CN108827985A - 检验x射线检验系统中轮胎元件方位的方法、系统及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于以伦琴射线检验系统1来检验某一轮胎类型的轮胎90元件99方位的方法，包括如下步骤：使用该轮胎类型的轮胎90的三维模型，在该模型中，描述了轮胎90元件99的可能方位；拍摄轮胎90的元件99的二维伦琴射线图像，其由如下像素点33构成，像素点由从伦琴管10穿过元件99至伦琴射线探测器15的向量35来描述；将元件99的来自二维伦琴射线图像的像素点33分配给轮胎90的三维模型，其中，穿过伦琴管10的直线和来自带有三维模型的元件99的可能方位的二维伦琴射线图像的像素点33的向量35的交点作为空间中的点，分配给像素点33。

Description

检验X射线检验系统中轮胎元件方位的方法、系统及应用

技术领域

本发明涉及用于检验伦琴射线检验系统中的轮胎的元件，尤其是特定的轮胎类型的轮胎中的胎体线或束腰的方位的方法。本发明还涉及这种伦琴射线检验系统以及用于执行这种方法的这种伦琴射线检验系统的应用。

背景技术

轮胎利用由金属构成的束腰或胎体线特别是在滚动面的区域中进行加强。为了检验束腰或胎体线是否正确地置入，利用伦琴射束来照射从而检验轮胎，以便看到位于轮胎中的束腰或胎体线，并且评定由此得到的图像，用于鉴别相对于期望标准的偏差。

在对子午线和对角线轮胎的伦琴射线检验中，伦琴射线图像借助广角伦琴管和U形的伦琴射线探测器阵列产生。通常，在一排轮胎中可看到从胎圈芯到另一胎圈芯。在轮胎旋转期间拍摄各排。这些排在本申请的范围内称为伦琴射线图像。这些伦琴射线图像随后组合为描绘出整个轮胎的全图。

获得这种图像的方式涉及到两个基本的问题：通过将三维对象投影到二维的伦琴射线图像上，一方面沿射束方向的方位或深度信息丢失，并且另一方面基于复杂的图像几何形状，定位和间距信息不能够直接作为物理量在伦琴射线图像中确定。

轮胎的伦琴射线检验中的重要的检验标准是对不同的轮胎部件，尤其是钢束腰或胎体线彼此间的方位的评估，其中钢束腰由胎体线构成。两个束腰棱边的间距例如不能够位于预设的公差范围外。该类型的公差范围通常指明为物理量，并且通常包含对待选择的测量点的精确的限定。基于上述问题，既不能够自由选择测量点，也不能够直接评估方位。

在对现有技术的有意义的促进中，在DE102013001456B3中描述了用于针对轮胎类型校准的伦琴射线检验系统的方法。轮胎部件的定位信息首先自动或手动以伦琴射线图像中的图像坐标的形式确定，并且随后借助视轮胎类型而定的几何校准换算为物理量。几何校准给每个探测器像素为被照射的对象指定物理高度和宽度。两个在伦琴射线图像中限定的测量点的间距由沿测量点之间的路径的像素高度和宽度的组合得到。在此，测量点不能够自由选择，而是隐含地位于校准平面中。由此，例如，确定两个轮胎部件相对于径向的截面的水平间距是不可能的，或者具有系统偏差。

发明内容

因此，本发明的目的是避免现有技术的上述缺点。

该目的通过根据本发明的带有权利要求1的特征的方法来解决。有利的实施例在从属权利要求中说明。

因此，该目的通过用于以伦琴射线检验系统检验某一轮胎类型的轮胎元件方位的方法来解决，其中，伦琴射线检验系统具有伦琴管、线形伦琴射线探测器和操纵器，并且包括以下步骤：

-使用所述轮胎类型的轮胎的三维模型，在所述模型中，描述了轮胎元件的可能方位，

-拍摄轮胎元件的二维伦琴射线图像，其由如下像素点构成，所述像素点由从伦琴管穿过元件至伦琴射线探测器的向量来描述，

-将元件的来自二维伦琴射线图像的像素点分配给轮胎的三维模型，其中，穿过伦琴管的直线和来自带有三维模型的元件的可能方位的二维伦琴射线图像的像素点的向量的交点作为空间中的点，分配给像素点。

本发明的有利的改进方案设置的是，随后，在轮胎模型的三维空间中沿任意的测量路线测量在元件空间中的两个所述点的间距。由此，校准平面外部的测量路线(例如层封面的端部与焊珠保护带的端部之间的竖直间距)也可以实现。

测量路线优选沿轮胎的束腰层的横截面或者在轮胎的横截面中水平地延伸。第一替选方案能够实现在确定束腰宽度时，包括各个束腰层的取决于设计而不同的曲率，从而能够实现通过减少系统测量误差来改进测量精确度。第二替选方案能够实现的是，可特别精确地测量两个连续的束腰层的端部相对于轮胎横截面的水平间距。

