专利名称：用于轮胎分析的非接触方法和系统的制作方法
技术领域：
本公开一般涉及利用非接触数据收集和分析的车辆服务系统，尤其涉及将独特分析方法应用于通过非接触测量系统获得的数据，以便通过创建和分析轮胎或车轮组件的轮廓确定轮胎或车轮组件的状况。
背景技术：
以下术语可以自始至终用在这里展示的描述中，并且，一般说来，应该具有下面含义，除非与这里给出的其它描述发生抵触或通过其作了更详细说明。
“车轮”指的是支承通常充气的轮胎并且安装在车轴上的一般圆柱形、通常金属的盘状机械支承件。车轮含有两个轴向隔开轮缘(或环形缘)，每个轮缘被适配成牢固地接纳安装轮胎的两个胎缘的各自一个。
“轮胎”是具有两个胎缘、两个侧壁和一个踏面、由橡胶、化学制品、织物或钢或其它材料制成、并且通常在压力作用下充有气体的一般环形(通常开环)的层状机械装置。
轮胎的“侧壁”指的是踏面与胎缘之间的轮胎部分。
术语“轮辋”指的是由金属，尤其是铝、钢、或其它合金制成、并且通常由橡胶制成的充气轮胎附在上面的车轮部分。轮辋包括轮胎附在上面的、沿外围延伸的轮辋基，以及在沿外围延伸的轮辋基内的轮盘部分。那个轮盘部分可以有孔隙或根本没有孔隙。轮盘也可以由轮辐形成。
“车轮组件”一般指的是轮胎、轮辋和附在上面的轮胎的组合物、或车轮。
发明内容
本公开展示了用于确定轮胎和/或车轮组件的状况的非接触方法和系统。轮胎基本上就是转轴和位于两个侧壁之间的踏面。非接触测量系统用于获取和确定轮胎和/或车轮组件的几何参数。一个示范性系统包括用于向轮胎发射辐射信号的发射源。还配备了检测器，用于接收响应于发射的辐射信号而从轮胎反射的信号。使反射信号馈入诸如计算机的数据处理系统中，以便确定轮胎和/或车轮组件的状况。数据处理系统根据从检测器接收的信号获取轮胎上的多个点、轮胎/车轮组件上的多个点的几何信息，例如，相对于参考基线的高度或深度。根据一个实施例，该多个点在沿着从侧壁之一到另一个侧壁的方向延伸的路径上。这个路径可以与轮胎的转轴平行。根据数据处理系统获得的高度信息，可以创建轮胎的横截面轮廓(profile)。
为了确定轮胎的状况，可以将轮胎的不同部分的磨损状况相互比较，以确定轮胎是否存在不均匀磨损，以及轮胎是否在过充气或欠充气状态下工作。在一个方面中，在位于轮胎的圆周表面(主要包括踏面)的中心线的一侧上的点与在中心线的另一侧上的点之间作出磨损状况比较。如果存在明显差异，则确定轮胎存在不均匀磨损。
根据另一个实施例，在从圆周表面的中心线向侧壁延伸规定距离的区域内的点与区域外的点之间作出磨损状况比较。例如，这个区域可以是沿着轮胎的圆周中心线的带状区域。如果这个区域中的轮胎磨损比这个区域外的点严重，则确定轮胎在过充气状态下工作或运行。否则，轮胎在欠充气状态下工作或运行。根据又一个实施例，在相邻胎面花纹块之间作出比较，以确定是否存在锯齿状花纹。如果胎面花纹块的高度明显低于相邻胎面花纹块的高度，则表明轮胎存在锯齿状花纹。
轮胎的状况可以通过生成示出轮胎表面上的各个高度或深度的表面轮廓来确定。例如，可以将轮胎附在上面的车轮组件旋转360°扫描轮胎的表面。在旋转期间，发射源不断地将辐射线发射到车轮组件上，并且检测器不断地获取从轮胎/车轮组件反射的信号。创建示出整个圆周表面的表面轮廓。可以利用不同颜色将高度/深度信息显示在屏幕上，以便使轮胎表面上的高度信息易于观察。该轮廓可以进一步包括侧壁的高度信息。因此，可以根据建立的轮胎表面轮廓确定或观察侧壁上的鼓包。
通过利用非接触测量系统进一步建立轮胎附在上面的轮辋的轮廓，还可以确定轮胎匹配状况。获取位于轮胎的踏面和轮辋上的多个点的几何参数。例如，确定轮胎的宽度和轮辋的宽度并将它们相互比较。如果轮辋的宽度与轮胎的宽度之差超过阈值，表明轮胎和车轮不是匹配得很好。根据另一个实施例，生成至少一个侧壁和轮辋的几何参数。确定这个侧壁与轮辋之间的角度。如果该角度的绝对值超过阈值，表明轮胎和车轮不是匹配得很好。
根据仅仅为了例示本发明而不起限制作用的下面详细描述，所公开的方法和系统的其它优点将更加清楚。应当认识到，这里例示的例子可以是其它不同实施例，并且它们的一些细节在各个明显方面中都可以修改，所有这些都不偏离本公开。因而，附图和描述应该被认为是例示性的，而不是限制性的。
包含在说明书中构成其一部分的附图例示了示范性实施例。
图1a和1b示出了用于确定轮胎或车轮组件的状况的示范性非接触分析系统。
图1c描绘了图1a所示的示范性非接触分析系统的细节。
图2示出了非接触测量系统为其创建轮廓的车轮组件的部分表面。
图3是轮胎的示范性条带轮廓。
图4是车轮组件的完整表面轮廓。
图5描绘了车轮组件的测量轮廓与标准轮廓之间的比较的例子。
图6a、7a、8a例示了与标准横截面轮廓叠在一起的轮胎的测量横截面轮廓。
图6b、7b、8b分别示出了相对于图6a、7a、8a所示的不同轮胎部分的、与标准横截面轮廓的轮胎偏差。
图9和10示出了带有锯齿状胎面花纹的轮胎横截面轮廓。
图11a-11c描绘了轮胎附在轮辋上的匹配状况。
图12例示了基于轮胎上的不同点的各自高度的导数表。
图13是用在非接触分析系统中的数据处理系统的框图。
具体实施例方式
在下面描述中，为了说明起见，给出了许多具体细节，以便提供对本公开的彻底理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，没有这些具体细节也可以实施本方法和系统。在其它情况中，以框图的形式示出了众所周知的结构和装置，以免不必要地使本公开不清楚。
