BR112019024998B1 - Método para verificação de pneus - Google Patents

Abstract

É descrito um método para verificação de pneus, em que é provido: predispor um pneu (3) a ser verificado tendo um eixo de rotação (20) e uma superfície; determinar um deslocamento (S) ao longo de uma direção de aquisição (5, 32) entre um ponto de aquisição (51) na superfície situada em um primeiro plano radial e uma posição (42) ocupada pelo ponto de aquisição (51) após uma rotação do dito pneu em torno do eixo de rotação (20), a posição (42) situada em um segundo plano paralelo ao dito primeiro plano radial; projetar um feixe de laser linear em uma porção linear da superfície do pneu (3), onde o dito feixe de laser linear se propaga sobre o segundo plano com uma direção de propagação (14) que é paralela à direção de aquisição (32); adquirir uma imagem matricial (60) de uma porção matricial da superfície do pneu (3) contendo a porção linear da superfície, onde a imagem matricial contém uma linha de laser refletida pela porção linear da superfície; determinar uma sub- porção (63) da imagem matricial (60) como uma função do deslocamento determinado (S), onde a subporção da imagem matricial contém a linha de laser refletida; processar a sub-porção (63) da imagem matricial (60) para determinar um perfil de elevação da porção linear da superfície.

Description

Campo técnico da invenção

[001] A presente invenção se refere a um método para verificação de pneus em uma linha de produção de pneu, em particular pela aquisição de imagens da superfície de um pneu e seu processamento subsequente, por exemplo, para verificação da possível presença de defeitos detectáveis na superfície de um pneu.

Estado da técnica

[002] Por “pneu” entende-se tipicamente o pneu acabado, isto é, após as etapas de construção, moldagem e vulcanização, mas também possivelmente o pneu verde após a etapa de construção e antes das etapas de moldagem e/ou vulcanização.

[003] Tipicamente, um pneu tem uma estrutura substancialmente toroidal em torno de um eixo de rotação durante a operação e possui um plano médio axial perpendicular ao eixo de rotação, sendo o dito plano tipicamente um plano de simetria geométrica (substancial) (por exemplo, negligenciando assimetrias menores, como o padrão do piso e/ou a estrutura interna).

[004] Por ‘plano radial’ de um pneu, entende-se qualquer plano no qual o eixo de rotação se encontre.

[005] Por ‘perfil em um plano’ de um pneu, entende-se o contorno (ou perímetro) do resultado da interseção (seção) do pneu com o dito plano.

[006] Por superfície externa ou interna do pneu, entende-se, respectivamente, a superfície que permanece visível após o acoplamento do pneu com seu próprio aro de montagem e a que não é mais visível após o dito acoplamento.

[007] Pelos termos “baixo”, “alto”, “abaixo” e “acima”, é identificada a posição relativa de um elemento, como, por exemplo, um componente de um pneu, um pneu, um aparelho, um dispositivo etc., em relação ao solo durante o uso ou a posição relativa de um dos ditos elementos em relação a outro elemento. Por “substancialmente perpendicular” em relação aos elementos geométricos (como linhas retas, planos, superfícies etc.), entende-se que esses elementos formam um ângulo de 90° +/- 15°, preferencialmente de 90° +/- 10°.

[008] Por “substancialmente paralelo” em relação aos elementos geométricos mencionados acima entende-se que esses elementos formam um ângulo de 0 ° +/- 15°, preferencialmente de 0 ° +/- 10°.

[009] Os termos “óptico”, “luz” e similares se referem a uma radiação eletromagnética em uso que tem pelo menos uma porção do espectro que cai em uma vizinhança ampliada da banda óptica e não necessariamente cai estritamente dentro da banda óptica (por exemplo, 400- 700 nm), por exemplo, essa vizinhança ampliada da banda óptica pode variar de ultravioleta a infravermelho (por exemplo, comprimento de onda entre cerca de 100 nm e cerca de 1 μm).

[0010] Por “imagem digital” ou “imagem” equivalente, geralmente significa um conjunto de dados, normalmente contido em um arquivo de computador, no qual cada tupla de coordenadas (normalmente cada par de coordenadas) de um conjunto finito (tipicamente bidimensional e matriz, isto é, N linhas x M colunas) de tuplas de coordenadas espaciais (cada tupla correspondente a um pixel) está associada a um conjunto correspondente de valores numéricos (que podem ser representativos de diferentes magnitudes). Por exemplo, em imagens monocromáticas (como aquelas em níveis de cinza ou ‘escala de cinza’), esse conjunto de valores consiste em um valor único em uma escala finita (normalmente 256 níveis ou tons), sendo esse valor, por exemplo, representativo do nível de luminosidade (ou intensidade) da respectiva tupla de coordenadas espaciais quando exibidas. Um outro exemplo é representado por imagens coloridas, nas quais o conjunto de valores representa o nível de luminosidade de uma pluralidade de cores ou canais, geralmente as cores primárias (por exemplo, vermelho, verde e azul na codificação RGB e ciano, magenta, amarelo e preto na codificação CMYK). O termo ‘imagem’ não implica necessariamente a exibição real da mesma.

[0011] Qualquer referência a uma “imagem digital” específica (por exemplo, a imagem digital inicialmente adquirida no pneu) inclui mais geralmente qualquer imagem digital obtida através de um ou mais processamento digital da dita imagem digital específica (como, por exemplo, filtragem, equalização , suavização, binarização, limiarização, transformações morfológicas (abertura, etc.), cálculos derivativos ou integrais, etc.).

