1.本发明涉及轮胎花纹深度测量，尤其涉及轮胎花纹深度测量方法、全周花纹深度测量方法及系统。
背景技术：2.汽车轮胎花纹的主要作用是增加胎面与路面间的摩擦力，排除积水，以防止车轮打滑。轮胎花纹磨损过度会导致制动距离增大、抓地力下降，进而影响行车安全。因此，在用车辆的轮胎花纹深度不低于限值要求是汽车安全行驶的重要保障条件之一。
3.根据国标gb 38900-2020《机动车安全技术检验项目和方法》规定，乘用车、挂车轮胎胎冠上花纹深度应大于或等于1.6mm，摩托车轮胎胎冠上花纹深度应大于或等于0.8mm；其他机动车转向轮的胎冠花纹深度应大于或等于3.2mm，轮胎胎面磨损标志应可见。
4.目前比较常见的轮胎花纹深度测量方式主要分为人工测量及通过式测量。其中人工测量，即为检测人员使用手持式深度尺（机械式或数显式）或手持式花纹深度仪进行测量。通过式测量，即测量设备放于地表或埋入地下，待测车辆从测量设备上缓慢驶过，可测量出汽车轮胎表面与测量设备相接触位置的花纹深度。
5.目前的两种测量方式中，人工测量不仅耗费人力，而且由于不同测量人员的测量习惯（深度尺的读数估读、测量力度等）不同都会造成测量结果的差异；而通过式测量则只能测量出轮胎与设备相接触位置的花纹深度值，数据不全面，不能代表整个轮胎全周的花纹深度。
技术实现要素：6.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供轮胎花纹深度测量方法、全周花纹深度测量方法及系统。
7.本发明是通过以下技术方案予以实现：一种轮胎的花纹深度测量方法，包括以下步骤：利用固定设置的发射单元和接收单元，采用三角法测量胎面外表面至发射单元的距离l1和花纹底面至发射单元的距离l2；利用固定设置的相机获得轮胎的图像，利用机器视觉单元识别胎侧的圆心坐标o；由于发射单元和相机均固定设置，因此发射单元的坐标和发射光线角度均为已知，能够得到发射光线的直线方程，根据l1和l2能够从直线方程得到发射光线与胎面外表面的交点坐标a和发射光线与花纹底面的交点坐标b；之后，通过两种方法能够得到花纹深度真实值l3：第一种方法为：利用坐标计算oa距离和ob距离，计算oa与ob之差即为花纹深度真实值l3；第二种方法为：利用o、a、b的坐标求出夹角oab的余弦值cosα，l1和l2之差与cosα的乘积即为花纹深度真实值l3。
8.根据上述技术方案，优选地，发射单元为线激光发射器。
9.一种轮胎的全周花纹深度测量方法，采用上述的测量方式，通过转动轮胎的方式测量花纹深度的全周数据。
10.一种轮胎的花纹深度测量系统，包括：制动台，用于支撑和限位轮胎；第一模块包括发射单元和接收单元，发射单元用于向轮胎胎面发射激光，接收单元用于接收胎面反射回的激光；第二模块包括相机单元和照明单元，相机单元用于拍摄胎侧的图像，照明单元用于为图像补光；控制单元用于收集第一模块和第二模块输出的数据，并根据上述的测量方式得出花纹深度真实值。
11.根据上述技术方案，优选地，制动台设有一对平行的滚筒。
12.根据上述技术方案，优选地，第一模块外设有壳体，壳体设有窗口，窗口侧面设有气刀。
13.本发明的有益效果是：本测量方法具有较高的测量精度，并且可以测量不同尺寸的轮胎；通过此系统配合制动台使用，满足了制动检测的同时将轮胎花纹深度一并检测，将两个步骤合而为一，简化了测量流程，完成脱离开制动台的安装结构，现场施工和后期维护不需要涉及制动台体本身，提高了可操作性和可维护性；通过与制动台体配合使用的设计，可以测量轮胎的全周花纹深度，优于人工测量以及通过式只能测量单个截面位置的深度的情况；通过自清洁功能的设计，使得测量过程中减小了脏污而带来的测试误差，而且减少了过于频繁的人工维护。
附图说明
14.图1示出了本发明的实施例的三角法测量原理示意图。
15.图2示出了本发明的实施例的花纹深度测量值误差示意图。
16.图3示出了本发明的实施例的第一种计算方法示意图。
17.图4示出了本发明的实施例的第二种计算方法示意图。
18.图5示出了本发明的实施例的测量系统结构示意图。
19.图6示出了本发明的实施例的第一模块结构示意图。
20.图中：1.第一模块，2.制动台，3.轮胎，4.气刀，5.补光灯，6.工业相机，7.控制箱，8.线激光，9.工业相机。
具体实施方式
21.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
22.如图所示，本发明实施例一：
发射单元采用线激光器，接收单元采用工业相机，采用三角法测量胎面外表面至发射单元的距离l1和花纹底面至发射单元的距离l2。
23.三角法具体如下：由于发射单元和接收单元固定设置，发射单元和接收单元之间的基准线长度s、工业相机焦距f、激光头与基准线的夹角β，均为已知常数。
24.如图1所示，线激光器照射被测物体后反射到工业相机成像平面为点p。线激光器、工业相机、被测物体组成的三角形，与工业相机、点p与辅助点p’组成的三角形相似。由相似三角形可得：f/x=q/s，即q=fs/x，其中x为p和p’的间距。x可由x1和x2两部分求和得到，其中x1=f/tanβ，x2可由成像点p与工业相机在成像平台上的垂直投影点距离读出。线激光器与被测物体之间的距离d=q/sinβ=fs/(f/tanβ+x2)sinβ。通过上述三角法可以分别测得胎面外表面至发射单元的距离l1和花纹底面至发射单元的距离l2。
