CN109416243A - 胎圈测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供一种用于确定轮胎部件参数的系统。该系统可包括背景表面、用于测量相对于参照表面的参数的第一测量装置以及至少部分位于该第一测量装置和参照表面之间的支撑表面，其中，该支撑表面用于支撑所述轮胎组件。该参数与所述背景表面上的尺寸相对应。

Description

胎圈测量系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年2月12日提交的美国临时申请序列号第62/394,733号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
车辆轮胎通常具有位于最内直径处的两个环形胎圈环，其为轮胎提供了环向强度和结构完整性。胎圈(bead)还在轮胎安装到轮辋的位置提供硬度。通常通过将金属线缠绕在卡盘或筒(通常称为成型器)的外周上的凹槽中来制造胎圈。胎圈也可以由单线形成。
通常，单个制造设施可以生产具有不同尺寸和形状的多种类型的胎圈。胎圈的多个参数需要在制造过程后进行测量以便进行质量把控进而确保高质量的成品。例如，胎圈的某些参数通常须落入0.005英寸的公差范围内以满足既定的质量标准。通常测量的参数包括轮胎胎圈的内径、高度、宽度、以及重量。现有的一些测量装置在进行测量时与轮胎胎圈接触，因此可能在测量过程中使轮胎胎圈变形并可能掩盖其他缺陷。
因此，需要提供一种精准的测量系统，其能测量多种类型和尺寸的轮胎胎圈并且在测量过程中无需与轮胎胎圈过分接触。
发明内容
当前实施例提供了一种用于确定轮胎部件参数的系统。该系统可具有背景表面、用于测量背景表面上的尺寸的第一测量装置和至少部分位于第一测量装置和背景表面之间的支撑表面，其中支撑表面用于支撑轮胎组件。所述参数可以对应于背景表面上的尺寸。
所述测量装置可包括具有近心透镜的第一相机。
该系统可包括第二测量装置，用于直接确定所述轮胎部件的第二参数。
所述第二测量装置可包括具有远心透镜的第二相机。
第三测量装置可包括具有远心透镜的第三相机，其中第三测量装置用于确定轮胎部件的第三参数。
至少一个称重传感器可至少部分位于所述背景表面和所述支撑表面之间。所述至少一个称重传感器可用于测量该轮胎部件的重量。
该系统可包括限定所述支撑表面的透明主体。
该系统可具有邻接表面，其中该邻接表面用于将轮胎部件定位在测量位置处。
附图说明
图1所示为用于确定胎圈部件的至少一个参数的系统的实施例的透视图；
图2所示为位于图1所示实施例的系统的支撑面的胎圈部件在具有近心透镜的相机视角下的示意图；
图3所示为用于确定胎圈部件参数的系统的部分示意图，该系统包括具有第二背景表面的延伸部；
图4所示为用于确定胎圈部件参数的系统的示意图，该系统包括具有腔体的主体。
具体实施方式
图1示出了系统110，用于确定轮胎部件的一个或多个参数。轮胎部件以环形主体为例，例如轮胎胎圈102。系统110可以替代地或附加地用于确定其他圆形或环形主体(或其他形状的主体)的参数。
系统110可包括支撑表面112，支撑表面112用于支撑轮胎胎圈102(或其他部件)。支撑表面112可以由透明主体114限定，例如玻璃片，透明塑料片等。在示例性的实施例中，透明主体114为低杂质玻璃片(例如，由Starphire制造的超清碱石灰浮法玻璃(ultra-clear soda-lime float glass)。在一些实施例中，支撑表面112可包括标记或其他视觉标识，其在确定参数的过程中指示轮胎胎圈110的正确放置。透明主体114可以由框架120保持。
支撑表面112下方设置有背景表面118。在一个非限制性示例中，背景表面118可基本平行于支撑表面112并且可以与支撑表面112间隔大约4英寸(但是也可以采用任意其他合适的间隔)。优选地背景表面118从第一测量装置150的视角可见，第一测量装置150可包括第一相机130。除第一相机130之外或作为第一相机130的替代，第一测量装置150可包括任何其他非接触检测或测量装置(例如，光学传感器等)。还可以包括背光源(backlight)用以照亮背景表面。在一些实施例中，背景表面118由背光源限定。背景表面118可以设置为与第一相机130最佳兼容。例如，背景表面118可以被均匀地抛光，可以包括特定颜色，或者可以包括第一相机特别敏感的其他视觉标志或其他标记(indicia)。
