CN105806323B - 标线自动检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
标线自动检测系统，包括机架、传动系统和控制终端、直线导轨、三点标线系统和双侧检测系统；传动系统包括互为镜像、呈直线排列的左传动系统、右传动系统，直线导轨的方向与传动系统平行；双侧检测系统分别安装在左传动系统和右传动系统上，每一侧的检测系统均包括摄像装置、支座及支架，摄像装置安装在支座上，支座且通过销轴与安装在支架上，支座可绕销轴处转动；支架底部与直线导轨和同侧的传动系统连接；三点标线系统包括左侧激光标线器、中心激光标线器和右侧激光标线器。一旦物料与标线的相对位置产生便宜，控制系统会及时作出分析并反馈相应信号，实时性高、准确性高，可大幅提高生产效率、生产质量，减少劳动强度，降低人工成本。
Description
技术领域
本发明属于智能机械技术领域，涉及一种成型辅助机械，具体的说，涉及一种物料边缘的标线自动检测系统及方法。
背景技术
轮胎加工、建材切割等行业有一个共同的需求，即对物料边缘进行定位检测，以保证物料加工的准确性。以轮胎生产加工为例，现在轮胎上生产工厂在轮胎的成型工序中，为保证半成品的精度及成型质量，需要对轮胎双侧边缘位置进行定位，且根据不同规格的产品尺寸，双侧轮胎边缘的位置宽度也会有区别，需要对标定位置进行调整。现有技术中，轮胎胶料边缘位置需要专人进行监控，人工判断位置偏差，并进行调整。这种工作方式费时费力且效率较低，精度不能保证，且人工操作存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实时性强、准确性高的基于视觉检测技术和激光标线技术的物料双侧边缘标线自动检测系统。
本发明的技术方案为：标线自动检测系统，包括机架、传动系统和控制终端；还包括直线导轨、三点标线系统和双侧检测系统；传动系统包括互为镜像、呈直线排列的左传动系统、右传动系统，直线导轨的方向与传动系统平行；
双侧检测系统分为左侧检测系统和右侧检测系统，分别安装在左传动系统和右传动系统上，每一侧的检测系统均包括摄像装置、支座及支架，摄像装置安装在支座上，支座且通过销轴与安装在支架上，支座可绕销轴处转动；支架底部与直线导轨和同侧的传动系统连接；
三点标线系统包括左侧激光标线器、中心激光标线器和右侧激光标线器，分别安装在左侧检测系统、左侧检测系统和右侧检测系统的对称中心、右侧检测系统上；
左侧摄像装置和右侧摄像装置采集的图像均传递到控制终端。
优选的是：左传动系统包括左同步带轮和左中同步带轮，环绕左同步带轮和左中同步带轮安装有左侧同步带；右传动系统包括右同步带轮和右中同步带轮，环绕右同步带轮和右中同步带轮安装有右侧同步带；支架底部与直线导轨和同侧的同步带相接。
优选的是：还包括传动系统张紧装置，包括张紧轴和张紧轮。
物料标线检测的方法，包括以下步骤：
将标线自动检测系统安装在物料加工系统中，摄像装置对准来料方向；根据工艺要求设定物料边缘与激光标线位置差的阈值；
安装好摄像装置后，根据物料规格，调整支座角度，调整支架的位置，从而调整摄像装置的角度和位置，使中心激光标线器所发出的激光标线对准物料中心，左侧激光标线器和右侧激光标线器所发出的激光标线对准物料双侧的边缘，使一侧的摄像装置仅可以拍摄到同侧激光标线器所发出的激光标线；
启动双侧检测系统进行图像采集，并将采集图像传递到控制终端；
计算激光标线的位置；
计算物料边缘的位置；
比较激光标线的位置和物料边缘的位置，若二者的位置差小于阈值，则认为物料位置准确，不需要调整；若大于阈值，则发出警报。
优选的是：计算激光标线位置的方法为：提取图像中R图层，将阈值设置为灰度最大值的一半，则二值化图像将显示清晰的激光线位置。
优选的是：计算物料边缘的方法为：分别以左侧激光标线器和右侧激光标线器所发出的激光标线为中心，向激光标线的双侧扩展一个计算范围；对扩展运算范围后的图像进行窗口运算，取窗口像素阵列，设定像素差的阈值，对窗口内的像素进行计算，以窗口中心为分界线，分别计算分界线左侧像素平均值和右侧像素平均值，当两边像素平均值差值大于像素差的阈值，认为此时的窗口中心即为物料的边缘。
