李建黎，李雪东
（山东玲珑轮胎股份有限公司，山东 招远 265400）
摘要：介绍非接触式激光钢丝圈内直径测量仪的构成、工作原理和测量过程。该测量仪包括圆形激光三角测量传感器、定位传感器的机械部件以及电控部分，激光发射器可360°发射激光，每次测量可得到径向360°的内部几何特征轮廓线；通过采集特征点数据、配合软件算法可直接测量出轮胎钢丝圈内直径及其平均值、最大值、最小值、极差值和椭圆度等；电控部分可高效稳定地控制机械部件的动作时序及定位，并将检测结果通过人机交互界面传输给终端，实现了柔性、动态、非接触、高精度地检测，可在不破坏钢丝圈结构的情况下一次性精确测量钢丝圈内直径和椭圆度。 关键词：激光钢丝圈内直径测量仪；传感器；非接触式；轮胎；钢丝圈；内直径；椭圆度中图分类号：TQ330.4＋92 文章编号：2095-5448（2021）01-0039-03
文献标志码：A DOI ：10.12137/j.issn.2095-5448.2021.01.0039
随着人们生活水平的提高，人们对乘车舒适度的要求越来越高[
1-2]
。轮胎钢丝圈内直径椭圆度直接影响轮胎动平衡均匀性[
3-4]
，从而影响乘车舒适度，因此各汽车厂家对轮胎钢丝圈内直径的要求越来越严格。
传统钢丝圈内直径测量仪的检测原理是通过测量钢丝圈内圈周长的方法计算出内直径，通过多次测量得到内直径的最大值、最小值和平均值。这种接触式测量法需要撑开钢丝圈，会使钢丝圈表面覆胶产生挤压而发生形变，影响直径准确度，而且同一钢丝圈重复测量时周长数据不同，计算出的内直径平均值失真，无法测量椭圆度，影响轮胎品质。为了解决这个难题，我公司研发设计了非接触式激光钢丝圈内直径测量仪，取得了良好效果，现将产品设计情况简介如下。1 系统构成
非接触式激光钢丝圈内直径测量仪包括新
研发的圆形激光三角测量传感器（简称激光传感器）、定位传感器的机械部件以及电控部分，如图1所示。
泥浆泵压力传感器
ͩ
Џʻ ͛
Ү
ˌ Ի
图1 非接触式激光钢丝圈内直径测量仪示意
2 工作原理2.1 测量部分
激光传感器由激光发射器、激光接收系统、电荷耦合器件（CCD ）线性相机和测量电路组成，如图2所示。该传感器每次测量可获得1条径向360°的内部几何特征轮廓线，测量可以通过软件触发，软件可以根据测量值计算出检测钢丝圈所需的所有重要参数。
作者简介：李建黎（1974—），女，山东文登人，山东玲珑轮胎股份有限公司工程师，学士，主要从事可编程逻辑控制器（PLC ）编程、设备工艺管控等研究工作。
E -mail ：2470997867@qq
豆制品消泡剂
OSID 开放科学标识码
(扫码与作者交流)
40CCD Џ
真空保鲜花ЏԦ
图2 激光传感器示意
激光发射器可360°发射激光，将可见红激光射向钢丝圈内表面，经钢丝圈反射的激光通过接收系统反馈到CCD 的成像芯片中，根据不同的距离及激光反射强度，CCD 线性相机可以在不同的角度下“看见”这束激光。根据相机CCD 成像芯片中的返回点位置及光学强度信息，通过相机处理及芯片的数字信号处理器能计算出每个测量点在笛卡尔坐标系下的坐标位置。同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，及微处理分析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内按比例输出标准数据信号。
机械部件通过伺服电机驱动激光传感器实现垂直方向的运动，从而实现激光传感器与钢丝圈之间的精准定位，达到测量目的。钢丝圈检测平台水平放置，保证检测平台与激光传感器相互垂直，保证激光传感器的检测精度。2.2 电控部分
电控部分包含可编程逻辑控制器（PLC ）控制系统和工控机系统。其中PLC 控制系统具有可靠性高和抗干扰能力强的特点，可高效稳定地控制机械部件的动作时序及定位；工控机系统连接激光传感器，激光传感器测量的数值传输给工控机，通过软件计算可得到所需的检测结果，并通过人机交互界面传输给终端。图3—6分别示出了钢丝
圈直径测量监控系统界面、统计报表界面、查询报表界面和配方列表界面，
配方列表显示钢丝圈标准内直径等设计数据，可用于与钢丝圈内直径测量结果进行对比。
3 测量过程
非接触式激光钢丝圈内直径测量仪的测量过程如下。
图3 钢丝圈直径测量监控系统界面
图4 统计报表界面
图5 查询报表界面
图6 配方列表界面
（1）将钢丝圈水平放置在钢丝圈检测平 台上。
（2）PLC 控制伺服电机动作，电机驱动模组带动激光传感器匀速下降。
（3）激光传感器下降到设定位置，当激光线可以扫描到钢丝圈内表面时激光传感器开始触发
41检测。
（4）伺服电机继续控制激光传感器匀速下降，速度相对较慢，此时激光传感器不间断触发，采集钢丝圈内表面所有数据参数。
（5）激光传感器的激光线接近钢丝圈底面时便停止下降，停止触发。测量的数据传输给工控机系统，通过软件计算出相应的检测结果，并通过人机交互页面传输给终端。
