JP2022166698A - タイヤ溝計測装置およびタイヤ溝計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ溝の深さの計測精度を向上することができるタイヤ溝計測装置およびタイヤ溝計測方法を提供する。
【解決手段】タイヤ溝計測装置１００は、カメラ１、算出部としての正対算出部６３ａおよび判定部６３ｂを備える。カメラ１は、タイヤに対して計測用の模様を投光する投光部２、およびタイヤ溝が延びる方向と同じ方向に並べられた２つの撮像部３を有する。正対算出部６３ａは、撮像部３によって撮影された映像に基づいてタイヤの外表面とカメラ１との正対関係を算出する。判定部６３ｂは、正対算出部６３ａによる算出結果に基づいてタイヤの外表面とカメラ１が正対しているか否かを判定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、タイヤ溝計測装置およびタイヤ溝計測方法に関する。

一般に、タイヤは走行状態や走行距離等に応じて摩耗が進行する。タイヤは、トレッド部に設けられたタイヤ溝の深さを計測することによって、摩耗の進行度合いを検査し、所定以上に摩耗が進行すると交換や再生等の処理が施される。

特許文献１には従来のタイヤ溝の摩耗状態を計測する装置が記載されている。この従来の装置は、計測対象であるタイヤの一部を照らすように設計された少なくとも１台の照明装置と、照明装置により照らされたタイヤの一部の画像を検出するようにそれぞれ設計されている少なくとも２台のカメラと、カメラから受信したタイヤの画像を補間するよう設計された電子ユニットとを備える。この装置により、タイヤ溝の摩耗状態、ランアウトまたはテーパのようなタイヤの幾何学的形状等のパラメータの測定が可能である。

特開２０１７－１９８６７２号公報

特許文献１に記載の計測装置では、タイヤ幅方向に並べた２台のカメラでステレオ視して、タイヤ溝などの幾何学的形状を測定可能であることが示されている。この従来の計測装置では、タイヤ溝の深さ寸法が大きく、カメラの配置がタイヤに近いような場合に、カメラが撮影した映像においてタイヤ溝の底部に死角が生じ、タイヤ溝の深さの計測誤差が生じてしまうという問題点があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、タイヤ溝の深さの計測精度を向上することができるタイヤ溝計測装置およびタイヤ溝計測方法を提供することにある。

本発明のある態様はタイヤ溝計測装置である。タイヤ溝計測装置は、タイヤに対して計測用の模様を投光する投光部、およびタイヤ溝が延びる方向と同じ方向に並べられた２つの撮像部を有するカメラと、前記撮像部によって撮影された映像に基づいてタイヤの外表面と前記カメラとの正対関係を算出する算出部と、前記算出部による算出結果に基づいてタイヤの外表面と前記カメラが正対しているか否かを判定する判定部と、を備える。

本発明の別の態様はタイヤ溝計測方法である。タイヤ溝計測方法は、タイヤに対して計測用の模様を投光する投光部および２つの撮像部を有するカメラにおける前記撮像部がタイヤ溝と同じ方向に並ぶように配置され、前記投光部から投光して前記撮像部によってタイヤの外表面を撮影する撮影ステップと、前記撮影ステップによって撮影された映像に基づいてタイヤの外表面と前記カメラとの正対関係を算出する算出ステップと、
前記算出ステップによる算出結果に基づいてタイヤの外表面と前記カメラが正対しているか否かを判定する判定ステップと、を備えるタイヤ溝計測方法。

本発明によれば、タイヤ溝の深さの計測精度を向上することができる。

実施形態に係るタイヤ溝計測装置を用いた使用状態について説明するための模式図である。 実施形態に係るタイヤ溝計測装置の外観図である。 タイヤ溝計測装置の機能構成を示すブロック図である。 図４（ａ）はタイヤとカメラとの位置関係をタイヤの側面から見た模式図であり、図４（ｂ）はタイヤとカメラとの位置関係をタイヤの断面で見た模式図である。 対比例として撮像部をタイヤ幅方向に並べた配置状態を示す模式図である。 タイヤ溝計測装置によるタイヤ溝の深さ計測の処理手順を示すフローチャートである。 変形例に係るタイヤ溝計測装置の外観を示す模式図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図１から図７を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

