CN109073511B - 用于检查车辆车轮用轮胎的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

用于检查车辆车轮用轮胎(2)的方法和设备(18)，其中设置成：将待检查的轮胎(2)进给到检查工作站(27)，其中轮胎(2)的侧壁(11)放置在转台(35)的支撑部分(36)上，其中支撑部分(36)位于一平面上并且转台(35)的旋转轴线(Z)垂直于所述平面；和执行定中操作，其适于在所述平面中使轮胎(2)的旋转轴线(R)与转台(35)的旋转轴线(Z)对准。定中操作包括通过以下操作在所述平面中识别轮胎(2)的旋转轴线(R)：a)获取放置在转台(35)的支撑部分(36)上的轮胎(2)的图像；b)在所获取的图像中限定在一个选定的中心点(Pc)处相交的n个分析方向α1、α2，其中n和i是整数，n>1且1≤i≤n；c)对于每个分析方向αi，在所获取的图像中限定与分析方向αi垂直的m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、sim，其中m和j是整数，m>1且1≤j≤m；计算图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平，其中所述对称水平表示轮胎(2)的中心位于相应潜在对称轴线si1、si2、sij、sim上的概率；确定表示所述对称水平沿所述分析方向αi的变化的概率分布Pαi；d)基于通过针对所述分析方向α1、α2、...αi、...αn计算得到的概率分布Pαi的组合获得的累积概率分布Pmerged来确定轮胎(2)的中心；e)在穿过所确定的中心并垂直于所述平面的轴线上识别轮胎(2)的旋转轴线(R)。

Description

用于检查车辆车轮用轮胎的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于检查车辆车轮用轮胎的方法和设备。
本发明还涉及用于估计车辆车轮用轮胎的中心位置的方法。
本发明属于对轮胎进行检查的领域，所述轮胎优选为模制和硫化轮胎，适用于检验轮胎是否符合设计规范，并且特别是适用于检测可能存在的外部缺陷(径向外表面和/或径向内表面上)和/或检测轮胎结构内部的缺陷以及因此适用于允许将符合设计规范的轮胎送去存储并排放有缺陷的轮胎。
背景技术
车辆车轮用轮胎通常包括根据基本环形构造成形的胎体结构，该胎体结构包括至少一个胎体帘布层，所述胎体帘布层具有相应的相对端部部分。端部部分在相应的环形锚固结构处接合，每个环形锚固结构通常由至少一个称为“胎圈芯”的基本周向环形插入件形成，在所述胎圈芯上通常施加有至少一个填充插入件，所述填充插入件随着径向远离旋转轴线而渐缩。环形锚固结构布置在通常称为“胎圈”的区域中。胎圈的内径基本对应于轮胎在相应安装轮辋上的所谓“配合直径”。轮胎还包括胎冠结构，所述胎冠结构包括布置在胎体帘布层相对于轮胎的旋转轴线的径向外部位置中的至少一个带束条和位于带束条的径向外部的胎面带。纵向沟槽和横向沟槽通常成形到胎面带中，布置成限定期望的胎面花纹。在胎面带和带束条(多个带束条)之间可以设置由弹性体材料制成的所谓“底层”，所述弹性体材料具有适合于确保带束条(多个带束条)与胎面带自身稳定连接的性质。轮胎还包括一对由弹性体材料制成的所谓侧壁，所述侧壁代表轮胎相对于垂直于轮胎的旋转轴线的中间平面的轴向外表面。例如，侧壁代表相对于环形锚固结构、胎体帘布层(多个胎体帘布层)、带束条(多个带束条)和可能相对于至少一个胎面带部分的轴向外表面。在“无内胎”轮胎中，在相对于胎体帘布层的径向内部位置处，存在至少一个通常称为“衬里”的弹性体材料层，其具有气密特性并且通常从一个胎圈延伸到另一个胎圈。
轮胎的生产循环规定，在制造和/或组装轮胎本身的各种结构部件的构建过程之后，所构建的生轮胎被转移到模制和硫化线中，在所述模制和硫化线中执行模制和硫化过程，所述模制和硫化过程适用于根据期望的几何形状和胎面花纹限定轮胎的结构。
术语“弹性体材料”指的是包括至少一种弹性体聚合物和至少一种增强填充物的复合物。这种复合物还包括诸如交联剂和/或塑化剂的添加剂。由于存在交联剂，这种材料能够通过加热进行交联，以便形成最终制造产品。
术语“生轮胎”指的是通过构建过程获得、但还没有模制和硫化的轮胎。
术语“成品轮胎”指的是从构建过程获得并且随后被模制和硫化的成品轮胎。
术语“轮胎”指的是成品轮胎或生轮胎。
术语轮胎的“型号”指的是区分轮胎的一组几何特征，换句话说，例如，胎面带宽度、侧壁高度、配合直径和/或外径。
术语“轴向”、“轴向地”、“径向”、“径向地”、“周向”和“周向地”参照轮胎使用。
特别地，术语“轴向”和“轴向地”指的是在基本上平行于轮胎旋转轴线的方向上布置/测量或延伸的参照/幅值。
术语“径向”和“径向地”指的是在与轮胎的旋转轴线相交且位于垂直于该旋转轴线的平面中的方向上布置/测量或延伸的参照/幅值。
术语“周向”和“周向地”指的是沿围绕轮胎的旋转轴线延展的圆周布置/测量或延伸的参照/幅值。
术语“轮胎的轴向半体”指的是由垂直于轮胎的旋转轴线且与轮胎本身的胎圈等距的轴向中间平面限定的轮胎的一半。
术语“轮胎的至少一个轴向半体”指的是如上定义的完整一半，有可能还加上从上述中间平面轴向延伸的另一半的一部分。
术语“下”、“上”、“低”、“高”、“在...之上”表示元件(例如轮胎部件、轮胎、设备、装置等等)相对于地面的位置或者所述元件中的一个相对于另一个元件的位置。
术语“二维图像”指的是由像素矩阵组成的数字图像，其中，每个像素与一对坐标k,l(表示矩阵的行索引和列索引)和诸如像素的灰度或颜色的强度或者像素距预定点的距离的量值相关联。
术语关于轮胎的“侧视图”指的是能够包括轮胎的至少侧壁和/或胎圈和/或胎肩部分的视图。优选地，侧视图是指基本上依照轮胎的旋转轴线的视图。
在生产过程中，对轮胎进行检查，以便检验可能存在的缺陷和/或生产异常情况。
EP 2 390 621公开了一种轮胎外观检查设备，其包括转台和适于在轮胎于转台上旋转期间获取轮胎的相应内表面区域的图像的一组照相机。通过适当处理图像本身，从轮胎旋转期间获取的图像中自动消除轮胎的中心与转台的旋转轴线之间可能的未对准的影响。
EP 2 711 693公开了一种用于检测包括胎面花纹元件的轮胎的接触区域中的凸起缺陷的方法。这种方法包括通过在轮胎于转台上旋转期间用裂隙光照射轮胎的胎面来获取轮胎区域的二维图像。所获取的图像经历各种处理步骤，包括消除由于轮胎的中心与转台的旋转轴线之间的未对准而导致的偏心效应的步骤。
申请人已经观察到，可以在适当的检查工作站中进行检查，该检查工作站可以包括转台，使轮胎相对于适当的图像获取装置在该转台上旋转，所述图像获取装置适于针对轮胎的整个圆周获取轮胎表面的图像。在这样的工作站中，为了精确获取图像的目的，重要的是轮胎的中心相对于转台的旋转轴线居中。
申请人已经注意到，由EP 2 390 621和EP 2 711 693描述的用于管理轮胎的旋转轴线和转台的旋转轴线之间的未对准的方法是基于未对准的后验校正。特别地，该方法可预见包括：在轮胎于转台上旋转的同时获取轮胎的图像，分析所获取的图像以确定轮胎的中心与轮胎的旋转轴线之间可能存在的未对准，以及处理所获取的图像以后验校正这种未对准对图像的影响。
发明内容
申请人已经认识到，利用这种后验校正存在风险，特别是在使用具有有限的景深和/或视场的照相机的情况下，在轮胎的中心与转台的旋转轴线之间存在未对准的情况下，所获取的图像没有适当地聚焦和/或未正确定位地在照相机的视场中。这可能会牺牲对这些图像进行的处理的准确性和可靠性。
此外，在生产大量不同型号的轮胎的装备中，申请人已经观察到，为了进行准确的检查，甚至为了能够检测非常小的缺陷和/或位于轮胎的对图像获取装置而言难以触及的区域内的缺陷(例如径向内表面区域)，用于在轮胎于转台上旋转时获取图像的装置定位成尽可能靠近这些区域至关重要。这是为了确保以高分辨率获取适当聚焦的精确图像，同时避免进行可能会损坏装置本身的不当操控。特别地，申请人已经观察到，必须根据正在被检查的特定型号轮胎的几何特征准确调整这种图像获取装置的定位，以便考虑例如较多或较少倒圆的侧壁、较多或较少明显的侧壁高度等等。
在图像获取装置位于非常靠近轮胎的位置并且装置的操纵空间非常窄的情况下，前述轮胎的旋转轴线与转台的旋转轴线之间未对准的后验校正技术存在风险。事实上，在未对准的情况下，轮胎在转台上旋转期间可能会与图像获取装置发生碰撞。
申请人已经认识到，可以通过一解决方案来克服上述问题，该解决方案使得能够事先确定轮胎的旋转轴线与转台的旋转轴线之间可能存在的未对准，并且在未对准的情况下能够在轮胎于该转台上旋转以便获取用于检查的图像之前使轮胎旋转轴线与转台的旋转轴线对准。
