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

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для контроля шин, например, на линии по производству шин, в частности, к способу и устройству для проверки возможного наличия дефектов на или вблизи поверхности шины, более конкретно, на или вблизи внутренней и/или наружной поверхности боковин шины.

Как правило, шина имеет по существу тороидальную конструкцию относительно оси вращения шины 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, если игнорировать возможные незначительные асимметрии, такие как в рисунке протектора и/или во внутренней структуре.

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

Термин «боковина» предназначен для обозначения одной из двух частей шины, которые расположены напротив друг друга и которые проходят в радиальном направлении с противоположных сторон коронной зоны до бортов, то есть до двух радиально внутренних концевых краев шины, и имеют 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 боковина 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 удерживающими конструктивными элементами, как правило, называемыми «бортовыми проволоками», 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 боковины также полностью включает в себя так называемую «плечевую зону», то есть часть шины, предназначенную для соединения коронной зоны с радиально внутренней частью боковины (другими словами, две плечевые зоны соответствуют двум радиально и аксиально наружным круговым «краям» шины). Плечевая зона имеет протяженность в направлении вдоль окружности в плоскости, по существу перпендикулярной к оси вращения.

Термин «шина» предназначен для обозначения в комбинации или в качестве альтернативы как готовой шины, то есть шины в конце этапов формования в пресс-форме и вулканизации после этапа изготовления, так и невулканизированной шины, то есть шины, компоненты которой полностью скомплектованы, но которая еще не подвергнута формованию в пресс-форме и вулканизации.

Термин «гомологичные части шины» предназначен для обозначения частей одного и того же компонента, имеющих одинаковую геометрию. Например, различные угловые части аксиально наружной части боковины, угловые части поверхностей плечевой зоны в пределах их протяженности в направлении вдоль окружности, соответствующие участки герметизирующего слоя внутри пазов или ребер, определяемых расширяющейся диафрагмой пресс-формы во время формования в пресс-форме и вулканизации, и т.д. представляют собой гомологичные части.

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

Термины «нижний», «верхний», «под» и «над» указывают относительное положение элемента, подобного, например, компоненту шины, шине, устройству, приспособлению и т.д., относительно грунта во время использования или положение одного из указанных элементов относительно другого элемента.

Термин «по существу параллельные» по отношению к геометрическим элементам (таким как линии, плоскости, поверхности, направления и т.д.) предназначен для указания того, что данные элементы образуют угол, составляющий 0°±10°, предпочтительно 0°±5°.

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). Термины «свет» и «световое излучение», если не указано иное, используются как взаимозаменяемые.

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

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 находится, по меньшей мере, 75% от всей 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 всей 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°.

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, усреднению, 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, 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 включенную в установку для производства шин, предназначен для обозначения определяемого при нормальных рабочих условиях, максимального времени прохождения изготавливаемой шины через рабочую станцию, за которое собирают, по меньшей мере, одну часть компонента самой шины. Например, длительность цикла может находиться в диапазоне между приблизительно 20 и приблизительно 120 секундами.

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

В ЕР 2322899 описан способ обнаружения мельчайших неровностей на поверхности контролируемой шины. Поверхность в зоне боковины шины освещают красным светом, излучаемым первым осветительным средством, расположенным в направлении, образующем угол 45 градусов относительно нормали к данной поверхности. Одновременно поверхность освещают синим светом, выходящим из второго осветительного средства, расположенного в направлении, образующем угол -45 градусов относительно нормали. Освещенная поверхность снимается линейной камерой в направлении нормали. Поверхностную неровность, образованную на поверхности шины, обнаруживают на основе кривой распределения яркости.

В US 2011/018999 показано устройство для оценки внешнего вида поверхности шины, содержащее линейную цветную камеру, включающую в себя средства для разделения светового пучка, отражаемого поверхностью указанной шины и входящего в камеру, по меньшей мере, на два основных цвета (красный (R), зеленый (G), синий (B)) определенных длин волн для направления светового пучка в такое же количество датчиков, выполненных с возможностью получения изображения в оттенках серого для каждого из основных цветов. Число осветительных средств равно числу основных цветов, при этом указанные осветительные средства ориентированы для освещения поверхности, подлежащей оценке, под разными углами. Каждое осветительное средство излучает цветной свет (красный, зеленый, синий), отличающийся от излучаемых остальными осветительными средствами, длина волны которого по существу соответствует длине волны одного из основных цветов, выбранных камерой.

В процессах производства и сборки шин для колес транспортных средств существует потребность в выполнении операций контроля качества изготовленных изделий с целью избежания возможности попадания шин, которые являются дефектными или в любом случае не отвечают техническим требованиям, на рынок и/или с целью последовательного регулирования используемых устройств 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, составляющий, например, от 30 с до 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 области контроля шин Заявитель поставил перед собой задачу анализа внутренней и/или наружной поверхности шины посредством оптического получения их изображений, например, цифровых и их последующей обработки, например, для обнаружения возможного наличия дефектов, видимых на поверхности, при минимизации контроля операторами. Отыскиваемые дефекты могут представлять собой, например, неровности на поверхности шины (невулканизированную смесь, изменения формы и т.д.), неодинаковость структуры, разрезы, трещины, 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.

Следовательно, способ контроля шины посредством получения и анализа ее изображений для выделения ее возможных дефектов предпочтительно занимает промежуток времени, необходимый для его полного выполнения, который сохраняется в пределах вышеупомянутой ограниченной «длительности цикла», и в то же время гарантирует точную проверку наличия дефектов в самой шине при достаточно низких затратах.

Заявитель отметил, что, несмотря на то, что в вышеуказанных документах в некоторых случаях эффективно описаны устройства, которые могут быть полезными для обнаружения определенных дефектов в шине, для обнаружения множества дефектов отличное от других устройство пришлось бы использовать для каждого конкретного дефекта, имеющего определенные характеристики, для идентификации конкретного дефекта. Кроме того, Заявитель действительно установил посредством анализа устройств такого типа, как проиллюстрированные в WO 2015/004587, ЕР 2322899 и US 2011/018999, что определенный тип освещения в сочетании с камерой или датчиком, отличным от других, предпочтителен для правильного обнаружения определенного дефекта или (ограниченного) множества определенных дефектов среди различных дефектов, которые могут возникать в шине. Заявитель действительно понял, что использование одного и того же устройства с одними и теми же освещением и камерой для анализа всей шины привело бы к недостаточному обнаружению или очень трудному обнаружению - посредством обработки изображений - некоторых дефектов и, в частности, некоторых двумерных дефектов, то есть тех, которые не характеризуются изменением высоты поверхности, подобных, например, разрезам на подогнанных кромках.

Однако выполнение большого числа разных устройств, каждое из которых имеет характеристики, отличные от других, для идентификации различных дефектов повышает сложность линии по производству шин в части, предназначенной для их контроля, и увеличивает затраты на нее. Кроме того, наличие различных устройств требует их непрерывного перемещения по направлению к шине на этапе анализа и от нее, когда другое устройство находится на этапе анализа. Это увеличивает длительность цикла, поскольку так называемое «непроизводительное время», в течение которого происходит поступательное перемещение неиспользуемых устройств, является значительным, даже если оно необходимо для избежания столкновений или нежелательного взаимодействия между различными устройствами.

Следовательно, Заявитель поставил перед собой задачу разработки способа и устройства, которые предназначены для контроля шин, обеспечивают возможность получения изображений поверхности шины, в частности, для обнаружения дефектов более чем одного типа на поверхности шины и пригодны для применения на линии по производству шин в производственной установке в едином масштабе времени, другими словами, пригодны для использования для обеспечения уменьшенных рабочего времени и затрат и способны обеспечить надежные результаты.

Следовательно, Заявитель осознал, что наличие системы обнаружения, определяющей оптическую плоскость и имеющей, по меньшей мере, три источника света, в которой два источника света расположены с противоположных сторон оптической плоскости и могут быть перемещены относительно третьего источника света, обеспечивает возможность изменения освещения участка поверхности шины в соответствии с типом дефекта, который желательно найти, и с реальной конфигурацией освещаемой поверхности для адаптации получения изображений к условиям освещения, например, как при рассеянном свете, так и при свете, падающем под скользящим углом и особенно полезном для вышеупомянутого контроля шины, или в соответствии с тем, используются ли дополнительные устройства, такие как нажимной элемент для деформирования шины, или нет.

В завершение, Заявитель обнаружил, что устройство и способ, обеспечивающие первое и второе освещение соответственно первого участка поверхности и второго участка поверхности шины, то есть участков поверхности, которые, как правило, могут иметь разные дефекты, с последующим получением первого и, по меньшей мере, второго изображений посредством системы обнаружения с помощью одного и того же устройства, но при разных условиях освещения, позволяют сделать контроль шины быстрым. Первое освещение первого участка поверхности шины выполняют при конфигурации, при которой первый источник излучения находится «близко» к фокальной плоскости, в которой или рядом с которой расположена первая поверхность, подлежащая освещению. При данной конфигурации второй источник и третий источник излучения, имеющиеся в устройстве, расположены на большем расстоянии от фокальной плоскости по отношению к первому источнику. Таким образом, устройство является особенно компактным, поскольку один источник, расположенный вблизи первого участка поверхности, который должен быть освещен, выполнен с возможностью его подвода особенно близко к самому первому участку. Второе освещение предусматривает перемещение второго источника и третьего источника так, чтобы они находились в одной и той же плоскости или ближе к фокальной плоскости первого источника для обеспечения возможности выполнения освещения второй поверхности посредством, по меньшей мере, первого источника и, по меньшей мере, одного из второго источника и третьего источника.

Согласно первому аспекту изобретение относится к устройству для контроля шины.

Предпочтительно, предусмотрена система обнаружения, содержащая камеру, имеющую оптическую плоскость, проходящую через камеру, и определяющую фокальную плоскость.

Предпочтительно, предусмотрены первый источник света, второй источник света и третий источник света, выполненные с возможностью излучения соответственно первого светового излучения, второго светового излучения и третьего светового излучения для освещения участка поверхности указанной шины, находящегося в или вблизи указанной фокальной плоскости, при этом указанный второй источник света и указанный третий источник света расположены с противоположных сторон относительно указанной оптической плоскости.

