CN103884293B - 基于光流的轮胎变形在线测试装置及测试方法 - Google Patents

基于光流的轮胎变形在线测试装置及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种基于光流的轮胎变形在线测试装置及测试方法，能够实现行进中轮胎胎体变形的瞬时测量，经数据处理和模型解算可获得轮胎侧偏角、滑移率等运动信息和轮胎侧向力、回正力矩、纵向力等力的信息。该测试装置由光流传感器、镜头支架、镜头、反光表面、单片机、光源、无线传输模块和电池组成。采用测试装置可以进行基于光流传感器的胎内纵向变形测量和胎内侧向变形测量。所述测试装置及测试方法可为乘用车和商用车的底盘电控系统提供实时的轮胎胎体各向变形信息，进一步结合轮胎和整车动力学可获得对应轮胎力和轮胎‑路面附着信息，从而提高底盘电控性能和整车安全性。本发明结构简单，易于集成，成本较低，适合量产，效率较高。

Description

基于光流的轮胎变形在线测试装置及测试方法
技术领域
本发明属于轮胎状态在线测试与整车动力学控制领域，具体涉及一种基于光流原理的轮胎变形的测试装置和方法，可为乘用车和商用车的底盘电控系统提供实时的轮胎胎体各向变形信息，进一步结合轮胎和整车动力学可获得对应轮胎力和轮胎-路面附着信息，从而提高底盘电控性能和整车安全性。
背景技术
轮胎胎体变形的胎内传感测量是智能轮胎的核心技术，在实践中人们尝试了多种传感器，包括：加速度传感器、PSD（Position Sensitive Deflector）光电传感器、压电薄膜传感器。现有这几种传感器存在一些不足：1）加速度传感器直接测量出的是各方向加速度，由加速度到变形的计算模型很复杂，需要较大的运算量；2）PSD光电传感器精度较高，但价格偏高，不利于在汽车产品中普及，且该种传感器结构复杂，轮胎内布置较难，不适合量产；3）压电薄膜传感器难以实现多方向变形的测量。综上，一种适合汽车轮胎工作环境的，经济实用的胎内传感器亟待开发。
发明内容
为了克服现有胎内传感器的不足，本发明提出一种基于光流的轮胎变形在线测试装置及测试方法，能够实现行进中轮胎胎体变形的瞬时测量，经数据处理和模型解算可获得轮胎侧偏角、滑移率等运动信息和轮胎侧向力、回正力矩、纵向力等力的信息。
本发明通过以下技术方案实现，结合附图说明如下附图：
一种基于光流的轮胎变形在线测试装置，由光流传感器1、镜头支架2、镜头3、反光表面4、单片机5、光源6、无线传输模块7和电池8组成，所述反光表面4位于轮胎胎面的内表面处，反光表面4上涂有反光涂层，以实现轮胎胎体侧向和纵向变形的识别，其正上方轮辋处固连有光流传感器1、镜头支架2、镜头3、单片机5、光源6、无线传输模块7和电池8，其中，镜头支架2的一端固定连接光流传感器1，另一端固定连接镜头3；
所述光流传感器1和无线传输模块6通过数据通讯线路分别与单片机5连接，单片机5实现对光流传感器1的测试控制与数据接收并将所测信号经调制由胎内无线传输模块6传递给上位接收系统；
所述上位接收系统配有无线传输模块、单片机MCU和上位机电脑，接收胎内无线传输模块6输出的无线信号，经单片机解调后传给上位机实现胎内测试信号的记录；电池8通过电源线路与光源7、无线传输模块6、单片机5和光流传感器1连接，实现各元件的供电。
一种采用以上所述测试装置进行基于光流传感器的胎内纵向变形测量方法，当轮胎处于纵向运动时，胎体的纵向变形由光流传感器1测量得到，具体步骤为：当轮胎处于纵向滚动状态时，光源6将胎内的反光表面4附近区域照亮，光线经反光表面4反射后投射到镜头3上面，并由镜头3聚焦后成像于光流传感器1上；由单片机5设定光流传感器1每隔一个小的时间间隔进行一次信号采集，由单片机5记录当前时刻其所获得的胎面内表面的图像，对当前时刻的图像与上一时刻的图像进行对比，测出两时刻间所获图像的纵向位移差，结合前面的标定可计算获得胎体的纵向变形，从而获得记录轮胎在滚动过程中滚动一周的全周期的胎体纵向变形的信息。
