CN106872186B - 用于表征轮胎均匀性测试机器的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于表征轮胎均匀性测试机器的芯轴力的方法包括：将轮胎接纳在具有上部芯轴和上部轮辋以及下部芯轴和下部轮辋的设备中，其中上部轮辋与下部轮辋将轮胎俘获在上部轮辋与下部轮辋之间；采集测量数据波形并且确定轮辋之间、限定接合位置的角偏移；将测量数据波形指定为轮胎结果波形；以及将测量数据波形添加至用于每个接合位置的测量数据的集合，一旦获得预定数量的用于接合位置的波形，就计算用于每个接合位置的平均波形，然后产生用于每个平均波形的表征波形。

Description

用于表征轮胎均匀性测试机器的系统和方法

技术领域

本发明主要涉及轮胎测试设备。具体地，本发明涉及表征轮胎均匀性测试机器的部件的表征。具体地，本发明涉及使用轮胎均匀性测试机器的表征在正常测试程序中对轮胎进行评估。

背景技术

理想情况下，轮胎需要为正圆，并且其内部硬度、尺寸和重量分布以及轮胎的其它特征在轮胎的圆周的周围应为均匀的。然而，常见的轮胎结构和制造工艺使得难以大量生产这种理想轮胎。也就是说，在所生产的轮胎中，硬度、尺寸、重量分布和其它特征的出现一定量的不均匀性。因此，当车辆运行时在轮胎中产生不期望的激振力。该激振力所产生的振荡被传播至车辆底盘并导致各种车辆振荡和噪声，包括摇动、抖动，并且轮胎振动的声音被传播至车辆内部。

可利用工业标准来评估轮胎的不均匀性。在一个方法中，用于替代公路表面的转筒以预定压力(几百千克)压在可旋转地保持的轮胎上，或者该轮胎以预定压力压在转筒上。轮胎和转筒能够围绕它们各自的转轴旋转，具体方式为：轮胎和转筒之一旋转导致另一个也旋转。

在这种条件下，可旋转地驱动轮胎或转筒，使得轮胎每分钟旋转60转。随着轮胎旋转，出现因轮胎的不均匀性而产生的激振力。该激振力由一个或多个力测量设备(诸如负荷元件)测量，力测量设备安装在可旋转地支撑轮胎或转筒的轴承上，或安装在附接至该轴承的构件上。根据测量值，计算用于评估轮胎的不均匀性的指标。该测量被称为不均匀性测量。

根据从指标获取的不均匀性，被执行测量的轮胎被分类为不均匀性位于容许极限内的轮胎和不均匀性位于容许极限之外的轮胎。不均匀性位于容许极限外的轮胎被处理以减小不均匀性。经处理的轮胎随后再次受到均匀性测量；将不均匀性位于容许极限内的轮胎从不均匀性位于容许极限之外的轮胎中分离出来。

通过上述程序，仅被判断为“不均匀性位于容许极限内”的轮胎被选择和运送至消费者(或发送至轮胎评估程序中的下个步骤)。

虽然相信当前的轮胎均匀性测试机器是有效的，但相信可获取进一步的改进。当前的轮胎均匀性测试机器提供的测试结果有时不一致。在确定均匀性测试机器是否可靠时，同一个轮胎将被测试五次以确保该机器一致地检测以及测量轮胎中的任何不均匀性。随后轮胎的额外采样也进行相同的均匀性测试。根据测试结果的这种收集，各种筛选器可以被生成并应用至成品轮胎以筛选实际结果。本领域技术人员应理解，对测试结果的筛选不期望地增加了测试过程的时间。筛选也令人担忧，即筛选器可被设定为排除可接受的轮胎，并且更麻烦的是，不可接受的轮胎可能通过许可。

一个改进是生成轮胎均匀性测试机器的不利地影响受测试的轮胎的真实均匀性的部件的表征图。已经确定的是，由均匀性测试机器的部件施加的力均具有其本身独有的特征，该独有的特征因机器不同而不同。例如，一个均匀性测试机器上的转筒具有与在不同的机器上的另一转筒不同的特征。据信，接触轮胎表面的每个转筒以及接合轮胎的钢圈的每个上部芯轴和卡盘组件以及每个下部芯轴和卡盘组件均具有独有的力特征，该独有的力特征导致由机器检测的均匀性测量出错。还据信，之前充分表征芯轴的努力不足。具体地，之前的方法未充分地考虑上部芯轴和卡盘组件与下部芯轴和卡盘组件的角度对准或转动位置之间的差异。因此，芯轴和卡盘组件的不同角度对准对于轮胎均匀性测量结果产生力的贡献，力的贡献未被充分筛选或者以不准确地表示轮胎均匀性测量的方式使筛选的测量结果失真。另外的力的贡献可由接合轮胎的下侧的下部芯轴鼻锥与接合轮胎的上侧的上部芯轴鼻锥的错位引起。这种错位引起导致轮胎轮辋偏转的轨道效应。将理解的是，上部芯轴与下部芯轴的一些对准可加重轮辋偏转，而其它对准实际上可减轻轮辋偏转。

