ES2247467T3 - Exploracion optica por puntos del estado de un neumatico de una rueda de un vehiculo (con dispositivo de equilibrado de rueda). - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la exploración óptica del neumático de una rueda de un vehículo de motor, en el que se hace girar la rueda del vehículo en torno a un eje estacionario, se dirigen rayos de luz sobre la superficie del neumático desde una posición determinada y se reciben en una posición determinada los rayos reflejados asociados, y se analizan las correspondientes señales, con referencia a los ángulos de giro, para calcular las dimensiones y posiciones del neumático o de los componentes del neumático, caracterizado por el hecho de que se explora la superficie del neumático paso a paso con rayos de luz que inciden sobre la superficie del neumático en sucesivas manchas de luz puntuales y se miden las posiciones de ángulo de giro correspondientes de la rueda del vehículo, y por el hecho de que se calculan por triangulación las distancias de las respectivas manchas de luz puntuales con respecto a una posición de referencia, y a partir de ellas se calculan las dimensiones y posiciones del neumático o de componentes del neumático.

Description

Exploración óptica por puntos del estado de un neumático de una rueda de un vehículo (con dispositivo de equilibrado de rueda).

La invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para la exploración óptica del neumático de una rueda de un vehículo de motor, en especial de un automóvil, según el preámbulo de la reivindicación 1 y según el preámbulo de la reivindicación 7.

Se conocen un procedimiento de ese tipo y un dispositivo de ese tipo por la patente ES-0816799-A1. En ese caso una fuente de luz irradia el neumático en toda su anchura, de manera que sobre la superficie del neumático se forma un perfil a bandas iluminado que se analiza con ayuda de un análisis de intensidad para determinar las propiedades geométricas de la superficie del neumático. Por cada revolución del neumático se pueden producir entre 15 y 25 líneas iluminadas sobre la superficie del neumático. Con este procedimiento se efectúa en especial una comprobación del perfil del neumático en la banda de rodadura y un examen de las superficies laterales del neumático.

Por la patente US-A-5,054,918 se conoce el procedimiento de iluminar la banda de rodadura del neumático con un rayo plano de luz, formar la imagen de un perfil a bandas de la banda de rodadura y registrarla con una cámara. Además de eso, por la patente EP-1,174,698-A2 (= US-6,535,281-B2) se conoce el procedimiento de explorar la superficie de una rueda de un automóvil por medio de un rayo de luz emitido por una fuente de luz, y recibir con un receptor fotosensible el rayo reflejado asociado. A partir de las direcciones del rayo emitido y del rayo reflejado se mide la distancia del punto explorado de la rueda del automóvil con respecto a un lugar de referencia. La fuente de luz y el receptor se pueden mover de manera sincronizada.

Es objetivo de la invención proporcionar un procedimiento y un dispositivo del tipo mencionado al principio con los que se consiga una determinación completa del estado del neumático de una rueda de un automóvil.

Este objetivo se consigue, en cuanto al procedimiento, por medio de las características de la reivindicación 1, y en cuanto al dispositivo por medio de las características de la reivindicación 7.

En la invención se explora el neumático de, por ejemplo, la rueda de vehículo montada de manera que pueda girar en un árbol de medición de una máquina equilibradora de ruedas por medio de uno o varios rayos de luz, en especial rayos láser. Se dirige hacia la superficie del neumático el correspondiente rayo de luz, en especial un rayo láser, desde una fuente de luz que se encuentra en una determinada posición, y un receptor fotosensible, que se encuentra asimismo en una determinada posición, recibe el respectivo rayo reflejado asociado. Con este proceso se calculan, a partir de las direcciones del correspondiente rayo de luz emitido y del rayo de luz reflejado y recibido asociado, las dimensiones y posiciones del neumático o de componentes del neumático. Para ello se exploran sucesivamente varios puntos (spots) de la superficie del neumático, que se hace girar durante la medición.

