机器视觉在轮胎检测领域的应用研究.docx

机器视觉在轮胎检测领域的应用研究摘要：将先进的机器视觉理论成果应用于航空轮胎的表面质量检测为复杂的轮胎测量提供实时、有效的测量途径。通过研究实现了一个航空轮胎表面缺陷识别系统该系统在机器视觉平台下用分时和同步两种方式实现了航空轮胎的各种表面缺陷在线检测。该系统可使检测时间缩短至15～30s达到在轮胎生产过程中实时监控的目的。关键词：机器视觉；图像检测；航空轮胎；表面质量中图分类号：TP23文献标识码：A引言近年来随着生产工艺飞速发展人们开始关注产品的外观质量比如印刷品、包装、工艺品等以外观质量为重要附加价值的产品又比如航空轮胎等表面缺陷会直接影响到使用效果甚至会给使用者的生命财产安全带来无可挽回的损失的产品。众所周知机器视觉已经发展成为重要的工业生产加工手段之一在中国成为全球重要的制造中心之一的背景下中国成为继美国、欧洲和日本后的全球第四大机器视觉市场同时也是最具发展潜力的市场。一方面外国企业积极入驻中国带来了巨大的视觉系统需求另一方面国内企业不断扩大生产规模加大了对视觉系统的需求以航空轮胎为例未来十年国家将在大飞机项目中投入500～600亿资金大飞机项目的发展必将会带动航空轮胎行业大规模的发展对航空轮胎的质量要求也会更加严格。1国内外相关技术研究国外对机器视觉技术的研究由于开展的比较早而且具有资金、技术以及硬件方面的优势已经走在了国内的前面。国外的机器视觉系统的应用领域涉及到了社会生产的各个方面有原始的在线监视也有外观检测以及动作、行为控制许多工业加工成套生产设备都集成了机器视觉系统成为加工生产线的标配比如印刷生产线上的机器视觉质量控制系统又比如汽车制造业中的移动三坐标测量系统[1]。由于经济和技术原因国内绝大多数图像处理技术公司都以代理国外产品为主没有或者很少涉足拥有自主知识产权的机器视觉在线检测设备对视觉技术的开发应用停留在比较低端的小系统集成上对需要进行大数据量的实时在线检测的研究很少也很少有成功案例。但是随着国内经济发展和技术手段不断提高对产品质量检测要求就更高对在线检测设备的需求也就更大具有巨大的市场潜力。计算机、摄像机等电子技术的飞速发展大大提高了机器视觉系统的硬件水平同时图像处理理论和算法的快速发展也给机器视觉系统提供了强大的软件支持。但是仍然伴随着一些问题主要有以下两点：光学仪器第35卷第3期谢等：机器视觉在轮胎检测领域的应用研究（1）算法的精确性提高伴随着计算量的成倍增加处理时间就成为了实时检测的软肋；（2）硬件的分辨率提高了图像的分辨率、精度也随之提高了但是数据量计算量都因此成倍增加。因此如何保证检测的实时性和准确性是机器视觉系统在工业应用中需要解决的核心问题。2视觉检测核心技术2.1机器视觉图像处理技术机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置分CMOS和CCD两种）将被摄取目标转换成图像信号传送给专用的图像处理系统根据像素分布和亮度、颜色等信息转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。有大量的文献和著作给与介绍和讨论其中比较著名的马颂德的《计算机视觉》介绍了计算机视觉的算法和理论以及RichardHartley的《MultipleViewGeometryinComputerVision》介绍了在计算机视觉中的几何理论和方法[2]。机器视觉中的图像处理方法主要包括图像增强、数据编码和传输、平滑、边缘锐化、分割、特征抽取、图像识别与理解等内容。经过这些处理后输出图像的质量得到相当程度的改善既优化了图像的视觉效果又便于处理器对图像进行分析、处理和识别[3]。机器视觉理论应用于现代检测领域是上世纪末本世纪初计算机视觉的一个新的研究方向。它使用计算机视觉的理论方法来识别物体的关键点经过分析处理以后转换成坐标数据然后产生检测数据。国内已有学者把机器视觉技术运用于检测领域[4]。但是在轮胎检测领域机器视觉技术的应用还仅仅停留在理论之上还没有可实际应用的商品化的设备更不用说结合机器视觉和嵌入式两种技术的便携式检测仪了。2.2嵌入式技术嵌入式系统一般指非PC系统有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。它是以应用为中心软硬件可裁减的适应对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备如掌上PDA、移动计算设备、电视机顶盒、手机上网、数字电视、多媒体、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。嵌入式系统有以下几大优点[56]：（1）嵌入式系统