УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ШИН Российский патент 2020 года по МПК G01M17/02 

Настоящее изобретение относится к устройству для контроля шин, например, на линии по производству шин, в частности, к устройству для контроля возможного наличия дефектов на или вблизи поверхности шины, более конкретно, на или вблизи поверхности наружных стенок шины.

Как правило, шина имеет по существу тороидальную конструкцию относительно ее оси вращения во время эксплуатации и имеет осевую среднюю плоскость, перпендикулярную к оси вращения, при этом указанная плоскость, как правило, представляет собой (по существу) геометрическую плоскость симметрии (например, при игнорировании возможных незначительных асимметрий, таких как в рисунке протектора и/или во внутренней структуре).

В данном случае идентифицированы две части шины: коронная зона и наружные стенки. Коронная зона содержит протекторный браслет, брекер и соответствующую часть каркасного конструктивного элемента, расположенную в радиальном направлении внутри них.

Термин «наружная стенка» предназначен для обозначения одной из двух частей шины, которые обращены друг к другу и которые проходят в радиальном направлении с противоположных сторон коронной зоны до бортов, то есть до двух радиально внутренних концевых краев шины, имеющих протяженность в направлении вдоль окружности в плоскости, по существу перпендикулярной к оси вращения, при этом каждый из указанных бортов предназначен для соединения с соответствующим монтажным ободом. Таким образом, каждая наружная стенка содержит соответствующую часть каркасного конструктивного элемента и часть, расположенную в аксиальном направлении снаружи от нее и выполненную из соответствующего эластомерного материала, которую обычно называют «боковиной».

Как правило, каркасный конструктивный элемент содержит, по меньшей мере, один слой каркаса, имеющий соответственно противоположные концевые края, введенные в контактное взаимодействие с соответствующими кольцевыми усилительными конструктивными элементами, как правило, называемыми «сердечниками бортов», встроенными в зонах, названных выше наименованием «борта». В «бескамерных» шинах слой каркаса полностью покрыт слоем эластомерного материала, предпочтительно на основе бутила, обычно называемым «герметизирующим слоем», обладающим отличными характеристиками непроницаемости по отношению к воздуху и проходящим от одного борта до другого.

Также предусмотрено, что конструкция наружной стенки также полностью включает в себя так называемую «плечевую зону», то есть часть шины, предназначенную для соединения коронной зоны с радиально внутренней частью наружной стенки (другими словами, две плечевые зоны соответствуют двум радиально и аксиально наружным кольцевым «краям» шины). Плечевая зона имеет протяженность в направлении вдоль окружности в плоскости, по существу перпендикулярной к оси вращения.

Термин «шина» предназначен для обозначения готовой шины, то есть шины после этапов формования в пресс-форме и вулканизации, следующих за этапом сборки. В альтернативном варианте термин «шина» предназначен для обозначения невулканизированной шины, то есть шины перед ее вулканизацией.

Термин «компонент» шины предназначен для обозначения любого элемента, который выполняет некоторую функцию, или его части.

Термины «наружная» или «внутренняя» поверхность шины соответственно предназначены для обозначения поверхности, которая остается видимой после соединения шины с соответствующим ей, монтажным ободом, и поверхности, которая больше не является видимой после указанного соединения.

Термины «оптическое», «световое» и аналогичные относятся к используемому электромагнитному излучению, которое имеет, по меньшей мере, одну часть спектра, находящуюся в расширенных пределах оптического диапазона и необязательно находящуюся строго в пределах оптического диапазона (другими словами, 400-700 нм), например, такие расширенные пределы оптического диапазона могут охватывать от ультрафиолетовой до инфракрасной области спектра (например, длины волн, находящиеся в диапазоне от приблизительно 100 нм до приблизительно 1 мкм).

В настоящей заявке принята лучевая модель светового излучения, то есть предполагается, что световое излучение, падающее в точке поверхности и созданное неточечным источником света (при этом в случае точечного источника был бы один луч), соответствует совокупности световых лучей, падающих в данной точке и имеющих прямолинейное направление распространения, которое соединяет каждую точку источника света с указанной точкой поверхности, при этом каждый из таких лучей имеет соответствующую часть общей силы света, падающего в данной точке.

Термин «направленное световое излучение», падающее в точке поверхности, предназначен для обозначения светового излучения, для которого имеется телесный угол, имеющий данную точку в качестве вершины и величину, которая меньше или равна π/8 стерадиан, в пределах которого «падает», по меньшей мере, 75% от суммарной силы света, предпочтительно, по меньшей мере, 90%, более предпочтительно вся сила света.

Термин «рассеянное световое излучение» предназначен для обозначения ненаправленного светового излучения.

Термин «световое излучение, падающее под скользящим углом», падающее в точке поверхности, предназначен для обозначения светового излучения, при котором световой пучок, соответствующий, по меньшей мере, 75% от суммарной силы света светового излучения, падающего в данной точке поверхности, образует с плоскостью, касательной к поверхности в каждой указанной точке, угол падения, который меньше или равен 60°.

Результаты измерений, выполненных между источниками света и/или подысточниками и точкой, принадлежащей элементу вне их, относятся к расстоянию между центральной точкой указанных источников света и/или подысточников и вышеупомянутой точкой.

Термин «изображение» или синонимично «цифровое изображение» предназначен для обозначения в общем случае набора данных, как правило, содержащихся в компьютерном файле, в котором каждая координата (как правило, двумерная) из конечной совокупности (как правило, двумерной и матричной, то есть N строк × М столбцов) пространственных координат (при этом каждая из них, как правило, соответствует пикселю) связана с соответствующим набором числовых значений (которые могут характеризовать величины разного типа). Например, в монохромных изображениях (подобных изображениям в уровнях серого) такой набор значений совпадает с одним значением на конечной шкале (как правило, с 256 уровнями или тонами), при этом такое значение характеризует, например, уровень светлоты (или интенсивности) соответствующей пространственной координаты при визуализации, в то время как в цветных изображениях набор значений характеризует уровень светлоты множества цветов или каналов, как правило, основных цветов (например, красного, зеленого и синего в цветовом пространстве RGB, при этом голубого, пурпурного, желтого и черного в цветовом пространстве CMYK). Термин «изображение» необязательно означает его реальную визуализацию.

Каждая ссылка на конкретное «цифровое изображение» (например, на двумерное цифровое изображение, первоначально полученное на шине) охватывает в более общем смысле любое цифровое изображение, которое может быть получено посредством одной или более операций цифровой обработки указанного конкретного цифрового изображения (подобных, например, фильтрации, выравниванию, сравнению с порогом, морфологическим преобразованиям - «открытию» и т.д., вычислениям градиентов, «сглаживанию» и т.д.).

Термин «двумерное изображение» предназначен для обозначения цифрового изображения, каждый пиксель которого имеет соответствующую часть информации, характеризующую отражательную/рассеивающую способность и/или цвет поверхности, такого как изображения, регистрируемые обычными цифровыми камерами.

Термин «линейный участок поверхности» предназначен для обозначения участка поверхности, имеющего один размер, значительно больший, чем другой размер, определяемый в направлении, перпендикулярном к направлению данного одного размера, и, как правило, превышающий другой размер, по меньшей мере, на два порядка величины. Меньший размер линейного участка поверхности, как правило, меньше или равен 0,1 мм.

Термин «линейное изображение» предназначен для обозначения цифрового изображения, имеющего значительно большее число столбцов пикселей, чем число строк, как правило, превышающее число строк, по меньшей мере, на два порядка величины. Как правило, число строк составляет от 1 до 4, и число столбцов составляет более 1000. Термины «строки» и «столбцы» используются традиционно и являются взаимозаменяемыми.

Термин «длительность цикла» на производственной линии, содержащей, по меньшей мере, одну рабочую станцию, предпочтительно множество рабочих станций и включенной в установку для изготовления шин, предназначен для обозначения определяемого при нормальных рабочих условиях, максимального времени прохождения изготавливаемой шины через рабочую станцию, за которое собирают/формируют, по меньшей мере, одну часть компонента самой шины. Например, длительность цикла может находиться в диапазоне между приблизительно 20 и приблизительно 120 секундами.

В процессах производства и сборки шин для колес транспортных средств существует потребность в выполнении операций контроля качества изготовленных изделий с целью устранения возможности попадания шин, которые являются дефектными или в любом случае не отвечают техническим требованиям, на рынок и/или с целью последовательного регулирования используемых установок и оборудования для улучшения и оптимизации характеристик операций, выполняемых в производственном процессе.

Такие операции контроля качества включают, например, те, которые выполняются операторами, которые тратят заданный промежуток времени, находящийся в диапазоне, например, между 30 с и 60 с, выполняя визуальную и тактильную проверку шины; если с учетом его/ее опыта и чувствительности оператор заподозрит, что шина не соответствует определенным стандартам качества, сама шина будет подвергнута дополнительным проверкам посредством более детального контроля человеком и/или посредством соответствующих устройств для более глубокой оценки возможных недостатков с точки зрения конструкции и/или качества.

В US 2012/0134656 показаны осветительное устройство и устройство контроля шины, которые могут легко обнаружить аномалии формы шины. Фотографическая часть фотографирует участок внутренней поверхности шины, в то время приводная часть обеспечивает поворот шины и контролирующей части друг относительно друга вокруг оси шины в состоянии, когда шина облучается светом из источника света, расположенного вдоль внутренней поверхности шины, в направлении вдоль окружности шины.

В документе WO 2015/004587 на имя того же Заявителя показаны способ и соответствующая установка для контроля шин на производственной линии, при этом способ включает: выполнение шины, подлежащей контролю; упругое деформирование части наружной стенки шины посредством сжимающей силы, действующей на наружную поверхность контакта части наружной стенки, при этом сжимающая сила имеет аксиальное направление и направлена к плоскости средней линии; освещение внутренней и/или наружной поверхности данной части наружной стенки и регистрацию изображения освещенной поверхности; генерирование контрольного сигнала, характеризующего зарегистрированное изображение, и анализ контрольного сигнала для обнаружения возможного наличия дефектов на данной части наружной стенки.

В ЕР 1120640 описаны способ и устройство для контроля внешнего вида и формы объекта. Первые средства фотографирования фотографируют линейный участок объекта, освещенного первым щелевым источником света, для получения данных о внешнем виде, вторые средства фотографирования фотографируют тот же линейный участок, освещенный вторым щелевым источником света, для получения данных о форме, и оценку качества внешнего вида и формы объектов выполняют на основе данных о внешнем виде и данных о форме.

В области контроля шин Заявитель поставил перед собой задачу анализа внутренней и/или наружной поверхности шины посредством оптического получения их цифровых изображений и их последующей обработки, например, для обнаружения возможного наличия дефектов, видимых на поверхности. Отыскиваемые дефекты могут представлять собой, например, неровности на поверхности шины (невулканизированную смесь, изменения формы и т.д.), неодинаковость структуры, разрезы, наличие посторонних предметов на поверхности и т.д.

Заявитель отметил, что для обеспечения возможности использования контроля в едином масштабе времени в установке для производства шин необходимо выполнять сам контроль за короткие промежутки времени и с низкими затратами.

Заявитель установил в результате наблюдений, что на «трехмерных» изображениях (то есть изображениях, каждому пикселю которых соответствуют данные о высоте поверхности, например, изображениях, полученных посредством лазерной триангуляции) некоторые двумерные дефекты (то есть те, для которых нехарактерно изменение высоты поверхности, подобные, например, разрезам с сопрягающимися краями) трудно обнаружить или они фактически не могут быть обнаружены посредством обработки изображений.

