CN102745025B - 汽车轮胎监控装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车轮胎监控装置和方法。该装置包括中央处理单元、摄像头、红外线温度传感器、压力传感器、控制开关和显示屏，摄像头和红外线温度传感器设置在汽车底盘上对应汽车各个轮胎的位置，压力传感器设置在对应汽车各个轮胎内，中央处理单元分别与摄像头、红外线温度传感器、压力传感器、控制开关和显示屏相连，所述控制开关和显示屏设置在汽车控制台上。本发明通过摄像头监控汽车轮胎表面的磨损情况以及是否有裂痕和划伤，通过红外线温度传感器监控汽车轮胎的温度，通过压力传感器监控汽车轮胎的压力，并将相关信息在显示屏上显示出来，使驾驶员掌握各个轮胎的相关情况，并以此为依据做出判断，从而保证汽车的行驶安全。

Description

汽车轮胎监控装置和方法

技术领域

本发明及一种汽车部件监控装置和方法，尤其涉及一种汽车轮胎监控装置和方法。

背景技术

汽车行驶离不开与路面直接接触的轮胎，而轮胎的磨损程度又直接关连着汽车的安全行驶。目前市场上的汽车轮胎监控装置只能监控汽车各个轮胎的压力和温度，并将相关信息发送给驾驶员，使其掌握各个轮胎压力和温度的变化，并以此为依据做出判断。但是，这些汽车轮胎监控装置不能监控汽车轮胎表面的情况，而汽车轮胎表面的磨损情况以及是否有裂痕和划伤直接影响到汽车的行驶安全。

中国专利公开号CN2441131，公开日2001年8月1日，实用新型的名称为汽车轮胎压力与温度监控器，该申请案公开了一种汽车轮胎压力与温度监控器，它包括显示器、轮胎压力与温度指示灯、轴温指示灯、扬声器和连接插座，显示器、轮胎压力与温度指示灯和轴温指示灯置于主控箱的正面，2个前轮的压力与温度接收电路、逻辑电路板和扬声器装在主控箱中，连接插座固定在主控箱的外侧；2个后轮的压力与温度接收电路固定在相应后轮的车桥上；4个轮胎压力与温度传感器分别固定在相应车轮轮辋外侧，传温杆勾在辋边上并与轮胎边缘接触，气压测量开关与轮胎气门相连，旋转离心开关和轮胎压力与温度发射电路装在轮胎压力与温度传感器中；4个轴温传感器分别固定在相应车轮的制动片支撑板上。其不足之处是，只能监控汽车轮胎的压力和温度，而不能监控汽车轮胎表面的磨损情况以及是否有裂痕和划伤。

发明内容

本发明的目的是克服原有汽车轮胎监控装置不能监控汽车轮胎表面的磨损情况以及是否有裂痕或划伤的技术问题，提供了一种汽车轮胎监控装置，其通过摄像头监控汽车轮胎表面的磨损情况以及是否有裂痕和划伤，并将相关信息发送给驾驶员，使其掌握各个轮胎表面的情况，并以此为依据做出判断，从而保证汽车的行驶安全。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明的汽车轮胎监控装置，包括中央处理单元、若干个采集汽车轮胎表面图像的摄像头、控制开关和显示屏，所述若干个摄像头设置在汽车底盘上，所述中央处理单元分别与若干个摄像头、控制开关和显示屏相连，所述控制开关和显示屏设置在汽车控制台上。

在本技术方案中，通过控制开关启动汽车轮胎监控装置。汽车底盘上的摄像头可360度旋转采集汽车四个轮胎表面的图像信息，并发送到中央处理单元。中央处理单元将接收到的各个轮胎表面图像信息进行处理，然后把当前各个轮胎的图像信息及相关数据与预先存储的各个轮胎全新时的图像信息及相关数据进行对比。中央处理单元通过模糊系统判断各个轮胎表面是否有伤疤或轮胎表面是否磨损过度，并将各个轮胎的状态信息在显示屏上显示出来，方便驾驶员了解相关情况。