Указанный первый источник света предпочтительно зафиксирован относительно указанной системы обнаружения, и указанные второй источник света и третий источник света выполнены с возможностью перемещения из первой неактивной конфигурации, в которой управление ими осуществляется так, чтобы они не излучали указанных второго светового излучения и третьего светового излучения, и в которой расстояние от указанного второго источника света и от указанного третьего источника света до указанной фокальной плоскости больше расстояния от указанного первого источника света до указанной фокальной плоскости, в активную конфигурацию, в которой они адаптированы для излучения, по меньшей мере, одного из указанного второго светового излучения и указанного третьего светового излучения и в которой расстояние от указанного второго источника света и от указанного третьего источника света до указанной фокальной плоскости равно расстоянию или меньше расстояния от указанного первого источника света до указанной фокальной плоскости.

Устройство предпочтительно содержит блок привода и управления, выполненный с возможностью приведения в действие указанной системы обнаружения для получения первого изображения и, по меньшей мере, второго изображения первого участка и второго участка поверхности указанной шины соответственно при указанной неактивной конфигурации и при указанной активной конфигурации.

Согласно второму аспекту изобретение относится к комплекту для контроля шины.

Предпочтительно, предусмотрено устройство согласно первому аспекту.

Предпочтительно, предусмотрен нажимной элемент, выполненный с возможностью приложения усилия к той поверхности указанной шины, которая подлежит контролю, когда указанные второй источник света и третий источник света указанного устройства находятся в указанной неактивной конфигурации.

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.

Согласно четвертому аспекту изобретение относится к способу контроля шин.

Предпочтительно, предусмотрено выполнение шины, подлежащей контролю.

Предпочтительно, предусмотрено освещение первого участка поверхности указанной шины, расположенного в или вблизи фокальной плоскости системы обнаружения, посредством первого светового излучения, излучаемого первым источником света.

Предпочтительно, предусмотрено получение первого изображения указанного первого участка поверхности, освещаемого указанным первым световым излучением, посредством указанной системы обнаружения.

Предпочтительно, предусмотрено перемещение второго источника света и третьего источника света из первой неактивной конфигурации, в которой управление ими осуществляется так, чтобы они не излучали световое излучение, и в которой расстояние от указанного второго источника света и от указанного третьего источника света до указанной фокальной плоскости больше расстояния от указанного первого источника света до указанной фокальной плоскости, в активную конфигурацию, в которой они адаптированы для излучения, по меньшей мере, одного из второго светового излучения и третьего светового излучения и в которой расстояние от указанного второго источника света и от указанного третьего источника света до указанной фокальной плоскости равно расстоянию или меньше расстояния от указанного первого источника света до указанной фокальной плоскости.

Предпочтительно, предусмотрено освещение второго участка поверхности указанной шины, расположенного в или вблизи указанной фокальной плоскости, посредством, по меньшей мере, одного из указанного первого светового излучения, указанного второго излучения и указанного третьего светового излучения.

Предпочтительно, предусмотрено получение, по меньшей мере, одного соответствующего второго изображения указанного второго участка поверхности посредством указанной системы обнаружения.

Заявитель считает, что для обнаружения дефектов на многих участках поверхности шины посредством получения и обработки оптических изображений особенно предпочтительно создать устройство и способ, которые обеспечивают возможность изменяемого освещения в соответствии с типом отыскиваемого дефекта и/или местом на шине, в котором ищут данный дефект. В частности, особенно предпочтительно обеспечить возможность выполнения - посредством одного и того же устройства - освещения и получения изображений, которые требуют особо компактного устройства, например, для обеспечения возможности приближения к участку поверхности, представляющему интерес, а также, кроме того, освещения и получения изображений, которые требуют множества световых излучений, таких как световые излучения, или имеющие разные характеристики, например, падающие под скользящим углом или рассеянные, или выходящие из различных точек в пространстве подобно выходящим с двух сторон оптической плоскости, которая определяется системой обнаружения. Данное облучение посредством разных световых излучений выполняют путем перемещения двух источников света из неактивной конфигурации, в которой они «удалены» от участка поверхности, который подлежит освещению и который расположен в или вблизи фокальной плоскости системы обнаружения, и в которой они не излучают светового излучения, в то время как дополнительный источник излучает излучение для освещения вышеупомянутого участка поверхности, в активную конфигурацию, в которой они приближаются к фокальной плоскости для обеспечения возможности освещения предварительно выбранного участка посредством двух или более световых излучений, выходящих из различных мест в пространстве. В неактивной конфигурации устройство является особенно компактным и, таким образом, выполнено с возможностью приближения, например, в частности, к освещаемому участку или с возможностью перемещения в положения, в которых ограничен доступный объем, в котором могут выполняться перемещения устройства, в то время как в активной конфигурации возможно изменяемое и оптимизированное освещение участка поверхности.

Неактивная конфигурация особенно предпочтительна в случае анализа посредством комплекта, включающего в себя нажимной элемент, выполненный с возможностью деформирования той части поверхности шины, которая содержит, по меньшей мере частично, первый 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. Из дефектов, связанных с неодинаковостью структуры, так называемая «ползучесть каркаса» является особенно критичной, при этом данные дефекты являются редкими, но потенциально очень опасными дефектами, возникающими в зоне сопряжения между двумя частями шины, имеющими разные физико-химические свойства, подобные, например, разным смесям.

Подобные дефекты имеют форму небольших разрезов, как правило, проходящих в продольном направлении, то есть они повторяют протяженность шины в направлении вдоль окружности и отличаются идеально сопрягающимися краями, между которыми нет удаленного материала или недостатка материала, что является характерным признаком, который делает их особенно трудно идентифицируемыми. Распространение дефекта также может охватить конструктивный элемент шины, расположенный рядом с ее наружной поверхностью.

При соответствующем деформировании первой зоны шины, подлежащей контролю, можно уменьшить наружный радиус кривизны участка поверхности шины, соседнего с предшествующим участком, в результате чего будет уделено большее внимание возможным дефектам, в частности, распространяющимся на боковине, и другим разрезам в плечевой зоне или отверстиям, поскольку «усиление» нормальной наружной выпуклости обуславливает тенденцию к «открытию» краев или периферии таких эффектов, что делает их легче идентифицируемыми при последующей обработке изображений.

Таким образом, регистрируемые изображения данного сжатого соответствующим образом, первого участка поверхности имеют высокое качество и/или содержат информацию с таким количеством и 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 очень близко к нажимному элементу, при этом в противном случае разрез, открытый посредством нажимного элемента, «закрывается», как только будет достигнуто некоторое расстояние от зоны, в которой происходит деформирование. Устройство в неактивной конфигурации имеет компактность, необходимую для данного близкого расположения.

Кроме того, продолжительность цикла анализа шины посредством устройства и способа по изобретению уменьшается, поскольку с помощью одного и того же устройства можно искать различные дефекты без необходимости отвода одного устройства и приближения другого устройства, что создает «непроизводительное время» между одной операцией и другой.

Кроме того, Заявитель считает, что выполнение линии по производству шин, в которой используется изобретение, не вызывает роста затрат, связанных с контролем шин, поскольку использование устройства согласно первому аспекту, взаимодействующего с роботизированной рукой, обеспечивает ограничение общего числа устройств для контроля дефектов в шине благодаря различным операциям анализа, которые могут быть выполнены одним и тем же устройством. Таким образом, уменьшается общая стоимость линии.

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

По меньшей мере, одно из указанного первого изображения и указанного, по меньшей мере, второго изображения предпочтительно представляет собой двумерное изображение. Заявитель установил в результате наблюдений, что на «трехмерных» изображениях (то есть изображениях, каждому пикселю которых соответствуют данные по 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).

Указанная камера предпочтительно представляет собой линейную камеру.

Линейная камера обеспечивает возможность получения двумерных, а также линейных изображений, то есть изображений с «ограниченным» числом пикселей, что облегчает их обработку.

Указанная камера предпочтительно представляет собой цветную камеру.

Цветная камера обеспечивает возможность получения информации, которая зависит от типа светового излучения, падающего на анализируемый участок поверхности шины, и, таким образом, обеспечивает возможность определенной обработки для идентификации дефектов.

В указанной активной конфигурации указанный второй источник света и указанный третий источник света предпочтительно расположены симметрично относительно указанного первого источника света.

Симметрия источников, которые расположены с двух сторон оптической плоскости системы обнаружения, позволяет легче сравнивать изображения, полученные при разных типах освещения, обеспечиваемого путем освещения второго участка поверхности посредством второго и/или третьего светового излучения.

Указанный первый источник света предпочтительно расположен симметрично относительно указанной оптической плоскости.

Указанный первый источник света предпочтительно включает в себя первый подысточник и второй подысточник, при этом указанный первый подысточник и указанный второй подысточник расположены с противоположных сторон указанной оптической плоскости. Как указано выше, симметрия источников относительно оптической плоскости является предпочтительной и предпочтительно также сохраняется посредством размещения первого источника, который включает в себя два подысточника, расположенные с двух сторон оптической плоскости.

Указанный первый источник света предпочтительно выполнен с возможностью освещения указанного первого участка поверхности или указанного второго участка поверхности посредством рассеянного светового излучения.

Указанные второй источник света и третий источник света предпочтительно выполнены с возможностью освещения указанного второго участка поверхности посредством светового излучения, падающего под скользящим углом. Выполнение источников света, излучающих световое излучение, имеющее разные характеристики, на указанные первый участок поверхности или второй участок поверхности, может создать возможность получения изображений для по существу одной и той же поверхности, каждое из которых получают при освещении посредством излучения, отличного от других и имеющего другие характеристики, которое позволяет «выделить» определенные разные характеристики освещаемого участка поверхности, в результате чего обеспечивается возможность сравнения изображений друг с другом посредством соответствующих алгоритмов и возможность более легкой идентификации дефектов в случае их наличия.

Указанный второй источник света или указанный третий источник света предпочтительно содержат один подысточник. Более предпочтительно, если каждый из указанного второго источника света и указанного третьего источника света содержит один подысточник.

