DE102017208810A1 - Device and method for measuring the tread depth of a tire - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Vermessen des Profils der Lauffläche eines Reifens (12) mit einem Messmodul (26), das wenigstens eine Lichtquelle (5), die so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie im Betrieb Lichtstrahlen (6) auf das zu vermessende Profil projiziert, und wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung (18), die zur Aufnahme wenigstens eines Bildes wenigstens eines Bereiches des zu vermessenden Profils ausgebildet ist, aufweist. Ein Mittel zur Veränderung des optischen Weges (15) von Sichtstrahlen (7) ist zwischen Bildaufnahmeeinrichtung (18) und Profil des Reifens (12) angeordnet.

A device for measuring the profile of the tread of a tire (12) with a measuring module (26) comprising at least one light source (5) which is designed and arranged to project light beams (6) onto the profile to be measured during operation, and at least one image recording device (18) which is designed to receive at least one image of at least one region of the profile to be measured. A means for changing the optical path (15) of visible beams (7) is arranged between the image recording device (18) and the profile of the tire (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung der Profiltiefe wenigstens eines Reifens, insbesondere eines Kfz-Reifens.The invention relates to a device and a method for measuring the tread depth of at least one tire, in particular a motor vehicle tire.

Stand der TechnikState of the art

Zur Messung der Profiltiefe von Reifen sind verschiedene Verfahren zur manuellen oder automatischen Profiltiefenmessung, mechanisch oder berührungslos messende Verfahren, sowie Verfahren zur Messung bei stehendem oder bei rollendem Fahrzeug bzw. Reifen bekannt.To measure the tread depth of tires various methods for manual or automatic tread depth measurement, mechanical or non-contact measuring methods, and methods for measuring when stationary or rolling vehicle or tire are known.

Triangulationsverfahren mit Laserscannern zur Profiltiefenmessung in einem Rollenprüfstand werden beispielsweise in DE 197 05 047 A1 und EP 1 394 503 B1 beschrieben.Triangulation methods with laser scanners for profile depth measurement in a chassis dynamometer are used, for example, in DE 197 05 047 A1 and EP 1 394 503 B1 described.

DE 43 16 984 beschreibt ein Verfahren zur Messung der Profiltiefe im Stand oder bei der Überfahrt über eine Messvorrichtung. Hierbei wird ein Triangulationssensor, der auf einem beweglichen Schlitten angeordnet ist, entlang einer Linie quer zur Abrollrichtung des Reifens verschoben. DE 43 16 984 describes a method for measuring the tread depth when standing or when crossing a measuring device. Here, a triangulation sensor disposed on a movable carriage is displaced along a line transverse to the rolling direction of the tire.

WO 97/07380 A2 beschreibt die Anwendung eines Lichtschnittverfahrens mit einem oder mehreren Lichtschnitten zur Messung bei der Überfahrt, bei der sich die Messvorrichtung mit dem Fahrzeug mitbewegt. WO 97/07380 A2 describes the use of a light-slit method with one or more light sections for measurement during the passage, in which the measuring device moves with the vehicle.

DE 1 809 459 beschreibt ein Lichtschnittverfahren zur Messung der Profiltiefe bei der Überfahrt. Hierbei wird die Profiltiefe entlang einer einzelnen Linie parallel zur Drehachse des Reifens gemessen. Das Verfahren beruht im Wesentlichen auf der Untersuchung von Schatten des Profils, die von einer schräg einfallenden Lichtquelle erzeugt werden. DE 1 809 459 describes a light section method for measuring the tread depth during the crossing. Here, the tread depth is measured along a single line parallel to the axis of rotation of the tire. The method is based essentially on the examination of shadows of the profile, which are generated by an obliquely incident light source.

Die EP 04 69 948 A1 beschreibt ebenfalls eine Vorrichtung zur automatischen Ermittlung der Profiltiefe von Kraftfahrzeugen im fließenden Verkehr. Die Messvorrichtung befindet sich unter der Straßenoberfläche. Anstatt einer Lichtlinie quer zur Laufrichtung des Reifens werden mehrere Lichtpunkte gemessen und anhand von Leuchtdichteunterschieden der abgebildeten Punkte wird auf die Profiltiefe geschlossen. Zur Steigerung der Genauigkeit befinden sich mehrere Messeinrichtungen in Fahrtrichtung hintereinander.The EP 04 69 948 A1 also describes a device for automatic determination of the tread depth of motor vehicles in flowing traffic. The measuring device is located under the road surface. Instead of a line of light transverse to the running direction of the tire, a plurality of points of light are measured, and based on differences in luminance of the points shown, the profile depth is closed. To increase the accuracy of several measuring devices are in the direction of travel behind each other.

