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WO2017017371A1 - Procédé optimise d'analyse de la conformité de la surface d'un pneumatique - Google Patents

Procédé optimise d'analyse de la conformité de la surface d'un pneumatique Download PDF

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Publication number
WO2017017371A1
WO2017017371A1 PCT/FR2016/051941 FR2016051941W WO2017017371A1 WO 2017017371 A1 WO2017017371 A1 WO 2017017371A1 FR 2016051941 W FR2016051941 W FR 2016051941W WO 2017017371 A1 WO2017017371 A1 WO 2017017371A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
image
tire
interest
relief
characteristic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2016/051941
Other languages
English (en)
Inventor
Régis VINCIGUERRA
Steve Bourgeois
Alexandre Joly
Alexandre CHARIOT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Original Assignee
Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Michelin Recherche et Technique SA Switzerland, Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA filed Critical Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Priority to EP16760124.4A priority Critical patent/EP3329460A1/fr
Priority to CN201680043971.1A priority patent/CN107851314A/zh
Priority to US15/741,378 priority patent/US10346971B2/en
Publication of WO2017017371A1 publication Critical patent/WO2017017371A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G06T7/001—Industrial image inspection using an image reference approach
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/30—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration
    • G06T7/33—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration using feature-based methods
    • G06T7/337—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration using feature-based methods involving reference images or patches
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/90—Determination of colour characteristics
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10024—Color image
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection

Definitions

  • the invention relates generally to the field of tire manufacturing, and is more particularly in the context of tire appearance control operations in progress or at the end of the manufacturing process, in order to determine the conformity of said tires with respect to control references.
  • the methods used to perform these treatments consist, as a rule, in comparing an image in two or preferably in three dimensions of the surface of the tire to be inspected, with a reference image in two and preferably in three dimensions of the surface of said tire.
  • One of the steps of this process is, in a known manner, to acquire the three-dimensional image of the surface of the tire, using, for example, means based on the principle of optical triangulation, for example a 2D sensor coupled to a laser-type lighting source.
  • the two-dimensional image is obtained using the same capture means and then consists of a simple photograph of the surface.
  • This two-dimensional image can also be obtained by any means of acquisition of the linear camera type or calculated at the same time as the three-dimensional image in the case of optical triangulation from the intensity of the laser line projected on the tire.
  • the image of the tire surface is formed by the set of digital data from the capture of the three-dimensional and two-dimensional image.
  • This data from the sensor is transmitted to a processor whose memory contains code instructions able, when executed, to process very large data volumes.
  • the following steps consist in carrying out a number of pre-treatments making it easier to use the data forming the image of the surface of the tire.
  • the process continues to recalibrate the image of the raised surface of the tire to be inspected with the image of the reference relief surface.
  • This step proves particularly complex because of the local deformations generated by the release of the stresses at the outlet of the baking mold.
  • This reference image can be derived from a CAD model, or from a model that was used to design the mold from which the tire, or even a reference tire considered as free of anomalies.
  • the publication WO2009077539 proposes to determine an affine transformation by seeking the coincidence of previously identified characteristic points on the surface of the tire to be inspected and on the reference surface.
  • the publication WO2012 / 052300 proposes a method of registration of the patterns of a tread by matching the sequenced basic patterns in a known manner by using the basic patterns comprising a wear indicator forming a characteristic and easily identifiable image.
  • the process ends using numerical methods of inspection and troubleshooting, or by simply comparing the image of the tire to be inspected with the reference image.
  • the publication WO2013 / 045593 proposes a method for processing two-dimensional images of smooth surfaces by morphological analysis.
  • the publication WO2012 / 143197 focuses more particularly on the treatment of non-measurement points generated by the shadow zones formed by the vents.
  • the applications FR1462901 or FR1462898 not yet published, propose algorithms for detection and analysis of conformity of the striations present on the surface of the tire sidewall which are less demanding in computation time than traditional methods by Fourier transformation or by analysis. of the three-dimensional image.
  • the object of the invention is to make a contribution that makes it possible to reduce the calculation time required for the inspection of tires at the end of the manufacturing process by allowing the identification of distinct areas of interest on which algorithms are used. specific will be used.
  • the method of inspecting a surface of a tire to be inspected by comparison with a reference surface of a reference tire, said surfaces comprising markings or elements in relief is characterized in that the stages in which:
  • an image of the relief of the surface of a reference tire taken from the manufacture and considered as being in conformity which image is formed by a two-dimensional image in gray level or in color, and a three-dimensional image in gray level in which at each point of the image is assigned a gray level value proportional to the topographic elevation of this point.
  • an interaction of an operator with said processor is carried out by parameterizing the main characteristics and mapping the reference surface of the reference tire by cutting the image of the reference surface of the reference tire into a plurality of zones; distinct interests, each of the zones of interest comprising a characteristic shape or relief, the zones of interest being separated by boundaries, and each of the previously identified zones of interest is assigned one or more selected registration and control algorithms. in a collection of algorithms previously constituted and stored in a memory of said processor,
  • said processor performs, by executing the coded instructions, the operations in which:
  • the method thus provides, in a preparatory manner, a long and sometimes complex parameterization of the reference envelope, so as to define the most optimal parameters forming the main characteristics of the areas of interest of the reference tire, and to choose carefully the algorithm or algorithms best suited for each of these areas of interest.
  • the invention therefore makes it possible, for a given computing power of the processor, to reduce the calculation time necessary for estimating the conformity of an envelope during the control phase, and to make it possible to carry out this control at a compatible rate. with the rhythm of industrial manufacturing.
  • a surface of the tire is here understood to mean a surface formed by all or part of the surfaces formed by the inner surface, or by the external surface of the tire comprising the sidewall, the shoulders, the bead or the tread. It goes without saying that when the reference surface of the reference tire represents only a part of the tire surface such as the sidewall, the tread or the inner part, the surface to be inspected of the tire to be inspected represents the surface on which the tire is to be inspected. an identical part of the tire is respectively the sidewall, the tread or the inner part.
  • the pretreatment of the acquired image comprises one or more treatments chosen from the following algorithms
  • the parameterization of the main characteristics of the reference tire comprises data selected from the following characteristics: o a sum of the value of the gray levels of the columns and lines of the raw or filtered three-dimensional image, forming a one-dimensional signature,
  • the collection of registration algorithms comprises at least one registration method for registering the relief of an area of interest of the reference surface with the relief of the area of interest of the surface to be inspected.
  • the registration method is chosen, in order of increasing complexity, from one or more of the following methods:
  • the collection of algorithms includes first level algorithms based on analyzes such as the comparison of the contours of characteristic images, the comparison of geometric measurements between characteristic points, the comparison of geometric moments.
  • control algorithms comprises at least one specific method for analyzing the areas of interest in which the characteristic relief is formed by one or more alphanumeric characters.
  • control algorithms comprises at least one specific method for analyzing the areas of interest in which the characteristic relief is formed by streaks.
  • the collection of control algorithms comprises at least one specific method for analyzing the areas of interest in which the characteristic relief is smooth.
  • the collection of control algorithms comprises at least one specific method for analyzing the areas of interest in which the characteristic relief is formed by a removable wafer.
  • the collection of control algorithms comprises at least one specific method for analyzing the areas in which the characteristic relief comprises a vent.
  • the collection of control algorithms comprises at least one specific method for analyzing the areas of interest in which the characteristic relief is formed by the tread.
  • control algorithms comprises at least one specific method for analyzing the areas in which the characteristic relief comprises a wear indicator.
  • control algorithms comprises at least one specific method for analyzing the areas in which the characteristic relief comprises texture.
  • the invention finally comprises a computer program comprising code instructions adapted, when executed on a computer, to control the implementation of the steps of the above method.
  • Figure 1 schematically shows the coordinate change operation performed during pretreatment of the image of the surface.
  • FIG. 2 schematically represents the operation of flattening the image made during the pretreatment of the image of the surface.
  • Figure 3 illustrates an angular registration operation performed during pretreatment of the image of the surface.
  • FIG. 4 schematically shows a search and a matching of the characteristic points.
  • Figures 5 and 6 illustrate the shape and positioning of a mapping on a sidewall of a tire.
  • Fig. 7 is a schematic view of a tread formed from the juxtaposition of elements having basic patterns.
  • the image of the tire surface may be a two-dimensional image, similar to a photograph, and representative of the appearance of the surface. This image can be a black and white or color image. It reflects the color or the level of gray as well as the shine.
  • the acquisition of the topographic image of the flank surface can be performed according to the conventional stereovision technique, in which it is proposed to use two separate cameras dedicated to acquisition of terrain data.
  • the two cameras are positioned to take a shot of the surface to be inspected at different angles of view.
  • the three-dimensional coordinates of the point of the surface are then calculated by triangulation, determining, after calibration of the cameras, the angles of views different from this point of the surface seen by the two cameras.
  • a scattered point cloud is then obtained in the three-dimensional space and representative of the surface of the flank.
  • a device capable of making two shots simultaneously in a single rotation of the tire is described by way of example in the publication WO 2009/077534.
