Устройство для контроля автомобильных и авиационных шин без разрушения образца Советский патент 1984 года по МПК G01M17/02 G01B9/02 

Изобретение относится к оборудованию для проведения контроля автомобильных и авиационных шин и в частности к оборудованию для проведения неразрушающего контроля шии с помощью оптических средств.

Известно устройство для контроля автомобильных и авиациож х шин без разрушения образца, содержащее станину с опорной плитой, в которой выполнено отверстие, источник когерентного светового излучения с устройством деления и отклонения лучей, оборудование для визуального наблюдения, выпуклое зеркало, коаксиально установленное на держателе относительно центра площадки для установки контролируемой шины, я регистрирующий слой, размещенный в отверстии опорной плиты под зеркалом Cl 3.

Такие устройства служат для неразрушающего контроля вган на дефекты которые в большинстве случаев видим на поверхности как возвышения высотой лишь в несколько микрон, в том случае, когда атмосферное давление окружающей среды снижается по отношению к давлению в заключеннщ в шины газовых пузырьках или же когда давление в этих пузырьках увеличивается по отношению.к давлению, окружающей среды. Эти дефекты представляют собой отслаивания со виут ренней структуры вины, вызвашше посторонними включениями в виде гадов, жидкостей и другие или отделеннем армирования шины. Сдвиги поверхности происходящие при расширении шины во время изменения давления, вызывают фигуры интерференции на регистрирующем слое в том случае, когда голограмма первоначального состояния шины суперпозирована голограммой после изменения давлешш.. При данной голографической компоновке интерферентные линии, кото1ше получены в ре:эультате общего расширения шины, подавляется, так что остаются видимыми только такие лииии, которые возиикают вследствие вспучивания поверхности шини газовыми пузырьками в указанных дефектных местах и которые, как правило,проявляются в виде ;концентричных кругов или эллипсов.

Однако в известном устройстве процесс контроля шин проходит медленно и сложно

Цель изобретения - повьш1ение производительности за счет ускорения и упрощения контроля шин.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для контроля автомобильных и авиационных шин без разрушения образца, содержащем станину с опорной плитой, в которой выполнено отверстие, источник когерентного светового излучения с устройством деления и отклонения лучей оборудование для визуального наблюдения, вьшуклое зеркало, коаксиально установленное на держателе относительно центра площадки для установки контролируемой шины, и регистрирую1ций слой, размещенный в отверстии опорной плиты под зеркалом, зеркало закреплено на снимаемо держателе над площадкой для установки шины под защитным колпаком, станина снабжена направляющими, держатель выполнен с ползунами и установлен на направлякицих станины с возможностью, относительного перемещени вдоль вертикальной оси устройства, посредством подъемного механизма, а площадка снабжена платформами для перемещения контролируемых шин.

Кроме того, платформы для перемещения KOHTposmpyei jx шин выполнены в вцде тележек, снабженных сменными подкладками под шину.

При этом тележки установлены на рельсах.

Держатель для зеркала установлен на площадке ца трех ногах с конусообразно заостренными концами, из которых один входит в воронкообразное углубление, выполненное на поверхности площадки, другой - в канавку, также выполненную на поверхности пло1цадки и ориентированную по воронкообразному углублению а третий установлен на плитке, раз юцeннoй на площадке.

Кроме того, регистрирующий слой выполнен в вцце термопластиковой пленки.

