JP2023039726A - タイヤ溝深さ表示方法およびタイヤ溝深さ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの偏摩耗状態の視認性を向上することができるタイヤ溝深さ表示方法およびタイヤ溝深さ表示装置を提供する。【解決手段】タイヤ溝深さ表示方法は、接地部抽出ステップ、溝深さ算出ステップ、画像生成ステップおよび表示ステップを備える。接地部抽出ステップは、タイヤのトレッド部の表面について、タイヤ溝を挟んで接地部を複数の領域として抽出する。溝深さ算出ステップは、接地部の各領域間におけるタイヤ溝の深さを算出する。画像生成ステップは、接地部抽出ステップによって抽出した各領域、および溝深さ算出ステップによって算出したタイヤ溝の深さの情報を示す画像を生成する。表示ステップは、画像生成ステップによって生成した画像を表示する。【選択図】図８

Description

本発明は、タイヤ溝深さ表示方法およびタイヤ溝深さ表示装置に関する。

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。例えばタイヤ空気圧が低い場合には、トレッド部の両側部が摩耗し易く、タイヤ空気圧が高い場合にはトレッド部の中央部が摩耗し易くなる。また、車両の車庫入れや縦列駐車で据え切りを多用すると、前軸の外側部分でタイヤが摩耗し易くなる。また、車両の駆動方法や運転の仕方、重量バランス、急な加減速、急旋回などのように、タイヤが均一に摩耗しない要因は多数ある。このため、車両に装着されたタイヤは、４輪が均等に摩耗するものではなく、一つのタイヤ内でも不規則または部分的に摩耗が進むことがある。

特許文献１には車両のタイヤの３次元位相幾何学的表面表示を生成する方法が記載されている。この従来の方法は、トレッド深さ測定装置を使用して、トレッド深さ測定装置に対して相対移動するタイヤ表面のトレッド深さデータを記録し、タイヤ表面の移動プロフィールを用いて基本タイヤ構造上にトレッド深さデータをマッピングして、タイヤの３次元位相幾何学的表面表示を生成する。

特表２０１９－５１８２０９号公報

特許文献１に記載の３次元位相幾何学的表面表示を生成する方法は、タイヤの幾何学的表示を生成するものであるが、単にタイヤの表面形状を表示するだけでは、タイヤの偏摩耗状態を作業者が把握し難い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、タイヤの偏摩耗状態の視認性を向上することができるタイヤ溝深さ表示方法およびタイヤ溝深さ表示装置を提供することにある。

本発明のある態様はタイヤ溝深さ表示方法である。タイヤ溝深さ表示方法は、タイヤのトレッド部の表面について、タイヤ溝を挟んで接地部を複数の領域として抽出する接地部抽出ステップと、前記接地部の各領域間におけるタイヤ溝の深さを算出する溝深さ算出ステップと、前記接地部抽出ステップによって抽出した各領域、および前記溝深さ算出ステップによって算出したタイヤ溝の深さの情報を示す画像を生成する画像生成ステップと、前記画像生成ステップによって生成した画像を表示する表示ステップと、を備える。

本発明の別の態様はタイヤ溝深さ表示装置である。タイヤ溝深さ表示装置は、タイヤのトレッド部の表面について、タイヤ溝を挟んで接地部を複数の領域として抽出する接地部抽出部と、前記接地部の各領域間におけるタイヤ溝の深さを算出する溝深さ算出部と、前記接地部抽出部によって抽出した各領域、および前記溝深さ算出部によって算出したタイヤ溝の深さの情報を示す画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部によって生成した画像を表示する表示部と、を備える。

本発明によれば、タイヤの偏摩耗状態の視認性を向上することができる。

実施形態に係るタイヤ溝表示装置を含むタイヤ溝計測システムの構成を示すブロック図である。 スキャン装置による計測について説明するための模式図である。 データ取得部によって取得された３次元座標データを表す模式図である。 接地部抽出部による点群の除去について説明するための模式図である。 接地部抽出部による接地部の抽出について説明するための模式図である。 溝深さ算出部によって作成される包絡域について説明するための模式図である。 溝深さ算出部による立体領域の作成について説明するための模式図である。 タイヤ溝深さの表示処理の手順を示すフローチャートである。 タイヤ溝深さ表示装置による画像表示の一例を示す模式図である。 タイヤ溝深さ表示装置による画像表示の別の一例を示す模式図である。 図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、タイヤ溝深さ表示装置による画像表示の更に別の一例を示す模式図である。 各点を移動させることで接地部を抽出し、タイヤ溝の深さを算出する方法について説明するための模式図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図１から図１２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深さ表示装置１０を含むタイヤ溝計測システム１００の構成を示すブロック図である。タイヤ溝計測システム１００は、タイヤ溝深さ表示装置１０およびスキャン装置６等を備える。タイヤ溝計測システム１００は、車両に装着されたタイヤ９のトレッド部９ａにおける表面９０について、画像データや３次元座標データをスキャン装置６によって計測し、タイヤ溝深さ表示装置１０によってタイヤ溝９０ａの深さを算出し表示する。タイヤ溝９０ａは、例えば、タイヤ周方向に延びるように形成されている。

