雷射散斑輪胎無損檢測儀的製作方法
2023-05-27 00:07:21
專利名稱：雷射散斑輪胎無損檢測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於雷射無損檢測技術，特別涉及一種雷射散斑輪胎無損檢測儀。
背景技術：
雷射全息無損檢測技術與雷射散斑輪胎檢測技術都屬於雷射技術在輪胎無損檢測領域的應用。雷射全息技術應用在輪胎無損檢測技術中已有十多年的歷史，該技術在輪胎檢測理論、技術、全息記錄介質、幹涉圖再現、缺陷制定等方面都有很大發展，並在生產檢測中成功應用於航空輪胎的質量檢測之中，航空輪胎合航空翻新輪胎的圖案標準已制定並頒布實施。雷射全息輪胎無損檢測儀應用相干的雷射器作光源，全息幹板作記錄介質，在嚴格的防震平臺上，通過雷射全息幹涉光路，應用真空加載手段對輪胎進行檢測，輪胎加載前後的相位和光強就記錄在全息幹板上，形成全息幹涉圖，全息幹板經過顯影、定影、水洗、風乾之後在雷射再現系統下再現，就可觀察到輪胎的變形幹涉圖。雷射全息輪胎無損檢測儀的局限性在於採用全息幹板作記錄介質，使幹板的處理非常麻煩，費時而不方便，檢測結果嚴重滯後，同時，由於全息幹涉技術對防震要求非常嚴格，需建立龐大的防震平臺，使該檢測儀不能應用於生產線上進行定時檢測，而只能放置於實驗室對產品進行檢測，生產檢測應用受到環境因素影響大，使該檢測儀的推廣使用沒有廣泛展開。本申請人的另一項發明申請(中國專利申請號200410052185.7，發明名稱為雷射散斑檢測頭及其應用)中公開了一種雷射散斑檢測頭，但目前還沒有利用此檢測頭對輪胎進行無損檢測的檢測儀。目前，工業上還沒有整體的雷射散斑輪胎無損檢測儀。
實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種雷射散斑輪胎無損檢測儀。該檢測儀可以解決檢測輪胎效率低、不能應用於生產線、檢測結果滯後的技術問題；還可檢測整條輪胎的任何部位，自動識別缺陷的位置和大小，無需防震系統。
本實用新型的目的通過下述方案實現雷射散斑輪胎無損檢測儀，其特徵在於在設有真空裝置的檢測室內，通過檢測頭運動機構連接有一個可垂直、水平及旋轉運動的雷射散斑檢測頭；在檢測頭的下方，是用於承載及定位輪胎的輪胎自動定位裝置；在檢測室側壁上，有可開閉的門。
為了實現進胎、出胎自動化，在所述檢測室的相對兩側壁上，可分別有一個可開閉的進胎門和一個可開閉的出胎門，兩門分別與進胎輸送帶和出胎輸送帶相對置。
所述檢測頭運動機構包括與檢測頭連接的檢測頭連接杆和與連接杆連接的水平移動機構、垂直移動機構、旋轉運動機構；檢測頭運動機構通過主橫梁固定在檢測室頂部。
所述旋轉運動機構包括旋轉驅動電機，旋轉齒輪，旋轉連接器，水平移動機構包括水平移動直線軸承副，水平移動橫梁，水平移動驅動電機，垂直移動機構包括垂直移動直線軸承副，垂直移動驅動電機，垂直移動滑道；主橫梁固定在檢測室頂部，旋轉連接器分別與主橫梁、旋轉驅動電機和旋轉齒輪相連，垂直移動驅動電機和蝸輪減速機與旋轉連接器相連，檢測頭連接杆分別與雷射散斑檢測頭、水平移動橫梁相連，水平移動直線軸承副與水平移動橫梁相連，垂直移動直線軸承副與水平移動橫梁相連。
