ES3067488T3 - System for evaluating the state of the surface of a tyre - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un sistema para evaluar la superficie de un neumático (10), que comprende: - una zona de entrada (21) del neumático al sistema, una zona de captura y una zona de salida (22), separada de la zona de entrada, - medios para poner un neumático en movimiento (23) y mantenerlo en posición, - medios para iluminar el neumático que permiten iluminar un flanco del neumático y la corona de un neumático en la zona de captura, - medios para adquirir una imagen visual del neumático en la zona de captura, - medios para procesar la imagen adquirida, estando al menos un medio de adquisición instalado en un eje que es móvil con respecto al neumático instalado en la zona de captura. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Sistema de evaluación del estado de la superficie de un neumático

[0003] La invención se sitúa en el campo del control visual de los neumáticos. Más concretamente, la invención se refiere a un sistema que permite evaluar el estado de un neumático mediante la adquisición de una imagen visual de dicho neumático. Los neumáticos destinados a equipar vehículos rodantes suelen ser de color negro debido al uso de carbono para reforzar las mezclas elastoméricas a base de los que se realizan dichos neumáticos.

[0004] Por lo tanto, resulta particularmente delicado interpretar las imágenes adquiridas mediante sensores sensibles a la reflexión de la luz en la superficie del neumático. Los efectos luminosos provocados por el relieve del neumático, las manchas de grasa, las distintas manchas, las diferencias en los tonos de negro o incluso las decoloraciones localizadas pueden confundirse fácilmente cuando se analiza indiscriminadamente la imagen en bruto proporcionada por una cámara.

[0005] Por lo tanto, la capacidad de detectar correctamente defectos superficiales como manchas, arañazos, deficiencias de material o exceso de material, o la presencia o ausencia de objetos en relieve o en rebaje, depende en gran medida de la iluminación aplicada a la superficie, lo que tendrá como consecuencia que los diferentes defectos se resalten con mayor o menor eficacia, en particular según la distancia y el ángulo de incidencia de la iluminación. Se han propuesto diversas soluciones para permitir la correcta detección de estos defectos. Por lo tanto, existen sistemas de adquisición disponibles comercialmente basados en el principio de la estereofotometría, que permiten mejorar la visibilidad de las estructuras superficiales. Se recuerda que la estereofotometría es una técnica que consiste en tomar N fotografías de una misma superficie bajo N condiciones de iluminación diferentes.

[0006] El uso de dicha técnica se describe, por ejemplo, en el documento EP 2078955 B1. El documento FR 3011079 A1 también describe un sistema óptico que permite controlar la calidad de los neumáticos.

[0007] Sin embargo, se ha constatado que la implementación de esta solución implicaba el uso de varios sensores cuyo tamaño hace difícil su integración. Sin embargo, se desea generalmente poder instalar estos sistemas directamente a la salida de las líneas de producción de neumáticos, lo que impone una serie de limitaciones en términos de espacio. Además, la técnica de estereofotometría requiere un conocimiento de la posición de las iluminaciones, y por lo tanto, un posicionamiento relativo iluminación/neumático relativamente precisa, con el riesgo de distorsionar la adquisición y el análisis.

[0008] El objetivo de la invención es, por lo tanto, remediar todos estos inconvenientes proponiendo un sistema completo para evaluar la superficie de un neumático que permita una detección de buena calidad, al mismo tiempo que representa un compromiso aceptable en términos de tamaño.

[0009] Por lo tanto, la presente invención se refiere a un sistema para evaluar la superficie de un neumático, que comprende:

[0010] - una zona de entrada para el neumático en el sistema, una zona de captura y una zona de salida, distinta de la zona de entrada,

[0011] - medios para poner en movimiento y mantener en posición un neumático,

[0012] - medios para iluminar el neumático que permiten la iluminación de un lado del neumático y de la parte superior del neumático en la zona de captura,

[0013] - medios para adquirir una imagen visual del neumático en la zona de captura,

[0014] - medios de procesamiento de la imagen adquirida,

[0015] -estando al menos un medio de adquisición instalado en un eje móvil con respecto al neumático instalado en la zona de captura, y medios para espaciar las llantas del neumático que comprenden rodillos que se mueven en traslación en dos ejes verticales, siendo los dos ejes verticales móviles en traslación en un eje horizontal.

