專利名稱：用于改進(jìn)輪胎幾何測量量的數(shù)據(jù)質(zhì)量的過濾方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般而言，本發(fā)明的主題涉及一種用于改進(jìn)輪胎幾何測量量的數(shù)據(jù)質(zhì)量的過濾方法。具體而言，公開的技術(shù)用于輪胎參數(shù)數(shù)據(jù)的自動過濾，以消除輪胎或相關(guān)安裝環(huán)境中的幾何特征，例如胎面花紋溝、胎面凸紋、胎面膠邊等等。
背景技術(shù)：
在輪胎制造和測試過程中，經(jīng)常需要測量與輪胎相關(guān)的各種幾何特征和性能參數(shù)。旋轉(zhuǎn)過程中輪胎的幾何特性的測量，包括但不限于諸如跳動、質(zhì)量不平衡和均勻性測量的參數(shù)，經(jīng)?？梢杂糜趲椭R別高速行進(jìn)和低速行進(jìn)時車輛振動的潛在原因。與輪胎相關(guān)的幾何測量量還可以幫助給出輪胎的整個壽命中例如胎面磨損等等現(xiàn)象的特征。附加測量量，例如側(cè)向跳動或胎側(cè)變形，可以用于識別和控制諸如向外突出或凸起的情況，所述向外突出或凸起可歸因于輪胎內(nèi)可能出現(xiàn)的開口接頭，或者歸因于輪胎內(nèi)缺少本體簾布層簾線，以及歸因于向內(nèi)面對的凹陷或凹痕，所述凹陷或凹痕可能源自于潛在具有太多重疊部分的輪胎接頭。一些常規(guī)測量方法已經(jīng)利用了接觸傳感器以獲得輪胎幾何測量量，包括但不限于徑向和側(cè)向跳動測量量。例如，胎側(cè)變形通常已經(jīng)使用接觸傳感器沿著“清楚路徑”或沿著輪胎胎側(cè)或輪胎胎肩位置形成的基本上光滑的表面進(jìn)行測量。然而，沿著胎側(cè)和/或胎肩表面結(jié)合了胎面特征的越野輪胎設(shè)計限制或者消除了清楚路徑的可能位置。沿著輪胎胎冠形成的胎面特征和其它結(jié)構(gòu)元件抑制了使用接觸傳感器獲得徑向測量量的能力。因此，可以使用諸如激光傳感器的非接觸傳感器和相關(guān)測量裝備來獲得輪胎幾何測量量。然而，在隨后的數(shù)據(jù)處理中，仍然需要考慮如何最好地對獲得的測量量進(jìn)行分析，以說明胎面特征等等的存在。為了有效地分析輪胎幾何測量量的數(shù)據(jù)組，獲得的測量數(shù)據(jù)必須沒有異常值。一般而言，輪胎可以被建模為沿著徑向周邊(例如，輪胎胎冠位置)、側(cè)向周邊(例如，輪胎胎側(cè)位置)、輪胎胎肩位置等等在幾何上具有基本上均勻的軌跡。然而，在相對于某些輪胎特征獲得幾何測量量的時候，可能會將數(shù)據(jù)異常值引入這樣的均勻表面模型，所述輪胎特征例如為胎面凸紋和花紋溝、輪胎膠邊和可以沿著輪胎胎冠、胎肩和/或胎側(cè)位置形成的其它幾何特征。此外，由于不常出現(xiàn)的錯誤或由非接觸測量裝備引入的超調(diào)量，數(shù)據(jù)異常值可能會無意地引入一組輪胎幾何測量量。根據(jù)獲得輪胎測量數(shù)據(jù)的純凈數(shù)據(jù)組從而最有效地對輪胎參數(shù)和相關(guān)條件隨后進(jìn)行分析的需求，需要實施測量后處理技術(shù)，以改進(jìn)輪胎幾何測量量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。雖然已經(jīng)開發(fā)了用于數(shù)據(jù)過濾的已知技術(shù)，但是沒有出現(xiàn)一般而言包含所有需要特性的設(shè)計，這種設(shè)計正如下文中根據(jù)主題技術(shù)所提出的那樣。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到現(xiàn)有技術(shù)中遇到以及本主題處理的公知特征，已經(jīng)提出了一種改進(jìn)的裝置和方法體系以自動過濾測量的輪胎參數(shù)(例如，徑向和側(cè)向跳動)，從而通過去除幾何特征而更加準(zhǔn)確地對輪胎進(jìn)行建模，所述幾何特征例如但不限于沿著輪胎的胎冠、胎側(cè)和/或胎肩位置定位的膠邊、胎面凸紋、胎面花紋溝等等。本主題的一個示例性實施方案涉及一種用于輪胎的處理幾何測量量的方法。這種方法可以包括各個步驟，包括測量輪胎的表面以獲得幾何測量量的數(shù)據(jù)組，然后對于原始數(shù)據(jù)測量量應(yīng)用數(shù)據(jù)調(diào)理(conditioning)和/或過濾，所述幾何測量量的數(shù)據(jù)組由相對于給定輪胎在各個角位置處的多個參數(shù)值構(gòu)成。更具體而言，數(shù)據(jù)過濾可以包括在獲得的數(shù)據(jù)組中以電子方式過濾幅值大于鄰近值的所選參數(shù)值，以電子方式識別過濾的參數(shù)值中處于包圍整組值的凸包上的所選參數(shù)值，以及/或者以電子方式對過濾的參數(shù)值中處于凸包上的所識別的所選參數(shù)值進(jìn)行插值(例如，通過線性插值、樣條插值、三次樣條插值、填充插值或其它插值方法)以獲得過濾的跳動測量量的最終數(shù)據(jù)組。在上述技術(shù)的一些更加具體的實施方案中，輪胎的測量表面包括沿著輪胎胎側(cè)或胎肩的至少一個位置，該方法進(jìn)一步包括以下步驟以電子方式分析過濾的測量量的最終數(shù)據(jù)組，以識別形式為一個或更多胎側(cè)突出和胎側(cè)凹陷的胎側(cè)變形特性。胎側(cè)凹陷的識別可以通過以下方式而確定在過濾之前對初始調(diào)理的數(shù)據(jù)組進(jìn)行反轉(zhuǎn)(inverting)，隨后對數(shù)據(jù)再次進(jìn)行反轉(zhuǎn)。在上述技術(shù)的其它更具體的實施方案中，輪胎的測量表面包括沿著輪胎胎冠的至少一個位置，該方法進(jìn)一步包括將過濾的測量量的最終數(shù)據(jù)組分解為多個諧波分量(harmonic components)。在上述方法的更進(jìn)一步的更具體的示例性實施方案中，以電子方式識別過濾的參數(shù)值中處于包圍整組值的凸包上的所選參數(shù)值的步驟更具體地包括以下步驟將每個參數(shù)值轉(zhuǎn)換為用沿著給定輪胎的表面的曲率位置表示的表面值，其是在第一和第二正交方向上測量的。在跳動測量量的數(shù)據(jù)組中，在每個角位置θ n處，對于一些預(yù)定整數(shù)值N，這樣的轉(zhuǎn)換可以涉及將每個參數(shù)值作為跳動值un，η = 1，2，3，…，N，并且將這樣的值轉(zhuǎn)換為由第一和第二參量Rnx和Rnz表示的二維形式，Rnx和Rnz由以下方程確定Rnx = (R0+un) cos θ n ;以及Rnz= (R0+un) Sinen0對于一些實施方案(例如，徑向跳動測量量)，Rtl表示與測量的輪胎相關(guān)的標(biāo)稱半徑。對于其它實施方案(例如，側(cè)向跳動測量量)，禮表示選擇的輪胎半徑的常數(shù)值。除了各種方法體系之外，應(yīng)該理解的是，本主題同樣涉及相關(guān)系統(tǒng)，包括可以設(shè)置在輪胎測量系統(tǒng)中的各種硬件和/或軟件部件。在一個示例性實施方案中，本主題涉及一種輪胎測量系統(tǒng)，用于測量和處理與以一個或更多預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)的給定輪胎相關(guān)的跳動。 一般而言，這樣的測量機(jī)器可以包括兩個不同種類的硬件部件，即測量部件和測量后處理部件。具體輪胎測量系統(tǒng)的測量部件可以包括一種測量機(jī)器，其適合于牢固地接納給定輪胎并且使得該輪胎以一個或更多預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)。至少一個傳感器(例如但不限于激光位移傳感器)相對于給定輪胎放置，并且其沿著側(cè)向和/或徑向方向是可調(diào)理的，用于沿著輪胎的徑向和/或側(cè)向周邊對一個或更多軌跡處的輪胎表面進(jìn)行測量。傳感器測量輪胎從激光產(chǎn)生的位移，該位移可以用于直接計算輪胎表面上相對于參考點(即，索引脈沖(index pulse))的各個角位置處的輪胎徑向或側(cè)向跳動值。