DE10019386C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von Reifen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von ReifenInfo
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Classifications
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- G—PHYSICS
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- G01M17/02—Tyres
- G01M17/027—Tyres using light, e.g. infrared, ultraviolet or holographic techniques
Description
Es ist bekannt, daß zur Prüfung von Reifen, insbesondere vor deren Runderneuerung,
Druckprüfmaschinen eingesetzt werden. Dabei wird der Reifen von niedrigem Druck auf
hohen Druck aufgepumpt. Der Prüfer tastet mit den Händen Seitenwände und Lauffläche
ab während der Reifen sich dreht. Treten Beulen auf, welche Schädigungen anzeigen, so
werden diese erkannt und der Test abgebrochen. Diese Vorgehensweise birgt ein hohes
Unfall- und Verletzungsrisiko für den Bediener, da der Reifen während des Versuches
beim Vorliegen schwerer Schäden in der Reifenstruktur bersten kann, bevor der Benutzer
die Schadstelle erkannt hat und den Test abbrechen konnte.
Solche Gefahrenmomente können durch automatische Prüfverfahren und -vorrichtungen
beseitigt werden. In der Patentschrift US 5313827 wird beispielsweise vorgeschlagen, die
Prüfung derart durchzuführen, daß der Reifen einmal bei niedrigem Druck und ein zwei
tes Mal bei hohem Druck entlang einer auf der Seitenwand verlaufenden Basislinie ver
messen wird. Zum Auffinden der Strukturdefekte werden dann die bei niedrigem und die
bei hohem Druck aufgenommene Basislinien verglichen. Die Messung der Basislinie kann
dabei durch einen mechanischen Taster oder ein berührungsloses Punktmeßsystem erfol
gen, wobei die Messung entlang der Basislinie dadurch erfolgt, daß der Reifen während
der Messung kontinuierlich gedreht wird.
Aus der EP 0 785 421 A2 ist ein Reifenprüfverfahren bekannt, bei dem der Rei
fen in ein Druckgefäß eingebracht wird. Der Druck in dem Druckgefäß kann geändert
werden. Die Reaktion des Reifens wird durch ein interferenzoptisches Verfahren er
fasst. Bei diesem Verfahren wird jeweils lediglich ein kleiner Ausschnitt der Reifen
seitenwand getestet. Außerdem bedeutet das Druckgefäß einen erheblichen apparati
ven Aufwand und eine umständliche Handhabung.
Die Patentschrift EP 823623 A1 stellt ein interferometrisches Verfahren zum Prüfen von
Reifen vor. Das verwendete Shearing Modul wird dabei so justiert, daß die Scherrichtung
radial zum Reifen hin ausgerichtet ist. Da das vorgestellte Meßverfahren interferometrisch
arbeitet, muß die Messung derart durchgeführt werden, daß sektorweise geprüft wird,
wobei für jeden Sektor jeweils der Reifendruck geändert werden muß. Die erforderliche
Druckänderung ist aufgrund der überaus hohen Meßempfindlichkeit jedoch sehr gering.
Aus der DE 198 49 793 C1 ist ein Verfahren zur berührungslosen Erfassung von
Unebenheiten einer Reifenseitenwand bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Reifen
seitenwand mit einer Kamera aufgenommen. Durch Nachbearbeitung der erhaltenen
Daten wird zunächst die Wölbung der Oberfläche extrahiert und vorhandene Kanten,
die beispielsweise am Rand von Schriftzeichen auftreten, werden geglättet. Übrig blei
bende Unebenheiten werden als Beulen gedeutet und, wenn sie einen Schwellenwert
überschreiten, als Fehler angezeigt. Dieses Verfahren ermöglicht eine schnelle Erken
nung erheblicher Fehler. Es stößt jedoch an Grenzen, wenn verdeckte Fehler erkannt
werden sollen, die nicht zwangsläufig zu einer erheblichen Deformation der Reifen
seitenwand führen.
Die kontinuierliche Messung entlang einer Basislinie besitzt den Vorteil, daß sie sehr
schnell durchführbar ist. Der Nachteil ist allerdings, daß nur ein sehr kleiner Ausschnitt
der Oberfläche geprüft wird. Hat ein Defekt einen größeren Abstand zur besagten Basis
linie, so wird sich dieser nicht oder nur geringfügig auf die Basislinie auswirken und bleibt
somit unerkannt. Ferner wird sich der Reifen durch die Drucksteigerung sowohl in Quer
richtung als auch in radialer Richtung ausdehnen, so daß sich die Basislinie bei starrer
Befestigung der Sensoren an der Prüfmaschine bezüglich der Reifenoberfläche verschiebt.
