CN101620177A - 轮胎均一性分析系统及其分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明目的在于提供一种轮胎均一性分析系统设备及其分析方法，该系统包括：光源，其用于对轮胎照射光；正弦衍射光栅，其配置在上述轮胎和光源之间；拍摄单元，其对显示有正弦图案的上述轮胎进行拍摄，上述正弦图案是由透过上述正弦衍射光栅的光源而形成的；分析设备，其对由上述拍摄单元所拍摄的轮胎的正弦图案进行分析并判断上述轮胎的均一性。由此，能够测量轮胎的无负荷状态下的半径变动、无负荷状态下的宽度变动、以及侧壁表面局部的变形等。这时，由于在一次拍摄到的图像上就能够对轮胎的均一性进行分析，因此，能够非常正确且迅速地测量轮胎的均一性。另外，由于不仅用画面还可以用定量的数值数据来表示测量结果，因此分析简便且有效。

Description

轮胎均一性分析系统及其分析方法

技术领域

本发明涉及轮胎均一性分析系统及其分析方法，具体而言，涉及能够正确且迅速地分析轮胎的均一性的均一性分析系统及其分析方法。

背景技术

一般地，在轮胎制造技术上、成型工序中，将构成轮胎的内衬、带束、胎体、侧壁、胎面等半制品层叠按压固定在圆筒形旋转滚筒上，并形成与完成品的轮胎形状接近的胎坯。成型后的胎坯经高温高压的硫化工序，成为具有完成品的形状和物理性质的完成品轮胎。

之后，在检查工序中，经历通过均一性检查来测量轮胎品质的阶段。

在轮胎的均一性不良的情况下，会给轮胎带来振动、噪音、磨损等从而会带来使乘车感下降以及轮胎寿命减少的问题，因此，可以说轮胎的均一性是非常重要的品质基准。

为了判断这样的轮胎的均一性，在以往采用点扫描(point scan)方式，但点扫描方式在利用激光指标器一个一个地对轮胎的表面进行扫描时进行一次测量的测量时间很长，且存在因测量时的周围环境而产生误差的概率大的缺点。

发明内容

于是，本发明目的在于提供一种通过缩短轮胎均一性检查时间，并免受外部环境的影响，能够正确且迅速地检查轮胎的均一性的轮胎均一性分析系统以及其方法。

用于实现上述目的的本发明涉及的轮胎均一性分析系统构成为：光源，其用于对轮胎照射光的；正弦(sin)衍射光栅，其配置在上述轮胎和光源之间；拍摄单元，其对显示了由透过上述正弦衍射光栅的光源而形成的正弦图案的上述轮胎进行拍摄；以及分析设备，其对上述拍摄单元拍摄到的轮胎的正弦图案进行分析来判断上述轮胎的均一性。

还可以包括安装了上述正弦衍射光栅的透镜。

形成于上述轮胎上的正弦图案，用表示照射光的强度的下面的数学式1来表示，

数学式1

I＝A(x，y)sin(φ(x，y)+1)

上述分析设备通过将上述数学式1进行傅立叶变换以及简化而变换为下面的数学式4，

数学式4

$F\left(I(x,y)\right)=\frac{1}{2}\left[F\left(\mathrm{Aexp}\left(\mathrm{i\φ}\right)\right)\right]$

通过将上述数学式4进行逆傅立叶变换就能够计算出轮胎表面的相位信息。

上述分析设备能够输出按照上述轮胎的位置用色调等级表示上述相位信息的图像，或能够按照上述轮胎的位置将上述相位信息数值化并进行显示。

上述分析设备将未变形的轮胎的相位信息和变形了的轮胎相位信息之差变换为位移并计算出轮胎的实际变形量，从而能够利用图像或数值来表示上述实际变形量。

本发明的目的通过如下的步骤能够完成：照射步骤，对轮胎的表面照射透过了正弦衍射光栅的光源；拍摄步骤，对显示了利用上述正弦衍射光栅所形成的正弦图案的上述轮胎的表面进行拍摄；以及分析步骤，对拍摄的上述轮胎的表面图像进行分析并分析上述轮胎的均一性。

附图说明

图1是本发明涉及的轮胎均一性分析系统的构成图。

图2是利用图1的拍摄单元所拍摄到的轮胎的图像。

图3是将图2的图像进行傅立叶变换所获得的图像。

图4是对图3的图像进行修正所的到的图像。

图5是表示轮胎表面的相位信息的画面。

图6是利用图1的拍摄单元拍摄到的变形前的轮胎的图像。

图7是利用图1的拍摄单元拍摄到的变形后的轮胎的图像。

图8是表示图6和图7的轮胎的变形前后的变形量的画面。

具体实施方式

下面将基于附图对这样的本发明进行更详细的说明。

在下面的说明中，在判断对相关联的公知功能或构成所进行的具体的说明将影响本发明的宗旨的情况下，将省略其详细的说明。另外，后述的用语是考虑到本发明的功能后定义的用语，它们随使用者、操作者的意图或惯例等的不同而变化。因此，各用语的含义必须基于本说明书整体的内容来进行解释。