[0012] O termo “imagem bidimensional” ou “2D” significa uma imagem digital em que cada pixel está associado às informações representativas da refletividade/difusividade e/ou cor da superfície, como as imagens detectadas a partir de câmeras comuns ou câmeras digitais (por exemplo, CCD). O termo “imagem tridimensional” ou “3D” significa uma imagem digital em que cada pixel está associado à informação da altura da superfície, por exemplo, as imagens obtidas pela técnica de reconstrução do perfil altimétrico de uma superfície através de um processamento de triangulação de uma imagem matricial da imagem bidimensional da superfície iluminada por um feixe de laser linear.

[0013] “Câmera digital” ou, em suma, “câmera” denota um dispositivo optoeletrônico 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 para a simplicidade é assumido tendo simetria cilíndrica, embora a invenção não se limite apenas a essas objetivas).

[0014] O termo “sensor” significa um conjunto de elementos fotossensíveis (denominados “pixels”) capazes de transformar a luz incidente em um sinal elétrico, por exemplo, através da tecnologia CCD ou CMOS. O termo pixel é usado para denotar o elemento fotossensível único do sensor e o elemento único que forma a imagem digital, conforme definido acima, cada pixel do sensor correspondendo tipicamente a um pixel da imagem.

[0015] “Câmera matricial”, significa uma câmera cujo sensor possui os pixels dispostos de acordo com uma matriz retangular com duas dimensões de comprimento comparável (por exemplo, as duas dimensões diferem em menos de uma ordem de grandeza, como nos formatos 4x3 ou 3x2). Normalmente, a diagonal da matriz do sensor é longa, algumas dezenas de milímetros. Por “porção matricial da superfície” entende-se igualmente uma porção da superfície tendo as duas dimensões de comprimento comparável.

[0016] “Câmera linear” significa uma câmera cujo sensor (dito como ‘sensor linear’) possui os pixels dispostos em uma matriz retangular com uma dimensão muito maior que a outra, geralmente maior em pelo menos duas ordens de magnitude. Normalmente, o número de linhas de pixels do sensor está entre 1 e 4 e o número de colunas é maior que 1000. Os termos ‘linhas’ e ‘colunas’ são convencionalmente usados e são intercambiáveis. Uma câmera linear é distinguida por uma linha de objetiva, situada na interseção entre o plano focal da câmera e o plano (dito como ‘plano óptico’) ortogonal a ela e passando pelo sensor linear e é adaptada para adquirir imagens de porções de superfície lineares dispostas na linha de objetiva (denominadas “imagens lineares” e com dimensões em pixels iguais às dimensões do sensor linear). “Porção linear de superfície” significa igualmente uma porção de superfície com uma dimensão muito maior que a outra dimensão ortogonal à mesma, tipicamente maior em pelo menos duas ordens de grandeza. A menor dimensão da porção linear da superfície é tipicamente menor ou igual a 0,1 mm.

[0017] “Eixo óptico” de uma objetiva indica a linha ao longo da qual existe uma simetria de rotação da objetiva.

[0018] “Plano de focalização” ou “plano focal” de uma câmera significa o plano de pontos do objeto focado pela objetiva no sensor, ou seja, os raios originados de cada ponto do objeto do plano focal convergem em um ponto respectivo no plano do sensor (plano de imagem).

[0019] ‘Profundidade do campo’ significa o conjunto de planos em uma vizinhança do plano focal, em que cada ponto, quando projetado pela objetiva no plano do sensor, forma uma imagem inscrita em um círculo predeterminado de confusão (por exemplo, com um diâmetro de 5 -10 mícrons).

[0020] Por “feixe de laser linear”, entende-se um feixe de laser propagando-se em um plano de propagação ao longo de uma direção de propagação, o feixe de laser tendo uma seção transversal, perpendicular à linha de propagação, na forma de linha, tipicamente modelada como um segmento reto.

[0021] No contexto dos processos de produção e construção de pneus para rodas de veículos, é particularmente útil realizar inspeções automáticas de qualidade em produtos fabricados, com o objetivo de impedir que pneus defeituosos ou pneus que não atendam às especificações do projeto sejam colocados no mercado e/ou ajustar progressivamente os aparelhos e máquinas utilizados para melhorar e otimizar a execução das operações realizadas no processo de produção.

[0022] A US 2010/0002244 A1 descreve uma técnica de inspeção de uma superfície do pneu capaz de discriminar com segurança peças de borracha de qualidade diferente incorporadas na superfície do pneu.

[0023] O documento WO 2015/044196 A1 descreve um dispositivo para a aquisição de imagens da superfície interna de um pneu compreendendo meios de iluminação, meios de aquisição de imagens e um refletor opticamente interposto entre os meios de iluminação e a área iluminada da superfície do pneu.

Sumário da Invenção

[0024] No campo do controle de qualidade do pneu, o Requerente enfrentou o problema de verificar a superfície interna e/ou externa do pneu pela aquisição óptica de imagens digitais e processamento subsequente das mesmas, por exemplo, a fim de detectar a possível presença de defeitos na ou nas proximidades da superfície. Os defeitos procurados podem, por exemplo, ser irregularidades na superfície de um pneu (composto não vulcanizado, alterações de forma etc.) irregularidades estruturais, cortes, presença de corpos estranhos na superfície etc.

[0025] O Requerente observou que, para que a inspeção seja usada “em linha” dentro de uma planta para a produção de pneus, as próprias inspeções devem ser realizadas em um tempo reduzido e com custos e/ou dimensões gerais reduzidos.

[0026] Dentro deste contexto, o Requerente percebeu que é vantajoso adquirir e analisar tanto imagens bidimensionais quanto imagens tridimensionais da mesma região da superfície. Por exemplo, a tecnologia 3D (em particular a de alta definição, por exemplo, com resolução menor ou igual a 10 mícrons) pode ser usada para detectar faltas ou excessos de material na superfície dos pneus, normalmente faltas ou bolhas, enquanto a tecnologia 2D (particularmente a uma de alta definição) pode ser usada para detectar defeitos não visíveis em 3D, como cortes e manchas finas. Além disso, algumas feições como relevo e saliências são detectáveis nas duas tecnologias. O requerente concluiu que é vantajoso adquirir simultaneamente as imagens 2D e 3D da mesma região da superfície do pneu.

