专利名称：用来探测在橡胶板中的接缝的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来探测在两块橡胶或其它柔性材料板的接合或拼接中的缺陷和/或探测该接合或拼接的几何特性的方法和设备，该设备特别适于进行尺寸检查和探测在用来制备用于车辆的充气轮胎的胎体和/或腰部(waist)的橡胶带束层(belt)中存在的接合缺陷。在这里和下面一般用术语“胎体”指坚固结构，例如该坚固结构包括设有或未设有金属或合成材料帘线的橡胶板，该坚固结构放置在充气轮胎的胎面下面，而用术语“腰部”指也由具有金属帘线的橡胶板制成的加强环，该加强环插入在胎体与胎面之间，并且目的在于在径向充气轮胎中强迫胎体得到变平的形状。
背景技术：
在车辆充气轮胎的制造中，已知由至少一层选择性地设有金属或合成材料帘线的橡胶带或板制成充气轮胎胎体(和/或腰部)，该橡胶带或板彼此两两接合或拼接以形成连续带束层。所述带束层的切断、模制及选择性硫化的随后操作导致充气轮胎的所述胎体和/或腰部的明确的提供。
组成带束层的、由橡胶或其它柔性合成材料制成的带或板一般包括板片，即两个尺寸优于第三尺寸，该板片根据各种工序、通常借助于自动机械拼接或接合。
然而，通常合成柔性材料板的接合或焊接也用在由热塑性材料制成的管子的制造、纸卷轴的制备、或聚合物膜的制造中。
拼接和/或接合所述橡胶或其它柔性材料板的各种工序不仅基于边界彼此固定所根据的不同技术，如焊接或粘结，而且基于并置所述边界以形成希望产品的不同可选择工序而彼此不同。
在充气轮胎制造领域中，用来并置橡胶板的最普通工序是连续边界的简单前部-接近(即，匹配具有较小尺寸的板表面)，选择性地沿在平面视图中相对于带束层的纵向方向倾斜延伸的直线；这些板沿板的较大表面，借助于在接合区域中的变形，的连续重叠；或所述端边界的可替换的另一种重叠，即一个在另一个顶部上等等。
然而，在充气轮胎的制造中，与并置橡胶板的工序无关，边界的接缝或拼缝质量大体确定充气轮胎的胎体和/或腰部的质量，并因此确定充气轮胎的最终质量。因而，在具有由具有接合或拼接橡胶板的带束层得到胎体和/或腰部的类型的充气轮胎的制造过程中，检查在所述橡胶板之间的接合或拼接质量是关键方面。
更详细地说，板的接合或拼接可能具有几种缺陷，如缺乏两块连续板的同轴性-该同轴性确定带束层边缘的非直线展开、在两块连续橡胶板的重叠边界的横向方向上的不规则布置、当使用这种对置工序时两块接合或拼接板的对置边界的部分或全部释放；这些对置边界的不完全对准。
在充气轮胎的制造中，以上缺陷和其它缺陷，如由于在以后橡胶板之间的接缝或拼缝的可能尺寸不规则性造成的那些缺陷，应该在对胎体和/或腰部执行模制、和选择性的硫化之前被探测和校正，以便避免充气轮胎可能变形。
在除制造充气轮胎的腰部和/或胎体过程之外的过程的情况下，常常要求在根据与上述那些相类似的工序并置的柔性材料的边界的接缝中辨别缺陷，以便对于成品实现可接受的质量。
探测缺陷通常以具有相当资源浪费的人工方式进行，这些缺陷包括由尺寸不规则性造成的那些，它们可能存在于柔性材料的边界的接缝或拼缝中，特别是当制造充气轮胎的腰部和/或胎体时。熟练操作人员检查接缝或拼缝，并且确定这个接缝或拼缝是否需要经受进一步的校正处理。
可选择地，已知使用一种设备探测在橡胶或其它柔性材料的接缝或拼缝中可能存在的缺陷，该设备设有包括多根具有相同长度并且在与带束层相正交的方向上自由移动的杆的适当机械跟踪装置，能够检查由例如两块橡胶板的并置、和接合或拼接边界得到的布置和连接。杆形跟踪装置在其端部处与在两个并置边界之间的接缝或拼缝相接触，并且然后被自由地搁置以跟随由这个接缝或拼缝限定的边缘。在接缝或拼缝中的缺陷然后通过例如借助于光学传感器探测由跟踪装置的自由端限定的边缘而确定。
这种缺陷探测设备，尽管允许自动检查在接合或拼接的柔性材料板之间的接缝或拼缝，但由于跟踪装置的不良取样分辨率、由于相同跟踪装置的非无限小尺寸和它们的相互距离，提供仅与在接缝或拼缝中的宏观缺陷有关的指示。此外，上述设备特别复杂，并因此从机械观点看可靠性差。
在VMI EPE HOLLAND BV名下的专利申请EP-A-0289101涉及一种设备，该设备适于探测在用来制造充气轮胎的腰部和/或胎体的带束层的橡胶板的并置边界之间的接缝中可能存在的缺陷，包括探测指向接缝和从其反射的激光束的多个光学传感器。
