CN106415197A - 修正环形旋转体的表面形状数据的方法和检查环形旋转体的外观的装置 - Google Patents

修正环形旋转体的表面形状数据的方法和检查环形旋转体的外观的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106415197A
CN106415197A CN201580033247.6A CN201580033247A CN106415197A CN 106415197 A CN106415197 A CN 106415197A CN 201580033247 A CN201580033247 A CN 201580033247A CN 106415197 A CN106415197 A CN 106415197A
Authority
CN
China
Prior art keywords
point
unit
vector
data
cut
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580033247.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106415197B (zh
Inventor
竹渊太郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bridgestone Corp filed Critical Bridgestone Corp
Publication of CN106415197A publication Critical patent/CN106415197A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106415197B publication Critical patent/CN106415197B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G01B11/2522—Projection by scanning of the object the position of the object changing and being recorded
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2545—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with one projection direction and several detection directions, e.g. stereo
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/045—Correction of measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/02—Tyres
    • G01M17/021—Tyre supporting devices, e.g. chucks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/02—Tyres
    • G01M17/022—Tyres the tyre co-operating with rotatable rolls
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/02—Tyres
    • G01M17/027—Tyres using light, e.g. infrared, ultraviolet or holographic techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9515—Objects of complex shape, e.g. examined with use of a surface follower device

Abstract

为了提供一种能够高精度地修正环形旋转体的形状数据的方法，本发明被配置为使得在修正环形旋转体表面的三维形状数据期间，设置沿着环形旋转体的检测目标表面的参考线，其后设置以相同角度分割参考线的参考等角分割点，然后从相互邻近的参考等角分割点之间的距离来计算参考线的周长，利用该周长在参考线上设置将参考线分割为相等长度的参考等距分割点，其后在参考等距分割点处垂直于参考线的线的方向上、距参考等距分割点预定距离的位置上，设置用于修正环形旋转体的检测目标表面的数据的插值点，然后利用待修正的三维形状数据来计算插值点的三维形状数据，最后利用上述周长以及上述距离，在同心于正圆的圆上移动插值点，其中正圆的周长与上述周长相同并且以旋转中心为中心。

Description

修正环形旋转体的表面形状数据的方法和检查环形旋转体的 外观的装置
技术领域
