王東東,朱青
(鹽城市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所,江蘇 鹽城 224056)
基于X射線數(shù)據(jù)采集的輪胎檢測系統(tǒng)研究
王東東,朱青
(鹽城市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所,江蘇 鹽城 224056)
輪胎作為汽車的重要組成部件,簾線彎曲、鼓包等質(zhì)量問題層出不窮,卻沒有行之有效的檢測手段發(fā)現(xiàn)上述質(zhì)量問題,給安全行駛埋下了極大隱患。X射線穿透能力強,可以掃描到輪胎內(nèi)層結(jié)構(gòu)且易于成像等優(yōu)勢,本文探討利用X射線掃描實現(xiàn)對輪胎內(nèi)部質(zhì)量狀況數(shù)據(jù)的無損化采集。
X射線;輪胎檢測;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
利用X射線建立輪胎的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),進而實現(xiàn)對輪胎的監(jiān)測,這一體系目前還不夠完善,還需要對具體使用情況進行分析和改進,完善輪胎檢測系統(tǒng),保障行車安全。本文對基于X射線數(shù)據(jù)采集的輪胎檢測系統(tǒng)進行分析研究,提出了對檢測系統(tǒng)分析的一些個人看法。
目前因輪胎質(zhì)量問題導(dǎo)致的交通事故逐年增加,這對輪胎產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是一個巨大的考驗,因此需要保證每一個生產(chǎn)出來的輪胎質(zhì)量符合相關(guān)國家標準的要求,并對其進行有效的監(jiān)測?;赬射線數(shù)據(jù)采集的輪胎檢測系統(tǒng),能夠及時檢測到輪胎的質(zhì)量變化,提升輪胎產(chǎn)品的整體品質(zhì)。
X射線技術(shù)屬于電磁輻射,顯示為波粒二象性特點,眾多輪胎企業(yè)都采用此技術(shù)進行質(zhì)量檢測。在設(shè)置好檢測位置之后,X射線從射線源中發(fā)射出來,以特定的速率發(fā)射到轉(zhuǎn)動的輪胎上,輪胎內(nèi)部材料上存在差異,所以X射線的透過率與射線強度上存在差異,穿過輪胎后,X射線照射到閃爍體上,X射線隨后會曝光閃爍體,在電離作用下發(fā)出可見光,非晶硅層隨后會捕捉可見光,在其內(nèi)部的光電二極管的作用下,會產(chǎn)生與光強度一致的電流信號,最終電流信號經(jīng)過圖像采集芯片取得數(shù)字圖像信號。
(1)簾線分布不均。輪胎簾線分布不均勻主要是指鋼絲簾線分布的疏密程度不同,某些局部區(qū)域簾線較為稀疏或者較為密集。簾線分布不均會導(dǎo)致簾線承受的應(yīng)力分布不均勻,即局部區(qū)域簾線應(yīng)力過大,將導(dǎo)致該處輪胎出現(xiàn)胎面肩空及鼓包現(xiàn)象,嚴重者會發(fā)生爆胎故障,導(dǎo)致輪胎的早期損壞。
(2)胎冠部或肩部,帶束層與帶束層、帶束層與胎身簾布層之間脫層或爆破。原因:制造原因,滾壓不實;有雜物或汽油揮發(fā)不干;鋼絲與橡膠粘合不好;冠肩部傷口未及時修補,水分滲入,銹蝕并擴展。檢修方法:需及時拆下修補,一般不作前輪,以防造成前輪發(fā)擺。
(3)簾線斷裂、交叉。簾線斷裂、交叉,是指部分簾線由于使用中受力不均或生產(chǎn)質(zhì)量缺陷而斷裂、變形交叉,將導(dǎo)致輪胎簾線局部應(yīng)力集中,在車輛行駛過程中會使輪胎發(fā)熱快,脫層、鼓包甚至爆胎,導(dǎo)致輪胎早期損壞。
由于X射線穿透能力強,可以掃描到輪胎內(nèi)層結(jié)構(gòu)且易于成像等優(yōu)勢,本檢測系統(tǒng)通過利用X射線掃描實現(xiàn)對輪胎內(nèi)部質(zhì)量狀況數(shù)據(jù)的無損化采集。
(1)輪胎檢測系統(tǒng)中的核心就是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),他能夠?qū)τ嬎銠C和探測器進行連接,對數(shù)據(jù)進行采集并進行分析處理。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能直接影響了輪胎檢測系統(tǒng)的后續(xù)工作,因此需要對采集速度、準確性、靈活性進行改進??梢圆捎脤哟位?、模塊化的方式對系統(tǒng)進行處理,使之能夠高效運行。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以分為傳輸層、探測層和采集層。傳輸層通過研修中心的數(shù)據(jù)與上機位進行通信,再由探測層將X射線的變化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號。采集層負責(zé)與上機位之間的通信以及協(xié)調(diào)整個工作系統(tǒng)各部分的運轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)采集層需要根據(jù)上機位發(fā)出的指令對數(shù)據(jù)進行處理,對芯片進行控制,還要根據(jù)現(xiàn)場傳來的指令將采集到的信息進行錄入。這樣的設(shè)計方案使系統(tǒng)工作更加靈活,擴展性得到了加強也可根據(jù)實際情況對模塊的數(shù)量進行修改。
