CN101576371A - 轮胎印迹压电式汽车轴距差检测误差补偿方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轮胎印迹压电式汽车轴距差检测误差补偿方法及装置。该装置主要由检测装置和信号处理装置组成，所述的检测装置包括平行对称安装的四块相同的检测台板，每一块检测台板为双梯型底槽结构，每个梯型底槽内装有一根压电电缆，并采用树脂混合物为填充物，每个梯型底槽上表面覆盖有一块梯型压板。该方法根据左右车轮施加给检测台板的压力引起的检测全过程电压信号曲线，获得左右车轮到达检测台板时间差、左右轮经过检测台板时的横向位置及车轮经过检测台板的即时速度，从而计算出汽车前、后轴左右轮接地中心差值ΔS_q、ΔS_h，然后求得汽车曲线行驶所带来的检测误差ΔS_w，最后计算出汽车左右轴距差值为：ΔS＝ΔS_q+ΔS_h－ΔS_w。可实现轴距差检测过程中的即时速度测量。

Description

轮胎印迹压电式汽车轴距差检测误差补偿方法及装置

技术领域

本发明装置属于汽车性能的检测设备，是基于压电电缆为传感器的自动、动态、精确检测系统。基于压电电缆的灵敏度高及性能稳定性，该装置具有检测精度和系统可靠性好的特点，且该装置结构简单，设计合理，并降低了检测装置的制造成本。

背景技术

汽车左右轴距差对使用性能有直接和间接的影响，它所造成的潜在的经济损失及危险不容忽视。最初的测量方法是人工借助于米尺测量，检测人员根据车辆四轮在地面上的正面投影，然后用钢卷尺测出车轴偏斜大小。这种方式效率极低，人为误差大。目前在相对测量法理论的基础上，基于激光及光敏法的汽车左右轴距差检测仍存在着很大的弊端。激光测试方法的缺点：装置空间位置布局困难，且不能解决汽车曲线行驶工况下的误差补偿，因此检测精度低。光敏检测方法的缺点：光敏管数量繁多，并且汽车轮胎与光敏管之间直接接触，光敏管易受污物覆盖，影响光敏管的感光灵敏度，系统可靠性下降；轮胎花纹型式、左右轮胎气压及轮胎磨损对检测精度影响非常大，因此检测精度较低。

因此，研制开发价格低廉、能够快速、精确、可靠地检测出汽车左右轴距差的检测系统，确保行车安全，已是一项新的研发任务。

发明内容

本发明主要目的在于提供轮胎印迹压电式汽车轴距差检测误差补偿方法及装置，以降低制造成本，提高测量精度。基于独特的结构设计，该装置可补偿汽车曲线行驶所引起检测误差，并消除轮胎花纹型式不同、汽车左右轮胎胎压不等和磨损不均所带来的误差。

本发明的上述目的可通过以下技术方案实现，结合附图说明如下：

一种轮胎印迹压电式汽车轴距差检测误差补偿方法，把内铺压电电缆5的四块相同的检测台板平行对称安装在被检车辆行进方向的两侧地面上，根据左右车轮施加给检测台板的压力引起的检测全过程电压信号曲线，获得左右车轮到达检测台板时间差、左右轮经过检测台板时的横向位置及车轮经过检测台板的即时速度，从而计算出汽车前轴左右轮接地中心差值ΔS_q，同理，测出汽车后轴左右轮差值ΔS_h，然后根据所建立的误差补偿理论模型求得汽车曲线行驶所带来的检测误差，误差值为ΔS_w，最后计算出汽车左右轴距差值为：ΔS＝ΔS_q+ΔS_h-ΔS_w，具体步骤如下：

(1)汽车左前轮印迹中心通过梯型压板4-2后边缘的时刻 $\mathrm{\Δ}{t}_1=\frac{t_{22}+t_{24}}{2},$ 同理，汽车右前轮印迹中心通过梯型压板4-4边缘时刻 $\mathrm{\Δ}{t}_2=\frac{t_{42}+t_{44}}{2};$

