JP2011179884A - タイヤ滑り速度測定方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】測定装置を備えた実験室等で車輪が路面を転動する状態を擬似的に作り出すことにより測定が行われているため、測定結果から、実際に路面上で転動状態にあるタイヤに生じている現象を正確に把握することは困難であり、タイヤが転動状態にあるときのタイヤ踏面に発生する滑り速度を正確に測定することができなかった。
【解決手段】路面Rを転動する車輪Wのタイヤ11の踏面を形成し踏面最外周に位置するブロック16の外周面16a及び路面Rを、同一画面として撮影し、撮影画像から、一つの画面におけるブロック16の外周面16a及び路面Rに設定したそれぞれの特徴点の相対距離を算出し、その後、二つの画面の比較による相対距離の変化に基づきブロック16の滑り速度を算出する。
【選択図】図2
【解決手段】路面Rを転動する車輪Wのタイヤ11の踏面を形成し踏面最外周に位置するブロック16の外周面16a及び路面Rを、同一画面として撮影し、撮影画像から、一つの画面におけるブロック16の外周面16a及び路面Rに設定したそれぞれの特徴点の相対距離を算出し、その後、二つの画面の比較による相対距離の変化に基づきブロック16の滑り速度を算出する。
【選択図】図2
Description
この発明は、タイヤ滑り速度測定方法及びシステムに関し、特に、車輪転動時のタイヤ踏面と接地面を撮影して得られた画像データに基づき、タイヤの滑り速度を測定するタイヤ滑り速度測定方法及びシステムに関する。
従来、路面を車輪が転動することにより走行する車両において車輪のタイヤの滑り速度を調べるために、タイヤの滑り量を測定する装置として、例えば、「タイヤ踏面の接地部測定装置」(特許文献1参照)が知られている。
「タイヤ踏面の接地部測定装置」は、水平フレームにローラを並べて載置した、透明板が埋め込まれた路面を移動用モータで移動させると共に、水平フレームの下側に供試タイヤを支持したタイヤ支持台を配設し、透明板の上側に路面に対し固定したテレビカメラを配することで、微小領域(例えば、1つのブロック)を略画面一杯となるように撮影して、滑り量を高精度で測定している。
「タイヤ踏面の接地部測定装置」は、水平フレームにローラを並べて載置した、透明板が埋め込まれた路面を移動用モータで移動させると共に、水平フレームの下側に供試タイヤを支持したタイヤ支持台を配設し、透明板の上側に路面に対し固定したテレビカメラを配することで、微小領域(例えば、1つのブロック)を略画面一杯となるように撮影して、滑り量を高精度で測定している。
しかしながら、従来の「タイヤ踏面の接地部測定装置」においては、測定装置を備えた実験室等で車輪が路面を転動する状態を擬似的に作り出すことにより測定が行われているため、測定結果から、実際に路面上で転動状態にあるタイヤに生じている現象を正確に把握することは困難であり、タイヤが転動状態にあるときのタイヤ踏面に発生する滑り速度を正確に測定することができなかった。
この発明の目的は、実際に路面上で転動状態にあるタイヤに生じている現象を正確に把握することにより、タイヤが転動状態にあるときのタイヤ踏面に発生する滑り速度を正確に測定することができるタイヤ滑り速度測定方法及びシステムを提供することである。
この発明の目的は、実際に路面上で転動状態にあるタイヤに生じている現象を正確に把握することにより、タイヤが転動状態にあるときのタイヤ踏面に発生する滑り速度を正確に測定することができるタイヤ滑り速度測定方法及びシステムを提供することである。
上記目的を達成するため、この発明に係るタイヤ滑り速度測定方法は、路面を転動する車輪のタイヤの踏面を形成し踏面最外周に位置するブロックの側面及び前記路面を、同一画面として撮影する処理、撮影画像から、一つの画面における前記ブロックの側面及び前記路面に設定したそれぞれの特徴点の相対距離を算出する処理、二つの画面の比較による前記相対距離の変化に基づき前記ブロックの滑り速度を算出する処理の各処理を有している。