图1是本发明涉及的轮胎均一性分析系统的构成图。

本轮胎均一性分析系统1包括：光源5、透镜10、正弦(sin)衍射光栅15、拍摄单元20以及分析设备25。

光源5能够产生照射到轮胎30上的光，并且光具有足够强度，以使透过透镜10和正弦衍射光栅15的光能够照射到轮胎30表面。

作为透镜10使用一般的透镜10，也可以是圆形或四边形等的形状。

正弦衍射光栅15设置在透镜10的内部，透过正弦衍射光栅15的光在轮胎30的表面上形成正弦图案，该正弦图案形成为在一侧方向上是长条纹的花纹。

作为拍摄单元20可以使用各种拍摄工具，优选使用数字照相机以便可以通过分析设备25来进行分析。

这里，光源5和透镜10被配置在一条直线上，拍摄单元20按照以轮胎30为中心与光源5和透镜10成规定角度的方式配置。这时，轮胎30以与拍摄单元20对置的方式配置，拍摄单元20能够拍摄到轮胎30的整个侧面，由此，光源5和透镜10被配置为相对轮胎30倾斜规定角度。

另一方面，在利用拍摄单元20对轮胎30进行拍摄时，优选在轮胎30的表面涂敷白色粉末以便正确地显示正弦图案。

作为分析设备25可以使用具有画面的电脑，来接收由拍摄单元20拍摄到的轮胎30的图像的输入，并对轮胎30的均一性进行分析并显示于画面。分析设备25根据轮胎30的图像，利用下面的数学式对由光源5和正弦衍射光栅15所形成的正弦图案进行分析，来判断轮胎30的均一性。

由拍摄单元20拍摄到的图像为图2所示，所拍摄到的图像中的光的强度I如下面的数学式1那样能够进行空间表示。

(数学式1)

I＝A(x，y)sin(φ(x，y)+1)

这里，A表示频带范围(Frequency Band Limited)，φ表示光的相位，1表示轮胎周围的较暗部分。

分析设备25为了对数学式1进行傅立叶变换，而如下面的数学式2那样进行变换。

(数学式2)

$I(x,y)=A(x,y)\left[\frac{\exp \left(\mathrm{i\φ}\right)+\exp (-\mathrm{i\φ})}{2}\right]+A(x,y)$

若将数学式2进行傅立叶变换，则可以如下面的数学式3那样表示。

(数学式3)

$F\left(I(x,y)\right)=\frac{1}{2}[F\left(\mathrm{Aexp}\left(\mathrm{i\φ}\right)\right)+F\left(\mathrm{Aexp}(-\mathrm{i\φ})\right)]+F\left(A(x,y)\right)$

通过这样的傅立叶变换，图2的图像变换为图3所示。这里，图3～图5以及图8的横轴和纵轴的数字表示图像的大小。

为了求出轮胎30表面的相位信息，在数学式3中，若将F(Aexp(-iφ))和F(A(x，y))设为0仅留下实数部，则可以简化为以下的数学式4。

(数学式4)

$F\left(I(x,y)\right)=\frac{1}{2}\left[F\left(\mathrm{Aexp}\left(\mathrm{i\φ}\right)\right)\right]$

由此，图3的图像如图4所示，仅留下实数部而被明确地表现出来。

若对这样的数学式4进行逆傅立叶变换，则如图5所示，显示有表示了轮胎30表面的相位信息的画面。画面右侧所表示的图表是用色调以及数值来表示相位变化的图表，如图5所示，可用色调来表示相位变化，也可以进行定量化用数值来表示。

这时，在轮胎维持均一性的情况下，由于相位是相同的，因此轮胎的色调用一个色调来表示，但如图5所示，在轮胎的表面不均一的情况下，用各种色调来进行表示。分析设备将与轮胎的各相位相对应的位移信息收纳到另外的数据库中，根据使用者的选择而以数值的形式表示于分析设备的画面上。

另一方面，分析设备可以将未变形的轮胎和变形后的轮胎之间的相位信息进行比较，并显示实际变形量。

图6是未变形的轮胎30的图像，图7是变形后的轮胎30的图像。分析设备分析图6的图像，如图5所示输出轮胎的相位信息，并分析图7的图像，输出变形后的轮胎的相位信息。接着，比较图6的轮胎的相位信息和图7的轮胎的相位信息计算出相位差，将相位差变换为位移，就能够获得如图8所示的表示变形量的图像。

图8的右侧所表示的图表是将与色调等级对应的变形量数值化后的图，使用者通过观察色调等级就能够掌握变形量。另一方面，分析设备能够按照轮胎的位置将图8的画面所显示的图像变更为数值化后的变形量并显示于画面。

