JP2016006386A - 円環状回転体の表面形状データの補正方法、及び、円環状回転体の外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円環状回転体表面の形状データを精度良く補正できる方法を提供する。
【解決手段】円環状回転体表面の３次元形状データを補正する際に、円環状回転体の検出対象面に沿った基準線を設定してから、基準線を等角度で分割した基準等角分割点を設定し、次に、互いに隣接する基準等角分割点間の距離から基準線の周長を算出し、この周長を用いて、基準線上に基準線を等長に分割した複数の基準等長分割点を設定してから、基準等長分割点から円環状回転体の径方向に予め設定された距離だけ離れた位置に、円環状回転体の検出対象面のデータを補正するための補間点を設定した後、補正すべき３次元形状データを用いて補間点の３次元形状データを算出し、最後に、前記周長と前記距離とを用いて、前記補間点を、回転中心を中心とした前記周長と同じ周長を有する真円上に移動させるようにした。
【選択図】図８

Description

本発明は、タイヤなどの円環状回転体の外観を検査する際に用いられる円環状回転体の表面形状データを補正する方法と、円環状回転体の外観検査装置に関するものである。

従来、タイヤの製品検査の一つとして、光切断法を用いてタイヤ表面形状を検出し、タイヤ表面に不要な凹凸や傷などの形状欠陥が存在するか否かを調べることで、外観の良否判定を行う外観検査が知られている。
光切断法は、被検体を移動させながら被検体の検査対象面にスリット光を照射してスリット光の照射部を撮影し、撮影された画像の画素データから、被検体表面の３次元形状データを計測するもので、被検体がタイヤなどの円環状回転体である場合には、被検体を中心軸の周りに１回転させて計測することで、被検体の全周の表面形状を検出する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２２１８９６号公報

ところで、被検体が偏芯して回転し、被検体の中心軸と被検体を回転させたときの回転軸とが一致していない場合には、前記従来の方法で得られた被検体表面の３次元形状データは実際の形状に対して歪んでいる。このような偏芯による被検体の歪については、被検体が真円であると仮定すれば、例えば、円の最小二乗法（最小二乗中心法）などの周知の補正計算により補正することができる。
しかし、タイヤは厳密には真円ではなく、タイヤをリムに装着して内圧充填しなければ歪みが大きくなる。したがって、真円の仮定が必要な補正方法では、タイヤなどの外形が歪んでいる円環状回転体の３次元形状データを精度良く補正することが困難であった。
そこで、被検体がタイヤである場合には、タイヤをリムに装着して内圧充填し、タイヤが歪みにくい状態にして計測する必要がある。その結果、計測に時間がかかってしまうだけでなく、偏芯をなくすためには、被検体の中心軸と被検体を回転させたときの回転軸とを一致させる必要であった。
しかしながら、被検体の中心軸と回転軸とを一致させるためには、高精度のセンタリング機構などの設備が必要であった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、円環状回転体の真円度が高くなく、かつ、偏芯があった場合でも、円環状回転体表面の形状データを精度良く補正できる方法と、この補正方法を用いた円環状回転体の外観検査装置を提供することを目的とする。

本発明は、円環状回転体と撮影手段とを相対的に回転させながら撮影した前記円環状回転体表面の画像を用いて検出した前記円環状回転体表面の３次元形状データを補正する方法であって、前記円環状回転体の中心軸に垂直な平面内に、前記円環状回転体の検出対象面（３次元形状データを取得した領域であるデータ領域）の形状に沿った閉曲線である基準線を設定する工程と、前記基準線を前記回転の回転中心を中心として等角度で分割して、前記基準線上に複数の基準等角分割点Ｐ_iを設定する工程と、互いに隣接する基準等角分割点Ｐ_i，Ｐ_i+1間の距離から前記基準線の１周の長さである周長ｌを算出する工程と、前記周長ｌを用いて、前記基準線上に前記基準線を等長に分割した複数の基準等長分割点Ｑ_jを設定する工程と、前記基準等長分割点Ｑ_jから前記円環状回転体の径方向に予め設定された距離ｈ_kだけ離れた位置に、前記円環状回転体の検出対象面のデータを補正するための補間点Ｒ_j,kを設定する工程と、前記３次元形状データを用いて前記補間点Ｒ_j,kの３次元形状データを算出する工程と、前記周長ｌと前記距離ｈとを用いて、前記補間点Ｒ_j,kを、前記回転中心を中心とした前記周長ｌと同じ周長を有する真円上に移動させる工程と、を備えることを特徴とする。
このように、等角度で計測されたデータを、円環状回転体表面の平面形状（基準線）に沿った等長に分割されたデータに変換し、これらの等長に分割されたデータを円環状回転体の周長が変わらないようにして真円に並べ直せば、円環状回転体表面の形状データを精度良く補正できる。