DE 10 2009 016 498 A1 offenbart ein Verfahren zum Ermitteln der Profiltiefe eines Fahrzeugreifens, wobei der Reifen an einem Fahrzeug montiert ist, bei dem der Reifen über eine Messstation gerollt oder auf ihr abgestellt wird. Das Profil des Reifens wird auf mindestens einer Messlinie quer zur Rollrichtung des Reifens optisch abgetastet, wobei ein von einer Lichtquelle ausgehender Strahlenfächer an der Reifenoberfläche reflektiert wird und ein Signal des reflektierten Strahlenfächers von einem Sensor aufgenommen wird und das Signal des reflektierten Strahlenfächers mittels eines Triangulationsverfahrens ausgewertet wird. DE 10 2009 016 498 A1 discloses a method for determining the tread depth of a vehicle tire, wherein the tire is mounted on a vehicle, in which the tire is rolled over or placed on a measuring station. The profile of the tire is optically scanned on at least one measurement line transverse to the rolling direction of the tire, reflecting a fan beam emanating from a light source on the tire surface, and a signal of the reflected fan beam is received by a sensor and the signal of the reflected fan beam is evaluated by a triangulation method becomes.

DE 10 2006 062 447 A1 misst ebenfalls mittels eines Lichtschnitt-Triangulationsverfahrens einen Bereich des Reifenprofils während der Reifen über einem Spalt abrollt. Das Verfahren sieht vor, eine Beleuchtungslinie quer zur Abrollrichtung des Rades mit Hilfe eines mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Prismas über die Profilfläche zu führen. Durch die sich parallel verschiebende Beleuchtungszeile kann der gesamte Ausschnitt des Reifens sequentiell und mit hoher Dichte abgetastet werden, während sich die auf dem Spalt befindliche Reifenoberfläche relativ zur Messvorrichtung im Ruhezustand befindet. DE 10 2006 062 447 A1 also measures an area of the tire tread by means of a light-slit triangulation method while the tire rolls over a nip. The method provides to guide a lighting line across the profile surface transversely to the rolling direction of the wheel by means of a prism rotating at high speed. Due to the parallel shifting line of illumination, the entire section of the tire can be scanned sequentially and at high density while the tire surface located on the gap is at rest relative to the measuring device.

EP 0 469 948 B1 , EP 1 952 092 B1 und US 7 578 180 B2 beschreiben weitere Varianten von Triangulationsverfahren zur Profilmessung bei der Überfahrt. EP 0 469 948 B1 . EP 1 952 092 B1 and US Pat. No. 7,578,180 B2 describe further variants of triangulation methods for profile measurement during the crossing.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung mit kompakten und robusten Aufbau und ein verbessertes Verfahren zur Messung der Profiltiefe eines Rades, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bereitzustellen, die für eine Vielzahl von Reifenbreiten geeignet sind, eine hohe Messgenauigkeit aufweisen und einfach zu bedienen bzw. auszuführen sind.It is an object of the invention to provide an improved device with compact and robust construction and an improved method for measuring the tread depth of a wheel, in particular of a motor vehicle, which are suitable for a multiplicity of tire widths, have a high accuracy of measurement and are easy to operate or to operate . are to be executed.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach dem unabhängigen Patentanspruch 1 und ein Verfahren nach dem unabhängigen Patentanspruch 8 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche beschreiben mögliche Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. eines erfindungsgemäßen Verfahrens.The object is achieved by a device according to independent claim 1 and a method according to independent claim 8. The dependent claims describe possible embodiments of a device according to the invention or of a method according to the invention.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vermessen des Profils der Lauffläche eines Reifens weist mindestens ein Messmodul auf. Das Messmodul hat wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung, die so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie im Betrieb wenigstens eine Lichtlinie auf das zu vermessende Profil projiziert, und wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung, die zur Aufnahme wenigstens eines Bildes wenigstens eines Bereiches des zu vermessenden Profils ausgebildet ist.An inventive device for measuring the profile of the tread of a tire has at least one measuring module. The measuring module has at least one illumination device, which is designed and arranged so that it projects at least one light line onto the profile to be measured during operation, and at least one image recording device which is designed to receive at least one image of at least one region of the profile to be measured.

Ein Verfahren zum Vermessen des Profils der Lauffläche eines Reifens mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Schritte:

• den zu vermessenden Reifen über die Vorrichtung zu rollen;
• mit der Beleuchtungseinrichtung jeweils wenigstens eine Lichtlinie auf das zu vermessende Profil zu projizieren, während es über die Vorrichtung rollt;
• mit der Bildaufnahmeeinrichtung jeweils wenigstens ein reflektiertes Bild des Profils aufzunehmen, während es über die Vorrichtung rollt;
• in den aufgenommenen Bildern die projizierten Lichtlinien zu identifizieren; und die aufgenommenen Bilder der Lichtlinien auszuwerten, um die Tiefe des Profils zu bestimmen.

A method for measuring the profile of the tread of a tire with a device according to the invention comprises the steps:

• to roll the tire to be measured over the device;
• project at least one light line onto the profile to be measured with the illumination device while it is rolling over the device;
• record at least one reflected image of the profile with the image pickup device as it rolls across the device;
• identify the projected lines of light in the captured images; and evaluate the captured images of the light lines to determine the depth of the profile.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung und ein erfindungsgemäßes Verfahren ermöglichen es, mit herkömmlichen Bauelementen, z.B. mit marktgängigen kostengünstigen Bildsensoren, insbesondere Flächenbildsensoren, eine robuste und komfortable Messung der Profiltiefe von Kraftfahrzeugreifen mit nahezu beliebiger Breite zu realisieren.A device according to the invention and a method according to the invention make it possible to work with conventional components, e.g. to realize a robust and comfortable measurement of the tread depth of motor vehicle tires with virtually any width with marketable cost image sensors, especially surface image sensors.

