DE102021001044A1 - Method for monitoring a tread surface of a vehicle tire - Google Patents

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    • G01M17/00Testing of vehicles
    • G01M17/007Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/02Tyres

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Profilfläche (3.1) eines Fahrzeugreifens (3), wobei während eines Betriebs eines Fahrzeugs mittels zumindest eines laserbasierten Sensors zumindest ein Abschnitt einer Profilfläche (3.1) des Fahrzeugreifens (3) erfasst wird. Erfindungsgemäß wird als laserbasierter Sensor ein Lidarsensor (1) verwendet, wobei aus mittels des Lidarsensors (1) erfassten Daten der Profilfläche (3.1) Abstandswerte und Reflexionswerte bestimmt werden. Anhand der Abstandswerte wird ein Reifentyp bestimmt und anhand der Reflexionswerte werden in der Profilfläche (3.1) befindliche Fremdkörper und/oder wird ein Vorhandensein von Schneeketten auf dem Fahrzeugreifen (3) erkannt.The invention relates to a method for monitoring a tread surface (3.1) of a vehicle tire (3), at least a section of a tread surface (3.1) of the vehicle tire (3) being detected during operation of a vehicle by means of at least one laser-based sensor. According to the invention, a lidar sensor (1) is used as the laser-based sensor, with distance values and reflection values being determined from data of the profile surface (3.1) recorded by means of the lidar sensor (1). A tire type is determined on the basis of the distance values and, on the basis of the reflection values, foreign bodies located in the tread surface (3.1) and / or the presence of snow chains on the vehicle tire (3) is recognized.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Profilfläche eines Fahrzeugreifens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for monitoring a tread surface of a vehicle tire according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 10 2006 055 059 A1 ist ein Verfahren zum Messen der Profiltiefe von Kraftfahrzeugreifen mit einer Sensoreinheit zur Erfassung der Profiltiefe eines Kraftfahrzeugreifens bekannt. Dabei ist jedem Kraftfahrzeugreifen wenigstens eine Sensoreinheit zur Erfassung der Profiltiefe des Kraftfahrzeugreifens und deren Änderung zugeordnet. Die Sensoreinheiten sind zur Erfassung der Profiltiefe des Kraftfahrzeugreifens über dessen gesamte Lauffläche ausgebildet. Die Sensoreinheiten umfassen jeweils einen oder mehrere Sensoren, wobei die Sensoren jeweils einer Sensoreinheit aus einem Sender und einem Empfänger für elektromagnetische Wellen bestehen. Der Sender für elektromagnetische Wellen ist als Laser und der Empfänger für elektromagnetische Wellen als bildauflösender Sensor ausgebildet.From the DE 10 2006 055 059 A1 a method for measuring the tread depth of motor vehicle tires with a sensor unit for detecting the tread depth of a motor vehicle tire is known. Each motor vehicle tire is assigned at least one sensor unit for detecting the tread depth of the motor vehicle tire and changing it. The sensor units are designed to detect the tread depth of the motor vehicle tire over its entire tread. The sensor units each include one or more sensors, the sensors of a sensor unit each consisting of a transmitter and a receiver for electromagnetic waves. The transmitter for electromagnetic waves is designed as a laser and the receiver for electromagnetic waves as an image-resolving sensor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Überwachung einer Profilfläche eines Fahrzeugreifens anzugeben.The invention is based on the object of specifying a method, which is improved over the prior art, for monitoring a tread surface of a vehicle tire.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved according to the invention by a method which has the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous refinements of the invention are the subject matter of the subclaims.

In einem Verfahren zur Überwachung einer Profilfläche eines Fahrzeugreifens wird während eines Betriebs eines Fahrzeugs mittels zumindest eines laserbasierten Sensors zumindest ein Abschnitt einer Profilfläche des Fahrzeugreifens erfasst. In a method for monitoring a tread surface of a vehicle tire, at least a section of a tread surface of the vehicle tire is detected during operation of a vehicle by means of at least one laser-based sensor.

Erfindungsgemäß wird als laserbasierter Sensor ein Lidarsensor verwendet, wobei aus mittels des Lidarsensors erfassten Daten der Profilfläche Abstandswerte und Reflexionswerte bestimmt werden. Anhand der Abstandswerte wird ein Reifentyp bestimmt. Anhand der Reflexionswerte werden in der Profilfläche befindliche Fremdkörper und/oder wird ein Vorhandensein von Schneeketten auf dem Fahrzeugreifen erkannt.According to the invention, a lidar sensor is used as the laser-based sensor, with distance values and reflection values being determined from data of the profile surface recorded by means of the lidar sensor. A tire type is determined on the basis of the distance values. Foreign bodies located in the tread surface and / or the presence of snow chains on the vehicle tire is recognized on the basis of the reflection values.

