BR112018069081B1 - Aparelho, estação e método para checagem de pneus - Google Patents

Abstract

Aparelho (1) para checagem de pneus compreendendo: uma estrutura de suporte (2); um flange (3); e um sistema de aquisição (4) de imagens tridimensionais de uma superfície de um pneu, sendo que o sistema de aquisição é montado na estrutura de suporte e compreende: uma câmera de matriz (5), uma fonte de laser linear (7) e uma superfície de reflexo (12) que intercepta o eixo de propagação (9) do feixe de laser linear e o eixo óptico (6) da câmera de matriz (5), em que um primeiro ângulo (50), formado entre uma primeira seção (14) e uma segunda seção (31) do eixo óptico (6) mutuamente simétricas em relação à normal da superfície de reflexo no respectivo ponto de incidência da superfície de reflexo, é obtuso e em que um segundo ângulo (51), formado entre uma primeira seção (16) e uma segunda seção (32) do eixo de propagação (9) mutuamente simétricas em relação à normal da superfície de reflexo no respectivo ponto de incidência da superfície de reflexo, é obtuso.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um aparelho e a um método de checagem de pneus em uma linha de produção, em particular através da aquisição de imagens da superfície interna do pneu e processamento posterior das mesmas, por exemplo, para a detecção da possível presença de defeitos detectáveis na superfície de um pneu.

[002] “Checagem” significa uma checagem da qualidade do pneu.

[003] “Pneu” significa tipicamente o pneu terminado, isto é, após as etapas de construção, moldagem e vulcanização, mas possivelmente também o pneu cru após a etapa de construção e antes das etapas de moldagem e/ou vulcanização.

[004] Tipicamente, um pneu tem uma estrutura toroidal em torno de um eixo de rotação da mesma operação, e tem um plano de linha intermediária axial ortogonal ao eixo de rotação, sendo que dito plano é um plano geometricamente (substancialmente) simétrico (por exemplo, ignorando assimetrias insignificantes, como modelo de piso e/ou a estrutura interna.

[005] Um pneu compreende uma estrutura de carcaça compreendendo pelo menos uma lona de carcaça tendo abas em extremidades respectivamente opostas engatadas com estruturas de ancoragem anulares integradas nas porções circulares na extremidade do pneu, radialmente internas e substancialmente ortogonais ao eixo de rotação, frequentemente identificadas pelo nome “talão”. Em pneus sem câmara de ar, a lona da carcaça radialmente interna é revestida internamente por uma camada de base butílica de material elastomérico, frequentemente chamado de “LINER” (“revestimento interno”) tendo características de estanque a ar ideais e estendendo-se de um até o outro talão. Uma ou mais camadas de cinta tendo cordas de reforço metálicas ou têxteis podem ser associadas em uma posição radialmente externa à estrutura da carcaça. Uma banda de rodagem é aplicada em uma posição radialmente externa às camadas de cinta. Os respectivos insertos laterais de material elastomérico são adicionalmente aplicados, em posição axialmente externa, nas superfícies laterais da lona da carcaça, cada um estendendo-se de uma das bordas circulares na extremidade da banda de rodagem até a respectiva estrutura anular de ancoragem dos talões.

[006] “Coroa” refere-se à porção do pneu que compreende a banda de rodagem, as camadas de cinta e a porção da estrutura da carcaça radialmente interna a esta.

[007] “Parede lateral” significa uma das duas porções do pneu reciprocamente voltadas para e progredindo de maneira substancialmente de maneira radial dos lados opostos da coroa até os talões. Cada lado, portanto, compreende uma porção da estrutura de carcaça correspondente e dito inserto lateral.

[008] “Ombro” significa cada porção do pneu juntando-se à coroa e à respectiva parede lateral (em outras palavras, os dois ombros estão localizados nas duas bordas circulares radialmente e axialmente externas do pneu. Cada ombro tem um desenvolvimento circular substancialmente ortogonal ao eixo de rotação.

[009] A superfície interna ou externa do pneu denota a superfície que permanece visível após o acoplamento do pneu com o aro de montagem do mesmo e daquela não mais visível após o acoplamento, respectivamente.

[0010] O termo “espaço interno de um pneu” refere-se ao conjunto de pontos pelos quais uma linha reta passando através do ponto considerado e paralelo ao eixo do pneu intercepta o pneu em duas seções arranjadas em lados opostos em relação ao ponto considerado.

[0011] O termo “tempo de ciclo” dentro de uma linha de produção compreendendo pelo menos uma estação de trabalho, preferivelmente uma pluralidade de estações de trabalho, e inserida em uma fábrica para a produção de pneus refere-se, em velocidade máxima, ao tempo de trânsito máximo para um pneu ser processado para passar através de uma estação em que pelo menos uma porção de um componente do próprio pneu seja construída. Por exemplo, o tempo de ciclo pode estar compreendido entre cerca de 20 e cerca 120 segundos.

[0012] Os termos “baixo”, “alto”, “embaixo” e “acima” identificam a posição relativa de um elemento, tal como um componente de um pneu, um pneu, um aparelho, um dispositivo etc., em relação ao solo durante o uso ou um dos ditos elementos em relação a um outro elemento.

[0013] Por “substancialmente ortogonal” em relação aos elementos geométricos (tal como linhas retas, planos, superfícies etc.) diz-se que esses elementos formam um ângulo de 90°+/-15°, preferivelmente 90°+/-10°.

[0014] Por “substancialmente paralelo” em relação aos ditos elementos geométricos diz-se que esses elementos formam um ângulo de 0°+/-15°, preferivelmente 0°+/-10°.

[0015] Por “ângulo formado por uma linha reta e um plano” diz-se o ângulo agudo formado pela linha reta e sua projeção ortogonal no plano.

[0016] Por “ângulo formado por uma linha reta e uma superfície” diz- se o ângulo agudo formado pela linha reta e sua projeção ortogonal no plano tangente à superfície no ponto de interseção com a linha reta.

[0017] Por “ângulo formado por duas linhas retas” diz-se o ângulo agudo formado pelas duas linhas retas, se incidentes em um ponto. Se duas linhas formam um ângulo, isso significa o ângulo agudo formado pelas duas linhas retas passando por um mesmo ponto e paralelo às duas dadas linhas retas, respectivamente.

[0018] Os termos “óptico”, “luz” e semelhantes referem-se a uma radiação eletromagnética usada que tem pelo menos uma porção do espectro recaindo em uma vizinhança ampliada da banda óptica e não necessariamente recaindo estritamente dentro da banda óptica (isto é, 400-700 nm), por exemplo, essa vizinhança ampliada da banda óptica pode variar do ultravioleta até o infravermelho (por exemplo, com um comprimento de onda entre cerca de 100 nm e cerca de 1 μm).

[0019] Por “imagem digital” ou equivalentemente “imagem”, geralmente se significa um conjunto de dados, tipicamente contidos em um arquivo de computador, em que cada dupla de coordenadas (tipicamente cada par de coordenadas) de um conjunto finito (tipicamente bidimensional e em matriz, isto é, N linhas x M colunas) de duplas de coordenadas espaciais (cada dupla correspondendo a um pixel), é associada a um conjunto de valores numéricos (que podem ser representativos de diferentes magnitudes). Por exemplo, em imagens monocromáticas (tais como em níveis cinzas ou “escala de cinza”), tal conjunto de valores consiste em um único valor em uma escala finita (tipicamente 256 níveis ou tons), sendo que esse valor, por exemplo, é representativo do nível luminosidade (ou intensidade) da respectiva dupla de coordenadas espaciais quando exibidas. Um exemplo adicional é representado por imagens coloridas, em que o conjunto de valores representa o nível de luminosidade de uma pluralidade de cores ou canais, tipicamente as cores primárias (por exemplo, vermelho, verde e azul em código RGB e ciano, magenta e amarelo e preto em código CMYK). O termo “imagem” não implica necessariamente a exibição do mesmo.

[0020] Qualquer referência a uma “imagem digital” específica (por exemplo, a imagem digital inicialmente adquirida no pneu) inclui de maneira mais geral qualquer imagem digital obtenível através de um ou mais processamentos digitais de dita imagem digital específica (tal como, por exemplo, filtragem, equalização, suavização, binarização, limitação, transformações morfológicas (abertura, etc.), cálculos de derivadas ou integrais etc.).

[0021] O termo “imagem bidimensional” ou “2D” de uma superfície significa uma imagem digital cujos pixels são associados à informação representativa da refletividade/difusividade e/ou cor da superfície, como nas imagens detectadas das câmeras comuns ou câmeras digitais (por exemplo, CCD).

[0022] O termo “imagem tridimensional” ou 3D” de uma superfície denota uma imagem digital cujos pixels são associados a uma informação da altura da superfície.

