DE2822204A1

DE2822204A1 - Reifenpruefgeraet

Info

Publication number: DE2822204A1
Application number: DE19782822204
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Ing Rottenkolber
Original assignee: OPTO PRODUKTE AG
Current assignee: Wilhelm Herm Mueller & Co Kg 3000 Hannover GmbH
Priority date: 1978-05-22
Filing date: 1978-05-22
Publication date: 1979-11-29
Also published as: US4257264A

Description

Die Erfindung betrifft ein Reifenprüfgerät zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung von Fahr- und Flugzeugreifen auf Fehlerstellen, das einen Laser, einen Fotoverschluß und eine den von dem Laser ausgehenden Lichtstrahl in Objektstrahl und Referenzstrahl teilende und diese Strahlen umlenkende optische Schaltung, sowie im Strahlengang des Objektstrahles einen vom zu untersuchenden Reifen konzentrisch umgebenen Kegelspiegel, eine Registrierschicht und ein Beobachtungssystem aufweist, wobei die virtuellen Reflektionspunkte der von einer virtuellen Lichtquelle ausgehenden und von der Reifenoberfläche reflektierten Objektstrahlen auf Ellipsoiden liegen, deren Brennpunkte diese virtuelle Lichtquelle und der Beobachtungspunkt sind, und wobei ferner im Beobachtungspunkt das Objektiv einer Abbildungseinrichtung

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angeordnet ist, die auf einem Schirm das Interferenzbild zumindest eines meridialen Abschnitts der Reifeninnenfläche abbildet.

Ein Reifenprüfgerät dieser Art ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 26 41 517 an sich bekannt, und dieses Reifenprüfgerät wurde bisher in der Weise benutzt, daß die Interferenzbilder durch visuelles Betrachten ausgewertet wurden. Aus den erscheinenden Interferenzlinien und deren typischen Konfigurationen kann auf bestimmte Reifendefekte geschlossen werden. Dabei zeigen konzentrische Ringe kleinflächige Ablösungen oder Einschlüsse von Gas oder Flüssigkeit an. Zur Radialebene des Reifens parallele vermehrt auftretende Linien weisen auf Ermüdungserscheinungen hin. Diese Beurteilung bedarf jedoch einer gewissen Erfahrung und benötigt unter Umständen längere über die Taktzeit des Geräts hinausgehende Zeit und würde daher den Ablauf des Prüfdurchganges aufhalten. Es

daher

besteht /insbesondere in der industriellen Reifenproduktion das Bedürfnis, die defekten Reifen in einem automatischen PrüfVorgang auszusortieren oder eine solche automatische Vorprüfung des Reifenausstoßes durchzuführen, um erst die damit aussortierten Reifen einer visuellen Prüfung zu unterziehen.

Gegenstand der Aufgabe der Erfindung ist demgemäß ein mit einer Auswertungsanordnung versehenes Reifenprüfgerät, mit dem die Reifenprüfung automatisch durchgeführt werden kann.

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. I₀.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine die Helligkeitsverteilung des Interferenzbildes längs einer Meridianschnittlinie der zu untersuchenden Reifenfläche ermittelnden Helligkeitsmeßeinrichtung, auf welche ein die Lage der Helligkeitsextrema des Interferenzbildes ermittelnder Extremwertdetektor folgt, dem eine die Dichte der Extrema längs der Meridianlinie bestimmende Extremadichtebestimmungseinrichtung nachgeschaltet ist, deren Ausgang an eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der Extremadichtewerte mit vorgegebenen Extremadichtegrenzwerten angeschlossen ist, die jeweils beim Überschreiten des vorgegebenen Extremadichtegrenzwertes ein Extremadichtegrenzwert-Uberschreitungssignal an ihrem Ausgang abgibt, der an einer Alarmeinrichtung zum Auslösen eines Alarmsignals angeschlossen ist.

Es braucht bei der Bedienung des Gerätes daher nur darauf geachtet werden, wann das Alarmsignal auftritt, um den damit als fehlerhaft gekennzeichneten Reifen auszuscheiden oder einer visuellen Prüfung zuzuführen. Das genannte Signal kann auch zur Steuerung des Geräts selbst verwendet werden, daß bei seinem Auftreten den es veranlassenden Reifen automatisch aussortiert. Durch Einstellen des Extremgrenzdichtewertes kann bestimmt werden, in welchem Maß Fehler noch toleriert werden sollen.