具体地说，VMI设备提供包括相互焊接的橡胶板的带束层缠绕在转动鼓上，以及至少一个激光束，即相干和单向电磁辐射束，根据相对于带束层的法线的倾斜方向，指向在焊缝处的带束层。相对于带束层适当布置的线性CCD摄像机探测从焊缝部分地反射的激光束的线性图像。
使用定向电磁辐射源、特别是能够发射相干光束的源，意味着由单向光束到达的区域是点或至多是线性点，并因此探测区域必须受限制。一方面，这保证在探测被反射的光束时的高精度、和在获得信号的处理中的一定简化，但另一方面，由于探测区域的所述限制，这也意味着可能出现在接缝上的光束的可能定位误差、在对于充气轮胎的胎体和/或腰部的结构(或提供有接缝的产品)有时是关键的接缝区域中可能存在的缺陷的探测忽略、及探测在接缝中可能存在的缺陷的类型的不良能力。
在THYSSENKRUPP名下的德国专利申请的教导大体与在VMI名下的申请EP-A-0289101类似。
在BRIDGESTON/FIRESTONE名下的EP-A-0536705教导通过使用来自放置在腹板的上方和下方的激光传感器、和来自跟踪所述腹板的运动的编码器的输出信号，探测在轮胎体分层材料的腹板中的横向拼缝的边缘。激光传感器沿由腹板的行进限定的相应线监视腹板的表面轮廓。来自至少两个连续激光传感器的波峰信号与来自编码器的信号相比较，以便确定在所述波峰信号之间的间隔，并因而确定在由激光传感器检测的点处的拼缝宽度。
另外，由在EP-A-0536704中公开的装置所探测的区是拼缝的线性区，并且此外，需要编码器信号以便确定拼缝的仅一个几何特性。
发明内容
本发明的目的在于，提供用来探测在橡胶或其它柔性材料板的接缝或拼缝的几何特性并且/或者探测其中的缺陷、没有以上所提到的现有技术缺陷的一种方法和一种设备。
因而，本发明的目的在于，提供一种用来进行尺寸检查并且/或者探测在橡胶或其它柔性材料板的接缝或拼缝中的缺陷的设备，该设备保证在所述边界之间的接缝或拼缝中可能存在的缺陷的准确探测，该探测可能扩展到在两个连续边界之间的大部分或全部并置区域上。
本发明的另一个目的在于，提供一种用来探测橡胶或其它柔性材料板的接缝或拼缝的几何特性并且/或者探测在其中的缺陷的设备，该设备结构简单并且探测这些缺陷特别迅速。
本发明的又一个目的在于，提供一种用来探测在橡胶或其它柔性材料板的接缝或拼缝中的缺陷并且/或者探测该接缝或拼缝的几何特性的方法，该方法有效且容易实现，及不要求在所述拼缝或接缝中涉及的板经受一定负载，例如拉伸。
这些和其它目的借助于根据第一独立权利要求和其以后从属权利要求的方法和根据第十二独立权利要求和其以后从属权利要求的设备实现。
根据本发明，用来探测在橡胶或其它柔性材料板的接缝或拼缝中的缺陷和/或几何特性的设备包括至少一个电磁辐射源，适于指向至少一个接缝或至少一个拼缝；和一个或多个传感器，可探测由接缝或拼缝反射或折射的辐射。便利地，根据本发明，在这种设备中采用的辐射源为非单向的电磁辐射源，并且所述一个或多个传感器实现所述反射或折射辐射的二维探测。
以这种方式，到达接缝或拼缝的电磁辐射是大体扩散在整个接缝或拼缝上的辐射，并且由后者反射或折射的辐射的随后探测借助于单独地或彼此组合地具有二维探测窗口的一个或多个传感器实现，该二维探测窗口实际上包容整个接缝或拼缝、或所述接缝或拼缝的至少感兴趣的扩展区域。这意味着，不象现有技术，缺陷的探测不限于接缝或拼缝线性部分，并且这种探测因而更准确和可靠。
在根据本发明的优选实施例不是单向的电磁辐射源是发光、红外线或紫外线源的情况下，探测反射/折射辐射的传感器可以适当地包括矩阵CCD或C/MOS摄像机，该摄像机设有优选地允许获得整个接缝或拼缝的图像的探测平面。
可选择地，探测传感器可以是可操作地彼此链接的线性CCD或C/MOS摄像机，以直接或间接提供整个接缝或拼缝、或其大部区域的图像的二维探测。
根据本发明的设备的这种特定结构也由于其元件在市场上广泛可得到的事实而容易实施。
此外，根据本发明的另一个特定方面，非单向辐射源可以是至少两个，其一个适于放置在接缝或拼缝上方并且另一个在其下方，并且结果是两个二维探测传感器为至少两个，其中一个适于放置在接缝或拼缝上方并且另一个在其下方，从而可探测在由接合或拼接橡胶或其它柔性材料板得到的产品的任一面上可能存在的缺陷。
根据本发明的设备还可以包括用来与所述至少一个源和与所述一个或多个传感器相对应地输送所述板、或者反之用来与所述板相对应地输送所述至少一个源和所述一个或多个传感器的装置；和用来分析来自所述一个或多个传感器的输出信号的处理装置。
