EA009923B1 - Устройство детектирования соединения листов резины - Google Patents

Abstract

Способ определения дефектов и/или геометрических характеристик по меньшей мере в одном соединении или стыке листовых деталей в ненагруженном состоянии характеризуется тем, что соединение или стык облучают неоднонаправленным электромагнитным излучением; выполняют двумерное детектирование излучения отраженного или преломленного соединением или стыком; генерируют выходные сигналы, соответствующие указанному двумерному детектированию; определяют возможные дефекты или геометрические характеристики по меньшей мере части соединения или стыка путем анализа выходных сигналов.

Description

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для определения дефектов и/или определения геометрических характеристик соединения или стыка двух листов из резины или другого гибкого материала, которое, в частности, предназначено для контроля размеров и определения дефектов в соединениях, присутствующих в резиновой ленте, предназначенной для изготовления каркаса и/или сужения пневматической шины транспортных средств.

Термин каркас в настоящем описании означает устойчивую структуру, например, состоящую из листов резины, содержащих или не содержащих корд из металла или синтетического материала, расположенный под протектором пневматической шины, а термин сужение означает, что усилительное кольцо, также изготовленное из листов резины с металлическим кордом, расположено между каркасом и протектором и предназначено для усиления каркаса путем придания плоской формы каркасу и радиальной пневматической шины.

Предшествующий уровень техники

Известно, что при изготовлении пневматических шин для транспортных средств изготовляют каркас (и/или сужение) пневматической шины по меньшей мере из одного слоя резиновых лент или листов, снабженных в некоторых случаях кордом из металла или синтетического материала, которые соединены или сращивают друг с другом по двое для формирования непрерывной ленты. При последующих операциях раскройки, моделирования и иногда дополнительной вулканизации указанной ленты получают определенный каркас и/или сужение пневматической шины.

Полосы или листы, составляющие ленту, которые изготовлены из резины или другого гибкого синтетического материала, в общем, состоят из листовых элементов, т.е. элементов, в которых два размера преобладают над третьим размером, которые соединены или состыкованы различными способами, обычно с использованием автоматических устройств.

Причем соединение или сварку швов листов обычно из синтетического гибкого материала также используют для изготовления труб из термопластического материала, подготовки бумажных катушек или изготовления полимерных пленок.

Различные способы стыковки и/или соединения указанных листов из резины или других гибких материалов отличаются друг от друга не только различными методиками, с помощью которых края фиксируют друг с другом, такими как сварка или связывание, но также различными альтернативными способами совмещения указанных краев для формирования требуемого продукта.

В области производства пневматических шин наиболее распространены следующие способы соединения резиновых листов:

простое сближение передних сторон последовательных краев (т.е. состыковывание поверхностей листов, имеющих меньший размер), например, вдоль линии, которая на виде сверху продолжается наклонно относительно продольного направления ленты;

непрерывное перекрытие с деформацией области соединения этих листов по большим поверхностям листов или чередующееся перекрытие, т. е. один над другим и т. д., указанных конечных краев.

Однако при изготовлении пневматических шин, независимо от процедуры совмещения листов резины, качество соединения или стыка краев, по существу, определяет качество каркаса и/или сужения пневматической шины и, следовательно, определяет конечное качество пневматической шины. Соответственно, проверка качества соединения или стыка указанных листов резины представляет собой критический аспект в процессе изготовления пневматических шин такого типа, которые имеют каркас и/или сужение, полученные из ленты с соединенными или сращенными листами резины.

Более подробно, при соединении или сращивании листов могут возникать дефекты, например, отсутствие совпадения осей двух последовательных листов, которое определяет не прямолинейное разворачивание кромок лент, неравномерное расположение в поперечном направлении наложенных краев двух последовательных листов резины при использовании такой процедуры наложения, частичное или полное разъединение наложенных краев двух соединенных или сращенных листов; неточное выравнивание этих наложенных краев.

При изготовлении пневматических шин указанные выше дефекты и другие дефекты, например, дефекты, связанные с возможными неоднородностями размеров соединений или сращиваний между последовательными листами резины, должны быть обнаружены и исправлены до выполнения последующих операций моделирования, и в случае необходимости, вулканизации на каркасе и/или сужении для исключения возможности деформирования пневматической шины.

В случае других процессов, помимо изготовления сужений и/или каркасов пневматических шин, идентификация указанных выше дефектов при соединении краев гибких материалов, которые накладываются в соответствии с процедурами, указанными выше, часто необходимы для обеспечения приемлемого качества готового изделия.

Определение дефектов, включая дефекты, связанные с неоднородностью размеров, которые могут присутствовать в месте соединения или стыка краев гибких материалов, особенно при изготовлении сужений и/или каркасов пневматических шин, обычно выполняется вручную со значительными затратами

- 1 009923 ресурсов. Квалифицированный оператор осматривает соединение или стык и определяет, требуется ли это соединение или стык подвергнуть дальнейшей обработке для устранения дефектов.

В качестве альтернативы, известно определение дефектов, которые могут присутствовать в соединении или стыке листов из резины или других гибких материалов, с использованием устройства, которое при установке в нем соответствующих механических следящих устройств, состоящих из множества стержней, имеющих одинаковую длину и свободно перемещающихся в направлении, ортогональном к ленте, обеспечивает возможность проверки расположения и соединения с наложением, и/или соединенными или сращенными краями, например, двух листов резины. Концы имеющих форму стержня следящих устройств вводят в контакт с местом соединения или стыка между двумя наложенными краями, и затем они свободно следуют по краю, определяемому этим соединением или стыком. Дефекты соединения или стыка затем определяют, например, с помощью оптических датчиков, т.е. кромку определяют посредством свободных концов следящих устройств.

