CN103889698A - 使用再编索引部分均一性波形经由工艺谐波的识别改进轮胎均一性 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于改进轮胎均一性的系统和方法，其包含识别至少一个候选工艺谐波和对应的周期。接着收集针对所述组一个或一个以上测试轮胎的每一测试轮胎的均一性波形的集合。为提供较好数据以供分析，所述波形集合可包含包括固化前和/或固化后、顺时针和/或逆时针旋转方向上以及当轮胎经加载和/或未经加载时获得的测量值的多个波形。所述均一性波形可再编索引为所述至少一个候选工艺谐波的物理次序，且可任选地删除关于接合点效应或其它非正弦效应的所述波形内的选定数据点。可接着分析所述经再编索引的任选部分波形以确定所述候选工艺谐波的量值和方位角估计值。接着可以多种不同方式修改轮胎制造的方面以考虑所述所估计的工艺谐波。

Description

使用再编索引部分均一性波形经由工艺谐波的识别改进轮胎均一性

技术领域

本发明涉及轮胎均一性，且更特定来说涉及一种用于通过减少已依据多个均一性波形的适当编索引和接合点效应缓解分析估计的工艺谐波的影响来改进轮胎均一性的系统和方法。

背景技术

轮胎均一性涉及相对于轮胎的旋转轴在质量、几何形状或硬度特性方面的对称（或缺乏对称）。遗憾的是，常规轮胎构造方法产生轮胎中的非均一性的几率很大。在轮胎旋转期间，轮胎结构中存在的非均一性在轮轴处产生周期性变化的力。轮胎非均一性在这些力变化作为显著振动传输到车辆和车辆乘客时很重要。这些力经由车辆的悬架传输且可在车辆的座位和方向盘中感觉到或在客厢中作为噪声传输。传输到车辆乘客的振动量已分类为轮胎的“乘坐舒适度”或“舒适度”。

许多不同因素可导致轮胎中存在非均一性，即使当轮胎在似乎相同的工艺条件下构造时也如此。此类因素的实例包含产品开始点的位置和/或许多复杂轮胎构造产品和/或步骤的一者或一者以上的接合点重叠位置。示范性产品包含外壳纺织索、条带索、钢丝圈、内衬、胎面和其它橡胶层。涉及这些和其它产品的步骤包含将此类产品施加到一构型或鼓，从而将所得不成熟结构置于模具或压力机中并使所述结构经受热和压力以使橡胶产品成形和固化且将材料结合到集成固化轮胎单元中。与以上因素相关联的制造变化可以对轮胎均一性的谐波贡献的形式显现。

尽管已开发与轮胎均一性的谐波分量估计相关的一些方法和系统，但需要此类估计的准确性的额外改进。尚未出现大体涵盖如下文根据所揭示的技术呈现的所有期望特性的已知设计。

发明内容

鉴于现有技术中遇到的且由本发明标的物解决的所辨识的特征，已提供一种改进的系统和方法来改进轮胎中的均一性。此类方法通常涉及以下步骤：估计候选工艺谐波量值和方位角，且接着使用这些估计值通过抑制候选工艺谐波或通过使其与自动可维护系统中的其它工艺谐波或轮胎谐波相反而直接改进每一个别轮胎的均一性。

本发明的技术涉及测量一组测试轮胎中的每一轮胎的给定均一性参数。举例来说，此类均一性参数可选择性地包含径向游隙（RRO）、横向游隙（LRO）、平衡度、质量变化、径向力变化（RFV）、横向力变化（LFV）和切向力变化（TFV）的一者或一者以上。在一些实例中，优选地获得多个均一性波形的集合，包含经加载轮胎测量（例如，RFV、LFV或TFV）和未经加载轮胎测量（例如，RRO或LRO）。在其它实例中，多个均一性波形包含在轮胎固化之前测得的波形和在轮胎固化之后测得的波形。在另外其它实例中，多个均一性波形包含在顺时针方向上旋转测试轮胎获得的测量值和在逆时针方向上旋转测试轮胎获得的测量值。多个均一性波形添加更多数据点以供分析且还有助于识别和解析归因于离散数据点分析引起的任何差异。

在一些实例中，测得的值对应于包括环绕轮胎周边测得的多个数据点的复合波形，其中所述复合波形含有轮胎谐波以及至少一个候选工艺谐波。针对所述至少一个候选工艺谐波以电子方式构建矩形坐标系数，此后，对对应于每一工艺谐波的矩形坐标求解（例如，通过使用基于回归的分析）以最终产生每一工艺谐波量值和方位角的估计值。基于回归的分析可使用复合均一性波形的原始数据实行，或其可使用已根据本文揭示的一个或一个以上改进技术调节的数据实行。在第一实例中，将所收集的均一性波形的集合再编索引为选定工艺谐波的物理次序。当分析不同工艺谐波时，数据可再编索引多次以适应每一相应工艺谐波的物理次序。另外，选定的数据点任选地可从选定均一性波形删除以移除由接合点效应或其他非正弦工艺效应引起的数据偏斜。

在额外示范性实施例中，一旦确定工艺谐波的量值和方位角，工艺谐波就可与轮胎谐波分离，且可构造新轮胎以基于此认知改进均一性。举例来说，所述至少一个候选工艺谐波的相对位置可在后续轮胎中改变以便减小轮胎谐波和所述至少一个候选工艺谐波的组合平均量值。

除了各种方法外，还应理解，本发明标的物同样涉及相关联系统，包含可在轮胎制造和测量系统中提供以便实施如本文揭示的选定特征的各种硬件和/或软件组件。

应注意，本文呈现和论述的示范性实施例的每一者不应暗示对本发明标的物的限制。作为一个实施例的一部分说明或描述的特征或步骤可结合另一实施例的方面使用以产生另外其它实施例。另外，某些特征可与未明确提及的执行相同或类似功能的类似装置或特征互换。所属领域的一般技术人员在审阅说明书的其余部分后将较好地了解此类实施例以及其它实施例的特征和方面。