本发明涉及在检测环形旋转体(诸如，轮胎)的外观中所使用的修正环形旋转体表面形状数据的方法和检查环形旋转体的外观的装置。
背景技术
作为轮胎检测中的一种已知的是用于确定接受或拒绝轮胎的外观检查。在该检查中，利用光切法(light-section method)来检测轮胎的表面形状，并且检查轮胎表面是否存在形状缺陷，诸如不期望的凸起、凹陷以及痕迹。
在光切法中，在移动对象的同时，捕获待检查的对象表面由狭缝光所照亮部分的图像，并且从所捕获的图像的像素数据来计算待检查的对象表面的三维形状数据。而且，当待检查的对象是环形旋转体时(诸如轮胎)，在对象关于其中心轴旋转一个循环的同时，检测对象的整个圆周的表面形状(例如，见专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2008-221896
发明内容
本发明所解决的技术问题
然而，存在如下情况：当待检查的对象偏心旋转时，就会出现中心轴与待检查对象的旋转轴之间的不一致。在此情况下，通过常规方法所获得的对象表面的三维形状数据从实际形状发生变形。由于偏心所导致的对象变形能够通过利用某些修正方法来进行修正，诸如在假设待检查对象是正圆的情况下圆的最小二乘法(最小二乘中心法)。
然而，严格地说轮胎不是正圆，并且除非轮胎固定在轮辋(rim)并且利用内压进行充气，否则变形会扩大。因此，需要假设正圆的修正方法难以准确地修正具有变形轮廓的环形旋转体(诸如轮胎)的三维形状数据。
因此，当待检查的对象是轮胎时，必须在通过将轮胎固定在轮辋上并且利用空气对其充气来限制轮胎的变形之后进行测量。但是，这需要花费时间，并且也必须通过将待检查对象的中心轴与其旋转时的旋转轴进行匹配来消除偏心度。
然而，如果要实现待检查对象的旋转轴与中心轴之间的一致，必须准备诸如高精度定心机构的设备。
鉴于上述技术问题，已经做出本发明，并且本发明的一个目的是提供即使当环形旋转体远不是正圆并且还具有偏心度时，也能够准确修正环形旋转体的表面形状数据的方法，以及利用该修正方法检查该环形旋转体的外观的装置。解决技术问题的技术方案
本发明提供一种用于修正环形旋转体的表面的三维形状数据的方法，其利用环形旋转体与图像获取单元相对彼此转动时所捕获的修正环形旋转体的表面图像。该方法包括如下步骤：设置参考线，该参考线是在垂直于环形旋转体的中心轴的平面内，沿着环形旋转体的待检测表面的闭合曲线(从其获得三维形状数据的数据区域)；通过以相对旋转的旋转中心为中心的等角度分割参考线，在参考线上设置多个参考等角分割点；从相邻的参考等角分割点Pi和Pi+1之间的距离，计算参考线的圆周长度l，该圆周长度是参考线的完整圆的长度；利用该圆周长度l，设置多个参考等距分割点Qj，这些参考等距分割点Qj将参考线分割为相等长度；在环形旋转体的径向方向上远离参考等距分割点Qj预定距离hk的位置上，设置用于修正环形旋转体的待检测平面的数据的插值点Rj,k；利用三维形状数据来计算插值点Rj,k处的三维形状数据；以及利用上述圆周长度l和距离hk，在正圆上移动插值点Rj,k，正圆以旋转中心为中心并且具有与上述圆周长度l相同的圆周长度。
通过这种方式，将通过等角度测量所获取的数据转换为沿着环形旋转体的表面的平面形状(参考线)进行等距离分割的数据。并且在不改变环形旋转体的周长的情况下，将该等距离分割的数据重新分配在正圆上。接着，能够准确地修正环形旋转体的表面的形状数据。
本发明还提供了一种用于检查环形旋转体的外观(表面形状)的装置。该装置包括如下单元：图像获取单元，具有将狭缝光投射到环形旋转体的待检查表面的光投射单元，以及将狭缝光所照亮的部分进行成像的图像捕获单元；旋转单元，用于使环形旋转体与图像获取单元相对彼此旋转；图像处理单元，用于通过执行图像获取单元所捕获的环形旋转体的表面图像的图像处理，来计算所述环形旋转体的表面三维数据；以及数据修正单元，用于修正三维数据。而且数据修正单元进一步包括如下单元：参考线设置单元，用于设置参考线，该参考线是在垂直于环形旋转体的中心轴的平面内，沿着环形旋转体的待检测表面的闭合曲线(获得三维形状数据所来自的数据区域)，等角度分割点设置单元，用于通过以相对旋转的旋转中心为中心的等角度分割参考线，在参考线上设置多个参考等角分割点；圆周长度计算单元，用于从相邻的参考等角分割点之间的距离，计算参考线的圆周长度，该圆周长度是参考线的完整圆的长度；等距离分割点设置单元，用于利用该圆周长度，设置多个参考等距分割点，这些参考等距分割点将参考线分割为相等长度；法向矢量计算单元，用于计算参考等距分割点处的单位法向矢量；插值点数据计算单元，用于从分割点矢量与方向矢量的矢量和来计算插值点矢量，该插值点矢量的起点位于旋转中心，其中分割点矢量的起点位于旋转中心，终点位于所述参考等距分割点，其中方向矢量的起点位于参考等距分割点、朝向所述单位法向矢量的方向、并且大小等于单位法向矢量的大小乘以预定距离；插值点数据计算单元，用于利用三维形状数据来计算插值点的深度方向的数据，其中插值点各自是所述插值点矢量的终点；以及插值点移动单元，用于利用上述圆周长度和距离，在正圆上移动插值点，其中正圆以旋转中心为中心并且圆周长度与上述圆周长度相同。
