专利名称：用于机动车修理厂的修理厂设备的扫描仪系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于机动车修理厂的修理厂设备(诸如轮胎拆装机、轮胎平衡机、车轮对齐系统、滚带测试台以及其他车辆服务机器)的扫描仪系统，用于扫描车辆轮毂或其他车辆部件的表面。
背景技术：
公开于WO 2007/030026 Al中的这种扫描仪系统包括具有传感器装置的移动扫描仪，其适于扫描物体的表面并且感测表面点相对于扫描仪的位置。该扫描仪提供光学跟踪， 以产生经扫描表面的如照片般逼真的3D数据。另夕卜，从Engene Paperno 禾口 Pavel Kersar 发表于 IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS (VOL. 40, No. 3,2004 年 5 月，页码 1530 至 1536)的"Three-Dimensional Magnetic Tracking of Biaxial knsors”中获知对医疗器械的体内导航和眼睛跟踪应用磁跟踪。磁跟踪基于结合到定向不变标量信号中的磁传感器的矢量输出，所述标量信号与磁传感器所在位置处的总磁场强度成正比。
发明内容
本发明所要解决的问题是，提供一种扫描仪系统用于扫面物体的表面，并且指示出该物体(特别是车轮)的表面上的至少一个位置。该问题是通过权利要求1的特征而解决的，而从属权利要求则公开了本发明的有
益修改。本发明提供了一种用于扫描物体表面的扫描仪系统，该系统包括移动扫描仪，该移动扫描仪包括至少一个传感器，适于感测物体表面上的至少一个位置；以及参考系统，所述传感器灵敏地适配于该参考系统，以提供至少一个传感器信号，所述传感器信号对应于所述表面上相对于参考系统的至少一个感测的位置。本发明的参考系统被设计用以提供具有至少一个定向的磁�。⑶宜龃衅魇谴糯衅鳎浣恢萌氪璞砻娓浇幕蛘吒么璞砻嫔系拇懦≈�。扫描仪系统优选地用于扫描车轮的表面，特别是轮毂表面。通过在与轮轴相交的平面内引导扫描仪，可以从获得的传感器信号中确定轮毂的轮廓，特别是在轮毂边缘或者沿着要在其上固定配重的轮毂表面的轮廓。当车轮被固定在车轮平衡机或者轮胎拆装机的转轴上时，可以对该车轮执行扫描，或者可以对位于另一服务系统中的车轮执行扫描。举例而言，车轮安装在被置于车轮定位系统中的车辆的轮轴上。扫描仪系统的参考系统可以通过静止磁场来提供，该静止磁场优选地与诸如车轮平衡机、轮胎拆装机、刹车测试台或车轮对齐系统之类的车辆服务机器的机架相关联。所述机架可以包括在其上可以安装表面待扫描的车轮的转轴或轮轴。移动扫描仪可被设计用以将磁传感器保持在预定空间定向上，尤其是相对于存在于扫描位置的地球磁场的定向上。为此，可将扫描仪固定在引导装置上，该引导装置沿着预定路径，特别是平行于车轮轴的路径移动所述扫描仪，以得到轮毂的轮廓。预定路径取决于具体应用和待测量的物体。此外，可以提供若干预定路径，可以选择其中之一用于所需应用。从US 5，447，064和US 5，563，342中，可以获知车轮平衡机上的、形式为伸缩杆的引导装置。扫描仪可以安装在杆的远末端或自由端处。磁传感器可在两个或三个垂直定向(轴)上灵敏，并且可以设计成双轴或三轴磁传感器。参考系统的磁场优选地定向于三个正交轴中。参考系统的磁场可以是静态场或者调制场。在这两种情况中，可以通过由电流驱动的线圈来产生所述磁场。如果电流为连续电流，则场将会产生静态场。可以在不同时刻激活不同线圈，以允许更为简单的检测。如果线圈电流是随时间变化的(即，以已知方式调制)，则由于检测算法可将此考虑在内，因而检测更具鲁棒性。参考系统的磁场可由各自包括一个或多个线圈的一个或多个磁场生成器来提供。 此外，可以响应于移动扫描仪的位置而激活和去激活一个或多个磁场生成器。扫描仪的所述至少一个传感器可以设计成固态磁传感器，特别是基于霍尔效应、 各向异性磁阻(AMR)或者巨磁阻(GMR)的固态传感器。传感器信号与传感器位置处的总场强成正比。为了实现这样的信号，可将所述至少一个磁接收器的矢量输出结合到与传感器位置处的总场强成比例的定向不变标量信号中。移动扫描仪优选地被设计为手持式扫描仪的形式，以便在参考系统的人工磁场的灵敏区域内自由移动。移动扫描仪可以包括或者结合有额外的位置检测设备，所述额外的位置检测设备可以基于飞行时间超声波三边测量技术(TOF)或者基于加速度测量，特别是通过MEMS加速计进行的加速度测量。在所述位置检测装置的协助下，移动扫描仪的速度或者路径长度同样可被检测出来。移动扫描仪可以通过无线连接而连接至参考系统或者车辆服务机器的中央单元， 以传输测量数据。无线连接可以使用非定向或者定向的射频(RF)传输、红外光传输或者其他适用于操作环境的无线传输技术。也可以使用有线连接。
