CN104662390A - 用于自动地光学检查车辆的至少一个车轮的胎面花纹的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于自动地光学检查车辆的至少一个车轮的胎面花纹的方法，其中该方法包括如下步骤：用至少一个照射装置的射线照射胎面花纹的至少一个区段；用至少一个射线探测装置探测由胎面花纹反射的射线；使用数据处理装置处理被反射的射线；并且在考虑对冬季道路条件的适用性的情况下输出关于胎面花纹的二维和/或三维结构的评估结果。

Description

用于自动地光学检查车辆的至少一个车轮的胎面花纹的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种用于自动地光学检查车辆的至少一个车轮的胎面花纹的方法和系统，特别是就胎面花纹在冬季道路条件下的适用性方面进行检查。

背景技术

现有技术公开了一种用于确定车辆轮胎的花纹深度(Profiltiefe)的方法。该方法通常基于三角测量法或光切法，由这些方法能够至少在轮胎的一个或多个被检查的区段处确定轮胎的花纹深度。

在DE 10 2009 016 498 A1中公开了这样一种方法，其中从路面下方的一个位置，沿着轮胎胎面的宽度方向对轮胎胎面的一个区段照射线状的光束、一般是激光，并且光束的反射被同样布置在路面下方的传感器、例如二维分辨率的摄像机探测到。由被如此拍摄到的图像借助于三角测量法能够确定花纹深度，其中该方法也能够用在轮胎的多个区段上，从而能够得出有关分布在轮胎上的花纹深度的结论。

DE 195 15 949 C2公开了一种用于平面测量和检测轮胎胎面的胎面磨损的方法，其中单独于车辆地对车轮、即轮胎和轮缘进行测量。在此，还使用线形的或条形的光束照射轮胎胎面，并使用摄像机拍摄反射情况。通过灰度值分析或相位辅助法能够确定行胎面的胎面磨损。

发明内容

在第一方面，本发明根据权利要求1提出了一种用于自动地光学检查车辆的至少一个车轮的胎面花纹的方法，其中该方法包括以下步骤：用至少一个照射装置的射线照射胎面花纹的至少一个区段；用至少一个射线探测装置探测由胎面花纹反射的射线；使用数据处理装置处理被反射的射线；并且在考虑对冬季道路条件的适用性的情况下输出关于胎面花纹的二维和/或三维结构的评估结果。

在第二方面，本发明根据权利要求10提出了一种用于自动地光学检查车辆的至少一个车轮的胎面花纹的系统，其中该系统包括以下部件：至少一个用于发出射线的照射装置；至少一个用于探测由胎面花纹反射的射线的射线探测装置；用于处理被反射的射线的数据处理装置；和在考虑对冬季道路条件的适用性的情况下用于输出关于胎面花纹的二维和/或三维结构的评估结果的输出装置。

所述方法或系统的优点从以下得出，自动检查至少一个车辆车轮的胎面花纹对冬季道路条件(即被雪和/或冰全部或部分覆盖的车道路面)的适用性或适应性，并且在必要时向驾驶员和/或第三人发出关于是否适于冬季车道路面的指示。因此例如能够在驶过冬季条件的关口(Passstraβe)之前能够确定，基于当时的天气条件，使用当前的轮胎从技术角度来看(即就足够的牵引力而言)是否能够继续行驶。

有利地，至少一个照射装置的射线包括不相干的电磁射线，该射线例如能够在可见范围内，但也能够在红外区内。因能够选择不同的射线类型而能够检查不同的特性，其中还能够采用补充的方式使得不同的射线类型彼此相结合。

优选地，至少一个照射装置从相互不同的方向照射胎面花纹。在此，能够明确地确定出特定的细节、例如花纹深度，但不会因不适当的照射-或照明装置而改变原样。

另外，优选地，对被反射的射线的处理步骤包括图像分析评估、优选为灰度值分析，借助于该图像分析评估来确定胎面花纹的结构。在这种情况下，特别地，能够相当好地确定出花纹深度。

此外，优选地，照射装置和/或射线探测装置基本上被布置在车道路面中或车道路面上或车道路面下。因此给出以下可能性，能够根据车道的地域特征布置相应的部件亦或采用移动系统的方式构造相应的部件。