通过实施如上所述的配置，能够获得环形旋转体的表面的准确形状数据。因此，能够准确地执行环形旋转体的外观检查。
需要理解的是，上述发明内容不一定列举本发明的全部必要特征，意在将所有这些特征的子集合包括在本发明中。
附图说明
图1是表示根据本发明的实施例的轮胎外观检查装置的配置的示意图。
图2是表示光切法所获得的轮胎侧壁区域的横截面上的点群数据的示例的示意图。
图3是表示如何设置参考线和参考等角分割点的示意图。
图4是表示如何设置参考等距分割点的示意图。
图5是表示如何设置单位法向矢量的示意图。
图6是表示如何设置插值点矢量以及如何计算插值点的深度方向数据的示意图。
图7是表示如何移动插值点的示意图。
图8是表示轮胎外观检查装置的操作的流程图。
具体实施方式
此后，将参考各个附图描述本发明的各个优选实施例。
图1是表示轮胎外观检查装置10的配置的示意图。如图所示，轮胎外观检查装置10包括图像获取单元11、旋转台12、驱动电机13、电机控制单元14、旋转角度检测单元15以及计算部16。
从旋转台12到旋转角度检测单元15的各个单元构成了用于旋转轮胎T(待检测的对象)的旋转单元。
计算部16包括图像处理单元17、存储单元18、确定单元19以及数据修正单元20。
图像获取单元11包括光投射单元11A和图像捕获单元11B，其捕获作为待检查对象的轮胎T的待检测表面的图像。
光投射单元11A将狭缝光(线光)照射在旋转台12上所安装的轮胎T的待检测表面上。例如，光投射单元11A配备有单色光或白光光源，诸如半导体激光器或者卤素灯。
图像捕获单元11B配备有平面地放置的成像元件，以及用于将从轮胎T表面所反射的狭缝光聚焦到成像元件上的透镜。图像捕获单元11B在轮胎T旋转的每个预定旋转角度(例如，1°)捕获轮胎T侧壁表面的轮廓的图像(狭缝图像S)，该图像是狭缝光所照亮的部分的图像。图像捕获单元11B例如是区域相机，诸如CCD相机。
通过驱动电机13来驱动的旋转台12使得其上所安装的轮胎T以轮胎T的中心轴作为旋转轴进行旋转。需要注意的是，如已提到的，轮胎T的中心轴与实际上旋转台12的旋转轴不必一致。
连接到旋转台12的驱动电机13使旋转台12旋转。
电机控制单元14控制驱动电机13的驱动，以便旋转台12以预定转速进行旋转(例如，60r.p.m.)。
旋转角度检测单元15检测轮胎T的旋转角度(实际上，旋转台12的旋转角度)。旋转角度检测单元15例如是旋转编码器。
需要注意的是，可以将步进电机用作驱动电机13，从而以预定角度增量来旋转转动盘12。在此情况下，可以省略转动角度检测单元15。
计算部16是包括诸如CPU、ROM、RAM等未示出硬件的计算机。通过根据ROM中所存储的程序来执行运算处理，CPU用作图像处理单元17、确定单元19以及数据修正单元20。需要注意的是，存储单元18包括RAM，该RAM是可重写存储器。
图像处理单元17通过对于图像获取单元11所捕获的轮胎T的侧壁表面的轮廓的图像(狭缝图像S)执行图像处理，计算侧壁表面的三维形状数据。更具体地，计算出构成狭缝图像的多个像素当中被照亮像素的重心坐标，以便确定狭缝图像S的各个位置(测量点Pi,k)的二维坐标(xi,k,zi,k)。并且从旋转角度检测单元15所检测出的轮胎T的旋转角度θi和二维坐标(xi,k,zi,k)来确定测量点Pi,k的三维坐标数据。
需要注意的是，指数i表示测量点Pi,k的圆周位置(位于旋转角度θi的测量点)，而指数k表示径向位置(从旋转中心O的第k测量点)。
通过针对每个狭缝图像(以每个旋转角Δθ)重复如上所述的操作，能够计算针对轮胎的整个圆的侧壁表面的三维形状数据，其包括以等角度穿过旋转中心O的横截面的点群数据Pi,k。上面提到的旋转角度Δθ可以表示为Δθ＝2π/n。
在此，如果θi＝i·Δθ(i＝1到n)，并且通过mi表示θi方向上的测量点Pi,k的数量，那么测量点Pi,k的总数可以被写做N＝(m1+m2+······+mi+······+mn)。需要注意的是，侧壁表面的三维形状数据通常能够以柱坐标的形式来表示，也就是，Pi,k＝(ri,k，θi，zi,k)。
存储单元18存储如下数据：标准轮胎(无缺陷轮胎)的侧壁表面的三维形状数据，其用作接受或拒绝轮胎T的外观的参考；测量点Pi,k的三维坐标数据，其是通过图像处理单元17计算出的侧壁表面的三维形状数据；以及其他数据，诸如随后将讨论的通过数据修正单元20所计算或者设置的参考线K、参考等角分割点Pi、以及参考等距分割点Qi。
确定单元19通过将数据修正单元20所修正的侧壁表面的三维形状数据与预先存储在存储单元18中的标准轮胎的侧壁表面的三维形状数据进行比较，确定接受或者拒绝该轮胎T。
数据修正单元20包括如下单元：参考线设置单元21、等角分割点设置单元22、圆周长度计算单元23、等距分割点设置单元24、法向矢量计算单元25、插值点矢量计算单元26、插值点数据计算单元27以及插值点移动单元28。
法向矢量计算单元25和插值点矢量计算单元26与权利要求1中用于实现设置插值点的步骤的单元对应。
如图3所示，参考线设置单元21设置参考线K，该参考线K是沿着数据区域D的形状的闭合曲线，而等角度分割点设置单元22在该参考线K上设置多个参考等角分割点Pi(i＝1到n)。
