專利名稱：輪胎印跡壓電式汽車軸距差檢測誤差補(bǔ)償方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明裝置屬于汽車性能的檢測設(shè)備，是基于壓電電纜為傳感器的自動、動態(tài)、精確 檢測系統(tǒng)?；趬弘婋娎|的靈敏度高及性能穩(wěn)定性，該裝置具有檢測精度和系統(tǒng)可靠性好 的特點，且該裝置結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，并降低了檢測裝置的制造成本。
背景技術(shù)：
汽車左右軸距差對使用性能有直接和間接的影響，它所造成的潛在的經(jīng)濟(jì)損失及危險 不容忽視。最初的測量方法是人工借助于米尺測量，檢測人員根據(jù)車輛四輪在地面上的正 面投影，然后用鋼巻尺測出車軸偏斜大小。這種方式效率極低，人為誤差大。目前在相對 測量法理論的基礎(chǔ)上，基于激光及光敏法的汽車左右軸距差檢測仍存在著很大的弊端。激 光測試方法的缺點裝置空間位置布局困難，且不能解決汽車曲線行駛工況下的誤差補(bǔ)償， 因此檢測精度低。光敏檢測方法的缺點光敏管數(shù)量繁多，并且汽車輪胎與光敏管之間直 接接觸，光敏管易受污物覆蓋，影響光敏管的感光靈敏度，系統(tǒng)可靠性下降；輪胎花紋型 式、左右輪胎氣壓及輪胎磨損對檢測精度影響非常大，因此檢測精度較低。
因此，研制開發(fā)價格低廉、能夠快速、精確、可靠地檢測出汽車左右軸距差的檢測系 統(tǒng)，確保行車安全，已是一項新的研發(fā)任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的在于提供輪胎印跡壓電式汽車軸距差檢測誤差補(bǔ)償方法及裝置，以降 低制造成本，提高測量精度?；讵毺氐慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計，該裝置可補(bǔ)償汽車曲線行駛所引起檢 測誤差，并消除輪胎花紋型式不同、汽車左右輪胎胎壓不等和磨損不均所帶來的誤差。
本發(fā)明的上述目的可通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)，結(jié)合


如下
一種輪胎印跡壓電式汽車軸距差檢測誤差補(bǔ)償方法，把內(nèi)鋪壓電電纜5的四塊相同的 檢測臺板平行對稱安裝在被檢車輛行進(jìn)方向的兩側(cè)地面上，根據(jù)左右車輪施加給檢測臺板 的壓力引起的檢測全過程電壓信號曲線，獲得左右車輪到達(dá)檢測臺板時間差、左右輪經(jīng)過 檢測臺板時的橫向位置及車輪經(jīng)過檢測臺板的即時速度，從而計算出汽車前軸左右輪接地 中心差值A(chǔ)^，同理，測出汽車后軸左右輪差值A(chǔ)^，然后根據(jù)所建立的誤差補(bǔ)償理論模 型求得汽車曲線行駛所帶來的檢測誤差，誤差值為A5一最后計算出汽車左右軸距差值為AS = AS。 + ASA - ，具體步驟如下:
(1)汽車左前輪印跡中心通過梯型壓板4-2后邊緣的時刻A^ -^blllzi
2
同理，汽車右前輪印跡中心通過梯型壓板4-4邊緣時刻At， =、2 +、
2
(2) 汽車前軸左右輪接地中心通過后梯型壓板邊緣的時間差A(yù)^ =A~-AZ1;
(3) 汽車左輪通過檢測臺板的即時速度 -^^"， h為檢測臺板寬度， 同理可得右輪通過檢測臺板的即時速度J^ ;
V+ V
(4) 汽車前軸通過檢測裝置的即時速度、=~^~~
q 2
(5) 汽車前軸兩輪相對差值A(chǔ)Sq = Atq Vq ，
同理可得后軸兩輪相對差值A(chǔ)5"h;
(6) 由模擬電壓信號值的大小同車輪作用在檢測臺板上的面積成正比可得關(guān)系式
_^L = i，從而求出A;
(7) Ad， = l，同理知Ad2;
(8) A"
(9) 根據(jù)相應(yīng)的幾何關(guān)系，可求出補(bǔ)償誤差值A(chǔ)^ 2^'d'Ad
L'+Ad2-d.Ad
一種用于權(quán)利要求1所述的輪胎印跡壓電式汽車軸距差檢測誤差補(bǔ)償方法的裝置，主 要由檢測裝置A和信號處理裝置B組成，所述的檢測裝置A包括平行對稱安裝在被檢車輛 行進(jìn)方向兩側(cè)地面上的四塊相同的檢測臺板，每一塊檢測臺板為雙梯型底槽1結(jié)構(gòu)，每個 梯型底槽1內(nèi)裝有一根壓電電纜5，并采用樹脂混合物為填充物6，每個梯型底槽1上表面 覆蓋有一塊梯型壓板4。
