JP2003240521A - 被検体の外観・形状検査方法とその装置、及び、被検体の外観・形状検出装置 - Google Patents
被検体の外観・形状検査方法とその装置、及び、被検体の外観・形状検出装置Info
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Abstract
に撮影して検出する装置と、被検体の外観・形状検査方
法及びその装置を提供する。 【解決手段】 白色のスリット光を照射する投光手段1
0と上記スリット光の照射部を撮影するカラーCCDカ
メラ20により、回転テーブル2上に搭載されたタイヤ
Tを回転させながら撮影し、座標演算手段31及び輝度
演算手段33により、上記得られた画像データから上記
タイヤTの座標と輝度とを検出し、形状画像構成手段3
2及び外観画像構成手段34において上記得られたタイ
ヤTの形状データと輝度データとからタイヤTの三次元
座標データとカラー画像を再構成し、形状判定手段3
6、外観判定手段37において、タイヤ情報記憶手段3
5に予め記憶されたタイヤ外観・形状データと比較して
外観及び形状の良否を判定するようにした。
Description
タイヤ構成部品などの被検体の外観と形状とを撮影して
検出する装置と、被検体の外観及び形状の良否を検査す
る方法及びその装置に関するものである。
をラインカメラで撮影し、得られた外観データから変色
や汚れなどの被検体の表面状態の良否を検査する方法が
行われている。しかしながら、ラインカメラで撮影した
外観データでは、変色や汚れは判定できるが、被検体の
形状は正確に判定することができないので、形状の判定
には、被検体表面にスリット光を照射してこれをエリア
カメラで撮影し、得られた画像データから被検体の形状
を検出する光切断法が用いられている。上記光切断法に
より、タイヤ形状を検査する場合には、例えば、特開平
11−138654号公報に開示されているように、タ
イヤ表面に半導体レーザなどの投光手段によりスリット
光を照射して、エリアカメラで上記スリット光の照射部
を撮影し、撮影された画像データを二次元座標に変換し
てタイヤの外形形状を求め、これを予め記憶してある判
定対象画像と比較して、ビート部,トレッド部,サイド
ウォール部などのタイヤの形状を検査する。このとき、
投光手段及び撮影手段とタイヤとを相対的に回転させる
ことにより、所定の領域のタイヤ形状や真円度を検出し
て検査することが可能となる。
では、真円度や表面の凹凸あるいは傷などは判定できる
が変色や汚れは判定できない。そこで、被検体の同一ラ
イン部分をラインカメラとエリアカメラを用いて同時に
撮影する装置が提案されている(特開2001−249
012号公報)。これは、図5に示すように、白色LE
Dを用いた投光器(照明)51,ラインカメラ52,ラ
イン反射ミラー53、及び、波長が680nmのレーザ
投光器54,エリアカメラ55とを一つの保持フレーム
56に組み込んだ撮影手段を用い、上記投光器51から
の光が照射されたタイヤTのスリット像をラインカメラ
52で撮影して白黒もしくはカラーの外観データを入手
し、レーザ投光器54からのスリット光により照射した
部分をエリアカメラ55で撮影したタイヤT表面の稜線
を形状データとして入手して、モータ57により回転す
る回転テーブル58上に搭載されたタイヤTの外観と形
状とを同時に検査するもので、上記得られた外観データ
及び形状データは、それぞれ、外観・形状判定装置60
の外観画像構成手段61、形状画像構成手段62に送ら
れ画像処理された後、外観判定手段63、形状判定手段
64において、タイヤ情報記憶手段65に予め記憶され
たタイヤ外観・形状データと比較され、外観及び形状の
良否が判定され、最後に、総合判定手段66で当該タイ
ヤの良否が判定される。しかしながら、上記方法では、
装置が大掛かりになるだけでなく、ラインカメラ52で
撮影するライン部分とエリアカメラ55で撮影するライ
ン部分を光学的に一致させることが難しいといった問題
