专利名称：子午胎钢丝帘线缺陷的永磁激磁磁场畸变检测探头及方法
技术领域：
本发明涉及一种检测子午胎钢丝帘线缺陷的无损探伤检测装置，还涉及一 种检测子午胎钢丝帘线缺陷的方法。
技术背景子午线轮胎钢丝帘线缺陷(断丝等)的检测对于提高汽车行驶的安全性、 平稳性和运输效率等具有重要的意义，在轮胎翻新和维修行业也大量需要对钢丝帘线缺陷进行检测的设备。目前一般采用x射线透视的方法检验子午胎钢丝 帘线缺陷，该方法所用的设备成本和维护费用高，x射线对人体也有危害。发展一种成本低、寿命长、使用安全的检测设备(包括小型和便携式的检测设备) 是钢丝帘线子午线轮胎制造、翻新和维修行业的急需。 发明内容本发明的目的是提供一种子午胎钢丝帘线缺陷的永磁激磁磁场畸变检测探头及方法，它可以解决目前采用x射线透视的方法检验子午胎钢丝帘线存在所 用的设备成本和维护费用高、x射线对人体有危害的问题。子午胎钢丝帘线缺陷的永磁激磁磁场畸变检测探头，它由检测探头和测控电路组成；所述的检测探头由N极霍尔元件检测阵列、S极霍尔元件检测阵列、 永磁体、N极磁轭和S极磁轭组成；N极霍尔元件检测阵列由多个等距离排成 一行的霍尔元件组成，S极霍尔元件检测阵列由多个等距离排成一行的霍尔元 件组成，所述的测控电路包括多个信号放大器、多个A/D转换器、单片机控制 器和显示器；N极磁轭、永磁体和S极磁轭依次首尾相接并形成"钳口"状， N极霍尔元件检测阵列铺设在N极磁轭的下端面上，S极霍尔元件检测阵列铺 设在S极磁轭的下端面上，N极霍尔元件检测阵列中的霍尔元件与S极霍尔元 件检测阵列中的霍尔元件的行平行且列对齐；每个霍尔元件的霍尔电压信号输 出端连接一个信号放大器的输入端，每个信号放大器的输出端连接一个A/D转 换器的输入端，每个A/D转换器的输出端连接单片机控制器的一个输入端，单 片机控制器的一个输出端连接显示器的输入端。子午胎钢丝帘线缺陷的永磁激磁磁场畸变检测方法，它包括下述步骤一、 进行标定标定过程通过使用检测探头的N极霍尔元件检测阵列和S极霍尔元 件检测阵列，按照指定顺序对无缺陷的钢丝帘线子午胎的表面进行扫描，扫描 方向沿着N极霍尔元件检测阵列与S极霍尔元件检测阵列的连线方向，检测无 缺陷的子午胎钢丝帘线每个位置的磁场分布，通过单片机控制器的内存记录下来每个位置磁场分布所对应的数据；二、使用检测探头的N极霍尔元件检测 阵列和s极霍尔元件检测阵列，按照标定时的扫描顺序和扫描方向对被检测的钢丝帘线子午胎的表面进行扫描，检测无缺陷的子午胎钢丝帘线每个位置的磁场分布，通过单片机控制器的内存记录下来每个位置磁场分布所对应的数据； 三、逐个比对标定子午胎钢丝帘线与被检测子午胎钢丝帘线之间每个相同扫描 位置磁场分布所对应的数据是否存在超过允许的差异；如果有，则认为该子午 胎钢丝帘线存在缺陷；如果没有，则认为该子午胎钢丝帘线没有缺陷。本发明具有以下有益效果 一、本发明是一种用于对子午胎钢丝帘线缺陷 进行定性检测的装置，它可以对钢丝帘线的主要缺陷(如断丝、翘起、散边、 排线角度不正)进行检测，给出缺陷所在部位及钢丝帘线缺陷的主要类型，根 据相关的检验标准可以确定该子午胎是否满足合格品的要求，该检测探头与辅 助运动机构相配合，可实现对子午胎批量生产过程中的生产质量进行在线监控， 确保将不合格品从生产线中分离出来。二、检测探头可以单独使用，也可以多 支同时使用，检测信号通过放大器放大和模/数转换后与标准无缺陷的子午胎钢 丝帘线的数据进行对比，给出缺陷的简单类型，并指出缺陷所在的区域。由永 磁体和磁轭产生的永磁激磁磁场，通过霍尔元件检测阵列检测钢丝帘线缺陷所 引起的磁场畸变，并将检测结果与正常无缺陷的检测结果进行对比，即可判定 有无缺陷以及缺陷的简单类型，判定或合格或不合格，通过显示器给出该子午 胎钢丝帘线的缺陷、类型、数量以及所在部位。三、本发明具有结构简单，检 测方便、准确，对子午胎无损伤的优点，解决了X射线透视的方法检验子午胎 钢丝帘线存在所用的设备成本和维护费用高、X射线对人体有危害的问题。
