随着国民生活质量的提升,汽车也成为了越来越多家庭的标配,汽车的安全性,可靠性,稳定性和高效性成为了人们追求的目标。在汽车的零部件中,轮胎承载着整个车身,传递着汽车与地面的所有作用力,保障着行驶安全,其出厂质量对其汽车行驶性能有很大影响。车轮是由多种材料的零件组合而成的,由于在装配过程中会造成各种零件配合度低,质量分布不均,从而影响到车轮最终的平衡性和均匀性能。轮胎的平衡性和均匀性是对轮胎品质进行分级评判的标准,当车辆在高速行驶过程中,轮胎的不平衡量会导致车轮的颠簸和摇摆,影响车辆行驶的操纵性能、平稳性能、安全性能和舒适性能。若长时间运行在不平衡状态极易造成车辆失控或者爆胎,从而引起交通事故,威胁人身安全。本文以中国兵器研究院第五五所研究的轮胎自动平衡优化机为研究对象,它是集计算机控制、传感器技术、测试技术、数字信号处理技术于一体的轮胎全自动检测与优化设备,可以实现高速度、高精度的在线轮胎质量检测与优化。本论文首先通过建立轮胎的力学模型,分析了轮胎平衡性与均匀性相关参数的检测原理与计算方法。然后进行了信号采集系统的设计,由于传感器采集到的振动信号含有大量噪声,首先在硬件上设计了滤波放大电路进行去噪,但是硬件电路容易受到环境干扰,在软件上引用小波自相关阈值去噪技术去除干扰和噪音,最终得到了我们需要的不平衡量振动波形。影响轮胎生产品质的因素主要有充气压力、优化载荷力、胎面接头在传递环上的位置、胎体接头定位角度以及胎面长度等,通过改变这些参数进行轮胎均匀性与动平衡试验,得到了不同生产条件下轮胎各个品质指标的数据,然后应用最小二乘曲线拟合法进行分析,得出了各个影响参数与轮胎性能指标之间的影响关系。为了准确预测出不同生产条件下的均匀性参数指标,我们最后采用了基于PSO算法的BP神经网络模型对数据进行分析预测,最后证明了预测结果的准确性,因此可以用来指导生产过程。最后选用西门子PLC为中央控制单元,进行了系统软硬件设计,其中包括固定支撑系统、传感器测量与处理系统、伺服运载系统、气动和液压系统、优化系统、PLC控制系统、上位机操作系统以及其他附件系统,完成了各个模块的设计。