更确切地说，申请人已经发现，该问题可以通过定中程序来克服，该定中程序适用于将轮胎的旋转轴线与转台的旋转轴线对准，该定中程序包括估计轮胎的旋转轴线的位置。该估计通过根据侧视图获取轮胎(其侧壁位于转台的支撑部分上)的图像并且处理由此获取的图像来执行。图像的处理包括：确定累积概率分布，该累积概率分布组合了表示对于图像的相应分析方向而言轮胎的中心位于垂直于该分析方向的潜在对称轴线上的概率的概率分布。
根据本发明的第一方面，本发明涉及一种用于检查车辆车轮用轮胎的方法，每个轮胎具有旋转轴线。
优选地设置，将待检查的轮胎进给至检查工作站，其中轮胎的侧壁放置在转台的支撑部分上，其中，支撑部分位于一平面上，并且转台的旋转轴线垂直于所述平面。
优选地设置，进行定中操作，该定中操作适于在所述平面中将轮胎的旋转轴线与转台的旋转轴线对准。
优选地，定中操作包括在所述平面中识别轮胎的旋转轴线。
优选地，识别轮胎的旋转轴线包括：a)根据侧视图获取放置在转台的所述支撑部分上的轮胎的图像。
优选地，识别轮胎的旋转轴线包括：b)在所获取的图像中限定n个分析方向α1、α2、...αi、...αn，所述n个分析方向α1、α2、...αi、...αn在一个选定的中心点处相交，其中，n和i是整数，n>1且1≤i≤n。
优选地，识别轮胎的旋转轴线包括：在c)中，对于每个分析方向αi：
c1)在所获取的图像中限定与分析方向αi垂直的m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim，其中m和j是整数，并且m>1且1≤j≤m，和
c2)计算图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平，其中，所述对称水平表示轮胎的中心位于相应潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim上的概率；
c3)确定表示所述对称水平沿所述分析方向αi的变化的概率分布Pαi。
优选地，在d)中，基于通过针对所述分析方向α1、α2、...αi、...αn计算得到的概率分布Pαi的组合获得的累积概率分布Pmerged来确定轮胎的中心。
优选地，在e)中，在穿过所确定的中心并垂直于所述平面的轴线中识别轮胎的旋转轴线。
申请人认为，根据本发明的检查方法，基于根据轮胎的侧视图获取的图像(换言之，基于能够利用静止转台获取的轮胎的侧面图像)来识别轮胎的旋转轴线使得能够事先确定轮胎的旋转轴线与转台的旋转轴线之间可能存在的未对准，并且在未对准的情况下能够在使轮胎于该转台上旋转以便获取用于检查的图像之前使轮胎的旋转轴线与转台的旋转轴线对准。
这使得能够制造用于检查在任何生产装备中构建/生产的轮胎的工业规模自动化系统，所述生产装备包括生产大量型号、甚至是彼此差别很大的轮胎的装备，从而满足上述要求、尤其是在对在转台上旋转的轮胎所进行的检查的准确性、可靠性和安全性方面的要求。
根据本发明的第二方面，本发明涉及一种用于检查车辆车轮用轮胎的设备，每个轮胎具有旋转轴线。
优选地，所述设备包括至少一个检查工作站。
优选地，所述至少一个检查工作站包括围绕旋转轴线旋转的转台，该转台具有构造成接收和支撑轮胎的侧壁的支撑部分，所述支撑部分位于垂直于转台的旋转轴线的平面上。
优选地，所述至少一个检查工作站包括图像获取装置，该图像获取装置适于根据侧视图获取放置在转台的所述支撑部分上的轮胎的图像。
优选地，所述至少一个检查工作站包括电子单元，该电子单元构造成管理定中操作，所述定中操作适于在所述平面中使轮胎的旋转轴线与转台的旋转轴线对准。
优选地，定中操作包括在所述平面中识别轮胎的旋转轴线。
优选地，识别轮胎的旋转轴线包括在所获取的图像中限定n个分析方向α1、α2、...αi、...αn，所述n个分析方向α1、α2、...αi、...αn在一个选定的中心点处相交，其中n和i是整数，n>1且1≤i≤n。
优选地，识别轮胎的旋转轴线包括：对于每个分析方向αi：
在所获取的图像中限定与分析方向αi垂直的m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim，其中m和j是整数，其中m>1且1≤j≤m；
计算图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平，其中所述对称水平表示轮胎的中心位于相应潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim上的概率；
确定表示所述对称水平沿所述分析方向αi的变化的概率分布Pαi。
优选地，识别轮胎的旋转轴线包括基于通过针对所述分析方向α1、α2，...αi、...αn计算得到的概率分布Pαi的组合获得的累积概率分布Pmerged来确定轮胎的中心。
优选地，在穿过所确定的中心并垂直于所述平面的轴线中识别轮胎的旋转轴线。
根据本发明的另一方面，本发明涉及一种用于估计车辆车轮用轮胎的中心位置的方法。
优选地设置，在a)中，根据侧视图获取轮胎的图像，其中侧壁放置在支撑部分上，所述支撑部分位于一平面上。
优选地设置，在b)中，在所获取的图像中限定n个分析方向α1、α2、...αi、...αn，所述n个分析方向α1、α2、...αi、...αn在一个选定的中心点处相交，其中n和i是整数，n>1且1≤i≤n。
优选地，在c)中，对于每个分析方向αi：
c1)在所获取的图像中限定与分析方向αi垂直的m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim，其中m和j是整数，其中m>1且1≤j≤m；
c2)计算图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平，其中所述对称水平表示轮胎的中心位于相应潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim上的概率；
c3)确定表示所述对称水平沿所述分析方向αi的变化的概率分布Pαi。
优选地，在d)中，基于通过针对所述分析方向α1、α2、...αi、...αn计算得到的概率分布Pαi的组合获得的累积概率分布Pmerged来确定轮胎的中心位置。
申请人认为，根据本发明的利用轮胎的轴向对称的方法使得可以用同时准确(设定优选地小于一毫米的精度)、简单和快速的程序估计轮胎的中心。对于所获取的图像中可能存在的不期望的非对称和干扰方面，迭代该过程的可能性也使得该方法变得越来越准确和鲁棒。
申请人还认为，根据本发明的方法是基于轮胎的轴向对称性和根据其侧视图获取的图像的分析，使得能够估计轮胎的中心而不需要对其形状进行先验假设。这有利地使得能够准确地估计轮胎的中心，甚至在轮胎的内部形状不是正圆形的情况下，例如由于在胎圈处存在可能的模制毛刺和/或由于搁置在支撑部分上的被放气的轮胎可能以可变的和不可预测的方式发生的变形而导致轮胎的内部形状不是正圆形。
在至少一个上述方面中，本发明可以具有以下优选特征中的至少一个。
优选地，基于图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平的所述计算确定所述概率分布Pαi。
优选地，转台的所述支撑部分位于一水平平面上。
优选地，根据所述侧视图获取的轮胎的所述图像是二维图像。
根据优选实施例，在d)中，通过确定图像的具有所述累积概率分布Pmerged的最大值的区域并计算所述区域的重心来识别轮胎的中心。
优选地，图像的具有所述累计概率分布Pmerged的最大值的区域对应于其中累计概率分布Pmerged取大于阈值的概率值的图像的区域。
甚至更优选地，可以根据Pmerged的最大值来预先确定所述阈值。
优选地，在d)中，通过选择其中所述累积概率分布Pmerged取高于阈值的值的图像的像素并计算所述像素的重心来识别轮胎的中心。
根据替代实施例，在d)中，通过识别其中所述累积概率分布Pmerged具有最大值的图像的像素来识别轮胎的中心。
根据一优选实施例设置，迭代从b)到d)大于或等于1的预定次数，每次将在紧接的前一次迭代中估计的轮胎的中心取为选定的中心点。
优选地，在第一次迭代中，选定的中心点对应于转台的中心。
根据优选实施例，在每次迭代时，通过分析相对于紧接的前一次迭代的更靠近的潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim来获得累积概率分布Pmerged。这有利地使得能够同时优化准确性和计算性能。
根据优选实施例，在每次迭代时，通过沿着相对于紧接的前一次迭代减小的偏移E分析潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim来获得累积概率分布Pmerged，所述偏移E沿着分析方向αi延伸并且中心位于选定的中心点上。这有利地使得能够同时优化准确性和计算性能。
优选地，在每次迭代中，针对每个分析方向αi，相对于紧接的前一次迭代考虑相同数量的m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim。
