CN113167687A - 用于检查轮胎的方法和站 - Google Patents

Abstract

用于检查轮胎的方法和相关站(100)，包括：‑在第一光源(11)开启且第二光源(12)和第三光源(13)处于相对于第一光源(11)沿着所述第一光轴(8)更向后的相应非活动位置的情况下，借助于第一照明系统(6)照射外表面的第一部分，以及在施加压缩力以使表面的第一部分弹性变形的同时，借助于相机获取第一二维图像；‑借助于第一光源(11)、第二光源(12)和第三光源(13)按时间顺序照射外表面的第二部分，其中第二光源(12)和第三光源处于相对于第一光源(11)沿着第一光轴(8)更前进且在第一光轴的更远侧的相应活动位置，以及借助于相机获取表面的第二部分的相应的第二二维图像；‑在第一照明系统(6)关闭的情况下，借助于几乎远心的第二照明系统(7)照射外表面的第三部分，以及借助于相机(5)获取外表面的第三部分的第三二维图像，所述第二照明系统具有第二光轴(9)，所述第二光轴与第一光轴形成大于或等于60°且小于或等于100°的角度。

Description

用于检查轮胎的方法和站

技术领域

本发明涉及用于检查轮胎生产线中的轮胎的方法和站，特别是通过获取轮胎的外表面的二维图像并对其进行后续处理来进行，例如用于检测在轮胎的表面上的可检测缺陷的可能存在。

背景技术

定义

“轮胎”通常是指成品轮胎，即在构造、模制和硫化步骤之后的轮胎，但也可能是指在构造步骤之后并在模制和/或硫化步骤之前的生轮胎。

“胎面带”是指与滚动面进行接触并放置在胎冠部分处的轮胎部分。

“侧壁”是指两个轮胎部分中的一个，所述两个轮胎部分彼此面对并且从胎冠部分的相对侧基本径向发展直至胎圈。

“胎肩”是指胎冠部分和相应侧壁之间连接的每个轮胎部分(换句话说，两个胎肩位于轮胎的两个径向和轴向外圆形“边缘”处)。

轮胎的“外表面”和“内表面”分别是指在轮胎与其安装轮辋联接之后保持可见的表面以及在所述联接之后不再可见的表面。

生产线内的“循环时间”是指全速下正在处理的轮胎通过在其中构造轮胎自身的部件的至少一部分的工作站的最大运输时间，所述生产线包括至少一个工作站(优选地多个工作站)并插入用于轮胎生产的装备中。例如，循环时间可以包括在大约20秒和大约120秒之间。

关于几何元件(例如，直线、平面、表面等)“垂直”是指这些元件(或与之平行并彼此相关(incident)的元件)形成90°+/-15°，优选地90°+/-10°的角度。

关于前述几何元件“平行”是指这些元件(或与之平行并彼此相关的元件)形成0°+/-15°，优选地0°+/-10°的角度。

术语“光学”、“光”和类似术语指的是所使用的电磁辐射，所述电磁辐射的光谱的至少一部分落在光学波段的扩大邻域内，但不必严格落在光学波段(即400nm至700nm)内，例如，光学波段的该扩大邻域可以是从紫外至红外的范围(例如，波长包括在大约100nm和大约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状源(在点状源情况下将只有一条射线)产生的光辐射对应于入射在该点上并具有将源的每个点与表面的所述点连接的直线传播方向的一组光线，其中这些射线中的每一个都与入射在该点上的总光功率的一部分相关联。

入射在表面的点中的“定向光辐射”是指这样的光辐射，对于其而言，存在以该点为顶点且大小小于或等于π/8球面度的立体角，至少75％的总光功率，优选至少90％的总光功率，更优选所有光功率位于所述立体角内。

“漫射光辐射”是指非定向光辐射。

入射在表面的点中的“掠射光辐射”是指这样的光辐射，其入射在表面的点上的总光功率的至少75％与在每个所述点处相切于所述表面的平面所形成的入射角小于或等于60°，优选小于或等于50°。

“远心照明系统”是指构造成发射彼此平行的光线束的照明系统。

“几乎远心照明系统”是指远心照明系统或构造成发射形成小于或等于15°的角度(“发散角”)的光线束的系统。该定义参考总发射射线的至少90％，优选总发射射线的至少95％。

几乎远心照明系统的“光轴”是指光线束传播的平均方向。

“数字图像”或等效地“图像”通常表示典型地包含在计算机文件中的数据集，其中，空间坐标的元组(每个元组对应于一像素)的有限集(典型地，二维和矩阵的，即N行x M列)中的坐标的每个元组(典型地，每对坐标)与对应的数值集(其可以代表不同幅值)相关联。例如，在单色图像中(诸如，灰度级或者“灰度等级”图像)，这种数值集由有限尺度(典型地，256水平或色调)中的单个值构成，该值例如代表在显示时空间坐标的相应元组的亮度(或强度)水平。彩色图像代表另一示例，其中，数值集代表多个颜色或通道的亮度水平，典型为原色(例如，在RGB编码中，原色为红色、绿色和蓝色，而在CMYK编码中，原色为青色、品红色、黄色和黑色)。术语“图像”不必意味着图像的真实显示。

对特定“数字图像”(例如，在轮胎上初始获取的数字图像)的任何提及更一般地包括能够通过对所述特定数字图像实施的一种或多种数字处理(诸如，例如滤波、均衡、平滑、二值化、阈值化、形态转换(开孔，等等)、导数或积分计算等等)获得的任何数字图像。

“高清晰度图像”是指分辨率小于或等于10微米的图像。

术语表面的“二维图像”或“2D”意思是表示这样的数字图像，所述数字图像的每个像素与代表表面的反射率/漫射率和/或颜色的信息相关联，例如由普通相机或数字相机(例如，CCD)检测到的图像。

术语表面的“三维图像”或“3D”是指这样的数字图像，所述数字图像的每个像素与表面高度信息相关联。

“数码相机”或简称“相机”表示这样的光电装置，其适于获取数字图像并包括：数字图像传感器(或简称“传感器”)，所述数字图像传感器定义图像平面；和相机镜头(所述相机镜头被认为具有圆柱对称性，尽管本发明不局限于仅仅这些相机镜头)。

