专利名称：一种轮胎激光标刻装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种轮胎激光标刻装置，特别涉及一种基于机器视觉图像识别的 高性能激光扫描式轮胎标刻装置，属于激光加工技术领域。
背景技术：
近年来，国际汽车制造业尤其是在汽车轮胎的生产过程中，欧美国家分别以行业 性法规、强制性质量标准体系甚至以政府法律形式规定要求对汽车轮胎产品建立专门的质 量可追溯系统。例如美国联邦政府交通与运输部、高速公路管理局和汽车工业立法工作组 规定，所有的轮胎制造商生产的轮胎必须建立轮胎的“身份证”制度，要具有可追溯和示踪 能力，以便一旦发现存在质量风险问题可立刻进行追溯，提高召回效率。在过去几年中，我 国已成为汽车生产和应用大国，汽车工业一直以高于20%的增长速度高速发展，成为拉动 中国经济快速增长的主导产业之一。在全球化的市场格局下我国汽车工业同样必定要建立 相关的质量追溯标准体系，因而开发和使用可用于高速流水作业的基于先进激光技术的智 能化标刻系统成为了轮胎行业新的发展趋势。现有的轮胎激光标刻装置由于没有采用机器 视觉定位技术，因此需要进行人工定位或者机械定位，没有办法实现全自动流水线标刻。而 且现有设备一般无法直接整合到传统的轮胎生产高速流水线的传送带而需要对其进行改 造，这样不仅降低了设备的运行效率，同时也增加了设备的制造及运行成本。
发明内容本实用新型为了克服传统汽车轮胎标记方式在成本、灵活性、耐磨性及防伪方面 和现有激光标刻轮胎装置的缺点，提供一种采用高稳定性的射频CO2激光器、激光束高速扫 描标刻的方式，同时利用了机器视觉图像读取、识别及定位技术的轮胎激光标刻装置。本实用新型的技术方案基于机器视觉识别的轮胎激光标刻装置，包括流水线传 送带、夹持及旋转装置、信息采集工作区、轮胎数据读取器、标刻位置读取器、辅助照明设 备、烟雾抽取设备、激光标刻工作区、烟雾过滤及排气设备、射频CO2激光器、调焦工作台、高 速激光扫描器、扫描聚焦镜、准直扩束系统、反射镜和计算机系统；在流水线传送带上按次 序分别加装信息采集工作区、激光标刻工作区，所述信息采集工作区顶部装有计算机系统， 内部下方装有夹持及旋转装置并与流水线传送带相连接，内部上方分别装有轮胎数据读取 器、标刻位置读取器，在两个读取器的头部附近装有辅助照明设备；所述激光标刻工作区内 部上方装有可上下移动的调焦工作台，在调焦工作台上固定有高速激光扫描器和扫描聚焦 镜，在扫描聚焦镜的下方区域装有烟雾抽取设备；在激光标刻工作区的外部的正上方装有 烟雾过滤及排气设备，射频C02激光器放置在激光标刻工作区顶部靠近右边的位置，激光 束通过固定在射频C02激光器正前方的准直扩束系统、反射镜引导进入高速激光扫描器。本实用新型针对现有轮胎标记设备的缺陷，采用射频CO2激光器，利用机器视觉识别及激光束高速扫描标刻等新的技术手段，其优点在于可以提高轮胎标刻设备的运行成 本，并且通过激光标刻可以使得轮胎内容更加的灵活、具有耐磨、防伪、数据量大等优点，可伴随轮胎的整个生命周期，是建立相关的质量追溯标准体系的最佳信息标刻装置。本实用新型进一步特征在于突破了现有激光标刻设备必需通过机械系统定位的 问题，通过机器视觉图像采集及处理技术，在没有机械系统定位的条件下也可以精确定位 打标区域，从而实现全自动化标刻，提高了该激光标刻装置的工作效率及稳定性。因此本实 用新型可以为激光标刻开拓新的应用领域，降低运行成本，在各类激光加工领域有着广阔 的应用前景。