还已知的是，之前表征芯轴的方法包括以多个等间距和/或随机的角位置测试定位到轮辋上的单个轮胎。采用受测试的轮胎的角位置和负荷值来根据测量的波形的求和方法产生表征波形。然后，将表征波形用于去除轮胎效果以便留下机器效果，然后，机器效果可在轮胎产品测试过程期间被滤出。然而，这种过程不考虑或评估上部轮辋和下部轮辋与受测试轮胎的不同角接合位置。并且据信，不同接合位置比轮辋和/或芯轴的偏转具有大得多的影响。

因此，本领域需要产生包括鼻锥和鼻锥杯的芯轴和卡盘组件的准确表征，并且本领域需要考虑上部卡盘组件和下部卡盘组件彼此之间的对准，以便表征可不断地应用于正测试的轮胎。

发明内容

根据上述内容，本发明的一方面提供用于表征轮胎均匀性测试机器的系统及方法。

本发明的另一方面是提供用于表征轮胎均匀性测试机器的芯轴力的方法，包括：将轮胎接纳到具有上部芯轴和下部芯轴的设备中，上部芯轴具有上部轮辋，下部芯轴具有下部轮辋，其中，上部轮辋与下部轮辋将轮胎俘获在上部轮辋与下部轮辋之间；将负荷轮施加至轮胎并且采集测量数据波形；确定下部轮辋相对于上部轮辋的角偏移，以便在多个接合位置之中限定接合位置；将测量数据波形指定为轮胎结果波形；将测量数据波形添加至用于来自多个轮胎的接合位置的至少预定数量的测量数据波形的集合；确定用于接合位置的预定数量是否被获得，并且如果用于接合位置的预定数量的测量数据波形未被获得，则将轮胎结果波形作为用于接合位置的轮胎测试结果存储，并且如果用于接合位置的预定数量被获得，则：计算用于接合位置的平均波形；产生用于每个平均波形的表征波形；通过从轮胎结果波形减去表征波形来计算最终轮胎波形；以及将最终轮胎波形作为轮胎测试结果存储。

附图说明

根据以下描述、所附权利要求和附图，本发明的这些以及其它特征和优点将变得更好理解，在附图中：

图1是根据本发明构思的轮胎均匀性测试机器的示意图；

图2是根据本发明构思的轮胎均匀性测试机器的局部前视剖面图；

图3A和图3B表示示出了根据本发明构思的径向力芯轴表征方法的流程图；

图4A至图4J是用于分析由轮胎均匀性测试机器测试的轮胎的示例性径向力芯轴表征波形；

图5A和图5B表示示出了根据本发明构思的横向力芯轴表征的流程图；

图6A-6J是用于分析由轮胎均匀性测试机器测试的轮胎的示例性横向力芯轴表征波形；

图7是使用根据本发明构思的方法获得的径向表征波形的三维图示；以及

图8是使用根据本发明构思的方法获得的径向表征波形的经滤波的三维图示。

具体实施方式

现参照附图并具体参照图1和图2，可以看出的是，轮胎均匀性测试机器一般由标号10标示。该机器包括侧面框架构件12，侧面框架构件12在两端处连接有水平底部框架构件14和水平顶部框架构件16。侧面框架构件12和框架构件14和16形成盒状结构，在盒状结构中，一般由大写字母T标示的轮胎被接纳、测试和排出。

输送机18配置有辊，辊之间具有开口，轮胎T在辊之上被输送至机器10。各轮胎T包括胎面24，胎面24与侧壁26相邻，侧壁26基本平行，侧壁具有形成轮胎内径的钢圈28。

机器10包括用于接纳并旋转轮胎的装置，具体为下部芯轴和卡盘组件32以及上部芯轴和卡盘组件34。下部芯轴和卡盘组件与上部芯轴和卡盘组件分别配备有可移除轮辋30和48，可移除轮辋30和48可根据需要具有各种尺寸以适应待测试的轮胎的钢圈直径。包括下部芯轴鼻锥33的下部芯轴和卡盘组件32由框架构件12和14承载并支撑，并被设置为当其被输送机18支撑时与轮胎接合。具体地，下部芯轴和卡盘组件32包括液压单元38，液压单元38提供轴40，轴40保持容纳在汽缸44内的活塞42。在合适的时间，液压单元通过输送机18中的开口促使鼻锥33和轮辋30与轮胎接合，具体地，与下部钢圈28接合，以将轮胎移动至测试位置。