一种采用以上所述测试装置进行基于光流传感器的胎内侧向变形测量方法，当轮胎处于侧偏运动时，胎体的侧向变形由光流传感器1测量得到，具体步骤为：当轮胎处于侧偏状态时，光源6将胎内的反光表面4附近区域照亮，光线经反光表面4反射后投射到镜头3上面，并由镜头3聚焦后成像于光流传感器1上，由单片机5设定光流传感器1每隔一个小的时间间隔进行一次信号采集，单片机5记录当前时刻其所获得的胎面内表面的图像，对当前时刻的图像与上一时刻的图像进行对比，获得两时刻间所获图像的侧向位移差，结合前面的标定计算获得胎体的侧向变形，从而获得记录轮胎在滚动过程中滚动一周的全周期的胎体侧向变形的信息。
本发明的有益效果如下：
1）本发明应用光流传感器实现轮胎胎体变形的测量，其结构简单，易于集成，成本较低，适合量产；2）本发明应用一套传感器可同时实现轮胎胎体的侧向、纵向瞬时变形和变形分布的测量，效率较高，系统更加稳定可靠；3）本发明应用光流原理，通过低分辨率的光学传感实现高速率的图像捕捉，既减少了图像处理的负担，又在低成本的硬件上实现了高速图像捕捉，实现以往尚未实现的印迹内变形分布测量。
附图说明
图1轮胎胎体变形测试装置主视图；
图2轮胎胎体变形测试装置侧视图；
图3轮胎胎体纵向变形测试示意图；
图4轮胎胎体侧向变形测试示意图；
图5轮胎胎体变形测试无线传输系统示意图。
值得注意的是，上述具体实施是用来做举例的。本领域普通技术人员可以认识到许多修改、变化和改型。这些修改、变化和改型都在本申请的宗旨和范围内，并落入权利要求书的保护范围内。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体内容及其实施方式：
参阅图1和图2，一种轮胎胎内变形测量装置，包括：光流传感器1，镜头支架2，镜头3，反光表面4，单片机5，光源6，无线传输模块7，电池8。
其中，反光表面4位于轮胎胎面的内表面处，反光表面4上涂有反光涂层,以实现轮胎胎体侧向和纵向变形的识别。其正上方轮辋处固连有光流传感器1、镜头支架2、镜头3、单片机5、光源6、无线传输模块7、和电池8。其中，镜头支架2的一端固定连接光流传感器1，另一端固定连接镜头3。
参阅图5，本发明的电器连接关系如下：光流传感器1和无线传输模块6通过数据通讯线路分别与单片机5连接，单片机5实现对光流传感器1的测试控制与数据接收并将所测信号经调制由胎内无线传输模块6传递给上位接收系统。上位接收系统配有无线传输模块、单片机（MCU）和上位机电脑，可接收胎内无线传输模块6输出的无线信号，经单片机解调后传给上位机实现胎内测试信号的记录。电池8通过电源线路与光源7、无线传输模块6、单片机5和光流传感器1连接，实现各元件的供电。
考虑到车辆轮胎的使用需求，本发明提出了一种针对该胎内光流传感器的轮胎胎体变形测试方法如下:
1)胎体纵向变形测量
如图1和3所示，当轮胎处于纵向运动时，如从动滚动、驱动或制动工况下，由于轮胎受到外界纵向力的作用，轮胎胎面的内表面上某点会相对轮辋产生纵向位置的改变，这一位置的改变即为轮胎胎体的纵向变形Lz，它反应出轮胎的纵向受力情况。轮胎胎体的纵向变形可以由光流传感器1测量得到。具体为：当轮胎处于纵向滚动状态时，光源6将胎内的反光表面4附近区域照亮，光线经反光表面4反射后投射到镜头3上面，并由镜头3聚焦后成像于光流传感器1上。由单片机5设定光流传感器1每隔一个小的时间间隔进行一次信号采集，由单片机5记录当前时刻其所获得的胎面内表面的图像，对当前时刻的图像与上一时刻的图像进行对比，可测出两时刻间所获图像的纵向位移差，即可得到胎体的纵向变形。该方法可记录轮胎在滚动过程中滚动一周的全周期的胎体纵向变形的信息。
2)胎体侧向变形测量
参阅图1和4，当轮胎处于侧偏运动时，如处于前束定位车轮滚动时或处于转向工况的滚动的车轮，由于轮胎受到外界侧向力的作用，轮胎胎面的内表面上某点会相对轮辋产生侧向位置的改变，这一位置的改变即为轮胎胎体的侧向变形Lc，它反应出轮胎的侧向受力情况。轮胎胎体的侧向变形可以由光流传感器1测量得到。具体为：当轮胎处于侧偏状态时，光源6将胎内的反光表面4附近区域照亮，光线经反光表面4反射后投射到镜头3上面，并由镜头3聚焦后成像于光流传感器1上。由单片机5设定光流传感器1每隔一个小的时间间隔进行一次信号采集，单片机5记录当前时刻其所获得的胎面内表面的图像，对当前时刻的图像与上一时刻的图像进行对比，获得两时刻间所获图像的侧向位移差，即得到胎体的侧向变形。该方法可记录轮胎在滚动过程中滚动一周的全周期的胎体侧向变形的信息。
由此可见，本发明的轮胎胎体变形测试装置可实现轮胎在纵滑、侧偏、侧倾工况下的胎体变形，具有很好的实用性。

