技术领域
[0001] 本
发明涉及钢丝帘布检测技术，具体的说是一种特别适用于轮胎生产过程中对制作胎体的钢丝帘布进行无损检测，并能够准确
定位缺陷位置，提高生产效率降低成本的轮胎胎体钢丝帘布无损检测装置及方法。
背景技术
[0002] 众所周知，一旦轮胎存在缺陷，当
汽车高速行驶时，缺陷处易发生应变，导致曲挠生热或应
力集中，使得缺陷不断扩大，造成车祸事故，据统计目前高速公路发生的交通事故中，三分之二是由于轮胎缺陷引发的，因此对轮胎进行有效的缺陷检测极为重要。
[0003] 当前轮胎生产企业在全钢载重子午胎的
制造过程中，因用于制作轮胎胎体的钢丝帘布是由外层的
橡胶层和包裹在橡胶层内、肉眼无法观测的钢丝组成，对钢丝帘布压延拼接生产工艺过程中出现的钢丝分布不规则、并线、弯曲、稀开、缺根、松根、错位等缺陷，缺乏必要的检测手段或者由于检测设备昂贵而放弃该工序的检验，易导致轮胎生产批量废品，给企业带来极大的经济损失。
[0004] 现有检测手段主要是利用X-射线机对钢帘布进行检测，但由于该设备造价昂贵、设备占用空间大、反馈周期长、维修维护
费用高以及在工作过程中会对使用者身体健康造成影响，不利于大规模的推广应用。为了解决该问题，研究人员研发了利用磁力检测实现对钢丝帘布缺陷检测的设备，如CN101266227A和CN101266226A，从上述两篇文献公开的内容可以看到，磁力检测能够有效降低检测设备体积，并消除采用X-射线进行缺陷检测对操作人员造成的不良影响，但由于上述两篇文献公开的技术方案在实际应用中存在检测效率低、误报率高、检测准确性低等问题，导致该检测手段无法得到广泛应用，这主要是由于磁力检测的过程中，检测结果会受施工空间内的
磁场以及其他环境因素的影响而发生变化，导致所采集数据出现异常，发生漏检、误报等错误。
发明内容
[0005] 本发明针对
现有技术中存在的缺点和不足，提出一种结构合理、检测准确，能够显著提高检测可靠性，降低误检率的轮胎胎体钢丝帘布无损检测装置及方法。
[0006] 本发明可以通过以下措施达到：
[0007] 一种轮胎胎体钢丝帘布无损检测装置，包括可沿相对钢丝帘布中钢丝延伸方向垂直的方向移动的
信号采集部，与信号采集部输出端相连接的
信号处理部，以及与信号处理部的输出端相连接的报警部，其特征在于
[0008] 所述信号采集部内设有信号采集
端子和
编码器，所述信号采集端子中设有由
硅钢片构成的磁头与线圈绕成的磁力
传感器，磁力传感器可为无源或有源器件，磁头与线圈相连，线圈绕制为
马蹄型，隔磁材料插在线圈空心处以隔绝磁场，线圈两头为信号输出端，接信号处理部，当磁头与帘布布线点之间的磁场随二者的距离变化而变化时，会产生
电场，会有感应
电流产生，信号处理部接受的信号形式为感应电流随时间的变化
波形；
[0009] 所述编码器为码盘形式，通过计数的多少来计算磁头与帘布间的相对位移，选用10位编码器，取其周长为m，则半径为r＝m/2π；转过一周计数个数为1024，记为N0；计一个数转过的
角度为α＝360°/N0；走过相邻两根钢丝计数个数为N,那么两钢丝间的距离l＝[N/N0]*m+2πr{N/N0}*α/360°；
[0010] 所述信号处理部设有波形优化模
块、与波形优化模块输出端相连接的计算模块、与计算模块输出端相连接的比对检测模块以及显示/存储模块，其中波形优化模块内设有
滤波器和放大整形
电路，以及与放大整形电路输出端相连接的
采样保持器；
[0011] 所述信号采集端子的输出端与波形优化模块内的放大整形电路相连接，编码器的输出端与计算机相连接，编码器计满N0或记录至帘布布线点时，便将所计数据送给计算机记为N1，并自动清零。若计满N0时仍未到达帘布布线点，则将N0送给计算机并清零后再继续计数直到记录至帘布布线点。
[0012] 本发明中所述报警部包括声光报警器，还可以设有用于标记缺陷位置的
喷涂打点器，其中喷涂打点器固定在信号采集部后侧，所述喷涂打点器由探针、墨盒、传感器及喷墨机构组成。
