DE102020205473A1

DE102020205473A1 - Method for acquiring a profile of a surface and device for carrying out the method

Info

Publication number: DE102020205473A1
Application number: DE102020205473.8A
Authority: DE
Inventors: Marco Rudolph
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2021-11-04

Abstract

Verfahren zum Erfassen eines Profils einer Oberfläche (11) eines Körpers, das Verfahren aufweisend die Schritte:S1 Bestrahlen der Oberfläche (11) mit einem Linienprojektor (2) entlang einer ersten Senkrechten bezüglich der Oberfläche, wobei ein erstes Lichtmuster (3a) an einer ersten Position der Oberfläche erzeugt wird, sich in einem aufgerauten ersten Bereich (13) der Oberfläche erstreckt,S2 Erfassen des ersten Lichtmusters mit einem Lichtsensor (1) entlang einer optischen Achse des Lichtsensors, wobei die optische Achse mit der ersten Senkrechten einen Winkel von wenigstens ± 2° bildet, insbesondere während Schritt S1,S3 relatives Positionieren des Linienprojektors (2) bzgl. der Oberfläche und Bestrahlen der Oberfläche mit dem Linienprojektor entlang der ersten Senkrechten derart, dass ein zweites Lichtmuster (3b) an einer von der ersten Position beabstandeten zweiten Position der Oberfläche erzeugt wird und das zweite Lichtmuster sich in dem ersten Bereich erstreckt,S4 Erfassen des zweiten Lichtmusters mit dem Lichtsensor (1) entlang der optischen Achse, insbesondere während Schritt S3,S5 Auswerten des ersten Lichtmusters und des zweiten Lichtmusters durch eine elektronische Signalverarbeitungseinrichtung (4) zu einer Information über das Profil des ersten Bereichs.A method for capturing a profile of a surface (11) of a body, the method comprising the steps: S1 irradiating the surface (11) with a line projector (2) along a first perpendicular to the surface, wherein a first light pattern (3a) at a first Position of the surface is generated, extends in a roughened first area (13) of the surface, S2 detection of the first light pattern with a light sensor (1) along an optical axis of the light sensor, the optical axis with the first perpendicular an angle of at least ± 2 °, in particular during steps S1, S3, relative positioning of the line projector (2) with respect to the surface and irradiation of the surface with the line projector along the first perpendicular in such a way that a second light pattern (3b) at a second position spaced from the first position of the surface is generated and the second light pattern extends in the first area, S4 detection of the second light pattern with the light sensor (1) along the optical axis, in particular during step S3, S5 evaluation of the first light pattern and the second light pattern by an electronic signal processing device (4) for information about the profile of the first area.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines Profils einer Oberfläche und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. Die Erfindung wird auch im Zusammenhang mit dem Erfassen der Flächenrauheit einer Gummioberfläche beschrieben, sie kann vorteilhaft aber auch für andere Oberflächen verwendet werden.The present invention relates to a method for detecting a profile of a surface and a device for performing the method. The invention is also described in connection with the detection of the surface roughness of a rubber surface, but it can also be used advantageously for other surfaces.

Aus der EP 0 816 799 A2 ist ein Verfahren zur Beurteilung des Reifenzustands bekannt und eine entsprechende Vorrichtung. Die vorgeschlagene Vorrichtung zur Beurteilung des Reifenzustands beinhaltet: a) Befestigungsmittel für einen zu prüfenden Reifen, die so angepasst sind, dass sie eine Drehung erlauben; b) eine Strahlungsquelle, die in Bezug auf das Montagemittel angeordnet ist; c) einen Strahlungsdetektor, der in Bezug auf das Montagemittel angeordnet ist; d) eine Signalverarbeitungsvorrichtung, die mit dem Strahlungsdetektor verbunden ist und eine Strahlungsanalysefunktion in Bezug auf die auf den Detektor einfallende reflektierte Strahlung bereitstellt; und e) wobei die Signalverarbeitungsvorrichtung angepasst ist, um mindestens eine Eigenschaft des Zustands des Reifens unter Bezugnahme auf sein Profil zu bestimmen.From the EP 0 816 799 A2 a method for assessing the tire condition is known and a corresponding device. The proposed apparatus for assessing the condition of a tire includes: a) fastening means for a tire under test adapted to allow rotation; b) a radiation source arranged with respect to the mounting means; c) a radiation detector arranged with respect to the mounting means; d) a signal processing device connected to the radiation detector and providing a radiation analysis function with respect to the reflected radiation incident on the detector; and e) wherein the signal processing device is adapted to determine at least one property of the condition of the tire with reference to its profile.

Der wissenschaftliche Artikel „Average surface roughness evaluation using 3 sourcephotometric stereo technique“ offenbart eine Anordnung mit 3 beabstandeten weißen LEDs, welche zum Bestimmen einer Flächenrauheit (surface roughness) dient.The scientific article "Average surface roughness evaluation using 3 source photometric stereo technique" discloses an arrangement with 3 spaced white LEDs, which is used to determine surface roughness.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, das Profil einer Oberfläche besser erfassen zu können. Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren des ersten Aspekts und auch mit der Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gelöst (zweiter Aspekt).It is an object of the invention to be able to better detect the profile of a surface. This object is achieved with the method of the first aspect and also with the device for carrying out the method (second aspect).