Claims (3)

1.一种基于光流的轮胎变形在线测试方法，该测试方法采用一种基于光流的轮胎变形在线测试装置进行基于光流传感器的胎内纵向变形测量，所述测试装置由光流传感器(1)、镜头支架(2)、镜头(3)、反光表面(4)、单片机(5)、光源(6)、无线传输模块(7)和电池(8)组成，其特征在于：
所述反光表面(4)位于轮胎胎面的内表面处，反光表面(4)上涂有反光涂层，以实现轮胎胎体侧向和纵向变形的识别，其正上方轮辋处固连有光流传感器(1)、镜头支架(2)、镜头(3)、单片机(5)、光源(6)、无线传输模块(7)和电池(8)，其中，镜头支架(2)的一端固定连接光流传感器(1)，另一端固定连接镜头(3)；所述光流传感器(1)和无线传输模块(6)通过数据通讯线路分别与单片机(5)连接，单片机(5)实现对光流传感器(1)的测试控制与数据接收并将所测信号经调制由胎内无线传输模块(6)传递给上位接收系统；
当轮胎处于纵向运动时，胎体的纵向变形由光流传感器(1)测量得到，具体步骤为：当轮胎处于纵向滚动状态时，光源(6)将胎内的反光表面(4)附近区域照亮，光线经反光表面(4)反射后投射到镜头(3)上面，并由镜头(3)聚焦后成像于光流传感器(1)上；由单片机(5)设定光流传感器(1)每隔一个小的时间间隔进行一次信号采集，由单片机(5)记录当前时刻其所获得的胎面内表面的图像，对当前时刻的图像与上一时刻的图像进行对比，测出两时刻间所获图像的纵向位移差，结合前面的标定可计算获得胎体的纵向变形，从而获得记录轮胎在滚动过程中滚动一周的全周期的胎体纵向变形的信息。
2.一种基于光流的轮胎变形在线测试方法，该测试方法采用一种基于光流的轮胎变形在线测试装置进行基于光流传感器的胎内侧向变形测量，所述测试装置由光流传感器(1)、镜头支架(2)、镜头(3)、反光表面(4)、单片机(5)、光源(6)、无线传输模块(7)和电池(8)组成，其特征在于：
所述反光表面(4)位于轮胎胎面的内表面处，反光表面(4)上涂有反光涂层，以实现轮胎胎体侧向和纵向变形的识别，其正上方轮辋处固连有光流传感器(1)、镜头支架(2)、镜头(3)、单片机(5)、光源(6)、无线传输模块(7)和电池(8)，其中，镜头支架(2)的一端固定连接光流传感器(1)，另一端固定连接镜头(3)；所述光流传感器(1)和无线传输模块(6)通过数据通讯线路分别与单片机(5)连接，单片机(5)实现对光流传感器(1)的测试控制与数据接收并将所测信号经调制由胎内无线传输模块(6)传递给上位接收系统；
当轮胎处于侧偏运动时，胎体的侧向变形由光流传感器(1)测量得到，具体步骤为：当轮胎处于侧偏状态时，光源(6)将胎内的反光表面(4)附近区域照亮，光线经反光表面(4)反射后投射到镜头(3)上面，并由镜头(3)聚焦后成像于光流传感器(1)上，由单片机(5)设定光流传感器(1)每隔一个小的时间间隔进行一次信号采集，单片机(5)记录当前时刻其所获得的胎面内表面的图像，对当前时刻的图像与上一时刻的图像进行对比，获得两时刻间所获图像的侧向位移差，结合前面的标定计算获得胎体的侧向变形，从而获得记录轮胎在滚动过程中滚动一周的全周期的胎体侧向变形的信息。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于光流的轮胎变形在线测试方法，其特征在于：
所述上位接收系统配有无线传输模块、单片机(MCU)和上位机电脑，接收胎内无线传输模块(6)输出的无线信号，经单片机解调后传给上位机实现胎内测试信号的记录；电池(8)通过电源线路与光源(7)、无线传输模块(6)、单片机(5)和光流传感器(1)连接，实现各元件的供电。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104677649B (zh) * 2015-03-23 2017-02-22 吉林大学 一种轮胎力学特性智能检测装置及其检测方法
TWI608946B (zh) * 2015-10-15 2017-12-21 箏風工程有限公司 輪胎運動參數偵測系統
CN105235681B (zh) * 2015-11-11 2018-06-08 吉林大学 一种基于路面条件的车辆追尾防碰撞系统与方法
FR3057347B1 (fr) * 2016-10-06 2021-05-28 Univ Aix Marseille Systeme de mesure de la distance d'un obstacle par flux optique
CN108956300B (zh) * 2018-08-20 2023-12-15 吉林大学 轮胎胎面橡胶材料接触印迹内全域变形在线测试装置及测试方法
CN110763489A (zh) * 2019-12-11 2020-02-07 吉林大学 一种轿车车轮胎侧形变的记录装置及检测方法
CN112078311B (zh) * 2020-08-25 2022-09-27 江苏理工学院 一种基于激光雷达的智能轮胎结构及分析方法
CN114199154B (zh) * 2021-11-19 2024-07-30 江苏大学 一种接地全过程轮胎三向应变的测量系统及测量方法
EP4190651A1 (en) 2021-12-02 2023-06-07 Volvo Truck Corporation Redundant vehicle control systems based on tyre sensors

