ES2923793T3 - Escáner de línea de banda de rodadura - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para medir la profundidad de la banda de rodadura de los neumáticos, en el que, en uso, un neumático puede pasar sobre el dispositivo en una primera dirección, comprendiendo el dispositivo: una fuente de luz dispuesta para iluminar el neumático; una obstrucción que se extiende en una segunda dirección sustancialmente perpendicular a la primera dirección y dispuesta para bloquear parcialmente la luz emitida por la fuente de luz de manera que se proyecte una sombra sobre el neumático cuando el neumático está ubicado sobre el dispositivo, y de tal manera que se proyecte la sombra sobre el neumático en una dirección sustancialmente perpendicular a la banda de rodadura del neumático; y una cámara dispuesta para ver una sección iluminada del neumático. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Escáner de línea de banda de rodadura

[0001] La presente invención se refiere a la medición de la profundidad de la banda de rodadura de los neumáticos de los vehículos.

[0002] Algunos escáneres existentes basados en la óptica de la profundidad de la banda de rodadura se proporcionan por encima de la superficie de la carretera y adyacentes a los neumáticos de un vehículo cuando el vehículo pasa por el escáner. Aunque estos escáneres funcionan bien para la mayoría de los vehículos, los escáneres no siempre funcionan bien para los vehículos con múltiples neumáticos dispuestos muy cerca unos de otros, de manera que uno de los neumáticos bloquea la vista a otro de los neumáticos. Un ejemplo de este tipo de vehículo es un remolque de tres ejes para vehículos pesados (HGV, por las siglas en inglés de heavy goods vehicle). DE1809459A1 propone un método para medir la profundidad de la banda de rodadura.

[0003] De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un dispositivo para medir la profundidad de la banda de rodadura de los neumáticos, en el que, en su uso, un neumático puede ser conducido sobre el dispositivo en una primera dirección. El dispositivo comprende una fuente de luz dispuesta para iluminar el neumático, una obstrucción que se extiende en una segunda dirección sustancialmente perpendicular a la primera dirección y dispuesta para bloquear parcialmente la luz emitida por la fuente de luz, de manera que se proyecta una sombra sobre el neumático cuando el neumático se encuentra por encima del dispositivo, y de manera que la sombra se proyecta sobre el neumático en una dirección sustancialmente perpendicular a la banda de rodadura del neumático, y el dispositivo comprende además una cámara dispuesta para ver una sección iluminada del neumático, y uno o más elementos ópticos reflectantes dispuestos para dirigir la luz reflejada desde el neumático hacia la cámara.

[0004] La fuente de luz puede ser lineal y paralela a la obstrucción. Por ejemplo, la fuente de luz puede ser una tira de luces LED. La obstrucción también puede ser sustancialmente lineal.

[0005] Los elementos ópticos reflectantes pueden incluir un espejo con forma parabólica en la dirección paralela a la obstrucción. Los elementos ópticos reflectantes pueden comprender uno o más espejos planos para dirigir la luz reflejada hacia la cámara.

[0006] La obstrucción está formada por una parte de la carcasa del dispositivo, o la obstrucción puede ser proporcionada por una tira de material que bloquea la luz, donde dicha tira de material se proporciona sobre un material transparente.

[0007] De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método de medición de la profundidad de la banda de rodadura de los neumáticos, comprendiendo el método: conducir un neumático sobre un escáner en una primera dirección; iluminar el neumático con una fuente de luz proporcionada por el escáner; bloquear la luz emitida por la fuente de luz en una segunda dirección sustancialmente perpendicular a la primera dirección, de manera que se proyecta una sombra sobre el neumático en una dirección sustancialmente perpendicular a la banda de rodadura del neumático; visualizar la sección iluminada del neumático con una cámara; y obtener imágenes de la región iluminada del neumático en la cámara utilizando uno o más elementos ópticos reflectantes.

[0008] El método puede comprender además la iluminación de una sección lineal del neumático mediante la utilización de una fuente de luz lineal y perpendicular a la primera dirección. La fuente de luz puede ser una tira de luces LED. El método puede comprender además el bloqueo de la luz con una obstrucción lineal. Puede utilizarse un espejo parabólico para que la cámara pueda ver el interior de la banda de rodadura del neumático. La trayectoria óptica de la luz reflejada puede doblarse una o más veces utilizando espejos planos o lentes.

