WO2021188019A1 - Method for inspecting vehicle tyres - Google Patents

Abstract

The invention relates to the tyre industry, specifically to methods for inspecting vehicle tyres. The technical result consists in providing for a high degree of accuracy, speed and reliability of detection of hidden defects in tyres. What is proposed is the use of high-power wideband ultrasonic pulses, which are generated by a repetitively pulsed laser and are transmitted to a tyre under inspection via an optically transparent waveguide in contact with said tyre, and the reception of signals reflected from structural elements of the tyre under inspection by a piezo receiver. The emission of the ultrasonic pulses and the reception of the signals reflected from internal elements of the tyre are carried out consecutively via units that are arranged in a row and incorporate an acoustic waveguide and the piezo receiver, and the group formed thereby moves in a spiral, the axis of which coincides with the axis of rotation of the tyre under inspection.

Description

Способ обследования автомобильных шин Car tire inspection method

Изобретение относится к шинной промышленности, а именно к способам обследования автомобильных шин, включая крупногабаритные шины (КГШ) машин, используемых в горном производстве и строительстве, перед их восстановлением. Оно позволяет исследовать внутреннюю структуру автомобильных шин, обнаруживать скрытые дефекты и определять их размеры, а также проводить сравнение исследуемых шин с эталонными образцами. Кроме того, предлагаемое изобретение может быть использовано и в других областях, например, при исследовании структуры композитных материалов. The invention relates to the tire industry, and in particular to methods for inspecting automobile tires, including large-size tires (KGSH) of machines used in mining and construction, before their restoration. It allows you to investigate the internal structure of car tires, detect hidden defects and determine their sizes, as well as compare the tested tires with reference samples. In addition, the proposed invention can be used in other areas, for example, in the study of the structure of composite materials.

Известна «Система обнаружения дефектов шин» (US6381547, МПК В60С 19?|00 30.04/2002, включающая опорную конструкцию для установки шины, механизм вращения шины, расположенный рядом с ней, микрофон для приема звуковой волны, расположенный рядом с приводом вращения шины, генерируемой, при воздействии данного привода на шину и компьютер, для съёма информации, поступающей от микрофона, а также другой компьютер, для вычисления численных значений величин дискриминанта из результирующей звуковой волны, исходящей от шины. Сравнение данных, полученных при исследовании шин, с данными, полученными ранее, предлагается использовать для выявления дефектов шин. Данное техническое решение рассматривается авторами в качестве аналога. Known "Tire Defect Detection System" (US6381547, IPC В60С 19? | 00 04/30/2002, including a support structure for installing a tire, a tire rotation mechanism located next to it, a microphone for receiving a sound wave located next to the tire rotation drive generated , when this drive acts on the bus and the computer, to take information from the microphone, as well as another computer, to calculate the numerical values of the discriminant values from the resulting sound wave coming from the tire. earlier, it is proposed to use it to detect tire defects.This technical solution is considered by the authors as an analogue.

Достоинством данного изобретения является расположение приёмника звуковых волн в непосредственной близости от обследуемой шины, что повышает точность измерений и снижает уровень помех. Кроме того, наличие базовых параметров шин для сравнения позволяет определять размеры дефектов, что важно при принятии решения о целесообразности восстановления шин, бывших в употреблении. The advantage of this invention is the location of the receiver of sound waves in close proximity to the tested tire, which increases the measurement accuracy and reduces the level of interference. In addition, the presence of the basic parameters of tires for comparison allows one to determine the size of defects, which is important when making a decision on the advisability of restoring used tires.

К недостаткам данного изобретения можно отнести недостаточную точность определения места и размера дефекта, и кроме того сложность вращения КГШ из-за их веса и размеров. Так же затруднена интерпретация полученных данных, так как улавливается звуковая волна, идущая от достаточно большого участка исследуемой шины. The disadvantages of this invention can be attributed to the lack of accuracy in determining the location and size of the defect, and in addition, the complexity of rotation of the KGSH due to their weight and size. The interpretation of the data obtained is also difficult, since a sound wave is captured, coming from a sufficiently large section of the investigated tire.

Известен так же «Способ проверки шин» (патент US8752423, В60С 23/02 от 17.06.2014), при котором с помощью ультразвукового оборудования проводят сканирование исследуемой шины. Для этого используются ультразвуковые прямоугольные волны высокой энергии, создаваемые пьезоэлементом под воздействием переменного тока. Излучатель-приёмник, согласно данному способу, контактирует с исследуемым участком шины. Получение отражения ультразвуковых волн от внутренних дефектов или неоднородностей шины даёт информацию о её внутреннем состоянии посредством интерпретации таких отражений с помощью математических алгоритмов. Данное техническое решение рассматривается авторами в качестве аналога. Also known is the "Method for checking tires" (patent US8752423, В60С 23/02 dated 06/17/2014), in which ultrasonic equipment is used to scan the tested tire. For this, high energy ultrasonic square waves are used, created by a piezoelectric element under the influence of an alternating current. The emitter-receiver, according to this method, is in contact with the investigated section of the tire. Obtaining the reflection of ultrasonic waves from internal defects or irregularities of the tire provides information about its internal state by interpreting such reflections using mathematical algorithms. This technical solution is considered by the authors as an analogue.

