專利名稱：校準用于測功器測試的物品的方法
技術領域：
本發明總地涉及用于測試機械動力源的設備，更具體地，
測，試的方法。
背景技術：
高質量機械動力源(例如電才幾、發動4幾及其它原動才幾) 的原始設備制造商(OEM)幾乎總是先測試動力源，然后才將動力源投 入銷售，以確保其恰當地操作且達到其額定功率。各種類型的測功試 驗設備(簡稱為"測功器")用于確定電機和發動機組件、變速器以 及由這類電機和發動機組件供能的車輛的性能特性。測功器可用于例 如測量扭矩和轉速，內燃機產生的功率可根據扭矩和轉速來計算。 期望本發明會減少將物品恰當地安裝在推車上以在測功 器單元中接合的所花費的時間。在大多數調整通常以隱秘儀器 (cryptic tool)來進行的情況下，本發明能夠通過短得多的時間來 進行設置，其中使用起重機和端部執行器，借助于激光器、標尺(scale) 及其它特征來實施精確校準。然后推車和物品可作為一個組件移到測 功器單元。
0008物品的位置、間距和偏轉的具體測試要求可在運送活動 期間引入，通過本發明實現，使得在測試期間可復制具體的車內條件。 通過將恰當的數學數據結合進校準過程并結合本發明，可在使物品與 測功器單元匹配之前模擬車輛操作條件。這給測試過程提供了更加廣泛的功能和范圍。本發明還消除了在測功器單元中重新定向的需求， 減少了測試過程的無用的額外時間。 根據本實施例的一個方面，定位所述4亍進車包括將所 述行進車之一附接至第一升降器；將兩個或多個行進車中的另 一個附 接至第二升降器。在這種情形下，所述第二升降器相對于所述第一升 降器大致垂直地定向。
根據本實施例的另一方面，定向所述各激光器包括將 安裝到所述第一升降器的所述激光器定位在第一位置，使得從其發射 的激光束產生第一目標點；以及將安裝到所述第二升降器的所述激光 器定位在第二位置，使得從其發射的激光束產生第二目標點。這樣， 至少部分地通過所述第一和第二目標點限定了一組目標位置。 根據本實施例的另一方面，準備所述測功器推車以4姿收 所述物品優選包括至少部分地基于所述預定最佳校準尺寸在一位置 將一個或多個橫梁附接至所述測功器推車；至少部分地基于所述預定 最佳校準尺寸而將一個或多個支撐元件(例如，支柱、千斤頂等)設 定至預定高度；以及至少部分地基于所述預定最佳校準尺寸而在一位 置將各所述支撐元件附接至所述橫梁之一。另外，至少部分地基于所 述預定最佳校準尺寸而將發動機機架附接到各所述支撐元件并定位。

圖1為用于實施本發明的方法的代表性激光器運送 (carting)單元的平面示意圖；圖2為圖1中激光器運送單元的側視示意圖；以及
ii
圖3為示出根據本發明優選實施例的校準用于測功器測 試的物品的方法的框圖或流程圖。
具體實施例方式
激光器適配器34附接于每一電子計量器30 (圖2 ),激 光器適配器34附接于多個電子光學裝置之一并支撐該電子光學裝置， 所述電子光學裝置構造成發射低擴散光束。根據本發明的優選實施例， 第一、第二、第三和第四激光器40A、 40B、 40C、 40D分別被相應的高 度計量組件28使用，如圖1中所示。每個激光器40A、 40B、 40C、 40D 都可通過例如翼形螺釘36牢固地附接于配套的適配器34。最后，第一、 第二、第三和第四標尺38A、 38B、 38C、 38D分別附接于相應的升降器 18A、 18B、 18C、 18D,與軌道部分20A、 20B、 20C、 20D相鄰。標尺38A、 38B、 38C、 38D可為用于測量距離的傳統機械裝置(例如，米尺)、數 字計量器或其組合。
