发明名称 车辆修直器测量单元,利用反射光之测量装置,以及光源,目标与方法
摘要 决定车身变形之装置及方法包括具有配置于车身预定位置之编码反射表面之各偏码目标,以决定目标之空间位置而指示车身变形,使一雷射光束扫过目标之反射表面之一雷射发生车位,接收反射光束之一接收机;及电脑基电子设备及逻辑,以响应接收机而指示与车身预定正常位置相关之目标装置之空间位置。利用前述各构件,装置亦供决定数物体之相互以及与一基座之二次及三次元空间座标。附加装置包括部份之前述构件。
申请公布号 TW180209 申请公布日期 1992.03.11
申请号 TW080103245 申请日期 1991.04.25
申请人 葛兰.希.丹尼森 发明人 汤玛斯.姆.威斯索夫;葛兰.希.丹尼森
分类号 B60S5/00;G05B15/00 主分类号 B60S5/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.指示车身或类似物变形之一种装置,车身具有至 少一个 参考点及参考点之正常位置;装置包括:包含一反 射部份 之至少一个目标装置,目标装置放置在与车身参考 点相对 之预定位置,以藉与正常位置相对之目标装置位置 而指示 车身变形;使一辐射光束扫掠过目标装置之反射部 份之装 置,反射部份反射光束;接收自目标装置反射之辐 射光之 装置;及翻译自目标装置反射之辐射光,并至少指 示与正 常位置相对之参考点之二次元空间位置之装置。2 .根据申请专利范围第1项之装置,其中目标装置包 括由 一不反射区分隔之至少二反射区,处于光束扫掠通 过目标 装之方向中之二反射区中至少一个之宽度指示目 标装置之 与光束扫掠方向成直交之一空间座标。3.根据申 请专利范围第2项之装置,其中目标装置为长方 形,具有界定其宽度之垂直侧边及界定其高度之顶 边与底 边,反射区分别位于二垂直侧边并延伸于顶边与底 边之间 ,同时二反射区之宽度沿其长度在目标装置之顶部 与底部 之间成相反变化。4.根据申请专利范围第3项之装 置,其中目标装置进一步 包括一附加反射区及一附加不反射区,此二区延伸 于目标 装置之顶部与底部之间,各具有一预定宽度,故附 加反射 与不反射区之组合提供专用于指示每一编码反射 目标之一 码。5.根据申请专利范围第1项之装置,其中光束扫 掠装置提 供至少一雷射光束。6.根据申请专利范围第5项之 装置,其中光束扫掠装置进 一步包括接收及反射光束之一反射镜装置,以使光 束扫掠 一弧。7.根据申请专利范围第6项之装置,其中反射 镜装置使光 束扫掠360 之弧而反射光束。8.根据申请专利范围 第1项之装置,其中光束扫掠装置及 接收装置构成一组合之辐射光源及接收装置,光束 扫掠装 置进一步包括:产生一光束之辐射装置;将光束导 向目标 之装置;及安装辐射装置与导引装置互相配合之装 置,以 使光来自导引装置之一固定原点反射。9.根据申 请专利范围第1项之装置,其中光束扫掠装置及 接收装置构成一组合之辐射光源及接收装置,光束 扫掠装 置进一步包括:产生一光束之辐射装置;及将光束 导向目 标之可旋转装置,及辐射装置系安装在可旋转装置 上。10.根据申请专利范围第1项之装置,其中翻译 及指示装置 包括:计数一次光束扫掠之间隔次数之计数器装置 ;及识 别被接收装置接收之反射辐射光计数及不被接收 装置接收 之反射辐射光计数之计算装置。11.根据申请专利 范围第10项之装置,进一步包括决定与 目标装置相连之目标点之至少二次元位置之计算 计装置。12.根据申请专利范围第11项之装置,包括 根据使用者之 输入而操纵装置之一控制程式。13.根据申请专利 范围第10项之装置,其中计数器装置构 成计数一次光束扫掠中时隔次数之装置。14.根据 申请专利范围第10或13项之装置,其中计数器装 置构成计数一次光束扫掠中相等历时之时隔次数 之装置。15.根据申请专利范围第11项之装置,计数 装置进一步决 定目标点之三次元空间位置。16.根据申请专利范 围第15项之装置,进一步包括一附加 反射区及一不反射区,每一附加区具有一预定宽度 ,故附 加反射区与不反射区之组合提供识别目标之一专 用码。17.