Указанный первый источник света или указанный второй источник света или указанный третий источник света предпочтительно определяет основное направление протяженности. Более предпочтительно, если каждый из указанного первого источника света, указанного второго источника света и указанного третьего источника света определяет основное направление. Еще более предпочтительно, если основное направление первого источника света по существу параллельно основному направлению второго источника света и третьего источника света. Таким образом, оптимизируются освещение линии объектива и общий объем группы источников.

Указанные источники света и/или подысточники света предпочтительно имеют размер вдоль основного направления протяженности, равный, по меньшей мере, удвоенному размеру, определяемому в направлении, перпендикулярном к указанному основному направлению протяженности, более предпочтительно, имеют размер вдоль основного направления протяженности, превышающий размер, определяемый в направлении, перпендикулярном к указанному основному направлению протяженности, по меньшей мере, на один порядок величины.

Каждый из указанных источников света и/иди подысточников света предпочтительно имеет размер вдоль указанного основного направления протяженности, который меньше или равен приблизительно 20 см, более предпочтительно меньше или равен приблизительно 15 см.

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

Каждый из указанных источников света и/иди подысточников света предпочтительно имеет размер в направлении, перпендикулярном к указанному основному направлению протяженности, который меньше или равен приблизительно 3 см, более предпочтительно меньше или равен приблизительно 2 см.

Вышеупомянутые размеры обеспечивают возможность эффективного конфигурирования источников света и/или подысточников света относительно линии объектива в случае линейной камеры и позволяют уменьшить объем.

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

Указанные соответствующие источники света и/или подысточники света предпочтительно проходят прямолинейно вдоль основного направления протяженности. Таким образом, это вносит вклад в уменьшение объема при сохранении, тем не менее, высокой эффективности освещения.

Указанное основное направление протяженности предпочтительно по существу параллельно оптической плоскости. Таким образом, при обеспечении оптического освещения и получения изображения участка поверхности, подлежащего контролю, в любом случае сохраняется компактность устройства при его габаритных размерах.

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 светоизлучающие 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 для низкого выделения тепла.

Светодиоды предпочтительно также имеют большую продолжительность работы: они являются менее чувствительными, чем другие источники, и в любом случае каждый источник света не включает в себя один диод, и, следовательно, допустимы отказы части светодиодов, включенных в источники, что невозможно при других типах источников светового излучения. В завершение, светодиоды предпочтительно обеспечивают быстрые включение и выключение.

Указанный блок привода и управления предпочтительно выполнен с возможностью - при указанной неактивной конфигурации - включения и выключения указанного первого источника света с определенной частотой.

Указанный блок привода и управления предпочтительно выполнен с возможностью - при указанной неактивной конфигурации - приведения в действие указанной системы обнаружения для получения указанного первого изображения синхронно с включением первого источника света.

Указанный блок привода и управления предпочтительно выполнен с возможностью - при указанной активной конфигурации - попеременного включения и выключения, по меньшей мере, одного из указанного первого источника света, указанного второго источника света и указанного третьего источника света.

Указанный блок привода и управления предпочтительно выполнен с возможностью - при указанной активной конфигурации - приведения в действия указанной системы обнаружения для получения указанного, по меньшей мере, второго изображения синхронно с вышеупомянутой операцией включения.

Блок привода и управления предпочтительно управляет как одним или более источниками света, так и системой обнаружения для получения одного или более изображений, предпочтительно двумерных, самого участка для каждого участка поверхности шины, подлежащего анализу, такого как первый участок и второй участок. Для первого участка поверхности, освещение которого осуществляется посредством первого источника, излучение, выходящее из первого источника света, предпочтительно излучается с определенной частотой для ограничения мощности, излучаемой источником, и, следовательно, также количества рассеиваемого тепла. Изображение первого освещаемого участка, называемое первым изображением, получают при его освещении, то есть когда первый источник испускает излучение. Следовательно, для этого обеспечивается временная синхронизация включения первого источника света и получения первых изображений камерой.

Что касается обнаружения дефектов второго участка шины, то для каждого второго участка посредством системы обнаружения предпочтительно получают, по меньшей мере, два изображения. Данные два различных изображения получают при освещении второго участка попеременно посредством первого источника света и одного из второго источника света и третьего источника света. Это обеспечивает возможность сравнения разных изображений одного и того же участка поверхности при разных условиях освещения - например, при излучении, падающем под скользящим углом, и рассеянном излучении, - для обнаружения его дефектов. Следовательно, получают, по меньшей мере, два различных изображения, то есть изображение, полученное при освещении посредством первого источника света, и изображение, полученное при освещении посредством второго источника света или посредством третьего источника света, чтобы иметь, по меньшей мере, два доступных изображения при различных условиях освещения.

Более предпочтительно, если при указанной активной конфигурации указанный блок привода и управления выполнен с возможностью управления указанной системой 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 центральном освещении и освещении с двух противоположных сторон по отношению к оптической плоскости, обеспечивает возможность оптимальной обработки тех же трех изображений для обнаружения дефектов.

Устройство предпочтительно включает в себя первую опору, вторую опору и третью опору, при этом указанные вторая опора и третья опора шарнирно соединены с указанной первой опорой, при этом указанный второй источник света и указанный третий источник света прикреплены соответственно к указанным второй опоре и третьей опоре. Перемещение второго источника света и третьего источника света предпочтительно происходит посредством обеспечения поворота в первом шарнирном соединении и поворота во втором шарнирном соединении, имеющихся между первой опорой, неподвижно присоединенной к системе обнаружения, при этом первый источник света также предпочтительно зафиксирован, и второй опорой и третьей опорой, соответственно выполненных с возможностью перемещения относительно первой опоры.

Указанная камера предпочтительно жестко присоединена к указанной первой опоре. Более предпочтительно, если указанная камера смонтирована на первой опоре.

Указанный блок привода и управления предпочтительно жестко соединен с указанной камерой. Принимая во внимание предпочтительную высокую частоту, с которой источники света попеременно включаются, Заявитель считает, что задержки в управляющих сигналах могут быть минимизированы посредством размещения блока привода и управления по существу «рядом» с источниками света и камерой.

Более предпочтительно, если указанный второй источник света или указанный третий источник света прикреплены соответственно к указанной второй опоре или указанной третьей опоре посредством теплопроводящей пасты. Еще более предпочтительно, если указанный второй источник света и указанный третий источник света прикреплены соответственно к указанной второй опоре и указанной третьей опоре посредством теплопроводящей пасты.

Более предпочтительно, если указанный первый источник света прикреплен к указанной первой опоре посредством теплопроводящей пасты.

Более предпочтительно, если указанная первая опора или указанная вторая опора или указанная третья опора изготовлена, по меньшей мере частично, из алюминия. Еще более предпочтительно, если первая опора, вторая опора и третья опора изготовлены, по меньшей мере частично, из алюминия.

Более предпочтительно, если указанная первая опора или указанная вторая опора или указанная третья опора содержит теплорассеивающее оребрение. С учетом того, что для обнаружения дефектов на поверхности шины часто требуется освещать затененные или имеющие поднутрение участки поверхности, которые в любом случае часто имеют черный цвет, источники света должны генерировать большое количество света, что приводит к отрицательному побочному эффекту - выделению 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 малого веса и теплопроводности и предпочтительно включает в себя оребрение для охлаждения. Кроме того, для максимизации теплопередачи теплопроводящая паста, как правило, используемая в микросхемах, также используется для получения зоны с большим теплообменом между любыми двумя поверхностями контакта в устройстве.

Угол, образованный указанной фокальной плоскостью и плоскостью, соединяющей линию пересечения между оптической плоскостью и фокальной плоскостью и точку указанного второго источника света или указанного третьего источника света, предпочтительно больше или равен приблизительно 55°. Таким образом, излучение, которое освещает каждую точку второго участка поверхности, по существу падает под скользящим углом.

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 10° и приблизительно 50°. 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 20° и приблизительно 30°.

Выбор угла излучения света посредством источника света влияет на результирующую конечную яркость 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 яркость света.

Поскольку источники света находятся сравнительно близко к участкам поверхности, подлежащим анализу и освещению, 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 20° и приблизительно 30°, обеспечивает возможность оптимального компромиссного сочетания равномерного излучения и достаточной яркости на участке поверхности шины, который должен быть освещен.

Указанный второй источник света и указанный третий источник света при указанной активной конфигурации предпочтительно являются копланарными и определяют плоскость, по существу параллельную фокальной плоскости.

Более предпочтительно, если при указанной активной конфигурации расстояние между плоскостью, параллельной указанной фокальной плоскости и проходящей через указанный первый источник света, и плоскостью, параллельной указанной фокальной плоскости и проходящей через указанный второй источник света и указанный третий источник света, находится в диапазоне между приблизительно 0 мм и приблизительно 50 мм.

Таким образом, оптимальное освещение участка поверхности, который должен быть освещен, получают предпочтительно посредством рассеянного света и света, падающего под скользящим углом.

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

Не все шины имеют одинаковые характеристики с точки зрения размеров и гибкости. Следовательно, деформация, создаваемая нажимным элементом, предпочтительно коррелируется с типом и, следовательно, с характеристиками шины, подлежащей контролю. Когда известен тип шины, усилие, которое должно быть передано, будет задано.

Указанная поверхность, подлежащая контролю, предпочтительно включает в себя, по меньшей мере частично, указанный первый участок поверхности.

Деформирование участка поверхности шины позволяет выделить дефекты, подобные, например, разрезам, которые, как правило, не видны в противном случае. Таким образом, предпочтительно, чтобы выполнялось освещение первого участка поверхности, который также деформирован, то есть образует часть поверхности, подлежащей контролю.

Расстояние между указанным первым источником света и указанным нажимным элементом предпочтительно находится в диапазоне между приблизительно 20 мм и приблизительно 60 мм.

Поскольку дефект виден в большей степени, когда деформация больше, для визуализации дефектов на деформированной поверхности предпочтительно, чтобы источник света находился как можно ближе как к деформируемой поверхности, так и к нажимному элементу. Оптимальное расстояние предпочтительно находится в диапазоне между приблизительно 25 мм и приблизительно 45 мм.