附图说明

说明书中针对所属领域的一般技术人员陈述本发明的完全且促进性揭示（包含其最佳模式），说明书参考附图，附图中：

图1提供5个“堆叠”或级联的循序均一性波形的图形表示，其分解为循序轮胎复合波形以及具有量值Ap和工艺谐波数目p的工艺谐波波形；

图2提供多个测试轮胎上的特定工艺谐波的示范性方位角值的直方图；

图3提供根据本发明的技术识别均一性波形中的工艺谐波的改进的方法中的示范性步骤的流程图；

图4提供根据本发明的技术基于所估计的工艺谐波改进轮胎制造的改进的方法中的示范性步骤的流程图；

图5A和图5B提供根据所揭示的技术在应用再编索引步骤之后单一轮胎的原始均一性测量和经调整均一性测量的图形说明；

图6A和图6B提供根据所揭示的技术在应用再编索引步骤之后两个连续轮胎的原始均一性测量和经调整均一性测量的图形说明；

图7提供根据所揭示的技术在应用再编索引步骤之后五个连续轮胎的经调整均一性测量的图形说明；

图8提供多个接合点效应相对于轮胎上的已知标记（例如，条形码）的相对位置的示意表示；

图9提供根据一些轮胎实例用于引起数据偏斜的四个不同潜在接合点效应的示意描绘；

图10提供用于在用于改进轮胎均一性的所揭示的系统的实施例中使用的示范性硬件组件的框图；

图11提供根据本发明的技术通过旋转工艺效果实现的潜在均一性改进的向量表示；

图12提供表示例如由挤压机厚度的循环制造变化引起的对轮胎的特定工艺谐波贡献的图形说明，其中工艺谐波频率由第一示范性循环速度界定；以及

图13提供表示对例如图12中表示的轮胎的特定工艺谐波贡献的图形说明，其中工艺谐波频率由第二示范性循环速度界定。

贯穿本说明书和附图中的参考字符的重复使用希望表示本发明的相同或类似特征、元件或步骤。

具体实施方式

如上文论述，本发明的标的物特定来说涉及一种用于通过以逐轮胎为基础在自然制造工艺内自动使工艺谐波与其它轮胎或工艺谐波相反而改进均一性的系统和方法，其中已依据适当编索引和接合点效应缓解的均一性波形估计所述工艺谐波。

在分析轮胎均一性时，可针对一组一个或一个以上测试轮胎测量多种不同均一性参数。所获得的测量值大体对应于表示轮胎均一性的复合波形，其可分解为许多相应谐波贡献。测试轮胎即使当在相同条件下制造时也会由于以两种主要方式发生的循环制造变化而经受均一性的变化。在第一情况下，制造变化的周期与轮胎圆周相符。这些在本文中称为“轮胎谐波”，因为其与轮胎圆周相关联。典型的轮胎谐波包含胎面接合宽度、成型鼓的失圆度和按压效应。在第二情况下，制造变化的周期不与轮胎圆周相符。尽管这些制造变化是循环的，但其周期不是轮胎圆周的整数除数。这些在本文中称为“工艺谐波”，因为其与工艺元素而非轮胎圆周相关。典型的工艺谐波包含由可使较软产品的形状变形的挤压机控制系统或辊引起的循环变化胎面厚度。

为使用工艺谐波的知识来实行均一性改进，有必要估计其周期、量值和方位角。给定工艺谐波的这些特性的知识，可接着使工艺谐波与轮胎谐波或其它工艺谐波或在其本身内相反以产生在量值和离差两个方面均具有较好均一性参数值的轮胎。举例来说，工艺谐波高点的位置（比如胎面挤压机厚度效应）可相对于其到按压机中的进入点跟踪，且可作出自动实时调整以使此已知工艺高点与按压机（轮胎谐波）的高点相反因此固化之后所得的轮胎均一性可更恒定地具有较低量值。也可以使其它谐波偏移，例如轮胎骨架距第一轮胎构造台的相对位置以及胎面/条带距第二轮胎构造台的相对位置，以便实现类似的均一性改进。另外，有可能改变工艺谐波的周期以与轮胎中所识别的轮胎谐波的集合更好地匹配。举例来说，胎面挤压机可减慢或加速以在轮胎内的不同位置引入工艺谐波。

由于调整对于每一轮胎将是不同的，所以此相反过程可在生产工艺中逐轮胎自动应用。此类经改进的轮胎可改进消费者性能满意度并降低制造成本。归因于可靠地估计工艺谐波的重要性，本文揭示用于对均一性波形进行预处理的经改进的技术。

现参看图1，图形表示示出可如何将工艺谐波添加到现有轮胎谐波以在多个连续制造的轮胎上引起均一性变化。在图1中，标记为“循序轮胎复合物”的顶部曲线表示针对五个相应测试轮胎获得的五个不同均一性波形。这五个波形接着依次循序堆叠以获得如图1的顶部曲线中所示的级联波形。每一轮胎的均一性波形由若干不同轮胎谐波组成，其每一者在轮胎圆周界定的周期（即，LT）内配合整数次数。如果第二曲线表示的工艺谐波添加到第一曲线的轮胎谐波，那么产生如第三曲线中所示而表示的堆叠波形。第二曲线中表示的工艺谐波可建模为周期性函数

其中p是与工艺效应相关联的谐波数目，其工艺谐波数目p界定为L_T/L_p。

仍参看图1，显然，工艺谐波到均一性波形的添加可致使均一性波形（或其特定谐波分量，例如径向力变化测量值的第一谐波）内的最大值即使在所有轮胎谐波保持恒定时也逐轮胎变化。对应于均一性波形内的最大值的方位角的逐轮胎分布将取决于工艺谐波的周期（LP）与第一轮胎谐波的周期（LT）之间的关系。举例来说，考虑在组合状态下具有0度下1kg振幅的恒定轮胎分量以及具有0.5kg振幅的具有谐波数目p=1.25（例如，来自例如胎面冷却圆筒等加工组件）的单一工艺谐波针对生产序列中的第一轮胎彼此同步。第一轮胎的均一性量值将为0度方位角下的1.5kg，但第二轮胎将具有27度方位角下1.12kg的均一性量值。第三轮胎将具有0度方位角下0.5kg的均一性量值。接着，轮胎4将具有-27度方位角下1.12kg的均一性量值。最后，轮胎5将重复轮胎1，轮胎6将重复轮胎2，并且以此类推值在这4个可能性中循环。因此，方位角的直方图将仅具有三个值：0、27度和-27度。然而，具有工艺谐波数目p=1.1123（例如，可能来自在成型鼓上伸展的产品）的不同单一工艺谐波将具有对应于均一性波形内的最大值的更多方位角值，且这些方位角值的直方图将类似于例如图2的示范性直方图中所示的均一分布的直方图。

