DE2353965A1 - Non-contact measurement of camber and track of vehicle wheels - with auxiliary point reflected on wheel and detected by T.V. recorder - Google Patents

Abstract

From the video signal picked up by the television recorder a brief pulse is generated which is used to derive from sawtooth sweep voltages some measuring signals for the x and y directions, which are proportional to the coordinates of the mirror image of the auxiliary point on the photosensitive electrode of the television recorder and which represent a criterion for the direction to be measured. The coordinates can be measured and digitised simultaneously by counting circuits which count a periodic train of pulses in the period between the pulse derived from the video signal and the previous or subsequent rebound of the sawtooth voltages.

Description

Fraunhofer-Ges ells chaff zur Förderimg der 2353965Fraunhofer-Gesellschaft for the funding of 2353965

angewandten Forschung e.V., Sitz München,Applied Research e.V., based in Munich,

8 München 19, Leonrodstr. 54 '8 Munich 19, Leonrodstr. 54 '

Verfahren und Einrichtung zur berührungslosen Messung von Sturz und Spur von_;KraftfahrzeugrädernMethod and device for non-contact measurement of fall and trace of _; Motor vehicle wheels

Die Erfindung betrifft ein Terfahren und eine Einrichtung zur berührungslosen Messung von Sturz und Spur von Kraftfahrzeugrädern mit optisch-elektronischen Mitteln. Ein fester Hilfspunkt, der vorzugsweise als punktförmige lichtquelle ausgebildet ist, wird an einem senkrecht zur Achse des zu vermessenden Rades angebrachten Planspiegel, gespiegelt und das Spiegelbild auf der lichtempfindlichen Schicht einer Femsehaufnahmeeinrichtung abgebildet. Aus dem Videosignal wird bei Er-. fassung des Bildpunktes durch den Abtastvorgang ein Pulssignal abgeleitet und damit aus den i.a. sägezahnförmigen Ablenksignalen für die x- und y-Richtung den Koordinaten des Bildpunktes proportionale Meßsignale gebildet. Dabei ist eine der beiden erforderlichen Bezugsgeraden vorzugsweise die optische Achse der Fernsehaufnähmeeinrichtung.The invention relates to a Terfahren and a device for Contactless measurement of camber and toe-out of vehicle wheels with opto-electronic means. A fixed auxiliary point which is preferably designed as a point light source is, is reflected on a plane mirror attached perpendicular to the axis of the wheel to be measured, and the mirror image on the light-sensitive layer of a television recording device pictured. The video signal becomes with Er-. capture of the image point by the scanning process, a pulse signal is derived and thus from the i.a. sawtooth-shaped deflection signals for the x and y directions correspond to the coordinates of the Measurement signals proportional to the image point formed. There is one of the two required reference straight lines, preferably the optical axis of the television recording device.

Bisher bekannte berührungslos arbeitende Verfahren zur Messung von Sturz und Spur beruhen ebenfalls auf der Spiegelung optischer Marken an einem senkrecht zur Achse angebrachten Spiegel. Die optischen Bilder der Marken entstehen jedoch auf Mattscheiben oder Projektionsflachen; ihre lage zu Skalen muß vom Benutzer visuell bestimmt werden, so daß, abgesehen von den hierbei unvermeidlichen Ablesefehlern eine unmittelbar anschließende elektrische Registrierung und Verarbeitung sowie eine fortlaufende Messung nicht möglich sind.Previously known non-contact measurement methods The camber and track are also based on the reflection of optical marks on a mirror attached perpendicular to the axis. However, the optical images of the brands emerge Focusing screens or projection surfaces; your position to scales must be determined visually by the user so that, apart from the inevitable reading errors in this case, an immediately subsequent electrical registration and processing as well as continuous measurement is not possible.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile, die insbesondere bei Serienprüfungen störend sind, vermieden. Die Einzelheiten werden an einem Beispiel erläutert; die grundsätzliche Anordnung ist in Figur 1 dargestellt.According to the invention, these disadvantages, which are in particular in Series tests are disruptive, avoided. The details are explained using an example; the basic arrangement is shown in FIG.

