用于分析轮胎的装置和方法制造方法及图纸

一种用于分析轮胎的装置(1)和相关方法，其包括：‑支撑框架(2)；‑法兰(3)；‑优选为二维的第一图像获取系统(4)，其包括第一照相机(5)以及第一照明系统(10)，所述第一照相机具有第一光轴(6)、第一焦平面(7)、第一焦点(F1)和第一景深，所述第一照明系统适于照射第一焦点(F1)的周围；‑优选为三维的第二图像获取系统(11)，其包括第二照相机(12)以及第二照明系统(13)，所述第二照相机具有第二光轴(16)、第二焦平面(17)和第二景深，其中存在通过第一焦点(F1)且基本上正交于第一光轴(6)而且还通过第二光轴和第二景深之间的相交区域(23a)的至少一个平移平面(22)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分析轮胎的装置和方法
本专利技术涉及一种装置，其用于在轮胎生产线中分析轮胎，特别是通过获取轮胎表面的图像及其进一步处理来在轮胎生产线中分析轮胎，例如用于检查轮胎表面上可能存在的可检测缺陷。
技术介绍
“轮胎”通常是指成品轮胎，即，在构造、模制和硫化步骤之后，但也可能是在构造步骤之后和模制和/或硫化步骤之前的生轮胎。典型地，轮胎在操作过程中围绕其旋转轴线具有基本上环面的结构，并且具有与旋转轴线正交的轴向中线平面，所述平面通常是几何(基本)对称平面(例如，忽略任何小的不对称性，例如胎面花纹和/或内部结构)。轮胎的外表面或内表面分别表示在轮胎与其安装轮辋联接之后保持可见的表面以及在所述联接之后不再可见的表面。术语“低”、“高”、“在...下方”和“在...上方”表示诸如轮胎的部件、轮胎、设备、装置等的元件在使用期间相对于地面的相对位置或者所述元件中的一个相对于另一个元件的相对位置。相对于几何元件(例如，直线、平面、表面等)“基本上正交”意味着这些元件形成介于90°+/-15°，优选地90°+/-10°之间的角度。相对于所述几何元件“基本上平行”意味着这些元件形成介于0°+/-15°，优选地介于0°+/-10°之间的角度。术语“光学”、“光”等是指所使用的电磁辐射，其具有落入光学带的扩大邻域中但不一定严格落入光学带(即，400-700nm)内的光谱的至少一部分，例如光学带的这个扩大邻域的范围可以从紫外线到红外线(例如，波长介于约100nm和约1μm之间)。“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，在所述数据集中，空间坐标的元组(每个元组对应于像素)的有限集(典型地为二维和矩阵，即，N行×M列)中的每元组坐标(典型地为每对坐标)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)，这种数值集与有限尺度(通常为256水平或色调)中的单个值构成，该值例如代表在显示时空间坐标的相应元组的亮度(或强度)水平。另一示例由彩色图像代表，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，原色为蓝绿色、品红色、黄色和黑色)。术语“图像”不必意味着图像的实际显示。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(诸如，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。术语“二维图像”或“2D”表示这样的数字图像，所述数字图像的每个像素与代表表面的反射率/漫射率和/或颜色的信息相关联，例如由普通照相机或数码照相机(例如，CCD)检测到的图像。术语“三维图像”或“3D”表示这样的数字图像，所述数字图像的每个像素与表面高度信息相关联，例如通过由激光线照射的表面的二维矩阵图像的三角测量处理的表面高度轮廓重建技术获得的图像。“数码照相机”或简称“照相机”表示一种光电装置，其适于获取二维数字图像并且包括定义图像平面的数字图像传感器(或简称“传感器”)和物镜(其为了简化被认为具有圆柱对称性，尽管本专利技术不仅限于这些物镜)。“传感器”是指例如通过CCD或CMOS技术能够将入射光转换为电信号的一组光敏元件(称为“像素”)。术语像素用于表示传感器的单个光敏元件和形成如上定义的数字图像的单个元件，所述传感器的每个像素通常对应于图像的像素。“矩阵照相机”是指其传感器具有按照这样的矩形矩阵布置的像素的照相机，所述矩形矩阵具有可比长度的两个维度(例如，两维相差小于一个数量级，如4×3或3×2格式)。典型地，传感器矩阵的对角线长达几十毫米。