0030] 參見圖1,激光器運送單元IO還包括輪式貨盤組件或"測 功器推車"12，其構造成在測功器單元(未示出)中的測試期間支撐、 精確地定位、運送和保持"物品"50。如本文所使用的，術語"物品，， 應當解釋或定義為意味著最少包括發動機、電機和變速器中至少一種 的組件。例如，物品50可包括內燃機(ICE)組件、連接到相應動力 傳動組件的ICE、混合動力型動力系統(例如，與動力傳輸裝置動力流 連通的一個或多個電機/發電機裝置和ICE組件)等等。此外，應當認13識到，本發明的功能不限于本文所述的原動力裝置的范圍。在這方面， 現有的科技裝置(例如燃料電池)以及尚未發明出的裝置都會受益于
本文所公開的發明。還可想到，如下面參考圖3所描述的，去除測功 器推車12，在測試單元(例如，發動機測功間)的內部實施本發明。 測功器推車12的基本部件包括基板52、多個優選可樞轉 且可鎖定的輪組件54、以及沿著基板52四邊之一定位的把手56。本 領域的技術人員應當理解，測功器推車12及其各種組成部件——即， 基板52、輪54和把手56可由適于測功器推車12的預期應用的任意材 料制成(例如，鋼、鋁、塑料、復合材料及其組合)。但是，鋼是優 選的；如果必要，鋼可通過耐腐蝕覆層進行預處理。
0032測功器推車12還包括至少一個H旦優選為兩個或多個) 橫梁62,所述橫梁62可沿著基板52有選擇地定位且優選地重新定位。 例如，圖1的橫梁62可滑動地分別安裝至第一和第二橫向間隔開的推 車側軌道64和66，并以剛性的方式(例如，借助T型螺栓68)可附 接于其上。各橫梁62設計成與一個或多個支撐元件相匹配并支持該一 個或多個支撐元件，本文所述一個或多個支撐元件由第一、第二、第 三和第四支柱70A、 70B、 70C、 70D限定。每個支柱70A、 70B、 70C、 70D都具有可有選擇地調節的高度(例如，包括相對于管式基部伸縮的 支撐臂)。根據要測試的特定物品50,各支柱70A、 70B、 70C、 70D可 具有相同或不同的尺寸和規格。支柱70A、 70B、 70C、 70D構造成與配 套的發動機機架相匹配，圖l中示出了其中的兩個，由附圖標記72指 代。最后，第五、第六、第七和第八標尺74A、 74B、 74C、 74D分別沿 著基板52的四邊附接于測功器推車12。標尺74A、 74B、 74C、 74D可 為用于測量距離的傳統機械裝置(例如，米尺)、數字計量器或其組 合。 現在參考圖3的流程圖，根據本發明的用于使物品準備好進行測試的程序，即校正和/或運送內燃機組件的方法，總地示為100。這里參考圖1和圖2所示的結構描述方法100。但是，本發明還可以使用在其它運送單元中，并用于運送或校正各種其它類型的物品。本發明的方法IOO優選至少包括步驟101-119。但是，可在本發明的范圍和實質內省略步驟，包括增加步驟和/或改變圖3中所示順序。還應當注意，圖3中所示方法100表示在校正和/或運送物品中的一個操作。這樣，可以想到但并非必需以有規則且重復的方式來應用方法100。 方法IOO開始于步驟101，其中獲得用于校正和運送物品50的必要數學數據(下文中稱為"最佳物品校準尺寸")。例如，物品50 (例如，ICE組件、發動機和變速器組件)的可用數學模型連同產生的各種支撐元件(例如，橫梁62、支柱70A-70D等)和測功器推車12的數學模型被結合到計算機輔助制圖程序(CAD)中，以最佳測試位置將發動機模型置于推車模型上。從運送軌道64、 66,通過發動機機架72,至物品50上的配套安裝點的尺寸指示要選擇的和添加到組件模型的恰當支撐元件。然后將預先建立的測試尺寸結合到數學模型，產生支撐元件必要的布置和高度，以及用來校驗物品50是否處在恰當的測試位置的最終的一組尺寸("最佳物品校準尺寸，，)。
