轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测方法、装置及系统与流程

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测方法、装置及系统。

背景技术：

钢丝帘布主要用于轮胎的骨架材料中，承受了作用于轮胎上的大部分负荷。钢丝帘布错边、钢丝露出、表面存在杂质、宽度不均等缺陷可能导致成品胎脱层、鼓包、均匀性不达标等质量问题，也可能对驾乘人员的安全造成隐患。因此在帘布的生产过程中进行质检把控可以有效避免以上问题的发生。

现阶段对帘布表面缺陷检测的一种主要方案是通过人工观察检测。现有技术的缺点包括：

1.人工检测精确度不高，受疲劳等影响比较严重。

2.人工检测成本较高。

3.人工检测效率较低。

针对相关技术中，通过人工观察对帘布表面缺陷进行检测存在的上述问题，还未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明提供了一种轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测方法及装置，以至少解决相关技术中通过人工观察对帘布表面缺陷进行检测存在的上述问题之一。

根据本发明的一个方面，提供了一种轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测方法，包括：获取待检测钢丝帘布的特征参数，其中该特征参数用于反映所述待检测钢丝的质量；比较所述特征参数与预设基准参数，得到比较结果，其中，该比较结果用于指示所述特征参数与预设基准参数的差异；在所述差异未落入预定范围时，确定所述待检测钢丝帘布不符合预定要求，在所述差异落入所述预定范围时，确定所述待检测钢丝帘布符合所述预定要求。

进一步地，获取待检测钢丝帘布的特征参数包括：采集所述待检测钢丝帘布的图像信息；从所述图像信息中提取所述特征参数。

进一步地，从所述图像信息中提取所述特征参数包括：从所述图像信息中提取用于指示所述待检测钢丝帘布存在缺陷的缺陷特征，将该缺陷特征作为所述特征参数。

进一步地，所述缺陷特征包括以下至少之一：帘线露出、杂质污染、所述待检测钢丝帘布的宽度与预定阈值不一致、所述待检测钢丝帘布接头处的接头错位。

进一步地，从所述图像信息中提取所述特征参数之前包括：对所述图像信息进行滤波和二值化处理。

进一步地，采集所述待检测钢丝帘布的图像信息包括：所述图像信息包括所述待检测钢丝帘布的两面的图像信息。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测装置，包括：获取模块，用于获取待检测钢丝帘布的特征参数，其中该特征参数用于反映所述待检测钢丝的质量；比较模块，用于比较所述特征参数与预设基准参数，得到比较结果，其中，该比较结果用于指示所述特征参数与预设基准参数的差异；确定模块，用于在所述差异未落入预定范围时，确定所述待检测钢丝帘布不符合预定要求，在所述差异落入所述预定范围时，确定所述待检测钢丝帘布符合所述预定要求。

进一步地，所述获取模块包括：采集单元，用于采集所述待检测钢丝帘布的图像信息；提取单元，用于从所述图像信息中提取所述特征参数。

进一步地，所述提取单元还用于从所述图像信息中提取用于指示所述待检测钢丝帘布存在缺陷的缺陷特征，将该缺陷特征作为所述特征参数。

进一步地，所述缺陷特征包括以下至少之一：帘线露出、杂质污染、所述待检测钢丝帘布的宽度与预定阈值不一致、所述待检测钢丝帘布接头处的接头错位。

进一步地，所述装置还包括：预处理模块，用于对所述图像信息进行滤波和二值化处理。

进一步地，所述图像信息包括所述待检测钢丝帘布的两面的图像信息。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测系统，包括：第一检测装置和第二检测装置，所述第一检测装置和所述第二检测装置分别安装在生产设备输送带的上下两面，用于采集待检测钢丝帘布上下两面的图像信息，并将所述图像信息发送至图像采集与分析装置；所述图像采集与分析装置，与所述第一检测装置和所述第二检测装置耦合连接，用于在所述图像信息的特征参数与预设基准参数的差异落入预定范围时，产生用于指示所述待检测钢丝帘布符合预定要求的第一指示信号，以及在所述差异未落入预定范围时，产生用于指示所述待检测钢丝帘布不符合预定要求的第二指示信号并输出。

进一步地，所述第一检测装置和所述第二检测装置均包括：线阵相机、光源；所述系统还包括：旋转编码器；其中，所述第一检测装置的线阵相机和光源安装在所述输送带的上方位置，所述第二检测装置的线阵相机和光源安装在所述输送带的下方位置，所述旋转编码器安装在所述输送带的转动轴上。

