汽車輪胎的檢測裝置研究

摘 要：隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，人們對汽車的需求量逐漸增加，而輪胎的性能嚴(yán)重制約著汽車的安全行駛。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)汽車輪胎存在的問題，就會(huì)使車輛發(fā)生危險(xiǎn)。依據(jù)超聲波的檢測裝置，本文設(shè)計(jì)了一種汽車輪胎的檢測裝置，人們可以通過該檢測裝置自動(dòng)分析輪胎的質(zhì)量問題，也可以檢測出輪胎漏氣的具體位置。此裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于汽車4S店，使得汽車能夠安全的行駛。

關(guān)鍵詞：CCD攝像頭；超聲波傳感器；自動(dòng)分析；漏氣檢測裝置

中圖分類號(hào)：U472.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）12-0339-01

引 言

輪胎是汽車的重要組成部分，其性能關(guān)系著汽車的安全行駛和舒適度。在我國的交通運(yùn)輸業(yè)和汽車制造業(yè)的飛速發(fā)展下，汽車輪胎的使用量也逐漸增加，并且隨著交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，交通事故頻發(fā)。因?yàn)槠囕喬グl(fā)生的事故占較大的比例，因此這引起了人們的極大關(guān)注，同時(shí)汽車輪胎的壓力、溫度、磨損、使用壽命、油耗和環(huán)保也被人們所關(guān)注，在高速公路上，由于輪胎性能不良而產(chǎn)生爆胎引起事故的情況相對較多。

1 汽車輪胎檢測裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 檢測裝置結(jié)構(gòu)

檢測裝置結(jié)構(gòu)組成十分簡單，主要由傳動(dòng)、壓力加載系統(tǒng)、夾持定位系統(tǒng)等組成，而傳動(dòng)系統(tǒng)主要由電機(jī)、傳送帶、帶輪、傳動(dòng)軸組成。夾緊定位系統(tǒng)由兩根軸對輪胎就可以進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，氣壓系統(tǒng)提供壓力，對軸兩端進(jìn)行固定。檢測盤固定在檢測臺(tái)的兩側(cè)，CCD攝像頭設(shè)置在檢測盤的中心偏上的位置，可以對輪胎進(jìn)行掃描，掃描以后再對輪胎進(jìn)行分析，如果輪胎的磨損量到達(dá)了標(biāo)準(zhǔn)后，檢測裝置會(huì)提示及時(shí)更換。在檢測盤圓周上均勻分布著超聲波傳感器，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏氣的具體位置，輪胎的正下方設(shè)置有超聲波傳感器，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)輪胎時(shí)可檢測其它的漏氣位置。

1.2 工作原理

汽車輪胎內(nèi)充滿氣體，汽車輪胎的內(nèi)部壓強(qiáng)大于外部空氣的壓強(qiáng)，因此會(huì)形成一個(gè)內(nèi)外壓強(qiáng)差，一旦汽車輪胎出現(xiàn)任意大小的漏孔，輪胎內(nèi)部的氣體就會(huì)從漏孔中沖出，從而產(chǎn)生氣流。當(dāng)漏孔口比較小且雷諾數(shù)較大時(shí)，從內(nèi)部沖出的高壓氣體就會(huì)形成一串湍流，產(chǎn)生的湍流就會(huì)在漏孔附近產(chǎn)生異常聲波。需要注意的是超聲波是高頻率短波長信號(hào)，應(yīng)用超聲波便可以檢測到輪胎漏孔較小的位置。

1.3 工作流程

打開檢測裝置后，相關(guān)工作人員將輪胎放置于軸承的上方，滑動(dòng)氣壓缸活塞，將輪胎固定，再打開電源開關(guān)，按下超聲波傳感器和CCD控制鍵，超聲波傳感器就會(huì)開始工作，它可以接收來自輪胎破裂處的氣流，再將氣流的大小輸入到電腦中，相關(guān)的工作人員就可以通過氣流的波形圖來定位輪胎破裂的具體位置。CCD可以將輪胎的形狀數(shù)據(jù)輸入到電腦系統(tǒng)中，經(jīng)過圖像CPU處理，自動(dòng)分析出該輪胎的型號(hào)，然后在電腦系統(tǒng)中找出這種輪胎的標(biāo)準(zhǔn)化型號(hào)來對比它們的尺寸大小，就可以判斷出磨損程度以及質(zhì)量問題，從而通過數(shù)據(jù)得知是否應(yīng)該更換輪胎，進(jìn)而確保汽車的安全行駛。

