CN115452935A - 一种轮胎帘布钢丝排布缺陷的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮胎帘布钢丝排布缺陷的检测装置，包括检测电路，检测电路包括信号采集部和与信号采集部输出端相连接的信号处理部，所述的信号采集部包括磁性阵列传感器，磁性阵列传感器包括沿磁性阵列传感器长轴方向按阵列布置的多个对射型的信号采集端子，对射型的信号采集端子包括同轴的磁头和磁力传感器，受测的轮胎帘布从磁头与磁力传感器之间的检测通道中穿过。本发明信号采集部采用对射型的信号采集端子，对射型的信号采集端子的横向尺寸小，线密度可以达到100dpi或更高，检测的分辨率高，可以实现检测图像输出；对射型的磁力传感器灵敏度高，有效地提高了轮胎帘布钢丝排布缺陷检测的精度和准确度。

Description

一种轮胎帘布钢丝排布缺陷的检测装置

技术领域

本发明涉及轮胎钢丝帘布缺陷检测，尤其涉及一种轮胎帘布钢丝排布缺陷的检测装置。

背景技术

在全钢载重轮胎或工程胎制造过程中,压延后的钢丝帘布需要裁断，挂胶钢丝帘线完成拼接。在接头部位,由于多种原因，钢丝的排布容易产生一些问题,例如钢丝的分布可能会太稀或者太密, 钢丝的走向可能会弯曲或者歪斜。图1所示为轮胎帘布钢丝排布的标准样式的示意图，图2所示为帘布钢丝排布缺根的示意图，图3所示为帘布钢丝排布并根的示意图，图4所示为帘布钢丝排布错根的示意图。这些缺陷如果不能及时发现, 钢丝帘布送到后道工序加工,直到轮胎成品检测时才能发现,将会产生大量废品，导致成品合格率低。而且，此时轮胎已经成型,轮胎废品无法回收再生，造成资源的极大浪费和环境污染。

现有技术通过X-ray的透射影像，对裁断机钢丝帘布内的钢丝排布特别是帘布接头缺陷、异物（尤其是金属异物），以及其它多项目标均可进行有效检测，将X-ray光源、传感器、射线光路等一系列优化，检测系统可以达到非常高的分辨率，完成实时检测并反馈控制裁断机。该项技术比较成熟，但由于采用X射线需要辐射防护，设备维护需要有专门的工程师完成，每年需要例行检查，X射线检测设备安装在生产线上，谈“射线”色变，X射线检测设备形成的复杂的图像处理不能自动检测钢丝接头缺陷，需要由人工肉眼识别,难以避免漏检现象发生，而且检测结果不能自动记录，检测效率低，因此至今为止很难推广。

申请号为CN201510577574.X 的发明公开了一种轮胎胎体钢丝帘布无损检测装置及方法，其特征在于所述信号采集部内设有信号采集端子和编码器，所述信号采集端子中设有由硅钢片构成的磁头与线圈绕成的磁力传感器，磁力传感器为有源或无源器件，磁头与线圈相连，线圈绕制为马蹄型，隔磁材料插在线圈空心处以隔绝磁场，线圈两头为信号输出端，接信号处理部，当磁头与帘布布线点之间的磁场随二者的距离变化而变化时，会产生电场，会有感应电流产生，信号处理部的显示输出模块显示的内容为感应电流随时间的变化波形，该发明与传统技术相比，能够效提高检测效率和准确性，但是，该发明的每个磁力传感器只输出一个信号，属于区域点检测，分辨率低；灵敏度设置高，可能出现误报，灵敏度设置低，可能漏检，检测可靠性较差；另外，该发明不能对缺陷进行有效分类并输出缺陷图像，无法满足高精度检测的需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种检测精度和准确度高的轮胎帘布钢丝排布缺陷的检测装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种轮胎帘布钢丝排布缺陷的检测装置，包括检测电路，检测电路包括信号采集部和与信号采集部输出端相连接的信号处理部，所述的信号采集部包括磁性阵列传感器，磁性阵列传感器包括沿磁性阵列传感器长轴方向按阵列布置的多个对射型的信号采集端子，对射型的信号采集端子包括同轴的磁头和磁力传感器，受测的轮胎帘布从磁头与磁力传感器之间的检测通道中穿过。