图1a和1b示出了示范性非接触分析系统10，用于通过分析轮胎34或车轮组件14的轮廓，其包括与轮胎34或车轮组件14的各个点有关的几何信息如高度和/或深度，确定轮胎34或车轮组件14的状况。在如下的专利文献中讨论了各种类型的非接触测量装置的例子美国专利第6,535,281号，发明名称为“METHOD AND APPARATUS FOR OPTICALLYSCANNING A VEHICLE WHEEL”；美国专利第6,069,966号，发明名称为“APPARATUS AND METHOD FOR TIRE CONDITION ASSESSMENT”；2004年1月28日提交的共同未决的美国专利申请第______号，发明名称为“METHOD AND APPARATUS FOR OPTICALLY SCANNING APNEUMATIC TIRE OF A VEHICLE WHEEL”；2004年1月28日提交的共同未决的专利申请第_______号，发明名称为“METHOD ANDAPPARATUS FOR BALANCING A MOTOR VEHICLE WHEEL”；2004年1月28日提交的共同未决的专利申请第_______号，发明名称为“METHODAND APPARATUS FOR OPTICALLY SCANNING A VEHICLE WHEEL”；和2004年1月28日提交的共同未决的专利申请第________号，发明名称为“METHOD OF MATCHING A VEHICLE WHEEL”。上面列出的所有专利和申请共同转让给本申请的受让人。在如下的专利文献中描述了用于利用非接触测量来获取轮胎轮廓的方法和装置美国专利第5,789,668号，发明名称为“APPARATUS AND RELATED METHODS FOR OBTAININGTIRE PROFILES INCLUDING TREAD AND BOTH SIDEWALLS”；美国专利第5,245,867号，发明名称为“METHOD AND APPARATUS FORMEASURING TIRE PARAMETERS”；和美国专利第5,987,978号，发明名称为“APPARATUS FOR TESTING TIRE TREAD DEPTH”。所有上述专利和申请的全文通过引用而结合在这里。
图2描绘了非接触测量系统10为其创建轮廓的车轮组件14的部分表面。车轮组件14包括轮胎34和轮胎34安装在上面的轮辋20(如图1a所示)。正如前面定义的那样，轮胎34包括两个胎缘、两个侧壁和一个踏面35。踏面35包括胎面花纹36、38、40。
如图1a和1b所示，非接触分析系统10包括用驱动轴18将车轮组件14附在上面的旋转支架12、诸如激光、平面光、超声波等的发射源22、诸如摄像机、CCD(电荷耦接器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)检测器等的检测器24、和诸如计算机的数据处理系统26。通过将诸如激光、光、超声波等的无线信号发射到车轮组件14的表面，并且分析车轮组件14的表面反射的反射信号，数据处理系统26创建车轮组件14的表面的轮廓，包括胎面花纹36、38、40、侧壁、胎缘、轮辋20的形状和/或深度，并且在显示器30上输出代表轮廓的图像。发射源22可以包括围绕车轮组件14排列在不同角度上的一个或多个发射元件，以实现更佳的信号检测。
图1c描绘了示范性非接触分析系统10的细节。如图1c所示，车轮组件14具有轮盘部分5和固定在轮盘部分5的外围上的轮辋基4。轮胎34安装在轮辋基4上。在轮辋基4的轮辋凸缘6处以公知方式支承着轮胎胎缘。轮辋基4和轮盘部分5形成轮辋20。车轮组件14以公知方式固定在测量杆18上，并且可绕测量杆18限定的转轴旋转地被支承。当在中心位置夹住车轮时，测量杆18与轮轴3一致，这保证了轮轴3是静止的。
与车轮组件14有关的参数通过一个或多个检测器装置118测量，并利用数据处理系统26确定。每个检测器装置118包括诸如激光的发射源116、和诸如CCD检测器的、作为位置敏感接收元件的接收器12。发射源116和接收器12固定在载体114上，载体114可绕枢轴7转动地被支承。载体114可以沿着箭头19所指的方向或在与测量杆18有关的预定导向路径上运动。枢轴运动和可选附加线性或导向运动可以通过诸如一个或多个步进电机的驱动器(未示出)实现。在载体114上还配备了接收器光学系统13。接收器光学系统13和CCD检测器11是接收器12的组成部分。
发射源116将诸如图2所示的条状束28的光束发射到包括例如轮胎胎面、轮胎侧壁、轮辋等的轮胎34的表面上。然后，光束被反射，从而穿过接收器光学系统13至CCD检测器11的检测器元件上。CCD检测器11可以相互独立地检测照明强度函数的多个局部极大值。反射束的方向取决于在轮胎34上扫描的位置相对于发射源116和相对于接收器12的距离。根据该距离，接收器光学系统13将反射束引到CCD检测器11的给定位置并转换成位置敏感或位置相关信号。将那个信号传递给进一步与位置检测器15连接的电子测量装置8。位置检测器15将代表发射源116和CCD检测器11的各自位置的位置信号供应给电子测量装置8。由于固定在公共载体114上，发射源116和接收器12能够一起运动。位置信号与系统已知的参考位置有关，因此，与固定车轮组件14的测量杆18有关。电子测量装置8产生用发射源116发射的光束扫描的车轮组件14的测量信号。
