CN102175171A - 基于机器视觉的整经辊沟槽检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及整经辊沟槽检测方法和装置。基于机器视觉的整经辊沟槽检测装置，该装置包括计算机、显示器、搁架、CCD相机和光源；所述的搁架上设有辊安放槽，辊安放槽的一侧设有可移动的相机安装架，CCD相机设置在相机安装架上，光源设置在辊安放槽的另一侧；所述的计算机上设有图像采集卡，图像采集卡连接所述的CCD相机，计算机内置有检测程序，检测程序用于处理图像采集卡接收的数据，并与预先设置的标准数据进行比较，得出检测数据输送给显示器显示。本发明的方法和装置具有检测方便、快速的特点。

Description

基于机器视觉的整经辊沟槽检测方法和装置

技术领域

本发明涉及整经辊沟槽检测方法和装置。

背景技术

在子午线轮胎生产中，覆胶的钢丝帘布是其中一种半制品，由四辊压延设备来生产。整经辊/压力辊是四辊压延设备中用来对钢丝帘线排布进行定位的一根滚筒，表面有倒梯形状的沟槽，用来引导钢丝的排列，而整经辊和压力辊沟槽的均布、沟槽的深浅、圆弧半径等等参数，都将直接影响到钢丝帘布的质量。一支整经辊(或压力辊)工作面的长度约有1000mm，在这1m长的工作面上约有600多的沟槽数。

整经辊/压力辊在整个轮胎制造工艺过程中，只是其中一种半制品制作设备上的一小部分，可是却扮演了十分重要的角色。整经辊是四辊压延设备中用来对钢丝帘线排布进行定位的一根滚筒，表面有倒梯形状的沟槽，用来引导钢丝的排列，所有沟槽的正确引导，才能使钢丝帘线的排布正确无误。但是，由于设备的长期运行，钢丝对滚筒表面沟槽的磨损非常严重，而沟槽磨损后导致的钢丝间距不正确，又将直接影响钢丝帘布的质量，最终影响轮胎的成品质量。

现有国外的轮胎公司的检测方式：用聚四氟乙烯的模具，模具是呈扁平矩形状的管子，其中管口的一边放置在被检测辊上并与沟槽正交，把调制好的环氧树脂从上管口灌入；树脂通过模具流到沟槽；待树脂凝固后取下，在树脂片上留下了一个个与沟槽相吻合的凸峰；把取下的树脂片经去毛刺处理后放置在约20～50倍的显微镜下，通过直接测量法或比较测量法或角度测量法等方法来确认辊筒沟槽是否符合要求。这种方法每次能制作的树脂片长度约为100mm，环氧树脂在模具中的凝固时间约1.5～2h，且这时模具固定在被检测辊上是不能移动的。

发明内容

为了解决现有的整经辊检测方法检测时间长，树脂制作不方便的技术问题，本发明的一个目的是提供一种基于机器视觉的整经辊沟槽检测方法，本发明的另外一个目的是提供一种基于机器视觉的整经辊沟槽检装置。本发明的方法和装置具有检测方便、快速的特点。

为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：

基于机器视觉的整经辊沟槽的检测方法，其特征在于：该方法采用CCD相机采集整经辊沟槽的数据，并将检测数据传输给计算机，计算机内置有检测程序，检测程序用于处理检测数据，并与预先设置的标准数据进行比较，得出检测数据输送给显示器显示。

作为优选，所述的整经辊沟槽的数据包括沟槽宽度、沟槽深度、沟槽半径和槽间距。

为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：

基于机器视觉的整经辊沟槽检测装置，该装置包括计算机、显示器、搁架、CCD相机和光源；所述的搁架上设有辊安放槽，辊安放槽的一侧设有可移动的相机安装架，CCD相机设置在相机安装架上，光源设置在辊安放槽的另一侧；所述的计算机上设有图像采集卡，图像采集卡连接所述的CCD相机，计算机内置有检测程序，检测程序用于处理图像采集卡接收的数据，并与预先设置的标准数据进行比较，得出检测数据输送给显示器显示。

作为优选，所述的搁架包括上横梁、下横梁、中横梁、四根立柱和两根线性导轨固定梁，上横梁、下横梁、中横梁和四根立柱组成框架式结构，所述的辊安放槽设置在框架式结构的中部；所述的搁架的一端设有电机安装座，电机安装座上设有电机，电机连接设置有丝杆；所述的两根线性导轨固定梁上分别设有线性导轨，所述的相机安装架活动设置在一根线性导轨上，并在另外一根线性导轨上活动设有光源安装架，所述的光源设置在光源安装架上，相机安装架和光源安装架的下方共同连接设有移动架，移动架上设有螺纹孔，移动架通过螺纹孔设置在丝杆上。

作为一种改进方式，所述的移动架由螺孔座、连接板和“L”形连接架构成，螺纹孔设置在螺孔座上，螺孔座固定在连接板上，连接板的两侧分别设有所述的“L”形连接架，所述的相机安装架和光源安装架分别设置在“L”形连接架，“L”形连接架的底部分别设有导轨槽，导轨槽设置在线性导轨上。