进一步地，所述旋转编码器与所述图像采集与分析装置耦合连接，用于将在所述旋转编码器与所述输送带同步转动时产生的脉冲信号发送至所述图像采集与分析装置，所述图像采集装置根据所述脉冲信号产生指令并向所述线阵相机发送用于触发所述线阵相机采集所述图像信息的指令。

进一步地，所述系统还包括：报警装置，与所述图像采集与分析装置耦合连接，用于接收所述第二指示信息，并发出报警信息。

通过本发明，采用获取待检测钢丝帘布的特征参数，其中特征参数用于反映待检测钢丝的质量；比较特征参数与预设基准参数，得到比较结果，其中，比较结果用于指示特征参数与预设基准参数的差异；在该差异未落入预定范围时，确定待检测钢丝帘布不符合预定要求，在该差异落入预定范围时，确定待检测钢丝帘布符合预定要求。解决了相关技术中通过人工观察对帘布表面缺陷进行检测导致的检测精确度不高，检测成本较高，检测效率较低的问题，从而提高了轮胎企业产品质量和工作效率，节省了人力资源，降低了人工成本和次品率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测装置的结构框图；

图3是根据本发明实施例的轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测装置的结构框图（1）；

图4是根据本发明实施例的轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测装置的结构框图（2）；

图5是根据本发明实施例的轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测系统的结构框图；

图6是根据本发明实施例的轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测系统的结构框图（1）；

图7是根据本发明实施例的轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测系统的结构框图（2）；

图8是根据本发明实施例的钢丝帘布表面缺陷视觉检测系统结构示意图；

图9是根据本发明实施例的上表面缺陷检测装置结构图；

图10是根据本发明实施例的下表面缺陷检测装置结构图；

图11是根据本发明实施例的缺陷检测结果示意图；

图12是根据本发明实施例的判断待检测钢丝帘布接头处的接头错位缺陷的原理图；

图13是根据本发明实施例的判断待检测钢丝帘布缺陷的流程图；

图14是根据本发明实施例的判断待检测钢丝帘布缺陷的流程图（1）。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实施例中提供了一种轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测方法，图1是根据本发明实施例的轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S102，获取待检测钢丝帘布的特征参数，其中该特征参数用于反映待检测钢丝的质量；

步骤S104，比较特征参数与预设基准参数，得到比较结果，其中，比较结果用于指示特征参数与预设基准参数的差异；

步骤S106，在该差异未落入预定范围时，确定待检测钢丝帘布不符合预定要求，在该差异落入该预定范围时，确定待检测钢丝帘布符合预定要求。

通过上述步骤，在获取到的待检测钢丝帘布的特征参数与预设基准参数的差异未落入预定范围时，确定待检测钢丝帘布不符合预定要求，在获取到的待检测钢丝帘布的特征参数与预设基准参数的差异落入预定范围时，确定待检测钢丝帘布符合预定要求，相比于相关技术中只能通过人工观察检测待检测钢丝帘布是否符合预定要求，解决了相关技术中通过人工观察对帘布表面缺陷进行检测导致的检测精确度不高，检测成本较高，检测效率较低的问题，从而提高了轮胎企业产品质量和工作效率，节省了人力资源，降低了人工成本和次品率。

上述步骤S102涉及到获取待检测钢丝帘布的特征参数，需要说明的是，可以通过多种方式获取待检测钢丝帘布的特征参数，下面对此进行举例说明。在一个可选实施例中，采集待检测钢丝帘布的图像信息，从图像信息中提取特征参数。

在一个可选实施例中，从图像信息中提取用于指示待检测钢丝帘布存在缺陷的缺陷特征，将缺陷特征作为特征参数。

上述缺陷特征可以包括很多种参数，在一个可选实施例中，缺陷特征可以包括：帘线露出、杂质污染、待检测钢丝帘布的宽度与预定阈值不一致、待检测钢丝帘布接头处的接头错位。此处仅作为举例说明。