作为优选，所述汽车轮胎监控装置还包括语音芯片和扬声器，所述语音芯片分别与中央处理单元和扬声器相连。中央处理单元对摄像头采集到的汽车轮胎表面图像进行处理，当发现汽车轮胎表面有裂痕、划伤或磨损过度等情况时，发送控制信号给语音芯片，扬声器发出报警声，提醒驾驶员及时更换轮胎。

作为优选，所述汽车轮胎监控装置还包括摄像头清洗模块，所述摄像头清洗模块与中央处理单元相连，所述摄像头清洗模块固定在汽车底盘上对应的摄像头镜头一侧，且对准摄像头镜头。中央处理单元对摄像头采集到的汽车轮胎表面图像进行处理，当发现图像存在污点时，可判断摄像头镜头存在污垢。中央处理单元发送控制信号给摄像头清洗模块，摄像头清洗模块开始工作，清除摄像头镜头上的污垢。

作为优选，所述摄像头设置在汽车底盘上的凹槽内，并与凹槽内的升降器相连。在工作时，中央处理单元控制凹槽内的升降器将摄像头降下，对汽车轮胎进行监控；不工作时，中央处理单元控制凹槽内的升降器将摄像头升起至凹槽内，停止对汽车轮胎监控，保护摄像头。

作为优选，所述汽车轮胎监控装置还包括四个红外线温度传感器，所述四个红外线温度传感器分别设置在汽车底盘上对应汽车各个轮胎的位置，并分别与中央处理单元相连。四个红外线温度传感器分别检测汽车四个轮胎表面温度，当汽车轮胎表面温度超过安全范围时，显示屏上显示提醒信息，提醒驾驶员注意。

作为优选，所述汽车轮胎监控装置还包括压力传感器，所述压力传感器为四个，分别对应设置在汽车的四个轮胎内，并与中央处理单元相连。四个压力传感器分别检测汽车四个轮胎的压力，当汽车轮胎压力超过安全范围时，显示屏上显示提醒信息，提醒驾驶员注意。

作为优选，所述汽车轮胎监控装置还包括车速传感器和发动机ECU，所述车速传感器和发动机ECU分别与中央处理单元相连。中央处理单元根据汽车轮胎磨损度信息计算出汽车运行的最高速度，并与接收到的车速传感器发送的车速信息进行比较。当车速超过计算出的最高速度时，中央处理单元发送控制信号给发动机ECU，发动机ECU控制汽车减速，直到汽车速度低于计算出的最高速度，同时在显示屏上显示相关信息，提醒驾驶员控制车速，停止加速操作。

本发明的汽车轮胎监控方法，适用于汽车轮胎监控装置，包括以下步骤：

步骤一：系统初始化；

步骤二：中央处理单元读取压力传感器、红外线温度传感器和车速传感器的信号；

步骤三：中央处理单元判断汽车轮胎压力值是否处于安全范围，如果是则执行步骤四，否则跳转至步骤五；

步骤四：中央处理单元判断汽车轮胎温度值是否处于安全范围，如果是则跳转至步骤六，否则执行步骤五；

步骤五：中央处理单元发送控制信号给语音芯片，扬声器发出报警声，并在显示屏上显示相关信息；

步骤六：中央处理单元判断汽车速度是否在设定范围内，如果是则跳转至步骤八，否则执行步骤七；

步骤七：中央处理单元发送控制信号给摄像头，摄像头停止工作，之后跳转至步骤二；

步骤八：中央处理单元发送控制信号给摄像头，摄像头开始工作，采集各个轮胎表面图像信息；

步骤九：中央处理单元读取摄像头采集的各个轮胎表面图像信息，并提取轮胎相关信息数据；

步骤十：中央处理单元将得到的当前各个轮胎图像信息及相关数据与对应轮胎全新时的图像信息及相关数据进行对比，通过模糊系统判断轮胎表面是否存在伤疤或轮胎表面是否磨损过度，如果是则跳转至步骤五，否则跳转至步骤二。

