CN109946002B - 一种轮胎接地压力的非接触测量台架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轮胎接地压力的非接触测量台架，包括：支撑机构；玻璃板，设置于支撑机构上；光源；第一龙门支架，设置于支撑机构上，并位于玻璃板的上方，第一龙门支架的内部设有第二龙门支架，第二龙门支架的两侧壁与第一龙门支架的两侧壁滑动连接；力传感器，设置于第二龙门支架的顶部；升降机构，设置于第一龙门支架上，与力传感器连接；轮胎安装机构，设置于第二龙门支架上，用于安装轮胎；图像采集装置，位于玻璃板的下方，用于采集待测轮胎与玻璃板的接地图；控制系统，与图像采集装置、升降机构和力传感器连接，本发明基于非接触测量法，实现轮胎接地压力的测量。

Description

一种轮胎接地压力的非接触测量台架

技术领域

本发明涉及测量工装技术领域，尤其涉及一种轮胎接地压力的非接触测量台架。

背景技术

轮胎是汽车与路面接触的唯一部件，因此轮胎的性能对汽车各部分的性能具有很大的影响。轮胎的接地压力特征指标又与轮胎的综合接地性能息息相关，因此精确测量轮胎的接地压力特征指标有助于轮胎开发以及车辆性能的研究。

目前，目前轮胎接地压力分布的测试方法有:压力板法、压敏膜法、压力传感器法和非接触测量法等。前两种方法精度较低，而压电传感器法需要依赖于大量的传感器，成本较高。

非接触测量法通过光学原理进行测量，非接触测量法的原理如图1所示，玻璃两侧放置光源，光在玻璃内做全反射运动，当轮胎压在玻璃上时，全反射失效，通过相机获取全反射失效的光，评估轮胎的接地压力，非接触测量法既能控制制造成本，而且使用相机进行拍摄，以相机的分辨率保证了图像的精度，然而，目前还未有较为成熟的非接触测量台架。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种轮胎接地压力的非接触测量台架，基于非接触测量法，实现轮胎接地压力的测量。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种轮胎接地压力的非接触测量台架，包括：

支撑机构；

玻璃板，沿水平方向可左右滑动地设置于所述支撑机构上；

光源，所述玻璃板的前后两侧均设有光源；

第一龙门支架，设置于所述支撑机构上，并位于所述玻璃板的上方，所述第一龙门支架的内部设有第二龙门支架，所述第二龙门支架的两侧壁与所述第一龙门支架的两侧壁滑动连接；

力传感器，设置于所述第二龙门支架的顶部；

升降机构，设置于所述第一龙门支架上，所述升降机构与所述力传感器连接；

轮胎安装机构，包括安装轴和安装块，所述安装块设置于所述第二龙门支架上，所述安装块内设有通孔，所述安装轴可转动地穿设于所述安装块的通孔内，所述安装轴用于安装待测轮胎，所述玻璃板左右滑动能够带动所述轮胎转动；

图像采集装置，设置于所述支撑机构上，位于所述玻璃板的下方，用于采集待测轮胎与所述玻璃板的接地图；

控制系统，与所述图像采集装置、所述升降机构和所述力传感器连接，所述控制系统控制所述升降机构的运动，从而控制对轮胎的加载，所述控制系统根据所述图像采集装置和所述力传感器传递的信号分析待测轮胎的接地压力。

优选地，所述支撑机构包括第一支撑架和第二支撑架，第一支撑架的顶部设有两条平行设置的第一导轨，所述玻璃板安装于玻璃板支撑架上，所述玻璃板支撑架的底部设有两个第一滑动块，所述第一滑动块与所述第一导轨一一对应滑动连接，所述第二支撑架的顶部位于所述玻璃板的上方。

优选地，还包括第一驱动机构，所述第一驱动机构包括步进电机和滚珠丝杆，所述滚珠丝杆包括丝杆和螺母座，所述步进电机与所述丝杆连接，所述螺母座设置于所述玻璃板支撑架的下表面。

优选地，所述第一龙门支架的底部设置于所述第二支撑架上，并且所述第一龙门支架与所述第二支撑架之间设有第一回转轴承，使得所述第一龙门支架能够相对于所述第二支撑架转动。