図２は、スキャン装置６による計測について説明するための模式図である。スキャン装置６は、例えば、タイヤ９のトレッド部９ａの表面９０を撮影し、ステレオカメラの原理によって表面９０上の点群の３次元座標データを計測する。スキャン装置６は、トレッド部９ａの表面９０について、路面に接触する接地部９１およびタイヤ溝９０ａの底部９２における表面上の点群の３次元座標データを取得する。

ステレオカメラの原理に基づく計測では、例えば測定用の模様をトレッド部９ａの表面９０へ投光し、２つの撮像部（図示略）によって表面９０を撮影したデータから、表面９０上の点群の３次元座標データを取得する。スキャン装置６においてトレッド部９ａの表面９０の３次元的な座標データを計測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。

スキャン装置６は、装置自体で定める直交座標系における表面９０上の点群の３次元座標データを取得する。図２に示すように、スキャン装置６は、タイヤ径方向をＺ軸方向、タイヤ周方向をＸ軸方向、タイヤ軸方向（タイヤ幅方向）をＹ軸とする直交座標系における点群の３次元座標データを取得する。尚、スキャン装置６は、例えば測定対象に向かう正面方向とこれに直交する２軸を基準とするローカル座標系で点群の座標データを計測し、スキャン装置６内や後段のタイヤ溝深さ表示装置１０等で上記の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標系へ座標変換するようにしてもよい。

図１に戻り、タイヤ溝深さ表示装置１０は、データ取得部２０、記憶部３０、タイヤ画像処理部４０および表示部５０を有する。タイヤ溝深さ表示装置１０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。

データ取得部２０は、トレッド部９ａの表面９０上における点群の３次元座標データをスキャン装置６から取得し、記憶部３０へ記憶させる。記憶部３０は、例えばＳＳＤ（Solid State Drive）、ハードディスク、ＲＡＭ（Random Access Memory）等によって構成される記憶装置である。表示部５０は、液晶ディスプレイ等の表示装置であり、接地部９１の各領域、およびタイヤ溝９０ａの深さを示す画像を表示する。

タイヤ画像処理部４０は、接地部抽出部４０ａ、領域分割部４０ｂ、溝深さ算出部４０ｃおよび画像生成部４０ｄを備える。

図３はデータ取得部２０によって取得された３次元座標データを表す模式図である。図３ではタイヤ９の表面９０上における一部を単純化したモデルで表しており、以降、このモデルに基づいて、接地部９１の抽出およびタイヤ９の溝深さの算出の過程を説明する。

図３において、データ取得部２０によって取得された点群の３次元座標データは、上述の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標系におけるデータであり、接地部９１、タイヤ溝９０ａの底部９２および側面部９３のデータを含んでいる。接地部抽出部４０ａは、表面９０上の点群の３次元座標データに基づいて、各点における表面の法線ベクトルを算出する

図４は、接地部抽出部４０ａによる点群の除去について説明するための模式図である。表面９０上の点群のうちタイヤ溝９０ａの側面部９３の点群は、法線ベクトルがＺ軸に対して概ね直交していることに基づき、接地部抽出部４０ａによって除去される。

接地部抽出部４０ａは、点群の３次元座標データおよび法線ベクトルに基づいて、複数の接地部９１を抽出する。図５は、接地部抽出部４０ａによる接地部９１の抽出について説明するための模式図である。接地部抽出部４０ａは、法線ベクトルがほぼ同一の方向である等、一定の連続性の特徴を有する点群は同一の面に属するクラスター（集団）として認識する。このクラスターの認識には公知の方法が利用できる。

タイヤ溝９０ａの幅は、通常、接地部９１の幅よりも狭いことから、認識されたクラスターのうち幅の狭いものは接地部９１を構成しないものとみなし、残余のクラスターを接地部９１とする。図５に示すように、接地部抽出部４０ａは、タイヤ溝９０ａを挟んで接地部９１を構成する領域Ａおよび領域Ｂを抽出する。接地部抽出部４０ａは、タイヤ溝９０ａがタイヤ幅方向に複数配置されている場合、各タイヤ溝９０ａを挟んで複数の領域を抽出する。

