车辆轮胎检测装置的制作方法

本实用新型属于汽车轮胎检测技术领域，具体而言，是一种能够在启动汽车时自动检测轮胎状况的车辆轮胎检测装置。

背景技术：

目前，公知的轮胎检测方法是依靠人眼观察、胎压监测系统以及尚未普及的轮胎胎内使用寿命传感器，其弊端有以下几点：

(1)轮胎的寿命只能依靠人眼观察来粗略估计，因为每个人的经验不同，存在评估结果的差异，就导致了安全隐患的产生；

(2)遇到轮胎和挡泥板之间间隙太小的情况，就很难观察到胎纹情况；

(3)人眼只能观察到胎外侧情况，靠近底盘的内侧则需要到汽车修理厂才能检查到，当轮胎发生侧位时，长时间的行驶会造成单个或多个轮胎内外磨损不均匀，严重缩短了轮胎寿命，等到发现再去做四轮定位时，基本就需要更换轮胎了；

(4)轮胎产生形变或局部形变时，依靠人眼难以观察到，也为行车带来严重安全隐患；

(5)当异物刺入胎面，异物末端和胎面齐平但又没刺穿胎体漏气时，凭人眼和胎压监测装置就很难察觉到，一旦遇到颠簸路面或车速过快时将会有很大几率刺穿胎体酿成事故；

(6)轮胎在长期使用自然老化后会产生细小裂纹，人眼不能观察到，胎压监测系统不能监测到，对正常行车产生安全隐患；

(7)轮胎胎内使用寿命传感器造价高，更换成本高，功能单一，故障率高，测量轮胎寿命精度低。

有鉴于此，提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种车辆轮胎检测装置，该装置可应用于对轮胎进行超声波检测，以根据点阵式传感器采集的超声波回波信息进行轮胎多种情况的判断，完成检测。

为了实现上述目的，本发明提供的一种车辆轮胎检测装置，包括微处理器、超声波发生器、超声波接收传感器以及显示器；所述微处理器电路连接超声波发生器、超声波接收传感器以及显示器；其中所述超声波接收传感器点阵式集成排列。

进一步的，上述的车辆轮胎检测装置中：所述超声波接收传感器点阵式排列且集成在同一电路板模块上，该电路板模块电连接至所述微处理器。

进一步的，上述的车辆轮胎检测装置中：所述微处理器还用于电路连接汽车发动机。

进一步的，上述的车辆轮胎检测装置中：所述微处理器电连接有报警装置。

进一步的，上述的车辆轮胎检测装置中：所述报警装置包括电路连接微处理器的指示灯和/或扬声器。

进一步的，上述的车辆轮胎检测装置中：所述微处理器电连接有车辆速度传感器。

优选的，上述的车辆轮胎检测装置中：所述显示器为液晶显示屏和/或触摸显示屏。

本发明提供的，具有如下有益效果：

上述车辆轮胎检测装置，基于超声波检测原理，通过点阵式超声波接收模块采集车辆轮胎回弹的超声波信息，以能够使微处理器根据该回波信息进行汽车轮胎磨损情况、剩余使用寿命、胎体是否刺入异物、胎体是否产生形变、胎内是否存在暗裂情况等多种检测，检测结果精确度高，多种检测均可在数秒内完成，无需人工介入。

附图说明

图1为本实用新型提供的车辆轮胎检测装置的结构框图；

图2为本实用新型提供的车辆轮胎检测装置的部件设置位置示意图；

图3是图2中所述超声波组件的安装位置示意图。

图中：

1.车辆 2.微处理器 3.显示器 4.超声波组件 41.超声波发生器 42.超声波接收模块 5.叶子板 6.轮胎。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。

如图1所示的，本发明提供的一种车辆轮胎检测装置，包括微处理器、超声波发生器、超声波接收传感器以及显示器；所述微处理器电路连接超声波发生器、超声波接收传感器以及显示器；所述超声波接收传感器点阵式集成排列为矩形模块。

