УСТАНОВКА И СПОСОБ КОНТРОЛЯ ШИН
TIRE INSTALLATION AND METHOD

Настоящее изобретение относится к установке и способу контроля шин, например, на линии по производству шин, в частности, к установке и способу контроля возможного наличия дефектов на или вблизи поверхности шины, более конкретно, на или вблизи внутренней и наружной поверхности наружных стенок шины.
Как правило, шина имеет по существу тороидальную конструкцию относительно ее оси вращения во время эксплуатации и имеет осевую среднюю плоскость, перпендикулярную к оси вращения, при этом указанная плоскость, как правило, представляет собой (по существу) геометрическую плоскость симметрии (например, при игнорировании возможных незначительных асимметрий, таких как в рисунке протектора и/или во внутренней структуре).
В данном случае идентифицированы две части шины: коронная зона и наружные стенки. Коронная зона содержит протекторный браслет, брекер и соответствующую часть каркасного конструктивного элемента внутри них.
Термин «наружная стенка» предназначен для обозначения одной из двух частей шины, которые обращены друг к другу и которые проходят с противоположных сторон коронной зоны до бортов, то есть до двух внутренних концевых краев шины, имеющих протяженность в направлении вдоль окружности в плоскости, по существу перпендикулярной к оси вращения, при этом каждый из указанных бортов предназначен для соединения с соответствующим монтажным ободом. Таким образом, каждая наружная стенка содержит соответствующую часть каркасного конструктивного элемента и часть, расположенную в аксиальном направлении снаружи от нее и выполненную из соответствующего эластомерного материала, которую обычно называют «боковиной».
Как правило, каркасный конструктивный элемент содержит, по меньшей мере, один слой каркаса, имеющий соответственно противоположные концевые края, введенные в контактное взаимодействие с соответствующими кольцевыми усилительными конструктивными элементами, как правило, называемыми «сердечниками бортов», встроенными в зонах, названных выше наименованием «борта». В «бескамерных» шинах слой каркаса полностью покрыт слоем эластомерного материала, предпочтительно на основе бутила, обычно называемым «герметизирующим слоем», обладающим отличными характеристиками непроницаемости по отношению к воздуху и проходящим от одного борта до другого.
Также предусмотрено, что конструкция наружной стенки также полностью включает в себя так называемую «плечевую зону», то есть часть шины, предназначенную для соединения коронной зоны с внутренней частью наружной стенки (другими словами, две плечевые зоны соответствуют двум аксиально наружным кольцевым «краям» шины). Плечевая зона имеет протяженность в направлении вдоль окружности в плоскости, по существу перпендикулярной к оси вращения.
Термин «радиус кривизны» предназначен для обозначения локального радиуса кривизны поверхности элемента шины в любой радиальной плоскости сечения, то есть содержащей указанную ось вращения (при этом радиальное сечение шины, как правило, не изменяется во всей шине).
Термин «шина» предназначен для обозначения «готовой» шины, то есть шины после этапов формования в пресс-форме и вулканизации, следующих за этапом сборки.
Термины «наружная» или «внутренняя» поверхность шины соответственно предназначены для обозначения поверхности, которая остается видимой после соединения шины с соответствующим ей, монтажным ободом, и поверхности, которая больше не является видимой после указанного соединения.
Термины «оптическое», «световое» и аналогичные относятся к используемому электромагнитному излучению, которое имеет, по меньшей мере, одну часть спектра, находящуюся в расширенных пределах оптического диапазона и необязательно находящуюся строго в пределах оптического диапазона (другими словами, 400-700 нм), например, такие расширенные пределы оптического диапазона могут охватывать от ультрафиолетовой до инфракрасной области спектра (например, длины волн, находящиеся в диапазоне от приблизительно 100 нм до приблизительно 1 мкм).
В настоящей заявке принята лучевая модель светового излучения, то есть предполагается, что световое излучение, падающее в точке поверхности и созданное неточечным источником света (при этом в случае точечного источника был бы один луч), соответствует совокупности световых лучей, падающих в данной точке и имеющих прямолинейное направление распространения, которое соединяет каждую точку источника света с указанной точкой поверхности, при этом каждый из таких лучей имеет соответствующую часть общей силы света, падающего в данной точке. Термины «свет» и «световое излучение», если иное не указано далее, используются как взаимозаменяемые.
Термин «направленное световое излучение», падающее в точке поверхности, предназначен для обозначения светового излучения, для которого имеется телесный угол, имеющий данную точку в качестве вершины и величину, которая меньше или равна π/8 стерадиан, в пределах которого «падает», по меньшей мере, 75% от суммарной силы света, предпочтительно, по меньшей мере, 90%, более предпочтительно вся сила света.
Термин «рассеянное световое излучение» предназначен для обозначения ненаправленного светового излучения.
Термин «световое излучение, падающее под скользящим углом», падающее в точке поверхности, предназначен для обозначения светового излучения, при котором световой пучок, соответствующий, по меньшей мере, 75% от суммарной силы света светового излучения, падающего в данной точке поверхности, образует с плоскостью, касательной к поверхности в каждой указанной точке, угол падения, который меньше или равен 60°.
Термин «изображение» или синонимично «цифровое изображение» предназначен для обозначения в общем случае набора данных, как правило, содержащихся в компьютерном файле, в котором каждая координата (как правило, двумерная) из конечной совокупности (как правило, двумерной и матричной, то есть N строк × М столбцов) пространственных координат (при этом каждая из них, как правило, соответствует пикселю) связана с соответствующим набором числовых значений (которые могут характеризовать величины разного типа). Например, в монохромных изображениях (подобных изображениям в уровнях серого) такой набор значений совпадает с одним значением на конечной шкале (как правило, с 256 уровнями или тонами), при этом такое значение характеризует, например, уровень светлоты (или интенсивности) соответствующей пространственной координаты при визуализации, в то время как в цветных изображениях набор значений характеризует уровень светлоты множества цветов или каналов, как правило, основных цветов (например, красного, зеленого и синего в цветовом пространстве RGB, при этом голубого, пурпурного, желтого и черного в цветовом пространстве CMYK). Термин «изображение» необязательно означает его реальную визуализацию.
Каждая ссылка на конкретное «цифровое изображение» (например, на двумерное цифровое изображение, первоначально полученное на шине) охватывает в более общем смысле любое цифровое изображение, которое может быть получено посредством одной или более операций цифровой обработки указанного конкретного цифрового изображения (подобных, например, фильтрации, выравниванию, сравнению с порогом, морфологическим преобразованиям - «открытию» и т.д., вычислениям градиентов, «сглаживанию» и т.д.).
Термин «двумерное изображение» предназначен для обозначения цифрового изображения, каждый пиксель которого имеет соответствующую часть информации, характеризующую отражательную/рассеивающую способность и/или цвет поверхности, такого как изображения, регистрируемые обычными цифровыми камерами.
Термин «линейный участок поверхности» предназначен для обозначения участка поверхности, имеющего один размер, значительно больший, чем другой размер, определяемый в направлении, перпендикулярном к направлению данного одного размера, и, как правило, превышающий другой размер, по меньшей мере, на два порядка величины. Меньший размер линейного участка поверхности, как правило, меньше или равен 0,1 мм.
Термин «линейное изображение» предназначен для обозначения цифрового изображения, имеющего значительно большее число столбцов пикселей, чем число строк, как правило, превышающее число строк, по меньшей мере, на два порядка величины. Как правило, число строк составляет от 1 до 4, и число столбцов составляет более 1000. Термины «строки» и «столбцы» используются традиционно и являются взаимозаменяемыми.
Термин «длительность цикла» на производственной линии, содержащей, по меньшей мере, одну рабочую станцию, предпочтительно множество рабочих станций и включенной в установку для изготовления шин, предназначен для обозначения определяемого при нормальных рабочих условиях, максимального времени прохождения изготавливаемой шины через рабочую станцию, за которое собирают/формируют, по меньшей мере, одну часть компонента самой шины. Например, длительность цикла может находиться в диапазоне между приблизительно 20 и приблизительно 120 секундами.
В процессах производства и сборки шин для колес транспортных средств целесообразно выполнение операций контроля качества изготовленных изделий с целью избежания возможности попадания шин, которые являются дефектными или в любом случае не отвечают техническим требованиям, на рынок и/или с целью последовательного регулирования используемых установок и оборудования для улучшения и оптимизации характеристик операций, выполняемых в производственном процессе.
Такие операции контроля качества включают, например, те, которые выполняются операторами, которые тратят заданный промежуток времени, составляющий, например, от 30 с до 60 с, выполняя визуальную и тактильную проверку шины; если с учетом его/ее опыта и чувствительности оператор заподозрит, что шина не соответствует определенным стандартам качества, сама шина будет подвергнута дополнительным проверкам посредством более детального контроля человеком и/или посредством соответствующих устройств для более глубокой оценки возможных недостатков с точки зрения конструкции и/или качества.
В документе WO 2015/004587 на имя того же Заявителя показаны способ и соответствующая установка для контроля шин на производственной линии, при этом способ включает: выполнение шины, подлежащей контролю; упругое деформирование части наружной стенки шины посредством сжимающей силы, действующей на наружную поверхность контакта части наружной стенки, при этом сжимающая сила имеет аксиальное направление и направлена к плоскости средней линии; освещение внутренней и/или наружной поверхности данной части наружной стенки и регистрацию изображения освещенной поверхности; генерирование контрольного сигнала, характеризующего зарегистрированное изображение, и анализ контрольного сигнала для обнаружения возможного наличия дефектов на данной части наружной стенки.
В области контроля шин Заявитель поставил перед собой задачу анализа внутренней и/или наружной поверхности шины посредством оптического получения их изображений, например цифровых, и их последующей обработки, например, для обнаружения возможного наличия видимых дефектов на поверхности при минимизации контроля операторами. Отыскиваемые дефекты могут представлять собой, например, неровности на поверхности шины (невулканизированную смесь, изменения формы и т.д.), неодинаковость структуры, разрезы, наличие посторонних предметов на поверхности и т.д. Среди дефектов, связанных с неодинаковостью структуры, особенно критичными являются так называемые «разрезы каркаса», которые представляют собой редкие, но потенциально очень опасные дефекты, возникающие в зоне сопряжения между двумя частями шины, имеющими разные физико-химические свойства (например, разные смеси). Такие дефекты имеют вид небольших разрезов (как правило, проходящих в продольном направлении, то есть они «следуют» вдоль направления протяженности шины по окружности), отличающихся идеально сопрягающимися краями (между которыми нет удаленного материала или недостатка материала), что является характерным признаком, который делает их особенно трудно идентифицируемыми. Разрезы каркаса также могут охватывать конструктивные элементы каркаса, расположенные вблизи поверхности шины, например, вблизи внутренней поверхности, под, как правило, имеющимся герметизирующим слоем. В этом случае разрезы, как правило, «затрагивают» сам герметизирующий слой, который также имеет разрыв в зоне разрезов каркаса и, таким образом, обеспечивает возможность его идентификации посредством оптического контроля.
Заявитель также отметил, что для обеспечения возможности использования контроля в едином масштабе времени в установке для производства шин необходимо выполнять контроль за более короткие промежутки времени и с низкими затратами.
Следовательно, предпочтительны способ и/или установка для контроля шин посредством получения и анализа их изображений для выделения возможных дефектов, выполнение которых занимают промежуток времени для такого контроля, который сохраняется в пределах вышеупомянутой ограниченной «длительности цикла» и в то же время гарантирует точную проверку наличия дефектов в самой шине при достаточно низких затратах.
