轮胎状态评估装置和方法

专利名称：轮胎状态评估装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种特别适用于但是又不是专用于汽车轮胎的轮胎状态评估方法和装置。本发明的一个应用实例是可以与汽车车轮平衡或刹车试验设备结合在一起的一种方法及装置，使之当在一台车辆上执行其他的车轮试验的同时对轮胎花纹和轮胎侧壁以及其他的轮胎状态等诸因素进行评估。同样，本发明还可以用于(比方说)带有一个可供汽车驶上的斜台的试验设备，用来作车辆轮胎在原处的路侧试验而不必将轮胎从车上卸下来。本发明的这些应用适用于执法、法规实施机关以及他们的流动人员。进一步的应用涉及商业性的路侧试验操作所用的试验设备，特别是那些快速试验服务的专业化设备。
进行评估轮胎花纹的已知系统包括常见的手工测量技术(包括使用插入花纹的轮胎花纹深度的测量)以及用花纹的涂料处理后通过对轨迹的图象分析评估花纹的磨损。
这些现有的系统是相对粗糙和麻烦的，不便用于汽车工业中。汽车工业需要能对车辆的设备和操作特性进行瞬时评估。
在国际公开号为WO 96/10727(Russell)的专利申请中揭示了一种轮胎扫描装置和相应的方法，能够提供一个关于轮胎花纹深度的输出指示信息。在一个实施例中，相对于一个轮胎使用了一个激光传感器，当轮胎旋转时激光传感器沿着轮胎花纹的横向宽度而作机械扫描。激光传感器装载在一个小车上，小车在滑动杆或滑动棒上在轮胎宽度上作往复运动。依靠小车的横向运动，一个单独的激光点就沿轮胎作机械扫描。就该装置在对路侧试验的可用短时间周期内在一个给定的车辆上提供一个花纹测定的可接受范围的能力而言，这种配置是有严重缺点的。该系统不可避免地受到激光点源的扫描机构的机械限制，从而对一个单个的车辆来说，一个完整的扫描操作的时间消耗就变得不可接受了。并且，为了提供一个现实而实际的装置，另外还需要某些设备才能有一个较大的花纹评估率。
在德国专利DE 4316984(Mercedes)中揭示了一个用于自动测量轮胎剖面的系统，在该系统中，利用一个非接触式光学三角测量法的横断测量头沿着与轮胎转动方向相交叉的线来测量剖面。这个系统同样有先有描述过的功能性缺点。
在英国专利GB 2241061A(FMC)中揭示了一个用于自动服务设备中的成型光扫描系统，在该系统中，一个激光源向一个车轮的轮辋/轮胎部件发出一束已知形状的光，以便形成光条纹。正如在该文献第9页和第10页上所述，光条纹22照到轮胎/轮辋部件21/19上，使一个传感单元阵列受到激励。象素(pixels)52b相对于它的邻近象素被抬高了，并与轮辋上的阀杆27相对应。传感器单元上的象素53b在光条纹与车轮的轮辋19的圆周相交处与光条纹22中的凸缘相对应。该系统特别适用于测定轮胎/轮辋部件的平衡、径向摆动以及校直或刹车表面平整和光滑性的测定。
上面的英国专利GB 061A说明书中所述的系统不适用于能够提供轮胎花纹的测定，特别是沿车轮宽度的花纹剖面和花纹深度的测定。
本发明的目的是提供一种轮胎花纹评估方法和装置，对上面所讨论过的先前技术和/或对它们的改进方案中的缺点进行改善。
本发明还提供一种用于测定车轮相对于光度测定式或其他形式的轮胎评估装置的适当定位校直的方便而经济的设备，它利用了可从装置引出的数据而不需要任何更进一步的硬件设施。本发明还提供一个简单的接界系统，用于确定轮胎或其他物件在试验时相对于装置窗口的适当的接近，用于进行分析的辐射通过该窗口发出。
本发明的一个重要方面涉及一种用于相对于车辆轮胎安装轮胎花纹评估装置从而进行花纹和/或其他测定的系统。本发明的这个方面考虑了这样的事实，即为试验目的而旋转车轮的滚轴系统依据初始设备的价格和安装其费用可能是相对高昂的，而且还需要在一个已选的路侧位置上根据快速和简便易行原则来执行路侧车轮试验的能力。能够提供这样的一种装置的方法和装置将是非常实用的。
