專利名稱：測(cè)量路面三維輪廓的方法及用于實(shí)現(xiàn)該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量其上可行駛汽車的路面的三維輪廓的方
法。本發(fā)明亦涉及用于實(shí)現(xiàn)這種方法的裝置。
背景技術(shù)：
雖然不限于這種應(yīng)用，但本發(fā)明將更具體地通過(guò)參考安 裝于汽車類型的車輛上的輪胎加以說(shuō)明。 當(dāng)這種車輛行駛于通常由瀝青或混凝土型路面組成的道 路上或跑道上時(shí)，安裝于所述車輛上的輪胎的抓地(grip)性能對(duì)于加 速和制動(dòng)扭矩的傳遞以及對(duì)于車輛的穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)是最基本的影響因 素。車輛的"穩(wěn)定性"這一術(shù)語(yǔ)特別地被理解為車輛軌跡的導(dǎo)向和保持 的意思。在例如由一層瀝青組成的路面上的輪胎的抓地力，實(shí)質(zhì) 上是輪胎胎面的橡膠混合物通過(guò)其在所述瀝青層的凸凹不平部分 (asperities)上滑動(dòng)而受到擠壓(indentation)從而使凸凹不平部分受力被壓進(jìn)所述輪胎混合物的表面之中的現(xiàn)象而導(dǎo)致的結(jié)果。這種由滑 動(dòng)所導(dǎo)致的且伴隨有發(fā)生變形的橡膠混合物的遲滯性的擠壓現(xiàn)象，在 輪胎和路面之間產(chǎn)生與滑動(dòng)方向相反的力，致使輪胎可抓住所述路面。
對(duì)于這種抓地現(xiàn)象可以明確的是，其上行駛著所述車輛 的路面的表面狀況在確定抓地力大小時(shí)將起主要作用。本領(lǐng)域的技術(shù) 人員已了解的是，路面的粗糙程度或所述路面的凸凹不平部分的尺寸 均會(huì)對(duì)抓地力的大小產(chǎn)生影響，該影響是通過(guò)形成所述路面的粒料的 尺寸和所述粒料的表面光整度(surface finish)而產(chǎn)生的。術(shù)語(yǔ)"宏觀粗 糙度(macroroughness)"被用于衡量對(duì)應(yīng)一毫米級(jí)的尺度的粒料的尺 寸，術(shù)語(yǔ)"微觀粗糙度(microroughness)"被用于衡量對(duì)應(yīng)一微米級(jí)的 尺度的表面光整度。術(shù)語(yǔ)"中等粗糙度(medio-roughness)"(或中間粗 糙度)也被用于在兩個(gè)尺寸尺度之間的中間尺度上(亦即大約十微米
級(jí)上)衡量粒料的表面狀況。 因此，為在設(shè)計(jì)輪胎的時(shí)候?qū)⑦@些因素考慮進(jìn)去，通常 需尋求鑒定其上行駛著車輛的路面的性能。當(dāng)需要分析在所給路面上 滾動(dòng)的輪胎的性能時(shí)，這種鑒定變得更加重要。因而，人們己經(jīng)了解一些測(cè)量其上行駛著安裝有輪胎的
車輛的路面的輪廓的方法。因此，通常尋求限定根據(jù)宏觀粗糙度的輪 廓，特別是為了實(shí)現(xiàn)使路面具有在潮濕天氣中排水的能力，或者當(dāng)需 要鑒定所述路面上的輪胎的抓地性能的時(shí)候，尋求限定根據(jù)宏觀粗糙 度和微觀粗糙度二者的輪廓。 特別地，人們已經(jīng)了解路上測(cè)量技術(shù)，其在于例如使用 放在路面上的復(fù)寫紙或者帶有墨水沉淀物的簡(jiǎn)單的紙來(lái)取得壓痕。這 種測(cè)量可從宏觀視角確定所給路面上的輪胎的接觸區(qū)域。然而，這種 測(cè)量特別地不精確且可復(fù)制性差。 其它的已知測(cè)量技術(shù)在于，例如通過(guò)鉆孔取芯(coring) 技術(shù)取得路面的樣本，從而可以隨后在實(shí)驗(yàn)室中完成測(cè)量。因此，所 完成的測(cè)量可以非常的精確，包括在一微米級(jí)的尺度上的測(cè)量。這種 方法的缺點(diǎn)在于其具有破壞性，因?yàn)槠湫枰杉瘶颖尽Ｒ驗(yàn)槁访姹砻?