[0009] Algunas realizaciones de la invención se describirán ahora sólo a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una sección transversal vertical a través del escáner de la banda de rodadura de un neumático;

La figura 2 es una vista superior sobre un espejo parabólico y una cámara del escáner;

La figura 3 es una vista lateral sobre espejos parabólicos y cámaras del escáner; y

La figura 4 es una vista superior sobre un conjunto de espejos planos que se aproximan a un espejo parabólico y una cámara.

[0010] Los inventores se han dado cuenta de que algunos de los problemas de los escáneres de bandas de rodadura de neumáticos existentes pueden solucionarse mediante la utilización de un escáner que se proporciona por debajo de los neumáticos cuando el vehículo pasa por encima del escáner o se coloca sobre el escáner. El escáner está provisto de una fuente de luz que ilumina una sección del neumático cuando el neumático se encuentra por encima del escáner. Se proporciona una obstrucción, de tal manera que la obstrucción bloquea parte de la luz procedente de la fuente de luz. La obstrucción se extiende de forma generalmente perpendicular a la dirección en la que es conducido el neumático sobre el escáner, que es generalmente la misma que la dirección de la banda de rodadura. Por consiguiente, la obstrucción proyectará una sombra sobre el neumático perpendicular a la dirección de las bandas de rodadura. Se proporciona una cámara para ver la sección iluminada del neumático.

[0011] La imagen grabada por la cámara incluirá la sección iluminada del neumático y la sombra que se proyecta sobre el neumático. La obstrucción tiene un borde generalmente recto, de modo que se proyecta una sombra nítida sobre el neumático. Cuando la luz reflejada se detecta en un ángulo que no es el mismo que el ángulo de incidencia de la luz sino, por ejemplo, en la región entre 60 y 120 grados con respecto a la luz incidente, entonces la sombra mostrará un patrón escalonado en el que la profundidad del escalón está directamente relacionada con la profundidad de la banda de rodadura. Más concretamente, un ángulo entre la luz incidente y la luz reflejada de unos 90 grados mostrará el diferencial óptimo de escalonamiento entre la línea de sombra en el perímetro del neumático y la línea de sombra en el interior de la banda de rodadura del neumático. Sin embargo, el ángulo puede variar porque se puede utilizar una fuente de luz incoherente y de gran ángulo, como una tira de luces LED.

[0012] En una realización específica, la tira de luces LED y la obstrucción a la luz emitida son ambas lineales y generalmente perpendiculares a la dirección de la banda de rodadura cuando el neumático se encuentra por encima del escáner. La banda de rodadura no estará necesariamente colocada exactamente en línea recta en el escáner, de modo que la orientación de la sombra con respecto a la dirección de la banda de rodadura variará, pero el mejor contraste puede obtenerse proporcionando una sombra generalmente paralela al eje del neumático.

[0013] La luz reflejada por el neumático se visualiza con una cámara. En una realización, la cámara se coloca directamente junto al neumático, pero en otras realizaciones se utilizan ópticas reflectantes para manipular la trayectoria de la luz reflejada. Se pueden utilizar espejos planos para doblar la trayectoria una o más veces de manera que la cámara pueda colocarse en un lugar conveniente de la carcasa del escáner y de manera que se pueda utilizar una carcasa compacta. También pueden utilizarse ópticas reflectantes para alargar la trayectoria de la luz, de manera que la cámara pueda ver una sección mayor del neumático.

[0014] La profundidad de la banda de rodadura dependerá del vehículo y del neumático, pero la profundidad puede ser de 0 a 25 mm para un autobús o un HGV, y de 0 a 8 mm para un coche o una furgoneta. La cámara verá el mejor contraste entre la sombra en el perímetro del neumático y la sombra dentro de la banda de rodadura si la cámara se coloca en la misma dirección que la banda de rodadura de manera que la cámara pueda ver el interior de la banda de rodadura. Los inventores se han dado cuenta de que el número de bandas de rodadura que pueden ser vistas de forma óptima por una cámara puede aumentarse utilizando un espejo con una superficie parabólica en la dirección perpendicular al neumático y con la cámara situada en el punto focal de la parábola. La cámara formará imágenes de los rayos de luz paralelos al eje de la parábola, y si el eje de la parábola es también paralelo a la dirección de las bandas de rodadura, la cámara podrá ver el interior de cada una de las bandas de rodadura del neumático.

