CN110954012A - 一种手持式线结构光轮胎磨损检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种手持式线结构光轮胎磨损检测装置，包括壳体和前护罩，所述壳体内设有激光发射器和摄像头，所述前护罩前端设有C形滑轨和柔性布帘箍，C形滑轨上下对称地分布在前护罩前端，所述柔性布帘箍与C形滑轨之间滑动连接，所述柔性布帘箍后端设有边翼条，边翼条和前护罩上均设有帘挂点，柔性避光帘通过前护罩上的帘挂点和柔性布帘箍上的帘挂点固定在前护罩两侧，并可随U形柔性布帘箍的调节而调节，可以避免外界光线对图像采集的干扰，提高图像采集的质量和装置的稳定性。采用结构光视觉测量的方法进行轮胎花纹深度的提取，精度较高、光条特征图像信息提取简单、实时性强且主动受控。
Description
技术领域
本发明涉及结构光视觉测量领域，具体地说是一种手持式线结构光轮胎磨损检测装置及检测方法。
背景技术
轮胎作为汽车与地面接触的唯一一个部件，是十分脆弱的，属于汽车部件中的“易损件”。其中，轮胎的花纹在汽车行驶过程中起着至关重要的作用，轮胎的花纹可以增加轮胎与地面的摩擦力，排除积水，提升车辆的制动性能和操控性能；帮助轮胎散热，减少轮胎的损坏几率；降低轮胎噪音，增强驾驶的舒适性等。因此轮胎花纹磨损检测是车主或汽车服务行业人员的必要工作。
现有的轮胎磨损检测方法多是依靠肉眼观察或使用游标卡尺等进行测量，不能直观地反映轮胎磨损的状况，而且准确率不高，操作不方便。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种手持式线结构光轮胎磨损检测装置及检测方法，能够精确的实现轮胎表面图像采集，直观地反映轮胎磨损的状况，操作方便。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种手持式线结构光轮胎磨损检测装置，包括壳体和前护罩，所述前护罩与壳体前端连接，所述壳体内设有激光发射器和摄像头，激光发射器和摄像头均安装在壳体内，所述前护罩前端设有C形滑轨和柔性布帘箍，C形滑轨上下对称地分布在前护罩前端，所述柔性布帘箍与C形滑轨之间滑动连接，柔性布帘箍端部与C形滑轨之间滑动连接，所述柔性布帘箍后端设有边翼条，边翼条穿过C形滑轨的开口，边翼条和前护罩上均设有帘挂点。
进一步地，所述壳体内设有Z形支架，Z形支架两侧与壳体内壁连接，Z形支架上端面水平，激光发射器安装在Z形支架上端面，Z形支架下端倾斜，摄像头安装在Z形支架下端。
进一步地，所述激光发射器激光轴线垂直于C形滑轨所在平面，所述摄像头光轴与激光发射器激光轴线夹角为摄像头视角的一半。
所述柔性布帘箍端部深入到C形滑轨内，柔性布帘箍端部端部设有螺纹孔，螺纹孔内设有螺钉。
进一步地，所述C形滑轨上设有开口，螺钉伸出开口。
进一步地，所述壳体上方设有显示屏，激光发射器和摄像头通过导线与计算机连接，显示屏包括LCD点阵屏和8个按键，8个按键分别为“开关”“菜单”“确定”“上”“下”“拍摄”“检测”“返回”。
进一步地，所述壳体后端设有数据线出口，所述壳体下端设有把手。
进一步地，一种手持式线结构光轮胎磨损检测方法，具体步骤如下：
S1：按“开关”按键，设备通电，按“菜单”按键，选择检测模式，按“确定”按键；
S2：定位U形柔性布帘箍，并调节弯曲度；
S3：将设备贴合到轮胎胎面，按“拍摄”按键，摄像头采集图像，并将信息传输到计算机的图像处理***中；
S4:按“检测”按键，图像处理***对采集的图像进行处理，得到每个轮胎花纹的主沟槽的深度，并将所述主沟槽的深度与预设的警戒值作差；
S5：将检测结果以图形化的形式传输到显示屏上；
S6:长按“开关”按键，断电关闭设备。
进一步地，步骤S4中图像处理步骤如下：
首先进行光条中心线的提取，得到光条中心线的像素坐标；然后进行空间坐标转换，光条中心线在图像坐标系下的齐次坐标u,v,到世界坐标系的齐次坐标XW,YW，ZW,的转化关系为：
