CN1378752A

CN1378752A - 感测器阵列安装件

Info

Publication number: CN1378752A
Application number: CN00813994A
Authority: CN
Inventors: 巴巴拉·L·琼斯
Original assignee: Snap On Equipment Ltd
Current assignee: Snap On Equipment Ltd
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 2000-09-05
Publication date: 2002-11-06
Also published as: AU7020200A; US6874220B1; GB9921142D0; EP1210844A2; DE60003825D1; EP1210844B1; WO2001019131A3; MXPA02002518A; JP2003512600A; CA2383311A1; ATE244978T1; WO2001019131A2; KR20020050231A

Abstract

一种用来将声发射器或检测器或感测器安装在安装结构上的方法和设备,使它们至少部分与传送到结构上的声能及/或电能隔离。安装件为由塑料制成的、非弹性体的、可按压在一起的衬套,该衬套能使感测器或发射器准确地定位,同时提供程度相当高的隔离不让声能和其他能量传送通过。

Description

感测器阵列安装件

本发明涉及感测器阵列安装件，特别是涉及用于三维座标确定系统的声发射器和检测器的安装件，这种系统特别适用于汽车破裂的修补和诊断。

本发明应用的一例是在WO 93/04381中所公开的那种汽车形状确定系统，在该系统中本发明曾为所需的那种安装在一梁(10)上的阵列微音器(18)提供过安装件，其应用方式曾在上述WO刊物首页上的数据项(54)和(57)内简要地公开和示出。

与这类似的汽车形状确定系统也曾在欧洲专利EP 0,244,513(和相应的美国专利US 4,811,250)中说明过。在EP 0 224 513 B1(应用动力公司/Stebar)中，曾说明一个以声学为基础的三维座标分析用于汽车的系统。在这系统中从一连串确定位置的发送器设施来的声信号在整个一连串测量中被一连串暂时固定而分开的位置上的接收器/传送器接收，所接收的信号被送到数据处理设施，在那里利用每一个发送位置有两个以已知距离互相间隔开的发送器发来的声信号发送时间的差异和计算技术包括简单的三角技术便可确定每一参考位置的以时间为根据的座标。这种系统还有多个其他刊出的说明书和例子，其中发送器/感测器的阵列被装在固定架上，并与定位在相对于所要确定形状的参照位置上的协同的感测器/发送器互相配合而发出信号，用数据处理设施判读感测器所感受的信号借以确定相对位置的信息。

对本发明所涉及的上述技术中使用的发送器及/或检测器如小型微音器的现有安装件，目前采用的条件是这种安装件应提供一定程度的振动抑制使微音器放置在框架梁内时能隔离来自框架梁的振动。另外小型微音器要求准确地放置、容易安装、容易拆卸或更换，并有一定程度的实质防护使它免受冲击或类似的损害。这些要求应都由安装件来提供并满足。这些对安装件的实质要求相互间是有一些矛盾的，目前使用的解决方案是采用一个两件的构造，用一个弹性体衬套包裹微音器用来使它与振动隔离并防护损害。然后为了要满足微音器比较准确的定位要求，环绕弹性体衬套另外设有一个金属颈圈。该颈圈用来与其上装有微音器阵列的梁接合，这样来使颈圈本身较准确地相对于梁而定位，并且通过颈圈与弹性体衬套的相互作用(通过粘结)，使颈圈能对微音器作一定程度的位置控制。

采用这种安装件，微音器的插入到衬套和颈圈的组件内是用端插技术来完成的，其中微音器导线(包括相关的电绝缘包皮)有一段伸出的长度被插入通过衬套并通过其相关的端电缆夹头，然后使微音器紧贴地配合在衬套的主体内。另一个设施用来拉紧导线将微音器拉到其衬套内，但这样做容易使通往微音器的电连接损坏。

以前使用的微音器安装系统的其他缺点还包括微音器在位置及/或方向上的放置缺乏准确性，这是由于从安装颈圈通过弹性体衬套发来的位置信息本来就是不适当的。另外，安装过程比较困难，这是由于在端插过程中会产生摩擦，特别是当装配工觉得需要不损坏通往微音器的电连接时。

