CN112373248A - 轮胎磨损检测方法、轮胎磨损检测装置及车辆 - Google Patents

轮胎磨损检测方法、轮胎磨损检测装置及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种轮胎磨损检测方法、轮胎磨损检测装置及车辆，涉及车辆轮胎磨损检测技术领域，本发明提供的轮胎磨损检测方法，包括以下步骤：以轮胎圆周任一点为测试点，并检测测试点的x轴加速度；计算测试点的接地时长与离地时长的比值作为持续时间比值；计算测试点在接地过程中x轴加速度平方值的平均值的平方根与测试点在离地过程中x轴加速度平方值的平均值的平方根的比值作为幅值比值；根据持续时间比值和幅值比值进行标定试验以确定标定参数；根据持续时间比值、幅值比值和标定参数确定磨耗值。本发明提供的轮胎磨损检测方法，可以实现对轮胎磨耗的实时检测。

Description

轮胎磨损检测方法、轮胎磨损检测装置及车辆
技术领域
本发明涉及车辆轮胎磨损检测技术领域，尤其是涉及一种轮胎磨损检测方法、轮胎磨损检测装置及车辆。
背景技术
汽车轮胎的磨损程度对汽车的安全性能影响很大，磨损严重的轮胎无论是在排水性能、抓地性能和内部结构安全性能方面都存在较大隐患，应当立即给予更换。然而，传统的磨损检测技术手段费时费力，导致该项安全性能经常被驾驶人员所忽视，导致磨损严重的轮胎不能及时被发现与更换。
轮胎磨损检测方法主要有以下几种：
(1)通过驾驶人员用眼观察胎面花纹的磨损情况，然后根据经验决定是否需要进行更换。然而，人眼观察的方式主观性太强，不利于轮胎磨损检测的数据客观化。
(2)通过专门的花纹深度尺对当前轮胎花纹深度进行测量，从而实现轮胎的磨损状态进行检测，并将检测结果跟轮胎制造商建议的极限数值进行比对，从而决定是否需要对轮胎进行更换。然而，花纹深度尺测量花纹磨损的方法需要依次测量每个轮胎花纹深度，耗费巨大人力物力(尤其是对20个轮子以上的卡车)，测量效率低下，而且测量结果也严重依赖测量人员的测量习惯。
(3)将车辆开上专门的检测设备上，通过摄像机从轮胎底部对当前轮胎花纹进行拍摄，通过图像处理技术，判断出当前轮胎的磨损程度。然而，依托专门的检测设备，需要将车辆开往具有此检测设备的车间，磨损检测严重受制于时间和空间的限制。目前仅用于汽车维修保养等特定领域，无法满足广大车主对轮胎磨损程度快速检测和判断的实际需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轮胎磨损检测方法、轮胎磨损检测装置及车辆，可以实现对轮胎磨耗的实时检测。
第一方面，本发明提供的轮胎磨损检测方法，包括以下步骤：
以轮胎圆周任一点为测试点，并检测所述测试点的x轴加速度；
计算所述测试点的接地时长与离地时长的比值作为持续时间比值；
计算所述测试点在接地过程中x轴加速度平方值的平均值的平方根与所述测试点在离地过程中x轴加速度平方值的平均值的平方根的比值作为幅值比值；
根据所述持续时间比值和所述幅值比值进行标定试验以确定标定参数；
根据所述持续时间比值、所述幅值比值和所述标定参数确定磨耗值。
结合第一方面，本发明提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述计算所述测试点的接地时长与离地时长的比值作为持续时间比值的步骤包括：
确定所述测试点的接地起始点和接地终止点，并在所述接地起始点和所述接地终止点之间确定过零点；
计算所述过零点与所述接地起始点的第一时间差；
计算所述接地终止点与所述过零点的第二时间差；
计算所述第一时间差与所述第二时间差的比值。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述轮胎磨损检测方法还包括：
检测轮胎内部气压值；
建立以下函数关系：W＝a0+a1×P+a2×E+a3×T，其中：a0、a1、a2和a3皆为所述标定参数；W为磨耗值；P为胎压，单位KPa；E为所述幅值比值；T为所述第一时间差与所述第二时间差的比值。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述确定磨耗值的方法包括：
多次试验获得多组磨耗试验值，并获得对应的所述持续时间比值和所述幅值比值；
根据所述磨耗试验值、所述持续时间比值、所述幅值比值和所述胎压确定所述标定参数；
根据所述标定参数以及实际测试中的所述持续时间比值、所述幅值比值和所述胎压计算所述磨耗值。
第二方面，本发明提供的轮胎磨损检测装置采用第一方面提供的轮胎磨损检测方法，且所述轮胎磨损检测装置包括：处理器和检测组件，所述处理器与所述检测组件连接。
