CN106739050B - 一种轮胎硫化生产过程中轮胎标签位置的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于视觉检测技术领域，尤其涉及一种轮胎硫化生产过程中轮胎标签位置的检测方法。该方法的步骤是：1)设计标靶；2)设计标签放置范围模板；3)将标靶固定安装在硫化机膜腔外边缘；4)标靶位置及标签放置范围模板位置的标定；5)实际生产中轮胎标签位置检测。本发明的方法解决了硫化机膜腔在硫化过程位置变化导致标签位置放置不准确的问题，避免了废品率，提高了工作效率。

Description

一种轮胎硫化生产过程中轮胎标签位置的检测方法

技术领域

本发明属于视觉检测技术领域，尤其涉及一种轮胎硫化生产过程中轮胎标签位置的检测方法。

背景技术

在机器人自动上下料过程中，目标位置的确定性决定了机器人能够按照规定路径正确放置工件的准确度。如果目标位置处于随机的变化状态，机器人准确放置工件的难度加大，工件的放置精确度直接影响后续工位的正常、可靠运行，过大的数据偏差会导致产品质量不合格。

目前，国内轮胎制造行业的硫化环节所用硫化机多数为液压工作模式，硫化机膜腔在硫化过程中会有上下30毫米的位置变化，这种上下位置变化的不确定性，直接影响机器人在膜腔内放置轮胎标签的精确度，从而大大降低了硫化好的轮胎标签在轮胎上的位置准确性及可靠性，影响自动硫化轮胎系统的产品质量。

同时，由于硫化机膜腔结构的特殊性，视觉系统只能从侧上方倾斜拍摄，膜腔上下位置的变化，使视觉系统和目标间的距离发生变化，导致图像中目标物体的尺寸发生明显变化，需要对目标进行平移和旋转角度修正，增加了视觉系统精确检测的难度。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种能够精准、快速的检测出轮胎上轮胎标签放置位置是否正确的轮胎硫化生产过程中轮胎标签位置的检测方法。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种轮胎硫化生产过程中轮胎标签位置的检测方法，包括以下步骤：

1)设计标靶；标靶上设有N个相同大小的圆环，圆环内设置十字线；标靶中的圆环和十字线为黑色，其余部分为白色；N＞2；标靶可以为一个或者多个；

2)设计标签放置范围模板；标签放置范围模板为轮胎标签正确放置的最大区域；标签放置范围模板表面为白色；标签放置范围模板与轮胎标签的形状、尺寸相适配；

3)将标靶固定安装在硫化机膜腔外边缘；

4)标靶位置及标签放置范围模板位置的标定；

将标签放置范围模板放入硫化机膜腔要求标签正确放置的区域内，启动视觉系统拍照，采集硫化机膜腔的图像，对图像进行处理，记录下标靶的标准位置区域P0和标签放置范围模板的标准位置区域P1；标定完后，取出标签放置范围模板；

5)实际生产中轮胎标签位置检测；

5.1)在轮胎自动化硫化生产中，放置完轮胎标签后，启动视觉系统拍照，采集轮胎实际放置图像M；

5.2)对轮胎实际放置图像M进行处理，提取实际标靶区域N1，从区域N1中提取标靶上的所有圆环，并与标定时标靶的标准位置区域P0中的圆环进行位置和角度对比，计算出实际生产时标靶相对标准标靶P0的仿射变换矩阵p；

5.3)结合仿射变换矩阵p和标签放置范围模板的标准位置区域P1，计算出实际生产时正确放置轮胎标签的位置范围P2；

5.4)在轮胎实际放置图像M中，提取轮胎标签的实际放置位置区域N2；

5.5)对轮胎标签实际放置位置区域N2与正确放置轮胎标签的位置范围P2分别进行图像处理和特征提取，按照平行度、上边缘距离、径向距离、切向距离进行参数的精确测量和比较；

如果比较结果满足放置要求,则轮胎标签摆放到位，否则标签摆放不到位，需要重新摆放标签。

为保证标靶的长期稳定性，上述标靶采用金属材质制成，也可用其他材质，一旦变形，影响检测精度，需要更换。标靶上的圆环和十字线均刻设在标靶上；颜色选择与膜腔边缘对比度大的颜色，例如白色。

由于膜腔内有一定弯曲弧度，为保证检测精度，标签放置范围模板采用与硫化机膜腔颜色对比度大的颜色，例如白色；材质选用纸、PVC板或亚克力等材质制成。

本发明的有益效果是：

本发明设计标靶和标签放置范围模板对位置可变的目标进行视觉标定和检测，解决了硫化机膜腔在硫化过程位置变化导致标签位置放置不准确的问题，避免了废品率，提高了工作效率。