Следовательно, Заявитель отметил, что способ завершения глобальной проверки шины за короткое время заключается в поиске различных дефектов «параллельно», то есть в течение одного и того же промежутка времени: в этом случае может быть предпочтительным обеспечение наличия более одного устройства, каждое из которых предназначено для идентификации одного дефекта. Однако обеспечение наличия более одного устройства параллельно повышает сложность линии по производству шин в ее части, относящейся к контролю. Кроме того, обеспечение «освещения» частей шины посредством источников света, имеющихся во многих устройствах, могло бы вызвать нежелательную интерференцию между освещением, выполняемым посредством одного источника света, и освещением, выполняемым посредством другого источника света.
Однако Заявитель отметил, что выполнение двух устройств, которые анализируют соответственно внутреннюю часть и наружную часть шины, минимизирует возможность взаимодействия между самими устройствами как в отношении «взаимодействия» освещений, так и в отношении физического взаимодействия при перемещении устройств.
Заявитель также отметил, что на освещение, выполняемое одним и тем же источником света, влияет геометрия освещаемого объекта: на неплоских поверхностях, подобных поверхностям наружной стенки шины, трудно обеспечить равномерное освещение на всей поверхности, и необходимо найти компромиссное сочетание между различными зонами для минимизации переэкспонированных и/или недоэкспонированных зон. Подобное затруднение увеличивается при освещении внутренней поверхности наружной стенки для проверки каркаса. Заявитель отметил, что при соответствующем деформировании участка наружной стенки шины, подлежащей контролю, можно расплющить поверхность, по меньшей мере, одного подучастка деформированного участка, в результате чего увеличивается глубина резкости и улучшаются условия освещения для регистрации изображений, которое становится более равномерным. При соответствующем деформировании участка наружной стенки шины, подлежащей контролю, можно уменьшить наружный радиус кривизны деформированного участка, в результате чего выделяются возможные дефекты, в частности, разрезы каркаса и другие разрезы или отверстия, поскольку увеличение обычной выпуклости наружной стороны обуславливает тенденцию к «раскрытию» краев или периферий подобных дефектов, что облегчает их идентификацию при последующей обработке изображений. Такой эффект также может быть получен на внутренней вогнутой поверхности за счет расплющивания.
Заявитель отметил, что, несмотря на то, что в документе WO 2015/004857 указано, что существует возможность обнаружения дефектов одновременно на внутренней и наружной поверхностях шины посредством сжатия ее части и освещения шины как внутри, так и снаружи рядом с деформированной зоной, при описанной конфигурации не всегда можно идентифицировать некоторые из дефектов, подлежащих обнаружению в шине. Заявитель действительно понял, что только при комбинировании двух различных устройств и двух разных типов излучения, которые могут излучаться различными устройствами, можно обнаружить дефекты на внутренней поверхности и наружной поверхности шины очень надежным образом. Действительно, использование одинакового освещения или освещения ненадлежащего типа для контроля всей шины привело бы к недостаточному обнаружению или очень трудному обнаружению - посредством обработки изображений - некоторых дефектов и, в частности, некоторых двумерных дефектов, то есть тех, которые не связаны с изменением высоты поверхности, подобных, например, разрезам с сопрягающимися краями.
Следовательно, Заявитель поставил перед собой задачу разработки способа и установки для контроля шин, которые обеспечивают возможность получения изображений поверхности шины, как внутренней, так и наружной, в условиях деформирования, в частности, для одновременного обнаружения дефектов более одного типа на поверхности шины, чем одного типа на поверхности шины, пригодны для применения на линии по производству шин в производственной установке в едином масштабе времени, другими словами, пригодны для использования при уменьшенных затратах и рабочем времени и способны обеспечить надежные результаты.
Заявитель осознал, что наличие установки для обнаружения, включающей в себя деформирующую систему, выполненную с возможностью деформирования части шины, и, по меньшей мере, два отличающихся друг от друга источника света, взаимодействующих с двумя различными камерами, - при этом один из данных двух источников света обеспечивает возможность излучения светового излучения отличающегося типа по отношению к другому источнику света, - позволяет одновременно освещать наружный участок деформированной поверхности шины и внутренний участок деформированной поверхности шины наиболее подходящим способом в соответствии с типом дефекта, который желательно идентифицировать, и адаптировать получение изображений, получаемых как при рассеянном свете, так и при свете, падающем под скользящим углом, особенно подходящим образом для вышеупомянутого контроля шины.
Более точно, Заявитель в завершение обнаружил, что способ и установка, в которых предусмотрен первый источник света для излучения рассеянного света на деформированный участок наружной поверхности шины, при этом указанный первый источник взаимодействует с первой камерой, и предусмотрен второй источник света для излучения света, падающего под скользящим углом, на деформированный участок внутренней поверхности шины, а именно участки внутренней и наружной поверхностей, которые, как правило, могут иметь различные дефекты или которые могут потребовать различного освещения для обеспечения возможности обнаружения таких дефектов с последующим получением первого изображения и второго изображения, позволяют сделать контроль шины быстрым и одновременно обнаружить даже разные дефекты надежным и точным образом. Освещение, как внутреннее, так и наружное, выполняется одновременно с деформированием освещаемого участка поверхности или, по меньшей мере, его части.
Согласно первому аспекту изобретение относится к установке для контроля шины.
Предпочтительно предусмотрена опора, выполненная с возможностью приема указанной шины на ней.
Предпочтительно предусмотрена деформирующая система, выполненная с возможностью образования упруго деформированного участка внутренней поверхности и деформированного участка наружной поверхности на указанной шине посредством физического контакта.
Установка предпочтительно содержит первый источник света, выполненный с возможностью излучения первого светового излучения для освещения указанного деформированного участка наружной поверхности посредством рассеянного светового излучения, первую камеру, выполненную с возможностью регистрации первого изображения указанного освещенного деформированного участка наружной поверхности и с возможностью генерирования, по меньшей мере, одного контрольного сигнала, характеризующего указанное зарегистрированное первое изображение, и первый блок управления, который приводит в действие указанный первый источник света и указанную первую камеру.
Предпочтительно, предусмотрен второй источник света, выполненный с возможностью излучения второго светового излучения для освещения указанного деформированного участка внутренней поверхности посредством светового излучения, падающего под скользящим углом, вторую камеру, выполненную с возможностью регистрации, по меньшей мере, одного второго изображения указанного освещенного деформированного участка внутренней поверхности и с возможностью генерирования, по меньшей мере, одного контрольного сигнала, характеризующего указанное, по меньшей мере, одно зарегистрированное второе изображение, и второй блок управления, который приводит в действие указанный второй источник света и указанную вторую камеру.
Предпочтительно, предусмотрен элемент для обеспечения перемещения, который выполнен с возможностью обеспечения относительного поворота указанной опоры относительно указанного первого источника света, указанного второго источника света и указанной деформирующей системы вокруг оси вращения шины.
Предпочтительно, предусмотрен процессорный блок, конфигурированный так, что указанная деформирующая система функционирует и указанный элемент для обеспечения перемещения сообщает указанный относительный поворот во время освещения указанного деформированного участка наружной поверхности и указанного деформированного участка внутренней поверхности посредством указанного первого источника света и указанного второго источника света.
Согласно второму аспекту изобретение относится к способу контроля шины на линии по производству шин.
Предпочтительно, предусмотрено обеспечение наличия шины, подлежащей контролю.
Предпочтительно, предусмотрено деформирование участка наружной поверхности указанной шины для образования упруго деформированного участка внутренней поверхности и упруго деформированного участка наружной поверхности.
Предпочтительно, предусмотрено освещение указанного деформированного участка наружной поверхности посредством первого рассеянного светового излучения, излучаемого первым источником света, одновременно с вышеупомянутым деформированием.
Предпочтительно, предусмотрено получение первого изображения указанного деформированного и освещенного участка наружной поверхности посредством первой камеры.
Предпочтительно, предусмотрено освещение указанного деформированного участка внутренней поверхности посредством второго светового излучения, падающего под скользящим углом и излучаемого вторым источником света, одновременно с вышеупомянутым деформированием.
Предпочтительно, предусмотрено получение, по меньшей мере, одного второго изображения указанного деформированного и освещенного участка внутренней поверхности посредством второй камеры.
Предпочтительно, предусмотрено обеспечение относительного поворота указанной шины вокруг оси вращения шины относительно указанного первого источника света и указанного второго источника света во время указанных деформирования и освещения.
Заявитель считает, что разработка способа и установки, в которых одновременно имеются три устройства, другими словами, деформирующая система, первый источник света, взаимодействующий с первой камерой для освещения участка наружной поверхности, и второй источник света, взаимодействующий со второй камерой для освещения участка внутренней поверхности шины, позволяет сделать контроль шины более быстрым и более надежным и выполняемым с низкими затратами. Таким образом, действительно, во время деформирования части шины посредством деформирующей системы могут быть обнаружены одновременно дефекты двух типов в двух разных местах шины. Действительно, Заявитель считает, что были исследованы и предложены способ и установка, при которых существует возможность минимизации времени, необходимого для выполнения многих различных измерений, посредством сжатия при использовании первого источника, излучающего рассеянный свет, который оптимизирован для освещения видимых дефектов на деформированном участке наружной поверхности шины, в комбинации со вторым источником для освещения второй части шины оптимизированным образом для обнаружения дефекта другого типа. Предпочтительно синхронно с освещением регистрируют первое и второе изображения посредством первой и второй камер.
Настоящее изобретение, по меньшей мере, в одном из вышеупомянутых аспектов может также иметь один или более из предпочтительных отличительных признаков, описанных в дальнейшем.
Предпочтительно, если вторая камера определяет оптическую плоскость, и указанный второй источник света включает в себя третий подысточник, выполненный с возможностью излучения светового излучения для освещения указанного деформированного участка внутренней поверхности посредством светового излучения, падающего под скользящим углом, и четвертый подысточник, выполненный с возможностью излучения светового излучения для освещения указанного деформированного участка внутренней поверхности посредством светового излучения, падающего под скользящим углом, при этом указанный третий подысточник и указанный четвертый подысточник расположены в противоположных полуплоскостях относительно указанной оптической плоскости.
Симметрия источников, в этом случае второго источника света, который содержит третий подысточник и четвертый подысточник, которые расположены с двух сторон оптической плоскости системы обнаружения, обеспечивает возможность более легкого сравнения изображений, регистрируемых второй камерой, когда участок внутренней поверхности освещается посредством светового излучения третьего подысточника или четвертого подысточника. Данные освещения в обоих случаях образуются светом, падающим под скользящим углом, но различаются по их разным - предпочтительно зеркальным - исходным точкам в пространстве.
Более предпочтительно, если указанный третий подысточник и указанный четвертый подысточник расположены симметрично относительно указанной оптической плоскости.
Как указано выше, симметрия подысточников обеспечивает возможность более легкого сравнения изображений, зарегистрированных при попеременном освещении посредством третьего подысточника и посредством четвертого подысточника.
Установка предпочтительно включает в себя третий источник света, выполненный с возможностью излучения третьего светового излучения для освещения указанного деформированного участка внутренней поверхности посредством рассеянного светового излучения.
