CN110398214B - 轮胎胎体外轮廓尺寸快速测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮胎胎体外轮廓尺寸快速测量方法，其方案步骤为①、在轮胎胎体的正上方设置一盏激光标线灯，激光标线灯向下打出一条与成型机主轴轴线同向的激光线；②、在轮胎胎体上方设置至少一台CCD相机，该CCD相机能够拍摄到轮胎胎体最顶部的外轮廓；③、对CCD相机成像区域实施尺寸标定；④、打开激光标线灯使激光线照射在轮胎胎体顶部，启动CCD相机对轮胎胎体顶部进行拍照而得到数码图片；⑤、对数码图片实施图像处理而得到了一条形状与轮胎胎体外轮廓一致的圆弧曲线；⑥、计算出圆弧曲线与成型机主轴轴线的相对位置，得到轮胎胎体轮廓的计算测量值。本发明成本低、速度快、精度高。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎尺寸测量技术，具体为一种轮胎胎体外轮廓尺寸快速测量方法。
背景技术
在子午线轮胎的成型过程中，胎体在轮胎成型机上成型时，需要测量轮胎的外轮廓尺寸，以便于提早发现问题、避免损耗及浪费。
现有的测量方法有三种：
1、采用点激光测距仪测量。移动测距仪在轨道上沿着轮胎的外轮廓扫描，来测算出轮胎胎体的外轮廓尺寸，这种方法成本较高，最大的缺点是速度非常慢，测量一次大致需要5分钟，使用单位无法接受。
2、采用线激光测距仪来测量。移动测距仪在轨道上沿着轮胎的外轮廓扫描，来测算出轮胎胎体的外轮廓尺寸，这种方法成本比第一种还要高，但速度比第一种稍快，测量一次大致需要2分钟，使用单位还是觉得速度太慢。
3、采用多台线激光测距仪测量。将多台测距仪一台接一台沿着外轮廓排列好，然后测量，这种方法速度很快(1秒可完成)，但是成本太高，成本在百万左右，使用单位无法接受高价格。
基于上述三种测量方法的局限性，造成不能广泛使用的局限性，无法推广运用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出了一种精度高且耗费低的轮胎胎体外轮廓尺寸快速测量方法。
能够解决上述技术问题的轮胎胎体外轮廓尺寸快速测量方法，其方案步骤为：
1、在成型机主轴上轮胎胎体安装位置的正上方设置一盏激光标线灯，所述激光标线灯向下打出一条与成型机主轴中心线同向的激光线。
2、在轮胎胎体安装位置的成型机主轴上方设置至少一台CCD相机，调整好拍摄高度及角度使得CCD相机能够拍摄到轮胎胎体最顶部的外轮廓。
3、对CCD相机的成像区域实施尺寸标定。
4、将标准胎体轮廓标定块安放到成型机主轴上轮胎胎体的安装位置，打开激光标线灯使激光线照射在标准胎体轮廓标定块顶部，启动CCD相机对标准胎体标定块顶部进行拍照而得到一张数码图片。
5、通过计算机对数码图片实施图像处理，只提取与激光线(照射在标准胎体标定块顶部的标准基线)灰度相同的像素，进而得到了一条形状与标准胎体轮廓标定块外轮廓一致的点状标准胎体轮廓圆弧曲线。
6、根据标准胎体标定块轮廓上对应的CCD像素点坐标值，用计算机拟合出轮廓曲线连续方程，通过计算轮廓曲线每个点到成型机主轴中心线的距离而得出标准胎体标定块轮廓与成型机主轴中心线的位置修正关系。
7、将轮胎胎体于成型机主轴上安装就位，重复4、5、6三个步骤，通过计算机将实际测量的轮胎胎体外轮廓拟合成实测胎体轮廓圆弧曲线，计算出实测胎体轮廓圆弧曲线与成型机主轴中心线的相对位置，得到轮胎胎体轮廓的计算测量值。
所述CCD相机选择2000万以上像素相机。
本发明的有益效果：
1、本发明轮胎胎体外轮廓尺寸快速测量方法的成本低。以往的测量方法单独计算硬件成本就要十几万到一百多万不等，本发明方法的硬件成本最高配置也只有几万元，成本优势极大。