优选地，还包括第二驱动机构，所述第二驱动机构与所述第一龙门支架的侧壁连接，用于驱动所述第一龙门支架相对于所述第二支撑架转动。

优选地，所述第二驱动机构包括第二驱动电机和第二涡轮蜗杆机构，所述第二涡轮蜗杆机构包括第二涡轮和第二蜗杆，所述第二驱动电机驱动所述第二涡轮转动，所述第二蜗杆与所述第二蜗杆啮合，所述第一龙门支架的侧壁上设置有转向节，所述第二蜗杆的一端与所述转向节连接，所述第二蜗杆上设有用于测量第二蜗杆行程的第一位移传感器，所述第一位移传感器与所述第二驱动电机均与所述控制系统连接。

优选地，所述安装块的顶部设有竖轴，所述安装块的左右两侧面上均设有一根水平轴，所述第二龙门支架上设有两个轴承座，两个所述水平轴通过轴承与分别与两个所述轴承座连接。

优选地，还包括第三驱动机构，所述第三驱动机构与所述安装块上的竖轴连接，用于驱动所述竖轴前后摆动，从而带动所述安装轴上下摆动。

优选地，所述第三驱动机构包括第三驱动电机和和第三涡轮蜗杆机构，所述第三涡轮蜗杆机构包括第三涡轮和第三蜗杆，所述第三驱动电机驱动所述第三涡轮转动，所述第三蜗杆与所述第三蜗杆啮合，所述第三蜗杆的一端与所述竖轴垂直连接，所述第三蜗杆上设有用于测量第三蜗杆行程的第二位移传感器，所述第二位移传感器与所述第三驱动电机均与所述控制系统连接。

优选地，所述第三驱动电机安装于第三支撑架上，所述第三支撑架安装于所述第二支撑架的顶部，且所述第三支撑架与所述第二支撑架之间设有第二回转轴承。

本发明的有益效果：

1)本发明的测量台架基于非接触测量法的原理设计，通过升降机构实现对轮胎实施定量加载，通过玻璃板的左右移动带动轮胎滚动，从而实现模拟轮胎滚动时的状态，并将图像采集装置设置于玻璃板的下方，通过采集轮胎的接地印迹，得到多工况下轮胎的接地图，将采集的图像传递至控制系统，由控制系统分析轮胎的接地压力。

2)本发明的第二支撑架可相对于第一支撑架转动，从而使得安装于安装轴上的轮胎能够绕铅垂线转动，以此，实现改变轮胎的滑移角，并且，本发明设置了第二驱动机构，将第二驱动机构与控制系统连接，通过控制系统自动控制第二驱动机构从而自动控制轮胎滑移角的改变，以模拟多个工况。

3)本发明的安装块的两端设有水平轴，水平轴可转动地安装于第二龙门支架上，因此，安装块可相对于水平轴的轴线转动，从而实现改变轮胎的外倾角，并且本发明设置了第三驱动机构，将第三驱动机构与控制系统连接，通过控制系统自动控制第三驱动机构，从而实现自动控制轮胎外倾角的改变，以模拟多个工况。

附图说明

图1为非接触测量法的原理图。

图2为根据本发明实施例的一种轮胎接地压力的非接触测量台架的结构示意图一。

图3为根据本发明实施例的一种轮胎接地压力的非接触测量台架的结构示意图二。

图4为根据本发明实施例的一种轮胎接地压力的非接触测量台架的结构示意图三。

图5为根据本发明实施例的第一龙门支架的结构示意图。

图6为图2中A处局部放大图。

图7为图4中B处局部放大图。

图8为根据本发明实施例的轮胎安装机构的结构示意图。

附图标记：

1、升降机构；2、第一龙门支架；3、力传感器；4、第二龙门支架；5、第三驱动机构；6、连接块；7、轮胎安装机构；8、安装轴；9、轴承座；10、第一回转轴承；11、第三支撑架；12、第二回转轴承；13、第二支撑架；14、光源；15、玻璃板；16、玻璃支撑架；17、第一导轨；18、第一支撑架；19、工作台；20、第二导轨；21、转向节；22、连接机构；23、螺母座；24、支撑座；25、丝杆；26、固定座；27、联轴器；28、第一步进电机；29、照相机支架；30、照相机；31、电机支架；32、第二驱动机构；33、第二位移传感器；34、第一位移传感器；35安装块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的一种轮胎接地压力的非接触测量台架。