（実施形態）
図１は実施形態に係るタイヤ溝計測装置１００を用いた使用状態について説明するための模式図であり、図２は実施形態に係るタイヤ溝計測装置１００の外観図である。タイヤ溝計測装置１００は、車両８に装着されたタイヤ９のトレッド部９ａに設けられたタイヤ溝９０の深さを計測する。タイヤ溝９０は、タイヤ周方向に延びるように形成されている。

タイヤ溝計測装置１００は、カメラ１、支持体５および計測部６等を備える。カメラ１は、タイヤ９に向けて所定のパターンで構成された光を測定用の模様として投光する投光部２、および２つの撮像部３を有する。２つの撮像部３は、間隔を空けて配置されている。撮像部３は、投光部２から測定用の模様をタイヤ９のトレッド部９ａへ投光した状態で、トレッド部９ａを撮影する。

支持体５は、棒状であり、一端部にカメラ１が取り付けられている。作業者は支持体５の他端側を手で持ち、支持体５の一端部に設けたカメラ１をタイヤ９に正対させ、タイヤ溝９０の深さを計測する。

計測部６は、カメラ１に有線または無線によって通信可能に接続されており、カメラ１によって出力される映像データを取得し、映像データに基づいてタイヤ溝９０の深さを算出する。図２では、計測部６が支持体５と別体として設けられ、信号ケーブル６ａによってカメラ１に接続されている例を示すが、例えば計測部６が支持体５の他端部に取り付けられていてもよい。また信号ケーブル６ａを設けずに、無線によってカメラ１と計測部６とが通信接続されるものであってもよい。

図３は、タイヤ溝計測装置１００の機能構成を示すブロック図である。タイヤ溝計測装置１００のカメラ１は、上述のように投光部２および２つの撮像部３を有し、投光部２から測定用の模様をタイヤ９のトレッド部９ａへ投光した状態で、撮像部３によりトレッド部９ａを撮影する。

計測部６は、報知部６１、操作部６２および制御部６３を有する。計測部６における各部は、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵをはじめとする電子素子や機械部品などで実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラムなどによって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろな形態で実現できることは、当業者には理解されるところである。

報知部６１は、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置であり、作業者に対して表示装置への表示によって、タイヤ溝９０の深さの測定結果等の測定に関する情報や、作業者の操作などに関する案内情報を報知する。報知部６１は、撮影しているタイヤ９のトレッド部９ａの映像を表示してもよい。

また報知部６１は、タイヤ溝９０の計測が可能である旨を作業者へ報知する。報知部６１は、例えば、表示装置に円形状等による色付きのマークを表示し、当該マークの色が測定可能を示す色に変化することによって、タイヤ溝９０の計測が可能である旨を作業者へ報知する。タイヤ溝９０の計測が可能であることは、後述するように制御部６３の判定部６３ｂによって判定されており、報知部６１は、判定部６３ｂによる判定結果に基づいてタイヤ溝９０の計測が可能であることを報知する。

報知部６１は、表示装置への表示のほか、スピーカ等を有して音声によってタイヤ溝９０の計測が可能である旨を作業者へ報知するようにしてもよい。報知部６１によるタイヤ溝９０の計測が可能である旨の報知は、表示装置による表示やスピーカによる音声出力に限られるものではない。

操作部６２は、例えばタッチパネルやスイッチなどの操作可能な入力装置である。操作部６２は、作業者による操作に基づいてタイヤ溝９０の深さの計測に関する操作入力を受け付ける。操作部６２は、受け付けた操作入力を制御部６３へ出力する。

制御部６３は、正対算出部６３ａ、判定部３６ｂおよび溝深さ算出部６３ｃを有する。制御部６３は、カメラ１から撮影されたタイヤ９のトレッド部９ａの映像データを取得し、当該映像データに基づいてタイヤ溝９０の深さを算出する。

