KR101299571B1 - 타이어 검사방법 - Google Patents

Abstract

적부 판별이 용이한 타이어 검사방법이 제공된다. 타이어 검사방법은, (A) 타이어를 준비하는 단계; (B) 타이어에 확산광을 조사하는 단계; (C) 카메라가 타이어를 촬영하여 타이어 표면영상을 얻는 단계; (D) 타이어 표면영상의 영상정보를 색, 채도, 및 명도를 서로 독립된 변수로 하는 삼차원 좌표 위의 점들에 대응시켜 기록하는 맵핑 단계; (E) 맵핑된 타이어 표면영상으로부터 타이어의 내주연 또는 외주연이 드러난 영상인 제1 타이어영상을 얻는 단계, 타이어 표면영상으로부터 트레드 무늬가 나타난 영상인 제2 타이어영상을 얻는 단계, 및 타이어 표면영상으로부터 색선이 나타난 영상인 제3 타이어영상을 얻는 단계 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 타이어영상을 얻는 단계; 및 (F) 제1 타이어영상으로부터 타이어 크기의 적부를 판별하는 단계, 제2 타이어영상으로부터 타이어 모양의 적부를 판별하는 단계, 및 제3 타이어영상으로부터 타이어 규격의 적부를 판별하는 단계 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 타이어 적부 판별단계;를 포함한다.

Description

타이어 검사방법 {Irregularity inspection method for tire}

본 발명은 타이어 검사방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 타이어의 적합성 여부를 효과적으로 판별하는 것이 가능한 타이어 검사방법에 관한 것이다.

타이어는 타이어 휠의 둘레에 결합되어 타이어 및 타이어 휠이 결합된 차체를 탄력 있게 지지하는 데 사용된다. 타이어는 천연고무 및 그 외의 혼합물이 배합된 원재료를 이용하여 만들어지며, 내측에 압축공기의 수용공간을 갖는 고리 형태로 형성된다.

이러한 타이어는 몇 가지의 제조 공정을 순차적으로 거쳐 만들어지게 된다. 타이어를 만드는 제조 공정은 원재료를 혼합하는 단계인 정련 공정과, 정련 공정을 통해 생성된 재료를 타이어 형태로 가공하는 가공 공정으로 크게 나누어 질 수 있으며, 이 중 가공 공정은 다시 압출, 압연, 재단, 성형 및 가류 공정으로 세분화 될 수 있다. 이 중 압출, 압연 공정은 원재료를 일정한 두께를 갖는 시트 형태로 가공하는 공정이며, 재단, 성형 공정은 시트 형태의 압출, 압연물을 입체적인 형태로 재단한 후 서로 결합하여, 일차적으로 타이어의 형상을 갖추도록 하는 공정이다. 성형 공정을 거친 타이어는 적절한 온도와 압력을 가하는 가류 공정을 거쳐 타이어로 완성된다. 이러한 순차적인 제조 공정을 거치는 동안 타이어의 표면에는 규칙적 또는 불규칙적인 굴곡이 생기게 되며, 특히 타이어의 접지면에는 복잡한 형태로 요철화된 트레드(tread) 무늬가 만들어지게 된다.

가류 공정을 끝낸 타이어는 그 크기나 규격, 형태, 회전 밸런스 등에 관한 여러 종류의 검사를 하게 된다. 이 때, 타이어의 크기, 전체적인 형태 등 외형에 관한 검사는 타이어의 굴곡진 표면 형태에 따라 크게 영향을 받게 되며, 이는 타이어 표면의 어두운 색상과 상호작용하여 타이어의 외형에 관한 검사를 어렵게 만드는 요인이 된다. 또한, 타이어의 접지면에는 트레드 무늬 위로 규격 및 용도 등을 식별하기 위한 색선이 표시되는 바, 타이어의 외형에 대한 검사시 이러한 색선에 대한 검사도 같이 진행되어야 하는 어려움이 있다.

종래 타이어의 외형에 관한 검사는 육안 검사나, 레이저 센서 등으로 이루어진 근접 센서를 타이어와 인접하게 배치하고, 이를 이용하여 검사하는 방법이 주류를 이루어 왔다. 하지만 작업자에 의해 수동으로 이루어지는 육안 검사는 효율적이지 못하였으며, 근접 센서에 의한 검사방법은 센서가 위치한 타이어의 특정 부분만이 검사대상이 되어, 타이어 전체의 크기나 형태에 관한 검사 등은 효과적으로 이루어질 수 없다는 단점을 갖고 있었다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-1061504호 에는 타이어의 특정 영역을 촬영하는 촬영장치와 라인 레이저를 이용한 타이어의 검사방법이 개시되어 있으나, 이 역시 타이어의 내경 또는 외경과 같은 크기에 대한 검사나, 타이어의 형태에 대한 적합성의 판별, 또는 색선을 인식하여 규격을 검사하는 것과 같은 종합적인 외형 검사에는 적용되기 어려운 단점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1061504호(2011.08.26), 도면 2

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 타이어의 크기, 모양, 및 규격검사 등을 포함하는 종합적인 타이어 검사가 용이하게 이루어질 수 있게 한 타이어 검사방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 타이어 검사방법은, (A) 굴곡진 표면을 가지며, 접지면의 트레드 무늬 위로 규격 검사용 색선이 표시된 검사대상 타이어를 준비하는 단계; (B) 상기 굴곡진 표면을 따라 음영이 형성되도록 상기 타이어에 확산광을 조사하는 단계; (C) 적어도 하나의 카메라가 상기 타이어를 촬영하여 타이어 표면영상을 얻는 단계; (D) 상기 타이어 표면영상의 영상정보를 색, 채도, 및 명도를 서로 독립된 변수로 하는 삼차원 좌표 위의 점들에 대응시켜 기록하는 맵핑 단계; (E) 상기 (D) 단계에서 맵핑된 타이어 표면영상의 색, 채도, 및 명도 중 적어도 어느 하나를 제한하여, 상기 타이어의 내주연 또는 외주연이 드러난 영상인 제1 타이어영상을 얻는 단계(Ea), 상기 (C) 단계의 타이어 표면영상으로부터 상기 트레드 무늬가 나타난 영상인 제2 타이어영상을 얻는 단계(Eb), 및 상기 (C) 단계의 타이어 표면영상으로부터 상기 색선이 나타난 영상인 제3 타이어영상을 얻는 단계(Ec) 중에서 선택된 하나 이상의 단계로 이루어진 타이어영상을 얻는 단계; 및 (F) 상기 제1 타이어영상으로부터 상기 타이어의 내경 또는 외경을 측정하고, 이를 기준 직경과 비교하여 상기 타이어 크기의 적부를 판별하는 단계(Fa), 상기 제2 타이어영상과 기준 타이어영상간 트레드 무늬의 패턴을 비교하여, 상기 타이어 모양의 적부를 판별하는 단계(Fb), 및 상기 제3 타이어영상의 상기 색선을 분간하여, 상기 타이어 규격의 적부를 판별하는 단계(Fc) 중에서 선택된 하나 이상의 단계로 이루어진 타이어 적부 판별단계; 를 포함한다.

상기 (Fa) 단계의 내경 또는 외경은, 상기 타이어의 회전 중심에서 교차되고 일정한 사잇각을 갖는 서로 다른 가상의 직선 위에서 각각 2회 이상 측정될 수 있다.

상기 (C) 단계에서 촬영되는 타이어는, 상기 타이어의 표면보다 반사율이 높은 재질로 형성되어 상기 타이어 표면의 명도보다 상대적으로 높은 명도를 갖는 지지면 위에 놓일 수 있다.