（6）伺服电机控制激光传感器匀速上升，返回到起始位置，测量结束。4 结语
非接触式激光钢丝圈内直径测量仪的主要原理是通过PLC 控制伺服电机动作带动激光传感器，到达测量位置后进行连续扫描及数据采集，通过软件算法处理返回特征点，计算特征点的周长、直
径椭圆度等，可以实现柔性、动态、非接触、高精度的检测，达到在不破坏钢丝圈结构的情况下一次性精确测量钢丝圈内直径和椭圆度的目的，克服了传统接触式钢丝圈直径测量仪检测精度差、重复检测使内直径数据失真、无法测量钢丝圈内直径椭圆度的缺点。
参考文献：
[1] 朱晓，徐丽红.浅析轮胎规格标准的修订及其对汽车产品设计的影
响[J ].橡胶科技，2019，17（8）：425-428.
防臭鞋
[2] 许志超，周福强，危银涛，等.商用车轮胎通过噪声与温度、速度和电极扁钢
花纹关系的实验研究[J ].橡胶工业，2017，65（11）：655-659.[3] 霍占东，焦守万，叶强，等.硫化工序对全钢载重子午线轮胎均匀性
径向跳动值的影响[J ].轮胎工业，2018，38（12）：760-761.
[4] 刘程，刘振国，张新峰，等.轿车轮胎均匀性影响因素试验研究[J ].
橡胶工业，2019，66（1）：3-12.
1-溴芘
收稿日期：2020-09-18
Design on Non -contact Laser Instrument for Measuring
Inner Diameter of Bead Ring
LI Jianli ，LI Xuedong
（Shandong Linglong Tire Co.，Ltd ，Zhaoyuan 265400，China
）Abstract ：The structure ，working principle and measuring process of the non -contact laser instrument for measuring the inner diameter of bead ring were introduced.The instrument consisted of a circular laser triangulation sensor ，mechanical parts of the positioning sensor and electronic control parts.The laser transmitter could emit 360° laser ，and each measurement could obtain the radial 360° geometric characteristic contour line.By collecting the characteristic point data and cooperating with the software algorithm ，the inner diameter of the bead ring and its average value ，maximum value ，minimum value ，value range ，and the ellipticity of the bead ring could be directly measured.The electronic control parts could effectively and stably control the action sequence and positioning of the mechanical components ，and transmit the detection results to the t
erminal through the human -computer interface ，which realized flexible ，dynamic ，non -contact and high -precision detection.With this device ，the inner diameter and ovality of the bead ring could be accurately measured at one time without damaging the structure of the bead ring.
Key words ：laser instrument for measuring inner diameter of bead ring ；circular laser triangulation sensor ；non -contact ；tire ；bead ring ；inner diameter ；ovality
欢迎参加“圣奥杯”第14届全国橡胶助剂生产和应用技术研讨会征文活动
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议