包括轮胎34、轮辋20、侧壁等的车轮组件14的表面可以由与车轮组件14的内表面(图1中的左侧检测器装置118)、外表面(图1中的右侧检测器装置118)、和踏面(图1中的上侧检测器装置118)相关联的检测器装置118检测。也可以只使用一个检测器装置118，其在到车轮组件14的内表面，外表面，以及踏面的预定导向路径上移动到适当测量位置。
车轮组件14的各个转角位置可以由与测量杆18连接的转角检测器17确定，并将指示车轮组件14的转动的转角增量供应给数据处理系统26。转角检测器17检测的数据包括与各自检测器装置118扫描的车轮组件14的各自转角位置有关的信息。轮胎充气阀21可以用作检测器装置118扫描车轮组件14时的扫描基准，以确定车轮组件14的转角位置。
如图1a和2所示，发射源22将具有均匀强度的界限分明的光带28发射到轮胎14的表面上。从车轮组件14的表面反射回来的光信号由检测器24接收，检测器24将接收的光信号发送到数据处理系统26，以便分析车轮组件14的表面的轮廓(下面将详细说明)。数据处理系统26为发射光28照射的车轮组件14的条状部分生成条带轮廓。条带轮廓的例子示出在图3中。示范性条带轮廓包括轮胎34的两个侧壁301、302、外胎缘303、内胎缘304、和胎面306。还示出了模制在轮胎34的外侧壁301上的凸起字母305，例如轮胎34的商标。胎面306的深度代表沿着与轮胎车轮组件14上的每个测量点的表面垂直的平面的深度，并且由数据处理系统26计算。在一个实施例中，条带轮廓还包括轮辋20的表面。
发射光28对车轮组件14的表面的全面扫描通过相对于驱动轴18将车轮组件14旋转360°来进行。车轮组件14的旋转位置的刻度可以根据车轮旋转位置上的特定标记如轮胎充气阀来确定。数据处理系统26根据在车轮组件14的全面扫描期间接收的反射光信号，生成图4所示的车轮组件14的完整轮廓400(下面将详细说明)。车轮组件14的完整轮廓400包括两个侧壁401、402、胎面406、外胎缘403、和内胎缘404。在一个实施例中，车轮组件14的完整轮廓400还包括轮辋20的完整轮廓。根据一个实施例，彩色地编码车轮组件14的完整轮廓400的显示。例如，用代表不同高度和深度的不同颜色显示胎面406和侧壁401、402。轮廓的彩色编码显示使用户可以更容易地确定车轮组件14的潜在问题。例如，侧壁401上的鼓包将用与侧壁401上的其它部分不同的颜色示出，以便用户可以容易地确定车轮组件14的变形。
数据处理系统26通过将所生成的车轮组件14的完整轮廓400与同一类型的车轮组件14的标准轮廓相比较，进行车轮组件14的诊断，其中该标准轮廓例如通过访问存储在数据处理系统26的数据存储装置中的数据或通过网络连接访问远程数据库而获得。数据处理系统26根据测量轮廓相对于标准轮廓的偏差确定车轮组件14的可能问题。车轮组件14的测量轮廓500与标准轮廓之间的比较例子描绘在图5中。标准胎面轮廓506和胎缘轮廓503用虚线示出。如图5所示，测量胎面轮廓506′和测量胎缘轮廓503′偏离标准胎面轮廓506和标准胎缘轮廓503的位置。测量胎面轮廓506′的偏差表示车轮组件13可能存在弯曲轮辋20或扭曲轮胎34。测量胎缘轮廓503′的偏差表示车轮组件14可能存在未到位胎缘。测量轮廓500还示出了鼓包511，鼓包511具有偏离标准侧壁轮廓的高度，并且如果使用彩色编码显示，用与侧壁的其它部分不同的颜色示出。数据处理系统26可以生成诊断报告。
除了车轮组件14的完整轮廓之外，非接触分析系统100还利用车轮组件14的横截面轮廓诊断车轮组件14的状况。例如，轮胎状况的确定可以通过获取轮胎的横截面轮廓并且确定相对于同一类型的轮胎的标准横截面轮廓的偏差来作出。车轮组件14的横截面可以与经过车轮组件1的转轴的径向表面平行。
在一个实施例中，使用横截面轮廓来确定轮胎的不同位置的轮胎磨损状况。将轮胎的不同位置上的磨损状况相互比较，以确定轮胎是否存在不均匀磨损，以及确定轮胎是否在过充气或欠充气状态下工作。在一个方面中，在位于轮胎的圆周表面(主要包括踏面)的中心线的一侧上的点与在中心线的另一侧上的点之间作出磨损状况比较。如果存在明显差异，则确定轮胎存在不均匀磨损。在另一个方面中，在从圆周表面的中心线向侧壁延伸规定距离的区域，例如，沿着轮胎的圆周中心线的带状区之内的点与这个区域之外的点之间作出磨损状况比较。如果该区域中的轮胎磨损比这个区域外的点严重，则确定轮胎在过充气状态下工作或运行。否则，轮胎在欠充气状态下工作或运行。根据又一个实施例，在相邻胎面花纹块之间作出轮胎磨损比较，以确定是否存在锯齿状花纹。如果胎面花纹块的高度明显低于相邻胎面花纹块的高度，则表明轮胎存在锯齿状花纹。
图6a、7a、8a示出了与标准横截面轮廓(用虚线示出)叠在一起的车轮组件14的轮胎34的测量横截面轮廓。图6b、7b、8b分别示出了相对于轮胎34的不同部分的、图6a、7a、8a所示的测量横截面轮廓与标准横截面轮廓的轮胎34偏差(偏差表示轮胎磨损)。在一个实施例中，分析系统10通过将与车轮组件14的横截面轮廓的选定部分有关的数据和/或从中导出的数据同与车轮组件14的横截面轮廓的其它部分有关的数据和/或从中导出的数据相比较，确定轮胎34的状况。
例如，如图6b所示，在与轮胎的圆周表面的中心线左侧上的轮胎磨损有关的偏差数据和与圆周中心线右侧有关的数据之间作出比较。从图6b可以看出，圆周中心线左侧上的轮胎磨损比圆周中心线右侧上的轮胎磨损严重。轮胎的不同部分的偏差之差表示在车轮组件1的轮胎34上出现不均匀磨损。
