JP2007179194A - タイヤ子午断面の数値化方法、タイヤ子午断面の数値化用コンピュータプログラム及びタイヤモデルの作成方法、並びにタイヤモデルの作成用コンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの子午断面に現れるタイヤの輪郭や内部構造物等を数値情報化する際の精度低下を抑制すること。
【解決手段】このタイヤ子午断面の数値化方法では、まず、タイヤの子午断面を表す子午断面画像を取得する（ステップＳ１０１）。そして、子午断面画像の輪郭を抽出することによって得られる輪郭画像を取得し（ステップＳ１０３）、また、子午断面画像における異なる構造同士の境界を明瞭にして、内部構造画像を取得する（ステップＳ１０４）。その後、取得した輪郭画像と内部構造画像とを重ね合わせてタイヤ断面画像を作成する（ステップＳ１０６）。そして、作成したタイヤ断面画像から、タイヤの子午断面の形状を数値で表現するための子午断面数値情報（座標値）を取得する（ステップＳ１０７）。
【選択図】 図２

Description

本発明は、タイヤの子午断面を数値情報で表現する際に、得られたタイヤの子午断面から数値情報を取得する技術に関する。

近年においては、ＦＥＭ（Finite Element Method：有限要素法）等の解析手法を用いたコンピュータシミュレーションによって、試作品を製造しなくともタイヤの性能を予測することができる手法が提案され、実用化されている。ＦＥＭ等の解析手法では、実際のタイヤを解析に適したモデル（解析モデル）にして解析を行う。タイヤは、回転軸に対して軸対称の構造物であるため、タイヤの子午断面形状に基づいて２次元の解析モデルを作成し、これを回転軸の周りに展開することにより、３次元の解析モデルを作成する手法が用いられる場合がある。

タイヤの子午断面形状に基づいて２次元の解析モデルを作成するにあたっては、タイヤの子午断面が現れているカットサンプルを用いて、タイヤの子午断面における輪郭の数値情報やカーカスやベルト等の内部構造物の数値情報を計測する手法がある。また、タイヤの子午断面が現れているカットサンプルから子午断面の画像を取得し、その画像からタイヤの子午断面における輪郭の数値情報やカーカスやベルト等の内部構造物の数値情報を計測する手法もある。

タイヤの子午断面形状の画像を取得する技術に関して、特許文献１には、ＣＴ（Computer Tomography）スキャナによって未加硫タイヤの断面を計測する装置が開示されている。特許文献１に開示されている技術を応用すれば、加硫したタイヤの子午断面形状の画像を取得することも可能である。

特開平８−８６６３５号公報

しかし、特許文献１に開示されている技術を応用して加硫したタイヤの子午断面形状の画像を取得し、この画像をそのまま用いてタイヤの子午断面における輪郭の数値情報やカーカスやベルト等の内部構造物の数値情報を計測する際には、次のような問題が発生する。すなわち、取得したタイヤの子午断面の画像では、外形形状を表す子午断面の輪郭や、カーカスやベルトといった内部構造物、及び内部構造物とゴムとの境界が不明瞭になる。その結果、タイヤの輪郭や内部構造物等といった、数値情報で表現する部分が不明瞭になるため、これらの部分を数値情報化する際の精度が低下するという問題がある。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タイヤの子午断面に現れるタイヤの輪郭や内部構造物等を数値情報化する際の精度低下を抑制できるタイヤ子午断面の数値化方法、タイヤ子午断面の数値化用コンピュータプログラム及びタイヤモデルの作成方法、並びにタイヤモデルの作成用コンピュータプログラム提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るタイヤ子午断面の数値化方法は、タイヤの子午断面を表す子午断面画像を取得する手順と、前記子午断面画像の輪郭を抽出することによって得られる輪郭画像を取得する手順と、前記子午断面画像における異なる構造同士の境界を明瞭にすることによって得られる内部構造画像を取得する手順と、前記輪郭画像と前記内部構造画像とを重ね合わせてタイヤ断面画像を取得する手順と、前記タイヤ断面画像から、前記タイヤの子午断面の形状を数値で表現するための子午断面数値情報を取得する手順と、を含むことを特徴とする。

このタイヤ子午断面の数値化方法では、タイヤの子午断面形状を数値情報で表現するにあたって、取得したタイヤの子午断面の画像に対して、タイヤの輪郭や内部構造等に応じた画像処理を施し、画像処理後の画像を重ね合わせて合成してタイヤ断面画像を得る。そして、得られたタイヤ断面画像を用いて、タイヤの子午断面形状を数値情報（座標）で表現する。これによって、タイヤの輪郭や内部構造物等が明瞭になるため、これらの部分を数値情報化する際の読み取りが容易になる。その結果、読み取り誤差が低減するので、タイヤの輪郭や内部構造物等を数値情報化する際の精度低下を抑制できる。

次の本発明に係るタイヤ子午断面の数値化方法は、前記タイヤ子午断面の数値化方法において、タイヤの子午断面を表す子午断面画像を取得する手順と、前記子午断面画像の輪郭を抽出することによって得られる輪郭画像を取得するとともに、前記輪郭画像を表現するための輪郭数値情報を取得する手順と、前記子午断面画像における異なる構造同士の境界を明瞭にすることによって得られる内部構造画像を取得するとともに、前記内部構造画像を表現するための内部構造数値情報を取得する手順と、を含み、取得した前記輪郭数値情報と前記構造数値情報とを、前記タイヤの子午断面の形状を数値で表現するための子午断面数値情報とすることを特徴とする。