0036在步驟101之前、同時或之后，于步驟103中在激光器運送單元10中設置激光器行進車22A-22D。通常，步驟103包括將第一激光器行進車22A可滑動地附接至第一升降器18A(即，軌道部分20A);將第二激光器行進車22B可滑動地附接至第二升降器18B (即，軌道部分20B);將第三激光器行進車22C可滑動地附接至第三升降器18C (即，軌道部分20C);以及將第四激光器行進車22D可滑動地附接至第四升降器18D(即，軌道部分20D)。其后，將計量適配器26A-26D固定到它們相應的主體部分24A-24D上。
0037] 然后在步驟105中安裝第一、第二、第三和第四激光器40A-40D。為了安裝激光器40A-40D,高度計量組件28被可調節地附接至它們相應的行進車22A-22D。具體地，具有電子計量器和數字顯示裝置30的塔32固定于各計量適配器26A-26D。然后將激光器適配器34將激光器40A-40D附接至各激光器適配器34 (例如，借助翼形螺釘36)。應當認識到，電子計量器30、激光器適配器34和激光器可制成為一個單元，從而省略上述一些動作。 在步驟101至105期間的任一時刻，測功器推車12于步驟107被裝載進激光器運送單元10。根據優選實施例，測功器推車12被推到底板80上，直到其前端壓在或抵靠推車止檔84為止。同時，接收站l4上的后側定位器(未示出)接合，以提供測功器推車12的角度校正，同時定位輥子(圖中未示出)將軌道安裝在接收站14中，以確保高度可重復性。然后中心桿86沿著向上運動的方向旋轉，將測功器推車12拉入與鎖止機構88相匹配的位置。然后測功器推車12通過鎖止機構88被固定地鎖入接收站14中。 繼續參考圖3,方法IOO還包括校正激光器的步驟109。根據優選實施方式，校正激光器40A-40D部分地包括將第一標尺38A附接于第一升降器18A;將第二標尺38B附接于第二升降器18B;將第三標尺38C附接于第三升降器18C;將第四標尺38D附接于第四升降器18D;沿著測功器推車12的橫向相對側附接第五和第六標尺74A、 74B;以及沿著測功器推車12的縱向相對側附接第七和第八標尺74C、 74D(圖1)。 —旦所有的標尺都被附接于激光器運送單元10的相應部分，之后就校正激光器40A-40D,以確保相對于升降器18A-18D(例如，沿著升降器標尺38A-38D)獲取的測量結果與相對于測功器推車12(例如，沿著推車標尺74A-74D)獲取的測量結果相一致。為此，例如，逐個激活(接通)每個激光器40A-40D ,使每個高度計量組件28旋轉，直到從各激光器40A-40D發射的激光束(圖1中以虛線90A、 90B、 90C和90D示出)在與其經過推車標尺相同的相對點處經過其相應標尺為止，其中所述推車標尺與所述相應標尺平行。換句話說，第一激光器40A相對于升降器18A定向為使得從其發射的激光束90A在相同的測量點(例如，在70cm處)經過第一升降器標尺38A、第一和第二推車標尺74A、 74B。如另一實施例，第三激光器40C相對于升降器18C定向為使得從其發射的激光束90C在相同的測量點(例如，在70 cm處)經過第三升降器標尺38C、第三和第四推車標尺74C、 74D。對于每個激光器70A-70D都重復該過程，對測功器推車12、激光器40A-40D和標尺74A-74D進行任何必要調整，直到激光器被恰當地校正為止。這樣，然后將高度計量組件28緊固(例如，借助螺栓)到高度計量適配器26A-26D。 最后，給激光器40A-40D建立絕對零高度位置。這可通過例如提供具有一個豎直基準點的高度標準(未示出)來實現。