輪胎拋光過程中拋光半徑的確定的制作方法

專利名稱：輪胎拋光過程中拋光半徑的確定的制作方法
技術領域：
本發明主要涉及輪胎的胎面翻新(retreading),特別涉及用于從輪胎的胎冠拋光胎面的拋光機。
背景技術：
已知輪胎包括胎面，胎面由或厚或薄的基于橡膠混合物的外層構成，外層中模制有各種槽和胎面花紋，以特別用于增強車輛相對于地面的抓地力。在某些情況下，為了制備磨損輪胎以進行胎面翻新，需要加工或去除輪胎的外表面，例如輪胎胎面。通常，通過拋光機的拋光頭來實現輪胎胎面的去除，拋光頭是各種類型的磨光設備之一，例如銼刀、砂輪和鋼絲刷。用于輪胎胎面去除的另一個工藝是利用被稱為"去皮機"的圓柱形刀具的切削工藝。在胎面去除的過程中，需要監控留在帶束層(belt)上的材料的量，以使去除設備不接觸或損壞帶束層，否則將會破壞輪胎。因此，在胎面去除的過程中，去除設備可以利用各種類型的傳感器來監控留在帶束層上的材料的量。這樣的傳感器對于本領域技術人員來說是熟知的，在美國專利No. 6，386，024中完整地公開了一個例子，以引用的方式將其全部內容包含于此。

發明內容
本發明的特定實施例包括用于拋光輪胎的方法、計算機程序產品和裝置。執行該拋光以制備用于胎面翻新過程的輪胎。本發明的方法的特定實施例，即確定用于從輪胎胎冠上拋光胎面的拋光半徑的方法，包括從傳感器接收信號，該傳感器掃描穿過輪胎胎冠的一部分的橫向路徑，從穿過輪胎胎冠的一部分的多個橫向位置的每一個接收該信號，通過該傳感器產生的信號是輪胎胎冠表面與輪胎中的帶束層(belt)之間的距離的函數。其他步驟包括將傳感器信號解釋為在多 個位置的每一個上測量的輪胎胎冠表面與帶束層之間的距離，并為新 的拋光半徑選擇一個或多個建議原點位置，其中每個建議原點位置位 于輪胎的中心線上。這些方法的特定實施例還可以進一步包括在穿過胎冠的多
個橫向位置的每一個上計算胎冠表面與帶束層之間的計劃距離
(projected distance)的步驟，其中每個計劃距離基于由具有一個或多 個建議原點位置的拋光半徑描述的圓弧。其他步驟可以包括從一個或 多個建議原點位置為新的拋光半徑選擇新的原點位置，并沿著由新的 拋光半徑描述的圓弧從輪胎胎冠拋光胎面。本發明的特定實施例進一步包括用于校正從輪胎胎冠拋光 胎面的輪胎拋光機。這種拋光機包括提供傳感器輸出信號的傳感器， 該傳感器輸出信號是輪胎胎冠表面與輪胎中的帶束層之間的距離的函 數；用于拋光輪胎的拋光頭；以及具有處理器和存儲由處理器執行的 指令的存儲器存儲設備的控制器，這種可執行指令包括執行上述方法 的指令。在特定實施例中，傳感器可操作地相對于拋光頭固定安裝。本發明的特定實施例包括用于從輪胎胎冠拋光胎面的輪胎 拋光機，該拋光機具有提供傳感器輸出信號的傳感器，該傳感器輸出 信號是輪胎胎冠表面與輪胎中的帶束層之間的距離的函數，該傳感器 可操作地相對于拋光頭固定安裝；以及用于拋光輪胎的拋光頭。該拋 光機還包括控制器，該控制器具有處理器和存儲由處理器執行的指令 的存儲器存儲設備，這種可執行指令包括控制輪胎胎冠與拋光頭之間 的接觸的指令以及可由處理器執行的基于傳感器相對于拋光頭的固定 位置來確定傳感器相對于輪胎中心線的位置的指令。根據附圖中顯示的本發明的特定實施例的以下詳細描述，本 發明的前述及其他目的、特征和優點將顯而易見，附圖中相同的附圖 標記表示本發明的相同部件。


圖1是根據本發明的實施例的輪胎拋光機的透視圖。 [OOll]圖2是在圖1中示出的拋光機的局部側視圖。
8
圖3是圖1的拋光機的控制器的透視圖。圖4是圖1的輪胎和傳感器部分的橫截面視圖。
圖5是顯示根據本發明的實施例的多個信號響應曲線的曲線圖。圖5A是顯示根據本發明的實施例的多個信號響應與相應距離的表格。圖6是圖4的輪胎的局部橫截面視圖，顯示具有不同長度和原點位置的拋光半徑。圖7是顯示由用于圖6的輪胎的初始拋光半徑產生的胎面厚度與目標胎面厚度之間的差異的表格。圖8是顯示由用于圖6的輪胎的迭代拋光半徑產生的胎面厚度與目標胎面厚度之間的差異的表格。圖9是圖4的輪胎的局部橫截面視圖，顯示具有不同長度并從相同的原點位置起始的拋光半徑。圖10是顯示由用于圖9的輪胎的初始拋光半徑產生的胎面厚度與目標胎面厚度之間的差異的表格。圖11是顯示由用于圖9的輪胎的迭代拋光半徑產生的胎面厚度與目標胎面厚度之間的差異的表格。圖12是顯示根據本發明的實施例的確定用于拋光輪胎胎面的拋光半徑的方法的流程圖。
具體實施例方式本發明的特定實施例提供了確定用于從輪胎的胎冠拋光胎面的拋光半徑的方法、計算機程序產品和裝置，制備該輪胎以用于胎面翻新操作。該制備包括利用輪胎拋光機從輪胎的胎冠拋光胎面。輪胎拋光機通常以通常對應于帶束層組合件(belt package)