此外，优选地，在车辆的轮轴的至少两个车轮上、优选在多个轮轴上同时进行对各个胎面花纹的检查。由此确保了关于整个车辆的轮胎适于冬季使用的结论相对更可靠。

此外，优选地，当车辆在照射装置或射线探测装置上方移动时进行所述检查。这样做具有以下优点，不必将该车轮或这些车轮从车辆上拆卸下来或不必中断正在进行的交通流。

附图说明

接下来借助于实施方式结合附图解释本发明，其中：

图1示出了跟据本发明的第一实施方式的示意性的侧视图；

图2示出了跟据本发明的第二实施方式的示意性的侧视图；

图3示出了跟据本发明的第三实施方式的示意性的侧视图；

图4示出了跟据本发明的第四实施方式的示意性的俯视图；

图5示出了典型的胎面花纹的局部视图；

图6示出了夏季用轮胎的典型的胎面花纹的局部视图；

图7示出了冬季用-或全年用轮胎的典型的胎面花纹的局部视图；

图8a以灰度图像表示的方式示出了典型的胎面花纹的局部视图；

图8b示出了阈值处理后，图9a的胎面花纹的局部视图；

图8c示出了带有被标出分析特征的、图9b的胎面花纹的局部视图；并且

图9示出了不适于冬季使用的轮胎的典型的胎面花纹的局部视图。

具体实施方式

图1示出了仅被部分示出的机动车10的示意性的侧视图，该机动车的由轮缘30和轮胎40组成的前轮20在布置于车道路面50中的孔60上行驶。在示出的示例中，所述孔60被平板70所封闭，该平板构成壳体80的一部分，所述壳体使用虚线来表示，原因是该壳体被装入到车道50内进而不可见。为了更好地理解，将壳体80相对于车辆10放大尺寸地示出，实际上该壳体能够具有基本上更小的比例尺寸。所述平板70也不必具有在图1中所示出的尺寸，而是尺寸能够更小，下文还将进一步解释。

照射装置90位于壳体80内，该照射装置朝着平板70上的轮胎40的轮胎支承面100发射电磁射线。使用箭头110表示的射线必须是不相干的，并且例如还能够取决于频率地位于红外区内或在可见范围内。平板70由基本上原样未变地被射线所穿透的材料制成。

此外，在壳体80中如此布置射线探测装置120，使得该射线探测装置探测得到被轮胎支承面100反射的射线，使用箭头130来表示所述射线。根据所探测到的射线，使得一个或多个信号被传输给壳体80内的数据处理装置140，并且在该处被加工处理，下文还将对此做以解释。信号处理的结果被传输给输出装置150，该输出装置在所示的示例中被布置在车道50上方。在此还能够考虑，更确切地说是借助于发射器/接收器(此处未示出)还将结果信号无线地、使用虚线160来表示地传输给输出装置150。但也能够考虑，将结果信号传输到车辆10内，使得驾驶员能够获取到信息。

数据处理装置140不仅处理所探测到的信号，而且还控制照射装置90、射线探测装置120和输出装置150之间的配合。也能够考虑，将照射装置90、射线探测装置120以及数据处理装置140共同一体地构造。在所示的示例中，为更好地理解，将它们单独地示出。

下文应当要进一步解释用于自动地光学检查胎面花纹或轮胎支承面100的方法。在此要注意，上述部件例如都能够被布置在山口-路的开始处，以便就车辆轮胎的冬季适用性方面进行检测。在此能够说，在从旁驶过时(即不必拦住车辆10)进行所述检测，从而基本上不会影响到流动的交通。

然而，在此所述的用于检查轮胎的方法不应替代关于将相应的轮胎用在冬季的天气条件下的有法律效力的规定的执行，而是应给出关于轮胎在技术上适合于相应的天气条件、例如在冬季的判断，并且向该或者这些使用了不适合相应条件的轮胎的驾驶员指出该状况，以便避免对于驾驶员来说危险的境况。这也就是说，不检查一般在冬季用轮胎中通常布置在轮胎侧边上的“雪花标识”或字母“M+S”的存在性，虽然在相应的天气条件下法律规定了这些标识，但不一定确保适用于相应的天气条件下，例如当胎面花纹受到相应磨损的时候。另外，由轮胎制造商来决定这些标识的施加。反之，考虑在相应的(冬季的)道路条件下的适用性，如本文所提出那样地检查胎面花纹将更有说服力。

出于该原因能够考虑，数据处理装置140和/或输出装置150还能够接收相应的实时的路况信息，这些路况信息能够影响到对轮胎的与天气有关的适用性的评估，因为例如-根据天气情况-在冬季不一定非要使用冬季用轮胎，或者相反地，在夏季也可能需要使用冬季用轮胎或带有用于例如山路行驶的相应花纹的轮胎。

图2在示意性的侧视图中示出另一实施方式。在此应当亦如在其它说明中那样地使用相同的附图标记来表示相同的部件。

与在图1中所示出的实施方式的区别在于，在壳体80内布置有两个照射装置90、91以及两个探测装置120、121。附加地，如在前述实施方式中那样地，在壳体80内存在有数据处理装置140，该数据处理装置与照射装置90、91和探测装置120、121通过相应的连接线路而联接。