需要注意的是，数据区域D是指包括穿过旋转中心O的等角度横截面上的点群数据的区域。也就是说，由边线K1和肩线K2所封闭的区域数据区域D是通过图像处理单元17来计算三维坐标数据的区域。而且，沿着数据区域D的形状的闭合曲线是指与边线K1或肩线K2类似的闭合曲线。
在该示例中，通过边线K1来表示参考线K，其中边线K1是数据区域D的内圆周。
参考等角分割点Pi(i＝1到n)是参考线K上所设置的、通过以旋转中心O为中心的n等分角来分割参考线K的多个点。从如何设置参考等角分割点Pi可以清楚的是，在连接旋转中心O与参考等角分割点Pi的线的延长线上具有测量点Pi,1到测量点Pi,mi,j的mi,j个点，这些点构成数据区域D(见图2)。
圆周长度计算单元23从相邻的参考等角分割点Pi和Pi+1之间的距离ΔPi来计算参考线的总长度(此后称为圆周长度l)，该参考线的总长度是参考线K的完整圆长度。也就是说，圆周长度l＝ΔP1+ΔP2+······+ΔPn(其中ΔPn是Pn和P1之间的距离)。
如图4所示，等距分割点设置单元24利用圆周长度l，在参考线K上设置多个参考等距分割点Qj(j＝1到n)，这些点将参考线K分割为相等长度。
更具体地，根据折线P1P2······Pi的长度lP,i和折线Q1Q2······Qj的长度lQ,j计算参考等距分割点Qj的位置。因为线段QkQk+1的长度是l/n，所以折线Q1Q2······Q的长度是lQ,j＝(j-1)·(l/n)。因此，可以将参考等距分割点Qj的位置作为如下的点来计算，这些点以(lQ,j–lP,i):(lP,i+1–lQ,j)来划分与Qj相邻的两个参考等角分割点Pi和Pi+1。通常，由于参考等角分割点Pi与参考等角分割点Pi+1之间的距离ΔPi要比参考线K的长度短的多，因此能够将参考等距分割点Qj假设为参考线K上的点。
如图5所示，法向矢量计算单元25计算位于参考等距分割点Qj的单位法向矢量nj。在此示例中，单位法向矢量nj是穿过参考等距分割点Qj、且垂直于连接与参考等距分割点Qj相邻的两个参考等距分割点Qj-1与Qj+1的线段的单位矢量。
如图6A所示，插值点矢量计算单元26从分割点矢量OQj与方向矢量QjRj,k的和(矢量和)来计算插值点矢量ORj,k，该插值点矢量ORj,k的起点位于旋转中心，其中的分割点矢量OQj的起点位于旋转中心O，终点位于参考等距分割点Qj，其中的方向矢量QjRj,k起点位于参考等距分割点Qj，朝向单位法向矢量nj的方向，其大小等于单位法向矢量的大小乘以预定距离hk。
距离hk是与旋转角度θi无关的值。为了最大化利用三维数据，其可以是例如利用径向方向的测量点Pi,k之间间隔最小值Δpmin的hk＝Δpmin·k。或者可以是利用实现接受或拒绝轮胎中的准确度所需要的轮胎径向方向中的分辨率Δrmin的hk＝Δrmin·k。
如上所提及的，在连接旋转中心O与参考等角分割点的线的延长线上具有测量点Pi,1到测量点Pi,mij的mi,j个点。因此，通过适当地设置i和k，能够设置区域G，该区域G通过插值点Rj,k周围的测量点Pi,k、Pi,k+1、Pi+1,k、Pi+1,k+1来进行定义，其中插值点Rj,k是插值矢量ORj,k的终点。
如图6B所示，插值点数据计算单元27利用通过图像处理单元17所计算出的测试点Pi,k、Pi,k+1、Pi+1,k、Pi+1,k+1的深度方向数据zi,k、zi,k+1、zi+1,k、zi+1,k+1，计算插值点Rj,k的深度方向数据Zi,k。
更具体地，假设由穿过测试点Pi,k和P+1,k的弧、穿过测试点Pi,k和Pi+1,k+1的弧、穿过测试点Pi,k和Pi,k+1的直线、以及穿过测试点Pi+1,k和Pi+1,k+1的直线所包围的区域G是矩形，通过利用r-θ坐标系(极坐标)该矩形的垂直边(r)等于Pi,k与Pi,k+1之间的距离，该矩形的水平边(θ)等于Pi,k与Pi+1,k之间的距离。而通过双线性插值来计算插值点Rj,k的深度方向数据Zj,k。也就是说，假设在r-θ坐标系(极坐标)中，Rj,k的θ坐标等于以a:b(a+b＝1)内分Pi,k与Pi,k之间的距离的θ坐标，而r坐标等于以c:d(c+d＝1)内分Pi,k与Pi,k+1之间的距离的r坐标，利用下面的公式来计算Zj,k。
[公式1]
Zj,k＝b·c·Zi,k+a·c·Zi+1,k+b·d·Zi,k+1+a·d·Zi+1,k+1
需要注意的是，可以利用另外的插值方法(例如双三次方法)取代双线性方法来计算插值点Rj,k的深度方向数据Zj,k。因此，利用如上所述的过程来设置插值点Rj,k将实现数据区域的三维形状数据的准确插值。而这将提高环形旋转体表面的形状数据的插值准确性。
如图7所示，插值点移动单元28将插值点Rj,k分配在与圆C0同心的圆Ck上，其中的圆C0以旋转中心O为中心、圆周长度为1。
圆周长度为1的圆C0的半径为A＝l/2π。而且，插值点Rj,k是从参考等距分割点Qj以hk径向向外转移的点。因此，柱坐标所表示的插值点Rj,k的坐标是Rj,k＝(Bk,θj,Zj,k)。在此，Bk，移动插值点Rj,k所朝向的圆Ck的半径为Bk＝A+hk。而且，插值点Rj,k关于旋转中心O的旋转角度θj为θj＝j·(2π/n)，其中j＝1到n。