所述輪胎自動定位裝置可包括用於測定輪胎直徑的探測頭和用於承載及移動輪胎的室內輸送帶，探測頭測得輪胎直徑後通過電腦程式驅動室內輸送帶移動，從而使輪胎定位於檢測室中央。
所述雷射散斑檢測頭可以選用申請號200410052185.7的發明申請中公開的雷射散斑檢測頭，它包括檢測頭機殼、半導體雷射器、光電轉換器、光學鏡頭及剪切鏡，其特徵在於，半導體雷射器和光電轉換器固定於檢測頭機殼底座上；半導體雷射器前有一擴束鏡，擴束鏡與半導體雷射器連成為一體；半導體雷射器與擴束鏡位於同一光軸上，光電轉換器、光學鏡頭、剪切鏡連成一整體，光電轉換器與光學鏡頭及剪切鏡位於同一光軸上；半導體雷射器與光電轉換器兩光軸之間的夾角為2～20°。
所述進胎門或出胎門可包括固定板、汽缸、門板、密封橡膠、連接頭、連接固定塊和轉軸，汽缸通過連接頭分別與固定板、門板連接，門板邊緣有一密封橡膠，門板通過連接固定塊、轉軸與檢測室連接。
所述進胎輸送帶、室內輸送帶和出胎輸送帶在同一水平面上。
所述用於帶動檢測頭連接杆水平移動的水平移動直線軸承副與水平同步帶連接；用於帶動水平移動機構和雷射散斑檢測頭垂直移動的垂直移動直線軸承副與滾子絲母連接，滾子絲母套在滾子絲杆上。
本實用新型的雷射散斑輪胎無損檢測方法的作用原理是採用雷射散斑技術，利用輪胎在受雷射照射後產生幹涉散斑場的相關條紋來檢測雙光束波前後之間的相位變化，應用相位移技術，測量輪胎表面形變量，檢測結果不受輪胎剛體運動影響，穩定可靠，應用光電耦合器CCD作為記錄介質，使散斑場圖像記錄在光電耦合器上，應用光電轉換技術將光信號轉換為電信號，通過圖像採集卡進行圖像處理分析，將輪胎內部缺陷的檢測結果顯示在電腦屏幕上。
雷射散斑輪胎無損檢測儀可以檢測輪胎產品(如汽車輪胎、飛機輪胎)內部缺陷(缺陷主要為氣泡、脫層等)，特別適用於鋼絲子午線輪胎的檢測，還可應用在其他領域如航天行業的質量檢測中。
本實用新型相對現有技術具有如下的優點及效果雷射散斑輪胎無損檢測儀結構簡單、無需防震裝置、無需大量耗材，檢測成本低、自動化程度高，檢測結果實時顯示，全場非接觸無損，可對輪胎任何部位進行檢測、自動識別缺陷的位置和大小，檢測輪胎效率高，可應用於生產線連續作業。
圖1為雷射散斑輪胎無損檢測儀的結構示意圖。
圖2為檢測頭運動機構的結構示意圖。
圖3為檢測頭運動機構的側視結構示意圖。
圖4為進胎門(或出胎門)的結構示意圖。
圖5為自動上胎裝置(或自動下胎裝置)的結構示意圖。
圖6為雷射散斑檢測頭的結構示意圖。
圖7為雷射散斑檢測頭的檢測頭機殼的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限於此。
實施例1如圖1、圖2、圖3所示，本實用新型的雷射散斑輪胎無損檢測儀包括檢測室14，真空裝置15，主橫梁7、檢測頭運動機構23，輪胎自動定位裝置B，進胎門11和出胎門17；檢測頭運動結構23包括雷射散斑檢測頭A，檢測頭連接杆24，旋轉運動機構、垂直移動機構、水平移動機構，旋轉運動機構包括旋轉驅動電機8，旋轉齒輪9，旋轉連接器27；水平移動機構包括水平移動直線軸承副2，水平移動橫梁3，水平移動驅動電機4；垂直移動機構包括垂直移動直線軸承副5，垂直移動驅動電機6，垂直移動滑道26；檢