Третий источник света предпочтительно излучает световое излучение, которое на уровне участка внутренней поверхности является рассеянным на деформированном участке внутренней поверхности, в то время как третий подысточник и/или четвертый подысточник излучают световое излучение на второй участок поверхности, которое на уровне второго участка поверхности падает под скользящим углом. Получение многих изображений деформированной внутренней поверхности для идентификации дефектов посредством светового излучения двух разных типов, а именно падающего под скользящим углом и рассеянного, предпочтительно позволяет легче обнаружить дефекты посредством сравнения изображений, полученных при разном освещении.
Более предпочтительно, если указанная вторая камера определяет оптическую плоскость и указанный третий источник света расположен симметрично относительно указанной оптической плоскости.
Как уже указано выше, симметрия источников света предпочтительно обеспечивает возможность более простой обработки зарегистрированных изображений освещенного участка поверхности.
Указанные первый блок управления и второй блок управления предпочтительно выполнены с возможностью приведения в действие указанного первого источника света и, по меньшей мере, одного из указанного третьего подысточника, указанного четвертого подысточника и указанного третьего источника света так, что освещение указанного деформированного участка наружной поверхности и указанного деформированного участка внутренней поверхности происходит одновременно.
Деформирование и освещение обоих участков поверхности, наружного и внутреннего, предпочтительно происходит одновременно для уменьшения времени, предусмотренного для контроля шины. В случае, когда первый источник света и/или второй источник света включают в себя более одного подысточника, одновременно освещение происходит посредством, по меньшей мере, одного из подысточников первого источника света и, по меньшей мере, одного из подысточников второго источника света, которые одновременно освещают наружную и внутреннюю поверхности соответственно посредством рассеянного излучения и излучения, падающего под скользящим углом.
Установка предпочтительно включает в себя первую руку, выполненную с возможностью перемещения указанного первого источника света и указанной первой камеры.
Установка предпочтительно включает в себя вторую роботизированную руку, выполненную с возможностью перемещения указанного второго источника света и указанной второй камеры.
Рука, предпочтительно роботизированная, обеспечивает возможность оптимального перемещения первой камеры и/или второй камеры с соответствующим источником светового излучения во всех направлениях в пространстве для их размещения в пространстве оптимальным образом для надлежащего освещения участка наружной и/или внутренней деформированных поверхностей шины.
Первый источник света предпочтительно составляет одно целое с первой камерой.
Второй источник света предпочтительно составляет одно целое со второй камерой.
Третий источник света предпочтительно составляет одно целое со второй камерой.
Первая камера предпочтительно образована как одно целое с первым источником света, и аналогичным образом также вторая камера предпочтительно образована как одно целое со вторым источником света и/или с третьим источником света, так что рука, предпочтительно роботизированная, может перемещать их обоих при одном перемещении. Следовательно, положение камер относительно соответствующих источников света предпочтительно является фиксированным.
Первая камера предпочтительно представляет собой линейную камеру.
Вторая камера предпочтительно представляет собой линейную камеру.
Тип камеры для получения изображений представляет собой, например, линейную камеру, определяющую линию визирования, а именно линию пересечения оптической плоскости с фокальной плоскостью, в которой или вблизи которой предпочтительно расположен деформированный участок поверхности, внутренней или наружной, при его освещении. Следовательно, освещаются линейные участки поверхностей, которые могут быть получены рядом с указанной линией визирования, и вследствие относительного поворота шины они «проходят» во временной последовательности. Например, такая последовательность линейных участков может быть получена посредством поворота шины вокруг ее оси вращения или посредством поворота системы обнаружения и источников света вокруг шины. Предпочтительно выполняют, по меньшей мере, один полный поворот на 360°. Более предпочтительно, если выполняется поворот более чем на 360° для наличия правильного совмещения между начальной и конечной частями (которые должны сопрягаться) шины, где начинается и заканчивается получение изображений.
Указанная вторая камера предпочтительно определяет оптическую плоскость, и при этом указанная установка включает в себя отражающий элемент, образующий плоскость отражения, расположенную перпендикулярно к указанной оптической плоскости.
Предпочтительное промежуточное положение отражающего элемента обеспечивает возможность визуализации участков внутренней поверхности шины, не видимых в иных случаях, по следующим соображениям. Шина имеет диаметр, который обычно значительно больше ее ширины, и поэтому устройство, выполненное с возможностью, по меньшей мере частичного, входа в шину и обнаружения ее дефектов, должно предпочтительно в значительной степени сохранять компактность, в частности, в направлении протяженности, соответствующем ширине шины. Следовательно, размещение камеры «за» источниками света для прямого обнаружения света, отражаемого внутренней поверхностью шины, сделало бы устройство непригодным для обследования некоторых участков внутренней поверхности шины, в частности, это относится к участкам внутренней поверхности, соответствующим боковине и плечевой зоне, поскольку протяженность камеры и источников света, расположенных одна за другими, как правило, слишком большая. Наличие отражающего элемента обеспечивает возможность другого размещения источников света и камеры друг относительно друга для получения очень компактного устройства, в частности, в одном направлении.
Более предпочтительно, если указанный отражающий элемент расположен симметрично относительно указанной оптической плоскости.
Таким образом, в камере получают симметричное отражение света, поступающего от освещенной внутренней поверхности шины.
Минимальное расстояние между указанной плоскостью отражения и плоскостью фокусировки указанной второй камеры, проходящей, по меньшей мере частично, через указанный деформированный участок внутренней поверхности, предпочтительно меньше минимального расстояния между указанным вторым источником света и указанной плоскостью фокусировки.
Заявитель считает, что предпочтительно обеспечить возможность приближения к месту, находящемуся на относительно коротком расстоянии от внутренней поверхности шины, для ее освещения при высокой интенсивности света без использования источников света с такой мощностью, которая вызвала бы сильное рассеяние тепла. Заявитель обнаружил, что, поскольку наличие различных источников света предпочтительно, чтобы иметь разные типы освещения, а именно при свете, падающем под скользящим углом, и рассеянном свете, оптимальные для обнаружения дефектов, а также высокой интенсивности освещения на участке поверхности, который должен быть освещен, данный аспект также предусматривает относительное «увеличение» размеров устройства со стороны оптической плоскости в направлении, в котором расположены все данные источники света. Следовательно, Заявитель считает, что выполнение отражающего элемента, который является элементом, «ближайшим» к поверхности, подлежащей контролю, при удерживании источников света дальше от нее обеспечивает возможность минимизации протяженности оптического пути света, излучаемого источниками света, который отражается участком поверхности шины и обнаруживается второй камерой, в результате чего используется вся интенсивность света, создаваемая источниками света, и одновременно минимизируются риски контакта между устройством и шиной и повреждений, обусловленных этим.
Указанный процессорный блок предпочтительно выполнен с возможностью приведения в действие указанной деформирующей системы для образования упруго деформированного участка на части наружной поверхности плечевой зоны указанной шины.
Указанный процессорный блок, указанный первый блок управления и указанный второй блок управления предпочтительно выполнены с возможностью приведения в действие указанного первого источника света для освещения деформированного участка наружной поверхности боковины указанной шины посредством рассеянного светового излучения, пока указанная деформирующая система воздействует на указанную наружную поверхность указанной плечевой зоны и указанный элемент для обеспечения перемещения сообщает указанный относительный поворот.
Указанный процессорный блок, указанный первый блок управления и указанный второй блок управления предпочтительно выполнены с возможностью приведения в действие указанного второго источника света для освещения деформированного участка внутренней поверхности указанной плечевой зоны указанной шины посредством светового излучения, падающего под скользящим углом, пока указанная деформирующая система воздействует на указанную наружную поверхность указанной плечевой зоны и указанный элемент для обеспечения перемещения сообщает указанный относительный поворот.
Указанный процессорный блок предпочтительно выполнен с возможностью приведения в действие указанной деформирующей системы для образования упруго деформированного участка на части наружной поверхности боковины указанной шины.
Указанный процессорный блок, указанный первый блок управления и указанный второй блок управления предпочтительно выполнены с возможностью приведения в действие указанного первого источника света для освещения деформированного участка наружной поверхности плечевой зоны указанной шины посредством рассеянного светового излучения, пока указанная деформирующая система воздействует на указанную наружную поверхность указанной боковины и указанный элемент для обеспечения перемещения сообщает указанный относительный поворот.
Указанный процессорный блок, указанный первый блок управления и указанный второй блок управления предпочтительно выполнены с возможностью приведения в действие указанного второго источника света для освещения деформированного участка внутренней поверхности указанной боковины указанной шины посредством светового излучения, падающего под скользящим углом, пока указанная деформирующая система воздействует на указанную наружную поверхность указанной боковины и указанный элемент для обеспечения перемещения сообщает указанный относительный поворот.
Заявитель считает, что при сжатии и одновременном освещении деформированного участка внутренней и наружной поверхности наилучшие результаты с точки зрения обнаружения дефектов получают, когда: или участок плечевой зоны сжимают и одновременно участок боковины освещают снаружи и участок плечевой зоны освещают изнутри, или участок боковины сжимают и одновременно участок плечевой зоны освещают снаружи и участок, соответствующий боковине, освещают изнутри.
Указанная деформирующая система предпочтительно включает в себя нажимной ролик.
Более предпочтительно, если нажимной ролик установлен с возможностью свободного вращения вокруг его собственной оси. Сжатие предпочтительно происходит посредством ролика, опирающегося на участок поверхности шины. Ролик, выполненный с возможностью вращения, удерживает участок сжатым при повороте шины вокруг ее оси вращения, так что одна и та же поверхность может быть проконтролирована в любом угловом положении. Предпочтительно обеспечивают поворот шины, и положение ролика остается одним и тем же, при этом он вращается вокруг его оси вследствие поворота поверхности шины, с которой он находится в контакте.
Более предпочтительно, если ось нажимного ролика лежит в плоскости, проходящей через ось вращения шины и через радиальное направление деформированного участка поверхности. Таким образом выполняется оптимальное сдавливание поверхности шины.
Указанная ось вращения указанного нажимного ролика предпочтительно может быть расположена под заданным углом относительно оси вращения указанной шины. Таким образом, можно «следовать» за геометрической формой поверхности шины оптимальным образом при соответствующем наклоне оси вращения ролика так, чтобы было приложено надлежащее давление и чтобы оно не изменялось под влиянием геометрической формы шины.
Нажимной ролик предпочтительно может быть установлен в двух разных положениях. В первом положении ось вращения ролика по существу перпендикулярна к оси вращения шины. Во втором положении ось вращения ролика и ось вращения шины образуют угол, составляющий 120°.
Указанный нажимной ролик предпочтительно включает в себя часть с увеличенным сечением в части, центральной относительно указанной оси вращения, и часть с уменьшенным сечением на его конце относительно указанной оси вращения. Центральную часть с увеличенным сечением предпочтительно размещают у той зоны плечевой зоны или боковины, в которой желателен поиск дефектов. Однако центральная часть с большими размерами в определенных ситуациях может создавать вибрации, которым будут подвергаться блоки шины. По этой причине предпочтительно сужение концов самого ролика, определяемых в аксиальном направлении, чтобы зона поверхности, подвергаемая сдавливанию со стороны ролика, была ограниченной и регулируемой.
Указанный элемент для обеспечения перемещения предпочтительно выполнен с возможностью обеспечения относительного поворота указанной опоры относительно указанного первого источника света, указанного второго источника света и указанной деформирующей системы вокруг оси вращения шины для ее поворота, по меньшей мере, на 360° вокруг указанной оси вращения шины.