工艺谐波方位角的移动以及所观察到的总体谐波方位角的所得移动可引起对于工艺改进中工艺谐波的使用的挑战。轮胎均一性的标准特征分析（signature analysis）方法取决于对与轮胎圆周（即，轮胎谐波）对准的效应（例如，成型鼓）的研究。工艺谐波并不自然配合到标准特征分析方法中，因为工艺效应将通常引起每个轮胎中的方位角移位且将同时影响多个轮胎谐波。这意味着工艺谐波将作为离差出现且因此将不在标准特征分析方法中识别。由于此负面影响的缘故，工艺谐波的识别可校正缺乏经验地应用标准特征分析时产生的一些误差。当处理工艺谐波时，区分物理源与其对谐波的影响可能尤其重要。这意味着识别工艺谐波的任务应尽可能准确且精确地完成。

现参看图3，呈现识别均一性波形中的工艺谐波的方法300，且其可分别包含示范性步骤302-312。在步骤302中，识别引起候选工艺谐波的至少一个制造变化，以及所述候选工艺谐波的对应周期。在一些实施例中，每一工艺谐波的周期可相对于轮胎的尺寸（例如，轮胎圆周、半径、直径、轮胎周围所测得数据点的离散数目等）界定。工艺谐波也可为谐波数目，其简单地为轮胎圆周除以工艺谐波周期。举例来说，在具有1.25米圆周的轮胎上具有1.0米的周期的工艺谐波将具有谐波数目1.0/1.25=0.8。

应了解，候选工艺谐波可基于制造工艺的某些已知特征来识别，或者其可为未知的。如果物理工艺源已知，那么有可能依据制造工艺的某些方面和/或条件识别一个或一个以上候选工艺谐波的周期。举例来说，可从制造工艺的规格或通过其直径的直接测量了解支持的辊直径。如果工艺谐波源未知，那么可通过对测得的均一性波形的初始频谱分析识别某些候选工艺谐波的周期。关于此频谱分析和工艺谐波频率/周期识别的其它相关方面的额外细节在第PCT/US2010/032883号PCT申请案（现公开为WO2010/127061）和第PCT/US2011/030467号PCT申请案中揭示，所述两个申请案在此出于所有目的以引用的方式并入本文中。

仍参看图3，步骤304涉及收集针对n个测试轮胎的每一者测得的一个或一个以上均一性波形的集合。每一均一性波形可对应于测得的均一性参数，所述均一性参数对应于例如比如径向游隙（RRO）、横向游隙（LRO）、质量变化、平衡度、径向力变化（RFV）、横向力变化（LFV）和切向力变化（TFV）等均一性参数。论述以上参数的选定者的实例在本文中仅出于说明性目的呈现且不应不必要地对本发明产生限制。测得的参数通常对应于由在轮胎的一次旋转期间等距间隔的点中测得的若干数据点（例如，每轮胎转动的128、256、512或其它数目的数据点）构成的波形。

考虑在轮胎周围多个等距间隔的数据点N处获得的所测得均一性参数（U）使得在相应数据点Un（其中n=1、2、…、N）处获得测量值。应了解，实际Un值可根据多种已知技术调节。举例来说，可通过对轮胎的多次旋转期间在每一数据点处所获得的值求平均而在轮胎的不止仅单次旋转期间获得Un值。在另一实例中，可通过减去所有相应数据点上测得的均一性参数的平均量值来调节Un值，使得复合数据波形在参考原点周围居中。

仍参看图3，步骤304-308的方面分别表示改进均一性波形内的工艺谐波的识别和估计的至少三种不同方式，其一者或一者以上可选择性地在所揭示技术的各个实施例中实施。应用这些方法以便产生作为自动均一性改进系统的基础的可靠信息。正确估计这些工艺谐波贡献尤其重要，因为通常并不执行在线识别且使用估计值来指导长时间周期内的工艺调整。三个改进通常包含如步骤306中指示对均一性波形再编索引、如步骤308中指示获得部分波形删除选定点，以及如步骤304中表示获得多个不同类型的均一性波形。

参看图3的步骤306，一个示范性改进通常涉及对所获得的均一性波形再编索引使得连续轮胎的波形之间的中断与候选工艺谐波的物理次序匹配的步骤。一般来说，术语“再编索引”指代轮胎周围连续测得的数据点的再排序。此改进对于考虑连续产生的工艺谐波信号（例如，由于材料挤压机在形成不成熟轮胎时引起的胎面厚度循环而导致的均一性贡献）在其周期性切割以形成每一循序制造的轮胎的层或部分并且接着端对端接合以形成产品接合点时不连续的事实很重要。

产品接合点或轮胎内的其它制造变化的效应随着连续制造的轮胎变化。然而，这些变化在轮胎内发生的相对次序可不与在连续制造的轮胎上测量均一性波形的次序匹配。均一性波形通常相对于标记测量，例如条形码，或轮胎上界定初始轮胎测量点的其它可见识别符。在轮胎圆周周围测得的所有其它均一性数据点相对于此界定零点的初始标记编索引。如此，所获得的波形需要再编索引为工艺谐波的制造变化的物理次序使得均一性波形的开始和结束与均一性波形内的特定工艺谐波的物理引入的开始和结束匹配。对于不同的选定工艺谐波，此再编索引可进行多次，每个一次以对应于每一候选工艺谐波的制造变化的物理次序。

与均一性波形的再编索引相关的特定实例在图5A、图5B、图6A、图6B和图7中呈现。图5A示出针对给定轮胎获得的原始均一性波形，更特定来说包含在轮胎的圆周周围128个点处编索引的径向游隙曲线。假定引入感兴趣的工艺谐波的产品接合点位于图5A的波形内的点20处，那么所述波形可再编索引以通过使点20成为波形中的第一点而形成图5B的经调整波形。图6A和图6B示出图6A的原始均一性波形与图6B的经调整波形之间的类似相对改变。在图6A和图6B的实例中，两个连续轮胎以与图5A和图5B中所表示类似的方式再编索引以便示出此方法对所分析波形的连续性的潜在影响。图7中示出来自在接合点的中心处开始再编索引的五个连续轮胎的一系列波形。

