KR20180096746A - 타이어 점검 장치 및 방법 - Google Patents

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알레산드로 헬드
빈첸초 보파
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피렐리 타이어 소시에떼 퍼 아찌오니
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Abstract

본 발명은 타이어를 검사하기 위한 장치에 관련된 것인데, 장치는: 그 위에 상기 타이어가 안착하도록 수용하기 위하여 조정된 서포트; 물리적 접촉을 통하여 상기 타이어 상에 내부 표면의 탄성적으로 변형되는 부분 및 외부 표면의 탄성적으로 변형되는 부분을 형성하도록 구성되는 변형 시스템; 상기 외부 표면의 변형되는 부분을 확산된 광 복사로 조명하기 위하여 제1 광 복사를 방출하기 위하여 조정된 제1 광원, 및 상기 외부 표면의 변형되는 부분의 제1 이미지를 검출하고 상기 제1 이미지를 나타내는 적어도 하나의 제어 신호를 생성하기 위하여 조정된 제1 카메라; 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 그레이징 광 복사로 조명하기 위하여 제2 광 복사를 방출하기 위하여 조정된 제2 광원, 및 상기 내부 표면의 변형되는 부분의 적어도 하나의 제2 이미지를 검출하고 상기 적어도 하나의 제2 이미지를 나타내는 적어도 하나의 제어 신호를 생성하기 위하여 조정된 제2 카메라; 상기 서포트를 상기 제1 광원, 상기 제2 광원 및 상기 변형 시스템에 대해 타이어의 회전축 주위로 상대적 회전하도록 설정하기 위하여 조정된 이동 부재; 및 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원이 상기 외부 표면의 변형되는 부분 및 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 조명하는 동안, 상기 변형 시스템이 작용하고 상기 이동 부재가 상기 상대적 회전을 전하도록 구성되는 프로세싱 유닛을 포함하는 장치를 포함한다.

Description

타이어 점검 장치 및 방법
본 발명은 타이어를 점검하는 장치 및 방법, 특히 타이어의 표면 또는 근처, 더 구체적으로 타이어의 외벽의 내부 및 외부 표면 또는 근처의 결함의 존재 가능성을 검사하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 타이어는 구동 중 그 회전축에 대해 실질적으로 토로이드 구조를 가지고, 회전축에 수직인 축방향 중간면을 가지고, 상기 면은 일반적으로 (실질적으로) 기하학적 대칭의 면이다(예컨대, 트레드 패턴 및/또는 내부 구조와 같은 사소한 비대칭을 무시하면).
타이어의 두 부분은 크라운 및 외벽으로 식별된다. 크라운은 트레드 밴드, 벨트 및 그 내부의 카커스 구조의 대응하는 부분을 포함한다.
용어 “외벽”은 서로 대향하고 크라운의 반대측에서 비드까지 즉, 타이어의 두 내측 단부 에지까지 연장하고, 회전축에 실질적으로 수직하는 원형 확장을 가지는 타이어의 두 부분 중 하나를 의미하고, 상기 비드는 각 마운팅 림과 각각 결합되도록 의도된다. 따라서 각 외벽은 카커스 구조의 대응하는 부분을 포함하고, 그 축방향 외측의 위치에서, 부분은 일반적으로 ‘측벽’이라 불리는 적절한 탄성중합체 물질로 만들어진다.
일반적으로, 카커스 구조는 각각 각 환형 보강 구조와 결합하고, 일반적으로 “비드 코어”라 불리고, 비드라는 명칭으로 상기 식별된 영역에 통합되는 대향 단부 에지를 가지는 적어도 하나의 카커스 플라이를 포함한다. “튜브리스” 타이어에서, 카커스 플라이는 공기에 대해 비투과성의 훌륭한 특성을 가지고 한 비드에서 다른 것으로 연장하는 일반적으로 “라이너”라고 불리는 탄성중합체 물질, 바람직하게는 부틸 기반의 층으로 전체 코팅된다.
또한 외벽의 구조는 소위 “숄더”, 즉 크라운과 외벽의 내측 부분 간의 결합을 위한 타이어의 부분을 완전히 포함하는 것을 의미한다(다시 말해, 두 숄더는 타이어의 두 축방향 외측 원형 ‘에지’에 대응한다). 숄더는 실질적으로 회전축에 수직인 원형 연장을 가진다.
용어 “곡률 반경”은 임의의 반경 방향 단면, 즉 상기 회전축을 포함하여 타이어의 요소의 표면의 국소 곡률 반경을 의미한다(타이어의 반경 방향 단면은 일반적으로 전체 타이어에 걸쳐 변함이 없다).
용어 “타이어”는 “완성된” 타이어, 즉 성형 단계에 이어 몰딩 및 가황 단계 후를 의미한다.
용어 타이어의 외측 또는 내측 표면은 각각 타이어와 그 마운팅 림의 결합 후 가시적으로 유지되는 표면 및 상기 결합 후 더 이상 가시적이지 않은 표면을 의미한다.
용어 “광학”, “광” 및 이와 유사한 용어는 광 대역의 넓은 범위 내에 속하고, 반드시 엄격하게 광 대역(다시 말해 400-700nm) 내에 속할 필요는 없는 스펙트럼의 적어도 하나의 부분을 가지고 사용되는 전자기 복사를 지칭하고, 예컨대 이와 같은 광 대역의 넓은 범위는 자외선부터 적외선까지 연장될 수 있다(예를 들어 약 100nm 및 약 1μm 사이에 포함되는 파장).
본 출원에서 광 복사의 광선 모델이 채택되는데, 즉 표면의 한 지점에 입사하고 비-점 광원(이 경우 단일 광선이 있을 것이다)에 의해 생성되는 광 복사는 지점에 입사하고 광원의 각 지점을 표면의 상기 지점과 연결하는 직선 전파 방향을 가지는 광원의 세트에 대응하고, 이러한 광원 각각은 지점에 입사하는 총 광 전력의 연관된 부분을 가진다. 용어 “광” 및 “광 복사”는 더 명시되지 않으면, 서로 바꾸어 사용될 수 있다.
용어 표면의 지점에 입사하는 “지향성 광 복사”는 꼭지점으로 지점 및 총 광 전력의 적어도 75%, 바람직하게는 적어도 90%, 더 바람직하게는 전체 광 전력이 들어가는 π/8 스테라디안 이하의 크기를 가지는 입체각이 있는 광 복사를 의미한다.
용어 “확산된 광 복사”는 비지향성 광 복사를 의미한다.
용어 표면의 지점에 입사하는 “그레이징 광 복사”는 표면의 지점 상에 입사하는 총 광 전력의 적어도 75%가 각 상기 지점에서 표면에 접하는 평면과 60° 이하의 입사각을 형성하는 광 복사를 의미한다.
용어 “이미지” 또는 동의어로 “디지털 이미지”는 공간 좌표(각각 일반적으로 픽셀에 대응)의 유한 집합(일반적으로 2차원 및 행렬 타입, 즉 N행 x M열)의 각 좌표(일반적으로 2차원)가 수치(상이한 타입의 크기를 나타낼 수 있음)의 대응하는 세트와 연관되는, 일반적으로 컴퓨터 파일에 포함되는 데이터 세트를 일반적으로 의미한다. 예를 들어, 유한한 규모(일반적으로 256레벨 또는 톤)의 단일 값과 일치하는 값의 세트와 같은 흑백 이미지(‘그레이 스케일’과 같은)에서, 예컨대 이러한 값이 시각화될 때 각 공간 좌표의 광도(또는 강도)의 레벨을 나타내는 반면, 컬러 이미지에서 값의 세트는 다수의 색상 또는 채널, 일반적으로 주색상(예컨대 RGB 컬러 모델에서 적색, 녹색 및 청색, 반면 CMYK 컬러 모델에서 시안, 마젠타, 황색 및 흑색)의 광도의 레벨을 나타낸다. 용어 ‘이미지’는 반드시 그 실제 시각화를 암시하지 않는다.
특정 “디지털 이미지”(예컨대 타이어에서 초기에 얻어진 2차원 디지털 이미지)에 대한 모든 언급은 일반적으로 상기 특정 디지털 이미지의 하나 이상의 디지털 처리 동작(예컨대, 필터링, 동등화, “스레숄딩”, 형태 변환 - “오프닝” 등 -, 그라디언트 계산, “스무딩” 등)을 통해 획득될 수 있는 임의의 디지털 이미지를 포괄한다.
용어 “2차원 이미지”는 각 픽셀이 반사율/확산율을 나타내는 정보 및/또는 표면의 색상의 연관된 조각을 가지는 디지털 이미지, 예컨대 공통 디지털 카메라에 의해 검출된 이미지를 의미한다.
용어 “선형 표면 부분”은 수직인 다른 치수보다 훨씬, 일반적으로 적어도 두 자릿수 큰 한 치수를 가지는 표면 부분을 의미한다. 선형 표면 부분의 작은 치수는 일반적으로 0.1mm 이하이다.
용어 “선형 이미지”는 행의 수보다 훨씬 큰, 일반적으로 적어도 두 자릿수 큰 수의 픽셀의 열을 가지는 디지털 이미지를 의미한다. 일반적으로, 행의 수는 1 내지 4이고 열의 수는 1000 이상이다. 용어 “행” 및 “열”은 종래와 같이 사용되며 서로 교환 가능하다.
용어 적어도 한 워크 스테이션, 바람직하게는 복수의 워크 스테이션을 포함하고, 타이어 생산을 위한 공장에 삽입되는 생산 라인 내의 “사이클 시간”은 정상 작동 조건 하에서, 제조되는 타이어가 타이어 자체의 컴포넌트의 적어도 한 부분이 제조되는 워크 스테이션을 통과하는 최대 운송 시간을 의미한다. 예를 들어, 사이클 시간은 약 20 내지 약 120초에 포함될 수 있다.
차량 바퀴용 타이어를 생산 및 제조하는 공정에서 결함이 있거나 어떠한 경우에도 설계 사양을 벗어나는 타이어가 시장에 출시될 수 있는 것을 막기 위해, 및/또는 제조 공정에서 수행되는 동작의 성능을 향상 및 최적화시키기 위하여 계속하여 사용되는 장치 및 기계를 조정하기 위한 목적으로 제조되는 제품에 대한 품질 제어가 수행되는 것이 적절하다.
이러한 품질 제어는 예컨대 타이어의 시각적 및 촉각적 검사를 수행하는데 기결정된 기간, 예컨대 30초 내지 60초를 소비하는 인간 조작자에 의해 수행되는 것을 포함하고, 만약 그 경험 및 민감도에 비추어 조작자가 타이어가 특정 품질 기준을 만족하지 않는다고 의심한다면, 구조적 및/또는 품질 결함의 가능성을 더 깊이 평가하기 위하여 타이어 자체가 더 자세한 인간 검사 및/또는 적절한 장치를 통해 추가 검사를 받는다.
동일한 출원인의 WO 2015/004587은 검사될 타이어를 제공하는 단계; 외벽의 일부의 외부 접촉면 상의 압축력을 통해 타이어의 외벽의 일부를 탄성적으로 변형시키는 단계, 이 때 압축력은 축방향을 가지고 중간선 평면을 향하고; 외벽의 일부의 내부 및/또는 외부 표면을 조명하고 조명되는 표면의 이미지를 탐지하는 단계; 탐지된 이미지를 대표하는 제어 신호를 생성하는 단계; 및 외벽의 일부 상의 결함의 존재 가능성을 탐지하기 위해서 제어 신호를 분석하는 단계를 포함하는 생산 라인에서 타이어를 검사하기 위한 방법 및 연관된 장치를 설명한다.
타이어 검사 분야에서, 출원인은 예컨대 표면의 가시적 결함의 존재 가능성을 감지하고 인간 조작자에 의한 검사를 최소화하기 위하여 그 및 후속 공정의 광학 이미지, 예컨대 디지털 획득을 통하여 타이어의 내부 및/또는 외부 표면을 분석하는 문제를 설정했다. 찾으려는 결함은 예컨대 타이어의 표면 상의 불규칙성(가황되지 않은 화합물, 형상의 변화 등), 구조적 불균일성, 절단, 표면 상의 이물의 존재 등일 수 있다. 구조적 불균일 결함 중에서, 소위 “카커스 절단”은 특히 치명적인데, 상이한 화학적-물리적 특성을 가지는 타이어의 두 부분(예컨대 상이한 화합물) 간의 계면 영역에서 생성되는, 희귀하지만 잠재적으로 매우 위험한 결함이다. 이러한 결함은 완벽하게 일치하는 에지(사이에 물질의 제거나 부족이 없는)가 특징인 작은 절단의 형태(일반적으로 길이 방향으로 연장하는데, 즉 타이어의 원형 연장을 따른다)이고, 이것은 특히 식별하기 어렵게 만드는 특징이다. 카커스 절단은 일반적으로 존재하는 라이너의 층 아래에서 타이어의 표면 가까이, 예컨대 내부 표면 가까이 배열된 카커스의 구조도 수반할 수 있다. 이 경우 일반적으로 라이너 자체가 절단에 포함되며, 또한 카커스 절단에서 찢어진 상처를 가지므로 광학적 검사를 통해 식별을 가능하게 한다.
또한 출원인은 검사가 타이어 생산 공장 내의 “라인에서” 사용될 수 있기 위하여, 검사가 더 짧은 시간에 낮은 비용으로 수행될 필요가 있음을 관찰했다.
따라서, 결함 가능성을 강조하기 위하여 그 이미지의 획득 및 분석을 통해 타이어를 검사하기 위한 방법 및/또는 장치는 상술한 제한된 “사이클 시간” 내에 머무르고 동시에 타이어 자체의 결함의 가능성의 정확한 검증을 합리적으로 낮은 비용에 보장할 때 바람직하다.