(2)汽车前轴左右轮接地中心通过后梯型压板边缘的时间差Δt_q＝Δt₂-Δt₁；

(3)汽车左轮通过检测台板的即时速度 $v_{q1}=\frac{h}{t_{22}-t_{11}},$ h为检测台板宽度，同理可得右轮通过检测台板的即时速度V_q2；

(4)汽车前轴通过检测装置的即时速度 $v_q=\frac{v_{q1}+v_{q2}}{2};$

(5)汽车前轴两轮相对差值ΔS_q＝Δt_q·v_q，

同理可得后轴两轮相对差值ΔS_h；

(6)由模拟电压信号值的大小同车轮作用在检测台板上的面积成正比可得关系式 $\frac{U_1}{U_1+U_2}=\frac{x_1}{h},$ 从而求出x₁；

(7) $\mathrm{\Δ}{d}_1=\frac{x_1}{\mathrm{tg\φ}},$ 同理知Δd₂；

(8)Δd＝Δd₁-Δd₂；

(9)根据相应的几何关系，可求出补偿误差值 $\mathrm{\Δ}{S}_w=\frac{2L_2\·d\·\mathrm{\Δd}}{L^2+\mathrm{\Δ}{d}^2-d\·\mathrm{\Δd}}.$

一种用于权利要求1所述的轮胎印迹压电式汽车轴距差检测误差补偿方法的装置，主要由检测装置A和信号处理装置B组成，所述的检测装置A包括平行对称安装在被检车辆行进方向两侧地面上的四块相同的检测台板，每一块检测台板为双梯型底槽1结构，每个梯型底槽1内装有一根压电电缆5，并采用树脂混合物为填充物6，每个梯型底槽1上表面覆盖有一块梯型压板4。

所说的检测台板的双梯型底槽1是通过检测台板底槽中间的隔板2隔开，将其分成两个斜槽。

本发明的创新之处为：(1)可补偿汽车曲线行驶所引起检测误差，且该动态检测系统的理论模型为连续系统，补偿值精度仅依赖于高灵敏度压电电缆的压电常数；(2)可消除轮胎花纹型式不同、汽车左右轮胎胎压不等和磨损不均所带来的检测误差；(3)可实现轴距差检测过程中的即时速度测量。

本发明的技术效果：采用本发明能快速、准确、可靠地检测出汽车左右轴距差，确保行车安全性。该检测装置的制造成本低，测量精度高，安装简单，维护方便，其间接经济效益十分可观，对社会的经济发展非常有利。

附图说明

图1轮胎印迹压电式汽车轴距差检测误差补偿方法及装置总体布置示意图；

图2检测台板结构示意图；

图3双梯型底槽示意图；

图4压板示意图；

图5测量系统布置平面示意图；

图6压电电缆输出模拟电压信号图；

图7车轮中心所处位置示意图；

图8汽车后轮通过检测装置的行驶轨迹；

图9信号调理过程图；

图10具体补偿方法流程图。

图中：A.检测装置  B.信号处理装置  C.集线盒  D.行车道

1.双梯型底槽  2.双梯型底槽隔板  3.双梯型底槽上沿  4.梯型压板  4-1，4-2，4-3，4-4，4-5，4-6，4-7，4-8.分别为覆盖在4个双梯型底槽上的梯型压板  5.压电电缆  6.填充物  7.压电电缆安装孔

具体实施方式

下面结合附图所示实施例进一步详细说明本发明的具体内容及其实施方式。

本发明的一种轮胎印迹压电式汽车轴距差检测误差补偿方法及装置主要是由内铺压电电缆的四块检测台板构成的检测装置A和信号处理装置B组成。所述的检测装置A是有四块相同的检测台板构成，每一块检测台板均是由一个双梯型底槽1和两块压板4组成。双梯型底槽1内填充树脂混合物6，其两侧留有四个压电电缆安装孔7，由此来安装压电电缆5，并引出信号线。