第一相机130可以是高分辨率相机，例如2900万像素的AVT(Allied VisionTechnologies)高分辨率相机，其具有诸如爱特蒙特光学(Edmund Optics)的焦距为35mmF-Mount透镜之类的近心透镜(entocentric lens)。第一相机130可以具有任何其他合适类型的透镜(例如，远心透镜(telecentric lens))。第一测量装置150可以额外地包括图像识别和处理软件，和/或可以电连接到用于识别和处理由第一相机130提供的图像数据的计算机156，以获得测量结果。例如，第一相机130以及第一测量装置150的相关图像识别和处理软件，和/或计算机156可以用于识别和测量从第一测量装置150的透镜的视角的背景表面118的视图中的任何中断或不连续，可以相对于支撑表面112校准第一测量装置150的透镜的角度。例如，由第一相机130提供的图像的每个像素可以与在校准期间确定和/或设置的特定距离相关联。
为了说明，第一相机130可面向支撑表面112和背景表面118，使得支撑表面112的至少一部分和背景表面118的至少一部分位于第一相机130的视场内。当轮胎胎圈102或其他部件放置在支撑表面112上时，背景表面118(如上所述，可以是背光的(backlit))的至少一部分可能被阻挡在第一相机130的视场之外。图2中具有视场131的图像210表示了由第一相机所视的图像。应当注意的是，图像210可以仅以数据的形式存在(例如在测量装置150或计算机156内)。
第一测量装置150可以用于利用软件来测量对应于轮胎胎圈102的内径参数的尺寸d1。参考图2，图像210的第一部分218对应于从第一相机130的视角的背景表面118的未阻挡部分，而第二部分202对应于背景表面118的被轮胎胎圈102阻挡的部分。例如，测量装置150和/或计算机156可以识别如尺寸d1所述的尺寸并确定其长度。第一相机130和/或计算机156可以附加地或替代地用于识别和测量任何其他尺寸。
在一些实施例中，第一相机130可以具有提供锥形视场(如视场131所示)的近心透镜。优选地，近心透镜通常具有较大的最大工作距离(即，从第一相机130的透镜到正在被测量的部件的最大距离)。此外，近心透镜能够观看较大面积(特别是当放置在距离支撑表面112相对较大的距离处时，因为观看区域将随着距离而增加)，从而为系统110提供观察和测量不同类型和尺寸的轮胎胎圈102的能力。在一个非限制性实施例(仅出于说明性目的)中，第一相机130的近心透镜可以放置在距离支撑表面112大约36英寸处，系统110能够测量内径范围从大约12英寸到大约25英寸的胎圈。优选地，可以使用第一相机130测量许多不同类型和尺寸的胎圈，而无需对系统110的部件进行明显的位置调整或更换。
当测量尺寸d1(图2)以确定轮胎胎圈102的内径参数时，近心透镜的放大效果(例如，随着距离增加而减小的表观尺寸)可能需要测量校正，例如，当轮胎胎圈102的最小内径不直接邻近支撑表面112时(例如，当轮胎胎圈102具有圆形横截面时，使得最小内径在支撑表面112上方的某个高度)。当某些变量是已知的(例如，从相机透镜到支撑表面112的距离和在支撑表面112上方的测量尺寸的高度)时，可以通过使用三角测量原理对测量的尺寸进行转换以确定参数。在一个示例中，如上所示，对应于轮胎胎圈102的内径的图2中的尺寸d1，可以通过第一测量装置150测量。然后可以将尺寸d1结合到数学序列中以确定轮胎胎圈102的内径参数的真实尺寸。例如，当感测到的尺寸d1的半径、轮胎胎圈102与第一相机130的距离、以及最小内径在支撑表面112上方的高度是已知的时，可用三角法确定轮胎胎圈102的实际内径参数。
参考图1，系统110可额外地包括具有第二相机132的第二测量装置152和/或具有第三相机134的第三测量装置154。如图1所示，对第二测量装置154的第二相机132进行定向以使得其视场基本平行于第一相机130的视场131，但是并非在所有实施例中都需要这样。与第一相机130类似，第二相机132可以使用背景表面118。测量装置152可以用于确定轮胎胎圈102的第二参数，例如，如图所示的轮胎胎圈102的高度。
第二相机132可以是具有远心透镜的相机，用于直接测量轮胎胎圈102的第二参数(例如，高度)。远心透镜能够在不放大的情况下产生其对象的正交视图(orthographicview)，因此，图像放大可以与物体的距离或位置无关。可以使用的远心透镜的一个示例可以是由奥普图工程股份有限公司(Opto Engineering)制造的TCCR23056透镜。第二相机132的远心透镜可以放置在支撑表面112上方，进而使得轮胎胎圈102落入放置在支撑表面112上的远心透镜的工作范围(例如，可以从大约1.5英寸到大约4.5英寸)内。由此，第二相机132的远心透镜可以直接测量轮胎胎圈102的第二参数(例如，高度)。此处，表述“直接测量”意味着可以在不需要校正由于与透镜的距离所产生的放大的情况下完成测量。该直接测量还可与轮胎胎圈102相对于第二相机132的视场的位置无关。优选地，使用具有远心透镜的第二相机132可以在测量第二参数之前将精确放置轮胎胎圈的必要性降至最低，并且可以允许运行系统110以确定轮胎胎圈102的多个尺寸和变化的第二参数。利用远心透镜的测量装置通常也能够实现高度精确的测量。
