DE102019217712A1 - Method for measuring an open or an overlapping connection point of a material layer during the manufacture of a green tire - Google Patents

Method for measuring an open or an overlapping connection point of a material layer during the manufacture of a green tire Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Vermessung einer offenen oder einer überlappenden Verbindungsstelle einer Materiallage bei der Fertigung eines Reifenrohlings in einer Reifenaufbaumaschine mit folgenden Schritten:- Projektion mindestens eines Musters auf die Aufbautrommel, wobei das Muster mehrere in axialer Richtung versetzte Streifen umfasst und auf der Aufbautrommel keine Materiallage liegt und von zumindest einer Kamera aufgezeichnet wird,- Auflegen der Materiallage auf eine in Drehbewegung versetzte Aufbautrommel,- Projektion des mindestens einen Musters auf die Aufbautrommel mit der Materiallage, wobei das Muster durch die Drehbewegung der Aufbautrommel in mehreren nacheinander von zumindest einer Kamera aufgezeichneten Bildern eine Vielzahl von paralleler Streifen auf der Aufbautrommel und der Materiallage erzeugt, derart, dass der Materiallagenanfang und das Materiallagenende von der Kamera jeweils als seitlicher Versatz der Streifen bildlich erfasst wird,- Auswertung der Daten in einer rechnerbasierten Bildverarbeitungssoftware und Abgleich mit Daten bzw. einem Steuerungsalgorithmus der Reifenaufbaumaschine.Das Verfahren gestattet es, mit großer Genauigkeit und Geschwindigkeit den Spleiß von Materiallagen und Unregelmäßigkeiten im Zentrum der Materiallage, die auf eine Aufbautrommel aufgebracht werden, berührungslos zu kontrollieren.Method for measuring an open or an overlapping connection point of a material layer during the production of a green tire in a tire building machine with the following steps: projection of at least one pattern onto the building drum, the pattern comprising several axially offset strips and no material layer lying on the building drum and is recorded by at least one camera, - placing the material layer on a building drum set in rotation, - projection of the at least one pattern onto the building drum with the material layer, the pattern being a plurality of images recorded one after the other by at least one camera due to the rotating movement of the building drum generated by parallel strips on the building drum and the material layer, in such a way that the beginning of the material layer and the end of the material layer are each captured by the camera as a lateral offset of the strips, - evaluation of the data in a computer The process allows the splicing of material layers and irregularities in the center of the material layer, which are applied to a building drum, to be controlled without contact with great accuracy and speed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung einer offenen oder einer überlappenden Verbindungsstelle einer Materiallage bei der Fertigung eines Reifenrohlings in einer Reifenaufbaumaschine.The invention relates to a method for measuring an open or an overlapping connection point of a material layer during the manufacture of a green tire in a tire building machine.

Die Ausformung von Materiallagenspleißen im Reifenaufbau ist ein wichtiger Faktor, welcher die Haltbarkeit eines Reifens oder den Fahrkomfort des Reifens beeinflusst. Sind überlappende Verbindungsstellen bzw. Spleiße beispielsweise zu groß, bilden sie am fertig vulkanisierten Reifen unansehnliche Einschnürungen, sind die zu klein, bilden sie eine Schwachstelle, die zur Beulenbildung oder zum Ausfall des Reifens im Reifenaufbauprozess führen kann. Derzeit werden Materiallagenspleiße meist manuell mit Linealen oder Messschiebern nachgemessen. Nachteilig dabei ist, dass diese Messung relativ ungenau ist und auch von der tagesspezifischen Verfassung des Bedieners abhängt. Zudem vergeht für das manuelle Messen eine gewisse Zeit, die Verzögerungen in der Produktion verursacht. Es sind auch automatische Messmethoden bekannt, welche mit Triangulation arbeiten. Diesbezüglich wird beispielsweise das Lichtschnittverfahren verwendet, bei welchem eine Linie koaxial zur Rotationsachse auf die Materialoberfläche bzw. Aufbautrommel projiziert wird. Dafür sind starke Laser erforderlich, welche eine Gefährdung des Bedieners darstellen können. Darüber hinaus ist die Geschwindigkeit solcher Systeme begrenzt, sodass beispielsweise bei einer Materialfördergeschwindigkeit von 2 m/s lediglich alle 2,0 mm eine Linie aufgezeichnet werden kann. Dies ist für eine präzise Spleißvermessung nicht ausreichend.The formation of material layer splices in the tire structure is an important factor which influences the durability of a tire or the driving comfort of the tire. If overlapping connection points or splices are too large, for example, they form unsightly constrictions on the finished vulcanized tire; if they are too small, they form a weak point that can lead to the formation of dents or failure of the tire during the tire building process. At present, material layer splices are mostly measured manually with rulers or callipers. The disadvantage here is that this measurement is relatively imprecise and also depends on the day-specific condition of the operator. In addition, manual measurement takes a certain amount of time, which causes delays in production. Automatic measurement methods are also known which work with triangulation. In this regard, the light section method is used, for example, in which a line is projected coaxially to the axis of rotation onto the material surface or building drum. This requires powerful lasers, which can pose a risk to the operator. In addition, the speed of such systems is limited, so that, for example, at a material conveying speed of 2 m / s, a line can only be recorded every 2.0 mm. This is not sufficient for a precise splice measurement.