2、本发明速度快。拍照成像的时间为0.2秒，计算得出结果的时间为0.7秒，也就是说在1秒之内可以完成测量。
3、本发明精度高。使用2000万像素照相机对外直径为1米的轮胎进行侧量，其测量精度可达0.125mm，高于现有方法的测量精度或与之相当。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的立体结构图，显示标准胎体标定块的安装就位。
图2为图1实施方式中，显示为轮胎胎体替代标准胎体标定块的安装就位。
图3为图1、图2实施方式中实施图像处理而得到的与标准胎体轮廓标定块外轮廓或与轮胎胎体外轮廓一致的曲线。
图4为图3中通过计算机模拟合成的一条连续二阶圆弧曲线(标准胎体标定块轮廓)以及与标定出的成型机主轴的相互位置关系图。
图5为图3实施方式中通过计算机模拟合成的一条连续二阶圆弧曲线(轮胎胎体轮廓)以及与标定出的成型机主轴的相互位置关系图。
图6为图5中二阶圆弧曲线(实际测量得到的实测曲线)与图4中二阶圆弧曲线(事先标定的标准胎体标定块轮廓)的比对图。
图号标识：1、激光标线灯；2、CCD相机；3、轮胎胎体；4、标准胎体轮廓圆弧曲线；5、测量基线；6、实测胎体轮廓圆弧曲线；7、成型机主轴轴线；8、标准胎体轮廓标定块；9、标准基线。
具体实施方式
下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明轮胎胎体外轮廓尺寸快速测量方法，其方案步骤为：
1、在轮胎胎体3(安装于成型于成型机主轴上)的正上方设置一盏向下照射的激光标线灯1，调节好激光标线灯1的照射位置使激光标线灯1垂直向下打出一条与成型机主轴中心线7平行的激光线，如图2所示。
2、在轮胎胎体3上方区域设置一台(或两台，视轮胎胎体3大小而定)2000万以上像素的CCD相机2，调整好拍摄高度及角度(偏斜于激光标线灯1后侧45°)使得该CCD相机2能够拍摄到轮胎胎体3上激光标线所在区域的顶部的外轮廓，如图2所示。
3、采用标准宽度块和标准厚度块放置在成型机主轴上对CCD相机2的成像实施至少两个高度上的尺寸标定，标定数据通过计算机计算出成型机主轴中心线7与CCD相机2的空间关系，以成型机主轴中心线7为参考坐标，为CCD上每一个像素地址给定坐标值，为后续轮胎胎体3的图像尺寸测量提供标准尺寸参照。
4、将标准胎体轮廓标定块8安放到成型机主轴上，打开激光标线灯1，射出的激光线向下照射在标准胎体标定块顶部，启动CCD相机2对标准胎体标定块顶部进行拍照而得到一张数码图片，如图1所示。
5、通过计算机对数码图片实施图像处理，只提取与激光线(照射在标准胎体轮廓标定块8顶部的标准基线9)灰度相同的像素，进而得到了一条形状与标准胎体轮廓标定块8外轮廓一致的点状标准胎体轮廓圆弧曲线4，如图3所示。
6、根据标准胎体轮廓圆弧曲线4上对应的CCD像素点坐标值，用计算机拟合出圆弧曲线连续方程，通过计算圆弧曲线上每个点到成型机主轴中心线7的距离而得出标准胎体标定块轮廓4与成型机主轴中心线7的位置修正关系，为后续的实际测量提供测量值修正参考，如图4所示。
7、将轮胎胎体3安装到成型机主轴上的就位位置，打开激光标线灯1，射出的激光线向下照射在轮胎胎体3顶部形成一条高亮度可见光曲线即胎体顶部外轮廓的测量基线5，启动CCD相机2对轮胎胎体3顶部进行拍照而得到一张数码图片，如图2所示。
8、通过计算机对该数码图片实施图像处理，只提取与激光线(测量基线5)灰度相同的像素，进而得到了一条形状与轮胎胎体3外轮廓一致的点状实测胎体轮廓圆弧曲线6，如图3所示。