このタイヤ子午断面の数値化方法では、タイヤの子午断面形状を数値情報で表現するにあたって、取得したタイヤの子午断面の画像に対して、タイヤの輪郭や内部構造等に応じた画像処理を施し、画像処理後の各画像から、タイヤの輪郭や内部構造物等の数値情報を取得し、タイヤの子午断面形状を数値情報で表現する。これによって、タイヤの輪郭や内部構造物等が明瞭になるため、これらの部分を数値情報化する際の読み取りが容易になる。その結果、読み取り誤差が低減するので、タイヤの輪郭や内部構造物等を数値情報化する際の精度低下を抑制できる。

次の本発明に係るタイヤ子午断面の数値化方法は、前記タイヤ子午断面の数値化方法において、前記輪郭画像は、前記子午断面画像を単色とする画像処理を施した後における単色子午断面画像の輪郭を抽出することを特徴とする。

このタイヤ子午断面の数値化方法は、前記タイヤ子午断面の数値化方法と同様の構成を備えるので、前記タイヤ子午断面の数値化方法と同様の作用、効果を奏する。さらに、このタイヤ子午断面の数値化方法では、子午断面画像を単色とする画像処理を施した後における単色子午断面画像の輪郭を抽出する。これによって、タイヤの子午断面における輪郭の抽出がより確実かつ容易になる。

次の本発明に係るタイヤ子午断面の数値化方法は、前記タイヤ子午断面の数値化方法において、抽出した前記子午断面画像の輪郭を着色することを特徴とする。

このタイヤ子午断面の数値化方法は、前記タイヤ子午断面の数値化方法と同様の構成を備えるので、前記タイヤ子午断面の数値化方法と同様の作用、効果を奏する。さらに、このタイヤ子午断面の数値化方法では、抽出した前記子午断面画像の輪郭を着色する。これによって、タイヤの子午断面における輪郭を明瞭に表現することができるので、前記輪郭を数値情報化する際の精度低下をより効果的に抑制できる。

次の本発明に係るタイヤ子午断面の数値化方法のように、前記タイヤ子午断面の数値化方法において、前記内部構造画像は、前記子午断面画像の補強材とゴムとの境界を明瞭にした補強材画像と、前記子午断面画像の異なるゴム同士の境界を明瞭にしたゴム画像とを含むようにすることが好ましい。

次の本発明に係るタイヤ子午断面の数値化方法は、前記タイヤ子午断面の数値化方法において、前記補強材画像及び前記ゴム画像は、前記子午断面画像のコントラストと明るさとを変更する画像処理を施して得ることを特徴とする。

このタイヤ子午断面の数値化方法は、前記タイヤ子午断面の数値化方法と同様の構成を備えるので、前記タイヤ子午断面の数値化方法と同様の作用、効果を奏する。さらに、このタイヤ子午断面の数値化方法では、子午断面画像のコントラストと明るさとを変更する画像処理を施して前記補強材画像及び前記ゴム画像を得る。これによって、補強材とゴムとの境界、異なるゴム同士の境界を明瞭にすることができるので、タイヤの子午断面における補強材や異なるゴムを、確実かつ容易に抽出できる。

ここで、次の本発明に係るタイヤ子午断面の数値化方法のように、前記補強材画像及び前記ゴム画像は、前記子午断面画像のコントラストと明るさとを変更した後の画像の色彩値を反転させてもよい。これによって、補強材とゴムとの境界、異なるゴム同士の境界をより明瞭にすることができる。

次の本発明に係るタイヤ子午断面の数値化方法は、前記タイヤ子午断面の数値化方法において、前記タイヤ断面画像は、重ね合わせるそれぞれの画像の透明度をそれまでよりも低下させてから、それぞれの画像を重ね合わせて得ることを特徴とする。

このタイヤ子午断面の数値化方法は、前記タイヤ子午断面の数値化方法と同様の構成を備えるので、前記タイヤ子午断面の数値化方法と同様の作用、効果を奏する。さらに、このタイヤ子午断面の数値化方法では、重ね合わせるそれぞれの画像の透明度をそれまでよりも低下させてから、それぞれの画像を重ね合わせることにより、タイヤ断面画像を得る。これによって、表面の画像とその背面の画像とが同時に観察できるようになるので、タイヤの子午断面における輪郭、補強材、あるいは異なるゴムを、確実かつ容易に抽出できる。

次の本発明に係るタイヤ子午断面の数値化方法は、前記タイヤ子午断面の数値化方法において、前記子午断面画像を取得した後に、前記子午断面画像の外形形状を、予め定めた所定の基準形状に合わせることを特徴とする。

このタイヤ子午断面の数値化方法は、前記タイヤ子午断面の数値化方法と同様の構成を備えるので、前記タイヤ子午断面の数値化方法と同様の作用、効果を奏する。さらに、このタイヤ子午断面の数値化方法では、子午断面画像を取得した後に、前記子午断面画像の外形形状を、予め定めた所定の基準形状に合わせる。これによって、成型品としてのタイヤの初期形状（空気充填前の形状）を精度よく再現できる。

