JP2016161360A

JP2016161360A - タイヤ溝の深さ測定方法

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Publication number: JP2016161360A
Application number: JP2015039594A
Authority: JP
Inventors: 宮川　晃一; Koichi Miyagawa; 晃一宮川
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2016-09-05
Anticipated expiration: 2035-02-27
Also published as: JP6494021B2

Abstract

【課題】精度の高いタイヤ溝の深さを効率的に得ることができるタイヤ溝の深さ測定方法を提供する。
【解決手段】レーザ変位計を用いたタイヤ溝の深さ測定方法であって、タイヤのトレッド面に対して所定の方向から入射光を照射しこの入射光に対する所定の角度の反射光を受光部で受光してタイヤ溝の深さのデータを取得する基準データ取得工程と、タイヤに対する受光部の相対的な位置を基準データ取得工程における受光部の位置から入射光を挟んで反転させた位置にしてタイヤ溝の深さのデータを取得する反転データ取得工程と、基準データ取得工程で得られた基準データと反転データ取得工程で得られた反転データとを照合し基準データ及び反転データの一方にレーザ変位計の測定方式に起因する欠損データがあった場合その欠損データに代えて基準データ及び反転データの他方のデータを採用し基準データと反転データとを合成するデータ合成工程とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ表面の溝の深さを測定するタイヤ溝の深さ測定方法に関する。

タイヤの摩耗状態を確認するために、タイヤ溝の深さを測定することが行われている。タイヤ溝の深さの測定方法として、溝深さを測定する専用の測定器（デプスゲージ）を用いたり、タイヤにレーザ光を照射し、そのタイヤからの反射光を受光部で計測するレーザ変位計を用いたりすることが挙げられる。レーザ変位計を用いたタイヤ溝の深さ測定方法は、受光部で受光する反射光の位置の変化を利用して、タイヤと受光部との間の距離を計測し、タイヤ溝の深さを決定するものである（例えば、特許文献１）。

特開平５−２５６７３８号公報

デプスゲージでの測定は、測定者によってタイヤ溝に対するゲージの挿入方向や挿入深さなどにばらつきが生じ、測定位置が異なり易い。また、測定者によってゲージの読み取りに差が生じ易い。よって、デプスゲージでの測定では、測定者によって測定結果が変わり易く、測定精度が低い。さらに、デプスゲージでの測定では、タイヤの全周に亘る測定に時間がかかるため、効率が悪い。

一方、レーザ変位計での測定は、測定者による測定差を低減でき、タイヤ全周に亘る測定であっても効率的に行うことができる。しかし、レーザ変位計の測定方式やタイヤ溝の形状などによって、レーザ変位計における受光部で反射光を受光できず、測定データに欠落が生じてタイヤ溝の深さを適切に測定できない場合がある。例えば、三角測距方式のレーザ変位計を用いて、タイヤを回転させた状態でタイヤ溝の深さを測定するにあたり、レーザ変位計の発光部と受光部とをタイヤのほぼ周方向に離れて配置し、発光部からの入射光と異なる方向に反射する反射光を受光部で受光する場合を考える。このとき、タイヤ溝がタイヤの周方向にほぼ直角に形成されている横溝の場合、タイヤ溝の底部で反射された反射光が、タイヤ溝を形成する側壁部に遮られ、受光部まで到達しないことがある。そうすると、受光部で計測したデータに欠落が発生してしまい、測定精度が低下する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的の一つは、精度の高いタイヤ溝の深さを効率的に得ることができるタイヤ溝の深さ測定方法を提供することにある。

本発明のタイヤ溝の深さ測定方法は、レーザ変位計を用いて、タイヤ表面の溝の深さを測定するタイヤ溝の深さ測定方法であって、基準データ取得工程と、反転データ取得工程と、データ合成工程と、を備える。基準データ取得工程は、タイヤのトレッド面に対して所定の方向から入射光を照射し、この入射光に対する所定の角度の反射光を受光部で受光して、前記タイヤ溝の深さのデータを取得する。反転データ取得工程は、前記タイヤに対する前記受光部の相対的な位置を、前記基準データ取得工程における前記受光部の位置から入射光を挟んで反転させた位置にして、前記タイヤ溝の深さのデータを取得する。データ合成工程は、前記基準データ取得工程で得られた基準データと、前記反転データ取得工程で得られた反転データとを照合し、前記基準データ及び前記反転データの一方に前記レーザ変位計の測定方式に起因する欠損データがあった場合、その欠損データに代えて前記基準データ及び前記反転データの他方のデータを採用し、前記基準データと前記反転データとを合成したデータを前記タイヤ溝の深さとする。

上記タイヤ溝の深さ測定方法の一例として、前記基準データ取得工程及び前記反転データ取得工程では、前記タイヤをその回転軸の回りで回転させながら、前記タイヤの周方向全周に亘ってデータを取得し、前記基準データ及び前記反転データの少なくとも一方において前記タイヤの幅方向に基準点となる位置を選択し、前記基準点が周方向に全て合うように幅方向のデータを再配列する補正を行う幅方向補正工程を備え、前記データ合成工程では、前記幅方向補正工程で得られた補正後のデータを照合に用いることが挙げられる。

上記タイヤ溝の深さ測定方法の一例として、前記基準データ取得工程及び前記反転データ取得工程では、前記タイヤをその回転軸の回りで回転させながら、前記タイヤの周方向全周に亘ってデータを取得し、前記基準データ及び前記反転データの少なくとも一方において前記タイヤの径方向に基準点となる位置を選択し、前記基準点が周方向全周に亘って一定となるように径方向のデータを補正する径方向補正工程を備え、前記データ合成工程では、前記径方向補正工程で得られた補正後のデータを照合に用いることが挙げられる。

上記タイヤ溝の深さ測定方法の一例として、前記基準データ取得工程及び前記反転データ取得工程では、前記タイヤをその回転軸の回りで回転させながら、前記タイヤの周方向全周に亘ってデータを取得し、前記基準データ及び前記反転データの各々において前記タイヤの周方向に基準点となる位置を選択し、前記基準データにおける基準点と前記反転データにおける基準点とが合うように周方向のデータを補正する周方向補正工程を備え、前記データ合成工程では、前記周方向補正工程で得られた補正後のデータを照合に用いることが挙げられる。