当下部芯轴和卡盘组件在轮辋30上与轮胎的钢圈28处的相对侧壁26接合时，上部芯轴和卡盘组件34在轮辋48上接纳轮胎T的另一侧，其中，鼻锥杯49从轮辋48延伸出，鼻锥杯49与鼻锥33紧密配合。芯轴和卡盘组件34包括轮辋48，轮辋48由芯轴50旋转，并且组件34还可包括芯轴轴承、轮辋转接器、上部芯轴鼻锥杯和其它相关部件。芯轴50由电机52和将芯轴50连接至电机的互连带驱动器54驱动。技术人员将理解的是，虽然鼻锥33和鼻锥杯49基本上互相轴向地对准，但是每个机器的对准将稍微偏离或可忽略地错位。并且虽然下部芯轴和上部芯轴大体轴向对准，但是将呈现出某种程度的错位。这种错位在轮胎转动时引起轨道效应，而轨道效应接着在径向测量平面和横向测量平面中均导致偏转。此外，上部芯轴或下部芯轴中的任何偏离还可导致产生在均匀性测量期间检测到的非期望力。偏离和错位在每个轮胎受均匀性测试时导致测试数据上的有害的横向和/或径向失真。横向失真和径向失真还可因上部芯轴组件与下部芯轴组件之间的不同角度对准而进一步加剧。

简要地，在操作中，轮胎沿着输送机18输送并在合适的位置处停下，使得下部芯轴和卡盘组件能够与轮胎T的下部相对侧结合。下部轮辋随后使轮胎移动以接合上部轮辋，于是该轮胎被充气并随后被旋转以启动测试过程。

轮胎编码器56由上部芯轴50承载以监视轮辋48和轮胎T在旋转过程中的转动位置。编码器56生成信号A和信号B，信号A将轮胎的圆周分为相等的段，信号B指示给定时间点处的圆周上的固定的单个位置。信号B可被称为0段。这样，电机的操作可通过编码器56监视。

标志58或其它类似的标记可安装至下部转接器板59，下部转接器板59在轮辋30下面并且与轮辋30一起转动。接近开关60可安装在接近下部卡盘和芯轴组件32的框架构件12上，以在轮辋30向特定定位转动或经过特定定位时检测标志58。接近开关60产生输出信号F，输出信号F被控制器90接收。因此，当信号F指示标志58经过接近开关60并且指示标志58被接近开关60检测到时，得知转接器板59的准确角定位，并且相应地，得知连接的下部芯轴和卡盘组件的准确角定位。也就是说，因为上部轮辋和下部轮辋均在转动期间有角度地固定至轮胎，所以上部芯轴的当前编码器值可被记录为下部芯轴在接近开关60检测到标志58经过时的指标点。在可替代实施方式中，下部芯轴的角位置可通过找出上部芯轴编码器的当前值与上部芯轴编码器在接近开关60检测到标志58经过时的值之间的差值而在任何时候计算。一旦轮胎转动，就可产生信号F，信号F通过下部轮辋相对于由上部芯轴的轮胎编码器56限定的段的位置来确定下部轮辋对于上部轮辋的位置。也就是说，标志信号F确定用于轮胎数据的上述段(由信号B限定)中的哪个段与在标志58经过接近开关60时的标志58位置一致。上部芯轴与下部芯轴之间的角偏移还可称为角接合位置。

轮胎充气系统64包括气压传感器65和气压调节器66，其中，气压传感器65监视轮胎的气压，气压调节器66将轮胎压力调节压至期望压力。如前面所指出，在卡盘组件与轮胎接合之后，在测试轮胎之前，由充气系统将轮胎充气至期望的压力。气压传感器65生成压力信号C。

负荷轮70水平地接触和脱离轮胎T，以便向轮胎施加负荷并测试轮胎的均匀性。负荷轮可设置有至少两个基本平行的间隔开的板，但应理解，也可以使用单个板或多个板。板的外径支撑与如图1所示的轮胎面接合的径向表面82。本领域技术人员应理解，负荷轮的总的构造，包括材料、焊接、机械加工等，影响负荷轮70的特性和操作，进而影响机器10。相同的构造担心还适用于机器10的与轮胎接触和接合的其它部件—上部芯轴和卡盘组件34、上部轮辋48、下部芯轴和卡盘组件32、下部轮辋30和轮胎充气系统64。所有这些部件，无论多微不足道，都影响在轮胎测试过程中从轮胎收集的测试数据。