然后調整行進車22A-22D及高度計量組件，直到從各激光器40A-40D發射的激光束90A-90D經過豎直基準點。這樣，具有數字顯示裝置的電子計量器30 "調零"一_即，設定為絕對零值。 方法100還包括步驟111，該步驟設定測功器推車12接收物品50。為了設置測功器推車12，必須確定橫梁62的數量、支撐元件(例如支柱70A-70D)以及發動機機架72的數量和類型。如上所述，所有這些信息都在步驟101中產生。因此，利用推車標尺74A-74D,橫梁62沿著基板52被定位在它們的預定位置，并且以剛性的方式(例如，借助T型螺栓68)附接于推車側軌道64、 66。—旦測功器推車12被恰當地設定(步驟111 )，就在步
驟113中將物品50安裝到測功器推車12。為了將物品50安裝到測功器推車12，物品50優選定位成使得其大致豎直地鄰近支撐元件(例如，借助起重機或高架起重機)。然后根據預定最佳校準尺寸將物品50相對于測功器推車12定向(即，確保恰當的裝配和定向)。最后，慢慢地降低物品50,并將其剛性地固定于發動機機架72。 本發明的方法IOO通過利用基于激光器的運送單元10來使用激光器40A-40D掃描物品50的特征以指示恰當的校正，減少了當前運送過程的工作和低效率。這樣，步驟115包括基于步驟101獲得的數學數據(或預定最佳校準尺寸)來定向激光器40A-40D。通過這種方式，激光器40A-40D提供了一組目標位置(為了說明的目的，圖1
17中示出為元件92A-92D)。然后可對運送的物品(例如，通過單獨地或 者共同地改變支柱70A-70B的高度和/或橫梁62和支柱70A-70B的位 置)進行調整，使得物品50的預定位置與所述一組目標位置對齊，從 而在測試期間確保物品50恰當地定向。例如，可確定目標位置92A表 示特定流體分配孔(例如，用于提供發動機油)位于測功器單元中。 因此，作為步驟117的一部分，可以及時且有效的方式小心地調整物 品50，從而確保物品50內的恰當流體入口與測功器單元中的流體分配 孔(如目標位置92A所示)對齊。
0046] —旦物品50被精確地校準和恰當地運送，就從推車接收 站14移開測功器推車——即，松開鎖止機構88,將中心桿86轉回其 初始非活性位置，和從底板80移除測功器推車12。
[0047盡管已經詳細描述了實施本發明的最佳模式，但是本發 明所屬領域的技術人員可認識到在所附權利要求范圍內實施本發明的 各種替代設計和實施方式。
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權利要求
1.一種校準用于在測功器單元中測試的物品的方法，所述物品具有預定最佳校準尺寸，所述物品至少部分地由電機、發動機和變速器中的至少一個限定，所述方法包括至少部分地基于所述預定最佳校準尺寸定向至少兩個激光器，從而提供一組目標位置；以及定向所述物品，使得所述物品的預定位置與所述一組目標位置對齊，從而在測試期間確保恰當的物品定向。
2. 如權利要求l所述的方法，還包括以可重新定位的方式安裝至少兩個激光器行進車； 以可重新定位的方式將所述至少兩個激光器中的相應一個安裝至 所述至少兩個激光器行進車中的每一個；以及 校正所述至少兩個激光器。
3. 如權利要求2所述的方法，還包括 將測功器推車固定到推車接收站； 準備所述測功器推車以接收所述物品； 將所述物品安裝到所述測功器推車上；以及 將所述測功器推車從所述推車接收站移開，以輸送至所述測功器單元
4. 如權利要求3所述的方法，其中所述安裝至少兩個行進車包括將所述至少兩個激光器行進車中的一個附接于第一升降器；以及將所述至少兩個激光器行進車中的另一個附接于第二升降器，所述 第二升降器相對于所述第一升降器大致垂直定向。