上記タイヤ溝の深さ測定方法の一例として、さらに、再現補正工程を備えることが挙げられる。再現補正工程では、前記データ合成工程で得られた合成データと、前記基準データ及び前記反転データから選択した一方の選択データとを用いて、タイヤ溝の深さプロファイルは前記合成データを利用し、前記タイヤ溝以外のタイヤ表面の凹凸プロファイルは前記選択データを利用して、再現データを作成する。

上記タイヤ溝の深さ測定方法に用いることができるタイヤ溝の深さ測定装置は、タイヤをその回転軸の回りで回転可能な回転機構と、レーザ変位計と、反転部と、記憶部と、データ合成部と、を備える。レーザ変位計は、前記タイヤのトレッド面に対して所定の方向から入射光を照射する発光部と、前記入射光に対する所定の角度の反射光を受光する受光部と、を有する。反転部は、前記タイヤに対する前記受光部の相対的な位置を、前記入射光を挟んで反転可能である。記憶部は、前記レーザ変位計によって取得した前記タイヤ溝の深さの基準データと、前記基準データを取得したときの前記受光部の位置を前記反転部によって反転してから取得した前記タイヤ溝の深さの反転データと、を記憶する。データ合成部は、前記基準データ及び前記反転データにおいて、前記基準データに前記レーザ変位計の測定方式に起因する欠損データがあった場合、その欠損データに代えて前記反転データを採用し、前記基準データと前記反転データとを合成した合成データを作成する。

上記タイヤ溝の深さ測定方法は、基準データに欠損データがあったとしても、その欠損データが確認されたタイヤ溝の位置に対応する反転データが欠損していなければ、基準データの欠損データを反転データによって補完することができる。よって、基準データと反転データのそれぞれにおいて欠損データが発生しても、基準データと反転データとを合成することで、互いに補完し合うことができ、精度の高いタイヤ溝の深さを得ることができる。これは、基準データを取得する際に用いた受光部と、反転データを取得する際に用いた受光部とが、タイヤ溝から見て入射光を挟んで互いに反転させた位置にあるためである。つまり、タイヤ溝の深さは、そのタイヤ溝から見て、入射光を挟んで対向する異なる方向でそれぞれ測定を行っているためである。

上記タイヤ溝の深さ測定方法は、一つの受光部（レーザ変位計）を用いたとしても、この一つの受光部を、タイヤ溝から見て入射光を挟んで反転させることで、そのタイヤ溝から見て入射光を挟んで対向する異なる方向でそれぞれ測定できるため、構造が簡易である。

上記タイヤ溝の深さ測定方法として、基準データ取得工程で得られた基準データや、反転データ取得工程で得られた反転データを補正した補正データを用いて合成データを作成することで、測定に伴いタイヤがずれるなどして生じた誤差を補正することができ、精度の高いタイヤ溝の深さを得ることができる。

上記タイヤ溝の深さ測定方法として、再現補正工程を備えることで、タイヤ溝の深さプロファイルは欠損データが削除されると共に、タイヤ溝以外のタイヤ表面は凹凸プロファイルを備える再現データを得ることができ、タイヤの摩耗形態を把握することができる。

上記タイヤ溝の深さ測定装置は、一つの受光部（レーザ変位計）を用いたとしても、この一つの受光部を、タイヤ溝から見て入射光を挟んで反転させることが容易であり、そのタイヤ溝から見て入射光を挟んで対向する異なる方向でそれぞれ測定できる。

実施形態１に係るタイヤ溝の深さ測定方法で用いるタイヤ溝深さ測定装置を示す概略構成図である。図１におけるレーザ変位計とタイヤ溝とを拡大した拡大図であり、（ａ）は反射光を受光できる場合を示し、（ｂ）は反射光を受光できない場合を示す。実施形態１に係るタイヤ溝の深さ測定方法の手順を示すフローチャートである。実施形態１に係るタイヤ溝の深さ測定方法における幅方向補正工程の一例を示す概略説明図である。実施形態１に係るタイヤ溝の深さ測定方法における径方向補正工程の一例を示す概略説明図である。実施形態１に係るタイヤ溝の深さ測定方法における周方向補正工程の一例を示す概略説明図である。実施形態１に係るタイヤ溝の深さ測定方法における再現補正工程の一例を示す概略説明図である。

以下、図面を参照して、レーザ変位計を用いて、タイヤ表面の溝の深さを測定する本発明のタイヤ溝の深さ測定方法を具体的に説明する。図中、同一符号は同一名称物を示す。

≪実施形態１≫
・全体構成
実施形態１のタイヤ溝の深さ測定方法は、基準データ取得工程と、反転データ取得工程と、基準データ取得工程で得られた基準データと反転データ取得工程で得られた反転データとを合成するデータ合成工程と、を備える。基準データ取得工程は、タイヤのトレッド面に対して所定の方向から入射光を照射し、この入射光に対する所定の角度の反射光を受光部で受光して、タイヤ溝の深さのデータを取得する工程である。反転データ取得工程は、タイヤに対する受光部の相対的な位置を、基準データ取得工程における受光部の位置から入射光を挟んで反転させた位置にして、タイヤ溝の深さのデータを取得する工程である。本実施形態１のタイヤ溝の深さ測定方法の主たる特徴とするところは、基準データ取得工程で用いる受光部と、反転データ取得工程で用いる受光部とを、タイヤ溝から見て入射光を挟んで互いに反転させた位置とすることと、基準データと反転データとを合成したデータをタイヤ溝の深さとする、ことにある。以下、まず図１，２に基づいてタイヤ溝深さ測定装置について説明し、その後に図３〜図７に基づいて上記装置を用いたタイヤ溝の深さ測定方法について説明する。