的上輪廓的預定拋光半徑從輪胎拋光胎面。拋光半徑由拋光半徑的長度和拋光半徑的原點位置確定。帶束層組合件位于胎面和輪胎的底胎面(imdertread)下，殼體被拋光以在上帶束層上僅留下預定的薄的材料層。為被拋光的輪胎選擇拋光半徑，從而例如，較寬輪胎以遠大于較窄輪胎的拋光半徑被拋光。拋光半徑的原點通常位于輪胎中心線上，該中心線垂直通過輪胎胎冠的橫向中心點。拋光機通常執行幾個從一側到另一側的過程(pass),其中 拋光頭穿過輪胎胎冠以去除胎面，每個胎面去除過程從輪胎胎冠去除 多余的胎面。執行這樣的胎面去除過程直到已經從胎冠上拋光所需數 量的橡膠，并且容納替換輪胎胎面的殼體的表面被拋光到預定的胎冠 半徑。當拋光頭通過后，如果留在輪胎帶束層上的橡膠在給定的公 差內大致相同，則所產生的拋光是正常拋光。否則，所產生的拋光可 以被認為是非對稱拋光或者對稱偏離拋光(symmetrically deviated buff)。非對稱拋光可以被定義為拋光從輪胎中心線的一側去除的橡膠 多于從輪胎中心線的另一側去除的橡膠。非對稱拋光與對稱偏離拋光 不同，其中對稱偏離拋光關于輪胎的中心線對稱，但是在胎冠的寬度 上殘留的橡膠的量不同，例如朝向輪胎的胎肩比在輪胎的中心線保留 更多橡膠。例如在以過長或過短的拋光半徑來拋光輪胎時，會出現對稱 偏離拋光。如果以過長的拋光半徑來拋光輪胎，則在輪胎兩側上的胎 肩比胎冠的中心部分具有更多數量的橡膠殘留。如果以過短的拋光半 徑來拋光輪胎，則在輪胎兩側上的胎肩比胎冠的中心部分具有更少數 量的橡膠殘留。在拋光過程中，例如當拋光機的機械部件(包括在拋光過程 中支撐輪胎并旋轉輪胎的軸)偏斜時會出現非對稱拋光。在拋光過程 中，當拋光頭接近并推靠在輪胎上時，軸可能非常輕微地遠離拋光頭， 尤其是在軸的非支撐的外側端。這種運動可能導致非對稱拋光，因為 從輪胎的外側去除的橡膠少于從輪胎的內側去除的橡膠。本領域技術人員熟知的是沿著預定的拋光半徑從輪胎拋光 胎面的裝置和方法。例如， 一些拋光機橫向于不移動但是旋轉的輪胎 移動拋光頭，從而沿著由拋光半徑描述的圓弧拋光輪胎。其他拋光機 橫向于固定拋光頭移動輪胎，從而沿著由拋光半徑描述的圓弧拋光輪 胎。 一些拋光機通過例如沿著X-Y坐標系移動拋光頭來控制胎面與拋 光頭之間的接觸，從而沿著由拋光半徑描述的圓弧拋光輪胎。其他拋 光機例如通過繞機械樞軸點樞轉拋光頭來控制拋光頭與輪胎之間的接觸，從而沿著由拋光半徑描述的圓弧拋光輪胎。應指出，拋光半徑的 原點不是機械點或者機械樞軸點，而是描述圓弧的拋光半徑的原點， 沿著該圓弧，拋光機的控制器引起拋光頭與輪胎胎面之間的接觸。如上所述，當相等地殘留在輪胎兩側上的橡膠量多于或少于 殘留在輪胎中間的橡膠量時，出現對稱偏離輪胎。本發明的實施例通 過以下方式自動校正對稱偏離拋光，即沿著輪胎的中心線將拋光半徑 的原點的位置偏移到新位置，或者更靠近輪胎以使拋光半徑更短，或 者遠離輪胎以使拋光半徑更長。如上所述，當輪胎的一側(例如輪胎的外側)比輪胎的另一
側(例如輪胎的內側)具有更多的輪胎殘留時，出現輪胎的非對稱拋 光。本發明的實施例通過使拋光半徑的原點偏離輪胎的中心線來自動 校正非對稱拋光，偏離通常沿著需要去除更多橡膠的輪胎一側的方向。 這樣的偏離將在輪胎的一側上去除較多的橡膠，而在輪胎的另一側上 去除較少的橡膠，從而校正非對稱拋光。本發明的特定實施例包括測量留在輪胎的胎冠中的帶束層 上的橡膠量，其通常在拋光頭通過輪胎的過程中或者其后進行。在穿 過胎面的一部分的離散橫向位置上進行這樣的測量。如果該測量顯示 拋光是對稱偏離的，即相等地留在輪胎的兩側上的橡膠量多于或少于 留在輪胎中間的橡膠量，或者如果該測量顯示拋光是非對稱的，即輪 胎中心線的一側上的橡膠厚于輪胎中心線的另一側上的橡膠，則拋光 半徑的原點被移動到一個或多個通過迭代得到的建議位置，計算該移 動的效果并且將該移動的效果與經過拋光過程之后獲得的厚度測量值 比較。可以進行統計分析，例如最小方差分析，以選擇最佳的通過迭 代提出的原點位置，然后可以以從新選擇的原點位置起始的拋光半徑 進行第二拋光過程。本發明的特定實施例包括確定用于從輪胎的胎冠拋光胎面 的拋光半徑的方法和/或用于校正非對稱拋光的方法。該方法可以包括 確定拋光半徑的原點位置的步驟，拋光半徑描述了一圓弧，沿著該圓 弧從輪胎胎冠來拋光胎面。通過長度和原點位置來確定拋光半徑。本發明的特定實施例可包括從傳感器接收信號的步驟，該傳 感器掃描穿過輪胎胎冠的至少一部分的橫向路徑，從穿過輪胎胎冠的
ii至少一部分的多個橫向位置的每一個接收信號，通過傳感器產生的信 號是輪胎胎冠與輪胎中的帶束層之間的距離的函數。認識到在拋光過 程中輪胎在旋轉，并且當傳感器橫向通過旋轉的輪胎時傳感器產生信 號。因此，橫向位置可以位于輪胎圓周上的任意點上，或者可選的， 可以在相同的圓周位置上橫向選取，即在輪胎通過傳感器的每次完整 旋轉處或者在輪胎通過傳感器的每個部分旋轉處，例如在每半周旋轉 或每四分之一周旋轉處，等等。接收信號的橫向位置的數量可以根據環境的控制(dictate) 大范圍變化。但是對于特定實施例的應用來說，通常認為在輪胎中心 線的每一側上選擇2至IO個位置就足夠了。從傳感器產生的信號是傳 感器和輪胎的帶束層之間的距離的函數。如果胎冠表面與傳感器之間 的距離已知，且該距離可以被測量，則可以通過從傳感器與帶束層之 間的距離減去傳感器與胎冠表面之間的距離來確定胎冠表面與帶束層 之間的距離。這樣，從傳感器產生的信號還是胎冠表面與輪胎帶束層 之間的距離的函數。因此，本發明的特定實施例可以進一步包括將信 號解釋為在多個橫向位置的每一個上測量的胎冠表面與輪胎中的帶束 層之間的距離的步驟。為了確定在下一個拋光過程拋光輪胎的拋光機所采用的拋 光半徑原點的新位置，該方法可以進一步包括選擇用于新的拋光半徑 的一個或多個建議原點位置的步驟。為了校正對稱偏離拋光，每個建 議原點位置均位于輪胎的中心線上。為了校正非對稱拋光，每個建議 原點位置均不位于輪胎的輪胎中心線上。利用一個或多個建議原點位置，本發明的特定實施例的方法 可以進一步包括計算穿過胎冠的多個橫向位置中的每一個位置上的胎 冠表面與帶束層之間的計劃距離(projected distance)的步驟，其中每