상기 (B) 단계의 확산광은, 상기 타이어를 향해 직진광을 조사하는 광원, 및 상기 광원과 상기 타이어의 사이에 배치되어 상기 직진광을 통과시키되, 상기 직진광을 서로 다른 방향으로 산란시키는 광 확산판을 포함하는 광 조사부로부터 형성될 수 있다.

상기 (D)단계의 삼차원 좌표는, 하나의 평면 위에서 원점을 중심으로 하는 회전 각도로 표현되는 색 좌표와, 상기 평면 위에서의 각각의 색 좌표에 대한 원점으로부터의 거리로 표현되는 채도 좌표, 및 상기 평면과 수직한 평면 위에서의 원점으로부터의 거리로 표현되는 명도 좌표로 이루어진 것일 수 있다.

상기 (Ea) 단계의 제한은 허용범위 내로 제한하는 것으로, 상기 허용범위는 상기 타이어의 외주연 또는 내주연이 갖는 색, 채도, 및 명도 중 적어도 어느 하나의 범위로 이루어진 범위일 수 있다.

상기 허용범위는 상기 색, 상기 채도, 및 상기 명도 중 적어도 어느 하나의 하한 또는 상한을 결정짓는 임계값에 의해 결정될 수 있다.

상기 (F) 단계의 타이어 적부 판별은, 상기 타이어의 전부 또는 일부를 포함하도록 선택되어, 상기 타이어의 내경 또는 외경이 측정되거나, 상기 트레드 무늬가 선명하게 드러나거나, 또는 상기 색선이 분간되는 영역인 검사영역 내에서 이루어질 수 있다.

상기 (C) 단계의 타이어 표면영상은 상기 타이어 및 상기 타이어 주변의 배경부가 함께 촬영된 것으로, 상기 배경부와 상기 타이어는 서로 무작위 배치될 수 있다.

상기 (C) 단계의 타이어 표면영상은 상기 (C) 단계의 카메라가 향하는 방향에 따라 포착된 상기 타이어의 내주연 또는 외주연이 드러난 평면영상 또는 접지면이 드러난 측면영상이고, 상기 제1 타이어영상은 상기 평면영상으로부터 얻어지며, 상기 제2 타이어 영상 및 상기 제3 타이어영상은 상기 측면영상으로부터 얻어질 수 있다.

상기 (C) 단계의 카메라는 하나와 다른 하나가 상기 타이어의 전면 및 접지면을 각각 향하도록 서로 수직하게 배치된 컬러 카메라일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 타이어 검사방법은, (a) 타이어 휠이 내측에 결합된 상태인 타이어를 검사대상으로 준비하는 단계; (b) 상기 (a) 단계의 타이어 및 타이어 휠 전체에 확산광을 조사하는 단계; (c) 적어도 하나의 카메라가 상기 (b) 단계의 타이어 및 타이어 휠을 함께 촬영한 영상인 결합체 표면영상을 얻는 단계; (d) 상기 (c) 단계의 결합체 표면영상의 영상정보를 색, 채도, 및 명도를 서로 독립된 변수로 하는 삼차원 좌표 위의 점들에 대응시켜 기록하는 맵핑단계; (e) 상기 (d) 단계에서 맵핑된 결합체 표면영상의 색, 채도, 및 명도 중 적어도 하나를 제한하여 상기 타이어와 상기 타이어 휠의 인접부가 구분된 결합체영상을 획득하는 단계; 및 (f) 상기 (e) 단계의 결합체영상의 상기 인접부 형상을 판독하여 상기 타이어와 상기 타이어 휠의 결합상태의 적부를 판별하는 단계; 를 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 타이어 검사방법은, 타이어의 표면 영상을 촬영하고 이를 분석이 용이한 형태로 가공하는 방법을 이용하여, 타이어의 크기에 관한 검사, 모양에 관한 검사, 및 타이어 표면의 색선을 분간하여 이루어지는 규격에 관한 검사와 같은 서로 다른 종류의 검사가 종합적으로 이루어질 수 있으며, 이를 통해 타이어의 외형에 관한 종합적인 적부 여부를 용이하게 판별 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 타이어 검사방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1의 타이어 검사방법을 수행하기 위한 타이어 검사장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3a는 도 2의 타이어 검사장치의 촬영부의 구조 및 작용을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3b는 도 1의 검사방법이 적용되는 검사대상 타이어의 일 례를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3a의 촬영부에 의해 획득된 타이어 표면영상의 일 례를 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 타이어 표면영상으로부터 얻어진 타이어영상의 일 례를 도시한 도면들이다.
도 6a 및 도 6b는 도 4의 타이어 표면영상에 설정된 검사영역의 일 례를 도시한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 타이어 검사방법을 도시한 순서도이다.
도 8a는 도 7의 검사방법에서 촬영된 결합체 표면영상의 일 례를 도시한 도면이다.
도 8b는 도 8a의 결합체 표면영상으로부터 얻어진 결합체영상의 일 례를 도시한 도면이다.

본 발명의 이점과 특징 그리고 그것들을 달성하는 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해서 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 6b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 타이어 검사방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 타이어 검사방법을 도시한 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 타이어 검사방법은 검사대상인 타이어를 준비하여 검사지점에 위치시키는 단계(S100), 검사지점에 위치한 타이어에 확산광을 조사하고, 타이어 표면영상을 획득하는 단계(S110), 획득된 타이어 표면영상의 영상정보를 삼차원 좌표 위의 점들에 대응시켜 기록하는 맵핑 단계(S120), 맵핑 단계를 거친 타이어 표면영상으로부터 타이어 검사가 용이하게 이루어질 수 있도록 가공된 타이어영상을 획득하는 단계(S130), 타이어영상을 검사하여 검사대상 타이어의 적합, 부적합 여부를 판별하는 단계(S140), 검사 결과를 외부로 표시하는 단계(S150)를 포함한다. 검사대상이 되는 타이어는 굴곡진 표면을 가지며, 접지면에는 특히 트레드(Tread) 무늬가 형성된다. 트레드 무늬 위에는 타이어의 규격 및 용도 등을 나타내기 위해 다양한 종류의 색선이 표시되어 있다.

이러한 타이어는 검사지점에서 카메라에 의해 촬영된 후, 맵핑 과정을 통해 영상의 특징이 훼손되지 않으면서도 용이하게 가공이 가능한 형태의 영상 정보로 기록될 수 있다. 즉, 타이어의 영상 정보는 타이어 표면의 색, 채도, 및 명도가 각각 독립적으로 표현되는 삼차원 색좌표 위의 점들에 대응시켜 기록될 수 있으며, 이러한 영상 정보를 적절히 가공하거나, 또는 필요한 경우 가공과정을 거치지 않고, 타이어의 내주연 또는 외주연이 선명하게 드러나거나, 타이어의 트레드 무늬가 선명하게 나타나거나, 또는 타이어에 표시된 색선이 선명하게 드러난 영상인 타이어영상을 얻을 수 있게 되는 것이다. 이렇게 하여 얻어진 타이어영상을 이용하면, 타이어의 크기나 전체적인 모양, 타이어의 규격 등 타이어의 외형에 관한 종합적인 검사가 손쉽게 이루어질 수 있다. 상기의 색좌표, 및 맵핑과정 그리고 타이어영상 등에 대해서는 후술하여 좀 더 상세히 설명한다.

