專利名稱：紡織簾子布層中接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輪胎制造流程的工業(yè)控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于人們身體的完好無損取決于輪胎的使用，所以輪胎的制造非常嚴(yán)格并且需要進(jìn)行質(zhì)量控制，其目的在于確保安全狀態(tài)。
在現(xiàn)有的制造狀態(tài)下，由于質(zhì)量控制是窮盡式的，所有輪胎都要經(jīng)受檢驗(yàn)，而不是通過抽樣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而任何具有任意種類缺陷的輪胎都不能進(jìn)入市場。由于缺陷并非總是在初期制造階段受到檢測而導(dǎo)致最終產(chǎn)品的大量浪費(fèi)，從而這種事實(shí)導(dǎo)致極其昂貴的成本。
缺陷源于一個方面是織物簾子布層的接頭(splice of the textile ply)。不適當(dāng)形成的接頭包括具有少量或者過量簾子線或紡織紗線的搭接。對紗線的這種數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)的系統(tǒng)將可顯著減少缺陷的數(shù)量并且有助于顯著降低成本。
本發(fā)明通過紡織簾子布層中接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)來解決這種問題，該系統(tǒng)可以識別該搭接區(qū)域并且對紗線或簾子線織物進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且為后續(xù)生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生控制信號。
在發(fā)明人所知的任何專利中并未提及用于輪胎制造中的紡織簾子布層接頭的連續(xù)監(jiān)視。下面將說明在輪胎制造領(lǐng)域中所進(jìn)行的、授予專利權(quán)的研究，其中并沒有涉及到包括本發(fā)明的生產(chǎn)階段EP0869330A2，用于檢測輪胎胎面深度的裝置(Apparatus for testing tyre tread depth)，其中用于確定輪胎的胎面深度；US4892609，輪胎形成機(jī)中自動材料進(jìn)給器(Automatic materialfeeder in tire forming machine)，其涉及制造而不是質(zhì)量控制；US5895845，用于測量機(jī)動車輛輪胎胎面深度的方法和量具(Method and gauge formeasuring the tread depth of a motor vehicle tire)，其與EP0869330A2具有類似的保護(hù)范圍；US3997783，用于檢測氣胎的橡膠化合物和簾子線織物之間粘附力的方法(Method for testing the adhesion between the rubber compoundand the cord fabric ofa pneumatic tyre)，其涉及紗線或簾子線織物和橡膠之間粘附力的質(zhì)量控制。由于本發(fā)明涉及連續(xù)簾子布層特征的分析，所以在本領(lǐng)域進(jìn)行了一些研究并且產(chǎn)生了一些專利，但是它們并不涉及本發(fā)明的相關(guān)方面。從而，專利EP0366235Al，監(jiān)視系統(tǒng)和方法(Monitoring system andmethods)；EP0392693A2，在線織物檢測(Online texture sensing)；US5256883，用于移動幅片、尤其是印刷幅片的寬區(qū)域范圍檢驗(yàn)的方法和系統(tǒng)(Method andsystem for broad area field inspection of a moving web，particularly a printedweb)；EP0757245，用于檢測條紋表面缺陷的裝置(Apparatus for detectingstreaky surface defects)；NL9500151，用于檢測材料幅片的缺陷的方法和裝置(Method and apparatus for inspecting a web of material for defects)，在卷軸更換器中制備存儲盒卷軸中使用該方法以及配置此類裝置的卷軸更換器；US4277178，幅片元件收縮檢測系統(tǒng)(Web element concentration detectionsystem)，涉及分析簾子布層的表面，檢測元件、缺陷、紋理，但是并不是如同本發(fā)明的情況一樣涉及分析其厚度。專利EP0329889A2，用于分析材料幅片的方法和裝置(Method and apparatus for analysing a web of material)，其生成簾子布層等的厚度輪廓，但是由于本發(fā)明檢測并計(jì)數(shù)元件、紗線或者簾子線織物，而不是簡單地檢測不同厚度的產(chǎn)生，從而其與本發(fā)明并不相同。專利US4842413，用于評估徑向氣胎的帶層中的接頭的裝置(Apparatus forassessing the weld in belt layers for radial pneumatic tires)，分析用于徑向氣胎的金屬簾子布層的表面的對齊狀態(tài)，但是這種分析也不涉及簾子布層的厚度，也不涉及對元件進(jìn)行計(jì)數(shù)，而是涉及層的對齊。