现在，参考图8的流程图给出根据本发明的轮胎外观检查装置的操作的描述。
首先，将轮胎T设置在适当的位置上(步骤S10)。更具体地，将轮胎T安装在旋转台12上，并且利用驱动旋转台12的驱动电机13，将轮胎T旋转至初始位置(θi＝0rad)。
接着，当旋转轮胎T时，通过图像获取单元15来获取轮胎T的侧壁表面的图像(狭缝图像S)。同时，通过旋转角度检测单元15来检测轮胎T的旋转角度θ(步骤S11)。然后根据所捕获的狭缝图像S和轮胎T的旋转角度θ，通过图像处理单元17来计算侧壁表面的三维形状数据(步骤S12)。
接着，利用数据修正单元20来修正计算出的三维形状数据。
更具体地，如图3所示，利用参考线设置单元21来设置沿着数据区域D的形状的参考线K(步骤S13)。然后，通过等角分割点设置单元22，在参考线K上设置参考等角分割点Pi(i＝1到n)(步骤S14)。参考等角分割点Pi是将参考线K分割为关于旋转中心O的相等角度的n个部分的点。
接着，利用参考等角分割点Pi与参考等角分割点Pi+1之间的距离ΔPi，通过圆周长度计算单元23来计算参考线K的圆周长度l(步骤S15)。然后，利用计算出的参考线K的圆周长度l，在参考线K上设置参考等距分割点Qj(j＝1到n)(步骤S16)。参考等距分割点Qj(j＝1到n)是将参考线K分割成相等长度的点。
接着，利用先前所设置的参考等距分割点Qj，通过法向矢量计算单元25和插值点矢量计算单元26来计算用于修正三维数据的插值点Rj,k(步骤S17)。
插值点Rj,k各自是通过在轮胎径向方向上将参考等距分割点Qj移动距离hk所获得的数据区域D内的点。更具体地，插值点Rj,k各自是在插值点矢量ORj,k的终点处的位置，该插值点矢量ORj,k能够由分割点位置矢量ORj,k与方向矢量QjRj,k的矢量和来获得，其中分割点位置矢量ORj,k的起点位于旋转中心O，终点位于参考等距分割点Qj，其中方向矢量QjRj,k的起点位于参考等距分割点Qj、方向矢量QjRj,k朝向单位法向矢量nj的方向并且大小等于距离hk。
接着，从插值点Rj,k周围的测量点Pi,k、Pi,k+1、Pi+1,k、Pi+1,k+1的深度方向数据，通过插值点数据计算单元27，来计算插值点Rj,k的深度方向数据Zi,k(步骤S18)。
接着，通过插值点移动单元28，将插值点Rj,k在与圆C0同心的圆Ck上移动，其中圆C0以旋转中心O为中心、圆周长度为1(步骤S19)。
如在步骤S20和步骤S21中所示，通过在角向方向和径向方向上分别重复步骤S17和步骤S18的操作，能够将所有的插值点Rj,k分配在以旋转中心O为中心的圆Ck上。
最后，通过比较已修正的侧壁表面的三维形状数据与标准轮胎的侧壁表面的三维形状数据，确定接受或拒绝轮胎T(步骤S22)。
在上述说明书中，已经参考本发明的特定实施例描述本发明。但是，不应当认为本发明的技术范围限制于这些实施例。本领域技术人员清楚的是，在不背离本发明的更宽广精神和范围的情况下，可以做出各种修改和变化。从所附权利要求的范围也将清楚的是所有这样的修改都应包括在本发明的技术范围内。
例如，在上述实施例中，将边缘线(数据区域D的内圆周)作为参考线K来使用。但是，可以将肩线(数据区域D的外圆周)作为参考线K来使用。在此情况下，理所应当的是，单位法向矢量nj必须面向轮胎的径向向内。
而且，在上述实施例中，参考等距分割点Q的数量n’与参考等角分割点P的数量n相同。但是，可以是n’<n，或者相反n’>n。在此情况下，参考等距分割点Qj不是相邻参考等角分割点Pi和Pi+1的内部分割点。但是，能够通过与上述实施例中相同的方式，利用折线P1P2······Pi的长度lP,i和折线Q1Q2······Qj的长度lq,j(也就是，lq,j＝(j-1)·(l/n’))来计算参考等距分割点Qj的坐标。而且，位于转动角度θi的插值点Rj,k的数量mj’可以小于mj。但是，如果将通过光切法检测到的三维形状数据进行有效利用，优选的是如在本实施例中，n’≧n并且mj’≧mj。
另外，已经描述关于修正通过光切法所获得的轮胎的侧壁区域的三维形状数据的方法的上述实施例。然而，表面形状数据可以是环形旋转体的一部分(诸如，侧壁区域的一部分)的表面形状数据。从轮胎的材料和结构可想到的轮胎本身的变形是有限的；不存在如“改变圆周长度”的变形。因此，通过将上述方法应用到轮胎来等角度地测量的轮胎的侧壁区域的表面形状数据(或者胎面区域的表面形状数据)可以被转换为等距离分割的数据。而且可以通过不改变圆周长度的这样方式，将等距离分割的数据重新分配在正圆上。那么，能够高度准确地修正轮胎表面的形状数据。
此外，能够在不将轮胎固定于轮辋以及将空气充入其中的情况下，检测轮胎的侧壁区域和胎面区域的表面形状数据。通过这种方式，能够明显缩短测量时间。
另外，不需要使用高精度的定心机构，这将简化设备。而且，所使用的数据可以是胎面的表面形状数据。而且，除了光切法以外，可以通过诸如立体相机或莫尔形貌术(moiretopography)的方法来获得表面形状数据。而且，由于环形旋转体是轮胎，可以提供能够高速度、低成本地测量轮胎表面形状数据的轮胎外观检查装置。