Таким образом обеспечивается контроль всей шины.
Освещение указанного деформированного участка внутренней поверхности посредством второго светового излучения, падающего под скользящим углом и излучаемого вторым источником света, предпочтительно включает освещение указанного деформированного участка внутренней поверхности посредством четвертого светового излучения, падающего под скользящим углом, и посредством пятого светового излучения, падающего под скользящим углом, выходящих из противоположных полуплоскостей по отношению к оптической плоскости, определяемой указанной второй камерой.
Симметрия при освещении в данном случае второго освещения, которое включает в себя четвертое световое излучение и пятое световое излучение, излучаемые с двух сторон оптической плоскости системы обнаружения, обеспечивает возможность более легкого сравнения изображений, регистрируемых второй камерой, когда участок внутренней поверхности освещается посредством четвертого светового излучения или посредством пятого светового излучения. Данные освещения также получены при свете, падающем под скользящим углом, но различаются по их разным, предпочтительно зеркальным, источникам.
Более предпочтительно предусмотрено то, что освещение указанного деформированного участка внутренней поверхности посредством указанного четвертого светового излучения, падающего под скользящим углом, происходит в другое время по отношению к освещению указанного деформированного участка внутренней поверхности посредством указанного пятого светового излучения, падающего под скользящим углом.
Для получения изображений деформированного участка внутренней поверхности посредством освещения более чем одного типа так, чтобы изображения, полученные при разном освещении, можно было сравнить для лучшего обнаружения возможно имеющихся дефектов, предпочтительно осуществлять попеременное освещение посредством светового излучения одного или другого типа, которые оба представляют собой излучения, падающие под скользящим углом, но выходящие из разных полуплоскостей, и получение изображения посредством второй камеры при каждом освещении. Следовательно, предпочтительно обеспечивается синхронизация между второй камерой и получением изображений посредством нее и включением третьего подысточника или четвертого подысточника.
Предпочтительно, предусмотрено освещение указанного деформированного и освещаемого участка внутренней поверхности посредством третьего рассеянного светового излучения, излучаемого третьим источником света, одновременно с вышеупомянутым деформированием.
Таким образом, внутреннюю деформированную поверхность предпочтительно освещают двумя разными типами светового излучения, а именно рассеянного и падающего под скользящим углом, для более точного выделения дефектов посредством сравнения изображений, полученных при двух разных световых излучениях.
Предпочтительно, предусмотрено, что освещение указанного деформированного участка внутренней поверхности посредством указанного третьего рассеянного светового излучения происходит в другое время по отношению к освещению указанного деформированного участка внутренней поверхности посредством указанного четвертого светового излучения, падающего под скользящим углом, или освещению указанного деформированного участка внутренней поверхности посредством указанного пятого светового излучения, падающего под скользящим углом.
Для получения изображений деформированного участка внутренней поверхности посредством освещения более чем одного типа так, чтобы изображения, полученные при разном освещении, можно было сравнить для лучшего обнаружения возможно имеющихся дефектов, предпочтительно осуществлять попеременное освещение посредством светового излучения одного или другого типа, одно из которых рассеянное и одно падает под скользящим углом, и получать изображение посредством второй камеры при каждом освещении. Следовательно, предпочтительно предусмотрена синхронизация между получением изображений второй камерой и включением третьего источника света или третьего подысточника, или четвертого подысточника.
Предпочтительно, предусмотрено освещение посредством указанного первого источника света одновременно с освещением посредством, по меньшей мере, одного из указанного третьего подысточника, указанного четвертого подысточника и указанного третьего источника света, так что освещение указанного деформированного участка наружной поверхности и указанного деформированного участка внутренней поверхности происходит одновременно.
Указанное деформирование предпочтительно выполняют посредством приложения усилия.
Более предпочтительно, если указанное усилие включает в себя составляющую, проходящую в направлении оси вращения указанной шины. Таким образом, шину «сжимают» вдоль ее оси вращения для выделения дефектов, например, подобных разрезам, которые могут быть образованы вдоль ее боковины или плечевой зоны.
Более предпочтительно, если указанная составляющая указанного усилия проходит в направлении к средней плоскости указанной шины. Шину предпочтительно сдавливают в направлении снаружи внутрь, то есть ее сжимают при приложении усилия на участке ее наружной поверхности, направленного внутрь шины.
Предпочтительно предусмотрен подвод указанного первого источника света к указанному деформированному участку наружной поверхности в место, находящееся на расстоянии от него в диапазоне между приблизительно 55 мм и приблизительно 75 мм. В качестве примера указанное расстояние может быть равно 65 мм.
Предпочтительно предусмотрен подвод указанного второго источника света к указанному деформированному участку внутренней поверхности в место, находящееся на расстоянии от него в диапазоне между приблизительно 50 мм и приблизительно 60 мм.
Заявитель считает, что данные диапазоны расстояний между источниками света и поверхностью, которая должна быть освещена, независимо от того, является ли она внутренней или наружной, представляют собой оптимальный компромисс между желательным расстоянием от поверхности, которое должно быть как можно меньшим для использования мощности источников света при освещении поверхности, и риском касания шины.
Предпочтительно предусмотрено устранение указанного деформирования указанной шины.
Предпочтительно предусмотрено дополнительное деформирование другого участка наружной поверхности указанной шины для создания дополнительного участка наружной деформированной поверхности и дополнительного участка внутренней деформированной поверхности.
Предпочтительно предусмотрено освещение указанного дополнительного деформированного участка наружной поверхности посредством указанного первого рассеянного светового излучения одновременно с вышеупомянутым дополнительным деформированием.
Предпочтительно предусмотрено получение третьего изображения указанного дополнительного деформированного и освещенного участка наружной поверхности посредством указанной первой камеры.
Предпочтительно предусмотрено освещение указанного дополнительного деформированного участка внутренней поверхности посредством указанного второго светового излучения, падающего под скользящим углом, одновременно с вышеупомянутым дополнительным деформированием.
Предпочтительно предусмотрено получение, по меньшей мере, одного четвертого изображения указанного дополнительного деформированного и освещенного участка внутренней поверхности посредством указанной второй камеры.
Предпочтительно предусмотрено обеспечение относительного поворота указанной шины вокруг оси вращения шины относительно указанного первого источника света и указанного второго источника света во время указанных деформирования и освещения.
Заявитель считает, что одновременные сжатие и освещение шины снаружи и внутри являются оптимальными на двух участках шины, различающихся по меньшей мере частично. Следовательно, предпочтительно выполнить первую проверку, например, посредством деформирования первого участка наружной поверхности при одновременном освещении деформированной в результате этого, внутренней и наружной поверхностей и затем вторую проверку при «перемещении» деформированной зоны во второй участок наружной поверхности, по меньшей мере частично отличающийся от первого, и повторение проверки посредством внутреннего и наружного освещения. Первый участок предпочтительно представляет собой участок боковины шины, в то время как второй участок представляет собой участок плечевой зоны шины.
Дополнительные отличительные признаки и преимущества станут яснее из подробного описания некоторых иллюстративных, но не единственных вариантов осуществления установки и способа контроля шин согласно настоящему изобретению. Такое описание будет приведено в дальнейшем со ссылкой на приложенные чертежи, представленные только для показа и, следовательно, не для ограничения, на которых:
фиг.1 - частичный и схематический вид в перспективе установки для контроля шин на линии по производству шин;
фиг.2 - частичный и частично выполненный в сечении вид сбоку установки для контроля шин с фиг.1 согласно настоящему изобретению на рабочем этапе;
фиг.3 - установка с фиг.2 на другом рабочем этапе;
фиг.4 - фрагмент установки с фиг.3 в увеличенном масштабе;
фиг.5 и 6 - соответственно виды сбоку и в перспективе дополнительного фрагмента установки с фиг.1-3 схематическим образом;
фиг.7 - вид в перспективе варианта осуществления фрагмента с фиг.5 и 6;
фиг.8 - вид сверху варианта осуществления фрагмента с фиг.7;
фиг.9 - схематическое боковое сечение фрагмента с фиг.7 или 8;
фиг.10 - частичный и схематический вид в перспективе другого дополнительного фрагмента установки с фиг.2 или 3;
фиг.11 - схематический вид сбоку фрагмента с фиг.10;
фиг.12 - вид в перспективе варианта осуществления фрагмента, представленного на фиг.9 и 10; и
фиг.13 - дополнительный вид в перспективе фрагмента в варианте осуществления с фиг.12.
Установка для контроля шин на линии по производству шин согласно настоящему изобретению обозначена в целом ссылочной позицией 1 и показана на фиг.1-3. В общем случае одна и та же ссылочная позиция будет использована для возможных вариантов осуществления аналогичных элементов.
Установка 1 содержит опору 102 (видимую на фиг.1), выполненную с возможностью обеспечения опоры для шины 200, установленной на боковине, и с возможностью поворота данной шины вокруг ее оси 201 вращения, как правило, расположенной в соответствии с вертикалью. Опора 102, как правило, приводится в движение элементом для обеспечения перемещения, не описанным и не проиллюстрированным дополнительно, поскольку он в качестве примера может представлять собой элемент известного типа. Опора для шины в возможном варианте может быть выполнена с возможностью ее фиксации, например, на соответствующем опирающемся борту или наружном протекторе. Следовательно, шина 200, опирающаяся на опору, образует свободную боковую поверхность, представляющую собой ту часть поверхности, которая не опирается на опору и в системе осей координат с осью Z, перпендикулярной к плоскости опоры, обращена вверх.
Как показано на фиг.2 и 3, шина 200 имеет по существу тороидальную конструкцию относительно оси 201 вращения и имеет осевую среднюю плоскость 202 (показанную в сечении пунктирной прямой линией на фиг.2 и 3), перпендикулярную к оси 201 вращения. Шина образована из коронной зоны 203 и из наружных стенок 204. В свою очередь, каждая из последних образована из плечевой зоны 205, бортовой зоны 206 и центральной зоны или боковины 207, расположенной между плечевой зоной и бортом, как можно видеть на фиг.2 и 3.
Установка 1 включает в себя деформирующую систему 130, перемещаемую, например, посредством процессорного блока 180 (схематически показанного на фиг.1), которая входит в контакт с шиной, предпочтительно на ее наружной стенке 204 для деформирования ее части, например, предпочтительно посредством приложения усилия к наружной стенке 204 для деформирования ее части, более предпочтительно - в направлении средней плоскости 202.
Деформирующая система 130 предпочтительно содержит сжимающий элемент 131 и установочный исполнительный механизм 132, выполненный с возможностью обеспечения перемещения сжимающего элемента вдоль направления сжимающего усилия. В качестве примера установочный исполнительный механизм 132 может представлять собой пневматический цилиндр. Следовательно, сжимающий элемент может быть введен в контакт или выведен из контакта с шиной 200. Сжимающий элемент 131 предпочтительно содержит нажимной ролик.
Нажимной ролик предпочтительно выполнен с возможностью вращения вокруг его оси вращения, обозначенной 119 на фиг.2 и 3. Ось 119 нажимного ролика предпочтительно лежит в плоскости, проходящей через ось 201 шины 200 и через радиальное направление части наружной стенки, подвергаемой деформированию. Ось 119 нажимного ролика при отсутствии усилий, другими словами, в исходном положении предпочтительно перпендикулярна к оси шины. При эксплуатации ось ролика может отклоняться от такого положения, в котором она перпендикулярна к оси шины, (подобного показанному, например, на фиг.2), например, в пределах 30° от перпендикулярного положения.