根据本发明的又一个方面，提供有一种用来探测在板片的至少一个接缝或拼缝中的缺陷和/或几何特性的方法，所述板片处于卸载状态，该方法包括如下步骤a.使所述接缝或拼缝经受非单向电磁辐射；b.进行由接缝或拼缝反射或折射的辐射的二维探测；c.产生与二维探测相对应的输出信号；d.通过分析所述输出信号，确定至少部分所述接缝或拼缝的可能缺陷或几何特性。
从带束层的两个连续边界(或端边缘)的接缝或拼缝反射或折射的非单向辐射的二维探测允许，如以上叙述的那样，实现在接缝或拼缝的几何特性(例如，宽度、长度...)的探测方面和在这些接缝或拼缝中可能存在的、包括尺寸的缺陷的探测方面的高精度和有效性。
根据本发明的方法的优选方面，仅在探测与所述至少一个非单向电磁辐射源和用来进行前述二维探测的一个或多个传感器相对应的至少一个拼缝或接缝的输送的步骤之后，完成使接缝或拼缝经受非单向电磁辐射和进行由所述接缝或拼缝反射或折射的辐射的二维探测的所述步骤。
根据本发明的方法的另一个优选方面，二维探测的所述输出信号与至少部分所述接缝或拼缝的图像相对应(即，它们是视频信号)，并且这些输出信号是数字信号或数字化信号。在这种情况下，输出信号的分析可以包括借助于卷积掩模、或Sobel滤波器、或外形探测器、或模糊点分析或快速傅立叶变换(FFT)、或导数分析处理所述图像输出信号的步骤。而且，可以提供探测在所述图像中的对象的边缘的步骤、和测量和/或分析至少一个所述边缘的随后步骤。
根据本要求保护方法的另一个方面，设想校准阶段包括如下步骤a.与至少一个非单向电磁辐射源和用来进行所述二维探测的一个或多个传感器相对应地放置直边缘；
b.使所述接缝或拼缝经受非单向电磁辐射；c.进行由所述接缝或拼缝反射或折射的辐射的二维探测；d.产生与二维探测相对应的校准输出信号；e.存储所述校准信号，作为用于随后输出信号的比较值。
在这种情况下，所述一个或多个二维传感器的可能误对准可被验证，并且校正项可插入在其输出信号中，以便考虑所述可能误对准。
下面借助于如下附图，参考在用于充气轮胎的腰部和/或胎体的制造的橡胶板的接缝中的缺陷的探测，通过非限制例子将解释本发明的几个实施例，在附图中-图1是根据本发明特定方面的一种设备的一般布局；-图2是在执行在接缝中的缺陷探测活动的同时表明的、包括属于来自图1的设备的非单向辐射源和探测辐射的双向传感器的组件的示意侧视图；-图3是在图2中所表示的两块橡胶板的接缝的俯视图；-图4是根据本发明的设备的另一个实施例的示意立体图；-图5是根据本发明的设备的又一个实施例的示意立体图；-图6是根据本发明的设备的又一个实施例的示意立体图；及-图7是方块图，表明根据本发明用来探测缺陷的方法的一种可能实施。
具体实施例方式
首先参照图1至3，根据本发明，用来探测几何特性(例如，进行尺寸检查)和/或探测在形成带束层或其它带状产品的橡胶或其它柔性材料板5、6的接缝或拼缝中的缺陷的设备，包括装置1，该装置1用来与指向接缝或拼缝(例如，借助于焊接得到)的至少一个电磁辐射源2相对应地、和与探测由接缝或拼缝反射或折射的辐射的至少一个传感器3相对应地放置所述接缝或拼缝。
应该观察到，尽管在这里描述的设备中提供和描述有用来与至少一个电磁辐射源2和至少一个探测传感器3相对应地放置接缝或拼缝的装置1，但这些装置1也可不集成在根据本发明的探测设备中，并且然后可以提供在另一个辅助设备上，该辅助设备与这里要求保护的设备相分离。况且，能可选择地使用用来与待探测的接缝或拼缝相对应地输送所述至少一个电磁辐射源2和所述至少一个探测传感器3的其它适当装置。
还应该观察到，这里和下面用以上的“柔性材料板”指具有远大于第三尺寸的两个尺寸的柔性材料产品的端部。通常进行这些连续板的两块的接合或拼接，从而根据以上详细说明的工序，当它们相互并置时，接合或拼接的边界大体彼此平行或共面地布置。
便利的是，如上所述，源2发射非单向的辐射7，即它发射一般在大体锥形辐射体积内扩散的辐射7，并且传感器3能够根据优选地彼此正交的两个方向，即根据由所述反射8或折射辐射穿过的平面，进行从板5、6(如在图中表明的那样)的辐射8、或从其折射(这种情形未表明)的辐射8的探测。
来自传感器3的输出信号然后可以发送到控制和处理系统4，该控制和处理系统4可把其获得信号的分析提供给操作者，发出在接缝或拼缝中假定缺陷存在的信号，及可能设有能够自动地控制整个设备的操作的逻辑装置。可选择地，来自传感器3的信号可以简单地显示在屏幕上，该屏幕适于让操作者用视觉辨别在接缝或拼缝中可能存在的缺陷。
处理和控制系统4能是在市场上可得到的普通处理器、PLC、或也可能集成在传感器3中的任何其它微处理器系统。