在下面描述的本发明的一个实施例中要描述这样一种方法和装置，其中，利用一个辐射源和一个辐射检波器以及处理装置的联合信号，能够获得一个提供花纹深度和花纹图样的直接测量值的读数，从而能够测定出关于轮胎历史的过充气/欠充气实际，并能够获得潜在的目前车轮校直问题的相应测量。利用合适地改变辐射源的位置使之大致指向轮胎的轴向而不是径向并由此向着轮胎的侧壁，该实施例就能容易地适用于轮胎侧壁状态的评估。
在上面所描述的实施例中，辐射源发射出宽带光束，照在轮胎的全部宽度上。轮胎的照射足迹是一个正规的精确确定的区域(例如一条线或其他形状的图样)，并且具有均匀的光密度。一个典型的实施例的物理尺寸示于图4中。
在另一个实施例中，利用了一个激光能量源，并根据花纹表面图象与花纹底面图象之间的激光图象位移来分析花纹的深度。同样的分析方法用于轮胎侧壁状态或其他轮胎状态的评估，方法是测定侧壁的剖面并辨别其中的不规则性，或者真正比较其与标准侧壁剖面是否相同。
在本发明的又一个实施例中，辐射源配置成使辐射以一个稍微偏离轮胎的径向的方向加到轮胎上，并且辐射是一个条纹或者是光带或光线，在一个给定的圆周位置上。在该方法中，辐射检波器接收从轮胎来的至少穿过轮胎横向宽度的一部分的辐射，以便藉图象位移或偏离在所述的圆周方向位置上提供一个在所述横向宽度上的花纹特性的测量值。通过采用图象位移技术来识别轮胎侧壁和其他结构上的突变性去评估轮胎的侧壁和其他结构或特性所采用的是模拟方法。
通过在一个位置上提供辐射源并因而配置成使它能够将辐射作为非径向簇射线或入射条纹或入射带加到与轮胎全宽的主要部分或与轮胎侧壁相交叉的轮胎上，本发明的装置和方法能够使轮胎花纹和侧壁的测定与上述的先前技术的扫描型装置相比有尽可能高的、十分显著的速率。辐射线能够沿轮胎横向宽度或轮胎侧壁相对瞬时地提供轮胎花纹或侧壁图象，来表示花纹底部和花纹顶部或轮胎侧壁相对位移的突起物。这样，就有可能在一个给定的圆周位置上获得轮胎花纹或侧壁的剖面，并借助于一系列的测量，获得全部轮胎花纹或侧壁剖面的测定，从而可得到轮胎状态的平均测量值。这样的比较广泛的测定当车轮/轮胎部件旋转时在几秒钟内就能够作出，从而提供了一个实际的路侧试验装置，并且具有与切合于用在日常实际状态(非实验室状态)下的系统相适应的速度提供数据的能力。
在另一个实施例中，辐射源是一个激光源，其方法包括使辐射检波器检测激光束在花纹底和顶之间所产生的图象位移的步骤，作为沿轮胎横向宽度的至少一部分的花纹深度的测量。激光源的使用能够更有效地测定轮胎特殊圆周位置上横向扩展的花纹剖面，使该图象提供花纹深度和花纹剖面的测量。同样，在使用激光能的实施例中，围绕轮胎的圆周在两个或多个位置上完成轮胎花纹图象和轮胎花纹剖面的测定，就产生一个轮胎剖面，能够全部评估轮胎的磨损状况。这些测定可以在围绕轮胎的一系列位置上和/或在轮胎旋转期间作出。对于侧壁测定和其他的轮胎结构上的测定，方法是相同的。
在本发明应用于轮胎侧壁和其他的轮胎结构上的状态评估的实施例中，其方法和装置只需要对上述轮胎花纹评估有一个十分小的修正。实际上，该装置只需要相对于大致轴向的轮胎侧壁表面而改变一点位置，使得这个剖面能够获得，并因而能够识别出在侧壁剖面中突变物存在与否。
因为在这个实施例中，包括激光源或其他辐射源以及相应的辐射传感器的装置或模型位于轮胎的前面或后面或在实际上在轮胎的一侧，而不是直接在轮胎的下面，所以在试验期间就不会有灰尘、粉末、水落到装置上。该试验是以非接触的方法在轮胎前面或后面的“洁净”位置上完成的，尽管激光线与之接触的位置对轮胎花纹不是严格的径向校直的。