Кроме того, размерная разрешающая способность трехмерных изображений, в частности, в направлении высоты иногда не является достаточно высокой для обнаружения дефектов, которые не очень выражены.

Следовательно, Заявитель определил то, что предпочтительно регистрировать и анализировать «двумерные» изображения (в качестве дополнения или альтернативы по отношению к трехмерным изображениям). Кроме того, Заявитель определил, что для получения цифровых изображений участков внутренней поверхности шины предпочтительно наличие отражающей поверхности, которая отражает линию визирования, поскольку это также обеспечивает возможность визуализации участков внутренней поверхности, которые в противном случае было бы трудно или невозможно визуализировать в камере вследствие ограниченного пространства, доступного для перемещения камеры, которая поэтому не может быть размещена так, как желательно. Следовательно, по меньшей мере, одна отражающая поверхность направляет оптический путь света желательным образом, так что он в любом случае может достигать камеры и, например, датчика, размещенного в ней.

Заявитель осознал, что в устройствах для контроля шин посредством оптического получения двумерных изображений такого типа, как описанное в US 2012/0134656, размещение источников света, прикрепленных к одному концу зеркала с большими размерами, обуславливает большой общий объем устройства, что приводит к относительно большому минимальному расстоянию между источниками света и поверхностью шины также в случае максимально возможного приближения устройства к внутренней поверхности шины.

Заявитель также осознал, что устройства для контроля посредством оптического получения двумерных изображений такого типа, как описанное в ЕР 1120640, в которых два изображения внутренней части шины получают посредством матричной камеры для проецирования изображений и линейной камеры, предусматривают конструкцию и размещение источников света (см., дугу 6 из источников света), которые делают общий объем группы источников света очень большим, а также препятствуют приближению к поверхности шины на расстояние, меньшее, чем определенное расстояние. Свет, излучаемый источниками света, имеет оптический путь до достижения линейной камеры, включая отражения на зеркале 8, который является сравнительно длинным. Кроме того, наличие двух камер при освещении одного и того же участка делает устройство очень сложным, громоздким и не очень гибким при получении изображений при рассеянном свете и/или свете, падающем под скользящим углом.

Заявитель также осознал, что способ и установка для контроля посредством оптического получения двумерных изображений такого типа, как описанные в WO 2015/004587, не оптимизированы для освещения, необходимого на внутренней поверхности шины, то есть в данном документе не описаны источники света, способные генерировать освещение светом, падающим под скользящим углом, и/или рассеянным светом, которые Заявитель считает оптимальными для освещения участков поверхности шины для обнаружения ее дефектов.

Следовательно, Заявитель поставил перед собой задачу разработки устройства для контроля шин, способного получать двумерные изображения (в частности, для обнаружения дефектов на поверхности шин) поверхности шины, которое пригодно для встраивания в линию по производству шин в производственной установке, другими словами, пригодно для использования при уменьшенных рабочем времени и затратах и способно обеспечивать надежные результаты. В частности, Заявитель поставил перед собой задачу разработки устройства, способного получать двумерные изображения, в частности, для обнаружения дефектов на внутренней поверхности шины, когда «пространство для маневрирования», в котором устройство может перемещаться, очень мало и освещение некоторых участков поверхности является особенно сложным вследствие поднутрений и выпуклостей, имеющихся на внутренней поверхности самой шины. Данная конфигурация внутренней поверхности шины в сочетании с ее по существу черным цветом также требует сильного освещения участка поверхности, подлежащего контролю. Это может быть обеспечено посредством высокомощных источников света или посредством приближения источников света как можно ближе к самой шине.

Заявитель осознал, что при обеспечении возможности соединения камеры, отражательного элемента и, по меньшей мере, трех источников света за счет использования расположения таких элементов в пространстве можно создать возможность получения изображений как при рассеянном свете, так и при свете, падающем под скользящим углом, при меньшем расстоянии, особенно целесообразном для вышеупомянутого контроля шины.

Более точно, в завершение Заявитель обнаружил, что устройство, содержащее камеру, имеющую линию визирования, по меньшей мере, три источника света и отражательный элемент, - при этом первый источник света и отражательный элемент расположены между вторым источником света и третьим источником света, - является особенно компактным и «маневренным», может быть подведено достаточно близко к поверхности шины и/или может быть вставлено внутрь самой шины.

Кроме того, оно оказывается особенно гибким при получении изображений при рассеянном свете большой силы и/или при большом телесном угле падения и/или при получении изображений при свете, падающем под скользящим углом с, по меньшей мере, одной или с обеих сторон линии визирования, что также создает возможность обнаружения трехмерных дефектов из двумерных изображений. Кроме того, устройство выполнено с возможностью его приближения на сравнительно короткое расстояние от внутренней поверхности шины для ее освещения с интенсивностью света, достаточной для ее надлежащего освещения.

В соответствии с первым аспектом изобретение относится к устройству для контроля шины на линии по производству шин.

Предпочтительно, предусмотрена система обнаружения, содержащая камеру, имеющую линию визирования, лежащую в оптической плоскости, проходящей через камеру.

Предпочтительно, предусмотрены первый источник света, второй источник света и третий источник света, при этом указанный второй источник света и указанный третий источник света расположены с противоположных сторон относительно указанной оптической плоскости и симметрично относительно указанного первого источника света.

Указанный первый источник света предпочтительно выполнен с возможностью излучения первого рассеянного светового излучения на указанный участок поверхности, и указанные второй источник света и третий источник света выполнены с возможностью излучения второго светового излучения, падающего под скользящим углом, и третьего светового излучения, падающего под скользящим углом, на участок поверхности указанной шины, совпадающий с указанной линией визирования или близкий к ней.

Предпочтительно, предусмотрен отражательный элемент, образующий отражающую плоскость, расположенную перпендикулярно к указанной оптической плоскости, при этом указанный отражательный элемент расположен между указанными вторым источником света и третьим источником света, при этом указанный отражательный элемент выполнен с возможностью отражения указанной линии визирования под углом, находящимся в диапазоне между приблизительно 60° и приблизительно 120°, и при этом минимальное расстояние между указанной отражающей плоскостью и плоскостью фокусировки указанной камеры, проходящей через указанную отражаемую линию визирования, меньше минимального расстояния между одним из указанных первого источника света, второго источника света и третьего источника света и указанной плоскостью фокусировки.

В соответствии со вторым аспектом изобретение относится к комплекту для контроля шины.

Комплект предпочтительно содержит устройство согласно первому аспекту.

Комплект предпочтительно содержит деформирующий элемент, выполненный с возможностью образования упруго деформированной части на указанной шине посредством физического контакта.

Согласно третьему аспекту изобретение относится к линии контроля шин.

Предпочтительно, предусмотрена опора для шины.

Предпочтительно, предусмотрена роботизированная рука.

Предпочтительно, предусмотрено устройство согласно первому аспекту, соединенное с указанной роботизированной рукой.

Заявитель считает, что для контроля поверхности шин, в частности, их внутренней поверхности с целью обнаружения возможных дефектов на указанной поверхности путем получения и обработки двумерных цифровых оптических изображений посредством камеры размещение, по меньшей мере, трех источников света, из которых первый источник света выполнен с возможностью излучения рассеянного света на часть шины, подлежащую контролю, и второй источник света и третий источник света выполнены с возможностью излучения светового излучения, падающего под скользящим углом, и расположены соответственно с противоположных сторон по отношению к оптической плоскости, задаваемой камерой, и первый источник света расположен между вторым и третьим источниками света, создает возможность освещения части, подлежащей контролю, посредством излучения двух типов - падающего под скользящим углом и рассеянного. Таким образом, при последующем анализе полученных изображений можно будет выделить дефекты, которые, например, могут иметься на участке внутренней поверхности шины. Кроме того, размещение отражательного элемента между источниками света обеспечивает возможность визуализации частей шины, в частности, участков внутренней поверхности шины, которые в противном случае невозможно визуализировать, по следующим причинам. Шина имеет диаметр, который в большинстве случаев значительно больше ее ширины, и поэтому устройство, выполненное с возможностью, по меньшей мере частичного, входа в шину и обнаружения ее дефектов должно предпочтительно сохранять компактность особенно в направлении протяженности, соответствующем ширине шины. Следовательно, размещение камеры «за» источниками света для прямого обнаружения света, отражаемого освещенной поверхностью, сделало бы устройство непригодным для обследования некоторых участков внутренней поверхности шины, в частности, это относится к внутренней поверхности, противоположной в аксиальном направлении по отношению к боковине, и к внутренней поверхности плечевой зоны, поскольку протяженность, задаваемая камерой и источниками света, расположенными одна за другими, как правило, слишком большая. Наличие отражательного элемента обеспечивает возможность другого размещения источников света и камеры друг относительно друга для получения очень компактного устройства, в частности, в одном направлении, так что свет, отраженный освещенной поверхностью, может быть направлен в камеру посредством отражающей поверхности, при этом он будет приобретать другое направление по отношению к «прямому» направлению. Кроме того, удерживание угла отражения линии визирования в пределах 60°-120° является предпочтительным, поскольку это обеспечивает возможность взаимного расположения источников света, отражательного элемента и камеры, которое обеспечивает максимальную компактность устройства.

Заявитель также считает, что предпочтительно иметь возможность приближения на сравнительно короткое расстояние от внутренней поверхности шины для ее освещения при высокой интенсивности света без использования источников света с такой мощностью, которая вызвала бы сильное рассеяние тепла. Заявитель также считает, что, поскольку наличие различных источников света желательно, чтобы иметь разные типы освещения, а именно при свете, падающем под скользящим углом, и рассеянном свете, оптимальные для обнаружения дефектов, а также чтобы иметь высокую интенсивность света на участке поверхности, который должен быть освещен, данный аспект также предусматривает относительное «увеличение» размеров устройства со стороны оптической плоскости в направлении, в котором расположены все данные источники света. Следовательно, Заявитель считает, что выполнение отражательного элемента, который представляет собой элемент в устройстве, «ближайший» к поверхности, подлежащей контролю, при удерживании источников света дальше от нее обеспечивает возможность минимизации протяженности оптического пути света, излучаемого источниками света, который отражается участком поверхности шины и обнаруживается камерой, в результате чего используется вся интенсивность света, создаваемая источниками света, и одновременно минимизируются риски контакта между устройством и шиной и повреждений, обусловленных этим.

Настоящее изобретение в одном или более из вышеупомянутых аспектов может также иметь один или более из предпочтительных отличительных признаков, описанных в дальнейшем.

Указанная камера предпочтительно представляет собой линейную камеру, и указанный участок поверхности представляет собой линейный участок поверхности.

Указанное минимальное расстояние между указанной отражающей плоскостью и указанной плоскостью фокусировки указанной камеры, проходящей через указанную отражаемую линию визирования, предпочтительно меньше каждого минимального расстояния между указанными первым источником света, вторым источником света и третьим источником света и указанной плоскостью фокусировки.

Другими словами, отражающая плоскость представляет собой элемент, ближайший к плоскости фокусировки, по отношению ко всем источникам света.