的這種分析最好是在一些隨機(jī)選擇的點(diǎn)上完成以獲得所述路面的統(tǒng)計(jì) 模型(statistical representation),可明確的是由于這些破壞性的方法所 引起的破壞，其僅具有較低價(jià)值。 在已說(shuō)明的測(cè)量技術(shù)之間的技術(shù)在于，通過(guò)將路面制模 取得壓痕，從而可在實(shí)驗(yàn)室中分析所述模型或一個(gè)反模型。該制?？?使用例如粘牙類型的材料完成。結(jié)果所使用的材料僅限于宏觀尺度上 對(duì)路面輪廓的分析，所述路面的微觀輪廓在制模的過(guò)程中丟失。 同樣已知的，特別是從文件US 2003/0000097， US5 790 243和SE 527 952所知的是，由許多測(cè)量所組成的以確定道路的橫向 宏觀輪廓，特別是由車輛交通形成的車轍的二維測(cè)量方法。將這些技 術(shù)變換為較小尺度，特別是如上文所釋的一微米的級(jí)別，將特別地要 求克服與時(shí)間有關(guān)的誤差，例如熱量擴(kuò)散效果。這是因?yàn)槭褂靡晃⒚?級(jí)的分辨率應(yīng)用這種方法將需要多個(gè)測(cè)量，從而用于這些測(cè)量的時(shí)間 將非常長(zhǎng)并將導(dǎo)致由于環(huán)境的物理作用而產(chǎn)生的精確度下降，在這些測(cè)量期間中，物理作用將發(fā)生變化從而足以產(chǎn)生不能為所需精度接受 的測(cè)量偏差。

發(fā)明內(nèi)容
因此，發(fā)明人的目的是確定測(cè)量道路類型路面的輪廓的 方法，該方法可分析所述的三維表面而不對(duì)其產(chǎn)生破壞且具有一微米 級(jí)的精度。另一目的是確定可靠和可復(fù)制的測(cè)量方法。 這些目的根據(jù)本發(fā)明的三維測(cè)量方法得以實(shí)現(xiàn)，該方法 可測(cè)量其上可行駛安裝有至少一個(gè)輪胎的車輛的路面的輪廓，其中第 一地形測(cè)量可在現(xiàn)場(chǎng)完成，其具有所述路面的樣本表面的至少一毫米 的精度，從而其中在所述表面和所給輪胎的胎面之間的接觸點(diǎn)得以限 定，并且其中用所述接觸點(diǎn)的微觀粗糙度的一微米級(jí)分辨率在現(xiàn)場(chǎng)完 成所述接觸點(diǎn)的至少一個(gè)第二地形測(cè)量以獲得模型。 完成現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量意味著操作者可直接在路面上實(shí)現(xiàn)該測(cè) 量，該方法有利地不具破壞性。 根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量路面三維輪廓的方法將因此導(dǎo)致對(duì)于 輪胎胎面將與之接觸的路面表面(例如石頭頂部)的三維測(cè)量。 各種地形測(cè)量有利的為通過(guò)光學(xué)方法，因此可通過(guò)不接 觸所測(cè)路面、因而沒(méi)有破壞所測(cè)路面的風(fēng)險(xiǎn)的方法進(jìn)行路面測(cè)量。路面的樣本表面是路面表面的一部分，其尺寸是根據(jù)所 利用的測(cè)量技術(shù)和根據(jù)關(guān)于輪胎/路面的接觸面所獲得的經(jīng)驗(yàn)確定的。 這是因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員能夠根據(jù)所述測(cè)量的目標(biāo)特別確定有用的 路面樣本尺寸模型。同樣地，技術(shù)人員將確定測(cè)量目標(biāo)需要的樣本表 面的數(shù)目從而獲得合乎意愿的所研究的路面的平均統(tǒng)計(jì)模型。 根據(jù)本發(fā)明，測(cè)量方法包括第一步驟，其在于以至少一 毫米的精度測(cè)量路面的樣本表面的輪廓。