JPH10160437A - タイヤの外形状判定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 発光部からの光ビームの照射方向と、受
光部によるタイヤからの反射光の受光方向とには、角度
θの差がある。従って、タイヤの表面の凹凸変移量に応
じて、基準平面Ｂからの高さΔｈが異なり、かつ反射点
（実際に反射するタイヤ表面の反射点Ｒと、基準平面Ｂ
上での仮想反射点Ｖ）のタイヤ半径方向のオフセット量
Δｄが生じる。このため、Δｈ＝Δｄ／tan θが成り立
つ。上記オフセット量は、受光部における受光位置の差
に相当するため、本来受光すべき位置が既知であれば、
上記式を用いることにより、高さの変移量Δｈを容易に
演算で求めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、欠陥部の大きさまでは
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、タイヤ側面に測定点を定め、該測定点に向けて、測
定点半径寸法を維持しながらタイヤの全周に亘って、一
定光量の光ビームを照射し、該光ビームの照射方向に対
して、所定角度θの位置で前記光ビームの反射光を受光
することにより、それぞれの測定点における受光変移量
に基づいて、タイヤ側面の表面凹凸変移量を求め、この
表面変移量に基づいて、欠陥凹凸部を抽出し、この抽出
された欠陥凹凸部の位置、大きさ、形状に基づいて、欠
陥度合いを判定する、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、タイヤ側
面に定めた測定点に向けて光ビームを照射すると共にこ
の照射位置から反射する反射光を受光して受光変移量を
求める。この動作を、タイヤ全周分行うことにより、タ
イヤ側面の同芯円上の複数の測定点における受光変移量
データが揃う。

【０００８】受光変移量は、タイヤ側面の表面凹凸変移
量と相関関係があり、この相関関係を利用して、受光変
移量に基づいてタイヤ側面の表面凹凸変移量を得る。

【０００９】この表面凹凸変移量には、タイヤロゴマー
ク等の意図的な凹凸部も含まれる。そこで、測定点の半
径寸法を変えて、異なる同芯円上の複数の測定点で同様
に反射光を受光し、タイヤの半径方向に沿った複数の同
芯円上の複数の測定点の受光量データから表面凹凸変移
量を得る。

【００１０】これらを総合的に判断することにより、表
面凹凸が、意図的なものか、欠陥凹凸部なのかを判別す
ることができ、この欠陥凹凸部のみを抽出し、抽出され
た欠陥凹凸部の位置、大きさ、形状に基づいて欠陥度合
いを判定する。

【００１１】請求項２に記載の発明は、前記光ビームが
タイヤ側面において、相対的に低い位置で反射した場合
に受光量が小さく、高い位置で反射した場合に受光量が
大きいことを特徴としている。

【００１２】請求項２に記載の発明によれば、前記タイ
ヤ側面の表面凹凸変移量と相関関係として、光ビームの
受光を所定角度θで受光することによって、タイヤ側面
において、相対的に、低い位置で反射した場合に受光変
移量が小さく、高い位置で反射した場合に受光変移量が
大きくなることを利用して、タイヤの表面凹凸変移量を
求めることができる。

【００１３】請求項３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、タイヤ側面の同芯円上となる測定点
に一定光量の光ビームを照射する発光手段と、前記光源
部に対応して配置され、前記光ビームの照射方向に対し
て、所定角度θの位置でタイヤからの反射光を受光する
受光手段と、前記受光手段で受光した同芯円上の複数の
受光変移量をタイヤ側面の表面凹凸変移量に変換する受
光変移量−凹凸変移量変換手段と、前記受光変移量−凹
凸変移量変換手段で得られたタイヤの表面凹凸変移量に
基づいて、欠陥凹凸部を抽出する抽出手段と、前記抽出
手段で抽出された欠陥凹凸部の位置、大きさ、形状に基
づいて、前記タイヤの欠陥度合いを判定する判定手段
と、を有している。

【００１４】請求項３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、かつ回転駆動手段によってタ
イヤを回転（好ましくは等速度回転）させた状態で、発
光手段では、測定点に向けて光ビームを照射する。受光
手段では、タイヤから反射する前記光ビームの反射光を
受光する。

【００１５】次に、受光変移量−凹凸変移量変換手段で
前記受光手段で受光した同芯円上の複数の受光変移量を
タイヤ側面の表面凹凸変移量に変換する。

【００１６】抽出手段では、この変換された表面凹凸変
移量に基づいて、欠陥凹凸部を抽出し、判定手段でその
抽出欠陥からタイヤの欠陥度合いを判定する。

【００１７】請求項４に記載の発明は、前記請求項３に
記載の発明において、前記発光手段は、半径方向が共通
で、かつ複数の異なる半径寸法の測定点に同時期に照射
すると共に、前記受光手段は、半径方向が共通する複数
の測定点からの反射光を同時期に受光することを特徴と
している。