また、この発明の他の態様に係るタイヤ滑り速度測定方法は、前記ブロックの滑り速度を、前記二つの画面の比較により前記相対距離の変化を算出して得られた算出結果を前記二つの画面の時間差で除算し算出している。
また、この発明の他の態様に係るタイヤ滑り速度測定方法は、前記ブロックの滑り速度を、前記二つの画面の比較により前記相対距離の変化を算出して得られた算出結果を前記二つの画面の時間差で除算し算出している。
上記目的を達成するため、この発明に係るタイヤ滑り速度測定システムは、路面を転動する車輪のタイヤの踏面を形成し踏面最外周に位置するブロックの側面に設けられたマーカと、前記車輪の転動時、前記ブロックの側面及び前記路面を同一画面で撮影するカメラと、前記カメラが撮影した画像から、一つの画面における前記ブロックの側面及び前記路面に設定したそれぞれの特徴点の相対距離を算出し、二つの画面の比較による前記相対距離の変化に基づき前記ブロックの滑り速度を算出する算出部とを有している。
また、この発明の他の態様に係るタイヤ滑り速度測定システムは、前記車輪が装着された車体に取り付けられ、撮影方向を前記ブロックの側面に向けた前記カメラを前記車輪の側方に配置保持する保持部材を有している。
また、この発明の他の態様に係るタイヤ滑り速度測定システムは、前記車輪が装着された車体に取り付けられ、撮影方向を前記ブロックの側面に向けた前記カメラを前記車輪の側方に配置保持する保持部材を有している。
この発明に係るタイヤ滑り速度測定方法によれば、路面を転動する車輪のタイヤの踏面を形成し踏面最外周に位置するブロックの側面及び路面を、同一画面として撮影し、撮影画像から、一つの画面におけるブロックの側面及び路面に設定したそれぞれの特徴点の相対距離を算出し、その後、二つの画面の比較による相対距離の変化に基づきブロックの滑り速度を算出するので、実際に路面上で転動状態にあるタイヤに生じている現象を正確に把握することにより、タイヤが転動状態にあるときのタイヤ踏面に発生する滑り速度を正確に測定することができる。
また、この発明に係るタイヤ滑り速度測定システムにより、上記タイヤ滑り速度測定方法を実現することができる。
また、この発明に係るタイヤ滑り速度測定システムにより、上記タイヤ滑り速度測定方法を実現することができる。
以下、この発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図1は、この発明の一実施の形態に係るタイヤ滑り速度測定システムの構成を概略的に示す説明図である。図2は、図1のタイヤ滑り速度測定システムの具体例を示す説明図である。図3は、図1のタイヤ滑り速度測定システムによるタイヤ滑り速度測定方法を概念的に示し、(a)はタイヤ転動状態の説明図、(b)は撮影画像の説明図である。
図1は、この発明の一実施の形態に係るタイヤ滑り速度測定システムの構成を概略的に示す説明図である。図2は、図1のタイヤ滑り速度測定システムの具体例を示す説明図である。図3は、図1のタイヤ滑り速度測定システムによるタイヤ滑り速度測定方法を概念的に示し、(a)はタイヤ転動状態の説明図、(b)は撮影画像の説明図である。
図1及び図2に示すように、タイヤ滑り速度測定システム10は、路面Rを車輪Wが転動することにより走行する車両Cにおいて車輪Wを構成するタイヤ11の滑り速度を測定するものであり、タイヤ11の側面に設けられたマーカ12、タイヤ11の側面と共に路面Rを撮影する高速度カメラ13、高速度カメラ13をタイヤ11の側方に位置させる保持部材14、及び高速度カメラ13から入力した撮影画像の画像データに基づきタイヤ滑り速度を測定する測定部15を有している。
