CN105479786B - 一种胎胚成型部件贴合检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种胎胚成型部件贴合检测装置及方法，用于识别贴合鼓上的贴片部件与激光标线的位置偏差，所述激光标线对不同贴片部件的边缘位置进行预先标定，包括：图像采集单元，用于采集激光标线图像及贴片部件的至少边缘位置处图像，并发送至总控单元；总控单元，用于将所述图像采集单元采集的图像进行处理，计算出激光标线与贴片部件的边缘之间的偏差。本发明的胎胚成型部件贴合检测装置，通过机器视觉手段，对贴合全过程进行监控，自动识别激光标线和胶片边缘的位置，当两者之间的距离超出允许误差范围时给出报警，有利于提高产品质量。

Description

一种胎胚成型部件贴合检测装置及方法

技术领域

本发明涉及胎胚成型技术领域，具体地说，是涉及一种一种胎胚成型部件贴合检测装置。

背景技术

在橡胶行业中，轮胎生产大致要经历密炼、半制品、成型、硫化、质检等几个步骤，其中成型工序是将各半制品橡胶部件贴合到一起，再通过成型鼓将贴合好的部件制成胎胚的过程。轮胎成型工艺要求在贴合鼓上依次进行内衬层、包布、帘布和垫胶等轮胎部件的贴合操作。各部件贴合过程中，对贴合位置有着严格的要求，实际生产中通常利用激光光标标明需要贴合的位置，由操作人员将胶片对齐光标后完成贴合操作，但在人工操作过程中并不能保证贴合的完全准确并且产生的误差不可控。

对于如何确定各部件的贴合位置，现有技术方案采用激光灯标线系统。由成型机上方的一组激光灯标对当前需要贴合的胶片的边缘位置进行标定，贴合不同的胶片时，激光灯标由电机驱动运动到相应的位置，操作人员根据标定的位置将当前胶片沿着激光标线贴合到贴合鼓上。

由于激光标定后的贴合过程中完全由人工操作，贴合的是否准确也完全由操作人员的直观感觉控制，尤其在贴合鼓高速转动过程中，人眼很难察觉到毫米级的偏差，一旦产生偏差没有一个监控和警示的环节。

由于设备长期运行，由设备自身因素造成的偏差不易察觉，此时即使操作人员贴合准确，也会造成实际误差的产生。此外，整个贴合过程中缺乏数据反馈，贴合质量难以进行量化控制，不利于后期轮胎信息追溯。

发明内容

本发明为了解决现有胎胚成型部件贴合检测不准确的技术问题，提供了一种胎胚成型部件贴合检测装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种胎胚成型部件贴合检测装置，用于识别贴合鼓上的贴片部件与激光标线的位置偏差，所述激光标线对不同贴片部件的边缘位置进行预先标定，包括：

图像采集单元，用于采集激光标线图像及贴片部件的至少边缘位置处图像，并发送至总控单元；

总控单元，用于将所述图像采集单元采集的图像进行处理，计算出激光标线与贴片部件的边缘之间的偏差；并根据计算结果判断该偏差是否超出预设值。

对上述基本技术方案做进一步改进，所述的胎胚成型部件贴合检测装置还包括驱动单元、以及支撑该驱动单元的支架，所述图像采集单元与驱动单元连接。当图像采集单元的成像区域有限时，为了最大限度的提高精度、降低成像区域范围，可以只采集激光标线、及其对应位置处的贴片部件边缘的图像。当激光标线随贴合部件的不同而移动时，图像采集单元在驱动单元的作用下随激光标线移动，使得二者的相对位置始终保持一致。

作为上述方案的优选结构，所述驱动单元包括驱动电机、固定在所述支架上的导向轴、以及与所述图像采集单元固定连接的动力转换机构，所述驱动电机的动力输出轴与所述动力转换机构传动连接，用于驱动所述图像采集单元沿所述导向轴运动。

又进一步的，所述驱动单元还包括电机座以及固设在所述支架上的丝杠，所述电机座包括相互垂直的顶面和侧面，所述驱动电机固设在所述电机座的顶面上，所述动力转换机构包括丝母以及轴承，所述丝母与轴承的内壳固定连接，轴承的外壳固定在电机座的侧面上。对上述方案做进一步改进，所述图像采集单元可以为一个相机，该相机采集贴片部件其中一个边缘、及其对应位置处的激光标线的图像。

