CN111624006A - 一种基于彩色三色互补编码条纹激光投影的轮胎监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于彩色三色互补编码条纹激光投影的轮胎监测装置，包括两个对称设置的支座、转动连接在支座顶部的转轴、套接固定在转轴上的多个轮胎、设置在轮胎下方的导轨，支座之间转动连接有多个支撑辊，支撑辊与轮胎转动连接；轮胎的正下方设置有激光箱，激光箱的顶部设有正对轮胎表面的激光头，轮胎的斜下方设有相机，相机的镜头与激光头的对焦位置均设置在轮胎的表面，且为同一点；相机的底部固定有固定箱，固定箱和激光箱同步地滑动连接在导轨的顶部。本装置实现了对轮胎胎面花纹特征的精确、非接触测量，检验出胎面花纹几何特征是否符合要求，本装置的轮胎花纹深度检测结果能进行计量校准。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎监测领域，尤其涉及一种基于彩色三色互补编码条纹激光投影的轮胎监测装置。
背景技术
通过对车辆检测时轮胎花纹几何特征的采集，以轮胎花纹几何特征的三维点云数据为计算基础，实现轮胎花纹深度的定量测量、同轴轮胎花纹匹配对比、轮胎表面花纹缺陷识别、轮胎气压的定性检测以及轮胎与车辆最高车速、总承载能力适用性检查。现在的轮胎采用非接触性的检测，使用到3D摄像的方法，这就就要求采样能清晰准确。
并且采用3D摄像机成像方法对轮胎表面花纹间隙进行深度检测时候，会因为轮胎的位置遮挡导致摄像机镜头采光不足，成像存在阴影遮挡，导致图像难以识别。在一次性检测多个轮胎的时候，要求成像镜头对应的位置可以调整。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于彩色三色互补编码条纹激光投影的轮胎监测装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于彩色三色互补编码条纹激光投影的轮胎监测装置，包括两个对称设置的支座、转动连接在所述支座顶部的转轴、套接固定在所述转轴上的多个轮胎、设置在所述轮胎下方的导轨，所述支座之间转动连接有多个支撑辊，所述支撑辊与所述轮胎转动连接；所述轮胎的正下方设置有激光箱，所述激光箱的顶部设有正对轮胎表面的激光头，所述轮胎的斜下方设有相机，所述相机的镜头与所述激光头的对焦位置均设置在轮胎的表面，且为同一点；所述相机的底部固定有固定箱，所述固定箱和所述激光箱同步地滑动连接在所述导轨的顶部。
优选的，所述支撑辊有两个，且对称设置在所述轮胎的两侧。
优选的，所述激光头设置在所述支撑辊之间。
优选的，所述激光箱的顶部固定有激光棒，所述轮胎的上方设有接收激光棒投射线的光屏。
优选的，所述支座的顶部固定有压座，所述转轴安装在支座和所述压座之间。
优选的，所述相机为3D摄像机。
本发明的有益效果为：本发明中，一是利用激光头为相机提供采光环境，使相机采像清晰；二是设置激光头和相机同步滑动，调节其测试不同轮胎；三是利用激光棒对应光屏，从而定位激光箱和相机的位置，使检测更加准确。本装置利用步进电机闭环系统带动轮胎旋转，采用基于彩色三色互补编码条纹激光投影+工业相机同步采集，获得图像数据，经分析处理后，进行三维形状的还原工作，将胎面花纹表面情况在三维模型上凸显出来，实现可视化图形和量化的检测数据。本装置实现了对轮胎胎面花纹特征的精确、非接触测量，检验出胎面花纹几何特征是否符合要求，本装置的轮胎花纹深度检测结果能进行计量校准。
附图说明
图1为本发明所述检测装置的主视图；
图2为本发明所述检测装置的结构示意图；
图3为支座和压座的连接结构图；
图4为轮胎的表面检测图。
图中标号：1支座，2转轴，3轮胎，4支撑辊，5导轨，6激光箱，7激光头，8对光棒，9固定箱，10相机，11光屏，12电机，13限位板，14压座，15套筒，16配重块。
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。
参照图1-图3，一种基于彩色三色互补编码条纹激光投影的轮胎监测装置，包括两个对称设置的支座1、转动连接在支座1顶部的转轴2、套接固定在转轴2上的多个轮胎3、设置在轮胎3下方的导轨5，支座1之间转动连接有多个支撑辊4，支撑辊4与轮胎3转动连接；轮胎3的正下方设置有激光箱6，激光箱6的顶部设有正对轮胎3表面的激光头7，轮胎3的斜下方设有相机10，相机10的镜头与激光头7的对焦位置均设置在轮胎3的表面，且为同一点；相机10的底部固定有固定箱9，固定箱9和激光箱6同步地滑动连接在导轨5的顶部。
在所述实施例中，支撑辊4有两个，且对称设置在轮胎3的两侧。激光头7设置在支撑辊4之间。
在所述实施例中，激光箱6的顶部固定有激光棒8，轮胎3的上方设有接收激光棒8投射线的光屏11。支座1的顶部固定有压座14，转轴2安装在支座1和压座14之间。
在所述实施例中，相机10为3D摄像机。
在所述实施例中，本装置还包括固定在台架结构上的驱动装置、采样系统、软件处理系统。采样系统包括相机（10）。
