CN110446618A - 胎面线扫描器 - Google Patents

Abstract

一种用于测量轮胎的胎面深度的装置，其中在使用时，轮胎可以沿第一方向被驱动到所述装置上方，所述装置包括：光源，所述光源被设置以照亮所述轮胎；障碍物，所述障碍物沿基本垂直于第一方向的第二方向延伸，且所述障碍物布置成部分阻挡从所述光源发出的光；使得当所述轮胎位于所述装置上方时阴影投射在轮胎上，使得所述阴影在基本上垂直于所述轮胎的所述胎面的方向上投射在所述轮胎上；和相机，所述相机被设置以观察轮胎的被照亮的部分。

Description

胎面线扫描器

技术领域

本发明涉及车辆充气轮胎胎面深度的测量。

背景技术

一些现有的基于光学的胎面深度扫描器设置在路面上方，并且在车辆驶过扫描器时与车辆的轮胎相邻。尽管这些扫描器对于大多数车辆而言工作良好，但对于具有彼此靠近布置的、使得其中一个轮胎阻挡了对另一个轮胎的视野的多个轮胎的车辆而言并不总能良好地工作。这种车辆的一个例子是3轴重型货车(HGV)拖车。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于测量轮胎的胎面深度的装置，其中在使用时轮胎可以沿第一方向被驱动到装置上方。该装置包括被设置以照亮轮胎的光源、沿基本垂直于第一方向的第二方向延伸的障碍物，且所述障碍物布置成部分阻挡从光源发出的光，使得当轮胎位于所述装置上方时阴影投射在轮胎上，并且使得阴影在基本上垂直于轮胎的胎面的方向上投射在轮胎上，并且该装置还包括被设置以观察轮胎的被照亮的部分的相机。

所述光源可以是直线形的，且平行于所述障碍物。例如，光源可以为发光二极管(LED)灯条。障碍物也可以是基本上直线型的。

该装置还可包括反射光学元件，所述反射光学元件布置成将从轮胎反射的光引导到相机上。反射光学元件可包括在平行于障碍物的方向上具有抛物线形状的镜子。反射光学元件可包括一个或多个平面镜，以将反射光导向相机。

障碍物由装置的壳体的一部分形成，或者所述障碍物可以由阻挡光的材料条提供，其中所述材料条设置在透明材料上。

根据本发明的第二方面，提供了一种测量轮胎胎面深度的方法，该方法包括：沿第一方向驱动轮胎到扫描器上方；用扫描器提供的光源照亮轮胎；在基本垂直于第一方向的第二方向上阻挡由所述光源发出的光，使得阴影沿基本垂直于轮胎的胎面的方向投射在轮胎上；并用相机观察轮胎被照亮的部分。

所述方法还可以包括使用光源照射轮胎的直线部分，所述光源是直线型的并且垂直于第一方向。光源可以为LED灯条。该方法还可以包括用直线型障碍物阻挡光。可以使用反射光学元件将轮胎的照明的区域照射到相机上。可使用抛物面镜以令相机能够观察轮胎的胎面内。可以使用平面镜或透镜将反射光的光路折叠一次或多次。

附图说明

现在将仅通过示例并参考附图来描述本发明的一些实施例，其中：

图1是轮胎胎面扫描器的垂直剖视图；

图2是所述扫描器的一抛物面镜和相机的俯视图；

图3是扫描器的多个抛物面镜和多个相机的侧视图；且

图4是近似于一抛物面镜的一组平面镜和一相机的俯视图。

具体实施方式

发明人已经认识到，现有轮胎胎面扫描器的一些问题可以通过在车辆在扫描器上方行驶或放置在扫描器上方时使用设置在轮胎下方的扫描器来解决。扫描器设有光源，当轮胎位于扫描器上方时，该光源照亮轮胎的一部分。设置障碍物以使得所述障碍物阻挡来自光源的光的一部分。障碍物大致垂直于轮胎在扫描器上方的行驶方向延伸，所述行驶方向通常与胎面的方向相同。因此，障碍物将在轮胎上投射垂直于胎面的方向的阴影。设置相机以观察轮胎的被照亮的部分。