  • the raw data of the two-dimensional image and the three-dimensional image which together form the image of the tire surface, and which are obtained by the acquisition system, are then transmitted to a processor containing the coded instructions which, when they are executed by said processor, make it possible to implement the different steps of the method.
  • a number of image preprocessing operations are generally performed.
  • the development of this pretreatment is done by an operator interacting with the processor, using the digital data from the reference image of the reference tire.
  • the operator can use data previously input into the processor memory such as CAD design data. associated with the tire being processed, as well as specific algorithms whose processing steps are not within the scope of the present invention.
  • This first work makes it possible to determine a set of main characteristics related to the particular dimension of the tire. These main characteristics are intended to be reused by the processor to perform the pretreatment or execute the control algorithms of each of the envelopes to inspect.
  • the pretreatment may comprise a first operation which consists in recalibrating the two-dimensional image, so as to correct the shadow zones generated by the variations of illumination during the shooting, or the deformations related to the optical system, and which are specific to the acquisition system used. These shadows or deformations are reproduced at each shot.
  • the operator will then determine the compensations to be made and record these compensations in the main characteristics of the dimension, so as to apply the same compensations to all the tires to inspect the same dimension as the reference tire.
  • the three-dimensional image is also reworked.
  • the three-dimensional coordinates x, y, z of surfaces is analyzed to be expressed in an orthonormal coordinate system OX, OY, OZ in which the axis OZ is substantially coincident with the axis of rotation of the tire. It is then easy to convert the x, y, z coordinates by projection in the plane OXY and to change the Cartesian coordinates x, y in the plane OXY into polar coordinates of type p, ⁇ , as illustrated in FIG.
  • the average profile of the curvature of the surface in a radial plane is determined by projecting all the points in the plane formed by the axes OZ and OX ', as illustrated in FIG. 2, which corresponds to a projection in a radial plane.
  • the shape of the average radial profile will be given by the shape of the point cloud in this radial plane, from which we can extract a mean curve by averaging the values in a direction OZ.
  • the surface obtained by deploying again this average radial profile corresponds substantially to the surface of the tire on which there would be no marking in relief.
  • Flattening can also be done by following the profile of the surface according to a determined pattern, for example a line in which the value of p is constant, and by detecting the localized variations of the profile, significant of the embossed markings present on said area. The juxtaposition of these lines also gives a flat surface on which only the relief elements appear.
  • this average profile is recorded in the list of main characteristics of the dimension, in order to be reused for the flattening of the tires to be inspected.
  • the operator At the next stage of his work, the operator, always interacting with the processor, draws up a map of the surface and determines the limits of the different areas of interest. It then assigns to each of these areas of interest the specific registration and control algorithms best suited to the specific characteristics of these areas, as illustrated in Figure 5. This determination can be automated, for example if the data of CAD design of the mold used to bake the tire, are available.
  • the resetting strategy consists in using data of increasing complexity based on information initially derived from a one-dimensional signature of the image, then the three-dimensional image and, if necessary, the three-dimensional image of the tire surface. This strategy makes it possible to graduate the complexity of the data / algorithms used, in parallel with a reduction in the areas concerned:
  • the one-dimensional signature is adapted to treat the whole surface
  • the three-dimensional images make it possible to treat areas of very homogeneous or little relief interest
  • the three-dimensional images make it possible to register areas of interest comprising important reliefs and varied.
  • a simple way of proceeding consists in making a one-dimensional signature of the reference image by summing raw data formed by the value of the gray levels of the pixels of a line of the image. two-dimensional image or preferably of the three-dimensional image of this reference tire. We then obtain a 1D curve.
  • a second signature is obtained and, by sliding the two signatures over each other so as to match them, a value of the circumferential offset to be obtained is obtained. angularly matching the image of the tire to be inspected angularly with the image of the reference tire.
  • a similar operation can be performed by summing the values of the gray levels, raw or filtered, of a column when it is necessary to perform a registration in the radial direction.
  • the radial and circumferential signatures 1D, raw or filtered, of the reference tire are then part of the main characteristics.
  • this first one-dimensional registration which is generally carried out during the pretreatment phase, makes it possible to project the map on the surface of the tire to be inspected to define the corresponding zones, and to apply to these zones the algorithm of registration and control predefined by the operator and corresponding best to the specificities of the relief of the zone.
  • Another more complex registration operation this time using the two-dimensional image of the tire surface, consists in determining in the image of reference of the reference tire, a few easily detectable characteristic points so as to be able to match them with the same reference points of the surface to be inspected of the tire to be inspected as illustrated in FIG. 4.
  • the characteristic points may be replaced by the characteristic relief contours, forming characteristic thumbnails, and which are portions of the two-dimensional image of the area of interest considered.
  • This mapping operation can be used for the registration of the entire surface but preferably applies within a particular area of interest which may have been previously determined by a one-dimensional angular registration step, in order to allow the use of simple local transformations of the translations type.
  • ABCU circumferentially juxtaposed elements
  • the wear indicators present on the image of the tread of the tire to be inspected are identified. Then, the wear indicators are grouped by subsets corresponding to the basic pattern comprising wear indicators and the characteristic point of each of these subassemblies is determined. A sequence of distances is then determined by calculating the distances between the characteristic points of each of the subsets of wear indicators identified on the surface of the tread to be inspected, and this sequence of distances is made to coincide with the known sequence. distances between the characteristic points of the basic patterns. Finally, it is projected on the surface to be inspected the shape of the boundary between the elements according to the known sequence of positioning of said elements.
  • the sequence of distances between the characteristic points of the basic motifs of the sculpture is one of the main characteristics.
  • a registration algorithm of this type is described by way of example in the publication WO 2012 052300.
  • the control algorithm of the tread can then be performed by comparing the three-dimensional surface of the three-dimensional image of the tread surface of the tire to be inspected with the image of the three-dimensional surface of the tread of the reference tire.
  • the zones of interest Zi Z12, Zi 3 , Zi 4 and Zi 5 of the figure are zones of interest arranged on the sidewall of the tire and containing reliefs similar to drawings for which specific registration and control algorithms have been developed.
  • the purpose of these registration and control algorithms is to match, in the most accurate way possible, the three-dimensional surface of the envelope to be inspected and the three-dimensional surface of the reference envelope, so as to be able to determine, by difference , molding anomalies. It is therefore necessary to carry out a controlled deformation of the surface to be inspected to take account of very slight changes in position generated by the release of the stresses at the moment of demolding, as has already been mentioned.
  • Another way to proceed is to search, iteratively, for an affine transformation function comprising a homothety whose ratio has an absolute value other than 1.
  • This transformation function is applied to the characteristic points of the reference surface, so that the value representing the sum of the distances between each of the characteristic points of the reference surface, transformed using the transformation function, and the points of the surface to be inspected that are matched to them, is minimal.
  • the characteristic points chosen by the operator to perform these precise readjustments are integrated in the main characteristics of the reference tire, and stored in the memory of the processor.
  • Zones of interest Z 2 , Z 3 , Z 4 are particular zones containing a vent.
  • the vents also called teats, are caused by venting devices placed in the mold to promote the flow of occluded gases at the time of molding.
  • Each mold has a venting system of its own.
  • vents cause shadow areas, and therefore measurement anomalies around the surface where they are implanted.
  • a specific algorithm allows to reconstruct the surface, usually smooth, around the foot of the vent.
  • the algorithm searches the areas of the surface comprising pixels whose gray level value is below a given threshold, and determines the boundaries of a bounding box. Within the bounding box and for a given line secant of the zone containing pixels whose gray level value is less than a given threshold, each of said pixels is assigned a gray level value equal to the average value of gray level of a set formed by the pixels of a reference segment belonging to said line, and placed close to the zone considered.
  • a reference segment is arranged on the side of the main axis of said zone corresponding to the angular sector forming a positive angle with the direction of the shadow area, and assigning the average gray level value of the pixels of the reference segment to all the pixels of the line containing said reference segment and lying between the middle of the reference segment and the intersection of said pixel line with the contour of the foot of the vent.
  • the areas of interest Z 6 , Z 7 , Z 8 , Z 9 , Z 0 , Zn are zones containing one or more alphanumeric characters.
  • OCR optical character recognition
  • zones such as the zone of interest Z 6
  • the markings they comprise are formed by removable plates inserted in the mold. These pads are changed daily or weekly, and may vary in alignment with the mold surface. This results in localized variations of relief subject to special tolerancing.
  • the undulations of the surface are not precisely described.
  • the specific algorithms allowing the analysis of the conformity of these zones of striations are based on the use of the tools of the morphological analysis of the two-dimensional or three-dimensional image of the surface of the tire. These algorithms provide for determining at least one dilation of a basic representation comprising a streak zone so as to obtain an expanded representation, and to determine at least one erosion of the basic representation so as to obtain an eroded representation, and to determine a difference between the dilated representation and the eroded representation so as to obtain a difference representation showing the anomalies.
  • These dilations and erosions use structuring elements whose size and orientation must be adjusted according to the size and orientation of the streaks.
