CN104969052B - 用于针对轮胎类型校准x射线检查设备的方法以及用于检查帘线在轮胎中的方位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于针对轮胎类型校准X射线检查设备的方法，所述X射线检查设备具有三个部件，即X射线管1、行状的X射线探测器2以及用于轮胎3的操纵器，其中操纵器设置成，使得轮胎3以其胎面10设置在X射线管1和X射线探测器2之间，其中在该方法中部件中的一个部件沿着移动路径从固定的初始位置移动到固定的最终位置中并且在运动期间以预设的读取速率进行不断地拍摄轮胎3之内的帘线7的X射线透视图像，其中各个帘线7根据时间上依次紧随的X射线透视图像来跟踪并且根据X射线透视图像中的帘线7在初始位置和最终位置之间的从中确定的总移位以及根据已知的几何数据得出帘线7在轮胎3之内的绝对方位。此外，本发明涉及用于在执行根据上述权利要求中的任一项所述的针对所述轮胎类型的校准方法之后在X射线检查设备中检查帘线7在特定轮胎类型的轮胎3中的方位的方法，其中为了检查仅在可运动的部件的特定位置中拍摄待检查的轮胎3的X射线透视图像，并且将所述X射线透视图像与从校准方法中获得的数据比较并且从中得出帘线7在轮胎3之内的绝对方位的结论。

Description

用于针对轮胎类型校准X射线检查设备的方法以及用于检查 帘线在轮胎中的方位的方法

技术领域

本发明涉及一种用于针对轮胎类型校准X射线检查设备的方法，所述X射线检查设备具有三个部件，即X射线管、行状的X射线探测器以及用于轮胎的操纵器，其中操纵器设置成，使得轮胎以其胎面设置在X射线管和X射线探测器之间。此外，本发明涉及一种用于在执行根据本发明的针对所述轮胎类型的校准方法之后用X射线检查设备检查帘线在特定轮胎类型的轮胎中的方位的方法。

背景技术

现今的载重汽车和轿车轮胎具有结合到橡胶中的固定的帘线几何结构。帘线要么构成为金属线要么由塑料纤维构成。为了能够得到关于各个轮胎的品质的结论，必须对所述轮胎在单个情况下确定：是否也实现帘线的预选确定的几何结构或者存在与其的偏差。在此对于评估质量而言重要的是各个帘线彼此间的相对方位还有帘线在橡胶中的绝对方位、即例如其距轮胎的胎面的间距。由于技术上的原因，在不同的轮胎中，在不同的轮胎中，轮胎的各个部件在X射线图像中以不同的比例示出。在轮胎的X射线检查中适用的检查规定部分地包含比例说明。为了能够确定与所述比例说明的偏差，需要的是：用于检查的X射线检查系统一次性地针对相关的轮胎进行校准。为了检查帘线，现今通常执行借助线阵探测器(Zeilendetektor)的X射线透视方法，所述线阵探测器构成为是U形的进而对轮胎在其两个侧壁和胎面之上进行包围。

如果检查特定的轮胎类型，那么需要校准检查设备，所述检查设备通常包括X射线管和X射线探测器，在其之间设置有可运动的操纵器，待检查的轮胎夹紧到所述操纵器上。通过转动轮胎，才形成二维的X射线图像，而以时钟脉冲的方式读取线阵探测器。

为了能够执行对新的轮胎类型的待检查的轮胎的质量做出有说服力的评估，在校准时必须估计所述轮胎类型的内部几何结构和外部几何结构，这是极其不精确的，或者借助于条带形的检查体在X射线透视射束中进行探测，所述检查体布设在内壁和外壁之上。根据在此获得的结果，在随后检查特定的轮胎时仅能够估计帘线的方位。此外，这种类型的校准是极其耗时的。此外，这种校准必须通过有经验的操作员来进行，因为所述操作员必须进行目视监控。

