WO2015019801A1 - データ生成方法及びデータ生成装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a technique for generating shape data for evaluating bulging and runout of a measurement surface using a tread surface or a sidewall surface of a tire as a measurement surface.
- tires have parts that are narrower and larger in height than bulges called burrs and spews for reasons of the manufacturing process, and if the shape of burrs and spews is included in the shape data, Runout and bulgedent cannot be evaluated accurately.
- Patent Document 1 uses a non-contact displacement meter to scan the tread surface in the circumferential direction at a constant sampling period, obtain height data for one round, and extract noise components from the obtained height data. Disclosed is a technique for calculating radial runout evaluation data for evaluating radial runout.
- the height data is determined as a noise component.
- Patent Document 1 a value slightly larger than the standard variation value of the runout is adopted as the threshold value used when extracting the noise component. Therefore, a runout exceeding the bulgedent or the standard variation value is used. There is a problem that it is removed as a noise component. Further, in Patent Document 1, height data whose difference is greater than the threshold is uniformly removed as a noise component without considering the number of consecutive height data where the difference between the height data and the median is greater than the threshold. There is a possibility that height data indicating a bulgeent having the same height as the noise component may be removed as the noise component.
- An object of the present invention is to provide a technique for generating shape data for accurately evaluating runout and bulgedent.
- a data generation method is a data generation method for generating shape data for evaluating a bulgedent and runout of a measurement surface using a tread surface or a sidewall surface of a tire as a measurement surface.
- the measurement surface is scanned at a constant sampling period using a height data acquisition step for acquiring the height data of one line, and a constant continuous from the one sample point from the height data of the one line.
- Candidates for extracting a number of height data, calculating a difference between the median of the extracted height data and each of the extracted height data, and extracting a sample point having the difference equal to or higher than a height threshold as a singular point candidate A candidate extraction step in which extraction processing is performed on the entire area of the height data of the one line while shifting the starting point; A singular point candidate that satisfies a predetermined condition is determined as a singular point, the height data of the determined singular point is removed, and the height data of the removed singular point height data of sample points other than the singular point adjacent to the singular point
- An interpolation step for generating the shape data by interpolating using the height data, and the height threshold value is calculated by using the maximum slope of the bulgeent calculated from the model data indicating the shape of the bulgedent generated in advance and the constant value. It is a predetermined value that is not less than the product of half the width corresponding to the number.
- FIG. 1 is an overall configuration diagram of a data generation device according to an embodiment of the present invention. It is a detailed block diagram of a shape sensor. It is a block diagram which shows an example of a structure of the data generation apparatus by embodiment of this invention. It is a schematic diagram which shows the process in which a candidate extraction part removes a singular point. It is a figure which shows an example of the model data which shows the shape of a bulgedent. It is the graph which showed the shape distribution of a bulgedent, a burr
- FIG. 1 is an overall configuration diagram of a data generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
- the data generation device is a device that generates shape data for evaluating runout and bulging on the measurement surface when the tread surface T11 or the sidewall surface T12 of the tire T is used as the measurement surface.
- Run-out refers to low-frequency undulations on the measurement surface of the tire T (unevenness that changes comparatively gently), and arises for reasons of the manufacturing process of the tire T.
- the bulged is a local defect having a shape having a larger slope than that of the runout, and is generated for the reason of the manufacturing process of the tire T.
- the rotating unit 102 rotates the tire T around the rotation axis R as a central axis.
- the rotating unit 102 includes a shaft attached to the central axis of the tire T, a motor for rotating the shaft, and the like. As the rotation speed of the tire T by the rotating unit 102, for example, 60 rpm is adopted.
- the shape sensor 101 includes a shape sensor 101_1 provided on the tread surface T11 side of the tire T, a shape sensor 101_2 provided on one sidewall surface T12 of the tire T (upward in FIG. 1), and the other of the tire T ( There is a shape sensor 101_3 provided on the sidewall surface T12 on the lower side in FIG.
- the shape sensor 101_1 is used when measuring the tread surface T11
- the shape sensor 101_2 is used when measuring one sidewall surface T12
- the shape sensor 101_3 is used when measuring the other sidewall surface T12. .
- the shape sensor 101_1 irradiates the tread surface T11 of the rotating tire T with laser light, scans the tread surface T11 in the circumferential direction D101, receives reflected light from the tire T, and receives one line in the circumferential direction D101. Get the minute measurement data.
- the circumferential direction D101 indicates the direction of the outer periphery of the tire T when the tire T is cut along a plane orthogonal to the rotation axis R.
- the shape sensors 101_2 and 101_3 respectively irradiate the sidewall surface T12 of the rotating tire T with laser light, scan the sidewall surface T12 in the circumferential direction D102, and perform the circumferential direction D102. 1 line of measurement data is acquired.
- the circumferential direction D102 is the direction of the outer periphery of the concentric circle when a concentric circle having a certain radius about the rotation axis R is drawn on the sidewall surface T12.
- the encoder 103 outputs an angle signal indicating the rotation angle to the control unit 104 every time the tire T rotates by a predetermined angle.
- the angle signal is used to determine the measurement timing of the shape sensor 101.
- the control unit 104 is configured by a microcontroller, for example, and performs processing described later on the measurement data output from the shape sensor 101.
- the unit driving unit 105 includes three arm units (not shown) for positioning each of the shape sensors 101_1 to 101_3, three motors for moving the three arm units, and the like. Under the control, the shape sensors 101_1 to 101_3 are positioned.
- FIG. 1 shows a mode in which three shape sensors 101_1 to 101_3 are provided, the present invention is not limited to this. For example, any one or two of the shape sensors 101_1 to 101_3 may be omitted.
- FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the shape sensor 101.
- FIG. 2 shows the shape sensor 101_1 when the tread surface T11 is measured.
- the Y axis indicates a direction parallel to the rotation axis R
- the Z axis indicates a normal direction of the tread surface T11
- the X axis indicates a direction orthogonal to each of the Y axis and the Z axis.
- the light source 201 is a light source including a semiconductor laser and a cylindrical lens, and irradiates the tire T with a spot-shaped laser beam.
- the light source 201 emits light from a direction intersecting the Z axis. Since the tire T is rotated by the rotating unit 2, the laser light can scan the tread surface T11 of the tire T along the circumferential direction D101.
- the camera 202 includes a camera lens 203 and an image sensor 204.
- the camera lens 203 guides reflected light from the tread surface T11 to the image sensor 204.
- the image sensor 204 is configured by an image sensor such as a CCD or a COMS, for example, and receives reflected light via the camera lens 203.
- the imaging element 204 images the tread surface T11 under the control of the control unit 104. Since the reflected light is preferably specular reflection light, the camera lens 203 is configured to guide the specular reflection light to the image sensor 204.
- FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the data generation apparatus according to the embodiment of the present invention.
- the data generation apparatus includes a shape sensor 310, a control unit 320, an operation unit 330, a storage unit 340, and a display unit 350.
- the shape sensor 310 uses the tread surface T11 or the sidewall surface T12 of the tire T as a measurement surface, and measures the shape of the measurement surface in a non-contact manner.
- the shape sensor 310 corresponds to the shape sensor 101 illustrated in FIG. 1, and includes an image sensor 311 and a light source 312.
- the image sensor 311 corresponds to the image sensor 204 shown in FIG. 2, and the light source 312 corresponds to the light source 201 shown in FIG.
- the control unit 320 corresponds to the control unit 104 illustrated in FIG. 1 and includes a height data acquisition unit 321, a candidate extraction unit 322, an interpolation unit 323, and an evaluation unit 324.
