用于分析和检测物体几何特征的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于分析和检测物体的几何特征或参数的设备，该设备包括：至少一个照亮装置(2)，所述至少一个照亮装置(2)设计成照亮物体(T)的一部分；至少两个摄像机(3)，至少两个摄像机(3)各自被设计成检测物体(T)的由照亮装置(2)照亮的部分的图像；以及电子单元(EU)，所述电子单元(EU)设计成对从至少两个摄像机(3)接收的物体(T)的图像(OI)进行插补。

Device and method for analyzing and detecting geometric features of objects

The invention relates to an apparatus for geometric features or parameters analysis and detection of the object, the apparatus comprises at least one illuminating device (2), the at least one light device (2) designed to illuminate the object (T) part; at least two cameras (3), at least two cameras (3) each is designed to detect objects (T) by illuminating device (2) illuminated part of the image; and an electronic unit (EU), the electronic unit (EU) designed from at least two cameras (3) receiving objects (T) image (OI) interpolation.

【技术实现步骤摘要】
用于分析和检测物体几何特征的设备和方法
本专利技术涉及一种用于分析和检测物体的几何特征或参数的设备和方法，该物体比如为轮胎式车轮的轮胎，物体的几何特征或参数比如为轮胎的胎面的磨损状态或轮胎的几何形状、比如说螺尾形(run-out)或渐缩形。
技术介绍
已经提出了用于对轮胎胎面磨损进行测量的许多手段，所述手段基于通常通过机械探头的接触技术或避免与轮胎接触的视觉技术。所提出的非接触式解决方案主要通过一种或多种三角测量系统获得，所述三角测量系统在可视区域中使用点式激光器和叶片式激光器以及摄像机。在点式三角测量仪的情况下，测量头可移动并作为激光扫描仪工作。使用叶片状激光而不是多个单独的点状激光避免了使各部件机械地运动。然而，这些解决方案提供了用于激光三角测量仪的特定的位置校准，并且还要求摄像机轴和激光器之间角度随着时间的稳定性。此外，由于摄像机位置与激光照射器位置之间的水平距离，因此可能需要现场校准。US2012007956A1教示了一种用于检测轮胎的特征的设备，其包括两个摄像机和照亮装置。在该设备中，为了进行合适的检测，必须使轮胎围绕其旋转轴旋转一圈。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种用于分析和检测物体比如轮胎式车轮的轮胎的几何特征或参数的新的设备。本专利技术的另一目的是提供一种如上所述的实施起来简单并且同时有效的设备。本专利技术的另一目的是提供一种能够获取关于轮胎式车轮的轮胎的多个数据或信息的设备，多个数据或信息比如为轮胎胎面的磨损状况、轮胎的几何形状比如为螺尾形或渐缩形、由于车辆配置或由于车辆在道路上的行驶而导致的不规则性。本专利技术的另一目的是提供一种用于分析和检测轮胎式车轮的轮胎的几何特征或参数的新方法。根据本专利技术的一方面，提供了一种根据权利要求1所述的设备。根据本专利技术的一方面，提供了一种根据权利要求15所述的方法。从属权利要求涉及本专利技术的优选和有利的各实施方式。附图说明根据通过附图中的指示的方式示出的设备的实施方式的描述，本专利技术的其他特征和优点将变得明显，在附图中：-图1和图2分别是根据本专利技术的设备的俯视图和侧视图；-图3是根据本专利技术的设备的截面图；-图4至图6分别是根据本专利技术的设备的立体图、侧视图和俯视图，其中，示出有轮胎式车轮；-图7是根据本专利技术的设备的截面图，其中，摄像机处于两个位置中；以及-图8是由根据本专利技术的设备或方法执行的旋转平移的示意图。在附图中，相同的零件或部件用相同的附图标记表示。