ここで、次の本発明に係るタイヤ子午断面の数値化方法のように、前記子午断面画像の輪郭を抽出する前に、前記子午断面画像における外形形状を、予め定めた所定の基準形状に合わせることが好ましい。このようにすれば、輪郭画像と内部構造画像とを合成する際のずれを最小限に抑えることができる。

次の本発明に係るタイヤ子午断面の数値化用コンピュータプログラムは、前記タイヤ子午断面の数値化方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

このタイヤ子午断面の数値化用コンピュータプログラムによれば、前記タイヤ子午断面の数値化方法がコンピュータを利用して実現できる。

次の本発明に係るタイヤモデルの作成方法は、前記タイヤ子午断面の数値化方法によって取得した前記子午断面数値情報を用いて、前記タイヤの子午断面における解析モデルを作成することを特徴とする。

次の本発明に係るタイヤモデルの作成用コンピュータプログラムは、前記タイヤモデルの作成方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

このタイヤモデルの作成用コンピュータプログラムによれば、前記タイヤモデルの作成方法がコンピュータを利用して実現できる。

本発明に係るタイヤ子午断面の数値化方法、タイヤ子午断面の数値化用コンピュータプログラム及びタイヤモデルの作成方法、並びにタイヤモデルの作成用コンピュータプログラムでは、タイヤの子午断面に現れるタイヤの輪郭や内部構造物等を数値情報化する際の精度低下を抑制できる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

（実施形態１）
実施形態１は、次の点に特徴がある。すなわち、タイヤの子午断面の画像から子午断面の輪郭の画像を抽出し、また、前記タイヤの子午断面の画像から子午断面内における内部構造の画像を抽出する。そして、子午断面の輪郭の画像と子午断面内における内部構造の画像とを重ね合わせて合成して得られた画像から、前記タイヤの子午断面の形状を数値で表現するための子午断面数値情報を取得する。まず、この実施形態に係る解析装置の構成を説明する。

図１は、実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法及びタイヤモデルの作成方法を実行する際に用いる解析装置の構成を示す概念図である。この解析装置２０は、この実施形態に係るタイヤ子午断面の数値化方法を実現することができる。図１に示すように、この解析装置２０は、処理部２１と記憶部２５とで構成される。処理部２１は、画像処理部２２と、数値情報処理部２３と、解析モデル作成部２４とを含んで構成される。

処理部２１は、メモリ及びＣＰＵによって構成されている。また、記憶部２５は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。

この解析装置２０には、入力手段２８が接続されており、これによって、この実施形態に係るタイヤモデルの作成に必要な情報を処理部２１や記憶部２５へ入力する。ここで、入力手段２８には、キーボード、マウス等の入力デバイスを使用することができる。また、この解析装置２０には、タイヤの子午断面形状の画像を取得するための画像取得手段として、スキャナ２９が接続されている。なお、画像取得手段としては、ＣＴスキャナやＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置を用いてもよい。

さらに、この解析装置２０には、表示手段２７が接続されている。表示手段２７は、スキャナ２９によって取得したタイヤの子午断面形状の画像を表示したり、この実施形態に係るタイヤ子午断面の数値化方法及びタイヤモデルの作成方法に基づいて処理した前記画像を表示したりする。ここで、表示手段２７には、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶表示装置等を使用することができる。また、取得した画像は、必要に応じて設けられたプリンタに出力することもできる。

入力手段２８、スキャナ２９、表示手段２７、処理部２１は、解析装置２０が備える入出力インターフェース２６に接続されている。入力手段２８は、入出力インターフェース２６を介して処理部２１に情報を入力する。また、処理部２１は、入出力インターフェース２６を介してスキャナ２９から画像情報を取得し、また、表示手段２７に情報を表示する。

記憶部２５には、この実施例に係るタイヤ子午断面の数値化方法及びタイヤモデルの作成方法を含むコンピュータプログラムが格納されている。このコンピュータプログラムは、コンピュータシステムへすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、この実施形態に係るタイヤ子午断面の数値化方法及びタイヤモデルの作成方法を実現できるものであってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Operating System）や周辺機器などのハードウェアを含むものとする。

タイヤモデルを作成する際には、タイヤの子午断面形状の画像データや入力データ等に基づいて、処理部２１が前記プログラムを当該処理部２１に組み込まれたメモリに読み込んで演算する。その際に処理部２１は、記憶部２５へ演算途中の数値を適宜格納し、また記憶部２５へ格納した数値を取り出して演算を進める。なお、この処理部２１は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアによって、その機能を実現するものであってもよい。

また、処理部２１の機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりこの実施形態に係るタイヤ子午断面の数値化方法を実行してもよい。

ここで、記憶部２５は、処理部２１に内蔵されるものであっても、他の装置（例えばデータベースサーバ）内にあってもよい。後者の例としては、例えば、上記解析装置２０は、入力手段２８を備えた端末装置から通信により処理部２１や記憶部２５にアクセスするものであってもよい。次に、この実施例に係るタイヤ子午断面の数値化方法及びタイヤモデルの作成方法について説明する。次の説明では、適宜図１を参照されたい。

図２〜図４は、実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法及びタイヤモデルの作成方法の手順を示すフローチャートである。図５〜図１４は、実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法を説明するための説明図である。実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法及びタイヤモデルの作成方法を実行するにあたり、解析装置２０の処理部２１が備える画像処理部２２は、スキャナ２９からタイヤの子午断面形状の画像（以下子午断面画像）を取得する（ステップＳ１０１）。図５には、取得したタイヤの子午断面画像１を示してある。ここで、タイヤの子午断面とは、タイヤの回転軸（Ｙ軸）と平行、かつタイヤの回転軸（Ｙ軸）を通る平面でタイヤを切ったときの断面である。