- the height data acquisition unit 321 uses the shape sensor 310 to scan the measurement surface at a constant sampling period, acquires one line of measurement data, and uses the principle of triangulation from the acquired measurement data. Data is calculated. In the present embodiment, the height data of one line along the circumferential direction D101 of the tread surface T11 shown in FIG. 1 or the height data of one line along the circumferential direction D102 of the sidewall surface T12 is acquired.
- the height data acquisition unit 321 causes the image sensor 204 to continuously capture the tread surface T11 of the rotating tire T irradiated with the laser light at a constant frame rate. Then, for example, the height data acquisition unit 321 sets the vertical coordinate V of the light receiving point P1 in a two-dimensional coordinate space with the vertical coordinate V of the light receiving point P1 and the horizontal axis of the time axis. Plot to series.
- the height data acquisition unit 321 uses each plot point as a sampling point, obtains the height data of each sampling point from the coordinates of the vertical axis of each sampling point using the principle of triangulation, and calculates the tread surface T11.
- the height data of one line along the circumferential direction D101 is acquired.
- the number of sampling points of the height data of one line for example, about 1000 to 5000 is adopted. Therefore, the height data for one line is a data group composed of height data for the number of sampling points.
- the candidate extraction unit 322 extracts a certain number of continuous height data from one sample point from the height data of one line, and the difference between the median of the extracted height data and each extracted height data And a candidate extraction process for extracting a sample point whose difference is equal to or higher than the height threshold as a singular point candidate. Then, the candidate extraction unit 322 performs candidate extraction processing on the entire area of the height data of one line while shifting the starting point, and extracts singular point candidates from the height data of one line.
- the singular points include sample points whose height data indicates tire burrs and spews, and points where the shape sensor 310 cannot be measured.
- the burr indicates a thin protrusion generated when the tire T is molded
- the spew indicates a whisker-shaped protrusion generated when the tire T is formed.
- the point where measurement is impossible refers to a sample point where correct height data could not be obtained because the laser beam was blocked.
- the height data of burrs, spews, and unmeasurable points has a feature that the absolute value is significantly larger than the height data of runout and bulgedent. Therefore, in the present embodiment, sample points whose difference from the median is equal to or higher than the height threshold are extracted as singular point candidates.
- the height threshold an estimated value of the maximum inclination of the bulgeent calculated from the model data indicating the shape of the bulgedent generated in advance, and one line of height data was extracted in one candidate extraction process. A value calculated based on the product of half the length corresponding to a certain number of sample points is adopted.
- the interpolating unit 323 determines a singular point candidate in which the number of consecutive singular point candidates is equal to or less than the width threshold as a singular point, removes the determined height data of the singular point, and adjoins the removed height data to the singular point Interpolation is performed using the height data of the sample points other than the singular points, and shape data for evaluating runout and bulged is generated.
- the width of burrs and spews is smaller than the width of runout and bulgedent, and the number of consecutive measurement impossible points is smaller than the width of runout and bulgedent. Therefore, in the present embodiment, singular point candidates whose consecutive number of singular point candidates is equal to or smaller than the width threshold are determined as singular points.
- the evaluation unit 324 analyzes the shape data generated by the interpolation unit 323, thereby evaluating the runout and bulgeent of the tire T.
- the evaluation unit 324 evaluates the runout and bulgedent of the tire T by, for example, Fourier transforming the shape data.
- the operation unit 330 receives an operation instruction for operating the data generation device from the operator and outputs the operation instruction to the control unit 320.
- the storage unit 340 is configured by, for example, a non-volatile storage device, and stores a height threshold used when the candidate extraction unit 322 performs candidate extraction processing. In addition, the storage unit 340 stores a width threshold value used when the interpolation unit 323 determines a singular point from singular point candidates.
- the display unit 350 is configured by, for example, a liquid crystal display panel, and displays the shape data generated by the interpolation unit 323 and the evaluation result by the evaluation unit 324.
- FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a process in which the candidate extraction unit 322 removes singular points.
- the candidate extraction unit 322 applies a median filter having a width BW corresponding to a certain number B of sanding sections as shown in FIG. 4 to the height data of one line starting from a certain sample point A, and within the width BW.
- the median Med of the height data is obtained.
- the candidate extraction unit 322 calculates a difference ⁇ S between the median Med and the height data Px of each sample point within the width BW.
- the candidate extraction unit 322 extracts sample points whose difference ⁇ S is greater than or equal to the height threshold TH1 as singular point candidates.
- D is the maximum inclination of the bulgedent estimated from the model data indicating the shape of the bulgedent shown in FIG.
- 1 is subtracted from B because the width BW is represented by the number of sample points obtained by subtracting the starting point A from a certain number B.
- FIG. 5 is a diagram illustrating an example of model data indicating the shape of the bulgedent. It is empirically known that the shape of the bulgedent can be approximated to the shape of a normal distribution. Therefore, in the present embodiment, for example, model data generated as follows is adopted. First, the width W and height H of each bulging are determined from the measured values of the shape data of the respective bulgings of a plurality of tires T manufactured in the past, and the normal distribution (Gaussian distribution) is applied to the determined width W and height H. Fit a function to find a normal distribution function that approximates the shape of each bulgedent. Each normal distribution function is differentiated to obtain the maximum slope of each normal distribution function, and the normal distribution function having the maximum value among the obtained maximum slopes is employed as model data.
- model data generated as follows is adopted. First, the width W and height H of each bulging are determined from the measured values of the shape data of the respective bulgings of a plurality of tires T manufactured in the past, and the normal distribution (Gaussian distribution
- the normal distribution function having the maximum inclination is adopted as the model data because the runout and bulged height data based on the median Med within the width BW are multiplied by half the width BW. This is because it was considered to be within the specified value.
- the height data indicating the singular point indicates a spike shape
- only one to several points are continuous in the circumferential directions D101 and D102.
- the height data indicating a certain height continues for a certain level or more
- the height data indicates a bulge.
- the bulged has a normal distribution shape as described above, the maximum slope D of the bulged can be estimated from the shape of the normal distribution.
- the maximum value of the height data indicating the bulge in the width BW with respect to the median Med can be estimated, the maximum value or By setting a value obtained by adding a slight margin to the maximum value as the height threshold value TH1, height data indicating a bulge in the width BW and height data indicating a singular point can be distinguished. Further, since the runout has a smaller inclination than the bulgedent, the runout height data based on the median Med does not exceed the height threshold TH1 within the width BW.
- the difference between the average value of the height data when the height data of a certain number B is extracted from the height data of one line and the height data of each sample point is compared with the height threshold value, It is also conceivable to distinguish bulgedents from singularities.
- the height data of singular points are often very large compared to the height data of normal sample points, depending on the number of singular points contained in a certain number of B sample points and various factors. There is a problem that the average value tends to take an unstable value. Therefore, in this embodiment, the median that is not easily affected by the singular point is adopted.
- median refers to the central value when a certain number of B data is arranged in ascending order. For example, if the fixed number B is 15 points, the eighth smallest value is the median.
- FIG. 6 is a graph showing the shape distribution of bulgedents, burrs and spews, with the vertical axis indicating the width and the horizontal axis indicating the height.
- the rhombus plot indicates a bulgeent
- the square plot indicates a burr spew.
- the bulgedent is lower than the Bali spew but tends to be wider.
- the width with the width 601 as a boundary, bulgedents are distributed on the upper side, and burr spew is distributed on the lower side. Therefore, the width can be distinguished from a bulged when the number of consecutive height data is 601 or more, and from a Beauty spew when less than 601.
