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摘 要：随着社会的进步与发展，人们对汽车的需求量逐渐增加，而轮胎的性能严重制约着汽车的安全行驶。如果不能及时发现汽车轮胎存在的问题，就会使车辆发生危险。依据超声波的检测装置，本文设计了一种汽车轮胎的检测装置，人们可以通过该检测装置自动分析轮胎的质量问题，也可以检测出轮胎漏气的具体位置。此装置具有结构简单、成本较低的优点，可以广泛应用于汽车4S店，使得汽车能够安全的行驶。
关键词：CCD摄像头；超声波传感器；自动分析；漏气检测装置
中图分类号：U472.9 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0339-01
引 言
轮胎是汽车的重要组成部分，其性能关系着汽车的安全行驶和舒适度。在我国的交通运输业和汽车制造业的飞速发展下，汽车轮胎的使用量也逐渐增加，并且随着交通运输业的发展，交通事故频发。因为汽车轮胎发生的事故占较大的比例，因此这引起了人们的极大关注，同时汽车轮胎的压力、温度、磨损、使用寿命、油耗和环保也被人们所关注，在高速公路上，由于轮胎性能不良而产生爆胎引起事故的情况相对较多。
1 汽车轮胎检测装置结构及工作原理
1.1 检测装置结构
检测装置结构组成十分简单，主要由传动、压力加载系统、夹持定位系统等组成，而传动系统主要由电机、传送带、带轮、传动轴组成。夹紧定位系统由两根轴对轮胎就可以进行准确的定位，气压系统提供压力，对轴两端进行固定。检测盘固定在檢测台的两侧，CCD摄像头设置在检测盘的中心偏上的位置，可以对轮胎进行扫描，扫描以后再对轮胎进行分析，如果轮胎的磨损量到达了标准后，检测装置会提示及时更换。在检测盘圆周上均匀分布着超声波传感器，以便及时发现漏气的具体位置，轮胎的正下方设置有超声波传感器，当转动轮胎时可检测其它的漏气位置。
1.2 工作原理
汽车轮胎内充满气体，汽车轮胎的内部压强大于外部空气的压强，因此会形成一个内外压强差，一旦汽车轮胎出现任意大小的漏孔，轮胎内部的气体就会从漏孔中冲出，从而产生气流。当漏孔口比较小且雷诺数较大时，从内部冲出的高压气体就会形成一串湍流，产生的湍流就会在漏孔附近产生异常声波。需要注意的是超声波是高频率短波长信号，应用超声波便可以检测到轮胎漏孔较小的位置。
1.3 工作流程
打开检测装置后，相关工作人员将轮胎放置于轴承的上方，滑动气压缸活塞，将轮胎固定，再打开电源开关，按下超声波传感器和CCD控制键，超声波传感器就会开始工作，它可以接收来自轮胎破裂处的气流，再将气流的大小输入到电脑中，相关的工作人员就可以通过气流的波形图来定位轮胎破裂的具体位置。CCD可以将轮胎的形状数据输入到电脑系统中，经过图像CPU处理，自动分析出该轮胎的型号，然后在电脑系统中找出这种轮胎的标准化型号来对比它们的尺寸大小，就可以判断出磨损程度以及质量问题，从而通过数据得知是否应该更换轮胎，进而确保汽车的安全行驶。
2 气压系统设计
文中提到气缸的工作是推动导轨滑块进行反复运动，其运动主要分为开始、工作和复位三个过程。本气压缸为压缩空气使活塞移动，通过改变进气方向，来改变活塞杆的移动方向。当活塞向左运动下并压缩空气时，缸腔内的气体就会经过柱塞孔再从缸盖上的排气孔流出，进而导致封在气压缸左腔内的残余气体受到挤压，残余气体就会缓慢通过气孔再经过节流阀挤出，被挤压的气体所产生的压力若能与活塞运动所具有的能量持平，形成缓冲力。此时工作人员通过活塞杆向左伸出来稳固轮胎，以防止轮胎在转动过程中往外倾斜或者倒塌，再通过调节节流阀阀口开度的大小来控制排气量的多少，进而决定被压缩的容积内压力的大小，从而可调节缓冲效果。检测结束后取下轮胎时，则只需令活塞向相反方向运动，并往气孔中输入使空气压缩，推动活塞向右运动。
