CN107921830A - 用于评估轮胎状况的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于评估轮胎状况的系统，所述系统至少包括用于评估轮胎状况的第一单个模块和第二单个模块，每个单个模块都包括放置在地面上的盒以及数据传输装置，所述盒包括在轮胎经过所述盒时评估轮胎参数的至少一个检测装置，所述系统还包括：远程数据库和单个模块与数据库之间的数据传输网关；以及第一单个模块和第二单个模块之间的配合装置。

Description

用于评估轮胎状况的系统

技术领域

本发明涉及用于评估轮胎状况的系统，并且具体地而不是唯一地，涉及用于评估轮胎的磨损程度的系统。

背景技术

众所周知，无论充气轮胎是否旨在配合乘用车辆、重型货车、土木工程车或其他车辆，充气轮胎的胎面都设置有花纹，具体地，所述花纹包括花纹元素或由各种纵向、横向或者倾斜主沟限定的基本区块，基本区块还可以包括各种更细的切口或更薄的沟槽。当在湿地面上行驶时，凹槽形成排水通道，并且限定花纹元素的前缘。

当充气轮胎还崭新时，胎面处于其最大高度。这个初始高度可以根据所讨论的充气轮胎的类型和其想要的用途而变化；例如，“冬季”轮胎通常具有比“夏季”轮胎更深的花纹。当充气轮胎磨损后，花纹的基本区块的高度降低，并且这些基本区块的硬度增大。花纹基本区块的硬度的增大导致轮胎一些性能特性降低，诸如在湿地面上的抓地力。此外，当花纹的通道深度减小时，排水能力明显降低。

因此，期望能够监测充气轮胎的胎面的磨损进程。

在车队管理方面，能够监测显示轮胎状况的其他的参数(例如，胎压)的变化也是有利的。

从文献US 2009/0000370中已知一种包括滚动工作台的测量系统，该滚动工作台旨在容纳车辆通道。该系统包括向轮胎方向发射无线信号的能量源，以及检测由轮胎反射回的信号的传感器。通过利用该返回信号，监测单元确定出轮胎的花纹的深度。然而，可以发现，该系统需要对各种元件进行持续供电，因此仅提供较弱的自主性。

本发明致力于通过提出一种用于评估轮胎状况的自主系统来克服这个缺点。本发明也致力于提出一种系统，该系统便于车队管理者安装，并且可以被调整以适合不同类型的车辆和不同的轮轴配置。

发明内容

因此，本发明涉及一种用于评估轮胎状况的系统，所述系统至少包括用于评估轮胎状况的第一单个模块和第二单个模块，每个单个模块都包括放置在地面上的盒和数据传输装置，所述盒包括能够在轮胎经过所述盒时评估轮胎参数的至少一个检测装置，所述系统还包括：远程数据库和用于在单个模块和数据库之间传输数据的数据传输网关，以及第一单个模块和第二单个模块之间的配合装置。

在一个优选实施方案中，第一单个模块和第二单个模块彼此相邻定位。具体地，这样的定位能够提供更大的模块宽度，从而能够评估更宽的轮胎。这样的定位也能够一次评估成对的轮胎。

基于这个原因，当对两个相邻模块进行两次测量时，能够确定出这些测量对应于两个轮胎，还是表示同一轮胎的两个局部评估是有益的。

为了这个目的，在一个具体实施方案中，每个单个模块都包括RFID芯片读卡器，该RFID芯片读卡器能够检测位于对其轮胎进行评估的车辆上或者位于被评估轮胎中的单个或数个RFID标识符。

在两个模块对同一轮胎进行局部评估的情况下，能够处理来自两个模块的信息并且将该信息结合以重构轮胎状况的完整评估是有益的。

因此，在一个具体实施方案中，所述配合装置包括有规律地同步每个单个模块与数据传输网关的装置。在一个示例性实施方案中，每个单个模块每隔一定时间将模块的内部时钟所示的时钟信号发送至网关。因此，每个模块的时钟和网关的时钟之间的偏差已知。