从图像信息中提取特征参数之前，在一个可选实施例中，对图像信息进行滤波和二值化处理，从经过处理之后的图像信息中提取该特征参数。

在一个可选实施例中，上述的图像信息包括待检测钢丝帘布的两面的图像信息。

在本实施例中还提供了一种轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图2是根据本发明实施例的轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测装置的结构框图，如图2所示，该装置包括：获取模块22，用于获取待检测钢丝帘布的特征参数，其中特征参数用于反映待检测钢丝的质量；比较模块24，用于比较该特征参数与预设基准参数，得到比较结果，其中，比较结果用于指示特征参数与预设基准参数的差异；确定模块26，用于在该差异未落入预定范围时，确定待检测钢丝帘布不符合预定要求，在该差异落入预定范围时，确定待检测钢丝帘布符合该预定要求。

图3是根据本发明实施例的轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测装置的结构框图（1），如图3所示，获取模块22包括：采集单元222，用于采集待检测钢丝帘布的图像信息；提取单元224，用于从该图像信息中提取特征参数。

进一步地，提取单元224还用于从图像信息中提取用于指示待检测钢丝帘布存在缺陷的缺陷特征，将缺陷特征作为特征参数。

进一步地，缺陷特征包括以下至少之一：帘线露出、杂质污染、待检测钢丝帘布的宽度与预定阈值不一致、待检测钢丝帘布接头处的接头错位。

图4是根据本发明实施例的轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测装置的结构框图（2），如图4所示，该装置还包括：预处理模块42，用于对图像信息进行滤波和二值化处理。

进一步地，图像信息包括待检测钢丝帘布的两面的图像信息。

图5是根据本发明实施例的轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测系统的结构框图，如图5所示，该系统包括：第一检测装置52和第二检测装置54，第一检测装置52和第二检测装置54分别安装在生产设备输送带的上下两面，用于采集待检测钢丝帘布上下两面的图像信息，并将图像信息发送至图像采集与分析装置；图像采集与分析装置56，与第一检测装置52和第二检测装置54耦合连接，用于在图像信息的特征参数与预设基准参数的差异落入预定范围时，产生用于指示该待检测钢丝帘布符合预定要求的第一指示信号，以及在该差异未落入预定范围时，产生用于指示该待检测钢丝帘布不符合预定要求的第二指示信号并输出。

图6是根据本发明实施例的轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测系统的结构框图（1），如图6所示，第一检测装置52和第二检测装置54均包括：线阵相机、光源；该系统还包括：旋转编码器62；其中，第一检测装置52的线阵相机522和光源524安装在输送带的上方位置，第二检测装置54的线阵相机542和光源544安装在输送带的下方位置，旋转编码器62安装在输送带的转动轴上。

可选地，旋转编码器62与该图像采集与分析装置56耦合连接，用于将在旋转编码器62与输送带同步转动时产生的脉冲信号发送至图像采集与分析装置56，图像采集装置56根据脉冲信号产生指令并向线阵相机发送用于触发线阵相机采集图像信息的指令。

图7是根据本发明实施例的轮胎钢丝帘布表面缺陷的检测系统的结构框图（2），该系统还包括：报警装置72，与图像采集与分析装置56耦合连接，用于接收上述第二指示信息，并发出报警信息。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述各个模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块分别位于第一处理器、第二处理器和第三处理器…中。

针对相关技术中存在的上述问题，下面结合可选实施例进行说明，本可选实施例结合了上述可选实施例及其可选实施方式。

本可选实施例主要实现裁断工序中钢丝帘布表面缺陷在线自动检测，以解决人工检测造成的漏检，以及人工误检带来的效率降低，为轮胎厂商提高产品质量，提高生产效率，节约成本提供帮助。

钢丝帘布表面的缺陷包括帘线露出、表面杂质污染、宽度超差、接头过程中造成的接头错边等，实现实时的缺陷报警与停机处理，对缺陷信息进行保存，以便于后期查询与追溯。

在钢丝帘布裁断过程中经常存在钢丝帘布跨度超差、接头处搭接偏移的现象。为了提高钢丝帘布的接头质量需要对钢丝帘布的搭接情况进行实时监控和检测。另外钢丝帘布在生产、输送过程中会产生钢丝露白、表面杂物等缺陷，这些都会影响轮胎的质量，因此也需要通过视觉技术对其进行实时检测。该系统主要功能如下：