用于這種測(cè)量尺度的光學(xué)測(cè) 量技術(shù)為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知，例如邊緣投影(fringe-projection)技 術(shù)。這種技術(shù)利用邊緣投影系統(tǒng)和觀察相機(jī)，這兩者均連接于計(jì)算機(jī) 裝置上。該相機(jī)觀察投影在路面上且由它的起伏(relief)所調(diào)節(jié)的邊 緣圖案的變形。然后該變形的圖案與參考圖案以數(shù)字方式加以比較， 通過(guò)計(jì)算兩個(gè)圖案之間的相位變化(phase shift)可以確定每一測(cè)量點(diǎn)從表面到相機(jī)的距離。以這種方式，可以確定最初由兩個(gè)坐標(biāo)X、 Y 所確定的測(cè)量點(diǎn)的第三坐標(biāo)Z。也可以通過(guò)對(duì)于每一被測(cè)點(diǎn)連續(xù)進(jìn)行多 次邊緣圖案投影來(lái)對(duì)測(cè)量加以精確化。因此，這些測(cè)量可以允許使用 適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算法則而使得路面的被測(cè)樣本表面被數(shù)字化。在掌握了所研究的輪胎的特性，特別是其壓力和胎面設(shè)
計(jì)之后，第二步驟在于確定輪胎胎面和所研究的樣本表面之間的接觸點(diǎn)。 輪胎和路面的樣本表面之間的接觸點(diǎn)或接觸區(qū)域的測(cè)定 有利地可以從在第一歩驟中被數(shù)字化的樣本表面獲得。因此，胎面的 接觸點(diǎn)有利地通過(guò)用于實(shí)現(xiàn)路面的所述樣本表面的建模的運(yùn)算法則而 限定，還通過(guò)將輪胎的一個(gè)或多個(gè)特征例如其壓力、胎面的彈性模數(shù) 和所述胎面的溝槽的類型加入其中而確定。 從而可以實(shí)現(xiàn)多種測(cè)定方法。 根據(jù)第一種方法，這個(gè)表面可通過(guò)有限元法而測(cè)定，其 在于限定形成于在第一步驟中被數(shù)字化的路面輪廓上的胎面的橡膠混 合物的壓痕。毫無(wú)疑問(wèn)這是最精確的方法，但是需現(xiàn)場(chǎng)完成的要求使 其在該測(cè)量背景下變得非常冗長(zhǎng)和棘手。 根據(jù)精度稍低但速度快得多的第二種方法，通過(guò)在第一 步驟中獲得的已數(shù)字化的樣本表面的浮現(xiàn)點(diǎn)的百分比，可以限定在路 面和所給輪胎的胎面之間的接觸區(qū)域。已完成的各種實(shí)驗(yàn)表明，基于 輪胎的某些特性或者基于所述特性的估算和第一步驟的結(jié)果的這些浮 現(xiàn)點(diǎn)的估算值可導(dǎo)致令人滿意的結(jié)果。因此，對(duì)于乘用車輛來(lái)說(shuō)，特 別是根據(jù)胎面設(shè)計(jì)和輪胎的壓力，浮現(xiàn)點(diǎn)的百分比將在5%到20%的區(qū) 間中選擇。同樣比第一種方法精度稍低但速度快得多的第三種方 法，在于通過(guò)考慮在第一步驟中經(jīng)數(shù)字化的路面的起伏上的輪胎胎面 的橡膠混合物的擠壓深度，來(lái)限定所給輪胎的胎面和路面之間的接觸 區(qū)域。因此，對(duì)于乘用車輛來(lái)說(shuō)，這個(gè)擠壓深度可在0.1到0.6mm之 間選擇。 在第三步驟中，本發(fā)明提供具有所述接觸點(diǎn)的一微米級(jí) 分辨率的第二地形測(cè)量，從而獲得所述接觸點(diǎn)的微觀粗糙度的模型。用于這種測(cè)量尺度的光學(xué)測(cè)量技術(shù)為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解，例如 能產(chǎn)生被測(cè)表面的三維模型的白光干涉測(cè)量