Aus der DE 10 2012 016 587 A1 ist ein Verfahren zur Kontrolle von Spleißen von Reifenaufbaumaterialien bekannt, bei welchem das Reifenaufbaumaterial, wie Gürtellagen, Karkasslagen und dergleichen, auf die Gürtel- bzw. Karkasstrommel aufgebracht wird und dabei unter mindestens einer Laserquelle bewegt wird, sodass diese eine streifen- oder punktförmige Lichtfläche auf das Reifenaufbaumaterial projiziert. Eine externe oder in die Laserquelle integrierte, auf die Lichtfläche gerichtete Kamera ermittelt den Höhenverlauf der Oberfläche der Trommel und des Reifenaufbaumaterials während des Auflegens des Materials auf die Trommel. Die Auswertung der Daten erfolgt mittels eines Rechners. Mit diesem Verfahren lassen sich zwar während und nach dem Aufwickeln der betreffenden Materiallage eine Aussage über die Beschaffenheit des Spleißes feststellen und auch, ob der Spleiß als überlappender, stumpfer oder als offener Spleiß hergestellt wurde, die vorgenommene Ermittlung des Höhenprofils und die erforderliche Überwachung mittels einer Flächenkamera ist mit einem großen Rechenaufwand verbunden und auch hinsichtlich der Exaktheit der Messung verbesserungswürdig.From the DE 10 2012 016 587 A1 A method for controlling splicing of tire building materials is known, in which the tire building material, such as belt plies, carcass plies and the like, is applied to the belt or carcass drum and is moved under at least one laser source so that it has a strip-like or point-like light surface the tire building material is projected. An external camera or a camera which is integrated into the laser source and aimed at the light surface determines the height profile of the surface of the drum and the tire building material while the material is being placed on the drum. The data is evaluated using a computer. With this method, a statement can be made about the nature of the splice during and after the winding of the relevant material layer and also whether the splice was made as an overlapping, blunt or open splice, the determination of the height profile and the necessary monitoring by means of a Area scan camera is associated with a great deal of computing effort and also needs improvement in terms of the accuracy of the measurement.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches es gestattet, mit größerer Genauigkeit und Geschwindigkeit den Spleiß von Materiallagen, die auf eine Aufbautrommel aufgebracht werden, zu kontrollieren, wobei das Verfahren im laufenden Produktionsprozess, berührungslos sowie automatisch durchführbar sein soll.The invention is thus based on the object of providing a method which allows the splicing of material layers that are applied to a building drum to be controlled with greater accuracy and speed, the method being feasible in the ongoing production process, contactlessly and automatically should be.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit folgenden Schritten:

  • • Projektion mindestens eines Musters auf die Aufbautrommel, wobei das Muster mehrere in axialer Richtung versetzte Streifen umfasst und auf der Aufbautrommel keine Materiallage liegt und von zumindest einer Kamera aufgezeichnet wird,
  • • Auflegen der Materiallage auf eine in Drehbewegung versetzte Aufbautrommel,
  • • Projektion des mindestens einen Musters auf die Aufbautrommel mit der Materiallage, wobei das Muster durch die Drehbewegung der Aufbautrommel in mehreren nacheinander von zumindest einer Kamera aufgezeichneten Bildern eine Vielzahl von paralleler Streifen auf der Aufbautrommel und der Materiallage erzeugt, derart, dass der Materiallagenanfang und das Materiallagenende von der Kamera jeweils als seitlicher Versatz der Streifen bildlich erfasst wird,
  • • Auswertung der Daten in einer rechnerbasierten Bildverarbeitungssoftware und Abgleich mit Daten bzw. einem Steuerungsalgorithmus der Reifenaufbaumaschine.
The object set is achieved according to the invention with a method with the following steps:
  • • Projection of at least one pattern onto the building drum, the pattern comprising several strips offset in the axial direction and no material layer lying on the building drum and being recorded by at least one camera,
  • • Placing the material layer on a building drum set in rotation,
  • • Projection of the at least one pattern onto the building drum with the material layer, the pattern generating a multitude of parallel stripes on the building drum and the material layer through the rotary movement of the building drum in several images recorded one after the other by at least one camera, in such a way that the beginning of the material layer and the The end of the material layer is captured by the camera as a lateral offset of the strips,
  • • Evaluation of the data in a computer-based image processing software and comparison with data or a control algorithm of the tire building machine.