Im einzelnen kann das Reifenprüfgerät so ausgebildet sein, daß die Helligkeitsmeßeinrichtung eine das Interferenzbild längs der Meridianlinie abtastende Helligkeitsabtasteinrichtung umfaßt. Beispielsweise kann zu diesem Zweck der Schirm, auf dem das Interferenzbild abgebildet wird, der Bildschirm einer Fernsehkamera sein, in welchem Falle die Abtasteinrichtung bevorzugt eine Elektronenstrahlabtasteinrichtung ist. Es ist jedoch auch möglich, zum Beispiel als Abtasteinrichtung eine lineare Anordnung von Fotodioden zu verwenden, deren jeweilige Meß-

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werte elektronisch aufeinanderfolgend abgefragt werden.

Der Extremwertdetektor, welcher der Helligkeitsmeßeinrichtung nachgeschaltet ist, umfaßt vorzugsweise eine Differenzier- oder Differenzbildungseinrichtung und einen Null-Durchgangsdetektor. Auf diese Weise wird ermittelt, an welchen Stellen längs der Meridianschnittlinie die Extrema der Helligkeitsverteilung liegen.

Die nachfolgende Extremadichtebestimmungseinrichtung kann insbesondere eine Integrations- oder Summierungseinrichtung und eine dieser nachgeschaltete Differenzieroder Differenzbildungseinrichtung aufweisen. Am Ausgang der letzteren Einrichtung erhält man für jede Stelle längs der Meridianschnittlinie einen Wert, der die Extremadichte an dieser Stelle repräsentiert. Da die Extremadichte ein Maß für die Größe eines Fehlers im Reifen ist, weil die Extremadichte um so größer ist, je stärker die Deformation der inneren Oberfläche des Reifens ist, läßt sich aus dem Extremadichtewert ersehen, ob der Fehler jeweils noch unterhalb eines zulässigen Wertes liegt oder nicht.

Für diesen Zweck werden die Extremadichtewerte in die Vergleichseinrichtung gegeben und dort mit dem an der jeweiligen Stelle des Meridianschnitts gerade noch maximal zulässigen Extremadichtegrenzwert, also mit den Punkten einer in der Vergleichseinrichtung gespeicherten Grenzwertkurve, verglichen. Wenn der Ge-

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gemessene Extremadichtegrenzwert über dem an der jeweiligen Stelle der Meridianschnittlinie zulässigen Extremadichtegrenzwert liegt, gibt die Vergleichseinrichtung an eine nachgeschaltete Alarmeinrichtung ein entsprechendes Signal ab, das letztere zum Erzeugen eines Alarmsignals veranlaßt.

Um die gesamte Innenfläche des Reifens zu erfassen ist das Reifenprüfgerät so ausgebildet, daß entweder der Reifen oder die Abbildungseinrichtung kontinuierlich drehbar ist, so daß die Abbildung der Interferenzlinien senkrecht zur Richtung der Meridianschnittlinie, an welcher die Helligkeitsverteilung jeweils j

gemessen wird, wandert. Um die Meßwerte auch in dieser ! Richtung auszuwerten, kann eine das seitliche ;

Differenzial bildende weitere Differenziereinrichtung ;

i vorgesehen sein, der eine weitere Vergleichseinrichtung mit einer nachfolgenden Alarmeinrichtung nachgeschaltet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 6 der Zeichnung näher erläutert; Es zeigen:

Flg. 1 ein Blockschaltbild der Auswertungseinrichtung, mit der unzulässige Reifenfehler automatisch erfaßt werden können;

Fig. 2 ein Beispiel eines typischen Interferenzbildes, wie es von der Abbildungseinrichtung auf einem Schirm entworfen wird, i wobei ausserdem eine Meridianschnittlinie eingezeichnet ist, längs deren die

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Extremadichte bestimmt wird;

Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung des Interferenzbildes nach Fig. 2, worin nur einige wenige Interferenzlinien eingezeichnet sind, deren Auswertung in den nachfolgenden Figuren 4 bis 6 veranschaulicht ist;

Fig. 4 den Interferenzlinien-Verlauf über der Meridianschnittlinie, densitometrisch ermittelt, und zwar so, daß die lokale Position der Interferenzextrema festgestellt worden ist;

Fig. 5 eine Kurve, wie sie sich aufgrund des Aufintegrierens der Positionswerte der Interferenzextrema ergibt; und

Fig. 6 eine erste Kurve, die durch eine Differenzierung der Kurve nach Fig. 5 erhalten worden ist, sowie zwei Vergleichskurven, von denen die eine die gerade noch maximal zulässigen Werte der Deformation repräsentiert.