測頭運動機構23通過主橫梁7固定在檢測室14頂部中間，旋轉連接器27分別與主橫梁7、旋轉驅動電機8和旋轉齒輪9相連，垂直移動驅動電機6和蝸輪減速機20與旋轉連接器27相連，檢測頭連接杆24分別與雷射散斑檢測頭A、水平移動橫梁3相連，水平移動直線軸承副與水平移動橫梁相連，雷射散斑檢測頭A用螺釘與檢測頭連接杆24連接並固定，檢測頭連接杆24在水平移動橫梁3下，通過水平同步帶25的帶動可作水平移動，水平同步帶25由水平移動驅動電機4驅動。水平移動橫梁3與垂直移動直線軸承副5用螺釘連接固定，垂直移動直線軸承副5在垂直移動滑道26上滑動，垂直移動直線軸承副5與滾子絲母21固定連接，滾子絲母21套在滾子絲杆22上，滾子絲杆22轉動帶動垂直移動直線軸承副5作上下運動，滾子絲杆22的動力來自垂直移動驅動電機6通過蝸輪減速機20傳動。旋轉驅動電機8驅動旋轉齒輪9帶動旋轉連接器27可作360度旋轉，帶動該檢測頭運動機構23旋轉運動；垂直驅動電機6驅動蝸輪減速機20帶動垂直移動直線軸承副5在垂直移動滑道26上帶動水平移動機構和雷射散斑檢測頭A上下垂直運動；水平移動驅動電機4驅動水平移動直線軸承副2在水平移動橫梁3上帶動雷射散斑檢測頭A水平移動。檢測室14頂部有真空裝置15，真空裝置為鋼架框結構；檢測室14兩側有進胎門11和出胎門17，在檢測室14兩側進胎門11和出胎門17上各有一輪胎自動定位裝置B，輪胎自動定位裝置B包括用於測定輪胎直徑的探測頭B1和用於承載及移動輪胎的室內輸送帶B2，探測頭B1測得輪胎直徑後通過電腦程式驅動室內輸送帶B2移動，從而使輪胎13定位於檢測室14中央。進胎門11側有進胎輸送帶10，出胎門17側有出胎輸送帶18。進胎輸送帶10、出胎輸送帶18與檢測室內輸送帶B2在同一水平面上，進胎輸送帶10與檢測室14、出胎輸送帶18與檢測室14間距20mm。
實施例2此實施例說明進、出胎門的結構。本實用新型的進胎門11和出胎門17的具體結構如圖4所示，進胎門11和出胎門17結構相同，包括固定板42、汽缸36、門板40、密封橡膠41、連接頭35、連接頭39、連接固定塊37和轉軸38，汽缸36通過連接頭35、連接頭39與固定板42、門板40連接，門板邊緣上有一密封橡膠，門板40通過連接固定塊37、轉軸38與檢測室14連接。
當輪胎13進入檢測室14時，計算機控制氣缸36收縮，門板40打開，進胎門11打開；輪胎13進入檢測室14，計算機控制氣缸36伸張後，門板40與檢測室重合密封，進胎門11關上。
實施例3此實施例說明進、出胎輸送帶機構的結構。本實用新型的進胎輸送帶10和出胎輸送帶18具體結構如圖5所示，進胎輸送帶10和出胎輸送帶18結構相同，包括滾輪28、電機29和減速器30、輸送帶31、支架32，電機29與減速器30相連，滾輪28與輸送帶31相連，電機29驅動減速器30，減速器30帶動滾輪28帶動輸送帶31，此減速器30帶動滾輪28動力傳輸可採用鏈輪和鏈條，也可採用同步帶。
將輪胎13放置於進胎輸送帶10的輸送帶31上，電機29驅動減速器30，減速器30帶動滾輪28帶動輸送帶31，將輪胎13輸送到進胎門11旁，自動輸送入檢測室14。
