106包含具有70Hz到20kHz的范圍的沖擊聲 學(xué)系統(tǒng)的其它傳感器。
[0157] 外胎108位于測(cè)試平臺(tái)102上并且在其上居中。在實(shí)施例中，沖擊器104具有微型大 小且低質(zhì)量(例如，4.5g或約4.5g)IEPE力傳感器，所述傳感器設(shè)計(jì)為以22.5mV/N的靈敏度 測(cè)量±222N動(dòng)力范圍標(biāo)度上的動(dòng)力。DC電機(jī)驅(qū)動(dòng)的沖擊器104可以最大效率達(dá)到8170r/min (即，對(duì)于2.3mm的轉(zhuǎn)子大致0.98m/s)的最大速度。因此，在50mm軸桿的延伸處提供的沖擊器 104可達(dá)到約40m/s的最大沖擊速度。在一些實(shí)施例中，傳聲器106可以是駐極體電容式傳聲 器，其從覆蓋從70Hz直到20kHz的聲頻的單個(gè)方向接收信號(hào)。
[0158] 圖32中示出控制硬件并檢查內(nèi)部異常(包含數(shù)據(jù)采集和后處理）的示例性測(cè)試算 法的流程圖。利用由旋轉(zhuǎn)步進(jìn)式電機(jī)控制的所需分辨率在外胎的兩個(gè)肩部上周向地執(zhí)行全 面沖擊聲學(xué)測(cè)試。將如所示的算法劃分為兩個(gè)部分:一個(gè)部分是控制硬件并記錄數(shù)據(jù)，且第 二部分是選取異常指標(biāo)并將所述指標(biāo)饋給到涉及ANN的隨機(jī)算法中。
[0159] 可以通過在半步進(jìn)模式下運(yùn)行電機(jī)來實(shí)現(xiàn)0.9°的最小分辨率。測(cè)試分辨率選擇為 3.6°，這使測(cè)試線的圓周離散為100段，如圖33中所見。在每次沖擊和信號(hào)記錄之后，使輪胎 朝向下一個(gè)測(cè)試位置旋轉(zhuǎn)3.6°直到覆蓋整個(gè)圓周。測(cè)量標(biāo)記為0°或360°的測(cè)試線的開始位 置，重復(fù)兩次。
[0160] 為了所收集聲音波形的準(zhǔn)確度，最低采樣頻率應(yīng)當(dāng)是所關(guān)注的最高頻率的至少十 倍。為此目的，聲信號(hào)采集的采樣率設(shè)置為41kHz。樣本的總數(shù)目設(shè)置為2 14個(gè)(SM6384個(gè)）， 因此聲信號(hào)的總記錄時(shí)間為0.4秒，產(chǎn)生5Hz的頻率分辨率。后處理階段總結(jié)出來自力信號(hào) 和聲信號(hào)兩者的鑒別符選取以及用于異常識(shí)別的進(jìn)一步綜合分析。
[0161] 使用沖擊聲學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)，開發(fā)NN算法來從時(shí)域和頻域兩者解釋測(cè)得指標(biāo)以預(yù)測(cè)內(nèi) 部異常的程度和位置。盡管存在多種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，但將利用用于監(jiān)督式學(xué)習(xí)的反向傳播算法 的前饋NN用于初步輪胎異常評(píng)估。建立如本文中所公開的至少參考圖4的基本規(guī)則。
[0162] 測(cè)量的后處理包含三個(gè)階段:鑒別符的選取、離線ANN訓(xùn)練和在線ANN評(píng)估。基于聲 波和力信號(hào)計(jì)算鑒別符量。基于選定的數(shù)據(jù)庫(kù)，將所選取的那些鑒別符饋送到NN以用于離 線訓(xùn)練，從而產(chǎn)生包括網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)的權(quán)矩陣。保存用于選定的數(shù)據(jù)庫(kù)的最合適的權(quán)數(shù) 以用于未知輪胎的在線評(píng)估。
