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[摘要]： 本产品可广泛应用在中小型规模的轮胎生产及翻新企业。该系统具有操作简单，图像清晰，检测范围宽，维修方便，造价低特点。
[主题词]：轮胎 X射线 实时成像检测 成套装置
中图分类号：TQ336.1 文献标识码：TQ 文章编号：1009-914X（2012）32- 0632-01
1、设计目的
轮胎X射线实时成像检测系统专门用于轮胎生产成型后胎体的检测和轮胎翻新前胎体的检测，并主要用于载重车、工程车和飞机等重型轮胎的生产、翻新轮胎胎体的无损检测。
该系统具有精确的机械传动机构和高分辨率的图像成像系统，可以清晰、准确地显示出轮胎的结构缺陷及杂质，如轮胎內部脱层、胎体帘线间距、胎圈钢轮钢丝同心度等各个部位的缺陷，从而保证产品质量检测的要求。
2、轮胎X射线实时成像检测系统构成
该系统由X射线源系统、轮胎检测机械工装系统、X射线成像系统、X射线防护系统、外景监控系统构成。
2.1 X射线源系统
由X光管、高压电缆、高压发生器和X射线控制器组成。X光管是形成X光的终端部件，X光管通过高压电缆与高压发生器连接，在X射线控制器的控制下，形成稳定的X射线管管电压和管电流，即形成稳定的X光束，用于透射被照轮胎，在高分辨监视器上形成稳定清晰的物体被照位部的结构图像，进而分析产品性能和质量。
2.2 轮胎检测机械工装系统
由轮胎旋转检测平台、图像增强器运动架车、X光管运动装置、机械传送装置、机械控制部分组成。其中机械传送部分可以根据用户实际情况选配。
2.3 X射线成像系统
由图像增强器、视频线、高清晰监视器组成。图像增强器是将X光变成可见光的关键部件，通过光学组件和CCD摄像机获取检测图像信号，通过视频信号线传送给高清晰监视器上，在监视器上可以看到清晰的检测图像。
2.4 X射线防护系统
为了防止X射线对人体造成伤害，使用轮胎X射线实时成像检测系统必须采用X射线防护装置。通常我们采用的方法是由铅板、钢板、方管焊接而成的金属X光防护室或者是混凝土土建X光防护室。
2.5 外景监控系统
由监视器、摄像头、视频线组成，在轮胎检测过程中，检测人员在X光防护室外通过外景监视器，监视X光室内实施检测过程中的轮胎、设备等情况，以便于检测人员实施检测过程中的控制。
3、机械结构设计内容
3.1 被检测轮胎参数：
内径范围 ： 17---35英寸 （430---890毫米）
外径范围 ： 35---54英寸 （850—1370毫米）
轮胎最重为150公斤
3.2检测流程：
1）X光防护室铅门自动打开，将轮胎放置到X光室内的轮胎旋转检测平台上，或者将轮胎放置到机械传送装置上，经过机械传送装置将轮胎传送至轮胎旋转检测平台上，铅门自动关闭。
2）轮胎旋转检测平台上的旋转夹紧装置，将轮胎先夹紧，然后通过摩擦轮驱动使轮胎旋转，轮胎旋转运动配合图像增强器平移、升降、旋转运动，以及X光管的升降、平移运动，使轮胎、X射线管、图像增强器运动到合适的相对位置，实现对轮胎胎体的全面检测。
3）轮胎测完毕后，铅门自动打开，将轮胎卸下，或者结过机械传送装置自动将轮胎运送指定位置，检测过程完成。
3.3轮胎旋转检测平台的设计
輪胎旋转检测平台由座盘、旋转夹紧装置、底架组成。
3.3.1座盘的设计
座盘是直接支撑轮胎的部件，为了保证轮胎能够旋转平稳并减小摩擦阻力，在座盘表面均匀地布置若干个万向球，这些万向球安装时保证在同一水平面内，支撑着整个轮胎的重量。底盘外形为圆环状，中间圆形缺口便于X光管进入轮胎胎体内。在圆环上开有1个矩形缺口，宽度为330毫米，这个缺口是为了便于图像增强器接受轮胎轮胎底面部分的影像。
3.3.2旋转夹紧装置设计