3 控制设计
3.1 CCD摄像头
CCD摄像头被称为电荷耦合器件图像传感器CCD，它可以将接收到的光线信号转化成电荷，然后利用模数转换器芯片再转换成数字信号，数字信号经过压缩处理后，摄像头内部的闪速存储器或者内部的硬盘将这些数字信号保存下来，最后把产生的数据传输给计算机，利用计算机的处理得到轮胎的具体形状。
3.2 超声波传感器
检测装置的核心部件就是可以检测轮胎是否漏气和漏气具体位置的超声波传感器。超声波传感器的主要作用就是将漏气产生的气流信号转换成电信号。根据其功能，选择DYA-200-01Y系列的气体流量超声波传感器，在1m内200kHz超声波燃气表探头频率范围是200kHz±7.5kHz，主要用在超声波测风速风向仪中，超声波作为气体流量计，灵敏度的带载驱动电压为800Vpp，距离0.3m，回波幅度35mV，工作时的峰值电压<1000Vpp。
3.3 控制原理
控制部分主要分为计算机、数据采集卡、超声波传感器、CCD摄像头等。CCD摄像头可以对轮胎进行扫描确认轮胎的形状，将结果传输到计算机，再与轮胎的标准型号对比，便可以检测出轮胎的磨损情况，超声波传感器可以通过漏孔口的声波与其附近的声波不一检测出轮胎具体的漏气位置。数据采集卡可以将收集到的结果传输到计算机上再进行分析处理，使用输出口D01、D02来分别输出电机的方向控制信号和脉冲信号，通过设置脉冲的数值来控制电机的转速，D/A1通道控制输出电压，连接到气压站的溢流阀上用于控制进气量实现对轮胎压力的控制。
4 结束语
本文讲述了一种用于检测汽车轮胎安全性能的装置，工作人员可以利用该检测装置快速准确的确定汽车轮胎的漏气位置，装置使用了CCD摄像头和超声波传感器相结合的技术，极大地提高了检测的精度与速度。
收稿日期：2018-3-25
关键词：CCD摄像头；超声波传感器；自动分析；漏气检测装置
中图分类号：U472.9 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0339-01
引 言
轮胎是汽车的重要组成部分，其性能关系着汽车的安全行驶和舒适度。在我国的交通运输业和汽车制造业的飞速发展下，汽车轮胎的使用量也逐渐增加，并且随着交通运输业的发展，交通事故频发。因为汽车轮胎发生的事故占较大的比例，因此这引起了人们的极大关注，同时汽车轮胎的压力、温度、磨损、使用寿命、油耗和环保也被人们所关注，在高速公路上，由于轮胎性能不良而产生爆胎引起事故的情况相对较多。
1 汽车轮胎检测装置结构及工作原理
1.1 检测装置结构
检测装置结构组成十分简单，主要由传动、压力加载系统、夹持定位系统等组成，而传动系统主要由电机、传送带、带轮、传动轴组成。夹紧定位系统由两根轴对轮胎就可以进行准确的定位，气压系统提供压力，对轴两端进行固定。检测盘固定在檢测台的两侧，CCD摄像头设置在检测盘的中心偏上的位置，可以对轮胎进行扫描，扫描以后再对轮胎进行分析，如果轮胎的磨损量到达了标准后，检测装置会提示及时更换。在检测盘圆周上均匀分布着超声波传感器，以便及时发现漏气的具体位置，轮胎的正下方设置有超声波传感器，当转动轮胎时可检测其它的漏气位置。
1.2 工作原理