領域分割部４０ｂは、接地部抽出部４０ａによって抽出した接地部９１の各領域をタイヤ周方向に分割してタイヤ幅方向領域を生成する。図５に示すように、領域分割部４０ｂは、タイヤ幅方向に延びる直線Ｌ１および直線Ｌ２によって複数の接地部９１を分割する。領域分割部４０ｂは、タイヤ周方向に沿って、例えば、５ｃｍ以下の長さで等分割する。図６では一部のみ表示しているが、実際は多数の領域に分割される。

図６は、溝深さ算出部４０ｃによって作成される包絡域について説明するための模式図である。図６において、直線Ｌ１と直線Ｌ２とで挟まれた１つのタイヤ幅方向領域において接地部９１としての領域Ａおよび領域Ｂは互いに隣り合っており、溝深さ算出部４０ｃは、領域Ａと領域Ｂとの間の領域Ｃを包絡域として作成する。

包絡域としての領域Ｃは、互いに向かうあう領域Ａおよび領域Ｂの側辺と、直線Ｌ１および直線Ｌ２とで囲まれる多角形領域である。包絡域は、接地部９１の間の領域であり、基本的に点群が存在しない領域である。溝深さ算出部４０ｃは、例えばタイヤ幅方向領域における複数の接地部９１のそれぞれについて、凹包または凸包による複数の接地部包絡域を生成し、各接地部包絡域をタイヤ幅方向領域から除外した領域を包絡域とする。

トレッド部９ａの表面９０は、曲面であるため領域Ａ、ＢおよびＣの各領域も本来曲面になるが、曲率のない平らな面と近似できる程度に細かく、各領域を細分化させておくと、計算の単純化を図ることができる。具体的には、タイヤ幅方向領域を設定する際に４０ｍｍ程度の間隔でタイヤ周方向に分割することで多くのタイヤで各領域を平面として扱うことが可能である。

図７は、溝深さ算出部４０ｃによる立体領域の作成について説明するための模式図である。溝深さ算出部４０ｃは、包絡域である領域Ｃを基底とし、基底に交差する方向、例えば基底の法線方向を高さ方向にとり、当該高さ方向に所定寸法を有する柱状の立体領域Ｖを作成する。所定寸法は、例えばタイヤ仕様における主溝の深さよりも大きい値とする。

溝深さ算出部４０ｃは、立体領域Ｖに含まれる点群をタイヤ溝９０ａの底部９２における点群として抽出する。溝深さ算出部４０ｃは、立体領域Ｖに含まれる点群について、基底からの距離を算出することによって、タイヤ９の溝深さを算出する。

溝深さ算出部４０ｃは、例えば、点群の基底からの距離の分布を作成し、中央値や９５パーセンタイル値などを溝深さとして算出する。基底となる領域Ｃは、上述のように平面で近似することで当該領域に交差する方向（法線方向）や、立体領域Ｖに含まれるタイヤ溝の底部の点群と領域Ｃとの間の距離を算出し易くなる。

画像生成部４０ｄは、接地部抽出部４０ａによって抽出した各領域、および溝深さ算出部４０ｃによって算出したタイヤ溝９０ａの深さの情報を示す画像を生成し、表示部５０へ出力する。表示部５０は、画像生成部４０ｄから入力された画像を表示する。

領域分割部４０ｂによってタイヤ周方向に接地部９１の各領域が分割されている場合、画像生成部４０ｄは、分割されていることがわかるような図形（例えば図５に示す直線Ｌ１および直線Ｌ２など）を含む画像を生成する。

溝深さ算出部４０ｃによってタイヤ幅方向領域ごとにタイヤ溝９０ａの深さが算出されている場合、画像生成部４０ｄは、タイヤ幅方向領域ごとに算出した深さの情報を示す画像を生成する。

次にタイヤ溝深さ表示装置１０の動作について説明する。図８はタイヤ溝深さの表示処理の手順を示すフローチャートである。スキャン装置６は、タイヤ溝深さの表示処理の開始前に、タイヤ９のトレッド部９ａの表面９０を撮影して表面９０上の点群の３次元座標データを計測しているものとする。タイヤ溝深さ表示装置１０のデータ取得部２０は、スキャン装置６からトレッド部９ａの表面９０上における点群の３次元座標データを取得する（Ｓ１）。

