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
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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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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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