《輪胎的子口擴展方法及系統》是合肥美亞光電技術股份有限公司於2017年12月6日申請的專利，該專利申請號：2017112758080，專利公布號：CN108195643A，專利公布日：2018年6月22日，發明人是：陸仲福、戴書林。
《輪胎的子口擴展方法及系統》公開了一種輪胎的子口擴展方法及系統。輪胎的子口擴展方法包括：通過電機轉動帶動子口擴展機構對子口進行擴展；在擴展過程中，檢測電機驅動扭矩；根據電機驅動扭矩的變化情況判斷子口擴展幅度是否達到目標，並在判斷達到目標後停止對子口的擴展。《輪胎的子口擴展方法及系統》的輪胎的子口擴展方法可以有效避免輪胎因子口擴展過大而蹦出或子口擴展不夠而導致光電檢測時，圖像採集不準確的問題，合理的子口擴展幅度能夠保證高品質的X光成像，此外，該方法還可以推廣到其他需要運動預設距離的情況，如與內徑相關的撐胎動作等，適用性廣。
2021年8月16日，《輪胎的子口擴展方法及系統》獲得安徽省第八屆專利獎銀獎。
（概述圖為《輪胎的子口擴展方法及系統》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：輪胎的子口擴展方法及系統
- 公布號：CN108195643A
- 公布日：2018年6月22日
- 申請號：2017112758080
- 申請日：2017年12月6日
- 申請人：合肥美亞光電技術股份有限公司
- 地址：安徽省合肥市高新技術產業開發區望江西路668號
- 發明人：陸仲福、戴書林
- Int.Cl.：G01N1/28(2006.01)I、G01N23/00(2006.01)I、G01N23/04(2018.01)I
- 專利代理機構：北京清亦華智慧財產權代理事務所
- 代理人：張潤
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改良效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2017年12月6日，各廠家的輪胎X光設備對子午線輪胎進行X光成像時，子口擴展均採用位置控制，即先測量出最初子口的寬度，根據最終需要的子口的寬度，計算需要擴展的尺寸。具體指：需要擴展的尺寸＝最終需要的子口的寬度-最初子口的寬度。
此方法存在以下缺點：通常針對一批輪胎，會測定一個標準尺寸，以後同一批中每個輪胎的需要擴展的尺寸都根據標準尺寸計算，但因加工精度問題或輪胎髮生擠壓等變形的情況下，實際的子口尺寸與標準尺寸之間會存在偏差，這樣計算出來的結果會有問題，最終擴展出來的尺寸與最終需要的子口的寬度不匹配，導致子口擴展時出現輪胎蹦出、脫離檢測機構的現象，從而中斷檢測流程，甚至引發質量事故，另外也會對輪胎缺陷檢測過程中的檢測圖像有影響。
發明內容
專利目的
《輪胎的子口擴展方法及系統》旨在至少在一定程度上解決上述相關技術中的技術問題之一。此，《輪胎的子口擴展方法及系統》的一個目的在於提出一種輪胎的子口擴展方法。該輪胎的子口擴展方法，可以有效避免輪胎因子口擴展過大而蹦出或子口擴展不夠而導致光電檢測時，圖像採集不準確的問題，合理的子口擴展幅度能夠保證高品質的X光成像，此外，該方法還可以推廣到其他需要運動預設距離的情況，如與內徑相關的撐胎動作等，適用性廣。《輪胎的子口擴展方法及系統》的另一個目的在於提供一種輪胎的子口擴展系統。
技術方案