[0027] Para esse fim, os sistemas de aquisição 2D e 3D podem ser combinados com vantagem em um único dispositivo montado em um braço robotizado para seu movimento no espaço. O sistema de aquisição 2D pode compreender um sistema de iluminação e uma câmera linear com um primeiro eixo óptico, e o sistema de aquisição 3D, com base na técnica de triangulação a laser, pode compreender uma fonte de laser adaptada para emitir um feixe de laser linear com uma direção de propagação paralela ao primeiro eixo óptico e uma câmera matricial tendo um segundo eixo óptico inclinado em relação à direção de propagação. Durante a rotação do pneu em torno de seu eixo, os dois sistemas de aquisição podem adquirir uma imagem respectiva da mesma porção circunferencial (inteira) da superfície do pneu. Em particular, a câmera linear pode adquirir uma série de imagens lineares 2D que são então combinadas na imagem 2D geral. A câmera matricial pode detectar uma série de imagens matriciais 2D das respectivas porções da superfície nas quais a linha do laser é projetada. Ao processar cada imagem matricial (normalmente a bordo da própria câmera matricial), a linha de laser refletida é identificada e, usando algoritmos trigonométricos, é calculada a elevação da respectiva porção linear da superfície iluminada pelo feixe de laser linear. Ao combinar a série resultante de imagens lineares em 3D, é fornecida a respectiva imagem 3D geral.

[0028] O Requerente percebeu que, no presente contexto, em que a excursão máxima da altura da superfície do pneu (que é a diferença máxima de altura entre áreas deprimidas e áreas elevadas) que deve ser detectada é de alguns milímetros, é vantajoso cortar (’’recortar”) a imagem matricial 2D em uma vizinhança da linha de laser refletida, antes de identificar a linha de laser ou, geralmente, processar apenas a porção da imagem 2D em torno da linha de laser refletida. Dessa maneira, o processamento da imagem matricial é realizado apenas em uma subporção da imagem matricial adquirida, exigindo menos tempo de processamento. Por exemplo, contra uma imagem de matriz adquirida com uma altura na direção perpendicular à linha de laser refletida de 1088 pixels, o Requerente verificou que a linha de laser refletida está tipicamente contida dentro de uma banda de 61 pixels de altura. Portanto, é vantajoso cortar a imagem matricial de modo a processar apenas uma sub-porção representada pela banda de 61 pixels (e, por exemplo, tão larga quanto a imagem original). Desta maneira, o método de verificação da presente invenção pode ser implementado diretamente na linha de produção.

[0029] Além disso, o requerente percebeu que é vantajoso posicionar, durante a aquisição, o dispositivo de tal maneira que o primeiro eixo óptico esteja no plano radial do pneu. Dessa forma, o sistema de aquisição 2D opera de maneira ideal, principalmente quando o sistema de iluminação ilumina a superfície com projeção de luz de lados opostos da linha da objetiva.

[0030] No entanto, isso determina que o plano de propagação do feixe de laser linear e, portanto, também a direção de propagação ao longo da qual a elevação da superfície é detectada, normalmente se encontra em um plano não radial. Por sua vez, isso determina um posicionamento da linha de laser refletida na imagem matricial adquirida que varia de acordo com o tamanho do pneu e/ou a porção específica da superfície a ser adquirida. Por exemplo, a posição média da linha de laser refletida, em relação a uma linha central na imagem matricial adquirida, varia de acordo com o raio do ponto considerado em relação ao eixo de rotação e/ou o ângulo formado entre o primeiro eixo óptico e plano tangentes à superfície do pneu no ponto considerado e/ou raio de curvatura da porção da superfície ao longo da direção circunferencial.

[0031] Nesse contexto, o Requerente enfrentou o problema de selecionar automática e dinamicamente (ou seja, em função do tamanho do pneu e da porção circunferencial específica da superfície) a sub-porção da imagem matricial 2D que contém a linha de laser refletida, a fim de limitar o processamento subsequente apenas a esta sub-porção sem perda substancial de informações. Finalmente, o Requerente concluiu que o problema acima mencionado é resolvido através do cálculo dinâmico da excursão de elevação, ao longo da direção do primeiro eixo óptico, de um ponto da porção linear da superfície iluminada pela linha do laser em relação ao ponto correspondente da superfície do pneu no primeiro eixo óptico.

[0032] De acordo com um aspecto, a invenção refere-se a um método para verificar pneus. De preferência, é provida a predisposição de um pneu a ser verificado tendo um eixo de rotação e uma superfície.

[0033] De preferência, é provida a determinação de um valor representativo de um deslocamento S ao longo de uma direção de aquisição entre um ponto de aquisição na dita superfície situada em um primeiro plano radial e uma posição ocupada pelo dito ponto de aquisição após uma rotação do dito pneu em torno do dito eixo de rotação, a dita posição situada em um segundo plano (não radial) paralelo ao dito primeiro plano radial.

[0034] De preferência, é provida a projeção de um feixe de laser linear em uma porção linear da superfície do dito pneu.

[0035] De preferência, o dito feixe de laser linear se propaga no dito segundo plano com uma direção de propagação que é paralela à dita direção de aquisição.

[0036] De preferência, é provida a aquisição de uma imagem matricial de uma porção matricial da superfície do dito pneu contendo a dita porção linear da superfície, em que a dita imagem matricial contém uma linha de laser refletida pela dita porção linear da superfície. De preferência, é provida a determinação de uma subporção da dita imagem matricial como uma função do dito valor determinado representativo do deslocamento S, em que a dita sub-porção da dita imagem matricial contém a dita linha de laser refletida.