可见，负荷轮70安装在滑动架88内，滑动架88由框架构件保持，并通过同样由框架构件12支撑的电机和齿轮传动组件76移入和移出与轮胎接合的位置。至少一个负荷元件84与负荷轮70关联并检测轮胎在旋转运动期间施放在负荷轮上的力。每个负荷元件都生成负荷元件信号D和D’。应理解，可以使用单个负荷元件，但也可设置额外的负荷元件84以确认第一负荷元件信号的读数、或共享负荷的力、或检测轮胎构造中的细微变化。

负荷轮编码器86由滑动架88承载以监视负荷轮的转动位置和角位置。编码器86生成编码信号E。

计算机92通过控制器90接收信号A-F以对轮胎均匀性测试机器的具体部件进行表征和/或获取在轮胎测试过程中生成的其它检测到的测量结果。同样地，这些信号表示在测试下由轮胎施放的可变力，并且还用于分析在测试期间向轮胎施加力的轮胎均匀性测试机器的部件。控制器90还用于生成信号，这些信号用于对将轮胎T移动至机器内并准备测试轮胎T所需的电机、阀、伺服器以及输送机进行操作。控制器90连接至计算机92，计算机92能够显示并收集数据并且还操纵和分析所收集的数据，这些数据由信号A-F和所收集的任何其它数据信号所表示。本领域技术人员应理解，控制器90和计算机92可协力地或分别地工作来控制机器10的部件并将所收集的数据处理并且呈现为制造人员可用的格式。此外，计算机和控制器均包括实施和执行机器10的操作和将要描述的表征处理所需的必要硬件、软件、存储器。

通常，完成对轮胎均匀性测试机器的具体部件的监视以表征该机器的机械行为，于是计算机用于消除在成品轮胎测试期间由机器的机械条件所导致的有害影响。利用机器表征来确定检测到的测量结果是否适合用作有效的测试结果，随后，通过基于机器的机械表征的分析，能够去除该机器的机械零件、其测量装置等所带来的有害的波形性质。现在，这些有害的波形性质可通过计算机和软件处理具体地识别。同样地，可以调整波形中有损于测量精度以及对先前测量的一致性(重复性)的有害部分。

为了准确地确定在测试轮胎时芯轴组件的力的贡献，可能期望的是，首先将力的贡献从负荷轮去除。通过引用并入本文的第8,701,479号美国专利陈述了用于表征负荷轮力和将这些力从所测量的力去除的方法。简要地，'479专利中的方法利用已知的低弹性系数轮胎来记录和测量与负荷轮有关的数据。对于已知高弹性系数轮胎采取相同的措施。然后将采集的波形用于产生负荷轮表征波形，然后，可将负荷轮表征波形从受测试轮胎的波形去除，从而去除负荷轮特征并且提供受测试的轮胎的准确表示。

如在背景技术中提及的，据信，上部芯轴和下部芯轴以及相关部件将非期望的径向力和横向力施加在受测试的轮胎上。横向力主要由芯轴组件的部件对由负荷轮施加的力的反作用引起。径向力主要由轮辋和鼻锥在接合受测试的轮胎时与鼻锥杯的错位引起。因此将理解的是，对上部芯轴组件和/或下部芯轴组件的部件的任何改变都将很可能会改变它们的表征波形。因此，无论何时要测试不同尺寸的轮胎(要测试不同尺寸的轮胎需要改变接合轮胎的上部轮辋和下部轮辋)，都将需要重新执行所公开的表征方法。

如本文中所使用的，术语芯轴表征表示表征整个上部芯轴和下部芯轴、芯轴轴承、轮辋转接器(轮辋转接器在本说明书中称为上部卡盘)和轮辋。芯轴表征的基本思想是芯轴像负荷轮一样偏转，并且在得到的径向力测试波形中观察到的偏转量正如在负荷轮中一样与轮胎的弹性系数直接相关。然而，芯轴表征与负荷轮表征不同，这是因为轮胎被安装“至”芯轴。因此轮胎位置与芯轴位置的比例始终是1:1。该比例不同是负荷轮表征可通过使轮胎旋转600次并且测量轮胎到达负荷轮上的不同位置而获得的原因。因此，已经开发不同的方法来具体地测量芯轴表征。