将通过对附图的参考而进一步地解释本发明，在附图中图1是本发明的一个实施方式的框图；图2是可以并入图1的实施方式之中的发射器/接收器布置的第一示例；图3是可以并入图1的实施方式之中的发射器/接收器布置的第二示例；以及图4是可以并入图1的实施方式之中的发射器/接收器布置的第三示例。
具体实施例方式图1中所示的实施方式包括中央单元4，该中央单元4包括磁场生成器6，该磁场生成器6生成人工磁场从而建立参考系统，在该参考系统内可以跟踪移动扫描仪1的移动和位置。移动扫描仪优选地设计成手持式扫描仪。扫描仪可以设计用于自由移动或者用于沿着预定路径以及/或者在一平面内的经引导的移动。为了产生人工磁�。善�6包括发射器7，特别是三轴发射器(图2至图4)。发射器主要包括三个正交线圈的布置，该布置由生成器6的电流源来驱动。如果电流是连续的，则产生静态磁场。可以通过随时间变化的电流来产生经调制的磁�。⑶矣捎诩觳馑惴ǹ梢越玫髦瓶悸窃谀诖佣梢允迪指纳频募觳�。磁场生成器6可以包括一个或多个发射器7用以提供高分辨率区域，在该高分辨率区域内，在对附体表面的扫描期间(特别是车轮或者车轮的一部分，比如轮胎或轮毂)， 将要跟踪磁传感器的移动和位置。生成器安装在可以作为车辆服务机器(比如，车轮平衡机、车轮定位系统、轮胎拆装机、刹车测试台或者其他车辆测试或测量系统)的一部分的中央单元4之中。中央单元4还可以为包括多种车辆测试设备的测试台通道的独立部件，或者可以集成在作为测试台通道的一部分的任何测试台或车辆服务中。生成器6可操作地连接至电子计算设备，例如微控制器5，其分析从发射器7或者从生成器6的不同发射器接收到的标量信号并将其与由可操作地连接至磁传感器2的微控制器3所提供的矢量输出信号相结合。Engene Paperno和I3aveI Keisar在上述公开文献中描述了一种合适的磁跟踪方法。为了测量更长的距离或者更大的区域，可以提供多个各自具有一个或多个发射器 7或线圈的磁场生成器6。以这种方式，可以提供更为复杂的参考系统，或者可以提供彼此之间可以具有预定空间关系的若干独立参考系统。为了在由多个磁场生成器6所涵盖的整个测量区域上实现精确和明确的测量，每个磁场生成器6可以使用独特的磁场特性，比如独特的磁场调制。以这种方式，可以高精度地测量磁传感器2(传感器探头)相对于特定磁场生成器6的位置和定向，其中可以通过同时使用多个生成器6来改善测量。在另一实施方式中，可以例如通过响应于从移动扫描仪1(即，磁传感器2)的数据信号(矢量输出信号) 推导出的位置信息来激活或去激活多个磁场生成器6中的一个或多个，而防止某些生成器 6对测量产生影响。以这种方式，可以有助于测量，或者提高测量的精确度。图2的磁传感器2是双轴固态传感器，而图3的磁传感器2是三轴固态传感器。图 3的磁传感器包括三个同心正交感应线圈。移动扫描仪1可以经由有线连接或者无线连接而连接至中央单元4的微控制器。 如果移动扫描仪1是为自由移动而设计的，则无线连接特别有利，其使得移动不会被连接电缆所阻挡。此外，在车辆修理厂环境中，数据电缆连接很容易受到损坏，因而无线连接可能更为可靠。用于传输移动扫描仪1的测量值(输出矢量)的无线连接可以使用任何已知的无线传输技术。如果移动扫描仪1的移动被限制在预定路径，则定向传输技术是优选的， 举例而言，比如红外光通信链路或者定向射频(RF)通信链路，以便增加可靠性和电磁兼容性。如果移动扫描仪1的移动未被限制在预定路径并且可以包括更长的距离和移动扫描仪 1相对于中央单元4处的对应接收器的各个空间定向，则非定向传输技术是优选的，比如无线电通信链路(无限RF通信)。用于数据传输的传输技术的种类取决于特定应用以及操作环境，并且还可能取决于移动扫描仪1所使用的电源。用于移动扫描仪1的电源可以是包含于移动扫描仪1之中的蓄电池或者电池。在又一实施方式中，可以例如通过由磁场生成器6所提供的经调制的磁场或者通过由单独的 RF源所提供的另一电磁场，向移动扫描仪1供电。在这种情况下，移动扫描仪1例如包括电力电路(未示出)，该电力电路从变化的磁场或者RF场中提取能量并经由合适的电容器 (未示出)将该能量提供给移动扫描仪1的电力电路。