個計劃距離基于由具有一個或多個建議原點位置的拋光半徑描述的圓 弧。該方法可以進一步包括從一個或多個建議原點位置為新的 拋光半徑選擇新位置的步驟，以及沿著由新的拋光半徑描述的圓弧從 輪胎胎冠拋光胎面的步驟。特定實施例可以包括通過所計算的測量距 離與目標距離之間的差異以及所計算的計劃距離與目標距離之間的差異的統計分析來選擇新的原點位置的步驟(其中為多個橫向位置的每 一個計算上述差異)，其作為為新的拋光半徑選擇新位置的步驟的一部 分。在特定實施例中，測量由傳感器接收的信號所確定的、拋光
過程之后殘留的橡膠的厚度，該測量可作為確定以被拋光的拋光半徑 從輪胎胎冠進行的胎面拋光是不是非對稱拋光、對稱偏離拋光、正常 拋光、還是其結合的步驟。如果在多個橫向位置所測量的厚度相同， 或者在接受的公差范圍內，則拋光正常，不需要對拋光半徑的原點位 置進行校正。如果所測量的厚度顯示輪胎中心線的一側上的厚度大于 另一側上的厚度，則拋光是非對稱拋光。如果所測量的厚度顯示厚度 關于中心線對稱但是中心線附近的橡膠殘留的量不同于遠離中心線的 極端位置處的橡膠殘留的量，則拋光是對稱偏離的。當然，可以通過 從目標值減去從穿過胎冠的多個橫向位置獲取的每個厚度測量值來進 行上述確定，其中目標值例如可以是在中心線獲取的測量值或者為特 定應用定義的其他目標。如果識別到拋光是正常、非對稱、對稱偏離或其結合，則本 發明的特定實施例可以包括以下的確定步驟如果拋光是對稱偏離的， 則沿著輪胎的中心線移動拋光半徑的原點位置；如果拋光是非對稱的， 則垂直于中心線移動原點位置；和/或如果拋光是非對稱以及對稱偏離 的，則沿著垂直于中心線的方向移動原點位置，然后沿著平行于中心 線的線的方向移動原點位置。如果拋光是正常的，則本發明的實施例可以包括以下步驟 如果以一拋光半徑進行的拋光為正常拋光，選擇與被拋光的拋光半徑 的原點位置相同的新的原點位置。額外的步驟包括將被拋光的拋光半 徑的長度減小為新的拋光半徑長度。該新的半徑長度較短；以在下一 拋光過程中去除更多的橡膠。可選地，原點位置可以沿著中心線遠離 輪胎，保持同樣的長度具有與減小拋光半徑長度相同的效果，但是獲 得與前一正常拋光的圓弧同心的圓弧。本發明的特定實施例可以進一步包括以下步驟改變具有新 的拋光半徑原點位置的拋光半徑的長度，并在新位置以改變的拋光半 徑長度沿著由具有新的拋光半徑原點的拋光半徑描述的圓弧從輪胎胎冠上拋光胎面。本發明的特定實施例可以包括減小新的拋光半徑的長 度的步驟，其中當長度較小時，圓弧更接近輪胎的帶束層。本發明的特定實施例可以進一步包括以下步驟通過一系列 迭代為新的拋光半徑選擇建議原點位置。如上所述，建議原點位置的 迭代可以通過確定以拋光半徑進行的拋光是否為正常、非對稱、對稱 偏離或其組合來確定。在此描述的方法可以應用于輪胎拋光機中，且可包含在計算
機軟件中。下面將詳細描述其在示例性實施例中的應用或實施的方法 和方式。圖1至4總體上公開了用于根據本發明的特定實施例的方 法、計算機程序和裝置從輪胎去除胎面的輪胎拋光機10。具體而言， 拋光機IO用于以選定的拋光半徑來從輪胎拋光胎面，拋光半徑由其長 度和其原點位置定義。拋光機IO通常包括胎面去除工具或拋光頭12、 傳感器組件14、傳感器輸出端26、可編程邏輯控制器20或具有可以 執行可編程指令的處理器的其他設備，例如個人計算機或大型計算機， 以及用戶接口 28。拋光頭12從輪胎30的胎冠去除胎面材料32，且可 以包括能夠從輪胎去除胎面的任何設備，包括但不限于磨光設備(例 如銼、砂輪和鋼絲刷)，以及圓柱形刀具或"去皮機"。可選地，如現有技術中所知，拋光機10還可以包括一個或 多個拋光頭12。具有單個拋光頭12的拋光機通常被稱為單頭拋光機， 而具有兩個拋光頭12的拋光機被稱為雙頭拋光機。可構思拋光頭12 可用于去除除胎面32以外的任何材料，例如位于帶束層34和胎面32 之間的通常為彈性體的底胎面。但是應指出，本發明可以應用在沿著 由拋光半徑描述的圓弧從輪胎30去除胎面32的任何類型的拋光機上。傳感器組件14通常用于測量輪胎帶束層34上的材料的量。 這樣的材料通常包括輪胎胎面32，但是還可以包括其他材料，例如底 胎面。在所示實施例中，傳感器組件包括框架16、 一對輥子17、傳感 器18、和用于連接框架16和軸15的臂14a。在所示實施例中，軸15 旋轉，從而傳感器組件14可以接合以及脫離輪胎30。