其中，本文中所述微处理器，除有特殊说明以外，均指的是广义上的，大规模集成电路组成的中央处理器。微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作。

结合图2、3所示的，本实用新型提供的车辆轮胎检测装置中，微处理器2电路连接有存储器，并设有外围设备接口(如UART、以太网、USB等或其他外设接口)以通信连接显示器1、车辆发动机(图中未标示)、速度传感器(图中未标示)或网络等，显示器3优选为液晶显示器或者触摸屏显示器，且显示器3与微处理器2可集成为车载电脑嵌入车辆1内，与汽车发动机电连接。微处理器2接收到汽车发动机启动的信号后，控制超声波发生器41与超声波接收模块42(即超声波接收传感器点阵式集成排列构成的矩形模块)组成的超声波组件4工作：微处理器2向超声波发生器41发送指令使超声波发生器41向车辆轮胎6投射高频超声波，这样在车辆1启动时即可自动对车辆的四个运行的轮胎6进行整体检测，以能够及时发现轮胎6的异常情况，避免造成更严重的危害。具体实施时，超声波发生器41和超声波接收模块42优选装置在车辆叶子板5内衬上方，每个轮胎6对应至少一个超声波发生器41；同时，每个超声波发生器41对应设置一超声波接收模块42；超声波接收模块42中，包括多个超声波接收传感器点阵式排列并集成在同一电路板模块上，该电路板模块电连接至所述微处理器2，向微处理器2传输采集的轮胎6回波信息以进行轮胎情况的分析。

轮胎检测原理：

1.确定轮胎剩余寿命：

汽车运行时，微处理器2检测到发动机启动，可发送指令至超声波发生器41使其投射高频超声波到车辆轮胎6，超声波首先遇到轮胎6最外层部分(轮胎旋转时会接触地面的部分)回弹，然后遇到胎面的沟槽部分回弹；由于超声波接收模块42中点阵式排列的超声波接收传感器将轮胎分为等份数平均大小的区域，分别接收不同轮胎不同区域的超声波回波，超声波接收传感器会接收到轮胎不同区域的时间差，这个时间差就是轮胎沟槽深度产生的(轮胎胎面的超声波回波时间短于轮胎沟槽内超声波回波时间)，因而能根据回波时间差计算出胎面沟槽深度，微处理器通过沟槽深度可以判断轮胎胎面沟槽是否磨损，进而得出轮胎剩余寿命。

对于超声波发生器在时间t0发出的固定频率的超声波，点阵式超声波接收传感器采集到轮胎沟槽回弹的超声波时间为t1，轮胎胎面回弹的超声波时间为t2，该频率下超声波速度为s，则根据时间差计算当前沟槽深度h的计算公式为：

h＝(t1-t2)·s

本实用新型根据沟槽深度可评估出轮胎磨损程度，根据磨损程度评估大概的轮胎剩余寿命，为用户提供参考以能够及时更换轮胎或准备备胎。

2.确定轮胎侧位

与上述轮胎沟槽深度采集原理相同，采集轮胎内侧排水沟胎纹深度以及轮胎外侧排水沟胎纹深度，本实施例中内、外侧排水沟胎纹区域以轮胎内侧胎肩到外侧胎肩的1/2距离处为中线划分，相应轮胎区域由该区域所对应的的超声波传感器采集数据；根据采集的胎纹深度数据，比对同一轮胎内侧排水沟胎纹深度与外侧排水沟胎纹深度，若同一轮胎内侧排水沟胎纹深度与外侧排水沟深度不一致时，可得出轮胎胎位不正的判断结果，即轮胎发生了侧位。将判断结果通过显示器等进行显示。

3.确定轮胎刺入异物：

由于不同介质的物体回弹的超声波的频率不同，因此，在微处理器2中预设值多种常见刺入物的回波频率；点阵式超声波接收传感器采集到的回波信息传输至微处理器，微处理器根据接收的回波信息中回波频率与预设常见刺入物的回波频率匹配，判别轮胎是否有刺入异物以及刺入了哪种异物。

