用于分析轮胎的表面的方法和设备技术

用于分析轮胎的表面的方法和相关设备，包括：获取具有花纹的表面部分的一个或多个数字图像，所述花纹包括在多个位置中基本相同地重复的组织结构；识别所述一个或多个数字图像的多个第一区域，每个第一区域对应于相应组织结构子部分；识别与每个第一区域同源的相应多个区域，其中，相应组织结构子部分均与每个第一区域的相应组织结构子部分基本相同；计算相应组织结构子部分的模型，其中，每个像素均和与具有所述每个像素的相同相对坐标的每个第一区域的像素及相应同源区域的像素相关联的值的平均值相关联；使用计算得到的组织结构子部分模型获得花纹模型。

Method and equipment for the analysis of the surface of a tire

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分析轮胎的表面的方法和设备
本专利技术涉及用于分析轮胎的表面、例如用于检测轮胎表面上可能存在的缺陷的方法和设备。
技术介绍
术语“缺陷”表示与期望状态的任何偏差，无论这种偏差是否导致轮胎性能下降(因此可以丢弃或降级)或者由简单异常(例如，美观方面)构成，所述简单异常不会致使轮胎被丢弃或降级。该缺陷可以例如是具有未硫化复合物、形状改变、切口、胎体中的蠕变、表面上存在的异物等等的部分。“轮胎”指的是成品轮胎，即在模制和硫化步骤之后的轮胎。一旦已经制备生轮胎，典型地实施模制和硫化处理，以便通过弹性体成分的交联确定轮胎的结构稳定性以及在轮胎上赋予所需的胎面花纹和在侧壁处赋予任何区别性或信息图形记号。根据典型方法，在模制和硫化步骤期间，适当的囊状物(一般由弹性体复合物构成)插入到轮胎内部并且使其抵靠轮胎的内表面膨胀(例如，气动地)，以便将轮胎推靠在外模具上并且确保轮胎适当地粘附到外模具。这种囊状物典型地在外部开有沟槽，形成沟槽花纹，以便有利于其在硫化和模制期间在轮胎的内表面与囊状物的外表面之间局部相互滑动。这种花纹能够有利于使捕获在囊状物与轮胎之间的空气流出和/或在模制和硫化结束时有利于囊状物和轮胎之间的脱离。因此，轮胎的内表面具有对应的“花纹”，典型为凸起形式。典型地，花纹包括沿着周向方向基本周期性分布的一系列直线的且平行的跨距和/或连续几何图形形状的密集网络(术语称作“卵石边缘(pebbleedge)”)。在本说明书和权利要求书中，“花纹”更一般地指的是一组线性元件，所述线性元件布置在轮胎的内表面或外表面上，这种线性元件在轮胎的模制和硫化步骤期间产生并且通常为凸起形式，但也能够为浅凸起形式或者为简单二维的，即在与表面的其余部分相同海拔水平处。例如，胎面沟槽落入花纹的定义范围内。这种表面线性元件典型地是连续网络中的互连的直线分段，而且更一般地可以具有任何形状和/或表面分布。与表面的其余部分相比，这种表面线性元件典型地导致颜色改变和/或掠射光的反射/漫射。典型地，用于车辆车轮的轮胎具有绕对称轴线的大体环面结构，所述对称轴线与运转期间轮胎的旋转轴线相重合，并且所述轮胎具有正交于对称轴线的轴向中线平面，所述平面典型地是几何(基本)对称平面(忽略任何微小的不对称，例如，胎面花纹和/或内部结构的部分)。轮胎的“内表面”指的是在所述环面结构内部从一个胎圈延伸到另一个胎圈的表面(换言之，在将轮胎与相应安装轮辋相联接之后不再可见的表面)。内表面典型属于弹性体材料层，通常称作“衬里”，其具有优化的不透气特性。内表面上的某些缺陷，例如切口、开口的接合部、蠕变等等，可能有损轮胎的不透气性。在用于车辆车轮的轮胎的制造过程的背景中，已经认识到需要对成品实施质量检查，旨在防止有缺陷的轮胎投放市场和/或逐步调节所使用的设备和机器以便改进和优化在制造过程中实施的操作的执行。这些质量检查包括例如由操作人员实施的质量检查，操作人员使用固定时间对轮胎实施视觉和触觉检查；如果操作人员根据自己的经验和敏感性怀疑轮胎不符合某些质量标准，则该轮胎将通过更详细的人工检查和/或通过适当的设备受到进一步的检查，以便深化任何结构和/或定性缺陷的评估。文献WO2013/045594A1描述了一种分析轮胎的内表面上的凸起形式的元件的快速方法，其包括以下步骤：获取表面的三维图像，赋予图像的每个像素灰度水平值，以便获得起始图像，所述灰度水平值与该点的地形海拔成比例；在正交参照系(OXY)中转换所获取的图像，在所述正交参照系中，横轴(OX)代表周向值，而纵轴(OY)代表径向值；赋予表面上的每个像素一海拔梯度值(f(p))；比较其海拔与布置在经过相应像素(p)且沿着周向方向取向的直线上的少量离散点的海拔。在轮胎质量控制领域中，申请人自己已经确立了通过光学获取数字图像以及后续对数字图像进行处理来检测轮胎表面上可能存在的缺陷的问题。申请人发现，为了能够在用于生产轮胎的设备中“在线地”使用质量控制，需要在有限的时间内并且在降低的成本下实施检查自身。