然后，可以利用例如安装在网关中的时间调整装置来重构轮胎状况评估。

如上所述，根据本发明的系统能够用于评估轮胎的各种参数。在一个具体的示例性实施方案中，每个单个模块都包括利用磁场源的至少一个传感器，这些传感器尤其能够测量轮胎磨损。例如，可以利用涡流传感器或可变磁阻传感器。

在这种情况下，为了避免任何一个传感器对另一个传感器造成干扰，将传感器以这样的方式来定位是有益的：无论其中安装有传感器的单个模块如何，两个相邻传感器之间的距离都是恒定的。

在一个实施方案中，远程数据库包含表示单个模块相对于彼此的定位的信息。

在另一个实施方案中，所述配合装置包括机械配合装置。

在又一个实施方案中，所述配合装置包括从在同一轮胎上进行的局部测量重构完整测量的装置。

附图说明

通过以下由下列附图示出的、优选的而非限制性的实施方案的描述，本发明的其他目的和优点将变得显而易见，在附图中：

图1示出了用在根据本发明的系统中的、用于测量轮胎状况的单个模块的示例性实施方案，

图2a、图2b和图3示出了在根据本发明的系统中的单个模块的各种布置，

图4和图5a至图5d示出了用在图3的配置中的单个模块的细节，

图6a至图6c示出了如图1中所示的单个模块的实施细节，

图7和图8示出了根据本发明的系统，在该系统中，单个模块具有特定形状。

具体实施方式

图1示出了用在根据本发明的系统中的、包括测量盒10的单个模块的示例性实施方案。在说明书的其余部分中，术语“盒”和“单个模块”将可交换地用于指放置在地面上的物理元件。

模块10由两个入口坡道15和一个水平测量区域16组成。以这样的方式设计该模块10：其可以放置在平地上并且例如利用螺丝固定至该地面。

该模块的尺寸经过选择以易于运输。因此，有利地，模块的宽度L小于2m。因而，该模块可以很容易由一个人进行处理，并且可以搬运至托板上。

该模块还包括内部电子器件，其包括允许完全自主操作的一组功能。因此，该模块包括：

·其自身的能量源，例如以电池形式。或者，还可以将其连接到主电源，

·测量轮胎状况的装置，例如轮胎磨损测量传感器或者胎压测量传感器。在磨损测量传感器的情况下，这些传感器可以使用交变磁场源，例如，在涡流传感器或可变磁阻传感器的情况下。或者，这些传感器也可以使用静态磁场源。

·数据传输装置，其能够与在附近定位的网络网关6进行通信，

·识别轮胎和车辆的装置，例如RFID读卡器。

·时钟，其使得测量日期和时钟信号时间与每次测量相关联。

此外，单个模块设置有配合装置，其旨在使数个单个模块相结合，从而形成评估轮胎状况的完整系统。这些配合装置可以是机械的，以使得模块能够进行物理组装；或者可以是电子的，以重构各个模块所进行的测量。

网关6是在单个模块和远程数据库之间中继数据的通信中继器。因此，该网关设置有接收来自于模块的信息的装置，以及向所述远程数据库传输信息的装置。

此外，网关6还配备有其自己的时钟，使得其能够知道接收从单个模块接收到的消息的日期和时钟信号时间。

图2a示出了根据本发明的用于测量轮胎状况的系统的第一示例性实施方案。

在该示例中，用于测量轮胎状况的系统由两个模块80和90组成。因此，该系统适合于测量乘用车辆上的轮胎状况。

应注意的是，当位于车辆右边的轮胎由模块90测量时，对两个模块之间的间隔E’进行选择，使得位于车辆左边的轮胎由模块80测量。

因此，随着车辆经过该示例中所示的系统，每个模块对位于车辆一侧的轮胎的状况进行评估。然后将测量的数据发送到网关6，以便之后定期地或者在轮胎离开测量系统时发送到远程数据库。

为了避免从模块80和模块90向网关同时传输(由于这可能会在发送的信息中造成干扰，或甚至故障)，在一个示例性实施方案中使用称为“先听后发”的信息传输协议。在该协议中，如果模块80想要传输其测量结果，则首先进入接收模式一段随机时间，以便检测另一个模块可能的消息传输。有利地，该接听时间为大约10毫秒。如果在该过程中没有由另一个模块传输的消息，则模块80将其测量结果发送至网关6。否则，模块在等待能够传输该数据的同时再一次进入接收模式。