本实施例的一个重要方面涉及完成试验的装置，该试验需要车轮/轮胎部件的旋转而又无需提供滚轴设备。因此，在该实施例中，在对轮胎花纹和侧壁或其他轮胎状态进行测试时，以一个简单的方法实现了(例如在一个路侧位置上)车轮/轮胎部件的旋转。
依照本发明的这个方面，轮胎花纹测定装置由安装有被测试轮胎的车辆的结构来支撑，以便使需要测定轮胎数据的步骤能够在车轮移动时或移动后进行。
在一个设想实施例中，用于支撑轮胎状态评估单元的装置藉助于可拆卸的安装设备安装在车辆上，使得该单元能够在试验前后容易地安装和卸除。这种可拆卸的安装设备的一个例子是一个可手工操作的(例如藉助一根杠杆)空吸单元，以便利用对车辆表面(例如油漆过的车身的任何方便的部分)的光滑部分的吸力而支撑其自身。通常，与一个可调节的支撑架或手臂(随需而定)一起会提供两个或多个这样的空吸单元，以致于一旦虹吸单元加到车身的方便部分时，轮胎花纹评价单元能够在轮胎旁边方便地定位于合适的位置上。然后，当车辆向前或向后移动时花纹的测定能够顺次作出，并不需要卸下有问题的车轮。从而路侧试验被十分方便地进行，只要有一小短段合适的道路或公路可用于此目的的话。
按照本发明的这个方面，需要两次或多次测定车辆和/或轮胎部件的特性的任何一个单元或装置可以用这个方法相对于车轮来安装，因而，本发明的这个方面不限于用在轮胎状态的评估中。
能够按照上面刚刚描述过的原则来安装的与车轮/轮胎特性有关的另一个系统的例子在我们的共同未决美国专利(No.686,964，申请日为1996年7月25日)中有所描述，其涉及用非接触或接触的方法用超声波测定轮胎的压力。因此本发明的系统还能够提供关于轮胎过充气/欠充气的信息。
至此可以看出，本发明的一系列实施例提供了一种非接触的、测量轮胎的状态和特性(包括花纹深度和图样，侧壁状态)的方法，并且该方法能够方便地与测量轮胎压力的装置(按照在我们的上面所提及的欧洲专利申请中所揭示的技术主题)相结合，而方法本身则使用一个激光束或激光带和有关的图象光学设备。在一个设想的组合实施例中，安装了一个单元，使在轮胎的完整一转之内评估轮胎花纹的几个部分并进行记录和处理，以便提供对轮胎状态包括轮胎压力的测量。该组合系统能提供宽范围的诊断信息，不仅包括轮胎花纹深度而且包括车轮校直诸方面信息，后面那些信息可以根据我们的共同未决美国专利申请(序号No.718,784，申请日为1996年9月24日)所揭示的内容来获得。由此可见，这样就可以提供车轮前端的调整测量和支承位移的测量，并且该装置可用来提供可用在包括路测情况、中间商、轮胎店、独立汽车库以及汽车车间的许多环境中的一个系统。
本发明的又一方面涉及提供用于测定被试轮胎和轮胎评估装置之间适当的位置关系的装置。按照本发明的这个方面，提供了光度测定的方法或者其他的用光度测定或别的入射能分析方法来进行轮胎评估的方法。
在本发明的一个实施例中，提供了这样一种方法和相应的装置，其中，被测试轮胎与装置之间的位置关系利用用于分析轮胎本身的入身能的反射部分作为轮胎与装置的位置分析的参考基面来决定。该能量反射部分由分析装置中能量发射面(即，它的外部窗口)产生的内部反射能来得到。
这样，通过参考从装置的外部窗口来的内部反射能(轮胎分析光束通过该窗口发出)，可获得一个参考数据，它容易地测定轮胎与装置是不是合适的90°关系。
在该实施例中，所利用的该能量是以加到轮胎上的光带、光条或光线的形式出现的，这种能量形式因此而产生了一个相应的参考带、参考线或参考条作为从装置窗口内表面的内反射，它位于与装置有关的一个已知的位置上。换句话说，在这个例子中，内部反射的辐射产生一个水平参考基线，基线位置能够与轮胎的象征性垂直底面相比较，以便确定基线是否正确地被校直到装置的驾驶轴线上。如果需要校正，可用物理地移动装置或轮胎来达到，或者用相应的由装置软件提供的计算调整来达到。