また、本願発明は、前記補間点を設定する工程では、前記基準等長分割点Ｑ_jにおける単位法線ベクトルを算出した後、前記回転中心Ｏを始点とし前記基準等長分割点Ｑ_jを終点とする分割点ベクトルＯＱ_jと、前記基準等長分割点Ｑ_jを始点とする、前記単位法線ベクトルｎ_jの方向を向き大きさが単位法線ベクトルの大きさに前記予め設定された距離ｈを乗算したベクトルである方向ベクトルｈ_k・ｎ_jとのベクトル和を求めてこれを補間点ベクトルＯＲ_j,kとし、前記補間点ベクトルＯＲ_j,kの始点を前記回転中心Ｏとしたときの前記補間点ベクトルの終点を補間点Ｒ_j,kとし、前記補間点Ｒ_j,kの３次元形状データを算出する工程では、前記補間点Ｒ_iの深さ方向のデータを前記３次元形状データを用いて算出することを特徴とする。
このような手順で補間点Ｒ_j,kを設定すれば、前記データ領域の３次元形状データを精度良く補間できるので、円環状回転体表面の形状データの補正精度が向上する。

また、本発明は、前記円環状回転体がタイヤであり、前記３次元形状データが、光切断法により求められたタイヤのサイドウォール部もしくはトレッド部の表面形状データであることを特徴とする。
タイヤの素材・構造から推定されるタイヤ自身の歪み方は限定的であり、「周長が変化する」ような歪み方はしない。したがって、請求項１または請求項２に記載の発明をタイヤに適用して、等角度で計測されたタイヤのサイドウォール部の表面形状データ（もしくはトレッド部の表面形状データ）を、等長に分割されたデータに変換し、これらの等長に分割されたデータを周長が変わらないようにして真円に並べ直すような補正を行えば、タイヤの表面の形状データを精度良く補正することができる。
また、タイヤをリムに装着して内圧充填しなくても、タイヤのサイドウォール部もしくはトレッド部の表面形状データを精度よく検出できるので、計測時間を大幅に短縮できる。
また、高精度のセンタリング機構を用いる必要がないので、設備を簡易化できる。

また、本願発明は、円環状回転体の外観（表面形状）を検査する装置であって、円環状回転体の検査対象面にスリット光を照射する投光手段と前記スリット光の照射部を撮影する撮影手段とを備えた画像取得手段と、前記円環状回転体と前記画像取得手段とを回転軸周りに相対的に回転させる回転手段と、前記画像取得手段で撮影した前記円環状回転体表面の画像を画像処理して前記円環状回転体表面の３次元形状データを算出する画像処理手段と、前記３次元形状データを補正するデータ補正手段とを備え、前記データ補正手段が、前記円環状回転体の中心軸に垂直な平面内に、前記円環状回転体の検出対象面（３次元形状データを取得した領域であるデータ領域）の形状に沿った閉曲線である基準線を設定する基準線設定手段と、前記基準線を前記回転の回転中心を中心として等角度で分割して、前記基準線上に複数の基準等角分割点を設定する等角分割点設定手段と、互いに隣接する基準等角分割点間の距離から前記基準線の１周の長さである周長を算出する周長算出手段と、前記周長を用いて、前記基準線上に前記基準線を等長に分割した複数の基準等長分割点を設定する等長分割点設定手段と、前記基準等長分割点における単位法線ベクトルを算出する法線ベクトル算出手段と、前記回転中心を始点とし前記基準等長分割点を終点とする分割点ベクトルと、前記基準等長分割点を始点とする、前記単位法線ベクトルの方向を向き大きさが前記単位法線ベクトルの大きさに予め設定された距離を乗算したベクトルである方向ベクトルとの和から、前記回転中心を始点とする補間点ベクトルを求める補間点ベクトル算出手段と、前記補間点ベクトルの終点である補間点の深さ方向のデータを前記３次元形状データを用いて算出する補間点データ算出手段と、前記周長と前記予め設定された距離とを用いて、前記補間点を、前記回転中心を中心とした前記周長と同じ周長を有する真円上に移動させる補間点移動手段と、を備えることを特徴とする。
このような構成を採ることにより、精度の高い円環状回転体表面の形状データが得られるので、円環状回転体の外観検査を精度良く行うことができる。
また、円環状回転体をタイヤとすれば、タイヤの表面形状データを、高速に、かつ、低コストで計測できるタイヤ外観検査装置を得ることができる。

