專利名稱：一種胎面花紋檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種胎面花紋檢測裝置，尤其是采用線激光器和單臺相機(jī)的胎面 花紋檢測裝置。
背景技術(shù)：
汽車依靠輪胎支承在路面上，而直接與路面接觸的卻是輪胎花紋。輪胎不僅承載、 滾動，而且通過其花紋塊與路面產(chǎn)生的磨擦力，成為汽車驅(qū)動、制動和轉(zhuǎn)向的動力之源。影 響花紋作用的因素較多，但起主要作用并與汽車使用有關(guān)的因素是花紋型式和花紋深度。 輪胎花紋型式多種多樣，不同樣式的花紋其應(yīng)用車型不一樣，作用效果也不一樣；花紋愈 深，則花紋塊接地彈性變形量愈大，由輪胎彈性遲滯損失形成的滾動阻力也將隨之增加。較 深的花紋不利于輪胎散熱，使胎溫上升加快，花紋根部因受力嚴(yán)重而易撕裂、脫落等?；y 過淺不僅影響其貯水、排水能力，容易產(chǎn)生有害的“滑水現(xiàn)象”，而且使光胎面輪胎易打滑的 弊端凸現(xiàn)出來，從而使前面提及的汽車性能變壞。因此，花紋過深過淺都不好。輪胎在使用的過程中會產(chǎn)生磨損，花紋將越變越小，影響花紋作用的有效性。輪胎 磨損過大會增加油耗，更有爆胎的危險，而汽車爆胎后發(fā)生交通安全事故的情況高達(dá)95%， 其中發(fā)生傷亡事故的占45%。所以判斷輪胎花紋磨損程度至關(guān)重要。目前，一般采用目測的 方法，這種方法憑人直觀感覺判斷，人為因素很大，無法保證其精確性和完整性。而對新加 工好的輪胎，也沒有相應(yīng)的能高效地檢測出其胎面花紋是否合格的裝置。對此，我們設(shè)計了 一種胎面花紋檢測裝置，該裝置能有效地檢測出胎面花紋形狀和花紋深度是否符合設(shè)計和 生產(chǎn)要求，也能夠有效地檢測出使用一段時間后的輪胎胎面花紋的磨損程度。該檢測裝置 還具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、性能穩(wěn)定、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)任務(wù)，本實(shí)用新型提出了一種胎面花紋檢測裝置，該裝置能夠 穩(wěn)定高效地檢測出胎面花紋是否符合設(shè)計和生產(chǎn)要求，檢測出胎面花紋的磨損程度。本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)胎面花紋的自動檢測所采用的技術(shù)方案是系統(tǒng)軟件通過串口 電路與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時通信，進(jìn)而通過單片機(jī)控制線激光器和步進(jìn)電機(jī)協(xié)調(diào)工作，線激光 器周期性地發(fā)出一字線激光，對胎面花紋進(jìn)行跟蹤掃描；步進(jìn)電機(jī)帶動輪胎轉(zhuǎn)動，使得輪胎 每旋轉(zhuǎn)一定角度停頓一下。與此同時，系統(tǒng)軟件控制單臺相機(jī)對胎面花紋進(jìn)行拍照，以獲得 具有深度信息的圖像，輪胎旋轉(zhuǎn)一周即可完成圖像采集工作。系統(tǒng)軟件對采集的圖像進(jìn)行 分析處理后，將輪胎模型進(jìn)行三維形狀的還原，通過與標(biāo)準(zhǔn)合格輪胎模型的對比分析，得出 輪胎胎面花紋形狀和花紋深度是否合格，其磨損程度是否超出了磨損極限，并在輪胎三維 模型上凸顯出磨損情況。本實(shí)用新型的其他技術(shù)特點(diǎn)在于線激光器采用M635L5-5-1660 ；步進(jìn)電機(jī)選擇 57BYG250-50 ；步進(jìn)電機(jī)控制和驅(qū)動電路采用了控制芯片L297、驅(qū)動芯片L298 ；單臺相機(jī)為 AT-SnaplOO ；單片機(jī)選擇16位的MC9S12DG128 ；串口電路采用了 MAX232。[0007]本實(shí)用新型采用線激光器和單臺相機(jī)來進(jìn)行胎面花紋檢測，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、 性能穩(wěn)定、成本較低。整個系統(tǒng)采用的是模塊化設(shè)計，芯片更換升級等方面非常方便，具有 很好的發(fā)展前景。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型系統(tǒng)串口通信的電路原理圖。圖3是本實(shí)用新型步進(jìn)電機(jī)控制和驅(qū)動電路原理圖。圖4是本實(shí)用新型線激光器控制電路原理圖。圖5是本實(shí)用新型系統(tǒng)工作流程圖。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
參照圖1，一種胎面花紋檢測裝置，包括輪胎裝置、單臺相機(jī)、線激光器、步進(jìn)電機(jī)、 單片機(jī)和系統(tǒng)軟件。其中單臺相機(jī)，用于圖像攝?。徊竭M(jìn)電機(jī)，用于帶動輪胎轉(zhuǎn)動；線激光 器，用于對胎面花紋進(jìn)行掃描；單片機(jī)，用于與計算機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時通信，并控制線激光器和步 進(jìn)電機(jī)協(xié)調(diào)工作。系統(tǒng)軟件通過串口電路與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時通信，進(jìn)而通過單片機(jī)控制線激光器和 步進(jìn)電機(jī)協(xié)調(diào)工作。