本發(fā)明涉及機器視覺測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置。

背景技術(shù)：

汽車輪胎的花紋的主要作用就是增加胎面與路面間的摩擦力，排除積水，以防止車輪打滑，輪胎花紋提高了胎面接地彈性，在胎面和路面間切向力(如驅(qū)動力、制動力和橫向力)的作用下，花紋能產(chǎn)生較大的切向彈性變形。切向力增加，切向變形隨之增大，接觸面的“磨擦作用”也就隨之增強，進而抑制了胎面與路面打滑或打滑趨勢。這在很大程度上消除了無花紋(光胎面)輪胎易打滑的弊病，使得與輪胎和路面間磨擦性能有關(guān)的汽車性能——動力性、制動性、轉(zhuǎn)向操縱性和行駛安全性的正常發(fā)揮有了可靠的保障。

現(xiàn)有的輪胎磨損測量方法一般采用目測的方法，這種方法評人的直觀判斷，人為因素很大，無法保證精確性。另外一種輪胎磨損的測量方法是對花紋深度進行測量，該方法主要是由檢測人員用輪胎花紋深度尺進行接觸式測量，由于檢驗人員的操作方法以及輪胎花紋深度尺自身的誤差會導(dǎo)致測量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大誤差，且人工測量效率低，嚴重制約了汽車檢測線的工作效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上缺陷，本發(fā)明目的如何避免出現(xiàn)測試人員人為因素造成的誤判，提高測試的準確度和效率。

為了解決以上問題本發(fā)明提出了一種線結(jié)構(gòu)光機器視覺的輪胎花紋深度的測量裝置，其特征在于包括輪胎支撐臺、至少一個輪胎花紋測試位，所述輪胎花紋測試位包括兩個線激光器、1個或2個采樣相機和位置感應(yīng)器，所述兩個線激光器所發(fā)射的激光位于同一個平面，所述兩個線激光器設(shè)置在待測試輪胎的通道的兩側(cè)，沿待測試輪胎前進方向的靠近輪胎支撐臺的一端，激光發(fā)射方向都朝向待測試輪胎；所述采樣相機設(shè)置在待測試輪胎的通道的前方。

所述的線結(jié)構(gòu)光機器視覺的輪胎花紋深度的測量裝置，其特征在于所述輪胎支撐臺采用透明材料制成，兩個線激光器和采樣相機都設(shè)置在輪胎支撐臺下方。

所述的線結(jié)構(gòu)光機器視覺的輪胎花紋深度的測量裝置，其特征在于兩個線激光器和采樣相機都設(shè)置在輪胎支撐臺下方，在線激光器的激光發(fā)射通道和采樣相機采樣通道位置都設(shè)有開窗。

所述的線結(jié)構(gòu)光機器視覺的輪胎花紋深度的測量裝置，其特征在于兩個線激光器布置在輪胎檢測位置的前左下方和前右下方，兩個線激光器發(fā)射的線激光平面與支撐臺平面的夾角為20-120度。

所述的線結(jié)構(gòu)光機器視覺的輪胎花紋深度的測量裝置，其特征在于當只有一個采樣相機時，采樣相機設(shè)置在待測試輪胎的通道的正前方；當有兩個采樣相機時，將采樣相機分別設(shè)置在前左下方和右前下方。

所述的線結(jié)構(gòu)光機器視覺的輪胎花紋深度的測量裝置，其特征在于還包括花紋深度計算模塊，所述花紋深度技術(shù)模塊通過以下步驟實現(xiàn)：