[0037] De preferência, é provido o processamento da dita sub-porção da dita imagem matricial para determinar um perfil de elevação da dita porção linear da superfície.

[0038] O Requerente considera que a solução acima mencionada, em particular determinando o valor representativo do deslocamento S ao longo da direção de aquisição entre um ponto de aquisição e sua posição quando o pneu é girado, de modo que o ponto de aquisição esteja no segundo plano e determinando a sub-porção da imagem matricial adquirida em função do dito valor representativo do deslocamento S, possibilita determinar a sub-porção que contém a linha de laser refletida de maneira automática e dinâmica, tendo em vista a variação das condições de aquisição (por exemplo, o tamanho do pneu, a posição da superfície circunferencial a ser adquirida, o raio de curvatura da superfície ao longo da direção circunferencial, a inclinação da direção de aquisição em relação ao plano tangente à superfície do pneu no ponto de aquisição). De fato, o deslocamento S, que pode ser positivo ou negativo, representa o desvio altimétrico do ponto da superfície iluminada pela linha do laser em relação a um ponto de referência localizado na interseção entre o eixo óptico da câmera matricial 3D e o plano de propagação do feixe de laser linear (veja abaixo).

[0039] Dessa maneira, o processamento da linha de laser refletida (que normalmente ocorre a bordo da câmera matricial) leva menos tempo e a verificação pode ser realizada dentro da linha de produção.

[0040] A presente invenção no aspecto acima mencionado pode ainda apresentar uma ou mais das feições preferidas descritas abaixo.

[0041] De preferência, o dito valor representativo do deslocamento S coincide com o dito deslocamento S. Em outras palavras, é determinada (por exemplo, calculada e/ou medida) a distância ao longo da direção de aquisição entre o ponto de aquisição e sua posição rotacionada.

[0042] De preferência, é provido o fornecimento de um primeiro perfil do dito pneu no dito primeiro plano radial e a identificação, no dito primeiro perfil, de um primeiro ponto representativo do dito ponto de aquisição. Deste modo, o primeiro perfil, por exemplo predeterminado para cada tamanho de pneu, provê um ponto de partida útil para o cálculo do valor acima mencionado representativo do deslocamento S, para qualquer ponto de aquisição pertencente a uma porção respectiva da superfície a ser adquirida.

[0043] De preferência, é provido a determinação de um segundo perfil projetado representativo de uma projeção perpendicular no dito primeiro plano radial de um segundo perfil do dito pneu no dito segundo plano e identificação, no dito segundo perfil projetado, um segundo ponto representativo de uma projeção da dita posição no dito primeiro plano radial.

[0044] Preferencialmente, determinar o dito valor representativo do deslocamento S entre o dito ponto de aquisição e a dita posição compreende projetar perpendicularmente o dito segundo ponto na dita na direção de aquisição passando através do dito primeiro ponto do primeiro perfil e calcular o dito valor representativo do deslocamento S como uma distância entre o primeiro ponto e o segundo ponto projetado. Dessa forma, é facilitado, para qualquer ponto de aquisição, o cálculo do valor acima mencionado representativo do deslocamento S.

[0045] De preferência, o cálculo do dito segundo perfil projetado compreende, para cada ponto do dito primeiro perfil: determinar uma distância R do dito cada ponto do eixo de rotação, determinar um desvio Q do dito ponto em função da dita distância R e de uma distância D entre o primeiro plano radial e o segundo plano; determinar um ponto correspondente do segundo perfil projetado, sendo o dito ponto correspondente deslocado do dito cada ponto do primeiro perfil pelo dito desvio Q ao longo de uma direção perpendicular ao eixo de rotação e em direção ao eixo de rotação.

[0046] De preferência, o dito desvio Q é calculado de acordo com a equaçãoe/ou de acordo com a equação Q = R (1-cos α), em que α é um ângulo igual ao arc sen (D/R).

[0047] O método acima mencionado permite, de maneira simples e rápida, calcular o segundo perfil projetado útil para o cálculo do valor acima mencionado representativo do deslocamento S para cada ponto de aquisição.

[0048] Tipicamente, a dita distância D entre o dito primeiro plano radial e o dito segundo plano é predeterminada. De fato, normalmente os respectivos sistemas de aquisição são rigidamente acoplados entre si.

[0049] Tipicamente, a dita distância D entre o primeiro plano radial e o segundo plano é maior ou igual a 50 mm e menor ou igual a 200 mm.

[0050] De preferência, a dita subporção da imagem matricial tem altura ao longo de uma direção perpendicular a uma direção de extensão da dita linha de laser refletida que é inferior a metade, mais preferencialmente inferior a um terço, de uma altura total da imagem matricial ao longo da dita direção perpendicular.

[0051] De preferência, a dita subporção da imagem matricial tem largura ao longo da dita direção de extensão da dita linha de laser refletida igual a uma largura total da imagem matricial ao longo da dita direção de extensão.

[0052] De preferência, a dita altura e/ou largura da subporção da imagem matricial é/são predeterminada(s).

[0053] De preferência, a determinação da dita subporção da imagem matricial compreende determinar, em função do dito valor determinado representativo do deslocamento S, um ponto de posicionamento na dita imagem matricial em relação a um ponto de referência da dita imagem matricial, sendo a dita subporção identificada em relação ao dito ponto de posicionamento.

[0054] De preferência, é fornecido o cálculo da distância, em pixels, do dito ponto de posicionamento do dito ponto de referência ao longo de uma dimensão perpendicular a uma direção de extensão da dita linha de laser refletida, para conversão em pixels do dito valor representativo do deslocamento S, como uma função de uma resolução de elevação associada aos pixels da dita imagem matricial.