[0016] La presencia de una zona de entrada del neumático distinta de la zona de salida permite que un neumático entre en el sistema mientras el neumático previamente evaluado está saliendo. Esto, por lo tanto, permite ahorrar tiempo de ciclo y facilitar la gestión logística en torno al sistema.

[0017] La presencia de un eje móvil que incorpora un medio de adquisición permite adaptar el sistema a cualquier tamaño de neumático, ya que los medios de adquisición pueden colocarse de forma diferente en función de la anchura del neumático.

[0018] En una realización ventajosa, la invención se refiere a un sistema que también permite la inspección visual del interior del neumático utilizando los mismos medios, o medios similares. De este modo, un sistema que se detallará utilizando las figuras mostrará una adquisición total del neumático.

[0019] En un ejemplo de realización, los medios para poner en movimiento y mantener en posición un neumático comprenden uno o más de los siguientes medios entre:

[0020] - dispositivos de centrado,

[0021] - medios de puesta en rotación,

[0022] - medios para bloquear el neumático,

[0023] - medios para poner en movimiento lineal entre la zona de entrada y de salida, a través de la zona de captura. Los medios de puesta en movimiento lineal permiten que el dispositivo se desplace de forma continua, lo que significa que se integra fácilmente en una línea de tránsito de neumáticos, por ejemplo en una fábrica de producción de neumáticos.

[0024] Los medios de centrado permiten garantizar que la imagen capture la totalidad del neumático. Ventajosamente, estos medios de centrado pueden ser medios eléctricos, por ejemplo mediante el uso de rodillos de centrado. El sistema también comprende medios para separar las llantas del neumático. En efecto, se ha constatado que, para neumáticos de cierto tamaño, por ejemplo los neumáticos para vehículos pesados, las llantas representaban un obstáculo para la inserción de los medios de adquisición. Por lo tanto, parece útil proporcionar medios para separar estas llantas antes de insertar los medios de adquisición y/o de iluminación. Estos medios de separación permiten que las llantas permanezcan en la posición "abierta" durante todo el período de adquisición y que se liberen las llantas antes de que el neumático salga.

[0025] En una realización preferida, los medios de adquisición comprenden una o más cámaras lineales, y los medios de iluminación están dispuestos fuera del campo de adquisición de la o las cámaras. Se especifica aquí que una cámara lineal es una cámara cuyo sensor tiene la forma de una línea de píxeles.

[0026] Más adelante se describirá un ejemplo más específico con la ayuda de las figuras.

[0027] En una realización preferida, un sistema según la invención comprende además medios para poner en movimiento los medios de adquisición. Estos procedimientos permiten bajar las cámaras hasta el nivel del neumático instalado en la zona de captura y después volver a subirlas para permitir la evacuación del neumático. El detalle de estas diferentes operaciones se describirá más adelante mediante un cronograma.

[0028] También preferiblemente, el sistema comprende un semiespejo, instalado de manera que refleje la imagen de una parte del neumático. De este modo, en el campo de visión de una misma cámara lineal se pueden encontrar dos zonas del neumático con orientaciones diferentes. Tal dispositivo permite ahorrar espacio y, por lo tanto, en costes. En una realización ventajosa, los medios de iluminación comprenden fuentes luminosas individuales recubiertas con un material difusor.

[0029] Tal material permite mejorar la homogeneidad de la iluminación y reduce los posibles efectos de brillo en la superficie del neumático. En efecto, la uniformidad de la iluminación es particularmente importante en el caso de un sistema de adquisición lineal.

[0030] En una realización ventajosa, los medios de iluminación del lado del neumático comprenden fuentes luminosas individuales dispuestas a lo largo de una curva que corresponde aproximadamente a la curvatura del lado del neumático.

[0031] Los dispositivos individuales son, por ejemplo, diodos electroluminiscentes.