Es sei zunächst auf die Figur 1 eingegangen, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Auswertungseinrichtung des Reifenprüfgeräts im Blockschaltbild gezeigt ist. Diese Auswertungseinrichtung weist zunächst eine Helligkeitsabtasteinrichtung 1 auf, die eine Elektronenstrahlabtasteinrichtung oder eine lineare Anordnung von Fotodioden sein kann und die die Helligkeitswerte längs der Meridianschnittlinie 2 der Fig. 2 abtastet, die am Ausgang 3 der eigentlichen Helligkeitsmeßeinrichtung 4 erscheinen. _g _{Q &} _g _{/ Q Q}

Der Ausgang 3 der Helligkeitsmeßeinrichtung 4 ist mit dem Eingang 5 eines Extremwertdetektors 6 verbunden, der gleichzeitig der Eingang einer Differenziereinrichtung 7 ist, in der durch Differenzierung die Stellen ermittelt werden, an denen die Helligkeitsänderung null ist, die also den Helligkeitsextrema entsprechen. Die Stellen der Helligkeitsextrema werden in der in Fig. 4 gezeigten Kurve durch Berge und Täler repräsentiert. Um diese Stellen der Helligkeitsextrema als positive Meßwerte zur Verfügung zu haben,ist der Differenziereinrichtung 7 ein Nulldurchgangsdetektor 8 nachgeschaltet.

Das am Ausgang des Extremwertdetektors 9 gewonnene Signal wird einer Extremadichtebestimmungseinrichtung 10 zugeführt, in der es zunächst durch eine Integrationseinrichtung 11 integriert wird, so daß man eine Kurve erhält, deren Neigung jeweils ein Maß für die Extremadichte an den einzelnen Ötellen der Meridianschnittlinie ist. Eine solche durch Integration gewonnene Kurve ist in Fig. 5 gezeigt. Diese weist in ihrem linken Teil, der der linken Reifenhälfte entspricht, einen steileren Verlauf auf, als in dem rechten Teil, was sich aus der größeren Interferenzliniendichte auf der rechten Reifenhälfte ergibt. Der steilere Verlauf der Kurve ist daher ein Anzeichen für eine Verformung der inneren Reifenoberfläche in diesem Bereich, was ein Hinweis für Ermüdungserscheinungen in dieser Zone ist. Die einzelnen Kurvenpunkte ergeben sich dabei durch den Abstand auf der Meridianschnittlinie 2 und jeweils gleich großen Schritten in der Senkrechte zu dieser Schnittlinie. Von der Bildmitte ab können diese

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Schritte negativ angetragen werden, um die für die weitere Signalverarbeitung zweckmäßigere etwa glockenförmige Kurve zu erhalten (wie dies in dem spiegelbildlichen gestrichelten Kurvenast der Fall ist).

Um eine Kurve zu gewinnen, die den Verlauf der Extremadichte längs der Meridianschnittlinie wiedergibt, wird das Signal, das am Ausgang 12 der Integrationseinrichtung 11 erscheint, in eine Differenziereinrichtung 13 gegeben, an deren Ausgang die Signale verfügbar sind, welche in Fig. 6 durch die Kurve a repräsentiert werden. In der nachgeschalteten Vergleichseinrichtung... 14 werden diese Werte mit den Werten der Kurve c der Fig. 6 verglichen, die den maximal gerade noch zulässigen Extremadichtewerten und damit den gerade noch zulässigen Verformungen bzw. Reifenfehlern entsprechen. Die Kurve b in Fi'g. 6 entspricht der minimalen Verformung des Reifens, die dann auftritt, wenn der Reifen überhaupt keine Fehler hat.

Wenn die Vergleichseinrichtung 14 feststellt, daß ein jeweils gemessener Extremadichtewert oberhalb des maximal zulässigen Extremadichtewerts liegt, dann gibt sie ein entsprechendes Signal an die Alarmeinrichtung 15 ab, die daraufhin ein Alarmsignal auslöst. Bezogen auf die Darstellung der Fig. 6 würde das bedeuten, daß dann ein Alarmsignal ausgelöst wird, wenn die Kurve a auf die untere Seite der Kurve c übergeht.

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In Fig. 6 verläuft die die tatsächlichen Werte an der gegenwärtigen Lage der Meridianschnittlinie representierende Kurve a auf der linken Seite des Bildes rechts der die Toleranzgrenze anzeichnenden Kurve c (gestrichelte Linie). Auf der rechten Seite wird diese Linie nach links überschritten, was die genannte nicht zugelassene Verformung der Reifenoberfläche anzeigt und das Alarmsignal auslöst.