Gemäß der Erfindung wird als Basis der Vermessung ein seitlicher Versatz von projizierten Streifen herangezogen. Die Messung kann während des Aufbaus auf der Bautrommel mit einer hohen Geschwindigkeit erfolgen, in Abhängigkeit von der Auflösung und der Qualität der Kamera. Da durch eine Vielzahl von Streifen der Materiallagenanfang und das Materiallagenende exakt feststellbar sind kann auch exakt festgestellt werden, in welchem Ausmaß ein überlappender Spleiß oder ein offener Spleiß oder und Unregelmäßigkeiten im Zentrum der Materiallage vorliegen. Mittels des Aufzeichnens verschiedener Muster auf der Aufbautrommel ohne eine Materiallage, kann ein Standard erzeugt werden, welcher als eine Art „Baseline“ dient. Insbesondere bei der Verwendung mehrerer Muster hat ein solcher Standard den Vorteil, dass Unterschiede zu den Mustern auf einer Aufbautrommel mit Materialstreifen schneller und eindeutiger erkannt werden können. Bei einer Verwendung von mehreren projizierten Mustern ohne einen solchen Standard ist es für eine Bildverarbeitungssoftware nur schwer zu erkennen, ob ein Musterwechsel auf der Aufbautrommel von einem unterschiedlichen weiteren Muster oder durch das Vorhandensein einer Materiallage hervorgerufen wird.According to the invention, a lateral offset of projected strips is used as the basis for the measurement. The measurement can be carried out at high speed while it is being set up on the building drum, depending on the resolution and quality of the camera. Since the start of the material layer and the end of the material layer can be precisely determined by means of a large number of strips, it can also be determined exactly to what extent an overlapping splice or an open splice or irregularities are present in the center of the material layer. By recording different patterns on the building drum without a layer of material, a standard can be generated which serves as a kind of "baseline". In particular when using several patterns, such a standard has the advantage that differences to the patterns on a building drum with strips of material can be recognized more quickly and more clearly. When using multiple projected patterns without such a standard, it is for one It is difficult for image processing software to recognize whether a pattern change on the building drum is caused by a different additional pattern or by the presence of a material layer.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführung wird das eine oder zumindest eine Muster von einem, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr als zehn Projektoren projiziert wird, wobei der Projektor bevorzugt ein LED-Projektor ist. Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn das zumindest eine Muster von zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr als zehn Projektoren projiziert wird und jeder Projektor ein von den anderen Projektoren verschiedenes Muster projiziert. Durch die Projektion verschiedener Muster können gerade auf den schulterseitigen Enden solche Muster gewählt werden, welche insbesondere kleine Unterschiede gut sichtbar machen. Auf diese Weise kann optimal ein Profilverlauf der bereits aufgelegten Lagen auf der Aufbautrommel erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn Streifenmuster auf den schulterseitigen Enden einen anderen Winkel zur Materiallagenmittenachse aufweisen als die Muster, welche für den zentralen Teil der Materiallage verwendet wird.In a particularly preferred embodiment, the one or at least one pattern is projected by one, two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more than ten projectors, the projector preferably being an LED projector. It is particularly preferred if the at least one pattern of two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more than ten projectors is projected and each projector projects a different pattern from the other projectors. By projecting different patterns, especially on the shoulder-side ends, patterns can be selected which make small differences in particular clearly visible. In this way, the profile of the layers already laid on the building drum can be optimally achieved. It is particularly advantageous here if the stripe patterns on the shoulder-side ends have a different angle to the material layer central axis than the pattern which is used for the central part of the material layer.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführung wird als Kamera eine Zeilenkamera eingesetzt. Da die Bildfrequenz von Zeilenkameras sehr hoch ist, beispielsweise im Bereich von etwa 50 kHz liegt, lässt sich auch die Vermessung mit hoher Geschwindigkeit durchführen. Zeilenkameras gestatten darüber hinaus auch eine sehr hohe Messgenauigkeit, die zwar vom Objektiv abhängig ist, jedoch ohne Weiteres im Bereich von 10 µm liegen kann. Dies führt unter anderem dazu, dass mit einer höheren Bildfrequenz, d.h. Anzahlbilder pro Zeiteinheit, und/oder einer besseren Auflösung pro Bild erreicht wird. Dies wiederum lässt Unebenheiten auf der Oberfläche besser erkennen.In a particularly preferred embodiment, a line camera is used as the camera. Since the image frequency of line scan cameras is very high, for example in the range of around 50 kHz, the measurement can also be carried out at high speed. Line scan cameras also allow a very high measurement accuracy, which is dependent on the lens, but can easily be in the range of 10 µm. Among other things, this means that a higher frame rate, i.e. number of frames per unit of time, and / or a better resolution per frame is achieved. This in turn makes it easier to see unevenness on the surface.

Bei einer bevorzugten Ausführung wird mittels einer Steuerungseinheit, welche in der Lage ist, mittels Signalen von einem Sensor zum Erfassen des Drehwinkels der Aufbautrommel, den momentanen Drehwinkel der Aufbautrommel zu erfassen, bei vorbestimmten vom Sensor erfassten Drehwinkeln die Kamera zum Aufnehmen einer Momentaufnahme ausgelöst wird, wobei bevorzugt eine Zeilenkamera als Kamera verwendet wird und jede aufgenommene Zeile der Zeilenkammer 10 µm bis 1 µm breit ist, sodass 100 bis 1000 Aufnahmen pro mm Oberfläche Aufbautrommel entstehen. Die Breite der aufgenommenen Zeile einer Zeilenkammer im rahmend er vorliegenden Erfindung erstreckt sich senkrecht zur Längserstreckung der Zeile, wobei die Zeile aufgrund der inhärenten Eigenschaften einer Zeile nur zweidimensional ist. Eine solche Auflösung in Verbindung mit dem ersten Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens, welcher lautet:

  • - Projektion mindestens eines Musters auf die Aufbautrommel, wobei das Muster mehrere in axialer Richtung versetzte Streifen umfasst und auf der Aufbautrommel keine Materiallage liegt und von zumindest einer Kamera aufgezeichnet wird, ermöglicht das Detektieren von zur Aufbautrommel radialen Erhebungen von bis zu 10 µm oder größer.
In a preferred embodiment, by means of a control unit which is able to use signals from a sensor for detecting the angle of rotation of the building drum to detect the instantaneous angle of rotation of the building drum, the camera is triggered to take a snapshot at predetermined angles of rotation detected by the sensor, A line camera is preferably used as the camera and each recorded line of the line chamber is 10 μm to 1 μm wide, so that 100 to 1000 recordings are made per mm of the surface of the building drum. The width of the recorded line of a line chamber in the context of the present invention extends perpendicular to the longitudinal extent of the line, the line being only two-dimensional due to the inherent properties of a line. Such a resolution in connection with the first step of a method according to the invention, which reads:
  • - Projection of at least one pattern onto the building drum, the pattern comprising several axially offset strips and no material layer lying on the building drum and being recorded by at least one camera, enables the detection of elevations of up to 10 µm or larger which are radial to the building drum.