〔タイヤ溝深さ測定装置〕
タイヤ溝深さ測定装置１は、図１に示すように、タイヤ１００をその回転軸の回りで回転可能な回転機構１０と、タイヤ１００に入射光２１Ｌ（レーザ光）を照射する発光部２１及びその反射光２２Ｌを受光する受光部２２を有するレーザ変位計２０と、タイヤ１００に対する受光部２２の相対的な位置を変える反転部３０と、レーザ変位計２０によって取得したタイヤ溝１１０の深さのデータ（基準データ及び反転データ）を記憶する記憶部６０と、基準データと反転データとを合成するデータ合成部７０と、を備える。本実施形態１のタイヤ溝深さ測定装置１の主たる特徴とするところは、反転部３０を備えることと、この反転部３０によってタイヤ溝１１０から見て入射光２１Ｌを挟んで互いに反転させた位置にある受光部２２によって取得した基準データと反転データとを合成するデータ合成部７０を備えること、にある。以下、構成要素ごとに詳細に説明する。

・回転機構
回転機構１０は、タイヤ１００が取り付けられるリムを有するホイール１１と、ホイール１１の中心に連結されてタイヤ１００を回転可能に軸支する回転軸１２と、その回転軸１２を回転可能に駆動する駆動源（図示せず）と、タイヤ１００の回転数（回転速度）を検出するロータリーエンコーダ１３と、を備える。回転軸１２は、タイヤ１００の中心軸と同軸である。つまり、回転機構１０に取り付けられたタイヤ１００は、そのタイヤ１００のトレッド面の外側面が、回転軸１２の中心からほぼ等距離となる。駆動源によって回転軸１２が回転されることで、回転機構１０に取り付けられたタイヤ１００は、その中心軸の回りで回転される。タイヤ１００の回転は、ロータリーエンコーダ１３によって経時的に測定される。タイヤ溝１１０の深さは、後述するレーザ変位計２０によって経時的に測定されているため、特定の時間におけるタイヤ溝１１０の深さのデータと、タイヤ１００の回転角とから、そのタイヤ溝１１０のデータがタイヤ１００の周方向のどの位置の溝であるかを特定できる。タイヤ溝１１０の深さと、そのタイヤ溝１１０の位置とのデータは、後述する記憶部６０に記憶している。タイヤ１００は、その全周に亘ってタイヤ溝１１０の深さを測定するため、回転機構１０は、タイヤ１００を３６０°回転するように制御される。

・レーザ変位計
レーザ変位計２０は、タイヤ１００のトレッド面に対して所定の方向から入射光２１Ｌを照射する発光部２１と、入射光２１Ｌに対して所定の角度で反射する反射光２２Ｌを受光する受光部２２と、を有する。ここで、入射光２１Ｌに対する反射光２２Ｌの角度とは、入射光２１Ｌの光軸に対する反射光２２Ｌの光軸の反射角のことである（図１では、入射光２１Ｌ及び反射光２２Ｌは、光軸のみを示す）。反射光２２Ｌは、入射光２１Ｌに対して所定の角度を有し、入射光２１Ｌと異なる向きに反射される。受光部２２は、複数の受光素子で構成されている。発光部２１からその反射位置までの距離の違いにより、入射光２１Ｌに対する反射光２２Ｌの角度が変わる。この反射光２２Ｌの角度の違いにより、受光素子の受光位置が変化する。その受光素子の受光位置から三角測距により、発光部２１からタイヤ表面までの距離を演算することができる。

本例では、上記三角測距方式を応用した二次元レーザ変位計を用いる。二次元レーザ変位計は、この変位計と対象物（タイヤ１００）との間の距離と、対象物（タイヤ１００）の幅を同時に測定できる。二次元レーザ変位計２０を用いると、タイヤ１００に対してその幅方向に一定の領域に亘って入射光２１Ｌが照射されることになる。よって、二次元レーザ変位計を用いることで、タイヤ１００の全幅におけるタイヤ溝１１０の深さを効率的に測定できる。

本例では、発光部２１は、タイヤ１００が取り付けられる回転機構１０の回転軸１２を通るように配置され、受光部２２は、入射光２１Ｌに対してタイヤ１００の周方向に所定の角度（ここでは約２０°）で反射される反射光２２Ｌを受光できるように配置されている。また、発光部２１及び受光部２２は、それぞれ一つずつ配置されている。

このレーザ変位計２０で測定されるタイヤ溝１１０の深さのデータは、タイヤ１００の幅方向及び周方向に対応した二次元配列のデータ群で構成される。

上記三角測距方式のレーザ変位計を用いた場合、タイヤ溝１１０の底部１１０ｂで反射した反射光２２Ｌが受光部２２まで到達できず、そのタイヤ溝１１０の深さを適切に測定できないという問題が生じる場合がある。この現象について図２を参照して説明する。ここでは、タイヤ１１０は、反時計回り（矢印方向）に回転している。まず、図２（ａ）に示すように、入射光２１Ｌがある特定のタイヤ溝１１０の底部１１０ｂのうちタイヤ１００の回転方向の前方側（図２（ａ）の左側）に照射された場合、反射光２２Ｌはタイヤ溝１１０の開口部を通過して受光部２２に到達する。つまり、タイヤ溝１１０の底部１１０ｂのうち上記前方側における深さは測定できる。一方、図２（ｂ）に示すように、タイヤ１００が回転し、上記特定のタイヤ溝１１０の底部１１０ｂへの入射光２１Ｌの照射位置が、タイヤ１００の回転方向の後方側（図２（ｂ）の右側）に変化した場合、反射光２２Ｌはタイヤ溝１１０を形成する側壁部に遮られ、受光部２２に到達できない。つまり、タイヤ溝１１０の底部１１０ｂのうち上記後方側における深さは測定できない。以上より、上記特定のタイヤ溝１１０には、図２（ｂ）に示すように、深さを測定可能な領域Ｍと測定不可能な領域Ｎとが存在することになる。領域Ｍにおける深さのデータは実数値で取得し、領域Ｎにおける深さのデータはエラー又はゼロ値などの欠損データとして取得する。この領域Ｍ，Ｎは、発光部２１と受光部２２との位置関係（入射光２１Ｌに対する反射光２２Ｌの角度）や、タイヤ溝１１０の幅や深さなどによって変わる。

