轮胎模具激光检测圆跳动设备

轮胎模具激光检测圆跳动设备

黄展源

巨轮智能装备股份有限公司，广东揭阳，522000

摘要：轮胎模具花纹圈的型腔精度直接关系到轮胎在硫化后的外形尺寸，轮花纹圈型腔表面真圆度以及与基准外径的同轴度有严格的要求，通过激光检测模块快速扫描轮胎模具表面获取数据，通过后处理输出模具的点位和对应的跳动数据，有效提高模具生产效率和质量。

关键词：轮胎模具；激光；检测；圆跳动

引言：轮胎模具花纹圈在生产过程通常会使用三坐标设备进行取点检测，通过数据比较生成花纹圈圆跳动检测报告。虽然采用三坐标检测仪进行检测的精度高，但是，采用三坐标检测仪进行检测对操作者的技能要求比较高，而且检测后的数据还需要经过后期比较繁琐的计算和处理才能生成检测报告，所以检测效率比较低。此外，由于采用三坐标检测仪进行检测是接触式测量，容易发生操作者操作不当而将检测头撞坏，并且影响三坐标检测仪的检测精度。

1项目简述

本项目的目的是针对上述问题，提供一种采用激光测距仪、通过控制系统快速测量轮胎模具的直径和圆跳动、并自动生成检测报告的轮胎模具的直径和圆跳动检测方法。

图1

1、X轴直线模组；2、Z轴直线模组；3、C轴转台；4、门架横梁；5、滑座；6、激光测距仪；7、光束；8、床身基座；9、环形模；10、工装；11、夹爪座；12、夹爪；13、调整垫。

参照图1，本项目的目的是这样实现的，一种轮胎模具的直径和圆跳动检测方法，轮胎模具的直径和圆跳动检测装置，包括X轴直线模组、Z轴直线模组、C轴转台和控制系统；X轴直线模组安装在床身的门架横梁上，Z轴直线模组通过滑座沿X轴左右移动；在Z轴直线模组上安装有激光测距仪，激光测距仪沿Z轴上下移动，激光测距仪的光束与X轴平行； C轴转台置放在床身基座上沿C轴旋转，待检测的轮胎模具安装在工装上，工装放置于C轴转台的夹爪座上，通过调整夹爪，使轮胎模具的回转轴与C轴转台的回转轴重合；控制系统连接手轮、显示器和键盘，通过手轮发出手动脉冲信号由伺服电机驱动控制X轴直线模组、Z轴直线模组和C轴转台的运动，由显示器显示X轴、Z轴、C轴的坐标值及控制系统程序的检测结果，通过键盘连接控制系统进行轮胎模具的直径和圆跳动的检测及生成检测报告；轮胎模具的直径和圆跳动检测设置方法是：首先，设置待检测的轮胎模具的X轴坐标、Z轴坐标、C轴坐标零点，X轴坐标、Z轴坐标的坐标零点位于轮胎模具上表面的圆心和C轴回转轴的交点；设置X轴坐标零点为：采用标准圆环标定X轴坐标零点，设置Z轴坐标零点为：采用激光测距仪寻边标定Z轴坐标零点，设置C轴坐标零点为：采用激光测距仪光斑目测标定C轴坐标零点；然后，通过控制系统进行轮胎模具的直径和圆跳动检测操作。

图2

参照图1、图2，本项目通过控制系统进行轮胎模具的直径检测过程为：

第一步，通过手轮控制X轴直线模组和Z轴直线模组，将激光测距仪的光束落在轮胎模具上行程的光斑移动到第一个测量点，点控制系统上的“测量直径”按钮，输出轮胎模具的直径测量值；

第二步，通过手轮控制C轴转台转动，轮胎模具随着转动，当光斑移动到第二个测量点时，点控制系统上的“测量直径”按钮，输出轮胎模具的直径测量值；重复第二步操作，输出同一Z轴高度的圆周第一组直径测量值；

第三步，通过手轮移动Z轴直线模组和C轴转台，当光斑落在第二组第一个测量点，点控制系统上的“测量直径”按钮，输出轮胎模具的直径测量值；重复第二步操作，输出同一Z轴高度的圆周第二组直径测量值；重复第三步操作，输出多组沿Z轴测量的直径测量值，点击控制系统上的“生成检测报告”按钮，输出轮胎模具的直径检测报告。

参照图1、图2，本项目通过控制系统进行轮胎模具的圆跳动检测过程为：

第一步，通过手轮将激光测距仪的光斑移动到测量起点，将C轴坐标值清零，设置C轴坐标零点；

第二步，输入多组Z轴坐标值，点控制系统上的“测量跳动”按钮，控制系统控制Z轴运动，将激光测距仪的光斑落到第一个Z轴高度，然后，将激光测距仪的数据清零，控制系统控制C轴转台旋转一圈，同时，激光测距仪连续不间断测量，由控制系统保存所有测量点的直径测量值，将所有测量点的直径测量值与第一个测量点的直径测量值做差值运算，记为跳动值，得到第一个Z轴高度一圈的圆跳动曲线；

接着，控制系统控制Z轴运动，将激光测距仪的光斑落到第二个Z轴高度，然后，将激光测距仪的数据清零，控制系统控制C轴转台旋转一圈，同时，激光测距仪连续不间断测量，由控制系统保存所有测量点的直径测量值，将所有测量点的直径测量值与第一个测量点的直径测量值做差值运算，记为跳动值，得到第二个Z轴高度一圈的圆跳动曲线；

重复以上动作，控制系统保存多组Z轴坐标值的圆跳动曲线，点击控制系统上的“生成检测报告”按钮，输出轮胎模具的圆跳动检测报告。

本项目，采用标准圆环标定X轴坐标零点的方法为：标准圆环的已知内圈直径记为D，将激光测距仪的激光头移动到合适的位置，由光斑落在标准圆环的内圈壁得到检测距离记为L，X轴的坐标值记为X，通过公式X=D /2-L计算。

本项目，采用激光测距仪寻边标定Z轴坐标零点的方法为：将激光激光测距仪的激光头移动到轮胎模具上表面上方较接近位置，然后，将Z轴缓慢往下降，当激光测距仪的激光头光斑刚碰到轮胎模具上表面时，控制系统反馈信号使Z轴停止下降，控制系统将此时的Z轴坐标值清零。

本项目，直径测量值计算方法为：当激光测距仪下降到一定高度时，其Z轴坐标值记为Z1，激光测距仪的X轴坐标值记为X1，激光测距仪测量的距离记为L1，轮胎模具被测量点的直径测量值记为D1，通过公式D1=（X1+L1）×2计算。

本项目，通过采用激光测距仪、通过控制系统快速测量轮胎模具的直径和圆跳动、并自动生成检测报告，解决现有技术要求检测操作者技能比较高、检测效率比较低的问题。

总结：

项目成果实施成功，在用户得到良好应用，为激光检测在轮胎模具过程检测应用提供了宝贵经验，随着项目的不断完善及后续研发工作的持续，必将提升轮胎模具的制造精度和检测效率。相关技术还欠缺设计和研究，相信在以后的人生中一定会有更好的基础来代替其中一些比较麻烦的过程，所以说我们要对轮胎模具的加工分析做出更多的研究，这样才能轮胎模具加工技术带来更好的提高。与此同时，轮胎模具的加工技术，也为整个轮胎业的发展有着更深远的意义和影响。

参考文献(References):

1.中国发明专利：黄展源.巨轮智能装备股份有限公司.CN2023110721443[P].2023.11.17