具体实施方式参照附图，设备1被示出用于对物体、特别地是轮胎式车轮TW或者确切地是轮胎式车轮TW的轮胎T的几何特征或参数进行分析和检测，设备1限定或识别或限制物体比如轮胎式车轮TW或者确切地是轮胎式车轮TW的轮胎T的前进或滚动路径RP，并且设备1包括：-至少一个照亮装置2，比如设计成使物体比如在路径RP上滚动或前进的车轮TW的轮胎T的一个部分照亮的激光器；-至少两个摄像机3，每个摄像机3被设计成对例如在路径RP上滚动或前进的物体T的由照亮装置2照亮的部分的一个图像进行检测，其中，摄像机3优选地相对于滚动或前进路径RP的纵向延伸对称轴线y-y安置成彼此相对。此外，滚动或前进路径RP具有位于待分析的车轮TW的一侧的入口端部RP1以及待分析的车轮TW的出口端部RP2。下文将参照检测或获取的特征比如轮胎式车轮TW或者轮胎式车轮TW的轮胎T的几何形状给出本专利申请的专利技术主题的描述，但是应当理解的是，类似的考虑因素适用于物体，通常特别地适用于在滚动或前进路径上滚动或前进的物体。替代性地，物体还可以静止或者以固定的步数前进、即以非连续的方式前进。特别地，使用根据本专利技术的设备或方法可分析的物体为下述物体：所述物体安装在相应的框架上且在相应的使用期间被设计成前进或滚动，例如，所述物体为安装在车辆的轴上的轮胎式车轮。更特别地，根据本专利技术的设备被设计成或适于对安装在相应车辆比如摩托车、汽车或卡车的轴上的轮胎式车轮TW或轮胎式车轮TW的轮胎T的几何特征或参数进行分析和检测，因而在对轮胎分析之前无需将车轮从车辆拆卸下来。根据较不优选的变型，物体安装在设备本身的框架上并且借助于所述框架在前进或滚动路径上前进或滚动。设备还包括电子控制单元或中央处理单元EU，该电子控制单元或中央处理单元EU设计成对从摄像机3接收的轮胎T的图像OI进行插补，以便估算轮胎T本身的几何特征或参数。电子单元EU实质上处理和显示由图像采集系统收集的数据。电子单元EU还设计为使从每个摄像机3或更好地从摄像机3的立体系统接收的每个图像OI旋转平移到穿过在路径RP上滚动的车轮TW的轴线x-x的平面PP上。关于旋转平移，当一个人想要在已知的另一系统(称为全局)中构建凸起(在被称为局部系统中计算)的顶点时，则局部坐标应当被旋转平移以将局部坐标带回全局系统。例如，该操作可以使用最小二乘法(MethodofLeastSquares)来进行。更特别地，摄像机3被设计成对在路径RP上静止或滚动的车轮TW的轮胎T的由一个或多个照亮装置2照亮的多个部分的图像进行检测；在相应的时刻期间获得每个摄像机3的每次检测，因此能够在两个或更多个不同时刻使用摄像机3来检测图像，在所述两个或更多个不同时刻，车轮TW相对于摄像机3和照亮装置2布置在不同的前进或滚动位置中，或者在所述两个或更多个不同时刻，至少两个不同的照亮装置2打开，或者照亮装置2由于其的移位而布置在不同的位置中。实际上，摄像机根据立体视觉的原理操作，以便于借助于电子单元EU在空间中重建从一个或更多个照亮装置2获得的轮廓曲线。摄像机3可以布置成彼此相距一适当的距离，使得摄像机3构建可用于对视野进行限定的共用空间。此外，摄像机3可以具有光轴OA1、OA2，光轴OA1、OA2相对于滚动路径RP的延伸轴线y-y的方向倾斜一合适的角度(用以构建可用于对视野的进行限定的共用空间)，其中，一个光轴在一个方向上而另一个光轴在相反的方向上，使得相应采集端部3a的对称轴线或光轴OA1、OA2沿着朝向入口端部RP1靠拢的方向会聚。根据较不优选的变型，光轴OA1、OA2沿朝向出口端部RP2靠拢的方向会聚，在这种情况下，摄像机3设计成在物体T已经经过摄像机本身之后测出物体T的数据。关于照亮装置2，照亮装置2优选地布置在摄像机3之间的中间或中央位置中，即，布置成大致跨置在滚动路径RP的延伸轴线y-y上。此外，照亮装置2有利地安置在相对于摄像机3的关于滚动路径RP的延伸轴线y-y的偏移位置中，在需要的情况下，照亮装置2布置在更靠近入口端部RP1的位置处或者替代性地布置在更靠近出口端部RP2的位置处。有利地，照亮装置2设计成将具有在可见光与红外光之间的波长的相干光或非相干光投射在轮胎T上，以便使轮胎T的沿着相对于待分析的车轮TW的旋转轴线x-x倾斜或者不经过待分析的车轮TW的旋转轴线x-x的平面LP的部分被加亮(highlight)。此外，照亮装置2设计成将光平面LP投射在轮胎T上，该光平面LP与摄像机的光轴所在的立体系统的平面相比以不同的角度与轮胎T的胎面相交。设备1还可以设置有用于使摄像机3和/或照亮装置2倾斜的装置。此外，该设备可以设置有下述装置：所述装置用于使摄像机3在相对于滚动路径RP的延伸轴线y-y的横向或正交方向上和/或在平行于延伸轴线y-y的方向上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分析和检测物体的几何特征或参数的设备，所述物体比如为轮胎式车轮(TW)或轮胎式车轮的轮胎(T)，所述设备限定或识别或界定物体的前进或滚动路径(RP)，并且所述设备包括：‑至少一个照亮装置(2)，所述至少一个照亮装置(2)设计成在物体(T)比如车轮(TW)的轮胎(T)在所述路径(RP)上滚动或前进时照亮所述物体(T)的一部分；‑至少两个摄像机(3)，所述至少两个摄像机(3)各自设计成检测所述物体(T)的由所述至少一个照亮装置(2)照亮的所述部分的一个图像；‑电子单元(EU)，所述电子单元(EU)设计成用于对由所述至少两个摄像机(3)接收的所述物体(T)的图像(OI)进行插补，以估算所述物体(T)的一个几何特征或参数。