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Erfassen eines Profils einer Oberfläche (Oberflächenprofil) eines Körpers. Es weist die folgenden Schritte auf:

S 1 Bestrahlen der Oberfläche mit einem Linienprojektor parallel zu einer ersten Senkrechten bezüglich der Oberfläche, wobei ein erstes Lichtmuster an einer ersten Position der Oberfläche erzeugt wird, und sich in einem insbesondere aufgerauten ersten Bereich der Oberfläche (erster Oberflächenbereich) erstreckt,
S2 Erfassen des ersten Lichtmusters mit einem Lichtsensor entlang einer optischen Achse des Lichtsensors, wobei die optische Achse mit der ersten Senkrechten einen Winkel von wenigstens ± 2° bildet, insbesondere während Schritt S1,
S3 relatives Positionieren des Linienprojektors bzgl. der Oberfläche und Bestrahlen der Oberfläche mit dem Linienprojektor parallel zur ersten Senkrechten derart, dass ein zweites Lichtmuster an einer von der ersten Position beabstandeten zweiten Position der Oberfläche erzeugt wird und das zweite Lichtmuster sich in dem ersten Bereich erstreckt, S4 Erfassen des zweiten Lichtmusters mit dem Lichtsensor entlang der optischen Achse, insbesondere während Schritt S3,
S5 Auswerten des ersten Lichtmusters und des zweiten Lichtmusters durch eine elektronische Signalverarbeitungseinrichtung zu einer Information über das Profil bzw. Oberflächenprofil insbesondere im ersten Bereich.

The method according to the invention is used to acquire a profile of a surface (surface profile) of a body. It has the following steps:

S 1 irradiating the surface with a line projector parallel to a first perpendicular relative to the surface, a first light pattern being generated at a first position of the surface and extending in a particularly roughened first area of the surface (first surface area),
S2 Detecting the first light pattern with a light sensor along an optical axis of the light sensor, the optical axis forming an angle of at least ± 2 ° with the first perpendicular, in particular during step S1,
S3 relative positioning of the line projector with respect to the surface and irradiation of the surface with the line projector parallel to the first perpendicular in such a way that a second light pattern is generated at a second position of the surface spaced apart from the first position and the second light pattern extends in the first area, S4 detecting the second light pattern with the light sensor along the optical axis, in particular during step S3,
S5 Evaluation of the first light pattern and the second light pattern by an electronic signal processing device for information about the profile or surface profile, in particular in the first area.

Der erste Bereich der Oberfläche kann durch Bearbeiten des Körpers erzeugt sein, insbesondere mit einem abtragenden Verfahren. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Oberflächenprofil mit verbesserter Auflösung oder innerhalb eines kürzeren Zeitraums erfasst werden. Durch den Winkel zwischen der optischen Achse des Lichtsensors und der ersten Senkrechten lassen die Lichtmuster Rückschlüsse auf Höhenprofile der Oberfläche insbesondere innerhalb des ersten Bereichs zu. Aufgrund mehrerer dieser Höhenprofile innerhalb des ersten Bereichs kann näherungsweise eine dreidimensionale Oberfläche verbessert erfasst werden.The first area of the surface can be produced by machining the body, in particular using an abrasive process. With the method according to the invention, the surface profile can be recorded with improved resolution or within a shorter period of time. Due to the angle between the optical axis of the light sensor and the first perpendicular, the light patterns allow conclusions to be drawn about the height profiles of the surface, in particular within the first area. On the basis of a plurality of these height profiles within the first area, a three-dimensional surface can approximately be captured in an improved manner.

Nachfolgend sind bevorzugte Ausführungsformen erläutert, welche ohne gegenteiligen Hinweis vorteilhaft miteinander kombiniert werden können.Preferred embodiments are explained below, which can be advantageously combined with one another without any indication to the contrary.

Nach einer Ausführungsform beinhaltet Schritt S5 das Auswerten des ersten Lichtmusters und des zweiten Lichtmusters durch die elektronische Signalverarbeitungseinrichtung zu einer Information über die Flächenrauheit insbesondere im ersten Bereich. Insbesondere vor Erzeugen einer stoffschlüssigen Verbindung kann die Ausführungsform zur Qualitätskontrolle verwendet werden.According to one embodiment, step S5 includes the evaluation of the first light pattern and the second light pattern by the electronic signal processing device for information about the surface roughness, in particular in the first area. The embodiment can be used for quality control in particular before a material connection is produced.

Die Flächenrauheit kann als arithmetischer Mittenrauwert Sa ( DIN EN ISO 25178 ), gemittelte Rautiefe Sz oder als eine andere Kennzahl nach DIN EN ISO 25178 , ISO 4287/1 oder nach einer der DIN 4762, 4768, 4771, 4774, 4776 ausgewertet werden. Der eingangs genannte wissenschaftliche Artikel erläutert, wie der arithmetische Mittenrauwert Ra errechnet werden kann.The surface roughness can be expressed as the arithmetic mean roughness value Sa ( DIN EN ISO 25178 ), mean roughness Sz or as another key figure DIN EN ISO 25178 , ISO 4287/1 or after one of the DIN 4762, 4768, 4771, 4774, 4776 be evaluated. The scientific article mentioned at the beginning explains how the arithmetic mean roughness value Ra can be calculated.

Bei einer anderen Ausführungsform verlaufen das erste Lichtmuster und das zweite Lichtmuster auf der Oberfläche im Wesentlichen parallel zueinander.In another embodiment, the first light pattern and the second light pattern on the surface run essentially parallel to one another.