步驟1.1、捕獲線結(jié)構(gòu)光的輪胎外廓圖像；

步驟1.2、輪胎外廓圖像經(jīng)過圖像處理模塊處理獲得光條中心線；

步驟1.3、同時對輪胎外廓圖像進行分析識別出輪胎外廓曲線；

步驟1.4、針對識別到的輪胎外廓曲線，進一步識別出輪胎花紋和識別出花紋位置；

步驟5、對花紋位置進行坐標計算，獲得到花紋深度。

所述的線結(jié)構(gòu)光機器視覺的輪胎花紋深度的測量方法，其特征在于所述捕獲線結(jié)構(gòu)光的輪胎外廓圖像具體包括以下步驟：

步驟2.1、控制兩個線激光器產(chǎn)生穩(wěn)定的線結(jié)構(gòu)光，并投射到輪胎輪廓表面形成一條“一”字型激光斷面輪廓光條；

步驟2.2、控制測試臺采樣相機工作，采樣相機進行采集輪胎輪廓圖像；

步驟2.3、采樣相機將采樣到的輪胎輪廓圖像輸出到圖像處理模塊，完成輪胎外廓圖像采樣步驟。

所述的線結(jié)構(gòu)光機器視覺的輪胎花紋深度的測量方法，其特征在于圖像處理模塊按照以下具體步驟對輪胎外廓圖像進行處理：

步驟3.1、通過光強比對法獲得線結(jié)構(gòu)光條中心線，并獲取光條中心線上各個像素在輪胎外廓圖像的用戶坐標；

步驟3.2、將光條中心線用戶坐標轉(zhuǎn)換為世界坐標。

所述的線結(jié)構(gòu)光機器視覺的輪胎花紋深度的測量方法，其特征在于，所述識別出輪胎花紋和識別出花紋位置具體包括以下步驟：

步驟4.1、根據(jù)獲得的光條中心線世界坐標進行插值，獲得橫坐標等間距的擬合曲線；

步驟4.2、對獲得的擬合曲線一次光順處理，獲得一次光順曲線；

步驟4.3、對一次光順曲線進行一次差分處理，獲得一次差分曲線；

步驟4.4、對一次差分曲線后進行取絕對值處理，獲得絕對曲線；

步驟4.5、對絕對曲線再進行二次光順處理，獲得二次光順曲線；

步驟4.6、對二次光順曲線進行二次差分，獲得二次差分曲線；

步驟4.7、對二次差分曲線進行取符號處理；

步驟4.8、對取符號處理結(jié)果進行三次差分；

步驟4.9、獲得花紋所在位置。

所述的線結(jié)構(gòu)光機器視覺的輪胎花紋深度的測量方法，其特征在于，所述對花紋位置進行坐標計算，獲得到花紋深度，具體包括以下步驟：

步驟5.1、取出一段花紋的各個采樣點坐標；

步驟5.2、尋找Y值最小的點的x，y坐標；

步驟5.3、尋找Y值最小點左右兩側(cè)Y最大值的點的x，y坐標；

步驟5.4、計算Y值最小點到直線兩側(cè)Y值最大點連線的距離，該距離即為該段花紋的深度；

步驟5.5、重復(fù)步驟1-5，直到求出所有花紋深度。

本發(fā)明通過采集線激光器在輪胎表面形成的激光斷面輪廓光條；利用CCD攝像機，計算輪胎輪廓信息生成完整輪廓圖像；通過對捕獲的輪胎輪廓圖像求得花紋深度，由于整個測試測試傳感器與待測試輪胎都是非接觸進行采樣，整個測試過程全部可自動進行，因此具有很好的魯棒性，且有助于對車輛進行四輪定位等維修和維護工作。

附圖說明

圖1是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量方法的流程圖；

圖2為線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量方法的未細化的輪胎輪廓圖；

圖3是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置獲得單像素后的輪廓圖；

圖4是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置獲得的完整的輪胎輪廓曲線；

圖5是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置的對花紋位置進行坐標計算獲得花紋深度流程圖；

圖6是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置獲得的等距離擬合胎冠線；

圖7是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置對等距擬合胎冠線進行一次光順曲線；

圖8是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置對光順后的曲線進行一次差分曲線圖；

圖9是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置對光順曲線進行差分后絕對值曲線圖；

圖10是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置對取絕對值后的曲線再進行光順的二次光順曲線；

圖11是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置對光順曲線進行差分的二次差分曲線圖；

圖12是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置對差分曲線取符號圖；

圖13是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置對取符號后的曲線進行差圖；

圖14是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置獲得的花紋位置圖；

圖15是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置的對花紋位置進行坐標計算獲得花紋深度流程圖；

圖16是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置獲得的取出一段花紋坐標圖；

圖17是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置獲得的尋找Y值最小的點A的x，y坐標圖；

圖18是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置獲得的A點兩側(cè)最大Y值點M和N的示意圖；

