CN110319779A - 橡胶半制品宽度尺寸在线检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种橡胶半制品宽度尺寸的在线检测装置及检测方法，其中检测装置包括：支架、线性模组、线激光轮廓传感器、PLC控制系统及用户界面；所述支架固定架设在被测物的输送皮带上方，该支架上装设有两个呈左右对称的线性模组，两个线性模组分别包括滑轨、滑块及伺服电机，滑轨固定在支架上，伺服电机控制滑块在滑轨上滑动；每一线性模组的滑块上分别安装一个线激光轮廓传感器，各线激光轮廓传感器同步连接PLC控制系统，PLC控制系统连接用户界面。本发明检测精度高，且能检测分析出内面胶各层材料的尺寸及贴合对称性。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶半制品组合后宽度尺寸在在线测量装置，特别是指一种适用于剖面为阶梯状的多层材料内面胶(一下简称内面胶)宽度的非接触式在线测量装置及在线检测方法。
背景技术
目前，轮胎内面胶在生产过程中，需监测制品各层材料的宽度(90mm～930mm)、厚度(单层材料厚度：0.3mm～1.2mm)、贴合防擦布后之总宽(90mm～930mm)及各材料贴合对称性(≤3mm)，对于内面胶宽度的在线测量，目前多采用手工检测或较为先进的CCD拍照方式检测。手工检测不仅存在量具(钢卷尺或钢直尺，分度值为1mm)精度不够的问题，还存在视觉误差。而CCD拍照方式也存在以下缺陷：
(1).量值溯源难：图像变形量，无专业可溯源标准器供软件校准。
(2).精度不稳定：所检测目标物处于移动状态，CCD拍照后图像处理要求速度快；加之拍照对环境及背景光源的要求很高，实际生产车间环境不理想，光照度不稳定，背景光源易被污染或老化，光源质量无法保障，内面胶边缘部分会形成较宽的灰色地带，严重影响精度判读。
(3).测量尺寸单一：CCD拍照是采用黑白像素定位来识别黑、白轮廓，故而只能识别内面胶最边缘，所以只能测量内面胶的总宽，无法检测各层的材料宽度及贴合偏差。
有鉴于此，本发明人针对现有轮胎内角面宽度在线测量装置设计上未臻完善而导致的诸多缺失与不变而深入构思，且积极研究试做开发设计出本发明。
发明内容
本发明的目的在于克服现有测量技术值溯源难、精度不稳定、测量尺寸单一的技术问题，而提供一种不仅检测精度满足要求，且能检测分析出内面胶各层材料的尺寸及贴合对称性的橡胶半制品宽度尺寸在线检测装置及在线检测方法。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种橡胶半制品宽度尺寸的在线检测装置，其包括支架、线性模组、线激光轮廓传感器、PLC控制系统及用户界面；所述支架固定架设在被测物的输送皮带上方，该支架上装设有两个呈左右对称的线性模组，两个线性模组分别包括滑轨、滑块及伺服电机，滑轨固定在支架上，伺服电机控制滑块在滑轨上滑动；每一线性模组的滑块上分别安装一个线激光轮廓传感器，各线激光轮廓传感器分别连接PLC控制系统，PLC控制系统连接用户界面。
较佳的，所述线激光轮廓传感器为Gocator2300系列型号。
较佳的，所述被测物为剖面为阶梯状的多层材料内面胶。
本发明还可采用如下的技术方案实现：
一种使用所述橡胶半制品宽度尺寸在线检测装置的检测方法，包括以下步骤：
步骤1：被测物传送至支架下方；
步骤2：两个线激光轮廓传感器分别发射固定数量的激光点，各线激光轮廓传感器根据每两个激光点之间的固定距离及每个激光点垂直距离线激光轮廓传感器的高度形成轮廓图，并识别出被测物的拐点及计算出拐点间的距离，并将数值发送给PLC控制器；
步骤3：PLC控制器接收线激光轮廓传感器传送的数值，并计算出被测物贴合后的总宽度、各层材料宽度及贴合偏差，将测量结果显示在用户界面上。