Damit die Alarmeinrichtung 15 nicht bei jeder Überschreitung des maximal zulässigen Extremadichtewerts gleich ein Alarmsignal abgibt, kann die Alarmeinrichtung 15 ein Integrationsglied mit geeigneter Zeitkonstante aufweisen, welches bewirkt, daß ein Alarmsignal erst dann abgegeben wird, wenn die maximal zulässige Extremadichte nicht nur punktuell sondern in einem vorbestimmten Mindestintervall überschritten wird. Eine zeitliche Auslösung der anderen Koordinate, d. h. der Koordinate, die senkrecht zur Meridianschnittlinie verläuft, welche die eine Koordinate ist, wird durch eine weitere Differenziereinrichtung 16 erreicht, die ebenfalls an den Ausgang 12 der Integrationsein- . richtung 11 angeschlossen ist und deren Ausgang 17 zu einer zweiten Vergleichseinrichtung 18 führt, die natürlich baulich der Vergleichseinrichtung 14 entsprechen kann und in der ein entsprechender Vergleich stattfindet, wie vorstehend erläutert. Die Vergleichseinrichtung 18 ist ebenfalls an die Alarmeinrichtung 15 angeschlossen, und diesbezüglich gelten sinngemäß die vorstehenden Ausführungen über das Zusammenwirken der Vergleichseinrichtung 14 mit der Alarmeinrichtung 15.

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Claims

Patentanspr ü c h e

1 .j Reifenprüfgerät zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung von Fahr- und Flugzeugreifen auf Fehlerstellen, das einen Laser, einen FotoverSchluß und eine den von dem Laser ausgehenden Lichtstrahl in Objektstrahl und Referenzstrahl teilende und diese Strahlen umlenkende optische Schaltung, sowie im Strahlengang des Objektstrahls einen vom zu untersuchenden Reifen konzentrisch umgebenen Kegelspiegel, eine Registrierschicht und ein Beobachtungssystem aufweist, wobei die virtuellen Reflektionspunkte der-von einer virtuellen Lichtquelle ausgehenden und von der Reifenoberfläche reflektierten Objektstrahlen auf Ellipsoiden liegen, deren Brennpunkte diese virtuelle Lichtquelle und der Beobachtungspunkt sind, und wobei ferner im Beobachtungspunkt das Objektiv einer Abbildungseinrichtung angeordnet ist, die auf einem Schirm das Interferenzbild zumindest eines meridialen Abschnitts der Reifeninnenfläche abbildet, gekennzeichnet durch eine die Helligkeitsverteilung des Interferenzbildes längs einer Meridianschnittlinie der Reifeninnenfläche ermittelnde Helligskeitsmeßeinrichtung (1, 4), auf welche ein die Lage der Helligkeitsextrema des Interferenzbildes feststellender Extremwertdetektor (6) folgt, dem eine die Dichte der Extrema längs der Meridianlinie (2) bestimmende Extremadichtebestimmungseinrichtung (10) nachge-

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OFMGiNAL INSPECTED

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schaltet ist, deren Ausgang an eine Vergleichseinrichtung (14) zum Vergleichen der Extremadichtewerte mit vorgegebenen, maximal zulässigen Extremadichtegrenzwerten angeschlossen ist, die jeweils beim Überschreiten des vorgegebenen Extremadichtegrenzwertes ein Extremadichtegrenzwert-Überschreitungssignal an ihrem Ausgang abgibt, der an eine Alarmeinrichtung ,(15) zum Auslösen eines Alarmsignals angeschlossen ist.
2. Reifenprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeitsmeßeinrichtung eine das Interferenzbild längs der Meridianlinie (2) abtastende Helligkeitsabtasteinrichtung (1) umfaßt.
3. Reifenprüfgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm der Bildschirm einer Fernsehkamera und die Abtasteinrichtung (1) eine Elektronenstrahlabtasteinrichtung ist.
4. Reifenprüfgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (1) eine lineare Anordnung von Fotodioden umfaßt.
5. Reifenprüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Extremwertdetektor (6) eine Differenzier- oder Differenzbildungseinrichtung (7) und einen Nulldurchgangsdetektor (8) umfaßt.

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6. Reifenprüfgerät nach einen der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet/ daß die Extremadichtebestimmungseinrichtung (10) eine Integrations- oder Summierungseinrichtung (11) und eine dieser nachgeschaltete Differenzier- oder Differenzbildungseinrichtung (13) umfaßt.
7. Reifenprüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung kontinuierlich bewegbar ist, so daß die Abbildung der Interferenzlinien senkrecht zur Richtung der Meridianschnittlinie (2), an welcher die Helligkeitsverteilung gemessen wird, wandert.
8. Reifenprüfgerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine das zeitliche Differenzial bildende weitere Differenziereinrichtung (16), der eine weitere Vergleichseinrichtung (18) mit einer nachfolgenden Alarmeinrichtung (15) nachgeschaltet ist.

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