基于线激光和单台相机的轮胎检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于线激光和单台相机的轮胎检测装置，包括线激光器、相机、驱动电路、单片机、步进电机、计算机；上述单元中，相机与计算机相连接；步进电机和单片机通过驱动电路连接；单片机与计算机相连接；相机采用ＣＭＯＳ摄像头；步进电机采用闭环回路控制，该闭环回路中的步进电机通过位置传感器与单片机相连接；本实用新型专利技术克服了现有技术中存在的检测精度低、监测速度慢、数据处理能力差的问题，投资费用少、检测精度较高、体积小、能够实时处理。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种轮胎检测装置，特别是一种基于线激光和单台相机的轮胎检测装置。
技术介绍
据统计，大约有6%的交通事故是由轮胎引起的，而其中又有85%是由于轮胎气 压不足造成的。21世纪汽车轮胎的发展主题将是人性化，其内涵包括智能便利、绿色安全。 轮胎生产商正要求其轮胎检测系统具备更高的测试精度和速度及更强大的数据处理能力。 对于高品质和高安全性轮胎，则要求检测其高速转动时表面细小的缺陷。对轮胎的检测的传统方法是进行接触式的检测，但是检测精度受到限制，高精密 的检测都受到检测设备成本的限制，同时检测速度慢，数据处理能力差。随着计算机、光学 和光电子技术的发展，新的三维检测方法不断涌现，采用光学技术获取被检测物体三维信 息的方法是当前发展极为迅速的一个领域。光学三维轮廓检测由于其非接触性、高精度与 高分辨率、检测速度快、自动化程度高，在CAD/CAE、在线检测与质量保证、多媒体技术、医疗 诊断、机器视觉、反求工程等领域得到日益广泛的应用，被公认为是最有前途的三维轮廓测 量方法，更是现在研究的热点之一。
技术实现思路
为了避免现有技术的缺陷或不足，本技术的目的在于提供一种基于线激光和 单台相机的轮胎检测装置，本技术利用线激光在一定的角度照射轮胎表面，并用相机 对它进行拍摄，将所得图像传到计算机，再利用步进电机控制轮胎的旋转，得到轮胎不同位 置的图像和每幅图像所处的位置角度等，计算机根据上述图像和角度数据进行轮胎的三维 图像重建，得到轮胎的轮廓图形和相关数据，克服了现有技术存在的检测精度低、监测速度 慢、数据处理能力差的问题，投资费用少、检测精度较高、体积小、能够实时处理。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案予以实现一种基于线激光和单台相机的轮胎检测装置，其特征在于，由以下单元组成线激光器，用来产生照射轮胎表面的线激光；相机，用来实时拍摄被线激光照射的轮胎表面，将拍摄到的图像传给计算机；单片机，用来输出控制信号给驱动电路，利用驱动电路来驱动控制步进电机的转 动；接收驱动电路发送的步进电机的角度、转速数据，接收计算机输出的控制指令，根据控 制指令将角度、转速数据传给计算机；驱动电路，用来接收单片机传来的控制信号，根据控制信号驱动步进电机转动；将 步进电机传来的角度、转速数据传给单片机；步进电机，用来接收驱动电路传来的驱动控制信号，根据驱动控制信号控制轮胎 的转动，并将角度、转速数据传给驱动电路；计算机，用来接收并存储从相机得到的轮胎图像，并与单片机通信；向单片机发送控制指令，接收单片机传送的步进电机的角度、转速数据，根据角度、转速数据，利用三维重 建软件对轮胎进行三维重建。上述单元中，相机与计算机相连接；步进电机和单片机通过驱动电路连接；单片 机与计算机相连接；本技术还包括如下其他特征所述的相机采用摄像机、数码相机或CMOS摄像头；所述的步进电机采用闭环回路控制，该闭环回路中的步进电机通过位置传感器与 单片机相连接；所述的线激光器采用小型线激光器；所述步进电机采用两相混合式步进电机；所述的计算机和单片机之间的通信采用MAX232串口通信电路；所述的驱动电路采用2803A芯片。本技术具有以下优点(1)成本低。本专利技术所使用的线激光器、相机、步进电机、单片机、计算机和驱动电 路，目前市场上的主流产品均可满足其要求，相对于传统的高精度的检测设备成本很低。(2)操作简单。基本上可以实现闭环控制，不需要人体工作的介入，能自动的实现 轮胎的检测分析，省时省力。(3)检测结果直观、可靠。最终得到的检测结果是轮胎的三维重建图形和相关数 据，一目了然。(4)便于分析和研究。检测结果便于储存，并可方便地对其进行日后的查询、对比、 分析。附图说明图1为本技术的原理框图；图2为本技术的模型图；图3为本技术的系统流程图；图4为重构后的轮胎效果图；图5为以计算机为中心的电路连接图；图6为以单片机为中心的电路连接图；图7为步进电机闭环控制原理图；以下结合具体实施方式对本技术做一步地解释说明。