[0032] En una realización, los medios para procesar la imagen adquirida comprenden medios de inteligencia artificial. Preferiblemente, se usará inteligencia artificial adaptada a procesos multimodales y multirresolución. Esto significa que se puede aplicar un mismo procesamiento a imágenes tomadas con diferentes modalidades, y que por lo tanto no necesariamente tienen la misma resolución, sin que esto cause ningún problema. Esto permite obtener la imagen completa del neumático en un solo ciclo, sin tener en cuenta las interferencias entre los diferentes sensores. Además, el uso de inteligencia artificial permite eliminar la etapa de reconstrucción estéreo que antes era necesaria. Esto permite, por lo tanto, ahorrar tiempo de ciclo.

[0033] En una realización, un sistema según la invención comprende medios para poner en posición medios de adquisición y/o de iluminación.

[0034] La invención también se refiere a un procedimiento para evaluar la superficie de un neumático utilizando un sistema según la invención, comprendiendo el procedimiento

[0035] - una etapa de entrada para el neumático en el sistema de evaluación,

[0036] - una etapa de puesta en rotación del neumático dentro de la zona de captura del sistema,

[0037] - una etapa de adquisición de imágenes visuales de la parte superior y los laterales del neumático,

[0038] - una etapa de adquisición de una imagen visual del neumático durante una rotación completa de un neumático, - una etapa de salida del neumático del sistema de evaluación, en el que la etapa de adquisición de una imagen visual del neumático se lleva a cabo durante una rotación de una revolución del neumático, y en el que la etapa de salida del neumático es concomitante con una etapa de entrada de otro neumático en el sistema.

[0039] Tal procedimiento permite ahorrar tiempo de ciclo, ya que parte de un ciclo se lleva a cabo al mismo tiempo que, o incluso antes de, la finalización del ciclo anterior.

[0040] En una realización ventajosa, el procedimiento comprende una etapa de iluminación de los lados y de la parte superior del neumático. Esta etapa de iluminación se detallará más adelante con la ayuda de figuras.

[0041] En una realización ventajosa, un procedimiento según la invención comprende además una etapa de separación de las llantas, previa a la etapa de adquisición.

[0042] En una realización ventajosa, un procedimiento según la invención comprende además una etapa de procesamiento de la imagen adquirida. Este procesamiento puede tener lugar en paralelo con las otras etapas del procedimiento, ya que no requiere la presencia del neumático en el sistema de evaluación.

[0043] El procedimiento comprende una etapa preliminar de preparación de la imagen.

[0044] Por lo tanto, si la imagen se adquiere mediante un procedimiento de estereofotometría, resulta útil prever una etapa de reconstrucción estéreo de las diferentes tomas. Sin embargo, esta etapa es inútil si los medios de procesamiento implementan inteligencia artificial, como se describe anteriormente.

[0045] La etapa preliminar de preparación de la imagen también puede comprender la segmentación en subimágenes, lo que permite que el procesamiento comience lo antes posible y, por lo tanto, reduce el tiempo del ciclo. esta etapa también puede comprender una etapa de recalibración.

[0046] El procesamiento comprende después una etapa de evaluación del estado de la superficie. Esta etapa puede utilizar diversos procedimientos conocidos de análisis de imágenes, tal como el aprendizaje profundo o el procesamiento de imágenes tradicional (filtrado, segmentación, etc.).

[0047] Se describirán otros ejemplos de realización, no limitativos, utilizando figuras, entre las que:

[0048] [Fig 1] la figura 1 representa un diagrama esquemático de estereofotometría,

[0049] [Fig 2] la figura 2 muestra un ejemplo de una máquina correspondiente a un sistema según la invención, [Fig 3] la figura 3 muestra otro ejemplo de una máquina, particularmente adecuada para neumáticos de grandes dimensiones,

[0050] [Fig 4] la figura 4 muestra con mayor precisión la posición de las diferentes cámaras que permiten tomar fotografías del neumático,

