用于轮胎内表面的肉眼检查的图像采集装置与相关方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轮胎的肉眼检查领域。
[0002]更具体而言，本发明涉及这样的装置:其用于获取轮胎图像以对其表面执行肉眼检查的操作。
【背景技术】
[0003]肉眼检查在轮胎制造过程中被广泛使用，并且甚至更普遍地依赖于负责检验确保没有轮胎表面的可见缺陷存在的操作者的技术，以确保轮胎的柔性。
[0004]然而，随着基于计算机的装置的计算机能力的进步，轮胎制造商正在研发自动检查装置来辅助负责肉眼检查的操作者。为此，可以使用包括照明装置与照相机的检查装置，所述照明装置与照相机设置为扫描待检查的轮胎胎面的横向胎圈的内外区域。每个照相机的视场有角度限制。为了获得轮胎内部和外部的完整图像，轮胎必须相对于照明装置并相对于照相机绕其轴线转动。然后对获取的数字图像进行处理，并且与参考图像进行比较，以便确定轮胎中是否可能存在任何表面与外观异常。为了更加详情，可以参考例如专利申请EP-A2-1 959 227、EP_A1_2 023 078以及EP-A1-2 172 737。
[0005]为了实现具有良好角度精确度的这种检查，通常利用这样的图像采集装置:其装配有激光照明装置和面阵照相机，所述激光照明装置使得光线可以投射到轮胎上，所述面阵照相机可以捕捉从轮胎反射出光线，并且定向为三角形角度。所述三角形角度为激光照明装置的光轴与照相机的光轴之间所形成的角度。
[0006]为了可以检测到轮胎表面的非常小的缺陷，三角形角度通常选择为相对较大。从而使图像采集装置的总体尺寸较大。
[0007]现今，为了可以在轮胎的单次旋转中获取轮胎的至少一半的内表面的完整图像，必须安装多个贯穿轮胎的内部空间的图像采集装置。
[0008]考虑到每个图像采集装置的总体尺寸，即使不说对于某一轮胎尺寸(例如，用于客车的当前尺寸范围的轮胎)完成该安装是不可能的，这也因此是特别棘手的。
【发明内容】
[0009]本发明致力于克服所述缺点。
[0010]更具体而言，本发明致力于提供一种用于获取轮胎内表面的图像的装置，其尺寸受到限制并且适合于与不同尺寸的轮胎(特别地，直径小于或等于15英寸的轮胎)一起使用。
[0011]在一个实施方案中，用于获取轮胎内表面的图像的装置包括至少一个图像采集模块，所述图像采集模块设置有至少一个照明装置、至少一个图像采集装置和至少一个反射器;该照明装置可以将光束投射至轮胎内表面的预定区域上;该图像采集装置可以获取从轮胎的所述区域反射出来并且源于投射光束的光束;所述反射器光学地设置在照明装置与轮胎内表面的预定区域之间和/或在轮胎的所述区域与图像采集装置之间，取决于光束的行进方向。
[0012]与投射的光相关联和/或与从轮胎反射出来的光束相关联的至少一个反射器的使用意味着:用来贯穿待检查的轮胎的内部空间的装置的该部分的尺寸可以通过折射所述光束而明显地减少。因此，照明装置和/或图像采集装置可以设置于该内部空间的轴向外侧。
[0013]因此，可以采用简单且迅速的方式将数个图像采集模块设置于轮胎的内部空间之内，从而即使对于小直径轮胎，也可以对轮胎的内表面进行肉眼检查。
[0014]根据第一设置选择，至少一个反射器光学地设置在轮胎与图像采集装置之间，照明装置设置并定向为使得投射的光束直接照射轮胎而不会发生反射。
[0015]根据第二设置选择，至少一个反射器光学地设置在照明装置与轮胎之间，图像采集装置设置并定向为直接捕捉从轮胎反射出来的光束。
[0016]在另一种布置中，至少一个反射器光学地插置在照明装置与轮胎之间，并且至少一个不同的反射器光学地插置在所述轮胎与图像采集装置之间。
[0017]根据另一种布置，在考虑到光束的行进方向的情况下，至少一个反射器光学地设置在照明装置与轮胎之间并且光学地设置在所述轮胎与图像采集装置之间。
[0018]优选地，所述采集模块包括至少一个第一反射器和至少一个第二反射器，所述第一反射器光学地设置在照明装置与轮胎内表面的预定区域之间，以将投射的光束反射向轮胎的所述区域;所述第二反射器光学地设置在轮胎的所述区域与图像采集装置之间，以将从轮胎反射出来的光束反射向所述采集装置。所述反射器旨在轴向地适合于轮胎的内部空间内侧，并且图像采集装置和/或照明装置旨在轴向地适合于所述空间外侧。
[0019]有利地，所述采集模块进一步包括第三反射器，所述第三反射器光学地设置在轮胎的所述区域与第二反射器之间，以将从轮胎反射出来的光束反射向所述第二反射器。
[0020]在一个实施方案中，所述装置至少包括第一图像采集模块、第二图像采集模块以及第三图像采集模块。所述第一图像采集模块和所述第二图像采集模块可以分别至少包括第一反射器、第二反射器以及第三反射器，并且所述第三图像采集模块至少包括第一反射器和第二反射器，所述模块可以拍摄轮胎的半个内表面。
[0021]优选地，一个或多个采集模块分别包括支撑部，相关的照明装置、相关的图像采集装置以及所述相关的反射器安装于所述支撑部。相关的照明装置和图像采集装置可以安装于所述支撑部的相对面。
[0022]优选地，支撑部沿着大致平行于图像采集装置的光轴的伸长轴线而延伸。