所述照射装置90、91的区别在于，它们在不同的角度下照亮或照射轮胎支承面100。在不同的角度下照射轮胎支承面100对于确定轮胎40的胎面花纹能够是有利的，并且能够用于在确定花纹时更高的准确度。更确切地说，根据被反射的射线130、131的摄入角度为所述照射装置90、91指配相应的探测装置120、121。

与在图1中示出的结构的相似之处是，在车道路面50内布置有平板70，该平板是壳体80的一部分。而所述平板70又由对于射线110、111或120、121而言透明的材料构成，该材料还足够坚硬，从而所述车辆10能够在其上方行驶。

另外，数据处理装置140与在图1中示出的结构相似地与输出装置150相联接，该数据处理装置输出有关胎面花纹所要求的适应性的评估结果。该评估结果不仅能够视觉方式地被输出而且能够听觉方式地被输出，其中输出装置150也能够位于车辆10内，从而驾驶员就能够注意到所述评估结果。

还应注意，根据应当确定出胎面花纹的哪些特征，由所述照射装置90、91发出的射线还能够具有不同的频率、例如在红外-频率范围内和可视频率范围内。在此也能够在时间上彼此不依赖地发出射线，或者所述射线彼此具有受所述数据处理装置140控制的、时间上的关系，例如彼此间存在短的时间间隔。

然而，还能够想到，照射装置90、91基本上是相同的，探测装置120、121也基本上是相同的，并且仅仅如上文所述地因相对于轮胎40的轮胎支承面100或胎面花纹的不同角度而有所不同。

图3示出了另一实施方式，该实施方式与图1和2所示出的实施方式的区别在于，平板70在此更确切地说被隆起状地布置在车道路面50上，然而，车辆10能够从所述平板上方驶过，尽管是以比在图1和2中示出的实施方式更小的速度。优选地，平板70的高度不超过70mm。在该实施方式中，驾驶员根据平板70的高度察觉到，他将要从障碍物上驶过并相应地减小行驶速度。

图4示出了具有前轮20、20和后轮21、21的被示意性地示出的车辆10的俯视图，其中所述车辆10朝着箭头165的方向移动。此外，示出了两个被布置在车道路面50内的或上的平板70、70，能够按照在图1至3中所述实施方式之一地构造它们。布置在平板70、70下方的照射装置、射线探测装置或数据处理装置均未被示出。

借助于图4应当要显示，当车辆10在平板70上方驶过时，同时检测两个前轮20、20的胎面花纹。如可看到的那样，，如此布置平板70、70，使得当车辆10朝着箭头165的方向移动时，在检查前轮20、20之后还对后轮21、21进行检查。

可选地，平板71、71(用虚线表示)还能够存在有相应地被布置在其下方的照射装置、射线探测装置或数据处理装置，从而能够对后轮21、21的胎面花纹连同前轮20、20的胎面花纹一起进行检查。在此已省去相应的输出装置的图示。

优选地，平板70、70或71、71的宽度、即在横向于车辆10的移动方向上的宽度至少为700mm，其中位于其下方的照射装置或射线探测装置被如此布置，使得平板70、70、71、71的总宽度可用于检查。在检测宽度至少为700mm的情况下确保了，能够检测从小型轿车到轻型-载重汽车的尽可能多的车辆类别。

为了确保能够检测所有待检查的车辆上的所有轮胎，引导装置能够负责使得所有车辆都驶过所述平板或图像拍摄装置。

图5示意性地示出了冬季用-或全年用轮胎的示范性的图像，该图像已被上文所述的探测-或图像拍摄装置所拍摄。在此，特别地能够看到所谓的块状物，其中在图5中示范性地示出了两个具有厚边缘的块状物170、180。这些块状物通常出现在冬季用-或全年用的轮胎中，并且用于增加牵引力。

图6示意性地示出了夏季用轮胎的示范性的图像，该图像已被上文所述的探测-或图像拍摄装置所拍摄。在此，特别地能够看到连续的纵向结构，其中在图6中示范性地标出了具有厚边缘的纵向结构190、200、210、220。这些纵向结构对于夏季用轮胎而言是常见的，并且用于改善横向导向和实现更加稳定地直线行驶。这些纵向结构通常被非对称地布置，由此得到轮胎的运行方向结合(Laufrichtungsbindung)。

