JP7434356B2 - 較正ツール及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、測定システム、特に三角測量測定システムを較正するための較正ツール及び方法に関する。
測定システムは、1つ以上のタイヤ構成要素の品質及び/又は特性を測定するために、生産の様々なステージ中にタイヤ成形の分野で使用される。前記ステージのうちの1つは、ビードエイペックスの生産である。ビードエイペックスは、ビードエイペックスドラムの円周の周りにビード及びエイペックスを順次適用することによって形成される。ビードエイペックスドラムは、多種多様な形状及びサイズのビード及びエイペックスを受け入れ得る。その上、ビードエイペックスドラムもまた、様々な形状及びサイズで提供され、適宜、別のビードエイペックスドラムによって置き換えられ得る。最後に、エイペックスを支持するビードエイペックスドラムの一部は、典型的には、半径方向に対して斜角でエイペックスを支持するために円錐形である。
既知のレーザ三角測量測定システムの欠点は、経時的に不正確になり得ることである。所定の寸法を有する静止物体を測定することによって、及び測定値を所定の寸法と比較することによって、レーザ三角測量測定システムを較正することが知られている。しかしながら、この較正プロセスは、静止物体の寸法に基づいて限られた量のフィードバックしか提供しない。測定システムは、静止物体の寸法に対して適切に較正され得るが、他の寸法範囲中の測定値は、依然として較正されておらず、不正確であり得る。
本発明の目的は、測定システム、特にレーザ三角測量測定システムを較正するための較正ツール及び方法を提供することであり、較正を改善することができる。
第1の態様によると、本発明は、レーザ三角測量測定システムを較正するための較正ツールを提供し、較正ツールは、基準平面に対して垂直な回転軸を中心としてレーザ三角測量測定システムに対して回転可能なツール本体を備え、ツール本体は、較正位置のパターン、特に放射状グリッドを画定する1つ以上の較正面を設けられ、パターンは、回転軸から離れて半径方向に延在する少なくとも3つの列と、回転軸を中心として円周方向に延在する少なくとも3つの行とを備え、各列について、それぞれの列内の較正位置は、基準平面に対して垂直な高さ方向の基準平面に対する高さが変動し、各行について、それぞれの行内の較正位置は、基準平面に対する高さ方向の高さが変動する。
ツール本体は、ビードエイペックスドラムと同じ方法で測定システムに対して都合よく回転させることができる。ツール本体を回転させることによって、列は、測定システムによって各列内の較正位置を測定するための測定位置に1つずつ位置付けることができる。特に、測定システムは、列のそれぞれ1つ中の全ての較正位置を同じ投影されたレーザラインに沿って同時に測定することができるように、レーザラインを半径方向に又は半径方向に対して平行してツール本体上に投影し得る。較正位置の各列は、測定システムについての較正としての役割を果たすことができる特定の高さプロファイルを表すか又は形成する。較正位置は、列及び行の両方において高さが変動するので、かなりの数の較正位置について測定値を較正することができ、このことから、様々な高さ位置について比較的大量のフィードバックを測定システムに提供することができる。
好ましくは、各列について、それぞれの列内の較正位置の少なくとも半分及び好ましくは全ての較正位置は、基準平面に対する高さ方向の異なる高さを有する。故に、それぞれの列内の較正位置の少なくとも半分は、測定システムの較正についての固有の較正情報を生成する。
一実施形態では、各列について、それぞれの列内の較正位置は、回転軸から離れる半径方向に基準平面に対する高さが順次低減される。高さの順次低減は、ビードエイペックスドラム上に支持されたビードエイペックスの下降する高さと同様であるか又はそれを表すことができ、従って、測定システムの較正についての有用な較正情報を提供することができる。
好ましくは、高さの順次低減は、基準平面に対する一定の減分を有する。このことから、それぞれの列内の較正位置によって生成された較正情報を使用して、測定システムの尺度、特に画素を現実世界の単位、即ちミリメートルに変換するための尺度を決定することができる。代替として、高さの順次低減は、曲率に従う。前記曲率は、例えば、測定システム中で使用されるカメラの結果としてのある特定のレンズ歪み効果に一致する又はそれを補正するように選択することができる。
加えて又は代替として、各行について、それぞれの行内の較正位置の少なくとも半分及び好ましくは全ての較正位置は、基準平面に対する高さ方向の異なる高さを有する。故に、それぞれの行内の較正位置の少なくとも半分は、測定システムの較正についての固有の較正情報を生成する。
一実施形態では、各行について、それぞれの行内の較正位置は、円周方向に基準平面に対する高さが順次増大される。それぞれの行内の較正位置は、このことから、それぞれの行の半径方向位置においてビードエイペックスドラム上に支持される異なるビードエイペックスの様々な高さを表すことができる。列内の半径方向の高さの順次減少と組み合わされると、列毎に、各行で円周方向の高さが集合的に増大する、半径方向に下降する較正位置の列でパターンを形成することができる。
好ましくは、高さの順次増大は、基準平面に対する一定の増分を有する。このことから、それぞれの行内の較正位置によって生成された較正情報を使用して、測定システムの尺度、特に画素を現実世界の単位、即ちミリメートルに変換するための尺度を決定することができる。
一実施形態では、パターン内の各較正位置は、同じ列及び同じ行中に基準平面に対する他の較正位置の高さとは異なる基準平面に対する高さ方向の高さを有する。故に、パターン内の各較正位置は、測定システムの較正についての固有の較正情報を生成する。
当業者は、本発明による較正ツールが各列中に、各行中に、又はパターン全体に対して単一の較正面のみを備え得ることを理解するであろう。そのような単一の較正面は、例えば、半径方向に徐々に下降する高さと、円周方向に徐々に傾斜する高さとを有することができる。測定システムは、次いで、単一の較正面上のある特定のロケーションにおいて測定するように構成され、前記ロケーションは、較正位置に対応する。単一の較正面は、無限数の較正位置を保持することができる。
対照的に、図面に示す実施形態では、各列について、1つ以上の較正面は、それぞれの列内の各較正位置について個々の較正面を備える。別個の個々の較正面を有することによって、較正位置は、容易に混乱せず、測定システムによって、即ち1つの較正面から別の較正面への遷移部を検出することによって容易に認識することができる。