Durch die Verwendung von mindestens zwei Lichtlinien oder eines Musters mit mehreren Lichtlinien lassen sich die Robustheit der Messung und die Genauigkeit der Messergebnisse noch weiter verbessern.By using at least two light lines or a pattern with multiple light lines, the robustness of the measurement and the accuracy of the measurement results can be further improved.

Zusammenfassend weist die vorliegende Erfindung in den beschriebenen Ausführungsformen u. a. die folgenden Vorteile auf:

• Die Erfindung stellt eine robuste Lösung zur Verfügung, die auch rauen Prüfbedingungen gewachsen ist. Die Vorrichtung weist keine bewegten Teile auf und vermeidet dadurch den Verschleiß an bewegten Teilen.

In summary, the present invention has the following advantages in the described embodiments, inter alia:

• The invention provides a robust solution that can handle even harsh test conditions. The device has no moving parts and thereby avoids the wear on moving parts.

Durch den vorgeschlagenen Einbau in die Fahrbahn, auf der Fahrbahn oder in eine Überfahrschwelle kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung einfach an einer Vielzahl von Stellen, insb. auch in Einfahrten, z.B. von Werkstätten, Tankstellen, Drive-In, Drive-Thru, Parkplätzen, eingesetzt werden.By the proposed installation in the roadway, on the road or in a Überfahrschwelle a device according to the invention can easily at a variety of locations, esp. Also in driveways, e.g. from garages, gas stations, drive-in, drive-thru, parking lots.

Durch die Messung am rollenden Fahrzeug (Rad) wird eine für den Betreiber der Messstelle und für den Fahrer komfortable Lösung bereitgestellt.The measurement on the rolling vehicle (wheel) provides a solution that is comfortable for the operator of the measuring point and for the driver.

Die Messung findet von unten statt, wodurch potentiell störende Lichteinflüsse der Umwelt minimiert werden. Schwankendes Umgebungslicht (Tag, Nacht, Sonne, Wolken, ...) wird durch eine optimierte Beleuchtung kompensiert. Durch Anpassung der Beleuchtungsintensität und Integrationszeit werden Unter- und Überbelichtungen vermieden.The measurement takes place from below, minimizing potentially disturbing light effects on the environment. Fluctuating ambient light (day, night, sun, clouds, ...) is compensated by an optimized lighting. By adjusting the illumination intensity and integration time, under- and overexposure is avoided.

Die Messung erfolgt quasi an einem statisch ruhenden Rad, dadurch werden Messfehler durch Bewegungsunschärfe vermieden.The measurement takes place virtually on a statically stationary wheel, thereby measurement errors are avoided by motion blur.

Es wird eine hohe Messgenauigkeit erreicht. Durch die Generierung einer großen Anzahl an Lichtlinien, die auf die Reifenoberfläche projiziert werden, wird eine hohe Abtastdichte erreicht, die eine sichere Erkennung von in das Profil integrierten Abriebindikatoren und von Objekten (z.B. verklemmte Steinchen) in den Profilrillen des Reifens, die das Messergebnis verfälschen könnten, ermöglicht.It is achieved a high measurement accuracy. By generating a large number of lines of light projected onto the tire surface, a high scanning density is achieved, which reliably identifies tread wear indicators incorporated in the profile and objects (eg jammed pebbles) in the tread grooves of the tire that distort the measurement result could, possible.

Das Mittel zur Veränderung des optischen Weges, welches die Sichtstrahlen so verändert, dass die Bildaufnahmeeinrichtung in jeder Rille des Profils den tiefsten Punkt erfassen kann, ist von Vorteil, da auf diese Weise die exakte Tiefe jeder Rille im Profil des Reifens eindeutig bestimmt werden kann.The means for changing the optical path, which changes the visual beams so that the image pickup device can detect the lowest point in each groove of the profile, is advantageous, since in this way the exact depth of each groove in the profile of the tire can be uniquely determined.

Das Mittel zur Veränderung des optischen Weges verändert die Sichtstrahlen der Bildaufnahmeeinrichtung vorteilhaft, so dass die Sichtstrahlen nahezu parallel auf eine zu vermessende Oberfläche des Reifens treffen und auch die Rillen im Randbereich des Profils durch die Bildaufnaheeinrichtung eingesehen werden können.The means for changing the optical path advantageously alters the visual beams of the image recording device so that the visual beams strike a surface of the tire to be measured almost parallel to one another and also the grooves in the edge region of the profile can be viewed through the image recording device.

Eine Fresenellinse ist als Mittel zur Veränderung des optischen Weges vorteilhaft, da der Weg zwischen Bildaufnahmeeinrichtung und Objekt (entspricht der zu vermessende Oberfläche des Reifens) verkürzt werden kann. Dies erlaubt einen kompakten Aufbau der Vorrichtung, so dass eine kleine und flache Profildiagnoseeinheiten realisiert werden kann. Ein Designziel ist ein flacher Aufbau der Messvorrichtung, um möglichst benutzerfreundliche Überfahrten zu ermöglichen.A milling lens is advantageous as a means for changing the optical path since the path between the image pickup device and the object (corresponding to the surface of the tire to be measured) can be shortened. This allows a compact construction of the device, so that a small and flat profile diagnostic units can be realized. A design goal is a flat construction of the measuring device in order to make possible user-friendly crossings.

