用于物体的外形和/或变形测定尤其是干涉测定的方法和设备技术

本发明专利技术用于物体的外形测定和／或变形测定，尤其是轮胎或者复合材料的结构部件。物体由光线照射，尤其是结构光，由辐射源发射且尤其包括相干光或部分相干光，特别是激光。经物体反射的光线由带有一个影像传感器的摄像机获取。为了改善影像质量，用适合第一影像区域（１３）的摄像机和／或辐射源的第一调节来拍摄第一图像。此外，用适合于第二影像区域（１２）的摄像机和／或辐射源的第二调节来拍摄第二图像。将两张图像组合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于物体的外形测定和/或变形测定的方法，也涉及实施该类型方法的设备。本专利技术具体地涉及一个物体的干涉测定的方法。该物体尤其可以包括轮胎或复合材料的部件。该轮胎可包括客车轮胎，卡车轮胎，飞机轮胎或其他运输工具的轮胎。该方法特别适合于检查未安装的轮胎，即没有安装在轮缘上的轮胎。复合材料在许多
中使用。它们由两种或者更多种彼此相连的单独材料组成。这样的合成物可以以橡胶-金属合成物、用碳化纤维加固的聚合体、泡沫聚合体、蜂窝结构和结构构件的形式来实现。合成物也用于半成品，例如导管、杆件和板。电子电路板通常由复合材料来实现。另外，复合材料用于飞机部件，尤其是机翼、翼瓣、着陆襟翼、机身、阻流板、尾翼、操纵面外壳、方向舵组合件、顶部隔舱的门和飞机内部。在汽车工业中，复合材料用于如能量吸收、引擎罩、车顶、车门、汽车仪表板、座椅框架和机动车辆车架。合成物也用于盛装汽油和液体的容器和箱子。另外，它们也用于体育用品，例如滑雪橇、滑雪板和自行车。在该方法和设备中，该物体或物体表面由一个辐射源发射的光线照射。该光线可以由非结构光组成。非结构光尤其可用于摄影测量法中。在这种情况下，可以用在某一角度下拍摄物体或其表面图像的两个或多个摄像机来实现外形测定和/或变形测定。然而，也可以利用结构光。结构光用在例如莫尔图方法、格雷编码(反射码)方法或者三角测量方法中。在使用结构光线时，可以用一个摄像机观察该物体或其表面。然而，也可以用相干光线或部分相干光线，尤其是激光，来照射该物体或其表面。这种类型的光线尤其使实现干涉测定的方法成为可能。物体反射的光线可以由散射光组成并且由一个摄像机来获取。该摄像机包含一个影像传感器，尤其是一个扁平形的传感器。CCD(电荷耦合器件)传感器尤其适合这个目的。在根据本专利技术的方法中，借助于斑点图像或干涉图像，尤其借助剪切干涉方法、全息术方法、ESPI方法或白光干涉测量方法来确定物体的几何形状或变形。可以用CCD传感器或其他影像传感器实现这些方法，即通过一个时间或空间的相移来使用或不使用相图像评估。一个或多个辐射源尤其是激光光源可用来照射物体。然而，利用在白光干涉测量方法中使用的照射设备也是可能的，例如热量源或发光二极管。当实行根据本专利技术的方法时，在物体的一个或多个不同的变形状态下拍摄一个或多个图像，从上述图像中随后形成一个平均值。尤其是通过使物体分别经受不同的环境压力，可获得物体的各种变形状态。尤其对于没有安装在轮缘上的轮胎，这是可能并且有利的。轮胎可被引入一个低压室或一个高压室。在一个现有的或偏离的负压或正压下达到其中一种变形状态，在该压力下轮胎故障点中封闭的空气膨胀或收缩并产生轮胎局部变形，这些变形可随后进行测量和探测。相同的方法也可用于测量其他物体。另外，提供由透明材料板组成并且依靠外围封条相对于物体密封的一个低压室或一个高压室是可能的。在物体和板之间的密封区域中，可以调节负压或者正压，使得空气包含物膨胀或压缩。这引起了在复合材料的这些故障点上相应变形的发生，并且可以通过板来观察这些变形。然而，也可以通过使物体经受不同温度来实现物体不同的变形状态，例如，尤其是通过辐射所产生的热。这对由复合材料组成的部件是特别有利的。差额变形和/或其梯度可从分别代表不同变形状态的不同的状态图像中计算出来。一个或多个光源和摄像机可以以一个组合件形式来实现，该组合件代表一个测量头。从DE 199 44 314 A1中可知一个轮胎测试装置。这个装置包括一个待测试轮胎的定位装置和一个测试装置，尤其是一个激光测试装置。测试装置可包括几个测量头，尤其是激光测量头。从DE 101 28 334中知道一个用于干涉测量斑点剪切干涉法来照明物体的方法。