结合第二方面，本发明提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述检测组件包括加速度传感器，所述加速度传感器安装于轮胎内侧的圆周面。
结合第二方面，本发明提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述检测组件包括气压传感器，所述气压传感器安装于轮胎内部。
结合第二方面，本发明提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述检测组件包括温度传感器，所述温度传感器用于检测所述轮胎的内部温度。
结合第二方面，本发明提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述处理器与通信模块连接。
第三方面，本发明提供的车辆采用第一方面提供的轮胎磨损检测方法。
本发明实施例带来了以下有益效果：采用以轮胎圆周任一点为测试点，并检测测试点的x轴加速度，计算测试点的接地时长与离地时长的比值作为持续时间比值，计算测试点在接地过程中x轴加速度平方值的平均值的平方根与测试点在离地过程中x轴加速度平方值的平均值的平方根的比值作为幅值比值，根据持续时间比值和幅值比值进行标定试验以确定标定参数，根据持续时间比值、幅值比值和标定参数确定磨耗值，可以在轮胎转动过程中实时检测磨耗值，降低了轮胎磨损检测的硬件条件，提高了轮胎磨损检测的便捷性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的轮胎磨损检测装置的示意图；
图2为本发明实施例提供的轮胎磨损检测方法中加速度信号波形图。
图标：100－处理器；200－检测组件；210－加速度传感器；220－气压传感器；230－温度传感器；300－通信模块。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
本发明实施例提供的轮胎磨损检测方法，包括以下步骤：
以轮胎圆周任一点为测试点，并检测测试点的x轴加速度；
计算测试点的接地时长与离地时长的比值作为持续时间比值；
计算测试点在接地过程中x轴加速度平方值的平均值的平方根与测试点在离地过程中x轴加速度平方值的平均值的平方根的比值作为幅值比值；
根据持续时间比值和幅值比值进行标定试验以确定标定参数；
根据持续时间比值、幅值比值和标定参数确定磨耗值。
具体地，车辆随轮胎转动行进，x轴沿车辆行进方向延伸。当轮胎与地面接触时，轮胎受地面摩擦而产生速度变化，参见图2所示的加速度信号波形图，其中：图2中纵轴为加速度，横轴为时间，d点为测试点的接地起始点，e点为测试点的接地终止点(离地时间点)。当测试点运动至轮胎最低点时，则定义为过零点。接地起始点至过零点的时间段为接地时长，过零点至接地终止点的之间段为离地时长。根据持续时间比值和幅值比值，通过多次测量试验磨损可建立方程组，从而确定标定参数。根据标定参数，通过计算持续时间比值和幅值比值，从而可以计算实际磨耗值。
在本发明实施例中，计算测试点的接地时长与离地时长的比值作为持续时间比值的步骤包括：
确定测试点的接地起始点和接地终止点，并在接地起始点和接地终止点之间确定过零点；
计算过零点与接地起始点的第一时间差；
计算接地终止点与过零点的第二时间差；
计算第一时间差与第二时间差的比值。
具体的，通过有限状态机法可以计算x轴加速度的峰值，在一个检测周期内，正向最大值和负向最小值之间进行插值法计算过零点，即过零点的x轴加速度为零。
进一步的，轮胎磨损检测方法还包括：
检测轮胎内部气压值；
建立以下函数关系：W＝a0+a1×P+a2×E+a3×T，其中：a0、a1、a2和a3皆为标定参数；W为磨耗值；P为胎压，单位KPa；E为幅值比值；T为第一时间差与第二时间差的比值。
在函数关系中，胎压、幅值比值以及第一时间差与第二时间差的比值作为实验已知变量，通过多次试验建立方程组，从而可以求解a0、a1、a2和a3。待确定标定参数后，在实际轮胎磨损检测过程中，通过检测胎压、幅值比值以及第一时间差与第二时间差的比值从而可以计算得出磨耗值。
本实施例中，确定磨耗值的方法包括：
多次试验获得多组磨耗试验值，并获得对应的持续时间比值和幅值比值；
根据磨耗试验值、持续时间比值、幅值比值和胎压确定标定参数；
根据标定参数以及实际测试中的持续时间比值、幅值比值和胎压重新获得磨耗值。待确定标定参数后可获得磨耗值的求解函数，在检测轮胎磨耗值时，根据被测点的磨耗试验值、持续时间比值、幅值比值和胎压计算获得磨耗值。