Die Verwendung von Spiegeln zur Verlängerung des optischen Weges führt zu komplexen Lösungen, bei denen mehrere Spiegel verwendet werden. Dabei ist die Position der Spiegel nur sehr wenig fehlertolerant. Insbesondere bei der Verwendung von mehreren Spiegeln ist die Gesamtkonstruktion durch die Verkettung von Fehlern besonders anfällig gegen mechanische Störrungen.The use of mirrors to extend the optical path results in complex solutions using multiple mirrors. The position of the mirrors is very little fault-tolerant. Especially with the use of multiple mirrors, the overall construction is particularly susceptible to mechanical interference due to the concatenation of errors.

Durch die Verwendung der Fresenellinse wird die Anzahl der optischen Elemente reduziert. Darüber hinaus hat sich in praktischen Versuchen die Fresenellinse als fehlertoleranter als ein Spiegel erwiesen.By using the Fresenellinse the number of optical elements is reduced. In addition, in practical experiments, the Fresenellinse has proved to be more forgiving than a mirror.

Die radialsymmetrisch ausgebildet Fresnellinse verändert auf vorteilhafte Weise den Strahlenganges der Sichtstrahlen in mehrere Raumrichtungen.The radially symmetrical Fresnel lens advantageously changes the beam path of the viewing beams in a plurality of spatial directions.

Aufgrund geringerer Kosten, kann als Mittel zur Veränderung des optischen Weges eine Zylinderlinse zum Einsatz kommen, welche nur eine Achse des Strahlenganges der Sichtstrahlen verändert. Due to lower costs, can be used as means for changing the optical path, a cylindrical lens, which changes only one axis of the beam path of the visual beams.

Die Lichtquelle kann als Laser ausgebildet sein, da dieser es ermöglicht besonders exakt die mindestens eine Lichtlinie bzw. Laserlichtlinie auf das zu vermessende Profil zu projizieren.The light source can be designed as a laser, since this makes it possible to project the at least one light line or laser light line onto the profile to be measured in a particularly accurate manner.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying figures.

Figurenlistelist of figures

• 1 eine Anordnung zur Messung der Profiltiefe in einer schematischen Seitenansicht. 1 an arrangement for measuring the tread depth in a schematic side view.
• 2 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht eines Messplatzes zur Profiltiefenmessung. 2 shows a schematic, perspective view of a measuring station for profile depth measurement.
• 3 zeigt nicht parallele Sichtstrahlen, die auf ein Reifenprofil treffen, in einer schematischen Seitenansicht. 3 shows non-parallel visual rays that strike a tread, in a schematic side view.
• 4 zeigt parallele Sichtstrahlen, die auf ein Reifenprofil treffen, in einer schematischen Seitenansicht. 4 shows parallel visual beams that meet a tread, in a schematic side view.
• 5 zeigt eine Skizze einer Verlängerung des optischen Weges durch Spiegel. 5 shows a sketch of an extension of the optical path through mirror.
• 6 zeigt den Strahlengang einer Kamera durch eine Fresenellinse in einer schematischen Ansicht. 6 shows the beam path of a camera through a Fresenellinse in a schematic view.

Figurenbeschreibungfigure description

1 veranschaulicht in einer schematischen Darstellung das Messprinzip zur Profiltiefenmessung mit Hilfe des Lichtschnitt-Triangulationsverfahrens an einem Reifen 12. 1 illustrates in a schematic representation of the measuring principle for profile depth measurement using the light-cut triangulation method on a tire 12 ,

Ein Objektkoordinatensystem K ist so ausgerichtet, dass die Tiefenausdehnung des Profils parallel zur Z-Achse des Objektkoordinatensystems K ausgerichtet ist.An object coordinate system K is oriented such that the depth extent of the profile is aligned parallel to the Z axis of the object coordinate system K.

Eine Beleuchtungseinrichtung 4 mit wenigstens einer Lichtquelle 5 projiziert mindestens eine Lichtlinie auf die mit einem Profil ausgebildete Lauffläche des Reifens 12. Eine Bildaufnahmeeinrichtung 18 ist mit einem in der 1 nicht gezeigten Objektiv und mit einem Bildsensor ausgestattet. Durch die unterschiedlichen Perspektive zwischen der Beleuchtungseinrichtung 4 und der Bildaufnahmeeinrichtung 18 und den Tiefenunterschied zwischen der Reifenlauffläche und dem Rillengrund wird die auf das Profil projizierte Lichtlinie auf dem Flächenbildsensor 8 der Bildaufnahmeeinrichtung 18 in Form von gegeneinander versetzten Linienabschnitten abgebildet.A lighting device 4 with at least one light source 5 projects at least one light line onto the tread of the tire formed with a tread 12 , An image capture device 18 is with one in the 1 not shown lens and equipped with an image sensor. Due to the different perspective between the lighting device 4 and the image pickup device 18 and the depth difference between the tire tread and the groove bottom becomes the light line projected on the profile on the area image sensor 8th the image pickup device 18 shown in the form of staggered line segments.

