JP2011509398A - タイヤ表面を検査するために使用できるようにするようタイヤ表面の３次元画像を処理する方法 - Google Patents

Abstract

タイヤの表面の一部分を検査する方法であって、表面が***マークを有し、この方法では、検査されるべき表面の３次元プロフィールを求め、検査されるべき表面上の特徴的な箇所の存在場所を突き止め、これら箇所を基準面の３次元データから得られた対応の特徴的な箇所と照合して１組の対をなす照合状態の特徴的箇所を生じさせ、繰り返し、第１の変換関数により変換された基準面の特徴的箇所の各々とこれらと照合された検査されるべき表面の特徴的箇所の各々との間の相互間の距離の合計を表す値が最小であるように基準面の特徴的箇所に適用されるべき第１の変換関数を探し、第１の変換関数を基準面の特徴的箇所の全てに適用して変換済み基準面を得る検査方法。

Description

本発明は、タイヤ製造分野に関する。特に、タイヤの使用目的のために確立された検査基準によりタイヤのコンフォーミティを求めるために、製造プロセス中又は製造プロセスの終わりにおけるタイヤの目視検査の問題に関する。

コストが一定であるとした場合の現在におけるコンピュータ処理能力の増大により、タイヤを目視検査する責任のあるオペレータを助けるよう設計された自動検査手段の工業的規模の開発が可能である。これら手段は、主として、画像処理技術を利用しており、かかる画像処理技術の性能は、分析速度の観点及びデフィニション（definition）の観点において、主として用いられるコンピュータ処理能力で左右される。

これらプロセスを実施するために用いられる方法では、通常、検査されるべきタイヤの表面の２次元又は好ましくは３次元の画像をタイヤの表面の２次元又は好ましくは３次元の基準画像と比較する。したがって、検査されるべきタイヤの表面の画像と基準面の画像を、例えば、これらを重ね合わせることにより照合することが実施され、製造上の異常は、２つの画像又は２つの表面相互間の差を分析することにより確認される。

この種の方法は、一例として米国特許第５７１５１６６号明細書に記載されており、この米国特許は、変換関数、例えば回転又は滑り運動を用いることにより基準面を所与の物体の３次元画像と照合するために変換を実施することを記載している。この方法は、この場合無限に剛性であると考えられる非変形中実物体、例えば金属部品を照合することを目的とした場合、良好な結果が得られるよう適用される。

タイヤの場合、表面の基準画像は、タイヤの設計から得られるディジタルデータに基づいて又はより一般的には硬化用金型を説明し、これを製造するために用いられるディジタルデータから得られ、この金型それ自体は、その有限の形状をタイヤに与えるようになっている。

タイヤの表面の３次元画像は、公知の仕方で、タイヤの表面の３次元凹凸を判定することができるカメラにより得られる。

しかしながら、金型から取り出されたタイヤは、この構成材料の弾性に鑑みて、成形及び硬化作業が実施された金型のネガの画像とは正確には一致していないことが観察される。

具体的に説明すると、タイヤは、これが硬化プレスから出るやいなや、冷却時の材料の熱収縮により変形する。さらに、取り付け及びインフレーション中、補強プライは、これらの最終位置を取り、インフレート状態のタイヤの平衡曲線は、必ずしも、硬化用金型により与えられるタイヤの形状には一致しない。

したがって、製造に得られるタイヤのコンフォーミティに関する適切な状況を引き出す目的で２つの表面を互いに照合するために基準面の画像及び検査されるべきタイヤの表面の収集した画像を先ず最初に調整することが必要である。

この種の一方法は、一例として、欧州特許第１７５００８９号明細書に記載されている。この欧州特許明細書によれば、検査されるべきタイヤの表面の３次元表示及びこれに対応した基準の３次元表示は、マーク要素、例えば１つの文字又は１組の文字の表面に実質的に一致した直径の減少した表面部分に分割される。さらに、問題の方法によれば、コンピュータ処理アルゴリズムは、基準面と処理されるべき表面の凹凸の輪郭相互間の最適な照合を求めるために基準面の表面部分と検査されるべき表面の表面部分を互いに上下に滑らせることを目的として構成されている。この局所調整をいったん実施すると、問題の表面部分に関し、２つの表面部分を互いに比較して検査されるべきタイヤのコンフォーミティの度合いを基準により判定する。

この欧州特許に記載されているアルゴリズムは、主として、モデルと上述の実在のタイヤとの位置の差並びに１つのケーシングと別のケーシングとの取り付けの差及びインフレーションの差をなしですますことができるという利点を有しているが、かかるアルゴリズムは、これらが表面部分を剛性要素に同化させるという点において米国特許第５７１５１６６号明細書に記載されているアルゴリズムに近い。

米国特許第５７１５１６６号明細書 欧州特許第１７５００８９号明細書

それにもかかわらず、特に検査されるべきタイヤの表面が相当な異常を有している場合、例えば、マーク要素が全くなくなった場合若しくは凹凸マークに異物が存在している場合にはこの方法の利用において頑丈さが欠けていることが観察され、かかる異常は、収集した画像とこの表面部分の基準画像を照合するアルゴリズムを妨害するという結果をもたらす。さらに、この方法により、マークを備えておらず、又成形上の異常を有する場合のある滑らかな表面では結果が不良である。

本発明の目的は、これら問題に対する解決策を提供することにある。

本発明の検査方法は、凹凸マークを含むタイヤの表面部分に関する。「凹凸マーク」という用語は、サイドウォール又は内面上に施された要素、例えば図柄（図形）又は英数字、言葉又は番号を形成する文字列、比喩的文字、例えば表意文字、装飾パターン又は図面、条線又はトレッドのパターンを意味している。