在针对新的轮胎类型校准X射线检查设备之后，例如根据EP 1 867 971 B1来如下进行各个轮胎的检查。X射线管设置在相对于轮胎的第一位置中并且对轮胎进行透视。在此，穿过轮胎上的两个特定的点的射束在探测器中关于其相应的坐标进行探测。此后，X射线管从其第一位置沿着轴向方向移动到第二位置中。在那里，穿过预先在第一位置中已经探测的两个点的X射束再次通过X射线探测器关于其坐标进行探测。在轮胎内由探测器进行成像的第一和第二点的实际坐标通过采用如下方式的几何观测来获得：从探测器分别相关联的坐标和X射线管的这两个位置中获得穿过所述第一和第二点的X射束的相应交线。随后，计算轮胎之内的这两个点之间的真实间距并且将在图像上的第一和第二点之间的长度转换成第一和第二点之间的真实间距。

发明内容

本发明的目的是，缩短至今为止耗时的针对新的轮胎类型的设立并且在随后的检查方法中能够实现轮胎中的帘线方位的几何结构的确定。

根据本发明，所述目的通过具有根据本发明的实施例的特征的校准方法来实现。通过仅在三个部件即X射线管、X射线探测器或操纵器中的一个部件连续运动期间在X射线探测器中不断地拍摄X射线透视图像，省时地确定帘线在时间上依次的X射线透射图像中的“迁移”，其中使在两个图像之间的单一的帘线的“迁移”是可跟踪的。由此不再需要附加地估计几何结构或将条带形的检查体安置在轮胎的内壁或外壁上。通过这种校准方法提供全部信息，以便后续地对所讨论的轮胎类型的多个轮胎的帘线方位执行极其快速和可靠的检查。因为探测器为线阵探测器，所以在轮胎不转动的情况下仅形成亮和暗的点彼此连接成一行。为了确定各个帘线的方位(X射线透视图像中的暗点)能够将三个部件即X射线管、X射线探测器或操纵器中的一个部件与轮胎在透视方向上的移位用于确定帘线的绝对方位。如果现在期望跟踪特定的点(即一个帘线)，那么能够在图像采集之间跟踪所述点，其中所述特定的点由于三个所提出的部件中的一个部件的在透视方向上沿着探测器行进行的移位而移位。如果与线阵探测器的读取速率相关地适宜地选择移动速度，那么能够可靠地跟踪帘线在探测器元件之间的迁移。

本发明的一个有利的改进形式提出：可运动的部件是操纵器。由于几何比例(尤其放大率的变化)，操纵器的这种运动适合于：(与X射线探测器或者X射线管的运动的这两种其他的可行性相比)在X射线探测器上成像时单一的帘线的“迁移”尽可能地大，进而以时间的顺序引起帘线在X射线透视图像中的“迁移”的良好的可跟踪性。

本发明的另一有利的改进形式提出：部件的运动在50mm至200mm、优选100mm的移动路径之上进行。这种移动路径足以执行帘线的“迁移的”的良好的可识别性并且同时是足够短的，以便对于校准而言需要尽可能少的时间。

本发明的另一有利的改进形式提出：移动路径垂直于轮胎的胎面伸展。这代表简单的移动，所述移动能够借助至今为止已经应用的检查设备的一部分来执行。

另一有利的改进形式提出：读取速率为0.1ms至10ms、优选0.5ms。这种读取速率引起：在依次相随的所采集的X射线透视图像中良好地跟踪各个帘线是可行的。

本发明的另一有利的改进形式提出：部件的运动的速度为2m/min，优选为1.5m/min。这种速度机械上能够良好地实现并且已经能够借助已知的检查设备执行，使得能够采用所述速度。此外确保：结合合理的读取速率能够足够地采集X射线透视图像，以便实现对帘线的“迁移”的良好跟踪。

