CN108645350B - 一种汽车胎纹深度自动检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车胎纹深度自动检测方法，通过激光测距装置进行轮胎花纹深度测量并用摄像头拍摄轮胎侧面图像，实时向服务器发送胎纹深度与轮胎图像数据以及检测次数累计数据；服务器判断胎纹深度数据，判断轮胎是否存在异常磨损以及轮毂、轮辋、气门帽等是否完好。本发明自动胎纹检测系统提高了操作的方便程度，有利于实现自动化操作与数据传输的实时性。通过激光测距装置测量胎纹数据，获取数据较快，保证了测量工作效率和测量精度。

Description

一种汽车胎纹深度自动检测方法

技术领域

本发明涉及一种汽车胎纹深度自动检测方法。

背景技术

轮胎是汽车整车唯一与地面接触的地方，与地面常年接触，磨损那是自然的。不仅要经过路面的磨损，还要经过岁月的氧化，都威胁到轮胎的安全。轮胎的磨损一般指的是轮胎花纹的磨损，轮胎花纹非常重要。轮胎最重要的三大组成部分分别为：胎面、胎体和橡胶配方，它们在细节设计上会有所差异。胎面花纹最重要的三大作用是：1、提升抓地力；2、降低噪音；3、增加排水性。一般来说胎面花纹的厚度一定要大于1.6毫米，但是如果你经常在湿滑的路面上开车，那最好要保证胎面花纹厚度大于3.2毫米。现有的检测方式常见为人工用胎纹尺检测，检测精度交底，无法标准化，耗费人力，检测较为不方便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种测量较为方便快速有效的汽车胎纹深度自动检测方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：.

一种汽车胎纹深度自动检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)控制单元通过4G通信单元，实现与服务器建立通信连接；

(2)通过4G通信单元进行系统参数的配置，初始化数据无误后可执行后续任务；

(3)激光测距装置直线横向移动并检测，获得相应胎纹深度数据，激光测距装置返回信号至控制单元，控制单元接收到激光测距装置信号，此次检测结束，存检测数据至控制单元的内存芯片中，并过所述4G通信单元发送至服务器，此次激光测距装置获得的胎纹深度数据为系统最终测量的胎纹数据；

(4)服务器判断激光测距装置的胎纹深度数据，判断轮胎是否存在异常磨损，

步骤3中，激光测距装置进行轮胎花纹深度检测方法如下：

a.第一检测装置上提前放置钢板，使得钢板覆盖第一检测装置的滚轴，汽车从基面从左至右行驶，汽车的前轮压过钢板，经过第一检测装置，随后压在第二检测装置上，车轮压在第二检测装置上最内侧的两个滚轴时，停车，切换至空档并松手刹，轮子和第二检测装置实现对中设置；

b.撤掉钢板，第二检测装置的滚轴驱动电机通电实现自锁，限制最内侧两个滚轴转动，随后通过底座驱动机构缓慢移动第二检测装置，直至车辆的左侧轮落入第一检测装置的最内侧两个滚轴之间；

c.抬升油缸驱动抬升架上升，第一检测装置的左抬升滚轴组、右抬升滚轴组分别支撑在左轮的左右两侧，第二检测装置的左抬升滚轴组、右抬升滚轴组分别支撑在右轮的左右两侧，从而实现车轮和对应检测机的对中；

d.滑动驱动机构驱动激光测距装置前后移动，前后扫描轮胎的花纹深度，获得轮胎底部的胎纹深度数据。

e.滑动机构驱动摄像头装置左右转动，拍摄轮胎侧面，并把图像数据发送给服务器，由后台判断轮胎是否存在受外力原因造成轮胎非正常情况，如：轮毂、轮辋磨损、轮胎侧面边沿磨损、气门帽完好与否等状况。

作为优选，步骤4中，服务器判断异常磨损的方式如下：每个测量块上获得的激光测距装置的胎纹深度数据进行处理，任意两个胎纹沟槽深度数据之差的绝对值大于设定闸值(闸值的大小取决于花纹类型与轮胎直径),则判定为异常磨损。