Указанный нажимной элемент предпочтительно выполнен с возможностью приложения по существу постоянного усилия к указанной поверхности, подлежащей контролю.

Указанный нажимной элемент предпочтительно выполнен с возможностью создания по существу постоянной деформации на указанной поверхности, подлежащей контролю.

Производственная линия предпочтительно включает в себя систему обеспечения поворота, выполненную с возможностью обеспечения поворота указанной шины и указанной роботизированной руки друг относительно друга для изменения углового положения указанного первого и указанного второго участков 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 обеспечивает возможность контроля самой шины на 360°.

Для простоты предпочтительно поворачивают шину вместо системы обнаружения: поворот системы обнаружения действительно мог бы привести к ее повреждению или мог бы привести к неточному получению изображений вследствие вибраций, вызванных непрерывным перемещением.

Предпочтительно предусмотрен нажимной элемент, который выполнен с возможностью приложения усилия к той поверхности указанной шины, которая подлежит контролю, когда указанные второй источник света и третий источник света указанного устройства находятся в указанной неактивной конфигурации.

Указанный блок привода и управления предпочтительно выполнен с возможностью управления указанной системой обнаружения для получения множества указанных первых изображений или указанных вторых изображений с заданными интервалами времени во время поворота указанной шины на 360°, выполняемого указанной системой обеспечения поворота.

Таким образом, осуществляется контроль всей шины.

Указанный нажимной элемент предпочтительно выполнен с возможностью приложения усилия к поверхности, образующей часть плечевой зоны или боковины указанной шины.

Заявитель обнаружил, что дефекты, выделяемые в наибольшей степени посредством сдавливания, как правило, имеются на плечевой зоне или боковине шины, и поэтому давление или нажимное усилие, создаваемое нажимным элементом, предпочтительно действует в одной или обеих из данных зон.

Предпочтительно предусмотрена обработка указанного первого изображения или указанного, по меньшей мере, второго изображения для обнаружения возможных дефектов на указанных первом участке поверхности или втором участке поверхности указанной шины.

Предпочтительно предусмотрено размещение указанного второго источника света и указанного третьего источника света с противоположных сторон оптической плоскости, определяемой указанной системой обнаружения.

Указанный первый участок поверхности предпочтительно представляет собой участок наружной поверхности боковины или плечевой зоны указанной шины.

Дефекты в данной зоне боковины или плечевой зоны требуют освещения с близкого расстояния, и, следовательно, предпочтительно устройство в неактивной конфигурации, то есть компактное.

Указанный второй участок поверхности предпочтительно представляет собой участок поверхности борта указанной шины.

Дефекты в борту особенно сложно обнаружить. Следовательно, используют множество разных типов освещения при использовании устройства в активной конфигурации, при которой первый источник света, второй источник света и третий источник света адаптированы для освещения второго участка поверхности.

Предпочтительно предусмотрены поступательное перемещение или поворот указанной системы обнаружения из первого рабочего положения во второе рабочее положение между освещением указанной первой части указанной шины и освещением указанной второй части указанной шины.

Первый участок поверхности и второй участок поверхности шины по меньшей мере частично отличаются друг от друга, и поэтому предпочтительно перемещение устройства для его перевода в оптимальное положение для освещения второго участка поверхности шины после освещения первого участка поверхности.

Предпочтительно, предусмотрены освещение указанного первого участка поверхности посредством указанного первого светового излучения путем включения и выключения указанного первого источника света с заданными интервалами и синхронизация указанной системы обнаружения для получения указанного первого изображения синхронно с указанным включением указанного первого источника света.

Предпочтительно, предусмотрены освещение указанного второго участка поверхности посредством, по меньшей мере, одного из указанного первого светового излучения, указанного второго светового излучения и указанного третьего светового излучения путем соответствующего включения и выключения, по меньшей мере, одного из указанного первого источника света, указанного второго источника света и указанного третьего источника света с заданными интервалами и синхронизация указанной системы обнаружения для получения указанного, по меньшей мере, второго изображения синхронно с указанным включением, по меньшей мере, одного из указанного первого источника света, указанного второго источника света и указанного третьего источника света.

Освещение указанного второго участка поверхности предпочтительно включает освещение указанного второго участка поверхности посредством указанного первого светового излучения, освещение указанного второго участка поверхности посредством указанного второго светового излучения во время, отличающееся от времени освещения указанного второго участка поверхности посредством указанного первого светового излучения, и освещение указанного второго участка поверхности посредством указанного третьего светового излучения во время, отличающееся от времени освещения указанного второго участка поверхности посредством указанного первого светового излучения и отличающееся от времени освещения указанного второго участка поверхности посредством указанного второго светового излучения.

Второй участок поверхности предпочтительно освещают посредством, по меньшей мере, двух разных типов светового излучения, еще более предпочтительно посредством трех разных типов светового излучения, выходящих их первого источника света, из второго источника света и из третьего источника света. Это создает возможность сравнения трех различных изображений и их обработки посредством соответствующих алгоритмов для выделения возможных дефектов на втором участке поверхности.

Более предпочтительно, если получение указанного второго изображения включает получение первого изображения, подлежащего обработке, когда указанный второй участок освещается посредством указанного первого светового излучения, получение второго изображения, подлежащего обработке, когда указанный второй участок освещается посредством указанного второго светового излучения, и получение третьего изображения, подлежащего обработке, когда указанный второй участок освещается посредством указанного третьего светового излучения.

Следовательно, получение указанного, по меньшей мере, второго изображения второго участка предпочтительно включает получение трех различных изображений данного второго участка, подлежащих обработке. Таким образом, предпочтительно осуществляется обработка трех изображений, подлежащих обработке, а именно двух, предпочтительно полученных при свете, падающем под скользящим углом, и одного, полученного при рассеянном свете, для идентификации дефектов. Каждое изображение предпочтительно получают, когда включен источник света, отличный от других.

Еще более предпочтительно, если указанное первое изображение, подлежащее обработке, указанное второе изображение, подлежащее обработке, и указанное третье изображение, подлежащее обработке, формируют из соответствующего множества первых линейных изображений, вторых линейных изображений и третьих линейных изображений последовательности линейных участков поверхности, смежных друг с другом или частично перекрывающихся, при этом указанные первые линейные изображения, вторые линейные изображения и третьи линейные изображения получают на каждом линейном участке из указанной последовательности линейных участков, освещаемом соответственно посредством указанных первого светового излучения, второго светового излучения и третьего светового излучения в последовательности с чередованием.

Указанное первое изображение, указанное второе изображение или указанные изображения, подлежащие обработке, предпочтительно представляют собой цифровые изображения. Более предпочтительно, если они являются изображениями, сформированными из матриц пикселей. Еще более предпочтительно, если они являются линейными изображениями.

Указанное первое изображение предпочтительно формируют из соответствующего множества четвертых линейных изображений последовательности линейных участков поверхности, смежных друг с другом или частично перекрывающихся, при этом указанные четвертые линейные изображения получают на каждом линейном участке из указанной последовательности линейных участков, соответственно освещаемом посредством указанного первого светового излучения.

Тип системы обнаружения для получения изображений представляет собой, например, линейную камеру, которая определяет линию объектива, а именно пересечение плоскости объектива с фокальной плоскостью, в которой или вблизи которой предпочтительно размещается первый участок поверхности или второй участок поверхности при его освещении. Следовательно, линейные участки предпочтительно представляют собой участки поверхности, которые могут быть получены вблизи указанной линии объектива во временной последовательности. Например, такая последовательность линейных участков может быть получена посредством поворота шины вокруг ее оси вращения или посредством поворота системы обнаружения и источников света вокруг шины. Предпочтительно обеспечивают, по меньшей мере, один полный поворот на 360°.

Тип дефектов, отыскиваемых на втором участке поверхности шины, предпочтительно идентифицируют путем сравнения изображений, полученных посредством системы обнаружения при различных условиях освещения, подобных условиям при первом световом излучении, втором световом излучении и третьем световом излучении, так что дефект может быть обнаружен, например, посредством «вычитания» характеристик, обнаруживаемых на одном изображении, из характеристик другого.

Предпочтительно, предусмотрено включение указанного первого источника света во время, отличающееся от времени включения указанного второго источника света или указанного третьего источника света.

Таким образом, каждое полученное изображение второго участка поверхности, подлежащее обработке, связано с одним заданным освещением.

Предпочтительно, предусмотрено сравнение указанных первого изображения, подлежащего обработке, второго изображения, подлежащего обработке, и третьего изображения, подлежащего обработке, по существу одного и того же второго участка поверхности шины для обнаружения дефектов на указанном втором участке поверхности.

Каждое из трех различных изображений, подлежащих обработке, получено при отличном от других типе освещения. Это обеспечивает возможность сравнения трех различных изображений и их обработки посредством соответствующих алгоритмов для выделения возможных дефектов на втором участке поверхности.

Предпочтительно, предусмотрены поворот указанной шины вокруг ее оси вращения и освещение участка поверхности указанной шины в множестве угловых положений указанной шины для получения множества первых изображений и вторых изображений в разных угловых положениях, а именно первого изображения и, по меньшей мере, второго изображения для каждого углового положения указанной шины.

Освещение посредством первого светового излучения предпочтительно включает освещение указанного первого участка поверхности посредством первого рассеянного светового излучения.

Освещение посредством второго светового излучения или посредством третьего светового излучения предпочтительно включает освещение указанного второго участка поверхности посредством второго светового излучения или третьего светового излучения, падающего под скользящим углом.

Первый источник света предпочтительно излучает на первый участок поверхности или на второй участок поверхности излучение, которое на уровне первого участка поверхности или второго участка поверхности является рассеянным, в то время как второй источник света или третий источник света излучают излучение на второй участок поверхности, которое на уровне второго участка поверхности падает под скользящим углом. Первый участок поверхности, деформированный под действием сжатия, предпочтительно требует только рассеянного света для идентификации дефектов, в то время как второй участок предпочтительно требует освещения при двух различных типах излучения, а именно падающего под скользящим углом и рассеянного, для обеспечения получения, по меньшей мере, двух изображений для одного и того же второго участка поверхности, каждое из которых получают при освещении, отличающемся от других, и которые можно сравнить друг с другом для идентификации дефектов на втором участке поверхности.