所述目的也通过一种根据本发明的实施例所述的用于检查帘线在特定轮胎类型的轮胎中的方位的方法来实现。通过在检查帘线的方位之前执行上面描述的根据本发明的校准方法的方式，必须仅还在相应的轮胎的特定的位置中拍摄唯一的X射线透视图像，以便根据在校准方法中获取的数值能够推导出帘线在轮胎之内的绝对方位。在轮胎的透视检查中，通过轮胎在X射线管和线阵探测器之间的旋转形成X射线透视图像，所述X射线探测器以时钟脉冲的方式被读取。通过各个行图像串在一起形成二维的X射线图像作为轮胎的展开。X射线图像示出作为沿滚动方向的条带的轮胎。通过之前的校准(确定放大比例)可行的是：计量地探测各个轮胎细节。现在例如能够以长度计量单位说明帘线彼此间的间距。这显著地简化了检查的执行并且随之带来帘线方位检查的可靠性，所述可靠性超出至今为止执行的检查方法。

优选地，在能运动的部件的最终位置中或初始位置中拍摄用于检查相应的轮胎的X射线透视图像。对这两个所提出的位置中的每个位置的接近是简单可行的，因为处于运动的部件仅必须移动到其的两个端部止挡处。由此，极其精确地确定位置也是可行的，进而由于与在前述校准方法中获得的数据的能够极其精确地确定的比较，极其可靠的检查也是可行的。

附图说明

本发明的另外的优点和细节根据在附图中示出的实施例详细描述。附图示出：

图1示出X射线检查设备与轮胎的示意的部分剖视图，其中X射线管处于其初始位置中，

图2示出根据图1的具有处于最终位置中的X射线管的X射线检查设备，

图3示出与图1类似的具有处于初始位置中的能移动的探测器的另一检查设备的视图，

图4示出具有处于最终位置中的探测器的根据图3的X射线检查设备，

图5示出与图1类似的具有能移动的操纵器的另一X射线检查设备的视图，其中固定在操纵器上的轮胎出于其初始位置中，

图6示出根据图5的具有处于最终位置中的操纵器的X射线检查设备，和

图7示出用于说明几何比例和用于计算放大率的草图。

具体实施方式

在图1和2中示出根据本发明的方法的第一实施例的X射线管1的极端位置。为了执行校准方法示出的X射线检查设备除了X射线管1之外具有X射线探测器2。在该实施例中示出的X射线探测器2构成为线阵探测器并且处于壳体15中。出于概览的原因，X射线探测器2仅在壳体15的在绘图中水平伸展的上部部分中示出。然而实际上，X射线探测器2也在两个U形的竖直地伸展的侧腿以及设置在竖直的和水平的元件之间的弯曲的区域之上延伸。这种探测器类型从现有技术中已知，使得其详细的设计方案不必进一步描述。这也适用于连接到X射线探测器2上的评估单元。

在X射线管1和X射线探测器2之间设置有轮胎3，所述轮胎固定在操纵器(未示出)上。借助于所述操纵器至少可行的是：固定在其上的轮胎3围绕其中轴线转动，其中中轴线是如下轴线：轮胎3围绕所述轴线(连同轮缘，将所述轮胎在使用状态下拉动到所述轮缘上)稍后在车辆处旋转。所述中轴线未被示出并且在该实施例中水平地在绘图平面中伸展。为了能够良好地示出本发明：轮胎3仅在其胎面10的以及其侧壁11的区域中被示出，其中所述区域在一个剖面中示出。

在轮胎3的橡胶之内不仅在其胎面10的区域中而且也在其侧壁11的区域中设置由金属线构成的帘线7。出于概览的原因，仅示出轮胎3的胎面10的区域中的单一的帘线7。然而对于本领域技术人员绝对熟悉的是：帘线方位在轮胎3的橡胶之内如何伸展。

