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00 前言
SICK 3D相機(jī)應(yīng)用于輪胎檢測(cè)
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(shí)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(dòng)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(dòng)化生產(chǎn)過程中，不可避免會(huì)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(duì)輪胎進(jìn)行花紋檢測(cè)，DOT字符識(shí)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(cè)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(duì)比度，因此傳統(tǒng)2D相機(jī)用于輪胎檢測(cè)會(huì)比較棘手。SICK 推出的3D相機(jī)則可以突破這一劣勢(shì)，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(cè)解決了難題。
01 輪胎檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景
1.胎面的截面尺寸檢測(cè)
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(cè)量
2.胎圈接頭及胎面成型接頭檢測(cè)
如：接頭搭接、縫隙、錯(cuò)頭、料偏、漏貼、錯(cuò)料、整體料寬尺寸等
3.成型輪胎不圓度及尺寸檢測(cè)
如：胎面的不圓度、胎寬、輪胎直徑等尺寸檢測(cè)。
4.成型輪胎外觀缺陷檢測(cè)
如：鼓包、凹坑、劃傷、裂縫等。
5.輪胎字符識(shí)別（OCR）及圖案花紋檢測(cè)
如：DOT碼、輪胎生產(chǎn)周、輪胎規(guī)格型號(hào)、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(hào)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(hào)。
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(hào)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(hào)無法滿足特殊應(yīng)用場(chǎng)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(cè)步驟
由于輪胎檢測(cè)涉及的應(yīng)用場(chǎng)景較多，本節(jié)以輪胎的字符識(shí)別（OCR）為例說明輪胎3D視覺檢測(cè)的流程。
采集圖像
架設(shè)好相機(jī)及輪胎，驅(qū)動(dòng)相機(jī)或輪胎使得二者產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，為了保證圖像正常，可選擇勻速運(yùn)動(dòng)或者編碼器觸發(fā)模式，如下圖示意。
用戶可以根據(jù)實(shí)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(duì)輪胎采集圖像可達(dá)到的幀率約為18KHz，Y方向（運(yùn)動(dòng)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(shí)間內(nèi)完成輪胎一周的掃描。
�。▽�(shí)際應(yīng)用時(shí)的取圖速度應(yīng)在具體應(yīng)用場(chǎng)景下測(cè)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(tái)軟件EasyRanger和第三方平臺(tái)軟件，如Halcon、LabView等。
SICK 3D相機(jī)可同時(shí)輸出高度（Range）圖像、強(qiáng)度（Reflectance）圖像和散射（Scatter）圖像，有助于實(shí)現(xiàn)更多的檢測(cè)需求。
圖像處理
SICK 視覺處理平臺(tái)EasyRanger提供強(qiáng)大的算法庫可以實(shí)現(xiàn)多種檢測(cè)需求。同前所述，SICK 3D相機(jī)也提供了與外部通用軟件平臺(tái)的兼容性，可以使得客戶在選擇圖像處理算法時(shí)游刃有余，從而避免對(duì)現(xiàn)有的應(yīng)用軟件架構(gòu)做過多更改。
識(shí)別結(jié)果圖一
識(shí)別結(jié)果圖二
進(jìn)行OCR識(shí)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(yàn)證、字符定位等工作從而滿足輪胎生產(chǎn)的視覺檢測(cè)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(jì)、參數(shù)設(shè)置，與其他設(shè)備進(jìn)行交互等等。
04 SICK優(yōu)勢(shì)
具有優(yōu)質(zhì)的3D相機(jī)，可以實(shí)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(cè)方案，配合強(qiáng)大的EasyRanger軟件可以快速實(shí)現(xiàn)客戶要求。
提供定制化的3D相機(jī)，合理地設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、選擇激光，滿足不同視野和材質(zhì)的檢測(cè)需求。
豐富的輪胎行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景及實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，可幫助用戶縮短開發(fā)和實(shí)施周期。
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