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Analysen der Geometriemessung

Die folgenden Definitionen orientieren sich an den Möglichkeiten des  TG Messsystems "RFP-5" der SEICHTER GmbH!

Beule

Gewebefehler in der Seitenwand eines Reifens führen zu einer Schwächung der Seitenwand. Unter Druck bilden sich an diesen Fehlerstellen Erhebungen (Beulen) oder/und Vertiefungen (Einschnürungen) aus. Da Reifen mit zu großen Beulen oder Einschnürungen ein Sicherheitsrisiko darstellen, müssen diese Reifen erkannt und aussortiert werden. Aufgabe der Beulenanalyse ist es somit, die größte Beule einer definierten Spur zu ermitteln und diese mit vorgegebenen Grenzwerten zu vergleichen.

Die beiden Beulentypen

Die Standard-Beule

Bei der Standard-Beule beträgt die Größe des Messfensters 8,0°. Dieser Wert ist fest eingestellt und kann vom Anwender nicht verändert werden. Die Parameter Schuh und Filter sind ausgeschaltet und stehen nicht zur Verfügung.

Die variable Beule

Bei der Variablen Beule kann der Anwender die Größe des Messfensters im Bereich 2° - 40° einstellen. Dadurch eignet sich diese Analyse besonders zur Messung von Beulen auf der Lauffläche des Reifens, den sogenannten Spots. Um eine Beulenmessung auf der Lauffläche zu ermöglichen, können bei Verwendung der Variablen Beule ein Schuh zur Überbrückung von Profillücken und ein Filter (gleitender Mittelwert) der eigentlichen Beulenanalyse vorangeschaltet werden. Für beide Parameter kann ein Bereich von 0° - 40° eingestellt werden.

Die beiden Messmethoden

Die statische Beule (ohne dynamische Absicherung)

Die Beulenanalyse ermittelt die höchste Beule über einen zuvor definierten Reifenumlauf. Die maximale Beulenbreite wird durch die Breite des verwendeten (gleitenden) Messfensters bestimmt. Aus allen Messwerten des aufgespannten Fensters werden zunächst das Maximum und eine Basis ermittelt. Die Differenz dieser beiden Werte ergibt dann den Beulenwert für das aktuell aufgespannte Fenster. Der über den gesamten Reifenumlauf ermittelte höchste Beulenwert ist der Beulenwert dieser Spur.