以上所述的检测装置，所述的信号采集端子的线密度为20-150dpi；磁性阵列传感器长轴方向与轮胎帘布的行进方向正交，磁性阵列传感器长轴方向与轮胎帘布钢丝的延伸方向平行。

以上所述的检测装置，包括输送受测轮胎帘布的传送带，检测电路包括可编程控制器，传送带的控制端接可编程控制器；信号采集部包括旋转编码器，旋转编码器安装在传送带上，旋转编码器的脉冲信号输出端接磁性阵列传感器的控制信号输入端；旋转编码器每输出一个脉冲，磁性阵列传感器输出一行采样信号。

以上所述的检测装置，信号处理部包括工控机，工控机包括主机、Cameralink 板卡和显示屏，信号采集部包括Cameralink 接口，磁性阵列传感器的输出端接Cameralink接口；Cameralink 板卡插在主机的通信插口中，Cameralink 接口与Cameralink 板卡通信连接；磁性阵列传感器输出的采样信号通过Cameralink板卡传输到主机，进行图像处理，分析数据信号；主机的数据处理结果和获得的图像在显示屏上显示。

以上所述的检测装置，检测电路包括报警装置和打标机，工控机与可编程控制器通信连接；所述的传送带包括第一传送带和第二传送带，沿传送带运行方向第二传送带布置在第一传送带的后方；第一传送带与第二传送带之间留有间隙，磁性阵列传感器安装在第一传送带与第二传送带之间；打标机安装在第二传送带的上方。

以上所述的检测装置，包括轮胎帘布放卷机构、轮胎帘布收卷机构、轮胎帘布裁断机构，所述的传送带包括第三传送带，沿传送带运行方向第三传送带布置在第一传送带的前方；轮胎帘布放卷机构和轮胎帘布裁断机构布置在第三传送带的侧面，轮胎帘布收卷机构布置在第二传送带的后方。

本发明信号采集部采用对射型的信号采集端子，对射型的信号采集端子的横向尺寸小，线密度可以达到100dpi或更高，检测的分辨率高，可以实现检测图像输出；对射型的磁力传感器灵敏度高，有效地提高了轮胎帘布钢丝排布缺陷检测的精度和准确度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1所示为轮胎帘布钢丝排布标准样式的示意图。

图2所示为帘布钢丝排布缺根缺陷的示意图。

图3所示为帘布钢丝排布并根缺陷的示意图。

图4所示为帘布钢丝排布错根缺陷的示意图。

图5是本发明实施例轮胎帘布钢丝排布缺陷的检测装置立体图。

图6是本发明实施例磁性阵列传感器的立体图。

图7是本发明实施例磁性阵列传感器的工作原理示意图。

图8是本发明实施例轮检测电路的原理框图。

图9是本发明实施例输出的胎帘布钢丝排布正常的图像。

图10是本发明实施例输出的胎帘布钢丝排布异常的图像。

图11是本发明实施例的数据传输格式图。

图12是本发明实施例旋转编码器的输出波形图。

具体实施方式

本发明实施例轮胎帘布钢丝排布缺陷检测装置的结构和原理如图5至图12所示，包括传送带10、轮胎帘布放卷机构8、轮胎帘布收卷机构13、轮胎帘布裁断机构9和检测电路。

检测电路包括信号采集部和信号处理部，信号采集部包括磁性阵列传感器11，如图7所示，磁性阵列传感器11包括1200个沿磁性阵列传感器长轴方向按阵列布置的对射型的信号采集端子（磁模组），对射型的信号采集端子包括同轴的磁头111和磁力传感器112，对射型的信号采集端子的轴线竖直布置，受测的轮胎帘布3从磁头111与磁力传感器112之间的检测通道中穿过。受测的轮胎帘布3中钢丝31的长度方向与磁性阵列传感器11的长度方向平行，与帘布3的行进方向正交。磁模组中的磁头111发出磁场，磁模组中与磁头111配对的磁力传感器112接收磁场信号，磁头111与磁力传感器112之间具有被测物检测通道，通道内具有稳定磁场，当检测通道中有被磁性检测物经过时，会切割磁场引起物理量的变化。