在作这里所公开的一般性质的安装件时还需要有一个设施来适应在声发射器或检测器或其他感测器的支承内所提供的安装口的非圆度(如椭圆)，而不损害安装的准确度。一般地说，要使圆形的配件与圆形的接受器匹配在实际的环境下涉及现场使用的物件并不是立即可做到的，并不是没有困难及/或代价的，这方面需要某些改进。

我们注意到振动抑制和隔离的安装配置在其他领域和安装其他构件都有使用。这些配置曾在下列刊出的专利说明书中说明：WO98/12453；GB 2046,401；GB 1,498,891；GB 1,289,746；GB 845,891；US5,013,166；和GB 1,169,688。这些现有配置都是在安装件内使用弹性体材料主要是橡胶，为的是使安装的构件与它所连结的结构充分隔离。在另一个现有的专利GB 1,178,927中是用足够薄的弹性臂件/带材来支承安装的构件，从而可得到所需的弹性如同弹性材料所能提供的那样。

虽然这些配置都与上述微音器的现行安装件类似，都是用弹性体材料(或模仿这些材料的弹性)来提供振动的隔离，但应认识到安装灵敏的电子构件如微音器的要求是非常不同的。同样上述系统对系统内微音器那样的关键部件所规定的具体安装要求也与这些现有的安装件专利所涉及的只是安装结构的地面板、扭力杆和管子等有很大的不同。

本发明的目的是要提供一种安装方法和设备，该方法和设备特别适用于安装声感测器和声发射器，但与特征有关的新颖性和创新的工步有足够的宽度可包容上面所说的声发射器和感测器领域之外使用的安装，并提供上面所说的一个或多个因素的改进和一般的改进。

按照本发明所提供的用来安装声发射器或检测器或其他感测器的方法和设备如同在所附权利要求中限定的那样。

在下面说明的实施例中所提供的方法和设备在安装感测器如声发射器或检测器时能够用一个具有非弹性体聚合物塑料的单一整体结构来提供位置确定和声能隔离两个功能。

我们曾经出乎意料地发现在本发明涉及的系统内这样的安装件能给感测器特别是微音器提供足够的隔离使系统能令人满意地运行。这代表本发明的一个重要方面，所根据的是显然出乎意料的发现，即在本发明涉及的系统中，微音器或感测器并非必须这样安装使它与安装它的梁或框架结构的振动隔离。这一点完全与我们在此以前对要求的理解和实践相反。作为替代及/或增添，还可根据出乎意料地相关的进一步发现，即能得到所需的、较高程度的(或对本发明涉及的系统的要求至少是足够的)能量隔离，因此感测器(微音器)基本上不受影响，并能正确地运行。而这不需使用弹性体材料(目前在这种安装中通常使用的)便可做到。非弹性体塑料可将包括声能或出现的某些其他能源形式的能量传送水平降低到可接受的限度内。

较具体点说，在实施例中我们发现非弹性体聚合物如聚丙烯能在下面论述的声波频率下提供所需水平的声隔离，但却没有弹性体聚合物的定位缺点。

为了消除疑惑，需要说明一下，基本上所有固体材料都有一定程度的弹性偏移能力，这是可测量的并为人们熟知。但这事实与本发明的目的并不相干，因为本发明的实施例所要对比的是那些弹性体聚合物如天然和合成橡胶，它们的弹性偏移能力是在一个基本不同的标尺上显示的。

在本发明的实施例中，采用非弹性体聚合物塑料来得到水平出奇高的声能隔离(如上所述，实际上还有其他相关的能量形式也被隔离)的优点是聚合物本身同时还提供准确的位置确定，而这是将微音器放置和安装在上述形状确定系统内所要求做到的。非弹性体材料与一般使用弹性体材料的情况相比能提供比较准确的安装。与以前接受的要求采用两件的结构以致在费用和容易装配两个方面受到惩罚的情况相比，本发明的新方法能将能量隔离和位置确定结合起来，这是一个显著的进步。

而且，在下面公开的实施例中为微音器或其他感测器或发送器设有衬套设施能够构成按压配合或夹紧配合的结构可用来将感测器或发送器及相关的电缆或类似物分别接合或夹持在其两个对侧，从而机械地将这两者连接在一起，成为一个增强的连接，这样以前由于拉动导线或连接器而造成的损伤就不再为害了。在一定程度上有利地使用这种配置至少部分是由于采用型式不同的安装件而得到的能力，该系统是在一个单一整体结构中使用塑料，并不需用弹性体材料。

