CN109269928B - 一种轮胎磨耗试验机及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮胎磨耗试验机，包括机架、驱动装置、路况模拟加载装置和轮胎试样，机架设置在地面上，用于承载驱动装置和路况模拟加载装置；驱动装置位于机架上表面，用于驱动并控制轮胎试样旋转；路况模拟加载装置设置在机架上表面，加载在轮胎试样上，用于模拟轮胎试样在高强度撕裂路况下的磨耗，特别地，加载气缸设置在铰接支架和驱动装置之间的机架上表面，加载气缸顶端与加载杠杆连接，用于加载杠杆加载撕裂块到轮胎试样上模拟不同强度撕裂环境下的轮胎磨耗。本发明借助于高撕裂路况模拟以及震动反弹模拟，使轮胎试样在经历高撕裂的情况下，同时受到震动反弹的模拟，具有效率高、测量结果真实的优势。

Description

一种轮胎磨耗试验机及其检测方法

技术领域

本发明属于轮胎检测技术领域，特别地，涉及一种能够同时实现自动测量轮胎耐磨耗能力和轮胎抗撕裂能力的轮胎磨耗试验机。

背景技术

随着全球车辆的增多以及种类的增长，橡胶轮胎的种类不断增多，使用要求也越来越苛刻。众所周知，轮胎的耐磨耗性是决定轮胎耐久性的重要因素，

目前国内的轮胎磨耗试验机分为三种类型：（1）传统转鼓式轮胎试验机：适用于轮胎高、低速时稳态及非稳态力学特性的研究，由于转鼓表面有曲率，与真实的路面存在区别，只有在转鼓直径足够大时才能够忽略鼓面曲率的影响，导致转鼓式轮胎试验机设备体积庞大；（2）平板式轮胎试验机：适用于轮胎在低速时力学特性的研究，但是只能进行较小速度的试验，导致平板式轮胎试验机无法适应轮胎高速试验；（3）平带式轮胎试验机：克服了平板式的缺点，能够进行轮胎高速试验，但造价高昂，测试钢带易疲劳损坏，上述的轮胎磨耗试验机的实验模拟需要基本满足《汽车轮胎道路磨耗实验方法 GB/T 29041-2012》中的要求，其中轮胎试验用道路选用的为水泥或沥青铺设的道路，也就是说现有的轮胎磨耗试验机所进行的模拟试验都是模拟轮胎在平整水泥或沥青道路路况下进行的试验，明显不同于实际路况下的轮胎磨耗。

公布号为CN107860673的专利中公布了一种轮胎与路面内接、路面可更换模拟轮胎磨耗的轮胎磨耗试验机，主要通过在转鼓前侧设置测偏转台用于模拟轮胎侧偏工况，上述轮胎磨耗试验机能够进行不同载荷、不同速度以及通过更换路面模拟轮胎正常行驶和侧偏工况下的轮胎磨耗实验。

同时，轮胎抗撕裂能力是决定橡胶轮胎质量的关键因素之一，轮胎的抗撕裂能力的强弱将直接影响橡胶轮胎的使用寿命以及安全系数，进而影响橡胶轮胎的质量，在高强度的撕裂工况下，轮胎磨耗和轮胎撕裂相互影响，所以模拟轮胎在撕裂工况下的磨耗情况是非常有必要的。

同时，轮胎在汽车行驶过程中，不可避免受到路面反弹作用，尤其是行驶在颠簸路段，如越野车、工程车的实际工作路段，轮胎在振动反弹环境下磨耗。

现有的汽车轮胎道路磨耗试验方法中需要记录的参数包括但不限于分别与换位里程相对应的外直径、断面宽、花纹深度、总质量、磨耗、动平衡，试验测量耗费大量人力物力，试验周期长，试验过程复杂。

现有的汽车轮胎道路磨耗试验方法中需要记录的参数包括但不限于分别与换位里程相对应的外直径、断面宽、花纹深度、总质量、磨耗、动平衡，试验测量耗费大量人力物力，试验周期长，试验过程复杂。

现有的汽车轮胎道路磨耗试验方法中需要记录的参数包括但不限于分别与换位里程相对应的外直径、断面宽、花纹深度、总质量、磨耗、动平衡，试验测量耗费大量人力物力，试验周期长，试验过程复杂。

