轮胎外观质量自动检测装置的设计与分析

摘要

轮胎外观质量是最直观评价轮胎品质的指标，对其评估是轮胎质量检测中的重要环节。当前国内外的轮胎外观质量在线检测仍多依靠人力完成，存在检测效率低、人为因素影响大、劳动强度高等缺点。近几十年机器视觉检测技术在多个领域的缺陷检测方面得到推广和应用，为轮胎缺陷检测装置研发提供了技术基础。对此，本文主要针对轮胎外观质量自动检测装置设计与分析方面开展了如下研究：
　　（1）总结了轮胎存在的外观质量缺陷，分析了其特征及分布规律，提出了按照缺陷产生区域及类型的划分方法。
　　（2）结合轮胎外观质量人工检测工艺，规划了基于机器视觉技术的轮胎外观质量自动检测系统的总体设计方案，确定了系统主要由机械单元、控制单元、图像采集和图像处理单元构成，选定了多相机同时自动检测和轮胎自动旋转的检测方法采集轮胎内外表面图像信息。
　　（3）从轮胎外观检测需要的胎圈夹持、子口扩张和轮胎旋转等动作入手，分析了各动作机构间的逻辑关系、结构形式及驱动方式等，并对轮胎外观检测装置进行了结构设计。
　　（4）建立了转臂的转动角度和胎圈夹持机构可夹持轮胎内径及转臂的转动角度和接触处（轴套和旋转套与轮胎胎圈）受力的数学模型。通过MATLAB绘图分析得出：在轮胎胎圈夹持机构的几何关系及轮胎重量确定的情况下，接触处的临界法向力Fn及圆周力Ft的大小不随转臂的转动角度改变而变化。
　　（5）借助有限元分析软件ANSYS Workbench的Mechanical模块对轮胎外观检测装置的驱动轴系进行了静力学分析，同时对机架进行了模态分析，结果表明了设计结构的合理性。
　　（6）提出了轮胎内外表面图像采集元件选择方案，规划了检测元件布置及调整方法，依照待测轮胎的相关技术参数和区域划分方法，选定了相机和二维激光传感器。

目录

1 绪论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 机器视觉检测技术及应用

1.3 机器视觉技术在轮胎检测中的应用现状

1.4 论文主要研究内容

2 轮胎外观质量自动检测方案总体设计

2.1 轮胎结构及外观分析

2.2 轮胎外观质量标准与缺陷总结

2.3 轮胎外观质量人工检测工艺

2.4 轮胎外观质量自动检测的基本要求

2.5 轮胎外观质量自动检测系统的总体设计

2.6 本章小结

3 轮胎外观检测装置的结构设计

3.1 轮胎外观检测装置的设计参数

3.2 轮胎外观检测装置的总体结构方案

3.3 轮胎外观检测装置的各机构方案

3.4 轮胎胎圈夹持机构的分析

3.5 轮胎扩子口机构的设计

3.6 轮胎旋转机构的设计

3.7 本章小结

4 检测装置的驱动轴系与机架有限元分析

4.1 线性静力学分析

4.2 模态分析

4.3 本章小结

5 图像采集元件及其调整装置方案分析

5.1 图像采集元件类型选择

5.2 采集元件布置及其调整装置方案

5.3 相机的简介与选型

5.4 二维激光传感器的选择

5.5 本章小结

总结和展望

总结

展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的学术成果

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