En el proceso se puede explorar la banda de rodadura del neumático por medio de un dispositivo sensor que presenta la fuente de luz y el receptor fotosensible. Aquí se puede determinar un desgaste no uniforme del neumático o la profundidad de su perfil en la banda de rodadura, así como una conicidad inadmisible de la banda de rodadura. En función de la profundidad del perfil se puede calcular la vida útil previsible del neumático hasta que sea necesario un cambio de neumático. Además de eso, se puede determinar la existencia de desgastes no uniformes del neumático, tales como marcas de abrasión que se extiendan en forma de cruz o marcas de abrasión planas en zonas de la banda de rodadura, así como un desgaste del borde de la banda de rodadura, bordes no uniformes de la banda de rodadura y similares.

Además de eso, por medio de la exploración de las paredes laterales del neumático se puede constatar la existencia de huellas de presión o abombamientos en esas partes del neumático. Asimismo se puede determinar también un asiento no uniforme del neumático en la base de la llanta.

Para la exploración de las dos paredes laterales del neumático y de la banda de rodadura se puede utilizar un dispositivo sensor que presente sobre un soporte común la fuente de luz y el receptor. También es posible, no obstante, prever tres dispositivos sensores de ese tipo, estando asignado un dispositivo sensor a cada una de las paredes laterales del neumático situadas, respectivamente, en el lado interior y en el lado exterior de la rueda del vehículo, y un dispositivo sensor a la exploración de la banda de rodadura. Los dispositivos sensores pueden estar conformados a la manera del dispositivo sensor que se describe en la memoria de patente estadounidense 6,535,281-B2. Este dispositivo sensor ya conocido explora la superficie del neumático del automóvil en forma de puntos, y tras un proceso de triangulación analiza los correspondientes valores medidos.

Con ayuda de la figura se explica la invención de manera aún más detallada en un ejemplo de construcción.

La figura muestra, en una representación esquemática, una rueda de vehículo 1 que presenta, de manera convencional, una rueda de disco 5 y una llanta 4 fijada al contorno de la rueda de disco 5. En la llanta 4 se encuentra colocado un neumático 10. De la forma ya conocida se encuentran apoyados talones de neumático en pestañas de llanta 6 de la llanta 4.

La rueda de vehículo 1, en especial una rueda de automóvil, se encuentra fijada en un punto de fijación, de la forma ya conocida, en un árbol de medición 2 de una máquina equilibradora de ruedas, que no se representa con mayor detalle, y está montada, de manera que pueda girar, en torno a un eje de giro definido por el árbol de medición 2, el cual, al efectuar una sujeción centrada, coincide con un eje de la rueda 3.

De esta manera se garantiza una disposición estacionaria del eje de la rueda 3 en la máquina equilibradora de ruedas.

Con uno o varios dispositivos sensores 18 se pueden medir las dimensiones y posiciones de componentes del neumático 10, y se pueden calcular de forma asistida por ordenador. Cada dispositivo sensor contiene una fuente de luz 16, conformada preferentemente como láser. Cada dispositivo sensor 18 contiene además un receptor 12, que como elemento receptor sensible a la posición presenta preferentemente un sensor CCD. La fuente de luz 16 y el receptor 12 se encuentran fijados en un soporte 14. El soporte 14 está montado de forma que pueda pivotar en torno a un eje pivotante 17. Además de eso, el soporte 14 puede estar montado en el árbol de medición 2 de manera que se pueda desplazar linealmente (flecha doble 19) o en una pista de guía predeterminada con respecto al árbol de medición 2 y a la fijación 20 de la rueda de vehículo 1. El movimiento pivotante y, si es el caso, el movimiento lineal o guiado adicional se pueden efectuar con ayuda de un accionamiento, que no se ha representado con mayor detalle, por ejemplo de uno o varios motores de paso a paso. En el soporte 14 se encuentra prevista además una unidad receptora óptica 13. La unidad receptora óptica 13 y el sensor CCD 11 constituyen componentes del receptor 12.