[0163] 圖34中示出從樣本輪胎測(cè)得的沖擊力的典型時(shí)間歷程。從輪胎上的對(duì)應(yīng)位置測(cè)得 代表性數(shù)據(jù)，并且這些位置是根據(jù)對(duì)應(yīng)剪切干涉圖像分別從整體和不規(guī)則區(qū)域選擇的。整 體結(jié)構(gòu)的點(diǎn)的固體力-時(shí)間曲線相比于不規(guī)則結(jié)構(gòu)的點(diǎn)（即，具有嵌入式異常）的虛短劃曲 線呈現(xiàn)更高的峰值力和更短的接觸持續(xù)時(shí)間。結(jié)果與理論沖擊動(dòng)力學(xué)模型一致，其中對(duì)于 整體結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)更高沖擊力和更短沖擊持續(xù)時(shí)間。
[0164] 圖35A和35B分別示出從與圖34中示出的點(diǎn)相同的兩個(gè)點(diǎn)測(cè)得的沖擊聲的典型時(shí) 間歷程和對(duì)應(yīng)功率譜。從聲音-時(shí)間波形中可以觀察到，整體結(jié)構(gòu)的點(diǎn)的初始下行峰值下的 區(qū)域比不規(guī)則結(jié)構(gòu)的點(diǎn)小。頻域的分析要求了解遭受局部接觸變形的諧振頻率，其可以根 據(jù)f c= 1/(2x0.9msec)? 555Hz的沖擊持續(xù)時(shí)間確定。在功率譜中，對(duì)于不規(guī)則曲線而言，高 于550Hz的頻率下的頻譜密度更大，這表示歸因于嵌入式異常的更多彎曲振動(dòng)能量。累計(jì)功 率比PR(針對(duì)較高頻率分量比率計(jì)算得出）、峰值彎曲頻譜Pf和累計(jì)彎曲能量Ef可以視為異 常鑒別符。
[0165] 曲線式彎曲變形可以小于人工不規(guī)則橡膠樣本，這是因?yàn)檩喬ソY(jié)構(gòu)中的實(shí)際帶束 邊緣異常通常在兩個(gè)分離的表面之間呈現(xiàn)出比橡膠樣本中制出的人工異常小得多的間隙。 這通過減少結(jié)構(gòu)剛度的差異減輕了諧振頻率偏移的影響。
[0166] 沖擊位置的影響
[0167] 圖36示出沖擊位置對(duì)從極其不規(guī)則輪胎的肩部測(cè)得的峰值聲幅的影響。每個(gè)曲線 表示在整個(gè)圓周的對(duì)應(yīng)沖擊位置處的101個(gè)測(cè)量值，其中在初始測(cè)試位置處重復(fù)兩次。對(duì)于 裂開的區(qū)域，在X = Omm處測(cè)得的峰值聲幅在不規(guī)則區(qū)域與整體區(qū)域之間顯示出大得多的偏 差。例如，在250°周圍測(cè)得的幅值低至約0.4V，但靠近200°測(cè)得的幅值高達(dá)1.4V。幅值與剪 切干涉之間的唯一不匹配為約75°與120°之間的區(qū)域，在所述區(qū)域剪切干涉測(cè)試因表面異 常而失敗。這表明沖擊聲學(xué)法比剪切干涉成像法更具優(yōu)勢(shì)，因?yàn)楸砻娈惓？赡苡绊懠羟懈?涉測(cè)試結(jié)果。本發(fā)明所公開的沖擊聲學(xué)法通常僅受局部表面異常影響。在此特定區(qū)域上的 測(cè)試結(jié)果指示存在剪切干涉未發(fā)現(xiàn)的嵌入式異常。針對(duì)來自代表性輪胎樣本的每個(gè)測(cè)量值 選取所有沖擊聲學(xué)鑒別符，如圖37和38中所繪制。每個(gè)曲線呈現(xiàn)兩次獨(dú)立重復(fù)的結(jié)果，其中 對(duì)于每次重復(fù)，整個(gè)圓周周圍存在101個(gè)測(cè)量值。
[0168] 將七個(gè)鑒別符組合成單個(gè)穩(wěn)定的異常指數(shù)(DI)，最直觀的方法是計(jì)算經(jīng)加權(quán)均值 (例如，計(jì)算并對(duì)歸一化的鑒別符求平均）?？梢杂?jì)算DI以按比例調(diào)整從而將原始鑒別符置 于表示為歸一化的鑒別符的[0，1]范圍中（其中〇表示規(guī)則，且1表示最嚴(yán)重的不規(guī)則）。
[0169] 對(duì)于圖39中的全新的輪胎，兩個(gè)肩部的DI幾乎為零。在圖40中，第一肩部的剪切干 涉圖像中顯示不連續(xù)的斑點(diǎn)，這表示肩部區(qū)域中開始出現(xiàn)帶束邊緣分離。沖擊聲學(xué)指數(shù)指 出第一肩部在180°左右出現(xiàn)兩個(gè)蝶形斑點(diǎn)。此肩部的DI值一般在0.25左右，而第二肩部的 DI值幾乎為零，這顯示了不規(guī)則條件與規(guī)則條件之間的充分對(duì)比。綜合方法的重點(diǎn)是具有 不同構(gòu)造、相同內(nèi)徑、拋光胎面的輪胎共享單一組參數(shù)以用于歸一化，傳播此方法用于大量 輪胎的異常檢驗(yàn)具有實(shí)用價(jià)值。