[0013] 本发明所述信号采集部内可以设有并行排放的两个以上信号采集端子，每个信号采集端子的输出端分别与放大整形电路相连接，用于延展对待测钢帘布的检测宽度，提高检测的可靠性。
[0014] 本发明还包括用于使信号采集部与待测钢帘布实现相对运动的运动机构，用于固定两个以上信号采集端子的可移动横梁，其中信号采集端子固定在可移动横梁的下方，每个信号采集端子的两侧分别设有滚动小轮，每对滚动小轮与中间的信号采集端子夹紧为一体使滚动小轮滚动时信号采集端子沿钢丝帘布表面运动，信号采集端子与钢丝帘布设置有防粘机构；
[0015] 用于装载整个装置的
框架，其中框架的四边上均开设有凹槽，用于安装细固定
支架；细固定支架的前后两端经
螺母固定在框架上，细固定支架上套接中空管，中空管经
螺纹与可移动横梁固定，使可移动横梁通过中空管沿细固定支架相对滑动。
[0016] 本发明还设有与框架
焊接连接的框架支架，框架支架上开设凹槽，除用于支承外，还用于承装
导线等，避免导线散乱，本发明还设有与框架以及框架支架相连接的空箱，用于承装导线，主要为较粗的导线甚至
导管，便于管理；同时也是梳理导线的地方，将繁杂的导线梳理清楚后再布线，便于检查和纠错。
[0017] 一种轮胎胎体钢丝帘布无损检测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：使信号采集部与待检测钢帘布发生相对运动，信号采集部内的信号采集端子紧贴钢帘布表面，并沿与钢帘布内钢丝延伸方向垂直的方向做直线运动，此时信号采集部内的信号采集端子采集数据，包括电流(磁场强度)x、时间t，并向外输出电流(磁场强度)x与时间t的波形，同时编码器记录位移长度l；
[0018] 步骤2：将信号采集部所采集的数据送入信号处理部，优化处理模块对采集的结果进行优化处理后，由计算模块对优化后的波形进行数值采样，并结合位移长度l，换算得出钢帘线内相邻的钢丝间距n，波形优化处理，放大整形；输出波形类似
正弦波，首先利用滤波器去噪，再利用放大整形电路使之变为方波形式，并对方波进行数值采样，取出其均值U，设放大倍数为k，那么此时显示的两帘线间距n＝U/k＝l，通过检测比对模块将计算结果n与参考值m进行比对，获得检测结果；
[0019] 步骤3：报警部接收并输出检测结果。
[0020] 本发明中对信号采集部所采集的数据进行的优化处理包括漏检优化处理、错检优化处理，其中漏检优化处理是当
数据采集结果中钢帘线内相邻的钢丝间距n大于参考值时，对该
检测区域内的数据采集结果沿最大值按步长向最小值方向进行查找，从而找到漏检的数值，并据此对数据采集结果进行补偿；所述错检优化处理，是指当数据采集结果中钢帘线内相邻的钢丝间距n小于钢帘线本身宽度k时，去掉该值，从而对数据采集结果进行修正，提高检测准确度。
[0021] 本发明中检测模块将计算结果与参考值m进行比对时，参考值m可以通过事先人工设定或者根据信号采集部输出的扫描结果的平均值设定，参数m的设定引用
子午线轮胎的一项重要参数：帘线
密度，帘
线密度是用来描述轮胎内部帘线密集程度的量，单位为根/米。对于固定型号的轮胎，其内部胎体帘线总数M是一个确定的值，对于轮胎帘线的某一位置，假设其相对轮胎中
心轴的半径为R，则帘线密度定义为：μ＝M/2πR，由此可知，任意两相邻钢丝帘线之间的间距m＝1/μ。
[0022] 本发明中检测比对模块将n与m进行比对。采用比较器，将m作为参考接入比较器反相端，n作为待比较量接入比较器同相端，若n＞m,则输出高电平，若n＜m，则输出低电平。
[0023] 本发明中步骤3报警部接收并输出检测结果是指：通过声光报警器输出报警信号，通过显示器输出检测参数，以及通
过喷涂打点器在待检测钢帘布上实时标记缺陷位置，其中所述喷涂打点器，反应时间为t1，根据需要，本发明设有两个编码器，前一个编码器置于信号采集端子前端，记录相邻两帘线间的距离为l，则帘布应转过的距离为l'＝l-vt1，后一个编码器与采集端子并列，记录l'，因为它与信号采集端子并列，而喷涂打点器固定于信号采集端子后端，当记足l'时，计算机发出打点信号，打点器在反应时间t1后即打点标记，此时帘布刚好运动到缺陷处。