能够进行帘布接头错边的合格与不合格判定；

能够对各部件的容许位置偏差进行设定；

能够根据实际尺寸进行标定，建立图像与实际尺寸比例关系；

能够根据各缺陷设定的不同偏差范围进行自动实时报警；

能够存储偏差超出允许范围的图像及报警记录；

能够进行缺陷实时报警信息；

能够扩展和实现通讯接口,可与MES系统、PLC控制系统接口。

钢丝帘布表面缺陷视觉检测系统主要由上表面缺陷视觉检测装置、下表面缺陷视觉检测装置、报警装置、和图像采集与分析系统组成。上下表面缺陷视觉检测装置主要包括工业线阵相机、相机支架、光学镜头、光源、旋转编码器等部件，图像采集与分析系统主要包括图像采集、数据分析、工艺配方设定、系统参数设定、实时运行、数据存储和报表分析等模块。

线阵相机工作原理：线阵相机不同于传统的面阵相机，其触发一次快门生成一条宽度为设定宽度，长度为1像素的直线，经过多次触发，当长度达到设定长度时，将所有采集到的线合成一幅完整的图像输出。以1024x2048的图像为例，每次触发快门成一条宽为1024、长为1的直线，经过2048次触发，输出整幅图像。因为线阵相机特有的成像原理，所以特别适合拍摄输送带上的运动目标。

在生产过程中，需要对帘布两面分别进行图像采集，上、下表面缺陷检测装置分别安装于输送线上下两面，旋转编码器就近安装于输送线的辊轴或电机轴上，与输送线同步转动，产生脉冲信号，脉冲信号连接图像采集系统，由脉冲信号控制采集系统向相机发出快门指令，输送线运动时，进行图像采集，输送线越快，图像采集频率也越高；输送线停止时，图像采集也随之停止。采集到的图像实时传输到图像分析软件进行图像处理与识别，检测钢丝帘布表面是否存在钢丝外露、杂质沾染、宽度超差、接头错边等缺陷，对识别到的缺陷图像进行保存和上传，并控制报警装置进行实时报警，必要时与传送线可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称为PLC）联动，进行强制停机处理。图8是根据本发明实施例的钢丝帘布表面缺陷视觉检测系统结构示意图，如图8所示，1为上表面检测装置；2为下表面检测装置；3为传输带；4为辊轴；5为待检测胶料；6为裁断机；7为旋转编码器；8为图像采集与分析系统；9为报警装置。

在一个可选实施例中，上表面缺陷检测装置设计方案为：

根据现场实际情况，将该装置固定在裁断机输送线上，工业线阵相机和光源按照工艺要求角度安装在被检测钢丝帘布输送带的上方位置，旋转编码器安装在就近的电机轴或辊轴上，用以同步触发线阵相机快门。图9是根据本发明实施例的上表面缺陷检测装置结构图，如图9所示，101为线阵相机固定支架；102为光源固定支架。

不同型号的旋转编码器旋转一周会发出不同的脉冲数，编码器型号的选取由辊筒直径D和相机单像素长度L决定：

脉冲数=π×D／L

脉冲数过多会导致图像拉长，反之会导致图像压缩，使采集到的图像产生畸变。

在另一个可选实施例中，下表面缺陷检测装置设计方案为：

根据现场实际情况，将该系统安装在裁断机接头输送带靠近地坑端的输送带下方,工业线阵相机和光源按照工艺要求角度安装在被检测钢丝帘布输送带的斜下方位置，相机快门触发信号同样来自于上表面所用的旋转编码器。图10是根据本发明实施例的下表面缺陷检测装置结构图，如图10所示，201为光源固定支架；202为线阵相机固定支架；203为地面固定支架。

对于线阵相机的具体安装位置视现场情况而定，上述方案中只是通常位置，不同的安装位置也会设计不同的支架结构；上表面检测装置一般可在整条传送线上（包括传送辊、平衡辊）任意合适位置安装，下表面检测装置一般安装在地坑两侧或者传送辊下方两辊间隙处。

上述方案中在辊轴或电机轴上安装旋转编码器，根据传送线传输速度不同触发线阵相机快门，另一方案可以不采用旋转编码器，而是在生产线传输速度一定的情况下相机采用固定曝光频率，生产线速度变化时手动更改曝光频率，使相机拍摄频率与生产线速度保持一致。

图像采集与分析系统：

图像采集与分析是本系统的核心部分，通过图像采集卡实时获取工业线阵相机所检测的实际图像，利用图像处理和分析算法计算出实际检测数据与系统所定义的标准数据进行比对分析，判断实际检测结果是否满足工艺参数要求，软件通过实时图像的形式进行显示和标注，发现缺陷时系统通过报警系统及时通知操作人员，并对缺陷结果进行记录和保存，必要时进行停机处理。系统包括图像采集、图像处理、工艺配方设定、系统参数设定、实时运行、数据存储和报表分析等功能模块。