Durch Unstetigkeiten auf der Reifenoberfläche, z. B. in Form von Fließnähten, Beschrif
tungsreliefs usw., kann es dann zu Störsignalen bei der Messung kommen, die dann
fälschlicherweise als Strukturdefekte eingestuft werden.
Das vorgeschlagene interferometrische Verfahren besitzt den Nachteil, daß die Empfind
lichkeit des Shearing Moduls ausschließlich durch Scherrichtung und Scherwinkel und
nicht durch die Oberflächenform bestimmt wird. So wird die Dehnung beim Shearing
bezüglich des dem Scherwinkel entsprechenden Abstandes der Bildpunkte und nicht be
züglich des wahren Abstandes der abgebildeten Oberflächenpunkte gemessen, so daß die
Empfindlichkeit in Abhängigkeit vom Abstand des Objektes bezüglich des Shearing Mo
duls und in Abhängigkeit von der Neigung der Oberfläche bezüglich der Beobachtungs
richtung stark schwankt. Dies führt bei der konvex gekrümmten Außenfläche der Reifen
seitenwand insbesondere in Kombination mit dem divergenten Strahlengang des Shearing
Moduls dazu, daß selbst bei völlig gleichmäßiger Ausdehnung des Reifens viele Interfe
renzlinien in den Interferogrammen des Shearing Moduls sichtbar sind, obwohl die tat
sächliche Dehnung des Reifens doch nahezu konstant ist. Ein Auffinden der tatsächlichen
Strukturdefekte wird hierdurch stark behindert.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren
und eine Vorrichtung anzugeben, die eine genaue, auf die Reifenoberfläche bezogene
Ermittlung von Fehlern des Reifens ermöglichen.
Das Verfahren soll mittels einer kostengünstigen Vorrichtung anwendbar sein und kei
nerlei Interaktion durch den Benutzer bedürfen, so daß ein Unfallrisiko völlig ausge
schlossen werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 angegebene Verfahren und die in Pa
tentanspruch 27 angegebene Vorrichtung gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird die Formänderung des Reifens aufgrund der Änderung des Rei
fendruckes dadurch erfaßt, daß Lichtschnitte auf die Oberfläche des Reifens projiziert
werden, welche mit einer Kamera mit flächigem Bildsensor erfaßt werden. Bei der Ka
mera handelt es sich dabei vorzugsweise um eine Videokamera mit CCD-Chip. Es genügt
nur einen Lichtschnitt zu projizieren, jedoch können auch gleichzeitig mehrere Licht
schnitte projiziert werden. Der Reifen wird gegenüber der Kamera und damit gleichzeitig
gegenüber der Einrichtung zur Projektion der Lichtschnitte gedreht. Als Drehachse wird
dabei vorzugsweise die Rollachse des Reifens verwendet. Die Aufnahme der Lichtschnitte
durch die Kamera wird erfindungsgemäß bei definierten Drehstellungen des Reifens ge
genüber der Kamera durchgeführt. Damit werden verschiedene Abschnitte der Rei
fenoberfläche nacheinander erfaßt. Durch die definierten Drehstellungen wird unter ande
rem sichergestellt, daß später die Messungen von unterschiedlichen Reifendrücken vergli
chen werden können. Um die Messung zügig durchführen zu können, wird der Reifen
vorteilhafterweise kontinuierlich gegenüber der Kamera gedreht und die Lichtschnitte von
der Kamera mit im Verhältnis zur Drehgeschwindigkeit kurzer Belichtungszeit aufge
nommen. Hierzu wird die Kamera vorteilhafterweise mit einem mechanischen oder elek
tronischen Shutter ausgerüstet. In diesem Fall wird ferner vorteilhafterweise die Bildauf
nahme der Kamera über eine geeignete Einrichtung, z. B. einen Induktionsschalter, mit der
Drehbewegung des Reifens relativ zur Kamera synchronisiert, um die Lichtschnitte bei
definierten Drehstellungen zu erhalten.
Es ist aber auch möglich den Reifen in definierten Schritten relativ zur Kamera zu drehen
und die Aufnahme der Lichtschnitte bei stillstehendem Reifen durchzuführen.
Erfindungsgemäß wird die dreidimensionale Form der Lichtschnitte über eine Triangula
tion durch das Bildverarbeitungssystem bestimmt. Aus der dreidimensionalen Form der
Lichtschnitte wird die dreidimensionale Form des Reifens ermittelt. Dabei können ggf.
vorhandene Lücken durch Interpolation geschlossen und Filter auf die Meßdaten ange
wendet werden, um diese zu bereinigen.