作为一种改进方式，所述的电机为伺服电机，伺服电机连接设有PCL控制系统，PCL控制系统连接所述的计算机。

作为一种改进方式，所述的线性导轨的两端分别设有限位传感器。限位传感器用于相机安装架到位的控制。

作为一种改进方式，所述的辊安放槽的两端分别设有焊接式V型块，焊接式V型块上方设有尼龙垫片。

作为一种改进方式，所述的四根立柱分别设有脚座，脚座通过螺纹设置在立柱上，脚座可以调整搁架的平衡。

本发明由于采用了上述的技术方案，克服了手工制作模型可能存在的人工误差，且耗时费力。本发明的装置一次投入，免去了传统方式模型制作材料的采购即环氧树脂的使用，以及模型制作后的回收处理工作。该装置操作简单，一般的工人即可操作，而传统的模型制作需要一定的制作经验。

附图说明

图1为本发明的装置结构示意意图。

图2为搁架的结构示意图。

图3为图2的左视图。

图4为图2中A-A剖视图。

图5为本发明检测结果显示图。

图6为本发明计算机上的检测程序和PLC中控制伺服电机定位的控制程序流程图。

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所示的，基于机器视觉的整经辊沟槽检测装置，该装置包括计算机7、显示器8、搁架1、CCD相机2和光源4；搁架1上设有辊安放槽5，辊安放槽5的一侧设有可移动的相机安装架21，CCD相机2设置在相机安装架21上，光源4设置在辊安放槽5的另一侧；所述的计算机7上设有图像采集卡6，图像采集卡6连接所述的CCD相机2，计算机7内置有检测程序，检测程序用于处理图像采集卡6接收的数据，并与预先设置的标准数据进行比较，得出检测数据输送给显示器8显示。

如图2、图3所示，搁架1包括上横梁11、下横梁14、中横梁13、四根立柱15和两根线性导轨固定梁12，上横梁11、下横梁14、中横梁13和四根立柱15组成框架式结构，四根立柱15分别设有脚座16，脚座16通过螺纹设置在立柱15上，脚座16可以调整搁架1的平衡，所述的辊安放槽5设置在框架式结构的中部，辊安放槽5的两端分别设有焊接式V型块31，焊接式V型块31上方设有尼龙垫片32。如图2所示，搁架1的一端设有电机安装座17，电机安装座17上设有电机23，电机23为伺服电机，伺服电机连接设有PCL控制系统，PCL控制系统连接所述的计算机7，电机23上连接设置有丝杆22，丝杆22设置在下横梁14的下方。

如图4所示，两根线性导轨固定梁12上分别设有线性导轨29，线性导轨29的两端分别设有限位传感器，限位传感器用于相机安装架21到位的控制。所述的相机安装架21活动设置在一根线性导轨29上，并在另外一根线性导轨29上活动设有光源安装架21，所述的光源4设置在光源安装架21上，相机安装架21和光源安装架21的下方共同连接设有移动架24，移动架24由螺孔座25、连接板27和“L”形连接架28构成，螺孔座25上设置有螺纹孔26，螺孔座25固定在连接板27上，移动架24通过螺纹孔26设置在丝杆22上。连接板27的两侧分别设有所述的“L”形连接架28，所述的相机安装架21和光源安装架21分别设置在“L”形连接架28，“L”形连接架28的底部分别设有导轨槽30，导轨槽30设置在线性导轨29上。

下面对本发明的装置的检测过程描述：

1、将整经辊3放置辊安放槽5上，运行检测程序，根据操作者的角色，选择不同的用户名登录，程序设置了三种不同操作权限的角色，权限由低到高分别是：操作员，工程师，管理员。

“操作员”身份为一般操作人员使用，仅能对软件进行基本的操作，包括选择产品型号，运行检测程序，查看I/O状态等。软件自动检测功能运行后，操作员只需要对“损坏”的沟槽作标记即可。

“工程师”身份为技术人员使用，权限包括了“操作员”的所有功能，另外还可以进行参数设置等功能，包括添加新产品型号等。根据被测物的相关参数(标准值)进行相应的参数设置，并将参数设置成不同被测物的产品型号，让操作员可以选择。通过对实际“尺寸”的检测和设置的标准值进行比较以得出检测结果。

“管理员”身份除包括“工程师”的权限外，还可以对用户密码等系统功能进行维护。

2、我们以“操作员”身份登录程序。选择产品型号后，点击：“检测”按钮，程序开始自动检测功能。

3、检测画面如图5所示。

由于CCD相机2分辨率的限制，一次只能检测3个沟槽，当相机2被伺服电机23驱动移动到检测位时，相机2接收来自PLC控制系统的到位信号，自动进行图象拍摄，并对其中的三个沟槽进行测量，测量的数据包括沟槽宽度，沟槽深度，沟槽半径，以及槽间距。前三个测量数据各有3组，槽间距为2组，因为3个沟槽之间只有两个槽间距。检测完实际数据后，将该数据与“工程师”设置好的“标准值”进行比较，当实际检测数据符合设定公差时，以绿色背景显示，表示该沟槽的该尺寸符合使用要求；当实际检测数据超出设定公差时，均以红色背景显示，表示该尺寸不符合使用要求。