本发明的另外的有利的改进方案设置的是，元件是束腰的胎体线。由此针对确定束腰胎体线之间的成对的间距的精确度得到改进。

本发明的另外的有利的改进方案设置的是，即使在元件沿两个方向的可能移动的情况下，轮胎的三维模型中的元件的可能方位也推测地描述了元件的方位。

本发明的另外的有利的改进方案设置的是，在轮胎的多个定位中拍摄轮胎元件的二维伦琴射线图像，其中轮胎利用到操纵器。

该目的还通过带有权利要求7的特征的伦琴射线检验系统来解决。在此涉及伦琴射线检验系统，其带有伦琴管、阵形伦琴射线探测器和操纵器，此外具有控制装置，其设定用于实施根据前述权利要求中任一项的用于检验轮胎元件方位的方法。

该目的还通过使用前述用于执行根据本发明的方法的轮胎检验系统来解决，如上面描述的那样连同其改进方案解决该方法。

附图说明

本发明的另外的细节和优点现在借助在附图中示出的实施例详细阐述。其中：

图1示出在轮胎检验中的示意性的图像几何形状；

图2示出用于评估两条束腰的方位或测量层封面和焊珠保护带的端部之间的间距的测量规则的示意图；

图3示出不同的测量对象到探测器阵列和校准平面上的示意性的投影；

图4示出系统测量偏差的示意图；

图5示出模型部件的参数化；

图6示出穿过轮胎模型和扩展的轮胎模型的横截面图；和

图7示出轮胎模型和成像模型。

具体实施方式

图1示意性地示出伦琴射线检验系统1，借助伦琴射线检验系统对轮胎90，尤其是子午线和对角线轮胎进行伦琴射线检验。在此，伦琴射线图像借助伦琴管10，尤其是广角伦琴管和伦琴射线探测器15，尤其是U形伦琴射线探测器阵列来产生。在轮胎90旋转期间，拍摄各排。于是这些排组合为全图，其描绘了整个轮胎90。通常，在整个全图的排中可看到从胎圈芯92到另一胎圈芯92的轮胎90和轮胎胎壳91。

获得图像的方式涉及到两个基本的问题：通过将三维对象投影到二维的伦琴射线图像上，一方面沿射束方向，即沿在本申请中指定为向量35的射束(参见图3和4)的方位或深度信息丢失，并且另一方面基于复杂的图像几何形状，定位和间距信息不能够直接作为物理量在伦琴射线图像中确定。

图2示出了与图1类似的穿过轮胎90的横截面(不带有伦琴射线系统1)。在轮胎90的伦琴射线检验中的重要的检验标准是，对不同的轮胎部件彼此间的方位进行评估，在此形式为胎体线99(其在该申请的范围内通常称为元件99)彼此间的方位；在此尤其是涉及钢束腰，其由胎体线99构成。在此有意义的是，束腰棱边的端部之间的水平间距的真值A。另外的检验标准例如是，各个钢束腰的宽度或层封面93的端部与焊珠保护带94的端部之间的竖直间距。通常，这种检验标准包括待选择的测量点的限定和针对测量变量的公差范围。

基于上述问题，在现今处于应用中的方法中，既不能够实现自由选择测量点，也不能够直接评估方位，这在图3和4中示出。

在图3中示意性地示出了如下基础，轮胎部件在伦琴射线检验系统1中的定位信息首先自动或手动地以图像坐标的形式在伦琴射线图像中确定，并且随后借助视轮胎类型而定的几何校准换算为物理量。几何校准沿向量35(伦琴管10的射束)将伦琴射线探测器15中的每个像素点33(探测器像素)分配给被照射的对象(在此为轮胎90)中的物理高度和宽度。两个在伦琴射线图像中限定的测量点的间距由沿测量点之间的路径的像素高度和宽度的组合得到。测量点在此不能够自由选择，而是隐含地位于校准平面40内(参见图4)。

在图4中示出的是，例如，确定两个轮胎部件相对于径向截面的水平间距是不可能的，或者具有系统偏差。系统测量偏差在此取决于校准平面40的形状和图像几何形状。在一方面，人们具有在校准平面40内得到的、借助校准获得的水平间距B，并在另一方面，人们具有水平间距的真值A。

随后介绍解决上述问题的根据本发明的方法。该方法从轮胎类型出发，其包含轮胎部件在空间中的理想定位。轮胎部件k的模型是三维空间中相对轮胎90的转动轴线旋转对称的二维面，也就是说可以理解为如下函数：

f_k：(α，t)∈[0°，360°)×[t_k0，t_k1]→(x，r，α)∈(-∞，∞)×[0，∞)×[0°，360°)

其中0≤t_k0≤t_k1≤1。在此，如在图5中示出的那样，图示使用柱坐标。基于轮胎90的旋转对称，考虑二维模型就足够，二维模型示出轮胎90的横截面。在上面的图示中的参数α可以暂且忽略。