マーカ12は、車輪Wの路面R転動時にタイヤ11が路面Rに接触するタイヤ踏面(トレッド)を形成する、タイヤショルダー部、即ち、トレッド最外周に位置する少なくとも一つのブロック16の外側面16aに設けられている。このマーカ12は、ブロック16の外側面16aの一箇所以上に、複数の微細なドット(点状の印)を規則正しく或いはランダムに印すことにより形成される(図2参照)。なお、ドットを印す外側面16aは、ブロック16をタイヤ周方向断面に沿って切断した切断面により形成しても良い。マーカ12の形成に際しては、例えば、ドットを白色に塗り或いはドットを除く外側面16aを白色に塗って、ドットを、背景となる外側面16aから明確に区別することができるようにしている。
高速度カメラ13は、例えば、1秒間に数百枚〜数万枚の高速撮影ができるカメラであり、車両C走行時である車輪Wの路面R転動時に、路面Rに接するブロック16の外側面16aを路面Rと共に同一画面として撮影することができるように、車輪Wの外表面側方に離間し、且つ、路面Rに接近して配置され、カメラレンズを外側面16a及び路面Rに向けている。この高速度カメラ13は、カメラ配置条件の下、算出部15に出力する画像データを得るために必要な撮影条件を確保するため、必要とする被写界深度を計算して使用するレンズを選定する。
また、高速度カメラ13の近傍には、カメラレンズが向けられたブロック16の外側面16a及び路面Rを照明して撮影に必要な明るさを確保するための照明機材(図示しない)が設置されている。
なお、必要な撮影条件を確保することができれば、撮影は一台の高速度カメラ13で行うが、高速度カメラ13は一台に限るものではなく、例えば、二台のカメラを用いたパノラマ撮影により、二倍の解像度が得られる高解像度撮影を行っても良い。
なお、必要な撮影条件を確保することができれば、撮影は一台の高速度カメラ13で行うが、高速度カメラ13は一台に限るものではなく、例えば、二台のカメラを用いたパノラマ撮影により、二倍の解像度が得られる高解像度撮影を行っても良い。
保持部材14は、車輪Wを懸架するサスペンション(図示しない)を介して、車輪Wが装着された車体に取り付けられており、サスペンションと高速度カメラ13を連結する第1保持部14a、及び第1保持部14aと車輪Wを連結する第2保持部14bを有している(図2参照)。
第1保持部14aは、高速度カメラ13と路面Rとの距離を測定する測定手段(図示しない)を備えており、測定手段により得られたカメラ−路面間距離の測定データに基づき、車両C走行時、高速度カメラ13を路面Rから一定距離を有して最適な高さに保持する。この第1保持部14aに一端が取り付けられた第2保持部14bは、他端を、クロスローラリングを備えた連結手段17を介して車輪WのホイールWwに取り付けており(図2参照)、高速度カメラ13を、車輪W操舵時の車輪Wの旋回変位に対応して最適な向きに位置させることができる。
従って、車輪Wとサスペンションの二箇所に取り付けられた保持部材14を介して、撮影方向をブロック16の外側面16aに向けて車輪Wの側方に配置・保持された高速度カメラ13により、車両C走行中の車輪W転動時、図3に示すように、路面Rと接触するタイヤ11のブロック16の路面接触状態((a)参照)を常時撮影することにより、例えば、タイヤ11が変形してもピンボケすること無く画像解析が可能である高精度な測定画像((b)参照)で、実際のタイヤ転動状態を定点観測することができる。
算出部15は、高速度カメラ13から入力した高速度カメラ13による撮影画像の画像データに基づき、タイヤ11が路面R上を転動する際のタイヤ滑り速度を算出する。
算出部15は、高速度カメラ13から入力した高速度カメラ13による撮影画像の画像データに基づき、タイヤ11が路面R上を転動する際のタイヤ滑り速度を算出する。
タイヤ滑り速度の算出方法を以下に説明する。