在该实施例中由X射线管1扇形发射的X射线辐射4穿过轮胎3并且在探测器2中被探测到，其中由此在示出的剖面平面中实现轮胎3的X射线透视图像。

为了能够得到关于特定轮胎类型中帘线7是否处于期望的位置处的结论，X射线检查设备必须专门校准到每种轮胎类型上。仅这样才可行的是：关于帘线7的方位和几何结构而对轮胎3的质量的做出一些结论。分别校准到每种轮胎类型上的必要性从多种观点中得出：轮胎3能够具有不同的尺寸、不同的横截面几何结构、胎面10以及侧壁11的区域中的不同的厚度，在正常情况下组成帘线带的帘线7的几何结构和方位能够不同地设置或构成等等。

根据本发明，校准通过如下方式进行：即X射线管1从其在图1中示出的初始位置沿着运动方向12垂直于地向下、即也垂直于轮胎3的胎面10移动至其在图2中示出的最终位置中，并且在此同时不断地在X射线探测器2中完成轮胎3的X射线透视图像的拍摄，并且然后采集所述X射线透视图像，以便将其在数据方面进行处理。

为了能够执行校准，在根据本发明的方法中必要的是：在X射线管1沿着运动方向12的整个移动期间在X射线探测器2处共同地跟踪特定的帘线7的图像，使得在移动过程结束时不仅在X射线管1的初始位置中(见图1)帘线7的图像8是已知的而且在X射线管1的最终位置中(见图2)所述帘线的图像9是已知的。这两个图像8、9之间的间距的确定仅在X射线管1的整个运动期间在特定的帘线图像8、9方面对特定的帘线7进行跟踪且总是能够执行将X射线图像与所述帘线相关联时才是可行的。

在图2中不仅示出在X射线管1的最终位置中的X射束6(所述X射束在该附图中穿过特定的帘线7)而且示出根据图1的在X射线管1的初始位置中的X射束5。由此能够良好地识别出：在初始位置和最终位置中在帘线7的这两个图像8、9之间存在何种间距。由于整个X射线检查设备的、即其组件彼此间的几何结构和X射线管1的位置、尤其其初始位置和其最终位置，能够根据图1和2中的视图在竖直方向上还有在水平方向上推导出帘线7在轮胎3的橡胶之内的方位。X射线管1和X射线探测器2的位置通过结构已知。因此同样已知彼此间的间距。物体(轮胎中的帘线)的移动路径同样通过结构或通过相应的机电测量系统已知。根据作为X射线探测器2上的成像的帘线7的迁移和X射线探测器2的像素尺寸能够将迁移的路径换算成长度计量。因此，充分地提供信息以计算物体(轮胎中的帘线)距X射线探测器2的间距，借助X射线探测器2的已知的像素尺寸和所述信息能够在X射线图像中精确地测量轮胎3中的帘线平面中的元素。

上面描述的条件(这对于本领域技术人员而言根据在图7中示出的关系即使不必在此详细研究也是清楚的)作为用于放大率的公式得出：

。

在此表示：r是与初始位置1a中的X射线管1的真实的焦点-物体间距；r'是最终位置1b中的X射线管1的真实的焦点-物体间距；p是与初始位置1a中的X射线管1的真实的物体-探测器间距；p'是与最终位置1b中的X射线管1的真实的物体-探测器间距；RD是初始位置1a中的X射线管1距探测器平面16的间距；RD'是最终位置1b中的X射线管1距探测器平面16的间距；S是初始位置中的帘线7的图像8距坐标系原点的距离；S'是最终位置中的帘线7的图像9距坐标系原点的距离。

(已知的)用作为X射线探测器2的X射线线阵探测器具有探测器元件，所述探测器元件通常具有特定的限定的尺寸(在此为大约0.5mm)。X射线线阵探测器的分辨率与所述探测器元件的该宽度相关。此外，分辨率与显示器上的像素宽度相关，在所述显示器上观察X射线透视图像。根据在探测器元件的位置处帘线7是否刚好处于X射线管1的光路中，探测器元件的图像能够始终或者是黑色或者是白色的。在放大率更大的情况下，两个或更多个探测器元件也能够示出单一的帘线7。

