一種子午線輪胎模具皮下缺陷無損檢測的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種子午線輪胎模具皮下缺陷無損檢測的裝置及方法，包括用于識(shí)別、定位輪胎模具氣孔缺陷的射線檢測系統(tǒng)；用于輔助射線檢測系統(tǒng)以防止因輪胎模具的皮下區(qū)域的鋼片遮擋而引起漏檢的渦流檢測系統(tǒng)；采用了基于灰度積分的亞像素提取算法，把輪胎模具氣孔缺陷定位到亞像素級(jí)別，通過基于協(xié)同論的協(xié)同缺陷識(shí)別方法從整體上分析缺陷的特征，針對子午線輪胎模具內(nèi)部存在的各類缺陷實(shí)現(xiàn)了對特定缺陷的高效識(shí)別。實(shí)現(xiàn)了對大批量子午線輪胎模具皮下缺陷的高精度、高效率檢測，并進(jìn)行了模具的有效分類，填補(bǔ)了子午線輪胎模具皮下缺陷檢測領(lǐng)域的空白，有效確保了子午線輪胎模具的產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利說明】一種子午線輪胎模具皮下缺陷無損檢測的裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無損檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種子午線輪胎模具皮下缺陷無損檢測的裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國子午線輪胎產(chǎn)品向著高精度、更安全的方向發(fā)展，對子午線輪胎模具的質(zhì)量、技術(shù)水平也提出了更高的要求。然而，輪胎模具容易在精密鑄造加工過程中產(chǎn)生氣孔等缺陷，皮下缺陷的存在嚴(yán)重影響了子午線輪胎模具的疲勞強(qiáng)度、韌性等，同時(shí)降低其使用壽命。因此，輪胎模具行業(yè)亟需研發(fā)和推廣、應(yīng)用更高效率和更高精度的專業(yè)檢測設(shè)備，并不斷改進(jìn)和完善子午線輪胎模具皮下缺陷檢測方法。
[0003]目前針對子午線輪胎模具皮下缺陷檢測大部分都利用傳統(tǒng)噴砂工藝或除氣裝置，普遍存在檢測效果不佳、檢測效率過低等技術(shù)問題。而采用超聲波探傷時(shí)，由于子午線輪胎模具結(jié)構(gòu)的特殊性使得缺陷不易檢測，增加了探傷難度。對于輪胎模具的大批量檢測更是由于缺乏專業(yè)的檢測設(shè)備而難以實(shí)現(xiàn)。因此，研究針對子午線輪胎模具皮下缺陷的檢測方法是亟待解決的問題。
[0004]現(xiàn)如今，射線檢測技術(shù)憑借其直觀顯示工件內(nèi)部缺陷的大小和形狀，易于判定缺陷性質(zhì)以及檢測結(jié)果能長期保存等優(yōu)點(diǎn)，在檢測金屬鑄件內(nèi)部缺陷的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而針對子午線輪胎模具內(nèi)嵌鋼片并制有通氣孔的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，單一的射線檢測方式可能會(huì)造成漏檢或錯(cuò)檢情況。如何滿足模具鑄件缺陷全面檢測的需要，在通用射線檢測設(shè)備的基礎(chǔ)上，結(jié)合其他無損檢測設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，相互佐證相互補(bǔ)充，開發(fā)出智能化、自動(dòng)化的專業(yè)檢測裝置成為子午線輪胎模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要契機(jī)。
[0005]同時(shí)，子午線輪胎模具內(nèi)部普遍存在著氣孔、夾雜、疏松、裂紋等各類可能的缺陷。由于采集的圖像噪音較大，同一類缺陷圖像在表觀上也存在較大差異，在某一特征值中，類與類之間并不存在很明確的界限。故此，如何實(shí)現(xiàn)特定氣孔缺陷的高精度定位與檢測，以及在各類缺陷中對氣孔的高效識(shí)別也是子午線輪胎模具皮下氣孔缺陷檢測方法非常重要的研究方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種子午線輪胎模具皮下缺陷無損檢測的裝置及方法；解決現(xiàn)有技術(shù)中不能很好的對子午線輪胎模具特定氣孔缺陷的高精度定位、檢測與識(shí)別的技術(shù)問題。
[0007]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]1、一種子午線輪胎模具皮下缺陷無損檢測的裝置，其特征在于包括:用于識(shí)別、定位輪胎模具氣孔缺陷的射線檢測系統(tǒng)；用于輔助射線檢測系統(tǒng)以防止因輪胎模具的皮下區(qū)域的鋼片遮擋而引起漏檢的渦流檢測系統(tǒng)；
[0009]所述射線檢測系統(tǒng)包括:X射線源11、面陣列探測器12、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)13、計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)14、輪胎模具的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)16、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)16的控制系統(tǒng)15 ；
[0010]所述X射線源11的發(fā)射處和面陣列探測器12的接收處分別安裝有前后準(zhǔn)直器；面陣列探測器12的光電二極管與數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)13相連接；數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)13將采集到的數(shù)字信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)14 ;計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)14將控制指令發(fā)送給控制系統(tǒng)15 ;控制系統(tǒng)15控制輪胎模具在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)16上的準(zhǔn)確定位與傳送；
[0011]所述渦流檢測系統(tǒng)包括依次連接的振蕩器21、放置式檢測線圈22、信號(hào)檢測電路23、信號(hào)放大處理器24、顯不器25 ；
[0012]所述振蕩器21用于產(chǎn)生振蕩電流通過放置式檢測線圈22 ;放置式檢測線圈22用以檢測被測的子午線輪胎模具鑄件在其中產(chǎn)生渦流；信號(hào)檢出電路23用于將放置式檢測線圈22電性能的變化轉(zhuǎn)成電信號(hào)輸出給信號(hào)放大處理器24 ;信號(hào)放大處理器24將該電信號(hào)放大并消除干擾后輸出到顯示器25上以判定缺陷。
[0013]該裝置還包括一個(gè)具有鉛玻璃觀察窗口的X射線鉛門屏蔽裝置。
[0014]采用上述裝置對子午線輪胎模具皮下缺陷的無損檢測方法如下:
[0015](I)、調(diào)試參數(shù)31:根據(jù)子午線輪胎模具的材料、結(jié)構(gòu)及尺寸，對裝置檢測的空間分辨率和檢測靈敏度參數(shù)進(jìn)行調(diào)試；
[0016](2)調(diào)試各部件距離32:根據(jù)出射角大小，調(diào)節(jié)X射線源11、被測子午線輪胎模具、面陣列探測器12之間的距離，使被測被測子午線輪胎模具完全透照；
[0017](3)實(shí)施檢測33:將所檢測的子午線輪胎模具批量放置于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)16上并依次傳送；到達(dá)檢測平臺(tái)后，采用射線檢測系統(tǒng)進(jìn)行透照；透照完成后，采用渦流檢測系統(tǒng)進(jìn)行缺陷檢測，將放置式檢測線圈22靠近被測子午線輪胎模具，放置式檢測線圈22將磁信號(hào)經(jīng)過放大器處理后通過顯示器顯示結(jié)果，判定缺陷；
[0018](4)圖像處理34:引入亞像素邊緣提取方法，對子午線輪胎模具透照圖像進(jìn)行預(yù)處理、邊緣檢測、缺陷定位；
[0019](5)缺陷識(shí)別35:采用協(xié)同缺陷識(shí)別方法，識(shí)別從子午線輪胎模具皮下存在的氣孔缺陷；
[0020](6)模具分類36:控制系統(tǒng)15根據(jù)計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)14，控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)16在子午線輪胎模具經(jīng)過X射線源11后，將有缺陷和無缺陷的子午線輪胎模具分別分為兩個(gè)方向傳送。
[0021]所述亞像素邊緣提取方法的步驟如下:
[0022]采用二值化處理子午線輪胎模具的圖像，選取二值化閾值將其變成數(shù)字圖像以進(jìn)行后續(xù)處理；
[0023]采用3X3中值濾波方式，降低該圖像的噪聲；之后對該圖像采用基于灰度積分的亞像素提取方法處理，得到該圖像的邊緣，具體處理過程如下:
[0024]建立像素坐標(biāo)系，對平行于X軸和y軸的像素條分別進(jìn)行灰度積分；
[0025]首先取X = I的垂直像素條，即坐標(biāo)從(1，I)到(1，η)的點(diǎn)進(jìn)行積分，得到

η
[0026]X1=^E(IJ)(I)

/:1
[0027]同樣對X = 2，3，...，m的垂直像素條進(jìn)行相同處理；
[0028]取y = I的水平像素條，即坐標(biāo)從(1，I)到(m，I)的點(diǎn)進(jìn)行積分運(yùn)算，得到

【權(quán)利要求】
1.一種子午線輪胎模具皮下缺陷無損檢測的裝置，其特征在于包括:用于識(shí)別、定位輪胎模具氣孔缺陷的射線檢測系統(tǒng)；用于輔助射線檢測系統(tǒng)以防止因輪胎模具的皮下區(qū)域的鋼片遮擋而引起漏檢的潤流檢測系統(tǒng)； 所述射線檢測系統(tǒng)包括:χ射線源、面陣列探測器、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)、輪胎模具的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)； 所述X射線源的發(fā)射處和面陣列探測器的接收處分別安裝有前后準(zhǔn)直器；面陣列探測器的光電二極管與數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)相連接；數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)將采集到的數(shù)字信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)； 