Der Sensor zum Erfassen des Drehwinkels der Aufbautrommel ist bevorzugt ein sogenannter Drehgeber.The sensor for detecting the angle of rotation of the building drum is preferably a so-called rotary encoder.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschreibt der Ausdruck „Bild“, welches von einer Zeilenkamera aufgenommen wurde, eine aufgenommene Zeile der Zeilenkamera.In the context of the present invention, the expression “image” which was recorded by a line camera describes a recorded line of the line camera.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung besteht das Muster aus in einer parallel zur Achse der Aufbautrommel verlaufenden Reihe aus insbesondere gleich zueinander beabstandeten Punkten.According to a further preferred embodiment, the pattern consists of a row running parallel to the axis of the building drum, in particular equally spaced apart points.

Vorzugsweise kann über einen Encoder, welcher an der Drehachse der Aufbautrommel angebracht ist, den Positionen am Außenumfang der Aufbautrommel jeweils ein bestimmter Winkel zugeordnet werden. Somit lassen sich der Materiallagenanfang und das Materiallagenende sowie auch die Überlappungslänge eines überlappenden Spleißes exakt feststellen.A specific angle can preferably be assigned to the positions on the outer circumference of the building drum via an encoder which is attached to the axis of rotation of the building drum. The start and end of the material layer as well as the overlap length of an overlapping splice can thus be precisely determined.

Von besonderem Vorteil ist auch die Möglichkeit, aus den Positionen des Versatzes einzelner Streifen im zusammengefügten Bild den Verlauf der Materiallagenkante zu bestimmen. Dies kann in einer rechnerbasierten Bildverarbeitungssoftware erfolgen.The possibility of determining the course of the material layer edge from the positions of the offset of individual strips in the assembled image is also particularly advantageous. This can be done in a computer-based image processing software.

Dabei kann zusätzlich vorgesehen sein, dass die Bildverarbeitungssoftware aus der Größe des Versatzes einzelner Streifen die Dicke der Materiallage bestimmt bzw. berechnet.It can also be provided that the image processing software determines or calculates the thickness of the material layer from the size of the offset of individual strips.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Kamera mittig zur Aufbautrommel und senkrecht zur Oberfläche der Aufbautrommel und in einem Abstand zu dieser und der Projektor seitlich der Kamera unter einem Winkel von 60°± 25° zur Kamera positioniert wird.It is particularly advantageous if the camera is positioned centrally to the building drum and perpendicular to the surface of the building drum and at a distance from it and the projector is positioned to the side of the camera at an angle of 60 ° ± 25 ° to the camera.

Bei einer alternativen Ausführung werden die Kamera und der Projektor seitlich zur Aufbautrommel und in einem Abstand zu dieser und unter einem Winkel von 90° +/- 50° zueinander positioniert. Hierbei ist darauf zu achten, dass

  • - der Abstand zwischen der Kamera und Aufbautrommeloberfläche nicht der gleiche Abstand zwischen dem oder einem der Projektoren und der Aufbautrommeloberfläche und
  • - der Winkel zwischen der Kamera und Aufbautrommeloberfläche nicht der gleiche Winkel zwischen dem oder einem der Projektoren und der Aufbautrommeloberfläche ist. Dies verhindert ein Überbelichten der Kamera durch die Direktreflektion über den gleichen Einfalls- und Ausfallswinkel zur Aufbautrommeloberfläche.
In an alternative embodiment, the camera and the projector are positioned to the side of the building drum and at a distance from it and at an angle of 90 ° +/- 50 ° to one another. It is important to ensure that
  • - the distance between the camera and building drum surface is not the same distance between the or one of the projectors and the building drum surface and
  • - the angle between the camera and building drum surface is not the same angle between the or one of the projectors and the building drum surface. This prevents overexposure of the camera due to the direct reflection over the same angle of incidence and reflection to the building drum surface.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen

  • 1a, 1c und 1b Ansichten von prinzipiellen Anordnungen zur Vermessung des Spleißbereiches einer auf einer Aufbautrommel aufgebrachten Materiallage,
  • 2 einen Abschnitt des Außenumfanges der Aufbautrommel mit einem Abschnitt des Materiallagenanfanges und einem Abschnitt des Materiallagenendes mit einem offenen Spleiß,
  • 3 einen Abschnitt des Außenumfanges der Aufbautrommel mit einem überlappenden Spleiß an den Materiallagenende zweier Materiallagen und
  • 4 eine seitliche Ansicht der Aufbautrommel mit einem überlappenden Spleiß einer aufgelegten Materiallage.
Further features, advantages and details of the invention will now be described in more detail with reference to the drawing, which schematically shows exemplary embodiments. Show it
  • 1a , 1c and 1b Views of basic arrangements for measuring the splice area of a material layer applied to a building drum,
  • 2 a section of the outer circumference of the building drum with a section of the beginning of the material layer and a section of the end of the material layer with an open splice,
  • 3 a section of the outer circumference of the building drum with an overlapping splice at the material layer end of two material layers and
  • 4th a side view of the building drum with an overlapping splice of an applied layer of material.