[0051] [Fig 5] la figura 5 muestra las diferentes zonas del neumático que necesitan ser iluminadas y adquiridas, [Fig 6] la figura 6 muestra un cronograma de las etapas principales de un procedimiento según la invención. La figura 1 muestra una superficie 1 que se va a estudiar. Esta superficie 1 está iluminada por diferentes fuentes luminosas 2a, 2b, 2c y 2d. Aquí se especifica que las diferentes fuentes luminosas no están diseñadas para encenderse al mismo tiempo, sino de forma escalonada, según un ciclo de iluminación predefinido. En efecto, como se ha indicado anteriormente, el principio de la estereofotometría consiste en realizar múltiples adquisiciones, también denominadas tomas de fotografía, de la superficie 1 bajo diferentes iluminaciones, según la o las fuentes luminosas encendidas durante la toma de fotografía. Para ello, el sistema de la figura 1 también comprende un sistema de toma de fotografía 3.

[0052] La figura 2 muestra una vista completa de una máquina implementada en un sistema según la invención. Esta máquina comprende medios para poner en rotación un neumático 10. Esta máquina también comprende medios que permiten un movimiento lineal desde la zona de entrada 21 (no visible en la figura) hasta la zona de salida 22 del neumático. Estos medios comprenden, por ejemplo, una cinta de evacuación 23.

[0053] La máquina también comprende medios de centrado, en forma de rodillos verticales 20 que sujetan el neumático y luego lo impulsan. El movimiento de ambos pares está sincronizado mediante una correa. En la entrada del neumático, el telémetro de entrada mide su diámetro de forma aproximada y los rodillos se envían a esta posición de sujeción más un offset para permitir la sujeción. Al aproximarse a esta cuesta, la velocidad de los rodillos disminuye para cambiar a una consigna de par, lo que proporciona flexibilidad en el centrado y la impulsión. La figura 3 muestra otro ejemplo de una máquina, diseñada para recibir un neumático para una fase de adquisición. Esta figura 3 permite ilustrar otro ejemplo de realización de los medios para poner en movimiento el neumático, y también describir los medios para separar las llantas para un neumático de tamaño grande.

[0054] En esta figura no se muestran los diferentes medios de iluminación y adquisición, y no se describirán. Sin embargo, la descripción de estos medios, realizada con referencia a la figura 2, también se aplica a una máquina como la que se muestra en la figura 3.

[0055] En este ejemplo, los medios para poner en rotación un neumático comprenden rodillos verticales 36, de los cuales sólo se muestra uno en la figura, que permiten la impulsión del neumático. Esta rotación se facilita por la presencia de rodillos horizontales 31, ubicados debajo del neumático cuando está en posición.

[0056] Este ejemplo también muestra cuatro cintas de evacuación 30. A diferencia de la figura anterior, que mostraba una sola cinta, aquí se tiene cuatro cintas distintas. En efecto, para utilizar la máquina con neumáticos de tamaño grande, es útil prever medios 32 para separar las llantas, que deben insertarse en el centro del neumático.

[0057] Por lo tanto, es necesario despejar el espacio central, lo que requiere colocar las cintas de evacuación en los lados laterales. Por lo tanto, conviene utilizar varias de ellas para asegurar que la evacuación se haga de manera paralela a la dirección de salida de la máquina. Además, el hecho de tener dos cintas a cada lado, con un espacio entre ellas, permite liberar secciones completas del neumático para permitir la adquisición de la parte inferior del neumático.

[0058] Una vista detallada de estos medios 32 está presente en el bocadillo que se muestra en la figura 3. Estos medios comprenden rodillos 33 que se mueven en traslación sobre dos ejes verticales 34. Estos ejes verticales, por otro lado, son móviles en traslación sobre un eje horizontal.

[0059] Cuando no hay neumático en la máquina, los ejes verticales están en el centro y los pasadores están en la posición baja, como se muestra en la figura. Una vez colocado el neumático, se realiza una medida de la separación entre las llantas. Si la medida es inferior a un cierto valor predeterminado, los rodillos suben hasta el punto más bajo de la llanta superior, es decir, la llanta más alejada de la mesa, y los ejes verticales se separan de manera a ejercer presión sobre la llanta, con el fin de proceder a su separación al valor de apertura deseado. Si la medida es mayor que este mismo valor predeterminado, los rodillos se elevan hasta el punto más bajo de la llanta superior y se aplica una ligera presión simplemente para asegurar la planitud de las llantas durante la rotación.

