（机械制造及其自动化专业论文）轮胎检测中交互界面与信号处理的优化.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集 体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：么逸垦 日 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) ：盟聊躲器睡慨一丫 目录 目录 摘要i a b s t r a c t ii i 物理量名称及符号表v 第1 章绪论1 1 1 课题研究的背景及意义1 1 2 检测系统的研究现状与发展预测2 1 3 课题研究内容与论文架构5 第2 章检测系统的检测项目与流程优化7 2 1 引言7 2 2 轮胎检测系统的基本测量项目7 2 2 1 轮胎动不平衡检测试验机7 2 2 2 轮胎不圆度检测试验机1 1 2 2 3 轮胎均匀性检测试验机13 2 3 轮胎检测系统的标定流程1 4 2 3 1 轮胎检测系统中量标定的实现1 4 2 3 2 轮胎检测系统中偏心补偿的实现16 2 3 3 轮胎检测系统中精度检验的实现17 2 4 检测系统中标定流程的优化1 7 2 5 本章小结19 第3 章检测系统交互界面设计与优化2 1 3 1 引言2 1 3 2 检测系统交互界面的设计2 1 3 2 1 轮胎检测系统的功能模块设计2 1 3 2 2 线程在轮胎检测系统中的应用2 2 3 2 3 数据库在轮胎检测系统中的应用2 4 山东大学硕士学位论文 3 3 检测系统报表功能的设计2 5 3 4 检测系统交互界面的优化方案2 7 3 5 本章小结2 8 第4 章检测系统的信号前端处理技术2 9 4 1 引言2 9 4 2 轮胎检测信号的放大技术2 9 4 2 1 信号放大器在轮胎检测中的应用2 9 4 2 2 信号放大器的主要技术指标3 0 4 3 检测信号的硬件滤波与可行性分析3 1 4 3 1 信号硬件滤波的基本原理3 1 4 3 2 硬件滤波的可行性分析3 4 4 4 控制信号与解算信号通信技术3 4 4 4 1 下位机与上位机通信系统：3 5 4 4 2 控制信号的通信流程3 7 4 4 3 解算信号的通信流程3 9 4 5 本章小结4 0 第5 章信号数字处理与误差修正技术4 1 5 1 引言4 1 5 2 数字处理技术的时域采样与采样定理4 1 5 3 窗函数与滤波器的设计与优化4 2 5 3 1 数字处理技术中常用的窗函数4 3 5 3 2 窗函数的评价标准与设计要求4 5 5 3 3 离散傅立叶变换与快速傅立叶变换4 6 5 3 4 数字滤波器的选择与优化过程4 8 5 4 输入信号的解算优化与故障处理4 9 5 5 本章小结5 0 总结与展望5 1 全文总结5 1 工作展望5 2 i l 目录 参考文献5 3 附录5 7 致谢5 9 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果。6 0 i i i 山东大学硕士学位论文 c a t a l o g c h i n e s ea b s t r a c t i e n g l i s ha b s t r a c t ii l p h y s i c a ln a m ea n ds y m b o lt a b l e 、， c h a p t e ri i n t r o d u c t i o n i 1 1b a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a t i o nf o rr e s e a r c h 1 1 2t h ed e v e l o p m e n ts i t u a t i o na n df u t u r ef o r e c a s t 2 1 3n l em a i nm s e a r c hc o n t e n t sa n dt h e s i ss t r u c t u r e 5 c h a p t e r2t y r ed e t e c t i o np h y s i c a lm o d e la n dm e a s u r e m e mi t e m s 7 2 1c h a p t e ri n t r o d u c t i o n 7 2 2t y r ed e t e c t i o ns y s t e ma n db a s i cm e a s u r e m e n ti t e m s 7 2 2 1t y r ed e t e c t i o nt r i a lm a c h i n eo fd y n a m i ci m b a l a n c e 7 2 2 2t y r ed e t e c t i o nt r i a lm a c h i n eo ft y r er o u n d n e s s 11 2 2 3t y r ed e t e c t i o nt r i a lm a c h i n eo ft y r eu n i f o r m i t y 13 2 3t y r ed e t e c t i o nc a l i b r a t i o np r o c e s s 1 4 2 3 1i m p