图2b示出了用于测量轮胎状况的系统的第二示例性实施方案，其结合了与图1的模块相同的数个模块。

在该示例中，用于测量轮胎状况的系统由四个模块10、20、30和40组成，所述四个模块与图2a的模块80和模块90相同。这些模块沿着线60放置在地面上。这些模块成对相邻，因此形成了两个子集合。

在该示例中，有利地，对两个子集合之间的间隔E进行选择，使得当重载型车辆50到达面向由此形成的轮胎状况测量系统时，位于车辆左边的轮胎经过由模块10和模块20组成的子集合，同时位于车辆右边的轮胎经过由模块30和模块40组成的子集合。

可以有利地选择模块的宽度L，使得当数个模块的子集合建立时，所述子集合的总长度大于重型车辆(对其轮胎状况进行评估)的成对轮胎的横向尺寸l。用这种方法，可以一次评估车辆50的所有轮胎的状况。

应注意的是，可以使用其宽度L足以覆盖测量成对轮胎的状况所需的区域的单个模块，尽管这样的模块在运输和安装方面都非常不实用。

在该示例中，车辆的轮胎可以横跨属于同一子集合的两个模块。在该情况下，相关的轮胎将由第一模块局部地测量，并且由邻近第一模块的第二模块局部地测量，这将导致两个局部测量。在这种情况下，系统需要设置有配合装置，使得轮胎状况测量可以全部重构。

第一重构策略是在每个模块和图1所述的网关6之间进行有规律的同步。为此，每隔一定时间，模块将其内部时钟显示的时钟信号发送至网关6。因此，每个模块的时钟和网关的时钟之间的偏差已知。

当轮胎横跨两个模块的同时被测量时，每个模块将其所收集的局部信息，连同该模块的内部时钟所示的测量的时钟信号一起发送至网关。

在接收到信息后，网关已测量到模块和其自己时钟之间的当前偏差，可以对测量进行时间调整，从而检测出这些测量已在同一时刻进行。

此外，系统例如读取定位在车辆上的RFID标识符，从而识别轮胎状况已进行测量的车辆。所述车辆、装备该车辆的轮胎的数量和尺寸在与每个模块连接的远程数据库中已知。因此，当将信息集合发送至数据库(车辆标识符、由每个模块进行的测量以及测量的时间和日期戳、由网络网关接收和发送数据的时间和日期戳)时，有可能检测到已对同一轮胎的两个不同部分进行了局部测量。

事实上，每个轮胎的局部测量、重构完全测量、以及将测量集合与已识别车辆相关联的工作由信息系统中存在的科学引擎处理，并连接到数据库。

如果网关将必要信息发送到所述服务器，则通过时间调整进行的关联也可以在远程服务器中进行。在这种情况下，网关有规律地将与每个模块的内部时钟信号相关联的网关的内部时钟信号发送到服务器。在测量的时刻，网关也只是传递与相关模块的时钟信号和网关自己的时钟信号相关联的每个测量。

在另一个示例性实施方案中，每个模块将与测量的时钟信号和信息传输的时钟信号相关联进行的测量发送至网关6。假设传输时间为0，则网关6可以相对于彼此对测量进行时间调整，并且通过利用网关自己的时钟来检测以相同次数进行的测量，以计算同一轮胎状况测量系统中的模块之间的时钟信号的偏差。

另一种解决方案是为每个模块配备与其他相邻模块进行通信的极短距离通信装置。在这种情况下，可以通过交换相邻模块之间的信息来进行同步，而不通过网关6。

另一种解决方案是将网关6的时钟状况有规律地发送至每个模块，从而促使模块跟随网关6的时钟信号。然而，由于这个解决方案迫使模块在接收模式下工作，从模块的内部电子器件的电能消耗的角度来看，这是不具有吸引力的，因此该解决方案不太有利。