相对于图8提供再编索引的另一实例。考虑轮胎800，其包含由于形成第一轮胎层804而产生的第一接合点802和由于形成第二轮胎层808而产生的第二接合点806。第一接合点802和第二接合点806的相对位置（即，分别为θ₂和θ₃）通常是已知的且可被确定。条形码810是轮胎800上的用于信令轮胎圆周周围的均一性波形的测量开始和结束的视觉标记的实例。条形码810的相对位置描绘为θ₁=0°。

仍参看图8，考虑归因于来自三个连续制造的轮胎的堆叠波形的构造中使用的挤压机的胎面厚度的循环而引起的工艺谐波可能具有针对轮胎1的点的索引次序1到128，针对轮胎2的129-256，以及针对轮胎3的257-384。此索引表示来自挤压机的生产次序。然而，此产品的接合点可能位于距条形码90度或（128个点波形的）32个点。即，所述波形当根据测量次序堆叠时将不与生产次序匹配。特定来说，测得的次序将为33-128、1-32、161-256、129-160、289-384、257-288，其防止堆叠波形的端点之间的紧密匹配。这可在堆叠或单个波形中的工艺谐波的估计过程中引起误差。

再编索引步骤306可应用于所获得的均一性波形以与工艺谐波的正确物理排序匹配从而克服此困难。在一些实施例中，此再编索引只是意味着在使用基于单个的分析之前使用与测得的次序相反的工艺次序。在其它实施例中，再编索引意味着在使用例如傅里叶分析或回归等堆叠方法之前将点的次序改变为工艺次序的次序。注意，由于不同产品具有不同接合点位置，所以在正研究一个以上候选工艺谐波时可能有必要以多种方式再排序。举例来说，轮胎产品804可能具有如上文描述的接合点位置802，但来自产品808的第二接合点806可能在距测量零点180度（64个点）处。因而，将在同一回归中使用33-128、1-32、161-256、129-160、289-384、257-288的第一接合点排序和65-128、1-64、193-256、129-192、321-384、257-320的第二接合点排序。其它接合点可通过将其适当排序包含到分析中而以类似方式处理。

再次参看图3的步骤308，第二示范性改进通常涉及删除所获得均一性波形内表示接合点效应或其它非正弦工艺效应的选定点。此改进有助于补救当接合点的物理构造伸展或压缩接合点附近的材料时产生的情形，如图9中描绘。接合点按压的使用还可更改接合点附近的效应。在图9中，部分902表示接合点位置周围的测量点处的规则间隔。而部分904表示可在接合点位置周围发生的伸展间隔。还可存在接合点处产品的重叠，如部分906表示，乃至接合点处的开口（其中完全不存在产品），如部分908表示。在这些情况的任一者中，测量点之间的规则间隔与基本工艺谐波的真实间隔相比可发生扭曲。这也可影响工艺谐波估计过程。

为校正由于接合点周围的材料畸形引起的测量问题，可从均一性波形删除接合点位置周围的选定数目的点。待删除的点的数目可来自对正测量的信号（例如，经加载或未经加载轮胎信号，例如游隙或力变化）的类型的认知以及对历史接合点效应的认知。作为一般实例，可能在接合点的任一侧上删除2-10范围内的数目的点。在一个特定实例中，在接合点的任一侧上删除5个点，从而当测量轮胎周围的128个数据点时留下作为估计程序的基础的128-10=118个点。

再次参看图3的步骤304，第三示范性改进通常涉及分析均一性波形的集合，其中均一性波形包含以多种方式的一者或一者以上（例如，在固化之前和/或之后、直接和/或间接（即，顺时针或逆时针旋转）以及经加载和/或未经加载）获得的多个波形。此针对同一轮胎测量多个均一性波形的步骤可通常有助于改进估计过程的分辨率。在一个实例中，可在顺时针方向上（本文称为直接测量）以及逆时针方向上（本文称为间接测量）旋转的同时测量测试轮胎的均一性参数。这可通过以条形码在内部或条形码在外部的方式再安装轮胎或通过在不进行再安装的情况下使旋转方向颠倒来进行。

在另一实例中，可针对同一轮胎在一个或两个方向上测量不同的均一性参数。举例来说，可测量一个或两个方向上轮胎的径向游隙（未经加载轮胎参数测量）以及径向力变化（经加载轮胎参数测量）。经加载轮胎和未经加载轮胎参数两者的测量可有助于说明可由于在加载期间接触区畸形引入到轮胎发生的任何额外信号变化。给定测试轮胎上测得的两个经加载或两个未经加载波形应体现相同工艺谐波效应，因为构造尚未改变，仅测量方向改变。然而，为保持所有所获得的均一性波形拥有相同测量基础，可能适当地向经加载或未经加载波形应用转换以考虑到游隙以毫米测量而力变化以千克力（kg_f）测量的事实。这两个单位之间的转换可通过应用归因于正检查特定轮胎的弹簧负荷率的校正来实施。此弹簧负荷率可理论上或凭经验计算。在一个实例中，径向游隙（RRO）与径向力变化（RFV）之间的关系为其中RFV具有单位kg_f且RRO的所得单位将为毫米。

在另外其它实例中，也可使用同一方向上（重复）或再测试时均一性波形的额外测量遍次来改进工艺谐波识别。此方法的一个优点来自每一轮胎的四个遍次提供四倍的数据点（例如，4*128=512）的事实。在通常情况下，这许多额外数据点预期导致所有估计误差标准偏差折半。类似地，两个波形之间所取的差可用于直接估计测量误差，这可对一些估计方法有帮助。

使用同一轮胎的多个遍次的另一优点可来自实际测量点可不同的事实。举例来说，开始均一性测量的触发可能是条形码的初始检测。但由于条形码具有某一宽度，这意味着两个方向上的旋转可在稍许不同的点（其依据条形码宽度而不同）处起始测量。这意味着可能正对轮胎的4*128=512个不同点取样而不是简单地进行相同128点的重复。这可改进估计过程的分离紧密相关频率的能力。一种尤其强大的方法是，当测量力变化或类似经加载均一性参数时使工艺谐波与直接/顺时针和间接/逆时针结果必须类似（甚至相等）的约束配合，以及当测量游隙或类似未经加载均一性参数时使此类结果相同。