Um einen sicheren Fahrbetrieb für ein Fahrzeug zu ermöglichen, ist ein Zustand der Reifen des Fahrzeugs, insbesondere ein Zustand des Reifenprofils, sehr wichtig. Weiterhin kann dieser Zustand auch auf Defekte eines Fahrwerks des Fahrzeugs, beispielsweise durch so genannte Auswaschungen des Reifenprofils, und einer falschen Spur- und/oder Sturzeinstellung des Fahrwerks, beispielsweise durch einseitig abgefahrenes Profil, hinweisen. Auch können sich in der Profilfläche eines Reifens Fremdkörper, beispielsweise Nägel oder Schrauben befinden, welche die Funktion des Reifens einschränken können. Aus diesem Grund ist eine regelmäßige Kontrolle des Reifenprofils erforderlich, welche jedoch so nur selten oder nicht erfolgt. Beispielsweise finden solche Kontrollen beim Wechsel von Sommer- auf Winterreifen und umgekehrt statt. Dies ist jedoch zu selten. Bei einem Einsatz von Ganzjahresreifen entfällt ein solcher saisonbedingter Austausch von Reifen vollständig, so dass im schlimmsten Fall keine Kontrolle der Profilfläche stattfindet.In order to enable safe driving operation for a vehicle, a condition of the tires of the vehicle, in particular a condition of the tire profile, is very important. Furthermore, this state can also indicate defects in a chassis of the vehicle, for example due to so-called washout of the tire profile, and an incorrect track and / or camber setting of the chassis, for example due to a profile worn on one side. Foreign bodies, for example nails or screws, can also be found in the tread surface of a tire, which can restrict the function of the tire. For this reason, a regular check of the tire profile is necessary, but this is done only rarely or not. For example, such controls take place when changing from summer to winter tires and vice versa. However, this is too rare. When using all-season tires, such a seasonal replacement of tires is completely unnecessary, so that in the worst case there is no control of the tread surface.

Mittels des Verfahrens kann eine zuverlässige und regelmäßige Überwachung der Profilfläche eines Fahrzeugreifens sichergestellt werden, so dass ein Fahrer des Fahrzeugs in zuverlässiger Weise über einen Zustand des Reifenprofils informiert und vor Gefahren gewarnt werden kann. Somit können beispielsweise ungleiche Profiltiefen hervorrufende Ursachen oder beispielsweise durch Fremdkörper verursachte Beschädigungen des Fahrzeugreifens schnell behoben werden. Somit können eine Fahrstabilität, einen Fahrkomfort und eine Fahrsicherheit erhöht werden. Insbesondere kann auch die Gefahr von Pannen und so genannten Reifenplatzern und daraus resultierenden Unfällen signifikant verringert werden.The method can be used to ensure reliable and regular monitoring of the tread surface of a vehicle tire, so that a driver of the vehicle can be reliably informed about a condition of the tire tread and warned of dangers. Thus, for example, causes causing unequal tread depths or damage to the vehicle tire caused by foreign bodies can be quickly remedied. Thus, driving stability, driving comfort and driving safety can be increased. In particular, the risk of breakdowns and so-called tire blowouts and the resulting accidents can be significantly reduced.

Vor allem bei Lastkraftwagen, die mit sehr hohen Reifendrücken fahren, kann ein zu geringes Profil, ein ungleichmäßig abgefahrener Fahrzeugreifen oder eine Beschädigung der Profilfläche sehr gefährlich sein. Diese Gefahr wird durch das Verfahren signifikant verringert.Especially in trucks that drive with very high tire pressures, a too low profile, unevenly worn vehicle tires or damage to the tread surface can be very dangerous. This risk is significantly reduced by the process.

