CN111795645A - 一种精确的轮胎断面束缚方法 - Google Patents

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王�锋
刘建月
魏胜
刘伟婧
姜世元
林文俊
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Abstract

本发明为一种精确的轮胎断面束缚方法，利用扫描设备进行扫描并建立非装配状态下成品轮胎三维几何模型，依靠三维几何模型生成非装配状态下轮胎断面模型。利用轮胎断面模型的参数进行制作具有卡槽的束缚板，将切割好的轮胎断面置入束缚板的卡槽中，利用卡槽对轮胎断面进行完全束缚。本发明利用束缚板对于轮胎断面进行完全束缚，能够消除轮胎断面由于内应力释放导致的断面形状畸变，保证检测时轮胎断面轮廓形状与成品轮胎的截面轮廓的一致性，提高轮胎内部结构的断面检测精度。

Description

一种精确的轮胎断面束缚方法
技术领域
本发明属于轮胎结构分析领域，特别涉及一种精确的轮胎断面束缚方法。
背景技术
轮胎在生产加工过程中，整个工艺流程中橡胶材料都会流动，钢丝材料位置也会发生部分变化，这导致成品轮胎与设计时存在一定的误差，影响轮胎的质量。通过三维扫描的方法只能对轮胎的外形进行测量但是并不能够观测其内部情况，这就需要将成品轮胎剖开，对成品轮胎进行轮胎断面尺寸分析，通过轮胎断面测量分析可以了解轮胎结构和各部分的尺寸，对失效轮胎进行分析，查找失效原因，改善产品质量同时。同时，分析竞争对手的产品时也需要将轮胎剖开，进行相应的分析。
如图1所示，轮胎切成断面后，轮胎内部结构应力释放，导致轮胎断面的轮廓形状与实际轮胎的断面轮廓形状有很大差异，无法获取准确的轮胎内部骨架部件和橡胶部件的几何形状，影响轮胎内部材料几何尺寸的检测精度，影响轮胎材料分布图的绘制精度。因此，在进行轮胎断面尺寸分析时，需要对切割好的轮胎断面进行相应约束，力求断面轮廓与成品轮胎轮廓一致。现有轮胎断面检测的束缚方法，如图2所示，是在切好的轮胎断面胎圈着合位置束缚一条塑料胶带，胶带的长度按照装配轮辋的着合宽度设计，此种方***胎断面胎圈着合位置虽然进行了束缚固定，但其他位置仍然具有较大的变形量，不能准确表示轮胎的实际截面轮廓形状。
现有中国发明专利，专利申请号：201820945924.2，专利名称：一种轮胎断面切片定位仪公开一种轮胎断面切片定位仪，能够复原出轮胎断面尺寸，提高测量数据准确性，但是仅靠5个点进行约束固定，非约束点位置断面形状畸变仍不受控制且无法修正，影响轮胎断面尺寸检测精度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种精确的轮胎断面束缚方法，能够有效解决上述问题，对轮胎断面进行完全束缚，避免了由于内应力释放导致的断面形状畸变。
本发明公开一种精确的轮胎断面束缚方法，所述束缚方法包括：
第一步：通过扫描设备扫描非装配状态下的成品轮胎，建立所述成品轮胎的三维几何模型；
利用所述轮胎三维几何模型得到非装配状态下所述成品轮胎截面轮廓模型；
第二步：利用所述轮胎截面轮廓制作具有卡槽的轮胎断面束缚板；所述卡槽与所述轮胎截面轮廓相适应；
第三步：对所述成品轮胎进行切割，得到轮胎断面；
第四步：将所述轮胎断面镶嵌到所述卡槽中；
所述第二步与所述第三步并无明确的先后顺序，在实施过程中可以先实施第二步，后实施第三步；也可以先实施第三步，后实施第二步，上述两种实施顺序均能够解决本发明需要解决的技术问题，且对于预期效果没有影响。
优选的，所述第四步中，按照“胎圈-胎侧-胎面-胎侧-胎圈”的顺序依次将所述轮胎断面镶嵌到所述卡槽中。
优选的，所述扫描设备为手持激光扫描设备。
优选的，所述束缚板材料为亚克力板。
优选的，所述亚克力板厚度不小于8mm。
优选的，所述卡槽利用激光切割的技术手段实现。
优选的，所述束缚板材料为塑料或木材或金属或玻璃或陶瓷。
优选的，所述具有卡槽的束缚板的制作方法包括线切割或冲裁或铣削或3D打印。
优选的，所述第一步利用扫描获得的点云数据建立三维几何模型。
优选的，建立所述三维几何模型过程中进行几何面封装和降噪处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果：一种精确的轮胎断面束缚方法利用轮胎断面束缚板对轮胎断面进行完全束缚，能够消除轮胎断面由于内应力释放导致的断面形状畸变，保证检测时轮胎断面轮廓形状与成品轮胎的截面轮廓的一致性，提高轮胎内部结构的断面检测精度，提高轮胎断面扫描的材料分布图绘制精度，满足相关设计人员的轮胎断面分析需求。
附图说明
图1为非装配状态下轮胎形变图；
图2为非装配状态下轮胎胶带束缚图；
图3为轮胎三维几何模型图；
图4为轮胎断面示意图；
图5为束缚板结构示意图。
图中，1、理论轮胎断面外形；2、实际轮胎断面外形；3、胶带；4、三维几何模型；5、轮胎断面；501、胎圈；502、胎侧；503、胎面；6、束缚板；7、卡槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，此描述仅用于解释本发明的具体实施方式，而不能以任何形式理解成是对本发明的限制，具体实施方式如下：
