüfung gleichermaßen verwendet,
indem die Informationen über die beiden Prüfverfahren auf demselben Monitor
angezeigt werden.
Die Funktionsweise des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels der er
findungsgemäßen Reifenprüfvorrichtung an einem Bremsenprüfstand ist analog
zu der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Reifenprüfvorrichtung an einer
Wuchtmaschine wie oben beschrieben wurde. Der Unterschied besteht darin, daß
die beiden Rollensätze eines Bremsenprüfstandes unter der Steuerung des Rech
ners sowohl zur Durchführung der Bremsenprüfung als auch zur Durchführung
der Reifenprüfung mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden kön
nen.
Fig. 6 zeigt ein schematisches Blockdiagramm des zweiten Ausführungs
beispieles der Reifenprüfvorrichtung. Die zentrale Recheneinheit 50, die als PC
dargestellt ist, hat in bekannter Weise mehrere "Com"-Anschlüsse. Eine Maus 52
ist an dem Anschluß Com 1 angeschlossen. An dem Anschluß Com 2 ist eine
Bremsenprüfstand-Steuereinrichtung 93 angeschlossen, die im wesentlichen die
Motorsteuerung für den Antriebsmotor des Bremsenprüfstandes umfaßt und
auch für das segmentweise Weiterschalten des Rades bei der Reifenprüfung zu
ständig ist. An dem Anschluß Com 3 ist der Prüfkopf 90 angeschlossen, während
die in dem Prüfkopf vorhandene Videokamera über eine Leitung 105 an dem
Framegrabber 58 in der Recheneinheit 50 angeschlossen ist. Die Ausführung des
Prüfkopfes 90 wird noch im einzelnen beschrieben, während die Anschlüsse für
die Tastatur und den Monitor der Recheneinheit 50 zur Vereinfachung weggelas
sen worden sind. Ein zweiter Prüfkopf 91 ist über eine Leitung 106 mit dem
Framegrabber 58 verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Frame
grabber 58 für die Verarbeitung der Ausgangssignale beider Prüfköpfe 90, 91
verwendet.
Fig. 7 zeigt ein schematisches Blockdiagramm der optischen und elektro
nischen Einheiten von dem Prüfkopf, beispielsweise von dem Prüfkopf 16 oder
90, 91. In dem Prüfkopf 16 ist eine Optik-Einrichtung 110 zur Erzeugung der
Interferogramme vorgesehen, die eine Videokamera 112, die Laserdioden und
eine Piezoeinrichtung 116 umfaßt.
In der Optik-Einrichtung wird das von dem Reifen zurückgestreute Licht
mit einem Objektiv einer Videokamera erfaßt, wobei das Licht ein Michelson-
Interferometer durchläuft, in dem der Lichtstrahl am Strahlteiler zunächst in
zwei Teilstrahlen aufgeteilt wird. Die Teilstrahlen werden nach Reflexion an den
Spiegeln wieder zusammengeführt, bevor sie zu dem Objektiv der Videokamera
112 gelangen. In dem Michelson-Interferometer kann mit Hilfe eines Stellele
mentes ein Teilbild relativ zum anderen Teilbild verkippt werden. Man erhält
dann zwei gegeneinander verschobene Bilder der Reifenseitenwand. Mit Hilfe
eines Piezoelementes kann der zweite Teilstrahl axial in kleinsten Schritten ver
schoben werden. Diese Funktion dient zur Festlegung der Phasenlage des zu
rückgestreuten Lichtes und damit zur Verformungsbestimmung. Das Videosignal
der Videokamera 112 (CCD-Kamera) wird als Analogsignal über dem BNC-An
schluß 114 (Fig. 7) dem PCI-Framegrabber 58 zugeführt, der in der Rechen
einrichtung 50 vorgesehen ist.
Eine elektronische Ansteuerung für die Optik-Einrichtung 110 umfaßt eine
Laserdioden-Ansteuereinrichtung 116 und eine Piezo-Ansteuerung 118. Die
Luftdruck-Steuereinrichtung umfaßt einen Druckluftsensor 120 und einen Ma
gnetventiltreiber 122. Schließlich ist in Fig. 7 ein Netzteil 124 zum Versorgen
der elektronischen Einheiten des Prüfkopfes gezeigt. Die elektrischen Einheiten
werden von einem Rechner CPU 126 gesteuert, der über einen RS-232-Treiber
128 mit der Recheneinrichtung (PC) 50 verbunden ist, in der eine Ablaufsteue
rung der Reifenprüfvorrichtung und Mittel vorgesehen sind, um die Interfero
gramme auszuwerten.