仍参看图3，一旦根据所揭示改进的一者或一者以上调节均一性波形，就分析选定再编索引均一性波形的集合以确定每一测试轮胎的每一候选工艺谐波的量值和方位角估计值。在一些实施例中，分析更特定来说包括如图3所示的步骤310、312和314。在步骤310中，从均一性波形减去轮胎谐波使得后续分析可更特定地仅聚焦于工艺谐波的识别。在步骤312中，使用回归分析来分析再编索引均一性波形的集合以对对应于每一测试轮胎的每一候选工艺谐波的矩形坐标求解。在步骤314中，接着使用矩形坐标来确定每一测试轮胎的每一工艺谐波的量值和方位角估计值。

尽管参看图3描述的分析可直接对轮胎周围测得的原始和/或经调节均一性数据实行（即，通过将接合点周围的选定数据点再编索引和/或删除而调节），但额外任选步骤310可涉及从经调节均一性波形数据减去一些轮胎谐波。这可例如通过应用基于傅里叶分解或回归的分析以基于轮胎谐波识别且接着减去对信号的贡献而进行。当采用基于回归的分析时，应了解，一些轮胎谐波的选择性移除可实际上在与步骤312相同的时间（使用回归技术对工艺谐波贡献求解时）实施。尽管理论上有可能从测得的均一性数据移除所有轮胎谐波，但在实践中，可能优选的是仅减去最有影响力轮胎谐波的子集使得用于工艺谐波的识别的剩余信号存在更多内容。在一个示范性实施例中，减去前四个谐波（第1、第2、第3、第4）。在其它示范性实施例中，减去前十个谐波。应了解，可根据任选步骤310移除有影响力轮胎谐波的任何连续或非连续子集。

仍参看图3，本发明方法中的下一步骤312涉及构造对应于每一测试轮胎的候选工艺谐波的矩形坐标系数。这些矩形坐标系数对应于可用于表示每一候选工艺谐波对轮胎周围每一测得的数据点U_n的贡献的正弦和余弦项。举例来说，候选工艺谐波对每一数据点的贡献可由以下等式表示：

$U_n=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{x}_k\cos (2\mathrm{\π}{h}_k\·\frac{n}{N})+y_k\sin (2{\mathrm{\πh}}_k\·\frac{n}{N})$

其中K是经选择用于分析的候选工艺谐波的总数，且h_k是第k候选工艺谐波的每一者的非整数谐波数目。N是轮胎周围测得的n=1、2、…、N数据点的所测得均一性波形的长度。对于每一第k工艺谐波所参考的矩形坐标对应于（x_k,y_k）。如此，对于每一工艺谐波，步骤312中参考的矩形坐标系数对应于相应

和

项。如此，对于K个不同候选工艺谐波，步骤312将涉及计算（K*N）余弦值和（K*N）正弦值。

仍参看图3，方法中的下一步骤314是使用矩形坐标确定每一测试轮胎的每一候选工艺谐波的量值和方位角估计值。首先，针对每一第k工艺谐波的矩形坐标（x_k,y_k）可使用基于回归的分析求解，所述基于回归的分析将给定测试轮胎的均一性波形回归到步骤312中计算的正弦和余弦项（即，矩形坐标系数）上。基于线性回归的特征分析方法可使用已知数据点来配合以上等式（1）陈述的等式。一旦针对给定测试轮胎的每一第k工艺谐波确定矩形坐标（x_k,y_k），就接着在步骤314中根据下式确定每一工艺谐波的量值（MAG_k）和方位角（AZIMUTH_k）：

${\mathrm{MAG}}_k=2\sqrt{x_k^2+y_k^2}---\left(2a\right)$ AZIMUTH_k=arctan(y_k/x_k)   (2b

应了解，针对所述组测试轮胎中的每一轮胎执行步骤304-312。这产生每一工艺谐波k和每一测试轮胎l=1、2、…、L的量值估计值（MAG_k）和方位角估计值（AZIMUTH_k），其中L是所述组测试轮胎中的轮胎的总数。

再次参看图3，一旦识别工艺谐波的不同量值，就有可能使那些工艺谐波的至少一者与轮胎谐波分离，从而仅留下均一性波形中的轮胎谐波。如此，图3中的步骤316涉及任选地从均一性波形移除一个或一个以上选定工艺谐波。下一步骤318涉及对均一性测量值滤波以移除或减小候选工艺谐波的效应。举例来说，给定每一轮胎的候选工艺谐波的估计值，有可能再估计轮胎谐波以使测量值较少受到工艺谐波引起的数据偏移的影响。在软件实施方案中，滤波步骤318可与步骤316分开执行或作为从轮胎谐波提取工艺谐波的过程的一部分执行。所提取的信息（即，工艺谐波贡献）和/或经滤波的轮胎谐波信息可接着提供作为到用户的输出以供后续分析，包含经由视觉或图形显示器提供轮胎评估数据、实施轮胎分类以配合在特定消费者性能限度内等。

图4现示出可选择性实施以便应用估计工艺谐波的经改进的方法来分析其它轮胎或改进轮胎本身的一系列额外步骤。第一示范性轮胎改进步骤402涉及识别工艺谐波的与给定制造变化相关联的开始点。在一些实施例中，可相对于轮胎内的最终用于补偿的固定元素（例如，条形码的位置）确定工艺谐波的相对位置。

可实施多种不同特定方法来确定此相对关系。在一个实例中，均一性测量内的工艺谐波的高点或其它区别性特征（例如，径向游隙测量中的最大值）可使用激光、相机等实时直接测量。在另一实例中，可通过使用例如磁带条或光电池等参考标记使用相机、条形码读取器、接触装置等基于此高点位置的先前测量值识别工艺谐波元素的位置。在又一实例中，可通过累积自从某一初始点以来循环的数目来计算工艺谐波的位置。举例来说，在序列的轮胎1上0度方位角处具有峰值的1.2谐波将在轮胎2上72度方位角处具有其峰值，在轮胎3上144度方位角处具有其峰值，等等。在此情况下，将必须跟踪轮胎构造的次序。

