輪胎室內耐久性試驗機紅外熱成像系統的開發和應用

汪元鳳，朱杭靈，肖 琴，王 博

（1.中策橡膠集團股份有限公司，浙江 杭州 310018；2.睿眼科技有限公司，浙江 杭州 310018）

目前由于輪胎的應用日漸廣泛，要求輪胎既具有安全性，又具有舒適性。在輪胎運行過程中，了解各部位熱量分布及破壞前熱量變化，對優化輪胎結構和材料有重要意義，因此需要對輪胎行駛過程中的溫度變化進行監控[1-6]。

本工作開發了一種輪胎室內耐久性試驗機紅外熱成像系統，該系統可根據所有物體均有熱輻射的原理，通過紅外熱成像儀對輪胎進行實時紅外測量并監控其表面溫度，獲取數據與圖像，進行對比分析，并生成對應圖表和報表[1]。用戶還可以遠程查詢已監控過的輪胎的溫度數據，進行數據對比并下載相關圖像和圖表。對于特殊輪胎，諸如缺氣保用輪胎和鑲釘輪胎，該系統可記錄測試過程中輪胎各部位的溫度波動情況及其對輪胎造成的影響。

1 系統方案

1.1 基礎功能要求

（1）每1組輪胎測試數據匯總為1個文件，數據用曲線顯示。

（2）支持多用戶電腦遠程在線查詢，可選擇單通道或多通道（1個或2個輪胎，或者1個或多個區域）曲線報表生成和遠程報表導出。

（3）可對紅外監控點進行視頻預覽，同時可對實時畫面中的點位進行溫度呈現。測溫熱成像攝像機能夠對前端的監控場景實時進行線測溫、框測溫和點測溫（最高、最低和平均溫度）。

（4）可將視頻信號進行存儲和錄像回放。

（5）可自動分析巡檢結果。

（6）可進行全局測溫和溫差報警，并按溫度對輪胎溫區進行顏色標注。

系統方案如圖1所示。

圖1 系統方案示意

1.2 操作界面

操作界面可輸入數據以控制試驗，查看監控畫面（見圖2）并分析溫度變化趨勢。

圖2 監控畫面

1.3 數據錄入

（1）采用雙工位測試，2個工位輸入和錄入具有聯動性，工位2可同步工位1，減少用戶操作。

（2）可設置感興趣的區域，并進行錄像和視頻查看。

（3）可單獨或同時啟動、終止某個工位的測試。

（4）啟動試驗后，若發現信息錄入有誤，可刪除信息，以保證該輪胎編號可用。

1.4 數據分析

（1）可按照監控位置和時長處理溫度曲線，包含當前位置上（胎側里、胎冠或者胎側外）2個工位上所有感興趣區域和整個視野范圍內的溫度。

（2）溫度曲線可選擇性顯示，提供隱藏功能，數據較多時可縮放曲線。

（3）曲線數據實時刷新。

1.5 溫度視頻

每個紅外攝像機對應一個監控位置，啟動試驗后根據選擇的感興趣區域方案和設置的感興趣區域，監控畫面中顯示對應的矩形框或點，并在左上角處詳細介紹每個指定位置的名字和溫度信息（見圖3）。

圖3 溫度視頻監控畫面

用戶在設置感興趣的區域時系統可提供新增修改和刪除的功能，使用戶可以重新修改感興趣區域的名字。

1.6 數據統計

可根據查詢條件獲取所有已完成的試驗記錄，并提供下載、查看、對比和導出功能。

（1）報表下載。將試驗結束時生成的對比報告下載到指定位置。

（2）詳細信息查看。獲取當前輪胎整個試驗過程中的所有溫度數據列表，并可導出。

（3）導出報表。根據現有數據重新生成當前輪胎的檢測報告。

（4）視頻回放。提前勾選需要回放的視頻，可在試驗結束后進行查詢并選擇播放（見圖4）。

圖4 視頻回放

1.7 溫度數據比對

（1）全局溫度對比。可顯示指定紅外攝像機整個監控范圍下的最高溫度趨勢圖和對應時間點的圖像（見圖5）。

圖5 全局溫度對比

（2）感興趣區域溫度對比。可顯示指定紅外攝像機視野范圍內用戶設置的感興趣區域的最高溫度趨勢圖和圖像（見圖6）。

圖6 感興趣區域溫度對比

（3）圖表曲線均可選擇顯示，并提供隱藏功能。

（4）鼠標懸停在曲線上方時可放大曲線節點，方便點擊。

（5）曲線可縮放點擊，點擊時在當前節點顯示節點信息并根據時間節點刷新下方對應位置的圖像，下方圖像可雙擊放大。

（6）可導出生成當前兩個對比輪胎的對比報告。

（7）在感興趣區域的對比模塊中新增樹狀列表，將配置的感興趣區域按照級別顯示，用戶可選擇該區域的溫度曲線數據。

1.8 權限設置和方案管理

設置權限管理用戶，將試驗操作和查看分隔開；獨立配置各種方案，便于調整，使用時直接選擇即可；提供用戶手冊，輔助使用系統。

1.9 網頁端功能

本系統在用戶端的基礎上添加網頁端展示，主要功能是數據查看，不提供操作試驗和視頻播放。并且網頁端還提供移動端查看，方便用戶隨時隨地觀察數據（見圖7）。

圖7 網頁端頁面

可提供當前機臺工位的運行狀況和運行過程中胎側里、胎冠和胎側外3個位置的實時溫度曲線對比，曲線提供縮放和隱藏功能，圖表提供下載功能。

網頁端同樣有數據統計、對比和查看功能，其中對比和下載模塊中的功能與客戶端完全相同，查看模塊在溫度數據的基礎上添加圖像顯示（見圖8）。

圖8 網頁端對比查詢

2 應用

該系統可在輪胎室內耐久性試驗過程中檢測中短途輪胎不同的設計方案對胎圈生熱的影響，從而優化胎圈結構和配方設計，延長其使用壽命，降低胎圈裂口、胎圈脫空等主要病疵；可用于中長途輪胎不同的設計方案對胎肩部位的生熱影響，優化胎肩的結構和配方設計，降低肩空等病疵；可測量并保存抽檢溫度測試數據記錄，成為階段性分析制造或設計問題的工具，可以預期的結果是及時發現現有產品制造或材料等異常情況、與市場退賠數據做對比分析，做為設計的重要依據以及技術開發路線的重要組成部分；可與市場熱銷的其他廠家產品做設計對比方案，優化產品設計。

3 結語

輪胎行業競爭激烈，各家企業均將延長輪胎使用壽命、降低退賠率作為企業的核心研發需求。因國家嚴查超載市場，輪胎的性能需求也面臨著改變的要求，低生熱、低滾動阻力成為各企業的重點攻堅方向。

以前行業普遍使用輪胎室內耐久性試驗機測試運行時間作為衡量輪胎設計方案優劣的主要依據，而熱成像系統可以為輪胎在室內耐久性測試過程中的生熱情況提供更直接、量化的數據，可直接衡量輪胎設計方案的優劣，為開發工程師提供直觀的科學依據，以對比輪胎結構或配方設計的優劣。