[0023] “Câmera digital” ou “câmera” denota um aparelho óptico- eletrônico adaptado para adquirir uma imagem digital bidimensional e incluindo um sensor de imagem digital (ou em suma, “sensor”), que define um plano de imagem e uma objetiva (que assume-se ser de simetria cilíndrica, embora a invenção não seja limitada somente a essas objetivas).

[0024] “Sensor” significa um conjunto de elementos fotossensível (chamados de “pixels”) capazes de transformar a luz incidente em um sinal elétrico, por exemplo tecnologia CCD ou CMOS. O termo pixel é usado para denotar tanto o elemento fotossensível individual do sensor como o elemento individual formando a imagem digital como definida acima, sendo que cada pixel do sensor tipicamente corresponde a um pixel da imagem.

[0025] “Câmera de matriz” significa uma câmera cujo sensor tem os pixels arranjados de acordo com uma matriz retangular tendo as duas dimensões de largura comparáveis (por exemplo, as duas dimensões diferem por menos do que uma ordem de grandeza, como nos formatos 4x3 ou 3x2). Tipicamente, a diagonal da matriz do sensor tem por volta de algumas dezenas de milímetros. Por extensão, uma imagem “matriz” é uma imagem digital bidimensional adquirida por uma câmera de matriz.

[0026] “Eixo óptico” de uma objetiva denota a linha ao longo da qual a simetria de rotação da objetiva existe.

[0027] “Plano de foco” ou “plano focal” de uma câmera significa que é o plano de pontos objetos que são focados pela objetiva no sensor, isto é, os raios originários do ponto objetivo do plano focal convergem em um ponto respectivo no plano do sensor (plano de imagem).

[0028] “Profundidade de campo” significa o conjunto de planos em uma vizinhança do plano focal cujos pontos, quando projetados pela objetiva no plano do sensor, formam uma imagem inscrita em um círculo predeterminado de confusão (por exemplo, tendo um diâmetro de 5 a 10 mícra).

[0029] “Fonte de laser linear” significa uma fonte de laser adaptada para emitir um feixe laser linear, isto é, um feixe de laser estando em um “plano de propagação” e tendo um “eixo de propagação”, pertencendo ao plano de propagação e passando através da fonte do laser, assim como sua direção de propagação. Uma interseção do feixe de laser linear com uma superfície física com propriedades reflexivas/difusivas, tal como a superfície do pneu, e não coincidente com o plano de propagação, gera uma “linha de laser”.

[0030] Uma “linha de laser refletida” é a imagem de dita linha de laser na superfície dentro de uma imagem adquirida por uma câmera.

[0031] “Porção de superfície linear” significa uma porção da superfície tendo um tamanho dimensional maior que a dimensão ortogonal a mesma, tipicamente maior por pelo menos duas ordens de grandeza. A dimensão menor da porção de superfície linear é tipicamente menor que ou igual a 0,1 mm.

[0032] Por “superfície de reflexo” de um elemento refletor diz-se tanto uma superfície de reflexo como no caso de um espelho e uma superfície de reflexo como no caso de um prisma refletor que usa pelo menos uma reflexão interna (por reflexão total ou processamento do espelho de pelo menos uma superfície interna) ou um prisma refratário que desvia a luz por refração. Na verdade, o prisma pode ser modelado com uma superfície de reflexo equivalente, que se comporta em reflexão como o prisma (para um dado comprimento de onda do laser).

[0033] No contexto dos processamentos de produção e construção de pneus para rodas de veículos, a necessidade tem sido sentida de realizar checagens de qualidade em produtos finalizados, com o objetivo de prevenir que pneus com defeitos ou pneus que não atendem as especificação de projeto sejam colocados no mercado e/ou progressivamente ajustem os aparelhos e maquinaria usada de tal modo a aprimorar e otimizar a execução de operações realizadas no processamento de produção.

[0034] Essas checagens de qualidade incluem por exemplo aquelas realizadas por operadores humanos que dedicam um tempo fixo a uma inspeção visual e tátil do pneu; se, à luz de sua própria experiência e sensibilidade, o operador fosse suspeitar que o pneu não cumpre certas normas de qualidade, o mesmo pneu é sujeito a demais checagens, através de checagem humana mais detalhada e/ou equipamento adequado para aprofundar a avaliação de quaisquer deficiências estruturais e/ou qualitativas.

[0035] WO 2015/1222295 A1 descreve um aparelho para aquisição de imagens tridimensionais da superfície interna de um pneu compreendendo uma fonte de luz, um espelho e uma câmera e configurados de tal forma que o espelho gira em torno de um eixo de rotação depois de ser inserido dentro da cavidade do pneu.

[0036] WO 2015/044196 A1 descreve um aparelho para a aquisição de imagens tridimensionais da superfície de um pneu compreendendo iluminação a laser, meios de aquisição de imagem e um refletor oticamente interposto entre os meios de iluminação e a área iluminada da superfície do pneu. Os meios de iluminação a laser são capazes de projetar uma linha luminosa na superfície do pneu e os meios de aquisição compreendem uma câmera de matriz orientada de acordo com um ângulo de triangulação formado entre o eixo óptico do laser e o eixo óptico da câmera.

[0037] No campo de checagens da qualidade de pneu, a Requerente colocou para si o problema da checagem da superfície interna do pneu pela aquisição óptica de imagens digitais da mesma e processamento subsequente das mesmas, por exemplo, para detectar a possível presença dos defeitos na, ou na vizinhança da, superfície. Os defeitos investigados podem, por exemplo, ser irregularidades da ou na superfície de um pneu (composto não vulcanizado, alteração no formato etc.) desigualdades estruturais, cortes, presença de corpos estranhos na superfície, etc.

[0038] Em particular, a Requerente considera desvantajoso adquirir e analisar imagens tridimensionais da superfície interna do pneu.

[0039] Por exemplo, a tecnologia 3D (em particular a alta definição, tal como com uma resolução menor do que ou igual a 10 mícra) pode ser usada para detectar desvios da forma tridimensional, falta ou projeção do material na superfície interna dos pneus, tipicamente falta ou bolhas, ou também algumas características tais como formulação ou estriagem elevadas.

[0040] A Requerente observou que para a checagem ser usada “na linha” dentro da fábrica para a produção de pneus, a checagem por si própria deveria ser realizada em um tempo reduzido, menor do que ou correspondendo a dito tempo de ciclo, e com custos e/ou dimensões gerais reduzidos.

[0041] A Requerente percebeu que nos métodos de checagem de qualidade com aquisição óptica de imagens 3D da superfície interna de um pneu por meio de técnica de triangulação com laser, em particular das porções da superfície interna particularmente de difícil acesso, tal como a parede lateral interna ou o talão interno ou o ombro interno, é difícil iluminar adequadamente com um feixe de laser linear e adquirir uma imagem de matriz da porção da superfície impingida pela linha de laser, especialmente por causa da grande variabilidade de pneus a serem checados com diferentes características dimensionais (grandes diferenças nos parâmetros dimensionais, tal como diâmetros internos e externos, encaixe, cordas, distancias dos talões, diferentes formatos e larguras das paredes laterais, etc.).

[0042] A Requerente também percebeu que, perante tais dificuldades, a aquisição de aparelhos de imagens tridimensionais descritos nos WO 2015/122295 e WO 2015/044196 A1 são muito complexos em estrutura e/ou operação e/ou muito volumosos ou pesados. Tudo isso dificulta a inserção de tais aparelhos dentro de uma linha de produção industrial, já que haveria riscos concretos de interferência entre ditos aparelhos de aquisição (devido ao peso e às dimensões), enquanto os custos (por exemplo, custos de manutenção mais altos) e/ou o tempo de execução (por exemplo, mais eventos de inatividade) tenderiam a crescer.

[0043] A Requerente percebeu que a solução para o problema mencionado pode ser alcançada com um projeto diferente do sistema de aquisição em termos de arranjo do elemento refletor.

[0044] Mais precisamente, a Requerente verificou que arranjar a superfície de reflexo do elemento refletor de tal forma que um primeiro ângulo obtuso entre o eixo óptico de uma câmera antes e depois da reflexão na superfície de reflexo e um segundo ângulo obtuso entre o eixo de propagação do feixe de laser linear antes e depois da reflexão na superfície de reflexo, é possível obter um dispositivo de aquisição de imagem 3D compacto, de fácil manipulação no espaço e versátil, já que adaptado para ser inserido dentro de um pneu para adquirir imagens de três zonas diferentes: ombro interno, parede lateral interna e talão interno.

[0045] De acordo com um primeiro aspecto desta, a invenção refere- se a um aparelho para checagem de pneus.

[0046] Preferivelmente, uma superestrutura é provida.

[0047] Preferivelmente, um flange afixado na estrutura de suporte é provido para afixar dita estrutura de suporte a um membro de movimento do aparelho.