タイヤ滑り速度の算出に際し、先ず、タイヤ滑り速度を算出する対象となるタイヤ11(例えば、左前輪)のブロック16の外側面16aに、複数のドットからなるマーカ12を形成し、マーカ12を撮影する高速度カメラ13を、撮影方向をブロック16の外側面16aに向けて、対象となるタイヤ11が装着された車輪Wの側方に、保持部材14を介して配置・保持する(図2参照)。また、物差し等の長さ測定具を撮影して、撮影画像の1ピクセル辺りの長さを測定する。
タイヤ滑り速度の算出に際し、先ず、タイヤ滑り速度を算出する対象となるタイヤ11(例えば、左前輪)のブロック16の外側面16aに、複数のドットからなるマーカ12を形成し、マーカ12を撮影する高速度カメラ13を、撮影方向をブロック16の外側面16aに向けて、対象となるタイヤ11が装着された車輪Wの側方に、保持部材14を介して配置・保持する(図2参照)。また、物差し等の長さ測定具を撮影して、撮影画像の1ピクセル辺りの長さを測定する。
次に、車両C走行中、転動する車輪Wのタイヤ11のブロック16の外側面16aを、車輪W側面から高速度カメラ13で撮影する。このとき、撮影画像のマーカ12を判別し易くするため、撮影画像のガンマ調整、コントラスト調整、明るさ調整を画像処理ソフトウェアで行う。
次に、高速度カメラ13で撮影した撮影画像データを算出部15へ送り、算出部15において、撮影画像データに基づく撮影画面におけるタイヤ11のブロック16の外側面16aと路面R上の特徴点の座標を、画像解析ソフトウェアで算出する。
次に、高速度カメラ13で撮影した撮影画像データを算出部15へ送り、算出部15において、撮影画像データに基づく撮影画面におけるタイヤ11のブロック16の外側面16aと路面R上の特徴点の座標を、画像解析ソフトウェアで算出する。
図4は、タイヤ滑り速度の算出方法を概念的に示し、(a)は滑り前の説明図、(b)は滑り後の説明図である。図5は、図4のタイヤ滑り速度の算出方法を具体的に示し、(a)は測定点の説明図、(b)は間隔測定開始時の説明図、(c)は間隔測定終了時の説明図である。
図4に示すように、撮影画面のタイヤ滑り前((a)参照)とタイヤ滑り後((b)参照)における、ブロック16の外側面16aと路面Rの二つの特徴点間の距離(ドット数)の変化と移動時間(撮影コマ数)から、タイヤ滑り速度(X方向)を算出する。
図4に示すように、撮影画面のタイヤ滑り前((a)参照)とタイヤ滑り後((b)参照)における、ブロック16の外側面16aと路面Rの二つの特徴点間の距離(ドット数)の変化と移動時間(撮影コマ数)から、タイヤ滑り速度(X方向)を算出する。
タイヤ滑り速度の算出に際しては、例えば、図5に示すように、ブロック16の外側面16aを撮影した撮影画面上において、トレッドのタイヤ周方向中心付近、且つ、付け根付近に5点の測定点(特徴点に対応して設定した測定のための基準点)P、及び路面Rに1点の測定点Qを設定し((a)参照)、測定を開始する滑り前の画像、即ち、トレッド側の測定点Pが撮影画面左端に位置する画像から、測定を終了した滑り後の画像、即ち、路面R側の測定点Qが画像の中に入っていてブロック16の右端部が撮影画面右端に位置する画像までを、測定間隔とする。
つまり、撮影画面において、ブロック16の外側面16aのマーカ12からブロック付け根の特徴点を抽出すると共に、ブロック16が接触する路面Rに特徴点を設け、前後方向車体加速度Gを0〜0.7Gの範囲でふって、撮影画像の各コマ(フレーム)毎に、ブロック16の外側面16aと路面Rの特徴点間の相対距離を算出する。路面Rの特徴点は、任意に設定する。
そして、二つの撮影画面(撮影画像)間における相対距離の変化量を算出し、その相対距離の変化量を二つの撮影画面(撮影画像)の時間差で割ることで、滑り速度を算出する。撮影画面(撮影画像)における時間差は、高速度カメラ13のフレームレートと二つの撮影画面(撮影画像)の撮影コマ数(n番目の画像)の差で決定する。
撮影コマ数の差/フレームレート=撮影画像の時間差
