[发明专利]基于机器视觉识别的轮胎激光标刻装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于机器视觉识别的轮胎激光标刻装置与方法，特别涉及一种基于机器视觉图像识别的高性能激光扫描式轮胎标刻装置及方法，属于激光加工技术领域。

背景技术

近年来，国际汽车制造业尤其是在汽车轮胎的生产过程中，欧美国家分别以行业性法规、强制性质量标准体系甚至以政府法律形式规定要求对汽车轮胎产品建立专门的质量可追溯系统。例如美国联邦政府交通与运输部、高速公路管理局和汽车工业立法工作组规定，所有的轮胎制造商生产的轮胎必须建立轮胎的“身份证”制度，要具有可追溯和示踪能力，以便一旦发现存在质量风险问题可立刻进行追溯，提高召回效率。在过去几年中，我国已成为汽车生产和应用大国，汽车工业一直以高于20％的增长速度高速发展，成为拉动中国经济快速增长的主导产业之一。在全球化的市场格局下我国汽车工业同样必定要建立相关的质量追溯标准体系，因而开发和使用可用于高速流水作业的基于先进激光技术的智能化标刻系统成为了轮胎行业新的发展趋势。现有的轮胎激光标刻装置由于没有采用机器视觉定位技术，因此需要进行人工定位或者机械定位，没有办法实现全自动流水线标刻。而且现有设备一般无法直接整合到传统的轮胎生产高速流水线的传送带而需要对其进行改造，这样不仅降低了设备的运行效率，同时也增加了设备的制造及运行成本。

发明内容

本发明为了克服传统汽车轮胎标记方式在成本、灵活性、耐磨性及防伪方面和现有激光标刻轮胎方法的缺点，提供一种采用高稳定性的射频CO₂激光器、激光束高速扫描标刻的方式，同时利用了机器视觉图像读取、识别及定位技术的轮胎激光标刻装置与方法。

本发明的技术方案：基于机器视觉识别的轮胎激光标刻装置，包括流水线传送带、夹持及旋转装置、信息采集工作区、轮胎数据读取器、标刻位置读取器、辅助照明设备、烟雾抽取设备、激光标刻工作区、烟雾过滤及排气设备、射频CO₂激光器、调焦工作台、高速激光扫描器、扫描聚焦镜、准直扩束系统、反射镜和计算机系统；在流水线传送带上按次序分别加装信息采集工作区、激光标刻工作区，所述信息采集工作区顶部装有计算机系统，内部下方装有夹持及旋转装置并与流水线传送带相连接，内部上方分别装有轮胎数据读取器、标刻位置读取器，在两个读取器的头部附近装有辅助照明设备；所述激光标刻工作区内部上方装有可上下移动的调焦工作台，在调焦工作台上固定有高速激光扫描器和扫描聚焦镜，在扫描聚焦镜的下方区域装有烟雾抽取设备；在激光标刻工作区的外部的正上方装有烟雾过滤及排气设备，射频CO2激光器放置在激光标刻工作区顶部靠近右边的位置，激光束通过固定在射频CO2激光器正前方的准直扩束系统、反射镜引导进入高速激光扫描器。

一种轮胎激光标刻方法，其特征在于，方法步骤为：

第一步获得轮胎的所需标刻的信息：当生产出来的轮胎进入信息采集区时，通过数据读取器如CCD摄像头或电子扫描枪将轮胎上已有的条形码或者识别标记读入计算机系统，经过查询数据库，确定目标轮胎的相关信息及所需标刻内容；第二步获得轮胎的标刻区域：在完成轮胎信息读取的同时，通过标刻位置读取器如高性能CCD摄像头，采集目标轮胎的图像信息并通过计算机系统中的机器视觉识别软件与标准图像对比，从而确定目标轮胎类型、尺寸及实际所需标刻区域与标准位置的角度、位置以及焦距的偏差；

第三步完成轮胎智能化激光标刻：完成信息采集及处理后，根据目标轮胎的规格及所处的实际位置，由传送带将轮胎运送到激光标刻工作区，由机器视觉识别软件所获得的角度及位置信息确定标刻区域，然后激光器所发出的激光束经过准直扩束系统、反射镜后进入高速激光扫描器，通过光束的偏转进行高速精确定位扫描，同时使用激光扫描聚焦镜使得激光束光束聚焦在轮胎表面，完成轮胎的激光标刻。

本发明针对现有轮胎标记设备的缺陷，采用射频CO₂激光器，利用机器视觉识别及激光束高速扫描标刻等新的技术手段，其优点在于可以提高轮胎标刻设备的运行成本，并且通过激光标刻可以使得轮胎内容更加的灵活、具有耐磨、防伪、数据量大等优点，可伴随轮胎的整个生命周期，是建立相关的质量追溯标准体系的最佳信息标刻方法。

本发明进一步特征在于突破了现有激光标刻设备必需通过机械系统定位的问题，通过机器视觉图像采集及处理技术，在没有机械系统定位的条件下也可以精确定位打标区域，从而实现全自动化标刻，提高了该激光标刻装置的工作效率及稳定性。因此本发明可以为激光标刻开拓新的应用领域，降低运行成本，在各类激光加工领域有着广阔的应用前景。

附图说明