CN107110639A - 用于控制生产线上的轮胎的装置 - Google Patents

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Abstract

用于检查轮胎的装置(1)，包括具：有位于光学平面(107)上的物镜线(106)的线性相机(105)；分别发射第一、第二和第三光辐射的第一(108)、第二(109)和第三光源(110)；命令与控制单元(140)，用于选择性地激活第一、第二和第三光源之中的至少一个，并且激活线性相机以便与所述第一、第二和第三光源的激活同步地获取轮胎的线性表面部分(201)的二维图像，其中第一和第二光源位于光学平面的相对侧上，其中第一、第二和第三光源中的每一个都包括一个或多个子源(111，112，113)，其各自具有平行于光学平面的相应主延伸方向(114)，并且其中第三光源的子源与光学平面的距离小于第一和第二光源与光学平面的距离。

Description

用于控制生产线上的轮胎的装置
技术领域
本发明涉及一种用于检查轮胎生产线上的轮胎的装置，特别是借助于轮胎表面的图像获取及其例如用于检查在轮胎表面上可见的缺陷的可能存在的后续处理的装置。
背景技术
“轮胎”通常指成品轮胎，即在建造步骤之后的造型和硫化步骤之后的轮胎，但也可能是在建造步骤之后和造型和/或硫化之前的生轮胎。
通常，轮胎在操作期间具有围绕其旋转轴线的基本上环形的结构，并且具有与旋转轴线正交的轴向中心线平面，所述平面通常为(基本上)几何对称的平面(例如忽略可能的次要不对称性，诸如胎面和/或内部结构的设计)。
轮胎的外表面或内表面分别指在轮胎与其安装边缘联接之后仍然可见的表面和在所述联接之后不再可见的表面。
术语“光学”、“光”等是指电磁辐射，其具有至少一部分光谱落在光带的扩大范围内，不一定严格地落在光学带(即400-700nm)内；例如这种扩大的光带范围可以从紫外线延伸到红外线(例如波长包括在约100nm和约1μm之间)。
在本申请中，采用光辐射的射线模型，即假设入射在表面的点上并由非点源产生的光辐射(在这种情况下只有一条射线)对应于入射在该点上并且具有将源的每一个点与表面的所述点相连接的直线传播方向的一组光线，其中每条这样的射线具有与其相关联的入射在该点上的整体光功率的一部分。
入射在表面的点处的“定向光辐射”指这样的光辐射：对其具有立体角，该立体角具有作为顶点的点和小于或等于π/8的球面度的振幅，其中整体光功率的至少75％，优选至少90％，更优选所有光功率，位于该球面度内。
“漫射光辐射”指非定向光辐射。
入射在表面的一点处的“掠射光辐射”指这样的光辐射：其中入射在表面的点上的同一光的整体光功率的至少75％与在所述每一个点处相切于该表面的平面形成小于或等于60°的入射角。
“图像”或同义词“数字图像”通常指数据集合，通常包含在计算机文件中，其中空间坐标(每一个通常对应于一个像素)的完成集合(通常为二维和矩阵，即N行×M列)的每一个坐标(通常为二维)与对应的数值(其可以代表不同类型的大小)集合相关联。例如在单色图像(例如“灰度”图像)中，这样的值集合与完成尺度(通常具有256个级别或色调)中的单个值重合，这样的值在被显示式例如代表相应空间坐标的亮度(或强度)级别，而在彩色图像中，该值集合表示通常为原色(例如在代码RGB中为红色、绿色和蓝色中，而在代码CMYK中为青色、品红色、黄色和黑色)的多种彩色或通道的亮度级别。术语“图像”并不一定意味着该图像的实际显示。
在本说明书和权利要求书中，对于特定“数字图像”(例如最初在轮胎上获取的二维数字图像)的每一个参考更一般地包括可通过所述特定数字图像的一种或多种数字处理(诸如过滤、均衡、阈值化、形态变换——开口等、梯度计算、平滑等)获得的任何一种数字图像。
“线性表面部分”指具有比与其正交的其他尺寸大得多的尺寸的表面部分，通常大于至少两个数量级。线性表面部分的较小尺寸通常小于或等于0.1mm。
“线性图像”指具有比行数多的像素列数的数字图像，通常大于至少两个数量级。通常，行数介于1到4之间，而列数大于1000。术语“行”和“列”常规地被使用并且是可互换的。
在下文中，对光源和/或相应子源的参考指像从物镜线(objective line)可见那样地对相应发射表面的参考。
在车轮轮胎生产和建造过程领域中，需要对制造的产品进行质量检查，目的是防止有缺陷的轮胎或在任何情况下防止将不符合设计规范的轮胎放置到市场上，和/或逐渐调整所采用的设备和机器以便改进和优化在生产过程中执行的操作的执行。