根据申请专利范围第11或15项之装置,其 中目标装置 包括将具有目标点之目标装置附着于车辆参考点 之装置。18.根据申请专利范围第1项之装置,其中 翻译及指示装置 包括指示参考点之与正常位置相对之三次元空间 位置之装 置。19.根据申请专利范围第1或2项之装置,其中目 标装置之 总宽度指示目标装置在光束扫掠平面中之空间座 标。20.指示车身或类似物变形之一种装置,车身具 有至少一 个参考点及参考点之正常位置;装置包括:包含一 反射部 份之至少一个目标装置,目标装置放置在车身参考 点相对 之预定位置,以藉与正常位置相对之目标装置位置 而指示 车身变形;使多条辐射光束扫掠通过目标装置之反 射部份 之装置,反射部份反射光束;光束扫掠装置包括产 生至少 二雷射光束之辐射装置及使每一光束扫掠360 弧之 装置; 接收自目标装置反射之辐射之装置;及翻译自目标 装置反 射之辐射光及指示目标装置之与正常位置相对之 至少二次 元空间位置之装置。21.根据申请专利范围第20项 之装置,其中光束扫掠装置 进一步包括与每一光束相连之一反射镜装置,以接 收及反 射每一光束而使每一光束扫掠一弧。22.根据申请 专利范围第21项之装置,其中每一反射镜装 置反射与其相关连之光中而使每一光束扫掠360 之 弧。23.根据申请专利范围第21或22项之装置,其中 反射镜装 置安装各光束被导至反射镜装置上,使各反射光束 共平面 。24.根据申请专利范围第20项之装置,其中光束扫 掠装置 进一步包括产生至少二雷射光束之多个辐射装置, 及将光 束导向目标之多个可旋转装置,每一辐射装置安装 在一可 旋转装置上。25.用于反射目标之一种组合之辐射 光源及接收装置,以决 定与目标相关连之点之空间座标,辐射光源及接收 装置包 括:产生一光束之辐射装置;将光束导向目标并扫 掠通过目 标之可旋转装置;安装辐射装置与可旋转导引装置 成互相 关连之装置,以使光束自可旋转导引装置上之一固 定原点 反射;接收自目标之反射辐射光之接收器装置;响 应接收 器装置而翻译目标所反射之辐射光并决定与目标 相关连之 点之至少二次元空间座标之装置;及将光束分成二 等强度 光束之一分光器,其中可旋转反射装置由二旋转镜 构成, 二镜安装成光束被导至反射镜上而使所反射之光 束共平面 。26.用于反射目标之一种组合之辐射光源及接收 装置,以 决定与目标相关连之点之空间座标,辐射光源及接 收装置 包括:产生多条光束之多个辐射装置;将光束导向 目标并 扫通过目标之多个可旋转装置;每一辐射装置安装 在一可 旋转导引装置上;接收自目标之反射辐射光之接收 器装置 ;响应接收器装置而翻译目标所反射之辐射光并决 定与目 标相关连之点之至少二次元空间座标之装置。27. 根据申请专利范围第24或25项之组合,其中接收器 装 置包括根据有或无辐射光而在二种状态之间转换 之转换装 置,及进一步包括计数一次辐射光扫掠中间隔次数 之计数 器装置。28.根据申请专利范围第25或26项之组合, 进一步包括识 别反射辐射光被接收装置接收之计数及辐射光不 被接收之 计数之装置。29.根据申请专利范围第25或26项之组 合,其中计数器装 置计数时隔。30.根据申请专利范围第29项之组合, 其中计数器装置计 数相等历时之时隔。31.指示车身或类似物变形之 一种装置,车身具有各参考 点及其正常位置,装置包括:一组反射目标,供固着 于与 车身上参考点相对之预定位置中;用以放置在车身 下之一 辐射光源及接收装置,装置之结构及配置为使二辐 射光束 扫掠各目标;计数一次辐射扫掠中间隔次数之计数 器装置 ;电脑装置,用以(a)识别被接收装置接收之反射辐 射光 计数与不被接收装置接收之辐射光计数,以决定各 参考点 之至少二次元空间位置,及(b)识别各点之正常位置 ;及 操作装置之包括车辆上各参考点之正常位置之参 考资料, 此项装置用于:自操作者获得至少下列述入:(a)车 型,( b)开始测量过程之一开始信号;预定计数器装置;接 收来 自计数器装置之计数资讯;计算每一参考点之空间 座标; 旋转空间座标于三个参考点之空间座标所构成之 一参考平 面内。32.