タイヤ溝１１０のうち、深さを測定可能な領域Ｍと測定不可能な領域Ｎとが存在する溝は、主に、タイヤ１００の周方向にほぼ直角に溝が形成される横溝１１２である。タイヤ１００の周方向に溝が形成される縦溝１１１（図６を参照）は、その溝を形成する側壁部は反射光２２Ｌを遮ることがないため、測定不可能な領域は実質的には存在しない。

・反転部
反転部３０は、タイヤ１００に対する受光部２２の相対的な位置を、入射光２１Ｌを挟んで反転可能な機構である。反転部３０は、発光部２１を反転可能に軸支する反転軸３１と、反転軸３１を中心に受光部２２（レーザ変位計２）を１８０°反転可能に駆動する駆動源（図示せず）と、を備える。反転軸３１は、発光部２１と回転機構１０の回転軸１２とを結ぶ直線上に沿って配置されている。反転部３０によって受光部２２を反転することで、図１に示すように、ある特定のタイヤ溝１１０に対して、入射光２１Ｌを挟んで対向する方向に反射する反射光２２Ｌを検知することができる。そのため、反転前の受光部２２（太点線で示す）で測定できなかった領域Ｎ（図２（ｂ）を参照）を、反転後の受光部２２（一点鎖線で示す）で測定することができる。つまり、反転前の受光部２２で測定した結果欠損データとして取得した領域Ｎの深さは、反転後の受光部２２で測定した結果の実数値で取得することができる。ただし、反転後の受光部２２を用いた場合、三角測距方式のレーザ変位計に起因して測定できない領域が存在するメカニズムによって、深さを測定可能な領域Ｍ’と測定不可能な領域Ｎ’とが存在する。この領域Ｍ’，Ｎ’は、反転前の受光部２２を用いた場合の領域Ｍ，Ｎを１８０°回転させた領域となる。よって、反転前の受光部２２では測定不可能な領域Ｎのデータ（欠損データ）を、反転後の受光部２２で測定可能な領域Ｍ’のデータで補うことができ、反転後の受光部２２では測定不可能な領域Ｎ’のデータ（欠損データ）を、反転前の受光部２２で測定可能な領域Ｍのデータで補うことができる。ただし、発光部２１と受光部２２との位置関係や、タイヤ溝１１０の幅や深さなどによって、反転前後のいずれの受光部２２で測定してもデータが欠落する領域が生じる場合がある。

・記憶部
記憶部６０は、レーザ変位計２０によって取得したタイヤ溝１１０の深さのデータ（基準データ及び反転データ）を記憶する。基準データは、反転前の受光部２２で測定して得られたデータであり、反転データは、基準データを取得したときの受光部２２の位置を反転部によって反転した反転後の受光部２２で測定して得られたデータである。記憶部６０は、具体的には、レーザ変位計２０によって取得したタイヤ溝１１０の深さのデータを記憶すると共に、回転機構１０のロータリーエンコーダ１３によって検出されたそのタイヤ溝１１０の位置を記憶する。

記憶部６０は、レーザ変位計２０によって取得したデータ（生データ）を記憶するし、後述する補正部によって補正された補正データやデータ合成部によって合成された合成データなどの加工データも記憶する。

・データ合成部
データ合成部７０は、基準データ及び反転データにおいて、基準データ及び反転データの一方にレーザ変位計２０に起因する欠損データがあった場合、その欠損データに代えて基準データ及び反転データの他方のデータを採用し、基準データと反転データとを合成した合成データを作成する。このデータ合成部の具体的な処理については、後述するタイヤ溝の深さ測定方法の説明の際に詳述する。

・補正部
レーザ変位計２０によって取得した基準データ及び反転データ（加工していない生データ）は、測定による誤差（回転機構１０によるタイヤ１００の回転ずれなどに起因するものなど）や、タイヤの半径方向の振れ（ＲＲＯ：ラジアルランナウト）やタイヤの横方向（軸方向）の振れ（ＬＲＯ：ラテラルランナウト）による誤差が生じる。よって、基準データ及び反転データにおいて生じた誤差を補正する補正部８０を備えることが好ましい。補正部８０は、タイヤ１００の幅方向に生じた誤差を補正する幅方向補正部８１と、タイヤ１００の径方向に生じた誤差を補正する径方向補正部８２と、タイヤ１００の周方向に生じた誤差を補正する周方向補正部８３と、を備える。データ合成部７０では、幅方向補正部８１、径方向補正部８２、周方向補正部８３の少なくとも一つの補正部によって補正された基準データと、補正された反転データとを合成する。また、補正部は、データ合成部７０で得られた合成データを基に、タイヤ１００の状態（特にタイヤ溝１１０以外の表面状態）を再現する再現補正部８４を備える。各補正部の具体的な処理については、後述するタイヤ溝の深さ測定方法の説明の際に詳述する。

・その他
レーザ変位計２０によって取得したデータや、補正部８０で補正したデータ、データ合成部７０で合成したデータなどを画像処理して画像データを作成する画像処理部（図示せず）を備えることができる。レーザ変位計２０によって取得した基準データと反転データとは、タイヤ溝１１０から見て入射光２１Ｌを挟んで互いに反転させた位置にある受光部２２で測定した値であるため、そのまま画像データとすると互いに左右反転した画像となる。よって、画像データを作成する場合、画像処理部に左右反転部を備え、基準データ又は反転データのいずれかを幅方向の中心軸を基準として左右反転することが好ましい。また、レーザ変位計２０によって取得したデータや、補正部で補正したデータ、データ合成部で合成したデータ、画像処理部で処理した画像などを表示する表示部９０を備えることができる。上記補正部８０、データ合成部７０、画像処理部や、記憶部６０は、コンピュータ内に組み込まれ、このコンピュータに表示部９０が接続されている形態が挙げられる。