子午断面画像１を取得するにあたっては、子午断面が表れるように切り出したタイヤのカットサンプルを用い、このカットサンプルの子午断面をスキャナ２９で読み取る。この実施形態に係るタイヤ子午断面の数値化方法では、取得した子午断面画像１をディジタルデータとして取り扱う。このため、子午断面画像１はディジタル画像となっている。図５に示すように、子午断面画像１には、カーカス２、ベルト３、ベルトカバー４等の内部構造物が表れている。

子午断面画像１を取得したら、画像処理部２２は、子午断面画像１の外形形状１Ｓを、予め定めた所定の基準形状１０に合わせる（ステップＳ１０２、図６参照）。これは次の理由による。すなわち、子午断面画像１を取得する際に用いるタイヤのカットサンプルは、成型品としての実際のタイヤとは異なり、タイヤのビード部や重力からは拘束されていない。このため、前記カットサンプルの断面形状は、成型品としてのタイヤの初期形状（空気充填前の形状）とは異なるので、前記カットサンプルの断面形状に基づいて解析に用いるタイヤモデルを作成すると、実際のタイヤの状態とは異なる状態となるおそれがあるからである。

この実施形態では、基準形状１０は、タイヤモールド（タイヤ成形用金型）の輪郭線としてある。これによって、子午断面画像１は、成型品としてのタイヤの初期形状（空気充填前の形状）を精度よく再現できる。このように、子午断面画像１の外形形状１Ｓを、予め定めた所定の基準形状１０に合わせることによって、後述する輪郭画像と内部構造画像とを合成するステップにおいては、両者のずれを最小限に抑えることができる。なお、子午断面画像１の外形形状１Ｓを、予め定めた所定の基準形状１０に合わせるにあたっては、子午断面画像１に上下反転処理、左右反転処理、回転処理、拡大縮小処理等を施すことが好ましい。このようにすれば、子午断面画像１の外形形状１Ｓを、基準形状１０に精度よく合わせることができる。

ここで、モデル化するタイヤが実際に存在する場合、基準形状１０は、レーザー計測やＣＴスキャナ、ＭＲＩ法等によって測定することができる。これによって、基準形状１０となるタイヤの外形形状自体は、実際の初期形状を正確に再現することができる。

また、基準形状１０としては、ＪＡＴＭＡ寸法測定空気圧の１％〜４０％の空気圧を付与したときにおけるタイヤの外形形状を用いてもよい。さらに正確に成型品としてのタイヤの初期形状を再現したい場合、ＪＡＴＭＡ寸法測定空気圧の５％〜３０％の空気圧を付与したときにおけるタイヤの外形形状を用いることが好ましい。

なお、ＪＡＴＭＡ寸法測定空気圧は乗用車用タイヤで１８０ｋＰａ、他のタイヤでは最高空気圧にして放置した後に使用空気圧にして測定するとある（ＪＡＴＭＡ‘０４Ｇ）。本来は、空気圧０としたいが、タイヤが自重で変形してしまい精度良い測定が困難であるため、形状を安定させるために実際には中空圧以下の空気圧を付与する。中空圧以下としたのは、空気圧が低いと自重による変形が大きく、空気圧が高すぎると逆に空気圧による変形が生じてしまい空気充填前の状態とみなせなくなるからである。

実際のタイヤからその外形形状を計測して基準形状１０のする場合、タイヤ特性を解析するときに用いるリムに計測対象のタイヤを組んでもよいが、ＰＣＩ工程で使用したリム幅のリムに組んでもよい。なお、タイヤのビード部とリムとの嵌合部の形状を安定させるために、一旦解析する空気圧以上に昇圧したのち、外形形状の計測時における空気圧まで減圧してから外形形状を測定するとよい。

子午断面画像１の外形形状１Ｓを基準形状１０に合わせたら（ステップＳ１０２）、画像処理部２２は、子午断面画像１からその輪郭を抽出することにより、輪郭画像を取得する（ステップＳ１０３）。ここで、図３、図７及び図８を用いて、輪郭画像を取得する手順を説明する。なお、以下においては、原則として、図５に示す子午断面画像１のＡで示す領域を抜き出して説明する。

輪郭画像を取得するにあたっては、子午断面画像１の輪郭（すなわちタイヤとタイヤ外との空間を仕切る境界）が明瞭になるようにする。この実施形態において、子午断面画像１の輪郭を明瞭にするために、画像処理部２２は、まず子午断面画像１（図５参照）が単色化となるような画像処理（単色化処理）を施し（ステップＳ２０１）、図７に示す、単色化した子午断面画像（以下単色子午断面画像）１ａを得る。

次に画像処理部２２は、単色子午断面画像１ａの輪郭を抽出する（ステップＳ２０２）。これは、例えば、エッジ抽出処理等によって実現できる。このようにして単色子午断面画像１ａの輪郭を抽出して、子午断面画像１の輪郭の画像（以下輪郭画像）１Ａを得る（図８参照）。このように、子午断面画像１を単色化処理することによって、単色子午断面画像１ａと背景との境界が明確になるので、単色子午断面画像１ａの輪郭をより確実に、精度よく抽出することができる。