较佳的，步骤3中，所述PLC控制器计算被测物贴合后总宽度的计算公式为：W＝WL+WR+左右传感器物理位置+监测盲区，其中，“左右传感器物理位置”由PLC控制器计算伺服电机的移动量得出，“监测盲区”采用测量已知长度的标准尺计算得出。
较佳的，所述步骤1之前，还包括步骤1A：设置线激光轮廓传感器的IP地址号与PLC控制器同属于一个网段；步骤1B：设置两个线激光轮廓传感器设置轮廓需捕捉的拐点特征，设置两线激光轮廓传感器扫描到的底层材料的特征后，量测被测物在激光轮廓范围内的总宽；设置两线激光轮廓传感器扫描到的第二层材料的特征后，该线激光轮廓传感器量测到的底层材料外露宽度，根据被测物材料层数一一设置。
采用上述结构后，本发明橡胶半制品宽度尺寸在线检测装置相较于现有现有的手工检测及CCD拍照方式检测系统，具有以下优点：
(1)、检测精度高：分辨力为0.1mm(最高可显示0.001mm)、测量精度≤0.5mm；
(2)、可实现实时检测：采样频率为0.1秒，计算结果可同步显示；
(3)、检测数据全面：可检测内面胶总宽度、各层材料宽度及各层材料的贴合偏差量；
(4)、传感器的使用数量少：装置内仅需两个传感器就能检测覆盖99％内面胶规格。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的结构示意图。
图2为本发明较佳实施例线激光轮廓传感器的工作原理示意图。
图3为本发明较佳实施例线激光轮廓传感器识别及计算被测物的示意图。
图4本发明较佳实施例PLC控制器的运算结果示意图。
图5为本发明较佳实施例的用户界面显示示意图。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1所示，本发明揭示了一种橡胶半制品宽度尺寸的在线检测装置，其包括支架1、线性模组2、线激光轮廓传感器3、PLC控制系统4及用户界面5。
所述支架1固定架设在内面胶的输送皮带上方，该支架1上装设有两个呈左右对称的线性模组2，两个线性模组2分别包括滑轨、滑块及伺服电机，滑轨固定在支架1上，伺服电机控制滑块在滑轨上滑动；每一线性模组2的滑块上分别安装一个所述线激光轮廓传感器3，各线激光轮廓传感器3同步连接PLC控制系统4，PLC控制系统4连接用户界面5。
所述线激光轮廓传感器3的型号可为Gocator2300系列，使用之前先对线激光轮廓传感器3的参数进行设置，首先利用传感器自带分析软件设置通讯地址，以以太网通讯方式为例，IP地址号需与PLC控制器同属于一个网段；其次，分别为两个线激光轮廓传感器3设置轮廓需捕捉的拐点特征(以两层材料为例)，设置左边传感器扫描到的底层材料的特征后，软件能自动计算出该线激光轮廓传感器3量测到的总宽(激光轮廓范围内)WL；设置左边线激光轮廓传感器3扫描到的第二层材料的特征后，软件能自动计算出该线激光轮廓传感器量测到的底层材料外露宽度wL1，参照上述方式，设置右边传感器特征参数，得出WR、wR1。线激光轮廓3的工作原理如图2所示，两线激光轮廓传感器3在内面胶左右沿即“拐点”(“拐点”是指被检测材料平面突然持续变高(大等于0.3mm)的起始点)处分别发射固定数量的激光点，线激光轮廓传感器3根据每两个点之间的固定距离及每个激光点垂直距离线激光轮廓传感器3探头的高度从而形成尺寸稳定的轮廓图。通过线激光轮廓传感器自带的关键参数计算功能，各自识别出所测物的拐点及计算出拐点间距离(如图3)，各拐点一般为各层材料测量的起点/终点，通过记录线激光传感器3于线性模组2上的位置，由PLC控制器4计算出内面胶贴合后总宽、各层材料宽度及贴合偏差，测量结果在用户界面中显示。