  • the operator therefore adapts the parameters of the structuring elements to the ridges of each of the striation zones of the reference tire and records these main characteristics in the memory of the processor for each of the zones considered.
  • Zone of interest Z19 is a smooth zone in which no relief is supposed to be present.
  • the anomalies present on these surfaces may be localized molding defects or hollow variations caused by localized deformations of the carcass reinforcement ply, or else detectable spots because of the highlighting they cause.
  • control algorithms particularly adapted to these surfaces have been developed to control compliance.
  • a first specific control algorithm is described for example in the publication WO2012 / 156262. This control algorithm is based on the analysis of the three-dimensional gray-scale image of the surface.
  • steps are taken in which, using linear structuring elements of successively increasing sizes and oriented in the circumferential direction, a series of morphological openings of the image of the surface of the surface is made. pneumatic. Subtracting from the value of the image obtained after morphological opening with a given structuring element, the value of the image obtained after morphological opening with the structuring element of immediately smaller size so as to obtain a succession of flattened images by difference, by initializing the procedure by subtracting the image obtained using the structuring element of smaller size. Finally, the images flattened by difference are thresholded to obtain binary images, and the set-up union of the values of each of the binary images is done to obtain a final binary image, in which only the marking patterns appear in relief. .
  • the disjoint patterns are identified in the binary image of the surface, and the image of the bulge of said surface, in which the relief markings are made, is determined by difference with the starting image of the tire surface. have been removed and where only the localized deformations of the surface mentioned above remain.
  • this type of algorithm can also be used for the determination of the average radial profile for performing the flattening during the preprocessing phase.
  • Another control algorithm is also based on the analysis of the texture of the three-dimensional image of the surface and also uses the tools of morphological analysis.
  • a specific algorithm of this type is described for example in the publication WO 2013/045593. According to this publication, via factorial spaces in which the data are formed by morphological filters and the variables are formed by the multivariate images of the tire surface with previously identified anomalies, the most suitable series of morphological filters are determined. to highlight said anomalies. These series of filters are then applied to the image of the tire to be inspected and, using a classifier, the presence of these anomalies is detected.
  • an image of the orientation of the elevation gradients of the surface in which is assigned to each point of the image a a gray level value proportional to the angle formed with a direction given by the projection in the plane of the image of a non-zero standard vector substantially corresponding, at this point, to the gradient vector tangent to the surface and oriented in the direction of the steepest slope.
  • a filtered image of the orientations is then determined by transforming the image of the orientation of the elevation gradients with the aid of a digital filter able to select the areas comprising structures similar to a reference image of the orientation. elevation gradients of steeper slope of a blister.
  • This reference image of the orientation of steepest elevation gradients of a blister that is in the form of a circumferential grayscale gradient is then considered a major feature of the dimension, and stored in the processor memory.
  • the operator can then choose to have the processor execute this specific algorithm in all the zones or only on certain specific zones that are more sensitive to the appearance of these air inclusions.
  • first level algorithms Of all the specific control algorithms made available to the operator and stored in the processor memory, some may be considered first level algorithms. These particular algorithms are not very greedy in terms of computation time and make it possible to quickly identify if the zone in which they are implemented includes an element that can give rise to doubt about the presence of a defect. It is then wise to implement these so-called first-level algorithms and to decide, depending on the result obtained, whether or not it is appropriate to launch one of the specific algorithms that is more resource-intensive.
  • contour of the reference image present in the area of interest of the reference tire may also prove to be a valuable aid .
  • the contour of the images can be obtained, in known manner, from the two-dimensional image or the three-dimensional image of the surface.
  • the shape of the contours, the geometric moments, the geometrical measurements, the characteristic points of the reliefs of the reference tire, are considered as main characteristics and recorded in the memory of the processor.
  • the set of specific or reduced registration and control algorithms form a collection of algorithms which is also stored in the memory of the processor.
  • an enriched base is obtained in which each zone of interest of the tire is associated with one or more algorithms of the tire. calibration and control characteristics for which the choice of the main characteristics is determined.
  • the processor then automatically implements the specific registration and control algorithms defined for each zone using the main characteristics assigned to these algorithms and previously stored as explained above.
  • the set formed by the image of the reference surface of the reference tire, the main characteristics, the mapping with the optimal principle of registration associated with it, and the choice of registration and control algorithms to implement for each of the areas of interest, is the basic model for optimally performing control of a tire to be inspected from the same mold as the reference tire.
  • This basic model must be adapted every time an intervention such as the drilling of a vent or the change of a plate, is performed on the mold.
  • this basic model can easily be adapted to serve as a basic model for a reference tire from a different mold of the same dimension.

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Abstract

Procédé d'inspection d'une surface d'un pneumatique dans laquelle on met en œuvre les étapes au cours desquelles; on capture une image du relief du flanc d'un pneumatique de référence à l'aide d'un système d'acquisition, et on transmet les données obtenues à un processeur, on réalise, par interaction d'un opérateur avec ledit processeur, un paramétrage des caractéristiques principales, et une cartographie du flanc du pneumatique de référence par découpage de l'image de la surface du flanc du pneumatique de référence en plusieurs zones d'intérêt distinctes et on affecte à chacune des zones d'intérêt un algorithme de contrôle et de recalage spécifique, on capture, une image d'un pneumatique à inspecter, de façon automatique, on effectue les opérations au cours desquelles, après avoir réalisé un prétraitement de l'image, on superpose la cartographie sur l'image dudit pneumatique à inspecter, et on met en œuvre les algorithmes de contrôle et de recalage spécifiques à chacune des zones d'intérêt du pneumatique pour en déterminer la conformité.

Description

Procédé optimisé d'analyse de la conformité de la surface d'un pneumatique
L'invention concerne de manière générale le domaine de la fabrication des pneumatiques, et s'inscrit plus particulièrement dans le cadre des opérations de contrôle de l'aspect des pneumatiques en cours ou en fin du processus de fabrication, dans le but de déterminer la conformité desdits pneumatiques par rapport à des références de contrôle.
Les moyens industriels de contrôle automatique des pneumatiques développés par les manufacturiers et destinés notamment à assister les opérateurs chargés du contrôle visuel, font largement appel à des techniques de traitement d'image.
Les procédés employés pour effectuer ces traitements consistent, en règle générale, à comparer une image en deux ou préférentiellement en trois dimensions de la surface du pneumatique à inspecter, avec une image de référence en deux et préférentiellement en trois dimensions de la surface dudit pneumatique.
Une des étapes de ce processus a pour objet, de manière connue, d'acquérir l'image en trois dimensions de la surface du pneumatique, à l'aide par exemple, de moyens basés sur le principe de la triangulation optique, mettant par exemple en œuvre un capteur 2D couplé à une source d'éclairage de type laser. L'image en deux dimensions est obtenue à l'aide des mêmes moyens de capture et consiste alors en une simple photographie de la surface.
Cette image en deux dimensions peut également être obtenue par tout moyen d'acquisition de type caméra linéaire ou calculée en même temps que l'image en trois dimensions dans le cas de la triangulation optique à partir de l'intensité de la raie laser projetée sur le pneumatique.
L'image de la surface du pneumatique est formée par l'ensemble des données numériques provenant de la capture de l'image tridimensionnelle et bidimensionnelle. Ces données issues du capteur sont transmises à un processeur dont la mémoire contient des instructions de code aptes, lorsqu'elles sont exécutées, à traiter des volumes de données très importants.
Les étapes suivantes consistent à réaliser un certain nombre de prétraitements permettant de faciliter l'usage des données formant l'image de la surface du pneumatique.
La poursuite du processus prévoit de recaler l'image de la surface en relief du pneumatique à inspecter avec l'image de la surface en relief de référence. Cette étape s'avère particulièrement complexe en raison des déformations locales engendrées par la libération des contraintes en sortie du moule de cuisson. Cette image de référence peut être issue d'un modèle type CAO, ou d'un modèle ayant servi à la conception du moule dont est issu le pneumatique, ou bien encore d'un pneumatique de référence considéré comme exempt d'anomalies.
Ainsi, la publication WO2009077539 propose de déterminer une transformation affine en recherchant la mise en coïncidence de points caractéristiques préalablement identifiés sur la surface du pneumatique à inspecter et sur la surface de référence.
La publication WO2012/055748 s'appuie sur l'utilisation des propriétés particulières des surfaces B-splines pour mettre localement en coïncidence lesdits points caractéristiques.
La publication WO2012/052300 propose un procédé de recalage des motifs d'une bande de roulement par mise en coïncidence des motifs de base séquencés de manière connue en utilisant les motifs de base comportant un témoin d'usure formant une imagette caractéristique et facilement identifiable.
Le processus se termine en utilisant des méthodes numériques d'inspection et de recherche d'anomalies, ou en comparant tout simplement l'image du pneumatique à inspecter avec l'image de référence.