例如这种质量检查包括由在轮胎的视觉和触觉检查方面投入预先确定的时间的人类操作者执行的那些检查；如果根据操作人员的经验和敏感性，他/她应该怀疑轮胎不符合某些质量标准，则轮胎本身将接受借助于更详细的人类检查和/或适当的设备进行的进一步检查，以便对可能的结构和/或定性缺陷进行深入评估。
US 2010/0002244 A1描述了一种用于检查轮胎表面的技术，其能够确定地区分结合在轮胎表面中的不同质量的小橡胶片。第一照明单元包括一对第一投光器，其分别从相对侧朝向物镜线投射光。第二照明单元包括一对第二投光器，其沿与第一照明单元的方向不同的方向分别从相对侧朝向物镜线投射光。第一和第二照明单元交替照射。线性相机与第一和第二照明单元的相应照明操作同步地形成与物镜线对应的轮胎的表面部分的图像。
US 2004/0212795A1描述了一种用于测量物体的边界和/或变形的方法。为了提高图像的质量，利用相机和/或适于图像的第一区域的辐射源的第一配置来创建第一图像。另外，利用相机和/或适于图像的第二区域的辐射源的第二配置来创建第二图像。两个图像组合在一起。US6680471B2描述了能够借助于LED和CCD均匀地照射轮胎的弯曲内表面的装置。
US 2012/0134656 A1描述了一种用于轮胎的照明装置和检查装置，其可以容易地检测所生产的轮胎中的形状异常。
在轮胎检查领域中，申请人已经设定了借助于轮胎的数字图像的光学获取及其后续处理来分析轮胎的内部和/或外部表面例如以便检测在表面上可见的缺陷的可能存在的问题。所追寻的缺陷例如可以是轮胎表面上的凹凸性(非硫化化合物、形状变化等)、结构不均匀性、切口、表面上异物的存在等。
申请人已经观察到，对于在制造轮胎的车间内“在线”使用检查，需要在有限的时间内以降低的成本执行检查本身。
申请人还观察到，在“三维”图像(即，其每一个像素与表面高度信息相关联，例如用激光三角测量获得的图像)中，借助于图像处理难以检测或根本不能检测到某些二维缺陷(即不涉及表面的高度变化的缺陷，诸如具有配合边缘的切口)。
此外，三维图像的大小分辨率，特别是在高度方向上的大小分辨率，有时不会产生足够高的分辨率用于检测不是非常明显的缺陷。
因此，申请人想象到检测和分析“二维”图像(以及3D图像或替代3D图像)是有利的。
为了本说明书和权利要求书的目的，术语“二维图像”表示诸如由普通数码相机检测到的图像之类的数字图像，其每一个像素与表示反射/扩散率和/或表面彩色的信息相关联。
申请人已经认识到，在利用US 2010/0002244 A1中描述的类型的二维图像的光学获取检查轮胎的装置中，将相互正交的光源11a、b和12a、b的布置转化为高整体体积的光源组。此外，物镜线总是从相对侧同时被照射，因此仅产生用漫射光获取的二维图像。
本申请人还认识到，利用在美国2004/0212795 A1中描述的类型的二维图像的光学获取的检查装置(在其中使用矩阵相机获取图像)不适于有效地获取轮胎的整个圆形延伸部分上的图像。另外，相对于彼此并且相对于相机的光源的相对布置和结构使得源组和/或相机源组组件的整体体积非常高。
申请人还认识到，在US 6680471 B2中描述的类型的照明装置(在其中相机在光源的一侧与光源并排)不允许轮胎表面的照明的通用性。例如这不允许利用掠射光获得图像和利用漫射光获得图像。此外，相机和源的结构和布置使得整体结构复杂并且不是很通用。
本申请人还认识到，在US 2012/0134656 A1中描述的类型的照明装置(除了别的之外还包括两个相机)具有庞大的复杂结构，并且在漫射和/或掠射光下获取图像时不是很通用。
发明内容
因此，申请人设定了实现用于检查轮胎的装置的问题，该装置能够获取轮胎表面的二维图像(特别用于检测轮胎表面上的缺陷)，该轮胎适于插入到在生产车间的轮胎生产线内的一条生产线中，即适于以降低的操作时间和成本来使用，并且能够提供可靠的结果。
申请人已经想象到，通过布置线性相机和至少三个光源，其中相应主延伸方向基本上平行于相机的物镜线所在的光学平面，其中两个光源被布置在光学平面的相对侧上并且第三个介于它们之间，允许在漫射光和掠射光下获取对于上述轮胎检查的目的特别有用的图像。
更准确地说，申请人最终发现一种装置，其包括具有物镜线和至少三个光源的线性相机，所述至少三个光源基本上平行于物镜线并且在所述至少三个光源的相对侧上延伸，被插入在头两个之间的所述第三光源特别紧凑并且易于操控；可以使得其适当地接近轮胎的表面和/或可以将其插入到轮胎本身内。此外，已经证明其在利用高功率和/或具有宽立体入射角获取漫射光图像和/或利用来自物镜线的至少一侧或两侧的掠射光获取图像时特别通用，还允许从二维图像开始检测三维缺陷。