在商業(yè)化產(chǎn)品方面，各發(fā)明人并沒有意識到存在可以解決本發(fā)明所要解決的問題的任何產(chǎn)品。美國公司Bytewise商業(yè)化了一種產(chǎn)品，其可以監(jiān)視并測量輪胎制造中紡織簾子布層的搭接接頭的厚度。然而，其并不對紗線進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且一旦產(chǎn)品的質(zhì)量取決于存在足夠數(shù)量的簾子線織物而不簡單取決于接頭厚度，則其提供的信息，即搭接的厚度不具有任何意義?？赡馨l(fā)生相反情況，其中厚度是足夠的但是搭接沒有包括足夠數(shù)量的紗線，這就是最終產(chǎn)品中缺陷的來源。在這些情況下，此類系統(tǒng)的這些信息可能是不正確的或者是誤導(dǎo)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明組成如下圖像采集子系統(tǒng)2，該子系統(tǒng)包括照明模塊，人工視覺模塊和相應(yīng)元件的支撐、固定、調(diào)節(jié)和調(diào)整模塊3；計(jì)算機(jī)化質(zhì)量控制程序，該程序包括用于檢測并識別紡織簾子布層的接頭、對該接頭區(qū)域中的紗線或者簾子線進(jìn)行檢測并計(jì)數(shù)的圖像形態(tài)分析模塊，根據(jù)用戶確定的參數(shù)執(zhí)行接受/拒絕簾子布層的決定流程的支持模塊，以及用于與生產(chǎn)設(shè)備接口的模塊。


圖1示出用于輪胎制造中的紡織簾子布層的搭接接頭的典型示例；圖2示出輪胎工業(yè)中典型應(yīng)用狀態(tài)下該系統(tǒng)的配置；以及圖3示出圖像采集子系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
輪胎的制造發(fā)生在以下連續(xù)的不同階段中混合、制備、構(gòu)建、固化和質(zhì)量控制。在制備階段中，在先前的混合階段混合的不同橡膠化合物用于生產(chǎn)氣胎成分，在氣胎中其為紡織簾子布層。
這種成分具有以下功能，即通過產(chǎn)生條件以容納導(dǎo)入的空氣而保證輪胎阻力、保證對施加載荷的支撐。基本上，將預(yù)先制備的、由簾子線組成的一卷紡織織物1b導(dǎo)向壓延機(jī)(calender)，其中將填充以橡膠1c。稍后，將以與簾子線的方向呈90°并以特定輪胎尺寸的寬度切割該簾子布層。通過搭接一定數(shù)量的簾子線對簾子布層的各部分進(jìn)行接頭，而重新形成單體件。將簾子布層卷起以備后用。在壓延紡織織物中，可能出現(xiàn)兩種情況，這兩種情況在紡織簾子布層的制備階段中的搭接接頭中導(dǎo)致缺陷，并且從而在質(zhì)量控制檢測中導(dǎo)致輪胎不合格，這兩種情況包括織物端部上的過量橡膠-一旦需要，就在紡織切割機(jī)中去除織物端部上的過量橡膠。如果不能正確進(jìn)行這種操作，就會由于在這些區(qū)域中至少在一個部分存在橡膠而沒有簾子線而導(dǎo)致不良搭接。
簾子線缺陷-在一些情況下，當(dāng)簾子布層抵達(dá)紡織切割機(jī)時，簾子布層具有一些簾子線缺陷。在這種情況下也會存在不良搭接。
如果在紡織切割機(jī)中不正確調(diào)整搭接接頭流程，則可能導(dǎo)致接頭具有過量或者少量搭接間隙。在這兩種情況下，接頭將發(fā)生缺陷，而致使在最終質(zhì)量控制檢驗(yàn)中輪胎不合格。不合格輪胎產(chǎn)品的成本的很大一部分是由紡織簾子布層的這些存在缺陷的搭接接頭造成的。
本發(fā)明描述了一種系統(tǒng)，其可以識別搭接區(qū)域并且對該區(qū)域中的紡織簾子線織物進(jìn)行計(jì)數(shù)并且為后續(xù)生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生控制信號。在搭接接頭的兩端進(jìn)行搭接區(qū)域的識別和對紡織簾子線計(jì)數(shù)。
在經(jīng)過接合之后，紡織簾子布層4被置于傳輸帶上以卷成(S方向)卷。在通過位于圖像采集模塊2中的開口5a和5b之時，以50幀/秒的速度對在搭接接頭的兩端獲得的兩個圖像進(jìn)行采集并且隨后實(shí)時地進(jìn)行數(shù)字化和處理。圖像采集子系統(tǒng)2可以產(chǎn)生環(huán)境照明狀態(tài)并且保護(hù)外部環(huán)境，這就為所收集的圖像保證了穩(wěn)定水平的對比度和顏色。在實(shí)踐中，這些狀態(tài)是通過適當(dāng)?shù)囟ㄎ还庠床⑼ㄟ^為了降低內(nèi)部反射而為該子系統(tǒng)配置以下條件而得以實(shí)現(xiàn)，這些條件包括適當(dāng)定位的間隔壁6形式的光阻擋的內(nèi)屏蔽和用于阻截?zé)霟岬母裟?，涂抹無光澤黑色涂料，簾子布層循環(huán)縫隙上的剛性簾或者類似材料。圖像采集子系統(tǒng)2可由白熾燈或熒光燈、LED或激光等形式的相關(guān)光或非相關(guān)光照明模塊7組成。對于光的特性，其可以是均勻的、準(zhǔn)直的或者結(jié)構(gòu)的，具有固定或者掃描光束，并且其波長處于可見光、紅外或紫外光譜區(qū)域內(nèi)。其還可以是頻閃的，這將使得可以與表示人工視覺模塊的檢測流程同步。也可以采用光的其他固有特征，例如偏振性。光源相對于簾子布層循環(huán)縫隙的定位是研究和使用的另一問題。這些變化的目的在于降低圖像采集模塊的外殼中的內(nèi)部反射問題，并且便于由計(jì)算機(jī)化質(zhì)量控制程序識別該區(qū)域中的搭接區(qū)域和簾子線。