Предпочтительно, предусмотрено перед освещением указанного первого участка поверхности указанной шины упругое деформирование той поверхности указанной шины, подлежащей контролю, которая включает в себя, по меньшей мере частично, указанный первый участок поверхности, посредством сжимающего усилия.

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

- фиг.1а показывает вид в перспективе устройства для контроля шин в активной конфигурации согласно настоящему изобретению;

- фиг.1b показывает вид в перспективе устройства для контроля шин по фиг.1а в неактивной конфигурации;

- фиг.2 показывает вид сверху устройства с фиг.1а в активной конфигурации;

- фиг.3 показывает вид спереди устройства с фиг.1а в активной конфигурации;

- фиг.4 показывает частичный и схематический вид в перспективе фрагмента устройства с фиг.1а в активной конфигурации;

- фиг.5 показывает частичный и схематический вид сбоку фрагмента устройства с фиг.1а в активной конфигурации;

- фиг.6 показывает частичный и схематический вид сбоку фрагмента устройства с фиг.1b в неактивной конфигурации;

- фиг.7 показывает схематическое боковое сечение фрагмента устройства с фиг.1а или 1b;

- фиг.8 показывает частичный и схематический, выполненный частично в сечении и частично в виде функциональных блоков вид в перспективе устройства для контроля шин на линии по производству шин;

- фиг.9 показывает частичный и схематический вид в перспективе комплекта для контроля шин согласно настоящему изобретению;

- фиг.10 показывает комплект с фиг.9 на отдельном рабочем этапе;

- фиг.11 показывает устройство с фиг.8, в котором устройство согласно изобретению находится в активной конфигурации с фиг.1а; и

- фиг.12 показывает вид сверху устройства с фиг.11.

На чертежах ссылочная позиция 10 обозначает в целом устройство для контроля шин 200 согласно настоящему изобретению.

При рассмотрении сначала фиг.1а, 1b и 4 видно, что устройство 10 предпочтительно содержит систему 104 обнаружения, включающую в себя камеру 105. Камера 105 предпочтительно представляет собой линейную камеру, имеющую линию 106 объектива, лежащую в оптической плоскости 107, проходящей через линейную камеру (видна на фиг.4). Настоящее изобретение также рассматривает альтернативный случай, в котором камера представляет собой камеру другого типа, подобную, например, камере со сканированием по вертикали и горизонтали. В этом случае участок поверхности, который освещают и изображение которого получают, также представляет собой участок типа площадки. Кроме того, камера 105 определяет фокальную плоскость 121, в которой фокусируется участок поверхности шины, который должен быть освещен. Оптическая плоскость 107 и фокальная плоскость 121 предпочтительно перпендикулярны друг другу (видно на фиг.4, 5 и 6).

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 линейного участка 202 поверхности (видимого на фиг.4) указанной шины 200, совпадающего с линией 106 объектива (например, когда участок поверхности является плоским) или близкого к линии объектива (вследствие криволинейной формы поверхности шины), как показано на фиг.4 и 8.

Система обнаружения выполнена с возможностью получения посредством камеры 105 соответствующего двумерного цифрового изображения линейного участка 202 поверхности, освещаемого, по меньшей мере, одним из первого светового излучения, второго светового излучения и третьего светового излучения.

Каждый из второго источника 108 света и третьего источника 109 света предпочтительно состоит из одного соответствующего подысточника 111 и 112, при этом данные два подысточника расположены симметрично относительно оптической плоскости 107. Два подысточника 111 и 112 предпочтительно соответственно расположены с противоположных сторон относительно оптической плоскости и на одинаковом расстоянии от нее.

Первый источник 110 света предпочтительно состоит из двух соответствующих подысточников 113, распределенных с обеих сторон оптической плоскости 107 и симметрично относительно такой плоскости.

Каждый подысточник 111-113 имеет соответствующее основное направление протяженности (показанное в качестве примера штрихпунктирной линией 114 на фиг.4), которое предпочтительно проходит по существу параллельно оптической плоскости 107 и, следовательно, параллельно линии 106 объектива.

В качестве примера подысточники имеют размер вдоль основного направления 114 протяженности, равный приблизительно 6 см, и диаметр в плоскости, перпендикулярной к вышеупомянутому основному направлению 114 протяженности, который равен приблизительно 2,5 см.

Каждый подысточник, как правило, содержит множество светодиодных источников 169, расположенных с выравниванием вдоль основного направления 114 протяженности. В качестве примера, как можно видеть на фиг.7, каждый подысточник 111-113 содержит расположенную над каждой светодиодной лампой 169, собирающую линзу 170, выполненную с возможностью сужения светового пучка, излучаемого светодиодной лампой, приблизительно на 30°. Следовательно, световой пучок, излучаемый каждой светодиодной лампой 169, предпочтительно ограничен в пределах угла, равного приблизительно 20°.

Каждый источник 108, 109, 110 света также включает в себя опору, предпочтительно изготовленную из алюминия, на которой закреплены светодиоды 169. Все опоры обозначены ссылочной позицией 168 на приложенных фигурах (см. фиг.1а, 1b, 2 и 3). Светодиоды 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 светодиодами, оребрение 167 для рассеяния тепла, которое видно на фиг.1а.

Первый и второй подысточники 113 первого источника 110 света расположены между двумя пластинами 11, 12, расположенными по существу перпендикулярно к основному направлению 114 протяженности первого источника 110 света и по существу параллельными друг другу. Между двумя пластинами 11, 12, которые проходят перед первым источником света в направлении излучения света, также расположена линейная камера 105.

Третья пластина 13 и четвертая пластина 14 шарнирно присоединены к данным двум пластинам 11, 12, так что соответствующая ось поворота, заданная таким образом, по существу параллельна основному направлению первого источника 110 света или второго источника 108 света или третьего источника 109 света. Второй источник 108 света жестко присоединен к третьей пластине 13, в то время как третий источник 109 света жестко присоединен к четвертой пластине 14.

Поворот третьей пластины 13 и четвертой пластины 14 обеспечивается посредством соответственно поршня 15 первого пневматического цилиндра и поршня 16 второго пневматического цилиндра. Каждый поршень 15, 16 пневматических цилиндров соединен на одном конце с пластиной, подлежащей перемещению, и на другом конце с первым источником 110 света и с камерой 105, то есть с первой пластиной 11 или со второй пластиной 12.

Перемещение пластин 13, 14 посредством поршней означает, что устройство 10 может быть переведено в активную конфигурацию, такую как конфигурация по фиг.1а, 2 и 3, в которой второй источник 108 света и третий источник 109 света переведены «вперед», то есть они находятся дальше от камеры 105 по отношению к первому источнику 110 света и ближе к поверхности шины 200, которая должна быть освещена, то есть ближе к фокальной плоскости 121 по отношению к первому источнику 110 света (как подробно описано в дальнейшем), или в неактивную конфигурацию, такую как показанная на фиг.1b, в которой второй источник 108 света и третий источник 109 света расположены дальше по отношению к фокальной плоскости 121 и по существу «сложены» параллельно оптической плоскости 107 для минимизации объема, создаваемого устройством 10 в направлении, перпендикулярном к оптической плоскости 107.

В активной конфигурации, как можно видеть более четко на фиг.3, подысточники 111-113 первого источника 110 света, второго источника 108 света и третьего источника 109 света предпочтительно расположены так, что при рассмотрении их общей протяженности на виде, перпендикулярном к оптической плоскости 107, они находятся между двумя плоскостями, перпендикулярными к линии 106 объектива. Другими словами, все из первых и вторых концов источников 108, 109 и 110 относительно основного направления 114 протяженности находятся в соответствующей плоскости, перпендикулярной к линии 106 объектива.

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 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 прикреплен к опорной пластине 11, 12 первого источника 110 света и камеры 105 для передачи сигналов, связанных с управлением источниками 108, 109, 110 света, без времени ожидания. Кроме того, блок 140 привода и управления предпочтительно выполнен с возможностью управления вторым источником 108 света и третьим источником 109 света так, чтобы они не излучали никакого излучения, когда они находятся в неактивной конфигурации, и чтобы они излучали световое излучение, когда они находятся в активной конфигурации.

Блок 180 обработки данных (показанный схематически в виде функционального блока на фиг.8) предпочтительно выполнен с возможностью управления поршнями 15, 16 для перемещения второго источника 108 света и третьего источника 109 света.

Кроме того, для большего рассеяния тепла блок 140 привода и управления также содержит оребрение 166 (видимое на фиг.1а и 1b).

На фиг.4, 5 и 6 подысточники 111-113 света схематически показаны на основе их соответствующей излучающей поверхности (имеющей на фигурах полуцилиндрическую форму в качестве примера и, следовательно, имеющей полукруглую форму в сечении), которая может, например, совпадать с прозрачным защитным листовым стеклом и/или диффузором.

На фиг.4 и 5 устройство 10 показано в активной конфигурации.

В данной конфигурации расстояние от каждого из подысточников 113 первого источника 110 света до оптической плоскости 107 предпочтительно меньше расстояния между каждым подысточником 111, 112 указанных второго источника 108 света и третьего источника 109 света и оптической плоскостью 107.

В активной конфигурации расстояние d₁ между подысточниками 113 первого источника 110 и фокальной плоскостью 121 предпочтительно больше расстояния d₂ или d₃ между вторым или третьим источниками света и фокальной плоскостью 121. Более предпочтительно, если d₁ больше как d₂, так и d₃. Предпочтительно d₂=d₃.

Более предпочтительно, если два подысточника 113 первого источника 110 света являются копланарными и определяют плоскость Р1, по существу параллельную фокальной плоскости 121 и находящуюся на расстоянии d₁ от нее. Плоскость Р1 может быть определена как плоскость, проходящая через точки обоих подысточников 113 на минимальном расстоянии от фокальной плоскости 121 (как показано на фиг.5), или плоскость, проходящая через среднюю линию обоих подысточников 113.