그러므로 출원인은 짧은 시간에 타이어의 전체적인 검사를 완료하는 방법은 상이한 결함을 “병렬로”, 즉 동시에 찾는 것임을 관찰하였고, 이 경우 각각 한 결함을 식별하기 위해 하나 이상의 장치를 제공하는 것이 유리할 수 있다. 하지만, 하나 이상의 장치를 병렬로 제공하는 것은 검사와 관련하여 타이어 생산 라인의 복잡성을 증가시킨다. 나아가, 많은 장치에 존재하는 광원에 의한 타이어의 부분의 “조명”의 제공은 한 조명을 통해 수행되는 조명과 별개의 광원을 통해 수행되는 조명 간에 원치 않는 간섭을 야기할 수 있다.
하지만, 출원인은 타이어의 내부 부분과 외부 부분을 각각 분석하는 두 장치의 제공은 조명의 상호작용과 장치의 움직임에 있어 물리적 상호작용 모두의 면에서 장치들 자체 간의 상호작용의 가능성을 최소화함을 관찰하였다.
출원인은 또한 동일한 광원에 대하여, 조명이 조명되는 대상의 기하학적 구조에 의해 영향을 받음을 주목하였다: 타이어의 외벽과 같이 평평하지 않은 표면에서, 전체 표면에 걸쳐 균일한 조명을 얻기는 어렵고 과다 노출 및/또는 과소 노출 영역을 최소화하기 위하여 상이한 영역 간의 절충 상황을 찾는 것이 필요하다. 이러한 어려움은 카커스 검사를 위한 외벽의 내부 표면의 조명에서 두드러진다. 출원인은 검사되는 타이어의 외벽의 일부를 적절하게 변형함으로써 변형되는 부분의 적어도 하나의 서브 부분의 표면을 평평하게 하는 것이 가능하고 따라서 필드 깊이를 증가시키고 이미지의 감지를 위한 조명 조건을 더 균일하게 하여 향상시킬 수 있음을 관찰하였다. 검사되는 타이어의 외벽의 일부를 적절하게 변형함으로써 변형되는 부분의 외부 곡률 반경을 감소시키는 것이 가능하고, 따라서 결함, 특히 카커스 절단과 다른 절단이나 구멍 가능성을 강조하는 것이 가능한데 정상적인 외부 볼록면은 이러한 결함의 에지나 둘레를 “여는” 경향이 있어, 후속 이미지 프로세싱에서 식별을 쉽게 만들기 때문이다. 이러한 효과는 평탄화에 의하여 내부 오목면에서도 얻을 수 있다.
출원인은 비록 문서 WO 2015/004587에서 타이어의 일부를 압축하고 변형된 영역에 가까운 타이어 내부 및 외부를 모두 조명함으로써 그 내부 및 외부 표면에서 동시에 결함을 검출할 수 있음이 설명되었지만, 서술된 구성에서 타이어에서 검출될 결함의 일부를 항상 식별할 수 있는 것은 아님을 관찰하였다. 출원인은 두 상이한 장치와 별개의 장치에 의해 방출될 수 있는 두 상이한 타입의 조명이 서로 조합될 때에만 타이어의 내부 표면 및 외부 표면에서 매우 신뢰성 있게 결함을 검출할 수 있음을 이해하였다. 사실, 전체 타이어 검사를 위한 동일한 조명 또는 올바르지 않은 타입의 조명의 사용은 이미지 프로세싱을 통하여 일부 결함, 특히 일부 2차월 결함 즉 표면의 높이의 변화를 수반하지 않는 결함, 예컨대 일치하는 모서리에서의 절단의 검출 부족 또는 매우 어려운 검출로 이어질 것이다.
따라서 출원인은 변형 조건 하에서 타이어의 내부 및 외부 모두의 표면의 이미지를 획득할 수 있는, 특히 타이어의 표면 상의 하나 이상의 타입의 동시 검출을 위한, 생산 공장의 타이어 생산 라인 내의 라인 상의 적용에 적합한, 다시 말해 감소된 비용과 구동 시간으로 사용하기에 적합하고 신뢰할 수 있는 결과를 제공할 수 있는 타이어 검사 방법 및 장치의 고안을 문제로 설정하였다.
출원인은 타이어의 일부를 변형하기 위해 조정된 변형 시스템 및 두 별개의 카메라와 연관된 두 상호 별개의 광원을 포함하는데, 두 광원 중 하나는 다른 광원과 다른 타입의 광 복사를 방출할 수 있는 감지 장치를 구비하는 것은 식별하기 원하는 결함의 타입에 따라 가장 적절한 방식으로 동시에 타이어의 변형된 표면의 외부 부분과 타이어의 변형된 표면의 내부 부분을 조명하고, 타이어의 상기 검사를 위한 목적으로 특히 유용한 확산 광과 그레이징 광 모두로 이미지의 획득하도록 조정하는 것을 가능하게 함을 인지하였다.
보다 정확히, 출원인은 마침내 제1 광원이 타이어의 외부 표면의 변형된 부분에 대해 확산 광을 방출하기 위해 제공되고, 상기 제1 광원은 제1 카메라와 연관되고, 제2 카메라가 타이어의 내부 표면의 변형된 부분에 대해 그레이징 광을 방출하기 위해 제공되고, 내부 및 외부 표면의 부분은 일반적으로 상이한 결함을 가질 수 있거나 이러한 결함이 감지 가능하기 위하여 상이한 조명이 요구될 수 있는 방법 및 장치는 제1 이미지 및 제2 이미지의 획득의 결과로 신뢰할 수 있고 정확한 방식으로 상이한 결함을 감지하기 위하여 빠르고 동시에 타이어의 검사를 가능하게 함을 발견하였다. 내부 및 외부 모두의 조명은 표면의 조명되는 부분이나 그 적어도 일부의 변형과 동시에 수행된다.
제1 양태에 따르면, 본 발명은 타이어를 검사하기 위한 장치에 관한 것이다.
바람직하게는, 서포트가 그 위에 상기 타이어를 수용하기 위하여 조정되어 제공된다.
바람직하게는, 변형 시스템이 물리적 접촉을 통하여 상기 타이어 상에 내부 표면의 탄성적으로 변형되는 부분 및 외부 표면의 탄성적으로 변형되는 부분을 형성하도록 구성되어 제공된다.
바람직하게는, 장치는 상기 외부 표면의 변형되는 부분을 확산된 광 복사로 조명하기 위하여 제1 광 복사를 방출하기 위하여 조정된 제1 광원, 상기 외부 표면의 변형되는 부분의 제1 이미지를 검출하고 상기 제1 이미지를 나타내는 적어도 하나의 제어 신호를 생성하기 위하여 조정된 제1 카메라, 및 상기 제1 광원과 상기 제1 카메라를 구동하는 제1 제어 유닛을 포함한다.
바람직하게는, 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 그레이징 광 복사로 조명하기 위하여 제2 광 복사를 방출하기 위하여 조정된 제2 광원이 제공되고, 제2 카메라는 상기 내부 표면의 변형되는 부분의 적어도 하나의 제2 이미지를 검출하고 상기 적어도 하나의 제2 이미지를 나타내는 적어도 하나의 제어 신호를 생성하기 위하여 조정되고, 제2 제어 유닛은 상기 제2 광원과 상기 제2 카메라를 구동한다.
바람직하게는, 상기 서포트를 상기 제1 광원, 상기 제2 광원 및 상기 변형 시스템에 대해 타이어의 회전축 주위로 상대적 회전하도록 설정하기 위하여 조정된 이동 부재가 제공된다.
바람직하게는, 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원이 상기 외부 표면의 변형되는 부분 및 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 조명하는 동안, 상기 변형 시스템이 작용하고 상기 이동 부재가 상기 상대적 회전을 전하도록 구성되는 프로세싱 유닛이 제공된다.
제2 양태에 따르면, 본 발명은 타이어 생산 라인에서 타이어를 검사하는 방법에 관한 것이다.
바람직하게는, 검사되는 타이어를 제공하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 내부 표면의 탄성적으로 변형되는 부분 및 외부 표면의 탄성적으로 변형되는 부분을 형성하도록 상기 타이어의 외부 표면의 부분을 변형시키는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 변형과 동시에, 제1 광원에 의해 방출되는 제1 확산된 광 복사로 상기 외부 표면의 변형되는 부분을 조명하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 제1 카메라를 통하여 상기 외부 표면의 변형 및 조명되는 부분의 제1 이미지를 획득하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 변형과 동시에, 제2 광원에 의해 방출되는 제2 그레이징 광 복사로 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 조명하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 제2 카메라를 통하여 상기 내부 표면의 변형 및 조명되는 부분의 적어도 하나의 제2 이미지를 획득하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 변형 및 조명 동안 상기 타이어가 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원에 대하여 타이어의 회전축 주위로 상대적 회전하도록 설정하는 것이 바람직하다.
출원인은 3개의 장치, 즉 변형 시스템, 외부 표면의 일부를 조명하기 위한 제1 카메라와 연관된 제1 광원 및 타이어의 내부 표면의 일부를 조명하기 위한 제2 카메라와 연관된 제2 광원이 동시에 존재하는 방법 및 장치를 제공하는 것이 더 빠르고 더 신뢰되고 낮은 비용으로 타이어의 검사를 가능하게 함을 고려한다. 이 방식으로, 사실상, 타이어의 일부가 변형 시스템에 의해 변형되는 동안, 동시에 타이어의 두 별개의 위치의 두 타입의 결함이 감지될 수 있다. 출원인은 타이어의 외부 표면의 변형된 부분의 가시적 결함의 조명을 위해 최적화된 확산 광을 방출하는 제1 광원을 다른 타입의 결함을 감지하기 위해 최적화된 방식으로 타이어의 제2 부분을 조명하기 위한 제2 광원과 조합해 사용하여 압축을 통해 많은 별개의 측정을 수행하는데 필요한 시간을 최소화할 수 있는 방법 및 장치가 연구되고 제공되어 왔음을 고려한다. 유리하게는, 조명과 동기화하여, 제1 및 제2 이미지는 제1 및 제2 카메라를 통해 감지될 수 있다.
상술한 양태 중 적어도 하나에서, 본원 발명은 후술되는 바람직한 특성 중 하나 이상도 가질 수 있다.
바람직하게는, 제2 카메라는 광 평면을 정의하고 상기 제2 광원은 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 그레이징 광 복사로 조명하기 위하여 광 복사를 방출하기 위하여 조정된 제3 서브 소스 및 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 그레이징 광 복사로 조명하기 위하여 광 복사를 방출하기 위하여 조정된 제4 서브 소스를 포함하고, 상기 제3 서브 소스 및 상기 제4 서브 소스는 상기 광 평면에 대해 반대측 반 평면 상에 배열된다.
제2 광원이 제3 서브 소스와 제4 서브 소스를 포함하는 이 경우, 검출 시스템의 광 평면의 양측에 배열되는 소스의 대칭은 내부 표면의 부분이 제3 서브 소스 또는 제4 서브 소스의 광 복사로 조명되는 동안 제2 카메라에 의해 검출된 이미지의 비교를 더 쉽게 한다. 이들 조명은 두 경우 모두 그레이징이지만, 그 상이한 - 바람직하게는 반사성의 - 공간적 기원에 따라 다르다.
더 바람직하게는, 상기 제3 서브 소스 및 상기 제4 서브 소스는 상기 광 평면에 대해 대칭으로 배열된다.
상술한 바와 같이, 서브 소스의 대칭은 제3 서브 소스와 제4 서브 소스의 교대로 하는 조명을 통해 검출된 이미지의 쉬운 비교를 가능하게 한다.
바람직하게는, 장치는 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 확산된 광 복사로 조명하기 위하여 제3 광 복사를 방출하기 위하여 조정되는 제3 광원을 포함한다.
제3 광원은 바람직하게는 내부 표면의 부분의 레벨에서 내부 표면의 변형되는 부분으로 확산되는 광 복사를 방출하는데, 제3 서브 소스 및/또는 제4 서브 소스는 표면의 제2 부분의 레벨에서 그레이징하는 광 복사를 표면의 제2 부분에 방출한다. 유리하게는 두 상이한 타입의 광 복사 그레이징과 확산으로 결함을 식별하기 위하여 변형되는 내부 표면의 이미지를 많이 획득하는 것은 상이한 조명으로 이미지의 비교를 통한 결함의 쉬운 검출을 가능하게 한다.
더 바람직하게는, 상기 제2 카메라는 광 평면을 정의하고 상기 제3 광원은 상기 광 평면에 대해 대칭으로 배열된다.
유리하게는, 이미 상술한 바와 같이, 광원의 대칭은 조명되는 표면의 부분에 의해 검출되는 이미지의 더 간단한 프로세싱을 가능하게 한다.
바람직하게는, 상기 내부 표면의 변형되는 부분 및 상기 내부 표면의 변형되는 부분의 조명이 동시에 일어나도록, 상기 제1 제어 유닛 및 제2 제어 유닛은 상기 제1 광원 및, 상기 제3 서브 소스, 상기 제4 서브 소스 및 상기 제3 광원 중 적어도 하나를 구동하도록 구성된다.
유리하게는, 외부 및 내부 두 표면 부분의 변형과 조명은 동시에 일어나 타이어를 검사하기 위한 시간을 감소시킨다. 제1 광원 및/또는 제2 광원이 하나 이상의 서브 소스를 포함하는 경우, 동시 조명은 동시에 각각 확산 및 그레이징 복사로 외부 및 내부 표면을 조명하는 제1 광원의 적어도 하나의 서브 소스 및 제2 광원의 적어도 하나의 서브 소스를 통하여 일어난다.
바람직하게는, 장치는 상기 제1 광원 및 상기 제1 카메라를 이동시키기 위하여 조정된 제1 암을 포함한다.
바람직하게는, 장치는 상기 제2 광원 및 상기 제2 카메라를 이동시키기 위하여 조정된 제2 로봇화된 암을 포함한다.
바람직하게는 로봇화된 암은 타이어의 외부 및/또는 내부 변형되는 표면의 부분의 올바른 조명을 위하여 최적의 방식으로 공간 내에 위치시키기 위하여 광 복사의 소스와 연관된 제1 카메라 및/또는 제2 카메라의 공간의 모든 방향으로의 최적의 이동을 가능하게 한다.
바람직하게는, 상기 제1 광원은 상기 제1 카메라와 일체화된다.