优选地，在每次迭代时，所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim在所述偏移E内是等距的。
优选地，对于每个分析方向αi和对于每个潜在对称轴线sij，通过分析所获取的图像的位于相对于潜在对称轴线sij的图像的相对两侧上的像素计算图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平。
根据一优选实施例，对于每个分析方向αi和对于每个潜在对称轴线sij而言，通过分析所获取的图像的位于相对于潜在对称轴线sij的图像的相对两侧上的像素计算图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平，所分析的像素在每次迭代时均相对于紧接的前一次迭代在数量上增加。这使得能够同时优化准确性和计算性能。
优选地，对于每个分析方向αi的每个潜在对称轴线sij而言，在所获取的图像中限定的关注区域内选择所分析的像素。
优选地，对于每个潜在对称轴线sij，所述关注区域关于所述潜在对称轴线sij对称。
优选地，对于每个分析方向αi的每个潜在对称轴线sij，所述关注区域由以下两者之间的相交部限定：具有内半径和外半径的环，所述内半径和外半径的尺寸分别根据轮胎的内半径和外半径的标称值而设计；和矩形，所述矩形在分析方向αi上具有主中心线而在潜在对称轴线sij上具有次中心线。
优选地，所述矩形具有：沿着分析方向αi的长度w，所述长度w大于或等于轮胎的外径；和沿着潜在对称轴线的高度h，所述高度h基本上等于轮胎的外半径。
优选地，环的内半径介于轮胎的内半径的标称值的100％和102％之间。这有利于从分析中排除胎圈处可能存在的模制毛刺。
优选地，环的外半径介于轮胎的外半径的标称值的100％和102％之间。这有利地使得能够在图像关于所述潜在对称轴线中的每一个的对称水平的趋势中具有更清晰的转变。
根据优选实施例，在c2)中，计算图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个轴线sij的对称水平包括：计算图像的位于相对于潜在对称轴线sij的一侧上的像素的强度(例如，灰度)和位于相对于潜在对称轴线sij的图像的相对一侧上的镜面像素的强度之间的均方根偏差
优选地，计算图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平包括计算所述均方根偏差的二阶导数。
优选地，计算图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平包括对二阶导数进行滤波。
甚至更优选地，通过将二阶导数的低于阈值的所有值设定为等于零来计算二阶导数的所述滤波。
优选地，对于每个分析方向αi，如果所确定的概率分布Pαi具有低于预定阈值的最大值，则在获得累积概率分布Pmerged时不考虑该概率分布Pαi。这有利地使得能够丢弃不可靠或不确定的概率分布。
在替代实施例中，所述累积概率分布Pmerged通过组合所有概率分布Pαi而获得。
优选地，在a)中，利用静止的转台获取图像。
优选地，在d)中，在图像的二维参照系中识别轮胎的中心的坐标，并且将所述坐标转换到转台的三维笛卡尔参照系中。优选地，实际上，该系统被校准并且已知轮胎的上表面(侧壁朝上)距图像获取装置(例如照相机)的距离。
优选地，定中操作包括检测在所述平面上转台的旋转轴线与轮胎的旋转轴线之间的偏差。
优选地，在存在所述偏差的情况下，定中操作包括使轮胎在所述平面上相对于转台(其保持静止)的旋转轴线移动，直到轮胎的旋转轴线与转台的旋转轴线基本对准为止。
优选地设置，使轮胎移动，直到所述偏差减小到低于一预定值，优选小于1mm，甚至更优选小于0.1mm。
优选地设置，在定中操作之后，使转台与轮胎一起围绕转台的旋转轴线旋转，并且在转台和轮胎旋转的同时对所述轮胎执行检查。
优选地，图像获取装置包括照相机，该照相机被定位成使得光轴与转台的旋转轴线基本重合。
优选地，图像获取装置包括定位在转台上方且镜头朝下(换言之，镜头朝向放置在转台的支撑部分上的轮胎)的照相机。
优选地，转台安装在基座上以便能够围绕转台的所述旋转轴线旋转。
优选地，所述至少一个检查工作站包括移动装置，该移动装置构造成使转台围绕所述旋转轴线旋转。
优选地，转台的支撑部分在所述平面内根据属于所述平面的两个方向x,y相对于转台的旋转轴线可移动。
优选地，所述两个方向x,y是垂直的。
优选地，所述至少一个检查工作站包括至少一个致动器，该致动器操作性地连接到转台的支撑部分，以使所述支撑部分根据属于所述平面的两个方向x,y移动。
优选地，电子单元构造成控制所述至少一个致动器，以便使转台的支撑部分根据所述两个方向x,y中的至少一个方向移动，直到轮胎的旋转轴线与转台的旋转轴线基本对准为止。
优选地，转台包括环形输送机，该环形输送机可沿着所述两个方向x,y中的第一方向x移动并且运载所述支撑部分。
优选地，所述环形输送机可以沿所述两个方向x,y中的第二方向y移动一预定行程。
优选地，环形输送机包括缠绕在一对辊上的输送带，其中输送带的上表面限定支撑部分。
优选地，环形输送机包括多个机动辊，其中所述机动辊的上表面的组合限定所述支撑部分。
附图说明
从以下仅作为非限制性示例提供的本发明的示例性实施例的详细描述中，本发明的其他特征和优点变得清楚，所述描述参照附图，其中：
图1示意性地示出了用于生产车辆车轮用轮胎的装备；
图2示出了在包含轮胎的旋转轴线和半径的平面中截取的轮胎的径向半截面；
图3示出了属于图1的装备的用于检查轮胎的设备的检查工作站的透视图；
图4示意性地示出了图3的检查工作站的元件；
图5示意性地示出了可用于执行根据本发明的用于估计轮胎的中心的方法的算法的优选实施例的流程图；
图6示意性地示出了可以在图5的算法中使用的与分析方向αi垂直的m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim；
图7示意性地示出了可以在图5的算法中使用的分析的关注区域；
图8a-8e示意性地示出了可以在图5的算法中执行的操作的结果，以确定轮胎的中心位于处于图6的潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim上的图像的像素上的概率分布；
图9a-9e示意性地示出了可以在图5的算法中实施的累积概率分布Pmerged的确定。
具体实施方式
图1示出了用于生产车辆车轮用轮胎2的装备1。
图2示出了可以在装备1中生产的轮胎2的示例。
轮胎2具有旋转轴线R和垂直于旋转轴线R的中间平面M(应当观察到，在图2中，以完全指示性和示意性的方式示出了旋转轴线R相对于轮胎2的截面的位置)。中间平面M将轮胎2分成第一轴向半体2a和第二轴向半体2b。为了简化示出起见，图2仅示出了轮胎2的第一轴向半体2a，另一半体2b基本上为镜面(除了关于前述中间平面M不对称的胎面花纹之外)。
轮胎2基本上包括具有一个或两个胎体帘布层4a、4b的胎体结构3。不可渗透弹性体材料层或所谓的衬里5被施加在胎体帘布层(多个胎体帘布层)4a、4b内部。两个环形锚固结构6(仅在图2中示出了其轴向半体2a)在轴向相对位置(相对于中间平面M)中与胎体帘布层(多个胎体帘布层)4a、4b的相应端部边缘接合。两个环形锚固结构6均包括所谓的胎圈芯6a，所述胎圈芯在径向外部位置中承载弹性体填料6b。两个环形锚固结构6靠近通常称为“胎圈”7(在图2中仅示出了其轴向半体2a)的区域结合，通常在该区域处进行轮胎2和相应安装轮辋之间的接合。包括带束层8a、8b的带束结构8周向地施加在胎体帘布层(多个胎体帘布层)4a、4b周围，并且胎面带9周向地并置在带束结构8上。带束结构8可以包括位于相对于前述带束层8a、8b的径向外部位置中的称为零度层的另外的层(未示出)。带束结构8可以与均布置在胎体帘布层4a、4b和带束结构8的轴向相对两端部边缘中的一个之间的所谓的“子带束插入件”10相关联。均从对应的胎圈7延伸到胎面带9的对应侧边缘的两个侧壁11被施加在胎体帘布层4a、4b上的轴向相对两位置中(相对于中间平面M)。每个侧壁11的靠近胎面带9的相应侧边缘的部分以及胎面带9的靠近相应侧壁11的每个部分整体被称为轮胎2的胎肩。
特别参照图1，装备1包括生轮胎构建线13以及操作性地布置在构建线13下游的模制和硫化线14。
在图1所示的装备1的非限制性实施例中，构建线13包括胎体结构构建线15、胎冠结构构建线16以及成形和组装工作站17，每个胎冠结构至少包括带束结构8、胎面带9以及还可能包括侧壁11的至少一部分。
在胎体结构构建线15中，成形鼓(未示出)在不同工作站(未示出)之间移动，所述不同工作站构造成在每个成形鼓上形成胎体结构3，所述胎体结构包括帘布层(多个帘布层)4a、4b、衬里5、环形锚固结构6以及还可能包括侧壁11的至少一部分。
