CN102549412A - 用于缆线线轴的自动检视的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方法，用于检测并估计出现在离开捻合/橡胶涂覆工艺的缆线上的突出部，包括：对缆线层的图像进行数字处理，所述缆线层由围绕线轴(4)的芯部缠绕的大量线匝形成。所述方法包括以下步骤：A)利用线性摄像机(1)采集在所述线轴的一整圈上的所述缆线层的表面的原始数字图像，B)平化显示所述原始图像，从而限制所述丝线的光照变化和亮度变化的影响，C)对经平化的图像进行分割，从而展现包含突出部区域的暗区域，D)利用一系列形态学处理运算对经分割的图像进行处理，以便分离并选择可能表示突出部的形状和可能表示阴影的区域，并且E)为获得的最终图像赋予估计值，并且将所述估计值与阈值进行比较。

Description

用于缆线线轴的自动检视的方法和设备
技术领域
本发明涉及主要用于轮胎工业的增强帘线的制造领域。
背景技术
织物或金属属性的这些帘线通常以帘布层或帘线束的形式使用在轮胎制造中，这些帘布层包含相互并行的细丝或丝线，并且相对于周向方向形成角度，这些帘线束在生产过程中直接沉积在轮胎胎坯上。帘线通过组合单独的细丝或丝线而获得，这些细丝或丝线在连续层中组装在一起并且捻合为赋予最终帘线预期的机械强度和弹性性质。
本发明涉及帘线，特别是金属帘线，其中橡胶混配物喷注在多层丝线之间，从而赋予帘线额外的抗磨损和耐腐蚀性质。所述帘线通过组装及橡胶处理手段的组合而获得，从而在帘线的结构之内捕获橡胶混配物。
这种类型的工艺例如描述于公开物WO 2005/071157中。
然而，其结果是，在该工艺的实施过程中，橡胶混配物的元件维持在帘线表面上。存在于帘线表面上的这些突出物构成不合需要的集料，这些集料会在其被导入到下游帘线生产工艺时造成扰乱。另外，其在增强帘线的背面上构成局部区域的额外厚度的混配物，并且使得在压延操作的过程中更难控制将多个厚度的橡胶混配物沉积在这些帘线上。
公开物WO 2009/083213例如描述了一种改进的工艺，其可以减少3+N类型的帘线中的所述突出物的问题。在较远的技术领域中，公开物FR 2925198描述了一种用于检查金属合金(例如用于包覆核燃料棒的合金)中存在的氢化物比例并且包括图像处理装置的方法和设备，但是其结构并不适合解决所存在的问题。同样，公开物US2001/0037694描述了一种检查用于医药应用中的支架的壁厚的方法，其也包括用于选择测量区域的图像处理装置。
发明内容
本发明的一个主题是一种检视方法，用于通过自动检视装置来确保所生产的帘线符合规格。
缆线检视在线轴上进行，来自捻合/橡胶处理工艺的帘线缠绕在该线轴上。
根据本发明的方法涉及图像处理步骤并且包括如下步骤：
A利用线性摄像机采集在所述线轴的一整圈上的一层帘线的表面的原始数字图像；
B平化(plat)显示所述原始图像，从而限制所述丝线的光照变化和亮度变化的影响；
C对经平化的图像进行分割，从而展现包含突出部区域的暗区域；
D利用一系列形态学处理运算对经分割的图像进行处理，以便分离可能表示突出部的形状和可能表示阴影的区域；并且
E为获得的最终图像赋予估计值，并且将所述估计值与阈值进行比较。
在该方式中，稍后会得到制造质量的评估，从而能让操作者对管理橡胶处理/捻合工艺的参数进行调节，进而消除由于执行视觉检查的操作者注意力的起伏而引起的估计变化。
利用分类网格，一旦所述线轴已经被装满，就可以为帘线线轴赋予全局估计值，并且可以将所述线轴运送到制造工艺中的其中一个工序。
附图说明
下面的描述基于图1至10，其中：
-图1显示了估计设备的示意图；
-图2显示了一层丝线的展开表面的原始图像；
-图3和4显示了在平化步骤的过程中获得的图像；
-图5显示了在分割步骤之后获得的图像；并且
-图6、7、8、9和10显示了在各种形态学处理步骤的过程中获得的图像。
具体实施方式
图1显示了用于采集图像并对其进行处理的设备。
线性摄像机1采集由帘线层形成的圆柱体的母线GG’的图像，该层帘线包括围绕线轴4的芯部XX′缠绕的大量线匝，其来自橡胶处理和捻合工艺(未显示)。
共轴类型的照明装置向着半反射板3发出校准的光束。发光二极管的管线能够有用地用作照明装置。半反射板3向着丝线的线轴4引导光束。
该设备进一步包括数字处理装置5，用于处理由摄像机1产生的数字图像。该处理装置的能力适合于能够在图像上进行数字变换，例如在下面的段落中描述的数字变换。
下面将具体描述用于检测并估计在一层线匝上存在的突出部的尺寸和数量而执行的所有步骤。
将由摄像机1产生的线性图像在一整圈线轴上进行叠加，从而给出了表示一层线匝的展开表面的数字图像，如图2所示。
该图像显示了由摄像机沿着母线GG’记录的灰度值，x轴表示母线GG’，而y轴表示灰度值(0值代表黑色)。
箭头指出了由操作者在产品上肉眼观察到的不合需要的突出部d。这些突出部通常通过在丝线上的投影而被区别开来，其区别在于，该投影具有基本拉长的形状，而所述突出部的形状沿着优选方向并未明显拉长。
图像处理方法的目标是将突出部与图像上可见的其它暗斑区别开，这些暗斑由优选地位于丝线之间的阴影区域构成。
根据本发明的方法的第一步骤被称为平化步骤，其在于：使图像独立于照明源的亮度以及过度的亮斑的亮度。这些运算类似于低通模拟滤波器的使用。
出于这一目的，图像的每一个像素都被赋予周围像素的灰度值的平均值(参见图3)，并且从初始像素的原始图像的灰度值中减去该值。在图4中显示了由该第一图像处理步骤得到的图像。
下一步骤在于：对由前一步骤得到的经平化的图像进行分割，从而获得如图5所示的黑白图像，其中灰度值在阈值以上的像素为白色，黑色则被赋予灰度值在该阈值以下的那些像素。
该阈值根据从第一步骤得到的经平化的图像的灰度值的分散度进行计算。
随后的步骤在于：执行一系列所谓的形态学处理运算，从而将展现为阴影的基本拉长的形状与展现为突出部的在优选方向上很少延长的其它形状区别开。
为此，通过利用方形的结构图元来执行形态学开运算从而进行第一图像处理运算，该图元的尺寸在经验上相对于图像的分辨率以及想要展现的最小突出部的尺寸来确定。用于执行该运算的数学算法例如描述于Jean Serra的著作“Image Analysis and Mathematical Morphology”(Academic Press，London，1982)中。该运算具有消除黑区域轮廓中的粗糙度的效果，并且可以使可能表示突出部的更紧凑的区域和主要出现在丝线之间的略微明显的阴影区域分离开。在图6中显示了在该处理运算之后获得的图像。
可以在该第一形态学开处理运算上加上称为距离变换的第二变换，之后识别出精细或拉长对象以及小尺寸形状。为此，灰度值从轮廓线向着黑区域的内部以递增增量变化，从而在进一步穿入到所述区域的内部时向着白色行进。
在所有方向上等同分布的大区域(参见图7)在其中心处的区域将亮于窄区域或小区域。
然后，充分地消除最小灰度值在给定阈值以下的区域，以便识别并选出大的且略微拉长的区域(参见图8)。随后按照其初始形式对这些区域进行重构，如图9所示。
最终处理步骤在于：通过对于每一个保留形状计算长宽比(等于最大长度与最小宽度的比值)来实施形状标准。在实践中，该阈值等于2.2或更高。
比值高于给定阈值的形状被识别为拉长区域，其展现为阴影并且被消除。
因此，保留的形状展现为突出部，如图10所示。
再次参考图2所示的初始图像，可以看到通过图像处理软件已经识别出四个突出部中的三个。位于为与阴影区域直接接触的突出部被错误地消除掉了。
数字处理的最终步骤在于：为所获得的图像赋予估计值，对所检测到的突出部的面积和数量进行计数，并且将这些值输入事先制定的估计表中。
如果需要，可以根据估计网格来触发警报器，以便为负责调节橡胶处理和捻合工艺参数的操作者提供数值图，或者可以在决策网格的基础上确定所获得的丝线线轴的目的地，为此，可以通过累加对于缠绕到线轴芯部上的每一层丝线计算的估计值来计算最终估计值。