移动扫描仪1的电力电路可在适当的测量时段期间停用，从而使测量不被磁场生成器6的磁场上的逆动效应所影响。在这种情况下，电容器能够存储足够的能量用于在测量期间执行测量。在另一实施方式中，可以使用不同的频率用于经调制的磁场以及向移动扫描仪1的RF功率传输，从而使功率传输与测量之间不存在干扰。其他无线功率传输技术亦可使用，比如手持式移动扫描仪1与移动扫描仪放置区中的充电设备的电感耦合或者电容耦合。 除了协同车轮平衡机使用本发明的扫描仪系统以协助配重的放置之外，其他应用亦有可能。例如，本发明的扫描仪系统可以协同诸如刹车测试台或者功率测试台之类的滚带测试台而使用。在这种情况下，扫描仪系统可以提供进一步的信息，比如车轮尺寸或者轮毂或轮胎的几何特性。这一信息可以用于修改测试流程(调节传感器设备，举例而言，比如提供于刹车测试台的滚带之间、扫描轮胎轮廓的光学扫描仪)，或者为测试结果的评估提供
额外的養
参考标记列表1移动扫描仪2磁传感器3微控制器4中央单元5微控制器6磁场生成器7发射器
权利要求
1.一种扫描仪系统，其用于车辆服务机器，特别是轮胎拆装机或者车轮平衡机或者车轮定位系统或者滚带测试台，所述扫描仪系统用于对物体，特别是车轮的表面进行扫描，所述扫描仪系统包括-移动扫描仪，包括至少一个传感器，所述至少一个传感器适于感测所述物体的表面上的至少一个位置，以及-参考系统，所述传感器灵敏地适配于所述参考系统，以提供至少一个传感器信号，所述至少一个传感器信号与相对于所述参考系统的、所述表面上的至少一个感测的位置相对应，-所述参考系统被设计用以提供具有至少一个定向的磁�。⑶�-所述传感器是磁传感器，其将被置入待扫描的表面附近的或者所述待扫描表面上的磁场中。
2.根据权利要求1所述的扫描仪系统，其中所述参考系统包括静止定位的磁场。
3.根据权利要求1或者2所述的扫描仪系统，其中所述移动扫描仪被设计用以将所述磁传感器保持在预定空间定向之中，特别是相对于扫描位置处所存在的地球磁场的空间定向之中。
4.根据权利要求1至3中之一所述的扫描仪系统，其中所述磁传感器在两个或三个垂直定向(轴)中灵敏。
5.根据权利要求1至4中之一所述的扫描仪系统，其中所述参考系统的磁场定向于三个正交轴中。
6.根据权利要求1至5中之一所述的扫描仪系统，其中所述参考系统的磁场是静态场或者经调制的场。
7.根据权利要求1至6中之一所述的扫描仪系统，其中所述参考系统的磁场通过一个或多个线圈产生。
8.根据权利要求1至7中之一所述的扫描仪系统，其中所述至少一个传感器设计成固态磁传感器，特别是基于霍尔效应、各向异性磁阻或者巨磁阻的固态传感器。
9.根据权利要求1至8中之一所述的扫描仪系统，其中所述传感器信号与所述传感器的位置处的总场强成正比。
10.根据权利要求1至9中之一所述的扫描仪系统，其中所述移动扫描仪被设计为手持式扫描仪的形式。
11.根据权利要求1至10中之一所述的扫描仪系统，其中所述移动扫描仪包括或者结合有额外的位置检测装置，所述额外的位置检测设备特别地基于飞行时间超声波三边测量技术或者基于加速度测量。
12.根据权利要求1至11中之一所述的扫描仪系统，其中所述参考系统的磁场与适于容纳待扫描物体的机架相关联。
13.根据权利要求1至12中之一所述的扫描仪系统，其中所述移动扫描仪经由无线通信链路连接至所述参考系统。
14.根据权利要求1至13中之一所述的扫描仪系统，其中经由无线功率传输设备向所述移动扫描仪供电。
15.根据权利要求1至14中之一所述的扫描仪系统，其中所述参考系统的磁场由各自包括一个或多个线圈的一个或多个磁场生成器来提供。
全文摘要
本发明涉及一种扫描仪系统，其用于扫描物体表面，特别是车轮表面，该系统包括移动扫描仪，该移动扫描仪包括至少一个适于对物体表面上的至少一个位置进行感测的传感器以及参考系统，所述传感器灵敏地适配于该参考系统，以提供至少一个传感器信号，该至少一个传感器信号对应于所述表面上相对于所述参考系统的至少一个感测到的位置；其中参考系统被设计用以提供具有至少一个定向的磁场，并且传感器是磁传感器，其将被置入待扫描表面附近的或者该待扫描表面上的磁场中。
文档编号G01B11/30GK102192719SQ201110048120
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月22日 优先权日2010年2月22日
发明者F·布拉格希罗利 申请人:施耐宝仪器股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