Достоинством данного изобретения является оперативность контроля состояния исследуемой шины. The advantage of this invention is the efficiency of monitoring the state of the investigated tire.

К недостаткам данного изобретения можно отнести невозможность построения модели исследуемой шины в целом и определение износа путём сравнения полученных данных с эталонным образцом. Это затрудняет принятие решения о целесообразности или не целесообразности её восстановления. The disadvantages of this invention include the impossibility of constructing a model of the investigated tire as a whole and the determination of wear by comparing the data obtained with a reference sample. This makes it difficult to make a decision on the expediency or inappropriateness of its restoration.

Известна так же «Система прогнозирования остаточного ресурса шин ультразвуком» (патент US4089225, МИК G01M17/02 от 16.05.1978), основанная на приёме отражённого сигнала от ультразвукового импульса, направленного в исследуемую шину. Данная система включает в себя передатчик, средство для подачи электрических импульсов в ультразвуковой преобразователь, средства для контроля частоты электрических импульсов, приемный преобразователь ультразвуковых импульсов обратно в электрические, усилитель принятых сигналов, средство обработки усиленных сигналов и фильтр, работающий как средство синхронизации, регулирующее задержки исходящих электрических импульсов. При этом система учитывает только усиленные сигналы, соответствующие отраженному ультразвуковому сигналу от нулевого уровня, примыкающего к внутренней части исследуемой шины, от слоя каркаса шины и уровня самого внешнего слоя. Средство обработки усиленных сигналов при этом сконструировано так, чтобы обеспечивать учёт сигналов, указывающих на ухудшение или разделение слоев согласно их временной задержки. Данное техническое решение рассматривается авторами в качестве аналога. Also known is the "System for predicting the residual resource of tires by ultrasound" (patent US4089225, MIC G01M17 / 02 dated 05.16.1978), based on the reception of the reflected signal from ultrasonic impulse directed into the investigated tire. This system includes a transmitter, means for supplying electrical pulses to the ultrasonic transducer, means for controlling the frequency of electrical pulses, a receiving transducer of ultrasonic pulses back into electrical electrical impulses. In this case, the system takes into account only the amplified signals corresponding to the reflected ultrasonic signal from the zero level adjacent to the inner part of the tire under study, from the tire carcass layer and the level of the outermost layer. The means for processing the amplified signals is thus designed to account for signals indicative of degradation or separation of layers according to their time delay. This technical solution is considered by the authors as an analogue.

Достоинства предлагаемого изобретения также состоят в расположение передатчика ультразвукового сигнала и его приёмника совместно, что повышают точность работы системы, а также в наличие базовых параметров для сравнения, что позволяет определить размеры дефектов. Дополнительным преимуществом является наличие фильтрации параметров отражённых волн. The advantages of the proposed invention also consist in the location of the transmitter of the ultrasonic signal and its receiver together, which increases the accuracy of the system, as well as the presence of basic parameters for comparison, which allows you to determine the size of defects. An additional advantage is the presence of filtering the parameters of the reflected waves.

К недостаткам рассматриваемого изобретения можно отнести наличие помех в виде боковых лепестков и наличие "мертвой зоны". Кроме того, в связи с тем, что получаемый при помощи пьезоэлектрического преобразователя звуковой сигнал является менее коротким и широкополосным, то для исследования КГШ требуется большее количество энергии и времени на проведение исследований. Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к техническому решению, предлагаемому авторами является «Неразрушающий метод контроля материалов и оборудования для него» (патент CZ308186, МПК G01H 9/00, от 12.02.2020). The disadvantages of the invention under consideration include the presence of interference in the form of side lobes and the presence of a "dead zone". In addition, due to the fact that the sound signal obtained with the help of a piezoelectric transducer is less short and wideband, more energy and time are required to study the CHS. The closest in technical essence and the achieved result to the technical solution proposed by the authors is "Non-destructive method of testing materials and equipment for it" (patent CZ308186, IPC G01H 9/00, dated 12.02.2020).