l e m e n t a t i o na n dp r o c e s sf o rc a l i b r a t i o n 1 4 2 3 2i m p l e m e n t a t i o na n dp r o c e s sf o re c c e n t r i c i t yc o m p e n s a t i o n 1 6 2 3 3p r o c e s sf o rt e s t i n go f t h ea c c u r a c y 1 7 2 4o p t i m i z a t i o nf o rc a l i b r a t i o np r o c e s s 17 2 5c h a p t e rs u m m a r y ：! ( ) c h a p t e r3 i n t e r a c t i v ei n t e r f a c ed e s i g na n dp r o g r a mo p t i m i z a t i o n 2 1 3 1c h a p t e ri n t r o d u c t i o n 2 1 3 2d e s i g na n di m p r o m e mo fd e t e c t i o ni n t e r f a c e 2 1 3 2 1f u n c t i o nm o d u l a rd e s i g nf o rt y r ed e t e c t i o ns y s t e m 2 1 3 2 2t h r e a da p p l i c a t i o ni nt y r ed e t e c t i o ns y s t e m 2 2 3 2 3d a t a b a s ea p p l i c a t i o ni nt y r ed e t e c t i o ns y s t e m 2 4 3 3d e s i g no f r e p o r t i n gf u n c t i o n s 2 5 ：；4i m p r o v e m e n tf o ri n t e r a c t i v ei n t e r f a c eo f d e t e c t i o ns y s t e m 2 7 3 5c h a p t e rs u m m a r y 2 8 i v c a t a l o g c h a p t e r4p r e s i g n mp r o c e s s i n gp r o c e d u r ef o rt y r ed e t e c t i o ns y s t e m 2 9 4 1c h a p t e ri n t r o d u c t i o n 2 9 4 2s i g r 试a m p l i f i c a t i o nt e c h n o l o g yi nt y r ed e t e c t i o n 2 9 4 2 1a p p l i c a t i o no fs i g n a la m p l i f i c a t i o n 2 9 4 2 2m a i nt e c h n i c a li n d i c a t o r sf o rs i g n a la m p l i f i c a t i o n 3 0 4 3s i g r 均dh a r d w a r ef i l t e r i n ga n df e a s i b i l i t ya n a l y s i s 31 4 3 1b a s i cp r i n c i p l e so fs i g n a lh a r d w a r ef i l t e r i n g 31 4 3 2f e a s i b i l i t ya n a l y s i sf o rh a r d w a r ef i l t e r i n g 3 4 4 。4c o n t r o ls i g n a la n ds o l v e rs i g n a lc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y 3 4 4 4 1c o m m u n i c a t i o nb e t w e e nh o s tc o m p u t e ra n dp l c 3 5 4 4 2c o n t r o ls i g n a lc o m m u n i c a t i o nf l o w 3 7 4 4 3s o l v e rs i g n a lc o m m u n i c a t i o nf l o w 3 9 4 5c h a p t e rs u m m a r y 4 0 c h a p t e r5s i g n a lp r o c e s s i n ga n de r r o rc o r r e c t i o nt e c h n i q u e s 4 1 1 ；1c h a p t e ri n t r o d u c t i o n 4 1 5 2d i g i t a lt i m ed o m a i ns a m p l i n ga n ds a m p l i n gt h