Указанный первый источник света предпочтительно включает в себя первый подысточник и второй подысточник, при этом указанный первый подысточник и указанный второй подысточник расположены симметрично относительно указанной оптической плоскости. Более предпочтительно, если указанный первый источник света включает в себя третий подысточник и четвертый подысточник, при этом указанный третий подысточник и указанный четвертый подысточник расположены симметрично относительно указанной оптической плоскости. Еще более предпочтительно, если первый подысточник и второй подысточник расположены симметрично сбоку от указанного отражательного элемента. Еще более предпочтительно, если третий подысточник и четвертый подысточник расположены симметрично сбоку от указанного отражательного элемента.

Первый источник света обеспечивает рассеянное освещение участка поверхности. Теоретически желательно наибольшее возможное число таких источников рассеянного света для получения оптимального освещения. Однако это противоречило бы требованию компактности устройства, которая желательна, поскольку, например, предпочтительно, чтобы его можно было вставлять внутрь шины. По мнению Заявителя, наличие двух и более предпочтительно четырех подысточников представляет собой оптимальный компромисс между числом источников рассеянного света и конечным размером устройства.

Кроме того, предпочтительна симметрия источников света относительно оптической плоскости, и она предпочтительно сохраняется также при размещении первого источника света, который предпочтительно включает в себя два или четыре подысточника, расположенные с двух сторон от оптической плоскости. Симметрия источников света обеспечивает возможность освещения участка поверхности шины, которое является по существу симметричным, и, следовательно, изображения, получаемые при различном освещении, легче сравниваются друг с другом, что упрощает алгоритмы обработки изображений, зарегистрированных камерой.

Каждый из указанного второго источника света и указанного третьего источника света предпочтительно содержит один подысточник. Таким образом, они создают соответствующее направленное излучение, предпочтительно падающее под скользящим углом.

Указанный первый подысточник и указанный второй подысточник указанного первого источника света предпочтительно являются копланарными и определяют плоскость, по существу параллельную плоскости фокусировки. Более предпочтительно, если расстояние между указанной плоскостью фокусировки и плоскостью, проходящей через указанный первый подысточник и указанный второй подысточник, находится в диапазоне между приблизительно 85 мм и приблизительно 95 мм.

Указанный третий подысточник и указанный четвертый подысточник предпочтительно являются копланарными и определяют плоскость, по существу параллельную плоскости фокусировки. Более предпочтительно, если расстояние между указанной плоскостью фокусировки и плоскостью, проходящей через указанный третий подысточник и указанный четвертый подысточник, находится в диапазоне между приблизительно 75 мм и приблизительно 85 мм.

Указанный второй источник света и указанный третий источник света предпочтительно являются копланарными и определяют плоскость, по существу параллельную плоскости фокусировки. Более предпочтительно, если расстояние между плоскостью, параллельной указанной плоскости фокусировки и проходящей через подысточник указанного первого источника света, и плоскостью, параллельной указанной плоскости фокусировки и проходящей через указанный второй источник света и указанный третий источник света, находится в диапазоне между приблизительно 10 мм и приблизительно 40 мм.

Поскольку отражательный элемент для отражения оптического пути светового излучения находится под определенным углом относительно источников света, имеет место минимальный размер устройства в двух направлениях, перпендикулярных друг другу и копланарных по отношению к оптической плоскости, благодаря вышеупомянутому углу. Следовательно, размещение источников света в разных плоскостях, смещенных друг от друга, и на указанных предпочтительных расстояниях не вызывает увеличения размера устройства, поскольку источники света находятся в пределах размеров в двух перпендикулярных направлениях, определяемых углом, под которым расположен отражательный элемент. Заявитель считает, что размещение в смещенных плоскостях представляет собой оптимальное размещение для надлежащего освещения участка поверхности шины светом, падающим под скользящим углом, и рассеянным светом.

Расстояние между указанным первым источником света и указанной плоскостью фокусировки предпочтительно больше расстояния между указанным вторым источником света и указанной плоскостью фокусировки или между указанным третьим источником света и указанной плоскостью фокусировки.

Первый источник света предпочтительно находится существенно дальше от поверхности, которая должна быть освещена, именно для получения оптимальным образом рассеянного света, имеющего высокую интенсивность, в то время как второй источник света и третий источник света, создающие свет, падающий под скользящим углом, расположены ближе и под надлежащим углом.

По меньшей мере, один из указанных подысточников указанного первого источника света или указанного второго источника света или указанного третьего источника света предпочтительно определяет основное направление протяженности, по существу параллельное указанной оптической плоскости.

Более предпочтительно, если все подысточники указанного первого источника света, указанного второго источника света и указанного третьего источника света определяют основное направление протяженности, по существу параллельное указанной оптической плоскости.

Основное направление протяженности предпочтительно совпадает с осью источника света, проходящей в направлении его наибольшей протяженности.

Выражение «по существу параллельное» в отношении расположения двух источников света и, в частности, их соответствующих основных направлений протяженности охватывает все конфигурации, в которых два различных источника света имеют соответствующие основные направления, образующие угол, величина которого в радианах по существу совпадает со значением его синуса и тангенса. Это имеет место для углов, величина которых составляет менее 5°.

Заявитель считает, что для контроля поверхности шин на производственной линии, в частности, для обнаружения возможных дефектов на указанной поверхности посредством получения и обработки двумерных цифровых оптических изображений размещение, по меньшей мере, трех источников света с соответствующим основным направлением протяженности, по существу параллельным оптической плоскости, в которой лежит линия визирования камеры, - при этом второй источник света и третий источник света соответственно расположены с противоположных сторон по отношению к оптической плоскости и первый источник света расположен между вторым и третьим источниками света, - обеспечивает особую компактность и маневренность устройства и/или создает возможность рассеянного освещения линии визирования при большом телесном угле, и/или позволяет получать изображения как при рассеянном свете, так и при свете, падающем под скользящим углом с одной или с обеих сторон по отношению к линии визирования.

Указанная отражающая плоскость предпочтительно определяет основное направление протяженности, по существу параллельное указанной оптической плоскости.

Основное направление протяженности предпочтительно совпадает с той осью отражающей плоскости, которая проходит в направлении ее наибольшей протяженности.

Данная конфигурация повышает компактность устройства. Отражающая плоскость предпочтительно может быть по существу прямоугольной, и основное направление протяженности представляет собой направление, определяемое более длинной стороной прямоугольника.

Указанное основное направление указанной отражающей плоскости образует угол относительно указанного основного направления указанного первого источника света или указанного второго источника света, или указанного первого источника света, предпочтительно находящийся в диапазоне между приблизительно 30° и приблизительно 60°.

Данный угол предпочтителен для обеспечения возможности как использования отражающей плоскости для отражения линии визирования заданным образом, так и для сохранения компактности устройства.

Указанный первый подысточник, указанный второй подысточник, указанный третий подысточник или указанный четвертый подысточник указанного первого источника света или указанный второй источник света, или указанный третий источник света, или указанная отражающая плоскость предпочтительно имеет по существу прямолинейную конфигурацию вдоль указанного основного направления протяженности.

Таким образом, выполнение одного и того же источника света или отражающей плоскости, имеющих такую линейную протяженность или протяженность по прямой, упрощается и обеспечивает повышение компактности.

Длина указанной отражающей плоскости вдоль основного направления ее протяженности предпочтительно превышает длину указанного первого подысточника, указанного второго подысточника, указанного третьего подысточника или указанного четвертого подысточника указанного первого источника света или указанного второго источника света, или указанного третьего источника света вдоль указанного основного направления протяженности.

То обстоятельство, что указанный отражательный элемент расположен под углом относительно источников света, позволяет иметь бóльшую длину отражающей плоскости без увеличения максимального размера устройства, поскольку угол компенсирует бóльшую длину.

Длина одного из указанных первого подысточника, второго подысточника, третьего подысточника и четвертого подысточника указанного первого источника света и указанного второго источника света или длина одного из указанных первого подысточника, второго подысточника, третьего подысточника и четвертого подысточника указанного первого источника света и указанного третьего источника света предпочтительно является по существу одинаковой.

Таким образом, система является очень компактной, и максимальный размер в одном направлении задается максимальным размером в основном направлении источника света.

Указанный второй источник света и указанный третий источник света предпочтительно расположены симметрично относительно указанной оптической плоскости.

Симметрия источников света, которые расположены с двух сторон по отношению к оптической плоскости системы обнаружения, обеспечивает возможность более легкого сравнения изображений, полученных при разных типах освещения и полученных при освещении второго участка поверхности посредством второго светового излучения или третьего светового излучения.

Указанные соответствующие источники света или подысточники предпочтительно имеют размер вдоль основного направления протяженности, который, по меньшей мере, вдвое, более предпочтительно, по меньшей мере, на один порядок величины превышает размер в направлении, перпендикулярном к указанному основному направлению протяженности.

Каждый из указанных источников света или подысточников предпочтительно имеет размер вдоль указанного основного направления протяженности, который меньше или равен 15 см.

Каждый из указанных источников света или подысточников предпочтительно имеет размер вдоль указанного основного направления протяженности, который больше или равен 5 см.

Каждый из указанных источников света или подысточников предпочтительно имеет размер в направлении, перпендикулярном к указанному основному направлению протяженности, который меньше или равен 3 см, более предпочтительно больше или равен 2 см. Вышеуказанные размеры позволяют придать подысточникам эффективную форму по отношению к линии визирования и уменьшить объем.

Указанные соответствующие источники света или подысточники предпочтительно идентичны друг другу по конструкции и/или размерам. Таким образом, упрощаются конструкция, функционирование и техническое обслуживание группы источников света.

Первый конец указанного второго источника света, определяемый вдоль указанного аксиального основного направления протяженности, первый конец указанного третьего источника света, определяемый вдоль указанного аксиального основного направления протяженности, и первый определяемый в аксиальном направлении конец одного из указанных первого подысточника, второго подысточника, третьего подысточника и четвертого подысточника указанного первого источника света предпочтительно являются копланарными.

Более предпочтительно, если второй конец указанного второго источника света, определяемый вдоль указанного аксиального основного направления протяженности, второй конец указанного третьего источника света, определяемый вдоль указанного аксиального основного направления протяженности, и второй определяемый в аксиальном направлении конец одного из указанных первого подысточника, второго подысточника, третьего подысточника и четвертого подысточника указанного первого источника света являются копланарными.

Следовательно, размер устройства вдоль основного направления по существу определяется размером источников света, который ограничен между двумя по существу параллельными плоскостями, в которых находятся противоположные концы источников света, определяемые в аксиальном направлении. Отражающая плоскость может выступать от данных двух параллельных плоскостей, между которыми удерживаются источники света, поскольку она представляет собой элемент, ближайший к плоскости фокусировки.

Предпочтительно предусмотрен блок привода и управления, выполненный с возможностью избирательного включения, по меньшей мере, одного из указанных первого источника света, второго источника света и третьего источника света.

Предпочтительно предусмотрен блок привода и управления, выполненный с возможностью приведения в действие указанной камеры для получения соответствующего двумерного изображения указанного участка поверхности синхронно с включением указанного, по меньшей мере, одного из указанных первого источника света, второго источника света и третьего источника света.