Schritt S5 einer weiteren Ausführungsform beinhaltet: Auswerten des Abstands zwischen der ersten und zweiten Position zu einem Flächeninhalt, insbesondere unter Berücksichtigung des ersten und/oder zweiten Lichtmusters. Dazu können das erste und/zweite Lichtmuster zu einer insbesondere gemittelten Ausdehnung des ersten Bereichs quer zum Abstand zwischen der ersten und zweiten Position ausgewertet werden. Mit dieser Ausführungsform kann auf die Ausdehnung des ersten Bereichs geschlossen werden.Step S5 of a further embodiment includes: evaluating the distance between the first and second position to an area, in particular taking into account the first and / or second light pattern. For this purpose, the first and / second light pattern can be evaluated for an in particular averaged extent of the first area transversely to the distance between the first and second position. With this embodiment, conclusions can be drawn about the extent of the first area.

Nach einer weiteren Ausführungsform erfolgt das relative Positionieren des Schrittes S3 durch Rotieren des Körpers um eine Rotationsachse R. Insbesondere wenn der Körper bzw. deren Oberfläche mit dem ersten Bereich im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist, kann auf ein Verlagern von Linienprojektor und/oder Lichtsensor verzichtet werden. Vorzugsweise ist das zweite Lichtmuster von dem ersten Lichtmuster bzgl. der Rotationsachse R in Umfangsrichtung beabstandet.According to a further embodiment, the relative positioning of step S3 takes place by rotating the body about an axis of rotation R. . In particular, if the body or its surface is designed to be essentially rotationally symmetrical with the first area, there is no need to move the line projector and / or light sensor. The second light pattern is preferably of the first light pattern with respect to the axis of rotation R. spaced in the circumferential direction.

Bei einer Ausführungsform erstreckt das erste Lichtmuster sich während der Schritte S 1 und S2 auch durch einen an den ersten Bereich angrenzenden, insbesondere weniger rauen zweiten Bereich der Oberfläche. Das zweite Lichtmuster erstreckt sich während der Schritte S3 und S4 auch durch den zweiten Bereich. Der zweite Bereich kann den ersten Bereich vollständig umschließen. Bei dieser Ausführungsform kann eine Begrenzungslinie des ersten Bereichs erfasst werden.In one embodiment, the first light pattern also extends during steps S 1 and S2 through a, in particular less rough, second area of the surface adjoining the first area. The second light pattern also extends through the second area during steps S3 and S4. The second area can completely enclose the first area. In this embodiment, a boundary line of the first area can be detected.

Vorzugsweise beinhaltet Schritt S5: Bestimmen eines ersten Abstands entlang der ersten Senkrechten zwischen einem ersten Flächenelement des ersten Bereichs und einem Flächenelement des zweiten Bereichs, insbesondere unter Berücksichtigung des ersten und/oder zweiten Lichtmusters.Step S5 preferably includes: determining a first distance along the first perpendicular between a first surface element of the first area and a surface element of the second area, in particular taking into account the first and / or second light pattern.

Zusätzlich kann Schritt S5 aufweisen: Bestimmen eines zweiten Abstands entlang der ersten Senkrechten zwischen einem zweiten Flächenelement des ersten Bereichs und dem Flächenelement des zweiten Bereichs. Während Schritt S5 kann ein Mittelwert gebildet werden unter Berücksichtigung des ersten Abstands und des zweiten Abstands.In addition, step S5 can include: determining a second distance along the first perpendicular between a second surface element of the first region and the surface element of the second region. During step S5, a mean value can be formed taking into account the first distance and the second distance.

Nach einer weiteren Ausführungsform werden während Schritt S5 das erste und zweite Lichtmuster zu einer Volumeninformation betreffend den ersten Bereich ausgewertet. Diese Volumeninformation kann auf die Menge des im ersten Bereich ursprünglich vorhandenen Materials des Körpers bzw. des abgetragenen Materials hinweisen. Diese Volumeninformation kann zum Unterscheiden zwischen Teilen, die den Anforderungen genügen, und Ausschuss dienen.According to a further embodiment, during step S5 the first and second light patterns are evaluated to form volume information relating to the first area. This volume information can indicate the amount of the material of the body originally present in the first area or of the removed material. This volume information can be used to distinguish between parts that meet the requirements and rejects.

Vorteilhaft kann eines der vorgenannten Verfahren zum Erfassen der Tiefe oder des Volumens einer Ausnehmung verwendet werden, welche sich innerhalb des ersten Bereichs einer Gummioberfläche, insbesondere eines Reifens, befindet. Eines der vorgenannten Verfahren kann zum Erfassen der Flächenrauheit innerhalb des ersten Bereichs der Gummioberfläche, insbesondere des Reifens, verwendet werden. Im Gegensatz zum taktilen Erfassen, wird die Gummioberfläche mit den vorgenannten berührungslos arbeitenden Verfahren nicht verformt. So kann die Genauigkeit des erfassten Oberflächenprofils verbessert sein.One of the aforementioned methods can advantageously be used for detecting the depth or the volume of a recess which is located within the first region of a rubber surface, in particular of a tire. One of the aforementioned methods can be used to detect the surface roughness within the first area of the rubber surface, in particular the tire. In contrast to tactile detection, the rubber surface is not deformed with the aforementioned non-contact methods. The accuracy of the detected surface profile can thus be improved.

Die Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt ist zum Durchführen eines der vorgenannten Verfahren ausgestaltet und weist den Lichtsensor, den Linienprojektor und die Signalverarbeitungseinrichtung auf. Die Vorrichtung kann eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Lichtsensors und des Linienprojektors aufweisen.The device according to the second aspect is designed to carry out one of the aforementioned methods and has the light sensor, the line projector and the signal processing device. The device can have a control device for controlling the light sensor and the line projector.