(white-light-interferometry)技術(shù)。這種技術(shù)是基于對(duì)彼此干涉的兩個(gè) 多色波陣面產(chǎn)生的一致峰值的探測(cè)而進(jìn)行的。白光照亮接觸點(diǎn)的表面， 該白光通過(guò)使用光束劃分裝置而被分成兩部分。未照向接觸點(diǎn)表面上 的那一部分被導(dǎo)向到參考表面上。從這些部分的每一部分所發(fā)生的反 射匯合起來(lái)，其干涉圖案由相機(jī)作記錄。由于當(dāng)兩個(gè)光束之間的路徑 差為零時(shí)亮度最強(qiáng)，參考表面平移且以規(guī)則的間隔而獲得圖像。通過(guò) 分析每點(diǎn)的亮度變化可以限定其X、 Y坐標(biāo)業(yè)已被限定的點(diǎn)的Z坐標(biāo)。 其它三維測(cè)量技術(shù)為例如邊緣投影方法和照相測(cè)量(或立體視覺(jué))方 法?？梢灶A(yù)期使用共焦顯微鏡或激光三角工具的二維測(cè)量。這種測(cè)量 將需要大量的重復(fù)以實(shí)現(xiàn)接近在三維空間中完成的測(cè)量的信息質(zhì)量， 其前提是， 一方面，測(cè)量傳感器的重新定位問(wèn)題得以解決，另一方面， 所有會(huì)引起潛在偏離的物理現(xiàn)象，例如熱量擴(kuò)散，均被照顧到。在實(shí) 踐中，這種測(cè)量方法不可被用于獲得在一微米尺度上的相關(guān)測(cè)量，有 關(guān)重新定位和物理現(xiàn)象的問(wèn)題實(shí)質(zhì)上不可能被解決。 根據(jù)本發(fā)明，宏觀類型的第一測(cè)量的結(jié)果，更精確的說(shuō) 是樣本表面的數(shù)字模型的形成，使得路面和輪胎胎面之間的接觸點(diǎn)可 被測(cè)定，在該測(cè)定中具有一微米級(jí)分辨率的微觀測(cè)量是必須的。因此， 這些兩步測(cè)量可獲得更加完整的信息。 根據(jù)本發(fā)明的方法還能節(jié)省大量的時(shí)間，因?yàn)楹罄m(xù)步驟 的測(cè)量被限制在表面上的相對(duì)于整個(gè)表面而言僅代表樣本表面的有用 區(qū)域內(nèi)。 為實(shí)現(xiàn)第二測(cè)量，由于要求一微米級(jí)分辨率的所述測(cè)量 的精度和更換儀器的需要，有必要相對(duì)于第一組儀器校準(zhǔn)第二組儀器。 這可通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的任何裝置實(shí)現(xiàn)，需要滿足的條件是兩 次測(cè)量均使用相同的參考結(jié)構(gòu)。 對(duì)于上面使用的測(cè)量技術(shù)，所獲得的結(jié)果和它們的精度 是完全出乎意料的。這是因?yàn)榫哂幸晃⒚准?jí)的精度的地形測(cè)量通常是 在實(shí)驗(yàn)室中完成的，測(cè)量工具安裝在防震的混凝土板上。通過(guò)觀察測(cè) 量結(jié)果，發(fā)明人認(rèn)為由于例如瀝青或混凝土型的路面的特性，就地(in
situ)測(cè)量是可實(shí)現(xiàn)的，該瀝青和混凝土用于覆蓋其上行駛著安裝有輪 胎的車輛的道路。這些材料的特性看來(lái)足以吸收震動(dòng)，只要引起這些 震動(dòng)的現(xiàn)象(例如車輛的經(jīng)過(guò))發(fā)生在距離測(cè)量區(qū)域數(shù)十米的位置即 可。
然而，測(cè)量有利地在不受環(huán)境狀況干擾的情況下進(jìn)行， 以使得測(cè)量不受到例如風(fēng)、雨或日曬等現(xiàn)象的影響。本發(fā)明有利地提供一種變化方案，其中至少一個(gè)第三測(cè)