对上述技术方案做进一步改进，所述图像采集单元也可以至少包括两个相机，至少分别采集贴片部件的两个边缘、及其对应位置处的激光标线的图像。每个相机可以分别连接一个驱动单元。当使用两个相机时，可以在同一个驱动单元的作用做相对或相向运动。

对上述技术方案做进一步改进，所述的胎胚成型部件贴合检测装置还包括与总控单元相连接的报警单元，在总控单元的控制下执行报警命令。当所述偏差超出预设值时，报警单元发出声和/或光报警，便于操作人员及时找到缺陷位置。

对上述技术方案做进一步改进，所述胎胚成型部件贴合检测装置还包括固设在贴合鼓上的旋转编码器，所述旋转编码器与所述总控单元连接。当所述偏差超过预设值时，根据旋转编码器记录的位置进行复检，进一步提高了机器视觉判断的精确度。

基于上述的一种胎胚成型部件贴合检测装置，本发明同时提供了一种胎胚成型部件贴合检测方法，包括以下步骤：

（1）、图像采集单元采集激光标线图像及当前贴片部件至少边缘位置处的图像，并发送至总控单元；

（2）、总控单元将所述图像采集单元采集的图像进行处理，计算出激光标线与贴片部件的边缘之间的偏差，并分析该计算结果，当计算结果超出设定阈值时，控制报警单元进行报警提示。

对上述基本技术方案做进一步改进，所述图像采集单元在采集下一贴片部件的图像之前，由总控单元控制驱动单元驱动所述图像采集单元运动，使得所述图像采集单元与激光标线的相对位置保持一致。

对上述基本技术方案做进一步改进，，所述步骤（2）中，包括以下子步骤：

提取激光两侧标线的坐标；

识别当前贴片部件；

确定当前贴片部件中与所述激光标线相对应的边缘的坐标；

计算当前贴片部件的边缘与激光标签的坐标值的偏差；

判断所述偏差是否超过预设值。

进一步的，上述当前贴合部件的信息由成型机控制系统提供。

对上述技术方案做进一步改进，通过以下方式控制驱动单元：

（a1）、获取在整个贴片周期中当前步骤；

（a2）、读取成型机激光标线的位置；

（a3）、根据所读取的激光标线的位置控制将图像采集单元驱动至相应位置。

所述激光标线的位置信息可以由成型机控制系统提供。

所述激光标线的位置信息也可以预设在总控单元中。

随上述技术方案做进一步改进，也通过以下方式控制驱动单元：

（b1）、采用图像追踪方式，图像采集单元不动，连续采集至少两幅图像；

（b2）、提取该至少两幅图像中激光标线的位置是否有变化，若发生变化，识别激光标线是移动，还是监测过程中出现的偏差，如果判断是移动状态，则根据后一幅图像激光标线的位置控制将图像采集单元驱动至相应位置。

对上述技术方案做进一步改进，具有分别对贴合部件的两个边缘位置进行预先标定的两条激光标线，所述图像采集单元通过两个相机来分别采集两条激光标线、及其所对应位置处的贴片部件边缘的图像。

对上述技术方案做进一步改进，当所述偏差超出预设值时，由总控单元控制报警单元进行报警提示。

对上述技术方案做进一步改进，所述胎胚成型部件贴合检测装置还包括固设在贴合鼓上的旋转编码器，所述旋转编码器与所述总控单元连接，当所述偏差超出预设值时，根据旋转编码器记录的位置，对该位置进行复检。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的胎胚成型部件贴合检测装置，通过机器视觉手段，对贴合全过程进行监控，自动识别激光标线和胶片边缘的位置，当两者之间的距离超出允许误差范围时给出报警，提醒操作人员及时进行纠正，并将监控过程中的数据实时上传，保证生产过程的可追溯性，有利于提高产品质量。通过查找造成误差的原因还可以及时发现设备精度方面的问题和工艺上的不足，为设备校准和工艺完善提供依据，提高行业信息化及智能化程度。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所提出的胎胚成型部件贴合检测装置一种实施例结构示意图；