e o r e m 4 1 5 3d e s i g na n do p t i m i z a t i o nf o rw i n d o wf u n c t i o na n df i l t e r 4 2 5 3 1c o m m o nu s e dw i n d o wf u n c t i o ni nd i g i t a lp r o c e s s i n g 4 3 5 3 2e v a l u a t i o nc r i t e r i aa n dr e q u i r e m e n t so f w i n d o wf u n c t i o n 4 5 5 3 3d i s c r e t ef o u r i e rt r a n s f o r i l la n df a s tf o u r i e rt r a n s f o r m 4 6 5 3 4d i g i t a lf i l t e rs e l e c t i o na n do p t i m i z a t i o np r o c e s s 4 8 5 4i n p u ts i g n a la n a l y s i sa n dc o n l m o i lt r o u b l es o l v i n g 4 9 5 5c h a p t e rs u m m a r y j 5 0 s u m m a r ya n do u t l o o k 51 s u m m a r yf o rt o t a lt h e s i s 5 1 j o bo u t l o o kf o rf u t u r er e s e a r c h ! ；：! r e f e r e n c e s ：! ；：； a p p e n d i x 5 7 t h a n k s g i v i n g 5 9 p u b l i s h e dp a p e r sa n ds c i e n t i f i cr e s e a r c h 6 0 v 摘要 量量曼曼鼍量量曼舅曼曼曼曼曼量曼皇皇曼曼曼曼量曼量舅曼曼曼董皇曼舅i 鼍曼曼皇舅曼鲁曼蔓曼曼曼曼皇曼曼曼曼鼍皇曼曼量量曼量曼曼曼曼曼鼍 摘要 轮胎检测系统隶属于机械制造、电气控制、算法控制集成技术的光机电气一 体化产品，在实际工业生产质量控制中具有重要工程应用价值，对保证驾乘舒适 与运输安全具有重要意义，特别是随着我国交通运输业的发展和轮胎工业标准化 的提升，如何优化交互界面、如何提升检测精度、如何提高后台处理效率成为提 高轮胎检测系统效率的关键因素。 轮胎检测项目的时域信号、频域信号的分析，利用信号分析得到的结果，可 对轮胎检测系统可能影响检测的原因进行优化设计；对正常使用的轮胎检测系统， 机械系统变化和电气老化过程对轮胎检测系统的信号影响，可以通过对检测信号 的时域信号分析、频率成分的反向分析，通过信号分析来辅助判断轮胎检测系统 的机械、电气、数字处理等是否存在老化，由安装人员进行维修调试。针对这些 问题，本文的主要研究内容如下： 首先，对轮胎检测中的测量项目与检测物理模型按照动不平衡、不圆度、均 匀性的检测进行，然后从理论层次上对标定算法进行总结，将量标定、偏心补偿、 精度检验的算法按照标定算法进行理论提升，使之具有更好的算法通用性，对于 符合线性变化的被检测项目，都可以采用此标定算法进行标定： 其次，对轮胎检测系统的上位机的交互界面进行优化处理，轮胎检测系统的 线程优化、数据库实现与报表优化，最终目的是为优化轮胎检测系统的交互界面， 提高现场工作人员的工作方便性与报表功效性，并对上位机对轮胎检测的整体效 率影响进行分析，并对其中可能影响效率的因素进行分析优化，并提出解决方案。 再次，对轮胎检测系统的前期信号处理技术进行分析，处理对象以模拟信号 为主，对于轮胎检测系统，其前期的模拟信号处理的作用在于与p l c 通信，从而 驱动伺服电机电磁阀等元件完成测试条件，并且对前期模拟信号进行信号放大与 硬件滤波处理，从而减少高频信号干扰，并提高信噪比，为下一步数字信号处理 做准备； 最后，对轮胎检测系统的数字信号处理进行优化，与硬件滤波设计思想类似， 软件滤波与窗函数的设计目的在于提高信号的信噪比，采用何种类型的滤波器， 要求具有最优良的实时性、解算算法简单、最少泄漏等综合因素，因此对于多种 山东大学硕士学位论文 窗函数和滤波器进行性能分析，选取其中最符合要求的窗函数作为数字滤波器， 并对常见的数字信号的时域频域问题进行分析。 本文的工作为线性特性的轮胎质量指标项目的检测提供了一种通用的标定算 法，对轮胎检测中其他项目具有参考价值，同时，轮胎检测系统中采用的硬件滤 波与数字信号处理方法选择，其算法也可适用于其他检测项目；再次，作为上位 机与p c i 板卡的采样方式以及上位机的功能模块设计方法，也能够在其他领域进 行应用，本文的研究方法同样适用于其他理论研究和项目应用。 