Устройство и способ контроля шин - RU2018137042A

1. Устройство (1) для контроля шин, содержащее:

опорную раму (2);

фланец (3), закрепленный на опорной раме для прикрепления опорной рамы к элементу (102) для обеспечения перемещения устройства; и

систему (4) получения изображений, предназначенную для получения трехмерных изображений поверхности шины, смонтированную на опорной раме и содержащую:

матричную камеру (5), имеющую оптическую ось (6),

линейный лазерный источник (7), выполненный с возможностью излучения линейного лазерного пучка, имеющего плоскость (8) распространения и ось (9) распространения, и

отражающий элемент (11), имеющий отражающую поверхность (12), которая пересекает как ось (9) распространения, так и оптическую ось (6) таким образом, чтобы соответственно задать первый участок (16) и второй участок (32) оси (9) распространения и первый участок (14) и второй участок (31) оптической оси (6),

при этом первый участок (16) и второй участок (32) оси (9) распространения представляют собой прямолинейные участки, падающие на отражающую поверхность (12) в соответствующей точке падения, причем первый участок (16) и второй участок (32) оси (9) распространения представляют собой зеркальное отображение друг друга по отношению к линии, перпендикулярной отражающей поверхности (12) в указанной соответствующей точке падения,

при этом первый участок (14) и второй участок (31) оптической оси (6) представляют собой прямолинейные участки, падающие на отражающую поверхность (12) в соответствующей точке падения, причем первый участок (14) и второй участок (31) оптической оси (6) представляют собой зеркальное отображение друг друга по отношению к линии, перпендикулярной отражающей поверхности (12) в указанной соответствующей точке падения,

при этом первые участки (14, 16) расположены соответственно со стороны матричной камеры (5) и линейного лазерного источника (7) относительно соответствующей точки падения,

причем первый угол (50), образованный между первым участком (14) и вторым участком (31) оптической оси (6), является тупым, и

второй угол (51), образованный между первым участком (16) и вторым участком (32) оси (9) распространения, является тупым.

2. Устройство по п.1, в котором третий угол (13), образованный между оптической осью (6) на первом участке (14) или втором участке (31) оптической оси (6) и отражающей поверхностью (12), меньше или равен 40° и больше или равен 20°.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором четвертый угол (15), образованный между осью (9) распространения на первом участке (16) или втором участке (32) оси (9) распространения и отражающей поверхностью (12), меньше или равен 40° и больше или равен 20°.

4. Устройство по пg.2 и 3, в котором третий угол (13) больше или равен 30° и четвертый угол (15) больше или равен 30°.

5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором матричная камера (5), линейный лазерный источник (7) и отражающий элемент (11) прикреплены к опорной раме (2) с образованием одного целого с ней в соответствующем фиксированном положении относительно нее.

6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором опорная рама (2) содержит вертикальный элемент (20) с удлиненной формой с основной протяженностью вдоль первого направления (21), причем вертикальный элемент имеет первый конец (22), на котором смонтирован фланец (3), и второй конец (23), противоположный первому концу (22) вдоль первого направления (21).

7. Устройство по п.6, в котором опорная рама (2) содержит поперечину (24) с удлиненной формой с основной протяженностью вдоль второго направления (25), при этом поперечина имеет первый конец (26) рядом со вторым концом (23) вертикального элемента (20) и второй конец (27), противоположный первому концу (26) вдоль второго направления (25), причем второй конец (27) является свободным, при этом отражающий элемент (11) закреплен на втором конце (27) поперечины.

8. Устройство по п.7, в котором первое направление (21) и второе направление (25) по существу ортогональны друг другу.

9. Устройство по п.7 или 8, в котором первый участок (14) оптической оси (6) по существу параллелен второму направлению (25), или первый участок (16) оси (9) распространения по существу параллелен второму направлению.

10. Устройство по п.7 или 8, в котором первый участок (14) оптической оси (6) по существу параллелен второму направлению (25), и первый участок (16) оси (9) распространения по существу параллелен второму направлению.

11. Устройство по любому из пп.6-10, в котором плоскость (8) распространения, по меньшей мере, на первом участке (16) оси (9) распространения по существу параллельна первому направлению (21).

12. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором первый участок (14) оптической оси (6) проходит от матричной камеры (5) до отражающей поверхности (12).

13. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором первый участок (16) оси (9) распространения проходит от линейного лазерного источника (7) до отражающей поверхности (12).

