JP5019798B2 - タイヤ検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、電磁波放射線源及びそれに対向する複数のカメラ素子から構成されたカメラの間に配置されたタイヤの内部の画像を取得し、取得した画像に基づいてタイヤの内部のベルトコード（スチールコード）の配置を検査するタイヤ検査方法に関する。

従来、タイヤ検査を行うに際し、Ｘ線やγ線のような電磁波放射線を用いてタイヤをカメラで撮像して画像を取得し、取得した画像に基づいてタイヤ内部を観察している（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−３４１９３０号公報

従来のタイヤ検査では、タイヤのサイズに応じて電磁波放射線源とカメラとの間の距離が変化しても出力が一定であるために、電磁波放射線源の真下のカメラ素子の輝度出力が、電磁波放射線源とカメラとの間の距離、すなわち、タイヤのサイズに応じて変化するという不都合がある。また、カメラの幅方向でカメラ出力が変化するために均一のバックグランドの輝度出力を得ることができず、画像に濃度むらができ、コントラスト／明度の高い画像の取得が困難である。

さらに、カメラすなわちバックグランドの輝度出力の補正は、装置立ち上げ時にゲイン調整して得られた補正値を全ての撮影に対して使用し、すなわち、実験データのみに依存しているので、撮影条件ごとにデータをとる必要がある。したがって、補正に手間がかかるとともに、温度変化などに伴う出力変化に追従することができず、信頼性のある補正後のデータ取得が困難である。

本発明の目的は、電磁波放射線源とカメラとの間の距離に関係なくバックグランドの輝度出力が均一になるように補正することができるタイヤ検査方法を提供することである。

本発明によるタイヤ検査方法は、
電磁波放射線源及びそれに対向する複数のカメラ素子から構成されたカメラの間に配置されたタイヤの内部の画像を取得し、取得した画像に基づいて前記タイヤの内部のベルトコードの配置を検査するタイヤ検査方法であって、
前記電磁波放射線源が、前記カメラに電磁波を照射するステップと、
前記電磁波放射線源と前記電磁波放射線源の真下にあるカメラ素子との間が第１の距離、第２の距離及び第３の距離であるときの前記カメラ素子に照射される第１の電磁波放射線エネルギー、第２の電磁波放射線エネルギー及び第３の電磁波放射線エネルギーをそれぞれ測定するステップと、
前記第１の距離及び前記第１の電磁波放射線エネルギー、前記第２の距離及び前記第２の電磁波放射線エネルギー、並びに前記第３の距離及び前記第３の電磁波放射線エネルギーから近似関数を求めるステップと、
前記近似関数から前記カメラ素子に照射される電磁波放射線エネルギーを計算するステップと、
前記電磁波放射線源と前記カメラ素子との間の距離に応じて前記カメラ素子に照射される電磁波放射線エネルギーを調整して、前記カメラ素子の輝度出力を所定の値に設定するステップと、
前記電磁波放射線源の真下にあるカメラ素子の輝度出力と、前記カメラ素子から離間した他のカメラ素子の輝度出力とを求めるステップと、
前記他のカメラ素子の輝度出力を、前記電磁波放射線源と前記カメラ素子との間の直線距離の三乗に対する前記電磁波放射線源と前記他のカメラ素子との間の直線距離の三乗の比を乗算することによって補正するステップとを具えることを特徴とする。

本発明のタイヤ検査方法によれば、電磁波放射線源が、カメラに電磁波を照射し、電磁波放射線源と電磁波放射線源の真下にあるカメラ素子との間が第１の距離、第２の距離及び第３の距離であるときの前記カメラ素子の第１のエネルギー、第２のエネルギー及び第３のエネルギーをそれぞれ測定する。その後、第１の距離及び第１のエネルギー、第２の距離及び第２のエネルギー、並びに第３の距離及び第３のエネルギーから近似関数を求め、近似関数から電磁波放射線源の放射電圧を計算する。その後、電磁波放射線源とカメラ素子との間の距離に応じて電磁波放射線源の放射電圧を調整して、カメラ素子の輝度出力を所定の値に設定する。これによって、電磁放射線源の真下にあるカメラ素子の輝度出力を、電磁波放射線源とカメラ素子との間の距離に関係なく所定の値に設定することができる。