在这些实施例中，声发射器或检测器的在支承上的可拆卸的安装都包括使用非弹性体的聚合物塑料衬套，该衬套适宜被压入配合到支承内的互补的安装孔内，衬套可在所说孔的周围至少三个间隔开的位置上提供接触，从而所说衬套能在一定程度上适应所说安装孔的椭圆度，同时仍然能准确地确定所说发送器或检测器相对于所说支承的安装位置。在这些实施例中，衬套的接触区域的形式为孤形并且在所示实施例中有四个这样的区域。

由于提供按压配合或夹紧配合的安装件来接合和夹持发送器或感测器及其导线，不仅可以得到上述的机械利益，而且还显著地简化装配和拆卸的方法，因为按压配合或夹紧配合的装配技术是可逆的，拆卸可同样容易地完成。采用这种安装，端头插入将被侧边插入(与端头插入相反)装配技术替代，因此对端头插入的需要和由此带来的费时和潜在的造成的损伤将会消失。

而且在这些实施例中，按压配合的衬套被制成单件的组合件，其中两个半片用铰链设施连接在一起，这样便可根据需要随时立即并且准确地进行按压或夹紧配合和脱离配合。另外，在安装件上可设置一个看得见的定向标记，这样当将衬套或弹性筒夹装在梁上或其他结构上时便可处在预定的方向上。

在这些实施例中，除了聚丙烯外，其他非弹性体聚合物材料如尼龙衍生物、乙酰、ABS和其他非弹性体也可使用。

本发明并不限于上面所说的特定用途，它在其他类似系统中涉及声发射器及/或检测器时一般都能提供显著的利益。

另外这种安装件还可用于各种类似的发送器或感测器，包括热的、电的和光的感测器，特别是用于电子测量设备上，其中要求一个装置要能容易安装和拆卸，外加在安装时位置确定要达到令人满意的水平，还要对传送发往或来自安装的感测器或发送器的声能或电能或其他能量具有隔离能力(其程度必需能满足特定实际用途的需要)。

在下面公开的具体实施例中，安装时都能使位置确定，容易装卸，并满意地隔离声能。

现在结合附图用举例的方式说明本发明的实施例，其中：

图1为用于汽车破裂修补和诊断的、使用本发明的三维座标确定系统的概略的说明图；

图1a为图1中沿箭头II看去的概略说明图；

图2为其上设置图1中系统的声发射器的梁或框架的较详细的透视图；

图3为按照本发明的声检测器用的安装组合件的侧立面图；

图4为图3中的组合件在截面H-H上观看时的平面视图；

图5为与图3类似的组合件的较详细的侧立面图；

图6为图4中沿截面E-E切开并观看的、通过组合件的纵向剖面图；

图7和8分别为图6中沿截面A-A和B-B切开的组合件的横向剖视图；

图9和10分别为图4中沿截面C-C和D-D切开的组合件的横向剖视图；

图11为图5中沿截面F-F切开的组合件的横向剖视图；

图12为图5中沿箭头G看去的组合件的端视图。

EP 0 244 513 B1曾说明一种特别适用于汽车破裂修补和诊断的三维座标确定系统，本发明可被应用到其内，该专利被本申请全文参考引用。WO93/04381也曾说明一个类似的系统，该专利也被本申请全文参考引用。

适用于汽车破裂修补和诊断的三维座标确定设备40在图1和1a中示出。设备40具有发送器设备48、接收器设施46和数据处理设施50。后者适宜用来处理在所说发送器设施和接收器设施46、48之间由能量信号41的传送而导出的数据，以资确定所说发送器设施和所说接收器设施48、46中的一个设施(在本例为发送器设施48)对另一个设施(在本例为接收器设施46)的三维座标的有关信息。

在使用时，设备40被用来进行一系列座标数据评定工步，其中发送器和接收器设施46、48中的一个设施(在本例中为发送器设施48)被设置到一系列可识别的位置60、61、62、63、64上(见图1A)。在图1A中只有四个这样的位置被示出，但在实际上使用的位置要比这个多得多，如同在上述EP 513 B1的说明书中所公开的例子。能量信号41从发送器设施48被传送到接收器设施46上，同时进行数据评定工步。通常发送、接收和数据评定是从位置60到64按顺序进行的。这个过程有一个重要的要求，即在所有这些工步中接收器设施46都要保持在一个对汽车42为恒定的位置上。