目前的轮胎磨损测量一般采用目测的方法，评判结果来自于人的直观判断，人为因素大，无法保证精确性，此外还有检测人员用轮胎花纹深度尺进行的接触式测量，但是也会由于检测人员的操作方法及轮胎花纹深度尺自身的误差导致测量数据产生误差，现有专利公布号CN106802134公布了一种利用线激光器和采样相机结合测试轮胎表面花纹磨损的测量装置和测量方法，但是只能够检测轮胎花纹部位的磨损变化，不具有轮胎撕裂特征的识别功能，无法实现撕裂工况下轮胎磨耗量的检测。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种能够模拟轮胎在高强度撕裂路况下，同时受到震动反弹模拟的轮胎磨耗试验机。

本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：

一种轮胎磨耗试验机，包括机架、驱动装置、路况模拟加载装置和轮胎试样，

所述机架设置在地面上，用于承载所述驱动装置和所述路况模拟加载装置；

所述驱动装置位于机架上表面，用于驱动并控制轮胎试样旋转；

所述路况模拟加载装置设置在机架上表面，加载在所述轮胎试样上，用于模拟所述轮胎试样在高强度撕裂路况下的磨耗工况。

优选地，所述机架由型材搭建，所述机架底部设置有用于降低装置振动和实验噪声的减震装置。

优选地，所述驱动装置包括电机、减速箱、联轴器、固定轮毂，所述电机带动所述减速箱转动，所述减速箱通过联轴器与所述固定轮毂相连接，所述轮胎试样固定在所述固定轮毂上；

还包括上位机，所述电机运动参数由上位机控制。

优选地，所述路况模拟加载装置包括铰接支架、加载气缸、加载杠杆、撕裂块；

所述铰接支架安装在所述机架上表面远离所述驱动装置的一端；

所述铰接支架为铝合金型材，与所述机架接触面上安装有固定转接座，所述铰接支架上设置有与所述固定转接座配合的固定孔，用于实现所述铰接支架与所述机架的刚性连接；

所述铰接支架上还设置有用于固定所述加载杠杆一端的铰接盘，所述铰接盘与所述铰接支架固定连接，所述加载杠杆以所述铰接盘中心转动；所述加载杠杆远离所述铰接支架的一端设置有撕裂块，所述撕裂块与所述轮胎试样接触，用于模拟撕裂工况下的轮胎试样磨耗；

所述加载气缸设置在所述铰接支架和所述驱动装置之间的所述机架上表面，所述加载气缸顶端与所述加载杠杆连接，用于加载杠杆加载所述撕裂块到所述轮胎试样上模拟不同强度撕裂环境下的轮胎磨耗。

优选地，还包括非接触检测装置，非接触检测装置包括基于线结构光机器视觉的用于轮胎试样表面磨耗检测的的第一视觉检测系统和基于机器视觉的用于轮胎试样表面撕裂程度检测的第二视觉检测系统。

优选地，所述加载杠杆下表面上设置有用于所述加载气缸顶端连接的贯穿所述加载杠杆长度方向的固定凹槽；

所述撕裂块通过转接板固定到所述加载杠杆的固定凹槽上。

优选地，所述撕裂块为高温陶瓷材质的锲形块。

优选地，所述加载气缸包括进气口和活塞杆，所述进气口进入压缩空气推动所述活塞杆向下运动，用于所述加载杠杆带动所述撕裂块加载，所述进气口处设置有单向阀，所述加载气缸的活塞缸与进气口之间的空间处构成气体弹簧，所述气体弹簧实现所述撕裂块与所述轮胎试样之间的反弹模拟。

优选地，所述CCD工业相机设置在所述轮胎试样一侧的平面内，所述CCD工业相机的镜头轴线与所述轮胎试样的轴线平行。

优选地，所述第一视觉检测系统包括线激光器和与所述线激光器同一平面设置的第一采样相机，所述线激光器与所述第一采样相机所在平面位于轮胎试样下方，所在平面与所述轮胎试样相切，所述线激光器和所述第一采样相机分别设置在轮胎试样两侧；

所述第一视觉系统检测轮胎试样的磨耗步骤如下：

步骤110：所述线激光投射所述轮胎试样外廓到所述第一采样相机的图像成像模块；

步骤120：所述加载气缸推动所述加载杠杆上的所述撕裂块远离所述轮胎试样，旋转所述轮胎试样一周，标定所述轮胎旋转过程中的各个时刻的轮胎试样外廓图像，所述轮胎试样外廓图像由图像处理模块经过光强对比法处理获得光条中心线，并获取各个时刻光条中心线上各个像素的坐标；