一种精确的轮胎断面束缚方法，所述束缚方法包括：
第一步：通过扫描设备扫描非装配状态下的成品轮胎，建立所述成品轮胎三维几何模型4；
所述扫描设备为手持式三维激光扫描仪，在非装配状态成品轮胎内外表面粘贴手持3D激光扫描仪目标定位点，标记点粘贴间距不大于100mm，保证扫描仪的2个相机能同时观测到3个以上目标定位点，启动手持3D激光扫描仪的标记点扫描功能获取所有标记点位置信息，使用0.3mm解析精度对非装配状态成品轮胎进行外轮廓和内轮廓的激光点扫描，获取成品轮胎完整的内、外轮廓的点云数据，对获取的点云数据进行几何面封装和降噪处理，得到非装配状态下成品轮胎三维几何模型4。利用手持式三维激光扫描仪进行三维扫描并生成常用数据格式的三维模型属于现有技术，在此不再赘述，本实施例中，手持式三维激光扫描仪型号为华朗三维技术(深圳)有限公司生产的HOLON380手持式三维扫描仪。两外，除手持式三维激光扫描仪以外的其他能够进行三维扫描并生成三维模型的其他现有设备同样能够适用于本发明。
根据轮胎三维几何模型4本身存在的圆形特征对轮胎三维几何模型4进行定位，获取的成品轮胎三维几何模型4上存在多个扫描圆特征，包括胎面分模线圆、花纹块边缘、子口排气线等，任选一个扫描圆特征，在该扫描圆上大于90°圆周范围选取3个以上扫描点，将点选的扫描点拟合出一个几何特征圆；将成品轮胎三维几何模型4的全局坐标原点与该几何特征圆的圆心对齐，将全局坐标的Z轴与几何特征圆的中心垂线对齐；此时几何特征圆的中心垂线、全局坐标系Z轴、成品轮胎三维几何模型4轴向中心线在同一直线上，用对齐后全局坐标系的YZ平面对成品轮胎三维几何模型4取交线，得到非装配状态下轮胎断面模型。
第二步：利用第一步中得到的非装配状态下轮胎断面模型数据，利用激光切割在束缚板6上进行切割，得到与非装配状态下轮胎断面相适应的卡槽7。激光切割属于现有的常规加工手段，在此不再赘述。束缚板6采用亚克力板，亚克力板的厚度不小于8mm。束缚板6也可以采用塑料或木材或金属或玻璃或陶瓷等材质的硬质材料。另外，具有卡槽7的束缚板6的加工制作方法也不限于激光切割，可以采用包括但不限于线切割或冲裁或铣削或3D打印等能够在所述硬质材料表面进行材料去除的加工制作方法或材料增加方法。卡槽7在水平方向为封闭图形，用以对轮胎断面5进行完全束缚。
第三步：利用现有的轮胎切割机，对所述成品轮胎进行切割，得到一定宽度的轮胎断面5。轮胎断面5的宽度不小于束缚板6的厚度，使得束缚板6能够更加牢固地固定轮胎断面5，减少由于轮胎断面5移动产生的误差。
第四步：将所述轮胎断面5镶嵌到所述卡槽7中。具体的，将所述轮胎断面5按照“胎圈501-胎侧502-胎面503-胎侧502-胎圈501”的顺序逐步镶嵌到断面束缚板成品7的卡槽8中，并保证轮胎断面5与束缚板6的卡槽7花纹沟、分模线等几何特征完全吻合，完成轮胎断面5的精确束缚，在此基础上可进行轮胎断面内外轮廓、内部结构的几何尺寸检测。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种精确的轮胎断面束缚方法，其特征在于，所述束缚方法包括：
第一步：通过扫描设备扫描非装配状态下的成品轮胎，建立所述成品轮胎三维几何模型(4)；
利用所述三维几何模型(4)得到非装配状态下轮胎断面模型；
第二步：利用所述轮胎断面模型制作具有卡槽(7)的束缚板(6)；所述卡槽(7)与所述轮胎断面模型相适应；
第三步：对所述成品轮胎进行切割，得到轮胎断面(5)；
第四步：将所述轮胎断面(5)镶嵌到所述卡槽(7)中。
2.根据权利要求1所述的轮胎断面束缚方法，其特征在于，所述第四步中，按照胎圈(501)-胎侧(502)-胎面(503)-胎侧(502)-胎圈(501)的顺序依次将所述轮胎断面(5)镶嵌到所述卡槽(7)中。
3.根据权利要求1所述的轮胎断面束缚方法，其特征在于，所述扫描设备为手持激光扫描设备。
4.根据权利要求1所述的轮胎断面束缚方法，其特征在于，所述束缚板(6)材料为亚克力板。
5.根据权利要求4所述的轮胎断面束缚方法，其特征在于，所述亚克力板厚度不小于8mm。
6.根据权利要求4所述的轮胎断面束缚方法，其特征在于，所述卡槽(7)利用激光切割的技术手段实现。
7.根据权利要求1所述的轮胎断面束缚方法，其特征在于，所述束缚板(6)材料包括塑料或木材或金属或玻璃或陶瓷。
8.根据权利要求1所述的轮胎断面束缚方法，其特征在于，所述具有卡槽(7)的束缚板(6)的制作方法包括线切割或冲裁或铣削或3D打印。
9.根据权利要求1所述的轮胎断面束缚方法，其特征在于，所述第一步利用扫描获得的点云数据建立三维几何模型(4)。
10.根据权利要求8所述的轮胎断面束缚方法，其特征在于，建立所述三维几何模型(4)过程中进行几何面封装和降噪处理。
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