对于以下描述的径向力和横向力两者的表征方法，将理解的是，多个轮胎将需要被测试，以采集足够的与任何给定机器10的特征相关联的数据。由于数据随着时间被采集，所以，可获得机器特征的真实表示。只要机器10的结构改变或者机器10的机械部件更换时，诸如将新的轮辋转接器、上部芯轴卡盘组件或下部芯轴卡盘组件、可移除轮辋、轮辋转接器、芯轴轴承、芯轴、鼻锥、鼻锥杯或轮辋等布置至轮胎均匀性测试机器，这种方法就将需要重新采集足够的数据。也就是说，每当轮胎均匀性测试机器的部件更换时，至少以下描述的所采集的归一化波形的集合和平均波形被重新设定成空值。还将理解的是，机器的特征由于磨损、维修及其它环境变化而随时间改变。这些改变将会使待描述的径向表征和横向表征逐渐改变。因此，一旦足够的历史轮胎或足够数量的轮胎已被测试并且这些轮胎的测试数据被采集，则可将最旧的轮胎测试数据从表征方法中去除。

对于本文中公开的径向力表征，认为轮胎具有弹性系数，该弹性系数根据对于负荷轮朝着芯轴向轮胎移动每一英寸通过负荷轮观察到的、径向力的磅数限定。在测试期间，当负荷轮位置被固定在适当的位置时，失圆的芯轴和/或轮辋也会通过与轮胎的一次旋转相等的频率以重复的方式将轮胎推向负荷轮或将轮胎推离负荷轮。可直接假定/断定的是，与保持轮胎的上部轮辋和下部轮辋两者的偏转相结合的、芯轴的非恒定轨道运行产生径向力波形，径向力波形在测试期间被添加至轮胎的每个测试波形，从而导致不准确的轮胎均匀性波形。以下方法描述如何在芯轴表征波形中表征径向力。一旦径向力被表征，就可以以数学的方式从测试数据中减去波形，从测试数据中减去波形使得测试数据的准确性增大。

现参照图3A和图3B，用于确定径向力芯轴表征的方法通常由标号100指代。在该方法中，在步骤102，将待测试的轮胎插入机器10，充气，并且然后通过下部芯轴和卡盘组件32以及上部芯轴和卡盘组件34将其转动。一旦获得期望的转速，机器就应用负荷轮70来确定负荷轮表征。如上所述，如果已经通过其它方法得知负荷轮表征，则可不需要负荷轮表征步骤。在任何情况下，在步骤104，受测试的轮胎的弹性系数通过传感器84和控制器90计算。接下来，在步骤106，确定下部轮辋与上部轮辋的角偏移，并且进行计算以确定待描述的“接合位置”。如之前所述，上部角位置通过轮胎编码器56确定，并且下部角位置通过标志58和接近开关60确定。产生的信号A、信号B和信号F由为受测试的轮胎确定接合位置的控制器90接收。

在步骤108，测量由力传感器产生的信号D和信号E。这产生与受测试的轮胎相关联的一系列数据。该数据可称为测量数据波形，测量数据波形可与受测试的具体轮胎相关联，并且可以在确定芯轴表征力时与受到类似测试的轮胎合计。在步骤110，从测量数据波形减去之前确定的负荷轮表征并存储。存储的波形可称为“轮胎结果波形”。由于负荷轮引入使芯轴表征的准确性变低的测量误差，应将负荷轮表征从测量数据波形理想地去除。然而，如果不能得到负荷轮表征，则，尽管达不到最佳的结果，但是仍可进行芯轴表征。接下来，在步骤112，基于在步骤104中计算的、所计算的轮胎弹性系数使轮胎结果波形归一化，以便产生归一化波形。

在步骤114，将归一化波形采集到N个接合位置中的一个适当的接合位置，其中，N可以等于十，但是可采用至少两个或任何数量的其它接合位置。也就是说，芯轴的芯轴的圆周可被分成10段或更多段、或更少段基本上相等的部分，使得每个角度接合位置--下部轮辋相对于上部轮辋的位置--通过这些部分中的一个确定并且与这些部分中的一个相关联。例如，如果存在十个接合位置，则每个接合位置是上部芯轴与下部芯轴之间的角偏移位置的360°的范围中约36°的部分。也就是说，每当出现上部芯轴与下部芯轴之间的角偏移位置在0-36°之间时，第一接合位置采集轮胎测量数据，第二接合位置用于每当出现角偏移在36°-72°之间时，等等。可使用其它角度间隔。每当测试轮胎时，将轮胎的数据(归一化波形)添加至之前采集的与上述具体接合位置相关联的数据集合。