Кроме того, нажимной ролик, видимый в деталях на фиг.4, имеет сечение, выполненное в плоскости, перпендикулярной к оси 119 вращения, которое является по существу круглым. Диаметр сечения предпочтительно изменяется от минимального диаметра, имеющегося на первом конце 118а и на втором конце 118b указанного ролика, противоположном в аксиальном направлении относительно оси 119 вращения, до максимального диаметра, имеющегося в центральной зоне ролика.
Деформирующая система 130 предпочтительно содержит элемент для обеспечения радиального перемещения (непоказанный, например, дополнительный электродвигатель и систему направляющих и ползунов для направления радиального перемещения), выполненный с возможностью перемещения деформирующего элемента и установочного исполнительного механизма как единого целого вдоль радиального направления шины. Следовательно, деформирующий элемент может быть отведен от шины, когда он не используется.
Деформирующая система 130 предпочтительно выполнена с возможностью упругого деформирования части наружной стенки шины 200, предпочтительно при приложении сжимающего усилия к наружной поверхности контакта, принадлежащей части наружной стенки, посредством поджима вышеупомянутого нажимного ролика к наружной поверхности контакта. Усилие, приложенное к наружной поверхности контакта, или перемещение, сообщенное наружной поверхности контакта вдоль оси вращения шины, задано и зависит от типа шины, подлежащей контролю. Шины 200 могут иметь разную упругость и деформируемость в соответствии с типом и моделью, и поэтому усилие, приложенное деформирующей системой 130, или деформация, созданная ею, предпочтительно зависит от типа шины 200, подлежащей контролю. Деформация охватывает как внутреннюю поверхность, так и наружную поверхность шины 200, то есть деформация, создаваемая деформирующей системой 130, воздействующей на участок наружной поверхности шины, обеспечивает соответственно образование деформированного участка наружной поверхности шины и деформированного участка внутренней поверхности шины.
Установка 1 содержит первую руку 220а, предпочтительно роботизированную, на которой смонтировано первое устройство 10а; в частности, первое устройство 10а содержит первый элемент 19а для прикрепления, предназначенный для соединения с концом первой руки 220а. Первая рука 220а показана только очень схематически на фиг.2 и 3. Первая рука 220а предпочтительно представляет собой антропоморфную роботизированную руку, еще более предпочтительно, она представляет собой антропоморфную роботизированную руку с, по меньшей мере, пятью степенями свободы/подвижности.
Первое устройство 10а выполнено с возможностью освещения и регистрации изображений наружной поверхности шины 200 и, в частности, участков наружной поверхности, деформированных нажимным роликом.
На фиг.5 и 6 первое устройство 10а показано в упрощенном виде для четкой идентификации его функциональных компонентов. Первое устройство 10а предпочтительно содержит первую систему 104а обнаружения, содержащую первую камеру 105а. Камера 105а предпочтительно представляет собой линейную камеру, имеющую линию 106а визирования, лежащую в первой оптической плоскости 107а, проходящей через первую линейную камеру 105а. Кроме того, первая камера 105а определяет первую фокальную плоскость 121а, на которой по существу фокусируется участок наружной поверхности шины, который должен быть освещен. Оптическая плоскость 107а первой камеры 105а и первая фокальная плоскость 121а предпочтительно перпендикулярны друг другу (см., например, фиг.5 или 6).
Первое устройство 10а также содержит первый источник 110 света, выполненный с возможностью излучения первого светового излучения для освещения линейного участка 212 наружной поверхности (видимого на фиг.1 и 6) указанной шины 200, совпадающего с первой линией 106а визирования (например, когда участок поверхности является плоским) или близкого к первой линии 106а визирования (вследствие криволинейной формы поверхности шины).
Первая система 104а обнаружения выполнена с возможностью получения соответствующего двумерного цифрового изображения линейного участка поверхности, освещенного первым источником 110 света. Первое световое излучение, излучаемое первым источником 110 света, является рассеянным на линейном участке 212 поверхности шины 200. Первая система обнаружения выполнена с возможностью получения соответствующего первого двумерного цифрового изображения линейного участка 212 поверхности, освещаемого первым световым излучением, посредством первой камеры 105а.
Первый источник 110 света предпочтительно состоит из двух подысточников, соответственно первого подысточника 113а и второго подысточника 113b, расположенных с обеих сторон оптической плоскости 107а и симметрично относительно такой плоскости. Более конкретно, первый подысточник 113а и второй подысточник 113b первого источника 110 света расположены симметрично относительно первой оптической плоскости 107а и более предпочтительно расположены на одинаковом расстоянии от нее.
1a
1b
1b
1a
1a
Первый подысточник 113а и второй подысточник 113b первого источника 110 света предпочтительно находятся на одинаковом расстоянии d и d от плоскости 121а фокусировки (то есть d=d). Следовательно, когда данные два подысточника соединены плоскостью, называемой Р1 (см. фиг.5), указанная плоскость Р1 по существу параллельна плоскости 121а фокусировки первой линейной камеры 105а и удалена от нее на расстояние d, находящееся в диапазоне между приблизительно 55 мм и приблизительно 75 мм и в качестве примера равное приблизительно 65 мм.
Каждый подысточник 113а, 113b первого источника 110 имеет соответствующее основное направление протяженности (пунктирная линия 114 на фиг.6), которое проходит предпочтительно по существу параллельно оптической плоскости 107а и, следовательно, параллельно первой линии 106а визирования. Следовательно, два подысточника 113а, 113b предпочтительно параллельны друг другу, то есть выровнены вдоль направления их наибольшей протяженности.
В качестве примера подысточники 113а, 113b имеют размер вдоль основного направления 114 протяженности, находящийся в диапазоне между приблизительно 5 см и приблизительно 15 см, и размер вдоль направления, перпендикулярного к основному направлению 114 протяженности, находящийся в диапазоне между приблизительно 2 см и приблизительно 3 см.
Каждый подысточник 113а, 113b, как правило, содержит множество светодиодных источников 169, расположенных с выравниванием вдоль основного направления 114 протяженности. Каждый подысточник 113а, 113b предпочтительно содержит расположенную над каждым светодиодным источником 169, собирающую линзу 170, выполненную с возможностью сужения светового пучка, излучаемого светодиодным источником 169, приблизительно на 30° (фиг.9). Следовательно, световой пучок, излучаемый каждым светодиодным источником 169, предпочтительно ограничен в пределах угла, находящегося в диапазоне между приблизительно 20° и приблизительно 40°.
Изображение варианта осуществления устройства, представленного в упрощенном виде на фиг.5-6 и 9, приведено на фиг.7 и 8.
Каждый подысточник 113а, 113b света включает в себя опору, предпочтительно изготовленную из алюминия, на которой закреплены светодиодные источники 169. Все опоры обозначены ссылочной позицией 168 на приложенных фигурах (см. фиг.7 и 8). Светодиодные источники 169 предпочтительно прикреплены к соответствующей опоре 168 посредством теплопроводящей пасты (не видимой на фигурах). Каждая опора 168 предпочтительно также включает в себя на наружной поверхности, не контактирующей со светодиодными источниками, оребрение для рассеяния тепла (невидимое на фигурах).
Первый подысточник 113а и второй подысточник 113b первого источника 110 света расположены между двумя пластинами 11, 12, расположенными по существу перпендикулярно к основному направлению 114 протяженности первого источника 110 света и по существу параллельными друг другу. Между двумя пластинами 11, 12, которые проходят за первым источником света в направлении излучения света, также расположена линейная камера 105.
Два подысточника 113а, 113b первого источника света расположены так, что на всей их протяженности на виде, перпендикулярном к оптической плоскости 107а, они находятся между двумя плоскостями, перпендикулярными к линии 106а визирования. Другими словами, все первые и вторые концы подысточников 113а, 113b относительно основного направления 114 протяженности находятся в соответствующей плоскости, перпендикулярной к линии 106а визирования.
Первое устройство 10а предпочтительно содержит первый блок 140а привода и управления, выполненный с возможностью включения указанного первого источника света и приведения в действие первой линейной камеры 105а для получения соответствующего двумерного цифрового изображения (цветного или монохромного) линейного участка поверхности предпочтительно синхронно с включением одного или более из указанного первого подысточника 113а света и второго подысточника 113b света.
Первый блок 140а привода и управления предпочтительно прикреплен к опорной пластине 11, 12 первого источника 110 света и первой камеры 105а для передачи сигналов, связанных с управлением подысточниками 113а, 113b света, без времени ожидания.
Процессорный блок 180 предпочтительно выполнен с возможностью приведения в действие деформирующего элемента 130 и первой руки 220а для подвода деформирующего элемента 130 к шине 200 или его отвода от шины 200 для деформирования или отсутствия деформирования участка поверхности, когда первая рука 220а удерживает первое устройство 10а на заданном расстоянии от наружной поверхности шины, которая должна быть освещена и проверена.
Кроме того, для большего рассеяния тепла первый блок 140а также содержит оребрение 166 (видимое на фиг.7).
Установка 1 также включает в себя второе устройство 10b, предпочтительно перемещаемое с помощью второй, предпочтительно роботизированной руки 220b посредством управляющих сигналов, передаваемых процессорным блоком 180. Вторая рука 220b предпочтительно представляет собой антропоморфную роботизированную руку, еще более предпочтительно она представляет собой антропоморфную роботизированную руку с, по меньшей мере, пятью степенями подвижности/свободы. Второе устройство 10b предпочтительно выполнено с возможностью освещения и регистрации изображений участков внутренней поверхности шины 200 (см. фиг.1) и более предпочтительно участков внутренней поверхности, деформированных посредством деформирующей системы 130.
На фиг.10 и 11 второе устройство 10b показано в упрощенном виде для четкой идентификации его функциональных частей. Второе устройство 10b предпочтительно содержит вторую систему 104b обнаружения, содержащую вторую камеру 105b. Вторая камера 105b предпочтительно представляет собой линейную камеру, имеющую вторую линию 106b визирования, лежащую в оптической плоскости 107b, проходящей через ту же камеру 105b. Кроме того, вторая камера 105b определяет вторую фокальную плоскость 121b, на которой фокусируется участок поверхности шины, который должен быть освещен. Оптическая плоскость 107b и фокальная плоскость 121b предпочтительно перпендикулярны друг другу (см., например, фиг.10 или 11).
Второе устройство 10b также содержит второй источник 108 света и третий источник 109 света, выполненные с возможностью соответствующего излучения второго и третьего световых излучений для освещения линейного участка 213 внутренней поверхности (видимого на фиг.1 и 10) указанной шины 200, совпадающего с линией 106b визирования (например, когда участок поверхности является плоским) или близкого к линии 106b визирования (вследствие криволинейной формы поверхности шины).
Вторая система 104b обнаружения выполнена с возможностью получения соответствующего двумерного цифрового изображения линейного участка поверхности, освещаемого, по меньшей мере, одним из второго источника 108 света и третьего источника 109 света и деформированного посредством деформирующей системы 130.
Второе световое излучение, излучаемое вторым источником 108 света, падает под скользящим углом на линейный участок 213 поверхности шины 200, в то время как третье световое излучение, излучаемое третьим источником 109 света, является рассеянным на участке 213 поверхности шины 200.