由于该情况，在X射线探测器2的读取速率足够高的情况下可行的是：跟踪特定的帘线7的图像8、9的迁移，因为探测器元件表现为黑色图像的位置在随后的X射线透视图像中最多进一步迁移一个探测器元件或者必要时也还位于相同的探测器元件中，其中所述黑色图像因此对应于特定的帘线7。为了能够实现特定的帘线7的这种跟踪，在X射线管1沿运动方向12的运动速度为大约1.5m/min的情况下，读取速率位于0.5ms的范围中。X射线管1从其在图1中示出的初始位置中到其在图2中示出的最终位置中的移动路径为大约100mm，使得得到大约4秒的移动时间。由此可行的是，根据各个传感器元件的明暗信息和其顺序来实施在X射线透视图像中跟踪特定的帘线7。

因为在校准到新的轮胎类型上时与稍后在检查单独的轮胎3时(在此必须获得尽可能高的处理能力)相比提供更多的时间，所以4秒的移动时间不太会是干扰问题。通过在根据本发明的校准方法期间获得的信息，紧接于此在检查单一的轮胎3时可行的是：获得极其高的处理能力，因为在每个待检查的角位置中仅还需要轮胎3的唯一的X射线透视图像。由于在检查时的具体的X射线透视图像的成像，能够根据在根据本发明的校准方法中获得的数据推导出帘线7的几何结构和方位的结论进而在极其短的检查时间中得到关于正在检查的轮胎3的质量的结论。

在根据图1和2的第一实施例中，其中在校准期间X射线管1沿运动方向12移动，在X射线管1向下移动的进程中，帘线7的图像8、9向左移位，所述帘线在成像中位于胎面10的中央的右侧。在此获得的帘线7在X射线管1的初始位置中的图像8和帘线7在X射线管1的最终位置中的图像9之间的间距在此与X射线管1的路径乘以所设定的放大率减去1的差成比例。对于垂直于胎面10的X射束而言，出于几何原因而不进行移位。

校准在根据本发明的根据图3和4的第二实施例中原理上与在图1和2的第一实施例中相同。第一实施例和第二实施例的区别在于：与在第一实施例中不同X射线管1不移动，而是探测器2沿着垂直于轮胎3的胎面10的运动方向13(在附图中竖直向上)定向。如尤其能够从图4中得出：其中示出X射线管2的初始位置中的X射束5还有X射线管2的最终位置中的X射束6连同所属于其的帘线7的图像8、9，然而在此得到：对于设置在胎面10的中央的右侧的帘线7，其图像8、9向右移位。此外，帘线7的图像8、9在X射线探测器2的初始位置和最终位置之间的总移位大于在第一实施例中。移位在此与设定的放大率减去1的差成比例。因为放大率通常接近1，所以X射线探测器的运动与X射线管1以相同路径移位时相比带来更大的移位。

当根据图5和6的第三实施例不仅X射线管1还有X射线探测器2都保留在其位置中并且操纵器进而还有轮胎3在X射线管1和X射线探测器2之间运动时，获得帘线7的图像8、9的还更大的移位。

在图5中示出距X射线探测器2极其近的处于初始位置中的轮胎3。在此，穿过帘线7的X射束5在X射线探测器2上产生图像8。

沿着运动方向14、即垂直于轮胎3的胎面10沿垂线向下进行(未示出的)操纵器的移动进而轮胎3的移动，直到达到根据图6的轮胎3的位置。

在图6中不仅示出在初始位置中的X射束5也示出在穿过帘线7的最终位置中的X射束6。如在图3和4的第二实施例中在X射线探测器2移位时，也在根据图5和6的第三实施例的操纵器移位时位于胎面10的中央右侧的帘线7向右迁移。当然，在相同的移动路径上，在操纵器/轮胎3的初始位置和最终位置之间在帘线7的图像8、9之间的移位还大于在第二实施例中。在此，移位大致与设定的放大率成比例。