[0015] La figura 1 ilustra una realización de un escáner. Se proporciona una fuente de luz 1 que emite luz en una amplia gama de direcciones. La luz se centra generalmente alrededor del rayo de luz 2 ilustrado en la figura 1. Parte de la luz queda bloqueada por el borde afilado 3 de la carcasa 4. La luz no bloqueada cae sobre un neumático 5 colocado encima del escáner. Parte de la luz se reflejará en el punto 6 del perímetro del neumático. Junto al punto 6, en la dirección perpendicular a la sección transversal, se proporciona una banda de rodadura 7 y una parte adicional de la luz se reflejará en el punto 8, que es el punto más profundo de la banda de rodadura. Los rayos reflejados 9 y 10 son reflejados, además, por un espejo plano 11 y por un espejo parabólico 12 antes de ser detectados por la cámara 13. El espejo parabólico se sitúa por encima del espejo plano y por encima de la cámara. Pueden utilizarse disposiciones alternativas, por ejemplo, con la cámara y la fuente de luz proporcionadas en el mismo lado de la carcasa y la óptica reflectante en el otro lado de la carcasa.

[0016] Para proteger los elementos ópticos, se proporcionan ventanas transparentes 14. El cristal puede tratarse con un revestimiento hidrófobo. También se puede utilizar una cuchilla de aire o una boquilla similar con suministro de aire seco para garantizar que la vista sigue siendo clara. Se proporciona una ventana abierta 15 en la carcasa, pero esta ventana también puede cerrarse con material transparente. Se proporciona una bandeja 16 para atrapar la suciedad que cae a través de la ventana abierta 15.

[0017] La figura 2 es una vista superior de un detalle del escáner de la figura 1, visto en la dirección paralela a la sección transversal de la figura 1 y paralela a la dirección de las bandas de rodadura del neumático. Se muestran el espejo parabólico 12 y la cámara 13. Todos los rayos de luz 21 que se reflejan desde el perímetro del neumático y la banda de rodadura del neumático son paralelos y se reflejan hacia la cámara 13, que está situada en el punto focal del espejo parabólico. Dado que la cámara toma imágenes de los rayos de luz paralelos, la cámara puede ver el interior de múltiples bandas de rodadura paralelas, que pueden ser demasiado profundas para ver en un ángulo que no sea paralelo a los rayos ilustrados.

[0018] La figura 3 es una vista lateral de un detalle del escáner de la figura 1, también vista en la dirección paralela a la sección transversal de la figura 1 y paralela a la dirección de las bandas de rodadura del neumático. Se muestran dos cámaras 13 que detectan la luz reflejada en dos espejos parabólicos 12 correspondientes.

[0019] La cámara detectará un patrón de la línea de sombra que es escalonado, mostrando múltiples bandas de rodadura en el neumático. El software de reconocimiento de patrones se utiliza para procesar la imagen y determinar la profundidad de la banda de rodadura. Las mediciones de calibración se utilizarán para calibrar el software y para mejorar la medición. La profundidad de la banda de rodadura determinada puede ser transmitida al conductor del vehículo o al operador de la flota de vehículos, de modo que puedan tomarse las medidas oportunas si la banda de rodadura está por debajo del límite legal o no es aceptable.

[0020] El dispositivo puede desactivarse entre mediciones cuando no hay ningún vehículo por encima del dispositivo. A continuación, se activa el dispositivo y se encienden la iluminación y la cámara cuando un sensor detecta la presencia de un vehículo. El sensor puede ser un sensor óptico, un sensor de presión o cualquier otro sensor apropiado conocido en la técnica.

[0021] Se pueden medir profundidades de hasta 25 mm en una anchura de 1 m. El dispositivo puede soportar cargas por eje de hasta 10 toneladas por eje. El dispositivo es adecuado para su uso en exteriores. Sin embargo, la invención no se limita a estos rangos.

[0022] Puede producirse un desgaste desigual de los neumáticos alrededor de la circunferencia del neumático. Para detectar el desgaste desigual, se pueden instalar múltiples dispositivos sucesivamente para medir múltiples puntos alrededor de la circunferencia de un neumático.

[0023] Como realización alternativa, se utiliza un conjunto de espejos planos que, en conjunto, se aproximan a la forma del espejo parabólico. La figura 4 muestra la cámara 13, que detecta la luz reflejada desde un conjunto de espejos planos 41. En la figura 4 se ilustran cuatro espejos planos 41, pero puede utilizarse cualquier número diferente de espejos que sea apropiado. El espejo parabólico de la primera realización se utiliza para poder ver el punto más profundo de la banda de rodadura y evitar que sólo se pueda ver la pared lateral de la banda de rodadura, que no está directamente en la línea de visión de la cámara cuando no se utiliza ningún espejo parabólico. Este propósito también puede lograrse con un conjunto de espejos planos y las consideraciones prácticas determinarán el número de espejos planos.