所說的檢測臺板的雙梯型底槽1是通過檢測臺板底槽中間的隔板2隔開，將其分成兩 個斜槽。
本發(fā)明的創(chuàng)新之處為(1)可補(bǔ)償汽車曲線行駛所引起檢測誤差，且該動態(tài)檢測系統(tǒng) 的理論模型為連續(xù)系統(tǒng)，補(bǔ)償值精度僅依賴于高靈敏度壓電電纜的壓電常數(shù)；(2)可消除 輪胎花紋型式不同、汽車左右輪胎胎壓不等和磨損不均所帶來的檢測誤差；(3)可實現(xiàn)軸 距差檢測過程中的即時速度測量。
本發(fā)明的技術(shù)效果采用本發(fā)明能快速、準(zhǔn)確、可靠地檢測出汽車左右軸距差，確保 行車安全性。該檢測裝置的制造成本低，測量精度高，安裝簡單，維護(hù)方便，其間接經(jīng)濟(jì) 效益十分可觀，對社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常有利。

圖1輪胎印跡壓電式汽車軸距差檢測誤差補(bǔ)償方法及裝置總體布置示意圖2檢測臺板結(jié)構(gòu)示意圖3雙梯型底槽示意圖4壓板示意圖5測量系統(tǒng)布置平面示意圖6壓電電纜輸出模擬電壓信號圖7車輪中心所處位置示意圖8汽車后輪通過檢測裝置的行駛軌跡；
圖9信號調(diào)理過程圖IO具體補(bǔ)償方法流程圖。
圖中A.檢測裝置B.信號處理裝置C.集線盒D.行車道
l.雙梯型底槽2.雙梯型底槽隔板3.雙梯型底槽上沿4.梯型壓板4-1， 4-2， 4_3， 4-4， 4-5， 4-6， 4-7， 4-8.分別為覆蓋在4個雙梯型底槽上的梯型壓板5.壓電電 纜6.填充物7.壓電電纜安裝孔
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖所示實施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的具體內(nèi)容及其實施方式。
本發(fā)明的一種輪胎印跡壓電式汽車軸距差檢測誤差補(bǔ)償方法及裝置主要是由內(nèi)鋪壓 電電纜的四塊檢測臺板構(gòu)成的檢測裝置A和信號處理裝置B組成。所述的檢測裝置A是有 四塊相同的檢測臺板構(gòu)成，每一塊檢測臺板均是由一個雙梯型底槽1和兩塊壓板4組成。 雙梯型底槽1內(nèi)填充樹脂混合物6，其兩側(cè)留有四個壓電電纜安裝孔7，由此來安裝壓電 電纜5，并引出信號線。
本發(fā)明輪胎印跡壓電式汽車軸距差檢測誤差補(bǔ)償方法及裝置中，檢測臺板的雙梯型底 槽1中間用隔板2隔開，因此底槽被分為具有兩個梯型斜槽的結(jié)構(gòu)，采用四塊相同的檢測 臺板并按圖5的布置方案進(jìn)行布置，其作用是實現(xiàn)對汽車車輪橫向位移量的測量并對汽車 曲線行駛所引起的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。具體補(bǔ)償方法流程如下所示
本曲線誤差補(bǔ)償流程中所提時刻值、i=l、 2、……、8表示壓電電纜的編號即梯型 壓板的編號，參閱圖5; j=l、 2、 3、 4、 5表示模擬電壓信號圖中的時間，參閱圖6。例如 121表示壓電電纜2在、時間的時刻值。
其中，壓電電纜輸出的模擬電壓信號參閱圖6。
①汽車左前輪印跡中心通過梯型壓板4-2后邊緣的時刻At, =l2l±k;
5同理，汽車右前輪印跡中心通過梯型壓板4-4邊緣時刻At, = "2+"4
2
② 汽車前軸左右輪接地中心通過后梯型壓板邊緣的時間差A(yù)^ =A^2-Ar,。
③ 汽車左輪通過檢測臺板的即時速度Vq, =^~—h為檢測臺板寬度參閱圖5;
qi t _ t
同理可得右輪通過檢測臺板的即時速度P^ 。
V + V
:汽車前軸通過檢測裝置的即時速度Vq-^y^。
⑤汽車前軸兩輪相對差值A(chǔ)Sq-Atq.Vq;
同理可得后軸兩輪相對差值A(chǔ)5h 。
由模擬電壓信號值的大小同車輪作用在檢測臺板上的面積成正比可得關(guān)系式 _JL = ^，從而求出、。
⑦ 由圖7可知Ad，i，同理知厶(12。
tg0
⑧ A"Aof「A^ 。 根據(jù)相應(yīng)的幾何關(guān)系參閱圖8，可求出補(bǔ)償誤差值A(chǔ)^ 2Z,d'Ad
L2+Ad2-d.Ad 最終得到汽車軸距差檢測結(jié)果AS = A5q+ASA-ASW。
本發(fā)明輪胎印跡壓電式汽車軸距差檢測誤差補(bǔ)償方法及裝置中，檢測臺板的兩塊壓板 4設(shè)計成梯型的樣式，其作用是將雙梯型底槽1封閉，使雙梯型底槽1和壓板4形成一個 封閉結(jié)構(gòu)，并填充樹脂混合物即填充物6。