1a, 1b und 1c zeigen jeweils eine prinzipielle Anordnung zur Vermessung des Spleißes einer Materiallage, die auf eine Aufbautrommel 1 bzw. auf einen bereits auf der Aufbautrommel 1 befindlichen Bauteil aufgebracht wird und deren beide Enden stumpf oder überlappend gespleißt werden. Beim Aufbau von Reifen sind derartige Materiallagen beispielsweise ein Innerliner (die Innenschicht) des Reifens, eine Karkasseinlage, eine Gürtellage oder ein Laufstreifen. Bei den in 1a, 1b und 1c gezeigten Anordnungen befinden sich eine Kamera 3, alternativ auch zwei Kameras oder mehr als zwei Kameras, und ein Projektor 2 oberhalb der Aufbautrommel 1, beispielsweise jeweils unter dem gleichen Normalabstand zur Achse a der Aufbautrommel 1. 1a zeigt eine mittig gegenüber der Aufbautrommel 1 positionierte Kamera 3 und einen Projektor 2, welcher schräg seitlich der Kamera 3 positioniert ist. Der Winkel α zwischen einer die Kamera 3 mit dem zentralen Punkt P auf der Achse a verbindenden Geraden und der zum zentralen Punkt P auf der Achse a verlaufenden Mittellinie der Projektionsrichtung jedes Projektors 2 beträgt 45° ± 15°, insbesondere 45°. Der Projektor 2 projiziert auf die Oberfläche der Aufbautrommel schräg ein Muster, wobei 1a, 1b und 1c jeweils unterschiedliche Muster zeigen, die bei einer Rotation der Aufbautrommel 1 in Pfeilrichtung in Umfangsrichtung verlaufende Streifen auf ergeben bzw. erzeugen. Der Projektor 2 ist insbesondere ein LED-Projektor, kann aber auch ein Laserprojektor sein, und projiziert das jeweilige Muster auf einen parallel zur Trommelachse a verlaufenden Streifen. 1a , 1b and 1c each show a basic arrangement for measuring the splice of a material layer that is placed on a building drum 1 or on one already on the building drum 1 Component located is applied and both ends of which are butt or overlapping spliced. In the construction of tires, such material layers are, for example, an inner liner (the inner layer) of the tire, a carcass insert, a belt ply or a tread. The in 1a , 1b and 1c The arrangements shown are a camera 3 , alternatively two cameras or more than two cameras and a projector 2 above the building drum 1 , for example, each at the same normal distance to the axis a of the building drum 1 . 1a shows a center opposite the building drum 1 positioned camera 3 and a projector 2 which is at an angle to the side of the camera 3 is positioned. The angle α between one the camera 3 with the straight line connecting the central point P on the axis a and the center line of the projection direction of each projector running to the central point P on the axis a 2 is 45 ° ± 15 °, especially 45 °. The projector 2 projects a pattern diagonally onto the surface of the building drum, whereby 1a , 1b and 1c each show different patterns when the building drum rotates 1 in the direction of the arrow in the circumferential direction of the result or generate strips. The projector 2 is in particular an LED projector, but can also be a laser projector and projects the respective pattern onto a strip running parallel to the drum axis a.

In 1b sind sowohl der Projektor 2 als auch die Kamera 3 an den unterschiedlichen Seiten der Aufbautrommel 1 seitlich schräg zueinander unter einem Winkel α' von 90° ± 15° angeordnet, welcher als Winkel zwischen der Projektionsrichtung des Projektors 2 und der Aufnahmerichtung der Kamera 3, analog zur Ausführung gemäß 1a, ermittelt wird. 1c zeigt eine Anordnung, bei welcher der Projektor 2 mittig gegenüber der Aufbautrommel 1 positioniert ist, an jeder Seite des Projektors 2 befindet sich je eine Kamera 3, deren Aufnahmerichtung mit der Projektionsrichtung des Projektors 2 jeweils einen spitzen Winkel α'' von 45° ± 15°, insbesondere ca. 45°, einschließt.In 1b are both the projector 2 as well as the camera 3 on the different sides of the building drum 1 laterally inclined to one another at an angle α 'of 90 ° ± 15 °, which is the angle between the projection direction of the projector 2 and the recording direction of the camera 3 , analogous to the execution according to 1a , is determined. 1c shows an arrangement in which the projector 2 centrally opposite the building drum 1 positioned on each side of the projector 2 there is one camera each 3 whose recording direction matches the projection direction of the projector 2 each includes an acute angle α ″ of 45 ° ± 15 °, in particular approx. 45 °.

Die Kamera 3 ist insbesondere eine Zeilenkamera, die koaxial zur Drehachse der Aufbautrommel 1 Bilder erzeugt. Zeilenkameras weisen nur wenige Zeilen, beispielsweise ein bis drei Zeilen, auf, die allerdings mehrere Pixel, beispielsweise 8.000 Pixel, breit sind. Dadurch können sie wesentlich schneller bzw. höherfrequent ausgelesen werden als übliche Flächenkameras.The camera 3 is in particular a line camera that is coaxial to the axis of rotation of the building drum 1 Images generated. Line cameras have only a few lines, for example one to three lines, which, however, are several pixels, for example 8,000 pixels wide. As a result, they can be read out much faster or at a higher frequency than conventional area cameras.

