激光傳感器在輪胎工業(yè)中的應(yīng)用
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壓延橡膠厚度的測量
大多厚度測量是在固定位置完成的，用兩種相反的激光，一個在材料上面另一在下面。
應(yīng)用微分傳感器產(chǎn)品，對于任何類型的材料均可精確和準(zhǔn)確測量厚度的變化。由于樣品速率高和光斑小，任何通過的線的變化或材料的震動都不會影響厚度的測量值。
在某些情況中，兩種傳感器被安裝在一個機(jī)械的滑板和“C”形的框架中，在那可以來回掃描以監(jiān)測材料的寬度的變化。這個框架必須嚴(yán)格防止由于振動而引入測量誤差。
其他方面的應(yīng)用需要一個或多個安裝好的以滾軸等作為參考的傳感器。這種方法雖然簡單且更直接，但它的準(zhǔn)確性依賴于所用的精密滾軸。對于軸承磨損和在精密滾珠上積累的污垢必須有所補(bǔ)償。而且高速使用膨脹的遠(yuǎn)離參考點(diǎn)的材料也存在著危險。
擠壓成型和導(dǎo)向
由于具有長程和持久性，對這類型的測量激光傳感器是理想的。這種測量與擠出橡膠的速度和溫度也無關(guān)。
被擠出的橡膠通過模具形成特定的形狀，例如輪胎的胎面部分。在擠壓過程中輪廓的在線測量允許通過改正一些參數(shù)，如厚度、寬度和輪廓，來控制加工以形成合適的形狀。表面特征，如棱線，中心線和邊緣，也可以被檢測。它主要能給操作者模具是如何磨損及何時改變等信息。
胎面擠壓成的外形通?？梢栽跀D壓的過程中通過機(jī)械掃描來完成。在很多應(yīng)用中需要的速度比機(jī)械掃描可取得的要高。
重疊和接縫檢測
輪胎不均一的原因一般是在輪胎的鋪疊操作中不正確的層重疊和側(cè)面的接合。通過在輪胎制造機(jī)器中的在線檢測，譬如誤差和趨勢的迅速檢測，避免了報廢大量的已硫化了的輪胎。在這個應(yīng)用中，激光傳感器比其它類型的傳感器更準(zhǔn)確。
檢測環(huán)保輪胎的徑向和橫向彎曲面
為了減少廢品，必須及早的在生產(chǎn)過程中監(jiān)測產(chǎn)品的彎曲面并在輪胎成型中對其進(jìn)行測量；它也提供必要的信息來執(zhí)行正確的操作。當(dāng)在制造輪胎機(jī)械中測量環(huán)保輪胎，可以分析和測量內(nèi)層，側(cè)壁或者胎面的接合重疊。通過在固化和檢測之前識別和更正問題，可以保證得到更均一的終產(chǎn)品。對于創(chuàng)造一個好的測量如圓度和諧度的統(tǒng)計計算的基準(zhǔn)，所提供的準(zhǔn)確度和可重復(fù)性是關(guān)鍵因素。
最終檢查的應(yīng)用
輪胎側(cè)壁檢查
當(dāng)需要把淘汰率或把高等級輪胎降級的可能性減到最小，側(cè)壁檢查過程必須檢測所有可疑的產(chǎn)品，譬如有凹陷和凸起的輪胎。這個過程牽涉到很多手工檢測，這就需要花費(fèi)大量的時間和金錢。
很多輪胎制造受傳感器的測量限制的影響，因此必須加強(qiáng)他們的側(cè)壁凹凸測量系統(tǒng)的敏感性，這就需要貴的手工檢測。一些測量系統(tǒng)甚至不能分辨凹陷還是凸起。
目前最新的測量精確性和先進(jìn)的軟件分析克服了大多這些限制。例如PSD激光三角測量傳感器可提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，同時具有高分辨和高速度。
輪胎凸起是在輪胎生產(chǎn)過程中側(cè)壁材料的小接頭產(chǎn)生的不牢固的點(diǎn)。通常如果接頭沒有足夠的重疊，當(dāng)輪胎受到壓力膨脹時，就會像氣球一樣爆裂。這個凸起可以在任何位置，高度從0.3mm到3.0mm，寬度從5.0mm到7.0mm。
PSD激光傳感器可以在輪胎轉(zhuǎn)速為60rpm時快速檢測凸起或其它變形，測量凸起準(zhǔn)確率可達(dá)到±0.0254mm。
有效的凸起高度大約為0.3mm。由于很多凸起不是相關(guān)的繩而是氣泡，顧客現(xiàn)在可以要求高度限在0.2mm。
激光傳感器也可以在斜面上測量，其無數(shù)據(jù)損失也無角度預(yù)先復(fù)位的必要。它可提供在側(cè)壁上凸起，凹陷，窩的X/Y點(diǎn)和位置，也可以通過黑色的刻字，潤滑油或任何其它的障礙物來測量。
