鄭 勵

（杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018）

基于CCD相機的帶束層自動檢測裝置

CCD camera-based belt automatic detection device

鄭 勵

（杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018）

為了檢測帶束層拼接錯角和寬度是否合格，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發(fā)有限公司，設計了基于CCD相機的帶束層自動檢測裝置和相應的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，該裝置通過圖像處理技術(shù)捕捉帶束層的邊緣，進而計算出寬度和拼接錯角，并根據(jù)要求進行數(shù)據(jù)處理，從而簡化了檢測過程，提高了檢測效率，獲得了良好的經(jīng)濟效益。

CCD相機；帶束層；圖像處理；自動檢測；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，需對生產(chǎn)線上的帶束層進行拼接錯角和寬度的檢測，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，進行更正。

目前的檢測方法主要依靠人工抽檢完成，因此存在錯檢、漏檢、檢測速度慢等問題，并且檢測過程需與制品接觸，容易造成制品的損傷。此外，檢測結(jié)果還需人工作進一步統(tǒng)計和處理，不僅增加了工作量，而且無形中也增加了輪胎的制造成本。

隨著CCD相機和圖像處理軟件的不斷完善，基于CCD相機的各種檢測裝置應運而生，在工業(yè)檢測、醫(yī)療診斷等眾多領域得到了廣泛的應用。基于此，我公司聯(lián)合銀川貝爾利科技開發(fā)有限公司，設計了基于CCD相機的帶束層自動檢測裝置和相應的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，簡化了檢測過程，提高了檢測效率，獲得了良好的經(jīng)濟效益。

1 CCD相機簡介

CCD 相機主要應用在機器視覺中，它是一個將光電轉(zhuǎn)換、電荷存儲、電荷轉(zhuǎn)移、信號采集等功能集成的固體成像器件［1］。

CCD相機具有體積小，重量輕，能耗低，防沖擊與震動能力強、分辨率高、采集速度快等特點，可以獲得較高質(zhì)量的圖像。此外，CCD相機提供了各種不同類型的數(shù)字 I/O接口，為用戶提供豐富的選擇，一般來說，為了簡化后續(xù)的圖像處理部分，CCD相機會提供專有的編程接口，用于進行相機控制和圖像的采集［2］。

2 基于CCD相機的帶束層自動檢測裝置

2.1 結(jié)構(gòu)特點

基于CCD相機的帶束層自動檢測裝置主要由2個CCD相機、2個照明器、2個圖像處理器、固定支架、計米輪、控制器、步進電機、工控機等組成，如圖1所示。其中CCD相機1和照明器1固定安裝在導軌一端，檢測帶束層的一邊；CCD相機2和照明器2可左右移動，檢測帶束層的另一邊。

CCD相機選用基恩士的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，實現(xiàn)讀取計米輪信號，控制步進電機動作和CCD相機拍攝動作。

2個圖像處理器分別讀取CCD相機數(shù)據(jù)，并傳輸給工控機。

圖1 帶束層自動檢測裝置示意圖

表1 基恩士ZADM參數(shù)

整套裝置檢測精度為0.5 mm，能耗1 kW，可檢測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 檢測原理

檢測裝置工控機、斜裁機上位機和質(zhì)管處電腦通過公司局域網(wǎng)進行通訊，網(wǎng)絡布置如圖2所示。

檢測裝置檢測原理如圖3所示。工控機讀取斜裁機上位機正在生產(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，通過步進電機調(diào)整CCD相機2和照明器2至設定寬度。根據(jù)計米輪脈沖信號，由控制器計算帶束層運動距離，當被檢帶束層到達相機拍攝范圍內(nèi)，控制CCD相機1和CCD相機2進行拍攝。由于帶束層和輸送帶對照明光線的反射存在差異，在圖像像素中會出現(xiàn)一條亮度發(fā)生階躍變化的邊緣，即圖像像素從一個灰度值較小的區(qū)域突然跳躍至一個灰度值較大的區(qū)域。若存在拼接錯角的情況，則在圖像中會出現(xiàn)兩條交錯的邊緣。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角情況，并根據(jù)提取出的邊緣像素點計算被檢帶束層的寬度。

圖2 網(wǎng)絡布置圖

圖3 檢測原理示意圖

2.3 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)需要實現(xiàn)的是實時數(shù)據(jù)的顯示，以及歷史數(shù)據(jù)的查詢、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，如圖4所示。操作界面中不僅顯示了實時檢測結(jié)果，而且還對各班組的拼接錯角合格率、寬度合格率以及綜合合格率以日和月的形式進行體現(xiàn)，增強了各班組的競爭意識。

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)庫選用的是SQL server，按照工藝要求設計的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)模塊分為查詢、修改、刪除、統(tǒng)計和報表五大功能，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，我公司已對所有斜裁機進行了推廣，獲得了良好的經(jīng)濟效益。

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

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

（R-01）

TQ330.493

1009-797X（2015）23-0049-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.23.013

鄭勵（1981-），男，高級工程師，主要從事設備技術(shù)與管理工作。

2015-05-19