Согласно данному изобретению осуществляют генерацию оптического импульса при помощи импульсного лазера, передачу полученного сигнала на объект исследования, генерацию ультразвукового сигнала в приповерхностном слое исследуемого объекта, приём отражённых от структурных элементов объекта исследования сигналов пьезоприёмником и анализ данных сигналов, при этом пьезоприёмник располагают на одной оси с областью формирования ультразвуковых сигналов, которая перпендикулярна поверхности объекта исследования и находится с ним в постоянном контакте. Кроме того, для анализа отражённых от элементов внутренней структуры объекта ультракоротких волн используют предусилитель и аналого-цифровой преобразователь, соединённый с вычислительным устройством, а также производят сравнение отражённых ультракоротких волн с их эталонными значениями. Данное техническое решение рассматривается авторами в качестве прототипа. According to this invention, an optical pulse is generated using a pulsed laser, the received signal is transmitted to the object of study, the generation of an ultrasonic signal in the near-surface layer of the object under study, the reception of signals reflected from the structural elements of the object of study by a piezoelectric receiver and analysis of these signals, while the piezoelectric receiver is located on the same axis with the area of formation of ultrasonic signals, which is perpendicular to the surface of the research object and is in constant contact with it. In addition, to analyze the ultrashort waves reflected from the elements of the internal structure of the object, a preamplifier and an analog-to-digital converter connected to a computing device are used, and the reflected ultrashort waves are compared with their reference values. This technical solution is considered by the authors as a prototype.

Достоинства предлагаемого изобретения в возможности создания мощного широкополосного импульса при минимальных размерах оборудования и затратах энергии. К недостаткам рассматриваемого изобретения можно отнести снижение точности измерений при увеличении скорости движения одиночного источника ультразвукового импульса, а также сложность построения 3D моделей объектов сложной формы, какими являются автомобильные шины. Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание способа обследования автомобильных шин, позволяющего с высокой точностью, скоростью и надёжностью выявлять их скрытые дефекты и обеспечить принятие обоснованного решения о целесообразности их восстановления путём сравнения 3D моделей, получаемых в результате обследования бывших в употреблении шин с их эталонными 3D моделями, а также определять и прогнозировать их степень износа. The advantages of the invention are the ability to create a powerful broadband pulse with minimal equipment size and energy consumption. The disadvantages of the invention under consideration include a decrease in the measurement accuracy with an increase in the speed of movement of a single source of an ultrasonic pulse, as well as the complexity of constructing 3D models of objects of complex shapes, such as automobile tires. The technical result of the proposed invention is the creation of a method for examining car tires, which allows with high accuracy, speed and reliability to identify their hidden defects and ensure that an informed decision is made about the advisability of their restoration by comparing 3D models obtained as a result of examining used tires with their reference 3D models. , as well as to determine and predict their degree of wear.

Технический результат достигается за счёт того, что обследуемые шины очищают от грязи и посторонних включений, позиционируют на горизонтальной поверхности, генерируют серии световых импульсов при помощи импульсно-периодического лазера, передают полученные сигналы через оптоволоконный кабель на оптически прозрачный волновод контактирующий с обследуемой шиной, передают полученный акустический сигнал в поверхностный слой внутренней стороны шины, принимают отражённые от структурных элементов обследуемой шины сигналы пьезоприёмником, причём, оптически прозрачный волновод и пьезоприёмник образуют единый блок, ось которого всегда перпендикулярна внутренней стороне шины в месте контакта волновода с ней, усиливают электрические сигналы вырабатываемые пьезоприёмником пр приёме отражённых от структурных элементов обследуемой шины и её внешней поверхности акустических сигналов, анализируют данные сигналы путём сравнения их с эталонными сигналами и строят 3D модели обследуемой шины, при этом передачу полученного акустического сигнала в поверхностный слой внутренней стороны обследуемой шины и приём отражённых от структурных элементов обследуемой шины сигналов осуществляют последовательно через расположенные в один ряд блоки, состоящими из оптически прозрачного волновода и пьезоприёмника и образующие группы, причём, минимальное число блоков в группе составляет шестнадцать или всегда кратно восьми, а время задержки лазерных импульсов, подающихся на соседние блоки группы определяется временем отклика акустического сигнала от внутренних элементов обследуемой шины, при этом длительность лазерных импульсов, определяющих частотный диапазон ультразвуковых сигналов, выбирается, исходя из максимальной толщины обследуемой шины и затухания ультразвуковых сигналов в материале, из которого она изготовлена. The technical result is achieved due to the fact that the inspected tires are cleaned of dirt and foreign inclusions, positioned on a horizontal surface, generate a series of light pulses using a repetitively pulsed laser, transmit the received signals through a fiber-optic cable to an optically transparent waveguide in contact with the inspected bus, transmit the received an acoustic signal to the surface layer of the inner side of the bus, the signals reflected from the structural elements of the tested bus are received by the piezoelectric receiver, moreover, the optically transparent waveguide and the piezoelectric receiver form a single unit, the axis of which is always perpendicular to the inner side of the bus at the point of contact of the waveguide with it, amplify the electrical signals generated by the piezoelectric receiver. reception of acoustic signals reflected from the structural elements of the examined tire and its outer surface, analyze these signals by comparing them with reference signals and build 3D models of the examined tire, while transmitting the received acoustic signal into the surface layer of the inner side of the tested tire and the reception of signals reflected from the structural elements of the examined bus is carried out sequentially through blocks arranged in one row, consisting of an optically transparent waveguide and piezoelectric receiver and forming groups, moreover, the minimum number of blocks in a group is sixteen or always a multiple of eight, and the delay time of laser pulses supplied to neighboring blocks of the group is determined by the response time of the acoustic signal from the internal elements of the tested bus, while the duration of the laser pulses that determine the frequency range of ultrasonic signals is selected based on the maximum thickness of the tested tire and the attenuation of ultrasonic signals in the material from which it is made.