在这种背景下，处理算法的计算需求扮演着关键角色，原因在于当处理算法的计算需求过大时，控制时间被不可接受地延长和/或所需的计算能力导致控制不可行。“数字图像”或等同的“图像”通常指的是典型地包含在计算文档中的数据集，其中空间坐标的元组(每个元组对应于一像素)的有限集(典型地，二维和矩阵，即N行×M列)的每元组坐标(典型地，每对坐标)与对应的数值集(其可以代表不同的幅值)相关联。例如，在单色图像中(诸如，灰度水平或“灰度级”图像)，这种数值集与有限级(通常为256水平或色调)中的单个值构成，该单个值例如代表显示时相应元组的空间坐标的亮度(或强度)水平。另一例子由彩色图像代表，其中，数值集代表多个颜色或通道的亮度水平，通常为原色(例如，在RGB编码中，原色为红色、绿色和蓝色，而在CMYK编码中，原色为青色、品红色、黄色和黑色)。术语“图像”不必意味着图像的真实显示。在本说明书和权利要求书中，术语“图像”涵盖三维图像和二维图像二者，在三维图像中，每个像素均与表面高度信息相关联(诸如，利用激光三角法获得的图像)，在二维图像中，每个像素均与代表表面的相应点的颜色和/或反射率/漫射率的信息相关联，例如由普通数字照相机或摄像机(例如，CCD)检测到的图像。“表面点”指的是具有能够与所获取的表面图像的像素大小相比的小(非零)的延伸的表面部分。在本说明书和权利要求书中，对特定“数字图像”(例如，在轮胎上初始获取的数字图像)的任何引用更一般地包括能够通过所述特定数字图像的一种或多种数字处理(例如，滤波、均衡、平滑、二值化、阈值化、形态转换(开孔等等)、导数或积分计算等等)获得的任何数字图像。申请人注意到，轮胎表面上存在的花纹会干扰图像和/或其处理，原因在于花纹往往隐藏或掩盖缺陷。此外，根据申请人，花纹上的异常本身可能不能用以例如判定轮胎的舍弃，而是可能表示制造工艺步骤中的另外的缺陷(诸如，囊状物和轮胎之间缺乏粘附，导致不完全的硫化)。因此，申请人有利地考虑了检测花纹本身的任何异常。更一般地，申请人考虑有利地具有布置在轮胎表面上并且没有缺陷的花纹的参照模型，例如，能够比较实际花纹与该参照模型以便检测偏离该参照模型的任何真实偏差，或者能够从花纹本身区分开任何缺陷。申请人还认为，将对于待分析的若干轮胎有效的预定模型作为无缺陷花纹的参照存在实际困难(如果可能)，原因在于囊状物典型地根据制造商甚至根据模型而变化，并且另外还在于囊状物老化和/或被经常更换。而且，在图像获取步骤中照亮和/或轮胎表面的反射响应的可能宏观变化也可能使得无缺陷花纹的预定模型的使用不可行。
技术实现思路
因此，在基于工业轮胎生产线中的数字图像的获取和处理的轮胎质量控制(尤其是，用于检测轮胎内表面上的缺陷)的背景中，申请人考虑了开发分析轮胎的表面的方法的问题，所述方法能够至少在花纹由基本相同地重复多次的预定组织结构构成时针对分析中的每个轮胎提取相应的无缺陷花纹模型，所述方法具有减少的计算成本和计算需求，获得的结果可靠，并且在缺陷检测方面敏感度高。在本专利技术的第一方面中，本专利技术涉及一种用于分析轮胎的表面的方法，所述方法包括：a)提供具有待分析的所述表面的轮胎，其中，所述表面具有花纹，所述花纹具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分析轮胎的表面的方法，包括：a)提供具有待分析的所述表面的轮胎(200)，其中，所述表面具有花纹，所述花纹具有在多个位置中基本相同地重复的组织结构；b)获取所述表面的一部分的一个或多个数字图像，选择所述表面的所述部分，使得所述表面的所述部分中的所述花纹包括重复多次的所述组织结构；c)识别所述一个或多个数字图像的多个第一区域(304)，每个第一区域对应于组织结构的相应子部分，其中，每个第一区域包括特征在于在所述第一区域中具有相应相对坐标的多个像素；d)识别与每个第一区域同源的所述一个或多个数字图像的相应多个同源区域(305，306)，其中，每个同源区域包括特征在于在所述同源区域中具有相应相对坐标的多个像素，并且其中每个同源区域中的相应组织结构子部分与所述每个第一区域的所述组织结构的相应子部分基本相同；e)针对每个第一区域，计算所述组织结构的相应子部分的模型(308)，所述组织结构的相应子部分的模型是数字图像，其中，每个像素均和与具有所述每个像素的相同相对坐标的所述每个第一区域的像素及所述相应同源区域的像素相关联的值的平均值相关联，从而获得多个计算得到的组织结构子部分模型；f)通过组合所述计算得到的组织结构子部分模型获得所述表面的所述部分中的所述花纹的模型。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.30 IT 1020150000288361.