単色子午断面画像１ａの輪郭を抽出したら（ステップＳ２０２）、画像処理部２２は、輪郭画像１Ａの輪郭Ｒを着色（例えば赤）する（ステップＳ２０３）。これによって、後述する画像の合成によって得られたタイヤ断面画像において、輪郭Ｒを明瞭に表現することができる。なお、輪郭Ｒは着色しなくてもよい。このようにして得られた輪郭画像１Ａは、画像処理部２２によって記憶部２５へ格納され、次の処理まで記憶部２５に保存される（ステップＳ２０４）。

上記手順によって輪郭画像が取得されたら（ステップＳ１０３）、画像処理部２２は、子午断面画像１の内部構造の画像（以下内部構造画像）を取得する（ステップＳ１０４）。内部構造画像は、子午断面画像１における異なる構造同士（例えば、カーカス２とゴム）の境界を明瞭にして、子午断面画像１における異なる構造から特定の構造の画像を抽出することによって得られる。次に、図４、図９〜図１１を用いて、内部構造画像を取得する手順を説明する。

タイヤの子午断面に現れる内部構造としては、カーカス２、ベルト３、ベルトカバー４、ゴム等がある。この実施形態において、内部構造画像は、補強材であるカーカス２及びベルト３とゴム及び他の補強材（例えばベルトカバー４）との境界を明瞭にした第１の補強材画像、補強材であるベルトカバー４とゴム及び他の補強材（例えばカーカス２やベルト３）との境界を明瞭にした第２の補強材画像、及び子午断面画像１内における異なるゴム同士の境界を明瞭にしたゴム画像を含む。

内部構造画像である第１の補強材画像１Ｂ（図９参照）を取得するにあたって、画像処理部２２は、子午断面画像１のコントラスト及び明るさを変更して（ステップＳ３０１）、補強材であるカーカス２及びベルト３とゴム及び他の補強材との境界を明瞭にする。より具体的には、子午断面画像１よりもコントラスト及び明るさを増す処理をする。これによって、カーカス２及びベルト３とゴム及び他の補強材との境界を明瞭にする。

次に、画像処理部２２は、コントラスト及び明るさを変更した後の子午断面画像１の色彩値を反転させる（ステップＳ３０２）。色彩値の反転は、例えば、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の並びを反転させる処理であって、例えば、一番青い部分と一番赤い部分とを入れ替える処理をする。上記コントラスト及び明るさの変更、色彩値の反転によって、カーカス２及びベルト３とゴム及び他の補強材（例えばベルトカバー４）との境界を明瞭にした第１の補強材画像１Ｂ（図９参照）を得る。得られた補強材画像１Ｂは、画像処理部２２によって記憶部２５へ格納され、次の処理まで記憶部２５に保存される（ステップＳ３０３）。

内部構造画像である第２の補強材画像１Ｃ（図１０参照）を取得するにあたっても、第１の補強材画像１Ｂ（図９参照）を取得する場合と同様の手順をとる。すなわち、画像処理部２２は、子午断面画像１のコントラスト及び明るさを変更して（ステップＳ３０１）、補強材であるベルトカバー４とゴム及び他の補強材との境界を明瞭にする。より具体的には、子午断面画像１よりもコントラスト及び明るさを増す処理をする。これによってベルトカバー４とゴム及び他の補強材との境界を明瞭にする。なお、コントラストは、第１の補強材画像１Ｂを取得する際に調整したコントラストの値よりも大きくする。ベルトカバー４は抽出しにくいが、これによって、ベルトカバー４を明瞭にして抽出しやすくすることができる。

次に、画像処理部２２は、コントラスト及び明るさを変更した後の子午断面画像１の色彩値を反転させる（ステップＳ３０２）。上記コントラスト及び明るさの変更、色彩値の反転によって、ベルトカバー４とゴム及び他の補強材（例えばカーカス２）との境界を明瞭にした第２の補強材画像１Ｃ（図１０参照）を得る。得られた補強材画像１Ｃは、画像処理部２２によって記憶部２５へ格納され、次の処理まで記憶部２５に保存される（ステップＳ３０３）。

子午断面画像１内における異なるゴム同士の境界を明瞭にしたゴム画像（図１１参照）１Ｄを取得するにあたっても、第１及び第２の補強材画像１Ｂ、１Ｃを取得する場合と同様の手順をとる。すなわち、画像処理部２２は、子午断面画像１のコントラスト及び明るさを変更して（ステップＳ３０１）、子午断面画像１内における異なるゴム同士の境界を明瞭にする。図１１に示すゴム画像１Ｄでは、キャップトレッドゴム５とアンダトレッドゴム６との境界（以下ゴム境界）Ｂを明瞭にする。より具体的には、子午断面画像１よりもコントラスト及び明るさを増す処理をする。これによって、ゴム境界Ｂを明瞭にする。

次に、画像処理部２２は、コントラスト及び明るさを変更した後の子午断面画像１の色彩値を反転させる（ステップＳ３０２）。上記コントラスト及び明るさの変更、色彩値の反転によって、ゴム境界Ｂを明瞭にしたゴム画像１Ｄ（図１０参照）を得る。得られたゴム画像１Ｄは、画像処理部２２によって記憶部２５へ格納され、次の処理まで記憶部２５に保存される（ステップＳ３０３）。