Вторая система 104b обнаружения выполнена с возможностью получения соответствующего двумерного цифрового изображения линейного участка 213 поверхности, освещенного, по меньшей мере, одним из второго светового излучения и третьего светового излучения, посредством второй камеры 105b.
Второй источник 108 света предпочтительно состоит из двух подысточников, а именно третьего подысточника 111а и четвертого подысточника 111b, при этом данные два подысточника расположены симметрично относительно оптической плоскости 107b. Два подысточника 111а и 111b предпочтительно расположены соответственно с противоположных сторон относительно оптической плоскости 107b и на одинаковом расстоянии от нее, так что излучение, падающее под скользящим углом и выходящее из противоположных полупространств относительно оптической плоскости второй камеры 105b, достигает линейного участка 213 внутренней поверхности.
2a
2b
2a
2b
2a
2b
Подысточники 111а, 111b второго источника 108 света предпочтительно находятся на одинаковом расстоянии d и d от второй плоскости 121b фокусировки (то есть d=d). Следовательно, при образовании плоскости Р3, которая соединяет два подысточника 111а и 111b, она будет по существу параллельной к плоскости 121b фокусировки второй линейной камеры 105b и будет предпочтительно удалена от нее на расстояние, находящееся в диапазоне между приблизительно 55 мм и приблизительно 65 мм. Плоскость Р3 и расстояние от нее до плоскости 121b фокусировки, обозначенное d (которое, как указано, равно d), схематически показаны на фиг.11.
Третий источник 109 света предпочтительно состоит из четырех подысточников, соответственно пятого подысточника 112а, шестого подысточника 112b, седьмого подысточника 112с и восьмого подысточника 112d, распределенных попарно с обеих сторон оптической плоскости 107b и симметрично относительно такой второй плоскости. Более конкретно, пятый подысточник 112а и шестой подысточник 112b третьего источника 109 света расположены симметрично относительно оптической плоскости 107b и более предпочтительно находятся на одинаковом расстоянии от нее, и седьмой подысточник 112с и восьмой подысточник 112d расположены симметрично относительно оптической плоскости 107b и более предпочтительно находятся на одинаковом расстоянии от нее.
3a
3b
3b
3a
3a
3c
3d
3c
3d
Пятый подысточник 112а и шестой подысточник 112b третьего источника 109 света предпочтительно находятся на одинаковом расстоянии d и d от плоскости 121b фокусировки (то есть d=d). Следовательно, когда данные два подысточника соединены плоскостью, называемой Р2 (фиг.11), они определяют плоскость Р2, по существу параллельную плоскости 121b фокусировки второй линейной камеры 105b и удаленную от нее на расстояние d, находящееся в диапазоне между приблизительно 85 и приблизительно 95 мм. Аналогичным образом, седьмой подысточник 112с и восьмой подысточник 112d третьего источника 109 света находятся на одинаковом расстоянии d и d от плоскости 121b фокусировки (то есть d=d). Следовательно, когда два подысточника 112с и 112d соединены плоскостью, они определяют плоскость Р4, по существу параллельную плоскости 121b фокусировки второй линейной камеры 105b и удаленную от нее на расстояние, находящееся в диапазоне между приблизительно 75 мм и приблизительно 85 мм.
3a
3b
2a
2b
3c
3d
Расстояние d=d между пятым подысточником 112а света и плоскостью 121b фокусировки и между шестым подысточником 112b света и плоскостью 121b фокусировки второй линейной камеры 105b предпочтительно превышает расстояние d=d между вторым источником 108 освещения и плоскостью 121b фокусировки. Более предпочтительно, если расстояние d=d между седьмым подысточником 121с и плоскостью фокусировки или между восьмым подысточником 112d освещения и плоскостью 121b фокусировки является промежуточным между расстоянием от пятого подысточника 112а и от шестого подысточника 112b до плоскости 121b фокусировки и расстоянием от второго источника 108 до плоскости 121b фокусировки. В результате третий источник 109 рассеянного света находится дальше от линейного участка 213 поверхности шины 200, который должен быть освещен, по отношению ко второму источнику 108, в то время как второй источник 108 освещения, генерирующий свет, падающий под скользящим углом, расположен ближе. Таким образом, при надлежащей геометрии второго устройства 10b можно получить свет, падающий под скользящим углом.
Каждый подысточник 111а, 111b, 112а, 112b, 112с, 112d имеет соответствующее основное направление протяженности (пунктирная линия 115 на фиг.10), которое проходит предпочтительно по существу параллельно оптической плоскости 107b и, следовательно, параллельно второй линии 106b визирования. Следовательно, все подысточники 111а, 111b, 112а, 112b, 112с, 112d предпочтительно параллельны друг другу, то есть выровнены вдоль направления их наибольшей протяженности.
В качестве примера подысточники 111а, 111b, 112а, 112b, 112с, 112d имеют размер вдоль основного направления 115 протяженности, находящийся в диапазоне между приблизительно 5 см и приблизительно 15 см, и размер вдоль направления, перпендикулярного к основному направлению 115 протяженности, находящийся в диапазоне между приблизительно 2 см и приблизительно 3 см.
Каждый подысточник 111а, 111b, 112а, 112b, 112с, 112d, как правило, содержит множество светодиодных источников 169, расположенных с выравниванием вдоль основного направления 115 протяженности. Каждый подысточник 111а, 111b, 112а, 112b, 112с, 112d предпочтительно содержит расположенную над каждым светодиодным источником 169, собирающую линзу 170, выполненную с возможностью сужения светового пучка, излучаемого светодиодным источником 169, приблизительно на 30°, как показано на фиг.9. Следовательно, световой пучок, излучаемый каждым светодиодным источником 169, предпочтительно ограничен в пределах угла, находящегося в диапазоне между приблизительно 20° и приблизительно 40°.
Подысточники 111а, 111b, 112а, 112b, 112с, 112d предпочтительно выполнены аналогично подысточникам 113а, 113b первого устройства 10а.
Изображение варианта осуществления второго устройства 10b, представленного в упрощенном виде на фиг.10-11, приведено на фиг.12 и 13.
Как конкретно показано на фиг.12 и 13, каждый из указанных второго источника 108 света или третьего источника 109 света также включает в себя опору 168, предпочтительно изготовленную из алюминия, на которой закреплены светодиодные источники 169. Светодиодные источники 169 предпочтительно прикреплены к соответствующей опоре 168 посредством теплопроводящей пасты (не видимой на фигурах). Каждая опора 168 предпочтительно также включает в себя на наружной поверхности, не контактирующей со светодиодными источниками 169, оребрение 167 для рассеяния тепла.
Второе устройство 10b, как правило, соединено посредством средства 19b крепления со второй рукой 220b (показанной только схематически на фиг.3 и 13), на которой смонтированы второй источник 108 света и третий источник 109 света, а также система 104b обнаружения.
Более конкретно, устройство 10b содержит первую опору 161, к которой прикреплена линейная камера 105b, и вторую опору 162, к которой прикреплены второй источник 108 света и третий источник 109 света. Первая опора 161 и вторая опора 162 выполнены с возможностью образования одного целого друг с другом посредством соединительного рычага 164.
Вторая опора 162 содержит две равноотстоящие пластины 11b, 12b, между которыми расположены второй источник 108 света и третий источник 109 света. Следовательно, каждый подысточник 111а, 111b, 112а, 112b, 112с, 112d соединен посредством его первого конца, определяемого в аксиальном направлении, с первой пластиной 11b и посредством его второго конца, определяемого в аксиальном направлении, со второй пластиной 12b. Таким образом, подысточники 111а, 111b, 112а, 112b, 112с, 112d предпочтительно имеют одинаковую длину вдоль основного направления 115 протяженности, при этом они по существу удерживаются между двумя плоскостями, параллельными друг другу.
Следовательно, вторая камера 105b, второй источник 108 света и третий источник 109 света предпочтительно образуют одно целое друг с другом, и расстояние между ними задается на этапе сборки второго устройства 10b и сохраняется фиксированным.
Второе устройство 10b предпочтительно содержит второй блок 140b привода и управления, выполненный с возможностью избирательного включения одного или более из указанных второго источника 108 света и третьего источника 109 света и с возможностью приведения в действие второй линейной камеры 105b для получения соответствующего двумерного цифрового изображения (цветного или монохромного) линейного участка поверхности, предпочтительно синхронно с вышеупомянутым включением одного или более из указанных второго источника 108 света и третьего источника 109 света.
Второй блок 140b привода и управления предпочтительно смонтирован с возможностью образования одного целого со второй камерой 105b и с источниками 108 и 109 света, в частности, он прикреплен к первой опоре 161 второго устройства 10b. Кроме того, второй блок 140b привода и управления предпочтительно содержит оребрение 142 для большего рассеяния тепла.
Второе устройство 10b также содержит зеркало 150, образующее плоскость отражения, расположенную перпендикулярно к оптической плоскости 107b. Зеркало 150 расположено между двумя подысточниками 111а и 111b второго источника 108 света для отражения линии визирования под углом в диапазоне между приблизительно 60° и приблизительно 120°. Зеркало 150 предпочтительно разделено на две половины оптической плоскостью 107b, которая пересекает его среднюю линию. Следовательно, зеркало 150 предпочтительно расположено не только между подысточниками 111а-111b второго источника 108 света, но и находится в середине между указанными последовательно в соответствии с положением в пространстве, седьмым подысточником 112с, пятым подысточником 112а, расположенными с одной стороны оптической плоскости 107b, и шестым подысточником 112b света и восьмым подысточником 112d света, расположенными с другой стороны оптической плоскости 107b.
Зеркало 150 также определяет основное направление протяженности, обозначенное 118 на фиг.10. Основное направление 118 протяженности представляет собой прямую линию, которая принадлежит оптической плоскости 107b. Основное направление 118 протяженности зеркала имеет наклон относительно основного направления 115 протяженности подысточников 111а, 111b, 112а, 112b, 112с, 112d. Как указано ранее, подысточники 111а, 111b, 112а, 112b, 112с, 112d предпочтительно имеют по существу общее основное направление протяженности, будучи параллельными друг другу. Данное общее основное направление 115 протяженности подысточников предпочтительно образует угол в диапазоне между 30° и 60° относительно основного направления 118 протяженности зеркала 150. Более предпочтительно, если оно образует угол, составляющий приблизительно 45°.
Кроме того, минимальное расстояние d (см. снова фиг.11) между зеркалом 150 и плоскостью 121b фокусировки второй линейной камеры 105b, проходящей через отраженную линию визирования, меньше минимального расстояния между любым из второго источника 108 света или третьего источника 109 света и плоскостью 121b фокусировки. На фиг.11 минимальные расстояния для подысточников равны расстоянию от плоскости, проходящей через подысточники, до плоскости 121b фокусировки, поскольку подысточники 111а, 111b, 112а, 112b, 112с, 112d расположены по существу параллельно плоскости 121b фокусировки.
Длина L зеркала вдоль основного направления 118 его протяженности предпочтительно превышает длину Is любого из подысточников 111а, 111b, 112а, 112b, 112с, 112d вдоль основного направления 115 их протяженности. Более предпочтительно, Lcosα > Is, если обозначить угол, образованный между двумя направлениями 115 и 118, как α.