Подысточники 111 и 112 соответственно второго и третьего источников 108, 109 света предпочтительно также являются копланарными и определяют плоскость Р2, по существу параллельную фокальной плоскости 121 и находящуюся на расстоянии d₂ от нее. Аналогично Р1, плоскость Р2 может быть определена как плоскость, проходящая через точки обоих подысточников 111 и 112 на минимальном расстоянии от фокальной плоскости 121 (как показано на фиг.5), или плоскость, проходящая через среднюю линию обоих подысточников 111-112.

В качестве примера при активной конфигурации расстояние d₁ равно приблизительно 77 мм.

В качестве примера расстояние d₁-d₂=d₁-d₃ равно приблизительно 32 мм (77 мм - 45 мм).

В качестве примера для каждой точки Р (показанной в качестве примера на конце на фиг.5) линии 106 объектива соответствующий угол 126 (показанный на фиг.5 для подысточника 113), имеющий вершину в точке Р и находящийся в плоскости, перпендикулярной к линии объектива, и стянутый каждым из подысточников, равен приблизительно 50°.

Если взять в качестве примера фокальную плоскость 121, перпендикулярную к оптической плоскости 107 и проходящую через линию 106 объектива, соответствующий максимальный угол 122 и 123 из всех углов, образованных между фокальной плоскостью и плоскостями, проходящими через линию объектива и все точки соответственно второго источника 108 света и третьего источника 109 света (соответственно подысточников 111 и 112), больше или равен приблизительно 55°.

Первый источник 110 света предпочтительно пригоден для освещения линии 106 объектива рассеянным светом.

В качестве примера соответствующий угол 126, имеющий вершину в каждой точке Р линии 106 объектива и находящийся в плоскости, перпендикулярной к линии объектива, и стягиваемый первый источником света, равен приблизительно 50°. Таким образом, получают телесный большой угол рассеянного света.

Второй и третий источники 108, 109 света предпочтительно пригодны для освещения линии 106 объектива светом, падающим под скользящим углом.

В неактивной конфигурации по фиг.6 второй и третий источники 108, 109 света расположены так, что расстояние d₂ и d₃ между одним из них и, более предпочтительно, между обоими источниками и фокальной плоскостью 121 больше расстояния d₁ между подысточниками 113 первого источника 110 света и фокальной плоскостью 121. Расстояние d₁ между обоими подысточниками 113 и фокальной плоскостью 121 предпочтительно является одинаковым, другими словами, также и в данной конфигурации подысточники 113 предпочтительно образуют плоскость Р1, по существу параллельную фокальной плоскости 121.

В неактивной конфигурации расстояние d₁ предпочтительно равно приблизительно 77 мм.

Устройство 10 функционирует следующим образом. Первый участок поверхности, подлежащий контролю (всегда обозначенный 202), выбирают на радиально наружной поверхности шины. Предпочтительно, но не исключительно, данный участок принадлежит плечевой зоне или боковине шины 200. В неактивной конфигурации по фиг.1b и 6 блок 140 привода и управления управляет вторым и третьим источниками 108, 109 света так, чтобы они не излучали никакого излучения. Устройство 10 является особенно компактным вследствие размещения источников 108 и 109 света по существу параллельно оптической плоскости 107. Кроме того, блок 140 привода и управления управляет первым источником 110 света для излучения рассеянного излучения на первый участок 202 поверхности шины 200, например, с заданной частотой. Такая частота при стробоскопии равна, например, 0,1 мс. Кроме того, блок 140 привода и управления управляет камерой 105 для получения изображения первого участка поверхности, освещаемого первым источником света, синхронно с его освещением. Следовательно, изображение первого освещенного участка поверхности шины 200 получают посредством камеры 105 каждый раз при включении первого источника 110 света, который освещает данный участок рассеянным светом.

Кроме того, выбирают второй участок наружной поверхности шины 200, подлежащей контролю. Данный второй участок предпочтительно, но необязательно, принадлежит борту шины 200. Блок 180 обработки данных управляет поршнями 15, 16 для перевода второго источника 108 света и третьего источника 109 света в активную конфигурацию по фиг.1а, 4 и 5. Кроме того, блок 140 привода и управления управляет первым источником 110 света, вторым источником 108 света и третьим источником 109 света для испускания излучения на второй участок 202 поверхности шины 200. Первый источник 110 предпочтительно излучает рассеянное излучение на второй участок поверхности, в то время как второй источник 108 света и третий источник 109 света излучают оба излучение, падающее под скользящим углом, но выходящее из противоположных полупространств относительно оптической плоскости 107. Предпочтительно все три источника света излучают световое излучение для освещения второго участка поверхности шины, например, с заданной частотой. Такая частота при стробоскопии равна, например, 0,1 мс. Три источника света предпочтительно включаются попеременно, то есть в отдельно взятый промежуток времени только первый или второй или третий источник света освещает второй участок поверхности шины. Блок 140 привода и управления предпочтительно также управляет камерой 105 для получения изображения второго участка поверхности, освещаемого первым или вторым или третьим источником света, синхронно с его освещением. Следовательно, камера 105 предпочтительно получает изображение второго участка поверхности шины 200, освещаемого каждый раз при включении первого источника 110 света, который освещает второй участок рассеянным светом, изображение второго участка поверхности шины 200, освещаемого каждый раз при включении второго источника 108 света, который освещает второй участок светом, падающим под скользящим углом, с одной стороны оптической плоскости 107, и изображение второго участка поверхности шины 200, освещаемого каждый раз при включении третьего источника 109 света, который освещает второй участок светом, падающим под скользящим углом, с другой стороны оптической плоскости 107. Таким образом, для каждого второго участка поверхности предпочтительно получают три разных изображения, подлежащие обработке, при этом один и тот же участок освещается посредством излучения, имеющего характеристики, отличные от других.

Вышеупомянутый блок 180 обработки данных (например, удаленный по отношению к устройству 10) предпочтительно также выполнен с возможностью приема изображений, полученных линейной камерой 105, и их обработки для проверки различных участков поверхности.

Блок 180 обработки данных предпочтительно выполнен с возможностью обработки второго изображения и третьего изображения, полученных при свете, падающем под скользящим углом, при сравнении их друг с другом 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, друг с другом предпочтительно предусмотрено их усреднение, например, выравнивание их средней яркости глобально или локально.

Блок 180 обработки данных предпочтительно обрабатывает первое изображение, подлежащее обработке и полученное при рассеянном свете, для обнаружения возможного наличия дефектов на втором участке поверхности, используя информацию, полученную из вышеупомянутого сравнения между вторым и третьим изображениями, подлежащими обработке.

Как показано на фиг.9 и 10, устройство 10 предпочтительно взаимодействует с нажимным элементом 310 для формирования комплекта 300 для контроля шин 200. Комплект 300 содержит нажимной элемент 310, выполненный с возможностью приложения - посредством физического контакта - сжимающего усилия к наружной поверхности контакта, принадлежащей части боковины 204 шины 200, для упругого деформирования части боковины. В предпочтительной конфигурации, показанной в качестве примера на фиг.9 и 10, сжимающее усилие F (показанное вертикальной стрелкой на фиг.9 и 10) направлено так же, как ось 201 вращения шины 200. Однако, по мнению Заявителя, настоящее изобретение охватывает случаи, в которых сжимающее усилие F имеет, по меньшей мере, одну составляющую, параллельную оси вращения.

Нажимной элемент 310 предпочтительно содержит сжимающий элемент 311 и приводной элемент 312, выполненный с возможностью обеспечения перемещения сжимающего элемента вдоль направления сжимающего усилия. Приводной элемент 312 в качестве примера может представлять собой пневматический цилиндр или в альтернативном варианте электродвигатель. Более предпочтительно, если сжимающий элемент 311 содержит сжимающий ролик.

Ось 117 сжимающего ролика предпочтительно всегда находится в плоскости, проходящей через ось шины и в радиальном направлении части боковины, подвергаемой деформированию (например, в плоскости фиг.9 и 10). Ось 117 сжимающего ролика при отсутствии усилий, другими словами, в исходном положении предпочтительно перпендикулярна к оси шины. При эксплуатации ось ролика может смещаться из такого положения, в котором она перпендикулярна к оси шины (подобного показанному, например, на фиг.9), например, в диапазоне от 0° до 30°.

Нажимной элемент 310 предпочтительно содержит элемент для обеспечения радиального перемещения (непоказанный, например, дополнительный поршень пневматического цилиндра и систему направляющих и ползунов для направления радиального перемещения), выполненный с возможностью перемещения сжимающего элемента и приводного элемента как одного целого вдоль радиального направления шины.

Нажимной элемент 310 предпочтительно выполнен с возможностью упругого деформирования части боковины 204 шины 200 при приложении сжимающего усилия F к наружной поверхности контакта, принадлежащей части боковины, с поджимом вышеупомянутого сжимающего ролика к наружной поверхности контакта. Усилие, приложенное к наружной поверхности контакта, 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 нажимным элементом 310, или деформация, созданная им, предпочтительно зависит от типа шины 200, подлежащей контролю.

При работе вместе с нажимным элементом 310 устройство 10 предпочтительно находится в неактивной конфигурации по фиг.1b для обеспечения возможности его приближения к нажимному элементу 310 для освещения и получения изображений первого участка поверхности шины 200, деформируемого нажимным элементом 310. Расстояние между нажимным элементом 310, и, в частности, сжимающим роликом 111, и устройством 10 предпочтительно находится в диапазоне между приблизительно 20 мм и приблизительно 60 мм.

Вся остальная часть боковины шины 200 предпочтительно остается недеформированной. В качестве примера сжимающее усилие таково, чтобы деформировать часть боковины шины так, чтобы максимальное смещение, рассматриваемое для всех точек указанной части боковины между положением при отсутствии усилий и деформированным положением и определяемое вдоль направления сжимающего усилия, было равно приблизительно 20 мм.

Устройство 10 или комплект 300, как правило, используют внутри устройства для контроля шин на линии по производству шин согласно настоящему изобретению, которое обозначено в целом ссылочной позицией 1 и показано на фиг.8.