Блок привода и управления предпочтительно приводит в действие как один или более источников света, так и камеру для получения - для участка поверхности шины, подлежащего контролю, предпочтительно для участка внутренней поверхности - одного или более изображений самого участка, предпочтительно двумерных. Для каждого участка поверхности, для которого освещение осуществляется посредством первого источника света, излучение, выходящее из указанного первого источника света, предпочтительно излучается с определенной частотой для ограничения мощности излучения, излучаемого вышеупомянутым первым источником света, и, следовательно, также для ограничения количества рассеиваемого тепла. Изображение освещаемого участка получают при его освещении, то есть когда первый источник света излучает излучение. Следовательно, для этого обеспечивают синхронизацию во времени между включением первого источника света и получением первых изображений. То же самое предпочтительно происходит при включении второго источника света или третьего источника света, которые излучают излучение, падающее под скользящим углом на участок поверхности.

Следовательно, включение каждого источника света предпочтительно происходит во время, отличающееся от того времени, в которое происходит включение остальных источников света. Другими словами, в каждый интервал времени включен только один из первого источника света, второго источника света или третьего источника света. В случае подысточников первого источника света они включаются и выключаются «в унисон», то есть они синхронизированы друг с другом в отношении включения и выключения.

Возможность наличия предпочтительно, по меньшей мере, двух различных изображений для каждого участка, получаемых при освещении участка попеременно посредством первого источника света, посредством второго источника света или посредством третьего источника света, позволяет сравнивать разные изображения одного и того же участка поверхности, полученные при разных условиях освещения (рассеянном и падающем под скользящим углом), для обнаружения его дефектов.

Указанный блок привода и управления предпочтительно выполнен с возможностью приведения в действие указанной системы обнаружения для получения трех различных изображений, при этом каждое изображение соответствует включению отличного от других источника света из указанного первого источника света, указанного второго источника света и указанного третьего источника света.

Получение трех изображений при разных условиях освещения, а именно при рассеянном центральном освещении и при свете, падающем под скользящим углом из двух противоположных полупространств по отношению к оптической плоскости, обеспечивает возможность обработки трех изображений, что является оптимальным для обнаружения дефектов.

Предпочтительно предусмотрена обработка указанного первого изображения или второго изображения или третьего изображения для обнаружения возможных дефектов на указанных первом участке поверхности или втором участке поверхности или третьем участке поверхности указанной шины.

Указанный отражательный элемент предпочтительно выполнен с возможностью отражения указанной линии визирования под углом, составляющим приблизительно 90°. При данном решении достигается наилучшая геометрическая конфигурация устройства в отношении компактности, также предпочтительно предусматривающая угол наклона отражательного элемента относительно плоскости фокусировки, составляющий 45°.

Отражательный элемент предпочтительно включает в себя отражающий слой, образующий указанную отражающую плоскость, при этом указанный отражающий слой представляет собой самый наружный слой указанного отражательного элемента, на котором отражается оптический путь светового излучения, направляемого к указанной камере.

Предпочтительно отсутствуют какие-либо дополнительные отражения и, следовательно, удлинения оптического пути излучения, падающего на отражающую плоскость, если отражающий слой представляет собой первый, самый наружный слой, на который непосредственно падает излучение, поступающее от шины.

Предпочтительно предусмотрена первая опора, к которой прикреплена указанная камера.

Указанный блок привода и управления предпочтительно прикреплен к указанной первой опоре.

Принимая во внимание предпочтительную высокую частоту, с которой источники света попеременно включаются, Заявитель считает, что задержки в сигналах управления могут быть минимизированы при размещении блока привода и управления по существу «близко» к источникам света и камере.

Предпочтительно предусмотрена вторая опора, к которой прикреплены указанный первый источник света, указанный второй источник света и указанный третий источник света и указанный отражательный элемент.

Более предпочтительно, если указанная первая опора и указанная вторая опора соединены и образованы как одно целое друг с другом посредством соединительного рычага. Устройство представляет собой по существу один элемент, который вставляют предпочтительно внутрь шины. Следовательно, различные элементы устройства, то есть источники света, камера и отражательный элемент составляют одно целое друг с другом.

Более предпочтительно, если указанная вторая опора содержит две равноотстоящие пластины, между которыми расположены указанный первый источник света, указанный второй источник света и указанный третий источник света. Таким образом, источники света образуют одно целое.

Указанный первый источник света или указанный второй источник света, или указанный третий источник света предпочтительно прикреплен к указанной второй опоре посредством теплопроводящей пасты.

Указанная первая опора или указанная вторая опора предпочтительно выполнена, по меньшей мере частично, из алюминия.

Указанная первая опора или указанная вторая опора предпочтительно содержит оребрение для рассеяния тепла.

С учетом того, что для обнаружения дефектов на поверхности шины часто требуется освещать участки поверхности, которые являются затененными или образуют поднутрения и которые в любом случае часто имеют черный цвет, источники света должны генерировать большое количество света, что вызывает отрицательный побочный эффект - выделение тепла при сравнительно высоких температурах. По этой причине предпочтительно, по меньшей мере, один источник света и предпочтительно все источники света включают в себя опору. Каждая опора предпочтительно выполнена из алюминия вследствие его легкости и теплопроводности и предпочтительно включает в себя оребрение для охлаждения. Кроме того, для максимального увеличения теплопередачи теплопроводящая паста, как правило, используемая в микросхемах, также используется для получения зоны с большой поверхностью теплообмена между любыми двумя поверхностями контакта в устройстве.

Указанный первый источник света или указанный второй источник света или указанный третий источник света предпочтительно включает в себя один или более светоизлучающих диодов (светодиодов). Более предпочтительно, если указанный первый источник света или указанный второй источник света или указанный третий источник света включает в себя диоды в количестве, которое больше или равно 6.

Светодиоды обеспечивают высокую эффективность и, следовательно, относительную экономию энергии по отношению к другим источникам светового излучения, и такая высокая эффективность также предпочтительна вследствие малого выделения тепла.

Светодиоды предпочтительно также имеют большую продолжительность работы: они являются менее чувствительными, и в любом случае используемые источники света предпочтительно включают в себя не один светодиод, а множество светодиодов, и поэтому допустимы отказы одного или более светодиодов, что невозможно при других типах источников светового излучения. В завершение, светодиоды предпочтительно обеспечивают быстрые включение и выключение.

Указанный первый источник света или указанный второй источник света или указанный третий источник света предпочтительно включает в себя собирающую линзу, выполненную с возможностью уменьшения угла поля излучения для указанного первого светового излучения или указанного второго светового излучения или указанного третьего светового излучения до величины, находящейся в диапазоне между приблизительно 15° и приблизительно 45°.

Более предпочтительно, если каждый из указанного первого источника света, указанного второго источника света и указанного третьего источника света включает в себя собирающую линзу, выполненную с возможностью уменьшения угла поля излучения для указанного первого светового излучения, указанного второго светового излучения и указанного третьего светового излучения до величины, находящейся в диапазоне между приблизительно 15° и приблизительно 25°.

Выбор угла излучения света посредством источника света влияет на результирующую конечную интенсивность света. При одной и той же эффективной яркости светодиодов чем больше угол излучения, тем лучше распределяется излучение, излучаемое на участок поверхности, но, с другой стороны, тем хуже интенсивность света.

Поскольку источники света находятся сравнительно близко к участкам поверхности, которые должны быть обследованы и освещены, Заявитель считает предпочтительным использование одной (или более) линзы (линз), соответственно разработанной (-ых) с целью концентрации пучка светового излучения для значительного увеличения интенсивности света на участке поверхности, который должен быть освещен. Угол излучения, находящийся в диапазоне между приблизительно 15° и приблизительно 25°, обеспечивает возможность оптимального компромиссного сочетания равномерного излучения и достаточной интенсивности/яркости на участке поверхности шины, который должен быть освещен.

Соответствующий угол, образуемый между указанной плоскостью фокусировки и любой плоскостью, проходящей через указанную линию визирования и любую точку соответственно указанных второго источника света или третьего источника света, предпочтительно меньше или равен 60°. Таким образом, получают большой телесный угол рассеянного света.

Указанный участок поверхности предпочтительно принадлежит участку поверхности плечевой зоны указанной шины.

Указанный участок поверхности предпочтительно соответствует внутри шины участку поверхности боковины указанной шины.

Указанный участок поверхности предпочтительно принадлежит участку поверхности борта указанной шины.

Благодаря характеристикам компактности и освещения устройство по настоящему изобретению предпочтительно используется внутри шины для обнаружения дефектов на ее внутренней поверхности.

Указанный деформирующий элемент предпочтительно выполнен с возможностью приложения деформирующего усилия к указанной шине в зависимости от типа шины, подлежащей контролю.

Не все шины имеют одинаковые характеристики с точки зрения размеров и гибкости. Следовательно, усилие, прикладываемое деформирующим элементом, предпочтительно коррелируется с типом и, следовательно, с характеристиками шины, подлежащей контролю.

Указанная деформированная поверхность предпочтительно включает в себя, по меньшей мере частично, указанный участок поверхности.

Деформирование участка поверхности шины позволяет выделить дефекты, например, подобные разрезам, которые, как правило, не видны в противном случае. Таким образом, предпочтительно выполнение освещения участка поверхности, который также является деформированным, то есть образует часть поверхности, подлежащей контролю.

Расстояние между указанным первым источником света и указанной поверхностью, деформированной указанным деформирующим элементом, предпочтительно находится в диапазоне между приблизительно 85 мм и приблизительно 95 мм.

Производственная линия предпочтительно включает в себя вращательную систему, выполненную с возможностью обеспечения поворота указанной шины и указанной роботизированной руки друг относительно друга для изменения углового положения указанного участка поверхности указанной шины относительно указанной роботизированной руки. Более предпочтительно, если обеспечивается поворот указанной шины относительно указанной роботизированной руки.

Поворот шины и роботизированной руки друг относительно друга позволяет проконтролировать саму шину на 360°. Предпочтительно поворачивают шину вместо системы обнаружения, поскольку первая операция проще: поворот системы обнаружения мог бы привести к ее повреждению или неточному получению изображений вследствие вибраций, вызываемых непрерывным движением.

Производственная линия предпочтительно включает в себя деформирующий элемент, выполненный с возможностью приложения усилия к той поверхности указанной шины, которая подлежит контролю.

Указанный блок привода и управления предпочтительно выполнен с возможностью приведения в действие указанной системы обнаружения для получения множества изображений указанного участка поверхности с заданными интервалами времени во время поворота указанной шины на 360°, выполняемого посредством указанной вращательной системы.

Таким образом, обеспечивается контроль шины на всей ее протяженности.

Указанный деформирующий элемент предпочтительно выполнен с возможностью создания упругой деформации на поверхности, образующей часть наружной плечевой зоны или боковины указанной шины.

Заявитель обнаружил, что дефекты, выделяемые в наибольшей степени посредством сжатия, как правило, имеются на наружной плечевой зоне или на боковине шины и на соответствующем деформированном участке внутренней поверхности, и поэтому сдавливание или нажатие посредством деформирующего элемента предпочтительно осуществляется в одной или обеих из данных зон.