图像采集任务由图像采集卡完成，图像采集卡连接工业平板电脑、线阵相机和旋转编码器，当收到编码器的脉冲信号后向相机发出快门触发指令，按预设参数执行图像采集任务，每生成一幅图像即进行格式转换并发送到图像处理模块进行图像处理操作。

图像处理部分首先将图像进行高斯滤波和自适应阈值二值化处理，由于胶片和传输带以及缺陷具有明显的颜色差异，所以根据二值化图像中帘布和传送带颜色不同提取帘布范围，根据帘布的范围确定帘布宽度分布情况，实时返回宽度值。进行缺陷检测时，在帘布范围内进行连通区域（缺陷特征）提取，如果提取不到缺陷特征，认为不存在缺陷，帘布合格；如果提取到轮廓，则认为帘布表面存在缺陷，返回轮廓的面积大小。图11是根据本发明实施例的缺陷检测结果示意图。

错边检测根据二值化图像中，帘布图像每行重心的变化来判断，如果图像重心基本不变，认为帘布合格，如果重心位置发生偏移，图12是根据本发明实施例的判断待检测钢丝帘布接头处的接头错位缺陷的原理图，如图12所示，为重心位置随图像长度的变化情况，认为有错边产生，返回错边的大小。

图13是根据本发明实施例的判断待检测钢丝帘布缺陷的流程图，如图13所示，该流程包括如下步骤：

步骤S1302，图像输入；

步骤S1304，图像滤波；

步骤S1306，对滤波后的图像进行二值化；

步骤S1308，提取图像的轮廓；

步骤S1310，提取图像重心点；

步骤S1312，提取图像的宽度；

步骤S1314，判断是否检测到轮廓或重心偏移，在判断结果为否的情况下，执行步骤S1302，在判断结果为是的情况下，执行步骤S1316；

步骤S1316，输出检测到的结果。

工艺配方设定可以对不同规格的帘布允许缺陷大小、接头偏差范围、标准宽度等进行设定，以便在图像处理过程中所输出的实际值与配方所定义的标准值进行比较，确定实际检测的结果是否满足工艺参数要求，当输出值超过标准值时对不满足要求的图像进行报警和记录。

参数设定主要用于系统开始测量前对系统公共参数进行设定，其直接决定了系统的灵敏度和可靠性，可以对图像分辨率、相机参数、图像补偿算法初始化等基础数据进行定义和设置。不同的参数组合会产生不同的识别结果，我们需要根据现场实际情况，调整系统参数设定，以达到最好的应用效果。

系统根据预设的系统参数自动采集图像数据并进行分析处理，在系统主界面上实时显示检测结果和监控图像，实时与设备PLC控制系统进行通讯，必要时进行停机处理，并对检测结果进行实时存储。

系统可以对检测结果和缺陷图像记录进行实时存储到系统本地数据库，也可以通过网络接口上传到数据库服务器，以便后期查询。

通过自定义的条件组合查询可以方便的获取数据库中相应的测量结果信息，可以生成相关统计报表，并能将查询结果和生成的报表导出至EXCEL文件输出。

系统采用声光报警提示系统检测到的缺陷，并且可以与裁断机控制系统进行通讯，输出报警联动信号。

图14是根据本发明实施例的判断待检测钢丝帘布缺陷的流程图（1），如图14所示，该流程包括如下步骤：

步骤S1402，采集图像；

步骤S1404，提取缺陷区域，计算缺陷面积；

步骤S1406，计算帘布宽度；

步骤S1408，计算胶片重心；

步骤S1410，判断上述的计算结果是否超出预定阈值，在判断结果为是的情况下，执行步骤S1412；

步骤S1412，进行报警。

综上所述，通过本发明的钢丝帘布表面缺陷视觉在线检测系统，用于裁断机等生产设备，检测钢丝帘布接头搭接情况和钢丝帘布表面杂物、露白、宽度超差等缺陷的实时检测和报警。在轮胎制造业对产能、速度、精密度等自动化应用需求日益升高的推动下，可替代人眼进行测量和检测的机器智能解决方案成为协助生产流程顺畅和过程质量控制的必备工具，提高了轮胎企业产品质量和工作效率，节省人力资源，降低人工成本和次品率。

在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。