基于CCD相機(jī)的帶束層自動(dòng)檢測(cè)裝置

鄭 勵(lì)

（杭州朝陽(yáng)橡膠有限公司，浙江 杭州 310018）

基于CCD相機(jī)的帶束層自動(dòng)檢測(cè)裝置

CCD camera-based belt automatic detection device

鄭 勵(lì)

（杭州朝陽(yáng)橡膠有限公司，浙江 杭州 310018）

為了檢測(cè)帶束層拼接錯(cuò)角和寬度是否合格，避免人工抽檢存在的弊端，我公司聯(lián)合銀川貝爾利科技開(kāi)發(fā)有限公司，設(shè)計(jì)了基于CCD相機(jī)的帶束層自動(dòng)檢測(cè)裝置和相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，該裝置通過(guò)圖像處理技術(shù)捕捉帶束層的邊緣，進(jìn)而計(jì)算出寬度和拼接錯(cuò)角，并根據(jù)要求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而簡(jiǎn)化了檢測(cè)過(guò)程，提高了檢測(cè)效率，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

CCD相機(jī)；帶束層；圖像處理；自動(dòng)檢測(cè)；數(shù)據(jù)管理

帶束層是子午線輪胎的主要受力部件，起緩和沖擊和箍緊輪胎的作用。帶束層由斜裁機(jī)按照工藝要求的角度和寬度將鋼絲簾布裁斷后拼接而成。為了防止不合格帶束層流入下一工序，需對(duì)生產(chǎn)線上的帶束層進(jìn)行拼接錯(cuò)角和寬度的檢測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)行更正。

目前的檢測(cè)方法主要依靠人工抽檢完成，因此存在錯(cuò)檢、漏檢、檢測(cè)速度慢等問(wèn)題，并且檢測(cè)過(guò)程需與制品接觸，容易造成制品的損傷。此外，檢測(cè)結(jié)果還需人工作進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)和處理，不僅增加了工作量，而且無(wú)形中也增加了輪胎的制造成本。

隨著CCD相機(jī)和圖像處理軟件的不斷完善，基于CCD相機(jī)的各種檢測(cè)裝置應(yīng)運(yùn)而生，在工業(yè)檢測(cè)、醫(yī)療診斷等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。基于此，我公司聯(lián)合銀川貝爾利科技開(kāi)發(fā)有限公司，設(shè)計(jì)了基于CCD相機(jī)的帶束層自動(dòng)檢測(cè)裝置和相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了檢測(cè)過(guò)程，提高了檢測(cè)效率，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 CCD相機(jī)簡(jiǎn)介

CCD 相機(jī)主要應(yīng)用在機(jī)器視覺(jué)中，它是一個(gè)將光電轉(zhuǎn)換、電荷存儲(chǔ)、電荷轉(zhuǎn)移、信號(hào)采集等功能集成的固體成像器件［1］。

CCD相機(jī)具有體積小，重量輕，能耗低，防沖擊與震動(dòng)能力強(qiáng)、分辨率高、采集速度快等特點(diǎn)，可以獲得較高質(zhì)量的圖像。此外，CCD相機(jī)提供了各種不同類(lèi)型的數(shù)字 I/O接口，為用戶提供豐富的選擇，一般來(lái)說(shuō)，為了簡(jiǎn)化后續(xù)的圖像處理部分，CCD相機(jī)會(huì)提供專(zhuān)有的編程接口，用于進(jìn)行相機(jī)控制和圖像的采集［2］。

2 基于CCD相機(jī)的帶束層自動(dòng)檢測(cè)裝置

2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

基于CCD相機(jī)的帶束層自動(dòng)檢測(cè)裝置主要由2個(gè)CCD相機(jī)、2個(gè)照明器、2個(gè)圖像處理器、固定支架、計(jì)米輪、控制器、步進(jìn)電機(jī)、工控機(jī)等組成，如圖1所示。其中CCD相機(jī)1和照明器1固定安裝在導(dǎo)軌一端，檢測(cè)帶束層的一邊；CCD相機(jī)2和照明器2可左右移動(dòng)，檢測(cè)帶束層的另一邊。