“传感器”是指一组光敏元件(称为“像素”)，所述一组光敏元件能够例如通过CCD或CMOS技术将入射光转换为电信号。术语像素用于表示传感器的单个光敏元件和形成如上定义的数字图像的单个元件两者。

相机的“光轴”是指相机镜头的对称轴。

相机的“焦平面”是指由相机镜头聚焦在传感器上的物点平面，即来自焦平面的每个物点的射线会聚在图像平面上的相应点中。

“线性相机”是指其传感器(称为“线性传感器”)具有根据矩形矩阵排列的像素的相机，所述矩形矩阵的一个维度比另一个维度大得多，通常大于至少两个数量级。通常，传感器的像素行的数量包括在1和4之间，列的数量大于1000。术语“行”和“列”是常规使用的并且可以互换。线性相机的特征在于物镜线，位于相机的焦平面与垂直于它并穿过(在其主要维度的方向上)线性传感器的平面(称为“光学平面”)之间的相交部上，并且它适用于获取布置在物镜线处的表面的线性部分的图像(称为“线性图像”，其在像素上的尺寸等于线性传感器的尺寸)。

术语“沿着相机的光轴向后”、“沿着相机的光轴前进”等是指沿着平行于光轴并从相机朝照明系统定向(或换句话说从相机朝焦平面定向)的位置。

“表面的线性部分”是指表面的这样的部分，所述部分的一个维度比与其垂直的另一个维度大得多，通常大于至少两个数量级。表面的线性部分的较小维度通常小于或等于0.1mm。

“浮现的扭曲帘线”是指这样的缺陷(通常在胎面凹槽的底面处)，其中织物或金属帘线(例如，成0度)从弹性体材料“扭曲(twisted)”，暴露于空气而完全缺乏其上方的弹性体材料或在任何情况下(更典型地)其存在在弹性体材料下方是可见的，因为与所需厚度相比弹性体材料的厚度太薄。在这种情况下，帘线上方的弹性体材料具有“扭曲帘线”形状(因此得名)。

现有技术

典型地，轮胎具有在操作期间绕其旋转轴线的大体环面结构，并且所述轮胎具有垂直于旋转轴线的轴向中面，所述轴向中面典型地是(基本)几何对称平面(例如，忽略可能的微小不对称部，例如，胎面花纹和/或内部结构)。

在用于车辆车轮的轮胎的生产和构造过程的背景中，认识到需要对所生产的产品实施质量检查，以为了防止有缺陷的轮胎或无论如何不符合设计规格的轮胎可能投放市场和/或为了逐步调节所使用的设备和机器以便改进和优化在制造过程中实施的操作的执行。

WO 2014/020485 A1描述了一种用于检测轮胎表面上的浮现的扭曲帘线的方法和设备。

WO 2017/109689 A1描述了一种用于检查轮胎生产线中的轮胎站，包括数字图像获取系统和照明系统，数字图像获取系统具有线性相机，照明系统包括光源以及用于获得高光强和低发散(几乎远心)的光束的光学透镜系统。

WO 2017/103872 A1描述了一种用于检查轮胎的方法和相应的装置，包括：通过第一光源照射表面的第一部分并获取表面的第一部分的第一图像；将第二和第三光源从离焦平面的距离大于第一光源离焦平面的距离的第一非活动构造移动到离焦平面的距离等于或小于第一光源离焦平面的距离的活动构造；通过第一、第二和第三光源中的至少一个照射表面的第二部分并获取表面的第二部分的至少一个对应的第二图像。

WO 2017/103873 A1描述了一种用于检查轮胎的方法和相应的设备，包括：使表面的第一部分变形；照射表面的第一变形部分；获取表面的第一变形部分的第一图像；照射表面的第二未变形部分；获取表面的第二未变形部分的第二图像；以及处理第一和第二图像以检测缺陷。

WO2016/088040 A1描述了一种用于检查轮胎的设备和方法。所述设备包括：第一控制单元，其包括多个控制工具；第二控制单元，其包括多个控制工具；以及倾斜和运输装置，其可操作地介于第一控制单元和第二控制单元之间。第一控制单元、第二控制单元以及倾斜和运输装置限定了由每个轮胎逐步地经过的控制路径。第一控制单元和第二控制单元包括构造成对轮胎的相应轴向半体执行相同检查的相同控制工具。倾斜和运输装置构造成使轮胎绕垂直于轮胎的主旋转轴线并且属于轮胎的轴向中面的倾斜轴线倾斜。

发明内容

在轮胎质量检查的背景中，本申请人想要通过光学获取表面的2D和3D数字图像(优选是高清晰度图像)来检查轮胎的整个表面(内表面和外表面)。这些图像随后进行处理，以便检测在表面上或表面附近的缺陷的可能存在。所寻找的缺陷可以例如是轮胎表面的不规则部或轮胎表面上的不规则部(未硫化的化合物、形状改变等)、结构不平整、切口、表面上存在异物等等。

本申请人已经观察到，为了要在轮胎生产装备内“在线”使用检查，有利的是检查本身在低于或对应于循环时间的缩短时间中、在低成本和/或负担下进行。

在这种背景下，本申请人认为在不同的图像获取条件下获取和分析轮胎的外表面的二维图像是有利的，以便识别各种各样的缺陷类型。

例如，如WO 2017/103872 A1中所述，对按时间顺序用漫射光、右掠射光和左掠射光照射的(通常未变形的)表面的2D图像的分析可以提供用于缺陷识别的有用信息。事实上，可以计算右掠射光中的图像和左掠射光中的图像之间的差异，以用于获得关于表面的高度轮廓的信息。以这种方式，可以使用差值图像来突出可能存在的浮凸和/或凹陷(例如浮雕文字、凹坑、切口等)，或区分表面颜色污渍，并在处理漫射光中的图像时考虑这种信息以寻找缺陷。