根据申请专利范围第31项之装置,其中操 纵装置进一 步包括进行下述工作之装置:验证自计数器装置接 收正确 资料是;及验证二光束以正确速度旋转。33.根据申 请专利范围第31项之装置,其中操纵装置进一 步包括存取有关车型之储存资讯之装置。34.测量 车辆意外变形之一种装置包括:一雷射光源及测量 单位,位适宜放置于车辆下;多个编码反射目标,供 适宜 置于车辆上预定位置;包含车辆上各预定位置之以 一参考 平面为准之正常位置参考资料之电脑装置;及一处 理程式 ,用以接收来自光源及测量单位之代表根据编码目 标反射 所计算之各点变形位置之输出并加以处理,及与参 考资料 比较而指示变形量。35.根据申请专利范围第34项 之装置,其中雷射光源及测 量单位提供至少一雷射光束及接收辐射光之一反 射旋转镜 ,以使雷射光速扫掠一定整360 弧。36.根据申请专 利范围第35项之装置,其中雷射光源及测 量单位提供至少二雷射光束及与每一光束相关连 之一旋转 镜,以分别接收辐射光而使每一雷射光束扫掠一完 整360 弧。37.根据申请专利范围第34项之装置,其中雷射 光源及测 量包括提供二雷射光束之二雷射发生器,及每一雷 射发生 器安装于其上旋转之一毂,以使每一雷射光束扫掠 一完整 360 弧。38.根据申请专利范围第37项之装置,其中每 一编码反射 目标包括由一不反射区分隔之至少二反射区,雷射 光束扫 掠通过之编码目标表面之每一反射区之宽度指示 目标之Z 座标,及目标之总宽度指示目标之XY座标。39.根据 申请专利范围第38项之装置,其中目标装置为长 方形,具有界定其宽度之垂直侧边及界定其高度之 顶边与 底边,反射区分别位于二垂直侧边并延伸于顶边与 底边之 间,同时二反射区之宽度沿其长度在目标装置之顶 部与底 部之间成相反变化。40.根据申请专利范围第39项 之装置,其中目标装置进一 步包括一附加反射区及一附加不反射区,此二区延 伸于目 标装置之顶部与底部之间,各具有一预定宽度,故 附加反 射与不反射区之组合提供专用于指示每一编码反 射目标之 一码。41.根据申请专利范围第34项之装置,进一步 包括:计数 器装置,用以计数一次360 辐射扫掠中相等历时之 时隔次 数;电脑装置,用以识别接收装置接收反射辐射及 不接收 反射辐射之计数,以决定与目标相关连之一点之三 次元空 间座标及决定此点之正常位置;及操纵装置之程式 装置, 程式装置储存于一RAM储存器中,及其结构与设计为 控制 装置之操作而进行下述各项:自作业员取得下列输 入:(a )车型;(b)放置构成一参考平面之三个编码参考目 标于车 上;(c)来自作业员之开始测量过程之一开始信号; 预定 计数器装置于零;收回完整360 扫掠后之计数器装 置资讯 ;计算置于车辆上每一编码目标之(X、Y、Z)座标;旋 转 各(X、Y、Z)座标于三个参考目标构成之参考平面 内;及以 图表显示放置编码目标于作业员输入之类型之车 上,显示 实际空间座标与正常空间座标之相对位移。42.根 据申请专利范围第1项之装置,进一步包括一直柱 量 规,直柱量规具有:一下方杆,使用时成水平配置并 具有 在第一侧边与第二侧边之纵向尺度;配置在下方杆 上之多 个直立目标,一中心目标固定于下方杆之中心,可 移动式 安装于下方杆之第一及第二侧边目标,第一侧边目 标位于 下方杆之第一侧,及第二侧边目标位于下方杆之第 二侧; 支持各侧边目标于直立位置,用时容许沿下方杆间 歇滑动 之装置;至少二可伸缩侧边杆,侧边杆在使用时成 垂直配 置及各具有一下方端部及一上方端部;一上方杆, 使用时 成水平配置,并具有分成第一侧边与第二侧边之纵 向尺度 ;配置于上方杆之至少二指示器,指示器具有一垂 直构件 ,指示器可滑动式安装于上方杆及可调整至位于车 身上至 少二参考点上方之位置,故直柱量规在使用时被指 示器支 持在参考点上;测量指示器与上方杆之相对位置之 纵向指 示装置;及连接上方及下方杆与垂直杆之角隔托架 ,托架 位于侧边杆之上方端部及下方端而构成一刚性平 行四边形 。43.