〔タイヤ溝の深さ測定方法〕
上記タイヤ溝深さ測定装置１を用いて、タイヤ１００のタイヤ溝１１０の深さを測定する方法について説明する。本実施形態１のタイヤ溝の深さ測定方法は、以下の基準データ取得工程と、反転データ取得工程と、データ合成工程と、を備える。また、本実施形態１では、基準データ取得工程で得られた基準データや反転データ取得工程で得られた反転データを補正する補正工程を備える。本例では、タイヤ１００のタイヤ溝１１０は、幅方向中心を挟んで周方向に並列して形成された二本の縦溝１１１，１１１と、縦溝１１１，１１１の外方側にタイヤ１００の周方向にほぼ直角に形成される複数の横溝１１２，…と、を備え（図６を参照）、これらのタイヤ溝１１０の深さを測定する例を説明する。以下に、各工程の具体的な処理を説明する。

・基準データ取得工程
基準データ取得工程は、タイヤ１００のトレッド面に対して所定の方向から入射光２１Ｌを照射し、この入射光２１Ｌに対する所定の角度の反射光２２Ｌを受光部２２で受光して、タイヤ溝１１０の深さのデータを取得する工程である。基準データ取得工程では、タイヤ１００を回転機構１０に取り付けて、タイヤ１００をその中心軸回りに回転した状態で測定しており、タイヤ１００の幅方向及び周方向に対応した二次元配列のデータ群を取得している。

本例では、入射光２１Ｌをタイヤ１００が取り付けられた回転機構１０の回転軸１２を通るように照射し、入射光２１Ｌに対してタイヤ１００の周方向に所定の角度で反射される反射光２２Ｌを受光部２２で受光して測定を行った。

・反転データ取得工程
反転データ取得工程は、タイヤ１００に対する受光部２２の相対的な位置を、基準データ取得工程における受光部２２の位置から入射光２１Ｌを挟んで反転させた位置にして、タイヤ溝１１０の深さのデータを取得する工程である。反転データ取得工程でも、タイヤ１００を回転機構１０に取り付けて、タイヤ１００をその中心軸回りに回転した状態で測定しており、タイヤ１００の幅方向及び周方向に対応した二次元配列のデータ群を取得している。

反転データ取得工程では、タイヤ１００に対する受光部２２の相対的な位置を、基準データ取得工程における受光部２２の位置から反転させる。この反転には、上記タイヤ溝深さ測定装置１における反転部３０を用いる。反転部３０によって、反転軸３１を中心にして受光部２２を１８０°回転することで、受光部２２の配置を容易に反転することができる。受光部２２の配置を変えることで、測定対象であるタイヤ１００は回転機構１０に取り付けたままとできるため、タイヤ１００の付け替え作業を省略でき、付け替えによって生じる位置ずれを防止できる。

タイヤ１００の回転方向は、基準データ取得工程におけるタイヤ１００の回転方向と同方向でもよいし、逆方向としてもよい。反転データを取得するタイヤ１００の周方向の開始位置は、基準データを取得するタイヤ１００の周方向の開始位置と合わせることが挙げられる。両データの取得開始位置を合わせることで、後述するデータ合成工程において、基準データと反転データとを合成し易い。タイヤ１００にその周方向にボルトなどの基準点２０１，２０２を設ける場合（図６を参照、詳細は後述する）、データ合成工程では、このボルトを合わせることで基準データと反転データとを対応した位置で合成できるため、データ取得工程でそのデータの取得開始位置を合わせる必要はない。

・データ合成工程
データ合成工程は、基準データ取得工程で得られた基準データと、反転データ取得工程で得られた反転データとを照合し、基準データと反転データとを合成したデータをタイヤ溝の深さとする工程である。基準データと反転データとを合成する際、基準データ及び反転データの一方にレーザ変位計の測定方式に起因する欠損データがあった場合、その欠損データに代えて基準データ及び反転データの他方のデータを採用する。

基準データと反転データとの合成方法として二つのパターンが挙げられる。一つ目のパターンは、基準データ及び反転データの一方を基礎とした合成データを作成する形態である。一つ目のパターンの手順を、例えば基準データを基礎とする場合で説明する。基準データにおける深さのデータに欠損データ（エラー又はゼロ値で示される）があった場合、その欠損データのタイヤ溝１１０の位置に対応する反転データを上記欠損データに代えて採用する（置き換える）。このとき、その採用する反転データが実数値である場合も、欠損データである場合もある。よって、欠損データを反転データに置き換えたとしても、基準データの欠損データが実数値となる場合も、欠損データのままである場合もある。いずれにしても、この一つ目のパターンでは、合成データは、基準データのうち欠損データのみが反転データとなったデータであり、欠損データ以外の実数値は基準データである。基礎とするデータとして、反転データを用いてもよい。

二つ目のパターンは、基準データ及び反転データについて、基準データ及び反転データの一方に欠損データがあった場合、その欠損データに代えて基準データ及び反転データの他方のデータを採用し、基準データ及び反転データの双方が実数値である（双方が欠損データでない）場合、基準データと反転データとの平均値を採用する形態である。二つ目のパターンは、基準データと反転データとをタイヤ溝１１０の位置ごとに照合し、基準データと反転データの双方が実数値であれば、その平均値をその照合したタイヤ溝１１０の位置におけるタイヤ溝１１０の深さとして合成データを作成する。基準データと反転データの一方に欠損データがあった場合、基準データと反転データの他方が欠損データでなければその値を採用する。基準データと反転データの双方が欠損データであった場合は、そのタイヤ溝１１０の位置における深さは欠損データとする。

・補正工程
レーザ変位計２０によって取得した基準データ及び反転データ（加工していない生データ）は、測定による誤差（回転機構１０によるタイヤ１００の回転ずれなどに起因するものなど）や、タイヤのＲＲＯやＬＲＯによる誤差が生じる。よって、基準データ及び反転データの各々について、誤差を補正する補正工程を備えることが好ましい。補正工程は、タイヤ１００の幅方向に生じた誤差を補正する幅方向補正工程と、タイヤ１００の径方向に生じた誤差を補正する径方向補正工程と、タイヤ１００の周方向に生じた誤差を補正する周方向補正工程と、を備える。上述したデータ合成工程では、幅方向補正工程、径方向補正工程、周方向補正工程の少なくとも一つの補正工程を行うことで補正された基準データと、同じく補正された反転データとを合成することが好ましい。また、データ合成工程で得られた合成データを基に、タイヤ１００の状態を再現する再現補正工程を備えることが好ましい。各補正工程は、必須ではなく、どの補正工程も行わなくてもよく、いずれか一つの補正工程を行ってもよいし、いくつかの補正工程を組み合わせて行ってもよい。