请参阅图2至图8，根据本发明实施例的一种轮胎接地压力的非接触测量台架，包括：工作台19、支撑机构、玻璃板15、光源14、第一龙门支架2、第一驱动机构、力传感器3、升降机构1、轮胎安装机构、第二驱动机构32、第三驱动机构的结构5、图像采集装置和控制系统。

具体地，如图2所示，支撑机构由角铁及矩形钢焊接而成，包括第一支撑架18和第二支撑架13，第一支撑架18和第二支撑架13均安装于工作台19上，第二支撑架13的顶部位于玻璃板15的上方。第一支撑架18的顶部设有两条平行设置的第一导轨17，玻璃板15安装于玻璃板支撑架16上，沿水平方向设置，玻璃支撑架16由矩形钢焊接而成，玻璃板支撑架16的底部设有两个第一滑动块，第一滑动块与第一导轨17一一对应滑动连接，从而使得玻璃板15能够相对于第一支撑架18水平移动，玻璃制成架16的两侧均设置有光源14，用于使光在玻璃板15内做全反射运动。

如图3所示，第一驱动机构包括步进电机28和滚珠丝杆，滚珠丝杆包括丝杆25和螺母座23，第一支撑架18的侧面通过螺纹连接有固定座26、支撑座24和电机支架31，丝杆25的两端分别通过轴承与固定座26与和支撑座24相连，步进电机28与电机支架31通过螺纹连接，电机轴与丝杆25通过联轴器27相连，螺母座23与丝杆25配合，连接机构22两侧通过螺纹与螺母座23和玻璃支撑架16相连。步进电机28的转动使得丝杆25转动，带动螺母座23左右移动，从而驱动玻璃板支撑架16左右移动，进而使得玻璃板15左右移动。

如图2所示，第一龙门支架2安装于第二支撑架13上，位于玻璃板15的上方，第一龙门支架2的内部设有第二龙门支架4，第二龙门支架4的两侧壁的外侧面设有第二滑块，第一龙门支架2的两侧壁的内侧面设有第二导轨，第二滑块与第二导轨一一对应滑动连接，使得第二龙门支架4能够在第一龙门支架2内上下移动。

如图4和图8所示，轮胎安装机构包括安装轴8和安装块35，安装块35设置于第二龙门支架4上，安装块35内设有通孔，安装轴8通过轴承可转动地穿设于安装块35的通孔内，安装轴8上固定有同轴的转盘，待测轮胎通过锥形固定块和螺母安装于安装轴8上，转盘和锥形固定块用于给待测轮胎轴向定位。初始时，待测轮胎尽量安装在玻璃板15的中心位置，玻璃板15的移动能够带动轮胎滚动，从而实现模拟轮胎滚动时的状态。

力传感器3安装于第二龙门支架4的顶端面，升降机构1安装于第一龙门支架2上，包括第一驱动电机和第一涡轮蜗杆机构，第一涡轮蜗杆包括第一涡轮和第一蜗杆，第一蜗杆竖直设置，第一蜗杆的底端与力传感器3连接，第一驱动电机驱动第一涡轮转动，从而使得第一蜗杆上下移动，进而带动第二龙门支架4上下移动，实现了对轮胎的定量加载，并且通过力传感器3能够测量升降机构1对轮胎的加载力。

图像采集装置为照相机30，照相机30通过照相机支架29安装于第一支撑架18上，照相机30位于玻璃板15的下方，玻璃板15不仅为了模拟路面，还为了方便进行光学试验，使得照相机30在下方拍摄轮胎的接地印迹，得到轮胎的接地图。

控制系统与照相机30、第一驱动电机和力传感器3连接，控制系统控制升降机构1的运动，从而控制对轮胎的加载，控制系统根据图像采集装置和力传感器3传递的信号分析待测轮胎的接地压力。

