[发明专利]基于微型激光雷达的载货汽车车轮不圆度动态检测装置及方法

摘要

本发明涉及一种基于微型激光雷达的载货汽车车轮不圆度动态检测装置及方法。该装置主要由旋钮磁铁、摇臂、雷达上下支座、支座定位支架、雷达支架及定位支架、调整螺栓及螺母组成。微型激光雷达实时扫描上摆臂球头及车轮上轮缘，获得与上摆臂球头及与车轮上轮缘之间的垂直距离，根据检测原理去除车轮因路面颠簸造成的跳动量，计算得到车轮最大半径，来评价车轮不圆度。该方法可实现了载货汽车车轮不圆度的实时动态检测，装置结构简单，便于安装操作。研究成果具有一定的理论价值和实用价值，具有很好的应用推广前景。

主权项

1.一种基于微型激光雷达的载货汽车车轮不圆度动态检测装置，主要由旋钮磁铁(1)，雷达下支座(4)，雷达上支座(8)，摇臂(3)，微型激光雷达(7)，雷达支架(6)，支座螺栓(9)，螺母(11)，支座定位支架(12)，下支座定位螺栓(13)和雷达定位支架(14)组成，其特征在于，

所述雷达上支座(8)和雷达下支座(4)通过摇臂(3)螺栓连接，所述旋钮磁铁(1)固定在雷达上支座(8)上，所述雷达支架(6)通过雷达螺栓(10)与微型激光雷达(7)连接，并通过支座螺栓(9)固定在雷达下支座(4)上，所述雷达定位支架(14)通过雷达支架定位螺栓(15)分别与雷达支架(6)和微型激光雷达(7)连接，所述支座定位支架(12)斜置固定在雷达上支座(8)和雷达下支座(4)上；通过螺栓调整，实现对微型激光雷达(7)进行三个自由度的调整，分别为在x方向的移动，绕z方向的转动，绕y方向的转动。

2.根据权利要求1所述的一种基于微型激光雷达的载货汽车车轮不圆度动态检测装置，其特征在于，所述支座定位支架(12)通过下支座螺栓(13)与雷达下支座(4)和雷达上支座(8)连接，并通过下支座定位螺栓(13)限位其有效长度，所述雷达定位支架(14)通过雷达支架定位螺栓(15)限位其有效长度。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于微型激光雷达的载货汽车车轮不圆度动态检测装置，其特征在于，

松动摇臂螺栓(2)，沿x方向移动雷达下支座(4)到设定位置，通过紧固支座定位支架(12)上的下支座定位螺栓(13)，实现微型激光雷达(7)在x方向定位；

松动支座螺栓(9)，通过调整微调螺栓(5)，实现微型激光雷达(7)绕z方向旋转；

松动雷达螺栓(10)，调整微型激光雷达(7)至设定位置，通过雷达支架定位螺栓(15)紧固雷达定位支架(14)，实现微型激光雷达(7)绕y方向的转动。

4.根据权利要求1所述的一种基于微型激光雷达的载货汽车车轮不圆度动态检测装置，其特征在于，通过旋转旋钮磁铁(1)的旋钮调整磁铁磁力，通过磁铁的强磁力将检测装置安装在车轮正上方的车架上，通过调整螺栓对微型激光雷达(7)进行标定，得到微型激光雷达(7)与车轮中心的初次标定距离H。

5.一种基于微型激光雷达的载货汽车车轮不圆度动态检测方法，其特征在于，微型激光雷达(7)通过扫描与车轮作刚性连接的上摆臂球头及车轮上轮缘，获取与上摆臂球头及车轮上轮缘之间的距离，根据检测原理，计算车轮动态运动过程中半径的最大值,以此来评价车轮不圆度。

6.根据权利要求5所述的基于微型激光雷达的载货汽车车轮不圆度动态检测方法，其特征在于，所述获取车轮动态运动过程中半径最大值的方法为：(1)微型激光雷达扫描与车轮作刚性连接的上摆臂球头及车轮上轮缘，通过公式y_i＝r_i*sinθ_i可得到微型激光雷达与各个扫描点间的垂直距离，其中r_i为第i条激光束与第i扫描点之间的距离，θ_i为第i条激光束与水平线之间的夹角；

(2)在颠簸路面对车轮不圆度进行动态检测时，通过微型激光雷达扫描上摆臂球头跳动过程中第k个扫描点与第k+1个扫描点，可计算出车轮因路面颠簸造成上摆臂球头的跳动量Δy_球头＝y_k‑y_k+1，其中y_k、y_k+1分别为微型激光雷达到第k个扫描点和第k+1个扫描点间的垂直距离，由于上摆臂球头与车轮做刚性连接，可得车轮跳动量Δy_车轮＝Δy_球头；

(3)车轮动态运动过程中半径最大值可通过公式R＝H‑Δy_球头‑y_m表达，其中H为微型激光雷达到车轮中心的初次标定距离，y_m为激光雷达扫描过程中到车轮上轮缘的距离，实时计算即可得到车轮动态运动过程中半径的最大值。