Такое устройство определения дефектов, хотя и позволяет обеспечить автоматическую проверку соединения или стыка соединенных или сращенных листов из гибкого материала, обеспечивает индикацию только макроскопических дефектов в месте соединения или стыка из-за плохой разрешающей способности следящих устройств, из-за не бесконечно малых размеров и взаимного расстояния между ними. Кроме того, устройство, описанное выше, в частности, является сложным и, следовательно, имеет низкую механическую надежность.

В патентной заявке ЕР-А-0289101 (УМ1 ЕРЕ ΗΘΕΕΑΝΏ ВУ) раскрыто устройство для определения дефектов, которые могут присутствовать в соединениях между наложенными краями листов резины, составляющих ленту для изготовления сужений и/или каркасов пневматических шин, содержащее множество оптических датчиков, детектирующих лазерный луч, направленный на соединение и отраженный от него.

В частности, в указанном устройстве при намотке на вращающийся барабан ленты, состоящей из взаимно сваренных листов резины, по меньшей мере один лазерный луч, т. е. когерентный и однонаправленный луч электромагнитного излучения, направляют на ленту в месте сварного шва под углом относительно нормали к ленте. Линейная видеокамера ССЭ (прибор с зарядовой связью, ПЗС), соответственно расположенная относительно ленты, детектирует линейное изображение лазерного луча, частично отраженного от сварного шва.

Использование направленных источников электромагнитного излучения и, в частности, источников, способных излучать когерентное излучение, подразумевает, что область, освещаемая однонаправленным лучом, представляет собой точку или, по большей мере, линию и, следовательно, область детектирования будет обязательно ограничена. С одной стороны, это гарантирует высокую точность при детектировании отраженного луча и некоторое упрощение при обработке полученного сигнала, но с другой стороны, из-за указанного сужения области детектирования это также подразумевает, что могут возникнуть погрешности позиционирования луча на месте соединения, пропуски при определении дефектов, которые могут присутствовать в областях соединения, которые иногда являются критическими для структуры каркаса и/или сужения пневматической шины (или продукта, содержащего соединение), при этом обеспечивается плохая способность определения дефекта такого типа, который может присутствовать в соединении.

В заявке на патент ΌΕ-Α-10036010 (ΤΗΥδδΕΝΚΚΠΡΡ) раскрыто устройство, которое, по существу, аналогично устройству по заявке ЕР-А-0289101.

В заявке ЕР-А-0536705 (ΒΚΙΌ6Ε8ΤΘΝ/ΕΙΒΕ8ΤΘΝΕ) описано детектирование кромок бокового стыка полотна материала слоя каркаса шины путем использования выходных сигналов, получаемых от лазерных датчиков, расположенных выше и ниже полотна, и от кодера, отслеживающего перемещение указанного полотна. Лазерные датчики отслеживают контур поверхности полотна вдоль соответствующих линий, определенных перемещением полотна. Пиковые сигналы, поступающие по меньшей мере от двух последовательных лазерных датчиков, сравнивают с сигналами, поступающими от кодера, для определения интервала между указанными пиковыми сигналами и, соответственно, для определения ширины стыка в точках, считываемых лазерными датчиками.

В другом режиме зоны, детектируемые устройством, раскрытым в ЕР-А-0536704, представляют собой линейные зоны стыка и, кроме того, сигналы кодера необходимы для определения только одной геометрической характеристики стыка.

Краткое изложение существа изобретения

Технической задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства, предназначенных для определения геометрических характеристик и/или определения дефектов в местах соединения или стыка листов резины или другого гибкого материала, которые не содержат недостатков предшествующего уровня техники, как указано выше.

Соответственно, технической задачей настоящего изобретения является создание устройства, предназначенного для контроля размеров и/или определения дефектов в местах соединения или стыка листов резины или другого гибкого материала, которое обеспечивает точное определение дефектов, которые могут присутствовать в месте соединения или стыка между указанными краями, которое может продол

- 2 009923 жаться, по большей части, по всей области наложения двух краев.

Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства для определения геометрических характеристик и/или определения дефектов в местах соединения или стыка листов резины или других гибких материалов, которое имеет несложную конструкцию и обеспечивает быстрое детектирование таких дефектов.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание способа определения дефектов и/или геометрических характеристик соединений или стыков листов резины или других гибких материалов, который эффективен и прост в выполнении и который не требует подвергать листы, образующие стык или соединение, определенной нагрузке, например растяжению.

Поставленная задача решена путем создания способа в соответствии с первым независимым пунктом и последующими зависимыми от него пунктами формулы изобретения и устройства в соответствии с независимым пунктом и последующими зависимыми от него пунктами формулы изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением устройство определения дефектов и/или геометрических характеристик в месте соединения или стыка листов резины или других гибких материалов содержит по меньшей мере один источник электромагнитного излучения, которое направлено по меньшей мере на одно соединение, или по меньшей мере один стык, и один или более датчиков, предназначенных для детектирования излучения, отраженного или преломленного соединением или стыком. Предпочтительно, в соответствии с настоящим изобретением источник излучения, используемый в этом устройстве, представляет собой источник электромагнитного излучения, который не является однонаправленным, и указанные один или больше датчиков выполняют двумерное детектирование указанного отраженного или преломляемого излучения.

Таким образом, электромагнитное излучение, падающее на соединение или стык, представляет собой излучение, которое является, по существу, рассеянным по всему соединению или стыку, и последующее детектирование излучения, отраженного или преломленного последним, выполняют с помощью одного или более датчиков, имеющих индивидуально или при объединении друг с другом двумерное окно детектирования, которое может фактически охватывать все соединение или стык или, по меньшей мере, расширенную область, представляющую интерес, указанного соединения или стыка. Это подразумевает, что, в отличие от предшествующего уровня техники, определение дефектов не ограничено линейными участками соединения или стыка и выполняется более точно и достоверно.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения источники электромагнитных излучений, которые не являются однонаправленными, представляют собой источники видимого, инфракрасного или ультрафиолетового света, датчики, детектирующие отраженное/преломленное излучение, могут, соответственно, состоять из матрицы ПЗС или видеокамеры С/МО8, плоскость детектирования которых, предпочтительно, позволяет получать изображение всего соединения или стыка.