步骤130：所述加载气缸拉动所述加载杠杆上的所述撕裂块对所述轮胎试样加载磨耗，控制所述轮胎试样以步骤120中的转速旋转，所述轮胎试样外廓图像由图像处理模块经过光强对比法处理获得光条中心线，并获取各个时刻光条中心线上各个像素的坐标；

步骤140：对比步骤120和步骤130中轮胎试样旋转一周所获取的各个时刻点的轮胎试样外廓的光条中心线上各像素的坐标；

步骤150：由各像素坐标对比判断所述轮胎试样外廓的磨耗程度。

优选地，所述第二视觉检测系统包括补光激光器和第二采样相机，所述补光激光器和所述第二采样相机位于所述轮胎试样同一侧，所述补光激光器与所述第二相机夹角为30°~90°，最优为60°；

所述第二视觉检测系统用于检测轮胎试样表面的撕裂程度，步骤如下：

步骤210：所述补光激光器工作，所述第二相机实时采集所述轮胎试样表面图像；

步骤220：所述加载气缸推动所述加载杠杆上的所述撕裂块远离所述轮胎试样，旋转所述轮胎试样一周，标定所述轮胎旋转过程中的各个时刻的所述轮胎试样表面图像，形成所述轮胎试样表面的展开图像；

步骤230：对步骤220获得的展开图像进行边缘检测、边缘滤波和边缘标记，标记步骤200中的图像为标准图像，形成基准图像，记录轮胎试样边缘宽度值；

步骤240：所述加载气缸拉动所述加载杠杆上的所述撕裂块对所述轮胎试样加载磨耗，控制所述轮胎试样以步骤220中的转速旋转，采集并形成所述轮胎试样表面的测试图像；

步骤250：计算测试图像中的边缘标记后的任一两段边缘之间的撕裂距离值，将撕裂距离值和边缘宽度值和设定的阈值比较，如果撕裂距离值和边缘宽度值差值的绝对值不大于设定阈值，则判定轮胎试样表面未撕裂，否则判断轮胎表面撕裂；

步骤260：通过设计不同阈值调整所述轮胎试样的撕裂工况程度。

优选地，所述轮胎试样为越野轮胎或工程轮胎的等比例缩小轮胎制品。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

1.本发明借助于高撕裂路况模拟以及震动反弹模拟，使轮胎试样在经历高撕裂的情况下，同时受到震动反弹的模拟，具有效率高、测量结果真实的优势；

2.本发明框架支撑结构均采用铝合金型材，轻便、成本低、强度高；

3.本发明通过非接触式测量完成轮胎磨耗量的检测，大大节省了实验周期。

附图说明

图1 本发明一个实施方式中轮胎磨耗试验机的立体结构示意图；

图2 本发明一个实施方式中轮胎磨耗试验机的正视结构示意图；

图3 本发明一个实施方式中架设有机器视觉检测的轮胎磨耗试验机的右视结构示意图；

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位和位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者部件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指标或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接；可以是自己连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

目前国内的轮胎磨耗试验机分为三种类型：（1）传统转鼓式轮胎试验机：适用于轮胎高、低速时稳态及非稳态力学特性的研究，由于转鼓表面有曲率，与真实的路面存在区别，只有在转鼓直径足够大时才能够忽略鼓面曲率的影响，导致转鼓式轮胎试验机设备体积庞大；（2）平板式轮胎试验机：适用于轮胎在低速时力学特性的研究，但是只能进行较小速度的试验，导致平板式轮胎试验机无法适应轮胎高速试验；（3）平带式轮胎试验机：克服了平板式的缺点，能够进行轮胎高速试验，但造价高昂，测试钢带易疲劳损坏，上述的轮胎磨耗试验机的实验模拟需要基本满足《汽车轮胎道路磨耗实验方法 GB/T 29041-2012》中的要求，其中轮胎试验用道路选用的为水泥或沥青铺设的道路，也就是说现有的轮胎磨耗试验机所进行的模拟试验都是模拟轮胎在平整水泥或沥青道路路况下进行的试验，明显不同于实际路况下的轮胎磨耗。

公布号为CN107860673的专利中公布了一种轮胎与路面内接、路面可更换模拟轮胎磨耗的轮胎磨耗试验机，主要通过在转鼓前侧设置测偏转台用于模拟轮胎侧偏工况，上述轮胎磨耗试验机能够进行不同载荷、不同速度以及通过更换路面模拟轮胎正常行驶和侧偏工况下的轮胎磨耗实验。