또한, 검사과정 중에 타이어의 표면에는 확산광이 조사될 수 있다. 확산광은 타이어 표면에 서로 다른 방향으로 입사되어 음영을 형성하며, 이에 따라 타이어의 굴곡진 표면은 더욱 효과적으로 드러나게 된다. 확산광에 의해 형성된 음영은 맵핑 단계(S120), 및 타이어영상 획득 단계(S130)를 통해 더욱 강조되어 타이어 검사에 용이하게 이용될 수 있다. 이와 같이 각각의 단계가 순차적으로 적용된 타이어 검사방법은 시작부터 종료에 이르기까지 하나의 자동화된 검사 루프를 구성하게 된다. 검사 루프는 반복될 수 있으며, 연속적으로 공급되는 서로 다른 타이어에 차례로 적용되어 복수의 타이어들을 검사하는 데 사용될 수 있다.

도 2는 도 1의 타이어 검사방법을 수행하기 위한 타이어 검사장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 2에는 이러한 타이어 검사방법을 수행하기 위해 마련되는 타이어 검사장치(1)의 구성이 도시되어 있다. 타이어 검사장치(1)는 타이어의 표면에 확산광을 조사하고, 카메라를 통해 타이어 표면영상을 획득하는 촬영부(100), 타이어 표면영상을 기록하고, 가공하며, 검사작업을 수행하는 영상처리부(140), 검사 결과를 외부로 표시하는 영상표시부(150), 및 타이어 검사장치(1)를 조작하기 위한 조작부(160)로 이루어진다. 이하, 도 2를 참조하여 타이어 검사장치(1)에 대해 상세히 설명한다.

촬영부(100)는 타이어의 표면에 확산광을 조사하는 광 조사부(110)와, 적어도 하나의 카메라를 포함하며, 준비된 타이어를 촬영하여 타이어 표면영상을 획득한다. 촬영부(100)의 구조 및 작용에 대해서는 도면과 함께 후술하여 좀 더 상세히 설명하도록 한다.

영상처리부(140)는 CPU 및 이와 연결된 주변기기로 이루어진 PC 또는 워크스테이션으로 이루어질 수 있다. PC 또는 워크스테이션은 하나 이상이 병렬로 연결된 것일 수 있으며 이를 통해 영상처리부(140)의 안정성이 향상될 수 있다. 즉, 병렬 연결된 PC 또는 워크스테이션은 하나와 다른 하나가 서로 보완적으로 작동할 수 있으며, 하나의 PC 또는 워크스테이션에 문제가 생기는 경우, 이와 병렬로 연결된 또 다른 PC 또는 워크스테이션은 이를 긴급히 대체하여, 진행 중인 프로세스를 중단하지 않고 계속 수행할 수 있는 장점을 갖는다.

이러한 영상처리부(140)는 촬영부(100)에서 획득된 타이어 표면영상의 색, 채도, 및 명도가 서로 독립적으로 조절되도록 영상정보를 변환하는 맵핑(Mapping) 작업을 하게 된다. 맵핑 작업은 영상처리부(140)에 내장된 변환 프로그램을 통해 이루어질 수 있으며, 이러한 변환 프로그램은 변수를 변환하기 위한 일정한 산식을 포함하고 있을 수 있다.

또한, 영상처리부(140)는 타이어 표면영상을 맵핑할 뿐 아니라, 맵핑된 타이어 표면영상을 적절히 가공하여 타이어영상을 획득하고, 획득된 타이어영상을 검사하는 작업까지도 수행하게 된다. 이를 위해 영상처리부(140)는 변환 프로그램 외에도, 검사 프로그램 및 후술하여 설명할 임계값이나 검사영역을 설정하기 위한 설정 프로그램 등 이와 관련된 다양한 종류의 보조 프로그램 등을 내장하고 있을 수 있다.

한편, 필요한 경우 영상처리부(140)는 타이어 이송부(도 3a의 170 참조)와 같은 외부기기를 동작시킬 수 있도록 프로그램 된 PLC(Programmed Logic Controller)와 연결될 수 있으며, 이를 통해 타이어 이송부(170)와 같은 외부기기가 타이어의 검사과정에 맞추어 운행되거나, 운행을 멈추도록 제어하는 것이 가능하다.

영상표시부(150)는 타이어 검사장치(1)가 설치된 작업장 내에 설치된 모니터이거나, 모니터의 영상을 확대하여 조사하는 빔 프로젝터 등으로 형성될 수 있다. 영상처리부(140) 내에서 수행되는 영상의 변환 및 검사과정 등은 모두 영상처리부(140)를 통해 시각적으로 표시되며, 최종적인 검사 결과 역시 영상처리부(140)를 통해 확인할 수 있다. 하지만, 영상표시부(150)는 모니터와 같은 시각적 디스플레이 장치만으로 한정되는 것은 아니고, 야간이나 어두운 장소에서 효과적으로 작동할 수 있는 경고용 램프나, 영상표시부(150)가 시야에 들어오지 않는 곳에 활용될 수 있는 사운드 알람 장치 등과 보완적으로 운용하는 것이 가능하다.

조작부(160)는 영상처리부(140)를 이루는 PC 또는 워크스테이션과 연결된 컴퓨터 키보드, 마우스 등과 같은 입력장치일 수 있으며, 타이어 검사장치(1)의 관리자 또는 작업자는 이를 이용하여, 영상처리부(140)에 내장된 프로그램을 조작할 수 있다. 또한 조작부(160)는, 직접 또는 영상처리부(140)를 경유하여 촬영부(100) 및 영상표시부(150)와 연결될 수 있으며, 이를 통해 촬영부(100) 및 영상표시부(150)의 동작 상태 역시 조작할 수 있도록 형성될 수 있다.

조작부(160) 역시 키보드나 마우스와 같은 입력장치만으로 한정될 것은 아니며, 그 밖에 간편하게 구성된 조작 버튼 등을 포함하여 관리자 및 작업자의 조작상의 편의를 도모할 수 있다.

이하, 도 1과 함께, 도3a 내지 도 6b를 함께 참조하여, 이와 같이 구성된 타이어 검사장치를 이용한 타이어 검사방법, 및 타이어 검사방법을 구성하는 각각의 단계들에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

도 3a는 도 2의 타이어 검사장치의 촬영부의 구조 및 작용을 설명하기 위한 단면도이고, 도 3b는 도 1의 검사방법이 적용되는 검사대상 타이어의 일 례를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3a의 촬영부에 의해 획득된 타이어 표면영상의 일 례를 도시한 도면이다.

도 3a 및 3b를 참조하면, 검사를 위해 준비된 타이어(T)는 타이어 이송부(170)위에 놓인 채 이동하여 검사지점에 위치하게 된다(S100). 검사지점에는 타이어를 촬영하기 위한 촬영부(100)가 형성되어 있다. 타이어 이송부(170)는 조립 라인이나 생산라인을 따라 연장된 공지의 이송용 컨베이어로 이루어질 수 있으며, 컨베이어는 상부에 수평방향으로 서로 나란히 배열된 이송 롤러(171)들을 포함하는 것일 수 있다. 타이어 이송부(170) 위에 얹힌 타이어(T)는 이송 롤러(171)들을 따라 이동한다. 이 때, 이송 롤러(171)를 따라 이동하여 촬영부(100) 내측까지 도달된 타이어(T)는 촬영부(100)의 하방에 승강 가능하게 설치된 스토퍼(180)에 의해 상방으로 약간 들린 채 정지 상태를 유지할 수 있다.

촬영부(100)는 타이어 이송부(170)위의 일 지점에 형성된다. 촬영부(100)는 타이어 이송부(170)의 상방에서 타이어(T)에 확산광(L)을 조사하는 광 조사부(110), 타이어 이송부(170)위에 놓인 타이어(T)의 전면을 향하는 전면카메라(120), 및 타이어(T)의 접지면을 향하는 측면카메라(130)를 포함한다. 이 때, 광 조사부(110)와 전면카메라(120)는 촬영부(100)의 상부 구조를 이루는 프레임(113)의 내측에 설치될 수 있으며, 측면카메라(130)는 타이어 이송부(170)의 일 측에 고정되어 타이어(T)의 접지면을 향하도록 배치될 수 있다. 프레임(113)은 타이어 이송부(170)로부터 상방으로 연장된 지지대(114)와 결합되어 촬영부(100)의 지지구조를 형성한다.

이 중 광 조사부(110)는 타이어(T)의 표면을 향해 직진광을 조사하는 광원(111), 및 광원(111)과 타이어 사이에 배치되어 조사된 직진광을 통과시키되, 서로 다른 방향으로 산란시키는 광 확산판(112)을 포함한다. 따라서, 광 확산판(112)의 하방으로 확산광(L)이 형성되고, 확산광(L)은 타이어(T)의 주위로 확산된다.

타이어(T)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 고리형태로 형성되는 사이드 월(C) 부분과 사이드 월(C)사이를 연결하는 접지면(B)으로 이루어지며, 접지면(B)과 사이드 월(C)은 곡면 또는 굴절면을 형성하면서 입체적으로 서로 연결되어 타이어(T)의 내측에 공기가 주입될 수 있는 수용공간을 형성하게 된다. 사이드 월(C)의 내측 단부는 원형으로 굴절되어 타이어 휠의 외주부 즉, 림(Rim)부와 밀접하게 결합되는 비드(Bead)부를 형성한다.

즉, 타이어는 전체적으로 고리형상을 이루나, 내측이 빈 형태로 입체적으로 굴절 형성되는 것이며 이에 따라 타이어의 표면에는 굴곡이 형성된다. 굴곡은 타이어(T) 표면의 전면 및 측면 부분에 모두 형성될 수 있으며, 특히 측면 부분에는 타이어(T) 표면이 요철 형태로 가공되어 만들어진 트레드 무늬가 반복적으로 형성된다. 트레드 무늬 위에는 작업자의 편의를 돕기 위해 그 위치 및 개수, 색상 등을 달리하여 타이어(T)의 규격 및 사용용도 등을 간편하게 나타낸 색선(A)들이 표시되어 있다.

본 명세서 상에서, 타이어(T)의 전면이라 함은 사이드 월(C)이 형성된 고리 형상의 표면부를 말하는 것이며, 타이어(T)의 측면이라 함은 사이드 월(C) 사이를 연결하고 트레드 무늬 및 색선(A)이 형성된 접지면(B)을 말하는 것이다.

타이어(T) 주위로 확산된 확산광(L)은 이러한 굴곡진 타이어(T)의 표면을 향해 서로 다른 방향으로 비스듬히 입사된다. 따라서, 다양한 각도로 굴곡면을 비출 수 있으며, 이로 인해 타이어의 굴곡을 효과적으로 드러내는 음영을 형성하게 되는 것이다. 이와 달리, 확산광(L)이 아닌 일반적인 직진광을 사용하는 경우, 직진광은 타이어(T) 표면(이를 테면, 타이어의 전면)에 서로 동일한 방향으로 나란히 입사하게 되며, 이에 따라 타이어(T) 표면의 굴곡진 형태가 반영된 음영들이 적절히 형성되지 못하고, 입체적인 타이어(T)의 표면 형상을 효과적으로 드러내는 것이 어렵게 된다.

한편, 반사효과를 이용하여 타이어(T)의 형상을 부각시키기 위해서, 타이어(T)가 지지되는 지지면은 타이어(T)의 표면보다 반사율이 높은 재질로 형성될 수 있다. 이러한 경우, 광 반사율이 낮은 고무 재질로 이루어진 타이어(T)의 특성으로 인해서 타이어 외곽의 경계부분은 지지면에 대하여 상대적으로 더 명확히 드러나게 된다. 지지면은 타이어(T)가 놓이는 타이어 이송부(170)의 이송 롤러(171)들로 이루어진 것일 수 있으며, 이송 롤러(171)들은 반사율이 높은 금속재로 형성된 것일 수 있다.

이러한 방식으로 음영이 형성되고, 외곽부가 드러난 상태의 타이어(T)는 전면카메라(120), 및 측면카메라(130)에 의해 촬영되고, 이를 통해, 타이어(T) 표면이 포착된 영상인 타이어 표면영상을 획득할 수 있다.

전면카메라(120)는 타이어(T)의 전면을 향하도록 배치된 컬러 카메라이고, 측면카메라(130)는 전면카메라(120)와 수직하게 배치되어 타이어(T)의 측면(즉, 접지면)을 향하도록 형성된 컬러 카메라일 수 있으며, 각각의 카메라가 획득한 타이어 표면영상은 타이어(T) 전면의 외곽부 즉, 타이어(T)의 내주연 또는 외주연이 드러난 영상인 타이어(T)의 평면영상이거나, 타이어(T)의 측면 즉, 타이어(T)의 접지면이 드러난 영상인 타이어(T)의 측면영상이 될 수 있다.

도면에 도시되지 않았지만, 전면카메라(120)의 직하방에 위치한 광 확산판(112)의 일부분은 촬영상의 편의를 위해 절개될 수 있다. 또한, 이러한 경우 전면카메라(120)는 절개된 부분을 통해 광 확산판(112)의 하방으로 노출될 수 있다.

도 4에는 이와 같은 타이어 표면영상의 획득 단계(S110)를 거쳐 얻어진 타이어 표면영상들의 일 례가 도시되어 있다. 이 중 타이어의 평면영상(좌측)인 타이어 표면영상은 타이어의 내경 또는 외경을 측정하여 타이어의 크기를 검사하는 데 사용될 수 있으며, 타이어의 측면영상(우측)인 타이어 표면영상은 트레드 무늬의 패턴 비교를 통해 타이어 모양의 적부를 판별하거나, 타이어의 색선을 분간하여 타이어의 규격을 검사하는 데 사용될 수 있다.

이 때, 타이어 표면영상은 촬영부(도 3a의 100 참조)에 진입된 타이어의 표면을 포착한 것이되, 타이어만이 촬영된 것은 아니며, 타이어 및 그 주변의 배경부가 함께 촬영된 것일 수 있다. 따라서, 타이어가 정렬된 상태에 의해 타이어 표면영상 내에서 타이어의 위치는 다양하게 변경될 수 있다. 즉, 타이어 표면영상 내에서 타이어와 배경부는 그 위치가 서로 무작위로 배치될 수 있는 것이다.

종래, 특정 위치에 고정된 근접 센서들을 사용하여 타이어 검사가 이루어지는 경우에는, 측정 오차를 최소화 하기 위해 타이어가 센서들이 배열된 검사위치에 정확히 정렬되지 않으면 안 되는 불편함이 있었다. 반면에, 본 발명에서와 같이 타이어 표면 전체가 포착된 타이어 표면영상을 사용하여 타이어 검사가 이루어지는 경우에는, 타이어 표면영상 전체가 맵핑 단계 및 타이어영상을 얻는 영상처리과정을 통해 데이터화되어 사용된다. 따라서 타이어는 타이어 표면영상 내에서 이를 테면, 항상 정 중앙부에 위치하도록 정렬될 필요가 없는 것이다. 타이어와 함께 타이어 표면영상 내에 무작위로 배치되는 배경부는, 타이어가 놓이는 타이어 이송부(도 3a의 170 참조)의 일부분 또는, 타이어를 지지하는 지지면인 이송 롤러(도 3a의 171 참조)의 일부분 등이 될 수 있다.