傳感器有一個小的光斑，它也可以濾出高頻率的信號，靜態(tài)檢測和測量凹凸的流動頻率。
通常被當(dāng)作α失誤被提及的不準(zhǔn)確的正性實驗也可以通過激光傳感器而減到最小。運(yùn)用電容探針或在輪胎上沒有到側(cè)壁的潔凈通道進(jìn)行幾何測試，這種α失誤率變大。通常輪胎有一個未被檢測出的凸起是無法接受的，這就會導(dǎo)致整批產(chǎn)品被回收或無效。
工業(yè)也對能提供完全的輪胎覆蓋和允許有效分析側(cè)壁的線性激光感興趣。它的不利因素是價格高和結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
均一輪胎機(jī)器
很多傳感器用于輪胎均一機(jī)器（TUO）中。雖然很多TUO，如TTOC－II和TSOS系統(tǒng)，用的是激光，但大多系統(tǒng)還是用有非常大的光斑電容探針，這有時就可能導(dǎo)致產(chǎn)品不合格。
其它機(jī)器用接觸式探針，它在旋轉(zhuǎn)的輪胎表面上面彈而引起錯誤，或者用低終端傳感器，它不如高終端那樣有高樣品率和高級的光控回路的激光。
激光傳感器和TUO機(jī)器結(jié)合，可提供比傳統(tǒng)接觸測量和電容傳感器系統(tǒng)精確得多且快速的周期。
例如一些微處理器系統(tǒng)的光斑大于6.0mm，而精確的激光傳感器僅僅只有0.02mm。大的光斑會影響讀取的精確性從而限制了應(yīng)用。由于慢的測量采樣率，一些CCD傳感器要求額外的循環(huán)時間來處理無關(guān)的數(shù)據(jù)。
在典型的TUO應(yīng)用，非接觸傳感器裝在鋁的C框架臂上。這個TUO系統(tǒng)通過傳感器來監(jiān)測信號，并能識別凹陷的類型，底部的寬度，斜坡的尺寸和其它的幾何參數(shù)。在輪胎每秒60轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)時，可以在每個側(cè)面進(jìn)行4，000次以上的讀寫。與之相比，用標(biāo)準(zhǔn)的均一測試最多達(dá)五個面。
輪胎均一系統(tǒng)被不斷的改進(jìn)以便以更高效率檢測輪胎和新的側(cè)壁式樣。利用一些系統(tǒng)，檢測周期減少到17秒，為了適應(yīng)輪胎生產(chǎn)商設(shè)計的規(guī)格還將進(jìn)一步減少。
徑向彎曲面
徑向彎曲面?zhèn)鞲衅饕部捎行У臏y量輪胎圓度。在此應(yīng)用中數(shù)據(jù)處理軟件可消除針形排氣，溢料和凹槽，只在胎面頂部的測量來進(jìn)行非常精確的圓度分析。結(jié)果是輪胎的彎曲面的過濾表示，關(guān)鍵是減少或除去所有凹槽的深度和高頻率元素，這些因素會導(dǎo)致產(chǎn)品不確定性。
為了保證輪胎生產(chǎn)的嚴(yán)格的要求，一些傳感器制造商使用高頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來改進(jìn)傳感器。這將進(jìn)一步增加傳感器的速度。
胎面磨損分析
無接觸激光測量提供一個輪胎完全磨損側(cè)面，以及不規(guī)則磨損的量。這是對于路面噪聲蘊(yùn)含量和識別當(dāng)?shù)啬p現(xiàn)象，如腳踵/腳趾磨損，凹進(jìn)的拖拉，對角線的磨損，肩部的擦處和中心的磨損是重要的。
當(dāng)新輪胎的高精確表面被側(cè)面和徑向彎曲面替代時，以非接觸激光為基礎(chǔ)的胎面測量也是一種測量診斷生產(chǎn)問題的有效工具。
輪胎生產(chǎn)需要準(zhǔn)確的原型輪胎的磨損數(shù)據(jù)來改進(jìn)設(shè)計。汽車生產(chǎn)商用這種分析來提供比較的測量以挑選最好的輪胎設(shè)計。
結(jié)論
隨著市場競爭日益激烈，輪胎工業(yè)依賴于質(zhì)量的增加，這就要求可靠的測量和限制停工時間。
正因為如此，激光傳感器由于它們的速度，精確性和可靠性，所處的地位日益變得重要。激光傳感器生產(chǎn)商通過完善符合或甚至超越期望值的傳感器來滿足這些需要。
最后，橡膠和輪胎生產(chǎn)商依靠增加質(zhì)量的控制來減少生產(chǎn)成本和保持在市場中的競爭性。(end)
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