根据第一方面，本发明涉及一种用于检查轮胎生产线上的轮胎的装置。
优选地，包括用于轮胎的支撑件。
优选地，包括检测系统，其包括线性相机，该线性相机具有位于通过该线性相机的光学平面上的物镜线。
优选地，包括第一光源、第二光源和第三光源，适于分别发射第一、第二和第三光辐射，以便照射所述轮胎中与所述物镜线重合或接近所述物镜线的线性表面部分。
优选地，所述第一光源和第二光源分别位于相对于所述光学平面的相对侧上。
优选地，包括命令与控制单元，其被配置成用于：
-选择性地激活所述第一光源、第二光源和第三光源中的一个或多个，并且
-激活所述线性相机，以便与所述第一光源、第二光源和第三光源中的所述至少一个的激活同步地获取所述线性表面部分的相应二维图像。
优选地，所述第一光源、第二光源和第三光源中的每一个包括一个或多个相应子源，每一个子源具有相应主延伸方向，所述主延伸方向与所述光学平面形成小于或等于45°的角度。
优选地，所述第三光源的子源与所述光学平面的距离小于所述第一光源和所述第二光源的每一个与所述光学平面之间的距离。
申请人认为，为了检查生产线上的轮胎的表面的目的，特别是为了检测所述表面上的可能的缺陷的目的，借助于二维数字光学图像的获取和处理，具有基本上相对于相机的物镜线所在的光学平面平行(即，小于45°)的相应主延伸方向的至少三个光源的布置，其中第一光源和第二光源分别位于光学平面的相对侧上并且第三光源插入在第一和第二光源之间，它赋予设备特别的紧凑性和可管理性，和/或允许具有宽立体角的物镜线的漫射照明和/或允许在漫射光下获取图像和利用来自物镜线的一侧或两侧的掠射光获取图像。
本发明还可以具有下面描述的一个或多个优选特征。
优选地，利用与所述光学平面正交并通过物镜线的焦平面，在所述焦平面与通过所述物镜线和分别为所述第一光源和第二光源的任何一个点的任何一个平面之间形成的相应角度小于或等于60°，更优选小于或等于55°。以这种方式，在表面部分处获得第一和第二掠射光辐射。
优选地，在所述焦平面与通过所述物镜线和分别为所述第一光源和第二光源的任何一个点的任何一个平面之间形成的相应角度大于或等于10°，更优选大于或等于20°，还更优选大于或等于30°。以这种方式，允许源组的定位靠近物镜线。
优选地，所述第三光源适于用漫射光照射所述物镜线。
优选地，对于物镜线的每一个点，具有在该点处的顶点且位于与物镜线正交的基准平面中并且由所述第三光源对着的相应角度大于或等于60°，更优选大于或等于70°。以这种方式，获得漫射光的宽立体角。
优选地，在与所述物镜线正交的基准平面中的相应角度大于或等于70°，更优选大于或等于80°，其中该相应角度具有在所述物镜线的每一个点中的顶点并且由所述第一光源、第二光源和第三光源的集合对着。以这种方式，也使用第一光源和第二光源连同第三光源来获得漫射光的更宽立体角，以获取漫射光下的图像。
优选地，所述第三光源包括分布在所述光学平面两侧上(更优选相对于所述光学平面对称地分布)的多个相应子源(更优选至少四个子源)。以这种方式，利用漫射光获得了物镜线的均匀照明，并且附加地使得源组特别紧凑。
优选地，所述第一光源、第二光源和第三光源中的每一个包括所述一个或多个相应子源。
优选地，第一光源和第二光源每一个都仅包括一个子源。以这种方式，这些产生相应定向辐射和优选掠射辐射。
优选地，所述一个或多个相应子源中的每一个的所述相应主延伸方向与所述光学平面形成小于或等于30°的角度。
优选地，所述一个或多个相应子源中的每一个的所述相应主延伸方向与所述光学平面形成小于或等于15°的角度。
更优选地，所述一个或多个子源中的每一个的所述相应主延伸方向平行于所述光学平面。
以这种方式，优化了物镜线的照明和源组的整体体积。
优选地，所述第一光源和第二光源与所述光学平面等距离。
优选地，所述相应子源沿主延伸方向具有所述主延伸方向正交的尺寸的至少两倍的一个尺寸，更优选比与所述主延伸方向正交的尺寸大至少一个数量级。优选地，每一个所述子源沿所述主延伸方向具有小于或等于20cm的尺寸，更优选小于或等于15cm。
优选地，每一个所述子源沿所述主延伸方向具有大于或等于5cm的尺寸。
优选地，每一个所述子源具有与所述主延伸方向正交的小于或等于3cm的尺寸，更优选小于或等于2cm。上述尺寸允许子源有效地成形为物镜线并减少体积。
优选地，所述相应子源在结构上和/或尺寸上彼此相等同。以这种方式，源组在结构、操作和维护上被简化。
优选地，所述相应子源沿主延伸方向具有直线延伸部。以这种方式，体积减小，同时保持高照明效率。