本发明能够在关于校准方法发面如下简短地总结：帘线7的图像8、9的移位几乎不能仅根据移位的单元(X射线管1、X射线探测器2或操纵器/轮胎3)的最终位置中的两个图像来确定，因为在轮胎3中存在极其多的帘线7并且将帘线7与初始位置中的图像8和最终位置中的图像9单义地关联几乎是不可行的。因此，根据本发明，在轮胎静止的情况下(借此表示：如图5和6的第三实施例描述的那样，轮胎3不旋转——线性运动，不向下降)执行三个上述部件中的一个部件的运动并且在整个运动期间采集X射线透射图像。在借助于线阵探测器拍摄的所述X射线透视图像中关于胎面10以及侧壁11采用一些在X射线透视图像中通过鼠标点击选择的帘线7(在上面描述的实施例中为了更好的说明分别仅参考一个帘线7)以用于在图像序列中进行跟踪。因为X射线探测器2的读取显著快于相应单元的运动，所以帘线7的图像8、9中的移位极其小。由于X射线透视图像之间的变化小，在该序列中没有丢失帘线7。因此，为相应地采用的帘线7在初始位置中的图像8中确定方位并且在最终位置中的图像9中确定方位。从中计算出移位(例如与轮胎表面正交)。在第二实施例中(即在探测器移位时)更紧密地位于胎面10的表面处(即轮胎3的外侧)的帘线7与更紧密地位于内侧的帘线7相比不那么强地移位。因此，根据相应实现的帘线7的移位能够计算出帘线7的方位以及轮胎3的几何结构。

附图标记列表

1 X射线管

1a X射线管的初始位置

1b X射线管的最终位置

2 X射线探测器

3 轮胎

4 X射线辐射

5 初始位置中的X射束

6 最终位置中的X射束

7 帘线

8 初始位置中的帘线的图像

9 最终位置中的帘线的图像

10 胎面

11 侧壁

12 X射线源的运动方向

13 X射线探测器的运动方向

14 操纵器的运动方向

15 壳体

16 探测器平面

Claims (11)

1.一种用于针对轮胎类型校准X射线检查设备的方法，所述X射线检查设备具有三个部件，即X射线管(1)、线阵的X射线探测器(2)以及用于轮胎(3)的操纵器，其中所述操纵器设置成，使得所述轮胎(3)以其胎面(10)设置在X射线管(1)和X射线探测器(2)之间，

其中在所述方法中所述部件中的一个部件沿着移动路径从固定的初始位置移动到固定的最终位置中并且在运动期间以预设的读取速率不断地拍摄所述轮胎(3)之内的帘线(7)的X射线透视图像，

其中各个所述帘线(7)根据时间上依次紧随的X射线透视图像来跟踪

并且根据所述X射线透视图像中的所述帘线(7)在所述初始位置和所述最终位置之间的从中确定的总移位以及根据已知的几何数据得出所述帘线(7)在所述轮胎(3)之内的绝对方位。

2.根据权利要求1所述的方法，其中运动的所述部件是所述操纵器。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述部件在50mm至200mm的移动路径上移动。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述移动路径垂直于所述轮胎(3)的所述胎面(10)伸展。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述读取速率为0.1ms至10ms。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述部件的运动的速度为1m/min至2m/min。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述部件在100mm的移动路径上移动。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述读取速率为0.5ms。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述部件的运动的速度为1.5m/min。

10.一种用于在执行根据上述权利要求中的任一项所述的针对特定轮胎类型的校准方法之后在X射线检查设备中检查帘线(7)在该特定轮胎类型的轮胎(3)中的方位的方法，其中为了检查仅在能运动的部件的特定位置中拍摄待检查的所述轮胎(3)的X射线透视图像，并且将所述X射线透视图像与从所述校准方法中获得的数据比较并且从中得出所述帘线(7)在所述轮胎(3)之内的绝对方位的结论。

11.根据权利要求10所述的方法，其中在能运动的所述部件的最终位置中或初始位置中拍摄所述X射线透视图像。