攝像機(jī)8是CCD型的、彩色的并且配置有可以調(diào)焦的光學(xué)系統(tǒng)。支撐、固定和調(diào)整圖像采集模塊的系統(tǒng)3是由電機(jī)9控制的蝸桿執(zhí)行的，其以對稱方式將攝像機(jī)8定位在簾子布層兩端。
所采集的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)，其中在形態(tài)分析模塊中的質(zhì)量控制程序?qū)崿F(xiàn)接頭檢測操作，并且在存在接頭的情況下，對該接頭中存在的簾子線的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。
在對搭接接頭區(qū)域上的紡織簾子布層的外形進(jìn)行分析后，其結(jié)果是，僅考慮其中存在簾子線搭接的接頭區(qū)域。也就是，對于其中織物端部的上部和下部都有過量橡膠的接頭，將不會把這種搭接間隙作為接頭。這就意味著必須根據(jù)僅在搭接區(qū)域上的簾子線的數(shù)量來將接頭確定為好的或者差的。
根據(jù)對制造流程的說明，當(dāng)簾子線的數(shù)量位于預(yù)定公差范圍之外，則由執(zhí)行接受/拒絕簾子布層的決定的計(jì)算機(jī)程序停止接頭系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)程序用連接程序與后續(xù)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行通信，該通信通常通過可編程邏輯控制器，PLC進(jìn)行。質(zhì)量控制程序是足夠通用的，以允許在單個接頭以及一系列接頭缺陷上具有大量不同的停止標(biāo)準(zhǔn)，以針對特定生產(chǎn)設(shè)備及其制造流程來優(yōu)化質(zhì)量控制流程。
權(quán)利要求
1.紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，包括a)圖像采集子系統(tǒng)(2)，其包括照明模塊、人工視覺模塊和相應(yīng)元件的支撐、固定、調(diào)整和調(diào)節(jié)的模塊(3)；b)質(zhì)量控制計(jì)算機(jī)程序，包括以下模塊c)用于檢測和識別紡織簾子布層的搭接、對該搭接區(qū)域中紗線或簾子線進(jìn)行檢測并計(jì)數(shù)的圖像形態(tài)分析的模塊；d)根據(jù)用戶確定的參數(shù)執(zhí)行接受/拒絕簾子布層的決定流程的支持模塊；e)與生產(chǎn)設(shè)備接口的模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，照明模塊包括a)光源(7)，其為相干的或者不相干的；b)阻止環(huán)境光進(jìn)入的外殼；c)背景表面(10)，其為實(shí)現(xiàn)識別搭接區(qū)域并計(jì)數(shù)簾子線的功能而產(chǎn)生足夠的對比度。
3.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，照明模塊具有均勻的光源或輻射源。
4.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，照明模塊由固定光束或者掃描光束構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，照明模塊是準(zhǔn)直光。
6.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，照明模塊是結(jié)構(gòu)光。
7.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，照明模塊是可見光、紅外光或紫外光。
8.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，照明模塊是頻閃光。
9.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，照明模塊是偏振光。
10.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，照明模塊包括白熾燈、熒光燈、鹵素?zé)?、固態(tài)激光、氣態(tài)激光、激光二極管或者發(fā)光二極管(LED)。
11.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，照明模塊具有一個或者更多光源或者輻射源，其定位于紡織簾子布層之前或者定位成位于-90°和+90°之間的角度。
12.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，阻止環(huán)境光進(jìn)入的外殼具有適當(dāng)設(shè)置以減少所述外殼壁中損失的光反射的一組間隔壁(6)。