优选地，布置第一光源、第二光源和第三光源的子源以使得对于它们的延伸部的至少一半，它们被重叠在与物镜线正交的视野中。
优选地，布置第一光源、第二光源和第三光源的子源以使得对于它们的整体延伸，它们被重叠在与物镜线正交的视野中。以这种方式，源组的体积被减小。
优选地，第一光源、第二光源和第三光源的子源沿与物镜线正交的基准平面上的线布置，该基准平面具有朝向物镜线的凹面。在一个实施例中，所述子源与所述物镜线等距(即它们分布在圆弧上)。在替代实施例中，所述子源被布置为三角形，更优选设置有在光学平面上的顶点。
优选地，位于所述光学平面的一侧上的所有子源彼此等距分布。以这种方式，更简单地调整入射在物镜线上的光强度。
优选地，对于物镜线的每一个点，具有在所述每一个点中的顶点且位于与物镜线正交的基准平面中并且由所述子源的每一个对着的相应角度小于或等于10°。以这种方式，有利地，每一个子源在物镜线上产生定向光，并且可以激活源组以便以通用方式产生具有期望的方向性(例如第一和第二光辐射)或具有合适的漫射光特性(例如第三光辐射)的光辐射。
在一个实施例中，检测系统包括反射镜，该反射镜具有反射表面，该反射表面垂直于光学平面地被布置在第三光源处并且与光学平面(通常在反射镜的中线上)相交以便将在光学平面中的所述物镜线反射大于或等于30°(优选大于或等于45°)和/或小于或等于135°(优选小于或等于120°)的角度。以这种方式，有利地在检查轮胎的内表面期间，线性相机保持定位在轮胎的中心区域中，同时源组在轮胎的内表面附近操作。
优选地，命令与控制单元被配置成用于：
-以交替顺序激活所述第一光源、第二光源和第三光源；
-驱动所述线性相机以便分别与所述第一光源、第二光源和第三光源的激活同步地分别获取第一、第二和第三图像。以这种方式，可以获取在漫射光下的图像和在掠射光下的两个图像。
优选地，包括处理单元，其被配置成用于以下功能：
-从所述线性相机接收所述相应图像或所述第一、第二和第三图像；
-处理所述相应图像或所述第一、第二和第三图像，以便检查所述表面部分。
优选地，处理单元被配置成用于计算所述第一和第二图像之间的差异，以便获得关于所述线性表面部分的高度测量分布的信息(例如浮雕和/或凹陷的可能存在或不存在)。
优选地，计算所述第一和第二图像之间的差异包括计算差分图像，在该差分图像中每一个像素与表示与所述第一和第二图像中的相应像素相关联的值之间的差异的值相关联。以这种方式，可以使用从第一和第二图像之间的差异获得的图像，以便指示三维元素(例如在轮胎的内表面上的浮雕式凹痕或浮雕式笔迹)，并在处理漫反射光下的图像时考虑这些信息以寻找缺陷。
优选地，该装置包括机器臂，所述第一光源、第二光源和第三光源和/或所述检测系统安装在所述机器臂上。
优选地，该装置包括适于使所述支撑件并且进而使轮胎围绕其旋转轴线旋转的移动构件，所述命令与控制单元被配置成用于驱动所述移动构件。
优选地，该装置包括用于检测所述支撑件的角位置的系统(例如编码器)，所述命令与控制单元被配置成用于激活所述第一光源、第二光源和第三光源，并且根据由所述角位置检测系统发送的支撑件的角位置的信号来驱动所述检测系统。以这样的方式，在轮胎旋转期间，可以与轮胎的转速无关地正确地获取线性部分的连续图像。
附图说明
其它特征和优点将从根据本发明的、用于检测轮胎生产线上的轮胎的方法和装置的若干非排他性示例性实施例的详细描述变得更清楚。下面将参考仅作为非限制性示例提供的附图给出这样的描述，在附图中：
图1示出了根据本发明的第一实施例的用于检查轮胎的装置的部分横截面并且部分功能块的部分和示意性透视图；
图2示出了图1的细节的部分和示意性透视图；
图2a示出了图2的放大细节；
图3示出了根据本发明的第二实施例的用于检查轮胎的装置的部分和示意性透视图；
图4a和4b示意性地示出了分别用右和左掠射光照射的轮胎表面部分的图像；以及
图4c示意性地示出了通过图像4a和4b的比较获得的图像。
具体实施方式
参考附图，附图标记1通常表示根据本发明的用于检查轮胎生产线上的轮胎的装置。通常，相同的附图标记将用于类似元件的可能的实施例变型。
装置1包括适于将轮胎200支撑在一个侧壁上并且围绕其旋转轴线201旋转轮胎200的支撑件102，其通常根据垂直方向布置。支撑件102通常由未被进一步描述和图示的移动构件致动，因为作为示例其可以是已知类型的。轮胎的支撑件可能被配置成用于阻挡轮胎，例如相应邻接胎圈。
该装置包括检测系统104，该检测系统104包括具有位于通过线性相机的光学平面107上的物镜线106的线性相机105。
该装置包括：第一光源108、第二光源109和第三光源110，其适于分别发射第一、第二和第三光辐射，用于照射与所述物镜线重合(例如当表面部分是平面的)或靠近物镜线(由于轮胎的表面的曲线进展)的所述轮胎的线性表面部分202，如图1和图2、2a所示。
检测系统适于获取由第一、第二和第三光辐射中的至少一个照射的线性表面部分的相应二维数字图像。
通常，该装置包括其上安装有所述第一光源、第二光源和第三光源以及检测系统的机器臂(未示出)。
优选地，第一光源108和第二光源109各自由单个相应子源111和112构成。
优选地，第三光源110由分布在光学平面107的两侧上并且相对于这种平面对称的四个相应子源113构成。
每一个子源111-113具有平行于光学平面107并且因此平行于物镜线106延伸的相应主延伸方向(作为示例在图2a中用虚线114表示)。
每一个子源通常包括沿主延伸方向对准地布置的多个LED源。
在附图中，子源将参考其相应发射表面(在附图中，作为示例，具有矩形形状)示意性地被示出，其相应发射表面例如可以与透明保护玻璃和/或扩散器重合。
作为示例，对于图2所示的实施例，子源沿主延伸方向114具有等于10cm的大小，对于图3所示的实施例，子源沿主延伸方向114具有等于6cm的大小，并且沿与主延伸方向正交的方向具有等于约1cm的大小。
优选地，子源111和112分别位于相对于光学平面的相对侧上并且与其等距离。
优选地，第三光源的子源113与光学平面107的距离小于所述第一光源和第二光源的每一个子源与光学平面之间的距离。
优选地，布置第一光源、第二光源和第三光源的子源以使得对于它们的整体延伸，它们被重叠在与物镜线正交的视野中。作为示例，相对于主延伸方向的所有第一和第二端都位于与物镜线正交的相应平面上。
在一个实施例中，如在图1和图2、2a中作为示例所示，第一光源、第二光源和第三光源的子源沿与物镜线正交的基准平面116上的线(在图2中用数字115表示)布置，线115被成形为具有中心在物镜线上的圆弧(即，子源与物镜线等距)。
在如图3所示的替代实施例中，子源沿基准平面116上的角度线(在图3中用数字116表示)布置，顶点在光学平面107上。
作为示例，对于物镜线的每一个点P(在图2和2a中作为示例，表示在一端部处)，具有在点P处的顶点且位于与物镜线正交的平面中并且由每一个子源对着的相应角度120(在图2a中参考子源113示出)等于6°。
作为示例，利用与光学平面正交并通过物镜线106的焦平面121，在焦平面与通过物镜线以及第一光源108和第二光源109(分别为子源111和112)各自的所有点的平面之间形成的所有角度之中的相应最大角度122和123分别等于48°。
作为示例，在焦平面与通过物镜线以及第一光源和第二光源各自的所有点的平面之间形成的所有角度之中的相应最小角度124和125等于42°。
优选地，第三光源110适于用漫射光照射物镜线。
作为示例，具有在物镜线的每一个点P处的顶点且位于与物镜线正交的平面中并且由第三光源对着的相应角度126等于大约80°。以这种方式，获得漫射光的宽立体角。
作为示例，具有在物镜线的每一个点P处的顶点且位于上述正交平面中并且由第一光源、第二光源和第三光源的集合对着的相应角度等于96°。在特别适合于用于检查轮胎的内表面的装置的一个实施例中，如在图3中作为示例所示，检测系统包括反射镜150(通常也安装在机器臂上)，该反射镜150具有平坦反射表面，其垂直于光学平面地被布置在第三光源处并且与光学平面相交(通常在反射镜的中线上)以便将光学平面中的物镜线反射以作为示例的等于90°的角度。
优选地，包括命令与控制单元140，其被配置成用于：
-选择性地激活所述第一光源、第二光源和第三光源中的一个或多个；
-激活线性相机以便与所述第一光源、第二光源和第三光源中的一个或多个的激活同步地获取线性表面部分的相应二维数字图像(彩色或单色)。
命令与控制单元通常被配置成也驱动支撑件102的移动构件。以这种方式，在线性相机的物镜线处具有连续的线性表面部分，其可以保持固定。
优选地，该装置包括用于检测支撑件的角位置的编码器(未示出)，命令与控制单元被配置成用于激活所述第一光源、第二光源以及优选的第三光源并且根据由编码器发送的支撑的角度位置的信号来驱动检测系统。
优选地，命令与控制单元140被配置成用于：
-以交替顺序激活所述第一光源、第二光源和第三光源；
-驱动线性相机以分别与第一光源、第二光源和第三光源的激活同步地获取第一、第二和第三图像。以这种方式，可以获取漫射光下的图像和掠射光下的两个图像。