《輪胎的子口擴展方法及系統》的第一方面的實施例公開了一種輪胎的子口擴展方法，所述子口擴展由電機驅動扭矩驅動，所述方法包括：通過電機轉動帶動子口進行擴展；在擴展過程中，檢測電機驅動扭矩；根據所述電機驅動扭矩的變化情況判斷子口擴展幅度是否達到目標，並在判斷達到所述目標後停止對所述子口的擴展。
《輪胎的子口擴展方法及系統》實施例的輪胎的子口擴展方法，可以有效避免輪胎因子口擴展過大而蹦出或子口擴展不夠而導致光電檢測時，圖像採集不準確的問題，合理的子口擴展幅度能夠保證高品質的X光成像，此外，該方法還可以推廣到其他需要運動預設距離的情況，如與內徑相關的撐胎動作等，適用性廣。
在一些示例中，所述根據電機驅動扭矩的變化情況判斷子口擴展幅度是否達到目標，包括：判斷所述電機驅動扭矩是否達到目標扭矩；如果是，則判定所述子口擴展幅度達到目標。
在一些示例中，所述目標扭矩由所述輪胎的重量確定，所述目標扭矩與所述輪胎的重量成正比。
在一些示例中，所述根據電機驅動扭矩的變化情況判斷子口擴展幅度是否達到目標，包括：記錄電機驅動扭矩隨時間變化的扭矩曲線；根據所述扭矩曲線的變化趨勢判定所述子口擴展幅度達到目標。
在一些示例中，還包括：逐漸增加所述電機驅動扭矩，以避免所述電機驅動扭矩激增。
在一些示例中，以預定的電機轉速對子口進行擴展時，還包括：檢測輪胎參數；根據所述輪胎參數從預存的多個扭矩常量中選擇與所述輪胎參數匹配的目標扭矩常量；根據所述目標扭矩常量對所述子口進行擴展，其中，所述多個扭矩常量通過實驗預先標定得到。在一些示例中，所述根據電機驅動扭矩的變化情況判斷子口擴展幅度是否達到目標，包括：判斷所述電機驅動扭矩是否達到目標扭矩；如果是，則判定所述子口擴展幅度達到目標。
《輪胎的子口擴展方法及系統》的第二方面的實施例公開了一種輪胎的子口擴展系統，包括：擴展機構，用於對所述子口進行擴展；電機，所述電機用於驅動所述擴展機構；控制器，所述控制器用於對所述電機進行控制，以便所述電機以一定轉速驅動所述擴展機構對子口進行擴展，並在擴展過程中，檢測電機驅動扭矩，以及根據所述電機驅動扭矩的變化情況判斷子口擴展幅度是否達到目標，並在判斷達到所述目標後控制所述電機停止對所述子口的擴展。
《輪胎的子口擴展方法及系統》實施例的輪胎的子口擴展系統，可以有效避免輪胎因子口擴展過大而蹦出或子口擴展不夠而導致光電檢測時，圖像採集不準確的問題，合理的子口擴展幅度能夠保證高品質的X光成像，此外，該系統還可以推廣到其他需要運動預設距離的情況，如與內徑相關的撐胎動作等，適用性廣。
在一些示例中，所述控制器還用於檢測輪胎參數，並根據所述輪胎參數從預存的多個扭矩常量中選擇與所述輪胎參數匹配的目標扭矩常量，以及根據所述目標扭矩常量控制所述電機驅動所述擴展機構對所述子口進行擴展。
在一些示例中，所述電機為伺服電機。
改良效果
《輪胎的子口擴展方法及系統》實施例的輪胎的子口擴展系統，可以有效避免輪胎因子口擴展過大而蹦出或子口擴展不夠而導致光電檢測時，圖像採集不準確的問題，合理的子口擴展幅度能夠保證高品質的X光成像，此外，該系統還可以推廣到其他需要運動預設距離的情況，如與內徑相關的撐胎動作等，適用性廣。
附圖說明
圖1是《輪胎的子口擴展方法及系統》一個實施例的輪胎的子口擴展方法的流程圖；
圖2是《輪胎的子口擴展方法及系統》一個實施例的輪胎的子口擴展方法中扭矩曲線中不同時間段內扭矩取值的示意圖；
圖3是《輪胎的子口擴展方法及系統》一個實施例的輪胎的子口擴展方法的扭矩曲線的示意圖；
圖4是《輪胎的子口擴展方法及系統》一個實施例的輪胎的子口擴展方法中擴展機構的示意圖。
技術領域
《輪胎的子口擴展方法及系統》涉及輪胎檢測技術領域，特別涉及一種輪胎的子口擴展方法及系統。
