专利名称：轮胎识别装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用三维扫描仪检测轮胎的大小和形状，以识别轮胎类型的装置。
背景技术：
图1是现有轮胎识别方式的示意图。在图1中，就现有轮胎识别系统而言，激光传感器20沿着直线运动导轨(linear motion guide) 10移动的同时，检测正在传送装置30上传送的轮胎的外径OD (Outer Diameter)和轮子的内径ID (Inner Diameter)，并与事先存储的轮胎大小列表进行比较，以对轮胎进行识别。图2显示通过现有识别装置检测的外径OD和内径ID。但是，根据现有方式，激光传感器20沿直线运动导轨10移动的过程需要约10秒以上的时间，这成为延迟生产工序进行速度的原因。当加快激光传感器20的移动速度时， 检测精确度会与其速度成比例地下降。而且，由于轮胎的通气孔(air vent)等，轮胎的外径OD或内径ID在识别时可能会有误差，从而存在识别率下降的问题。

发明内容
本发明的目的在于提供一种不仅可以在短时间内识别轮胎的类型，而且降低了误识别率的轮胎识别装置。为达到上述目的，本发明的一实施例涉及一种与三维扫描仪和用户终端连接的轮胎识别装置，所述装置包括轮胎规格数据库，其事先登记有针对多个轮胎的三维扫描数据；以及识别模块，其在所述轮胎规格数据库中检索同所述三维扫描仪所传送的三维扫描数据具有相同图案的三维扫描数据，并将同检索到的三维扫描数据相应的轮胎型号提供给所述用户终端。所述三维扫描仪瞬间扫描在正在传送带上传送的轮胎和静止的轮胎中的一个，并生成三维扫描数据。所述实施例的轮胎识别装置进一步可以包括扫描模块，其利用所述三维扫描数据计算被检测轮胎的外径、内径和高度中的至少一个；以及第二次识别模块，其对在所述识别模块的三维扫描数据图案的比较结果中最相似的轮胎型号和所述被检测轮胎的外径、内径和高度中的至少一个进行第二次比较。其中，在所述识别模块的三维扫描数据图案的比较结果中，当最相似的轮胎型号的三维扫描数据与被扫描轮胎的三维扫描数据之差超出预定的误差范围时，所述第二次识别模块可以进行所述第二次比较。根据本发明的轮胎识别装置，在轮胎生产工序中可以迅速识别轮胎类型，不需要为识别轮胎类型而终止传送装置，并且不会使识别工序受到通气孔等的妨碍，从而可以改善识别率。


图1是现有轮胎识别方式的示意图。图2显示通过现有识别装置检测的各种数据。图3显示本发明一实施例涉及的轮胎识别系统的结构。图4是三维扫描仪的安装位置示意图。图5显示三维扫描仪检测的轮胎的主要数据。图6显示检测图5所示轮胎后生成的数据云的例子。图7和图10分别显示各实施例涉及的识别服务器的结构。图8按类型显示轮胎形状的3种实施例。图9显示经过扫描图8所示轮胎后得到的侧面曲折形状。
具体实施例方式下面参照附图详细说明本发明的实施例。为了清楚说明本发明，附图中省略了与说明无关的部分，在通篇说明书中相同的部分使用了相同的附图标记。在通篇说明书中，当记载有某部分“包括”某结构部件时，在没有相反记载的情况下，并不是指排除其它结构部件，而是指还可以包括其它结构部件。而且，说明书中记载的 "...单元”、“模块"等术语是指可以处理至少一个功能或动作的单位，可以是硬件、软件、 或者硬件和软件的结合。通篇说明书中，轮胎识别装置具有与轮胎识别系统中识别服务器相同的概念。图3显示本发明一实施例涉及的轮胎识别系统的结构。图3所示轮胎识别系统包括三维扫描仪100、通过预定第一通信网络与三维扫描仪连接的识别服务器200、通过预定第二通信网络与识别服务器200连接的用户终端300和/或控制器400。三维扫描仪100也可以称激光扫描仪或地面激光雷达(Iidar)，是对检测对象发出激光束后，计算返回激光束的往返时间或相位差的装置。三维扫描仪100将计算出的往返时间或相位差值表示为X、Y、Z的三维坐标(或者点)，同时可以表示为多个点密集分布的点云(point clouds)形态。