- height data in which the difference from the median exceeds the height threshold TH1 is set as a singular point candidate, and if the number of consecutive singular point candidates is equal to or less than the width threshold, these continuous singular point candidates are determined as singular It is determined as a point.
- FIG. 7 is a graph showing the shape of a thin and high bulgedent.
- the vertical axis indicates the height
- the horizontal axis indicates the position.
- the height of the bulgedent is about 1.2 mm at the maximum and the width is about 20 at the minimum. Therefore, in the present embodiment, as a width threshold value for extracting a singular point from a singular point candidate, a value that takes into account the width of a bulgedent having an elongated shape as shown in FIG. 7 is adopted.
- FIG. 8 is a graph showing the shape and inclination of bulged model data.
- the left vertical axis indicates the height
- the right vertical axis indicates the inclination
- the horizontal axis indicates the position.
- a graph 801 is a graph showing the shape of bulged model data
- a graph 802 is a graph showing the slope of bulged model data.
- the bulgedent model data has a normal distribution shape. Further, as shown in the graph 802, it can be seen that the maximum slope D is located at the inflection point 803 of the graph 801.
- FIG. 9 is a graph showing an estimated value of the maximum value ⁇ S_max of the height data indicating the bulging when the median Med is used as a reference, the vertical axis shows the height, and the horizontal axis shows the width BW of the median filter.
- the maximum value ⁇ S_max of the difference ⁇ S between the height data indicating the bulged and the median Med is D ⁇ (BW / 2).
- D ⁇ (BW / 2) is adopted as the height threshold TH1
- D ⁇ (BW / 2) that is, the above equation (1) is employed as the height threshold TH1.
- a value obtained by adding a slight margin to D ⁇ (BW / 2) may be employed as the height threshold TH1.
- the width BW of the median filter is too large, problems such as the influence of the overall shape change and the determination of all runouts and bulgedents as singular points occur. Therefore, at least the minimum width of the predicted bulgedent (in the example of FIG. 7) 20 points) must be smaller.
- the width BW is set so as to satisfy the condition.
- a width BW that satisfies the condition according to the type of the tire T may be set.
- FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the data generation apparatus according to the embodiment of the present invention.
- the height data acquisition unit 321 causes the shape sensor 310 to scan the tire T and acquires one line of height data D (i) (S101).
- the candidate extraction unit 322 sets a median filter for one line of height data D (i) with a certain sample point as a starting point A, and takes out a certain number B of height data D (i) (S102).
- i is an integer of 0 or more and is an index indicating the position of the sample point.
- the height data is positioned at the rear sample point as i increases, and the height data is defined as the front sample point as i decreases.
- the candidate extraction unit 322 calculates the median Med of the fixed number B of the extracted height data D (i) (S103).
- the candidate extraction unit 322 determines the attention height data D (i + k) from the extracted height data D (i), and determines whether the attention height data D (i + k) is greater than the height threshold value TH1.
- k is an integer of 0 or more and B-1 or less.
- the candidate extraction unit 322 sets the sample point of the target height data D (i + k) as a singular point candidate (S105). ).
- the process proceeds to S106.
- the candidate extraction unit 322 advances the process to S108.
- the candidate extraction unit 322 increments k by 1 to obtain the next target height Data D (i + k) is set (S107), and the process returns to S104.
- the candidate extraction unit 322 moves the process to S109. Proceed.
- the candidate extraction unit 322 performs the process in S102. , The starting point A is shifted to the sample point adjacent to the rear side, a median filter is set to the height data D (i) of one line, and a certain number B of height data is extracted (S102). Repeat the process.
- the candidate extraction unit 322 applies a median filter to the height data of one line while shifting the starting point A by one sample point, and extracts a certain number B of height data.
- the interpolation unit 323 counts the continuous number C of singular point candidates. Next, if the consecutive number C of singular point candidates is smaller than the width threshold value TH2 (Y in S110), the interpolation unit 323 determines these singular point candidates as singular points (S111).
- the width threshold value TH2 is 10 and five sample points of the height data D (4) to D (8) are singular point candidates, these sample points (4) to (8) are singular. Determined as a point.
- the interpolation unit 323 removes the singular points, and interpolates the height data of the removed singular points with the height data of the sample points other than the singular points adjacent before and after the removed singular points (S112).
- the height data D (4) to D (8) are removed, the height data of one or a plurality of sample points other than the singular point adjacent to the front side of the height data D (4), and the height
- the height data of the sample points (4) to (8) is calculated by linearly interpolating the height data of one or a plurality of sample points adjacent to the rear side of the height data D (8).
- D (4) to D (8) are interpolated.
- linear interpolation is used, but this is only an example, and other interpolation methods such as spline interpolation may be employed.
- the sample point (i + k) determined as attention height data D (i + k)> height threshold TH1 even once by the process of S104 is a singular point candidate, but is not limited thereto. Instead, sample points whose number of times determined that the target height data D (i + k)> height threshold value TH1 is greater than or equal to a predetermined number may be determined as singular point candidates.
- the starting point A is shifted by one sample point by the processing of S102, but the present invention is not limited to this, and may be shifted by a plurality of points or by a certain number B.
- FIGS. 11 to 14 are graphs showing the height data before removing the singular point and the height data after removing the singular point, the vertical axis shows the height, and the horizontal axis shows the position. 11 to 14, the dotted line indicates the height data before processing, and the solid line indicates the height data after processing.
- sample points having height data extending in a whisker shape are determined as singular points and removed in the height data after processing.
- the height data of the portion surrounded by the dotted line is the height data of the bulgeent that is intentionally inserted.
- the height data of the bulgedent remains, and it can be seen that the height data indicating the bulgedent and the height data indicating the singular point are accurately distinguished.
- the height data of the bulgedent intentionally inserted in the portion surrounded by the dotted line has the same width as that of FIG. 11, but the height is lowered to 1 / 2.4. .
- the height data of the intentionally embedded bulging remains, and it can be seen that the bulging can be extracted with high accuracy.
- the height data of the singular points extending in a whisker shape that appeared in the height data before processing is removed in the height data after processing, and the height data of the singular points can be accurately removed. I understand.
- the height data of the bulgedent intentionally inserted in the portion surrounded by the dotted line has the same height as that of FIG. 11, but the width is three times wider.
- the height data of the bulgedent intentionally inserted in the portion surrounded by the dotted line has the same height as that of FIG. 11, but the width is doubled.
- the image sensor 311 is used as the shape sensor 310 to image the tire T.
- this is an example, and any shape sensor that can measure the surface shape of the tire T in a non-contact manner is used.
- Such a shape sensor may be employed.
- An example is a laser displacement meter.
- the data generation program may be stored in a computer-readable recording medium such as a CD-ROM and provided to the user, or may be provided to the user by being downloaded from a WEB server.
- a data generation method is a data generation method for generating shape data for evaluating a bulgedent and runout of a measurement surface using a tread surface or a sidewall surface of a tire as a measurement surface.
- the measurement surface is scanned at a constant sampling period using a height data acquisition step for acquiring the height data of one line, and a constant continuous from the one sample point from the height data of the one line.