В качестве альтернативы, датчики детектирования могут представлять собой линейные видеокамеры ПЗС или С/МО8, функционально соединенные друг с другом для обеспечения непосредственного или опосредованного, двумерного детектирования изображения всего соединения или стыка, или его площади.

Такая конструкция устройства в соответствии с настоящим изобретением легко воплощается также благодаря тому, что его элементы широко доступны на рынке. В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения можно использовать по меньшей мере два неоднонаправленных источника излучения, один из которых может быть установлен над, а другой под соединением или стыком, и, следовательно, использовать по меньшей мере два двумерных датчика детектирования, один из которых может быть установлен над, а другой может быть установлен под указанным соединением или стыком так, чтобы дефекты, которые могут присутствовать на любой стороне получаемого продукта, можно было определять с места соединения или стыка листов резины или другого гибкого материала. Устройство в соответствии с изобретением может дополнительно содержать средство перемещения листов в соответствии с указанным по меньшей мере одним источником и также указанным одним или больше датчиками, или, наоборот, для перемещения указанного по меньшей мере одного источника и указанного одного или более датчиков относительно указанных листов и средство обработки, предназначенное для анализа выходного сигнала одного или более датчиков.

В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения предложен способ определения дефектов и/или геометрических характеристик по меньшей мере в одном соединении или стыке листовых деталей в ненагруженном состоянии, заключающийся в следующем:

облучают указанное соединение или стык неоднонаправленным электромагнитным излучением;

выполняют двумерное детектирование отраженного или преломленного излучения соединением или стыком;

генерируют выходные сигналы, соответствующие двумерному детектированию;

определяют возможные дефекты или геометрические характеристики по меньшей мере части указанного соединения или стыка путем анализа выходных сигналов.

Двумерное детектирование неоднонаправленного излучения, отраженного или преломленного местом соединения или стыка двух последовательных краев (или оконечных кромок) ленты позволяет, как

- 3 009923 указано выше, обеспечить высокую точность и эффективность при определении геометрических характеристик (например, ширины, длины) соединения или стыка и при определении дефектов, включая дефекты размеров, которые могут присутствовать в этих соединениях или стыках.

В соответствии с предпочтительным аспектом способа настоящего изобретения указанные этапы облучения соединения или стыка неоднонаправленным электромагнитным излучением и выполнения двумерного детектирования излучения отраженного или преломленного указанным местом соединения или стыка выполняют только после этапа детектирования перемещения по меньшей мере одного стыка или соединения относительно указанного по меньшей мере одного источника неоднонаправленного электромагнитного излучения и одного или более датчиков для выполнения указанного выше двумерного детектирования.

В соответствии с другим предпочтительным аспектом способа согласно изобретению указанные выходные сигналы двумерного детектирования соответствуют изображению по меньшей мере части указанного места соединения или стыка (т. е. они представляют собой видеосигналы), и эти выходные сигналы являются цифровыми или оцифрованными сигналами. В этом случае анализ выходных сигналов может содержать обработку выходных сигналов изображения с использованием маски свертки или фильтра Собеля, или детектора профиля, или анализа капелек, или быстрого преобразования Фурье (ЕЕТ, БПФ), или анализа производной. Кроме того, может быть предусмотрен этап детектирования кромок объекта изображения и последующий этап измерения и/или анализа по меньшей мере одной из указанных кромок.

В соответствии с другим аспектом заявленного способа предусматривается фаза калибровки, включающая следующие этапы:

размещают прямую кромку относительно по меньшей мере одного источника неоднонаправленного электромагнитного излучения и одного или более датчиков для выполнения двумерного детектирования;

облучают указанное соединение или стык неоднонаправленным электромагнитным излучением;

выполняют двумерное детектирование излучения отраженного или преломленного указанным соединением или стыком;

генерируют выходные сигналы калибровки, соответствующие указанному двумерному детектированию, сохраняют сигналы калибровки в качестве элемента сравнения для последующих выходных сигналов.

В этом случае можно проверять возможные несовмещенности одного или более двумерных датчиков, и можно вводить элемент коррекции в его выходной сигнал для учета возможных несовмещенностей.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем настоящее изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых изображено:

фиг. 1 - общая схема устройства согласно изобретению;

фиг. 2 - вид сбоку узла, состоящего из источника неоднонаправленного излучения и двунаправленного датчика, детектирующего излучение в устройстве, при определении дефектов в месте соединения согласно изобретению;

фиг. 3 - вид сверху соединения двух листов резины согласно изобретению;

фиг. 4 - общий вид другого варианта выполнения устройства согласно изобретению;

фиг. 5 - общий вид дополнительного варианта выполнения устройства согласно изобретению; фиг. 6 - общий вид дополнительного варианта выполнения устройства согласно изобретению; фиг. 7 - блок-схема операций способа детектирования дефектов согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

На фиг. 1-3 представлено устройство для определения геометрических характеристик, например, проверки размеров, и/или определения дефектов в местах соединения или стыка листов 5, 6 из резины или других гибких материалов, образующих ленту, или другого изделия в форме ленты, в соответствии с настоящим изобретением. Устройство содержит средство 1, предназначенное для размещения места соединения или стыка, например, полученного путем сварки относительно по меньшей мере одного источника 2 электромагнитного излучения, направленного на указанное место соединения или стыка, и по меньшей мере один датчик 3, детектирующий излучение, отраженное или преломленное местом соединения или стыка. Следует отметить, что, несмотря на то, что в описанном устройстве используется и описано средство 1, предназначенное для размещения места соединения или стыка относительно по меньшей мере одного источника 2 электромагнитного излучения, по меньшей мере один датчик 3 детектирования, указанное средство 1 может быть не интегрированным в устройство детектирования в соответствии с настоящим изобретением и может быть установлено в другом вспомогательном устройстве, которое выполнено отдельно от заявленного устройства. Кроме того, в качестве альтернативы можно использовать другое средство перемещения по меньшей мере одного источника 2 электромагнитного излучения и по меньшей мере одного датчика 3 детектирования места соединения или стыка, детектирование которого производится.