“线性照相机”是指其传感器(称为“线性传感器”)具有以这样的矩形矩阵布置的像素的照相机，所述矩形矩阵的一个尺寸远大于另一个，通常大于至少两个数量级。典型地，传感器的像素的行数介于1和4之间，列数大于1000。常规使用术语“行”和“列”并且二者可互换。线性照相机的特征在于位于物镜线，其位于照相机的焦平面和与其正交且通过线性传感器的平面(称为“光学平面”)之间的相交部处，并且线性照相机适于获取布置在物镜线处的线性表面部分的图像(称为“线性图像”并且具有与线性传感器的尺寸相等的像素尺寸)。“表面线性部分”是指一个维度尺寸比与其正交的其他维度大得多的表面部分，通常大于至少两个数量级。线性表面部分的小尺寸通常小于或等于0.1mm。物镜的“光轴”表示物镜旋转对称所沿的线。照相机器件的“焦平面”是由物镜聚焦在传感器上的物点的平面，即，源自焦平面的每个物点的光线会聚在传感器平面(图像平面)上的相应点上。“景深”是指焦平面附近的一组平面，当由物镜投影在传感器平面上时，其每个点均形成内接在预定模糊圈中的图像(例如，具有5-10微米的直径)。“具有线性光束的激光源”或简称“线性激光源”是指适于发射具有线形截面的光束的激光源，所述线通常成形为笔直的段。线性激光源的“传播平面”是指在其上线性光束传播的平面(所述线位于传播平面上)。入射到表面的点的“定向光辐射”是指这样的光辐射，对于所述光辐射而言，存在以该点为顶点并且宽度小于或等于π/8球面度(优选地小于或等于π/10球面度)的圆锥立体角，在所述光辐射中，总光功率的至少75％，优选地至少90％，更优选地全部入射光功率位于该点中。“漫射光辐射”是指非定向光辐射。入射在表面的点中的“掠射光辐射”是指这样的光辐射，在所述光辐射中，该点中的入射辐射的总光功率的至少75％(优选地至少90％，更优选地100％)同在所述点中与表面相切的平面形成入射角，该入射角小于或等于60°，优选地小于或等于45°。“构造/生产周期时间”是指构造/成品轮胎离开构造/生产装备到下一个轮胎离开之间所经历的时间。在用于车辆车轮的轮胎的生产和构造处理的背景中，对制造的产品进行质量检查尤为有用，其目的是防止有缺陷的轮胎或不符合设计规格的轮胎投入市场，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。US2010/0002244A1描述了一种检查轮胎表面的技术，该技术能够安全地区分结合到轮胎表面中的不同质量的橡胶构件。第一照明单元包括一对第一投光器，所述一对第一投光器分别在相对的侧部上朝向物镜线投射光。第二照明单元包括一对第二投光器，所述一对第二投光器沿着与第一照明线相反的方向并且分别在相对的侧部上朝向物镜线投射光。第一照明单元和第二照明单元交替照明。线性照相机与第一照明单元和第二照明单元的相应照明操作同步地形成与物镜线对应的轮胎的表面部分的图像。US2004/0212795A1描述了一种用于测量物体的轮廓和/或变形的方法。由辐射源发射并且特别是由相干光或部分相干光、尤其是激光组成的光照射该物体。被物体反射的光被具有图像传感器的照相机接收。为了改善图像质量，利用适合于图像的第一区域的照相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于分析轮胎的装置(1)，其包括：‑支撑框架(2)和用于将所述支撑框架附接到装置移动构件的法兰(3)；‑用于获取轮胎的表面的图像的第一获取系统(4)，所述第一获取系统(4)安装在所述支撑框架上并且包括：‑具有第一光轴(6)、第一焦平面(7)和第一景深的第一照相机(5)，以及‑适于照射第一焦点(F1)的周围的第一照明系统(10)，所述第一焦点位于所述第一光轴与所述第一焦平面之间的相交部上；‑用于获取所述表面的图像的第二获取系统(11)，所述第二获取系统(11)安装在所述支撑框架上并且包括：‑第二照相机(12)和第二照明系统(13)，所述第二照相机具有第二光轴(16)、第二焦平面(17)和第二景深；其中，存在至少一个平移平面(22)，所述至少一个平移平面通过所述第一焦点(F1)，基本上正交于所述第一光轴(6)，并且还通过所述第二光轴与所述第二景深之间的第一相交区域(23a)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.16 IT 1020150000837761.