Der Linienprojektor kann mit einem Laser ausbildet sein. So können sehr feine Lichtmuster erzeugt werden und die Auflösung kann verbessert sein.The line projector can be designed with a laser. In this way, very fine light patterns can be generated and the resolution can be improved.

Der Lichtsensor kann mehrere Sensorelemente aufweisen, welche insbesondere matrixförmig angeordnet sind. Der Lichtsensor kann als CCD-Kamera ausgebildet sein. Der Lichtsensor kann einen optischen Filter aufweisen, welcher an die Wellenlänge des Linienprojektors angepasst ist.The light sensor can have a plurality of sensor elements, which are arranged in particular in the form of a matrix. The light sensor can be designed as a CCD camera. The light sensor can have an optical filter which is adapted to the wavelength of the line projector.

Eine Ausführungsform der Vorrichtung weist eine Positioniereinrichtung auf, welche zum Positionieren des Lichtsensors und/oder des Linienprojektors entlang der Oberfläche ausgestaltet ist. Diese Positioniereinrichtung kann durch eine Steuereinrichtung der Vorrichtung wiederholt angesteuert werden. Lichtsensor und/oder Linienprojektor können in einem verlagerbaren Gehäuse der Vorrichtung geschützt angeordnet sein. Damit können mehrere Höhenprofile (entlang der ersten Senkrechten) innerhalb des ersten Bereichs und näherungsweise eine dreidimensionale Oberfläche verbessert erfasst werden.One embodiment of the device has a positioning device which is designed to position the light sensor and / or the line projector along the surface. This positioning device can be controlled repeatedly by a control device of the device. The light sensor and / or line projector can be arranged in a protected manner in a displaceable housing of the device. Several height profiles (along the first perpendicular) within the first area and approximately a three-dimensional surface can thus be recorded in an improved manner.

Eine andere Ausführungsform der Vorrichtung hat eine Rotationseinrichtung, die zum Rotieren des Körpers um die Rotationsachse R ausgestaltet ist. Auch diese Rotationseinrichtung kann wiederholt durch die genannte Steuereinrichtung angesteuert werden. So kann auf ein Verlagern von Lichtsensor und Linienprojektor verzichtet werden. Lichtsensor und Linienprojektor können in einem Gehäuse der Vorrichtung geschützt angeordnet sein. Vorzugsweise sind das erste Lichtmuster, das zweite Lichtmuster und die Rotationsachse R im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Damit kann der Rechenaufwand zum Auswerten verringert sein. Die Ausführungsform kann einen Drehgeber haben, welcher an die Signalverarbeitungseinrichtung ein Signal bereitstellen kann, das auf den Abstand zwischen der ersten und zweiten Position hinweist, insbesondere wenn der Radius des Körpers bekannt ist.Another embodiment of the device has a rotation device which is used to rotate the body about the axis of rotation R. is designed. This rotation device can also be controlled repeatedly by said control device. This means that there is no need to move the light sensor and line projector. The light sensor and the line projector can be arranged in a protected manner in a housing of the device. The first light pattern, the second light pattern and the axis of rotation are preferred R. are aligned essentially parallel to one another. The computational effort for evaluation can thus be reduced. The embodiment can have a rotary encoder, which can provide a signal to the signal processing device which indicates the distance between the first and second position, in particular if the radius of the body is known.

Entsprechend einer Ausführungsform sind der Lichtsensor und der Linienprojektor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Insbesondere durch das Gehäuse kann der Lichtsensor relativ zum Linienprojektor derart gehaltert sein, dass die optische Achse des Lichtsensors und eine Lichtstrahlachse des Linienprojektors miteinander einen Winkel von wenigstens ± 2° bilden. Als Lichtsensor und Linienprojektor kann ein käuflicher Lichtschnittsensor verwendet werden.According to one embodiment, the light sensor and the line projector are arranged in a common housing. In particular, the housing can hold the light sensor relative to the line projector in such a way that the optical axis of the light sensor and a light beam axis of the line projector form an angle of at least ± 2 ° with one another. A commercially available light section sensor can be used as a light sensor and line projector.

Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung weist zwei Linienprojektoren auf. Der erste dieser Linienprojektoren kann auf eine erste Position der Oberfläche und der zweite Linienprojektor kann auf die erste Position oder auf eine von der ersten Position beabstandete zweite Position der Oberfläche gerichtet werden. Die beiden Linienprojektoren können ausgestaltet sein, Licht unterschiedlicher Wellenlänge abzugeben.Another embodiment of the device has two line projectors. The first of these line projectors can be aimed at a first position on the surface and the second line projector can be aimed at the first position or at a second position on the surface at a distance from the first position. The two line projectors can be designed to emit light of different wavelengths.

Insbesondere wenn die Vorrichtung mit zwei Linienprojektoren ausgestaltet ist, kann das Verfahren zum Erfassen eines Profils einer Oberfläche eines Körpers die folgenden Schritte aufweisen:

