汽車輪胎受載變形三維視覺檢測技術(shù).pdf

1、輪胎行業(yè)在世界范圍內(nèi)一直有嚴(yán)格的性能檢測標(biāo)準(zhǔn)，在美國的FMVSS標(biāo)準(zhǔn)，歐盟的ECE標(biāo)準(zhǔn)，國際性的ISO標(biāo)準(zhǔn)，以及我國的GB標(biāo)準(zhǔn)中都對(duì)它有詳細(xì)的規(guī)定。由于輪胎的質(zhì)量關(guān)系到生命財(cái)產(chǎn)安全，因此必須按照這些標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格測試，包括進(jìn)行強(qiáng)度性能試驗(yàn)、無內(nèi)胎輪胎脫圈試驗(yàn)、高速性能試驗(yàn)、耐久性能試驗(yàn)以及低氣壓性能試驗(yàn)等。傳統(tǒng)的檢測儀器因?yàn)榫群托实膯栴}，已日益不能滿足檢測需求。近年來，針對(duì)輪胎的形狀輪廓測量，不斷有新設(shè)備出現(xiàn)，所采用的新技術(shù)主要集中在激光

2、檢測和X光檢測（包括CT）方面。本文將結(jié)構(gòu)光三維機(jī)器視覺測量和圖像處理技術(shù)創(chuàng)造性地運(yùn)用到輪胎形狀輪廓檢測領(lǐng)域，用它來測量輪胎的壓痕和輪胎受載情況下的輪廓變形，并在文中解決了一些關(guān)鍵技術(shù)問題。
　　 本論文的選題來自于創(chuàng)研科技有限公司與合肥工業(yè)大學(xué)合作的項(xiàng)目:“輪胎壓力分布?jí)鹤鑲鞲袡z測分析設(shè)備”和“輪胎受載變形三維視覺測量儀器”。本項(xiàng)研究還受到了國家自然科學(xué)基金(No.50875074)以及國家863計(jì)劃項(xiàng)目(No.2009AA0

3、4Z114)的經(jīng)費(fèi)支持。本文設(shè)計(jì)的儀器已在中國知名輪胎企業(yè)中得到應(yīng)用，經(jīng)受住了實(shí)踐的檢驗(yàn)。其中輪胎受載變形三維視覺測量儀器已在廈門正新輪胎公司良好運(yùn)行兩年，輪胎壓力分布?jí)鹤鑲鞲袡z測分析設(shè)備也在佳通輪胎和玲瓏輪胎良好使用多年。
　　 本論文的目的，是研究用于檢測輪胎性能參數(shù)的機(jī)器視覺與圖像處理方法，用于評(píng)定輪胎質(zhì)量。包括檢測輪胎壓痕成像、檢測輪胎受載截面變形量等。根據(jù)國內(nèi)外汽車輪胎檢測的研究現(xiàn)狀，本文介紹了壓阻測量陣列系統(tǒng)和三維線

4、結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)兩套檢測方案。本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)造性工作如下:
　　 (1)介紹了一種輪胎壓阻成像測量系統(tǒng)，研究了其中的壓痕數(shù)據(jù)處理技術(shù)，編制了一套壓痕測量軟件，提出了原始?jí)毫仃嚁?shù)據(jù)的校正與亞像素放大方法、偽彩色壓痕的生成方法、壓痕的圖像處理算法等，包括壓痕的預(yù)處理、分割和尺寸的測量，特別是提出了一種壓痕的包絡(luò)線提取算法，解決了壓痕磨損測量中計(jì)算占空比的難題，實(shí)現(xiàn)了壓痕的自動(dòng)化測量。
　　 (2)參與編制了一套可實(shí)現(xiàn)標(biāo)定

5、和輪胎變形測量的軟件，用于課題組設(shè)計(jì)制造的輪胎受載變形測量儀器。并深入研究了輪胎截面受載變形測量理論，對(duì)機(jī)器視覺線結(jié)構(gòu)光測量系統(tǒng)作了很多改進(jìn)。
　　 (3)研究了測量系統(tǒng)中影響到系統(tǒng)精度的一些關(guān)鍵數(shù)學(xué)模型，介紹了向量歐氏空間中基于正交距離的廣義直線和廣義平面的擬合理論，并給出了求解方法。相對(duì)于傳統(tǒng)的基于代數(shù)距離的擬合方法，不僅提高了精度，而且使得平面直線、空間直線和空間平面的擬合成為本文方法中維數(shù)為2或3的幾個(gè)特例，具有普遍適應(yīng)

6、的意義。在標(biāo)定過程中，使用了亞像素算法、橢圓直接最小二乘擬合法以及Heikkila的空間圓心校正模型來提高特征點(diǎn)的定位精度。
　　 (4)在研究比較了各種亞像素邊緣檢測算法和亞像素角點(diǎn)檢測算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)測量中可能出現(xiàn)的偽角點(diǎn)，提出了一種新的偽角點(diǎn)修正和亞像素角點(diǎn)檢測算法。試驗(yàn)比較了各種可用于測量光條的圖像算法，選擇了適合測量直線光條的一維檢測法，以及適合測量不規(guī)則光條的Steger算法，闡述了Steger算法的改進(jìn)算法，能夠