一种多激光传感器邻域自标定胎面胶轮廓重构方法及装置与流程

本发明涉及胎面胶轮廓重构，特别是涉及一种多激光传感器邻域自标定胎面胶轮廓重构方法及装置。

背景技术：

1、新能源汽车的发展，促进了中国汽车工业的发展，从而也对轮胎行业提出了快速交付的要求。轮胎生产是一个复杂的连续过程，主要可分为五大核心环节。以下是各环节及其对应的关键设备概述：

2、1、密炼，主要目的：将橡胶、炭黑、助剂等原材料混合，制成符合性能要求的胶料；对应设备为：密炼机（如班伯里密炼机）、开炼机、胶料冷却线；2、半成品制备，主要目的：将胶料加工成轮胎各个部件（胎面、胎侧、帘布层、钢丝圈等）；对应设备为：挤出机（用于胎面、胎侧）、压延机（用于帘布挂胶）、裁断机（裁切帘布、带束层）、钢丝圈缠绕机；

3、3、成型，主要目的：将所有半成品部件按顺序精确地组装成一个未硫化的“生胎”；对应设备为：轮胎成型机（分为两鼓一次法、三鼓一次法等，是轮胎制造的“心脏”设备）；4、硫化，主要目的：对生胎加热加压，使橡胶发生交联（硫化），获得最终形状、花纹和性能；对应设备为：轮胎硫化机（有机械式和液压式，包含模具、胶囊等）；5、最终检验，主要目的：检查成品轮胎的外观、均匀性、动平衡及内部结构是否存在缺陷；对应设备为：均匀性试验机、动平衡试验机、x光检测机、外观检查机。

4、轮胎胎面胶挤出机是橡胶工业中专门用于生产轮胎胎面半成品的核心设备，属于冷喂料橡胶挤出机的一种。它通过螺杆旋转将固态胶料加热、塑化，并连续挤压通过特定形状的口模（模具），从而形成具有所需截面形状的胎面胶条。其核心工作原理是：胶料（通常为室温）从喂料口进入，在螺杆的旋转推动下向前输送。在此过程中，胶料受到机械剪切和外部加热的作用，逐渐由冷变热、由硬变软，最终成为均匀的粘性流体，并在机头处建立起足够压力，从口模中稳定挤出成型。挤出的热胎面胶条随后会经过冷却、定型、切断等工序，成为轮胎成型用的半成品

5、挤出的胎面胶的重量、宽度及胎面质量管制点的高度是确定其是否合格的主要因素，目前这个合格率在70%~85%，不合格的胎面胶需要重新制成胎料后，再进入挤出环节，如果再生回流的胎料挤出的胎面胶检验合格了，第二次合格就是二次合格，第三次才合格就是三次合格，显然一次合格率是个重要的指标，为了提高挤出胎面胶的一次合格率，既能加快交付，也能实现节能降本。为实现这个目标，现有技术是给胎面胶挤出机加装了一套测量装置对轮胎胎面胶挤出机产线产品进行在线实时测量和控制，以提高一次合格率。

6、在扫描胎面胶轮廓线时，胎面胶距离激光线扫描传感器远了，测量精度会不够，近了测量的视野又不够，视野就不能也胎面胶完整的轮廓线扫描出来。在权衡精度和视野的情况下，往往会用多个激光线扫描传感器来实现。当需要多个激光线扫描传感器测量然后生成胎面胶轮廓时就涉及传感器校准和轮廓重构了，但是目前校准的方法通常是：选用一个很大的基准板把所有激光线扫描传感器的相对的基准的倾角和距离校准好，然后用小的基准板校准传感器之间的相对位置；现有技术存在的缺点：上面这种校准方法的缺点是大的基准板加工难度大、成本高；另一方面是校定过程复杂；而且现有的轮廓重构方法对于重叠部分数据的提取准确性较低，所以亟需一种多激光传感器邻域自标定胎面胶轮廓重构方法。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多激光传感器邻域自标定胎面胶轮廓重构方法及装置，用于解决现有校准和轮廓重构方法存在大的基准板加工难度大、校定过程复杂以及对于重叠部分数据的提取准确性较低的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种多激光传感器邻域自标定胎面胶轮廓重构方法，包括以下步骤：获取两个相邻激光线扫描传感器对标定块进行扫描得到的轮廓线，其中，所述标定块位于两个相邻激光线扫描传感器的扫描激光重叠区；根据两个相邻激光线扫描传感器扫描得到的轮廓线确定两个相邻激光线扫描传感器之间的偏差角和偏差距离，并将所述偏差角和偏差距离转换到相对于第一个激光线扫描传感器的偏差角和偏差距离，从而完成对若干个激光线扫描传感器的标定；

4、获取若干个激光线扫描传感器扫描得到的关于被测胎面胶的局部轮廓线，并将所述局部轮廓线根据标定所得的偏差角和偏差距离进行旋转和平移；对经过旋转和平移后的相邻两个局部轮廓线进行欧氏空间距离计算，并根据计算结果确定相邻两个局部轮廓线的最佳匹配点集；对相邻两个所述局部轮廓线的最佳匹配点集进行加权融合处理，并根据加权融合处理结果得到关于被测胎面胶的整体轮廓线。

5、于本发明的一实施例中，所述根据两个相邻激光线扫描传感器扫描得到的轮廓线确定两个相邻激光线扫描传感器之间的偏差角和偏差距离，包括：确定两个相邻激光线扫描传感器扫描得到的轮廓线与水平线之间的倾角，并根据所述轮廓线与水平线之间的倾角差确定两个相邻激光线扫描传感器之间的偏差角，其中，所述轮廓线为线段且均为所述标定块整体轮廓线的其中一部分；将相邻的两个轮廓线根据所述偏差角旋转至水平状态，并根据水平状态下的两个相邻轮廓线确定两个相邻激光线扫描传感器之间的偏差距离。

6、于本发明的一实施例中，两个相邻激光线扫描传感器扫描得到的轮廓线均为线段，且两条线段上均有一个端点与所述标定块的边沿相对应，其中一个传感器扫描得到的线段的左边端点对应所述标定块的左边沿，另一个传感器扫描得到的线段的右边端点对应所述标定块的右边沿。

7、于本发明的一实施例中，所述将相邻的两个轮廓线根据所述偏差角旋转至水平状态，并根据水平状态下的两个相邻轮廓线确定两个相邻激光线扫描传感器之间的偏差距离，包括：将相邻的两个轮廓线根据所述偏差角旋转至水平状态，并确定旋转至水平状态下两个相邻轮廓线端点之间的距离；获取对应所述距离的标定块的长度或宽度，并判断所述距离是否等于所述标定块的长度或宽度；若否，则所述距离与标定块的长度或宽度之差即为两个相邻激光线扫描传感器之间的偏差距离。

8、于本发明的一实施例中，所述对经过旋转和平移后的相邻两个局部轮廓线进行欧氏空间距离计算，并根据计算结果确定相邻两个局部轮廓线的最佳匹配点集，包括：对相邻两个所述局部轮廓线对应的数据点进行欧氏空间距离计算，从而计算出相邻两个局部轮廓线的对应数据点之间的距离，并将相邻两个局部轮廓线的对应数据点之间的距离总和最小的对应数据点作为最佳的匹配点集。

9、于本发明的一实施例中，所述对相邻两个所述局部轮廓线的最佳匹配点集进行加权融合处理，并根据加权融合处理结果得到关于被测胎面胶的整体轮廓线，包括：根据所述最佳匹配点集分别对应的不同权重进行加权融合处理，从而去除重叠的冗余的数据点，并根据加权融合处理结果得到关于被测胎面胶的整体轮廓线。

10、一种多激光传感器邻域自标定胎面胶轮廓重构装置，包括数据处理系统，所述数据处理系统包括：数据获取模块，用于获取两个相邻激光线扫描传感器对标定块进行扫描得到的轮廓线；传感器标定模块，用于根据两个相邻激光线扫描传感器扫描得到的轮廓线确定两个相邻激光线扫描传感器之间的偏差角和偏差距离，并将所述偏差角和偏差距离转换到相对于第一个激光线扫描传感器的偏差角和偏差距离，从而完成对若干个激光线扫描传感器的标定；

11、胎面胶轮廓重构模块，用于获取若干个激光线扫描传感器扫描得到的关于被测胎面胶的局部轮廓线，并将所述局部轮廓线根据标定所得的偏差角和偏差距离进行旋转和平移；还用于对经过旋转和平移后的相邻两个局部轮廓线进行欧氏空间距离计算，并根据计算结果确定相邻两个局部轮廓线的最佳匹配点集；还用于对相邻两个所述局部轮廓线的最佳匹配点集进行加权融合处理，并根据加权融合处理结果得到关于被测胎面胶的整体轮廓线。

12、于本发明的一实施例中，还包括若干个依次排列设置在被检测的胎面胶上方的激光线扫描传感器和位于两个相邻激光线扫描传感器的扫描激光重叠区的标定块；其中，前一个所述激光线扫描传感器的脉冲输出端与后一个所述激光线扫描传感器的扫描触发输入端连接。

13、如上所述，本发明的一种多激光传感器邻域自标定胎面胶轮廓重构方法及装置，具有以下有益效果：

14、1、本发明不需要加工难度高、成本也高的大的标定物，同时标定过程简单，容易操作：本发明将一个小尺寸的标定块放在两个相邻两个激光线扫描传感器的激光扫描重叠区，测得标定块在两个传感器中的数据进行标定处理，这样的标定进行n-1次后，就可以实现全局标定，所以整体标定过程简单，容易操作；

15、2、对匹配的点集采用加权融合，提高了重叠部分数据的准确性：本发明通过计算相邻局部轮廓线上对应点之间的欧氏空间距离，从而可以得到最佳匹配点集，也就是相邻局部轮廓线之间的重叠点，然后对最佳匹配点集进行权融合处理，去除冗余的数据点之后再进行拼接，从而提高了重叠部分数据的准确性。