关键词轮胎检测；信号处理；功能优化；上位机 a b s t r a c t a b s t r a c t t y r ed e t e c t i o ns y s t e mb e l o n g st op a r to ft h em a c h i n e r ym a n u f a c t u r i n g ，e l e c t r i c a l c o n t r o l ，c o n t r o la l g o r i t h mo fm e c h a n i c a le l e c t r i c a lo p t i c a la t o m o s p h e r i ci n t e g r a t i o n p r o d u c t s ，h a sa p p l i c a t i o nv a l u ei n t h ep r a c t i c a li n d u s t r yp r o d u c t i o nq u a l i t yc o n t r o lt o e n s u r er i d ec o m f o r ta n dt r a n s p o r t a t i o ns e c u r i t y , e s p e c i a l l yw i t l lt h er a p i dd e v e l o p m e n t o ft r a n s p o r t a t i o ni nc h i n aa n de n h a n c e m e n to ft h et y r ei n d u s t r ys t a n d a r d i z a t i o n , h o wt o o p t i m i z et h ei n t e r a c t i o na n di n t e r f a c e ，a n dh o wt oi m p r o v et h ed e t e c t i o na c c u r a c y , h o w t oi m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fb a c k g r o u n dp r o c e s s i n gb e c o m ek e yf a c t o rt oi m p r o v et h e e f f i c i e n c yo ft h et y r ed e t e c t i o ns y s t e m t i m e d o m a i ns i g n a la n dt h ef r e q u e n c yd o m a i ns i g n a la n a l y s i si sg e n e r a l l yu s e di n t h ee q u i p m e n tc o m m i s s i o n i n gp e r i o d ；f o rn o r m a lt y r e sd e t e c t i o ns y s t e m , m e c h a n i c a l s y s t e mc h a n g e sa n de l e c t r i c a la g i n gp r o c e s sw i l l a f f e c tt h ed e t e c t i o ns i g n a l ，b y a n a l y s i s i n gt h et i m e d o m a i ns i g n a lt o g e t h e rw i t l lf r e q u e n c yc o m p o n e n t s ，i n s t a l l a t i o n p e r s o n a lw i l ld e b u gm e c h a n i c a l ，e l e c t r i c a l ，d i g i t a lp r o c e s s i n gd e f e c t sa n ds oo n , i n a l l u s i o nt ot h e s ep r o b l e m s t h em a i nc o n t e n t so ft h i st h e s i s 舔f o l l o w s ： f i r s t l y , t y r et e s ti nt h ed e t e c t i o no fp h y s i c a lm o d e l sa n dm e a s u r e m e n t si n c l u d e st h e d y n a m i ci m b a l a n c e ，r o u n d n e s s ，h o m o g e n e i t yt e s t i n g ，a n dt h e nf r o mt h et h e o r e t i c a ll e v e l ， t h ec a l i b r a t i o n a l g o r i t h mt o s u mu p ，t h em e t h o do fc a l i b r a t i o n , e c c e n t r i c i t y c o m p e n s a t i o n , p r e c i s i o nt e s to fa c c u r a c y , s ot h ec a l i b r a t i o na l g o r i t h mw i l le n h a n c e u n i v e r s a la l g o r i t h m ，c o u l