[0055] De preferência, o dito ponto de referência é um centro da dita imagem matricial.

[0056] Dessa forma, o método determina a subporção a ser processada de maneira simples, rápida e confiável.

[0057] De preferência, é provida a aquisição de uma imagem bidimensional de uma porção da superfície do dito pneu compreendendo o dito ponto de aquisição ao longo de um primeiro eixo óptico paralelo à dita direção de aquisição e passando através do dito ponto de aquisição.

[0058] De preferência, é provida a iluminação da dita porção da superfície compreendendo o dito ponto de aquisição durante a dita aquisição.

[0059] De preferência, a dita porção da superfície compreendendo o dito ponto de aquisição é uma porção linear da superfície, mais preferencialmente situada no dito primeiro plano radial. Dessa maneira, imagens 2D e 3D da mesma região circunferencial da superfície podem ser adquiridas em paralelo. A aquisição da imagem 2D no primeiro plano radial e com o primeiro eixo óptico no ponto de aquisição também garante ótimas condições do ponto de vista óptico e/ou de iluminação, principalmente no caso de a porção linear da superfície ser iluminada com projeção de luz alternadamente dos dois lados.

[0060] De preferência, a dita imagem matricial da porção da matriz da superfície é adquirida ao longo de um segundo eixo óptico inclinado em relação ao dito primeiro eixo óptico.

[0061] De preferência, um ponto de interseção entre o dito segundo eixo óptico e a dita direção de propagação encontra-se em um plano perpendicular ao dito primeiro eixo óptico e passando através do dito ponto de aquisição.

[0062] De preferência, o dito segundo eixo óptico é coplanar com o dito primeiro eixo óptico e com a dita direção de propagação. Dessa maneira, o cálculo do perfil de elevação é racional.

[0063] De preferência, é provida a rotação do dito pneu em torno do dito eixo de rotação e repetição em sequência das ditas operações de projetar o feixe de laser linear, adquirir uma respectiva imagem matricial, determinar uma respectiva subporção da imagem matricial, processar a dita subporção da imagem matricial para determinar um perfil de elevação de uma série de porções lineares da superfície. Desta forma, é obtida uma imagem 3D de toda uma porção circunferencial da superfície.

Breve descrição dos desenhos

[0064] Outras características e vantagens ficarão mais claras a partir da descrição detalhada de algumas modalidades exemplares, mas não exclusivas, da presente invenção. Esta descrição será apresentada abaixo com referência às figuras anexas, fornecidas apenas para fins indicativos e, portanto, não para fins limitativos, nas quais: a figura 1 mostra esquematicamente uma vista superior de um sistema de verificação de pneus; as figuras 2 e 3 mostram esquematicamente algumas etapas do método da presente invenção; a figura 4 mostra uma etapa adicional do método da presente invenção.

Descrição detalhada de algumas modalidades da invenção

[0065] Com referência à FIG. 1, com o número de referência 100, é indicado um sistema para verificação de pneus, compreendendo um dispositivo 1 para verificação de pneus.

[0066] De preferência, o dispositivo 1 compreende um primeiro sistema de aquisição 2 para adquirir imagens bidimensionais da superfície de um pneu 3.

[0067] O primeiro sistema de aquisição 2 compreende tipicamente uma primeira câmera 4 tendo um primeiro eixo óptico 5 e um primeiro plano focal 6. Por uma questão de simplicidade de apresentação, supõe-se que o primeiro eixo óptico 5 esteja no plano deitado da figura 1 e que o primeiro plano focal 6 seja perpendicular ao plano deitado da figura 1.

[0068] De preferência, a primeira câmera 4 é linear e é distinguida por uma linha objetiva situada na interseção entre o primeiro plano focal 6 e um plano óptico passando através do primeiro eixo óptico 5 e o sensor linear da câmera linear (por exemplo, a linha de objetiva é perpendicular ao plano da figura 1). Exemplarmente, a linha de objetiva tem cerca de 100 mm de comprimento.

[0069] O primeiro sistema de aquisição 2 compreende tipicamente um sistema de iluminação 7 adaptado para iluminar em uma vizinhança de um primeiro ponto focal F1 da primeira câmera, que está localizado na interseção entre o primeiro eixo óptico 5 e o primeiro plano focal 6 e pertence à linha de objetiva.

[0070] O dispositivo 1 compreende um segundo sistema de aquisição 10 para adquirir imagens tridimensionais da superfície.

[0071] O segundo sistema de aquisição 10 compreende uma segunda câmera de matriz 11, com um segundo eixo óptico 12, e uma fonte de laser 13 capaz de emitir um feixe de laser linear com uma direção de propagação 14 e um plano de propagação (exemplarmente perpendicular ao plano deitado da fig. 1), em que o segundo eixo óptico 12 é inclinado em relação ao plano de propagação (por exemplo, o ângulo formado entre o segundo eixo óptico 12 e o plano de propagação é igual a 15 °). No exemplo mostrado, o primeiro eixo óptico 5, o segundo eixo óptico 12 e a direção de propagação 14 são coplanares.

[0072] De preferência, a direção de propagação 14 é paralela ao primeiro eixo óptico 5 e o plano de propagação é paralelo ao plano óptico da primeira câmera. Entre o plano de propagação do feixe linear de laser e o plano óptico da primeira câmera, é definida uma distância D. Exemplarmente, a distância D é igual a 85 mm.

[0073] F2 indica a interseção entre o segundo eixo óptico 12 e o plano de propagação do feixe de laser linear, de preferência entre o segundo eixo óptico 12 e a direção de propagação 14. De preferência, o segundo ponto focal da segunda câmera está em F2. De preferência, o primeiro plano focal 6 passa através do segundo ponto focal F2.