一种用于分析轮胎的装置(1)，其包括：-支撑框架(2)和用于将所述支撑框架附接到装置移动构件的法兰(3)；-用于获取轮胎的表面的图像的第一获取系统(4)，所述第一获取系统(4)安装在所述支撑框架上并且包括：-具有第一光轴(6)、第一焦平面(7)和第一景深的第一照相机(5)，以及-适于照射第一焦点(F1)的周围的第一照明系统(10)，所述第一焦点位于所述第一光轴与所述第一焦平面之间的相交部上；-用于获取所述表面的图像的第二获取系统(11)，所述第二获取系统(11)安装在所述支撑框架上并且包括：-第二照相机(12)和第二照明系统(13)，所述第二照相机具有第二光轴(16)、第二焦平面(17)和第二景深；其中，存在至少一个平移平面(22)，所述至少一个平移平面通过所述第一焦点(F1)，基本上正交于所述第一光轴(6)，并且还通过所述第二光轴与所述第二景深之间的第一相交区域(23a)。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一获取系统(4)适于获取二维图像，并且所述第二获取系统(11)适于获取三维图像，其中，所述第二照相机(12)是矩阵照相机，其中，所述第二照明系统(13)包括适于发射具有传播平面(21)的线性光束的激光源(20)，并且其中，所述第二光轴相对于所述传播平面倾斜。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述平移平面(22)还通过所述传播平面(21)和所述第二景深之间的第二相交区域(23b)。4.根据权利要求1或2或3所述的装置，其中，存在一束平移平面，所述一束平移平面通过所述第一焦点(F1)并且基本上正交于所述第一光轴，还通过所述第一相交区域(23a)并且通过所述第二相交区域(23b)。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个平移平面(22)是与所述第一光轴(6)正交并与所述第一焦平面(7)重合的平面。6.根据权利要求2所述的装置，其中，所述至少一个平移平面(22)通过位于所述传播平面(21)、所述第二焦平面(17)以及所述第二光轴(16)之间的相交部上的第二焦点(F2)。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第一照相机是线性照相机并且具有位于所述第一焦平面(7)和光学平面(26)之间的相交部上的物镜线(25)，所述光学平面通过所述第一光轴(6)和所述线性照相机的线性传感器。8.根据权利要求2和7所述的装置，其中，所述物镜线和所述平移平面(22)与所述传播平面(21)之间的相交线(27)彼此平行且相对于与其正交且属于平移平面的平移方向(28)对准。9.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第二照相机(12)相对于激光源(20)布置在与所述第一照相机(5)相对的侧部上。10.根据权利要求7所述的装置，其中，所述传播平面(21)平行于第一照相机的所述光学平面(26)，并且其中，第二焦平面(17)相对于平移平面(22)倾斜。11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其还包括介于所述第一照明系统和所述第一相交区域(23a)之间的不透明分隔件(50)。12.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一照明系统(10)适于在第一光学带内发射，并且所述第二激光源适于在与所述第一光学带基本分离的第二光学带内发射，第二获取系统包括滤光器，所述滤光器被光学地布置在第二照相机的物镜前方并且适于允许所述第二光学带通过并且基本上阻挡所述第一光学带。13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其包括辅助支撑框架(40)，所述第一照明系统刚性地安装在所述辅助支撑框架上，其中，所述辅助支撑框架可移动地安装在所述支撑框架上，使得它能够沿着与所述第一光轴基本平行的方向从靠近第一照相机的位置直线地平移到远离所述第一照相机的位置。14.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其包括辅助支撑框架(40)，所述第一照明系统刚性地安装在所述辅助支撑框架上，其中，所述第一照相机和...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·赫尔德，V·波法，F·雷戈利，V·巴拉迪尼，G·卡萨迪奥·托兹，
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