- Candidates for extracting a number of height data, calculating a difference between the median of the extracted height data and each of the extracted height data, and extracting a sample point having the difference equal to or higher than a height threshold as a singular point candidate A candidate extraction step of performing extraction processing on the entire area of the height data of the one line while shifting the starting point; and from among the singular point candidates Singular point candidates that satisfy certain conditions are determined as singular points, the height data of the determined singular points is removed, and the height data of the removed singular points is the height of sample points other than the singular points adjacent to the singular point
- An interpolation step for generating the shape data by interpolating using the height data, and the height threshold value is calculated by using the maximum slope of the bulgeent calculated from the model data indicating the shape of the bulgedent generated in advance and the constant value. It is a predetermined value that is not less than the product of half the width corresponding to the number.
- the height threshold has a predetermined value larger than the product of the maximum bulgedent slope calculated from the model data indicating the bulgedent shape and half the width corresponding to a certain number.
- the maximum value of the height data indicating runout and bulged with respect to the median is greater for bulgedent than for runout. Since the slope is large, it can be estimated to have a value obtained by multiplying the maximum slope of the bulged by half the width corresponding to a certain number.
- the height threshold is set to a value equal to or greater than the maximum value that can be estimated in this way.
- the height data of singular point candidates can be accurately removed from the height data of one line.
- a singular point candidate satisfying a predetermined condition is determined as a singular point and removed from the singular point candidates, and the height data of the removed singular point is the height data of adjacent sample points other than the singular point. Is interpolated. Therefore, shape data in which singular points are accurately removed from the height data of one line is obtained, and bulgedents and runouts can be accurately evaluated from the shape data.
- the shape sensor may be a non-contact displacement meter
- the singular point may include a sample point indicating a burr and a spew of the tire, and an unmeasurable point of the non-contact displacement meter. Good.
- the singular point candidate in which the number of consecutive singular point candidates is equal to or less than a width threshold value may be determined as the singular point.
- burrs and spews having a height of about runout and bulgedent may not be determined as singular points.
- the runout and bulgedent have a wider width than the width of burr and spew and the number of consecutive measurement points. Therefore, in this configuration, singular point candidates whose consecutive number of singular point candidates is equal to or smaller than the width threshold are determined as singular points. As a result, height data indicating burrs and spews can be accurately removed from the height data of one line.
- the model data may be generated by fitting a normal distribution function to an actually measured height and width of a bulgedent, and the maximum slope may be obtained by differentiating the normal distribution function. Good.
- model data can be generated accurately and simply by fitting the normal distribution function to the width and height of the measured bulgedent. Since the model data is represented by a normal distribution function, the maximum slope can be easily obtained by differentiating.
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Abstract