La publication WO2013/045593, propose un procédé de traitement des images en deux dimensions des surfaces lisses par analyse morphologique. La publication WO2012/143197 s'intéresse plus particulièrement au traitement des points de non mesure engendrés par les zones d'ombre formées par les évents. Les demandes FR1462901 ou FR1462898, non encore publiées, proposent des algorithmes de détection et d'analyse de conformité des stries présentes sur la surface du flanc du pneumatique qui sont moins gourmandes en temps de calcul que les procédés traditionnels par transformation de Fourier ou par analyse de l'image tridimensionnelle.
On observe toutefois que ces outils, donnent de bons résultats pour l'analyse des éléments en relief spécifiques de la surface du pneumatique tels que les dessins ou les zones de texte, ou encore les sculptures, les évents engendrés par les moyens d'éventation du moule, les zones lisses, les stries ou les zones de textes apparaissant sur des plaquettes amovibles.
Tous ces algorithmes présentent la particularité d'être consommateurs de temps de calcul, en particulier s'ils sont déployés sur l'ensemble de la surface du pneumatique à inspecter.
L'invention a pour objet d'apporter une contribution permettant d'alléger les temps de calcul nécessaires pour l'inspection des pneumatiques en fin de ligne du processus de fabrication, en permettant l'identification de zones d'intérêt distinctes sur lesquelles des algorithmes spécifiques seront utilisés. Selon l'invention, le procédé d'inspection d'une surface d'un pneumatique à inspecter par comparaison avec une surface de référence d'un pneumatique de référence, lesdites surfaces comprenant des marquages ou des éléments en relief, se caractérise en ce qu'on met en œuvre les étapes au cours desquelles:
à l'aide d'un système d'acquisition, on capture une image du relief de la surface d'un pneumatique de référence prélevé dans la fabrication et considéré comme conforme, laquelle image est formée par une image bidimensionnelle en niveau de gris ou en couleur, et une image tridimensionnelle en niveau de gris dans laquelle à chaque point de l'image est affectée une valeur de niveau de gris proportionnelle à l'élévation topographique de ce point., et on transmet les données obtenues à un processeur contenant dans sa mémoire des instructions codées qui, lorsqu'elles sont exécutées, permettent de réaliser les étapes du procédé,
on réalise, par interaction d'un opérateur avec ledit processeur un paramétrage des caractéristiques principales, et une cartographie de la surface de référence du pneumatique de référence par découpage de l'image de la surface de référence du pneumatique de référence en plusieurs zones d'intérêt distinctes, chacune des zones d'intérêt comprenant une forme ou un relief caractéristique, les zones d'intérêt étant séparées par des frontières, et on affecte à chacune des zones d'intérêt préalablement identifiée un ou plusieurs algorithme de recalage et de contrôle choisis dans une collection d'algorithmes préalablement constituée et stockée dans une mémoire dudit processeur,
on capture, à l'aide dudit système d'acquisition, une image du relief de la surface à inspecter d'un pneumatique à inspecter issu d'un même moule que le pneumatique de référence, et distinct de ce pneumatique de référence, et on transmet les données obtenues au processeur,
de façon automatique, et sur la base des caractéristiques principales préalablement définies et enregistrées dans la mémoire du processeur, ledit processeur effectue, en exécutant les instructions codées, les opérations au cours desquelles :
o on réalise au moins un prétraitement de l'image acquise,
o on superpose ladite cartographie sur l'image de la surface à inspecter dudit pneumatique à inspecter de manière à déterminer les zones d'intérêt du pneumatique à inspecter
o on met en œuvre les algorithmes de recalage et de contrôle spécifiques à chacune des zones d'intérêt du pneumatique à inspecter, pour en déterminer la conformité. Le procédé prévoit ainsi de réaliser, à titre préparatoire, un paramétrage long et parfois complexe de l'enveloppe de référence, de manière à définir les paramètres les plus optimaux formant les caractéristiques principales des zones d'intérêt du pneumatique de référence, et de choisir avec soin le ou les algorithmes les mieux adaptés pour chacune de ces zones d'intérêt.
Ce travail préalable permet de ne mettre en œuvre, pendant la phase d'inspection en marche courante, que les traitements les mieux adaptés au recalage puis au contrôle d'une zone d'intérêt particulière. Ces traitements sont choisis pour être peu complexes et particulièrement performants, principalement lorsqu'ils sont appliqués à des zones homogènes, au sens des caractéristiques de la zone d'intérêt concernée.
L'invention permet donc, pour une puissance de calcul donnée du processeur, de réduire le temps de calcul nécessaire pour l'estimation de la conformité d'une enveloppe pendant la phase de contrôle, et de permettre de réaliser ce contrôle à une cadence compatible avec le rythme de la fabrication industrielle.
On entend ici par une surface du pneumatique une surface constituée par tout ou partie des surfaces formées par la surface intérieure, ou par la surface extérieure du pneumatique comprenant le flanc, les épaules, le bourrelet, ou encore la bande de roulement. Il va de soi que lorsque la surface de référence du pneumatique de référence représente une partie seulement de la surface du pneumatique telle que le flanc, la bande de roulement ou la partie intérieure, la surface à inspecter du pneumatique à inspecter représente la surface située sur une partie identique du pneumatique soit respectivement le flanc, la bande de roulement ou la partie intérieure.
Le procédé selon l'invention peut aussi comprendre isolément ou en combinaison les caractéristiques suivantes :
- le prétraitement de l'image acquise comprend un ou plusieurs traitements choisis parmi les algorithmes suivants
o une mise à plat du profil radial de la surface.
o la conversion des coordonnées polaires exprimées par rapport à l'axe de rotation du pneumatique de l'image de la surface du flanc du pneumatique en coordonnées cartésiennes,
o des corrections liées aux défauts du système optique réalisant l'acquisition tels que la correction des déformations optiques localisées ou la correction des zones d'ombre.
le paramétrage des caractéristiques principales du pneumatique de référence comprend des données choisies parmi les caractéristiques suivantes : o une somme de la valeur des niveaux de gris des colonnes et des lignes de l'image tridimensionnelle brute ou filtrée, formant une signature unidimensionnelle,
o une courbure moyenne du flanc,
o une forme du contour d'un relief caractéristique présent dans une zone d'intérêt donnée, formant des imagettes caractéristiques en deux dimensions,
o un ou plusieurs points caractéristiques d'un relief caractéristique présent dans une zone d'intérêt,
o un moment géométrique,
o une ou plusieurs mesures géométriques entre les points caractéristiques telles que des distances ou des angles,
o une réponse à un opérateur morphologique sur la base d'un élément structurant de forme et d'orientation données,
o une image de référence de l'orientation des gradients d'élévation de plus forte pente d'une soufflure,
o des filtres morphologiques et des réponses à des caractérisations de type texture.
la collection d'algorithmes de recalage comprend au moins un procédé de recalage pour mettre en coïncidence le relief d'une zone d'intérêt de la surface de référence avec le relief de la zone d'intérêt de la surface à inspecter.
le procédé de recalage est choisi, par ordre de complexité croissante, parmi un ou plusieurs des procédés suivant :
o mise en correspondance de signatures unidimensionnelles et recalage angulaire,
o mise en correspondance de points caractéristiques,
o mise en correspondance d'imagettes caractéristiques,
o mise en correspondance de reliefs en trois dimensions,
la collection d'algorithmes comprend des algorithmes de premier niveau fondés sur des analyses telles que la comparaison des contours des imagettes caractéristiques, la comparaison des mesures géométriques entre les points caractéristiques, la comparaison des moments géométriques.
la collection d'algorithmes de contrôle comprend au moins un procédé spécifique pour analyser les zones d'intérêt dans lesquelles le relief caractéristique est formé par un ou plusieurs caractères alphanumériques.
la collection d'algorithmes de contrôle comprend au moins un procédé spécifique pour analyser les zones d'intérêt dans lesquelles le relief caractéristique est formé par des stries.
la collection d'algorithmes de contrôle comprend au moins un procédé spécifique pour analyser les zones d'intérêt dans lesquelles le relief caractéristique est lisse. la collection d'algorithmes de contrôle comprend au moins un procédé spécifique pour analyser les zones d'intérêt dans lesquelles le relief caractéristique est formé par une plaquette amovible.
la collection d'algorithmes de contrôle comprend au moins un procédé spécifique pour analyser les zones dans lesquelles le relief caractéristique comprend un évent. la collection d'algorithmes de contrôle comprend au moins un procédé spécifique pour analyser les zones d'intérêt dans lequel le relief caractéristique est formé par la bande de roulement.
la collection d'algorithmes de contrôle comprend au moins un procédé spécifique pour analyser les zones dans lesquelles le relief caractéristique comprend un témoin d'usure.
- la collection d'algorithmes de contrôle comprend au moins un procédé spécifique pour analyser les zones dans lesquelles le relief caractéristique comprend de la texture.
L'invention comprend enfin un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code aptes, lorsqu'il est exécuté sur un ordinateur, à commander la mise en œuvre des étapes du procédé ci-dessus.
L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures annexées, qui sont fournies à titre d'exemples et ne présentent aucun caractère limitatif, dans lesquelles :
La figure 1 représente de manière schématique l'opération de changement de coordonnées réalisée pendant le prétraitement de l'image de la surface.
la figure 2 représente de manière schématique l'opération de mise à plat de l'image réalisée pendant le prétraitement de l'image de la surface.