[0048] Preferivelmente, um sistema de aquisição para aquisição de imagens tridimensional de uma superfície de um pneu é provido, sendo que dito sistema de aquisição é montado em dita estrutura de suporte.

[0049] Preferivelmente, dito sistema de aquisição compreende uma câmera de matriz tendo um eixo óptico.

[0050] Preferivelmente, dito sistema de aquisição compreende uma fonte de laser linear para emitir um feixe de laser linear tendo um plano de propagação e um eixo de propagação.

[0051] Preferivelmente, dito sistema de aquisição compreende um elemento refletor tendo uma superfície de reflexo que intercepta tanto dito eixo de propagação como dito eixo óptico, de tal maneira que identifica respectivamente uma primeira seção e uma segunda seção de dito eixo de propagação e uma primeira seção e uma segunda seção de dito eixo óptico.

[0052] Preferivelmente, a primeira seção e a segunda seção do eixo de propagação são seções retilíneas incidentes na superfície de reflexo em um respectivo ponto de incidência, sendo que a primeira seção e a segunda seção do eixo de propagação espelham uma a outra em relação a uma linha perpendicular à superfície de reflexo em dito respectivo ponto de incidência.

[0053] Preferivelmente, a primeira seção e a segunda seção do eixo óptico seções retilíneas incidentes na superfície de reflexo em um respectivo ponto de incidência, sendo que a primeira seção e a segunda seção do eixo óptico espelham uma a outra em relação a uma linha perpendicular à superfície de reflexo em dito respectivo ponto de incidência.

[0054] Preferivelmente, as primeiras seções são localizadas no lado da câmera de matriz da fonte de laser linear, respectivamente, em relação ao respectivo ponto de incidência.

[0055] Preferivelmente, um primeiro ângulo formado entre ditas primeira seção e segunda seção de dito eixo óptico é obtuso.

[0056] Preferivelmente, um segundo ângulo formado entre ditas primeira seção e segunda seção de dito eixo de propagação é obtuso.

[0057] De acordo com um segundo aspecto da mesma, a invenção refere-se a um método para checagem de pneus.

[0058] Preferivelmente, contempla-se arranjar um pneu par ser checado.

[0059] Preferivelmente, contempla-se arranjar um aparelho para checar pneus de acordo com o primeiro aspecto da invenção em qualquer modalidade da mesma.

[0060] Preferivelmente, contempla-se inserir pelo menos dito elemento refletor em um espaço interno de dito pneu.

[0061] Preferivelmente, contempla-se iluminar uma porção linear de uma superfície interna de dito pneu com dito feixe de laser linear para que gere uma linha de laser.

[0062] Preferivelmente, contempla-se adquirir uma imagem de uma porção de superfície contendo dita porção de superfície linear interna.

[0063] Preferivelmente, dita imagem de matriz contém uma linha de laser refletida que representa dita linha linear.

[0064] Preferivelmente, contempla-se identificar, em dita imagem de matriz, dita linha de laser refletida.

[0065] Preferivelmente, contempla-se processar dita linha de laser refletida através de triangulação para obter uma imagem tridimensional de dita porção de superfície linear contendo informação relativa a um perfil altimétrico de dita porção de superfície linear.

[0066] De acordo com um terceiro aspecto desta, a invenção refere-se a uma estação para checagem de pneus em uma linha de produção de pneus.

[0067] Preferivelmente, um suporte é provido, adaptado para suportar o conjunto de pneu em uma parede lateral e girar o pneu em torno de um geométrico de rotação do mesmo.

[0068] Preferivelmente, um aparelho para checar pneus é provido de acordo com o primeiro aspecto da invenção em qualquer modalidade da mesma.

[0069] Preferivelmente, um aparelho é montado em um membro de movimento do mesmo.

[0070] A Requerente acredita que, uma vez que o primeiro e segundo ângulos são obtusos, é possível iluminar e enquadrar porções da superfície interna de difícil aceso, tal como o ombro interno, evitando a necessidade de posicionar elementos refletores perto demais da superfície interna do pneu, assim como da superfície interna da coroa, com o risco de colisão entre a superfície interna e o elemento refletor, e ao mesmo tempo evitar ter que inclinar o aparelho (e, portanto, o eixo óptico da primeira seção) demais em relação ao plano axial da linha central, com o risco de colisão entre as partes do aparelho (tal como a estrutura) e os talões ou a inabilidade de fazer tais inclinações devido ao contato entre o aparelho e os talões.

[0071] Isso permite o dimensionamento ideal e arranjos dos elementos do aparelho, o que faz do último estruturalmente simples, compacto e fácil de manipular, e adaptado para ser usado para adquirir imagens da superfície interno tanto do ombro como da parede lateral e do talão, como melhor descrito doravante.

[0072] A presente invenção, em um ou mais de seus aspectos acima, pode adicionalmente ter uma ou mais características preferidas descritas doravante.

[0073] Preferivelmente, um terceiro ângulo formado entre dito eixo óptico, em ditas primeira seção ou segunda seção do eixo óptico, e dita superfície de reflexo é menor do que ou igual a 40°.

[0074] Preferivelmente, um terceiro ângulo formado entre dito eixo óptico, em ditas primeira seção ou segunda seção do eixo óptico, e dita superfície de reflexo é maior que ou igual a 20°.

[0075] Preferivelmente, um quarto ângulo formado entre dito eixo de propagação, em ditas primeira seção ou segunda seção do eixo de propagação, e dita superfície de reflexo é menor do que ou igual a 40°.

[0076] Preferivelmente, um quarto ângulo formado entre dito eixo de propagação, em ditas primeira seção ou segunda seção do eixo de propagação, e dita superfície de reflexo é maior que ou igual a 20°.

[0077] Preferivelmente, dito terceiro ângulo é maior que ou igual a 30°.

[0078] Preferivelmente, dito quarto ângulo é maior que ou igual a 30°.

[0079] De acordo com a Requerente, uma seleção de valores angulares dessa natureza, além de assegurar dita obtusidade do primeiro e/ou segundo ângulos, permite uma otimização das dimensões, estrutura e versatilidade do aparelho.

[0080] Preferivelmente, dita câmera de matriz, dita fonte de laser linear e dito elemento refletor são integralmente afixados a dita estrutura de suporte em uma respectiva posição fixa em relação a mesma. Preferivelmente, dita estrutura de suporte é um corpo substancialmente rígido. Dessa forma, o aparelho é simples em estrutura e operação e confiável, uma vez que não tem nenhuma parte se movendo em relação à estrutura.

[0081] Preferivelmente, dita estrutura de suporte compreende uma perpendicular com desenvolvimento alongado ao longo de uma primeira direção, sendo que a perpendicular tem uma primeira extremidade na qual dito flange é montado e uma segunda extremidade, oposta à primeira extremidade ao longo da primeira direção.

[0082] Preferivelmente, dita estrutura de suporte compreende uma cruzeta com formato alongado com extensão principal ao longo de uma segunda direção, sendo que a cruzeta tem uma primeira extremidade na segunda extremidade da perpendicular e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade ao longo da segunda direção, sendo que a segunda extremidade é livre, em que dito elemento refletor é montado em dita segunda extremidade da cruzeta. Dita cruzeta é preferivelmente integral com dita perpendicular, por exemplo, rigidamente afixada à perpendicular na segunda extremidade desta última.

[0083] Preferivelmente, a primeira direção e a segunda direção são substancialmente ortogonais uma a outra, mais preferivelmente elas são ortogonais.

[0084] Preferivelmente, dita primeira seção de dito eixo óptico e/ou dita primeira seção de dito eixo de propagação são substancialmente paralelos a dita segunda direção.

[0085] Preferivelmente, dito plano de propagação, pelo menos em dita primeira seção de dito eixo de propagação, é substancialmente paralelo a dita primeira direção.

[0086] O formato alongado da perpendicular e a cruzeta e a relação espacial entre elas e em relação ao eixo óptico e/ou ao eixo de propagação e/ou ao plano de propagação, torna o aparelho particularmente versátil em adquirir imagens tanto da superfície interna da parede lateral como da superfície interna do talão, depois de um movimento apropriado (translação e/ou inclinação) do aparelho por meio de um sistema de movimento, tal como preferivelmente um braço de robô.

[0087] Preferivelmente, dita primeira seção de dito eixo óptico vai de dita câmera de matriz para dita superfície de reflexo.

[0088] Preferivelmente, dita primeira seção de dito eixo de propagação vai de dita fonte de laser linear para dita superfície de reflexo.

[0089] Em outras palavras, não há demais elementos que desviam a distância óptica entre dito elemento refletor e a câmera de matriz e o laser, respectivamente. Dessa forma, o aparelho é estruturalmente simples e confiável.

[0090] Preferivelmente, dita fonte de laser linear e/ou dita câmera de matriz são montadas em dita estrutura de suporte na segunda extremidade de dita perpendicular. Isso previne o uso de elementos refletores adicionais com as vantagens mencionadas acima.