S1 Bestrahlen der Oberfläche mit einem ersten Linienprojektor parallel zu einer ersten Senkrechten bezüglich der Oberfläche, wobei ein erstes Lichtmuster an einer ersten Position der Oberfläche erzeugt wird, und sich in einem insbesondere aufgerauten ersten Bereich der Oberfläche erstreckt,
S2 Erfassen des ersten Lichtmusters mit einem Lichtsensor entlang einer optischen Achse des Lichtsensors, wobei die optische Achse mit der ersten Senkrechten einen Winkel von wenigstens ± 2° bildet, insbesondere während Schritt S1,
S3 Bestrahlen der Oberfläche mit einem zweiten Linienprojektor parallel zur ersten Senkrechten derart, dass ein zweites Lichtmuster an der ersten Position oder an einer von der ersten Position beabstandeten zweiten Position der Oberfläche erzeugt wird, wobei das zweite Lichtmuster sich in dem ersten Bereich erstreckt, insbesondere während Schritt S1, S4 Erfassen des zweiten Lichtmusters mit dem Lichtsensor entlang seiner optischen Achse, insbesondere während Schritt S3,
S5 Auswerten des ersten Lichtmusters und des zweiten Lichtmusters durch eine elektronische Signalverarbeitungseinrichtung zu einer Information über das Profil bzw. Oberflächenprofil insbesondere im ersten Bereich, vorzugsweise
S6 relatives Positionieren der Linienprojektoren bzgl. der Oberfläche, insbesondere nach Schritt S2 oder S4, insbesondere mit einer Positioniereinrichtung.

In particular if the device is designed with two line projectors, the method for detecting a profile of a surface of a body can have the following steps:

S1 irradiating the surface with a first line projector parallel to a first perpendicular relative to the surface, a first light pattern being generated at a first position of the surface and extending in a particularly roughened first area of the surface,
S2 Detecting the first light pattern with a light sensor along an optical axis of the light sensor, the optical axis forming an angle of at least ± 2 ° with the first perpendicular, in particular during step S1,
S3 irradiate the surface with a second line projector parallel to the first perpendicular in such a way that a second light pattern is generated at the first position or at a second position of the surface spaced apart from the first position, the second light pattern extending in the first area, in particular during Step S1, S4 Detecting the second light pattern with the light sensor along its optical axis, in particular during step S3,
S5 Evaluation of the first light pattern and the second light pattern by an electronic signal processing device for information about the profile or surface profile, particularly in the first area, preferably
S6 relative positioning of the line projectors with respect to the surface, in particular after step S2 or S4, in particular with a positioning device.

Mit dieser Ausführungsform kann das Oberflächenprofil verbessert aufgelöst oder innerhalb eines kürzeren Zeitraums erfasst werden. Diese Ausführungsform kann mit den vorgenannten Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft kombiniert werden.With this embodiment, the surface profile can be resolved in an improved manner or recorded within a shorter period of time. This embodiment can advantageously be combined with the aforementioned embodiments of the method.

Vorteilhaft kann eine der vorgenannten Vorrichtungen zum Erfassen der Tiefe oder des Volumens einer Ausnehmung verwendet werden, welche sich innerhalb des ersten Bereichs einer Gummioberfläche, insbesondere eines Reifens, befindet. Eine der vorgenannten Vorrichtungen kann zum Erfassen der Flächenrauheit innerhalb des ersten Bereichs der Gummioberfläche, insbesondere des Reifens, verwendet werden. Im Gegensatz zu einer Vorrichtung, welche das Oberflächenprofil taktil erfasst, wird die Gummioberfläche mit den vorgenannten berührungslos arbeitenden Vorrichtungen nicht verformt. So kann die Genauigkeit des erfassten Oberflächenprofils verbessert sein.One of the aforementioned devices can advantageously be used for detecting the depth or the volume of a recess which is located within the first region of a rubber surface, in particular of a tire. One of the aforementioned devices can be used to detect the surface roughness within the first region of the rubber surface, in particular the tire. In contrast to a device which senses the surface profile tactilely, the rubber surface is not deformed with the aforementioned non-contact devices. The accuracy of the detected surface profile can thus be improved.

Eine Ausführungsform der Vorrichtung weist einen Niederhalter bzw. Spreizer zum Fixieren eines Reifens auf. Wenigstens ein Haltearm des Niederhalters kann die mit Druckluft beaufschlagbare Innenfläche des Reifens berühren und die Außenfläche bzw. Abrollfläche des Reifens gegen eine Stützeinrichtung des Niederhalters drängen. Mit dieser Ausführungsform kann das Profil der Innenfläche des Reifens erfasst werden, ohne dass der Reifen auf einer Felge montiert zu sein braucht. Auch kann das Profil der Innenfläche drucklos erfasst werden.One embodiment of the device has a hold-down device or spreader for fixing a tire. At least one holding arm of the hold-down device can touch the inner surface of the tire that can be acted upon by compressed air and press the outer surface or rolling surface of the tire against a support device of the hold-down device. With this embodiment, the profile of the inner surface of the tire can be detected without the tire needing to be mounted on a rim. The profile of the inner surface can also be recorded without pressure.

Alternativ kann die Stützeinrichtung des Niederhalters zwischen den Flanken des Reifens angeordnet sein und kann die mit Druckluft beaufschlagbare Innenfläche des Reifens berühren. Dabei kann der wenigstens eine Haltearm des Niederhalters kann die Abrollfläche des Reifens berühren und die Innenfläche gegen eine Stützeinrichtung des Niederhalters drängen.Alternatively, the support device of the hold-down device can be arranged between the flanks of the tire and can touch the inner surface of the tire that can be acted upon by compressed air. The at least one holding arm of the hold-down device can touch the rolling surface of the tire and press the inner surface against a support device of the hold-down device.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus den folgenden Ausführungsbeispielen.Further details and advantages of the invention will become apparent to those skilled in the art from the following exemplary embodiments.