【技术特征摘要】
2016.04.19 IT 1020160000403761.一种用于分析和检测物体的几何特征或参数的设备，所述物体比如为轮胎式车轮(TW)或轮胎式车轮的轮胎(T)，所述设备限定或识别或界定物体的前进或滚动路径(RP)，并且所述设备包括：-至少一个照亮装置(2)，所述至少一个照亮装置(2)设计成在物体(T)比如车轮(TW)的轮胎(T)在所述路径(RP)上滚动或前进时照亮所述物体(T)的一部分；-至少两个摄像机(3)，所述至少两个摄像机(3)各自设计成检测所述物体(T)的由所述至少一个照亮装置(2)照亮的所述部分的一个图像；-电子单元(EU)，所述电子单元(EU)设计成用于对由所述至少两个摄像机(3)接收的所述物体(T)的图像(OI)进行插补，以估算所述物体(T)的一个几何特征或参数。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少两个摄像机(3)相对于所述滚动或前进路径(RP)的纵向延伸对称轴线(y-y)安置成彼此相对。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述至少两个摄像机(3)设计成对在所述路径(RP)上静止或滚动的所述物体(T)的被所述至少一个照亮装置(2)照亮的多个部分的图像进行检测，而所述电子单元(EU)设计成使由每个摄像机(3)接收到的每个图像(OI)旋转平移到穿过在所述路径(RP)上的所述物体(TW)的轴线的平面(PP)上，例如穿过车轮(TW)的旋转轴线(x-x)的平面(PP)上。4.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述至少两个摄像机(3)具有相对于所述滚动路径(RP)的延伸轴线(y-y)的方向以一定角度倾斜的光轴(OA1、OA2)，其中，一个摄像机在一个方向上并且另一摄像机在相对的方向上，使得所述光轴(OA1、OA2)沿着朝向所述路径(RP)的入口端部(RP1)或出口端部(RP2)靠拢的方向会聚。5.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述至少一个照亮装置(2)安置在所述至少两个摄像机(3)之间的中间位置。6.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述至少一个照亮装置(2)设计成将具有在可见光与红外线之间的波长的相干或非相干光投射在物体(T)上，使得所述物体(T)的一部分沿着相对于待分析的所述物体的轴线倾斜的或没有经过待分析的所述物体的轴线例如车轮(TW)的旋转轴线(x-x)的平面(LP)被加亮。7.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述至少一个照亮装置(2)设计成将光平面(LP)投射在轮胎上，所述光平面(LP)与所述摄像机的光轴所在的体视系统的平面相比以不同的角度与所述物体相交。8.根据任一前述权利要求所述的设备，包括对所述滚动或前进路径(RP)进行限定的基部(4)。9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述设备包括用于使所述至少两个摄像机(3)在第一静置位置与第二位置之间移动的装置(5)，在所述第一静置位置中，所述至少两个摄像机(3)容置在所述基部(4)内，在所述第二位置中，所述至少两个摄像机(3)相对于所述基部(4)露出，所述至少两个摄像机(3)具有面向所述路径(RP)的一侧的相应的采集端部(3a)以对在所述滚动或前进路径(RP)上滚动或前进或静止的所述物体的被所述至少一个照亮装置(2)照亮的部分的图像进行检测。10.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：图利奥·贡扎加，西尔瓦诺·尚蒂，
申请(专利权)人：巴特勒工程商用股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT