JP2012154910A - Measuring device for measuring cross-sectional shape of tire tread surface and depth of tread groove - Google Patents
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Description
本発明はタイヤのトレッド面の断面形状とトレッド溝の深さを計測する測定装置に関し、詳しくはトレッド面の断面形状とトレッド溝の深さを非接触で容易に測定できるタイヤトレッド面断面形状ならびにトレッド溝深さ測定装置に関する。The present invention relates to a measuring device for measuring a cross-sectional shape of a tread surface of a tire and a depth of a tread groove, and more specifically, a cross-sectional shape of a tire tread surface that can easily measure the cross-sectional shape of the tread surface and the depth of the tread groove without contact, and The present invention relates to a tread groove depth measuring device.
一般にタイヤトレッド面の溝は比較的溝幅が狭く深いため、深度ゲージ等による物理的な接触方式が多く採られている。これは溝形状が一様でなくうねりを伴ったパターンなど多様であり、数mmから10数mmの高低差を十分な精度で計測するには一番確実かつ簡便な方式であることに起因する。ただ、接触方式はプローブの挿入角度や溝底部の接触点の状態、ゲージの読み取り誤差などの要因により測定誤差を生じやすく、さらにゴムなどの弾性体では接触による変形誤差を生じる可能性も高い。また通常は一度に1点しか測定できないため、数多くの計測点を効率よく計測するには時間と工数を要する。さらにトレッド面の断面形状を計測することは深度ゲージでは不可能である。Generally, since the groove on the tire tread surface is relatively narrow and deep, a physical contact method using a depth gauge or the like is often employed. This is because the groove shape is not uniform and there are various patterns such as waviness, and this is because it is the most reliable and simple method for measuring a height difference of several mm to several tens of mm with sufficient accuracy. . However, the contact method is likely to cause measurement errors due to factors such as the probe insertion angle, the contact point at the bottom of the groove, and gauge reading errors. Further, an elastic body such as rubber is likely to cause deformation errors due to contact. In addition, since usually only one point can be measured at a time, it takes time and man-hours to efficiently measure a large number of measurement points. Furthermore, it is impossible to measure the cross-sectional shape of the tread surface with a depth gauge.
また、従来知られている非接触方式による測定装置は、トレッド溝に限らずトレッド断面形状の計測は可能であるが大型の装置であり専用の設置場所を必要とした。そのためタイヤを車両に装着した状態で計測することが難しいか、可能であっても車両を測定装置の設置場所に移動させるなど準備作業が必要で簡単に計測を行うことが困難であった。In addition, the conventionally known non-contact type measuring device is not limited to the tread groove, but can measure the cross-sectional shape of the tread, but is a large device and requires a dedicated installation place. Therefore, it is difficult to measure with the tire mounted on the vehicle, or even if possible, it is difficult to perform measurement easily because preparation work such as moving the vehicle to the installation location of the measuring device is necessary.
本発明は、タイヤのトレッド面の断面形状とトレッド溝の深さを、作業者の経験や操作方法あるいはタイヤの状態によらず測定精度が高く、なおかつ比較的容易に計測できることを目的としている。An object of the present invention is to measure the cross-sectional shape of a tread surface of a tire and the depth of a tread groove with high measurement accuracy and relatively easily regardless of the operator's experience, operation method, or tire state.
請求項1記載の発明は、タイヤトレッド面の断面形状を計測する装置であり、タイヤトレッド面の幅方向にガイド機構を近接並置させることにより、ガイド機構の軸線を計測基線として計測基線に沿って移動する光源装置とデジタルカメラ、ならびに光源装置とデジタルカメラを移動させる制御装置を備えている事を特徴とするタイヤトレッド断面形状とトレッド溝の深さ測定装置である。The invention according to
請求項2記載の発明は、請求項1の制御装置を介して光源装置とデジタルカメラを計測基線に沿って移動させながら反射輝点の撮影を行い、撮影された画像データと光源装置ならびにデジタルカメラの位置情報とを関連させて一群の解析データとして蓄積し、蓄積された解析データからタイヤトレッド面の形状を図式表示できる情報に変換するとともに、トレッド溝の深さを測定する処理を備えていることを特徴とするタイヤトレッド断面形状とトレッド溝の深さ測定方法である。According to a second aspect of the present invention, a reflected bright spot is photographed while moving the light source device and the digital camera along the measurement baseline via the control device of the first aspect, and the photographed image data, the light source device, and the digital camera are photographed. And a process for measuring the depth of the tread groove while converting the accumulated analysis data into information that can be graphically displayed as a shape and displaying the shape of the tire tread surface. A tire tread cross-sectional shape and a tread groove depth measuring method.
この発明によれば、タイヤトレッド面の断面形状を計測しトレッド溝の深さを測定する際、ガイド機構をその軸線がタイヤトレッド面の幅方向と略並行になるように近接させて、光源装置とデジタルカメラとを物理的に特定の位置関係に保ちながら光源装置をガイド機構に沿って移動させ、一定量を移動する毎に反射輝点を撮影する。この一定の移動量は要求される測定分解能によってきまり、例えば0.1mmの要求測定分解能であれば移動量が0.1mmにつき少なくとも1枚以上の撮影をおこなう。According to the present invention, when measuring the cross-sectional shape of the tire tread surface and measuring the depth of the tread groove, the guide mechanism is brought close to the axis of the tire tread surface so as to be substantially parallel to the width direction of the tire tread surface. The light source device is moved along the guide mechanism while physically maintaining a specific positional relationship between the digital camera and the digital camera, and a reflected bright spot is photographed every time a certain amount is moved. This fixed amount of movement is determined by the required measurement resolution. For example, if the required measurement resolution is 0.1 mm, at least one image is taken for each movement amount of 0.1 mm.
光源装置とデジタルカメラはともにガイド機構に沿って移動するため、光源装置とデジタルカメラはガイド機構を介してタイヤトレッド面との対向面間を一定に保ちながら移動することになり、移動軸を基準としてトレッド面上の反射輝点と撮影された画像データ上の反射輝点像との間には光源装置とデジタルカメラの位置を変数とする一定の関係式が成立する。Since both the light source device and the digital camera move along the guide mechanism, the light source device and the digital camera move through the guide mechanism while maintaining a constant distance between the opposed surfaces of the tire tread surface and the movement axis as a reference. As a result, a certain relational expression is established between the reflected bright spot on the tread surface and the reflected bright spot image on the captured image data, with the positions of the light source device and the digital camera as variables.
反射輝点を撮影したときの光源装置とデジタルカメラの位置情報は測定開始点からの移動量から特定でき、撮影した画像データと各装置の位置情報を一群とする計測データとして出力する。The position information of the light source device and the digital camera when the reflected bright spot is photographed can be specified from the amount of movement from the measurement start point, and the photographed image data and the position information of each device are output as measurement data as a group.
出力された計測データより、画像データ上のデジタルカメラの光軸中心を原点とした反射輝点の座標データ、光源装置とデジタルカメラの物理的位置関係ならびに光源装置の撮影時の位置情報から、前述の移動軸を基準とする反射輝点を発生したタイヤトレッド面の座標に変換する。From the output measurement data, from the coordinate data of the reflected bright spot with the origin of the optical axis center of the digital camera on the image data, the physical positional relationship between the light source device and the digital camera, and the positional information at the time of shooting of the light source device, Are converted into coordinates of the tire tread surface on which the reflected bright spot is generated with reference to the movement axis.
変換された計測データは、基準軸を横座標軸としたトレッド面の断面形状を十分な密度でサンプル抽出した実寸値であり、その計測データの座標値を計測制御装置に接続した表示モニターにプロットしてトレッド面の断面形状を図示し、計測データのうちトレッド溝の頂部と底部のデータを用いて演算することでトレッド溝の深さを算出する。The converted measurement data is the actual size value obtained by sampling the cross-sectional shape of the tread surface with sufficient density, with the reference axis as the abscissa axis, and the coordinate value of the measurement data is plotted on the display monitor connected to the measurement controller. Then, the cross-sectional shape of the tread surface is illustrated, and the tread groove depth is calculated by calculating using the data of the top and bottom of the tread groove in the measurement data.