[0060] Se lleva a cabo entonces la etapa de adquisición, y los medios de separación vuelven a su posición inicial para permitir la evaluación del neumático.

[0061] A continuación, se describirán, utilizando las figuras 4 y 5, las diferentes zonas del neumático y las cámaras que se pueden utilizar para llevar a cabo las diferentes adquisiciones.

[0062] Un neumático se puede separar en diferentes zonas:

[0063] - zonas externas, tales como los lados 60, los hombros 61 y la banda de rodadura 62, también denominada parte superior,

[0064] - áreas internas tales como los lados internos 63 y la corona interna 64.

[0065] Para la adquisición de estas diferentes zonas, se usan al mismo tiempo cámaras, también denominadas sensores, bidimensionales y tridimensionales, que se muestran en la figura 4.

[0066] Los sensores bidimensionales se utilizan tanto para el interior como en el exterior:

[0067] - sensor 2D_EXT_T para adquirir la banda de rodadura 62,

[0068] - sensor 2D_EXT_S para adquirir hombros 61,

[0069] - sensores 2D_EXT_B para adquirir lados 60.

[0070] El sensor que permite la adquisición de la corona interior no es visible en la figura 4.

[0071] Los sensores que permiten la adquisición de los lados internos no están referenciados.

[0072] Los sensores tridimensionales se utilizan únicamente para las superficies externas del neumático y están anotados como 3D en la figura 4. Algunas cámaras están equipadas ventajosamente con medios de iluminación. Estos medios de iluminación tienen la forma de barras luminosas L, estando cada barra compuesta por una línea de fuentes luminosas individuales, y orientada de manera que la iluminación sea lo más uniforme posible en la línea adquirida por una cámara lineal.

[0073] En un ejemplo, una cámara tiene tres o cuatro barras luminosas que se encienden secuencialmente según un ciclo predeterminado. De este modo, la cámara puede crear, de una sola vez, tres o cuatro imágenes diferentes, lo que permite la aplicación de un principio de estereofotometría, ya descrito.

[0074] En un ejemplo de realización, las cámaras 2D-EXT-Ba y 2D-EXT-Sa, ubicadas debajo del neumático, se encuentran en una posición fija, y el neumático se posiciona correctamente con respecto a estas cámaras. Sin embargo, las cámaras 2D-EXT-Bb y 2D-EXT-Sb, ubicadas encima del neumático, están instaladas sobre un eje móvil, con el fin de poder bajar hasta una posición de adquisición correcta, en función de la anchura del neumático. Además, en una realización, el posicionamiento de las cámaras interiores, que permite la adquisición de los lados internos y la corona interior, puede realizarse automáticamente durante la entrada de un neumático en la zona de captura. Para ello, un sistema según la invención comprende un telémetro que permite determinar la posición de un punto significativo del neumático, por ejemplo el punto radialmente más interior del neumático, es decir, el extremo del talón que debe estar en contacto con el asiento de la llanta durante un montaje del neumático. Determinar este punto permite un posicionamiento en altura y en radio de las distintas cámaras interiores. En un ejemplo, la cámara destinada a adquirir la corona interior se posiciona a media altura con respecto a este punto significativo, partiendo de la ordenada cero que corresponde a la mesa sobre la que se coloca el neumático en la zona de captura.

[0075] A continuación, se describirán, utilizando el cronograma de la figura 6, las diferentes etapas de un procedimiento según la invención, que permite alcanzar los objetivos de la invención, a saber, la realización de una inspección visual completa en el menor tiempo de ciclo posible.

[0076] La primera etapa E1 consiste en la entrada de un neumático en un sistema según la invención. Como se muestra en el cronograma, esta etapa E1 puede ser concomitante con una etapa E0 que corresponde a la salida, o evacuación, del neumático anterior.

[0077] Tras esta etapa E1, la etapa E2 consiste en bloquear el neumático de manera centrada.

[0078] La etapa E3 de puesta en rotación del neumático comienza al mismo tiempo que la etapa de centrado, y durará hasta el final del ciclo de adquisición.