Erfindungsgemäß wird die Konturmessung bei unterschiedlichen Drücken wiederholt und
die gemessenen Formgestalten der Reifenoberfläche bei unterschiedlichen Reifendrücken
verglichen. Dazu werden vorteilhafterweise die Lichtschnitte von jeweils identischen
Drehstellungen des Reifens bei unterschiedlichen Reifendrücken herangezogen. Die
Druckänderung wird vorzugsweise derart durchgeführt, daß der Reifendruck ausgehend
von einem geringen Anfangsdruck entweder kontinuierlich oder zwischen den Kontur
messungen stufenweise gesteigert wird.
Bei der Bestimmung der Formänderung bringt nun das Vorliegen der wahren Oberflä
chenkontur ganz erhebliche Vorteile. Ausgehend z. B. vom Reifenwulst im Felgenbereich,
kann die Formänderung tangential und orthogonal zur Reifenoberfläche genau untersucht
werden. Dabei kann stets davon ausgegangen werden, daß sich der Reifenwulst bzw. das
Felgenhorn durch die Druckänderung nicht nennenswert verformen. Wird gemäß einem
Aspekt der Erfindung die Reifenschulter und die Seitenfläche des Reifens erfaßt, so ist
auch eine Bestimmung der Durchmesseränderung möglich. Hierzu ist insbesondere der
geometrisch markante Eckbereich der Reifenschulter geeignet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Formänderung des Reifens auf
grund der Druckänderung auch in ihre axiale und radiale Komponenten bezüglich der
Rollachse des Reifens zerlegt werden. Dabei wird vorteilhafterweise die zur berechnenden
Komponente senkrechte Dehnungsänderung in den betrachteten Konturlinien rechnerisch
eliminiert. Zu Berechnung der axialen Verschiebungen wird demnach die radiale
Dehnungsänderung und zur Berechnung der radialen Verschiebungen die axiale
Dehnungsänderung eliminiert. Diese Vorgehensweise ist insbesondere dann von Vorteil,
wenn die Seitenwand und/oder die Lauffläche des Reifens ein ausgeprägtes Oberflächen
relief aufweist. Dies ist auf der Seitenfläche wegen der üblichen Beschriftungsreliefs und
auf der Lauffläche wegen des Profils praktisch immer der Fall. Durch die Elimination der
radialen bzw. axialen Dehnung wird vermieden, daß die Verschiebung des Oberflächen
reliefs senkrecht zur untersuchten Verschiebungsrichtung zu lokalen Unstetigkeiten im
Verformungsverhalten führt.
Zur Beurteilung von lokalen Auffälligkeiten im Formänderungsverhalten können auch die
Daten von benachbarten Querschnitten herangezogen werden, um Fehlentscheidungen zu
vermeiden.
Die Suche nach Strukturdefekten wird vorteilhafterweise ununterbrochen bei laufender
Prüfung durchgeführt. Wird ein Defekt entdeckt, so wird vorteilhafterweise der Über
druck im Reifen sofort abgebaut, um ein Bersten des Reifens zu verhindern.
Um beide Seiten des Reifens gleichzeitig erfassen zu können, werden vorteilhafterweise
mehrere, z. B. zwei, Lichtschnittsysteme verwendet. Diese werden so zueinander ange
ordnet, daß sich die Lichtschnittsysteme beim gleichzeitigen Betrieb nicht gegenseitig
stören. Hierzu ist es erforderlich, daß die erzeugten Lichtflächen und Lichtschnitte der
jeweils anderen Lichtschnittsysteme für die Kameras nicht sichtbar sind. Die einzelnen
Lichtschnittsysteme werden dazu beispielsweise am Reifenumfang versetzt angeordnet.
Mit einem solchen System werden schwere Defekte auf jeden Fall rechtzeitig erkannt, so
daß der Test abgebrochen werden kann, bevor der Reifen birst.
Da zur Bestimmung des Formänderungsverhaltens erfindungsgemäß die Kontur erfaßt
wird, wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung die Formgestalt der Reifenober
fläche auch als solche untersucht und nicht nur das Formänderungsverhalten durch Ver
gleich von zwei oder mehr Oberflächenkonturen bestimmt. Diese Vorgehensweise er
möglicht es, Formfehler insbesondere Beschädigungen der Reifenseitenwand in Form von
Materialausbrüchen, Riefen usw. zu lokalisieren. Zur Ermittlung der Formfehler in der
Oberflächengestalt kann beispielsweise die Istgeometrie mit einer Sollgeometrie ver
glichen werden oder nach Stufen gesucht werden, deren Höhe einen bestimmten
Schwellwert überschreitet. Vorteilhafterweise wird die gemessene Oberfläche des Reifens
bei einem geringen Anfangsdruck zu Beginn des Prüflaufs auf Formfehler hin untersucht
und beim Auffinden schwererer Schäden die eigentliche Druckprüfung nicht mehr durch
geführt.