根据本发明的优选方面，传感器3是矩阵类型的探测传感器，该传感器在源2或电磁辐射是发光或红外线源的情况下，可以包括矩阵CCD或C/MOS摄像机，它优选地能够获得至少64个灰度级和优选地256个灰度级的图像、或彩色图像。
可选择地，在未表明的本发明实施例中，传感器3可以包括可操作链接的两个或更多线性CCD或C/MOS摄像机，以直接或间接地输出从接缝反射或折射的所述辐射的二维探测。
当使用也为带有电子枪的传统类型的摄像机3时，镜头(未表示)在摄像机3的图像平面上聚焦由扩散光的源2、或非单向红外线辐射照射的获得区域9，在该处在带束层(或腹板)中的两块连续板的板5、6之间的接缝或拼缝由所述装置1放置。摄像机3又把与获得图像单一相关的、优选地为数字形式的信号发送到处理和控制系统4。
从板5、6反射的辐射的获得区域9，如可以在图4中看到的那样，大体是矩形的，并且可以包容待检查的接缝或拼缝的整个扩展、或其大部分。
可选择地，两个或多个获得(二维)区域可与由板5、6形成的带束层的横向侧相对应地提供，因而简单地允许在接缝或拼缝中涉及的板的端边缘的可能误对准的探测，而不用检查整个接缝或拼缝。
在其中传感器3优选地是CCD(或C/MOS)摄像机并且源2是发光源的图1-3中所表明的根据本发明的设备的特定实施例中，这个CCD(或C/MOS)摄像机3、和发光源2都放置在获得区域9、由使得穿过其的板片形成的带束层(或腹板)上方，从而CCD(或C/MOS)摄像机3能够与这个区9相对应地获得带束层的亮度(辐射强度)，跟随着相同带上的光7的反射8。
在这里描述的实施例中，摄像机3的光轴还大体上与带束层的放置平面正交，而发光源2的光轴大体相对于所述放置平面的法线倾斜，从而发射的发光射线7能以偏置(倾斜)方式照到板5、6的接缝或拼缝区域。
如将看到的那样，这允许使用在接缝具有重叠边界的情况下从上边界投射到下边界上的阴影10，来测量接缝或拼缝。
优选地能够相对于源2和传感器3驱动橡胶或其它柔性材料带束层、或其它带状产品的装置1，例如根据已知技术，可以包括其上布置有这个带束层或带状产品的线性输送机或可旋转鼓。
可选择地，不脱离本发明的范围，这些装置1可以这样构造，从而移动由传感器3和源2组成的单元直到带束层或带状产品的接缝或拼缝，而不需要移动带束层。
这些装置1可能能够以断续方式进给带束层，从而当带束层的接缝或拼缝到达其中后者经受从源2发射的辐射并且反射/折射的辐射由传感器3获得的区域9时，带束层直到源2照射到接缝或拼缝并且传感器3探测到照射的接缝或拼缝的图像时而停止。设备的、和/或当为设备的自动控制布置时的处理和控制系统4的用户，可以确定装置1的操作模式，包括带束层的可能断续进给。
在非常频繁出现的、由传感器3获得从带束层反射/折射的辐射以瞬时和不连续方式发生，即通过获得待检查的接缝或拼缝的静态图像，的情况下，可能要求带束层的这种断续进给。在这种情况下，带束层相对于传感器3和源2的相对运动，或反之亦然，来自源2的辐射的发射及来自带束层的辐射通过传感器3的获得要求适当地同步。
为此目的，根据本发明用来探测在橡胶或其它柔性材料板的接缝或拼缝中的缺陷的设备，可以提供由控制装置驱动的适当执行器，该控制装置优选地是可编程的，并且确定辐射源2和传感器3时间上的启动或停止。本身已知的这些控制装置可在以上处理和控制系统4中实施。
可选择地，装置1可这样布置从而连续地移动带束层，并且当带束层的接缝或拼缝与获得区域9相对应时，处理和控制系统4可完全或部分地确定从接缝或拼缝反射/折射的电磁辐射的通过传感器3的瞬时获得。在这种情况下，传感器3、或其它适当传感器，可能能够容易地探测到接缝或拼缝布置在获得区域9内，并因此它们可能能够把这种信息提供给处理和控制系统4，从而系统4命令来自带束层的接缝或拼缝的辐射的获得和随后的处理。
当带束层连续地移动和当带束层以断续方式移动时，都可以提供另外的机械或光学传感器(未表明)，以便与所述获得区域9相对应地，即与辐射源2和传感器3相对应地，探测待检查的接缝或拼缝的传送。
图4示意地表明根据本发明的探测设备的另一个实施例。
在这个实施例中，像在来自图1-3的实施例中那样，获得来自在两块橡胶或其它柔性材料板105、106之间的接缝或拼缝的反射/折射辐射的传感器103布置在边界(即端边缘)105、106上方，从而其探测轴线相对于其上放置这些板105、106的表面大体是正交的。传感器103的探测区域109是矩形的或正方形的，并且这样延伸从而完全包围边界105、106的这种接缝或拼缝。