바람직하게는, 상기 제2 광원은 상기 제2 카메라와 일체화된다.
바람직하게는, 상기 제3 광원은 상기 제2 카메라와 일체화된다.
유리하게는, 바람직하게는 로봇화된 암이 단일 움직임으로 둘 모두를 움직일 수 있도록 제1 카메라는 제1 광원과 일체로 만들어지고 유사하게 바람직하게는 제2 카메라도 제2 광원 및/또는 제3 광원과 일체로 만들어진다. 따라서, 바람직하게는 카메라 및 각 광원 간의 상대적 위치는 고정된다.
바람직하게는, 상기 제1 카메라는 선형 카메라이다.
바람직하게는, 상기 제2 카메라는 선형 카메라이다.
이미지를 획득하기 위한 카메라의 타입은 예컨대 타겟 라인을 정의하는 선형 카메라이고, 조명될 때 내부 또는 외부 변형되는 표면 부분이 있거나 가까운 초점면 상의 광 평면의 교차가 바람직하게는 배열된다. 따라서, 조명되는 선형 표면 부분은 상기 타겟 라인 가까이 획득될 수 있고, 타이어의 상대적 회전 때문에, 시간상 연속하여 “달린다”. 예를 들어, 이러한 일련의 선형 부분은 타이어를 그 회전축에 대하여 회전시킴으로써 또는 타이어 주위로 검출 시스템 및 광원을 회전시킴으로써 획득될 수 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 완전한 360° 회전이 수행된다. 더 바람직하게는, 360° 이상의 회전이 수행되어 시작 및 끝 이미지가 획득되는 타이어의 초기 및 끝 부분(일치되어야 함) 간의 올바른 병치를 가진다.
바람직하게는, 상기 제2 카메라는 광 평면을 정의하고 상기 장치는 상기 광 평면에 수직으로 배열된 반사성 평면을 정의하는 반사성 요소를 포함한다.
반사성 요소의 유리한 삽입은 다음 이유로, 그렇지 않으면 보이지 않는 타이어의 내부 표면의 부분의 시각화를 가능하게 한다. 타이어는 일반적으로 폭보다 훨씬 큰 직경을 가지고 따라서 타이어에 적어도 부분적으로 들어가고 그 결함을 검출하기 위하여 조정된 장치는 바람직하게는 실질적 소형, 특히 타이어의 폭에 대응하는 연장을 유지하여야 한다. 따라서 타이어의 내부 표면에 의해 반사되는 광을 직접 검출하기 위하여 카메라를 광원 뒤에 위치시키는 것은 장치가 타이어의 내부 표면의 일부 부분, 특히 측벽 및 숄더에 대응하는 내부 표면에 대한 부분을 검사하는데 부적절하게 하는데, 카메라와 다른 것 뒤의 광원의 연장은 일반적으로 너무 높기 때문이다. 반사성 요소의 존재는 아주 소형, 특히 한 방향으로 소형의 장치를 얻기 위하여, 광원 및 카메라 간의 상이한 위치 설정을 가능하게 한다.
더 바람직하게는, 상기 반사성 요소는 상기 광 평면에 대해 대칭으로 배열된다.
이 방식으로 대칭적 반사가 타이어의 조명되는 내부 표면으로부터 오는 광의 카메라에서 얻어진다.
바람직하게는, 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 적어도 부분적으로 통과하는 상기 반사성 평면 및 상기 제2 카메라의 초점면 사이의 최소 거리는 상기 제2 광원 및 상기 초점면 사이의 최소 거리보다 작다.
출원인은 높은 열 소산을 일으키는 출력의 광원을 사용하지 않고 높은 광 강도로 조명하기 위하여 타이어의 내부 표면으로부터 상대적으로 짧은 거리로 접근할 수 있는 것이 바람직함을 고려한다. 출원인은 조명되는 표면 부분의 높은 광 강도뿐만 아니라 상이한 광원의 존재가 결함을 검출하는데 최적인 상이한 타입의 조명, 그레이징 및 확산을 가지기에 바람직하기 때문에, 이 양태는 장치의 치수를 광 평면의 측면에서 이들 모든 광원이 위치되는 방향으로 상대적으로 “확대”하는 것을 수반한다. 따라서 출원인은 광원을 멀리 떨어뜨리며 검사되는 표면에서 “가장 가까운” 요소인 반사성 요소를 제공하는 것이 타이어의 표면 부분에 의해 반사되고 제2 카메라에 의해 검출되는 광원에 의해 방출되는 광의 광 경로의 거리의 최소화를 가능하게 하고, 따라서 광원에 의해 생성되는 전체 광 강도를 활용하는 동시에 장치와 타이어 간의 접촉과 그 결과로 손상의 위험을 최소화함을 고려한다.
바람직하게는, 상기 프로세싱 유닛은 상기 변형 시스템이 상기 타이어의 숄더의 외부 표면의 일부 상에 탄성적으로 변형되는 부분을 형성하도록 구동하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 프로세싱 유닛, 상기 제1 제어 유닛 및 상기 제2 제어 유닛은 상기 제1 광원이 상기 타이어의 측벽의 외부 표면의 변형되는 부분을 확산된 광 복사로 조명하고, 상기 변형 시스템이 상기 숄더의 상기 외부 표면 상에 작용하고 상기 이동 부재가 상기 상대적 회전을 전하도록 구동하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 프로세싱 유닛, 상기 제1 제어 유닛 및 상기 제2 제어 유닛은 상기 제2 광원이 상기 타이어의 숄더의 내부 표면의 변형되는 부분을 그레이징 광 복사로 조명하고, 상기 변형 시스템이 상기 숄더의 상기 외부 표면 상에 작용하고 상기 이동 부재가 상기 상대적 회전을 전하도록 구동하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 프로세싱 유닛은 상기 변형 시스템이 상기 타이어의 측벽의 외부 표면의 일부 상에 탄성적으로 변형되는 부분을 형성하도록 구동하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 프로세싱 유닛, 상기 제1 제어 유닛 및 상기 제2 제어 유닛은 상기 제1 광원이 상기 타이어의 숄더의 외부 표면의 변형되는 부분을 확산된 광 복사로 조명하고, 상기 변형 시스템이 상기 측벽의 상기 외부 표면 상에 작용하고 상기 이동 부재가 상기 상대적 회전을 전하도록 구동하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 프로세싱 유닛, 상기 제1 제어 유닛 및 상기 제2 제어 유닛은 상기 제2 광원이 상기 타이어의 측벽의 내부 표면의 변형되는 부분을 그레이징 광 복사로 조명하고, 상기 변형 시스템이 상기 측벽의 상기 외부 표면 상에 작용하고 상기 이동 부재가 상기 상대적 회전을 전하도록 구동하도록 구성된다.
출원인은 내부 및 외부 표면의 변형되는 부분의 압축 및 동시 조명으로 숄더의 부분이 압축되고 동시에 측벽의 부분이 외부적으로 조명되고 숄더의 부분이 내부적으로 조명되거나, 측벽의 부분이 압축되고 동시에 숄더의 부분이 외부적으로 조명되고 측벽에 대응하는 부분이 내부적으로 조명될 때 검출되는 결함의 측면에서 최고의 결과가 얻어짐을 고려한다.
바람직하게는, 상기 변형 시스템은 스러스트 롤러를 포함한다.
더 바람직하게는, 스러스트 롤러는 그 자체의 축에 대하여 자유롭게 회전할 수 있도록 장착된다. 유리하게는, 압축은 타이어의 표면 부분에 대해 안착된 롤러를 통해 일어난다. 회전할 수 있는 롤러는 동일한 표면이 임의의 각위치에서 검사될 수 있도록 부분이 타이어의 그 회전축에 대한 회전에 대해 압축되도록 유지한다. 바람직하게는, 타이어는 회전 상태로 설정되고 접촉하는 타이어의 표면의 회전으로 인하여 그 축에 대해 회전하며 롤러의 위치는 동일하게 유지된다.
더 바람직하게는, 스러스트 롤러의 축은 타이어의 회전축을 통과하고 변형되는 표면 부분의 반경 방향을 통과하는 평면에 있다. 이 방식으로, 타이어의 표면의 최적의 압축이 수행된다.
바람직하게는, 상기 스러스트 롤러의 상기 회전축은 상기 타이어의 회전축과 기결정된 각도로 위치될 수 있다. 이 방식으로, 올바른 압력이 가해지고 후자가 타이어의 기하학적 형상에 의해 수정되지 않도록 타이어의 표면의 기하학적 형상을 최적의, 롤러의 회전축을 적절하게 경사지게 하는 방식으로 “따라가는” 것이 가능하다.
바람직하게는, 스러스트 롤러는 두 별개의 위치에 위치될 수 있다. 먼저, 롤러의 회전축은 실질적으로 타이어의 회전축과 수직한다. 둘째로, 롤러의 회전축과 타이어의 회전축은 120°의 각도를 형성한다.
바람직하게는, 상기 스러스트 롤러는 상기 회전축을 따라 중앙 부분에 증가된 단면의 부분 및 상기 회전축을 따라 그 단부에 감소된 단면의 부분을 포함한다. 증가된 단면의 중앙 부분은 바람직하게는 결함을 찾기 원하는 숄더 또는 측벽 영역에 위치한다. 하지만, 큰 치수의 중앙 부분은 특정 상황에서 타이어의 블록을 지나가는 진동을 생성할 수 있다. 이 이유로 롤러 자체의 축방향 단부의 테이퍼링이 바람직하고, 롤러의 압축에 수반되는 표면의 영역은 제한되고 조정 가능하다.
바람직하게는, 상기 이동 부재는 타이어의 상기 회전축 주위로 적어도 360°의 회전을 위하여 상기 서포트를 상기 제1 광원, 상기 제2 광원 및 상기 변형 시스템에 대해 타이어의 회전축 주위로 상대적 회전하도록 설정하기 위하여 조정된다.
이 방식으로, 타이어가 전체적으로 점검된다.
바람직하게는, 제2 광원에 의해 방출되는 제2 그레이징 광 복사로 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 조명하는 단계는 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 상기 제2 카메라에 의해 정의되는 광 평면에 대해 반대측 반 평면으로부터 오는 제4 그레이징 광 복사 및 제5 그레이징 광 복사로 조명하는 단계를 포함한다.
검출 시스템의 광 평면의 양측에서 방출되는 제4 광 복사 및 제5 광 복사를 포함하는 제2 조명의 경우 조명의 대칭은 제2 카메라에 의해 검출된 이미지의 비교를 더 쉽게 하는데 내부 표면의 부분은 제4 광 복사 또는 제5 광 복사로 조명된다. 이들 조명은 다시 그레이징이지만, 그 상이한, 바람직하게는 반사성인 기원에 따라 다르다.
보다 바람직하게는, 상기 제4 그레이징 광 복사로 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 조명하는 것은 상기 내부 표면의 변형되는 부분의 상기 제5 그레이징 광 복사로의 조명에 대해 상이한 때에 일어나는 것이 바람직하다.
하나 이상의 타입의 조명으로 내부 표면의 변형되는 부분의 이미지를 획득하여, 상이한 조명을 가지는 이미지가 존재할 수 있는 결함의 더 나은 검출을 위하여 비교될 수 있기 위하여, 하나 또는 다른 타입, 모두 그레이징이지만 상이한 반 평면에서 오는 광 복사로 교대로 조명하고, 각 조명에서 제2 카메라를 통하여 이미지를 획득하는 것이 바람직하다. 따라서, 제2 카메라와 그 이미지의 획득 및 제3 서브 소스 또는 제4 서브 소스의 스위치 온 간에 동기화가 바람직하게 제공된다.
바람직하게는, 상기 변형과 동시에, 제3 광원에 의해 방출되는 제3 확산된 광 복사로 상기 내부 표면의 변형 및 조명되는 부분을 조명하는 것이 바람직하다.
이 방식으로, 두 상이한 광 복사를 통해 획득한 이미지를 비교함으로써 더 정확하게 결함을 강조하기 위하여 내부 변형되는 표면이 두 상이한 타입, 확산 및 그레이징 광 복사로 조명된다.
바람직하게는, 상기 제3 확산된 광 복사로 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 조명하는 것은 상기 내부 표면의 변형되는 부분의 상기 제4 그레이징 광 복사로의 조명 또는 상기 내부 표면의 변형되는 부분의 상기 제5 그레이징 광 복사로의 조명에 대해 상이한 때에 일어나는 것이 바람직하다.
하나 이상의 타입의 조명으로 내부 표면의 변형되는 부분의 이미지를 획득하여, 상이한 조명을 가지는 이미지가 존재할 수 있는 결함의 더 나은 검출을 위하여 비교될 수 있기 위하여, 하나 또는 다른 타입, 하나는 확산 및 하나는 그레이징인 광 복사로 교대로 조명하고, 모든 조명에서 제2 카메라를 통하여 이미지를 획득하는 것이 바람직하다. 따라서, 바람직하게는 제2 카메라의 이미지의 획득 및 제3 광원 또는 제3 서브 소스 또는 제4 서브 소스의 스위치 온 간의 동기화가 바람직하다.
바람직하게는, 상기 외부 표면의 변형되는 부분 및 상기 내부 표면의 변형되는 부분의 조명이 동시에 일어나도록, 상기 제3 서브 소스, 상기 제4 서브 소스 및 상기 제3 광원 중 적어도 하나로 조명하는 것과 동시에 상기 제1 광원으로 조명하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 변형은 힘을 가함으로써 수행된다.
더 바람직하게는, 상기 힘은 상기 타이어의 회전축의 방향으로의 컴포넌트를 포함한다. 따라서 타이어는 결함, 예컨대 그 측벽이나 숄더를 따라 형성될 수 있는 절단을 강조하기 위하여 그 회전축을 따라 “압축된다”.
더 바람직하게는, 상기 힘의 상기 컴포넌트는 상기 타이어의 중간면을 향하는 방향을 가진다. 유리하게는, 타이어는 외부로부터 내부를 향해 압축되는데, 즉 타이어의 내부를 향하는 그 외부 표면의 부분에 힘을 가함으로써 압축된다.