通过这种方式，可以以最小的特价提供了一个方便、简单、廉价的设备，达到了合适地建立一个装置用于准确的轮胎评价的目的。
申请人设想，当本装置安装成汽车库或服务站的设备时，提供一个滚轴系统用来在试验时旋转车辆将是非常方便的，因此车辆将可以由一个相对与轮胎扫描装置适当定位的简单的辊轴系统驱动。申请人还有一个改进方案设想提供两个滚轴系统，用于同时与车辆的两个前轮或两个后轮啮合，从而用轮胎试验装置达到基本的车辆校直。这样，检查车辆相对于装置的合适的位置校直这个特征变成为细致地细调位置关系。
现在将参考附图通过示例的方式来描述本发明的几个实施例。附图中

图1表示了一个前视图，是本发明第一个例证性实施例举例结合车轮平衡装置的部分方框视图；图2表示图1装置的对应视图，是图1中箭头Ⅱ向的视图；图3表示与图1相类似的视图，是本发明第二个及原理性实施例，其中使用了结合了滚轴装置的评估装置；图4是一个放大视图，表示了与图3实施例有关的尺寸信息；图5表示了一个典型的轮胎花纹的图样，其上示出了入射辐射线束的位置；图6表示上述图形的装置输出轨迹；图7表示了一个实施例的检波器阵列的理想化输出，该实施例利用激光图象位移来作花纹深度的评估；图8表示了其尺寸放大了的轮胎花纹的一部分，它表示下述图9所示的本发明的特性；图9表示了一个用于在一台车辆上相对于其轮胎安装传感头的系统；图10与图1和图3的图示方法有些类似，它表示了一个实施例，其中，一个轮胎的位置与花纹评估装置有关并与它的合适的位置关系由内反射能所确定；图11和12分别表示本装置的实施例的侧视图和前视图，利用了图10的位置检查系统并提供精确的轮胎接近保证。
正如图1和图2所示，用于轮胎花纹评估的装置10包括一个安装被试轮胎14的旋转架12。在这个实施例中，旋转架12(仅出于示例目的)采取一般结构的车轮平衡装置16的形式。它有一根驱动轴18，轮胎14通过与轮胎相连的车轮20装在轴18上，用于进行按照本发明的轮胎花纹评估。
另外，如图1和图2所示，本发明提供了一个辐射源22和一个辐射检波器以及与之相连接的信号处理装置26。该装置26与辐射源22和辐射检波器24相联合，适用于提供一个强度分析功能，能够分析下面要详述的被反射的辐射28。
在使用时，辐射源22发出规则的、精确确定的、有均匀密度的光线。图4的实施例提供了物理尺寸，并能适用于本实施例的设计。
信号处理装置26与一视觉显示单元30相耦合，提供如图6所示的输出轨迹32。这个轨迹代表了图5中位置34上的花纹图样，辐射28被入射到轮胎14的这个位置上。信号处理装置26与辐射检波器24相组合，提供密度分析功能，从而轨迹32提供了花纹图样36、38和40的深度和位置表示。
辐射源22有一个石英卤灯与一个光导相连，产生在上面定义过的具有均匀光强的光线发射。激光源可以在特殊应用中优选，这样的一个实施例在下面参考图7来描述。
辐射检波器24包括一个检波器元件阵列，这样的阵列最小包括375个元件，考虑最小花纹沟槽为2mm，每个沟槽需要最少3个象素。在轮胎上入射辐射束的线宽应小于2mm。检波器24的模拟输出(在0～5V的范围内)在装置26上处理并在装置30上显示。
轮胎每旋转一周其扫描速率为15～25线的读取对分析目的来说是足够的，最好是取20线。在图3和图4的滚轴刹车系统中，最大滚轴速度为5Km/h，轮胎最大半径为0.3m，则检波器元件阵列的最小扫描速率是每行检波器15Hz。
在图3和图4的实施例中，用滚轴刹车系统42代替了车辆平衡装置16。在该系统中滚轴44、46与轮胎14啮合，辐射源22和辐射检波器24如前那样设置，同样也连接有信号处理装置26和视觉显示单元30。这个实施例的操作方式与图1和图2的实施例基本相同，产生与上面讨论过的类似的检波器输出轨迹。
图4表示了这个实施例的有关尺寸数据，这些尺寸的确定与辐射源和检波器安装在其上的基板48。