Besonders vorteilhaft ist auch eine Anwendung des Verfahrens für Fahrzeuge der Oberklasse, Nutzfahrzeuge wie Lastkraftwagen, Fahrzeuge in einem Anwendungsbereich mit einer hohen Nutzdauer und Laufleistung, wie beispielsweise Geschäftswagen, Mietfahrzeuge oder Flottenfahrzeuge, und Fahrzeuge von öffentlichen Einrichtungen, wie beispielsweise Einrichtungen eines Staats, einer Feuerwehr, einer Polizei, eines Rettungsdienstes usw.It is also particularly advantageous to use the method for luxury vehicles, commercial vehicles such as trucks, vehicles in an area of application with a long service life and mileage, such as company cars, rental vehicles or fleet vehicles, and vehicles from public facilities, such as state facilities, a fire brigade , a police, an ambulance service, etc.

Weiterhin ermöglicht das Verfahren mit einer anschließenden automatisierten Auswertung und Ausgabe von Überwachungsergebnissen für einen Fahrzeugnutzer einen großen Komfortzuwachs, da manuelle Kontrollen des Reifenprofils vollständig entfallen können.Furthermore, the method with a subsequent automated evaluation and output of monitoring results enables a great increase in comfort for a vehicle user, since manual controls of the tire profile can be completely dispensed with.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch eine Anordnung eines Lidarsensors und eines Fahrzeugrads und
  • 2 schematisch eine Anordnung eines Lidarsensors und eines Ausschnitts eines Fahrzeugrads.
Show:
  • 1 schematically an arrangement of a lidar sensor and a vehicle wheel and
  • 2 schematically an arrangement of a lidar sensor and a section of a vehicle wheel.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.

In 1 ist eine Anordnung eines Lidarsensors 1 und eines Fahrzeugrads 2 mit einem Fahrzeugreifen 3 dargestellt. 2 zeigt eine weitere Anordnung eines Lidarsensors 1 und eines Ausschnitts eines Fahrzeugrads 2 mit einem Fahrzeugreifen 3.In 1 is an arrangement of a lidar sensor 1 and a vehicle wheel 2 with a vehicle tire 3 shown. 2 shows a further arrangement of a lidar sensor 1 and a section of a vehicle wheel 2 with a vehicle tire 3 .

Der Lidarsensor 1, welcher beispielsweise ein so genannter Short-Range-Lidarsensor mit einer besonders hohen Erfassungspräzision im Nahbereich ist, ist auf eine Profilfläche 3.1 des Fahrzeugreifens 3 gerichtet.The lidar sensor 1 , which is, for example, a so-called short-range lidar sensor with a particularly high detection precision in the close-up range, is on a profile surface 3.1 of the vehicle tire 3 directed.

Der Lidarsensor 1 umfasst gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Optik 1.1, welche beispielsweise so genannte MEMS-Spiegel umfasst, um mittels einer vom Lidarsensor 1 ausgesendeten Laserstrahlung L ein Bild B zu erzeugen, welches einen Ausschnitt der Profilfläche 3.1 abbildet, wobei die Profilfläche 3.1 in dem Ausschnitt in seiner vollständigen Breite gezeigt wird. Durch Drehung des Fahrzeugreifens 3 während einer Fahrt eines Fahrzeugs kann somit die Profilfläche 3.1 vollständig erfasst werden.The lidar sensor 1 includes according to the in 1 illustrated embodiment an optics 1.1 , which includes, for example, so-called MEMS mirrors, in order to be able to use a from the lidar sensor 1 emitted laser radiation L. to generate an image B, which shows a section of the profile surface 3.1 maps, the profile surface 3.1 in the section is shown in its full width. By turning the vehicle tire 3 while a vehicle is in motion, the profile surface 3.1 can be fully recorded.

Gemäß 2 ist der Lidarsensor 1 als so genannter Laserscanner ausgebildet, welcher durch Schwenken der ausgesendeten Laserstrahlung L in Richtung der Breite der Profilfläche 3.1 diese abtastet. Auch hierbei kann durch Drehung des Fahrzeugreifens 3 während einer Fahrt eines Fahrzeugs die Profilfläche 3.1 vollständig erfasst werden.According to 2 is the lidar sensor 1 designed as a so-called laser scanner, which by swiveling the emitted laser radiation L. in the direction of the width of the profile surface 3.1 this scans. This can also be done by rotating the vehicle tire 3 the profile surface while a vehicle is in motion 3.1 can be fully recorded.