好ましくは、各列について、ツール本体は、半径方向に較正面を離間させるために、それぞれの列内の較正面間に延在する凹部を設けられる。列を離間させることによって、較正位置が混乱する可能性は更に低くなる。その上、較正面間の凹部の存在は、凹部中での明瞭なエッジ及び/又はベースレベル又は0レベル測定を可能にする。
より好ましくは、それぞれの列内の各較正面は、それぞれの較正面から凹部のうちの隣接する1つへの各遷移部において較正エッジを画定し、較正位置のうちの少なくとも1つは、較正エッジのうちの1つに位置する。較正エッジは、容易に検出可能及び/又は測定可能であり、従って、優れた較正位置としての役割を果たすことができる。
更なる実施形態では、各列について、それぞれの列内の較正面は、共通平面において延在し、共通平面は、基準平面に対して斜角で延在する。斜めに角度付けられた共通平面は、ビードエイペックスドラム上に支持されたビードエイペックスの斜めに下降する又は円錐形の表面と同様であるか又はそれを表す。共通平面は、全ての較正位置もまた同じ共通平面に位置付けられるという追加の利点を有する。
加えて又は代替として、各行について、1つ以上の較正面は、それぞれの行内の各較正位置について個々の較正面を備える。別個の個々の較正面を有することによって、較正位置は、容易に混乱せず、測定システムによって、即ち1つの較正面から別の較正面への遷移部を検出することによって容易に認識することができる。
好ましくは、各行について、それぞれの行内の較正面は、較正面のうちの1つから円周方向の較正面のうちの次の1つに高さ方向に段階付けられる。1つの較正面から次の較正面への段階状の高さは、各後続の列で、較正面をそれぞれの行の円周方向の前の列の較正面から容易に区別することができることを意味する。その上、各較正面の高さは、段階間で円周方向に一定であり得、そのため、それぞれの較正位置についての代表的な測定値を、段階間の円周方向の任意の位置において取得することができる。従って、測定システムに対する較正ツールの回転位置決めの精度はそれほど重要ではない。
別の実施形態では、パターンは、少なくとも5つの列、好ましくは少なくとも8つの列を備える。加えて又は代替として、パターンは、少なくとも4つの行、好ましくは少なくとも5つの行を備える。列の量は、較正することができる高さプロファイルの量を決定する。行の数は、各列内、即ち各高さプロファイル内の較正位置の量を決定する。
更なる実施形態では、ツール本体は、回転軸を中心とする全周の一部のみにわたって延在する。好ましくは、ツール本体は、弓形として形成される。ツール本体が完全な輪又は環でないとき、ツール本体は、比較的、即ちビードエイペックスドラムと比較して、小型であり得る。
第2の態様によると、本発明は、前述の実施形態のうちのいずれか1つに記載の較正ツールを使用してレーザ三角測量測定システムを較正するための方法を提供し、レーザ三角測量測定システムは、レーザと視野を有するカメラとを備え、方法は、
a)カメラの視野内に少なくとも部分的に較正ツールを提供するステップと、
b)レーザ三角測量測定システムで較正ツール上にレーザラインを投影するステップと、
c)レーザラインが列のそれぞれの1つの全ての較正位置上に投影されるように回転軸を中心として較正ツールを回転させるステップと、
d)それぞれの列の全ての較正位置上に投影されたレーザラインの画像をカメラで捕捉するステップと
を備える。
方法は、本発明の第1の態様による較正ツールの実用的な実装に関し、このことから同じ技術的利点を有するので、以下では繰り返さない。
方法の好ましい実施形態では、ステップd)は、他の列の別の1つ又は全てに対してステップc)及びd)を繰り返すステップを備える。故に、より多くの又は全ての較正位置を、最大量の較正データを有するように測定することができる。
方法の更なる実施形態では、基準平面に対する各列の較正位置の高さは、所定であり、方法は、それぞれの列の較正位置に対応する各捕捉された画像中の画素をそれぞれの列内の較正位置の所定の高さに相関させることによってレーザ三角測量測定システムを較正するステップを更に備える。相関は、画素を現実世界の単位、即ちマイクロメートル、ミリメートル、又はセンチメートルに変換する各較正位置についての尺度をもたらすことができる。
更なる実施形態では、方法は、
f)ステップa)~d)より前に又は後にレーザ三角測量測定システムに対して空のビードエイペックスドラムを提供するステップと、ここにおいて、ビードエイペックスドラムは、基準平面と、基準平面に対してビードエイペックスを支持するためのベースプロファイルとを有し、空のビードエイペックスドラムは、較正ツールの基準平面と同じ位置にその基準平面を設けられる、
g)レーザ三角測量測定システムで空のビードエイペックスドラム上にレーザラインを投影するステップと、
h)空のビードエイペックスドラム上に投影されたレーザラインの画像を捕捉するステップと、
i)空のビードエイペックスドラムの基準平面に対する空のビードエイペックスドラムのベースプロファイルを決定するステップと
を更に備える。
ビードエイペックスの生産中に、ビードエイペックスドラムのベースプロファイルは、ビードエイペックスドラム上に現在支持されているビードエイペックスによって覆われる。ビードエイペックスの高さを基準平面に対して測定することができるが、この測定は、ビードエイペックスドラムに対するビードエイペックスの実際の高さを示さない。故に、ベースプロファイルが生産より前に決定されたとき、即ちビードエイペックスドラムが依然として空であるとき、測定システムは、より多くの情報を有し、その情報から、ビードエイペックスドラムに対するビードエイペックスの実際の高さを決定することができる。
好ましくは、方法は、
j)ビードエイペックスドラム上にビードエイペックスを提供するステップと、
k)レーザ三角測量測定システムを使用してビードエイペックスを測定するステップと、
l)測定値から、ステップi)において決定された空のビードエイペックスドラムのベースプロファイルを減算するステップと
を更に備える。
減算の結果は、ビードエイペックスドラムに対するビードエイペックスの実際の高さを表すことができる。
請求項に記載されていない3の態様によると、本発明は、測定システムを較正するための較正ツールを提供し、較正ツールは、1つ以上の較正要素を有する較正セクションと、1つ以上の妥当性確認要素を有する妥当性確認セクションとを備え、較正ツールは、較正位置と妥当性確認位置との間で反転軸を中心として反転可能であり、較正セクション及び妥当性確認セクションは、反転軸を中心として反転するときに位置を切り替える。