5098 19/0 12 15098 19/0 12 1

Als Hilfspunkt ist eine punktförmige Lichtquelle 1 vor einer Linse 2 einer Ferasehaufnähmeeinrichtung.auf deren optischer Achse 3 angebracht« Ein lichtundurchlässiger Schirm 4 verhindert, daß Licht unmittelbar in die Linse fällt. Das Licht der Quelle 1 wird von einem Spiegel 5, der auf dem Rad senkrecht zur Achse 6 angebracht ist, zurückgeworfen; die Linse 2 bildet das Spiegelbild der Quelle 1 auf der lichtempfindlichen Elektrode 7 im Punkt 8 ab. Zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung ist die Lage des Spiegels 5 senkrejcht zur Zeichenebene angenommen. Die optische Achse 3 wird vorzugsweise senkrecht zur Längsachse des Kraftfahrzeugs in einer waagerechten Ebene (parallel zur Aufstandsflache) liegen. Zu messen ist der Winkel zwischen der durch die optische Achse 3 gelegten Vertikalebene und der durch die Achse 6 gelegten Vertikalebene (Spur) sowie der Winkel zwischen der durch die optische Achse 3 gelegten Horizontalebene und der Achse 6 (Sturz). Diese Messung wird ersetzt durch die Messung der Koordinaten des Punktes 8 in der Ebene der Elektrode 7, wie in Figur 2 dargestellt ist. Durch die in Pernsehauf nähmeeinrichtungen übliche elektronenoptische Abtastung der Elektrode 7 nach einem zellenförmigen Abtastraster wird der Bildpunkt 8 zu einem bestimmten Zeitpunkt erfaßt. Wenn der Bildpunkt 8 gegenüber dem Hintergrund genügend Kontrast besitzt oder sich gegenüber dem Hintergrund durch Farbe oder Formmerkmale genügend unterscheidet, kann aus dem Videosignal ein Puls zu dem Zeitpunkt abgeleitet werden, in dem der Abtastvorgang den Punkt 8 überfährt; dieser Puls u_z wird dazu benutzt, aus zeitveränderlichen Spannungen u und u , die den momentanen Koordinaten χ und y des Abtastpunktes proportional sind, den Koordinaten des Bildpunktes 8 proportionale Größen u_ und u abzuleiten. In Figur 3 sind die zeitlichen Verläufe der Spannungen u und u sowie der aus der Videospannung abgeleitete Impuls u_z dargestellt. Spannungen wie U_x und u nach IPigur 3 sind in Fernsehaufnahmeeinrichtungen und in angeschlossenen Fernsehmonitoren abgreifbar. Die Bildung der Größen u und u kann durch Abtast- und Halteverstärker.(sample and hold),As an auxiliary point, a point light source 1 is attached in front of a lens 2 of a Ferasehaufnähmeeinrichtung.on its optical axis 3. An opaque screen 4 prevents light from falling directly into the lens. The light from the source 1 is reflected by a mirror 5 mounted on the wheel perpendicular to the axis 6; the lens 2 images the mirror image of the source 1 on the light-sensitive electrode 7 at point 8. To simplify the drawing, the position of the mirror 5 is assumed to be perpendicular to the plane of the drawing. The optical axis 3 will preferably lie perpendicular to the longitudinal axis of the motor vehicle in a horizontal plane (parallel to the contact surface). The angle between the vertical plane laid by the optical axis 3 and the vertical plane (track) laid by the axis 6 and the angle between the horizontal plane laid by the optical axis 3 and the axis 6 (camber) are to be measured. This measurement is replaced by the measurement of the coordinates of the point 8 in the plane of the electrode 7, as shown in FIG. The electron-optical scanning of the electrode 7 according to a cell-shaped scanning raster, which is customary in Pernsehauf taking devices, means that the image point 8 is detected at a certain point in time. If the image point 8 has sufficient contrast in relation to the background or if it differs sufficiently from the background in terms of color or shape features, a pulse can be derived from the video signal at the point in time at which the scanning process passes over point 8; this pulse u _z is used to derive quantities u_ and u proportional to the coordinates of the image point 8 from time-variable voltages u and u, which are proportional to the instantaneous coordinates χ and y of the scanning point. FIG. 3 shows the time curves of the voltages u and u and the pulse u _z derived from the video voltage. Voltages such as U _x and u according to IPigur 3 can be tapped in television recording devices and in connected television monitors. The formation of the quantities u and u can be done by sample and hold amplifiers.