假如所有测量数据均符合要求，即全为绿色，计算机7会向PLC控制系统发出“合格”信号，PLC控制系统控制伺服电机23运行，将CCD相机2定位到下一个检测位置，到位后，启动CCD相机2进行再一次的检测。如果有一个及一个以上的红色参数出现，即有一个或一个以上的实际测量数据不符合要求，则CCD相机2会停止在该位置，此时，操作员需要对该不符合要求的沟槽作标记，之后按下复位按钮，使CCD相机2移动到下一个检测位置继续进行检测。

以上过程不断重复进行，直到一根滚筒上某一角度的所有沟槽都测量检测完毕，操作人员手动旋转滚筒到另一角度，再次进行测量检测工作。一根滚筒至少要有四个角度的位置被测量。

从以上检测过程可以看出，本发明的软件部分包括两部分，计算机7上的检测程序和PLC中控制伺服电机23定位的控制程序。两部分程序合作运行的程序流程图如图6所示。

Claims (9)

1.基于机器视觉的整经辊沟槽的检测方法，其特征在于：该方法采用CCD相机(2)采集整经辊(3)沟槽的数据，并将检测数据传输给计算机(7)，计算机(7)内置有处理程序，处理程序用于处理检测数据，并与预先设置的标准数据进行比较，得出检测数据输送给显示器(8)显示。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的整经辊沟槽的检测方法，其特征在于：整经辊沟槽(3)的数据包括沟槽宽度、沟槽深度、沟槽半径和槽间距。

3.基于机器视觉的整经辊沟槽检测装置，其特征在于：该装置包括计算机(7)、显示器(8)、搁架(1)、CCD相机(2)和光源(4)；所述的搁架(1)上设有辊安放槽(5)，辊安放槽(5)的一侧设有可移动的相机安装架(21)，CCD相机(2)设置在相机安装架(21)上，光源(4)设置在辊安放槽(5)的另一侧；所述的计算机(7)上设有图像采集卡(6)，图像采集卡(6)连接所述的CCD相机(2)，计算机(7)内置有处理程序，处理程序用于处理图像采集卡(6)接收的数据，并与预先设置的标准数据进行比较，得出检测数据输送给显示器(8)显示。

4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的整经辊沟槽检测装置，其特征在于：搁架(1)包括上横梁(11)、下横梁(14)、中横梁(13)、四根立柱(15)和两根线性导轨固定梁(12)，上横梁(11)、下横梁(14)、中横梁(13)和四根立柱(15)组成框架式结构，所述的辊安放槽(5)设置在框架式结构的中部；搁架(1)的一端设有电机安装座(17)，电机安装座(17)上设有电机(23)，电机(23)连接设置有丝杆(22)；两根线性导轨固定梁(12)上分别设有线性导轨(29)，所述的相机安装架(21)设置在一根线性导轨(29)上，并在另外一根线性导轨(29)上设有光源安装架(20)，所述的光源(4)设置在光源安装架(20)上，相机安装架(21)和光源安装架(20)的下方共同连接设有移动架(24)，移动架(24)上设有螺纹孔(26)，移动架(24)通过螺纹孔(26)设置在丝杆(22)上。

5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的整经辊沟槽检测装置，其特征在于：移动架(24)由螺孔座(25)、连接板(27)和“L”形连接架(28)构成，螺纹孔(26)设置在螺孔座(25)上，螺孔座(25)固定在连接板(27)上，连接板(27)的两侧分别设有所述的“L”形连接架(28)，所述的相机安装架(21)和光源安装架(20)分别设置在“L”形连接架(28)，“L”形连接架(28)的底部分别设有导轨槽(30)，导轨槽(30)设置在线性导轨(29)上。

6.根据权利要求3或4或5所述的基于机器视觉的整经辊沟槽检测装置，其特征在于：所述的电机(23)为伺服电机，伺服电机连接设有PCL控制系统，PCL控制系统连接所述的计算机(7)。

7.根据权利要求3或4或5所述的基于机器视觉的整经辊沟槽检测装置，其特征在于：所述的线性导轨(29)的两端分别设有限位传感器。

8.根据权利要求3所述的基于机器视觉的整经辊沟槽检测装置，其特征在于：所述的辊安放槽(5)的两端分别设有焊接式V型块(31)，焊接式V型块(31)上方设有尼龙垫片(32)。

9.根据权利要求3所述的基于机器视觉的整经辊沟槽检测装置，其特征在于：所述的四根立柱(15)分别设有脚座(16)，脚座(16)通过螺纹设置在立柱(15)上。

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