用在本实施例中的滚轴的尺寸取决于轮胎的尺寸和车辆的重量。
上述系统预期能够分辨轮胎剖面高度和花纹深度达6比特(即1/26=1.6％)，这样的分辨力通常对于表示轮胎的磨损度及并提供有关花纹深度的较具体的信息来说是足够了。
在图4中除了轮胎14外，还示出了滚轴44,46、基板48、一个跨轮滚轴50和一个静止支持杆52。当车轮14不在滚轴44和46上的位置时，跨轮滚轴50和杆52被一个弹簧(未画出)抬起，这些部分抬起来上升到一个确定的高度以上时就触发一个安全断流开关使电源与滚轴44和46的马达脱开。
在另一个实施例中(未画出图例)，与上面描述过的图4的结构相似，提供光密度检测功能的辐射检波器24由双尺寸成象摄像机来代替。
同样，在图4的该实施例中的辐射源22(图4中未画出，但在图1和图3中描述过)由提供均匀照射斑纹于轮胎14上的相应光源来代替。
根据在摄像机中由入射辐射在光敏元件阵列上聚焦所产生的二次图象，成象摄像机产生一个电信号输出。这些元件的输出可以按行来分析以便产生一个对应于表示在图6中的轮胎花纹深度的显示。
双尺寸成象摄像机的输出连接到如前述实施例中的信号处理装置26，因此，本实施例基本上只在辐射源和辐射检波器的结构和配置方面与前述那些实施例不同。
在本实施例中，双尺寸成象摄像机自己并不实施图象分析功能。从摄像机来的图象数据在装置26上进行信号处理，例如对光敏元件各行进行分析，以便产生一个(比方说)如图6所示的轮胎花纹深度的显示。
还有，在本实施例中，在车轮驱动和光敏元件(或象素)的扫描之间提供了一个同步系统，从而经协调的扫描和环形运动使之能在这些功能之间有一个运作关系，产生出增强的结果。否则，这些结果就不能得到。
其他的辐射源和辐射频率(比方说)包括红外辐射也可以利用，这样的变化在辐射检波器系统和密度分析配置中随之要有相应的补充变化。申请人还设想到辐射源发射系统的变化，如光导、透镜和相应辐射控制系统的利用。根据位置和因别的原因而采用的系统的需要，还可以考虑硬件器件的修改。例如，可以意料的是安装被试轮胎并使之旋转的设备会有较大的变化。通常，最好是保持轮胎就在车轮上，就在车辆上的原来位置上。因此，起码需要一些设备(如图4所述的滚轴系统)能使轮胎和车轮转起来。这样一种配置可能安装成与相对于辐射源和辐射检波器提供合适的接近配置的简单可移动斜台和滚轴部件类似的结构。在固定安装的情况下，对于滚轴的驱动和提高试验所有车轮的速度的装置方面等，能够提供相当多的先进技术。
在图7的实施例中(该实施例与上述的几个实施例所类似)，一个激光源用来与检波器阵列结合，该检波器阵列相对于被试轮胎花纹的空间关系与上面描述过的实施例非常之相似。在该实施例中，与密度分析相对，通过激光图象位移对花纹进行评估。因此，藉助于检波器阵列的检波器元件的适当的扫描技术(例如机械扫描技术)，得到一个大致如图7所示的城墙形状的输出。在这个输出中，“城墙”与分别从花纹表面和花纹深度底面反射的激光能之图象位移结果相对应。城墙的深度60、62、64提供了轮胎花纹深度的测量值。
现在看图8和图9的实施例，它们与图7相对应，不过有一些重要修改。因而，在图8和图9中，激光源和激光检波器藉助于汽车106的上层结构104上的臂102装在传感头100中，与车辆的轮子108有一个确定的关系。可拆卸的安装设备110用来使安全臂102在杆形臂112的控制下向上层结构104移动。这里的安装设备可以是(比方说)一个空吸装置、一个磁性装置或一个机械夹钳装置。虽然不太方便，传感头100可以安排成仅仅是被支在地114上，大约是图9所示的位置。
如图9所示，传感头100位于与车轮108上轮胎118的花纹116大致径向对齐的一个位置上。
