子午线轮胎模具激光检测系统的研究与实现
子午线轮胎模具用于制造子午线轮胎，其产品质量对子午线轮胎的制造至关重要。近年来，轮胎工业的迅猛发展给轮胎模具业提供了广阔的市场空间，使轮胎模具业得以快速增长。子午线轮胎是轮胎的一种结构形式，近年来在轮胎市场占有率高达80％以上。商家对子午线轮胎模具的加工要求也越来越高，其加工检测手段也得以不断更新和改进。
传统的子午线轮胎模具检测方法主要是依靠百分表，人工取样测量模具内径值。然后通过比较取样点内径大小，经分析得出产品质量检测报告。这种办法的局限性是需要耗费大量人工，而且取样完全由人工决定，精度受人为因素影响较大。经过改进的测量方法是使用光栅尺设备进行测量，但是仍然需要人为控制读数，加上子午线轮胎模具的外形特点，使得测量精度难以保证。为了提高测量的精度和便捷性，目前越来越多的光电技术被引入到轮胎模具质量检测中，其中检测精度较高的就是激光传感器。
本论文在结合光栅尺测距与激光测距的基础上，设计了一种基于FPGA的子午线轮胎模具激光检测系统。该检测系统不仅可以提高测量精度和测量自动化程度，而且可以节省测量成本，有较大的实用价值。该检测系统由机械平台子系统(以下简称机械系统)和光电检测与控制子系统(以下简称电子系统)两大部分组成。本论文主要的工作就是设计并实现电子系统中位移数据采集功能和电机控制功能。
电子系统主要分为下位机和上位机两部分：下位机可以通过步进电机控制光电检测装置的移动，接收来自上位机的控制命令改变测量点，将光栅尺的数据进行采集分析并实时返回给上位机控制程序。同时也可以通过电子手轮控制步进电机的运动，从而实现在必要时人为干预光电检测装置的移动。上位机是在工业计算机上使用VC++软件编写控制程序，在控制程序中完成对激光测距仪位移数据和下位机光栅尺位移数据进行采集、运算，得到子午线轮胎模具具体某一点的相对内径大小，同时可以向下位机下达控制指令。通过对子午线轮胎模具不同花纹层的相对内径大小进行多点测量，就可以评估该子午线轮胎模具的加工质量。
为了提高测量的灵活性，在光电检测装置中加入电子手轮以便进行人工干预。检测过程中，电子手轮和上位机配合控制步进电机的运动。上位机主要是在对激光测距仪和光栅尺的数据进行采集分析的基础上，对步进电机所需移动距离做出正确的运算，再通过串口给FPGA下达正确的指令；电子手轮则通过人工判断光电检测装置的当前位置来进行微调。为了确保检测系统的安全运行，在步进电机运动行程的极限位置，均设计了行程开关，对步进电机的运行进行了限制。
本论文安排：第一章主要概述了目前国内外轮胎模具检测技术手段情况；第二章主要阐述了系统原理及关键技术，并介绍了系统机械部分、电气部分和使用的设计工具；第三章主要说明了系统下位机的硬件组成，包括FPGA控制电路图、模块设计等；第四章主要是关于使用VC++实现上位机控制软件的设计、编写；第五章是工作总结和前景展望。
子午线轮胎模具;激光测距仪;激光检测系统;光栅尺;步进电机
中国海洋大学
硕士
信号与信息处理
李欣
2012
中文
TQ330.41;TH744.5
79
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）