点があった。また、得られた2つの画像をソフト的に位
置合わせすることも可能であるが、データ処理が複雑に
なるだけでなく、データ処理のための記憶手段あるいは
演算手段が必要であった。
もので、簡単な構成で、被検体の外観と形状とを同時に
撮影して検出する装置と、被検体の外観・形状検査方法
及びその装置を提供することを目的とする。
(a)に示すように、エリアカメラで撮影した光を受け
て明るくなっているタイヤT表面の稜線を示すスリット
像Sを構成する複数の画素sの重心位置を算出して、上
記スリット像Sの各位置の二次元座標を求めるようにし
ている。本発明者らは、照射部によごれや変色などのよ
うに色がタイヤの地の色と異なる箇所が含まれている場
合には、タイヤTに照射する光の波長分布が広くなると
上記スリット像Sのライン幅が一様でなく、また、図2
(b)に示すように、各画素sの輝度も異なることに注
目し、上記各画素sの輝度データから被検体の濃淡(カ
ラーの場合には色彩)を求めることにより、1つのスリ
ット像Sから被検体の外観と形状とを同時に検出できる
ことを見出し本発明に至ったものである。すなわち、請
求項1に記載の発明は、被検体の検査対象面にスリット
光を照射する投光手段と上記スリット光の照射部を撮影
するエリアカメラとを備えた撮影手段と被検体とを相対
的に移動させて上記被検体を撮影し、この撮影されたエ
リアカメラの画素データから上記被検体の座標と輝度と
を算出して上記被検体の形状と濃淡とを検出し、上記被
検体の形状及び外観を同時に検査するようにしたことを
特徴とする。請求項2に記載の発明は、白色のスリット
光とカラーカメラとを用いて、上記被検体の形状と色彩
とを同時に検出するようにしたことを特徴とする。
検査対象面にスリット光を照射する投光手段と、上記ス
リット光の照射部を撮影するエリアカメラと、上記投光
手段及び撮影手段と被検体とを相対的に移動させる手段
と、上記エリアカメラの画素データから上記被検体の座
標を算出する手段とを備えるとともに、上記エリアカメ
ラの画素データから上記被検体の輝度とを算出する手段
と、上記算出された輝度に基づいて上記被検体の外観を
検出する手段とを設けて、被検体の形状と外観とを同時
に検出可能としたものである。請求項4に記載の発明
は、上記スリット光として白色光を用いるとともに、上
記撮影手段としてカラーカメラを用いたものである。
外観及び形状を検査して、その良否を判定する被検体の
外観・形状検査装置であって、上記請求項3または請求
項4に記載の被検体の外観・形状検出装置と、被検体の
外観・形状の基準データを記憶する手段と、上記外観・
形状検出装置で得られた被検体の外観・形状のデータと
上記基準データとを比較して、上記被検体の形状・外観
の良否を判定する判定手段とを備えたものである。
て、図面に基づき説明する。図1は、本発明の実施の形
態に係るタイヤの外観・形状検査装置の構成を示す模式
図で、同図において、10はモータ1により回転する回
転テーブル2上に搭載された被検体であるタイヤTの検
査対象面に白色のスリット光を照射するための投光手
段、20は回転するタイヤTの上記スリット光による照
射部Lを撮影する、画素が平面的に配列されたカラーC
CDカメラ、30は上記カラーCCDカメラ20で撮影
された画像からタイヤTの形状と外観とを検出して、上
記タイヤの形状・外観の良否を判定するタイヤ良否判定
装置、3は上記モータ1を駆動・制御するモータ駆動・
制御手段、4は上記回転テーブル2の回転位置を検出し
て、タイヤTの回転角θを検出する回転角検出手段であ
る。タイヤ良否判定装置30は、カラーCCDカメラ2
0で撮影したタイヤT表面の稜線の画像(スリット像
S)と回転角検出手段4で検出したタイヤTの回転角θ
とから、タイヤTの三次元座標データを求める座標演算
手段31と、タイヤ1周分の上記三次元座標データを収
集して当該タイヤTの三次元画像を再構成する形状画像
構成手段32と、上記スリット像Sの画像から算出され