Die statische Beule mit dynamischer Absicherung

Je höher der Fülldruck des Reifens ist, desto ausgeprägter sind auch die auftretenden Beulen und Einschnürungen. Die dynamische Messung macht sich die Abhängigkeit der Beulenhöhe bzw. Einschnürungstiefe vom Fülldruck zunutze. Tastet man nacheinander die Reifenoberfläche in derselben Spur mit zwei unterschiedlichen Drücken (z.B 4 Bar und 2 Bar) ab, so stellt man fest, dass die Signalverläufe im großen und ganzen nur an den Stellen voneinander abweichen, an denen ein Strukturfehler vorhanden ist. Somit filtern diese Analysen mit Hilfe einer Differenzbildung den durch den Strukturfehler verursachten Anteil heraus. Schriftzeichen, Austriebe und sonstige Konturen verändern sich durch eine Druckänderung nicht und werden durch eine geeignete Differenzbildung der beiden Signalverläufe eliminiert.
Aufgrund des Prinzips der Differenzbildung wird nicht die reale Beulenhöhe (bzw. Einschnürungstiefe), sondern die Änderung der Höhe ermittelt. Die Bewertung dieser sogenannten 'dynamischen Veränderung' ist in der Praxis häufig schwierig. Hauptprobleme sind verhältnismäßig kleine Messwerte bei relativ hoher Messwertschwankung sowie fehlende Erfahrung bei der Auswahl geeigneter Grenzwerte. 
Die dynamischen Analysen haben zudem den entscheidenden Nachteil, dass die Zykluszeit der Maschine um mindestens 3 Sekunden verlängert wird. Schließlich muss eine zusätzliche Messwertaufnahme bei einem weiteren Fülldruck durchgeführt werden. Aus diesem Grund sollte die dynamische Messung nur dann durchgeführt werden, wenn sie wirklich benötigt wird.
Ein Reifen ohne relevante statische Beulen und Einschnürungen (Güteklasse 1), muss nicht dynamisch überprüft werden. Hingegen bietet sich bei einem Reifen, der aufgrund eines schlechten statischen Ergebnisses abgewertet werden würde eine zusätzliche dynamische Absicherung an. Die Gefahr, einen Reifen aufgrund eines Austriebes, eines Schriftzuges oder anderen Design-Elementes abzuwerten, wird so stark reduziert. 
Die statische Beulenmessung mit dynamischer Absicherung prüft zunächst das statische Ergebnis (Beule oder/und Einschnürung) und entscheidet dann, ob eine dynamische Absicherung sinnvoll ist. Dieses hat eine Optimierung des Ausschusses bei einer geringen Erhöhung der durchschnittlichen Zykluszeit zur Folge. 
Die dynamische Absicherung ist für die Parameter "Beule" und "Einschnürung" sowohl für radiale und laterale Spuren als auch für Standard- und variable Messungen möglich. Für jede Beulen- bzw. Einschnürungsspur kann individuell im Prüfplan eingestellt werden, ob sie dynamisch abgesichert werden soll oder nicht.
RFP-5 trifft die Entscheidung, welche Spur dynamisch nachgemessen werden muss in Abhängigkeit der statischen Ergebnisses und in Einklang mit den Vorgaben des Prüfplanes.

Einschnürung

Standard-Einschnürung

Einschnürungen sind Vertiefungen in der Reifenoberfläche, speziell in der Seitenwand. Sie können beispielsweise dadurch hervorgerufen werden, dass bei der Verarbeitung der Lagen eine stärkere Überlappung entstanden ist. An dieser Stelle ist die Seitenwand verstärkt und setzt dem Reifendruck einen größeren Widerstand entgegen. Der Reifen kann sich hier nicht so stark ausdehnen. Es entsteht eine Einschnürung. Die Analyse für Einschnürungen berechnet in einem begrenzten Ausschnitt, dem Messfenster, die Einschnürungstiefe. Die Größe der aktiven Messfläche der kapazitiven Sensoren wird durch Korrektur-Faktoren im Messergebnis berücksichtigt. Das Messfenster für die Standard-Einschnürung beträgt 8,0°. Die in einem Umlauf ermittelte größte Einschnürung ist der Einschnürungswert dieser Spur.

Variable Einschnürung 

Das Messfenster der variable Einschnürungsanalyse liegt im Bereich von 2° - 40°. Die in einem Umlauf ermittelte größte Einschnürung ist der Einschnürungswert dieser Spur. Filter und Schuh stehen im Bereich 0° bis 40° zur Verfügung. Der Schuh erlaubt die Unterdrückung von Profillücken.

Dynamische Einschnürung

Dieses Verfahren untersucht das dynamische Verhalten von Einschnürungen bei zwei unterschiedlichen Luftdrücken des Reifens. Es ermittelt mit Hilfe kapazitiver Sensoren nicht die tatsächliche Einschnürungstiefe sondern die Änderung der Einschnürungstiefe, also die Messung der Einschnürungsdynamik. Empfohlen wird als erster Prüfdruck 1 bar als zweiter Prüfdruck 4 bar.
Der große Vorteil dieser Messmethode ist die völlige Unterdrückung von Schriftzeichen, Austrieben oder sonstigen Konturen. Das Messfenster für die dynamische Einschnürung beträgt 8,0°. Die in zwei Umläufen ermittelte größte Einschnürungsdifferenz ist der Wert der dynamischen Einschnürung dieser Spur.