候補抽出部(322)は、1ラインの高さデータからある1のサンプル点を起点として連続する一定数の高さデータを取り出し、取り出した高さデータのメジアンと、取り出した各高さデータとの差分を算出し、差分が高さ閾値以上のサンプル点を特異点候補として抽出する候補抽出処理を実行する。補間部(323)は、特異点候補の連続数が幅閾値以下である特異点候補を特異点として決定し、決定した特異点の高さデータを除去し、除去した高さデータを当該特異点に隣接する特異点以外のサンプル点の高さデータを用いて補間し、ランナウト及びバルジデントを評価するための形状データを生成する。
Description
本発明は、タイヤのトレッド面又はサイドウォール面を測定面とし、測定面のバルジデント及びランナウトを評価するための形状データを生成する技術に関するものである。
タイヤには製造過程上の理由から、ランナウトと呼ばれる低周波のうねりや、バルジデントと呼ばれるランナウトよりも大きな傾斜を持つ形状の局所欠陥が発生することが知られている。そこで、タイヤの測定面の形状を計測し、得られた形状データからランナウト及びバルジデントを評価し、タイヤが不良品であるか否かを判定することが行われている。
また、タイヤには製造工程上の理由からバリやスピューと呼ばれるバルジデントよりも幅が狭く、高さが大きな部位も存在し、バリやスピューの形状が形状データに含まれていると、形状データからランナウト及びバルジデントを正確に評価できなくなってしまう。
そこで、特許文献1は、非接触式の変位計を用いてトレッド面を周方向に一定のサンプリング周期で走査し、1周分の高さデータを取得し、取得した高さデータからノイズ成分を除去することで、ラジアルランナウトを評価するためのラジアルランナウト評価データを算出する技術を開示する。ここで、特許文献1は、あるサンプル点を中心として並ぶ前後複数個の高さデータのメジアンと各高さデータとの差が閾値より大きい場合、その高さデータをノイズ成分として判定する。
しかしながら、特許文献1では、ノイズ成分を抽出する際に用いられる閾値として、ランナウトの標準的な変動値よりも僅かに大きな値が採用されているため、バルジデントや標準的な変動値を超えるランナウトがノイズ成分として除去されるという問題がある。また、特許文献1では、高さデータとメジアンとの差が閾値より大きい高さデータの連続数を考慮することなく、差が閾値より大きい高さデータが一律にノイズ成分として除去されているため、ノイズ成分と同程度の高さを持つバルジデントを示す高さデータがノイズ成分として除去される可能性がある。
本発明の目的は、ランナウト及びバルジデントを精度よく評価するための形状データを生成する技術を提供することである。
本発明の一態様によるデータ生成方法は、タイヤのトレッド面又はサイドウォール面を測定面とし、前記測定面のバルジデント及びランナウトを評価するための形状データを生成するデータ生成方法であって、形状センサを用いて前記測定面を一定のサンプリング周期で走査し、1ラインの高さデータを取得する高さデータ取得ステップと、前記1ラインの高さデータからある1のサンプル点を起点として連続する一定数の高さデータを取り出し、前記取り出した高さデータのメジアンと、前記取り出した各高さデータとの差分を算出し、前記差分が高さ閾値以上のサンプル点を特異点候補として抽出する候補抽出処理を、前記起点をずらしながら前記1ラインの高さデータの全域に対して行う候補抽出ステップと、前記特異点候補の中から所定の条件を満たす特異点候補を特異点として決定し、決定した特異点の高さデータを除去し、除去した特異点の高さデータを当該特異点に隣接する特異点以外のサンプル点の高さデータを用いて補間し、前記形状データを生成する補間ステップとを備え、前記高さ閾値は、予め生成された前記バルジデントの形状を示すモデルデータから算出された前記バルジデントの最大傾きと前記一定数に相当する幅の半分との積以上の所定の値である。
本発明によれば、1ラインの高さデータから特異点が正確に除去された高さデータが生成されるため、ランナウト及びバルジデントを精度よく評価するための形状データが得られる。
図1は、本発明の実施の形態によるデータ生成装置の全体構成図である。データ生成装置は、タイヤTのトレッド面T11又はサイドウォール面T12を測定面としたときの測定面におけるランナウト及びバルジデントを評価するための形状データを生成する装置である。ランナウトとは、タイヤTの測定面における低周波のうねり(比較的なだらかに変化する凹凸)を指し、タイヤTの製造工程上の理由から生じる。また、バルジデントは、ランナウトよりも大きな傾斜を持つ形状の局所欠陥を指し、タイヤTの製造工程上の理由から生じる。
図1に示すデータ生成装置は、形状センサ101、回転部102、エンコーダ103、制御部104、及びユニット駆動部105を備える。回転部102は、タイヤTを回転軸Rを中心軸として回転させる。具体的には、回転部102は、タイヤTの中心軸に取り付けられるシャフト及びシャフトを回転させるためのモータ等を含む。回転部102によるタイヤTの回転速度としては、例えば60rpmが採用される。
形状センサ101は、タイヤTのトレッド面T11側に設けられた形状センサ101_1と、タイヤTの一方(図1では上方)のサイドウォール面T12に設けられた形状センサ101_2と、タイヤTの他方(図1では下方)のサイドウォール面T12に設けられた形状センサ101_3とが存在する。形状センサ101_1はトレッド面T11を計測する際に用いられ、形状センサ101_2は一方のサイドウォール面T12を計測する際に用いられ、形状センサ101_3は他方のサイドウォール面T12を計測する際に用いられる。
形状センサ101_1は、回転中のタイヤTのトレッド面T11に対してレーザ光を照射してトレッド面T11を周方向D101に走査し、タイヤTからの反射光を受光し、周方向D101の1ライン分の計測データを取得する。ここで、周方向D101は、回転軸Rと直交する面でタイヤTを切断したときのタイヤTの外周の方向を指す。
形状センサ101_2、101_3も、形状センサ101_1と同様にして、それぞれ、回転中のタイヤTのサイドウォール面T12にレーザ光を照射して、サイドウォール面T12を周方向D102に走査し、周方向D102の1ラインの計測データを取得する。ここで、周方向D102は、サイドウォール面T12上に、回転軸Rを中心とするある半径の同心円を描いたときの同心円の外周の方向である。
エンコーダ103は、タイヤTが所定角度回転する毎に、回転角度を示す角度信号を制御部104に出力する。角度信号は、形状センサ101の計測タイミングを決定するために用いられる。
制御部104は、例えば、マイクロコントローラにより構成され、形状センサ101から出力された計測データに対して後述する処理を行う。ユニット駆動部105は、形状センサ101_1~101_3のそれぞれを位置決めするための3本のアーム部(図略)及び3本のアーム部をそれぞれ移動させるための3個のモータ等を含み、制御部104の制御の下、形状センサ101_1~101_3を位置決めする。
なお、図1において、3個の形状センサ101_1~101_3を設ける態様を示したが、これに限定されない。例えば、形状センサ101_1~101_3のうちいずれか1個又は2個を省いてもよい。
図2は、形状センサ101の詳細な構成図である。図2では、トレッド面T11を計測する際の形状センサ101_1が示されている。図2において、Y軸は回転軸Rと平行な方向を示し、Z軸はトレッド面T11の法線方向を示し、X軸はY軸及びZ軸のそれぞれと直交する方向を示している。
光源201は、半導体レーザ及びシリンドリカルレンズ等を含む光源であり、スポット状のレーザ光をタイヤTに照射する。ここで、光源201は、Z軸と交差する方向から光を照射する。タイヤTは回転部2によって回転されているため、レーザ光はタイヤTのトレッド面T11を周方向D101に沿って走査できる。
カメラ202は、カメラレンズ203、及び撮像素子204を備える。カメラレンズ203はトレッド面T11からの反射光を撮像素子204に導く。撮像素子204は、例えば、CCDやCOMS等のイメージセンサにより構成され、カメラレンズ203を介して反射光を受光する。撮像素子204は、制御部104の制御の下、トレッド面T11を撮像する。なお、反射光は正反射光が好ましいため、カメラレンズ203は正反射光を撮像素子204に導くように構成される。
図3は、本発明の実施の形態によるデータ生成装置の構成の一例を示すブロック図である。データ生成装置は、形状センサ310、制御部320、操作部330、記憶部340、及び表示部350を備える。
形状センサ310は、タイヤTのトレッド面T11又はサイドウォール面T12を測定面とし、非接触で測定面の形状を計測する。具体的には、形状センサ310は、図1に示す形状センサ101に相当し、撮像素子311及び光源312を備える。撮像素子311は図2に示す撮像素子204に相当し、光源312は図2に示す光源201に相当する。