另一实施例的三维扫描仪100是利用三维激光轮廓传感器(3D laser profile sensor，或三维高速轮廓传感器)来识别被扫描对象的表面曲折形状的装置。所述三维激光轮廓传感器包括线激光器(line laser)和数码照相机。作为一例，三维激光轮廓传感器能够以每秒25KHz的速度获取被扫描对象的线轮廓数据，所以可以准确并瞬间地扫描传送中的轮胎。图4是显示三维扫描仪的安装位置的示意图。优选地，为了检测轮胎一侧的胎侧(SIDE WALL)，三维扫描仪100设置于从某一位置以垂直方向相距一定高度的位置上，所述某一位置是指从轮胎中心轴向外侧相隔预定距离的位置。或者如图4中的实施例所示，当三维扫描仪100扫描正在传送装置上传送的轮胎时，优选地，三维扫描仪100设置于从某一位置相距一定高度的位置上，所述某一位置是指从传送带移动方向的中心轴朝左侧或右侧相隔预定距离的位置。只是，三维扫描仪100的设置位置根据作为检测对象的轮胎的放置状态(例如，竖着放置)或传送状态(竖着传送时)会分别不同，所以不必要限定于特定位置上。图5显示三维扫描仪100检测的轮胎的主要数据，图6显示检测图5中轮胎后生成的数据云的例子。下面将扫描轮胎的胎侧部位后得到的点云或线轮廓数据称作“侧面曲折形状”。三维扫描仪100摄影轮胎的胎侧部位后生成如图6所示的侧面曲折形状。参照图 5，图6中由于其检测角度不同，通过三维扫描仪100检测的外径ODs及内径IDs与实际外径ODr及内径IDr会有较小的误差。即，可以看出检测的外径ODs比实际外径ODr稍微小， 而检测的内径IDs比实际内径IDr稍微大。因此，图6的侧面曲折形状相对于实际的完整侧面曲折形状会产生部分偏差，但轮胎规格数据库中事先登记的作为比较对象的侧面曲折形状也反映了上述偏差，所以能够准确地识别轮胎。三维扫描仪100根据识别服务器200的控制命令对正在传送带上传送的轮胎或静止状态的轮胎进行三维摄影。为了自动摄影正在传送的轮胎，本发明实施例涉及的轮胎识别系统进一步可以包括线传感器(未图示)，其用于判断传送中的轮胎是否进入摄影区。线传感器发出激光或红外线，以感应轮胎的进入与否，如果感应到轮胎已进入摄影区，经识别服务器200向三维扫描仪100发送扫描命令或直接给三维扫描仪100发送扫描命令。三维扫描仪100接收到“扫描开始命令”后以接通电源(power-on)和扫描准备状态(scan ready)来等候，当接到“扫描命令”时可以执行瞬间的三维扫描(scanning)。用户终端300是客户端，其包括用于给识别服务器200输入各种操作命令的输入单元(未图示)、用于输出根据所述操作命令的执行结果的输出单元(未图示)、通过识别服务器200和第二通信网络执行数据的发送和接收的数据通信单元(未图示)。输入单元通过键盘、触摸屏、鼠标、语音识别等的输入装置接收用于给识别服务器200发送的各种操作命令。输出单元通过显示器、打印机、扬声器中至少一个输出根据所述操作命令的执行结果。数据通信单元同样支持识别服务器200和用户终端300之间的通信协议。用户终端 300选择性地进一步可以包括存储器(未图示)和中央处理器(未图示)。其中，所述存储器存储用于控制三维扫描仪100的启动、操作、结束等的用户应用程序和/或用于控制识别服务器200的启动、设置变更、结束等的用户应用程序，并且所述中央处理器用于执行所述用户应用程序。控制器400 是指可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)、分散型控制系统(DCS, Distributed Control System)或控制用人机界面(PC-HMI, Human Machine Interface)，并具有通过识别服务器200和第二通信网络进行通信的数据通信单元(未图示)。利用控制器400可以控制与其连接的各种驱动装置(actuator)、传送装置、 包装机等。