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基于光学原理的轮胎接地压力分布测量方法研究
| 论文题名： | 基于光学原理的轮胎接地压力分布测量方法研究 |
| 关键词： | 汽车轮胎;路面接触;压力测量;光学原理 |
| 摘要： | 轮胎作为车辆与路面接触的唯一部件，其与路面的接触力决定了车辆的驱动、制动以及转向性能。轮胎的接地性能也与此接触力密切相关，因此精确测量轮胎接地压力有助于轮胎开发以及车辆性能的研究。目前，轮胎接地压力的精确测量主要通过传感器进行，但密集布置传感器较为昂贵而且其本身的尺寸限制了分辨率的提高。基于光学原理对轮胎接地压力进行测量，不仅能降低测量成本，而且能提高测量结果的分辨率。 为利用光学原理进行轮胎接地压力测量，本文研制了测量轮胎接地压力的试验台架，并通过有限元分析方法对台架进行静力学强度与刚度分析。该台架采用钢化玻璃板模拟路面，通过特定的机构和步进电机精确控制轮胎的外倾角、侧偏角、载荷以及滚动速度。 在利用试验台架进行轮胎接地压力测量试验时，轮胎与路面接触区域内的压力与相机拍摄图像的灰度值密切相关，因此需要对压力与灰度值的相关性进行校准以获取真实的轮胎接地压力，而影响压力与灰度值校准的因素较多。首先，根据相机在不同焦距和不同光圈孔径下的校准试验结果确定合理的相机参数；其次，考虑了不同环境光的影响，通过使用遮光布建立黑箱解决了每隔一段时间需要校准的问题；最后，考虑了校准材料的颜色、饱和度、粗糙度以及蠕变性对校准的影响，选取了合理的校准材料。 为准确分离轮胎接地图像中的接触区域与非接触区域，提出了以下的图像处理算法。首先，根据张氏标定法对相机进行标定，以矫正由于相机透镜、玻璃曲率等因素造成的图像畸变；其次，通过最大值灰度化法以及中值滤波对接地图像进行预处理；最后，基于Sauvola算法和高斯混合模型的联合分割算法对接地图像进行分割以获取接触区域，并根据校准获取的压力与灰度的相关系数将图像接触区域转化为轮胎接地压力分布。基于上述算法利用C#及OpenCV语言编制了轮胎接地压力分布测量软件，该软件能够高效地处理试验获取的接地图像并将其转化为轮胎接地压力分布及输出相应的轮胎接地特征指标。 以3条具有不同花纹的PCR(205/55R16)轮胎为研究对象，采用Teckscan接地压力测试系统及轮胎接地压力测量光学试验台测量了其在静态加载条件下的接地压力分布。选取了14种接地特征指标，对利用两种测量方法得到的试验结果进行了对比研究，结果表明，两种测量方法测试结果的相对误差在合理范围内，验证了试验台测试结果的可靠性。最后，利用试验台研究了轮胎在不同定位参数下的动态接地压力分布，获取了轮胎在不同载荷、充气压力、外倾角以及侧偏角工况下接地压力与接地特征指标的变化规律。 |
| 作者： | 朱大钎 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 梁晨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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