CN201716009U - 一种胎面花纹检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种胎面花纹检测装置，包括轮胎装置、单台相机、线激光器、步进电机、单片机和系统软件。系统软件通过串口电路与单片机实现实时通信，进而通过单片机控制线激光器和步进电机协调工作，线激光器周期性地发出一字线激光，对胎面花纹进行跟踪扫描；步进电机带动轮胎转动，使得轮胎每旋转一定角度停顿一下。与此同时，系统软件控制单台相机对胎面花纹进行拍照，以获得具有深度信息的图像，轮胎旋转一周即可完成图像采集工作。系统软件对采集的图像进行分析处理后，将轮胎模型进行三维形状的还原，通过与标准合格轮胎模型的对比分析，得出轮胎胎面花纹形状和花纹深度是否合格，其磨损程度是否超出了磨损极限，并在轮胎三维模型上凸显出磨损情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种胎面花纹检测装置，尤其是采用线激光器和单台相机的胎面花纹检测装置。
背景技术
汽车依靠轮胎支承在路面上，而直接与路面接触的却是轮胎花纹。轮胎不仅承载、滚动，而且通过其花纹块与路面产生的磨擦力，成为汽车驱动、制动和转向的动力之源。影响花纹作用的因素较多，但起主要作用并与汽车使用有关的因素是花纹型式和花纹深度。轮胎花纹型式多种多样，不同样式的花纹其应用车型不一样，作用效果也不一样；花纹愈深，则花纹块接地弹性变形量愈大，由轮胎弹性迟滞损失形成的滚动阻力也将随之增加。较深的花纹不利于轮胎散热，使胎温上升加快，花纹根部因受力严重而易撕裂、脱落等。花纹过浅不仅影响其贮水、排水能力，容易产生有害的“滑水现象”，而且使光胎面轮胎易打滑的弊端凸现出来，从而使前面提及的汽车性能变坏。因此，花纹过深过浅都不好。
轮胎在使用的过程中会产生磨损，花纹将越变越小，影响花纹作用的有效性。轮胎磨损过大会增加油耗，更有爆胎的危险，而汽车爆胎后发生交通安全事故的情况高达95%，其中发生伤亡事故的占45%。所以判断轮胎花纹磨损程度至关重要。目前，一般采用目测的方法，这种方法凭人直观感觉判断，人为因素很大，无法保证其精确性和完整性。而对新加工好的轮胎，也没有相应的能高效地检测出其胎面花纹是否合格的装置。对此，我们设计了一种胎面花纹检测装置，该装置能有效地检测出胎面花纹形状和花纹深度是否符合设计和生产要求，也能够有效地检测出使用一段时间后的轮胎胎面花纹的磨损程度。该检测装置还具有结构简单、操作方便、性能稳定、成本较低等优点。
发明内容
为了实现上述技术任务，本实用新型提出了一种胎面花纹检测装置，该装置能够稳定高效地检测出胎面花纹是否符合设计和生产要求，检测出胎面花纹的磨损程度。
本实用新型为实现胎面花纹的自动检测所采用的技术方案是：系统软件通过串口电路与单片机实现实时通信，进而通过单片机控制线激光器和步进电机协调工作，线激光器周期性地发出一字线激光，对胎面花纹进行跟踪扫描；步进电机带动轮胎转动，使得轮胎每旋转一定角度停顿一下。与此同时，系统软件控制单台相机对胎面花纹进行拍照，以获得具有深度信息的图像，轮胎旋转一周即可完成图像采集工作。系统软件对采集的图像进行分析处理后，将轮胎模型进行三维形状的还原，通过与标准合格轮胎模型的对比分析，得出轮胎胎面花纹形状和花纹深度是否合格，其磨损程度是否超出了磨损极限，并在轮胎三维模型上凸显出磨损情况。
本实用新型的其他技术特点在于：线激光器采用M635L5-5-1660；步进电机选择57BYG250-50；步进电机控制和驱动电路采用了控制芯片L297、驱动芯片L298；单台相机为AT-Snap100；单片机选择16位的MC9S12DG128；串口电路采用了MAX232。
本实用新型采用线激光器和单台相机来进行胎面花纹检测，结构简单、操作方便、性能稳定、成本较低。整个系统采用的是模块化设计，芯片更换升级等方面非常方便，具有很好的发展前景。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型系统串口通信的电路原理图。