Дополнительные признаки и преимущества станут яснее из подробного описания некоторых иллюстративных, но не единственных вариантов осуществления устройства и комплекта для контроля шины на линии по производству шин согласно настоящему изобретению. Такое описание будет представлено в дальнейшем со ссылкой на приложенные которых, приведенные только для показа и, следовательно, не для ограничения, на которых:

фиг.1 - вид в перспективе спереди устройства для контроля шины согласно настоящему изобретению;

фиг.2 - вид в перспективе сзади устройства для контроля шины с фиг.1;

фиг.3 - вид спереди устройства с фиг.1;

фиг.4 - вид сверху устройства с фиг.1;

фиг.5 - частичный и схематический вид в перспективе устройства для контроля шины в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.6 - частичный и схематический вид в перспективе фрагмента устройства с фиг.1 в упрощенном виде;

фиг.7 - частичный и схематический вид сбоку фрагмента устройства с фиг.1 в упрощенном виде;

фиг.8 - выполненный в сечении и схематический вид сбоку фрагмента устройства с фиг.1; и

фиг.9-12 - частичный и схематический вид в перспективе комплекта для контроля шины на различных рабочих этапах.

На чертежах ссылочная позиция 10 обозначает в целом устройства для контроля шины 200 согласно настоящему изобретению.

Как конкретно показано на фиг.5, опора 102 выполнена с возможностью обеспечения опоры для шины 200, установленной на боковине, и с возможностью поворота данной шины вокруг ее оси 201 вращения, как правило, расположенной в соответствии с вертикалью. Опора 102, как правило, приводится в движение элементом для обеспечения перемещения, не описанным и не проиллюстрированным дополнительно, поскольку он, например, может представлять собой элемент известного типа. Опора 102 для шины в возможном варианте может быть выполнена с возможностью ее фиксации, например, на соответствующем опертом борту.

Шина 200 имеет по существу тороидальную конструкцию относительно оси 201 вращения и имеет осевую среднюю плоскость 202 (показанную в сечении пунктирной прямой линией на фиг.9, 10, 11 и 12), перпендикулярную к оси 201 вращения. Шина образована из коронной зоны 203 и из наружных стенок 204. В свою очередь, каждая из последних образована из плечевой зоны 205, бортовой зоны 206 и радиально центральной зоны или боковины 207, расположенной между плечевой зоной и бортом, как можно видеть на фиг.9 и 11.

Далее рассматриваются фиг.6 и 7, на которых устройство 10 представлено в упрощенном виде, чтобы ясно показать его функциональные компоненты. Устройство 10 предпочтительно содержит систему 104 обнаружения, содержащую камеру 105 предпочтительно линейного типа, имеющую линию 106 визирования, лежащую в оптической плоскости 107, проходящей через вышеупомянутую камеру 105. Кроме того, камера 105 определяет фокальную плоскость 121, на которой фокусируется участок поверхности шины, который должен быть освещен. Оптическая плоскость 107 и фокальная плоскость 121 предпочтительно перпендикулярны друг другу (см., например, фиг.6 или 7).

Устройство 10 также содержит первый источник 110 света, второй источник 108 света и третий источник 109 света, выполненные с возможностью излучения соответственно первого светового излучения, второго светового излучения и третьего светового излучения для освещения участка 212 поверхности (видного на фиг.5) указанной шины 200, который предпочтительно также является линейным и совпадает с линией 106 визирования (например, когда участок поверхности является плоским) или находится вблизи линии 106 визирования (вследствие криволинейной формы поверхности шины).

Система 104 обнаружения выполнена с возможностью получения соответствующего двумерного цифрового изображения линейного участка 212 поверхности шины 200, освещенного, по меньшей мере, одним из первого источника света, второго источника света и третьего источника света.

Первое световое излучение, излучаемое первым источником 110 света, является рассеянным на участке 212 поверхности шины 200, в то время как второе световое излучение и третье световое излучение, излучаемые соответственно вторым источником 108 света и третьим источником 109 света, падают под скользящим углом на участок 212 поверхности шины 200.

Система обнаружения выполнена с возможностью получения посредством камеры 105 соответствующего двумерного цифрового изображения линейного участка 212 поверхности, освещенного по меньшей мере, одним из первого источника 110 света, второго источника 108 света и третьего источника 109 света.

Каждый из второго источника 108 света и третьего источника 109 света предпочтительно содержит, по меньшей мере, один соответствующий подысточник. Еще более предпочтительно, если каждый из второго источника 108 света и третьего источника 109 света содержит один соответствующий подысточник 111, 112, при этом данные два подысточника расположены симметрично относительно оптической плоскости 107. Два подысточника 111 и 112 предпочтительно соответственно расположены с противоположных сторон по отношению к оптической плоскости 107 и на одинаковом расстоянии от нее.

Подысточники 111, 112 соответственно второго источника 108 света и третьего источника 109 света предпочтительно находятся на одинаковом расстоянии d₂ и d₃ от плоскости 121 фокусировки (то есть (d₂=d₃). Следовательно, плоскость Р3, которая соединяет два подысточника 111 и 112, по существу параллельна плоскости 121 фокусировки линейной камеры 105 и предпочтительно расположена на расстоянии от нее, находящемся в диапазоне между приблизительно 55 мм и приблизительно 65 мм. Плоскость Р3 и расстояние от нее до плоскости 121 фокусировки, обозначенное d₂ (которое, как указано, равно d₃), схематически показаны на фиг.7.

Первый источник 110 света предпочтительно состоит из четырех подысточников, а именно первого подысточника 113а, второго подысточника 113b, третьего подысточника 113с и четвертого подысточника 113d, распределенных соответственно попарно с обеих сторон по отношению к оптической плоскости 107 и симметрично относительно такой плоскости. Более конкретно, первый подысточник 113а и второй подысточник 113b первого источника 110 света расположены симметрично относительно оптической плоскости 107 и, более предпочтительно, на одинаковом расстоянии от нее, и третий подысточник 113с и четвертый подысточник 113d расположены симметрично относительно оптической плоскости 107 и, более предпочтительно, на одинаковом расстоянии от нее.

Первый подысточник 113а и второй подысточник 113b первого источника 110 света предпочтительно находятся на одинаковом расстоянии d_1a и d_1b от плоскости 121 фокусировки (то есть d_1b=d_1a). Следовательно, данные два подысточника соединены плоскостью, обозначенной Р1 (также см. фиг.7), по существу параллельной плоскости 121 фокусировки линейной камеры 105 и расположенной на расстоянии d_1a от нее, находящемся в диапазоне между приблизительно 85 мм и приблизительно 95 мм. Аналогичным образом, третий подысточник 113с и четвертый подысточник 113d первого источника 110 света находятся на одинаковом расстоянии d_1c и d_1d от плоскости 121 фокусировки (то есть d_1c=d_1d). Следовательно, два подысточника 113с и 113d соединены плоскостью Р2, по существу параллельной плоскости 121 фокусировки линейной камеры 105 и расположенной на расстоянии от нее, находящемся в диапазоне между приблизительно 75 мм и приблизительно 85 мм.

Расстояние d_1a=d_1b между первым подысточником 113а и плоскостью 121 фокусировки и между вторым подысточником 113b и плоскостью 121 фокусировки линейной камеры 105 предпочтительно превышает расстояние d₂ между вторым источником 108 света и плоскостью 121 фокусировки или расстояние d₃ между третьим источником 109 света и плоскостью 121 фокусировки. Более предпочтительно, если расстояние d_1c=d_1d между третьим подысточником 113с и плоскостью 121 фокусировки или между четвертым подысточником 113d и плоскостью 121 фокусировки является промежуточным между расстоянием от первого подысточника 113а и от второго подысточника 113b до плоскости 121 фокусировки и расстоянием от второго источника 108 света и от третьего источника 109 света до плоскости 121 фокусировки. В результате первый источник 110 рассеянного света будет находиться дальше от линейного участка 212 поверхности шины 200, который должен быть освещен, по отношению ко второму источнику 108 света и к третьему источнику 109 света, следовательно, второй источник 108 света и третий источник 109 света, генерирующие свет, падающий под скользящим углом, расположены ближе к вышеупомянутому линейному участку 212 поверхности. Таким образом, можно получить свет, падающий под скользящим углом, при надлежащей геометрии устройства 10.

Каждый подысточник 111, 112, 113а-d имеет соответствующее основное направление протяженности (пунктирная линия 114 на фиг.6), которое предпочтительно проходит по существу параллельно оптической плоскости 107 и, следовательно, параллельно линии 106 визирования. Следовательно, все источники света или подысточники предпочтительно параллельны друг другу, то есть выровнены вдоль направления их большей протяженности.

Подысточники 111, 112, 113а-d предпочтительно имеют размер вдоль основного направления 14 протяженности, находящийся в диапазоне между приблизительно 5 см и приблизительно 15 см, и размер вдоль направления, перпендикулярного к основному направлению 114 протяженности, находящийся в диапазоне между приблизительно 2 см и приблизительно 3 см.

В качестве примера подысточники 111, 112, 113а-d имеют размер вдоль основного направления 114 протяженности, равный приблизительно 6 см, и размер вдоль направления, перпендикулярного к основному направлению 114 протяженности, который равен приблизительно 2,5 см.

Каждый подысточник 111, 112, 113а-d, как правило, содержит множество светодиодных источников 169, расположенных с выравниванием вдоль основного направления 114 протяженности. Каждый подысточник 111, 112, 113а-d предпочтительно содержит расположенную над каждым светодиодным источником 169, собирающую линзу 170, выполненную с возможностью сужения светового пучка, излучаемого светодиодным источником 169, приблизительно на 30°, как показано на фиг.8. Следовательно, световой пучок, излучаемый каждым светодиодным источником 169, предпочтительно ограничен в пределах угла, находящегося в диапазоне между приблизительно 20° и приблизительно 40°.

Изображение иллюстративного варианта осуществления устройства, представленного упрощенным образом на фиг.6-8, приведено на фиг.1-4.

Как показано, в частности, на фиг.1 и 2, каждый источник 108, 109, 110 света также включает в себя опору 168, предпочтительно изготовленную из алюминия, на которой закреплены светодиодные источники 169. Светодиодные источники 169 предпочтительно прикреплены к соответствующей опоре 168 посредством теплопроводящей пасты (не видимой на фигурах). Каждая опора 168 предпочтительно также включает в себя на наружной поверхности, не контактирующей со светодиодными источниками 169, оребрение 167 для рассеяния тепла.

Устройство 10, как правило, содержит роботизированную руку 160 (показанную только схематически на фиг.1), на которой смонтированы первый источник 110 света, второй источник 108 света и третий источник 109 света, а также система 104 обнаружения. Устройство 10 включает в себя элемент 19 для прикрепления, предназначенный для прикрепления к роботизированной руке 160.

Роботизированная рука 160 предпочтительно представляет собой роботизированную руку антропоморфного типа. Еще более предпочтительно, если роботизированная рука 160 представляет собой роботизированную руку антропоморфного типа с, по меньшей мере, пятью степенями подвижности.

Более конкретно, устройство 10 содержит первую опору 161, к которой прикреплена линейная камера 105, и вторую опору 162, к которой прикреплены первый источник 110 света, второй источник 109 света и третий источник 108 света. Первая опора 161 и вторая опора 162 выполнены так, что они образуют одно целое посредством соединительного рычага 164.

Вторая опора 162 содержит две равноотстоящие пластины 11 и 12, между которыми расположены первый источник 110 света, второй источник 108 света и третий источник 109 света. Следовательно, каждый источник света или подысточник соединен посредством его первого конца, определяемого в аксиальном направлении, с первой пластиной 11 и посредством его второго конца, определяемого в аксиальном направлении, со второй пластиной 12. Таким образом, источники света и/или подысточники предпочтительно имеют одинаковую длину вдоль основного направления 114 протяженности, при этом они по существу удерживаются между двумя плоскостями, параллельными друг другу.