Устройство 1 содержит опору 102, выполненную с возможностью обеспечения опоры для шины 200, установленной на боковине, и с возможностью поворота данной шины вокруг ее собственной оси 201 вращения, как правило, расположенной в соответствии с вертикалью Z. Опора 102, как правило, приводится в движение элементом для обеспечения перемещения, не описанным и не проиллюстрированным дополнительно, поскольку он в качестве примера может представлять собой элемент известного типа.

Как правило, устройство 1 содержит роботизированную руку 220, на которой смонтировано устройство 10, и, в частности, устройство 10 содержит элемент 19 для прикрепления (см. фиг.1а, 1b), предназначенный для соединения с роботизированной рукой 220.

Блок 180 обработки данных, соединенный с устройством 10, как правило, также выполнен с возможностью управления элементом для обеспечения перемещения опоры 102. Таким образом, имеется последовательность линейных участков поверхности у линии объектива линейной камеры 105, которая может оставаться неподвижной.

Устройство 1 предпочтительно содержит кодовый датчик положения (непоказанный) для определения углового положения опоры, при этом блок 140 привода и управления выполнен с возможностью включения указанных первого источника 110 света, второго источника 108 света и предпочтительно третьего источника 109 света и управления системой обнаружения в зависимости от сигнала углового положения опоры, передаваемого кодовым датчиком положения.

Устройство 10, комплект 300 и устройство 1 работают следующим образом.

Шину 200 устанавливают на опоре 102. После этого выбирают первый участок наружной поверхности шины 200, который желательно проверить. В соответствии с положением выбранного участка поверхности шины 200 устройство 10 приводят в действие вместе с нажимным элементом 310 (фиг.9 и 10) или автономно от него (фиг.11 и 12). В случае, в котором участок радиально наружной поверхности шины принадлежит боковине или плечевой зоне шины 200, устройство 10 предпочтительно устанавливают в неактивной конфигурации и подводят к шине 200 вместе с нажимным элементом 310 (фиг.9 и 10). В альтернативном варианте в случае, когда выбранная поверхность принадлежит борту шины 200, устройство устанавливают в активной конфигурации и подводят к шине 200 без нажимного элемента 310 (фиг.11 и 12).

Нажимной элемент 310, как описано в связи с комплектом 300, деформирует участок наружной поверхности шины 200.

В случае работы вместе с нажимным элементом 310 блок 180 обработки данных управляет роботизированной рукой 220 для перемещения первого источника 110 света по направлению к поверхности шины 200 и нажимному элементу 310, так что линейный участок поверхности по меньшей мере частично совпадает с линией объектива или находится рядом с ней в фокальной плоскости 121. Линейный участок также принадлежит, по меньшей мере частично, участку поверхности, деформированному нажимным элементом 310.

После этого блок 180 обработки данных управляет элементом для обеспечения перемещения опоры 102 для поворота шины 200.

В зависимости от сигнала углового положения, принятого кодовым датчиком положения, при продолжении поворота шины блок 140 привода и управления циклически включает при быстро меняющейся последовательности первый источник 110 света и приводит в действие линейную камеру 105 для получения соответствующего двумерного цифрового изображения (цветного или монохромного) соответствующего линейного участка поверхности синхронно с включением первого источника света. Блок 140 привода и управления будет параллельно управлять включением подысточников 113, которые будут работать синхронно друг с другом и согласованно с линейной камерой 105. В качестве примера каждое одно цифровое изображение линейного участка содержит 1024 пикселя.

Как только заданный поворот шины 200 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 цифровое изображение «кольца» шины, сформированное посредством всех цифровых изображений последовательности линейных участков, каждый из которых освещается первым источником света.

Таким образом, нажимной элемент 310 может быть размещен у отдельного участка поверхности шины 200 так, что будет выполнен новый анализ при приближении устройства 10 снова в новом положении для обеспечения освещения другого участка наружной поверхности шины. См., например, разницу между положениями нажимного элемента 310 на фиг.9 и на фиг.10 и соответствующими разными положениями устройства 10 на данных двух фигурах: на фиг.9 участок наружной поверхности боковины шины 200 освещается первым источником 110 света, в то время как на фиг.10 участок наружной поверхности плечевой зоны шины 200 освещается первым источником 110 света.

В случае работы без нажимного устройства 310, как показано на фиг.11 и 12, при которой проверяют бортовую часть, устройство 1 функционирует следующим образом. Выбирают второй участок наружной поверхности шины, который должен быть освещен, такой как участок поверхности, образующей часть борта. Устройство 10 предпочтительно устанавливают в активной конфигурации и подводят к шине 200, когда оно управляется блоком 180 обработки данных, который управляет роботизированной рукой 220. Следовательно, устройство 10 подводится ко второму участку поверхности, который должен быть освещен, так, что линейный участок поверхности, по меньшей мере частично, совпадает с линией объектива или находится рядом с ней в фокальной плоскости 121 (см. фиг.11 и 12).

После этого блок 180 обработки данных управляет элементом для обеспечения перемещения опоры 102 для поворота шины 200.

В зависимости от сигнала углового положения, принятого кодовым датчиком положения, при продолжении поворота шины блок привода и управления циклически включает при быстро меняющейся последовательности с чередованием указанные первый источник 110 света, второй источник 108 света и третий источник 109 света и приводит в действие линейную камеру 105 для получения соответствующего двумерного цифрового изображения (цветного или монохромного) соответствующего линейного участка поверхности синхронно с включением соответственно первого источника 110 света, второго источника 108 света и третьего источника 109 света.

В качестве примера время 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 приблизительно 0,1 мс.

Как только заданный поворот шины 200 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, сформированное посредством всех цифровых изображений последовательности линейных участков, каждый из которых освещается соответствующим источником света. Блок 180 обработки данных получает такое изображение из системы 104 обнаружения и «извлекает» из него соответствующие первое изображение, второе изображение и третье изображение всего заданного участка поверхности.

Такие изображения могут быть по существу сопоставлены пиксель за пикселем, несмотря на то, что реальный линейный участок поверхности, которому соответствует одно линейное изображение, не является точно совпадающим 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, соответствующего указанному каждому 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 (например, равную приблизительно 0,1 мм).

Таким образом, можно получить как изображение при рассеянном свете, так и два изображения при свете, падающем под скользящим углом.

Блок 180 обработки данных предпочтительно выполнен с возможностью вычисления разности второго изображения и третьего изображения для получения информации об альтиметрическом профиле (то есть возможном наличии или отсутствии выступов и/или углублений) линейного участка поверхности.

Вычисление разности второго и третьего изображений предпочтительно включает вычисление разностного изображения, в котором каждому пикселю поставлена в соответствие величина, характеризующая разность значений, поставленных в соответствие соответствующим пикселям на втором и третьем изображениях. Таким образом, можно использовать изображение, полученное посредством разности второго и третьего изображений, для выделения трехмерных элементов на наружной поверхности шины (например, выступающей надписи) и для учета такой информации при обработки изображения, полученного при рассеянном свете, для поиска дефектов.

Настоящее изобретение относится к устройству для контроля автомобильных шин. Устройство содержит: систему (104) обнаружения, которая содержит камеру (105), имеющую оптическую плоскость (107), проходящую через камеру (105), и определяющую фокальную плоскость (121); первый источник (110) света, второй источник (108) света и третий источник (109) света, выполненные с возможностью излучения соответственно первого, второго и третьего световых излучений для освещения участка поверхности указанной шины, находящегося в или вблизи фокальной плоскости (121). Второй источник (108) света и третий источник (109) света расположены с противоположных сторон относительно оптической плоскости (107). Первый источник (110) света зафиксирован относительно системы (104) обнаружения. Второй источник (108) света и третий источник (109) света выполнены с возможностью перемещения из первой неактивной конфигурации, в которой управление ими осуществляется так, чтобы они не излучали второго светового излучения и третьего светового излучения, и в которой расстояние (d2, d3) от второго источника (108) света и от третьего источника (109) света до фокальной плоскости (121) больше расстояния (d1) от первого источника (110) света до фокальной плоскости (121), в активную конфигурацию, в которой они адаптированы для излучения, по меньшей мере, одного из второго светового излучения и третьего светового излучения и в которой расстояние (d2, d3) от второго источника (108) света и от третьего источника (109) света до фокальной плоскости (121) равно расстоянию (d1) или меньше расстояния (d1) от первого источника (110) света до фокальной плоскости (121). Имеется также блок (140) привода и управления, выполненный с возможностью приведения в действие системы (104) обнаружения для получения первого изображения и, по меньшей мере, второго изображения первого участка поверхности и второго участка поверхности шины (200) соответственно при неактивной конфигурации и при активной конфигурации. Технический результат – повышение качества контроля шин. 3 н. и 39 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Устройство (10) для контроля шины (200), содержащее

систему (104) обнаружения, которая содержит камеру (105), имеющую оптическую плоскость (107), проходящую через камеру (105), и определяющую фокальную плоскость (121);

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 поверхности шины, находящегося в или вблизи фокальной плоскости (121), при этом второй источник (108) света и третий источник (109) света расположены с противоположных сторон относительно оптической плоскости (107);

причем первый источник (110) света зафиксирован относительно системы (104) обнаружения, и второй источник (108) света и третий источник (109) света выполнены с возможностью перемещения из первой неактивной конфигурации, в которой управление ими осуществляется так, чтобы они не излучали второго светового излучения и третьего светового излучения, и в которой расстояние (d2, d3) от второго источника (108) света и от третьего источника (109) света до фокальной плоскости (121) больше расстояния (d1) от первого источника (110) света до фокальной плоскости (121), в активную конфигурацию, в которой они адаптированы для излучения, по меньшей мере, одного из второго светового излучения и третьего светового излучения и в которой расстояние (d2, d3) от второго источника (108) света и от третьего источника (109) света до фокальной плоскости (121) равно расстоянию (d1) или меньше расстояния (d1) от первого источника (110) света до фокальной плоскости (121); и

блок (140) привода и управления, выполненный с возможностью приведения в действие системы (104) обнаружения для получения первого изображения и, по меньшей мере, второго изображения первого участка поверхности и второго участка поверхности шины (200) соответственно при указанной неактивной конфигурации и при указанной активной конфигурации.