바람직하게는, 약 55mm 내지 약 75mm 사이에 포함되는 거리로 상기 외부 표면의 변형되는 부분을 향해 상기 제1 광원을 가져오는 것이 바람직하다. 예로서, 상기 거리는 65mm와 동일할 수 있다.
바람직하게는, 약 50mm 내지 약 60mm 사이에 포함되는 거리로 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 향해 상기 제2 광원을 가져오는 것이 바람직하다.
출원인은 광원과 내부 또는 외부의 조명되는 표면 간의 이들 거리 범위가 표면의 조명에 있어 광원의 출력을 활용하기 위하여 표면과 최대한 가까울 수 있는 바람직한 거리 및 타이어를 건드리는 위험 간의 최적의 절충안임을 고려한다.
바람직하게는, 상기 타이어로부터 상기 변형을 제거하는 것이 바람직하다.
바람직하게는 외부 변형되는 표면의 추가 부분 및 내부 변형되는 표면의 추가 부분을 생성하기 위하여 상기 타이어의 외부 표면의 다른 부분을 더 변형시키는 것이 바람직하다.
바람직하게는 상기 추가 변형과 동시에, 상기 제1 확산된 광 복사로 상기 외부 표면의 추가 변형되는 부분을 조명하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 제1 카메라를 통하여 상기 외부 표면의 추가 변형 및 조명되는 부분의 제3 이미지를 획득하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 추가 변형과 동시에, 상기 제2 그레이징 광 복사로 상기 내부 표면의 추가 변형되는 부분을 조명하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 제2 카메라를 통하여 상기 내부 표면의 추가 변형 및 조명되는 부분의 적어도 하나의 제4 이미지를 획득하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 변형 및 조명 동안 상기 타이어가 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원에 대하여 타이어의 회전축 주위로 상대적 회전하도록 설정하는 것이 바람직하다.
출원인은 타이어의 동시 내부 및 외부 압축 및 조명이 타이어의 두 적어도 부분적 별개의 부분에서 최적임을 고려한다. 따라서, 예컨대 외부 표면의 제1 부분의 변형 및 변형된 내부 및 외부 표면의 동시 조명을 통한 제1 검사와 그 후 제1 부분과 적어도 부분적으로 별개인 외부 표면의 제2 부분으로 변형 영역을 이동시키고 내부 및 외부 조명을 통해 검사를 반복함으로써 제2 검사를 수행하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 제1 부분은 타이어의 측벽의 일부이고, 제2 부분은 타이어의 숄더의 일부이다.
추가 특성 및 이점은 본원 발명에 따른 타이어 검사 장치 및 방법의 일부 예시, 배타적이지 않은 실시예의 자세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 이러한 설명은 지시를 위하여만 제공되고 따라서 제한의 목적이 아닌 첨부된 도면을 참조하여 이하에 개략적으로 서술될 것이다.
본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.
도 1은 타이어 생산 라인에서 타이어를 검사하기 위한 장치의 부분 및 개략 사시도를 도시한다.
도 2는 작동 단계에서 도 1의 본원 발명에 따른 타이어를 검사하기 위한 장치의 부분 및 부분 단면도를 도시한다.
도 3은 별개의 작동 단계에서 도 2의 장치를 도시한다.
도 4는 확대된 스케일로 도 3의 장치의 상세를 도시한다.
도 5 및 도 6은 개략적인 방식으로 도 1 내지 3의 장치의 추가 상세의 측면 및 사시도를 각각 도시한다.
도 7은 도 5 및 6의 상세의 실시예의 사시도를 도시한다.
도 8은 도 7의 상세의 실시예의 위에서 본 도면을 도시한다.
도 9는 도 7 또는 8의 상세의 개략적인 측면 단면도를 도시한다.
도 10은 도 2 또는 3의 장치의 다른 추가 상세의 부분 및 개략 사시도를 도시한다.
도 11은 도 10의 상세의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 12는 도 9 및 10에 표현된 상세의 실시예의 측면도를 도시한다.
도 13은 도 12의 실시예의 상세의 추가 사시도를 도시한다.
본원 발명에 따른 타이어 생산 라인에서 타이어를 검사하기 위한 장치는 전체적으로 1로 표시되고 도 1 내지 3에 도시된다. 일반적으로, 동일한 참조 번호는 유사한 요소의 가능한 다양한 실시예를 위해 사용될 것이다.
장치(1)는 측벽 상에 타이어(200)를 지지하고 일반적으로 수직에 따라 배열된 그 회전축(201) 주위로 회전시키기 위해 조정된 서포트(102)(도 1에서 볼 수 있음)를 포함한다. 서포트(102)는 공지된 타입의 예시일 수 있기 때문에 자세히 설명 및 도시되지 않은 이동 부재에 의해 일반적으로 작동된다. 타이어를 위한 서포트는 예컨대 각각의 레스팅 비드 또는 외부 트레드를 잠그도록 구성될 수 있다. 따라서 서포트에 안착되는 타이어(200)는 서포트에 안착되지 않고 서포트의 면에 수직인 축 Z와 상응하는 축 시스템에서 위를 향하는 표면의 부분을 나타내는 자유 측면을 정의한다.
도 2 및 3을 참조하여, 타이어(200)는 회전축(201) 주위로 실질적으로 토로이드 구조를 가지고, 회전축(201)에 수직인 축방향 중간면(202)(도 2 및 3에서 파선으로 도시됨)을 가진다. 타이어는 크라운(203) 및 외벽(204)으로 이루어진다. 도 2 및 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 후자는 각각 숄더 영역(205), 비드 영역(206) 및 숄더와 비드 사이에 배열된 중간 영역 또는 측벽(207)으로 이루어진다.
장치(1)는 타이어, 바람직하게는 그 외벽(204)와 접촉하게 되어 그 일부를, 예컨대 바람직하게는 그 일부를 변형하기 위하여 외벽(204)에 대해 힘의 적용을 통하여, 더 바람직하게는 중간면(202) 방향으로 변형시키는, 예컨대 프로세싱 유닛(180)(도 1에 개략적으로 볼 수 있음)에 의해 이동되는 변형 시스템(130)을 포함한다.
바람직하게는, 변형 시스템(130)은 압축 부재(131)와 압축 부재를 압축력 방향을 따라 이동시키도록 조정된 위치 설정 액추에이터(132)를 포함한다. 예로서, 위치 설정 액추에이터(132)는 공압 실린더일 수 있다. 따라서, 압축 부재는 타이어(200)와 접촉하거나 이격될 수 있다. 바람직하게는, 압축 부재(131)는 스러스트 롤러를 포함한다.
바람직하게는, 스러스트 롤러는 도 2 및 3에서 119로 표시되는 그 회전축을 따라 회전 가능하다. 스러스트 롤러의 축(119)은 바람직하게는 타이어(200)의 축(201) 및 변형되는 외벽의 일부의 반경 방향을 통과하는 면에 있다. 바람직하게는, 압축 롤러의 축(119)은 힘이 없을 때, 다시 말해 정지 위치에 있을 때 타이어의 축에 수직이다. 롤러의 축은 작동 중 이러한 타이어의 축과 수직인 조건(도 2에 예시로 도시됨)에서 예컨대 수직 조건으로부터 30° 범위 내에서 달라질 수 있다.
나아가, 도 4에 자세히 보이는 스러스트 롤러는 회전축(119)과 수직인 면에서 취해진 실질적으로 원형인 단면을 포함한다. 단면의 직경은 바람직하게는 상기 롤러의 제1 단부(118a) 및 제2 축방향 대향 단부(118b)에 있는 최소 직경부터 회전축(119)을 따라 롤러의 중앙 영역에 있는 최대 직경까지 가변적이다.
바람직하게는 변형 시스템(130)은 변형 부재와 위치 설정 액추에이터를 타이어의 반경 방향을 따라 유닛으로 이동시키도록 조정된 반경 방향 이동 부재(도시되지 않음, 예컨대 추가 전기 모터 및 반경 방향 이동을 안내하는 가이드 시스템 및 슬라이딩 블록)를 포함한다. 따라서, 변형 요소는 사용하지 않을 때 타이어로부터 제거될 수 있다.
바람직하게는, 변형 시스템(130)은 타이어(200)의 외벽의 일부를 탄성적으로 변형시키기 위하여, 바람직하게는 외벽의 일부에 속하는 외측 접촉면에 압축력을 가하여, 상술한 스러스팅 롤러를 외측 접촉면 상에 누르기 위하여 조정된다. 외측 접촉면 상에 타이어의 회전축을 따라 적용되는 힘 또는 부과되는 이동은 미리 결정되고 검사되는 타이어의 타입에 의존한다. 타이어(200)는 타입 및 모델에 따라 상이한 탄성 및 변형 가능성을 가질 수 있고 따라서 변형 시스템(130)에 의해 적용되는 힘이나 부과되는 변형은 바람직하게는 검사되는 타이어(200)의 타입에 의존한다. 변형은 타이어(200)의 내부 표면과 외부 표면 모두를 수반하는데, 즉 변형 시스템(130)에 의해 생성되는 변형은 타이어의 외부 표면의 일부 상에 작용하고 그 결과 타이어의 외부 표면의 변형된 부분 및 타이어의 내부 표면의 변형된 부분을 정의한다.
장치(1)는 바람직하게는 로봇화된, 제1 장치(10a)가 장착되는 제1 암(220a)을 포함하는데, 특히 제1 장치(10a)는 제1 암(220a)의 단부와 결합하기 위한 제1 장착 부재(19a)를 포함한다. 제1 암(220a)은 도 2 및 3에 매우 개략적으로만 표현된다. 바람직하게는, 제1 암(220a)은 사람 모양을 한 로봇화된 암이고, 더 바람직하게는 적어도 5개의 축/자유도를 가지는 사람 모양을 한 로봇화된 암이다.
제1 장치(10a)는 타이어(200)의 외부 표면, 특히 스러스트 롤러에 의해 변형되는 외부 표면의 일부 상의 조명 및 이미지 감지를 위해 조정된다.
이제 도 5 및 6을 참조하면, 제1 장치(10a)는 그 기능적 부분을 명확히 식별하기 위하여 간략화된 형태로 표현된다. 바람직하게는, 제1 장치(10a)는 제1 카메라(105a)를 포함하는 제1 검출 시스템(104a)을 포함한다. 카메라(105a)는 바람직하게는 제1 선형 카메라(105a)를 통과하는 제1 광 평면(107a) 상에 있는 타겟 라인(106a)을 가지는 선형 카메라이다. 나아가, 제1 카메라(105a)는 타이어의 외부 표면의 조명되는 부분이 실질적으로 초점이 맞는 제1 초점면(121a)을 정의한다. 바람직하게는, 제1 카메라(105a)의 광 평면(107a) 및 제1 초점면(121a)은 서로 수직이다(예컨대 도 5 또는 6 참조).
제1 장치(10a)는 제1 타겟 라인(106a)과 일치하는(예를 들어 표면 부분이 평면일 때) 또는 제1 타겟 라인(106a) 가까운(타이어의 표면의 곡선 형상 때문에) 상기 타이어(200)의 외부 표면의 선형 부분(212)(도 1 및 6에 보임)을 조명하기 위하여 제1 광 복사를 방출하기 위하여 조정된 제1 광원(110)도 포함한다.
제1 검출 시스템(104a)은 제1 광원(110)에 의해 조명되는 표면의 선형 부분의 각 2차원 디지털 이미지를 획득하기 위해 조정된다.
제1 광원(110)에 의해 방출되는 제1 광 복사는 타이어(200)의 선형 표면 부분(212)으로 확산된다. 제1 검출 시스템은 제1 카메라(105a)를 통하여 제1 광 복사에 의해 조명되는 선형 표면 부분(212)의 각각의 제1 2차원 디지털 이미지를 획득하기 위하여 조정된다.
바람직하게는, 제1 광원(110)은 두 서브 소스로 이루어지는데, 제1 서브 소스(113a) 및 제2 서브 소스(113b)는 각각 광 평면(107a)의 양측에 이 면에 대해 대칭으로 배열된다. 보다 구체적으로, 제1 광원(110)의 제1 서브 소스(113a) 및 제2 서브 소스(113b)는 제1 광 평면(107a)에 대해 대칭으로, 보다 바람직하게는 등거리에 배열된다.
바람직하게는, 제1 광원(110)의 제1 서브 소스(113a) 및 제2 서브 소스(113b)는 초점면(121)으로부터 동일 거리 d1a 및 d1b이다(즉, d1b=d1a). 따라서, 두 서브 소스가 P1이라 불리는(도 5 참조) 평면에 의해 결합될 때, 상기 평면 P1은 실질적으로 제1 선형 카메라(105a)의 초점면(121a)과 평행하고 약 55mm 내지 약 75mm에 포함되는 값 d1a, 예컨대 약 65mm만큼 떨어져있다.
제1 광원(110)의 각 서브 소스(113a, 113b)는 각각 바람직하게는 실질적으로 광 평면(107a)에 평행하고 따라서 제1 타겟 라인(106a)에 평행하게 연장하는 주 연장 방향(도 6의 파선(114))을 가진다. 따라서, 두 서브 소스(113a, 113b)는 바람직하게는 서로 평행하고, 즉 가장 긴 연장 치수를 따라 정렬된다.
예로서, 서브 소스(113a, 113b)는 약 5cm 내지 약 15cm에 포함되는 주 연장 방향(114)을 따르는 치수 및 약 2cm 내지 약 3cm에 포함되는 주 연장 방향(114)에 수직한 방향을 따르는 치수를 가진다.
각 서브 소스(113a, 113b)는 일반적으로 주 연장 방향(114)을 따라 정렬되어 배열된 복수의 LED 소스(169)를 포함한다. 바람직하게는, 각 서브 소스(113a, 113b)는 각 LED 소스(169) 위에 위치한, 약 30°만큼 LED 소스(169)에 의해 방출된 광 빔을 수렴시키기 위하여 조정된 수렴 렌즈(170)를 포함한다(도 9). 따라서 각 LED 소스(169)에 의해 방출되는 광 빔은 바람직하게는 약 20° 내지 약 40° 사이에 포함되는 각도로 제한된다.