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1358146A (zh) * 2000-01-25 2002-07-10 倍耐力轮胎公司 在机动车运行中不断测量轮胎内变形的装置
CN1413150A (zh) * 1999-12-22 2003-04-23 倍耐力轮胎公司 监测运动轮胎形变的方法和系统
US7848542B2 (en) * 2005-01-07 2010-12-07 Gesturetek, Inc. Optical flow based tilt sensor
CN201677704U (zh) * 2010-03-26 2010-12-22 肖峰 一种带监测芯片的轮胎
CN201698357U (zh) * 2010-06-25 2011-01-05 清华大学 可脱离工作平面工作的光学鼠标
CN203824529U (zh) * 2014-04-17 2014-09-10 吉林大学 基于光流的轮胎变形在线测试装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR0318578A (pt) * 2003-10-31 2006-10-10 Pirelli métodos para determinar a aspereza de uma superfìcie rolante de um pneu e para controlar o comportamento de um veìculo ao qual pelo menos um pneu está montado, sistema para determinar a aspereza de uma superfìcie rolante de um pneu, pneu para um veìculo, e, roda

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1413150A (zh) * 1999-12-22 2003-04-23 倍耐力轮胎公司 监测运动轮胎形变的方法和系统
CN1358146A (zh) * 2000-01-25 2002-07-10 倍耐力轮胎公司 在机动车运行中不断测量轮胎内变形的装置
US7848542B2 (en) * 2005-01-07 2010-12-07 Gesturetek, Inc. Optical flow based tilt sensor
CN201677704U (zh) * 2010-03-26 2010-12-22 肖峰 一种带监测芯片的轮胎
CN201698357U (zh) * 2010-06-25 2011-01-05 清华大学 可脱离工作平面工作的光学鼠标
CN203824529U (zh) * 2014-04-17 2014-09-10 吉林大学 基于光流的轮胎变形在线测试装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于光流追踪技术的变形位移测量方法;于合龙等;《吉林大学学报》;20140331;第52卷(第2期);第331-335页 *

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