50 98 19/012 150 98 19/012 1

23531652353165

die von der Spannung u. geiascet werden _f erfolgen. Sine Mes-V sung und gleichzeitige Dig!tails!erüng; der Größen u___Q und u-, ist wegen des stückweise linearen Anstieges der Spannungen U₂. und u„ auch durch Zähl Schaltungen möglich jr für Jede der Größen ist ein Zähler vorhanden_f der periodische Impulseι genügend hoher frequenz Im"Zeitraum:zwischen dem Rucksprung der Spannungen u· "bzw. ü. und dem BaIs ix' zählt* ]Jer Zählerstand "beim Eintreffen des Pulses ist der "betreffenden Koordinate des Punktes 8 proportional. Durch logische Schaltungen kann ■"'."-eine Zählung In denjenigen Periöden der Spannungen verhindert werden, in die kein Puls u^ fällt* which are caused by the voltage u. geiascet _f . Sine measurement and simultaneous dig! Tails! of the quantities u__ _Q and u-, is due to the piecewise linear increase in the voltages U ₂ . and u "also possible by counting circuits jr a counter is available for each of the variables _f the periodic pulsesι sufficiently high frequency in the" period: between the jump of the voltages u "or ü. and the base ix ' counts *] Jer counter reading "when the pulse arrives is proportional to the" relevant coordinate of point 8. Logical circuits can be used to prevent ■ "'." - a count in those periods of the voltages in which no pulse u ^ falls *

Anstelle der heute üblichen lernsehaufnähmeröhren sind auch flächenhafte Anordnungen von Photodiöden verwend"bar. Anstelle der sägezähnförmlgen Ablenfcspannungen treten dann Spannungen, die den Koordinaten derjenigen Photodiode entsprechen, auf die das Bild 8 des Hiifspunktes fällt»Instead of today's standard learning tubes, there are also Areal arrangements of photo diodes can be used. Instead the sawtooth-shaped deflection voltages then occur which correspond to the coordinates of those photodiodes which the picture 8 of the Hiifpunkt falls »

Mit dem Meßverfahren gemäß der Erfindung werden elektrische Signale gewonnen, die mit analogen oder digitalen Geräten weiterverärbeitet oder mit Schreibern reglBtrlert werden können. Auf diese Weise Ist es möglieh. Stürz und Spür fortlaufend, z.B. bei zunehmender Belastung, zu registrieren» With the measuring method according to the invention are electrical Signals obtained with analog or digital devices can be further processed or controlled with recorders. In this way it is possible. To register fall and feel continuously, e.g. with increasing load »

Zur Veiaäeidung des Einflusses von Störllcht kann als Quelle 1 eine mohochromatischeliichtquelle verwendet und ein ent sprechendes optisches J¹Ilter vor der Elektrode 7 angeordnet werden. : "," .,.;" ·.' ^: - ■'.""" . . . : -■--■" ;"-.".. ' ^: . - · ."--. Veiaäeidung to the influence of Störllcht can be used as a source 1 used mohochromatischeliichtquelle and ent speaking optical J ¹ llter be placed in front of the electrode. 7 : ",".,.;"·.' ^: - ■ '. """. . . : - ■ - ■ ";" -. ".. ' ^: . - ·." -.

Die beschriebene Meßeinrichtung erlaubt die Verwendung der bisher üblichen, auf den zu messenden Rädern angebrachten Spiegel. Der Abstand von Rad zu Meßeihriehtung beträgt etwa 1 m, so daß diese beim Wechsel des^Kraftfahrzeuges nldht entfernt werden muß und damit keine wiederholte Jüstage erforderlich ist. _; The measuring device described allows the use of the previously customary mirrors attached to the wheels to be measured. The distance from the wheel to the fair direction is about 1 m, so that it doesn’t have to be removed when changing the motor vehicle and therefore no repeated adjustment days are necessary. _;

Sf 9 81 r/O 1Sf 9 81 r / O 1

Die Meßeinrichtung ist zur Bestimmung der Richtung beliebiger Geraden oder Ebenen einsetzbar, wenn senkrecht zu der Geraden oder parallel zu der Ebene ein Spiegel angebracht werden kann.The measuring device can be used to determine the direction of any straight line or plane, if perpendicular to the A mirror can be attached straight or parallel to the plane.