[0091] Preferivelmente, dita fonte de laser linear e dita câmera de matriz estão mutuamente lado a lado. Isso contribui para a compacidade geral do aparelho.

[0092] Preferivelmente, dita primeira seção de dito eixo óptico e dita primeira seção de dito eixo de propagação estando sobre um plano comum. Preferivelmente, dito plano comum é substancialmente ortogonal ao dito plano de propagação. Dessa forma, o sistema de desempenho do ponto de vista óptico é otimizado, além de fazer a estrutura do aparelho particularmente racional.

[0093] Preferivelmente, um quinto ângulo formado entre dita segunda seção de dito eixo perpendicular e dita segunda seção de dito eixo de propagação é maior que ou igual a 5°.

[0094] Mais preferivelmente, dito quinto ângulo é maior que ou igual a 10°. Isso cria suficiente excursão dinâmica da linha de laser refletida para detectar alterações em elevação com sensibilidade suficiente.

[0095] Preferivelmente, dito quinto ângulo é menor que ou igual a 40°.

[0096] Mais preferivelmente, dito quinto ângulo é menor que ou igual a 35°. Dessa forma, a excursão dinâmica da linha de laser refletida não é excessivamente larga, para evitar a necessidade de processar imagens de matriz pesadas demais.

[0097] Preferivelmente, dito quinto ângulo é menor que ou igual a 25°, mais preferivelmente menor que ou igual a 20°. Dessa forma, a aquisição de imagens 3D de regiões de superfície grandes ocorre em tempos relativamente reduzidos, enquanto mantêm o aparelho compacto e com dimensões gerais pequenas como um todo (e, portanto, facilmente movido no espaço, mesmo em espaços confinados). Na verdade, as imagens de matriz adquiridas e processadas pela câmera de matriz são contidas (em termos de pixels) em sua dimensão ortogonal à linha de laser refletida, por uma dada excursão máxima da altura para detectar e, portanto, processar mais rápido. Somente para prover um exemplo numérico, para um ângulo igual a 15°C, dita solução permite o processamento de imagens de matriz de somente 2048x60 para detectar uma excursão máxima da altura da superfície de cerca de 25 mm com uma resolução de 1 pixel por 0,1 mm.

[0098] Preferivelmente, a jusante de dito elemento refletor em relação à direção de propagação de dito feixe de laser linear, não há elementos refletores adicionais ao longo de dito eixo óptico e/ou ao longo de dito eixo de propagação (9) além de dito elemento refletor. Dessa forma, o aparelho é compacto e confiável.

[0099] Em uma modalidade, o elemento refletor compreende um prisma.

[00100] Preferivelmente, dito elemento refletor compreende um corpo base, preferivelmente similar a uma placa e um elemento óptico fixado ao corpo base e tendo uma superfície de reflexo.

[00101] Preferivelmente, dito corpo base é integralmente fixo à segunda extremidade de dita cruzeta.

[00102] Preferivelmente dita superfície é uma superfície física.

[00103] Preferivelmente dita superfície de reflexo é uma só.

[00104] Preferivelmente dita superfície é plana.

[00105] Dessa forma, o aparelho é simples em estrutura e/ou em montagem, por exemplo, para alinhar componentes ópticos.

[00106] Preferivelmente, dita superfície de reflexo (12) é uma superfície externa do elemento óptico (41) voltada para a câmera de matriz (5) e a fonte de laser linear (7). A presente solução em que a superfície de reflexo está na superfície proximal do elemento oticamente ativo, embora isso introduza maior vulnerabilidade porque a superfície de reflexo pode estar exposta a danos por contato acidental, por outro lado, cancela vantajosamente todos os desvios não desejados da distância óptica da câmera e do laser dentro do material transparente do espelho. Além disso, a presente invenção como mencionada acima permite manter o elemento refletor mais distante das superfícies internas, ajudando a reduzir risco de ocorrência do contato acidental mencionado acima.

[00107] Preferivelmente, dito elemento óptico e/ou dita superfície de reflexo e/ou dito corpo base é afilado a partir de uma extremidade proximal para uma extremidade distal em relação à câmera de matriz e/ou fonte de laser linear. Desta forma, vantajosamente o perfil cônico, que é tornado possível pela inclinação entre o eixo óptico e o eixo de propagação, reduz a pegada do elemento refletor em sua extremidade que, em uso, está localizado mais perto da superfície interna. Em particular, o perfil cônico é, em uso concordante com a cavidade da superfície interna do pneu na direção circunferencial. Isso, em troca, permite trazer o elemento refletor para perto da superfície interna, reduzindo portanto a possibilidade de colisão com a superfície interna. Para comparação, um plano retangular do elemento refletor geraria um risco de colisão entre os cantos distais do mesmo e a superfície interna do pneu, quanto mais alto maior a curvatura da superfície interna no plano da linha central (isto é, quanto menor o raio de curvatura no plano da linha central).

[00108] Preferivelmente, a câmera de matriz compreende um sensor, definindo um plano de imagem, uma objetiva tendo dito eixo óptico, um plano focal e uma profundidade de campo.

[00109] Preferivelmente, ditas formas de plano de imagem com um plano de referência ortogonal ao eixo óptico e passando através de dita objetiva, sendo que um ângulo tem um vértice em um lado onde dita fonte de laser linear é arranjada (isto é, o plano de imagem não é ortogonal ao eixo óptico como normalmente é), de uma maneira que dito plano focal forma um ângulo agudo com dito plano de propagação de menos de 45°C, mais preferivelmente menor do que ou igual 30°, ainda mais preferivelmente menor do que ou igual a 10°. Dessa forma, vantajosamente, o plano focal é inclinado para o plano de propagação do feixe de laser linear e a profundidade de campo se estende em volta do plano de propagação, que é o plano objeto (isto é, o plano dos pontos de onde a imagem deve ser adquirido, ou em outras palavras, o plano no qual a linha de laser está na superfície do pneu), permitindo dessa forma um melhor foco na linha de laser, sendo que a abertura é igual. Nota-se que reduzir a abertura resulta em um aumento na profundidade de campo, mas isso resultaria em um aumento na potência de iluminação do laser, com reveses de complexidade/custos e/ou segurança do laser.

[00110] Preferivelmente, dito ângulo agudo entre o plano de imagem e o plano referência é menor do que ou igual a 20°.

[00111] Preferivelmente, dito ângulo agudo entre o plano de imagem e o plano referência é menor do que ou igual a 15°.

[00112] Preferivelmente, dito ângulo agudo entre o plano de imagem e o plano referência é maior que ou igual a 5°. Dessa forma, vantajosamente, o aparelho permanece muito compacto uma vez que o corpo da câmera de matriz (que se estende ao longo da normal do plano de imagem) é quase alinhado com a fonte de laser e o plano de propagação do mesmo, resultando em dimensões laterais menores.

[00113] Preferivelmente, dita câmera de matriz é adaptada para adquirir uma imagem de matriz de uma porção de dita superfície e compreende, em um respectivo corpo de máquina, uma unidade de processamento configurada para identificar em dita imagem matriz uma linha de laser refletida representando uma linha de laser gerada pela iluminação de uma porção linear de dita superfície linear com dito feixe de laser linear.

[00114] Preferivelmente, a unidade de processamento é configurada para processar, por meio de triangulação, dita linha de laser refletida para obter uma imagem tridimensional contendo informação relativa a um perfil altimétrico de dita porção linear de dita porção da superfície.

[00115] Preferivelmente, a câmera de matriz compreende um sensor retangular tendo um tamanho maior substancialmente paralelo ao dito plano de propagação, em que dito tamanho maior é menor do que o tamanho ortogonal a este por pelo menos uma ordem de grandeza. Dessa forma, o sensor é estruturalmente otimizado para detectar as imagens de matriz com as dimensões customizadas para a porção da superfície da qual é necessário adquirir a imagem de matriz para a triangulação com laser.

[00116] Preferivelmente, contempla-se selecionar uma subporção da imagem de matriz adquirida, ao longo de uma direção substancialmente ortogonal à linha de laser refletida na própria imagem de matriz, em que ditas operações de identificação da linha de laser refletida e dito processamento por meio de triangulação da linha de laser refletida são conduzidos em dita subporção da imagem.

[00117] Preferivelmente, a unidade de processamento é configurada para selecionar uma subporção da imagem de matriz adquirida, ao longo de uma direção substancialmente ortogonal à linha de laser refletida na própria imagem de matriz, em que ditas operações de identificação da linha de laser refletida e dito processamento por meio de triangulação da linha de laser refletida são conduzidos em dita subporção da imagem. Desta forma, sem a necessidade de um sensor de tamanho dedicado, imagens menores podem ser processadas.