图1是本发明检测探头的结构示意图，图2是图1的A向视图，图3是利 用本发明的探头检测子午胎钢丝帘线缺陷的示意图，图4是检测无缺陷子午胎钢丝帘线时的磁场分布示意图，图5是子午胎钢丝帘线排线角度不正所引起的 磁场畸变示意图，图6是子午胎钢丝帘线断丝示意图，图7是子午胎钢丝帘线 断丝缺陷所引起的磁场畸变空间分布示意图，图中居于上方的图代表无缺陷的 子午胎钢丝帘线，居于下方的图代表断丝的子午胎钢丝帘线。
具体实施方式
具体实施方式
一结合图l和图2具体说明本实施方式，本实施方式的子 午胎钢丝帘线缺陷的永磁激磁磁场畸变检测探头，它由检测探头1和测控电路 组成；所述的检测探头1由N极霍尔元件检测阵列1-1、 S极霍尔元件检测阵列 1-2、永磁体1-3、 N极磁轭1-4和S极磁轭1-5组成；N极霍尔元件检测阵列 1-1由五个等距离排成一行的霍尔元件9组成，S极霍尔元件检测阵列1-2由五 个等距离排成一行的霍尔元件9组成，所述的测控电路包括十个信号放大器3、 十个A/D转换器4、单片机控制器5和显示器6; N极磁轭l-4、永磁体1-3和 S极磁轭1-5依次首尾相接并形成"钳口 "状，N极霍尔元件检测阵列1-1铺设 在N极磁轭1-4的下端面上，S极霍尔元件检测阵列1-2铺设在S极磁轭1-5的 下端面上，N极霍尔元件检测阵列1-1中的霍尔元件9与S极霍尔元件检测阵 列1-2中的霍尔元件9的行平行且列对齐；每个霍尔元件9的霍尔电压信号输 出端连接一个信号放大器3的输入端，每个信号放大器3的输出端连接一个A/D 转换器4的输入端，每个A/D转换器4的输出端连接单片机控制器5的一个输 入端，单片机控制器5的一个输出端连接显示器6的输入端。本发明的工作原理为由永磁体激磁，在每个磁轭和被检测子午胎钢丝帘线 之间产生恒定的磁场，该磁场的大小受钢丝帘线的尺寸及分布形态的影响，通 过磁轭下端部处于磁场通过路径上的霍尔元件检测阵,列测得的霍尔电压数据来 映射该磁场的大小和分布，当钢丝帘线有缺陷时，磁场发生畸变，其大小和分 布产生改变，通过对改变量和类型的判断可以确定钢丝帘线是否有缺陷以及缺 陷类型等。缺陷产生的部位与探头扫描顺序有关，可以唯一的确定。因为探头 端部装有按一定规律设置的多个霍尔元件，这样它们可以判断出与探头端部尺 寸对应的一定区域内的磁场畸变，也就能够判断出该区域内所对应的钢丝帘线 缺陷状况。当钢丝帘线排线角度不正时，其磁场畸变示于图5。当钢丝帘线断 丝时的磁场畸变示于图7。
具体实施方式
二结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一的不同点是它还包括报警器7，报警器7的信号输入端连接单片机控制器5 的另一个输出端。轮胎钢丝帘线的缺陷既通过显示器显示，又通过报警器报警 的方式给出，使操作人员一目了然。
具体实施方式
三本实施方式子午胎钢丝帘线缺陷的永磁激磁磁场畸变检 测方法包括下述步骤 一、进行标定标定过程通过检测探头1的N极霍尔元 件检测阵列1-1和S极霍尔元件检测阵列1-2，按照指定顺序对无缺陷的钢丝帘 线子午胎的表面进行扫描，扫描方向沿着N极霍尔元件检测阵列1-1与S极霍尔元件检测阵列1-2的连线方向，检测无缺陷的子午胎钢丝帘线每个位置的磁场分布，通过单片机控制器5的内存记录下来每个位置磁场分布所对应的数据；二、使用检测探头1的N极霍尔元件检测阵列1-1和S极霍尔元件检测阵列1-2，按照标定时的扫描顺序和扫描方向对被检测的钢丝帘线子午胎的表面进行扫描，检测无缺陷的子午胎钢丝帘线每个位置的磁场分布，通过单片机控制器5 的内存记录下来每个位置磁场分布所对应的数据；三、逐个比对标定子午胎钢 丝帘线与被检测子午胎钢丝帘线之间每个相同扫描位置磁场分布所对应的数据 是否存在超过允许的差异；如果有，则认为该子午胎钢丝帘线存在缺陷；如果 没有，则认为该子午胎钢丝帘线没有缺陷。对钢丝帘线子午胎的表面进行扫描时，把检测探头1通过机械装置设置在被 检测的子午胎胎冠靠近内侧的部位处，检测探头1沿子午胎的轴线方向按照指 定速度做往复运动，子午胎在外部驱动装置的作用下按照指定速度做旋转运动， 这样检测探头1在胎冠的内表面作覆盖全胎冠的复合运动，完成对钢丝帘线的 扫描。在实际检测过程中，可以给出被检测磁场的上限值和下限值，也就是说当磁 场强度发生改变时，改变的百分率只要不超过某一设定值就意味着钢丝帘线的 某些不标准或微小缺陷是允许的，可以视为合格；如果实际测得的磁场数据落 在设定的上、下限值之内，且磁场分布的状况(数据随位置的变化)与标定的 状况相同，该子午胎就是合格的。使用中可以安装一标记装置，以确定子午胎 的开始检测位置和结束位置。
