JP6746578B2 - 製造ラインでタイヤをチェックする装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ製造ラインにおいて、特に、タイヤの面の画像の取得と、例えば、タイヤの面上のあり得る目に見える欠陥の存在をチェックするためのその次の処理とにより、タイヤをチェックする装置に関する。

「タイヤ」は、通常、完成タイヤ、すなわち、構築ステップに続く成形および加硫ステップ後のタイヤを意味するが、場合により、構築ステップ後かつ成形および／または加硫前の未硬化タイヤも意味することが意図される。

通常、タイヤは、動作中のタイヤの回転軸を中心として、ほぼトロイド状の構造を有し、回転軸に直角な軸方向中心線平面を有し、前記平面は、典型的には幾何学的な対称面である（例えば、トレッドの構造および／または内部構造などのあり得るわずかな非対称を無視する）。

タイヤの外側面または内側面は、それぞれ、タイヤのその取付リムへの結合後に依然として目に見える面と、前記結合後にもはや目に見えない面とを意味することが意図される。

「オプティカル」、「光」などの用語は、光帯域の拡大領域内に入るスペクトルの少なくとも一部分を有する電磁放射を指し、必ずしも厳密に光帯域（すなわち、４００〜７００ｎｍ）内に入る必要はなく、例えば、光帯域のそのような拡大領域は、紫外線から赤外線（例えば、約１００ｎｍ〜約１μｍに含まれる波長）に及ぶことができる。

本願では、光放射の光線モデルが採用される、すなわち、表面の点に入射し、非点状の光源から発生した光放射（そのような場合、１つのみの光線が存在するであろう）は、点に入射し、光源の各点と面の前記点とを結んだ直線状の伝播方向を有する一連の光線であると想定され、それぞれのそのような光線は、それに関連して、点に入射する全光パワーの一部を有する。

面の点に入射する「指向性光放射」は、立体角が、頂点としての点と、π／８ステラジアン以下の大きさとを有する光放射を意味することが意図され、立体角内には、全光パワーの少なくとも７５％、好ましくは少なくとも９０％、より好ましくはすべての光パワーが存在する。

「拡散光放射」は、無指向性光放射を意味することが意図される。

面の点に入射する「グレージング光放射」は、面の点に入射する光放射の全光パワーの少なくとも７５％が、前記各点で面に接する平面と６０°以下の入射角を形成する光放射を意味することが意図される。

「画像」または類義語として「デジタル画像」は、通常、コンピュータファイルに一般的に含まれるデータセットを意味することが意図され、空間座標（通常、それぞれが１ピクセルに対応する）の完全セット（通常、２次元マトリクス、すなわちＮ行×Ｍ列）の各座標（通常、２次元）が、（異なるタイプのサイズを表すことができる）対応する数値セットに関連付けられる。例えば、モノクロ画像（「グレースケール」画像など）では、そのような値セットは、（通常、２５６個のレベルまたは色調を有する）完全階調の単一値であり、そのような値は、表示される場合にそれぞれの空間座標の明度（または強度）レベルを表し、一方、カラー画像では、値セットは、複数のカラーまたはチャネル、通常は原色（例えば、コードＲＧＢではレッド、グリーン、およびブルー、一方、コードＣＭＹＫではシアン、マゼンタ、イエロー、およびブラック）の明度レベルを表す。「画像」という用語は、必ずしも画像の実際の表示を意味しない。

本明細書および特許請求の範囲において、特定の「デジタル画像」（例えば、タイヤで最初に取得した２次元デジタル画像）の各指示対象は、より一般的に、前記特定のデジタル画像の１つまたは複数のデジタル処理（フィルタリング、イコライゼーション、二値化、オープニング等のモフォロジー変換、勾配計算、スムージングなど）を通じて取得可能ないずれか１つのデジタル画像を含む。

「直線面部分」は、直角な関係にある他のサイズをはるかに超える（通常、少なくとも２桁を超える）サイズを有する面部分を意味することが意図される。直線面部分の小さい方のサイズは、通常、０．１ｍｍ以下である。

「線画像」は、行数をはるかに超える（通常、少なくとも２桁を超える）ピクセルの多数の列を有するデジタル画像を意味することが意図される。通常、行数は１〜４であり、列数は１０００を超える。「行」および「列」という用語は従来から使用され、置き換え可能である。

下記において、光源および／それぞれの副光源についての言及は、目標ラインから見えるそれぞれの放射面についての言及として意図される。

車両ホイール用のタイヤの製造および構築のプロセスの分野では、欠陥タイヤまたはいずれにせよ設計仕様を外れたタイヤが市場に出るのを防止し、かつ／または製造プロセスで行われる作業の実行を改善および最適化するために、使用される装置および機械を徐々に調整する目的で、工業製品に対する品質チェックを行う必要がある。

そのような品質チェックは、例えば、事前に決められた時間をタイヤの目視および触感検査に使用する人間のオペレータが行うものを含み、オペレータ自身の経験および感性に照らして、オペレータが、タイヤが特定の品質標準を満たさないことに気付いた場合、タイヤ自体は、あり得る構造および／または品質欠陥を綿密に評価するために、より詳細な人間のチェックおよび／または適切な装置を用いてさらなるチェックを受ける。