在图7b中，将选定部分指定成从中心线开始延伸预定距离d的、11到12之间的区域。11和12的位置根据经验来选择，使得与车轮组件14的选定部分和其它部分有关的数据之间的比较揭示轮胎在过充气或欠充气状态下工作引起的轮胎34的中心附近和轮胎34的边缘附近的轮胎磨损差异。图7b示出了选定部分(11和12之间)中的轮胎磨损比轮胎34的边缘附近的轮胎磨损严重，这表明轮胎34在过充气状态下工作。另一方面，图8b示出了轮胎34的两侧附近的轮胎磨损大于轮胎34的选定部分(11和12之间)中的轮胎磨损，这表明轮胎34在欠充气状态下工作。因此，通过计算和比较与轮胎34的横截面轮廓有关的数据和/或相对于轮胎3的不同部分如轮胎34的中心和两个边缘的、与标准轮胎的偏差，数据处理系统26可以确定车轮组件14的轮胎34的状况。
非接触分析系统10能够利用例如轮胎34的横截面轮廓确定轮胎34是否包括锯齿状花纹。如图9所示，数据处理系统26通过推断相同胎面花纹块的表面并且测量公共点如胎面凹槽中点处的高度差，确定是否存在锯齿状花纹。如果一个胎面花纹块的高度大于相邻胎面花纹块的高度，数据处理系统26确定轮胎34包括锯齿花纹。如果锯齿花纹是由硬转弯引起的，则在一侧将形成一半径(radius)，如图10所示。该半径将是轮胎的极端滥用量的表示，该半径越大，滥用得越严重。通过将该半径与阈值相比较可以生成指示轮胎是否经受任何滥用的报告。
非接触分析系统10还根据通过非接触测量装置获得的车轮组件14的几何信息作出有关轮胎宽度与车轮宽度不适当匹配的判断。图11a示出了适当大小的轮胎34附在轮辋20上的适当匹配。图11b示出了对于轮胎34来说太宽的轮辋。图11c示出了对于轮辋20来说太宽的轮胎34。数据处理系统26可以采用轮胎和轮辋协会推荐的纵横比，即，胎体和/或胎面的实际轮胎宽度。在一个实施例中，如果轮胎34和轮辋20的宽度之差大于阈值，分析系统10确定车轮组件14匹配得不好。
在另一个实施例中，数据处理系统26根据角度α确定匹配状况，角度α被定义成轮胎34的侧壁的表面与穿过轮胎34与轮辋20相遇的点的垂直轴之间的角度。对于适当匹配的轮胎和轮辋，角度α基本上等于0°(如图11a所示)。另一方面，如果角度α基本上大于或小于0°，那么，根据角度α的正负号的定义，角度α的正负号代表对于轮胎34来说太宽或太窄的轮辋。
用于创建车轮组件的轮廓并处理数据的详细过程如下1.如图2所示，细平面光沿着半径方向投射在安装的车轮组件14上并且产生光条带28，以便获取车轮组件14的条带轮廓。
2.带有至少1024×1024个像素的CCD阵列的摄像机拍摄车轮组件14的条带轮廓的图像。
3.使从CCD接收的信号馈入数据处理系统26中，以便处理和分析。
4.系统10获取忽略胎面、刻字等的车轮组件14的平均轮廓，并且根据例如胎面凹槽的底部建立诸如基线的基准。根据车轮组件14的不同部分相对于所建立基线的各自高度，在基线之上绘制车轮组件14的轮廓。
5.为了分析条带轮廓的图像，数据处理系统26根据接收图像的数据生成导数表(参见图12)。
a.导数表的关键点出现在图像数据存在急剧值变化的位置上。
b.导数的峰值代表胎面的深度。
c.底值代表胎面的胎面齿的形状。
d.导数的底部的斜率代表轮胎的磨损状况；6.然后，数据处理系统26生成如下代表条带轮廓的一组数据data[j]＝{16，d2d3，…，dk}7.数据处理系统26对将车轮组件14旋转360°全面扫描车轮组件14获得的图像重复步骤1-5。其结果是，获得代表N个条带轮廓的N组数据。这些数据形成N×K矩阵。
data[i，j]＝{di1，di2di3，…，dik}，8.数据处理系统通过利用矩阵每列中的数据，例如通过将列数据与存储在计算机数据库中的车轮组件14的规格相比较，诊断车轮组件14的状况。
data[j]=d1jd2jd3j...]]>9.对于每列，根据比较而得出结论。一个阵列的所有列的结论如下conclusion[j]＝{14，15，c3….，cp}
10.数据处理系统通过分析结论阵列生成和输出分析结果。
用于处理与车轮组件14的轮廓有关的数据的过程的例子描述如下1.假设全面扫描车轮组件14之后获得的矩阵如下 其中aj、bj和cj是从轮胎轮廓的边界到图像的边界的测量值；ymn是胎面的深度；xj记录胎面的位置；以及smn是轮胎胎面的胎齿的斜率。
由于图像区是固定的，如下关系成立轮胎宽度＝25(ci-ai)，轮胎直径＝26(bi)。
·胎面深度分析(a)在计算胎面深度时，获得每列的平均值mean(yj)=(Σi=0qyi,j)/q]]>数据处理系统26将yj的平均数据与车轮组件14的规格相比较。根据比较结果生成与相对于规格的偏差有关的数据。正如前面讨论过的那样，通过分析车轮组件14的不同部分处相对于规格的偏差，数据处理系统确定车轮组件14的不均匀磨损状况、过充气状况或欠充气状况。该偏差还提供了有关由于尖端(toe)问题而引起的锥形磨损的信息。
(b)对于每列，数据处理系统计算深度与每列的平均值的偏差dev(yj)=Σi=0q[yi,j-mean(yj)]2]]>{dev(yi)}的阵列提供了有关不均匀磨损的信息。它可以用在检查肋状磨损(rib wear)、平坦观测(flat spotting)等中。
·胎齿斜率分析数据处理系统26为每列获取斜率的平均值mean(sj)=(Σi=0qsi,j)/q]]>{mean(s1)，mean(s2)，mean(s3)，…，mean(sp)}的阵列提供了有关轮胎胎齿的信息。如果平均斜率都是正的或负的，则意味着车轮组件包括可能由于尖端问题引起的锯齿。此外，还可以意味着横跨轮胎胎面的锥形磨损。通过比较车辆不同侧上车轮的胎齿斜率，可以确定外倾(camber)问题。