Также для достижения заявляемого технического результата группу расположенных в один ряд блоков перемещают по внутренней поверхности обследуемой автомобильной шины по спирали, ось которой совпадает с осью вращения обследуемой шины, при этом угловая скорость перемещения данной группы неизменна в течение всего времени обследования шины, и её величина определяется временем отклика отражённых от внутренних элементов обследуемой шины сигналов, а шаг перемещения группы блоков по вертикальной оси данной спирали, равен требуемой точности построения модели внутренней структуры обследуемой автомобильной шины. Also, to achieve the claimed technical result, a group of blocks located in one row is moved along the inner surface of the examined car tire in a spiral, the axis of which coincides with the axis of rotation of the examined tire, while the angular velocity of movement of this group is unchanged during the entire time of the tire inspection, and its value is determined the response time of signals reflected from the internal elements of the examined bus, and the step of moving a group of blocks along the vertical axis of a given spiral, is equal to the required accuracy of constructing a model of the internal structure of the examined automobile tire.

Кроме того для достижения заявляемого технического результата группа расположенных в один ряд блоков прижимается к внутренней поверхности обследуемой шины во время её движения поэлементно и с таким расчётом, чтобы ось каждого блока, входящего в её состав, всегда перпендикулярна внутренней поверхности шины в месте их контакта. In addition, in order to achieve the claimed technical result, a group of blocks located in one row is pressed against the inner surface of the tested tire during its movement element by element and in such a way that the axis of each block included in its composition is always perpendicular to the inner surface of the tire at the point of their contact.

Заявляемый технический результат также достигается тем, что место контакта группы расположенных в один ряд блоков во время производства обследования автомобильной шины постоянно увлажняется иммерсионной жидкостью. Помимо этого, для достижения заявляемого технического результата все построение во время обследований 3D модели шин сохраняются в цифровой форме в течение всего времени эксплуатации шины и используются при производстве сравнения 3D модели, полученной при последнем по времени обследовании шины, с 3D моделью эталонной шины, при этом сравнение полученных 3D моделей с эталонной моделью производят в том же порядке, как они были созданы. The claimed technical result is also achieved by the fact that the place of contact of a group of blocks located in one row is constantly moistened with an immersion liquid during the inspection of a car tire. In addition, in order to achieve the claimed technical result, all construction during inspections of 3D models of tires are stored in digital form throughout the entire operation of the tire and are used in comparing the 3D model obtained during the last inspection of the tire with the 3D model of the reference tire, while comparison of the obtained 3D models with the reference model is carried out in the same order as they were created.

А также заявляемый технический результат достигается за счёт того, что производство обследования шины осуществляется частично и передвижение группы расположенных в один ряд блоков может осуществляться в ручном режиме по визуально определяемой траектории. And also the claimed technical result is achieved due to the fact that the production of inspection of the tire is carried out partially and the movement of a group of blocks located in one row can be carried out in manual mode along a visually determined trajectory.

Изобретение поясняется образцами визуализации ультразвуковых сигналов в образцах автомобильных шин, где на Фиг.1 показан образец визуализации ультразвукового эталонного сигнала, на Фиг. 2 образец визуализации ультразвукового сигнала в ненарушенном участке шины, на Фиг. 3 образец визуализации ультразвукового сигнала в шине, имеющей разрыв и на Фиг.4 образец визуализации ультразвукового сигнала в участке шины, содержащим элемент металлокаркаса. The invention is illustrated by samples of visualization of ultrasonic signals in samples of automobile tires, where Fig. 1 shows a sample of visualization of an ultrasonic reference signal, Fig. 2 is a sample of visualization of an ultrasonic signal in an undisturbed section of the tire, in FIG. 3 is a sample of visualization of an ultrasonic signal in a tire having a break; and in FIG. 4 is a sample of visualization of an ultrasonic signal in a tire section containing a metal frame element.