此外，上述实施例是基于环形旋转体(待检查的对象)是轮胎的假设。但是本发明不限于此。它适用于构成环形旋转体的部分的各个构件(诸如，硅树脂锅盖、圆形产品(诸如，锅本身)、以及半圆柱形的树脂产品的表面(侧面))的检查。
附图标记说明
10 轮胎外观检查装置
11 图像获取单元
11A 光投射单元
11B 图像捕获单元
12 旋转台
13 驱动电机
14 电机控制单元
15 旋转角度检测单元
16 计算部
17 图像处理单元
18 存储单元
19 确定单元
20 数据修正单元
21 参考线设置单元
22 等角分割点设置单元
23 圆周长度计算单元
24 等距分割点设置单元
25 法向矢量计算单元
26 插值点矢量计算单元
27 插值点数据计算单元
28 插值点移动单元
T 轮胎

Claims (5)

1.一种用于修正环形旋转体的表面的三维形状数据的方法，其中所述环形旋转体的表面的三维形状数据是利用所述环形旋转体与图像获取单元相对彼此旋转时所捕获的环形旋转体的表面的图像检测到的，所述方法包括：
设置参考线，所述参考线是在垂直于所述环形旋转体的中心轴的平面内，沿着所述环形旋转体的待检测表面的闭合曲线；
通过以所述相对旋转的旋转中心为中心的等角度来分割所述参考线，在所述参考线上设置多个参考等角分割点；
从相邻的参考等角分割点之间的距离，计算所述参考线的圆周长度，所述圆周长度是所述参考线的完整圆的长度；
利用所述圆周长度，设置多个参考等距分割点，所述参考等距分割点将所述参考线分割为相等长度；
在所述环形旋转体的径向方向上远离所述参考等距分割点预定距离的位置上，设置用于修正所述环形旋转体的待检测平面的数据的插值点；
利用所述三维形状数据来计算所述插值点处的三维形状数据；以及
利用上述圆周长度和距离，在正圆上移动所述插值点，所述正圆以所述旋转中心为中心并且圆周长度与上述圆周长度相同。
2.根据权利要求1所述的用于修正环形旋转体的表面的形状数据的方法，其中在设置所述插值点中，计算所述参考等距分割点处的单位法向矢量，接着获取分割点矢量与方向矢量的矢量和作为各个插值点矢量，并且当插值点矢量的起点是旋转中心时，使用所述插值点矢量的终点作为每个插值点，其中所述分割点矢量的起点位于所述旋转中心，终点位于所述参考等距分割点，其中所述方向矢量的起点位于参考等距分割点、朝向所述单位法向矢量的方向、并且大小等于单位法向矢量的大小乘以预定距离；在计算插值点处的三维形状数据中，利用三维形状数据来计算所述插值点的深度方向数据。
3.根据权利要求1或2所述的用于修正环形旋转体的表面的形状数据的方法，其中所述环形旋转体包括轮胎，所述三维形状数据包括通过光切法所确定的所述轮胎的侧壁区域或胎面区域上的表面形状数据。
4.一种用于检查环形旋转体的外观的装置，所述装置包括：
图像获取单元，具有将狭缝光投射到环形旋转体的待检查表面的光投射单元，以及将所述狭缝光所照亮的部分进行成像的图像捕获单元；
旋转单元，用于使所述环形旋转体与所述图像获取单元相对彼此旋转；
图像处理单元，用于通过执行所述图像获取单元所捕获的所述环形旋转体的表面的图像的图像处理，来计算所述环形旋转体的表面的三维数据；以及
数据修正单元，用于修正所述三维数据，
其中所述数据修正单元进一步包括：
参考线设置单元，用于设置参考线，所述参考线是在垂直于所述环形旋转体的中心轴的平面内，沿着所述环形旋转体的待检测表面的闭合曲线，
等角度分割点设置单元，用于通过以所述相对旋转的旋转中心为中心的等角度分割所述参考线，在所述参考线上设置多个参考等角分割点，
圆周长度计算单元，用于从相邻的参考等角分割点之间的距离，计算所述参考线的圆周长度，所述圆周长度是所述参考线的完整圆的长度，
等距离分割点设置单元，用于利用所述圆周长度，设置参考等距分割点，所述参考等距分割点将所述参考线分割为相等长度，
法向矢量计算单元，用于计算所述参考等距分割点处的单位法向矢量，
插值点数据计算单元，用于从分割点矢量与方向矢量的矢量和来计算插值点矢量，所述插值点矢量的起点位于旋转中心，其中所述分割点矢量的起点位于所述旋转中心，所述分割点矢量的终点位于所述参考等距分割点，其中所述方向矢量的起点位于参考等距分割点、朝向所述单位法向矢量的方向、并且大小等于单位法向矢量的大小乘以预定距离，
插值点数据计算单元，用于利用三维形状数据来计算插值点的深度方向的数据，其中所述插值点各自是所述插值点矢量的终点，以及
插值点移动单元，用于利用上述圆周长度和距离，在正圆上移动所述插值点，所述正圆以所述旋转中心为中心并且圆周长度与上述圆周长度相同。
5.根据权利要求4所述的用于检查环形旋转体的外观的装置，其中所述环形旋转体包括轮胎。
CN201580033247.6A 2014-06-20 2015-06-15 修正环形旋转体的表面形状数据的方法和检查环形旋转体的外观的装置 Active CN106415197B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-126888 2014-06-20