附图说明

图1为标靶的结构示意图。

图2为标签放置范围模板的结构示意图。

具体实施方式

本发明基于视觉标定方法，设计了一套用于解决硫化硫化机膜腔在硫化过程位置变化导致标签位置放置不准确的问题的方法。

下面结合附图1和图2对该方法的具体实施步骤进行描述：

步骤1)设计标靶，参见图1。标靶是用来进行目标放置位置的精确测量及是否放置到位的基准。标靶上印有N(N〉2)个相同大小的圆环。(可选择1组或多组标靶，圆环数量越多，位置变化计算越精确。)将标靶刻印在不锈钢材质上，表面喷成白色亚光漆，圆环和中心十字喷成黑色。

步骤2)设计一个标签放置范围模板，参见图2。由于硫化机膜腔结构的特殊性，视觉系统只能从侧上方倾斜拍摄，采集图像中看不到膜腔内正确放置标签所要求的四周边界，导致无法据此进行正确放置与否的判定。所以，我们根据轮胎标签正确放置的最大范围设计了该模板，用于每个硫化机膜腔标签放置标准位置的标定。轮胎标签一般为圆弧形，因此标签放置范围模板也设计成圆弧形，标签放置范围模板的轮廓大于轮胎标签。

步骤3)将标靶固定安装在硫化机膜腔外边缘，将标签放置范围模板硫化机膜腔上；需要说明的是：每一个硫化机膜腔上均对应固定安装一个或者多个标靶。

步骤4)标靶位置及标签放置范围模板位置的标定；将标签放置范围模板摆放在硫化机膜腔上满足要求的位置上。启动视觉系统拍照，采集图像，对图像进行处理，记录下标靶的标准位置区域P0和标签放置范围模板的标准位置区域P1；生成一个区域文件。

步骤5)实际生成中轮胎标签位置检测；

在实际的轮胎自动化硫化生产中，放置完轮胎标签后，启动视觉系统拍照，采集标签实际放置图像M(含有检测目标即标签和标靶)，对图像进行如下处理：

5.1)对轮胎实际放置图像M进行处理，提取实际标靶区域N1，从区域N1中提取标靶上的所有圆环，并与标定时标靶的标准位置区域P0中的圆环进行位置和角度对比，计算出实际生产时标靶相对标准标靶P0的仿射变换矩阵p；

5.2)结合仿射变换矩阵p和标签放置范围模板的标准位置区域P1，计算出实际生产时正确放置轮胎标签的位置范围P2；

5.3)在轮胎实际放置图像M中，提取轮胎标签的实际放置位置区域N2；

5.4)对轮胎标签实际放置位置区域N2与正确放置轮胎标签的位置范围P2分别进行图像处理和特征提取，按照平行度、上边缘距离、径向距离、切向距离进行参数的精确测量和比较；

如果比较结果满足放置要求,则轮胎标签摆放到位，否则标签摆放不到位，需要重新摆放标签。

Claims (3)

1.一种轮胎硫化生产过程中轮胎标签位置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)设计标靶；标靶上设有N个相同大小的圆环，圆环内设置十字线；标靶中的圆环和十字线为黑色，其余部分为白色；N＞2；

2)设计标签放置范围模板；标签放置范围模板为轮胎标签正确放置的最大区域；标签放置范围模板表面为白色；标签放置范围模板与轮胎标签的形状、尺寸相适配；

3)将标靶固定安装在硫化机膜腔外边缘；

4)标靶位置及标签放置范围模板位置的标定；

将标签放置范围模板放入硫化机膜腔要求标签正确放置的区域内，启动视觉系统拍照，采集硫化机膜腔的图像，对图像进行处理，记录下标靶的标准位置区域P0和标签放置范围模板的标准位置区域P1；标定完后，取出标签放置范围模板；

5)实际生产中轮胎标签位置检测；

5.1)在轮胎自动化硫化生产中，放置完轮胎标签后，启动视觉系统拍照，采集轮胎实际放置图像M；

5.2)对轮胎实际放置图像M进行处理，提取实际标靶区域N1，从区域N1中提取标靶上的所有圆环，并与标定时标靶的标准位置区域P0中的圆环进行位置和角度对比，计算出实际生产时标靶相对标准标靶P0的仿射变换矩阵p；

5.3)结合仿射变换矩阵p和标签放置范围模板的标准位置区域P1，计算出实际生产时正确放置轮胎标签的位置范围P2；

5.4)在轮胎实际放置图像M中，提取轮胎标签的实际放置位置区域N2；

5.5)对轮胎标签实际放置位置区域N2与正确放置轮胎标签的位置范围P2分别进行图像处理和特征提取，根据平行度、上边缘距离、径向距离、切向距离进行参数测量和比较；

如果比较结果满足放置要求,则轮胎标签摆放到位，否则标签摆放不到位，需要重新摆放标签。

2.根据权利要求1所述的轮胎硫化生产过程中轮胎标签位置的检测方法，其特征在于：所述标靶为一个或者多个。

3.根据权利要求1所述的轮胎硫化生产过程中轮胎标签位置的检测方法，其特征在于：所述标靶采用不锈钢板制成，标靶上的圆环和十字线均刻设在标靶上；标签放置范围模板采用白色的纸张或者PVC板制成。