JP2011179884A

JP2011179884A - タイヤ滑り速度測定方法及びシステム

Info

Publication number: JP2011179884A
Application number: JP2010042544A
Authority: JP
Inventors: Takashi Saito; 隆司斉藤; Katsuhiro Kobayashi; 克宏小林
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2011-09-15

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

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。

特開平７−６３６５８号公報

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。

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。

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。

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。

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。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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

Claims

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。