JP2005148010A

JP2005148010A - 被検体の形状及び明暗の検出方法とその装置

Info

Publication number: JP2005148010A
Application number: JP2003389594A
Authority: JP
Inventors: Toru Kitajima; 徹北島; Tomoyuki Kaneko; 智之金子
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2005-06-09
Also published as: WO2005050131A1

Abstract

【課題】表面に比較的大きな凹凸があった場合でも、被検体の形状と明暗とを精度よく検出する方法とその装置を提供する。
【解決手段】タイヤのサイドウォール部１の前面に設置されたラインレーザマーカー１１と、このラインレーザマーカー１１の左右に設置された上記第１及び第２の撮像手段１２Ａ，１２Ｂを移動させながら、タイヤのサイドウォール部１表面に垂直にレーザ光１１ｐを照射し、上記照射部からの反射光１１ｑ，１１ｒによる画像を上記第１及び第２の撮像手段１２Ａ，１２Ｂでそれぞれ撮影して、上記撮影された反射像を画像合成手段１３にて合成し、この合成された反射像である合成画像を画像処理装置１４にて画像処理して上記タイヤのサイドウォール部１の形状と明暗とを検出するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、タイヤやタイヤ構成部品などの被検体の形状と明暗とを検出する方法とその装置に関するものである。

従来、画像処理により被検体の形状を検出する方法として、被検体表面にスリット光を照射し、その反射像をカメラで撮影し、得られた画像データから上記被検体の形状や表面の凹凸状態を検出する光切断法が用いられている。上記光切断法は、例えば、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るもので、この外形形状を予め記憶してある判定対象画像と比較することにより、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とが可能となる。このとき、投光手段及び撮像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円心度を検出する（例えば、特許文献１参照）。
また、プラスチック成形品を移動させながらその表面に斜め方向からスリット光を照射してその反射像を順次撮影し、上記成形品の表面の凹凸やうねりの状態、あるいは、微妙な色の変化に対応する上記反射像の濃淡のデータを数値化して上記反射像の輝度曲線を求めた後、上記輝度曲線の平均輝度偏差を算出して上記成形品の表面状態の良否を判定する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−１３８６５４号公報特開２００３−１３９７１４号公報

しかしながら、上記光切断法は、表面の凹凸が滑らかな場合やその段差が小さい場合には有効であるが、被検体がタイヤサイドウォールに刻印されたタイヤ表示や模様などの標識などのように、凹凸の段差が比較的大きい場合には、図５（ａ）に示すように、ラインレーザマーカー５１からのレーザ光５１ｐが標識５２の凹凸の段差に隠れてしまうため、図５（ｂ）に示すように、カメラ５３で撮影され、画像処理装置５４で画像処理された上記標識５２の反射像５５には、画像データが欠落している部分（以下、死角という）Ｄが生じてしまい、上記標識５２の形状や明暗を正確に検出することができないといった問題点があった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、表面に比較的大きな凹凸があった場合でも、被検体の形状と明暗とを精度よく検出する方法とその装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、被検体を検出手段に対して相対移動させながら、上記被検体の検出対象面にスリット光を照射して上記スリット光による反射像を撮像手段にて撮影し、この撮影された反射像の画素データから上記被検体の形状と明暗とを検出する被検体の形状及び明暗の検出方法において、上記スリット光の照射部からの互いに異なる少なくとも２つの方向の反射像を合成して、上記被検体の形状と明暗とを検出するようにしたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の被検体の形状及び明暗の検出方法において、上記スリット光の照射部の画像を、互いに異なる少なくとも２つの方向から撮影し、上記撮影された画像データを合成することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の被検体の形状及び明暗の検出方法において、互いに異なる少なくとも２つの方向の反射光をミラーにて反射して上記撮像手段に導びき、これを合成するようにしたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の被検体の形状及び明暗の検出方法において、上記被検体をタイヤとしたことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の被検体の形状及び明暗の検出方法において、上記タイヤの側面の形状及び明暗を検出することを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の被検体の形状及び明暗の検出方法において、上記タイヤの側面の凹凸を検出することを特徴とする。