本发明的有益效果为：该技术充分发挥了激光的准直性好、方向性好、单色性好、高亮度的特点，并结合程序控制和不同总线接口，使其实现多种组合，完成在指定空间任意定标，构成新型智能标线技术。该技术可广泛应用于化工橡胶行业(子午轮胎制造)、机械制造业(设备制造定标)、建材业(石材成型切割等)、医疗行业(放射源模拟定标)等。尤其在轮胎制造业和橡胶机械制造业应用广泛，以该技术为核心的载体数控激光标线器在轮胎成型上起到重要定标作用。
工作过程中，摄像装置对激光标线位置与物料边缘位置进行不间断的检测，并将数据实时传输到控制系统，一旦物料与标线的相对位置产生便宜，控制系统会及时作出分析并反馈相应信号，实时性高、准确性高，可大幅提高生产效率、生产质量，减少劳动强度，降低人工成本。由于双侧检测系统的位置可调，双侧激光标线器的位置可调，可根据同步带传动的方式实现双侧激光标线器和双侧摄像装置的同步移动，因此，本系统适用于不同规格物料所需要的标线要求。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明俯视结构示意图。
图3为左侧检测系统结构示意图。
其中，1-直线导轨，201-左同步带轮，202-左中同步带轮，203-左侧同步带，301-右同步带轮，302-右中同步带轮，303-右侧同步带，401-左侧摄像装置，402-右侧摄像装置，501-左侧激光标线器，502-中心激光标线器，503-右侧激光标线器，6-支座，7-支架，8-大销轴，9-小销轴
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的描述。
如图1和图2所示，标线自动检测系统，包括机架、传动系统和控制终端；包括直线导轨1、三点标线系统和双侧检测系统；传动系统包括互为镜像、呈直线排列的左传动系统、右传动系统，直线导轨1的方向与传动系统平行。
左传动系统包括左同步带轮201和左中同步带轮202，环绕左同步带轮201和左中同步带轮202安装有左侧同步带203；右传动系统包括右同步带轮301和右中同步带轮302，环绕右同步带轮301和右中同步带轮302安装有右侧同步带303。同步带处安装有张紧轴和张紧轮，用于调整同步带的张紧度。
双侧检测系统分为左侧检测系统和右侧检测系统，分别安装在左传动系统和右传动系统上，每一侧的检测系统均包括摄像装置、支座6及支架7，摄像装置安装在支座6上，支座6且通过销轴与安装在支架7上，支座6可绕销轴处转动；支架底部与直线导轨和同侧的传动系统连接；如图3所示，以左侧检测系统为例，包括左侧摄像装置401，安装在支座6上，支座6的底部通过大销轴8和小销轴9与支架7连接。支座6底部可绕销轴处转动，从而可以调整支座6与支架7之间的夹角a，从而调整摄像装置的左侧摄像装置401的摄像角度，及左侧激光标线器501的标线照射角度。支架7底部与直线导轨1和左同步带201相接。右侧检测系统的结构与左侧检测系统的结构相同。
三点标线系统包括左侧激光标线器501、中心激光标线器502和右侧激光标线器503，分别安装在左侧检测系统、左侧检测系统和右侧检测系统的对称中心、右侧检测系统上。从图2可以看出，左侧激光标线器501和右侧激光标线器503是对称安装在直线导轨1两侧的，而中心激光标线器502是安装在左中同步带轮202和右中同步带轮302处。
左侧摄像装置和右侧摄像装置采集的图像均传递到控制终端。
以轮胎加工为例来描述物料标线检测的方法，包括以下步骤：
将标线自动检测系统安装在物料加工系统中，摄像装置对准来料方向；根据工艺要求设定物料边缘与激光标线位置差的阈值；
安装好摄像装置后，根据物料规格，调整支座6角度，调整摄像装置的角度；根据物料加工的需求，调整双侧标线的宽度，沿直线导轨1对称调整双侧支架7的位置，从而对称调整摄像装置的位置，使中心激光标线器所发出的激光标线对准物料中心，左侧激光标线器和右侧激光标线器所发出的激光标线对准物料双侧的边缘，使一侧的摄像装置仅可以拍摄到同侧激光标线器所发出的激光标线。
对相机进行标定，消除相机镜头的光学畸变，保证图像集合尺寸的准确性，保证边缘差值的准确性。
