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

中圖分類(lèi)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(chē)的重要組成部分，其性能關(guān)系著汽車(chē)的安全行駛和舒適度。在我國(guó)的交通運(yùn)輸業(yè)和汽車(chē)制造業(yè)的飛速發(fā)展下，汽車(chē)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?chē)輪胎發(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(chē)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(duì)較多。

1 汽車(chē)輪胎檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)

檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)組成十分簡(jiǎn)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(duì)輪胎就可以進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，氣壓系統(tǒng)提供壓力，對(duì)軸兩端進(jìn)行固定。檢測(cè)盤(pán)固定在檢測(cè)臺(tái)的兩側(cè)，CCD攝像頭設(shè)置在檢測(cè)盤(pán)的中心偏上的位置，可以對(duì)輪胎進(jìn)行掃描，掃描以后再對(duì)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(cè)裝置會(huì)提示及時(shí)更換。在檢測(cè)盤(pán)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(cè)其它的漏氣位置。

1.2 工作原理

汽車(chē)輪胎內(nèi)充滿氣體，汽車(chē)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(chē)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(zhǎng)信號(hào)，應(yīng)用超聲波便可以檢測(cè)到輪胎漏孔較小的位置。

1.3 工作流程

打開(kāi)檢測(cè)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(kāi)電源開(kāi)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(kāi)始工作，它可以接收來(lái)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(guò)氣流的波形圖來(lái)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(guò)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(lái)對(duì)比它們的尺寸大小，就可以判斷出磨損程度以及質(zhì)量問(wèn)題，從而通過(guò)數(shù)據(jù)得知是否應(yīng)該更換輪胎，進(jìn)而確保汽車(chē)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(kāi)始、工作和復(fù)位三個(gè)過(guò)程。本氣壓缸為壓縮空氣使活塞移動(dòng)，通過(guò)改變進(jìn)氣方向，來(lái)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(guò)柱塞孔再?gòu)母咨w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(guò)氣孔再經(jīng)過(guò)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(guò)活塞桿向左伸出來(lái)穩(wěn)固輪胎，以防止輪胎在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中往外傾斜或者倒塌，再通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥閥口開(kāi)度的大小來(lái)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(cè)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(chēng)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(guò)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(pán)將這些數(shù)字信號(hào)保存下來(lái)，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(cè)裝置的核心部件就是可以檢測(cè)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(cè)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(duì)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(duì)比，便可以檢測(cè)出輪胎的磨損情況，超聲波傳感器可以通過(guò)漏孔口的聲波與其附近的聲波不一檢測(cè)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(lái)分別輸出電機(jī)的方向控制信號(hào)和脈沖信號(hào)，通過(guò)設(shè)置脈沖的數(shù)值來(lái)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(duì)輪胎壓力的控制。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文講述了一種用于檢測(cè)汽車(chē)輪胎安全性能的裝置，工作人員可以利用該檢測(cè)裝置快速準(zhǔn)確的確定汽車(chē)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(cè)的精度與速度。

收稿日期：2018-3-25