[發明專利]一種輪胎仿生設計方法

在審

• 申請號: 201911399579.2
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111027147A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 劉從臻;李亞龍;李永強;苑陽;孫運芬;徐成偉;謝孟雨
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;G06T17/00;G06N3/00;B60C11/00;B60C11/03
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• 代理人: 暫無信息

1.一種輪胎仿生設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：利用Walkway壓力分布測試系統及OLYMPUS高速相機相結合的方式，測試貓在運動過程中貓爪的動態接地特性，根據接地特性分析，選擇仿生對象；

步驟2：采用VIVID 910型3D激光掃描儀對貓爪進行掃描，獲取貓爪底面幾何外形圖，利用軟件Imageware、Excel和Matlab對所獲圖形數據進行處理；

步驟3：基于仿生對象幾何形狀，對仿生目標輪胎胎冠進行仿生設計；

步驟4：利用有限元法對仿生設計輪胎進行仿真分析，分析仿生設計輪胎的性能。

2.根據權利要求1所述的一種輪胎仿生設計方法，其特征在于，所述步驟1中，Walkway壓力分布測試系統為上表面中間位置嵌有壓力傳感器片的輔助板，其長、寬及厚度分別為600mm、600mm、5mm，傳感器長、寬和厚度分別為447mm、112mm、1mm，利用配帶數據線與電腦連接，使用電腦安裝的測試系統配套軟件對數據收集。

3.根據權利要求1所述的一種輪胎仿生設計方法，其特征在于，所述步驟1中，OLYMPUS高速相機的作用：連續拍攝貓在Walkway壓力分布測試系統上行走的照片，拍攝速度為1秒1000張，然后利用MATLAB對照片處理，計算出貓行走速度的變化，以觀察不同速度時的貓爪接地特性。

4.根據權利要求1所述的一種輪胎仿生設計方法，其特征在于，所述步驟1中，測試場地布置及測試方法為：

將Walkway壓力分布測試系統放置在平坦的水泥地面上，在嵌有壓力傳感器的輔助板左右兩側分別放置兩張高硬度的木質板作為跑道板，其長、寬及厚度分別為2700m、600m、5mm。在嵌有壓力傳感器的輔助板兩側分別豎直放置兩張材質為透明塑料的擋板，其長、寬及厚度分別為6000mm、295mm、4mm。在Walkway壓力分布測試系統一側放置高速攝像機，鏡頭與壓力傳感器水平距離為1m。使用數據線連接電腦與測試系統，打開電腦，啟動配帶軟件，利用軟件對測試系統進行測試前的調試。調試完成后，采用引誘的方式使貓以不同的速度在兩擋板之間多次行走。利用配帶軟件，對貓行走時貓爪踩在壓力傳感器上整個接觸過程的接地數據進行采集，包括接地壓力分布、接地面積、地面垂直反力、接地時間等數據。通過配帶軟件對獲得數據進行查看及分析，經過分析后選取貓爪的仿生部位。

5.根據權利要求1所述的一種輪胎仿生設計方法，其特征在于，所述步驟2中，采用VIVID 910型3D激光掃描儀對貓爪掃描過程及方式：

對貓進行麻醉，對貓爪進行簡單脫毛處理，然后在貓爪表面噴上顯影劑，以保證掃描的精度和效果。將貓放置到轉臺上，保證貓爪盡可能是豎直狀態，使轉臺與VIVID 910型3D激光掃描儀鏡頭的距離為600mm，通過轉動轉臺可調整貓爪的不同部位正對掃描儀鏡頭。打開電腦，開啟VIVID 910型3D激光掃描儀配帶軟件，通過配帶軟件對掃描儀鏡頭的位置和焦距進行調整，選擇合適的光強，以達到最佳的掃描精度和效果。對貓爪進行第1片5次掃描，保留質量較高圖形，圖形為三維曲面圖，然后通過轉動轉臺角度，依次對貓爪進行1周5片掃描，利用配帶軟件“定位(Pitch)”指令，將5片掃描圖整合為一個整體的貓爪三維曲面圖形，整合完成后，將圖保存格式為.stl文件。

6.根據權利要求1所述的一種輪胎仿生設計方法，其特征在于，所述步驟2中，利用軟件Imageware、Excel和Matlab對所獲圖形數據處理：

將.stl文件導入軟件Imageware，使用“點顯示”命令進行點云顯示，利用“圈選點”命令刪除點云無用部分，留下仿生部位肉墊點云。使用軟件Imageware的“旋轉視圖”和“視圖平行移動”命令，調整仿生部位肉墊點云正視圖的狀態，使肉墊接地面為正視圖。將點云另存為.txt格式，將點云的位置信息復制到Excel中，對點云坐標進行加減運算處理，選擇仿生部位肉墊點云正視圖最左邊中間位置為原點。將完成處理的坐標數據利用Matlab進行處理，包括曲線擬合、圖像顯示等。