其中f/dx、f/dy、u0、v0为内参数，旋转矩阵和平移矩阵为摄像机的外参数，得到光条中心线的空间三维坐标；进一步处理得到主沟槽的空间三维坐标，通过计算，得到主沟槽的深度；最后检测的结果以可视化的形式显示到显示屏上，并存储到汽车专用管理***中。
进一步地，步骤S5中所述图形化的形式包括标注主沟槽深度的花纹图像和显示磨损程度的彩色条。
本发明的有益效果是：
1、本发明包括壳体和前护罩，所述壳体内设有激光发射器和摄像头，所述前护罩前端设有C形滑轨和柔性布帘箍，C形滑轨上下对称地分布在前护罩前端，所述柔性布帘箍与C形滑轨之间滑动连接，所述柔性布帘箍后端设有边翼条，边翼条和前护罩上均设有帘挂点，柔性避光帘通过前护罩上的帘挂点和柔性布帘箍上的帘挂点固定在前护罩两侧，并可随柔性布帘箍的调节而调节，可以避免外界光线对图像采集的干扰，提高图像采集的质量和装置的稳定性。采用结构光视觉测量的方法进行轮胎花纹深度的提取，精度较高、光条特征图像信息提取简单、实时性强且主动受控。
2、本发明中柔性布帘箍具有柔性特点，可调节弯曲度，以更好贴合轮胎胎面，C形滑轨和柔性布帘箍组合形成的数据采集区域在水平方向可由10cm拉伸至20cm，在垂直方向固定4cm，根据轮胎宽度和弧度，自定义数据采集区域大小以及改变柔性布帘箍的弯曲度，使其更好地贴合轮胎胎面。
3、本发明中C形滑轨上设有开口，螺钉伸出开口，开口起到导向作用，防止柔性布帘箍在C形滑轨内滑动，保证边翼条位置不变，同时开口也方便螺钉的安装，方便调节柔性布帘箍的位置。
4、本发明中将检测结果以图形化的形式传输到显示屏上显示，使检测结果实时可视化，使装置具有良好的实用性。
5、本发明中通过该检测设备可以精确地检测轮胎磨损程度，并将检测结果以图形化的形式显示出来，可以根据轮胎不同部位的磨损程度不同对轮胎位置进行调换，减轻轮胎磨损，对车辆的维护具有良好的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图一；
图2为本发明内部结构示意图；
图3为本发明剖视图；
图4为本发明结构示意图二；
图5为本发明前护罩结构示意图一；
图6为本发明前护罩结构示意图二；
图7为本发图像处理过程示意图。
图中：壳体1，前护罩2，激光发射器3，摄像头4，Z形支架5，C形滑轨6，柔性布帘箍7，螺钉8，开口9，边翼条10，帘挂点11，显示屏12，数据线出口13，把手14。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
为方便描述，现定义坐标系如图1所示。
如图1至图6所示，一种手持式线结构光轮胎磨损检测装置，包括壳体1和前护罩2，所述前护罩2与壳体1前端连接，所述前护罩2通过快装销固定于壳体1的前方，所述壳体1内设有激光发射器3和摄像头4，激光发射器3和摄像头4均安装在壳体1内，所述前护罩2前端设有C形滑轨6和柔性布帘箍7，C形滑轨设置于罩体最前方，起导向和定位的作用，C形滑轨6上下对称地分布在前护罩2前端，所述柔性布帘箍7与C形滑轨6之间滑动连接，柔性布帘箍7从前端看呈U形，柔性布帘箍7左右对称地分布在前护罩2前端，柔性布帘箍7端部与C形滑轨6之间滑动连接，所述柔性布帘箍具有柔性特点，可调节弯曲度，以更好贴合轮胎胎面，C形滑轨和柔性布帘箍组合形成的数据采集区域在水平方向可由10cm拉伸至20cm，在垂直方向固定4cm，可以根据轮胎宽度和弧度，自定义数据采集区域大小以及改变柔性布帘箍的弯曲度，使其更好地贴合轮胎胎面，所述柔性布帘箍7后端设有边翼条10，边翼条10穿过C形滑轨6的开口，边翼条10和前护罩2上均设有帘挂点11，柔性避光帘通过前护罩2上的帘挂点和柔性布帘箍7上的帘挂点固定在前护罩2两侧，并可随柔性布帘箍的调节而调节，可以避免外界光线对图像采集的干扰，提高图像采集的质量和装置的稳定性。采用结构光视觉测量的方法进行轮胎花纹深度的提取，精度较高、光条特征图像信息提取简单、实时性强且主动受控。
如图3所示，所述壳体1内设有Z形支架5，Z形支架5两侧与壳体1内壁通过螺钉连接，Z形支架5上端面水平，激光发射器3通过抱箍安装在Z形支架5上端面，Z形支架5下端倾斜，摄像头4安装在Z形支架5下端。