具体实施方式参见图1、图2，本技术的基于线激光和相机的轮胎检测装置由以下单元组 成线激光器，用来产生照射轮胎表面的线激光；在实际应用中可选择红光一字线激 光器等小型线激光器。相机，用来实时拍摄被线激光照射的轮胎表面，将拍摄到的图像传给计算机；相机 采用摄像机、CCD数码相机或CMOS摄像头。使用相机时，对相机的内外参数使用MATLAB进行标定；单片机，用来输出控制信号给驱动电路，利用驱动电路来驱动控制步进电机的转 动；接收驱动电路发送的步进电机的角度、转速数据，接收计算机输出的控制指令，根据控 制指令将角度、转速数据传给计算机；驱动电路，用来接收单片机传来的控制信号，根据控制信号驱动步进电机转动；将 步进电机传来的角度、转速数据传给单片机；步进电机，用来接收驱动电路传来的驱动控制信号，根据驱动控制信号控制轮胎 的转动，并将角度、转速数据传给驱动电路；计算机，用来接收并存储从相机得到的轮胎图像；与单片机通信，向单片机发送控 制指令，接收单片机传送的步进电机的角度、转速数据，根据角度、转速数据，利用三维重建 软件对轮胎进行三维重建。实际运用时，将各组成单元置于水平试验台上，将轮胎2固定于步进电机3上，使 轮胎2和步进电机3的中轴线与试验台平面平行，使线激光器1发出的激光水平照射到轮 胎上。步进电机3通过驱动电路6与单片机7相连接；计算机5和单片机7采用MAX232串 口通信电路相互连接通信；相机4与计算机5连接；参见图3，本技术的基于线激光和单台相机的轮胎检测装置的检测方法，包括 以下步骤步骤1，对相机参数、OpenGL、串口通信初始化；步骤2，打开线激光器照射轮胎，相机采集轮胎图像，单片机从驱动电路得到步进 电机的角度和转速；相机将图像传送到计算机，单片机将角度、转速数据传送到计算机；步骤3，单片机向驱动电路发出控制信号，驱动电路驱动步进电机转动一个角度；步骤4，相机采集另外一帧图像，将该图像和角度、速度信息传到计算机；步骤5，计算机利用基于OpenGL技术的三维重构软件对采集到的角度、转速数据 和图像信息计算三维信息并保存；步骤6，计算机判断所采集到得图像是否达到指定的帧数，若不够，则返回步骤3， 若帧数已足够，则执行步骤7;步骤7，计算机采用三角测量法，利用OpenGL对轮胎进行三维重构，显示最终结 果，测试结束。参见图4，本技术的核心部分是对所需检测数据的获取和依据这些数据进行 三维重建。本技术利用三角测量法对获取轮胎的表面数据进行处理，三角测量法是将 激光束投射到被测轮胎上，将所形成的漫反射光栅条纹作为传感信号，用透镜成像原理将 收集到的漫反射光会聚到光接收器上形成像点。当入射光随被测物面移动时，像点在光接 收器上作相应的移动，根据像移大小确定被测轮胎的表面形貌等。本技术对所照射的 激光条纹提取一系列的特征点的参数，然后将它输入相应的三维重建软件对它进行三维重 构。另外，本技术的检测主要面对轮胎的圆度、磨损度等指标，对上述指标的分析 建立在与标准轮胎对比的基础上，即取标准轮胎进行三维重构后，将它的数值保存在定的 分析软件中，然后对所检测的轮胎的数据与它进行对比分析，利用参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于线激光和单台相机的轮胎检测装置，其特征在于，由以下单元组成：　　线激光器，用来产生照射轮胎表面的线激光；　相机，用来实时拍摄被线激光照射的轮胎表面，将拍摄到的图像传给计算机；　单片机，用来输出控制信号给驱动电路，利用驱动电路来驱动控制步进电机的转动；接收驱动电路发送的步进电机的角度、转速数据，接收计算机输出的控制指令，根据控制指令将角度、转速数据传给计算机；　驱动电路，用来接收单片机传来的控制信号，根据控制信号驱动步进电机转动；将步进电机传来的角度、转速数据传给单片机；　步进电机，用来接收驱动电路传来的驱动控制信号，根据驱动控制信号控制轮胎的转动，并将角度、转速数据传给驱动电路；　计算机，用来接收并存储从相机得到的轮胎图像；与单片机通信，向单片机发送控制指令，接收单片机传送的步进电机的角度、转速数据，根据角度、转速数据，利用三维重建软件对轮胎进行三维重建；　上述单元中，相机与计算机相连接；步进电机和单片机通过驱动电路连接；单片机与计算机相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海伟，李玲洁，毛英慧，张硕，张琼，李山虎，施晓芬，晏国强，赵晨，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]