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

本実施の形態に係るタイヤの外観検査装置の構成を示す図である。 光切断法を用いて求められたタイヤのサイドウォール部の断面上点群データの一例を示す図である。 基準線と基準等角分割点の設定方法を示す図である。 基準等長分割点の設定方法を示す図である。 単位法線ベクトルとの設定方法を示す図である。 補間点ベクトルの設定方法、及び、補間点の深さ方向のデータの算出方法を示す図である。 補間点の移動方法を示す図である。 タイヤの外観検査装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１はタイヤの外観検査装置１０の構成を示す図で、同図において、１１は画像取得手段、１２は回転テーブル、１３は駆動用モータ、１４はモータ制御手段、１５は回転角検出手段、１６は演算装置である。
回転テーブル１２〜回転角検出手段１５までの各手段が、被検体としてのタイヤＴを回転させる回転手段を構成する。
演算装置１６は、画像処理手段１７、記憶手段１８、判定手段１９、及び、データ補正手段２０を備える。
画像取得手段１１は、投光手段１１Ａと撮影手段１１Ｂとを備え、被検体としてのタイヤＴの検出対象面の画像を取得する。
投光手段１１Ａは、回転テーブル１２上に搭載されたタイヤＴの検出対象面にスリット光（ライン光）を照射するもので、例えば、半導体レーザやハロゲンランプ等の単色もしくは白色の光源を備える。
撮影手段１１Ｂは、平面状に配置された撮像素子と、タイヤＴの表面で反射されたスリット光を撮像素子に集光するレンズを備え、スリット光の照射部の画像であるタイヤＴのサイドウォール部面の稜線の画像（スリット像Ｓ）を、タイヤＴが所定の回転角度（例えば、１°）回転する毎に撮影するもので、例えば、ＣＣＤカメラなどのエリアカメラが用いられる。

回転テーブル１２は、搭載されたタイヤＴを、タイヤＴの中心軸を回転軸として回転させるもので、駆動用モータ１３により駆動される。なお、上記のように、実際には、タイヤＴの中心軸と、回転テーブル１２の回転軸とは、必ずしも一致しない。
駆動用モータ１３は、回転テーブル１２に接続されて回転テーブル１２を回転させる。
モータ制御手段１４は、回転テーブル１２を所定の回転速度（例えば、６０ｒｐｍ）で回転させるように、駆動用モータ１３を駆動・制御する。
回転角検出手段１５は、タイヤＴの回転角度（実際には、回転テーブル１２の回転角度）を検出するもので、例えば、ロータリーエンコーダーなどが用いられる。
なお、駆動用モータ１３としてステッピングモータを用いて、回転テーブル１２を所定角度ずつ回転させてもよい。この場合には、回転角検出手段１５を省略しても良い。