当轮胎包含RFID识别芯片时，可以利用重构完整轮胎测量的另一种方法。

在这种情况下，由于模块分别配备有RFID读卡器，因此可以将局部轮胎测量，连同在测量过程中检测到的轮胎标识符一起发送至网关6。

在第二阶段，网关或者远程服务器可以利用已进行这些测量的轮胎的标识符的信息将已进行的局部测量结合。

图3示出了利用图1中所述的模块来测量轮胎状况的系统的另一个实施方案。

在该示例中，通过将与图1中所述的模块相同的六个模块结合来建立模块的横行93。该横行布置在停车场91的入口处。停车场91的该入口位于两个建筑物A和B之间。

由于无论车辆94进入和离开时穿过横行93的精确位置如何，这个配置都使得进入停车场91的各种车辆94的轮胎状况能够进行测量，因此该配置是特别有利的。

图4示出了位于图3中所述的横行93的端部的两个模块内的细节。模块22靠于建筑物B。模块12位于两个模块13和22之间。

这些模块配备有布置成一行的传感器100，该传感器100相对于彼此间隔均匀，并且连接至测量和信息传输电子器件110。

在图3和图4的情况下，传感器100使用磁场源。这例如可以是在测量橡胶材料层的厚度的传感器的情况下遇到的情况，所述橡胶材料根据涡流原理或可变磁阻原理工作。

因此，每个传感器发射的磁场可能会干扰与该传感器相邻的传感器。这被称为传感器间的相互作用。如果传感器间的相互作用从一个传感器到另一个传感器是一致的，则不会引起问题。当在由至少两个相同的传感器组成的两组传感器之间每个传感器沿着行布置，以及当传感器分开的距离总是相同时，得到相互作用相同的情况。

为了满足该条件，分别属于两个相邻模块的两个传感器之间的间隔e1需要与位于同一个模块内的传感器之间的间隔e2相同。为了实现这一点，位于模块端部的传感器100与模块的盒的外边缘之间的距离需要等于e2/2。当该条件满足时，安装模块以使得模块完美相邻，e1＝e2。

该特征也是正确操作图2b中所述的轮胎状况测量系统的条件。

此外，为了使结合了数个模块的系统能够进行精确测量，需要预先对其进行校准。该校准需要考虑属于该系统的每个传感器100的磁场环境。为了确保这一点，当模块被制造时，以两种不同方法进行校准。第一个校准在单独的模块上进行。第二个校准在位于两个相邻模块之间的模块上进行，如图4中的模块12。然后将每个传感器的校正系数(其为这些校准所获得结果)存储在数据库中，系统的每个模块都经由图1中所述的网关6连接至该数据库。

根据所述实施方案，通过考虑系统中相邻模块的存在或不存在来校正由系统的每个模块的每个传感器进行的测量。

因此，在模块22的情况下，用于校正位于离建筑物B最近的模块的一半处的传感器所进行的测量的校正系数将是利用一个单独模块获得的校准系数。

相比之下，用于校正位于离模块12最近的模块的一半处的传感器所进行的测量的校正系数将是利用位于两个相邻模块之间的模块获得的校准系数。

图5a和图5b示出了位于图3中所述的横行93中的另外两个模块的细节。

在该图中，根据处理电子器件110中所述传感器100所连接到的数字输入的数量，上文所述的传感器100被从1至5编号。

因此，根据模块相对于彼此的方向，可以将连接到一个模块的输入5的传感器定位在邻近的第二模块的编号为1的传感器旁边。这样的布置在图5a中进行描述。

或者，如果模块中的一个相对于其相邻的模块旋转180°，则可以将连接到第一模块的输入5的传感器定位在属于第二模块的编号为5的另一个传感器旁边。

因此，尽管可以在离开或进入图3中所述的停车场91的方向上对轮胎进行测量，但重要的是要知道模块相对于彼此的方向，以便能够确定在两个相邻模块上进行的测量是对同一个轮胎的两个局部的测量，还是对不同轮胎的测量。