一般来说，传感头100和轮胎118之间的空间关系与图1～图7的实施例中所采用的相类似，但有以下的差别。在图9中，传感头1100位于(相对于车辆前进的正常方向F而言)前方或后方的位置上，以便当车轮108支在地114上时与轮胎118上的花纹116大致对齐。因此，采用车轮(也就是车辆)以通常的方法保持支撑在地上并与地具有正常的滚动关系的配置，同时传感头相对于轮胎118合适地定位，那么这样的配置就提供了简单的断续或连续地进行花纹测定度量的选择，不必再花费配置车轮滚轴支持系统或者图2所示那类车轮安装机构的费用。
在使用时，传感头100例如藉参照手臂102进行调节最初定位于与轮胎118有一确定的关系，使之有一个精确的水平位置。这可以用一个简单的酒精水平仪来达到(未画出)。
传感头100的激光源适用于产生线状、带状、条纹状的激光能，能够延伸至轮胎118的横向宽度120的至少主要部分。适当地选择在激光源技术范围内已知的激光源或者光学设备就能达到这一点。
现在看图8，这里以放大的尺寸表示了轮胎118的花纹的一部分，包括轮胎侧壁部分122和花纹沟槽126的图样124，它是以橡胶或其他轮胎用聚脂材料用通常的方法来制成的。
传感头100和激光源相对于轮胎118的配置是这样的激光线128以非纯粹的径向入射到轮胎118的结构上。换句话说，激光线在横截轮胎的位置上相对与通过轮胎圆周的半径有倾斜。因此，激光线沿着线132(如图8所示，有三部分134、136、138)横截花纹的顶面130。激光线128在两个偏离或移位的位置上横截花纹图样124的底面140，提供了激光线的两个进一步的部分142,144。
正如在图8中清楚看到，134部分、136部分和138部分之间相对于142部分、144部分的偏离度是尺寸146，并且，从这个偏差尺寸146能根据激光束入射到轮胎的角度简单地计算出花纹的深度，这个角度由在传感头100中激光发射器的高度以及传感头相对于轮胎118的整体高度来确定。这些数据(对传感头的水平位置而言)都是已知的参数，对于一套具体的装置而言能够非常容易地确定。
因此，现在可以看出，由线部分134、136、138和有表示为146的偏离度的偏离线部分142和144所提供的激光线图象提供了花纹深度的测量。另外，激光线128的剖面提供了在该特定位置上完整的花纹/轮胎剖面的指示。
现在可以看出，通过使激光装置或者其他的辐射源提供辐射线横向穿过轮胎宽度部分，利用上面讨论过的光线偏离技术，根据激光或共他入射能的非径向入射的角数据能测定出花纹深度和花纹剖面。利用将辐射能传感器和传感源安装在允许相关的车轮支在地面上同时车轮仍然装在车辆上的位置上，提供了能在间歇或者连续地进行花纹测定的机会而不必花费滚轴等设备的耗费。
在图10(未按比例画出)所示的实施例中，表示了车辆轮胎200与花纹评估装置206(与上面描述的结构不同)的定位杆202、204的邻接关系，装置206与上面描述过的相类似，包括一个外部窗口208，通过208，用于实现花纹评估目的的能量束210从源212射出，经反射回到检波器214，所有都与上面描述过的一样。
正如图中216处所示，从窗口208的内表面218向检波器214也产生反射，从而产生一条参考或数据线，从中能分析出轮胎200与装置206的关系。数据线用作参考，从而轮胎相对于装置206的适当高度能容易地达到或系统的软件来调节。
图11和图12表示了具有上面图10中描述过的结构实用实施例，图中相应的部分被标上了相应的参考数字。定位棒或叫定位杆202、204安装在装配杯220中，轮胎200移向这两根杆，紧靠啮合，以便确定一个轮胎的精确接近。安装杆可轴颈安装在轴承中，以便当轮胎在连续分析程序之间或进行全面的轮胎评估时允许其自由旋转。不过，装置通常是这样的结构一旦建立起确定的接近和类似的装置的精确校直，装置就在相对于轮胎的确定位置被固定，并且棒或杆此后能被移开以便使轮胎能够自由地旋转。这种配置在避免直接接触及避免将振动传送给装置方面是有优点的。