此外，如WO 2017/103872 A1和WO 2017/103873 A1中所述，对经受局部弹性变形并用漫射光照射的外表面的特定部分的2D图像进行分析，可以提供用于缺陷(例如胎体移位和切口)识别的有用信息。事实上，在存在切口的情况下，特别是切口具有根据轮胎的圆形发展部的发展部的情况下(特征是完美匹配的边缘——其中没有材料去除或缺乏)，它们的识别特别困难。通过适当地使靠近待检查表面部分的轮胎区域变形，可以减小表面部分的外曲率半径，从而突出在侧壁和胎肩处的任何缺陷，特别是胎体移位和其它切口或孔，因为正常外凸面的突出倾向于会“打开”这些缺陷的边缘或轮廓，使它们在随后的图像处理中更可识别。

此外，对用高光强度和低发散度的光(几乎远心的光)照射的胎面表面的2D图像进行分析可以允许检测特别重要但同时难以识别的缺陷，例如在胎面上的浮现的扭曲帘线，如WO 2014/020485 A1和WO 2017/109689 A1中所述。

本申请人已经观察到，虽然上述文献对于检测轮胎中特定类型的缺陷是有用的，但是，为了检测更广泛的多种缺陷类型，对于每个特定族系的缺陷应该使用具有用于识别特定缺陷的特定特征的不同装置。例如，应该使用诸如WO 2017/109689 A1中描述的设备用于扭曲帘线和诸如WO 2017/103872 A1中描述的不同设备用于具有和不具有局部压缩变形的2D图像。然而，提供各自具有用于识别不同缺陷类型的不同特征的不同装置增加了轮胎检查线的复杂性和成本。此外，提供不同的装置需要在处于分析步骤时装置持续移动接近轮胎，而在不同装置处于分析步骤时移动远离轮胎。这增加了循环时间，因为所谓的“死时间”是相当可观的，其中，发生未使用装置的移动，但是是避免不同装置之间的碰撞或干涉所需的。

本申请人还已经观察到，除了所需时间之外，在工业环境中对轮胎进行检查的根本重要性的另一方面是检查站所占用的总体物理空间，尤其是装备中的负担区域(称为站的“占地面积”)。

因此，本申请人已经面临这样的问题：在低成本、特别是具有与轮胎生产线的循环时间和轮胎生产的工业环境的空间(如WO 2016/088040中所述)兼容的减少的时间和物理空间的情况下，通过对轮胎的外表面部分的2D图像进行光学获取来检测轮胎的某些类型缺陷，诸如，例如胎面上的扭曲帘线或侧壁或胎肩的外表面上的胎体移位。

最后，本申请人已经发现，通过将两个不同的照明系统与单个相机集成在一起，可以在不同的照明条件下使用相同的获取设备获取轮胎的外表面部分的2D图像，同时保持检查设备在空间中紧凑且可易于管理，因此尊重与循环时间相关的空间限制和约束，以及由轮胎的另外处理装置(例如变形装置)规定的空间限制。

根据第一方面，本发明涉及一种用于检查轮胎的方法。

优选地，提供待检查的轮胎。

优选地，提供用于获取所述轮胎的表面的二维图像的获取系统。

优选地，所述获取系统包括相机、第一照明系统和第二照明系统，其中相机具有第一光轴，其中第一照明系统包括第一光源、第二光源和第三光源，其中第二光源和第三光源中的每一个可以在相对于第一光源沿着所述第一光轴更前进且在所述第一光轴的更远侧的相应活动位置和相对于第一光源沿着所述第一光轴更向后的相应非活动位置之间移动，其中第二照明系统是几乎远心的并且其具有第二光轴，所述第二光轴与第一光轴形成大于或等于60°且小于或等于100°的角度。

优选地，在所述第一光源开启且所述第二光源和第三光源处于相应非活动位置的情况下，借助于所述第一照明系统照射所述轮胎的外表面的第一部分，以及在外表面的所述第一部分附近将压缩力施加到所述轮胎的所述表面上以使外表面的所述第一部分弹性变形的同时，借助于所述相机获取外表面的所述第一部分的第一二维图像。

优选地，借助于所述第一光源、第二光源和第三光源按时间顺序照射所述轮胎的外表面的第二部分，其中所述第二光源和第三光源处于相应活动位置，以及借助于所述相机获取外表面的所述第二部分的相应的第二二维图像。

优选地，在所述第一照明系统关闭的情况下，借助于所述第二照明系统照射所述轮胎的外表面的第三部分，以及借助于所述相机获取外表面的所述第三部分的第三二维图像。

根据不同的方面，本发明涉及一种用于检查轮胎生产线中的轮胎的站。

优选地，所述站包括构造成使轮胎绕其旋转轴线旋转的支撑件。

优选地，所述站包括用于检查轮胎的设备。

优选地，所述站包括移动构件，设备安装到所述移动构件上以在空间中移动。

优选地，所述站包括变形装置，所述变形装置构造成将压缩力施加到所述轮胎的表面上。

优选地，所述设备包括框架、固定到框架的法兰，所述法兰用于将所述框架连接到所述移动构件。

优选地，所述设备包括用于获取所述轮胎的表面的二维图像的获取系统，所述获取系统安装到所述框架上。

优选地，所述获取系统包括相机、第一照明系统和第二照明系统，其中相机具有第一光轴，其中第一照明系统包括第一光源、第二光源和第三光源，并且其中第二照明系统是几乎远心的，并且其具有第二光轴，所述第二光轴与第一光轴形成大于或等于60°且小于或等于100°的角度。

优选地，所述设备包括致动器，用于使第二光源和第三光源中的每一个在相对于第一光源沿着所述第一光轴更前进且在所述第一光轴的更远侧的相应活动位置和相对于第一光源沿着所述第一光轴更向后的相应非活动位置之间移动。

本申请人认为，在两个可移动光源的活动和非活动位置的第一照明系统和几乎远心的第二照明系统在功能上与相同相机相结合，允许在彼此非常不同的照明条件下并且还在轮胎的其它处理装置(例如变形装置)的存在下获取外表面的二维图像。