- 4 009923

Следует также отметить, что термин «лист гибкого материала» обозначает конечный участок изделия из гибкого материала, два размера которого намного больше, чем третий размер. Соединение или стык двух таких последовательных листов обычно выполняют таким образом, что, когда их взаимно совмещают, оба соединяемых или состыковываемых края, по существу, располагаются параллельно или в одной плоскости по отношению друг к другу, в соответствии с процедурами, описанными выше. Предпочтительно, чтобы источник 2 излучал неоднонаправленное излучение 7, т.е. рассеянное в пределах конического объема излучения, а датчик 3 позволял выполнять детектирование излучения 8, отраженного от листов 5, 6 (как показано на чертежах) или преломленного через них (этот случай не показан), в соответствии с двумя направлениями, которые предпочтительно расположены ортогонально друг к другу, т.е. в плоскости, пересекаемой отраженным 8 или преломленным излучением.

Выходные сигналы датчика 3 затем передаются в систему 4 управления и обработки, которая осуществляет анализ сигнала оператора, сигнализирует о наличии предполагаемых дефектов в местах соединения или стыка и может содержать логические устройства, позволяющие автоматически управлять работой всего устройства. В качестве альтернативы, сигналы датчика 3 могут просто отображаться на экране оператору, который визуально определяет дефекты, возможно присутствующие в месте соединения или стыка.

Система 4 обработки и управления может представлять собой процессор общего назначения, доступный на рынке, РЬС (ПЛК, программируемый логический контроллер) или любую другую микропроцессорную систему, которая также может быть интегрирована в датчик 3. В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения датчик 3 представляет собой датчик детектирования матричного типа, который, в случае, когда источник 2 или электромагнитное излучение представляет собой источник видимого или инфракрасного излучения, может содержать матрицу ПЗС или видеокамеру С/ΜΘδ, которая предпочтительно позволяет получать изображение по меньшей мере с 64 уровнями серого цвета и предпочтительно 256 уровнями серого цвета, или цветное изображение. В качестве альтернативы, в варианте выполнения изобретения, которое не представлено на чертежах, датчик 3 может состоять из двух или больше линейных ПЗС или видеокамер С/ΜΘδ, которые прямо или опосредованно функционально соединены с выходом для двумерного детектирования указанного излучения отраженного или преломленного через соединение.

При использовании видеокамеры 3 также традиционного типа с электронной пушкой объектив (не показан) фокусирует на плоскости изображения видеокамеры 3 область 9 получения данных, которая освещается источником 2 рассеянного света или неоднонаправленного инфракрасного излучения, при этом место соединения или стыка между двумя последовательными листами 5, 6 ленты (или полотна) размещается с помощью указанного средства 1. Видеокамера 3, в свою очередь, передает сигнал, предпочтительно в цифровой форме, который однозначно связан с полученным изображением, в систему 4 обработки и управления.

Область 9, от которой отражается излучение от листов 5, 6 (фиг. 3), является, по существу, прямоугольной и может охватывать всю протяженность места соединения или стыка, предназначенного для проверки, или большую ее часть.

В качестве альтернативы могут быть предусмотрены две или больше (двумерные) области получения данных в соответствии с двумя боковыми сторонами ленты, сформированной листами 5, 6, что просто обеспечивает возможность детектирования возможных несовмещенностей оконечных кромок соединенных или состыкованных листов, без проверки всего места соединения или стыка.

В конкретном варианте выполнения устройства датчик 3 предпочтительно представляет собой видеокамеру с ПЗС (или С/ΜΘδ), а источник 2 представляет собой источник видимого света, причем и видеокамера 3 с ПЗС (или С/ΜΘδ), и источник 2 видимого света размещены над областью 9 получения данных, при этом лента (или полотно), сформированная из листовых деталей, перемещается через них так, что видеокамера 3 с ПЗС (или С/ΜΘδ), может получать освещенность (интенсивность излучения) ленты, относительно области 9, соответствующую отражению 8 света 7 этой лентой.

Оптическая ось видеокамеры 3 в описанном варианте выполнения ортогональна плоскости расположения ленты, тогда как оптическая ось источника 2 видимого света расположена под наклоном к нормали к указанной плоскости, в результате чего лучи 7 видимого света могут падать на область соединения или стыка обоих листов 5, 6 со смещением (наклоном).

Это позволяет использовать тень 10, которая в случае соединения с наложенными краями проецируется от верхней кромки на нижнюю кромку для измерения соединения или стыка.

Средство 1 предпочтительно такого типа, которое позволяет перемещать ленту из резины или другого гибкого материала или другого изделия в форме ленты относительно источника 2 и датчика 3, может состоять, например, из линейного конвейера или вращающегося барабана, на котором расположена эта лента или изделие в форме ленты.

В качестве альтернативы, без отхода от объема настоящего изобретения средство 1 может быть выполнено таким образом, что оно будет перемещать блок, состоящий из датчика 3 и источника 2, до места соединения или стыка ленты, или изделия в форме ленты, без необходимости передвижения ленты.

- 5 009923

Средство 1 позволяет перемещать ленту прерывисто, при этом, когда соединение или стык ленты достигает области 9, в которой его подвергают воздействию излучения от источника 2, а отраженное/преломленное излучение детектируют с помощью датчика 3, лента останавливается на время, требуемое для облучения источником 2 места соединения или стыка и для детектирования изображения облучаемого места соединения или стыка датчиком 3. Пользователь устройства и/или система 4 обработки и управления, в случае автоматического управления устройством, может определять режим работы средства 1, включая возможность прерывистой подачи ленты.