Способ осуществляется следующим образом. The method is carried out as follows.

На первом этапе осуществления предлагаемого способа КГШ, снятую с автомобиля или другой колёсной техники, моют и осматривают, удаляя застрявшие в элементах протектора посторонние предметы. После этого подготовленную к обследованию автомобильную шину помещают на ровную горизонтальную площадку и центруют относительно её оси вращения. Для этого используется соответствующая разметка и устройства, аналогичные тем, что применяются при шиномонтажных работах. На втором этапе осуществления способа осуществляют генерацию серии световых импульсов при помощи импульсно -периодического лазера, передачу полученных сигналов через оптоволоконный кабель на оптически прозрачный волновод, контактирующий с внутренней поверхностью обследуемой шины и приём отражённых от структурных элементов обследуемой шины сигналов пьезоприёмником . At the first stage of the implementation of the proposed method, the KGSH, removed from the car or other wheeled vehicles, is washed and inspected, removing foreign objects stuck in the tread elements. After that, the car tire prepared for examination is placed on a flat horizontal platform and centered relative to its axis of rotation. For this, appropriate markings and devices are used, similar to those used for tire fitting. At the second stage of the implementation of the method, a series of light pulses are generated using a pulse-periodic laser, the received signals are transmitted through a fiber-optic cable to an optically transparent waveguide in contact with the inner surface of the tested bus and the signals reflected from the structural elements of the examined bus are received by a piezoelectric detector.

Для этого используют помещённые в металлические корпуса призмы из оргстекла, один конец которых контактирует с поверхностью обследуемой шины, а другой конец соединён с пьезоэлементом. Каждая такая призма образует отдельный блок, в котором оптически прозрачный волновод соединён через оптическую систему с импульсно-периодическим лазером, а пьезоэлемент с аналоговым многополосным предусилителем. Данные блоки собраны в группу в виде линии, ось которой совпадает с заданным направлением обследования автомобильной шины. Так как внутренняя поверхность автомобильной шины криволинейна, то блоки, входящие в группу, прижимаются к ней по отдельности в целях обеспечения поддержания постоянного контакта между оптически прозрачным волноводом и данной поверхностью, а также для обеспечения перпендикулярного положения оси волновода и места его контакта с поверхностью шины. Расстояния между блоками, входящими в одну группу всегда одинаково, причём оно не может быть меньше, чем половина диаметра оптически прозрачного акустического волновода. For this, plexiglass prisms placed in metal cases are used, one end of which is in contact with the surface of the tested tire, and the other end is connected to a piezoelectric element. Each such prism forms a separate unit, in which an optically transparent waveguide is connected through an optical system with a repetitively pulsed laser, and a piezoelectric element with an analog multiband preamplifier. These blocks are collected in a group in the form of a line, the axis of which coincides with the specified direction of inspection of the car tire. Since the inner surface of a car tire is curved, the blocks included in the group are pressed against it separately in order to maintain constant contact between the optically transparent waveguide and this surface, as well as to ensure the perpendicular position of the waveguide axis and the place of its contact with the tire surface. The distances between blocks included in one group are always the same, and it cannot be less than half the diameter of an optically transparent acoustic waveguide.

Перед началом обследования место контакта волноводов и внутренней поверхности автомобильной шины смачивается иммерсионной жидкостью, например, водой. На данном этапе уточняют параметры обследуемой шины, а именно скорость прохождения ультразвукового сигнала, и устанавливается скорость перемещения группы блоков, а также время задержки лазерных импульсов, которая определяется временем отклика отражённых от внутренних элементов обследуемой шины сигналов. Используемый для этого ультразвуковой сигнал характеризуется как «эталонный». Образец визуализации такого сигнала представлен на фиг. 1. Полученные при этом данные используют для обследования всей партии шин данного артикула. Before starting the examination, the place of contact between the waveguides and the inner surface of the car tire is wetted with an immersion liquid, for example, water. At this stage, the parameters of the tested bus are specified, namely the speed of the ultrasonic signal, and the speed of movement of the group of blocks is set, as well as the delay time of the laser pulses, which is determined by the response time of the signals reflected from the internal elements of the examined bus. The ultrasonic signal used for this is characterized as "reference". An example of visualization of such a signal is shown in Fig. 1. The data obtained in this case is used to inspect the entire batch of tires of a given article.