Die Bildaufnahmeeinrichtung 18 ist zur Aufnahme von Sichtstrahlen 7 wenigstens eines Bildes wenigstens eines Bereiches des zu vermessenden Profils ausgebildet. Zwischen Bildaufnahmeeinrichtung 18 und Profil des Reifens 12 ist ein Mittel zur Veränderung des optischen Weges 15 der Sichtstrahlen 7 angeordnet.The image capture device 18 is for taking visual rays 7 formed at least one image of at least a portion of the profile to be measured. Between image recording device 18 and profile of the tire 12 is a means of changing the optical path 15 the visual rays 7 arranged.

Die Lichtquelle 5 kann als Laser ausgebildet sein und mindestens eine Laserlichtlinie auf das zu vermessende Profil projizieren.The light source 5 can be designed as a laser and project at least one laser light line on the profile to be measured.

Die gezeigte Anordnung der Beleuchtungseinrichtung 4 und der Bildaufnahmeeinrichtung 18 hat zusätzlich den Vorteil, dass die Einrichtungen 4, 18 gut vor ggf. durch einen Schlitz 14 herabfallenden Schmutz geschützt sind.The arrangement of the illumination device shown 4 and the image pickup device 18 has the additional advantage that the facilities 4 . 18 good before possibly through a slot 14 falling dirt are protected.

2 zeigt einen Messplatz mit einer Fahrbahn 16, in der zwei Schlitze 14 in der Spur eines sich in Fahrtrichtung F nähernden Fahrzeugs 10 ausgebildet sind. Die Messung findet statt, während das Fahrzeug 10 mit seinen Rädern bzw. Reifen 12 über wenigstens einen der länglichen Schlitze 14 fährt, die in der Fahrbahn 16 ausgebildet und in ihrer Längsausdehnung quer zur Laufrichtung der Reifen 12 des Kraftfahrzeugs 10 ausgerichtet sind. 2 shows a measuring station with a roadway 16 in which two slots 14 in the lane of a vehicle approaching in the direction of travel F. 10 are formed. The measurement takes place while the vehicle 10 with his wheels or tires 12 over at least one of the elongated slots 14 driving in the lane 16 formed and in their longitudinal extent transversely to the direction of the tires 12 of the motor vehicle 10 are aligned.

Die Schlitze 14 haben quer zur Fahrtrichtung F des Fahrzeugs 10 eine Ausdehnung (Länge) L, die mindestens der Breite der maximalen Aufstandsfläche der zu vermessenden Reifen 12 entspricht. Zusätzlich ist jedoch die Varianz der Spurweiten der zu vermessenden Fahrzeuge 10 zu berücksichtigen, um eine automatische Vermessung einer möglichst großen Zahl unterschiedlicher Fahrzeugtypen zu ermöglichen. Wenn die Messvorrichtung auch für Nutzfahrzeuge geeignet sein soll, ist insbesondere auch die Varianz der Spurweiten und Reifenbreiten von Transportern und LKW mit oder ohne Doppelbereifung zu berücksichtigen.The slots 14 have transverse to the direction of travel F of the vehicle 10 an extent (length) L, which is at least the width of the maximum footprint of the tire to be measured 12 equivalent. In addition, however, is the variance of the gauges of the vehicles to be measured 10 to allow automatic measurement of as many different vehicle types as possible. If the measuring device should also be suitable for commercial vehicles, the variance of the gauges and tire widths of vans and trucks with or without double tires must be taken into account in particular.

Die Schlitze 14 ermöglichen es, die Messung der Profiltiefe in einem Teilbereich der Lauffläche des zu prüfenden Reifens 12 durchzuführen. Darüber hinaus entspricht eine Messung im Bereich der Aufstandsfläche des Reifens 12 quasi einer Messung in Ruhelage, denn jeder Punkt der Lauffläche des Reifens 12 bewegt sich während des Abrollens auf der Fahrbahn 16 entlang einer Zykloiden mit der physikalischen Eigenschaft, dass seine Geschwindigkeit im Aufstandspunkt Null ist. Das hat den Vorteil, dass keine zusätzliche Messunsicherheit durch Bewegungsunschärfe vorhanden ist.The slots 14 make it possible to measure the tread depth in a portion of the tread of the tire under test 12 perform. In addition, a measurement corresponds to the area of the footprint of the tire 12 quasi a measurement in rest position, because every point of the tread of the tire 12 moves on the road during unrolling 16 along a cycloid with the physical property that its velocity in the contact point is zero. This has the advantage that there is no additional measurement uncertainty due to motion blur.

Ein weiterer Vorteil der Messung des aufstehenden Reifenprofils von unten durch einen Schlitz 14 besteht darin, dass durch die Karosserie des Fahrzeugs 10 und den Reifen 12 selbst das Umgebungslicht zu einem großen Teil abgeschattet wird und die Messung dadurch weitgehend unabhängig von wechselnden Umgebungsbedingungen (wie z.B. Tag, Nacht, Sonne, Wolken, ...) ist.Another benefit of measuring the upstanding tire profile from below through a slot 14 is that through the body of the vehicle 10 and the tire 12 even the ambient light is largely shaded and the measurement is thus largely independent of changing environmental conditions (such as day, night, sun, clouds, ...).

