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激光傳感器在輪胎工業(yè)中的應用
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時(shí)間：2013-09-16
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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近二十年來(lái)PSD（位敏檢測器）激光測量傳感器已經(jīng)成功地接受輪胎制造業(yè)的挑戰。在應用中要求傳感器迅速而靈敏，產(chǎn)量高，采樣率多和使用距離長(cháng)。 
隨著(zhù)輪胎規格變得更嚴格，對于供應商來(lái)說(shuō)輪胎的生產(chǎn)形成一種新的挑戰，它需要更快，更尖端發(fā)展，以及無(wú)論是在線(xiàn)還是離線(xiàn)應用時(shí)都有著(zhù)更準確的測量和檢測系統。
制造商需要的是無(wú)須以犧牲準確度為代價(jià)就能可靠的檢測輪胎的裝置和更高的產(chǎn)量，以及高的采樣率和更長(cháng)的距離。
對于輪胎工業(yè)來(lái)說(shuō)生產(chǎn)和產(chǎn)量就意味著(zhù)一切。他們只能允許很少甚至沒(méi)有停工時(shí)間，后備庫存必須保持最低量。同時(shí)次品的手工復查也必須減到最小。
在這些應用中，非接觸式激光測量傳感器要優(yōu)于傳統接觸/機械隨動(dòng)機，更甚于更早的那種每次測量時(shí)可重復性和產(chǎn)量都會(huì )變化的電容傳感器。
接觸式或機械隨動(dòng)機的最大缺點(diǎn)是這類(lèi)傳感器需要在輪胎上清潔的通道進(jìn)行持續的測量。
當輪胎轉速為60轉/分鐘（rpm）時(shí)輪胎上的刻字或花紋會(huì )破壞接觸探針。而這些刻字和花紋也會(huì )由于不必要的反彈而嚴重降低其可重復性。與之相反，設計適當的激光測量傳感器不受表面紋理，顏色，速度或者不同環(huán)境的光的條件的影響。與接觸式傳感器相比，激光傳感器與探針磨損或反彈無(wú)關(guān)，可在較高的速率下收集數據。
在橡膠應用中的性能要求
由于橡膠是黑色，它吸收表面上幾乎所有的光，這樣為了獲得高質(zhì)量的激光點(diǎn)像以及迅速對表面反射率做出調整，測量裝置需要足夠的光功率。
通常即便激光器具有最好的傳感器性能也要求激光的光斑比較小，頻率響應要很快，以便從具有刻字和各種復雜形狀的胎面或側壁之類(lèi)的斷面中獲得可靠的數據。
橡膠的待加工原料，典型的如從擠出機，壓延機或在輪胎成型過(guò)程中的未加工或未硫化的材料，通常還是熱而且粘的，具有黑色光澤表面，同時(shí)釋放出煙霧。測量得到的數據必須反映真實(shí)形狀尺度和輪廓。
它不應受熱的，煙的環(huán)境或表面的影響，也不應受測量角度或材料的紋理，亮度，斜面，速度或溫度的影響。
當在高速的TUO（輪胎均一性）機器上測量旋轉的輪胎時(shí)，非接觸式傳感器必須迅速提供樣本以確保沒(méi)有漏過(guò)檢測任何缺損。
由于無(wú)接觸激光測量能迅速對過(guò)程變化做出反應，因此對于這類(lèi)應用是理想的，它可以在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行高速不間斷的測量。
如何進(jìn)行三角測量
在橡膠和輪胎工業(yè)中大多的非接觸式傳感器用光學(xué)激光三角測量法來(lái)準確測量物體或表面。
在這種技術(shù)中一束光從傳感器發(fā)射到被測表面。它相當于一個(gè)自動(dòng)光斷面顯微鏡，有時(shí)作為一種結構化的光會(huì )被提及。在表面，激光發(fā)射光斑在一點(diǎn)上。在與激光形成的某個(gè)角度上，用透鏡形成影像或在這個(gè)影像平面的光斑照片，位置傳感的檢測器就置于這個(gè)影像平面。如果表面進(jìn)一步遠離傳感器，檢測器的光斑變換到不同的點(diǎn)上。通過(guò)確定光斑的位置和測量相關(guān)的角度，傳感器到表面的距離可被確定。
有兩種主要的檢測器類(lèi)型用于非接觸式三角測量傳感器。它們都是固態(tài)的，與具有粗糙結構的電路芯片集成，只要適當地組裝傳感器外殼，即使在惡劣的環(huán)境中，其仍具有可靠的性能。
第一種傳感器類(lèi)型是PSD或者稱(chēng)為位置敏感檢測器；第二種是CCD也稱(chēng)為帶電的耦合設備。
PSD是一種簡(jiǎn)單的元素檢測器，它把入射光轉換成連續的位置數據。本質(zhì)上說(shuō)它是一種模擬裝置。PSD傳感器應用于很高的數據要求時(shí)，譬如普遍應用于橡膠和輪胎工業(yè)中。PSD傳感器是為高頻率響應，迅速控制光的功率和小的光斑而設計的。它們對光的等級的變化提供一個(gè)非常迅速的補償，這個(gè)特征在橡膠的應用中是重要的。 
CCD檢測器實(shí)質(zhì)上是一種數碼照相機的形式，通過(guò)一維和二維來(lái)完成。通常一維的CCD排列用于單點(diǎn)測量。二維的樣式與激光線(xiàn)性傳感器同時(shí)使用，這種傳感器可以在一個(gè)簡(jiǎn)單的圖象框架中測量二維的外形。CCD檢測器的首要缺點(diǎn)是與操作速度有關(guān)，這個(gè)速度一般要比從PSD獲得的小。
以PSD為基礎的激光傳感器對于輪胎和橡膠應用是理想的，它正逐步替代刻度盤(pán)指示器，線(xiàn)性變量微分變壓器，電容，感應和超聲的傳感器。
生產(chǎn)應用
PSD三角測量傳感器在輪胎工業(yè)中無(wú)論是半成品還是生產(chǎn)線(xiàn)上都有著(zhù)廣泛的應用。它具有比大多其他傳感科技要小的光斑，對于測量微小變化和斷面是理想的選擇。以下是在生產(chǎn)應用的一些例子。
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