2 氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

文中提到氣缸的工作是推動(dòng)導(dǎo)軌滑塊進(jìn)行反復(fù)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)主要分為開始、工作和復(fù)位三個(gè)過程。本氣壓缸為壓縮空氣使活塞移動(dòng)，通過改變進(jìn)氣方向，來改變活塞桿的移動(dòng)方向。當(dāng)活塞向左運(yùn)動(dòng)下并壓縮空氣時(shí)，缸腔內(nèi)的氣體就會(huì)經(jīng)過柱塞孔再從缸蓋上的排氣孔流出，進(jìn)而導(dǎo)致封在氣壓缸左腔內(nèi)的殘余氣體受到擠壓，殘余氣體就會(huì)緩慢通過氣孔再經(jīng)過節(jié)流閥擠出，被擠壓的氣體所產(chǎn)生的壓力若能與活塞運(yùn)動(dòng)所具有的能量持平，形成緩沖力。此時(shí)工作人員通過活塞桿向左伸出來穩(wěn)固輪胎，以防止輪胎在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中往外傾斜或者倒塌，再通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥閥口開度的大小來控制排氣量的多少，進(jìn)而決定被壓縮的容積內(nèi)壓力的大小，從而可調(diào)節(jié)緩沖效果。檢測結(jié)束后取下輪胎時(shí)，則只需令活塞向相反方向運(yùn)動(dòng)，并往氣孔中輸入使空氣壓縮，推動(dòng)活塞向右運(yùn)動(dòng)。

3 控制設(shè)計(jì)

3.1 CCD攝像頭

CCD攝像頭被稱為電荷耦合器件圖像傳感器CCD，它可以將接收到的光線信號(hào)轉(zhuǎn)化成電荷，然后利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片再轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過壓縮處理后，攝像頭內(nèi)部的閃速存儲(chǔ)器或者內(nèi)部的硬盤將這些數(shù)字信號(hào)保存下來，最后把產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)的處理得到輪胎的具體形狀。

3.2 超聲波傳感器

檢測裝置的核心部件就是可以檢測輪胎是否漏氣和漏氣具體位置的超聲波傳感器。超聲波傳感器的主要作用就是將漏氣產(chǎn)生的氣流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。根據(jù)其功能，選擇DYA-200-01Y系列的氣體流量超聲波傳感器，在1m內(nèi)200kHz超聲波燃?xì)獗硖筋^頻率范圍是200kHz±7.5kHz，主要用在超聲波測風(fēng)速風(fēng)向儀中，超聲波作為氣體流量計(jì)，靈敏度的帶載驅(qū)動(dòng)電壓為800Vpp，距離0.3m，回波幅度35mV，工作時(shí)的峰值電壓<1000Vpp。

3.3 控制原理

控制部分主要分為計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、超聲波傳感器、CCD攝像頭等。CCD攝像頭可以對輪胎進(jìn)行掃描確認(rèn)輪胎的形狀，將結(jié)果傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，再與輪胎的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)對比，便可以檢測出輪胎的磨損情況，超聲波傳感器可以通過漏孔口的聲波與其附近的聲波不一檢測出輪胎具體的漏氣位置。數(shù)據(jù)采集卡可以將收集到的結(jié)果傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上再進(jìn)行分析處理，使用輸出口D01、D02來分別輸出電機(jī)的方向控制信號(hào)和脈沖信號(hào)，通過設(shè)置脈沖的數(shù)值來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，D/A1通道控制輸出電壓，連接到氣壓站的溢流閥上用于控制進(jìn)氣量實(shí)現(xiàn)對輪胎壓力的控制。

4 結(jié)束語

本文講述了一種用于檢測汽車輪胎安全性能的裝置，工作人員可以利用該檢測裝置快速準(zhǔn)確的確定汽車輪胎的漏氣位置，裝置使用了CCD攝像頭和超聲波傳感器相結(jié)合的技術(shù)，極大地提高了檢測的精度與速度。

收稿日期：2018-3-25