在一个进一步的实施例中(未画出)，其方法和装置基本上与前面装置中所描述的一样，只是装置改变了位置，它面向轮胎的轴向而不是径向，且适当地相对于轮胎的侧壁而不是相对于轮胎的花纹定位。处理和分析的步骤基本上与上面描述的一样，且在本方法中所获得的数据能够是轮胎侧壁的剖面，从而能够出于校正作用或为了替换目的而直接地识别间断的、显著突出物。
上面图示和描述了本发明的特定的几个实施例，很明显，那些本技术领域内的熟练人员不脱离本发明的广泛范围内能对本发明作改变和修正。因此，附后的权利要求的目的就是涵盖所有落在本发明的精神与范围之内所有这样的改变和修正。在上面的描述和示图中所陈述的内容仅是示例性的，并非限制性的。当依据先前的技术观察本发明的合适的前景时，申请人希望本发明的实际范围由以下的权利要求确定。
权利要求
1．一种轮胎评估状态方法，包括以下步骤(a)装上被试轮胎使之旋转；(b)将入射辐射指向轮胎；(c)检测从轮胎反射的辐射；(d)处理该检测到的辐射，以便提供一个包含有关轮胎剖面信息在内的辐射分析功能；以及(e)参考轮胎剖面至少测定轮胎状态的一种性能。
2．按照权利要求1的方法，进一步包括对于反射辐射实现图象分析功能的步骤。
3．按照权利要求1的方法，进一步包括对于反射辐射实现密度分析功能的步骤。
4．按照权利要求1的方法，其中所述辐射是激光辐射，且辐射分析功能包括对于反射辐射实现图象位移分析功能的步骤。
5．按照权利要求1的方法，其中的测定步骤包括获得轮胎花纹位置和/或花纹深度的测量值的步骤。
6．按照权利要求1的方法，其中的安装步骤包括在轮胎保持装在一台车辆上的情况下安装该轮胎，方法是在所结合的滚轴设备上支撑该轮胎及车辆重量的至少一部分，滚轴设备相对辐射方向和检测位置有一个确定的位置关系。
7．按照权利要求1的方法，其中辐射指向的步骤包括将带状或条纹状或线状的辐射加到轮胎上与轮胎的横向宽度至少有一部分相交叉，且入射方向在轮胎上的一个给定圆周位置上与轮胎的半径相倾斜，检测步骤包括至少从轮胎横向宽度的所述部分接收辐射，从而使之能根据图象的位移或离花纹深度的偏移在处理步骤中提供一个轮胎上所述圆周位置的花纹深度的测量。
8．按照权利要求7的方法，其中辐射指向的步骤和辐射检测的步骤在围绕所述轮胎的圆周上两个或多个隔开的位置上来执行。
9．按照权利要求1的方法，其中安装步骤包括邻近轮胎安装一个辐射源和一个辐射检波器，所述辐射源和辐射检波器被安装上轮胎的车辆结构所支撑，处理步骤和测定步骤在车辆移动时或移动后来执行。
10．按照权利要求1的方法，包括这样的步骤使用一个从相对于装置的已知位置的表面反射的入射辐射的反射部分，作为该轮胎相对于提供辐射的装置的位置分析的参考基础。
11．按照权利要求10的方法，其中所述的已知位置的表面是在该装置的一个窗口上，该方法将一个内部反射部分用作所述入射能的所述反射部分。
12．按照权利要求11的方法，包括提供用于与被试轮胎接近啮合的接界设备，并且，为了确定轮胎与装置的预定接近，该设备在所述轮胎与其本身之间产生接界。
13．按照权利要求12的方法，包括将所述的接界设备定位在所述的入射能量通过此发出的窗口和该轮胎之间。
14．一种不必从车辆上卸下轮胎或车轮而在汽车车轮上作轮胎或车轮数据的诊断测定和/或维护测定的方法，该方法包括以下步骤(a)利用适合于在邻近车轮的位置上安装装置的非啮合安装设备，在车辆上可拆卸地安装诊断和/或保持装置；(b)使车轮旋转；以及(c)在车轮旋转时或旋转后用装置作诊断测定和/或维护测定。
