激光傳感器在輪胎工業(yè)中的應用
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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。
應用微分傳感器產品，對于任何類型的材料均可精確和準確測量厚度的變化。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。這個框架必須嚴格防止由于振動而引入測量誤差。
其他方面的應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償。而且高速使用膨脹的遠離參考點的材料也存在著危險。
擠壓成型和導向
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。
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壓的過程中通過機械掃描來完成。在很多應用中需要的速度比機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面的接合。通過在輪胎制造機器中的在線檢測，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。在這個應用中，激光傳感器比其它類型的傳感器更準確。
檢測環(huán)保輪胎的徑向和橫向彎曲面
為了減少廢品，必須及早的在生產過程中監(jiān)測產品的彎曲面并在輪胎成型中對其進行測量；它也提供必要的信息來執(zhí)行正確的操作。當在制造輪胎機械中測量環(huán)保輪胎，可以分析和測量內層，側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，所提供的準確度和可重復性是關鍵因素。
最終檢查的應用
輪胎側壁檢查
當需要把淘汰率或把高等級輪胎降級的可能性減到最小，側壁檢查過程必須檢測所有可疑的產品，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，因此必須加強他們的側壁凹凸測量系統(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過程中側壁材料的小接頭產生的不牢固的點。通常如果接頭沒有足夠的重疊，當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速為60rpm時快速檢測凸起或其它變形，測量凸起準確率可達到±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)損失也無角度預先復位的必要。它可提供在側壁上凸起，凹陷，窩的X/Y點和位置，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。
通常被當作α失誤被提及的不準確的正性實驗也可以通過激光傳感器而減到最小。運用電容探針或在輪胎上沒有到側壁的潔凈通道進行幾何測試，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，這就會導致整批產品被回收或無效。
工業(yè)也對能提供完全的輪胎覆蓋和允許有效分析側壁的線性激光感興趣。它的不利因素是價格高和結構復雜。
均一輪胎機器
很多傳感器用于輪胎均一機器（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，這有時就可能導致產品不合格。
其它機器用接觸式探針，它在旋轉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機器結合，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)時間來處理無關的數(shù)據(jù)。
在典型的TUO應用，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轉旋轉時，可以在每個側面進行4，000次以上的讀寫。與之相比，用標準的均一測試最多達五個面。
輪胎均一系統(tǒng)被不斷的改進以便以更高效率檢測輪胎和新的側壁式樣。利用一些系統(tǒng)，檢測周期減少到17秒，為了適應輪胎生產商設計的規(guī)格還將進一步減少。
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行非常精確的圓度分析。結果是輪胎的彎曲面的過濾表示，關鍵是減少或除去所有凹槽的深度和高頻率元素，這些因素會導致產品不確定性。
為了保證輪胎生產的嚴格的要求，一些傳感器制造商使用高頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來改進傳感器。這將進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面，以及不規(guī)則磨損的量。這是對于路面噪聲蘊含量和識別當?shù)啬p現(xiàn)象，如腳踵/腳趾磨損，凹進的拖拉，對角線的磨損，肩部的擦處和中心的磨損是重要的。
當新輪胎的高精確表面被側面和徑向彎曲面替代時，以非接觸激光為基礎的胎面測量也是一種測量診斷生產問題的有效工具。
輪胎生產需要準確的原型輪胎的磨損數(shù)據(jù)來改進設計。汽車生產商用這種分析來提供比較的測量以挑選最好的輪胎設計。
結論
隨著市場競爭日益激烈，輪胎工業(yè)依賴于質量的增加，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，橡膠和輪胎生產商依靠增加質量的控制來減少生產成本和保持在市場中的競爭性。(end)
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