附加測量硬件可以包括模塊化部件，例如光學(xué)編碼器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備。光學(xué)編碼器可以聯(lián)接至測量機(jī)器，并且可以包括至少一個各自的第一和第二數(shù)據(jù)通道，用于提供適合于限定每次輪胎回轉(zhuǎn)的多個數(shù)據(jù)點的控制信號，并且用于提供適合于提供每次回轉(zhuǎn)一次索引脈沖的控制信號，以使數(shù)據(jù)與給定輪胎上的參考點同步。數(shù)據(jù)采集設(shè)備也可以聯(lián)接至測量機(jī)器，用于將接收的傳感器測量量從模擬形式轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，并且將轉(zhuǎn)化的跳動測量量存儲在存儲器中。在一個示例性實施方案中，輪胎測量系統(tǒng)的處理部件包括適合于對測量量進(jìn)行存儲的第一存儲器/介質(zhì)元件，每個測量量對應(yīng)于在相對于給定輪胎的角位置獲得的幾何參數(shù)值；適合于對形式為計算機(jī)可執(zhí)行指令的軟件進(jìn)行存儲的第二存儲器/介質(zhì)元件；以及至少一個處理器，所述處理器聯(lián)接至第一和第二存儲器，并且配置為選擇性地實施存儲在第二存儲器中的計算機(jī)可執(zhí)行指令，以對存儲在第一存儲器中的跳動測量量進(jìn)行處理。 還可以提供第三存儲器/介質(zhì)元件，用于存儲提供給使用者的輸出數(shù)據(jù)或者用于后續(xù)處理或反饋控制。在上述輪胎測量系統(tǒng)的具體實施方案中，通過實現(xiàn)以下功能識別幾何參數(shù)值中處于包圍整組值的凸包上的所選參數(shù)值以及對幾何參數(shù)值中處于凸包上的所識別的所選參數(shù)值進(jìn)行插值以獲得過濾的測量量的最終數(shù)據(jù)組，從而所述一個或更多處理器執(zhí)行存儲在存儲器中的計算機(jī)可執(zhí)行指令，以便對存儲在存儲器中的原始跳動測量量進(jìn)行處理。附加功能可以選擇性地對應(yīng)于在每個給定角位置處對于很多次輪胎回轉(zhuǎn)的測量參數(shù)值進(jìn)行平均，對獲得的數(shù)據(jù)組中具有比鄰近值更大的幅值的所選參數(shù)值進(jìn)行過濾，將多個參數(shù)值轉(zhuǎn)換為二維形式，在過濾之前以及之后對數(shù)據(jù)組進(jìn)行反轉(zhuǎn)，并且將過濾的測量量的最終數(shù)據(jù)組分解為多個諧波分量。并不一定在發(fā)明內(nèi)容部分進(jìn)行說明的本主題的附加實施方案可以包括并且合并在發(fā)明內(nèi)容部分參考的上述實施方案的特征、部件或步驟的各方面的各種組合，以及/或者在本申請中另外討論的其它特征、部件或步驟的各方面的各種組合。在查閱本說明書的剩余部分之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會更好地認(rèn)識到這些實施方案和其它實施方案的各個特征和方面。


針對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在本說明書中說明了本發(fā)明的一種使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的完整公開，包括本發(fā)明的最佳模式，本說明以附圖為參考，在附圖中圖1是在根據(jù)本發(fā)明的輪胎測量系統(tǒng)中的示例性硬件部件的框圖，包括各種示例性測量部件以及測量后計算機(jī)處理部件；圖2A提供了在測量和處理幾何輪胎性能參數(shù)(例如徑向跳動)的方法中的示例性步驟和特征的流程圖；圖2B提供了在測量和處理幾何輪胎性能參數(shù)(例如側(cè)向跳動)的第一方法中的示例性步驟和特征的流程圖；圖2C提供了在測量和處理幾何輪胎性能參數(shù)(例如側(cè)向跳動)的第二方法中的示例性步驟和特征的流程圖；圖3提供了輪胎徑向跳動測量量(U)與角位置(θ )的關(guān)系的獲取的數(shù)據(jù)組的圖示，其使用了根據(jù)已知的中值過濾和移動平均值過濾技術(shù)的測量后處理應(yīng)用；
圖4A提供了過濾的跳動幅值與實際的跳動幅值的比率的圖示，該比率是使用中值過濾技術(shù)和移動平均值過濾技術(shù)的窗口尺寸的函數(shù)；圖4B提供了跳動測量量的相位角(Δ Θ)的差異的圖示，該差異是使用中值過濾技術(shù)和移動平均值過濾技術(shù)的窗口尺寸的函數(shù)；圖5A提供了描述用于對某些輪胎參數(shù)進(jìn)行幾何建模的示例性徑向(r)和側(cè)向(1) 方向的輪胎的立體圖示；圖5B提供了描述用于對某些輪胎參數(shù)進(jìn)行幾何建模的示例性第一和第二正交維度和相關(guān)測量參數(shù)的輪胎的徑向周邊的平面圖示；圖6A提供了徑向表面測量量(R)的示例性數(shù)據(jù)組的圖示，其是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案在各個角位置(θ )處獲得的；圖6Β提供了初始跳動測量量(U)的示例性數(shù)據(jù)組的圖示，其是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案按照角位置(θ )以一個維度進(jìn)行表達(dá)的；圖6C提供了初始跳動測量量的示例性數(shù)據(jù)組的圖示，其是按照角位置以一個維度進(jìn)行表達(dá)的，包括向上的數(shù)據(jù)尖峰，所述數(shù)據(jù)尖峰的出現(xiàn)可能例如源自于胎面膠邊等的存在；圖6D提供了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案在應(yīng)用侵蝕預(yù)過濾之后圖6C的示例性數(shù)據(jù)組的各個方面的圖示；圖7提供了描述用于在本發(fā)明的示例性實施方案中使用的示例性凸包算法的概念的圖示，其特別地描述為多個點，從無限拉伸狀態(tài)中松弛的彈性帶在平衡狀態(tài)下將會處于所述多個點上；圖8Α提供了二維跳動測量量的示例性數(shù)據(jù)組的圖示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，選擇的數(shù)據(jù)點被識別為位于與這樣的數(shù)據(jù)點相關(guān)的凸包上；圖8Β提供了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案對位于圖8Α中的凸包上的選擇性識別的二維跳動測量量執(zhí)行一維插值之后的示例性的過濾的數(shù)據(jù)組的圖示；圖9提供了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案側(cè)向跳動測量量的示例性數(shù)據(jù)組的圖示；圖10提供了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案在應(yīng)用侵蝕預(yù)過濾之后圖9的示例性數(shù)據(jù)組的圖示；圖11提供了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案在應(yīng)用凸包處理之后圖10的示例性數(shù)據(jù)組的圖示；圖12提供了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案在應(yīng)用插值之后圖11的示例性數(shù)據(jù)組的圖示；圖13提供了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案在數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)之后圖9的示例性數(shù)據(jù)組的圖示；圖14提供了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案在應(yīng)用侵蝕預(yù)過濾之后圖13的示例性數(shù)據(jù)組的圖示；圖15提供了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案在應(yīng)用凸包處理之后圖14的示例性數(shù)據(jù)組的圖示；圖16提供了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案在應(yīng)用插值之后圖15的示例性數(shù)據(jù)組的圖示；圖17提供了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案在應(yīng)用數(shù)據(jù)重新反轉(zhuǎn)之后圖16的示例性數(shù)據(jù)組的圖示；圖18提供了圖9的示例性數(shù)據(jù)組以及圖12和圖17的第一和第二過濾的數(shù)據(jù)組的圖示，顯示了底部和頂部跡線與測量數(shù)據(jù)的初始組的比較。本說明書以及附圖中附圖標(biāo)記的重復(fù)使用意在表示本發(fā)明的相同或相似的特征、 元件或步驟。