同时，轮胎抗撕裂能力是决定橡胶轮胎质量的关键因素之一，轮胎的抗撕裂能力的强弱将直接影响橡胶轮胎的使用寿命以及安全系数，进而影响橡胶轮胎的质量，在高强度的撕裂工况下，轮胎磨耗和轮胎撕裂相互影响，所以模拟轮胎在撕裂工况下的磨耗情况是非常有必要的。

同时，轮胎在汽车行驶过程中，不可避免受到路面反弹作用，尤其是行驶在颠簸路段，如越野车、工程车的实际工作路段，轮胎在振动反弹环境下磨耗。

针对上述技术问题，如图1~图3所示，本发明提供了一种轮胎磨耗试验机，包括机架10、驱动装置20、路况模拟加载装置30和轮胎试样40，

机架10设置在地面上，用于承载驱动装置20和路况模拟加载装置30；

驱动装置20位于机架10上表面，用于驱动并控制轮胎试样40旋转；

路况模拟加载装置30设置在机架10上表面，加载在轮胎试样40上，用于模拟轮胎试样40在高强度撕裂路况下的磨耗工况。

在本发明的一个具体实施例中，机架10由型材搭建，机架10底部设置有用于降低装置振动和实验噪声的减震装置，常用的型材为铝合金型材，一般选用的减震装置为橡胶阻尼脚杯。

在本发明的一个具体实施例中，驱动装置20包括电机21、减速箱22、联轴器23、固定轮毂24，电机21带动减速箱22转动，减速箱22通过联轴器23与固定轮毂24相连接，轮胎试样40固定在固定轮毂24上；

其中轮胎试样40的驱动采用交流电机21，方便控制转速，可模拟不同车速情况下，对轮胎的高撕裂情况。

还包括上位机，电机21运动参数由上位机控制。

在本发明的一个具体实施例中，路况模拟加载装置30包括铰接支架31、加载气缸32、加载杠杆33、撕裂块34；

铰接支架31安装在机架10上表面远离驱动装置20的一端；

铰接支架31为铝合金型材，与机架10接触面上安装有固定转接座，铰接支架31上设置有与固定转接座配合的固定孔，用于实现铰接支架31与机架10的刚性连接；

本发明框架支撑结构均采用铝合金型材，轻便、成本低、强度高；

铰接支架31上还设置有用于固定加载杠杆33一端的铰接盘，铰接盘与铰接支架31固定连接，加载杠杆33以铰接盘中心转动；加载杠杆33远离铰接支架31的一端设置有撕裂块34，撕裂块34与轮胎试样40接触，用于模拟撕裂工况下的轮胎试样40磨耗；

加载气缸32设置在铰接支架31和驱动装置20之间的机架10上表面，加载气缸32顶端与加载杠杆33连接，用于加载杠杆33加载撕裂块34到轮胎试样40上模拟不同强度撕裂环境下的轮胎磨耗。

在本发明的一个具体实施例中，加载杠杆33下表面上设置有用于加载气缸32顶端连接的贯穿加载杠杆33长度方向的固定凹槽；

撕裂块34通过转接板固定到加载杠杆33的固定凹槽上。

在本发明的一个具体实施例中，撕裂块34为高温陶瓷材质的锲形块。

在本发明的一个具体实施例中，加载气缸32包括进气口和活塞杆，进气口进入压缩空气推动活塞杆向下运动，用于加载杠杆33带动撕裂块34加载，进气口处设置有单向阀，加载气缸32的活塞缸与进气口之间的空间处构成气体弹簧，气体弹簧实现撕裂块34与轮胎试样40之间的反弹模拟，相比国内普遍被使用的定负荷压缩试验机，本机械用加载气缸32实现动负载荷加载，更接近实际路况，数据更值得信赖。

同时本发明通过调整加载气缸32的活塞杆往复运动频率可以实现对不同路况的模拟，借助于高撕裂路况模拟以及震动反弹模拟，使轮胎试样40在经历高撕裂的情况下，同时受到震动反弹的模拟，具有效率高、测量结果真实的优势；