また、請求項７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撮像手段と、上記投光手段及び撮像手段と上記被検体とを相対的に移動させる手段と、上記撮像手段の画素データに基づいて上記被検体の形状と明暗とを検出する被検体の形状及び明暗の検出装置において、上記スリット光の照射部の画像を、互いに異なる２つの方向から撮影する撮像手段を備えるとともに、上記２つの撮像手段で撮影された上記照射部の画像を合成する手段を備え、上記合成された画像から上記被検体の形状と明暗とを検出するようにしたものである。

また、請求項８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撮像手段と、上記投光手段及び撮像手段と上記被検体とを相対的に移動させる手段と、上記撮像手段の画素データに基づいて上記被検体の形状と明暗とを検出する被検体の形状及び明暗の検出装置において、上記スリット光の照射部からの反射光を上記撮像手段の方向に反射する第１のミラーと、上記反射光を上記撮像手段とは異なる方向に反射する第２のミラーと、上記第１のミラーからの反射光を透過し、上記第２のミラーからの反射光を上記撮像手段の方向に反射するビームスプリッターとを備え、上記第１及び第２のミラーからの反射光を合成し、上記合成された画像から上記被検体の形状と明暗とを検出するようにしたものである。

本発明によれば、被検体の検出対象面にスリット光を照射して上記スリット光による反射像を撮像手段にて撮影し、この撮影された反射像の画素データから上記被検体の形状と明暗とを検出する際に、上記スリット光の照射部からの互いに異なる少なくとも２つの方向の反射像を合成して、上記被検体の形状と明暗とを検出するようにしたので、被検体表面に比較的大きな凹凸があった場合でも、被検体の形状と明暗とを精度よく検出することができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
最良の形態１．
図１は、本発明の最良の形態１に係わるタイヤサイド部の形状・明暗検出方法とタイヤサイド部の形状・明暗検出装置１０の概要を示す図で、同図において、１１は被検体であるタイヤのサイドウォール部１にレーザ光１１ｐを照射するラインレーザマーカー、１２Ａ，１２Ｂは上記レーザ光１１ｐの照射部である、タイヤのサイドウォール部１表面の稜線の画像（スリット像Ｓ）を撮影する第１及び第２の撮像手段、１３は上記第１及び第２の撮像手段１２Ａ，１２Ｂで撮影された上記レーザ光１１ｐによる反射像を合成する画像合成手段、１４は上記得られた合成画像の画素データを画像処理して上記反射像の明暗の変化点の差と明暗階調とを算出して上記タイヤのサイドウォール部１の形状と明暗とを検出する画像処理装置である。本例では、上記撮像手段１２Ａ，１２Ｂとして、ＣＣＤ／Ｃ−ＭＯＳイメージセンサカメラを用いているが、一般に普及しているＣＣＤカメラあるいはＣ−ＭＯＳＣ−ＭＯＳイメージセンサを用いてもよい。

次に、上記装置１０によるタイヤサイド部の形状・明暗検出方法について説明する。
まず、ラインレーザマーカー１１を検査対象であるタイヤのサイドウォール部１の前面に設置するとともに、その左右に上記第１及び第２の撮像手段１２Ａ，１２Ｂを設置し、ラインレーザマーカー１１からのレーザ光１１ｐを上記サイドウォール部１表面に垂直に照射しながら、上記ラインレーザマーカー１１と第１及び第２の撮像手段１２Ａ，１２Ｂとを移動させる。そして、上記第１及び第２の撮像手段１２Ａ，１２Ｂにより、上記サイドウォール部１の上記照射部からの左右の反射光１１ｑ，１１ｒによる画像（反射像）をそれぞれ撮影する。自動車用タイヤのサイドウォール部１には、タイヤ構造記号，断面幅，リム径呼び，偏平率などを表わす文字や数字から成るタイヤ表示や、模様などの標識２が刻印されている。この標識２は、上記サイドウォール部１の輪郭や凹凸よりも大きな段差を有しているため、例えば、図２に示すように、一方の撮像手段（ここでは、第２の撮像手段１２Ｂ）で撮影した反射像１５Ｂには、上記ラインレーザマーカー１１からのレーザ光１１ｐが標識５２の凹凸の段差に隠れてしまうために生じる死角Ｄができてしまうが、他方の撮像手段（第１の撮像手段１２Ａ）で撮影した反射像１５Ａには、上記死角がないので、これらの反射像１５Ａ，１５Ｂを画像合成手段１３にて合成し、この合成された反射像である合成画像１５Ｃを画像処理装置１４に送り、上記合成画像１５Ｃの画素データを画像処理して上記標識５２の画像の変化点と明暗階調とを算出して上記タイヤのサイドウォール部１の形状と明暗とを検出するようにすれば、大きな段差を有する標識５２が多数刻印されているタイヤのサイドウォール部１の形状と明暗とを容易にかつ正確に検出することができる。