Da für die Spleißvermessung im Prinzip nur der Anfang und das Ende der Materiallage von Belang sind, lässt sich die Belichtung grundsätzlich auf den Beginn des Auflegens der Materiallage und das Ende des Auflegens der Materiallage begrenzen. Dazu wird beispielsweise über einen Encoder, einen Drehwinkelmesser, welcher an der Drehachse der Aufbautrommel 1 angebracht ist, der Winkel der einzelnen Positionen am Außenumfang der Aufbautrommel ermittelt bzw. Positionen am Außenumfang ein bestimmter Winkel aus 360° zugeordnet. Nachdem bekannt ist, bei welchem Winkel der Anfang und das Ende der Materiallage aufgebracht werden, lässt sich die Belichtung mit einer Zeilenkamera auf jeweils etwa 50 Zeilen pro Materiallage 4 begrenzen.Since in principle only the beginning and the end of the material layer are relevant for the splice measurement, the exposure can basically be limited to the beginning of the application of the material layer and the end of the application of the material layer. For this purpose, for example, an encoder, a rotary angle meter, which is located on the axis of rotation of the building drum 1 is attached, the angle of the individual positions on the outer circumference of the building drum is determined or a certain angle of 360 ° is assigned to positions on the outer circumference. After it is known at which angle the beginning and the end of the material layer are applied, the exposure with a line camera can be set to around 50 lines per material layer 4th limit.

Sobald eine Materiallage 4 auf die Aufbautrommel 1 aufgebracht wird und sukzessive aufgewickelt wird, existieren Höhenunterschiede am Materiallagenanfang - in 2 beispielsweise zwischen der Materiallage 4 und der Trommeloberfläche - und am Materiallagenende - hier ebenfalls zwischen der Materiallage 4 und der Trommeloberfläche oder zwischen dem Materiallagenanfang und dem mit diesem überlappenden Materiallagenende. Diese Höhenunterschiede bzw. Dickenvariationen zeigen sich in einem seitlichen Versatz der Streifen 5 im Kamerabild. 2 zeigt beispielsweise ein Bild des Anfangsabschnittes einer Materiallage 4 und den Verlauf von Streifen 5 auf der Trommeloberfläche und auf dem Anfangsabschnitt der Materiallage 4. Zu erkennen ist der seitliche Versatz der Streifen 5 bedingt durch die Materiallagendicke, wobei der der Versatz der Streifen 5 proportional zur Materiallagendicke ist.As soon as a material layer 4th on the building drum 1 is applied and wound up successively, there are height differences at the beginning of the material layer - in 2 for example between the material layer 4th and the drum surface - and at the end of the material layer - here also between the material layer 4th and the drum surface or between the start of the material layer and the end of the material layer that overlaps with it. These differences in height or thickness variations show up in a lateral offset of the strips 5 in the camera image. 2 shows, for example, an image of the initial portion of a sheet of material 4th and the course of stripes 5 on the drum surface and on the initial portion of the sheet of material 4th . The lateral offset of the stripes can be seen 5 due to the Material layer thickness, where the the offset of the strips 5 is proportional to the material layer thickness.

Wie es etwa in 3 gezeigt ist, kann bei einer zwei sich überlappenden Materiallagen für jeden Streifen 5 über den Encoder die Länge des Überlappungsbereichs erkannt werden, an dem der Versatz der besagten Streifen 5 beginnt bzw. aufhört. Daraus lässt sich auch der Winkel der Schnittkante (Kante am Anfang und am Ende der Materiallage 4) relativ zu einer Geraden parallel zur Trommelachse a ermitteln. Besonders vorteilhaft ist es wie in 3 dargestellt, auf jeder Seite ein verschiedenes Muster (in 3 sind die auf die jeweilige Seite der Aufbautrommel projizierten Streifen 5 nicht parallel sondern laufen zur Mitte hin auf einander zu) einzusetzen, da auf diese Weise die Überlappungen der Materiallagen an ihren Seiten von je einer seitlich zur Materialtrommel angebrachten Kamera besser erkannt werden können, als wenn ausschließlich parallel zueinander verlaufende Streifen benutzt würden. Wären sämtliche der Streifen 5 ausschließlich parallel zueinander, so würden die Streifen auf einer Seite der Materiallagen im Wesentlichen parallel zu der Erstreckungsrichtung der obenliegenden Materiallage aufweisen und somit könnten diese Erhebungen schlechter erkannt werden als bei einem Muster wie in 3 gezeigt. Dies stellt einen bedeutenden Vorteil der vorliegenden Erfindung dar.As in 3 shown can be two overlapping layers of material for each strip 5 the length of the overlap area at which the offset of said strips can be detected via the encoder 5 starts or stops. The angle of the cut edge (edge at the beginning and at the end of the material layer 4th ) relative to a straight line parallel to the drum axis a. It is particularly advantageous as in 3 shown, a different pattern on each side (in 3 are the stripes projected onto the respective side of the building drum 5 not parallel but running towards each other towards the middle), since in this way the overlapping of the material layers on their sides can be better recognized by a camera attached to the side of the material drum than if only strips running parallel to each other were used. Would be all of the stripes 5 exclusively parallel to one another, the strips on one side of the material layers would have essentially parallel to the direction of extent of the material layer on top and these elevations could thus be recognized more poorly than in the case of a pattern as in FIG 3 shown. This represents a significant advantage of the present invention.

