CN110579362A - 轮胎检测精准刹擎定位系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于轮胎生产技术领域，具体涉及一种轮胎检测精准刹擎定位系统及其方法，通过精确定位轮胎，使准备进入均匀性和平衡性检测的轮胎以相对特征基准点相同夹角的朝向送出，具体包括：1）设备参数校准；2）获取轮胎的轮辋数据；3）轮胎搬入；4）刹擎压板升起；5）抱臂定位；6）旋转找零点；7）刹擎压板落下刹车；8）抱臂打开；9）刹擎压板退出；10）轮胎送出。与现有技术相比，本发明的有益效果是：轮胎的位置跟踪、特征点识别、精准刹擎定位，全过程无人化作业，通过为以曲线形式对轮胎提供逻辑零点，不但实现了对轮胎性能参数进行定性检测，也实现了对均匀性定位、定量的检测和记录，有利于提升轮胎生产的自动化水平和质量控制。

Description

轮胎检测精准刹擎定位系统及其方法

技术领域

本发明属于轮胎生产技术领域，具体涉及一种用于将轮胎姿态摆正，并向轮胎均匀性试验机或轮胎动平衡试验机输送轮胎的轮胎检测精准刹擎定位系统及其方法。

背景技术

对轮胎实行严格的质量检测是保证轮胎质量、确保车辆运行安全的重要生产环节，特别是对其内部情况，如轮胎侧壁、胎圈、胎冠等部位存在的质量缺陷以及夹杂杂质的情况进行全面检测，目前的检测过程较为繁琐，占用空间大，操作繁琐复杂。

轮胎常存在尺寸、刚性不均匀和质量不平衡等现象，对这种不平衡现象的检测是通过轮胎的均匀性试验实现的。由于不均匀性而导致的轮胎动态不平衡和静态不平衡会影响轿车的乘坐舒适性、操纵稳定性和安全性。汽车行驶速度越快，这种影响也越明显，因此轮胎企业都把汽车轮胎均匀性检测作为产品质量控制的关键指标之一。

为了消除轮胎的动不平衡，要通过增加配重的方法校正。这个动平衡校正配重的大小和位置的确定就要依据轮胎均匀性和动平衡试验时的检测结果，因此需要把轮胎的检测位置准确定位，保持重复性一致，才能使轮胎平衡校正更精准。

中国专利号为201510520713.5的发明专利公开了“一种机械式锁紧定位装置和应用该装置的轮胎均匀性测试系统，解决了现有技术中采用液压缸驱动的形式液压元件选件困难、成本高、结构复杂以及故障率高的问题，其技术方案要点是一种机械式锁紧定位装置，包括有电机、传动装置、丝杠组件，所述电机包括有输出轴，所述输出轴上还设置有防止所述输出轴反转的逆止机构，所述逆止机构包括有运动输出端，所述输出端通过所述传动装置将动力传输至所述丝杠组件，所述丝杠组件的一端还设置有制动或者松开所述丝杠组件的制动装置，达到了通过机械形式进行可靠锁紧定位。”该装置用于轮胎均匀性试验机，其不足之处是将比较耗时的轮胎定位操作放在试验机上，影响试验机的运转效率。另一方面没有足够高精度的定位检测元件，不能保证轮胎姿态角度的控制精度。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种轮胎检测精准刹擎定位系统，克服现有技术的不足，专门用于配合轮胎均匀性检测和轮胎动平衡检测要求，实现轮胎的姿态精确调整，以这个起始位置做检测零点，从而精确定位检测起始位置，解决轮胎试验机的轮胎监测数据记录不够准确的问题。

本发明的目的之二是提供一种轮胎检测精准刹擎定位方法，对轮胎的位置跟踪、特征点识别、精准刹擎定位，全过程无人化作业，为以曲线形式对轮胎均匀性和动平衡检测方法提供逻辑零点，这样不但能实现对轮胎性能参数进行定性检测，也实现了对均匀性定位、定量的检测和记录，有利于提升轮胎生产的自动化水平和质量控制。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明方案一：轮胎检测精准刹擎定位系统，包括主体框架、轮胎位置感应器、输送带、旋转辊道、色差传感器、传感器支架和控制器，主体框架上沿轮胎行进方向并行排布设有两条输送带，两条输送带左右外侧各平行设有一条旋转辊道，两条所述旋转辊道设于升降架上，所述色差传感器设置于传感器支架上，位于输送带的上方，所述传感器支架与所述色差传感器之间由升降杆相连接，所述升降杆相对所述传感器支架在水平和垂直两个维度上位置可调节；主体框架居中位置的两条输送带之间设有升降刹擎压板，在所述主体框架的轮胎行进方向前侧设有左右对称的一对抱臂；所述旋转辊道的电机停止与升降刹擎压板的压下作电气联动。