이하, 도 1과 함께, 도 5a 내지 도 6c를 참조하여, 맵핑 단계, 맵핑된 타이어 표면영상으로부터 타이어영상을 획득하는 단계, 타이어영상을 이용하여 타이어의 외형을 검사하고 타이어의 적부를 판별하는 단계, 및 검사결과를 표시하는 단계들에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

전술한 바와 같이, 타이어 표면영상의 영상정보는 색, 채도, 및 명도를 각각 독립된 좌표로 하는 삼차원 좌표 위의 점들에 대응되어 기록되는 맵핑 단계(S120)를 거친다. 맵핑 과정은 촬영된 영상의 영상정보를 일정한 산식을 통해 색, 채도, 및 명도를 각각 독립된 변수로 하는 삼차원 공간좌표 위로 옮기는 과정이며, 변환식을 포함하는 프로그램이 내장된 영상처리부(도 2의 140 참조)내에서 진행될 수 있다. 맵핑된 타이어 표면영상의 영상정보는 디지털화되어 영상처리부(140) 내 또는 영상처리부(140)와 연결된 데이터 저장장치 내에 저장되는 방식으로 기록될 수 있다.

컬러 영상의 영상정보는 대개 RGB 즉, 레드, 그린, 블루의 삼원색을 변수로 하는 삼차원 공간 좌표에 대응시켜 기록하게 된다. 즉, 영상을 정의하는 화소는 RGB 색공간 상의 한 점에 대응하게 되며, 이러한 화소가 이루는 영상은 RGB 색공간에 내에 특정 형태로 분포하는 점들의 집합이 된다. 하지만, 컬러 영상은 색(Hue)뿐만 아니라, 채도(Saturation: 색의 선명도 또는 포화된 정도, 진하기), 및 명도(Intensity: 색의 밝고 어두운 정도) 역시 영상의 품질 및 특성을 정의하는 중요한 변수로서 작용하는데, 이와 같이 RGB 색공간 내에 저장된 영상정보의 경우, 영상의 명도, 및 채도는 색 변수와 독립적으로 조절될 수 없으며, 부가적으로 조절될 수 있을 뿐이다. 즉, 예를 들어 영상의 명도를 조절하는 경우, 이는 영상정보 전체의 감마 값을 변화시켜 영상의 색 정보를 왜곡하게 된다.

반면, 맵핑 과정을 통해 색(Hue), 채도(Saturation), 및 명도(Intensity)를 각각 독립된 변수로 하는 색공간(이하 HSI 색공간이라 칭함)에 기록된 타이어 표면영상은 주어진 색 정보에 대해서 독립적으로 결정되는 채도 및 명도 값에 의해, 색 정보를 왜곡하지 않고도 영상의 채도 또는 명도를 조절할 수 있다. 또한, 이를 응용하면 색 정보를 보존한 채 영상의 명도 또는 채도를 강화하거나 반대로 약화시키는 것도 가능하다.

이러한 HSI 색공간은 하나의 평면 위에서 원점을 중심으로 하는 회전 각도로 표현되는 색 좌표와, 상기 평면 위에서의 각각의 색 좌표에 대한 원점으로부터의 거리로 표현되는 채도 좌표, 및 상기 평면과 수직한 평면 위에서의 원점으로부터의 거리로 표현되는 명도 좌표로 이루어진 삼차원 공간일 수 있다.

따라서, 맵핑 단계(S120)를 거쳐 HSI 색공간 상에 기록된 타이어 표면영상은 타이어 표면영상을 정의하는 색, 채도, 및 명도 각각의 값이 서로 독립적으로 조절될 수 있으며, 이에 따라 타이어의 내주연 또는 외주연이 선명하게 드러난 영상인 제1 타이어영상을 얻을 수 있게 된다(S130). 한편, 타이어의 트레드 무늬가 선명하게 나타난 영상인 제2 타이어영상, 또는 타이어 접지면의 색선이 선명하게 나타난 영상인 제3 타이어영상은 최초에 촬영된 컬러영상을 직접 이용하는 것이 편리할 수 있으며, 이에 따라, 상기 맵핑 단계(S120)를 따로 거치지 않고, 타이어 표면영상으로부터 직접 얻어질 수 있다.

이 때, 타이어 표면영상을 정의하는 색, 채도 및 명도 각각의 값들은 고유한 단계들을 갖는다. 즉, HSI 색공간 내에서 각도의 변화로 표시되는 색의 값은 0~359 사이의 값을 가질 수 있으며, 서로 다른 색에 대해 각각 고유한 값이 할당될 수 있다. 예를 들어, 적색은 0, 녹색은 120, 청색은 240의 값을 가질 수 있다. 또한, 채도 및 명도는 각각의 단계를 256가지의 단계로 나누어 설정할 수 있으며, 색의 진하기 및 밝기의 정도에 따라 각각 0 에서 255 중 어느 하나의 값을 가질 수 있다. 타이어영상은 이러한 단계들을 갖는 색, 채도, 및 명도 중 적어도 어느 하나를 일정한 허용범위 내로 제한하는 방법을 사용하여 얻어질 수 있다.

즉, 전술한 바와 같이 타이어 표면영상은 배경부와 함께 촬영되는 바, 타이어 부분은 주변의 배경부와 구분되는 독자적인 색의 범위, 채도의 범위, 및 명도의 범위를 갖게 되는 것이다. 따라서, 맵핑 단계를 거친 타이어 표면영상의 색, 채도, 및 명도 중 적어도 어느 하나를 일정한 허용범위 내로 제한하게 되면, 허용범위를 넘어서거나 미치지 못하는 색, 채도, 및 명도를 갖는 부분들은 제거될 수 있으며, 이에 따라 타이어의 내주연 또는 외주연이 선명하게 드러난 영상인 제1 타이어영상이 얻어질 수 있다. 이 때, 트레드 무늬가 드러난 제2 타이어영상, 또는 타이어 접지면의 색선이 선명하게 나타난 영상인 제3 타이어영상은, 음영뿐만 아니라 색상의 변화까지 함께 파악되는 컬러영상을 직접 이용하는 것이 편리할 수 있다. 따라서 전술한 바와 같이 제2 타이어영상 및 제3 타이어영상은 맵핑과정 없이 타이어 표면영상으로부터 직접 얻어질 수 있다. 또한, 제1 타이어영상은 타이어 표면영상 중 평면영상으로부터, 제2 타이어영상 및 제3 타이어영상은 타이어 표면영상 중 측면영상으로부터 얻어질 수 있다.

제1 타이어영상을 얻기 위한 허용범위는 타이어의 내주연 또는 외주연이 갖는 색, 채도, 및 명도 중 적어도 어느 하나의 범위로 이루어지고 나머지 영역은 배제된 범위이고, 제2 타이어영상을 얻기 위한 허용범위는 타이어의 굴곡진 표면이 갖는 색, 채도, 및 명도 중 적어도 어느 하나의 범위로 이루어지고 나머지 영역은 배제된 범위가 될 수 있으며, 제3 타이어영상을 얻기 위한 허용범위는 타이어 접지면의 트레드 무늬 및 상기 색선이 갖는 색, 채도, 및 명도 중 적어도 어느 하나의 범위로 이루어진 범위가 될 수 있다. 구체적으로, 이와 같은 허용범위는 색이나 채도 또는 명도의 하한 또는 상한을 결정짓는 임계값을 설정하는 방법을 통해 결정된다.

