轮胎外形检测系统的设计与应用

发布时间：2020-04-07 16:30

【摘要】：随着我国物质水平的不断提高和汽车工业的不断推进,人们对于汽车行驶的安全性、稳定性和乘坐的舒适性等均提出更高的要求。轮胎作为连接汽车与地面的桥梁,其跳动量的大小直接影响机车的性能,因此对即将出厂的轮胎进行外形检测成为保证轮胎高质量产出的一个必要环节。本文设计了一套轮胎外形检测系统,目的是对轮胎胎冠的不圆度和胎侧的凹凸度进行检测。本设计是基于山东东营某橡胶有限公司的轮胎外形检测项目,考虑到轮胎外形检测的工艺流程与系统误差要求,本文主要从以下几个方面展开系统的研究:通过对比分析国内外轮胎动平衡不圆度试验机的发展趋势发现,光电式传感器在轮胎动平衡和不圆度检测系统中具有较高检测精度和检测效率,本文提出采用精度较高的光电式激光位移传感器对轮胎外形轮廓进行测量标定。首先,对轮胎外形检测装置组成进行了系统的设计,从系统结构和检测原理出发,对其运动控制系统和检测控制系统两方面的硬件及其选型分别进行了说明,重点研究了控制柜的电气控制系统,对控制器PLC的运动控制系统的SFC程序和速度/位置切换程序两个子程序程序进行了详细的讲解。其次,对轮胎外形胎侧和胎冠两种不同情况误差分别进行评定。对于轮胎胎侧的鼓包与凹陷检测,系统设计了软件FIR低通滤波器,用于滤去飞边、毛刺和高频噪声干扰。通过对比其他窗函数的滤波效果,系统最终采用阶数N=40的汉宁窗对胎侧原始信号进行滤波与平滑处理,给出了轮胎侧面跳动度的计算原理。对于轮胎胎冠的不圆度检测,本文采取对胎冠采样信号进行抽样的方法,将抽样点进行坐标转化,带入到遗传算法(GA)当中,拟合得到轮胎轮廓信息,与以轮辋主轴为直接参考圆心的检测结果进行实验对比分析,得出采用遗传算法得到的检测误差更小,精度更高。最后,借助组态王KingView 6.55平台开发了轮胎外形检测系统,实现了对轮胎外形的实时在线监控和异常报警的功能,并且使用DDE动态通讯方式完成了KingView 6.55与MATLAB的数据传输,在MATLAB端使用遗传算法进行圆度拟合得到了精确的圆度误差,同时使用FIR对高频信号进行滤波得到了精确的胎侧误差,并将其返回KingView 6.55中,将胎冠圆度误差和胎侧凹凸误差存储在SQL Server 2005关系数据中,并且利用Delphi 7.0开发信息查询应用程序,实现了后期对轮胎外形偏差信息的追溯。
【图文】：

（a） （b） （c）图 1.3 阿克隆标准公司产品图 1.3 展示了美国阿克隆标准公司的轮胎跳动度检测试验机以及所采用的关键测量器件。从图（a）中可以看出，轮胎与其装卡主轴同步沿着导轨移动到检测工位。这样可以避免轮胎因为重复装卡而引入的误差。跳动度检测工位可以采用两种检测装置（b）线结构光测量方式，，（c）为点结构光测量方式。该检测工位还配置机械运动装置增加测量范围，弥补传感器测量量程的不足。从该试验机对外公布数据所得，采用线结构光测量方式的检测精度为 0 .05mm，点结构光检测精度更高，可达 1u m。（a） （b） （c）

（a） （b） （c）图 1.3 阿克隆标准公司产品图 1.3 展示了美国阿克隆标准公司的轮胎跳动度检测试验机以及所采用的关键测量件。从图（a）中可以看出，轮胎与其装卡主轴同步沿着导轨移动到检测工位。这样可以免轮胎因为重复装卡而引入的误差。跳动度检测工位可以采用两种检测装置（b）线结光测量方式，（c）为点结构光测量方式。该检测工位还配置机械运动装置增加测量范围弥补传感器测量量程的不足。从该试验机对外公布数据所得，采用线结构光测量方式的测精度为 0 .05mm，点结构光检测精度更高，可达 1u m。
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.341

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