本发明轮胎印迹压电式汽车轴距差检测误差补偿方法及装置中，检测台板的双梯型底槽1中间用隔板2隔开，因此底槽被分为具有两个梯型斜槽的结构，采用四块相同的检测台板并按图5的布置方案进行布置，其作用是实现对汽车车轮横向位移量的测量并对汽车曲线行驶所引起的误差进行补偿。具体补偿方法流程如下所示：

本曲线误差补偿流程中所提时刻值t_ij：i＝1、2、……、8表示压电电缆的编号即梯型压板的编号，参阅图5；j＝1、2、3、4、5表示模拟电压信号图中的时间，参阅图6。例如t₂₁表示压电电缆2在t₁时间的时刻值。

其中，压电电缆输出的模拟电压信号参阅图6。

①：汽车左前轮印迹中心通过梯型压板4-2后边缘的时刻 $\mathrm{\Δ}{t}_1=\frac{t_{22}+t_{24}}{2};$

同理，汽车右前轮印迹中心通过梯型压板4-4边缘时刻 $\mathrm{\Δ}{t}_2=\frac{t_{42}+t_{44}}{2}.$

②：汽车前轴左右轮接地中心通过后梯型压板边缘的时间差Δt_q＝Δt₂-Δt₁。

③：汽车左轮通过检测台板的即时速度 $v_{q1}=\frac{h}{t_{22}-t_{11}}h$ 为检测台板宽度参阅图5；

同理可得右轮通过检测台板的即时速度V_q2。

④：汽车前轴通过检测装置的即时速度 $v_q=\frac{v_{q1}+v_{q2}}{2}.$

⑤：汽车前轴两轮相对差值ΔS_q＝Δt_q·v_q；

同理可得后轴两轮相对差值ΔS_h。

⑥：由模拟电压信号值的大小同车轮作用在检测台板上的面积成正比可得关系式 $\frac{U}{U_1+U_2}=\frac{x_1}{h},$ 从而求出x₁。

⑦：由图7可知： $\mathrm{\Δ}{d}_1=\frac{x_1}{\mathrm{tg\φ}},$ 同理知Δd₂。

⑧：Δd＝Δd₁-Δd₂。

⑨：根据相应的几何关系参阅图8，可求出补偿误差值 $\mathrm{\Δ}{S}_w=\frac{2L_2\·d\·\mathrm{\Δd}}{L^2+\mathrm{\Δ}{d}^2-d\·\mathrm{\Δd}}.$

最终得到汽车轴距差检测结果：ΔS＝ΔS_q+ΔS_h-ΔS_w。

本发明轮胎印迹压电式汽车轴距差检测误差补偿方法及装置中，检测台板的两块压板4设计成梯型的样式，其作用是将双梯型底槽1封闭，使双梯型底槽1和压板4形成一个封闭结构，并填充树脂混合物即填充物6。

本发明轮胎印迹压电式汽车轴距差检测误差补偿方法及装置中，压板4承载汽车轮胎压力，使封闭底槽内的压电电缆5受压产生电压信号，并传送到信号处理装置B。

本发明轮胎印迹压电式汽车轴距差检测误差补偿方法及装置中，检测台板内部的树脂混合物即填充物6，主要是由E44环氧树脂、固化剂593及增韧剂SL-102C混合而成。填充物6需填实并且应该具有一定的弹性变量系数，使压板4上边沿与双梯型底槽上边沿3在同一平面，其主要作用是固定压电电缆5并且使其受力均匀。

参照图1，所述的信号处理装置B主要由信号调理板、前置放大器、滤波器和A/D转换板组成，信号调理过程参阅图9。此部分为检测辅助部分，故不作过多说明。

参照图2、3、4，基于压电电缆5作为传感器的汽车左右轴距差检测装置共有四块相同的检测台板组成，每一块均是由一个双梯型底槽1，两块梯型压板4构成，槽内填充树脂混合物6，以此来固定内部的压电电缆5，并使其受力均匀。

