CN213579197U - 一种非接触式深度测量系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种非接触式深度测量系统，包括移动模组、设在移动模组上的非接触式测距传感器、用于驱动移动模组带动非接触式测距传感器做直线往复运动的驱动系统以及与非接触式测距传感器和驱动系统进行数据交互的控制系统。本申请可以对轮胎的花纹深度进行准确测量。

Description

一种非接触式深度测量系统

技术领域

本申请涉及测量设备的技术领域，尤其是涉及一种非接触式深度测量系统。

背景技术

符合标准的轮胎花纹能够提高汽车的操控稳定性，因此在车辆保养过程中，部分会对花纹的深度进行检测，但大多是采用卡尺进行测量，无法准确的反映轮胎的花纹深度。

发明内容

本申请提供一种非接触式深度测量系统，可以对轮胎的花纹深度进行准确测量。

第一方面，本申请提供了一种非接触式深度测量系统，包括：

移动模组；

非接触式测距传感器，设在移动模组上；

驱动系统，用于驱动移动模组，带动非接触式测距传感器做直线往复运动；以及

控制系统，与非接触式测距传感器和驱动系统进行数据交互。

通过采用上述技术方案，非接触式测距传感器在移动的过程中，能够对其与轮胎之间的距离进行测量，测量的基准有两个，一个是轮胎的胎面，一个是花纹的底面，二者的差值就是轮胎花纹的深度。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述非接触式测距传感器为激光传感器。

通过采用上述技术方案，使用激光传感器来进行测量，激光传感器的散射范围小，测量精度也更高。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述移动模组为线性模组。

通过采用上述技术方案，线性模组的传动精度更高，有助于进一步提高测量精度。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述驱动系统为步进式驱动系统或者伺服式驱动系统。

通过采用上述技术方案，这两种驱动系统的传动精度更高，有助于进一步提高测量精度。

在第一方面的一种可能的实现方式中，还包括显示终端；

显示终端与控制系统进行数据交互，将非接触式测距传感器反馈的数据以图形或者数据的形式显示。

通过采用上述技术方案，可以更加直观的将检测数据反馈出来，使用更加人性化。

第二方面，本申请提供了一种非接触式深度测量系统，包括：

底座；

移动模组，设在底座上；

非接触式测距传感器，设在移动模组上；

驱动系统，用于驱动移动模组，带动非接触式测距传感器做直线往复运动；

两组支架，设在底座上且分别位于移动模组的两侧；

转动辊，设在支架上；以及

控制系统，与非接触式测距传感器和驱动系统进行数据交互；

其中，转动辊的轴线平行于非接触式测距传感器的移动方向。

通过采用上述技术方案，非接触式测距传感器在移动的过程中，能够对其与轮胎之间的距离进行测量，测量的基准有两个，一个是轮胎的胎面，一个是花纹的底面，二者的差值就是轮胎花纹的深度，同时，轮胎还可以压在转动辊上并转动，实现对轮胎的多点测量。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述非接触式测距传感器为激光传感器。

通过采用上述技术方案，使用激光传感器来进行测量，激光传感器的散射范围小，测量精度也更高。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述移动模组为线性模组。

通过采用上述技术方案，线性模组的传动精度更高，有助于进一步提高测量精度。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述驱动系统为步进式驱动系统或者伺服式驱动系统。

通过采用上述技术方案，这两种驱动系统的传动精度更高，有助于进一步提高测量精度。

在第二方面的一种可能的实现方式中，还包括显示终端；

显示终端与控制系统进行数据交互，将非接触式测距传感器反馈的数据以图形或者数据的形式显示。

通过采用上述技术方案，可以更加直观的将检测数据反馈出来，使用更加人性化。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种深度测量系统的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的一种轮胎的截面示意图。

图3是本申请实施例提供的一种测距的原理示意图。

图4是本申请实施例提供的一种线性模组的结构示意图。

图5是本申请实施例提供的另一种线性模组的结构示意图。

图6是本申请实施例提供的一种花纹深度的显示示意图。

图7是本申请实施例提供的另一种花纹深度的显示示意图。

图8是本申请实施例提供的另一种深度测量系统的结构示意图。

图9是本申请实施例提供的一种多个深度测量系统的部署示意图。

图10是本申请实施例提供的一种控制系统的结构示意框图。

图中，10、底座，11、移动模组，12、非接触式测距传感器，13、驱动系统，14、控制系统，15、显示终端，16、支架，17、转动辊，21、导轨，22、滑台，23、驱动副，141、CPU，142、RAM，143、ROM，144、系统总线，145、放大器，146、伺服驱动器，147、显示驱动器，148、测距驱动器。