·有关轮胎形状的信息(a){ai}和{ci}列的数据提供了有关轮胎侧壁、轮胎宽度、轮胎尺寸等的信息。通过比较这些列中的数据，数据处理系统确定车轮组件14在侧壁上是否存在鼓包，以及车轮组件是否具有相同尺寸。数据处理系统26可以利用该数据来检查修整(round off)的程度。例如，如果只有一个ai值大于其它值，数据处理系统可以确定车轮组件14存在鼓包问题。如果数据{ai}呈现正弦分布，数据处理系统26指出检测到轴向修整。通过比较不同车轮组件上的(ci-ai)值，数据处理系统26确定是否存在任何失配的车轮组件。
(b){bi}列的数据提供了有关半径状况的信息。{bi}列的分析可以用于解决直径匹配、轮胎表面的鼓包、半径修整等问题。用于{bi}列中的分析的技术基本上与上述相同。
在分析开始时所有加权值都是零。假设每个问题的加权值的范围从0到1。
由于各种因素都可能影响车轮组件14的状况，非接触分析系统10提供了加权方法以确定来自各种因素的影响。例如，通过分析轮胎胎面的每个胎齿的斜率，将揭示尖端和外倾的问题。作为响应，数据处理系统26为这两个问题分配加权值。例如，将0.2分配给尖端问题，而将0.15分配给外倾问题。这些值基于每个问题的严重性。如果进行附加胎面检查以评估每个相邻胎齿的高度，其结果将揭示是否存在有可能由于尖端问题引起的锯齿状花纹。根据这个确定，数据处理系统26对尖端问题增加0.3。因此，尖端问题的权重增加到0.5。在应用了所有评估之后，有可能引起轮胎问题的每个原因具有其分配的权重值。权重值提供了轮胎问题的原因的肯定性和可靠性的程度。
图13示出了示范性数据处理系统26的框图。数据处理系统26包括用于传递信息的总线902或其它通信机构，以及用于处理数据的、与总线902耦接的数据处理器904。数据处理系统26还包括主存储器906，例如随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置，其与总线902耦接，用于存储由处理器904执行的指令和信息。主存储器906还可以用于在执行由数据处理器904执行的指令期间存储临时变量或其它中间信息。数据处理系统26还包括只读存储器(ROM)908或其它静态存储装置，其与总线902耦接，用于存储用于处理器904的静态信息和指令。配备了诸如磁盘或光盘的存储装置910，存储装置910与总线902耦接，用于存储信息和指令。数据处理系统26和/或任何检测器和/或终端也可以具有用于将数据从一种格式转换成另一种格式的适当软件和/或硬件。这种转换操作的例子是将在系统26上可用的数据格式转换成另一种格式，例如便于数据传输的格式。
数据处理系统26可以通过总线902与用于向操作者显示信息的显示器912如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)耦接。包括字母数字和其它键的输入装置914与总线902耦接，用于将信息和命令选择传递到处理器904。另一种类型的用户输入装置是用于将方向信息和命令选择传递到处理器904并控制显示器912上的光标移动的光标控制器(未示出)，例如，鼠标、触摸板、跟踪球、或光标方向键。
响应于处理器904执行包含在主存储器906中的一条或多条指令的一个或多个序列，对数据处理系统26进行控制。这样的指令可以从诸如存储装置910的另一个机器可读介质读到主存储器906中。包含在主存储器906中的指令序列的执行使处理器904执行这里所述的处理步骤。在可替代实施例中，硬连线电路可以取代软件指令或与软件指令相结合使用。本领域的技术人员应该认识到，数据处理系统26可以运行其它程序和/或寄宿大量的软件应用。
如这里使用的术语“机器可读介质”指的是参与将指令提供给处理器904加以执行或将数据提供给处理器904加以处理的任何介质。这样的介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质、和传输介质。非易失性介质例如包括像存储装置910那样的光盘或磁盘。易失性介质包括像主存储器906那样的动态存储器。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括组成总线902或外部网络的导线。传输介质还可以采取可在总线或网络的链路上传送的声信号或光信号的形式，例如，在无线电波和红外数据通信期间生成的信号。
机器可读介质的常见形式例如包括软盘、灵活盘、硬盘、磁带、任何其它磁介质、CD-ROM、任何其它光介质、穿孔卡片、纸带、带有小孔图案的任何其它物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储芯片或盒、如下文所述的载波、或数据处理系统可以读取的任何其它介质。
将一条或多条指令的一个或多个序列传送到处理器904加以执行可能涉及各种形式的机器可读介质。例如，指令最初可以承载在诸如服务器的远程数据处理系统的磁盘上。远程数据处理系统可以将指令装入它的动态存储器中并利用调制解调器在电话线上发送指令。对于数据处理系统26是本地的调制解调器可以接收电话线上的数据并利用红外发射器将数据转换成红外信号。红外检测器可以接收在红外信号中承载的数据，并且适当的电路可以将数据放在总线902上。当然，可以使用各种各样的宽带通信技术/设备。总线902将数据传送到主存储器906，处理器904从中检索并且执行指令和/或处理数据。可选地，主存储器906接收的指令和/或数据可以在由处理器904执行或进行其它操作之前或之后存储在存储装置910中。