La figure 3 illustre une opération de recalage angulaire réalisée pendant le prétraitement de l'image de la surface.
- La figure 4 représente de manière schématique une recherche et un appariement des points caractéristiques.
Les figures 5 et 6 illustrent la forme et le positionnement d'une cartographie sur un flanc d'un pneumatique.
La figure 7 représente une vue schématique d'une bande de roulement formée de la juxtaposition d'éléments ayant des motifs de base. Comme cela a été évoqué ci-dessus, l'image de la surface du pneumatique, peut être une image bidimensionnelle, similaire à une photographie, et qui est représentative de l'apparence de la surface. Cette image peut être une image en noir et blanc ou en couleur. Elle reflète la couleur ou le niveau de gris ainsi que la brillance.
On obtient alors un ensemble de points, ou pixels, disposés dans un plan, dont le niveau de gris correspond à la lumière renvoyée par la surface du pneumatique.
Outre les techniques basées sur de la triangulation optique, l'acquisition de l'image topographique de la surface du flanc peut s'opérer selon la technique de stéréovision classique, dans laquelle il est proposé d'utiliser deux caméras séparées et dédiées à l'acquisition des données relatives au relief. Les deux caméras sont positionnées de manière à réaliser une prise de vue de la surface à inspecter selon des angles de vue différents. Toujours selon cette technologie, il convient, après l'étape d'acquisition des images en deux dimensions provenant des deux caméras, de mettre en correspondance ces images de manière à associer à un point donné de la surface à inspecter les points images formés dans chacune des images réalisées par chacune des caméras . Les coordonnées en trois dimensions du point de la surface sont alors calculées par triangulation, en déterminant, après calibrage des caméras, les angles de vues différents de ce point de la surface vu par les deux caméras.
On obtient alors un nuage de points répartis dans l'espace à trois dimensions et représentatifs de la surface du flanc.
Un dispositif apte à réaliser les deux prises de vues simultanément en une seule rotation du pneumatique est décrit à titre d'exemple dans la publication WO 2009/077534.
Les données brutes de l'image bidimensionnelle et de l'image tridimensionnelle qui forment ensemble l'image de la surface du pneumatique, et qui sont obtenues par le système d'acquisition, sont alors transmises à un processeur contenant les instructions codées qui, lorsqu'elles sont exécutées par ledit processeur, permettent de mettre en œuvre les différentes étapes du procédé.
Pour faciliter la mise en œuvre des traitements ultérieurs, on réalise en règle générale un certain nombre d'opérations de prétraitement de l'image. La mise au point de ce prétraitement se fait par un opérateur interagissant avec le processeur, en utilisant les données numériques issues de l'image de référence du pneumatique de référence
Pour réaliser ce prétraitement, l'opérateur peut faire appel à des données préalablement introduites dans la mémoire du processeur telles que des données de conception CAO associées au pneumatique en cours de traitement, ainsi qu'à des algorithmes spécifiques dont les étapes de traitement ne font pas partie du champ de la présente invention.
Ce premier travail permet de déterminer un jeu de caractéristiques principales liées à la dimension particulière du pneumatique. Ces caractéristiques principales ont pour vocation à être réutilisées par le processeur pour réaliser le prétraitement ou exécuter les algorithmes de contrôle de chacune des enveloppes à inspecter.
Le prétraitement peut comprendre une première opération qui consiste à recalibrer l'image bidimensionnelle, de manière à corriger les zones d'ombre engendrées par les variations d'éclairage pendant la prise de vue, ou encore les déformations liées au système optique, et qui sont spécifiques au système d'acquisition utilisé. Ces zones d'ombre ou ces déformations se reproduisent à chaque prise de vue.
Lors de l'analyse de l'image du pneumatique de référence, l'opérateur va alors déterminer les compensations à effectuer et enregistrer ces compensations dans les caractéristiques principales de la dimension, de manière à appliquer les mêmes compensations à l'ensemble des pneumatiques à inspecter de la même dimension que le pneumatique de référence.
Pour des raisons de commodité l'image tridimensionnelle est également retravaillée.
On s'arrange pour que les coordonnées en trois dimensions x, y, z de surfaces à analyser soient exprimées dans un repère orthonormé OX, OY, OZ dans lequel l'axe OZ est sensiblement confondu avec l'axe de rotation du pneumatique. Il est alors aisé de convertir les coordonnées x, y, z par projection dans le plan OXY et de changer les coordonnées cartésiennes x, y dans le plan OXY en coordonnées polaires de type p, Θ, comme cela est illustré à la figure 1 .
On procède également à ce que l'on appelle communément une mise à plat du profil. Pour ce faire, on détermine le profil moyen du galbe de la surface dans un plan radial en projetant l'ensemble des points dans le plan formé par les axes OZ et OX', comme cela est illustré à la figure 2, ce qui correspond à une projection dans un plan radial. La forme du profil radial moyen sera donnée par la forme du nuage de points dans ce plan radial, dont on peut extraire une courbe moyenne en faisant la moyenne des valeurs selon une direction OZ. La surface obtenue en déployant à nouveau ce profil radial moyen correspond sensiblement à la surface du pneumatique sur laquelle ne figurerait aucun marquage en relief.
Il suffît alors, pour chaque valeur de l'angle Θ de soustraire la valeur de ce profil radial moyen des coordonnées exprimées dans le plan OX'Z pour obtenir une mise à plat de la surface déroulée déterminée ci-dessus, et dans laquelle, seuls les éléments en relief ont une valeur selon l'axe OZ.
La mise à plat peut également se faire en suivant le profil de la surface selon un tracé déterminé, par exemple une ligne dans laquelle la valeur de p est constante, et en détectant les variations localisées du profil, significatives des marquages en relief présents sur ladite surface. La juxtaposition de ces lignes donne également une surface mise à plat sur laquelle, seuls les éléments en relief apparaissent.
Une fois déterminé, ce profil moyen est enregistré dans la liste des caractéristiques principales de la dimension, afin d'être réutilisé pour la mise à plat des pneumatiques à inspecter.
En affectant une valeur de niveau de gris à la valeur selon l'axe OZ et représentant l'altitude des éléments en relief, on obtient une image en deux dimensions de la surface, sur laquelle les éléments en relief se détachent visuellement par rapport à la couleur de la surface moyenne. Cette dernière simplification peut se faire avec un résultat similaire sur la surface mise à plat selon l'un des procédés décrits ci-dessus.
A l'étape suivante de son travail, l'opérateur, toujours en interaction avec le processeur, élabore une cartographie de la surface et détermine des limites des différentes zones d'intérêt. Il affecte ensuite à chacune de ces zones d'intérêt les algorithmes de recalage et de contrôle spécifiques les mieux adaptés aux caractéristiques spécifiques de ces zones, comme cela est illustré à la figure 5. Cette détermination peut être automatisée, par exemple si les données de conception CAO du moule ayant servi à cuire le pneumatique, sont disponibles.
Les limites entre les zones d'intérêt Z, présentant des caractéristiques morphologiques différentes, et susceptibles de faire appel à des algorithmes de recalage et de contrôle différents sont ainsi définies. Ces frontières définissent une cartographie, illustrée à la figure 6.
Cette cartographie, ainsi que le lien avec les algorithmes spécifiques font partie des caractéristiques principales du pneumatique.
Lors de l'analyse de la surface à inspecter du pneumatique à inspecter, et pour pouvoir comparer l'image de la surface du pneumatique à inspecter avec l'image de la surface du pneumatique de référence, il s'avère nécessaire de procéder à un recalage de la cartographie.
La stratégie de recalage consiste à utiliser des données de complexité croissante fondées sur des informations issues dans un premier temps d'une signature unidimensionnelle de l'image, puis de l'image tridimensionnelle et, si nécessaire de l'image tridimensionnelle de la surface du pneumatique. Cette stratégie permet de graduer la complexité des données / algorithmes utilisés, en parallèle d'une diminution des surfaces concernées :
Ainsi la signature unidimensionnelle est adaptée pour traiter la globalité de la surface, les images tridimensionnelles permettent de traiter des zones d'intérêt très homogènes ou présentant peu de relief, et les images tridimensionnelles permettent de recaler des zones d'intérêt comprenant des reliefs importants et variés.
Pour le recalage angulaire Δα de ces deux images, une façon simple de procéder consiste à réaliser une signature unidimensionnelle de l'image de référence en faisant la somme de données brutes formées par la valeur des niveaux de gris des pixels d'une ligne de l'image bidimensionnelle ou préférentiellement de l'image tridimensionnelle de ce pneumatique de référence. On obtient alors une courbe 1 D.
Pour améliorer la pertinence de cette signature, il est aussi possible de réaliser un filtrage préalable de l'image en considérant par exemple les gradients de niveau de gris ou encore les moyennes de niveau de gris sur chacune des lignes ou chacune des colonnes de l'image.