도 5 내지 6 및 9에 단순화된 방식으로 표현된 장치의 실시예의 표현이 도 7 및 8에 주어진다.
각 서브 광원(113a, 113b)은 LED 소스(169)가 고정되는, 바람직하게는 알루미늄으로 이루어진 서포트를 포함한다. 서포트는 첨부된 도면에서 모두 168로 표시된다(도 7 및 8 참조). 바람직하게는, LED 소스(169)는 각각 열전도성 페이스트(도면에 도시되지 않음)을 통해 서포트(168)에 고정된다. 유리하게는, 각 서포트(168)도 LED 소스와 접촉하지 않는 외부 표면에 열 소산을 위한 핀 배치(도면에 도시되지 않음)를 포함한다.
제1 광원(110)의 제1 서브 소스(113a)와 제2 서브 소스(113b)는 제1 광원(110)의 주 연장 방향(114)에 실질적으로 수직하고 서로 실질적으로 평행하게 배열된 두 플레이트(11, 12) 사이에 위치한다. 광의 방출 방향에서 제1 광원의 하류로 연장하는 플레이트(11, 12) 사이에 제1 선형 카메라(105a)도 위치한다.
제1 광원의 두 서브 소스(113a, 113b)는 광 평면(107a)에 대해 수직인 관점에서 그 전체 연장에 대해 타겟 라인(106a)에 수직인 두 평면 사이에 있도록 배열된다. 다시 말해, 주 연장 방향(114)에 대한 서브 소스(113a, 113b)의 제1 및 제2 단부 모두 타겟 라인(106a)에 수직인 각 평면에 있다.
바람직하게는, 제1 장치(10a)는 선형 표면 부분의 각 2차원 디지털 이미지(컬러 또는 흑백)를 획득하기 위하여, 바람직하게는 상기 제1 서브 소스(113a) 및 제2 서브 소스(113b) 중 하나 이상의 활성화와 동기화하여 상기 제1 광원을 활성화하고 제1 선형 카메라(105a)를 활성화하도록 구성되는 제1 구동 및 제어 유닛(140a)을 포함한다.
바람직하게는, 제1 구동 및 제어 유닛(140a)은 대기 시간 없이 서브 소스(113a, 113b)의 제어데 관련된 신호를 송신하기 위하여 제1 광원(110) 및 제1 카메라(105a)의 지지 플레이트(11, 12)에 고정된다.
바람직하게는, 제1 암(220a)이 제1 장치(10a)를 조명 및 검사되는 타이어의 외부 표면으로부터 기결정된 거리로 취하는 동안 프로세싱 유닛(180)은 표면의 일부를 변형시키거나 변형시키지 않기 위해 변형 시스템(130)을 타이어(200)를 향해 또는 반대로 움직이기 위하여 변형 시스템(130) 및 제1 암(220a)을 구동하기 위하여 조정된다.
더 큰 열 분산을 위하여, 제1 유닛(140a)은 핀 배열(166)(도 7에 도시)도 포함한다.
장치(1)는 프로세싱 유닛(180)에 의해 송신되는 제어 신호를 통해, 제2의 바람직하게는 로봇화된 팔(220b)을 통해 바람직하게는 이동하는 제2 장치(10b)도 포함한다. 바람직하게는, 제2 암(220b)은 사람 모양을 한 로봇화된 암이고, 더 바람직하게는 적어도 5개의 축/자유도를 가지는 사람 모양을 한 로봇화된 암이다. 제2 장치(10b)는 바람직하게는 타이어(200)의 내부 표면의 부분(도 1 참조), 더 바람직하게는 내부 표면의 변형 시스템(130)에 의해 변형되는 부분의 조명 및 이미지의 검출을 위해 조정된다.
이제 도 10 및 11을 참조하면, 제2 장치(10b)는 그 기능적 부분을 명확히 식별하기 위하여 간략화된 형태로 표현된다. 바람직하게는, 제2 장치(10b)는 제2 카메라(105b)를 포함하는 제2 검출 시스템(104b)을 포함한다. 제2 카메라(105b)는 바람직하게는 동일한 선형 카메라(105b)를 통과하는 광 평면(107b) 상에 있는 제2 타겟 라인(106b)을 가지는 선형 카메라이다. 나아가, 제2 카메라(105b)는 타이어 표면의 조명되는 부분이 초점이 맞는 제2 초점면(121b)을 정의한다. 바람직하게는, 광 평면(107b) 및 초점면(121b)은 서로 수직이다(예컨대 도 10 또는 11 참조).
제2 장치(10b)는 각각 타겟 라인(106b)과 일치하는(예를 들어 표면 부분이 평면일 때) 또는 타겟 라인(106b) 가까운(타이어의 표면의 곡선 형상 때문에) 상기 타이어(200)의 내부 선형 표면 부분(213)(도 1 및 10에 보임)을 조명하기 위하여 제2 및 제3 광 복사를 방출하기 위하여 조정된 제2 광원(108)및 제3 광원(109)도 포함한다.
제2 검출 시스템(104b)은 제2 광원(108) 및 제3 광원(109) 중 적어도 하나에 의해 조명되고 변형 시스템(130)에 의해 변형되는 선형 표면 부분의 각 2차원 디지털 이미지를 획득하기 위해 조정된다.
제2 광원(108)에 의해 방출되는 제2 광 복사는 타이어(200)의 선형 표면 부분(213) 상에 그레이징되고, 제3 광원(109)에 의해 방출되는 제3 광 복사는 타이어(200)의 선형 표면 부분(213)으로 확산된다.
제2 검출 시스템(104b)은 제2 카메라(105b)를 통하여 제2 광 복사 및 제3 광 복사 중 적어도 하나에 의해 조명되는 선형 표면 부분(213)의 각각의 2차원 디지털 이미지를 획득하기 위하여 조정된다.
바람직하게는, 제2 광원(108)은 두 서브 소스인 제3 서브 소스(111a) 및 제4 서브 소스(111b)로 이루어지는데, 두 서브 소스는 광 평면(107a)에 대해 대칭으로 위치한다. 바람직하게는, 두 서브 소스(111a, 111b)는 각각 광 평면(107b)에 대해 반대측에 있고 등거리에 있어, 제2 카메라(105b)의 광 평면에 대해 반대측 반 공간으로부터 오는 그레이징 복사가 내부 선형 표면 부분(213)에 도달한다.
바람직하게는, 제2 광원(108)의 제1 서브 소스(111a) 및 제2 서브 소스(111b)는 제2 초점면(121b)으로부터 동일 거리 d2a 및 d2b이다(즉, d2b=d2a). 따라서, 두 서브 소스(111)를 연결하는 평면 P3을 형성하는 경우, 제2 선형 카메라(105b)의 초점 면(121b)과 실질적으로 평행하고 바람직하게는 약 55mm 내지 약 65mm 사이에 포함되는 값만큼 떨어져있다. 평면 P3과 d2a로 불리는 초점 면(121b)으로부터의 거리(언급한 바와 같이 d2b와 동일)는 도 11에 개략적으로 표현된다.
바람직하게는, 제3 광원(109)은 네 서브 소스인 제5 서브 소스(112a), 제6 서브 소스(112b), 제7 서브 소스(112c) 및 제8 서브 소스(112d)로 이루어지는데, 각각 광 평면(107b)의 양측에 쌍으로 분포되며 이러한 제2 면에 대해 대칭이다. 보다 구체적으로, 제3 광원(109)의 제5 서브 소스(112a) 및 제6 서브 소스(112b)는 광 평면(107b)에 대해 대칭으로 배열되고 더 바람직하게는 등거리이고, 제7 서브 소스(112c) 및 제8 서브 소스(112d)는 광 평면(107b)에 대해 대칭으로 배열되고 더 바람직하게는 등거리이다.
바람직하게는, 제3 광원(109)의 제5 서브 소스(112a) 및 제6 서브 소스(112b)는 초점 면(121b)으로부터 동일 거리 d3a 및 d3b이다(즉, d3b=d3a). 따라서, 두 서브 소스가 P2(도 11)라 불리는 평면에 의해 결합될 때, 제2 선형 카메라(105b)의 초점 면(121b)과 실질적으로 평행하고 약 85 내지 약 95mm 사이에 포함되는 값 d3a만큼 떨어진 평면 P2를 정의한다. 유사하게, 제3 광원(109)의 제7 서브 소스(112c) 및 제8 서브 소스(112d)는 초점 면(121b)으로부터 동일 거리 d3c 및 d3d이다(즉, d3c=d3d). 따라서, 두 서브 소스(112c 및 112d)가 평면에 의해 결합될 때, 제2 선형 카메라(105b)의 초점 면(121b)과 실질적으로 평행하고 약 75mm 내지 약 85mm 사이에 포함되는 값만큼 떨어진 평면 P4를 정의한다.
바람직하게는, 제5 서브 소스(112a)와 초점 면(121b) 사이 및 제6 서브 소스(112b)와 제2 선형 카메라(105b)의 초점 면(121b) 사이의 거리 d3a=d3b는 제2 광원(108)과 초점 면(121b) 사이의 거리 d2a=d2b보다 크다. 더 바람직하게는, 제7 서브 소스(112c)와 초점 면 사이 또는 제8 서브 소스(112d)와 초점 면(121b) 사이의 거리 d3c=d3d는 제5 서브 소스(112a)와 제6 서브 소스(112b)와 초점 면(121b)의 거리 및 제2 광원(108)과 초점 면(121b)의 거리의 중간이다. 결과적으로 확산된 광의 제3 광원(109)이 제2 소스(108)에 대해 조명되는 타이어(200)의 선형 표면 부분(213)으로부터 더 멀리 있는 반면, 그레이징 광을 생성하는 제2 조명원(108)은 더 가까이 위치한다. 이 방식으로, 제2 장치(10b)의 올바른 기하학의 그레이징 광을 획득하는 것이 가능하다.
각 서브 소스(111a, 111b, 112a, 112b, 112c, 112d)는 각각 바람직하게는 실질적으로 광 평면(107b)에 평행하고 따라서 제2 타겟 라인(106b)에 평행하게 연장하는 주 연장 방향(도 10의 파선(115))을 가진다. 따라서, 모든 서브 소스(111a, 111b, 112a, 112b, 112c, 112d)는 바람직하게는 서로 평행하고, 즉 가장 긴 연장 치수를 따라 정렬된다.
예로서, 서브 소스(111a, 111b, 112a, 112b, 112c, 112d)는 약 5cm 내지 약 15cm에 포함되는 주 연장 방향(114)을 따르는 치수 및 약 2cm 내지 약 3cm에 포함되는 주 연장 방향(114)에 수직한 방향을 따르는 치수를 가진다.
각 서브 소스(111a, 111b, 112a, 112b, 112c, 112d)는 일반적으로 주 연장 방향(115)을 따라 정렬되어 배열된 복수의 LED 소스(169)를 포함한다. 바람직하게는, 각 서브 소스(111a, 111b, 112a, 112b, 112c, 112d)는 도 9에 표현된 바와 같이 각 LED 소스(169) 위에 위치한, 약 30°만큼 LED 소스(169)에 의해 방출된 광 빔을 수렴시키기 위하여 조정된 수렴 렌즈(170)를 포함한다. 따라서 각 LED 소스(169)에 의해 방출되는 광 빔은 바람직하게는 약 20° 내지 약 40° 사이와 동일한 각도로 제한된다. 바람직하게는 서브소스(111a, 111b, 112a, 112b, 112c, 112d)는 제1 장치(10a)의 서브 소스(113a, 113b)와 유사한 방식으로 만들어진다.
도 10 내지 11에 단순화된 방식으로 표현된 제2 장치(10b)의 실시예의 표현이 도 12 및 13에 주어진다.
도 12 및 13을 특히 참조하면, 상기 제2 광원(108) 또는 제3 광원(109) 각각은 LED 소스(169)가 고정되는, 바람직하게는 알루미늄으로 이루어진 서포트(168)도 포함한다. 바람직하게는, LED 소스(169)는 각각 열전도성 페이스트(도면에 도시되지 않음)을 통해 서포트(168)에 고정된다. 유리하게는, 각 서포트(168)도 LED 소스(169)와 접촉하지 않는 외부 표면에 열 소산을 위한 핀 배치(167)를 포함한다.
일반적으로, 제2 장치(10b)는 부착물(19b)을 통해 제2 광원(108) 및 제3 광원(109)뿐만 아니라 검출 시스템(104b)도 장착되는 제2 암(220b)(도 3 및 13에 개략적으로만 표현됨)과 연결된다.
보다 구체적으로, 장치(10b)는 제2 선형 카메라(105b)가 고정되는 제1 서포트(161) 및 제2 광원(108) 및 제3 광원(109)이 고정되는 제2 서포트(162)를 포함한다. 제1 서포트(161)와 제2 서포트(162)는 연결 암(164)에 의해 서로 유닛을 형성하도록 만들어진다.
제2 서포트(162)는 제2 광원(108) 및 제3 광원(109)가 배열되는 사이에 두 등거리 플레이트(11b 및 12b)를 포함한다. 따라서, 각 서브소스(111a, 111b, 112a, 112b, 112c, 112d)는 그 제1 축방향 단부로 제1 플레이트(11b)와 및 제2 축방향 단부로 제2 플레이트(12b)와 연결된다. 이 방법으로, 주 연장 방향(115)을 따라, 서브소스(111a, 111b, 112a, 112b, 112c, 112d)는 바람직하게는 실질적으로 서로 평행한 두 평면 사이에 국한되는 동일 길이이다.
바람직하게는, 그러므로 제2 카메라(105b), 제2 광원(108) 및 제3 광원(109)은 서로 유닛을 형성하고 그 상대 거리는 제2 장치(10b)의 조립 단계에서 정의되며 고정되어 유지된다.
바람직하게는, 제2 장치(10b)는 선형 표면 부분의 각 2차원 디지털 이미지(컬러 또는 흑백)를 획득하기 위하여, 바람직하게는 상기 제2 광원(108) 및 제3 광원(109) 중 하나 이상의 활성화와 동기화하여 상기 제2 광원(108) 및 제3 광원(109) 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하고 제2 선형 카메라(105b)를 활성화하도록 구성되는 제2 구동 및 제어 유닛(140b)을 포함한다.