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。図−1は、請求項1にあるガイド機構11と光源装置12とデジタルカメラ13と駆動サーボモーター14とラックギア送り装置Gと移動架台15と移動架台台座Tにより構成される移動機構の構成を示す。図−1(a)においてガイド機構11は、ガイド支持棒11aとガイドレール11bの両端をバックパネル11cにより固定された構造で構成されている。レーザーダイオードを用いた光源装置12とデジタルカメラ13は照射光の中心を通る照射光軸とデジタルカメラ13の焦点を通り撮像面に垂直な撮影光軸が同一平面上になるよう移動架台15に固定されている。移動架台15は移動架台台座Tを介してガイドレール11bに接続されており、同じく移動架台15に架装された駆動サーボモーター14とラックギア送り装置Gにより移動機構を構成する。本実施例では1つの移動架台15に光源装置12ならびにデジタルカメラ13を固定することで移動機構を共用しているが、光源装置12とデジタルカメラ13にそれぞれ移動機構を設けて作用させることもできる。移動架台15は計測エリアWの両端にある計測エリア検出センサー16により決まる計測エリアWの一端から他端まで駆動サーボモーター14により位置決めをしながら移動する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a moving mechanism constituted by the guide mechanism 11, the
本実施形態では移動架台15がガイドレール11bに沿って移動するが、移動架台15に固定された光源装置12とデジタルカメラ13の物理的な位置関係は、移動架台15がガイドレール11bのどの位置にあっても変化しないため、撮影した反射輝点はすべての画像データにおいて撮影光軸を中心にしてガイド機構11の軸線を水平軸とする垂直方向にのみ移動した位置に写ることになる。In the present embodiment, the
図−2は、光源装置12とデジタルカメラ13と駆動サーボモーター14を制御する計測制御装置21の機能ブロックを示す。光源装置12の点滅制御、デジタルカメラ13の画像撮影と撮影した画像データの出力要求制御、駆動サーボモーター14を介して特定の位置に移動架台15を移動させる移動制御、撮影した画像データから断面形状を測定してトレッド溝の深さを計測する処理を行う。FIG. 2 shows functional blocks of the
図−3は、請求項2にある計測制御装置21で実行する処理手順を示す。以下この手順に従って動作詳細を示す。計測制御装置21に対してキーボード入力213に接続されたキーボードから処理の開始指令を入力すると処理が起動される。最初の移動指令S1において計測制御装置21はモーター制御出力216から駆動サーボモーター14に移動指令を出して移動架台15を計測開始位置である計測エリアWの一方端まで移動させる。計測制御装置21は移動位置確認処理S2において計測エリア検出センサー16により移動架台15が計測開始位置に移動したことを検知して最初の移動指令S1が完了したことを確認する。FIG. 3 shows a processing procedure executed by the
計測制御装置21は移動架台15が計測開始位置にあることを確認したら移動架台15の位置を位置情報データとして記憶し、撮影指令S3において光源制御出力214から光源装置12に点灯指令を出したのちカメラ制御出力215からデジタルカメラ13にシャッター指令と撮影した画像データ出力指令を出す。その後計測データ取得S4において撮影した画像データがデジタルカメラ13から画像データ入力212に入力転送されるのを待つ。After confirming that the
前述の点灯指令を受けた光源装置12はレーザービームを点灯させる。シャッター指令と画像データ出力指令を受けたデジタルカメラ13は反射輝点を撮影したのち撮影した画像データを計測制御装置21に出力する。The
計測制御装置21は画像データ入力212を経由してデジタルカメラ13から画像データを受け取った後、画像データと記憶している移動架台15の位置情報データとを一群の計測データとして関連付けする。After receiving the image data from the
