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随着现代汽车工业的飞速发展,汽车轮胎行业也不断对轮胎产品的生产和质量进行改进。其中质量控制方面的国际要求不断提升,先进的质量检测设备得到了广泛的应用,其中散斑干涉无损检测仪器作为代表成为了主流。本课题组提出了进行此类散斑干涉无损检测仪器的研发,本论文的研究工作主要是研究现有的剪切电子散斑干涉理论,在其基础上发展出适用的一套理论,并建立模型,完成设计工作。
散斑干涉无损检测仪器由于能很好地帮助轮胎生产厂家检测成型胎的内部缺陷,避免厂家出口轮胎产品到欧美发达国家时处于被动,使厂家能保证供货质量,防止争端,因此近年来被受我国企业的重视。但是我们国家一直没有自主生产的类似设备,完全依靠进口。国外商家利用技术垄断优势,高价售卖此类设备给国内的轮胎生产企业。为此,自行研制生产这种设备,是受形势和市场驱动的;加上国内的图像处理、数字电子及散斑干涉相关理论研究已有很多且都在快速提高,相信这一研究方向有着非常好的发展前景。
剪切电子散斑干涉技术在轮胎无损检测的应用研究的主要内容包括:剪切电子散斑模型的研究建立,无损检测系统的设计,无损检测系统的数字化和其软件的设计实现,机械部分的设计和实现,控制系统的设计和其底层软件的设计和实现。
本论文主要从事了剪切电子散斑干涉技术在轮胎无损检测的应用研究中的部分研究工作。包括:剪切电子散斑模型的研究确立,无损检测系统的设计,无损检测系统的软件设计,以及图像算法实现工作。
剪切电子散斑干涉理论是整个研究课题的原点,在它的基础上寻找和发展出适合实际应用的模型,是第一步工作。首先必须是光路的设计(光的走向,元件的搭配,光的参数变化,激光发射器的模式),光路的设计要满足剪切电子散斑干涉理论的输入参数要求,主要是光的强度和相位变化,体现在光路成像的质量。随后就是剪切电子散斑干涉理论中对光路所成像的处理办法,考虑干扰的因素,引入了相移技术,同时为了配合相移技术的植入,修改了经典的剪切电子散斑干涉光路布局,实验主要是检验效果图像的质量。
无损检测系统必须基于剪切电子散斑干涉模型的确立,才能设计。模型的确立,也就是无损检测流程的确定,检测系统其实就是检测流程的实现。机械设备是肢体,PLC控制系统则是神经系统,而软件则是大脑,它包含控制指令功能和核心图像处理、识别算法。
软件的设计从全局到细节,从设计到具体实现,大体遵循软件工程方法的统一建模过程,不过根据实验需要也采用了部分极限编程和瀑布建模的思想。关于最重要的图像算法,其实它的理论并不复杂(包括普通均值滤波,相移干涉,去包裹,二值化等),但是软件实现这样的逻辑思维却相对比较困难。同时需要考虑到计算量和计算机实时显示等因素,在图像算法实现过程中,要用简洁精练的编程实现这些逻辑,同时还要考虑到干扰因素,选取图像算法的参数,并加入一些阈值判断计算办法。
这整个过程当中,没有绝对的标准和参照,所以研究空间仍然很大,目前本论文的研究只能说是在实验中找到了其中一种办法,加上去识别算法包含的去包裹算法的首选方案受到成像质量的影响,不能顺利实现,因此仍需要继续研究。