同时，在胎冠结构构建线16中，一个或多个辅助鼓(未示出)在不同工作站(未示出)之间依序移动，所述不同工作站布置成在每个辅助鼓上形成胎冠结构。
在成形和组装工作站17中，在胎体结构构建线15中在其自己的成形鼓上形成的胎体结构3被成形并组装至在胎冠结构构建线16中形成的胎冠结构。
在未示出的装备1的其他实施例中，构建线13可以是不同类型的，例如布置成在单个成形鼓上形成所有上述部件。
由构建线13构建的生轮胎被转移到包括一个或多个硫化器的模制和硫化线14。
成品轮胎2以预定频率和对应的预定生产循环时间依序一个接一个地从模制和硫化线14出来。
在模制和硫化线14的下游，装备1包括构造成在模制和硫化之后执行轮胎2的检查的设备18。
在附加或替代实施例(未示出)中，装备1可以包括布置在构建线13与模制和硫化线14之间的相同设备18，该设备构造成在模制和硫化步骤之前执行生轮胎的检查。
用于检查轮胎的设备18包括至少一个检查工作站27，在所述检查工作站中，轮胎2经受质量控制，以便根据下文将描述的方式检验可能存在的缺陷。应该观察到，为了简化示出起见，图1仅示出了一个检查工作站27，即使设备18典型包括许多检查工作站27。
待检查的轮胎2依序一个接一个进入设备18并沿基本上直线的前进方向F依序穿过检查工作站27。
特别参照图3和图4，每个检查工作站27包括框架28，基座34(图4)安放在所述框架中，从而搁置在地面上。转台35安装在基座34上，以便能够围绕竖直旋转轴线Z旋转。转台35具有基本水平的支撑部分36，该支撑部分构造成接收和支撑待检查的轮胎2的侧壁11。
根据所示的实施例，转台35包括旋转支撑件37(图4)，所述旋转支撑件布置在基座34上方并且围绕所述竖直旋转轴线Z可旋转地与基座34相联接。旋转支撑件37固定地连接到来自基座34的轴37A。轴37A连接到移动装置38(在图4中示意性示出)，所述移动装置安装在基座34中并且构造成使转台35围绕所述竖直旋转轴线Z旋转。竖直轴线旋转Z相对于基座34以及相对于地面固定(不可移动)。
环形输送机39安装在旋转支撑件37上。特别地，环形输送机39包括由板限定的滑动件40(图4)，所述板在其下表面上设置有一对滑块41(图4)。滑块41中的每一个均可滑动地与安装在旋转支撑件37的上表面上的相应引导件42(图4)接合。
滑动件40在其上表面上承载一对辊43，该对辊铰接在托架上，所述托架未示出并固定地连接到滑动件40。辊43可围绕彼此平行并平行于引导件42的相应转动轴线W旋转运动。输送带44缠绕在该对辊43上以限定闭合路径。输送带44具有上分支，所述上分支的上表面限定了所述支撑部分36，所述支撑部分36因而基本位于水平平面中。
第一致动器45(在图4中示意性地示出)安装在滑动件40上并且操作性地连接到该对辊43中的两个辊中的至少一个，以使其旋转并且沿着闭合路径移动输送带44。可以使辊43沿一个旋转方向或相反的方向旋转，以使上分支和支撑部分36沿着第一方向x(在图3中示出)平移，无论是沿着一个方向还是沿着相反的方向。第一方向x位于水平平面内并垂直于转动轴线W。在转台35静止在休止位置的情况下，第一方向x与前进方向F对准。
图4中示意性示出的第二致动器46安装在滑动件40和旋转支撑件37之间，并且构造成使滑动件40在引导件42上沿第二方向y(在图3中示出)移动，该第二方向y在水平平面中垂直于第一方向x并且平行于转动轴线W。因此，支撑部分36可相对于竖直旋转轴线Z根据所述两个方向x,y在水平平面内移动，而另一方面竖直旋转轴线相对于所述支撑部分36固定。支撑部分36沿第一方向x的运动可以是连续的且无尽的。支撑部分36沿第二方向y的运动受到由滑块41和引导件42构成的系统提供的可用行程的限制。
在未示出的不同实施例中，代替输送带44，环形输送机39包括多个彼此平行并安装在旋转支撑件37上的机动辊。在这种情况下，所述机动辊的上表面的组合限定了所述支撑部分36。
图像获取装置47(在图3中示意性地示出)安装在转台35上方并面向支撑部分36。图像获取装置47包括照相机和布置在检查工作站27处的多个照射装置(未示出)。
照相机位于转台35上方，其中镜头朝下(换句话说，朝向放置在支撑部分36上的轮胎2)。由于适当的校准程序，照相机具有与转台35的竖直旋转轴线Z基本重合的光轴。
照射装置构造成适当地至少照射向上(换句话说，朝向照相机)暴露的侧壁11、胎肩和胎圈7(并且可能照射胎面带9的至少一部分)。照射装置构造成还适当地照射轮胎2的背景。
电子单元48(在图3和图4中示意性地示出)操作性地连接到图像获取装置47、移动装置38、第一致动器45和第二致动器46。如下文更详细描述的那样，电子单元48构造成检测转台35的竖直旋转轴线Z与布置在支撑部分36上的轮胎2的旋转轴线R之间的偏差S，以及构造成根据检测到的偏差S控制第一致动器45和第二致动器46以便使支撑部分36根据第一方向x和/或第二方向y移动，直到轮胎的旋转轴线R与转台35的旋转轴线Z对准为止。
在一实施例中(未示出)，用于检查轮胎的设备18优选地还包括在检查工作站27上游的机械定中支撑件，所述机械定中支撑件包括辊输送机，轮胎2在被进给到检查工作站27中的第一检查工作站之前定位在该机械定中支撑件上。该机械定中支撑件构造成执行轮胎2相对于转台35的旋转轴线Z的预定中操作，该操作适用于获得转台35的竖直旋转轴线Z和轮胎2的旋转轴线R之间沿着第二方向y的偏差Sy，该偏差例如小于20mm-25mm(沿第二方向y预定中)。
如图3所示，每个检查工作站27还包括安装在转台35上方并被约束到框架28的一个或多个拟人机器人臂49(作为示例，在图3中示出了其中的两个)。
每个拟人机器人臂49的末端承载一个或多个检查装置50。拟人机器人臂49限定了支撑和移动该装置50的装置。由拟人机器人臂49承载的装置50例如能够执行一系列无损检查操作，所述一系列无损检查操作使得可以检测轮胎的可能存在的外部缺陷(在径向外表面和/或径向内表面上)和/或结构内部缺陷。所述检查可以例如是光学(摄影、剪影、全息照相、放射线照相等等)、超声或机械类型或其组合。
作为非穷尽性示例，装置50可以包括具有可能的发光源的数字照相机，该发光源具有例如激光器或LED类型的漫射、掠射或直射光，所述数字照相机构造成拍摄轮胎2的径向外表面和/或径向内表面的二维和/或三维图像。
在使用中并且依照根据本发明的用于检查轮胎的方法，每当成品轮胎2从硫化单元14出来时，轮胎被转移、例如通过未示出的输送机转移到设备18以实施其检查。
然后轮胎2被进给到设备18的每个检查工作站27中。
没有安装在轮辋上(因此放气)的轮胎2的侧壁11搁置在检查工作站27的转台35的支撑部分36上。支撑部分36被定向成使得其第一方向x与基本直线的前进方向F重合。在侧壁11上搁置的轮胎2具有邻近支撑部分36的第二轴向半体2b和面朝上的第一轴向半体2a。
在侧壁11上搁置确保轮胎2的形状在所有测试期间始终相同，而不需要对其充气。相对于充气轮胎，处于休止(放气)的轮胎2减少了其振动，并且提高了检查的质量，特别是所获得的图像的质量。在侧壁上搁置避免了可能牺牲其完整性和检查质量的显著机械应力。在侧壁上搁置还允许相对于检查参照系容易定中，如下文所述。
此时，电子单元48负责管理定中操作，该定中操作适用于在转台35的支撑部分36的水平平面x,y中将轮胎2的旋转轴线R与转台35的竖直旋转轴线Z对准。在固定转台35的情况下在第一方向x与前进方向F重合的休止位置中执行该定中操作。定中操作首先包括估计轮胎的中心位置并且因此估计轮胎的旋转轴线R的位置。
图5示出了可用于实现根据本发明的用于估计车辆车轮用轮胎2的中心的位置的方法的算法的优选实施例。
特别地，参照图5的流程图，在方框100处，该算法接收包括以下的输入数据：
-放置在转台35的所述支撑部分36上的轮胎2的图像，优选为二维图像；通过图像获取装置47根据轮胎2的侧视图从上方获取的图像；
-具有轮胎2的胎面带9的内半径、外半径和宽度的标称尺寸的数据结构；和
-从上述校准程序获得的数据，该校准程序适用于使图像获取装置47的照相机的光轴与转台35的竖直旋转轴线Z对准。
轮胎2的二维图像优选地包括侧壁11、至少一个胎肩部分、胎圈7以及可能还包括轮胎2的面朝上(换句话说，朝向照相机)的第一轴向半体2a的胎面带9的至少一部分。
二维图像由像素矩阵代表，所述像素矩阵具有作为行指数的k和作为列指数的l。像素的值可以在例如介于0(黑色)和255(白色)之间的灰度水平级中变化。
校准程序使得能够表征图像获取装置47的光学系统的几何形状并且能够使二维图像上的像素中的点的坐标与检查工作站27的3D笛卡尔参照系中的相对位置映射，由第一方向x、第二方向y和转台35的旋转轴线Z限定所述3D笛卡尔参照系。为了做到这一点，必须知道所述点距照相机的距离。考虑到该算法考虑了轮胎2的面向上的第一轴向半体2a的侧壁11、胎肩和胎圈7的点，已知支撑平面36相对于照相机的高度以及胎面带9的宽度，对于属于轮胎2的面向上的侧壁11的平面的所有点，可以从像素转换为毫米以及从毫米转换为像素。
