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00 前言
SICK 3D相機應(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相機用于輪胎檢測會比較棘手。SICK 推出的3D相機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，如有更大的視野需求，可以選擇RulerXR 600相機。
這三款相機的主要參數(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相機搭建或定制化一體式相機。
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)好相機及輪胎，驅(qū)動相機或輪胎使得二者產(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，相機對輪胎采集圖像可達到的幀率約為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。
（實際應(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
輪胎強度圖像
SICK 3D相機支持多種圖像讀取方式，包括標(biāo)準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相機可同時輸出高度（Range）圖像、強度（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提供強大的算法庫可以實現(xiàn)多種檢測需求。同前所述，SICK 3D相機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)備進行交互等等。
04 SICK優(yōu)勢
具有優(yōu)質(zhì)的3D相機，可以實現(xiàn)較高的掃描速度，最高可達46kHz。
可以提供完整的3D視覺檢測方案，配合強大的EasyRanger軟件可以快速實現(xiàn)客戶要求。
提供定制化的3D相機，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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