所述升降刹擎压板连接在刹擎滑板的顶部，刹擎滑板设于所述主体框架的滑槽中，所述刹擎滑板上设有丝杠与主体框架上的螺母滚动配合，所述丝杠的下端连接刹擎驱动器，所述升降刹擎压板设有朝向轮胎前进方向的长度80~200mm的游离端。

所述旋转辊道具有不光滑表面，两条所述旋转辊道的转动方向设定相同或相反。

所述抱臂包括臂杆、滚轮和抱臂轴，所述滚轮设于臂杆前端，所述臂杆后端连接在所述抱臂轴的上端，所述抱臂轴的下端与同步传动机构相连接。

所述同步传动机构包括左摆臂、右摆臂、驱动臂和连接杆，所述左摆臂的一端与左抱臂的抱臂轴端固定连接，所述右摆臂的一端与右抱臂的抱臂轴端固定连接，左摆臂的另一端和右摆臂的另一端分别铰接于连接杆的两端，所述左抱臂的抱臂轴端或右抱臂的抱臂轴端还通过驱动臂与抱臂驱动器的输出轴端铰接相连。

所述抱臂驱动器为气缸、油缸、电动推杆中的任一种。

所述传感器支架为门形结构或单悬臂结构。

所述刹擎滑板上朝向轮胎前进方向的侧面设有涂油刷。

本发明技术方案二：零点精准刹擎定位控制方法，通过精确定位轮胎，使准备进入均匀性和平衡性检测的轮胎以相对特征基准点相同夹角的朝向送出，其特征在于，其具体操作步骤如下：

1）设备参数校准，生产线投入前，按轮胎规格调整色差传感器的水平和垂直两个维度的位置，使色差传感器光斑落在轮胎条形码的相同半径位置上；

2）获取轮胎的轮辋数据，对定位点的配方库进行查询来获取某规格轮胎特征点的位置，得到设定的偏转角度；

3）轮胎搬入，输送带运行，将轮胎送往输送带的中部；

4）刹擎压板升起，当轮胎位置感应器发出信号时，表示轮胎进入扫描区域，输送带停止运行，升降架带动旋转辊道升起，直到旋转辊道高于输送带，轮胎落到旋转辊道上，刹擎压板升起到轮胎上表面以上20~100mm；

5）抱臂定位，左右抱臂在抱臂驱动器的驱动下合抱，将轮胎向后压向刹擎滑板，轮胎处于扫描位；

6）旋转找零点，两个旋转辊道逆向运行，带动轮胎绕着自身中心线转动，设定轮胎旋转2~4周，色差传感器完成特征点的识别；

7）刹擎压板落下刹车，当色差传感器再次扫到特征点后，控制系统发出指令，旋转辊道逐渐减速，在特征点到达设定的任意角度后，控制系统发出旋转辊道停止旋转指令，同时升降刹擎压板下落压紧轮胎，轮胎停止在设定角度；

8）抱臂打开，左右抱臂在抱臂驱动器的反向驱动下打开复位；

9）刹擎压板退出，旋转辊道同向运行，轮胎脱离刹擎压板向前，刹擎压板随升降架落下复位，直到旋转辊道低于输送带，轮胎重新落到输送带上；

10）轮胎送出，输送带继续运行，将轮胎送出。

当轮胎检测精准刹擎定位系统与轮胎润滑作业整合时，步骤6）中轮胎旋转周数不少于3周。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）本装置专门用于与轮胎均匀性试验机或轮胎动平衡试验机配套使用，用于给试验机供应备检轮胎。2）在PLC的控制下实现轮胎搬入、刹擎压板升起、抱臂定位、旋转找零点、刹擎压板落下刹车、抱臂打开、刹擎压板退出、轮胎送出等顺序操作，为试验机实现无人化操作提供支持。3）色差传感器的水平位置和垂直位置可调节，提高了设备检测轮胎的规格范围。4）可与轮胎涂油工序合二为一，减少不必要的工位设置。5）轮胎的位置跟踪、特征点识别、精准刹擎定位，全过程无人化作业，通过为以曲线形式对轮胎均匀性和动平衡的检测方法提供逻辑零点，不但实现了对轮胎性能参数进行定性检测，也实现了对均匀性定位、定量的检测和记录，有利于提升轮胎生产的自动化水平和质量控制。