En procédant à la même opération sur le pneumatique à inspecter, on obtient une deuxième signature et, en faisant glisser les deux signatures l'une sur l'autre de manière à les mettre en correspondance on obtient une valeur du décalage circonférentiel à effectuer de manière à mettre en correspondance angulaire l'image du pneumatique à inspecter angulaire avec l'image du pneumatique de référence.
Une opération similaire peut être réalisée en faisant la somme des valeurs des niveaux de gris, bruts ou filtrés, d'une colonne lorsqu'il s'avère nécessaire de procéder à un recalage dans la direction radiale.
Les signatures 1 D, radiales et circonférentielle, brutes ou filtrées, du pneumatique de référence font alors partie des caractéristiques principales.
Lors de l'analyse de la surface du pneumatique à inspecter, ce premier recalage unidimensionnel, qui s'effectue en règle générale pendant la phase de prétraitement, permet de projeter la cartographie sur la surface du pneumatique à inspecter pour définir les zones correspondantes, et d'appliquer à ces zones l'algorithme de recalage et de contrôle prédéfini par l'opérateur et correspondant le mieux aux spécificités du relief de la zone.
Ainsi, une autre opération de recalage, plus complexe, utilisant cette fois l'image bidimensionnelle de la surface du pneumatique consiste à déterminer dans l'image de référence du pneumatique de référence, quelques points caractéristiques facilement détectables de manière à pouvoir les mettre en correspondance avec les mêmes points de référence de la surface à inspecter du pneumatique à inspecter comme cela est illustré à la figure 4.
Les points caractéristiques peuvent être remplacés par les contours de reliefs caractéristiques, formant des imagettes caractéristiques, et qui sont des portions de l'image bidimensionnelle de la zone d'intérêt considérée.
Cette opération de mise en correspondance peut servir au recalage de l'ensemble de la surface mais s'applique préférentiellement à l'intérieur d'une zone d'intérêt particulière qui peut avoir été préalablement déterminée par une étape de recalage angulaire de type unidimensionnelle, de manière à permettre l'utilisation de transformations locales simples du type translations.
A titre d'exemple on peut également citer un algorithme spécifique de recalage plus particulièrement adapté à la zone d'intérêt formée par la bande de roulement du pneumatique, et dont la sculpture est formée par l'assemblage d'éléments juxtaposés circonférentiellement (ABCU) tels que représentés à la figure 7, et séparés entre eux par des frontières de formes identiques. Ces éléments ont des motifs de base, en nombre réduit séquencés de manière précise et connue, comportant au moins un motif de base sur lequel sont disposés des témoins d'usure auxquels sont associés un point caractéristique de ce motif de base.
Selon cet algorithme, on identifie les témoins d'usure présents sur l'image de la bande de roulement du pneumatique à inspecter. Puis, on regroupe les témoins d'usure par sous- ensembles correspondant au motif de base comportant des témoins d'usure et on détermine le point caractéristique de chacun de ces sous-ensembles. On détermine alors une séquence de distances en calculant les distances entre les points caractéristiques de chacun des sous-ensembles de témoins d'usure identifiés sur la surface de la bande de roulement à inspecter, et on fait coïncider cette séquence de distances avec la séquence connue des distances entre les points caractéristiques des motifs de base. Enfin, on projette sur la surface à inspecter la forme de la frontière entre les éléments selon la séquence connue de positionnement desdits éléments.
La séquence des distances entre les points caractéristiques des motifs de base de la sculpture fait partie des caractéristiques principales.
Un algorithme de recalage de ce type est décrit à titre d'exemple dans la publication WO 2012 052300.
L'algorithme de contrôle de la bande de roulement peut alors s'opérer en comparant la surface tridimensionnelle de l'image tridimensionnelle de la surface de la bande de roulement du pneumatique à inspecter avec l'image de la surface tridimensionnelle de la bande de roulement du pneumatique de référence.
Toujours à titre d'exemple, et pour illustrer les principes de la méthode faisant l'objet de la présente invention, les zones d'intérêt Zi Z12, Zi3, Zi4, Zi5 de la figure sont des zones d'intérêt disposées sur le flanc du pneumatique et contenant des reliefs assimilables à des dessins pour lesquels des algorithmes de recalage et de contrôle spécifiques ont été développés. Ces algorithmes de recalage et de contrôle ont pour objet de faire correspondre, de la manière la plus exacte possible, la surface tridimensionnelle de l'enveloppe à inspecter et la surface tridimensionnelle de l'enveloppe de référence, de manière à pouvoir déterminer, par différence, les anomalies de moulage. Il est donc nécessaire de procéder à une déformation contrôlée de la surface à inspecter pour tenir compte de très légères modifications de positionnement engendrées par la libération des contraintes au moment du démoulage comme cela a déjà été évoqué.
Ces algorithmes de recalage et de contrôle peuvent être établis sur l'association, à chaque élément graphique de la surface de référence, d'une grille de contrôle de type surface B- Spline élémentaire comportant des points caractéristiques P . Une fois cette association réalisée, on effectue une déformation du contour de chaque élément graphique de la surface de référence en modifiant la position des points caractéristiques de la surface B- Spline élémentaire de manière à minimiser les distances entre le contour de l'élément graphique de la surface de référence et le contour lui correspondant de l'élément graphique de la surface à inspecter.
Un algorithme de recalage et de contrôle de ce type est décrit à titre d'exemple dans la publication WO 201 2 055748.
Une autre façon de procéder consiste à rechercher, de manière itérative, une fonction de transformation affine comprenant une homothétie dont le rapport a une valeur absolue différente de 1 . Cette fonction de transformation est appliquée sur les points caractéristiques de la surface de référence, de telle sorte que la valeur représentant la somme des distances entre chacun des points caractéristiques de la surface de référence, transformés à l'aide de la fonction de transformation, et les points de la surface à inspecter qui leurs sont appariés, soit minimale.
Un algorithme de recalage et de contrôle spécifique de ce type est décrit plus en détail dans la publication WO 2009/077539.
Une fois cet ajustement réalisé, on recherche les différences entre les reliefs de la zone comportant des dessins du pneumatique de référence et le relief de la même zone appartenant au pneumatique à inspecter.
Les points caractéristiques choisis par l'opérateur pour effectuer ces recalages précis sont intégrés dans les caractéristiques principales du pneumatique de référence, et enregistré dans la mémoire du processeur.
Les zones d'intérêt Z2, Z3, Z4, sont des zones particulières contenant un évent. Les évents encore dénommés tétines, sont provoqués par les dispositifs d'éventation placés dans le moule pour favoriser l'écoulement des gaz occlus au moment du moulage. Chaque moule possède un système d'éventation qui lui est propre.
Ces évents provoquent des zones d'ombre, et donc des anomalies de mesure autour de la surface où ils sont implantés. Un algorithme spécifique permet de reconstituer la surface, généralement lisse, autour du pied de l'évent.
A partir de l'image tridimensionnelle de la surface à inspecter, l'algorithme recherche les zones de la surface comprenant des pixels dont la valeur de niveau de gris est inférieure à un seuil donné, et détermine les frontières d'une boîte englobante. A l'intérieur de la boîte englobante et pour une ligne donnée, sécante de la zone contenant des pixels dont la valeur de niveau de gris est inférieure à un seuil donné, on affecte à chacun desdits pixels, une valeur de niveau de gris égale à la valeur moyenne de niveau de gris d'un ensemble formé par les pixels d'un segment de référence appartenant à la ladite ligne, et placé à proximité de la zone considérée.
On peut également déterminer l'aire de la zone de pixels ayant une valeur de niveau de gris inférieure au seuil donné et, lorsque l'aire de cette zone dépasse un seuil donné, on détermine l'angle entre l'axe principal de ladite zone et la direction des lignes de pixel, ainsi que le centre de gravité de ladite zone. On recherche alors la position d'un évent à l'une des extrémités de l'axe principal de ladite zone, et on oriente la zone selon une direction s'étendant le long de la zone et ayant pour origine le pied de l'évent. A chacune des lignes sécante de la zone contenant les pixels ayant une valeur de niveau de gris inférieure au seuil donné, on affecte un segment de référence disposé du côté de l'axe principal de ladite zone correspondant au secteur angulaire faisant un angle positif avec la direction de la zone d'ombre, et on affecte la valeur moyenne de niveau de gris des pixels du segment de référence à l'ensemble des pixels de la ligne contenant ledit segment de référence et compris entre le milieu du segment de référence et l'intersection de ladite ligne de pixels avec le contour du pied de l'évent.
Cet algorithme spécifique est décrit plus en détail dans la publication WO 2012/143197.
En déterminant à l'avance la position des évents il est alors possible de ne mettre en œuvre l'algorithme de contrôle décrit brièvement ci-dessus que dans les seules zones dans lesquelles un évent est présent, et par là-même de ne traiter qu'un volume réduit de données avec un algorithme plus complexe.
Les zones d'intérêt Z6, Z7, Z8, Z9, Zi0, Zn sont des zones contenant un ou plusieurs caractères alphanumériques.
Pour s'assurer de la conformité des marquages, il suffit alors de mettre en œuvre un algorithme spécifique connu de type reconnaissance optique de caractère (OCR).