[0074] Normalmente, a primeira e a segunda câmera compreendem o respectivo corpo da máquina (que hospeda o sensor e a eletrônica de operação) e uma respectiva objetiva (que abriga as lentes).

[0075] De preferência, mas não necessariamente, o primeiro e o segundo sistemas de aquisição são (rigidamente) montados em uma única estrutura de suporte (não mostrada) que faz parte do dispositivo 1, o qual, em uso, é montado e movido no espaço por um membro de movimento (não mostrado), como um braço robótico, de preferência um braço robótico antropomórfico com pelo menos cinco eixos.

[0076] De preferência, o sistema 1 compreende uma unidade de controle 50 para controlar pelo menos o primeiro e o segundo sistemas de aquisição 2, 10. A unidade de controle 50 pode ser integrada em um único dispositivo ou dividida em vários dispositivos espacialmente e/ou logicamente separados. Por exemplo, a extração da linha de laser refletida pode ser realizada a bordo da segunda câmera 11, enquanto o cálculo do segundo perfil (veja abaixo) pode ocorrer em um dispositivo remoto.

[0077] O sistema 1 pode implementar o método para verificar pneus da presente invenção.

[0078] De preferência, é provida a predisposição do pneu 3 a ser verificado tendo um eixo de rotação 20 (perpendicular ao plano deitado da fig. 1). Por exemplo, uma parede lateral do pneu 3 é suportada em um plano (não mostrado) de suporte horizontal (por exemplo, uma quinta roda) dotada de membros rotativos (não mostrados) em torno do eixo de rotação 20.

[0079] De preferência, é provido um primeiro perfil do pneu em um primeiro plano radial.

[0080] As figuras 2 e 3 mostram parcialmente um exemplo de um primeiro perfil 30 em qualquer plano radial do pneu. De preferência, para cada tamanho de pneu, o primeiro perfil é predeterminado e precarregado na unidade de controle 50. Alternativamente, ou além disso, o primeiro perfil 30 pode ser detectado em tempo real diretamente no pneu 3, por exemplo, por meio de um sistema de varredura a laser (por exemplo, em baixa resolução). De preferência, é provida a individualização de um primeiro ponto 31 no primeiro perfil 30. O primeiro ponto 31 é representativo de um ponto de aquisição arbitrário 51 na superfície do pneu pertencente à parte da superfície circunferencial a ser adquirida (que pode ser externa ou interna). No exemplo da Fig. 2 o primeiro ponto 31 pertence ao ombro, enquanto na fig.3 o primeiro ponto 31 pertence à parede lateral. No exemplo da fig. 1, o número de referência 51 indica um ponto de aquisição arbitrário na banda de rodagem, ao qual corresponde (não mostrado) um respectivo primeiro ponto no primeiro perfil 30, de acordo com o método da presente invenção.

[0081] De preferência, é provida a identificação de uma direção de aquisição 32 situada no primeiro plano radial e passando através do primeiro ponto 31 do primeiro perfil 30. Desta forma, a orientação da direção de aquisição 32 é determinada em relação ao primeiro perfil 30. Em uso, o primeiro eixo óptico 5 é disposto como a dita direção de aquisição 32.

[0082] De preferência, é provido o cálculo, pela unidade de controle 50, de um segundo perfil projetado 40 (na linha tracejada nas figuras 2 e 3), representativo de uma projeção ortogonal no primeiro plano radial de um segundo perfil do pneu em um segundo plano paralelo ao primeiro plano radial e colocado na dita distância D do primeiro plano radial. O segundo plano é, portanto, não radial. Em uso, o plano de propagação do feixe de laser linear é organizado como o segundo plano. De preferência, é provida a individualização, no segundo perfil projetado 40, de um segundo ponto 41 representativo de uma projeção no primeiro plano radial da posição 42 ocupada pelo ponto de aquisição 51 após uma rotação do pneu em torno do eixo de rotação que conduz o ponto de aquisição 51 no segundo plano (ver fig. 1). Portanto, a posição 42 tem a mesma distância R do eixo de rotação 20 do ponto de aquisição 51 e fica em um plano perpendicular ao eixo de rotação e passando através do ponto de aquisição 51.

[0083] De preferência, é provida a determinação de um deslocamento S ao longo da direção de aquisição 32 entre o primeiro ponto 31 e a projeção ortogonal do segundo ponto 41 na direção de aquisição 32. Por exemplo, como exemplificado nas figuras 2 e 3, para determinar o deslocamento S, o segundo ponto 41, calculado anteriormente, é ortogonalmente projetado para a direção de aquisição 32 e o deslocamento S é calculado de acordo com a direção de aquisição. Este deslocamento S representa, em uso (fig. 1), a distância de elevação ao longo da direção de propagação 14 (que é a direção na qual a elevação da superfície do pneu é detectada) entre a posição 42 na superfície, quando é iluminada pelo feixe de laser linear e o ponto F2 localizado no centro da imagem matricial adquirida pela segunda câmera 11. A posição 42 também se encontra vantajosamente dentro da profundidade de campo da segunda câmera 11 para ser suficientemente focada.

[0084] Por exemplo, com referência à direção (indicada pela seta nas Figs. 2 e 3) ao longo da direção de aquisição 32 que, em uso, vai da câmera 4 ao pneu, na fig. 2 S é positivo (isto é, a posição 42 está mais distante do que o ponto F2 ao longo da direção de propagação 14, como mostrado na figura 1), enquanto na fig. 3 S é negativo (isto é, a posição 42 é mais próxima do ponto F2 ao longo da direção de propagação 14, como pode ocorrer, por exemplo, durante a aquisição do talão ou da superfície interna da porção da coroa).