14. Устройство по любому из пп.6-13, в котором линейный лазерный источник (7) и матричная камера (5) смонтированы на опорной раме (2) на втором конце (23) вертикального элемента (20).

15. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором линейный лазерный источник (7) и матричная камера (5) расположены рядом друг с другом.

16. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором первый участок (14) оптической оси (6) и первый участок (16) оси (9) распространения находятся в общей плоскости, по существу ортогональной к плоскости (8) распространения.

17. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором пятый угол (30), образованный между вторым участком (31) оптической оси (6) и вторым участком (32) оси (9) распространения, больше или равен 5° и меньше или равен 40°.

18. Устройство по п.17, в котором пятый угол (30) меньше или равен 20°.

19. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором за отражающим элементом (11) по отношению к направлению распространения линейного пучка отсутствуют какие-либо дополнительные отражающие элементы вдоль оптической оси (6) или вдоль оси (9) распространения помимо отражающего элемента (11).

20. Устройство по любому из пп.1-18, в котором за отражающим элементом (11) по отношению к направлению распространения линейного пучка отсутствуют какие-либо дополнительные отражающие элементы вдоль оптической оси (6) и вдоль оси (9) распространения помимо отражающего элемента (11).

21. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором отражающий элемент (11) содержит базовый элемент (40) и оптический элемент (41), прикрепленный к базовому элементу (40) и имеющий отражающую поверхность (12).

22. Устройство по пп.7 и 21, в котором базовый элемент (40) прикреплен ко второму концу (27) поперечины (24) с образованием одного целого с ним, причем отражающая поверхность (12) представляет собой одну физическую поверхность и является плоской.

23. Устройство по п.21, в котором отражающая поверхность (12) представляет собой наружную поверхность оптического элемента (41), обращенную к матричной камере (5) и линейному лазерному источнику (7).

24. Устройство по п.21, в котором оптический элемент (41) сужается от проксимального конца до дистального конца по отношению к матричной камере (5) или к линейному лазерному источнику (7).

25. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором отражающая поверхность (12) сужается от проксимального конца до дистального конца по отношению к матричной камере (5) или к линейному лазерному источнику (7).

26. Устройство по п.21, в котором базовый элемент (40) сужается от проксимального конца до дистального конца по отношению к матричной камере (5) или к линейному лазерному источнику (7).

27. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором матричная камера (5) содержит датчик, определяющий плоскость (29) изображения, объектив (28), имеющий оптическую ось (6), фокальную плоскость (17) и глубину резкости, при этом плоскость (29) изображения образует с базовой плоскостью (33), ортогональной к оптической оси и проходящей через объектив, острый угол (34), имеющий вершину на стороне, где размещен линейный лазерный источник (7), так, что фокальная плоскость (17) образует с плоскостью (8) распространения угол, который меньше или равен 45°, причем острый угол (34) между плоскостью (29) изображения и базовой плоскостью (33) меньше или равен 20° и больше или равен 5°.

28. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором матричная камера (5) выполнена с возможностью получения матричного изображения участка поверхности и содержит в соответствующем машинномкорпусе (5а) блок обработки данных, выполненный с возможностью:

идентификации отраженной линии излучения лазера, которая отображает линию излучения лазера, созданную при освещении линейной части участка поверхности линейным лазерным пучком, на матричном изображении;

обработки отраженной линии излучения лазера посредством триангуляции для получения трехмерного изображения, содержащего информацию, относящуюся к альтиметрическому профилю линейной части участка поверхности;

выбора подчасти полученного матричного изображения вдоль направления, по существу ортогонального к отраженной линии излучения лазера на самом матричном изображении, при этом операции идентификации линии излучения лазера и обработки отраженной линии излучения лазера посредством триангуляции проводятся на подчасти изображения,

причем после операции выбора подчасти полученного изображения число пикселей вдоль указанного направления, по существу ортогонального к отраженной линии излучения лазера, меньше или равно 200 пикселям.

29. Станция (100) контроля шин на линии по производству шин, содержащая опору (120), выполненную с возможностью обеспечения опоры для шины (101), установленной на боковине, и поворота шины вокруг ее оси (140) вращения, и устройство (1) для контроля шин по любому из предшествующих пунктов, причем устройство (1) смонтировано на элементе (102) для обеспечения его перемещения.