模型借助适当的方法扩展，从而考虑到各个部件的可能的取决于生产的方位移动，参见图6。由此得到扩展的模型函数：

其中，t∈[t_k0,t_k1]并且α∈[0°,360°)。

扩展的模型根据实际的图像几何形状植入成像模型中，其包含伦琴管10的定位T∈[0,∞)²和探测器像素的定位Li∈[0,∞)²,i＝1…探测器像素的数量，如在图7中示出的那样。针对每个像素和针对轮胎模型的每个部件，原型现在可以在伦琴射线投影的情况下计算出来，也就是说计算出参数t_k,i∈[0,1]，从而其中适当的是，s∈[0,∞)。

关于模型部件的像素的原型是如下的点，其中，从伦琴射线源10发出的射束在该像素中与模型部件相交。

针对带有行指数m和列指数n的伦琴射线像中的点P＝(m,n)，首先辨别出相关的轮胎部件k。随后确定原型其包含空间中的点的x-定位和相对x轴的径向间距(x轴相应于轮胎90的转动轴线)。行指数m等同于轮胎90中的角定位α_m，因此得到作为P点的重建的三维定位，以柱坐标图中的点(x_k,n,r_k,n,α_m)表示。借助坐标变换(x,r,α)→(x,r·cos(α),r·sin(α))得到卡迪尔坐标表示。

该方法可以用于近似确定各个可在伦琴射线图像中辨别出的轮胎部件的定位，其中，空间中的所有示出部件的像素定位得到重建。为了判断轮胎部件彼此间的方位，重建部件棱边的定位，并且随后根据检验规则进行测量。在图2和4中示出的、有意义的水平间距的真值A通常在5mm至50mm之间的范围内。

总之可以理解的是，所描述的根据本发明的方法能够实现针对伦琴射线图像中部件的点重建轮胎90中的原始的三维定位，该点可以尤其是属于胎体线99的部件或轮胎90的钢束腰，其中这种胎体线99属于钢束腰。由此得到如下可能性，即，以轮胎的三维重建来测量和评估轮胎部件的方位。因此例如可以识别出的是，针对刚好投影到伦琴射线图像中的相同的定位上的两个束腰棱边，沿相对于轮胎的横截面的水平方向，即平行于轮胎的滚动面地或与车辆的作用重力正交地存在足够大的间距。与现今处于应用中的手段相比，所描述的根据本发明的方法因此能够实现明显更大数量的不同的测量任务并且同时减小系统测量偏差。

此外如下情况视为典型的测量任务：

a)测量两个束腰棱边的水平间距，

b)测量层封面和焊珠保护带的端部之间的竖直间距，

c)确定束腰宽度，即束腰层沿其横截面的实际的伸展尺寸，

d)测量束腰层的拼接部上的偏移，

e)确定束腰层的胎体线的成对的间距。

测量任务a)和b)可以借助所描述的方法来实现，根据现有技术的现今处于应用中的方法通常不能够实现这一点。针对测量任务c)至e)，所描述的方法实现了通过减小系统测量偏差来提高测量精确度。

附图标记列表

1 伦琴射线检验系统

10 伦琴管

15 伦琴射线探测器

33 像素点

35 向量

40 校准平面

90 轮胎

91 轮胎胎壳

92 胎圈芯

93 层封面端部

94 焊珠保护带端部

99 元件；胎体线

A 水平间距的真值

B 水平间距相对于校准平面的值

Claims (8)

1.用于以伦琴射线检验系统(1)来检验某一轮胎类型的轮胎(90)元件(99)方位的方法，其中，所述伦琴射线检验系统(1)具有伦琴管(10)、线形伦琴射线探测器(15)和操纵器，并且包括如下步骤：

-使用所述轮胎类型的轮胎(90)的三维模型，在所述模型中，描述了轮胎(90)元件(99)的可能方位，

-拍摄轮胎(90)元件(99)的二维伦琴射线图像，所述二维伦琴射线图像由如下像素点(33)构成，所述像素点由从伦琴管(10)穿过元件(99)至伦琴射线探测器(15)的向量(35)来描述，

-将元件(99)的来自二维伦琴射线图像的像素点(33)分配给轮胎(90)的三维模型，其中，穿过伦琴管(10)的直线和来自带有三维模型的元件(99)的可能方位的二维伦琴射线图像的像素点(33)的向量(35)的交点作为空间中的点，分配给像素点(33)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，随后，在轮胎(90)模型的三维空间中沿任意的测量路线测量在元件(99)空间中的两个所述点的间距。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述测量路线沿轮胎(90)的束腰层的横截面或者在轮胎(90)的横截面中水平地延伸。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述元件(99)是束腰的胎体线。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，即使在元件(99)沿两个方向的可能移动的情况下，轮胎(90)的三维模型中的元件(99)的可能方位也推测地描述了元件(99)的方位。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在轮胎(90)的多个定位中拍摄轮胎(90)的元件(99)的二维伦琴射线图像，其中所述轮胎利用到操纵器。

7.一种伦琴射线检验系统(1)，带有伦琴管(10)、线形伦琴射线探测器(15)和操纵器，此外具有控制装置，其设定用于实施根据前述权利要求中任一项所述的用于检验轮胎(90)元件(99)方位的方法。

8.根据权利要求7所述的用于执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法的伦琴射线检验系统的应用。