3 zeigt einer schematischen Seitenansicht von Sichtstrahlen 7 einer Bildaufnahmeeinrichtung 18, welche auf ein Profil eines Reifens 12 treffen. 3 shows a schematic side view of visual beams 7 an image pickup device 18 pointing to a profile of a tire 12 to meet.

Zu einer möglichst genauen Untersuchung des Profils des Reifens 12 muss die Bildaufnahmeeinrichtung 18 in jeder Rille 21 des Profils den tiefsten Punkt erfassen können. In 3 ist ein Profil eines Reifens mit 6 Rillen 21 gezeigt. Die Sichtstrahlen 7 treffen mit unterschiedlichen Winkeln auf die Oberfläche des Reifens. Die beiden dargestellten äußeren Sichtstrahlen treffen mit einem flacheren Winkel auf die Oberfläche des Reifens 12, als die Sichtstrahlen 7, die in der Mitte angeordnet sind. Aus diesem Grund können die äußeren Sichtstrahlen 7 nicht den tiefsten Punkt der Rille 21 des Profils erfassen.To study the profile of the tire as accurately as possible 12 must be the image capture device 18 in every groove 21 of the profile can capture the lowest point. In 3 is a profile of a tire with 6 grooves 21 shown. The visual rays 7 meet at different angles on the surface of the tire. The two outer visual beams shown hit the surface of the tire at a shallower angle 12 , as the visual rays 7 which are arranged in the middle. Because of this, the outer visual rays can 7 not the lowest point of the groove 21 of the profile.

Zu einer möglichst genauen Untersuchung des Profils des Reifens 12 muss die Bildaufnahmeeinrichtung 18 in jeder Rille 21 des Profils den tiefsten Punkt erfassen können.To study the profile of the tire as accurately as possible 12 must be the image capture device 18 in every groove 21 of the profile can capture the lowest point.

4 zeigt eine andere Anordnung einer schematischen Seitenansicht von Sichtstrahlen 7 einer Bildaufnahmeeinrichtung 18, welche auf ein Profil eines Reifens 12 treffen. Die Bildaufnahmeeinrichtung 18 der 4 weist einen größeren Abstand zur Oberfläche des Reifens 12 auf, als die Bildaufnahmeeinrichtung 18 der 3. Aufgrund der größeren Distanz zwischen Bildaufnahmeeinrichtung 18 und der Oberfläche des Reifens 12 treffen die Sichtstrahlen 7 nahezu parallel auf die zu vermessende Oberfläche des Reifens 12. Aus diesem Grund können auch die äußeren Sichtstrahlen 7 den tiefsten Punkt der Rille 21 des Profils erfassen. 4 shows another arrangement of a schematic side view of visual beams 7 an image pickup device 18 pointing to a profile of a tire 12 to meet. The image capture device 18 of the 4 has a greater distance to the surface of the tire 12 on, as the image pickup device 18 of the 3 , Due to the greater distance between image pickup device 18 and the surface of the tire 12 meet the visual rays 7 almost parallel to the surface of the tire to be measured 12 , For this reason, the outer visual rays can also 7 the lowest point of the groove 21 of the profile.

Zu einer möglichst genauen Untersuchung des Profils des Reifens 12 muss die Bildaufnahmeeinrichtung 18 in jeder Rille 21 des Profils den tiefsten Punkt erfassen können. In 5 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung gezeigt, bei der die Distanz zwischen Bildaufnahmeeinrichtung 18 und Oberfläche des Reifens 12 durch Spiegel 23 verlängert wird. Zwischen Bildaufnahmeeinrichtung 18 und Oberfläche des Reifens 12 sind drei Spiegel 23 angeordnet, welche die Sichtstrahlen 7 umlenken, um den optischen Weg zu verlängern, so dass die Sichtstrahlen 7 nahezu parallel auf die Oberfläche des Reifens 12 treffen. Durch eine Anordnung mit Spiegeln 23 kann der Aufbau der Vorrichtung zum Vermessen des Profils der Lauffläche eines Reifens möglichst klein und kompakt gehalten werden.To study the profile of the tire as accurately as possible 12 must be the image capture device 18 in every groove 21 of the profile can capture the lowest point. In 5 an arrangement known from the prior art is shown in which the distance between image pickup device 18 and surface of the tire 12 through mirrors 23 is extended. Between image recording device 18 and surface of the tire 12 are three mirrors 23 arranged, which the visual rays 7 deflect to extend the optical path, so that the visual rays 7 almost parallel to the surface of the tire 12 to meet. By an arrangement with mirrors 23 For example, the structure of the device for measuring the tread tread profile of a tire can be kept as small and compact as possible.

Wie bereits im vorhergehenden Beispiel anhand der 3 und 4 erläutert wurde, treffen die Sichtstrahlen der Kamera bei einer größeren Distanz zwischen Reifens 12 und Bildaufnahmeeinrichtung 18 nahezu parallel auf die Oberfläche des Reifens 12 und können dadurch leichter den tiefsten Punkt der Rille 21 des Profils erfassen.As in the previous example using the 3 and 4 has been explained, the viewing beams of the camera meet at a greater distance between tire 12 and image capture device 18 almost parallel to the surface of the tire 12 and thereby make it easier to reach the deepest point of the groove 21 of the profile.