图2是图1的驱动单元的结构示意图；

图3是本发明所提出的胎胚成型部件贴合检测方法一种实施例流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，参见图1所示，包括贴合鼓1，轮胎成型过程中，需要在贴合鼓1上依次进行内衬层、包布、帘布和垫胶等轮胎贴片部件的贴合操作，当贴合不同的贴片部件时，需要成型机将激光标线2照射在贴合鼓1上，以对即将需要贴合的贴片边缘位置进行标定，贴合时只需使贴片的边缘沿着两侧的激光标线进行贴合即可。当前贴片贴合完毕，需要贴合下一贴片时，成型机系统控制激光器调整照射在贴合鼓1标线的位置，以适应下一贴片边缘的要求，本实施例的胎胚成型部件贴合检测装置，包括：

图像采集单元3，用于采集激光标线2图像及贴片部件的至少边缘位置处图像，并发送至总控单元4；

驱动单元（图1中未示出），用于驱动图像采集单元3在与胎胚轴线平行的方向上运动；

支架5，用于支撑所述驱动单元；

总控单元4，用于将所述图像采集单元3采集的图像进行处理，计算出激光标线2与贴片部件的边缘之间的偏差；并根据计算结果判断是否控制报警单元8执行报警命令，以及用于控制所述驱动单元驱动所述图像采集单元在与胎胚轴线平行的方向上运动。

本实施例的胎胚成型部件贴合检测装置，通过机器视觉手段，对贴合全过程进行监控，每贴完一层贴片，采集带有当前贴片以及激光标线的图像，自动识别激光标线和胶片边缘的位置，当两者之间的距离超出允许误差范围时给出报警，提醒操作人员及时进行纠正，克服了目前人工视觉判断主观性强、标准不统一的问题，有利于提高轮胎质量。

作为一个优选实施例，参见图2所示，所述驱动单元包括驱动电机601、固定在所述支架5上的导向轴602、以及与图像采集单元3固定连接的动力转换机构603，所述驱动电机601的动力输出轴与所述动力转换机构传动连接，用于驱动所述图像采集单元3沿所述导向轴602运动。

具体的，所述驱动单元还包括电机座604以及固设在所述支架5上的丝杠605，图像采集单元3固定在所述电机座604上，所述电机座604包括相互垂直的顶面和侧面，驱动电机601固设在所述电机座604的顶面上，动力转换机构603包括丝母（由于角度原因图中未示出）以及轴承606，丝母与轴承606的内壳固定连接，轴承606的外壳固定在电机座604的侧面上。驱动电机601通过带动丝母旋转，实现了丝母在丝杠605上运动，进而带动电机座604沿丝杠605轴向运动。

相机的数量可以根据实际需要灵活设置，为了方便检测，所述图像采集单元3包括至少两个相机，每个相机分别相应对应一个用于驱动其沿丝杠605运动的驱动电机601，该两个驱动电机601分别接受总控单元4的控制，可以沿丝杠605不同步运动，所述两个相机分别用于跟踪贴片的边缘位置的两条激光标线，该两个相机分别与贴片的边缘位置的两条激光标线同步运动，有利于提高检测精度。

作为一个优选实施例，报警单元8优选采用声光报警灯和Led缺陷指示灯两种报警方式，声光报警用于提示系统监测到缺陷，Led缺陷指示灯用于照亮发现缺陷的区域，便于操作工人及时找到缺陷位置。本实施例可以识别激光标线的位置和轮胎部件的边缘位置，通过计算两者之间的相对位置，可以对生产过程中产生的超出误差范围的现象给出实时报警，提醒操作人员进行纠偏，有利于提高产品质量；

优选的，为了能够方便精确定位超出误差范围的位置，如图1所示，所述胎胚成型部件贴合检测装置还包括固设在贴合鼓上的旋转编码器7，所述旋转编码器7与所述总控单元连接。由于旋转编码器7可以记录贴合鼓的旋转角度，当检测出出现超出误差范围的同时，通过读取旋转编码器7中的数据定位出该超出误差范围的贴片位置，并记录，一方面方便轮胎质量信息的追溯，另外一方面系统自动记录报警信息，自动根据实际操作对报警位置进行复检，复检根据旋转编码器记录的位置，根据复检结果对误差信息作出最终判决，若复检结果未超出误差范围时，可以取消报警，进一步提高机器视觉判断的精确度。