为了模拟多种工况，本发明的实施例可以改变轮胎的滑移角，具体为：第二驱动机构32包括第二驱动电机和第二涡轮蜗杆机构，如图5所示，第二驱动电机安装于第三支撑架11上，第三支撑架11安装于第二支撑架13的顶部，且第三支撑架11与第二支撑架13之间设有第二回转轴承12，使得第三支撑架11能够相对于第二支撑架13转动，第二涡轮蜗杆机构包括第二涡轮和第二蜗杆，第二驱动电机驱动第二涡轮转动，第二蜗杆与第二蜗杆啮合，第一龙门支架2的侧壁上设置有转向节21，第二蜗杆的一端与转向节21连接，如图7所示，第二蜗杆上设有用于测量第二蜗杆行程的第一位移传感器34，第一位移传感器34与第二驱动电机均与控制系统连接。第一龙门支架2与第二支撑架13之间设有第一回转轴承10，使得第一龙门支架2能够相对于第二支撑架13转动。第二驱动电机驱动第二涡轮转动，使得第二蜗杆伸出，进而使得第一龙门支架2绕铅垂线转动，使得轮胎跟随第一龙门支架2转动，从而改变了轮胎的滑移角，并通过第一位移传感器34精确测量滑移角的改变量。

本发明的实施例可以改变轮胎的外倾角，具体为：安装块35的顶部设有竖轴，安装块35的左右两侧面上均设有一根水平轴，第二龙门支架4上设有两个轴承座9，两个水平轴通过轴承与分别与两个轴承座9连接，使得安装块35能够绕着水平轴的中轴线转动。

第三驱动机构5包括第三驱动电机和和第三涡轮蜗杆机构，第三涡轮蜗杆机构包括第三涡轮和第三蜗杆，第三驱动电机驱动第三涡轮转动，第三蜗杆与第三蜗杆啮合。竖轴上设有连接块6，连接块6包括相互垂直的两个圆柱筒，其中一个圆柱筒固定于竖轴上，另一个圆柱筒固定于第三蜗杆的一端，以实现第三蜗杆的一端与竖轴垂直连接，如图7所示，第三蜗杆上设有用于测量第三蜗杆行程的第二位移传感器33，第二位移传感器33与第三驱动电机均与控制系统连接。第三蜗杆的前后移动驱动竖轴前后摆动，进而使得安装轴8上下摆动，以实现改变轮胎的外倾角，并通过第二位移传感器33精确测量外倾角的改变量。

本发明的工作原理：需要加载时，调节升降机构1，使得轮胎能够上下移动，当轮胎与玻璃板15接触时，力传感器3能够反映轮胎的受载情况，并传递给控制系统。调节第三驱动机构5，通过拉动转向安装块35上的竖轴调节轮胎的外倾角，并通过第二位移传感器33测量外倾角的变化。调节第二驱动机构32，通过拉动第一龙门支架2调节轮胎的滑移角，并通过第一位移传感器34测量滑移角的变化。第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机均由控制系统控制，控制系统调节步进电机28，使得玻璃板15向前向后移动，带动轮胎滚动。通过照相机30拍摄轮胎的动态接地印痕，控制系统再通过图像处理技术能够得到轮胎的接地压力图，并结合力传感器3、第一位移传感器34和第二位移传感器33传递的信号，分析出各个不同工况下，轮胎的接地压力。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种轮胎接地压力的非接触测量台架，其特征在于，包括：

支撑机构，包括第一支撑架(18)和第二支撑架(13)，第一支撑架(18)的顶部设有两条平行设置的第一导轨(17)；

玻璃板(15)，安装于玻璃板支撑架(16)上，所述玻璃板支撑架(16)的底部设有两个第一滑动块，所述第一滑动块与所述第一导轨(17)一一对应滑动连接，所述第二支撑架(13)的顶部位于所述玻璃板(15)的上方；

光源(14)，所述玻璃板(15)的前后两侧均设有光源(14)；

第一龙门支架(2)，底部设置于所述第二支撑架(13)上，并且所述第一龙门支架(2)与所述第二支撑架(13)之间设有第一回转轴承(10)，使得所述第一龙门支架(2)能够相对于所述第二支撑架(13)转动，所述第一龙门支架(2)的内部设有第二龙门支架(4)，所述第二龙门支架(4)的两侧壁与所述第一龙门支架(2)的两侧壁滑动连接；