具體實施例方式如同發(fā)明內(nèi)容部分所討論的那樣，一般而言，本主題涉及用于改進(jìn)數(shù)據(jù)測量量的質(zhì)量的系統(tǒng)和方法，所述數(shù)據(jù)測量量是在對旋轉(zhuǎn)物體(例如，輪胎)的表面進(jìn)行測量時獲得的。具體而言，數(shù)據(jù)質(zhì)量能夠通過對與輪胎相關(guān)的幾何特征或者其它數(shù)據(jù)異常值進(jìn)行過濾而得以改進(jìn)。本文公開的一些實施方案討論了諸如跳動的具體輪胎幾何測量量的環(huán)境中的這樣的步驟和特征，盡管應(yīng)該認(rèn)識到的是，現(xiàn)在公開的技術(shù)一般而言能夠應(yīng)用于改進(jìn)任何幾何測量量組的數(shù)據(jù)質(zhì)量。公開的技術(shù)的各個方面的選擇的組合對應(yīng)于本發(fā)明的多個不同實施方案。應(yīng)該注意到，本文提出并討論的每個示例性實施方案都不會暗示對本主題進(jìn)行限制。作為一個實施方案的一部分進(jìn)行說明或描述的特征或步驟可以用于與另一個實施方案的多個方面進(jìn)行組合，從而產(chǎn)生另外的實施方案。此外，某些特征可以與未明確提及的執(zhí)行相同或相似功能的相似設(shè)備或特征進(jìn)行互換。本文中討論的技術(shù)參考了處理器、服務(wù)器、存儲器、數(shù)據(jù)庫、軟件應(yīng)用和/或其它基于計算機(jī)的系統(tǒng)，并且參考了采取的行動以及送至和來自這些系統(tǒng)的信息。計算機(jī)實現(xiàn)的處理可以通過使用單個服務(wù)器或處理器而實現(xiàn)，或者通過使用組合起來工作的多個這樣的元件而實現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫和其它存儲器/介質(zhì)元件和應(yīng)用可以在單個系統(tǒng)上實現(xiàn)，或者分布在多個系統(tǒng)中。分布的部件可以連續(xù)操作或并行操作。數(shù)據(jù)可以直接或間接地在系統(tǒng)部件之間傳遞，并且可以在一個或更多網(wǎng)絡(luò)上傳遞，例如但不限于撥號網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、公共交換電話網(wǎng)(PSTN)、英特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或以太網(wǎng)類型的網(wǎng)絡(luò)以及在硬接線的和 /或無線通信線路的任意組合上實現(xiàn)的其它網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在參考附圖，將參考圖1對用于獲得初始輪胎幾何測量量以及執(zhí)行測量后處理技術(shù)的示例性硬件部件進(jìn)行簡單討論。然后，在提供關(guān)于圖1中的硬件部件的附加細(xì)節(jié)之前，將參考其余附圖對本發(fā)明的特定處理/過濾方法進(jìn)行具體討論。一般而言，這樣的討論涉及不同種類的徑向跳動(RRO)測量量(即，一般沿著輪胎胎面方向測量的跳動數(shù)據(jù))，和 /或側(cè)向跳動(LRO)測量量(即，一般沿著輪胎胎肩或胎側(cè)位置測量的跳動數(shù)據(jù))，盡管將公開的過濾和其它測量后處理技術(shù)應(yīng)用于其它輪胎幾何測量量也是可能的，包括但不限于胎面磨損測量量?，F(xiàn)在參考圖1，為了根據(jù)本主題而獲得輪胎測量，輪胎10在測量機(jī)器12之內(nèi)布置在安裝夾具上，并且以一個或更多預(yù)定速度偏心地旋轉(zhuǎn)。當(dāng)需要進(jìn)行跳動測量量時，測量機(jī)器12可以配置為作為可變速度徑向或側(cè)向跳動測量量機(jī)器進(jìn)行操作。在一個實施方案中， 測量機(jī)器12 —般而言可以包括諸如基座14、安裝臂16和安裝夾具18這樣的示例性特征。安裝夾具18充當(dāng)輪轂，其具有與輪胎輪輞或配置為圍繞中心線20偏心地旋轉(zhuǎn)的其它剛性盤相似的性質(zhì)。盡管在圖1中示出的測量裝置顯示為所包容的輪胎在基本上豎直的方向上安裝和旋轉(zhuǎn)(這與輪胎如何沿著道路表面旋轉(zhuǎn)的情況相似)，但也應(yīng)該認(rèn)識到，其它安裝定向也是可能的。例如，輪胎和相關(guān)測量裝備能夠可替代地安裝為在基本上水平的配置中包容輪胎旋轉(zhuǎn)。仍然參考圖1的測量機(jī)器，一個或更多傳感器22相對于輪胎10定位。傳感器22 可以通過相對于輪胎10的接觸、非接觸或接近接觸定位而進(jìn)行操作，以便在其圍繞中心線 20旋轉(zhuǎn)時確定輪胎表面的位置。在一個實施方案中，傳感器22是非接觸激光傳感器。圖1 示出了三個傳感器22，以便沿著相對于輪胎10的多個測量軌道而獲得多組測量數(shù)據(jù)。應(yīng)該認(rèn)識到的是，可以利用更少或更多數(shù)量的傳感器。應(yīng)該進(jìn)一步認(rèn)識到的是，輪胎10或者傳感器22都可以相對于彼此配置于不同的放置位置。盡管圖1描述了相對于輪胎10的輪胎胎冠位置定位的傳感器22，傳感器22和相關(guān)硬件可以相對于輪胎胎側(cè)或胎肩位置定位，以對其它輪胎表面進(jìn)行測量。測量機(jī)器12和激光傳感器22與附加硬件部件(包括光學(xué)編碼器34、數(shù)據(jù)采集設(shè)備36和其它相關(guān)模塊)配合，以共同測量輪胎參數(shù)并獲得原始數(shù)據(jù)。一般而言，光學(xué)編碼器34有助于對圍繞輪胎外圍表面位置的多個數(shù)據(jù)點上的幾何測量量進(jìn)行協(xié)調(diào)。這可以通過提供限定多個數(shù)據(jù)點(例如，圍繞輪胎周邊的不同角位置上的2048個數(shù)據(jù)點)的一個控制信號以及提供每次回轉(zhuǎn)一次索引脈沖的另一個控制信號來實現(xiàn)，以使數(shù)據(jù)與測量輪胎上的參考點同步。一般而言，數(shù)據(jù)采集設(shè)備將從一個或多個傳感器22獲得的測量從模擬形式轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，并且將轉(zhuǎn)化的跳動測量量存儲在存儲器設(shè)備中。最后，獲得的輪胎測量量提供至計算機(jī)42，用于測量后處理和過濾。計算機(jī)42可以包括一個或更多處理器44，所述處理器配置為接收包括輪胎參數(shù)的原始測量量的輸入數(shù)據(jù)，處理和過濾這樣的測量量，以及為使用者提供可用的輸出(例如數(shù)據(jù))或為過程控制器提供信號。通過訪問存儲在存儲器/介質(zhì)元件48中的一個或多個中的以計算機(jī)可讀形式表達(dá)的軟件指令，這樣的計算/處理設(shè)備可以適合于提供需要的功能性。在使用軟件的時候，可以使用任何合適的編程、腳本或其它類型的語言或語言的組合，來實施包含在本文中的教導(dǎo)。在其它實施方案中，本文中公開的方法可以可替代地通過硬接線邏輯或其它電路 (包括但不限于特定應(yīng)用電路)實施?，F(xiàn)在參考圖2A、圖2B和圖2C，討論通過圖1的硬件部件實施的各個步驟和功能的附加描述。圖2A描述了可以在徑向跳動測量量的處理和分析期間采用的示例性步驟，圖 6A-8B以各種方式描述了這種處理的例子。圖2B和圖2C描述了可以在側(cè)向跳動測量量的處理和分析期間采用的示例性步驟。圖2B提供了可以用于分析測量的數(shù)據(jù)的頂部跡線(即， 沿著胎面凸紋位置測量的數(shù)據(jù)點)的步驟，可能需要將該頂部跡線用于檢測胎側(cè)凸起。圖 2C提供了可以用于分析測量的數(shù)據(jù)的底部跡線(即，沿著胎面花紋溝位置測量的數(shù)據(jù)點) 的步驟，可能需要將該底部跡線用于檢測胎側(cè)凹陷。圖9-12以各種方式描述了在圖2B中說明的處理的例子，而圖9和圖13-17以各種方式描述了在圖2C中說明的處理的例子。不論跳動測量量是沿著輪胎胎冠(即，徑向跳動測量量)還是沿著輪胎胎側(cè)或胎肩(即，側(cè)向跳動測量量)獲得的，實施了很多相同的處理和過濾步驟。因此，將使用相似的附圖標(biāo)記來表示這樣的相似特征或步驟。