实施例二
如图1所示，本发明实施例提供的轮胎磨损检测装置采用实施例一提供的轮胎磨损检测方法，且轮胎磨损检测装置包括：处理器100和检测组件200，处理器100与检测组件200连接。
具体地，处理器100根据轮胎磨损检测方法配置相应的程序，通过检测组件200检测轮胎圆周上测试点的加速度，处理器100根据加速度信号确定持续时间比值和幅值比值，从而可以在试验中获得磨耗值的计算函数，进而可在实际检测中实时检测轮胎的磨耗值。
在本发明实施例中，检测组件200包括加速度传感器210，加速度传感器210安装于轮胎内侧的圆周面。
具体的，加速度传感器210随轮胎转动而绕轮胎轴线圆周运动，当轮胎的测试点与地面接触过程中，测试点在x轴加速度产生周期性变化。根据x轴加速度的信号，通过去直流分量、低通滤波和幅值调制可以获得易于辨识的加速度波形图。
进一步的，检测组件200包括气压传感器220，气压传感器220安装于轮胎内部，气压传感器220用于检测轮胎内部气压。
进一步的，检测组件200包括温度传感器230，温度传感器230用于检测轮胎的内部温度，根据温度变化可对胎压进行补偿。
进一步的，处理器100与通信模块300连接，通过轮胎内部可发送轮胎的磨损检测信息。
实施例三
本发明实施例提供的车辆采用实施例一提供的轮胎磨损检测方法。
本实施例提供的车辆包含上述轮胎磨损检测方法，因此车辆具备轮胎磨损检测方法的技术效果，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种轮胎磨损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
以轮胎圆周任一点为测试点，并检测所述测试点的x轴加速度；
计算所述测试点的接地时长与离地时长的比值作为持续时间比值；
计算所述测试点在接地过程中x轴加速度平方值的平均值的平方根与所述测试点在离地过程中x轴加速度平方值的平均值的平方根的比值作为幅值比值；
根据所述持续时间比值和所述幅值比值进行标定试验以确定标定参数；
根据所述持续时间比值、所述幅值比值和所述标定参数确定磨耗值。
2.根据权利要求1所述的轮胎磨损检测方法，其特征在于，所述计算所述测试点的接地时长与离地时长的比值作为持续时间比值的步骤包括：
确定所述测试点的接地起始点和接地终止点，并在所述接地起始点和所述接地终止点之间确定过零点；
计算所述过零点与所述接地起始点的第一时间差；
计算所述接地终止点与所述过零点的第二时间差；
计算所述第一时间差与所述第二时间差的比值。
3.根据权利要求2所述的轮胎磨损检测方法，其特征在于，所述轮胎磨损检测方法还包括：
检测轮胎内部气压值；
建立以下函数关系：W＝a0+a1×P+a2×E+a3×T，其中：a0、a1、a2和a3皆为所述标定参数；W为磨耗值；P为胎压，单位KPa；E为所述幅值比值；T为所述第一时间差与所述第二时间差的比值。
4.根据权利要求3所述的轮胎磨损检测方法，其特征在于，所述确定磨耗值的方法包括：
多次试验获得多组磨耗试验值，并获得对应的所述持续时间比值和所述幅值比值；
根据所述磨耗试验值、所述持续时间比值、所述幅值比值和所述胎压确定所述标定参数；
根据所述标定参数以及实际测试中的所述持续时间比值、所述幅值比值和所述胎压计算所述磨耗值。
5.一种轮胎磨损检测装置，其特征在于，所述轮胎磨损检测装置采用权利要求1－4任一项所述的轮胎磨损检测方法，且所述轮胎磨损检测装置包括：处理器(100)和检测组件(200)，所述处理器(100)与所述检测组件(200)连接。
6.根据权利要求5所述的轮胎磨损检测装置，其特征在于，所述检测组件(200)包括加速度传感器(210)，所述加速度传感器(210)安装于轮胎内侧的圆周面。
7.根据权利要求5所述的轮胎磨损检测装置，其特征在于，所述检测组件(200)包括气压传感器(220)，所述气压传感器(220)安装于轮胎内部。
8.根据权利要求5所述的轮胎磨损检测装置，其特征在于，所述检测组件(200)包括温度传感器(230)，所述温度传感器(230)用于检测所述轮胎的内部温度。
9.根据权利要求5所述的轮胎磨损检测装置，其特征在于，所述处理器(100)与通信模块(300)连接。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆采用权利要求1－4任一项所述的轮胎磨损检测方法。
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