補正工程を備える場合のタイヤ溝の深さ測定方法の流れを、図３のタイヤ溝の深さ測定方法の手順を示すフローチャートを参照して説明する。まず、基準データ取得工程によって、基準データを取得する（Ｓ１）。この基準データは記憶部６０に記憶される。この基準データについて、補正を行う（幅方向補正工程、径方向補正工程）。補正を行うにあたり、補正の基準点を設定する（Ｓ２）。補正の基準点については、後述する幅方向補正工程及び径方向補正工程で詳述する。この基準点を基に、上記基準データを補正し、補正有の基準データを作成する（Ｓ３）。この補正した基準データは記憶部６０に記憶される。次に、反転データ取得工程によって、反転データを取得する（Ｓ４）。この反転データは記憶部６０に記憶される。この反転データについても、補正を行う（幅方向補正工程、径方向補正工程）。補正を行うにあたり、基準データの補正と同様に、補正の基準点を設定する（Ｓ５）。この基準点を基に、上記反転データを補正し、補正有の反転データを作成する（Ｓ６）。この補正した反転データは記憶部６０に記憶される。上記の補正有の基準データと補正有の反転データとを合成するにあたり、補正を行う（周方向補正工程）。補正を行うにあたり、合成の基準となる基準点を設定する（Ｓ７）。補正の基準点については、後述する周方向補正工程で詳述する。この基準点を基に、データ合成工程によって、補正有の基準データと補正有の反転データとを合成する（Ｓ８）。この補正した合成データは記憶部６０に記憶される。最後に、合成データについて、タイヤのタイヤ溝以外の表面状態を、基準データや反転データにおいて補正を行う前の状態へ再現する補正を行う（再現補正工程）。この補正を行うにあたり、再現元のデータ（基準データか反転データか）を設定する（Ｓ９）。この設定したデータを基に、合成データのタイヤ溝以外の表面状態を試験対象であるタイヤ１００の表面状態に再現した再現データを作成する（Ｓ１０）。この補正した再現データは記憶部６０に記憶される。以下に、各補正工程の詳細を説明する。

・・幅方向補正工程
幅方向補正工程は、タイヤ１００の幅方向におけるデータのずれを補正する工程である。この幅方向の補正を行うにあたり、基準データ取得工程及び反転データ取得工程では、タイヤ１００を回転させながらタイヤ１００の全周に亘ってデータを取得する。そして、基準データ及び反転データの少なくとも一方において、タイヤ１００の幅方向に基準点となる位置を選択し、基準点が周方向に全て合う（揃う）ように幅方向のデータを再配列する補正を行う。この基準点として、タイヤ１００の周方向に形成された縦溝１１１（図６を参照）を利用することができる。縦溝１１１は、通常、タイヤ１００の周方向に、真っ直ぐに形成されている。よって、タイヤ１００を周方向に展開すると、縦溝１１１は真っ直ぐに配置されるはずである。しかし、タイヤ１００の取付誤差や回転時のタイヤ１００のブレによって幅方向にずれが生じた場合、周方向に展開した縦溝１１１は、真っ直ぐにはならない。そこで、この周方向に展開した縦溝１１１に着目し、この縦溝１１１が真っ直ぐになるように補正することで、タイヤ１００の幅方向におけるデータのずれを補正する。この幅方向補正工程は、基準データ及び反転データの少なくとも一方のデータに対して行えばよく、双方のデータに対して行うことが好ましい。

幅方向補正工程を行うにあたり、基準点として縦溝１１１の設定を行う。この設定として、複数の縦溝１１１がある場合、いずれの縦溝１１１を基準点として用いるかを選択することが挙げられる。この基準点の設定によって、選択された縦溝１１１の特定のデータ、例えば、タイヤ溝１１０の開口縁の対向する角部を構成する２点（ここでは、後述するＰ_ｎ，Ｐ_ｎ＋１：ｎは正の自然数）が基準点として抽出される。この基準点は、幅方向補正や、後述する径方向補正に利用する。

以下に、図４（矢印Ｔは周方向、矢印Ｗは幅方向を示す）を参照して、幅方向補正工程における処理を説明する。図４の右図は、左図に示すタイヤ１００の周方向に沿って任意に選択した位置（ここでは例として三点選択）における縦溝１１１の横断面図である。図４の右図の左側は補正前の縦溝１１１を示し、右側は補正後の縦溝１１１を示す。タイヤ１００が幅方向にずれた場合、図４の右図の左側に示すように各縦溝１１１の中心線が真っ直ぐにならない。そこで、各位置の縦溝１１１について、底部１１０ｂから上がり勾配の変わる位置Ｐ_１１−Ｐ_１２，Ｐ_２１−Ｐ_２２，Ｐ_３１−Ｐ_３２が基準点として抽出されると、それらの各中心線Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３が導かれる。図４の右図の右側に示すように、各中心線Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３を一直線として、それに伴ってタイヤ１００の周方向のデータが再配列されることで、補正が行われる。他に、位置Ｐ_１１，Ｐ_２１，Ｐ_３１を一直線としてもよいし、位置Ｐ_１２，Ｐ_２２，Ｐ_３２を一直線としてもよい。

ここでは、基準点として、タイヤ１００の周方向に形成された縦溝１１１を利用する例を説明したが、タイヤ１００とは独立した部材を用いることもできる。例えば、タイヤ１００の側縁に円盤状の基準板を配置した状態でタイヤ１００を回転させることが挙げられる。この基準板の表面や各部を基準点として設定すればよい。