特别地，在第二光源和第三光源的非活动位置，由于第二光源和第三光源保持在更向后的位置因此不会撞击变形装置和/或轮胎表面本身的事实，可以使第一光源接近保持非常靠近变形装置的表面的第一部分。以这种方式，例如可以检测具有匹配边缘的切口。为了清楚地识别，这种类型的缺陷需要相对高功率的照明和接近轮胎的变形部分，即设备非常靠近变形装置的定位，否则一旦远离发生变形的区域，由变形装置打开的切口就会“闭合”。处于非活动位置的设备具有这种方法所需的紧凑性。

在第二光源和第三光源的活动位置(通常在没有变形装置的压缩的情况下，即在未变形的轮胎的情况下)，可以按时间顺序使用所有三个光源来获取具有三种不同照明的表面的基本相同部分的三个2D图像用，以获得对后续处理有用的丰富信息(例如以计算左右掠射光的图像的差值图像并将其与漫射光的图像进行比较，如上所述)。

第二照明系统进一步允许获取具有相对于轮胎的表面强烈准直且掠射的光的2D图像，例如对检测从胎面浮现的扭曲帘线有用。

相同的上述设备的使用取代了至少两个不同的设备的使用，所述至少两个不同的设备专用于在轮胎的不同照明和/或操纵条件下获取外表面的图像，所述至少两个设备将相应地需要两个不同的移动构件，结果增加了检查站的整体占地面积(或者它们需要更换相同移动构件上的两个设备，结果增加了获取时间)。

此外，两个彼此非常不同的照明系统与相同相机的集成大大简化了用于轮胎内外表面的完整2D+3D检查的整个站，以及在不同的获取步骤中不同的设备的移动操作。

从这个角度来看，本申请人已经出人意料地发现，尽管存在第二照明系统，但可以获取与第一照明系统相关联的图像，并且反之亦然，与此同时在设备的空间中进行定位和/或移动方面没有很大障碍，即与其它照明系统撞击轮胎和/或轮胎的其它处理装置(例如变形装置)的风险相关的障碍。

本发明在上述方面的一个或多个方面中还可具有下述的一个或多个优选特征。

优选地，所述设备包括一个且仅一个相机。

优选地，所述压缩力借助于变形装置施加。

优选地，所述变形装置包括压缩辊(通常为惰辊)和用于将压缩辊推靠在轮胎的外表面上的相应致动器。以这种方式，在轮胎的旋转期间局部地获得变形。

优选地，所述相机是线性相机，具有光学平面、焦平面以及属于焦平面和光学平面的物镜线(物镜线以第一光轴为中心)。以这种方式，通过合并线性相机获取的线性图像来获取整个图像。

优选地，表面的所述第一部分和/或表面的所述第二部分借助于所述第一光源利用漫射光辐射来照射。

优选地，所述第一光源构造成利用漫射光辐射来照射所述第一光轴与相机的焦平面、更优选地所述物镜线之间的相交部处的焦点。

优选地，表面的所述第二部分借助于所述第二光源和第三光源中的每一个利用掠射光辐射来照射，所述掠射光辐射更优选地来自相机的光学平面的相对侧。

优选地，所述第二光源和第三光源中的每一个构造成分别在相对于光学平面的相对侧利用掠射光辐射来照射所述焦点。

优选地，计算分别由所述第二光源和第三光源照射的表面的所述第二部分的所述相应的第二二维图像之间的差值图像。

以这种方式，利用漫射光获得的图像本身已经提供了关于可能的表面缺陷的存在和/或性质的有用信息。此外，差值图像可以提供有关表面的高度轮廓的信息，这进而对于分析漫射光中的图像有用。

优选地，所述第二光源和第三光源中的每一个包括具有垂直于所述第一光轴、更优选地平行于所述光学平面的主发展部的单个子源。以这种方式，物镜线的照明和/或源组的整体负担被优化。

优选地，至少在活动位置中，所述第二光源和第三光源相对于所述第一光源、更优选地相对于相机的光学平面对称地布置。以这种方式，掠射光是平衡的。

优选地，所述第一光源相对于所述光学平面对称地布置。

优选地，所述第一光源包括第一子源和第二子源，所述第一子源和所述第二子源布置在所述光学平面的相对侧，并且各自具有垂直于所述第一光轴、更优选地平行于所述光学平面的主发展部。以这种方式，在物镜线上产生漫射光。

优选地，所述框架包括优选地刚性的主体，所述法兰、所述相机和所述第一光源刚性地固定到所述主体。

在一个实施例中，所述第二照明系统刚性地固定到主体。以这种方式，简化了设备的结构。

在一个实施例中，所述第二照明系统可移动地固定到主体，并且所述设备包括用于使第二照明系统在活动位置和相对于活动位置沿着所述第一光轴更向后的非活动位置之间移动的另外致动器。以这种方式，当不需要第二照明系统时，它可以从照明区移动远离以减少与轮胎和/或其它操纵装置碰撞的风险。

优选地，所述移动构件具有穿过所述法兰(优选地垂直于所述法兰的联接表面)的末端移动轴线，优选地设备的旋转移动轴线。

优选地，所述主体具有沿着所述移动轴线的主发展部。以这种方式，设备的移动变得容易。

优选地，所述第一光轴平行于所述移动轴线。

优选地，所述框架包括相对于主体可移动的第一元件和第二元件，所述第二光源和第三光源分别刚性地固定到所述第一元件和第二元件。

优选地，所述第二光源和第三光源中的每一个分别固定到第一元件和第二元件的自由端。以这种方式，设备纤细轻巧，并且减少了负担。

优选地，通过绕相应的旋转轴线旋转，使所述第二光源和第三光源中的每一个在相应活动位置和相应非活动位置之间移动。

优选地，所述第一元件和第二元件铰接到框架的所述主体，更优选地在第一元件和第二元件的相应受约束端处铰接，以能够绕相应的旋转轴线旋转。根据本申请人，通过光源的旋转进行的移动在结构上简单且快速。