Das Vorliegen der Reifenkontur kann vorteilhaft dazu genutzt werden, um dem Bediener
Ort und Größe der bei der Prüfung gefundenen Defekte auf dem Reifen mitzuteilen.
Hierzu werden die Ergebnisse beispielsweise als Polardiagramm dargestellt oder
anschauliche Abwicklungen der Reifenoberfläche berechnet.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen er
läutert.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein System zur Prüfung von Reifen
Fig. 2 das in Fig. 1 gezeigte Prüfsystem in der Draufsicht
Fig. 3 die Lage und Orientierung der Lichtschnitte auf der Reifenseitenwand
Fig. 4a den Vergleich von Konturlinien zum Auffinden von Strukturfehlern
Fig. 4b die Auswirkung eines Strukturfehlers auf die Konturlinien
Fig. 5a die Berechnung der reinen axialen Verschiebungen mit Elimination der radialen
Dehnungsänderung.
Fig. 5b die Berechnung der reinen radialen Verschiebungen mit Elimination der axialen
Dehnungsänderung.
Die Fig. 1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Prü
fung von Reifen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Reifen 1 ist auf
einer Felge 2 montiert und um die Achse 3 gegenüber dem Prüfstand 4 um seine Roll
achse drehbar gelagert. Über eine Druckluftversorgung 13 mit einem Druckluftregler 14
kann der Reifendruck auch bei sich drehendem Reifen variiert werden. Das Prüfsystem
besitzt ein über die Halterung 7 mit dem Prüfstand 4 fest verbundenes Lichtschnittsystem,
bestehend aus einer Kamera 8 und einer Einrichtung 11 zur Projektion von Lichtschnit
ten. Die Kamera 8 kann eine handelsübliche Videokamera sein. Die Einrichtung 11 zur
Projektion von Lichtschnitten besteht beispielsweise aus einem Laserscanner oder einem
Laser dessen Strahl mittels einer Zylinderlinse aufgeweitet wird. Die von der Kamera 8
aufgenommenen Bilddaten werden einem Bildverarbeitungssystem 12 zur Weiterverar
beitung übermittelt. Die Bildaufnahme der Kamera 8 wird ferner über ein Triggersignal
vom Bildverarbeitungssystem 12 ausgelöst. Die Achse 3 wird über den Motor 15 ange
trieben und dreht den Reifen während der Messung mit konstanter Geschwindigkeit. Um
die Drehbewegung des Reifens mit dem Bildeinzug der Kamera zu synchronisieren, sitzt
auf der Drehachse 3 eine Indexmarke 5, die über den Sensor 6 erfaßt wird. Das beim
Vorbeifahren der Indexmarke 5 am Sensor 6 erzeugte Signal wird vom Bildverar
beitungssystem 12 als Synchronisationsimpuls verwendet. In einer besonders einfachen
und kostengünstigen Ausführungsform wird die Kamera 8 nur einmal pro Achsum
drehung mit der Drehbewegung synchronisiert und läuft ansonsten frei. Dadurch werden
die definierten Drehstellungen durch das Zeitraster der Bildaufnahme der Kamera 8 und
die Drehgeschwindigkeit des Achsantriebes festgelegt. Diese Vorgehensweise ist aus
reichend genau, da das Zeitverhalten moderner Videokameras überaus exakt ist.
Um hohe Genauigkeiten bei der Formerfassung zu erzielen und dabei aber die Verwen
dung von hochauflösenden, teuren Kameras zu vermeiden, ist die Kamera 8 gemäß einem
Aspekt der Erfindung mit einer anamorphotischen Optik 9 ausgerüstet, bei der die Ab
bildungsmaßstäbe in der Bildebene in horizontaler und vertikaler Richtung verschieden
sind. Die Abbildungsmaßstäbe werden unabhängig voneinander so gewählt, daß einerseits
in radialer Richtung Seitenwand und Reifenschulter vollständig erfaßt werden und daß
andererseits die Auflösung in der Triangulationsebene möglichst groß ist.
Zum Schutz der optischen Einrichtungen vor Beschädigung durch einen berstenden Rei
fen ist die Kamera in einem Schutzgehäuse 10 untergebracht. Ein solches Schutzgehäuse
wird vorteilhafterweise auch um die Einrichtung 11 angebracht.