Следовательно, камера 105 и источники 110, 108 и 109 света предпочтительно образуют одно целое друг с другом, и расстояние между ними задается на этапе монтажа устройства 10 и сохраняется фиксированным.

Устройство 10 предпочтительно содержит блок 140 привода и управления, выполненный с возможностью избирательного включения одного или более из указанных первого источника 110 света, второго источника 108 света и третьего источника 109 света и с возможностью приведения в действие линейной камеры 105 для получения соответствующего двумерного цифрового изображения (цветного или монохромного) линейного участка поверхности, предпочтительно синхронно с включением одного или более из указанных первого источника 110 света, второго источника 108 света и третьего источника 109 света.

Блок 140 привода и управления предпочтительно смонтирован с возможностью образования одного целого с камерой 105 и с источниками 110, 108 и 109 света, в частности, он прикреплен к первой опоре 161 устройства 10. Кроме того, блок 140 привода и управления предпочтительно содержит оребрение 142 для большего рассеяния тепла.

Устройство 10 также содержит отражательный элемент, такой как зеркало 150, образующее отражающую плоскость, расположенную перпендикулярно к оптической плоскости 107. Зеркало 150 также расположено между вторым источником 108 света и третьим источником 109 света для отражения линии визирования под углом в диапазоне между приблизительно 60° и приблизительно 120°. Зеркало 150 предпочтительно разделено на две половины оптической плоскостью 107, которая проходит через его среднюю линию. Следовательно, зеркало 150 предпочтительно расположено не только между вторым источником света и третьим источником света, но и находится между указанными последовательно в соответствии с положением в пространстве, вторым источником 108 света, третьим подысточником 113с, первым подысточником 113а, расположенными с одной стороны по отношению к оптической плоскости 107, и вторым подысточником 113b, четвертым подысточником 113d и третьим источником 109 света, расположенными с другой стороны по отношению к оптической плоскости 107.

Зеркало 150 также определяет основное направление протяженности, обозначенное 118 на фиг.6. Основное направление протяженности представляет собой прямую линию, которая принадлежит оптической плоскости 107. Данное основное направление 118 протяженности зеркала 150 имеет наклон относительно основного направления 114 протяженности источников света и/или подысточников. Как указано выше, источники света и подысточники предпочтительно имеют по существу общее для них, основное направление протяженности, будучи параллельными друг другу. Данное общее основное направление 114 протяженности источников света и подысточников предпочтительно образует угол в диапазоне между 30° и 60° относительно основного направления 118 протяженности зеркала 150. Более предпочтительно, если оно образует угол, составляющий приблизительно 45°.

Кроме того, минимальное расстояние d (см. снова фиг.7) между зеркалом 150 и плоскостью 121 фокусировки линейной камеры 105 (проходящей через отражаемую линию визирования) меньше минимального расстояния между любым из первого источника 110 света, второго источника 108 света или третьего источника 109 света и плоскостью 121 фокусировки. На фиг.7 минимальные расстояния для источников света и подысточников равны расстоянию от плоскости, проходящей через источники света, до плоскости 121 фокусировки, поскольку источники света или подысточники расположены по существу параллельно плоскости 121 фокусировки.

Длина L зеркала вдоль основного направления 118 его протяженности предпочтительно превышает длину ls любого из источников света или подысточников вдоль основного направления 114 их протяженности. Более предпочтительно, Lcosα > ls, если обозначить угол, образованный между двумя направлениями 114 и 118, как α.

Таким образом, как можно видеть более четко из фиг.6 и 7, зеркало представляет собой элемент, который проходит наиболее близко к плоскости 121 фокусировки, по меньшей мере, по отношению к источникам света, в частности, посредством его конца 150а, определяемого вдоль основного направления 118 его протяженности. Другими словами, конец 150а зеркала выступает по отношению к определяемым в аксиальном направлении концам источников света и подысточников в направлении плоскости 121 фокусировки.

Зеркало 150 предпочтительно включает в себя отражающий слой, образующий указанную отражающую плоскость, при этом указанный отражающий слой представляет собой самый наружный слой указанного зеркала 150, на котором отражается оптический путь светового излучения, направленного в указанную камеру 105.

Функционирование устройства 10 будет подробно описано далее со ссылкой на фиг.9-12.

Первый участок поверхности, подлежащий контролю (обозначенный 212), выбирают на внутренней поверхности шины 200. Данный участок предпочтительно, но не исключительно, принадлежит плечевой зоне 205, борту 206 или соответствует внутри боковине 207 шины 200. Например, на фиг.9 устройство 10 частично вставлено внутрь шины 200 и подведено ближе - посредством роботизированной руки, которая не показана, - к первому участку внутренней поверхности борта 206.

Блок 140 привода и управления приводит в действие первый источник 110 света, второй источник 108 света и третий источник 109 света для испускания излучения на первый участок 212 внутренней поверхности шины 200. Первый источник 110 излучает рассеянное излучение на указанный первый участок поверхности, в то время как второй источник 108 света и третий источник 109 света излучают излучение, падающее под скользящим углом и выходящее из противоположных полупространств относительно оптической плоскости 107, на указанный первый участок поверхности. Все три источника света предпочтительно излучают световое излучение для освещения первого участка внутренней поверхности шины, например, с заданной частотой. Однако освещение посредством каждого источника света происходит попеременно: другими словами, в каждый промежуток времени включен только один из первого источника 110 света, второго источника 108 света или третьего источника 109 света, в то время как остальные два остаются выключенными. Четыре подысточника 113а-d первого источника 110 света предпочтительно включаются вместе, то есть в отдельно взятый промежуток времени все четыре включены или все четыре выключены. Такая частота при стробоскопии равна, например, 0,064 мс.

Свет, выходящий из первого источника 110 света, из второго источника 108 света или из третьего источника 109 света, отражается первой внутренней поверхностью борта 206 шины, которая была освещена, и перенаправляется посредством зеркала 150 к камере 105. Зеркало 150 обеспечивает отклонение траектории световых пучков под углом, находящимся в диапазоне между приблизительно 60° и приблизительно 120°, более предпочтительно составляющим приблизительно 90°.

Блок 140 привода и управления предпочтительно дополнительно управляет камерой 105 для получения изображения первого участка внутренней поверхности, освещенного первым источником 110 света или вторым источником 108 света или третьим источником 109 света, синхронно с его освещением. Следовательно, камера 105 предпочтительно получает изображение участка внутренней поверхности шины 200, освещаемого каждый раз при включении первого источника 110 света, который освещает данный участок рассеянным светом, изображение участка внутренней поверхности шины 200, освещаемого каждый раз при включении второго источника 108 света, который освещает данный участок светом, падающим под скользящим углом, с одной стороны по отношению к оптической плоскости 107, и изображение участка внутренней поверхности шины 200, освещаемого каждый раз при включении третьего источника 109 света, который освещает данный участок светом, падающим под скользящим углом, с другой стороны по отношению к оптической плоскости 107. Таким образом, для каждого участка внутренней поверхности предпочтительно получают три разных изображения, подлежащих обработке, при этом один и тот же участок освещается посредством излучения, имеющего характеристики, отличные от других. Таким образом, можно получить как изображение, получаемое при рассеянном свете, так и два изображения, получаемые при свете, падающем под скользящим углом, для одного и того же участка поверхности. Данные три изображения также могут формировать отдельные части одного двумерного изображения, в котором первая часть получена при свете, падающем под скользящим углом, вторая часть - при свете, падающем под скользящим углом в первом направлении относительно оптической плоскости (например, справа), и третья часть - при свете, падающем под скользящим углом во втором противоположном направлении относительно оптической плоскости (например, слева).

Устройство 10 также является особенно предпочтительным в случае измерений посредством комплекта, включающего в себя деформирующий элемент, выполненный с возможностью деформирования участка поверхности шины, который содержит, по меньшей мере частично, линейный участок поверхности, который должен быть освещен и изображение которого должно быть получено. Отыскиваемые дефекты могут представлять собой, например, неровности на поверхности шины (невулканизированную смесь, изменения формы и т.д.), неодинаковость структуры, наличие посторонних предметов на поверхности. Среди дефектов, связанных с неодинаковостью структуры, особенно критичной является так называемая «ползучесть каркаса», которая представляет собой редкий, но потенциально очень опасный дефект, возникающий в зоне сопряжения между двумя частями шины, имеющими разные физико-химические свойства, подобные, например, разным смесям.

Такие дефекты имеют вид небольших разрезов, как правило, проходящих в продольном направлении, то есть они «следуют» вдоль направления протяженности шины по окружности и отличаются идеально сопрягающимися краями, между которыми нет удаленного материала или недостатка материала, что является характерным признаком, который делает их особенно трудно идентифицируемыми. Ползучесть каркаса также может охватывать конструктивные элементы каркаса, расположенные вблизи поверхности шины, например, вблизи внутренней поверхности, под, как правило, имеющимся герметизирующим слоем. В этом случае при эксплуатации дефекты, как правило, «затрагивают» сам герметизирующий слой, который также имеет разрыв в зоне ползучести каркаса, и, таким образом, обеспечивается возможность его идентификации посредством оптического контроля.

При соответствующем деформировании части наружной стенки шины, подлежащей контролю, можно уменьшить наружный и внутренний радиусы кривизны деформированного участка поверхности, в результате чего выделяются возможные дефекты, в частности, ползучесть каркаса и другие разрезы или отверстия, поскольку увеличение обычной выпуклости с наружной стороны обуславливает тенденцию к «раскрытию» краев или периферий подобных дефектов, что облегчает их идентификацию при последующей обработке изображений.

Таким образом, регистрируемые изображения данного участка поверхности, сдавленного соответствующим образом, имеют высокое качество и/или содержат информацию в таком количестве и с таким качеством, чтобы обеспечить возможность последующей автоматической обработки изображений для обнаружения возможных существующих дефектов, что делает алгоритмы автоматического обнаружения дефектов, используемые для этого, высокоэффективными.

Дефект данного типа для обеспечения его надлежащей идентификации требует освещения с относительно высокой мощностью и в зоне рядом с деформированной частью шины, то есть размещения устройства для контроля очень близко к деформирующему элементу, при этом в противном случае разрез, открытый посредством деформирующего элемента, «закрывается», как только будет достигнуто некоторое расстояние от зоны, в которой происходит деформирование.

Дефект данного типа для обеспечения его надлежащей идентификации требует освещения с относительно высокой мощностью и близкого приближения к деформированной части шины, то есть размещения устройства для контроля очень близко к деформирующему элементу, при этом в противном случае разрез, открытый посредством деформирующего элемента, «закрывается», как только оно будет перемещено от зоны, в которой происходит деформирование.

Следовательно, в данном случае предусмотрен деформирующий элемент 130, например, перемещаемый посредством процессорного блока (непоказанного), который входит в контакт с шиной, предпочтительно в зоне ее наружной стенки 204 для предпочтительного приложения усилия к ней и деформирования части вышеупомянутой наружной стенки 204.

Деформирующий элемент 130 предпочтительно содержит сжимающий элемент 131 и установочный исполнительный механизм 132, выполненный с возможностью обеспечения перемещения сжимающего элемента вдоль направления сжимающего усилия. В качестве примера установочный исполнительный механизм 132 может представлять собой пневматический цилиндр. Следовательно, сжимающий элемент может быть введен в контакт или выведен из контакта с шиной 200. Сжимающий элемент 131 предпочтительно содержит нажимной ролик.