通过监控汽车轮胎的温度、压力和表面磨损度的情况，能够帮助驾驶员更精确的了解当前汽车轮胎的状态，提醒驾驶员及时更换轮胎。

作为优选，所述步骤七包括以下分步骤：

分步骤一：中央处理单元发送控制信号给摄像头，摄像头停止工作；

分步骤二：中央处理单元发送控制信号给升降器，升降器将摄像头升起至汽车底盘的凹槽内，之后跳转至步骤二。

所述步骤八包括以下分步骤：

分步骤三：中央处理单元发送控制信号给升降器，升降器将摄像头从汽车底盘的凹槽内降下；

分步骤四：中央处理单元发送控制信号给摄像头，摄像头开始工作，采集各个轮胎表面图像信息。

作为优选，所述步骤六中的汽车速度设定范围为大于0小于10km/h。当汽车速度大于0小于10km/h时，中央处理单元启动摄像头采集汽车各个轮胎表面的图像信息。汽车车速为0时，汽车轮胎不转动，摄像头无法采集整个汽车轮胎表面的图像信息，此时摄像头不工作；汽车车速大于10km/h时，汽车轮胎转动速度太快，摄像头无法采集到汽车轮胎表面的图像信息，此时摄像头不工作。只有当汽车车速大于0小于10km/h时，摄像头能够采集到整个汽车轮胎表面的图像信息，此时升降器将摄像头从汽车底盘的凹槽内降下，摄像头开始工作。

本发明的实质性效果是：（1）通过摄像头监控汽车轮胎表面的磨损情况以及是否有裂痕和划伤，通过红外线温度传感器监控汽车轮胎的温度，通过压力传感器监控汽车轮胎的压力，并将相关信息在显示屏上显示出来，使驾驶员掌握各个轮胎的相关情况，并以此为依据做出判断，从而保证汽车的行驶安全。（2）根据汽车轮胎的温度信息、压力信息和磨损度信息计算出汽车运行的最高速度和最短刹车距离，通过发动机ECU自动控制车速，从而保证汽车的行驶安全。

附图说明

图1是本发明的一种电路原理连接框图；

图2是本发明的摄像头清洗模块的一种结构连接框图；

图3是本发明的轮胎监控方法的一种工作流程图；

图4是本发明的汽车速度控制的一种工作流程图。

图中：1、中央处理单元，2、控制开关，3、显示屏，4、语音芯片，5、扬声器，6、左前轮摄像头，7、右前轮摄像头，8、左后轮摄像头，9、右后轮摄像头，10、摄像头清洗模块，11、升降器，12、红外线温度传感器，13、压力传感器，14、车速传感器，15、发动机ECU，16、激光测距仪，17、水箱，18、水泵，19、液位传感器，20、输水管，21、输风管，22、喷水嘴，23、喷气嘴，24、车载空调。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本发明的汽车轮胎监控装置，如图1所示，包括中央处理单元1、控制开关2、显示屏3、语音芯片4、扬声器5、左前轮摄像头6、右前轮摄像头7、左后轮摄像头8、右后轮摄像头9、摄像头清洗模块10、升降器11、红外线温度传感器12、压力传感器13、车速传感器14、发动机ECU15和激光测距仪16，中央处理单元1分别与控制开关2、显示屏3、语音芯片4、左前轮摄像头6、右前轮摄像头7、左后轮摄像头8、右后轮摄像头9、摄像头清洗模块10、升降器11、红外线温度传感器12、压力传感器13、车速传感器14、发动机ECU15和激光测距仪16相连，语音芯片4与扬声器5相连，汽车底盘上靠近汽车各个轮胎的位置分别设有凹槽，且在各个凹槽内分别设有升降器11，各个凹槽内的升降器11分别与中央处理单元1相连。左前轮摄像头6安装在汽车底盘上靠近汽车左前轮位置的凹槽内，且与凹槽内的升降器11相连；右前轮摄像头7安装在汽车底盘上靠近汽车右前轮位置的凹槽内，且与凹槽内的升降器11相连；左后轮摄像头8安装在汽车底盘上靠近汽车左后轮位置的凹槽内，且与凹槽内的升降器11相连；右后轮摄像头9安装在汽车底盘上靠近汽车右后轮位置的凹槽内，且与凹槽内的升降器11相连。左前轮摄像头6、右前轮摄像头7、左后轮摄像头8和右后轮摄像头9都采用红外线摄像头。控制开关2和显示屏3设置在汽车控制台上；红外线温度传感器12为四个，分别安装在汽车底盘上对应汽车各个轮胎的位置；压力传感器13为四个，分别对应安装在汽车的四个轮胎内；激光测距仪16安装在汽车前侧的保险杠上。