如图3所示，所述激光发射器激光轴线垂直于C形滑轨所在平面，所述摄像头光轴与激光发射器激光轴线夹角为摄像头视角的一半。
如图5所示，所述柔性布帘箍7端部深入到C形滑轨6内，柔性布帘箍7端部端部设有螺纹孔，螺纹孔内设有螺钉8，螺钉8用于导向和定位U形柔性布帘箍在C形滑轨上的位置。
如图6所示，所述C形滑轨6上设有开口9，螺钉8伸出开口9，开口9起到导向作用，防止柔性布帘箍7在C形滑轨6内滑动，保证边翼条位置不变，同时开口9也方便螺钉8的安装，方便调节柔性布帘箍7的位置。
如图1所示，所述壳体1上方设有显示屏12，激光发射器3和摄像头4通过导线与计算机连接，将检测结果以图形化的形式传输到显示屏上显示，使检测结果实时可视化，使装置具有良好的实用性。所述显示屏位于壳体后上方，面对用户，显示屏包括LCD点阵屏和8个按键，8个按键分别为“开关”“菜单”“确定”“上”“下”“拍摄”“检测”“返回”。
如图1所示，所述壳体1后端设有数据线出口13，激光发射器、摄像头和显示屏的数据线穿过壳体后下方的数据线出口与计算机相连，所述壳体1下端设有把手14。
一种手持式线结构光轮胎磨损检测方法，具体步骤如下：
S1：按“开关”按键，设备通电，按“菜单”按键，选择检测模式，单轮胎检测模式或者四轮顺序检测模式，按“确定”按键；
S2：定位U形柔性布帘箍，并调节弯曲度至完全贴合轮胎胎面；
S3：将设备贴合到轮胎胎面，按“拍摄”按键，摄像头采集图像，并将信息传输到计算机的图像处理***中，若S1中选择的是四轮顺序检测模式，则继续执行步骤S3四次，若否，则执行S4；
S4:按“检测”按键，图像处理***对采集的图像进行处理，得到每个轮胎花纹的主沟槽的深度，并将所述主沟槽的深度与预设的警戒值2mm作差；
S5：将检测结果以图形化的形式传输到显示屏上，图形化的形式包括标注主沟槽深度的花纹图像和显示磨损程度的彩色条，S4中所述差小于0.5mm为红色，大于0.5mm小于1.5mm为黄色，大于1.5mm为绿色。；
S6:长按“开关”按键，断电关闭设备。
如图7所示，步骤S4中图像处理步骤如下：
首先进行光条中心线的提取，得到光条中心线的像素坐标；然后进行空间坐标转换，光条中心线在图像坐标系下的齐次坐标u,v,1到世界坐标系的齐次坐标XW,YW，ZW,1的转化关系为：
其中f/dx、f/dy、u0、v0为内参数，旋转矩阵和平移矩阵为摄像机的外参数，得到光条中心线的世界坐标；根据光条中心线的世界坐标，进行插值，得到横坐标等间距的拟合曲线，对拟合曲线进行光顺、差分运算，得到以主沟槽为中心的小段花纹；之后对每段花纹的主沟槽进行深度测量，寻找每段花纹Y值最小点的坐标及最小点两侧Y值最大点的坐标，计算Y值最小点到两侧Y最大值点连线的距离，即为每段花纹主沟槽的深度。
(R t)摄像头外参数矩阵，R旋转矩阵，描述了世界坐标系的坐标轴相对于摄像机坐标轴的方向，t平移矩阵，描述了在摄像机坐标系下，空间原点的位置。
通过该检测设备可以精确地检测轮胎磨损程度，并将检测结果以图形化的形式显示出来，可以根据轮胎不同部位的磨损程度不同对轮胎位置进行调换，减轻轮胎磨损，对车辆的维护具有良好的实用性。
在对本发明的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
Claims (10)
1.一种手持式线结构光轮胎磨损检测装置，其特征在于，包括壳体(1)和前护罩(2)，所述前护罩(2)与壳体(1)前端连接，所述壳体(1)内设有激光发射器(3)和摄像头(4)，激光发射器(3)和摄像头(4)均安装在壳体(1)内，所述前护罩(2)前端设有C形滑轨(6)和柔性布帘箍(7)，C形滑轨(6)上下对称地分布在前护罩(2)前端，所述柔性布帘箍(7)与C形滑轨(6)之间滑动连接，柔性布帘箍(7)端部与C形滑轨(6)之间滑动连接，所述柔性布帘箍(7)后端设有边翼条(10)，边翼条(10)穿过C形滑轨(6)的开口，边翼条(10)和前护罩(2)上均设有帘挂点(11)。