そして、二つの撮影画面(撮影画像)間における相対距離の変化量を算出し、その相対距離の変化量を二つの撮影画面(撮影画像)の時間差で割ることで、滑り速度を算出する。撮影画面(撮影画像)における時間差は、高速度カメラ13のフレームレートと二つの撮影画面(撮影画像)の撮影コマ数(n番目の画像)の差で決定する。
撮影コマ数の差/フレームレート=撮影画像の時間差
このように、算出部15は、高速度カメラ13が撮影した画像から、一つの画面におけるブロック16の外側面16a及び路面Rに設定したそれぞれの特徴点の相対距離を算出し、二つの画面の比較による相対距離の変化に基づいて、ブロック16の滑り速度を算出する。
上述したタイヤ滑り速度の算出方法により得られた、実際のタイヤ転動状態におけるブロックの滑り速度測定結果を、表1及び表2に示す。
上述したタイヤ滑り速度の算出方法により得られた、実際のタイヤ転動状態におけるブロックの滑り速度測定結果を、表1及び表2に示す。
タイヤ1においては、ブロック16の外側面16aの5個の測定点P1〜P5、路面Rの測定点Qを設定し、各測定点P1〜P5について、前後方向車体加速度Gが0.1G(21km/h),0.3G(21km/h),0.7G(11km/h)でのブロック16の滑り速度を算出し、平均滑り速度を求めた。
タイヤ1におけるブロック16の平均滑り速度は、車体加速度0.1Gでは−307mm/s、0.3G(21km/h)では−252mm/s、0.7G(11km/h)では−230mm/sであった。つまり、タイヤ1の滑り速度は、車体加速度0.1Gのとき最も速くなる。
タイヤ1におけるブロック16の平均滑り速度は、車体加速度0.1Gでは−307mm/s、0.3G(21km/h)では−252mm/s、0.7G(11km/h)では−230mm/sであった。つまり、タイヤ1の滑り速度は、車体加速度0.1Gのとき最も速くなる。
タイヤ2においては、ブロック16の外側面16aの5個の測定点P1〜P5、路面Rの測定点Qを設定し、各測定点P1〜P5について、前後方向車体加速度Gが0G(23km/h),0.6G(22km/h),0.7G(12km/h)でのブロック16の滑り速度を演算し、平均滑り速度を求めた。
タイヤ2におけるブロック16の平均滑り速度は、0G(23km/h)では−110mm/s、0.6G(22km/h)では−204mm/s、0.7G(12km/h)では−112mm/sであった。つまり、タイヤ2の滑り速度は、車体加速度0.6Gのとき最も速くなる。
タイヤ2におけるブロック16の平均滑り速度は、0G(23km/h)では−110mm/s、0.6G(22km/h)では−204mm/s、0.7G(12km/h)では−112mm/sであった。つまり、タイヤ2の滑り速度は、車体加速度0.6Gのとき最も速くなる。
このように、タイヤ11のブロック16の外側面16aに複数のドットを印して、ブロック16とブロック16が接触する路面Rとの相対速度を高速度カメラ13の撮影画像で算出し、算出結果に基づいて、実際のタイヤ転動状態におけるブロック16の滑り速度を算出する。つまり、タイヤ11をそのまま撮影してもブロック16の挙動を追うことができないため、ブロック16の外側面16aに微細なドットからなるマーキングを施し、車輪W転動時のタイヤ11のブロック16の挙動を追えるようにする。
この結果、実際に転動しているタイヤ11の挙動を、直接、タイヤ11のブロック16の外側面16aと路面Rを撮影して撮影画像として見ることができるので、荷重、縦バネ、温度等のタイヤ11に関する測定条件を、実際に転動するタイヤ11に合わせることができ、これまで以上の精度でより正確なタイヤ滑り速度を求めることができる。また、タイヤ11のブロック16単位で撮影を行うので、任意の地点の滑り速度も算出することができる。