Das Lichtschnittsystem ist so ausgerichtet, daß die Einrichtung 11 Lichtschnitte erzeugt,
die die Seitenwand des Reifens 1 in radialer Richtung schneiden und über die Reifen
schulter hinweg bis in den Laufflächenbereich hineinreichen. Die Kamera 8 ist gleichzeitig
so ausgerichtet, daß der projizierte Lichtschnitt sowohl auf der Seitenwand als auch im
Schulterbereich des Reifens 1 vollständig erfaßt wird. In der gezeigten Anordnung wird
die Lichtschnittebene durch die Einrichtung 11 schräg auf die Seitenwand des Reifens
projiziert. Hierdurch erhält man zwar keine exakt radial verlaufenden Lichtschnittlinien,
es lassen sich aber problemlos große Triangulationswinkel und damit Systemauflösungen
realisieren, weil die Lichtschnittebene im gesamten Projektionsbereich einen scharfen
Lichtschnitt erzeugt. Wird hingegen die Kamera schräg angestellt, so ist eine Spezialoptik
notwendig, um bei großen Triangulationswinkeln eine gleichmäßig gute Bildschärfe zu
erzielen.
Zur Durchführung der Konturmessung wird der Reifen 1 um die Achse 3 mit einer Fre
quenz von etwa 0,5 Hz gedreht. Mit einer Standard Videokamera gemäß CCIR Norm
können somit 50 Lichtschnitte am Umfang erfaßt werden. Bei langsameren Drehge
schwindigkeiten wird die Anzahl der Lichtschnitte entsprechend höher. Wird eine im
interlaced Modus arbeitende Videokamera verwendet und jedes Halbbild getrennt be
lichtet so läßt sich diese Anzahl verdoppeln, wobei die Anzahl der Bildzeilen und damit
die Anzahl der Meßpunkte pro Aufnahme halbiert wird.
Die Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 dargestellte Prüfsystem in der Draufsicht. Es ist hier ins
besondere der zwischen den optischen Achsen der Einrichtung 11 und der Kamera 8 lie
gende Triangulationswinkel zu erkennen.
Die Fig. 3 zeigt die Lage der Lichtschnitte bei der Messung der Reifenseitenwand mit
dem in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Prüfsystem. Bei der eingezeichneten Drehrichtung
des Reifens 1 bzw. der Felge 2 werden bei einer Drehfrequenz des Reifens von 0,5 Hz
und einer Bildaufnahmefrequenz von 25 Hz die eingezeichneten 50 Lichtschnitte L1 bis
L50 erzeugt bzw. vermessen. Bei 50 Lichtschnitten vom Reifenumfang erhält man die
Konturlinien L1 bis L50 in einem Abstand von jeweils 7,2°.
Die Fig. 4a zeigt die Änderung einer Konturlinie bei Erhöhung des Reifendruckes. Die
Konturlinie L1 entspricht einem niedrigen Druck, die Konturlinie L1' einem höheren
Druck. Der äußerste Punkt der Reifenschulter S1 verschiebt sich dabei zum Punkt S1'.
Da die Reifenschulter geometrisch eindeutig definiert ist, kann aus der Verschiebung
S1 → S1' u. a. die Gesamtdehnung der Konturlinie berechnet werden. Die Dehnungen
können sehr genau bestimmt werden, weil alle Bezugslängen in wahrer Größe vorliegen
bzw. bestimmt werden können.
Die Fig. 4b zeigt das Verhalten des Reifens bei Druckerhöhung, falls ein Strukturdefekt
vorliegt. Die Konturlinie L2 entspricht einem niedrigem Druck, die Konturlinie L2' einem
höheren Druck. Im eingezeichneten Bereich D liegt ein Defekt vor, der zu einer lokalen
Ausbeulung in diesem Bereich führt.
Die Fig. 5a zeigt schematisch die Vorgehensweise bei der Berechnung der reinen axialen
Verschiebungen mit Elimination der radialen Dehnungsänderung. Die Konturlinie L1 wird
bei einem geringen Anfangsdruck gemessen und zeigt ein ausgeprägtes Oberflächenrelief
sowohl in der Seitenwand als auch in der Lauffläche. Durch Erhöhung des Innendruckes
dehnt sich der Reifen aus und bei der erneuten Messung wird die Konturlinie L1 gemes
sen. Die Ecken des Oberflächenreliefs verschieben sich dabei sowohl in radialer als auch
in axialer Richtung. Um die axiale Verschiebung der identischen Oberflächenpunkte zu
berechnen, wird zunächst die Dehnung der Konturlinie L1' bezüglich der Konturlinie L1
in radialer Richtung bestimmt und anschließend rechnerisch eliminiert. Es entsteht hier
durch die Konturlinie L1". Das Formänderungsverhalten entlang der Konturlinie L1 in
axialer Richtung wird anschließend durch punktweise Bestimmung des axialen Abstandes
der Konturlinien L1 und L1" ermittelt.