作为优选，滚轴驱动电机工作，驱动最内侧两个滚轴转动，从而驱动对应轮胎转动一定角度，从而实现变化测量的位置，多变化几个测量位置，获得一个轮胎的多个位置的胎纹数据。

作为优选，该自动检测方法适用于轮胎断面的宽度为145-275mm之间的轮胎。通过对市场上大部分合资品牌的轮胎研究，大部分合资品牌条形轮胎花纹沟道本身的宽度要大于5mm。最外侧沟道与轮胎边缘的距离要大于40mm。激光测距装置由发射激光和接受返回激光两部分组成。激光测距装置的发射激光源对轮胎断面宽度进行横向移动并扫描，通过接受返回激光部分得到距离数据。由于检测是实时测量，得到一系列连续的呈现峰谷型分布的数值。服务器计算测量数据的最大峰值与最小谷值之差的绝对值，即轮胎花纹深度。

作为优选，激光测距装置做完一次轮胎断面横向扫描，驱动装置驱动轮胎旋转30°，激光测距装置再做一次轮胎断面横向移动并扫描，这样反复工作12次，直至把整个轮胎12个断面宽度都检测一遍。通过服务器数据分析，可以判定轮胎断面是否存在裂缝、扎钉。相比人工检测只检测轮胎一个断面的花纹深度，这样的检测更加全面，更能反应出整个轮胎断面的健康状况。

作为优选，滑动机构驱动摄像头装置左右转动，拍摄轮胎侧面图像，并把图像数据实时发送给服务器，服务器通过数据库原始图像作对比，自动判定轮毂、轮辋是否存在外伤、轮胎侧面是否有裂缝、鼓包与破损、轮胎气门帽是否完好等状况。轮胎健康包括：胎面异常磨损、轮毂与轮辋外伤、轮胎侧面裂痕鼓包、气门帽等情况。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明汽车胎纹深度自动检测方法操作方便，避免了人工一个个蹲下采集胎纹数据，造成的测量速度慢、劳动投入大、效率低的问题，提高了操作的方便程度，有利于实现自动化操作；首先通过激光测距装置测量胎纹数据，获取数据较快，从而保证了测量工作效率和测量精度；第一检测装置、第二检测装置自动和轮胎对中，从而提高了测量精度，第一检测装置、第二检测装置调节过程，适应不同距离的车辆轴距，从而适应了不同车辆的胎纹测量需求；

附图说明

图1是本发明实施例胎纹自动检测台的结构示意图。

图2是本发明实施例第一检测装置的结构示意图。

图3是本发明实施例第二检测装置的结构示意图。

图4是本发明实施例抬升架的安装结构示意图。

图5是本发明实施例检测机的安装结构示意图。

图中编号：汽车1，轮胎2，基台3，第一检测装置4，第二检测装置5，底座6，抬升架7，抬升油缸8，左抬升滚轴组9，右抬升滚轴组10，随动座11，滚轴驱动机构12，滑动柱13，检测机14，检测座15，升降臂16，摄像头17，滑动块18，激光测距装置19，滑动驱动机构20，基坑21，底座驱动机构22，滚轴23，滑动槽24，拉簧25，滚轴驱动机构26，支撑块27，丝杆28，丝杆电机29，丝杆螺母30，滚轴驱动电机31，第一皮带轮32，第二皮带轮33，第三皮带轮34，皮带35，皮带张紧器36，齿条37，齿轮38，齿轮马达39，导轨40，导轨轮41，限位开关42，连接片43