現(xiàn)在參考圖2A，一般而言，第一步驟200涉及獲得與給定輪胎或一組輪胎相關(guān)的原始數(shù)據(jù)測量量(例如，如同通過圖1的測量機(jī)器12所獲得的)。在一個例子中，輪胎以一般高速旋轉(zhuǎn)，諸如對應(yīng)于典型公路速度的速度。出于當(dāng)前的目的，“高速”對應(yīng)于至少大約600rpm(大約IOHz)的旋轉(zhuǎn)速度，而各種測量量都是在所述“高速”下獲得和分析的。在其它例子中，這樣的相對高旋轉(zhuǎn)速度在IOHz和30Hz (ISOOrpm)或更高(例如，一個具體實施方案中的800rpm)之間。在另一些例子中，輪胎可以以低于大約IOHz (600rpm)的“低速” 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。應(yīng)該認(rèn)識到，每組測量量可以包括沿著輪胎的表面在一個或更多軌道上的測量量。在一個例子中，使用了兩個至五個不同軌道的范圍來提供更好的總體輪胎預(yù)測。在步驟200中為了改進(jìn)測量質(zhì)量，可以實施若干任選的質(zhì)量控制步驟。例如，優(yōu)選地，在安裝和通過測量機(jī)器進(jìn)行測量之前，可以將測量的輪胎設(shè)置于穩(wěn)定位置持續(xù)某一最小時間量。將輪胎鋪設(shè)在平坦表面上持續(xù)一些時間可以有助于使得由于輪胎存儲造成的扭曲變形(例如，由于輪胎倚靠在源自于輪胎架的管上而造成的凹陷)最小化或消除。在輪胎安裝之前，優(yōu)選地對輪輞和與安裝夾具18相關(guān)的凸緣孔進(jìn)行清潔和潤滑，并且可以沒有安裝峰。對于測量系統(tǒng)內(nèi)的電子模塊，例如激光傳感器22，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱。測量機(jī)器 12的偏心地部分也可以在預(yù)定時間量中不進(jìn)行測量的情況下以某種高速進(jìn)行初始操作，以幫助確保將測量的輪胎良好地安置在與安裝夾具18相關(guān)的輪輞上。在不同的速度下以及在不同的測量輪胎中的輪胎測量量之間，可能需要具有時間延遲。在獲得測量數(shù)據(jù)并將該測量數(shù)據(jù)用于實現(xiàn)諸如分級、排序、輪胎改性或處理調(diào)理的終端處理結(jié)果之前，還可以獲得初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。本主題的過濾技術(shù)可以應(yīng)用于測量數(shù)據(jù)或者應(yīng)用于這樣的初始校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。如上文討論的那樣，可以根據(jù)本發(fā)明的實施方案獲得的一個示例性輪胎幾何測量量對應(yīng)于徑向跳動。參考圖5A，其描述了輪胎900的側(cè)向方向(1)和徑向方向(r)，應(yīng)該認(rèn)識到，通過測量系統(tǒng)獲得或確定的徑向跳動值一般是在這樣的圖中描述的徑向方向(r)上獲得的。另一個示例性輪胎幾何測量量對應(yīng)于側(cè)向跳動。參考圖5A，側(cè)向跳動值可以沿著輪胎胎肩或胎側(cè)獲得或確定，以測量側(cè)向方向(1)上的變化。徑向和側(cè)向跳動值可以分別獲得和分析或者組合起來獲得和分析，以確定輪胎幾何性質(zhì)的各個方面及相關(guān)參數(shù)。參考圖5B可以更好的理解可以獲得徑向跳動測量量的方式，例如通過圖1中示出的激光傳感器22和相關(guān)部件。圖5B中一般為圓形的虛線意圖表示輪胎的標(biāo)稱半徑(Rtl)， 其將通過本文的描述進(jìn)行確定或限定。激光傳感器22相對于輪胎表面定位，并且配置為圍繞輪胎在多個索引點η = 1,2,3, "·Ν在輪胎表面和激光傳感器22之間在不同的各個角位置(θη)對位移距離(dn)進(jìn)行測量。在一個例子中，點的總數(shù)量N= 2048個數(shù)據(jù)點，盡管可以使用任何數(shù)量。當(dāng)激光傳感器22設(shè)置在相對于輪胎的固定位置時，圖5B中的尺寸D 表示旋轉(zhuǎn)軸線和激光之間的距離?？梢酝ㄟ^獲得的位移測量量來計算附加參量。例如，能夠通過使用如下公式在每個點η處確定輪胎表面測量量(Rn) :I n = D-dn。然后，能夠通過使用如下公式計算所有表
面測量量的平均值而確定輪胎的標(biāo)稱半徑(Rtl)R0=1/N∑Rn。可替代地，半徑OO可以簡
單地是使用者輸入至本主題的計算機(jī)處理裝備時確定和提供的固定值。然后，能夠通過如下公式來計算每個點η處的跳動(Un)或輪胎表面中與用Rtl表示的均勻圓圈的偏差un = Rn-R0。
對于側(cè)向跳動測量量，激光傳感器22仍然相對于輪胎表面定位，以測量輪胎表面和激光傳感器22之間的不同的各個角位置(θη)處的位移距離(dn)。然而，沿著輪胎胎側(cè)或胎肩的距離變化不一定相對于輪胎的標(biāo)稱半徑進(jìn)行計算，因為其是用于徑向跳動測量量的。相反，Rtl簡單地只是保持固定的預(yù)定值(即，選擇的常數(shù)值)，用于具體某組側(cè)向跳動測量量的分析。已經(jīng)證明，與側(cè)向跳動測量量相關(guān)的胎側(cè)變形的成功識別對于選定的半徑值(Rtl)的選擇而言是充分不敏感的。在一個例子中，Rtl的選定的常數(shù)值可以從由標(biāo)稱輪胎半徑乘以常數(shù)χ確定的范圍進(jìn)行選擇，其中1/8 < χ < 5。在其它例子中，不同范圍的χ也是可能的。然后，可以將原始數(shù)據(jù)(例如，《值)和/或上文描述的相關(guān)衍生測量量(例如， I^n和/或Un值)提供至一個或多個計算機(jī)42以及一個或多個相關(guān)處理器44，以進(jìn)行測量后處理。一般而言，這樣的處理可以包括如下示例性步驟，例如數(shù)據(jù)調(diào)理202、數(shù)據(jù)過濾210 以及與數(shù)據(jù)調(diào)理和過濾結(jié)合執(zhí)行的其它在先或隨后測量、分析和其它步驟。本主題的系統(tǒng)和方法對于數(shù)據(jù)過濾處理210有特別的興趣，因為測量后處理的該部分的作用是將輪胎的某些幾何特征過濾出去。一般而言，過濾210包括執(zhí)行侵蝕預(yù)過濾以消除由胎面膠邊、激光超調(diào)等等引起的數(shù)據(jù)尖峰的任選步驟212、將測量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二維形式的步驟214、獲取處于包圍數(shù)據(jù)點的凸包上的該數(shù)據(jù)點的步驟216以及在一個維度上對其余數(shù)據(jù)點進(jìn)行插值的步驟218。應(yīng)該認(rèn)識到，一些步驟，包括數(shù)據(jù)過濾步驟210，并不一定需要按照圖2A-2C 中所示的連續(xù)排序而執(zhí)行。在進(jìn)一步具體討論本發(fā)明的改進(jìn)的數(shù)據(jù)處理步驟之前，先針對圖3、圖4A和圖4B 對使用常規(guī)基于窗口的過濾技術(shù)的過濾性能進(jìn)行討論。一般而言，這樣的常規(guī)技術(shù)(包括移動平均值和中值過濾)由一種數(shù)學(xué)處理構(gòu)成，其中一個窗口包圍感興趣的原始數(shù)據(jù)點， 并且基于該窗口內(nèi)原始數(shù)據(jù)點的集中趨勢的測量量(典型地為平均值或中值)而分配過濾的值。當(dāng)集中趨勢測量量是平均值的時候，這種過濾稱之為移動平均值過濾。考慮以下原始跳動測量量數(shù)據(jù)的一維函數(shù)形式r = g(e) ;rn= g(en);以及⑴f = h(6) ;fn = h(0n),(2)其中r和f分別表示按照徑向坐標(biāo)的原始測量量和過濾的測量量，θ是跳動數(shù)據(jù)點的圓周坐標(biāo)。當(dāng)圍繞輪胎的周邊對總共N個數(shù)據(jù)點進(jìn)行測量的時候，通過整數(shù)η編索引從而η= 1，2，3，…，N，θ 表示每個測量點η處的角位置。當(dāng)圍繞輪胎的徑向周邊以基本上均勻的角間隔獲得測量量的時候，可以使用公式θη= (η-1)/Ν。在指標(biāo)標(biāo)記法 (indicial notation)中，中值和移動平均值過濾表示為