接下来，在步骤116，表征方法确定是否存在为指定的接合位置中的每个所采集的足够数据。在本实施方式中，据信获得用于每个指定接合位置的芯轴表征需要至少25个波形。然而，如果在步骤110中不利用负荷轮表征，技术人员将理解的是，每个接合位置可需要多于25个波形。一旦预定数量的轮胎被测试，并且轮胎数据与指定数量的接合位置中的每个相关联，那么如将描述的，可获得完全或可靠的表征。然而，如果确定指定接合位置未填充足够的数据(至少25个波形)，则方法继续进行到步骤118，在步骤118中，将来自步骤110的轮胎结果波形作为轮胎测试结果存储。由于在表征过程中在该点处采集的数据量不充足，所以不能获得完全的表征。这样，只能获得未滤波的结果。如果期望，则随后可在表征过程完成时对轮胎进行再测试。

返回到方法100，如果在步骤116具体接合位置填充有充足的数据，则方法继续到步骤120，在步骤120中，控制器为该指定的接合位置计算平均波形。该平均波形包括用于指定接合位置的、上部芯轴和下部芯轴的结合力变化，其中，上部芯轴和下部芯轴的结合力变化在整个径向力测量结果中是明显的。技术人员将理解的是，平均波形结果将随时间调解在芯轴及其相关部件工作时的任何增量变化。接下来，在步骤122，控制器计算平均波形的至少第一谐波波形，以产生表征波形。具体地，产生径向力表征波形。第一谐波计算揭示了由芯轴接合产生的最初轨道点以及力分量。在将最小噪声引入轮胎测试波形中时，在计算中仅使用第一谐波为该非中心轨道点提供校正。可使用一谐波以外的其它谐波来计算表征波形，以便进一步表征因局部轮辋偏转而放大的力，诸如单个轮辋和鼻锥和/或鼻锥杯中的缺陷(较高区域或较低区域)。事实上，相比于结合的轮辋偏转以及鼻锥与鼻锥杯错位可对测量结果产生的，第一谐波更好地限定每转一次(或每旋转一周一次)效应。相反，逐点积累的数据可包括外来噪声并且为分析提供较无用的波形。表征波形的表示在图7中示出，并且以下将详细论述表征波形。

可将额外的滤波应用于表征波形。在步骤123，方法将确定是否全部的接合位置(1-10)都填充有预定数量的波形。在本实施方式中，据信需要至少25个波形，但是也可使用一些其它最少数量。如果为全部接合位置充分分配波形可行，则在步骤123A，对全部的表征波形应用滤波器，经滤波的表征波形随后可用作表征波形。经滤波的表征波形的图示在图8中示出，并且以下将详细论述。

在步骤124，对于上述接合位置，将表征波形中的全部点都乘以轮胎的弹性系数(步骤104)。接下来，在步骤126，通过从在步骤112中获得的轮胎结果波形减去(经由弹性系数修改的)表征波形来计算最终轮胎波形。最后，在步骤128，控制器将最终轮胎波形作为轮胎测试结果存储，将轮胎测试结果与预定阈值进行比较，以确定受测试的轮胎是否在期望的尺度和/或工作参数内。一旦全部的接合位置都填充有预定数量的波形，则将从平均值中去除最旧的数据。在可替代实施方式中，一旦获得一些其它相对较大数量的轮胎测试，例如2500次测试，则受测试的下一轮胎导致最旧的轮胎测试数据从计算值中去除。

现参照图4A至图4J，呈现了一系列极坐标图，其示出了指定接合位置对径向力芯轴表征的影响。每个图表示用于波形中的测量点的100个段；以及在中心处从-2变化到外圆周处的+2的圆，表示仅由于芯轴的接合(偏转和轨道-径向力)而添加到测量结果或被从测量结果减去的非期望力变化的磅数。技术人员将理解的是，术语“段”表示轮胎周围100个测量点中与上部轮辋上的点对应的任一个。也就是说，每旋转一圈，就有100段的径向力数据点被测量。下部轮辋有效地接合上部轮辋，并且下部轮辋上的标志以这种方式确定接合位置。如果标志在与上部轮辋上的段0至段9对应的区域中，则标志在接合位置1。如果标志在与段10至段19对应的区域中，则标志在接合位置2，等等。在图中，实线表示通过如在步骤120陈述的对全部波形一起求平均值而确定的实际非期望力(表征)。图中的虚线表示应用于非期望的力表征的第一谐波和第二谐波。这两个波形均被归一化成当前测量的轮胎的实际弹性系数。然后，由虚线代表的值被用于从在轮胎结果波形中100个对应段中的每个中减去表征波形。虚线表示在步骤124中计算并且在步骤126中被进一步利用的表征波形。