В качестве оборудования для визуального наблюдения используется те- левмзионная камера, установленная под регистрирующим слоем под ocTiMiiM углом относительно оптической оси устройства с возможностью вращения относительно этой оси.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 другой вариант исполнения предлага емого устройства, сечение; на фиг,4 то же, вид сверху; на фиг. 5 - схематическое изображение держателя выпуклого зеркала в устройстве по фиг. 3. Базовая часть I устройства для контроля шин содержит тяжелое горизонтальное стоящее на ножках основание 2, над которьм помещена на амортизаторах 3 вторая тяжелая горизонтальная ши{та 4, которая служит для собственно устройства. Эта вторая плита несет кожух 5, в котором помещены оптические элементы переключения. Над кожухом 5 помещена площадка 6 с рельсами 7 для тележек 8 конвейера 9 для шин. Площадка 6 имеет вне пространства для конт ролируемой шины четыре воронкообразных углубления 10, в котортле входят Конусообразные концы ножек 11 держа теля 12 для выпуклого зеркала 13, закрепленного на держателе 12 с помощью юстируемого рычажного механизма 14 соосно с контролируемой шиной 15. Вокруг всего узла, состоящего из площадки 6, тележки 8, контролируемой шшш 15, выпуклого зеркала 13 и элементов его подвески установлен цилиндрический колпак 16, кото1жй покоится на кольцеобразной надставке плиты 4 и охватывает с ней пространство с возможностью эвакуирования Колпак 16 может быть опущен и поднят гидравлическим устройством -17, чтобы обеспечить транспорт контролируемых шин 15 с помощью тележек 8. Колпак 16 эвакуируется для проведения контроля шин. На верхней части I8 колпака помещен держатель I2 для .выпуклого зеркала 13 с возможностыо передвижения в вертикальном направлении, например, с помощыо кабеля 19 При поднятии колпака 16 поднимается также держатель 12 с его ножками 11 и подвинченное к нему конусообразное зеркало 13, как показано на фиг. 2 штриховыми линиями, чтобы дать возможность для движения тележек 8. Ког да колпак 16 опускается после подучи контролируемой шины 15, ножки II входят своими конусообразными нако нечниками в воронкообразные углубления 10, причем конусообразное зеркало 13 фиксируется в оптической системе устройства. 744 Транспортирование контролируемой шины 15 производится на укрепленном на подставках: 20 конвейера 21, который содержит рельсы 7, на высоте : площадки 6. Контролируемые шины 15 покоятся на тележках 8 в ваннах 22 или 23 на подкладках из песка или металлических стружек. Эти ванны имеют соответственно желаемому наблюдению внутренней поверхности шины или бортовьГх зон большую или меньшую высоту. У ванн 23 (фиг. 2) зеркало 13 находится после закрытия колпака 16 внутри контролируемой шины 15. Это положение конусообразного зеркала делает возможным наблюдение внутренней зоны шин. У ванн 22 (фиг. 1) контролируемая шина лежит ниже зеркала 13. Это положение делает возможным наблкздать бортовые зоНы шины. Внизу плиты 4 подвешен на амортизаторах 24 в качестве когерентного источника света лазер 25. Исходящий из него световой луч проходит через отверстие в плите 4 и в кожухе 5 во-онутрь его и разделяется там на опорный 26 и предметный 27 лучи. Это происходит с помощью раздели- тельного куба 28. Опорный луч после прохода черед фотозатвор 29 расширяется с помощыо расширяющего оптического устройства 30 и затем направляется посредством зеркал, которые изменяют его путь, на регистрирующий слой 31 - термопластичную пленку. Предметный луч после изменения направления и расширения в расширительном оптическом устройстве 32 направляется на выпуклое зеркало 33, откуда отражается через зеркало 13 на внутреннкж) поверхность контролируемой шины 15. Предметный луч 27, который отражается обратно и диффузно от этой поверхности на зеркало 13, направляется этим зеркалом на регистрирующую пленку 31, на которой он совместно с опорным лучом 26 образует голограмму, снимаемую телевизионной камерой 34 и передаваемую от этой камеры к монитору (не показан). Зеркало 33 установлено при этом вне светового конуса,, отражающегося конусообразным зеркалом, диффузно отражаемого предметного луча 27. Если нужно рассматривать борта покрышки и соседние боковые участки шины 15, шина устанавливается при помощи ванны 22 с низкими краями внизу от зеркала 13 и сроено с ним, Предметньй луч 27 тогда направлен при неизменной оптической системе на наружную поверхность верхнего бор та 35 шины и соседних боковых участ ков шины 15, на внутреннюю поверхность нижнего борта 36 и суэседних боковых участков шины. Воспроизведение интерферентной голограмгвя и подавление интерферентных изображений получаемых вследствие обычного