驾驶员可通过控制开关2启动汽车轮胎监控装置。四个红外线温度传感器12分别检测汽车四个轮胎表面温度，并将数据发送到中央处理单元1；四个压力传感器13分别检测汽车四个轮胎的压力，并将数据发送到中央处理单元1；车速传感器14检测汽车速度，并将数据发送到中央处理单元1。中央处理单元1将接收到汽车各个轮胎的温度值和压力值与安全值进行比较，当汽车各个轮胎的温度值高于100℃或压力值低于190kPa时，中央处理单元1发送控制信号给语音芯片4，扬声器5发出报警，并在显示屏3上显示相关信息，提醒驾驶员注意。

 中央处理单元1对接收到的汽车速度进行监控，当汽车速度大于0小于10km/h时，中央处理单元1发送控制信号给汽车底盘上的四个升降器11，四个升降器11开始工作，分别将左前轮摄像头6、右前轮摄像头7、左后轮摄像头8和右后轮摄像头9从汽车底盘的各个凹槽内降下，同时启动左前轮摄像头6、右前轮摄像头7、左后轮摄像头8和右后轮摄像头9开始工作，对汽车的四个轮胎进行监控。左前轮摄像头6、右前轮摄像头7、左后轮摄像头8和右后轮摄像头9分别采集对应轮胎的表面图像信息，并将其发送到中央处理单元1。中央处理单元1将接收到的各个轮胎的表面图像信息进行处理，计算出相关数据，然后把当前各个轮胎的图像信息及相关数据与预先存储的各个轮胎全新时的表面图像信息及相关数据进行对比。中央处理单元1通过模糊系统判断各个轮胎表面是否有伤疤、裂痕或轮胎表面是否磨损过度，并将各个轮胎的状态信息在显示屏3上显示出来，方便驾驶员了解相关情况。当汽车速度为0或大于10km/h时，中央处理单元1发送控制信号给汽车底盘上的四个升降器11，四个升降器11开始工作，分别将左前轮摄像头6、右前轮摄像头7、左后轮摄像头8和右后轮摄像头9升起至汽车底盘的各个凹槽内，同时控制左前轮摄像头6、右前轮摄像头7、左后轮摄像头8和右后轮摄像头9停止工作。

左前轮摄像头6、右前轮摄像头7、左后轮摄像头8和右后轮摄像头9还可采集汽车各个轮胎与地面接触部分的图像信息。中央处理单元1对该图像信息进行处理，计算出各个汽车轮胎与地面接触位置到轮胎中心点之间的距离，并通过查找预先设置的距离值与压力值的映射表得到各个汽车轮胎的压力值。当压力传感器13出现故障时，可使用此方式监控汽车各个轮胎的压力值。

中央处理单元1存储最后一次接收到的汽车各个轮胎表面的图像信息。在汽车行驶时，中央处理单元1读取各个轮胎的温度信息、压力信息和最后一次接收到的汽车各个轮胎表面的图像信息，并对这些数据信息进行处理，计算出汽车可以运行的最高速度和最短刹车距离。中央处理单元1对接收到的车速传感器14发送的速度信息进行监控，当车速大于最高速度时，中央处理单元1发送控制信号给发动机ECU15，发动机ECU15控制汽车减速，并在显示屏3上显示相关信息，提醒驾驶员控制车速；中央处理单元1对接收到的激光测距仪16检测的本车与前车之间的距离信息进行监控，当本车与前车之间的距离小于最短刹车距离时，中央处理单元1发送控制信号给发动机ECU15，发动机ECU15控制汽车减速，直到本车与前车之间的距离大于最短刹车距离，并在显示屏3上显示相关信息，提醒驾驶员控制车间距离。

