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00 前言
SICK 3D相機應用于輪胎檢測
輪胎是汽車的重要部件之一，它直接與路面接觸，和汽車懸架共同來緩和汽車行駛時所受到的沖擊，保證汽車有良好的乘座舒適性和行駛平順性；保證車輪和路面有良好的附著性；提高汽車的牽引性、制動性和通過性；承受著汽車的重量，輪胎在汽車上所起的作用是至關重要的。
傳統的輪胎生產線已經發展了很多年，然而，在輪胎的自動化生產過程中，不可避免會有小部分輪胎出現某些缺陷，比如尺寸不合格，劃傷，鼓包等，在某些工序上還需要對輪胎進行花紋檢測，DOT字符識別等，這些都需要視覺的介入。當今的汽車輪胎生產線正在越來越多地引入視覺檢測來為輪胎質量把關。
但由于輪胎是黑色橡膠制品，即便有外部光源的情況下也很難呈現一定的對比度，因此傳統2D相機用于輪胎檢測會比較棘手。SICK 推出的3D相機則可以突破這一劣勢，它可以免受樣品表面顏色的影響，通過激光三角原理獲取清晰的輪胎表面高度圖像及強度圖像，從而為輪胎行業的視覺檢測解決了難題。
01 輪胎檢測應用場景
1.胎面的截面尺寸檢測
如：胎面的厚度輪廓、總寬、肩寬、中寬、肩厚、中厚等關鍵尺寸測量
2.胎圈接頭及胎面成型接頭檢測
如：接頭搭接、縫隙、錯頭、料偏、漏貼、錯料、整體料寬尺寸等
3.成型輪胎不圓度及尺寸檢測
如：胎面的不圓度、胎寬、輪胎直徑等尺寸檢測。
4.成型輪胎外觀缺陷檢測
如：鼓包、凹坑、劃傷、裂縫等。
5.輪胎字符識別（OCR）及圖案花紋檢測
如：DOT碼、輪胎生產周、輪胎規格型號、品牌Logo等。
02 SICK 3D相機選型
眾所周知，汽車輪胎（含卡車輪胎、特種輪胎等）的型號繁多，尺寸不一，SICK為滿足不同的視野需求提供了多種一體式3D相機型號。
為了適用大部分輪胎的尺寸范圍，SICK推薦使用RulerXR 200和RulerXR 300型號的3D相機，如有更大的視野需求，可以選擇RulerXR 600相機。
這三款相機的主要參數如下表所示。
當然，如現有型號無法滿足特殊應用場景，SICK也可支持分體式3D相機搭建或定制化一體式相機。
03 3D視覺檢測步驟
由于輪胎檢測涉及的應用場景較多，本節以輪胎的字符識別（OCR）為例說明輪胎3D視覺檢測的流程。
采集圖像
架設好相機及輪胎，驅動相機或輪胎使得二者產生相對運動，為了保證圖像正常，可選擇勻速運動或者編碼器觸發模式，如下圖示意。
用戶可以根據實際工藝要求選擇相機數量和安裝布局。
圖像采集布局示意圖
在上圖架設條件下，相機對輪胎采集圖像可達到的幀率約為18KHz，Y方向（運動方向）設置分辨率為0.2mm，則折算成線速度為18K * 0.2 = 3600 mm/s，因此最快可在約0.5s的時間內完成輪胎一周的掃描。
（實際應用時的取圖速度應在具體應用場景下測試得到）
所獲取的圖像效果如下圖所示：
輪胎3D圖像
輪胎強度圖像
SICK 3D相機支持多種圖像讀取方式，包括標準SDK、SICK視覺處理平臺軟件EasyRanger和第三方平臺軟件，如Halcon、LabView等。
SICK 3D相機可同時輸出高度（Range）圖像、強度（Reflectance）圖像和散射（Scatter）圖像，有助于實現更多的檢測需求。
圖像處理
SICK 視覺處理平臺EasyRanger提供強大的算法庫可以實現多種檢測需求。同前所述，SICK 3D相機也提供了與外部通用軟件平臺的兼容性，可以使得客戶在選擇圖像處理算法時游刃有余，從而避免對現有的應用軟件架構做過多更改。
識別結果圖一
識別結果圖二
進行OCR識別的圖像處理大致流程如下：
通過以上流程，我們得到了OCR結果，以此可以做一些字符驗證、字符定位等工作從而滿足輪胎生產的視覺檢測工藝需求。
外部交互
用戶可以根據自己的需求，開發多樣化的界面，包括顯示結果、數據統計、參數設置，與其他設備進行交互等等。
04 SICK優勢
具有優質的3D相機，可以實現較高的掃描速度，最高可達46kHz。
可以提供完整的3D視覺檢測方案，配合強大的EasyRanger軟件可以快速實現客戶要求。
提供定制化的3D相機，合理地設計結構、選擇激光，滿足不同視野和材質的檢測需求。
豐富的輪胎行業應用場景及實施經驗，可幫助用戶縮短開發和實施周期。
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