本発明の検査方法は、
‐検査されるべき表面の３次元プロフィールを求め、
‐検査されるべき表面上の特徴的な箇所の存在場所を突き止め、これら箇所を基準面の３次元データから得られた対応の特徴的な箇所と照合して１組の対をなす照合状態の特徴的箇所を生じさせ、
‐繰り返し、第１の変換関数を求めてこれを基準面の特徴的箇所に適用し、その結果、第１の変換関数により変換された基準面の特徴的箇所の各々とこれらと照合された検査されるべき表面の特徴的箇所の各々との間の相互間の距離の合計を表す値が最小であるようにし、
‐第１の変換関数を基準面の特徴的箇所の全てに適用して変換済み基準面を得る。この方法は、変換関数は、比が１とは異なる絶対値である相似変換を含むアフィン関数であることを特徴とする。

このように、基準面を変形させて検査されるべき表面に対する基準面の点の全てを調節することにより基準面を変換することが可能であり、その目的は、基準面と検査されるべき表面との形状の全体的ばらつきをなしですますことにある。このアフィン変換は、相似変換の比が１に等しく、この場合、簡単な回転又は並進にされる変換とは異なっている。

基準面の点の全てを考慮に入れ、第１の変換関数により変換し、それにより、滑らかであり又は異常のためにマークを備えていない表面と同一の仕方で凹凸マークを有する表面を照合することができる。

本発明は又、基準面の初期調節を改善するよう表面部分に関して比が１とは異なる相似変換を含むアフィン変換形式の第２の変換関数を定める手立てを講じている。

以下のことから理解されるように、これら調節の質は、主として、特徴的箇所の決定だけでなく、変換関数の利用分野で決まる。具体的に説明すると、検出しようとする製造上の異常により通常引き起こされる局所変形の影響をなしですますことが必要である。この歪は、第１又は第２の変換関数を一様であると考えられる表面に適用することにより、即ち、実質的に同一レベルの弾性変換を維持することにより回避される。

計算時間も又、決定制限因子である。したがって、本発明の利用は、得られる結果の質に悪影響を及ぼさないで、この計算時間を短縮することを目的とする補完的な単純化ステップを先に実施することにより容易になる。

以下の説明により、本発明の特定の実施形態を説明することができ、かかる説明は、図１〜１６に基づいている。

基準面の凹凸要素の輪郭の２Ｄ画像を示すと共にこの画像を巻き出した状態で示す図である。 表面の平均半径方向プロフィールの決定方法の図である。 英数字の骨格化を示す図である。 英数字の骨格化を示す図である。 英数字の骨格化を示す図である。 特徴的箇所の考えられる選択を示す図である。 特徴的箇所の考えられる選択を示す図である。 方位角を調節するステップを示す図である。 方位角を調節するステップを示す図である。 基準面の平均半径方向プロフィールと検査されるべき表面の平均半径方向プロフィールの角度のばらつきを示す図である。 検査されるべき表面の平均半径方向プロフィールに対する基準面の平均半径方向プロフィールの調節の仕方を示す図である。 基準面と検査されるべき表面の特徴的箇所の照合の仕方を示す図である。 第１の変換関数の適用後における検査されるべき表面の画像に対する基準面の画像の調節の仕方を示す図である。 第１及び第２の変換関数の適用後における検査されるべき表面の画像に対する基準面の画像の調節の仕方を示す図である。 第１及び第２の変換関数の適用後における検査されるべき表面の画像に対する基準面の画像の調節の仕方を示す図である。 第１及び第２の変換関数の適用後における検査されるべき表面の画像に対する基準面の画像の調節の仕方を示す図である。

本発明の第１のステップは、検査されるべき表面の３次元表面を特徴づけることができるデータを得るステップから成る。この作業を実施するため、この表面を白色光又は所与の波長の光、例えばレーザビームから生じた光で照明し、表面により反射された光を縦の並びが分析されるマトリックスアレイカメラにより捕捉する。また、レーザ三角測量方式の３次元センサを用いることが可能であり、この原理は、２次元において、リニアアレイカメラの原理に同化可能である。

検査されるべきタイヤは、これをカメラに対して回転させることができる手段に取り付けられる。タイヤをカメラに対してその回転軸線回りに１回転させることにより、適当な且つ公知の計算手段による処理後に、検査されるべき表面の３次元座標を表わすディジタルデータが得られる。次に、この表面を３次元空間内における１組の点によって実現する。

タイヤをリムに取り付けた後且つタイヤを基準圧力までインフレートさせた後に、検査されるべき表面の３次元データの収集を実施してタイヤをその平衡曲線に近づけ、２本の互いに異なるタイヤ相互間のタイヤの位置決めのばらつきを最小限に抑えることが推奨できる。また、これにより、本発明の要部をなす方法によって検出可能な構造体の異常を強調することができる。

以下に説明する本発明の例示の実施形態は、通常全ての形式のマーク及び図形パターンで満たされたタイヤサイドウォールの検査に特に取り組んでいる。しかしながら、用いられる技術は、これらの順番を入れ替えた場合であっても、内側部分又はトレッドの検査にとって同一の仕方で使用できる。

基準として役立つ表面は、３次元におけるタイヤの設計データ又は好ましくは硬化用金型の設計及び製造データ、特に、サイドウォールを成形するために用いられるシェルをくりぬき、凹んだマークを備えるデータから得られる。具体的に説明すると、シェルの平均半径方向プロフィールの知識により裏付けされるミーリングツール（milling tool）を制御するパラメータの知識により、基準面に同化された凹凸表面を再構成することができる。