5. 如權利要求4所述的方法，其中所述定向所述至少兩個激光器包括..將所述激光器中安裝到所述第一升降器的所述相應一個定位在第 一位置，使得從其發射的激光束產生第一目標點；以及將所述激光器中安裝到所述第二升降器的所述相應一個定位在第 二位置，使得從其發射的激光束產生第二目標點；其中所述一組目標位置至少部分地通過所述第一和第二目標點來 限定。
6. 如權利要求5所述的方法，其中所述將所述至少兩個激光器中的相應一個安裝至所述至少兩個激光器行進車中的每一個包括以可重新定位的方式將高度計量器附接于所述至少兩個激光器行 進車中的每一個；將激光器適配器安裝于所述高度計量器中的每一個；以及 將所述激光器中的相應一個附接于所述激光器適配器中的每一個。
7. 如權利要求6所述的方法，其中所述校正所述至少兩個激光器包括..將具有相對端的第 一標尺附接于所述第 一升降器； 與所述第一標尺基本平行地將具有相對端的第二標尺附接于所述 測功器推車上；以及將所述激光器安裝到所述第一升降器中的所述相應一個定向成，使 得從其發射的激光束在第一點經過所述第一標尺，并在第二點經過所 述第二標尺，所述第一和第二點距所述第一和第二標尺的相應端的距離相等。
8. 如權利要求7所述的方法，其中所述校正所述至少兩個激光器還 包括將具有相對端的第三標尺附接于所述第二升降器； 與所述第三標尺基本平行地將具有相對端的第四標尺附接于所述測功器推車；以及將所述激光器安裝到所述第二升降器中的所述相應一個定向成，使得從其發射的激光束在第三點經過所述第三標尺，并在第四點經過所述第四標尺，所述第三和第四點距所述第三和第四標尺的相應端的距離相等。
9. 如權利要求8所述的方法，其中所述校正所述至少兩個激光器還 包括對于所述至少兩個激光器建立絕對零高度位置。
10. 如權利要求9所述的方法，其中所述準備所述測功器推車以接 收所述物品包括至少部分地基于所述預定最佳校準尺寸來將至少一個橫梁附接于 所述測功器推車。
11. 如權利要求10所述的方法，其中所述準備所述測功器推車以接收所述物品還包括至少部分地基于所述預定最佳校準尺寸而將至少一個支撐元件設 定至預定高度；以及至少部分地基于所迷預定最佳校準尺寸而將所述至少一個支撐元 件附接于所述至少 一個橫梁。
12. 如權利要求ll所述的方法，其中所述準備所述測功器推車以接 收所述物品還包括至少部分地基于所述預定最佳校準尺寸而將發動機機架附接于所 述至少一個支撐元件中的每一個。
13. 如權利要求12所述的方法，其中所述將所述物品安裝到所述測 功器推車包括定位所述物品，使得其大致豎直地鄰近所述至少 一個支撐元件； 至少部分地基于所述預定最佳校準尺寸而將所述物品相對于所述 測功器推車定向；以及將所述物品安裝至所述發動機機架。
14. 如權利要求13所述的方法，其中所述接收站包括接收部分，該 接收部分基本上類似于測功器單元內的接收部分，其構造成與所述測 功器推車相匹配并接收和固定所述測功器推車。
15. —種運送用于在測功器單元中測試的物品的方法，所述物品具 有預定最佳校準尺寸，所述物品至少部分地由電機、發動機和變速器 中的至少一個限定，所述方法包括以可重新定位的方式安裝多個激光器行進車； 以可重新定位的方式將多個激光器中的至少一個安裝至所述多個 激光器行進車中的每一個；將測功器推車固定到推車接收站中；校正所述多個激光器；準備所述測功器推車以接收所述物品；將所述物品安裝至所述測功器推車；至少部分地基于所述預定最佳校準尺寸定向所述多個激光器，從而 提供一組目標位置；以及定向所述物品，使得所述物品的預定位置與所述一組目標位置對 齊，以在測試期間確保恰當的物品定向。
