案例分享 |高速視覺測量系統(tǒng)在新型非充氣輪胎研發(fā)中的應用

新型非充氣輪胎（見圖1）的正向研發(fā)中，科學優(yōu)化材料（樹脂、橡膠等）配比，提升輪胎力學性能，提高車輛高速行駛中的可靠性、舒適性、燃油經(jīng)濟性是提升產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵。因此，針對“不同轉(zhuǎn)速下及沖擊載荷下輪胎形變量化分析”的研究成為新興熱點課題。

圖1 非充氣輪胎示意圖

       傳統(tǒng)應變片（見圖2）接觸式測量法，客觀存在無法采集速度太快的對象，無法安裝布線（輪胎條幅過細,僅1~3mm），無法實現(xiàn)高精度測量等痛點。

圖2 常見電阻應變片

       千眼狼專為應變場領(lǐng)域研發(fā)的非接觸高速視覺測量系統(tǒng)（見圖3）具有無需布線、高速采集，多點測量，支持單目二維、雙目三維測量等優(yōu)勢，通過追蹤物體表面的散斑圖像或特征標記點，實現(xiàn)形變過程中物體表面的三維坐標、位移及應變的動態(tài)測量，亦可計算標記點的位移、分析距離夾角、彈性模具、泊松比等專業(yè)數(shù)據(jù)，同時支持與載荷儀通信，直觀顯示載荷與應變形態(tài)的對應關(guān)系。

圖3 千眼狼應變場測量系統(tǒng)

       近期在國內(nèi)某輪胎廠商進行的一項實驗研究中，科研人員采用千眼狼應變場測量系統(tǒng)研究了非充氣輪胎在不同轉(zhuǎn)速下，其內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)具體的形變量。

圖4 實驗現(xiàn)場

實驗裝置

       1. 里程機

       2.千眼狼高速攝像機5KF20

       3. 90mm定焦鏡頭、50mm變焦鏡頭

       4. 100W雙頭LED補光燈

       5. DIC專業(yè)分析軟件

       6. 筆記本電腦1臺

實驗過程

       1. 架設(shè)相機，使相機與輪胎被拍攝部位正交拍攝，保持水平，在拍攝部位粘貼標記點，并利用標記筆繪制散斑；

       2. 快速標定，畫面放置鋼尺，拍攝靜態(tài)圖片進行二維標定；

       3. 里程機啟動，模擬不同轉(zhuǎn)速(大轉(zhuǎn)速180KM/h)；

       4. 采用千眼狼圖像采集軟件抓取圖像（見圖5）,采集速度3000 fps，支持180KM/h轉(zhuǎn)速下大4度/幀的抓取頻率；

圖5 整體轉(zhuǎn)動下的非轉(zhuǎn)動輪胎

       5. 將不同時間戳對應的采集圖像導至DIC分析軟件中進行處理，擬合出整體轉(zhuǎn)動標記點分析與局部散斑分析曲線（見圖6、圖7）。

圖6 整體標記點分析曲線 

圖7 局部散斑分析 

       取得各實驗條件（不同轉(zhuǎn)速）下分析曲線、散斑圖后，科研人員會建立既有輪胎材料配比模式下的位移、形變量數(shù)據(jù)庫，再調(diào)整配比，進行若干次同類型實驗。同時結(jié)合其他重要的撞擊實驗、滾阻實驗的形變量數(shù)據(jù)，運用專業(yè)數(shù)理模型，找出理論曲線，繼而反向推出的樹脂、橡膠材料配比，助力新型輪胎的研發(fā)定型。