检测子午胎钢丝帘线缺陷的涡流电磁检测探头及检测方法

摘要

检测子午胎钢丝帘线缺陷的涡流电磁检测探头及检测方法，它涉及一种检测子午胎钢丝帘线缺陷的无损探伤检测装置及检测方法。针对X射线透视的方法检验子午胎钢丝帘线缺陷，所用设备成本和维护费用高问题。线圈骨架装在磁罐内，线圈骨架上缠绕有激磁线圈，线圈骨架及磁罐与印刷绕组阵列绝缘粘接，印刷电路绕组阵列包括多个感应线圈，感应线圈与信号放大器连接，信号放大器与A/D转换器及单片机控制器和计算机连接。检测方法要先标定，然后按照定标时的扫描顺序对被检测的钢丝帘线子午胎的表面进行扫描，检测每个位置的涡流磁场分布，记录下来每个位置的数据，逐个比对标定与被检测子午胎钢丝帘线之间涡流磁场分布所对应的数据是否超过允许的差异。

说明书

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，本发明还涉及应用该装置的检测方法。

背景技术

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检测子午胎钢丝帘线缺陷的涡流电磁检测探头及检测方法，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。

检测子午胎钢丝帘线缺陷的涡流电磁检测探头装置，它包括检测探头和信号处理电路；所述检测探头由线圈骨架、磁罐、激磁线圈、印刷电路绕组阵列组成；所述信号处理电路由多个信号放大器、多个A/D转换器、单片机控制器、计算机和报警器组成；所述磁罐由芯柱和罐帽构成，线圈骨架套装在磁罐的芯柱外，线圈骨架的外表面缠绕有激磁线圈，线圈骨架的下端及磁罐的下端与印刷绕组阵列的上端面绝缘粘结，所述印刷电路绕组阵列包括多个感应线圈，多个感应线圈均匀分布在印刷电路绕组阵列所处的平面内且彼此分隔开，每个感应线圈的两端都连接在一个信号放大器的输入端上，每个信号放大器的输出端连接在一个A/D转换器的输入端上，每个A/D转换器的输出端都连接在单片机控制器的一个输入端上，单片机控制器的输出以串口的形式连接计算机，计算机通过内置I/O卡的输出连接报警器。

应用检测子午胎钢丝帘线缺陷的涡流电磁检测探头的检测方法，它包括下述步骤：一、进行标定：标定过程通过使用检测子午胎钢丝帘线缺陷的涡流电磁检测探头的印刷电路绕组阵列，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，检测无缺陷的子午胎钢丝帘线每个位置的涡流磁场分布，通过计算机的内存记录下来每个位置涡流磁场分布所对应的数据；所述检测子午胎钢丝帘线缺陷的涡流电磁检测探头中的激磁线圈通以中频交变电流以产生交变磁场，从而在子午胎钢丝帘线中感生涡流，并且在每个感应线圈中感生电流；二、使用检测子午胎钢丝帘线缺陷的涡流电磁检测探头的印刷电路绕组阵列，按照定标时的扫描顺序对被检测的钢丝帘线子午胎的表面进行扫描，检测该子午胎钢丝帘线每个位置的涡流磁场分布，通过计算机的内存记录下来每个位置涡流磁场分布所对应的数据；三、逐个比对定标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涡流磁场分布所对应的数据是否存在超过允许的差异；如果出现，则认为该子午胎钢丝帘线存在缺陷；如果无，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，该装置可对钢丝帘线的主要缺陷(包括断丝、翘起、散边、排线角度不正、相邻层连线夹角不标准)进行检测和简单类型的判别，其中断丝为一种类型，其它缺陷为另一种类型。在有缺陷的情况下，能显示出缺陷所在部位及类型，并根据相关的检验标准确定该子午胎是否满足合格品的要求，该检测装置配合辅助运动机构，可实现对批量生产的子午胎质量进行在线监控，确保将不合格品从生产线中分离出来。二、检测探头采用中频交流激磁线圈产生磁场，通过检测探头中的印刷电路绕组阵列10来检测由钢丝帘线缺陷所引起的涡流磁场的改变，只要将检测结果与正常无缺陷的检测结果进行对比，即可判定子午胎钢丝帘线有无缺陷及缺陷的简单类型，采用子午胎旋转和检测探头沿子午胎轴线方向往复摆动的方式实现检测探头对子午胎胎冠内侧表面的全覆盖扫描，根据旋转的起始位置和检测探头摆动的复合运动确定缺陷所在的区域。三、当激磁线圈进行交流中频激磁时，在磁罐和被检测子午胎钢丝帘线之间产生中频交变磁场，该磁场将在子午胎的钢丝帘线内产生涡流，涡流的大小受钢丝帘线的尺寸及分布形态的影响，通过印刷电路绕组阵列10上所对应的局部小检测区域和中心检测区域来检测涡流磁场的大小和分布。当钢丝帘线有缺陷时，涡流磁场发生改变，通过印刷电路绕组阵列10检测到的多路信号，首先经过多路信号放大器20放大，再通过多路A/D转换器将模拟量的检测信号变为数字量的检测信号，再将数字量的检测信号与标准信号进行比较，根据比较结果进行判断，合格通过或不合格报警。印刷绕组阵列上的每个局部小检测区域可设置不同的编码，可准确确定钢丝帘线缺陷的具体位置，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。四、本发明具有结构简单，检测方便、准确、安全，成本低，对子午胎无损伤，不影响子午胎使用寿命的优点，本发明可实现对钢丝帘线子午胎生产时内质量的在线检测，也可用于轮胎翻新前的检验和轮胎维修时的检查。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视图，图2是图1的左视图，图3是印刷电路绕组阵列上感应线圈10-1位置区域分配示意图，图4是涡流电磁检测探头与钢丝帘线30的相对位置关系示意图，图5是探头工作时的磁力线分布示意图，图6是无断丝时钢丝帘线中的涡流场云图，图7是有断丝时钢丝帘线中的涡流场云图，图8是钢丝帘线出现旁边偏移时的涡流密度云图，图9是钢丝帘线出现中间偏移时的涡流密度云图，图10是出现缺根时帘线层中涡流密度云图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图3说明本实施方式。