数据处理系统26还包括与总线902耦接的通信接口918。通信接口918提供与连接到局域网的网络链路920的双向数据通信耦接。例如，通信接口918可以是综合业务数字网(ISDN)卡或调制解调器，以便提供与相应类型的电话线的数据通信连接。作为另一个例子，通信接口918可以是有线或无线局域网(LAN)卡，以便提供与兼容LAN的数据通信连接。在任何这样的实现中，通信接口918发送和接收承载代表各种类型信息的数字数据流的电、电磁或光信号。
网络链路920典型地通过一个或多个网络提供数据通信到其它数据装置。例如，网络链路920可以通过局域网提供连接到由因特网服务提供者(ISP)926操作的数据设备。ISP926又通过现在通常称为因特网927的环球分组数据通信网络提供数据通信服务。局域网和因特网927两者都使用承载数字数据流的电、电磁或光信号。通过各种网络的信号、以及通过承载来往于数据处理系统26的数字数据的的通信接口918且在网络链路920上的信号是传输信息的载波的示范性形式。
数据处理系统26可以通过网络、网络链路920和通信接口918发送消息和接收数据，包括程序代码。在因特网的例子中，服务器930可以通过因特网927、ISP 926、局域网和通信接口918发送所请求的应用程序代码。
数据处理系统26还具有各种信号输入/输出端口，用于与诸如打印机、显示器等的外围装置连接和通信。输入/输出端口可以包括USB端口、PS/2端口、串行端口、并行端口、IEEE-1394端口、红外通信端口等、和/或其它专有端口等。数据处理系统26可以通过这样的信号输入/输出端口与其它数据处理系统通信。
尽管是当前最常见的类型，但本领域的技术人员应该认识到，PC只是用户可以操作以便通过因特网通信的各种数据处理系统的一个例子。其它终端用户设备包括带有适当通信接口的个人数字助理(PDA)、具有万维网或因特网访问能力的蜂窝式或其它无线电话设备、万维网电视设备等。
包含在上面描述中和示出在附图中的所有内容都意欲被解释为例示性的，而不是限制性的。还应该理解，所附权利要求书旨在涵盖这里所述的所有一般和特定特征和在语言上可以被说成落在其中的各种创造性概念的范围的所有表述。
权利要求
1.一种用于确定具有转轴和位于两个侧壁之间的踏面的轮胎的状况的方法，该方法包括以下步骤获取轮胎上多个点的高度信息，其中，该多个点是从踏面上选择的；将该多个点的指定部分的高度信息与该多个点的至少一个其它部分的高度信息相比较；以及根据比较步骤的结果确定轮胎的状况。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该多个点在沿着从侧壁之一到另一个侧壁的方向延伸的路径上。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，该路径与轮胎的转轴平行；该多个点的指定部分是从位于轮胎的圆周表面的中心线的一侧上的点中选择的；比较步骤将轮胎的圆周表面的中心线的一侧上的点的高度信息与轮胎的圆周表面的中心线的另一侧上的点的高度信息相比较；以及确定步骤根据轮胎的圆周表面的中心线的一侧上的点的高度信息与轮胎的圆周表面的中心线的另一侧上的点的高度信息之差，确定轮胎是否存在不均匀磨损。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，该路径与轮胎的转轴平行；该多个点的指定部分是从位于从轮胎的圆周表面的中心线向侧壁延伸规定距离的区域内的点中选择的；比较步骤将位于该区域内的点的高度信息与该区域外的点的高度信息相比较；以及确定步骤根据位于该区域内的点的高度信息与该区域外的点的高度信息之差，确定轮胎是否在过充气状态或欠充气状态下工作。
5.根据权利要求4所述的方法，其中高度信息包括与轮胎磨损有关的信息；以及确定步骤包括以下步骤响应于指定区域的轮胎磨损比指定区域之外的轮胎磨损严重，指出轮胎在过充气状态下工作；而响应于指定区域之外的轮胎磨损比指定区域的轮胎磨损严重，指出轮胎在欠充气状态下工作。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，指定部分被选为踏面的第一胎面花纹块；比较步骤将第一胎面花纹块的高度信息与相邻于第一胎面花纹块的第二胎面花纹块的高度信息相比较；以及确定步骤根据第一胎面花纹块的高度信息与相邻于第一胎面花纹块的第二胎面花纹块的高度信息之差，确定轮胎是否存在锯齿状花纹。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括以下步骤确定具有较低高度的第一和第二胎面花纹块之一的表面的半径；以及根据该半径的长度确定轮胎的滥用状态。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将该多个点的各自高度与在轮胎的规格中规定的高度相比较来生成高度信息。
9.一种用于确定具有位于两个侧壁之间的踏面的轮胎的状况的方法，该方法包括以下步骤获取包括位于轮胎的踏面上的多个点的各自高度的高度信息；将不同颜色分配给不同高度；以及根据高度信息和所分配的颜色而生成轮胎的表面轮廓，其中，表面轮廓包括沿着轮胎的圆周并且在从侧壁之一到另一个侧壁的方向上扩展的区域。