本發(fā)明輪胎印跡壓電式汽車軸距差檢測誤差補(bǔ)償方法及裝置中，壓板4承載汽車輪胎 壓力，使封閉底槽內(nèi)的壓電電纜5受壓產(chǎn)生電壓信號，并傳送到信號處理裝置B。
本發(fā)明輪胎印跡壓電式汽車軸距差檢測誤差補(bǔ)償方法及裝置中，檢測臺板內(nèi)部的樹脂 混合物即填充物6，主要是由E44環(huán)氧樹脂、固化劑593及增韌劑SL-102C混合而成。填 充物6需填實并且應(yīng)該具有一定的彈性變量系數(shù)，使壓板4上邊沿與雙梯型底槽上邊沿3 在同一平面，其主要作用是固定壓電電纜5并且使其受力均勻。
參照圖l，所述的信號處理裝置B主要由信號調(diào)理板、前置放大器、濾波器和A/D轉(zhuǎn) 換板組成，信號調(diào)理過程參閱圖9。此部分為檢測輔助部分，故不作過多說明。
參照圖2、 3、 4，基于壓電電纜5作為傳感器的汽車左右軸距差檢測裝置共有四塊相 同的檢測臺板組成，每一塊均是由一個雙梯型底槽1，兩塊梯型壓板4構(gòu)成，槽內(nèi)填充樹 脂混合物6，以此來固定內(nèi)部的壓電電纜5，并使其受力均勻。
雙梯型底槽l的設(shè)計是本發(fā)明的關(guān)鍵，其中間設(shè)置一個隔板2，并且隔板2是傾斜的， 正因為這樣的設(shè)計把雙梯型底槽1分為兩個傾斜的梯型槽，兩根壓電電纜5分別固定在兩 個梯型槽內(nèi)。參照圖3，雙梯型底槽1兩側(cè)分別有四個對稱的壓電電纜安裝孔7，由此來安裝壓電電 纜5，引出信號線。
參照圖1，四塊檢測臺板總體布置參閱圖1。該檢測裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎獨特，安裝方 便，結(jié)構(gòu)簡單。測量裝置成本低，可實現(xiàn)精確測量，其間接經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
權(quán)利要求
1、一種輪胎印跡壓電式汽車軸距差檢測誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，把內(nèi)鋪壓電電纜(5)的四塊相同的檢測臺板平行對稱安裝在被檢車輛行進(jìn)方向的兩側(cè)地面上，根據(jù)左右車輪施加給檢測臺板的壓力引起的檢測全過程電壓信號曲線，獲得左右車輪到達(dá)檢測臺板時間差、左右輪經(jīng)過檢測臺板時的橫向位置及車輪經(jīng)過檢測臺板的即時速度，從而計算出汽車前軸左右輪接地中心差值ΔSq，同理，測出汽車后軸左右輪差值ΔSh，然后根據(jù)所建立的誤差補(bǔ)償理論模型求得汽車曲線行駛所帶來的檢測誤差，誤差值為ΔSw，最后計算出汽車左右軸距差值為ΔS＝ΔSq+ΔSh-ΔSw，具體步驟如下(1)汽車左前輪印跡中心通過梯型壓板(4-2)后邊緣的時刻<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>&Delta;</mi><msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>t</mi> <mn>22</mn></msub><mo>+</mo><msub> <mi>t</mi> <mn>24</mn></msub> </mrow> <mn>2</mn></mfrac><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2009100671330002C1.tif" wi="25" he="8" top= "80" left = "146" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>同理，汽車右前輪印跡中心通過梯型壓板(4-4)邊緣時刻<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><mrow> <mi>&Delta;</mi> <msub><mi>t</mi><mn>2</mn> </msub></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>t</mi> <mn>42</mn></msub><mo>+</mo><msub> <mi>t</mi> <mn>44</mn></msub> </mrow> <mn>2</mn></mfrac><mo>;</mo> </mrow>]]></math> id="icf0002" file="A2009100671330002C2.tif" wi="26" he="8" top= "91" left = "143" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>(2)汽車前軸左右輪接地中心通過后梯型壓板邊緣的時間差Δtq＝Δt2-Δt1；(3)汽車左輪通過檢測臺板的即時速度<maths id="math0003" num="0003" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>V</mi> <mrow><mi>q</mi><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>=</mo><mfrac> <mi>h</mi> <mrow><msub> <mi>t</mi> <mn>22</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>t</mi> <mn>11</mn></msub> </mrow></mfrac><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0003" file="A2009100671330002C3.tif" wi="25" he="10" top= "109" left = "105" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>h為檢測臺板寬度，同理可得右輪通過檢測臺板的即時速度Vq2；(4)汽車前軸通過檢測裝置的即時速度<maths id="math0004" num="0004" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>v</mi> <mi>q</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>v</mi> <mrow><mi>q</mi><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>+</mo><msub> <mi>v</mi> <mrow><mi>q</mi><mn>2</mn> </mrow></msub> </mrow> <mn>2</mn></mfrac><mo>;</mo> </mrow>]]></math> id="icf0004" file="A2009100671330002C4.tif" wi="24" he="8" top= "131" left = "105" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>(5)汽車前軸兩輪相對差值ΔSq＝Δtq·vq，同理可得后軸兩輪相對差值ΔSh；(6)由模擬電壓信號值的大小同車輪作用在檢測臺板上的面積成正比可得關(guān)系式<maths id="math0005" num="0005" ><math><![CDATA[ <mrow><mfrac> <msub><mi>U</mi><mn>1</mn> </msub> <mrow><msub> <mi>U</mi> <mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub> <mi>U</mi> <mn>2</mn></msub> </mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>x</mi><mn>1</mn> </msub> <mi>h</mi></mfrac><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0005" file="A2009100671330002C5.tif" wi="25" he="10" top= "160" left = "43" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>從而求出x1；(7)<maths