优选地，包括处理单元(例如集成在命令与控制单元140中)，被配置成用于以下功能：
-从线性相机接收所获取的图像；
-处理图像以检查表面部分。
优选地，处理单元被配置成用于计算第一和第二图像之间的差异，以便获得关于直线表面部分的高度测量分布(例如浮雕和/或凹陷的可能存在或不存在)的信息。
优选地，计算第一和第二图像之间的差异包括计算差分图像，在其中每一个像素与表示与第一和第二图像中的相应像素相关联的值之间的差异的值相关联。以这种方式，可以使用从第一和第二图像之间的差异获得的图像，以便指示三维元素(例如在轮胎的内表面上的浮雕式凹痕或浮雕式笔迹)，并在处理漫反射光下的图像时考虑这些信息以寻找缺陷。
下面描述使用上述装置的用于检查轮胎生产线上的轮胎表面的方法。
首先，布置要检查的轮胎200，例如抵靠在支撑件102上方的侧壁。
命令与控制单元140驱动机器臂以便移动光源靠近轮胎的(外部或内部)表面，以使得直线表面部分至少部分地重合或接近物镜线。
然后，命令与控制单元驱动支撑件102的移动构件以便旋转轮胎。
根据由编码器接收的角位置的信号，利用进行中的轮胎旋转，命令与控制单元以快速交替的顺序循环地激活所述第一光源、第二光源和第三光源，并激活线性相机，以分别与第一光源、第二光源和第三光源的激活同步地获取相应线性表面部分的相应二维数字图像(彩色或单色)。作为示例，线性部分的每一个单个数字图像在单色相机的情况下包括1×2048个像素，或者在双线性或RGB彩色相机的情况下包括2x2048个像素。
作为示例，在第一和第二线性图像的获取之间以及在第二和第三线性图像的获取之间然后循环地在第一和第三线性图像的获取之间的时间差小于0.2毫秒。
在已经执行了用于探测期望的表面部分的期望的轮胎旋转(优选为至少一个完整的旋转)以获得整个圆形延伸之后，获得利用线性部分序列的所有数字图像来实现的单个数字图像，每一个线性部分用相应光源照射。处理单元从检测系统接收这样的图像，并分开整个所期望的表面部分的相应第一、第二和第三图像。
即使由于同时发生的轮胎旋转的缘故，与单个线性图像相关联的实际线性表面部分对于三个图像都不精确地重合，这样的图像也基本上是可逐像素重叠的。然而，图像的获取频率和旋转速度的选择使得三个图像彼此隔行扫描，因此可以逐个像素地进行比较。有利地，除了与像素相关联的线性表面尺寸之外，第一(或第二或第三)图像的每一个像素示出了一微表面部分，其与由与所述每一个像素对应的第二(或分别为第三或第一)图像的像素所示出的微表面部分分开，作为示例，空间间隙等于像素的大约三分之一。以这种方式，三个图像彼此隔行扫描，并且三个线性图像的获取在那期间轮胎已经旋转了等于一个像素的扇区(作为示例，等于0.1mm)的时间间隔中发生。
作为示例，对于每一个线性表面部分的每一个点，进而对于所探测的表面部分的每一个点，入射在该点处的第一和第二光辐射的所有相应整体光功率分别来自相对于光学平面107而相对的两个半空间。
对于每一个线性表面部分的每一个点，入射在该点上的第一和第二光辐射的所有相应整体光功率与在该点处与该表面相切于的平面(即，焦平面121)形成等于约48°(掠射光)的入射最大角122和123。
优选地，入射在表面部分(或物镜线)的每一个点上的第一、第二和第三光辐射的所有相应整体光功率与正交于光学平面并且通过在该点处该表面的垂直线的基准平面116形成小于或等于45°(绝对值)的入射角。例如，具有在物镜线的任何点(在图2a中，作为示例，用P'表示)处的顶点、位于通过物镜线并且通过第一光源和第二光源或第三光源的任何一个平面中并且分别由第一光源、第二光源或第三光源对着的角度127等于60°。以这种方式，有利地，每一个子源发射入射在物镜线上的定向光辐射。
优选地，处理单元处理第一和第二图像，将它们彼此进行比较，以获得关于表面部分的高度分布的信息。优选地，第一和第二图像之间的比较包括计算差分图像，在该差分图像中每一个像素与表示与第一和第二图像中的对应像素相关联的值之间的差异的值相关联。
优选地，在将第一和第二图像彼此比较之前，例如通过整体或局部地均衡其平均亮度来均衡第一和第二图像。
优选地，处理单元使用从上述第一和第二图像之间的比较获得的信息来处理漫射光下的第三图像，以便检测表面部分上的缺陷的可能存在。
图4a和4b分别示意性地示出了轮胎200的表面部分的第一和第二图像的实施例，这些图像包括浮雕元素203和无浮雕元素或二维元素204(诸如脱模剂污点)。