座標変換/補正処理S5において後述する測定データの変換処理を行う。画像データ上の反射輝点は前述のように撮影光軸を中心としてガイド機構11を水平軸とする垂直方向にのみ移動した位置座標となるため、移動架台15の位置情報データを水平方向の位置座標とすることでタイヤトレッド面上移動架台15の位置における高さ方向のデータに座標変換する。また前述の画像データ上の垂直方向の位置座標値は、光源光軸と撮影光軸の交差する偏角により真値に対して視差を生じる。視差による真値と測定値との差分を偏角から求める補正処理を施して垂直方向の真値を求める。In the coordinate conversion / correction processing S5, measurement data conversion processing described later is performed. As described above, the reflected bright spot on the image data is a position coordinate that is moved only in the vertical direction with the guide mechanism 11 as the horizontal axis, with the photographing optical axis as the center, and thus the position information data of the
また本実施形態と異なる形態として光源装置12とデジタルカメラ13にそれぞれ移動機構を設けて作用させた場合は、光源装置12とデジタルカメラ13とに垂直方向の視差だけでなく移動機構の移動方向に対応する水平方向の視差を生じるため、前述の垂直方向の視差に対する補正処理と水平方向の視差に対する補正処理を施すことで真値を求める。Further, when the
計測制御装置21は座標変換/補正処理S5を終えたら、データ蓄積保存S6において変換処理を施した計測データを記憶部202に蓄積保存する。After finishing the coordinate conversion / correction process S5, the
計測制御装置21は、計測エリア内判定S7において受け取った計測データが計測エリアW内のデータかどうかを判定する。計測エリアWの範囲内であったら移動指令S1で次の撮影地点へ移動架台15を移動させる。以下、移動架台15が計測エリアWの外側に移動するまで移動指令S1から計測エリア内判定S7までを繰り返す。The
計測制御装置21は計測エリア内判定S7において移動架台15が計測エリアWの外側に移動したことを検知するとトレッド断面の測定を完了したと判定し、溝の深さ計測・表示S8において予め与えられたトレッド溝の深さを計測する条件に基づき記憶部202に蓄積された計測データからトレッド溝の深さを求めるとともに、表示モニター出力218に接続された表示モニターにガイド機構11を水平軸とするタイヤのトレッド断面形状としてグラフ表示とともにトレッド溝の深さを表示して計測処理を終了する。The
本発明は、タイヤトレッド面の幅方向にガイド機構を近接並置するだけで計測できるため、タイヤ毎に異なるタイヤ外径やトレッド幅であっても、測定装置とタイヤトレッド面との測定間隔を一定にして高精度に計測することができる。Since the present invention can be measured by simply juxtaposing the guide mechanism in the width direction of the tire tread surface, the measurement interval between the measuring device and the tire tread surface is constant even when the tire outer diameter and the tread width are different for each tire. Can be measured with high accuracy.
また、タイヤが路面に接地した接地状態でもリフトアップされた非接地状態であっても、あるいはタイヤを車両に装着した状態でも装着しない状態でも計測できる。このため、大型の測定装置を設置して計測するための場所を必要とせず、タイヤの設置状態の制約を受けないため計測作業が容易になる。Further, the measurement can be performed even when the tire is in contact with the road surface or in a lifted-up non-contact state, or when the tire is mounted on the vehicle or not. For this reason, a place for installing and measuring a large-sized measuring device is not required, and measurement work is facilitated because the installation state of the tire is not restricted.
11:ガイド機構
11a:ガイド機構を構成するガイド支持棒
11b:ガイド機構を構成するガイドレール
11c:ガイド機構を構成するバックパネル
12:光源装置
13:デジタルカメラ
14:駆動サーボモーター
15:移動架台
16:計測エリア検出センサー
21:計測制御装置
G:ラックギア送り装置
T:移動架台台座
S:タイヤ
W:計測エリア11:
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