优选地，每个旋转轴线垂直于所述第一光轴，更优选地平行于相机的光学平面。以这种方式，元件的旋转对应于光源的快速移动。

优选地，每个旋转轴线穿过所述主体，更优选地在主体的远离所述法兰的端部部分处穿过。

优选地，第二光源和第三光源的所述相应非活动位置在框架的所述主体的近侧，甚至更优选地邻近框架的所述主体。以这种方式，可移动元件通过简单的旋转在最大负担的活动位置和最小负担的非活动位置之间移动，在非活动位置，光源与框架的主体相邻。以这种方式，可移动元件在光源的非活动位置中的整体负担是有限的。

优选地，所述致动器包括插置在框架的所述主体与分别所述第一元件和第二元件之间的第一致动器和第二致动器。

优选地，所述第一致动器和第二致动器中的每一个具有铰接到框架的所述主体的第一端和相对于第一端可移动的第二端，所述第二端铰接到相应的所述第一元件或第二元件，更优选地铰接到插置在相应的第二光源或第三光源与所述相应的旋转轴轴线之间的点。以这种方式，致动器对设备的整体负担的贡献是有限的。

优选地，所述第一致动器和第二致动器中的每一个是沿着致动方向起作用的线性致动器。以这种方式，可移动元件的旋转根据第三类杠杆的原理进行。

优选地，所述第一致动器和第二致动器中的每一个是缸体，其具有与主体和相应的第一元件或第二元件之间的一个成一体的腔室以及与主体和相应的第一元件或第二元件之间的另一个成一体的活塞。

优选地，每个致动器是电动的、气动的、液压的或油动的，更优选气动的。以这种方式，两个可移动光源的移动以结构简单、轻便、经济的方式并且几乎没有负担地实现。

优选地，所述设备包括命令和控制单元，所述命令和控制单元构造成激活所述获取系统，用于获取：外表面的第一部分的第一二维图像，外表面的所述第一部分通过所述第一照明系统照射，其中所述第一光源开启，所述第二光源和第三光源处于相应非活动位置，同时在外表面的所述第一部分附近将所述压缩力施加到所述轮胎的所述表面上以使外表面的所述第一部分弹性变形；外表面的第二部分的相应的第二二维图像，外表面的所述第二部分通过所述第一光源、第二光源和第三光源按时间顺序分别照射，其中所述第二光源和第三光源处于相应活动位置；以及外表面的第三部分的第三二维图像，外表面的所述第三部分通过所述第二照明系统照射，其中所述第一照明系统关闭。

优选地，提供用于检查轮胎的所述设备和所述设备的移动构件。

优选地，在所述第一二维图像的所述获取、相应的第二二维图像的所述获取和所述第三二维图像的所述获取之间移动所述设备，更优选地借助于设备的所述移动构件来移动。

优选地，在所述第一光源开启且所述第二光源和第三光源处于相应非活动位置的情况下，借助于所述第一照明系统照射所述轮胎的外表面的一个或多个另外第一部分，以及分别在外表面的所述一个或多个另外第一部分附近将压缩力施加到所述轮胎的所述表面上以分别使外表面的所述一个或多个另外第一部分弹性变形的同时，借助于所述相机分别获取外表面的所述一个或多个另外第一部分的一个或多个另外第一二维图像。优选地，在外表面的所述第一部分和/或外表面的所述一个或多个另外第一部分的所述照射期间，以及在外表面的所述第一部分的所述第一二维图像的所述获取期间和/或在外表面的所述一个或多个另外第一部分的所述一个或多个另外第一二维图像的所述分别获取期间，所述第二照明系统关闭。以这种方式，在图像获取期间设备的整体加热、能量消耗和光线干扰是有限的。

优选地，在表面的所述第三部分的所述照射和获取所述第三二维图像期间，所述第二光源和第三光源处于相应非活动位置。在这方面增强了设备的定位自由度。

优选地，所述第二光源和第三光源在相应非活动位置是关闭的。以这种方式，在图像获取期间设备的整体加热、能量消耗和光线干扰是有限的。

优选地，借助于所述第一光源、第二光源和第三光源按时间顺序照射所述轮胎的外表面的一个或多个另外第二部分，其中所述第二光源和第三光源处于相应活动位置，以及借助于所述相机分别获取外表面的所述一个或多个另外第二部分的一个或多个另外相应的第二二维图像。

优选地，在所述第一照明系统关闭的情况下，借助于所述第二照明系统照射所述轮胎的外表面的一个或多个另外第三部分，并且借助于所述相机分别获取外表面的所述一个或多个另外第三部分的一个或多个另外第三二维图像。

优选地，外表面的所述第一部分、第二部分和第三部分中的每一个是外表面的圆周部分。

优选地，外表面的所述一个或多个另外第一部分、第二部分和第三部分中的每一个是外表面的圆周部分。

以这种方式，检查整个圆周发展部的表面。

优选地，外表面的所述第一部分和/或外表面的所述一个或多个另外第一部分属于以下中的一个或多个：所述轮胎的胎肩、侧壁和胎圈。

优选地，所述压缩力施加在以下中的一个或多个上：所述轮胎的胎肩、侧壁和胎圈。例如，当表面的第一(或另外第一)部分属于胎肩时，压缩力施加在侧壁上，和/或当表面的第一(或另外第一)部分属于侧壁时，压缩力施加在胎肩上。本申请人认为，主要通过局部变形可检测到的缺陷(例如具有匹配边缘的切口)通常存在于轮胎的胎肩或侧壁处，因此有利地借助于变形装置在这些区域中的一个或两个中施加压缩。

优选地，外表面的所述第二部分和/或外表面的所述一个或多个另外第二部分属于以下中的一个或多个：所述轮胎的胎肩、侧壁和胎圈。第二光源和第三光源处于活动位置的设备允许获取外表面的这些部分，从而可能完成由检查站中的其它设备获取的漫射光和掠射光中的视图，优化它们的紧凑性和速度。