Таким образом, как можно видеть более четко из фиг.10 и 11, зеркало представляет собой элемент, который проходит наиболее близко к плоскости 121b фокусировки, по меньшей мере, по отношению к источникам света, в частности, посредством его конца 150а, определяемого вдоль основного направления 118 его протяженности. Другими словами, конец 150а зеркала выступает по отношению к определяемым в аксиальном направлении концам подысточников 111а, 111b, 112а, 112b, 112с, 112d в направлении плоскости 121b фокусировки.
Зеркало предпочтительно включает в себя отражающий слой, образующий указанную плоскость отражения, при этом указанный отражающий слой представляет собой самый наружный слой указанного зеркала, на котором отражается оптический путь светового излучения, направленного в указанную камеру 105b.
Функционирование установки 1 будет подробно описано далее со ссылкой на фиг.1-3.
Участок поверхности, подлежащий контролю, то есть участок наружной стенки шины, для которой желательно проверить участок поверхности, как внутренней, так и наружной, выбирают на поверхности шины. Предпочтительно, но неисключительно, данный участок принадлежит плечевой зоне или боковине шины 200.
Деформирующая система 130 выполнена с возможностью деформирования участка поверхности шины для лучшей идентификации имеющихся дефектов как на внутренней поверхности, так и на наружной поверхности. Отыскиваемые дефекты могут представлять собой, например, неровности на поверхности шины (невулканизированную смесь, изменения формы и т.д.), неодинаковость структуры, разрезы, наличие посторонних предметов на поверхности. Среди дефектов, связанных с неодинаковостью структуры, особенно критичными являются так называемые «разрезы каркаса», которые представляют собой редкие, но потенциально очень опасные дефекты, возникающие в зоне сопряжения между двумя частями шины, имеющими разные физико-химические свойства, подобные, например, разным смесям.
Такие дефекты имеют вид небольших разрезов, как правило, проходящих в продольном направлении, то есть они «следуют» вдоль направления протяженности шины по окружности и отличаются идеально сопрягающимися краями, между которыми нет удаленного материала или недостатка материала, что является характерным признаком, который делает их особенно трудно идентифицируемыми. Разрезы каркаса также могут охватывать конструктивные элементы каркаса, расположенные вблизи поверхности шины, например, вблизи внутренней поверхности, под, как правило, имеющимся герметизирующим слоем. В этом случае разрезы, как правило, «затрагивают» сам герметизирующий слой, который также имеет разрыв в зоне разрезов каркаса и, таким образом, обеспечивает возможность его идентификации посредством оптического контроля.
При соответствующем деформировании участка наружной стенки шины, подлежащей контролю, можно уменьшить наружный и внутренний радиусы кривизны деформированного участка поверхности, в результате чего выделяются возможные дефекты, в частности, разрезы каркаса и другие разрезы или отверстия, поскольку увеличение обычной выпуклости с наружной стороны обуславливает тенденцию к «раскрытию» краев или периферий подобных дефектов, что облегчает их идентификацию при последующей обработке изображений.
Таким образом, регистрируемые изображения данного участка поверхности, сдавленного соответствующим образом, имеют высокое качество и/или содержат информацию в таком количестве и с таким качеством, чтобы обеспечить возможность последующей автоматической обработки изображений для обнаружения возможных существующих дефектов, что делает алгоритмы автоматического обнаружения дефектов, используемые для этого, высокоэффективными.
Дефект данного типа для обеспечения его надлежащей идентификации требует освещения с относительно высокой мощностью и в зоне рядом с деформированной частью шины, то есть размещения устройства очень близко к деформирующему элементу, при этом в противном случае разрез, открытый посредством деформирующего элемента, «закрывается», как только будет достигнуто некоторое расстояние от зоны, в которой происходит деформирование.
По этой причине свет, который является рассеянным и предпочтительно имеет сравнительно большую силу, является наилучшим решением для выделения такого дефекта на деформированной наружной поверхности шины.
На соответствующей внутренней поверхности деформированного участка наружной стенки возможные имеющиеся дефекты, например, возможные разрезы «раскрываются», увеличивая вогнутость внутренней поверхности также вследствие сжатия. Для того чтобы данные дефекты стали более видимыми, они требуют определенного освещения посредством светового излучения, которое поступает со «сторон» самого разреза, предпочтительно с «обеих сторон», то есть они требуют освещения светом, падающим под скользящим углом. Кроме того, еще более предпочтительно, если предпочтительное освещение представляет собой комбинацию светового излучения, падающего под скользящим углом, и рассеянного светового излучения.
Световое излучение, оптимальное для идентификации дефектов как на внутреннем, так и на наружном участках деформированной стенки, обеспечивается описанным в дальнейшем способом одновременно с деформированием.
Процессорный блок 180 приводит в действие деформирующую систему 130 для ее ввода в контакт с шиной предпочтительно в зоне наружной стенки 204 шины для приложения усилия к ней и деформирования участка ее поверхности, включающего в себя выбранную часть шины 200, как можно видеть на фиг.2. Деформирующая система 130 входит в контакт с участком наружной поверхности шины 200, и ее сжимающее воздействие вызывает образование деформированного участка наружной поверхности и соответствующего участка внутренней поверхности. Как показано на фиг.2, участок поверхности, на который воздействует деформирующая система 130, предпочтительно представляет собой участок наружной поверхности плечевой зоны 205 шины 200. Вся остальная часть наружной стенки 204 шины 200 предпочтительно остается недеформированной. В качестве примера сжимающее усилие является таким, чтобы деформировать часть наружной стенки 204 так, чтобы максимальное смещение, рассматриваемое для всех точек указанной части наружной стенки между положением при отсутствии усилий и деформированным положением и измеряемое вдоль направления сжимающего усилия, было равно величине в диапазоне приблизительно±20 мм. Данная деформация является упругой, другими словами, при отводе деформирующей системы 130 деформированная наружная стенка возвращается обратно к ее исходным конфигурации и форме перед деформированием посредством системы 130.
Следовательно, первую руку 220а и вторую руку 220b, несущие устройства 10а и 10b, подводят к деформированным участкам соответственно наружной и внутренней поверхностей.
Первое устройство 10а может значительно приблизиться к деформирующей системе 130 (см. снова фиг.2) благодаря его очень компактной конфигурации для освещения и получения изображений участка наружной поверхности шины 200, деформированного деформирующим элементом 130. Процессорный блок 180 приводит в действие руку 220а для приближения первого источника 110 света к деформированному участку наружной поверхности шины 200 так, чтобы линейный участок 212 поверхности внутри наружного деформированного участка совпал, по меньшей мере частично, с линией визирования или оказался близко к линии визирования в фокальной плоскости 121а. Расстояние между деформирующей системой 130 и, в частности, между нажимным роликом 131, и первым устройством 10а предпочтительно находится в диапазоне между приблизительно 30 мм и приблизительно 50 мм.
Если деформированный участок представляет собой участок плечевой зоны, как на фиг.2, участок деформированной и освещенной наружной поверхности предпочтительно представляет собой участок боковины.
Следовательно, процессорный блок 180 приводит в действие элемент для обеспечения перемещения опоры 102 для обеспечения поворота шины 200.
В зависимости от сигнала углового положения, принятого кодовым датчиком положения, при продолжении поворота шины первый блок 140а привода и управления первого устройства 10а циклически включает в быстро меняющейся последовательности первый источник 110 света и приводит в действие первую линейную камеру 105а для получения соответствующего двумерного цифрового изображения (цветного или монохромного) соответствующего линейного участка наружной поверхности синхронно с включением первого источника 110 света. Первый блок 140а управления будет параллельно управлять включением двух подысточников 113а, 113b, которые функционируют синхронно друг с другом и синхронно с первой линейной камерой 105а. Следовательно, два подысточника 113а, 113b включаются одновременно.
Более предпочтительно, если первый блок 140а привода и управления приводит в действие первый источник 110 света для излучения рассеянного светового излучения на первый участок 212 наружной поверхности шины 200, например, с заданной частотой. Такая частота при стробоскопии равна, например, 0,1 мс. Кроме того, первый блок 140а привода и управления управляет первой камерой 105а для получения изображения деформированного линейного участка наружной поверхности, освещаемого первым источником 110 света, синхронно с его освещением. Следовательно, множество «первых изображений» участка поверхности шины 200, освещаемого каждый раз при включении первого источника 110 света, который освещает данный участок рассеянным светом, получают посредством первой камеры 105а.
Следовательно, каждый раз при включении первого источника 110 света получают первое изображение участка наружной поверхности шины. При повороте шины получают множество линейных изображений или первых изображений, по одному для каждого углового положения шины.
Как только заданный поворот шины 200 будет выполнен для проверки заданного участка поверхности и предпочтительно будет выполнен, по меньшей мере, один полный оборот для получения изображения поверхности шины на всей ее протяженности вдоль окружности, получают цифровое изображение «кольца» шины, сформированное посредством всех первых цифровых изображений последовательности линейных участков, каждый из которых освещается первым источником света. Для полного изображения, соответствующего 360°, используют, например, 25000 отдельных линейных изображений.
Одновременно с сжатием посредством системы 130 и с освещением участка деформированной наружной поверхности, принадлежащей боковине 207, согласно изобретению проверяют участок поверхности на внутренней поверхности шины 200. Предпочтительно, но неисключительно, данный участок внутренней поверхности, подлежащий контролю, принадлежит плечевой зоне 205 шины 200 в случае сжатия части плечевой зоны 205 согласно фиг.2.
Для данной проверки, как показано на фиг.2, например, второе устройство 10b частично вставляют внутрь шины 200 и приближают посредством руки 220b к внутренней части плечевой зоны 205. Второе устройство 10b приближают до тех пор, пока линейный участок 213 внутренней поверхности по существу не окажется в его плоскости 121b фокусировки.
Второй источник 108 света и третий источник 109 света приводятся в действие вторым блоком 140b привода и управления для испускания излучения на линейный участок 213 внутренней поверхности шины 200. Второй источник 108 света излучает световое излучение, падающее под скользящим углом и выходящее из противоположных полупространств относительно оптической плоскости 107b, на линейный участок 213 поверхности, в то время как третий источник 109 света излучает рассеянное излучение на линейный участок 213. Оба источника света предпочтительно излучают световое излучение с заданной частотой. Однако освещение посредством каждого источника происходит попеременно: другими словами, в каждый промежуток времени включается только один из второго источника 108 света или третьего источника 109 света, в то время как другой из данных двух источников остается выключенным. Четыре подысточника 112а, 112b, 112с, 112d света в третьем источнике 109 света предпочтительно включаются вместе, то есть в отдельно взятый промежуток времени или все четыре включены, или все четыре выключены. Такая частота при стробоскопии равна, например, 0,064 мс. В отличие от этого два подысточника 111а, 111b второго источника 108 света включаются попеременно, то есть один или другой, так что деформированный участок внутренней поверхности освещается светом, который падает под скользящим углом и выходит или справа от оптической плоскости 107b, или слева от нее.
Свет, выходящий из второго источника 108 света или из третьего источника 109 света, отражается внутренней поверхностью плечевой зоны 205 шины, которая была освещена, и перенаправляется посредством зеркала 150 ко второй камере 105b. Зеркало 150 обеспечивает отклонение траектории световых пучков под углом, находящимся в диапазоне между приблизительно 60° и приблизительно 120°, более предпочтительно составляющим приблизительно 90°.