db eu s e df o rc a l i b r a t i o na l g o r i t h m 诵t l ll i n e a rc h a n g e si nt h e t e s ti t e r n s s e c o n d l y , t h et y r ed e t e c t i o ns y s t e mo ft h eh o s tc o m p u t e ri n t e r f a c ei so p t i m i z e d ，t h e t h r e a do ft h et y r ed e t e c t i o ns y s t e ma sd a t a b a s ei m p l e m e n t a t i o na n de f f i c i e n tr e p o r t ，t h e u l t i m a t ep u r p o s ei st oo p t i m i z et h ei n t e r f a c eo ft h et y r ed e t e c t i o ns y s t e m ，t of a c i l i t a t et h e w o r ko ff i e l ds t a f fa n db e t t e rr e p o r t ，t h e na n a l y s i st h ei m p a c to f t h eh o s tc o m p u t e ro nt h e o v e r a l le f f i c i e n c yo ft h et y r ed e t e c t i o ns y s t e m ，o p t i m i z et h ef a c t o r sw h i c hm a ya f f e c tt h e e f f i c i e n c ya n dp r o p o s es o l u t i o n s t h i r d l y , t h ef o r m e rs t a g eo fs i g n a lp r o c e s s i n gt e c h n o l o g yf o rt y r ed e t e c t i o ns y s t e m a n a l y s i s ，t h ep r o c e s s i n go b j e c tb a s e so na n a l o gs i g n a l ，t h er o l eo ft h ef o r m e ra n a l o g s i g n a lp r o c e s s i n gi sc o m m u n i c a t i o n 谢mp l c ，i no r d e rt od r i v et h es e r v om o t o r s o l e n o i dv a l v e sa n do t h e rc o m p o n e n t st o c o m p l e t e t h et e s t c o n d i t i o n s ，s i g n a l t t t 山东大学硕士学位论文 一i 一一一。i i i 量鼍皇曼舅曼皇曼曼量曼曼曼量曼置舅舅曼寰量曼曼皇量皇曼曼曼曼舅 a m p l i f i c a t i o na n dp r o c e s s i n gh a r d w a r ef i l t e r i n ga n dp r e a n a l o gs i g n a l ，t h e r e b yr e d u c i n g t h eh i g h 丘e q u e n c ys i g n a li n t e r f e r e n c ea n di m p r o v i n gs i g n a l t o - n o i s e - r a t i oa n d p r e p a r i n g f o rt h en e x ts t e pd i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n g f i n a l l y , o p t i m i z i n gt h et y r ed e t e c t i o ns y s t e mo fd i g i t a ls i g n a ip r o c e s s i n g ，s i m i l a r 、 ，i mh a r d w a r ef i l t e rd e s i g n , s o f t w a r ef i l t e ra n dw i n d o w i n gf u n c t i o ni s d e s i g n e dt o i m p r o v es i g n a l - t o n o i s e - r a t i o ，s ot h eb e t t e rf i l t e r sr e q u i r et oh a v et h eb e s tr e a l t i m e s o l v e r , t h em o s ts i m p l ea l g o r i t h m ，t h el e a s tl e