[0085] Por exemplo, para calcular o segundo perfil projetado 40, são executadas as seguintes operações, para cada ponto 31 do primeiro perfil 30: determinar uma distância R de cada ponto 31 do eixo de rotação 20; determina um desvio Q de cada ponto 31 ao longo de um direção perpendicular ao eixo de rotação, o desvio Q sendo uma função de R e da distância D (no exemplo da fig. 1, o desvio Q coincide com o deslocamento S); determinar um ponto correspondente 41 pertencente ao segundo perfil projetado 40, o ponto 41 sendo deslocado do respectivo cada ponto do desvio Q ao longo da direção perpendicular ao eixo de rotação e em direção ao eixo de rotação.

[0086] De preferência, o desvio Q é calculado de acordo com a equaçãoou de modo similar de acordo com a equação Q = R (1-cos α), em que α é um ângulo igual ao arc sen (D/R), conforme mostrado na Fig. 1.

[0087] De preferência, é provida a rotação do pneu em torno do eixo 20.

[0088] De preferência, é provido o posicionamento do dispositivo 1 de modo que o primeiro eixo óptico 5 passa através de um ponto de aquisição arbitrário 51 correspondente ao primeiro ponto 31 e é orientado como a direção de aquisição 32. Deste modo, o primeiro eixo óptico 5 fica no primeiro plano radial. Observa-se que o primeiro plano radial e o ponto de aquisição 51 se referem a qualquer instante durante a rotação do pneu. Por exemplo, o ponto de aquisição 51 encontra-se no primeiro ponto focal F1, mas mais geralmente ele pode estar vantajosamente dentro da profundidade de campo da primeira câmera 4 para ser suficientemente focado.

[0089] De preferência, é provida, com o pneu rotativo, a aquisição, com o primeiro sistema de aquisição 2 assim posicionado, uma série de imagens lineares bidimensionais de, respectivamente, uma série de porções lineares da superfície do pneu, cada porção linear compreendendo os respectivo ponto de aquisição instantâneo 51. De preferência, é provida a iluminação de cada porção linear da superfície durante a aquisição, por exemplo, com dois tipos de luz em sucessão rápida: luz difusa e luz de projeção, para obter as respectivas imagens bidimensionais. De preferência, é provida a projeção do feixe de laser linear com o plano de propagação que coincide com o segundo plano acima mencionado (instante a instante).

[0090] De preferência, é provida, com o pneu rotativo, a aquisição do segundo sistema de aquisição 10 (juntamente com a série de imagens lineares bidimensionais), uma série de imagens matriciais de, respectivamente, uma série de porções matriciais da superfície do pneu contendo a série acima mencionada de porções lineares de superfície, em que cada imagem de matriz contém a respectiva linha de laser refletida pela respectiva porção linear da superfície.

[0091] Portanto, a cada instante, o primeiro sistema de aquisição 2 adquire uma imagem bidimensional de uma porção linear da superfície centralizada no ponto de aquisição 51 e o segundo sistema de aquisição 10 adquire uma imagem matricial de uma porção da superfície contendo uma porção linear correspondente da superfície centralizada na posição 42 e iluminada pelo raio laser linear.

[0092] De preferência, é provida a determinação de uma sub-porção de cada imagem matricial como uma função do deslocamento S determinado, de modo que a subporção contém a linha de laser refletida.

[0093] De preferência, é provido o processamento da subporção da imagem matricial, tipicamente por trigonometria para determinar um perfil de elevação da dita porção linear da superfície.

[0094] A Fig. 4 mostra um exemplo meramente ilustrativo de uma imagem matricial 60 de uma porção da superfície contendo a linha de laser refletida 61. Por exemplo, a imagem 60, com referência à Fig. 4, tem M pixels de largura e N pixels de altura e a subporção 63 tem largura e altura predeterminadas, apenas por exemplo Mx61 pixels. Tipicamente, a cada pixel da imagem está associada uma variação de elevação, o centro 64 da imagem sendo o ponto de referência correspondente ao ponto F2.

[0095] De preferência, a determinação da subporção da imagem matricial 60 compreende posicionar um centro 62 de uma área ativa 63 da imagem matricial a uma distância d (em pixels) de um centro 64 da imagem matricial, em função do deslocamento determinado S. A subporção coincidirá com a área ativa 63 assim posicionada. Em outras palavras, a área ativa 63 é uma ‘máscara’ que está posicionada como função do deslocamento S, por exemplo, com referência à Fig. 4, é movida a partir do centro 64 da imagem.

[0096] De preferência, conforme mostrado na Fig. 4, a determinação da subporção 63 da imagem matricial compreende determinar, em função do deslocamento determinado S, um ponto de posicionamento 62 na imagem matricial em relação ao ponto de referência 64 da imagem matricial, por exemplo, o centro da imagem, a subporção sendo identificada em relação ao ponto de posicionamento 62. Por exemplo, é calculada a distância d, em pixels, do ponto de posicionamento 62 do ponto de referência 64, ao longo da dimensão perpendicular à linha do laser (no exemplo, ao longo da altura da imagem 60, como mostrado), por conversão de pixel do deslocamento S em função da resolução da elevação associada a cada pixel da imagem matricial. Por exemplo, um pixel da matriz corresponde (pelo menos localmente) a 0,4 mm de desvio de altura, isto é, a resolução “Rh” em altura é de 2,5 pixels/mm. Portanto, uma vez que o deslocamento S é encontrado, a conversão de pixels d corresponde a S*Rh. A subporção 63 é então identificada assumindo o ponto de posicionamento assim determinado 62 como o centro da subporção 63.