Runout (Höhen- oder Seitenschlag)

Bitte beachten Sie auch unsere Powerpoint Präsentation über die richtige Verwendung von Filtern und "Schuh I", "Schuh II"

Der Runout ist die Differenz des größten und kleinsten Abstands eines Umlaufs zwischen Sensor und Seitenwand (Seitenschlag, lateraler Runout) oder Sensor und Lauffläche (Höhenschlag, radialer Runout). Durch Filterung über einen vorwählbaren Winkelbereich (max. 40°) werden kurzwellige Unebenheiten, wie Beulen und Einschnürungen (an den Seitenwänden) oder Profilblöcke und Lücken zwischen den Profilblöcken (auf der Lauffläche) unterdrückt.
Zusätzlich gibt es die Möglichkeit, ”Schuh 1” und ”Schuh 2” zu definieren in Anlehnung an mechanische Sensoren, die als Schleifschuh ausgebildet sind. Die Größe dieser Schuhe, zu wählen in Winkelgraden, bestimmt entscheidend das Messergebnis. Der Schuh 1 dient der Unterdrückung von Austrieben. Mit dem Schuh 2 lassen sich Profillücken überbrücken. Ein kleinerer Schuh erfasst tendenziell mehr Unebenheiten und führt zu einem höheren Ergebnis. Ein größerer Schuh erfasst größere Anteile der Lauffläche oder Seitenwand und sorgt dafür, dass Unebenheiten kleinerer Ausdehnung ignoriert werden.

Taumeln

Das Taumeln verrechnet die Verläufe des Runout zweier Spuren miteinander. Prinzipiell sind jeweils zwei beliebige Messspuren für die Analyse des Taumelns kombinierbar. Jedoch sinnvoll ist es, zwei einander am Reifen gegenüberliegende Spuren an der Reifenseitenwand zur Berechnung zu verwenden. Dann kann man sich das Taumeln vorstellen als die Bewegung der gedachten Reifenmitte zwischen den Reifenseitenflanken bei der Reifendrehung. Filter und Schuhe sind beim Taumeln ebenfalls einsetzbar.

Harmonische Analysen

Mit dieser Analyse werden Betrag und Phasenwinkel der ersten 16 Harmonischen (0. -15.) berechnet. Diese Analyse baut auf dem FFT-Algorithmus auf.
Die Fourier-Transformation schafft einen Weg, jede periodische Funktion durch ihre Bestandteile bei diskreten Frequenzen auszudrücken und gibt somit die Frequenzzusammensetzung (das Spektrum) der Funktion wieder. Jede beliebige Funktion lässt sich aus verschiedenen sinusförmigen Komponenten mit unterschiedlicher Amplitude und Phase zusammensetzen.
Ein FFT-Algorithmus erfordert eine binäre Blocklänge (= Anzahl von Stützstellen). Die ist grundsätzlich durch die Verwendung eines binär geteilten Drehgebers zu erzielen, der die Reifendrehung übermittelt. Jedoch unterstützt das implementierte Interpolationsverfahren auch die Verwendung von nicht binär geteilten Drehgebern.

Radius

Die Radiusmessung erfasst den Krümmungsradius der Lauffläche. Gemessen werden je Messpunkt die Abstandswerte von 3 Sensoren, die in der Mitte und auf den beiden äußeren Flanken der Lauffläche positioniert sind. Durch die genaue Kenntnis der Positionen der Sensoren zueinander kann über eine geometrische Berechnung auf den Krümmungsradius zurückgeschlossen werden.

Umfang

Die Messung des Reifenumfangs erfolgt auf der Lauffläche. Für den Umfang kann ein Sollwert vorgegeben werden. Dieser wird auf Über- oder Unterschreiten geprüft. Voraussetzung für die Umfangsmessung ist eine exakte Ausrichtung des RFP-5 Positionier-Systems.

Messgenauigkeit Geometriemessung