1 zeigt teilweise schematisch eine beispielhafte Vorrichtung während des Betriebs. Ein Oberfläche 11 weist einen aufgerauten ersten Bereich 13 auf, welcher von einem angrenzenden zweiten Bereich 14 der Oberfläche umrandet bzw. umgeben ist. Bei dem bezüglich der Achse R rotationssymmetrischen Körper, der diese Oberfläche 11 aufweist, handelt es sich um einen Reifen. Die gezeigte Oberfläche 11 ist eine mit Druckluft beaufschlagbare Innenfläche des Reifens, könnte aber alternativ eine Außenfläche des Reifens sein. 1 shows partially schematically an exemplary device during operation. One surface 11 has a roughened first area 13th on which of an adjacent second area 14th the surface is outlined or surrounded. In the case of the axis R. rotationally symmetrical body that has this surface 11 has, it is a tire. The surface shown 11 is an inner surface of the tire that can be acted upon by compressed air, but could alternatively be an outer surface of the tire.

In der Praxis kann ein Reifen mit einem Niederhalter bzw. Spreizer fixiert werden. Wenigstens ein Haltearm des Niederhalters kann die mit Druckluft beaufschlagbare Innenfläche des Reifens berühren und die Außenfläche bzw. Abrollfläche des Reifens gegen eine Stützeinrichtung des Niederhalters drängen.In practice, a tire can be fixed with a hold-down device or spreader. At least one holding arm of the hold-down device can touch the inner surface of the tire that can be acted upon by compressed air and press the outer surface or rolling surface of the tire against a support device of the hold-down device.

In der Figur sind das erste 3a Lichtmuster (dünne Linie) und zweite Lichtmuster 3b (dicke Linie) gezeigt, wobei vernachlässigt ist, dass die Lichtmuster entsprechend den Schritten S1, S3 des erfindungsgemäßen Verfahrens nacheinander erzeugt werden. Die 1 lässt auch nicht erkennen, dass die Schritte S2 und S4 nacheinander durchgeführt werden. Beide Lichtmuster 3a, 3b erstrecken sich durch den ersten Bereich 13 und ragen in den umgebenden zweiten Oberflächenbereich 14. Es ist nicht erforderlich, dass das erste und zweite Lichtmuster sich farblich unterscheiden, insbesondere wenn die Schritte S1, S3 nacheinander durchgeführt werden.In the figure, the first 3a are light patterns (thin line) and second light patterns 3b (thick line), it being neglected that the light patterns are generated one after the other in accordance with steps S1, S3 of the method according to the invention. the 1 also does not reveal that steps S2 and S4 are carried out one after the other. Both light patterns 3a , 3b extend through the first area 13th and protrude into the surrounding second surface area 14th . It is not necessary for the first and second light patterns to differ in color, in particular if steps S1, S3 are carried out one after the other.

Bei dieser Orientierung des ersten Bereichs bilden die beiden Lichtmuster scheinbar einen Winkel. Ursache dafür aber ist, dass der Reifen während Schritt S3 um einen kleinen Winkel bezüglich der Achse R rotiert wird, insbesondere mit einer nicht dargestellten Rotationseinrichtung der beispielhaften Vorrichtung, während der Lichtsensor und der Linienprojektor im Wesentlichen ortsfest angeordnet sind. Auch ein Drehgeber der beispielhaften Vorrichtung ist nicht dargestellt.With this orientation of the first area, the two light patterns appear to form an angle. The reason for this, however, is that the tire moves at a small angle with respect to the axis during step S3 R. is rotated, in particular with a rotation device, not shown, of the exemplary device, while the light sensor and the line projector are arranged essentially stationary. A rotary encoder of the exemplary device is also not shown.

Die beiden Lichtmuster werden durch die elektronische Signalverarbeitungseinrichtung zu einer Information über das Oberflächenprofil des ersten Bereichs ausgewertet (Schritt S5), oder zu einer Information über die Flächenrauheit des ersten Bereichs.The two light patterns are evaluated by the electronic signal processing device for information about the surface profile of the first area (step S5), or for information about the surface roughness of the first area.

Innerhalb des ersten Bereichs könnte ein Luftdrucksensor mit der Innenwand des Reifens stoffschlüssig verbunden werden. Eine solche Verbindung hat sich als dauerhafter erwiesen, wenn der erste Bereich vor einem Vulkanisieren eine bestimmte Flächenrauheit aufweist. So kann das Verfahren vorteilhaft beim Herstellen oder Instandsetzen eines Reifens verwendet werden.Within the first area, an air pressure sensor could be materially connected to the inner wall of the tire. Such a connection has proven to be more durable if the first area has a certain surface roughness before vulcanization. The method can thus advantageously be used in the manufacture or repair of a tire.

2 zeigt teilweise schematisch die Lichtsensor 1, den Linienprojektor 2 und die Signalverarbeitungseinrichtung 4, welche in 1 nicht gezeigt sind. Der Linienprojektor bestrahlt die Oberfläche 11 entlang der ersten Senkrechten, welche als gestrichelte Linie dargestellt ist. Ausgehend von der Oberfläche 11 und entlang seiner optischen Achse, welche ebenfalls als gestrichelte Linie gezeigt ist, erreicht Licht den Lichtsensor 1. Der Lichtsensor ist mit der Signalverarbeitungseinrichtung 4 signalverbunden und kann dieser Bilder mit den Lichtmustem zur Verfügung stellen. In 2 beträgt der Winkel zwischen der ersten Senkrechten und der optischen Achse mehr als 30°, könnte aber auch deutlich kleiner sein. Eine Rotationseinrichtung und ein Drehgeber der Vorrichtung sind in 2 nicht gezeigt. 2 shows partially schematically the light sensor 1 , the line projector 2 and the signal processing device 4th , what a 1 are not shown. The line projector irradiates the surface 11 along the first perpendicular, which is shown as a dashed line. Starting from the surface 11 and along its optical axis, which is also shown as a dashed line, light reaches the light sensor 1 . The light sensor is with the signal processing device 4th connected to the signal and can provide these images with the light patterns. In 2 if the angle between the first perpendicular and the optical axis is more than 30 °, it could also be significantly smaller. A rotation device and a rotary encoder of the device are in 2 Not shown.