임계값은 색이나 채도 또는 명도를 특정한 범위 이내로 한정하는 상한값 및 하한값의 조합으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, HSI 색좌표 내에서 타이어 표면의 검은색을 나타내는 특정 색값의 주위로 색의 범위를 한정하면, 검은색의 범위를 벗어나는 색값을 갖는 픽셀들은 타이어영상 내에서 활성화 되지 않게 되며, 따라서, 도 5a 및 도 5b와 같이 타이어의 외주연 또는 내주연이 선명하게 드러난 제1 타이어영상을 얻을 수 있게 된다. 이 때, 도 5a 및 도 5b는 음영의 변화의 양상이 서로 반전된 상태를 각각 도시한 것이다. 즉, 제1 타이어영상은 임계값의 조정을 통해 서로 다른 다양한 방식으로 음영을 형성할 수 있으며, 이를 통해 타이어의 내주연 또는 외주연이 명확하게 드러나도록 할 수 있다. 또한, 이러한 음영 변화를 통해 타이어 전면의 굴곡부위 역시 명확히 드러날 수 있어, 이를 통해 타이어 표면의 균일성 여부가 함께 파악될 수 있다.

이와 같은 임계값의 설정은 예시적인 것으로, 서로 다른 종류의 준비된 타이어에 대해 색, 채도, 및 명도 중 적어도 어느 하나의 상한값 및 하한값에 변화를 주어, 각각의 타이어를 검사하기 용이한 상태의 타이어영상들을 얻을 수 있다. 임계값은 영상처리부(140)에 내장된 설정 프로그램을 이용하여 설정될 수 있으며, 고정적인 것이 아니므로, 검사의 신뢰도가 떨어지는 경우에는 검사 과정의 단계 중 어느 한 단계를 중지한 후, 조작부(도 2의 160 참조)를 조작하여 임계값을 재설정할 수 있다. 임계값을 재설정한 후에는 중지되었던 단계를 다시 진행하면 된다.

제2 타이어영상은 도 5c와 같이 타이어 접지면의 트레드 무늬가 선명하게 나타난 영상으로 타이어 표면영상으로부터 직접 얻어진 컬러영상일 수 있다. 제2 타이어영상은 타이어 표면영상 중 측면영상으로부터 얻어지되, 색선이 강조된 영상인 제3 타이어영상 보다는 타이어의 측면 전체가 드러나도록 더 넓은 영역이 촬영된 영상일 수 있다.

또한, 제3 타이어영상은 도 5d와 같이 접지면에 표시된 타이어의 색선이 선명하게 나타난 영상으로 역시 타이어 표면영상으로부터 직접 얻어진 컬러영상일 수 있다. 제3 타이어영상은 색선 주위의 영역으로 좀 더 한정되어 제2 타이어영상보다는 상대적으로 작은 영역이 촬영된 측면 영상일 수 있다.

이러한 특징을 갖는 타이어영상들은 타이어의 외형을 검사하는 데 사용되며, 검사가 용이한 형태로 가공된 타이어영상을 검사하여 타이어의 외형에 대한 적부 판별이 효과적으로 이루지게 된다(S140).

우선, 제1 타이어영상을 이용하면 타이어의 크기에 대한 검사를 할 수 있다. 고리 형태를 갖는 타이어의 특성상 타이어의 크기는 타이어의 내경 또는 외경을 함께 측정함으로써 결정될 수 있으며, 측정된 내경 또는 외경을 미리 저장된 기준 직경과 비교하면 타이어의 크기에 대한 적부가 판별된다. 이 때, 기준 직경은 검사를 위해 준비된 타이어의 제조하고자 하는 목표치로 설정된 내경 또는 외경의 크기이며, 수치화되어 영상처리부(140) 내에 저장된 것이다. 영상처리부(140)는 다양한 종류의 타이어에 대한 기준 직경의 데이터를 갖는다.

타이어는 재단 및 성형 공정을 거쳐 고무 시트들을 분할하고 다시 결합하여 만들어지는 것이므로, 전체적으로 완전한 원형이 아닐 수 있으며, 따라서 일 회에 한정하여 측정된 내경 또는 외경의 측정값은 신뢰되기 어려울 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 타이어의 내경 또는 외경에 대한 측정은 타이어의 회전 중심에서 교차되는 서로 다른 가상의 직선을 따라서 두 번 이상 측정하여 그 평균치를 활용할 수 있다. 내경 또는 외경을 측정하기 위한 가상의 기준선들은 일정한 타이어의 회전중심 주위로 일정한 사잇각 만큼 서로 이격된 것일 수 있다.

제2 타이어영상은 접지면의 트레드 무늬를 특정 부위에 한정되지 않고 충분히 드러내며, 이를 기준 타이어영상과 비교하면, 타이어의 모양에 대한 적부 여부를 판별할 수 있게 된다. 이 때, 기준 타이어영상은 검사를 위해 준비된 타이어의 표준이 되는 모델을 미리 촬영한 것으로 표준 모델의 트레드 무늬가 촬영된 것일 수 있다. 기준 타이어영상은 영상을 등록하는 등록 프로그램을 통해서 타이어 검사가 이루어지기 이전에 미리 입력될 수 있으며, 동종의 타이어에 대해 다각도로 촬영된 복수의 영상들로 구성될 수 있다. 즉, 기준 타이어영상은 표준 모델의 접지면이 서로 다른 각도에서 촬영된 것을 사용하여, 제2 타이어영상과의 일치 여부를 검사함으로써, 검사작업이 신속하게 이루어지고, 검사의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 것이다. 타이어 모양에 대한 검사는 제2 타이어영상을 이루는 화소들이 2차원 평면상에 분포된 상태나, 색, 채도, 및 명도의 최대값 또는 최소값의 변화 등을 통계적으로 파악하고 분석하는 공지의 영상인식 알고리즘이나, 이미지 디더링과 같이 화소간 분포 패턴을 파악하여 영상을 보정하는 것과 같은 공지의 영상 필터링 프로세스 등을 복합적으로 이용하여 수행될 수 있다.

제3 타이어영상은 접지면의 색선이 강조된 영상이며, 이를 위해 색선이 표시된 타이어 접지면의 특정 부위에 좀 더 한정된 영상일 수 있다. 따라서, 타이어의 제조 과정에서 타이어의 규격 및 용도 등을 나타내기 위해 표시된 색선은 제3 타이어영상으로부터 손쉽게 분간될 수 있으며, 색선의 개수, 위치 등이 파악되면 검사를 위해 준비된 타이어의 규격에 대한 적부 여부가 손쉽게 판별될 수 있다.

이러한 타이어영상들은 한번에 하나씩 순차적으로 얻어져야만 하는 것은 아니며, 영상처리부(140)의 연산능력이나, 내장된 프로그램의 설정상태 등에 따라서 동시에 하나 이상의 타이어영상들을 얻는 것이 가능하다. 즉, 상기한 타이어영상들은, 제1 타이어영상, 제2 타이어영상, 및 제3 타이어영상 중에서 선택된 어느 하나의 영상으로 얻어지거나, 이 중 하나와 다른 하나가 조합된 두 개의 영상으로 얻어지거나 또는, 세가지 종류의 타이어영상이 한꺼번에 얻어질 수 있다. 한 번에 얻어지는 타이어영상의 개수가 증가할수록 타이어의 외형에 대한 검사는 종합적으로, 더욱 빠르게 진행될 수 있을 것이다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 이와 같은 타이어에 대한 검사는 타이어 영상의 전체에 대해 이루어질 필요가 없으며, 준비된 타이어의 전부 또는 일부를 포함하도록 선택된 검사영역 내에서 이루어질 수 있다. 즉, 타이어의 적부 판별은 타이어의 내경 또는 외경에 대한 측정이 이루어지거나, 타이어 표면의 음영이 형상화 되거나, 타이어의 색선이 분간되는 한정된 영역인 검사영역 내에서만 이루어지게 되며, 이에 따라 타이어의 검사시간은 단축될 수 있다. 검사영역의 설정과정 역시 임계값의 설정과정과 마찬가지로 영상처리부(140)에 내장된 설정 프로그램 등을 이용하여 검사가 시작되기 전에 진행될 수 있으며, 필요한 경우에는 진행중인 검사과정을 일시 중지하고 진행할 수도 있다.

검사영역은 카메라에 의해 획득된 타이어표면영상을 이용하여 서로 다른 크기로 설정될 수 있다. 타이어 표면영상에 설정된 검사영역은 맵핑 단계(S120) 이후 얻어진 타이어영상에서도 동일하게 유지된다.

검사영역의 설정과정은 타이어 표면영상 중 평면영상 및 측면영상에 대해 각각 진행될 수 있다. 검사영역은 타이어 표면영상의 위에 사각형의 창 형태로 표시된다. 크기 즉, 타이어의 직경을 검사하기 위한 검사영역의 경우 도 6a와 같이 타이어가 위치하는 영역에 한정하여 설정될 수 있으며(화살표 참조), 타이어의 규격을 검사하기 위한 검사영역은 도 6b에 도시된 바와 같이 타이어의 일부만을 포함하도록 선택될 수 있다(화살표 참조). 이 때, 검사영역은 타이어 접지면의 색선이 위치하는 영역으로 한정되고 상대적으로 작은 크기를 갖는 검사영역으로 인해 검사 시간은 대폭 단축될 수 있다.

반면, 타이어의 모양을 판별하기 위한 검사영역의 경우에는 트레드 무늬의 패턴을 더욱 효과적으로 판단하기 위해 촬영된 타이어의 전부가 포함될 수 있으며, 예를 들어 도 6b 전체가 될 수 있다. 이러한 경우, 사각형의 설정 창은 영상 내부에 드러나지 않을 수 있다.

타이어를 검사하고 적부를 판별하는 단계가 완료되면, 검사결과가 표시된다(S150). 검사결과는 영상표시부(도 2의 150 참조)를 통해 표시될 수 있으며, 문제가 발생한 상황에서는 경고 램프나 알람 장치가 함께 동작하도록 형성될 수도 있을 것이다. 이와 같은 검사방법을 통해 타이어의 외형에 대한 종합적인 검사가 용이하게 이루어질 수 있다.

이하, 도 7 내지 도 8b를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 의한 타이어 검사방법에 대해 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 타이어 검사방법을 도시한 순서도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 타이어 검사방법은, 타이어 휠과 결합된 상태의 타이어를 준비하는 단계(S200), 서로 결합된 타이어와 타이어 휠 전체에 확산광을 조사하고, 이를 카메라로 촬영하여 결합체 표면영상을 획득하는 단계(S210), 촬영된 결합체 표면영상의 영상정보를 색, 채도, 및 명도를 서로 독립된 변수로 하는 삼차원 좌표 위의 점들에 대응시켜 기록하는 맵핑단계(S220), 맵핑된 결합체 표면영상의 색, 채도, 및 명도 중 적어도 하나를 제한하여 타이어와 타이어 휠의 인접부가 명확하게 드러난 결합체영상을 획득하는 단계(S230), 및 결합체영상의 인접부 형상을 판독하여 타이어와 타이어 휠의 결합상태의 적부를 판별하는 단계(S240), 및 검사결과를 모니터 또는 그 밖의 출력 터미널을 이용해 출력하거나 외부로 표시하는 검사결과 표시단계(S250)를 포함한다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 타이어 검사방법은 타이어만을 독자적으로 검사하는 데 그치지 않고, 타이어의 내측에 타이어 휠이 결합된 경우에도 효과적으로 적용될 수 있는 것이다. 이와 같은 타이어 검사방법은 타이어와 타이어 휠이 조립되는 조립 공장의 조립라인이나, 반대로 서로 결합된 상태의 타이어 및 타이어 휠을 처리하거나 회수하여 사용하는 차량 부품의 재생공장 등에서 유용하게 사용될 수 있다.

이 때, 도 7에 도시된 타이어 검사방법을 구성하는 각각의 단계는, 앞서 설명된 실시예인 도 1에 도시된 타이어 검사방법을 구성하는 각각의 단계에 대응하는 것이며, 따라서 각 단계에서 언급된 확산광, 카메라, 맵핑은 전술한 실시예의 확산광, 카메라, 맵핑과 동일한 것일 수 있다. 다만, 타이어 휠과 결합된 상태의 타이어를 검사하는 데 사용되는 결합체 표면영상 및 결합체영상은, 타이어 표면영상 및 타이어영상과 대응하되, 타이어와 타이어 휠이 함께 촬영되어 그 특징이 상이할 수 있다. 따라서, 이하에서는 결합체 표면영상 및 결합체영상을 중심으로 본 발명의 다른 실시예에 의한 타이어 검사방법에 대해 상세히 설명한다.

도 8a는 도 7의 검사방법에서 촬영된 결합체 표면영상의 일 례를 도시한 도면이고, 도 8b는 도 8a의 결합체 표면영상으로부터 얻어진 결합체영상의 일 례를 도시한 도면이다.

도 8a를 참조하면, 결합체 표면영상은 타이어 휠과 결합된 상태로 준비된 타이어 전체에 확산광이 조사된 상태에서, 타이어 및 타이어 휠이 함께 촬영된 타이어와 타이어 휠 결합체의 전면영상일 수 있으며, 도 8a에 도시된 바와 같이 타이어 휠 외곽의 림(Rim)부 둘레에 타이어 내측의 비드(Bead)부가 밀접하게 결합된 모습으로 나타날 수 있다. 이 때, 타이어와 타이어 휠의 결합체가 검사되는 검사장치는 전술한 타이어 휠의 검사장치와 동일한 것이 사용될 수 있다.

이어서, 도 8b를 참조하면, 이러한 결합체 표면영상이 맵핑과정을 통해 맵핑된 후, 색, 채도, 및 명도 중 적어도 하나를 전술한 임계값에 따라 적절히 제한하게 되면, 도시된 바와 같이 타이어와 타이어 휠의 인접부, 즉 림부와 비드부의 인접부가 명확하게 드러난 결합체영상을 얻게 된다. 금속재의 타이어 휠과 고무 재질의 타이어는 빛의 반사율 차이가 크기 때문에 인접부는 도시된 바와 같이 완전한 원형으로 형성될 수 있다.

하지만, 조립라인에서 신품의 타이어와 타이어 휠이 서로 올바르게 결합되지 못하였거나, 재생 차량의 차체 노화에 의해 결합상태가 올바르지 못하게 변화된 경우, 인접부는 완전한 원형이 아닌 형상, 이를 테면, 타원 형상이나 인접부의 일부에서만 곡률이 급격히 변화하는 불규칙한 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 이러한 인접부 형상을 판독하여 타이어와 타이어 휠 결합체의 결합상태가 적합한지의 여부에 대해 용이하게 판별할 수 있는 것이다. 인접부 형상을 판독하는 작업은 결합체영상을 이루는 화소들이 2차원 평면상에 분포된 상태나, 색, 채도, 및 명도의 최대값 또는 최소값의 변화 등을 통계적으로 파악하고 분석하는 공지의 영상인식 알고리즘이나, 이미지 디더링과 같이 화소간 분포 패턴을 파악하여 영상을 보정하는 것과 같은 공지의 영상 필터링 프로세스 등을 복합적으로 이용하여 수행될 수 있을 것이다. 이와 같은 타이어 검사방법을 적용하여, 조립라인의 타이어 및 타이어 휠의 결합상태를 적합하게 변경하거나, 노화된 타이어 또는 타이어 휠을 구분하는 등의 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 또 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 타이어 검사장치 100: 촬영부
110: 광 조사부 111: 광원
112: 광 확산판 113: 프레임
114: 지지대 120: 전면카메라
130: 측면카메라 140: 영상처리부
150: 영상표시부 160: 조작부
170: 타이어 이송부 171: 이송 롤러
180: 스토퍼
A: 색선 B: 접지면
C: 사이드 월 T: 타이어
L: 확산광

Claims (12)

1. (A) 굴곡진 표면을 가지며, 접지면의 트레드 무늬 위로 규격 검사용 색선이 표시된 검사대상 타이어를 준비하는 단계;
   (B) 상기 굴곡진 표면을 따라 음영이 형성되도록 상기 타이어에 확산광을 조사하는 단계;
   (C) 적어도 하나의 카메라가 상기 타이어를 촬영하여 타이어 표면영상을 얻는 단계;
   (D) 상기 타이어 표면영상의 영상정보를 색, 채도, 및 명도를 서로 독립된 변수로 하는 삼차원 좌표 위의 점들에 대응시켜 기록하는 맵핑 단계;
   (E) 상기 (D) 단계에서 맵핑된 타이어 표면영상의 색, 채도, 및 명도 중 적어도 어느 하나를 제한하여, 상기 타이어의 내주연 또는 외주연이 드러난 영상인 제1 타이어영상을 얻는 단계(Ea),
   상기 (C) 단계의 타이어 표면영상으로부터 상기 트레드 무늬가 나타난 영상인 제2 타이어영상을 얻는 단계(Eb), 및
   상기 (C) 단계의 타이어 표면영상으로부터 상기 색선이 나타난 영상인 제3 타이어영상을 얻는 단계(Ec) 중에서 선택된 하나 이상의 단계로 이루어진 타이어영상을 얻는 단계; 및
   (F) 상기 제1 타이어영상으로부터 상기 타이어의 내경 또는 외경을 측정하고, 이를 기준 직경과 비교하여 상기 타이어 크기의 적부를 판별하는 단계(Fa),
   상기 제2 타이어영상과 기준 타이어영상간 트레드 무늬의 패턴을 비교하여, 상기 타이어 모양의 적부를 판별하는 단계(Fb), 및
   상기 제3 타이어영상의 상기 색선을 분간하여, 상기 타이어 규격의 적부를 판별하는 단계(Fc) 중에서 선택된 하나 이상의 단계로 이루어진 타이어 적부 판별단계; 를 포함하는 타이어 검사방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 (Fa) 단계의 내경 또는 외경은, 상기 타이어의 회전 중심에서 교차되고 일정한 사잇각을 갖는 서로 다른 가상의 직선 위에서 각각 2회 이상 측정된 것인 타이어 검사방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 (C) 단계에서 촬영되는 타이어는, 상기 타이어의 표면보다 반사율이 높은 재질로 형성되어 상기 타이어 표면의 명도보다 상대적으로 높은 명도를 갖는 지지면 위에 놓이는 것인 타이어 검사방법.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 (B) 단계의 확산광은,
   상기 타이어를 향해 직진광을 조사하는 광원, 및
   상기 광원과 상기 타이어의 사이에 배치되어 상기 직진광을 통과시키되, 상기 직진광을 서로 다른 방향으로 산란시키는 광 확산판을 포함하는 광 조사부로부터 형성된 것인 타이어 검사방법.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 (D)단계의 삼차원 좌표는, 하나의 평면 위에서 원점을 중심으로 하는 회전 각도로 표현되는 색 좌표와, 상기 평면 위에서의 각각의 색 좌표에 대한 원점으로부터의 거리로 표현되는 채도 좌표, 및 상기 평면과 수직한 평면 위에서의 원점으로부터의 거리로 표현되는 명도 좌표로 이루어진 것인 타이어 검사방법.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 (Ea) 단계의 제한은 허용범위 내로 제한하는 것으로,
   상기 허용범위는 상기 타이어의 외주연 또는 내주연이 갖는 색, 채도, 및 명도 중 적어도 어느 하나의 범위로 이루어진 범위인 타이어 검사방법.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 허용범위는 상기 색, 상기 채도, 및 상기 명도 중 적어도 어느 하나의 하한 또는 상한을 결정짓는 임계값에 의해 결정되는 것인 타이어 검사방법.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 (F) 단계의 타이어 적부 판별은,
   상기 타이어의 전부 또는 일부를 포함하도록 선택되어,
   상기 타이어의 내경 또는 외경이 측정되거나, 상기 트레드 무늬가 선명하게 드러나거나, 또는 상기 색선이 분간되는 영역인 검사영역 내에서 이루어지는 것인 타이어 검사방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 (C) 단계의 타이어 표면영상은 상기 타이어 및 상기 타이어 주변의 배경부가 함께 촬영된 것으로, 상기 배경부와 상기 타이어는 서로 무작위 배치되는 것인 타이어 검사방법.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 (C) 단계의 타이어 표면영상은 상기 (C) 단계의 카메라가 향하는 방향에 따라 포착된 상기 타이어의 내주연 또는 외주연이 드러난 평면영상 또는 접지면이 드러난 측면영상이고,
    상기 제1 타이어영상은 상기 평면영상으로부터 얻어지며, 상기 제2 타이어 영상 및 상기 제3 타이어영상은 상기 측면영상으로부터 얻어지는 것인 타이어 검사방법.
11. 제 1항에 있어서,
    상기 (C) 단계의 카메라는 하나와 다른 하나가 상기 타이어의 전면 및 접지면을 각각 향하도록 서로 수직하게 배치된 컬러 카메라인 타이어 검사방법.
12. (a) 타이어 휠이 내측에 결합된 상태인 타이어를 검사대상으로 준비하는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계의 타이어 및 타이어 휠 전체에 확산광을 조사하는 단계;
    (c) 적어도 하나의 카메라가 상기 (b) 단계의 타이어 및 타이어 휠을 함께 촬영한 영상인 결합체 표면영상을 얻는 단계;
    (d) 상기 (c) 단계의 결합체 표면영상의 영상정보를 색, 채도, 및 명도를 서로 독립된 변수로 하는 삼차원 좌표 위의 점들에 대응시켜 기록하는 맵핑단계;
    (e) 상기 (d) 단계에서 맵핑된 결합체 표면영상의 색, 채도, 및 명도 중 적어도 하나를 제한하여 상기 타이어와 상기 타이어 휠의 인접부가 구분된 결합체영상을 획득하는 단계; 및
    (f) 상기 (e) 단계의 결합체영상의 상기 인접부 형상을 판독하여 상기 타이어와 상기 타이어 휠의 결합상태의 적부를 판별하는 단계; 를 포함하는 타이어 검사방법.
    

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