演算装置１６は、図外のＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等の各種のハードウェアより構成されるコンピュータであって、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムに従って演算処理を行うことにより、画像処理手段１７、判定手段１９、及び、データ補正手段２０として機能する。なお、記憶手段１８は、書き換え可能なメモリーであるＲＡＭにより構成される。
画像処理手段１７は、画像取得手段１１で撮影したタイヤＴのサイドウォール部表面の稜線の画像（スリット像Ｓ）を画像処理して、サイドウォール部表面の３次元形状データを算出する。具体的には、スリット像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の重心座標を算出して、スリット像Ｓの各位置（計測点Ｐ_i,k）の２次元座標（ｘ_i,k，ｚ_i,k）を求め、この２次元座標（ｘ_i,k，ｚ_i,k）と回転角検出手段１５で検出したタイヤＴの回転角度θ_iとから、計測点Ｐ_i,kの３次元座標データを求める。
なお、添え字ｉは計測点Ｐ_i,kの周方向位置（回転角度θ_iであるときの計測点であること）表し、添え字ｋは、径方向位置（回転中心Ｏから数えてｋ番目の計測点であること）を表す。
このような操作を、スリット像毎（回転角度Δθ毎）に行うことで、図２に示すような、回転中心Ｏを通る、等角度の断面上点群データＰ_i,kから成る、タイヤ１周分のサイドウォール部表面の３次元形状データを算出することができる。上記の回転角度Δθは、Δθ＝２π/ｎと表せる。
ここで、θ_i＝ｉ・Δθ（ｉ＝１〜ｎ）とし、θ_i方向にある計測点Ｐ_i,kの数をｍ_iとすると、計測点Ｐ_i,kの総数はＮ＝（ｍ₁＋ｍ₂＋……＋ｍ_i＋……＋ｍ_n）となる。なお、サイドウォール部表面の３次元形状データは、通常、Ｐ_i,k＝（ｒ_i,k，θ_i，ｚ_i,k）のように、円筒座標の形で表せる。
記憶手段１８は、タイヤＴの外観の良否判定の基準と成る標準タイヤ（良品タイヤ）のサイドウォール部表面の３次元形状データと、画像処理手段１７で算出されたサイドウォール部表面の３次元形状データである計測点Ｐ_i,kの３次元座標データと、後述するデータ補正手段２０で設定もしくは算出される基準線Ｋ、基準等角分割点Ｐ_i及び基準等長分割点Ｑ_ｊなどのデータを記憶する。
判定手段１９は、データ補正手段２０により補正されたサイドウォール部表面の３次元形状データと、予め記憶手段１８に記憶されている標準タイヤのサイドウォール部表面の３次元形状データとを比較して、当該タイヤＴの良否を判定する。

データ補正手段２０は、基準線設定手段２１と、等角分割点設定手段２２と、周長算出手段２３と、等長分割点設定手段２４と、法線ベクトル算出手段２５と、補間点ベクトル算出手段２６と、補間点データ算出手段２７と、補間点移動手段２８とを備える。
法線ベクトル算出手段２５と、補間点ベクトル算出手段２６とが、請求項１の補間点を設定する工程を実現するための手段に相当する。
図３に示すように、基準線設定手段２１は、データ領域Ｄの形状に沿った閉曲線である基準線Ｋを設定し、等角分割点設定手段２２は、基準線Ｋ上に複数の基準等角分割点Ｐ_i（ｉ＝１〜ｎ）を設定する。
なお、データ領域Ｄとは、回転中心Ｏを通る、等角度の断面上点群データから成る領域、すなわち、画像処理手段１７において３次元座標データを算出した領域で、リムラインＫ₁とショルダーラインＫ₂とに囲まれた領域である。また、データ領域Ｄの形状に沿った閉曲線とは、リムラインＫ₁やショルダーラインＫ₂などと相似な閉曲線を指す。
本例では、データ領域Ｄの内周であるリムラインＫ₁を基準線Ｋとした。
基準等角分割点Ｐ_i（ｉ＝１〜ｎ）は、回転中心Ｏを中心として等角度でｎ分割した基準線Ｋ上に設けられた点で、基準等角分割点Ｐ_iの設定方法から明らかなように、回転中心Ｏと基準等角分割点Ｐ_iとを結んだ線の延長方向には、データ領域Ｄを構成するｍ_i,j個の計測点Ｐ_i,1〜Ｐ_i,mijが存在する(図２参照）。