このように、本最良の形態１によれば、タイヤのサイドウォール部１の前面に設置されたラインレーザマーカー１１と、このラインレーザマーカー１１の左右に設置された上記第１及び第２の撮像手段１２Ａ，１２Ｂを移動させながら、タイヤのサイドウォール部１表面に垂直にレーザ光１１ｐを照射し、上記照射部からの反射光１１ｑ，１１ｒによる画像を上記第１及び第２の撮像手段１２Ａ，１２Ｂでそれぞれ撮影して、上記撮影された反射像１５Ａ，１５Ｂを画像合成手段１３にて合成し、この合成された反射像である合成画像１５Ｃを画像処理装置１４にて画像処理して上記タイヤのサイドウォール部１の形状と明暗とを検出するようにしたので、大きな段差を有する標識５２が多数刻印されたタイヤのサイドウォール部１の形状と明暗とを容易にかつ正確に検出することができる。

なお、上記最良の形態１では、被検体が製品タイヤのサイドウォール部１である場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、製品タイヤのクラウン部のブロックパターン、ショルダー部のパターン、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、携帯電話，パソコン，テレビ，オーディオ，家電製品，自動車，オートバイ，自転車等の組付け品の欠陥、誤組付け、組付け隙間、加工品の加工形状，キズ，ワレ、部品の組付け形状、部品の組付け位置、異品の取付け、部品重なり、寸法検査など、形状や明暗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、第１の撮像手段１２Ｂで撮影した反射像１５Ｂに死角Ｄが生じ、第１の撮像手段１２Ａで撮影した反射像１５Ａには、死角がないものとしたが、第１及び第２の撮像手段１２Ａ，１２Ｂの設置位置や、標識２の形状等によっては、第１及び第２の撮像手段１２Ａ，１２Ｂの両方に死角が生じる場合も考えられる。しかし、この場合でも、上記第１及び第２の撮像手段１２Ａ，１２Ｂでは反射像の撮影位置が異なることから、２つの反射像１５Ａ，１５Ｂの死角の生じる箇所は異なるので、この場合でも、合成画像１５Ｃとしては死角の極めて少ない画像を得ることができる。

最良の形態２．
上記最良の形態１では、２つの撮像手段１２Ａ，１２Ｂを用いて照射部の反射像１５Ａ，１５Ｂを撮影して合成画像１５Ｃを作成したが、図３に示すように、タイヤのサイドウォール部１からの異なる方向の反射光１１ｑ，１１ｒをそれぞれミラー２１Ａ，２１Ｂにて反射してこれを撮像手段２２に導びき、これを合成するタイヤサイド部の形状・明暗検出装置２０を構成すれば、撮像手段が１つであっても合成画像を作成することができる。
具体的には、ラインレーザマーカー１１をタイヤのサイドウォール部１の前面に設置し、その左右に第１及び第２のミラー２１Ａ，２１Ｂを設置するとともに、上記ラインレーザマーカー１１からの反射像を撮影する撮像手段２２の前にビームスプリッター２３を設置する。上記ビームスプリッター２３は、例えば、図４（ａ），（ｂ）に示すように、薄膜２３ｍに入射した入射光２３ａの一部を反射し、残りを透過させるもので、周知のハーフミラーの場合には、反射光２３ｂと透過光２３ｃとの比率は１：１となる。
本例では、上記第１のミラー２１Ａを、一方の反射光１１ｑを反射した反射光２１ｑが上記ビームスプリッター２３を透過して撮像手段２２の方向に入射するような位置に配置し、上記第２のミラー２１Ｂを、他方の反射光１１ｒを反射した反射光２１ｒが上記ビームスプリッター２３で反射されて上記撮像手段２２の方向に入射するような位置に配置する。これにより、上記撮像手段２２には、上記第１のミラー２１Ａを介して反射光１１ｑが、上記第２のミラー２１Ｂを介して反射光１１ｒが入射されることになる。すなわち、上記撮像手段２２には、上記ビームスプリッター２３を介して、上記照射部からの互いに異なる方向の反射光１１ｑと反射光１１ｒとがともに入射されるので、上記撮像手段２２で撮影して得られたた画像データは、上記反射像１５Ａと反射像１５Ｂとを合成した合成射像１５Ｃと同等の画像データとなる。したがって、画像処理装置１４にて、上記画像データを画像処理して上記標識５２の画像の変化点と明暗階調とを算出して上記タイヤのサイドウォール部１の形状と明暗とを検出するようにすれば、画像合成手段１３を省略できるとともに、１つの撮像手段２２であっても、タイヤのサイドウォール部１の形状と明暗とを容易にかつ正確に検出することができる。