图1为轮胎标刻装置控制流程图；图2为轮胎标刻装置结构示意图图3为光束扫描式激光标刻系统光路结构图；图4为标刻区域示意图；图5为本实用新型应用实例图。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。如图1至5所示，一种轮胎激光标刻装置，包括流水线传送带1、夹持及旋转装置 2、信息采集工作区4、轮胎数据读取器5、标刻位置读取器6、辅助照明设备7、烟雾抽取设备 8、激光标刻工作区9、烟雾过滤及排气设备10、射频CO2激光器11、调焦工作台12、高速激 光扫描器13、扫描聚焦镜14、准直扩束系统15、反射镜16 ；在所述的流水线传送带1上按次 序分别加装信息采集工作区4、激光标刻工作区9，所述信息采集工作区4顶部装有计算机 系统20，内部下方装有夹持及旋转装置2并与流水线传送带1相连接，内部上方分别装有轮 胎数据读取器5、标刻位置读取器6，在两个读取器的头部附近装有辅助照明设备7 ；所述激 光标刻工作区9内部上方装有可上下移动的调焦工作台12，在调焦工作台12上固定有高速 激光扫描器13和扫描聚焦镜14，在扫描聚焦镜14的下方区域装有烟雾抽取设备8 ；在激光 标刻工作区9的外部的正上方装有烟雾过滤及排气设备10，射频C02激光器11放置在激光 标刻工作区9顶部靠近右边的位置，激光束17通过固定在射频C02激光器11正前方的准 直扩束系统15、反射镜16引导进入高速激光扫描器13。所述计算机系统20，其内部装有图像采集卡及机器视觉识别软件；轮胎数据读取 器5，为CCD摄像头或者电子扫描枪；标刻位置读取器6，为高性能摄像头；烟雾抽取设备8、 烟雾过滤及排气设备10，为带有抽风设备的金属软管并在出风口带有粉尘、烟雾过滤网。具体实施步骤如下当轮胎3由流水线传送带1带动进入信息采集工作区4时，夹持及旋转装置2将 先固定轮胎并旋转，当轮胎数据读取器5完成读取轮胎上已有的临时编码数据18后夹持及 旋转装置2停止旋转，同时标刻位置读取器6开始采集图像并通过机器视觉识别系统与标 准图像对比，当数据及图像信息都采集完毕后，通过信息处理可以确定所需标刻的内容、标 刻的区域19与标准图像的角度及位置的偏差以及调焦工作台12所需调焦的位置。当信息读取处理完毕后，轮胎3进入激光标刻工作区9。首先调焦工作台12进行 上下移动，确定最佳工作距离，其次通过机器视觉识别系统所获得的角度及位置信息确定标刻区域，然后射频CO2激光器11所发出的激光束17经过准直扩束系统15、反射镜16后 射入高速激光扫描器13，通过光束的偏转进行高速精确定位扫描，同时使用激光扫描聚焦 镜14使得激光束光束聚焦在轮胎表面，完成轮胎的激光标刻。标刻过程中的烟雾由烟雾抽 取设备8、烟雾过滤及排气设备经过处理后排出工作区域。 本实用新型采用射频C02激光器，利用机器视觉识别技术及激光束高速扫描标刻 技术，可以将所需标记的信息高速、准确的刻蚀在各种规格轮胎的表面。通过激光标刻，可 将轮胎的BAR code, DOT code. Mold code等编码以及其他各种重要信息(如轮胎品牌、生 产序列号、生产厂厂址、生产日期、生产厂代号等)的特殊字符段用激光永久标刻在轮胎的 特定位置(如内圈近轮毂处，如图5所示)。这些轮胎识别标记具身份唯一性，对应完整的 数据库备查信息，一方面作为质量追溯特征标码提供给消费者，另一方面作为企业信息化 管理代码应用于在企业的生产管理、库房管理等多流程自动化管理中。