米国特許出願公開第２０１０／０００２２４４号は、タイヤの面に組み込まれた異なる品質のゴムの小片を確実に識別できる、タイヤの面を検査する技術について記載している。第１の照明ユニットは、それぞれ両側から目標ラインに向かって光を投射する第１の投光器の対を含む。第２の照明ユニットは、それぞれ両側から第１の照明ユニットと異なる方向に、目標ラインに向かって光を投射する第２の投光器の対を含む。第１および第２の照明ユニットは交互に照明する。リニアカメラは、第１および第２の照明ユニットのそれぞれの照明動作と同期して、目標線に対応するタイヤの面部分の画像を形成する。

米国特許出願公開第２００４／０２１２７９５号は、物体の境界および／または変形を測定する方法について記載している。画像の品質を改善するために、第１の画像が、カメラおよび／または画像の第１の領域に合わせた放射源からなる第１の構成を用いて形成される。さらに、第２の画像が、カメラおよび／または画像の第２の領域に合わせた放射源からなる第２の構成を用いて形成される。２つの画像は結合される。

米国特許第６，６８０，４７１号は、ＬＥＤおよびＣＣＤを用いて、タイヤの湾曲した内側面を均一に照明できる装置について記載している。

米国特許出願公開第２０１２／０１３４６５６号は、製造したタイヤの形状異常を容易に検出できるタイヤ用の照明装置および検査装置について記載している。

タイヤチェックの分野において、本出願人は、例えば、面上のあり得る目に見える欠陥の存在を検出するために、タイヤの内側面および／または外側面のデジタル画像を光学的に取得して、タイヤの内側面および／または外側面を解析するという課題を定めた。探索する欠陥は、例えば、タイヤの面の異常（加硫されていない化合物、形状変化など）、構造的不均一性、切れ目、面上の異物の存在などとすることができる。

本出願人は、タイヤを製造するプラント内で、チェックを「直列方式で（in line）」採用するために、チェック自体は、制限された時間内でかつコストを削減して行われることが必要であることを認識した。

本出願人はまた、「３次元」画像（すなわち、画像の各ピクセルが面高さ情報に関連付けられており、例えば、レーザ三角測量で得られる画像）において、何らかの２次元欠陥（すなわち、合わせ縁部での切れ目などの面の高さの変化を含まない欠陥）は、画像処理を用いて検出するのが困難であるか、または全く検出可能でないことを認識した。

さらに、あまり顕著でない欠陥を検出するには、ときに３次元画像の特に高さ方向のサイズ解像度の高さが足りないことがある。

したがって、本出願人は、（３Ｄ画像に加えて、または３Ｄ画像に代えて）「２次元」画像を検出および解析するのは有益であると考えた。

本明細書および特許請求の範囲において、「２次元画像」という用語は、各ピクセルが面の反射率／拡散率および／または面の色を表す情報に関連付けられている、一般的なデジタルカメラで検出された画像などのデジタル画像を意味する。

本出願人は、タイヤの２次元画像を光学的に取得する、米国特許出願公開第２０１０／０００２２４４号に記載のタイプのタイヤチェック装置において、互いに直角な光源１１ａ、ｂおよび光源１２ａ、ｂの配置により、光源群の全体的な嵩が高くなっていることを理解した。さらに、目標ラインは、常に両側から同時に照明され、したがって、単に拡散光で取得した２次元画像がもたらされるにすぎない。

本出願人はまた、２次元画像を光学的に取得する、米国特許出願公開第２００４／０２１２７９５号に記載のタイプのチェック装置が、画像がマトリクスカメラで取得されるが、タイヤの円形伸長部全体にわたって画像を効率的に取得するのに適していないことを理解した。さらに、光源の互いに対するおよびカメラに対する相対配置および構造により、光源群および／またはカメラ−光源群アセンブリの全体的な嵩がきわめて高くなる。

本出願人はまた、カメラが光源の片側で光源と隣り合っている、米国特許第６，６８０，４７１号に記載のタイプの照明装置が、汎用的なタイヤ面の照明を許容しないことを理解した。例えば、この照明装置は、グレージング光による画像と拡散光による画像との両方を得ることができない。さらに、カメラおよび光源の構造および配置により、全体的な構造が複雑になり、あまり汎用性がない。

本出願人はまた、とりわけ２つのカメラを含む米国特許出願公開第２０１２／０１３４６５６号に記載のタイプの照明装置が、嵩張る複雑な構造を有し、拡散光および／またはグレージング光での画像の取得においてあまり汎用性がないことを理解した。

したがって、本出願人は、（特に、タイヤ面の欠陥を検出するための）タイヤ面の２次元画像を取得できるタイヤチェック装置を構築するという課題を定め、このタイヤチェック装置は、製造プラントのタイヤ製造ライン内に直列に挿入するのに適する、すなわち、作業時間およびコストを削減して使用するのに適し、信頼できる結果をもたらすことができる。

本出願人は、リニアカメラおよび少なくとも３つの光源を、カメラの目標ラインが存在する光学面にそれぞれの主伸長方向が実質的に平行であり、２つの光源が光学面の両側に配置され、第３の光源が２つの光源間に挿入された状態で配置することが、前述のタイヤチェックを行うために特に有用である、拡散光およびグレージング光の両方での画像の取得を可能にすると考えた。