正対算出部６３ａは、カメラ１の２つの撮像部３によって撮影された映像データからトレッド部９ａの外表面とカメラ１との正対関係を算出する。図４（ａ）はタイヤ９とカメラ１との位置関係をタイヤ９の側面から見た模式図であり、図４（ｂ）はタイヤ９とカメラ１との位置関係をタイヤ９の断面で見た模式図である。図４（ｂ）では、タイヤ９の回転軸を含む断面を示している。カメラ１の２つの撮像部３はタイヤ９の周方向に間隔を空けて並ぶようにカメラ１が配置されている。尚、正対算出部６３ａは本発明における算出部に相当する。

各撮像部３は、投光部２から測定用の模様が投光されたタイヤ９のトレッド部９ａを撮影している。正対算出部６３ａは、カメラ１の２つの撮像部３によって撮影された映像データに基づいて、ステレオカメラの原理によってトレッド部９ａの外表面の３次元的な位置（外表面の幾何学的な形状）を算出する。正対算出部６３ａにおいてトレッド部９ａの外表面の３次元的な位置を算出する手法については、ステレオカメラの原理に基づく距離測定などの公知の技術を用いることができる。

図４（ｂ）において２つの撮像部３は紙面に垂直な方向に並んで配置されていることから、少なくとも撮像部３から見て正面方向にあるタイヤ溝９０には、撮像部３から見た死角の部分が低減されるか、または全く死角がない状態となる。２つの撮像部３がタイヤ周方向に間隔を空けて並ぶように配置されていることで、タイヤ溝９０の底部９１における撮像部３から見た死角が低減された状態で撮影される状態となっている。

図５は対比例として撮像部３をタイヤ幅方向に並べた配置状態を示す模式図である。この場合、２つの撮像部３からそれぞれタイヤ溝９０を見た場合に底部９１に死角が現れてしまう状態となる。２つの撮像部３から見た底部９１に死角が現れてしまうことによって、タイヤ溝９０の立体的形状を正しく算出することが困難となり、タイヤ溝９０の深さの算出精度が低下する要因となっていた。

正対算出部６３ａは、カメラ１の正面方向に対するトレッド部９ａの外表面の法線方向のずれ量を算出することで、タイヤ９の外表面とカメラ１との正対関係を算出する。正対算出部６３ａは、トレッド部９ａの外表面の法線方向のずれ量を判定部６３ｂへ出力する。

また正対算出部６３ａは、トレッド部９ａの外表面の３次元的な位置を算出することによって、カメラ１の正面方向におけるカメラ１とトレッド部９ａの外表面との間の距離を算出することができ、算出した当該距離を判定部６３ｂへ出力する。

判定部６３ｂは、タイヤ９の外表面とカメラ１との正対関係、即ちカメラ１の正面方向に対するトレッド部９ａの外表面の法線方向のずれ量に基づいて、タイヤ溝９０の深さが計測可能であるか否かを判定する。判定部６３ｂは、カメラ１の正面方向に対するトレッド部９ａの外表面の法線方向のずれ量が所定値（例えば１度～１０度程度の値）よりも小さい場合にタイヤ溝９０の深さが計測可能であると判定する。

判定部６３ｂは、カメラ１の正面方向に対するトレッド部９ａの外表面の法線方向のずれ量を、タイヤ幅方向へのずれ量およびタイヤ周方向へのずれ量の２成分に分解し、それぞれについて所定値と比較して判定するようにしてもよい。この場合、タイヤ幅方向へのずれ量およびタイヤ周方向へのずれ量を判定するための所定値をそれぞれ異なる値としてもよい。

判定部６３ｂは、正対関係に加えて、カメラ１の正面方向におけるカメラ１とトレッド部９ａの外表面との間の距離に基づいて、タイヤ溝９０の深さが計測可能であるか否かを判定するようにしてもよい。判定部６３ｂは、カメラ１とトレッド部９ａの外表面との間の距離が所定範囲（例えば１０ｃｍ～３０ｃｍ程度の範囲等）にある場合にタイヤ溝９０の深さが計測可能であると判定する。