应该注意，传感器103的探测轴线对于边界105、106的放置表面一般是入射的和非正交的，没有为此牺牲这里所表明的探测设备的功能。
不像在图1-3中描绘的设备，非单向源102大体布置在包括板105、106的带束层旁边，而不用发射辐射107倾斜地照射边界105、106的接缝或拼缝。
源102的这种布置使得通过把来自图4的设备布置成探测在边界105、106之间的可能头对头即面对的缺陷成为可能，借此在边界105、106之间的阴影通常不能用来探测这些缺陷。
在图5中，描绘有本发明的另一个实施例，其中提供有探测照射到带束层的辐射的至少两个传感器203a、203b和至少两个对应的非单向辐射源202a、202b。
非单向辐射源202a、202b和对应的传感器203a、203b便利地相对于必须探测其接缝或拼缝的板205、206布置在相对侧上。由此，传感器203a、203b和源202a、202b限定在带束层的两侧的各一侧的两个获得区域209，这允许在接缝或拼缝中缺陷的更准确识别，尤其是当重叠形成所述接缝或拼缝的板端边缘时。
图6表示根据本发明的设备的又一个实施例，其中两个二维传感器303a、303b放置在由并置板305、306形成的带束层上方，并且两个二维传感器303c、303d放置在所述带束层下方。非单向辐射源302a和302b分别布置在带束层上方和下方，它们的光轴相对于带束层倾斜。设备还包括用来与所述传感器303a、303b、303c、303d和与所述源302a、302b相对应地输送带束层的装置301。
上部传感器303a、303b的获得区域309a、309b以及下部传感器303c、303d的获得区域(未表示)放置在板305、306的横向边缘处。以这种方式，容易地实现在接缝或拼缝中同时发生的两块板的误对准的探测。
根据本发明，这里描述的设备在卸载状态下实现以下方法用来探测在板片的至少一个接缝或拼缝中的缺陷和或几何特性a.使接缝或拼缝经受非单向电磁辐射；b.进行由接缝或拼缝反射或折射的辐射的二维探测；c.产生与前述二维探测相对应的输出信号；d.通过分析所述输出信号，确定接缝或拼缝的至少部分的可能缺陷或几何特性。
因而，根据本发明、参照图1-6的设备的操作一般可以借助于如下步骤进行a.与至少一个非单向电磁辐射源2、102、202a、202b、302a、302b和与能够进行从源2、102、202a、202b、302a、302b发射的辐射的二维探测的至少一个探测传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d相对应地放置接缝或拼缝；b.操作源2、102、202a、202b、302a、302b，以使所述接缝或拼缝经受非单向电磁辐射；c.操作传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d以探测由接缝或拼缝反射或折射的辐射；d.分析来自传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d的输出信号，以识别可能缺陷。
就来自传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d的输出信号的分析而论，根据已知技术，这种输出信号如果要求则可被数字化，并且然后例如借助于卷积掩模、和/或Sobel滤波器、和/或一般的外形探测器、和/或模糊点分析和/或快速傅立叶变换(FFT)经受预处理，以及其它可选择的滤波或处理。然后对如此尽可能除去噪声的信号进行关于由与信号相关的在接缝或拼缝中的缺陷存在造成的异常的分析(例如，导数分析或轮廓/边缘分析技术)。对于来自传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d的输出信号的这些处理可由诸如在图1中描绘的之类的处理和控制系统4进行。
根据本发明的方法的优选方面，尤其当在由橡胶或其它柔性材料板5、6形成的带束层上方和下方都进行接缝或拼缝的二维探测时，在通过用外形探测器分析输出信号(或导数分析)可以探测在板的端边缘(边界)中的可能误对准缺陷，从而可确定所述端边缘的相应位置。