より正確には、本出願人は、最終的に、目標ラインを有するリニアカメラと、目標ラインにほぼ平行に目標ラインの両側に延び、第３の光源が最初の２つの光源間に挿入された少なくとも３つの光源とを含む装置が、特にコンパクトで取り扱いが容易であり、この装置は、タイヤの面に適切に近接させることができ、かつ／またはタイヤ自体の内部に挿入し得ることを発見した。さらに、この装置は、高いパワーを有し、かつ／もしくは広い立体入射角を有する拡散光画像の取得、および／または目標ラインの少なくとも片側もしくは両側からのグレージング光による画像の取得において、特に汎用性があり、２次元画像からの３次元欠陥の検出も可能にすることを見出した。

第１の態様によれば、本発明は、タイヤ製造ラインでタイヤをチェックする装置に関する。

好ましくは、タイヤ用の支持体が含まれる。

好ましくは、リニアカメラを含む検出システムが含まれ、リニアカメラは、リニアカメラを通る光学面に位置する目標ラインを有する。

好ましくは、第１の光源、第２の光源、および第３の光源が含まれ、前記目標ラインに合致または近接する前記タイヤの直線面部分を照明するために、それぞれ第１、第２、および第３の光放射を放出するように適合される。

好ましくは、前記第１の光源および第２の光源は、前記光学面の両側に位置する。

好ましくは、コマンドおよび制御ユニットであって、
− 前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源の１つまたは複数を選択的に作動させ、および
− 前記直線面部分のそれぞれの２次元画像を前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源のうちの前記少なくとも１つの作動と同期して取得するために、前記リニアカメラを作動させる
ように構成されたコマンドおよび制御ユニットが含まれる。

好ましくは、前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源の各々は、前記光学面と４５°以下の角度を形成する主伸長方向を有する１つまたは複数の副光源を含む。

好ましくは、第３の光源の前記副光源の前記光学面からの距離は、前記第１の光源および第２の光源の各々と前記光学面との間の距離未満である。

本出願人は、特に、タイヤ面のあり得る欠陥を検出するための、２次元デジタル光学画像の取得および処理を用いた製造ラインでのタイヤ面のチェックにおいて、それぞれの主伸長方向が、カメラの目標ラインが位置する光学面に対してほぼ平行（すなわち、４５°未満）であり、第１の光源および第２の光源がそれぞれ光学面の両側に位置し、第３の光源が第１および第２の光源間に挿入されている、少なくとも３つの光源の配置により、装置に特定のコンパクト性および扱いやすさが付与され、かつ／または広い立体角での目標ラインの拡散照明が可能になり、かつ／または拡散光と目標ラインの片側もしくは両側からのグレージング光との両方での画像の取得が可能になると考える。

本発明は、以下に説明する好ましい特徴の１つまたは複数を有することもできる。

好ましくは、前記光学面に直角であり、かつ目標ラインを通る焦点面を用いて、前記焦点面と、前記目標ラインを通り、かつ前記第１の光源および第２の光源の任意の１つの点を通る任意の１つの平面との間に形成される角度は６０°以下、より好ましくは５５°以下である。そのような態様で、第１および第２のグレージング光放射が面部分で得られる。

好ましくは、前記焦点面と、前記目標ラインを通り、かつそれぞれ前記第１の光源および第２の光源の任意の１つの点を通る任意の１つの平面との間に形成される角度は１０°以上、より好ましくは２０°以上、さらにより好ましくは３０°以上である。そのような態様で、光源群の位置を目標ラインに近接させることができる。

好ましくは、前記第３の光源は、前記目標ラインを拡散光で照明するように適合される。

好ましくは、目標ラインの各点に対して、点に頂点を有し、かつ目標ラインに直角な基準面に位置し、および前記第３の光源によって範囲を定められるそれぞれの角度は６０°以上、より好ましくは７０°以上である。そのような態様で、拡散光の広い立体角が得られる。

好ましくは、前記目標ラインに直角な基準面内にあり、目標ラインの各点に頂点を有し、かつ前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源の組によって範囲を定められるそれぞれの角度は７０°以上、より好ましくは８０°以上である。そのような態様で、拡散光で画像を取得するために、第３の光源と同時に第１の光源および第２の光源も使用して、さらに広い立体角の拡散光が得られる。

好ましくは、前記第３の光源は、前記光学面の両側に配置された、より好ましくは前記光学面に関して対称に配置された複数の、より好ましくは少なくとも４つのそれぞれの副光源を含む。そのような態様で、拡散光による目標ラインの照明が均一になり、さらに、光源群が特にコンパクトになる。

好ましくは、前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源の各々は、前記１つまたは複数のそれぞれの副光源を含む。