上記処理によって輪郭画像１Ａ及び内部構造画像（第１の補強材画像１Ｂ、第２の補強材画像１Ｃ、ゴム画像１Ｄ）を取得したら、画像処理部２２は、これらの画像の透明度を、それまでよりも低下させる（ステップＳ１０５）。これは、取得した輪郭画像１Ａ、第１の補強材画像１Ｂ、第２の補強材画像１Ｃ、ゴム画像１Ｄを重ね合わせて、タイヤ断面画像１Ｉ（図１２参照）に合成する際に、表面側の画像によってその背面の画像が隠されないようにするためである。このため、重ね合わせる各画像の透明度を低下させて、表面の画像とその背面の画像とが同時に観察できるようにする。なお、重ね合わせる各画像は、画線部の背景のみの透明度をそれまでよりも低下させるようにしてもよい。このようにすれば、画線部の透明度が低下しないので、画線部がより鮮明に観察できるので好ましい。

次に、画像処理部２２は、透明度を低下させた後の輪郭画像１Ａ、第１の補強材画像１Ｂ、第２の補強材画像１Ｃ、ゴム画像１Ｄを重ね合わせて合成し（ステップＳ１０６）、図１２に示すタイヤ断面画像１Ｉを作成する。このタイヤ断面画像１Ｉは、輪郭Ｒ、カーカス２、ベルト３、ベルトカバー４、キャップトレッドゴム５、アンダトレッドゴム６及びゴム境界Ｂが明瞭になっている。

なお、輪郭画像１Ａ、第１の補強材画像１Ｂ等を重ね合わせて合成して得られたタイヤ断面画像１Ｉの外形形状を、予め定めた所定の基準形状１０（図６参照）に合わせてもよい。タイヤ断面画像１Ｉの外形形状を、予め定めた所定の基準形状１０に合わせるにあたっては、タイヤ断面画像１Ｉに上下反転処理、左右反転処理、回転処理、拡大縮小処理等を施すことが好ましい。このようにすれば、タイヤ断面画像１Ｉの外形形状を、基準形状１０に精度よく合わせることができる。

タイヤ断面画像１Ｉが得られたら、解析装置２０の数値情報処理部２３は、タイヤ断面画像１Ｉの輪郭や内部構造物（カーカス２やベルト３等）あるいはゴムの座標（タイヤ断面座標）Ｐｎ（Ｙｎ、Ｚｎ）を取得し（ステップＳ１０７、図１３参照）、記憶部２５に保存する。このタイヤ断面座標Ｐｎが、子午断面画像１を取得したタイヤの子午断面の形状を表現する、子午断面数値情報となる。数値情報処理部２３は、例えばソフトウェアで構成されるディジタイザを用いることができる。また、マウス等の指示手段を用いて、表示手段２７に表示されたタイヤ断面画像１Ｉにおける所定位置を指示し、数値情報処理部２３が指示された所定位置の座標を決定するようにしてもよい。

解析装置２０の解析モデル作成部２４は、得られたタイヤ断面座標Ｐｎを用いて、図１４に示すタイヤの子午断面におけるモデル（子午断面モデル）１Ｍを作成する（ステップＳ１０８）。図１４に示す子午断面モデル１Ｍは、タイヤ断面画像１Ｉを有限個の微小要素Ｅ_n-1、Ｅ_n、Ｅ_n+1等に分割することによって得られる、２次元の解析モデルである。子午断面モデル１Ｍを、回転軸（Ｙ軸）の周りに３６０度展開することによって、３次元のタイヤモデルを得ることができる。ここで、タイヤ断面座標Ｐｎは、微小要素Ｅ_n-1、Ｅ_n、Ｅ_n+1等の節点を決定するときの基準として用いられる。なお、微小要素内に異なるゴムが存在したり、微小要素内に異なる補強材が存在したりすることもある。

以上、実施形態１では、タイヤの子午断面形状を数値情報で表現するにあたって、取得したタイヤの子午断面の画像に対して、タイヤの輪郭や内部構造等に応じた画像処理を施し、画像処理後の画像を重ね合わせて合成してタイヤ断面画像を得る。そして、得られたタイヤ断面画像を用いて、タイヤの子午断面形状を数値情報（座標）で表現する。これによって、タイヤの輪郭や内部構造物等といった、数値情報で表現する部分が明瞭になるため、これらの部分を数値情報化する際の読み取りが容易になる。その結果、読み取り誤差が低減するので、数値情報で表現する部分を数値情報化する際の精度低下を抑制できる。

また、目視と手作業による数値情報の読み取りにおいては、数値情報に対する個人差を低減できる。この場合には、読み取った数値情報の修正頻度が少なくなるため、タイヤの子午断面形状を数値情報で表現する際の作業時間が短縮できる。さらに、目視と手作業による数値情報の読み取りにおいて、数値情報で表現する部分の対象位置を特定するための試行回数を少なくすることができるので、作業の労力を低減することができる。

また、タイヤの子午断面形状を表現するための情報は、画像データ及びこの画像データから取得した数値情報であるため、これを電子情報として記録媒体に保存すれば、タイヤのカットサンプルを保管する場合と比較して、格段に収納スペースが少なくて済む。なお、実施形態１で開示した構成は、以下の実施形態においても適宜適用することができる。また、実施形態１で開示した構成を備える発明は、少なくとも実施形態１と同様の作用、効果を奏する。