Claims (6)

1.一种方法，用于通过对一层帘线的图像进行数字处理来检测并估计突出部(d)，所述突出部(d)出现在来自捻合/橡胶处理工艺的帘线上，所述一层帘线由围绕线轴(4)的芯部缠绕的大量线匝形成，所述方法包括以下步骤：
A)利用线性摄像机(1)采集在所述线轴的一整圈上的所述一层帘线的表面的原始数字图像；
B)平化显示所述原始图像，从而限制所述丝线的光照变化和亮度变化的影响；
C)对经平化的图像进行分割，从而展现包含突出部区域的暗区域；
D)利用一系列形态学处理运算对经分割的图像进行处理，以便分离并选择可能表示突出部的形状和可能表示阴影的区域；并且
E)为获得的最终图像赋予估计值，并且将所述估计值与阈值进行比较。
2.根据权利要求1的处理方法，其中在步骤D)中执行的图像处理包括：利用方形的结构图元对出现在所述丝线之间的阴影区域的可能表示突出部(d)的最紧凑区域进行形态学开运算。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤D)中执行的图像处理包括：进行距离变换运算来识别精细目标和小尺寸目标。
4.根据权利要求1所述的方法，其中可能表示阴影的区域展现为长而窄的区域，所述长而窄的区域的长宽比高于给定阈值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述长宽比等于2.2或更高。
6.一种设备，用于通过对一层帘线的图像进行数字处理来检测并估计突出部(d)，所述突出部(d)出现在来自捻合/橡胶处理工艺的帘线上，所述一层帘线由围绕线轴(4)的芯部缠绕的大量线匝形成，所述设备包括：
-线性摄像机(1)，所述线性摄像机(1)能够采集由所述一层帘线形成的圆柱体的母线(GG’)的数字图像；
-共轴类型的照明装置(2)，所述照明装置(2)向着半反射板(3)发出校准的光束，所述半反射板(3)向着所述线轴(4)引导所述光束；以及
-数字处理装置(5)，所述数字处理装置(5)用于处理由所述摄像机(1)产生的数字图像，所述装置包含能够执行根据权利要求1至5所述的数字处理运算的程序。
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