双梯型底槽1的设计是本发明的关键，其中间设置一个隔板2，并且隔板2是倾斜的，正因为这样的设计把双梯型底槽1分为两个倾斜的梯型槽，两根压电电缆5分别固定在两个梯型槽内。

参照图3，双梯型底槽1两侧分别有四个对称的压电电缆安装孔7，由此来安装压电电缆5，引出信号线。

参照图1，四块检测台板总体布置参阅图1。该检测装置结构设计新颖独特，安装方便，结构简单。测量装置成本低，可实现精确测量，其间接经济效益十分可观。

Claims (3)

1、一种轮胎印迹压电式汽车轴距差检测误差补偿方法，其特征在于，把内铺压电电缆(5)的四块相同的检测台板平行对称安装在被检车辆行进方向的两侧地面上，根据左右车轮施加给检测台板的压力引起的检测全过程电压信号曲线，获得左右车轮到达检测台板时间差、左右轮经过检测台板时的横向位置及车轮经过检测台板的即时速度，从而计算出汽车前轴左右轮接地中心差值ΔS_q，同理，测出汽车后轴左右轮差值ΔS_h，然后根据所建立的误差补偿理论模型求得汽车曲线行驶所带来的检测误差，误差值为ΔS_w，最后计算出汽车左右轴距差值为：ΔS＝ΔS_q+ΔS_h-ΔS_w，具体步骤如下：

(1)汽车左前轮印迹中心通过梯型压板(4-2)后边缘的时刻 $\mathrm{\Δ}{t}_1=\frac{t_{22}+t_{24}}{2},$

同理，汽车右前轮印迹中心通过梯型压板(4-4)边缘时刻 $\mathrm{\Δ}{t}_2=\frac{t_{42}+t_{44}}{2};$

(2)汽车前轴左右轮接地中心通过后梯型压板边缘的时间差Δt_q＝Δt₂-Δt₁；

(3)汽车左轮通过检测台板的即时速度 $V_{q1}=\frac{h}{t_{22}-t_{11}},$ h为检测台板宽度，

同理可得右轮通过检测台板的即时速度V_q2；

(4)汽车前轴通过检测装置的即时速度 $v_q=\frac{v_{q1}+v_{q2}}{2};$

(5)汽车前轴两轮相对差值ΔS_q＝Δt_q·v_q，

同理可得后轴两轮相对差值ΔS_h；

(6)由模拟电压信号值的大小同车轮作用在检测台板上的面积成正比可得关系式

$\frac{U_1}{U_1+U_2}=\frac{x_1}{h},$ 从而求出x₁；

(7) $\mathrm{\Δ}{d}_1=\frac{x_1}{\mathrm{tg\φ}},$ 同理知Δd₂；

(8)Δd＝Δd₁-Δd₂；

(9)根据相应的几何关系，可求出补偿误差值 $\mathrm{\Δ}{S}_w=\frac{{2L}_2\·d\·\mathrm{\Δd}}{L^2+{\mathrm{\Δd}}^2-d\·\mathrm{\Δd}}.$

2、一种用于权利要求1所述的轮胎印迹压电式汽车轴距差检测误差补偿方法的装置，其特征在于，主要由检测装置(A)和信号处理装置(B)组成，所述的检测装置(A)包括平行对称安装在被检车辆行进方向两侧地面上的四块相同的检测台板，每一块检测台板为双梯型底槽(1)结构，每个梯型底槽(1)内装有一根压电电缆(5)，并采用树脂混合物为填充物(6)，每个梯型底槽(1)上表面覆盖有一块梯型压板(4)。

3、根据权利要求2所述的轮胎印迹压电式汽车轴距差检测误差补偿装置，其特征在于所说的检测台板的双梯型底槽(1)是通过检测台板底槽中间的隔板(2)隔开，将其分成两个斜槽。

Images