周長算出手段２３は、互いに隣接する基準等角分割点Ｐ_i，Ｐ_i+1間の距離ΔＰ_iから基準線Ｋの１周分の長さである基準線総長（以下、周長ｌという）を算出する。すなわち、周長ｌ＝ΔＰ₁＋ΔＰ₂＋……＋ΔＰ_nである（但し、ΔＰ_nは、Ｐ_n，Ｐ₁間の距離）。
等長分割点設定手段２４は、図４に示すように、周長ｌを用いて、基準線Ｋ上に基準線Ｋを等長に分割した複数の基準等長分割点Ｑ_ｊ（ｊ＝１〜ｎ）を設定する。
具体的には、折れ線Ｐ₁Ｐ₂……Ｐ_iの長さｌ_P,iと折れ線Ｑ₁Ｑ₂……Ｑ_ｊの長さｌ_Q,ｊとから 基準等長分割点Ｑ_ｊの位置を算出する。線分Ｑ_kＱ_k+1の長さはｌ/ｎなので、折れ線Ｑ₁Ｑ₂……Ｑ_ｊの長さは、ｌ_Q,ｊ＝（ｊ−１）・（ｌ/ｎ）である。したがって、基準等長分割点Ｑ_ｊの位置は、Ｑ_ｊに隣接する２つの基準等角分割点Ｐ_i，Ｐ_i+1を、（ｌ_Q,ｊ−ｌ_P,i）：（ｌ_P,i+1−ｌ_Q,ｊ）に内分する点として算出することができる。通常、基準等角分割点Ｐ_i，Ｐ_i+1間の距離ΔＰ_iは、基準線Ｋの長さに比較して極めて短いので、基準等長分割点Ｑ_ｊは基準線Ｋ上の点と見做すことができる。

法線ベクトル算出手段２５は、図５に示すように、基準等長分割点Ｑ_jにおける単位法線ベクトルｎ_jを算出する。本例では、基準等長分割点Ｑ_jを通り、基準等長分割点Ｑ_jに隣接する２つの基準等長分割点Ｑ_j-1，Ｑ_j+1を結んだ線分に垂直な単位ベクトルを単位法線ベクトルｎ_jとした。
補間点ベクトル算出手段２６は、図６（ａ）に示すように、回転中心Ｏを始点とし基準等長分割点Ｑ_jを終点とする分割点ベクトルＯＱ_jと、基準等長分割点Ｑ_jを始点とし単位法線ベクトルｎ_jの方向を向き大きさが単位法線ベクトルの大きさに予め設定された距離ｈ_kを乗算したベクトルである方向ベクトルＱ_jＲ_j,kとの和（ベクトル和）から、回転中心を始点とする補間点ベクトルＯＲ_j,kを求める。
距離ｈ_kは回転角度θ_iに依らない値で、例えば、３次元形状データを最大限有効活用するため、径方向の計測点Ｐ_i,k同士の間隔の最小値Δｐ_minを用いて、ｈ_k＝Δｐ_min・ｋとしたり、タイヤの良否判定の精度に必要なタイヤ径方向の解像度Δｒ_minを用いて、ｈ_k＝Δｒ_min・ｋとする方法が考えられる。
前述したように、回転中心Ｏと基準等角分割点Ｐ_iとを結んだ線の延長方向には、データ領域Ｄを構成するｍ_i個の計測点Ｐ_i,1〜Ｐ_i,mijが存在するので、ｉ，ｋを適宜設定することで、補間点ベクトルＯＲ_j,kの終点である補間点Ｒ_j,kを囲む計測点Ｐ_i,k，Ｐ_i,k+1，Ｐ_i+1,k，Ｐ_i+1,k+1から成る領域Ｇを設定することができる。
補間点データ算出手段２７は、図６（ｂ）に示すように、画像処理手段１７で算出した計測点Ｐ_i,k，Ｐ_i,k+1，Ｐ_i+1,k，Ｐ_i+1,k+1の深さ方向のデータｚ_i,k，ｚ_i,k+1，ｚ_i+1,k，ｚ_i+1,k+1を用いて、補間点Ｒ_j,kの深さ方向のデータＺ_i,kを算出する。
具体的には、計測点Ｐ_i,k，Ｐ_i+1,kを通る円弧と計測点Ｐ_i,k+1，Ｐ_i+1,k+1を通る円弧と計測点Ｐ_i,k，Ｐ_i,k+1を通る直線と計測点Ｐ_i+1,k，Ｐ_i+1,k+1を通る直線とで囲まれた領域Ｇを、ｒ−θ座標（極座標）系を用いることで、縦（ｒ）がＰ_i,k，Ｐ_i,k+1間の距離に等しく、横（θ）がＰ_i,k，Ｐ_i+1,k間の距離に等しい長方形と考え、補間点Ｒ_j,kの深さ方向のデータＺ_j,kをバイリニア補間により算出する。すなわち、ｒ−θ座標（極座標）系において、Ｒ_j,kのθ座標がＰ_i,k，Ｐ_i+1,kをａ：ｂ（ａ＋ｂ＝１）に内分する点のθ座標に等しく、ｒ座標がＰ_i,k，Ｐ_i,k+1をｃ：ｄ（ｃ＋ｄ＝１）に内分する点のｒ座標に等しいとして、以下の式を用いてＺ_j,kを算出する。
［数１］
Ｚ_j,k＝ｂ・ｃ・ｚ_i,k＋ａ・ｃ・ｚ_i+1,k＋ｂ・ｄ・ｚ_i,k+1＋ａ・ｄ・ｚ_i+1,k+1
なお、バイリニア補間に代えて、バイキュービック法などの他の補間方法を用いて補間点Ｒ_j,kの深さ方向のデータＺ_i,kを算出してもよい。