たR,G,Bの各色の輝度データを算出する輝度演算手
段33と、上記輝度データ及び三次元座標データから上
記タイヤTのカラー画像を再構成する外観画像構成手段
34と、良否判定の基準となるタイヤの外観・形状デー
タを記憶するタイヤ情報記憶手段35と、上記基準デー
タと得られたタイヤTの三次元画像及びカラー画像とを
それぞれ比較する形状判定手段36及び外観判定手段3
7と、タイヤTの良否を判定する総合判定手段38とを
備えている。
検査方法について説明する。まず、モータ駆動・制御手
段3によりモータ1を駆動して、検査するタイヤTが搭
載された回転テーブル2を回転させるとともに、例え
ば、白色レーザやハロゲンランプ等の白色の光源を備え
た投光手段10から上記回転するタイヤTに白色のスリ
ット光を照射し、タイヤTの照射部LをカラーCCDカ
メラ20で撮影し、タイヤT表面の稜線の画像データ
(スリット像S)を得、これをタイヤ良否判定装置30
の座標演算手段31に送る。座標演算手段31では、図
2(a)に示すように、上記スリット像Sを構成する複
数の画素のうち、光を受けて明るくなっている画素sの
重心位置を算出して、上記スリット像Sの各位置の二次
元座標(x,z)を求め、この二次元座標(x,z)と
上記回転角検出手段4で検出したタイヤTの回転角θと
から、タイヤTの三次元座標データ(x,y,z)を求
める。形状画像構成手段32では、各θ毎のスリット像
Sを収集してタイヤ1周分の上記三次元座標データと
し、これらのデータを処理して当該タイヤTの三次元画
像を再構成する。また、輝度演算手段33では、図2
(b)に示すように、上記重心位置の算出に使用した画
素sの輝度を積算して上記三次元座標位置(x,y,
z)における輝度データを得る。なお、同図において
は、1個の色についてのみ示したが、本例では、これを
R,G,Bの各色について行い、三次元座標位置(x,
y,z)での輝度データを算出する。外観画像構成手段
34では、上記得られた輝度データとタイヤTの三次元
座標データ(x,y,z)とを用いて画像処理し、上記
タイヤTのカラー画像を再構成する。上記画像処理され
たタイヤTの三次元画像及びカラー画像は、それぞれ、
形状判定手段36、外観判定手段37において、タイヤ
情報記憶手段35に予め記憶されたタイヤ外観・形状デ
ータと比較され、タイヤの真円度や表面の凹凸,傷、あ
るいは、変色や汚れなどの外観及び形状の良否が判定さ
れ、最後に、総合判定手段38で当該タイヤの良否が判
定される。
のスリット光を照射する投光手段10と上記スリット光
の照射部を撮影するカラーCCDカメラ20により、回
転テーブル2上に搭載されたタイヤTを回転させながら
撮影し、座標演算手段31及び輝度演算手段33によ
り、上記得られた画像データから上記タイヤTの座標と
輝度とを算出して上記タイヤTの形状と色彩とを検出す
るようにしたので、簡単な構成で、タイヤTの形状及び
外観を同時に検査することができる。また、本発明にお
いては、1個のスリット像から形状と色彩とを検出する
ようにしているので、従来のようなライン部分の位置ズ
レによる形状と色彩との位置ズレのような問題は起こら
ないので、タイヤTの正確な三次元画像及びカラー画像
を得ることができる。
タイヤTである場合について説明したが、これに限るも
のではなく、加硫前のタイヤやタイヤ構成部材、更に
は、各種機械部品やゴルフのヘッドなど、外観と形状の
両方の検査が必要とされる被検体に適用可能である。ま
た、上記例では、カラーCCDカメラ20を用いてタイ
ヤTのカラー画像を得るようにしたが、外観画像が白黒
の画像で十分な場合には、単色スリット光とモノクロの
CCDカメラとを使用してタイヤのTの濃淡画像を求め
るようにすればよい。なお、白黒の画像を撮影する場合
には、光源として白色レーザ等を用いる必要はない。ま
た、カラー画像を得る方法としては、光源としてR,
G,Bの単色レーザによるスリット光を所定の間隔を置
いて順次タイヤTに照射し、これをモノクロのCCDカ