如图1所示，可以对第三测量装置154的第三相机134进行定向，使得其视场基本垂直于第二相机132和第一相机130的视场。第三测量装置154可以用于确定轮胎胎圈102的第三参数(例如，轮胎胎圈102的宽度)。与第二相机132类似，第三相机134可以具有远心透镜，使得第三测量装置154能够直接测量第三参数。优选地，提供具有远心透镜的第三相机134可以允许直接确定轮胎胎圈102的多个尺寸和变化的第三参数，并且不需要轮胎胎圈102在支撑表面112上的精确定位。在一些实施例中，可以提供具有第二背景表面138的延伸部136。第二背景表面138可通常位于第三相机134的视场中，并且可设置成与第三相机134最佳兼容并且提供相对于轮胎胎圈102的对比度。类似于第一背景表面118，第二背景表面138可以是背光源和/或可以由背光源限定。
在一些实施例中，参考图1，系统110可包括一个或多个定位装置，例如一个或多个邻接表面122和124。邻接表面122和124可被包括在框架120上，框架120至少部分地支撑透明主体114。除此之外，或者作为替代，可以由支撑表面112提供延伸部(例如图3中所示的延伸部136)，该延伸部可以包括至少一个邻接表面，用于对轮胎胎圈102进行恰当定位。第二相机132可以相对于邻接表面122和124进行放置，由此，当轮胎胎圈102放置成与邻接表面122和124接触时，轮胎胎圈102与第二相机132的视场基本对齐，使得第二相机132可以测量轮胎胎圈102的第二参数(例如，高度)。优选地，邻接表面122和124可以简化测量系统中轮胎胎圈102在支撑表面112上的正确定位，以便系统110能够获得测量结果，从而提供增强的制造效率和提升的测量结果的准确度。此外，可以调整第三相机134的位置，使得轮胎胎圈102在与邻接表面122和124接触时位于第三相机134的透镜的工作范围内的一距离处。例如，如图所示当第三摄像机134至少部分地位于在两个框架构件126和128之间时，框架构件126和128包含相应的邻接表面122和124，这可以被实现。
可以想到的是，第三相机134的位置为垂直可调的(手动或自动)以对应于轮胎胎圈102的宽度(例如，当测量具有相对大的宽度的轮胎胎圈102时，可以向上调节第三相机134以确保轮胎胎圈102的整个宽度落入第三相机134的远心透镜的视野内。或者，支撑表面112的位置可以是可调的。在一些实施例中，第三相机134的视场的大小可以是足够的，由此不需要这种垂直调整。
系统110可以包括测量装置，该测量装置用于测量放置在支撑表面112上的部件(例如，轮胎胎圈102)的质量或重量。例如，如图1所示，至少一个称重传感器(load cell)170可操作地连接到支撑表面112。称重传感器170可以放置在框架120下面，框架120支撑透明主体114。在示例性实施例中，可以将一个称重传感器放置在支撑透明主体114的框架120之下且与透明主体114的四个角中的每一个相对应的位置处。当使用多个称重传感器时，校准的称重传感器上的力的总和(即，总的力减去当没有部件放置在支撑表面上时称重传感器上所提供的重力)将对应于放置在支撑表面112上的轮胎胎圈102(和/或另一部件)的重量。称重传感器可以将测得的重量提供给计算机156。
在一些实施例中，如图4所示，系统110可包括具有腔体162的主体160。如图所示，支撑表面112可限定腔体162的底部的至少一部分。第一相机130(如以上参考图1的描述)可以位于腔体162的顶部附近。第二相机132和第三相机134(如以上参考图1的描述)可以位于腔体162内或者可以位于腔体162之外，但是面向腔体162以观察支撑表面112上的部件。腔体162可以包括可以在测量轮胎胎圈102或其他部件时关闭的门(未示出)。优选地，在测量至少一个参数期间封闭腔体162可以基本避免环境光进入腔体162。因此，上述背光源可以基本成为腔体162内提供光的唯一来源。由此可以减少环境光的干扰并提高上述测量装置的准确度和精度。可以想到的是，腔体162内的壁和其他表面可以进行优化，使得由背光源提供的光产生的反射大致被消除或者不会干扰相机的操作。
可以想到的是，在一些实施例中，上述系统110可以是较大装配线的一部分，其中轮胎胎圈自动地放置在支撑表面112(图1中)上，例如通过使用输送机系统。此外，在一些实施例中，系统110的主体160(图4中示出)可以具有脚轮(castor)，因此可以是可移动的，这有利于制造环境中的存储和便携性。