Mittels des Lidarsensors 1 wird in regelmäßigen Abständen oder stetig eine Messung durchgeführt. Mittels der erfassten Daten wird ein Modell in Form einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen Punktwolke eines Profils der Profilfläche 3.1 erstellt. Dabei können Parameter aus den erfassten Daten gewonnen werden, welche Rückschlüsse auf einen Zustand des Fahrzeugreifens 3 geben.Using the lidar sensor 1 a measurement is carried out at regular intervals or continuously. Using the recorded data, a model in the form of a two-dimensional or three-dimensional point cloud of a profile of the profile surface is created 3.1 created. In doing so, parameters can be obtained from the recorded data, which conclusions can be drawn about the condition of the vehicle tire 3 give.

Hierbei wird die Profilfläche 3.1, auch als Laufflächenprofil bezeichnet, vermessen und überwacht. Dabei kann auch erkannt werden, ob die Profilfläche 3.1 ungleichmäßig oder schief abgefahren ist, was auf einen Fehler oder Defekt in einer Lenk- oder Fahrwerkseinstellung hindeutet. Ein beispielhafter Fehler bei einem ungleichmäßigen Abfahrbild eines Fahrzeugreifens 3 kann auf eine Verstellung einer Spur hindeuten.Here is the profile surface 3.1 , also known as the tread profile, is measured and monitored. It can also be recognized whether the profile surface 3.1 has traveled unevenly or at an angle, which indicates an error or defect in a steering or chassis setting. An exemplary error in the case of an uneven trajectory of a vehicle tire 3 can indicate a misalignment of a track.

Eine Messung ist derart definiert, dass ein Ausschnitt der Profilfläche 3.1 gemessen wird und/oder eine Messung über eine Umdrehung hinweg stattfindet, so dass ein Abbild der Profilfläche 3.1 gescannt wird. Dadurch entstehen Datenpunkte der gesamten Profilfläche 3.1 bzw. des Laufflächenprofils des Fahrzeugreifens 3.A measurement is defined in such a way that a section of the profile surface 3.1 is measured and / or a measurement takes place over one revolution, so that an image of the profile surface 3.1 is scanned. This creates data points for the entire profile area 3.1 or the tread profile of the vehicle tire 3 .

Anhand eines Grades einer Reflexion eines oder mehrerer Messpunkte aus der gewonnenen Punktewolke der Gesamtdatenmenge einer Messung kann eine Recheneinheit zwischen verschiedenen Gummi-Materialien des Fahrzeugreifens 3 und weiteren Werkstoffen unterscheiden. Somit kann auch ein Fremdkörper, beispielsweise eine Glasscherbe oder eine Schraube, erkannt werden und an weiterverarbeitende Einheiten und/oder Ausgabeeinheiten übertragen werden. Wird ein Fehler in einem solchen Messergebnis erkannt, aber ein gewisser Schwellwert überschritten, kann eine Meldung an das Fahrzeug beispielsweise unterdrückt oder anderweitig signalisiert werden. Ein Beispiel für einen solchen Anwendungsfall kann das Fahren mit montierten Schneeketten sein, welche ebenfalls aus den Messpunkten erfassbar sind. Hierzu kann zusätzlich eine Auswertung von aus mittels des Lidarsensors 1 erfassten Daten gewonnenen Abstandswerten erfolgen.On the basis of a degree of reflection of one or more measurement points from the point cloud obtained from the total amount of data of a measurement, a computing unit can switch between different rubber materials of the vehicle tire 3 and other materials. A foreign body, for example a broken glass or a screw, can thus also be recognized and transmitted to further processing units and / or output units. If an error is recognized in such a measurement result, but a certain threshold value is exceeded, a message to the vehicle can be suppressed or signaled in some other way, for example. An example of such an application can be driving with mounted snow chains, which can also be detected from the measuring points. For this purpose, an evaluation can also be carried out from outside using the lidar sensor 1 captured data obtained distance values take place.

Weiterhin ist die Recheneinheit ausgebildet, anhand der aus den mittels des Lidarsensors 1 erfassten Daten gewonnenen Abstandswerte eine Profiltiefe zu ermitteln.Furthermore, the computing unit is designed on the basis of the data from the means of the lidar sensor 1 detected data obtained distance values to determine a profile depth.