實施例4此實施例說明檢測頭A的結構。如圖6、圖7所示，雷射散斑檢測頭A由檢測頭機殼、半導體雷射器A1、光電轉換器A7、光學鏡頭A6及剪切鏡A4，擴束鏡A3組成，檢測頭機殼由檢測頭側板A2、檢測頭前窗A5、檢測頭上板A8、檢測頭底座A9組成，在檢測頭前窗A5上有兩孔，孔A11為雷射照射孔，孔A12為成像孔，半導體雷射器A1和光電轉換器A7用螺杆及設置在機殼底座的固定孔固定於檢測頭機殼底座A9上，擴束鏡A3與半導體雷射器A1成一整體，半導體雷射器A1與擴束鏡A3位於同一光軸上。光電轉換器A7、光學鏡頭A6、剪切鏡A4連成一整體，剪切鏡A4固定在帶螺紋的外套上套在光學鏡頭A6上，光學鏡頭A6用接圈與剪切鏡A4連接，光電轉換器A7與光學鏡頭A6及剪切鏡A4位於同一光軸上，半導體雷射器A1與光電轉換器A7兩光軸之間的夾角為10°。
實施例5
利用本雷射散斑輪胎無損檢測儀進行無損檢測的具體工藝步驟是將輪胎13放置於進胎輸送帶10的輸送帶31上，打開檢測室14的進胎門11，輪胎13由進胎輸送帶的輸送帶31輸送進入檢測室14內的檢測室內輸送帶B2上，輪胎自動定位裝置B的探測頭B1測得輪胎直徑後通過電腦程式驅動室內輸送帶B2移動，從而使輪胎13定位於檢測室14中央。根據輪胎規格大小，檢測頭運動機構23水平、垂直方向移動帶動雷射散斑檢測頭A移至輪胎13中部，將輪胎13定位在雷射散斑檢測頭A的中心，使輪胎13中心與雷射散斑檢測頭A的中心重合。將輪胎沿360度分隔成12個扇區，雷射散斑檢測頭A對輪胎13各扇區分別進行檢測。檢測室14內的真空裝置15開始抽真空，抽完真空後，雷射散斑檢測頭A對輪胎13內表面第一扇區部分進行檢測攝像，獲得輪胎13真空形變後的圖像攝像完成後，真空裝置15放入大氣進入檢測室14，使檢測室14內氣壓達到常壓，此時，雷射散斑檢測頭A對輪胎13內表面第一扇區部分進行第二次檢測攝像，攝像獲得輪胎正常的圖像，計算機將兩次圖像進行處理分析。如果處理後圖像是正常的散斑圖，說明該輪胎正常，如果處理後輪胎的散斑圖出現異常的幹涉條紋，說明該輪胎內部有缺陷。對不能進行內拍的輪胎，可將雷射散斑檢測頭A平移至輪胎13外部進行檢測。一般採用內拍方式對輪胎進行檢測，因輪胎內表面較為平整且具有會集光的弧度，只有在無法進行內拍的情況下才採用外拍的方式。
通過檢測頭運動機構23的旋轉運動帶動雷射散斑檢測頭A旋轉，對輪胎13內表面的第二扇區部分進行檢測，重複上述檢測步驟。雷射散斑檢測頭A依次旋轉，對整個輪胎13的內表面進行檢測，全部檢測完後，雷射散斑檢測頭A升起到輪胎13的上部，打開出胎門17，輪胎13從檢測室內輸送帶B2輸送到出胎輸送帶18上，至此完成一條輪胎的檢測。同時，將另一條輪胎放置在進胎輸送帶10上，進行新的一輪檢測。
由於採用相移技術，檢測結果不受輪胎剛體運動的影響，故檢測儀無需防震裝置，可將檢測儀安裝在輪胎生產線上，對成品輪胎進行檢測，檢測結果實時顯示出來，即可對輪胎的質量進行判定。
權利要求1.一種雷射散斑輪胎無損檢測儀，其特徵在於在設有真空裝置的檢測室內，通過檢測頭運動機構連接有一個可垂直、水平及旋轉運動的雷射散斑檢測頭；在檢測頭的下方，是用於承載及定位輪胎的輪胎自動定位裝置；在檢測室側壁上，有可開閉的門。
2.根據權利要求1所述的檢測儀，其特徵在於在所述檢測室的相對兩側壁上，分別有一個可開閉的進胎門和一個可開閉的出胎門，兩門分別與進胎輸送帶和出胎輸送帶相對置。
3.根據權利要求1或2所述的檢測儀，其特徵在於所述檢測頭運動機構包括與檢測頭連接的檢測頭連接杆和與連接杆連接的水平移動機構、垂直移動機構、旋轉運動機構；檢測頭運動機構通過主橫梁固定在檢測室頂部。
4.根據權利要求3所述的檢測儀，其特徵在於所述旋轉運動機構包括旋轉驅動電機，旋轉齒輪，旋轉連接器，水平移動機構包括水平移動直線軸承副，水平移動橫梁，水平移動驅動電機，垂直移動機構包括垂直移動直線軸承副，垂直移動驅動電機，垂直移動滑道；主橫梁固定在檢測室頂部，旋轉連接器分別與主橫梁、旋轉驅動電機和旋轉齒輪相連，垂直移動驅動電機和蝸輪減速機與旋轉連接器相連，檢測頭連接杆分別與雷射散斑檢測頭、水平移動橫梁相連，水平移動直線軸承副與水平移動橫梁相連，垂直移動直線軸承副與水平移動橫梁相連。
5.根據權利要求1或2所述的檢測儀，其特徵在於所述輪胎自動定位裝置包括用於測定輪胎直徑的探測頭和用於承載及移動輪胎的室內輸送帶。
6.根據權利要求1所述的檢測儀，其特徵在於所述雷射散斑檢測頭包括檢測頭機殼、半導體雷射器、光電轉換器、光學鏡頭及剪切鏡，半導體雷射器和光電轉換器固定於檢測頭機殼底座上；半導體雷射器前有一擴束鏡，擴束鏡與半導體雷射器連成為一體；半導體雷射器與擴束鏡位於同一光軸上，光電轉換器、光學鏡頭、剪切鏡連成一整體，光電轉換器與光學鏡頭及剪切鏡位於同一光軸上；半導體雷射器與光電轉換器兩光軸之間的夾角為2～20°。
7.根據權利要求1所述的檢測儀，其特徵在於所述進胎門或出胎門包括固定板、汽缸、門板、密封橡膠、連接頭、連接固定塊和轉軸，汽缸通過連接頭分別與固定板、門板連接，門板邊緣有一密封橡膠，門板通過連接固定塊、轉軸與檢測室連接。
8.根據權利要求所述1的檢測儀，其特徵在於所述進胎輸出帶、室內輸送帶和出胎輸送帶在同一水平面上。
9.根據權利要求所述1的檢測儀，其特徵在於所述用於帶動檢測頭連接杆水平移動的水平移動直線軸承副與水平同步帶連接；用於帶動水平移動機構和雷射散斑檢測頭垂直移動的垂直移動直線軸承副與滾子絲母連接，滾子絲母套在滾子絲杆上。
專利摘要本實用新型公開了一種雷射散斑輪胎無損檢測儀，該檢測儀是在設有真空裝置的檢測室內，通過檢測頭運動機構連接有一個可垂直、水平及旋轉運動的雷射散斑檢測頭；在檢測頭的下方，是用於承載及定位輪胎的輪胎自動定位裝置；在檢測室側壁上，有可開閉的門。該檢測儀主要應用於檢測輪胎產品內部缺陷，特別適用於鋼絲子午線輪胎的檢測，可應用在其他領域如航天行業的質量檢測中，還可應用於生產線連續作業。該雷射散斑輪胎無損檢測儀結構簡單、無需龐大的防震裝置、無需大量耗材，自動上(下)胎裝置實用簡潔，檢測成本低，檢測結果實時顯示，全場非接觸無損，可對輪胎任何部位進行檢測、自動識別缺陷的位置和大小，檢測輪胎效率高。
文檔編號G01N21/84GK2758760SQ200420102848
公開日2006年2月15日 申請日期2004年12月22日 優先權日2004年12月22日
發明者曾啟林, 趙志強, 謝雷, 郭修芹, 黃偉彬 申請人:廣州華工百川自控科技有限公司