a ka n ds oo n t h e nb ya n a l y s i s i n gd i f f e r e n t v a r i e t yo fw i n d o wf u n c t i o n sa n df i l t e r s ，s e l e c tm o s tc o m p l i a n tw i n d o wf u n c t i o n sa sa d i g i t a lf i l t e r , a n da n a l y s i sd i g i t a ls i g n a l si nt i m ed o m a i na n df r e q u e n c yd o m a i n t l l i st h e s i sp r o v i d e sf o rt h ed e t e c t i o no ft h el i n e a rc h a r a c t e r i s t i c so ft h et y r eq u a l i t y d e t e c t i o ns y s t e mau n i v e r s a lc a l i b r a t i o na l g o r i t h m b e s i d e s ，t h et r ed e t e c t i o ns y s t e m u s i n gh a r d w a r ef i l t e r i n ga n dd i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n gm e t h o d sa r ea p p l i c a b l ei no t h e r d e c t e e t i o nf i e l d s ；n l i r d l y , t h em o d eo fc o m m u n i c a i t o nb e t w e e nt h eh o s tc o m p u t e ra n d t h ep c ib o a r da n dt h eh o s tc o m p u t e rf e a t u r e sm o d u l a rd e s i g nm e t h o d ，c a l la l s ob eu s e d i no t h e ra r e a so fa p p l i c a t i o n t h e r e f o r e ，t h i sr e s e a r c hm e t h o dm e n t i o n si nt h e s i sc a na l s o b ea p p l i e dt oo t h e rr e a s e a r c h i n gt h e o r i e sa n da p p l i c a t i o np r o j e c t s k e y w o r d st y r ed e t e c t i o n ；s i s a lp r o c e s s i n g ；f u n c t i o no p t i m i z a t i o n ；t h eh o s tc o m p u t e r i v 物理量名称及符号表 物理量名称及符号表 物理量名称 英文缩写符号所在页 汽车轮胎平衡机系列q l p l 3 2 6l 工业可编程逻辑控制器p l c1 数字信号采集板卡p c i 4 快速傅立叶变换 f f t 4 离散傅立叶变换d f t 4 液晶显示器l c d1 2 砝码输入值f m1 6 模数转换器a d c 2 9 电感电容l c3 1 电阻电容r c 3 l 开放式现场总线c c l i n k3 5 必须下传上传的参数o 3 7 下传上传不使用的参数 3 7 采样频率 f s 4 2 最高工作频率 c 4 2 3 d b 带宽b4 5 最大旁瓣峰值a 4 5 旁瓣谱峰渐进衰减速度d 4 5 无限长冲击响应i i r4 8 有限长冲击响应f i r 4 8 v 第1 苹绪论 第l 章绪论 1 1 课题研究的背景及意义 课题来源于企业委托项目，轮胎的检测范围以动不平衡为主，覆盖轮胎动不 平衡、轮胎不圆度、轮胎均匀性等检测项目，该检测系统隶属于橡塑在线检测流 水线环节，光机电气一体化，对机械设计、电气控制、人机交互、算法控制都有 严格要求n 1 ，轮胎检测系统是提高轮胎产品质量水平与安全性能的重要举措，对预 防交通事故、保证驾乘舒适性具有积极意义。 轮胎生产厂家在完成轮胎的连续低温混炼、压出橡胶件、成型鼓上编织缠绕 骨架层、轮胎电热硫化、外观刮毛处理之后，需要对轮胎检测其外观内在质量。 对于轮胎质量，最主要的检查分为动平衡检测、不圆度检测、均匀性检测、x 光 检测。按照厂家设计要求，轮胎的轻点、不圆度一些谐波的高低点、均匀性一次 谐波的高低点，标记一个特定颜色的空心实心点。此外，还要根据轮胎检测的a 、 b 、c 、d 等级结果，对轮胎进行分级，将次品轮胎进行返厂修理或者报废处理。 对于轿车轮胎p c r 、卡车载重轮胎t b r ( t r u c k b u sr a d i a l ) 、t b b ( t r u c k b u sb i a s ) ，可以采用不同的轮胎检测方法，但其目的是为了保证轮胎的出厂合格 率，避免不合格胎进入市场，影响厂家的产品声誉和经济效益。