Нажимной ролик предпочтительно может вращаться вокруг его оси вращения, обозначенной 119 на фиг.10, 11 и 12. Ось 119 нажимного ролика всегда лежит в плоскости, проходящей через ось 201 шины 200 и через радиальное направление части наружной стенки, подвергаемой деформированию. Ось 119 сжимающего ролика при отсутствии усилий, другими словами, в исходном положении предпочтительно перпендикулярна к оси шины. При эксплуатации ось ролика может отклоняться от такого положения, в котором она перпендикулярна к оси шины, (подобного показанному, например, на фиг.10), например, в пределах размера, составляющего 30°, от перпендикулярного положения.

Деформирующий элемент 130 предпочтительно содержит элемент для обеспечения радиального перемещения (непоказанный, например дополнительный электродвигатель и систему направляющих и ползунов для направления радиального перемещения), выполненный с возможностью перемещения деформирующего элемента и установочного исполнительного механизма как единого целого вдоль радиального направления шины. Следовательно, деформирующий элемент может быть отведен от шины, когда он не используется.

Деформирующий элемент 130 предпочтительно выполнен с возможностью упругого деформирования части наружной стенки 204 шины 200 при приложении сжимающего усилия к наружной поверхности контакта, принадлежащей части наружной стенки, посредством поджима вышеупомянутого нажимного ролика к наружной поверхности контакта. Положение ролика, приложенное усилие или перемещение, сообщенное наружной поверхности контакта вдоль оси вращения шины, задано и зависит от типа шины, подлежащей контролю. Шины 200 могут иметь разную упругость и деформируемость в соответствии с типом и моделью, и поэтому усилие, приложенное деформирующим элементом 130, или деформация, созданная им, предпочтительно зависит от типа шины 200, подлежащей контролю. Деформация охватывает как внутреннюю поверхность, так и наружную поверхность шины 200.

Следовательно, согласно изобретению после выбора участка поверхности шины, подлежащего деформированию, устройство 10 подводится к соответственно деформированному участку внутренней поверхности, как можно видеть на фиг.10. Как показано на фиг.10, внутренний деформированный участок, подлежащий контролю, предпочтительно представляет собой часть плечевой зоны 205 шины 200. Вся остальная часть наружной стенки 204, то есть плечевой зоны 205, шины 200 предпочтительно остается недеформированной. В качестве примера сжимающее усилие является таким, чтобы деформировать часть наружной стенки 204 так, чтобы максимальное смещение, рассматриваемое для всех точек указанной части наружной стенки между положением при отсутствии усилий и деформированным положением и измеряемое вдоль направления сжимающего усилия, было равно величине, находящейся в диапазоне между приблизительно 20 и приблизительно -20 мм.

Процессорный блок приводит в действие роботизированную руку 160 для перемещения источников 110, 108, 109 света по направлению к поверхности шины 200 так, чтобы линейный участок внутренней поверхности внутри первой деформированной части, по меньшей мере частично, совпал или оказался рядом с линией визирования в плоскости 121 фокусировки.

Регистрация изображения участка внутренней поверхности плечевой зоны 205 посредством источников света и камеры происходит аналогично тому, что было описано выше в отношении борта, и, следовательно, три источника 110, 108, 109 света включаются попеременно, и для каждого освещения, отличного от других, линейное изображение получают посредством линейной камеры 105.

При необходимости выбирают еще два участка поверхности шины, предпочтительно, но необязательно, также принадлежащие наружной поверхности ее наружной стенки 204, где должны выполняться деформирование и последующий контроль соответствующих деформированных внутренних поверхностей. Размещение устройства 10 для контроля данных двух дополнительных участков показано на фиг.11 и 12. Оба участка внутренней поверхности, контролируемые на фиг.11 и 12, соответствуют в аксиальном направлении боковине 207 шины 200. Обследование данных участков поверхности, в особенности в случае шин большого размера, может - аналогично данному случаю - потребовать перемещения устройства в два разных положения для обеспечения возможности освещения всей внутренней поверхности, которая в аксиальном направлении соответствует боковине и которую невозможно было бы «обнаружить» посредством освещения и получения изображений в одном положении. Таким образом, деформирующий элемент 130 может быть размещен, предпочтительно также посредством процессорного блока установки, рядом с двумя разными участками поверхности шины 200 для деформирования второго и третьего участков поверхности шины. Таким образом, могут быть выполнены два новых измерения при подводе устройства 10 ближе в новые места для обеспечения освещения дополнительных деформированных участков внутренней поверхности шины. См., например, различие между положением деформирующего элемента 130 на фиг.10, 11 и 12 и последующим другим положением устройства 10 на данных трех фигурах. Кроме того, на фиг.10 ось 119 вращения нажимного ролика, расположенного рядом с плечевой зоной 205, имеет наклон относительно плоскости, которая определяется опорой для шины 200, в то время как на фиг.11 и 12 ось 119 вращения нажимного ролика по существу перпендикулярна оси 201 вращения шины 200.

Освещение и получение изображений посредством источников 110, 108 и 109 света и линейной камеры 105 происходит в соответствии с тем, что описано со ссылкой на фиг.9 и 10.

В каждом из положений, представленных на фиг.9-12, предпочтительно обеспечивают поворот опоры 102, на которой размещена шина (см. фиг.5), во время контроля/проверки самой шины. Как указано выше, блок 140 привода и управления предпочтительно управляет камерой 105 для получения изображения участка внутренней поверхности, освещаемого первым источником 110 света или вторым источником 108 света или третьим источником 109 света, синхронно с его включением.

Установка предпочтительно содержит кодовый датчик положения (непоказанный) для определения углового положения опоры, при этом блок привода и управления выполнен с возможностью включения указанных первого источника света, второго источника света и предпочтительно третьего источника света и с возможностью приведения в действие системы обнаружения в зависимости от сигнала углового положения опоры, передаваемого кодовым датчиком положения.

Однако, поскольку шина предпочтительно поворачивается во время получения данных трех различных изображений, они не являются в точности изображением одного и того же линейного участка внутренней поверхности шины, поскольку последняя поворачивается во время включения и выключения источников света.

В качестве примера временной интервал между получением первого линейного изображения и получением второго линейного изображения, а также между получением второго линейного изображения и получением третьего линейного изображения и затем циклически между получением первого линейного изображения и получением третьего линейного изображения составляет менее 0,2 миллисекунды. Следовательно, в данном очень ограниченном промежутке времени перемещение является «относительно малым», и, следовательно, по-прежнему можно утверждать, что для по существу одного и того же участка поверхности получают три линейных изображения, каждое из которых получено при освещении, отличном от других.

Выражение «по существу один и тот же участок поверхности» означает, что первый источник света, второй источник света и третий источник света освещают три соответствующих участка поверхности, которые могут быть смещены в пространстве друг от друга, но являются сопоставимыми согласно настоящему изобретению, то есть они «демонстрируют» одни и те же элементы по существу в одинаковом положении. Например, три поверхности могут быть смещены в плоскости самой поверхности на расстояние, которое меньше 0,2 мм, предпочтительно меньше или равно 0,1 мм. Указанное расстояние предпочтительно меньше линейного размера или равно линейному размеру поверхности, который соответствует пикселю (при этом последний в качестве примера равен 0,1 мм), в случае, когда система обнаружения включает в себя камеру, например, матричную или линейную камеру. Другими словами, каждый пиксель первого изображения показывает микроучасток поверхности, который находится на расстоянии менее 0,2 мм от микроучастка поверхности, показанного пикселем второго изображения, соответствующим каждому указанному пикселю.

Другими словами, три изображения могут быть по существу наложены друг на друга пиксель за пикселем, несмотря на то, что реальный линейный участок поверхности, которому соответствует одно линейное изображение, не имеет точного совпадения для трех изображений вследствие поворота шины, который произошел при этом. Однако выбор частоты получения изображений и скорости поворота таков, что три изображения «перемежаются» и, следовательно, могут быть сопоставлены попиксельно. Каждый пиксель первого (или второго или третьего) изображения предпочтительно показывает микроучасток поверхности, который отличается от микроучастка поверхности, показанного пикселем второго (или соответственно третьего или первого) изображения, соответствующим каждому указанному пикселю, за исключением линейного размера поверхности, соответствующего пикселю, при этом в качестве примера пространственное расхождение равно приблизительно одной трети пикселя. Таким образом, три изображения «перемежаются» друг с другом, и получение трех линейных изображений происходит за промежуток времени, в течение которого шина повернулась на часть, равную одному пикселю (в качестве примера равную приблизительно 0,1 мм).

Как только заданный поворот шины будет выполнен для обследования заданного участка поверхности и предпочтительно будет выполнен, по меньшей мере, один полный оборот для получения изображения поверхности шины на всей ее протяженности вдоль окружности, получают одно цифровое изображение, которое сформировано посредством всех цифровых изображений последовательности линейных участков, каждый из которых освещается соответствующим источником света. Процессорный блок получает такое изображение из системы обнаружения и «извлекает» из него соответствующие первое изображение, второе изображение и третье изображение всего заданного участка поверхности.

В случае, когда получают одно изображение, сформированное, как описано выше, из части [A], полученной при рассеянном свете, части dx [B], полученной при свете, падающем под скользящим углом, и части sx [C], полученной при свете, падающем под скользящим углом, получают последовательность, повторяющуюся для всей шины, при этом получают общее изображение, сформированное последовательностью АВСАВСАВСАВСАВСАВСАВСАВСАВС…. При обработке данное изображение разделяют на три действительных изображения, получая АААААААА… ВВВВВВВВ… СССССССС….

Процессорный блок также предпочтительно конфигурирован для выполнения следующих функций: приема изображений, получаемых из линейной камеры, и обработки изображений для контроля участка поверхности. Процессорный блок содержит, например, персональный компьютер (РС) или сервер. Процессорный блок предпочтительно выполнен с возможностью обработки второго изображения и третьего изображения, подлежащих обработке и полученных при свете, падающем под скользящим углом, путем их сравнения для получения информации об альтиметрическом профиле участка поверхности. Сравнение между вторым изображением и третьим изображением, подлежащими обработке, предпочтительно включает вычисление разностного изображения, в котором каждому пикселю поставлена в соответствие величина, характеризующая разность значений, поставленных в соответствие соответствующим пикселям на втором изображении и на третьем изображении, подлежащих обработке.

Перед сравнением второго изображения и третьего изображения, подлежащих обработке, предпочтительно предусмотрена коррекция второго изображения и третьего изображения, подлежащих обработке, например, выравнивание их средней яркости глобально или локально.

Процессорный блок предпочтительно обрабатывает первое изображение, подлежащее обработке и полученное при рассеянном свете, для обнаружения возможного наличия дефектов на участке поверхности, используя информацию, полученную из вышеупомянутого сравнения между вторым изображением и третьим изображением, подлежащими обработке.

Процессорный блок предпочтительно выполнен с возможностью вычисления разности между вторым изображением и третьим изображением для получения информации об альтиметрическом профиле (например, возможном наличии или отсутствии выступов и/или углублений) линейного участка поверхности.