10.根据权利要求9所述的方法，其中高度信息还包括位于轮胎的至少一个侧壁上的多个点的各自高度；以及表面轮廓还包括从轮胎的侧壁中选择的区域。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤响应于与侧壁之一的区域有关的高度信息偏离侧壁的其它部分的高度信息，指出轮胎是否存在鼓包。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括以下步骤将所生成的表面轮廓与轮胎的标准表面轮廓相比较；以及根据比较步骤的结果生成轮胎状况报告。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括以下步骤在显示器上显示所生成的表面轮廓。
14.一种用于确定具有位于两个侧壁之间的踏面的轮胎的状况的方法，其中，轮胎附在轮辋上，该方法包括以下步骤获取包括位于轮胎的踏面和轮辋上的多个点的各自几何参数的几何信息；根据几何信息，确定轮胎的宽度和轮辋的宽度；根据基于几何信息的轮胎宽度与轮辋宽度之差，生成轮胎匹配状况；以及显示所生成的轮胎匹配状况。
15.一种用于确定具有位于两个侧壁之间的踏面的轮胎的状况的方法，其中，轮胎附在轮辋上，该方法包括以下步骤获取包括位于踏面、至少一个侧壁和轮辋上的多个点的各自几何参数的几何信息；确定侧壁之一与轮辋之间的角度；根据该角度生成轮胎匹配状况；以及在显示器上显示所生成的轮胎匹配状况。
16.一种用于分析具有转轴和位于两个侧壁之间的踏面的轮胎的状况的系统，该系统包括发射源，用于向轮胎发射辐射信号；检测器，用于接收响应于所发射的辐射信号而从轮胎反射的信号；数据处理系统，与发射源和检测器耦接，用于处理数据，其中数据处理系统被配置成执行以下步骤根据从检测器接收的信号，获取轮胎上多个点的高度信息，其中该多个点是从踏面上选择的；将轮胎上该多个点的指定部分的高度信息与该多个点的至少一个其它部分的高度信息相比较；以及根据比较步骤的结果确定轮胎的状况。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，该多个点在沿着从侧壁之一到另一个侧壁的方向延伸的路径上。
18.根据权利要求17所述的系统，其中该路径与轮胎的转轴平行；该多个点的指定部分是从位于轮胎的圆周表面的中心线的一侧上的点中选择的；比较步骤包括将轮胎的圆周表面的中心线的一侧上的点的高度信息与轮胎的圆周表面的中心线的另一侧上的点的高度信息相比较的步骤；以及确定步骤根据轮胎的圆周表面的中心线的一侧上的点的高度信息与轮胎的圆周表面的中心线的另一侧上的点的高度信息之差，确定轮胎是否存在不均匀磨损。
19.根据权利要求17所述的系统，其中该路径与轮胎的转轴平行；该多个点的指定部分是从位于从轮胎的圆周表面的中心线向侧壁延伸规定距离的区域内的点中选择的；比较步骤包括将位于该区域内的点的高度信息与该区域外的点的高度信息相比较的步骤；以及确定步骤根据位于该区域内的点的高度信息与该区域外的点的高度信息之差，确定轮胎是否在过充气状态或欠充气状态下工作。
20.根据权利要求17所述的系统，其中，高度信息的指定部分被选为踏面的第一胎面花纹块；比较步骤将第一胎面花纹块的高度信息与相邻于第一胎面花纹块的第二胎面花纹块的高度信息相比较；以及确定步骤根据第一胎面花纹块的高度信息与相邻于第一胎面花纹块的第二胎面花纹块的高度信息之差，确定轮胎是否存在锯齿状花纹。
21.根据权利要求20所述的系统，还包括以下步骤确定具有较低高度的第一和第二胎面花纹块之一的表面的半径；以及根据该半径的长度确定轮胎的滥用状态。
22.根据权利要求16所述的系统，其中，数据处理系统通过将该多个点的各自高度与在轮胎的规格中规定的与该多个点相对应的各自高度相比较，生成高度信息。
23.一种用于确定具有位于两个侧壁之间的踏面的轮胎的状况的系统，该系统包括发射源，用于向轮胎发射辐射信号；检测器，用于接收响应于所发射的辐射信号而从轮胎反射的信号；数据处理系统，与发射源和检测器耦接，用于处理数据，其中数据处理系统被配置成执行以下步骤根据从检测器接收的信号，获取包括位于轮胎的踏面上的多个点的各自高度的高度信息；访问与分配给不同高度的不同颜色有关的信息；以及根据高度信息和所分配的颜色，生成轮胎的表面轮廓，其中表面轮廓包括沿着轮胎的圆周和从侧壁之一到另一个侧壁的方向扩展的区域。
24.根据权利要求23所述的系统，其中高度信息还包括位于轮胎的至少一个侧壁上的多个点的各自高度；以及表面轮廓还包括从轮胎的侧壁中选择的区域。
25.根据权利要求24所述的系统，还包括以下步骤响应于与侧壁之一的区域有关的高度信息偏离侧壁的其它部分的高度信息，指出轮胎存在鼓包。
26.根据权利要求23所述的系统，其中，数据处理系统被配置成还执行以下步骤将所生成的表面轮廓与轮胎的标准表面轮廓相比较；以及根据比较步骤的结果生成轮胎状况报告。
27.根据权利要求23所述的系统，其中，数据处理系统被配置成还执行以下步骤显示所生成的表面轮廓。
28.一种用于确定具有位于两个侧壁之间的踏面的轮胎的状况的系统，其中，轮胎附在轮辋上，该系统包括发射源，用于向轮胎和轮辋发射辐射信号；检测器，用于接收响应于所发射的辐射信号而从轮胎和轮辋反射的信号；数据处理系统，与发射源和检测器耦接，用于处理数据，其中，数据处理系统被配置成执行以下步骤获取包括位于轮胎的踏面和轮辋上的多个点的各自几何参数的几何信息；根据几何信息确定轮胎的宽度和轮辋的宽度；根据轮胎宽度与轮辋宽度之差，生成轮胎匹配状况；以及显示所生成的轮胎匹配状况。