现参看步骤404，来自步骤312的工艺谐波的系数连同来自步骤402的位置知识可用于预测所述工艺谐波对新测量轮胎的固化前或固化后的均一性值的贡献。为提供固化后均一性值（例如，径向力变化的第一谐波）的预测，给定工艺谐波的已知系数和位置信息可与其它已知工艺效应（固化按压等）组合以提供预测。为提供固化前均一性值（例如，不成熟轮胎骨架中测得的径向游隙的第一谐波）的预测，给定工艺谐波的已知系数和位置信息可与轮胎的不成熟构造期间产生的其它已知工艺效应（例如，T环、鼓等）组合。

现参看步骤406和408，这两个示范性步骤视为修改轮胎制造以改变后续轮胎内的所述至少一个候选工艺谐波的相对位置以便减小轮胎谐波和所述至少一个候选工艺谐波的组合平均量值的多种方式。在步骤406中，任选频率调整步骤可涉及优化每一工艺谐波的周期的长度或谐波数目（例如，胎面厚度循环）以较好地与（例如，由于按压产生的）其它已知工艺谐波的振幅匹配。在一个实例中，步骤406可更具体地通过使用来自步骤404的所述组所预测固化后均一性效应实施以确定工艺谐波周期中将提供较接近地等于来自其它已知元素的固化后均一性效应的工艺谐波振幅的改变，且接着视需要作出所述改变。在另一实例中，步骤406可更具体地通过使用来自步骤404的所述组所预测固化前均一性贡献实施以确定工艺谐波周期中将提供较接近地等于来自其它已知元素的固化前均一性效应的工艺谐波振幅的改变，且接着视需要作出所述改变。这可在线进行，因为改变工艺谐波周期或谐波数目的效应可直接依据傅里叶方法计算。

傅里叶调整步骤406还可描述为对轮胎的制造工艺的调整以便改变工艺谐波的循环引入，因此直接更改与工艺谐波相关联的周期或谐波数目以较好地使所述组经识别轮胎和/或轮胎中的工艺谐波偏移。举例来说，制造工艺可减慢或加速以在轮胎内的不同位置处引入工艺谐波。在胎面挤压机厚度的变化引起的循环工艺效应的实例中，有可能通过改变胎面挤压机厚度循环的速度而以相对简单方式改变工艺谐波的贡献。这可也许经由控制系统延迟调整或通过以不同循环速度运行机器来进行。

提供不同工艺谐波频率（例如，减慢或加速胎面厚度挤压机循环）可提供每一工艺谐波的谐波分量的不同振幅。图12和13意图说明此现象。图12和13分别说明表示挤压机厚度变化引起的工艺谐波贡献的示范性信号，其中图12中的工艺谐波具有谐波数目1.5且图13的工艺谐波具有谐波数目0.75。图12和图13两者中的信号贡献相对于四个连续轮胎的每轮胎128个数据点的轮胎数据点索引描绘，如曲线中的垂直线表示。将胎面挤压机循环速度从第一常规设定改变为第二减慢设定说明此特定制造变化如何影响此工艺谐波的谐波分量。举例来说，如从下表可较好地了解，改变循环速度引起四个连续轮胎的工艺谐波的第一谐波分量和第二谐波分量（H1和H2）的量值的直接移位。谐波分量贡献的此移位可使用傅里叶分析作为本发明方法的一部分计算以便确定对轮胎的总体均一性的预期改变。

挤压机设置	轮胎	H1量值	H2量值
				常规	1	0.53	0.73
减慢	1	0.93	0.21
				常规	2	0.51	0.77
减慢	2	0.89	0.19
				常规	3	0.55	0.70
减慢	3	0.94	0.20
				常规	4	0.57	0.74
减慢	4	0.90	0.17

现参看步骤408，另一潜在改进步骤对应于使用所预测均一性值选择工艺谐波相对于其它制造变化贡献的最佳相对放置。在一些实例中，这可能包含旋转由于产品支撑辊或加工效应（例如，按压加载角）引起的工艺谐波的位置。其它已知均一性贡献的相对位置可移动以补偿或调整固化前或固化后表示的任一者中工艺谐波的频率。在固化后表示中，用以更改位置的已知制造变化的实例是固化按压加载角。在固化前表示中，用以更改位置的已知制造变化的实例是转移环的未加载角。可在所揭示的技术的一些实施例中使用的固化前轮胎操纵的额外实例可查阅第6,856,929号美国专利和第2006/0231191号美国专利申请公开案，其两者在此出于所有目的以引用的方式并入本文中。

可实施各种制造步骤或特征的物理更改以便实现制造变化旋转和所需要的最终工艺谐波偏移作为步骤408的一部分。根据步骤408或其它步骤实施的经改进的制造工艺最终减小均一性离差且增加消费者产率（即，具有可接受均一性限度的轮胎数目）。在一个实例中，经更改的制造步骤可涉及更改工艺效应相对于其它轮胎分量（例如，那些产生轮胎谐波的分量–接合点重叠位置、按压效应等）的位置，使得轮胎和工艺效应的组合平均量值（由向量代数确定）较小或可忽略，因此补偿工艺效应的存在。

作为步骤408的一部分，对轮胎构造工艺的另一潜在修改可涉及更改产生工艺谐波的制造变化本身以减少或移除其效应。举例来说，经识别工艺谐波的量值在其位置在生产期间无法得到控制的情况下可减小。即使当工艺谐波并未移除而只是减小时，校正轮胎均一性的成本也将减小。举例来说，例如研磨胎面表面或向轮胎添加额外材料以改进轮胎均一性等整改程序将不太经常且以减少的量（视需要）实施。

在另外其它实例中，制造工艺可经调整以对所预期和识别的工艺谐波为稳健的。举例来说，均一性离差可能由于温度变化的周期性引入而发生。可通过在制造环境中安装空调系统来选择解决所述问题，但通过允许橡胶时间放宽来减小变化的影响可能更具成本效益。由于产率通常受不稳定性和离差损害较多，所以此稳健（对温度）的过程可产生比永不能实现的完美过程更好的产率。所述稳健的过程或设计方法通常是在不耗费资金或使用资源的情况下改进工艺的快速、相对简单的方式。

仍参看图4，额外步骤410可涉及周期性或自动更新对均一性波形的所有谐波贡献（包含在轮胎谐波和工艺谐波中产生的谐波贡献，且包含针对每一谐波确定的系数的集合）的估计值，以反映工艺中可能影响本发明系统和方法的性能的任何显著改变。与步骤410一致，步骤412涉及周期性执行工艺改进分析以管理工艺谐波的大小。