30. Способ контроля шин, включающий:

размещение шины (101), подлежащей контролю;

размещение устройства (1) для контроля шин по любому из пп.1-28;

вставку, по меньшей мере, отражающего элемента (11) в пространство внутри шины;

освещение линейного участка внутренней поверхности шины посредством линейного лазерного пучка так, чтобы образовать линию излучения лазера;

получение матричного изображения участка внутренней поверхности, содержащего линейный участок внутренней поверхности, при этом матричное изображение содержит отраженную линию излучения лазера, которая отображает линию излучения лазера;

идентификацию отраженной линии излучения лазера на матричном изображении;

обработку отраженной линии излучения лазера посредством триангуляции для получения трехмерного изображения линейного участка поверхности, содержащего информацию, относящуюся к альтиметрическому профилю линейного участка поверхности.

31. Способ по п.30, включающий выбор подчасти полученного матричного изображения вдоль направления, по существу ортогонального к отраженной линии излучения лазера на самом матричном изображении, причем указанные операции идентификации отраженной линии излучения лазера и обработки отраженной линии излучения лазера посредством триангуляции проводят на указанной подчасти изображения.

32. Способ по п.30 или 31, включающий:

перемещение первой зоны внутренней поверхности шины относительно устройства так, чтобы последовательность различных линейных участков первой зоны внутренней поверхности была последовательно размещена в пределах глубины резкости матричной камеры (5), по меньшей мере, в плоскости (8) распространения, при этом система (4) получения изображений приводится в действие последовательно во время перемещения для последовательного повторения операций освещения линейным лазерным пучком, получения соответствующего матричного изображения, идентификации соответствующей отраженной линии излучения лазера, обработки соответствующей отраженной линии излучения лазера и получения соответствующего трехмерного изображения для получения соответствующей последовательности трехмерных изображений последовательности различных линейных участков первой зоны внутренней поверхности, причем полное трехмерное изображение первой зоны внутренней поверхности получают комбинированием последовательности трехмерных изображений, полученных для последовательности линейных участков внутренней поверхности,

при этом первая зона внутренней поверхности представляет собой зону внутренней поверхности плечевой зоны (104) шины.

33. Способ по любому из пп.30-32, включающий:

перемещение второй зоны внутренней поверхности шины относительно устройства так, чтобы последовательность различных линейных участков второй зоны внутренней поверхности была последовательно размещена в пределах глубины резкости матричной камеры (5), по меньшей мере, в плоскости распространения, причем система получения изображений приводится в действие последовательно во время перемещения для последовательного повторения операций освещения линейным лазерным пучком, получения соответствующего матричного изображения, идентификации соответствующей отраженной линии излучения лазера, обработки соответствующей отраженной линии излучения лазера и получения соответствующего трехмерного изображения для получения соответствующей последовательности трехмерных изображений последовательности различных линейных участков второй зоны внутренней поверхности, при этом полное трехмерное изображение второй зоны внутренней поверхности получают комбинированием последовательности трехмерных изображений, полученных для последовательности линейных участков внутренней поверхности, причем вторая зона внутренней поверхности представляет собой зону внутренней поверхности боковины (105) шины.

34. Способ по любому из пп.30-33, включающий:

перемещение третьей зоны внутренней поверхности шины относительно устройства так, чтобы последовательность различных линейных участков третьей зоны внутренней поверхности была последовательно размещена в пределах глубины резкости матричной камеры (5), по меньшей мере, в плоскости распространения, при этом система получения изображений приводится в действие последовательно во время перемещения для последовательного повторения операций освещения линейным лазерным пучком, получения соответствующего матричного изображения, идентификации соответствующей отраженной линии излучения лазера, обработки соответствующей отраженной линии излучения лазера и получения соответствующего трехмерного изображения для получения соответствующей последовательности трехмерных изображений последовательности различных линейных участков третьей зоны внутренней поверхности, причем полное трехмерное изображение третьей зоны внутренней поверхности получают комбинированием последовательности трехмерных изображений, полученных для последовательности линейных участков внутренней поверхности, при этом третья зона внутренней поверхности представляет собой зону внутренней поверхности борта (106) шины.

35. Способ по любому из пп.30-34, в котором шину, подлежащую контролю, размещают так, чтобы она была расположена горизонтально на боковине, при этом операция вставки, по меньшей мере, отражающего элемента (11) во внутреннее пространство шины происходит сверху.

36. Способ по п.35, в котором, по меньшей мере, одна из первой зоны внутренней поверхности, второй зоны внутренней поверхности и третьей зоны внутренней поверхности принадлежит верхней половинной части шины относительно средней плоскости.