一种橡胶强度的检测方法

技术领域

本发明涉及橡胶材料强度的检测方法，具体涉及一种橡胶强度的检测方法。

背景技术

随着经济的发展，汽车进入到了千家万户，汽车的轮胎作为汽车最重要的部分之一，对汽车运行时的平稳性和安全性起到至关重要的影响，一旦汽车在行驶过程中发生爆胎现象，会严重影响到人的生命及财产安全，因此对于汽车轮胎的强度检测非常重要。

若要生产出来的汽车轮胎强度满足要求，首先需要用于生产汽车轮胎的材料的强度满足要求，在现有技术中，对材料强度的检测主要是通过敲击法撞击材料，通过材料的破坏程度来判断材料的强度。

但是由于汽车轮胎的材料是橡胶材料，弹性大，这样在敲击的过程中由于弹性会导致二次撞击，会使得实验结果不准确。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种橡胶强度的检测方法，该方法检测钉扎入待检测橡胶后不会反弹，减少了橡胶弹性导致的二次撞击对实验数据产生的影响，提高了实验结果的准确性。进一步，本发明采用计算机技术实现了检测钉总长度计算其扎入深度的自动计算。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种橡胶强度的检测方法，该方法采用的装置包括：包括：底座，置物架，置物件，移动件，检测钉，弹性件，直线导轨和高速相机；所述置物架固定在底座上，在所述置物架上固定有置物件；所述直线导轨竖直固定在所述底座上；所述移动件安装在直线导轨上，并可沿直线导轨沿竖直方向上下滑动；在所述移动件的前端向下竖直以可拆卸的方式安装有一检测钉，所述检测钉正对所述置物件的中心；所述弹性件沿竖直方向布置，弹性件的一端与所述移动件以可拆卸的方式相接，另一端以可拆卸的方式接在所述底座上；所述弹性件的原始长度短于所述置物架中心到所述底座的距离；

该方法包括以下的步骤：

1)制样：根据置物件的容纳空间对待测橡胶样品进行制样，若样品厚度不够，可考虑叠加放置多层；

2)将弹性件的两端接在两个环形挂钩上，将检测钉安装到移动件的前端下面，检测钉与样品中心在同一竖直直线上；

3)向上移动移动件使其移动至直线导轨的顶端，此时弹性件产生形变，移动件使其自由下落，受到弹性件的拉力和自身重力作用，移动件前端的检测钉扎入样品；由高速相机拍照记录全过程；

4)测量检测钉外露长度，根据检测钉总长度计算其扎入深度；

5)测量检测钉首次扎入样品至扎入深度最深时所需时间，即检测钉首次到达样品表面至检测钉扎入待检测橡胶后首次速度变为0的过程所需时间，是根据高速相机的拍照频率和拍摄照片张数来计算的；

6)根据扎入深度和时间的比值，得到强度测试结果。

作为优选，步骤4)包括以下步骤：

4.1)高速相机拍摄钉扎入样品的图像，将图像的像素坐标系转化为世界坐标系，标定采集图像与真实尺寸之间的比例关系；

4.2)通过加权平均值法将彩色图像转化为灰度图像，其计算公式为：

其中，C′

4.3)根据灰度图像的尺寸确定图像所有像素点数量M*N；

遍历图像灰度级0-255中的每一个灰度值L，假设L将图像分为背景和目标两个部分，确定背景的像素点数量以及像素的灰度值总和N

ω

ω

计算背景和目标的灰度均值μ

μ

μ

计算类间方差

4.4)在遍历中找到使类间方差最大的灰度值L即为分割背景和目标的阈值，将灰度图像转化为二值化图像；

4.5)利用图像分割法提取外露的钉长度。作为优选，所述置物件为中空且缺少上表面的立方体。

作为优选，在所述直线导轨的上端安装有一限位块。

作为优选在所述移动件上布置有提拉部；所述提拉部为贯穿移动件的通孔。

作为优选在所述移动件的下表面固定有第一环形挂钩；在所述底座上固定有第二环形挂钩；所述第一环形挂钩和第二环形挂钩位于同一竖直线上。

作为优选，所述弹性件为弹簧。

进一步，本发明还公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现所述方法中的步骤4)-步骤6)。

进一步，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现所述方法的步骤4)-步骤6)。

进一步，本发明还公开了一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现所述方法的步骤4)-步骤6)。

本发明由于采用了上述的技术方案，该装置主要包括底座，检测钉，移动件，弹性件和直线导轨，检测钉竖直固定在移动件下表面，移动件安装在直线导轨上，直线导轨固定在底座上，弹性件的一端接在移动件上，另一端接在底座上，将检测钉从相同的最高点落下，相同的高度保证了每次实验的撞击力度相同，检测钉扎入待检测橡胶内，通过高速相机记录检测钉初次触碰橡胶表面到检测钉扎入橡胶内速度降为0所用的时间，通过深度和时间的比值得到强度测试结果，在弹性件的拉力作用下，检测钉扎入待检测橡胶后不会反弹，减少了橡胶弹性导致的二次撞击对实验数据产生的影响，提高了实验结果的准确性。