下面为采用由这样的结构的轮胎均一性分析系统1对轮胎30的均一性进行分析的过程。

首先，在轮胎30的表面上涂敷白色粉末，并将光源5打开后，光源5通过透镜10照射到轮胎30的表面，这时，在轮胎30的表面上就形成了由安装于透镜10内的正弦衍射光栅15所形成的正弦图案。

拍摄单元20拍摄轮胎30的表面，这时，正弦图案也一起被拍摄。所拍摄的图像被提供到分析设备25，在分析设备25中，用数学式1表示所拍摄到的图像的光的强度。接着，分析设备25对数学式1进行傅立叶变换，并将所拍摄到的图像变换为图3的图像，利用将数学式3简化后的数学式4将图3的图像变换为图4的图像。

对该图4的图像进行逆傅立叶变换，如图5所示，就能够获得显示有轮胎30表面的相位的图像。通过图表就可以得知轮胎30的相位变化，这种相位变化表示轮胎30有无均一性。根据使用者的选择，分析设备能够将轮胎的相位变化进行数值变更，并显示于画面。

根据本发明涉及的轮胎均一性分析系统及其方法，使用衍射光栅在轮胎的表面上形成正弦图案，并通过分析正弦图案，能够测量轮胎的无负荷状态下的半径变动、无负荷状态下的宽度变动、以及侧壁(Sidewall)表面局部的变形等。这时，由于在一次拍摄到的图像上就能够对轮胎的均一性进行分析，因此，与以往的点扫描方式相比能够非常正确且迅速地测量轮胎的均一性。另外，由于不仅用画面还可以用定量的数值数据来表示测量结果，因此分析简便且有效。

另一方面，本轮胎均一性分析系统可以不受场合的限制地进行设置，从而可以设置成为非常简单的构成。

Claims (9)

1.一种轮胎均一性分析系统，其特征在于，具备：

光源，其用于对轮胎照射光；

正弦衍射光栅，其配置在上述轮胎和光源之间；

拍摄单元，其对显示了正弦图案的上述轮胎进行拍摄，上述正弦图案是由透过上述正弦衍射光栅的光源而形成的；

分析设备，其对由上述拍摄单元所拍摄的轮胎的正弦图案进行分析来判断上述轮胎的均一性。

2.根据权利要求1所述的轮胎均一性分析系统，其特征在于，还包括安装有上述正弦衍射光栅的透镜。

3.根据权利要求1所述的轮胎均一性分析系统，其特征在于，形成于上述轮胎上的正弦图案，用表示照射光的强度的如下的数学式1表示，

数学式1：

I＝A(x，y)sin(φ(x，y)+1)

上述分析设备对上述数学式1进行傅立叶变换以及简化从而变换为如下的数学式4，

数学式4：

$F\left(I(x,y)\right)=\frac{1}{2}\left[F\left(\mathrm{Aexp}\left(\mathrm{i\φ}\right)\right)\right]$

对上述数学式4进行逆傅立叶变换并计算出轮胎表面的相位信息。

4.根据权利要求3所述的轮胎均一性分析系统，其特征在于，上述分析设备输出按照上述轮胎的位置将上述相位信息用色调等级进行显示的图像，或按照上述轮胎的位置对上述相位信息进行数值化并显示。

5.根据权利要求3所述的轮胎均一性分析系统，其特征在于，上述分析设备将未变形的轮胎的相位信息和变形后的轮胎的相位信息之差变换为位移，并计算出轮胎的实际变形量，利用图像或数值来显示上述实际变形量。

6.一种轮胎均一性分析方法，其特征在于，包括：

照射步骤，对轮胎的表面照射透过了正弦衍射光栅的光源；

拍摄步骤，对显示了由上述正弦衍射光栅所形成的正弦图案的上述轮胎的表面进行拍摄；以及

分析步骤，对拍摄出的上述轮胎的表面图像进行分析来分析上述轮胎的均一性。

7.根据权利要求6所述的轮胎均一性分析方法，其特征在于，上述分析步骤由如下两个步骤组成：将形成于上述轮胎的正弦图案由表示照射光的强度I的如下的数学式1表示，

数学式1：

I＝A(x，y)sin(φ(x，y)+1)

并进行傅立叶变换以及简化，从而变换为如下的数学式4的步骤；以及

数学式4

$F\left(I(x,y)\right)=\frac{1}{2}\left[F\left(\mathrm{Aexp}\left(\mathrm{i\φ}\right)\right)\right]$

对上述数学式4进行逆傅立叶变换并求出轮胎表面的相位信息的步骤。

8.根据权利要求7所述的轮胎均一性分析方法，其特征在于，上述分析方法还包括：输出按照上述轮胎的位置将上述相位信息用色调等级进行显示的图像的步骤，或按照上述轮胎的位置将上述相位信息进行数值化并显示的步骤。

9.根据权利要求7所述的轮胎均一性分析方法，其特征在于，上述分析步骤还包括：将未变形的轮胎的相位信息和变形后的轮胎的相位信息之差变换为位移，并计算出轮胎的实际变形量，利用图像或数值来表示上述实际变形量的步骤。

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