Die Bestimmung der radialen Dehnungsänderung kann beispielsweise durch Berechnung
der radialen Verschiebung des Schultereckpunktes S1 ermittelt werden. Alle Ver
schiebungen werden vorteilhafterweise bezüglich der erfaßten Punkte von der Felge 2
gemessen. Die Dehnung der Konturlinie L1' bezüglich der Konturlinie L1 in radialer
Richtung wird aus den Strecken FS1 und FS1' berechnet.
Die Fig. 5b zeigt schematisch die Vorgehensweise bei der Berechnung der reinen radia
len Verschiebungen mit Elimination der axialen Dehnung. Um die radiale Verschiebung
der identischen Oberflächenpunkte zu berechnen, wird zunächst die Dehnung der Kontur
linie L1' bezüglich der Konturlinie L1 in axialer Richtung bestimmt und anschließend
rechnerisch beseitigt. Es entsteht hierdurch die Konturlinie L'''. Das Formänderungs
verhalten entlang der Konturlinie L1 in radialer Richtung wird anschließend durch Ver
gleich der Konturlinien L1 und L1''' ermittelt.
Claims (40)
1. Verfahren zur Prüfung von Reifen,
bei dem der Innendruck des Reifens verändert wird,
die durch die Änderung des Innendruckes hervorgerufene Formänderung des Reifens ermittelt wird
und aus der ermittelten Formänderung Strukturmerkmale und/oder -defekte des Reifens bestimmt werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein Lichtschnitt auf die Oberfläche des Reifens projiziert wird,
der projizierte Lichtschnitt mit einer Kamera beobachtet wird,
der Reifen gegenüber der Kamera gedreht wird, um mehrere Lichtschnitte zu erhalten,
die Aufnahme der projizierten Lichtschnitte durch die Kamera bei definierten Drehstellungen des Reifens gegenüber der Kamera erfolgt,
die Bilder von den aufgenommenen projizierten Lichtschnitten einem Bildver arbeitungssystem zugeführt werden,
über eine Triangulation vom Bildverarbeitungssystem die Formgestalt der Licht schnitte bestimmt wird,
aus der Formgestalt der Lichtschnitte die Formgestalt der Reifenoberfläche be stimmt wird,
die Messung der Formgestalt der Reifenoberfläche bei unterschiedlichen Reifen drücken wiederholt wird und
die Formänderung des Reifens aufgrund der Innendruckänderung durch Ver gleich der Formgestalten der Reifenoberfläche bei unterschiedlichen Reifendrü cken ermittelt wird.
bei dem der Innendruck des Reifens verändert wird,
die durch die Änderung des Innendruckes hervorgerufene Formänderung des Reifens ermittelt wird
und aus der ermittelten Formänderung Strukturmerkmale und/oder -defekte des Reifens bestimmt werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein Lichtschnitt auf die Oberfläche des Reifens projiziert wird,
der projizierte Lichtschnitt mit einer Kamera beobachtet wird,
der Reifen gegenüber der Kamera gedreht wird, um mehrere Lichtschnitte zu erhalten,
die Aufnahme der projizierten Lichtschnitte durch die Kamera bei definierten Drehstellungen des Reifens gegenüber der Kamera erfolgt,
die Bilder von den aufgenommenen projizierten Lichtschnitten einem Bildver arbeitungssystem zugeführt werden,
über eine Triangulation vom Bildverarbeitungssystem die Formgestalt der Licht schnitte bestimmt wird,
aus der Formgestalt der Lichtschnitte die Formgestalt der Reifenoberfläche be stimmt wird,
die Messung der Formgestalt der Reifenoberfläche bei unterschiedlichen Reifen drücken wiederholt wird und
die Formänderung des Reifens aufgrund der Innendruckänderung durch Ver gleich der Formgestalten der Reifenoberfläche bei unterschiedlichen Reifendrü cken ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Reifen gegenüber der Kamera um seine Rollachse gedreht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Ermittlung der Formänderung des Reifens die gemessenen Lichtschnitte von
jeweils identischen Drehstellungen des Reifens bei unterschiedlichen Reifendrücken
herangezogen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Reifendruck kontinuierlich gesteigert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Reifendruck stufenweise gesteigert wird und die Formgestalt des Reifens je
weils nach Erreichen der einzelnen Druckstufen bei konstantem Reifendruck neu ge
messen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Reifen gegenüber der Kamera in mehreren Schritten gedreht wird und die Er
fassung der auf den Reifen projizierten Lichtschnitte jeweils zwischen den einzelnen
Drehbewegungen erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Reifen gegenüber der Kamera eine kontinuierliche Drehbewegung durchführt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Reifen mit konstanter Geschwindigkeit gegenüber der Kamera gedreht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bildaufnahme der Kamera mit der Drehbewegung des Reifens gegenüber der