驾驶员还可以在显示屏3上查看摄像头采集到的轮胎图像信息，当发现采集到的图像不清晰时，可通过控制按键启动摄像头清洗模块10对摄像头进行清洗。

如图2所示，摄像头清洗模块10包括水箱17、水泵18、液位传感器19、输水管20、输风管21、喷水嘴22、喷气嘴23和车载空调24，中央处理单元1分别与水泵18、液位传感器19和车载空调24相连，喷水嘴22通过输水管20与水泵18相连，水泵18与水箱17相连，液位传感器19安装在水箱17内，水箱17安装在汽车车架或车箱上，喷气嘴23通过输风管21与车载空调24相连。喷水嘴22为四个，分别安装在汽车底盘上各个摄像头镜头一侧，且对准摄像头镜头；喷气嘴23为四个，分别安装在汽车底盘上各个摄像头镜头一侧，且对准摄像头镜头。

中央处理单元1对各个摄像头采集到的汽车各个轮胎表面图像进行处理，当发现图像存在污点或不清晰时，可判断摄像头镜头存在污垢。中央处理单元1先发送控制信号给水泵18，水泵18开始工作，水箱17中的水经过水泵18和输水管20后，从喷水嘴22喷到对应摄像头镜头表面，清除摄像头镜头上的污垢。接着，中央处理单元1发送控制信号给车载空调24，车载空调24开始工作，产生热风，热风经过输风管21后，从喷气嘴23喷到对应摄像头镜头表面将摄像头镜头吹干，使摄像头继续正常工作。水箱17中的液位传感器19检测水箱17中的水量，当水箱17中水量不足时，发送信号给中央处理单元1，中央处理单元1将水箱17中水量不足信息在显示屏3上显示出来，提醒驾驶员及时加水。

本发明的汽车轮胎监控方法，适用于汽车轮胎监控装置，如图4所示，包括以下步骤：

步骤S1：系统初始化，汽车轮胎监控装置上电工作；

步骤S2：中央处理单元1读取压力传感器13检测到的轮胎压力数据、红外线温度传感器12检测到的轮胎温度数据和车速传感器14检测到的车速数据；

步骤S3：中央处理单元1根据读取到的汽车各个轮胎的压力数据判断汽车各个轮胎压力值是否大于190kPa，如果是则执行步骤S4，否则跳转至步骤S5；

步骤S4：中央处理单元1根据读取到的汽车各个轮胎的温度数据判断汽车轮胎温度值是否都低于100℃，如果是则跳转至步骤S6，否则执行步骤S5；

步骤S5：中央处理单元1发送控制信号给语音芯片4，语音芯片4控制扬声器5发出报警声，并在显示屏3上显示相关信息；

步骤S6：中央处理单元1根据读取到的汽车速度数据判断汽车速度是否大于0小于10km/h，如果汽车速度大于0小于10km/h则跳转至步骤S8，否则执行步骤S7；

步骤S7：中央处理单元1发送控制信号给四个升降器11，四个升降器11分别将与其相连的红外线摄像头升起至汽车底盘的凹槽内，同时控制红外线摄像头停止工作，之后跳转至步骤S2；

步骤S8：中央处理单元1发送控制信号给四个升降器11，四个升降器11分别将与其相连的红外线摄像头从汽车底盘的凹槽内降下，并启动红外线摄像头开始工作，采集汽车各个轮胎表面的图像信息。中央处理单元1将各个红外线摄像头最后一次采集到的对应轮胎表面图像信息存储起来；