16.如權利要求15所述的方法，其中所述安裝多個行進車包括 將所述多個激光器行進車中的第一個附接于第一升降器； 將所述多個激光器行進車中的第二個附接于第二升降器； 將所述多個激光器行進車中的第三個附接于第三升降器；以及 將所述多個激光器行進車中的第四個附接于第四升降器； 其中所述第一、第二、第三和第四升降器定位成在其間產生四邊殼體,
17. 如權利要求16所述的方法，其中所述定向所述多個激光器包括 將所述多個激光器中的第一個相對于所述第一升降器定位在第一位置，使得從其發射的激光束產生第一目標點；將所述多個激光器中的第二個相對于所述第二升降器定位在第二 位置，使得從其發射的激光束產生第二目標點；將所述多個激光器中的第三個相對于所述第三升降器定位在第三 位置，使得從其發射的激光束產生第三目標點；以及將所述多個激光器中的第四個相對于所述第四升降器定位在第四 位置，使得從其發射的激光束產生第四目標點；其中所述一組目標位置至少部分地由所述第一、第二、第三和第四 目標點來限定。
18. 如權利要求17所述的方法，其中所述校正所述多個激光器包括 將具有相對端的第 一標尺附接于所述第 一升降器； 將具有相對端的第二標尺附接于所述第二升降器.將具有相對端的第三標尺附接于所述第三升降器； 將具有相對端的第四標尺附接于所述第四升降器； 在所述測功器推車的橫向相對側附接均具有相對端的第五和第六 標尺，和在所述測功器推車的縱向相對側附接均具有相對端的第七和 第八標尺；定向所述第一和第二激光器中的每一個，使得從其發射的激光束在 相應的點經過所述標尺中相應的一個以及所述第五和第六標尺，所述 相應的點距所述相應一個標尺以及所述第五和第六標尺的相應端的5巨 離相等；以及定向所述第三和第四激光器中的每一個，使得從其發射的激光束在 相應的點經過所述標尺中相應的 一個以及所述第七和第八標尺，所述相應的點距所述相應一個標尺以及所述第七和第八標尺的相應端的距 離相等。
19. 如權利要求18所述的方法，其中所述準備所述測功器推車以接 收所述物品包括至少部分地基于所述預定最佳校準尺寸將至少一個橫梁附接于所 述測功器推車；至少部分地基于所述預定最佳校準尺寸將至少一個支撐元件設定 至預定高度；至少部分地基于所述預定最佳校準尺寸將所述至少一個支撐元件 附接于所述至少一個橫梁；以及至少部分地基于所述預定最佳校準尺寸將發動機機架附接于所述 至少一個支撐元件的每一個。
20. 如權利要求19所述的方法，其中所述安裝所述物品至所述測功 器推車包括定位所述物品，使得其大致豎直地鄰近所述至少一個支撐元件； 至少部分地基于所述預定最佳校準尺寸將所述物品相對于所述測 功器推車定向；以及將所述物品安裝到所述發動機機架。
全文摘要
提供了一種校準用于在測功器單元中測試的物品的方法，包括如下步驟以可重新定位的方式將激光器行進車安裝到四個升降器中的每一個上；以可重新定位的方式將激光器安裝在各激光器行進車上；將測功器推車固定進四個升降器之間的推車接收站；校正每個激光器；準備測功器推車以接收物品；將物品安裝到測功器推車上；至少部分地基于預定最佳校準尺寸定向各個激光器，從而提供一組目標位置；定向所述物品，使得物品的預定位置與所述一組目標位置對齊，以在測試期間確保恰當的物品定向；以及將測功器推車從推車接收站移出，以輸送至測功器單元。
文檔編號G01C15/00GK101644573SQ200910151099
公開日2010年2月10日 申請日期2009年7月21日 優先權日2008年7月22日
發明者C·L·拉芬, D·A·麥利奧德, D·P·克林克哈梅, J·R·查里, M·R·克萊恩, R·W·雷格納 申請人:通用汽車環球科技運作公司