タイヤ画像処理部４０の接地部抽出部４０ａは、表面９０上の点群の３次元座標データに基づいて、タイヤ溝９０ａを挟んで接地部９１を複数の領域として抽出する（Ｓ２）。領域分割部４０ｂは、接地部抽出部４０ａによって抽出した接地部９１の各領域をタイヤ周方向に分割してタイヤ幅方向領域を生成する（Ｓ３）。

溝深さ算出部４０ｃは、各領域間のタイヤ溝９０ａの深さを算出する（Ｓ４）。画像生成部４０ｄは、接地部９１の各領域、および溝深さ算出部４０ｃによって算出したタイヤ溝９０ａの深さの情報を示す画像を生成し（Ｓ５）、表示部５０へ出力する。表示部５０は、画像生成部４０ｄから入力された画像を表示し（Ｓ６）、処理を終了する。

図９は、タイヤ溝深さ表示装置１０による画像表示の一例を示す模式図である。図９に示す画像表示では、接地部９１の各領域についてタイヤ周方向の分割は行っておらず、タイヤ溝９０ａを挟む接地部９１の各領域、およびタイヤ溝９０ａの深さの情報（数値）が示されている。タイヤ溝深さ表示装置１０は、接地部９１の各領域、タイヤ溝９０ａの深さの情報を表示することによって、タイヤ幅方向におけるタイヤ９の偏摩耗状態の視認性を向上することができる。

図１０は、タイヤ溝深さ表示装置１０による画像表示の別の一例を示す模式図である。図１０に示す画像表示では、接地部９１の各領域を分割したタイヤ幅方向領域についてのタイヤ溝９０ａの深さ情報を含んでいる。タイヤ溝深さ表示装置１０は、接地部９１の各領域、および複数のタイヤ幅方向領域に関するタイヤ溝９０ａの深さの情報を表示することによって、タイヤ幅方向およびタイヤ周方向におけるタイヤ９の偏摩耗状態の視認性を向上することができる。

図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、タイヤ溝深さ表示装置１０による画像表示の更に別の一例を示す模式図である。図１１（ａ）に示す画像表示では、線分によってタイヤ幅方向領域を示している。図１１（ｂ）に示す画像表示では、模様や色分けによってタイヤ幅方向領域を示している。タイヤ溝深さ表示装置１０は、タイヤ幅方向領域の区分けを明示することによって、タイヤ溝９０ａの深さの情報に対応する接地部９１の領域をより明確に作業者に知得させることができる。

上述の実施形態では、接地部９１の抽出方法、並びに包絡域および立体領域を用いたタイヤ溝９０ａの深さの算出方法を示したが、接地部９１の抽出および溝深さの算出の方法は、これに限られるものではない。

図１２は、各点を移動させることで接地部９１を抽出し、タイヤ溝９０ａの深さを算出する方法について説明するための模式図である。タイヤ９の表面９０の各点を例えば法線ベクトルの方向へ移動させた位置を算出し、点の移動前後における最隣接点を求める。例えば図１２に示す接地部９１に含まれる点Ｐ１について、移動前および移動後における最隣接点が接地部９１に含まれる同じ点Ｐ２であることを求める。また、底部９２に含まれる点Ｐ３について、移動前の際隣接点がＰ４であり、移動後における最隣接点が点Ｐ２であることを求める。

算出された移動前後の最隣接点が同じである場合には接地部９１における点であり、最隣接点が異なる場合には底部９２における点であると判断する。タイヤ９の表面９０の各点について、接地部９１および底部９２のいずれに属するかを判断した後、接地部９１および底部９２のＺ方向における高さを求めてタイヤ溝９０ａの深さを算出する。

またタイヤ９の表面９０を撮影した画像において接地部９１およびタイヤ溝９０ａでの濃淡を識別して接地部９１を抽出してもよい。レーザ光やミリ波を用いた測距装置によってタイヤ９の表面をスキャンして、接地部９１の抽出およびタイヤ溝９０ａの深さを算出するようにしてもよい。

次に実施形態に係るタイヤ溝深さ表示装置１０およびタイヤ溝深さ表示方法の特徴について説明する。
実施形態に係るタイヤ溝深さ表示方法は、接地部抽出ステップ、溝深さ算出ステップ、画像生成ステップおよび表示ステップを備える。接地部抽出ステップは、タイヤ９のトレッド部９ａの表面９０について、タイヤ溝９０ａを挟んで接地部９１を複数の領域として抽出する。溝深さ算出ステップは、接地部９１の各領域間におけるタイヤ溝９０ａの深さを算出する。画像生成ステップは、接地部抽出ステップによって抽出した各領域、および溝深さ算出ステップによって算出したタイヤ溝９０ａの深さの情報を示す画像を生成する。表示ステップは、画像生成ステップによって生成した画像を表示する。このタイヤ溝深さ表示方法によれば、接地部９１の各領域、タイヤ溝９０ａの深さの情報を表示することで、タイヤ幅方向におけるタイヤ９の偏摩耗状態の視認性を向上することができる。

タイヤ溝深さ表示方法は、接地部抽出ステップによって抽出した各領域をタイヤ周方向に分割してタイヤ幅方向領域を生成する領域分割ステップを更に備える。溝深さ算出ステップは、タイヤ幅方向領域ごとにタイヤ溝９０ａの深さを算出する。画像生成ステップは、溝深さ算出ステップによってタイヤ幅方向領域ごとに算出したタイヤ溝９０ａの深さの情報を示す画像を生成する。このタイヤ溝深さ表示方法によれば、接地部９１の各領域、および複数のタイヤ幅方向領域に関するタイヤ溝９０ａの深さの情報を表示することによって、タイヤ幅方向およびタイヤ周方向におけるタイヤ９の偏摩耗状態の視認性を向上することができる。

また画像生成ステップは、タイヤ幅方向領域を分割して表示する画像を生成する。このタイヤ溝深さ表示方法によれば、タイヤ溝９０ａの深さの情報に対応する接地部９１の領域をより明確に作業者に知得させることができる。

タイヤ溝深さ表示装置１０は、接地部抽出部４０ａ、溝深さ算出部４０ｃ、画像生成部４０ｄおよび表示部５０を備える。接地部抽出部４０ａは、タイヤ９のトレッド部９ａの表面９０について、タイヤ溝９０ａを挟んで接地部９１を複数の領域として抽出する。溝深さ算出部４０ｃは、接地部９１の各領域間におけるタイヤ溝９０ａの深さを算出する。画像生成部４０ｄは、接地部抽出部４０ａによって抽出した各領域、および溝深さ算出部４０ｃによって算出したタイヤ溝９０ａの深さの情報を示す画像を生成する。表示部５０は、画像生成部４０ｄによって生成した画像を表示する。これにより、タイヤ溝深さ表示装置１０は、接地部９１の各領域、タイヤ溝９０ａの深さの情報を表示することで、タイヤ幅方向におけるタイヤ９の偏摩耗状態の視認性を向上することができる。

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。

４０ａ 接地部抽出部、 ４０ｃ 溝深さ算出部、 ４０ｄ 画像生成部、
５０ 表示部、 ９ タイヤ、 ９ａ トレッド部、 ９０ 表面、
９０ａ タイヤ溝、 ９１ 接地部、 １０ タイヤ溝深さ表示装置。

Claims (4)

1. タイヤのトレッド部の表面について、タイヤ溝を挟んで接地部を複数の領域として抽出する接地部抽出ステップと、
   前記接地部の各領域間におけるタイヤ溝の深さを算出する溝深さ算出ステップと、
   前記接地部抽出ステップによって抽出した各領域、および前記溝深さ算出ステップによって算出したタイヤ溝の深さの情報を示す画像を生成する画像生成ステップと、
   前記画像生成ステップによって生成した画像を表示する表示ステップと、
   を備えることを特徴とするタイヤ溝深さ表示方法。
2. 前記接地部抽出ステップによって抽出した各領域をタイヤ周方向に分割してタイヤ幅方向領域を生成する領域分割ステップを更に備え、
   前記溝深さ算出ステップは、前記タイヤ幅方向領域ごとにタイヤ溝の深さを算出し、
   前記画像生成ステップは、前記溝深さ算出ステップによって前記タイヤ幅方向領域ごとに算出したタイヤ溝の深さの情報を示す画像を生成することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ溝深さ表示方法。
3. 前記画像生成ステップは、前記タイヤ幅方向領域を分割して表示する画像を生成することを特徴とする請求項２に記載のタイヤ溝深さ表示方法。
4. タイヤのトレッド部の表面について、タイヤ溝を挟んで接地部を複数の領域として抽出する接地部抽出部と、
   前記接地部の各領域間におけるタイヤ溝の深さを算出する溝深さ算出部と、
   前記接地部抽出部によって抽出した各領域、および前記溝深さ算出部によって算出したタイヤ溝の深さの情報を示す画像を生成する画像生成部と、
   前記画像生成部によって生成した画像を表示する表示部と、
   を備えることを特徴とするタイヤ溝深さ表示装置。

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