權利要求
1.一種輪胎的子口擴展方法，其特徵在於，所述子口擴展由電機驅動，所述方法包括：通過電機轉動帶動子口擴展機構進行擴展；
在擴展過程中，檢測電機驅動扭矩；
根據所述電機驅動扭矩的變化情況判斷子口擴展幅度是否達到目標，並在判斷達到所述目標後停止對所述子口的擴展。
2.根據權利要求1所述的輪胎的子口擴展方法，其特徵在於，所述根據電機驅動扭矩的變化情況判斷子口擴展幅度是否達到目標，包括：
判斷所述電機驅動扭矩是否達到目標扭矩；如果是，則判定所述子口擴展幅度達到目標。
3.根據權利要求2所述的輪胎的子口擴展方法，其特徵在於，其中，所述目標扭矩由所述輪胎的重量確定，所述目標扭矩與所述輪胎的重量成正比。
4.根據權利要求1所述的輪胎的子口擴展方法，其特徵在於，所述根據電機驅動扭矩的變化情況判斷子口擴展幅度是否達到目標，包括：
記錄電機驅動扭矩隨時間變化的扭矩曲線；
根據所述扭矩曲線的變化趨勢判定所述子口擴展幅度達到目標。
5.根據權利要求4所述的輪胎的子口擴展方法，其特徵在於，還包括：逐漸增加所述電機驅動扭矩，以避免所述電機驅動扭矩激增。
6.根據權利要求1所述的輪胎的子口擴展方法，其特徵在於，以預定的電機轉速對子口進行擴展時，還包括：
檢測輪胎參數；
根據所述輪胎參數從預存的多個扭矩常量中選擇與所述輪胎參數匹配的目標扭矩常量；
根據所述目標扭矩常量對所述子口進行擴展，
其中，所述多個扭矩常量通過實驗預先標定得到。
7.根據權利要求6所述的輪胎的子口擴展方法，其特徵在於，所述根據電機驅動扭矩的變化情況判斷子口擴展幅度是否達到目標，包括：
判斷所述電機驅動扭矩是否達到目標扭矩常量；如果是，則判定所述子口擴展幅度達到目標。
8.一種輪胎的子口擴展系統，其特徵在於，包括：擴展機構，用於對所述子口進行擴展；
電機，所述電機用於驅動所述擴展機構；
控制器，所述控制器用於對所述電機進行控制，以便所述電機以一定轉速驅動所述擴展機構對子口進行擴展，並在擴展過程中，檢測電機驅動扭矩，以及根據所述電機驅動扭矩的變化情況判斷子口擴展幅度是否達到目標，並在判斷達到所述目標後控制所述電機停止對所述子口的擴展。
9.根據權利要求8所述的輪胎的子口擴展系統，其特徵在於，所述控制器還用於檢測輪胎參數，並根據所述輪胎參數從預存的多個扭矩常量中選擇與所述輪胎參數匹配的目標扭矩常量，以及根據所述目標扭矩常量控制所述電機驅動所述擴展機構對所述子口進行擴展。
10.根據權利要求8或9所述的輪胎的子口擴展系統，其特徵在於，所述電機為伺服電機。
實施方式
如圖1所示，根據《輪胎的子口擴展方法及系統》一個實施例的輪胎的子口擴展方法，子口擴展由電機驅動，電機例如為伺服電機，輪胎例如為子午線輪胎。其中，該方法包括如下步驟：
S101：通過電機轉動帶動子口進行擴展。
S102：在擴展過程中，檢測電機驅動扭矩。
S103：根據電機驅動扭矩的變化情況判斷子口擴展幅度是否達到目標，並在判斷達到目標後停止對子口的擴展。
也就是說，對於子午線輪胎進行X光檢測時，無論是豎直模式還是水平模式（即：將輪胎水平放置進行檢測或將輪胎豎直放置進行檢測），通過該方法，子口擴展不依賴於輪胎的原始參數（如背景技術中需要測出的輪胎的標準尺寸），而是根據被檢測輪胎當前的特性（當前特性主要是指，輪胎因不同原因導致輪胎之間存在的差異，比如被壓變形的程度、不同加工精度等），根據電機驅動扭矩來控制對子口的擴展，這樣，可以防止子口擴展不到位或者擴展過量而出現輪胎蹦出的風險。