如从图1和1A还可看到，设备40还具有一个框架或类似的结构44。在图1中，框架或类似结构44是在车身30之下但在地面之上延伸，在图1中没有被示出汽车是被着地轮(同样未被示出)支承在地面上。框架或类似结构提供一个固定而稳定的结构在其上装着接收器设施46使它能通过能量信号41与发送器设施48连通，如图1A所示。

框架或类似结构44具有一个横向框架件。框架可通过连结设施零件56(例如臂和吸杯)固定到汽车上为的是在测量时设定框架44相对于汽车的位置。

如图2所示，接收器设施46沿框架44的长度设在多个位置上。具体地说在框架44的预定位置上设有一系列孔眼32，接收器设施46通过合适的安装件10装在这些孔内。

安装件10在图3到12中示出。安装件10为一无镀层的聚丙烯模塑件形成两个安装半爿件12、14用铰链设施16连接在一起。模塑半爿件12、14沿着一个通过装配好的安装件10的中心轴线1的纵长平面分开。当安装件10被装配好并配装到框架44内时，安装件10的中心轴线1与框架44内孔眼32的轴线同轴。铰链设施16将两个半爿件12、14各自的一端连接在一起，使它们可环绕一条与延伸通过安装件10的纵向轴线1垂直的横向轴线2旋转。两个半爿件12、14的一般轮廓和环状大致与一个垂直于中心轴线1和铰链轴线2并延伸通过铰链设施16的平面2a对称。

两个安装半爿件12、14具有互相配合的横合剖面如图7到12所示。当将安装件10环绕铰链设施16旋转时(如图3中箭头X所示)，便可使两可使两个半爿件12、14以其纵长面对接在一起而装配成安装件10，其时两个半爿件环绕中心轴线1而互相面对，同时铰链设施设在一端，而不是如图3到6所示那样设在安装组合件10的中央。

铰链设施16只不过是一个区域，该区域在两个半爿件12、14之间设有薄片将它们互联，薄片和安装件10被这样安排，使安装件10能沿着薄片折转，而薄片能被弯曲使两个半爿件12、14能绕枢旋转而叠合在一起。

在两个安装半爿件12、14上分别设有突起的按压配合成形件18和18A，可被各自面对的安装件14、12上所设的相应的按压配合接纳件20、20A接纳。当按压配合在一起时，微音器(未示出)在其头部的相对侧被安装半爿件10、12的相对的内侧部分和表面22、24所夹持，而微音器的头部被安装半爿件的直立的头部结构26所屏蔽。微音器具有一般为圆形的横截面，因此安装半爿件12、14具有一相应于微音器的半圆形横截面。当两个安装半爿件闭合时，内侧表面22、24共同形成一个圆形的轮廓和带锥度的凹坑，在该凹坑内接纳着微音器。

按压配合成形件18和18A与相应的按压配合接纳件20、20A提供一种容易、方便而简单的方法可将安装件10的两个半爿件12、14夹持在一起包围着微音器的周围，从而将微音器固定在安装件10内。

安装件10具有两个安装半爿件12、14和铰链设施16，后者为单一互联的整体的塑料结构。这种安装件10为一比较简单的结构，能用本行业所知晓的合适的模压技术经济地制出。这一点可与许多现有的能量隔离安装件比较，后者通常由多个不同材料的元件连结在一起来构成安装件。

在使用时，微音器及其相关的电缆或电线以其头部被放置在两个安装半爿件中的一个12或14的内部22或24的夹持部上，然后将另一个半爿件14或12转向前一半爿件使这两个半爿件12、14按压配合在一起，从而夹持微音器的头部并将它牢固地夹持在受保护的状态下。微音器电缆沿安装半爿件12、14的纵向延伸并通过铰链设施区域内的孔6。当两个安装半爿件12、14闭合时，这两半爿件便构成微音器的衬套。

微音器电缆(未示出)被夹持在从安装半爿件12、14的内侧表面22、24延伸出来的内侧突出部28和30之间，从而在电缆和安装件10之间造成强劲的机械连接，这样施加在电缆上的拉力就被直接转移到安装件10上而离开微音器的电缆连接部。