（実施形態２）
実施形態２は、実施形態１と同様であるが、次の点が異なる。すなわち、子午断面画像から抽出した輪郭画像から、当該輪郭画像を表現するための輪郭数値情報を取得し、また、子午断面画像から抽出した内部構造画像から、当該内部構造画像を表現するための内部構造数値情報を取得する。そして、両者をタイヤの子午断面の形状を表現するための子午断面数値情報とする。次の説明においては、実施形態１と同様の構成については説明を省略する。

図１５は、実施形態２に係るタイヤ子午断面の数値化方法及びタイヤモデルの作成方法の手順を示すフローチャートである。図１６〜図１９は、実施形態２に係るタイヤ子午断面の数値化方法を説明するための説明図である。実施形態２に係るタイヤ子午断面の数値化方法は、実施形態１で説明した解析装置２０（図１参照）によって実現できる。

実施形態２に係るタイヤ子午断面の数値化方法及びタイヤモデルの作成方法を実行するにあたり、解析装置２０の処理部２１が備える画像処理部２２は、スキャナ２９からタイヤの子午断面画像１（図２参照）を取得する（ステップＳ４０１）。そして、画像処理部２２は、子午断面画像１の外形形状１Ｓを、予め定めた所定の基準形状１０に合わせる（ステップＳ４０２、図６参照）。次に、画像処理部２２は、子午断面画像１からその輪郭を抽出することにより、輪郭画像１Ａａ（図１６参照）を取得する（ステップＳ４０３）。

次に、解析装置２０の数値情報処理部２３は、輪郭画像１Ａａの輪郭Ｒの座標（タイヤ断面輪郭座標）Ｐｎ＿Ａ（Ｙｎ、Ｚｎ）を取得し（ステップＳ４０４、図１６参照）、記憶部２５に保存する。ここで、輪郭画像１Ａａを表現するための輪郭数値情報は、タイヤ断面輪郭座標Ｐｎ＿Ａとなる。このタイヤ断面輪郭座標Ｐｎ＿Ａが、子午断面画像１を取得したタイヤの子午断面の輪郭を表現する。

上記手順によって、輪郭画像１Ａａを表現するための輪郭数値情報が取得されたら（ステップＳ４０４）、画像処理部２２は、内部構造画像を取得する（ステップＳ４０５）。この実施形態では、第１の補強材画像１Ｂａ（図１７）、第２の補強材画像１Ｃａ（図１８）、ゴム画像１Ｄａ（図１９）が、内部構造画像となる。

数値情報処理部２３は、第１の補強材画像１Ｂａの座標（第１の補強材座標）Ｐｎ＿Ｂ（Ｙｎ、Ｚｎ）、第２の補強材画像１Ｃａの座標（第２の補強材座標）Ｐｎ＿Ｃ（Ｙｎ、Ｚｎ）、ゴム画像１Ｄａの座標（ゴム座標）Ｐｎ＿Ｄ（Ｙｎ、Ｚｎ）を取得し（ステップＳ４０６、図１７〜図１９参照）、記憶部２５に保存する。ここで、内部構造画像を表現するための内部構造数値情報は、第１の補強材座標Ｐｎ＿Ｂ、第２の補強材座標Ｐｎ＿Ｃ、ゴム座標Ｐｎ＿Ｄとなる。これらが、子午断面画像１を取得したタイヤの子午断面の構造を表現する。

上記手順によって、内部構造画像を表現するための内部構造数値情報が取得されたら（ステップＳ４０６）、数値情報処理部２３は、取得した輪郭数値情報及び内部構造数値情報を、子午断面画像１を取得したタイヤの子午断面数値情報とする（ステップＳ４０７）。解析装置２０の解析モデル作成部２４は、得られたタイヤの子午断面数値情報（タイヤ断面輪郭座標Ｐｎ＿Ａや第１の補強材座標Ｐｎ＿Ｂ等）を用いて、図１４に示すタイヤの子午断面におけるモデル（子午断面モデル）１Ｍを作成する（ステップＳ４０８）。

以上、実施形態２では、タイヤの子午断面形状を数値情報で表現するにあたって、取得したタイヤの子午断面の画像に対して、タイヤの輪郭や内部構造等に応じた画像処理を施し、画像処理後の各画像から、タイヤの輪郭や内部構造物等の数値情報を取得し、タイヤの子午断面形状を数値情報（座標）で表現する。これによって、画像を合成する手順が不要になるため、タイヤモデルを作成する際の手順を簡略化できる。また、タイヤの子午断面形状を表現するための情報は、画像データ及びこの画像データから取得した数値情報であるため、これを電子情報として記録媒体に保存すれば、タイヤのカットサンプルを保管する場合と比較して、格段に収納スペースが少なくて済む。なお、実施形態２で開示した構成を備える発明は、少なくとも実施形態２と同様の作用、効果を奏する。

以上のように、本発明に係るタイヤ子午断面の数値化方法、タイヤ子午断面の数値化用コンピュータプログラム及びタイヤモデルの作成方法、並びにタイヤモデルの作成用コンピュータプログラムは、タイヤの子午断面を数値化することに有用であり、特に、タイヤの子午断面に現れるタイヤの輪郭や内部構造物等を数値情報化する際の精度低下を抑制することに適している。