Kamera synchronisiert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bildaufnahme der Kamera jeweils nur bei einer ausgewählten Drehstellung mit
der Reifendrehbewegung synchronisiert wird und die darauffolgenden Drehstellungen
durch das Zeitraster bzw. die Bildfrequenz der Kamera festgelegt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kamera mit Halbbildern arbeitet, die zeitversetzt belichtet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die die Lichtschnitte erzeugenden Lichtflächen Ebenen sind.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die erzeugten Lichtschnittebenen so ausgerichtet sind, daß radial von innen nach
außen verlaufende Lichtschnitte auf die Seitenfläche des Reifens projiziert werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die projizierten Lichtschnitte auf dem Bildsensor der Kamera derart abgebildet
werden, daß die Bildauflösung senkrecht zu den Lichtschnittebenen größer ist als
parallel dazu.
15. Verfahren nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenwand des Reifens und die angrenzende Reifenschulter gleichzeitig erfaßt
werden.
16. Verfahren nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß unter gleichzeitiger Verwendung mehrerer Lichtschnittsysteme die gegenüber
liegenden Seitenflächen des Reifens parallel geprüft werden.
17. Verfahren nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Formänderung punktweise aus den Abständen der Oberflächenschnitte von
verschiedenen Reifendrücken senkrecht zur Reifenoberfläche bestimmt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dehnungen der Reifenoberfläche aus den Längen und den Längenänderungen
der Oberflächenschnitte bestimmt werden.
19. Verfahren nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bestimmung des Formänderungsverhaltens punktweise die Verschiebungen
der Oberflächenschnitte von verschiedenen Reifendrücken in bezüglich der Reifen
rollachse axialer und/oder radialer Richtung berechnet werden.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Berechnung der axialen Verschiebungen der Reifenoberfläche aufgrund einer
Druckänderung die vorhandenen Dehnungsänderungen in radialer Richtung in den zur
Berechnung der axialen Verschiebungen herangezogenen Oberflächenschnitten rechne
risch eliminiert werden.
21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Berechnung der radialen Verschiebungen der Reifenoberfläche aufgrund einer
Druckänderung die vorhandenen Dehnungsänderungen in axialer Richtung in den zur
Berechnung der radialen Verschiebungen herangezogenen Oberflächenschnitten rech
nerisch eliminiert werden.
22. Verfahren nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bildverarbeitungssystem während der laufenden Prüfung fortlaufend und
automatisch nach Strukturdefekten sucht.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bildverarbeitungssystem unmittelbar nach Auffinden eines Strukturdefektes
den vorhandenen Überdruck im Reifen abbaut und den Test abbricht.
24. Verfahren nach Anspruch 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet,
daß die erfaßte Reifenoberfläche auf äußere Formfehler insbesondere Verletzungen hin
untersucht wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,
daß die Reifenoberfläche vor Beginn der Drucksteigerung auf äußere Formfehler hin
untersucht wird.
26. Verfahren nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ergebnisse der Prüfung in einem gemeinsamen Koordinatensystem dargestellt
werden.
27. Vorrichtung zur Prüfung von Reifen,
mit einer Einrichtung (2) zur Aufnahme des Reifens (1), einem Druckluftanschluß (13) und einer Einrichtung (14) zur Änderung des Reifendruckes,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Prüfsystem wenigstens ein Lichtschnittsystem aufweist, das wenigstens eine Einrichtung (11) zur Projektion von Lichtschnitten auf den Reifen (1) und eine Kamera (8) zur Beobachtung der projizierten Lichtschnitte auf dem Reifen (1) beinhaltet,
daß das Prüfsystem eine Vorrichtung (4) mit einer Drehachse (3) aufweist, mit der der Reifen (1) gegenüber der Einrichtung (11) zur Erzeugung von Lichtflächen und der Kamera (8) gedreht wird,
daß das Prüfsystem ein Bildverarbeitungssystem (12) aufweist, das die mit der Kamera (8) aufgenommenen Bilder weiterverarbeitet,
Mittel zur Erzeugung, Aufnahme und Weiterverarbeitung von projizierten Licht schnitten,
Mittel zur Bestimmung der Oberflächenkontur des Reifens,
Mittel zur Bestimmung der Oberflächenkontur bei unterschiedlichen Reifendrücken,
Mittel zur Ermittlung der Formänderung des Reifens bei Änderung des Reifendruckes,
Mittel zur Ermittlung von Strukturmerkmalen und/oder -defekten des Reifens.