根据这种方法的优选实施例，如上所述，由传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d获得从带束层(或其它带状产品)反射/折射的辐射能以瞬时方式发生，而不是以连续方式，并因而，带束层相对于这些传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d的位移，或反之亦然，能以断续方式发生，当带束层板的接缝或拼缝与以上获得区域9、109、209、309a、309b相对应地放置时提供暂停。相似地，非单向电磁辐射源2、102、202a、202b、302a、302b的操作可能是断续的，并且优选地与传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d进行的获得操作同步。带束层相对于传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d的位移的间断或反之亦然，可通过可以由操作者人工给出的或由控制装置自动控制的进给命令确定。
在提供探测设备的自动控制的情况下，根据本发明，处理和控制系统4每当它识别到在检查的接缝或拼缝中的缺陷并且把这种缺陷发信号给操作者时，可中断带束层相对于传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d和辐射源2、102、202a、202b、302a、302b的位移或反之亦然。处理和控制系统4因而可允许设备仅在操作者干预后重新启动。
可选择地，根据按照本发明的方法的不同方面，由传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d获得从带状产品反射/折射的辐射8能以连续方式发生，并因而，带束层相对于这些传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d的位移，或反之亦然，能以非间断方式发生。
根据本发明的方法的另一个方面，带束层相对于这些传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d的位移能是连续的，并且当在探测设备的获得区域9、109、209、309a、309b内识别到人们希望检查的接缝或拼缝时，由这些传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d获得来自带束层的反射/折射辐射能以断续方式发生。
根据本发明的方法的特定方面，提供一种包括如下步骤的校准阶段a.与至少一个单向电磁辐射源2、102、202a、202b、302a、302b相对应和与用来进行所述二维探测的一个或多个传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d相对应地放置直边缘；b.使所述接缝或拼缝经受非单向电磁辐射；c.进行由接缝或拼缝反射或折射的辐射的二维探测；d.产生与所述二维探测相对应的校准输出信号；e.存储所述校准信号，作为用于随后输出信号的比较数。
以这种方式，如果传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d彼此地或相对于由板5、6形成的带束层误对准，则来自所述传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d的输出信号用所述校准信号校正，以便从相同传感器3、103、203a、203b、303a、303b、303c、303d得到一致的探测。
图7表明与一种根据本发明的特定方面的可能缺陷探测方法有关的简化方块图，该方法可在上述类型的设备中实施，该设备具有包括扩散光源的至少一个非单向辐射源、和包括能够发射数字信号的CCD或C/MOS摄像机的至少一个探测传感器。在下面的描述中，为了简单起见，也将参考在图1-3中表明的设备，但应该理解，这种方法也可在图4、5及6中表示的设备中实施。
在图7中表明的方法提供获得区域9的、借助于由源2发射的光7的第一照明步骤(a)，其中由于装置1，已经布置有在橡胶或其它柔性材料板5、6之间的接缝。
在进行照明区域9的所述步骤(a)之前，应该完成借助于适当机械或光学传感器(未表示)的、与所述获得区域9相对应的接缝或拼缝的传送(即位移)的探测。
与这个照明步骤(a)大体同时地，还提供由矩阵CCD或C/MOS摄像机3获得从在板5、6之间的接缝反射的辐射8的步骤(b)。具有灰度级或颜色级的矩阵CCD或C/MOS摄像机3因而能够输出二维图像信号，该信号通常与矩阵[mXn]有关，在该矩阵[mXn]中每个值代表图像的每个象素(x，y)的亮度(或颜色)f(x，y)(其中x□[1；m]ey□[1；n]。