力传感器(3)，设置于所述第二龙门支架(4)的顶部；

升降机构(1)，设置于所述第一龙门支架(2)上，所述升降机构(1)与所述力传感器(3)连接；

轮胎安装机构，包括安装轴(8)和安装块(35)，所述安装块(35)设置于所述第二龙门支架(4)上，所述安装块(35)内设有通孔，所述安装轴(8)可转动地穿设于所述安装块(35)的通孔内，所述安装轴(8)用于安装待测轮胎，所述玻璃板(15)左右滑动能够带动所述轮胎转动；

图像采集装置，设置于所述支撑机构上，位于所述玻璃板(15)的下方，用于采集待测轮胎与所述玻璃板(15)的接地图；

控制系统，与所述图像采集装置、所述升降机构(1)和所述力传感器(3)连接，所述控制系统控制所述升降机构(1)的运动，从而控制对轮胎的加载，所述控制系统根据所述图像采集装置和所述力传感器(3)传递的信号分析待测轮胎的接地压力。

2.根据权利要求1所述的轮胎接地压力的非接触测量台架，其特征在于，还包括第一驱动机构，所述第一驱动机构包括步进电机(28)和滚珠丝杆，所述滚珠丝杆包括丝杆(25)和螺母座(23)，所述步进电机(28)与所述丝杆(25)连接，所述螺母座(23)设置于所述玻璃板支撑架(16)的下表面。

3.根据权利要求1所述的轮胎接地压力的非接触测量台架，其特征在于，还包括第二驱动机构(32)，所述第二驱动机构(32)与所述第一龙门支架(2)的侧壁连接，用于驱动所述第一龙门支架(2)相对于所述第二支撑架(13)转动。

4.根据权利要求3所述的轮胎接地压力的非接触测量台架，其特征在于，所述第二驱动机构(32)包括第二驱动电机和第二涡轮蜗杆机构，所述第二涡轮蜗杆机构包括第二涡轮和第二蜗杆，所述第二驱动电机驱动所述第二涡轮转动，所述第二蜗杆与所述第二蜗杆啮合，所述第一龙门支架(2)的侧壁上设置有转向节(21)，所述第二蜗杆的一端与所述转向节(21)连接，所述第二蜗杆上设有用于测量第二蜗杆行程的第一位移传感器(34)，所述第一位移传感器(34)与所述第二驱动电机均与所述控制系统连接。

5.根据权利要求1所述的轮胎接地压力的非接触测量台架，其特征在于，所述安装块(35)的顶部设有竖轴，所述安装块(35)的左右两侧面上均设有一根水平轴，所述第二龙门支架(4)上设有两个轴承座(9)，两个所述水平轴通过轴承与分别与两个所述轴承座(9)连接。

6.根据权利要求5所述的轮胎接地压力的非接触测量台架，其特征在于，还包括第三驱动机构，所述第三驱动机构与所述安装块(35)上的竖轴连接，用于驱动所述竖轴前后摆动，从而带动所述安装轴(8)上下摆动。

7.根据权利要求6所述的轮胎接地压力的非接触测量台架，其特征在于，所述第三驱动机构(5)包括第三驱动电机和和第三涡轮蜗杆机构，所述第三涡轮蜗杆机构包括第三涡轮和第三蜗杆，所述第三驱动电机驱动所述第三涡轮转动，所述第三蜗杆与所述第三蜗杆啮合，所述第三蜗杆的一端与所述竖轴垂直连接，所述第三蜗杆上设有用于测量第三蜗杆行程的第二位移传感器(33)，所述第二位移传感器(33)与所述第三驱动电机均与所述控制系统连接。

8.根据权利要求4所述的轮胎接地压力的非接触测量台架，其特征在于，所述第二驱动电机安装于第三支撑架(11)上，所述第三支撑架(11)安装于所述第二支撑架(13)的顶部，且所述第三支撑架(11)与所述第二支撑架(13)之间设有第二回转轴承(12)。

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