汽车轮胎内充满气体，汽车轮胎的内部压强大于外部空气的压强，因此会形成一个内外压强差，一旦汽车轮胎出现任意大小的漏孔，轮胎内部的气体就会从漏孔中冲出，从而产生气流。当漏孔口比较小且雷诺数较大时，从内部冲出的高压气体就会形成一串湍流，产生的湍流就会在漏孔附近产生异常声波。需要注意的是超声波是高频率短波长信号，应用超声波便可以检测到轮胎漏孔较小的位置。
1.3 工作流程
打开检测装置后，相关工作人员将轮胎放置于轴承的上方，滑动气压缸活塞，将轮胎固定，再打开电源开关，按下超声波传感器和CCD控制键，超声波传感器就会开始工作，它可以接收来自轮胎破裂处的气流，再将气流的大小输入到电脑中，相关的工作人员就可以通过气流的波形图来定位轮胎破裂的具体位置。CCD可以将轮胎的形状数据输入到电脑系统中，经过图像CPU处理，自动分析出该轮胎的型号，然后在电脑系统中找出这种轮胎的标准化型号来对比它们的尺寸大小，就可以判断出磨损程度以及质量问题，从而通过数据得知是否应该更换轮胎，进而确保汽车的安全行驶。
2 气压系统设计
文中提到气缸的工作是推动导轨滑块进行反复运动，其运动主要分为开始、工作和复位三个过程。本气压缸为压缩空气使活塞移动，通过改变进气方向，来改变活塞杆的移动方向。当活塞向左运动下并压缩空气时，缸腔内的气体就会经过柱塞孔再从缸盖上的排气孔流出，进而导致封在气压缸左腔内的残余气体受到挤压，残余气体就会缓慢通过气孔再经过节流阀挤出，被挤压的气体所产生的压力若能与活塞运动所具有的能量持平，形成缓冲力。此时工作人员通过活塞杆向左伸出来稳固轮胎，以防止轮胎在转动过程中往外倾斜或者倒塌，再通过调节节流阀阀口开度的大小来控制排气量的多少，进而决定被压缩的容积内压力的大小，从而可调节缓冲效果。检测结束后取下轮胎时，则只需令活塞向相反方向运动，并往气孔中输入使空气压缩，推动活塞向右运动。
3 控制设计
3.1 CCD摄像头
CCD摄像头被称为电荷耦合器件图像传感器CCD，它可以将接收到的光线信号转化成电荷，然后利用模数转换器芯片再转换成数字信号，数字信号经过压缩处理后，摄像头内部的闪速存储器或者内部的硬盘将这些数字信号保存下来，最后把产生的数据传输给计算机，利用计算机的处理得到轮胎的具体形状。
3.2 超声波传感器
检测装置的核心部件就是可以检测轮胎是否漏气和漏气具体位置的超声波传感器。超声波传感器的主要作用就是将漏气产生的气流信号转换成电信号。根据其功能，选择DYA-200-01Y系列的气体流量超声波传感器，在1m内200kHz超声波燃气表探头频率范围是200kHz±7.5kHz，主要用在超声波测风速风向仪中，超声波作为气体流量计，灵敏度的带载驱动电压为800Vpp，距离0.3m，回波幅度35mV，工作时的峰值电压<1000Vpp。
3.3 控制原理
控制部分主要分为计算机、数据采集卡、超声波传感器、CCD摄像头等。CCD摄像头可以对轮胎进行扫描确认轮胎的形状，将结果传输到计算机，再与轮胎的标准型号对比，便可以检测出轮胎的磨损情况，超声波传感器可以通过漏孔口的声波与其附近的声波不一检测出轮胎具体的漏气位置。数据采集卡可以将收集到的结果传输到计算机上再进行分析处理，使用输出口D01、D02来分别输出电机的方向控制信号和脉冲信号，通过设置脉冲的数值来控制电机的转速，D/A1通道控制输出电压，连接到气压站的溢流阀上用于控制进气量实现对轮胎压力的控制。
4 结束语
本文讲述了一种用于检测汽车轮胎安全性能的装置，工作人员可以利用该检测装置快速准确的确定汽车轮胎的漏气位置，装置使用了CCD摄像头和超声波传感器相结合的技术，极大地提高了检测的精度与速度。
收稿日期：2018-3-25