一種輪胎雷射標刻裝置的製作方法
2023-05-28 19:04:11 1
專利名稱：一種輪胎雷射標刻裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種輪胎雷射標刻裝置，特別涉及一種基於機器視覺圖像識別的 高性能雷射掃描式輪胎標刻裝置，屬於雷射加工技術領域。
背景技術：
近年來，國際汽車製造業尤其是在汽車輪胎的生產過程中，歐美國家分別以行業 性法規、強制性質量標準體系甚至以政府法律形式規定要求對汽車輪胎產品建立專門的質 量可追溯系統。例如美國聯邦政府交通與運輸部、高速公路管理局和汽車工業立法工作組 規定，所有的輪胎製造商生產的輪胎必須建立輪胎的「身份證」制度，要具有可追溯和示蹤 能力，以便一旦發現存在質量風險問題可立刻進行追溯，提高召回效率。在過去幾年中，我 國已成為汽車生產和應用大國，汽車工業一直以高於20%的增長速度高速發展，成為拉動 中國經濟快速增長的主導產業之一。在全球化的市場格局下我國汽車工業同樣必定要建立 相關的質量追溯標準體系，因而開發和使用可用於高速流水作業的基於先進雷射技術的智 能化標刻系統成為了輪胎行業新的發展趨勢。現有的輪胎雷射標刻裝置由於沒有採用機器 視覺定位技術，因此需要進行人工定位或者機械定位，沒有辦法實現全自動流水線標刻。而 且現有設備一般無法直接整合到傳統的輪胎生產高速流水線的傳送帶而需要對其進行改 造，這樣不僅降低了設備的運行效率，同時也增加了設備的製造及運行成本。
發明內容本實用新型為了克服傳統汽車輪胎標記方式在成本、靈活性、耐磨性及防偽方面 和現有雷射標刻輪胎裝置的缺點，提供一種採用高穩定性的射頻CO2雷射器、雷射束高速掃 描標刻的方式，同時利用了機器視覺圖像讀取、識別及定位技術的輪胎雷射標刻裝置。本實用新型的技術方案基於機器視覺識別的輪胎雷射標刻裝置，包括流水線傳 送帶、夾持及旋轉裝置、信息採集工作區、輪胎數據讀取器、標刻位置讀取器、輔助照明設 備、煙霧抽取設備、雷射標刻工作區、煙霧過濾及排氣設備、射頻CO2雷射器、調焦工作檯、高 速雷射掃描器、掃描聚焦鏡、準直擴束系統、反射鏡和計算機系統；在流水線傳送帶上按次 序分別加裝信息採集工作區、雷射標刻工作區，所述信息採集工作區頂部裝有計算機系統， 內部下方裝有夾持及旋轉裝置並與流水線傳送帶相連接，內部上方分別裝有輪胎數據讀取 器、標刻位置讀取器，在兩個讀取器的頭部附近裝有輔助照明設備；所述雷射標刻工作區內 部上方裝有可上下移動的調焦工作檯，在調焦工作檯上固定有高速雷射掃描器和掃描聚焦 鏡，在掃描聚焦鏡的下方區域裝有煙霧抽取設備；在雷射標刻工作區的外部的正上方裝有 煙霧過濾及排氣設備，射頻C02雷射器放置在雷射標刻工作區頂部靠近右邊的位置，雷射 束通過固定在射頻C02雷射器正前方的準直擴束系統、反射鏡引導進入高速雷射掃描器。本實用新型針對現有輪胎標記設備的缺陷，採用射頻CO2雷射器，利用機器視覺識別及雷射束高速掃描標刻等新的技術手段，其優點在於可以提高輪胎標刻設備的運行成 本，並且通過雷射標刻可以使得輪胎內容更加的靈活、具有耐磨、防偽、數據量大等優點，可伴隨輪胎的整個生命周期，是建立相關的質量追溯標準體系的最佳信息標刻裝置。本實用新型進一步特徵在於突破了現有雷射標刻設備必需通過機械系統定位的 問題，通過機器視覺圖像採集及處理技術，在沒有機械系統定位的條件下也可以精確定位 打標區域，從而實現全自動化標刻，提高了該雷射標刻裝置的工作效率及穩定性。因此本實 用新型可以為雷射標刻開拓新的應用領域，降低運行成本，在各類雷射加工領域有著廣闊 的應用前景。
圖1為輪胎標刻裝置控制流程圖；圖2為輪胎標刻裝置結構示意圖圖3為光束掃描式雷射標刻系統光路結構圖；圖4為標刻區域示意圖；圖5為本實用新型應用實例圖。
具體實施方式
以下結合附圖與實施例對本實用新型作進一步的說明。如圖1至5所示，一種輪胎雷射標刻裝置，包括流水線傳送帶1、夾持及旋轉裝置 2、信息採集工作區4、輪胎數據讀取器5、標刻位置讀取器6、輔助照明設備7、煙霧抽取設備 8、雷射標刻工作區9、煙霧過濾及排氣設備10、射頻CO2雷射器11、調焦工作檯12、高速激 光掃描器13、掃描聚焦鏡14、準直擴束系統15、反射鏡16 ；在所述的流水線傳送帶1上按次 序分別加裝信息採集工作區4、雷射標刻工作區9，所述信息採集工作區4頂部裝有計算機 系統20，內部下方裝有夾持及旋轉裝置2並與流水線傳送帶1相連接，內部上方分別裝有輪 胎數據讀取器5、標刻位置讀取器6，在兩個讀取器的頭部附近裝有輔助照明設備7 ；所述激 光標刻工作區9內部上方裝有可上下移動的調焦工作檯12，在調焦工作檯12上固定有高速 雷射掃描器13和掃描聚焦鏡14，在掃描聚焦鏡14的下方區域裝有煙霧抽取設備8 ；在雷射 標刻工作區9的外部的正上方裝有煙霧過濾及排氣設備10，射頻C02雷射器11放置在雷射 標刻工作區9頂部靠近右邊的位置，雷射束17通過固定在射頻C02雷射器11正前方的準 直擴束系統15、反射鏡16引導進入高速雷射掃描器13。所述計算機系統20，其內部裝有圖像採集卡及機器視覺識別軟體；輪胎數據讀取 器5，為CCD攝像頭或者電子掃描槍；標刻位置讀取器6，為高性能攝像頭；煙霧抽取設備8、 煙霧過濾及排氣設備10，為帶有抽風設備的金屬軟管並在出風口帶有粉塵、煙霧過濾網。具體實施步驟如下當輪胎3由流水線傳送帶1帶動進入信息採集工作區4時，夾持及旋轉裝置2將 先固定輪胎並旋轉，當輪胎數據讀取器5完成讀取輪胎上已有的臨時編碼數據18後夾持及 旋轉裝置2停止旋轉，同時標刻位置讀取器6開始採集圖像並通過機器視覺識別系統與標 準圖像對比，當數據及圖像信息都採集完畢後，通過信息處理可以確定所需標刻的內容、標 刻的區域19與標準圖像的角度及位置的偏差以及調焦工作檯12所需調焦的位置。當信息讀取處理完畢後，輪胎3進入雷射標刻工作區9。首先調焦工作檯12進行 上下移動，確定最佳工作距離，其次通過機器視覺識別系統所獲得的角度及位置信息確定標刻區域，然後射頻CO2雷射器11所發出的雷射束17經過準直擴束系統15、反射鏡16後 射入高速雷射掃描器13，通過光束的偏轉進行高速精確定位掃描，同時使用雷射掃描聚焦 鏡14使得雷射束光束聚焦在輪胎表面，完成輪胎的雷射標刻。標刻過程中的煙霧由煙霧抽 取設備8、煙霧過濾及排氣設備經過處理後排出工作區域。 本實用新型採用射頻C02雷射器，利用機器視覺識別技術及雷射束高速掃描標刻 技術，可以將所需標記的信息高速、準確的刻蝕在各種規格輪胎的表面。通過雷射標刻，可 將輪胎的BAR code, DOT code. Mold code等編碼以及其他各種重要信息(如輪胎品牌、生 產序列號、生產廠廠址、生產日期、生產廠代號等)的特殊字符段用雷射永久標刻在輪胎的 特定位置(如內圈近輪轂處，如圖5所示)。這些輪胎識別標記具身份唯一性，對應完整的 資料庫備查信息，一方面作為質量追溯特徵標碼提供給消費者，另一方面作為企業信息化 管理代碼應用於在企業的生產管理、庫房管理等多流程自動化管理中。