実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法及びタイヤモデルの作成方法を実行する際に用いる解析装置の構成を示す概念図である。 実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法及びタイヤモデルの作成方法の手順を示すフローチャートである。 実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法及びタイヤモデルの作成方法の手順を示すフローチャートである。 実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法及びタイヤモデルの作成方法の手順を示すフローチャートである。 実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法を説明するための説明図である。 実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法を説明するための説明図である。 実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法を説明するための説明図である。 実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法を説明するための説明図である。 実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法を説明するための説明図である。 実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法を説明するための説明図である。 実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法を説明するための説明図である。 実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法を説明するための説明図である。 実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法を説明するための説明図である。 実施形態１に係るタイヤ子午断面の数値化方法を説明するための説明図である。 実施形態２に係るタイヤ子午断面の数値化方法及びタイヤモデルの作成方法の手順を示すフローチャートである。 実施形態２に係るタイヤ子午断面の数値化方法を説明するための説明図である。 実施形態２に係るタイヤ子午断面の数値化方法を説明するための説明図である。 実施形態２に係るタイヤ子午断面の数値化方法を説明するための説明図である。 実施形態２に係るタイヤ子午断面の数値化方法を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 子午断面画像
１ａ 単色子午断面画像
１Ａ、１Ａａ 輪郭画像
１Ｂ、１Ｂａ 第１の補強材画像
１Ｃ、１Ｃａ 第２の補強材画像
１Ｄ、１Ｄａ ゴム画像
１Ｉ タイヤ断面画像
１Ｍ 子午断面モデル
１Ｓ 外形形状
２ カーカス
３ ベルト
４ ベルトカバー
５ キャップトレッドゴム
６ アンダトレッドゴム
１０ 基準形状
２０ 解析装置
２１ 処理部
２２ 画像処理部
２３ 数値情報処理部
２４ 解析モデル作成部
２９ スキャナ
Ｂ ゴム境界
Ｐｎ タイヤ断面座標
Ｐｎ＿Ａ タイヤ断面輪郭座標
Ｐｎ＿Ｂ 補強材座標
Ｐｎ＿Ｃ 補強材座標
Ｐｎ＿Ｄ ゴム座標
Ｒ 輪郭

Claims (13)

1. タイヤの子午断面を表す子午断面画像を取得する手順と、
   前記子午断面画像の輪郭を抽出することによって得られる輪郭画像を取得する手順と、
   前記子午断面画像における異なる構造同士の境界を明瞭にすることによって得られる内部構造画像を取得する手順と、
   前記輪郭画像と前記内部構造画像とを重ね合わせてタイヤ断面画像を取得する手順と、
   前記タイヤ断面画像から、前記タイヤの子午断面の形状を数値で表現するための子午断面数値情報を取得する手順と、
   を含むことを特徴とするタイヤ子午断面の数値化方法。
2. タイヤの子午断面を表す子午断面画像を取得する手順と、
   前記子午断面画像の輪郭を抽出することによって得られる輪郭画像を取得するとともに、前記輪郭画像を表現するための輪郭数値情報を取得する手順と、
   前記子午断面画像における異なる構造同士の境界を明瞭にすることによって得られる内部構造画像を取得するとともに、前記内部構造画像を表現するための内部構造数値情報を取得する手順と、
   を含み、取得した前記輪郭数値情報と前記構造数値情報とを、前記タイヤの子午断面の形状を数値で表現するための子午断面数値情報とすることを特徴とするタイヤ子午断面の数値化方法。
3. 前記輪郭画像は、前記子午断面画像を単色とする画像処理を施した後における単色子午断面画像の輪郭を抽出することを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ子午断面の数値化方法。
4. 抽出した前記子午断面画像の輪郭を着色することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ子午断面の数値化方法。
5. 前記内部構造画像は、前記子午断面画像の補強材とゴムとの境界を明瞭にした補強材画像と、前記子午断面画像の異なるゴム同士の境界を明瞭にしたゴム画像とを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のタイヤ子午断面の数値化方法。
6. 前記補強材画像及び前記ゴム画像は、前記子午断面画像のコントラストと明るさとを変更する画像処理を施して得ることを特徴とする請求項５に記載のタイヤ子午断面の数値化方法。
7. 前記補強材画像及び前記ゴム画像は、前記子午断面画像のコントラストと明るさとを変更した後の画像の色彩値を反転させて得ることを特徴とする請求項６に記載のタイヤ子午断面の数値化方法。
8. 前記タイヤ断面画像は、重ね合わせるそれぞれの画像の透明度をそれまでよりも低下させてから、それぞれの画像を重ね合わせて得ることを特徴とする請求項１、３〜６のいずれか１項に記載のタイヤ子午断面の数値化方法。
9. 前記子午断面画像を取得した後に、前記子午断面画像の外形形状を、予め定めた所定の基準形状に合わせることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のタイヤ子午断面の数値化方法。
10. 前記子午断面画像の輪郭を抽出する前に、前記子午断面画像における外形形状を、予め定めた所定の基準形状に合わせることを特徴とする請求項９に記載のタイヤ子午断面の数値化方法。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のタイヤ子午断面の数値化方法をコンピュータに実行させることを特徴とするタイヤ子午断面の数値化用コンピュータプログラム。
12. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のタイヤ子午断面の数値化方法によって取得した前記子午断面数値情報を用いて、前記タイヤの子午断面における解析モデルを作成することを特徴とするタイヤモデルの作成方法。
13. 請求項１２に記載のタイヤモデルの作成方法をコンピュータに実行させることを特徴とするタイヤモデルの作成用コンピュータプログラム。

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