Jeder der Meßköpfe 16, 90 und 91 arbeitet als autonomes System. Die
Steuerung wird über eine serielle Schnittstelle und den RS-232-Treiber 128 von
der Recheneinrichtung 50 aus übernommen. Damit sind die Piezoeinrichtung
116 zur Spezialbilderzeugung (Wellenlängenverschiebung), die Laserdioden 44;
98 zum Ausleuchten der Reifenseitenwände, die Laserdioden 46, 48; 100, 102
zum Einrichten des Abstandes der Prüfköpfe von den Reifen, die Videokamera
112 für die Bilderfassung, der Druckluftsensor 120 zur Prüfung des Reifendruc
kes, der Magnetventiltreiber 122 für die Steuerung des Magnetventils 42 und
eine serielle Schnittstelle über den Treiber 128 anzusteuern. Das System ist so
ausgelegt, daß über einen seriellen Systembus 117, vorzugsweise eine I2C-Bus,
die einzelnen Baugruppen über die CPU 126 gesteuert werden. Sicherheitsrele
vante Elemente der Reifenprüfvorrichtung, beispielsweise die Bedingung, daß die
Ausleuchtungslaserdioden, beispielsweise die Dioden 44, nur dann eingeschaltet
werden dürfen, wenn ein Reifen dem Prüfkopf gegenüberliegt, unterliegen so
nicht der Kontrolle der Recheneinrichtung 50, da diese Elemente hard- und soft
waremäßig unabhängig von der Recheneinrichtung 50 gesichert sind. Durch die
serielle Systemarchitektur sind auch problemlos zukünftige Optionen realisier
bar. Eine Erweiterung bis auf maximal 128 Baugruppen ist möglich. Beispiels
weise sind LCD-Displays, Infrarotfernbedienungselemente, LED-Display-
Einrichtungen, Relaisausgänge, Halbleiterausgänge, zusätzliche analoge und di
gitale Ausgänge sowie Tastenfelder möglich. Durch die Systemarchitektur ist es
insbesondere möglich, mit nur einer seriellen Schnittstelle alle Baugruppen im
Meßkopf anzusteuern, einschließlich der Druckluftsteuerung.
Jeder Prüfkopf wird über ein handelsübliches Geräteanschlußkabel an die
Hauptstromversorgung angeschlossen. Er kann in einem Spannungsbereich von
90 bis 260 V und mit einer Frequenz von 40 bis 400 Hz ohne Umschalter arbei
ten. Intern werden nach dem Netzteil 124 alle Baugruppen einschließlich Video
kamera 112 und Piezoeinrichtung 116 mit 12 V Gleichspannung gespeist. Das
System ist dadurch berührungssicher. Die Hochspannung zur Ansteuerung der
Piezoeinrichtung 116 wird in der Piezoeinrichtung-Ansteuerungseinrichtung lo
kal erzeugt. Die Baugruppen der einzelnen Systemkomponenten sind über ein
Flachbandkabel in Bustechnologie, das heißt über den Systembus 117, miteinan
der verbunden. Die Verkabelung ist dadurch äußerst einfach.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann dadurch verwirklicht werden,
daß das Netzteil 124 und die übrigen Baugruppen 116, 118, 120, 122, 126 und
128 auf einer Platine zusammengefaßt werden, wobei in diesem Fall ein System
bus, vorzugsweise ein T2C-Bus nur noch für Ansteuerung eines Piezoverstärkers
in der Ansteuerungseinrichtung 118 für die Piezoeinrichtung vorgesehen ist. Da
durch ergibt sich eine weitere Vereinfachung der erfindungsgemäßen Reifenprü
fungsvorrichtung in Bezug auf Bau- und Hardwareaufwand.