[0170] 聲傳感器(例如，一個(gè)或傳聲器，例如圖31中不出的傳聲器106)和力傳感器(例如， 包括沖擊器的測(cè)力計(jì)，沖擊器例如圖31中示出的沖擊器104)中的至少一個(gè)可以與一個(gè)或多 個(gè)計(jì)算裝置通信以用于產(chǎn)生異常指標(biāo)。聲傳感器和力傳感器中的至少一個(gè)可以是與計(jì)算裝 置通信的連接網(wǎng)絡(luò)的裝置。可以提供平臺(tái)，平臺(tái)包含與連接網(wǎng)絡(luò)的裝置通信的服務(wù)器以及 引擎中的至少一個(gè)。引擎可以用來接入用于訓(xùn)練和預(yù)測(cè)異常指標(biāo)的ANN和/或用來在測(cè)試每 個(gè)輪胎時(shí)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。引擎還可經(jīng)配置以基于檢測(cè)到的聲波和力信號(hào)計(jì)算鑒別符量。將 至少一個(gè)存儲(chǔ)的鑒別符量與至少一個(gè)計(jì)算得出的鑒別符量進(jìn)行比較，并且基于比較，確定 輪胎的完整性。
[0171] 服務(wù)器可經(jīng)進(jìn)一步配置以促進(jìn)傳感器中的至少一個(gè)與計(jì)算裝置中的一個(gè)或多個(gè) 之間的通信。可以建立并接入包含存儲(chǔ)的鑒別符量和可針對(duì)預(yù)期輪胎完整性產(chǎn)生的傳感器 輸出的計(jì)算得出的鑒別符量的數(shù)據(jù)庫(kù)。例如，在一些實(shí)施例中，存儲(chǔ)的鑒別符量可以表示不 具有異常或不規(guī)則的輪胎。在一些實(shí)施例中，存儲(chǔ)的鑒別符量還可包含此前計(jì)算得出的表 示不規(guī)則的變化程度的鑒別符量。可以通過服務(wù)器上傳受測(cè)試輪胎的測(cè)試數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在數(shù) 據(jù)庫(kù)上，用于計(jì)算所述計(jì)算得出的鑒別符量并將其與存儲(chǔ)的鑒別符量進(jìn)行比較。可以產(chǎn)生 計(jì)算得出的鑒別符量的一個(gè)或多個(gè)表示。
[0172] 引擎可經(jīng)進(jìn)一步配置以產(chǎn)生關(guān)于受測(cè)試輪胎的完整性的通知。所述通知可以告知 用戶對(duì)應(yīng)于輪胎完整性的更新后的輪胎測(cè)試數(shù)據(jù)和更新后的異常指數(shù)。
[0173] 當(dāng)前公開的發(fā)明有效地使用沖擊信號(hào)檢測(cè)異常。用于異常檢測(cè)的方法論是基于電 流傳感器響應(yīng)與此前研發(fā)的來自規(guī)則結(jié)構(gòu)（即，不具有異常的結(jié)構(gòu)）的基準(zhǔn)傳感器響應(yīng)的比 較。對(duì)傳聲器和測(cè)力計(jì)信號(hào)兩者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，且所涉及的方法是時(shí)域和頻域分析。
[0174] 本文中所描述的各種技術(shù)中的至少一些可以結(jié)合硬件或軟件或適當(dāng)時(shí)結(jié)合兩者 的組合來實(shí)施。例如，電數(shù)據(jù)處理功能可以用來實(shí)施鑒別符推導(dǎo)和指數(shù)計(jì)算的各方面，包含 結(jié)合計(jì)算裝置(包含移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)的實(shí)施，計(jì)算裝置包含硬件、軟件或適當(dāng)時(shí)兩者的組合。 