[0024] 本发明所述报警器使用声光报警器，当有两个或两个以上n＜m或n＞m出现时，报警器蜂鸣器响，
LED灯闪。通过喷涂打点器来实现报警：当喷涂打点器打点标记时，磁力传感器同时将信号传给报警器使之报警。
[0025] 本发明与现有技术相比，具有体积小、操作简便，能够有效提高检测效率和准确性等显著的优点。
附图说明：
[0026] 附图1是本发明的结构示意图。
[0028] 附图3是本发明中信号采集端子的结构示意图。
[0029] 附图4是本发明中放大整形电路的电路原理图。
[0030] 附图5是本发明中编码器计数和换算关系原理图。
[0031] 附图6是本发明中信号采集端子输出的信号的处理
流程图。
[0032] 附图7是本发明的流程图。
[0033] 附图标记：框架1、固定支架2、信号采集端子3、框架支架4、导线管5、可移动横梁6、滚动小轮7。具体实施方式：
[0034] 下面结合附图和
实施例对本发明作进一步的说明。
[0035] 如附图1及附图2所示，本发明提出了一种轮胎胎体钢丝帘布无损检测装置，包括可沿相对钢丝帘布中钢丝延伸方向垂直的方向移动的信号采集部，与信号采集部输出端相连接的信号处理部，以及与信号处理部的输出端相连接的报警部，其特征在于[0036] 所述信号采集部内设有信号采集端子1和编码器，如附图3所示，所述信号采集端子中设有由硅钢片构成的磁头与线圈绕成的磁力传感器，磁力传感器为有源或无源器件，磁头与线圈相连，线圈绕制为马蹄型，隔磁材料插在线圈空心处以隔绝磁场，线圈两头为信号输出端，接信号处理部，当磁头与帘布布线点之间的磁场随二者的距离变化而变化时，会产生电场，会有感应电流产生，信号处理部接受的信号形式为感应电流随时间的变化波形；
[0037] 如附图5所示，所述编码器为码盘形式，通过计数的多少来计算磁头与帘布件的相对位移，选用10位编码器，取其周长为m，则半径为r＝m/2π；转过一周计数个数为1024，记为N0；计一个数转过的角度为α＝360°/N0；走过相邻两根钢丝计数个数为N,那么两钢丝间的距离l＝[N/N0]*m+2πr{N/N0}*α/360°；
[0038] 如附图2所示，所述信号处理部设有波形优化模块、与波形优化模块输出端相连接的计算模块、与计算模块输出端相连接的比对检测模块以及显示/存储模块，其中波形优化模块内设有滤波器和放大整形电路，以及与放大整形电路输出端相连接的采样保持器；
[0039] 所述信号采集端子的输出端与波形优化处理模块内的放大整形电路相连接，编码器的输出端与计算机相连接，编码器计满N0或记录至帘线布置点时，便将所计数据送给计算机记为N1，并自动清零。若计满N0时仍未到达帘线布置点，则继续计数直到记录至帘线布置点。
[0040] 本发明中所述报警部包括声光报警器，还可以设有用于标记缺陷位置的喷涂打点器，其中喷涂打点器固定在信号采集部后侧，所述喷涂打点器由探针、墨盒、传感器及喷墨机构组成。
[0041] 本发明所述信号采集部内可以设有并行排放的两个以上信号采集端子，每个信号采集端子的输出端分别与放大整形电路相连接，用于延展对待测钢帘布的检测宽度，提高检测的可靠性。
[0042] 如附图1所示，本发明还包括用于使信号采集部与待测钢帘布实现相对运动的运动机构，用于固定两个以上信号采集端子3的可移动横梁6，其中信号采集端子3固定在可移动横梁6的下方，每个信号采集端子3的两侧分别设有滚动小轮7，每对滚动小轮7与中间的信号采集端子3夹紧为一体，使滚动小轮7滚动时信号采集端子3沿钢丝帘布表面运动，信号采集端子与钢丝帘布设置有防粘机构；
[0043] 用于装载整个装置的框架1，其中框架1的四边上均开设有凹槽，用于安装细固定支架2；细固定支架2的前后两端经螺母固定在框架1上，细固定支架2上套接中空管，中空管经螺纹与可移动横梁6固定，使可移动横梁6通过中空管沿细固定支架2相对滑动。