このように、本発明によれば、例えば、タイヤのサイドウォール部に刻印された文字などの様に、被検体表面に比較的大きな凹凸があった場合でも、被検体の形状と明暗とを精度よく検出することができるので、被検体の検査を正確に行うことができる。

本発明の最良の形態１に係わるタイヤサイド部の形状・明暗検出方法とその装置の概要を示す図である。タイヤサイド部の合成反射像を示す模式図である。本発明の最良の形態２に係わるタイヤサイド部の形状・明暗検出方法とその装置の概要を示す図である。ビームスプリッターの動作を示す図である。従来の被検体の形状・明暗検出方法とその装置の概要を示す図である。

符号の説明

１タイヤのサイドウォール部、２標識、
１０タイヤサイド部の形状・明暗検出装置、１１ラインレーザマーカー、
１１ｐレーザ光、１１ｑ，１１ｒ反射光、１２Ａ第１の撮像手段、
１２Ｂ第２の撮像手段、１３画像合成手段、１４画像処理装置。

Claims

被検体を検出手段に対して相対移動させながら、上記被検体の検出対象面にスリット光を照射して上記スリット光による反射像を撮像手段にて撮影し、この撮影された反射像の画素データから上記被検体の形状と明暗とを検出する被検体の形状及び明暗の検出方法において、上記スリット光の照射部からの互いに異なる少なくとも２つの方向の反射像を合成して、上記被検体の形状と明暗とを検出するようにしたことを特徴とする被検体の形状及び明暗の検出方法。
上記スリット光の照射部の画像を、互いに異なる少なくとも２つの方向から撮影し、上記撮影された画像データを合成することを特徴とする請求項１に記載の被検体の形状及び明暗の検出方法。
互いに異なる少なくとも２つの方向の反射光をミラーにて反射して上記撮像手段に導びき、これを合成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の被検体の形状及び明暗の検出方法。
上記被検体をタイヤとしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の被検体の形状及び明暗の検出方法。
上記タイヤの側面の形状及び明暗を検出することを特徴とする請求項４に記載の被検体の形状及び明暗の検出方法。
上記タイヤの側面の凹凸を検出することを特徴とする請求項５に記載の被検体の形状及び明暗の検出方法。
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撮像手段と、上記投光手段及び撮像手段と上記被検体とを相対的に移動させる手段と、上記撮像手段の画素データに基づいて上記被検体の形状と明暗とを検出する被検体の形状及び明暗の検出装置において、上記スリット光の照射部の画像を、互いに異なる２つの方向から撮影する撮像手段を備えるとともに、上記２つの撮像手段で撮影された上記照射部の画像を合成する手段を備えたことを特徴とする被検体の形状及び明暗の検出装置。
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撮像手段と、上記投光手段及び撮像手段と上記被検体とを相対的に移動させる手段と、上記撮像手段の画素データに基づいて上記被検体の形状と明暗とを検出する被検体の形状及び明暗の検出装置において、上記スリット光の照射部からの反射光を上記撮像手段の方向に反射する第１のミラーと、上記反射光を上記撮像手段とは異なる方向に反射する第２のミラーと、上記第１のミラーからの反射光を透過し、上記第２のミラーからの反射光を上記撮像手段の方向に反射するビームスプリッターとを備えたことを特徴とする被検体の形状及び明暗の検出装置。