13.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，阻止環(huán)境光進(jìn)入的外殼具有用于阻截?zé)霟岬母裟ぁ?br> 14.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，阻止環(huán)境光進(jìn)入的外殼在簾子布層循環(huán)縫隙中具有成簾狀或剛性條或者任何其他類似材料的外部光線屏蔽。
15.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，背景表面(10)根據(jù)所述攝像機(jī)的視場傾斜適當(dāng)角度，以減少所述背景表面向所述攝像機(jī)的向后反射。
16.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，具有用于檢測紡織簾子布層厚度的裝置，該裝置是機(jī)械的、電子的、光電的或者其他類型的，該裝置可以使攝影機(jī)快門的松開與搭接接頭區(qū)域的通過同步。
17.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，背景表面在簾子布層循環(huán)縫隙的區(qū)域的內(nèi)表面上具有一個或者多個標(biāo)志，所述標(biāo)志限制觀察區(qū)域，以便于由計(jì)算機(jī)化形態(tài)分析程序?qū)ζ溥M(jìn)行識別。
18.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，人工視覺模塊具有一個或多個CCD型的攝像機(jī)(8)，該CCD型具有以下特征a)行間傳輸、幀傳輸、全幀傳輸或者其他結(jié)構(gòu)；b)線內(nèi)或者掃描區(qū)域上的點(diǎn)的結(jié)構(gòu)；c)可見光譜、紅外光譜或紫外光譜中對一種顏色或者多種顏色敏感的光譜。
19.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，人工視覺模塊具有一個或者多個攝像機(jī)，其用于與頻閃光的照明系統(tǒng)同步。
20.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，人工視覺模塊具有一個或者多個攝像機(jī)，其具有偏振過濾器。
21.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，圖像采集模塊的支撐、固定和調(diào)節(jié)元件包括蝸桿等的機(jī)械組件，其由手動驅(qū)動或者通過由操作者或自動控制的電機(jī)(9)驅(qū)動。
22.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，質(zhì)量控制計(jì)算機(jī)程序具有圖像分析的形態(tài)模塊，其使得可以進(jìn)行a)檢測并識別紡織簾子布層的搭接；b)檢測并計(jì)數(shù)搭接區(qū)域中的簾子線；c)根據(jù)簾子布層、簾子線和橡膠的顏色和尺寸，由操作者或自動對檢測進(jìn)行調(diào)整。
23.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，質(zhì)量控制程序具有接受/拒絕簾子布層的決定模塊，其使得用戶可以確定參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，例如，缺陷的最大和最小數(shù)量或者具有缺陷的特定序列的簾子布層批次的模式。
24.如權(quán)利要求1所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，質(zhì)量控制程序具有與后續(xù)生產(chǎn)設(shè)備的接口模塊，其使得可以與可編程邏輯控制器，PLC接口。
25.在輪胎生產(chǎn)行業(yè)中使用如權(quán)利要求1至24所述的紡織簾子布層的接頭搭接公差的自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種系統(tǒng)，其根據(jù)用戶設(shè)定的參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，通過識別搭接區(qū)域(1a)，識別并計(jì)數(shù)所述搭接區(qū)域中的紡織簾子線(1b)，并且為后續(xù)生產(chǎn)設(shè)備生成控制信號，而可以監(jiān)視和自動控制紡織簾子布層的接頭搭接公差。該系統(tǒng)包括圖像采集子系統(tǒng)(2)，其包括照明模塊、人工視覺模塊和相應(yīng)元件的支撐、固定、調(diào)節(jié)和調(diào)整模塊(3)；質(zhì)量控制計(jì)算機(jī)程序，該程序由用于檢測和識別紡織簾子布層的搭接、對該搭接區(qū)域中簾子線進(jìn)行檢測并計(jì)數(shù)的圖像形態(tài)分析的模塊、根據(jù)用戶確定的參數(shù)執(zhí)行接受/拒絕簾子布層的決定的支持模塊以及與生產(chǎn)設(shè)備接口的模塊組成。
文檔編號B29D30/46GK1705556SQ03820909
公開日2005年12月7日 申請日期2003年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月3日
發(fā)明者菲利普·D·S·平托, 納諾·F·M·西爾瓦, 安德烈·T·普加, 安東尼奧·A·D·S·梅亞, 艾雷紐·M·S·迪亞斯, 阿戈斯蒂諾·J·B·費(fèi)雷拉 申請人:康蒂南特馬博-輪胎工業(yè)股份有限公司