CCD相機(jī)選用基恩士的ZADM系列，主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

控制器選用三菱Fx系列PLC，實(shí)現(xiàn)讀取計(jì)米輪信號(hào)，控制步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作和CCD相機(jī)拍攝動(dòng)作。

2個(gè)圖像處理器分別讀取CCD相機(jī)數(shù)據(jù)，并傳輸給工控機(jī)。

圖1 帶束層自動(dòng)檢測(cè)裝置示意圖

表1 基恩士ZADM參數(shù)

整套裝置檢測(cè)精度為0.5 mm，能耗1 kW，可檢測(cè)65～350 mm寬度的帶束層，覆蓋了我公司生產(chǎn)的所有規(guī)格。

2.2 檢測(cè)原理

檢測(cè)裝置工控機(jī)、斜裁機(jī)上位機(jī)和質(zhì)管處電腦通過(guò)公司局域網(wǎng)進(jìn)行通訊，網(wǎng)絡(luò)布置如圖2所示。

檢測(cè)裝置檢測(cè)原理如圖3所示。工控機(jī)讀取斜裁機(jī)上位機(jī)正在生產(chǎn)的規(guī)格和寬度，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至控制器，控制器接收數(shù)據(jù)后，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)調(diào)整CCD相機(jī)2和照明器2至設(shè)定寬度。根據(jù)計(jì)米輪脈沖信號(hào)，由控制器計(jì)算帶束層運(yùn)動(dòng)距離，當(dāng)被檢帶束層到達(dá)相機(jī)拍攝范圍內(nèi)，控制CCD相機(jī)1和CCD相機(jī)2進(jìn)行拍攝。由于帶束層和輸送帶對(duì)照明光線的反射存在差異，在圖像像素中會(huì)出現(xiàn)一條亮度發(fā)生階躍變化的邊緣，即圖像像素從一個(gè)灰度值較小的區(qū)域突然跳躍至一個(gè)灰度值較大的區(qū)域。若存在拼接錯(cuò)角的情況，則在圖像中會(huì)出現(xiàn)兩條交錯(cuò)的邊緣。圖像處理器1和圖像處理器2根據(jù)提取的圖像邊緣值判斷是否存在拼接錯(cuò)角情況，并根據(jù)提取出的邊緣像素點(diǎn)計(jì)算被檢帶束層的寬度。

圖2 網(wǎng)絡(luò)布置圖

圖3 檢測(cè)原理示意圖

2.3 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示，以及歷史數(shù)據(jù)的查詢(xún)、數(shù)據(jù)的處理等功能。

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)操作界面采用C#編寫(xiě)，如圖4所示。操作界面中不僅顯示了實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)果，而且還對(duì)各班組的拼接錯(cuò)角合格率、寬度合格率以及綜合合格率以日和月的形式進(jìn)行體現(xiàn)，增強(qiáng)了各班組的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。

圖4 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)操作界面

圖5 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)功能模塊示意圖

數(shù)據(jù)庫(kù)選用的是SQL server，按照工藝要求設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)模塊分為查詢(xún)、修改、刪除、統(tǒng)計(jì)和報(bào)表五大功能，具體功能如圖5所示。

3 結(jié)論

自該裝置投入使用后，帶束層合格率得到明顯提升，我公司已對(duì)所有斜裁機(jī)進(jìn)行了推廣，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 黃宜. 基于工業(yè)CCD相機(jī)圖像處理和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［D］. 山西: 中北大學(xué)， 2013.

［2］ 盧進(jìn). 基于CCD的智能輪胎檢測(cè)裝置的研究［D］. 北京: 北京交通大學(xué)， 2008.

（R-01）

TQ330.493

1009-797X（2015）23-0049-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.23.013

鄭勵(lì)（1981-），男，高級(jí)工程師，主要從事設(shè)備技術(shù)與管理工作。

2015-05-19