바람직하게는, 제2 구동 및 제어 유닛(140b)은 제2 카메라(105b)와 및 광원(108 및 109)과 유닛을 형성하기 위하여 장착되는데, 특히 제2 장치(10b)의 제1 서포트(161)에 고정된다. 나아가, 바람직하게는, 제2 구동 및 제어 유닛(140b)은 더 큰 열 소산을 위해 핀 배열(142)을 포함한다.
제2 장치(10b)는 광 평면(107b)에 수직으로 배열된 반사 평면을 정의하는 미러(150)도 포함한다. 미러(150)는 제2 광원(108)의 두 서브 소스(111a 및 111b) 사이에 배열되어, 약 60° 내지 약 120° 사이에 포함되는 각도로 타겟 라인을 반사시킨다. 바람직하게는, 미러(150)는 그 중간선을 가로지르는 광 평면(107b)에 의해 2분할된다. 바람직하게는, 따라서, 미러(150)는 제2 광원(108)의 서브 소스(111a-111b) 사이일 뿐만 아니라, 공간적 위치의 순서로, 광 평면(107b)의 일측에 제7 서브 소스(112c), 제5 서브 소스(112a), 광 평면(107b)의 다른 측에 제6 서브 소스(112b) 및 제8 서브 소스(112d)의 사이의 중간에 배열된다.
미러(150)는 도 10에 118로 지시되는 주 연장 방향도 정의한다. 주 연장 방향은 광 평면(107b)에 속하는 직선이다. 이 주 연장 방향(118)은 서브소스(111a, 111b, 112a, 112b, 112c, 112d)의 주 연장 방향(115)에 대해 경사져있다. 전술한 바와 같이, 바람직하게는 서브소스(111a, 111b, 112a, 112b, 112c, 112d)는 서로 평행한 실질적으로 공통인 주 연장 방향을 공유한다. 이 서브 소스의 공통 주 연장 방향(115)은 바람직하게는 미러(150)의 주 연장 방향(118)과 30° 내지 60° 사이에 포함되는 각도를 형성한다. 더 바람직하게는, 약 45°의 각도를 형성한다.
나아가, 반사된 타겟 라인을 통과하는 미러(150)와 제2 선형 카메라(105b)의 초점 면(121b) 사이의 최소 거리 d(다시 도 11 참조)는 제2 광원(108) 또는 제3 광원(109) 중 임의의 하나와 초점 면(121b) 사이의 최소 거리보다 작다. 도 11에서, 서브 소스의 최소 거리는 서브 소스와 초점 면(121b)을 통과하는 면의 거리와 동일한데, 서브소스(111a, 111b, 112a, 112b, 112c, 112d)는 실질적으로 초점 면(121b)과 평행하게 배열되기 때문이다.
바람직하게는, 주 연장 방향(118)을 따르는 미러의 길이 L은 주 연장 방향(115)을 따르는 서브소스(111a, 111b, 112a, 112b, 112c, 112d) 중 임의의 것의 길이 ls보다 크다. 더 바람직하게는, 두 방향 (115 및 118) 사이에 형성되는 각도를 α라고 하면, Lcosα>ls가 된다.
이 방식으로, 도 10 및 11로부터 더 명백하게 볼 수 있는 바와 같이, 미러는 적어도 초점 면(121b)에 가장 가까운 광원에 대해, 특히 그 단부(150a)에 대해 연장하는 요소이고, 단부는 주 연장 방향(118)을 따른다. 다시 말해, 미러의 단부(150a)는 서브소스(111a, 111b, 112a, 112b, 112c, 112d)의 축방향 단부에 대해 초점 면(121b)의 방향으로 돌출한다.
바람직하게는, 미러는 상기 반사면을 정의하는 반사성 층을 포함하고, 상기 반사성 층은 상기 카메라(105)로 향하는 광 복사의 광 경로를 반사하는 상기 미러의 최외곽 층이다.
도 1 내지 3을 참조하여 장치(1)가 자세히 서술될 것이다.
검사되는 표면 부분, 즉 내부 및 외부 모두의 표면 부분을 검사하기 원하는 타이어의 외벽의 부분이 타이어의 표면에서 선택된다. 바람직하게는, 하지만 배타적이지 않게, 이 부분은 타이어(200)의 숄더 또는 측벽에 속한다.
변형 시스템(130)은 내부 표면 및 외부 표면 모두에 존재하는 결함을 더 잘 식별하기 위하여 타이어의 표면 부분을 변형시키기 위하여 조정된다. 검색되는 결함은 예컨대 타이어의 표면 상의 불규칙성(가황되지 않은 화합물, 형상의 변화 등), 구조적 불균일성, 표면 상의 이물의 존재일 수 있다. 구조적 불균일성 결함 중에서, 소위 “카커스 절단”은 특히 치명적인데, 상이한 화학적 물리적 특성을 가지는 타이어의 두 부분, 예컨대 상이한 화합물 간의 계면 영역에서 생성되는, 희귀하지만 잠재적으로 매우 위험한 결함이다.
이러한 결함은 완벽하게 일치하는 에지 - 사이에 물질의 제거나 부족이 없는 - 가 특징인, 일반적으로 길이 방향으로 연장하는데, 즉 타이어의 원형 연장을 따르는 작은 절단의 형태이고, 이것은 특히 식별하기 어렵게 만드는 특징이다. 카커스 절단은 일반적으로 존재하는 라이너의 층 아래에서 타이어의 표면 가까이, 예컨대 내부 표면 가까이 배열된 카커스의 구조도 수반할 수 있다. 이 경우 일반적으로 라이너 자체가 절단에 포함되며, 또한 카커스 절단에서 찢어진 상처를 가지므로 광학적 검사를 통해 식별을 가능하게 한다.
검사되는 타이어의 외벽의 일부를 적절하게 변형함으로써 변형되는 타이어의 표면 부분의 외부 및 내부 곡률 반경을 감소시키는 것이 가능하고, 따라서 결함, 특히 카커스 절단과 다른 절단이나 구멍 가능성을 강조하는 것이 가능한데 정상적인 외부 볼록면은 이러한 결함의 에지나 둘레를 ‘여는’ 경향이 있어, 후속 이미지 프로세싱에서 식별을 쉽게 만들기 때문이다.
따라서 이 적절하게 압축된 표면 부분의 검출된 이미지는 고품질을 가지고 및/또는 개수 및 품질의 정보를 포함하여 존재할 수 있는 결함을 검출하기 위하여 후자의 후속 자동 공정을 가능하게 하고, 이 목적으로 사용되는 결함 자동 검출을 위한 알고리즘을 매우 효율적으로 만든다.
이 타입의 결함은, 적절하게 식별되기 위하여, 상대적으로 고출력이고 타이어의 변형되는 부분에 가까운 조명, 즉 변형 요소에 매우 가까운 장치의 위치 설정이 필요로 하고, 그렇지 않으면 변형 요소에 의해 열린 절단이 변형이 일어난 영역으로부터 거리에 도달하자마자 "닫힌다".
이 이유로 바람직하게는 상대적 고출력의 확산된 광이 타이어의 변형된 외부 표면을 강조하기 위해 최고의 해결책이다.
외벽의 변형된 부분의 대응하는 내부 표면에서, 존재할 수 있는 결함, 예컨대 잠재적 절단이 “열려” 다시 압축으로 인한 내부 표면의 오목을 증가시킨다. 더 가시적으로 되기 위하여, 이들 결함은 절단 자체의 “측면”, 바람직하게는 “양측”으로부터 도달하는 광 복사의 특정 조명이 필요한데, 즉 그레이징 조명을 통한 조명이 필요하다. 나아가, 더 바람직하게는, 바람직한 조명은 그레이징 및 확산된 광 복사의 조합이다.
후술하는 방식으로, 변형된 벽의 내부 및 외부 모든 부분의 결함을 식별하기 위한 최적의 광 복사가 변형 도중에 동시에 제공된다.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 프로세싱 유닛(180)은 변형 시스템(130)을 구동하여 타이어, 바람직하게는 그 외벽(204)과 접촉하게 하여, 힘을 가하고 타이어(200)의 선택된 부분을 포함하여 그 표면 부분을 변형시킨다. 변형 시스템(130)은 타이어(200)의 외부 표면의 부분과 접촉하여 그 압축 작용은 외부 표면의 변형된 부분 및 내부 표면의 대응하는 부분을 생성한다. 바람직하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 변형 시스템(130)이 작용하는 표면의 부분은 타이어(200)의 숄더(205)의 외부 표면의 부분이다. 바람직하게는, 타이어(200)의 외벽(204)의 나머지 부분 전체는 변형되지 않은 채로 유지된다. 예로서, 압축력은 외벽(204)의 부분을 변형하여 외벽의 상기 부분의 모든 지점 사이, 힘이 없을 때의 위치와 변형된 위치 간의 최대 편위가 일어나고, 편위는 압축력의 방향을 따라 일어나고 약 +/-20mm 사이에 포함되는 값과 동일하다. 이 변형은 탄성적이고, 다시 말해 변형 시스템(130)이 제거될 때 변형된 외벽은 시스템(130)에 의한 변형 전의 초기 구성과 형상으로 돌아간다.
장치(10a 및 10b)를 운반하는 제1 암(220a) 및 제2 암(220b)은 외부 및 내부 표면의 변형된 부분으로 각각 이동된다.
매우 컴팩트한 구성 덕분에, 제1 장치(10a)는 실질적으로 변형 시스템(130)에 가까이 와서(다시 도 2 참조), 변형 요소(130)에 의해 변형되는 타이어(200)의 외부 표면의 부분을 조명 및 이미지를 획득할 수 있다. 프로세싱 유닛(180)은 암(220a)을 구동하여 제1 광원(110)을 타이어(200)의 표면의 변형된 외부 부분으로 가져와서, 외부 변형된 부분 내의 표면의 선형 부분(212)은 적어도 부분적으로 초점면(121a)의 타겟 라인과 일치하거나 가깝다. 바람직하게는, 변형 시스템(130), 특히 압축 부재(131)와 제1 장치(10a) 간의 거리는 약 30mm 및 약 50mm 사이에 포함된다. 바람직하게는, 만약 도 2에서와 같이 변형된 부분이 숄더 부분이면, 변형 및 조명되는 외부 표면의 부분은 측벽의 부분이다.
따라서, 프로세싱 유닛(180)은 서포트(102)의 이동 부재를 구동하여 타이어(200)를 회전시킨다.
인코더에 의해 수신된 각위치 신호의 함수로서, 타이어의 회전이 진행 중일 때, 제1 장치(10a)의 제1 구동 및 제어 유닛(140a)은 신속하게 순차적으로 제1 광원(110)을 활성화시키고 제1 선형 카메라(105a)를 활성화시켜서 제1 광원(110)의 활성화와 동기화하여 각 외부 선형 표면 부분의 각 2차원 디지털 이미지(컬러 또는 흑백)를 획득한다. 제1 제어 유닛(140a)은 서로 동기화하고 제1 선형 카메라(105a)와 동기화하여 동작하는 두 서브 소스(113a, 113b)의 스위치 온과 병행하여 구동할 것이다. 따라서 두 서브 소스(113a, 113b)는 동시에 스위치 온된다.
보다 바람직하게, 제1 구동 및 제어 유닛(140a)은 제1 광원(110)을 구동하여 타이어(200)의 외부 표면(212)의 제1 부분에 확산된 광 복사를, 예컨대 기결정된 주파수로 발산한다. 이러한 스트로보스코픽 주파수는 예컨대 0.1ms와 동일하다. 제1 구동 및 제어 유닛(140a)은 제1 카메라(105a)를 더 제어하여 제1 광원(110)에 의해 조명되는 변형된 외부 선형 표면 부분의 이미지를 그 조명과 동기화하여 획득한다. 따라서, 매번 확산된 광으로 부분을 조명하는 제1 광원(110)이 스위치 온될 때마다 조명되는 타이어(200)의 표면 부분의 복수의 “제1 이미지”가 제1 카메라(105a)에 의해 획득된다.
따라서, 제1 광원(110)이 스위치 온될 때마다, 타이어의 외부 표면 부분의 제1 이미지가 획득된다. 타이어의 회전과 함께, 복수의 선형 이미지 또는 제1 이미지가 타이어의 모든 각위치마다 하나씩 획득된다.
소정의 표면 부분을 검사하기 위해 타이어(200)의 소정의 회전, 바람직하게는 전체 원형 연장을 획득하기 위한 적어도 하나의 완전한 회전이 수행되면, 각각 제1 광원으로 조명되는 일련의 선형 부분의 모든 제1 이미지로 이루어진 타이어 “링”의 디지털 이미지가 획득된다. 완전한 360° 이미지의 경우 예컨대 25,000개의 단일 선형 이미지가 사용된다.
시스템(130)에 의한 압축과, 및 측벽(207)에 속하는 변형된 외부 표면의 부분의 조명과 동시에 본 발명에 따라 표면 부분이 타이어(200)의 내부 표면에서 검사된다. 바람직하게는, 하지만 배타적이지 않게, 만약 도 2에 따라 숄더(205)의 부분이 압축되면, 검사되는 내부 표면의 이 부분은 타이어(200)의 숄더(205)에 속한다.
예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 이 검사의 경우, 제2 장치(10b)는 부분적으로 타이어(200)의 내부에 삽입되고 숄더(205)의 내부 부분에 더 가까이 - 암(220b)을 통해 - 이동된다. 제2 장치(10b)는 내부 표면의 선형 부분(213)이 실질적으로 초점 면(121b)에 있을 때까지 더 가까이 이동된다.
