Page 69 - 《橡塑技术与装备》2021年11期（6月下半月橡胶）
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新技术与新产品 赵璞·3D 激光测量系统在轮胎裁断接头检测的应用
法。3D 激光测量也是依赖于三角测量来重建三维场 先简单介绍一下，帘布接头主要品质管理如图 2 所示，
景，3D 激光传感器内部主要由一台激光发射器以及一 接头搭接量大小（如图 2 中的 a ）：帘布材料 1 和材料
台 3D 相机组成，激光发射器将激光平面 ( 光片 ) 投射 2 搭接处的接头尺寸 ；帘布宽度尺寸（如图 2 中的 b），
到被测量的物体上，反射光线通过 3D 相机采集，倘 帘布错边（如图中的 c），帘布开裂（如图 2 中的接头
若被测物体不移动，则 3D 相机记录的仅仅是单一的 开裂部分）。
一个轮廓线条 ；当被测物体移动（或者传感器整体移
动），那么 3D 相机就会连续地获得每个轮廓的点坐标
信息，再通过 PC 端的软件算法获取被测物表面连续
高低落差产生的三维立体效果图形，如图一所示。激
光三角测量是一种机器视觉技术，通过将激光光源与
相机配对来捕获三维测量数据（光源与相机配对关系
事先标定）。激光光束和相机都是指向被测目标 ( 如图
图 2 帘布接头示意
1), 采用已知的激光源和相机传感器之间的角偏移 (α),
使用三角测量获取深度的差异。图 1 激光三角测量利
4 3D 激光在帘布接头测量应用
用相机的固定角度偏移和激光位置，可以推导出被测
轮胎帘布裁断机接头 3D 激光检测装置如图 3 所
物表面与相机传感器之间的直线距离。
示，该系统的组成部分包括物料上下方各一对 3D 传
感器，分布于物料宽度的左右外缘，其作用为分别采
集胶料上表面和下表面的正常高度以及搭接部位的高
度信息，当接头位置经过传感器时候，通过高度差异
突变判定其为接头位置，通过编码器计算该突变产生
的时间以及产线速度来换算出接头搭接量的大小。
图 1 3D 激光测量示意图
对于“激光测距传感器”在工业的应用，其中最 图 3 3D 激光测量设备
具代表的就是“激光位移传感器”，它就是采用“激光 本次检测装置采用的传感器内部选用了德国 SICK
三角法”的原理，最大的特点就是精度高、频响快、 高端 RANGER 系列的 3D 相机以及德国 ZLASER 的
量程适中。凭借其优异的性能，激光位移传感器越来 激光发射器作为核心硬件以保证整体系统可以满足 0.3
越广泛地应用于工业现场的在线实时精密测量，包括
mm 的测量精度要求。3D 传感器头通过分析材料表面
对物体表面细微轮廓、几何尺寸大小、各种形状及自 高度段差来判断接头位置，在 3D 数据分析中，单侧
由曲面的测量。随着汽车工业迅猛发展，顾客对轮胎
材料接头会有明显的凸起和边界特性。本系统通过上
提出更高的安全及品质性能要求，轮胎半制品材料生
下两个传感器定位材料接头来计算接头量，并且在料
产过程的品质管控就显得尤为重要。通过三角激光测
的宽度方向每 1 mm 都有一个接头量的测量结果，可
量装置来测量帘布裁断接头搭接量的大小，实现标准
以获取到帘布材料从一侧到另一侧全部的接头趋势。
化管理来提升轮胎品质。
本次接头检测设备采用 4 套 3D 激光传感器，上下各
2 套，上下一组传感器测量的最大宽幅是 300 mm（可
3 帘布接头品质管理项目定义 以根据被测物的宽度来调整传感器的数量），4 套 3D
在介绍 3D 激光测量设备在帘布裁断设备应用前， 传感器可以满足 600 mm 的宽幅，如果从设备性价比
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2021 第 47 卷 ·19·
