CN102388290A - 用于确定车辆轮胎的胎面花纹深度的方法和设备 - Google Patents

Abstract

用于确定车辆轮胎的胎面花纹深度的方法，轮胎装配在车辆上，轮胎在测试台上旋转或放置在测试台上，在至少一个测试线上与轮胎的旋转方向横切地光学感应轮胎的胎面花纹，从光源延伸的光线扇面在轮胎表面处被反射并且传感器记录反射的光线扇面的信号，并且通过三角测量方法评估反射的光线扇面的信号，其特征在于，信号以非正交方式记录在轮胎表面。

Description

用于确定车辆轮胎的胎面花纹深度的方法和设备

本发明涉及用于确定车辆轮胎的胎面花纹深度的方法，其中将轮胎装配到车辆上，轮胎在测试台上旋转或放置在测试台上，在至少一个测试线上与轮胎的转动方向横切地光学感应轮胎的胎面花纹，从光源延伸的光线扇面在轮胎表面被反射并且反射的光线扇面的信号由传感器记录，并且评估该信号。本发明还涉及用于确定车辆轮胎的胎面花纹深度的设备，包括测试台，测试台包括光源和图像分解传感器，该设备还包括用于在轮胎表面反射的光线扇面的信号的评估单元。

如上所述的方法能够当车辆在静止的传感器台上运行时进行轮胎胎面花纹深度的测量。由此，检测轮胎的整体横向轮廓，而仅检测轮胎的圆周的一部分。

当前使用的当经过测试台时测量胎面花纹深度的常用方法是基于放置轮胎使其轮迹水平置于传感器上来精确测量胎面花纹深度。该方法具有以下优点：在短的时间间隔内轮胎胎面静止地位于接触表面上，并且可以使用接触方法确定轮胎胎面或者使用非接触方法采样轮胎胎面，非接触方法例如是超声波、雷达反射或其他光学方法，例如激光三角测量或光切断处理。

光断面测量技术对于对象的快速三维检测是特别有利的。由此，使用特点扩张光学器件的激光器将光线投影到轮胎的表面。在轮胎制造的所有阶段中利用与光切断测量技术一起工作的系统直到检查了完成的产品。然而本发明并不意味着在轮胎的制造过程中这样的轮胎检查。此外，本发明用于对装配在车辆上的轮胎执行轮胎检查，例如在流动的交通中而不影响交通流本身。

DE 4316984A1公开了用于自动确定装配在车辆上的车辆轮胎的胎面花纹深度的方法和设备。在测试台的流程中布置了部分透明的测量板，其下放置有测量头。该测量头包括激光器和图像分解传感器，作为三角测量单元。为了测量车辆轮胎的胎面花纹深度，轮胎转动过测量板或者将轮胎放在测量板上。然后，激光器在轮胎的胎面上产生光点。传感器监测光点的位置。传感器的输出信号被传送至评估单元，其确定轮胎胎面的尺寸。测量头被布置在托架上并且可以沿与轮胎的转动方向的横切方向移动。为了避免错误的测量结果，激光器被导向使得激光光束作用到轮胎的轮迹外部的胎面上。在轮迹内，轮胎由轮胎负荷和胎压承载，使得轮胎轮廓的突出物被压制在轮胎的径向方向，以至于有可能完全不能识别相关的轮廓并且胎面花纹深度被评估地太小。测量结果不再对应于被看做参考的手动测量。由于这个效果至少依赖于橡胶的材料属性、轮胎胎面、胎面花纹深度、胎压和轮胎负载，该效果不能被确定或补偿。另一方面，除了轮迹之外，实际上没有任何负载而进行测量。

然而，根据DE 4316984A1执行的点测具有如下缺点：与轮胎的外部轮廓无关。如果传感器测量胎面花纹沟内部，其不具有参考表面的高度的信息，并且由此不能获得精确的结果。该缺点可以通过接触轮胎而避免，然而这反过来涉及如上所述的缺点。

此外，在这种方法中，仅沿着与轮胎的转动方向横切的轮胎面的线来测量。由此，仅一次机会决定在轮胎的这个位置的胎面花纹深度是否是整个轮胎的胎面花纹深度的代表。也不可能选择轮胎胎面的特定位置来执行测量，因为轮胎表面的哪个部分当前位于测量头之上是完全随机的。DE 4316984A1尝试通过提供在运动方向上连续布置的多个测量单元来解决这个问题。

WO 98/34090部分地解决了上述问题，通过线性激光束来控制车辆轮胎的轮廓表面。图像分解传感器检测从轮胎的胎面反射回来的光，图像分解传感器的信号被处理以根据胎面花纹深度产生输出数据。由此接合至少一个可旋转的辊的车辆轮胎在测量过程中旋转，使得可以在轮胎面的若干位置上发生测量。此外，通过旋转轮胎，力变得有效，使得从轮胎表面上移除污染物和松的石子。因为这个方法可以用于车辆修理厂，例如在刹车测试中，所以该系统并非一定要用于交通情况中，其中根据天气情况永久的污染物和潮湿可以控制干扰测量，这是因为例如湿轮胎会产生由反射引起的大误差。

由此本发明的目的在于提供用于确定车辆轮胎的胎面花纹深度的方法和设备，其中测量结果的质量不由污染的周围事物或潮湿而过分损害。

根据权利要求1的方法和根据权利要求8的设备实现了该目的，并且优选实施例是各个从属权利要求的主题。

根据本发明，假设信号以非正交形式记录在轮胎表面，即，光源和传感器在测量过程中均不处于直接反射角。由此，潮湿轮胎的反射不会导致测量错误或故障。然而，为了实现精确的测量结果，在测量位置的轮胎的表面角必须被确定或必须已知，并且与计算相关。这可以通过在两个垂直偏移位置同时检测和/或通过在轮胎的不同距离处的若干测量来实现。可选地，轮胎的已知直径可以传递期望的信息。