Mit einem Bildverarbeitungsprogramm lässt sich die genaue Position des Versatzes jedes einzelnen Streifens 5 bestimmen. Den Winkelpositionen auf der Bautrommel sind zudem bestimmte aufgenommene Zeilen der Kamera zugeordnet, wobei die Winkelpositionen auf der Bautrommel wie vorstehend beschrieben über einen Drehgeber als Beispiel eines Sensors zum Erfassen des Drehwinkels der Aufbautrommel gemessen werden können. Sobald ein Spleiß vorhanden ist, lässt er sich über den Bildverarbeitungsalgorithmus durch den festgestellten Versatz der Streifen 5 ermitteln.With an image processing program, the exact position of the offset of each individual strip can be determined 5 determine. The angular positions on the building drum are also assigned certain recorded lines of the camera, the angular positions on the building drum being able to be measured as described above using a rotary encoder as an example of a sensor for detecting the angle of rotation of the building drum. As soon as a splice is present, it can be identified using the image processing algorithm through the detected offset of the strips 5 determine.

2 zeigt ein Bild eines Beispiels eines offenen Spleißes mit einem zweimaligen Versatz der Streifen 5. In 3 wird beispielsweise der Materiallagenanfang durch einen rechtsseitigen Versatz der Streifen 5 erkannt, das Materiallagenende durch einen linksseitigen Versatz der Streifen 5 am Untergrund gegenüber den Streifen 5 auf der Materiallage 4. 2 Figure 12 shows a picture of an example of an open splice with a two-fold offset of the strips 5 . In 3 For example, the start of the material layer is achieved by offsetting the strips to the right 5 recognized, the end of the material layer by a left-sided offset of the strips 5 on the underground opposite the stripes 5 on the material layer 4th .

3 zeigt ein Bild eines Beispiels eines überlappenden Spleißes, wobei auch hier die Streifen 5 am Materiallagenende gegeneinander versetzt sind und auf der oben liegenden Materiallage durch eine Abrundung der Streifen 5, wobei die Abrundungen der Streifen 5 dort auf der oben liegenden Materiallage entstehen, an dem sich das Materialende der unten liegenden Materiallage befindet. Unter Heranziehung der bekannten Winkelposition beim Materiallagenanfang und Materiallagenende sowie dem bekannten Radius der Aufbautrommel lässt sich die Überlappungslänge des Spleißes auf eine Kreissegmentberechnung, wie in 4 dargestellt, zurückführen. 3 Figure 12 shows a picture of an example of an overlapping splice, again with the strips 5 are offset from one another at the end of the material layer and by rounding off the strips on the material layer on top 5 , with the rounding of the strips 5 arise there on the material layer lying above, where the material end of the material layer lying below is located. Using the known angular position at the start and end of the material layer and the known radius of the building drum, the overlap length of the splice can be calculated using a segment of a circle, as in 4th shown, lead back.

4 zeigt schematisch die Aufbautrommel 1 in Seitenansicht, wobei der Winkel φ1 beispielsweise für den mittleren Streifen 5 der Winkel am Materialbeginn ist und φ2 der Winkel für den mittleren Streifen 5 am Materiallagenende. Die Länge des Kreisbogens k entspricht der Überlappungsbreite. 4th shows schematically the building drum 1 in side view, with the angle φ 1 for example for the middle stripe 5 is the angle at the beginning of the material and φ 2 the angle for the middle strip 5 at the end of the material layer. The length of the circular arc k corresponds to the overlap width.

Aus der Größe des seitlichen Versatzes der Streifen 5 lässt sich bei bekannter Anordnung von Projektor 2 und Kamera 3 zueinander auch die Dicke der Materiallage 4 bestimmen.From the size of the lateral offset of the strips 5 can be used with a known arrangement of the projector 2 and camera 3 to each other also the thickness of the material layer 4th determine.

Aufbautrommeln, auf welchen eine derartige Spleißvermessung erfolgt, sind üblicherweise Bestandteile einer komplexen Reifenaufbaumaschine. Die an der Reifenaufbaumaschine ermittelten Messdaten werden von einer vorstehend oder nachstehend beschriebenen Steuereinheit den jeweiligen Materiallagen 4 richtig zugeordnet und entsprechend weiterverarbeitet. Die besagte Steuerungseinheit der Reifenaufbaumaschine verfügt in ihrer Programmsteuerung über die geeigneten mathematischen Algorithmen zur Weiterverarbeitung und Aufbereitung der Daten. Sollte ein Spleißvorgang nicht gemäß den vorgegebenen Werten bzw. Daten durchgeführt worden sein, so kann beispielsweise bei Stillstand der betreffenden Aufbautrommel ein manuelles Nacharbeiten durch eine Bedienperson oder ein Ausscheiden des betreffenden Bauteils veranlasst werden.Building drums on which such a splice measurement takes place are usually components of a complex tire building machine. The measurement data determined on the tire building machine are transferred to the respective material layers by a control unit described above or below 4th correctly assigned and processed accordingly. The said control unit of the tire building machine has in its program control the suitable mathematical algorithms for further processing and preparation of the data. If a splicing process has not been carried out in accordance with the specified values or data, manual reworking by an operator or removal of the relevant component can be initiated, for example, when the relevant building drum is at a standstill.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
AufbautrommelBuilding drum
22
Projektorprojector
33
Kameracamera
44th
MateriallageMaterial position
55
StreifenStripes
kk
Länge des KreisbogensLength of the circular arc
φ1, φ2φ1, φ2
Winkelangle
α, α', α''α, α ', α' '
Winkelangle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102012016587 A1 [0003]DE 102012016587 A1 [0003]