[0097] Em uma modalidade da presente invenção alternativa à descrita com referência às figuras 2 e 3, determinar o valor representativo do deslocamento S compreende medir diretamente a distância entre a posição 42 na superfície do pneu, quando iluminada pelo feixe de laser linear , e o ponto F2 que está no centro da imagem matricial adquirida pela segunda câmera 11, por exemplo, usando o segundo sistema de aquisição 10.

Claims (14)

1. Método para verificação de pneus, caracterizado pelo fato de que compreende: predispor um pneu (3) a ser verificado tendo um eixo de rotação (20) e uma superfície; determinar um deslocamento (S) ao longo de uma direção de aquisição (5, 32) entre um ponto de aquisição (51) na dita superfície situada em um primeiro plano radial, o dito primeiro plano radial compreendendo o eixo de rotação (20), e uma posição (42) ocupada pelo dito ponto de aquisição (51) após uma rotação do dito pneu em torno do dito eixo de rotação (20), a dita posição (42) situada em um segundo plano paralelo ao dito primeiro plano radial; projetar um feixe de laser linear em uma porção linear da superfície do dito pneu (3), em que a dita porção linear da superfície tem uma dimensão muito maior que a outra dimensão ortogonal à mesma e o dito feixe de laser linear se propaga sobre o dito segundo plano com uma direção de propagação (14) que é paralela à dita direção de aquisição (32), o dito feixe de laser linear tenho uma seção transversal linear, tida perpendicularmente à direção de propagação (14); adquirir uma imagem matricial (60) de uma porção matricial da superfície do dito pneu (3) tendo duas dimensões de comprimento comparável e contendo a dita porção linear da superfície, em que a dita imagem matricial contém uma linha de laser refletida (61) pela dita porção linear da superfície; determinar uma sub-porção (63) da dita imagem matricial (60) como uma função do dito deslocamento (S), em que a dita sub-porção da dita imagem matricial contém a dita linha de laser refletida; processar a dita sub-porção (63) da dita imagem matricial (60) para determinar um perfil de elevação da dita porção linear da superfície.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende prover um primeiro perfil (30) do dito pneu (3) no dito primeiro plano radial, o dito primeiro perfil (30) sendo um contorno de uma interseção do dito pneu com a dito primeiro plano radial, e identificar, no dito primeiro perfil (30), um primeiro ponto (31) representativo do dito ponto de aquisição (51).

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende determinar um segundo perfil projetado (40) representativo de uma projeção perpendicular no dito primeiro plano radial de um segundo perfil do dito pneu (3) no dito segundo plano, o dito segundo perfil (40) sendo um contorno de uma interseção do dito pneu com o segundo plano, e identificação, no dito segundo perfil projetado, um segundo ponto (41) representativo de uma projeção da dita posição (42) no dito primeiro plano radial.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que determinar o dito deslocamento (S) entre o dito ponto de aquisição (51) e a dita posição (42) compreende projetar perpendicularmente o dito segundo ponto (41) na dita na direção de aquisição (32) passando através do dito primeiro ponto (31) do primeiro perfil (30) e calcular o dito deslocamento (S) como uma distância entre o primeiro ponto (31) e o segundo ponto projetado.

5. Método de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que calcular o dito segundo perfil projetado (40) compreende, para cada ponto do dito primeiro perfil (30): determinar uma distância R do dito cada ponto do eixo de rotação (20), determinar um desvio Q do dito ponto em função da dita distância R e de uma distância D entre o primeiro plano radial e o segundo plano; determinar um ponto correspondente do segundo perfil projetado (40), sendo o dito ponto correspondente deslocado do dito cada ponto do primeiro perfil (30) pelo dito desvio Q ao longo de uma direção perpendicular ao eixo de rotação (20) e em direção ao eixo de rotação.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dito desvio Q é calculado de acordo com a equação Q = R - 7(R2- D2) e/ou de acordo com a equação Q = R (1-cos α), em que α é um ângulo igual ao arcsen (D/R).

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma distância (D) entre o dito primeiro plano radial e o dito segundo plano é predeterminada, e em que a dita distância (D) é maior que ou igual a 50 mm e menor que ou igual a 200 mm.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita subporção (63) da imagem matricial tem uma altura ao longo de uma direção perpendicular a uma direção de extensão da dita linha de laser refletido (61) que é menor do que uma altura geral da imagem matricial ao longo da dita direção perpendicular.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que determinar a dita subporção (63) da imagem matricial compreende determinar, em função do dito deslocamento (S), um ponto de posicionamento (62) na dita imagem matricial em relação a um ponto de referência (64) da dita imagem matricial, sendo a dita subporção (63) identificada em relação ao dito ponto de posicionamento (62).

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreende o cálculo da distância (d), em pixels, do dito ponto de posicionamento (62) do dito ponto de referência (64) ao longo de uma dimensão perpendicular a uma direção de extensão da dita linha de laser refletida (61), para conversão em pixels do dito deslocamento (S), como uma função de uma resolução de elevação associada aos pixels da dita imagem matricial.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adquirir uma imagem bidimensional de uma porção da superfície do dito pneu compreendendo o dito ponto de aquisição (51) ao longo de um primeiro eixo óptico (5) paralelo à dita direção de aquisição (32) e passando através do dito ponto de aquisição (51).

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a dita porção da superfície compreendendo o dito ponto de aquisição (51) é uma porção linear da superfície situada no dito primeiro plano radial.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita imagem matricial (60) da porção da matriz da superfície é adquirida ao longo de um segundo eixo óptico (12) inclinado em relação ao dito primeiro eixo óptico (5).

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende girar o dito pneu (3) em torno do dito eixo de rotação (20) e repetir em sequência as ditas operações de projetar o feixe de laser linear, adquirir uma respectiva imagem matricial, determinar uma respectiva subporção da imagem matricial, processar a dita subporção da imagem matricial para determinar um perfil de elevação de uma série de porções lineares da superfície.