Claims (15)
1. Reifenprüfvorrichtung mit einer Luftdruck-Steuereinrichtung zur Ände
rung des Reifendrucks eines Rades, mit einem Prüfkopf und einem Rechner,
die vor und nach einer Änderung im Luftdruck mit kohärenter Strahlung
jeweils ein Interferogramm der Reifenoberfläche erzeugen und das Inter
ferogramm in ein Modulo-2π-Bild umsetzen, das seinerseits zu einem
Grauwertbild verarbeitet wird, wobei aus einem Vergleich der Grauwertbil
der die Informationen über vorhandene Defekte des Reifens gewonnen wer
den, einer Positionierungseinrichtung für den Prüfkopf, mit der der Prüf
kopf zur Aufnahme der Interferogramme an den Reifen bis auf einen vorge
gebenen Abstand zu positionieren ist, und mit einer Steuereinrichtung, um
das Rad um den Betrag eines Prüfsegmentes weiterzudrehen, wenn die Prü
fung des vorhergehenden Prüfsegmentes abgeschlossen ist, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- a) in dem Prüfkopf (16, 90) eine Optik-Einrichtung (110) zur Erzeugung der Interferogramme, eine elektronische Ansteuerung (116, 18) für die Optik- Einrichtung und die Luftdruck-Steuereinrichtung (120, 122) zusammenge faßt sind, und daß
- b) in dem Rechner (50) eine Ablaufsteuerung der Reifenprüfvorrichtung und Mittel vorgesehen sind, um die Interferogramme auszuwerten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüf
kopf (16, 90) eine CPU (126) umfaßt, die für elektronische Ansteuerung für
die Optik-Einrichtung und die Luftdrucksteuereinrichtung vorgesehen ist
und über eine Schnittstelle (128) mit dem Rechner (50) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Optik-Einrichtung eine Videoka
mera, Laserdioden und eine Piezoeinrichtung umfaßt, dadurch gekenn
zeichnet, daß die von dem Rechner (50) gesteuerte elektronische Ansteuer
einrichtung für die Optik-Einrichtung (110) einer Laserdiodenansteue
rungseinrichtung (116) und eine Piezoeinrichtung-Ansteuerungs
einrichtung (118) umfaßt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft
drucksteuer-Einrichtung einen Druckluftsensor (120) und einen Magnet
ventiltreiber (122) umfaßt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Ventil (42) das
sowohl in Bezug auf die Größe seiner Öffnung als auch in Bezug auf seine
Öffnungszeit steuerbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Luftdruck-
Steuereinrichtung (122) zum Steuern des Luftdruckes im Reifen, wobei der
Reifendruck bei jedem Prüfschritt um eine Stufe herabzusetzen und nach
abgeschlossener Prüfung wieder auf den Nenndruck zu bringen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Netz
teil (124) zum Vorsorgen der elektronischen Einheiten des Prüfkopfes in
dem Prüfkopf integriert ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich
net, daß ein Systembus, vorzugsweise eine I2C-Bus, zum Verbinden der
elektronischen Einheiten des Prüfkopfes vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die elektronischen Einheiten des Prüfkopfes auf einer
Platine zusammengefaßt sind, die vorzugsweise auch das Netzteil (124) um
faßt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Systembus, vorzugsweise eine I2C-Bus, zum Verbinden
der CPU mit der Piezzoeinrichtung-Ansteuerungseinrichtung des Prüf
kopfes vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Radantriebs-Steuereinrichtung
einer Wuchtmaschine zum segmentweisen Weiterdrehen des Rades dient,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner der Reifenprüfvorrichtung in
den Rechner der Wuchtmaschine integriert ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Drehmelder mit der Welle der Wuchtmaschine verbunden ist, der die Wei
terdrehung der Welle abtastet und an den Rechner gibt, der den Motoran
trieb abschaltet, wenn das Rad um ein Prüfsegment weitergedreht ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein angetriebener Rollen
satz eines Bremsenprüfstandes, auf den das Kraftfahrzeug mit dem Rad,
das den zu prüfenden Reifen aufweist, aufzufahren ist, zum segmentweisen
Weiterdrehen des Rades dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Rech
ner der Reifenprüfvorrichtung in den Rechner des Bremsenprüfstandes in
tegriert ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ta
strolle (76) vorgesehen ist, die die Weiterdrehung des Reifens abtastet und
über einen Drehmelder an den Rechner gibt, der den Motorantrieb abschal
tet, wenn der Reifen um ein Prüfsegment weitergedreht ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß
der Motor für das segmentweise Drehen des Rades über einen Frequen
zumrichter betrieben ist, der von dem Rechner (50) steuerbar ist.
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