为了达到准确判 断轮胎综合性能的目标，轮胎工艺生产要求轮胎进行多方面的性能检测，轮胎检 测系统的多项目同步进行，是单项目检测的有机结合，不仅可以提高检测的准确 性，并且可以减少轮胎装夹对轮胎检测的影响，大大提高检测效率；此外，为了 保证检测系统的运转，对检测系统的运行环境、操作规范提出一定的要求，其连 续运转的环境要求、润滑维修等，其主要目的是降低检测系统故障率。 轮胎检测对各个检测环节的测量结果经过标准求得轮胎各项的判级，如果对 轮胎的某项指标没有进行检测，会导致市场上的轮胎产品质量水平差异，不利于 品牌形象和驾乘舒适性圆；其次，对于出口轮胎，必须要求进行某些项目的检测， 否则不能进行出口；再次，如果轮胎在使用期间需进行检修，仍然需要检测系统 进行判级，以便提早发现隐患，避免产生经济损失或人员伤害。伴随着轮胎生产 企业对检测标准的不断提升，轮胎检测系统的检测精度、检测重复性的标准越来 山东大学硕士学位论文 越高，因此各种模数算法、滤波处理在轮胎检测系统中得到广泛应用，可有效去 除干扰，提高检测准确性，轮胎检测结果是根据波形的波动范围、一次谐波、二 次谐波等信息，经过物理模型解算，进而得到数据结果，再根据判级函数，输出 参数级别。 信号采集过程中，会包含有各种高低频干扰，噪声源包括机械振动、电路干 扰等，虽在p l c 的控制下，各个伺服、电磁阀通过反馈等闭环控制来实现测试条 件，但在工业现场，由于各种噪声源的影响，引起测试信号的信号失真，甚至完 全掩盖测试信号，此时需要调试人员根据信号时域与频域分析，利用数字信号处 理等系列方法加工处理，如放大、滤波、加窗、估值等进行处理，数字信号处理 在轮胎检测中得到广泛应用，其中滤波器作为硬件滤波与软件滤波的集合，可对 有限个模拟信号或离散数字信号进行处理，以达到优化信号时域、频域的目的， 硬件是由电路技术的逻辑与、逻辑非等门电路来实现，软件是利用线性卷积原理， 将输入波形与窗函数卷积运算。 车辆正常使用过程中，轮胎是与地面接触并获得驱动力的部件，轿车轻型卡 车一般有4 6 个轮胎，而载重汽车一般有1 0 个以上的轮胎，如载重3 5t 的h o w o 汽车有2 0 2 2 个轮胎，事实表明，众多车辆安全事故的产生，与轮胎质量有很大 关系。如果使用存在鼓包、割伤、裂缝、偏心、跳动度过大、内部杂质等存在缺 陷轮胎产品，容易导致轮胎不正常磨损，在未达到轮胎设计里程时，易出现抓地 力降低、震动摇摆、排水性能差等问题，甚至出现爆胎，严重威胁驾乘人员生命 安全，造成经济损失，如果采用轮胎专业术语对轮胎的各项性能进行描述，则轮 胎动不平衡量指标影响车辆的晃动摇摆，进而影响车辆驾乘舒适性；轮胎不圆度 指标反映轮胎外表面的几何差异，间接反映轮胎的花纹磨损与胶皮厚度，凸起处 花纹磨损最快，凹陷处易出现破损；轮胎均匀性指标是轮胎内部质量的综合表现， 且测量条件与轮胎正常使用条件类似，反映正常行驶状态下轮胎在径向、轴向所 受到力的变动范围。由此可见，轮胎检测系统的研究意义在于利用接近真实使用 条件下的模拟实验，使用传感器对轮胎的各项指标进行测量，利用传感器与载荷 之间的关系，由传感器信号确定载荷大小，进而得到测量结果，并将测量结果， 按照厂家规定，在轮胎上进行打标标记。 2 第1 章绪论 1 2 检测系统的研究现状与发展预测 轮胎检测系统从应用上可分为通用检测系列和专用检测系列，通用检测系列 伴随着汽车工业和道路建设的发展而出现的瞄1 ，其检测手段主要集中于实用性，要 求能够快速、粗略的判断轮胎的工况，如花纹磨损、刺穿压痕、机械撞击、胎冠 崩花、割伤，常用的检测手段如目测、四轮定位，多用于轮胎维修保养；而专用 检测是伴随大规模集成电路以及数字信号处理技术而发展起来的，采用模拟信号 与数字信号处理，可以大大减少轮胎检测系统中各种噪声源的影响，进而提高轮 胎检测的精确性与重复性，目前国内外的轮胎检测系统h 1 的检测精度可达到1 0 4 ， 特别是随着软测量技术、电气自动化、可编程控制器( p l c ) 、软件研发、嵌入式 系统等多学科的发展，轮胎检测系统的发展进入精确测量发展阶段。 我国在十五期间，将工程子午胎、载重子午胎的关键设备与成套设备的开发 项目列入国家技术装备项目计划，提升轮胎制造设备、检测设备的制造水平，对 轮胎质量的重视，是国家对汽车轮胎质量水平认知不断进步的过程，自9 0 年代开 始，伴随着汽车流水线工艺发展，作为配套的轮胎流水线生产作业开始发展，但 此时的制造设备和检测设备还依赖进口晦1 ，所以国家将轮胎生产检测设备的国产 化提到日程，由北京航空工艺6 2 5 所负责研究，于1 9 9 6 推出国内首台在线轮胎检 测机型，于1 9 9 7 年交付使用，然后在2 0 0 3 年推出y l h d j 2 0 0 1 机型；随后，高 校软控等公司推出自己研制的轮胎检测系统，如q l p y 一1 2 1 6 a 、q l p y 一1 2 1 6 b 机型，这些国产在线型检测系统，提升我国自主研发轮胎检测系统的能力，提高 生产企业的轮胎产品质量，促进轮胎制造业、交通运输业、汽车工业的发展。 在工业化更为普及的发达国家，为了保证车辆安全与道路运输，发达国家的 轮胎检测系统的发展已经到达较高水准，其测量模型与计算算法比较完善，例如 德国申克、德国霍夫曼、美国阿克隆、美国m i c r o