На третьем этапе осуществления предлагаемого способа производят обследование автомобильной шины путём перемещения работающей группы блоков по её внутренней поверхности. Траектория движения группы блоков, согласно предлагаемому способу, имеет форму спирали, ось которой совпадает с осью вращения обследуемой шины. При этом используются данные о угловой скорости перемещения группы блоков и времени задержки лазерных импульсов, полученные на предыдущем этапе. At the third stage of the proposed method, a car tire is examined by moving a working group of blocks along its inner surface. The trajectory of movement of a group of blocks, according to the proposed method, has the shape of a spiral, the axis of which coincides with the axis of rotation of the examined tire. In this case, the data on the angular velocity of movement of a group of blocks and the delay time of laser pulses obtained at the previous stage are used.

Шаг перемещения группы блоков по вертикальной оси спирали, по которой осуществляется её перемещение, устанавливается исходя из требуемой точности построения 3D модели внутренней структуры обследуемой автомобильной шины. Он так же одинаков для всех шин одного артикула. The step of moving a group of blocks along the vertical axis of the spiral along which its movement is carried out is set based on the required accuracy of constructing a 3D model of the internal structure of the examined car tire. It is also the same for all tires of the same article.

Все данные поступающие от блоков группы на аналоговый многополосный предусилитель передаются на преобразователь, где они оцифровываются. Оцифрованная информация преобразуется компьютером при помощи алгоритма обратных проекций и выводится в наглядной форме при помощи графического процессора. All data coming from the blocks of the group to the analog multiband preamplifier is transmitted to the converter, where they are digitized. The digitized information is converted by a computer using a back projection algorithm and displayed in a visual form using a graphics processor.

Использование достаточно протяжённой группы блоков с минимальным числом элементов, не меньше шестнадцати или всегда кратным восьми, позволяет исключить пропуск отдельных участков при условии её равномерного движения во время обследования автомобильной шины. Кроме того, это позволяет упростить управление работой аналого-цифрового усилителя-преобразователя. Using a sufficiently long group of blocks with a minimum number of elements, at least sixteen or always a multiple of eight, allows you to exclude the skipping of individual sections, provided it moves uniformly during the inspection of a car tire. In addition, it makes it possible to simplify the control of the operation of the analog-to-digital amplifier-converter.

Образцы визуализации сигналов, полученных в различных участках образца автомобильной шины, представлены на фигурах 2, 3 и 4, где наглядно видно изменение ультразвукового сигнала при прохождении тех или иных структурных элементов автомобильной шины, а именно на Фиг. 2 образец ультразвукового сигнала в ненарушенном участке шины не содержащем элементы металлокаркаса, на Фиг. 3 образец ультразвукового сигнала в шине с разрывом, но так же не содержащем элементы металлокаркаса, на Фиг.4 образец ультразвукового сигнала в шине содержащей элемент металлокаркаса. Samples of visualization of signals obtained in different parts of a sample of a car tire are presented in Figures 2, 3 and 4, where you can clearly see the change in the ultrasonic signal during the passage of certain structural elements of a car tire, namely in Fig. 2 is a sample of an ultrasonic signal in an undisturbed section of the tire that does not contain metal frame elements, in FIG. 3 is a sample of an ultrasonic signal in a tire with a rupture, but also not containing metal frame elements; in figure 4, a sample of an ultrasonic signal in a tire containing a metal frame element.

Зная пройденное группой блоков расстояние от начальной точки обследования до каждого структурного элемента и ширину полосы, по которой движется группа блоков, не сложно построить 3D модель обследуемой шины при помощи стандартных алгоритмов. Knowing the distance traveled by a group of blocks from the starting point of the survey to each structural element and the width of the strip along which the group of blocks moves, it is not difficult to build a 3D model of the examined tire using standard algorithms.

Обязательным условием осуществления предлагаемого способа является постоянное увлажнение иммерсионной жидкостью внутренней поверхности обследуемой шины вдоль траектории движения группы блоков. Это позволяет снизить искажения принимаемого отражённого сигнала и облегчает процесс перемещения группы блоков за счёт снижения силы трения. A prerequisite for the implementation of the proposed method is the constant moistening of the immersion liquid of the inner surface of the examined tire along the trajectory of the group of blocks. This reduces the distortion of the received reflected signal and facilitates the process of moving a group of blocks by reducing the friction force.

Следует отметить, что перемещение малогабаритной, по сравнению с обследуемой шиной, группы блоков относительно неподвижной КГШ позволяет отказаться от оборудования для её перемещения, что даёт выигрыш в площади, необходимой для организации данного процесса, а также в капитальных и энергетических затратах. It should be noted that the movement of a small-sized, in comparison with the examined tire, a group of blocks with respect to a fixed KGSH allows you to abandon the equipment for its movement, which gives a gain in the area required for organization of this process, as well as in capital and energy costs.