mit einer Einrichtung (2) zur Aufnahme des Reifens (1), einem Druckluftanschluß (13) und einer Einrichtung (14) zur Änderung des Reifendruckes,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Prüfsystem wenigstens ein Lichtschnittsystem aufweist, das wenigstens eine Einrichtung (11) zur Projektion von Lichtschnitten auf den Reifen (1) und eine Kamera (8) zur Beobachtung der projizierten Lichtschnitte auf dem Reifen (1) beinhaltet,
daß das Prüfsystem eine Vorrichtung (4) mit einer Drehachse (3) aufweist, mit der der Reifen (1) gegenüber der Einrichtung (11) zur Erzeugung von Lichtflächen und der Kamera (8) gedreht wird,
daß das Prüfsystem ein Bildverarbeitungssystem (12) aufweist, das die mit der Kamera (8) aufgenommenen Bilder weiterverarbeitet,
Mittel zur Erzeugung, Aufnahme und Weiterverarbeitung von projizierten Licht schnitten,
Mittel zur Bestimmung der Oberflächenkontur des Reifens,
Mittel zur Bestimmung der Oberflächenkontur bei unterschiedlichen Reifendrücken,
Mittel zur Ermittlung der Formänderung des Reifens bei Änderung des Reifendruckes,
Mittel zur Ermittlung von Strukturmerkmalen und/oder -defekten des Reifens.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abbildungsoptik der Kamera (8) eine anamorphotische Optik (9) beinhaltet.
29. Vorrichtung nach Anspruch 27 bis 28, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kamera (8) mit einem mechanischem oder elektronischen Shutter ausgerüstet
ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kamera (8) nach dem Interlaced Verfahren und mit zeitlich versetzt belichteten
Halbbildern arbeitet.
31. Vorrichtung nach Anspruch 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (11) zur Projektion von Lichtschnitten aus einem Projektor mit ei
nem optischen Gitter besteht.
32. Vorrichtung nach Anspruch 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (11) zur Projektion von Lichtschnitten aus ein oder mehreren La
serscannern besteht.
33. Vorrichtung nach Anspruch 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (11) zur Projektion von Lichtschnitten aus ein oder mehreren
Lasern mit einer Strahlaufweitungsoptik besteht.
34. Vorrichtung nach Anspruch 27 bis 33, dadurch gekennzeichnet,
daß das Prüfsystem einen Sensor (6) zum Auffinden wenigstens einer an der Dreh
achse (3) angebrachten Indexmarke (5) aufweist und der Sensor (6) ein Synchroni
sationssignal an das Bildverarbeitungssystem (12) und/oder die Kamera (8) sendet.
35. Vorrichtung nach Anspruch 27 bis 34, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kamera (8) eine Schutzvorrichtung (10) aufweist, die die Kamera (8) vor Be
schädigung durch einen berstenden Reifen schützt.
36. Vorrichtung nach Anspruch 27 bis 35, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (11) zur Projektion von Lichtschnitten eine Schutzvorrichtung
aufweist, die die Einrichtung (11) vor Beschädigung durch einen berstenden Reifen
schützt.
37. Vorrichtung nach Anspruch 27 bis 36, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (14) zur Einstellung des Reifendruckes eine Stellvorrichtung auf
weist die vom Bildverarbeitungssystem (12) angesteuert wird.
38. Vorrichtung nach Anspruch 27 bis 37, dadurch gekennzeichnet,
daß die Achse (3) zum Drehen des Reifens (1) gegenüber der Kamera (8) und der Ein
richtung (11) zur Projektion von Lichtschnitten motorisch angetrieben ist.
39. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet,
daß der Antrieb der Achse (3) über das Bildverarbeitungssystem (12) angesteuert
wird.
40. Vorrichtung nach Anspruch 27 bis 39, dadurch gekennzeichnet,
daß das Prüfsystem zwei oder mehr Lichtschnittsysteme aufweist, die die gegenüber
liegenden Seitenflächen des Reifens parallel erfassen.
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Effective date: 20141101 |