具体实施方式

以下结合附图，对本申请中的技术方案作进一步详细说明。

首先对轮胎及其工作环境进行简单的介绍，轮胎直接与路面接触，和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘座舒适性和行驶平顺性。

轮胎在工作过程中，需要提供减震、抓地力和排水等诸多功能，轮胎上的花纹起到了至关重要的作用，随着使用时间的增加，轮胎上的花纹会逐渐磨损，轮胎的性能也会逐渐降低，当花纹磨损到一定的程度后，就需要对轮胎进行更换。

请参阅图1，为本申请实施例公开的一种非接触式深度测量系统，该系统主要由移动模组11、非接触式测距传感器12、驱动系统13和控制系统14四部分组成，非接触式测距传感器12固定安装在移动模组11上，能够随着移动模组11做直线往复运动。

移动模组11工作时的动力由驱动系统13提供，控制系统14的作用是与非接触式测距传感器12和驱动系统13进行数据交互，使二者能够按照设定的程序进行工作。

下面结合具体的工作场景来对本申请实施例中展示的深度测量系统进行进一步介绍，请参阅图2，汽车停止不动，轮胎与地面直接接触，深度测量系统放置在地面以下的检测室内，非接触式测距传感器12的移动方向平行于轮胎的轴线。

请参阅图3，测距过程中，非接触式测距传感器12启动，向外发射信号，此时记下时间T1，信号与轮胎接触后发生反射，反射的信号被非接触式测距传感器12接收到后，记下时间T2，信号的速度为V，根据这三个值就可以计算出信号的传递距离，然后再计算出非接触式测距传感器12与信号发生反射处的距离。

在非接触式测距传感器12的移动路径上，有轮胎的胎面和花纹的底面，与轮胎胎面之间的距离为D1，与花纹底面之间的距离为D2，那么花纹的深度值就是D2与D1的差值。

应理解，请参阅图2，轮胎花纹的样式是多种多样的，因此在非接触式测距传感器12的移动路径上，D1和 D2是交替出现的。

还应理解，汽车轮胎带有花纹的面会直接与路面接触，在绝大部分情况下，磨损是比较均匀的，在实际的操作过程中，可以将D2与D1的差值的最大值看作是轮胎上花纹的深度。

测距的方式有以下几种实现方式，

第一种，使用光学照相拍摄轮胎的花纹面，然后使用图像识别处理算法来对图像进行处理，进而计算出图像中的花纹深度，但是这种处理方式的运算量大，硬件成本高，精度程度偏低。

第二种，使用激光传感器来进行测量，激光的单色性好、方向性强，精确程度更高，可以获得更加准确的数据。

第三种，声学测距，声学测距的原理与激光测距的原理类似，但是从轮胎花纹的尺寸方面考虑，其反射位置无法确定，干扰较多，数据的准确程度偏低。

因此，在一些可能的实现方式中，非接触式测距传感器12使用激光传感器。

作为申请提供的深度测量系统的一种具体实施方式，对于移动模组11，有线性模组和移动小车等多种实现形式，但是从精度方面考虑，线性模组的精度无疑是更高的。

请参阅图4和图5，线性模组由导轨21、滑台22和驱动副23三部分组成，滑台22与导轨21滑动连接，能够沿着导轨21往复滑动，驱动副23的作用是提供滑台22滑动时的动力，驱动副23的形式有滚珠丝杠传动副、齿轮齿条传动副和同步带传动副等多种形式。

作为申请提供的深度测量系统的一种具体实施方式，驱动系统13可以使用步进式驱动系统或者伺服式驱动系统，步进式驱动系统的核心是步进电机，伺服式驱动系统的核心是伺服电机，相比于普通的电机而言，步进电机和伺服电机都能够实现精确控制，例如单位时间内转动的角度或者圈数等，这样可以配合非接触式测距传感器12进行深度测量工作。

例如，在一种可能的工作方式中，驱动系统13是间歇工作的，非接触式测距传感器12工作时，驱动系统13处于暂停状态；非接触式测距传感器12不工作时，驱动系统13处于工作状态，通过移动模组11将非接触式测距传感器12转移到下一个测量位置。

在例如，在另一种可能的工作方式中，驱动系统13处于一个缓慢的工作状态，该状态下，非接触式测距传感器12同样以一个缓慢的速度移动，但是该移动并不会对非接触式测距传感器12的测量产生影响，或者说，产生的影响被限制在了允许的范围内。

请参阅图1，作为申请提供的深度测量系统的一种具体实施方式，还增加了一个显示终端15，显示终端15能够与控制系统14进行数据交互，将非接触式测距传感器12反馈的数据以图形或者数据的形式显示。