图5c和图5d示出了该问题。图5c中的曲线图是通过转动轮胎使其横跨在图5a中所示的两个模块上而获得的。在该曲线图中，横轴表示与每个传感器相对应的数字输入编号，纵轴表示每个传感器的输出电压。

如果记录在数据库中的模块的方向被误记为图5b的模块的方向，则得到图5d中可见的解释。在图5d的曲线图的情况下，存在两个不同的电压峰值表明两个成对轮胎已经通过由两个模块组成的集合。这将是一个明显错误。

为了解决这个问题，例如可以在远程数据库中记录模块相对于彼此的相对方向。为了做到这一点，可以有利地在模块的表面上进行设计，以便清楚地显示所述模块的方向。例如，类似于在图5a和图5b中每个模块上显示的箭头的设计。在安装过程中，可以使用这种设计，以便在数据库中记录每个模块相对于其相邻模块的方向。

一种更简单的方法是通过将同一轮胎状况测量系统的所有箭头定位在相同方向上而使所有模块遵守相同方向。通过这样做，连接到其中一个模块的电子器件110的数字输入5的传感器总是位于连接到相邻模块的数字输入1的传感器旁边。通过这样做，由于该配置从一个轮胎状况测量系统到另一个轮胎状况测量系统总是相同的，因此要记录到数据库中的信息更简单。

必须遵守另一个措施，以确保如同图3中所述的轮胎状况测量系统能够运行。该措施是记录各模块相对于彼此的相对位置。

图3中所述的测量系统93实际上示出了彼此相对放置在地面上的六个模块，每个模块之间没有空隙。每个模块都具有特定的唯一标识符。例如，在图3中所述的情况下，在1000和1006之间对模块进行编号。

为了能够重构经过的轮胎的测量使得轮胎横跨两个模块，并且能够自动检测不同的轮胎属于同一车辆，模块的准确的几何结构需要与其沿着系统93所述的测量横行的位置和各个标识符一起记录在远程数据库中。

例如，可以按照以下编号顺序来分配从建筑物A开始并延伸到建筑物B的模块：1000、1001、1002、1003、1004、1005、1006。

然而，也可以按照以下顺序来分配模块：1000、1002、1004、1001、1003、1006。

这两种配置是非常不同的，如果这两种配置在与系统93相关联的远程数据库中未知，将会导致在测量的解释中出现错误。

系统中模块的标识符的几何分布在数据库中已知对于使这样的系统能够正确运行是必不可少的，所述系统一方面由数个模块组成，另一方面由模块相对于彼此的相对方向组成。因此，图2a和图2b中所述的系统正如图3中所述的系统一样受到这个要求的影响。

图6a和图6b中的示意图示出了轮胎状况测量模块的内部电子器件的多个附加细节。这种类型的模块可以在例如图2b中所述的轮胎状况测量系统的情况下使用。

该模块600设置有轮胎状况测量传感器100的槽(logements)200以及轮胎检测传感器800的槽830和轮胎检测传感器900的槽930。在图6a和图6b的情况下，轮胎检测传感器是压电蜂鸣器，当轮胎500到达模块600上时，所述压电蜂鸣器产生正电压。

测量传感器100以及轮胎检测传感器800和轮胎检测传感器900在该示例中连接到中央电子器件700。

当轮胎500到达模块600上时，压电蜂鸣器在轮胎经过的时刻产生峰值电压。因此，如图6c中所示，在轮胎经过的一个示例中，通过电子器件700检测到蜂鸣器800发出的第一峰值850，然后，在时间t之后，蜂鸣器900发出峰值950。

在这种情况下，由于蜂鸣器800已在蜂鸣器900之前被激活，因此模块可以确定出轮胎所经过的方向是箭头999所示的方向。

例如，在图2b所述的系统的情况下使用配备有这样的用于检测行驶方向的系统的模块，可以使得能够自动确定模块相对于彼此的相对方向。

具体地，当车辆经过这样的系统时，由于车辆上存在的所有轮胎都以相同的行驶方向经过系统，因此能够检测模块相对于彼此的相对方向。

为了做到这一点，可以将关于行驶方向的信息与轮胎状况测量一起发送到远程服务器。当车辆首次经过所述系统时，这使得能够检测轮胎经过方向的可能的不一致(如由所述系统所查看的)。为了做到这一点，所需要的只是与服务器中最初定义的标准方向的比较。