优选的，在丝杠左右两端可以各增加一个接近开关607，每完成一个采集周期后通过驱动电机驱601动相机向两端运动，触发开关后停止运动，以完成归零操作，新的采集周期中将以此为零点，保证相机每次采集同一部件图像时位置严格一致。

实施例二，基于实施例一中的一种胎胚成型部件贴合检测方法，本实施例提供了一种胎胚成型部件贴合检测方法，参见图3所示，包括以下步骤：

S1、总控单元控制驱动单元驱动所述图像采集单元在与胎胚轴线平行的方向上运动，使得所述图像采集单元与激光标线的相对位置保持一致；

S2、图像采集单元采集激光标线图像及当前贴片部件至少边缘位置处的图像，并发送至总控单元；

S3、总控单元将所述图像采集单元采集的图像进行处理，计算出激光标线与贴片部件的边缘之间的偏差，并分析该计算结果，当计算结果超出设定阈值时，控制报警单元进行报警提示。

本胎胚成型部件贴合检测方法通过机器视觉手段，对贴合全过程进行监控，自动识别激光标线和胶片边缘的位置，当两者之间的距离超出允许误差范围时给出报警，提醒操作人员及时进行纠正。由于不同类型的贴片宽度不同，其边缘或者中心位置也会不同，通过控制驱动单元驱动图像采集单元在与胎胚轴线平行的方向上运动，使得所述图像采集单元与激光标线的相对位置保持一致，保证了图像处理时误差标准的一致性。

进一步的，所述步骤S3中，包括以下子步骤：

提取激光两侧标线的坐标；

识别当前贴片部件；

确定当前贴片部件的边缘坐标；

计算当前贴片部件的边缘与两侧标线的偏差；

判断所述偏差是否超过设定阈值，若超过设定阈值，则控制报警单元进行报警提示，否则，执行下一帧图像的检测。

在图像处理过程中，处理算法可以依贴片的类型而定，比如对于包布、垫胶等宽度较窄，边缘对比度不强的部件，可以采用模板匹配或训练分类器的方法对部件整体进行识别。

又进一步的，所述步骤S1中，通过以下方式控制驱动单元：

a1、获取在整个贴片周期中当前步骤；

a2、读取成型机激光标线的位置；

a3、根据所读取的激光标线的位置控制将图像采集单元驱动至相应位置。

由于激光标线的位置是随着贴片的不同而变化的，若相机不动，激光标线动，相机与激光标线的相对位置发生变化，由于拍摄角度原因所采集的图像的误差标准会出现不一致，而此时若仍然用统一的标准做判断，显然会引入新的误差，通过控制相机随着激光标线运动，相机与激光标线的相对位置不变化，因此所拍的图像可以采用统一的标准处理。

或者，通过以下方式控制驱动单元：

b1、采用图像追踪方式，图像采集单元不动，连续采集至少两幅图像；

b2、提取该至少两幅图像中激光标线的位置是否有变化，若发生变化，识别激光标线是移动，还是监测过程中出现的偏差，如果判断是移动状态，则根据后一幅图像激光标线的位置控制将图像采集单元驱动至相应位置。

再进一步的，所述胎胚成型部件贴合检测装置还包括固设在贴合鼓上的旋转编码器，所述旋转编码器与所述总控单元连接，所述步骤S3中，当计算结果超出设定阈值时，还包括以下步骤：

S4、根据旋转编码器记录的位置，对报警位置进行复检，若复检结果为前次报警为误判，则总控单元控制报警单元消除报警。

系统自动记录报警信息，自动根据实际操作对报警位置进行复检，复检根据旋转编码器记录的位置，根据复检结果对误差信息作出最终判决，若复检结果未超出误差范围时，可以取消报警，进一步提高机器视觉判断的精确度。