具有旋轉臂19a 的圓柱體19可用于旋轉軸15;但是也可以構思利用任何其他旋轉裝置 來旋轉軸15，包括但不限于手動控制桿或電機。在替代實施例中，還可以構思旋轉裝置19也可以繞靜止軸15旋轉臂14a，或者甚至于臂 14a可以由單臂代替。在圖1所示的特定實施例中，傳感器18可操作地相對于拋 光頭12固定安裝，并掃描或測量當拋光頭12拋光胎面之后(即當輪 胎旋轉且拋光頭12在拋光時)殘留在帶束層34上的材料的量。可操 作地相對于拋光頭固定安裝描述了傳感器在操作時與拋光頭的位置關 系不變。當拋光頭與輪胎胎冠之間的接觸沿著由拋光半徑描述的圓弧 移動時，傳感器沿著相對于拋光頭的固定位置移動。在具有繞機械樞 軸點樞轉的拋光頭的拋光機上，傳感器可以被安裝在樞轉部件上，從 而當拋光頭樞轉時，傳感器底座(mounting)隨拋光頭移動。在具有安 裝在沿X-Y坐標系移動的基座(pedestal)上的拋光頭的拋光機上，傳 感器可以被安裝在基座上，從而當拋光頭沿X-Y坐標系移動時，傳感 器底座隨拋光頭移動。由于控制器20控制拋光機10沿著由拋光半徑描述的圓弧拋 光輪胎，本領域技術人員很容易認識到，由于傳感器18被可操作地相 對于拋光頭12固定安裝，因此可以容易地確定傳感器18的位置。由 于控制器20控制拋光頭12和輪胎30之間的接觸面積，因此其可以準 確地確定拋光頭12相對于輪胎36的中心線的位置，從而控制器20可 以通過利用簡單的三角和/或數學函數來確定被可操作地相對于拋光頭 12固定的傳感器18的位置。通過這種方式，控制器20可以確定多個 橫向位置中的每一個，其中控制器20從這些橫向位置接收來自于傳感 器18的信號。當然，在其他實施例中，可以構思傳感器組件14和/或傳感 器18可以獨立于拋光頭12，和/或可位于獨立于或除拋光機10以外的 設備或機器上。在那些實施例中，伺服設備例如可以穿過輪胎移動傳 感器，并將關于傳感器相對于輪胎中心線36的位置的輸入提供到控制 器20中。這樣的設備是眾所周知的，在美國專利No. 6,386,024中有完 整的描述。可選地，在其他實施例中，傳感器可以是相對于旋轉輪胎固 定安裝的一系列單獨的傳感器件。例如，第一傳感器件可以安裝在中 心線36處的胎冠上方，第二和第三傳感器件以固定距離安裝在第一傳感器件的兩側，等等。這一系列傳感器件是傳感器的示例性實施例(傳 感器件的集合)，其提供來自于穿過輪胎胎冠的一部分的多個橫向位置 中的每一個(每個傳感器件的位置)的信號，傳感器掃描穿過輪胎胎 冠的橫向路徑。傳感器18通常位于胎面32的徑向上方或外側，可以在輪胎 胎面32上方存在或不存在偏移距離40。傳感器18可以包括用于測量 傳感器18與帶束層34之間的距離的超聲波、磁或電感式接近傳感器 (proximity sensor)。但是，可構思使用任何其他傳感器類型，包括能 夠定位有色金屬軟線材料的傳感器。對于單頭拋光機，單個傳感器可 以與單個拋光頭12相連。雙頭拋光機可以包括兩個傳感器，每個傳感 器與一個拋光頭12相連。對于單頭拋光機10，拋光頭12和傳感器18可以在輪胎中 心線36處開始拋光和掃描過程，然后繼續到輪胎胎肩之一 (即輪胎胎 面的一側)，作為第一過程。采取初始過程之后，拋光頭12和傳感器 18可以回到輪胎中心線36以開始后續的拋光和掃描輪胎胎面32的另 一半的過程。由于輪胎胎面32的拋光通常關于輪胎中心線36對稱， 包括確定新的拋光半徑原點位置的步驟的該方法可以為每一拋光過程 執行該步驟。還可以構思拋光頭12和傳感器18可以在輪胎的胎肩或 側面開始初始過程，然后穿過輪胎胎面拋光和掃描至另一胎肩或側面， 從而在單個過程中拋光和掃描輪胎胎面。可構思在每一過程中或者每 一過程之后執行包括確定新的拋光半徑原點位置的方法的特定實施傳感器18產生信號響應，該響應是傳感器18與輪胎帶束層 34之間的距離42的函數。信號響應可以由值來表示，其可以表示電流、 電壓、電阻或任何其他的信號響應特性。最后，信號通過輸入/輸出(1/0) 電纜26被傳送到可編程邏輯控制器20以進行評估和處理。傳感器18通常位于胎面32的徑向上方或外側，可以在輪胎 胎面32上方存在或不存在偏移距離40。傳感器18可以包括用于測量 傳感器18與帶束層34之間的距離的超聲波、磁或電感式接近傳感器。 但是，可構思使用任何其他傳感器類型，包括能夠定位有色金屬軟線 材料的傳感器。對于單頭拋光機，單個傳感器可以與單個拋光頭12相連。雙頭拋光機可以包括兩個傳感器，每個傳感器與一個拋光頭12相 連。對于單頭拋光機10，拋光頭12和傳感器18可以在輪胎中 心線36處開始拋光和掃描過程，然后繼續到輪胎胎肩之一 (即輪胎胎 面的一側)，作為第一過程。采取初始過程之后，拋光頭12和傳感器 18可以回到輪胎中心線36以開始后續的拋光和掃描輪胎胎面32的另 一半的過程。由于輪胎胎面32的拋光通常關于輪胎中心線36對稱， 包括確定新的拋光半徑原點位置的步驟的該方法可以為每一拋光過程 執行該步驟。還可以構思拋光頭12和傳感器18可以在輪胎的胎肩或 側面開始初始過程，然后穿過輪胎胎面拋光和掃描至另一胎肩或側面， 從而在單個過程中拋光和掃描輪胎胎面。