好ましくは、第１の光源および第２の光源は、それぞれ１つのみの副光源を含む。そのような態様で、これらの光源は、指向性の、好ましくはグレージング放射を発生する。

好ましくは、前記１つまたは複数の副光源の各々の前記主伸長方向は、前記光学面と３０°以下の角度を形成する。

好ましくは、前記１つまたは複数の副光源の各々の前記主伸長方向は、前記光学面と１５°以下の角度を形成する。

さらにより好ましくは、前記１つまたは複数の副光源の各々の前記主伸長方向は、前記光学面に平行である。

そのような態様で、目標ラインの照明と、光源群の全体的な嵩とが最適化される。

好ましくは、前記第１の光源および第２の光源は、前記光学面から等距離に位置する。

好ましくは、前記副光源は、前記主伸長方向に直角な方向の寸法の少なくとも２倍である、より好ましくは前記主伸長方向に直角な方向の寸法よりも少なくとも１桁大きい、主伸長方向に沿った１つの寸法を有する。

好ましくは、前記副光源の各々は、２０ｃｍ以下、より好ましくは１５ｃｍ以下の前記主伸長方向に沿った寸法を有する。

好ましくは、前記副光源の各々は、５ｃｍ以上の前記主伸長方向に沿った寸法を有する。

好ましくは、前記副光源の各々は、３ｃｍ以下、より好ましくは２ｃｍ以下の前記主伸長方向に直角な方向の寸法を有する。前述の寸法により、副光源を目標ラインに合わせて効果的に成形し、嵩を低くすることができる。

好ましくは、前記それぞれの副光源は、構造的におよび／または寸法的に互いに等しい。そのような態様で、光源群が構造上、動作上、および保守上単純化される。

好ましくは、前記それぞれの副光源は、主伸長方向に沿った直線状の伸長部を有する。そのような態様で、高い照明効果を維持しながら嵩が低くなる。

好ましくは、第１の光源、第２の光源、および第３の光源の副光源は、目標ラインに直角に見て、それら副光源の伸長の少なくとも半分にわたってそれら副光源が重なるように配置される。

好ましくは、第１の光源、第２の光源、および第３の光源の副光源は、目標ラインに直角に見て、それら副光源の全伸長にわたってそれら副光源が重なるように配置される。そのような態様で、光源群の嵩が低くなる。

好ましくは、第１の光源、第２の光源、および第３の光源の副光源は、目標ラインに直角な基準面上の、目標ラインの方を向いた凹部を有するラインに沿って配置される。一実施形態では、前記副光源は、前記目標ラインから等距離にある（すなわち、副光源は円形のアーチ上に配置される）。代替の実施形態では、前記副光源は、三角形として、より好ましくは光学面に頂点を有して配置される。

好ましくは、前記光学面の一方の側に位置するすべての副光源は、互いから等距離に配置される。そのような態様で、目標ラインに入射する光の強度の調整がより単純になる。

好ましくは、目標ラインの各点に対して、前記各点に頂点を有し、かつ目標ラインに直角な基準面内に位置し、および前記副光源の各々によって範囲を定められるそれぞれの角度は１０°以下である。この態様で、有利には、各副光源は、目標ラインに向かう指向性光を生じ、所望の指向性（例えば、第１および第２の光放射）または適切な拡散光特性（たとえば、第３の光放射）を有して、汎用的な態様で光放射を発生するように光源群を作動させることが可能である。

一実施形態では、検出システムは、光学面内の前記目標ラインを３０°以上、好ましくは４５°以上かつ／または１３５°以下、好ましくは１２０°以下の角度で反射するように、第３の光源に配置され、光学面に垂直であり、かつ（通常、中線で）光学面に交差する反射面を有するミラーを含む。そのような態様で、有利には、タイヤの内側面の検査時、リニアカメラは、タイヤの中心領域に配置されたまま留まり、一方、光源群はタイヤの内側面に近接して機能する。

好ましくは、コマンドおよび制御ユニットは、
− 前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源を交互の順序で作動させ、
− 第１、第２、および第３の画像をそれぞれ前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源の作動と同期して取得するために、前記リニアカメラを駆動する
ように構成される。そのような態様で、拡散光での画像とグレージング光での２つの画像とを共に取得することが可能である。

好ましくは、処理ユニットであって、以下の機能：
− 前記それぞれの画像または前記第１、第２、および第３の画像をリニアカメラから受け取ること、
− 前記面部分をチェックするために、前記それぞれの画像または前記第１、第２、および第３の画像を処理すること
のために構成された処理ユニットが含まれる。

好ましくは、処理ユニットは、前記直線面部分の高さプロファイルに関する情報（例えば、あり得る起伏および／または窪みの不在、存在）を得るために、前記第１および第２の画像間の差分を計算するように構成される。

好ましくは、前記第１および第２の画像間の差分を計算することは、差分画像を計算することを含み、差分画像の各ピクセルは、前記第１および第２の画像の対応するピクセルに関連付けられた値間の差分を表す値に関連付けられる。そのような態様で、３次元要素（タイヤの内側面の浮き出たピティング（pitting）または浮き出た文字など）を示すために、第１および第２の画像間の差分から得られた画像を使用することと、欠陥を探すために拡散光での画像の処理において考慮されるそのような情報を保持しておくこととが可能である。

好ましくは、装置は、前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源、ならびに／または前記検出システムが取り付けられているロボットアームを含む。

好ましくは、装置は、前記支持体と、したがってタイヤとをその回転軸のまわりで回転させるように適合された動作部材を含み、コマンドおよび制御ユニットは、前記動作部材を駆動するように構成される。