與此同時，系統(tǒng)軟件與單臺相機(jī)相互通信，從而實(shí)現(xiàn)了對線激光器、步 進(jìn)電機(jī)和單臺相機(jī)的控制，使得各部分功能之間協(xié)調(diào)有序的工作步進(jìn)電機(jī)帶動著輪胎旋 轉(zhuǎn)，使得輪胎每隔一定時間旋轉(zhuǎn)一定的角度；線激光器發(fā)出的一字線激光間斷性地掃描輪 胎胎面；單臺相機(jī)間斷性地拍得圖像信息，并將獲得的圖像信息傳輸給計算機(jī)，系統(tǒng)軟件分 析處理后，將輪胎模型進(jìn)行三維形狀的還原。參照圖2，系統(tǒng)軟件通過串口電路與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時通信，進(jìn)而能夠控制步進(jìn)電機(jī) 和線激光器協(xié)調(diào)工作，其中串口電路采用MAX232。參照圖3，單片機(jī)通過控制芯片L297和驅(qū)動芯片L298實(shí)現(xiàn)了對步進(jìn)電機(jī)的控制和 驅(qū)動。控制芯片L297主要用來接收單片機(jī)發(fā)出的信號脈沖，產(chǎn)生所需要的相序。驅(qū)動芯片 L298為雙H橋驅(qū)動器，用來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)57BYG250-50。步進(jìn)電機(jī)每相線圈兩端反向接入 一個二極管，對電機(jī)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢起到泄放的作用，避免電機(jī)過熱，保護(hù)電機(jī)。參照圖4，單片機(jī)MC9S12DG128通過ppl 口輸出具有固定周期的矩形波信號，ppl 口輸出為低電平0時，三極管8550導(dǎo)通，使得位于線激光器負(fù)極與地之間的TIP41C導(dǎo)通， 線激光器發(fā)出激光；PPl 口輸出為高電平1時，線激光器不發(fā)出激光從而實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對 線激光器的控制，使得線激光器周期性地發(fā)出一字線激光。參照如圖5，給出本實(shí)用新型的圖像處理流程當(dāng)系統(tǒng)開始工作后，步進(jìn)電機(jī)開始 帶動輪胎轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動到一定角度后，步進(jìn)電機(jī)停止工作，使得輪胎停止轉(zhuǎn)動。待輪胎停穩(wěn)后， 線激光器發(fā)出激光，對輪胎胎面進(jìn)行掃描，單臺相機(jī)進(jìn)行拍照工作，隨后，線激光器停止激 光發(fā)射，相機(jī)再次進(jìn)行拍照獲得背景圖像。系統(tǒng)軟件對獲得的這兩張照片進(jìn)行濾波處理后， 去除背景，并對畸變進(jìn)行校正，計算獲得圖像信息的三維坐標(biāo)信息。系統(tǒng)軟件判斷輪胎是否 旋轉(zhuǎn)了一周，即系統(tǒng)是否完成了采樣工作。若采樣完成，則進(jìn)入三維重建的過程，系統(tǒng)軟件將得到的三維坐標(biāo)信息顯現(xiàn)在三維坐標(biāo)系里，并對中間點(diǎn)進(jìn)行插值處理，使得圖像更加細(xì) 致；否則，系統(tǒng)進(jìn)入下一次循環(huán)，輪胎旋轉(zhuǎn)到下一個角度，繼續(xù)采集信息。
權(quán)利要求一種胎面花紋檢測裝置，包括輪胎裝置、單臺相機(jī)、線激光器、步進(jìn)電機(jī)和單片機(jī)，其特征在于，所述的單片機(jī)分別與線激光器和步進(jìn)電機(jī)相連，單臺相機(jī)與單片機(jī)相互連接，線激光器、步進(jìn)電機(jī)和單臺相機(jī)分別均與輪胎裝置相連。
2.如權(quán)利要求1所述的胎面花紋檢測裝置，其特征在于，所述的線激光器為 M635L5-5-1660。
3.如權(quán)利要求1所述的胎面花紋檢測裝置，其特征在于，所述的步進(jìn)電機(jī)為 57BYG250-50。
4.如權(quán)利要求1所述的胎面花紋檢測裝置，其特征在于，所述的步進(jìn)電機(jī)控制和驅(qū)動 電路采用了控制芯片L297、驅(qū)動芯片L298。
5.如權(quán)利要求1所述的胎面花紋檢測裝置，其特征在于，所述的單臺相機(jī)為 AT-SnaplOO0
6.如權(quán)利要求1所述的胎面花紋檢測裝置，其特征在于，所述的單片機(jī)選擇16位的 MC9S12DG128。
專利摘要一種胎面花紋檢測裝置，包括輪胎裝置、單臺相機(jī)、線激光器、步進(jìn)電機(jī)、單片機(jī)和系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件通過串口電路與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時通信，進(jìn)而通過單片機(jī)控制線激光器和步進(jìn)電機(jī)協(xié)調(diào)工作，線激光器周期性地發(fā)出一字線激光，對胎面花紋進(jìn)行跟蹤掃描；步進(jìn)電機(jī)帶動輪胎轉(zhuǎn)動，使得輪胎每旋轉(zhuǎn)一定角度停頓一下。與此同時，系統(tǒng)軟件控制單臺相機(jī)對胎面花紋進(jìn)行拍照，以獲得具有深度信息的圖像，輪胎旋轉(zhuǎn)一周即可完成圖像采集工作。系統(tǒng)軟件對采集的圖像進(jìn)行分析處理后，將輪胎模型進(jìn)行三維形狀的還原，通過與標(biāo)準(zhǔn)合格輪胎模型的對比分析，得出輪胎胎面花紋形狀和花紋深度是否合格，其磨損程度是否超出了磨損極限，并在輪胎三維模型上凸顯出磨損情況。
文檔編號G01B11/22GK201716009SQ20102029233
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者劉偉, 張元藝, 朱敏, 李雪莉, 韓毅 申請人:長安大學(xué)