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三維激光智能傳感器正在悄然改變橡膠和輪胎行業(yè)
發(fā)布時(shí)間：2016/9/2 13:41:17 修改時(shí)間：2016/9/2 13:41:17 瀏覽次數(shù)：2176

圖1：輪胎內(nèi)部構(gòu)成

　　隨著汽車(chē)廠商對(duì)輪胎質(zhì)量愈來(lái)愈嚴(yán)格的要求，加上輪胎的復(fù)雜構(gòu)成（見(jiàn)圖1），輪胎制造廠家迫切需要速度快、操作簡(jiǎn)單、精度高的測(cè)量和檢測(cè)裝置，這些裝置可以離線或在線使用，他們不需要或需要很少的停機(jī)時(shí)間，可以最大程度地避免錯(cuò)誤判斷的發(fā)生。
　　三維激光傳感器正幫助許多在線生產(chǎn)過(guò)程提供質(zhì)量檢測(cè)，并且快速反饋生產(chǎn)過(guò)程的變化。這些在線過(guò)程測(cè)量和控制應(yīng)用包括測(cè)量橡膠的厚度和寬度、凹槽位置、正確引導(dǎo)安裝部件以及擠出膠條的拼接完整性和外觀輪廓檢測(cè)。對(duì)于成品輪胎的幾何尺寸和均勻性檢測(cè)，輪廓傳感器提供輪胎側(cè)壁和臺(tái)面完整的三維點(diǎn)云圖，用于檢測(cè)輪胎側(cè)壁或者胎面上的微小凹坑和鼓包，以及在輪胎均勻性設(shè)備上測(cè)量不圓度。同時(shí)三維傳感器還可以提供輪胎DOT碼的識(shí)別和其它壓印字符的自動(dòng)追溯功能。
　　通常對(duì)于大多數(shù)檢測(cè)技術(shù)而言，橡膠部件和產(chǎn)品的檢測(cè)極具挑戰(zhàn)性。橡膠材料都是黑色、未硫化、表面反光、熱且粘性物質(zhì)。若使用接觸式傳感器測(cè)量，表面很容易變形。而電容式傳感器則存在著測(cè)量范圍、工作距離太小、測(cè)量誤差隨靜電的增長(zhǎng)而變大、以及難以精確測(cè)量高硅含量的材料等不足之處。同樣，對(duì)于激光以及其他光學(xué)非接觸式測(cè)量技術(shù)而言，橡膠輪胎的測(cè)量同樣具有著挑戰(zhàn)，如黑色的表面通常無(wú)法反射足夠的光信號(hào)到傳感器，而且橡膠表面的反射率會(huì)隨著紋理的變化而大幅變化。
　　如今這些難題都已經(jīng)被LMI公司的一體式三維智能傳感器所解決。經(jīng)過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)的Gocator激光測(cè)量傳感器，不受材料表面的紋理、顏色、速度及不同環(huán)境光的影響。而且通過(guò)精準(zhǔn)的自動(dòng)曝光控制，Gocator一體式三維智能傳感器確保了在不同橡膠表面的三維測(cè)量都可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。
　　在線測(cè)量和控制
　　輪胎制造需要許多不同的部件，每個(gè)部件（見(jiàn)圖2）都應(yīng)被精確地安裝在正確的位置，以確保成品輪胎達(dá)到精確的規(guī)格和指標(biāo)。如安裝橡膠膠條和側(cè)壁到輥軸上，是通過(guò)三維輪廓傳感器來(lái)精準(zhǔn)控制位置的。它會(huì)監(jiān)測(cè)橡膠帶的兩邊邊緣，以亞毫米的精確度確定橡膠帶的中心線，以此確保位置的準(zhǔn)確性。

圖2：橡膠膠條尺寸0.5mm（厚）×12.7~25.5mm（寬）

圖3：橡膠擠出斷面檢測(cè)