好ましくは、装置は、前記支持体の角度位置を検出するシステム（例えば、エンコーダ）を含み、コマンドおよび制御ユニットは、前記角度位置検出システムによって送られた支持体の角度位置信号に応じて、前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源を作動させ、および前記検出システムを駆動するように構成される。そのような態様で、タイヤの回転中、タイヤの回転速度とは無関係に直線部分の一連の画像を適切に取得することが可能である。

さらなる特徴および利点は、本発明によるタイヤ製造ラインでタイヤをチェックする方法および装置のいくつかの限定的ではない例示的な実施形態についての詳細な説明からより明らかになるであろう。そのような説明が、非限定的な例としてのみ提示される添付図に関連して下記に示される。

本発明の第１の実施形態によるタイヤをチェックする装置の部分概略斜視図を、一部は断面で、一部は機能ブロックの観点で示す。 図１の細部の部分概略斜視図を示す。 図２の拡大詳細図を示す。 本発明の第２の実施形態によるタイヤをチェックする装置の部分概略斜視図を示す。 右および左グレージング光でそれぞれ照明されたタイヤ面部分の画像を概略的に示す。 右および左グレージング光でそれぞれ照明されたタイヤ面部分の画像を概略的に示す。 画像４ａおよび図４ｂの比較によって得られた画像を概略的に示す。

図を参照すると、参照番号１は、本発明によるタイヤ製造ラインでタイヤをチェックする装置を概略的に示す。通常、同じ参照番号は、同じ要素の可能な実施形態の変形形態に使用される。

装置１は、タイヤ２００を一方のサイドウオールで支持し、通常、鉛直方向に合わせて配置される回転軸２０１のまわりでタイヤを回転させるように適応された支持体１０２を有する。支持体１０２は、通常、動作部材によって駆動され、この動作部材は、例として公知のタイプとすることができるため、これ以上は説明および図示しない。タイヤ用の支持体は、場合により、タイヤ、例えば、当接したそれぞれのビード部を固定するように構成することができる。

装置は、目標ライン１０６を有するリニアカメラ１０５を含む検出システム１０４を含み、目標ラインは、リニアカメラを通る光学面１０７に位置する。

装置は、図１、２、２ａに示すように、（例えば、面部分が平面である場合に）目標ラインと合致するか、または（タイヤの面が曲線をなして連続するために）目標ラインに近接する前記タイヤの直線面部分２０２を照明するために、第１、第２、および第３の光放射をそれぞれ放出するように適応された第１の光源１０８、第２の光源１０９、および第３の光源１１０を含む。

検出システムは、第１、第２、および第３の光放射のうちの少なくとも１つによって照明された直線面部分のそれぞれの２次元デジタル画像を取得するように適応されている。

通常、装置は、前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源、ならびに検出システムが取り付けられたロボットアーム（図示せず）を含む。

好ましくは、第１の光源１０８、および第２の光源１０９は、それぞれの単一副光源１１１、１１２によってそれぞれ構成される。

好ましくは、第３の光源１１０は、光学面１０７の両側で、そのような面に関して対称に配置されたそれぞれの４つの副光源１１３によって構成される。

各副光源１１１〜１１３は、（例として、図２ａに破線１１４で示す）それぞれの主伸長方向を有し、この主伸長方向は、光学面１０７に平行に、したがって目標ライン１０６に平行に延びている。

各副光源は、通常、主伸長方向に沿って一列に整列して配置された複数のＬＥＤ源を含む。

添付図では、副光源は、例えば、透明保護ガラスおよび／またはディフューザとすることができる（図では、例として長方形形状の）それぞれの放射面に合わせて概略的に示されている。

例として、副光源は、主伸長方向１１４に沿った寸法が、図２に示す実施形態に対して１０ｃｍ、図３に示す実施形態に対して６ｃｍであり、主伸長方向に直角な方向に沿った寸法は約１ｃｍである。

好ましくは、副光源１１１、１１２は、光学面の両側に位置し、光学面から等距離にある。

好ましくは、第３の光源の副光源１１３の光学面１０７からの距離は、前記第１の光源および第２の光源の各副光源と光学面との間の距離未満である。

好ましくは、第１の光源、第２の光源、および第３の光源の副光源は、目標ラインに直角な方向に見て、それら副光源の全伸長にわたって重なるように配置される。例として、主伸長方向における第１および第２の端部はすべて、目標ラインに直角な平面に位置する。

一実施形態では、例として図１、２、２ａに示すように、第１の光源、第２の光源、および第３の光源の副光源は、目標ラインに直角な基準面１１６上で、（図２に番号１１５で示す）ラインに沿って配置され、ライン１１５は、目標ライン上に中心を置いた円弧の形状とされる（すなわち、副光源は目標ラインから等距離にある）。

代替実施形態では、図３に示すように、副光源は、頂点が光学面１０７にある基準面１１６上の（図３に番号１１６で示す）傾斜ラインに沿って配置されている。

例として、目標ラインの（例として、図２および図２ａの一端に示す）各点Ｐに対して、点Ｐに頂点を有し、目標ラインに直角な平面に位置し、副光源によって範囲を定められる（副光源１１３に関して図２ａに示す）各角度１２０は６°である。