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1-图5，本实施例自动胎纹检测方法汽车基于胎纹自动检测台实现，胎纹自动检测台包括基台3、第一检测装置4、第二检测装置5，所述第一检测装置4、第二检测装置5均包括底座6、抬升架7、抬升油缸8、左抬升滚轴组9、右抬升滚轴组10、随动座11、滚轴驱动机构12、滑动柱13以及检测机14，检测机14包括检测座15以及用于驱动检测座15竖直升降的升降臂16，检测座15的上端固定有摄像头17，所述检测座15上滑动设置有滑动块18，滑动块18上固定有激光测距装置19，检测座15上安装有用于驱动滑动块18前后移动的滑动驱动机构20，抬升架7的左右两端分别通过两个抬升油缸8升降式安装在底座6上，基台3的右侧设置基坑21，第一检测装置4的底座6固定在基坑21内，第二检测装置5的底座6滑动安装在基坑21内，基坑21内设置有用于驱动第二检测装置5的底座6水平直线移动的底座驱动机构22，

随动座11的中部固定用于测量胎纹深度的检测机14，左抬升滚轴组9、右抬升滚轴组10均包括至少三个滚轴23，相邻两个滚轴23的端部分别铰接至连接片43的两端，左抬升滚轴组9、右抬升滚轴组10相对随动座11的中部对称布置，抬升架7开设有水平设置的滑动槽24，最外侧的滚轴23的端部滑动设置在滑动槽24上，抬升架7上设置有用于向外拉住最外侧的滚轴23的拉簧25，最内侧的滚轴23的端部转动安装在随动座11上，随动座11上安装有用于驱动最内侧的滚轴23的滚轴驱动机构12，采用这种结构，当车轮落入左抬升滚轴组9、右抬升滚轴组10之间时，通过抬升油缸8抬起抬升架7，最外侧的最外侧的滚轴23向内滑动，最终左抬升滚轴组9、右抬升滚轴组10分别支撑在轮胎2的左右侧，由于左抬升滚轴组9、右抬升滚轴组10对称布置，随动座11的中部、轮胎2的中心、检测机14中心位于同一竖直平面内，且轮胎2上至少获得六个支撑点，受力面积更大，轮胎2底部的变形量相应减少很多，因此轮胎2底部的胎纹深度的测量精确度也得到提高，通过滚轴驱动机构12驱动滚轴23转动，在车辆换挡至空档并松手刹情况下，轮胎2可以转动，从而通过检测机14可以检测到轮胎2多个位置的胎纹深度数据，从而对轮胎2的情况进行更加全面的了解。

底座6上固定有左右两个支撑块27，两个支撑块27之间为供随动座11竖直活动的活动空间，所述随动座11通过滑动柱13竖直滑动安装在底座6，滚轴23厚度等于支撑块27的上端面与基台3的上端面之间距离差，采用这种结构，左抬升滚轴组9、右抬升滚轴组10放下后，通过拉簧25，最外侧以及中部的滚轴23可以支撑在台阶槽的表面，此时滚轴23的顶部与基台3的上端面齐平，从而使得车辆可以较为轻松将轮胎2行驶至第一检测装置4、第二检测装置5上，在车辆的车轮行驶至第一检测装置4之前，第一检测装置4的滚轴23上应覆盖钢板，避免打滑。

所述底座驱动机构22包括丝杆28、丝杆电机29、丝杆螺母30，所述丝杆螺母30固定在第二检测装置5的第二检测装置5的底座6上，基坑21内转动安装有丝杆28，丝杆28和丝杆螺母30配合，所述丝杆电机29的电机轴连接至丝杆28。滚轴驱动机构12包括滚轴驱动电机31、第一皮带轮32、第二皮带轮33、第三皮带轮34、皮带35以及皮带张紧器36，第一皮带轮32、第二皮带轮33分别固定在左抬升滚轴组9最内侧滚轴23的端部、右抬升滚轴组10最内侧滚轴23的端部，皮带张紧器36和滚轴驱动电机31固定在随动座11上，第三皮带轮34连接至滚轴驱动电机31的电机轴，皮带35、第一皮带轮32、第二皮带轮33、第三皮带轮34、皮带张紧器36，滚轴驱动电机31采用步进电机，从而提高自锁能力。滑动驱动机构20包括齿条37、齿轮38以及齿轮马达39，齿轮马达39固定在检测座15的上，滑动块18上固定齿条37，齿条37啮合齿轮38，齿轮38固定至齿轮马达39的马达轴。基坑21内固定有导轨40，所述第二检测装置5的底座6上转动安装有用于支撑在导轨40上的导轨轮41。