9、根据实测胎体轮廓圆弧曲线6上对应的CCD像素点坐标值，用计算机拟合出圆弧曲线连续方程，通过计算圆弧曲线上每个点到成型机主轴中心线7的距离而得出轮胎胎体3的外轮廓与成型机主轴中心线7的位置修正关系，如图5所示。
10、再将实测胎体轮廓圆弧曲线6与计算机内部存储的标准胎体标定块轮廓4进行比对，通过弦长L’与L的比例计算出轮胎胎体3的实际宽度，通过弦高H2’和弦高H2及夹角的相互关系与标准胎体轮廓圆弧曲线4比较计算得出实际胎体半径，如图6所示。
本发明中，所述CCD相机2成像原理说明：CCD相机2的主要部件包括镜头和矩阵排列的感光电荷耦合元件(以2000万像素相机为例，其具有5616×3744≈21000000感光元件)，CCD相机2通过镜头将外部光学影像投射到高感光的元件上，转换为对应每一个像素的数字信号。
Claims (1)
1.轮胎胎体外轮廓尺寸快速测量方法，其方案步骤为：
①、在安装于成型机主轴上的轮胎胎体(3)的正上方设置一盏向下照射的激光标线灯(1)，调节好激光标线灯(1)的照射位置使激光标线灯(1)垂直向下打出一条与成型机主轴中心线(7)平行的激光线；
②、视轮胎胎体(3)大小而定，在轮胎胎体(3)上方区域设置一台或两台2000万以上像素的CCD相机(2)，调整好拍摄高度及角度使得该CCD相机(2)能够拍摄到轮胎胎体(3)上激光标线所在区域的顶部的外轮廓；
③、采用标准宽度块和标准厚度块放置在成型机主轴上对CCD相机(2)的成像实施至少两个高度上的尺寸标定，标定数据通过计算机计算出成型机主轴中心线(7)与CCD相机(2)的空间关系，以成型机主轴中心线(7)为参考坐标，为CCD上每一个像素地址给定坐标值，为后续轮胎胎体(3)的图像尺寸测量提供标准尺寸参照；
④、将标准胎体轮廓标定块(8)安放到成型机主轴上，打开激光标线灯(1)，射出的激光线向下照射在标准胎体标定块顶部，启动CCD相机(2)对标准胎体标定块顶部进行拍照而得到一张数码图片；
⑤、通过计算机对数码图片实施图像处理，只提取与激光线即照射在标准胎体轮廓标定块(8)顶部的标准基线(9)灰度相同的像素，进而得到了一条形状与标准胎体轮廓标定块(8)外轮廓一致的点状标准胎体轮廓圆弧曲线(4)；
⑥、根据标准胎体轮廓圆弧曲线(4)上对应的CCD像素点坐标值，用计算机拟合出圆弧曲线连续方程，通过计算圆弧曲线上每个点到成型机主轴中心线(7)的距离而得出标准胎体标定块轮廓(4)与成型机主轴中心线(7)的位置修正关系，为后续的实际测量提供测量值修正参考；
⑦、将轮胎胎体(3)安装到成型机主轴上的就位位置，打开激光标线灯(1)，射出的激光线向下照射在轮胎胎体(3)顶部形成一条高亮度可见光曲线即胎体顶部外轮廓的测量基线(5)，启动CCD相机(2)对轮胎胎体(3)顶部进行拍照而得到一张数码图片；
⑧、通过计算机对该数码图片实施图像处理，只提取与激光线即测量基线(5)灰度相同的像素，进而得到了一条形状与轮胎胎体(3)外轮廓一致的点状实测胎体轮廓圆弧曲线(6)；
⑨、根据实测胎体轮廓圆弧曲线(6)上对应的CCD像素点坐标值，用计算机拟合出圆弧曲线连续方程，通过计算圆弧曲线上每个点到成型机主轴中心线(7)的距离而得出轮胎胎体(3)的外轮廓与成型机主轴中心线(7)的位置修正关系；
⑩、再将实测胎体轮廓圆弧曲线(6)与计算机内部存储的标准胎体轮廓圆弧曲线(4)进行比对，通过弦长L’与L的比例计算出轮胎胎体(3)的实际宽度，通过弦高H2’和弦高H2及夹角的相互关系与标准胎体轮廓圆弧曲线(4)比较计算得出实际胎体半径。
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