可構思在每一過程中或者每 一過程之后執行包括確定新的拋光半徑原點位置的方法的特定實施 例。傳感器18產生信號響應，該響應是傳感器18與輪胎帶束層 34之間的距離42的函數。信號響應可以由值來表示，其可以表示電流、 電壓、電阻或任何其他的信號響應特性。最后，信號通過輸入/輸出(1/0) 電纜26被傳送到可編程邏輯控制器20以進行評估和處理。控制器20將接收的信號解釋為帶束層32與傳感器18之間 的距離。如果傳感器與胎面外表面實質接觸，信號通常表示帶束層34 上方的材料厚度。如果傳感器偏離胎面32的偏移距離，則帶束層34 上方的材料等于傳感器測量的距離減去偏移距離40。非限制性的，信 號還可以通過無線通信(例如但不限于紅外信號或射頻)，或通過一根 或多根電纜(包括但不限于光纖)，或通過本領域技術人員已知的任何 其他方法或設備被發送到控制器20。可編程邏輯控制器20通常從傳感器18接收信號響應，以監 控并幫助控制從輪胎30去除的胎面32的量。在一種已知方法中，控 制器20操作拋光頭12和/或輪胎30，從而拋光頭12沿著由拋光半徑 描述的圓弧接觸并拋光輪胎30。在本發明的特定實施例中，控制器20 進一步將從傳感器18接收的信號解釋為胎面表面32與帶束層34之間
、
在特定實施例中，控制器20可以利用信號-距離函數或表格(即圖5中顯示的信號響應曲線38)將信號響應轉換為相應的距離，
例如在2007年3月29日提交的PCT申請No. PCT/US07/65522中公開
的信號響應曲線，通過引用將其全部內容包含于此。控制器20包括邏 輯處理器21，其可以是微處理器；存儲器存儲設備22，例如RAM(隨 機存取存儲器)、ROM (只讀存儲器)、PROM (可編程只讀存儲器)； 以及至少一個用于與拋光機10通信的輸入/輸出(I/O)電纜26。此外， 控制器20可以包括用于容納具有I/O電纜連接器27的I/O卡的I/O插 槽23。操作者可以利用用戶接口 28來監控傳感器測量值并編程，或控 制或指示控制器20和拋光機10的操作，其包括執行與確定新的拋光 半徑原點位置或校正的拋光半徑原點位置相關的每一步驟和方法，如 下詳述。用戶接口 28和控制器20可以通過I/0電纜27通信。還可以 構思在控制器20、用戶接口 28和拋光機IO之間存在無線通信。通常，可以通過任何已知的圖形或文本語言來編程控制器 20。編程指令、數據、輸入和輸出可以存儲在存儲器存儲設備22中， 其可以被處理器21訪問。特別地，與在此公開的所述方法相關的編程 指令可以存儲在存儲器存儲設備中，并由處理器21執行。存儲器設備 22可以包括任何市面上已知的存儲設備，例如硬盤驅動器、光學存儲 設備、閃存等。處理器21執行編程指令，還可以執行距離計算和測量， 并執行與在此公開的方法有關的指令以及在此討論的其他操作。存儲 器存儲設備22還存儲輸入、輸出和其他信息，例如在處理器19執行 其操作時使用的表示信號響應曲線38的函數和表格。除了執行距離轉 換和測量，控制器20還可以被編程以基于接收的輸入產生信號響應曲 線38，其還可以表示為表格39。參考圖5和5A，控制器20可以使用信號響應曲線38將從 傳感器18接收的信號響應轉換為距離。信號響應曲線38通常是傳感 器18與帶束層34之間的距離42的函數，并將信號響應與距離相關聯。 信號響應曲線38可以作為函數或表格存儲在存儲器存儲設備22中。 處理器21利用理想的信號響應曲線來確定對應于所接收的信號的距 離。具體而言，在示例性實施例中，通過表示信號響應曲線38 的函數來確定距離，信號響應曲線38可以是線性或非線性的。在另一個實施例中，從表示信號響應曲線38的表格39以如下方式確定距離: 從表格中定位其值與接收的信號響應最接近的兩個信號響應，然后獲 得兩個信號響應之間的線性關系及其對應的距離。通過線性關系，為 接收的信號響應確定距離。線性關系可以包括線性函數，或者可以基 于將接收的信號關聯到從表中選擇的兩點之間的范圍的百分比或比
率。在意外情況下，如果接收的信號響應基本上等于表39中的信號響
應，則對應的距離也可以表示接收的信號響應的距離。由于信號響應在輪胎與輪胎之間變化，在示例性實施例中可 以提供多個信號響應曲線38，其中每條響應曲線38表示具有共同的輪 胎特性的輪胎或多個輪胎，所述的特性例如是輪胎尺寸、形狀、結構、 制造商或品牌、或者胎面輪廓。因此，為了更準確地控制胎面測量和 去除，處理器21基于已知的輪胎特性或者基于從操作者接收的特定信 息或指令選擇信號響應曲線38。如函數或表格39，信號響應曲線38 通常存儲在存儲器存儲設備22中，并被處理器21使用以根據反映上 述方法的編程指令來確定距離。總體參考圖6至12，輪胎拋光機10可以以一個或多個拋光
半徑46-48拋光輪胎30的胎面32 (圖6)。每個拋光半徑包括長度和沿
著中心線36定位的原點46a-48a。當以特定的拋光半徑拋光輪胎胎面
時，胎面外表面形成由拋光半徑48描述的曲線或圓弧。在圖中，拋光