/ 中值=中值廣⑶
/ 移動平均值=平均⑷其中w是窗口中數(shù)據(jù)點的數(shù)量。圖3顯示了 9節(jié)距輪胎的模擬的1 點徑向跳動測量量，該輪胎具有300mm的標(biāo)稱半徑和13mm的胎面花紋溝深度。此外，峰對峰幅值為2. Omm的正弦跳動已經(jīng)疊加在原始數(shù)據(jù)中；在所有數(shù)據(jù)處理都完成以后，正是這種跳動需要被準(zhǔn)確地檢測出來。在圖中，通過各個圓點狀的點來表示模擬的數(shù)據(jù)點。圖3還顯示了相應(yīng)的中值和移動平均值過濾，每一種過濾都使用了 15°窗口。中值過濾用實線表示，移動平均值過濾用虛線表示。對中值和移動平均值過濾的數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，分別產(chǎn)生了 2. 93mm和2. 56mm的第一諧波跳動(Hl)值， 或者是實際值的1. 至1.46倍。圖4A和圖4B分別顯示了作為窗口尺寸的函數(shù)的中值和移動平均值過濾的歸一化第一諧波跳動(Hl)幅值和相位角。特別地，圖4A的曲線圖提供了過濾的第一諧波跳動(u) 幅值與實際第一諧波跳動幅值(Utl)的比率與以度表示的窗口尺寸的關(guān)系。圖4B以曲線圖的方式表示了以度表示的實際第一諧波跳動相位和過濾的第一諧波跳動相位之間的差值 (Δ θ )與以度表示的窗口尺寸的關(guān)系。在圖4Α和圖4Β中，曲線圖上的實線表示中值過濾， 虛線表示移動平均值過濾。結(jié)果顯示了檢測正確幅值和相位中存在的誤差?；谶@個例子， 一般而言顯而易見的是，單獨使用基于窗口的過濾對于過濾輪胎測量數(shù)據(jù)而言并不總是有效的，并且可能會引入顯著的虛假諧波含量。因此，已經(jīng)開發(fā)了改進(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。在應(yīng)用本主題的過濾技術(shù)之前，可以在初始狀態(tài)下將附加調(diào)理步驟應(yīng)用至獲得或確定的跳動測量量。例如，再次參考圖2Α，與數(shù)據(jù)調(diào)理處理202相關(guān)的第一步驟涉及平均步驟204，通過該平均步驟204，在進(jìn)行測量的所有輪胎回轉(zhuǎn)中的不同測量點在一起進(jìn)行平均。例如，如果輪胎測量量是對于60次輪胎回轉(zhuǎn)而獲得的，可以將與給定數(shù)據(jù)點(對于每 2048個數(shù)據(jù)點的每一個或者對于其它總數(shù)數(shù)據(jù)點的每一個)相關(guān)的60個測量量的每一個進(jìn)行平均。這種數(shù)據(jù)平均不僅有助于實現(xiàn)總體更好的測量質(zhì)量，而且還有助于使得對于測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲要求降到最低。在數(shù)據(jù)調(diào)理處理202中的另一個示例性步驟206涉及對原始測量數(shù)據(jù)(例如，跳動測量量)進(jìn)行同步。一般而言，同步步驟206涉及將所有測量的數(shù)據(jù)點(例如，在輪胎表面周圍測量的2048個點)與索引脈沖進(jìn)行同步，索引脈沖是由光學(xué)編碼器34確定的參考點。當(dāng)由于存在與激光傳感器22相關(guān)的內(nèi)部過濾而產(chǎn)生時間選擇的漂移(shift)的時候，可能需要實現(xiàn)相位或時間選擇的漂移，以適當(dāng)?shù)貙?shù)據(jù)點與沿著輪胎表面的參考位置對齊。時間選擇/相位的漂移的量常常作為獲得輪胎測量量的旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)而確定。應(yīng)該認(rèn)識到，上述數(shù)據(jù)調(diào)理步驟，包括但不限于同步和平均步驟204和206，分別可以在參考圖5B進(jìn)行描述的任何不同類型的幾何測量量上執(zhí)行。例如，數(shù)據(jù)調(diào)理步驟可以應(yīng)用于在激光傳感器和輪胎表面之間測量的位移距離值的數(shù)據(jù)組{《:η = 1,2, "·Ν}，應(yīng)用于確定的徑向或側(cè)向表面測量量的數(shù)據(jù)組IRn :n = 1,2, "·Ν}，或者應(yīng)用于確定的徑向或側(cè)向跳動測量量的數(shù)據(jù)組Iun :η = 1，2，…N}。如此，數(shù)據(jù)調(diào)理可能會出現(xiàn)在將位移距離測量量轉(zhuǎn)化為徑向或側(cè)向表面值和/或跳動值的過程之前、之中或之后?，F(xiàn)在參考圖6Α，示出了在輪胎周圍在各個角位置(θη)測量的徑向表面測量量 (Rn)的調(diào)理的數(shù)據(jù)組的示例性曲線圖，其中每個圓點狀數(shù)據(jù)點表示N個總離散徑向表面值的其中之一，虛線表示Rtl,，即輪胎的標(biāo)稱半徑。如同前面參考圖5Β描述的那樣，圖6Α的徑向表面測量量能夠轉(zhuǎn)化為跳動值(U)，如圖6Β中所示。在圖6Β中提供了以mm表示的測量的跳動測量量(U)的調(diào)理的數(shù)據(jù)組與以度表示的測量的角位置(Θ)的關(guān)系，其中每個圓點狀點表示N個總測量量的其中之一。從這樣的圖中能夠認(rèn)識到，由于存在測量過程與某些輪胎幾何特征的相互作用，測量的數(shù)據(jù)有時候包括不精確的值，所述輪胎幾何特征例如但不限于輪胎胎面中限定的花紋溝以及輪胎膠邊的存在(即從輪胎胎面的外表面延伸的過量橡膠的較薄部分，如果沒有這些較薄部分，該輪胎胎面的外表面就會是基本上光滑的)。特別地，在沿著輪胎胎冠對胎面跳動測量量進(jìn)行獲取的非接觸測量系統(tǒng)的情況下，沿著胎面頂部(即，胎面凸紋)的徑向跳動測量量的獲取通常是相當(dāng)準(zhǔn)確的。在圖6B 中，這些測量量顯示為具有大約5到8mm之間的跳動值的數(shù)據(jù)點。然而，在底部胎面花紋溝位置獲得的數(shù)據(jù)常常包含顯著噪聲，顯示為具有負(fù)跳動值的分散的數(shù)據(jù)點。基于激光超調(diào)或其它虛假效果的一般稀疏的不正確數(shù)據(jù)讀取可能會引入附加噪聲，或者可能會將附加噪聲引至沿著存在諸如胎面膠邊的幾何特征的輪胎表面獲得的跳動測量量。這樣的附加噪聲在圖中常常呈現(xiàn)為向上的數(shù)據(jù)尖峰，例如圖6C的各個數(shù)據(jù)點601-608。因為原始跳動數(shù)據(jù)通常難以通過使用常規(guī)基于窗口的技術(shù)(例如移動平均值和中值過濾)進(jìn)行有效過濾，本主題描述了改進(jìn)的過濾步驟(一般而言為圖2A-2C中的210)， 其通過對虛假輪胎胎面特征進(jìn)行補(bǔ)償而提供了數(shù)據(jù)的有效、自動和自然的過濾。與本發(fā)明的數(shù)據(jù)過濾處理210相關(guān)的第一示例性步驟涉及執(zhí)行侵蝕預(yù)過濾步驟 212。