优选地，用传统的中值滤波器(例如3×3型滤波器)对输入的图像进行滤波，以便去除噪声并使图像的灰度水平更均匀。
在方框101处，算法考虑在所获取的图像中在选定的中心点Pc(在来自方框102的输入中提供)处彼此相交的n个分析方向α1、α2、...αi、...αn中的第一分析方向αi，其中n和i是整数，其中n>1，i指示从1至n的通用(generic)整数。优选地，n大于2。优选地选择分析方向的数量n，以便在算法的鲁棒性和准确性与计算简单性之间找到良好折衷。优选地，n个分析方向α1、α2、...αi、...αn等角度间隔开。例如，m等于12，n个分析方向α1、α2、...αi、...αn以30°等角度间隔开。优选地，如下文更好地解释的那样，在算法的第一次迭代时，所选定的中心点Pc被设定为等于转台35的中心(像素形式)。
在方框103处，算法考虑在所获取的图像中针对分析方向αi，垂直于分析方向αi的m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的第一潜在对称轴线sij，其中m和j是整数，m>1，j表示从1到m的通用整数。如图6示意性所示，优选地，m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim在沿着所述分析方向αi预限定(以像素为单位)的偏移E内等距并且中心位于选定的中心点Pc上。例如，如下面详细解释的那样，在算法的第一次迭代时，偏移E可以具有300个像素的总长度，并且m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim可以间隔开等于10个像素的距离d(总共30个对称轴线，换句话说，m＝30)。在图5的方框103中由方框104提供该偏移E的值和距离d的值。如下面详细解释的那样，对称轴线之间的以像素为单位的偏移E和距离d是算法的可变参数(换句话说，从一次迭代到下一次迭代是变化的)。
在方框105处，算法针对所考虑的所述第一潜在对称轴线sij限定所获取的图像内的关注区域(ROI)150。如图7示意性所示，该关注区域150相对于潜在对称轴线sij对称，并且由以下两者之间的相交部限定：具有内半径和外半径的环151，所述内半径和外半径分别根据轮胎的内半径和外半径(作为输入到方框100的数据接收)的标称值(以像素为单位)设计；和矩形152，所述矩形具有位于分析方向αi上的主中心线和位于所考虑的潜在对称轴线sij上的次中心线。优选地，矩形152具有：沿分析方向αi的长度w，该长度比轮胎的外径的长度(以像素为单位)略大(例如约1％或2％)；和沿潜在对称轴线sij的高度h，该高度基本等于轮胎的外半径的长度(以像素为单位)。矩形152的中心c位于分析方向αi和潜在对称轴线sij之间的交点处。在图7中，中心c在笛卡尔平面i,j中具有通用坐标I,J，其中i代表沿分析方向αi的坐标，j代表沿对称轴线sij的坐标。
优选地，环151的内半径比轮胎2的内半径的标称值(以像素为单位)略大(例如约1-2％)。
优选地，环151的外半径比轮胎2的外半径的标称值(以像素为单位)略大(例如大约1-2％)。
在方框106处，算法计算图像关于所考虑的潜在对称轴线sij的反对称水平特别地，反对称水平通过计算位于相对于潜在对称轴线sij的图像的一侧上的一定数量p个图像像素的灰度强度In与位于相对于潜在对称轴线sij的图像的相对一侧上的镜面像素的灰度强度In之间的均方根偏差来确定；所述一定数量p个像素通过方框107提供给方框106。
均方根偏差的计算可以例如用下面的公式来示意性代表：
其中，p表示所考虑的像素的数量，In表示像素的灰度强度；h和w分别表示矩形152的高度和长度；I和J表示矩形152的中心c的坐标；i和j分别表示有关矩形152的中心c的像素沿分析方向αi和沿潜在对称轴线sij的坐标。如下文参照方框113和116详细解释的那样，所考虑的像素的数量p是该算法的可变参数(换言之，其从一次迭代到下一次迭代是变化的)。此外，应该观察到，即使在公式中示意性地指示坐标i从0变化到w/2并且坐标j从h/2变化到-h/2，实际上只考虑落入环151内的坐标为i,j的像素。
应该观察到，如果具有高值，则意味着图像的相对于潜在对称轴线sij的相对两侧彼此非常不同(不对称)；另一方面，如果等于零，则意味着两侧完全对称。因此，的高值代表所考虑的潜在对称轴线sij是轮胎直径的概率较低。另一方面，的低值代表所考虑的潜在对称轴线sij是轮胎直径的概率较高。
如上所述，环151的内半径优选地略大于轮胎2的内半径的标称值(以像素为单位)。以这种方式，从分析中先验排除轮胎的胎圈7上可能存在的非对称毛刺，从而避免使计算得到的图像的反对称水平失真。
环151的外半径也优选地略大于轮胎2的外半径的标称值以在分析中包括背景的小像素带。以这种方式，如可从图8a的图示中理解的那样，如果关注区域150相对于轮胎2的实际中心没有完全居中，则该像素(通常更亮或者在灰度水平与轮胎像素的灰度水平不同的任何情况中)与轮胎2的镜面暗像素相比有助于快速增加反对称水平的值。另一方面，如果关注区域150居中，则背景像素与背景的位于相对一侧上的其他像素进行比较并且它们对反对称水平的值的贡献为零。这有利地使得沿着方向αi的图像的反对称水平的趋势可以具有更清晰的转变。
在方框108处，算法检查是否已经分析了所有m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim。在否定的情况下，算法返回到方框103，在这里，该算法重新开始尚未考虑的另一潜在对称轴线sij的分析，以便计算图像关于该轴线的反对称水平另一方面，如果已经分析了所有m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim(换句话说，已经针对垂直于分析方向αi的所有m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim计算了图像的反对称水平)，则在方框109处，算法由所计算的图像关于每个所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim的对称水平来确定概率分布Pαi，其表示轮胎的中心位于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij,、...sim上的图像的像素上的概率(换言之，轮胎直径位于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim上的概率)。
尤其是，通过以下确定概率分布Pαi：
-计算针对垂直于分析方向αi的所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个计算得到的图像的反对称水平 (换句话说，均方根偏差)的二阶导数；和
-对计算得到的二阶导数进行滤波，该操作通过设定低于一定阈值的二阶导数的所有值等于零来执行。
有利地，滤波使得可以消除负值(所述负值对于计算概率分布Pαi而言不令人关注)和轻微的干扰峰值。
在图8中示意性地示出了上述操作，其中：图8b示意性地示出了曲线AS，其代表沿着分析方向αi针对m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim计算得到的图像的反对称水平 图8c示意性地示出了曲线AS”，其代表曲线AS的二阶导数；图8d示意性地示出了曲线P，其代表通过对曲线AS”进行滤波而获得的概率分布Pαi。
从图8b-8d可以看出，曲线AS”和P在曲线AS的最小值处具有最大峰值。曲线AS”和P因此表示沿着分析方向αi针对m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim的图像的对称水平，并且因此表示轮胎的中心位于m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的一个上的概率。特别地，对于潜在对称轴线sij而言，P值越大，轮胎2的直径位于该对称轴线sij上的概率就越大。