29.一种用于确定具有位于两个侧壁之间的踏面的轮胎的状况的系统，其中，轮胎附在轮辋上，该系统包括发射源，用于向轮胎和轮辋发射辐射信号；检测器，用于接收响应于所发射的辐射信号而从轮胎和轮辋反射的信号；数据处理系统，与发射源和检测器耦接，用于处理数据，其中，数据处理系统被配置成执行以下步骤获取包括位于踏面、至少一个侧壁和轮辋上的多个点的各自几何参数的几何信息；确定侧壁之一与轮辋之间的角度；根据该角度生成轮胎匹配状况；以及显示所生成的轮胎匹配状况。
30.一种用于分析具有转轴和位于两个侧壁之间的踏面的轮胎的状况的系统，该系统包括发射装置，用于向轮胎发射辐射信号；检测装置，用于接收响应于所发射的辐射信号而从轮胎反射的信号；数据处理装置，与发射装置和检测装置耦接，用于处理数据，其中数据处理装置被配置成执行以下步骤根据从检测装置接收的信号获取轮胎上多个点的高度信息，其中该多个点是从踏面上选择的；将轮胎上该多个点的指定部分的高度信息与该多个点的至少一个其它部分的高度信息相比较；以及根据比较步骤的结果确定轮胎的状况。
31.根据权利要求30所述的系统，其中，该多个点在沿着从侧壁之一到另一个侧壁的方向延伸的路径上。
32.根据权利要求31所述的系统，其中该路径与轮胎的转轴平行；该多个点的指定部分是从位于轮胎的圆周表面的中心线的一侧上的点中选择的；比较步骤包括将轮胎的圆周表面的中心线的一侧上的点的高度信息与轮胎的圆周表面的中心线的另一侧上的点的高度信息相比较的步骤；以及确定步骤根据轮胎的圆周表面的中心线的一侧上的点的高度信息与轮胎的圆周表面的中心线的另一侧上的点的高度信息之差，确定轮胎是否存在不均匀磨损。
33.根据权利要求31所述的系统，其中该路径与轮胎的转轴平行；该多个点的指定部分是从位于从轮胎的圆周表面的中心线向侧壁延伸规定距离的区域内的点中选择的；比较步骤包括将位于该区域内的点的高度信息与该区域外的点的高度信息相比较的步骤；以及确定步骤根据位于该区域内的点的高度信息与该区域外的点的高度信息之差，确定轮胎是否在过充气状态或欠充气状态下工作。
34.根据权利要求31所述的系统，其中，高度信息的指定部分被选为踏面的第一胎面花纹块；比较步骤将第一胎面花纹块的高度信息与相邻于第一胎面花纹块的第二胎面花纹块的高度信息相比较；以及确定步骤根据第一胎面花纹块的高度信息与相邻于第一胎面花纹块的第二胎面花纹块的高度信息之差，确定轮胎是否存在锯齿状花纹。
35.一种用于确定具有位于两个侧壁之间的踏面的轮胎的状况的系统，该系统包括发射装置，用于向轮胎发射辐射信号；检测装置，用于接收响应于所发射的辐射信号而从轮胎反射的信号；数据处理装置，与发射装置和检测装置耦接，用于处理数据，其中数据处理装置被配置成执行以下步骤根据从检测装置接收的信号，获取包括位于轮胎的踏面上的多个点的各自高度的高度信息；访问与分配给不同高度的不同颜色有关的信息；以及根据高度信息和所分配的颜色生成轮胎的表面轮廓，其中表面轮廓包括沿着轮胎的圆周和从侧壁之一到另一个侧壁的方向扩展的区域。
36.根据权利要求35所述的系统，其中高度信息还包括位于轮胎的至少一个侧壁上的多个点的各自高度；以及表面轮廓还包括从轮胎的侧壁中选择的区域。
37.根据权利要求36所述的系统，还包括以下步骤响应于与侧壁之一的区域有关的高度信息偏离侧壁的其它部分的高度信息，指出轮胎存在鼓包。
38.根据权利要求35所述的系统，其中，数据处理装置被配置成还执行以下步骤将所生成的表面轮廓与轮胎的标准表面轮廓相比较；以及根据比较步骤的结果生成轮胎状况报告。
39.根据权利要求35所述的系统，其中，数据处理装置被配置成还执行以下步骤显示所生成的表面轮廓。
40.一种用于确定具有位于两个侧壁之间的踏面的轮胎的状况的系统，其中，轮胎附在轮辋上，该系统包括发射装置，用于向轮胎和轮辋发射辐射信号；检测装置，用于接收响应于所发射的辐射信号而从轮胎和轮辋反射的信号；数据处理装置，与发射装置和检测装置耦接，用于处理数据，其中数据处理装置被配置成执行以下步骤获取包括位于轮胎的踏面和轮辋上的多个点的各自几何参数的几何信息；根据几何信息确定轮胎的宽度和轮辋的宽度；根据轮胎的宽度与轮辋的宽度之差，生成轮胎匹配状况；以及显示所生成的轮胎匹配状况。
41.一种用于确定具有位于两个侧壁之间的踏面的轮胎的状况的系统，其中，轮胎附在轮辋上，该系统包括发射装置，用于向轮胎和轮辋发射辐射信号；检测装置，用于接收响应于所发射的辐射信号而从轮胎和轮辋反射的信号；数据处理装置，与发射装置和检测装置耦接，用于处理数据，其中，数据处理装置被配置成执行以下步骤获取包括位于踏面、至少一个侧壁和轮辋上的多个点的各自几何参数的几何信息；确定侧壁之一与轮辋之间的角度；根据该角度生成轮胎匹配状况；以及显示所生成的轮胎匹配状况。
全文摘要
一种用于分析轮胎状况的非接触方法和系统。该系统包括发射源，其用于向在两个侧壁之间具有踏面的轮胎发射辐射信号。配备了检测器，用于接收响应于所发射的辐射信号而被轮胎反射的信号。与发射源和检测器耦接的数据处理系统根据从检测器接收的信号，获取轮胎上多个点的几何信息如高度。数据处理系统通过将该多个点的指定部分的几何信息与轮胎上其它部分的点相比较，确定轮胎的状况。还生成示出轮胎的高度分布的彩色编码表面轮廓，以帮助轮胎诊断。
文档编号G01M17/02GK1997870SQ200580017941
公开日2007年7月11日 申请日期2005年4月18日 优先权日2004年6月3日
发明者小詹姆士·L·代尔, 周文钰, 弗雷德里克·J·罗杰斯 申请人:斯耐普昂公司