一旦已将模块相对于彼此的相对方向正确登记在服务器中，就可以采用相同的过程来检查系统是否随时间而变化。

图7示出了图1中所述的模块的几何形状的改进。图7示出了由两个相同模块11组成的轮胎状况测量系统。

每个模块11的厚度(未示出)大约为几厘米。例如4厘米。

每个模块11由两个入口坡道18和一个水平轮胎状况测量区域17组成。此外，每个模块的横向边都不是直线的，而是从中心点21开始与车辆的行驶方向成α角。

在这种情况下，相邻的模块通过单个点21接触，从而通过避免在两个相邻模块之间产生静不定组装而更容易将系统安装在地面上，同时确保在图4、图5a和图5b中可见且在这两个模块11内以相同配置呈现的传感器100之间的距离，在模块内部以及在图7中的两个模块11之间的界面处以恒定距离分开。

此外，由于利用螺丝将模块定位在地面上不总是容易的，因此在每个模块11的入口坡道18上形成了椭圆形孔19。因此，如果地面上的固定孔相对于模块的几何结构没有正确定位，则两个模块仍可以向彼此轻微移动以确保两个点21之间的接触。

更一般地说，可以设想诸多机械改进以确保相同的轮胎状况测量系统中的数个相关联模块的正确定位。

例如，可以在地面上安装轨道，模块位于轨道上和/或靠着轨道。通过这样做，从而确保形成了系统的直线布置，并且上述的传感器100从一个模块到另一个模块的正确相对定位也更容易。

还可以设想在将模块固定到地面上之前，在模块上附加鱼尾板，该鱼尾板将模块结合到一起，并且将模块相对于彼此的相对位置锁定。这些鱼尾板也可以具有不同几何形状的端部，这些端部嵌入模块相匹配的槽中。通过这样做，该组件不仅确保了传感器100相对于彼此的正确定位，而且确保了模块相对于彼此的相对方向。图8中示出了这个最后的布置，图8示出了两个相同的模块22(从下面看)，所述两个相同的模块22通过端部几何形状不同的鱼尾板23彼此相靠地安装。鱼尾板23放置在形状相匹配的槽25和槽24中，从而确保模块相对于彼此的定位和相对方向。

Claims (10)

1.一种用于评估轮胎状况的系统，所述系统至少包括用于评估轮胎状况的第一单个模块和第二单个模块(10,20,30,40,80,90)，

每个单个模块都包括放置在地面上的盒和数据传输装置，所述盒包括能够在轮胎经过所述盒时评估轮胎参数的至少一个检测装置(100)，

所述系统还包括：

-远程数据库和用于在单个模块和数据库之间传输数据的数据传输网关(6)，以及

-第一单个模块和第二单个模块之间的配合装置。

2.根据权利要求1所述的评估系统，其中，所述第一单个模块和所述第二单个模块(10,20)彼此相邻定位。

3.根据权利要求1或2所述的评估系统，其中，所述配合装置包括同步单个模块的内部时钟的装置。

4.根据权利要求1或2所述的评估系统，其中，所述配合装置包括时间调整装置。

5.根据前述权利要求中的一项所述的评估系统，其中，每个单个模块都包括RFID芯片读卡器。

6.根据前述权利要求中的一项所述的评估系统，其中，每个单个模块都包括使用磁场源的至少一个传感器(100)。

7.根据权利要求6所述的评估系统，其中，单个模块(12,22)和传感器以这样的方式定位：无论其中安装有传感器的单个模块如何，两个相邻传感器之间的距离都是恒定的。

8.根据前述权利要求中的一项所述的评估系统，其中，远程数据库包含表示单个模块相对于彼此的定位的信息。

9.根据前述权利要求中的一项所述的评估系统，其中，所述配合装置包括机械配合装置。

10.根据前述权利要求中的一项所述的评估系统，其中，所述配合装置包括从在同一轮胎上进行的局部测量重构完整测量的装置。