量在現(xiàn)場(chǎng)完成以獲得具有所述接觸點(diǎn)的中等粗糙度的大約十微米級(jí)精 度的模型。 這種測(cè)量尺度的光學(xué)測(cè)量技術(shù)為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所 知，例如類似于第一測(cè)量的產(chǎn)生三維模型的邊緣投影技術(shù)。如在第二 測(cè)量中那樣，其他的三維測(cè)量技術(shù)也是可行的，例如照相測(cè)量(或立 體視覺(jué))方法?？梢灶A(yù)期使用共焦顯微鏡或激光三角工具的二維測(cè)量。 然而，這種測(cè)量的大約十微米級(jí)的精度受到與上述第二測(cè)量中相同的 限定。 該第三測(cè)量事實(shí)上是在相對(duì)于上述兩種測(cè)量的中間尺度 級(jí)別上的測(cè)量。根據(jù)本發(fā)明，第一測(cè)量通過(guò)石頭和將其分開(kāi)的溝槽的 存在可限定樣本表面從而可獲得路面和輪胎胎面之間的接觸點(diǎn)。第三 測(cè)量限定石頭的中等粗糙度以及其外形，但第二測(cè)量可以用一微米級(jí) 的分辨率測(cè)定所述石頭的微觀粗糙度。如在第二測(cè)量中一樣，第三測(cè)量是在第一測(cè)量后樣本表 面被數(shù)字化并且已經(jīng)完成對(duì)接觸區(qū)域的限定的基礎(chǔ)之上完成的。仍然 是以同樣的方式，第三測(cè)量是在第一測(cè)量的參考結(jié)構(gòu)中完成的，從而 受益于對(duì)接觸點(diǎn)的掌握和僅測(cè)量需要關(guān)注的區(qū)域，以使得第三測(cè)量能 夠盡可能快地完成。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選具體實(shí)施例，路面的樣本區(qū)域具 有至少5cn^且有利地為至少10cn^的面積。在這個(gè)值之下，實(shí)驗(yàn)顯示 所獲得的結(jié)果對(duì)于需要測(cè)量的路面而言并非總是具有代表性的。 根據(jù)本發(fā)明，同樣優(yōu)選地，對(duì)接觸點(diǎn)的第三測(cè)量所對(duì)應(yīng) 的測(cè)量面積在2mm2到lcr^之間，并且有利地在4到30mm2之間，這 個(gè)相似的面積范圍可滿足獲得樣本表面的統(tǒng)計(jì)模型的要求。然而，可以在一些接觸點(diǎn)上完成第三測(cè)量，從而獲得更具代表性的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，同樣優(yōu)選地，對(duì)接觸點(diǎn)的第二測(cè)量所對(duì)應(yīng)
的測(cè)量面積在0.01到2mn^之間，且有利地在0.04到lmn^之間。這
個(gè)測(cè)量范圍特別地通過(guò)當(dāng)前可用的工具而限定，以獲得令人滿意的分 辨率/精度的兼顧。 本發(fā)明還涉及對(duì)其上可行駛安裝有至少一個(gè)輪胎的車輛 的路面的三維輪廓進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的裝置，所述裝置包括以至少一毫米 的精度進(jìn)行測(cè)量的第一測(cè)量工具和至少一個(gè)以一微米級(jí)精度測(cè)量的第 二光學(xué)測(cè)量工具，所述裝置還包括至少一臺(tái)計(jì)算機(jī)并且還包括用于排 除環(huán)境狀況干擾的裝置。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的具體實(shí)施例，第一測(cè)量工具為 邊緣投影類型的測(cè)量工具。同樣優(yōu)選地，第二測(cè)量工具為白光干涉測(cè)量類型的工具。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變化的具體實(shí)施例，該裝置包括以大 約十微米級(jí)精度進(jìn)行測(cè)量的第三光學(xué)測(cè)量工具，例如邊緣投影類型的 不同的光學(xué)測(cè)量工具有利地連續(xù)安裝且通過(guò)一個(gè)相同的 控制器操作，該控制器本身被計(jì)算機(jī)控制，該計(jì)算機(jī)特別地基于第一 工具所完成的測(cè)量而操作第二和第三工具。 