id="math0006" num="0006" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>&Delta;</mi><msub> <mi>d</mi> <mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>x</mi><mn>1</mn> </msub> <mi>tg&phi;</mi></mfrac><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0006" file="A2009100671330002C6.tif" wi="18" he="9" top= "173" left = "41" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>同理知Δd2；(8)Δd＝Δd1-Δd2；(9)根據(jù)相應(yīng)的幾何關(guān)系，可求出補(bǔ)償誤差值<maths id="math0007" num="0007" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>&Delta;</mi><msub> <mi>S</mi> <mi>w</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mrow><mn>2</mn><mi>L</mi> </mrow> <mn>2</mn></msub><mo>&CenterDot;</mo><mi>d</mi><mo>&CenterDot;</mo><mi>&Delta;d</mi> </mrow> <mrow><msup> <mi>L</mi> <mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup> <mi>&Delta;d</mi> <mn>2</mn></msup><mo>-</mo><mi>d</mi><mo>&CenterDot;</mo><mi>&Delta;d</mi> </mrow></mfrac><mo>.</mo> </mrow>]]></math> id="icf0007" file="A2009100671330002C7.tif" wi="41" he="9" top= "190" left = "118" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>
2、 一種用于權(quán)利要求1所述的輪胎印跡壓電式汽車軸距差檢測誤差補(bǔ)償方法的裝置， 其特征在于，主要由檢測裝置(A)和信號處理裝置(B)組成，所述的檢測裝置(A)包 括平行對稱安裝在被檢車輛行進(jìn)方向兩側(cè)地面上的四塊相同的檢測臺板，每一塊檢測臺板 為雙梯型底槽(1)結(jié)構(gòu)，每個梯型底槽(1)內(nèi)裝有一根壓電電纜(5)，并采用樹脂混合 物為填充物(6)，每個梯型底槽(1)上表面覆蓋有一塊梯型壓板(4)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的輪胎印跡壓電式汽車軸距差檢測誤差補(bǔ)償裝置，其特征在于 所說的檢測臺板的雙梯型底槽(1)是通過檢測臺板底槽中間的隔板(2)隔開，將其分成 兩個斜槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輪胎印跡壓電式汽車軸距差檢測誤差補(bǔ)償方法及裝置。該裝置主要由檢測裝置和信號處理裝置組成，所述的檢測裝置包括平行對稱安裝的四塊相同的檢測臺板，每一塊檢測臺板為雙梯型底槽結(jié)構(gòu)，每個梯型底槽內(nèi)裝有一根壓電電纜，并采用樹脂混合物為填充物，每個梯型底槽上表面覆蓋有一塊梯型壓板。該方法根據(jù)左右車輪施加給檢測臺板的壓力引起的檢測全過程電壓信號曲線，獲得左右車輪到達(dá)檢測臺板時間差、左右輪經(jīng)過檢測臺板時的橫向位置及車輪經(jīng)過檢測臺板的即時速度，從而計算出汽車前、后軸左右輪接地中心差值ΔS_q、ΔS_h，然后求得汽車曲線行駛所帶來的檢測誤差ΔS_w，最后計算出汽車左右軸距差值為ΔS＝ΔS_q+ΔS_h-ΔS_w?？蓪崿F(xiàn)軸距差檢測過程中的即時速度測量。
文檔編號G01B7/14GK101576371SQ20091006713
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月14日
發(fā)明者劉玉梅, 劉蘇超, 單洪穎, 單紅梅, 張立斌, 戴建國, 潘洪達(dá), 田永軍, 建 蘇, 熔 陳 申請人:吉林大學(xué)