如图1及图4所示，PLC控制器4连接两个线激光轮廓传感器3及用户界面5，当PLC控制器4采集到线激光轮廓传感器3的数据后运算得出结果(如图4)，并通过用户界面5显示出测量结果(如图5所示)。总宽度计算公式为：W＝WL+WR+左右传感器物理位置+监测盲区，其中，“左右传感器物理位置”由PLC控制器计算伺服电机的移动量得出，“监测盲区”采用测量已知长度的标准尺计算得出，因橡胶制品(内面胶)需检测的尺寸(拐点)均落于内面胶两边沿处，其余为无检测指标的胶片，此部分称为监测盲区。
本发明所监测的内面胶，单层材料厚度为0.3～1.2mm，总宽为90～930mm，其关键尺寸拐点均位于内面胶两边沿，为了实现高测量精度及重复性，在整个线性模组2位移围内，线激光轮廓传感器3距离内面胶(被测物)的高度尽量保持一致，配套的伺服电机加线性模组位移精度优于0.1mm/m，且保证线激光轮廓传感器3牢固，该线激光轮廓传感器3的窜动量≤0.05mm；两线激光轮廓传感器3所发出的射线在同一条直线上，且与内面胶(被测物)所需测量物理位置平行(形成的夹角应≤1度)；选用的线激光轮廓传感器3的型号，应能覆盖内面胶(被测物)需检测的关键尺寸宽度，且能清晰捕捉到最小高度差的变化，具体型号可根据产品规格对应线激光轮廓传感器选型样本进行确定，设置传感器参数时，线激光轮廓传感器3需扫描到的所有范围，才能适应不同内面胶规格。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (6)
1.一种橡胶半制品宽度尺寸的在线检测装置，其特征在于，包括：支架、线性模组、线激光轮廓传感器、PLC控制系统及用户界面；所述支架固定架设在被测物的输送皮带上方，该支架上装设有两个呈左右对称的线性模组，两个线性模组分别包括滑轨、滑块及伺服电机，滑轨固定在支架上，伺服电机控制滑块在滑轨上滑动；每一线性模组的滑块上分别安装一个线激光轮廓传感器，各线激光轮廓传感器同步连接PLC控制系统，PLC控制系统连接用户界面。
2.如权利要求1所述的橡胶半制品宽度尺寸的在线检测装置，其特征在于：所述线激光轮廓传感器为Gocator2300系列型号。
3.如权利要求1所述的橡胶半制品宽度尺寸的在线检测装置，其特征在于：所述被测物为剖面为阶梯状的多层材料内面胶。
4.一种使用如权利要求1所述的橡胶半制品宽度尺寸在线检测装置的检测方法，包括以下步骤：
步骤1：被测物传送至支架下方；
步骤2：两个线激光轮廓传感器分别发射固定数量的激光点，各线激光轮廓传感器根据每两个激光点之间的固定距离及垂直距离探头的高度形成轮廓图，并识别出被测物的拐点及计算出拐点间的距离，并将数值发送给PLC控制器；
步骤3：PLC控制器接收线激光轮廓传感器传送的数值，并计算出被测物贴合后的总宽度、各层材料宽度及贴合偏差，将测量结果显示在用户界面上。
5.如权利要求4所述的橡胶半制品宽度尺寸在线检测方法，其特征在于：步骤3中，所述PLC控制器计算被测物贴合后总宽度的计算公式为：W＝WL+WR+左右传感器物理位置+监测盲区，其中，“左右传感器物理位置”由PLC控制器计算伺服电机的移动量得出，“监测盲区”采用测量已知长度的标准尺计算得出。
6.如权利要求4所述的橡胶半制品宽度尺寸在线检测方法，其特征在于：所述步骤1之前，还包括步骤1A：设置线激光轮廓传感器的IP地址号与PLC控制器同属于一个网段；步骤1B：设置两个线激光轮廓传感器设置轮廓需捕捉的拐点特征，设置两线激光轮廓传感器扫描到的底层材料的特征后，量测被测物在激光轮廓范围内的总宽；设置两线激光轮廓传感器扫描到的第二层材料的特征后，该线激光轮廓传感器量测到的底层材料外露宽度，根据被测物材料层数一一设置。
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