較正ツールは、従って、単にその向きを変更することによって、即ち反転軸を中心としてひっくり返すか、逆にするか、又は反転することによって、妥当性確認ツールとしても機能することができ、その結果として、初期較正後に測定システムを妥当性確認するために別個のツーリングが必要とされない。
好ましくは、較正ツールは、縦方向を有し、較正セクション及び妥当性確認セクションは、縦方向に対して垂直な横方向に互いに隣接して配置され、反転軸は、較正セクションと妥当性確認セクションとの間で縦方向及び横方向に対して垂直に延在する。
更なる実施形態では、較正ツールは、測定システムに対する支持体に較正ツールを取り付けるための1つ以上の取り付け要素を備え、1つ以上の取り付け要素のうちの少なくとも1つは、反転軸を中心として較正ツールを反転させた後に同じ位置にある。故に、同じ1つ以上の取り付け要素を使用して、それらの位置のうちのいずれか1つに較正ツールを取り付けることができる。
別の実施形態では、1つ以上の較正要素は、較正ツールの縦方向に延在するパターン中に配置された複数の較正要素を備え、1つ以上の妥当性確認要素は、複数の較正要素に対して縦方向の異なる位置にある複数の妥当性確認要素を備える。異なる位置に妥当性確認要素及び較正要素を有することによって、測定システムを、較正中に決定された尺度が妥当性確認要素において予想される値に正しく補間するかどうかを決定するために異なる値を使用して妥当性確認することができる。
別の実施形態では、測定システムは、較正ツールの第1の端部及び第2の端部をそれぞれ観察するための第1のカメラ及び第2のカメラを備え、1つ以上の妥当性確認要素は、第1の端部における少なくとも1つの妥当性確認要素及び第2の端部における少なくとも1つの妥当性確認要素を備える。その結果として、各カメラは、それぞれの部分における妥当性確認要素の画像を捕捉することによって較正することができる。好ましくは、1つ以上の妥当性確認要素は、第1の端部における2つ以上の妥当性確認要素の第1のグループと、第2の端部における2つ以上の妥当性確認要素の第2のグループとを備える。より好ましくは、各グループは、3つ以上の妥当性確認要素を備える。
別の実施形態では、1つ以上の較正要素及び/又は1つ以上の妥当性確認要素は、貫通孔である。故に、較正ツールは、ライトバーが較正ツールの片側に設けられ、カメラが較正ツールの反対側に設けられて、貫通孔を通過する光を捕捉するバックライトシステム中で使用することができる。
別の実施形態では、1つ以上の較正要素は、測定システムを高さ方向にも較正されることを可能にする段階状の特徴を備える。
本明細書に記載し、示す様々な態様及び特徴は、可能な限り、個々に適用することができる。これらの個々の態様、特に添付の従属請求項に記載する態様及び特徴は、分割特許出願の主題とすることができる。
本発明を、添付の概略図に示す例証的な実施形態に基づいて説明する。
ビードエイペックスが適用されたビードエイペックスドラムと、ビードエイペックスを測定する測定システムとの上面図を示す。 図1の線II-IIによるビードエイペックスドラム及びビードエイペックスの断面図を示す。 図1の線III-IIIによるビードエイペックスドラム及びビードエイペックスの断面図を示す。 較正方法中にビードエイペックスドラムを置き換えるための本発明の第1の実施形態による較正ツールの図を示す。 図4による較正ツールの上面図を示す。 図5の線VI-VIによる較正ツールの断面図を示す。 図5の線VII-VIIによる較正ツールの断面図を示す。 本発明の第の実施形態によるストリップ又はシート用の生産ライン、測定システム、及び較正ツールの等角図を示す。 較正位置における単独の図の較正ツールの上面図を示す。 妥当性確認位置における図の較正ツールの上面図を示す。 本発明の第の実施形態による較正ツールの上面図を示す。 11による較正ツールの等角図を示す。
図1、2及び3は、ビードエイペックス8を生産するためのビードエイペックスドラム7を示す。この例証的な実施形態では、ビードエイペックスドラム7は、中心ハブ71と、中心ハブ71の周りに円周方向に延在するビードエイペックス支持面72とを有する円板70として形成される。ビードエイペックスドラム7は、基準平面P、即ちその取り付け平面又はその底面と、基準平面Pに対してビードエイペックス8を支持するためのベースプロファイルBとを有する。ビードエイペックスドラム7は、典型的には、ドラムシート又はドラム駆動装置(図示せず)に取り付けられ、基準平面Pに対して垂直な方向に中心ハブ71を通って同心円状に延在する回転軸S1を中心として回転駆動される。
ビードエイペックス8は、最初にビードエイペックスドラム7の中心ハブ71の周りのビードエイペックス支持面72上にビード80を適用し、それに続いてエイペックス81をビード80の周りに適用することによって形成される。ビードエイペックス支持面72は、円錐形の向きを呈するように、即ち基準平面Pに対して斜角で僅かに角度付けられ得る。異なるビードエイペックスドラムが、それらのそれぞれの寸法、即ち直径、厚さ、及び円錐度に応じて、異なるビードエイペックス用に提供され得る。
図1、2、及び3は、ビードエイペックスドラム7上のビードエイペックス8を測定するための測定システム9を更に示す。前記測定システム9は、好ましくは、レーザ三角測量測定システムであり、ビードエイペックス8上にレーザラインLを投影するためのレーザ90と、前記投影されたレーザラインLの画像を捕捉するためのカメラ91とを有する。カメラ91は、図2に示すように視野FOVを有する。
図4~7は、図1、2、及び3に示すように測定システム9を較正するための較正ツール1を示す。較正ツール1は、ビードエイペックスドラム7と同じ位置に置かれるように配置される。言い換えれば、較正ツール1は、測定システム9が較正されるときに、ビードエイペックスドラム7を一時的に置き換える。
図4に示すように、較正ツール1は、基準平面Pに対して垂直な回転軸S1を中心として測定システム9に対して回転可能なツール本体10を備える。好ましくは、較正ツール1は、較正ツール1の回転軸S1がその取り外しより前のビードエイペックスドラム7の回転軸S1に対応するように、ビードエイペックスドラムを置き換える。その上、ツール本体10は、同様の取り付け特徴、即ち、その取り外しより前のビードエイペックスドラムの取り付け平面と同じ平面に延在する取り付け平面を有し得る。より具体的には、ビードエイペックスドラム7及び較正ツール1上の高さを測定するための基準平面Pは同じであり得る。故に、較正ツール1は、ビードエイペックスドラム7の少なくともいくつかの特性を表すことができる。