作为进一步改进，微处理器电路连接有报警模块，报警模块包括指示灯和/或扬声器，在微处理器判断出轮胎有刺入异物时，可发送指令使声/光报警，同时在显示器显示出车辆相应轮胎刺入异物的示警信息。

4.确定轮胎形变

微处理器中预设不同品牌不同型号的正常轮胎数据，该数据可通过微处理器联网下载或实时更新。当车辆轮胎产生形变时，点阵式超声波接收传感器采集的回波信息会超出车辆轮胎所属品牌、型号的正常数据参数，因此微处理器根据点阵式超声波传输的回波信息与预设的正常轮胎数据匹配，能够判断出车辆轮胎是否形变；如果确定轮胎发生形变，微处理器发出指令使报警模块发出声/光报警，并在显示器上显示出车辆相应轮胎形变的示警信息。

5.确定轮胎裂纹

由于正常轮胎橡胶与产生裂纹的轮胎橡胶所回弹的超声波(回波)频率是不同的，产生裂纹的轮胎橡胶材料所回弹的超声波频率比正常轮胎橡胶材料回弹的频率低，因此为微处理器根据接收的超声波接收传感器采集的回波信息，与预设正常的轮胎橡胶材料回波频率匹配比较，判断轮胎是否产生了裂纹，以及产生裂纹的轮胎是哪一个。判断结果传输至显示器进行显示。

同时，微处理器还能够根据接收到超声波回波信息进行数据处理生成轮胎三维图像，输送到显示器进行显示，向用户直观的显示出轮胎情况。

据资料统计，46％的交通事故由轮胎引起；70％的恶性交通事故由爆胎引起；61％的车主没有检查汽车轮胎的意识；32％的车主能模糊意识到需要定期检查汽车轮胎却不知道具体方法；只有6％的车主在出远门之前会将车开到4S店或汽修厂做全面检查；而本实用新型车辆轮胎检测装置在对上述四种轮胎检测过程中，采用超声波无损检测，具有灵敏度高、速度快、成本低的优点；微处理器电连接车辆发动机，可以实现自动控制检测：当汽车启动时，微处理器就能够检测到汽车启动的信号，可发送指令至位于汽车各个车轮上方叶子板内部封装的超声波发生器工作，车轮滚动时，超声波发生器发出高频超声波，并开启点阵式超声波接收传感器记录轮胎反馈的超声波信号，当车轮滚动一周之后，完整的一个轮胎反馈信号记录完成，由微处理器进行数据处理，并可生成轮胎三维图像，输送到显示器上显示，并且对比系统中预设的正常轮胎反馈信号数据，可得出轮胎剩余寿命以及其他正常特征和异常特征并且显示于所述显示屏上。故而，本实用新型实施于汽车车辆检测时，在汽车出行时(当然也可以是在出行过程中)可自动地进行一次轮胎检查，以获得轮胎当前的各个参数细节，为行车安全提供保障，相对于去到4S店或汽修厂做全面检查，本实用新型节省了大量的人力成本与检测费用并且极大的缩短了检测时间；且可方便车主自行随时检测，及时发现轮胎异常情况以能够及早处理，较大程度地避免了因轮胎异常引起的交通事故的发生。

本实用新型在车辆运行时采集轮胎转动一周的超声波回弹信息，来进行数据分析处理，获得检测结果，同时考虑到超声波在不同介质(空气、轮胎橡胶等)中的传播速度，为不影响超声波回弹采集精度，本实用新型中，微处理器电连接速度传感器来获知车辆运行情况，以在轮胎转速适合的情况下对轮胎进行检测；本实用新型给出的实施例中，车辆运行速度在1-40km/h时，适于所述超声波发生器以及超声波接收传感器的工作，对轮胎检测的精度较高，因此微处理器通过速度传感器采集的速度信息获知车辆运行情况，控制对轮胎的检测工作进行。本实用新型中，速度传感器可以利用汽车上已有的车速传感器，电路连接微处理器；或者另外增加汽车速度传感器，此处不做唯一限定。

本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。