[0023]在一个优选的实施方案中，所述照明装置包括激光器，该激光器可以将光线投射至轮胎内表面的预定区域，并且所述图像采集装置包括面阵照相机。一个或多个反射器可以分别由光折射镜组成，优选为平面反光镜。
[0024]本发明还涉及一种用于检查包括胎面和横向胎圈类型的轮胎的方法，该方法包括以下步骤:在所述步骤期间，轮胎借助横向胎圈中的一个而绕该轮胎的轴线旋转，轮胎的其他横向胎圈在旋转驱动期间至少轴向地保持在原位，利用如上文所限定的图像采集装置来获取轮胎内表面的图像。有利地，图像采集装置设置于在旋转驱动期间轴向地保持的轮胎的横向胎圈侧。
【附图说明】
[0025]通过阅读由完全非限制性的示例呈现并且由以下附图所表示的一个实施方案的详细说明，将更好地理解本发明，其中:
[0026]图1为根据本发明的一个实施方案的用于获取轮胎内表面图像的图像采集装置的立体图，
[0027]图2和图3为图1的装置的第一采集模块的立体图，
[0028]图4和图5为图1的装置的第二采集模块的立体图，以及
[0029]图6和图7为图1的装置的第三采集模块的立体图。
具体实施方案
[0030]图1描绘了总体由附图标记10表示的装置的一个实施方案，装置10用来获取轮胎12的内表面的一半的图像并且包括三个采集模块14至18。
[0031]在所示出的实施方案中，描绘了轮胎12的轴线X-X’的位置，其中假设轴线X-X’是竖直的。环形的轮胎12包括延伸至第一和第二相对横向胎肩12b、12c的圆柱形胎面12a，第一和第二相对横向胎肩12b、12c自身延伸至侧壁12d、12e，然后延伸至横向胎圈12f、12g。如图所示，装置10使得可以检查位于轮胎的对称面与下胎圈12g之间的一半轮胎内表面。
[0032]如图2和图3中更明显地示出，第一图像采集模块14包括照明装置20、照相机22以及共同支撑部24;照明装置20用于将入射光束投射至轮胎12的内表面；照相机22用于获取从所述内表面反射出来的光束；照明装置20和照相机22固定至共同支撑部24。照明装置20优选地为激光类型或者缝隙灯类型，形成这样的光平面:所述光平面与轮胎12的内表面的交叉形成直线。照相机22优选地为面阵照相机。
[0033]支撑部24包括主体部分24a，主体部分24a沿着轮胎的轴线X-X’延伸，并且在上端延伸至横向端部24b。端部24b轴向地设置于轮胎12的内部空间内侧。照明装置20固定至端部24b，并且照相机22固定至支撑部的主体部分24a。照明装置20和照相机22固定至支撑部24的相对面。
[0034]模块14还包括第一安装基座26和第二安装基座28，第一安装基座26和第二安装基座28设置于支撑部24并且反光镜30至34固定至第一安装基座26和第二安装基座28。安装基座26固定至支撑部的端部24b的自由端，并且延伸至轮胎12的内部空间，同时在径向与轮胎12保持距离。基座26在基座28侧和照相机22侧横向地延伸。安装基座28固定在端部24b会合支撑部的主体部分24a的区域中。
[0035]反光镜30固定至基座26，并且轴向地位于轮胎12的内部空间内侧，并且径向地位于照明装置20与轮胎的内表面之间。反光镜30设置在由照明装置20沿着行进的大致径向方向而投射的光束的光路中。反光镜30相对于照明装置20的光轴倾斜，以将投射的光束反射向轮胎12的内表面的预定区域，该区域位于轮胎的侧壁12e和横向胎圈12g上。投射的光束在轮胎12上形成线36。在支撑部的端部24b的厚度层中形成有通孔38，以使得倾斜的光束可以朝向反光镜30行进，反光镜30横向地设置于支撑部24相对于照明装置20的相对侧。
[0036]反光镜32固定至安装基座26，以使得其在支撑部24的相对侧上毗邻反光镜30。反光镜32轴向地位于轮胎12的内部空间。从照明装置20发出并且从轮胎12的内表面反射出的光束照射反光镜32，反光镜32沿着行进的大致径向方向而朝向反光镜34向内反射光束。固定至基座28的反光镜34设置在从反光镜32反射出的光束的光路中，并且倾斜为沿着行进的大致轴向方向而将所述光束反射向照相机22。反光镜34轴向地位于轮胎12的内部空间内侧，并且相对于反光镜30、32而径向地向内偏移。
[0037]在所示出的示例性实施方案中，当考虑轮胎的X-X’轴线时，照明装置20的光轴大致径向地定向。照明装置20轴向地位于轮胎12的内部空间内侧。反光镜30相对于照明装置20的光轴倾斜，以将发出的光束反射至侧壁12e，并且反射至轮胎的胎圈12g上。接下来，从轮胎12反射出来的光束朝向反光镜32行进，反光镜32定向为将所述光束反射向反光镜34，反光镜34将光束反射向照相机22。照相机22的目标的光轴大致轴向地延伸。照相机22轴向地位于轮胎12的内部空间之外。在此情况下，照相机22相对于轮胎12而轴向地向下偏移。在图2和图3中，投射的光束和反射的光束用虚线来表示。为了表示在光束从轮胎12反射出之前和反射之后的光束，示出了两种不同类型的虚线。
[0038]装置的第二图像采集模块16具有类似于第一模块14的结构。模块16用来检查位于胎肩12c上和位于轮胎的侧壁12e上的区域。
[0039]如图4和图5中所示，模块16包括照明装置40、照相机42、共同支撑部44、第一安装基