如上文所述，與所有預(yù)期相反，發(fā)明人己能夠證明，這 種工具且特別是具有一微米級(jí)精度的光學(xué)測(cè)量工具可用于完成現(xiàn)場(chǎng)測(cè) 量。然而，在大多數(shù)場(chǎng)合下該裝置包括保護(hù)性裝置是非常有用的，其 可保護(hù)設(shè)備不受例如雨、風(fēng)和日曬等環(huán)境狀況的影響。這是因?yàn)樽钪?要的特別是具有一微米級(jí)精度的光學(xué)測(cè)量工具在測(cè)量的過(guò)程中不受環(huán) 境狀況的影響。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的具體實(shí)施例，環(huán)境保護(hù)裝置為 織物，例如帳篷，其外圍和頂部被密封而與外部隔絕。然而，其在基 部是開(kāi)放的，因此沒(méi)有底部，從而允許測(cè)量路面，但是卻與外部相隔 絕地在其外圍與路面密封連接。 考慮到實(shí)現(xiàn)該裝置的所需工具，其另一優(yōu)點(diǎn)是易于運(yùn)輸， 特別是在小汽車中，使得其易于到達(dá)道路或跑道。該結(jié)構(gòu)緊湊的工具
還具有可通過(guò)飛行器運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。 根據(jù)本發(fā)明的裝置的使用的簡(jiǎn)單性還使得可以完成快速 測(cè)量。這提供了直接在現(xiàn)場(chǎng)完成這些測(cè)量的可行性。 本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下文的本發(fā)明的例示性
具體實(shí)施例加以說(shuō)明。完成實(shí)驗(yàn)以測(cè)定道路的輪廓，道路的路面由瀝青制成， 從而可解釋乘用車輛的輪胎上的抓地和磨損結(jié)果，且更精確地獲得這 些結(jié)果的專業(yè)評(píng)估。事實(shí)上這些實(shí)驗(yàn)的目的是解釋在所給路面上滾動(dòng)時(shí)獲得 的結(jié)果。這些實(shí)驗(yàn)可使得觀察到的抓地和磨損現(xiàn)象獲得更好的認(rèn)知。 例如，其可認(rèn)知和解釋與通常觀察到的輪胎具有局部不同的輪胎的運(yùn) 行。在路面上完成的測(cè)量還可使得將用于在這種路面上滾動(dòng)的輪胎的 設(shè)計(jì)被最優(yōu)化。如上文所述，根據(jù)本發(fā)明的路面的分析發(fā)生在若干步驟中。根據(jù)本發(fā)明，第一步驟在于限定在其上完成測(cè)量的所述 路面的樣本表面。這些樣本表面對(duì)于抓地和磨損的最大區(qū)域而言必須 具有代表性。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將可以確定樣本表面的數(shù)目、 尺寸及位置。可明確的是，技術(shù)人員將依賴于其對(duì)于輪胎/路面的接觸 面所獲得的經(jīng)驗(yàn)。 在將如下文所述每一測(cè)量或分析的過(guò)程中，例如無(wú)底帳 篷的裝置設(shè)置在包圍測(cè)量裝置的位置上，從而可使其遠(yuǎn)離環(huán)境狀況的 影響而保護(hù)其使用。 對(duì)于如此限定的每一樣本表面來(lái)說(shuō)，第一分析是通過(guò)使 用具有觀察相機(jī)的邊緣投影系統(tǒng)完成的。在實(shí)驗(yàn)的背景下，該相機(jī)裝 置使得在樣本上的測(cè)量面積為60cm2。為限定已經(jīng)被其X， Y坐標(biāo)所限 定的點(diǎn)的Z坐標(biāo)，需要在每十分之一毫米的長(zhǎng)度上完成一個(gè)測(cè)量，從 而獲得以一毫米級(jí)精度被分析的樣本表面的地形。用于分析樣本表面 的時(shí)間為大約40秒。 從這些測(cè)量出發(fā)，裝有相配軟件的計(jì)算機(jī)可產(chǎn)生樣本表 面的數(shù)字模型。這種三維的被數(shù)字化的表面被用于限定輪胎胎面和所