在图4a中，在用来自图中右侧的掠射光获得图像的情况下，该图像包括由元素203向左投射的阴影区域205；在图4b中，在用来自图中左侧的掠射光获得图像的情况下，该图像包括由同一元素203向右投射的阴影区域206。可以观察到，作为替代，在这两幅图像都以基本上相同的方式获取元素204，因为它同样满足右和左掠射照明。
图4c示意性地示出了通过将每一个像素与在图4a和4b的两幅图像的值之间的差值绝对值相关联而获得的差分图像。可以看出，在二维污点204处，差分图像不具有任何亮度变化，而在浮雕元素203(在图4c中用阴影标记)处存在相当大的亮度变化，从标记浮雕元素203存在。

Claims (30)

1.一种用于检查轮胎生产线上的轮胎的装置(1)，该装置包括：
用于轮胎(200)的支撑件(102)；
检测系统(104)，其包括线性相机(105)，该线性相机(105)具有位于通过所述线性相机的光学平面(107)上的物镜线(106)；
第一光源(108)、第二光源(109)和第三光源(110)，其适于分别发射第一、第二和第三光辐射，以便照射所述轮胎中与所述物镜线重合或接近所述物镜线的线性表面部分(202)；
命令与控制单元(140)，其被配置成用于：
选择性地激活所述第一光源、第二光源和第三光源之中的至少一个，并且
激活所述线性相机，以便与所述第一光源、第二光源和第三光源中的所述至少一个的激活同步地获取所述线性表面部分的相应二维图像，
其中所述第一光源和第二光源分别位于相对于所述光学平面的相对两侧上，
其中所述第一光源、第二光源和第三光源中的每一个包括一个或多个相应子源(111，112，113)，每一个子源具有相应主延伸方向(114)，所述主延伸方向与所述光学平面形成小于或等于45°的角度，并且
其中所述第三光源的所述子源与所述光学平面的距离小于所述第一光源和所述第二光源与所述光学平面之间的距离。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中利用与所述光学平面正交并通过物镜线的焦平面(121)，在所述焦平面与通过所述物镜线和分别为所述第一光源和第二光源的任何一个点的任何一个平面之间形成的相应角度(122，123)小于或等于60°。
3.如权利要求1或2所述的装置(1)，其中在所述焦平面与通过所述物镜线和分别为所述第一光源和第二光源的任何一个点的任何一个平面之间形成的相应角度(124，125)大于或等于10°。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述第三光源适于用漫射光照射所述物镜线。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中对于所述物镜线的每一个点，具有在所述点处的顶点且位于与所述物镜线正交的基准平面(116)中并且由所述第三光源对着的相应角度(126)大于或等于60°。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中在与所述物镜线正交的基准平面中的相应角度大于或等于70°，其中该相应角度具有在所述物镜线的每一个点处的顶点并且由所述第一光源、第二光源和第三光源的集合对着。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中所述第三光源包括分布在所述光学平面的两侧上的多个相应子源(113)。
8.根据权利要求7所述的设备(1)，其中所述第三光源的所述子源(113)相对于所述光学平面(107)对称地分布。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中所述第一光源、第二光源和第三光源中的每一个由所述一个或多个相应子源组成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中所述第一光源和所述第二光源每一个都仅由一个子源(111，112)组成。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述一个或多个相应子源中的每一个的所述相应主延伸方向(114)与所述光学平面形成小于或等于30°的角度。
12.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中所述一个或多个相应子源中的每一个的所述相应主延伸方向(114)与所述光学平面形成小于或等于15°的角度。
13.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中所述一个或多个相应子源中的每一个的所述相应主延伸方向(114)平行于所述光学平面。