半徑48表示具有原點48a的初始(或之前的)拋光半徑。所示的其他 拋光半徑46、 47表示分別具有各自原點46a和47a的試驗或建議拋光
半徑，其可以被檢驗以確定這些建議半徑之一是否將在拋光后在帶束 層34上提供理想的材料量。如上所述，本發明的特定實施例利用這些 建議拋光半徑來計算如果使用建議拋光半徑而將能去除的胎面的突出可以利用傳感器18在穿過輪胎胎冠的至少一部分的多個橫 向位置掃描胎面32，并在拋光頭12的第一拋光過程之前或之后，在每 個位置測量傳感器18與帶束層34之間的距離。當制備用于胎面翻新 的輪胎時，理想的是在帶束層寬度上具有基本一致的胎面厚度和/或在 帶束層34上的最小量的材料殘留。在一個示例性實施例中，如圖6所示，開始時可以以具有位于中心線36上的原點48a的初始拋光半徑48拋光輪胎30。在初始拋 光的同時，傳感器18可以掃描胎冠的輪胎胎面32并在穿過胎面32的 一部分的多個位置1-5產生響應信號。多個位置1-5可以穿過胎面以不 變或變化的增量出現。此外，傳感器18可以沿著穿過胎面的特定橫向 路徑掃描胎面(即產生信號)，其中穿過特定的橫向路徑在多個位置產 生單一信號。換言之，橫向路徑重合于正交于輪胎中心線36的輪胎的 橫截面。為達到此目的，可以使用觸發器或計時函數以保證當輪胎旋 轉時傳感器18沿著該路徑掃描。觸發器可以包括任何已知的設備或方 法，包括但不限于本領域技術人員已知的編碼器或接近傳感器。接近 傳感器可以利用連接到輪胎或輪緣的物體，例如金屬物體(金屬塊、 螺栓等)，以初始化沿著特定的橫向路徑進行的掃描。作為沿橫向路徑掃描或繞胎面圓周的任意掃描的替代方式， 傳感器18可以在每個橫向位置或在橫向位置之間圍繞輪胎產生多個信 號，以沿著輪胎胎面獲得每個位置或者范圍的平均測量值。由于輪胎 帶束層34可以在其外邊緣變化，希望只掃描胎面的一部分，例如胎面 寬度的內部80%，以確定新的拋光半徑和/或新的拋光半徑原點位置， 其之后可用于拋光輪胎。掃描輪胎30的胎冠之后，控制器20可以將其從傳感器18 接收的信號解釋為傳感器18 (或胎面表面)與帶束層34之間的測量距 離42。為了后續的分析和比較，測量距離42可以被轉換或不轉換為表 示殘留在帶束層34上的材料44的厚度，若存在偏移，則通過從測量 距離42中減去傳感器18與胎冠胎面36之間的偏移距離來獲得該厚度。獲得測量距離之后，可以比較測量距離與目標距離，目標距 離通常是在輪胎中心線36的位置1處的橡膠厚度，雖然也可以通過與 給定應用相關的任何標準來選擇目標。目標距離通常反映了以初始拋 光半徑48指定的目標結果。但是，可構思目標距離可以反映隨后的拋 光過程所需的距離。例如，由于彈性材料的內在不一致性、機器磨損、機器部件 和輪胎重量的變化，任何拋光可能達不到理想的結果。因此，輪胎胎 面以具有其原點位置最終提供了與理想拋光表面輪廓不同的拋光表面 輪廓的拋光半徑被拋光。偏離可能關于輪胎中心線36對稱或非對稱。通過沿輪胎中心線36移動拋光半徑的原點位置來獲得對稱偏離拋光的
校正。如果偏離關于中心線36不對稱，則可以通過相對于輪胎或輪胎 中心線36橫向移動拋光半徑的原點來獲得非對稱偏離的校正。可以構 思兩種校正可能同時出現，即拋光半徑的原點位置可以以如下方式被 移動(1)垂直于輪胎胎冠(即沿著中心線36靠近或遠離輪胎胎面 32)，和/或(2)水平于或橫向于輪胎胎冠(即正交于中心線36從輪胎 一側到另一側)。對拋光半徑的原點位置的上述調整將產生更平或更陡的拋 光圓弧(如果沿著中心線以不變的半徑長度移動原點)或偏心(偏移) 的圓弧(如果正交于中心線以不變的半徑長度移動原點)。當然，如果 希望以比第一或之前的拋光更陡、更平和/或偏心的圓弧穿過輪胎胎冠 來去除額外的橡膠，則可以縮短半徑長度并以新的原點位置進行拋光。本發明的特定實施例可以包括確定用于輪胎的拋光過程的 拋光半徑是否正確或者拋光操作是否產生非對稱拋光、對稱偏離拋光 或其組合的步驟。例如，可以通過比較測量值之間的差異進行上述確 定，其中測量值是由從穿過輪胎胎冠的多個橫向位置中的每一個接收 的傳感器讀數確定的。該差異是測量值本身之間的，或者是測量值與 目標之間的。目標可以是在中心線上或中心線附近獲得的測量值或者 適用于特定應用的任何目標值。如圖6至11所示，本發明的特定實施例包括計算測量距離 與目標距離之間以及計劃距離與目標距離之間的差異。測量距離是在 穿過輪胎胎冠的多個橫向位置的每一個上由傳感器測量的距離。例如， 該測量距離可以由以第一拋光半徑48執行的拋光操作產生，其中第一 拋光半徑48具有位于輪胎中心線36上的第一原點位置48a。計劃距離 是如果已經以具有建議拋光原點位置46a、 47a的建議拋光半徑46、 47