その後、電磁波放射線源の真下にあるカメラ素子の輝度出力と、このカメラ素子から離間した他のカメラ素子の輝度出力とを求め、他のカメラ素子の輝度出力を、電磁波放射線源とカメラ素子との間の直線距離の三乗に対する電磁波放射線源と他のカメラ素子との間の直線距離の三乗の比を乗算することによって補正する。

電磁波放射線源と他のカメラ素子との間の距離は、他のカメラ素子のカメラ内の位置に応じて変化し、電磁波放射線は、距離の二乗で減衰するので、電磁波放射線源とカメラ素子との間の直線距離の二乗に対する電磁波放射線源と他のカメラ素子との間の直線距離の二乗の比を乗算するのが適切であると考えられる。

しかしながら、カメラ素子及び他のカメラ素子に照射される電磁波放射線のエネルギーは、同一面積で比較しなければならないため、電磁波放射線源、他のカメラ素子及びカメラ素子との成す角度も考慮する必要がある。その結果、実際には、電磁波放射線源とカメラ素子との間の直線距離の三乗に対する電磁波放射線源と他のカメラ素子との間の直線距離の三乗の比を乗算することによって他のカメラ素子の輝度出力を補正するのが適切である。

このように電磁波放射線源の真下にあるカメラ素子の輝度出力を、電磁波放射線源とカメラ素子との間の距離に関係なく所定の値に設定するとともに、電磁波放射線源とカメラ素子との間の直線距離の三乗に対する電磁波放射線源と他のカメラ素子との間の直線距離の三乗の比を乗算して、カメラのカメラ素子全体に亘る輝度出力の補正を行うことによって、電磁波放射線源とカメラとの間の距離に関係なくバックグランドの輝度出力が均一になるように補正することができる。

本発明によるタイヤ検査方法の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明によるタイヤ検査方法を実施するタイヤ検査装置を示す図である。このタイヤ検査装置は、Ｘ線源１と、行列配置された複数のカメラ素子を有するＸ線カメラ２と、画像処理部３と、モニタ４とを具える。

Ｘ線源１は、３次元座標系のｙ軸方向（垂直方向）に移動自在であり、検査対象となるタイヤ５にＸ線を照射する。Ｘ線カメラ２は、タイヤ５を通過したＸ線が入射され、タイヤ５の検査対象部分の画像を取得する。画像処理部３は、取得した画像に対して、後に説明する処理工程を施し、処理後の画像をモニタ４に出力し、後に説明するコントロール部によって制御される。

本実施の形態の動作を説明する。動作は、大きく分けて、Ｘ線源１の真下にあるカメラ素子の輝度出力の調整及びＸ線カメラ３のカメラ素子全体の輝度出力の補正とに分けられる。Ｘ線源１の真下にあるカメラ素子の輝度出力の調整について説明すると、先ず、Ｘ線源１が、Ｘ線カメラ２にＸ線を照射し、Ｘ線源１とＸ線源１の真下の位置Ｘ０にあるカメラ素子との間が距離ａ１，ａ２，ａ３であるときのカメラ素子のエネルギーｂ１，ｂ２，ｂ３を画像処理部３によってそれぞれ測定する。次いで、画像処理部３が、距離ａ１及びエネルギーｂ１、距離ａ２及びエネルギーｂ２、並びに距離ａ３及びエネルギーｂ３から、図２に示すような近似関数を求め、求めた近似関数のうちの実際に使う範囲からＸ線源１の放射電圧を計算する。

次いで、Ｘ線源と位置Ｘ０のカメラ素子との間の距離に応じてＸ線源１の放射電圧を調整して、位置Ｘ０のカメラ素子の輝度出力を目標値に設定する。すなわち、図３に示すように、曲線α１のように輝度出力が目標値Ａより低い場合には輝度出力を増大し、曲線α２のように輝度出力が目標値Ａより高い場合には輝度出力を減少して、曲線α３に示すように輝度出力を目標値に設定する。これによって、位置Ｘ０のカメラ素子の輝度出力を、Ｘ線源１と位置Ｘ０のカメラ素子との間の距離に関係なく目標値に設定することができる。なお、図３において、横軸はカメラ素子の横方向の位置を表し、縦方向にカメラ素子の輝度出力を表す。

Ｘ線カメラ２のカメラ素子全体の輝度出力の補正を、図４を用いて説明する。先ず、Ｘ線源１の真下の位置Ｘ０にあるカメラ素子２ａの輝度出力Ｅａと、カメラ素子２ａから離間した他のカメラ素子２ｂの輝度出力Ｅｂ’とを求め、カメラ素子２ｂの輝度出力Ｅｂ’を、Ｘ線源１とカメラ素子２ａとの間の直線距離ａの三乗に対するＸ線源１とカメラ素子２ｂとの間の直線距離ｂの三乗の比を乗算することによって補正する。

Ｘ線源１とカメラ素子２ｂとの間の距離は、カメラ素子２ｂのカメラ２内の位置すなわちカメラ素子２ａとの距離に応じて変化し、Ｘ線は、距離の二乗で減衰するので、直線距離ａの二乗に対する直線距離ｂの二乗の比を乗算するのが適切であると考えられる。すなわち、カメラ素子２ａの輝度出力Ｅａとカメラ素子２ｂの輝度出力Ｅｂとの間には、Ｅａ＝Ｅｂ×ｂ^２／ａ^２の関係が成立すると考えられる。

しかしながら、カメラ素子２ａ，２ｂに照射されるＸ線のエネルギーは、同一面積で比較しなければならず、カメラ素子２ｂの実際の輝度出力は、図４のＥｂより小さいＥｂ’となり、したがって、Ｘ線源１、カメラ素子２ｂ及びカメラ素子２ａとの成す角度θも考慮する必要がある。すなわち、カメラ素子２ａの輝度出力Ｅａとカメラ素子２ｂの輝度出力Ｅｂ’との間には、Ｅａ＝Ｅｂ’×１／ｓｉｎθ×ｂ^２／ａ^２＝Ｅｂ’×ｂ^３／ａ^３の関係が成立する。その結果、実際には、Ｘ線源１とカメラ素子２ａとの間の直線距離ａの三乗に対するＸ線源１とカメラ素子２ｂとの間の直線距離ｂの三乗の比を乗算することによってカメラ素子２ｂの輝度出力を補正するのが適切である。

図５は、カメラ素子の輝度出力分布の補正前後の変化を示すグラフである。図５において、横軸はカメラ素子の横方向の位置を表し、縦方向にカメラ素子の輝度出力を表す。Ｘ線源１がＸ線をカメラ２に照射したときに得られるカメラ素子の輝度出力分布は曲線β１に示すようになり、Ｘ線源１の真下の位置Ｘ０のカメラ素子２ａの輝度出力を目標値Ａに設定することによって、カメラ素子の輝度出力分布は曲線β２に示すようになる。

位置Ｘ０から離間したカメラ素子の輝度出力をＥａ＝Ｅｂ×ｂ^２／ａ^２の関係に従って補正した場合、曲線β３に示すような輝度出力分布となり、全体に亘る輝度出力が目標値の５％以内に収まっていないことがわかる。それに対して、位置Ｘ０から離間したカメラ素子の輝度出力をＥａ＝Ｅｂ×ｂ^３／ａ^３の関係に従って補正した場合、曲線β４に示すような輝度出力分布となり、全体に亘る輝度出力が目標値の５％以内に収まっていることがわかる。

図６Ａは、本発明によるタイヤ検査方法での補正前に取得されるタイヤ内部の画像を示す図であり、図６Ｂは、本発明によるタイヤ検査方法での補正後に取得されるタイヤ内部の画像を示す図である。補正前では、図６Ａに示すように、画像全体が暗く、かつ、コントラストが低いため、タイヤ内部のベルト部分の構造がよく見えない。それに対して、補正後では、図６Ｂに示すように、画像全体が適度に明るく、かつ、コントラストが高いため、タイヤ内部のベルト部分の構造がよく見える。

このようにＸ線源１の真下にあるカメラ素子２ａの輝度出力を、Ｘ線源１とカメラ素子２ａとの間の距離に関係なく目標値に設定するとともに、Ｘ線源１とカメラ素子２ａとの間の直線距離ａの三乗に対するＸ線源１とカメラ素子２ｂとの間の直線距離ｂの三乗の比を乗算して、カメラ２のカメラ素子全体に亘る輝度出力の補正を行うことによって、Ｘ線源１とカメラ２との間の距離に関係なくバックグランドの輝度出力が均一になるように補正することができる。

ここで、本発明によるタイヤ検査方法における画像の補正について説明する。補正などの制御機構を有するコントロール部６がＸ線カメラ２に取り付けられている場合（図７Ａ参照）、補正処理を画像処理部３からコントロール部６に指示することによって、Ｘ線カメラ２から取得される画像が補正したものとなる。

なお、Ｘ線カメラ２にコントロール部６が備わっていない場合には、Ｘ線カメラ２から送信される画像を画像処理部３で補正し（図７Ｂ参照）、又はＸ線カメラ２と画像処理部３との間にコントロール部６を配置し、Ｘ線カメラ２から画像処理部３に送信される画像を画像処理部３からの支持に従って補正する（図７Ｃ参照）。

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
例えば、上記実施の形態において、電磁波放射線源としてＸ線を用いたが、γ線のような他の電磁波放射線を用いることもできる。

本発明によるタイヤ検査方法を実施するタイヤ検査装置を示す図である。 本発明によるタイヤ検査方法で求める近似関数を示す図である。 Ｘ線源真下に位置するカメラ素子の輝度出力の調整を説明するための図である。 カメラ素子の輝度出力の補正を説明するための図である。 カメラ素子の輝度出力分布の補正前後の変化を示すグラフである。 図６Ａは、本発明によるタイヤ検査方法での補正前に取得されるタイヤ内部の画像を示す図であり、図６Ｂは、本発明によるタイヤ検査方法での補正後に取得されるタイヤ内部の画像を示す図である。 本発明によるタイヤ検査方法における画像の補正を説明するための図である。

符号の説明

１ Ｘ線源
２ Ｘ線カメラ
２ａ，２ｂ カメラ素子
３ 画像処理部
４ モニタ
５ タイヤ
６ コントロール部

Claims (1)

1. 電磁波放射線源及びそれに対向する複数のカメラ素子から構成されたカメラの間に配置されたタイヤの内部の画像を取得し、取得した画像に基づいて前記タイヤの内部のベルトコードの配置を検査するタイヤ検査方法であって、
   前記電磁波放射線源が、前記カメラに電磁波を照射するステップと、
   前記電磁波放射線源と前記電磁波放射線源の真下にあるカメラ素子との間が第１の距離、第２の距離及び第３の距離であるときの前記カメラ素子に照射される第１の電磁波放射線エネルギー、第２の電磁波放射線エネルギー及び第３の電磁波放射線エネルギーをそれぞれ測定するステップと、
   前記第１の距離及び前記第１の電磁波放射線エネルギー、前記第２の距離及び前記第２の電磁波放射線エネルギー、並びに前記第３の距離及び前記第３の電磁波放射線エネルギーから近似関数を求めるステップと、
   前記近似関数から前記カメラ素子に照射される電磁波放射線エネルギーを計算するステップと、
   前記電磁波放射線源と前記カメラ素子との間の距離に応じて前記カメラ素子に照射される電磁波放射線エネルギーを調整して、前記カメラ素子の輝度出力を所定の値に設定するステップと、
   前記電磁波放射線源の真下にあるカメラ素子の輝度出力と、前記カメラ素子から離間した他のカメラ素子の輝度出力とを求めるステップと、
   前記他のカメラ素子の輝度出力を、前記電磁波放射線源と前記カメラ素子との間の直線距離の三乗に対する前記電磁波放射線源と前記他のカメラ素子との間の直線距離の三乗の比を乗算することによって補正するステップとを具えることを特徴とするタイヤ検査方法。

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