回転軸S1は、軸方向に延在し、回転軸S1に対して垂直な半径方向Rと、前記回転軸S1を中心とする円周方向Cとを画定する。
この例証的な実施形態では、ツール本体10は、回転軸S1を中心とする全周の一部のみにわたって延在する。特に、ツール本体10は、弓形として形成される。ツール本体10は、例えば、回転軸S1を中心とする円周の180度未満にわたって、好ましくは120度未満にわたって延在し得る。代替として、ツール本体は、全周にわたって延在して、即ち、円板状のビードエイペックスドラムと同様の円板状のツール本体を形成し得る。ツール本体はまた、回転軸S1を中心として依然として回転可能に取り付けることができるという条件で、環又は輪として形成され得る。ツール本体10は、一体又はモノブロック形状を有し得る。代替として、ツール本体10は、以下に説明するように、ツール本体10の異なる特徴を形成するいくつかの相互接続された部分、要素、セグメント、又はセクションを備え得る。
図4及び5に最も良く見られるように、ツール本体10は、較正位置KのパターンGを画定する複数の較正面11を設けられる。この例証的な実施形態では、全ての較正面11は、他の較正面11とは別個であり、即ち、明確な境界によって他の較正面11から区切られている。較正面11は、例えば、ツール本体10の別個の相互接続された部分によって形成され得る。故に、全ての較正面11は、個々の表面として測定することができる。代替として、パターンGは、単一の連続的な較正面(図示せず)によって形成され得、その場合、較正位置Kは、単に仮想的又は想像上のものであり、即ち、較正位置Kは、所定のパターンに従って測定システム9によって選択される。連続面は、無限数の較正位置Kを保持し得、カメラ91の精度によってのみ制限される。
図5では、パターンGは、回転軸S1から離れて半径方向Rに延在する10個の列A1~A10と、回転軸S1を中心として円周方向Cに延在する5つの行B1~B5とを備える。そのため、較正位置Kの放射状グリッドを形成することができる。列A1~A10及び行B1~B5の数は、より多い又はより少ない量の較正位置Kが必要とされるときには異なって選択され得る。少なくともいくらかの有用な量のフィードバックを測定システム9に提供するためには、最低でも3つの列と3つの行が必要であると思われる。
図6の半径方向断面図に最も良く見られるように、各列A1~A10について、ツール本体は、それぞれの列A1~A10内の較正面11の間に延在する凹部12を設けられる。各凹部12は、半径方向Rに2つの較正面11を離間させる。それぞれの較正面11から凹部12のうちの隣接する1つへの各遷移部において、それぞれの列A1~A10内の各較正面11は、較正エッジ13を画定する。好都合なことに、較正位置Kの少なくとも1つは、前記較正エッジ13のうちの1つにおいて選択され得る。
図6の半径方向断面図に最も良く見られるように、各列A1~A10について、前記それぞれの列A1~A10内の較正位置Kは、前記基準平面Pに対して垂直な及び/又は回転軸S1に対して平行な高さ方向Hの基準平面Pに対する高さが変動する。同様に、図7の円周方向断面図に最も良く見られるように、各行B1~B5について、それぞれの行内の較正位置Kもまた、基準平面Pに対する高さ方向Hの高さが変動する。
この例証的な実施形態では、各列A1~A10について、それぞれの列A1~A10内の較正面11は、図6に示すように、共通平面Dに延在する。共通平面Dは、基準平面Pに対して斜角で延在する。代替として、較正面11は、異なる平面、即ち段階状の及び/又は平行な平面(図示せず)にあり得る。列A1~A10中の段階状の較正面11を使用するとき、凹部12は、較正面11間を区別する必要はない。斜角は、エイペックスの異なる形状を反映するように、列A1~A10毎に異なり得るか、又は同じであり得る。
図7に示すように、各行について、それぞれの行内の較正面11は、較正面11のうちの1つから円周方向Cの較正面11のうちの次の1つに高さ方向Hに段階付けられる。較正面11間の段階により、凹部は不要である。しかしながら、それぞれの行B1~B5中の較正面11が列A1~A10中の較正面11と同様の共通平面(図示せず)に配置される場合、凹部は、それぞれの行B1~B5中の較正面11間にも設けられ得る。
当業者は、上述の段落から、較正面11の形状及び相対的な向きは変形形態を受け入れやすく、パターンG中に複数の較正位置Kを設ける技術的効果が得られる限り、本発明の範囲は必ずしも任意の特定の形状に限定されないことを理解するであろう。1つの較正面11から別の較正面への遷移部は、例えば、段階状、急激、漸進的、又は平滑であり得る。
図6に最も良く見られるように、各列A1~A10について、それぞれの列A1~A10内の全ての較正位置Kは、基準平面Pに対する高さ方向Hの異なる高さを有する。より具体的には、それぞれの列A1~A10内の較正位置Kは、回転軸S1から離れる半径方向Rに基準平面Pに対する高さが順次又は漸進的に低減される。好ましくは、高さの順次低減は、基準平面Pに対する一定の減分又は減少を有する。
図7に最も良く見られるように、各行B1~B5について、それぞれの行B1~B5内の全ての較正位置Kは、基準平面Pに対する高さ方向Hの異なる高さを有する。より具体的には、それぞれの行B1~B5内の較正位置Kは、円周方向Cに基準平面Pに対する高さが順次又は漸進的に増大する。好ましくは、高さの順次増大は、基準平面Pに対する一定の増分を有する。
その結果として、図4に示すように、パターンG内の各較正位置Kは、同じ列A1~A10及び同じ行B1~B5中に基準平面Pに対する他の較正位置Kの高さとは異なる基準平面Pに対する高さ方向Hの高さを有する。言い換えれば、較正位置Kの各列A1~A10は、各較正位置Kにおいて異なる高さを有する高さプロファイルを形成し、その一方で、それぞれの列A1~A10中の各較正位置Kもまた、同じ行B1~B5中の他の較正位置Kと比較して異なる高さを有する。好ましくは、列A1~A10中の減分は、各列A1~A10について同じであり、及び/又は各行B1~B5中の増分は、各行B1~B5について同じである。その場合、高さプロファイルは、1つの列A1~A10から次の列まで全て等しくオフセットされる。
基準平面Pに対する較正面11の変動する高さは、所定であり、即ち較正より前に測定及び検証され、そのため、測定システム9の測定値は、較正面11の所定の高さと比較されて、測定システム9を較正し得る。
上述の較正ツール1を使用して測定システム9、特にレーザ三角測量測定システムを較正するための方法を、図1~7を参照して以下に説明する。
方法は、
a)図6に示すように、カメラ91の視野FOV内に少なくとも部分的に較正ツール1を提供するステップと、