14.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中所述第一光源和第二光源与所述光学平面(107)等距。
15.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述相应子源沿所述主延伸方向(114)的一个尺寸为与所述主延伸方向正交的尺寸的至少两倍。
16.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中每一个所述子源沿所述主延伸方向具有小于或等于20cm的尺寸。
17.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中每一个所述子源具有与所述主延伸方向正交的小于或等于3cm的尺寸。
18.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中所述相应子源在结构上和/或尺寸上彼此相等同。
19.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述相应子源沿主延伸方向具有直线延伸部。
20.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中所述第一光源、第二光源和第三光源的子源(111，112，113)布置成使得对于它们的延伸部的至少一半，它们被重叠在与物镜线正交的视野中。
21.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中所述第一光源、第二光源和所述第三光源的子源沿与物镜线正交的基准平面(116)上的线(115，116)布置，该基准平面具有朝向物镜线的凹面。
22.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中所述子源与所述物镜线等距。
23.根据权利要求1-22中任一项所述的装置(1)，其中所述子源被布置为三角形。
24.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中对于所述物镜线的每一个点，具有在所述每一个点处的顶点且位于与所述物镜线正交的基准平面(116)中并且由所述子源的每一个对着的相应角度(120)小于或等于10°。
25.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述检测系统包括反射镜(150)，所述反射镜具有反射表面，该反射表面垂直于所述光学平面地被布置在所述第三光源处并且与所述光学平面相交以便将在光学平面中的所述物镜线反射大于或等于30°且小于或等于135°的角度。
26.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述命令与控制单元被配置成用于：
以交替顺序激活所述第一光源、第二光源和第三光源；
驱动所述线性相机以便分别与所述第一光源、第二光源和第三光源的激活同步地分别获取第一、第二和第三图像。
27.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中包括处理单元，其被配置成用于以下功能：
从所述线性相机接收所述相应图像或所述第一、第二和第三图像；
处理所述相应图像或所述第一、第二和第三图像，以便检查所述表面部分。
28.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，还包括机器臂，所述第一光源、第二光源和第三光源以及所述检测系统安装在所述机器臂上。
29.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，还包括适于使所述支撑件(102)并且进而使轮胎围绕旋转轴线旋转的移动构件，所述命令与控制单元被配置成用于驱动所述移动构件。
30.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，还包括用于检测所述支撑件的角位置的角位置检测系统，所述指令和控制单元被配置成用于选择性地激活所述第一光源、第二光源和第三光源并且根据由所述角位置检测系统发送的支撑件的角位置的信号来驱动所述检测系统。
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