[发明专利]一种轮胎均匀性检测装置

摘要

本发明公开了一种轮胎均匀性检测装置，包括机械结构和测试系统两部分。所述机械结构包括机架部分、气动部分、进给机构、负荷轮轴及附属部件、传动机构和轮胎轴及附属部件；所述的测试系统包括上下二维力学传感器、电压放大器、数据采集卡、通用PC机。轮胎均匀性检测采用轮胎与负荷轮相互作用，通过测量负荷轮的支撑反力反映轮胎自身均匀性的检测系统。由轮胎传动轴电机带动系统旋转，负荷轮从动。负荷轮的支撑件为上下两个二维力学传感器，通过传感器受力，测量出轮胎的不均匀性产生的作用力，反映其均匀性程度。通过上下传感器测量轮胎竖直方向和水平方向的支撑反力，经检测系统硬件电路，传送给PC机并进行数据处理和求解参数。

主权项

1.一种轮胎均匀性检测装置，其特征在于：该检测装置包括机械结构和测试系统两部分；所述机械结构包括机架部分、气动部分、进给机构、负荷轮轴及附属部件、传动机构和轮胎轴及附属部件；所述的测试系统包括上二维力学传感器、下二维力学传感器、电压放大器、数据采集卡、通用PC机；机架部分是机械结构其他部件以及测试系统的载体，用以支撑紧固各构件；气动部分为轮胎充、放气机构，轮胎充、放气机构用以实现对检测轮胎的充、放气操作，并在测量过程中保持轮胎气压的稳定；气动部分分别为装卸轮胎工作台和装卸上轮辋机构，装卸轮胎工作台和装卸上轮辋机构由电磁阀控制，装卸轮胎工作台实现工作台的上下动作，完成轮胎进出测量工位的操作；装卸上轮辋机构控制上轮辋的上、下动作，实现上、下轮辋的分开与压和，下轮辋位置不变；负荷轮轴及附属部件包括负荷轮(4)、负荷轮轴(9)、配合轴承部件，负荷轮轴及附属部件用于模拟轮胎与地面接触；负荷轮轴(9)一端连接上二维力学传感器(3)，负荷轮轴(9)另一端连接下二维力学传感器(5)，两个二维力学传感器通过固定板(1)固定在进给机构的支撑架(2)上；在加载与卸载过程中，负荷轮轴及附属部件随进给机构运动；进给机构包括导轨(7)、滚珠丝杠(6)，进给机构的导轨(7)与机架的导轨相配合，以实现支撑进给机构并为其进给进行导向；进给机构的两侧分别安装有滚珠丝杠(6)，滚珠丝杠(6)的两端通过轴承固定在机架(8)上，滚珠丝杠(6)的中间的螺杆部分与固定在进给机构上的螺母和滚珠相连，实现进给机构的相对运动；两个滚珠丝杠(6)由一台进给电机带动，以便于控制进给机构两侧具有相同的进给速度；轮胎轴及附属部件包括轮胎及轮辋(10)、传动齿轮，传动齿轮与电动机(11)通过齿形皮带(12)相连，电动机(11)为轮胎轴的转动提供动力；电动机(11)、齿形皮带(12)、传动齿轮相连接组成传动机构，用于传递转速和扭矩；电动机(11)一侧安装有编码器，用于测量电动机(11)的转速及确定打标位置；上二维力学传感器(3)、下二维力学传感器(5)分别与电压放大器连接，电压放大器与数据采集卡、通用PC机依次相连；主程序是测量过程的主体，主程序包括测前准备阶段和测量阶段，测前准备阶段包括程序初始化、属性和参数配置和自检部分；测量阶段包括编码器测速部分、零点位置检测部分和实际测量部分；(1)程序初始化；初始化各个控件类型及属性；初始化所需参数及变量；引用所需类库，类库包括采集卡驱动类库、I/O驱动类库、数学函数类库；实例化检测任务；添加虚拟通道及定义属性；(2)配置属性和参数；该步骤是通过人机交互界面将用户定义的属性和参数装载到程序中；定义虚拟通道与硬件相对应，并定义该通道的采样率、连接方式、电压范围、激励方式；定义数据存储路径并赋给路径变量；选择轮胎规格参数，其中包括测量载荷、测量轮胎充气压力及测量轮胎转速并赋值给对应变量；(3)开机自检；该项可避免由于设备老化对测量初值的影响；经上述操作后，单击“开机自检”按钮，程序调用数据采集函数，读取所有定义通道的电压量，数据采集结束后，将该组数据经平均函数计算各个通道的初始电压，并赋给初值变量和显示在程序界面；(4)编码器测速；编码器在测量过程中主要有两个用途，其一是测量轮胎转速，其二是与零点位置配合使用确定打标角度；编码器选用的是增量式正交编码器，由于其用途简单，故采用单端连接方式，只需连接一路信号连接到采集卡正交编码器连接端子上，由计数器记录脉冲个数以达到测量要求；程序中以一定的时间周期读取计数器中的数据，通过计数器数据的变化和各次读取数据间的时间间隔确定转速和角度；在测量过程中，当轮胎移动到测量工位正转时，开始对轮胎进行测速，当达到预定转速后进行加载，然后读取到零点位置后开始测量；同样在反转时工作方式相同；在正反转测量结束后，卸载并读取零点位置，当读到零点信号后，再次对编码器进行计数，并结合数据处理过程计算出的角度确定停止位置，即打标点；(5)零点位置检测；零点位置检测的目的是为打标提供参考点；打标点是在信号波形的峰值点处，以零点位置作为周期信号起始点，通过算法计算出峰值点与该零点之间的相角，再将旋转轮胎的峰值点停止在零点位置处，以便完成打标；零点位置检测是通过光电开关检测的，其输入输出为+24V，通过四个阻值相同的分压电阻来分压，测量最右一个电阻两端的电压值；理论光电开关闭合时输出+6V电压，且该电压可以被采集卡数字通道读取，完成零点位置检测；(6)实际测量；在实际测量过程中，首先确定正转转速，达到所需转速后，采集两个二维力学传感器信号，计算径向力载荷，达到给定载荷后，再检测轮胎零点位置，零点位置开关触发后，再采集两传感器四个通道信号，达到所需数据后，调用数据处理函数，对数据进行计算处理，求得所需参数，并显示在主界面上；然后反转检测，步骤与正转相同，求得反转参数后，对以上数据进行判级和存储，完成一条轮胎的检测。