このように再構成された基準面は、基準面上の１組の点の形態をしている。また、これらの点が位置している表面の性状に関する重要な追加の情報、例えばこの点が滑らかな表面、凹凸部、文字又は１組の英数字、特定のパターン、例えば条線状又は滑らかなパターン上に位置しているという指標をこれらの点に関連づけることが可能である。これら指標は、特に特徴的箇所を決定しようとする場合、この方法を適用する次のステップにおいて有用である。

上述したように、先ず最初に多くの単純化ステップを実施することにより行われるべき計算を単純化することは有意義である。これを達成する手法のうちの１つは、基準面及び検査されるべき表面の点の３次元座標が表わされる基準マークを適当に選択して簡単な投影により、座標の数及び空間の次元数を減少させることができる簡単な投影を検討することができるようにすることから成る。

したがって、本発明者は、分析されるべき表面の３つの次元ｘ，ｙ，ｚの座標を直交座標系ＯＸ，ＯＹ，ＯＺで表わすよう注意しており、かかる座標系では、軸ＯＺは、タイヤの回転軸線から実質的に識別できない。この場合、座標ｘ，ｙ，ｚを投影により平面ＯＸＹに変換すると共に平面ＯＸＹ内におけるデカルト座標ｘ，ｙをρ，θ型の極座標に変更するのが楽である。

第１の単純化では、表面を図１に示されているように開く。このためには、ρの値が軸ＯＹ′上の値に一致し、値θが軸ＯＸ′上の座標に一致することを考えれば十分である。基準マークＯＸ′Ｙ′それ自体は、直交座標系である。

第２の単純化では、半径方向平面内における表面の曲がり部の平均プロフィールを求める。これを行うためには、図２に示されているように、点の全てを軸ＯＺ，ＯＸ′により形成される平面に投影するだけで良く、この投影像は、半径方向平面内における投影像に一致する。平均半径方向プロフィールの形状は、この半径方向平面内における点の群れの形状によって与えられ、これから、方向ＯＺにおける値の平均値を求めることにより平均曲がり部を抽出することが可能である。この場合も又、この平均半径方向プロフィールを展開することにより得られる表面は、凹凸マークが見えないタイヤの表面に実質的に相当する。

この場合、角度θの各値に関し、この平均半径方向プロフィールの値を平面ＯＸ′Ｚで表わされた座標から差し引くだけで十分であり、その目的は、上述した巻き出し表面の平坦化が得られ、この場合、凹凸要素のみが、軸ＯＺ上の値を持つ。

この平坦化は、求められた線、例えばρの値が一定である線に従って表面のプロフィールを辿ることにより、又、この表面上に作られた凹凸マークを示唆するプロフィールの局所ばらつきを検出することによっても実施できる。これら線の並置によっても、凹凸要素のみが現われる平坦化表面が与えられる。

また、同様に、巻き出し表面を平面ＯＸＹに投影することが可能である。
グレーレベル値を軸ＯＺ上の値に割り当てることにより、凹凸要素がこれら自体平均表面の色に対して視覚的にこれら自体離れる表面の画像が２次元で与えられる。

後者の単純化は、上述の方法のうちの１つに従って平坦化表面について実施でき、同様な結果が得られる。図８は、巻き出され、平坦化され、グレーレベル画像に変換された基準面に適用されたこれら単純化の結果を示している。図９は、その一部において、検査されるべき表面の巻き出されて平坦化された画像を示している。

特徴的箇所のサーチ又は調査は、従来の光学式文字認識（ＯＣＲ）法によって実施される。この種の方法によれば、第１ステップでは、表面をセグメント化して表面の黒白画像を一平面内に得て、この画像が十分なコントラストを持って英数字又はパターンを容易に識別できるようにする。

このセグメント化を実施する最も簡単な方法は、上述の方法に従って巻き出しされて平坦化された表面を用い、黒色又は白色凹凸要素に割り当てることから成り、この方法のステップは、図３、図４及び図５に示されている。フィルタリングにより、望ましくない汚れ又は欠陥（図３）をなくすことができる。次に、英数字又はパターンを公知の方法により、例えば、ベン・ケー・ヤン（Ben K. Jang）、ローランド・ティー・チン（Roland T. Chin）共著，「ワン‐パス・パラレル・シニング；アナリシス・プロパティーズ・アンド・クオンティテイティブ・エバリュエーション（One-Pass Parallel Thinning; Analysis, Properties and Quantitative Evaluation）」，ピーエーエムアイ（PAMI），第１４巻，第１１号，１９９２年１１月に記載されている方法によって線又は曲線（図４）に変換して英数字又はパターンの骨格のみを保持する。

この操作をいったん完了すると、次に、表面上に位置する英数字及び関連のテキストを識別し、これらの存在場所を突き止める目的で、公知の光学式文字認識法のうちの１つを適用することが可能である。

この方法の適用を単純化すると共に計算速度を増大させるため、基準面の画像を検査されるべき表面の画像に対して調節することが示唆される。この目的のため、表面上に１回しか生じない英数字又はパターンのコレクションを図８及び図９に示されているようにあらかじめ定める。これら文字の存在場所が両方の画像中に突き止められると、これら２つの文字相互間の角度差Δαを評価し、角度値の原点がこれら文字を通るようにすることにより軸ＯＸ′（角度値θを表わしている）上の座標の変化を行う。方位角の調節により、平面ＯＸ′Ｙ′内における同一座標の点の直接的な比較が可能である。

方位角のリセットに続き、半径方向ＯＹ′（ρの値を表わしている）におけるリセットを行って表面の残部上におけるマークのサーチ及び位置決め具合を向上させるのが良い。

基準面の画像及び検査されるべき表面の画像上における英数字、テキスト及びパターンのうちの大部分の存在場所を突き止めると、両方の表面上に存在するテキスト及びパターンと関連した英数字を互いに照合する。

この関連づけステップの堅牢さは、先に実施された方位角の調節ステップから得られる情報を用いることにより向上し、それにより、関連づけられるべき言葉又はパターンをサーチする領域をより正確に識別することが可能である。文字のサイズも又、関連づけ誤差を減少させるために用いられるのが良い。

したがって、基準画像上のビードの近くに位置する言葉“ＲＡＤＩＡＬ”を検査されるべき画像の同一領域に位置する言葉“ＲＡＤＩＡＬ”と関連させる。

次に各文字又は各パターンについて骨格の線の枝の交点又は枝の末端箇所により形成される箇所を求める。これらの箇所は、特徴的箇所を形成し、かかる特徴的箇所の存在場所は、図７に示されているように正確である。また、非限定的に、特徴的箇所として、図６に示されているように英数字又はパターンを包囲する四辺形の頂点又は問題の線又は凹凸部の共通重心、例えば重心を選択することが可能である。重要なことは、これら箇所の座標が、正確に知られていると共に検査されるべき表面及び基準面上に混乱の恐れなく位置決めできるということである。

次に、対をなす照合特徴的箇所を形成するため、基準面及び検査されるべき表面の画像の対応の特徴的箇所を２つずつ互いに関連づける。

一例として、基準画像の“ＲＡＤＩＡＬ”の最初のＡの頂部と関連した特徴的箇所を検査されるべき画像の“ＲＡＤＩＡＬ”の最初のＡの特徴的箇所に関連させる。この対をなす箇所は、１対の照合特徴的箇所を形成する。

照合特徴的箇所の数は、一寸法と別の寸法では様々であって良く、かかる数は、凹凸マーク上に見受けられる考えられる異常の関数として、しかしながら、認識基準が全く満たされない場合にそれ自体異常を生じさせる光学式文字認識方法の適用ステップの各々のところで行われる場合のある連続拒絶のために、同一タイヤの２つの連続した分析相互間において変わっても良い。

理想的には、対をなす特徴的箇所は、検査されるべき表面全体にわたって分布される。観察されることとして、これら箇所は、好ましくは、タイヤのこの部分に位置するマーク及びテキストの数が多いために、ビードの近くに配置された領域に位置する。この好ましい場所は、後で都合が悪いことが判明する場合があり、補正手段を計画することが必要であろう。

本発明の方法は、第１の変換関数の決定に先立って、追加の単純化を提供し、かかる単純化では、半径方向平面内における基準面の並進及び回転を実施する。判明したこととして、タイヤをインフレートさせると共に／或いはビードをリム上に又はケーシングを回転させるシステム上に配置すると、サイドウォールの平衡曲線は、金型の幾何学的形状により与えられるサイドウォールの形状に対して傾く。

この物理的動きは、図１０に示されているように基準面の平均半径方向プロフィールと検査されるべき表面の平均半径方向プロフィールを比較することにより測定できる。

次に、２つの平均半径方向プロフィールを変形させることなく、これら平均半径方向プロフィールの曲線を互いに一致させることができる回転及び並進を求める。一例として、ＩＣＰ（Iterative Closest Point：繰り返し最近接箇所）型のアルゴリズムにより、図１１に示されているように、基準面の平均半径方向プロフィールの箇所と検査されるべき表面の平均半径方向プロフィール上へのこれらの直交投影像との間の直交距離（最小二乗の意味で）を最小限に抑える行われるべき回転及び並進を求めることができる。これら計算を実施するために選択される箇所は、有用には、特徴的箇所から選択される。

次に、この回転及びこの並進を半径方向平面内において基準面の箇所の全てに適用する。

次のステップでは、第１の変換関数を見出す。この第１の変換関数が適用される１組の開始箇所は、基準面の特徴的箇所で構成され、終わりの組は、１組の変換箇所を表わし、これら変換箇所の各々には、この変換箇所を照合する検査されるべき表面の箇所からこの変換箇所を隔てる距離を表わす大きさをリンクさせる。

次に、連続繰り返しにより、これら大きさの全体を最小限に抑える第１の変換関数を求める。

この第１の変換関数は、非変形関数であっても良い。この場合、この関数の決定は、先ず最初に、用いられる方程式の一般的構造を選択することを含むということが観察される。

しかしながら、パラメータの決定では、多数の対をなす特徴的箇所が必要であり、これらパラメータの計算は複雑である場合がある。この結果は、対をなす特徴的箇所のかなり良好な照合であるが、非線形関数の選択は、非常に堅固であるというわけではない。というのは、非線形関数は、評価されるべき表面の特徴的箇所の位置決めのばらつき及び先のステップで生じる場合のある照合上の誤差に非常に敏感だからである。さらに、この種の変換により、あらゆる種類の変形が可能であり、これらの大きさは、制限するのが困難である。

また、本発明の好ましい実施形態によれば、第１の変換関数は、回転と、運動と、比が所与の方向において１とは異なる絶対値である変形又は相似変換の組み合わせと、座標軸の各々上でのスケール変更とから成る。相似変換の中心は、一般的にいって、タイヤの回転軸線の一箇所から成る。

これらアフィン関数は、表面の幾何学的特性、例えば平行度、中間、距離の比及び重心を保つ値を有する。この結果、パラメータの決定は、達成するのが簡単であり、しかも必要な計算時間が短い。

さらに、第１のアフィン変換関数のサーチは、これが基準面の画像及び２次元で検査されるべき表面の画像に対して行われる場合、大幅に単純化される。これは、上述した単純化ステップの目的であり、この間、表面の各々は、次々に巻き出され、平坦化され、かかる単純化ステップでは、凹凸の値は、グレーレベル又はカラーレベルに変換され、かかる単純化ステップには、半径方向平面における回転及び並進が適用される。

このように単純化された基準画像の箇所（ｘ，ｙ，１）の画像又は物体の座標（ｘ′，ｙ′，１）は、次のベクトル形式、即ち、

で表わされ、以下の形式に、即ち、

に書き換え可能な変換式に基づいて得られ、上式において、ｔは、平面内における並進を表わし、Ａは、直角座標系の軸に対して所与の角度をなす２つの互いに垂直な軸線を中心とする平面内に回転及び異方性である引き伸ばし又は変形の形態に表わすことができる２×２アフィン行列である。

しかしながら、第１の方式として、表面全体に適用されるこの第１の変換関数のサーチは、見受けられる変形が本質的に半径方向に生じ、タイヤの周囲全体にわたって比較的一様であるという点において適切なままであることが観察される。かくして、異常に起因する任意の局所変形の作用効果は、取るに足らない状態のままである。

上述したように、第１の変換関数を説明するパラメータのサーチは、照合上の誤差に極めて敏感である。したがって、最適化ループの各々が「適切な」データを保ち、「異常」であると判断されたデータをなくすことができるサーチアルゴリズムが使用される。一例として、最小二乗平均のアルゴリズム、例えばペーター・ジェイ・ロウッセウン（Peter J. Rousseewn）、 アニック・エム・レロイ（Annick M. Leroy）共著，「ロブスト・リグレッション・アンド・アウトリアース・ディテクション（Robust regression and outliers detection）」，ジョン・ワイリー・アンド・サンズ・インコーポレイテッド（John Wiley and Sons, Inc），ＩＳＢＮ ０‐４７１‐８５２３３‐３，ニューヨーク，１９８７年に記載されているＬｍｅｄｓ関数は、良好な結果を与える。このアルゴリズムは、対をなす照合特徴的箇所からランダムサンプルを取るステップと、これら箇所の変換を推定するステップとから成る。次に、得られた箇所を残留誤差に関する統計学的分析後に選択された妥当性基準に従って分類する。この方法により、データが異常であると判断されたデータのうちの最高５０％までを含んでいる場合、第１の変換関数のパラメータを求めることができる。

上記ステップで提案された単純化に鑑みて、第１のアフィン変換関数を説明するのに必要なパラメータの数は僅かであり、これらパラメータを直線的に推定するのに必要な対をなす照合特徴的箇所の数を図１２に示されているように最小６個まで減少させることができる。

本発明の方法の実施形態におけるこの段階では、第１の変換関数のサーチを単純化及び上述した基準マークの変化とは無関係に実施できるということが観察される。また、平坦化、回転及び並進ステップは、これら自体、第１のアフィン変換と組み合わされることによりアフィン変換も又与えるアフィン変換である。

第１の変換関数をいったん求めると、この関数を基準面の１組の箇所に適用する。これにより、検査されるべき表面に対して変換して調節される基準面を得ることができ、かかる基準面の箇所の全ては、これら滑らかな表面要素に属するにせよ、凹凸要素に属するにせよ、いずれにせよ、調節される。

この場合、検査されるべき表面ではなく、基準面を変換することが決定される。以下において理解されるように、この慎重な選択により、検査されるべき表面について見受けられる恐れのある異常のサーチにおいて追加の分析手段を提供することができる。

図１３は、検査されるべき表面の画像Ｓ_iと第１の変換関数により変換された基準面の画像Ｓ_rlの重ね合わせ状態を示している。注目されるように、調節は、ビードの近くに配置された領域では非常に正確であり、この領域では、２つの画像は、ほぼ完全に重ね合わされている。他方、タイヤのショルダの近くに位置するサイドウォールの部分のリセットは、正確さが低い。これは、主として、上述したようにこのゾーンにおける特徴的箇所の数が小さいことに起因している。

したがって、本発明の第１の改良例は、必要ならば、第２の変換関数を求める第２の調節ステップを実施することによりこれら残留誤差を修正するステップから成り、かかる第２の調節ステップの局所適用は、基準面を局所的に調節する作用効果を有することになる。

第１の方法は、極めて簡単に、基準面及び検査されるべき表面の同一ゾーン又は部分に属する照合特徴的箇所のサブセットを形成することから成る。これらサブセットは、最小６対の照合特徴的箇所を含まなければならない。

次に、考慮対象の表面のゾーン又は部分の各々に関し、第１の変換関数を求めるために用いられた方法論と同一の方法論に従って、比の絶対値が１とは異なる相似変換を含む第２のアフィン変換関数を求める。

第２の変換関数の各々は、上述したのと同様な仕方で、考慮対象のゾーン中において、第１及び第２の変換関数により連続的に変換された基準面特徴的箇所の各々とこれと整合される検査されるべき表面の箇所との間の距離の合計を表わす値を最小限に抑える。

この場合も又、十分に均一であり、表面積が検査されるべき表面の異常の影響を減少させるようになった表面部分を特定することが重要である。実際、基準表面は、１つ又は２つ以上の文字又は先に識別した特徴的な設計を有する部分又はゾーンに分割される。

一例として、ゾーンへの分割は、各ゾーンの内側の照合特徴的箇所の数が７個以上である限り、表面を角度セクタ（４つ〜１２個）及び半径方向セクタ（２つ〜３個）に分割することによって実施されるのが良い。これにより、設けられているゾーンと同数の第２の変換関数が与えられる。

次に、第２のアフィン変換を、第１の変換関数が上述のゾーンの箇所の組に適用した後に、かかる箇所の組に適用する。変形例として、第１の変換と第２の変換を組み合わせ、この新たな変換を問題のゾーンに適用する。

上述したプロセスは、反復方式で次第に小さくなるゾーンに対して明らかに繰り返し実施するのが良い。ただし、これらゾーンが、最小数の照合特徴的箇所を含んでいることを条件とする。これら条件において、表面の箇所の組に適用可能な第１の変換関数を所与のゾーンの箇所の組に適用可能な第２の変換関数と組み合わせ、互いに嵌め込まれるシステムのように、問題のゾーンのサブゾーンについて第３の変換関数が定められる。

この場合、表面積が次第に小さくなる表面部分を選択することにより、検査されるべき表面の表面異常の影響を最小限に抑えるのが困難になることが観察されよう。この場合、変換関数は、基準面の部分を変形させてこれを検査されるべき表面の異常に適合させる傾向がある。これは、事実、ゾーン又は表面部分への分割の数が適当な分割を行うことによりアフィン変換の第１及び第２のレベル並びにせいぜい第３のレベルを計算することに等しい２つに制限される。

細かい分割では、上述すると共に相似変換の使用と関連したピットフォール（落とし穴）を回避することができない。しかしながら、この欠点は、この場合、元の基準面に対する基準面の部分の平均変形を表わす値又はノルムを計算することができるという点において利点になる場合がある。基準面の変形の平均を計算することによって定められる平均値と比較した場合のこの値の差によって、潜在的に検査されるべき表面上に異常を有するゾーン又は表面部分を検出することができる。

この方法は、第２の変換関数、例外的な場合では、第３の変換関数を探すのが有意義なゾーン、特に、タイヤのビードの近くに位置するゾーンの場合のように、このサーチが必要ではないゾーンとは区別されると共に第１の変換関数のみの適用で十分なサイドウォールの半径方向外側部分に位置するゾーンを選択することが可能であるという点において有意義である。

第２の方法は、好ましくは、基準画像及び検査されるべき画像上に位置する凹凸要素の輪郭に興味を持つステップから成る。これら輪郭は、例えば、第１の変換関数により変換された基準面を巻き出して平坦化した表面の画像及び検査されるべき表面の画像を用いた３次元データから得られる。具体的に説明すると、この第２の方法は、効率的には、基準面の画像及び検査されるべき表面の画像の２次元データにのみ適用される。

この場合、１つ又は２つ以上の凹凸物体、例えば、単一の英数字又はパターンの一部及び英数字の一部分、幾つかの英数字又は特定の装飾パターンの輪郭の１つ又は２つ以上の部分を含み、輪郭がグレーレベル又はカラーのレベルの変化を有する要素表面を定める。

同様に、上述したように、サイドウォールのショルダゾーンに位置する要素表面のみに制限することが有意義な場合がある。

要素表面の各々の内側には、第１の変換関数により変換され、上述の要素表面に含まれる基準面の画像の輪郭に属する箇所と、検査されるべき表面の画像の輪郭の最も近い箇所との間の距離の合計が算出される。

上述の要素表面に含まれる基準面の輪郭の箇所に適用される第２の変換関数は、距離の合計を表わす値が最小であるように繰り返し求められる。

別法は、エイチ・ジー・バロウ（H.G. Barrow）、ジェイ・エム・テネンバウム（J.M.Tenenbaum）、アール・シー・バウム（R.C. Baum）、エイチ・シー・ウルフ（H.C. Wolf）共著，「パラメトリック・コレスポンダンス・アンド・チャンファー・マッチング；トゥー・テクニークス・フォー・イメージ・マッチング（Parametric correspondence and chamfer matching; two techniques for image matching）」，プロシーディングス・インターナショナル・ジョイント・カンファレンス・アーティフィシャル・インテリジェンス・９７７（Proc. Int. Joint Conf. Artificial Intelligence 977），ｐ．６５９〜６６３に記載されているように、距離マップと呼ばれる方法によりこの第２の局所アフィン変換関数を定めることから成る。この最適化アルゴリズムの価値は、これが簡単であるということにある。

また、所与の方向に向いた距離マップを用いることによりこの方法の堅牢さを増大させることが可能である。この場合、考慮に入れられる距離は、クラーク・エフ・オルソン（Clark F, Olson）、ダニエル・ピー・ハッテンロッチャー（Daniel P Huttenlocher）共著，「ターゲット・レコグニション・バイ・マッチング・オリエンテッド・エッジ・ピクセルズ（Target Recognition by Matching Oriented Edge Pixels）」，アイイーイーイー（IEEE），トランザクション・オン・イメージ・プロセッシング（Transaction on Image Processing），第６巻，第１号，１９９７年１月に記載されているように、この箇所からこの箇所が位置しているセグメントの方向に実質的に一致した所与の方向における最も近い輪郭までの距離に相当している。このトリックにより、局所調節にそれほど適切とはいえない輪郭、例えば或る特定の凹凸パターン内に存在する条線を「フィルタリング」することにより得られた結果を保護することができる。

第２の局所変換関数のパラメータが決定されると、この第２の変換関数を第１の変換関数により変換された基準面の要素表面部分の箇所の組に適用する。

したがって、これにより、存在している要素表面部分と同数の第２の変換関数が与えられる。したがって、基準面の箇所の各々は、第１の変換関数により一度変換され、これが属する要素表面に相当する第２の変換関数により二度目に変換される。

図１４は、基準面Ｓ_rの輪郭の図である。図１５は、検査されるべき表面の画像Ｓ_iの輪郭の図に重ね合わされた第１の変換関数により変換された基準面の輪郭の画像Ｓ_rlの図である。最後に、図１６は、第１の変換関数及び第２の変換関数により次々に変換された基準面の画像Ｓ_r2の輪郭と検査されるべき表面の輪郭の画像Ｓ_iの重ね合わせ状態を示す図である。図１４、図１５及び図１６は、差を強調するために説明的な理由で拡大されている。

２つの一連の変換関数を用いた場合の価値（第１の変換関数は、基準面の全体に適用され、第２の変換関数は、特定の方向に又は局所化された仕方で要素表面に適用される）は、第１のアフィン関数を定めると、これを同一サイズの全てのタイヤに適用でき、第２の局所化変換関数は、検査されるべきタイヤの各々について再計算されなければならないということにある。この利点は、これにより、計算時間が制限されると共に検査作業が単純化されるということにある。

この方法の別の改良例は、基準モデルと硬化作業を実施するために用いられる金型の実在の凹凸の照合に関する。先の段落で言及したように、基準として用いられる表面を説明することができるデータは、好ましくは、硬化用金型を製造するためのデータから得られる。タイヤを硬化させるために用いられる実在の金型は、その使用中、小規模な改造の対象である場合が多い。これは、例えば、ガスを放出させやすいベントをあけた場合又は硬化実施日に関する情報を備えた取り外し可能なプレートを交換した場合である。

この対応を実施するため、基準タイヤであると考えられるタイヤを用い、その表面の３次元プロフィールを突き止めることが提案される。この場合、重ね合わせにより、上述のステップに従って変換された基準面を基準タイヤの表面と比較する。これら２つの表面相互間の差は、これら変化を識別する資格のあるオペレータに示される。

オペレータにより、差が製造上の異常の結果ではないということが発見された場合、オペレータは、基準タイヤの表面部分から得られ、問題の凹凸マークの変化を有するデータで基準面の対応の部分を置き換えるのが良い。かくして、基準面は、製造用金型に行われた変更により改変されると共に向上する。次に、この向上した基準は、次のタイヤの検査のための新たな基準として用いられる。

基準と比較した場合の検査されるべき表面のコンフォーミティを評価することは、明示的には本発明の要旨ではないが、先の段落で説明した調節方法を適用することから成る準備ステップにより、検査されるべき表面と基準面の差の分析をより適切にすることができることは観察されよう。特に、その結果、不正確な検出の数がかなり減少すると共に凹凸を含んでいない表面の部分の製造上の異常の良好な認識が得られる。

本明細書により開示された方法は、容易に識別可能な英数字で形成された多くの凹凸マークを有するサイドウォールに位置したタイヤのゾーンに特に好適に利用できる。

その結果、タイヤの内面のコンフォーミティを分析する方法を利用するには、幾つかの改造が必要である。特に、特徴的箇所のサーチは、英数字のサーチ及びＯＣＲ型のサーチ方法の使用にはもはや基づかない場合がある。この場合、ユーザは、必要ならばこの目的で作ることができる特定のパターンを必ず突き止めるようにする。

また、トレッドの検査のために本発明の方法を使用することを想定することが問題なく可能である。それにもかかわらず、取り付け及びインフレーションに起因した動きがタイヤのこの部分において非常に僅かな重要度のものであることが観察される。この結果、表面を調節する必要性は、重要度が低いものであり、その結果は、計算アルゴリズムを大幅に単純化すると共に単に第１の変換関数のサーチに限定される。

Claims (13)

1. タイヤの表面の一部分を検査する方法であって、前記表面が凹凸要素を有し、
   ‐検査されるべき前記表面の３次元プロフィールを求め、
   ‐検査されるべき前記表面上の特徴的な箇所の存在場所を突き止め、これら箇所を基準面の３次元データから得られた対応の特徴的な箇所と照合して１組の対をなす照合状態の特徴的箇所を生じさせ、
   ‐繰り返し、第１の変換関数を求めてこれを前記基準面の前記特徴的箇所に適用し、その結果、前記第１の変換関数により変換された前記基準面の前記特徴的箇所の各々とこれらと照合された検査されるべき前記表面の前記特徴的箇所の各々との間の相互間の距離の合計を表す値が最小であるようにし、
   ‐前記第１の変換関数を前記基準面の前記特徴的箇所の全てに適用して変換済み基準面を得る、検査方法において、
   前記変換関数は、比が１とは異なる絶対値である相似変換を含むアフィン関数である、検査方法。
2. 前記特徴的箇所の前記存在場所は、前記検査されるべき表面上に存在する英数字及びテキスト又は凹凸パターンの光学認識により、以下のステップ、即ち
   ‐前記表面をセグメント化して平面内に前記表面の黒白画像を得るステップと、
   ‐各英数字又はパターンを枝が前記英数字又は前記パターンの骨格を表わす直線マークと関連させるステップと、
   ‐各英数字又は各パターンに関し、その幾何学的形状に特有の１つ又は２つ以上の数値を算出し、前記検査されるべき表面の画像の英数字又は一連の英数字を前記基準面の画像の文字又はテキストと関連させ、或いは、前記検査されるべき表面の画像のパターンを前記基準画像のパターンと関連させるステップと、
   ‐このようにして識別されると共に関連づけられた前記英数字又は前記パターンの各々の１つ又は２つ以上の箇所を特徴的箇所として選択するステップとを適用することにより突き止められる、請求項１記載の検査方法。
3. 英数字又はパターンの特徴的箇所は、例えば前記英数字又は前記パターンの前記骨格と関連した前記直線マークの枝の交点、前記枝の末端箇所、前記英数字又は前記パターンの前記骨格を包囲した四辺形のかど、又は前記英数字の線を形成する箇所の重心のような箇所から選択される、請求項２記載の検査方法。
4. 前記第１の変換関数を選択するステップの前に、
   ‐前記基準面の平均半径方向プロフィール及び前記検査されるべき表面の平均半径方向プロフィールを求めるステップと、
   ‐半径方向平面内において前記基準面の前記平均半径方向プロフィールに適用されるべき回転及び並進を求めてこれら２つのプロフィールが互いに一致することができるようにするステップと、
   ‐この回転及びこの並進を前記基準面の前記箇所の全てに適用するステップとを実施する、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の検査方法。
5. 前記基準面及び前記検査されるべき表面を説明するデータの３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、３本の直交軸ＯＸ，ＯＹ，ＯＺ上に表わされ、前記軸ＯＺは、タイヤの回転軸線に実質的に一致する、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の検査方法。
6. 平面ＯＸＹ内における値（ｘ，ｙ）は、極座標（ρ，θ）に変換される、請求項５記載の検査方法。
7. 前記第１の変換関数の選択ステップの前に、
   ‐前記照合箇所のサブセットにおいて、凹凸のマーク上に位置すると共に検査されるべき表面の一部分上に１回だけ現われる１つ又は複数の特徴的箇所を求めるステップと、
   ‐角度値（θ）の原点並びに前記基準面の画像の半径方向値（ρ）及び前記検査されるべき表面の画像の半径方向値（ρ）を前記特徴的箇所の角度値及び半径方向値のところに配置することにより前記基準面の画像及び前記検査されるべき表面の画像を調節するステップとを実施する、請求項６記載の検査方法。
8. 前記第１の変換関数を前記基準面の前記箇所の全てに適用した後、
   ‐前記基準面及び前記検査されるべき表面の同一ゾーン又は部分に属する照合された特徴的箇所のサブセットを形成し、
   ‐繰り返し、比が１とは異なる絶対値の相似変換を含む第２のアフィン変換関数を求めてこれを考慮中のゾーンの特徴的箇所に適用し、前記箇所は、前記第１の変換関数により変換され、前記ゾーンに属し、その結果、前記第１の変換関数及び前記第２の変換関数により変換された前記基準面の考慮対象の前記ゾーンの前記特徴的箇所の各々とこれらと照合された検査されるべき前記表面の前記特徴的箇所の各々との間の相互間の距離の合計を表す値が最小であるようにし、
   ‐前記第２の変換関数を前記基準面の前記箇所の全てに適用し、前記箇所は、前記第１の変換関数により変換され、前記ゾーンに属するようになる、請求項１〜７のうちいずれか一に記載の検査方法。
9. 前記第１の変換関数を前記基準面の前記箇所の全てに適用した後、
   ‐前記基準面の画像及び前記検査されるべき表面の画像の輪郭を求め、
   ‐前記基準面の前記画像を要素表面に分割し、
   ‐前記要素表面の各々の内側において、前記基準面の前記画像の前記輪郭の箇所であって、前記第１の変換関数により変換されて前記要素表面に属する箇所と、前記検査されるべき表面の前記画像の最も近くに位置する輪郭の箇所との間の距離の合計を算出し、
   ‐繰り返し、比が１とは異なる絶対値の相似変換を含む第２のアフィン変換関数を求め、これを前記第１の変換関数により変換されて前記要素表面に属する前記基準面の前記輪郭の前記選択された箇所に適用し、その結果、前記距離の前記合計を表わす値が最小になるようにし、
   ‐前記第２の変換関数を、前記第１の変換関数により変換されて前記要素表面に属する前記基準面の前記要素表面の箇所の全てに適用する、請求項７記載の検査方法。
10. 前記基準面の前記３次元データは、検査されるべき前記タイヤの硬化用の金型の製造のためのデータから得られる、請求項１〜９のうちいずれか一に記載の検査方法。
11. 検査されるべき前記ゾーンのコンフォーミティは、前記検査されるべき表面を説明するディジタルデータを前記基準面を説明する前記ディジタルデータと比較することにより評価され、前記データは、前記第１及び前記第２の変換関数により変換される、請求項１〜１０のうちいずれか一に記載の検査方法。
12. 前記検査されるべき表面の前記３次元プロフィールを求めるステップに先立って、前記検査されるべきタイヤを基準圧力までインフレートさせるステップが実施される、請求項１〜１１のうちいずれか一に記載の検査方法。
13. タイヤの表面を検査する装置であって、前記検査されるべき表面の３次元プロフィールを求めることができる手段と、基準面を説明するディジタルデータを格納する手段と、計算アルゴリズムを適用することができるコンピュータ処理計算手段とを有する装置であって、前記計算アルゴリズムは、
    ‐前記検査されるべき表面の前記３次元プロフィールを求めるステップと、
    ‐前記検査されるべき表面上の特徴的箇所の存在場所を突き止め、これら特徴的箇所を基準面の３次元データから得られた対応の箇所と照合して１組の対をなす照合特徴的箇所を作るステップと、
    ‐繰り返し、比が１とは異なる絶対値の類似変換を含む第１のアフィン変換関数を求め、これを前記基準面の前記特徴的箇所に適用し、その結果、前記第１の変換関数により変換される前記基準面の前記特徴的箇所の各々と前記特徴的箇所と照合された前記検査されるべき表面の前記特徴的箇所との間の距離の合計を表わす値が最小になるようにするステップと、
    ‐前記第１の変換関数を前記基準面の前記箇所の全てに適用して変換済み基準面を得るステップとを有する、装置。

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