在这种情况下，图像获得区域9，如由CCD或C/MOS摄像机和传感器的透镜系统限定，大体是矩形的或正方形的，并且这样限定从而大体围绕在板5、6之间的整个接缝。
在由于源2的发射轴线相对于带束层的放置表面的倾斜而产生板5、6的边界(即端边缘)相对于另一个边界的阴影10(在接缝具有重叠边界的情况下)的情况下，获得区域9这样延伸，从而也包括阴影10所期望的扩展区域。
来自矩阵CCD或C/MOS摄像机3的数字输出信号因而可被预处理和滤波(步骤(c))以消除可能存在的噪声，例如使用对于所述图像信号矩阵的行和列值的傅立叶变换，该傅立叶变换借助于在处理和控制系统4中的FFT算法(快速傅立叶变换)实施。
对于预处理和滤波信号的这个步骤(c)，可以跟随有在图像信号中查找边缘(或轮廓)的步骤(d)，目的在于识别板5、6的接缝的几何形态(在平面视图中)、选择性地其阴影10、及接合边界5、6的侧边缘。用具有灰度级的矩阵CCD或C/MOS摄像机，借助于基于在相邻象素之间的灰度梯度的已知算法，可识别接缝的边缘、阴影10、和板5、6的侧边缘。
图像信号的可能处理技术的概述，尽管正在过时，但可在Fu，Gonzales，Lee“Robotica”，Mc Graw-Hill(意大利)，1989中找到。
在已经探测以上元素的边缘(或轮廓)之后，测量和分析它们涉及的对象的这些边缘和尺寸及这些对象的识别的随后步骤(e)，成为借助于本身已知的图案匹配技术把这些测量结果与可能缺陷的预置标准准许值相比较的步骤(f)、或把探测的边缘与一组可接受的样本边缘相比较的步骤的序幕。
在缺陷归因于板5、6的误对准，即与接缝相对应的板5、6的边缘的非线性；或边界5、6的分离或在接合边界5、6中的变形和/或错误布置，的情况下，在从图像信号得到的测量结果与可接受的标准值之间的比较允许自动地识别缺陷的类型和其定量范围，并因而允许随后向操作者提供缺陷的完整发送信号。
尽管本发明的某些实施例的以上详细描述具体地涉及在用于充气轮胎腰部和/或胎体制造的橡胶板的接缝或拼缝中的缺陷的探测，但本发明，如本领域的技术人员可以容易认识到的那样，不限于这个特定领域，而是认为涉及其中两个柔性材料边界并置并且然后接合或拼接(例如借助于焊接)以形成带条或至少部分是带状的产品的所有这些制造领域。
权利要求
1.一种用来在卸载状态下探测在板片的至少一个接缝或拼缝中的缺陷和/或其几何特性的方法，其特征在于如下步骤a.使所述接缝或拼缝经受非单向电磁辐射；b.进行由所述接缝或拼缝反射或折射的辐射的二维探测；c.产生与所述二维探测相对应的输出信号；d.通过分析所述输出信号，确定至少部分所述接缝或拼缝的可能缺陷或几何特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辐射在所述接缝或拼缝上方和下方定向，并且由接缝或拼缝反射或折射的辐射在所述板片上方和下方被探测。
3.根据以上任一项权利要求所述的方法，其中，所述板片是橡胶或其它柔性材料板。
4.根据以上任一项权利要求所述的方法，其中，当与至少一个非单向电磁辐射源和能够进行由所述接缝或拼缝反射或折射的辐射的二维探测的至少一个传感器相对应地放置所述板片的所述至少一个接缝或拼缝时停止所述板片，在完成使所述接缝或拼缝经受非单向电磁辐射和进行由所述接缝或拼缝反射或折射的辐射的二维探测的所述步骤之后，再次移动所述板片。
5.根据以上任一项权利要求所述的方法，其中，在探测与至少一个非单向电磁辐射源和用来进行所述二维探测的一个或多个传感器相对应的所述至少一个拼缝或接缝的传送的步骤之后，完成使所述接缝或拼缝经受非单向电磁辐射和进行由所述接缝或拼缝反射或折射的辐射的二维探测的所述步骤。
6.根据以上任一项权利要求所述的方法，其特征在于，输出信号是数字信号或随后转换成数字信号的模拟信号，所述方法的特征在于，分析输出信号的所述步骤包括借助于卷积掩模、或Sobel滤波器、或外形探测器、或模糊点分析或快速傅立叶变换(FFT)、或导数分析处理所述输出信号。
7.根据以上任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述二维探测的所述输出信号与至少部分所述接缝或拼缝的图像相对应。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述输出信号是数字信号或数字化信号，并且输出信号的所述分析包括探测在所述图像中的对象的边缘的第一步骤、和测量和/或分析至少一个所述边缘的随后步骤。