25.如图2所示，由于发射单元固定设置，而轮胎的尺寸（半径或直径）不同，或者每次测量时轮胎与发射单元之间的相对位置不同，所以l1与l2之差并不是实际的花纹深度，需要对花纹深度进行修正。
26.首先，通过相机拍摄轮胎胎侧的图像。之后，利用机器视觉单元识别胎侧图像的圆心坐标o，具体方法如下：1.将图像二值化：根据轮毂与轮胎的材质往往有较大差别，体现在图片上即为轮毂灰度值较大，轮胎灰度值较小，由于轮毂的材质有所变化，采用自适应阈值二值化方法分离出轮毂。
27.2.对二值化后的图片进行轮廓查找：所谓轮廓就是每个图像中每个连通域的边缘，由于轮毂的样式比较多样，因此在这一步找到的轮廓除了最大的轮毂的圆的轮廓外，其内部还有很多小的轮廓。
28.3.基于轮毂的轮廓面积最大和其像一个圆这两个条件从步骤2得到的轮廓中筛选出轮毂的轮廓，基于此轮廓上的点进行最小二乘拟合初步得到轮毂拟合圆以及圆心坐标。
29.4.在每个先前得到的圆周上的点进行亚像素提取，更精确的得到圆周上的点，并基于这些这些亚像素点进行最小二乘拟合得到轮毂拟合圆以及圆心坐标。
30.5.重复步骤4，迭代终止条件为圆心坐标变动量《0.1pixel。
31.由于发射单元和相机均固定设置，因此发射单元的坐标和发射光线角度均为已知，能够得到发射光线的直线方程，根据l1和l2能够从直线方程得到发射光线与胎面外表面的交点坐标a和发射光线与花纹底面的交点坐标b；根据上述已知量，可以按照以下两种方式计算花纹深度真实值l3：如图3所示，第一种方法为：利用坐标计算oa距离和ob距离，计算oa与ob之差即为花纹深度真实值l3；如图4所示，第二种方法为：利用o、a、b的坐标求出夹角oab的余弦值cosα，l1和l2之差与cosα的乘积即为花纹深度真实值l3。
32.根据上述实施例，优选地，通过转动轮胎的方式测量花纹深度的全周数据。
33.实施例二：一种轮胎的花纹深度测量系统，包括：制动台，用于支撑和限位轮胎。制动台为现有的车辆检测装置，制动台设有一对平
行的滚筒，可以带动轮胎转动，实现全周花纹深度的测量。
34.第一模块，用于完成上述实施例一的三角法测量步骤。第一模块安装于制动台前侧，便于测量l1和l2。第一模块包括发射单元和接收单元。发射单元用于向轮胎胎面发射激光，发射单元可以采用线激光发射器。接收单元用于接收胎面反射回的激光，接收单元由工业相机、镜头及滤光片组成。第一模块外设有壳体，壳体设有窗口，窗口位于发射单元和接收单元处，窗口设有硬化玻璃。窗口侧面设有气刀，可以清洁窗口的玻璃。另外，在一个制动台上可以设置两个第一模块，用于测量同一车辆的左右两侧轮胎。
35.第二模块，用于完成机器视觉单元识别胎侧图像的圆心坐标o。第二模块安装于制动台外侧，便于识别胎侧圆心坐标。第二模块包括相机单元和照明单元，相机单元用于拍摄胎侧的图像。照明单元用于为图像补光，可采用led补光灯。
36.控制单元，用于收集第一模块和第二模块输出的数据，并根据实施例一的测量方式得出花纹深度真实值。
37.本实施例的工作原理为：1、将第一模块安装到制动台上，安装方向为工业相机一侧靠近制动台，将第二模块安装到车辆行驶方向侧边，具体安装距离由第二模块中工业相机的视场角而定，要求视场可以拍摄到整个轮胎直径；2、对第一、第二模块进行整体测量标定；3、待测车辆行驶到制动台滚筒上，控制气囊使举升梁落下（举升过程中不测量）；4、滚筒开始转动；4、轮胎花纹深度测量系统接收到开始测量的外部信号，通过工控机控制第一、第二模块同时开始工作；5、第一模块中的线激光照射到待测轮胎表面及凹槽底部，形成带有表面轮廓高度差的条纹，此条纹由滤光片、镜头成像到工业相机靶面上，其中，滤光片的使用可以减少外界杂散光对工业相机拍照效果的干扰，气刀同步工作，清洁模块窗口表面，防止玻璃表面由于脏污而影响测量，通过计算，可以得到该入射角度下沿线激光传播方向所测的轮胎表面到凹槽底部的距离；6、第二模块中的工业相机从侧方拍摄轮胎全貌，通过提取直径信息确定圆心坐标，通过计算可以得到在入射点入射光线与径向的夹角；7、通过角度修正处理，可得到该拍照时刻的测量位置处的轮胎花纹实际深度；8、由于滚筒持续转动，即可测量出轮胎全周各位置的深度值。
38.本发明的有益效果是：本测量方法具有较高的测量精度，并且可以测量不同尺寸的轮胎；通过此系统配合制动台使用，满足了制动检测的同时将轮胎花纹深度一并检测，将两个步骤合而为一，简化了测量流程，完成脱离开制动台的安装结构，现场施工和后期维护不需要涉及制动台体本身，提高了可操作性和可维护性；通过与制动台体配合使用的设计，可以测量轮胎的全周花纹深度，优于人工测量以及通过式只能测量单个截面位置的深度的情况；通过自清洁功能的设计，使得测量过程中减小了脏污而带来的测试误差，而且减少了过于频繁的人工维护。
39.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。