述表面的確切的接觸區(qū)域。為限定該確切的接觸區(qū)域和更加精確地限 定所述樣本表面與所給輪胎的胎面的接觸點(diǎn)，輪胎胎面被視為具有0.3mm的擠壓。經(jīng)數(shù)字化的表面的數(shù)字程序可產(chǎn)生一組接觸點(diǎn)。 從這些接觸點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)使用具有觀察相機(jī)的邊緣投影 系統(tǒng)可完成第二分析。在實(shí)驗(yàn)的背景下，第二測(cè)量裝置設(shè)置成在10mm2 的面積上做出測(cè)量。這個(gè)裝置被用于在所選接觸點(diǎn)中做出測(cè)量。為限 定已經(jīng)被其X， Y坐標(biāo)所限定的點(diǎn)的Z坐標(biāo)，需在每?jī)晌⒚椎拈L(zhǎng)度上 完成一個(gè)測(cè)量，從而獲得從接觸點(diǎn)中選出的被分析的表面的地形。在 實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，這些第二測(cè)量在大約20個(gè)從接觸點(diǎn)中選出的平面上完 成。所獲得的結(jié)果以大約十微米級(jí)的精度提供從接觸點(diǎn)中選出的表面 的地形或輪廓。分析每一所選平面的時(shí)間為大約20秒。 在考慮第一分析和它的測(cè)量的基礎(chǔ)上完成第二分析，特 別地使得，在給定的參考結(jié)構(gòu)中被識(shí)別的接觸點(diǎn)的位置的功能為安裝 第二測(cè)量工具和校準(zhǔn)其初始位置。這些操作通過(guò)由計(jì)算機(jī)所控制的控 制器完成。 再次從接觸點(diǎn)出發(fā)，可通過(guò)使用白光干涉測(cè)量系統(tǒng)完成 第三分析。這個(gè)裝置被用于在0.04mmS的面積上從所選的接觸點(diǎn)中做 出測(cè)量。為限定已經(jīng)被其X， Y坐標(biāo)所限定的點(diǎn)的Z坐標(biāo)，需在每0.4 微米的長(zhǎng)度上完成一測(cè)量，從而獲得從接觸點(diǎn)中選出的被分析的表面 的地形。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，這些第三測(cè)量在大約20個(gè)從接觸點(diǎn)中選出 的表面上完成。所獲得的結(jié)果提供以一微米級(jí)的精度從接觸點(diǎn)中選出 的表面的地形或輪廓。分析每一所選平面的時(shí)間為大約IO分鐘。 使用干涉儀(interferometer)的分析操作同樣可通過(guò)使用 相同的計(jì)算機(jī)控制的控制器來(lái)完成，該操作特別地是在第一分析過(guò)程 中所完成的測(cè)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。 上述操作的結(jié)合使得對(duì)路面特性的測(cè)量過(guò)程可持續(xù)兩個(gè) 小時(shí)。 通過(guò)對(duì)輪胎/路面接觸面進(jìn)行建模的工具，所獲得的結(jié)果 可對(duì)于發(fā)生于輪胎滾動(dòng)時(shí)的某種抓地和磨損現(xiàn)象提供更好的認(rèn)知和解 釋。 如此說(shuō)明的對(duì)路面的分析也可使得在將于所給類型路面
上滾動(dòng)輪胎的發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生上游干涉(intervention upstream),如同 例如在環(huán)繞電路中的競(jìng)爭(zhēng)一樣。 本發(fā)明已通過(guò)參考汽車用輪胎而進(jìn)行了更特別的說(shuō)明， 但其可更一般地應(yīng)用于任何類型的輪胎，特別是用于摩托車、航空器、 卡車等的輪胎。其同樣更一般地應(yīng)用于任何其上可行駛這種車輛的路 面。如已提到的，其可特別地為瀝青或混凝土類型的路面，或者也可 為下述類型的路面排水瀝青混合物(draining bituminous mix),瀝青 混凝土，樹(shù)脂路面等。
