一種輪胎硫化生產過程中輪胎標籤位置的檢測方法與流程
2023-10-10 08:17:54 3
本發明屬於視覺檢測技術領域，尤其涉及一種輪胎硫化生產過程中輪胎標籤位置的檢測方法。
背景技術：
在機器人自動上下料過程中，目標位置的確定性決定了機器人能夠按照規定路徑正確放置工件的準確度。如果目標位置處於隨機的變化狀態，機器人準確放置工件的難度加大，工件的放置精確度直接影響後續工位的正常、可靠運行，過大的數據偏差會導致產品質量不合格。
目前，國內輪胎製造行業的硫化環節所用硫化機多數為液壓工作模式，硫化機膜腔在硫化過程中會有上下30毫米的位置變化，這種上下位置變化的不確定性，直接影響機器人在膜腔內放置輪胎標籤的精確度，從而大大降低了硫化好的輪胎標籤在輪胎上的位置準確性及可靠性，影響自動硫化輪胎系統的產品質量。
同時，由於硫化機膜腔結構的特殊性，視覺系統只能從側上方傾斜拍攝，膜腔上下位置的變化，使視覺系統和目標間的距離發生變化，導致圖像中目標物體的尺寸發生明顯變化，需要對目標進行平移和旋轉角度修正，增加了視覺系統精確檢測的難度。
技術實現要素：
為了解決背景技術中的問題，本發明提出了一種能夠精準、快速的檢測出輪胎上輪胎標籤放置位置是否正確的輪胎硫化生產過程中輪胎標籤位置的檢測方法。
本發明的具體技術方案是：
本發明提供了一種輪胎硫化生產過程中輪胎標籤位置的檢測方法，包括以下步驟：
1)設計標靶；標靶上設有N個相同大小的圓環，圓環內設置十字線；標靶中的圓環和十字線為黑色，其餘部分為白色；N＞2；標靶可以為一個或者多個；
2)設計標籤放置範圍模板；標籤放置範圍模板為輪胎標籤正確放置的最大區域；標籤放置範圍模板表面為白色；標籤放置範圍模板與輪胎標籤的形狀、尺寸相適配；
3)將標靶固定安裝在硫化機膜腔外邊緣；
4)標靶位置及標籤放置範圍模板位置的標定；
將標籤放置範圍模板放入硫化機膜腔要求標籤正確放置的區域內，啟動視覺系統拍照，採集硫化機膜腔的圖像，對圖像進行處理，記錄下標靶的標準位置區域P0和標籤放置範圍模板的標準位置區域P1；標定完後，取出標籤放置範圍模板；
5)實際生產中輪胎標籤位置檢測；
5.1)在輪胎自動化硫化生產中，放置完輪胎標籤後，啟動視覺系統拍照，採集輪胎實際放置圖像M；
5.1)對輪胎實際放置圖像M進行處理，提取實際標靶區域N1，從區域N1中提取標靶上的所有圓環，並與標定時標靶的標準位置區域p0中的圓環進行位置和角度對比，計算出實際生產時標靶相對標準標靶p0的仿射變換矩陣p；
5.2)結合仿射變換矩陣p和標籤放置範圍模板的標準位置區域P1，計算出實際生產時正確放置輪胎標籤的位置範圍P2；
5.3)在輪胎實際放置圖像M中，提取輪胎標籤的實際放置位置區域N2；
5.4)對輪胎標籤實際放置位置區域N2與正確放置範圍p2分別進行圖像處理和特徵提取，按照平行度、上邊緣距離、徑向距離、切向距離進行參數的精確測量和比較；
如果比較結果滿足放置要求,則輪胎標籤擺放到位，否則標籤擺放不到位，需要重新擺放標籤。
為保證標靶的長期穩定性，上述標靶採用金屬材質製成，也可用其他材質，一旦變形，影響檢測精度，需要更換。標靶上的圓環和十字線均刻設在標靶上；顏色選擇與膜腔邊緣對比度大的顏色，例如白色。
由於膜腔內有一定彎曲弧度，為保證檢測精度，標籤放置範圍模板採用與硫化機膜腔顏色對比度大的顏色，例如白色；材質選用紙、PVC板或亞克力等材質製成。
本發明的有益效果是：
本發明設計標靶和標籤放置範圍模板對位置可變的目標進行視覺標定和檢測，解決了硫化機膜腔在硫化過程位置變化導致標籤位置放置不準確的問題，避免了廢品率，提高了工作效率。
附圖說明
圖1為標靶的結構示意圖。
圖2為標籤放置範圍模板的結構示意圖。
具體實施方式
本發明基於視覺標定方法，設計了一套用於解決硫化硫化機膜腔在硫化過程位置變化導致標籤位置放置不準確的問題的方法。
下面結合附圖1和圖2對該方法的具體實施步驟進行描述：
步驟1)設計標靶，參見圖1。標靶是用來進行目標放置位置的精確測量及是否放置到位的基準。標靶上印有N(N〉2)個相同大小的圓環。(可選擇1組或多組標靶，圓環數量越多，位置變化計算越精確。)將標靶刻印在不鏽鋼材質上，表面噴成白色亞光漆，圓環和中心十字噴成黑色。
步驟2)設計一個標籤放置範圍模板，參見圖2。由於硫化機膜腔結構的特殊性，視覺系統只能從側上方傾斜拍攝，採集圖像中看不到膜腔內正確放置標籤所要求的四周邊界，導致無法據此進行正確放置與否的判定。所以，我們根據輪胎標籤正確放置的最大範圍設計了該模板，用於每個硫化機膜腔標籤放置標準位置的標定。輪胎標籤一般為圓弧形，因此標籤放置範圍模板也設計成圓弧形，標籤放置範圍模板的輪廓大於輪胎標籤。
步驟3)將標靶固定安裝在硫化機膜腔外邊緣，將標籤放置範圍模板硫化機膜腔上；需要說明的是：每一個硫化機膜腔上均對應固定安裝一個或者多個標靶。
步驟4)標靶位置及標籤放置範圍模板位置的標定；將標籤放置範圍模板擺放在硫化機膜腔上滿足要求的位置上。啟動視覺系統拍照，採集圖像，對圖像進行處理，記錄下標靶的標準位置區域P0和標籤放置範圍模板的標準位置區域P1；生成一個區域文件。
步驟5)實際生成中輪胎標籤位置檢測；
在實際的輪胎自動化硫化生產中，放置完輪胎標籤後，啟動視覺系統拍照，採集標籤實際放置圖像M(含有檢測目標即標籤和標靶)，對圖像進行如下處理：
5.1)對輪胎實際放置圖像M進行處理，提取實際標靶區域N1，從區域N1中提取標靶上的所有圓環，並與標定時標靶的標準位置區域p0中的圓環進行位置和角度對比，計算出實際生產時標靶相對標準標靶p0的仿射變換矩陣p；
5.2)結合仿射變換矩陣p和標籤放置範圍模板的標準位置區域P1，計算出實際生產時正確放置輪胎標籤的位置範圍P2；
5.3)在輪胎實際放置圖像M中，提取輪胎標籤的實際放置位置區域N2；
5.4)對輪胎標籤實際放置位置區域N2與正確放置範圍p2分別進行圖像處理和特徵提取，按照平行度、上邊緣距離、徑向距離、切向距離進行參數的精確測量和比較；
如果比較結果滿足放置要求,則輪胎標籤擺放到位，否則標籤擺放不到位，需要重新擺放標籤。