b)図7に示すように、レーザ三角測量測定システム9で較正ツール1上にレーザラインLを投影するステップと、
c)レーザラインLが列A1~A10のそれぞれの1つの全ての較正位置K上に投影されるように回転軸S1を中心として較正ツール1を回転させるステップと、
d)それぞれの列A1~A10の全ての較正位置K上に投影されたレーザラインLの画像をカメラ91で捕捉するステップと、
e)列A1~A10のうちの別の1つに対してステップc)及びd)を繰り返すステップと
を備える。
ステップa)では、較正ツール1は、ビードエイペックス生産中にビードエイペックスドラム7の基準平面Pと同じ位置にその基準平面Pを設けられ得る。故に、測定システム9は、較正ツール1の画像を捕捉するように調整される必要はない。
ステップd)においてレーザラインLの画像を捕捉ことによって、それぞれの列A1~A10の高さプロファイルに関する較正データを収集することができる。特に、任意の遷移部、エッジ、又は高さの変化は、測定システム9中の適したプロセッサによって捕捉及び処理することができる。好ましくは、ステップe)は、他の列A1~A10の全てに対してステップc)及びd)を繰り返すことを含む。故に、最大量の較正データを収集することができる。
各列A1~A10について、較正位置Kは、図6に示すように、較正エッジ13上に位置し得、そのため、測定システム9は、較正エッジ13における遷移部を較正位置Kとして認識することができる。
画像がステップe)において捕捉されるとき、測定システム9は、それぞれの列A1~A10の較正位置Kに対応する各捕捉された画像中の画素を、前記それぞれの列A1~A10内の前記較正位置Kの所定の高さに相関させることによって較正することができる。特に、それぞれの列A1~A10内の較正位置Kの捕捉された高さを使用して、画素から現実世界の単位への、即ち画素からマイクロメートル、ミリメートル、又はセンチメートルへの変換のための尺度を決定することができる。
オプションとして、方法は、
f)図1~3に示すように、しかしビードエイペックス8を伴わずに、ステップa)~e)より前に又は後にレーザ三角測量測定システム9に対して空のビードエイペックスドラム7を提供するステップと、
g)レーザ三角測量測定システム9で空のビードエイペックスドラム7上にレーザラインLを投影するステップと、
h)空のビードエイペックスドラム7上に投影されたレーザラインLの画像を捕捉するステップと、
i)空のビードエイペックスドラム7の基準平面Pに対する空のビードエイペックスドラム7のベースプロファイルBを決定するステップと
を更に備え得る。
ステップf)では、ビードエイペックスドラム7は、較正ツールの基準平面Pと同じ位置にその基準平面Pを設けられる。故に、測定システム9は、調整される必要がない。その上、決定されたベースプロファイルBの高さは、それらが同じ基準平面Pに対して測定されるので、較正位置Kの高さと容易に比較することができる。
最後に、方法は、
j)図1~3に示すように、ビードエイペックスドラム7上にビードエイペックス8を提供するステップと、
k)図1~3に示すように、レーザ三角測量測定システム9を使用してビードエイペックス8を測定するステップと、
l)測定値から、ステップi)において決定された空のビードエイペックスドラム7のベースプロファイルBを減算するステップと
を備え得る。
減算の結果は、高さ方向Hのビードエイペックスドラム7に対するビードエイペックス8の実際の高さを表すことができる。
は、特にタイヤ製造用のストリップ508を生産するためのストリップ生産ライン507を示す。ストリップ生産ライン507は、コンベア570、この例ではローラコンベアを備え、コンベア570は、測定位置において測定ラインTに沿って中断されて、測定システム509が、中断部を通過する際に、ストリップ508の特性、即ちトレッド、カーカス若しくはブレーカプライ、又はブレーカのエッジの周りのゴムストリップの折り畳みを測定することを可能にする。特に、ストリップ508の幅は、測定ラインTにおいて測定される。この例では、測定システム509は、測定ラインTに向かって光を放射するためのバックライトユニット590と、それ自体知られている方法でストリップ508のサイドエッジに沿って測定ラインTを通過する光を検出するための、バックライトユニット590とは反対側の第1のカメラ591及び第2のカメラ592とを備える。
測定システム509の測定値を較正するために、較正ツール501が提供される。較正ツール501は、測定位置においてバックライトユニット590とカメラ591、592との間に取り付けられるように配置される。図により詳細に示すように、較正ツール501は、縦方向Y3に延在するツール本体510を備える。
ツール本体510は、1つ以上の較正要素521を有する較正セクション502と、1つ以上の妥当性確認要素531を有する妥当性確認セクション503とを備える。図では、較正ツール501は、ツール本体510の縦方向Yが測定ラインTに対して平行又は実質的に平行に延在する較正位置に位置付けられる。較正位置では、測定ラインTは、較正セクション502の1つ以上の較正要素521にわたって延在する。
較正ツール501は、図に示すような較正位置と図10に示すような妥当性確認位置との間で反転軸V1を中心として可逆又は反転可能である。妥当性確認位置では、測定ラインTは、妥当性確認セクション503の1つ以上の妥当性確認要素531にわたって延在する。故に、較正セクション502及び妥当性確認セクション503は、効果的に反転される。言い換えれば、較正セクション502及び妥当性確認セクション503は、反転軸V1を中心として反転したときに、測定ラインTにおける位置を交互に入れ替えるか、又は位置を切り替える。
好ましくは、較正セクション502及び妥当性確認セクション503は、縦方向Y3に対して垂直な横方向X2に互いに隣接して配置される。この例証的な実施形態では、反転軸V1は、較正セクション502と妥当性確認セクション503との間で縦方向Y3及び横方向X2に対して垂直に延在する。より具体的には、この特定の実施形態では、反転軸V1は、直立しているか、垂直であるか、又は実質的に垂直である。代替として、反転軸はまた、較正セクション502と妥当性確認セクション503との間の測定ラインTに対して平行に、又は両方のセクション502、503の中心を通る横方向X2に対して平行に延在し得る。