如图7所示，安装件10当配装在微音器上实际上构成一个弹性筒夹时，它适宜被压入配合到支承框架44的安装孔32内。框架44的安装孔32相对于安装半爿件12、14的位置在图7、12和8中用虚线的圆线32’示出。安装件10的作用如同衬套，它在多个间隔开的位置34上(在本例中由于安装半爿件12、14具有方形横截面因而为四个位置)提供接触。从而能在一定程度上适应孔34的非圆度而不会损害安装的准确性。

还可在安装件10上设置可见的定向标记(未示出)使当将安装件安装到框架44的孔眼32内时，安装件10以及微音器能对中心轴线1正确地定向。另外安装件10还可包括一个突出部(未示出)，该突出部从安装件10的外侧伸出，可与框架44内的形状配合的凹坑特别是孔32接合，使安装件10只能配装在规定的定向上。孔32和安装件10的外侧轮廓也可配合地制出以资类似地确保安装件10只能配装在正确的定向上。在使用微音器、对不同方向有不同响应和功效的系统40内可能需要这种定向零件，但这还要取决于具体的系统40、从发来的信号41计算位置的方法、和所使用的微音器/接收器。

采用上述的系统40，安装微音器的梁或框架44将会受到来自发送设施48的声传送。梁或框架34为一结构件预期是能进行声传送的，换句话说，能对声传送41作出响应并通过框架结构44本身将声能传送给装在其上的微音器。因此传统上微音器是通过一般含有弹性体材料的合适的振动抑制装置装在框架44上的。使用非弹性体聚合物塑料通常并不指望它能抑制振动，因为它具有不同的性能，特别是与弹性体材料相比，缺乏自然弹性。因此采用这种材料而不含有任何弹性体材料的上述安装件10一般不被认为是合适的。但在试验中我们发现上述安装件在所述型式的系统内能起到令人满意的作用，即微音器在使用时能合适地与框架44隔离。确实在试验中这种安装件10的表现还比类似的传统橡胶安装件稍胜一筹。因此可以相信以前的传统假定即在这种系统内的微音器应该设法与框架44隔离振动是不正确的。所有需要的只是使微音器在声音上与框架44隔离即可。

因此在使用时，安装件10的聚丙烯材料能够并且确实被用来给微音器提供所需的声隔离水平使它能正确地在系统40内发挥作用，同时还能以方便而容易的方式按压配装到其安装梁式框架44上。

除了聚丙烯以外，其他类似的非弹性体聚合物材料也可使用，例如包括尼龙衍生物、乙酰、ABS和其他非弹性体。乙酰是较优的材料因为它在低温时(0℃)比较不脆因此比聚丙烯还结实。另外由乙酰制成的铰链设施比由聚丙烯制成的结实。尼龙衍生物较不受人喜爱因为它有吸水的特性。

Claims

1.一种相对于一个可传送声音的结构安装件安装声发射器或检测器的方法，在声音可传送的范围内至少还有另一个这样的发射器或检测器以便在它们之间传送声音，安装时使所说安装的发射器或检测器能被拆卸以便被类似的发射器或检测器在其各自的由尺寸/方位确定的位置上更换，并使所说可拆卸的发射器或检测器至少部分与所说安装件隔离，所说方法包括使所说发射器或检测器的至少一部分被夹持在聚合物衬套设施的两个相对部分之间，该衬套设施在使用时位在发射器或检测器和所说结构安装件之间，所说聚合物衬套设施都各具有确定位置的结构以资与所说结构安装件接合，并有隔离结构可阻止能量在所说结构安装件和所说声发射器或检测器之间传送，其特征为：

a)用单一的整体结构来提供所说位置确定结构和所说隔离结构，所说整体结构具有非弹性体聚合物塑料可使所说发射器或检测器与所说可传送声音的结构安装件在声音上隔离；

b)所说衬套设施的结构具有两个主要结构构件分别为所说聚合物衬套元件的所说相对部分，适宜在所说声发射器或检测器的对侧上按压配合在一起。

2.一种相对于一个可传送声音的结构安装件安装声发射器或检测器的方法，其特征为，用单一的整体结构来提供位置确定结构和声隔离结构，所说整体结构具有非弹性体聚合物塑料并且所说材料提供的衬套设施的相对部分适宜在所说声发射器或检测器的对侧上按压配合在一起。