【００１８】表面凹凸変移量には、タイヤロゴマーク等
の意図的な凹凸部も含まれる。そこで、測定点の半径寸
法を変えて、異なる同芯円上の複数の測定点で同様に反
射光を受光し、タイヤの半径方向に沿った複数の同芯円
上の複数の測定点の受光変移量データから表面凹凸変移
量を得る。

【００１９】これらを総合的に判断することにより、表
面凹凸が、意図的なものか、欠陥凹凸部なのかを判別す
ることができ、この欠陥凹凸部のみを抽出し、抽出され
た欠陥凹凸部の位置、大きさ、形状に基づいて欠陥度合
いを判定する。

【００２０】請求項５に記載の発明は、前記請求項４に
記載の発明において、前記発光手段が、タイヤ半径方向
に伸びる線状光源であり、前記受光手段が、少なくとも
前記線状光源に沿って受光素子が配列されたラインセン
サ又はエリアセンサであることを特徴としている。

【００２１】測定点は、それぞれ異なる点の集まりであ
るため、これを線状光源としておけば、受光手段として
のラインセンサ又はエリアセンサの受光素子の解像度に
依存して、より細かいデータを得ることができる。

【００２２】

【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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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、パーソナルコンピュータ１１４
（以下、パソコン１１４という）に接続された駆動制御
部１１６からの指示信号に応じて回転され、ホルダ部１
０４を等速度回転させることができるようになってい
る。

【００２６】ホルダ部１０４に装着されたタイヤ１０２
の側面（図１では、上面となる）に対向して、発光部１
１８Ａと受光部１１８Ｂとが一対となって配設されてい
る。発光部１１８Ａ発光部１１８Ａは、支持アーム１２
０の先端部に取り付けられ、受光部１１８Ｂは、タイヤ
側面の直上位置に取付けられている。

【００２７】発光部１１８Ａからは、タイヤ１０２の半
径方向に配列された複数の光ビーム（図１の一点鎖線参
照）が、互いに平行で、かつ図３に示される如く、タイ
ヤ基準平面Ｂの垂線Ｌに対して所定角度θとなるように
タイヤ側面に照射されるようになっている。なお、この
タイヤ基準平面Ｂとは、仮想的に設けるものであり、前
記所定角度θが一致する面であればどこでもよい。本実
施の形態では、このタイヤ基準平面Ｂを、タイヤ表面よ
りも内側に設定し、後述する受光部１１８Ｂでの受光範
囲内で、受光位置変移量が比較的大きくとれる位置とな
るようにしている。

【００２８】タイヤ表面に対して直上となる位置に配設
された受光部１１８Ｂは、ＣＣＤラインセンサが適用さ
れており、前記一直線上に並んだ複数の光ビームのライ
ンに沿って帯状の領域に対応するタイヤ１０２からの反
射光（図１の鎖線参照）を受光するようになっている。

【００２９】受光部１８Ｂの受光データは、記憶装置１
３０に記憶される。記憶装置１３０は、画像処理装置と
してのパソコン１１４に接続されている。

【００３０】パソコン１１４では、以下の処理が実行さ
れる。図３に示される如く、発光部１１８Ａからの光ビ
ームの照射方向と、受光部１１８Ｂによるタイヤからの
反射光の受光方向とには、角度θの差がある。従って、
タイヤ１０２の表面の凹凸変移量に応じて、基準平面Ｂ
からの高さΔｈが異なり、かつ反射点（実際に反射する
タイヤ表面の反射点Ｒと、基準平面Ｂ上での仮想反射点
Ｖ）のタイヤ半径方向のオフセット量Δｄが生じる。こ
のため、以下の（１）が成り立つ。

【００３１】Δｈ＝Δｄ／tan θ・・・（１） 上記オフセット量は、受光部１１８Ｂにおける受光位置
の差に相当するため、本来受光すべき位置が既知であれ
ば、上記（１）式を用いることにより、高さの変移量Δ
ｈを容易に演算で求めることができる。

【００３２】パソコン１１４のモニタ１３２上には、上
記（１）式で得られたΔｈに基づいて、タイヤ１０２側
面の表面形状を三次元的に表示したり、図４に示される
如く、所望の断面形状を表示するようになっている。ま
た、データ表示としては、図５に示される如くタイヤ１
０２の１周分の受光変移量Δｄの特性図や図６に示され
る如くタイヤ１０２の半径方向の凹凸変移量Δｈの特性
図等が表示可能である。これらの表示データから凹凸変
移量の位置を認識することができる。

【００３３】なお、パソコン１１４では、タイヤ１０２
の表面の凹凸変移量を得るだけでなく、この凹凸変移量
から欠陥凹凸部の抽出も可能である。その第１の手法と
しては、複数の異なる半径方向のデータ同志を掛け合わ
せることにより、欠陥凹凸部を抽出することができる。

【００３４】すなわち、図２に示される如く、タイヤ１
０２の凹凸部には、タイヤロゴマーク等の意図的な凹凸
部１０２Ａと、欠陥凹凸部とに分類することができ、タ
イヤロゴマーク等の意図的な凹凸部１０２Ａの位置はあ
る程度認識可能である。また、欠陥凹凸部は半径方向に
連続する性質を持つ。これらのことから、タイヤロゴマ
ーク等の意図的な凹凸部１０２Ａが同時期に検出されな
いような少なくとも２種の半径寸法の異なる測定点（測
定円）を選択し、これらを掛け合わせることにより、意
図的な凹凸部は消去され、欠陥凹凸部は増幅されること
になる。

【００３５】第２の手法としては、意図的な凹凸部１０
２Ａと欠陥凹凸部との形状の差を利用する。すなわち、
意図的な凹凸部１０２Ａは急激に（ほぼ直角に）立ち上
がり、急激に（ほぼ直角に）立ち下がる所謂矩形状の凹
凸であり、一方、欠陥凹凸部は、比較的緩やかな傾きで
立ち上がり、比較的緩やかな傾きで立ち下がる所謂山型
の凹凸である。そこで、得られた凹凸変移量データの１
つの測定点（測定円）を基準として、その変化量に注目
し、急激な立ち上がりがあった場合には、他の測定点
（測定円）に移行することを繰り返すことにより、意図
的な凹凸部１０２Ａを回避しながら、タイヤ１周分の欠
陥凹凸部の位置、大きさ、形状を認識することができ
る。

【００３６】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。

【００３７】この状態で、発光部１１８Ａから複数の互
いに平行な光ビームをタイヤ１０２の側面に向けて照射
する。この照射方向に対して角度θの位置（タイヤ１０
２の側面の直上）には、受光部１１８Ｂが設けられてお
り、この受光部１１８Ｂによって、前記光ビームのタイ
ヤ１０２からの反射光を受光する。この受光データは、
記憶装置１３０に記憶されると共に、全てのデータが揃
った時点でパソコン１１４に送出され、以下のような画
像処理が実行される。

【００３８】このとき、光ビームが仮想的に設けた同一
光路長となる基準平面で反射した場合には、受光部１１
８Ｂによる受光位置が予め分かっている。

【００３９】しかし、タイヤ１０２の表面は、この基準
平面よりも高い位置にあり、かつ曲面であるため、上記
既知の受光位置に対してずれることになる。また、タイ
ヤ１０２の表面に凹凸部が存在すれば、その受光位置は
さらに変移することになる。

【００４０】図３に示される如く、この受光位置変移量
Δｄは、基準平面からの高さ変移量Δｈに対して、
（１）式に示されるような相関関係がある。

【００４１】Δｈ＝Δｄ／tan θ・・・（１） 従って、パソコン１１４では、受光部１１８Ｂによる受
光位置変移量Δｄが分かれば、図５に示されるような変
移データをモニタ１３２に表示することができる。この
場合、相対的に変移量Δｄが大きい程凸であることを示
している。

【００４２】また、図６に示される如く、（１）式に基
づいて、Δｈを求めることにより、タイヤ１０２の１周
分の高さ変移の推移をモニタ１３２に表示することがで
きる。

【００４３】さらに、パソコン１１４では、上記データ
に基づいて、タイヤ１０２の表面を三次元的に表示した
り、図４に示される如く所望の位置の断面図を表示する
ことができる。

【００４４】オペレータはこのような表示内容からタイ
ヤ１０２の欠陥凹凸部を抽出してもよいが、自動的に欠
陥凹凸部を抽出することも可能である。

【００４５】すなわち、複数の異なる半径方向のデータ
同志を掛け合わせる（第１の手法）。タイヤ１０２の凹
凸部には、タイヤロゴマーク等の意図的な凹凸部１０２
Ａと、欠陥凹凸部とに分類することができ、タイヤロゴ
マークの位置はある程度認識可能である。また、欠陥凹
凸部は半径方向に連続する性質を持つ。これらのことか
ら、タイヤロゴマーク等の意図的な凹凸部１０２Ａが同
時期に検出されないような少なくとも２種の半径寸法の
異なる測定点（測定円）を選択し、これらを掛け合わせ
ることにより、意図的な凹凸部は消去され、欠陥凹凸部
は増幅されることになり、所定のしきい値比較すること
によって、欠陥凹凸部のみを抽出することができる。

【００４６】第２の手法としては、意図的な凹凸部と欠
陥凹凸部との形状の差を利用する。すなわち、意図的な
凹凸部は所謂矩形状の凹凸であり、一方、欠陥凹凸部は
所謂山型の凹凸である。そこで、得られた凹凸変移量デ
ータの１つの測定点（測定円）を基準として、タイヤ１
０２の１周分の凹凸部検出していき、急激な立ち上がり
があった場合には、他の測定点（測定円）に移行するこ
とを繰り返す。結果として、意図的な凹凸を回避しなが
ら、タイヤ１周分の欠陥凹凸部の位置、大きさ、形状を
認識することができる。

【００４７】本実施の形態によれば、光ビームを照射
し、所定角度θでこの光ビームのタイヤ１０２からの反
射光を受光することによって、その受光位置の変移量か
らタイジャ１０２の表面の凹凸形状を把握することがで
きるため、フーリエ変換等の複雑な処理を行うことな
く、迅速かつ確実にタイヤ１０２に表面に生じる欠陥凹
凸部を抽出することができる。

【００４８】なお、本実施の形態では、発光部１１８Ａ
から複数本の光ビームを照射するようにしたが、タイヤ
１０２の半径方向に沿って連続する線状の光（スリット
光）を照射するようにしてもよい。この場合、受光部１
１８Ａ側の解像度に依存して、タイヤ１０２の測定点
（測定円）を増加させることができる。

【００４９】また、受光部１１８Ｂとしてラインセンサ
を用いたが、エリアセンサをもちいてもよい。

【００５０】

【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】タイヤの表面形状を光ビームの反射光を受光す
ることによって認識するための説明図である。

【図４】モニタ上に写し出される特性図であり、タイヤ
表面の断面形状である。

【図５】モニタ上に写し出される特性図であり、タイヤ
１周分の受光位置変移特性図である。

【図６】モニタ上に写し出される特性図であり、タイヤ
の一部分の高さ変移特性図である。

【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） １０８Ａ 発光部（発光手段） １０８Ｂ 受光部（受光手段） １１２ モータ（回転駆動手段） １１４ パソコン（受光変移量−凹凸変移量変換手
段、抽出手段、判定手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タイヤ側面に測定点を定め、該測定点に
   向けて、測定点半径寸法を維持しながらタイヤの全周に
   亘って、一定光量の光ビームを照射し、 該光ビームの照射方向に対して、所定角度θの位置で前
   記光ビームの反射光を受光することにより、それぞれの
   測定点における受光位置の変移量に基づいて、タイヤ側
   面の表面凹凸変移量を求め、 この表面変移量に基づいて、欠陥凹凸部を抽出し、 この抽出された欠陥凹凸部の位置、大きさ、形状に基づ
   いて、欠陥度合いを判定する、ことを特徴とするタイヤ
   の外形状判定方法。
2. 【請求項２】 前記光ビームがタイヤ側面において、相
   対的に低い位置で反射した場合に受光量が小さく、高い
   位置で反射した場合に受光量が大きいことを特徴とする
   請求項１記載のタイヤの外形状判定方法。
3. 【請求項３】 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、タイヤ側面
   の同芯円上となる測定点に一定光量の光ビームを照射す
   る発光手段と、 前記光源部に対応して配置され、前記光ビームの照射方
   向に対して、所定角度θの位置でタイヤからの反射光を
   受光する受光手段と、 前記受光手段で受光した同芯円上の複数の受光位置の変
   移量をタイヤ側面の表面凹凸変移量に変換する受光変移
   量−凹凸変移量変換手段と、 前記受光変移量−凹凸変移量変換手段で得られたタイヤ
   の表面凹凸変移量に基づいて、欠陥凹凸部を抽出する抽
   出手段と、 前記抽出手段で抽出された欠陥凹凸部の位置、大きさ、
   形状に基づいて、前記タイヤの欠陥度合いを判定する判
   定手段と、を有するタイヤの外形状判定装置。
4. 【請求項４】 前記発光手段は、半径方向が共通で、か
   つ複数の異なる半径寸法の測定点に同時期に照射すると
   共に、前記受光手段は、半径方向が共通する複数の測定
   点からの反射光を同時期に受光することを特徴とする請
   求項３記載のタイヤの外形状判定装置。
5. 【請求項５】 前記発光手段が、タイヤ半径方向に伸び
   る線状光源であり、前記受光手段が、少なくとも前記線
   状光源に沿って受光素子が配列されたラインセンサ又は
   エリアセンサであることを特徴とする請求項４記載のタ
   イヤの外形状判定装置。