Parmi ces zones d'intérêt, certaines zones, telle que la zone d'intérêt Z6, sont de nature particulière en ce que les marquages qu'elles comprennent sont formés par des plaquettes amovibles insérées dans le moule. Ces plaquettes sont changées tous les jours ou toutes les semaines, et peuvent connaître des variations d'alignement par rapport à la surface du moule. Il en découle des variations localisées de relief faisant l'objet d'un tolérancement particulier.
Dans les zones de stries, telles que les zones d'intérêt Zi6, Zi7, Zi8 ou Zi9, les ondulations de la surface ne font pas l'objet d'une topographie décrite avec précision.
Les algorithmes spécifiques permettant l'analyse de la conformité de ces zones de stries sont fondés sur l'utilisation des outils de l'analyse morphologique de l'image bidimensionnelle ou tridimensionnelle de la surface du pneumatique. Ces algorithmes prévoient de déterminer au moins une dilatation d'une représentation de base comprenant une zone de stries de façon à obtenir une représentation dilatée, et de déterminer au moins une érosion de la représentation de base de façon à obtenir une représentation érodée, et de déterminer une différence entre la représentation dilatée et la représentation érodée de façon à obtenir une représentation de différence faisant apparaître les anomalies.
Ces dilatations et ces érosions font appel à des éléments structurants dont la taille et l'orientation doivent être ajustées en fonction de la taille et de l'orientation des stries.
On observera que les stries des zones d'intérêt Zi6 et Zi7 ont une direction inversée par rapport aux stries des zones d'intérêt Zi8 et Zi9.
L'opérateur adapte donc les paramètres des éléments structurants aux stries de chacune des zones de stries du pneumatique de référence et enregistre ces caractéristiques principales dans la mémoire du processeur pour chacune des zones considérées.
Ces éléments structurants, ainsi que les réponses spécifiques qu'ils engendrent sur la surface de référence, font partie des caractéristiques principales.
L'application de ces algorithmes spécifiques aux seules zones de stries préalablement identifiées permet une fois encore d'utiliser des algorithmes plus complexes sur des volumes de données réduits. La zone d'intérêt Z19 est une zone lisse dans laquelle aucun relief n'est censé être présent.
Les algorithmes de recalage attribués à ces zones peuvent donc être extrêmement simples et se limiter par exemple au seul recalage unidimensionnel tel que décrit ci-dessus.
Les anomalies présentes sur ces surfaces peuvent être des défauts de moulage localisé ou encore des variations en creux engendrées par des déformations localisées de la nappe de renforcement carcasse, ou encore des taches détectables en raison de la surbrillance qu'elles provoquent.
Aussi, les algorithmes de contrôle spécifiques particulièrement adaptés à ces surfaces ont été développés pour en contrôler la conformité.
Un premier algorithme de contrôle spécifique est décrit par exemple dans la publication WO2012/156262. Cet algorithme de contrôle est basé sur l'analyse de l'image tridimensionnelle en niveau de gris de la surface.
Selon cette publication, on met en œuvre les étapes au cours desquelles, à l'aide d'éléments structurants linéaires de tailles successivement croissantes et orientés dans la direction circonférentielle, on réalise une série d'ouvertures morphologiques de l'image de la surface du pneumatique. Puis on soustrait de la valeur de l'image obtenue après ouverture morphologique avec un élément structurant donné, la valeur de l'image obtenue après ouverture morphologique à l'aide de l'élément structurant de taille immédiatement inférieure de manière à obtenir une succession d'images mises à plat par différence, en initialisant la procédure par la soustraction de l'image obtenue à l'aide de l'élément structurant de plus faible taille. On réalise enfin un seuillage des images mises à plat par différence, pour obtenir des images binaires, et on fait l'union ensembliste des valeurs de chacune des images binaires pour obtenir une image binaire finale, dans laquelle seuls les motifs de marquage apparaissent en relief.
Puis, on identifie les motifs disjoints dans l'image binaire de la surface, et on détermine, par différence avec l'image de départ de la surface du pneumatique, l'image du bombé de ladite surface, dans laquelle les marquages en relief ont été supprimés et où subsistent seules les déformations localisées de la surface évoquées ci-dessus.
On observera ici que ce type d'algorithme peut aussi être utilisé pour la détermination du profil radial moyen permettant de réaliser la mise à plat lors de la phase de prétraitement.
Un autre algorithme de contrôle, particulièrement adapté pour le contrôle des surfaces internes, est fondé également sur l'analyse de la texture de l'image tridimensionnelle de la surface et fait aussi appel aux outils de l'analyse morphologique. Un algorithme spécifique de ce type est décrit par exemple dans la publication WO 2013/045593. Selon cette publication, en passant par des espaces factoriels dans lesquels les données sont formés par des filtres morphologiques et les variables sont formées par les images multivariées de la surface du pneumatique comportant des anomalies préalablement identifiées, on détermine des séries de filtres morphologiques les plus aptes à mettre en évidence lesdites anomalies. On applique alors ces séries de filtres à l'image du pneumatique à inspecter et, à l'aide d'un classificateur on détecte la présence de ces anomalies.
Ces filtres morphologiques, ainsi que les réponses à des caractérisations de type texture qu'ils engendrent sur la surface de référence, font partie des caractéristiques principales. On observera ici que certaines non-conformités ne sont pas spécifiques à la nature du relief provenant des reliefs en creux du moule. C'est le cas par exemple des inclusions d'air entre deux couches de matériaux internes, et qui peuvent être détectées en raison de la déformation localisée qu'elles produisent à la surface.
Un algorithme spécifique permettant de détecter ces anomalies est décrit dans la publication WO 2014/198777.
Selon cet algorithme, à partir de l'image numérique tridimensionnelle de la surface d'un pneumatique à inspecter, on forme une image de l'orientation des gradients d'élévation de la surface dans laquelle on affecte à chaque point de l'image une valeur de niveau de gris proportionnelle à l'angle formé avec une direction donnée par la projection dans le plan de l'image d'un vecteur de norme non nulle correspondant sensiblement, en ce point, au vecteur gradient tangent à la surface et orienté dans la direction de la plus forte pente. On détermine alors une image filtrée des orientations, en transformant l'image de l'orientation des gradients d'élévation à l'aide d'un filtre numérique apte à sélectionner les zones comportant des structures similaires à une image de référence de l'orientation des gradients d'élévation de plus forte pente d'une soufflure.
Cette image de référence de l'orientation des gradients d'élévation de plus forte pente d'une soufflure qui se présente sous la forme d'un dégradé circonférentiel de niveau de gris, est alors considérée comme une caractéristique principale de la dimension, et stockée dans la mémoire du processeur.
Pour le contrôle des pneumatiques à inspecter, l'opérateur pourra alors choisir de faire exécuter par le processeur cet algorithme spécifique dans l'ensemble des zones ou seulement sur certaines zones spécifiques plus sensibles à l'apparition de ces inclusions d'air.
Parmi tous les algorithmes de contrôle spécifiques mis à la disposition de l'opérateur et stockés dans la mémoire du processeur, certains peuvent être considérés comme des algorithmes de premier niveau. Ces algorithmes particuliers sont peu gourmands en temps de calcul et permettent d'identifier rapidement si la zone dans laquelle ils sont mis en œuvre comporte un élément pouvant faire naître un doute sur la présence d'un défaut. Il est alors judicieux de mettre en œuvre ces algorithmes dits de premier niveau et de décider, en fonction du résultat obtenu, s'il est opportun ou non de lancer un des algorithmes spécifiques plus consommateur de ressources.
Parmi ces algorithmes réduits on pourra par exemple calculer, pour un relief assimilé à un dessin, le moment géométrique ou le moment d'inertie de la surface définie par les contours de ce dessin par rapport à un point caractéristique. Plus spécifiquement le calcul du moment de Zernike tel que décrit dans la publication « invariant image récognition by Zernike moments » par Alizea Khotanzad et Yaw Hua Hong, IEEE Transactions and Pattern Analysis and machine intelligence Vol 12 N °5 Mai 19Θ0, parait également adapté pour détecter des erreurs de premier niveau dans les zones de dessins, mais également dans les zones contenant des caractères alphanumériques.
Une comparaison par superposition entre le contour de l'image de référence présente dans la zone d'intérêt du pneumatique de référence et le contour de l'image, présente dans la même zone, du pneumatique à inspecter peut aussi s'avérer une aide précieuse. Le contour des images peut être obtenu, de manière connue, à partir de l'image bidimensionnelle ou de l'image tridimensionnelle de la surface.
Plus simplement, il est également possible de calculer des distances entre certains points caractéristiques judicieusement choisis, ou d'effectuer des mesures géométriques telles que le calcul des angles formés par des droites passant entre ces points.
La forme des contours, les moments géométriques, les mesures géométriques, les points caractéristiques des reliefs du pneumatique de référence, sont considérés comme des caractéristiques principales et enregistrés dans la mémoire du processeur.