旋转夹紧装置是为了保证轮胎中心定位，做旋转运动而设计的运动机构，它的基本原理是通过摩擦轮传动，保证轮胎匀速转动。
该装置采用轮胎外侧成90?均匀布置四个传动轮结构。其中一个摩擦轮设计为由电机减速机通过一对直齿轮驱动的主动轮，其余三个是从动自由轮。这四个摩擦轮分别固定在四个平面滑台上，四个平面滑台结构相同，成90?均匀布置在同一圆周上，每个滑台都通过四个直线轴承，在两根直线轴上，做平行伸缩运动。每个滑台都由一个双作用气缸推动。这四个气缸各技术参数完全相同，一起控制其伸缩，从而实现对不同直径的轮胎进行中心定位、夹紧功能。
3.4图像增强器运动架车设计
图像增强器运动架车是承载图像增强器、光学组件、CCD摄像机三者合一成像单元的重要机构。它主要由架车底架、伸出梁、升降架组成。架车底架固定在地面上，升降架在底架上做平移运动。伸出梁与升降架上的升降板固定联接，在升降架上做上下运动。
3.4.1伸出梁设计
伸出梁为钢板焊接的箱体结构，后端板与升降架上的升降板固定联接，前端装有固定转轴，采用蜗轮蜗杆减速电机。固定转轴与减速机中空轴键联接。减速机固定在图像增强器连接板上，与图像增强器一同做旋转运动，使图像增强器接收屏围绕轮胎轮体做270?环形轨迹运动。运动速度为1转/分钟。
3.4.2升降架设计
升降架采用二根槽钢作为升降导轨，升降板通过四个在槽钢中运动的导向轮，做上下运动。驱动机构是将电机减速机直联在固定座上的链轮上，链轮与之相啮合的链条为开式传动，链条一端与配重块固定联接，另一端与升降板固定联接。升降架板上固定联接四个支撑轮，这四个轮在架车底架上的二根平行导轨内运动，带动整个升降架及伸出梁做平移运动。驱动机构是采用固定在底板上的一组电机减速机联一个直齿轮与架车底架上的齿条啮合传动。
3.5 X光管运动装置的设计
为适应不同规格轮胎的检测，X光管运动装置必须具有二个方向运动的功能，一个是升降运动，一个是平移运动。由于这两个方向运动都必须在轮胎中心和胎体内部，受空间限制，所以必须采用简洁方便的机构。因此，采用的驱动装置为直线电机。
3.6缺陷打标记装置设计
该装置采用自喷灌结构，喷嘴处通过一个小杠杆与电磁铁作用，在发现缺陷处喷出图形标记。
3.7轮胎传输装置设计
该装置包括二部分结构，一是动力传输辊道，二是送件机构。
3.7.1动力传输辊道设计
传输辊道的布置可以根据用户的需求，布置在X光室内或室外，长度可以根据用户需求设计。这种传输辊道采用若干镀锌辊筒，通过链条联接驱动转动，轮胎放置在辊筒上面，水平方向移动。
3.7.2送检机构的设计
送检机构的作用是将传输辊道上的轮胎拨到旋转检测平台上。该机构采用电机带动齿形带结构驱动。
4.轮胎X射线检测系统同国内外同类产品比较具有以下优势：
1）该产品是在吸收国外先进技术与调查国内用户需求的基础上，自主开发设计的新产品，可以广泛应用在中小型生产规模的轮胎生产厂和轮胎翻新企业；
2）设备操作简单省力，速度快，图像清晰，分辨率高，使用检测范围宽；
3）轮胎传动系统操作简单实用，上下胎体方便快捷，对胎体问题点进行自动标记；通过采用柔性化设计可实现连续检测和单件检测。
4）整体造价低，是进口同类设备价格的四分之一；
5）维修、维护方便；
6）具有替代进口作用。
5、系统机械结构设计改进和完善
该系统已在轮胎生产企业和轮胎翻新企业得到应用，获得用户的肯定，但也有存在一些问题需要改进和完善。
1）产品的外观设计、制造加工工艺和原器件采购的无故障率、可靠性 以及设备的使用灵便性、人性化方面还需进一步改进和完善。
2）受到成本控制考虑，特别是电子、电气器件选型主要以国产为主，其技术水平与国际先进水平还存在较大差距，对机械结构优化和采用更先进的结构和技术产生很大的制约作用。