[0044] 本发明还设有与框架1焊接连接的框架支架4，框架支架4上开设凹槽，除用于支承外，还用于承装导线等，避免导线散乱，本发明还设有与框架1以及框架支架4相连接的空箱，用于承装导线，主要为较粗的导线甚至导管，便于管理；同时也是梳理导线的地方，将繁杂的导线梳理清楚后再布线，便于检查和纠错。
[0045] 本发明还提出了一种轮胎胎体钢丝帘布无损检测方法，其特征在于包括以下步骤：
[0046] 步骤1：使信号采集部与待检测钢帘布发生相对运动，信号采集部内的信号采集端子紧贴钢帘布表面，并沿与钢帘布内钢丝延伸方向垂直的方向做直线运动，此时信号采集部内的信号采集端子采集数据，包括电流(磁场强度)x、时间t，并向外输出电流(磁场强度)x与时间t的波形，同时编码器记录位移长度l；
[0047] 步骤2：将信号采集部所采集的数据送入信号处理部，优化处理模块对采集的结果进行优化处理后，由计算模块对优化后的波形进行数值采样，并结合位移长度l，换算得出钢帘线内相邻的钢丝间距n，波形优化处理，放大整形；输出波形类似正弦波，首先利用滤波器去噪，再利用放大整形电路使之变为方波形式，并对方波进行数值采样，取出其均值U，设放大倍数为k，那么此时显示的两帘线间距n＝U/k＝l，通过检测比对模块将计算结果n与参考值m进行比对，获得检测结果；
[0048] 步骤3：报警部接收并输出检测结果。
[0049] 本发明中对信号采集部所采集的数据进行的优化处理包括漏检优化处理、错检优化处理，其中漏检优化处理是当数据采集结果中钢帘线内相邻的钢丝间距n大于参考值时，对该检测区域内的数据采集结果沿最大值按步长向最小值方向进行查找，从而找到漏检的数值，并据此对数据采集结果进行补偿；所述错检优化处理，是指当数据采集结果中钢帘线内相邻的钢丝间距n小于钢帘线本身宽度k时，去掉该值，从而对数据采集结果进行修正，提高检测准确度。
[0050] 本发明中检测模块将计算结果与参考值m进行比对时，参考值m可以通过事先人工设定或者根据信号采集部输出的扫描结果的平均值设定，参数m的设定引用子午线轮胎的一项重要参数：帘线密度，帘线密度是用来描述轮胎内部帘线密集程度的量，单位为根/米。对于固定型号的轮胎，其内部胎体帘线总数M是一个确定的值，对于轮胎帘线的某一位置，假设其相对轮胎中心轴的半径为R，则帘线密度定义为：μ＝M/2πR，由此可知，任意两相邻钢丝帘线之间的间距m＝1/μ。
[0051] 本发明中检测比对模块将n与m进行比对。采用比较器，将m作为参考接入比较器反相端，n作为待比较量接入比较器同相端，若n＞m,则输出高电平，若n＜m，则输出低电平。
[0052] 本发明中步骤3报警部接收并输出检测结果是指：通过声光报警器输出报警信号，通过显示器输出检测参数，以及通过喷涂打点器在待检测钢帘布上实时标记缺陷位置，其中所述喷涂打点器，反应时间为t1，根据需要，本发明设有两个编码器，前一个编码器置于信号采集端子前端，记录相邻两帘线间的距离为l，则帘布应转过的距离为l'＝l-vt1，后一个编码器与采集端子并列，记录l'，因为它与信号采集端子并列，而喷涂打点器固定于信号采集端子后端，当记足l'时，计算机发出打点信号，打点器在反应时间t1后即打点标记，此时帘布刚好运动到缺陷处。
[0053] 本发明所述报警器使用声光报警器，当有两个或两个以上n＜m或n＞m出现时，报警器蜂鸣器响，LED灯闪。通过喷涂打点器来实现报警：当喷涂打点器打点标记时，磁力传感器同时将信号传给报警器使之报警。
[0054] 实施例1：少数服从多数的检测
[0055] 利用本发明所述检测装置对轮胎胎体钢帘布进行无损检测：
[0056] 信号采集部内设有并行排列的两个以上信号采集端子，信号采集端子为磁力传感器，使信号采集部与待检测钢帘布发生相对运动，信号采集部内的每个信号采集端子均紧贴钢帘布表面，并沿与钢帘布内钢丝延伸方向垂直的方向做直线运动，信号采集端子采集数据，包括电流(磁场强度)x、时间t，并向外输出电流(磁场强度)x与时间t的波形，同时编码器记录位移长度l，