補間点移動手段２８は、図７に示すように、周長ｌと距離ｈ_kとを用いて、補間点Ｒ_j,kを、回転中心Ｏを中心とした、周長ｌを有する円Ｃ₀と同心円である円Ｃ_k上に配置する。
周長ｌを有する円Ｃ₀の半径は、Ａ＝ｌ/２πである。また、補間点Ｒ_j,kは、基準等長分割点Ｑ_jよりもタイヤ径方向外側にｈ_kだけずれた点なので、補間点Ｒ_j,kの座標を、円筒座標で表すと、Ｒ_j,k＝（Ｂ_k，θ_j，Ｚ_j,k)となる。ここで、Ｂ_kは、補間点Ｒ_j,kの移動先の円Ｃ_kの半径で、Ｂ_k＝Ａ＋ｈ_kである。また、θ_jは、回転中心Ｏからの補間点Ｒ_j,kの回転角度で、θ_j＝ｊ・（２π/ｎ）である（ｊ＝１〜ｎ）。

次に、本発明によるタイヤの外観検査装置１０の動作について、図８のフローチャートを参照して説明する。
まず、タイヤＴのセッティングを行う（ステップＳ１０）。具体的には、タイヤＴを回転テーブル１２に搭載し、駆動用モータ１３により回転テーブル１２を駆動して、タイヤＴを初期位置（θ_i＝０rad）まで回転させる。
次に、タイヤＴを回転させながら、画像取得手段１１にてタイヤＴのサイドウォール部表面の画像（スリット像Ｓ）を撮影するとともに、回転角検出手段１５にてタイヤＴの回転角度θを検出（ステップＳ１１）した後、画像処理手段１７にて、撮影したスリット像ＳとタイヤＴの回転角度θとから、サイドウォール部表面の３次元形状データを算出（ステップＳ１２）する。
次に、データ補正手段２０を用いて、算出された３次元形状データを補正する。
具体的には、図３に示すように、基準線設定手段２１を用いて、データ領域Ｄの形状に沿った基準線Ｋを設定（ステップＳ１３）した後、等角分割点設定手段２２にて、基準線Ｋ上に基準等角分割点Ｐ_i（ｉ＝１〜ｎ）を設定する（ステップＳ１４）。基準等角分割点Ｐ_iは、基準線Ｋを回転中心Ｏを中心として等角度でｎ分割したときの基準線Ｋ上の点である。
次に、周長算出手段２３にて、基準等角分割点Ｐ_i，Ｐ_i+1間の距離ΔＰ_iを用いて、基準線Ｋの周長ｌを算出（ステップＳ１５）した後、等長分割点設定手段２４にて、前記算出された周長ｌを用いて、基準線Ｋ上に基準等長分割点Ｑ_j,（ｊ＝１〜ｎ）を設定する（ステップＳ１６）。基準等長分割点Ｑ_ｊ（ｊ＝１〜ｎ）は、基準線Ｋを当該基準線Ｋに沿って等長に分割した点である。