生产的过程是每个物料贴合的重复过程，当物料开始贴合开始，启动双侧检测系统进行图像采集，数据采集的控制是基于编码器模式，只有当贴合鼓进行旋转，带动编码器进行旋转，才开始图像采集，并将采集图像传递到控制终端；
计算激光标线的位置；激光标线具有准直线好、亮度集中等优点，因此，在激光线位置检测过程中根据激光线的特点进行检测，分别是红色和直线。RGB图像含有R、G、B三个图层，分别表示三种基色的三个图层。由于激光线是红色，因此，提取R图层进行进一步处理。对于R图层，激光线就是一条明显的亮线，首先通过二值化处理，将图像的阈值设定为灰度最大值的一半，那么二值化图像将显示清晰的激光线；然后，利用激光线的直线特性，使用直线检测，检测出唯一的一条激光线位置。
计算物料边缘的位置；由于要确定物料的双侧边缘，因此需要对左侧和右侧的图像分别进行处理。在采集的图像中，分别以左侧激光标线器和右侧激光标线器所发出的激光标线为中心，向激光标线的双侧扩展一个计算范围；对扩展运算范围后的图像进行窗口运算，依次取多个窗口像素阵列，设定像素差的阈值，对每个窗口内的像素进行计算，以窗口中心为分界线，分别计算分界线左侧的像素的平均值和右侧像素的平均值，当两边像素的平均值差值大于像素差的阈值，认为此时的窗口中心即为物料的边缘。
比较激光标线的位置和物料边缘的位置，若二者的位置差小于阈值，则认为物料位置准确，不需要调整；若大于阈值，则发出警报。
Claims (4)
1.物料标线检测方法，基于标线自动检测系统而实现，其特征在于：
所述标线自动检测系统包括机架、传动系统和控制终端；包括直线导轨、三点标线系统和双侧检测系统；所述传动系统包括互为镜像、呈直线排列的左传动系统、右传动系统，直线导轨的方向与传动系统平行；
双侧检测系统分为左侧检测系统和右侧检测系统，分别安装在左传动系统和右传动系统上，每一侧的检测系统均包括摄像装置、支座及支架，摄像装置安装在支座上，支座通过销轴安装在支架上，支座可绕销轴处转动；支架底部与直线导轨和同侧的传动系统连接；
所述三点标线系统包括左侧激光标线器、中心激光标线器和右侧激光标线器，分别安装在左侧检测系统、左侧检测系统和右侧检测系统的对称中心、右侧检测系统上；
左侧摄像装置和右侧摄像装置采集的图像均传递到控制终端；
所述标线检测方法包括以下步骤：
将标线自动检测系统安装在物料加工系统中，摄像装置对准来料方向；根据工艺要求设定物料边缘与激光标线位置差的阈值；
安装好摄像装置后，根据物料规格，调整支座角度，调整支架的位置，从而调整摄像装置的角度和位置，使中心激光标线器所发出的激光标线对准物料中心，左侧激光标线器和右侧激光标线器所发出的激光标线对准物料双侧的边缘，使一侧的摄像装置仅可以拍摄到同侧激光标线器所发出的激光标线；
启动双侧检测系统进行图像采集，并将采集图像传递到控制终端；
计算激光标线的位置；
计算物料边缘的位置；
比较激光标线的位置和物料边缘的位置，若二者的位置差小于阈值，则认为物料位置准确，不需要调整；若大于阈值，则发出警报；
所述计算物料边缘的方法为：分别以左侧激光标线器和右侧激光标线器所发出的激光标线为中心，向激光标线的双侧扩展一个计算范围；对扩展运算范围后的图像进行窗口运算，取窗口像素阵列，设定像素差的阈值，对窗口内的像素进行计算，以窗口中心为分界线，分别计算分界线左侧像素平均值和右侧像素平均值，当两边像素平均值差值大于像素差的阈值，认为此时的窗口中心即为物料的边缘。
2.如权利要求1所述的物料标线检测方法，其特征在于：所述左传动系统包括左同步带轮和左中同步带轮，环绕左同步带轮和左中同步带轮安装有左侧同步带；所述右传动系统包括右同步带轮和右中同步带轮，环绕右同步带轮和右中同步带轮安装有右侧同步带；所述支架底部与直线导轨和同侧的同步带相接。
3.如权利要求2所述的物料标线检测方法，其特征在于：还包括传动系统张紧装置，包括张紧轴和张紧轮。
4.如权利要求1所述的物料标线检测方法，其特征在于：所述计算激光标线位置的方法为：提取图像中R图层，将阈值设置为灰度最大值的一半，则二值化图像将显示清晰的激光线位置。
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