下面详细说明各实施例中识别服务器200的轮胎识别动作。实施例1实施例1涉及一种检测轮胎侧面曲折形状后将其与事先登记于轮胎规格数据库中的曲折形状进行比较，从而决定轮胎型号的技术。图7显示实施例1涉及的识别服务器200的结构。在图7的实施例中，识别服务器200包括通信模块210、扫描模块220、轮胎规格数据库230和识别模块M0。为了通过第一通信网络与三维扫描仪100进行数据的发送和接收，通信模块210支持USB、RS-232C等的串行有线通信协议；蓝牙、红外线通信(IrDA)、ZigBee等的短距离无线通信协议和网际协议(TCP/IP、HTTP、FTP等)中的至少一个。例如，当通信模块210 通过网际协议与三维扫描仪100进行通信时，为了顺利进行大容量的扫描数据的发送和接收，最好满足支持千兆以上的以太网协议。而且，通信模块210支持通过第二通信网络与用户终端300进行数据接收和发送的网际协议(TCP/IP、HTTP、FTP等)，并且进一步可以支持与各种控制器400进行通信的串行有线通信协议、网际协议和现场总线(field bus)协议中的至少一个。所述各种控制器 400使用识别服务器200所识别的轮胎型号信息。扫描模块220给三维扫描仪100发送扫描开始命令、扫描命令、扫描停止命令等控制命令，并从三维扫描仪100接收扫描数据(侧面曲折形状)后存储到存储器(未图示)中。轮胎规格数据库230中事先存储有用于识别轮胎的基准信息。所述基准信息包括特定轮胎的曲折形状，在进行轮胎的正式识别操作之前需要事先登记在轮胎规格数据库 230中。所述基准信息可以应用轮胎制作中使用的标准规格，也可以应用通过对相应工厂制作的所有类型的轮胎直接进行扫描的信息，所述轮胎规格数据库230是通过上述方式建立的。下面详细说明后者的数据库建立方法。通常，轮胎根据其类型的不同，外径和内径也不同。由于其外径和内径不同，侧面的曲折形状也不同。图8按类型显示轮胎形状的3种实施例，图9显示扫描图8中3种轮胎获得的侧面曲折形状。如果针对相应工厂的所有识别对象轮胎进行扫描后形成如图9所示的曲折形状， 则所生成的曲折形状与预定轮胎的标识符一起登记到轮胎规格数据库230中。在建立轮胎规格数据库230之后，识别模块240对利用三维扫描仪100检测的侧面曲折形状的图案和轮胎规格数据库230中事先登记的曲折形状的图案进行比较(图案的匹配)，以此来确定相应轮胎的型号。实施例2实施例2涉及一种当轮胎脱离适当的扫描位置后进行扫描，并通过侧面曲折形状的图案匹配导致轮胎检测失败时，通过补充扫描误差来识别轮胎的技术。作为检测对象的轮胎不一定总是定位于固定的摄影位置或者位于传送带的正中央，所以经扫描的侧面曲折形状有可能与轮胎规格数据库230中事先登记的曲折形状不一致。即，检测的曲折形状的图案和已登记的曲折形状的图案之间可能会发生纯位置上的误差。鉴于上述问题，实施例2的轮胎识别系统将检测到的曲折形状的图案和已登记的、曲折形状最相似的图案进行第一次匹配，当在第一次匹配中轮胎识别失败时，可以对所检测的曲折形状的外径0D、内径ID、高度(Height)中的至少一个与进行所述第一次匹配并已登记的曲折形状的外径0D、内径ID、高度(Height)进行第二次比较，以比较两者是否在预定误差范围内一致。经第二次比较，如果两者之差在允许的误差范围内，则将所述检测轮胎识别为所述第一次匹配的图案的轮胎型号(或品目)。图10显示实施例2涉及的识别服务器200-2的结构。在图10所示实施例中，识别服务器200-2包括通信模块210-2、扫描模块220-2、轮胎规格数据库230-2、识别模块