расширения шины, такие же, как при рассмотрении внутренней поверхности протектора контролируемой шины. Регистрируюга сй слой 31 исполняется преимущественно как термопластичная пленка с возможностью сейсибилизации электростатическим зарядом Голограмма рассмотренных поверхностей шины может быть получена на пленке экспозицией с помощью преда«ет rajx и опорных лучей с последовательным нагреванием и охлаждением. Внизу от регистрирующего слоя 31 установлена телевизионная камера 34 для рассмотрения голограмм. Эта камера соединена с монитором (не показан). С целью рассмотрения изображения на экране телевизора по секциям и затем, увеличенным на экране монитора, телевизионная камера 34 установлена под углом по. отношению к оптической оси предметного луча 27, и, кроме того, с возможностью вращения относительно этой оси. Вместо этого плоская призма может быть установлена с возможностью вращения перед жестко монтированной телевизионной камерой. Контролируемые шины подвозятся на тележках 8 на конвейере. Им дают время для компенсации изменения формы, которые они получили во время погрузки, с помощью эффекта обратной ползучести, так что не возникает каких-либо мешающих испытанию движений. Для той же цели шины лежат в ваннах 22 и 23 на подкладках из песка или металлических стружек, которые .образуют равномерную опору, исключающую всякое ползучее движение. Шины направляются в устройство так, чтобы они лежали соосно с оптической осью зеркала 13. Затем колпак 16 опускается, и имеет место первая экспозиция уже сенсибилизированной термопластичной пленки 31. 1 46 После того, как пространство под колпаком 16 подверглось эвакуированию, проводится вторая экспозиция той же самой пленки. После этого проявляется подогреванием и моясет быть рассмотрена телевизионной камерой. На пленке получается Фазная голограмма, которая представляет кольцообразное изображение внутренней поверхности протектора или бортов и боковых поверхностей. Телевизионн 1я камера 34, вращаясь, дает кольцообразное изображение. Изображение выявляется затем в развернутом виде на экране монитора. При этом рассмотрении с помощью телевизионной камеры предметный луч отфильтровывается, а опорный луч, в отношении предметного луча смягченный в своей интенсивности во время съемки фильтром, полностью используется для экспозиции голограммы. Для рассмотрения внутренней поверхности-протектора контролируемой шины 15 (фиг. 2) применяется вант на 23 с более высокими краями, так что конусообразное зеркало 13 после опускания колпака оказывается внутри шины и предметный луч 27 отражается зеркалом 13 равномерно на внутреннкно поверхность протектора контролируемой ши,ны. Для рассмотрения бортовых и боковых участков шины 15 шину кладук на низкую ваниу 22. При этом зеркало 13 находится при опускании колпака t6 над шиной и отраженный световой конус предметного луча 27 падает сверху под углом на бортовые и боковые участки шины. Оттуда диффузно отражае1« 1е .лучи 27, которые в основном падают обратно на зеркало 13 под тем же самым углом, вызывают на регистрирующем слое суперпозйрованную голограмму. Оптическая схема устройства остается при этом рассмотрении бортовых и . боковых участков шины по отношению к наблюдению внутренней поверхности про тектора шины той же самой с исключением позиции контролируемой шины относительно ее высоты. Для перехода от одного рода рассмотрения на другой нужно только обменять одну ванну 22 на другую ванну 23, что без трудностей может иметь место при обмене шин, причем все равно требуется некоторое время для покоя шины. Для полного контроля шины niimb достаточно пропустить шину два раза через контрольное устройство, которое остается бе;з каких-либо изменений. Для получения полного изображения контролируемого участка шины, нужного для ее оценки, достаточно дровести рассмотрение под углами падения и отражения предметного луча относит, тельно шины, результирукяцими для бортовых и боковых участков, причем интерферентные ф${гуры, которые результируют из обычного расширения шины, подавляются и искажения изображения в радиальном направлении малы. При рассмотрении полученной голо граммы посредством телевизионной ка меры 34, скорость вращения соответствует способности человечес кого глада к наблкщению, производят ся манипуляции для смены контролируемой шины: колпак 16 поднимается вверх, коитролируемая шина iS выдви гается, следующая шина вдвигается в устройство и колпак 16 опять опуска ется, В это время заканчивается рас смотрение голограммы предшествующей шины так что новый отрезок пленки может быть транспортирован в положе ние 31 и сенсибшшзирован. После этого может быть проведена следующа экспозиция, для