磁性阵列传感器型号为GLSS-长度-线密度，例如GLSS-1024-100 ,表示长度为1024mm、线密度100dpi的磁性阵列传感器。

如图6所示，磁性阵列传感器中，上面一排是磁头，下面一排是磁力传感器，钢丝帘布从磁头与磁力传感器的中间穿过。磁性阵列传感器对射型的信号采集端子的的排列密度可以根据实际需求进行定制，在实施例中，信号采集端子的线密度采用100dpi（dpi=dotsper inch） ，即每英寸100个信号采集端子的测量点，测量点之间的间隔距离为0.25mm，由于钢丝的刚性和轮胎压延工艺大张力特性，分辨率在0.25mm的范围内足够分辨任何钢丝缺陷。每个对射型的信号采集端子输出一个信号，对于300mm宽度的轮胎帘布，1200个信号采集端子输出1200=300/0.25 个点信号，dpi愈大，输出信号越多，信号密度越大，检测精度越高，

如图7所示，磁性阵列传感器11的长轴方向与轮胎帘布3（传送带）的行进方向正交，磁性阵列传感器11的长轴方向与轮胎帘布钢丝31的延伸方向平行。

检测电路包括可编程控制器PLC、报警装置和打标机,设备的启停开关接可编程控制器PLC，传送带的控制端接可编程控制器PLC。报警装置和打标机接在可编程控制器PLC的控制信号输出端。轮胎帘布裁断机构9向可编程控制器PLC发出裁断机启动信号、停止信号和紧急停止信号，PLC向信号采集部发出对应的信号，信号采集部开始采集数据或停止采集数据。

信号采集部包括旋转编码器15，如图5所示，旋转编码器15安装在传送带上，旋转编码器15的脉冲信号输出端接磁性阵列传感器的控制信号输入端。旋转编码器15每输出一个脉冲，磁性阵列传感器11输出一行采样信号。旋转编码器是普通的绝对值编码器，其输出信号A和B分别引入到 Cameralink板卡触发信号 引脚9（CC1-)和引脚22（CC1+)，见表1，通过板卡软件一个脉冲输出一行采样信号,如图12所示， 编码器按照A脉冲方波和B脉冲方波的格式输出，A脉冲方波与B脉冲方波的相位差为90°。假设编码器分辨率参数是512脉冲/转，编码器旋转一圈，输出512个脉冲，每个脉冲都会触发Cameralink板卡CC1-和引脚CC1+，Cameralink板卡将脉冲与采集的实时数据对应，发送给信号处理部的工控机。

信号处理部包括工控机，工控机与可编程控制器PLC通信连接。工控机包括主机、Cameralink 板卡和显示屏，信号采集部包括Cameralink 接口，磁性阵列传感器的输出端接Cameralink 接口。Cameralink 板卡插在主机的通信插口中，Cameralink 接口与Cameralink 板卡通信连接。磁性阵列传感器输出的采样信号通过Cameralink板卡传输到主机，进行图像处理，分析数据信号。主机的数据处理结果和获得的图像在显示屏上显示。工控机用图像形式对钢丝帘布缺陷进行准确复现，并对图像进行处理，自动对缺陷进行分类和判断，由于磁性阵列传感器可以准确可靠地输出帘布中钢丝的排布，不会错误识别钢丝排布状况，通过工控机分析，也不会出现漏检状况，所以是一种在线实时全检的分析方法。