图7再次示意性地示出了冬季用-或全年用轮胎的示范性的图像，该图像已被上文所述的探测-或图像拍摄装置所拍摄。在此，与图5不同的是，在块状物内布置有所谓的肋片(Lamellen)，在图7中，例如对于一个块状物而言，这些肋片均用附图标记230来表示。这些肋片横向于运行方向地延伸，并提高了在雪和冰上的牵引力，即它们“紧紧抓住”地面。

图8a至8c分别示出了胎面花纹的图像的一个截取部分，其原本上已被上文所述的探测装置或图像拍摄装置所拍摄，其中在图8a至8c中分别示出了经过数据处理装置修改的图示，这些图示用于检查被检测的胎面花纹。

图8a示出了胎面花纹的灰度值图像，该灰度值图像能够被用于测量花纹深度。在此，为了拍摄这种图像能够对轮胎支承面进行多次照射(或照明)，也能够在不同的角度下进行上述照射或照明(参见图2)，以便因此通过标有附图标记240至270的网格状阴影线(Kreuzschraffur)来获得胎面沟纹的清晰的阴影。在图8a中，例如在阴影250处可看到，阴影的宽度反映出了花纹深度，其中所述花纹深度对应于在图8a中使用双箭头251表示的、沿着水平方向在划有网格阴影的面积的内部的那一段距离，更确切地说是从对应于轮胎最外周缘的、未划有阴影的面积251的边缘面到能够说对应于轮胎的底部的、简单-划有阴影的面积280的边缘面的那一段距离。

然而，图8b则示出了在数据处理装置内完成阈值处理后图8a的同一个截取部分的图像。在此能够看出，在图8a中曾经通过划有网格阴影的面积或简单-划有阴影的面积所表示的细节不再能够被看到，而仅仅要么是白色的面积要么是点状的面积(表示的方式在此是任意的)。特别地，不再能够看到胎面沟纹280(参见图8a)。一种解决方案能够是，通过分别从不同方向照射使得一个或多个其它的图像相叠加。

然而，图8c则使用垂直的箭头或路径290示出了图8b的同一个截取部分的图像，其中这些路径290没有被沟纹打断的事实表明存在有肋纹(Rippen)，由此能够明确地推断出夏季用轮胎-花纹的图像。

最后，图9示出了胎面花纹的图像的一个截取部分，在该截取部分中既不可看到肋纹也不可看到肋片，从而由图像不能明确地归类为冬季用轮胎或夏季用轮胎。可能涉及一种具有精细的块状花纹的夏季用轮胎，或者涉及一种已磨损的冬季用轮胎，在该冬季用轮胎中不再存在有常见的肋片。然而，在这两种情况下，基于这些结果，所述花纹都不再适于冬季使用。只有测量足够多的花纹深度才能够说明是否适于冬季使用。

Claims (9)

1.用于自动地光学检查车辆(10)的至少一个车轮(20；21)的胎面花纹的方法，包括以下步骤：

-用至少一个照射装置(90；91)的射线(110；111)照射所述胎面花纹的至少一个区段；

-用至少一个射线探测装置(120；121)探测被胎面花纹反射的射线(130；131)；

-用数据处理装置(140)处理所述被反射的射线(130；131)；并且

-在考虑对冬季道路条件的适用性的情况下输出关于所述胎面花纹的二维和/或三维结构的评估结果。

2.按照权利要求1所述的方法，其中所述至少一个照射装置(90；91)的射线发射出不相干的电磁射线，优选在可见范围内。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其中所述至少一个照射装置(90；91)从相互不同的方向照射所述胎面花纹。

4.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述胎面花纹被不同的照射装置(90；91)分别用不同的射线同时照射，并且其中所述不同的射线分别被不同的射线探测装置(120；121)探测。

5.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其中对被反射的射线的处理步骤包括图像分析评估、优选为灰度值分析，借助于所述图像分析评估来确定胎面花纹的结构和/或花纹深度。

6.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述照射装置(90；91)和/或所述射线探测装置(120；121)基本上布置在车道路面(50)的内部或上方或下方。

7.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述车辆的一个轮轴的至少两个车轮上、优选在多个轮轴上同时进行对相应的胎面花纹的检查。

8.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其中当所述车辆(10)在所述照射装置(90；91)或者所述射线探测装置(120；121)上方移动时进行所述检查。

9.用于自动地光学检查车辆(10)的至少一个车轮(20；21)的胎面花纹的系统，包括：

-至少一个用于发出射线(110；111)的照射装置(90；91)；

-至少一个用于探测被胎面花纹反射的射线(139；131)的射线探测装置(120；121)；

-用于处理被反射的射线(130；131)的数据处理装置(140)；以及

-在考虑对冬季道路条件的适用性的情况下用于输出关于胎面花纹的二维和/或三维结构的评估结果的输出装置(150)。