Прерывистая подача ленты может потребоваться в случае, когда детектирование излучения, отраженного/преломленного лентой датчиком 3, происходит в определенные моменты и не выполняется непрерывно, т.е. путем получения статического изображения соединения или стыка для проверки. В этом случае при движении ленты относительно датчика 3 и источника 2, или наоборот, излучение источника 2 и детектирование датчиком 3 излучения от ленты требуется соответствующим образом синхронизировать.

С этой целью устройство для определения дефектов в месте соединения или стыка листов из резины или других гибких материалов может содержать соответствующие приводы, управляемые средством управления, предпочтительно запрограммированным, которое определяет активное состояние и неактивное состояние источника 2 излучения и датчика 3 в течение времени. Известное средство управления может быть выполнено в указанной выше системе 4 обработки и управления.

В качестве альтернативы, средство 1 может быть установлено так, что оно будет перемещать ленту непрерывно и, когда соединение или стык ленты будет находиться в области 9 получения данных, система 4 обработки и управления может выполнять мгновенное детектирование с помощью датчика 3 электромагнитного излучения, отраженного/преломленного от места соединения или стыка как полностью, так и частично. В этом случае датчик 3 или другие соответствующие датчики могут быть выполнены с возможностью непосредственного детектирования соединения или стыка, расположенного в пределах области 9 получения данных, и, следовательно, они могут обеспечить возможность передачи в систему 4 обработки и управления этой информации, в результате чего система 4 передает команды на детектирование и последующую обработку излучения от места соединения или стыка ленты.

Как в случае, когда ленту передвигают постоянно, так и в случае прерывистого перемещения ленты могут быть предусмотрены дополнительные механические или оптические датчики (не показаны) для детектирования перемещаемого места соединения или стыка относительно области 9 получения данных, т.е. относительно источника 2 излучения и датчика 3.

На фиг. 4 схематично представлен другой вариант выполнения устройства детектирования в соответствии с настоящим изобретением. В этом варианте выполнения датчик 103 получения отраженного/преломленного излучения от соединения или стыка между двумя листами 105, 106 из резины или другого материала расположен над краями (т.е. над оконечными кромками) 105, 106 так, что его ось детектирования расположена, по существу, ортогонально по отношению к поверхности, на которой уложены эти листы 105, 106. Область 109 детектирования датчика 103 может быть прямоугольной или квадратной, и продолжается так, что она полностью окружает место соединения или стыка краев 105, 106.

Следует отметить, что ось детектирования датчика 103 может быть в общем произвольной и не ортогональной к поверхности укладки краев 105, 106 и при этом функциональность устройства детектирования не нарушается.

В отличие от устройства, изображенного на фиг. 1-3, источник 102 неоднонаправленного излучения расположен, по существу, рядом с лентой, содержащей листы 105, 106, при этом не используется излучение 107, падающее под наклонным углом на место соединения или стыка краев 105, 106. Такое расположение источника 102 становится возможным при использовании устройства, показанного на фиг. 4, для непосредственного определения возможных дефектов, т.е. фронтальных дефектов между краями 105, 106, в результате чего тени между обоими краями 105, 106 нельзя нормально использовать для детектирования этих дефектов.

На фиг. 5 представлен другой вариант выполнения настоящего изобретения, в котором предусмотрены по меньшей мере два датчика 203а, 203Ь, детектирующие излучение, падающее на ленту, и по меньшей мере два соответствующих источника 202а, 202Ь неоднонаправленного излучения.

Источники 202а, 202Ь неоднонаправленного излучения и соответствующие датчики 203а, 203Ь предпочтительно расположены с противоположных сторон листов 205, 206, место соединения или стык которых необходимо детектировать. Таким образом, датчики 203а, 203Ь и источники 202а, 202Ь определяют две области 209 получения данных, по одной с каждой стороны ленты, что позволяет обеспечить более точную идентификацию дефектов в месте соединения или стыка, прежде всего, когда конечные кромки листов, формирующих указанное соединение или стык, наложены друг на друга.

На фиг. 6 показан дополнительный вариант выполнения устройства в соответствии с настоящим изобретением, в котором два двумерных датчика 303а, 303Ь расположены над лентой, сформированной наложенными друг на друга листами 305, 306, и два двумерных датчика 303с, 303й расположены под указанной лентой.

Источники 302а и 302Ь неоднонаправленного излучения расположены над лентой и под ней соответственно, причем их оптическая ось установлена под углом к ленте. Устройство дополнительно содер

- 6 009923 жит средство 301, предназначенное для перемещения ленты относительно указанных датчиков 303а, 303Ь, 303с, 3036 и указанных источников 302а, 302Ь.

Области 309а, 309Ь получения данных верхних датчиков 303а, 303Ь расположены на боковых кромках листов 305, 306, также как области получения данных (не показаны) нижних датчиков 303с, 3036.

Таким образом, может быть легко выполнено определение несовмещения двух листов в месте соединения или стыка.

Способ определения дефектов и/или геометрических характеристик по меньшей мере в одном месте соединения или стыка листовых деталей в ненагруженном состоянии осуществляют следующим образом:

облучают соединение или стык неоднонаправленным электромагнитным излучением;

выполняют двумерное детектирование излучения отраженного или преломленного соединением или стыком;

генерируют выходные сигналы, соответствующие указанному выше двумерному детектированию;

определяют возможные дефекты или геометрические характеристики по меньшей мере части соединения или стыка путем анализа указанных выходных сигналов.

Таким образом, работа устройства в соответствии с настоящим изобретением со ссылкой на фиг. 1-6 осуществляется следующим образом.

Размещают соединение или стык относительно по меньшей мере одного источника 2, 102, 202а, 202Ь, 302а, 302Ь электромагнитного неоднонаправленного излучения и по меньшей мере одного датчика 3, 103, 203а, 203Ь, 303а, 303Ь, 303с, 3036 детектирования, который позволяет выполнять двумерное детектирование излучения источника 2, 102, 202а, 202Ь, 302а, 302Ь.