在本发明的一个具体实施例中，轮胎试样40为越野轮胎或工程轮胎的等比例缩小轮胎制品。

使用轮胎试样40大大的减小了实验所需成本，而且并不会影响实验目的的完成，现有轮胎试验机使用的都是实际的轮胎时，特别是在高撕裂路况上行驶的轮胎不是工程胎就是越野胎，实验运行成本过高。

并且现有的汽车轮胎道路磨耗试验方法中需要记录的参数包括但不限于分别与换位里程相对应的外直径、断面宽、花纹深度、总质量、磨耗、动平衡，试验测量耗费大量人力物力，试验周期长，试验过程复杂。

在本实用新型的一个具体实施例中，还包括非接触检测装置，非接触检测装置包括基于线结构光机器视觉的用于轮胎试样表面磨耗检测的的第一视觉检测系统和基于机器视觉的用于轮胎试样表面撕裂程度检测的第二视觉检测系统；

第一视觉检测系统包括线激光器51和与线激光器51同一平面设置的第一采样相机52，线激光器51与第一采样相机52所在平面位于轮胎试样下方，所在平面与轮胎试样相切，线激光器51和第一采样相机52分别设置在轮胎试样两侧；

第一视觉系统检测轮胎试样的磨耗步骤如下：

步骤110：线激光投射轮胎试样外廓到第一采样相机52的图像成像模块；

步骤120：加载气缸推动加载杠杆上的撕裂块远离轮胎试样，旋转轮胎试样一周，标定轮胎旋转过程中的各个时刻的轮胎试样外廓图像，轮胎试样外廓图像由图像处理模块经过光强对比法处理获得光条中心线，并获取各个时刻光条中心线上各个像素的坐标；

步骤130：加载气缸拉动加载杠杆上的撕裂块对轮胎试样加载磨耗，控制轮胎试样以步骤120中的转速旋转，轮胎试样外廓图像由图像处理模块经过光强对比法处理获得光条中心线，并获取各个时刻光条中心线上各个像素的坐标；

步骤140：对比步骤120和步骤130中轮胎试样旋转一周所获取的各个时刻点的轮胎试样外廓的光条中心线上各像素的坐标；

步骤150：由各像素坐标对比判断轮胎试样外廓的磨耗程度。

第一视觉系统检测轮胎试样磨耗采用属于动态检测过程，将轮胎试样的旋转周期和第一采样相机52采集到的光条中心线坐标值组成模块化数据单元进行储存，并直接利用图像坐标值进行对比，得到的各个坐标值差值中的最大值作为轮胎试样的磨耗量；

第二视觉检测系统包括补光激光器61和第二采样相机62，补光激光器61和第二采样相机62位于轮胎试样同一侧，补光激光器61与第二相机夹角为30°~90°，最优为60°；

第二视觉检测系统用于检测轮胎试样表面的撕裂程度：

步骤210：补光激光器61工作，第二相机实时采集轮胎试样表面图像；

步骤220：加载气缸推动加载杠杆上的撕裂块远离轮胎试样，旋转轮胎试样一周，标定轮胎旋转过程中的各个时刻的轮胎试样表面图像，形成轮胎试样表面的展开图像；

步骤230：对步骤220获得的展开图像进行边缘检测、边缘滤波和边缘标记，标记步骤200中的图像为标准图像，形成基准图像，记录轮胎试样边缘宽度值；

步骤240：加载气缸拉动加载杠杆上的撕裂块对轮胎试样加载磨耗，控制轮胎试样以步骤220中的转速旋转，采集并形成轮胎试样表面的测试图像；

步骤250：计算测试图像中的边缘标记后的任一两段边缘之间的撕裂距离值，将撕裂距离值和边缘宽度值和设定的阈值比较，如果撕裂距离值和边缘宽度值差值的绝对值不大于设定阈值，则判定轮胎试样表面未撕裂，否则判断轮胎表面撕裂；

步骤260：通过设计不同阈值调整轮胎试样的撕裂工况程度。

本实用新型中的第一视觉系统对于轮胎试样磨耗的检测和第二视觉系统对于轮胎试样的撕裂检测是同时进行的，其中第二视觉系统中设定的阈值控制加载气缸的加载，当撕裂到达设定阈值时，会停止撕裂加载过程，但是第一视觉系统仍在坚持中，得到更准确的轮胎试样的磨耗。

此外在本发明的一个具体实施例中，CCD工业相机设置在轮胎试样40一侧的平面内，用于对轮胎试样的外径进行检测，CCD工业相机的镜头轴线与轮胎试样40的轴线平行，本发明通过非接触式测量完成轮胎磨耗量的检测，大大节省了实验周期。