由相机记录的图像将包括轮胎的被照亮的部分和投射到轮胎上的阴影。所述障碍物具有大致笔直的边缘，使得清晰的阴影被投射在轮胎上。当以与光的入射角不同的角度，例如在相对于入射光呈60度到120度之间的区域中检测反射光时，阴影将显示台阶式图案，其中台阶的深度与胎面的深度直接相关。更确切地说，入射光和反射光之间的角度大约呈90度将显示轮胎周边上的阴影线与轮胎胎面内侧上的阴影线之间的最佳台阶差异。然而，所述角度可以变化，因为可以使用非相干且宽角度的光源，例如LED灯条。

在一个具体实施例中，当轮胎放置在扫描器上方时，LED灯条和对发射光的障碍物都是直线型的并且大致垂直于胎面的方向。胎面不一定完全笔直地放置在扫描器上，因此阴影相对于胎面方向的取向将会有所不同，但是通过提供大致平行于轮胎轴的阴影可以获得最佳的对比。

用相机观察从轮胎反射的光。在一个实施例中，相机直接与轮胎邻近放置，但是在其他实施例中，使用反射光学器件以操纵反射光的路径。可以用平面镜将路径折叠一次或多次，使得相机可以放置在扫描器的壳体的方便位置，并且因此可以使用紧凑的壳体。也可以使用反射光学器件令光路更长，使得可以用相机观察轮胎的更大的区域。

胎面的深度取决于车辆和轮胎，但是对于公共汽车或重型货车(HGV)，深度可以是0-25毫米，对于轿车或厢式车，深度可以是0-8毫米。如果相机放置在与胎面相同的方向上，使得相机可以看到胎面内，则相机可以观察轮胎周边的阴影与胎面内的阴影之间最佳的对比。发明人已经认识到，通过使用在垂直于轮胎的方向上具有抛物面的镜子，并且将相机放置在抛物线的焦点处，可以增加通过相机最佳地观察到的胎面的数量。平行于抛物线轴的光线将全部成像到相机上，如果抛物线的轴线也与胎面的方向平行，那么相机将能够看到轮胎的每一个胎面。

图1示出了扫描器的一实施例。设置光源1，其在宽范围的方向上发光。光大致以图1中所示的光线2为中心。部分光被壳体4的尖锐边缘3阻挡。未被阻挡的光落在放置在扫描器顶部的轮胎5上。部分光将在轮胎周边的点6处反射。胎面7邻近点6且设置在垂直于横截面的方向上，并且另一部分光将在点8处反射，点8是胎面中的最深点。在由相机13检测之前，反射光线9和10被平面镜11和抛物面镜12进一步反射。抛物面镜放置在平面镜和相机上方。可以使用替代的布置，例如，相机和光源都设置在壳体的相同的一侧，而反射光学器件设置在壳体的另一侧。

设置透明窗14以保护光学元件。可以用疏水涂层对玻璃进行处理。也可以使用带有干燥空气源的气刀或类似的喷嘴来确保视野保持清晰。在壳体中设置敞开的窗15，但是该窗也可以由透明材料封闭。设置托盘16用以捕获通过敞开的窗15落下的污垢。

图2是在平行于图1的截面且平行于轮胎的胎面的方向上看到的图1的扫描器的细节的俯视图。抛物面镜12和相机13被示出。从轮胎周边和轮胎胎面反射光线21是平行的并且全部被反射向放置在抛物面镜的焦点处的相机13。假定平行光线被成像到相机上，相机可以看到多个平行的胎面，这些胎面可能太深而不能以与所示光线不平行的角度观察。

图3也是在平行于图1的截面且平行于轮胎的胎面的方向上看到的图1的扫描器的细节的侧视图。两个相机13在图中示出，所述两个相机13检测在两个对应的抛物面镜12处的反射光。

相机将检测到显示轮胎中的多个胎面的具有台阶的阴影线的图案。使用图案识别软件处理图像并确定胎面深度。将使用校准测量以校准软件并改进测量。所确定的胎面深度可以传递给车辆的驾驶员或车队的操作者，使得如果胎面低于法定极限或者不可接受，则可以采取适当的行动。