Второй блок 140b привода и управления предпочтительно управляет второй камерой 105b для получения изображения участка внутренней поверхности, освещенного третьим подысточником 111а или четвертым подысточником 111b или третьим источником 109 света, синхронно с его освещением. Следовательно, вторая камера 105b предпочтительно получает изображение участка внутренней поверхности шины 200, освещаемого каждый раз при включении третьего подысточника 111а, который освещает данный участок светом, падающим под скользящим углом, с одной стороны оптической плоскости 107b, изображение участка поверхности шины 200, освещаемого каждый раз при включении четвертого подысточника 111b, который освещает данный участок светом, падающим под скользящим углом, с другой стороны оптической плоскости 107b, и изображение участка поверхности шины 200, освещаемого каждый раз при включении третьего источника 109 света, который освещает данный участок рассеянным светом. Таким образом, для каждого участка 213 внутренней поверхности предпочтительно получают три разных изображения, подлежащих обработке, при этом один и тот же участок освещается посредством светового излучения, имеющего характеристики, отличные от других. Таким образом, можно получить как изображение, получаемое при рассеянном свете, так и два изображения, получаемые при свете, падающем под скользящим углом, для одного и того же участка поверхности. Данные три изображения также могут формировать отдельные части одного двумерного изображения, в котором первая часть получена при свете, падающем под скользящим углом, вторая часть - при свете, падающем под скользящим углом в первом направлении относительно оптической плоскости (например, справа), и третья часть - при свете, падающем под скользящим углом во втором противоположном направлении относительно оптической плоскости (например, слева).
В каждом из рабочих положений, показанных на фиг.1-3, предпочтительно обеспечивают поворот опоры 102, на которой расположена шина (см. фиг.1), во время контроля/проверки самой шины. Как указано выше, второй блок 140b привода и управления предпочтительно управляет второй камерой 105b для получения изображения участка внутренней поверхности, освещаемого вторым источником 108 или третьим источником 109 света, синхронно с его включением.
Как указано выше, установка содержит кодовый датчик положения (непоказанный) для определения углового положения опоры, при этом второй блок 140b привода и управления выполнен с возможностью включения указанных второго источника 108 света и третьего источника 109 света и с возможностью приведения в действие системы обнаружения в зависимости от сигнала углового положения опоры, передаваемого кодовым датчиком положения.
Однако, поскольку шина предпочтительно поворачивается во время получения данных трех различных изображений, они не являются в точности изображением одного и того же линейного участка внутренней поверхности шины, поскольку последняя поворачивается во время включения и выключения источников света.
В качестве примера временной интервал между получением первого линейного изображения и получением второго линейного изображения, а также между получением второго линейного изображения и получением третьего линейного изображения и затем циклически между получением первого линейного изображения и получением третьего линейного изображения составляет менее приблизительно 0,2 миллисекунды. Следовательно, при данном очень ограниченном промежутке времени перемещение является «относительно малым», и, следовательно, по-прежнему можно утверждать, что для по существу одного и того же участка поверхности получают три линейных изображения, каждое из которых получено при освещении, отличном от других.
Выражение «по существу один и тот же участок поверхности» означает, что первый источник 110 света, второй источник 108 света и третий источник 109 света освещают три соответствующих участка поверхности, которые могут быть смещены в пространстве друг от друга, но являются сопоставимыми согласно настоящему изобретению, то есть демонстрируют одни и те же элементы по существу в одинаковом положении. Например, три поверхности могут быть смещены в плоскости самой поверхности на расстояние, которое меньше 0,2 мм, предпочтительно меньше или равно 0,1 мм. Указанное расстояние предпочтительно меньше линейного размера или равно линейному размеру поверхности, который соответствует пикселю (при этом последний в качестве примера равен 0,1 мм), в случае, когда система обнаружения включает в себя камеру, например, матричную камеру или линейную камеру. Другими словами, каждый пиксель первого изображения показывает микроучасток поверхности, который находится на расстоянии менее 0,2 мм от микроучастка поверхности, показанного пикселем второго изображения, соответствующим каждому указанному пикселю.
Другими словами, три изображения могут быть по существу наложены друг на друга пиксель за пикселем, несмотря на то, что реальный линейный участок поверхности, которому соответствует одно линейное изображение, не имеет точного совпадения для трех изображений вследствие поворота шины, который произошел при этом. Однако выбор частоты получения изображений и скорости поворота таков, что три изображения «перемежаются» и, следовательно, могут быть сопоставлены попиксельно. Каждый пиксель первого (или второго или третьего) изображения предпочтительно показывает микроучасток поверхности, который отличается от микроучастка поверхности, показанного пикселем второго (или соответственно третьего или первого) изображения, соответствующего каждому указанному пикселю, за исключением линейного размера поверхности, соответствующего пикселю, при этом в качестве примера пространственное расхождение равно приблизительно одной трети пикселя. Таким образом, три изображения «перемежаются» друг с другом, и получение трех линейных изображений происходит за промежуток времени, в течение которого шина повернулась на часть, равную пикселю (в качестве примера равную приблизительно 0,1 мм).
Как только заданный поворот шины будет выполнен для проверки заданного участка поверхности и предпочтительно будет выполнен, по меньшей мере, один полный оборот для получения изображения поверхности шины на всей ее протяженности вдоль окружности, получают одно цифровое изображение, сформированное посредством всех цифровых изображений последовательности линейных участков, каждый из которых освещается соответствующим источником света. Процессорный блок получает такое изображение из системы обнаружения и «извлекает» из него соответствующие первое линейное изображение, второе линейное изображение и третье линейное изображение всего заданного участка поверхности.
В случае, когда получают одно изображение, сформированное, как описано выше, из части [A], полученной при рассеянном свете, части dx [B], полученной при свете, падающем под скользящим углом, и части sx [C], полученной при свете, падающем под скользящим углом, получают последовательность, повторяющуюся для всей шины, при этом получают общее изображение, сформированное последовательностью АВСАВСАВСАВСАВСАВСАВСАВСАВС…. При обработке данное изображение разделяют на три действительных изображения, получая АААААААА… ВВВВВВВВ… СССССССС….
Процессорный блок 180 также предпочтительно конфигурирован для выполнения следующих функций: приема изображений, получаемых из второй линейной камеры 105b, и обработки изображений для контроля участка поверхности. Процессорный блок 180 содержит, например, персональный компьютер (РС) или сервер. Процессорный блок 180 предпочтительно выполнен с возможностью обработки второго изображения и третьего изображения, подлежащих обработке и полученных при свете, падающем под скользящим углом, путем их сравнения для получения информации об альтиметрическом профиле участка поверхности. Сравнение между вторым изображением и третьим изображением, подлежащими обработке, предпочтительно включает вычисление разностного изображения, в котором каждому пикселю поставлена в соответствие величина, характеризующая разность значений, поставленных в соответствие соответствующим пикселям на втором изображении и на третьем изображении, подлежащих обработке.
Перед сравнением второго изображения и третьего изображения, подлежащих обработке, которые оба получены при свете, падающем под скользящим углом, предпочтительно предусмотрена коррекция второго изображения и третьего изображения, подлежащих обработке, например, выравнивание их средней яркости глобально или локально.
Процессорный блок 180 предпочтительно обрабатывает первое изображение, подлежащее обработке и полученное при рассеянном свете, для обнаружения возможного наличия дефектов на участке поверхности, используя информацию, полученную из вышеупомянутого сравнения между вторым изображением и третьим изображением, подлежащими обработке.
Процессорный блок 180 предпочтительно выполнен с возможностью вычисления разности между вторым и третьим изображениями, полученными при свете, падающем под скользящим углом, для получения информации об альтиметрическом профиле (например, возможном наличии или отсутствии выступов и/или углублений) линейного участка поверхности.
Вычисление разности второго изображения и третьего изображения предпочтительно включает вычисление разностного изображения, в котором каждому пикселю поставлена в соответствие величина, характеризующая разность значений, поставленных в соответствие соответствующим пикселям на втором изображении и на третьем изображении. Таким образом, можно использовать изображение, полученное из разности второго изображения и третьего изображения, для выделения трехмерных элементов (таких как рельефные углубления на внутренней поверхности шины или выступающая надпись) и для учета такой информации при обработке изображения, полученного при рассеянном свете, для поиска дефектов.
При необходимости выбирают дополнительный участок поверхности шины, предпочтительно, но необязательно всегда принадлежащий наружной поверхности ее наружной стенки 204, но отличающийся - по меньшей мере, частично - от первого участка. Как можно видеть на фиг.3, в отличие от плечевой зоны 205, которая ранее была выбрана в качестве места выполнения деформирования на фиг.2, на фиг.3 был выбран участок наружной поверхности боковины 207. Таким образом, деформирующая система 130 может быть размещена, предпочтительно снова посредством процессорного блока 180, у наружной части боковины шины 200 для деформирования второго участка поверхности шины, как показано на фиг.3. Таким образом, может быть выполнено новое измерение при подводе первого устройства 10а к шине 200 для обеспечения освещения дополнительного деформированного участка наружной поверхности шины, предпочтительно соответствующего участку наружной поверхности плечевой зоны 205 шины, и подводе второго устройства 10b к шине 200 для освещения деформированного участка внутренней поверхности, предпочтительно соответствующего боковине 207. См., например, различие между положением деформирующего элемента 130 на фиг.2 и на фиг.3 и последующим другим положением устройств 10а, 10b на двух фигурах: на фиг.2 первый источник 110 света освещает радиально центральный участок наружной поверхности или боковину 207 наружной стенки 204 шины, в то время как на фиг.3 первый источник 110 света освещает участок наружной поверхности плечевой зоны 205 шины 200. Кроме того, на фиг.2 второй источник 108 света и третий источник 109 света освещают участок внутренней поверхности плечевой зоны 205, в то время как на фиг.3 второй источник 108 света и третий источник 109 света освещают участок внутренней поверхности, соответствующий боковине 207. Кроме того, на фиг.2 ось 119 вращения нажимного ролика, размещенного у плечевой зоны 205, имеет наклон относительно плоскости, определяемой опорой шины 200, в то время как на фиг.3 ось 119 вращения нажимного ролика является по существу перпендикулярной к оси 201 вращения шины 200.
На рабочем этапе, проиллюстрированном на фиг.3, получение изображений посредством первой камеры 105а и второй камеры 105b для дополнительно деформированных наружной и внутренней поверхностей происходит аналогично тому, что описано для фиг.2.
Еще более целесообразно надлежащее освещение, которое зависит от отыскиваемого дефекта и от внутреннего или наружного местоположения самого дефекта, в дополнение к тому, что подробно описано выше, поскольку во время освещения и соответствующего получения изображений посредством камер, описанных выше, при освещении соответственно наружной деформированной поверхности и внутренней деформированной поверхности имеется поворот - друг относительно друга - шины и трех устройств: деформирующей системы, первого источника света и второго источника света с соответствующим камерами. Относительный поворот шины вокруг ее оси вращения предпочтительно обеспечивает возможность быстрого контроля всей кольцевой части шины за короткое время. Однако данное дополнительное сокращение времени благодаря относительному повороту, предпочтительно выполняемому со сравнительно высокой скоростью, означает, что изображения, получаемые камерами, получают с высокой частотой, и, следовательно, время экспонирования является очень малым. Таким образом, при коротком времени экспонирования тип обеспечиваемого освещения имеет очень важное значение для получения цифровых изображений с таким качеством, чтобы они могли быть пригодными для идентификации дефектов при последующей обработке.