與現有的國內外相 同領域的現有技術相比，本實用新型使用了機器視覺圖像讀取、識別及定位的方法，可以根 據自動流水線上輪胎的不同形狀和排列位置自動判斷標刻位置並引導光束掃描器精確定 位，無需專門的機械或者人工標刻定位 裝置。通過該方法可以將雷射標刻系統有效的無縫 連接到傳統的輪胎生產高速流水線的傳送帶上，可以提高雷射標刻的速度並且減少設備的 改造成本。因此該特徵突破了其他雷射輪胎標刻系統只能靠機械裝置定位的問題，只需要 通過圖像採集及處理就可以精確定位打標區域，可實現全自動化標刻，提高了該雷射標刻 裝置的工作效率及穩定性。通過上述特徵，本實用新型可以提高輪胎信息標刻的質量及效 率，具有耐磨、防偽、信息量、靈活性高等特點，完全滿足是汽車輪胎產品質量可追溯系統的 要求。
權利要求一種輪胎雷射標刻裝置，特徵在於，它包括流水線傳送帶(1)、夾持及旋轉裝置(2)、信息採集工作區(4)、輪胎數據讀取器(5)、標刻位置讀取器(6)、輔助照明設備(7)、煙霧抽取設備(8)、雷射標刻工作區(9)、煙霧過濾及排氣設備(10)、射頻CO2雷射器(11)、調焦工作檯(12)、高速雷射掃描器(13)、掃描聚焦鏡(14)、準直擴束系統(15)和反射鏡(16)；在所述的流水線傳送帶(1)上按次序分別加裝信息採集工作區(4)、雷射標刻工作區(9)，所述信息採集工作區(4)頂部裝有計算機系統(20)，內部下方裝有夾持及旋轉裝置(2)並與流水線傳送帶(1)相連接，內部上方分別裝有輪胎數據讀取器(5)、標刻位置讀取器(6)，在兩個讀取器的頭部附近裝有輔助照明設備(7)；所述雷射標刻工作區(9)內部上方裝有可上下移動的調焦工作檯(12)，在調焦工作檯(12)上固定有高速雷射掃描器(13)和掃描聚焦鏡(14)，在掃描聚焦鏡(14)的下方區域裝有煙霧抽取設備(8)；在雷射標刻工作區(9)的外部的正上方裝有煙霧過濾及排氣設備(10)，射頻CO2雷射器(11)放置在雷射標刻工作區(9)頂部靠近右邊的位置，雷射束(17)通過固定在射頻CO2雷射器(11)正前方的準直擴束系統(15)、反射鏡(16)引導進入高速雷射掃描器(13)。
2.根據權利要求1所述的輪胎雷射標刻裝置，其特徵在於，所述的計算機系統(20)的 內部裝有圖像採集卡及機器視覺識別軟體。
3.根據權利要求1所述的輪胎雷射標刻裝置，其特徵在於，所述的輪胎數據讀取器(5) 為CXD攝像頭或者電子掃描槍。
專利摘要本實用新型公開了一種輪胎雷射標刻裝置，裝置包括流水線傳送帶、夾持及旋轉裝置、信息採集工作區、輪胎數據讀取器、標刻位置讀取器、輔助照明設備、煙霧抽取設備、雷射標刻工作區、煙霧過濾及排氣設備、射頻CO2雷射器、調焦工作檯、高速雷射掃描器、掃描聚焦鏡、準直擴束系統、反射鏡和計算機系統；採用射頻CO2雷射器，利用機器視覺識別及雷射束高速掃描標刻技術，將所需標記的信息刻蝕在輪胎的表面。本實用新型有益效果採用機器視覺識別技術，根據流水線上輪胎的不同形狀和排列位置自動判斷標刻位置並引導光束掃描器精確定位，無需專門的機械或者人工標刻定位裝置，可以與輪胎生產流水線實現無縫對接，提高了設備的加工效率。
文檔編號B41J3/44GK201566212SQ20092020994
公開日2010年9月1日 申請日期2009年9月23日 優先權日2009年9月23日
發明者姜兆華, 張偉, 張同興, 沈可餘, 潘湧, 王健超, 王又良, 陳益民 申請人:上海市雷射技術研究所