附图说明

图1是本发明实施例结构示意图（轮胎到达零点定位处，刹擎压板升起状态）

图2是图1的俯视图（抱臂将轮胎推至刹擎压板作用范围内）。

图3是本发明刹擎压板落下刹车状态结构示意图。

图4是图2中A-A剖视图（升降刹擎压板剖面图）。

图5是本发明抱臂实施例结构示意图。

图6是本发明同步传动机构实施例结构示意图。

图中：1-主体框架，2-输送带、3-色差传感器，4-传感器支架，5-旋转辊道，6-轮胎，7-升降架，8-升降刹擎压板，9-左抱臂，10-右抱臂，11-光电开关，13-升降杆，14-刹擎滑板，15-丝杠，16-螺母，17-刹擎驱动器，18-滑槽，91-臂杆，92-滚轮，93-抱臂轴，94-同步传动机构，95-抱臂驱动器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的制备方法作进一步说明：

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

见图1至图3，是本发明零点精准刹擎定位装置实施例结构示意图，包括主体框架1、输送带2、色差传感器3、传感器支架4、旋转辊道5和PLC控制系统（未示出），主体框架1上沿轮胎行进方向并行排布设有两条输送带2，两条输送带左右外侧各平行设有一条旋转辊道5，两条旋转辊道设于升降架7上，色差传感器3 设置于传感器支架4 上位于输送带2 的上方，传感器支架4 与色差传感器3 之间由升降杆13相连接，升降杆13相对传感器支架4在水平和垂直两个维度上位置可调节，色差传感器3位于输送带2的上方，用于对轮胎6进行扫描，识别特征位置（条形码粘贴处）。实施例中传感器支架为单悬臂结构。

主体框架1 居中位置的两条输送带2 之间设有升降刹擎压板8，在主体框架的轮胎6 行进方向前侧设有左右对称的一对抱臂（左抱臂9和右抱臂10）。为了提高摩擦力，旋转辊道5具有不光滑表面，比如串珠形辊面或沟槽形辊面，两条旋转辊道5的转动方向可设定相同或相反，当升降架7带动旋转辊道5升起后，轮胎6由输送带2表面落到旋转辊道表面，两个旋转辊道5旋转方向相反，其上的轮胎可实现绕自身中心轴线旋转。当升降架7带动旋转辊道5落下后，轮胎重又落在输送带2的表面上，输送带2运行，可将轮胎输送到指定位置。

图4是图2中沿A-A线剖视图，此为升降刹擎压板剖面图，升降刹擎压板8连接在刹擎滑板14的顶部，刹擎滑板14设于主体框架1的滑槽18中，刹擎滑板14上设有丝杠15与主体框架上的螺母16滚动配合，丝杠15的下端连接刹擎驱动器17。刹擎驱动器17为伺服电机。当刹擎驱动器17带动丝杠15正反转动时，刹擎滑板14做升降运动，刹擎滑板14升起时释放轮胎，落下时压紧轮胎起到刹车制动作用。丝杠15也可以采用齿条替代，与刹擎驱动器17驱动的齿轮啮合实现驱动。

实施例中，刹擎滑板14侧壁上还可以连接涂油刷，用于给轮胎与轮毂的安装面刷油，可与轮胎涂油工序合二为一，减少不必要的工位设置。

图5是本发明抱臂实施例结构示意图，左抱臂9中包括臂杆91、滚轮92和抱臂轴93，滚轮92设于臂杆91前端，臂杆91后端连接在抱臂轴93的上端，抱臂轴93的下端与同步传动机构94相连接。左抱臂9和右抱臂10在同步传动机构的带动下同步抱合和放开，将轮胎压向刹擎滑板14，实现轮胎的定位。

图6是本发明同步传动机构实施例结构示意图，同步传动机构94包括左摆臂941、右摆臂942、驱动臂943和连接杆944，左摆臂941的一端与左抱臂9的抱臂轴93端固定连接，右摆臂942的一端与右抱臂的抱臂轴93’端固定连接，左摆臂941的另一端和右摆臂10的另一端分别铰接于连接杆944的两端，左抱臂9的抱臂轴93端或右抱臂10的抱臂轴93’端还通过驱动臂943与抱臂驱动器945的输出轴端铰接相连。抱臂驱动器为气缸。