其中的非接触检测装置步骤如下：

步骤100：在轮胎试样40的待测表面喷制散斑；

步骤200：在待测表面一侧架设若干相机并完成标定，同时拍摄轮胎试样40在运行过程中的图片；

步骤300：将步骤200中拍摄的照片传回上位机进行拼接；

步骤400：基于数字图像相关技术获得轮胎试样40的边缘线坐标集，实现对于轮胎试样40边缘线位置的监控，即检测出轮胎试样40的外轮廓信息；

步骤500：构建储存数据库，将由数字图像相关技术获得的图像信息以时间维度和坐标维度的格式存放到数据库中，实现对于轮胎试样40外轮廓磨损程度的实时监控。

优选地，步骤100中喷制散斑的步骤如下：

步骤110：在轮胎试样40的待测表面均匀附着白漆，形成单色整洁成像表面；

步骤120：在轮胎试样40表面上随机喷制形状不一的散斑，散斑斑点最大直径范围为2mm~5mm；

步骤200和步骤300中拍摄照片时，在轮胎试样40和相机之间架设白光光源。

在本实用新型的一个具体实施例中，第一采样相机52和第二采样相机62为CCD工业相机。

此外在本发明的一个具体实施例中，CCD工业相机设置在轮胎试样40一侧的平面内，用于对轮胎试样的外径进行检测，CCD工业相机的镜头轴线与轮胎试样40的轴线平行，本发明通过非接触式测量完成轮胎磨耗量的检测，大大节省了实验周期。

其中的非接触检测装置步骤如下：

步骤100：在轮胎试样40的待测表面喷制散斑；

步骤200：在待测表面一侧架设若干相机并完成标定，同时拍摄轮胎试样40在运行过程中的图片；

步骤300：将步骤200中拍摄的照片传回上位机进行拼接；

步骤400：基于数字图像相关技术获得轮胎试样40的边缘线坐标集，实现对于轮胎试样40边缘线位置的监控，即检测出轮胎试样40的外轮廓信息；

步骤500：构建储存数据库，将由数字图像相关技术获得的图像信息以时间维度和坐标维度的格式存放到数据库中，实现对于轮胎试样40外轮廓磨损程度的实时监控。

优选地，步骤100中喷制散斑的步骤如下：

步骤110：在轮胎试样40的待测表面均匀附着白漆，形成单色整洁成像表面；

步骤120：在轮胎试样40表面上随机喷制形状不一的散斑，散斑斑点最大直径范围为2mm~5mm；

步骤200和步骤300中拍摄照片时，在轮胎试样40和相机之间架设白光光源。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (7)

1.一种轮胎磨耗试验机，其特征在于，

包括机架、驱动装置、路况模拟加载装置和轮胎试样，

所述机架设置在地面上，用于承载所述驱动装置和所述路况模拟加载装置；

所述驱动装置位于机架上表面，用于驱动并控制轮胎试样旋转；

所述路况模拟加载装置设置在机架上表面，加载在所述轮胎试样上，用于模拟所述轮胎试样在高强度撕裂路况下的磨耗工况；

所述轮胎试样为越野轮胎或工程轮胎的等比例缩小轮胎制品；

所述路况模拟加载装置包括铰接支架、加载气缸、加载杠杆、撕裂块；

所述铰接支架安装在所述机架上表面远离所述驱动装置的一端；

所述铰接支架为铝合金型材，与所述机架接触面上安装有固定转接座，所述铰接支架上设置有与所述固定转接座配合的固定孔，用于实现所述铰接支架与所述机架的刚性连接；

所述铰接支架上还设置有用于固定所述加载杠杆一端的铰接盘，所述铰接盘与所述铰接支架固定连接，所述加载杠杆以所述铰接盘中心转动；所述加载杠杆远离所述铰接支架的一端设置有撕裂块，所述撕裂块与所述轮胎试样接触，用于模拟撕裂工况下的轮胎试样磨耗；

所述加载气缸设置在所述铰接支架和所述驱动装置之间的所述机架上表面，所述加载气缸顶端与所述加载杠杆连接，用于加载杠杆加载所述撕裂块到所述轮胎试样上模拟不同强度撕裂环境下的轮胎磨耗；

所述加载气缸包括进气口和活塞杆，所述进气口进入压缩空气推动所述活塞杆向下运动，用于所述加载杠杆带动所述撕裂块加载，所述进气口处设置有单向阀，所述加载气缸的活塞缸与进气口之间的空间处构成气体弹簧，所述气体弹簧实现所述撕裂块与所述轮胎试样之间的反弹模拟；

还包括非接触检测装置，非接触检测装置包括基于线结构光机器视觉的用于轮胎试样表面磨耗检测的的第一视觉检测系统和基于机器视觉的用于轮胎试样表面撕裂程度检测的第二视觉检测系统。

2.根据权利要求1所述的轮胎磨耗试验机，其特征在于，

所述机架由型材搭建，所述机架底部设置有用于降低装置振动和实验噪声的减震装置。

3.根据权利要求1所述的轮胎磨耗试验机，其特征在于，

所述驱动装置包括电机、减速箱、联轴器、固定轮毂，所述电机带动所述减速箱转动，所述减速箱通过联轴器与所述固定轮毂相连接，所述轮胎试样固定在所述固定轮毂上；

还包括上位机，所述电机运动参数由上位机控制。

4.根据权利要求1所述的轮胎磨耗试验机，其特征在于，

所述加载杠杆下表面上设置有用于所述加载气缸顶端连接的贯穿所述加载杠杆长度方向的固定凹槽；

所述撕裂块通过转接板固定到所述加载杠杆的固定凹槽上。

5.根据权利要求1所述的轮胎磨耗试验机，其特征在于，

所述撕裂块为高温陶瓷材质的锲形块。

6.一种轮胎磨耗试验机的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一视觉检测系统包括线激光器和与线激光器同一平面设置的第一采样相机，线激光器与第一采样相机所在平面位于轮胎试样下方，所在平面与轮胎试样相切，线激光器和第一采样相机分别设置在轮胎试样两侧；

第一视觉系统检测轮胎试样的磨耗步骤如下：

步骤110：线激光投射轮胎试样外廓到第一采样相机的图像成像模块；

步骤120：加载气缸推动加载杠杆上的撕裂块远离轮胎试样，旋转轮胎试样一周，标定轮胎旋转过程中的各个时刻的轮胎试样外廓图像，轮胎试样外廓图像由图像处理模块经过光强对比法处理获得光条中心线，并获取各个时刻光条中心线上各个像素的坐标；

步骤130：加载气缸拉动加载杠杆上的撕裂块对轮胎试样加载磨耗，控制轮胎试样以步骤120中的转速旋转，轮胎试样外廓图像由图像处理模块经过光强对比法处理获得光条中心线，并获取各个时刻光条中心线上各个像素的坐标；

步骤140：对比步骤120和步骤130中轮胎试样旋转一周所获取的各个时刻点的轮胎试样外廓的光条中心线上各像素的坐标；

步骤150：由各像素坐标对比判断轮胎试样外廓的磨耗程度；

还包括第二视觉检测系统，所述第二视觉检测系统包括补光激光器和第二采样相机，补光激光器和第二采样相机位于轮胎试样同一侧，补光激光器与第二相机夹角为30°~90°；

第二视觉检测系统用于检测轮胎试样表面的撕裂程度，步骤如下：

步骤210：补光激光器工作，第二相机实时采集轮胎试样表面图像；

步骤220：加载气缸推动加载杠杆上的撕裂块远离轮胎试样，旋转轮胎试样一周，标定轮胎旋转过程中的各个时刻的轮胎试样表面图像，形成轮胎试样表面的展开图像；

步骤230：对步骤220获得的展开图像进行边缘检测、边缘滤波和边缘标记，标记步骤200中的图像为标准图像，形成基准图像，记录轮胎试样边缘宽度值；

步骤240：加载气缸拉动加载杠杆上的撕裂块对轮胎试样加载磨耗，控制轮胎试样以步骤220中的转速旋转，采集并形成轮胎试样表面的测试图像；

步骤250：计算测试图像中的边缘标记后的任一两段边缘之间的撕裂距离值，将撕裂距离值和边缘宽度值和设定的阈值比较，如果撕裂距离值和边缘宽度值差值的绝对值不大于设定阈值，则判定轮胎试样表面未撕裂，否则判断轮胎表面撕裂；

步骤260：通过设计不同阈值调整轮胎试样的撕裂工况程度。

7.根据权利要求6所述的一种轮胎磨耗试验机的检测方法，其特征在于，

补光激光器与第二相机夹角为60°。