制御部320は、図1に示す制御部104に相当し、高さデータ取得部321、候補抽出部322、補間部323、及び評価部324を備える。高さデータ取得部321は、形状センサ310を用いて測定面を一定のサンプリング周期で走査し、1ラインの計測データを取得し、取得した計測データから三角測量の原理を用いて1ラインの高さデータを算出する。本実施の形態では、図1に示すトレッド面T11の周方向D101に沿った1ラインの高さデータ又はサイドウォール面T12の周方向D102に沿った1ラインの高さデータを取得する。
図2の例において、撮像素子204の水平方向HがY軸と平行であるとすると、トレッド面T11の高さに応じて受光点P1の垂直方向Vの座標が変化する。よって、高さデータ取得部321は、レーザ光が照射されている回転中のタイヤTのトレッド面T11を、撮像素子204に一定のフレームレートで連続撮像させる。そして、高さデータ取得部321は、例えば、受光点P1の垂直方向Vの座標を縦軸、時間軸を横軸とする2次元の座標空間に、受光点P1の垂直方向Vの座標を時系列にプロットする。そして、高さデータ取得部321は、各プロット点をサンプリング点とし、各サンプリング点の縦軸の座標から、三角測量の原理を用いて、各サンプリング点の高さデータを求め、トレッド面T11の周方向D101に沿った1ラインの高さデータを取得する。ここで、1ラインの高さデータのサンプリング点の個数としては、例えば、1000~5000程度が採用される。よって、1ラインの高さデータはサンプリング点の個数分の高さデータから構成されるデータ群である。
候補抽出部322は、1ラインの高さデータからある1のサンプル点を起点として連続する一定数の高さデータを取り出し、取り出した高さデータのメジアンと、取り出した各高さデータとの差分を算出し、差分が高さ閾値以上のサンプル点を特異点候補として抽出する候補抽出処理を実行する。そして、候補抽出部322は、起点をずらしながら1ラインの高さデータの全域に対して候補抽出処理を行い、1ラインの高さデータの中から特異点候補を抽出する。
ここで、特異点には、高さデータがタイヤのバリやスピューを示すサンプル点、及び形状センサ310の測定不能点が含まれる。バリとは、タイヤTを金型形成した際に生じる薄い突起物を指し、スピューとは、タイヤTを金型形成した際に生じるひげ状の突起物を指す。また、測定不能点とは、レーザ光が遮られたために正しい高さデータを得ることができなかったサンプル点を指す。バリ、スピュー、及び測定不能点の高さデータはランナウト及びバルジデントの高さデータに比べて絶対値が大幅に大きい特徴を持つ。そこで、本実施の形態では、メジアンとの差分が高さ閾値以上のサンプル点を特異点候補として抽出する。
ここで、高さ閾値としては、予め生成されたバルジデントの形状を示すモデルデータから算出されたバルジデントの最大傾きの推定値と、1回の候補抽出処理において1ラインの高さデータから取り出された一定数のサンプル点に相当する長さの半分との積に基づいて算出された値が採用される。
補間部323は、特異点候補の連続数が幅閾値以下である特異点候補を特異点として決定し、決定した特異点の高さデータを除去し、除去した高さデータを当該特異点に隣接する特異点以外のサンプル点の高さデータを用いて補間し、ランナウト及びバルジデントを評価するための形状データを生成する。ここで、バリやスピューの幅はランナウト及びバルジデントの幅に比べて小さく、測定不能点の連続数はランナウト及びバルジデントの幅よりも小さい。そこで、本実施の形態では、特異点候補の連続数が幅閾値以下の特異点候補を特異点として決定している。
評価部324は、補間部323により生成された形状データを解析することで、タイヤTのランナウト及びバルジデントを評価する。ここで、評価部324は、例えば、形状データをフーリエ変換する等して、タイヤTのランナウト及びバルジデントを評価する。
操作部330は、オペレータからのデータ生成装置を操作するための操作指示を受け付け制御部320に出力する。記憶部340は、例えば、不揮発性の記憶装置により構成され、候補抽出部322が候補抽出処理を行う際に用いる高さ閾値を記憶する。また、記憶部340は、補間部323が特異点候補から特異点を決定する際に用いる幅閾値を記憶する。
表示部350は、例えば液晶表示パネルにより構成され、補間部323が生成した形状データや、評価部324による評価結果を表示する。
図4は、候補抽出部322が特異点を除去する処理を示す模式図である。候補抽出部322は、図4に示すようなサンリング区間が一定数Bに相当する幅BWを持つメジアンフィルタを、あるサンプル点を起点Aとして1ラインの高さデータに当てはめ、幅BW内での高さデータのメジアンMedを求める。そして、候補抽出部322は、メジアンMedと幅BW内の各サンプル点の高さデータPxとの差分ΔSを算出する。そして、候補抽出部322は、差分ΔSが高さ閾値TH1以上のサンプル点を特異点候補として抽出する。
高さ閾値TH1は、TH1=D・((B-1)/2)・・・(1)により表される。Dは図5に示すバルジデントの形状を示すモデルデータから推定されるバルジデントの最大傾きである。なお、式(1)においてBから1を減じているのは、幅BWは、一定数Bから起点Aを差し引いたサンプル点の個数で表されるからである。
図5は、バルジデントの形状を示すモデルデータの一例を示す図である。バルジデントの形状は正規分布の形状に近似できることが経験的に知られている。そこで、本実施の形態では、例えば、下記のようにして生成されたモデルデータを採用する。まず、過去に製造された複数のタイヤTのそれぞれのバルジデントの形状データの実測値から各バルジデントの幅W、高さHを決定し、決定した幅W、高さHに正規分布(ガウス分布)関数をフィッティングし、各バルジデントの形状を近似する正規分布関数を求める。そして、各正規分布関数を微分して、各正規分布関数の最大傾きを求め、求めた最大傾きのうち値が最大である正規分布関数をモデルデータとして採用する。
ここで、傾きが最大の正規分布関数をモデルデータとして採用するのは、幅BW内において、メジアンMedを基準としたときのランナウト及びバルジデントの高さデータは、最大傾きに幅BWの半分を乗じた値以内に収まることを考慮したからである。
上述したように、特異点を示す高さデータはスパイク形状を示すので、周方向D101、D102において、1~数点程度しか連続しない。逆に、ある程度の高さを示す高さデータが一定以上の連続した場合、その高さデータはバルジデントを示す。また、バルジデントは、上記のように正規分布の形状を持つため、この正規分布の形状からバルジデントが持つ最大傾きDを推定できる。
そして、1ラインの高さデータから幅BWの高さデータを取り出した場合、幅BWにおいて、メジアンMedを基準としたときのバルジデントを示す高さデータの最大値が推定できれば、その最大値又はその最大値に多少のマージンを加えた値を高さ閾値TH1として設定することで、幅BWにおいてバルジデントを示す高さデータと特異点を示す高さデータとを区別できる。また、ランナウトはバルジデントよりも傾斜が小さいため、幅BW内において、メジアンMedを基準としたときのランナウトの高さデータが高さ閾値TH1を超えることもない。
ここで、1ラインの高さデータから一定数Bの高さデータを取り出したときの高さデータの平均値と各サンプル点の高さデータとの差分を高さ閾値と比較して、ランナウト及びバルジデントと特異点とを区別することも考えられる。しかしながら、特異点の高さデータは正常なサンプル点の高さデータと比較して、非常に大きな値を取る場合が多く、一定数Bのサンプル点に含まれる特異点の数や種々の要因次第で平均値は不安定な値を取りやすいという問題がある。そこで、本実施の形態では、特異点の影響を受けにくいメジアンを採用することとした。
ここで、メジアンとは、ある一定数Bのデータを小さい順に並べ場合の中央の値を指す。例えば、一定数Bを15点とすると8番目に小さな値がメジアンとなる。
図6は、バルジデントと、バリ及びスピューとの形状分布を示したグラフであり、縦軸は幅を示し、横軸は高さを示している。図6において、ひし形のプロットはバルジデントを示し、四角形のプロットはバリ・スピューを示している。図6に示すように、バルジデントは、バリ・スピューに比べて低いが、幅が広い傾向にある。図6の例では、幅に関しては、幅601を境界にして、上側にバルジデントが分布し、下側にバリ・スピューが分布している。したがって、幅に関しては、高さデータの連続数が幅601以上であればバルジデント、幅601未満であればバリ・スピューと区別できる。
一方、高さに関しては、領域602では、バルジデントとバリ・スピューとが混在しているため、単純に高さ閾値を設けるだけではバルジデントと、バリ・スピューとを区別できない。そこで、本実施の形態では、メジアンとの差が高さ閾値TH1を超える高さデータを特異点候補とし、特異点候補の連続数が幅閾値以下であれば、これら連続する特異点候補を特異点として決定している。
バルジデントの中には、細くて高いものも存在する。図7は、細くて高いバルジデントの形状を示したグラフである。図7において、縦軸は高さを示し、横軸は位置を示している。過去に測定したバルジデントの形状を調査したところ、バルジデントの高さは最大1.2mm程度、幅は最小で20点程度である。そこで、本実施の形態では、特異点候補から特異点を抽出するための幅閾値としては、図7に示すような細長い形状を持つバルジデントの幅を考慮した値を採用する。