优选地，外表面的所述第三部分和/或外表面的所述一个或多个另外第三部分属于所述轮胎的胎面。事实上，浮现的扭曲帘线通常是在这个区域。

优选地，待检查的所述轮胎布置成以侧壁水平地放置。

优选地，所述支撑件构造成支撑以侧壁放置的轮胎。

优选地，设备的所述移动构件是机器人臂。

优选地，设备的所述移动构件是拟人机器人臂。

优选地，设备的所述移动构件是具有至少五个轴的拟人机器人臂。

附图说明

图1示出了根据本发明的用于检查轮胎的设备的局部示意透视图，其中第二光源和第三光源处于活动位置；

图2示出了图1的设备的局部示意侧视图；

图3示出了图1的设备的局部示意仰视图；

图4示出了图1的设备的局部示意透视图，其中第二光源和第三光源处于非活动位置；

图5a-5d示意性且未按比例地示出了图1的设备在使用期间的四个相应可能的位置和构造；

图6示意性且部分地示出了根据本发明的用于检查轮胎的站。

具体实施方式

从本发明的一些示例性但非排它性实施例的详细描述中，进一步的特征和优点将变得更加明显。

下文将参考附图阐述该描述，附图仅用于指示性而因此非限制性目的。

参考图6，附图标记100表示用于检查轮胎生产线中的轮胎的站。

优选地，站包括支撑件120(例如回转环)，所述支撑件构造成支撑以侧壁水平地放置的轮胎101并且使轮胎绕其(优选竖直布置的)旋转轴线140旋转。

附图标记105表示上侧壁，附图标记104表示上胎肩，附图标记103表示胎面。

站100包括用于检查轮胎的设备1。

优选地，站包括移动构件102(仅示意性地示出)，设备1安装到所述移动构件上以用于其在空间中的移动。优选地，设备的移动构件是具有至少五个轴的拟人机器人臂。

站100优选地包括变形装置30(仅在图5a和5b中示意性地示出)，所述变形装置构造成将压缩力施加到轮胎的表面上。示例性地，变形装置30包括压缩辊31(通常为惰辊)和用于保持压缩辊31以推力抵靠轮胎的外表面的相应致动器32。变形装置的其它结构或功能细节可以例如如WO 2017/103873 A1中所述。

设备1包括框架2和一体地固定到框架的法兰3，所述法兰用于将框架本身连接到移动构件。

设备1包括安装到框架2上的轮胎表面的二维图像的获取系统4，所述获取系统包括相机5、第一照明系统6和第二照明系统7。

优选地，设备包括有且仅有一个相机5。

有利地，相机5是线性相机，具有第一光轴8、光学平面15、焦平面16以及属于焦平面和光学平面的物镜线17(在图1中用双箭头示出)。

优选地，第一照明系统6包括第一光源11、第二光源12和第三光源13。

第二照明系统7是几乎远心的并且它具有第二光轴9，所述第二光轴与第一光轴8形成的角度示例性地等于大约80°。在未示出的实施例中，如果需要，前述第二照明系统7可以由其自身的致动器在操作位置和非操作位置之间致动以进一步限制整体尺寸。

优选地，设备包括致动器14，用于使第二光源12和第三光源13在相对于第一光源11沿着第一光轴8更前进且在第一光轴8的更远侧的相应活动位置(在图1-3和5c中示例性地示出)和相对于第一光源11沿着第一光轴8更向后的相应非活动位置(在图4、5a、5b、5d和6中示例性地示出)之间移动。

优选地，第二光源12和第三光源13都包括(或由其组成)具有垂直于第一光轴8且平行于光学平面15的主发展部的单个子源。

优选地，处于活动和非活动位置的第二光源12和第三光源13相对于第一光源11和相对于相机的光学平面15对称地布置。以这种方式，第二光源12和第三光源13都构造成相应地从相对于光学平面15的相对侧利用掠射光辐射来照射物镜线17。

优选地，第一光源11包括(或由其组成)第一子源11'和第二子源11”，所述第一子源和第二子源相对于光学平面15对称地布置并且各自具有垂直于第一光轴8且平行于光学平面15的主发展部。以这种方式，第一光源11构造成利用漫射光辐射来照射物镜线17。

示例性地，每个子源由LED带组成。

优选地，框架2包括更优选地刚性的主体20，法兰3、相机5、第一光源11和第二照明系统7刚性地固定到所述主体。

图中，附图标记10表示移动构件102的末端移动轴线的方向，其示例性地为设备1的穿过法兰3、优选垂直于法兰3的联接表面3'的旋转移动轴线。

优选地，主体具有沿移动轴线10的主发展部，并且第一光轴8平行于移动轴线10。

优选地，框架包括可相对于主体20移动的第一元件21和第二元件22，第二光源12和第三光源13分别刚性地固定在其自由端。

优选地，第一元件21和第二元件22在相应的受约束端铰接到框架2的主体，以能够绕垂直于第一光轴8且平行于光学平面15的相应旋转轴线25旋转。

优选地，第二光源12和第三光源13的相应非活动位置邻近框架的主体20。

优选地，致动器14包括用于第一元件21和第二元件22两者的相应气缸，所述气缸具有铰接到主体20的腔室和铰接于插置在相应第一光源12或第二光源13和相应旋转轴线25之间的点中的活塞。

优选地，设备包括构造成激活获取系统5的命令和控制单元50。在图中未示出的替代实施例中，命令和控制单元50相对于框架2是远程的。

获取系统4，特别是第一照明系统6和第二照明系统7的进一步结构和/或操作细节可以是已知类型，例如如WO 2017/109689 A1和/或WO 2017/103872 A1中所述。

优选地，设备1不包括除了获取系统4之外的另外数字图像获取系统。

本发明的用于检查轮胎的方法可以使用站100示例性地实施。

随后的图像获取的数量和顺序纯粹是示例性的。

在本说明书和权利要求书中，“之前”、“第二”、“第三”等表述并不一定意味着相应的时间或空间序列。

待检查的轮胎101布置成以侧壁水平地放置在支撑件120上方，所述支撑件旋转以使轮胎绕其旋转轴线140旋转。

用于检查轮胎的设备1借助于移动构件102接近轮胎并且在于外表面的第一部分附近将压缩力施加到轮胎的表面上以使所述第一部分弹性变形的同时借助于获取系统4获取轮胎的外表面的第一部分的第一二维图像。示例性地(图5a)，外表面的第一部分是侧壁105的外表面的圆周部分并且属于轮胎的相对于轴向中面150的上半部分，并且压缩力施加在胎肩104上。