Als Lichtsensor und Linienprojektor kann ein käuflicher Lichtschnittsensor verwendet werden, beispielsweise ein „Gocator“ der Fa. LMI.A commercially available light section sensor, for example a “Gocator” from LMI, can be used as the light sensor and line projector.

3 zeigt perspektivisch einen Ausschnitt der Oberfläche 11 des in 1 gezeigten Körpers, deren erster Bereich 13 durch eine insbesondere quaderförmige Ausnehmung gebildet ist. Die Ausnehmung des Körpers erstreckt sich in die Tiefe des Körpers. Der zweite Bereich 14 der Oberfläche 11, welcher ersten Bereich umgibt, ist mit einer gestrichelten Linie angedeutet. Beide Lichtmuster 3a, 3b erstrecken sich durch den ersten Bereich 13 und ragen in den umgebenden zweiten Oberflächenbereich 14. 3 shows a section of the surface in perspective 11 of the in 1 body shown, the first area of which 13th is formed by a particularly cuboid recess. The recess of the body extends into the depth of the body. The second area 14th the surface 11 which surrounds the first area is indicated with a dashed line. Both light patterns 3a , 3b extend through the first area 13th and protrude into the surrounding second surface area 14th .

Der perspektivische Winkel für 3 ist so gewählt, dass der jeweilige Verlauf des durch den Linienprojektor erzeugten ersten Lichtmusters 3a (dünne Linie) und zweiten Lichtmusters 3b (dicke Linie) im ersten Bereich 13 und zweiten Bereich 14 gut erkennbar ist. Selbst wenn die optische Achse des Lichtsensors dem perspektivischen Winkel entspricht, dann kann die Signalverarbeitungseinrichtung aus den Knicken in den Lichtmustem 3a, 3b am in 3 linken Rand des ersten Bereichs 13 auf eine nahezu senkrechte Begrenzungsfläche der Ausnehmung schließen. Ein deutlich kleinerer Winkel zwischen der ersten Senkrechten und der optischen Achse als in 3 würde aber ausreichen.The perspective angle for 3 is chosen so that the respective course of the first light pattern generated by the line projector 3a (thin line) and second light pattern 3b (thick line) in the first area 13th and second area 14th is easily recognizable. Even if the optical axis of the light sensor corresponds to the perspective angle, the signal processing device can then use the kinks in the light patterns 3a , 3b on in 3 left edge of the first area 13th close to an almost vertical boundary surface of the recess. A significantly smaller angle between the first perpendicular and the optical axis than in 3 but would be enough.

Innerhalb des ersten Bereichs könnte ein Luftdrucksensor mit der Innenwand des Reifens stoffschlüssig verbunden werden. Eine solche Verbindung hat sich als dauerhafter erwiesen, wenn der erste Bereich vor einem Vulkanisieren eine bestimmte Flächenrauheit aufweist. Die dargestellte Ausnehmung kann beispielsweise durch Fräsen erzeugt werden, darf aber nicht zu tief in den Reifen ragen, um die Karkasse nicht zu beschädigen. So kann das Verfahren vorteilhaft beim Herstellen oder Instandsetzen eines Reifens verwendet werden.Within the first area, an air pressure sensor could be materially connected to the inner wall of the tire. Such a connection has proven to be more durable if the first area has a certain surface roughness before vulcanization. The recess shown can be produced, for example, by milling, but must not protrude too deep into the tire in order not to damage the carcass. The method can thus advantageously be used in the manufacture or repair of a tire.

4 zeigt teilweise schematisch einen Teil des bereits in 1 gezeigten Reifens, welcher die Oberfläche 11 aufweist und um die Achse R rotieren kann. Bei der gezeigten Oberfläche 11 handelt es sich um eine innere Umfangsfläche des Reifens, könnte alternativ aber eine Außenfläche oder äußere Umfangsfläche des Reifens sein. Die erzeugten ersten und zweiten Lichtmuster 3a, 3b und die Rotationsachse R sind zueinander parallel. Auch für 4 ist vernachlässigt, dass das zweite Lichtmuster vom nicht dargestellten Linienprojektor erst während Schritt S3 erzeugt wird. Beide Lichtmuster 3a, 3b erstrecken sich durch den ersten Bereich 13 und ragen in den umgebenden zweiten Oberflächenbereich 14. Es ist nicht erforderlich, dass das erste und zweite Lichtmuster sich farblich unterscheiden, insbesondere wenn die Schritte S1, S3 nacheinander erfolgen. 4th shows partially schematically part of the already in 1 shown tire, which the surface 11 has and around the axis R. can rotate. With the surface shown 11 it is an inner circumferential surface of the tire, but could alternatively be an outer surface or an outer circumferential surface of the tire. The generated first and second light patterns 3a , 3b and the axis of rotation R. are parallel to each other. Also for 4th it is neglected that the second light pattern is only generated by the line projector (not shown) during step S3. Both light patterns 3a , 3b extend through the first area 13th and protrude into the surrounding second surface area 14th . It is not necessary for the first and second light patterns to differ in color, in particular if steps S1, S3 take place one after the other.