当前实施例是优选的，因为它们可以提供对轮胎部件的物理参数(例如轮胎胎圈的内径，高度，宽度和重量)的测量而不会在测量过程中扭曲外形。这带来了高度准确和精确的测量。另外，可以使用单个系统测量各种不同尺寸部件的参数。另外，轮胎部件可以轻易且快速地放入系统中和从中移除。

Claims (20)

1.一种用于确定轮胎部件的至少一个参数的系统，其特征在于，所述系统包括：
背景表面；
第一测量装置，用于测量所述背景表面上的尺寸；以及
至少部分位于所述第一测量装置和所述背景表面之间的支撑表面，所述支撑表面用于支撑所述轮胎部件；
其中，所述轮胎部件包括第一参数，所述第一参数对应于所述第一测量装置相对于所述背景表面所观测的所述尺寸。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量装置包括具有近心透镜的第一相机。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括第二测量装置，用于直接确定所述轮胎部件的第二参数。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二测量装置包括具有远心透镜的第二相机。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括第三测量装置，所述第三测量装置包括具有远心透镜的第三相机，其中所述第三测量装置用于确定所述轮胎部件的第三参数。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于，还包括至少一个称重传感器，所述至少一个称重传感器至少部分位于所述背景表面和所述支撑表面之间，并用于测量所述轮胎部件的重量。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，还包括限定所述支撑表面的透明主体。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于，还包括邻接表面，其中所述邻接表面用于将所述部件定位在测量位置处。
9.一种用于确定轮胎胎圈的至少一个参数的系统，其特征在于，所述系统包括：
用于支撑所述轮胎胎圈的支撑表面；以及
至少一个非接触式测量装置，所述至少一个非接触式测量装置用于测量对应于轮胎胎圈的第一参数的第一尺寸和对应于第二轮胎胎圈的第二尺寸，所述轮胎胎圈由所述支撑表面支撑。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述至少一个测量装置包括具有近心透镜的第一相机。
11.根据权利要求9-10中任一项所述的系统，其特征在于，还包括背景表面，其中所述至少一个测量装置用于测量由所述至少一个测量装置在所述背景表面上观测的尺寸。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的系统，其特征在于，所述至少一个测量装置包括第一测量装置和第二测量装置，其中，所述第二测量装置用于直接确定所述轮胎胎圈的第二参数而不接触所述轮胎胎圈。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述第二测量装置包括具有远心透镜的第二相机。
14.根据权利要求9-13中任一项所述的系统，其特征在于，还包括可操作地连接到所述支撑表面的称重传感器。
15.根据权利要求9-14中任一项所述的系统，其特征在于，还包括限定所述支撑表面的透明主体。
16.一种确定轮胎部件的参数的方法，其特征在于，所述方法包括：
将所述轮胎部件支撑在支撑表面上；
用第一相机观测背景表面，其中所述支撑表面至少部分地位于所述背景表面和所述相机之间；
从所述相机的视角测量所述背景表面的被阻挡部分的第一尺寸；以及
基于所述第一尺寸确定第一参数。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述相机包括近心透镜。
18.根据权利要求16-17中任一项所述的方法，其特征在于，还包括用第二测量装置直接测量所述轮胎胎圈的第二参数。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述第二测量装置包括具有远心透镜的相机。
20.根据权利要求16-19中任一项所述的方法，其特征在于，还包括利用称重传感器测量所述轮胎部件的重量，所述称重传感器可操作地连接到所述支撑表面。
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