应该观察到，在图8d中，曲线P代表一维的概率分布Pαi，换句话说，沿着分析方向αi的概率分布。然而，如上所述，实际上概率分布Pαi是二维的，因为它表示轮胎的中心沿着m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim的概率。在图8e中，曲线P因此用一图像以2D表示，所述图像具有在平面i,j中概率分布Pαi越高而越亮的像素，其中，i表示沿着分析方向αi的坐标，j表示沿着垂直于分析方向αi并平行于潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim的方向的坐标。可以看出，在图8d的曲线P的峰值处，图像的像素越亮。如图8e所示，2D图像可以是矩形，该矩形具有：例如沿着方向i的延伸，该延伸等于偏移E；和沿着方向j的通用延伸。在优选实施例中(未示出)，2D图像是正方形，所述正方形具有沿着方向i和沿着方向j两者的延伸，所述延伸等于偏移E(该偏移一般小于矩形152的高度h)。
回到图5的流程图，在方框110处，算法检查是否已经分析了所有n个分析方向α1、α2、...αi、...αn。在否定的情况下，该算法返回到方框101，在这里，其重新开始针对尚未考虑的另一分析方向αi的分析，以便计算关于这样的分析方向的概率分布Pαi。另一方面，如果已经分析了所有n个分析方向α1、α2、...αi、...αn(换句话说，已经针对所有n个分析方向α1、α2、...αi、...αn计算了所有概率分布Pα1、Pα2、...Pαi、...Pαn)，则在方框111处，该算法确定累积概率分布Pmerged，该累积概率分布组合了针对所有分析方向α1、α2、...αi、...αn计算得到的概率分布Pα1、Pα2、...Pαi、...Pαn。
对于轮胎2的二维图像(在方框100处作为输入接收)的每个像素而言，所述像素具有通用行指数k和列指数l，累积概率分布由在坐标k,l的像素处沿着所有n个分析方向α1、α2、...αi、...αn获得的概率分布Pαi的值的乘积获得。例如，可以用下面的公式来示意性表示
其中，代表在坐标k,l的像素处在方框109处计算得到的概率分布Pαi的值。可以通过本领域技术人员能力范围内的适当数学关系来执行从坐标i,j到坐标k,l的转换。
应该观察到，即使在只有一个(换句话说，沿着单个分析方向的概率)等于零时，乘法因子Π中的单位“1”也可以防止为零。这使得可以不会给在轮胎2的图像的单个分析方向上存在的可能遮挡或干扰赋予太多的权重。
优选地，在计算时，仅考虑概率分布Pαi(换句话说，图8d的曲线P)具有高于一定阈值的峰值(值或“评分”)的概率分布考虑到低峰值对应于不确定性的情况，这确保了在轮胎2的所获取的图像的特定方向上的遮挡或干扰情况下的鲁棒性。
优选地，在方框111处，如下面的公式所示，最终被归一化：
图9e示意性地代表作为针对所有分析方向α1、α2、...αi、...αn获得的概率分布Pα1、Pα2、...Pαi、...Pαn的2D图像(图8e的类型)的并置的累积概率分布Pmerged。
应该观察到，这些2D图像全都被锚固在同一点(换句话说，在从方框102输入到方框101的选定的中心点Pc处)。因此这些图像可以被映射在轮胎2的二维图像上(在方框100处作为输入接收的图像)，如图9所示。
特别地，图9a-9e分别示出了映射在轮胎2的二维图像上的1、2、3、i和n个2D图像。
可以看出，这n个2D图像的组合导致在轮胎2的二维图像中识别其中所述累积概率分布Pmerged具有最大值的区域A(参见最白的中心点)，换句话，其中像素具有最大强度值的区域A。
回到图5的流程图，在方框112处，算法基于在方框111处确定的归一化的累积概率分布Pnormalized来估计轮胎的中心。
根据本发明的实施例，在其中Pnormalized具有最大绝对值的轮胎2的二维图像的像素k,l中识别轮胎的中心。
然而，考虑到Pnormalized是离散函数(从轮胎2的二维图像的离散分析中获得)，为了使估计更加准确并且为了在中心的估计中还包括图像的针对没有计算的值的像素k,l，根据本发明的优选实施例，通过识别轮胎2的图像的具有所述归一化的累积概率分布Pnormalized的最大值的区域并且计算所述区域的重心来识别轮胎的中心。所述区域在图9e中由区域A示意性地示出。
优选地，这按如下进行：
a)计算Pnormalized的最大绝对值Pmax；
b)选择图像的坐标k,l的像素，使得(换句话说，选择图像的坐标k,l的像素，其具有大于最大值Pmax的一定百分比K的值，例如k＝0.8)；和
c)通过根据以下公式计算所选择的像素的重心来估计轮胎的中心的坐标Ck,Cl：
其中，如上所述，k和l表示所选择的像素的行指数和列指数。
在点b)处存在所述累积概率分布的最大值的不连贯区域的情况下，可以仅考虑包含最大绝对值Pmax的区域。然而，考虑到许多不连贯区域的存在表示所进行的估计的质量差，可替代地或附加地，可以预见由该算法发出错误消息。
在方框113处，该算法检查是否已经完成算法的预定迭代次数。优选地，预定迭代次数至少等于2。随着迭代次数的增加，算法的鲁棒性和准确性增加。优选地，迭代次数选择成使得在一方面的鲁棒性和准确性与另一方面的计算简单性之间找到良好的折衷。例如，可以通过3次或4次迭代获得良好的折衷。
在肯定的情况下，在方框114处，所估计的轮胎的中心的像素Ck,Cl的坐标以三维映射在由第一方向x、第二方向y和旋转轴线Z限定的工作站27的笛卡尔参照系中，如参照方框100在上文描述的那样。之后，在方框115处，算法结束。
另一方面，如果尚未完成算法的预定迭代次数，则算法在方框116处执行在方框102、104和107处相应待分析的选定的中心点Pc、偏移E、潜在对称轴线之间的距离d以及像素数量p的更新；在此之后，从方框101再次开始算法。
特别地，选定的中心点Pc被设定为等于在方框112处估计的轮胎的中心(在算法的第一次迭代时，所述选定的中心点Pc被设定为等于转台35的中心(以像素为单位))。此外，偏移E和距离d的值减小，而相对于潜在对称轴线sij从图像的一侧到另一侧分析的像素数量p增大。这使得能够执行图像的金字塔式分析，这种分析使得能够在第一次迭代时尽管抽样不足(换句话说，通过分析间隔更大的潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim和图像的从潜在对称轴线的一侧到另一侧的较小像素数量p)、但通过分析更大的区域(换句话说，相对于预选定的中心Pc的更大的偏移E)来提供轮胎的中心的快速和粗略估计。另一方面，轮胎的中心的这种粗略估计被使用于连续的迭代中以减少分析区域(换句话说，以减少相对于这种粗略估计的中心考虑的偏移E)并且同时增加图像的采样(换句话说，分析更靠近的对称轴线和更大像素数量p)。该金字塔式分析有利地一方面可以优化轮胎的中心的估计的准确性，另一方面可以优化计算性能。
例如，就偏移E的值而言，可以预见在每次迭代时将其减半或更多，例如，从第一次迭代时的300个像素的值减少到第二次迭代时的150个像素的值，直到最后一次迭代(例如第三次)时的30个像素的值。此外，就潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim之间的距离d而言，可以设置成，在每次迭代中将其减半或更多，例如，从第一次迭代时的10个像素的值减少到第二次迭代时的5个像素的值，直到最后一次迭代(例如第三次)时的1个像素的值。就相对于潜在对称轴线sij从图像的一侧到另一侧分析的像素数量p而言，该像素数量p通过减小位于关注区域150内的图像的像素的采样间距来增加。例如，参考上文显示的均方根偏差公式指数i和j的变化间隙可以等于第一次迭代时的10个像素、第二次迭代时的5个像素和最后一次迭代(例如第三次)时的1像素。
一旦结束轮胎的中心的估计算法，电子单元48便估计轮胎在穿过所估计的中心并垂直于转台35的基本水平的支撑部分36的轴线上的旋转轴线R。
然后电子单元48确定转台35的竖直旋转轴线Z与由此识别的轮胎2的旋转轴线R之间的偏差S。
电子管理单元48因此控制检查工作站27的第一致动器45和/或第二致动器46，并使支撑部分36根据检测到的偏差S按照第一方向x和/或第二方向y移动，直到在水平平面上轮胎的旋转轴线R与转台35的旋转轴线Z对准为止。该对准使得检测到的偏差S小于预定值，例如等于或小于约0.1mm。
在一实施例中，如果由电子单元48确定的偏差S大于某一阈值，则设置成，在执行了适用于使轮胎的旋转轴线R(通过第一次执行轮胎的中心位置的估计算法估计的)与转台35的旋转轴线Z对准的定中操作之后，通过执行上述操作以及尤其是轮胎的中心位置和因此轮胎的旋转轴线R的估计算法来再次重复定中操作。这有利地使得可以改进轮胎的旋转轴线R的位置的估计的可靠性并且因此提高定中操作的可靠性。
之后，拟人机器人臂49在操纵空间中移动，直到使相应检查装置50靠近轮胎2为止。
将检查装置50保持在固定位置，使转台35和轮胎2围绕竖直旋转轴线Z旋转。在该旋转期间，装置50执行对轮胎2的第一轴向半体2a的检查循环。可以在一系列循环中执行这种检查，并且在每个循环中，同一检查工作站27的检查装置50被布置在不同位置中以检查同一轮胎2的不同部分。