제2 광원(108) 및 제3 광원(109)은 제2 구동 및 제어 유닛(140b)에 의해 구동되어 타이어(200)의 내부 선형 표면 부분(213) 상에 복사를 방출한다. 제2 광원(108)은 광 평면(107b)에 대해 반대측 반 공간으로부터 오는 그레이징 광 복사를 선형 표면 부분(213)에 복사하고, 제3 광원(109)은 선형 표면 부분(213)에 확산된 복사를 방출한다. 바람직하게는, 두 광원 모두 기결정된 주파수로 광 복사를 방출한다. 하지만, 각 소스의 조명은 번갈아 발생한다: 다시 말해, 매 시간 주기마다 제2 광원(108) 또는 제3 광원(109) 중 하나만이 스위치 온되고, 둘 중 나머지는 스위치 오프된다. 바람직하게는, 제3 광원(109)의 네 서브 소스(112a, 112b, 112c, 112d)는 함께 스위치 온되는데, 즉 주어진 시간 주기에서 네 개 모두 스위치 온되거나 네 개 모두 스위치 오프된다. 이러한 스트로보스코픽 주파수는 예컨대 0. 064ms와 동일하다. 이와 달리, 제2 광원(108)의 두 서브 소스(111a, 111b)는 번갈아, 즉 하나 또는 다른 것이 스위치 온되어, 변형되는 내부 표면 부분은 광 평면(107b)의 오른쪽에서 또는 그 왼쪽에서 오는 그레이징 광에 의해 조명된다.
제2 광원(108)으로부터 또는 제3 광원(109)으로부터 오는 광은 조명되는 타이어의 숄더(205)의 내부 표면에 의해 반사되고 미러(150)를 통해 제2 카메라(105b)를 향해 재유도된다. 미러(150)는 약 60° 내지 약 120° 사이에 포함되는 각도, 더 바람직하게는 약 90°로 광 빔의 궤도의 편향을 발생시킨다.
제2 구동 및 제어 유닛(140b)은 바람직하게는 제2 카메라(105b)를 제어하여 제3 서브 소스(111a)에 의해 또는 제4 서브 소스(111b)에 의해 또는 제3 광원(109)에 의해 조명되는 내부 표면 부분의 이미지를 그 조명과 동기화하여 획득한다. 따라서, 유리하게는, 제2 카메라(105b)는 부분을 광 평면(107b)의 일측으로부터의 그레이징 광으로 조명하는 제3 서브 소스(111a)가 스위치 온될 때마다 조명되는 타이어(200)의 내부 표면 부분의 이미지를, 부분을 광 평면(107b)의 다른 측으로부터의 그레이징 광으로 조명하는 제4 서브 소스(111b)가 스위치 온될 때마다 조명되는 타이어(200)의 표면 부분의 이미지를 및 부분을 확산된 광으로 조명하는 제3 광원(109)이 스위치 온될 때마다 조명되는 타이어(200)의 표면 부분의 이미지를 획득한다. 이 방식으로, 유리하게는, 모든 내부 표면 부분(213)에 대하여 프로세싱될, 동일한 부분이 상이한 특성을 가지는 광 방사로 조명되는 3개의 별개의 이미지가 획득된다. 이 방식으로 동일한 표면 부분의 확산된 광의 이미지 및 그레이징 광의 두 이미지 모두를 획득하는 것이 가능하다. 이들 세 이미지는 단일 2차원 이미지의 별개의 부분을 형성할 수도 있는데, 제1 부분은 확산된 광으로, 제2 부분은 광 평면의 제1 방향(예컨대 오른쪽)으로부터의 그레이징 광으로, 제3 부분은 광 평면의 제2 반대 방향(예컨대 왼쪽)으로부터의 그레이징 광으로 획득된다.
유리하게는, 도 1-3에 도시된 각 동작 위치에서, 타이어가 위치하는(도 1 참조) 서포트(102)는 타이어 자체의 검사 동안 회전하도록 설정된다. 상술한 바와 같이, 제2 구동 및 제어 유닛(140b)은 바람직하게는 제2 카메라(105b)를 제어하여 제2 광원(108)에 의해 또는 제3 광원(109)에 의해 조명되는 내부 표면 부분의 이미지를 그 활성화와 동기화하여 획득한다.
상술한 바와 같이, 장치는 서포트의 각위치를 감지하기 위한 인코더(미도시)를 포함하는데, 제2 구동 및 제어 유닛(140b)은 상기 제2 광원(108) 및 제3 광원(109)을 활성화하고 검출 시스템을 인코더에 의한 서포트의 각위치 신호의 함수로 구동하도록 구성된다.
하지만, 타이어는 바람직하게는 이들 세 별개의 이미지가 획득되는 동안 회전하기 때문에, 정확히 타이어의 동일한 내부 선형 표면 부분의 이미지가 아니고, 이는 후자가 광원의 스위치 온 또는 스위치 오프 동안 회전되기 때문이다.
예로서, 제1 선형 이미지 및 제2 선형 이미지의 획득 간뿐만 아니라 제2 선형 이미지와 제3 선형 이미지 간 및 주기적으로 제1 선형 이미지와 제3 선형 이미지 간의 차이는 0.2밀리초 미만이다. 따라서, 이 아주 제한된 기간에서, 움직임은 “상대적으로 작고” 따라서 여전히 실질적으로 동일한 표면 부분에 대하여 각각 상이한 조명으로 세 선형 이미지가 획득된다고 말할 수 있다.
표현 “실질적으로 동일한 표면 부분”은 제1 광원(110), 제2 광원(108) 및 제3 광원(109)은 공간적으로 이동될 수 있지만 본원 발명에 따라 비교될 수 있는, 즉 실질적으로 동일한 위치에서 동일한 요소를 보여주는 세 각 표면 부분을 조명함을 의미한다. 예를 들어, 세 표면은 표면 자체의 면에서, 0.2mm 미만, 바람직하게는 0.1mm 이하의 거리만큼 이동될 수 있다. 유리하게는, 검출 시스템이 카메라, 예컨대 매트릭스 카메라나 선형 카메라를 포함하는 경우, 상기 거리는 픽셀(예컨대 0.1mm과 동일)과 연관된 표면의 선형 치수 이하이다. 다시 말해, 제1 이미지의 각 픽셀은 각각 상기 픽셀에 대응하는, 제2 이미지의 픽셀에 의해 보여지는 마이크로 표면 부분으로부터 0.2mm 미만 떨어진 마이크로 표면 부분을 보여준다.
다시 말해, 비록 그 동안 발생한 타이어의 회전 때문에 단일 선형 이미지와 연관된 실제 선형 표면 부분은 정확히 세 이미지에 대해 일치하지 않더라도, 세 이미지는 실질적으로 픽셀 단위로 중첩될 수 있다. 하지만, 이미지의 획득 주파수 및 회전 속도의 선택은 세 이미지가 엮이고 따라서 픽셀 단위로 비교할 수 있도록 한다. 유리하게는, 제1(또는 제2나 제3) 이미지의 각 픽셀은 픽셀과 연관된 선형 표면 치수로부터 떨어진 각 상기 픽셀에 대응하는 제2(또는 각각 제3이나 제1) 이미지의 픽셀에 의해 보여지는 마이크로 표면 부분과 다른 마이크로 표면 부분을 보여주는데, 예로서 공간적 이동은 픽셀의 약 1/3과 동일하다. 이 방식으로, 세 이미지는 엮이고 세 선형 이미지의 획득은 타이어가 픽셀과 동일한 부분(예로서 약 0. 1mm와 동일)만큼 회전하는 동안의 시간 주기로 일어난다.
소정의 내부 표면 부분을 검사하기 위해 타이어의 소정의 회전, 바람직하게는 전체 원형 연장을 획득하기 위한 적어도 하나의 완전한 회전이 수행되면, 각각 각 광원으로 조명되는 일련의 선형 부분의 모든 이미지로 이루어진 단일 디지털 이미지가 획득된다. 프로세싱 유닛은 검출 시스템으로부터 이러한 이미지를 수신하고 소정의 표면 부분 전체의 대응하는 제1 선형 이미지, 제2 선형 이미지 및 제3 선형 이미지를 추출한다.
단일 이미지가 상술한 바와 같이 확산된 광의 부분 [A], 그레이징 광 dx의 부분 [B] 및 그레이징 sx의 부분 [C]로 형성되어 획득되는 경우, 연쇄가 전체 타이어가 획득될 때까지 반복되고, 전체 이미지가 시퀀스 ABCABCABCABCABCABCABCABCABC...에 의해 형성되어 획득된다. 프로세싱에서 이 이미지가 세 유효 이미지로 분할되어, AAAAAAAA..., BBBBBBBB..., CCCCCCCC...를 얻는다.
바람직하게는, 프로세싱 유닛(180)은 다음 기능을 위하여도 구성된다: 제2 선형 카메라(105b)로부터 획득한 이미지를 수신하고; 및 표면 부분을 검사하기 위하여 이미지를 처리한다. 프로세싱 유닛(180)은 예컨대 PC나 서버를 포함한다. 바람직하게는, 프로세싱 유닛(180)은 표면 부분의 고각 프로필 상의 정보를 획득하기 위하여 그들을 비교함으로써 그레이징 광으로 획득된 프로세싱될 제2 이미지 및 제3 이미지를 프로세싱하기 위하여 조정된다. 바람직하게는, 프로세싱될 제2 이미지 및 제3 이미지 간의 비교는 각 픽셀이 프로세싱될 제2 이미지 및 제3 이미지의 대응하는 픽셀과 연관된 값 간의 차이를 나타내는 값과 연관되는 차이 이미지를 계산하는 것을 포함한다.
바람직하게는, 둘 모두 그레이징 광인 프로세싱될 제2 이미지와 제3 이미지를 비교하기 전에, 프로세싱될 제2 이미지 및 제3 이미지를 균등화, 예컨대 그 평균 광도를 전역적으로 또는 국부적으로 균등화하는 것이 예상된다.
바람직하게는, 프로세싱 유닛(180)은 프로세싱될 확산된 광의 제1 이미지를 프로세싱하여, 상술한 비교될 제2 이미지 및 제3 이미지 간의 비교에 의해 획득한 정보를 사용하여 표면 부분에 존재할 수 있는 결함을 검출한다.
바람직하게는, 프로세싱 유닛(180)은 선형 표면 부분의 고각 프로필 상의 정보(예컨대, 돌출부 및/또는 함물부의 존재 여부)를 획득하기 위하여 그레이징 광의 제2 및 제3 이미지 간의 차이를 계산하도록 구성된다.
바람직하게는, 제2 이미지 및 제3 이미지 간의 차이를 계산하는 것은 각 픽셀이 제2 이미지 및 제3 이미지의 대응하는 픽셀과 연관된 값 간의 차이를 나타내는 값과 연관되는 차이 이미지를 계산하는 것을 포함한다. 이 방식으로 제2 이미지 및 제3 이미지 간의 차이로부터 획득한 이미지를 사용하여 3차원 요소(타이어의 내부 표면 상의 융기된 천공 또는 융기된 라이팅(writing)과 같은)를 강조하고 결함을 찾기 위해 확산된 광의 이미지의 처리에 있어 이러한 정보를 고려하는 것이 가능하다.
선택적으로, 타이어의 표면의 추가 부분, 바람직하게 하지만 언제나 필수적이지는 않게 그 외부 표면의 외벽(204)에 속하지만 제1 부분과 별개의 - 적어도 부분적으로 - 부분이 선택된다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 이전에 도 2에서 변형이 수행되는 위치로 선택된 숄더(205)로부터, 도 3에서 타이어의 측벽(207)의 외부 표면 부분이 선택되었다. 따라서 변형 시스템(130)은 바람직하게는 다시 프로세싱 유닛(180)을 통하여 타이어(200)의 측벽의 외부 부분에 위치되어, 도 3에 도시된 바와 같이 타이어의 제2 표면 부분을 변형시킬 수 있다. 이 방식으로, 새 측정이 수행될 수 있어, 제1 장치(10a)를 타이어(200)로 가져와 타이어의 추가 변형된 외부 표면 부분, 바람직하게는 타이어의 숄더(205)의 외부 표면 부분에 대응하는 부분의 조명을 획득하고, 제2 장치(10b)를 타이어(200)로 가져와 변형된 내부 표면 부분, 바람직하게는 측벽(207)에 대응하는 부분을 조명한다. 도 2와 도 3의 변형 요소(130)의 위치와 두 도면의 장치(10a, 10b)의 결과적 상이한 위치 간의 차이의 예시를 보면: 도 2에서 제1 광원(110)은 타이어의 외벽(204)의 반경 방향 중앙 외부 표면 또는 측벽(207)을 조명하는 반면, 도 3에서 제1 광원(110)은 타이어(200)의 숄더 영역(205)의 외부 표면 부분을 조명한다. 나아가, 도 2에서 제2 광원(108) 및 제3 광원(109)은 숄더(205)의 내부 표면 부분을 조명하는 반면, 도 3에서 제2 광원(108) 및 제3 광원(109)은 측벽(207)에 대응하는 내부 표면 부분을 조명한다. 게다가, 도 2에서, 숄더(205)에 위치한 스러스트 롤러의 회전축(119)은 타이어(200)의 서포트에 의해 정의되는 평면에 대해 경사진 반면, 도 3에서 스러스트 롤러의 회전축(119)은 타이어(200)의 회전축(201)에 실질적으로 수직이다.
도 3에 도시된 동작 단계에서, 추가 외부 및 내부 변형된 표면의 제1 카메라(105a) 및 제2 카메라(105b)를 통한 이미지의 획득은 도 2에 대해 설명된 것과 유사한 방식으로 일어난다.
자세히 상술된 것에 추가로, 찾아진 결함과 결함 자체의 내부 또는 외부 위치에 의존하는 올바른 조명은 더 관련 있는데, 조명 및 상술한 카메라를 통한 대응하는 이미지 획득되고, 외부 변형된 표면과 내부 변형된 표면 각각이 조명되는 동안, 타이어와 세 장치 변형 시스템, 연관된 카메라를 가지는 제1 광원 및 제2 광원 간의 상대 회전이 있기 때문이다. 회전축 주위의 타이어의 상대 회전은 유리하게는 빠른 시간 내에 타이어의 전체 환형 부분의 신속한 검사를 가능하게 한다. 하지만, 바람직하게는 상대적으로 고속에서 이 상대 회전으로 인한 시간의 추가 감소는 카메라에 의해 획득되는 이미지가 고주파수로 획득되고 따라서 노출 시간이 매우 낮다는 것을 의미한다. 따라서 짧은 노출 시간에 제공되는 조명 타입이 후속 프로세싱에서 결함을 식별하는데 유용할 수 있는 품질의 디지털 이미지를 획득하는데 매우 중요하다.