例として、光学面に直角であり、目標ライン１０６を通る焦点面１２１では、焦点面と、目標ラインを通る平面と、それぞれ第１の光源１０８および第２の光源１０９（それぞれ副光源１１１、１１２）のすべての点との間に形成されるすべての角度のうちのそれぞれの最大角度１２２、１２３は４８°である。

例として、焦点面と、目標ラインを通る平面と、それぞれ第１の光源および第２の光源のすべての点との間に形成されるすべての角度のうちの最小角度１２４、１２５は４２°である。

好ましくは、第３の光源１１０は、目標ラインを拡散光で照明するように適応される。

例として、目標ラインの各点Ｐに頂点を有し、目標ラインに直角な平面に位置し、第３の光源によって範囲を定められるそれぞれの角度１２６は約８０°である。そのような態様で、拡散光の広い立体角が得られる。

例として、目標ラインの各点Ｐに頂点を有し、前述の直角面に位置し、一連の第１の光源、第２の光源、および第３の光源によって範囲を定められるそれぞれの角度は９６°である。

例として図３に示す、タイヤの内側面を検査するのに特に適した装置の一実施形態では、検出システムは、（やはり通常はロボットアームに取り付けられる）ミラー１５０を含み、ミラー１５０は、第３の光源に配置され、光学面に対して垂直であり、光学面内の目標ラインを例として９０°の角度で反射するように、（通常はミラーの中線で）光学面に交差する平坦な反射面を有する。

好ましくは、コマンドおよび制御ユニット１４０が含まれ、このユニット１４０は、
− 前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源の１つまたは複数を選択的に作動させ、
− 直線面部分の２次元デジタル画像（カラーまたはモノクロ）を前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源の１つまたは複数の作動と同期して取得するためにリニアカメラを作動させる
ように構成される。

コマンドおよび制御ユニットは、通常、支持体１０２の動作部材も駆動するように構成される。そのような態様で、固定されたままとすることができるリニアカメラの目標線の位置に一連の直線面部分が存在する。

好ましくは、装置は、支持体の角度位置を検出するエンコーダ（図示せず）を含み、コマンドおよび制御ユニットは、前記第１の光源、第２の光源、および好ましくは第３の光源を作動させ、エンコーダによって送られた支持体の角度位置の信号に応じて、検出システムを駆動するように構成される。

好ましくは、コマンドおよび制御ユニット１４０は、
− 前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源を交互の順序で作動させ、
− 第１、第２、および第３の画像をそれぞれ第１の光源、第２の光源、および第３の光源の作動と同期してそれぞれ取得するためにリニアカメラを駆動する
ように構成される。そのような態様で、拡散光での画像とグレージング光での２つの画像とを共に取得することが可能である。

好ましくは、（例えば、コマンドおよび制御ユニット１４０に組み込まれた）処理ユニットであって、以下の機能：
− リニアカメラから取得画像を受け取ること、
− 面部分をチェックするために画像を処理すること
のために構成された処理ユニットが含まれる。

好ましくは、処理ユニットは、直線面部分の高さプロファイルに関する情報（例えば、あり得る起伏および／または窪みの存在）を得るために、第１および第２の画像間の差分を計算するように構成される。

好ましくは、第１および第２の画像間の差分を計算することは、差分画像を計算することを含み、差分画像の各ピクセルは、第１および第２の画像の対応するピクセルに関連付けられた値間の差分を表す値に関連付けられる。そのような態様で、３次元要素（タイヤの内側面の浮き出たピティングまたは浮き出た文字など）を示すために、第１および第２の画像間の差分から得られた画像を使用することと、欠陥を探すために、拡散光での画像の処理において考慮されるそのような情報を保持することとが可能である。

前述の装置を用いる、タイヤ製造ラインでタイヤの表面をチェックする方法について以下に説明される。

まず、チェックされるタイヤ２００が、例えば、支持体１０２の上方でサイドウオールに対して当接される。

コマンドおよび制御ユニット１４０は、直線面部分が目標ラインと少なくとも部分的に合致するか、または近接するように、光源をタイヤの（外側または内側）面の近くに移動させるために、ロボットアームを駆動する。

次いで、コマンドおよび制御ユニットは、タイヤを回転させるために、支持体１０２の動作部材を駆動する。

コマンドおよび制御ユニットは、それぞれの直線面部分のそれぞれの２次元デジタル画像（カラーまたはモノクロ）をそれぞれ第１の光源、第２の光源、および第３の光源の作動と同期して取得するために、進行中のタイヤの回転により、エンコーダが受け取った角度位置の信号に応じて、前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源を迅速に交互の順序で周期的に作動させる。例として、直線部分の各単一デジタル画像は、モノクロカメラの場合に１×２０４８ピクセル、２直線またはＲＧＢカラーカメラの場合に２×２０４８ピクセルを含む。

例として、第１の線画像の取得と第２の線画像の取得との間、ならびに第２および第３の線画像間、さらに循環して、第１および第２の線画像間の時間遅れは０．２ミリ秒未満である。

所望の面部分を観測するために、タイヤを必要に応じて回転させた後、好ましくは、円形伸長部全体を取得するために少なくとも完全に１回転させた後、単一のデジタル画像が得られ、この単一デジタル画像は、それぞれが各光源で照明された一連の直線部分のすべてのデジタル画像で得られる。処理ユニットは、検出システムからそのような画像を受け取り、所望する面部分全体の対応する第１、第２、および第３の画像を区別する。