[00118] Preferivelmente, após dita operação de seleção da subporção da imagem adquirida, o número de pixels ao longo de dita direção substancialmente ortogonal à linha de laser refletida é menor do que ou igual a 200 pixels.

[00119] Preferivelmente, dito número de pixels é menor do que ou igual a 100 pixels. Dessa forma, vantajosamente, uma alta taxa de aquisição de imagens 3D é obtida.

[00120] Preferivelmente, dita porção de superfície está situada dentro de dita profundidade de campo.

[00121] Preferivelmente, dita porção da superfície está em um plano deitado substancialmente ortogonal a dito plano de propagação (e o eixo óptico está inclinado em relação à normal do plano deitado). Nessa situação, vantajosamente, a profundidade de campo para focar a excursão máxima da altura desejada da porção de superfície é menor do que a configuração em que a porção de superfície é substancialmente perpendicular ao eixo óptico.

[00122] Preferivelmente, contempla-se trasladar uma primeira região de superfície interna do pneu em relação ao aparelho de maneira que uma série de porções lineares distintas de dita primeira região de superfície interna estão situadas sucessivamente dentro de dita profundidade de campo de dita câmera de matriz pelo menos em dito plano de propagação e em que dito sistema de aquisição é ativado em sequência durante dita translação para sequencialmente repetir ditas operações de iluminar com dito feixe de laser linear, adquirir dita imagem de matriz, identificar dita respectiva linha de laser refletida, processar dita respectiva linha de laser refletida e obter uma imagem tridimensional respectiva, para adquirir uma respectiva série de imagens tridimensionais de dita série de porções lineares distintas de dita primeira região de superfície interna, e em que uma imagem tridimensional completa é obtida de dita primeira região de superfície através da combinação da série de imagens tridimensionais obtidas da série de porções lineares da superfície interna.

[00123] Preferivelmente, contempla-se trasladar uma segunda região de superfície interna do pneu em relação ao aparelho de maneira que uma série de porções lineares distintas de dita segunda região de superfície interna estão situadas sucessivamente dentro de dita profundidade de campo de dita câmera de matriz pelo menos em dito plano de propagação e em que dito sistema de aquisição é ativado em sequência durante dita translação para sequencialmente repetir ditas operações de iluminar com dito feixe de laser linear, adquirir dita imagem de matriz, identificar dita respectiva linha de laser refletida, processar dita respectiva linha de laser refletida e obter uma imagem tridimensional respectiva, para adquirir uma respectiva série de imagens tridimensionais de dita série de porções lineares distintas de dita segunda região de superfície interna, e em que uma imagem tridimensional completa é obtida da segunda região de superfície através da combinação da série de imagens tridimensionais obtidas da série de porções lineares da superfície interna.

[00124] Preferivelmente, contempla-se trasladar uma terceira região de superfície interna do pneu em relação ao aparelho de maneira que uma série de porções lineares distintas de dita terceira região de superfície interna estão situadas sucessivamente dentro de dita profundidade de campo de dita câmera de matriz pelo menos em dito plano de propagação, e em que dito sistema de aquisição é ativado em sequência durante dita translação para sequencialmente repetir ditas operações de iluminar com dito feixe de laser linear, adquirir dita imagem de matriz, identificar dita respectiva linha de laser refletida, processar dita respectiva linha de laser refletida e obter uma imagem tridimensional respectiva, para adquirir uma respectiva série de imagens tridimensionais de dita série de porções lineares distintas de dita terceira região de superfície interna, e em que uma imagem tridimensional completa é obtida da terceira região de superfície através da combinação da série de imagens tridimensionais obtidas da série de porções lineares da superfície interna.

[00125] Preferivelmente, dita primeira região de superfície interna é uma região de um ombro de dito pneu.

[00126] Preferivelmente, dita segunda região de superfície interna é uma região de superfície interna de uma parede lateral de dito pneu.

[00127] Preferivelmente, dita terceira região de superfície interna é uma região de superfície interna de um talão de dito pneu.

[00128] Preferivelmente, a dita primeira e/ou segunda e/ou terceira região de superfície interna é uma região circunferencial de superfície interna.

[00129] Preferivelmente, dito pneu a ser checado é arranjado deitado horizontalmente em um lado do mesmo.

[00130] Preferivelmente, a ação de inserir pelo menos dito elemento refletor em um espaço interno de dito pneu é realizada por cima.

[00131] Preferivelmente, dita primeira e/ou segunda e/ou terceira região de superfície interna pertence a uma meia porção superior do pneu em relação ao plano da linha central.

[00132] Mais preferivelmente, dita região de superfície interna circunferencial tem uma largura ao longo de um eixo de dito pneu de cerca de 5 mm a cerca de 20 mm.

[00133] Preferivelmente, contempla-se girar dito pneu em torno de um eixo de rotação para realizar a ação de trasladar a primeira e/ou segunda e/ou terceira região de superfície interna do pneu com relação ao aparelho.

[00134] Preferivelmente, dito membro de movimento do aparelho é um braço robô.

[00135] Preferivelmente, dito membro de movimento do aparelho é um braço robô antropomórfico.

[00136] Preferivelmente, dito membro de movimento do aparelho é um braço robô antropomórfico com pelo menos cinco eixos.

[00137] Características e vantagens adicionais se tornarão mais aparentes a partir da descrição detalhada de alguns exemplos, mas sem limitação, de modalidade de um aparelho, de um método e de uma estação para checagem de pneus em uma linha de produção de, de acordo com a presente invenção. Tal descrição será dada doravante com referência às figuras anexas, providas somente para fins ilustrativos e, portanto, não limitantes, em que: - a figura 1 mostra uma vista parcial e esquemática em perspectiva de um aparelho para checagem de pneus de acordo com a presente invenção; - a figura 2 mostra uma vista do aparelho na figura 1; - a figura 3 mostra uma vista superior isométrica do aparelho na figura 1 com algumas partes removidas; - a figura 4 mostra esquematicamente a configuração óptica do sistema de aquisição do aparelho na figura 1, onde para fins de clareza ilustrativa, o elemento refletor foi removido; - as figuras 5a-5c mostram esquematicamente, fora de escala, três possíveis posições do aparelho na figura 1 durante uso, respectivamente; - a figura 6 mostra uma estação de checagem de pneus de acordo com a presente invenção; - a figura 7 mostra esquematicamente um exemplo de sistema de aquisição.

[00138] Com relação à figura 6, o número de referência 100 indica uma estação para a checagem de pneus em uma linha de produção.

[00139] Preferivelmente, a estação compreende um suporte 120 (por exemplo uma quinta roda) adaptada para sustentar o pneu 101 deitado horizontalmente sobre um lado e para girar o pneu em torno de seu eixo de rotação 140 (preferivelmente arranjado verticalmente).

[00140] O número de referência 106 indica o talão superior do pneu, o número de referência 105 indica a parede lateral superior, o número de referência 104 indica o ombro superior e o número de referência 103 indica a coroa.

[00141] A estação 100 compreende um aparelho 1 para checagem de pneus.

[00142] Preferivelmente, a estação compreende um membro de movimento 102 (somente mostrado esquematicamente) sobre o qual o aparelho 1 é montado para movimento do mesmo no espaço. Preferivelmente, o membro de movimento do aparelho é um braço robô. Preferivelmente, dito membro de movimento é um braço robô antropomórfico. Preferivelmente, dito membro de movimento é um braço robô antropomórfico com pelo menos cinco eixos. Nas figuras, o número de referência 10 indica a direção do eixo de extremidade do braço robô, o qual é, de maneira exemplar um eixo de simetria cilíndrica de um flange 3. Nota-se que, vantajosamente, em uso, o aparelho 1 é inserido dentro do pneu por cima e não por baixo.

[00143] O aparelho 1 compreende uma estrutura de suporte 2, que deve ser montada no membro de movimento do aparelho por meio de dito flange 3 integralmente fixado na estrutura de suporte.

[00144] O aparelho 1 compreende um sistema de aquisição 4 das imagens tridimensionais de uma superfície de um pneu, compreendendo uma câmera de matriz 5 tendo um eixo óptico 6 e uma fonte de laser linear 7 adaptada para emitir um feixe de laser linear tendo um plano de propagação 8 e um eixo de propagação 9.

[00145] Preferivelmente, o sistema de aquisição compreende um elemento refletor 11 montado em dita estrutura de suporte e tendo uma superfície de reflexo 12 que intercepta tanto dito eixo de propagação 9 como o eixo óptico 6, de tal maneira que identifica respectivamente uma primeira seção 16 e uma segunda seção 32 de dito eixo de propagação e uma primeira seção 14 e uma segunda seção 31 de dito eixo óptico. A primeira seção 16 e a segunda seção 32 do eixo de propagação são seções retilíneas incidentes na superfície de reflexo em um respectivo ponto de incidência e mutuamente espelham-se em relação a uma linha perpendicular à superfície de reflexo no respectivo ponto de incidência.