6240-2以及第二次识别模块250。实施例2的通信模块210-2与实施例1的通信模块210-1 相同，所以在此只对其它不同结构进行说明。扫描模块220-2给三维扫描仪100发送扫描开始命令、扫描命令、扫描停止命令等控制命令，并从三维扫描仪100接收扫描数据(侧面曲折形状)后将其存储到存储器(未图示)中。而且，扫描模块220-2利用所述扫描数据(侧面曲折形状)计算轮胎的外径0D、内径ID和高度(Height)中的至少一个，并将其存储到存储器(未图示)中。轮胎规格数据库230-2中事先存储有用于识别轮胎的基准信息。在进行正式的轮胎识别操作之前，所述基准信息应事先登记于轮胎规格数据库230-2中，所述基准信息包括特定轮胎的外径0D、内径ID及高度(Height)中至少一个和侧面曲折形状。识别模块240-2在轮胎规格数据库230-2中检索与三维扫描仪100检测的曲折形状的图案最相似的曲折形状的图案，并进行第一次匹配。经所述第一次匹配，当两个曲折形状图案的误差超出预定误差范围时，第二次识别模块250对被检测轮胎的外径0D、内径ID、高度(Height)中的至少一个与经所述第一次匹配的曲折形状的外径0D、内径ID、高度(Height)进行第二次比较，以比较两者是否在预
定误差范围内相一致。另外，虽然以上针对为进行轮胎识别而利用侧面曲折形状的实施例进行了说明， 但通过三维扫描仪100获得的数据云不仅仅是轮胎侧端面，因此也可以通过轮胎的检测用平面形状识别轮胎。以上对本发明的优选实施例进行了说明，但本发明并不限在此示出的实施例。凡在本发明的精神和范围之内所作的各种修改、等同替换均应属于本发明的保护范围之内。 而且，本发明实施例并不局限于所述装置，本发明所属技术领域的技术人员在制造所述装置的方法和程序中也可以容易应用本发明。
权利要求
1.一种轮胎识别装置，其与三维扫描仪和用户终端连接，其特征在于，包括轮胎规格数据库，其事先登记有针对多个轮胎的三维扫描数据；以及识别模块，其在所述轮胎规格数据库中检索同所述三维扫描仪所传送的三维扫描数据具有相同图案的三维扫描数据，并将检索到的三维扫描数据的相应轮胎型号提供给所述用户终端。
2.根据权利要求1所述的轮胎识别装置，其特征在于所述三维扫描数据是用于表示轮胎侧端面的曲折形状的数据云和线轮廓数据中的任何一个。
3.根据权利要求1所述的轮胎识别装置，其特征在于所述三维扫描仪瞬间扫描正在传送带上传送的轮胎和静止的轮胎中的一个，并生成三维扫描数据。
4.根据权利要求1所述的轮胎识别装置，其特征在于进一步包括扫描模块，其利用所述三维扫描数据计算被检测轮胎的外径、内径和高度中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的轮胎识别装置，其特征在于所述轮胎规格数据库中事先登记有多个轮胎的外径、内径和高度中的至少一个。
6.根据权利要求5所述的轮胎识别装置，其特征在于进一步包括第二次识别模块，其对在所述识别模块的三维扫描数据图案的比较结果中最相似的轮胎型号和所述被检测轮胎的外径、内径和高度中的至少一个进行第二次比较。
7.根据权利要求6所述的轮胎识别装置，其特征在于在所述识别模块的三维扫描数据图案的比较结果中，当最相似的轮胎型号的三维扫描数据与被扫描轮胎的三维扫描数据之差超出预定误差范围时，所述第二次识别模块进行所述第二次比较。
全文摘要
本发明提供一种通过利用三维扫描仪检测轮胎的大小和形状，以识别轮胎类型的装置。本发明的轮胎识别装置与三维扫描仪和用户终端连接，并包括轮胎规格数据库，其事先登记有针对多个轮胎的三维扫描数据；以及识别模块，在所述轮胎规格数据库中检索同所述三维扫描仪所传送的三维扫描数据具有相同图案的三维扫描数据，并将检索到的三维扫描数据的相应轮胎型号提供给用户终端。所述三维扫描数据是用于表示轮胎侧端面的曲折形状的数据云和线轮廓数据中的任何一个。根据上述结构，本发明在轮胎生产工序中可以迅速识别轮胎的类型，不需要为识别轮胎类型而停止传送装置，并且不会使识别工序受到通气孔等的妨碍，从而可以改善识别率。
文档编号G01B11/24GK102278953SQ20101056330
公开日2011年12月14日 申请日期2010年11月29日 优先权日2010年6月8日
发明者李机圣 申请人:Nes&Tec有限公司