Включают источник или источники 2, 102, 202а, 202Ь, 302а, 302Ь для облучения указанного соединения или стыка неоднонаправленным электромагнитным излучением.

Включают датчик или датчики 3, 103, 203а, 203Ь, 303а, 303Ь, 303с, 3036 для детектирования излучения, отраженного/преломленного соединением или стыком.

Анализируют выходной сигнал датчика или датчиков 3, 103, 203а, 203Ь, 303а, 303Ь, 303с, 3036 для идентификации возможных дефектов.

Что касается анализа выходного сигнала датчика или датчиков 3, 103, 203а, 203Ь, 303а, 303Ь, 303с, 3036, этот выходной сигнал может быть преобразован в цифровую форму, если требуется, и затем может быть подвергнут предварительной обработке, например, с использованием масок свертки, и/или фильтров Собеля, и/или детекторов профиля, и/или анализа капелек, и/или быстрого преобразования Фурье, а также другой, выполняемой в случае необходимости фильтрации или обработки. Из сигнала удаляют шумы в наиболее возможной степени и затем анализируют аномалии, которые могут свидетельствовать о наличии дефектов в месте соединения или стыка, к которому относится данный сигнал (например, с использованием методики анализа производной или анализа контура/кромки). Такая обработка выходного сигнала датчика или датчиков 3, 103, 203а, 203Ь, 303, 303Ь, 303с, 3036 может быть выполнена системой 4 обработки и управления (фиг. 1).

В соответствии с предпочтительным вариантом способа, когда двумерное детектирование соединения или стыка выполняют одновременно над и под лентой, сформированной листами 5, 6, из резины или другого гибкого материала, возможные дефекты несовмещения на концевых кромках (краях) листов могут быть детектированы в результате анализа выходного сигнала детекторами профиля (или анализа производной), что позволяет определить относительное местоположение указанных оконечных кромок.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения получение с помощью датчика или датчиков 3, 103, 203а, 203Ь, 303а, 303Ь, 303с, 3036 излучения, отраженного/преломленного от ленты (или другого изделия в форме ленты) может происходить мгновенно и не непрерывно, и, соответственно, перемещение ленты по отношению к датчикам 3, 103, 203а, 203Ь, 303а, 303Ь, 303с, 3036, или наоборот, может происходить в прерывистом режиме, при этом предусмотрена пауза, когда соединение или стык листов ленты расположен относительно указанной выше области 9, 109, 209, 309а, 309Ь получения данных. Аналогично, работа источника или источников 2, 102, 202а, 202Ь, 302а, 302Ь неоднонаправленного излучения может быть прерывистой и предпочтительно синхронизированной с операцией получения данных, выполняемой датчиком или датчиками 3, 103, 203а, 203Ь, 303а, 303Ь, 303с, 3036. Прерывистое перемещение ленты по отношению к датчикам 3, 103, 203а, 203Ь, 303а, 303Ь, 303с, 3036, или наоборот, может быть определено по командам подачи, которые могут быть вручную переданы оператором, или могут быть поданы автоматически средством управления.

В случае, когда предусмотрено автоматическое управление устройством детектирования, система 4 обработки и управления может прерывать смещение ленты относительно датчиков 3, 103, 203а, 203Ь, 303а, 303Ь, 303с, 3036 и источников 2, 102, 202а, 202Ь, 302а, 302Ь излучения или, наоборот, всякий раз, когда она определяет дефект в проверяемом месте соединения или стыка, передавать сигнал этого дефекта оператору. Система 4 обработки и управления, таким образом, обеспечивает возможность повторного старта устройства только после вмешательства оператора.

В соответствии с другим вариантом способа получение с помощью датчика или датчиков 3, 103, 203а, 203Ь, 303а, 303Ь, 303с, 3036 излучения, отраженного/преломленного от изделия в форме ленты,

- 7 009923 может происходить непрерывно и, соответственно, смещение ленты по отношению к этим датчикам 3, 103, 203а, 203Ь, 303а, 303Ь, 303с, 3036, или наоборот, может происходить без перерывов.

В соответствии с другим вариантом способа перемещение ленты относительно датчиков 3, 103, 203а, 203Ь, 303а, 303Ь, 303с, 3036 может быть непрерывным, а получение этими датчиками 3, 103, 203а, 203Ь, 303а, 303Ь, 303с, 3036 отраженного/преломленного излучения от ленты может происходить с перерывами после идентификации места соединения или стыка, проверку которого требуется произвести в пределах области 9, 109, 209, 309а, 309Ь получения данных устройства детектирования.

Согласно изобретению предусмотрена фаза калибровки, включающая в себя следующие этапы: размещают прямую кромку относительно по меньшей мере одного источника 2, 102, 202а, 202Ь, 302а, 302Ь неоднонаправленного электромагнитного излучения и относительно одного или более датчиков 3, 103, 203а, 203Ь, 303а, 303Ь, 303с, 3036 для выполнения двумерного детектирования;

облучают соединение или стык неоднонаправленным электромагнитным излучением;

выполняют двумерное детектирование излучения отраженного или преломленного соединением или стыком;

генерируют выходные сигналы калибровки, соответствующие указанному двумерному детектированию;

сохраняют указанные сигналы калибровки в качестве средства сравнения для последующих выходных сигналов.

Таким образом, если датчики 3, 103, 203а, 203Ь, 303а, 303Ь, 303с, 3036 представляют собой несовмещенный датчик по отношению к другим датчикам или по отношению к ленте, сформированной из листов 5, 6, выходные сигналы, поступающие от датчиков 3, 103, 203а, 203Ь, 303а, 303Ь, 303с, 3036, корректируют с помощью сигналов калибровки для обеспечения устойчивого детектирования этими датчиками 3, 103, 203а, 203Ь, 303а, 303Ь, 303с, 3036.