图3是本实用新型步进电机控制和驱动电路原理图。
图4是本实用新型线激光器控制电路原理图。
图5是本实用新型系统工作流程图。
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
具体实施方式
参照图1，一种胎面花纹检测装置，包括轮胎装置、单台相机、线激光器、步进电机、单片机和系统软件。其中单台相机，用于图像摄取；步进电机，用于带动轮胎转动；线激光器，用于对胎面花纹进行扫描；单片机，用于与计算机实现实时通信，并控制线激光器和步进电机协调工作。
系统软件通过串口电路与单片机实现实时通信，进而通过单片机控制线激光器和步进电机协调工作。与此同时，系统软件与单台相机相互通信，从而实现了对线激光器、步进电机和单台相机的控制，使得各部分功能之间协调有序的工作：步进电机带动着轮胎旋转，使得轮胎每隔一定时间旋转一定的角度；线激光器发出的一字线激光间断性地扫描轮胎胎面；单台相机间断性地拍得图像信息，并将获得的图像信息传输给计算机，系统软件分析处理后，将轮胎模型进行三维形状的还原。
参照图2，系统软件通过串口电路与单片机实现实时通信，进而能够控制步进电机和线激光器协调工作，其中串口电路采用MAX232。
参照图3，单片机通过控制芯片L297和驱动芯片L298实现了对步进电机的控制和驱动。控制芯片L297主要用来接收单片机发出的信号脉冲，产生所需要的相序。驱动芯片L298为双H桥驱动器，用来驱动步进电机57BYG250-50。步进电机每相线圈两端反向接入一个二极管，对电机线圈产生的感应电动势起到泄放的作用，避免电机过热，保护电机。
参照图4，单片机MC9S12DG128通过pp1口输出具有固定周期的矩形波信号，pp1口输出为低电平0时，三极管8550导通，使得位于线激光器负极与地之间的TIP41C导通，线激光器发出激光； pp1口输出为高电平1时，线激光器不发出激光：从而实现了单片机对线激光器的控制，使得线激光器周期性地发出一字线激光。
参照如图5，给出本实用新型的图像处理流程：当系统开始工作后，步进电机开始带动轮胎转动，转动到一定角度后，步进电机停止工作，使得轮胎停止转动。待轮胎停稳后，线激光器发出激光，对轮胎胎面进行扫描，单台相机进行拍照工作，随后，线激光器停止激光发射，相机再次进行拍照获得背景图像。系统软件对获得的这两张照片进行滤波处理后，去除背景，并对畸变进行校正，计算获得图像信息的三维坐标信息。系统软件判断轮胎是否旋转了一周，即系统是否完成了采样工作。若采样完成，则进入三维重建的过程，系统软件将得到的三维坐标信息显现在三维坐标系里，并对中间点进行插值处理，使得图像更加细致；否则，系统进入下一次循环，轮胎旋转到下一个角度，继续采集信息。
Claims (6)
1.一种胎面花纹检测装置，包括轮胎装置、单台相机、线激光器、步进电机和单片机，其特征在于，所述的单片机分别与线激光器和步进电机相连，单台相机与单片机相互连接，线激光器、步进电机和单台相机分别均与轮胎装置相连。
2.如权利要求1所述的胎面花纹检测装置，其特征在于，所述的线激光器为M635L5-5-1660。
3.如权利要求1所述的胎面花纹检测装置，其特征在于，所述的步进电机为57BYG250-50。
4.如权利要求1所述的胎面花纹检测装置，其特征在于，所述的步进电机控制和驱动电路采用了控制芯片L297、驱动芯片L298。
5.如权利要求1所述的胎面花纹检测装置，其特征在于，所述的单台相机为AT-Snap100。
6.如权利要求1所述的胎面花纹检测装置，其特征在于，所述的单片机选择16位的MC9S12DG128。
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