次に、法線ベクトル算出手段２５及び補間点ベクトル算出手段２６にて、前記設定された基準等長分割点Ｑ_ｊを用いて、３次元形状データを補正するための補間点Ｒ_j,kを算出する（ステップＳ１７）。
補間点Ｒ_j,kは、基準等長分割点Ｑ_j,をタイヤ径方向に距離ｈ_kだけ移動させて得られる、データ領域Ｄ内の点で、具体的には、回転中心Ｏを始点とし基準等長分割点Ｑ_jを終点とする分割点ベクトルＯＲ_j,kと、基準等長分割点Ｑ_jを始点とし方向が単位法線ベクトルｎ_jの方向で大きさが距離ｈ_kである方向ベクトルＱ_jＲ_j,kとのベクトル和から求められる、補間点ベクトルＯＲ_j,kの終点の位置である。
次に、補間点データ算出手段２７にて、補間点Ｒ_j,kを取り囲む計測点Ｐ_i,k，Ｐ_i,k+1，Ｐ_i+1,k，Ｐ_i+1,k+1の深さ方向のデータから補間点Ｒ_j,kの深さ方向のデータＺ_j,kを算出する（ステップＳ１８）。
次に、補間点移動手段２８にて、補間点Ｒ_j,kを、回転中心Ｏを中心とした、周長ｌを有する円Ｃ₀と同心円である円上に移動させる（ステップＳ１９）。
ステップＳ２０及びステップＳ２１に示すように、上記ステップＳ１７及びステップＳ１８の操作を角度方向及び径方向について繰り返すことにより、補間点Ｒ_j,kを全て、回転中心Ｏを中心とする円Ｃ_k上に配置することができる。
最後に、補正されたサイドウォール部表面の３次元形状データと、標準タイヤのサイドウォール部表面の３次元形状データとを比較して、当該タイヤＴの良否を判定する（ステップＳ２２）。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

例えば、前記実施の形態では、データ領域Ｄの内周であるリムラインを基準線Ｋとしたが、データ領域Ｄの外周であるショルダーラインを基準線Ｋとしてもよい。なお、この場合には、単位法線ベクトルｎ_jの向きを、タイヤ径方向内側にする必要があることはいうまでもない。
また、前記実施の形態では、基準等長分割点Ｑの個数ｎ’を基準等角分割点Ｐの個数ｎと同じにしたが、ｎ’＜ｎであってもよいし、逆に、ｎ’＞ｎであってもよい。この場合には、基準等長分割点Ｑ_jは、隣接する基準等角分割点Ｐ_i，Ｐ_i+1の内分点とはならないが、基準等長分割点Ｑ_jの座標は、前記実施の形態と同様に、折れ線Ｐ₁Ｐ₂……Ｐ_iの長さｌ_P,iと、折れ線Ｑ₁Ｑ₂……Ｑ_jの長さｌ_ｑ,j＝（ｊ−１）・（ｌ/ｎ’）とを用いて、算出することができる。また、回転角度θ_iにおける補間点Ｒ_j,kの個数ｍ_j’を、ｍ_jよりも小さくしてもよい。但し、光切断法で検出した３次元形状データを有効に活用するためには、本実施の形態のように、ｎ’≧ｎ，ｍ_j’≧ｍ_jとすることが好ましい。

また、前記実施の形態では、光切断法により求められたタイヤのサイドウォール部の３次元形状データを補正する方法について説明したが、サイドウォール部の一部などのように、円環状回転体の一部の表面形状データであってもよい。また、トレッド部の表面形状データであってもよい。また、表面形状データについても、光切断法ではなく、ステレオカメラ法やモアレトポグラフィー法のような、他の方法で取得したものであってもよい。
また、前記実施の形態では、被検体である円環状回転体をタイヤとしたが、本発明はこれに限るものではなく、シリコン樹脂製の鍋のフタや鍋本体のような円形状製品や、半円筒状の樹脂製品の表面（側面）の検査などの、円環状回転体の一部を構成する部材にも適用可能である。

１０ タイヤの外観検査装置、１１ 画像取得手段、１１Ａ 投光手段、
１１Ｂ 撮影手段、１２ 回転テーブル、１３ 駆動用モータ、１４ モータ制御手段、１５ 回転角検出手段、１６ 演算装置、１７ 画像処理手段、１８ 記憶手段、
１９ 判定手段、２０ データ補正手段、２１ 基準線設定手段、
２２ 等角分割点設定手段、２３ 周長算出手段、２４ 等長分割点設定手段、
２５ 法線ベクトル算出手段、２６ 補間点ベクトル算出手段、
２７ 補間点データ算出手段、２８ 補間点移動手段、Ｔ タイヤ。