JP2014126888A JP6289283B2 (ja) 2014-06-20 2014-06-20 円環状回転体の表面形状データの補正方法、及び、円環状回転体の外観検査装置
PCT/JP2015/067191 WO2015194506A1 (ja) 2014-06-20 2015-06-15 円環状回転体の表面形状データの補正方法、及び、円環状回転体の外観検査装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106415197A true CN106415197A (zh) 2017-02-15
CN106415197B CN106415197B (zh) 2019-09-06

Family

ID=54935492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580033247.6A Active CN106415197B (zh) 2014-06-20 2015-06-15 修正环形旋转体的表面形状数据的方法和检查环形旋转体的外观的装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20170160079A1 (zh)
EP (1) EP3171128B1 (zh)
JP (1) JP6289283B2 (zh)
CN (1) CN106415197B (zh)
WO (1) WO2015194506A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108204950A (zh) * 2017-12-29 2018-06-26 杭州清本科技有限公司 多个舰载机轮胎同时进行无损激光全息检测系统

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10063837B2 (en) * 2013-07-25 2018-08-28 TIREAUDIT.COM, Inc. System and method for analysis of surface features
EP3237834B1 (en) 2014-12-22 2020-02-19 Pirelli Tyre S.p.A. Apparatus for controlling tyres in a production line
JP6279163B1 (ja) * 2014-12-22 2018-02-14 ピレリ・タイヤ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ タイヤ製造プロセスでタイヤの欠陥を検出する方法および装置
CN107278261B (zh) * 2014-12-22 2020-08-28 倍耐力轮胎股份公司 用于检查生产线中的轮胎的方法和设备
JP6353378B2 (ja) * 2015-02-02 2018-07-04 リコーエレメックス株式会社 タイヤ把持装置及びタイヤ検査装置
US11472234B2 (en) 2016-03-04 2022-10-18 TIREAUDIT.COM, Inc. Mesh registration system and method for diagnosing tread wear
US10789773B2 (en) 2016-03-04 2020-09-29 TIREAUDIT.COM, Inc. Mesh registration system and method for diagnosing tread wear
WO2017156396A1 (en) * 2016-03-11 2017-09-14 Cyberoptics Corporation Field calibration of three-dimensional non-contact scanning system
US10337961B2 (en) * 2017-04-27 2019-07-02 Gm Global Technology Operations Llc. Method of analyzing radial force variation in a tire/wheel assembly
DE102018001255A1 (de) * 2018-02-18 2019-08-22 Bernward Mähner Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung von rotationssymmetrischen Prüfobjekten
IT201800010374A1 (it) * 2018-11-15 2020-05-15 Xepics Sa Metodo e sistema automatico di misura per la misurazione di parametri fisici e dimensionali di articoli combinati.