判定部６３ｂは、判定結果がタイヤ溝９０の深さが計測可能であることを報知部６１へ出力する。報知部６１は、上述のようにタイヤ溝９０の深さが計測可能であることを表示装置に表示されるマーク等によって外部へ報知する。操作部６２は、作業者による計測開始の操作入力を受け付け、溝深さ算出部６３ｃへ出力する。尚、操作部６２は、判定部６３ｂがタイヤ溝９０の深さが計測可能であると判定するまで、作業者による計測開始の操作入力を受け付けないようにしてもよい。

溝深さ算出部６３ｃは、作業者による計測開始の操作入力をトリガとして、正対算出部６３ａにおいて算出されたトレッド部９ａの外表面の３次元的な位置に基づいてタイヤ溝９０の深さを算出する。溝深さ算出部６３ｃは、カメラ１の正面方向にあるタイヤ溝９０の一部について深さを算出してもよいし、カメラ１の正面方向の周辺における複数の箇所について深さを算出し、平均化してタイヤ溝９０の深さとして算出してもよい。

溝深さ算出部６３ｃは算出したタイヤ溝９０の深さを報知部６１へ出力し、報知部６１は計測されたタイヤ溝９０の深さを表示装置等に表示し、作業者に報知する。

つぎに、タイヤ溝計測装置１００の動作について説明する。図６は、タイヤ溝計測装置１００によるタイヤ溝９０の深さ計測の処理手順を示すフローチャートである。タイヤ溝計測装置１００は、カメラ１の２つの撮像部３がタイヤ溝９０が延びる方向と同じ方向に並ぶように配置される（Ｓ１）。カメラ１の投光部２は測定用の模様をタイヤ９のトレッド部９ａの外表面に投光する（Ｓ２）。

トレッド部９ａの外表面には投光部２は測定用の模様が現れ、２つの撮像部３によってタイヤ９のトレッド部９ａの外表面を撮影する（Ｓ３）。撮像部３によって撮影されたタイヤ９のトレッド部９ａの外表面の映像データは、制御部６３の正対算出部６３ａに入力される。

正対算出部６３ａは、入力された映像データに基づいて、ステレオカメラの原理によってトレッド部９ａの外表面の３次元的な位置を算出する。正対算出部６３ａは、カメラ１の正面方向に対するトレッド部９ａの外表面の法線方向のずれ量を算出することによって、タイヤ９の外表面とカメラ１との正対関係を算出する（Ｓ４）。

判定部６３ｂは、タイヤ９の外表面とカメラ１とが正対しているか否かを判定する（Ｓ５）。ステップＳ５では、判定部６３ｂは、タイヤ９の外表面とカメラ１との正対関係である、カメラ１の正面方向に対するトレッド部９ａの外表面の法線方向のずれ量が、所定値よりも小さいか否かを判定する。

ステップＳ５による判定結果が否である場合（Ｓ５：ＮＯ）、ステップＳ１に戻って再びステップＳ１からステップＳ４によるタイヤ９の外表面とカメラ１との正対関係を算出する処理を繰り返す。ステップＳ５による判定結果が否である場合に、判定部６３ｂは、正対していないことを報知部６１から報知し、カメラ１の配置および姿勢の変更を作業者に促すようにしてもよい。

ステップＳ５による判定結果がタイヤ９の外表面とカメラ１とが正対しているとする場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、溝深さ算出部６３ｃは、トレッド部９ａの外表面の３次元的な位置に基づいてタイヤ溝９０の深さを算出し（Ｓ６）、処理を終了する。

タイヤ溝計測装置１００は、タイヤ９の外表面とカメラ１とが正対していると判定された場合に、タイヤ溝９０の深さを算出する。これによって、タイヤ溝計測装置１００は、カメラ１の正面方向とトレッド部９ａの外表面の法線方向とが大きくずれている場合に生じるタイヤ溝９０の深さの算出誤差を低減することができる。また、タイヤ溝計測装置１００は、タイヤ溝９０が延びる方向と同じ方向に並ぶように配置された２つの撮像部３が撮影した映像データを用いることによって、タイヤ溝９０の底部９１の死角を低減し、タイヤ溝９０の深さの計測精度を向上することができる。

判定部６３ｂは、ステップＳ５による判定によって正対していると判定した場合に、更にカメラ１の正面方向におけるカメラ１とトレッド部９ａの外表面との間の距離が所定範囲内にあるかを判定し、所定範囲内にある場合にタイヤ溝９０の深さが計測可能であるとしてよい。タイヤ溝計測装置１００は、カメラ１とトレッド部９ａの外表面との間の距離が適正な範囲内にあることで、トレッド部９ａの外表面の立体的な位置を精度良く算出することができる。

タイヤ溝計測装置１００は、判定部６３ｂによる判定結果を受けて報知部６１によってタイヤ溝９０の深さが計測可能である旨を報知することで、作業者にタイヤ溝９０の深さが計測可能になったことを知得させることができる。作業者は、報知部６１によるタイヤ溝９０の深さが計測可能である旨の報知に基づいて操作部６２を操作してタイヤ溝９０の深さを計測することができる。また作業者は、タイヤ溝９０の深さが計測可能である旨の報知がない場合には、カメラ１の配置および姿勢を変更し、タイヤ溝９０の深さが計測可能となるように調整することができる。

タイヤ溝計測装置１００は、棒状の支持体５の一端部にカメラ１が取り付けられており、支持体５の他端部を手で持ち、支持体５の一端部側がタイヤ９のトレッド部９ａの正面に配置されるように使用することで、タイヤ溝９０の深さの計測作業を容易化することができる。

（変形例）
図７は変形例に係るタイヤ溝計測装置１００の外観を示す模式図である。変形例に係るタイヤ溝計測装置１００は、車両８の走行によって移動するタイヤ９のトレッド部９ａが接触して通過する上面を有する本体部４を備える。タイヤ溝計測装置１００の本体部４は、車両８が走行する地面に設置されている。

タイヤ溝計測装置１００におけるカメラ１は、本体部４に配置されている。カメラ１は、本体部４の上面をタイヤ９が接触して通過する際にタイヤ９のトレッド部９ａの外表面を投光部２および撮像部３が臨むように設けられている。またカメラ１は、２つの撮像部３が車両の走行方向に間隔を空けて設けられている。

タイヤ溝計測装置１００は、本体部４の上面にタイヤ９が接触し、カメラ１の投光部２および撮像部３が臨んでいる状態で、２つの撮像部３によりトレッド部９ａの外表面を撮影する。タイヤ溝計測装置１００は、上述の実施形態と同様に、２つの撮像部３が出力する映像データに基づいて、タイヤ９の外表面とカメラ１とが正対しているかを判定し、正対している場合にタイヤ溝９０の深さを算出する。

上述の実施形態では、タイヤ溝計測装置１００がタイヤ９のトレッド部９ａにおける主たるタイヤ溝である周方向に延びるタイヤ溝９０の深さを計測する例を示したが、タイヤ９の周方向に交差する方向に延びるタイヤ溝に対しても適用可能である。

またタイヤ溝計測装置１００のカメラ１は、２つの撮像部３の間に投光部２が設けられている例を示したが、２つの撮像部３と投光部２との位置関係は、これに限られるものではない。

また支持体５は、長手方向において伸縮できるように構成されていてもよいし、折り曲げてコンパクトにできるような構成となっていてもよい。また、計測部６は支持体５の他端部（カメラ１が一端部に設けられている）に着脱可能に構成されていてもよい。

次に実施形態に係るタイヤ溝計測装置１００およびタイヤ溝計測方法の特徴について説明する。
実施形態に係るタイヤ溝計測装置１００は、カメラ１、算出部としての正対算出部６３ａおよび判定部６３ｂを備える。カメラ１は、タイヤ９に対して計測用の模様を投光する投光部２、およびタイヤ溝９０が延びる方向と同じ方向に並べられた２つの撮像部３を有する。正対算出部６３ａは、撮像部３によって撮影された映像に基づいてタイヤ９の外表面とカメラ１との正対関係を算出する。判定部６３ｂは、正対算出部６３ａによる算出結果に基づいてタイヤ９の外表面とカメラ１が正対しているか否かを判定する。これにより、タイヤ溝計測装置１００は、タイヤ溝９０の深さの算出誤差を低減することができる。

また判定部６３ｂは、タイヤ９の外表面とカメラ１との間の距離が所定範囲にあるか否かを判定する。これにより、タイヤ溝計測装置１００は、カメラ１とタイヤ９の外表面との間の距離が適正な範囲内にあることで、タイヤ９の外表面の立体的な位置を精度良く算出することができる。

またタイヤ溝計測装置１００は、判定部６３ｂが正対していると判定した場合に、タイヤ溝９０の計測が可能である旨を外部へ報知する報知部６１を更に備える。これにより、タイヤ溝計測装置１００は、タイヤ溝９０の深さが計測可能になったことを作業者に知得させることができる。

またタイヤ溝計測装置１００は、カメラ１を一端部に設けた棒状の支持体５と、カメラ１に通信可能に接続された計測部６とを備える。これにより、タイヤ溝計測装置１００は、タイヤ溝９０の深さの計測作業を容易化することができる。

タイヤ溝計測方法は、撮影ステップ、算出ステップおよび判定ステップを備える。撮影ステップは、タイヤ９に対して計測用の模様を投光する投光部２および２つの撮像部３を有するカメラ１における撮像部３がタイヤ溝と同じ方向に並ぶように配置され、投光部２から投光して撮像部３によってタイヤ９の外表面を撮影する。算出ステップは、撮影ステップによって撮影された映像に基づいてタイヤ９の外表面とカメラ１との正対関係を算出する。判定ステップは、算出ステップによる算出結果に基づいてタイヤ９の外表面とカメラ１が正対しているか否かを判定する。このタイヤ溝計測方法によれば、タイヤ溝９０の深さの算出誤差を低減することができる。

以上、本発明の実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。

１ カメラ、 ２ 投光部、 ３ 撮像部、 ５ 支持体、 ６ 計測部、
６１ 報知部、 ６３ａ 正対算出部（算出部）、 ６３ｂ 判定部、
９ タイヤ、 ９０ タイヤ溝、 １００ タイヤ溝計測装置。

Claims (5)

1. タイヤに対して計測用の模様を投光する投光部、およびタイヤ溝が延びる方向と同じ方向に並べられた２つの撮像部を有するカメラと、
   前記撮像部によって撮影された映像に基づいてタイヤの外表面と前記カメラとの正対関係を算出する算出部と、
   前記算出部による算出結果に基づいてタイヤの外表面と前記カメラが正対しているか否かを判定する判定部と、
   を備えるタイヤ溝計測装置。
2. 前記判定部は、タイヤの外表面と前記カメラとの間の距離が所定範囲にあるか否かを判定する請求項１に記載のタイヤ溝計測装置。
3. 前記判定部が正対していると判定した場合に、タイヤ溝の計測が可能である旨を外部へ報知する報知部を更に備える請求項１または２に記載のタイヤ溝計測装置。
4. 前記カメラを一端部に設けた棒状の支持体と、
   前記カメラに通信可能に接続された計測部と、
   を備える請求項１から３のいずれか１項に記載のタイヤ溝計測装置。
5. タイヤに対して計測用の模様を投光する投光部および２つの撮像部を有するカメラにおける前記撮像部がタイヤ溝と同じ方向に並ぶように配置され、前記投光部から投光して前記撮像部によってタイヤの外表面を撮影する撮影ステップと、
   前記撮影ステップによって撮影された映像に基づいてタイヤの外表面と前記カメラとの正対関係を算出する算出ステップと、
   前記算出ステップによる算出結果に基づいてタイヤの外表面と前記カメラが正対しているか否かを判定する判定ステップと、
   を備えるタイヤ溝計測方法。

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