00 前言

SICK 3D相機(jī)應(yīng)用于輪胎檢測
輪胎是汽車的重要部件之一,它直接與路面接觸,和汽車懸架共同來緩和汽車行駛時所受到的沖擊,保證汽車有良好的乘座舒適性和行駛平順性;保證車輪和路面有良好的附著性;提高汽車的牽引性、制動性和通過性;承受著汽車的重量,輪胎在汽車上所起的作用是至關(guān)重要的。
傳統(tǒng)的輪胎生產(chǎn)線已經(jīng)發(fā)展了很多年,然而,在輪胎的自動化生產(chǎn)過程中,不可避免會有小部分輪胎出現(xiàn)某些缺陷,比如尺寸不合格,劃傷,鼓包等,在某些工序上還需要對輪胎進(jìn)行花紋檢測,DOT字符識別等,這些都需要視覺的介入。當(dāng)今的汽車輪胎生產(chǎn)線正在越來越多地引入視覺檢測來為輪胎質(zhì)量把關(guān)。
但由于輪胎是黑色橡膠制品,即便有外部光源的情況下也很難呈現(xiàn)一定的對比度,因此傳統(tǒng)2D相機(jī)用于輪胎檢測會比較棘手。SICK 推出的3D相機(jī)則可以突破這一劣勢,它可以免受樣品表面顏色的影響,通過激光三角原理獲取清晰的輪胎表面高度圖像及強(qiáng)度圖像,從而為輪胎行業(yè)的視覺檢測解決了難題。
01 輪胎檢測應(yīng)用場景
1.胎面的截面尺寸檢測
如:胎面的厚度輪廓、總寬、肩寬、中寬、肩厚、中厚等關(guān)鍵尺寸測量

2.胎圈接頭及胎面成型接頭檢測
如:接頭搭接、縫隙、錯頭、料偏、漏貼、錯料、整體料寬尺寸等
3.成型輪胎不圓度及尺寸檢測
如:胎面的不圓度、胎寬、輪胎直徑等尺寸檢測。

4.成型輪胎外觀缺陷檢測
如:鼓包、凹坑、劃傷、裂縫等。

5.輪胎字符識別(OCR)及圖案花紋檢測
如:DOT碼、輪胎生產(chǎn)周、輪胎規(guī)格型號、品牌Logo等。

02 SICK 3D相機(jī)選型
眾所周知,汽車輪胎(含卡車輪胎、特種輪胎等)的型號繁多,尺寸不一,SICK為滿足不同的視野需求提供了多種一體式3D相機(jī)型號。
為了適用大部分輪胎的尺寸范圍,SICK推薦使用RulerXR 200和RulerXR 300型號的3D相機(jī),如有更大的視野需求,可以選擇RulerXR 600相機(jī)。
這三款相機(jī)的主要參數(shù)如下表所示。

當(dāng)然,如現(xiàn)有型號無法滿足特殊應(yīng)用場景,SICK也可支持分體式3D相機(jī)搭建或定制化一體式相機(jī)。
03 3D視覺檢測步驟
由于輪胎檢測涉及的應(yīng)用場景較多,本節(jié)以輪胎的字符識別(OCR)為例說明輪胎3D視覺檢測的流程。
采集圖像
架設(shè)好相機(jī)及輪胎,驅(qū)動相機(jī)或輪胎使得二者產(chǎn)生相對運動,為了保證圖像正常,可選擇勻速運動或者編碼器觸發(fā)模式,如下圖示意。
用戶可以根據(jù)實際工藝要求選擇相機(jī)數(shù)量和安裝布局。

圖像采集布局示意圖
在上圖架設(shè)條件下,相機(jī)對輪胎采集圖像可達(dá)到的幀率約為18KHz,Y方向(運動方向)設(shè)置分辨率為0.2mm,則折算成線速度為18K * 0.2 = 3600 mm/s,因此最快可在約0.5s的時間內(nèi)完成輪胎一周的掃描。
。▽嶋H應(yīng)用時的取圖速度應(yīng)在具體應(yīng)用場景下測試得到)
所獲取的圖像效果如下圖所示:

輪胎3D圖像

輪胎強(qiáng)度圖像
SICK 3D相機(jī)支持多種圖像讀取方式,包括標(biāo)準(zhǔn)SDK、SICK視覺處理平臺軟件EasyRanger和第三方平臺軟件,如Halcon、LabView等。
SICK 3D相機(jī)可同時輸出高度(Range)圖像、強(qiáng)度(Reflectance)圖像和散射(Scatter)圖像,有助于實現(xiàn)更多的檢測需求。
圖像處理

SICK 視覺處理平臺EasyRanger提供強(qiáng)大的算法庫可以實現(xiàn)多種檢測需求。同前所述,SICK 3D相機(jī)也提供了與外部通用軟件平臺的兼容性,可以使得客戶在選擇圖像處理算法時游刃有余,從而避免對現(xiàn)有的應(yīng)用軟件架構(gòu)做過多更改。

識別結(jié)果圖一

識別結(jié)果圖二
進(jìn)行OCR識別的圖像處理大致流程如下:

通過以上流程,我們得到了OCR結(jié)果,以此可以做一些字符驗證、字符定位等工作從而滿足輪胎生產(chǎn)的視覺檢測工藝需求。
外部交互
用戶可以根據(jù)自己的需求,開發(fā)多樣化的界面,包括顯示結(jié)果、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、參數(shù)設(shè)置,與其他設(shè)備進(jìn)行交互等等。
04 SICK優(yōu)勢
具有優(yōu)質(zhì)的3D相機(jī),可以實現(xiàn)較高的掃描速度,最高可達(dá)46kHz。
可以提供完整的3D視覺檢測方案,配合強(qiáng)大的EasyRanger軟件可以快速實現(xiàn)客戶要求。
提供定制化的3D相機(jī),合理地設(shè)計結(jié)構(gòu)、選擇激光,滿足不同視野和材質(zhì)的檢測需求。
豐富的輪胎行業(yè)應(yīng)用場景及實施經(jīng)驗,可幫助用戶縮短開發(fā)和實施周期。
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