La fuente de luz 16 emite un rayo de luz hacia la superficie del neumático 10, y forma sobra esa superficie una mancha de luz. Desde allí se refleja la luz en un rayo reflejado asociado, y a través de la unidad receptora óptica 13, que lo enfoca, llega hasta los elementos sensores del sensor CCD 11. El sensor CCD 11 puede registrar por separado varios máximos locales de una función de intensidad luminosa. La dirección del rayo de luz reflejado depende de la separación del punto explorado sobre el neumático 10 con respecto a la fuente de luz 16 y al receptor. En función de esta distancia se dirige el rayo reflejado, por medio de la unidad receptora óptica 13, a un punto determinado del sensor CCD 11, y después se transforma en una señal sensible a la posición o dependiente de la posición. Ésta se transmite a una unidad electrónica de medición 8, que se halla conectada además con un transductor de posición 15. El transductor de posición 15 proporciona a la unidad electrónica de medición 8 señales de posición que son proporcionales a las respectivas posiciones de la fuente de luz 16 y del sensor CCD 11. La fuente de luz 16 y el receptor 12 se pueden mover de manera sincronizada entre sí, ya que se encuentran fijados en el soporte común 14. Las señales de posición están referidas a una posición de referencia existente en la máquina, que no se representa con mayor detalle, y en consecuencia referidas al árbol de medición 2, montado estacionariamente en la máquina, y al punto de fijación axial 20, en el que la rueda de vehículo 1 se halla fijada al árbol de medición 2.

La unidad electrónica de medición 8 produce señales de medición que se corresponden con las posiciones de los puntos (spots) de la superficie del neumático 10, explorados por los rayos de luz emitidos por la fuente de luz 16.

Con ayuda de tres dispositivos sensores 18, que se encuentran asignados al lado interior (en la figura, dispositivo sensor 18 de la izquierda), al lado exterior (en la figura, dispositivo sensor 18 de la derecha), y a la banda de rodadura (dispositivo sensor 18 situado arriba en la figura) del neumático 10, se pueden registrar todos los puntos de la superficie del neumático 10.

Por la patente EP-1,174,698-A2 (= patente estadounidense 6,535,281) se conocen dispositivos sensores 18 apropiados, que realizan la medición con el procedimiento de triangulación. También es posible, sin embargo, utilizar solamente un dispositivo sensor 18, el cual puede ser llevado a las posiciones de medición correspondientes por una pista de guía predeterminada, tanto en el lado interior como en el lado exterior, así como en la banda de rodadura del neumático 10.

Para la detección de todos los puntos de la superficie de la rueda de vehículo 1, puede estar ésta montada, de manera que pueda girar, en torno al eje de la rueda con el árbol de medición 2. La unidad electrónica de medición 8, que proporciona las correspondientes señales de medición, puede ser un componente del respectivo dispositivo sensor 18. Pero también es posible integrar la unidad electrónica de medición 8 en un dispositivo de análisis 9 que funcione asistido por ordenador. En virtud de la disposición de medición que se ha descrito es posible determinar y analizar de manera asistida por ordenador, por medio del dispositivo de análisis 9, las dimensiones y posiciones de componentes del neumático 10, así como las propiedades de esos componentes.

La respectiva posición de ángulo de giro del neumático 10 puede obtenerse por medio de un transductor de ángulo de giro 18, conectado de la manera convencional al árbol de medición 2 de la máquina equilibradora de ruedas. Este transductor proporciona incrementos de ángulo de giro al dispositivo de análisis 9 cuando gira la rueda de automóvil 1. Por este medio se consiguen datos de posición para las respectivas posiciones de ángulo de giro del punto de la superficie del neumático explorado por el respectivo dispositivo sensor 18. Como referencia para el ángulo de giro puede servir una válvula de inflado del neumático 21, cuya situación de ángulo de giro en la rueda de vehículo 1 es registrada por el dispositivo sensor 18 que explora el lado exterior de la rueda de vehículo.

El dispositivo sensor 18 asignado al lado interior de la rueda de vehículo puede estar montado en la caja de la máquina equilibradora de ruedas, preferiblemente debajo del árbol de medición 2. El dispositivo sensor asignado a la exploración de la banda de rodadura del neumático 10 puede encontrarse en la proximidad de un eje pivotante de un cubrerruedas, que en el curso de la medición pivota de la manera conocida sobre la rueda que está girando. El dispositivo sensor 18 asignado al lado exterior de la rueda de vehículo 1 puede estar dispuesto en el cubrerruedas pivotante, o hallarse unido a éste.