Claims (5)

1. 円環状回転体と撮影手段とを相対的に回転させながら撮影した前記円環状回転体表面の画像を用いて検出した前記円環状回転体表面の３次元形状データを補正する方法であって、
   前記円環状回転体の中心軸に垂直な平面内に、前記円環状回転体の検出対象面に沿った閉曲線である基準線を設定する工程と、
   前記基準線を前記回転の回転中心を中心として等角度で分割して、前記基準線上に複数の基準等角分割点を設定する工程と、
   互いに隣接する基準等角分割点間の距離から前記基準線の１周の長さである周長を算出する工程と、
   前記周長を用いて、前記基準線上に前記基準線を等長に分割した複数の基準等長分割点を設定する工程と、
   前記基準等長分割点から前記円環状回転体の径方向に予め設定された距離だけ離れた位置に、前記円環状回転体の検出対象面のデータを補正するための補間点を設定する工程と、
   前記３次元形状データを用いて前記補間点の３次元形状データを算出する工程と、
   前記周長と前記距離とを用いて、前記補間点を、前記回転中心を中心とした前記周長と同じ周長を有する真円上に移動させる工程と、
   を備えることを特徴とする円環状回転体の表面形状データの補正方法。
2. 前記補間点を設定する工程では、
   前記基準等長分割点における単位法線ベクトルを算出した後、
   前記回転中心を始点とし前記基準等長分割点を終点とする分割点ベクトルと、前記基準等長分割点を始点とする、前記単位法線ベクトルの方向を向き大きさが前記単位法線ベクトルの大きさに前記予め設定された距離を乗算したベクトルである方向ベクトルとのベクトル和を求めてこれを補間点ベクトルとし、前記補間点ベクトルの始点を前記回転中心としたときの前記補間点ベクトルの終点を補間点とし、
   前記補間点の３次元形状データを算出する工程では、
   前記補間点の深さ方向のデータを前記３次元形状データを用いて算出することを特徴とする請求項１に記載の円環状回転体の表面形状データの補正方法。
3. 前記円環状回転体がタイヤであり、前記３次元形状データが、光切断法により求められたタイヤのサイドウォール部もしくはトレッド部の表面形状データであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の円環状回転体の表面形状データの補正方法。
4. 円環状回転体の検査対象面にスリット光を照射する投光手段と前記スリット光の照射部を撮影する撮影手段とを備えた画像取得手段と、
   前記円環状回転体と前記画像取得手段とを回転軸周りに相対的に回転させる回転手段と、
   前記画像取得手段で撮影した前記円環状回転体表面の画像を画像処理して前記円環状回転体表面の３次元形状データを算出する画像処理手段と、
   前記３次元形状データを補正するデータ補正手段とを備え、
   前記データ補正手段が、
   前記円環状回転体の中心軸に垂直な平面内に、前記円環状回転体の検出対象面の形状に沿った閉曲線である基準線を設定する基準線設定手段と、
   前記基準線を前記回転の回転中心を中心として等角度で分割して、前記基準線上に複数の基準等角分割点を設定する等角分割点設定手段と、
   互いに隣接する基準等角分割点間の距離から前記基準線の１周の長さである周長を算出する周長算出手段と、
   前記周長を用いて、前記基準線上に前記基準線を等長に分割した複数の基準等長分割点を設定する等長分割点設定手段と、
   前記基準等長分割点における単位法線ベクトルを算出する法線ベクトル算出手段と、
   前記回転中心を始点とし前記基準等長分割点を終点とする分割点ベクトルと、前記基準等長分割点を始点とする、前記単位法線ベクトルの方向を向き大きさが前記単位法線ベクトルの大きさに予め設定された距離を乗算したベクトルである方向ベクトルとの和から、前記回転中心を始点とする補間点ベクトルを求める補間点ベクトル算出手段と、
   前記補間点ベクトルの終点である補間点の深さ方向のデータを前記３次元形状データを用いて算出する補間点データ算出手段と、
   前記周長と前記予め設定された距離とを用いて、前記補間点を、前記回転中心を中心とした前記周長と同じ周長を有する真円上に移動させる補間点移動手段と、
   備える円環状回転体の外観検査装置。
5. 前記円環状回転体がタイヤである請求項４に記載の円環状回転体の外観検査装置。

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