作为优选，检测座15上固定有用于感触车轮的限位开关42，限位开关42用于感知轮胎2支撑在最内侧的两个滚轴23。

作为优选，滚轴23的外壁覆盖有橡胶防滑层。

摄像头17和激光测距装置19连接至控制单元，控制单元通过4G通信单元联网至服务器，4G通信单元用于接受服务器(即后台端)的指令并把检测数据发送回服务器。

本实施例汽车胎纹深度自动检测方法，包括以下步骤：

(1)控制单元通过4G通信单元，实现与服务器建立通信连接；

(2)通过4G通信单元进行系统参数的配置，初始化数据无误后可执行后续任务；

(3)激光测距装置直线横向移动并检测，获得相应胎纹深度数据，激光测距装置返回信号至控制单元，控制单元接收到激光测距装置信号，此次检测结束，存检测数据至控制单元的内存芯片中，并过所述4G通信单元发送至服务器，此次激光测距装置获得的胎纹深度数据为系统最终测量的胎纹数据；

(4)服务器判断激光测距装置的胎纹深度数据，判断轮胎是否存在异常磨损，

步骤3中，激光测距装置19进行轮胎2花纹深度测量检测的方法如下：

a.第一检测装置4上提前放置钢板，使得钢板覆盖第一检测装置4的滚轴23，汽车1从基面从左至右行驶，汽车1的前轮压过钢板，经过第一检测装置4，随后压在第二检测装置5上，车轮压在第二检测装置5上最内侧的两个滚轴23时，人工停车，切换至空档并松手刹，此时车子会做前后的自动移动，此时右侧的轮子是被左右两根滚轴23支撑的，因此轮子可以和第二检测装置5实现对中设置；

b.人工撤掉钢板，第二检测装置5的滚轴驱动电机31通电实现自锁，限制最内侧两个滚轴23转动，随后通过底座驱动机构22缓慢移动第二检测装置5，直至车辆的左侧轮落入第一检测装置4的最内侧两个滚轴23之间；

c.抬升油缸8驱动抬升架7上升，第一检测装置4的左抬升滚轴组9、右抬升滚轴组10分别支撑在左轮的左右两侧，第二检测装置5的左抬升滚轴组9、右抬升滚轴组10分别支撑在右轮的左右两侧，从而实现车轮和对应检测机14的对中；

d.通过升降臂16升起检测座15，滑动驱动机构20驱动激光测距装置19前后移动，通过激光扫射轮胎的中部胎纹区域，以激光测距装置19获得最大距离竖直减去激光测距装置19获得最小距离作为反映轮胎胎纹深度的测算值。

e.滚轴驱动电机31工作，驱动最内侧两个滚轴23转动，从而驱动对应轮胎2转动一定角度，从而实现变化测量的位置，多变化几个测量位置，可以获得一个轮胎2的多个胎纹数据，从而获得对轮胎2的使用情况有更全面的了解。

f.滑动机构驱动摄像头装置左右转动，拍摄轮胎侧面，并把图像数据发送给服务器，由后台判断轮胎是否存在受外力原因造成轮胎非正常情况，如：轮毂、轮辋磨损、轮胎侧面边沿磨损、气门帽完好与否等状况。

步骤4中，服务器判断异常磨损的方式如下：每个测量块上获得的激光测距装置的胎纹深度数据进行处理，任意两个胎纹沟槽深度数据之差的绝对值大于设定闸值(闸值的大小取决于花纹类型与轮胎直径),则判定为异常磨损。