3.根据权利要求1或2的方法，其中声发射器或检测器及可传送声音的结构安装件构成三维座标确定系统的部分，而该方法提供一种设施可用来将声发射器或检测器安装在所说系统内。

4.根据以上权利要求中任一项的方法，其中非弹性体材料为聚丙烯。

5.根据权利要求1到3中任一项的方法，其中非弹性体材料为尼龙衍生物。

6.根据权利要求1到3中任一项的方法，其中非弹性体材料为乙酰。

7.一种感测器或类似物用的安装件，适宜可拆卸地安装在支承上，同时至少部分在声、电、热方面与所说支承隔离，其特征为，所说安装件为一非弹性体聚合物塑料衬套元件适宜压入配装到所说支承的安装孔内，并且所说衬套能在所说安装孔内至少三个间隔开的位置上提供接触，从而所说衬套能在一定程度上适应所说孔的非圆度。

8.一种感测器或类似物用的安装件，适宜可拆卸地安装在支承上，同时至少部分在声、电、热方面与所说支承隔离，其特征为，所说安装件为非弹性体聚合物塑料衬套元件适宜按压配合或夹紧在一起而构成一个安装衬套与所说感测器接合。

9.根据权利要求7或8的安装件，其特征为，所说衬套元件适宜夹持所说发射器或检测器或感测器及连接或可连接在其上的纵长线或类似的导线，从而将导线的端部固定在其上，这样提供的结构可保护所说导线及发射器或检测器或感测器不使受到由于所说导线内的张力而造成的损害。

10.根据权利要求7到9中任一项的安装件，其特征为，所说衬套元件被制成端对端互补的两个元件并用铰链设施互联，因而能构成一个整体。

11.根据权利要求10的安装件，还具有一个在其内的铰链设施的区域内形成的孔眼，所说孔眼适宜接纳连接或可连接到所说发射器或检测器或感测器上的线或类似的导线。

12.根据权利要求7到11中任一项的安装件，其中非弹性体塑料为聚丙烯。

13.根据权利要求7到11中任一项的安装件，其中非弹性体塑料为尼龙衍生物。

14.根据权利要求7到11中任一项的安装件，其中非弹性体塑料为乙酰。

15.根据权利要求7到14中任一项的安装件，其中该安装件适宜将感测器或类似物安装在三维座标确定系统内。

16.用来相对于一个可传送声音的结构安装件安装声发射器或检测器的设备，在声音可传送的范围内至少还有另一个这样的发射器或检测器以便在它们之间传送声音，安装时使所说安装的发射器或检测器能被拆卸以便被类似的发射器或检测器在其各自的由尺寸/方位确定的位置上更换，并使所说可拆卸的发射器或检测器至少部分与所说安装件隔离，所说设备包括所说发射器或检测器的至少一部分被夹持在聚合物衬套设施的两个相对部分之间，该衬套设施在使用时位在发射器或检测器和所说结构安装件之间，所说聚合物衬套设施都各具有确定位置的结构以资与所说结构安装件接合，并有隔离结构可阻止能量在所说结构安装件和所说声发射器或检测器之间传送，其特征为：

b)所说衬套设施的结构具有两个主要结构构件分别为所说聚合物衬套元件的相对部分，适宜在所说声发射器或检测器的对侧上按压配合在一起。

17.用来相对于一个可传送声音的结构安装件安装声发射器或检测器的设备，其特征为，用单一的整体结构来提供位置确定结构和能量隔离结构，所说整体结构具有非弹性体聚合物塑料可用来声隔离所说发射器或检测器；并且所说材料提供的衬套设施的相对部分适宜在所说声发射器或检测器的对侧上按压配合在一起。

18.根据权利要求16或17的设备，其中非弹性体塑料为聚丙烯。

19.根据权利要求16或17的设备，其中非弹性体塑料为尼龙衍生物。

20.根据权利要求16或17的设备，其中非弹性体塑料为乙酰。

21.根据权利要求16到20中任一项的设备，其中声发射器或检测器及可传送声音的结构安装件构成三维座标确定系统的部分，并且所说设备提供一种将所说发射器或检测器装在所说系统内的设施。