根据申请专利范围42项之装置,其中纵向指示 装置包 括:一光学尺,尺为具有较长纵向尺度及较短横向 尺度之 一扁平元件,元件对准上方杆,元件包括:在元件上 成横 向行列之多个纵向通路,各通路具有成规律间隔之 传送纵 向位置之二进数资讯之交替不透明及透明部份,每 一通路 为指示器在尺上位置之数位表示之数元编码,位置 之总数 位表示由通过一特定横向点之每一通路所传送之 二进数资 讯之数元构成;至少二感测器,每一感测器具有:包 含一 电磁辐射光源之一发射器,发射器具有每一通路至 少一条 之多条相连光学纤维,以传送辐射光至尺上每一通 路上方 之尺表面;包括多个光电转换器之一检测器,转换 器位于 尺下,当辐射光通过尺之转换器部份时,转换器截 取辐射 光,转换器接收辐射光并在接收时发生电信号;一 信号处 理单位,用以接收来自转换器;类比形式电信号,变 换类 比信号成数位信号及加以储存供进一步输出;及信 号处理 单位与装置间之通讯装置。44.根据申请专利范围 第43项之装置,其中信号处理单位 与雷射单位间之通讯装置包括一红外线资料链及 提供感测 器总成与红外线资料链间电连接之一电缆。45.测 量车辆意外变形之一种装置包括:适宜置于车辆下 之一雷射光源及测量单位,雷射光源及测量单位包 括二雷 射光束之光源装置及分别接收每一雷射光束之一 对旋转镜 ,以使每一雷射光束扫掠一完整360 弧 :适宜配置于 车上 预定位置之多个编码反射目标,每一编码反射目标 包括被 一不反射区分隔之至少二反射区,光束扫掠过之编 码目标 表面之每一反射区之宽度指示目标之Z座标,及目 标之总 宽度指示目标之X,Y座标;计数一次360 辐射光扫掠 中 相等历时之时隔次数之计数器装置;电脑装置,用 以识别 被接收装置接收之反射辐射光之计数及不被接收 之反射辐 射光之计数,以决定与目标相关连之点之三次元空 间座标 ,及电脑装置包含车辆上预定点之以一参考平面为 准之正 常位置参考资料;及操纵装置之程式装置,程式装 置储存 于一RAM储存器中,及其结构与设计为控制装置之操 作而 进行下列各项:自作业员取得下列输入:(a)车型;(b) 放 置构成一参考平面之三个编码参考目标;(c)来自作 业员 之开始测量过程之一开始信号;预定计数器装置于 零;收 回完整360 扫掠后之计数器装置资讯;计算每一编 码目标 之X、Y、Z座标;旋转X、Y、Z座标于三个参考目标构 成之 参考平面内;及以图表显示放置编码目标于作业员 输入之 类型之车上,显示实际空间座标与正常空间座标之 相对位 移而指示变形量。46.一种电子车辆架/结构分析机 包括:一雷射光束单位 ,此单位具有一雷射光束发生器,将一雷射光束指 向一分 类器,分光器将雷射光束分成相等强度之二光束, 每一光 束被一旋转镜反射;连接于雷射光束单位之一光束 感测器 ;连接于光束感测器之一计数器;多个用手放置目 标,目 标具有用垂直向斜形目标专用反射及不反射条之 编码,反 射条之结构使冲击于其上之雷射光束被反射回光 束感测器 ;及电子装置,电子装置包括:一电脑;包含车辆架/ 结 构之制造规格及字幕显示之程式装置;连接于电脑 之一显 示幕;电脑,程式装置,幕及印出机以下述程序处理 来自 计数器及光束感测器之资讯:计算目标之三次元(X 、Y、Z )座标;选择三个目标为参考点;计算包含各参考点 之一 参考平面;将未选择之目标之(X、Y、Z)座标移入参 考平 面之座标系统;显示及印出全部目标之移入(X、Y、 Z)座标 以及制造规格;及根据命令重复修正移入之座标。 47.用于指示车身或类似物变形之装置之一种直柱 量规, 直柱量规包括:一下方杆,使用时成水平配置,及具 有分 成第一半体及第二半体之纵向尺度;配置在下方杆 上之三 个直立目标,第一目标固定于下方杆之中心,第二 及第三 目标可移动式安装于下方杆,第二目标位于第一半 体上, 及第三目标位于第二半体上;支持目标于直立位置 ,同时 容许沿下方杆滑动间歇滑动之装置;至少二可伸缩 侧边杆 ,侧边杆在使用时成垂直配置及各具有一下方端部 及一上 方端部;一上方杆,使用时成水平配置,并具有分成 第一 半体与第二半体之纵向尺度;配置于上杆之至少二 指示器 ,指示器具有一垂直构件,指示器可滑动式方安装 于上方 杆及可调整至直接位于至少二参考点上方之位置, 故将直 柱量规降低在参考点上时,直柱量规被指示器支持 