应理解，在进行深度测量的过程中，工作人员是不能够直接的得到非接触式测距传感器12反馈的数据的，这会在测量与结果之间增加一个时间差，可能还需要将非接触式测距传感器12反馈的数据发送到专门的数据处理设备上才能显示出来。

增加了显示终端15后，就可以在检测的过程中同步显示数据，那么对于驾驶员和工作人员而言，就能够更加直接的了解轮胎的花纹深度，省去了等待的过程。

请参阅图6，在一些可能的实现方式中，轮胎的花纹深度是以图形的方式来显示的。

请参阅图7，在另一些可能的实现方式中，轮胎的花纹深度是以数字的方式来显示的，例如直接显示花纹的最大深度。

作为申请提供的深度测量系统的一种具体实施方式，请参阅图8，额外增加了底座10、支架16和转动辊17，具体而言，移动模组11固定安装在底座10上，支架16的数量为两个，同样固定安装在底座10上且位于移动模组11的两侧。

每个支架16上均安装有一个转动辊17，转动辊17的轴线平行于移动模组11上非接触式测距传感器12的移动方向。转动辊17的作用是辅助轮胎进行转动。

下面结合具体的使用场景进行进一步的介绍，

首先，汽车的一个轮胎需要同时压在两个转动辊17上，接着控制系统14向驱动系统13和非接触式测距传感器12下发工作指令，对该处的轮胎上的花纹深度进行测量，测量完成后，轮胎转动120°，重复上述过程，然后轮胎再次转动120°，并再次重复上述过程。

测量三次后，取这三次花纹深度的平均值作为该轮胎上的花纹深度值。

从另一个角度理解，支架16和转动辊17的作用就是辅助轮胎进行转动，例如在一个检测室内，请参阅图9，可以同时放置四个这样的深度测量系统，这样就可以同时对汽车上四个轮胎的花纹深度进行测量。

应理解，请参阅图10，上述任一处提到的控制系统14，可以是一个CPU，微处理器，ASIC，或一个或多个用于控制上述内容的程序执行的集成电路。控制系统14主要由CPU141、RAM142、ROM143和系统总线144等组成，其中CPU141，RAM142和ROM143均连接在系统总线144上。

驱动系统13与控制系统14之间需要增加放大器145，例如伺服电机就需要使用伺服驱动器驱动，放大器145通过伺服驱动器146连接在系统总线144上，显示终端15通过显示驱动器147连接在系统总线144上，非接触式测距传感器12通过测距驱动器148连接在系统总线144上。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种非接触式深度测量系统，其特征在于，包括：

移动模组（11）；

非接触式测距传感器（12），设在移动模组（11）上；

驱动系统（13），用于驱动移动模组（11），带动非接触式测距传感器（12）做直线往复运动；以及

控制系统（14），与非接触式测距传感器（12）和驱动系统（13）进行数据交互。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式深度测量系统，其特征在于，所述非接触式测距传感器（12）为激光传感器。

3.根据权利要求1所述的一种非接触式深度测量系统，其特征在于，所述移动模组（11）为线性模组。

4.根据权利要求1所述的一种非接触式深度测量系统，其特征在于，所述驱动系统（13）为步进式驱动系统或者伺服式驱动系统。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种非接触式深度测量系统，其特征在于，还包括显示终端（15）；

显示终端（15）与控制系统（14）进行数据交互，将非接触式测距传感器（12）反馈的数据以图形或者数据的形式显示。

6.一种非接触式深度测量系统，其特征在于，包括：

底座（10）；

移动模组（11），设在底座（10）上；

非接触式测距传感器（12），设在移动模组（11）上；

驱动系统（13），用于驱动移动模组（11），带动非接触式测距传感器（12）做直线往复运动；

两组支架（16），设在底座（10）上且分别位于移动模组（11）的两侧；

转动辊（17），设在支架（16）上；以及

控制系统（14），与非接触式测距传感器（12）和驱动系统（13）进行数据交互；

其中，转动辊（17）的轴线平行于非接触式测距传感器（12）的移动方向。

7.根据权利要求6所述的一种非接触式深度测量系统，其特征在于，所述非接触式测距传感器（12）为激光传感器。

8.根据权利要求6所述的一种非接触式深度测量系统，其特征在于，所述移动模组（11）为线性模组。

9.根据权利要求6所述的一种非接触式深度测量系统，其特征在于，所述驱动系统（13）为步进式驱动系统或者伺服式驱动系统。

10.根据权利要求6至9中任意一项所述的一种非接触式深度测量系统，其特征在于，还包括显示终端（15）；

显示终端（15）与控制系统（14）进行数据交互，将非接触式测距传感器（12）反馈的数据以图形或者数据的形式显示。

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