[0057] 将每路信号采集端子所采集的数据分别送入信号处理部，信号处理部对应每一路信号采集端子分别设有两个以上的优化处理模块，以及对优化处理模块的输出端相连接的计算模块，与计算模块的输出端相连接的检测比对模块；
[0058] 优化处理模块对采集的结果进行优化处理，具体为先对采集信号进行放大和整形，使采集的不太规则信号转变为规则的方波信号。然后由计算模块对优化后的波形进行数值采样，并结合位移长度l，换算得出钢帘线内相邻的钢丝间距n，
[0059] n＝U/k＝l＝[N/N0]*m+2πr{N/N0}*α/360°，这里采用分段式测量，因为一段式测量在此处误差较大，且不易测量每段具体长度，更不易进行修正。总位移l'可以利用计算机进行计算，之前提到过，编码器输出端与计算机相连接，并将所计数据全部送给计算机存储并进行处理，若一共计数个数为N1,那么总位移为l1＝[N1/N0]*m+2πr{N1/N0}*α/360°。
[0060] 通过检测比对模块将计算结果n与参考值m进行比对，通过放大整形采样后，所测间距n＝U/k＝l，用此法获得每一路的检测结果，此时当检测结果中有两路或两路以上的检测结果不符合检测标准，判断为钢帘布存在缺陷，否则认为钢帘布合格。
[0061] 报警部接收并输出检测结果。
[0062] 实施例2：(对波形进行优化、并实现设定比对参考值的检测)
[0063] 利用本发明所述检测装置对轮胎胎体钢帘布进行无损检测：
[0064] 使信号采集部与待检测钢帘布发生相对运动，信号采集部内的信号采集端子紧贴钢帘布表面，并沿与钢帘布内钢丝延伸方向垂直的方向做直线运动，此时信号采集部内的信号采集端子采集数据，包括电流(磁场强度)x、时间t，并向外输出电流(磁场强度)x与时间t的波形，同时编码器记录位移长度l，
[0065] 将信号采集部所采集的数据送入信号处理部，优化处理模块对采集的结果进行优化处理后，由计算模块对优化后的波形进行数值采样，并结合位移长度l，换算得出钢帘线内相邻的钢丝间距n，l＝[N/N0]*m+2πr{N/N0}*α/360°，通过检测比对模块将计算结果n与参考值m进行比对，获得检测结果，报警部接收并输出检测结果。
[0066] 其中本发明中对信号采集部所采集的数据进行的优化处理包括漏检优化处理、错检优化处理，其中漏检优化处理是当数据采集结果中钢帘线内相邻的钢丝间距n大于参考值时，对该检测区域内的数据采集结果沿最大值按步长向最小值方向进行查找，从而找到漏检的数值，并据此对数据采集结果进行补偿，所述错检优化处理，是指当数据采集结果中钢帘线内相邻的钢丝间距n小于钢帘线本身宽度k时，去除该值，从而对数据采集结果进行修正，提高检测准确度。
[0067] 其中参考值m的由检测者实现写入检测比对模块，
[0068] 实施例3：(对波形进行优化，并根据扫描结果确定参考值的检测比如根据正态分布曲线对检测结果进行判断)
[0069] 使信号采集部与待检测钢帘布发生相对运动，信号采集部内的信号采集端子紧贴钢帘布表面，并沿与钢帘布内钢丝延伸方向垂直的方向做直线运动，此时信号采集部内的信号采集端子采集数据，包括电流(磁场强度)x、时间t，并向外输出电流(磁场强度)x与时间t的波形，同时编码器记录位移长度l，
[0070] 将信号采集部所采集的数据送入信号处理部，优化处理模块对采集的结果进行优化处理后，由计算模块对优化后的波形进行数值采样，并结合位移长度l，换算得出钢帘线内相邻的钢丝间距n，经过放大整形采样，测得间距n＝U/k＝kl/k＝l，再采用比较电路，通过检测比对模块将计算结果n与参考值m进行比对，获得检测结果，
[0071] 报警部接收并输出检测结果。
[0072] 本发明与现有技术相比，具有体积小、操作简便，能够有效提高检测效率和准确性等显著的优点。