・・径方向補正工程
径方向補正工程は、タイヤ１００の径方向におけるデータのずれを補正する工程である。この径方向の補正を行うにあたり、基準データ取得工程及び反転データ取得工程では、タイヤ１００を回転させながらタイヤ１００の全周に亘ってデータを取得する。そして、基準データ及び反転データの少なくとも一方において、タイヤ１００の径方向に基準点となる位置を選択し、基準点が周方向全周に亘って一定となるように径方向のデータを補正する。この基準点として、タイヤ１００の周方向に形成された縦溝１１１（図６を参照）を利用することができる。縦溝１１１は、通常、タイヤ１００の周方向に、真っ直ぐに形成されている。具体的には、図５に示すように、タイヤ溝１１１の底部１１０ｂから上がり勾配の変わる位置Ｐ_１１−Ｐ_１２を結ぶ線部と、Ｐ_１１−Ｐ_１２の中心線Ａ_１との交点と、発光部２１（レーザ変位計２０）との距離ｈ_１を見ている。タイヤ１００が真円で、回転機構１０の回転軸１２に適正に取り付けられていれば、上記距離ｈ_１は、タイヤ１００の周方向に一定となるはずである。しかし、タイヤ１００の取付誤差、回転時のタイヤ１００のブレ、タイヤのＲＲＯやＬＲＯによる誤差などによって径方向にずれが生じた場合、上記距離ｈ_１が、タイヤ１００の周方向に一定とならない。そこで、この距離ｈ_１に着目し、この距離ｈ_１が一定となるように補正することで、タイヤ１００の径方向におけるデータのずれを補正する。この径方向補正工程は、基準データ及び反転データの少なくとも一方のデータに対して行えばよく、双方のデータに対して行うことが好ましい。

以下に、図５（矢印Ｔは周方向、矢印Ｄは径方向を示す）を参照して、径方向補正工程における処理を説明する。図５の下図は、上図に示すタイヤ１００の周方向に沿って任意に選択した位置（ここでは例として三点選択）における縦溝１１１の横断面図である。図５の下図の上側は補正前の縦溝１１１を示し、下側は補正後の縦溝１１１を示す。タイヤ１００が径方向にずれた場合、図５の下図の上側に示すように受光部２１からタイヤ１００までの距離ｈ_１が一定とならない（ｈ_１≠ｈ_２≠ｈ_３）。そこで、図５の下図の下側に示すように、例えば、任意に選択した位置での距離（ここではｈ_１）が基準点として抽出されると、周方向の異なる位置での距離（位置Ｐ_２１−Ｐ_２２を結ぶ線部と、Ｐ_２１−Ｐ_２２の中心線Ａ_２との交点による距離ｈ_２や、位置Ｐ_３１−Ｐ_３２を結ぶ線部と、Ｐ_３１−Ｐ_３２の中心線Ａ_３との交点による距離ｈ_３）が距離ｈ_１となるように補正が行われる。例えば、測定値（ｈ_２やｈ_３）から距離ｈ_１を減じ、その測定位置と同じ幅方向に並ぶ測定値からその差分を減じてデータを再配列することで補正が行える。それにより、ｈ_１＝ｈ_１’＝ｈ_２’＝ｈ_３’とできる。なお、詳しくは後述するが、この補正により、横溝１１２の深さは補正後のデータから把握できるが、タイヤ１００の周方向に同データを見れば、レーザ変位計２０からの横溝１１２以外のタイヤ１００の表面までの距離は実質的に一定となる（図７の上図を参照）。

・・周方向補正工程
周方向補正工程は、タイヤ１００の周方向におけるデータのずれを補正する工程である。データ合成工程において、基準データと反転データとを合成するにあたり、各データは独立して取得していることから、位相がずれている。そこで、周方向補正工程では、基準データと反転データとの位相を合わせる。位相を合せることで、基準データと反転データのお互いの合成位置が合う。この周方向の補正を行うにあたり、基準データ取得工程及び反転データ取得工程では、タイヤ１００を回転させながらタイヤ１００の全周に亘ってデータを取得する。そして、基準データ及び反転データの各々において、タイヤ１００の周方向に基準点となる位置を選択し、基準データにおける基準点と反転データにおける基準点とが合うように周方向のデータを補正する。この基準点として、タイヤ１００の周方向に形成された縦溝１１１（図６を参照）にボルト２０１，２０２を設けることが挙げられる。周方向の補正は、具体的には、基準データのボルトの位置と、反転データのボルトの位置とが対応するように両データの位相を合わせて合成を行う。

周方向補正工程を行うにあたり、基準点としてボルト２０１，２０２の設定を行う。基準点は周方向の１点を選択すればよいが、２点以上指定することで、より正確な周方向の補正が可能になる。

以下に、図６（上下方向の矢印Ｔは周方向を示す）を参照して、周方向補正工程における処理を説明する。図６の上図は、補正前の基準データを画像処理した基準データ画像２Ａと、補正前の反転データを画像処理した反転データ画像２Ｂを示す。基準データ画像２Ａ及び反転データ画像２Ｂにおいて、横溝１１２のハッチング部分が欠損データを示している。基準データ画像２Ａと反転データ画像２Ｂは、位相が異なっており、各ボルト２０１，２０２の位置がずれている。図６の下図は、補正後の基準データを画像処理した基準データ画像２Ａ’と、補正後の反転データを画像処理した反転データ画像２Ｂ’を示す。ボルト２０１，２０２が基準点として設定されているため、基準データ画像２Ａ’と反転データ画像２Ｂ’は、各ボルト２０１，２０２の位置を対応させて位相が合うように補正が行われる。この位相を合わせた状態で、基準データを基データとして照合及び合成が行われると、基準データ画像２Ａ（２Ａ’）の欠損データが反転データ画像２Ｂ（２Ｂ’）の有効データによって補完された合成データ画像２Ｃが得られる。ここでは、説明の便宜上、全ての欠損データが補完される例を示したが、本来は、発光部２１と受光部２２との位置関係や、タイヤ溝１１０の幅や深さなどによって、合成データには欠損データが残ったままとなる場合がある。その場合でも、合成を行わない場合に比べれば、欠損データの生じる領域を狭小化することができる。