9.根据以上任一项权利要求所述的方法，其特征在于，输出信号的所述分析包括确定在所述至少一个接缝或拼缝中涉及的板片的端边缘的相应位置的步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，利用在所述接缝或拼缝中涉及的板片的端边缘的位置差，来确定所述接缝或拼缝的可能缺陷或几何特性。
11.根据以上任一项权利要求所述的方法，其特征在于包括校准阶段，该校准阶段包括如下步骤a.与至少一个非单向电磁辐射源和用来进行所述二维探测的一个或多个传感器相对应地放置直边缘；b.使所述接缝或拼缝经受非单向电磁辐射；c.进行由所述接缝或拼缝反射或折射的辐射的二维探测；d.产生与所述二维探测相对应的校准输出信号；e.存储所述校准信号作为用于随后输出信号的比较数。
12.根据以上任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述非单向电磁辐射自发地发射。
13.一种根据以上任一项权利要求所述的方法用于在卸载状态下探测在板片的接缝或拼缝中的缺陷或几何特性的设备，该设备包括a.至少一个电磁辐射源，适于指向至少一个所述接缝或拼缝；b.一个或多个传感器，能够探测由接缝或拼缝反射或折射的辐射；其特征在于c.所述至少一个辐射源是电磁非单向辐射源；以及d.所述一个或多个传感器进行所述反射的或折射的辐射的二维探测。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，包括至少一个第一传感器，它探测由接缝或拼缝的上表面反射或折射的辐射；和至少一个第二传感器，它探测由接缝或拼缝的下表面反射或折射的辐射。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，至少两个传感器探测由接缝或拼缝的上表面反射或折射的辐射，和至少两个传感器探测由接缝或拼缝的下表面反射或折射的辐射，所述传感器的获得区域被放置于在所述接缝或拼缝中涉及的板片的横向边缘处。
16.根据权利要求14或权利要求15所述的设备，其特征在于，包括至少一个第一电磁非单向辐射源，放置在接缝或拼缝的所述上表面上方，所述第一源的辐射照射在其上；和至少一个第二电磁非单向辐射源，放置在接缝或拼缝的所述下表面下方，所述第二源的辐射照射在其上。
17.根据权利要求13至16任一项所述的设备，还包括感测装置，用来探测与所述一个或多个传感器的至少一个和所述至少一个非单向电磁辐射源相对应的所述至少一个接缝或拼缝的输送。
18.根据权利要求13至17任一项所述的设备，其中，所述一个或多个传感器的至少一个是矩阵CCD或C/MOS摄像机。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述矩阵CCD或C/MOS摄像机是多级灰度摄像机或彩色摄像机。
20.根据权利要求13至18任一项所述的设备，其中，所述一个或多个传感器的至少一个是两个或更多个线性CCD或C/MOS摄像机的组合。
21.根据权利要求13至20任一项所述的设备，其中，所述至少一个电磁辐射源从如下各项中选择红外线源、紫外线源、扩散光源、X射线源。
22.根据权利要求13至21任一项所述的设备，还包括用来与所述至少一个源和所述一个或多个传感器相对应地输送所述板片的、或反之亦然的装置。
23.根据权利要求22所述的设备，其特征在于包括控制装置，用于调节用来与所述至少一个源和所述一个或多个传感器相对应地输送所述板片的、或反之亦然的所述装置的操作。
24.根据权利要求23所述的设备，其中，所述控制装置是自动控制装置。
25.根据权利要求13至24任一项所述的设备，还包括用于分析来自所述一个或多个传感器的输出信号的处理装置。
26.根据权利要求13至25任一项所述的设备，其中，电磁辐射源自发地发射。
全文摘要
一种用来在卸载状态下探测在板片的至少一个接缝或拼缝中的缺陷和/或其几何特性的方法，其特征在于如下步骤a.使所述接缝或拼缝经受非单向电磁辐射；b.进行由所述接缝或拼缝反射或折射的辐射的二维探测；c.产生与所述二维探测相对应的输出信号；d.通过分析所述输出信号，确定至少部分所述接缝或拼缝的可能缺陷或几何特性。
文档编号G01N21/88GK1985147SQ200580008676
公开日2007年6月20日 申请日期2005年3月24日 优先权日2004年3月27日
发明者希尔维奥·克罗蒂 申请人:特克斯玛格销售有限公司