在该情况下，由一个或者多个各自相干的、扩展的或扁平的辐射源从多个照射方向以不同感光矢量同时照射物体表面。待检测物体部分的被照射的局部区域可彼此完全或者部分地交迭，以便实现均匀的照射。选择在待测的物体部件表面各个点上由照射源发射的光束的入射角，使得相对于局部表面法线的各自相应的理想反射角不直接引向传感器的影像平面，并且避免了直接的照射。EP 1 061 332 A2公开了一种用于测试轮胎的电子剪切干涉法。为了实现剪切干涉图像的改进显示，不同的图像按预定的频率存储并且随后以一个连续系列的形式显示。这样，同时展示几个显示测试物体不同区域的图像序列是可能的。US 4 707 594描述了一种用于测试轮胎的方法，其中未安装在轮缘上的轮胎被引入一个低压室。在该情形中通过全息术方法或剪切干涉方法对轮胎进行测试。轮胎经受突然的压力变化，使得其表面在相当长的时间内逐渐蠕变。在此期间拍摄一系列连续的图像。DE 28 06 845 C2公开了一种用于实现物体干涉测量检测的方法，其中一个影像系统在照相介质上拍摄被检测物体在两种不同物体状态下的第一和第二图像，该物体用相干光照射。当进行最初描述的方法时，检波器的动态性能不足够高以在暗色的和亮色的影像区域获得有意义的测量数值是可能发生的，尤其是当测量与暗色的和/或强烈反射表面的不配合的物体时。这种问题尤其发生在检测十分光亮的轮胎或复合材料时。本专利技术建立在改善最初描述类型的方法和设备中的图像质量的目的上。根据本专利技术，用带有权力要求1的特征的最初描述类型的方法实现该目的。用适合第一影像区域的第一调节来拍摄第一照片，用适合第二影像区域的第二调节来拍摄第二照片。随后将两张照片合并。调节可以在摄像机上进行，尤其是用影像传感器和/或透镜系统，特别是通过变化放大系数，光圈和/或快门速度和/或一个或多个其他摄像参数。作为另一种选择或者额外的措施，调节也可以在辐射源上实现，尤其是通过增加或减少辐射源的数量，通过改变一个(或多个)辐射源的发光强度，和/或改变由一个(或多个)辐射源发射的光线的方向，和/或通过变化一个或多个其它辐射源参数。最好为各自影像区域进行优选调节。例如，为了获得一个最佳传感器输入信号，对于一个暗影像区域，调节一个高的放大系数数值。因此，对于一个强烈反射并且因此十分明亮的影像区域，可以选择一个低的放大系数数值，如果需要，连同一个额外缩短的曝光时间。为了扩大影像传感器的动态性能，合并两张或更多的图像。这也使测量物体的过度感光的或者曝光不足的区域成为可能。可考虑使用不同的选项，以便以不同亮度在传感器上产生单独的图像。可以通过改变摄像机参数，尤其是传感器和/或透镜系统的参数，和/或通过改变辐射源的参数，实现在传感器上适应于各个影像区域的不同亮度。如果需要，也可用由适应于相应影像区域的分别不同的调节拍摄的第三和/或额外图像来补充第一和第二图像。这两张图像，和如果可实施的话，一张或者多张额外图像合并或组合，以填充整个影像区域。如果两张照片足够，第一图像可以覆盖整个区域的一部分，并且第二图像可以覆盖整个区域的剩余部分。在附属的权利要求书里描述了有利的附加的改进。图像合并可通过平均每个像素的信息来进行，最好基于质量标准来进行平均。质量标准可由可计算的对照图像构成。另一个有利的额外改进，其特征在于用第一调节和第二调节，和如果可实施的话，一个或者多个额外调节分别拍摄多个图像。可交替和/或连续拍摄这些图像。尤其可能用第一调节拍摄第一图像，第二调节拍摄第一图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于物体（３）的外形测定和／或变形测定的方法，其中物体（３）由尤其是结构光的光线照射，该光线由一个辐射源发出并尤其包括相干光线（５）或部分相干光线，尤其是激光，而物体（３）反射的光线由带有一个影像传感器（６）的摄像机来获取，其特征在于，　　　　用适合于第一影像区域（１３）的摄像机和／或辐射源的第一调节来拍摄第一图像（图５），用适合于第二影像区域（１２）的摄像机和／或辐射源的第二调节来拍摄第二图像（图６），两张图像被合并（图７）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H斯坦比赫勒，R伯格，T迈尔，
申请(专利权)人：斯坦比赫勒光学技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]