чего предметиый луч может быть направлен и опорный луч может быть смягчен в отиошении иитенсивиости. Для сопоставления дефектных-мест показанных на экране монитора, и де фектных мест на шине 15 площадка, на которой лежит шина, имеет градуировку. Положение телевизионной камеры 34 вводится соответственно этой градуировке в монитор в цифровом виде, что делает возможным определять радиальное положение дефектных мест. Положение дефектного места относительно его высоты может быть найдено с помощью сменного шаб лона, соответствующего типу шины и несущему зоновую рубрикацию и горизоитально передвижного над экрано монитора. Положение тепевнзнониой. ка14еры или поворотной призмы может быть измерено с помощью ротационног резистора с возможностыо взаимного 748 трогания оси вращеиия каме1)ы, причем параметр, показываюл ий поворот этой оси, может быть преобразован из аналоговой формы в цифровую и введен в монитор. Другой пример исполнения предлагаемого устройства для контроля шин показан на фиг. 3 и 4. Оптическая система, заключенная в кожух, тА же, что и у устройства на фиг. 1 и 2. Контролируемая шина i5 лежит в ванне 22 и на тележке 8 перед устройством. Контролируемая шина, находящаяся в устройстве, показана в двух положениях 37 и 38 рассмотрения. В положении 38 шина находится на тележке 8 в высокой ванне 23. Зеркало i 3 размещено на, дерАателе 39 (фиг. 5 ) с тремя ножками 40, который подвешен с возможностью передвижения на верхней стороне колпака 16. Для получения статически определеииой подвески зеркала 13 у ножек 40 предусмотреиы точки фиксации относительно площадки 6 л конусообразной выемке 41, канавке 42, ориеитироваииой на это конусообразное углубление, и на плитке 43. Для поднятия и опускания колпаки предусмотрены гидроцилнидры 44. Штанги гидроцилиидров имеют рычаги 46 и 47 с возможиостью передвижения на иаправляювм х 45. Рычаги шарнирно соединены с колпаком 16 шарнирами 48 и 49. Использование изобретения позволяет производить контроль шин полностью автоматизированным способом причем открывание и закрывание колпака, транспорт, сенсибилизация и экспозиция пленки и по ступеням регулируемое эвакуирование колпака могут быть осуществлены одной единственной операцией. Так как рассмбтрение изображения поверхностей шин может происходить во время смены шин и поднятия и опускания колпака, могут быть достигнуты очень короткие интервалы такта на контролируемую шину. Так как все устройство и в особенности лазер подвешены иа вибро- гасительных элементах и все уст- . ройство построено тяжеловесно, возможно проводить работу синхронио с производством шин.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ И АВИАЦИОННЫХ ШИН БЕЗ РАЗРУШЕНИЯ ОБРАЗЦА, содержащее станину с опорной плитой, в которой выполнено отверстие, источник когерентного светового излзгчения с устройством деления и отклонения лучей, оборудование для визуального наблкздения, выпуклое зеркало, коаксиально установленное на держателе относительно центра площадки для установки контролируемой шины, и регистрирующий слой, размещенный в отверстии опорной плиты под зеркалом, отличающееся тем, , с целью повышения производительности за счет ускорения и упрощения контроля шии, зеркало закреплено на снимаемом держателе над площадкой для установки шины под защитным колпаком, станина снабжена направлякнцими, держатель выполнен с ползунами и установлен на направляющих станины с возможностью относительного перемещения вдоль вертикалькой оси устройства посредством подъемного механизма, а площадка снабжена платформами для перемещения контролируемых шин. 2.Устройство по п. I, отличающееся тем, что платформы ,для перемещения контролируемых шин выполнены в виде тележек, снабженных сменными подкладками под шину. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что тележки установлены на рельсах. 4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что держатель для зеркала установлен на площадке на трех ногах с конусообразно заостренными концами, из которых один О) входит в воронкообразное углубление, выполненное на поверхности площадки, другой - в канавку, также выполненную на поверхности площадки и ог иентированную по воронкообразному углублению, а третий установлен на плитке, размещенной на площадке. 5.Устройство по п. 1, отлиСХ) чающееся тем, что регистри-. 00 О5 рующий слой выполнен в виде термопластиковой пленки. -J 6.Устройство по п. 1, отли4;% чающееся тем, что в качестве .оборудования, для визуальног.о наблюдения используется телевизионная камера, установленная под регистрирующим слоем под острым углом относительно оптической оси устройства с возможностью вращения относительно этой оси.

Л Фм

0I4Z.Z