メラで撮影するようにしてもよい。この場合、スリット
像としては、図3に示すように、上記時間間隔だけズレ
た3本のライン(モノクロ画像)A,B,Cが得られる
が、これらのラインからそれぞれR,G,Bの輝度を算
出すれば、カラーCCDカメラ20を用いることなく、
タイヤTのカラー画像を得ることができる。あるいは、
光源として単色(R)レーザとG,Bの単色LEDによ
る光を用い、カラーCCDカメラ20で撮影するように
してもよい。この場合、スリット像としては、図4に示
すように、単色レーザによるスリット像Pと上記スリッ
ト像に隣接した単色LEDによるラインQが得られる
が、上記スリット像PからタイヤTの座標を演算し、上
記スリット像PとラインQとからそれぞれR,G,Bの
輝度を算出すればタイヤTのカラー画像を得ることがで
きる。
被検体の検査対象面にスリット光を照射する投光手段と
上記スリット光の照射部を撮影するエリアカメラとを備
えた撮影手段と被検体とを相対的に移動させて上記被検
体を撮影し、この撮影されたエリアカメラの画素データ
から上記被検体の座標と輝度とを算出して上記被検体の
形状と濃淡(または、色彩)とを検出し、上記被検体の
形状及び外観を同時に検査するようにしたので、簡単な
構成で、タイヤTの形状及び外観を同時に、かつ、正確
に検査することができる。
形状検査装置の構成を示す模式図である。
る。
例を示す図である。
例を示す図である。
示す模式図である。
手段、4 回転角検出手段、10 投光手段、20 カ
ラーCCDカメラ、30 タイヤ良否判定装置、31
座標演算手段、32 形状画像構成手段、33 輝度演
算手段、34 外観画像構成手段、35 タイヤ情報記
憶手段、36 形状判定手段、37 外観判定手段、3
8 総合判定手段、T タイヤ、S スリット像。
Claims (5)
- 【請求項1】 被検体の検査対象面にスリット光を照射
する投光手段と上記スリット光の照射部を撮影するエリ
アカメラとを備えた撮影手段と被検体とを相対的に移動
させて上記被検体を撮影し、この撮影されたエリアカメ
ラの画素データから上記被検体の座標と輝度とを算出し
て上記被検体の形状と濃淡とを検出し、上記被検体の形
状及び外観を同時に検査するようにしたことを特徴とす
る被検体の外観・形状検査方法。 - 【請求項2】 白色のスリット光とカラーカメラとを用
いて、上記被検体の形状と色彩とを同時に検出するよう
にしたことを特徴とする請求項1に記載の被検体の外観
・形状検査方法。 - 【請求項3】 被検体の検査対象面にスリット光を照射
する投光手段と、上記スリット光の照射部を撮影するエ
リアカメラと、上記投光手段及び撮影手段と被検体とを
相対的に移動させる手段と、上記エリアカメラの画素デ
ータから上記被検体の座標を算出する手段とを備えると
ともに、上記エリアカメラの画素データから上記被検体
の輝度とを算出する手段と、上記算出された輝度に基づ
いて上記被検体の外観を検出する手段とを設けて、被検
体の形状と外観とを同時に検出するようにしたことを特
徴とする被検体の外観・形状検出装置。 - 【請求項4】 上記スリット光として白色光を用いると
ともに、上記撮影手段としてカラーカメラを用いたこと
を特徴とする請求項3に記載の被検体の外観・形状検出
装置。 - 【請求項5】 上記請求項3または請求項4に記載の被
検体の外観・形状検出装置と、被検体の外観・形状の基
準データを記憶する手段と、上記外観・形状検出装置で
得られた被検体の外観・形状のデータと上記基準データ
とを比較して、上記被検体の形状・外観の良否を判定す
る判定手段とを備えたことを特徴とする被検体の外観・
形状検査装置。
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WO (1) | WO2003071224A1 (ja) |
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