15．一种用于轮胎状态评估的装置，包括(a)用于可旋转地支撑被试轮胎的安装设备；(b)一个被定位为将入射辐射指向在被试轮胎上的辐射源；(c)一个被定位为检测从该轮胎反射的辐射的辐射检波器；(d)一个与所述的辐射检波器相连的信号处理器，其适合于提供一个辐射分析功能，包括相对于由所述检波器检测的反射辐射的轮胎剖面之信息；以及(e)所述的信号处理器包括适用于参考轮胎的剖面至少测定轮胎状态的一种性能的设备。
16．按照权利要求15的装置，其中所述的信号处理器包括对反射辐射执行图象分析功能的设备。
17．按照权利要求15的装置，其中所述的信号处理器包括对反射辐射执行密度分析功能的设备。
18．按照权利要求15的装置，其中所述的辐射源包括一个激光源，所述的信号处理器包括对反射辐射执行图象位置分析功能的设备。
19．按照权利要求15的装置，其中所述的信号处理器包括测定轮胎花纹深度的测量值的设备。
20．按照权利要求15的装置，其中所述的安装设备包括一个适用于支撑至少一个车轮的滚轴设备，被测试轮胎位于所述的至少一个车轮上而不必从车轮上卸下来，所述的滚轴设备与所述的辐射源和所述的辐射检波器有一个可确定的位置关系。
21．按照权利要求20的装置，其中所述的安装设备包括一个驱动和驱动控制设备，用于旋转被试轮胎，所述的信号处理器包括有使所述分析功能与所述驱动设备使轮胎旋转的旋转速率协调起来的设备。
22．按照权利要求15的装置，其中所述的辐射源包括将带状、条状或线状的入射辐射加到轮胎上使之穿过至少与该台横向宽度的一部分的设备，同时入射方向倾向于轮胎的半径，指向轮胎上的一个圆周位置；所述的辐射检波器包括从轮胎横向宽度的至少所述部分接收辐射的设备，所述的信号处理器包括根据花纹深度的图象位移或偏移在所述的圆周位置上提供花纹深度测量的设备。
23．按照权利要求22的装置，其中所述的信号处理器包括在多个位置上根据花纹的测定来产生一个轮胎剖面的设备。
24．按照权利要求15的装置，进一步包括支撑设备，该设备从安装1轮胎的车辆的结构支撑所述的辐射源和所述的辐射检波器。
25．按照权利要求15的装置，进一步包括反射设备，提供一个相对于所述装置的已知位置的反射表面，用于反射一部分所述的入射辐射作为轮胎位置分析的参考基础。
26．按照权利要求25的装置，其中所述的已知位置的表面包括一个窗口，且所述的辐射的所述反射部分是窗口的内反射部分。
27．按照权利要求26的装置，进一步包括接界设备，该设备能与轮胎啮合，从而在所述装置和该轮胎之间建立一个确定的接近关系。
28．按照权利要求27的装置，进一步包括用在所述窗口和该轮胎之间支撑所述接界设备的设备。
29．按照权利要求27的装置，其中所述的接界设备包括一对安装在所述窗口之上的准直杆，用于在使用时同时与轮胎啮合。
30．一种在汽车车轮上作轮胎和/或车轮数据的诊断和/或保持测定而不必从车辆上卸下车轮的装置，包括诊断和/或维护机械以及支撑设备，所述支撑设备用于可拆装地将所述的诊断和/或保持机械装在车辆上接近车轮的一个位置上。
全文摘要
本发明的用于汽车轮胎的状态和其他项目的评估的方法和装置基于旋转轮胎的辐射分析。根据强度传感器的反射辐射的分析提供了花纹深度和侧壁剖面以及花纹位置和其他数据的测量。利用花纹深度位置的位置分析提供花纹磨损图样的补充信息。侧壁剖面的测定能够辨别其他的轮胎状态因素。花纹深度和侧壁剖面也由激光或其他的辐射线图象位移技术来测定，并且提供一个安装系统用于作测定的装置而不必使用滚轴床。车轮对装置的合适的位置准直借助于从装置中反射辐射所导出的参考数据来测定。轮胎的合适的确定接近由位于装置的光学窗口上方的准直杆来确定。
文档编号G01M17/02GK1227629SQ97197188
公开日1999年9月1日 申请日期1997年7月3日 优先权日1996年7月4日
发明者巴巴拉·L·琼斯, 斯蒂芬·J·戴维斯, 马库斯·J·豪金斯, 戴维·斯托莱利 申请人:太阳电英国有限公司