[00146] A primeira seção 14 e a segunda 31 seção do eixo óptico seções retilíneas incidentes na superfície de reflexo em um respectivo ponto de incidência, e mutuamente espelham-se em relação a uma linha perpendicular à superfície de reflexo no respectivo ponto de incidência.

[00147] Convencionalmente, as primeiras seções 14, 16 estão respectivamente situadas no lado da câmera de matriz 5 e a fonte de laser linear 7 em relação ao respectivo ponto de incidência.

[00148] Preferivelmente, um primeiro ângulo 50 formado entre ditas primeira e segunda seção do eixo óptico 6 é obtuso.

[00149] Preferivelmente, um segundo ângulo 51 formado entre ditas primeira seção e segunda do eixo de propagação 9 é obtuso.

[00150] De maneira exemplar, um terceiro ângulo 13 formado entre dito eixo óptico, na primeira seção 14 e/ou na segunda seção 31, e dita superfície de reflexo é igual a cerca de 35°.

[00151] De maneira exemplar, um quarto ângulo 15 formado entre dito eixo de propagação 9, na primeira seção 16 e/ou na segunda seção 32, e dita superfície de reflexo é igual a cerca de 35°.

[00152] Preferivelmente, a câmera de matriz 5, a fonte de laser linear 7 e o elemento refletor são integralmente fixos na estrutura em uma respectiva posição fixa em relação à estrutura, isto é, sem que um movimento seja provido, em uso, em relação à estrutura.

[00153] Preferivelmente, a estrutura de suporte 2 compreende uma perpendicular 20 alongada com desenvolvimento principal ao longo de uma primeira direção 21, sendo que a perpendicular tem uma primeira extremidade 22 na qual o flange 3 é montado e uma segunda extremidade 23, oposta à primeira extremidade ao longo da primeira direção.

[00154] Preferivelmente, a estrutura compreende uma cruzeta 24 alongada com desenvolvimento principal ao longo de uma segunda direção 25, sendo que a cruzeta tem uma primeira extremidade 26 integralmente fixa na segunda extremidade 23 da perpendicular e uma segunda extremidade 27 oposta à primeira extremidade ao longo da segunda direção, sendo que a segunda extremidade é livre, em que o elemento refletor 11 é integralmente montado na segunda extremidade livre 27 da cruzeta.

[00155] De maneira exemplar, a primeira direção e a segunda direção são ortogonais uma a outra e, em uso, ambas ortogonais ao eixo de extremidade 10 do braço robô.

[00156] No exemplo mostrado, a primeira seção retilínea 16 do eixo de propagação 9 é paralela a dita segunda direção 25. No entanto, a presente invenção também contempla casos, não mostrados, em que a primeira seção retilínea do eixo óptico 6 é paralela a dita segunda direção 25, ou o caso em que tanto a primeira seção retilínea do eixo de propagação 9 como a primeira seção retilínea do eixo óptico 6 não são exatamente paralelas à segunda direção 25, mas formam um respectivo ângulo pequeno com a mesma, por exemplo, menor do que ou igual a 15°.

[00157] De maneira exemplar, o plano de propagação 8 é paralelo à primeira direção 21.

[00158] Preferivelmente, a fonte de laser linear 7 e a câmera de matriz 5 são montadas na estrutura de suporte na segunda extremidade 23 da perpendicular.

[00159] No entanto, em modalidades alternativas da presente invenção, não mostradas, a fonte de laser e/ou a câmera de matriz 5 podem ser montadas na perpendicular 20 em uma posição distal da segunda extremidade 23 da perpendicular. Nesse caso, preferivelmente, o eixo óptico 6 na seção de saída da câmera de matriz 5 e/ou do eixo de propagação 9 na seção de saída da fonte de laser linear 7 são paralelos ou substancialmente paralelos, respectivamente, à primeira direção 21 e um respectivo elemento refletor adicional é adicionalmente provido, capaz de desviar a distância óptica na direção do elemento refletor 11 acima.

[00160] Em uma configuração preferido mostrada na figura, não há elementos adicionais (refletores ou refratários) capazes de desviar a distância óptica do eixo óptico 6 ou do eixo de propagação 9 além de dito elemento refletor 11, nem entre dito elemento refletor 11 e a câmera de matriz 5 e a fonte de laser linear 7, respectivamente, ou a jusante do elemento refletor 11 na direção de propagação do feixe de laser linear. Consistentemente, a primeira seção retilínea 14 do eixo óptico 6 cobre a distância que vai da câmera de matriz até o elemento refletor 11 e a primeira seção retilínea 16 do eixo de propagação 9 cobre a distância inteira que vai da fonte de laser linear 7 até o elemento refletor 11.

[00161] Preferencialmente a fonte de laser linear 7 e a câmera de matriz 5 são estão mutuamente lado a lado e a primeira seção 14 do eixo óptico 6 e a primeira seção 16 do eixo de propagação 9 estão em um plano comum, por via de exemplo ortogonal ao plano de propagação 8.

[00162] De maneira exemplar um quinto ângulo 30, formado entre a segunda seção 31 do eixo óptico 6 e a segunda seção 32 do eixo de propagação 9, sendo que as respectivas segunda seções estão a jusante do elemento refletor 11 em relação à direção de propagação do feixe de laser linear, é igual a 15°.

[00163] De maneira exemplar, as segundas seções 31, 32 do eixo óptico 6 e do eixo de propagação 9, respectivamente, se encontram no ponto P.

[00164] De maneira exemplar, o elemento refletor 11 compreende um corpo base 40, preferivelmente em formato de placa, integralmente fixo à segunda extremidade 27 da cruzeta 24 e um elemento óptico 41 fixo ao corpo base e tendo dita superfície de reflexo 12, somente uma, física e plana. Alternativamente (não mostrado), a superfície de reflexo pode compreender duas subporções distintas, uma dedicada ao feixe de laser e uma ao campo óptico da câmera de matriz 5.

[00165] Preferivelmente, a superfície de reflexo 12 é uma superfície externa do elemento óptico 41 voltada para a câmera de matriz 5 e para a fonte de laser linear 7. A Requerente nota que, normalmente, a superfície de reflexo em espelhos é uma superfície traseira que é localizada atrás do material transparente do espelho, para protegê-la de qualquer contato acidental. No entanto, a Requerente notou que para o presente pedido, o material transparente é desvantajoso, uma vez que ele poderia fazer com que a imagem fosse adquirida com uma linha de laser refletida dupla, isto é, ocorreria o fenômeno “fantasma”: na verdade um segundo reflexo pode ser gerado devido a dito material transparente (tal como vidro protetor) além daquele da superfície refletora de fato, com consequentes dificuldades no processamento subsequente.

[00166] Preferivelmente, o elemento óptico 41, a superfície de reflexo 12 e o corpo base 40 são afilados a partir de uma extremidade proximal para uma extremidade distal em relação à câmera de matriz 5 e à fonte de laser linear 7.

[00167] A Figura 4 mostra esquematicamente uma vista superior de um exemplo de diagrama óptico do sistema de aquisição da presente invenção, mas sem o elemento refletor 11, para fins de clareza. A introdução do elemento refletor 11 de acordo com a presente invenção produz um desvio das distâncias ópticas em relação as mostradas na figura 4, como é claro para uma pessoa versada na técnica com base na presente descrição e nas figuras 1 a 3 sem, no entanto, se afastar do princípio ilustrado na figura 4.

[00168] Tipicamente, a câmera de matriz 5 tem um corpo de máquina 5a, um sensor definindo um plano de imagem 29, uma objetiva 28 tendo dito eixo óptico 6, um plano focal 17 e uma profundidade de campo (a figura 4 mostra de maneira exemplar os planos de extremidade 18, 19 da profundidade de campo.

[00169] O plano deitado na figura 4 é ortogonal ao plano de propagação 8.

[00170] Preferivelmente, o plano focal 17 também passa pelo ponto P.

[00171] Assume-se que a superfície interna do pneu, durante a aquisição, fique substancialmente sobre o plano deitado 35 substancialmente ortogonal ao eixo de propagação 9. “Plano deitado” é uma porção de superfície em qualquer plano passando por uma dada altura da superfície do pneu, preferivelmente o plano passando pela altura intermediária da excursão máxima da altura da superfície.

[00172] Preferivelmente, como mostrado esquematicamente na figura 4, o plano de imagem 29 do sensor da câmera de matriz 5 forma, com um plano de referência 33 (mostrado somente esquematicamente) ortogonal ao eixo óptico e passando pela objetiva, um ângulo 34 com vértice no lado onde a fonte de laser linear 7 é, e de maneira exemplar igual a 10°.