第一二维图像是通过合并由相机5在外表面的第一线性部分的相应序列上获取的第一二维线性图像的序列而形成的，所述第一线性部分属于外表面的第一部分，并且由于轮胎的旋转，依次位于物镜线17处。在获取期间，外表面的每个第一线性部分借助于第一光源11利用漫射光辐射来照射(通常与相机同步的频闪)，优选地其中第二光源12、第三光源13和第二照明系统7关闭。在获取期间，压缩辊31在与被获取的第一线性部分相邻的区域中压靠胎肩，从而突出其曲率以打开具有匹配边缘的切口(或其它缺陷)。由于第二光源12和第三光源13处于它们各自的非活动位置，即折回靠近框架的主体20，可以使第一光源非常靠近待获取的线性部分，而无碰撞风险。

优选地，通过设备的移动构件102移动设备1、以及移动变形装置30，并且通过相同的设备1重复上述操作以通过在侧壁105上施加压缩力而获得上胎肩104的外表面的另外第一圆周部分的另外第一二维图像(图5b)。

优选地，使变形装置30移动远离，并且在第二光源12和第三光源13处于相应活动位置的情况下获取轮胎的外表面的第二部分的三个第二二维图像。示例性地(图5c)，外表面的第二部分是侧壁105的外表面的圆周部分并且属于轮胎的上半部分。

为此目的，设备1通过移动构件102移动于合适的位置，并且第二光源12和第三光源13借助于致动器50向前旋转。

通过以快速时间序列且互斥的方式激活第一光源11、第二光源12和第三光源13，分别以漫射光、右掠射光和左掠射光来照射外表面的每个第二线性部分，以获取相应的第二二维线性图像，所述第二二维线性图像优选地彼此交错。优选地，第二照明系统7保持关闭。

三幅第二二维图像是通过合并二维线性图像的相应序列而获得的。优选地，计算分别用右掠射光和左掠射光照射的表面的第二部分的相应第二二维图像之间的差值图像。

优选地，通过移动构件102移动设备1并且通过相同设备1在关闭第一照明系统6的情况下借助于相机5获取外表面的第三部分的第三二维图像。示例性地(图5d)，外表面的第三部分是胎面103的外表面的圆周部分。

为此目的，胎面的外表面的每个第三线性部分借助于第二照明系统7利用几乎远心的光进行照射(其中第二光源12和第三光源13处于相应非活动位置)，并且获取对应的线性图像。第三二维图像是通过合并由相同相机5获取的第三二维线性图像的序列而获得的。

从上文可以理解，本发明的设备在设备通过移动构件102的适当移动以及第二光源12和第三光源13的适当移动之后利用彼此非常不同的照明条件并且还在处理装置的存在下在获取特别是胎肩、侧壁和胎面处的外表面的图像方面特别通用。

Claims (20)

1.一种用于检查轮胎的方法，包括：

提供待检查的轮胎(101)；

提供用于获取所述轮胎的表面的二维图像的获取系统(4)，其中所述获取系统(4)包括相机(5)、第一照明系统(6)和第二照明系统(7)，其中相机具有第一光轴(8)，其中第一照明系统(6)包括第一光源(11)、第二光源(12)和第三光源(13)，其中第二光源(12)和第三光源(13)中的每一个能够在相对于第一光源(11)沿着所述第一光轴(8)更前进且在所述第一光轴的更远侧的相应活动位置与相对于第一光源(11)沿着所述第一光轴(8)更向后的相应非活动位置之间移动，并且其中第二照明系统(7)是几乎远心的并且它具有第二光轴(9)，所述第二光轴与第一光轴形成大于或等于60°且小于或等于100°的角度；

借助于所述第一照明系统(6)照射所述轮胎的外表面的第一部分，其中所述第一光源(11)开启且所述第二光源(12)和第三光源(13)处于所述相应非活动位置，以及在外表面的所述第一部分附近将压缩力施加到所述轮胎的所述表面上以使外表面的所述第一部分弹性变形的同时借助于所述相机获取外表面的所述第一部分的第一二维图像；

借助于所述第一光源(11)、第二光源(12)和第三光源(13)按时间顺序照射所述轮胎的外表面的第二部分，其中所述第二光源(12)和第三光源(13)处于所述相应活动位置，以及借助于所述相机获取外表面的所述第二部分的相应的第二二维图像；