Вычисление разности второго изображения и третьего изображения предпочтительно включает вычисление разностного изображения, в котором каждому пикселю поставлена в соответствие величина, характеризующая разность значений, поставленных в соответствие соответствующим пикселям на втором изображении и на третьем изображении. Таким образом, можно использовать изображение, полученное посредством разности второго изображения и третьего изображения, для выделения трехмерных элементов (таких как рельефные углубления на наружной поверхности шины или выступающая надпись) и для учета такой информации при обработке изображения, полученного при рассеянном свете, для поиска дефектов.

Изобретение относится к автомобильным шинам. Устройство (10) для контроля шин на линии по производству шин содержит систему (104) обнаружения, которая содержит камеру (105), имеющую линию (106) визирования, лежащую в оптической плоскости (107), проходящей через камеру (105); первый источник (110) света, второй источник (108) света и третий источник (109) света, при этом второй источник (108) света и третий источник (109) света расположены с противоположных сторон относительно оптической плоскости (107) и симметрично относительно первого источника (110) света; причем первый источник (110) света выполнен с возможностью излучения первого рассеянного светового излучения на участок поверхности и второй источник (108) света и третий источник света (109) выполнены с возможностью излучения второго светового излучения, падающего под скользящим углом, и третьего светового излучения, падающего под скользящим углом, на участок поверхности шины (200), совпадающий с линией (106) визирования или близкий к ней; и отражательный элемент (150), образующий отражающую плоскость, расположенную перпендикулярно оптической плоскости (107), при этом отражательный элемент (150) расположен между вторым источником (108) света и третьим источником (109) света, причем отражательный элемент (150) выполнен с возможностью отражения линии (106) визирования под углом, находящимся в диапазоне между приблизительно 60° и приблизительно 120°, при этом минимальное расстояние между отражающей плоскостью и плоскостью (121) фокусировки камеры (105), проходящей через отражаемую линию визирования, меньше минимального расстояния между одним из первого источника (110) света, второго источника (108) света или третьего источника (109) света и плоскостью (121) фокусировки. 2 н. и 36 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Устройство (10) для контроля шины (200) на линии по производству шин, содержащее:

систему (104) обнаружения, которая содержит камеру (105), имеющую линию (106) визирования, лежащую в оптической плоскости (107), проходящей через камеру (105);

первый источник (110) света, второй источник (108) света и третий источник (109) света, причем второй источник (108) света и третий источник (109) света расположены с противоположных сторон относительно оптической плоскости (107) и симметрично относительно первого источника (110) света;

при этом первый источник (110) света выполнен с возможностью излучения первого рассеянного светового излучения на указанный участок поверхности, и второй источник (108) света и третий источник света (109) выполнены с возможностью излучения второго светового излучения, падающего под скользящим углом, и третьего светового излучения, падающего под скользящим углом, на участок поверхности шины (200), совпадающий с линией (106) визирования или близкий к ней; и

отражательный элемент (150), образующий отражающую плоскость, расположенную перпендикулярно оптической плоскости (107), причем отражательный элемент (150) расположен между вторым источником (108) света и третьим источником (109) света, при этом отражательный элемент (150) выполнен с возможностью отражения линии (106) визирования под углом, находящимся в диапазоне между приблизительно 60° и приблизительно 120°, причем минимальное расстояние между отражающей плоскостью и плоскостью (121) фокусировки камеры (105), проходящей через отражаемую линию визирования, меньше минимального расстояния между одним из первого источника (110) света, второго источника (108) света и третьего источника (109) света и плоскостью (121) фокусировки.

2. Устройство (10) по п.1, в котором минимальное расстояние между отражающей плоскостью и плоскостью (121) фокусировки камеры (105), проходящей через отражаемую линию визирования, меньше каждого минимального расстояния между первым источником (110) света, вторым источником (108) света и третьим источником (109) света и плоскостью фокусировки.

3. Устройство (10) по п.1 или 2, в котором первый источник (110) света включает в себя первый подысточник (113а) и второй подысточник (113b), при этом первый подысточник и второй подысточник расположены симметрично относительно оптической плоскости (107).

4. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором каждый из второго источника (108) света и третьего источника (109) света содержит один подысточник (111; 112).

5. Устройство (10) по п.3, в котором первый подысточник (113а) и второй подысточник (113b) первого источника (110) света являются копланарными и определяют плоскость (Р1), по существу параллельную плоскости (121) фокусировки.

6. Устройство (10) по п.5, в котором расстояние (d_1a, d_1b) между плоскостью (121) фокусировки и плоскостью (Р1), проходящей через первый подысточник (113а) и второй подысточник (113b), находится в диапазоне между приблизительно 85 мм и приблизительно 95 мм.

7. Устройство (10) по п.4, 5 или 6, в котором первый источник (110) света включает в себя третий подысточник (113с) и четвертый подысточник (113d), при этом третий подысточник и четвертый подысточник расположены симметрично относительно оптической плоскости (107).

8. Устройство (10) по п.7, в котором третий подысточник (113с) и четвертый подысточник (113d) являются копланарными и определяют плоскость (Р2), по существу параллельную плоскости (121) фокусировки.

9. Устройство (10) по п.8, в котором расстояние (d_1c, d_1d) между плоскостью (121) фокусировки и плоскостью (Р2), проходящей через третий подысточник (113с) и четвертый подысточник (113d), находится в диапазоне между приблизительно 75 мм и приблизительно 85 мм.

10. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором расстояние между первым источником (110) света и плоскостью (121) фокусировки больше расстояния между вторым источником (108) света и плоскостью фокусировки или между третьим источником (109) света и плоскостью фокусировки.

11. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором второй источник (108) света и третий источник (109) света являются копланарными и определяют плоскость (Р3), по существу параллельную плоскости (121) фокусировки.

12. Устройство (10) по п.11, в котором расстояние между плоскостью (Р1, Р2), параллельной плоскости (121) фокусировки и проходящей через подысточник (113а, 113b, 113c, 113d) первого источника (110) света, и плоскостью (Р3), параллельной плоскости (121) фокусировки и проходящей через второй источник (108) света и третий источник (109) света, находится в диапазоне между приблизительно 10 мм и приблизительно 40 мм.

13. Устройство (10) по любому из пп.3-12, в котором, по меньшей мере, один из подысточников (113а, 113b, 113c, 113d; 111; 112) первого источника (110) света, или второго источника (108) света, или третьего источника (109) света определяет основное направление (114) протяженности, по существу параллельное оптической плоскости (107).

14. Устройство (10) по п.13, в котором все подысточники (113а, 113b, 113c, 113d; 111; 112) первого источника (110) света, второго источника (108) света и третьего источника (109) света определяют основное направление (114) протяженности, по существу параллельное оптической плоскости (107).

15. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором отражающая плоскость (150) определяет основное направление (118) протяженности, по существу параллельное указанной оптической плоскости (107).

16. Устройство (10) по любому из пп.13-15, в котором первый подысточник (113а), второй подысточник (113b), третий подысточник (113c) или четвертый подысточник (113d) первого источника (110) света, или второго источника (108) света, или третьего источника (109) света или отражающая плоскость имеет по существу прямолинейную конфигурацию вдоль основного направления (114) протяженности.

17. Устройство (10) по п.15 или 16, в котором длина (L) отражающей плоскости вдоль основного направления (118) протяженности превышает длину (ls) первого подысточника (113а), второго подысточника (113b), третьего подысточника (113c) или четвертого подысточника (113d) первого источника (110) света, или второго источника (108) света, или третьего источника (109) света вдоль основного направления (114) протяженности.

18. Устройство (10) по любому из пп.15-17, в котором длина (ls) одного из первого подысточника (113a), второго подысточника (113b), третьего подысточника (113c) и четвертого подысточника (113d) первого источника (110) света и второго источника (108) света или длина одного из первого подысточника (113а), второго подысточника (113b), третьего подысточника (113с) и четвертого подысточника (113d) первого источника (110) света и третьего источника (109) света является по существу одинаковой.

19. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором второй источник (108) света и третий источник (109) света расположены симметрично относительно оптической плоскости (107).

20. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, содержащее блок (140) привода и управления, выполненный с возможностью:

избирательного включения, по меньшей мере, одного из первого источника (110) света, второго источника (108) света и третьего источника (109) света;

приведения в действие камеры (105) для получения соответствующего двумерного изображения участка (212) поверхности синхронно с включением указанного, по меньшей мере, одного из первого источника (110) света, второго источника (108) света и третьего источника (109) света.

21. Устройство (10) по п.20, в котором блок (140) привода и управления выполнен с возможностью управления системой (104) обнаружения для получения трех различных изображений, при этом каждое изображение соответствует включению отличного от других источника света из первого источника (110) света, второго источника (108) света и третьего источника (109) света.

22. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором отражательный элемент (150) выполнен с возможностью отражения линии визирования под углом, составляющим приблизительно 90°.

23. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором отражательный элемент (150) включает в себя отражающий слой, образующий отражающую плоскость, при этом отражающий слой представляет собой самый наружный слой отражательного элемента, на котором отражается оптический путь светового излучения, направляемого к камере (105).

24. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, включающее в себя первую опору (161), к которой прикреплена камера (105).

25. Устройство (10) по п.20 или 24, в котором блок (140) привода и управления прикреплен к первой опоре (161).

26. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, включающее в себя вторую опору (162), к которой прикреплены первый источник (110) света, второй источник (108) света и третий источник (109) света и отражательный элемент (150).

27. Устройство (10) по п.24 или 26, в котором первая опора (161) и вторая опора (162) соединены и образованы как одно целое друг с другом посредством соединительного рычага (164).

28. Устройство (10) по любому из пп.26, 27, в котором вторая опора (162) содержит две равноотстоящие пластины (11, 12), между которыми расположены первый источник (110) света, второй источник (108) света и третий источник (109) света.

29. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором первый источник (110) света, или второй источник (108) света, или третий источник (109) света включает в себя собирающую линзу (170), выполненную с возможностью уменьшения угла поля излучения для первого светового излучения, или второго светового излучения, или третьего светового излучения до величины, находящейся в диапазоне между приблизительно 15° и приблизительно 45°.

30. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором первый источник (110) света, или второй источник (108) света, или третий источник (109) света включает в себя один или более светоизлучающих диодов (LED) (169).

31. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором соответствующий угол, образованный между плоскостью (121) фокусировки и любой плоскостью, проходящей через линию (106) визирования и любую точку соответственно второго источника (108) света или третьего источника (109) света, меньше или равен 60°.

32. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором участок (212) поверхности принадлежит участку поверхности плечевой зоны (205) шины (200).

33. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором участок (212) поверхности соответствует, внутри шины, участку поверхности боковины (207) шины (200).

34. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором участок (212) поверхности принадлежит участку поверхности борта (206) шины (200).

35. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором камера (105) представляет собой линейную камеру, а участок (212) поверхности представляет собой линейный участок поверхности.

36. Комплект для контроля шины (200), содержащий:

устройство (10) по любому из пп.1-35; и

деформирующий элемент (130), выполненный с возможностью образования упруго деформированного участка на шине (200) посредством физического контакта.

37. Комплект по п.36, в котором деформированная поверхность, по меньшей мере, частично включает в себя участок (212) поверхности.

38. Комплект по п.37, в котором расстояние между первым источником (110) света и поверхностью, деформированной деформирующим элементом (130), находится в диапазоне между приблизительно 85 мм и приблизительно 95 мм.