2.如权利要求1所述的一种手持式线结构光轮胎磨损检测装置，其特征在于，所述壳体(1)内设有Z形支架(5)，Z形支架(5)两侧与壳体(1)内壁连接，Z形支架(5)上端面水平，激光发射器(3)安装在Z形支架(5)上端面，Z形支架(5)下端倾斜，摄像头(4)安装在Z形支架(5)下端。
3.如权利要求1所述的一种手持式线结构光轮胎磨损检测装置，其特征在于，所述激光发射器激光轴线垂直于C形滑轨所在平面，所述摄像头光轴与激光发射器激光轴线夹角为摄像头视角的一半。
4.如权利要求1所述的一种手持式线结构光轮胎磨损检测装置，其特征在于，所述柔性布帘箍(7)端部深入到C形滑轨(6)内，柔性布帘箍(7)端部端部设有螺纹孔，螺纹孔内设有螺钉(8)。
5.如权利要求4所述的一种手持式线结构光轮胎磨损检测装置，其特征在于，所述C形滑轨(6)上设有开口(9)，螺钉(8)伸出开口(9)。
6.如权利要求1所述的一种手持式线结构光轮胎磨损检测装置，其特征在于，所述壳体(1)上方设有显示屏(12)，激光发射器(3)和摄像头(4)通过导线与计算机连接，显示屏包括LCD点阵屏和8个按键，8个按键分别为“开关”“菜单”“确定”“上”“下”“拍摄”“检测”“返回”。
7.如权利要求1所述的一种手持式线结构光轮胎磨损检测装置，其特征在于，所述壳体(1)后端设有数据线出口(13)，所述壳体(1)下端设有把手(14)。
8.一种手持式线结构光轮胎磨损检测方法，利用权利要求1-7中任一项所述的检测装置，其特征在于，具体步骤如下：
S1：按“开关”按键，设备通电，按“菜单”按键，选择检测模式，按“确定”按键；
S2：定位U形柔性布帘箍，并调节弯曲度；
S3：将设备贴合到轮胎胎面，按“拍摄”按键，摄像头采集图像，并将信息传输到计算机的图像处理***中；
S4:按“检测”按键，图像处理***对采集的图像进行处理，得到每个轮胎花纹的主沟槽的深度，并将所述主沟槽的深度与预设的警戒值作差；
S5：将检测结果以图形化的形式传输到显示屏上；
S6:长按“开关”按键，断电关闭设备。
9.如权利要求8所述的一种手持式线结构光轮胎磨损检测方法，其特征在于，步骤S4中图像处理步骤如下：
首先进行光条中心线的提取，得到光条中心线的像素坐标；然后进行空间坐标转换，光条中心线在图像坐标系下的齐次坐标(u,v,1)到世界坐标系的齐次坐标(XW,YW，ZW,1)的转化关系为：
其中f/dx、f/dy、u0、v0为内参数，旋转矩阵和平移矩阵为摄像机的外参数，得到光条中心线的空间三维坐标；进一步处理得到主沟槽的空间三维坐标，通过计算，得到主沟槽的深度；最后检测的结果以可视化的形式显示到显示屏上，并存储到汽车专用管理***中。
10.如权利要求8所述的一种手持式线结构光轮胎磨损检测方法，其特征在于，步骤S5中所述图形化的形式包括标注主沟槽深度的花纹图像和显示磨损程度的彩色条。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112729149A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-30 | 河南仟策智能科技有限公司 | 一种智能型土钉倾斜角度及深度测量装置 |
| WO2022017257A1 (zh) * | 2020-07-24 | 2022-01-27 | 深圳市道通科技股份有限公司 | 一种刹车盘磨损区的识别方法及磨损识别*** |
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2019
- 2019-12-24 CN CN201911348013.7A patent/CN110954012A/zh active Pending
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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