本发明的工作原理是：调整轮胎的姿态在一个基准角度上，当均匀检测轮胎一周时，会生成一个360°的曲线，曲线的0°角就是基准角度，为便于统计分析，就需零点定位系统实现所有检测轮胎的基准角度都从一个特定位置（比如条形码粘贴位置）开始，当然基准角度也可以是相对条码位置偏90°，180°，或者其他任意角度，这根据用户需求而定。轮胎旋转时，色差传感器检测轮胎条形码与轮胎背景的色差，识别轮胎上的条形码来获取轮胎的圆周方向位置信息，控制器根据指定角度，发出刹车信号，使轮胎准确地停在指定角度位置。

色差传感器可以在水平方向和垂直方向调整位置。螺杆沿横向滑道在600mm范围内水平移动，调整螺杆可以在125mm范围内上下调整高度，这样可以大幅提高零点定位装置清晰定位轮胎条码位置的能力。

由于轮胎的规格种类多、轮辋的直径不一、重量不一，所要求的定点传感器（即色差传感器）位置都不尽相同，所以需要提前获取将要定点轮胎的轮辋直径数据，此部分与条形码识别系统相配合可以实现，提前获取轮胎的轮辋的数据，再对定点的配方库进行查询来获取定点执行器的位置，得以实现配方库中所设定的轮胎基准角度。

在检测系统发出停止信号后，由于轮胎的重量不同，由惯性造成的轮胎偏移角度也不相同，这导致试验机的轮胎监测数据记录不够准确。为了解决不同轮胎因惯性造成的数据记录不够准确的问题，本装置设有轮胎旋转刹擎装置，即轮胎旋转“刹车”装置，使轮胎精准的停在基准角度位置，避免轮胎因自身惯性旋转而产生的角度误差，从而使轮胎试验机的检测数据曲线起点与轮胎零点位置完全吻合，提供精准的轮胎均匀性检测数据。

本发明零点精准刹擎定位控制方法，就是通过精确定位轮胎，使准备进入均匀性和平衡性检测的轮胎以相对特征基准点相同夹角的朝向送出，其具体操作步骤如下：

1）设备参数校准，生产线投入前，按轮胎规格调整色差传感器的水平和垂直两个维度的位置，使色差传感器光斑能落在轮胎条形码的相同半径位置上；

2）获取轮胎的轮辋数据，对定位点的配方库进行查询来获取某规格轮胎特征点的位置，得到设定的偏转角度；

3）轮胎搬入，输送带运行，轮胎6在输送带2上移动到预定位置；

4）刹擎压板升起，当光电开关11检测到轮胎发出信号时，表示轮胎进入扫描区域，控制系统发出指令，输送带停止运行，位于旋转辊道下面的升降刹擎压板8升起，同时升降架7带动旋转辊道5升起，直到旋转辊道高于输送带2，轮胎落到旋转辊道上，刹擎压板升起到轮胎上表面以上50mm左右；

5）抱臂定位，抱臂9和抱臂10在抱臂驱动器的驱动下合抱，将轮胎向后压向刹擎滑板14，此时轮胎6处于扫描位；

6）旋转找零点，两个旋转辊道逆向运行，带动轮胎绕着中心线转动，色差传感器射出一个光斑，落在轮胎表面，色差传感器完成特征点的识别，当轮胎检测精准刹擎定位系统与轮胎润滑作业整合在一起时，设定轮胎旋转不少于3周；

7）刹擎压板落下刹车，当色差传感器再次扫到条形码后，控制系统发出指令，旋转辊道逐渐减速，在特征点到达设定的任意角度后，在轮胎条形码到达设定的基准角度后，控制系统发出旋转辊道停止旋转指令，同时升降刹擎压板下落压紧轮胎，阻止轮胎因惯性继续滑动旋转，控制系统确保两个动作同时进行，进而使轮胎的条形码精准地停止在基准角度位置；

8）抱臂打开，抱臂9和抱臂10在抱臂驱动器95的反向驱动下打开复位；

9）刹擎压板退出，控制系统发出指令，升降刹擎压板8升起松开轮胎，旋转辊道同向运行，轮胎脱离升降刹擎压板8向前移动，升降刹擎压板8落下复位，旋转辊道5随升降架7下落，直到低于输送带2，轮胎6重新落到输送带2上；

10）轮胎送出，输送带继续运行，轮胎送出。

以上所述实施例仅是为详细说明本发明的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制本发明的保护范围，凡在不违背本发明的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.轮胎检测精准刹擎定位系统，其特征在于，包括主体框架、轮胎位置感应器、输送带、旋转辊道、色差传感器、传感器支架和控制器，主体框架上沿轮胎行进方向并行排布设有两条输送带，两条输送带左右外侧各平行设有一条旋转辊道，两条所述旋转辊道设于升降架上，所述色差传感器设置于传感器支架上，位于输送带的上方，所述传感器支架与所述色差传感器之间由升降杆相连接，所述升降杆相对所述传感器支架在水平和垂直两个维度上位置可调节；主体框架居中位置的两条输送带之间设有升降刹擎压板，在所述主体框架的轮胎行进方向前侧设有左右对称的一对抱臂；所述旋转辊道的电机停止与升降刹擎压板的压下作电气联动。