Claims (32)

  1. 타이어(200)를 검사하기 위한 장치(1)로서:
    ○ 그 위에 상기 타이어가 안착하도록 수용하기 위하여 조정된 서포트(102);
    ○ 물리적 접촉을 통하여 상기 타이어 상에 내부 표면(213)의 탄성적으로 변형되는 부분 및 외부 표면(212)의 탄성적으로 변형되는 부분을 형성하도록 구성되는 변형 시스템(130);
    ○ 상기 외부 표면(212)의 변형되는 부분을 확산된 광 복사로 조명하기 위하여 제1 광 복사를 방출하기 위하여 조정된 제1 광원(110), 상기 외부 표면의 조명된 변형되는 부분의 제1 이미지를 검출하고 상기 제1 이미지를 나타내는 적어도 하나의 제어 신호를 생성하기 위하여 조정된 제1 카메라(105a), 및 상기 제1 광원(110)과 상기 제1 카메라(105a)를 구동하는 제1 제어 유닛(140a);
    ○ 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 그레이징 광 복사로 조명하기 위하여 제2 광 복사를 방출하기 위하여 조정된 제2 광원(108), 상기 내부 표면의 조명된 변형되는 부분의 적어도 하나의 제2 이미지를 검출하고 상기 적어도 하나의 제2 이미지를 나타내는 적어도 하나의 제어 신호를 생성하기 위하여 조정된 제2 카메라(105b), 및 상기 제2 광원(110)과 상기 제2 카메라(105b)를 구동하는 제2 제어 유닛(140b);
    ○ 상기 서포트(102)를 상기 제1 광원(110), 상기 제2 광원(108) 및 상기 변형 시스템(130)에 대해 타이어(200)의 회전축(201) 주위로 상대적 회전하도록 설정하기 위하여 조정된 이동 부재; 및
    ○ 상기 제1 광원(110) 및 상기 제2 광원(109)이 상기 외부 표면의 변형되는 부분 및 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 조명하는 동안, 상기 변형 시스템(130)이 작용하고 상기 이동 부재가 상기 상대적 회전을 전하도록 구성되는 프로세싱 유닛(180)을 포함하는 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 카메라(105b)는 광 평면(107b)을 정의하고 상기 제2 광원(108)은 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 그레이징 광 복사로 조명하기 위하여 광 복사를 방출하기 위하여 조정된 제3 서브 소스(111a) 및 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 그레이징 광 복사로 조명하기 위하여 광 복사를 방출하기 위하여 조정된 제4 서브 소스(111b)를 포함하고, 상기 제3 서브 소스(111a) 및 상기 제4 서브 소스(111b)는 상기 광 평면(107b)에 대해 반대측 반 평면 상에 배열되는 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제3 서브 소스(111a) 및 상기 제4 서브 소스(111b)는 상기 광 평면(107b)에 대해 대칭으로 배열되는 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 하나 이상의 항에 있어서,
    상기 내부 표면의 변형되는 부분을 확산된 광 복사로 조명하기 위하여 제3 광 복사를 방출하기 위하여 조정되는 제3 광원(109)을 포함하는 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 카메라(107b)는 광 평면(107b)을 정의하고 상기 제3 광원(109)은 상기 광 평면에 대해 대칭으로 배열되는 장치.
  6. 청구항 2 또는 청구항 4를 인용할 때 청구항 1 내지 청구항 5 중 하나 이상의 항에 있어서,
    상기 내부 표면의 변형되는 부분 및 상기 내부 표면의 변형되는 부분의 조명이 동시에 일어나도록, 상기 제1 제어 유닛(140a) 및 제2 제어 유닛(140b)은 상기 제1 광원(110) 및, 상기 제3 서브 소스(111a), 상기 제4 서브 소스(111b) 및 상기 제3 광원(109) 중 적어도 하나를 구동하도록 구성되는 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 하나 이상의 항에 있어서,
    상기 제1 광원(110) 및 상기 제1 카메라(105a)를 이동시키기 위하여 조정된 제1 암(220a) 및 상기 제2 광원(108) 및 상기 제2 카메라(105a)를 이동시키기 위하여 조정된 제2 암(220b)을 포함하는 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 하나 이상의 항에 있어서,
    상기 제1 광원(110)은 상기 제1 카메라(105a)와 일체화되는 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 하나 이상의 항에 있어서,
    상기 제2 광원(108) 및 상기 제3 광원(109)은 상기 제2 카메라(105b)와 일체화되는 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 하나 이상의 항에 있어서,
    상기 제1 카메라(105a) 및 상기 제2 카메라(105a, 105b)는 선형 카메라인 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 하나 이상의 항에 있어서,
    상기 제2 카메라(105b)는 광 평면(107b)을 정의하고 상기 장치는 상기 광 평면에 수직으로 배열된 반사성 평면(150)을 정의하는 반사성 요소를 포함하는 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 반사성 요소는 상기 광 평면(107b)에 대해 대칭으로 배열되는 장치.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 내부 표면의 변형되는 부분을 적어도 부분적으로 통과하는 상기 반사성 평면(150) 및 상기 제2 카메라(105b)의 초점면(121b) 사이의 최소 거리(d)는 상기 제2 광원(108) 및 상기 초점면(121b) 사이의 최소 거리(d2a, d2b)보다 작은 장치.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 하나 이상의 항에 있어서,
    상기 프로세싱 유닛(180), 제1 제어 유닛(140a) 및 제2 제어 유닛(140b)은:
    ○ 상기 변형 시스템(130)이 상기 타이어(200)의 숄더(205)의 외부 표면의 일부 상에 탄성적으로 변형되는 부분을 형성하고;
    ○ 상기 제1 광원(110)이 상기 타이어(200)의 측벽(207)의 외부 표면의 변형되는 부분을 확산된 광 복사로 조명하고, 상기 변형 시스템(130)이 상기 숄더(205)의 상기 외부 표면 상에 작용하고 상기 이동 부재가 상기 상대적 회전을 전하고; 및
    ○ 상기 제2 광원(108)이 상기 타이어(200)의 숄더(205)의 내부 표면의 변형되는 부분을 그레이징 광 복사로 조명하고, 상기 변형 시스템(130)이 상기 숄더(205)의 상기 외부 표면 상에 작용하고 상기 이동 부재가 상기 상대적 회전을 전하도록 구동하도록 구성되는 장치.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 하나 이상의 항에 있어서,
    상기 프로세싱 유닛(180), 제1 제어 유닛(140a) 및 제2 제어 유닛(140b)은:
    ○ 상기 변형 시스템(130)이 상기 타이어(200)의 측벽(207)의 외부 표면의 일부 상에 탄성적으로 변형되는 부분을 형성하고;
    ○ 상기 제1 광원(110)이 상기 타이어의 숄더(205)의 외부 표면의 변형되는 부분을 확산된 광 복사로 조명하고, 상기 변형 시스템(130)이 상기 측벽의 상기 외부 표면 상에 작용하고 상기 이동 부재가 상기 상대적 회전을 전하고; 및
    ○ 상기 제2 광원(108)이 상기 타이어의 측벽의 내부 표면의 변형되는 부분을 그레이징 광 복사로 조명하고, 상기 변형 시스템(130)이 상기 측벽(207)의 상기 외부 표면 상에 작용하고 상기 이동 부재가 상기 상대적 회전을 전하도록 구동하도록 구성되는 장치.
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 하나 이상의 항에 있어서,
    상기 변형 시스템(130)은 스러스트 롤러를 포함하는 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    스러스트 롤러는 그 자체의 축(119)에 대하여 자유롭게 회전할 수 있도록 장착되는 장치.
  18. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,
    상기 스러스트 롤러의 상기 회전축(119)은 상기 타이어의 회전축(201)과 기결정된 각도로 위치될 수 있는 장치.
  19. 청구항 16 내지 청구항 18 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 스러스트 롤러는 상기 회전축을 따라 중앙 부분에 증가된 단면의 부분 및 상기 회전축(119)을 따라 그 단부(118a, 118b)에 감소된 단면의 부분을 포함하는 장치.
  20. 청구항 1 내지 청구항 19 중 하나 이상의 항에 있어서,
    상기 이동 부재는 타이어의 상기 회전축 주위로 적어도 360°의 회전을 위하여 상기 서포트(102)를 상기 제1 광원(110), 상기 제2 광원(108) 및 상기 변형 시스템(130)에 대해 타이어(200)의 회전축(201) 주위로 상대적 회전하도록 설정하기 위하여 조정되는 장치.
  21. 타이어 생산 라인에서 타이어(200)를 검사하는 방법으로서:
    ○ 검사되는 타이어(200)를 제공하는 단계;
    ○ 내부 표면(213)의 탄성적으로 변형되는 부분 및 외부 표면(212)의 탄성적으로 변형되는 부분을 형성하도록 상기 타이어의 외부 표면의 부분을 변형시키는 단계;
    ○ 상기 변형과 동시에, 제1 광원(110)에 의해 방출되는 제1 확산된 광 복사로 상기 외부 표면의 변형되는 부분을 조명하는 단계;
    ○ 제1 카메라(105a)를 통하여 상기 외부 표면의 변형 및 조명되는 부분의 제1 이미지를 획득하는 단계;
    ○ 상기 변형과 동시에, 제2 광원(108)에 의해 방출되는 제2 그레이징 광 복사로 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 조명하는 단계;
    ○ 제2 카메라(105b)를 통하여 상기 내부 표면의 변형 및 조명되는 부분의 적어도 하나의 제2 이미지를 획득하는 단계; 및
    ○ 상기 변형 및 조명 동안 상기 타이어가 상기 제1 광원(110) 및 상기 제2 광원(108)에 대하여 타이어(200)의 회전축(201) 주위로 상대적 회전하도록 설정하는 단계를 포함하는 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    제2 광원(108)에 의해 방출되는 제2 그레이징 광 복사로 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 조명하는 단계는 상기 제2 카메라(105b)에 의해 정의되는 광 평면(107b)에 대해 반대측 반 평면으로부터 오는 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 제4 그레이징 광 복사 및 제5 그레이징 광 복사로 조명하는 단계를 포함하는 방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 제4 그레이징 광 복사로 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 조명하는 것은 상기 내부 표면의 변형되는 부분의 상기 제5 그레이징 광 복사로의 조명에 대해 상이한 때에 일어나는 장치.
  24. 청구항 21 내지 청구항 23 중 어느 하나의 항에 있어서,
    ○ 상기 변형과 동시에, 제3 광원(109)에 의해 방출되는 제3 확산된 광 복사로 상기 내부 표면의 변형 및 조명되는 부분을 조명하는 단계를 포함하는 방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 제3 확산된 광 복사로 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 조명하는 것은 상기 내부 표면의 변형되는 부분의 상기 제4 그레이징 광 복사로의 조명 또는 상기 내부 표면의 변형되는 부분의 상기 제5 그레이징 광 복사로의 조명에 대해 상이한 때에 일어나는 장치.
  26. 청구항 21 내지 청구항 25 중 하나 이상의 항에 있어서,
    상기 외부 표면의 변형되는 부분 및 상기 내부 표면의 변형되는 부분의 조명이 동시에 일어나도록, 상기 제3 서브 소스, 상기 제4 서브 소스 및 상기 제3 광원(109) 중 적어도 하나로 조명하는 것과 동시에 상기 제1 광원(110)으로 조명하는 단계를 포함하는 방법.
  27. 청구항 21 내지 청구항 26 중 하나 이상의 항에 있어서,
    상기 변형은 힘을 가함으로써 수행되는 방법.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 힘은 상기 타이어의 회전축(201)의 방향으로의 컴포넌트를 포함하는 방법.
  29. 청구항 28에 있어서,
    상기 힘의 상기 컴포넌트는 상기 타이어(200)의 중간면(202)을 향하는 방향을 가지는 방법.
  30. 청구항 21 내지 청구항 29 중 하나 이상의 항에 있어서,
    ○ 약 55mm 내지 약 75mm 사이에 포함되는 거리로 상기 외부 표면의 변형되는 부분을 향해 상기 제1 광원(110)을 가져오는 단계를 포함하는 방법.
  31. 청구항 21 내지 청구항 30 중 하나 이상의 항에 있어서,
    ○ 약 50mm 내지 약 60mm 사이에 포함되는 거리로 상기 내부 표면의 변형되는 부분을 향해 상기 제2 광원(108)을 가져오는 단계를 포함하는 방법.
  32. 청구항 21 내지 청구항 31 중 하나 이상의 항에 있어서,
    ○ 상기 타이어(200)로부터 상기 변형을 제거하는 단계;
    ○ 외부 변형되는 표면의 추가 부분 및 내부 변형되는 표면의 추가 부분을 생성하기 위하여 상기 타이어의 외부 표면의 다른 부분을 더 변형시키는 단계;
    ○ 상기 추가 변형과 동시에, 상기 제1 확산된 광 복사로 상기 외부 표면의 추가 변형되는 부분을 조명하는 단계;
    ○ 상기 제1 카메라(105a)를 통하여 상기 외부 표면의 추가 변형 및 조명되는 부분의 제3 이미지를 획득하는 단계;
    ○ 상기 추가 변형과 동시에, 상기 제2 그레이징 광 복사로 상기 내부 표면의 추가 변형되는 부분을 조명하는 단계;
    ○ 상기 제2 카메라(105b)를 통하여 상기 내부 표면의 추가 변형 및 조명되는 부분의 적어도 하나의 제4 이미지를 획득하는 단계; 및
    ○ 상기 변형 및 조명 동안 상기 타이어가 상기 제1 광원(110) 및 상기 제2 광원(108)에 대하여 타이어의 회전축(201) 주위로 상대적 회전하도록 설정하는 단계를 포함하는 방법.
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