3）在不断优化和升级换代产品基础上，加强产品系列化设计，以满足不同规模、不同层次企业需求。
[主题词]：轮胎 X射线 实时成像检测 成套装置
中图分类号：TQ336.1 文献标识码：TQ 文章编号：1009-914X（2012）32- 0632-01
1、设计目的
轮胎X射线实时成像检测系统专门用于轮胎生产成型后胎体的检测和轮胎翻新前胎体的检测，并主要用于载重车、工程车和飞机等重型轮胎的生产、翻新轮胎胎体的无损检测。
该系统具有精确的机械传动机构和高分辨率的图像成像系统，可以清晰、准确地显示出轮胎的结构缺陷及杂质，如轮胎內部脱层、胎体帘线间距、胎圈钢轮钢丝同心度等各个部位的缺陷，从而保证产品质量检测的要求。
2、轮胎X射线实时成像检测系统构成
该系统由X射线源系统、轮胎检测机械工装系统、X射线成像系统、X射线防护系统、外景监控系统构成。
2.1 X射线源系统
由X光管、高压电缆、高压发生器和X射线控制器组成。X光管是形成X光的终端部件，X光管通过高压电缆与高压发生器连接，在X射线控制器的控制下，形成稳定的X射线管管电压和管电流，即形成稳定的X光束，用于透射被照轮胎，在高分辨监视器上形成稳定清晰的物体被照位部的结构图像，进而分析产品性能和质量。
2.2 轮胎检测机械工装系统
由轮胎旋转检测平台、图像增强器运动架车、X光管运动装置、机械传送装置、机械控制部分组成。其中机械传送部分可以根据用户实际情况选配。
2.3 X射线成像系统
由图像增强器、视频线、高清晰监视器组成。图像增强器是将X光变成可见光的关键部件，通过光学组件和CCD摄像机获取检测图像信号，通过视频信号线传送给高清晰监视器上，在监视器上可以看到清晰的检测图像。
2.4 X射线防护系统
为了防止X射线对人体造成伤害，使用轮胎X射线实时成像检测系统必须采用X射线防护装置。通常我们采用的方法是由铅板、钢板、方管焊接而成的金属X光防护室或者是混凝土土建X光防护室。
2.5 外景监控系统
由监视器、摄像头、视频线组成，在轮胎检测过程中，检测人员在X光防护室外通过外景监视器，监视X光室内实施检测过程中的轮胎、设备等情况，以便于检测人员实施检测过程中的控制。
3、机械结构设计内容
3.1 被检测轮胎参数：
内径范围 ： 17---35英寸 （430---890毫米）
外径范围 ： 35---54英寸 （850—1370毫米）
轮胎最重为150公斤
3.2检测流程：
1）X光防护室铅门自动打开，将轮胎放置到X光室内的轮胎旋转检测平台上，或者将轮胎放置到机械传送装置上，经过机械传送装置将轮胎传送至轮胎旋转检测平台上，铅门自动关闭。
2）轮胎旋转检测平台上的旋转夹紧装置，将轮胎先夹紧，然后通过摩擦轮驱动使轮胎旋转，轮胎旋转运动配合图像增强器平移、升降、旋转运动，以及X光管的升降、平移运动，使轮胎、X射线管、图像增强器运动到合适的相对位置，实现对轮胎胎体的全面检测。
3）轮胎测完毕后，铅门自动打开，将轮胎卸下，或者结过机械传送装置自动将轮胎运送指定位置，检测过程完成。
3.3轮胎旋转检测平台的设计
輪胎旋转检测平台由座盘、旋转夹紧装置、底架组成。
3.3.1座盘的设计
座盘是直接支撑轮胎的部件，为了保证轮胎能够旋转平稳并减小摩擦阻力，在座盘表面均匀地布置若干个万向球，这些万向球安装时保证在同一水平面内，支撑着整个轮胎的重量。底盘外形为圆环状，中间圆形缺口便于X光管进入轮胎胎体内。在圆环上开有1个矩形缺口，宽度为330毫米，这个缺口是为了便于图像增强器接受轮胎轮胎底面部分的影像。
3.3.2旋转夹紧装置设计
旋转夹紧装置是为了保证轮胎中心定位，做旋转运动而设计的运动机构，它的基本原理是通过摩擦轮传动，保证轮胎匀速转动。