2.根据权利要求1所述的轮胎检测精准刹擎定位系统，其特征在于，所述升降刹擎压板连接在刹擎滑板的顶部，刹擎滑板设于所述主体框架的滑槽中，所述刹擎滑板上设有丝杠与主体框架上的螺母滚动配合，所述丝杠的下端连接刹擎驱动器，所述升降刹擎压板设有朝向轮胎前进方向的长度80~200mm的游离端。

3.根据权利要求1所述的轮胎检测精准刹擎定位系统，其特征在于，所述旋转辊道具有不光滑表面，两条所述旋转辊道的转动方向设定相同或相反。

4.根据权利要求1所述的轮胎检测精准刹擎定位系统，其特征在于，所述抱臂包括臂杆、滚轮和抱臂轴，所述滚轮设于臂杆前端，所述臂杆后端连接在所述抱臂轴的上端，所述抱臂轴的下端与同步传动机构相连接。

5.根据权利要求4所述的轮胎检测精准刹擎定位系统，其特征在于，所述同步传动机构包括左摆臂、右摆臂、驱动臂和连接杆，所述左摆臂的一端与左抱臂的抱臂轴端固定连接，所述右摆臂的一端与右抱臂的抱臂轴端固定连接，左摆臂的另一端和右摆臂的另一端分别铰接于连接杆的两端，所述左抱臂的抱臂轴端或右抱臂的抱臂轴端还通过驱动臂与抱臂驱动器的输出轴端铰接相连。

6.根据权利要求5所述的轮胎检测精准刹擎定位系统，其特征在于，所述抱臂驱动器为气缸、油缸、电动推杆中的任一种。

7.根据权利要求1所述的轮胎检测精准刹擎定位系统，其特征在于，所述传感器支架为门形结构或单悬臂结构。

8.根据权利要求2所述的轮胎检测精准刹擎定位系统，其特征在于，所述刹擎滑板上朝向轮胎前进方向的侧面设有涂油刷。

9.零点精准刹擎定位控制方法，通过精确定位轮胎，使准备进入均匀性和平衡性检测的轮胎以相对特征基准点相同夹角的朝向送出，其特征在于，其具体操作步骤如下：

1）设备参数校准，生产线投入前，按轮胎规格调整色差传感器的水平和垂直两个维度的位置，使色差传感器光斑落在轮胎条形码的相同半径位置上；

2）获取轮胎的轮辋数据，对定位点的配方库进行查询来获取某规格轮胎特征点的位置，得到设定的偏转角度；

3）轮胎搬入，输送带运行，将轮胎送往输送带的中部；

4）刹擎压板升起，当轮胎位置感应器发出信号时，表示轮胎进入扫描区域，输送带停止运行，升降架带动旋转辊道升起，直到旋转辊道高于输送带，轮胎落到旋转辊道上，刹擎压板升起到轮胎上表面以上20~100mm；

5）抱臂定位，左右抱臂在抱臂驱动器的驱动下合抱，将轮胎向后压向刹擎滑板，轮胎处于扫描位；

6）旋转找零点，两个旋转辊道逆向运行，带动轮胎绕着自身中心线转动，设定轮胎旋转2~4周，色差传感器完成特征点的识别；

7）刹擎压板落下刹车，当色差传感器再次扫到特征点后，控制系统发出指令，旋转辊道逐渐减速，在特征点到达设定的任意角度后，控制系统发出旋转辊道停止旋转指令，同时升降刹擎压板下落压紧轮胎，轮胎停止在设定角度；

8）抱臂打开，左右抱臂在抱臂驱动器的反向驱动下打开复位；

9）刹擎压板退出，旋转辊道同向运行，轮胎脱离刹擎压板向前，刹擎压板随升降架落下复位，直到旋转辊道低于输送带，轮胎重新落到输送带上；

10）轮胎送出，输送带继续运行，将轮胎送出。

10.根据权利要求9所述的零点精准刹擎定位控制方法，其特征在于，当轮胎检测精准刹擎定位系统与轮胎润滑作业整合时，步骤6）中轮胎旋转周数不少于3周。