应该观察到，一旦定中，轮胎2的旋转轴线R就与转台35的竖直旋转轴线Z基本重合。在这种情况下，拟人机器人臂49可以根据轮胎2的型号有利地定位在指定位置，而不存在轮胎2于转台35上旋转时发生与轮胎2发生碰撞的风险。此外，定中有利地确保在轮胎2旋转期间所获取的图像被适当地聚焦并且位于照相机(多个照相机)的视场内。
一旦检查循环结束，转台35就停止旋转，其中第一方向x与进给方向F对准，并且拟人机器人臂49移动离开轮胎2。
轮胎2因此从第一检查工作站27卸载并且进给到设备18的后续检查工作站27，在该后续检查工作站27中轮胎2以类似于针对第一检查工作站27所描述的方式进行定中和分析。
一旦对轮胎2的第一轴向半体2a的检查结束，优选地在设备18的合适的检查工作站27中以类似于以上针对第一轴向半体2a所述的方式在轮胎的第二轴向半体2b上重复这种检查。

Claims (42)

1.一种用于检查车辆车轮用轮胎(2)的方法，每个轮胎(2)具有旋转轴线(R)，所述方法包括：
-将待检查的轮胎(2)进给到检查工作站(27)，其中所述轮胎(2)的侧壁(11)放置在转台(35)的支撑部分(36)上，其中，所述支撑部分(36)位于一平面上并且所述转台(35)的旋转轴线(Z)垂直于所述平面；
-执行定中操作，所述定中操作适于在所述平面中使所述轮胎(2)的旋转轴线(R)与所述转台(35)的旋转轴线(Z)对准，
其中，所述定中操作包括通过以下操作在所述平面中识别所述轮胎(2)的旋转轴线(R)：
a)根据侧视图获取放置在所述转台(35)的所述支撑部分(36)上的所述轮胎(2)的图像；
b)在所获取的图像中限定n个分析方向α1、α2、...αi、...αn，所述n个分析方向α1、α2、...αi、...αn在一个选定的中心点(Pc)处相交，其中n和i是整数，n>1且1≤i≤n；
c)对于每个分析方向αi：
c1)在所获取的图像中限定与该分析方向αi垂直的m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim，其中m和j是整数，m>1且1≤j≤m；
c2)计算所述图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平，其中，所述对称水平表示所述轮胎(2)的中心位于相应潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim上的概率；
c3)确定表示所述对称水平沿所述分析方向αi的变化的概率分布Pαi；
d)基于通过针对所述分析方向α1、α2、...αi、...αn确定的所述概率分布Pαi的组合获得的累积概率分布Pmerged来确定所述轮胎(2)的中心；
e)在穿过所确定的中心并垂直于所述平面的轴线上识别所述轮胎(2)的旋转轴线(R)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平的所述计算来确定所述概率分布Pαi。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在d)中，通过确定所述图像的其中所述累积概率分布Pmerged具有最大值的区域(A)并计算所述区域(A)的重心来识别所述轮胎(2)的中心。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在d)中，通过选择图像的其中所述累积概率分布Pmerged取高于阈值的值的像素并计算所述像素的重心来识别所述轮胎(2)的中心。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在d)中，通过识别图像的其中所述累积概率分布Pmerged具有最大值的像素来识别所述轮胎(2)的中心。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法设置成，迭代从b)到d)大于或等于1的预定次数，每次取在紧接的前一次迭代中估计的所述轮胎(2)的中心作为选定的中心点(Pc)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在第一次迭代中，所述选定的中心点(Pc)对应于所述转台(35)的中心。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，在每次迭代时，通过分析相对于紧接的前一次迭代更靠近的潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim来获得所述累积概率分布Pmerged。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，在每次迭代时，通过相对于紧接的前一次的迭代沿着减小的偏移E分析潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim来获得所述累积概率分布Pmerged，所述偏移E沿着分析方向αi延伸并且其中心位于所述选定的中心点(Pc)上。
10.根据权利要求1、2、7-9中的任意一项所述的方法，其中，对于每个分析方向αi和对于每个潜在对称轴线sij，通过分析所获取的图像的位于所述图像的相对于潜在对称轴线sij的相对两侧处的像素来计算所述图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，对于每个分析方向αi和对于每个潜在对称轴线sij，通过分析所获取的图像的位于所述图像的相对于所述潜在对称轴线sij的相对两侧处的像素来计算所述图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平，所分析的像素在每次迭代时相对于紧接的前一次迭代在数量上增加。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，对于每个分析方向αi的每个潜在对称轴线sij，在所获取的图像中限定的关注区域(150)内选择所分析的像素。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，对于每个潜在对称轴线sij，所述关注区域(150)关于所述潜在对称轴线sij对称。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，对于每个分析方向αi的每个潜在对称轴线sij，所述关注区域(150)由以下两者之间的相交部限定：具有内半径和外半径的环(151)，所述内半径和外半径的尺寸相应地根据所述轮胎(2)的内半径和外半径的标称值设计；和矩形(152)，所述矩形具有在所述分析方向αi上的主中心线和在所述潜在对称轴线sij上的次中心线。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述矩形(152)具有：沿所述分析方向αi的长度(w)，所述长度大于或等于所述轮胎(2)的外径；和沿所述潜在对称轴线的高度(h)，所述高度基本等于所述轮胎(2)的外半径。
16.根据权利要求1、2、7-9、11、12、15中的任意一项所述的方法，其中，在c2)中，计算所述图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个潜在对称轴线sij的对称水平包括：计算所述图像的位于相对于所述潜在对称轴线sij的一侧上的像素的强度与位于所述图像的相对于所述潜在对称轴线sij的相对一侧上的镜面像素的强度之间的均方根偏差
17.根据权利要求16所述的方法，其中，计算所述图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平包括计算所述均方根偏差的二阶导数。
18.根据权利要求1、2、7-9、11、12、15、17中的任意一项所述的方法，其中，对于每个分析方向αi，如果所确定的概率分布Pαi的最大值低于预定阈值，则在获得所述累积概率分布Pmerged时不考虑该概率分布Pαi。
19.根据权利要求1、2、7-9、11、12、15、17中的任意一项所述的方法，其中，所述累积概率分布Pmerged通过组合所有概率分布Pαi而获得。
20.根据前述权利要求1、2、7-9、11、12、15、17中的任意一项所述的方法，其中，在a)中，利用静止的转台(35)获取所述图像。
21.根据权利要求1、2、7-9、11、12、15、17中的任意一项所述的方法，其中，所述定中操作包括获得在所述平面上所述转台(35)的旋转轴线(Z)与所述轮胎(2)的旋转轴线(R)之间的偏差(S)。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，在存在所述偏差(S)的情况下，所述定中操作包括使所述轮胎(2)在所述平面上相对于所述转台(35)的旋转轴线(Z)移动，直到所述轮胎(2)的旋转轴线(R)与所述转台(35)的旋转轴线(Z)基本对准为止。