当在装置上方没有提供车辆时，可以在测量之间停用该装置。然后当传感器检测到车辆存在时激活该装置，并且启动灯和相机。传感器可以是光学传感器、压力传感器或本领域已知的任何其他适当的传感器。

可以在1米的宽度上测量深达25毫米的深度。该装置可以承受每轴高达10吨的轴负载。该装置适合户外使用。然而，本发明不限于这些范围。

轮胎的周边可能发生轮胎的不均匀磨损。为了检测不均匀磨损，可以连续安装多个装置以测量围绕轮胎的周边的多个点。

作为替代实施例，使用一组平面镜，它们一起组成近似抛物面镜的形状。图4示出了检测从一组平面镜41反射的光的相机13。在图4中示出了四个平面镜41，但是可以使用任何适当的不同数量的镜子。第一实施例的抛物面镜用于使得能够看到胎面的最深点，并且避免当没有使用抛物面镜时只能看到不直接位于相机视野内的胎面侧壁。这个目的也可以通过一组平面镜来实现，实际的考量将决定平面镜的数量。

代替基于镜子的光学成像***，可以使用诸如玻璃或有机玻璃的固体透明材料，所述固体透明材料使用全内反射对光进行成像。外表面处的材料和空气之间的界面用作镜子，并且可选地可以设置反射涂层以进一步改善反射效果。LED可以与材料一体形成，以避免气隙。该实施例的优点是紧凑的设计和刚性结构，所述实施例能够承受在其上行驶的车辆的巨大的力。

图1中所示的实施例示出了用于产生阴影的壳体的边缘3。可用其他布置制造阴影。例如，可以在窗14上提供阻挡光线的条带，或者开口15中的窗可以包括阻挡光并在轮胎上产生清晰的阴影线的条带或线条。

尽管已经根据如上所述的优选实施例描述了本发明，但是应该理解，这些实施例仅是示例性的，并且权利要求不限于那些实施例。本领域技术人员将能够鉴于本公开内容进行修改和替换，这些修改和替换被认为落入所附权利要求的范围内。本说明书中公开或说明的每个特征可以结合在本发明中，无论是单独的还是与本文公开或说明的任何其他特征的任何适当组合。

Claims (16)

1.一种用于测量轮胎的胎面深度的装置，

其中在使用时，轮胎可以沿第一方向被驱动到所述装置上方，

所述装置包括：

光源，所述光源被设置以照亮所述轮胎；

障碍物，所述障碍物沿基本垂直于第一方向的第二方向延伸，且所述障碍物布置成部分阻挡从所述光源发出的光，使得当所述轮胎位于所述装置上方时阴影投射在所述轮胎上，并且使得所述阴影在基本上垂直于所述轮胎的所述胎面的方向上投射在所述轮胎上，和

相机，所述相机被设置以观察所述轮胎的被照亮的部分。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述光源是直线形的并且平行于所述障碍物。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述光源是发光二极管灯条。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述障碍物大体上是直线形的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，所述装置还包括反射光学元件，所述反射光学元件布置成将从所述轮胎反射的光引导到所述相机上。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述反射光学元件包括在平行于所述障碍物的方向上具有抛物线形状的镜子。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其中所述反射光学元件包括一个或多个平面镜，以将反射光导向所述相机。

8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述障碍物由所述装置的壳体的一部分形成。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中所述障碍物由阻挡光的材料条提供，并且其中所述材料条设置在透明材料上。

10.一种测量轮胎的胎面深度的方法，所述方法包括:

沿第一方向在扫描器上方驱动轮胎；

用所述扫描器提供的光源照亮所述轮胎；

在基本垂直于所述第一方向的第二方向上阻挡由所述光源发出的光，使得阴影在基本垂直于所述轮胎的所述胎面的方向上投射在所述轮胎上；和

用相机观察所述轮胎的被照亮的部分。

11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括使用光源照射所述轮胎的直线部分，所述光源是直线型的并且垂直于所述第一方向。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述光源是发光二极管灯条。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，还包括使用直线形障碍物阻挡所述光。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，还包括使用反射光学元件将所述轮胎的被照亮的区域成像到所述相机上。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括使用抛物面镜使所述相机能够观察所述轮胎的所述胎面内。

16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法，还包括使用平面镜或透镜将反射光的光路折叠一次或多次。