[0079] Se llega entonces a una macroetapa E4 que consiste en posicionar los diferentes sensores. Esta macroetapa comprende diferentes subetapas para cada uno de los sensores. A continuación, se describirán las subetapas sucesivas correspondientes a un sensor:

[0080] - una subetapa E41 de bajada del sensor a velocidad rápida,

[0081] - una subetapa E42 de bajada del sensor a una velocidad lenta.

[0082] Estas dos subetapas permiten alcanzar el compromiso inherente a la presente invención, a saber, el compromiso velocidad/calidad. Por lo tanto, se comienza bajando rápidamente el sensor hasta que esté cerca de la zona donde debe ubicarse, después se pasa a una velocidad lenta para ajustar con precisión la posición.

[0083] Una subetapa E43 de ajuste del diámetro del sensor, es decir, ya no un movimiento vertical como en las subetapas E41 y E42, sino un movimiento axial para adaptarse al diámetro del neumático que se va a evaluar.

[0084] Estas tres subetapas son las mismas para todos los sensores interiores.

[0085] Sin embargo, los sensores externos, que son más fáciles de colocar, pueden bajarse a una velocidad constante. Además, como se indicó anteriormente, algunos sensores no se mueven, puesto que se encuentran en una posición fija en el sistema de evaluación.

[0086] A continuación, se pasa a la etapa E5 de adquisición propiamente dicha, también denominada de control.

[0087] A continuación, se tiene una etapa E6 que corresponde a la subida de los diferentes sensores. Paralelamente a esta etapa E6, existe una etapa E7 que consiste en liberar los medios de centrado.

[0088] La etapa de salida del neumático no se describe al final del cronograma ya que se describió al principio, bajo la referencia E0.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES

1. Sistema para evaluar la superficie de un neumático (10), que comprende:

- una zona de entrada (21) del neumático en el sistema, una zona de captura y una zona de salida (22), distinta del punto de entrada,

- medios para poner en movimiento (23) y mantener en posición un neumático,

- medios para iluminar el neumático que permiten la iluminación de un lado del neumático y de la parte superior del neumático en la zona de captura,

- medios para adquirir una imagen visual del neumático en la zona de captura,

- medios para procesar la imagen adquirida, estando al menos un medio de adquisición instalado en un eje móvil con respecto a un neumático instalado en la zona de captura, y

- medios para separar las llantas del neumático, caracterizado por que dichos medios para separar las llantas del neumático comprenden rodillos móviles en traslación sobre dos ejes verticales, siendo los dos ejes verticales móviles en traslación sobre un eje horizontal.

2. Sistema de evaluación según la reivindicación 1, en el que los medios para poner en movimiento (23) y mantener en posición un neumático comprenden uno o más de los medios entre:

- medios para centrar el neumático (20),

- medios de puesta en rotación,

- medios para bloquear el neumático,

- medios para poner en movimiento lineal entre la zona de entrada y de salida, a través de la zona de captura.

3. Sistema de evaluación según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios de adquisición comprenden una o más cámaras lineales, y en el que los medios de iluminación están dispuestos fuera del campo de adquisición de la o las cámaras.

4. Sistema de evaluación según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios de iluminación comprenden fuentes luminosas individuales cubiertas con un material difusor.

5. Sistema de evaluación según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios para iluminar el lado del neumático comprenden varias líneas de fuentes luminosas individuales.

6. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios para procesar la imagen adquirida comprenden medios de inteligencia artificial.

7. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende medios para colocar en posición medios de adquisición y/o de iluminación.

8. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende un semiespejo, instalado de manera que refleje la imagen de una parte del neumático.

9. Procedimiento para evaluar la superficie de un neumático utilizando un sistema según una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo dicho procedimiento:

- una etapa de entrada para el neumático en el sistema de evaluación,

- una etapa de adquisición de una imagen visual del neumático,

- una etapa de salida del neumático del sistema de evaluación,

en el que la etapa de adquisición de una imagen visual del neumático se lleva a cabo durante una rotación de una revolución del neumático, y en el que la etapa de salida del neumático es concomitante con una etapa de entrada de otro neumático en el sistema.