US11935222B2 (en) * 2018-12-13 2024-03-19 Uveye Ltd. Method of automatic tire inspection and system thereof
WO2021010067A1 (ja) * 2019-07-17 2021-01-21 ソニー株式会社 情報処理装置、情報処理方法および情報処理プログラム
US11562472B2 (en) * 2020-09-30 2023-01-24 Uveye Ltd. System of tread depth estimation and method thereof
CN113983947A (zh) * 2021-09-26 2022-01-28 深邦智能科技(青岛)有限公司 一种轮胎花纹深度检测系统及其方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1873485A1 (en) * 2005-04-18 2008-01-02 Kabushiki Kaisha Bridgestone Method for correcting irregularities data of surface of rotator
US20090033949A1 (en) * 2007-07-30 2009-02-05 Snap-On Equipment Srl A Unico Socio Method and apparatus for determining geometrical dimensions of a vehicle wheel
CN101672627A (zh) * 2008-09-08 2010-03-17 株式会社神户制钢所 轮胎形状检测装置及轮胎形状检测方法
JP2011247646A (ja) * 2010-05-24 2011-12-08 Bridgestone Corp タイヤの外観検査装置及び外観検査方法
CN103534583A (zh) * 2011-05-17 2014-01-22 夏普株式会社 轮胎的缺陷检测方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2883110A (en) * 1955-10-25 1959-04-21 Emi Ltd Computing mechanism especially for controlling automatic machine tools
JP3705923B2 (ja) * 1998-04-09 2005-10-12 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント 画像処理装置および画像処理方法、プログラム提供媒体、並びにデータ提供媒体
JP5046688B2 (ja) * 2007-03-08 2012-10-10 株式会社神戸製鋼所 タイヤ形状検出装置，タイヤ形状検出方法
KR101091943B1 (ko) * 2010-01-04 2011-12-08 한국타이어 주식회사 타이어 프로파일 측정장치
US9599461B2 (en) * 2010-11-16 2017-03-21 Ectoscan Systems, Llc Surface data acquisition, storage, and assessment system
JP5726045B2 (ja) * 2011-11-07 2015-05-27 株式会社神戸製鋼所 タイヤ形状検査方法、及びタイヤ形状検査装置
JP5882730B2 (ja) * 2011-12-28 2016-03-09 株式会社ブリヂストン 外観検査装置及び外観検査方法
KR101174472B1 (ko) * 2012-02-03 2012-08-16 주식회사 네스앤텍 타이어 프로파일 측정 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1873485A1 (en) * 2005-04-18 2008-01-02 Kabushiki Kaisha Bridgestone Method for correcting irregularities data of surface of rotator
US20090033949A1 (en) * 2007-07-30 2009-02-05 Snap-On Equipment Srl A Unico Socio Method and apparatus for determining geometrical dimensions of a vehicle wheel
CN101672627A (zh) * 2008-09-08 2010-03-17 株式会社神户制钢所 轮胎形状检测装置及轮胎形状检测方法
JP2011247646A (ja) * 2010-05-24 2011-12-08 Bridgestone Corp タイヤの外観検査装置及び外観検査方法
CN103534583A (zh) * 2011-05-17 2014-01-22 夏普株式会社 轮胎的缺陷检测方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108204950A (zh) * 2017-12-29 2018-06-26 杭州清本科技有限公司 多个舰载机轮胎同时进行无损激光全息检测系统

Also Published As

Publication number Publication date
EP3171128A1 (en) 2017-05-24
US20170160079A1 (en) 2017-06-08
JP6289283B2 (ja) 2018-03-07
EP3171128B1 (en) 2019-05-22
CN106415197B (zh) 2019-09-06
EP3171128A4 (en) 2017-12-20
JP2016006386A (ja) 2016-01-14
WO2015194506A1 (ja) 2015-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106415197B (zh) 修正环形旋转体的表面形状数据的方法和检查环形旋转体的外观的装置
JP5373676B2 (ja) タイヤの形状測定方法および形状測定装置
JP5518571B2 (ja) タイヤの外観検査装置及び外観検査方法
US20120242824A1 (en) Device and method for inspecting tyre shape
JP5681189B2 (ja) タイヤ外形計測データの補正方法、及びタイヤ外観検査装置
EP2789970A1 (en) Tire shape inspection method and tire shape inspection device
EP2045574B1 (en) Device and method for making reference profile data for inspecting tire
CN105723181A (zh) 轮胎检查装置
EP2062022A1 (en) A method and a machine for balancing vehicle wheels
US4993836A (en) Method and apparatus for measuring form of three-dimensional objects
US9638606B2 (en) Tire shape inspection method and tire shape inspection device
US20190340750A1 (en) Inspection method for side plate of tire mold
US9080860B2 (en) Method for detecting the shape and/or dimensions of a wheel on vehicle repair workshop machines or the like
JP2011013121A (ja) ３次元形状測定装置、３次元形状測定方法
JP6805722B2 (ja) トレッド形状測定方法及びトレッド形状測定装置
WO2023171396A1 (ja) 表面形状計測装置
CN111699377B (zh) 检测装置及检测方法
JP2014052383A (ja) シャシーダイナモメータ
JP6318804B2 (ja) タイヤ解析装置およびタイヤ解析方法
WO2020189071A1 (ja) 距離画像センサ、および角度情報取得方法
CN112268506B (zh) 基于非接触式光学扫描检测的数据拼接方法
CN106736867B (zh) 机床主轴双线结构光快速标定方法
JP2021128085A (ja) 検査装置、検査システム及び検査プログラム
JP2014095607A (ja) タイヤ解析装置およびタイヤ解析システム
CN107110641A (zh) 用于测试燃气轮机的转子轮盘的一致性的装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant