JP3768625B2

JP3768625B2 - タイヤの外形状判定方法及び装置

Info

Publication number: JP3768625B2
Application number: JP32287596A
Authority: JP
Inventors: 佳孝藤沢; 孝広後藤; 孝夫國分; 雅春奥
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1996-12-03
Filing date: 1996-12-03
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2016-12-03
Also published as: JPH10160452A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤの外形状の状態を判定するためのタイヤの外形状判定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤ等の被検出体に関する表面の凹凸波形の周波数解析を利用した欠陥検知方法には、高速フーリエ変換による方法が提案されている（例えば、特開平７−１１１３３３号公報、特開平３−５４４０７号公報参照）。また、参考として、テストデータとのマッチングによる方法（特開平３−５４４０７号公報参照）や、原波形（測定波形）と遅延した波形の差による検知方法（特開平１−５１１２２号公報参照）等が提案されている。
【０００３】
前記高速フーリエ変換による方法では、計測データに含まれる雑音（ノイズ）の除去、又は欠陥部の抽出（欠陥位置の特定）が可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記高速フーリエ変換による方法では、直接欠陥部の位置や大きさまでは判別できない。また、フーリエ変換と逆変換を行うため、かなりの処理時間を要するという問題点がある。さらに、凹凸波形に処理を数回繰り返すため、信号を歪ませてしまう可能性もある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、タイヤ表面の欠陥凹凸を特定すると共に、この欠陥凹凸部の大きさを認識し、欠陥度合いを判定することができるタイヤの外形状判定方法及び装置を得ることが目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、少なくとも一方のタイヤ側面の半径方向に沿った位置で、半径寸法の異なる２位置の測定点を定め、該測定点の半径寸法を維持しながらタイヤの全周に亘り、タイヤ表面の凹凸変位量を計測した計測波形である原波形を生成し、
フィルタリング処理部により原波形からタイヤの回転時の振動等に起因する高周波ノイズ分が取り除かれ、各原波形に基づいて、タイヤ表面に凹凸がない状態で変位センサで計測した場合における正常波形であるところの近似曲線がそれぞれ生成され、各原波形からそれぞれの近似曲線を差し引いた凹凸波形を生成し、前記少なくとも半径寸法の異なる２位置での凹凸波形を掛け合わせることによって、タイヤメーカーのロゴマーク、並びにサイズを表す文字や記号によって発生し得る凹凸である意図的な凹凸部が排除された、タイヤ表面の半径方向に沿って筋状に現れる凹凸である欠陥凹凸部を抽出し、この抽出された欠陥凹凸部の波形について、しきい値を超えた凸部及び凹部の数、並びにその大きさ、位置からタイヤの良否を判定する、ことを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、タイヤの側面には、タイヤメーカーのロゴマークや、サイズを表す文字や記号が凹凸によって存在する。この凹凸は、意図的に形成した凹凸である。一方、タイヤ側面には、空気を注入したときに凹凸が発生する部位がある、この凹凸は、タイヤの肉厚寸法の違い等により発生するものであり、欠陥凹凸ということができる。
【０００８】
この欠陥凹凸は、タイヤの側面において、半径方向に沿って筋状に現れる性質を持つため、少なくともタイヤ側面の半径方向が共通の２位置の測定点を定める。
【０００９】
例えば、２位置を定めた場合、この２位置のタイヤ中心からの半径寸法を維持しつつ、タイヤ全周に亘り、前記２位置における凹凸変位量を計測する。
【００１０】
このとき、タイヤ側面で全周に亘り、意図的な凹凸部が存在しない領域は少なく、結果として一方又は両方の位置が前記意図的な凹凸部を通過することも有り得る。
【００１１】
計測されたデータは、計測波形に変換されると共に、正常波形分を減算することにより、凹凸波形となる。この凹凸波形には、前記意図的な凹凸部と欠陥凹凸部とが混在していることになる。そこで、２位置で得た凹凸波形を掛け合わせる。この結果、意図的な凹凸は、一方に関わっている場合には０になり、両方に関わっている場合には２乗倍されることになり、他の凹凸（欠陥凹凸）とは明確に区別することができる波形となる。特に、意図的な凹凸部が一方のみに関わっている場合には、この凹凸は０になるため、欠陥凹凸部のみが抽出されることになる。
【００１２】
このように生成された欠陥凹凸部の波形に基づいて、結果度合いを判定することにより、凹凸の位置はもちろん、大きさや形状まで認識することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、少なくともタイヤを固定する固定手段と、固定手段に固定されたタイヤを等速度で回転させる回転駆動手段と、前記回転駆動手段によるタイヤの回転時に、少なくとも一方のタイヤ側面、かつ該タイヤ側面の半径方向に沿った位置で、半径寸法の異なる２位置に対応され、接触又は非接触に拘わらず該２位置点の凹凸変位量を計測して原波形を得る凹凸計測手段と、前記原波形からタイヤの回転時の振動等に起因する高周波ノイズ分を取り除くフィルタリング処理手段と、各原波形に基づいて、タイヤ表面に凹凸がない状態で変位センサで計測した場合における正常波形であるところの近似曲線をそれぞれ生成する近似曲線生成手段と、前記近似曲線生成手段で生成された正常波形信号であるところのそれぞれの近似曲線を前記フィルタリング処理手段でフィルタリング処理された各原波形から減算し、タイヤ表面の半径方向に沿って筋状に現れる凹凸である欠陥凹凸、及びタイヤメーカーのロゴマーク、並びにサイズを表す文字や記号によって発生し得る凹凸である意図的な凹凸を含む凹凸波形信号を得る演算手段と、前記演算手段で得られた、前記少なくとも半径寸法の異なる２位置の凹凸波形信号を乗算することによって、意図的な凹凸部を排除し、欠陥凹凸部のみを抽出する抽出手段と、前記抽出手段で抽出された凹凸波形信号に基づいて、しきい値を超えた凸部及び凹部の数、並びにその大きさ、位置からタイヤの良否を判定手段と、を有している。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、固定手段によってタイヤを固定し、回転駆動手段で固定されたタイヤを等速度回転させる。この状態で、凹凸計測手段では、タイヤ側面の少なくとも２位置における凹凸変位量を計測する。フィルタリング処理手段では、タイヤの回転時の振動等にほるノイズ（高周波分）を取り除き、計測波形（原波形）を生成する。
【００１５】
次に、近似曲線生成手段では正常波形が生成され、前記計測波形からこの正常波形を減算することにより、凹凸波形信号を得る。
【００１６】
次いで抽出手段で欠陥凹凸部を抽出すべく、２位置で測定した凹凸波形を乗算する。この乗算の結果として出力される波形（凹凸波形信号）に基づいて判定手段では、タイヤ側面における凹凸部の位置、大きさ、形状とを認識し、欠陥の度合いを判断する。
【００１７】
このように、比較的短い時間でタイヤ表面に発生する欠陥部（凹凸）の位置を把握することができ、かつ、その欠陥の度合い（大きさ、形状）も認識することができるため、従来のようにフーリエ変換等のため処理に時間を要するようなことがなく、作業効率が向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１には、本実施の形態に係るタイヤ形状検査装置１００（以下、単に検査装置１００という）が示されている。
【００１９】
検査装置１００は、タイヤ１０２を保持する固定手段としてホルダ部１０４を備えている。このホルダ部１０４は、タイヤ１０２を実装するホイールとしての役目を持っており、タイヤ１０２を装着した後、エアを注入することができるようになっている。
【００２０】
ホルダ部１０４は、一対の円盤部１０６が互いに対向、かつ平行に配置されており、それぞれの中心には、回転軸１０８、１１０がそれぞれ同軸上に取り付けられている。
【００２１】
回転軸１０８には、モータ１１２の駆動力が伝達されるように、図示しない歯車やベルト等を介してモータ１１２の回転軸（図示省略）と連結されている。モータ１１２は、コントローラ１１４の駆動制御部１１６からの指示信号に応じて回転され、ホルダ部１０４を等速度回転させることができるようになっている。
【００２２】
ホルダ部１０４に装着されたタイヤ１０２の両側面（図１では、上下面となる）に対向して、変位センサ１１８が配設されている。変位センサ１１８は、各面に２個設けられ、支持アーム１２０の先端部に取り付けられている。
【００２３】
１個の支持アーム１２０に取り付けられた２個の変位センサ１１８は、タイヤ１０２の半径方向に沿った位置で、半径寸法の異なる２位置となっている。
【００２４】
すなわち、図２に示される如く、タイヤ１０２が回転することによって、タイヤ１０２の側面の半径寸法の異なる２つの円上で、同一時期にタイヤ１０２の両側面の凹凸変位量を計測することができるようになっている（計測点が合計４箇所）。
【００２５】
ここで、一方のタイヤ１０２の側面の内、一方の計測円は、タイヤ１０２の側面に設けられたタイヤメーカーのロゴマーク等の意図的な凹凸部１２２が存在する部分を通過し、他方の計測円は、前記意図的な凹凸部１２２が一切存在しない部分を通過するように設定される。
【００２６】
この設定は、支持アーム１２０を駆動することによりなされる。支持アーム１２０は、その基部が位置決め駆動部本体１２４に取り付けられている。
【００２７】
駆動部本体１２４には、コントローラ１１４の駆動制御部１１６からの信号を受けるドライバ１２６が設けられ、このドライバ１２６によって支持アーム１２０を伸縮方向及び軸直角方向へ移動するようになっている。この駆動部本体１２４の駆動力によって、支持アーム１２０は、タイヤ１０２に接近、離反する方向へ平行移動する構造となっている。
【００２８】
ここで、変位センサ１１８がタイヤ１０２に対して所定の距離（基準位置）となると、変位センサ１１８はレーザビームを出力すると共に、タイヤ１０２表面からの反射ビームを受光する。この受光点は、タイヤ表面の凹凸に応じて、基準受光点に対して平面的に変位する構造となっており、この変位量が電気信号に変換されて、センサアンプ１２８へ出力されるようになっている。
【００２９】
センサアンプ１２８では、変位センサ１１８からの電気信号を増幅し、コントローラ１１４内の波形制御部１３０におけるサンプリング処理部１３２へ送出する。このサンプリング処理部１３２では、図３に示される如く、取り込まれた電気信号を波形変換し、原波形を生成する（タイヤ１０２の１側面に対して２位置の計測であるため、それぞれ原波形Ａと原波形Ｂとする）。
【００３０】
原波形Ａ及び原波形Ｂはそれぞれフィルタリング処理部１３４へ送られ、タイヤ１０２の回転時の振動等に起因する高周波ノイズ分が取り除かれた状態で、波形処理部１３６へ送出されるようになっている。
【００３１】
波形処理部１３６では、以下に詳細を説明する近似曲線の作成、原波形と近似曲線との差の演算、並びにその結果の乗算等の処理を経て、欠陥凹凸部の抽出を行うようになっている。
（近似曲線）
タイヤ表面に凹凸がない状態で変位センサ１１８で計測した場合に於ける正常波形であり、原波形Ａ及び原波形Ｂに基づいて生成される（図３参照）。
（原波形と近似曲線との差）
凹凸部の抽出に必要な演算である。
【００３２】
近似曲線が生成されると、それぞれの原波形は、この近似曲線との差が凹凸の有無及び大きさを表すことになるため、原波形Ａ及び原波形Ｂからそれぞれの近似曲線を差し引いた曲線（凹凸波形）を生成する（図４（Ａ）及び（Ｂ）参照）。
（減算結果の乗算）
凹凸部の内の意図的な凹凸部１２２（ロゴマーク等）を除いた、欠陥凹凸部を抽出するために必要な演算である（図５参照）。
【００３３】
原波形Ａに基づく凹凸波形、又は原波形Ｂに基づく凹凸波形の何れか一方には、ロゴマーク等の意図的な凹凸部１２２を計測点を含んでいる。このとき、他方はこの意図的な凹凸部１２２は含まない計測点を通過しているため、これらを掛け合わせることによって、意図的な凹凸部１２２を０とすることができる。これに対して、欠陥凹凸部は、半径方向に一様に現れるため、同一計測点で同一方向（凹又は凸）の変位が現れるため、両者を掛け合わせても０にならず、逆に変位量を強調することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、欠陥凹凸部の抽出がなされた後、凹部及び凸部に分別し、それぞれの波形に応じた信号が判定処理部１３８へ送られ、その大きさに応じて良否を判定するようになっている。
【００３５】
この判定処理部１３８には、判定規格設定部１４０からの信号を入力されるようになっている。この判定規格設定部１４０では、タッチパネル駆動部１４２の操作部１４２Ａによる操作内容に基づいて判定基準レベル等を判定処理部１３８へ送出する役目を有している。また、判定処理部１３８には、結果表示部１４４が接続されており、判定処理部１３８での判定結果をタッチパネル駆動部１４２の表示部１４２Ｂによる表示形態に変換している。これにより、タッチパネル駆動部１４２の表示部１４２Ｂでは、タイヤ１０２における欠陥凹凸部の位置や大きさ、最終判定結果等が表示されるようになっている。
【００３６】
また、判定処理部１３８には、外部出力端子１４６が接続されており、判定内容をそのままプリントアウトしたり、別のコンピュータへ送信することも可能となっている。
【００３７】
以下に本実施の形態の作用を説明する。
被検査物であるタイヤ１０２をホルダ部１０４に装着し、空気を注入する。この状態でモータ１１２を駆動させて、ホルダ部１０４を回転駆動させる。
【００３８】
次に、ホルダ部１０４に装着されたタイヤ１０２の両側面に対向して配設された変位センサ１１８をタイヤ１０２に対して所定の距離離れた位置に位置決めする。
【００３９】
この位置決めは、タイヤ１０２の各側面に対して配設された２個の変位センサ１１８は、１個の支持アーム１２０に取り付けられており、この支持アーム１２０を動作させることにより、容易に行うことができる。
【００４０】
ここで、変位センサ１１８の位置決めが完了すると、測定を開始する。すなわち、タイヤ１０２が回転することによって、タイヤ１０２の側面の半径寸法の異なる２つの円上で、同一時期にタイヤ１０２の両側面の凹凸変位量を計測することができる。
【００４１】
変位センサ１１８による測定結果は、センサアンプ１２８を介してサンプリング処理部１３２へ送られ、タイヤ１０２の側面の凹凸に応じた波形が生成され、次いで、フィルタリング処理部１３４において、タイヤ１０２の回転時の振動等に起因する高周波ノイズ分が除去された後、原波形Ａ及び原波形Ｂとして、波形処理部１３６へ送出される。
【００４２】
図６に従い、波形処理部１３６での処理手順を説明する。
波形処理部１３６では、まず、原波形Ａ、原波形Ｂ、が取り込まれると（手順１）、近似曲線が作成される。この近似曲線は、原波形に基づいて作成され、タイヤ１０２の表面に凹凸がない正常な波形として用いられ（手順２）。
【００４３】
次の手順３では、作成された近似曲線から原波形を減算する。これにより、水平な直線上で凹凸部が０となる波形が生成される。言い換えれば、振幅がタイヤ１０２の表面の凹凸を示し、その振幅長が大きさを示すことになる。
【００４４】
ところで、タイヤ１０２の側面には、タイヤメーカーのロゴマーク等の意図的な凹凸部１２２が存在する。このため、上記手順３で生成した波形には、この意図的な凹凸部１２２も混在していることになる。
【００４５】
そこで、手順４では、原波形Ａに基づいて生成された凹凸波形と、原波形Ｂに基づいて生成された凹凸波形とを乗算する。すなわち、変位センサ１１８による一方の検出軌跡上には、前記ロゴマーク等の意図的な凹凸部１２２が存在するが、他方の検出軌跡上には同時期には存在しないように、変位センサ１１８による検出位置を定めている。このため、意図的な凹凸部１２２が存在する位置に対応する、他方の波形は０に近く、掛け合わせることによって、意図的な凹凸部１２２を排除（ほぼ０）することができる。
【００４６】
このように、手順４で原波形Ａ及び原波形Ｂのそれぞれに基づく、凹凸波形から、意図的な凹凸部１２２が排除することによって、欠陥凹凸部が抽出された波形を生成することができる。
【００４７】
ここまでは、波形処理部１３６での工程であり、以後は、判定処理部１３８によって欠陥凹凸の良否の判定がなされる。
【００４８】
手順５では、手順４で生成された波形のプラス側の変位分（凸波形）とマイナス側の変位分（凹波形）とに分け、それぞれを設定されたしきい値に基づいて良否の判定を行う（手順６）。
【００４９】
このしきい値は、タッチパネル駆動部１４２の操作部１４２Ａの操作によって入力される被検査タイヤ１０２の型式等に基づいて、判定規格部１４０で決定され、判定処理部１３８へ送られたものである。
【００５０】
手順７では、しきい値を超えた凸部及び凹部の数、並びにその大きさ、位置等から総合的にタイヤ１０２の良否を判定する。
【００５１】
判定結果は、結果表示部１４４を介してタッチパネル駆動部１４２の表示部１４２Ｂに送られ、必要な情報が表示される。必要な情報の選択は、結果表示部１４４での変換形式によって任意に変更可能である。すなわち、タイヤ１０２の良否のみを表示してもよいし、欠陥凹凸部の数や大きさ等を併せて表示してもよい。
【００５２】
また、外部出力端子１４６にパソコン等を接続することにより、検査結果データを蓄積し、履歴を残すこともできる。また、この外部出力端子に直接プリンタを接続して、データをプリントアウトすることもできる。
【００５３】
このように、本実施の形態では、演算処理に時間を要するフーリエ変換（及び逆変換）を行うことなく、タイヤ１０２の表面の凹凸部を検査することができる。また、意図的に形成した凹凸部１２２と、欠陥凹凸部との区別も可能であり、さらに凹凸部の大きさや位置も認識することができると共に、これらを比較的短い時間で、かつ簡単な作業で行うことができる。
【００５４】
なお、本実施の形態では、変位センサ１１８をタイヤ１０２の各側面に２個配置したが、それぞれ１個づつ配置し、同一の変位センサ１１８で異なる半径寸法位置を２回以上計測してもよい。また、計測円を２個としたが、３個以上で多ければ多いほど、検査結果の精度は向上するが、データ量が多くなる分処理時間が遅くなるため、限られた時間に適した検査箇所数を設定することが好ましい。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明に係るタイヤの外形状判定方法及び装置は、タイヤ表面の欠陥凹凸を特定すると共に、この欠陥凹凸部の大きさを認識し、欠陥度合いを判定することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るタイヤ形状検査装置の概略構成図である。
【図２】被検査用タイヤの斜視図である。
【図３】原波形Ａ及び原波形Ｂの特性図である。
【図４】凹凸波形（近似曲線−原波形）の特性図である。
【図５】欠陥凹凸波形（凹凸波形の乗算）の特性図である。
【図６】タイヤの凹凸の計測から良否判定までの手順を示す流れ図である。
【符号の説明】
１００タイヤ形状検査装置
１０２タイヤ
１０４ホルダ部（固定手段）
１１２モータ（回転駆動手段）
１１４コントローラ
１１８変位センサ（凹凸計測手段）
１３０波形制御部
１３２サンプリング処理部
１３４フィルタリング処理部（フィルタリング処理手段）
１３６波形処理部（近似曲線生成手段、演算手段、抽出手段）
１３８判定処理部（判定手段）

Claims

少なくとも一方のタイヤ側面の半径方向に沿った位置で、半径寸法の異なる２位置の測定点を定め、該測定点の半径寸法を維持しながらタイヤの全周に亘り、タイヤ表面の凹凸変位量を計測した計測波形である原波形を生成し、
フィルタリング処理部により原波形からタイヤの回転時の振動等に起因する高周波ノイズ分が取り除かれ、各原波形に基づいて、タイヤ表面に凹凸がない状態で変位センサで計測した場合における正常波形であるところの近似曲線がそれぞれ生成され、各原波形からそれぞれの近似曲線を差し引いた凹凸波形を生成し、
前記少なくとも半径寸法の異なる２位置での凹凸波形を掛け合わせることによって、タイヤメーカーのロゴマーク、並びにサイズを表す文字や記号によって発生し得る凹凸である意図的な凹凸部が排除された、タイヤ表面の半径方向に沿って筋状に現れる凹凸である欠陥凹凸部を抽出し、
この抽出された欠陥凹凸部の波形について、しきい値を超えた凸部及び凹部の数、並びにその大きさ、位置からタイヤの良否を判定する、ことを特徴とするタイヤの外形状判定方法。
少なくともタイヤを固定する固定手段と、
固定手段に固定されたタイヤを等速度で回転させる回転駆動手段と、
前記回転駆動手段によるタイヤの回転時に、少なくとも一方のタイヤ側面、かつ該タイヤ側面の半径方向に沿った位置で、半径寸法の異なる２位置に対応され、接触又は非接触に拘わらず該２位置点の凹凸変位量を計測して原波形を得る凹凸計測手段と、
前記原波形からタイヤの回転時の振動等に起因する高周波ノイズ分を取り除くフィルタリング処理手段と、
各原波形に基づいて、タイヤ表面に凹凸がない状態で変位センサで計測した場合における正常波形であるところの近似曲線をそれぞれ生成する近似曲線生成手段と、
前記近似曲線生成手段で生成された正常波形信号であるところのそれぞれの近似曲線を前記フィルタリング処理手段でフィルタリング処理された各原波形から減算し、タイヤ表面の半径方向に沿って筋状に現れる凹凸である欠陥凹凸、及びタイヤメーカーのロゴマーク、並びにサイズを表す文字や記号によって発生し得る凹凸である意図的な凹凸を含む凹凸波形信号を得る演算手段と、
前記演算手段で得られた、前記少なくとも半径寸法の異なる２位置の凹凸波形信号を乗算することによって、意図的な凹凸部を排除し、欠陥凹凸部のみを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段で抽出された凹凸波形信号に基づいて、しきい値を超えた凸部及び凹部の数、並びにその大きさ、位置からタイヤの良否を判定手段と、
を有するタイヤの外形状判定装置。