在参考 点上;角隅托架,上方及下方杆藉位于垂直侧边杆 之上方 端部及下方端部之角隅托架而连接于侧边杆,因而 构成一 刚性平行四边形:测量指示器与上方杆之相对位置 之纵向 指示装置,装置包括:一光学尺,尺为具有较长纵向 尺度 及较短横向尺度之一扁平元件,元件对准上方杆, 元件包 括:在元件上成横向行列之多个纵向通路,各通路 具有成 规律间隔之传送纵向位置之二进数资讯之交替不 透明及透 明部份,每一通路为指示器在尺上位置之数位表示 之数元 编码,位置之总数位表示由通过一特定横向点之每 一通路 所传送之二进数资讯之数元构成;至少二感测器, 每一感 测器具有:包含一电磁辐射光源之一发射器,发射 器具有 每一通路至少一条之多条相连光学纤维,以传送辐 射光至 尺上每一通路上方之尺表面;包括多个光电转换器 之一检 测器,转换器位于尺下,当辐射光通过尺之转换器 部份时 ,转换器截取辐射光,转换器接收辐射光并在接收 时发生 电信号;一信号处理单位,用以接收来自转换器;类 比形 式电信号,变换类比信号成数位信号及加以储存供 进一步 输出;及信号处理单位与装置间之通讯装置。48.根 据申请专利范围第47项之装置,其中信号处理单位 与雷射单位间之通讯装置包括一红外线资料链及 提供感测 器总成与红外线料资烞链间电连接之一电缆。49. 指示车身变形之一种方法包括下述步骤:将至少一 个 反射目标固有于车身上之一参考点:使一辐射光束 成一弧 扫掠过目标,以使光束被目标反射;接收被目标反 射之光 束,并指示在无或有辐射光之二种状态间之转换; 计数在 一弧之间隔次数储存计数于一计数器;及根据储存 于计数 器之资讯,计算参考点之至少二次元空间位置。50. 根据申请专利范围第49项之方法,方法包括下述步 骤 :将多个反射目标固着于车身上之各参考点;使一 辐射光 束成一弧扫掠过各目标,以使光束被各目标反射; 接收被 目标反射之光束,并指示在无或有辐射光之二种状 态间之 转换;计数在一弧之间隔次数储存计数于一计数器 ;及根 据储存于计数器之资讯,计算与每一目标相关连之 参考点 之空间位置。51.根据申请专利范围第50项之方法, 其中与一目标相关 连之一参考点之空间位置由X、Y、Z座标构成,及X 、Y座 标之计算步骤包括:决定一对雷射光束自一弧之起 点至一 目标中心之计数;根据第一雷射光束至目标中心之 计数及 一弧中总计数而计算第一角度;根据第二雷射光束 至目标 中心之计数及一弧中总计数而计算第二角度;利用 涉及第 一及第二角度与二雷射光束来源点间之已知基线 距离,计 算点之X、Y座标。52.根据申请专利范围第51项之方 法,其中与一目标相关 连之一参考点之空间位置由X、Y、Z座标构成,及Z 座标之 计算步骤包括:决定一雷射光束通过一目标上第一 反射区 之计数:决定一雷射光束自一目标上第二反射区之 计数; 计算二计数之比値;加自目标顶部至目标之附着点 之已知 距离而得Z座标。53.根据申请专利范围第50项之方 法,进一步包括显示与 一目标装置相关连之每一点之实际与预定正常空 间座标之 一图之步骤。54.根据申请专利范围第53项之方法, 进一步包括下述步 骤校直车身及将目标再定位;再测量与目标相关连 之每一 点之实际空间座标;及显示与一目标装置相关连之 每一点 之实际与正常空间座标之一图。55.根据申请专利 范围第49项之方法,其中接收光束之步 骤包括在二电压状态之间转换,及储存计数之步骤 包括储 存每一电压转换点之计数。56.根据申请专利范围 第49项之方法,其中计算步骤包括 计算参考点之三次元空间位置。57.根据申请专利 范围第49或56项之方法,其中计算步骤 包括计算参考点之与其正常位置相对之位置。58. 根据申请专利范围第49或56项之方法,其中与一目 标 相关连之一参考点之空间位置由X、Y及Z座标构成, Z座标 与光束扫掠方向成直交及其计算步骤包括:决定光 束扫掠 一目标时之辐射光出现计数;取与目标相关之储存 资讯; 及利用辐射光现之计数及与目标相关之储存资讯, 计算点
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