汽車輪胎的胎面磨損情況直接影響汽車行駛的安全,國家標準GB 7258-2017 《機動車運行安全技術(shù)條件》 要求轎車輪胎胎冠上的花紋深度在磨損后應(yīng)不小于1.6mm,其他車輛輪胎胎冠上的花紋深度不得小于3.2mm;輪胎的胎面因局部磨損不能暴露出輪胎簾布層。
汽車是依靠輪胎在路面上行駛的,而直接與路面接觸的是輪胎花紋。輪胎花紋塊與路面產(chǎn)生的摩擦力是汽車驅(qū)動、制動和轉(zhuǎn)向的動力之源,所以輪胎花紋的磨損程度直接影響汽車行駛的安全。在輪胎的使用中,除了正常均勻磨損外,輪胎質(zhì)量、氣壓、四輪定位、駕駛員操作等一系列因素均會導(dǎo)致輪胎表面出現(xiàn)異常磨損。
據(jù)統(tǒng)計,發(fā)生在高速公路上的交通事故,有46%是由輪胎發(fā)生故障引起的。顯然,輪胎質(zhì)量存在隱患無可爭議地成為了交通事故中的“頭號殺手”,而在與輪胎相關(guān)的交通事故中,有25%是由胎面磨損導(dǎo)致的胎紋深度過淺且低于安全值所致。所以,在輪胎的眾多評價指標中,胎紋深度及磨損形式是影響汽車行駛安全的重要因素。
根據(jù)橡膠磨損理論,輪胎磨損可分為黏附磨損、疲勞磨損、磨粒磨損、降解磨損、卷曲磨損和侵蝕磨損等。輪胎的磨損過程十分復(fù)雜,其表層材料的變化是輪胎磨損的直接原因,而磨損往往是多種機理共同作用的結(jié)果,在正常磨損條件下,最常見的磨損形式是磨粒磨損。此外,路面條件(包括路面是否濕滑,路面紋理、溫度等)、輪胎載荷、輪胎結(jié)構(gòu)、駕駛操作等一系列因素對輪胎磨損也至關(guān)重要。
接觸式檢測又稱機械檢測,其利用機械探針對待測物體進行掃描來完成檢測,優(yōu)點是價格便宜,易操作,但這種方式最大的缺點就是屬于抽樣檢測,不夠全面;此外,人工檢測會由人為因素給檢測精度、檢測效率帶來不利影響。非接觸式檢測相對接觸檢測的最大優(yōu)點是避開了與待檢測物體接觸,使檢測方式更為靈活。非接觸式檢測主要有視覺檢測和傳感器檢測兩類。
隨著圖像處理技術(shù)、光電技術(shù)、計算機技術(shù)等領(lǐng)域的不斷突破創(chuàng)新,非接觸式檢測技術(shù)得到發(fā)展。由于接觸式檢測具有測量速度慢、效率低、精度不高等缺點,非接觸式檢測憑借著測量速度快、應(yīng)用范圍廣、可實現(xiàn)自動化操作等一系列優(yōu)勢而得到廣大企業(yè)和消費者的認可。
激光三角法在輪胎胎面花紋深度提取方面具有良好的穩(wěn)定性和準確性,但也存在問題,如輪胎表面的橡膠材料會對光線起到吸收作用,不利于光的反射,且激光圖像的提取受環(huán)境光的影響,從而使得相機接收反射光時會產(chǎn)生像差,影響精度。當(dāng)輪胎出現(xiàn)不規(guī)則磨損時,被測區(qū)域可能會產(chǎn)生陰影,使得測量產(chǎn)生誤差。點激光在中心提取方面較線激光容易,但檢測效率較低;而線激光在磨損的粗糙曲面容易斷線,導(dǎo)致中心提取易受影響。
輪胎磨損檢測技術(shù)與人們生活切實相關(guān),具有重要的研究意義。該領(lǐng)域研究的難點主要是采集的輪胎胎面圖像容易受各種環(huán)境因素(水漬、夾雜物等)的影響,在檢測前必須把輪胎表面異物清潔干凈。
對于實際行車檢測,輪胎轉(zhuǎn)速過快會使圖像采集形成拖影,同時相機采集圖像易受到環(huán)境光照的干擾,直接影響檢測精度。若將傳感器植入輪胎內(nèi)部,也會帶來一系列的問題,如在輪胎成型過程中植入的位置會影響傳感器檢測的精度,而在輪胎制造過程中,胎體要經(jīng)受高溫高壓等工藝,傳感器在這個過程中會受到損壞,這也是研究的難點。此外,芯片與輪胎的結(jié)合度會直接影響輪胎的質(zhì)量,一旦結(jié)合不好會使輪胎橡膠脫離,進而空隙逐漸增大,最終導(dǎo)致輪胎報廢。