計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)將控制指令發(fā)送給控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)控制輪胎模具在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的準(zhǔn)確定位與傳送； 所述渦流檢測系統(tǒng)包括依次連接的振蕩器、放置式檢測線圈、信號(hào)檢測電路、信號(hào)放大處理器、顯示器； 所述振蕩器用于產(chǎn)生振蕩電流通過放置式檢測線圈；放置式檢測線圈用以檢測被測的子午線輪胎模具鑄件在其中產(chǎn)生渦流；信號(hào)檢出電路用于將放置式檢測線圈電性能的變化轉(zhuǎn)成電信號(hào)輸出給信號(hào)放大處理器；信號(hào)放大處理器將該電信號(hào)放大并消除干擾后輸出到顯示器上以判定缺陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:該裝置還包括一個(gè)具有鉛玻璃觀察窗口的X射線鉛門屏蔽裝置。
3.采用權(quán)利要求1或2所述裝置對子午線輪胎模具皮下缺陷的無損檢測方法，其特征在于包括如下步驟: (1)、調(diào)試參數(shù):根據(jù)子午線輪胎模具的材料、結(jié)構(gòu)及尺寸，對裝置檢測的空間分辨率和檢測靈敏度參數(shù)進(jìn)行調(diào)試； (2)調(diào)試各部件距離:根據(jù)出射角大小，調(diào)節(jié)X射線源、被測子午線輪胎模具、面陣列探測器之間的距離，使被測被測子午線輪胎模具完全透照； (3)實(shí)施檢測:將所檢測的子午線輪胎模具批量放置于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上并依次傳送；到達(dá)檢測平臺(tái)后，采用射線檢測系統(tǒng)進(jìn)行透照；透照完成后，采用渦流檢測系統(tǒng)進(jìn)行缺陷檢測，將放置式檢測線圈靠近被測子午線輪胎模具，放置式檢測線圈將磁信號(hào)經(jīng)過放大器處理后通過顯示器顯示結(jié)果，判定缺陷； (4)圖像處理:引入亞像素邊緣提取方法，對子午線輪胎模具透照圖像進(jìn)行預(yù)處理、邊緣檢測、缺陷定位； (5)缺陷識(shí)別:采用協(xié)同缺陷識(shí)別方法，識(shí)別從子午線輪胎模具皮下存在的氣孔缺陷； (6)模具分類:控制系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)，控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在子午線輪胎模具經(jīng)過X射線源后，將有缺陷和無缺陷的子午線輪胎模具分別分為兩個(gè)方向傳送。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無損檢測方法，其特征在于:所述亞像素邊緣提取方法的步驟如下: 采用二值化處理子午線輪胎模具的圖像，選取二值化閾值將其變成數(shù)字圖像以進(jìn)行后續(xù)處理； 采用3X3中值濾波方式，降低該圖像的噪聲；之后對該圖像采用基于灰度積分的亞像素提取方法處理，得到該圖像的邊緣，具體處理過程如下:建立像素坐標(biāo)系，對平行于X軸和I軸的像素條分別進(jìn)行灰度積分； 首先取X = I的垂直像素條，即坐標(biāo)從(1，I)到(l，n)的點(diǎn)進(jìn)行積分，得到
同樣對X = 2，3，...，m的垂直像素條進(jìn)行相同處理； 取y = I的水平像素條，即坐標(biāo)從(1，I)到(m，I)的點(diǎn)進(jìn)行積分運(yùn)算，得到
同樣對y = 2，3，...，η的水平像素條進(jìn)行相同處理； 提取亞像素元，通過預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值Mx，My與灰度積分值進(jìn)行比較，判定子午線輪胎模具氣孔缺陷是否存在； 該氣孔缺陷范圍內(nèi)有垂直像素條，則滿足如下公式: Xi>Mx(3) 該氣孔缺陷范圍內(nèi)有水平像素條，則滿足如下公式: Yj>My(4) 由此確定氣孔所在區(qū)域，實(shí)現(xiàn)缺陷定位到亞像素級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無損檢測方法，其特征在于:所述協(xié)同缺陷識(shí)別方法的步驟如下: (1)獲取合適的各類原始缺陷向量，作為樣本集Z，向量維數(shù)為η； (2)基于比例的K-均值聚類思想，建立在誤差平方和準(zhǔn)則基礎(chǔ)之上，stepI為確定最終各類缺陷特征向量，其個(gè)數(shù)為Μ，滿足M < N，并進(jìn)行初始化； (3)step2為計(jì)算各類缺陷特征向量的伴隨向量K構(gòu)造不同缺陷序參量之后進(jìn)行step3,即形成 SNN ； (4)機(jī)制演化過程的系列參數(shù)D、S、Y及Xk確定； (5)結(jié)合實(shí)時(shí)測量缺陷數(shù)據(jù)，進(jìn)入SNN，step4將不同缺陷序參量經(jīng)過各類缺陷序參量動(dòng)力演化過程step5，step6為獲得缺陷特征向量基準(zhǔn)，從而識(shí)別出對應(yīng)缺陷。
【文檔編號(hào)】G01N23/04GK104132949SQ201410334897
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】洪曉斌, 倪蕾, 周建熹 申請人:華南理工大學(xué)