现参看图10，说明用于实施上文描述的方法的示范性硬件组件的示意概述。示范性轮胎1000根据多个相应制造工艺构造。此轮胎构造工艺可例如包含应用橡胶化合物和/或其它适宜材料的各层以形成轮胎骨架、提供轮胎条带部分和胎面部分以形成轮胎顶块、将不成熟轮胎定位在固化按压机中，以及使完成的不成熟轮胎固化等。此类相应工艺元素表示为图10中的1002a、1002b、…、1002n且组合以形成示范性轮胎1000。工艺元素1002的至少一者可引入根据本发明的方法产生经识别以供分析的工艺谐波的制造变化。应了解，可通过各个工艺1002a到1002n的一次迭代构造一批多个轮胎。通常，此批多个轮胎根据所揭示的均一性改进技术测量和测试。多个模型轮胎接着经分析以改进后续制造的轮胎的轮胎构造工艺。

仍参看图10，提供测量机器1004以获得图3的步骤304中获得的各个均一性测量值。一般来说，此测量机器可包含例如上面安装轮胎且以一个或一个以上预定速度离心旋转的安装夹具等特征。在一个实例中，采用激光传感器来通过相对于轮胎1000接触、非接触或接近接触定位而操作以便确定当其围绕中心线旋转时轮胎表面在多个数据点（例如，128个点）处的相对位置。

测量机器1004获得的测量值可中继到一个或一个以上计算机1006，所述一个或一个以上计算机1006可分别含有一个或一个以上处理器1008，但图10中为说明的简单和清晰起见仅示出一个计算机和处理器。处理器1008可经配置以接收来自输入装置1014的或存储在存储器1012中的输入数据，包含轮胎参数的原始测量值。处理器1008接着根据所揭示的数据调节和分析来分析此类测量值，并且例如经由输出装置1016将数据等可用输出提供给用户或者将信号提供给工艺控制器1018。均一性分析可替代性地由一个或一个以上服务器1010实施或在多个计算和处理装置上实施。

各种存储器/媒体元件1012a、1012b、1012c（统称为“1012”）可提供作为一种或一种以上非暂时性计算机可读媒体的单一或多个部分，例如（但不限于）易失性存储器（例如，随机存取存储器（RAM，例如DRAM、SRAM等））与非易失性存储器（例如，ROM、快闪存储器、硬盘驱动器、磁带、CD-ROM、DVD-ROM等）的任何组合，或包含磁盘、驱动器、其它基于磁性的存储媒体、光学存储媒体和其它存储媒体等任何其它存储器装置。图10的计算/处理装置可适于充当通过存取存储在存储器/媒体元件的一者或一者以上中的计算机可读形式中再现的软件指令而提供所需功能性的专用机器。当使用软件时，可使用任何适宜的编程、脚本设计或其它类型的语言或语言的组合来实施本文所含的教示。

实例1

为更好地了解本文揭示的技术，尤其是图3和图4的流程图中表示的技术，呈现基于工艺谐波的均一性改进的数值实例。此实例说明所揭示的技术可能如何使用以便优化产生工艺谐波的制造变化的影响。工艺谐波优化是试图使现有效应相反以便使其平衡的方法。通常，在实践中，这意味着用来自例如按压机等加工元件的固定谐波使相对不受控工艺谐波相反。优化方法具有在不需要同时改进工艺的组件的情况下将轮胎制造得更好的可能性。其可有效地用于在正从事工艺改进活动的同时以低成本控制工艺。

根据此第一实例，步骤302涉及识别候选制造变化和对应的工艺谐波，例如由在相对于其圆周上的某一点测得30度下具有1kg效应的胎面冷却圆筒所贡献。此候选工艺谐波的谐波数目也相对于所关注的轮胎线识别为1.5。收集所关注工艺谐波的均一性波形的集合，如步骤304中描述。接着，实施步骤304、306和308中描述的所有三个改进以获得再索引的部分多个方向数据来移除接合点效应并准备波形数据用于已知工艺谐波的估计。

给定冷却圆筒效应的此估计值，可简单地通过识别相对于每一个别轮胎的开始点（或峰值的位置）而预测所述效应对最终径向力第一谐波（RH1）的影响。实现此目的的一种方式是用一件反光带标记圆筒的高点，所述反光带可以光电池读取以确定其相对于条形码的位置。还可在线测量冷却圆筒的失圆度以在高点再次相对于条形码定位的情况下实现此目的。另一选择是在生产序列中的单一点t处建立冷却圆筒高点的位置（通过干预或测量）且接着计算在大于t的任何点处圆筒的循环数目。即，已知1.5工艺谐波方位角对于轮胎1在序列中何处允许在无后续测量的情况下计算其改变的位置将对于第n轮胎在序列中何处。

仍参考实例1，此冷却圆筒RH1效应因而为RH1效应的一个分量，其可与其它已知效应（例如，固化按压）组合以预测固化后RH1。注意，当所有构造效应恒定（相同圆筒、一致的接合点等），此所预测的RH1高点将由于冷却圆筒效应而完全移动。可接着递增地移动按压加载角以将按压RH1效应放置成与冷却圆筒效应相反以减小所得RH1值。这在图11中以图形描绘，其中向量1102表示初始冷却圆筒效应且向量1104表示已知按压效应向量。由于向量1102和1104的存在而产生的未优化所得向量表示为向量1106，其具有相对高的实质量值。然而，如果使用所揭示的技术，那么冷却圆筒效应向量可旋转到向量1108表示的经优化位置，使得当添加按压效应向量1104时，产生具有显著较小量值的所得经优化向量1110。

注意，此方法不需要直接测量不成熟轮胎向量，而是仅需要了解其预期如何移动。即，仅须知道工艺谐波特性、其谐波数目和振幅及其相对于轮胎索引的方位角来应用此方法。也可使用例如转移环等其它固定效应来补偿此胎面冷却圆筒效应。尽管依据固化后RH1给出实例，但此同一方法可应用于其它固化后参数且应用于例如不成熟轮胎的FRH1等固化前参数以减少对于经固化参数的测量的需要。