執行拋光操作則可能產生的距離。建議距離例如可由用于第一建議拋 光半徑46的第一建議原點位置46a產生。本發明的特定實施例提供了通過一系列迭代為建議拋光半 徑46、 47選擇多個建議原點位置46a、 47a，并在穿過胎冠的多個橫向 位置的每一個上計算胎冠表面與帶束層之間的計劃距離，其中每個計劃距離基于由具有一個或多個建議原點位置的拋光半徑描述的圓弧。 該結果提供了與測量差距(距離)進行比較的多個計劃距離，從測量 差距中可以選擇新的拋光半徑位置。可以使用統計分析來進行上述選 擇，例如下述的最小平方法。因此，本發明的特定實施例還包括通過 計算的測量距離與目標距離之間的差異和計算的計劃距離與目標距離 之間的差異的統計分析來選擇新的原點位置的步驟，其中為多個橫向 位置中的每一個計算上述差異。根據通過由拋光半徑描述的圓弧來用于控制拋光操作的相
同的技術和計算，可以執行計劃距離的計算。由于控制器20知道拋光 頭12的位置，例如在X-Y場內，是由傳感器18報告的多個橫向位置 的每一個位置，因此控制器20可以計算對于每個建議原點位置和/或拋 光半徑長度(建議拋光)，在多個位置的每一個上，拋光頭12應處于 X-Y場的哪個位置。在建議拋光下拋光頭應處的位置與在實際拋光過 程中拋光頭所在的位置之間的差異在建議拋光的帶束層上產生增大 (正差異)或減小(負差異)的材料厚度。當該差異被加到測量距離 中時，該差異為建議拋光在每個橫向位置上產生了計劃距離。圖7的表格顯示在穿過圖6所示的輪胎的外側的多個橫向位 置的每一個上測量的厚度。表格顯示中心線處的厚度(7mm)大于遠 離中心線處的厚度(6.5mm)，從而表明拋光是對稱偏離的，因為輪胎 的另一側具有對稱的結果(未顯示)。拋光的目標是7mm，并計算測量 厚度與目標之間的差異。還計算這些差異的平方和(1.08)以用于統計 方法，從而選擇下一個拋光半徑。圖8的表格顯示在穿過圖6所示的輪胎的外側的多個橫向位 置的每一個上的計劃距離或厚度。表格顯示對于給定的迭代拋光半徑， 例如具有原點位置47a的第一建議拋光半徑47，在中心線處計算的計 劃距離是7mm，在遠離中心線的位置5處幾乎是7 (6.8mm)。拋光目 標保持相同，并計算差異和平方和(0.06)。由于平方和較小，該建議 拋光較初始拋光相比有所改進。可以通過本領域技術人員已知的任何技術來執行拋光半徑 長度和/或拋光半徑原點位置的迭代選擇。例如，可以任意選擇迭代拋 光半徑，或者從存儲在控制器20的存儲器或其任何部件中的迭代拋光半徑表格中選擇迭代拋光半徑。可選的，可以基于初始拋光半徑、目標距離、和/或計算的差異由例如控制器20或其任何部件來計算迭代。本發明的特定實施例包括選擇多個拋光半徑和/或拋光半徑原點位置，以用于上述評估。然后可以選擇最佳的建議拋光原點位置/拋光半徑，用于在下一拋光過程中進行后續的輪胎拋光。如上所示，可以通過最小平方技術來進行選擇。圖10和11提供了與圖7和8相同的分析。這些例子是為既不是非對稱拋光也不是對稱偏離拋光的方法實施例提供的。如果確定初始拋光半徑在整個測量胎冠上提供了非常一致的差異，即胎面厚度可能非常均勻，但是該厚度可能不是想要的或理想的，則可以調節拋光半徑的長度以校正差異或偏移而不改變原點位置，或者可以沿著中心線36移動原點位置以校正差異。圖12是根據本發明的實施例的確定從輪胎拋光胎面的方法的流程圖。所示狀態描述了本發明的特定實施例的步驟。雖然已經參考本發明的特定實施例描述了本發明，但是應理解，該描述是示例性的而不是限制性的。因此，本發明的范圍和內容只由所附的權利要求書限定。
權利要求
1、一種確定用于從輪胎胎冠拋光胎面的拋光半徑的方法，該方法包括從傳感器接收信號，所述傳感器掃描穿過所述輪胎胎冠的至少一部分的橫向路徑，從穿過所述輪胎胎冠的該部分的多個橫向位置的每一個接收所述信號，由所述傳感器產生的所述信號是所述輪胎胎冠表面與所述輪胎中的帶束層之間的距離的函數；將所述傳感器信號解釋為在所述多個位置的每一個上所述輪胎胎冠表面與所述帶束層之間的測量距離；為新的拋光半徑選擇一個或多個建議原點位置，其中每個所述建議原點位置位于所述輪胎的中心線上；在穿過所述胎冠的所述多個橫向位置的每一個上計算所述胎冠表面與所述帶束層之間的計劃距離，其中每個計劃距離基于由具有所述一個或多個建議原點位置的拋光半徑描述的圓弧；從所述一個或多個建議原點位置為所述新的拋光半徑選擇新的原點位置；以及沿著由所述新的拋光半徑描述的所述圓弧從所述輪胎胎冠拋光所述胎面。
2、 如權利要求l所述的方法，進一步包括確定以被拋光的拋光半徑進行的從所述輪胎胎冠的胎面拋光是否 為非對稱拋光、對稱偏離拋光、正常拋光或其組合。
3、 如權利要求2所述的方法，進一步包括如果以所述被拋光的拋光半徑進行的所述拋光是正常拋光，則選 擇與所述被拋光的拋光半徑原點位置相同的新的原點位置；以及 將所述被拋光的拋光半徑長度減小為所述新的拋光半徑長度。
4、 如權利要求2所述的方法，進一步包括如果以所述被拋光的拋光半徑進行的所述拋光是正常拋光，則選擇沿所述中心線遠離所述輪胎的新的原點位置；以及保持所述被拋光的拋光半徑長度以作為所述新的拋光半徑長度。
5、 如權利要求2所述的方法，進一步包括如果所述拋光是對稱偏離的，則確定沿著所述輪胎的中心線移動 所述拋光半徑的原點位置；如果所述拋光是非對稱的，則確定正交于所述中心線移動所述原點位置；以及如果所述拋光是非對稱以及對稱偏離的，則確定沿正交于所述中 心線的方向移動所述原點位置，然后沿平行于所述中心線的線的方向 移動所述原點位置。