に示すように、較正ツール501は、図の測定システム509に対する支持体に較正ツール501を取り付けるための1つ以上の取り付け要素505を備える。図と図10とを比較することによって示すように、好ましくは、1つ以上の取り付け要素505のうちの少なくとも1つは、反転軸V1を中心として較正ツール501を反転させた後に同じ位置にある。故に、較正ツール501は、両方の位置において実質的に同じ方法で取り付けることができる。
及び10に示すように、1つ以上の較正要素521は、較正ツール501の縦方向Y3に延在するパターン中に配置された複数の較正要素521を備える。同様に、1つ以上の妥当性確認要素531は、複数の妥当性確認要素531を備える。しかしながら、妥当性確認要素531は、較正要素521に対して縦方向Y3にオフセットされる。
に最も見られるように、第1のカメラ591及び第2のカメラ592は、較正ツール501の第1の端部511及び第2の端部512をそれぞれ観察するように配置される。特に、カメラ591、592は、ストリップ508のサイドエッジが通常測定ラインTを通過する較正ツール501の領域を観察する。1つ以上の妥当性確認要素531は、第1の端部511における2つ以上の妥当性確認要素531の第1のグループと、第2の端部512における2つ以上の妥当性確認要素531の第2のグループとを備える。好ましくは、各グループは、3つ以上の妥当性確認要素531を備える。
この例証的な実施形態では、1つ以上の較正要素521及び/又は1つ以上の妥当性確認要素531は、貫通孔である。これは、較正ツール501をバックライト測定システムでの使用に適したものにする。代替として、較正要素及び妥当性確認要素は、例えばレーザ三角測量測定システムを較正及び妥当性確認するときに、スリット又は突起として設けられ得る。
11及び12は、カメラの高さ測定値のより正確な較正を可能にするために、縦方向Y3に対して垂直な高さ方向H3に段階付けられるか又は段階状の特徴622を有する1つ以上の較正要素621を有する較正セクション602を有するという点で、本発明の第の実施形態による較正ツール501とは異なる本発明の第の実施形態による代替の較正ツール601を示す。妥当性確認セクション603はここでも、較正要素621に対して縦方向Y3にオフセットされた妥当性確認要素631を有する。本発明の第の実施形態による前述した較正ツール501と同様に、代替の較正ツール601は、較正位置と妥当性確認位置との間で反転軸V2を中心として可逆又は反転可能である。この場合の反転軸V2は、較正セクション602と妥当性確認セクション603との間で縦方向Y3に延在する。
上述した実施形態のうちのいくつかでは、測定システムの測定値の検証をライン中で実行することができ、それは、検証要素のうちの1つ以上を同時に測定しながら、タイヤ構成要素を測定することができることを意味する。そのような実施形態では、検証要素は、測定システムのカメラのうちの少なくとも1つの視野内に提供される。検証ステップは、次いで、規則的な間隔中に、又は連続的にさえ、経時的に繰り返すことができる。
上記の説明は、好ましい実施形態の動作を例示するために含まれ、本発明の範囲を限定することを意味しないことが理解されるべきである。上記の議論から、本発明の範囲によって更に包含されるであろう多くの変形形態が当業者に明らかとなるであろう。

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] レーザ三角測量測定システムを較正するための較正ツールであって、前記較正ツールは、基準平面に対して垂直な回転軸を中心として前記レーザ三角測量測定システムに対して回転可能なツール本体を備え、前記ツール本体は、較正位置のパターンを画定する1つ以上の較正面を設けられ、前記パターンは、前記回転軸から離れて半径方向に延在する少なくとも3つの列と、前記回転軸を中心として円周方向に延在する少なくとも3つの行とを備え、各列について、それぞれの前記列内の前記較正位置は、前記基準平面に対して垂直な高さ方向の前記基準平面に対する高さが変動し、各行について、それぞれの前記行内の前記較正位置は、前記基準平面に対する前記高さ方向の高さが変動する、較正ツール。
[2] 前記パターンは、較正位置の放射状グリッドを形成する、[1]に記載の較正ツール。
[3] 各列について、それぞれの前記列内の前記較正位置の少なくとも半分及び好ましくは全ての較正位置は、前記基準平面に対する前記高さ方向の異なる高さを有する、[1]又は[2]に記載の較正ツール。
[4] 各列について、それぞれの前記列内の前記較正位置は、前記回転軸から離れる前記半径方向に前記基準平面に対する高さが順次低減される、[1]~[3]のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
[5] 高さの前記順次低減は、前記基準平面に対する一定の減分を有する、[4]に記載の較正ツール。
[6] 高さの前記順次低減は、曲率に従う、[4]に記載の較正ツール。
[7] 各行について、それぞれの前記行内の前記較正位置の少なくとも半分及び好ましくは全ての較正位置は、前記基準平面に対する前記高さ方向の異なる高さを有する、[1]~[6]のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
[8] 各行について、それぞれの前記行内の前記較正位置は、前記円周方向に前記基準平面に対する高さが順次増大される、[1]~[7]のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
[9] 高さの前記順次増大は、前記基準平面に対する一定の増分を有する、[8]に記載の較正ツール。
[10] 前記パターン内の各較正位置は、同じ列及び同じ行中に前記基準平面に対する他の較正位置の高さとは異なる前記基準平面に対する前記高さ方向の高さを有する、[1]~[9]のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
[11] 各列について、前記1つ以上の較正面は、それぞれの前記列内の各較正位置について個々の較正面を備える、[1]~[10]のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
[12] 各列について、前記ツール本体は、前記半径方向に前記較正面を離間させるために、それぞれの前記列内の前記較正面間に延在する凹部を設けられる、[11]に記載の較正ツール。
[13] それぞれの前記列内の各較正面は、それぞれの前記較正面から前記凹部のうちの隣接する1つへの各遷移部において較正エッジを画定し、前記較正位置のうちの少なくとも1つは、前記較正エッジのうちの1つに位置する、[12]に記載の較正ツール。