作為具體的例子，根據電機驅動扭矩的變化情況判斷子口擴展幅度是否達到目標，包括：判斷電機驅動扭矩是否達到目標扭矩；如果是，則判定子口擴展幅度達到目標，其中，目標扭矩由輪胎的重量確定，即：目標扭矩與輪胎的重量成正比。
具體來說，目標扭矩可為電機的額定扭矩（額定扭矩通常指的是電機本身的性能，每個電機對應一個自身的額定扭矩），則子口擴展的控制為額定扭矩控制方式，例如：實時監控電機驅動扭矩（即：電機的輸出扭矩），然後根據電機驅動扭矩的變化情況，如果電機驅動扭矩達到了額定扭矩，則停止擴展。
需要說明的是，不同的額定扭矩的電機需要根據不同的輪胎進行篩選，一般情況下，可根據輪胎的重量選擇合適的電機，其主要依據是：電機的扭轉與輪胎的重量成正比，即F＝kW，k為係數（可預先置入），F為電機驅動扭矩，W為輪胎重量，而電機的額定功率為P＝FV，V為電機運動速度（即：電機轉速），可以看出，當V相同時，電機的選擇與輪胎的重量相關。
由此，當選擇出合適的電機後，輪胎擴展到希望達到的尺寸時，電機驅動扭矩基本在額定扭矩附近，這樣便能夠保證輪胎子口擴展到預期的幅度，不會因為輪胎自身加工不精確或者擠壓發生形變後，通過位置控制帶來的擴展幅度不精確的問題，提升輪胎的子口的擴展精度。
作為本實施方式的一種改進方式，可根據測量的輪胎幅寬參數（即：輪胎的具體寬度），給子口擴展部件的伺服電機賦一個初始值，具體的，如果預先通過實驗，大概檢測出子口擴展為輪胎幅寬60％左右時達到額定扭矩，則初始值可為輪胎幅寬的60％，子口擴展過程中，採集伺服電機輸出的電機驅動扭矩值，發現實時的電機驅動扭矩超過或達到額定扭矩，則停止子口擴展。在實際操作過程中，先以擴展到輪胎幅寬60％左右為目標，即預設擴展到輪胎幅寬60％左右即停止擴展，但若擴展到輪胎幅寬60％左右時，仍未達到額定扭矩則對子口擴展參數以幅寬5％的幅度往上繼續累加，一直到實際的電機驅動扭矩達到額定扭矩為止。在該示例中，子口擴展參數雖然是根據實時的電機驅動扭矩反饋進行動態調整的，但最終判定以電機的額定輸出扭矩為依據，對於子午線半鋼輪胎來說，可能會存在子口擴展過量的情況。當然，初始幅寬也可設定為其他值，也可不設定。採用該方法，無需預先建立資料庫，同時能夠防止輪胎擴展不到位或者擴展過量而出現輪胎蹦出的情況，只需要預先選擇合適的電機即可。
在另一個示例中，根據電機驅動扭矩的變化情況判斷子口擴展幅度是否達到目標，包括：記錄電機驅動扭矩隨時間變化的扭矩曲線；根據扭矩曲線的變化趨勢判定所述子口擴展幅度達到目標。
具體來說，利用伺服電機對輪胎進行擴展，同時記錄擴展過程中時間-扭矩曲線數據（即：扭矩隨時間變化的扭矩曲線），並對數據進行處理，通過數據的變化判斷何時停止擴展。具體的處理方式例如為：如圖2所示，選取特定時間段（如100毫秒），對每個時間段內的曲線的數值取平均值；對得到的平均值作扭矩曲線，得到如圖3所示的扭矩曲線Q1；當出現第三階段時，即停止擴展。採取該方式的主要原理為：不同時間段內的曲線數值不同，一般情況下，在輪胎與電機驅動的擴展機構接觸後電機運轉圈越大，曲線的平均數值越大，即驅動扭矩越大。此處需要說明的是，取值的過程中忽略加速峰值，主要原因是，一般加速峰值特別大，加速峰值不反應電機運轉圈數準確。下面對上述的第三階段進行說明，一般來說，第一階段為電機空運轉階段，還沒有接觸輪胎，第二階段為電機剛接觸輪胎，開始產生相互作用力，第三階段為電機已經對子口擴展到一定程度，電機驅動扭矩明顯增大，此時，子口擴展程度基本能滿足預期要求，所以可停止擴展。採用該方法無需預先建立資料庫，同時防止輪胎擴展不到位或者擴展過量而出現輪胎蹦出的情況。而且可選擇的電機類型範圍廣泛。