由于工艺谐波源将通常影响若干谐波（RH1、RH2等），所以此工艺可视需要单独应用于每一谐波或同时应用于多个谐波。对于1.5工艺谐波，所得谐波的整个集合将以可预测模式受到影响。这意味着移动胎面冷却圆筒的相对方位角将影响所有谐波且尤其是比如H1-H5等长周期谐波的最终结果。如果存在对应的按压H1-H5，那么可选择旋转角以最佳平衡所有五个效应。

当进行工艺谐波调整时可用的重要额外优点是，可通常通过减慢或加速工艺来改变效应的周期。举例来说，如果1.5谐波是较差调谐的挤压机速度控制系统的结果，那么可通过改变控制系统的响应来改变此工艺谐波的周期。较慢的响应将压低工艺谐波。举例来说，较慢的响应将使1.5谐波（每个轮胎发生1.5次）移位到0.5谐波（每个轮胎发生0.5次）。此移位可直接通过傅里叶方法的知识计算。类似于此的移位通常对于固定冷却元件来说不可能，除非其直径可调整。先进的系统可选择每一工艺谐波的最佳速度以优化每个轮胎的多个轮胎谐波，但以对于稳定工艺谐波将足够的不太频繁的方式进行此动作也将是可能的。举例来说，标准控制系统响应时间v1处的基线工艺谐波RH1=1kg和RH2=1kg贡献可能移位到1.5kg和.5kg，其中速度改变为v2。

使用所揭示的工艺谐波改进方法的潜在优点仅受固有工艺效应的大小和较好地对其进行估计的能力限制。基于当前知识，预期工艺谐波解决近似2/3的RH1离差，其中可能此数值的一半（完全离差的绝对1/2）可用于工艺谐波补偿目的。

虽然已相对于本发明标的物的特定实施例详细描述本发明标的物，但将了解，所属领域的技术人员在获得对以上内容的理解后可容易地产生对于此类实施例的更改、变化和等效物。因此，本发明的范围借助实例而非限制实现，且本发明不排除包含如所属领域的一般技术人员将容易了解的对本发明标的物的此类修改、变化和/或添加。

Claims (15)

1.一种用于改进轮胎制造中轮胎的均一性的方法，其包括以下步骤：

识别一组一个或一个以上测试轮胎的至少一个候选工艺谐波和对应的周期，其中所述至少一个候选工艺谐波的所述周期不是所述一个或一个以上测试轮胎的轮胎圆周的整数除数；

收集针对所述组一个或一个以上测试轮胎的每一测试轮胎测得的均一性波形的集合，其中所述所获得的均一性波形含有一个或一个以上轮胎谐波和所述至少一个候选工艺谐波；

将每一均一性波形再编索引为所述至少一个候选工艺谐波的物理次序；

分析经再编索引均一性波形的所述集合以确定每一测试轮胎的所述至少一个候选工艺谐波的量值和方位角估计值；以及

修改轮胎制造以改变后续轮胎内所述至少一个候选工艺谐波的相对位置以便减小所述轮胎谐波和所述至少一个候选工艺谐波的组合平均量值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述分析经再编索引均一性波形的所述集合以确定每一测试轮胎的所述至少一个候选工艺谐波的量值和方位角估计值的步骤更特定来说包括：

使用回归分析来分析再编索引均一性波形的所述集合以对对应于每一测试轮胎的所述至少一个候选工艺谐波的矩形坐标求解；以及

使用所述矩形坐标来确定每一测试轮胎的所述至少一个候选工艺谐波的量值和方位角估计值。

3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括使用针对一个或一个以上测试轮胎计算的矩形系数来预测新测试轮胎的固化后或固化前均一性值的步骤。

4.根据任一前述权利要求所述的方法，其进一步包括在所述分析步骤之前从每一均一性波形删除表示接合点效应或其它非正弦工艺效应的选定点的步骤。

5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中均一性波形的所述集合包括在每一测试轮胎固化之前获得的至少一个均一性波形。

6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中均一性波形的所述集合包括在每一测试轮胎固化之后获得的至少一个均一性波形。

7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中均一性波形的所述集合包括在所述轮胎经加载时获得的至少一个均一性波形和在所述轮胎未经加载时获得的至少一个均一性波形。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在所述轮胎经加载时获得的所述至少一个均一性波形包括在测试轮胎的圆周周围测得的径向力变化，且其中在所述轮胎未经加载时获得的所述至少一个均一性波形包括在测试轮胎的所述圆周周围测得的径向游隙。

9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中均一性波形的所述集合包括当在顺时针方向上旋转所述轮胎时获得的至少一个均一性波形和当在逆时针方向上旋转所述轮胎时获得的至少一个均一性波形。

10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中均一性波形的所述集合包括针对每一测试轮胎获得的多个均一性波形。

11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述修改轮胎制造的步骤包括执行频率调整以减慢或加速工艺谐波的贡献使得所述工艺谐波的所得振幅较好地使其它已知工艺或轮胎谐波的振幅偏移的步骤。

12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述修改轮胎制造的步骤包括使用所述至少一个候选工艺谐波的所述量值和方位角估计值选择所述工艺谐波相对于每一测试轮胎中的其它制造变化贡献的经优化相对放置的步骤。

13.根据任一前述权利要求所述的方法，其进一步包括以下步骤：重复选定步骤以更新来自均一性波形的集合的所有工艺谐波的估计值以便识别任何改变；且通过重复所述修改轮胎制造以考虑所述所估计的工艺谐波的步骤而周期性地执行工艺改进分析。

14.根据任一前述权利要求所述的方法，其中均一性波形的所述集合对应于径向游隙（RRO）测量值、横向游隙（LRO）测量值、质量变化测量值、平衡度测量值、径向力变化（RFV）测量值、横向力变化（LFV）测量值和切向力变化（TFV）测量值的一者或一者以上。

15.一种用于改进轮胎制造中轮胎的均一性的系统，其包括：

至少一个非暂时性存储媒体，其经配置以存储计算机可执行指令的形式的软件以及一组测试轮胎的至少一个所测得均一性参数的多个数据点，其中所述至少一个所测得均一性参数包含一个或一个以上轮胎谐波和至少一个候选工艺谐波，其中所述至少一个候选工艺谐波的周期不在轮胎圆周内配合整数次数；

至少一个处理器，其耦合到所述至少一个非暂时性存储媒体且经配置以选择性地实施存储在其中的所述计算机可执行指令以根据任一前述权利要求所述的方法分析所述多个数据点。

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