Durch das Mittel zur Veränderung des optischen Weges 15 der Sichtstrahlen 7, welches zwischen Bildaufnahmeeinrichtung 18 und Profil des Reifens 12 angeordnet wird, treffen die Sichtstrahlen 7 auch ohne eine Vergrößerung der Distanz zwischen Bildaufnahmeeinrichtung 18 und Profil des Reifens 12 nahezu parallel auf die zu vermessende Oberfläche des Reifens 12. Das Mittel zur Veränderung des optischen Weges 15, verändert den optischen Weg der Sichtstrahlen 7 so, dass die Bildaufnahmeeinrichtung 18 in jeder Rille 21 des Profils den tiefsten Punkt erfassen kann.By the means for changing the optical path 15 the visual rays 7 which is between image recording device 18 and profile of the tire 12 is arranged, meet the visual rays 7 even without an increase in the distance between the image recording device 18 and profile of the tire 12 almost parallel to the surface of the tire to be measured 12 , The means for changing the optical path 15 , changes the optical path of the visual rays 7 so that the image capture device 18 in every groove 21 of the profile can capture the lowest point.

Das Mittel zur Veränderung des optischen Weges 15 kann als Fresnellinse 34 ausgebildet sein. 6 zeigt den Strahlengang einer Kamera B (oder ersten Bildaufnahmeeinrichtung 18) durch eine Fresenellinse 34 in schematischen Ansicht.The means for changing the optical path 15 can be used as a Fresnel lens 34 be educated. 6 shows the beam path of a camera B (or first image pickup device 18 ) through a Fresenellinse 34 in schematic view.

Kamera A (oder die erste Bildaufnahmeeinrichtung 18) ist weiter entfernt zu einem Objekt 31 angeordnet als Kamera B (oder die zweite Bildaufnahmeeinrichtung 18).camera A (or the first image pickup device 18 ) is further away from an object 31 arranged as a camera B (or the second image pickup device 18 ).

Die ersten Sichtstrahlen 32 (Darstellung durch kleine Kreuze) der Kamera A werden nicht durch die Fresenellinse 34 abgelenkt (es wird hier davon ausgegangen, dass keine Fresenellinse 34 im Strahlengang der ersten Kamera A vorhanden ist), sondern treffen alleine durch die große Distanz zwischen Kamera A und Objekt 31 nahezu parallel auf das Objekt 31.The first visual rays 32 (Representation by small crosses) of the camera A will not be through the Fresenellinse 34 distracted (it is assumed here that no Fresenellinse 34 in the beam path of the first camera A is present), but meet alone by the great distance between camera A and object 31 almost parallel to the object 31 ,

Die zweiten Sichtstrahlen 33 (Darstellung durch kleine Striche) der Kamera B werden durch die Fresenellinse 34 abgelenkt und treffen aufgrund der Brechung der zweiten Sichtstrahlen 33 an der Fresenellinse nahezu parallel auf das Objekt 31.The second sight rays 33 (Representation by small dashes) of the camera B be through the Fresenellinse 34 distracted and hit due to the refraction of the second visual rays 33 on the Fresenellinse almost parallel to the object 31 ,

Durch die Fresenellinse 34 kann die Kamera B (oder die zweite Bildaufnahmeeinrichtung 18) deutlich näher als die Kamera A (oder die erste Bildaufnahmeeinrichtung 18) zum Objekt 31 angeordnet werden.Through the Fresenellinse 34 can the camera B (or the second image pickup device 18 ) much closer than the camera A (or the first image pickup device 18 ) to the object 31 to be ordered.

Durch den Einsatz einer Fresenellinse 34 zwischen Kamera (oder Bildaufnahmeeinrichtung18) und Objekt 31 (oder vermessende Profil der Reifens 12) kann die Entfernung zum Objekt 31 deutlich verkürzt werden. Es ist ohne Einbußen der Genauigkeit eine Reduktion des Sichtweges um ca. 40% bei gleicher Strahlgeometrie in der Nähe des Objektes 31 möglich.By using a Fresenellinse 34 between camera (or image capture device 18 ) and object 31 (or measuring profile of the tire 12 ) can be the distance to the object 31 be shortened significantly. It is without loss of accuracy, a reduction of the visual path by about 40% with the same beam geometry in the vicinity of the object 31 possible.

Mit der beschriebenen Vorrichtung kann die Tiefe des Profils mit einem Auswertealgorithmus, welcher die chromatische Triangulation einsetzt, bestimmt werden. Es werden dazu folgende Verfahrensschritte durchgeführt:

1. 1.) Der zu vermessenden Reifen 12 wird über die Vorrichtung gerollt;
2. 2.) Mit der Beleuchtungseinrichtung 4 wird mindestens eine Lichtlinie auf die Lauffläche des zu vermessenden Reifens 12 projiziert;
3. 3.) Mit der Bildaufnahmeeinrichtung 18 wird wenigstens ein reflektiertes Bild der Lauffläche aufgenommen;
4. 4.) Die mindestens eine Lichtlinie wird in den aufgenommenen Bildern identifiziert;
5. 5.) Die aufgenommenen Bilder der der mindestens einen Lichtlinie werden ausgewertet, um die Tiefe des Profils zu bestimmen.