[0024] En lugar de un sistema de imágenes ópticas basado en espejos, se puede utilizar un material sólido y transparente, como el cristal o el plexiglás, que capta la luz mediante la reflexión interna total. Las interfaces entre el material y el aire en las superficies exteriores actúan como espejos y, opcionalmente, pueden estar provistas de un revestimiento reflectante para mejorar aún más la reflexión. Los LED pueden formarse integralmente con el material para evitar espacios de aire. Una ventaja de esta realización es el diseño compacto y una estructura rígida que puede soportar grandes fuerzas de los vehículos que conducen sobre ella.

[0025] La realización ilustrada en la figura 1 muestra un borde 3 de la carcasa para crear una sombra. Se pueden utilizar otras disposiciones para crear una sombra. Por ejemplo, se puede proporcionar una tira en la ventana 14 que bloquee la luz, o una ventana en el hueco 15 puede incluir una tira o una línea que bloquee la luz y cree una línea de sombra nítida sobre el neumático.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para medir la profundidad de la banda de rodadura de los neumáticos,

donde, en su uso, un neumático (5) puede ser conducido sobre el dispositivo en una primera dirección, comprendiendo el dispositivo:

una fuente de luz (1) dispuesta para iluminar el neumático (5);

una obstrucción que se extiende en una segunda dirección sustancialmente perpendicular a la primera dirección y dispuesta para bloquear parcialmente la luz emitida por la fuente de luz (1), de manera que se proyecta una sombra sobre el neumático (5) cuando el neumático (5) se encuentra por encima del dispositivo, y de manera que la sombra se proyecta sobre el neumático (5) en una dirección sustancialmente perpendicular a la banda de rodadura (7) del neumático (5);

una cámara (13) dispuesta para ver una sección iluminada del neumático (5); caracterizado por que dicho dispositivo comprende además

uno o más elementos ópticos reflectantes (11, 12) dispuestos para dirigir la luz reflejada desde el neumático (5) hacia la cámara (13).

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, donde la fuente de luz (1) es lineal y paralela a la obstrucción.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, donde la fuente de luz (1) es una tira de luces LED.

4. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la obstrucción es sustancialmente lineal.

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, donde el uno o más elementos ópticos reflectantes incluyen un espejo (12) que presenta una forma parabólica en la dirección paralela a la obstrucción.

6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 o 5, donde los elementos ópticos reflectantes comprenden uno o más espejos planos (11) para dirigir la luz reflejada hacia la cámara.

7. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la obstrucción está formada por una parte de la carcasa (4) del dispositivo.

8. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde la obstrucción es proporcionada por una tira de material que bloquea la luz, y donde dicha tira de material se proporciona sobre un material transparente.

9. Método de medición de la profundidad de la banda de rodadura de los neumáticos, comprendiendo el método:

conducir un neumático (5) sobre un escáner en una primera dirección;

iluminar el neumático (5) con una fuente de luz (1) proporcionada por el escáner;

bloquear la luz emitida por la fuente de luz (1) en una segunda dirección sustancialmente perpendicular a la primera dirección, de manera que se proyecta una sombra sobre el neumático (5) en una dirección sustancialmente perpendicular a la banda de rodadura (7) del neumático (7);

visualizar la sección iluminada del neumático (5) con una cámara (13); caracterizado por la etapa de obtener imágenes de la región iluminada del neumático (5) en la cámara (13) utilizando uno o más elementos ópticos reflectantes (11, 12).

10. Método de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además la iluminación de una sección lineal del neumático (5) mediante la utilización de una fuente de luz (1) lineal y perpendicular a la primera dirección.

11. Método de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, donde la fuente de luz (1) es una tira de luces LED.

12. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, que comprende además el bloqueo de la luz con una obstrucción lineal.

13. Método de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además permitir que la cámara (13) pueda ver el interior de la banda de rodadura (7) del neumático (5) mediante la utilización de un espejo parabólico (12).

14. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, que comprende además doblar la trayectoria óptica de la luz reflejada una o más veces utilizando espejos planos (12) o lentes.