23.根据权利要求1、2、7-9、11、12、15、17、22中的任意一项所述的方法，其中，在所述定中操作之后，所述方法设置成，使所述转台(34)与所述轮胎(2)一起围绕所述转台(35)的所述旋转轴线(Z)旋转，并且在所述转台(35)和所述轮胎(2)旋转的同时对所述轮胎(2)执行检查。
24.一种用于检查车辆车轮用轮胎(2)的设备(18)，每个轮胎(2)具有旋转轴线(R)，所述设备(18)包括至少一个检查工作站(27)，所述检查工作站包括：
-围绕旋转轴线(Z)旋转的转台(35)，所述转台具有构造成接收和支撑所述轮胎(2)的侧壁(11)的支撑部分(36)，所述支撑部分(36)位于垂直于所述转台(35)的旋转轴线(Z)的平面上；
-图像获取装置(47)，所述图像获取装置适于根据侧视图获取放置在所述转台(35)的所述支撑部分(36)上的所述轮胎(2)的图像；
-电子单元(48)，所述电子单元构造成管理定中操作，所述定中操作适于在所述平面上使所述轮胎(2)的旋转轴线(R)与所述转台(35)的旋转轴线(Z)对准，其中，所述定中操作包括通过以下操作在所述平面中识别所述轮胎(2)的旋转轴线(R)：
-在所获取的图像中限定n个分析方向α1、α2、...αi、...αn，所述n个分析方向α1、α2、...αi、...αn在一个选定的中心点(Pc)处相交，其中n和i是整数，n>1且1≤i≤n；
其中，对于每个分析方向αi：
在所获取的图像中限定与该分析方向αi垂直的m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim，其中m和j是整数，m>1且1≤j≤m；
计算所述图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平，其中所述对称水平表示所述轮胎(2)的中心位于相应潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim上的概率；
确定表示所述对称水平沿所述分析方向αi的变化的概率分布Pαi；
-基于通过针对所述分析方向α1、α2、...αi、...αn确定的所述概率分布Pαi的组合获得的累积概率分布Pmerged来确定所述轮胎(2)的中心；
-在穿过所确定的中心并垂直于所述平面的轴线上识别所述轮胎(2)的旋转轴线(R)。
25.根据权利要求24所述的设备(18)，其中，基于所述图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平的所述计算来确定所述概率分布Pαi。
26.根据权利要求24或25所述的设备(18)，其中，所述图像获取装置(47)包括照相机，所述照相机被定位成具有与所述转台(35)的旋转轴线(Z)基本重合的光轴。
27.根据权利要求24或25所述的设备(18)，其中，所述至少一个检查工作站(27)包括至少一个致动器(45，46)，所述致动器操作性地连接到所述转台(35)的所述支撑部分(36)，以便使所述支撑部分(36)根据属于所述平面的两个方向(x,y)移动。
28.根据权利要求27所述的设备(18)，其中，所述电子单元(48)构造成控制所述至少一个致动器(45，46)以便使所述转台(35)的所述支撑部分(36)根据所述两个方向(x,y)中的至少一个移动，直到所述轮胎(2)的旋转轴线(R)与所述转台(35)的旋转轴线(Z)基本对准为止。
29.一种用于估计车辆车轮用轮胎(2)的中心的位置的方法，所述方法包括：
a)根据侧视图获取轮胎(2)的图像，所述轮胎的侧壁(11)放置在位于一平面上的支撑部分(36)上；
b)在所获取的图像中限定n个分析方向α1、α、...αi、...αn，所述n个分析方向α1、α2、...αi、...αn在一个选定的中心点(Pc)处相交，其中n和i是整数，n>1且1≤i≤n；
c)对于每个分析方向αi：
c1)在所获取的图像中限定与该分析方向αi垂直的m个潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim，其中m和j是整数，并且m>1且1≤j≤m，和
c2)计算所述图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平，其中所述对称水平表示所述轮胎(2)的中心位于相应潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim上的概率；
c3)确定表示所述对称水平沿所述分析方向αi的变化的概率分布Pαi；
d)基于通过针对所述分析方向α1、α2、...αi、...αn计算得到的所述概率分布Pαi的组合获得的累积概率分布Pmerged来确定所述轮胎(2)的中心的位置。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，基于所述图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平的所述计算来确定所述概率分布Pαi。
31.根据权利要求29或30所述的方法，其中，在d)中，通过确定所述图像的其中所述累积概率分布Pmerged具有最大值的区域(A)并计算所述区域(A)的重心来识别所述轮胎(2)的中心。。
32.根据权利要求29或30所述的方法，其中，在d)中，通过选择所述图像的其中所述累积概率分布Pmerged取高于阈值的值的像素并计算所述像素的重心来识别所述轮胎(2)的中心。
33.根据权利要求29或30所述的方法，其中，在d)中，通过识别所述图像的其中所述累积概率分布Pmerged具有最大值的像素来识别所述轮胎(2)的中心。
34.根据权利要求29或30所述的方法，其中，所述方法设置成，迭代从b)到d)大于或等于1的预定次数，每次取在紧接的前一次迭代中估计的所述轮胎(2)的中心作为选定的中心点(Pc)。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，在每次迭代时，通过分析相对于紧接的前一次迭代更靠近的潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim来获得所述累积概率分布Pmerged。
36.根据权利要求34所述的方法，其中，在每次迭代时，通过相对于紧接的前一次迭代沿着减小的偏移E分析潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim获得所述累积概率分布Pmerged，所述偏移E沿着所述分析方向αi延伸并且其中心位于所述选定的中心点(Pc)上。
37.根据权利要求29、30、35、36中的任意一项所述的方法，其中，对于每个分析方向αi和对于每个潜在对称轴线sij，通过分析所获取的图像的位于所述图像的相对于所述潜在对称轴线sij的相对两侧上的像素来计算所述图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平。
38.根据权利要求34所述的方法，其中，对于每个分析方向αi和对于每个潜在对称轴线sij，通过分析所获取的图像的位于所述图像的相对于所述潜在对称轴线sij的相对两侧上的像素来计算所述图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个的对称水平，所分析的像素在每次迭代时相对于紧接的前一次迭代在数量上增加。
39.根据权利要求37所述的方法，其中，对于每个分析方向αi的每个潜在对称轴线sij，在所获取的图像中限定的关注区域(150)内选择所分析的像素。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，对于每个潜在对称轴线sij，所述关注区域(150)关于所述潜在对称轴线sij对称。
41.根据权利要求39或40所述的方法，其中，对于每个分析方向αi的每个潜在对称轴线sij，所述关注区域(150)由以下两者之间的相交部限定：具有内半径和外半径的环(151)，所述内半径和外半径的尺寸相应根据所述轮胎(2)的内半径和外半径的标称值设计；和矩形(152)，所述矩形具有在所述分析方向αi上的主中心线和在所述潜在对称轴线sij上的次中心线。
42.根据权利要求29、30、35、36、38-40中的任意一项所述的方法，其中，在c2)中，计算所述图像关于所述潜在对称轴线si1、si2、...sij、...sim中的每一个潜在对称轴线sij的对称水平包括：计算所述图像的位于相对于所述潜在对称轴线sij的一侧上的像素的强度与位于所述图像的相对于所述潜在对称轴线sij的相对一侧上的镜面像素的强度之间的均方根偏差
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