该自动检测方法适用于轮胎断面的宽度为145-275mm之间的轮胎。通过对市场上大部分合资品牌的轮胎研究，大部分合资品牌条形轮胎花纹沟道本身的宽度要大于5mm。最外侧沟道与轮胎边缘的距离要大于40mm。激光测距装置由发射激光和接受返回激光两部分组成。激光测距装置的发射激光源对轮胎断面宽度进行横向移动并扫描，通过接受返回激光部分得到距离数据。由于检测是实时测量，得到一系列连续的呈现峰谷型分布的数值。服务器计算测量数据的最大峰值与最小谷值之差的绝对值，即轮胎花纹深度。

激光测距装置做完一次轮胎断面横向扫描，驱动装置驱动轮胎旋转30°，激光测距装置再做一次轮胎断面横向移动并扫描，这样反复工作12次，直至把整个轮胎12个断面宽度都检测一遍。通过服务器数据分析，可以判定轮胎断面是否存在裂缝、扎钉。相比人工检测只检测轮胎一个断面的花纹深度，这样的检测更加全面，更能反应出整个轮胎断面的健康状况。

服务器或者后台可以判定该轮胎2胎面存在异常磨损，并给出建议给用户。

1、轮胎2的中央部分早期磨损。主要原因：轮胎2充气量过大，这样不但影响轮胎2的减震性能，还会使轮胎2的变形量过大。处理方法：可测量和调整轮胎2的气压，并且让轮胎2按期换位。通常子午轮胎2与普通斜交轮胎2的换位方法不同。

2、轮胎2的两边磨损过大。主要原因：轮胎2充气量不足或长期超负荷行驶，使轮胎2与地面接触面大，造成轮胎2两边与地面接触而形成早期磨损。处理方法：可测量轮胎2的气压，并调整到规定值，汽车1使用时限制负荷，防止超载。

3、轮胎2的一边磨损量过大。主要原因：是由于车轮外倾角不对引起。处理方法：可修理或更换车桥和悬架上的零件，并调整车轮外倾角来解决。

4、轮胎2胎面出现锯齿状磨损。主要原因：前轮定位调整不当或前悬架系统位置失常、球头松旷等，使正常滚动的车轮发生支承架滑动或行驶中车轮定位不断变化而造成轮胎2锯齿状磨损。处理办法：调整前轮定位，检查前悬架系统和球头销，必要时进行调整或更换。

5、个别轮胎2磨损量过大。主要原因：是由于个别车轮悬架系统失常、支承架弯曲或个别车轮不平衡所致。处理办法：检查磨损严重的车轮定位情况、独立悬架弹簧和减震器的工作情况，同时应缩短车轮的换位周期。

6、轮胎2出现斑秃形磨损。主要原因：轮胎2的个别部位出现斑秃性严重磨损，是轮胎2的平衡性差，当不平衡的车轮高速转动时，个别部位受力很大，磨损相应加快，伴随转向发抖，使操纵性变差。处理办法：如果在汽车1行驶中发现某一特定速度车辆有轻微抖动时，就应立即对车轮进行平衡，这样可防止轮胎2出现斑秃性磨损。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种汽车胎纹深度自动检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)控制单元通过4G通信单元，实现与服务器建立通信连接；

(2)通过4G通信单元进行系统参数的配置，初始化数据无误后可执行后续任务；

(3)激光测距装置直线横向移动并检测，获得相应胎纹深度数据，激光测距装置返回信号至控制单元，控制单元接收到激光测距装置信号，此次检测结束，存检测数据至控制单元的内存芯片中，并过所述4G通信单元发送至服务器，此次激光测距装置获得的胎纹深度数据为系统最终测量的胎纹数据；

(4)服务器判断激光测距装置的胎纹深度数据，判断轮胎是否存在异常磨损，

自动胎纹检测方法汽车基于胎纹自动检测台实现，胎纹自动检测台包括基台、第一检测装置、第二检测装置，所述第一检测装置、第二检测装置均包括底座、抬升架、抬升油缸、左抬升滚轴组、右抬升滚轴组、随动座、滚轴驱动机构、滑动柱以及检测机，检测机包括检测座以及用于驱动检测座竖直升降的升降臂，检测座的上端固定有摄像头，所述检测座上滑动设置有滑动块，滑动块上固定有激光测距装置，检测座上安装有用于驱动滑动块前后移动的滑动驱动机构，抬升架的左右两端分别通过两个抬升油缸升降式安装在底座上，基台的右侧设置基坑，第一检测装置的底座固定在基坑内，第二检测装置的底座滑动安装在基坑内，基坑内设置有用于驱动第二检测装置的底座水平直线移动的底座驱动机构，

