工程子午线轮胎X射线图像检测技术中的若干问题研究

摘要

子午线轮胎具有高速、节能、耐用、安全、舒适以及行驶性能方面的优越性而得到用户的普遍认同。由于子午线轮胎制造工艺复杂,要求精度高,所以在制造过程中,子午线轮胎时常会出现帘线弯曲,分布不均,接头开,交叉,断裂、异物和带束层顺线等质量问题,直接或间接影响产品质量,缩短轮胎使用寿命。由于轮胎质量直接关系到人-车的安全,所以各国轮胎制造企业均非常重视每一条成品轮胎的最终检测,以便及时发现问题,调整工艺,提高产品质量。
　　 本文研究工作主要围绕工程子午线轮胎内部缺陷的X射线检测方法展开。文中对子午线轮胎的发展历史,子午线轮胎特点,内部常见问题和检测方法进行介绍;深入研究X射线检测系统的成像特性,计算了成像系统的调制传递函数;分析轮胎X射线图像的灰度分布特征并提出相应的图像分割方法;提出从帘线的形状、尺度,细节和排列方向等四个方面去识别和检测轮胎内部常见缺陷,最后设计具有轮胎X射线图像采集和缺陷识别功能的轮胎缺陷检测系统。
　　 论文的主要创新性工作包括以下几个方面:
　　 (1)研究轮胎X射线成像系统的成像特性。定量分析轮胎内部胎体帘线的成像特性,并在此基础上总结出轮胎X射线检测系统的成像规律。研究成像系统的不清晰度和分辨率问题;研究轮胎X射线成像系统中特殊成像光路对X射线强度分布的影响,推导了图像传感器采集到的X射线强度的分布公式。
　　 (2)提出一种基于平滑滤波和灰度校正的X射线图像分割方法。首先采用平滑滤波的方法消除轮胎X光图像中的带束层帘线影像和高频噪声;然后依据整幅图像的灰度均值和图像中每个像素的邻域内部灰度均值之间的比例关系,对此像素的灰度进行校正;最后对校正后的图像进行二值化,完成对轮胎X图像的分割工作。
　　 (3)研究工程子午线轮胎内部常见缺陷的本质特征,设计相应的缺陷识别算法。通过对轮胎内部常见缺陷本质特征的研究,提出从尺度,形状,细节和排列方向等四个方面去识别轮胎内部的帘线弯曲、分布不均、接头开、交叉、断裂、异物和带束层顺线等缺陷。
　　 (4)设计了具有缺陷识别功能的工程子午线轮胎X射线检测系统,能够完成内径尺寸从23英寸到35英寸的工程子午线轮胎x射线图像的采集显示和轮胎内部常见缺陷的检测工作。本系统已于08年2月在国内某轮胎有限公司投入使用,系统的成像质量和轮胎缺陷检测结果均达到了预定的设计目标。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 子午线轮胎简介

1.1.1 子午线的结构和性能

1.1.2 子午线轮胎内部的常见缺陷

1.1.3 子午线轮胎内部缺陷的检测方法

1.2 本论文的主要研究工作

第二章 X射线图像检测的理论基础

2.1 X射线特性

2.2 X射线与物质的相互作用

2.3 X射线检测的基本原理

2.3.1 X射线衰减规律

2.3.2 X射线检测原理

2.4 常用的X射线图像传感器

2.5 本章小结

第三章 轮胎X射线成像系统特性分析

3.1 轮胎X射线成像光路

3.2 轮胎X射线成像光路的特性分析

3.2.1 胎体钢丝帘线成像规律分析

3.2.2 带束层钢丝帘线成像规律分析

3.3 轮胎X射线成像系统的不清晰度

3.3.1 几何不清晰度

3.3.2 次级射线对成像系统分辨率的影响

3.4 图像传感器对X射线强度分布的影响及校正技术

3.4.1 线阵图像传感器对X射线图像的影响

3.4.2 图像传感器非均匀性的校正方法

3.4.3 实验结果

3.5 本章小结

第四章 工程子午线轮胎X射线图像缺陷识别技术研究

4.1 工程子午线轮胎缺陷的特征分析及分类策略

4.1.1 工程子午线轮胎内部缺陷介绍

4.1.2 子午线轮胎内部缺陷的特征分析和缺陷分类策略研究

4.2 轮胎X射线图像预处理

4.2.1 轮胎X射线图像特性分析

4.2.2 基于灰度校正的X射线图像分割方法研究

4.2.3 轮胎X射线图像的细化处理

4.3 胎体帘线缺陷识别技术研究

4.3.1 帘线交叉、断裂和异物缺陷识别方法

4.3.2 帘线弯曲缺陷识别方法

4.3.3 帘线分布不均和接头开缺陷识别方法

4.4 基于Gabor变换的带束层顺线缺陷识别方法研究

4.4.1 Gabor变换基础

4.4.2 基于Gabor变换的带束层缺陷识别方法

4.5 实验结果及分析

4.6 本章小结

第五章 工程子午线轮胎X射线图像检测与缺陷识别系统设计

5.1 系统设计要求

5.2 系统的硬件设计

5.2.1 X射线接收和成像子系统设计

5.2.2 X射线发射子系统设计

5.2.3 可编程逻辑控制器(PLC)控制子系统设计

5.2.4 射线防护系统

5.3 系统软件功能

5.3.1 轮胎X射线图像采集

5.3.2 轮胎X射线图像处理

5.3.3 轮胎缺陷自动识别

5.3.4 实验结果及分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

附录