Page 130 - 无损检测2021年第七期

庞博维, 等:

轮胎胎面磨损检测技术研究进展

表 2 几种方法在轮胎花纹检测中的应用
花纹检测方法 方法特点 应用效果
单目点激光 利用移动模组和编码器的配合完成点激光对胎面的扫描 单点检测速度快, 图像处理简单, 但检测效率低
双目点激光 双相机采集光点, 并加入光斑圆度评价, 确保有效光斑 单点检测精度高, 双目相机有效避免遮挡, 但检测效率较低
单目线激光 激光线覆盖胎面截面, 易于相机采集 检测效率高, 鲁棒性好
利用花纹凹槽和胎面亮度差值, 通过双目测距和 SGM
双目无激光 检测精度较激光检测的低, 易受光照强度影响
算法计算高度差, 即花纹深度
差, 影响精度。当轮胎出现不规则磨损时, 被测区域
可能会产生阴影, 使得测量产生误差。点激光在中
心提取方面较线激光容易, 但检测效率较低; 而线激
光在磨损的粗糙曲面容易断线, 导致中心提取易受
影响。
2.2.3 传感器检测
图 9 碳纳米管传感器作用原理示意
随着传感器技术的发展, 检测元件微型化、 多元
术, 用于测量毫米尺度胎面深度的变化, 碳纳米管传
化的技术越来越多地应用到各种领域中。其不仅可
感器作用原理如图 9 所示。轮胎橡胶和胎面结构会
以在实验室里使用, 在车辆行驶中也可用于轮胎磨
干扰这个所谓的“ 边缘场”, 并且通过电极的电响应测
损量的检测。
量这种干扰, 由此确定传感器上方轮胎的厚度。
MATSUZAKI等 [ 22 ] 提出了一种利用电容变化
的柔性贴片式应变传感器。该传感器利用施加应变 3 轮胎磨损检测技术研究的难点分析和发
展趋势
引起的电容变化来准确检测轮胎的变形, 并使用幅
度调制进行无线测量。 3.1 难点分析
SERGIO 等 [ 23 ] 提出了一种连续测量轮 胎机械 轮胎磨损检测技术与人们生活切实相关, 具有
变形的新方法。当轮胎变形导致轮胎胎体内钢丝间 重要的研究意义。该领域研究的难点主要是采集的
距发生变化时, 该区域钢丝的阻抗也发生变化。通 轮胎胎面图像容易受各种环境因素( 水渍、 夹杂物

过测量这样的阻抗变化来测量轮胎的变形。 等) 的影响, 在检测前必须把轮胎表面异物清洁干
PALMER 等 [ 24 ] 将 光 纤 传 感 器 嵌 入 汽 车 轮 胎 净。对于实际行车检测, 轮胎转速过快会使图像采

中, 用于 检 测 轮 胎 应 变, 同 时 能 监 测 滑 行 的 发 生。 集形成拖影, 同时相机采集图像易受到环境光照的
[ 25 ] 采用基于聚偏氟乙烯 ( PVDF ) 的传感 器来测 干扰, 直接影响检测精度。若将传感器植入轮胎内
YI
量胎面变形, 两个 PVDF 变形传感器连接在橡胶轮 部, 也会带来一系列的问题, 如在轮胎成型过程中植
胎的内 表 面 上, 一 旦 轮 胎 表 面 发 生 变 形, 连 接 的 入的位置会影响传感器检测的精度, 而在轮胎制造
PVDF 传感器就会产生压电效应, 继而输出电信号 过程中, 胎体要经受高温高压等工艺, 传感器在这个

来反映胎面变形。 过程中会受到损坏, 这也是研究的难点。此外, 芯片
德国 Continental集团将轮胎花纹深度预警功 与轮胎的结合度会直接影响轮胎的质量, 一旦结合
能与轮胎压力监测系统( TPMS ) 结合, 通过连续监 不好会使轮胎橡胶脱离, 进而空隙逐渐增大, 最终导
测轮胎与路面接触产生的振动频率, 将磨损后的振 致轮胎报废。
动频率与未磨损轮胎的振动频率进行比较, 来预测 3.2 发展趋势
轮胎磨损 程 度。 当 磨 损 量 达 到 设 定 的 临 界 值 时, 随着图像处理技术、 光学技术和计算机技术的
TPMS 还会 停 止 提 供 预 警 功 能。 KANWAR 教 授 不断发展, 接触式轮胎磨损检测必定会被非接触式
还研发了监测轮胎磨损状态的智能轮胎系统, 通过 检测所取代。
试验找出轮胎垂直方向的振动频率与轮胎磨损之间 3.2.1 智能轮胎
的联系, 磨损越多, 相应垂直方向的振动频率越大, 目前, 成熟的智能轮胎技术主要应用于轮胎压
以此来监测轮胎的磨损状态。 力、 温度和摩擦状态监测记录方面, 在轮胎磨损检测
某公司与杜克大学合作开发了一种碳纳米管( 直 方面应用较少。通过在轮胎胎内不同位置的橡胶中
径只有十亿分之一米的微小碳原子圆柱体) 传感器技 埋入传感器, 以达到检测轮胎状态的目的。由于橡
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2021 年 第 43 卷 第 7 期

无损检测