如图4A中可见，表征力凹陷图存在于第一接合位置中的约段25处。并且凹陷图随着接合位置从1移动到10(图4A至图4J)而围绕段轴线(圆)以逆时针的方式前进。还将理解的是，在约段75处的表征力凸起图也以与凹陷图大致相同的方式在逆时针方向上移动。表征波形中的仅第一谐波和第二谐波的使用提供了平滑的表征曲线，因此，当从轮胎结果波形减去表征波形时，将会存在较少的附加“噪声”。

对于横向力芯轴表征，技术人员将理解对于横向力确定不需要考虑在正常轮胎测试期间施加的径向力。用于确定横向力表征的方法通常由图5A和图5B中所示的标号100'指代。除了不需要与轮胎的弹性系数的确定和使用有关的步骤(步骤104、112和124)之外，该方法与图3A和图3B所示以及以上所述的方法类似。另外，包括去除旧测试数据的全部其它步骤几乎相同并且并入本方法，但设置有最初的标记(例如，102')。显著例外是在步骤114'中轮胎结果波形被添加至波形的集合而不是归一化的波形的集合。因此，在步骤122'产生横向力表征波形。在任何情况下，在测试可以与径向力芯轴表征步骤同时确定的这种具体方面期间，本方法在轮胎被俘获在上部芯轴卡盘组件与下部芯轴卡盘组件之间时检测与鼻锥和/或鼻锥杯以及相关的轮辋连接件有关的任何横向力。如径向力确定那样，据信由轮胎均匀性测试机器10的横向部件施加的力在轮胎测试波形测量期间导致非期望的波动。

现参照图6A-图6J，呈现了多个极坐标图，其示出了指定接合位置对横向力芯轴表征的影响。这些图除了存在如根据图5A和图5B论述的横向力外与图4A-图4J中呈现的图类似。

如上所述，图7示出了表征波形。虽然所示出的波形来自于径向力测量，但是来自于横向力测量的波形表面上将会基本类似。在任何情况下，因为在采集轮胎结果期间仅使用十个不同的接合位置，所以随着轮辋的实际角偏移距离接合位置的中心更远，错误的程度增强。例如，用于2°的角偏移的校正波形与用于35°的角偏移的校正波形相等，这是因为，即使两个角偏移都间隔开，两个偏移也都位于同一接合位置内。另外，用于35°的校正波形与用于37°的波形相比可极大地改变，这是因为，即使轮辋的角偏移几乎相同，两个偏移也都位于不同的接合位置内。因此，图7示出了由沿着Y轴的全部的十个接合位置产生的表征波形的采样集合，每个表征波形沿着X轴包括100个段。

为了校正以上提到的错误，可将诸如在步骤123/123'和123A/123A'中陈述的滤波器的应用应用于表征波形。一旦为角偏移的全部不同组合采集了充足数量的数据点，滤波器的使用就允许平滑全部的数据点。一旦这些发生，诸如高斯滤波器的滤波器就平滑采集的数据，平滑采集的数据可允许更均匀地表征芯轴的径向力。当然，可应用其它类型的滤波器。并且滤波也可应用于横向芯轴力。高斯滤波器可用于改善横跨接合位置的表征波形的清晰度，经改善的清晰度的结果在图8中示出。如可见的，滤波器平滑接合位置之间的波形。例如，如图7和图8中可见，示出了表示100个可能的轮辋偏移位置的10个接合位置，其中每个偏移位置表示约3.6°的范围。因此，如果轮辋偏移位置是35(35表示约122.4°-126°的角偏移)，方法将选择图7中所示的波形200。该波形在表征芯轴力方面有用，但是技术人员可观察到的是，提供了在波形200的两侧上的波形，在有些情况中，在波形200两侧上的波形提供略微不同的值。这在紧邻的偏移位置与不同的接合位置相关联时可能出现问题。据信将滤波器应用于诸如图7中所示的全部波形并且图8中所示产生的图示允许更准确地表示用于轮辋位置35的表征波形，轮辋位置35的表征波形在图8中由标号210指代。这允许选择更准确的波形，而不是选择可由其它波形而在某些程度上扭曲或非期望地偏移的波形。因此，滤波器使得能够在对于当前测量的轮胎给定上部轮辋与下部轮辋的具体角偏移的情况下，计算出用作表征波形的最佳拟合校正波形。

基于前面的描述，本发明的优点变得显而易见。通过对机器的部件进行表征，那些表征可用于精确适应径向和横向芯轴变化，从而精确确定测试轮胎的机器的特征。所公开的方法认识到：上部芯轴和下部芯轴在测试过程期间未完全互相轴向地对准，可发生很多角度和力的结合，而角度和力的结合会错误的表征芯轴力，从而导致不理想的轮胎均匀性测试。所公开的方法认识到这些特征可在负荷轮、芯轴部件或其它机器的使用寿命改变期间更新以确保被检测的测量结果是精确的。这允许基于负荷轮和机器的其它部件中的缺陷调整测试参数，以消除任何不圆度或机器的其它问题。通过利用机器表征波形精确确定轮胎的不均匀性，轮胎测试结果的可靠性得到增加。