[14] 各列について、それぞれの前記列内の前記較正面は、共通平面において延在し、前記共通平面は、前記基準平面に対して斜角で延在する、[11]~[13]のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
[15] 各行について、前記1つ以上の較正面は、それぞれの前記行内の各較正位置について個々の較正面を備える、[1]~[14]のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
[16] 各行について、それぞれの前記行内の前記較正面は、前記較正面のうちの1つから前記円周方向の前記較正面のうちの次の1つに前記高さ方向に段階付けられる、[15]に記載の較正ツール。
[17] 前記パターンは、少なくとも5つの列、好ましくは少なくとも8つの列を備える、[1]~[16]のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
[18] 前記パターンは、少なくとも4つの行、好ましくは少なくとも5つの行を備える、[1]~[17]のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
[19] 前記ツール本体は、前記回転軸を中心とする全周の一部のみにわたって延在する、[1]~[18]のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
[20] 前記ツール本体は、弓形として形成される、[19]に記載の較正ツール。
[21] [1]~[20]のうちのいずれか一項に記載の較正ツールを使用してレーザ三角測量測定システムを較正するための方法であって、前記レーザ三角測量測定システムは、レーザと視野を有するカメラとを備え、前記方法は、
a)前記カメラの前記視野内に少なくとも部分的に前記較正ツールを提供するステップと、
b)前記レーザ三角測量測定システムで前記較正ツール上にレーザラインを投影するステップと、
c)前記レーザラインが前記列のそれぞれの1つの全ての較正位置上に投影されるように前記回転軸を中心として前記較正ツールを回転させるステップと、
d)それぞれの前記列の全ての較正位置上に投影された前記レーザラインの画像を前記カメラで捕捉するステップと
を備える、方法。
[22] 前記方法は、
e)前記列のうちの別の1つに対して前記ステップc)及びd)を繰り返すステップ
を更に備える、[21]に記載の方法。
[23] ステップe)は、他の列の全てに対してステップc)及びd)を繰り返すステップを備える、[22]に記載の方法。
[24] 前記基準平面に対する各列の前記較正位置の前記高さは、所定であり、前記方法は、それぞれの列の前記較正位置に対応する各捕捉された画像中の画素をそれぞれの前記列内の前記較正位置の前記所定の高さに相関させることによって前記レーザ三角測量測定システムを較正するステップを更に備える、[21]~[23]のうちのいずれか一項に記載の方法。
[25] 前記方法は、
ステップa)~e)より前に又は後に前記レーザ三角測量測定システムに対して空のビードエイペックスドラムを提供するステップと、ここにおいて、前記ビードエイペックスドラムは、基準平面と、前記基準平面に対してビードエイペックスを支持するためのベースプロファイルとを有し、前記空のビードエイペックスドラムは、前記較正ツールの前記基準平面と同じ位置にその基準平面を設けられる、
g)前記レーザ三角測量測定システムで前記空のビードエイペックスドラム上にレーザラインを投影するステップと、
h)前記空のビードエイペックスドラム上に投影された前記レーザラインの画像を捕捉するステップと、
i)前記空のビードエイペックスドラムの前記基準平面に対する前記空のビードエイペックスドラムの前記ベースプロファイルを決定するステップと
を更に備える、[21]~[24]のうちのいずれか一項に記載の方法。
[26] 前記方法は、
j)前記ビードエイペックスドラム上にビードエイペックスを提供するステップと、
k)前記レーザ三角測量測定システムを使用して前記ビードエイペックスを測定するステップと、
l)前記測定値から、ステップi)において決定された前記空のビードエイペックスドラムの前記ベースプロファイルを減算するステップと
を更に備える、[25]に記載の方法。

[参照番号のリスト]
1 較正ツール
10 ツール本体
11 較正面
12 凹部
13 較正エッジ
7 ビードエイペックスドラム
70 円板
71 中心ハブ
72 ビードエイペックス支持面
8 ビードエイペックス
80 ビード
81 エイペックス
9 測定システム
90 レーザ
91 カメラ
501 較正ツール
502 較正セクション
521 較正要素
503 妥当性確認セクション
531 妥当性確認要素
510 ツール本体
511 第1の端部
512 第2の端部
505 取り付け要素
507 ストリップ生産ライン
570 コンベア
508 ストリップ
509 測定システム
590 バックライトユニット
591 第1のカメラ
592 第2のカメラ
601 較正ツール
602 較正セクション
621 較正要素
622 段階
603 妥当性確認セクション
631 妥当性確認要素
A1~A10 列
B1~B5 行
C 円周方向
D 共通平面
FOV 視野
G パターン又は放射状グリッド
H1 高さ方向
H3 高さ方向
K 較正位置
L レーザライン
M 光軸
P 基準平面
R 半径方向
S1 回転軸
S2 回転軸
T 測定ライン
V1 反転軸
V2 反転軸
W2 軸方向
X2 横方向
Y3 縦方向
Z 中心軸

Claims (26)

  1. レーザ三角測量測定システムを較正するための較正ツールであって、前記較正ツールは、基準平面に対して垂直な回転軸を中心として前記レーザ三角測量測定システムに対して回転可能なツール本体を備え、前記ツール本体は、較正位置のパターンを画定する1つ以上の較正面を設けられ、前記パターンは、前記回転軸から離れて半径方向に延在する少なくとも3つの列と、前記回転軸を中心として円周方向に延在する少なくとも3つの行とを備え、各列について、それぞれの前記列内の前記較正位置は、前記基準平面に対して垂直な高さ方向の前記基準平面に対する高さが変動し、各行について、それぞれの前記行内の前記較正位置は、前記基準平面に対する前記高さ方向の高さが変動する、較正ツール。
  2. 前記パターンは、較正位置の放射状グリッドを形成する、請求項1に記載の較正ツール。
  3. 各列について、それぞれの前記列内の前記較正位置の少なくとも半分は、前記基準平面に対する前記高さ方向の異なる高さを有する、請求項1又は2に記載の較正ツール。