随动座的中部固定用于测量胎纹深度的检测机，左抬升滚轴组、右抬升滚轴组均包括至少三个滚轴，相邻两个滚轴的端部分别铰接至连接片的两端，左抬升滚轴组、右抬升滚轴组相对随动座的中部对称布置，抬升架开设有水平设置的滑动槽，最外侧的滚轴的端部滑动设置在滑动槽上，抬升架上设置有用于向外拉住最外侧的滚轴的拉簧，最内侧的滚轴的端部转动安装在随动座上，随动座上安装有用于驱动最内侧的滚轴的滚轴驱动机构，

步骤3中，激光测距装置进行轮胎花纹深度检测方法如下：

a.第一检测装置上提前放置钢板，使得钢板覆盖第一检测装置的滚轴，汽车从基面从左至右行驶，汽车的前轮压过钢板，经过第一检测装置，随后压在第二检测装置上，车轮压在第二检测装置上最内侧的两个滚轴时，停车，切换至空档并松手刹，轮子和第二检测装置实现对中设置；

b.撤掉钢板，第二检测装置的滚轴驱动电机通电实现自锁，限制最内侧两个滚轴转动，随后通过底座驱动机构缓慢移动第二检测装置，直至车辆的左侧轮落入第一检测装置的最内侧两个滚轴之间；

c.抬升油缸驱动抬升架上升，第一检测装置的左抬升滚轴组、右抬升滚轴组分别支撑在左轮的左右两侧，第二检测装置的左抬升滚轴组、右抬升滚轴组分别支撑在右轮的左右两侧，从而实现车轮和对应检测机的对中；

d.滑动驱动机构驱动激光测距装置前后移动，前后扫描轮胎的花纹深度，获得轮胎底部的胎纹深度数据；

e.滑动机构驱动摄像头装置左右转动，拍摄轮胎侧面，并把图像数据发送给服务器，由后台判断轮胎是否存在受外力原因造成轮胎非正常情况。

2.根据权利要求1所述的汽车胎纹深度自动检测方法，其特征在于：步骤4中，服务器判断异常磨损的方式如下：每个测量块上获得的激光测距装置的胎纹深度数据进行处理，任意两个胎纹沟槽深度数据之差的绝对值大于设定闸值,则判定为异常磨损。

3.根据权利要求1所述的汽车胎纹深度自动检测方法，其特征在于：滚轴驱动电机工作，驱动最内侧两个滚轴转动，从而驱动对应轮胎转动一定角度，从而实现变化测量的位置，多变化几个测量位置，获得一个轮胎的多个位置的胎纹数据。

4.根据权利要求1所述的汽车胎纹深度自动检测方法，其特征在于：该自动检测方法适用于轮胎断面的宽度为145-275mm之间的轮胎。

5.根据权利要求1所述的汽车胎纹深度自动检测方法，其特征在于：把整个轮胎圆周分成12个断面，激光测距装置做完一次轮胎断面横向扫描，驱动装置驱动轮胎旋转30°，激光测距装置再做一次轮胎断面横向移动并扫描，这样反复工作12次，直至把整个轮胎12个断面宽度都检测一遍，通过服务器数据分析，判定轮胎断面是否存在裂缝、扎钉。

6.根据权利要求1所述的汽车胎纹深度自动检测方法，其特征在于：滑动机构驱动摄像头装置左右转动，拍摄轮胎侧面图像，并把图像数据实时发送给服务器，服务器通过数据库原始图像作对比，自动判定轮毂、轮辋是否存在外伤、轮胎侧面是否有裂缝、鼓包与破损、轮胎气门帽是否完好状况。

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