僅僅在存在向上的數(shù)據(jù)尖峰(例如可能由胎面膠邊的存在而引入)的時候，或者在對反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以檢測胎側(cè)凹陷或其它幾何參數(shù)的時候是需要步驟212的，從這個意義上講，步驟212可以是任選的。一般而言，預(yù)過濾步驟212涉及識別并且消除或修改在鄰近測量值的上方形成尖峰的所選擇的跳動測量量。數(shù)據(jù)尖峰的消除在與凸包過濾相關(guān)的隨后的處理步驟中變得非常重要。從隨后對凸包過濾進(jìn)行的解釋中將會認(rèn)識到，如果這樣的數(shù)據(jù)尖峰包括在測量組中而不是被過濾出去或者被消除，這些尖峰就將會被識別為處于凸包上并且會不合意地將虛假下空間頻率成分引入測量數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在參考圖6C和圖6D，考慮向上的尖峰(對應(yīng)于胎面膠邊)存在于圖6C中所示的數(shù)據(jù)中的示例性情況。圖6C表示了以毫米(mm)表示的測量的跳動(u)與以度(° )表示的測量的角位置的關(guān)系。在圖6C中所有的測量的數(shù)據(jù)點由圖上的圓點狀點表示，一般稀疏的向上數(shù)據(jù)尖峰在圖6C中分別標(biāo)注為數(shù)據(jù)點601-608。從而，根據(jù)圖2A的步驟212，可能需要預(yù)過濾以消除或修改數(shù)據(jù)點601-608。在一個示例性實施方案中，某一值之上的識別的數(shù)據(jù)點或識別為在鄰近測量值之上形成尖峰的數(shù)據(jù)點(例如，數(shù)據(jù)點601-608)能夠簡單地被刪除或者通過選擇的鄰近數(shù)據(jù)點的最小值或平均值進(jìn)行替換。在另一個例子中，可以對所有數(shù)據(jù)點應(yīng)用侵蝕類型的過濾， 最明顯的變化會影響對應(yīng)于數(shù)據(jù)點601-608的跳動值。根據(jù)這樣的侵蝕過濾，可以應(yīng)用基于窗口的方法，其中所有數(shù)據(jù)點都通過將每個點替換為特定窗口中的所有點的最小值而進(jìn)行過濾，該方法基于以下方程
/ 侵蝕=min {un_w/2. · · un+w/2}(7)在一個例子中，特定窗口是三個點。因此，與目標(biāo)點相關(guān)的數(shù)據(jù)值替換為三個值的最小值，所述三個值包括目標(biāo)點以及緊接目標(biāo)點左邊和右邊的點。應(yīng)該認(rèn)識到，可以實施例如參考步驟212描述的侵蝕預(yù)過濾的多重迭代(例如，將測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行一次、兩次、三次或更多次侵蝕預(yù)過濾)。現(xiàn)在參考圖6D，提供了在應(yīng)用如上述方程(7)中限定的侵蝕過濾之后的測量的數(shù)據(jù)點的圖示。圖6D也提供了以毫米(mm)表示的測量的跳動(u)與以度(° )表示的測量的角位置的關(guān)系。所有數(shù)據(jù)點都進(jìn)行過濾，使得一些原始數(shù)據(jù)點(包括尖峰數(shù)據(jù)值601-608 和其它數(shù)據(jù)值)現(xiàn)在表現(xiàn)為具有負(fù)跳動值的點，這些點常常聚集為緊挨著對應(yīng)于胎面花紋溝位置的鄰近測量量。通過利用較窄的窗口，侵蝕過濾處理傾向于有效地消除向上的尖峰， 但是增大了花紋溝的寬度。如圖6D中所示，大約8°的窗口(三個數(shù)據(jù)點)消除了胎面膠邊。應(yīng)該認(rèn)識到，盡管上述預(yù)過濾步驟212描述為應(yīng)用至跳動值的數(shù)據(jù)組IuJ，預(yù)過濾也可以應(yīng)用至徑向表面測量量的數(shù)據(jù)組IRJ。雖然預(yù)過濾步驟212有助于消除諸如胎面膠邊的幾何特征，但是也需要附加過濾以對胎面凸紋和/或花紋溝的存在進(jìn)行補(bǔ)償。在這樣的附加過濾是部分地通過應(yīng)用凸包過濾完成的。然而，二維數(shù)據(jù)組可以是優(yōu)選的，以有效地執(zhí)行凸包分析。正如本文中所使用的， 稱為“一維”的輪胎測量量一般而言對應(yīng)于按照單一矢量獲得的幾何測量量。例如，當(dāng)以極坐標(biāo)形式獲得跳動測量量的時候(按照徑向和圓周坐標(biāo))，僅僅使用單一矢量來限定這樣的測量量。相反地，在本文中稱為“二維”的輪胎測量量一般而言需要兩個矢量來表示跳動測量量。二維跳動測量量的例子對應(yīng)于由笛卡爾坐標(biāo)限定的測量量，其需要在不同正交方向上的各自的第一和第二幅值，從而由兩個不同測量矢量構(gòu)成。根據(jù)圖2A中的數(shù)據(jù)過濾處理210的另一個示例性步驟，步驟214涉及將一維數(shù)據(jù) (例如在圖6D中示出的)轉(zhuǎn)換為二維形式，從而考慮輪胎表面的固有曲率。根據(jù)轉(zhuǎn)換步驟 214，來自圖6D的每個跳動值(Un)被轉(zhuǎn)化回徑向表面測量量(Rn)并且分解為二維形式，如圖7中所示。這樣的二維轉(zhuǎn)換的例子涉及具有一組相互垂直的軸線的正交坐標(biāo)系統(tǒng)的利用。二維表示的特定例子將每個徑向表面測量量I^n轉(zhuǎn)換為各個坐標(biāo)Rnx和Rnz，其中Rnx是在第一維度(例如，前后維度χ)上的2-D測量的數(shù)據(jù)點值，Rnz是在第二維度(例如，豎直維度ζ)上的2-D測量的數(shù)據(jù)點值。用于實現(xiàn)將測量的數(shù)據(jù)從一維形式轉(zhuǎn)換為二維形式的特定方程如下Rnx = I nC0S θ n;以及(5)Rnz = RnSin θ η。(6)再次參考圖2Α，數(shù)據(jù)過濾處理210中的另一更加特殊的步驟涉及步驟216，該步驟 216識別處于包圍2-D測量的凸包上的2-D徑向表面測量量中的被選擇的那些。步驟216 可以更特別地涉及確定點的次組(subset)，所述次組形成最小凸起幾何形狀的頂點以包圍 2-D測量量組。在平面環(huán)境中的這樣的確定能夠如圖7中所示以曲線圖的形式進(jìn)行表示。凸包能夠被概念化為這樣一些點如果將要到達(dá)平衡，從初始拉伸狀態(tài)松弛的假設(shè)彈性帶700將會處于所述點上。對于例如圖7中所示的數(shù)據(jù)點組，從而凸包是包絡(luò)這些點的最小多邊形， 從而使得所有的點或者在周界上或者在該多邊形的內(nèi)部。該多邊形必須是凸起的，從而使得凸包將僅僅通過那些周界點來表示，忽略任何向內(nèi)的尖峰。如圖8A中所示，剩余的數(shù)據(jù)點(即處于凸包上的那些數(shù)據(jù)點)被識別為處于表示標(biāo)稱半徑Rtl的虛線圓圈之外的畫圈數(shù)據(jù)點。從而，剩余數(shù)據(jù)點的數(shù)量與測量點的初始組比較大為減少了。對于計算平面組的凸包，存在若干已知的數(shù)學(xué)算法。例如，利用具有或不具有一般維度Beneath-Beyond Algorithm(下方超越算法)的二維Quickhull算法的實際凸包算法在以下文獻(xiàn)中公開C. Bradford Barber ^Α "The quickhull algorithm for convex hulls,，，ACM Transactions on Mathematical Software(TOMS), Vol. 22, No. 4, December1996，pp. 469-483。已知凸包算法的附加解釋公開于;http://www. ghull.org/和http:// mathworld. wolfram. com/ConvexHull. html?？商娲?，諸如所謂的“禮品包裝”方法的方法可以用于實現(xiàn)凸包算法。根據(jù)禮品包裝技術(shù)，分析從給定象限中的最遠(yuǎn)點開始，例如數(shù)據(jù)組中最下方、最左邊的點。這樣的點保證處于包絡(luò)數(shù)據(jù)組的凸包上。凸包上的下一個點被識別為，沒有點處于由當(dāng)前點和下一個點產(chǎn)生的線的左邊。這個過程一直重復(fù)，直到其繞回初始點。