　　復(fù)合擠出胎面斷面形狀的測(cè)繪（見(jiàn)圖3），既可以為口型板的制造、修理提供實(shí)際可靠的依據(jù)，減少口型板試驗(yàn)次數(shù)，提高擠出機(jī)開(kāi)機(jī)率，又可以將實(shí)際胎面斷面形狀與設(shè)計(jì)形狀進(jìn)行比較，找出缺陷點(diǎn)，反饋調(diào)整擠出機(jī)設(shè)備，同時(shí)對(duì)擠出胎面的對(duì)稱性、冷卻前后擠出胎面斷面形狀的變化進(jìn)行分析，在半成品階段就可以對(duì)輪胎的均勻性、錐度等重要指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，防止由于半成品質(zhì)量的變化而導(dǎo)致成品輪胎質(zhì)量的波動(dòng)。
　　如今，一體式三維智能傳感器為輪胎生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)和控制提供了理想解決方案。內(nèi)置豐富的測(cè)量工具，可用于確認(rèn)橡膠條的位置，包括多槽位置、深度測(cè)量以及用戶可根據(jù)需求自動(dòng)設(shè)置的工具，這些都無(wú)需任何額外的測(cè)量軟件，只需Gocator內(nèi)部的測(cè)量工具即可完成。同時(shí)傳感器內(nèi)部可以儲(chǔ)存多種不同的參數(shù)設(shè)置，通過(guò)調(diào)用不同的設(shè)置來(lái)快速實(shí)現(xiàn)不同輪胎檢測(cè)，這對(duì)于經(jīng)常要求切換不同輪胎型號(hào)的輪胎制造過(guò)程、而又要求縮短停機(jī)時(shí)間的制造商而言，至關(guān)重要。
　　成品輪胎的最終檢驗(yàn)
　　成品輪胎檢測(cè)系統(tǒng)需要檢測(cè)小至十微米的凹坑和鼓包，這些缺陷表明輪胎內(nèi)部有缺陷，并且這些缺陷會(huì)發(fā)生在胎側(cè)的任何位置。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全性，這些小的瑕疵和缺陷必須要用非?？煽康氖侄蝸?lái)檢測(cè)和剔除。同時(shí)檢測(cè)的速度也十分重要，通常為滿足生產(chǎn)效率的要求，輪胎通過(guò)僅旋轉(zhuǎn)一周來(lái)完成全面的質(zhì)量檢測(cè)。
　　由于檢測(cè)速度的限制，早期的輪胎側(cè)壁檢測(cè)系統(tǒng)均采用激光位移傳感器，通過(guò)機(jī)械方式在側(cè)壁上定位出幾個(gè)路徑來(lái)檢測(cè)。這種解決方案有自身的局限性，因?yàn)槿绻毕莶辉谶@些規(guī)劃好的路徑上，則無(wú)法被檢測(cè)到。
　　隨著測(cè)量速度的提高，如今的智能三維線激光傳感器可提供全表面的三維點(diǎn)云幾何數(shù)據(jù)，用于檢測(cè)側(cè)壁上所有的細(xì)小缺陷，滿足檢測(cè)速度的要求。一般在輪胎兩側(cè)各使用一個(gè)傳感器來(lái)檢測(cè)，而第三個(gè)傳感器常用于檢測(cè)胎面的徑向跳動(dòng)（見(jiàn)圖4）。

圖4：多套Gocator三維傳感器組成的成品輪胎不圓度檢測(cè)

　　 輪胎DOT碼自動(dòng)識(shí)別
　　通常輪胎胎側(cè)有許多凸起或凹下的字符信息，這些包括輪胎識(shí)別碼，以及組裝時(shí)跟蹤車(chē)輛識(shí)別號(hào)的DOT碼。傳統(tǒng)的二維圖像和特征識(shí)別解決方案是無(wú)法用于輪胎胎側(cè)的，這是因?yàn)楹谏陌纪棺址谕瑯雍谏妮喬ド?，沒(méi)有足夠好的對(duì)比度用于識(shí)別。
　　識(shí)別側(cè)壁字符和編碼的解決方案，通過(guò)三維傳感采集三維成像來(lái)獲得一個(gè)高度圖，這個(gè)高度圖可以通過(guò)常用的圖像字符識(shí)別程序被分析和轉(zhuǎn)化為字母數(shù)據(jù)。Gocator智能傳感器支持GenTL驅(qū)動(dòng)，它可以配合常見(jiàn)的視覺(jué)圖像處理軟件，從而采集處理和識(shí)別這些字符或代碼。
　　在輪胎旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，如在均勻性檢查系統(tǒng)中，三維輪廓激光傳感器為自動(dòng)字符識(shí)別提供數(shù)據(jù)。在輪胎靜止的時(shí)候，三維結(jié)構(gòu)光快照式傳感器也可采集三維數(shù)據(jù)，并為字符識(shí)別生成三維高度圖。
　　圖5給出的是一個(gè)典型的自動(dòng)識(shí)別輪胎DOT碼的案例。上圖是一個(gè)掃描的輪胎側(cè)壁（展開(kāi)圖），下圖顯示三維高度圖的DOT碼，此高度圖生成的字符重疊在目標(biāo)物的字符上。

　　圖5：輪胎胎面DOT碼字符識(shí)別

　　為了保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，輪胎廠家不得不不斷加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量的控制和可靠性，這就需要采用可靠的測(cè)量方法，在保證質(zhì)量的同時(shí)，盡量減少停機(jī)時(shí)間。以高速度、精確度、可靠性著稱的Gocator三維激光傳感器，將會(huì)是輪胎廠商增強(qiáng)質(zhì)量控制、降低制造成本和保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的最佳選擇。
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