На четвёртом этапе осуществления предлагаемого способа полученную 3D модель обследуемой шины сравнивают с эталонной моделью, полученной ранее, например, при обследовании шины данного артикула ещё не бывшей в эксплуатации. При этом сравнение последней по времени построения 3D модели обследуемой шины производят последовательно, сравнивая её с сохраняемыми в цифровой форме 3D моделями, полученными ранее и только после этого сравнивая её с эталонной моделью. Данный приём позволяет оценить не только ремонтопригодность шины в данный момент времени, но и определить динамику её износа. At the fourth stage of the implementation of the proposed method, the obtained 3D model of the examined tire is compared with the reference model obtained earlier, for example, when examining a tire of this article that has not yet been used. In this case, the comparison of the most recent 3D model of the examined tire is made sequentially, comparing it with the 3D models stored in digital form, obtained earlier and only after that comparing it with the reference model. This technique allows you to assess not only the maintainability of the tire at a given time, but also to determine the dynamics of its wear.

Это позволяет корректировать время или пробег при замене шин применительно к конкретному горному предприятию, если это расчётное время или пробег меньше чем время эксплуатации или величина пробега предписанные производителем. Поэтому, согласно предлагаемому способу, все построение во время обследований 3D модели шины сохраняются в цифровой форме всё время эксплуатации данной шины. Кроме того, обследования шины может осуществляться частично, даже без снятия шины с транспортного средства. В этом случае по очищенной от грязи поверхности обследуемой шины группа блоков перемещается в ручном режиме по визуально определяемой траектории. В этом случае 3D модели шины не строится, а в режиме реального времени определяют наличие тех или иных дефектов, не проявляющихся на её поверхности явно. Например, таким образом возможно определить отслоение протектора, так как визуализация ультразвуковых сигналов при этом будет аналогична той, что представлена на фиг.З. Таким же образом можно определить разрежение нитей корда или их разрыв, что при визуализация ультразвуковых сигналов будет выглядеть как отсутствие сигала аналогичного представленному на фиг.4 в том месте, где он должен быть. Таким образом, предлагаемый способ, позволяют достичь заявляемый технический результат. Все признаки, характеризующие предлагаемое изобретение, необходимы и достаточны для его осуществления и могут быть применены на практике. This allows you to adjust the time or mileage when changing tires for a particular mine, if this estimated time or mileage is less than the operating time or the mileage prescribed by the manufacturer. Therefore, according to the proposed method, the entire construction of the 3D model of the tire during inspections is stored in digital form throughout the operation of this tire. In addition, tire inspections can be carried out in part, even without removing the tire from the vehicle. In this case, on the surface of the examined tire, cleaned from dirt, a group of blocks moves in manual mode along a visually determined trajectory. In this case, the 3D model of the tire is not built, but in real time the presence of certain defects that do not manifest themselves on its surface is determined in real time. For example, in this way it is possible to determine the separation of the tread, since the visualization of ultrasonic signals in this case will be similar to that shown in Fig. 3. In the same way, you can define rarefaction of the cords or their rupture, which when visualizing ultrasonic signals will look like the absence of a signal similar to that shown in Fig. 4 in the place where it should be. Thus, the proposed method allows you to achieve the claimed technical result. All the features that characterize the invention are necessary and sufficient for its implementation and can be applied in practice.