再一次參考圖2A，示例性數(shù)據(jù)過濾處理210中涉及的最終步驟218對應(yīng)于對處于凸包上的2-D測量量的識別的所選擇的測量量進(jìn)行一維插值。處于凸包上的這樣的識別的 2-D測量量通過圖8A中的畫圈數(shù)據(jù)點來表示。為了進(jìn)行一維插值，圖8A中所示的在徑向表面測量量的二維數(shù)據(jù)組中的識別的畫圈數(shù)據(jù)點轉(zhuǎn)化回如圖8B中所示的跳動測量量的一維數(shù)據(jù)組。圖8B中的畫圈的數(shù)據(jù)點是曲線圖上僅有的剩余數(shù)據(jù)點，因為它們是確定為處于凸包上的僅有的數(shù)據(jù)點。一旦識別的數(shù)據(jù)點為一維形式，使用插值步驟218以填充曲線圖上的數(shù)據(jù)點之間的所識別的間隙。尤其是針對步驟218，在步驟216中識別為落在凸包上的數(shù)據(jù)點(例如，圖8A和圖 8B中的畫圈數(shù)據(jù)點)根據(jù)各個角位置處的各自的跳動值從2-D形式轉(zhuǎn)化回I-D形式，如圖 8B中所示。然后進(jìn)行數(shù)據(jù)點的插值，如圖8B中的實線所示。一般而言，插值對應(yīng)于在處于凸包上的識別的數(shù)據(jù)點的離散組中以數(shù)學(xué)方式構(gòu)建新的數(shù)據(jù)點的步驟。結(jié)果可能對應(yīng)于基于之前識別的數(shù)據(jù)點和新構(gòu)建的數(shù)據(jù)點的總組的基本上連續(xù)的函數(shù)。可以利用任何合適類型的插值，非限制性的例子包括線性插值、多項式插值、樣條插值等等。在特殊例子中，可以利用稱之為三次樣條插值的一種類型的樣條插值，其中通過對每個點確定一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)匹配的位置，一系列三次多項式能夠在每個現(xiàn)存數(shù)據(jù)點處實現(xiàn)擬合?？梢栽诓襟E218中實施的插值的進(jìn)一步的例子在本文中稱為“填充插值”。填充插值在第一和第二現(xiàn)存數(shù)據(jù)點之間進(jìn)行插值，這種插值的方式是用這兩個現(xiàn)存數(shù)據(jù)點的最小值來填充這兩個現(xiàn)存數(shù)據(jù)點之間的缺失值。例如，如果在位置五( 測量的第一點具有值七(7. 0)并且在位置十(10)測量的第二點具有值十五(15. 0)，填充插值則會將位置6、7、8 和9的值賦值為七(7. 0)，即(7. 0)和(15. 0)的最小值。仍然參考圖2A，在步驟220中執(zhí)行在步驟218中應(yīng)用凸包過濾之后獲得的結(jié)果函數(shù)的傅立葉或諧波分解。值得注意的是，本主題的過濾技術(shù)一般而言在以下方面是成功的 以非常低的誤差率有效地復(fù)制第一諧波(Hl)徑向跳動幅值和相位，同時在其它諧波分量 (例如，H2、H3、H4等等)中不引入不合意的噪聲或誤差水平。這對于其它數(shù)據(jù)過濾技術(shù)是一種顯著的優(yōu)點，當(dāng)過濾第一水平或其它低水平諧波分量時，其它數(shù)據(jù)過濾技術(shù)有時會在輪胎幾何測量量的更高水平諧波分量中引入偶然誤差?；谠趫D8B中示出的示例性數(shù)據(jù)，凸包過濾在1.4%和0. °之內(nèi)有效地分別復(fù)制了 Hl幅值和相位?；趫D8B的相同示例性數(shù)據(jù)，在原始測量數(shù)據(jù)中沒有向上的數(shù)據(jù)尖峰時(從而不需要應(yīng)用侵蝕預(yù)過濾)在應(yīng)用本主題的凸包過濾之后產(chǎn)生的傅立葉幅值和相位在表1中呈現(xiàn)。使用凸包過濾且不使用侵蝕預(yù)過濾的傅立葉幅值和相位
權(quán)利要求
1.一種處理輪胎的幾何測量量的方法，包括測量輪胎的表面以獲得幾何測量量的電子數(shù)據(jù)組，所述幾何測量量的電子數(shù)據(jù)組由相對于給定輪胎在各個角位置處的多個參數(shù)值構(gòu)成；以電子方式識別所述參數(shù)值中處于包圍整組值的凸包上的所選參數(shù)值；以及以電子方式對所述參數(shù)值中處于凸包上的所識別的所選參數(shù)值進(jìn)行插值，以獲得過濾的幾何測量量的最終數(shù)據(jù)組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在獲得的數(shù)據(jù)組中以電子方式過濾幅值大于鄰近參數(shù)值的所選參數(shù)值的步驟，其中所述以電子方式過濾的步驟是在所述以電子方式識別的步驟之前進(jìn)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中輪胎的測量表面包括沿著輪胎胎側(cè)或胎肩的至少一個位置，并且其中所述方法進(jìn)一步包括以電子方式分析過濾的幾何測量量的最終數(shù)據(jù)組的步驟，以識別形式為一個或更多胎側(cè)突出和胎側(cè)凹陷的胎側(cè)變形特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中輪胎的測量表面包括沿著輪胎胎冠的至少一個位置，并且其中所述方法進(jìn)一步包括將過濾的幾何測量量的最終數(shù)據(jù)組分解為多個諧波分量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述以電子方式識別步驟之前的對幾何測量量的數(shù)據(jù)組進(jìn)行反轉(zhuǎn)的步驟；以及在所述以電子方式插值步驟之后的對過濾的幾何測量量的最終數(shù)據(jù)組進(jìn)行反轉(zhuǎn)的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述以電子方式識別步驟和以電子方式插值步驟對于初始在所述測量步驟中獲得的幾何測量量的數(shù)據(jù)組執(zhí)行一次并且分離地對于幾何測量量的反轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)組執(zhí)行一次，分別產(chǎn)生過濾的幾何測量量的第一最終數(shù)據(jù)組和第二最終數(shù)據(jù)組。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中對過濾的幾何測量量的第一最終數(shù)據(jù)組進(jìn)行分析，以識別存在的任何胎側(cè)突出，并且其中對過濾的幾何測量量的第二最終數(shù)據(jù)組進(jìn)行分析，以識別存在的任何胎側(cè)凹陷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述以電子方式識別所述參數(shù)值中處于包圍整組值的凸包上的所選參數(shù)值的步驟包括將每個參數(shù)值轉(zhuǎn)換為用沿著給定輪胎的表面的曲率位置表示的表面值，所述曲率位置是在第一正交方向和第二正交方向上測量的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中在各個角位置θn處，對于一些預(yù)定整數(shù)值N，每個參數(shù)值對應(yīng)于跳動值un，η = 1,2,3,…，N，并且其中在幾何測量量的數(shù)據(jù)組中的每個跳動值轉(zhuǎn)換為由第一參量Rnx和第二參量Rnz表示的二維形式，Rnx和Rnz由以下方程確定Rm =(Ro+Un) cos θ n ；以及 Rnz = (R0+Un) sin θ n。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中每個參數(shù)值對應(yīng)于徑向跳動值，并且其中Rtl包括與測量的輪胎相關(guān)的標(biāo)稱半徑。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中每個參數(shù)值對應(yīng)于側(cè)向跳動值，并且其中Rtl包括選擇的常數(shù)值。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中幾何測量量的電子數(shù)據(jù)組包括徑向跳動測量量和側(cè)向跳動測量量的其中之一。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述以電子方式進(jìn)行插值的步驟包括執(zhí)行線性插值、三次樣條插值或填充插值。