Weiter ist die Recheneinheit ausgebildet, mittels der mittels des Lidarsensors 1 erfassten Daten einen Reifentyp zu erkennen und beispielsweise zwischen einem Ganzjahresreifen, einem Winterreifen und einem Sommerreifen anhand einer Auswertung eines Profilmusters der Profilfläche 3.1 bzw. eines Profilanteils, das heißt insbesondere über einen gemessenen Anteil eines Höhen- und Tiefenverhältnisses eines Reifenprofils, zu unterscheiden. Beispielsweise kann das dadurch geschehen, dass aus der gemessenen Datenmenge ein Oberflächenanteil des Profilmusters berechnet wird. Sommer- und Winterreifen unterscheiden sich in der Struktur des Profils. Ein Winterreifen hat feine Lamellen bzw. Profileinschnitte. Ein Sommerreifen hingegen hat ein wesentlich gröberes Profil. Dahingehend kann die Recheneinheit anhand der mittels des Lidarsensors 1 erfassten Daten Reifentypen deuten und unterscheiden.Furthermore, the computing unit is designed by means of which by means of the lidar sensor 1 detected data to recognize a tire type and, for example, between an all-season tire, a winter tire and a summer tire based on an evaluation of a tread pattern of the tread surface 3.1 or a profile portion, that is to say in particular via a measured portion of a height and depth ratio of a tire profile. For example, this can be done by calculating a surface portion of the profile pattern from the measured data volume. Summer and winter tires differ in the structure of the profile. A winter tire has fine sipes or tread cuts. A summer tire, on the other hand, has a much coarser profile. To this end, the computing unit can use the lidar sensor 1 Interpreting and differentiating between tire types recorded data.

Die Recheneinheit gibt insbesondere dann eine entsprechende Meldung an weiterverarbeitende Einheiten und/oder Ausgabeeinheiten des Fahrzeugs oder anderer Endgeräte weiter, wenn eine Situation dies erforderlich macht. Eine Art der Meldung an einen Fahrer des Fahrzeugs kann je nach Grad einer Schwere eines erkannten Problems variieren und kann akustisch, optisch und/oder haptisch erfolgen. Zu den möglichen Ereignissen zählt auch, dass ein Reifenwechsel bevorsteht, da eine erforderliche Profiltiefe zu gering ist, ein Abfahrgrad der Profilfläche 3.1 ungleichmäßig ist, eine Beschädigung der Profilfläche 3.1, beispielsweise durch erkannte Fremdkörper vorliegt, oder aufgrund der jeweiligen Jahreszeit ein Wechsel auf einen anderen Reifentyp erforderlich ist.In particular, the processing unit then forwards a corresponding message to further processing units and / or output units of the vehicle or other terminals when a situation makes this necessary. A type of notification to a driver of the vehicle can vary and depending on the degree of severity of a problem that has been detected can be done acoustically, visually and / or haptically. Possible events also include the fact that a tire change is imminent because a required tread depth is too small, a degree of clearance of the tread surface 3.1 is uneven, damage to the profile surface 3.1 , for example due to recognized foreign bodies, or a change to a different type of tire is necessary due to the respective season.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102006055059 A1 [0002]DE 102006055059 A1 [0002]

Claims (3)

Verfahren zur Überwachung einer Profilfläche (3.1) eines Fahrzeugreifens (3), wobei während eines Betriebs eines Fahrzeugs mittels zumindest eines laserbasierten Sensors zumindest ein Abschnitt einer Profilfläche (3.1) des Fahrzeugreifens (3) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass - als laserbasierter Sensor ein Lidarsensor (1) verwendet wird, - aus mittels des Lidarsensors (1) erfassten Daten der Profilfläche (3.1) Abstandswerte und Reflexionswerte bestimmt werden, - anhand der Abstandswerte ein Reifentyp bestimmt wird und - anhand der Reflexionswerte in der Profilfläche (3.1) befindliche Fremdkörper und/oder ein Vorhandensein von Schneeketten auf dem Fahrzeugreifen (3) erkannt werden bzw. wird.A method for monitoring a tread surface (3.1) of a vehicle tire (3), with at least a section of a tread surface (3.1) of the vehicle tire (3) being detected during operation of a vehicle by means of at least one laser-based sensor, characterized in that a Lidar sensor (1) is used, - distance values and reflection values are determined from data of the profile surface (3.1) recorded by means of the lidar sensor (1), - a tire type is determined on the basis of the distance values and - on the basis of the reflection values in the profile surface (3.1) foreign bodies and / or the presence of snow chains on the vehicle tire (3) is or will be detected. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Abstandswerte eine Profiltiefe ermittelt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a profile depth is determined on the basis of the distance values. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifentyp anhand einer Auswertung eines Profilmusters der Profilfläche (3.1) ermittelt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the tire type is determined on the basis of an evaluation of a tread pattern of the tread surface (3.1).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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