Claims (9)

Verfahren zur Vermessung einer offenen oder einer überlappenden Verbindungsstelle einer Materiallage (4) bei der Fertigung eines Reifenrohlings in einer Reifenaufbaumaschine mit folgenden Schritten: - Projektion mindestens eines Musters auf die Aufbautrommel, wobei das Muster mehrere in axialer Richtung versetzte Streifen umfasst und auf der Aufbautrommel keine Materiallage (4) liegt und von zumindest einer Kamera aufgezeichnet wird, - Auflegen der Materiallage (4) auf eine in Drehbewegung versetzte Aufbautrommel (1), - Projektion des mindestens einen Musters auf die Aufbautrommel mit der Materiallage (4), wobei das Muster durch die Drehbewegung der Aufbautrommel in mehreren nacheinander von zumindest einer Kamera aufgezeichneten Bildern eine Vielzahl von paralleler Streifen auf der Aufbautrommel und der Materiallage erzeugt, derart, dass der Materiallagenanfang und das Materiallagenende von der Kamera jeweils als seitlicher Versatz der Streifen bildlich erfasst wird, - Auswertung der Daten in einer rechnerbasierten Bildverarbeitungssoftware und Abgleich mit Daten bzw. einem Steuerungsalgorithmus der Reifenaufbaumaschine.Method for measuring an open or an overlapping connection point of a material layer (4) during the production of a green tire in a tire building machine with the following steps: - Projection of at least one pattern onto the building drum, the pattern comprising several strips offset in the axial direction and no material layer (4) lying on the building drum and being recorded by at least one camera, - placing the material layer (4) on a building drum (1) set in rotation, - Projection of the at least one pattern onto the building drum with the material layer (4), the pattern generating a plurality of parallel strips on the building drum and the material layer in a number of images recorded one after the other by at least one camera through the rotational movement of the building drum, such that the The beginning of the material layer and the end of the material layer are each captured by the camera as a lateral offset of the strips, - Evaluation of the data in a computer-based image processing software and comparison with data or a control algorithm of the tire building machine. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder zumindest eine Muster von einem, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr als zehn Projektoren (2) projiziert wird, wobei der Projektor (2) bevorzugt ein LED-Projektor ist.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the one or at least one pattern of one, two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more than ten projectors (2) is projected, the projector (2) preferably one LED projector is. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Muster von zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr als zehn Projektoren (2) projiziert wird und jeder Projektor ein von den anderen Projektoren verschiedenes Muster projiziert.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the at least one pattern of two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more than ten projectors (2) is projected and each projector projects a different pattern from the other projectors. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kamera (3) eine Zeilenkamera verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a line camera is used as the camera (3). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Steuerungseinheit, welche in der Lage ist, mittels Signalen von einem Sensor zum Erfassen des Drehwinkels der Aufbautrommel, den momentanen Drehwinkel der Aufbautrommel zu erfassen, bei vorbestimmten vom Sensor erfassten Drehwinkeln die Kamera zum Aufnehmen einer Momentaufnahme ausgelöst wird, wobei bevorzugt eine Zeilenkamera als Kamera verwendet wird und jede aufgenommene Zeile der Zeilenkammer 10 µm bis 1 µm breit ist, sodass 100 bis 1000 Aufnahmen pro mm Oberfläche Aufbautrommel entstehen.Method according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that by means of a control unit which is able to detect the current angle of rotation of the building drum by means of signals from a sensor for detecting the angle of rotation of the building drum, the camera is triggered to take a snapshot at predetermined angles of rotation detected by the sensor, A line camera is preferably used as the camera and each recorded line of the line chamber is 10 μm to 1 μm wide, so that 100 to 1000 recordings are made per mm of the surface of the building drum. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungssoftware aus den Positionen des Versatzes einzelner Streifen (5) im zusammengefügten Bild den Verlauf der Materiallagenkante bestimmt bzw. berechnet.Method according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the image processing software determines or calculates the course of the material layer edge from the positions of the offset of individual strips (5) in the assembled image. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungssoftware aus der Größe des Versatzes einzelner Streifen (5) die Dicke der Materiallage bestimmt bzw. berechnet.Method according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the image processing software determines or calculates the thickness of the material layer from the size of the offset of individual strips (5). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (3) mittig und senkrecht zur Aufbautrommel (1) und in einem Abstand zu dieser und der Projektor (2) seitlich der Kamera (3) unter einem Winkel (α, α'') von 60°± 25° zur Kamera (3) positioniert wird.Method according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the camera (3) is centered and perpendicular to the building drum (1) and at a distance from this and the projector (2) to the side of the camera (3) at an angle (α, α '') of 60 ° ± 25 ° to the camera (3). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (3) und der Projektor (2) seitlich zur Aufbautrommel (1) und in einem Abstand zu dieser und unter einem Winkel (α') von 90°± 15° zueinander positioniert werden.Method according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the camera (3) and the projector (2) are positioned laterally to the building drum (1) and at a distance from this and at an angle (α ') of 90 ° ± 15 ° to each other.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4357120A1 (en) * 2022-10-19 2024-04-24 Continental Reifen Deutschland GmbH Method for monitoring a machine

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