図8は、バルジデントのモデルデータの形状と傾きとを示すグラフである。図8において、左側の縦軸は高さを示し、右側の縦軸は傾きを示し、横軸は位置を示している。また、図8において、グラフ801はバルジデントのモデルデータの形状を示すグラフであり、グラフ802はバルジデントのモデルデータの傾きを示すグラフである。
グラフ801に示すようにバルジデントのモデルデータは正規分布の形状を持つことが分かる。また、グラフ802に示すように、最大傾きDはグラフ801の変曲点803に位置していることが分かる。
図9は、メジアンMedを基準としたときのバルジデントを示す高さデータの最大値ΔS_maxの推定値を示すグラフであり、縦軸は高さを示し、横軸はメジアンフィルタの幅BWを示している。バルジデントの最大傾きDの位置にメジアンMedが位置するようにメジアンフィルタが設定された場合、バルジデントを示す高さデータとメジアンMedとの差分ΔSの最大値ΔS_maxは、D・(BW/2)と推定できる。つまり、1ラインの高さデータのどの区間にメジアンフィルタを設定したとしても、差分ΔSは最大値ΔS_maxを超えることはないと推定できる。よって、高さ閾値TH1として、D・(BW/2)を採用すれば、ランナウト及びバルジデントを示す高さデータと特異点を示す高さデータとを区別できる。そこで、本実施の形態では、高さ閾値TH1として、D・(BW/2)、つまり、上記の式(1)を採用する。或いは、高さ閾値TH1として、D・(BW/2)に多少のマージンを加えた値を採用してもよい。
メジアンフィルタの幅BWは大きすぎると、全体の形状変化の影響やランナウトやバルジデントを全て特異点として判断してしまう等の問題が生じるため、少なくとも予測されるバルジデントの最小幅(図7の例では20点)より小さい値を持つ必要である。一方、幅BWが小さすぎると、特異点が幅BWの半分以上で連続する事態が発生する。この場合、メジアンが特異点に設定される結果、特異点を正確に除去できなくなるおそれがある。そこで、本実施の形態では、過去の測定結果から得られたバルジデントの最小幅より小さく、且つ、過去の測定結果から得られた特異点の幅より幅BWの半分(=BW/2)が大きいという条件を満たすように、幅BWは設定される。なお、測定対象となるタイヤTの種類からバルジデントの最小幅や特異点の幅が推定できる場合は、タイヤTの種類に応じた条件を満たす幅BWが設定されてもよい。
図10は、本発明の実施の形態によるデータ生成装置の動作を示すフローチャートである。まず、高さデータ取得部321は、形状センサ310にタイヤTを走査させ、1ラインの高さデータD(i)を取得する(S101)。
次に、候補抽出部322は、あるサンプル点を起点Aとして1ラインの高さデータD(i)にメジアンフィルタを設定し、一定数Bの高さデータD(i)を取り出す(S102)。ここで、iは0以上の整数でありサンプル点の位置を示すインデックスである。以下の説明では、iが大きくなるにつれて高さデータは後側のサンプル点に位置すると定義し、iが小さくなるにつれて高さデータは前側のサンプル点に位置すると定義する。また、起点Aは、1回目の処理ではi=0のサンプル点に設定される。
次に、候補抽出部322は、取り出した一定数Bの高さデータD(i)のメジアンMedを算出する(S103)。
次に、候補抽出部322は、取り出した高さデータD(i)から注目高さデータD(i+k)を決定し、注目高さデータD(i+k)が高さ閾値TH1より大きいか否かを判定する(S104)。ここで、kは0以上、B-1以下の整数である。
次に、候補抽出部322は、注目高さデータD(i+k)が高さ閾値TH1より大きい場合(S104でY)、注目高さデータD(i+k)のサンプル点を特異点候補とする(S105)。一方、注目高さデータD(i+k)が高さ閾値TH1以下の場合(S104でN)、処理をS106に進める。
S106において、一定数Bの全ての高さデータD(i)について高さ閾値TH1との比較が終了した場合(S106でY)、候補抽出部322は、処理をS108に進める。一方、一定数Bの高さデータD(i)の高さ閾値TH1との比較が終了していない場合(S106でN)、候補抽出部322は、kを1インクリメントして、次の注目高さデータD(i+k)を設定し(S107)、処理をS104に戻す。
次に、候補抽出部322は、起点AがS101で取り出した1ラインの高さデータD(i)の最後の高さデータD(i)まで到達した場合(S108でY)、処理をS109に進める。一方、候補抽出部322は、起点AがS101で取り出した1ラインの高さデータD(i)の最後の高さデータD(i)まで到達していない場合(S108でN)、処理をS102に戻し、起点Aを後側に隣接するサンプル点にずらして、1ラインの高さデータD(i)にメジアンフィルタを設定し、一定数Bの高さデータを取り出し(S102)、S102以降の処理を繰り返す。
つまり、候補抽出部322は、1ラインの高さデータに対して、起点Aを1サンプル点ずつずらしながらメジアンフィルタを適用し、一定数Bの高さデータを取り出す。
S109において、補間部323は、特異点候補の連続数Cをカウントする。次に、補間部323は、特異点候補の連続数Cが幅閾値TH2より小さければ(S110でY)、これらの特異点候補を特異点として決定する(S111)。
例えば、幅閾値TH2が10であり、高さデータD(4)~D(8)の5つのサンプル点が特異点候補とされていたとすると、これらのサンプル点(4)~(8)が特異点として決定される。
次に、補間部323は、特異点を除去し、除去した特異点の高さデータを、除去した特異点の前後に隣接する特異点以外のサンプル点の高さデータで補間する(S112)。上記の例では、高さデータD(4)~D(8)が除去され、高さデータD(4)より前側に隣接する特異点以外の1又は複数のサンプル点の高さデータと、高さデータD(8)より後側に隣接する1又は複数のサンプル点の高さデータとを線形補間することで、サンプル点(4)~(8)の高さデータが算出され、高さデータD(4)~D(8)が補間される。ここでは、線形補間を用いたが、これは一例にすぎず、例えば、スプライン補間等、他の補間方法が採用されてもよい。
なお、図10のフローチャートでは、S104の処理により1回でも注目高さデータD(i+k)>高さ閾値TH1と判定されたサンプル点(i+k)が特異点候補とされたが、これに限定されず、注目高さデータD(i+k)>高さ閾値TH1と判定された回数が所定回数以上のサンプル点が特異点候補とされてもよい。
また、図10のフローチャートでは、S102の処理により、起点Aは1サンプル点ずつずらされたが、これに限定されず、複数点ずつずらしてもよいし、一定数Bずつずらしてもよい。
次に、図11~図14を用いて本データ生成装置による特異点の除去の効果について説明する。図11~14は、特異点を除去する前の高さデータと除去した後の高さデータとを示したグラフであり、縦軸は高さを示し、横軸は位置を示している。なお、図11~図14において、点線は処理前の高さデータを示し、実線は処理後の高さデータを示している。
処理前の高さデータにおいて、ひげ状に延びている高さデータを持つサンプル点が特異点と判定されて、処理後の高さデータにおいて除去されていることが分かる。また、点線で囲んだ部分の高さデータは意図的に入れ込んだバルジデントの高さデータである。処理後の高さデータにおいて、バルジデントの高さデータが残存しており、バルジデントを示す高さデータと特異点を示す高さデータとが精度よく区別されていることが分かる。
図12において、点線で囲んだ部分に意図的に入れ込まれたバルジデントの高さデータは、図11に比べて、幅は同じであるが、高さが1/2.4に低くされている。図12においても、処理後の高さデータにおいて、意図的に埋め込まれたバルジデントの高さデータが残存されており、バルジデントが精度よく抽出できていることが分かる。また、処理前の高さデータに現れていたひげ状に延びる特異点の高さデータが処理後の高さデータでは除去されており、特異点の高さデータが精度よく除去できていることが分かる。
次にバルジデントの幅について検討した。幅は基本的には狭くなるほど抽出が困難になると考えられる。図13、図14は幅を変化させた場合の除去状況を示している。
図13において、点線で囲んだ部分に意図的に入れ込まれたバルジデントの高さデータは、図11に比べて高さは同じであるが、幅が3倍に広くされている。図14において、点線で囲んだ部分に意図的に入れ込まれたバルジデントの高さデータは、図11に比べて高さは同じであるが、幅が2倍にされている。
図13、図14においても、処理後の高さデータにおいて、意図的に埋め込まれたバルジデントの高さデータが残存されており、バルジデントが精度よく抽出できていることが分かる。
なお、上記説明では、バルジデントとして、バルジのみの形状を例に挙げて説明したが、本データ生成装置は凹みであるデントにも適用可能であり、プラスマイナスが反転するだけであるので、バルジデント間で性能に変化は無い。
なお、上記説明では、形状センサ310として、撮像素子311でタイヤTを撮像するものを採用したが、これは一例であり、タイヤTの表面形状を非接触で測定できる形状センサであれば、どのような形状センサが採用されてもよい。一例として、レーザ変位計が挙げられる。
また、図3の制御部320が備える各ブロックは、コンピュータに上記のデータ生成装置として機能させるデータ生成プログラムをプロセッサが実行することで実現されてもよい。この場合、データ生成プログラムは、CD-ROM等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納され、ユーザに提供されてもよいし、WEBサーバからダウンロードさせることでユーザに提供されてもよい。
(実施の形態の纏め)
本発明の一態様によるデータ生成方法は、タイヤのトレッド面又はサイドウォール面を測定面とし、前記測定面のバルジデント及びランナウトを評価するための形状データを生成するデータ生成方法であって、形状センサを用いて前記測定面を一定のサンプリング周期で走査し、1ラインの高さデータを取得する高さデータ取得ステップと、前記1ラインの高さデータからある1のサンプル点を起点として連続する一定数の高さデータを取り出し、前記取り出した高さデータのメジアンと、前記取り出した各高さデータとの差分を算出し、前記差分が高さ閾値以上のサンプル点を特異点候補として抽出する候補抽出処理を、前記起点をずらしながら前記1ラインの高さデータの全域に対して行う候補抽出ステップと、前記特異点候補の中から所定の条件を満たす特異点候補を特異点として決定し、決定した特異点の高さデータを除去し、除去した特異点の高さデータを当該特異点に隣接する特異点以外のサンプル点の高さデータを用いて補間し、前記形状データを生成する補間ステップとを備え、前記高さ閾値は、予め生成された前記バルジデントの形状を示すモデルデータから算出された前記バルジデントの最大傾きと前記一定数に相当する幅の半分との積以上の所定の値である。
本発明の一態様によるデータ生成方法は、タイヤのトレッド面又はサイドウォール面を測定面とし、前記測定面のバルジデント及びランナウトを評価するための形状データを生成するデータ生成方法であって、形状センサを用いて前記測定面を一定のサンプリング周期で走査し、1ラインの高さデータを取得する高さデータ取得ステップと、前記1ラインの高さデータからある1のサンプル点を起点として連続する一定数の高さデータを取り出し、前記取り出した高さデータのメジアンと、前記取り出した各高さデータとの差分を算出し、前記差分が高さ閾値以上のサンプル点を特異点候補として抽出する候補抽出処理を、前記起点をずらしながら前記1ラインの高さデータの全域に対して行う候補抽出ステップと、前記特異点候補の中から所定の条件を満たす特異点候補を特異点として決定し、決定した特異点の高さデータを除去し、除去した特異点の高さデータを当該特異点に隣接する特異点以外のサンプル点の高さデータを用いて補間し、前記形状データを生成する補間ステップとを備え、前記高さ閾値は、予め生成された前記バルジデントの形状を示すモデルデータから算出された前記バルジデントの最大傾きと前記一定数に相当する幅の半分との積以上の所定の値である。
この構成によれば、高さ閾値は、バルジデントの形状を示すモデルデータから算出されたバルジデントの最大傾きと、一定数に相当する幅の半分との積より大きな所定の値を持つ。ここで、1ラインの高さデータから取り出した一定数の高さデータの幅内において、メジアンを基準としたときのランナウト及びバルジデントを示す高さデータの最大値は、バルジデントの方がランナウトよりも傾きが大きいため、バルジデントの最大傾きに一定数に相当する幅の半分を乗じた値を持つと推定できる。本構成では、このように推定できる最大値以上の値に高さ閾値が設定されている。その結果、1ラインの高さデータから特異点候補の高さデータを精度よく除去できる。そして、この特異点候補の中から所定の条件を満たす特異点候補が特異点として決定されて除去され、除去された特異点の高さデータが特異点以外の隣接するサンプル点の高さデータを用いて補間されている。したがって、1ラインの高さデータから特異点が正確に除去された形状データが得られ、この形状データからバルジデント及びランナウトを正確に評価できる。
また、上記態様において、前記形状センサは、非接触式変位計であり、前記特異点は、前記タイヤのバリ及びスピューを示すサンプル点と、前記非接触式変位計の測定不能点とを含んでもよい。
この構成によれば、タイヤのバリ及びスピューを示すサンプル点と、非接触式変位計の測定不能点とが特異点として除去された形状データが得られる。
また、上記態様において、前記補間ステップでは、前記特異点候補の連続数が幅閾値以下である前記特異点候補を前記特異点として決定してもよい。
高さデータのみを考慮して特異点を決定すると、ランナウト及びバルジデント程度の高さを持つバリ及びスピューが特異点として決定されない可能性がある。一方、ランナウト及びバルジデントの幅はバリ及びスピューの幅や測定不能点の連続数に比べて広いという特徴を持つ。そこで、本構成では、特異点候補の連続数が幅閾値以下の特異点候補を特異点として決定する。これにより、1ラインの高さデータからバリ及びスピューを示す高さデータを精度よく除去できる。
また、上記態様において、前記モデルデータは、実測されたバルジデントの高さ及び幅に正規分布関数をフィッティングすることで生成され、前記最大傾きは、前記正規分布関数を微分することで得られてもよい。
バルジデントの形状は正規分布に近似することが知られているため、実測されたバルジデントの幅及び高さに正規分布関数をフィッティングさせることで、モデルデータを正確且つ簡便に生成できる。また、モデルデータは正規分布関数で表されているため、微分することで最大傾きを簡便に求めることができる。
Claims (5)
- タイヤのトレッド面又はサイドウォール面を測定面とし、前記測定面のバルジデント及びランナウトを評価するための形状データを生成するデータ生成方法であって、
形状センサを用いて前記測定面を一定のサンプリング周期で走査し、1ラインの高さデータを取得する高さデータ取得ステップと、
前記1ラインの高さデータからある1のサンプル点を起点として連続する一定数の高さデータを取り出し、前記取り出した高さデータのメジアンと、前記取り出した各高さデータとの差分を算出し、前記差分が高さ閾値以上のサンプル点を特異点候補として抽出する候補抽出処理を、前記起点をずらしながら前記1ラインの高さデータの全域に対して行う候補抽出ステップと、
前記特異点候補の中から所定の条件を満たす特異点候補を特異点として決定し、決定した特異点の高さデータを除去し、除去した特異点の高さデータを当該特異点に隣接する特異点以外のサンプル点の高さデータを用いて補間し、前記形状データを生成する補間ステップとを備え、
前記高さ閾値は、予め生成された前記バルジデントの形状を示すモデルデータから算出された前記バルジデントの最大傾きと前記一定数に相当する幅の半分との積以上の所定の値であるデータ生成方法。 - 前記形状センサは、非接触式変位計であり、
前記特異点は、前記タイヤのバリ及びスピューを示すサンプル点と、前記非接触式変位計の測定不能点とを含む請求項1記載のデータ生成方法。 - 前記補間ステップでは、前記特異点候補の連続数が幅閾値以下である前記特異点候補を前記特異点として決定する請求項1に記載のデータ生成方法。
- 前記モデルデータは、実測されたバルジデントの高さ及び幅に正規分布関数をフィッティングすることで生成され、
前記最大傾きは、前記正規分布関数を微分することで得られる請求項1~3のいずれかに記載のデータ生成方法。 - タイヤのトレッド面又はサイドウォール面を測定面とし、前記測定面のバルジデント及びランナウトを評価するための形状データを生成するデータ生成装置であって、
形状センサと、
前記形状センサを用いて前記測定面を一定のサンプリング周期で走査し、1ラインの高さデータを取得する高さデータ取得部と、
前記1ラインの高さデータからある1のサンプル点を起点として連続する一定数の高さデータを取り出し、前記取り出した高さデータのメジアンと、前記取り出した各高さデータとの差分を算出し、前記差分が高さ閾値以上のサンプル点を特異点候補として抽出する候補抽出処理を、前記起点をずらしながら前記1ラインの高さデータの全域に対して行う候補抽出部と、
前記特異点候補の中から所定の条件を満たす特異点候補を特異点として決定し、決定した特異点の高さデータを除去し、除去した特異点の高さデータを当該特異点の近傍のサンプル点の高さデータを用いて補間し、前記形状データを生成する補間部とを備え、
前記高さ閾値は、予め生成された前記バルジデントの形状を示すモデルデータから算出された前記バルジデントの最大傾きの推定値と、前記一定数の半数との積であるデータ生成装置。
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