そのような画像は、単一の線画像に対応する実際の直線面部分が、その間に行われたタイヤの回転のために、３つの画像に正確に一致しないとしても、実質的に１ピクセルずつ重ねることができる。それにもかかわらず、画像の取得回数および回転速度は、３つの画像が互いに組み合わされ、したがって１ピクセルずつ比較できるように選択される。有利には、第１（または第２、または第３）の画像の各ピクセルは、ピクセルに関連する直線面のサイズ（例として、ピクセルの約１／３に等しい空間ギャップ）を除いて、前記各ピクセルに対応する第２（またはそれぞれ第３もしくは第１）の画像のピクセルが示す微小面部分と区別される微小面部分を示す。そのような態様で、３つの画像は互いに組み合わされ、タイヤが１ピクセルに等しい（例として、０．１ｍｍに等しい）区間を回転した時間間隔で、３つの直線画像が取得される。

例として、各直線面部分の各点に対して、したがって観測した面部分の各点に対して、点にそれぞれ入射する第１および第２の光放射のそれぞれの全光パワーのすべては、光学面１０７に対して両側の２つの半空間から来る。

各直線面部分の各点に対して、点に入射する第１および第２の光放射のそれぞれの全光パワーのすべては、その点で面に接する平面（すなわち、焦点面１２１）と約４８°の最大入射角１２２、１２３を形成する（グレージング光）。

好ましくは、面部分（または目標ライン）の各点に入射する第１、第２、および第３の光放射のそれぞれのすべての全光パワーは、光学面に直角であり、かつその点で面に垂直に通る基準面１１６と絶対値で４５°以下の入射角を形成する。例えば、目標ラインの任意の点（例として、図２ａにＰ’で示す）で頂点を有し、目標ラインを通り、第１の光源、第２の光源、または第３の光源を通る任意の１つの平面に位置し、第１の光源、第２の光源、または第３の光源によって範囲を定められる角度１２７は６０°である。そのような態様で、有利には、各副光源は、目標ラインに入射する指向性光放射を放出する。

好ましくは、処理ユニットは、第１および第２の画像を処理し、面部分の高さプロファイルに関する情報を得るために、第１および第２の画像を互いに比較する。好ましくは、第１および第２の画像間の比較は、差分画像を計算することを含み、差分画像の各ピクセルは、第１および第２の画像の対応するピクセルに関連付けられた値間の差分を表す値に関連付けられる。

好ましくは、第１および第２の画像を互いに比較する前に、例えば、それら画像の平均明度を全体的にまたは局所的に等化することにより、第１および第２の画像を互いに対して等化するように規定される。

好ましくは、処理ユニットは、第１および第２の画像間の前述の比較から得られた情報を使用して、面部分上のあり得る欠陥の存在を検出するために、拡散光の第３の画像を処理する。

図４ａおよび図４ｂはそれぞれ、起伏した要素２０３と、起伏のない要素、すなわち２次元要素２０４（離型剤汚れなど）とを含むタイヤ２００の面部分の第１および第２の画像を概略的に示す。

画像が図の右からのグレージング光を用いて得られる図４ａでは、画像は、要素２０３から左に向かって突出する陰影領域２０５を含み、画像が図の左からのグレージング光を用いて得られる図４ｂでは、画像は、同じ要素２０３から右に向かって突出する陰影領域２０６を含む。要素２０４は、それと異なり、右および左のグレージング照明を等しく受けるため、２つの画像において実質的に同一の態様で取得される。

図４ｃは、図４ａおよび図４ｂの２つの画像の値間の絶対値の差分を各ピクセルに関連付けることによって得られた差分画像を概略的に示す。見て分かるように、２次元汚れ２０４では、差分画像は明度変動が全くなく、一方、（図４ｃに陰影線で示した）起伏した要素２０３では、要素自体２０３の存在を示す明度の変動がかなりある。

Claims (23)