工作原理：3D摄像机，对轮胎3表面的花纹进行采录，本装置加设激光箱6和激光头7，对轮胎3的表面进行投射，且限制其对焦位置和相机10一致，给相机10良好的采光环境；在此基础上，设置了导轨5，导轨5带动移动，现有技术使用的是直线电机式导轨或者气缸推动，本实施例中直接使用直线电机式的导轨5，因为采用的是现有技术，其具体结构不再在图中画出；本装置利用导轨5配合直线电机，带动固定箱9和激光箱6同步移动，从而调整摄像位置；在此基础上，设置了激光棒8，用于定位是否到达位置，当到达位置即到轮胎3的正下方的时候，光屏11是接收不到激光棒8发出的光线的，这样就知道已经到达位置，电机12就能带动转轴2转动，从而调整轮胎3的面向，检测轮胎3的一周；转轴2的转动均为常规结构，图中画出，此处不再赘述。需要注意的是，这里使用激光棒8而不是直接使用激光头7对应光屏11，是因为激光头7存在对焦位置，且对焦位置在轮胎3的表面。
本装置分为台架结构及驱动装置、采样系统、软件处理三个部分，其中，其中台架结构如前所述。
车辆轮胎驶上台架，闭环控制步进电机带动滚筒，滚筒带动轮胎旋转，采样系统的控制电路同步驱动采样器进行图像采样，系统获得数据后，经分析处理后，进行三维形状的还原工作，将胎面花纹表面情况在三维模型上凸显出来，实现可视化图形和量化的检测数据。
采样系统通过usb3.0接口连接到采样控制器，采样控制器采用以太网接口连接到工位机；经过工位机应用软件处理后，测量信息以图形、文字等形式在测量工位机终端上显示，并将必要的信息上传至检测线服务器。采样系统与采样控制器之间以及采样控制器与工位机之间的通讯需要详细地数据通讯接口内容，具体根据现场测试后进行细化。电气接口由台体提供编码器信号、光电开关、零位开关信号。
本装置拟将采样机构安装在举升器上，激光线与举升器平行，并基本轮胎3的中心轴平行且与轮胎面的法向量方向(即垂直于轮胎表面),激光线轴向横跨轮胎面。采用高质量的彩色三色互补编码条纹激光结构线，配合高采样率的线阵传感器,以特定算法的角度安装于轮胎面的下方,通过激光三角法原理,拍摄出检测过程中,轮胎表面的高低起伏导致的激光结构线的不同形状,轮胎在旋转过程中，线阵传感器连续的高速拍摄，可以形成一组此过程中一定旋转步长上的激光结构线形成的横截面，从而可以获取搭接的3D数据，可将形状尺寸测量分析出来。
利用本能够获得具有深度信息的图像，从而保证了物体图像信息采集的完整性。该技术获得的数据快速有效，能最直接地反映客观事物的实时的、变化的、真实的形态特征，而且深度图像简化了区域分割、特征提取、形状复原和景物识别等图像处理工作。缺点是对深色物体的采样误差可能较大，对轮胎缝隙杂物和轮胎表面缺陷的识别处理能力差。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于彩色三色互补编码条纹激光投影的轮胎监测装置，包括台架结构，所述台架结构包括两个对称设置的支座（1）、转动连接在所述支座（1）顶部的转轴（2）、套接固定在所述转轴（2）上的多个轮胎（3）、设置在所述轮胎（3）下方的导轨（5），其特征在于，所述支座（1）之间转动连接有多个支撑辊（4），所述支撑辊（4）与所述轮胎（3）转动连接；所述轮胎（3）的正下方设置有激光箱（6），所述激光箱（6）的顶部设有正对轮胎（3）表面的激光头（7），所述轮胎（3）的斜下方设有相机（10），所述相机（10）的镜头与所述激光头（7）的对焦位置均设置在轮胎（3）的表面，且为同一点；所述相机（10）的底部固定有固定箱（9），所述固定箱（9）和所述激光箱（6）同步地滑动连接在所述导轨（5）的顶部。
2.根据权利要求1所述的一种基于彩色三色互补编码条纹激光投影的轮胎监测装置，其特征在于，所述支撑辊（4）有两个，且对称设置在所述轮胎（3）的两侧。
3.根据权利要求1所述的一种基于彩色三色互补编码条纹激光投影的轮胎监测装置，其特征在于，所述激光头（7）设置在所述支撑辊（4）之间。
4.根据权利要求1所述的一种基于彩色三色互补编码条纹激光投影的轮胎监测装置，其特征在于，所述激光箱（6）的顶部固定有激光棒（8），所述轮胎（3）的上方设有接收激光棒（8）投射线的光屏（11）。
5.根据权利要求1所述的一种基于彩色三色互补编码条纹激光投影的轮胎监测装置，其特征在于，所述支座（1）的顶部固定有压座（14），所述转轴（2）安装在支座（1）和所述压座（14）之间。
6.根据权利要求1所述的一种基于彩色三色互补编码条纹激光投影的轮胎监测装置，其特征在于，所述相机（10）为3D摄像机。
7.根据权利要求1所述的一种基于彩色三色互补编码条纹激光投影的轮胎监测装置，其特征在于，还包括固定在台架结构上的驱动装置、采样系统、软件处理系统。
8.根据权利要求7所述的一种基于彩色三色互补编码条纹激光投影的轮胎监测装置，其特征在于，所述采样系统包括相机（10）。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112781524A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-05-11 | 成都铁安科技有限责任公司 | 一种落轮式车轮检测系统 |
| CN117571736A (zh) * | 2024-01-15 | 2024-02-20 | 中路慧能检测认证科技有限公司 | 一种轮胎检测系统 |
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