- 5 5098 19/01 2 1- 5 5098 19/01 2 1

Claims (5)

3?raunhof er-Gresell3cliaf t zur lOrdert\ng der angewandten Fors oimng e ..Y-*, Sitz. Hiincten, München 19>I>eonrodstr. 54 — 5 — ■ " " Patent an s ρ r ü c h e3? Raunhof er-Gresell3cliaf t for ordering the applied Fors oimng e ..Y- *, seat. Hiincten, Munich 19> I> eonrodstr. 54 - 5 - ■ "" Patent to s ρ r ü c h e 1.!Verfahren und Einrichtung zur Messung von Sturz und Spur eines Kraftfahrzeugrades, .1.! Procedure and equipment for measuring camber and toe a motor vehicle wheel,. d a d u r c h g eic e η η ζ e i c h η e t ,d a d u r c h g eic e η η ζ e i c h η e t, daß ein an dem Rade gespiegelter Hilfspunkt mit einem lernsehaufnahmegerat aufgenommen ,wird und aus dem Videosignal ein kurz dauernder Impuls erzeugt wird, mit dem aus den i.a. sägezahnförmigen Äblenkspannungen für die x- und y-Richtung Meßsignale abgeleitet werden, die den Koordinaten des Spiegerbildes des Hilfspunktes auf der lichtempfindlichen Elektrode der Fernsehaufnahmeeinrich— tung,proportional sind und ein Maß für die zu messende Richtung darstellen.that an auxiliary point mirrored on the wheel with a TV recording device is recorded, and from the video signal a brief pulse is generated with which from the i.a. sawtooth-shaped deflection voltages for the x- and y-direction measurement signals are derived that the Coordinates of the mirror image of the auxiliary point on the light-sensitive electrode of the television recording device tion, are proportional and represent a measure of the direction to be measured. 2. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e η ώ. ζ ei ohne t ,2. The method and device according to claim 1, dadurchgeke η ώ. ζ egg without t, daß durch Abtast- und Halteverstärker (sample and hold), die von den aus dem Videosignal erzeugten Pulsen getaktet werden, aus den sägezahnförmigen Afclenkspannungen Meßsignale abgeleitet werden. that by sample and hold amplifiers, which are clocked by the pulses generated from the video signal, measurement signals are derived from the sawtooth-shaped afclenk voltages. 509819/(^121509819 / (^ 121 3. Verfahren und Einrichtung nach den Ansprüchen 1- und 2, dadurch gekennzeichnet,3. The method and device according to claims 1- and 2, characterized, daß eine Measung und gleichzeitige Digitalisierung der Koordinaten durch Zählschaltungen durchgeführt wird, die eine periodische Folge von Eulsen im Zeitraum zwischen dem vom Videosignal abgeleiteten Impuls und dem vorausgehenden oder nachfolgenden Rücksprung der zugehärenden stückweise linearen Sägezahnspannungen zählen.that a measurement and simultaneous digitization of the Coordinates is carried out by counting circuits, which are a periodic sequence of Eulsen in the period between the pulse derived from the video signal and the previous one or subsequent return of the associated Count linear sawtooth voltages piece by piece. 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, . _; 4. Device for performing the method according to claims 1 to 3,. _; dadurch gefc en η ζ ei cn η e t ,thereby gefc en η ζ ei cn η e t, daß der Hilfspunkt eine punktförmige Lichtquelle (1) auf der optischen Achse vor der linse (2) der Fernsehaufnähmeeinrichtung ist, wobei ein lichtundurchlässiger Schirm (4) das direkte Eindringen von licht in die linse verhindert, und daß die Lichtquelle (1) über einen auf der zu messenden Ebene angebrachten Spiegel (5) von der Aufnahmeeinrichtung erfaßt wird.that the auxiliary point is a point light source (1) on the optical axis in front of the lens (2) of the television recording device is, with an opaque screen (4) allowing light to penetrate directly into the lens prevents, and that the light source (1) has an on the mirror (5) attached to the plane to be measured is detected by the recording device. 5. Einrichtung nach Anspruch 4.»
dadurch gekennzeichnet,5. Device according to claim 4. »
characterized, daß zur Vermeidung von störenden Fremdlichteinflüssen der Hilfspunkt als monochromatische Lichtquelle ausgebildet ist und ein entsprechendes optisches Filter vor der lichtempfindlichen Elektrode der Aufnahmeeinrichtung angeordnet ist.that to avoid disturbing extraneous light influences the auxiliary point is designed as a monochromatic light source and a corresponding optical filter in front of the light-sensitive electrode of the recording device is arranged. 5098 19/0125098 19/012