检测子午胎钢丝帘线缺陷的涡流电磁检测探头装置，它包括检测探头和信号处理电路；所述检测探头由线圈骨架1、磁罐2、激磁线圈9、印刷电路绕组阵列10组成；所述信号处理电路由多个信号放大器20、多个A/D转换器21、单片机控制器22、计算机11和报警器12组成；所述磁罐2由芯柱2-1和罐帽2-2构成，线圈骨架1套装在磁罐2的芯柱2-1外，线圈骨架1的外表面缠绕有激磁线圈9，线圈骨架1的下端及磁罐2的下端与印刷绕组阵列10的上端面绝缘粘结，所述印刷电路绕组阵列10包括多个感应线圈10-1，多个感应线圈10-1均匀分布在印刷电路绕组阵列10所处的平面内且彼此分隔开，每个感应线圈10-1的两端都连接在一个信号放大器20的输入端上，每个信号放大器20的输出端连接在一个A/D转换器21的输入端上，每个A/D转换器21的输出端都连接在单片机控制器22的一个输入端上，单片机控制器22的输出以串口的形式连接计算机11，计算机11通过内置I/O卡的输出连接报警器12。所述磁罐2的材质为导磁材料。

应用检测子午胎钢丝帘线缺陷的涡流电磁检测探头的检测方法，它包括下述步骤：一、进行标定：标定过程通过使用检测子午胎钢丝帘线缺陷的涡流电磁检测探头的印刷电路绕组阵列10，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，检测无缺陷的子午胎钢丝帘线每个位置的涡流磁场分布，通过计算机11的内存记录下来每个位置涡流磁场分布所对应的数据；所述检测子午胎钢丝帘线缺陷的涡流电磁检测探头中的激磁线圈9通以中频交变电流以产生交变磁场，从而在子午胎钢丝帘线中感生涡流，并且在每个感应线圈10-1中感生电流；二、使用检测子午胎钢丝帘线缺陷的涡流电磁检测探头的印刷电路绕组阵列10，按照定标时的扫描顺序对被检测的钢丝帘线子午胎的表面进行扫描，检测该子午胎钢丝帘线每个位置的涡流磁场分布，通过计算机11的内存记录下来每个位置涡流磁场分布所对应的数据；三、逐个比对定标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涡流磁场分布所对应的数据是否存在超过允许的差异；如果出现，则认为该子午胎钢丝帘线存在缺陷；如果无，则认为该子午胎钢丝帘线没有缺陷。

所述印刷电路绕组阵列10上的感应线圈10-1位置区域是这样分配的：一组直径递增的同心圆，直径最小的同心圆所包裹的区域为中心检测区域，中心检测区域的编码为0.0，直径最小的同心圆与直径最大的同心圆之间所包裹的区域为检测区域，检测区域沿圆周顺时针方向或逆时针方向均匀划分有多组局部检测区域，本实施方式中设有十六组局部检测区域，每组局部检测区域被一组同心圆分割成多个局部小检测区域，本实施方式中，每组局部检测区域被两个同心圆分割成三个局部小检测区域(与直径最小的同心圆相邻的为第二同心圆，与直径最大的同心圆相邻的为第三同心圆；第二同心圆与直径最小的同心圆之间、第二同心圆与第三同心圆之间及第三同心圆与直径最大的同心圆之间分别包裹有十六个局部小检测区域)，每个局部小检测区域具有不同的编码，即：第二同心圆与直径最小的同心圆之间所包裹的检测区域按逆时针方向编码分别为1，1～1，16；第二同心圆与第三同心圆之间所包裹的检测区域按逆时针方向编码分别为2，1～2，16；第三同心圆与直径最大的同心圆所包裹的检测区域按逆时针方向编码分别为3，1～3，16；编码1，1与编码2，1和编码3，1的起始位置相同，同心圆的圆心为印刷电路绕组阵列10的中心。每个局部小检测区域和中心检测区域中各设置一个感应线圈10-1。因为印刷电路绕组阵列10上的感应线圈10-1的分布具有一定规律，通过该印刷电路绕组阵列10可以判断出与检测探头下端部相对应的一定区域内的涡流磁场改变，就能够判断出该区域内所对应的子午胎钢丝帘线缺陷状况。本实施方式中的磁罐2的外表面用环氧树脂密封，可使检测探头密封成紧凑的一体式结构。

具体实施方式二：下面结合图1和图2具体说明本实施方式。它还包括探头套总成；所述探头套总成由探头套3、支架5、电缆插头7、电源指示灯4和缺陷报警灯8组成；所述探头套3的上方固定装有支架5，探头套3的顶端固定装有电缆插头7，探头套3包在磁罐2的圆周表面上，探头套3的外壁上分别装有电源指示灯4和缺陷报警灯8。