因此，可见，通过上面所使用的结构和方法，本发明的目的已经达到。虽然根据专利法令，仅详细呈现和描述了最佳模式和优选实施方式，但应理解，本发明不限于此。相应地，为了理解本发明的真实范围和宽度，应参照所附权利要求。

Claims (18)

1.一种用于表征轮胎均匀性测试机器的芯轴力的方法，包括：

将轮胎接纳到具有上部芯轴和下部芯轴的设备中，所述上部芯轴具有上部轮辋，所述下部芯轴具有下部轮辋，其中所述上部轮辋与所述下部轮辋将所述轮胎俘获在所述上部轮辋与所述下部轮辋之间；

将负荷轮施加至所述轮胎并且从与所述负荷轮相关联的力传感器采集测量数据波形；

确定所述下部轮辋相对于所述上部轮辋的角偏移，以便在多个接合位置之中限定接合位置；

将所述测量数据波形指定为轮胎结果波形；

将所述测量数据波形添加至用于每个所述接合位置的至少预定数量的测量数据波形的测量数据波形的集合；

确定用于每个所述接合位置的所述预定数量的测量数据波形是否被获得，并且如果用于每个所述接合位置的所述预定数量的测量数据波形未被获得，则将所述轮胎结果波形作为用于所述接合位置的轮胎测试结果存储，并且如果用于每个所述接合位置的所述预定数量的测量数据波形已被获得，则：

从所述测量数据波形的集合计算用于每个所述接合位置的平均波形；

从用于每个所述接合位置的所述平均波形产生表征波形；

通过从所述轮胎结果波形减去所述表征波形来计算最终轮胎波形；以及

将所述最终轮胎波形作为所述轮胎测试结果存储。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

将所述轮胎测试结果与预定阈值比较。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定所述负荷轮的负荷轮表征波形；以及

从所述测量数据波形减去所述负荷轮表征波形，从而在添加所述测量数据波形的步骤之前获得所述轮胎结果波形。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：

即使在已获得用于所述接合位置的充足数据之后，也继续将所述测量数据波形添加至用于所述接合位置的所述测量数据波形的集合并且更新所述平均波形。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：

使轮胎编码器与所述芯轴关联以监视所述轮胎和具有上部轮辋的所述上部芯轴的转动位置；

将标志与所述下部轮辋关联；以及

安置接近开关以便检测所述标志以及所述下部轮辋的转动位置，其中，所述接合位置根据所述下部轮辋的转动位置和所述上部轮辋的转动位置确定。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

每当更换所述轮胎均匀性测试机器的任一机械部件时，将用于每个所述接合位置的所述平均波形值重新设定为空值。

7.根据权利要求6所述方法，其中，所述任一机械部件从包括上部芯轴卡盘组件、下部芯轴卡盘组件、鼻锥、鼻锥杯、可移除轮辋、芯轴、轮辋转接器和芯轴轴承的组中选出。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：

将所述预定数量的测量数据波形设定为至少25个。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括：

至少计算所述平均波形的第一谐波以产生所述表征波形。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

对用于全部接合位置的所述表征波形进行滤波以用作所述表征波形。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括：

一旦已采集到预定数量的所述测量数据波形，则对于每个新测试的轮胎，都去除用于最先测试轮胎的所述测量数据波形。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述表征波形是横向力表征波形。

13.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定所述负荷轮的负荷轮表征波形；

计算所述轮胎的弹性系数；

从所述测量数据波形减去所述负荷轮表征并存储为所述轮胎结果波形；

基于所述轮胎的弹性系数将所述轮胎结果波形归一化并存储为归一化波形；

将所述归一化波形添加至用于所述接合位置的至少预定数量的归一化波形的集合；

其中，如果用于所述接合位置的所述预定数量的归一化波形未被获得，则将所述轮胎结果波形作为所述轮胎测试结果存储。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：

即使在用于每个所述接合位置的所述预定数量的归一化波形已被获得之后，也继续添加用于所述接合位置的所述归一化波形并且计算所述表征波形。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：

在计算所述最终轮胎波形之前，将所述表征波形中的全部点乘以所述弹性系数。

16.根据权利要求13所述的方法，还包括：

计算所述平均波形的至少第一谐波以产生所述表征波形。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

对用于全部接合位置的所述表征波形进行滤波以用作所述表征波形。

18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述表征波形是径向力表征波形。

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