附图说明

图1为一种橡胶强度的检测方法结构示意图。

图2为图1所示装置的主视图。

图3为一种检测橡胶强度的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

如图1,2所示，一种橡胶强度的检测方法，该方法采用的装置包括：底座1，置物架2，置物件4，移动件5，检测钉6，弹性件7，直线导轨9和高速相机；所述置物架2固定在底座1上，在所述置物架2上固定有置物件4；所述直线导轨9竖直固定在所述底座1上；所述移动件5安装在直线导轨9上，并可沿直线导轨9沿竖直方向上下滑动；在所述移动件5的前端向下竖直以可拆卸的方式安装有一检测钉6，所述检测钉6正对所述置物件4的中心；所述弹性件7沿竖直方向布置，弹性件7的一端与所述移动件5以可拆卸的方式相接，另一端以可拆卸的方式接在所述底座1上；所述弹性件7的原始长度短于所述置物架2中心到所述底座1的距离。将待检测橡胶平放入置物件4内，将移动件5移动到直线导轨9的最高位置处，弹性件7处于拉伸状态，当松开移动件5，移动件5受到自身重力和弹性件7的拉力沿直线导轨9竖直向下移动，检测钉6随着移动件5竖直向下移动最终扎入到待检测橡胶内，高速相机拍摄检测钉6初次触碰到橡胶表面到检测钉扎入橡胶内速度降为0所用时间，当检测钉6扎入橡胶内最深处后，弹性件7仍然处于拉伸状态，避免了在橡胶弹性力的作用下检测钉6的反弹，进而减少了二次撞击待检测橡胶对检测结果的影响，提高了检测结果的准确性。

所述置物件4为中空且缺少上表面的立方体。带检测橡胶水平放入到置物件4的腔体内，避免在实验过程中摞叠在一起的待检测橡胶之间出现滑移。

在所述直线导轨9的上端安装有一限位块8。通过限位块8保证了每次移动件5到达的最高高度相同，确保了每次测试初始时的重力势能和弹性势能相同。

在所述移动件5上布置有提拉部；所述提拉部为贯穿移动件5的通孔。提拉部方便对移动件5的移动。

在所述移动件5的下表面固定有第一环形挂钩；在所述底座1上固定有第二环形挂钩；所述第一环形挂钩和第二环形挂钩位于同一竖直线上，所述弹性件7为弹簧。所述弹性件7的两端分别接在第一环形挂钩和第二环形挂钩上，确保弹性件7沿竖直方向布置，避免弹性势能的损失，同时方便弹性件7的拆卸，便于更换。

如图3所示，上述的检测橡胶强度的装置的检测方法如下：

1)制样：根据置物件4的容纳空间对待测橡胶样品进行制样，若样品厚度不够，可考虑叠加放置多层；

2)将弹性件7的两端接在两个环形挂钩上，将检测钉6安装到移动件5的前端下面，检测钉6与样品中心在同一竖直直线上；

3)向上移动移动件5使其移动至直线导轨9的顶端，此时弹性件7产生形变，移动件5使其自由下落，受到弹性件7的拉力和自身重力作用，移动件5前端的检测钉6扎入样品；

4)上述步骤3)由高速相机拍照记录全过程；

5)测量检测钉6外露长度，根据检测钉6总长度计算其扎入深度。具体流程是：

高速相机拍摄钉6扎入样品的图像，将图像的像素坐标系转化为世界坐标系，标定采集图像与真实尺寸之间的比例关系；

通过加权平均值法将彩色图像转化为灰度图像，其计算公式为：

其中，C′

根据灰度图像的尺寸确定图像所有像素点数量M*N；

遍历图像灰度级0-255中的每一个灰度值L,假设L将图像分为背景和目标两个部分，确定背景的像素点数量以及像素的灰度值总和N

ω

ω

计算背景和目标的灰度均值μ

μ

μ

计算类间方差

在遍历中找到使类间方差最大的灰度值L即为分割背景和目标的阈值，将灰度图像转化为二值化图像；

利用图像分割法提取外露的钉6长度；

6)测量检测钉6首次扎入样品至扎入深度最深时所需时间，即检测钉6首次到达样品表面至检测钉6扎入待检测橡胶后首次速度变为0的过程所需时间，是根据高速相机的拍照频率和拍摄照片张数来计算的；

7)根据扎入深度和时间的比值，得到强度测试结果。

本发明检测橡胶强度的装置是利用能量守恒原理。第一阶段将弹性件7产生形变后的弹性势能和移动件5的自身重力势能转为动能；第二阶段移动件5前端的检测钉6扎入橡胶样品，由于橡胶材料内部阻力作用，移动件5由最大初始速度逐渐转为静止状态，将动能转为内能。根据检测钉6扎入深度和产生该深度所需时间的比值来评价橡胶材料的强度。对于同一材料而言，比值越大，材料强度越低，反之，则强度越高。利用本发明装置可以

检测橡胶材料强度，从而定量准确评价轮胎的穿刺强度，实验耗时短、成本低、易操作，实验数据对轮胎的产品设计优化具有一定的指导意义。

以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。