この発明は、路面を転動する車輪のタイヤの踏面を形成し踏面最外周に位置するブロックの側面及び路面を、同一画面として撮影し、撮影画像から、一つの画面におけるブロックの側面及び路面に設定したそれぞれの特徴点の相対距離を算出し、その後、二つの画面の比較による相対距離の変化に基づきブロックの滑り速度を算出するので、実際に路面上で転動状態にあるタイヤに生じている現象を正確に把握することにより、タイヤが転動状態にあるときのタイヤ踏面に発生する滑り速度を正確に測定することができるため、車輪転動時のタイヤの滑り速度を測定するタイヤ滑り速度測定方法、及びタイヤ滑り速度測定方法を実現するタイヤ滑り速度測定システムに最適である。
10 タイヤ滑り速度測定システム
11 タイヤ
12 マーカ
13 高速度カメラ
14 保持部材
14a 第1保持部
14b 第2保持部
15 算出部
16 ブロック
16a 外側面
17 連結手段
C 車両
P,P1〜P5,Q 測定点
R 路面
W 車輪
Ww ホイール
11 タイヤ
12 マーカ
13 高速度カメラ
14 保持部材
14a 第1保持部
14b 第2保持部
15 算出部
16 ブロック
16a 外側面
17 連結手段
C 車両
P,P1〜P5,Q 測定点
R 路面
W 車輪
Ww ホイール
Claims (4)
- 路面を転動する車輪のタイヤの踏面を形成し踏面最外周に位置するブロックの側面及び前記路面を、同一画面として撮影する処理と、
撮影画像から、一つの画面における前記ブロックの側面及び前記路面に設定したそれぞれの特徴点の相対距離を算出する処理と、
二つの画面の比較による前記相対距離の変化に基づき前記ブロックの滑り速度を算出する処理と
を有するタイヤの滑り速度測定方法。 - 前記ブロックの滑り速度を、前記二つの画面の比較により前記相対距離の変化を算出して得られた算出結果を前記二つの画面の時間差で除算し算出する請求項1に記載のタイヤの滑り速度測定方法。
- 路面を転動する車輪のタイヤの踏面を形成し踏面最外周に位置するブロックの側面に設けられたマーカと、
前記車輪の転動時、前記ブロックの側面及び前記路面を同一画面で撮影するカメラと、
前記カメラが撮影した画像から、一つの画面における前記ブロックの側面及び前記路面に設定したそれぞれの特徴点の相対距離を算出し、二つの画面の比較による前記相対距離の変化に基づき前記ブロックの滑り速度を算出する算出部と
を有するタイヤの滑り速度測定システム。 - 前記車輪が装着された車体に取り付けられ、撮影方向を前記ブロックの側面に向けた前記カメラを前記車輪の側方に配置保持する保持部材を有する請求項3に記載のタイヤの滑り速度測定システム。
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JP2019066182A (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-25 | トヨタテクニカルディベロップメント株式会社 | タイヤ変位量取得方法及びタイヤ変位量取得装置 |
JP2021081281A (ja) * | 2019-11-18 | 2021-05-27 | Toyo Tire株式会社 | タイヤの滑り挙動の評価方法 |
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2010
- 2010-02-26 JP JP2010042544A patent/JP2011179884A/ja not_active Withdrawn
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JP7419031B2 (ja) | 2019-11-18 | 2024-01-22 | Toyo Tire株式会社 | タイヤの滑り挙動の評価方法 |
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