6、 如權利要求1所述的方法，進一步包括通過執行一系列迭代為所述新的拋光半徑選擇所述建議原點位置。
7、 如權利要求l所述的方法，其中選擇所述新的原點位置的步驟進一步包括通過計算的所述測量距離與目標距離之間的差異以及計算的所述 計劃距離與所述目標距離之間的差異的統計分析來選擇所述新的原點 位置，其中為所述多個橫向位置的每一個計算所述差異。
8、 如權利要求7所述的方法，其中所述統計分析是最小平方和技術。
9、 如權利要求l所述的方法，進一步包括縮短所述新的拋光半徑的長度，其中在縮短的長度下，所述圓弧 更靠近所述輪胎的所述帶束層。
10、 一種計算機程序產品，包括包含在計算機可讀存儲介質上的指令，所述計算機程序產品運行以確定用于從輪胎胎冠拋光胎面的拋光半徑，所述計算機程序產品包括接收指令，用于從傳感器接收信號，所述傳感器掃描穿過所述輪 胎胎冠的橫向路徑，從穿過所述輪胎胎冠的一部分的多個橫向位置的 每一個接收所述信號，由所述傳感器產生的所述信號是所述輪胎胎冠 表面與所述輪胎中的帶束層之間的距離的函數；解釋指令，用于將所述傳感器信號解釋為在所述多個位置的每一個上所述輪胎胎冠表面與所述帶束層之間的測量距離；選擇指令，用于為新的拋光半徑選擇一個或多個建議原點位置， 其中每個所述建議原點位置位于所述輪胎的中心線上；計算指令，用于在穿過所述胎冠的所述多個橫向位置的每一個上 計算所述胎冠表面與所述帶束層之間的計劃距離，其中每個計劃距離 基于由具有所述一個或多個建議原點位置的拋光半徑描述的圓弧；選擇指令，用于從所述一個或多個建議原點位置為所述新的拋光 半徑選擇新的原點位置；以及拋光指令，用于沿著由所述新的拋光半徑描述的所述圓弧從所述 輪胎胎冠拋光所述胎面。
11、如權利要求10所述的計算機程序，進一步包括 確定指令，用于確定以被拋光的拋光半徑進行的從所述輪胎胎冠 的所述胎面拋光是否為非對稱拋光、對稱偏離拋光、正常拋光或其組
12、 如權利要求ll所述的計算機程序，進一步包括 選擇指令，如果以所述被拋光的拋光半徑進行的拋光是正常拋光，則用于選擇與所述被拋光的拋光半徑原點位置相同的所述新的原點位 置；以及減小指令，用于將所述被拋光的拋光半徑長度減小為所述新的拋 光半徑長度。
13、 如權利要求ll所述的計算機程序，進一步包括 選擇指令，如果以所述被拋光的拋光半徑進行的拋光是正常拋光，則用于選擇沿所述中心線遠離所述輪胎的新的原點位置；以及保持指令，用于保持所述被拋光的拋光半徑長度以作為所述新的 拋光半徑長度。
14、 如權利要求ll所述的計算機程序，進一步包括 如果所述拋光是對稱偏離的，則用于確定沿著所述輪胎的中心線移動所述拋光半徑的原點位置的確定指令；如果所述拋光是非對稱的，則用于確定正交于所述中心線移動所述原點位置的確定指令；以及如果所述拋光是非對稱以及對稱偏離的，則用于確定沿正交于所 述中心線的方向移動所述原點位置，然后沿平行于所述中心線的線的 方向移動所述原點位置的確定指令。
15、 如權利要求IO所述的計算機程序，進一步包括執行指令，通過執行一系列迭代為所述新的拋光半徑選擇所述建 議原點位置。
16、 如權利要求10所述的計算機程序，其中用于選擇所述新的原 點位置的指令進一步包括選擇指令，用于通過計算的所述測量距離與目標距離之間的差異 以及計算的所述計劃距離與所述目標距離之間的差異的統計分析來選 擇所述新的原點位置，其中為所述多個橫向位置的每一個計算所述差 異。
17、 如權利要求16所述的計算機程序，其中所述統計分析是最小平方和技術。
18、 一種用于從輪胎胎冠拋光胎面的輪胎拋光機，所述拋光機包括提供傳感器輸出信號的傳感器，所述傳感器輸出信號是所述輪胎 胎冠表面與所述輪胎中的帶束層之間的距離的函數；控制器，所述控制器包括處理器和存儲由所述處理器執行的指令的存儲器存儲設備，所述可執行指令包括權利要求10所述的指令；以 及用于拋光所述輪胎的拋光頭。
19、 如權利要求18所述的輪胎拋光機，其中所述傳感器可操作地 相對于所述拋光頭固定安裝。
20、 如權利要求19所述的輪胎拋光機，其中所述計算機可執行指令進一步包括確定指令，用于基于所述傳感器相對于所述拋光頭的固定位置來 確定所述傳感器相對于所述輪胎的中心線的位置。
21、 如權利要求18所述的輪胎拋光機，其中所述可執行指令選自 權利要求ll、 12、 13、 14、 15、 16或17。
全文摘要
本發明涉及用于校正從輪胎胎冠拋光胎面的方法、裝置和計算機程序，該方法的步驟包括在多個位置的每一個上測量輪胎胎冠表面與帶束層之間的距離；利用建議拋光半徑在穿過胎冠的多個橫向位置的每一個上計算胎冠表面與帶束層之間的計劃距離；從輪胎中心線上的一個或多個建議原點位置選擇新的拋光半徑原點位置；以及沿著由具有新的拋光半徑原點位置的拋光半徑描述的圓弧從輪胎胎冠拋光胎面。
文檔編號B24B5/00GK101687300SQ200780053516
公開日2010年3月31日 申請日期2007年6月28日 優先權日2007年6月28日
發明者R·揚, S·曼紐爾 申請人:米其林研究和技術股份有限公司;米其林技術公司