[00173] Dessa forma, o plano focal 17 forma um ângulo muito pequeno 30 com o plano de propagação 8 e a profundidade de campo, na região de interesse em volta do plano deitado 35 da superfície (onde a excursão da altura da superfície se estende), se estende em volta do plano de propagação 8, permitindo focar com facilidade o feixe de laser linear que ilumina a superfície ao longo da excursão da altura desejada, mesmo com abertura aberta.

[00174] O uso do aparelho 1 pode implementar o método de checagem de pneus da presente invenção.

[00175] Um pneu 101 checado é arranjado deitado horizontalmente em um lado do mesmo sobre o suporte 120 que é colocado em rotação para girar o pneu em torno de seu eixo de rotação 140.

[00176] O aparelho 1 para checagem de pneus é acessado por cima para inserir pelo menos o elemento refletor 11 dentro do espaço interno do pneu (figuras 5a a 5c).

[00177] Devido à rotação, uma série de porções lineares distintas de uma primeira região de superfície interna é localizada em sucessão dentro da profundidade de campo da câmera de matriz 5 pelo menos no plano de propagação 8.

[00178] O sistema de aquisição é ativado em sequência durante a rotação para repetir em uma sequência as etapas de: iluminar a porção de superfície linear interna com o feixe de laser linear, adquirir uma respectiva imagem de matriz de uma respectiva porção da superfície interna contendo a respectiva porção de superfície linear interna, onde a imagem de matriz contém a linha de laser refletida pela respectiva porção de superfície linear, vista do ângulo da câmera de matriz 5, processar a imagem de matriz para identificar a respectiva linha de laser refletida, processar a respectiva linha de laser refletida por triangulação para extrair uma respectiva imagem tridimensional da porção de superfície linear contendo informação referente a um perfil altimétrico da porção de superfície linear.

[00179] Dessa forma, uma respectiva série de imagens tridimensionais da série de porções lineares distintas da primeira região de superfície interna acima é adquirida e uma imagem tridimensional completa da primeira região de superfície interna é subsequentemente obtida pela combinação de uma série de imagens tridimensionais obtidas.

[00180] Para aumentar a taxa de aquisição das imagens tridimensionais, é preferivelmente provido cortar a imagem de matriz adquirida ao longo de uma direção substancialmente ortogonal à linha de laser refletida na própria imagem de matriz, por exemplo, de tal forma que o número de pixels ao longo da direção substancialmente ortogonal à linha de laser é menor que ou igual a 200 pixels.

[00181] Como mostrado esquematicamente na figura 5a, preferivelmente a primeira região é uma região de superfície interna circunferencial do ombro superior 104. Nota-se que as expressões “primeira região”, “segunda região” e “terceira região” não necessariamente implicam uma sequência temporal correspondente.

[00182] Preferivelmente, contempla-se, com o mesmo aparelho 1, repetir as operações acima e obter uma imagem tridimensional completa de uma (segunda) região de superfície interna circunferencial da parede lateral superior 105 (figura 5b).

[00183] Preferivelmente, contempla-se, com o mesmo aparelho 1, repetir as operações acima para obter uma imagem tridimensional completa de uma (terceira) região de superfície interna circunferencial do talão superior 106 (figura 5c).

[00184] A partir do acima exposto, é aparente que o aparelho da presente invenção é particularmente versátil em adquirir imagens tanto da superfície interna do ombro e da superfície interna da parede lateral como da superfície interna do talão, após movimento apropriado (translação e/ou inclinação) do aparelho por meio do braço robô.

[00185] A figura 7 mostra esquematicamente um sistema de aquisição 200 em que um respectivo ângulo 107 formado pelas primeira e segunda seções do eixo de propagação do laser, e/ou pelas primeira e segunda seção do eixo óptico da câmera é reto.

[00186] Nesse caso, para adquirir a imagem 3D da superfície do ombro 104, o elemento refletor é localizado mais próximo da superfície interna em relação ao que acontece com o aparelho 1 descrito acima, com aumento consequente no risco de colisão.

[00187] Em princípio, também é possível manter a superfície refletora do sistema de aquisição 200 radialmente para a retaguarda, inclinando adicionalmente o eixo de propagação do laser e/ou o eixo óptico da câmera em relação ao plano da linha central do pneu, por exemplo, com referência à figura 7, com rotação adicional no sentido anti-horário do sistema de aquisição 200. No entanto, tal rotação adicional causa limitações operacionais e/ou construtivas adicionais para o sistema de aquisição 200, por exemplo, para evitar a colisão contra o talão superior 106.

[00188] Finalmente, o sistema de aquisição 200 pode requerer, dependendo da conformação específica e/ou da conexão específico com o sistema de movimento, uma distância maior entre o elemento refletor a câmera e/ou o laser em relação ao sistema de aquisição 1 descrito acima.

[00189] O sistema de aquisição 200, se usado para adquirir imagens do talão superior 106, também resultará em maiores limitações em relação ao dito aparelho 1, para evitar a colisão do próprio sistema de aquisição com as porções superiores e/ou inferiores do talão, diametralmente oposto às porções do talão sob aquisição.

Claims (15)

1. Aparelho (1) para checagem de pneus, compreendendo: - uma estrutura de suporte (2); - um flange (3) fixado na estrutura de suporte para afixar dita estrutura de suporte a um membro de movimento do aparelho (102); e - um sistema de aquisição (4) para aquisição de imagens tridimensionais de uma superfície de um pneu, sendo que dito sistema de aquisição é montado em dita estrutura de suporte e compreende: - uma câmera de matriz (5), tendo um eixo óptico (6), - uma fonte de laser linear (7) adaptado para emitir um feixe de laser linear tendo um plano de propagação (8) e um eixo de propagação (9) e - um elemento refletor (11) tendo uma superfície de reflexo (12) que intercepta tanto dito eixo de propagação (9) como dito eixo óptico (6), de tal maneira que identifica respectivamente uma primeira seção (16) e uma segunda seção (32) de dito eixo de propagação (9) e uma primeira seção (14) e uma segunda seção (31) de dito eixo óptico (6), caracterizado pelo fato de que a primeira seção (16) e a segunda seção (32) do eixo de propagação (9) são seções retilíneas incidentes na superfície de reflexo (12) em um respectivo ponto de incidência, a primeira seção (16) e a segunda seção (32) do eixo de propagação (9) espelhando uma a outra em relação a uma linha perpendicular à superfície de reflexo (12) em dito respectivo ponto de incidência, em que a primeira seção (14) e a segunda seção (31) do eixo óptico (6) são seções retilíneas incidentes na superfície de reflexo (12) em um respectivo ponto de incidência, a primeira seção (14) e a segunda seção (31) do eixo óptico (6) espelhando uma a outra em relação a uma linha perpendicular à superfície de reflexo (12) em dito respectivo ponto de incidência, em que as primeiras seções (14, 16) estão respectivamente situadas no lado da câmera de matriz (5) e a fonte de laser linear (7) em relação ao respectivo ponto de incidência, em que um primeiro ângulo (50) formado entre ditas primeira seção (14) e segunda seção (31) de dito eixo óptico (6) é obtuso. em que um segundo ângulo (51) formado entre ditas primeira seção (16) e segunda seção (32) de dito eixo de propagação (9) é obtuso, e em que a dita superfície de reflexo (12) é afilada a partir de uma extremidade proximal para uma extremidade distal com relação à câmara de matriz (5) e/ou à fonte de laser linear (7).

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um terceiro ângulo (13) formado entre dito eixo óptico (6), em ditas primeira seção (14) ou segunda seção (31) do eixo óptico (6), e dita superfície de reflexo (12) é menor que ou igual a 40° e maior que ou igual a 20°, em que um quarto ângulo (15) formado entre dito eixo de propagação (9), em ditas primeira seção (16) ou segunda seção (32) do eixo de propagação (9), e dita superfície de reflexo (12) é menor que ou igual a 40° e maior que ou igual a 20°.

3. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que dita estrutura de suporte (2) compreende uma perpendicular (20) com forma alongada com extensão principal ao longo de uma primeira direção (21), a perpendicular tendo uma primeira extremidade (22) na qual dito flange (3) é montado e uma segunda extremidade (23), oposta à primeira extremidade (22) ao longo da primeira direção (21), em que a dita estrutura de suporte (2) compreende uma cruzeta (24) com formato alongado com extensão principal ao longo de uma segunda direção (25), a cruzeta tendo uma primeira extremidade (26) na segunda extremidade (27) da perpendicular (20) e uma segunda extremidade (27) oposta à primeira extremidade (26) ao longo da segunda direção (25), a segunda extremidade (27) sendo livre, em que dito elemento refletor (11) está montado em dita segunda extremidade (27) da cruzeta, em que a primeira direção (21) e a segunda direção (25) são ortogonais uma à outra, em que a dita primeira seção (14) de dito eixo óptico (6) é paralela à dita segunda direção (25) e/ou a dita primeira seção (16) de dito eixo de propagação (9) é paralela à dita segunda direção, e em que dito plano de propagação (8), pelo menos em dita primeira seção (16) de dito eixo de propagação (9), é paralelo à dita primeira direção (21).

4. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que dita primeira seção (14) de dito eixo óptico (6) se estende de dita câmera de matriz (5) até dita superfície de reflexo (12), em que dita primeira seção (16) de dito eixo de propagação (9) se estende de dita fonte de laser linear (7) até dita superfície de reflexo (12), em que dita fonte de laser linear (7) e dita câmera de matriz (5) são montadas em dita estrutura de suporte (2) na segunda extremidade (23) de dita perpendicular (20), em que dita fonte de laser linear (7) e dita câmera de matriz (5) estão mutuamente lado a lado, em que dita primeira seção (14) de dito eixo óptico (6) e dita seção (16) de dito eixo de propagação (9) estão em um plano comum ortogonal ao dito plano de propagação (8), e em que um quinto ângulo (30) formado entre dita segunda seção (31) de dito eixo óptico (6) e dita segunda seção (32) de dito eixo de propagação (9) é maior que ou igual a 5° e menor que ou igual a 40°.

5. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a jusante de dito elemento refletor (11) em relação a direção de propagação de dito feixe linear, não há elementos refletores adicionais ao longo de dito eixo óptico (6) e/ou ao longo de dito eixo de propagação (9) além de dito elemento refletor (11).

6. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que dito elemento refletor (11) compreende um corpo base (40) e um elemento óptico (41) fixo no corpo base (40) e tendo dita superfície de reflexo (12).

7. Aparelho de acordo com as reivindicações 4 e 6, caracterizado pelo fato de que dito corpo base (40) é integralmente fixo em dita segunda extremidade (27) de dita cruzeta (24), em que dita superfície de reflexo (12) é uma superfície física única e plana.

8. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que dita superfície de reflexo (12) é uma superfície externa do elemento óptico (41) voltada para a câmera de matriz (5) e para a fonte de laser linear (7).

9. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que dito elemento óptico (41) é afilado a partir de uma extremidade proximal para uma extremidade distal em relação à câmera de matriz (5) e à fonte de laser linear (7) e/ou em que dito corpo base (40) é afilado a partir de uma extremidade proximal para uma extremidade distal em relação à câmera de matriz (5) e à fonte de laser linear (7).

10. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a câmera de matriz (5) compreende um sensor, definindo um plano de imagem (29), uma objetiva (28) tendo dito eixo óptico (6), um plano focal (17) e uma profundidade de campo, em que dito plano de imagem (29) forma, com um plano de referência (33) ortogonal ao eixo óptico e passando através de dita objetiva, um ângulo agudo (34) tendo um vértice em um lado onde dita fonte de laser linear (7) é arranjada de maneira que tal plano focal (17) forma, com dito plano de propagação (8), um ângulo menor do que ou igual a 45°, e em que dito ângulo agudo (34) entre o plano de imagem (29) e o plano de referência (33) é menor que ou igual a 20° e maior que ou igual a 5°.

11. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que dita câmera de matriz (5) é adaptada para adquirir uma imagem de matriz de uma porção de dita superfície e compreende, em um respectivo corpo de máquina (5a), uma unidade de processamento configurada para: - identificar, em dita imagem de matriz, uma linha de laser refletida que representa uma linha de laser gerada pela iluminação de uma porção linear de dita porção da superfície com dito feixe de laser linear; - processar, por meio de triangulação, dita linha de laser refletida para obter uma imagem tridimensional contendo informação relativa a um perfil altimétrico de dita porção linear de dita porção da superfície; - selecionar uma subporção da imagem de matriz adquirida, ao longo de uma direção ortogonal à linha de laser refletida na própria imagem de matriz, em que ditas operações de identificação da linha de laser e o processamento por meio de triangulação da linha de laser refletida são conduzidos em dita subporção da imagem, em que, após dita operação de seleção da subporção da imagem adquirida, o número de pixels ao longo de dita direção ortogonal à linha de laser refletida é menor do que ou igual a 200 pixels.

12. Estação (100) para checagem de pneus em uma linha de produção de pneus, caracterizada pelo fato de que compreende um suporte (120) adaptado para sustentar o pneu (101) colocado sobre a parede lateral e girar o pneu em torno de seu eixo de rotação (140) e um aparelho (1) para checagem de pneus, como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o aparelho (1) é montado em um membro de movimento (102) do mesmo.

13. Método para checagem de pneus, caracterizado pelo fato de que compreende: - arranjar um pneu (101) para ser checado; - arranjar um aparelho (1) para checar pneus, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11; - inserir pelo menos dito elemento refletor (11) em um espaço dentro de dito pneu; - iluminar uma porção linear de uma superfície interna de dito pneu com dito feixe de laser linear para que gere uma linha de laser; - adquirir uma imagem de matriz de uma porção da superfície interna contendo dita porção de superfície linear interna, dita imagem de matriz contendo uma linha de laser refletida que representa dita linha de laser; - identificar, em dita imagem de matriz, dita linha de laser refletida; - processar dita linha de laser refletida através de triangulação obtendo uma imagem tridimensional de dita porção de superfície linear contendo informação relativa a um perfil altimétrico de dita porção de superfície linear.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende selecionar uma subporção da imagem de matriz adquirida, ao longo de uma direção ortogonal à linha de laser refletida na própria imagem de matriz, em que ditas operações de identificação da linha de laser refletida e dito processamento por meio de triangulação da linha de laser refletida são conduzidos em dita subporção da imagem.

15. Método de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que compreende: - transladar uma primeira região de superfície interna do pneu em relação ao aparelho de maneira que uma série de porções lineares distintas de dita primeira região de superfície interna estejam situadas sucessivamente dentro de uma profundidade de campo de dita câmera de matriz (5) pelo menos em dito plano de propagação (8), e em que o sistema de aquisição (4) é ativado em sequência durante dita translação para sequencialmente repetir ditas operações de iluminar com dito feixe de laser linear, adquirir dita respectiva imagem de matriz, identificar dita respectiva linha de laser refletida, processar dita respectiva linha de laser refletida e obter uma imagem tridimensional respectiva, para adquirir uma respectiva série de imagens tridimensionais de dita série de porções lineares distintas de dita primeira região de superfície interna, e em que uma imagem tridimensional completa é obtida da primeira região de superfície interna através da combinação da série de imagens tridimensionais obtidas na série de porções lineares da superfície interna, em que dita primeira região de superfície interna é uma região de superfície interna de um ombro (104) de dito pneu, compreendendo: - transladar uma segunda região de superfície interna em relação ao aparelho de maneira que uma série de porções lineares distintas de dita segunda região de superfície interna estão situadas sucessivamente dentro da dita profundidade de campo de dita câmera de matriz (5) pelo menos em dito plano de propagação, e em que dito sistema de aquisição é ativado em sequência durante dita translação para sequencialmente repetir ditas operações de iluminar com dito feixe de laser linear, adquirir dita respectiva imagem de matriz, identificar dita respectiva linha de laser refletida, processar dita respectiva linha de laser refletida e obter uma imagem tridimensional respectiva, para adquirir uma respectiva série de imagens tridimensionais de dita série de porções lineares distintas de dita segunda região de superfície interna, e em que uma imagem tridimensional completa da segunda região de superfície interna é obtida através da combinação da série de imagens tridimensionais obtidas na série de porções lineares da superfície interna, em que dita segunda região de superfície interna é uma região de superfície interna de uma parede (105) de dito pneu; trasladar uma terceira região de superfície interna do pneu em relação ao aparelho de maneira que uma série de porções lineares distintas de dita terceira região de superfície interna estejam situadas sucessivamente dentro da profundidade de campo de dita câmera de matriz (5) pelo menos em dito plano de propagação, e em que o sistema de aquisição é ativado em sequência durante dita translação para sequencialmente repetir ditas operações de iluminar com dito feixe de laser linear, adquirir dita respectiva imagem de matriz, identificar dita respectiva linha de laser refletida, processar dita respectiva linha de laser refletida e obter uma imagem tridimensional respectiva, para adquirir uma respectiva série de imagens tridimensionais de dita série de porções lineares distintas de dita terceira região de superfície interna, e em que uma imagem tridimensional completa da terceira região de superfície interna é obtida através da combinação da série de imagens tridimensionais obtidas na série de porções lineares da superfície interna, em que a dita terceira região de superfície interna é uma região de superfície interna de um talão (106) de dito pneu, em que o dito pneu a ser checado é arranjado horizontalmente posto sobre uma parede lateral, e em que a ação de inserir pelo menos dito elemento refletor (11) no espaço interno de dito pneu ocorre por cima, em que pelo menos uma das dita primeira região de superfície interna, dita segunda região de superfície interna e dita terceira região de superfície interna pertence à meia porção superior do pneu em relação ao plano de linha intermediário.

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