与现有的国内外相 同领域的现有技术相比，本实用新型使用了机器视觉图像读取、识别及定位的方法，可以根 据自动流水线上轮胎的不同形状和排列位置自动判断标刻位置并引导光束扫描器精确定 位，无需专门的机械或者人工标刻定位 装置。通过该方法可以将激光标刻系统有效的无缝 连接到传统的轮胎生产高速流水线的传送带上，可以提高激光标刻的速度并且减少设备的 改造成本。因此该特征突破了其他激光轮胎标刻系统只能靠机械装置定位的问题，只需要 通过图像采集及处理就可以精确定位打标区域，可实现全自动化标刻，提高了该激光标刻 装置的工作效率及稳定性。通过上述特征，本实用新型可以提高轮胎信息标刻的质量及效 率，具有耐磨、防伪、信息量、灵活性高等特点，完全满足是汽车轮胎产品质量可追溯系统的 要求。
权利要求一种轮胎激光标刻装置，特征在于，它包括流水线传送带(1)、夹持及旋转装置(2)、信息采集工作区(4)、轮胎数据读取器(5)、标刻位置读取器(6)、辅助照明设备(7)、烟雾抽取设备(8)、激光标刻工作区(9)、烟雾过滤及排气设备(10)、射频CO2激光器(11)、调焦工作台(12)、高速激光扫描器(13)、扫描聚焦镜(14)、准直扩束系统(15)和反射镜(16)；在所述的流水线传送带(1)上按次序分别加装信息采集工作区(4)、激光标刻工作区(9)，所述信息采集工作区(4)顶部装有计算机系统(20)，内部下方装有夹持及旋转装置(2)并与流水线传送带(1)相连接，内部上方分别装有轮胎数据读取器(5)、标刻位置读取器(6)，在两个读取器的头部附近装有辅助照明设备(7)；所述激光标刻工作区(9)内部上方装有可上下移动的调焦工作台(12)，在调焦工作台(12)上固定有高速激光扫描器(13)和扫描聚焦镜(14)，在扫描聚焦镜(14)的下方区域装有烟雾抽取设备(8)；在激光标刻工作区(9)的外部的正上方装有烟雾过滤及排气设备(10)，射频CO2激光器(11)放置在激光标刻工作区(9)顶部靠近右边的位置，激光束(17)通过固定在射频CO2激光器(11)正前方的准直扩束系统(15)、反射镜(16)引导进入高速激光扫描器(13)。
2.根据权利要求1所述的轮胎激光标刻装置，其特征在于，所述的计算机系统(20)的 内部装有图像采集卡及机器视觉识别软件。
3.根据权利要求1所述的轮胎激光标刻装置，其特征在于，所述的轮胎数据读取器(5) 为CXD摄像头或者电子扫描枪。
专利摘要本实用新型公开了一种轮胎激光标刻装置，装置包括流水线传送带、夹持及旋转装置、信息采集工作区、轮胎数据读取器、标刻位置读取器、辅助照明设备、烟雾抽取设备、激光标刻工作区、烟雾过滤及排气设备、射频CO2激光器、调焦工作台、高速激光扫描器、扫描聚焦镜、准直扩束系统、反射镜和计算机系统；采用射频CO2激光器，利用机器视觉识别及激光束高速扫描标刻技术，将所需标记的信息刻蚀在轮胎的表面。本实用新型有益效果采用机器视觉识别技术，根据流水线上轮胎的不同形状和排列位置自动判断标刻位置并引导光束扫描器精确定位，无需专门的机械或者人工标刻定位装置，可以与轮胎生产流水线实现无缝对接，提高了设备的加工效率。
文档编号B41J3/44GK201566212SQ20092020994
公开日2010年9月1日 申请日期2009年9月23日 优先权日2009年9月23日
发明者姜兆华, 张伟, 张同兴, 沈可余, 潘涌, 王健超, 王又良, 陈益民 申请人:上海市激光技术研究所