磁性阵列传感器信号输出格式：

磁性阵列传感器利用Cameralink 接口中的TxOUT0、TxOUT1、TxOUT2、TxOUT3、TxCLK_OUT 引脚传输数据。

Cameralink 接口引脚分配的信号如表1所示：

Cameralink 接口数据传输的格式如图11所示。

Cameralink 接口数据位分配如表2所示：

如图5所示，传送带10包括第一传送带、第二传送带和第三传送带，沿传送带10的运行方向，第三传送带布置在第一传送带的前方。第二传送带布置在第一传送带的后方，第一传送带、第二传送带和第三传送带的启停由可编程控制器PLC控制。轮胎帘布放卷机构8和轮胎帘布裁断机构9布置在第三传送带的侧面，第一传送带与第二传送带之间留有间隙，磁性阵列传感器11安装在第一传送带与第二传送带之间的间隙中。打标机12安装在第二传送带的上方。轮胎帘布收卷机构13布置在第二传送带的后方。

本发明以上实施例轮胎帘布钢丝排布缺陷检测装置主要由三大功能模块有机组合而成：

1、数据采集：磁性阵列全幅传感器安装在可靠、稳定的机架上，完成数据的在线实时采集，钢丝帘布由输送带传输到磁性阵列传感器下方的检测工位，旋转编码器安装在传送带上，编码器输出的脉冲信号同步触发磁性阵列传感器，输送带不动，编码器没有输出，磁性阵列传感器就没有输出，编码器每输出一个脉冲，磁性阵列传感器就输出一行信号，保证钢丝帘布传送与传感器信号同步，传感器数据以Cameralink数字量特定的格式输出。

2、数据分析：Cameralink 板卡插在工控机上，磁性阵列传感器信号通过Cameralink板卡传输到工控机，进行图像处理，分析数据，主机的数据处理结果和获得的图像在显示屏上显示。

3、联动控制：设备启停开关输出开关量信号到PLC，裁断设备将裁断状态信号传输到PLC，PLC负责外部设备信号的通信和与工控机联络，同时PLC将报警/缺陷位置信号传输到报警/缺陷位置打标设备，以完成相应动作。

如图5所示，钢丝帘布在钢丝压延后形成一个料卷，该料卷放置在传送带10起始位置的轮胎帘布放卷机构上，经过裁断机9将料卷根据轮胎规格裁断成固定长度，裁断后的钢丝帘布通过输送带10传输到磁性阵列传感器11下方的检测工位，由磁性阵列传感器11进行采样，再由输送带传输至打标机12进行缺陷标记，最后通过收料卷13将已经接头的连续的钢丝帘布卷成料卷，为下段工序成型机做准备。磁性阵列传感器11根据应用需要，长度可变，但输出是Cameralink 接口，一个模块的完整体，该整体直接固定在机架上，可以非常方便地安装在生产线上，可以覆盖钢丝帘布整个宽度，如图5 所示，磁性阵列传感器11输出的信号都是以处理后的数字形式传送到工控机。

正确探测钢丝间距问题的首要条件是要有一个合适的机械传送装置。因为在传送过程中,必须保证钢丝帘线平稳地通过磁性阵列传感器表面而不发生颤动、卷曲或是凸起等现象。

本发明以上实施例的磁性阵列传感器11位于第一输送带与第二输送带之间，也可以在其他位置，例如传送带上面，钢丝帘布上面采用滚轮压着，确保帘线平稳地通过磁性阵列传感器，以保证钢丝帘线上的任何缺陷都可以准确地检测。

当帘布运动方向与磁性阵列传感器成90°的 角度通过时,此检测系统的灵敏度最高，但这并不是说此设备仅限于对这个角度进行检测。

工控机主机图像处理分析后将检测到的错误显示在监视器上,同时系统可以通过多种形式发出报警信号，如闪灯、警示音或者通过PLC控制器直接停止机器运行，同时根据检测缺陷位置在打标机进行标记。