14.一種輪胎測量系統(tǒng)，用于對與以一個或更多預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)的給定輪胎相關(guān)的測量特性進(jìn)行處理，所述輪胎測量系統(tǒng)更具體而言包括第一存儲器，所述第一存儲器適合于對測量量進(jìn)行存儲，每個測量量對應(yīng)于在相對于給定輪胎的角位置獲得的幾何參數(shù)值；第二存儲器，所述第二存儲器適合于對形式為計算機(jī)可執(zhí)行指令的軟件進(jìn)行存儲；以及至少一個處理器，所述處理器聯(lián)接至所述第一存儲器和第二存儲器，并且配置為選擇性地實施存儲在所述第二存儲器中的計算機(jī)可執(zhí)行指令，以對存儲在所述第一存儲器中的測量量進(jìn)行處理；其中所述至少一個處理器實施存儲在所述第二存儲器中的計算機(jī)可執(zhí)行指令，從而實施以下功能識別幾何參數(shù)值中處于包圍整組值的凸包上的所選參數(shù)值，并且對幾何參數(shù)值中處于所述凸包上的所識別的所選參數(shù)值進(jìn)行插值以獲得過濾的測量量的最終數(shù)據(jù)組。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輪胎測量系統(tǒng)，其中所述至少一個處理器進(jìn)一步配置對獲得的數(shù)據(jù)組中具有比鄰近值更大的幅值的所選幾何參數(shù)值進(jìn)行過濾，其中對所選幾何參數(shù)值進(jìn)行過濾出現(xiàn)在識別幾何參數(shù)值中處于包圍整組值的凸包上的所選參數(shù)值之前。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輪胎測量系統(tǒng)，其中所述至少一個處理器進(jìn)一步配置為通過將幾何參數(shù)值用沿著給定輪胎的表面的曲率位置表征而將多個幾何參數(shù)值轉(zhuǎn)換為二維形式，所述曲率位置是在第一正交方向和第二正交方向上測量的。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的輪胎測量系統(tǒng)，其中多個幾何參數(shù)值對應(yīng)于跳動值，并且其中所述至少一個處理器進(jìn)一步配置為，通過將測量量組中每個角位置θ n處針對一些預(yù)定整數(shù)值N的每個跳動值un，η = 1，2，3，…，N轉(zhuǎn)換為由第一參量Rnx和第二參量Rnz表示的二維形式，將所述多個跳動值轉(zhuǎn)換為二維形式，Rffi^PRnz由以下方程確定Rm = (R0+un) cos θ n ；以及 Rnz = (R0+un) sin θ n。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的輪胎測量系統(tǒng)，其中所述幾何參數(shù)值包括徑向跳動值，并且其中R0包括與測量的輪胎相關(guān)的標(biāo)稱半徑。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的輪胎測量系統(tǒng)，其中所述幾何參數(shù)值包括側(cè)向跳動值，并且其中R0包括選擇的常數(shù)值。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輪胎測量系統(tǒng)，其中存儲在所述第一存儲器中的測量量包括徑向跳動測量量，并且其中所述至少一個處理器進(jìn)一步配置為將多個跳動測量量分解為多個諧波分量。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輪胎測量系統(tǒng)，其中存儲在所述第一存儲器中的測量量包括側(cè)向跳動測量量，并且其中所述至少一個處理器進(jìn)一步配置為對過濾的跳動測量量的最終數(shù)據(jù)組進(jìn)行分析，以針對側(cè)向跳動測量量識別胎側(cè)變形位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輪胎測量系統(tǒng)，其中所述至少一個處理器進(jìn)一步配置為通過執(zhí)行線性插值、三次樣條插值或填充插值而對所述幾何參數(shù)值的識別的所選參數(shù)值進(jìn)行插值。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輪胎測量系統(tǒng)，其中所述至少一個處理器進(jìn)一步配置為 在識別幾何參數(shù)值中處于包圍整組值的凸包上的所選參數(shù)值之前對測量量組中的每個幾何參數(shù)值進(jìn)行反轉(zhuǎn)，并且在對幾何參數(shù)值的識別的所選參數(shù)值進(jìn)行插值之后對過濾的測量量的最終數(shù)據(jù)組進(jìn)行反轉(zhuǎn)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的輪胎測量系統(tǒng)，其中通過所述至少一個處理器實施的識別和插值對于存儲在所述第一存儲器中的測量量的初始數(shù)據(jù)組執(zhí)行一次并且分離地對于測量量的反轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)組再次執(zhí)行一次，分別產(chǎn)生過濾的測量量的第一最終數(shù)據(jù)組和第二最終數(shù)據(jù)組。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的輪胎測量系統(tǒng)，其中所述至少一個處理器進(jìn)一步配置為對過濾的測量量的第一最終數(shù)據(jù)組進(jìn)行分析，以識別存在的任何胎側(cè)突出，并且配置為對過濾的測量量的第二最終數(shù)據(jù)組進(jìn)行分析，以識別存在的任何胎側(cè)凹陷。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輪胎測量系統(tǒng)，進(jìn)一步包括測量機(jī)器，所述測量機(jī)器適合于牢固地接納給定輪胎并且使得該輪胎以一個或更多預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)；至少一個傳感器，所述傳感器相對于給定輪胎放置，用于測量所述傳感器和輪胎表面之間的位移距離，從而在一個或多個軌道的每一個處對于多次回轉(zhuǎn)在沿著給定輪胎的徑向或側(cè)向周邊的各個角位置確定由多個徑向或側(cè)向跳動值組成的數(shù)據(jù)組，并且其中在給定角位置處對于所述多次回轉(zhuǎn)的每一次，所述數(shù)據(jù)組中的每個值包括測量的跳動值的平均值。
全文摘要
一種輪胎測量系統(tǒng)，包括具有各種存儲器/介質(zhì)元件的計算機(jī)，用于存儲原始和轉(zhuǎn)換的輪胎測量數(shù)據(jù)(例如，測量的徑向或側(cè)向跳動值的數(shù)據(jù)組)以及計算機(jī)可執(zhí)行指令形式的軟件，這些指令由處理器執(zhí)行以對獲得的數(shù)據(jù)組內(nèi)在鄰近測量量上方形成尖峰的所選跳動值進(jìn)行過濾，識別過濾的跳動值中處于包圍整組值的凸包上的所選跳動值，并且對跳動值中處于凸包上的所識別的所選跳動值進(jìn)行插值，以獲得過濾的跳動測量量的最終數(shù)據(jù)組?？梢栽诜崔D(zhuǎn)的數(shù)據(jù)組上進(jìn)行類似步驟，以更好地檢測諸如胎側(cè)凹陷的胎側(cè)變形特征。
文檔編號G01B11/02GK102292626SQ200980155089
公開日2011年12月21日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者A·F·托馬斯, V·S·尼克爾森 申請人:米其林技術(shù)公司, 米其林研究和技術(shù)股份有限公司