在該示例的方法中，作為優選方案，還包括：逐漸增加電機驅動扭矩，以避免電機驅動扭矩激增。具體地，如果在第二階段即將結束時沒有停止擴展子口，會猛然跳躍到第三階段，這時可能會出現擴展過度的現象。因此可以對扭矩曲線Q1的數據進一步處理，比如：採用圓弧插補算法對Q1的數據進行處理，以得到扭矩曲線Q2所示的曲線，這樣，在第二階段至第三階段之間可以形成過渡段，例如：第二階段的最後一個數值為50，第三階段的第一個數值為100，那么對扭矩曲線Q1進行處理後，在50和100之間會出現過度數值，如75、85、90等，可根據這些數值停止子口的擴展，防止電機驅動扭矩激增到100而出現擴展過度的現象。如圖3所示，其中，Q1、為未處理的扭矩曲線，Q2為處理過後的扭矩曲線，Q2扭矩曲線可分為四個部分，第一部分、準備階段T0：扭矩檢測值範圍為正常空載值（加速階段除外）；第二部分、擴展階段T1：扭矩檢測值範圍為帶載值；第三部分、擴展到位階段T2：扭矩檢測值範圍較帶載值上了一個數量級；第四部分、擴展極限階段T3，該部分的驅動扭矩值與T2相比急劇增大。
在《輪胎的子口擴展方法及系統》的再一個示例中，以預定的電機轉速對子口進行擴展時，還包括：檢測輪胎參數；根據輪胎參數從預存的多個扭矩常量中選擇與輪胎參數匹配的目標扭矩常量；根據所述目標扭矩常量對所述子口進行擴展，其中，多個扭矩常量通過實驗預先標定得到。 具體地，將子口擴展部件的控制方式由位置控制（即：背景技術中介紹的，根據預設的預定距離控制子口擴展程度的方式）更改為扭矩常量控制，利用伺服電機輸出的扭矩常量，來控制子口擴展的幅度。該示例中，需要根據不同性質的輪胎（比如，變形程度不同）進行大量實驗，綜合得出。具體的，針對同一型號或者同一批次的輪胎，通過選取特定輪胎擴展到需要擴展的距離，記錄此時的發動機的電機驅動扭矩，即：扭矩常量。在實際操作過程中，根據輪胎的參數，如輪胎外徑、內徑、幅寬參數等，判斷輪胎屬於哪一個型號或者批次的，然後再調用相應的扭矩常量，對輪胎子口進行擴展。這樣，能夠防止輪胎擴展不到位或者擴展過量而出現輪胎蹦出的風險。
在以上示例中，電機通過擴展機構對子口進行擴展，擴展機構如圖4所示，包括：擋盤1、導桿2、導套3、導桿體4，擴展機構作用在輪胎6上，對輪胎子口5進行擴展，、其中，子口擴展方向為X、輪胎軸向俯視方向為Y、電機為A，電機驅動的連線方式可以是同步帶、鏈條等，即：電機可以通過同步帶傳遞電機驅動扭矩，或者通過鏈條傳遞電機驅動扭矩。
進一步地，《輪胎的子口擴展方法及系統》的實施例公開了一種輪胎的子口擴展系統，包括：擴展機構，用於對所述子口進行擴展；電機，所述電機用於驅動所述擴展機構，其中，電機為伺服電機；控制器，所述控制器用於對所述電機進行控制，以便所述電機以一定電機轉速驅動所述擴展機構對子口進行擴展，並在擴展過程中，檢測電機驅動扭矩，以及根據所述電機驅動扭矩的變化情況判斷子口擴展幅度是否達到目標，並在判斷達到所述目標後控制所述電機停止對所述子口的擴展。其中，所述控制器可以是一個集成的控制器，也可以是多個子控制器。
在《輪胎的子口擴展方法及系統》的一個實施例中，所述控制器還用於檢測輪胎參數，並根據所述輪胎參數從預存的多個扭矩常量中選擇與所述輪胎參數匹配的目標扭矩常量，以及根據所述目標扭矩常量控制所述電機驅動所述擴展機構對所述子口進行擴展，在該示例中，多個扭矩常量可以通過實驗預先標定得到。
榮譽表彰
2021年8月16日，《輪胎的子口擴展方法及系統》獲得安徽省第八屆專利獎銀獎。
