轮胎室内耐久性试验机红外热成像系统的开发和应用

汪元凤，朱杭灵，肖 琴，王 博

（1.中策橡胶集团股份有限公司，浙江 杭州 310018；2.睿眼科技有限公司，浙江 杭州 310018）

目前由于轮胎的应用日渐广泛，要求轮胎既具有安全性，又具有舒适性。在轮胎运行过程中，了解各部位热量分布及破坏前热量变化，对优化轮胎结构和材料有重要意义，因此需要对轮胎行驶过程中的温度变化进行监控[1-6]。

本工作开发了一种轮胎室内耐久性试验机红外热成像系统，该系统可根据所有物体均有热辐射的原理，通过红外热成像仪对轮胎进行实时红外测量并监控其表面温度，获取数据与图像，进行对比分析，并生成对应图表和报表[1]。用户还可以远程查询已监控过的轮胎的温度数据，进行数据对比并下载相关图像和图表。对于特殊轮胎，诸如缺气保用轮胎和镶钉轮胎，该系统可记录测试过程中轮胎各部位的温度波动情况及其对轮胎造成的影响。

1 系统方案

1.1 基础功能要求

（1）每1组轮胎测试数据汇总为1个文件，数据用曲线显示。

（2）支持多用户电脑远程在线查询，可选择单通道或多通道（1个或2个轮胎，或者1个或多个区域）曲线报表生成和远程报表导出。

（3）可对红外监控点进行视频预览，同时可对实时画面中的点位进行温度呈现。测温热成像摄像机能够对前端的监控场景实时进行线测温、框测温和点测温（最高、最低和平均温度）。

（4）可将视频信号进行存储和录像回放。

（5）可自动分析巡检结果。

（6）可进行全局测温和温差报警，并按温度对轮胎温区进行颜色标注。

系统方案如图1所示。

图1 系统方案示意

1.2 操作界面

操作界面可输入数据以控制试验，查看监控画面（见图2）并分析温度变化趋势。

图2 监控画面

1.3 数据录入

（1）采用双工位测试，2个工位输入和录入具有联动性，工位2可同步工位1，减少用户操作。

（2）可设置感兴趣的区域，并进行录像和视频查看。

（3）可单独或同时启动、终止某个工位的测试。

（4）启动试验后，若发现信息录入有误，可删除信息，以保证该轮胎编号可用。

1.4 数据分析

（1）可按照监控位置和时长处理温度曲线，包含当前位置上（胎侧里、胎冠或者胎侧外）2个工位上所有感兴趣区域和整个视野范围内的温度。

（2）温度曲线可选择性显示，提供隐藏功能，数据较多时可缩放曲线。

（3）曲线数据实时刷新。

1.5 温度视频

每个红外摄像机对应一个监控位置，启动试验后根据选择的感兴趣区域方案和设置的感兴趣区域，监控画面中显示对应的矩形框或点，并在左上角处详细介绍每个指定位置的名字和温度信息（见图3）。

图3 温度视频监控画面

用户在设置感兴趣的区域时系统可提供新增修改和删除的功能，使用户可以重新修改感兴趣区域的名字。

1.6 数据统计

可根据查询条件获取所有已完成的试验记录，并提供下载、查看、对比和导出功能。

（1）报表下载。将试验结束时生成的对比报告下载到指定位置。

（2）详细信息查看。获取当前轮胎整个试验过程中的所有温度数据列表，并可导出。

（3）导出报表。根据现有数据重新生成当前轮胎的检测报告。

（4）视频回放。提前勾选需要回放的视频，可在试验结束后进行查询并选择播放（见图4）。

图4 视频回放

1.7 温度数据比对

（1）全局温度对比。可显示指定红外摄像机整个监控范围下的最高温度趋势图和对应时间点的图像（见图5）。

图5 全局温度对比

（2）感兴趣区域温度对比。可显示指定红外摄像机视野范围内用户设置的感兴趣区域的最高温度趋势图和图像（见图6）。

图6 感兴趣区域温度对比

（3）图表曲线均可选择显示，并提供隐藏功能。

（4）鼠标悬停在曲线上方时可放大曲线节点，方便点击。

（5）曲线可缩放点击，点击时在当前节点显示节点信息并根据时间节点刷新下方对应位置的图像，下方图像可双击放大。

（6）可导出生成当前两个对比轮胎的对比报告。

（7）在感兴趣区域的对比模块中新增树状列表，将配置的感兴趣区域按照级别显示，用户可选择该区域的温度曲线数据。

1.8 权限设置和方案管理

设置权限管理用户，将试验操作和查看分隔开；独立配置各种方案，便于调整，使用时直接选择即可；提供用户手册，辅助使用系统。

1.9 网页端功能

本系统在用户端的基础上添加网页端展示，主要功能是数据查看，不提供操作试验和视频播放。并且网页端还提供移动端查看，方便用户随时随地观察数据（见图7）。

图7 网页端页面

可提供当前机台工位的运行状况和运行过程中胎侧里、胎冠和胎侧外3个位置的实时温度曲线对比，曲线提供缩放和隐藏功能，图表提供下载功能。

网页端同样有数据统计、对比和查看功能，其中对比和下载模块中的功能与客户端完全相同，查看模块在温度数据的基础上添加图像显示（见图8）。

图8 网页端对比查询

2 应用

该系统可在轮胎室内耐久性试验过程中检测中短途轮胎不同的设计方案对胎圈生热的影响，从而优化胎圈结构和配方设计，延长其使用寿命，降低胎圈裂口、胎圈脱空等主要病疵；可用于中长途轮胎不同的设计方案对胎肩部位的生热影响，优化胎肩的结构和配方设计，降低肩空等病疵；可测量并保存抽检温度测试数据记录，成为阶段性分析制造或设计问题的工具，可以预期的结果是及时发现现有产品制造或材料等异常情况、与市场退赔数据做对比分析，做为设计的重要依据以及技术开发路线的重要组成部分；可与市场热销的其他厂家产品做设计对比方案，优化产品设计。

3 结语

轮胎行业竞争激烈，各家企业均将延长轮胎使用寿命、降低退赔率作为企业的核心研发需求。因国家严查超载市场，轮胎的性能需求也面临着改变的要求，低生热、低滚动阻力成为各企业的重点攻坚方向。

以前行业普遍使用轮胎室内耐久性试验机测试运行时间作为衡量轮胎设计方案优劣的主要依据，而热成像系统可以为轮胎在室内耐久性测试过程中的生热情况提供更直接、量化的数据，可直接衡量轮胎设计方案的优劣，为开发工程师提供直观的科学依据，以对比轮胎结构或配方设计的优劣。