圖19是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置獲得的花紋底部到線段MN的距離；

圖20為線結(jié)構(gòu)光機器視覺的行駛汽車輪胎花紋深度測量裝置的組成示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖20為線結(jié)構(gòu)光機器視覺的行駛汽車輪胎花紋深度測量裝置的組成示意圖，本實施例的裝置，包括輪胎支撐臺1、兩個線激光器2，3、一臺CCD工業(yè)采樣相機4和位置感應(yīng)器5；輪胎支撐臺用于支撐待測量的輪胎6；所述兩個線激光器所發(fā)出激光位于同一平面，兩個線激光器分別位于輪胎檢測工作臺的前端左下方、前端右下方，用于產(chǎn)生穩(wěn)定的線結(jié)構(gòu)光，并投射到待檢測輪胎表面形成一條激光斷面輪廓光條；所述兩個工業(yè)采樣相機分別位于輪胎檢測工作臺的后端左下方、后端右下方，用于捕獲輪胎輪廓的光條圖像。進一步地，所述兩個線激光器布置在輪胎檢測位置的前左下方和前右下方，兩個線激光器發(fā)射的激光在同一平面上，線激光平面與支撐臺平面的夾角處于20-120度范圍之內(nèi)，保證投射到輪胎輪廓上的兩條激光條完全重合，保證投射的激光條可以無盲區(qū)地全面覆蓋輪胎輪廓表面。位置感應(yīng)器一般采用紅外對管實現(xiàn)，當輪胎待測試輪胎行進到適合測試的位置時，通知系統(tǒng)控制線激光器和采樣相機，開始輪胎外廓圖像的采樣工作，并將采樣的輪胎外廓圖像輸入到

圖1是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量方法的流程圖，將兩個線激光器設(shè)置在同一平面，控制兩個線激光器產(chǎn)生穩(wěn)定的線結(jié)構(gòu)光，并投射到輪胎輪廓表面形成一條“一”字型激光斷面輪廓光條；控制測試臺左右兩臺采樣相機同時工作，采樣相機同步工作分別從左邊和右邊采集輪胎輪廓圖像；采樣相機將采樣到的左右兩幅輪胎輪廓圖像輸出到圖像處理模塊，完成輪胎外廓圖像的采樣。

圖2是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置的未細化的輪胎輪廓圖；為了更好的說明，輪廓線與背景色進行了亮度反轉(zhuǎn)，黑線部分為輪胎輪廓，白色是背景。原始圖片應(yīng)該是背景為黑色，輪胎輪廓為白色，以下圖像為了方便說明都做了類似處理。

圖3是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置獲得單像素后的輪廓圖；由于原始采樣的圖形的輪廓線同一個位置都包含多個像素，為了進步不方便處理，每個位置保留一個中心像素，獲得單像素線，也就是對圖像進行處理獲得光條中心線，圖3是圖2進行單像素后的輪廓圖。

將獲得的輪廓圖的光條中心線進行世界坐標轉(zhuǎn)換獲得如圖4的世界坐標系中的完整的輪胎輪廓曲線。

圖5是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置的對花紋位置進行坐標計算獲得花紋深度流程圖；根據(jù)獲得的光條中心線世界坐標進行差值，光條中心線世界坐標進行插值，獲得橫坐標等間距的擬合曲線，如圖6所示，擬合曲線也稱為等距離擬合胎冠線；對獲得的擬合曲線一次光順處理，獲得一次光順曲線，如圖7所示；對一次光順曲線進行一次差分處理，獲得一次差分曲線，如圖8所述；對一次差分曲線后進行取絕對值處理，獲得絕對值曲線，如圖9所示；對絕對曲線再進行二次光順處理，獲得二次光順曲線，如圖10所示；對二次光順曲線進行二次差分，獲得二次差分曲線，如圖11所示；對二次差分曲線進行取符號處理，獲得差分曲線取符號圖，如圖12所示；對取符號處理結(jié)果進行三次差分，獲得三次差分曲線，如圖13所示；根據(jù)獲取的三次差分曲線獲得花紋所在位置，圖14所示很容易根據(jù)三次差分曲線獲得花紋1、花紋2、花紋3和花紋4。

紋深度流程圖，根據(jù)獲得的各個花紋，分別進行各個花紋的深度測量。取出一段花紋的各個采樣點坐標，如圖16所示；尋找Y值最小的點的x，y坐標，如圖17所示；尋找Y值最小點左右兩側(cè)Y最大值的點的x，y坐標，如圖18所示。圖19是線結(jié)構(gòu)光機器視覺輪胎磨損測量裝置獲得的花紋底部到線段MN的距離,計算Y值最小點到直線兩側(cè)Y值最大點連線MN的距離，該距離即為該段花紋A的深度；以此類推計算出所有花紋的深度。

以上所揭露的僅為本發(fā)明一種實施例而已，當然不能以此來限定本之權(quán)利范圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分流程，并依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于本發(fā)明所涵蓋的范圍。