权利要求
1. 子午胎钢丝帘线缺陷的永磁激磁磁场畸变检测探头，它由检测探头(1)和测控电路组成，其特征在于所述的检测探头(1)由N极霍尔元件检测阵列(1-1)、S极霍尔元件检测阵列(1-2)、永磁体(1-3)、N极磁轭(1-4)和S极磁轭(1-5)组成；N极霍尔元件检测阵列(1-1)由多个等距离排成一行的霍尔元件(9)组成，S极霍尔元件检测阵列(1-2)由多个等距离排成一行的霍尔元件(9)组成，所述的测控电路包括多个信号放大器(3)、多个A/D转换器(4)、单片机控制器(5)和显示器(6)；N极磁轭(1-4)、永磁体(1-3)和S极磁轭(1-5)依次首尾相接并形成“钳口”状，N极霍尔元件检测阵列(1-1)铺设在N极磁轭(1-4)的下端面上，S极霍尔元件检测阵列(1-2)铺设在S极磁轭(1-5)的下端面上，N极霍尔元件检测阵列(1-1)中的霍尔元件(9)与S极霍尔元件检测阵列(1-2)中的霍尔元件(9)的行平行且列对齐；每个霍尔元件(9)的霍尔电压信号输出端连接一个信号放大器(3)的输入端，每个信号放大器(3)的输出端连接一个A/D转换器(4)的输入端，每个A/D转换器(4)的输出端连接单片机控制器(5)的一个输入端，单片机控制器(5)的一个输出端连接显示器(6)的输入端。
2、 根据权利要求1所述的子午胎钢丝帘线缺陷的永磁激磁磁场畸变检测探 头，其特征在于它还包括报警器(7)，报警器(7)的信号输入端连接单片机控制器 (5)的另一个输出端。
3、 子午胎钢丝帘线缺陷的永磁激磁磁场畸变检测方法，其特征在于它包括 下述步骤 一、进行标定标定过程通过使用检测探头(1)的N极霍尔元件检测 阵列(l-l)和S极霍尔元件检测阵列(l-2)，按照指定顺序对无缺陷的钢丝帘线子 午胎的表面进行扫描，扫描方向沿着N极霍尔元件检测阵列(1-1)与S极霍尔元 件检测阵列(l-2)的连线方向，检测无缺陷的子午胎钢丝帘线每个位置的磁场分 布，通过单片机控制器(5)的内存记录下来每个位置磁场分布所对应的数据；二、 使用检测探头(l)的N极霍尔元件检测阵列(l-l)和S极霍尔元件检测阵列(l-2)， 按照标定时的扫描顺序和扫描方向对被检测的钢丝帘线子午胎的表面进行扫 描，检测无缺陷的子午胎钢丝帘线每个位置的磁场分布，通过单片机控制器(5) 的内存记录下来每个位置磁场分布所对应的数据；三、逐个比对标定子午胎钢 丝帘线与被检测子午胎钢丝帘线之间每个相同扫描位置磁场分布所对应的数据是否存在超过允许的差异；如果有，则认为该子午胎钢丝帘线存在缺陷；如果 没有，则认为该子午胎钢丝帘线没有缺陷。
全文摘要
子午胎钢丝帘线缺陷的永磁激磁磁场畸变检测探头及方法，它涉及子午胎钢丝帘线缺陷的无损探伤检测装置和方法。它解决了采用X射线检验存在设备成本和维护费用高和对人体有危害的问题。装置由检测探头和测控电路组成，检测探头由两个霍尔元件检测阵列、永磁体、两个磁轭组成；所述的测控电路包括多个信号放大器、多个A/D转换器、单片机控制器和显示器，本发明的探头采用永磁体激磁产生磁场，通过探头与钢丝帘线之间所设置的霍尔元件检测阵列来检测由钢丝帘线缺陷所引起的磁场的畸变，只要将检测的结果与正常无缺陷的检测结果进行对比，就可判定有无缺陷以及缺陷的简单类型。
文档编号G01N27/82GK101266226SQ200810064498
公开日2008年9月17日 申请日期2008年5月14日 优先权日2008年5月14日
发明者王晓明 申请人:哈尔滨工业大学