На фиг. 7 представлена упрощенная блок-схема последовательности операций способа определения дефектов, который может быть выполнен в устройстве такого типа, как описано выше, имеющем по меньшей мере один источник неоднонаправленного излучения, состоящий из источника рассеянного света, и по меньшей мере один датчик детектирования, содержащий видеокамеру ПЗС или С/МО8, которая позволяет передавать цифровой сигнал. В представленном ниже описании, для простоты, также сделана ссылка на устройство, представленное на фиг. 1-3, но следует понимать, что этот способ также может быть выполнен с устройством, показанным на фиг. 4-6.

Способ, согласно изобретению, содержит первый этап (а), на котором освещают с помощью света 7, излучаемого источником 2, область 9 получения данных, в которой с использованием средства 1 располагают место соединение между листами 5, 6 из резины или другого гибкого материала.

Детектируют проход (т.е. перемещения) соединения или стыка относительно указанной области 9 получения данных, с помощью соответствующих механических или оптических датчиков (не показаны), что должно быть выполнено перед выполнением указанного этапа (а) освещения области 9.

По существу, одновременно с этапом (а) освещения также выполняется этап (Ь) получения излучения 8, отраженного от соединения между листами 5, 6, с помощью матрицы ПЗС или видеокамеры 3 С/МО8. Матрица ПЗС или видеокамера 3 С/МО8 с использованием уровней серого цвета или цветного изображения позволяет выводить сигнал двумерного изображения, который обычно обозначается как матрица [тхп], в которой каждое значение представляет яркость (или цвет) ί (х, у) каждого пикселя (х, у) изображения (где х [1; т], у [1; п]).

В этом случае область 9 получения изображения, определенная системой объектива видеокамеры ПЗС или С/МО8 и датчиком, является, по существу, прямоугольной или квадратной, и определена таким образом, чтобы она окружала все соединение между листами 5, 6.

В случае, когда в результате наклона оси излучения источника 2 по отношению к поверхности укладки ленты получается тень 10 (в случае соединения с наложенными друг на друга краями) от края (т.е. оконечной кромки) по отношению к другому одному из листов 5, 6, область 9 получения данных продолжается так, чтобы она также содержала расширенную область, включающую ожидаемую тень 10. Цифровой выходной сигнал видеокамеры 3 с матрицей ПЗС или С/МО8 может быть предварительно обработан и отфильтрован (этап (с)) для удаления возможных шумов, например, используя преобразование Фурье для значений в строке или столбце указанной матрицы сигнала изображения, выполняемого с использованием алгоритма БПФ (быстрое преобразование Фурье) системой 4 обработки и управления.

После этапа (с) предварительной обработки и фильтрации сигнала может следовать этап (6) поиска кромок (или контуров) в сигнале изображения, предназначенный для идентификации геометрического соответствия (в виде сверху) соединения листов 5, 6, в случае необходимости, с использованием тени 10 от него, и боковых кромок соединяемых краев 5, 6. При использовании видеокамеры с матрицей ПЗС или С/МО8 с уровнями серого цвета кромки места соединения или тень 10, а также боковые кромки листов 5, 6 могут быть идентифицированы с использованием известных алгоритмов на основе градиентов серого цвета между соседними пикселями.

Обзор, хотя и несколько устаревший, возможных методик обработки сигналов изображения можно найти в публикации Би, Сопха1с5. Бее КоЬойса, Мс Сга\\-НШ (Пайа), 1989.

- 8 009923

После детектирования кромок (или контуров) указанных выше элементов выполняют следующий этап (е), состоящий в измерении и анализе этих кромок и размера объектов, к которым они относятся, а также к идентификации этих объектов, перед выполнением следующего этапа (ί), состоящего в сравнении измеренных значений с заданными стандартными допустимыми значениями возможных дефектов, или этап сравнения детектируемых кромок с набором приемлемых образцовых кромок, используя известные методики сопоставления с образцом.

В случае наличия дефектов, вызванных несовмещением листов 5, 6, т.е. нелинейностью кромки листов 5, 6 в месте соединения, или разделением краев 5, 6, или деформацией, и/или неправильным расположением соединяемых кромок 5, 6, результат сравнения между измерениями, полученными по сигналу изображения, и стандартными допустимыми значениями позволяет автоматически идентифицировать тип дефекта и его количественные характеристики и, таким образом, позволяет впоследствии передать оператору полное описание дефекта.

Хотя приведенное выше подробное описание некоторых вариантов выполнения настоящего изобретения, в частности, относится к определению дефектов в месте соединения или стыка листов резины, предназначенных для производства сужений и/или каркасов пневматических шин, настоящее изобретение, как будет понятно для специалистов в данной области техники, не ограничивается данной конкретной областью применения, но его следует рассматривать, как относящееся ко всем участкам производства, в которых два края гибкого материала совмещают и затем соединяют или состыковывают (например, используя сварку) для формирования ленты или продукта, который, по меньшей мере, имеет форму ленты.

Claims (26)

1. Способ определения дефектов и/или геометрических характеристик по меньшей мере в одном соединении или стыке листовых деталей в ненагруженном состоянии, характеризующийся тем, что:

a) облучают два последовательных края или конечные кромки листовых деталей неоднонаправленным электромагнитным излучением;

b) выполняют двумерное детектирование излучения, отраженного или преломленного указанными последовательными краями или конечными кромками;

c) генерируют выходные сигналы, соответствующие двумерному детектированию;

б) определяют соответствующие расположения конечных кромок путем анализа выходных сигналов;

е) подсчитывают длину указанного соединения или стыка по соответствующему расположению конечных кромок.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что излучение направляют и выше, и ниже соединения или стыка, а излучение, отраженное или преломленное соединением или стыком, детектируют выше и ниже указанных листовых деталей.

3. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что листовые детали представляют собой листы из резины или другого гибкого материала.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что останавливают листовые детали, когда указанное по меньшей мере одно соединение или стык деталей размещается относительно по меньшей мере одного источника неоднонаправленного электромагнитного излучения и по меньшей мере одного датчика, который выполнен с возможностью двумерного детектирования излучения, отраженного или преломленного соединением или стыком, снова перемещают листовые детали после выполнения этапов облучения соединения или стыка неоднонаправленным электромагнитным излучением и выполнения двумерного детектирования излучения, отраженного или преломленного соединением или стыком.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что этапы облучения соединения или стыка неоднонаправленным электромагнитным излучением и двумерного детектирования отраженного или преломленного излучения соединением или стыком выполняют после детектирования прохождения по меньшей мере одного стыка или соединения относительно по меньшей мере одного источника неоднонаправленного электромагнитного излучения и одного или более датчиков, предназначенных для выполнения двумерного детектирования.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что выходные сигналы представляют собой цифровые или аналоговые сигналы, которые затем преобразуют в цифровые сигналы, причем этап анализа выходных сигналов содержит обработку выходных сигналов с использованием маски свертки, или фильтра Собеля, или детектора профиля, или анализа капелек, или быстрого преобразования Фурье (БПФ), или анализа производной.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что выходные сигналы двумерного детектирования соответствуют изображению по меньшей мере части указанного соединения или стыка.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что выходные сигналы представляют собой цифровые или преобразованные в цифровую форму сигналы, а анализ выходных сигналов включает в себя первый этап детектирования кромок в изображении и следующий этап измерения и/или анализа по меньшей мере одной из указанных кромок.

- 9 009923

9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что анализ выходных сигналов содержит этап определения соответствующих мест положения конечных кромок листовых деталей, составляющих по меньшей мере одно соединение или стык.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что разность мест положения конечных кромок листовых деталей, составляющих соединение или стык, используется для определения возможных дефектов или геометрических характеристик соединения или стыка.

11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что содержит фазу калибровки, на которой размещают прямую кромку относительно по меньшей мере одного источника неоднонаправленного электромагнитного излучения и одного или более датчиков для выполнения двумерного детектирования;

облучают соединение или стык неоднонаправленным электромагнитным излучением;

выполняют двумерное детектирование излучения, отраженного или преломленного соединением или стыком;

генерируют выходные сигналы калибровки, соответствующие двумерному детектированию;

сохраняют сигналы калибровки в качестве элемента сравнения для последующих выходных сигналов.

12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что неоднонаправленное электромагнитное излучение излучают произвольно.

13. Устройство детектирования дефектов или геометрических характеристик соединений или стыков листовых деталей в ненагруженном состоянии согласно способу, заявленному по любому из предшествующих пунктов, содержащее:

a) по меньшей мере один источник излучения, представляющий собой источник неоднонаправленного электромагнитного излучения и предназначенный для направления электромагнитного излучения на два последовательных края или кромки листовых деталей;

b) один или более датчиков, выполненных с возможностью детектирования двухмерного излучения, отраженного или преломленного указанными последовательными краями или кромками листовых деталей;

c) средство для определения соответствующего расположения конечных кромок путем анализа выходных сигналов;

б) средство для подсчета длины указанного соединения или стыка по соответствующему расположению конечных кромок.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере один первый датчик для детектирования излучения, отраженного или преломленного верхней поверхностью соединения или стыка, и по меньшей мере один второй датчик для детектирования излучения, отраженного или преломленного нижней поверхностью соединения или стыка.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что по меньшей мере два датчика предназначены для детектирования излучения, отраженного или преломленного верхней поверхностью соединения или стыка, и по меньшей мере два датчика предназначены для детектирования излучения, отраженного или преломленного нижней поверхностью соединения или стыка, причем области получения данных указанных датчиков расположены на боковых кромках листовых деталей, составляющих соединения или стыки.

16. Устройство по любому из пп.14 или 15, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере один первый источник электромагнитного неоднонаправленного излучения, размещенный выше верхней поверхности соединения или стыка, причем излучение первого источника падает на него, и по меньшей мере один второй источник электромагнитного неоднонаправленного излучения, размещенный ниже нижней поверхности соединения или стыка, причем излучение указанного второго источника падает на него.

17. Устройство по любому из пп.13-16, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство, предназначенное для детектирования прохождения по меньшей мере одного стыка или соединения относительно по меньшей мере одного из одного или более датчиков и по меньшей мере одного источника неоднонаправленного электромагнитного излучения.

18. Устройство по любому из пп.13-17, отличающееся тем, что по меньшей мере один из одного или более датчиков представляют собой матрицу ПЗС или камеру С/МО8.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что матрица ПЗС или камера С/МО8 представляет собой камеру с многоуровневым серым цветом или цветную камеру.

20. Устройство по любому из пп.13-18, отличающееся тем, что по меньшей мере один из одного или более датчиков представляет собой комбинацию из двух или более линейных ПЗС или камер С/МО8.

21. Устройство по любому из пп.13-20, отличающееся тем, что по меньшей мере один источник электромагнитного излучения выбран из группы, состоящей из источника инфракрасного излучения, источника ультрафиолетового излучения, источника рассеянного света, источника рентгеновского излучения.

22. Устройство по любому из пп.13-21, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство перемещения листовых деталей относительно по меньшей мере одного источника и одного или более датчиков, или наоборот.

- 10 009923

23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что содержит средство управления, предназначенное для регулирования работы средства перемещения листовых деталей относительно по меньшей мере одного источника и одного или более датчиков, или наоборот.

24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что средство управления представляет собой средство автоматического управления.

25. Устройство по любому из пп.13-24, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство обработки, предназначенное для анализа выходных сигналов одного или более датчиков.

26. Устройство по любому из пп.13-25, отличающееся тем, что источник электромагнитного излучения излучает произвольно.