  4. 各列について、それぞれの前記列内の前記較正位置は、前記回転軸から離れる前記半径方向に前記基準平面に対する高さが順次低減される、請求項1~3のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
  5. 高さの前記順次低減は、前記基準平面に対する一定の減分を有する、請求項4に記載の較正ツール。
  6. 高さの前記順次低減は、曲率に従う、請求項4に記載の較正ツール。
  7. 各行について、それぞれの前記行内の前記較正位置の少なくとも半分は、前記基準平面に対する前記高さ方向の異なる高さを有する、請求項1~6のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
  8. 各行について、それぞれの前記行内の前記較正位置は、前記円周方向に前記基準平面に対する高さが順次増大される、請求項1~7のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
  9. 高さの前記順次増大は、前記基準平面に対する一定の増分を有する、請求項8に記載の較正ツール。
  10. 前記パターン内の各較正位置は、同じ列及び同じ行中に前記基準平面に対する他の較正位置の高さとは異なる前記基準平面に対する前記高さ方向の高さを有する、請求項1~9のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
  11. 各列について、前記1つ以上の較正面は、それぞれの前記列内の各較正位置について個々の較正面を備える、請求項1~10のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
  12. 各列について、前記ツール本体は、前記半径方向に前記較正面を離間させるために、それぞれの前記列内の前記較正面間に延在する凹部を設けられる、請求項11に記載の較正ツール。
  13. それぞれの前記列内の各較正面は、それぞれの前記較正面から前記凹部のうちの隣接する1つへの各遷移部において較正エッジを画定し、前記較正位置のうちの少なくとも1つは、前記較正エッジのうちの1つに位置する、請求項12に記載の較正ツール。
  14. 各列について、それぞれの前記列内の前記較正面は、共通平面において延在し、前記共通平面は、前記基準平面に対して斜角で延在する、請求項11~13のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
  15. 各行について、前記1つ以上の較正面は、それぞれの前記行内の各較正位置について個々の較正面を備える、請求項1~14のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
  16. 各行について、それぞれの前記行内の前記較正面は、前記較正面のうちの1つから前記円周方向の前記較正面のうちの次の1つに前記高さ方向に段階付けられる、請求項15に記載の較正ツール。
  17. 前記パターンは、少なくとも5つの列を備える、請求項1~16のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
  18. 前記パターンは、少なくとも4つの行を備える、請求項1~17のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
  19. 前記ツール本体は、前記回転軸を中心とする全周の一部のみにわたって延在する、請求項1~18のうちのいずれか一項に記載の較正ツール。
  20. 前記ツール本体は、弓形として形成される、請求項19に記載の較正ツール。
  21. 請求項1~20のうちのいずれか一項に記載の較正ツールを使用してレーザ三角測量測定システムを較正するための方法であって、前記レーザ三角測量測定システムは、レーザと視野を有するカメラとを備え、前記方法は、
    a)前記カメラの前記視野内に少なくとも部分的に前記較正ツールを提供するステップと、
    b)前記レーザ三角測量測定システムで前記較正ツール上にレーザラインを投影するステップと、
    c)前記レーザラインが前記列のそれぞれの1つの全ての較正位置上に投影されるように前記回転軸を中心として前記較正ツールを回転させるステップと、
    d)それぞれの前記列の全ての較正位置上に投影された前記レーザラインの画像を前記カメラで捕捉するステップと
    を備える、方法。
  22. 前記方法は、
    e)前記列のうちの別の1つに対して前記ステップc)及びd)を繰り返すステップ
    を更に備える、請求項21に記載の方法。
  23. ステップe)は、他の列の全てに対してステップc)及びd)を繰り返すステップを備える、請求項22に記載の方法。
  24. 前記基準平面に対する各列の前記較正位置の前記高さは、所定であり、前記方法は、それぞれの列の前記較正位置に対応する各捕捉された画像中の画素をそれぞれの前記列内の前記較正位置の前記所定の高さに相関させることによって前記レーザ三角測量測定システムを較正するステップを更に備える、請求項21~23のうちのいずれか一項に記載の方法。
  25. 前記方法は、
    ステップa)~e)より前に又は後に前記レーザ三角測量測定システムに対して空のビードエイペックスドラムを提供するステップと、ここにおいて、前記ビードエイペックスドラムは、基準平面と、前記基準平面に対してビードエイペックスを支持するためのベースプロファイルとを有し、前記空のビードエイペックスドラムは、前記較正ツールの前記基準平面と同じ位置にその基準平面を設けられる、
    g)前記レーザ三角測量測定システムで前記空のビードエイペックスドラム上にレーザラインを投影するステップと、
    h)前記空のビードエイペックスドラム上に投影された前記レーザラインの画像を捕捉するステップと、
    i)前記空のビードエイペックスドラムの前記基準平面に対する前記空のビードエイペックスドラムの前記ベースプロファイルを決定するステップと
    を更に備える、請求項21~24のうちのいずれか一項に記載の方法。
  26. 前記方法は、
    j)前記ビードエイペックスドラム上にビードエイペックスを提供するステップと、
    k)前記レーザ三角測量測定システムを使用して前記ビードエイペックスを測定するステップと、
    l)前記測定値から、ステップi)において決定された前記空のビードエイペックスドラムの前記ベースプロファイルを減算するステップと
    を更に備える、請求項25に記載の方法。
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