L'ensemble des algorithmes de recalage et de contrôle spécifiques ou réduits forme une collection d'algorithmes qui est également stockée dans la mémoire du processeur.
A l'issue de ce travail d'analyse de la surface du pneumatique de référence réalisé par l'opérateur en interaction avec le processeur, on obtient une base enrichie dans laquelle chaque zone d'intérêt du pneumatique est associée à un ou plusieurs algorithmes de recalage et de contrôle caractéristiques pour lesquels le choix des caractéristiques principales est déterminé.
Lors de l'inspection en marche courante des pneumatiques issus du même moule que le pneumatique de référence, il suffit alors de procéder successivement aux opérations de prétraitement telles que décrites ci-dessus, de recaler l'image de la surface et de superposer la cartographie sur l'image du pneumatique à inspecter de manière à identifier les zones d'intérêt.
Le processeur met alors en œuvre de manière automatique les algorithmes de recalage et de contrôle spécifiques définis pour chacune des zones en se servant des caractéristiques principales affectées à ces algorithmes et stockées préalablement comme cela a été exposé ci-dessus.
Le résultat de la mise en œuvre de ces calculs permet de déterminer la conformité du pneumatique.
L'ensemble, formé par l'image de la surface de référence du pneumatique de référence, les caractéristiques principales, la cartographie avec le principe optimal de recalage qui lui est associé, et le choix des algorithmes de recalage et de contrôle à mettre en œuvre pour chacune des zones d'intérêt, constitue le modèle de base permettant d'exécuter de manière optimale le contrôle d'un pneumatique à inspecter issu du même moule que le pneumatique de référence.
Ce modèle de base doit être adapté chaque fois qu'une intervention telle que le perçage d'un évent ou le changement d'une plaquette, est réalisée sur le moule.
Moyennant quelques modifications mineures, concernant par exemple la position des évents, ce modèle de base peut facilement être adapté pour servir de modèle de base pour un pneumatique de référence issu d'un moule différent de la même dimension.
Moyennant quelques adaptations supplémentaires, il peut aussi servir de modèle de base pour les dimensions différentes d'un même modèle de pneumatique de diamètre différent.
Enfin, la collection d'algorithmes spécifiques peut servir à la création de modèles de base pour des pneumatiques de dimensions différentes.
On obtient donc une hiérarchisation des modèles de base qui se regroupent en fonction de la ressemblance entre les différents algorithmes utilisés.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé d'inspection d'une surface d'une surface à inspecter d'un pneumatique à inspecter par comparaison avec une surface de référence d'un pneumatique de référence, lesdites surfaces comprenant des marquages ou des éléments en relief, caractérisé en ce qu'on met en œuvre les étapes au cours desquelles:
à l'aide d'un système d'acquisition, on capture une image du relief de la surface d'un pneumatique de référence prélevé dans la fabrication et considéré comme conforme, laquelle image est formée par une image bidimensionnelle en niveau de gris ou en couleur, et une image tridimensionnelle en niveau de gris dans laquelle à chaque point de l'image est affectée une valeur de niveau de gris proportionnelle à l'élévation topographique de ce point, et on transmet les données obtenues à un processeur contenant dans sa mémoire des instructions codées qui, lorsqu'elles sont exécutées, permettent de réaliser les étapes du procédé,
- on réalise, par interaction d'un opérateur avec ledit processeur un paramétrage des caractéristiques principales, et une cartographie de la surface de référence du pneumatique de référence par découpage de l'image de la surface de référence du pneumatique de référence en plusieurs zones d'intérêt distinctes, chacune des zones d'intérêt comprenant une forme ou un relief caractéristique, les zones d'intérêt étant séparées par des frontières, et on affecte à chacune des zones d'intérêt préalablement identifiée un ou plusieurs algorithme de recalage et de contrôle choisis dans une collection d'algorithmes préalablement constituée et stockée dans une mémoire dudit processeur,
on capture, à l'aide dudit système d'acquisition, une image du relief de la surface à inspecter d'un pneumatique à inspecter issu d'un même moule que le pneumatique de référence, et distinct du pneumatique de référence, et on transmet les données obtenues au processeur,
- de façon automatique, et sur la base des caractéristiques principales préalablement définies et enregistrées dans la mémoire du processeur, ledit processeur effectue, en exécutant les instructions codées, les opérations au cours desquelles :
o on réalise au moins un prétraitement de l'image acquise,
o on superpose ladite cartographie sur l'image de la surface à inspecter dudit pneumatique à inspecter de manière à déterminer les zones d'intérêt du pneumatique à inspecter
o on met en œuvre les algorithmes de recalage et de contrôle spécifiques à chacune des zones d'intérêt du pneumatique à inspecter, pour en déterminer la conformité.
2. Procédé d'inspection selon la revendication 1 , dans lequel le prétraitement de l'image acquise comprend un ou plusieurs traitements choisis parmi les algorithmes suivants :
une mise à plat du profil radial de la surface.
la conversion des coordonnées polaires exprimées par rapport à l'axe de rotation du pneumatique de l'image de la surface du flanc du pneumatique en coordonnées cartésiennes,
des corrections liées aux défauts du système optique réalisant l'acquisition tels que la correction des déformations optiques localisées ou la correction des zones d'ombre.
3. Procédé d'inspection selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le paramétrage des caractéristiques principales du pneumatique de référence comprend des données choisies parmi les caractéristiques suivantes :
une somme de la valeur des niveaux de gris des colonnes et des lignes de l'image tridimensionnelle brute ou filtrée, formant une signature unidimensionnelle, une courbure moyenne du flanc,
une forme du contour d'un relief caractéristique présent dans une zone d'intérêt donnée, formant des imagettes caractéristiques en deux dimensions,
un ou plusieurs points caractéristiques d'un relief caractéristique présent dans une zone d'intérêt,
un moment géométrique,
une ou plusieurs mesures géométriques entre les points caractéristiques telles que des distances ou des angles,
une réponse à un opérateur morphologique sur la base d'un élément structurant de forme et d'orientation données,
une image de référence de l'orientation des gradients d'élévation de plus forte pente d'une soufflure,
des filtres morphologiques et des réponses à des caractérisations de type texture.
4. Procédé d'inspection selon la revendication 3 dans lequel la collection d'algorithmes de recalage comprend au moins un procédé de recalage pour mettre en coïncidence le relief d'une zone d'intérêt de la surface de référence avec le relief de la zone d'intérêt de la surface à inspecter.
5. Procédé d'inspection selon la revendication 4 dans lequel le procédé de recalage est choisi, par ordre de complexité croissante, parmi un ou plusieurs des procédés suivant : mise en correspondance des signatures unidimensionnelles et recalage angulaire,
mise en correspondance des points caractéristiques,
- mise en correspondance des imagettes caractéristiques,
mise en correspondance des reliefs en trois dimensions.
6. Procédé d'inspection selon la revendication 5, dans lequel la collection d'algorithmes comprend des algorithmes de premier niveau fondés sur des analyses telles que la comparaison des contours des imagettes caractéristiques, la comparaison des mesures géométriques entre les points caractéristiques, la comparaison des moments géométriques.
7. Procédé d'inspection selon la revendication 5, dans lequel la collection d'algorithmes de contrôle comprend au moins un procédé spécifique pour analyser les zones d'intérêt dans lesquelles le relief caractéristique est formé par un ou plusieurs caractères alphanumériques.
8. Procédé d'inspection selon la revendication 5, dans lequel la collection d'algorithmes de contrôle comprend au moins un procédé spécifique pour analyser les zones d'intérêt dans lesquelles le relief caractéristique est formé par des stries.
9. Procédé d'inspection selon la revendication 5, dans lequel la collection d'algorithmes de contrôle comprend au moins un procédé spécifique pour analyser les zones d'intérêt dans lesquelles le relief caractéristique est lisse.
10. Procédé d'inspection selon la revendication 5, dans lequel la collection d'algorithmes de contrôle comprend au moins un procédé spécifique pour analyser les zones d'intérêt dans lesquelles le relief caractéristique est formé par une plaquette amovible.
1 1 . Procédé d'inspection selon la revendication 5, dans lequel la collection d'algorithmes de contrôle comprend au moins un procédé spécifique pour analyser les zones dans lesquelles le relief caractéristique comprend un évent.
12. Procédé d'inspection selon la revendication 5, dans lequel la collection d'algorithmes de contrôle comprend au moins un procédé spécifique pour analyser les zones d'intérêt dans lequel le relief caractéristique est formé par la bande de roulement.
13. Procédé d'inspection selon la revendication 5, dans lequel la collection d'algorithmes de contrôle comprend au moins un procédé spécifique pour analyser les zones dans lesquelles le relief caractéristique comprend un témoin d'usure.
14. Procédé d'inspection selon la revendication 5 dans lequel la collection d'algorithmes de contrôle comprend au moins un procédé spécifique pour analyser les zones dans lesquelles le relief caractéristique comprend de la texture.
15. Programme d'ordinateur comprenant des instructions de code aptes, lorsqu'il est exécuté sur un ordinateur, à commander la mise en œuvre des étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à 14.
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