优选地，布置光线扇面使得它们在轮胎上重叠来形成连续的水平线，或者在相同的高度重叠以获得连续的线配置，或者在不同的高度重叠以获得不同高度位置的若干线。

由此，通过光源的角度或者通过传感器的视向可以实现测量影响的补偿。

测量优选地在测量记录过程中在轮胎的若干位置实现，由此通过若干光线或者通过在轮胎的各自不同位置的若干顺序记录来同时实现。由此，可以识别和考虑在磨损标记上的测量。通过比较沿轮胎圆周的若干胎面花纹深度测量，可以识别在轮胎的纵向磨损的标志。

用于测量如上所述的胎面花纹深度的技术是激光三角测量，作为点测量或在光切断处理中。除了过量的激光辐射的危害之外，由于散斑噪声、对污染物的高敏感性和高成本暴露了缺点。由此，激光具有在远距离清晰成像的大优点，借此可以简单并且以高精确方式构造光学三角测量组件。

为了测量轮胎胎面花纹深度，在具有无光泽的黑色表面的目标处测量，这种表面需要高的激光功率，对于对象具有强损害。此外，不适用复杂的过程，在显著损害测量精度的漫反射的表面上发生局部干扰。

进一步根据本发明，这些问题可以通过使用至少一个发光二极管照明来解决。

对于垂直方向的三角测量组件，需要一个或若干清晰成像的水平线投影到轮胎上作为光线或光条。如果现在例如使用照相机从另一个垂直角看到线或光条边缘，则轮胎的胎面花纹深度变化变得可见，类似于激光切断处理。对于较宽的光条，可以分开评估上下边缘，使得获得独立测量结果。由此，例如，可以确定轮胎的表面角。

通过点光源例如发光二极管的线形阴影获得要被投影到轮胎上的光线的光条。可以通过聚焦光源来显著地改善阴影。然后通过狭缝遮蔽光，并且在轮胎上形成明亮和清晰边界的光条。

发光二极管具有主要产生单色光的优点。所以通过窄带彩色滤波器可以有效地最小化外部光。

下面将参考附图描述本发明。图中示出了根据本发明的实施例用于确定车辆轮胎的胎面花纹深度的设备的示意图。

在轮迹的前面或后面测量车辆上装配的车轮1。由此，通过照射到横切于车轮1的移动方向的激光或有阴影的发光二极管作为光源3产生光线扇面。以与车轮1的表面2非正交的形式执行测量，使得光源3或传感器4均不处于直接反射角。由此传感器4是二维分解照相机。

通过这样的测量处理，非常平的构造是可能的，这允许模块能够旋转或模块仅沉入地下。

通过生成测量的轮胎胎面的包络和通过寻找胎面花纹沟的最深的部分来产生评估。确定轮胎边缘以及在横截轮廓中的主要胎面花纹沟，然后其使得被评估的范围变窄，例如，根据授权使用道路交通StVZo的车轮的规范的轮胎宽度的75％。轮胎表面和测量系统之间的角度被补偿。最终，使用胎面花纹沟的包络和最深位置之间的差异来计算关键的轮廓深度。

通过本发明，成功地利用光源的角度和传感器的定向过程补偿测量影响。由此，可以基于轮胎侧面确定轮胎位置、轮胎宽度和相关胎面区域。

在前述说明书中、权利要求中和所附附图中公开的特征可以分别是以各种形式实现本发明的材料或其任意组合。

Claims (11)

1.一种用于确定车辆轮胎的胎面花纹深度的方法，轮胎装配在车辆上，其中，

-轮胎在测试台上旋转或放置在测试台上；

-在至少一个测试线上与轮胎的旋转方向横切地光学感应轮胎的胎面花纹，其中从光源延伸的光线扇面在轮胎表面处反射并且反射的光线扇面的信号由传感器记录；以及

-通过三角测量方法评估反射的光线扇面的信号，

其特征在于，所述信号以非正交的方式记录在轮胎表面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，轮胎的表面角度被确定为轮胎表面的法线和朝向光源的方向之间的角度或轮胎表面的法线和朝向传感器的方向之间的角度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，轮胎的表面角度由以下步骤确定：

在轮胎表面上的两个垂直偏移的位置检测；或者

在轮胎的不同距离执行对轮胎表面的若干测量；或者

使用轮胎的直径用于计算。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在测试台上的轮胎的轮迹之外执行测量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在光切断处理中产生光线扇面，特别是通过使用激光产生。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过至少一个点光源的线形阴影产生光线扇面。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，线形阴影的两个边缘的信号被评估以确定轮胎的表面角度。

8.一种用于确定车轮轮胎的胎面花纹深度的设备，轮胎装配在车辆上，包括：

-测试台，所述测试台包括光源和传感器，其中光源产生光线扇面，所述光线扇面沿着与轮胎的旋转方向横切的至少一个测试线延伸，并且其中传感器记录从轮胎表面反射的光线扇面的信号；以及

-评估单元，用于通过三角测量方法从运行的轮胎表面反射的光线扇面的信号；

其特征在于，传感器关于轮胎表面以非正交的方式记录。

9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，光源是激光或至少一个发光二极管。

10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，传感器是二维分解照相机。

11.根据权利要求7所述的设备，其中光源是发光二极管，其特征在于，通过光谱过滤器来消除环境光。

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