2. Устройство (10) по п. 1, в котором камера (105) представляет собой линейную камеру.

3. Устройство (10) по п. 1 или 2, в котором камера (105) представляет собой цветную камеру.

4. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором, по меньшей мере, одно из первого изображения и указанного, по меньшей мере, одного второго изображения представляет собой двумерное изображение.

5. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором в указанной активной конфигурации второй источник (108) света и третий источник (109) света расположены симметрично относительно первого источника (110) света.

6. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором первый источник (110) света включает в себя первый подысточник (113) и второй подысточник (113), при этом первый подысточник и второй подысточник расположены с противоположных сторон оптической плоскости (107).

7. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором первый источник (110) света выполнен с возможностью освещения первого участка поверхности или второго участка поверхности посредством рассеянного светового излучения.

8. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором второй источник (108) света и третий источник (109) света выполнены с возможностью освещения второго участка поверхности посредством светового излучения, падающего под скользящим углом.

9. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором первый источник (110) света, или второй источник (108) света, или третий источник (109) света определяет основное направление (114) протяженности.

10. Устройство (10) по п. 9, в котором основное направление (114) протяженности по существу параллельно оптической плоскости (107).

11. 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).

12. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором блок (140) привода и управления при указанной неактивной конфигурации выполнен с возможностью:

включения и выключения первого источника (110) света с определенной частотой и

приведения в действие системы (104) обнаружения для получения первого изображения синхронно с включением первого источника (110) света.

13. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором указанный блок (140) привода и управления при указанной активной конфигурации выполнен с возможностью попеременного включения и выключения, по меньшей мере, одного из первого источника (110) света, второго источника (108) света и третьего источника (109) света и приведения в действия системы (104) обнаружения для получения указанного, по меньшей мере, одного второго изображения синхронно с вышеупомянутой операцией включения.

14. Устройство (10) по п. 13, в котором блок (140) привода и управления при указанной активной конфигурации 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.

15. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, включающее в себя первую опору (11, 12), вторую опору (13) и третью опору (14), при этом вторая опора (13) и третья опора (14) шарнирно соединены с первой опорой (11, 12), причем второй источник (108) света и третий источник (109) света прикреплены соответственно ко второй опоре (13) и третьей опоре (14).

16. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором угол (122, 123), образованный фокальной плоскостью (121) и плоскостью, соединяющей линию пересечения между оптической плоскостью (107) и фокальной плоскостью (121) и точку второго источника (108) света или третьего источника (109) света, больше или равен приблизительно 55°.

17. 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 10° и приблизительно 50°.

18. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, в котором второй источник (108) света и третий источник (109) света в указанной активной конфигурации являются копланарными и определяют плоскость (Р2), по существу параллельную фокальной плоскости (121).

19. Устройство (10) по п. 18, в котором в активной конфигурации расстояние (d2-d1) между плоскостью (Р1), параллельной фокальной плоскости (121) и проходящей через первый источник (110) света, и плоскостью (Р2), параллельной фокальной плоскости (121) и проходящей через второй источник (108) света и третий источник (109) света, находится в диапазоне между приблизительно 0 мм и приблизительно 50 мм.

20. Комплект (300) для контроля шины, содержащий устройство (10) по любому из пп. 1-19 и нажимной элемент (310), выполненный с возможностью приложения усилия (F) к подлежащей контролю поверхности шины (200), когда второй источник (108) света и третий источник (109) света устройства (10) находятся в неактивной конфигурации.

21. Комплект (300) по п. 20, в котором нажимной элемент (310) выполнен с возможностью создания деформации шины (200) в зависимости от выбранного типа шины, подлежащей контролю.

22. Комплект (300) по п. 20 или 21, в котором подлежащая контролю поверхность включает в себя, по меньшей мере частично, указанный первый участок поверхности.

23. Комплект (300) по любому из пп. 20-22, в котором расстояние между первым источником (110) света и нажимным элементом (310) находится в диапазоне между приблизительно 20 мм и приблизительно 60 мм.

24. Комплект (300) по любому из пп. 20-23, в котором нажимной элемент (310) выполнен с возможностью приложения по существу постоянного усилия (F) к подлежащей контролю поверхности.

25. Комплект (300) по любому из пп. 20-23, в котором нажимной элемент (310) выполнен с возможностью создания по существу постоянной деформации на подлежащей контролю поверхности.

26. Способ контроля шины (200), включающий

обеспечение шины (200), подлежащей контролю;

освещение первого участка поверхности шины (200), расположенного в или вблизи фокальной плоскости (121) системы (104) обнаружения, посредством первого светового излучения, излучаемого первым источником (110) света;

получение первого изображения первого участка поверхности, освещаемого первым световым излучением, посредством системы (104) обнаружения;

перемещение второго источника (108) света и третьего источника (109) света из первой неактивной конфигурации, в которой управление ими осуществляется так, чтобы они не излучали световое излучение, и в которой расстояние (d2, d3) от второго источника (108) света и от третьего источника (109) света до фокальной плоскости (121) больше расстояния (d1) от первого источника (110) света до фокальной плоскости (121), в активную конфигурацию, в которой они выполнены с возможностью излучения, по меньшей мере, одного из второго светового излучения и третьего светового излучения и в которой расстояние (d2, d3) от второго источника (108) света и от третьего источника (109) света до фокальной плоскости (121) равно расстоянию (d1) или меньше расстояния (d1) от первого источника (110) света до фокальной плоскости (121);

освещение второго участка поверхности шины (200), расположенного в или вблизи фокальной плоскости (121), посредством, по меньшей мере, одного из первого светового излучения, второго излучения и третьего светового излучения и

получение, по меньшей мере, одного соответствующего второго изображения второго участка поверхности посредством системы (104) обнаружения.

27. Способ по п. 26, включающий обработку первого изображения или указанного, по меньшей мере, одного второго изображения для обнаружения возможных дефектов на первом участке поверхности или на втором участке поверхности шины (200).

28. Способ по п. 26 или 27, включающий размещение второго источника (108) света и третьего источника (109) света с противоположных сторон оптической плоскости (107), определяемой системой (104) обнаружения.

29. Способ по любому из пп. 26-28, в котором первый участок поверхности представляет собой участок наружной поверхности боковины или плечевой зоны шины (200).

30. Способ по любому из пп. 26-29, в котором второй участок поверхности представляет собой участок поверхности борта шины (200).

31. Способ по любому из пп. 26-30, в котором между освещением первого участка шины и освещением второго участка шины осуществляют поступательное перемещение или поворот системы (104) обнаружения из первого рабочего положения во второе рабочее положение.

32. Способ по любому из пп. 26-31, включающий

освещение первого участка поверхности посредством первого светового излучения путем включения и выключения первого источника (110) света с заданными интервалами и

синхронизацию системы обнаружения для получения первого изображения синхронно с включением первого источника (110) света.

33. Способ по любому из пп. 26-32, включающий

освещение второго участка поверхности посредством, по меньшей мере, одного из первого светового излучения, второго светового излучения и третьего светового излучения путем соответствующего включения и выключения, по меньшей мере, одного из первого источника (110) света, второго источника (108) света и третьего источника (109) света с заданными интервалами и

синхронизацию системы (104) обнаружения для получения указанного, по меньшей мере, второго изображения синхронно с указанным включением, по меньшей мере, одного из первого источника (110) света, второго источника (108) света и третьего источника (109) света.

34. Способ по п. 33, в котором получение указанного, по меньшей мере, одного второго изображения включает

получение первого изображения, подлежащего обработке, когда второй участок освещается посредством первого светового излучения;

получение второго изображения, подлежащего обработке, когда второй участок освещается посредством второго светового излучения; и

получение третьего изображения, подлежащего обработке, когда второй участок освещается посредством третьего светового излучения.

35. Способ по п. 33 или 34, включающий включение первого источника (110) света во время, отличающееся от времени включения второго источника (108) света или третьего источника (109) света.

36. Способ по п. 34 или 35, включающий сравнение первого изображения, подлежащего обработке, второго изображения, подлежащего обработке, и третьего изображения, подлежащего обработке, для по существу одного и того же второго участка поверхности шины для обнаружения дефектов на втором участке поверхности.

37. Способ по любому из пп. 26-36, включающий

поворот шины (200) вокруг ее оси (201) вращения и

освещение участка поверхности шины во множестве угловых положений шины для получения множества первых изображений или вторых изображений в разных угловых положениях, а именно: по меньшей мере, одного из первого изображения и указанного, по меньшей мере, одного второго изображения для каждого углового положения шины (200).

38. Способ по п. 34 или 37, в котором первое изображение, подлежащее обработке, второе изображение, подлежащее обработке, и третье изображение, подлежащее обработке, формируют из соответствующего множества первых линейных изображений, вторых линейных изображений и третьих линейных изображений последовательности линейных участков поверхности, смежных друг с другом или частично перекрывающихся, при этом первые линейные изображения, вторые линейные изображения и третьи линейные изображения получают на каждом линейном участке из указанной последовательности линейных участков, освещаемом соответственно посредством первого светового излучения, второго светового излучения и третьего светового излучения в последовательности с чередованием.

39. Способ по любому из пп. 26-38, в котором первое изображение формируют из соответствующего множества четвертых линейных изображений последовательности линейных участков поверхности, смежных друг с другом или частично перекрывающихся, при этом четвертые линейные изображения получают на каждом линейном участке из указанной последовательности линейных участков, соответственно освещаемом посредством первого светового излучения.

40. Способ по любому из пп. 26-39, в котором освещение посредством первого светового излучения включает освещение первого участка поверхности посредством первого рассеянного светового излучения.

41. Способ по любому из пп. 26-40, в котором освещение посредством второго светового излучения или посредством третьего светового излучения включает освещение второго участка поверхности посредством второго светового излучения, падающего под скользящим углом, или третьего светового излучения, падающего под скользящим углом.

42. Способ по любому из пп. 26-41, включающий перед освещением первого участка поверхности шины (200) упругое деформирование подлежащей контролю поверхности шины, которая включает в себя, по меньшей мере частично, первый участок поверхности, посредством сжимающего усилия (F).