・再現補正工程
以下に、図７（左右方向の矢印Ｔは周方向を示す）を参照して、再現補正工程について説明する。上述した各補正工程を行った基準データ及び反転データを合成した合成データは、本来のタイヤ１００の状態を補正して得られているため、通常、タイヤ溝１１０以外の表面状態が本来のタイヤ１００の状態と異なる。例えば図７の上図（タイヤ１００の周方向に沿って配置される横溝１１２の横断面図）に示すように、合成データを画像処理した合成データ画像２Ｃは、タイヤ溝１１０の欠損データは補完されているが、上記径方向補正工程を行ったことによって、タイヤ溝１１０以外の表面状態が凹凸のない平面となっている。本来のタイヤ１００の表面状態は、補正前の基準データ又は反転データを画像処理した補正前基準（反転）データ画像２Ｄのように、凹凸のある面となっている（図７の中図）。この補正前基準（反転）データ画像２Ｄでは、タイヤ溝１１０には欠損データ領域Ｅｍが存在する。そこで、再現補正工程では、主に上記径方向補正工程で行った処理と逆の処理を行い、タイヤ溝１１０の欠損データは補完したままで、タイヤ溝１１０以外の表面状態を本来のタイヤ１００の状態とした再現データ画像２Ｅを作成する（図７の下図）。

再現補正工程を行うにあたり、再現元データとして、基準データか反転データかの選択を行う。本例では、基準データを選択している。この再現元データの設定によって、選択されたデータにおいて、例えば、タイヤ溝１１０の開口縁の対向する角部を構成する２点（ここでは、後述するＱ_ｎ，Ｑ_ｎ＋１：ｎは正の自然数）が基準点として抽出される。具体的には、各横溝１１２の底部１１０ｂから上がり勾配の変わる位置Ｑ_１１及びＱ_１２が基準点として抽出されると、その位置を基点として、横溝１１２の値は合成データ画像２Ｃを用い、それ以外の表面の値は補正前基準データ画像２Ｄを用いて、再現データ画像２Ｅを作成する。そうすることで、タイヤ１００の表面状態を本来のタイヤ１００の状態に再現することができ、ヒールアンドトウ摩耗やフェザーエッジ摩耗などの摩耗形態の把握が可能となる。タイヤ溝１１０の深さを測定するだけであれば、この再現補正工程は省略できる。

・効果
本実施形態１のタイヤ溝の深さ測定方法は、基準データに欠損データがあったとしても、その欠損データが確認されたタイヤ溝１１０の位置に対応する反転データが欠損していなければ、基準データの欠損データを反転データによって補完することができる。よって、基準データと反転データのそれぞれにおいて欠損データが発生しても、基準データと反転データとを合成することで、互いに補完し合うことができ、精度の高いタイヤ溝の深さを得ることができる。これは、基準データを取得する際に用いた受光部２２と、反転データを取得する際に用いた受光部２２とが、タイヤ溝１１０から見て入射光２１Ｌを挟んで互いに反転させた位置にあるためである。つまり、タイヤ溝１１０の深さは、そのタイヤ溝１１０から見て、入射光２１Ｌを挟んで対向する異なる方向でそれぞれ測定を行っているためである。

本実施形態１のタイヤ溝の深さ測定方法は、タイヤ溝１１０から見て入射光２１Ｌを挟んで互いに反転させるだけで、容易に合成データを得ることができるため、一つの受光部２２（レーザ変位計２）で測定可能であり、構造が簡易でありながら、精度の高いタイヤ溝の深さを効率的に得ることができる。

本実施形態１のタイヤ溝の深さ測定方法は、基準データ取得工程で得られた基準データや、反転データ取得工程で得られた反転データを補正した補正データを用いて合成データを作成することで、測定に伴いタイヤがずれるなどして生じた誤差を補正することができ、精度の高いタイヤ溝の深さを得ることができる。

≪実施形態２≫
実施形態１では、基準データを取得する際に用いた受光部２２と、反転データを取得する際に用いた受光部２２とを、タイヤ溝１１０から見て入射光２１Ｌを挟んで互いに反転させた位置とする方法として、反転部３０を用いる例を説明した。この他に、タイヤ１００を付け替えることで、タイヤ溝１１０から見て入射光２１Ｌを挟んで受光部２２を互いに反転させることができる。タイヤ１００を付け替える際は、回転機構１０の回転軸１２に対してタイヤ１００の表裏を逆転して付け替える。この方法であれば、受光部２２（レーザ変位計２）を動かす必要がないため、回転部３０を省略できる。

本発明のタイヤ溝の深さ測定方法は、タイヤ表面の溝の深さを測定することによるタイヤの摩耗状態の確認に好適に利用できる。

１タイヤ溝深さ測定装置
１０回転機構１１ホイール１２回転軸１３ロータリーエンコーダ
２０レーザ変位計
２１発光部２１Ｌ入射光２２受光部２２Ｌ反射光
３０反転部３１反転軸
６０記憶部
７０データ合成部
８０補正部
８１幅方向補正部８２径方向補正部８３周方向補正部
８４再現補正部
９０表示部
１００タイヤ
１１０タイヤ溝１１１縦溝１１２横溝
１１０ｂ底部
２０１，２０２ボルト（基準点）
２Ａ，２Ａ’ 基準データ画像２Ｂ，２Ｂ’ 反転データ画像
２Ｃ合成データ画像
２Ｄ補正前基準データ画像２Ｅ再現データ画像
Ｅｍ欠損データ領域

Claims

レーザ変位計を用いて、タイヤ表面の溝の深さを測定するタイヤ溝の深さ測定方法であって、
タイヤのトレッド面に対して所定の方向から入射光を照射し、この入射光に対する所定の角度の反射光を受光部で受光して、前記タイヤ溝の深さのデータを取得する基準データ取得工程と、
前記タイヤに対する前記受光部の相対的な位置を、前記基準データ取得工程における前記受光部の位置から入射光を挟んで反転させた位置にして、前記タイヤ溝の深さのデータを取得する反転データ取得工程と、
前記基準データ取得工程で得られた基準データと、前記反転データ取得工程で得られた反転データとを照合し、前記基準データ及び前記反転データの一方に前記レーザ変位計の測定方式に起因する欠損データがあった場合、その欠損データに代えて前記基準データ及び前記反転データの他方のデータを採用し、前記基準データと前記反転データとを合成したデータを前記タイヤ溝の深さとするデータ合成工程と、を備えるタイヤ溝の深さ測定方法。