權(quán)利要求
1、一種測(cè)量其上可行駛安裝有至少一個(gè)輪胎的車輛的路面的三維輪廓的方法，其特征在于第一地形測(cè)量以所述路面的樣本表面的至少一毫米的精度在現(xiàn)場(chǎng)完成，其中所述表面和所給輪胎的胎面之間的接觸點(diǎn)被限定并且其中用所述接觸點(diǎn)的微觀粗糙度的一微米級(jí)分辨率在現(xiàn)場(chǎng)完成所述接觸點(diǎn)的至少一個(gè)第二地形測(cè)量以獲得模型。
2、 如權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其特征在于胎面的接觸點(diǎn)通過(guò)用于為所述路面的樣本表面建模的運(yùn)算法則而被限定，并且還通過(guò)將例如輪胎的壓力、胎面的彈性模量和所述胎面的凹槽類型的輪胎特性 加入其中而限定。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量方法，其特征在于至少第三測(cè)量在現(xiàn)場(chǎng)完成，從而獲得具有所述接觸點(diǎn)的中等粗糙度的大約十微米級(jí)分辨率的三維模型。
4、 如上述權(quán)利要求之一所述的測(cè)量方法，其特征在于路面的樣本表面具有至少5cm2的面積。
5、 如權(quán)利要求3或4所述的測(cè)量方法，其特征在于對(duì)應(yīng)于接觸點(diǎn)的第三測(cè)量的測(cè)量面積在2mn2到lcm2之間。
6、 如上述權(quán)利要求之一所述的測(cè)量方法，其特征在于對(duì)應(yīng)于接觸點(diǎn)的第二測(cè)量的測(cè)量面積在0.01到2mm2之間。
7、 一種用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量在其上可行駛安裝有至少一個(gè)輪胎的車輛的路面的三維輪廓的裝置，其特征在于其包括用于以至少一毫米的精度進(jìn)行測(cè)量的第一測(cè)量工具以及包括至少一個(gè)用于以一微米級(jí)的精度進(jìn) 行測(cè)量的第二測(cè)量工具，其中其包括至少一部計(jì)算機(jī)且其中其包括用于保護(hù)免受環(huán)境狀況影響的裝置。
8、 如權(quán)利要求7所述的測(cè)量裝置，其特征在于第一測(cè)量工具為邊 緣投影類型的工具。
9、 如權(quán)利要求7或8所述的測(cè)量裝置，其特征在于第二測(cè)量工具為白光干涉測(cè)量類型的工具。
10、 如權(quán)利要求7至9所述的測(cè)量裝置，其特征在于其包括用于 以大約十微米級(jí)的精度進(jìn)行測(cè)量的第三光學(xué)測(cè)量工具，例如邊緣投影 類型的測(cè)量工具。
全文摘要
本發(fā)明涉及測(cè)量其上可行駛安裝有至少一個(gè)輪胎的車輛的路面的三維輪廓的方法。根據(jù)本發(fā)明，第一地形測(cè)量可在現(xiàn)場(chǎng)完成，其具有所述路面的樣本表面的至少一毫米的精度，從而在所述表面和所給輪胎的胎面之間的接觸點(diǎn)得以限定，并且用所述接觸點(diǎn)的微觀粗糙度的一微米級(jí)分辨率在現(xiàn)場(chǎng)完成所述接觸點(diǎn)的至少一個(gè)第二地形測(cè)量以獲得三維模型。
文檔編號(hào)E01C23/01GK101346600SQ200680048713
公開(kāi)日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2006年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月23日
發(fā)明者M·沙布里, O·米爾霍夫 申請(qǐng)人:米其林技術(shù)公司;米其林研究和技術(shù)股份有限公司