本发明以上实施例轮胎帘布钢丝排布缺陷检测装置的工控机可以对磁性阵列传感器输出的图像进行分析：

图11显示了磁性阵列传感器输出数据的传输格式，轮胎帘布钢丝排布为正常间距时，输出的图像如图9所示，正常是黑白相间的灰度图，图中的斜线是算法处理后细化的钢丝中心线，斜线线之间的距离就是钢丝间距。当钢丝间距变大时，出现异常，输出的图像如图10所示，如上述，斜线之间的距离就是钢丝间距，根据钢丝间距的变化，可以很明显地判断钢丝疏密程度，磁性阵列传感器可以定量衡量钢丝之间的距离，可以根据客户需求确定是否是缺陷以及缺陷位置，保证产品质量起到关键的测量监控作用，在确定缺陷位置后，PLC根据钢丝帘布运动的距离通过打标机进行标记。

本发明以上实施例的磁性阵列传感器是一种通过连续排列的磁模组完成对整个测量扫描范围内磁信息进行自动读取识别的图像传感器，具有信噪比大、高分辨率、安装简单、Cameralink 接口信号输出等特点。

本发明以上实施例采用磁性阵列传感器和工控机,在线监控并全程记录全钢载重胎或工程胎生产的接头环节，一旦发现钢丝有各种形状的异常现象,系统便存入报告文件，根据具体需求,设备输出信号给生产线,报警或者停机。其最大特点可以实现与X-ray一致的准确检测，也可以通过图像来看到缺陷，高密度地检测钢丝帘布，特别是接头密度异常现象，而且由于没有射线，无辐射性，操作安全且可靠。

Claims (6)

1.一种轮胎帘布钢丝排布缺陷的检测装置，包括检测电路，检测电路包括信号采集部和与信号采集部输出端相连接的信号处理部，其特征在于，所述的信号采集部包括磁性阵列传感器，磁性阵列传感器包括沿磁性阵列传感器长轴方向按阵列布置的多个对射型的信号采集端子，对射型的信号采集端子包括同轴的磁头和磁力传感器，受测的轮胎帘布从磁头与磁力传感器之间的检测通道中穿过。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述的信号采集端子的线密度为20-150dpi；磁性阵列传感器长轴方向与轮胎帘布的行进方向正交，磁性阵列传感器长轴方向与轮胎帘布钢丝的延伸方向平行。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，包括输送受测轮胎帘布的传送带，检测电路包括可编程控制器，传送带的控制端接可编程控制器；信号采集部包括旋转编码器，旋转编码器安装在传送带上，旋转编码器的脉冲信号输出端接磁性阵列传感器的控制信号输入端；旋转编码器每输出一个脉冲，磁性阵列传感器输出一行采样信号。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，信号处理部包括工控机，工控机包括主机、Cameralink 板卡和显示屏，信号采集部包括Cameralink 接口，磁性阵列传感器的输出端接Cameralink 接口；Cameralink 板卡插在主机的通信插口中，Cameralink 接口与Cameralink 板卡通信连接；磁性阵列传感器输出的采样信号通过Cameralink板卡传输到主机，进行图像处理，分析数据信号；主机的数据处理结果和获得的图像在显示屏上显示。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，检测电路包括报警装置和打标机，工控机与可编程控制器通信连接；所述的传送带包括第一传送带和第二传送带，沿传送带运行方向第二传送带布置在第一传送带的后方；第一传送带与第二传送带之间留有间隙，磁性阵列传感器安装在第一传送带与第二传送带之间；打标机安装在第二传送带的上方。

6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，包括轮胎帘布放卷机构、轮胎帘布收卷机构、轮胎帘布裁断机构，所述的传送带包括第三传送带，沿传送带运行方向第三传送带布置在第一传送带的前方；轮胎帘布放卷机构和轮胎帘布裁断机构布置在第三传送带的侧面，轮胎帘布收卷机构布置在第二传送带的后方。

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