该装置采用轮胎外侧成90?均匀布置四个传动轮结构。其中一个摩擦轮设计为由电机减速机通过一对直齿轮驱动的主动轮，其余三个是从动自由轮。这四个摩擦轮分别固定在四个平面滑台上，四个平面滑台结构相同，成90?均匀布置在同一圆周上，每个滑台都通过四个直线轴承，在两根直线轴上，做平行伸缩运动。每个滑台都由一个双作用气缸推动。这四个气缸各技术参数完全相同，一起控制其伸缩，从而实现对不同直径的轮胎进行中心定位、夹紧功能。
3.4图像增强器运动架车设计
图像增强器运动架车是承载图像增强器、光学组件、CCD摄像机三者合一成像单元的重要机构。它主要由架车底架、伸出梁、升降架组成。架车底架固定在地面上，升降架在底架上做平移运动。伸出梁与升降架上的升降板固定联接，在升降架上做上下运动。
3.4.1伸出梁设计
伸出梁为钢板焊接的箱体结构，后端板与升降架上的升降板固定联接，前端装有固定转轴，采用蜗轮蜗杆减速电机。固定转轴与减速机中空轴键联接。减速机固定在图像增强器连接板上，与图像增强器一同做旋转运动，使图像增强器接收屏围绕轮胎轮体做270?环形轨迹运动。运动速度为1转/分钟。
3.4.2升降架设计
升降架采用二根槽钢作为升降导轨，升降板通过四个在槽钢中运动的导向轮，做上下运动。驱动机构是将电机减速机直联在固定座上的链轮上，链轮与之相啮合的链条为开式传动，链条一端与配重块固定联接，另一端与升降板固定联接。升降架板上固定联接四个支撑轮，这四个轮在架车底架上的二根平行导轨内运动，带动整个升降架及伸出梁做平移运动。驱动机构是采用固定在底板上的一组电机减速机联一个直齿轮与架车底架上的齿条啮合传动。
3.5 X光管运动装置的设计
为适应不同规格轮胎的检测，X光管运动装置必须具有二个方向运动的功能，一个是升降运动，一个是平移运动。由于这两个方向运动都必须在轮胎中心和胎体内部，受空间限制，所以必须采用简洁方便的机构。因此，采用的驱动装置为直线电机。
3.6缺陷打标记装置设计
该装置采用自喷灌结构，喷嘴处通过一个小杠杆与电磁铁作用，在发现缺陷处喷出图形标记。
3.7轮胎传输装置设计
该装置包括二部分结构，一是动力传输辊道，二是送件机构。
3.7.1动力传输辊道设计
传输辊道的布置可以根据用户的需求，布置在X光室内或室外，长度可以根据用户需求设计。这种传输辊道采用若干镀锌辊筒，通过链条联接驱动转动，轮胎放置在辊筒上面，水平方向移动。
3.7.2送检机构的设计
送检机构的作用是将传输辊道上的轮胎拨到旋转检测平台上。该机构采用电机带动齿形带结构驱动。
4.轮胎X射线检测系统同国内外同类产品比较具有以下优势：
1）该产品是在吸收国外先进技术与调查国内用户需求的基础上，自主开发设计的新产品，可以广泛应用在中小型生产规模的轮胎生产厂和轮胎翻新企业；
2）设备操作简单省力，速度快，图像清晰，分辨率高，使用检测范围宽；
3）轮胎传动系统操作简单实用，上下胎体方便快捷，对胎体问题点进行自动标记；通过采用柔性化设计可实现连续检测和单件检测。
4）整体造价低，是进口同类设备价格的四分之一；
5）维修、维护方便；
6）具有替代进口作用。
5、系统机械结构设计改进和完善
该系统已在轮胎生产企业和轮胎翻新企业得到应用，获得用户的肯定，但也有存在一些问题需要改进和完善。
1）产品的外观设计、制造加工工艺和原器件采购的无故障率、可靠性 以及设备的使用灵便性、人性化方面还需进一步改进和完善。
2）受到成本控制考虑，特别是电子、电气器件选型主要以国产为主，其技术水平与国际先进水平还存在较大差距，对机械结构优化和采用更先进的结构和技术产生很大的制约作用。
3）在不断优化和升级换代产品基础上，加强产品系列化设计，以满足不同规模、不同层次企业需求。