處理功能可以對(duì)應(yīng)于包含一個(gè)或多個(gè)處理裝置的任何類型的計(jì)算裝置。計(jì)算裝置可以包含 任何類型的計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其它可編程電子裝置，包含客戶端計(jì)算機(jī)、服務(wù)器計(jì)算 機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)（包含膝上型電腦和平板電腦）、手持式計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話（包含智能電 話）、游戲裝置、嵌入式控制器、近場(chǎng)通信裝置、具有至少部分使用云服務(wù)實(shí)施的應(yīng)用程序的 裝置、以及其任何組合和/或等效物(包含無接觸裝置）。此外，例如，可以在集群或其它分布 式計(jì)算系統(tǒng)中使用一個(gè)或多個(gè)連網(wǎng)的計(jì)算機(jī)來實(shí)施計(jì)算裝置。網(wǎng)絡(luò)可以是 線網(wǎng)絡(luò)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、無線電鏈路、光學(xué)鏈路和/或因特網(wǎng)，但是網(wǎng)絡(luò)不限于這些網(wǎng)絡(luò)選擇。
[0175] 通過訓(xùn)練ANN來獲得基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，一個(gè)狀況良好的輪胎將與另一個(gè)狀況良好的輪胎 很好地關(guān)聯(lián)，但是在不存在內(nèi)部變化或異常的情況下?？梢詫⒅坝米饔糜诜治龅膫€(gè)別數(shù) 據(jù)的時(shí)域和頻域輸入數(shù)據(jù)兩者整合為ANN的輸入。當(dāng)ANN以整合方式用于處理這兩個(gè)數(shù)據(jù)集 時(shí)，所處理的測(cè)試信號(hào)的增大的值與具有異常和不規(guī)則的輪胎段很好地關(guān)聯(lián)。此分析提供 了用于各種輪胎類型的通用模型。由此提供了以比現(xiàn)有方法更低的成本和更高的準(zhǔn)確度識(shí) 別用過的外胎中的內(nèi)部異常的設(shè)備和方法。
[0176] 應(yīng)進(jìn)一步理解，本發(fā)明所公開的方法預(yù)期用于先前經(jīng)受如本文中所公開或根據(jù)一 個(gè)或多個(gè)其它經(jīng)得起檢驗(yàn)的翻新方法的一個(gè)或多個(gè)翻新過程的輪胎。然而，應(yīng)理解，本發(fā)明 所公開的方法可以用于從未經(jīng)過翻新的輪胎。當(dāng)前公開的發(fā)明可以結(jié)合翻新后的重型卡車 或掛車用輪胎和任何其它輪胎類型來使用，所述其它輪胎類型包括但不限于輕型汽車、越 野車、ATV、公交車、飛機(jī)、農(nóng)用車、礦業(yè)用車、自行車、摩托車和客車用輪胎。
[0177] 本文中所公開的尺寸和值不應(yīng)理解為嚴(yán)格地限制于所述的精確數(shù)值。反之，除非 另外規(guī)定，否則每個(gè)此類尺寸均意在意指所述值和圍繞所述值的功能上等效的范圍。例如， 公開為"40_"的尺寸意在意指"約40mm"。另外，本文中所公開的尺寸和值不限于指定測(cè)量 單位。例如，以英制單位表示的尺寸應(yīng)理解為包含公制和其它單位的等效尺寸(例如，公開 為"1英寸"的尺寸意在意指"2.5cm"的等效尺寸）。
[0178]如本文中所使用，術(shù)語"方法"或"過程"是指可以在不脫離當(dāng)前公開的發(fā)明的范圍 的前提下以與所示出的排序不同的排序執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)步驟。如本文中所使用，術(shù)語"方 法"或"過程"可以包含至少通過一個(gè)電子設(shè)備或基于計(jì)算機(jī)的設(shè)備執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)步 驟。步驟的任何順序都是示例性的，且