[发明专利]工程胎缠绕胎面形状自动扫描测量分析装置及方法

权利要求书

1.一种工程胎缠绕胎面形状自动扫描测量分析装置，包括缠绕机，其特征在于：所述缠绕机包括X轴方向的X轴移动轨道(1)、Y轴方向的Y轴移动轨道(2)、Z轴方向的Z轴移动轨道(3)、控制Z轴移动轨道旋转的一号步进电机(4)、控制Y轴移动轨道移动的二号步进电机(5)、控制X轴移动轨道移动的三号步进电机(6)、气缸(7)以及缠绕机头(8)；所述Y轴移动轨道滑动相接于X轴移动轨道上，Y轴移动轨道通过滑动柱与Z轴移动轨道相连接；

所述X轴移动轨道上设置有X轴光栅电子尺(9)，用于测量装置沿X轴移动的位移X；所述Y轴移动轨道上设置有Y轴光栅电子尺(10)，用于测量装置沿Y轴移动的位移Y；所述Z轴移动轨道上设置有Z轴光栅电子尺，用于测量缠绕机头沿Z轴移动的距离Z；所述缠绕机头上设置有激光位移传感器(11)，用于测量激光位移器到胎面的距离d；所述一号步进电机上设置有R轴光电式旋转编码器(12)，用于测量步进电机R旋转的角位移R；

所述X轴光栅电子尺、Y轴光栅电子尺、Z轴光栅电子尺、激光位移传感器、旋转编码器、一号步进电机、二号步进电机、三号步进电机、气缸以及缠绕机头均与控制器相连接。

2.根据权利要求1所述的工程胎缠绕胎面形状自动扫描测量分析装置，其特征在于：所述X轴光栅电子尺、Y轴光栅电子尺及Z轴光栅电子尺的每脉冲精度至少是0.02毫米；旋转编码器每周脉冲数大于5000P；激光位移传感器的检测精度大于0.02毫米。

3.根据权利要求1所述的工程胎缠绕胎面形状自动扫描测量分析装置，其特征在于：所述Z轴移动轨道的一端与缠绕机头相固定，且缠绕机头内放置有胶条；所述Z轴移动轨道的另一端设置有转轴，转轴通过带传送与一号步进电机的输出轴相连接。

4.根据权利要求1所述的工程胎缠绕胎面形状自动扫描测量分析装置，其特征在于：所述气缸固定在Z轴移动轨道上，且气缸的输出轴与缠绕机头固定相接。

5.一种如权利要求1所述工程胎缠绕胎面形状自动扫描测量分析装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤Ⅰ、由装置带动激光位移传感器依次对胎胚的左面、正面和右面轮廓进行扫描，获取胎胚的轮廓曲线；期间获取位移数据X、Y、Z、R和d并计算胎胚轮廓曲线上各点坐标；

步骤Ⅱ、装置在胎胚上缠绕胶条形成胎面；根据步骤Ⅰ方法依次对胎面的左面、正面和右面轮廓进行扫描，获取缠绕结束后胎面的轮廓曲线及胎面轮廓曲线上各点坐标；

步骤Ⅲ、将胎胚轮廓曲线及胎面轮廓曲线整合在一起，去噪，计算二者之间的距离即为胎面截面的厚度。

6.根据权利要求5所述工程胎缠绕胎面形状自动扫描测量分析装置的使用方法，其特征在于：所述步骤Ⅲ中去噪的方法为：将轮廓曲线分成n段，每段m个点；将每段中的m个点拟合成直线L；测量每个点到直线L的距离a；剔除a差异大的点；经过初始化最小二乘法参数、将去噪点写入拟合的递推函数里、进行多次幂函数的曲线拟合、根据获取的曲线拟合公式重新计算曲线点的步骤获得去噪拟合后的轮廓曲线。

7.根据权利要求5所述工程胎缠绕胎面形状自动扫描测量分析装置的使用方法，其特征在于：所述轮廓曲线上各点坐标的计算方法，如公式①和②所示：

x＝X+(Z+d)×cos(R) 公式①

y＝Y+(Z+d)×sin(R) 公式②

其中，x和y就是各点的横坐标和纵坐标，cos表示余弦函数，sin表示正弦函数。

8.根据权利要求5所述工程胎缠绕胎面形状自动扫描测量分析装置的使用方法，其特征在于：所述胎面截面厚度的计算方法为：计算胎胚轮廓曲线的弧长；将胎胚轮廓曲线弧长平分n’段，得到n’个平分点；求其中一个平分点(x_n’，y_n’)在胎胚轮廓曲线上的切线；求出平分点(x_n’，y_n’)切线的垂直线；垂直线和胎面轮廓曲线的相交点(x_n”，y_n”)；平分点(x_n’，y_n’)处的胎面截面厚度如公式③所示：

H＝sqrt{(x_n'-x_n”)²+(y_n'-y_n”)²} 公式③

其中，sqrt表示平方根计算。