(2)數(shù)據(jù)傳輸層的功能是通過傳輸板卡傳輸給上機位采集板采集到的信息。傳輸板卡主要有主板卡和擴展卡兩種,數(shù)據(jù)的采集可以從多個接口同時進行,以保證信息采集量,每個接口都與探測轉(zhuǎn)換板相連接,而又各自獨立存在。因此數(shù)據(jù)采集板的數(shù)量可以有很多,最多可有72個。而數(shù)據(jù)采集板又與數(shù)據(jù)傳輸板相連,并通過底板的接口。
(3)信號探測層顧名思義就是對于信息的探測,X射線透射過物體之后由于物體的吸收作用會衰減一部分,而信號探測層就是負責(zé)將透過物體后剩余的X射線轉(zhuǎn)換成電信號。這一信號會形成弱電流,要保證采集層的轉(zhuǎn)換模板之間的距離很小才能保證電流不被干擾。因此信號探測模塊與數(shù)據(jù)采集層的轉(zhuǎn)換模板相連接形成了單獨的探測轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
在系統(tǒng)的設(shè)計上可以分為采集控制和探測轉(zhuǎn)換兩個部分的電路模板,通過一個插口進行連接。因此硬件的檢測需要先分別對兩個部分進行測試,發(fā)現(xiàn)問題并進行調(diào)試,在兩個部分的電路板都確定沒有問題后,再對整體硬件部分進行測試,在得到整個系統(tǒng)硬件可行并無誤的結(jié)果之后才能保證整個系統(tǒng)的安全可靠,然后再進行軟件的測試。
由于在編程過程中將整個系統(tǒng)分成了若干個模塊。所以應(yīng)該對每一個模塊進行測試后,在對整個系統(tǒng)軟件進行一個整體的測試,以保證體系的可運轉(zhuǎn)性。
動態(tài)范圍可用于輪胎系統(tǒng)的檢測中,通過對系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的精確程度分析來鑒定系統(tǒng)的可行性。通過對X射線照射下系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)的變化和沒被照射的數(shù)據(jù)進行對比,可以得到兩組數(shù)據(jù)的方差比值,這就是動態(tài)范圍的定義。
動態(tài)范圍具有一定的波動值,系統(tǒng)的數(shù)據(jù)比值需要在范圍之內(nèi)才算系統(tǒng)可行;動態(tài)范圍的最小值為8000,若小于8000,則系統(tǒng)不合理,需要進行改進。
采用X射線檢測的具體流程:
結(jié)合采用計算機程序與PLC程序,利用以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù),從而形成自動檢測的流程,其中電器系統(tǒng)由PLC控制并帶動機械結(jié)構(gòu)運動,計算機軟件是采集X光凸顯并識別缺陷,詳細操作如下:
(1)輪胎達到檢測區(qū)后,PLC會接收到計算機通知工作的信號并進行準備狀態(tài),并向計算機傳遞準備就緒信號。
(2)接收到PLC傳遞的準備就緒信號之前,計算機已經(jīng)準備就緒,等待接收PLC的信號到來。
(3)用戶發(fā)出“檢測開始命令”信號,計算機接收后并傳遞給PLC。
(4)接收到“檢測開始命令”之后,PLC程序會指揮X光發(fā)生系統(tǒng)、變頻器以及伺服驅(qū)動系統(tǒng),記錄下輪胎的初始圖像信息,并對開始轉(zhuǎn)動的輪胎利用射線進行掃描。
(5)計算機會收取到接收系統(tǒng)與圖像處理系統(tǒng)傳遞的連續(xù)輪胎圖像數(shù)據(jù)信心,隨后計算機會將此信息與輪胎舒適信息進行數(shù)據(jù)對比,如兩個數(shù)據(jù)相吻合,那么就表明輪胎的整體完成掃描,若數(shù)據(jù)存在差異,則說明檢測沒有全部完成,需要繼續(xù)掃描。
(6)計算機獲取到掃描圖像后,會發(fā)送“完成圖像采集”的信號給PLC,在接收到此信號之后,PLC會即刻停止X射線發(fā)生系統(tǒng)與伺服驅(qū)動系統(tǒng)工作,計算機采用圖像處理程序識別輪胎并判級。
(7)完成識別與判級操作后,計算機會依照判定結(jié)果發(fā)出“合格”與“不合格”信號。
(8)PLC會依照計算機發(fā)出的信號,分別做出兩套對應(yīng)的動作。
(9)一個檢測流程結(jié)束,等待下一檢測。
輪胎作為汽車的重要配件,其質(zhì)量問題需要引起汽車制造企業(yè)的關(guān)注,輪胎檢測系統(tǒng)也需要進行完善,以保證輪胎的質(zhì)量,保障人們的使用安全。探測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)是X射線輪胎檢測系統(tǒng)中的核心所在,通過探測和數(shù)據(jù)采集才能實現(xiàn)X射線源與計算機端的有效連接。
本文分析了輪胎數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀,在研究X射線探測器的基礎(chǔ)上對輪胎數(shù)據(jù)的采集工作提出了一些建議,并對一些方案進行了研究和分析。
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