Tal como se deduce de la figura, con los tres dispositivos sensores se pueden explorar las paredes laterales del neumático 10, esto es, la pared lateral interior y la pared lateral exterior, así como la banda de rodadura del neumático 10. También se puede registrar la zona de los bordes de la banda de rodadura por medio de la disposición de medición representada en la figura. Como ya se ha explicado, al hacerlo se puede comprobar la existencia en el neumático, con referencia al ángulo de giro, de zonas de abrasión, desigualdades y defectos producidos por la abrasión, el desgaste y similares. Se consigue de esta manera una completa comprobación de la calidad del neumático.

La invención se puede aplicar a ruedas de vehículo de cualquier tipo, por ejemplo a ruedas de automóvil, ruedas de motocicleta, ruedas de vehículos industriales y similares.

Claims (8)

1. Procedimiento para la exploración óptica del neumático de una rueda de un vehículo de motor, en el que se hace girar la rueda del vehículo en torno a un eje estacionario, se dirigen rayos de luz sobre la superficie del neumático desde una posición determinada y se reciben en una posición determinada los rayos reflejados asociados, y se analizan las correspondientes señales, con referencia a los ángulos de giro, para calcular las dimensiones y posiciones del neumático o de los componentes del neumático, caracterizado por el hecho de que se explora la superficie del neumático paso a paso con rayos de luz que inciden sobre la superficie del neumático en sucesivas manchas de luz puntuales y se miden las posiciones de ángulo de giro correspondientes de la rueda del vehículo, y por el hecho de que se calculan por triangulación las distancias de las respectivas manchas de luz puntuales con respecto a una posición de referencia, y a partir de ellas se calculan las dimensiones y posiciones del neumático o de componentes del neumático.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que se explora la banda de rodadura del neumático.

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que al efectuar la exploración de la banda de rodadura se calcula la profundidad del perfil o un desgaste no uniforme del neumático.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que la banda de rodadura del neumático se explora para determinar la existencia de una conicidad inadmisible.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que se explora una pared lateral del neumático o se exploran las dos paredes laterales del neumático.

6. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó 5, caracterizado por el hecho de que se registra el asiento del neumático en la llanta de la rueda o la existencia de huellas de presión o de abombamientos en una parad lateral del neumático o en las dos.

7. Dispositivo para la exploración óptica del neumático de una rueda de un vehículo de motor (1), que se encuentra montada en un árbol de medición (2) de una máquina equilibradora de ruedas de manera que pueda girar, con al menos una fuente de luz (16) que emite rayos de luz dirigidos hacia la superficie del neumático (10), y un receptor (11, 12, 13) que recibe los rayos reflejados por la superficie del neumático y produce señales correspondientes a ángulos de giro determinados de la rueda del vehículo, y con un dispositivo de análisis asistido por ordenador (9) que calcula, a partir de las señales recibidas por el receptor (11, 12, 13), las dimensiones y posiciones del neumático o de componentes del neumático, caracterizado por el hecho de que la fuente de luz (16) emite rayos de luz que forman manchas de luz en forma de puntos sobre la superficie del neumático, de que la fuente de luz (16) y el receptor (11, 12, 13) se han de mover paso a paso y de manera sincronizada para una medición por medio de triangulación de las distancias de las sucesivas manchas de luz puntuales sobre la superficie del neumático con respecto a una posición de referencia, y de que al árbol de medición (2) se halla acoplado un transductor de ángulo de giro (17) que está conectado al dispositivo de análisis (9) para asociar a ángulos de giro las señales proporcionales a la distancia que proceden del receptor (11, 12, 13).

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que en componentes de la máquina equilibradora de ruedas se encuentran dispuestos de manera móvil tres dispositivos sensores (18), cada uno de los cuales presenta la fuente de luz (16) y el receptor (11, 12, 13), hallándose dispuestos, en la cara interior y en la cara exterior de la rueda, un dispositivo sensor (18) para explorar la banda de rodadura del neumático y dos dispositivos sensores (18) para explorar las paredes laterales del neumático.