步骤S9：中央处理单元1读取四个红外线摄像头采集的汽车各个轮胎表面图像信息，并对其进行处理，得到轮胎相关信息数据；

步骤S10：中央处理单元1将提取的当前各个轮胎图像信息及相关数据与对应轮胎全新时的图像信息及相关数据进行对比，通过模糊系统判断各个轮胎表面是否有划伤、裂痕或轮胎表面是否磨损过度，如果四个轮胎中有轮胎存在划伤、裂痕或表面磨损过度则跳转至步骤S5，否则跳转至步骤S2。

本发明的汽车轮胎监控方法还可对汽车速度进行控制，如图4所示，包括以下步骤：

步骤S1：系统初始化；

步骤S11：中央处理单元1读取各个轮胎的温度信息、压力信息和最后一次存储的轮胎表面图像信息，计算出各个轮胎的磨损度；

步骤S12：中央处理单元1根据各个轮胎的温度、压力和磨损度信息计算出汽车的计算出汽车可以运行的最高速度和最短刹车距离；

步骤S13：中央处理单元1读取车速传感器14发送的速度信息；

步骤S14：中央处理单元1判断当前车速是否大于最高速度，如果是则执行步骤S15，否则跳转至步骤S16；

步骤S15：中央处理单元1发送控制信号给发动机ECU15，发动机ECU15控制汽车减速，同时在显示屏3上显示相关提示信息，提醒驾驶员控制车速；

步骤S16：中央处理单元1读取激光测距仪16发送的本车与前车之间的距离信息；

步骤S17：中央处理单元1判断本车与前车之间的距离是否小于最短刹车距离，如果是则跳转至步骤S15，否则跳转至步骤S11。

Claims (6)

1.一种汽车轮胎监控装置，其特征在于：包括中央处理单元（1）、若干个采集汽车轮胎表面图像的摄像头、控制开关（2）和显示屏（3），所述若干个摄像头设置在汽车底盘上，所述中央处理单元（1）分别与若干个摄像头、控制开关（2）和显示屏（3）相连，所述控制开关（2）和显示屏（3）设置在汽车控制台上，所述一种汽车轮胎监控装置还包括摄像头清洗模块（10），所述摄像头清洗模块（10）与中央处理单元（1）相连，所述摄像头清洗模块（10）固定在汽车底盘上对应的摄像头镜头一侧，且对准摄像头镜头，所述摄像头清洗模块（10）包括水箱（17）、水泵（18）、液位传感器（19）、输水管（20）、输风管（21）、喷水嘴（22）、喷气嘴（23）和车载空调（24），中央处理单元（1）分别与水泵（18）、液位传感器（19）和车载空调（24）相连，喷水嘴（22）通过输水管（20）与水泵（18）相连，水泵（18）与水箱（17）相连，液位传感器（19）安装在水箱（17）内，水箱（17）安装在汽车车架或车箱上，喷气嘴（23）通过输风管（21）与车载空调（24）相连，喷水嘴（22）为四个，分别安装在汽车底盘上各个摄像头镜头一侧，且对准摄像头镜头，喷气嘴（23）为四个，分别安装在汽车底盘上各个摄像头镜头一侧，且对准摄像头镜头。

2.根据权利要求1所述的汽车轮胎监控装置，其特征在于：还包括语音芯片（4）和扬声器（5），所述语音芯片（4）分别与中央处理单元（1）和扬声器（5）相连。

3.根据权利要求1或2所述的汽车轮胎监控装置，其特征在于：所述摄像头设置在汽车底盘上的凹槽内，并与凹槽内的升降器（11）相连。

4.根据权利要求1或2所述的汽车轮胎监控装置，其特征在于：还包括四个红外线温度传感器（12），所述四个红外线温度传感器（12）分别设置在汽车底盘上对应汽车各个轮胎的位置，并分别与中央处理单元（1）相连。

5.根据权利要求1或2所述的汽车轮胎监控装置，其特征在于：还包括压力传感器（13），所述压力传感器（13）为四个，分别对应设置在汽车的四个轮胎内，并与中央处理单元（1）相连。

6.根据权利要求1或2所述的汽车轮胎监控装置，其特征在于：还包括车速传感器（14）和发动机ECU（15），所述车速传感器（14）和发动机ECU（15）分别与中央处理单元（1）相连。