借助于所述第二照明系统(7)照射所述轮胎的外表面的第三部分，其中所述第一照明系统(6)关闭，以及借助于所述相机(5)获取外表面的所述第三部分的第三二维图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其中表面的所述第一部分和/或表面的所述第二部分借助于所述第一光源(6)利用漫射光辐射来照射。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中表面的所述第二部分借助于所述第二光源(12)和第三光源(13)中的每一个利用掠射光辐射来照射，所述掠射光辐射更优选地来自相机的光学平面的相对侧。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括通过绕垂直于所述第一光轴(8)的相应旋转轴线(25)旋转来在所述相应活动位置和所述相应非活动位置之间移动所述第二光源(12)和第三光源(13)中的每一个。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括借助于所述第一照明系统(6)照射所述轮胎(101)的外表面的一个或多个另外第一部分，其中所述第一光源(11)开启且所述第二光源(12)和第三光源(13)处于所述相应非活动位置，以及分别在外表面的所述一个或多个另外第一部分附近将所述压缩力施加到所述轮胎的所述表面上以分别使外表面的所述一个或多个另外第一部分弹性变形的同时借助于所述相机分别获取外表面的所述一个或多个另外第一部分的一个或多个另外第一二维图像。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在外表面的所述第一部分和/或外表面的所述一个或多个另外第一部分的所述照射期间，以及在外表面的所述第一部分的所述第一二维图像的所述获取期间和/或在外表面的所述一个或多个另外第一部分的所述一个或多个另外第一二维图像的所述分别获取期间，所述第二照明系统(7)关闭。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在表面的所述第三部分的所述照射和所述第三二维图像的所述获取期间，所述第二光源(12)和第三光源(13)处于所述相应非活动位置。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二光源(12)和第三光源(13)在所述相应非活动位置是关闭的。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括借助于所述第一光源(11)、第二光源(12)和第三光源(13)按时间顺序照射所述轮胎的外表面的一个或多个另外第二部分，其中所述第二光源(12)和第三光源(13)处于所述相应活动位置，以及借助于所述相机(5)分别获取外表面的所述一个或多个另外第二部分的一个或多个另外相应的第二二维图像。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括借助于所述第二照明系统(7)照射所述轮胎的外表面的一个或多个另外第三部分，其中所述第一照明系统(6)关闭，以及借助于所述相机分别获取外表面的所述一个或多个另外第三部分的一个或多个另外第三二维图像。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中外表面的所述第一部分、第二部分和第三部分中的每一个是外表面的圆周部分，其中外表面的所述第一部分和/或外表面的所述一个或多个另外第一部分属于以下中的一个或多个：所述轮胎的胎肩、胎侧和胎圈，并且其中所述压缩力施加以下中的一个或多个上：所述轮胎的胎肩、胎侧和胎圈。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中外表面的所述第二部分和/或外表面的所述一个或多个另外第二部分属于以下中的一个或多个：所述轮胎的胎肩、胎侧和胎圈。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中外表面的所述第三部分和/或外表面的所述一个或多个另外第三部分属于所述轮胎的胎面(103)。

14.一种用于检查轮胎生产线中的轮胎的站(100)，站包括：

支撑件(120)，其构造成使轮胎(101)绕其旋转轴线(140)旋转；

用于检查轮胎的设备(1)；

移动构件(102)，设备(1)安装到所述移动构件上以在空间中移动；

变形装置(30)，其构造成将压缩力施加到所述轮胎的表面上，

其中设备(1)包括：框架(2)；法兰(3)，其固定到框架，用于将所述框架连接到所述移动构件；获取系统(4)，其用于获取所述轮胎的表面的二维图像，所述获取系统安装到所述框架上，

其中所述获取系统(4)包括相机(5)、第一照明系统(6)和第二照明系统(7)，其中相机具有第一光轴(8)，其中第一照明系统(6)包括第一光源(11)、第二光源(12)和第三光源(13)，其中第二照明系统(7)是几乎远心的并且它具有第二光轴(9)，所述第二光轴与第一光轴(8)形成大于或等于60°且小于或等于100°的角度，

并且其中设备(1)包括致动器(14)，其用于使第二光源(12)和第三光源(13)中的每一个在相对于第一光源(11)沿着所述第一光轴(8)更前进且在所述第一光轴的更远侧的相应活动位置与相对于第一光源(11)沿着所述第一光轴(8)更向后的相应非活动位置之间移动。

15.根据权利要求14所述的站(1)，其中所述变形装置(30)包括压缩辊(31)和用于将压缩辊推靠在轮胎的外表面上的相应致动器(32)，并且其中所述照相机(5)是具有光学平面(15)、焦平面(16)以及属于焦平面和光学平面的物镜线(17)的线性相机。

16.根据权利要求14至15中任一项所述的站(1)，其中所述第一光源(11)构造成利用漫射光辐射来照射相机的所述第一光轴和焦平面之间的相交部处的焦点(P)，并且其中所述第二光源(12)和第三光源(13)中的每一个构造成分别在相对于光学平面(15)的相对侧利用掠射光辐射来照射所述焦点(P)。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的站(1)，其中所述第二光源(12)和第三光源(13)中的每一个包括具有垂直于所述第一光轴(8)的主发展部的单个子光源，其中至少在活动位置，所述第二光源(12)和第三光源(13)相对于所述第一光源(11)对称布置，其中所述第一光源(11)相对于所述光学平面对称布置并且它包括第一子源和第二子源，所述第一子源和所述第二子源布置在光学平面(15)的相对侧并且各自具有垂直于所述第一光轴(8)的主发展部。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的站(1)，其中所述框架(2)包括主体(20)，所述法兰、所述相机和所述第一光源刚性地固定到所述主体，其中所述第二照明系统(7)刚性地固定到主体，或者它可移动地固定到主体并且所述设备包括用于使第二照明系统在活动位置和相对于该活动位置沿着所述第一光轴(8)更向后的非活动位置之间移动的另外致动器，其中所述移动构件(102)具有穿过所述法兰(3)的端部移动轴线(10)，并且其中所述主体(20)具有沿着所述移动轴线(10)的主发展部。

19.根据权利要求18所述的站(1)，其中所述框架(2)包括相对于主体(20)能够移动的第一元件(21)和第二元件(22)，所述第二光源(12)和第三光源(13)分别刚性地固定到所述第一元件和第二元件，其中所述第一元件(21)和第二元件(22)在第一元件(21)和第二元件(22)的相应受约束的端部处铰接到框架的所述主体，以便能够绕垂直于所述第一光轴(8)的相应旋转轴线(25)旋转。

20.根据权利要求14至19中任一项所述的站(1)，其中所述设备(1)包括命令和控制单元(50)，其构造成激活所述获取系统(4)以用于获取：

外表面的第一部分的第一二维图像，所述第一照明系统(6)照射外表面的所述第一部分，其中所述第一光源(11)开启且所述第二光源(12)和第三光源(13)处于所述相应非活动位置，同时在外表面的所述第一部分附近将所述压缩力施加到所述轮胎的所述表面上以使外表面的所述第一部分弹性变形；

外表面的第二部分的相应的第二二维图像，所述第一光源(11)、第二光源(12)和第三光源(13)按时间顺序分别照射外表面的所述第二部分，其中所述第二光源(12)和第三光源(13)处于所述相应活动位置，以及

外表面的第三部分的第三二维图像，所述第二照明系统(7)照射外表面的所述第三部分，其中所述第一照明系统(6)关闭。

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