优选的，图像采集单元包括至少两个相机，分别用于采集当前贴片部件至少两边缘位置处的图像。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种胎胚成型部件贴合检测装置，用于识别贴合鼓上的贴片部件与激光标线的位置偏差，所述激光标线对不同贴片部件的边缘位置进行预先标定，其特征在于，包括：图像采集单元，用于采集激光标线图像、及贴片部件的至少边缘位置处图像，并发送至总控单元；总控单元，用于将所述图像采集单元采集的图像进行处理，计算出激光标线与贴片部件的边缘之间的偏差；并根据计算结果判断该偏差是否超出预设值，还包括驱动单元、以及支撑该驱动单元的支架，所述图像采集单元与驱动单元连接，所述驱动单元包括驱动电机、固定在所述支架上的导向轴、以及与所述图像采集单元固定连接的动力转换机构，所述驱动电机的动力输出轴与所述动力转换机构传动连接，用于驱动所述图像采集单元沿所述导向轴运动，所述驱动单元还包括电机座以及固设在所述支架上的丝杠，所述电机座包括相互垂直的顶面和侧面，所述驱动电机固设在所述电机座的顶面上，所述动力转换机构包括丝母以及轴承，所述丝母与轴承的内壳固定连接，轴承的外壳固定在电机座的侧面上，所述图像采集单元包括至少两个相机，每个相机分别连接一个驱动单元；还包括与总控单元相连接的报警单元，在总控单元的控制下执行报警命令，还包括固设在贴合鼓上的旋转编码器，所述旋转编码器与所述总控单元连接。

2.一种胎胚成型部件贴合检测方法，用于识别贴合鼓上的贴片部件与激光标线的位置偏差，所述激光标线对不同贴片部件的边缘位置进行预先标定，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、图像采集单元采集激光标线图像及当前贴片部件至少边缘位置处的图像，并发送至总控单元；

（2）、总控单元将所述图像采集单元采集的图像进行处理，计算出激光标线与贴片部件的边缘之间的偏差，并判断该偏差是否超出预设值；所述图像采集单元在采集下一贴片部件的图像之前，由总控单元控制驱动单元驱动所述图像采集单元运动，使得所述图像采集单元与激光标线的相对位置保持一致；所述步骤（2）中，包括以下子步骤：

提取激光两侧标线的坐标；

识别当前贴片部件；

确定当前贴片部件中与所述激光标线相对应的边缘的坐标；

计算当前贴片部件的边缘与激光标线的坐标值的偏差；

判断所述偏差是否超过预设值。

3.根据权利要求2所述的胎胚成型部件贴合检测方法，其特征在于所述当前贴合部件的信息由成型机控制系统提供。

4.根据权利要求2所述的胎胚成型部件贴合检测方法，其特征在于通过以下方式控制驱动单元：

（a1）、获取在整个贴片周期中当前步骤；

（a2）、读取成型机激光标线的位置；

（a3）、根据所读取的激光标线的位置控制将图像采集单元驱动至相应位置。

5.根据权利要求4所述的胎胚成型部件贴合检测方法，其特征在于所述激光标线的位置信息由成型机控制系统提供。

6.根据权利要求4所述的胎胚成型部件贴合检测方法，其特征在于所述激光标线的位置信息预设在总控单元中。

7.根据权利要求2所述的胎胚成型部件贴合检测方法，其特征在于通过以下方式控制驱动单元：

（b1）、采用图像追踪方式，图像采集单元不动，连续采集至少两幅图像；

（b2）、提取该至少两幅图像中激光标线的位置是否有变化，若发生变化，识别激光标线是移动，还是监测过程中出现的偏差，如果判断是移动状态，则根据后一幅图像激光标线的位置控制将图像采集单元驱动至相应位置。

8.根据权利要求2所述的胎胚成型部件贴合检测方法，其特征在于具有分别对贴片部件的两个边缘位置进行预先标定的两条激光标线，所述图像采集单元通过两个相机来分别采集两条激光标线、及其所对应的贴片部件边缘处的图像。

9.根据权利要求2-8中任一所述的胎胚成型部件贴合检测方法，其特征在于所述偏差超出预设值时，由总控单元控制报警单元进行报警提示。

10.根据权利要求2-8中任一所述的胎胚成型部件贴合检测方法，其特征在于，所述胎胚成型部件贴合检测装置还包括固设在贴合鼓上的旋转编码器，所述旋转编码器与所述总控单元连接，当所述偏差超出预设值时，根据旋转编码器记录的位置，对该位置进行复检。