Der Lichtsensor, der Linienprojektor, die Signalverarbeitungseinrichtung, die Rotationseinrichtung und der Drehgeber der der 4 zugrunde liegenden Vorrichtung sind nicht gezeigt.The light sensor, the line projector, the signal processing device, the rotation device and the rotary encoder of the 4th underlying device are not shown.

Beim Runderneuern eines LKW Reifens wird ein neuer Laufstreifen auf eine äußere Umfangsfläche des Reifens aufgebracht bzw. vulkanisiert. Die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem neuen Laufstreifen und der alten Karkasse hat sich als dauerhafter erwiesen, wenn die äußere Umfangsfläche vor dem Vulkanisieren eine bestimmte Flächenrauheit aufweist. So kann das Verfahren vorteilhaft die Qualität des runderneuerten Reifens verbessern.When retreading a truck tire, a new tread is applied or vulcanized to an outer circumferential surface of the tire. The material connection between the new tread and the old carcass has proven to be more durable if the outer circumferential surface has a certain surface roughness before vulcanization. Thus, the method can advantageously improve the quality of the retreaded tire.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: LichtsensorLight sensor
22: LinienprojektorLine projector
3a, 3b3a, 3b: LichtmusterLight pattern
44th: elektronische Signalverarbeitungseinrichtungelectronic signal processing device
1111: Oberfläche eines KörpersSurface of a body
1313th: erster Bereich der Oberflächefirst area of the surface
1414th: zweiter Bereich der Oberflächesecond area of the surface
RR.: Rotationsachse, Symmetrieachse des KörpersAxis of rotation, axis of symmetry of the body
rr: Radius zur RotationsachseRadius to the axis of rotation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 0816799 A2 [0002]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

DIN EN ISO 25178 [0009]
ISO 4287/1 [0009]
DIN 4762, 4768, 4771, 4774, 4776 [0009]

Claims

Method for acquiring a profile of a surface (11) of a body, the method comprising the steps: S1 irradiating the surface (11) with a line projector (2) parallel to a first perpendicular to the surface, a first light pattern (3a) being generated at a first position of the surface and in a particularly roughened first area (13) of the surface extends, S2 Detection of the first light pattern with a light sensor (1) along an optical axis of the light sensor, the optical axis forming an angle of at least ± 2 ° with the first perpendicular, in particular during step S1, S3 relative positioning of the line projector (2) with respect to the surface and irradiation of the surface with the line projector parallel to the first perpendicular such that a second light pattern (3b) is generated at a second position of the surface spaced from the first position and the second light pattern is generated extends in the first area, S4 detecting the second light pattern with the light sensor (1) along its optical axis, in particular during step S3, S5 Evaluation of the first light pattern and the second light pattern by an electronic signal processing device (4) for information about the profile or surface profile, particularly in the first area.

Procedure according to Claim 1 , characterized by the following step: S5 evaluation of the first light pattern and the second light pattern by the signal processing device (4) for information about the surface roughness, in particular in the first area.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first light pattern and the second light pattern on the surface run essentially parallel to one another.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that during step S5 the distance between the first and second position is evaluated to form an area, in particular taking into account the first and / or second light pattern.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the relative positioning of step S3 takes place by rotating the body about an axis of rotation R.

Procedure according to Claim 5 , characterized in that the second light pattern is spaced from the first light pattern with respect to the axis of rotation R in the circumferential direction.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first light pattern also extends through a second area of the surface adjoining the first area during steps S1 and S2, and that the second light pattern also extends through the second during steps S3 and S4 Area extends.

Procedure according to Claim 7 , characterized in that a first distance along the first perpendicular between a first surface element of the first area and a surface element of the second area is determined during step S5, in particular taking into account the first and / or second light pattern.

Procedure according to Claim 8 , characterized in that a second distance along the first perpendicular between a second surface element of the first area and the surface element of the second area is determined during step S5, that a mean value of the first distance and the second distance is formed during step S5.

Method according to one of the Claims 7 until 9 , characterized in that, during step S5, the first and second light patterns are evaluated to form volume information relating to the first area.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that step S1 is carried out with a first line projector and step S3 is carried out with a second line projector, preferably carried out at the same time, wherein step S3 includes: irradiating the surface with a second line projector parallel to the first perpendicular in such a way that that a second light pattern is generated at the first position or at a second position of the surface spaced apart from the first position, the second light pattern extending in the first area, in particular during step S1, the method preferably further comprising S6 relative positioning of the line projectors with respect to the surface, in particular after step S2 or S4, in particular with a positioning device.

Device for carrying out one of the aforementioned methods, the device having the light sensor (1), the line projector (2) and the signal processing device (4).

Device according to Claim 12 , characterized by a positioning device which is used for Positioning the line projector along the surface (11) is designed.

Device according to Claim 12 , characterized by a rotation device which is designed to enable the body to rotate about the axis of rotation R.

Device according to Claim 14 , characterized in that the first light pattern (3a), the second light pattern (3b) and the axis of rotation R are aligned essentially parallel to one another.

Device according to one of the Claims 14 , 15th , characterized by a rotary encoder which is designed to detect an angle of rotation of the body about the axis of rotation R.

Device according to one of the Claims 12 until 16 , characterized by a first line projector for step S1 and a second line projector for step S3, which can be configured to generate the first and second light patterns at the same time.

Use of a device according to one of the Claims 12 until 17th for detecting the depth or the volume of a recess in the first area (13) of a rubber surface (11).

Use of a device according to one of the Claims 12 until 17th for detecting the surface roughness in the first area (13) of the rubber surface (11).