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机器视觉

SICK 3D相机助力轮胎行业视觉检测

  2022年04月14日  

  轮胎是汽车的重要部件之一,它直接与路面接触,和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击,保证汽车有良好的乘座舒适性和行驶平顺性;保证车轮和路面有良好的附着性;提高汽车的牵引性,制动性和通过性;承受着汽车的重量,轮胎在汽车上所起的作用是至关重要的。

  传统的轮胎生产线已经发展了很多年,然而,在轮胎的自动化生产过程中,不可避免会有小部分轮胎出现某些缺陷,比如尺寸不合格,划伤,鼓包等,在某些工序上还需要对轮胎进行花纹检测,DOT字符识别等,这些都需要视觉的介入。当今的汽车轮胎生产线正在越来越多地引入视觉检测来为轮胎质量把关。

  但由于轮胎是黑色橡胶制品,即便有外部光源的情况下也很难呈现一定的对比度,因此传统2D相机用于轮胎检测会比较棘手。SICK 推出的3D相机则可以突破这一劣势,它可以免受样品表面颜色的影响,通过激光三角原理获取清晰的轮胎表面高度图像及强度图像,从而为轮胎行业的视觉检测解决了难题。

01 轮胎检测应用场景

  1.胎面的截面尺寸检测

  如:胎面的厚度轮廓,总宽,肩宽,中宽,肩厚,中厚等关键尺寸测量

  2.胎圈接头及胎面成型接头检测

  如:接头搭接,缝隙,错头,料偏,漏贴,错料,整体料宽尺寸等

  3.成型轮胎不圆度及尺寸检测

  如:胎面的不圆度,胎宽,轮胎直径等尺寸检测。

  4.成型轮胎外观缺陷检测

  如:鼓包,凹坑,划伤,裂缝等。

  5.轮胎字符识别(OCR)及图案花纹检测

  如:DOT码,轮胎生产周,轮胎规格型号,品牌Logo等。

02 SICK 3D相机选型

  众所周知,汽车轮胎(含卡车轮胎,特种轮胎等)的型号繁多,尺寸不一,SICK为满足不同的视野需求提供了多种一体式3D相机型号。

  为了适用大部分轮胎的尺寸范围,SICK推荐使用RulerXR 200和RulerXR 300型号的3D相机,如有更大的视野需求,可以选择RulerXR 600相机。

  这三款相机的主要参数如下表所示。

  当然,如现有型号无法满足特殊应用场景,SICK也可支持分体式3D相机搭建或定制化一体式相机。

03 3D视觉检测步骤

  由于轮胎检测涉及的应用场景较多,本节以轮胎的字符识别(OCR)为例说明轮胎3D视觉检测的流程。

  采集图像

  架设好相机及轮胎,驱动相机或轮胎使得二者产生相对运动,为了保证图像正常,可选择匀速运动或者编码器触发模式,如下图示意。

  用户可以根据实际工艺要求选择相机数量和安装布局。

图像采集布局示意图

  在上图架设条件下,相机对轮胎采集图像可达到的帧率约为18KHz,Y方向(运动方向)设置分辨率为0.2mm,则折算成线速度为18K * 0.2 = 3600 mm/s,因此最快可在约0.5s的时间内完成轮胎一周的扫描。

  (实际应用时的取图速度应在具体应用场景下测试得到)

  所获取的图像效果如下图所示:

轮胎3D图像

  轮胎强度图像SICK 3D相机支持多种图像读取方式,包括标准SDK,SICK视觉处理平台软件EasyRanger和第三方平台软件,如Halcon,LabView等。

  SICK 3D相机可同时输出高度(Range)图像,强度(Reflectance)图像和散射(Scatter)图像,有助于实现更多的检测需求。

图像处理

  SICK 视觉处理平台EasyRanger提供强大的算法库可以实现多种检测需求。同前所述,SICK 3D相机也提供了与外部通用软件平台的兼容性,可以使得客户在选择图像处理算法时游刃有余,从而避免对现有的应用软件架构做过多更改。

  识别结果图一

  识别结果图二

  进行OCR识别的图像处理大致流程如下:

  通过以上流程,我们得到了OCR结果,以此可以做一些字符验证,字符定位等工作从而满足轮胎生产的视觉检测工艺需求。

  外部交互

  用户可以根据自己的需求,开发多样化的界面,包括显示结果,数据统计,参数设置,与其他设备进行交互等等。

SICK优势

  具有优质的3D相机,可以实现较高的扫描速度,最高可达46kHz。

  可以提供完整的3D视觉检测方案,配合强大的EasyRanger软件可以快速实现客户要求。

  提供定制化的3D相机,合理地设计结构,选择激光,满足不同视野和材质的检测需求。

  丰富的轮胎行业应用场景及实施经验,可帮助用户缩短开发和实施周期。

(来源:西克)

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