1. タイヤ製造ラインでタイヤをチェックする装置（１）であって、
   − タイヤ（２００）用の支持体（１０２）と、
   − 目標ライン（１０６）を有するリニアカメラ（１０５）を含む検出システム（１０４）であって、前記目標ライン（１０６）は、前記リニアカメラを通る光学面（１０７）に位置する、検出システム（１０４）と、
   − 前記目標ラインに合致または近接する前記タイヤの直線面部分（２０２）を照明するために、それぞれ第１、第２、および第３の光放射を放出するように適合された第１の光源（１０８）、第２の光源（１０９）、および第３の光源（１１０）と、
   − コマンドおよび制御ユニット（１４０）であって、
   − 前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源のうちの少なくとも１つを選択的に作動させ、および
   − 前記直線面部分の２次元画像を前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源のうちの前記少なくとも１つの前記作動と同期して取得するために、前記リニアカメラを作動させる
   ように構成されたコマンドおよび制御ユニット（１４０）と
   を含み、
   前記第１の光源および第２の光源は、前記光学面の両側に位置し、
   前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源の各々は、１つまたは複数の副光源（１１１、１１２、１１３）を含み、各副光源は、前記光学面と４５°以下の角度を形成する主伸長方向（１１４）を有し、前記第３の光源の前記副光源の前記光学面からの距離は、前記第１の光源および第２の光源と前記光学面との間の距離未満であり、
   前記第３の光源は、前記目標ラインを拡散光で照明するように適合され、
   前記第３の光源は、前記光学面の両側に配置された少なくとも４つの副光源（１１３）を含み、前記第３の光源の前記副光源（１１３）は、前記光学面（１０７）に関して対称に配置され、
   前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源の前記副光源は、前記目標ラインに直角な基準面（１１６）上の、前記目標ラインの方を向いた凹部を有するライン（１１５、１１７）に沿って配置され、前記副光源は、前記目標ラインから等距離にあるか、または、前記副光源は、前記光学面に頂点を有する三角形として配置され、
   前記目標ラインの各点に対して、当該点に頂点を有し、かつ前記目標ラインに直角な基準面（１１６）に位置し、および前記第３の光源によって範囲を定められるそれぞれの角度が７０°以上である、
   装置（１）。
2. 前記光学面に直角であり、かつ前記目標ラインを通る焦点面（１２１）を用いて、前記焦点面と、前記目標ラインを通り、かつ前記第１の光源および第２の光源の任意の１つの点を通る任意の１つの平面との間に形成される角度（１２２、１２３）は６０°以下である、請求項１に記載の装置（１）。
3. 前記焦点面と、前記目標ラインを通り、かつ前記第１の光源および第２の光源の任意の１つの点を通る任意の１つの平面との間に形成される角度（１２４、１２５）は１０°以上である、請求項２に記載の装置（１）。
4. 前記目標ラインに直角な基準面内にあり、前記目標ラインの各点に頂点を有し、かつ前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源の組によって範囲を定められる角度は８０°以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置（１）。
5. 前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源の各々は、前記１つまたは複数の副光源からなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置（１）。
6. 前記第１の光源および前記第２の光源は、それぞれ１つのみの副光源（１１１、１１２）からなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置（１）。
7. 前記１つまたは複数の副光源の各々の前記主伸長方向（１１４）は、前記光学面と３０°以下の角度を形成する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置（１）。
8. 前記１つまたは複数の副光源の各々の前記主伸長方向（１１４）は、前記光学面と１５°以下の角度を形成する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置（１）。
9. 前記１つまたは複数の副光源の各々の前記主伸長方向（１１４）は、前記光学面に平行である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置（１）。
10. 前記第１の光源および第２の光源は、前記光学面（１０７）から等距離に位置する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置（１）。
11. 前記それぞれの副光源は、前記主伸長方向に直角な方向の寸法の少なくとも２倍である、前記主伸長方向（１１４）に沿った１つの寸法を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置（１）。
12. 前記副光源の各々は、２０ｃｍ以下の前記主伸長方向に沿った寸法を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置（１）。
13. 前記副光源の各々は、３ｃｍ以下の前記主伸長方向に直角な方向の寸法を有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置（１）。
14. 前記それぞれの副光源は、構造的におよび／または寸法的に互いに等しい、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置（１）。
15. 前記それぞれの副光源は、前記主伸長方向に沿った直線状の伸長部を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置（１）。
16. 前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源の前記副光源（１１１、１１２、１１３）は、前記目標ラインに直角に見て、前記副光源の伸長の少なくとも半分にわたって互いに重なるように配置される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置（１）。
17. 前記目標ラインの各点に対して、前記各点に頂点を有し、かつ前記目標ラインに直角な基準面（１１６）内に位置し、および前記副光源の各々によって範囲を定められる角度（１２０）は１０°以下である、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置（１）。
18. 前記検出システムは、前記光学面内の前記目標ラインを３０°以上かつ１３５°以下の角度で反射するように、前記第３の光源に配置され、前記光学面に垂直であり、かつ前記光学面に交差する反射面を有するミラー（１５０）を含む、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の装置（１）。
19. 前記コマンドおよび制御ユニットは、
    − 前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源を交互の順序で作動させ、
    − 第１、第２、および第３の画像をそれぞれ前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源の前記作動と同期して取得するために、前記リニアカメラを駆動する
    ように構成される、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置（１）。
20. 処理ユニットであって、以下の機能：
    − 前記それぞれの画像または前記第１、第２、および第３の画像を前記リニアカメラから受け取ること、
    − 前記面部分をチェックするために、前記それぞれの画像または前記第１、第２、および第３の画像を処理すること
    のために構成される処理ユニットが含まれる、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の装置（１）。
21. 前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源、ならびに前記検出システムが取り付けられているロボットアームをさらに含む、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の装置（１）。
22. 前記支持体（１０２）と、したがって前記タイヤとをその回転軸のまわりで回転させるように適合された動作部材をさらに含み、前記コマンドおよび制御ユニットは、前記動作部材を駆動するように構成される、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の装置（１）。
23. 前記支持体の角度位置を検出するシステムをさらに含み、前記コマンドおよび制御ユニットは、前記角度位置検出システムによって送られた前記支持体の角度位置信号に応じて、前記第１の光源、第２の光源、および第３の光源を選択的に作動させ、および前記検出システムを駆動するように構成される、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の装置（１）。

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