With the described device, the depth of the profile can be determined with an evaluation algorithm which uses the chromatic triangulation. The following process steps are carried out for this purpose:

1. 1.) The tire to be measured 12 is rolled over the device;
2. 2.) With the lighting device 4 At least one line of light is applied to the tread of the tire to be measured 12 projected;
3. 3.) With the image recording device 18 at least one reflected image of the tread is taken;
4. 4.) The at least one light line is identified in the recorded images;
5. 5.) The recorded images of the at least one light line are evaluated to determine the depth of the profile.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 19705047 A1 [0003]DE 19705047 A1 [0003]
• EP 1394503 B1 [0003]EP 1394503 B1 [0003]
• DE 4316984 [0004]DE 4316984 [0004]
• WO 9707380 A2 [0005]WO 9707380 A2 [0005]
• DE 1809459 [0006]DE 1809459 [0006]
• EP 0469948 A1 [0007]EP 0469948 A1 [0007]
• DE 102009016498 A1 [0008]DE 102009016498 A1 [0008]
• DE 102006062447 A1 [0009]DE 102006062447 A1 [0009]
• EP 0469948 B1 [0010]EP 0469948 B1 [0010]
• EP 1952092 B1 [0010]EP 1952092 B1 [0010]
• US 7578180 B2 [0010]US 7578180 B2 [0010]

Claims (8)

Vorrichtung zum Vermessen des Profils der Lauffläche eines Reifens (12) mit einem Messmodul (26), das wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung (4) mit einer Lichtquelle (5), die so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie im Betrieb mindestens eine Lichtlinie auf das zu vermessende Profil projiziert, und wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung (18), die zur Aufnahme wenigstens eines Bildes wenigstens eines Bereiches des zu vermessenden Profils ausgebildet ist, aufweist dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zur Veränderung des optischen Weges (15) der Sichtstrahlen (7) zwischen Bildaufnahmeeinrichtung (18) und Profil des Reifens (12) angeordnet ist.Device for measuring the profile of the tread of a tire (12) with a measuring module (26) comprising at least one illumination device (4) with a light source (5), which is designed and arranged so that it at least one light line to the surveying profile projected, and at least one image pickup device (18) which is adapted to receive at least one image of at least a portion of the profile to be measured, characterized in that a means for changing the optical path (15) of the visual beams (7) between image pickup device (18) and profile of the tire (12) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Mittel zur Veränderung des optischen Weges (15) die Sichtstrahlen (7) so verändert, dass die Bildaufnahmeeinrichtung (18) in jeder Rille des Profils den tiefsten Punkt erfassen kann.Device after Claim 1 in that the optical path changing means (15) changes the visual beams (7) so that the image pickup means (18) can detect the lowest point in each groove of the profile. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Mittel zur Veränderung des optischen Weges (15) die Sichtstrahlen (7) so verändert, dass die Sichtstrahlen (7) nahezu parallel auf eine zu vermessende Oberfläche des Reifens (12) treffen.Device after Claim 1 in that the means for changing the optical path (15) changes the visual beams (7) such that the visual beams (7) strike a surface of the tire (12) to be measured almost parallel to a surface to be measured. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Mittel zur Veränderung des optischen Weges (15) eine Fresnellinse (34) ist.Device according to one of the preceding claims, wherein the means for changing the optical path (15) is a Fresnel lens (34). Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Fresnellinse (34) radialsymmetrisch ausgebildet ist.Device after Claim 4 , wherein the Fresnel lens (34) is formed radially symmetrically. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Mittel zur Veränderung des optischen Weges (15) eine Zylinderlinse ist, welche nur eine Achse des Strahlenganges der Sichtstrahlen (7) verändert.Device according to one of Claims 1 to 3 wherein the means for changing the optical path (15) is a cylindrical lens which changes only one axis of the optical path of the sight beams (7). Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lichtquelle (5) als Laser ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, wherein the light source (5) is designed as a laser. Verfahren zum Vermessen des Profils der Lauffläche eines Reifens (12) mit einer Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren umfasst: den zu vermessenden Reifen (12) über die Vorrichtung zu rollen; mit der Beleuchtungseinrichtung (4) mindestens eine Lichtlinie auf die Lauffläche des zu vermessenden Reifens (12) zu projizieren; mit der Bildaufnahmeeinrichtung (18) jeweils wenigstens ein reflektiertes Bild der Lauffläche des Reifens (12) aufzunehmen; mindestens eine Lichtlinie in den aufgenommenen Bildern zu identifizieren; die aufgenommenen Bilder der mindestens einen Lichtlinie auszuwerten, um die Tiefe des Profils zu bestimmen.A method of measuring the tread profile of a tire (12) with a device according to any one of the preceding claims, the method comprising: to roll the tire (12) to be measured over the device; to project at least one line of light onto the tread of the tire (12) to be measured with the illumination device (4); each receiving at least one reflected image of the tread of the tire (12) with the image pickup device (18); identify at least one line of light in the captured images; evaluate the captured images of the at least one light line to determine the depth of the profile.

Images