Claims

Формула Formula

L Способ обследования автомобильных шин в полевых условиях, включающий их очистку от грязи и посторонних включений, позиционирование обследуемой шины на горизонтальной поверхности, генерацию серии световых импульсов при помощи импульсно- периодического лазера, передачу полученных сигналов через оптоволоконный кабель на оптически прозрачный волновод, контактирующий с обследуемой шиной, передачу полученного акустического сигнала в поверхностный слой внутренней стороны шины, приём отражённых от структурных элементов обследуемой шины сигналов пьезоприёмником, причём оптически прозрачный волновод и пьезоприёмник образуют единый блок, ось которого всегда перпендикулярна внутренней стороне шины в месте контакта волновода с ней, усиление электрических сигналов вырабатываемых пьезоприёмником при приёме отражённых от структурных элементов обследуемой шины и её внешней поверхности акустических сигналов, анализ данных сигналов путём сравнения их с эталонными сигналами и построение 3D модели обследуемой шины, отличающийся тем, что передачу полученного акустического сигнала в поверхностный слой внутренней стороны обследуемой шины и приём отражённых от структурных элементов обследуемой шины сигналов осуществляют последовательно через расположенные в один ряд блоки, состоящие из оптически прозрачного волновода и пьезоприёмника и образующие группы, причём минимальное число блоков в группе составляет шестнадцать или всегда кратно восьми, а время задержки лазерных импульсов, подающихся на соседние блоки группы определяется временем отклика акустического сигнала от внутренних элементов обследуемой шины, при этом длительность лазерных импульсов определяющих частотный диапазон ультразвуковых сигналов выбирается, исходя из максимальной толщины обследуемой шины и затухания ультразвуковых сигналов в материале, из которого она изготовлена. L A method for inspecting car tires in the field, including cleaning them from dirt and impurities, positioning the examined tire on a horizontal surface, generating a series of light pulses using a repetitively pulsed laser, transmitting the received signals through a fiber-optic cable to an optically transparent waveguide in contact with the inspected by a bus, transmission of the received acoustic signal to the surface layer of the inner side of the bus, reception of signals reflected from the structural elements of the examined bus by a piezoelectric receiver, and the optically transparent waveguide and piezoelectric receiver form a single unit, the axis of which is always perpendicular to the inner side of the bus at the point of contact of the waveguide with it, amplification of electrical signals generated by the piezoelectric receiver when receiving reflected from the structural elements of the inspected tire and its outer surface of acoustic signals, analysis of these signals by comparing them with reference signals and building a 3D model of the survey the selected bus, characterized in that the transmission of the received acoustic signal to the surface layer of the inner side of the tested bus and the reception of signals reflected from the structural elements of the examined bus is carried out sequentially through blocks arranged in one row, consisting of an optically transparent waveguide and a piezoelectric receiver and forming groups, and the minimum number blocks in a group is sixteen or always a multiple of eight, and the delay time of laser pulses supplied to adjacent blocks of the group is determined by the response time of the acoustic signal from the internal elements of the tested bus, while the duration of the laser pulses determining the frequency range of ultrasonic signals is selected based on the maximum thickness of the tested tire and the attenuation of ultrasonic signals in the material from which it is made.

2. Способ по п.1 отличающийся тем, что группу расположенных в один ряд блоков перемещают по внутренней поверхности обследуемой автомобильной шины по спирали, ось которой совпадает с осью вращения обследуемой шины, при этом угловая скорость перемещения данной группы неизменна в течение всего времени обследования шины, и её величина определяется временем отклика отражённых от внутренних элементов обследуемой шины сигналов, а шаг перемещения группы блоков по вертикальной оси данной спирали, равен требуемой точности построения модели внутренней структуры обследуемой автомобильной шины. 2. The method according to claim 1, characterized in that the group of blocks arranged in one row is moved along the inner surface of the examined automobile tire in a spiral, the axis of which coincides with the axis of rotation of the examined tire, while the angular velocity of movement of this group is unchanged during the entire time of the inspection of the tire , and its value is determined by the response time of signals reflected from the internal elements of the examined bus, and the step of moving a group of blocks along the vertical axis of this spiral is equal to the required accuracy of constructing a model of the internal structure of the examined automobile tire.

3. Способ по п.1 отличающийся тем, что группа расположенных в один ряд блоков, прижимается к внутренней поверхности обследуемой шины во время её движения поэлементно и с таким расчётом, чтобы ось каждого блока, входящего в её состав была всегда перпендикулярна внутренней поверхности шины в месте их контакта. 3. The method according to claim 1, characterized in that a group of blocks located in one row is pressed against the inner surface of the tested tire during its movement element by element and so that the axis of each block included in its composition is always perpendicular to the inner surface of the tire in the place of their contact.

4. Способ по п.1 отличающийся тем, что место контакта группы расположенных в один ряд блоков, во время производства обследования автомобильной шины постоянно увлажняется иммерсионной жидкостью. 4. The method according to claim 1, characterized in that the place of contact of a group of blocks arranged in one row is constantly moistened with an immersion liquid during the inspection of a car tire.

5. Способ по п.1 отличающийся тем, что все построенные во время обследований 3D модели шин сохраняются в цифровой форме в течение всего времени эксплуатации шины и используются при производстве сравнения 3D модели полученной при последнем по времени обследовании шины с 3D моделью эталонной шины, при этом сравнение полученных 3D моделей с эталонной моделью производят том же порядке, как они были созданы. 5. The method according to claim 1, characterized in that all 3D tire models constructed during the inspections are stored in digital form during the entire period of tire operation and are used in comparing the 3D model obtained during the last time inspection of the tire with the 3D model of the reference tire, when the comparison of the obtained 3D models with the reference model is carried out in the same order as they were created.

6. Способ по п.1. отличающийся тем, что производство обследования шины осуществляется частично и передвижение группы расположенных в один ряд блоков производится в ручном режиме по визуально определяемой траектории. 6. The method according to claim 1. characterized in that the production of a tire inspection is carried out partially and the movement of a group of blocks located in one row is carried out in manual mode along a visually determined trajectory.