[发明专利]一种轮胎花纹深度测量装置及轮胎花纹深度计算方法

权利要求书

1.一种轮胎花纹深度计算方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1、连续捕获不少于五幅轮胎外廓光条图像；

S2、对各幅轮胎外廓光条图像进行处理，得到基于像素坐标的光条中心线，将光条中心线上的像素的坐标转化为世界坐标，得到基于世界坐标的轮胎外廓曲线；

S3、识别各轮胎外廓曲线上轮胎花纹的位置和深度；

其中，用于识别各轮胎外廓曲线上轮胎花纹的位置和深度的装置包括：轮胎支撑台、线激光器、高速连续拍摄的CCD工业摄像机和触发装置；所述轮胎支撑台用于支撑待测量的轮胎；所述触发装置位于所述支撑台的上侧，所述触发装置与所述线激光器、所述CCD工业摄像机电连接；所述线激光器用于产生稳定的线结构光，并投射到待检测轮胎的表面形成一条激光断面轮廓光条；所述CCD工业摄像机位于所述支撑台正下方，所述支撑台是透明的，当轮胎从所述支撑台上滚过时，所述触发装置工作，所述CCD工业摄像机能够等时间间隔连续捕获线结构光投射到轮胎上所形成的多幅轮胎外廓光条图像；

S4、对各位置的深度按时间序列进行样条拟合，得到深度与时间的函数关系式；

S5、对S4中所获得的函数关系式求导，得到导数为零的点所对应的时间点，并根据深度与时间的函数求出该时间点所对应的深度；

所述S3中具体包括以下步骤：

S301、对获得的光条中心线上的像素对应的世界坐标进行样条插值，得到轮胎外廓拟合曲线；

S302、对获得的光条中心线上的像素对应的世界坐标进行多项式拟合，得到轮胎外廓拟合曲线外凸方向的外包络曲线；

S303、将轮胎外廓拟合曲线与外廓拟合曲线外凸方向的外包络曲线作差，得到差值曲线；

S304、求差值曲线的最小值，并记录差值曲线上的所有差值小于0.6倍最小差值的点；

S305、将取出点的横坐标按升序排列，得到x坐标升序排列序列；

S306、对x坐标升序排列序列进行差分，得到x坐标差分序列；

S307、用x坐标差分序列减去x坐标差分序列的平均值，取符号后加1，所有大于平均值的点，其值为2，所有小于平均值的点，其值为0，得到x坐标标记序列；

S308、找出x坐标标记序列中所有不等于0的点，并记录x坐标标记序列的第一个点，得到单一的沟底标记点序列，记录沟底标记点序列相邻点之间的x坐标差值；

S309、在沟底标记点序列对应的各点两侧与相邻的标记点之间坐标差值0.5倍的范围内，得到差值曲线上的最小值，并记录横坐标和深度值，得到轮胎外廓光条图像上的各花纹深度；

S310、重复步骤301-309，直到计算出所有轮胎外廓光条图像上的轮胎花纹位置和深度。

2.如权利要求1所述的轮胎花纹深度计算方法，其特征在于，所述S1中具体包括以下步骤：

S101、利用线激光产生稳定的线结构光，并投射到轮胎轮廓表面形成一条激光断面轮廓光条；

S102、触发相机，对行驶中的轮胎进行等时间间隔连续拍摄，且连续拍摄的轮胎外廓光条图像不少于5幅；

S103、将拍摄的轮胎外廓光条图像按拍摄顺序传输到计算机。

3.如权利要求1所述的轮胎花纹深度计算方法，其特征在于，所述S2中具体包括以下步骤：

S201、获得各幅轮胎外廓光条图像上线结构光条的中心线；

S202、将各中心线上的各像素的坐标转换为世界坐标。

4.如权利要求1所述的轮胎花纹深度计算方法，其特征在于，S302中所采用的多项式为8阶多项式。

5.如权利要求1所述的轮胎花纹深度计算方法，其特征在于，所述S4中具体包括以下步骤：

S401、将各曲线上所测量的花纹深度值，按照横坐标位置排序；

S402、对比所有曲线上相同顺序的轮胎花纹所对应的横坐标值，x坐标相近的花纹为同一个直纹所对应的花纹深度；

S403、将同一个轮胎直纹所对应的各深度按拍摄时间顺序排列得到深度序列，并从第一幅开始，按照时间间隔建立时间序列；

S404、采用二次多项式，分别对各直纹所对应的花纹深度按照时间序列进行拟合，得到所有直纹所对应的深度随时间变化关系。

6.如权利要求1-5任一项所述的轮胎花纹深度计算方法，其特征在于，所述S5中具体包括以下步骤：

S501、对轮胎直纹所对应的深度时间关系曲线进行求导，求0导数所对应的时间；

S502、在轮胎直纹所对应的深度时间关系曲线上，求0导数时间所对应的深度，该深度就是该直纹所对应的深度；

S503、重复步骤S501-S502，得到所有直纹所对应的轮胎花纹深度。