一种用于分析轮胎的表面的方法，包括：a)提供具有待分析的所述表面的轮胎(200)，其中，所述表面具有花纹，所述花纹具有在多个位置中基本相同地重复的组织结构；b)获取所述表面的一部分的一个或多个数字图像，选择所述表面的所述部分，使得所述表面的所述部分中的所述花纹包括重复多次的所述组织结构；c)识别所述一个或多个数字图像的多个第一区域(304)，每个第一区域对应于组织结构的相应子部分，其中，每个第一区域包括特征在于在所述第一区域中具有相应相对坐标的多个像素；d)识别与每个第一区域同源的所述一个或多个数字图像的相应多个同源区域(305，306)，其中，每个同源区域包括特征在于在所述同源区域中具有相应相对坐标的多个像素，并且其中每个同源区域中的相应组织结构子部分与所述每个第一区域的所述组织结构的相应子部分基本相同；e)针对每个第一区域，计算所述组织结构的相应子部分的模型(308)，所述组织结构的相应子部分的模型是数字图像，其中，每个像素均和与具有所述每个像素的相同相对坐标的所述每个第一区域的像素及所述相应同源区域的像素相关联的值的平均值相关联，从而获得多个计算得到的组织结构子部分模型；f)通过组合所述计算得到的组织结构子部分模型获得所述表面的所述部分中的所述花纹的模型。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个第一区域形成了所述一个或多个数字图像的连接部分，所述连接部分至少包括所述组织结构。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一区域沿着所述轮胎的轴向方向和/或周向方向部分地相互重叠。4.根据任意一项前述权利要求所述的方法，其中，识别所述相应多个同源区域包括计算相应第一区域与所述一个或多个数字图像的其余部分的至少一部分之间的相关函数。5.根据权利要求4所述的方法，其中，识别所述相应多个同源区域包括识别所述相关函数的一个至少局部极值。6.根据任意一项前述权利要求所述的方法，其中，选择所述表面的所述部分，使得在所述一个或多个数字图像中，所述组织结构在沿着轮胎的周向方向分布的多个位置中基本相同地重复至少八次，并且所述相应多个同源区域沿着所述周向方向分布，其中，所述组织结构以基本恒定的周期沿着周期性方向基本相同地重复，并且其中，在识别所述相应多个同源区域之前，设置成通过寻找所述一个或多个数字图像的一部分与所述一个或多个数字图像的多个另外部分之间的相关函数的最大值来获得代表所述周期的值，所述多个另外部分的尺寸与所述一个或多个数字图像的所述一部分的尺寸相等并且沿着所述周期性方向分布。7.根据权利要求6所述的方法，其中，识别所述相应多个同源区域包括通过计算所述每个第一区域与多个区域之间的所述相关函数识别相应第一同源区域，所述多个区域具有与所述每个第一区域相等的尺寸并且布置在沿着所述周期性方向定位在离开所述每个第一区域的一段距离处的所述一个或多个数字图像的点附近，所述距离等于所述周期的整数倍。8.根据任意一项前述权利要求所述的方法，其中，识别所述相应多个同源区域包括连续识别一序列的相应同源区域，通过使用所述序列中的相应在前同源区域来识别所述序列中的每个相应同源区域。9.根据任意一项前述权利要求所述的方法，其中，在计算相应的所述组织结构子部分模型时，所述平均值包括所述值的算术平均数和/或几何平均数和/或众数和/或其组合，或者由所述值的算术平均数和/或几何平均数和/或众数和/或其组合构成。10.根据权利要求1至8中的任意一项所述的方法，其中，在计算相应的所述组织结构子部分模型时，所述平均值包括所述值的中值，或者由所述值的中值构成。11.根据任意一项前述权利要求所述的方法，其中，获取一个或多个数字图像包括：用漫射光照射所述表面的所述部分并获取第一图像，其中，每个像素与表示对应于所述每个像素的表面的点的反射率和/或漫射率和/或颜色的亮度值相关联；分别用来自相反方向的掠射光照射所述表面的所述部分并分别获取第二图像和第三图像，其中，每个像素与代表对应于所述每个像素的表面的点的反射率和/或漫射率和/或颜色的亮度值相关联；计算差分图像，其中，每个像素与代表所述第二图像和第三图像的对应亮度值的差的值相关联。12.根据权利要求11所述的方法，其中，至少在所述差分图像中通过处理所述差分图像实施获得代表所述周期的值的操作和/或识别多个第一区域和相应多个同源区域的操作。13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，在所述第一图像中实施获得代表所述周期的值的操作和/或识别多个第一区域和相应多个同源区域的操作。14.根据权利要求11或12或...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·吉多蒂皮奥凡，V·巴拉尔迪尼，V·波法，F·雷戈利，L·迪斯特法诺，
申请(专利权)人：倍耐力轮胎股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT