JP4905167B2 - タイヤ凹凸形状測定装置、タイヤ凹凸形状判定システム、タイヤ凹凸形状測定方法、およびタイヤ凹凸形状判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの表面に設けられた凹凸状部の表す形状を測定する方法および装置に関する。本発明は、また、測定した凹凸状部の表す形状に基き、測定対象タイヤが予め設定された規定仕様のタイヤであるか否かを判定する方法およびシステムに関する。

一般に、タイヤのサイドウォールには、タイヤ製品の製造メーカ、製品名、サイズ表示、製造コード、種々の安全基準や規則に基づいた標示等、作製すべきタイヤを識別するための識別符号を表す、種々の文字、記号、図形、模様等が認識可能な形態で施されている。具体的には、タイヤのサイドウォールの表面に、これらの文字、記号、図形、模様等に応じた形状の、凸状部または凹状部が設けられている（以降、これらの凸状部または凹状部を、凹凸状部と称する）。一般的に、これら凹凸状部によって表された識別符号は、例えば、タイヤ製造工程におけるモールド種類の検査や、タイヤの流通過程における分類、タイヤ所有者による確認など、ある程度限られたタイミングで認識できれば十分である。このため、デザインおよびコストの問題もあり、これらの識別符号を着色して示すことは、一般的には行なわれていない。すなわち、タイヤ表面に設けられた凹凸状部は、一般的にはタイヤ表面と同一色であり、人物が識別符号を読み取る際は、タイヤ表面の微妙な凹凸の程度を視覚することで、凹凸状部で表される識別符号の内容を確認する必要がある。

例えば、タイヤの製造業者にあっては、生タイヤに加硫処理を施す加硫・成型工程後のタイヤについて、この凹凸状部の表す識別符号の検査が行なわれる。特に、新たな加硫用モールドを加硫成型機に設置して、最初に加硫処理を施した場合など、凹凸状部が表す文字情報（識別符号）の内容や、この文字のフォントやサイズ、識別符号１つ１つの配置位置や形状など、ある程度詳細な検査を行なう必要がある。この検査によって、加硫成型機に設置した加硫用モールドの種類が、正確な種類のものであるか否か、また、加硫用モールドが型崩れをおこしていないか、また、加硫用モールドが加硫機に適切に取り付けられているか、など、加硫機を使用してタイヤを量産するにあたって重要な項目を確認している。

上述のように、タイヤ表面に設けられた凹凸状部は、タイヤ表面と同一色であり、人物が識別符号を読み取る際は、タイヤ表面の微妙な凹凸の程度を視覚することで、識別符号の内容を確認する必要がある。このため、上記したような検査の全てを、オペレータの感覚に基いた目視検査によって実施することは困難な作業であり、検査に多大の時間と労力を要するといった問題があった。そして、オペレータが疲労状態にある場合は、検査ミスも発生しやすいという問題もあった。なお、タイヤの製造工程における検査の他にも、タイヤ流通過程において多量のタイヤをそれぞれ分類していく場合などでも、同様の問題が発生することは、いうまでもない。

目視に代わるタイヤ表面の識別符号の検査方法として、タイヤ表面に設けられた凹凸状部の表す文字をカメラによって撮影することで、この文字の画像を取得し、この文字画像から文字情報を読み取る方法が、例えば下記特許文献１に記載されている。下記特許文献１記載の方法では、タイヤ表面に対向する位置にカメラを設置し（カメラは、タイヤ表面に沿って周状に移動可能となっている）、カメラを中心として配置されたリング状の光源によって、タイヤ表面の凹凸状部を照射している。そして、この凹凸状部の凸部の縁に沿って生じる影によって現れる、凹凸状部の輪郭を撮影することで、凹凸状部の表す文字をカメラによって撮影すると記載されている。
特開平１０−１１５５０８号公報

上記特許文献１では、タイヤ表面に設けられた凹凸状部の表す文字をカメラによって撮影する際、照明を照射してこれらの凹凸状部の影を生じさせ、この影を撮影することで凹凸状部の表す文字の画像を取得している。上述のように、タイヤ表面に設けられた凹凸状部は、タイヤ表面と同一色である。このため、タイヤ表面の凹凸状部をカメラによって撮影する場合は、上記特許文献１のような照明が必須であるといえる。しかし、黒色に視認されるタイヤ表面は、光の反射率が比較的低く、影部分と反射部分とのコントラストは比較的低い。さらに、文字全体の輪郭を確認可能とするため、リング状の光源によって文字の周り全体から光を照射しているので、影部分についても光は照射されていることになり、相対的に光の照射量が多い部分（輪郭でない部分）と相対的に光の照射量が少ない部分（輪郭部分）とのコントラストが生じるのみである。このように、特許文献１記載の方法では、発生するコントラストは著しく低いといえる。

このため、特許文献１記載の方法で画像を撮影しても、凹凸状部の輪郭を十分鮮明には判定することができず、十分な精度で文字情報を読み取ることはできなかった。さらに、影の長さは、光の照射角度によって変化するので、リング状照明の中心部分については、凸部の周囲に均一な幅で影ができるものと推定できるが、リング状照明の中心から離れた地点では、凸部の周囲に生じる影の幅（長さ）は均一にはなり得ない。このような影で表される輪郭形状は、文字の形状を正確に表すものではなく、十分な精度で文字情報を読み取ることはできない。

そこで、本発明は、人物による目視に頼ることなく、十分な精度で、タイヤの表面に設けられた凹凸状部の表す形状を測定する方法および装置を提供することを目的とする。さらに、取得した凹凸形状を表すデータに基づき、測定対象タイヤが予め設定された規定仕様のタイヤであるか否かを判定する方法およびシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、タイヤの表面に設けられた凹凸状部の表す形状を測定する装置であって、測定対象の前記凹凸状部の温度と、前記凹凸状部の周辺領域のタイヤ表面温度と、をそれぞれ異なる温度に設定する手段と、前記設定する手段によって温度設定された前記凹凸状部および前記周辺領域を少なくとも含むタイヤ測定領域を撮影することで、前記タイヤ測定領域の温度分布形状を計測する赤外線カメラと、前記凹凸状部の表す形状を表すデータとして、前記タイヤ測定領域の温度分布形状データを取得する手段と、を有することを特徴とするタイヤ凹凸形状測定装置を提供する。

なお、前記凹凸状部は、前記タイヤのサイドウォール部に設けられ、前記タイヤの仕様を識別するための文字形状を表すものであってもよく、また、前記凹凸状部は、前記タイヤのトレッド部に設けられたトレッドパターンであってもよい。

また、前記設定する手段は、前記凹凸状部の温度と、前記周辺領域の温度との温度差を、０．５℃以上に設定することが好ましく、さらに、前記設定する手段は、前記凹凸状部の温度と、前記周辺領域の温度との温度差を、２．０℃以上に設定することが、より好ましい。

また、前記設定する手段は、測定対象の前記凹凸状部と前記周辺領域を同時に加熱して、前記凹凸状部と前記周辺領域の熱吸収効率または放熱効率の違いを利用して、前記凹凸状部の温度と前記周辺領域の温度とを、それぞれ異なる温度に設定することが好ましい。

また、前記設定する手段は、測定対象の前記凹凸状部と前記周辺領域を同時に冷却して、前記凹凸状部と前記周辺領域の放熱効率または熱吸収効率の違いを利用して、前記凹凸状部の温度と前記周辺領域の温度とを、それぞれ異なる温度に設定することも、また好ましい。

なお、前記設定する手段は、少なくとも前記タイヤ測定領域に向けて気体を吹きかける気体放出部と、前記気体の温度を調整する温度調整部と、を有し、温度調整された前記気体を前記タイヤ測定領域に吹きかけることで、前記タイヤ測定領域全体の温度を設定することが好ましい。

また、前記設定する手段は、前記凹凸状部の、前記タイヤ表面に沿った表層部分を、選択的に加熱または冷却することで、前記凹凸状部の温度と前記周辺領域の温度とを、それぞれ異なる温度に設定することも、また好ましい。

また、前記設定する手段は、所定の温度に設定された部材を、前記タイヤ測定領域に当接させる部位を備えることが好ましい。

なお、ローラと、前記ローラを加熱または冷却することで、前記ローラの表面温度を調節するための温度調節部と、前記凹凸状部の前記表層部分を選択的に加熱または冷却するために、前記表面温度が調節された状態の前記ローラを、前記タイヤ測定領域に当接させるローラ駆動部と、を有して構成されていることが好ましい。

また、前記設定する手段は、前記凹凸状部の、前記タイヤ表面に沿った表層部分に対して、選択的に液体を塗布することで、前記液体の気化によって生じる前記表層部分の温度低下を利用して、前記凹凸状部の温度と前記周辺領域の温度とを、それぞれ異なる温度に設定することも好ましい。

本発明は、また、前記タイヤ凹凸形状測定装置を備えて構成される、前記タイヤが予め設定された規定仕様のタイヤであるか否かを判定するためのシステムであって、前記規定仕様のタイヤに設けられるべき凹凸状部の表す形状を表す規定形状データを記憶しておく記憶手段と、前記タイヤ凹凸形状測定装置によって取得された前記温度分布形状データと、前記規定形状データとを照合することで、前記タイヤが前記規定仕様のタイヤであるか否かを判定する判定手段を有することを特徴とするタイヤ判定システムも、併せて提供する。

なお、前記判定手段は、前記照合の際、取得した前記温度分布形状データの表す測定形状データに応じて、前記測定形状データにおける測定データ基準点を設定し、前記測定データ基準点と、前記測定データ基準点に対応する前記規定形状データにおける規定形状データ基準点とを一致させて、前記測定形状データと前記規定形状データとを同一座標平面上に配置し、この配置状態で、前記測定形状データと前記規定形状データとのずれ量を導出し、前記ずれ量と、予め設定された基準ずれ量とを比較し、前記ずれ量が前記基準ずれ量以下の場合、前記タイヤは前記規定仕様のタイヤであると判定し、前記ずれ量が前記基準ずれ量以上の場合、前記タイヤは前記規定仕様のタイヤではないと判定することが好ましい。

本発明は、また、タイヤの表面に設けられた凹凸状部の表す形状を測定する方法であって、測定対象の前記凹凸状部の温度と、前記凹凸状部の周辺領域のタイヤ表面温度と、をそれぞれ異なる温度に設定するステップと、前記設定するステップにおいて温度設定された前記凹凸状部および前記周辺領域を少なくとも含むタイヤ測定領域を、赤外線カメラによって撮影することで、前記凹凸状部の表す形状を表すデータとして、前記タイヤ測定領域の温度分布形状データを取得するステップと、を有することを特徴とするタイヤ凹凸形状測定方法も、併せて提供する。

本発明は、また、前記タイヤ凹凸形状測定方法によって取得された、測定対象タイヤの前記温度分布形状データを用い、前記測定対象タイヤが予め設定された規定仕様のタイヤであるか否かを判定する方法であって、前記タイヤ凹凸形状測定方法によって取得された前記温度分布形状データの表す測定形状データと、前記規定仕様のタイヤに設けられるべき凹凸状部の表す形状を表す規定形状データとを照合することで、前記測定対象タイヤが、前記規定仕様のタイヤであるか否かを判定するステップを有することを特徴とするタイヤ凹凸形状判定方法も、併せて提供する。

本発明によれば、目視に頼ることなく、高い検査精度かつ少ない時間と労力で、タイヤ表面の凹凸状部が表す形状を測定することができる。本発明は、また、目視に頼ることなく、高い検査精度かつ少ない時間と労力で、測定対象タイヤが、予め設定された規定仕様のタイヤであるか否かを判定することができる。本発明を用いることで、例えば、タイヤの製造工程や流通過程において、タイヤの検査に係る作業者の負担を減らすとともに、作業効率および精度を、大幅に向上することができる。

以下、本発明のタイヤ凹凸形状測定装置、および本発明のタイヤ凹凸形状測定装置を含んで構成される、本発明のタイヤ凹凸形状判定システムの一例を、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明のタイヤ凹凸形状判定システムの一例である判定システム１０の概略の構成について説明する、概略斜視図である。この判定システム１０は、タイヤの表面に設けられた凹凸状部の表す形状を測定し、タイヤが予め設定された規定仕様のタイヤであるか否かを判定するためのシステムである。判定システム１０は、測定対象タイヤであるタイヤ３０を載置するための載置台１２と、タイヤ３０のサイドウォール表面３１（サイド表面３１）に設けられた凸状部３２の温度と、凸状部３２の周辺領域３４のサイド表面温度と、をそれぞれ異なる温度に設定する温度設定手段１４と、載置台１２に載置されたタイヤ３０のサイド表面を撮影するための赤外線カメラ１８と、載置台１２を回転駆動させるための回転手段１６と、上記赤外線カメラ１８と接続されたコンピュータ２０と、を備えている。なお、コンピュータ２０には、オペレータからの各種入力指示を受け付ける、キーボードやマウスなどからなる入力手段２２と、コンピュータ２０による各種計算結果等を表示出力するためにディスプレイ２４とが接続されている。本実施形態では、タイヤ３０のサイドウォール表面に設けられた、タイヤ製品の製造メーカ、製品名、サイズ表示、製造コード、種々の安全基準や規則に基づいた標示等、作製すべきタイヤを識別するための識別符号を表す凸状部の形状を測定し、タイヤが予め設定された規定仕様のタイヤであるか否かを判定する。

載置台１２は、タイヤ３０が載置された状態で、回転手段１６によって回転駆動される。この回転手段１６は、コンピュータ２０の後述する動作制御部４３（図４参照）と接続されており、動作制御部４３から出力される制御信号によって回転制御されるようになっている。

温度設定手段１４は、タイヤ３０のサイド表面３１に設けられた、測定対象の凸状部３２の温度と、周辺領域３４のサイド表面温度と、をそれぞれ異なる温度に設定する。温度設定手段１４は、内部を通過するタイヤ３０の一部分について、この一部分にある凸状部３２の温度と、周辺領域３４のサイド表面温度と、をそれぞれ異なる温度に設定する。本願発明の温度設定手段は、ローラや板状部材等の物体をタイヤ表面に当接させることで、タイヤ凹凸状部の温度と周辺領域の温度とを、それぞれ異なる温度に設定する手段が例示される。また、本願発明の温度設定手段は、例えば、液体や気体をタイヤ表面に供給することで、タイヤ凹凸状部の温度と周辺領域の温度とを、それぞれ異なる温度に設定する手段であってもよく、その構成は特に限定されない。温度設定手段１４は、赤外線カメラ１８による撮影によって取得された温度分布情報から、凹凸状部の輪郭形状を高い精度で抽出するために、凸状部３２の温度と周辺領域の表面温度とを、少なくとも０．５℃以上、より好ましくは２．０℃以上の温度差に設定する。タイヤ３０は載置台１２に載置されて回転し、タイヤ３０のそれぞれ異なる部分が温度設定手段１４を順次通過する。タイヤ３０の一部分は、温度設定手段１４を通過するとすぐに、赤外線カメラ１８による撮影範囲を通過する。すなわち、温度設定手段１４による、凸状部３２の温度と周辺領域３４のサイド表面温度との設定状態が維持されたまま、赤外線カメラ１８の撮影範囲に入る。

図２は、タイヤ３０のサイドウォール表面に形成されている、凸状部３２について拡大して示す概略斜視図である。タイヤ３０のサイド表面３１には、タイヤ３０の加硫成型工程において、タイヤ３０のサイド表面３１が成型されると同時に形成された、タイヤを識別するための識別符号を表す形状の凸状部３２が形成されている。凸状部３２は、タイヤ３０のサイド表面３１から突出している。温度設定手段１４は、サイド表面３１に設けられた、このような凸状部３２の温度と、凸状部３２の周辺領域３４のサイド表面温度と、をそれぞれ異なる温度に設定する。

図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、温度設定手段１４による温度の設定方法について説明する概略断面図であり、図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ異なる温度の設定形態を示している。第１の形態では、温度設定手段１４は、凸状部３２の、タイヤ３０のサイドウォール表面に沿った表面部分Ａを、選択的に加熱または冷却することで、凸状部３２の温度と周辺領域の表面温度とを、それぞれ異なる温度に設定する。図３（ａ）は、この第１の形態の一例について示している。この形態を実行する温度設定手段１４は、タイヤ３０のサイド面３１の形状に対応する曲率形状を有したローラ５２と、ローラ５２を加熱または冷却することで、ローラ５２の表面温度を調節するための図示しない温度調節部とを有している。温度設定手段１４では、表面温度が調節された状態のローラ５２を、タイヤ３０のサイド面３１に当接させる。この際、ローラ５２の温度は、タイヤ５０の現在温度と比較して、少なくとも０．５℃以上、より好ましくは２．０℃以上の温度差を有していることが好ましい。これは、赤外線カメラ１８による撮影によって取得された温度分布情報から、凹凸状部の輪郭形状を高い精度で抽出するには、凸状部３２の温度と周辺領域の表面温度とを、少なくとも０．５℃以上、より好ましくは２．０℃以上の温度差を有していることが好ましいからである。

この当接状態で、タイヤ３０が回転駆動（載置台１２が回転駆動）されることで、タイヤ３０のサイド面３１全体が、ローラ５２によって加熱される。ローラ５２がタイヤ３０のサイド面３１に当接されると、まず、凸状部３２の、サイド面３１に沿った表面部分Ａ（表層部分Ａ）がローラに当接する。そして、さらに、タイヤ３０やローラ５２が変形することで、タイヤ３０のサイドウォール表面のうち、凸状部３２の周辺部分Ｄから離間した部分Ｂ（離間部分Ｂ）も当接する。しかし、図３（ａ）からも容易に理解できるように、凸状部３２の周辺部分Ｄは、ローラ５２と当接しないか、当接したとしても、ごく軽く接触する程度である。このため、上記表層部分Ａと上記離間部分Ｂとは、比較的ローラ温度に近い温度に調整されるが、上記側面部分Ｃと上記周辺部分Ｄとは、温度があまり変化しない。第１の形態では、このようにして、凸状部３２の表面部分Ａを、選択的に加熱または冷却することで、凸状部３２の温度と周辺領域の表面温度とを、それぞれ異なる温度に設定する。なお、例えば表面が十分に柔らかいローラを用い、表層部分Ａ、離間部分Ｂ、側面部分Ｃ、および周辺部分Ｄを、全て一様な温度に設定した後にタイヤを放置することで、凸状部３２の温度と周辺領域の表面温度とを、それぞれ異なる温度に設定してもよい。この場合も、タイヤ表面の凹凸状部と周囲の表面領域とでは、放熱または吸熱する面積の割合が異なるので、タイヤ表面の凹凸状部の温度と周辺領域の表面温度とが、それぞれ異なる温度に設定される。

次に、温度設定手段１４の第２の形態について説明する。第２の形態では、温度設定手段１４は、凸状部３２の表層部分Ａと、タイヤ３０のサイドウォール表面の離間部分Ｂとに選択的に液体を塗布する。この第２の形態では、この液体の気化によって生じる温度低下を利用して、凸状部３２の温度と周辺部分Ｄの表面温度とを、それぞれ異なる温度に設定することを特徴とする。図３（ｂ）では、この第２の形態の一例について示している。この形態を実行する温度設定手段１４は、タイヤ３０のサイド面３１に沿って、液体が含まれているブラシ５４の毛先を摺動させることで、凸状部３２の表層部分Ａと、タイヤ３０のサイドウォール表面の離間部分Ｂとに選択的に液体を塗布する、図示しない塗布部を有する。

図３（ｂ）に示すように、液体を含んだブラシ５４が、タイヤ３０のサイド面３１に当接されている状態で、タイヤ３０が回転駆動されることで、タイヤ３０のサイド面３１全体に対して、順次液体が塗布される。ブラシ５４の毛先がタイヤ３０のサイド面３１に当接された場合、凸状部３２の表層部分Ａとサイド面３１の離間部分Ｂは、比較的容易にブラシと接触し、液体が塗布される。このような部分では、ブラシ５４が通過した後、十分に塗布された液体が気化し、温度が十分に低下する。一方、凸状部３２の側面部Ｃや、サイドウォール表面の周辺部Ｄなどでは、ブラシ５４によって液体が殆ど塗布されない。このため、この側面部４２や周辺部Ｄでは、ブラシ５４が通過した後も、温度は殆ど変化しない。第２の形態では、このようにして、凸状部３２（の表層部分Ａ）の温度と周辺部分Ｄの表面温度とを、それぞれ異なる温度に設定する。なお、十分異なる温度に設定する場合は、この液体は、揮発性の液体であることが好ましく、この液体の気化熱によってタイヤを冷却することができる。また、液体を塗布するための部材は、例えばローラなどでもよく、特に限定されない。

次に、温度設定手段１４の第３の形態について説明する。第３の形態では、温度設定手段１４は、タイヤ３０のサイドウォール面のうち、測定対象部分（温度設定手段１４を通過している最中の部分）全体を加熱して、凸状部３２と、サイドウォール表面の特に周辺部分Ｂとの熱吸収効率の違いを利用して、凸状部３２の温度と周辺領域の表面温度とを、それぞれ異なる温度に設定する。図３（ｃ）では、この第３の形態の一例について示している。この態様を実行する温度設定手段１４は、タイヤ３０のサイドウォール面に向けて気体を吹きかける、図示しない気体放出部と、この気体の温度を調整する図示しない温度調整部と、を有し、温度調整された気体をタイヤ３０のサイドウォール面に向けて吹きかける。この際、気体の温度は、タイヤ５０の現在温度と比較して、少なくとも０．５℃以上、より好ましくは２．０℃以上の温度差を有していることが好ましい。これは、赤外線カメラ１８による撮影によって取得された温度分布情報から、凹凸状部の輪郭形状を高い精度で抽出するには、凸状部３２の温度と周辺領域の表面温度とを、少なくとも０．５℃以上、より好ましくは２．０℃以上の温度差を有していることが好ましいからである。

このように気体が吹きかけられている状態で、タイヤ３０が回転駆動されることで、サイド面３１の測定領域全体が、この気体によって加熱される。サイド面３１に向けて気体が吹きかけられると、凸状部３２は、表層部分Ａと側面部分Ｃとの２つの方向から熱エネルギーが与えられる（または奪われる）ことになる。一方、タイヤ３０のサイド面３１の離間部分Ｂでは、タイヤ３０の表面からのみ熱エネルギーが与えられる。このように、凸状部３２と、サイド面３１の特に周辺部分Ｂとでは、単位時間あたりの熱吸収量が著しく異なる。すなわち、このため、凸状部３２は、気体温度に比較的近い温度に調整されるが、タイヤ３０のサイドウォール面の、特に離間部分Ｂでは、温度があまり変化しない。第３の形態では、このようにして、凸状部３２と、サイドウォール表面の特に周辺部分Ｂとの熱吸収効率の違いを利用して、凸状部３２の温度と周辺領域の表面温度とを、それぞれ異なる温度に設定する。タイヤに吹きかける気体の温度は、吹きかける時点でのタイヤの温度に応じて設定すればよく、例えば吹きかける時点でのタイヤの温度よりも、所定の温度幅だけ高い温度に設定しておけばよい。また、気体によって加熱後に、例えば室温で放置することで、タイヤ全体を冷却することで、凸状部３２の温度と周辺領域の表面温度とを、それぞれ異なる温度に設定してもよい。この場合、タイヤ表面の凹凸状部と周囲の表面領域とでは、放熱または吸熱する面積の割合が異なるので、タイヤ表面の凹凸状部の温度と周辺領域の表面温度とが、それぞれ異なる温度に設定される。なお、本発明の温度設定手段としては、図１に示すようにタイヤの一部分のみの温度を設定することに限定されない。例えば、タイヤ全体について、タイヤの凹凸状部の温度と周辺領域の温度とを、それぞれ異なる温度に設定する比較的大型のものであってもよい。

赤外線カメラ１８は、所定の撮影範囲から到来する赤外線エネルギー量の分布を２次元的に検出することで、この撮影範囲の２次元的な温度分布情報を取得する、公知の赤外線カメラである。赤外線カメラ１８は固定台１９に支持されており、載置台１２に配置されたタイヤ３０のサイド表面３１について、所定の測定可能空間に対応する範囲（測定対象範囲）にわたって温度分布情報を取得する。赤外線カメラ１８は、タイヤ３０が載置部１５に載置された状態で、測定対象範囲内にタイヤ３０の一部が入るよう、配置位置や配置角度が調整されている。温度分布情報を取得する手段として赤外線カメラを用いることで、タイヤ表面の色や汚れ等に影響を受けずに、タイヤ表面の温度分布情報を取得することができる。また、レーザー変位計のように、測定対象領域を２次元的にスキャンする必要がなく、短時間で、測定対象範囲における温度分布情報を取得することができる。

動作制御部４３から出力される制御信号によって、回転手段１６が回転制御されることで、赤外線カメラ１８の測定対象範囲には、タイヤ３０のそれぞれ異なる領域が順次配置される。上述のように、タイヤ３０のサイド表面３１が、赤外線カメラ１８の測定対象領域に配置される際、温度設定手段１４による凸状部３２と周辺領域３４との温度の設定状態は、維持されたままである。赤外線カメラ１８は、このように順次配置されるサイド表面３１のそれぞれ異なる領域について、２次元的な温度分布情報を順次取得する。この際、温度設定手段１４によって、測定対象範囲内の凸状部３２の温度と周辺領域３４のタイヤ表面温度とが、異なる温度に設定されている。このため、赤外線カメラ１８によって取得された温度分布情報では、測定対象の凸状部３２と周辺領域３４とで、それぞれ異なった温度情報となっている。

図４は、コンピュータ２０の概略構成図である。コンピュータ２０は、メモリ４０とＣＰＵ４１とを有し、メモリ４０に記憶されたプログラムをＣＰＵ４１が実行することで、処理手段４２および動作制御部４３が動作する公知のコンピュータである。動作制御部４３は、温度設定手段１４、回転手段１６、および赤外線カメラ１８と接続されており、各手段それぞれに制御信号を送信し、各手段それぞれの動作を制御する。処理手段４２は、赤外線カメラ１８によって計測した温度分布情報を取得し、この温度分布情報に基づいて定まる凸状部３２の測定形状データと、メモリ４０に記憶された凸状部３２の規定形状データとを比較する部位である。処理手段４２は、データ取得部４４と、画像処理部４５と、比較部４６と、判定部４７とを有している。

この規定形状データは、例えば、タイヤ３０のサイド面３１に示されているべき、文字、記号、図形、模様等の微小部位の２次元形状などを表す、２次元の点列座標データである。この２次元形状は、タイヤ３０のサイド面３１に形成された凸状部３２の形状を、赤外線カメラ１８の側から見た際の、凸状部３２の輪郭形状に対応している。メモリ４０には、このような２次元情報である規定形状データが、予め記憶されている。

データ取得部４４は、赤外線カメラ１８から送られる、赤外線カメラ１８によって計測した温度分布情報を受け取り、画像処理部４５に送る。画像処理部４５は、赤外線カメラ１８によって取得した温度分布情報に基づいて、凸状部３２の測定形状データを抽出する。赤外線カメラ１８によって計測した温度分布情報では、測定対象の凸状部３２と周辺領域３４とが、それぞれ異なった温度情報として示されている。画像処理部４５では、この温度情報の差異（コントラスト）を利用して、凸状部３２を赤外線カメラ１８の側から見た際の、凸状部３２の輪郭形状のデータを抽出する。比較部４６は、画像処理部４５で抽出した凸状部３２の測定形状データと、メモリ４０に記憶されている凸状部３２の規定形状データとを比較する。これにより、比較部４６は、凸状部３２の測定形状データの、凸状部３２の規定形状データからのずれ量を導出する。判定部４７は、比較部４６において導出したずれ量が、予め定められた基準値より大きいか否かを判定する。これにより、凸状部３２が表す、タイヤ製品の製造メーカ、製品名、サイズ表示、製造コード、種々の安全基準や規則に基づいた標示等、作製すべきタイヤを識別するための識別符号が、タイヤ３０のサイド面３１に本来形成されているべき識別符号と一致するか否かを判定する。

以下、システム１０を用いて実施される、本発明のタイヤ凹凸形状の測定方法の一例、および、タイヤ凹凸形状の判定方法の一例について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。図５に示すフローチャートの例では、タイヤ３０が、予め設定された規格タイヤであるか否かを判定する。具体的には、タイヤ製造メーカにおけるタイヤ製造工程のうち、加硫機に配置された加硫用モールドを検査する例について示す。

まず、検査対象であるタイヤ３０が、載置台１２にセットされており、このタイヤ３０のサイドウォール部に形成されているべき識別文字の形状データが、メモリ４０に予め記憶されている。タイヤ３０は加硫直後のタイヤであって、加硫機に新たに加硫用モールドを配置して後、最初に加硫成型されたタイヤである。すなわち、この時点において、加硫機内に配置された加硫用モールドの種類が正しかったか否か、加硫機内での加硫用モールドの配置精度は十分か否か、加硫モールド自体の作製精度は十分か否か、といった情報は一切知られていない。

まず、温度設定手段１４が、タイヤ３０のサイド面３１の表面に設けられた、測定対象の凸状部３２の温度と、凸状部３２の周辺領域３４のタイヤ表面温度と、をそれぞれ異なる温度に設定する（ステップＳ１０２）。なお、本実施形態では、温度設定手段１４によって、凸状部３２の温度と、凸状部３２の周辺領域３４のタイヤ表面温度と、をそれぞれ異なる温度に設定している。本発明では、この温度設定ステップは、加硫工程自体であってもよい。加硫直後のタイヤは、全体がかなり高温である。この加硫直後のタイヤを、例えば２０℃程度の室内に置くと、タイヤ表面からの放熱によって、全体の温度は低下してくる。上述のように、タイヤ表面の凹凸状部では、放熱する面積の割合が大きいため、周囲の表面領域を比較して、比較的早く温度が低下する。すなわち、加硫工程のように、タイヤ全体を高熱にした後、全体を一様に冷却させる（全体から放熱させる）処理を行うことで、タイヤ表面の凹凸状部と周辺領域と、をそれぞれ異なる温度に設定することができる。同様に、タイヤ全体を冷却して比較的低温にした後、全体を一様に暖める（全体から吸熱させる）処理を行うことで、タイヤ表面の凹凸状部と周辺領域と、をそれぞれ異なる温度に設定することができる。

そして、赤外線カメラ１８が、所定の撮影範囲から到来する赤外線エネルギー量の分布を２次元的に検出し、データ取得部４４が、この撮影範囲の２次元的な温度分布情報を取得する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０２〜Ｓ１０４では、タイヤ３０は載置台１２に載置されて回転駆動しており、温度設定手段１４によって温度設定された領域が、赤外線カメラ１８によって順次撮影されることで、タイヤ３０の周上の領域全体について、２次元的な温度分布情報が取得される。

図６（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、温度設定手段１４によって温度設定されたタイヤ表面を、赤外線カメラで撮影して得られた、タイヤ表面の温度分布情報の例である。図６（ａ）は、所定の温度に設定したローラを用いて全体を加熱後（図３（ａ）に対応）、室温に放置することで冷却することによって温度設定したタイヤ表面を、赤外線カメラ１８によって撮影することで得られた温度分布情報の一例である。また、図６（ｂ）は、ブラシによってエタノールを塗布した後（図３（ｂ）に対応）、放置すること（気化熱によって冷却することで）温度設定したタイヤ表面を、赤外線カメラ１８によって撮影することで得られた温度分布情報の一例である。また、所定の温度に設定した気体によって加熱（図３（ｃ）に対応）することで温度設定したタイヤ表面を、赤外線カメラ１８によって撮影することで得られた温度分布情報の一例である。各形態とも、サイドウォール表面に設けられた凸状部で表された文字情報の内容（アルファベット文字の種類、形状）を、十分に確認することができていることがわかる。

そして、画像処理部４５が、赤外線カメラ１８によって取得した温度分布情報に基づいて、凸状部３２の測定形状データ、すなわちサイド面３１に設けられた凸状部３２で表された文字形状を抽出する。赤外線カメラ１８によって計測した温度分布情報では、測定対象の凸状部３２と周辺領域３４とが、それぞれ異なった温度情報として示されている。画像処理部４５では、この温度情報の差異（コントラスト）を利用して、凸状部３２を赤外線カメラ１８の側から見た際の、凸状部３２の輪郭形状のデータを抽出する（ステップＳ１０６）。

そして、比較部４６が、画像処理部４５で抽出した凸状部３２の測定形状データと、メモリ４０に記憶されている凸状部３２の規定形状データとを比較する。これにより、比較部４６は、凸状部３２の測定形状データの、凸状部３２の規定形状データからのずれ量を導出する（ステップＳ１０８）。このステップＳ１０８では、凸状部３２の表す文字形状に応じて定まる基準点にそれぞれ対応する、抽出した凸状部３２の測定形状データにおける測定データ基準点と、予め記憶されている、規定形状データにおける規定形状データ基準点と、をそれぞれ設定する。そして、この測定データ基準点と規定形状データ基準点とを一致させて、測定データおよび規定形状データを同一座標空間上に表し、測定データの表す形状の規定形状データの表す形状からのずれ量を導出する。

図７（ａ）および（ｂ）は、ステップＳ１０８において行なわれる、ずれ量の導出処理の一例について説明する図であり、規定形状データの表す形状および測定データの表す形状を示す概略図である。ステップＳ１０８では、例えば、ずれ量を求める対象の文字形状の左上端に対応する点と、文字形状の左下端に対応する点と、を基準点とする。この基準点に対応する、測定形状データＤにおける測定形状データ基準点（Ａ_１およびＡ_２）、および、この基準点に対応する、規定形状データにおける規定形状データ基準点（Ｂ_１およびＢ_２）を設定する。このように、基準点としては、文字、記号、図形、模様などを表す凹凸部分の任意の鋭角なエッジ部分などを用いればよい。

なお、この基準点の選択は、例えば、上記測定形状データが表す形状および上記規定形状データが表す形状を、ディスプレイ２４の画面上にそれぞれ表示し、この表示画面に表示された各形状を見ながら入力手段２２を用いて行なわれる、オペレータからの入力指示情報に応じて、測定形状データ基準点および規定形状データ基準点を、それぞれ設定すればよい。具体的には、オペレータが、ディスプレイ２４の画面上の所定位置を選択することで、このディスプレイに表示されている、測定形状データが表す形状または上記規定形状データが表す形状における所定位置の３次元座標データを選択する、いわゆるＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃ ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）によって、測定形状データ基準点および規定形状データ基準点を、それぞれ設定すればよい。または、オペレータが、測定形状データにおける測定形状データ基準点の３次元座標や、規定形状データにおける規定形状データ基準点の３次元座標を、それぞれ直接入力することで、測定形状データ基準点および規定形状データ基準点を、それぞれ設定してもよい。比較部４６では、このように設定した測定形状データ基準点と規定形状データ基準点とを一致させて、測定形状データおよび規定形状データを同一座標空間上に表し、測定形状データの表す形状の、規定形状データの表す形状からのずれ量を導出する。

そして、判定部４７が、比較部４６において導出したずれ量が、予め定められた基準値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。これにより、凸状部３２が表す、タイヤ製品の製造メーカ、製品名、サイズ表示、製造コード、種々の安全基準や規則に基づいた標示等、作製すべきタイヤを識別するための識別符号が、タイヤ３０のサイド面に本来形成されているべき識別符号と一致するか否かを判定する。そして、このように導出したずれ量や、判定結果をディスプレイ２４に表示出力する（ステップＳ１１２）。比較結果としては、測定形状データにおける各測定点について、規定形状データに対するずれ量の絶対値を、各測定点毎に出力してもよい。また、各測定点毎に、規定形状データに対するずれ量の絶対値と、予め定められた設計公差値とを比較し、この設計公差値と比べてずれ量の絶対値が大きい測定点についてのみ、設計公差値よりもずれ量が大きい旨を表示出力してもよい。

このような基準値としては、それぞれ異なる複数の値を設定しておいてもよい。例えば、図７（ｂ）に示すように、測定形状データの表す形状の、規定形状データの表す形状からのずれ量が、１つまたは複数の文字位置において比較的大きくずれている場合（比較的大きな基準値よりも、ずれ量が大きい場合）、タイヤ３０に示されている文字情報は、規定形状データの文字情報とは異なっていると考えることができる。このような場合、ディスプレイ２４に、例えば、『異なる種類のモールドがセットされている可能性があります』などと表示すればよい。また、例えば、図７（ｃ）に示すように、上記ずれ量が、１つまたは複数の文字位置について比較的小さくずれている場合（比較的小さな基準値よりも、ずれ量が大きい場合）、凸状部３２が設計したとおりに作製されなかったと考えることができる。このような場合、ディスプレイ２４に、例えば、『モールドのセット状態など、作製条件に問題がある可能性があります』などと表示すればよい。

本実施形態では、本例では、タイヤ製造メーカにおけるタイヤ製造工程のうち、加硫機に配置された加硫用モールドを検査する例について説明した。本発明では、判定システム１０を、タイヤ製造工場から一般の使用者に渡るまでの間の、タイヤの流通過程におけるどの分類処理工程で使用してもよい。このような流通過程において、本発明の方法およびシステムを用いることで、人物の目視に頼ることなく、例えば、タイヤ１つ１つについて、高い精度でタイヤ種類を識別することができる。また、このような流通過程においては、タイヤに汚れが生じ易いものだが、本発明によれば、赤外線カメラを用いて凹凸状部の形状を測定するので、このような汚れ等の影響を受けずに、タイヤに設けられた凹凸状部の輪郭形状のデータを取得することができる。

また、本発明において輪郭形状を測定するタイヤの凹凸状部は、タイヤのサイドウォール部に設けられた識別文字を表す凸状部または凹状部であることに限定されない。例えば、タイヤのトレッド部に設けられた、トレッドパターンの形状を測定してもよい。そして、例えば、測定したトレッドパターン形状に基き、測定対象タイヤが所望する規定仕様タイヤであるか否か、また、トレッドパターンに作製不良が生じているか否か、などを判定してもよい。この場合、タイヤの表面温度を設定する手段は、タイヤのトレッド部における凹凸状部の温度と、タイヤのトレッド部における凹凸状部の周辺領域のタイヤ表面温度と、をそれぞれ異なる温度に設定すればよい。タイヤトレッド部に対しても、タイヤのサイドウォール部と同様、例えば上記形態１〜３（図３（ａ）〜（ｃ）に対応）の各温度設定手法など、各種の手法で温度を設定すればよい。

以上、本発明のタイヤ凹凸形状測定装置、タイヤ凹凸形状判定システム、タイヤ凹凸形状測定方法、およびタイヤ凹凸形状判定方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

本発明のタイヤ凹凸形状判定システムの概略斜視図である。 タイヤのサイドウォール表面に形成されている、凸状部の一例について拡大して示す概略斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、温度設定手段による温度の設定方法について説明する概略断面図である。 図１に示すタイヤ凹凸形状判定システムが備えるコンピュータの概略構成図である。 図１に示すタイヤ凹凸形状判定システムによって実施される、本発明のタイヤ凹凸形状の測定方法の一例、および、タイヤ凹凸形状の判定方法の一例のフローチャート図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、温度設定手段によって温度設定されたタイヤ表面を、赤外線カメラで撮影して得られた、タイヤ表面の温度分布情報の例である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明のタイヤ凹凸形状の判定方法において行なわれる、ずれ量の導出処理の一例について説明する図であり、それぞれ、規定形状データの表す形状と測定形状データの表す形状とを示している。

符号の説明

１０ 判定システム
１２ 載置台
１４ 温度設定手段
１６ 回転手段
１８ 赤外線カメラ
２０ コンピュータ
２２ 入力手段
２４ ディスプレイ
３０ タイヤ
３１ サイドウォール表面
３２ 凸状部
３４ 周辺領域
４０ メモリ
４１ ＣＰＵ
４２ 処理手段
４３ 動作制御部
４４ データ取得部
４５ 画像処理部
４６ 比較部
４７ 判定部
５２ ローラ
５４ ブラシ

Claims (17)

1. タイヤの表面に設けられた凹凸状部の表す形状を測定する装置であって、
   測定対象の前記凹凸状部の温度と、前記凹凸状部の周辺領域のタイヤ表面温度と、をそれぞれ異なる温度に設定する手段と、
   前記設定する手段によって温度設定された前記凹凸状部および前記周辺領域を少なくとも含むタイヤ測定領域を撮影することで、前記タイヤ測定領域の温度分布形状を計測する赤外線カメラと、
   前記凹凸状部の表す形状を表すデータとして、前記タイヤ測定領域の温度分布形状データを取得する手段とを有し、
   前記設定する手段は、測定対象の前記凹凸状部と前記周辺領域を同時に加熱して、前記凹凸状部と前記周辺領域の熱吸収効率または放熱効率の違いを利用して、前記凹凸状部の温度と前記周辺領域の温度とを、それぞれ異なる温度に設定することを特徴とするタイヤ凹凸形状測定装置。
2. タイヤの表面に設けられた凹凸状部の表す形状を測定する装置であって、
   測定対象の前記凹凸状部の温度と、前記凹凸状部の周辺領域のタイヤ表面温度と、をそれぞれ異なる温度に設定する手段と、
   前記設定する手段によって温度設定された前記凹凸状部および前記周辺領域を少なくとも含むタイヤ測定領域を撮影することで、前記タイヤ測定領域の温度分布形状を計測する赤外線カメラと、
   前記凹凸状部の表す形状を表すデータとして、前記タイヤ測定領域の温度分布形状データを取得する手段とを有し、
   前記設定する手段は、測定対象の前記凹凸状部と前記周辺領域を同時に冷却して、前記凹凸状部と前記周辺領域の放熱効率または熱吸収効率の違いを利用して、前記凹凸状部の温度と前記周辺領域の温度とを、それぞれ異なる温度に設定することを特徴とするタイヤ凹凸形状測定装置。
3. 前記凹凸状部は、前記タイヤのサイドウォール部に設けられ、前記タイヤの仕様を識別するための文字形状を表すことを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ凹凸形状測定装置。
4. 前記凹凸状部は、前記タイヤのトレッド部に設けられたトレッドパターンであることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ凹凸形状測定装置。
5. 前記設定する手段は、前記凹凸状部の温度と、前記周辺領域の温度との温度差を、０．５℃以上に設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ凹凸形状測定装置。
6. 前記設定する手段は、前記凹凸状部の温度と、前記周辺領域の温度との温度差を、２．０℃以上に設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ凹凸形状測定装置。
7. 前記設定する手段は、
   少なくとも前記タイヤ測定領域に向けて気体を吹きかける気体放出部と、
   前記気体の温度を調整する温度調整部と、
   を有し、温度調整された前記気体を前記タイヤ測定領域に吹きかけることで、前記タイヤ測定領域全体の温度を設定することを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ凹凸形状測定装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のタイヤ凹凸形状測定装置を備えて構成される、前記タイヤが予め設定された規定仕様のタイヤであるか否かを判定するためのシステムであって、
   前記規定仕様のタイヤに設けられるべき凹凸状部の表す形状を表す規定形状データを記憶しておく記憶手段と、
   前記タイヤ凹凸形状測定装置によって取得された前記温度分布形状データと、前記規定形状データとを照合することで、前記タイヤが前記規定仕様のタイヤであるか否かを判定する判定手段を有することを特徴とするタイヤ判定システム。
9. 前記判定手段は、前記照合の際、取得した前記温度分布形状データの表す測定形状データに応じて、前記測定形状データにおける測定データ基準点を設定し、
   前記測定データ基準点と、前記測定データ基準点に対応する前記規定形状データにおける規定形状データ基準点とを一致させて、前記測定形状データと前記規定形状データとを同一座標平面上に配置し、この配置状態で、前記測定形状データと前記規定形状データとのずれ量を導出し、
   前記ずれ量と、予め設定された基準ずれ量とを比較し、前記ずれ量が前記基準ずれ量以下の場合、前記タイヤは前記規定仕様のタイヤであると判定し、前記ずれ量が前記基準ずれ量以上の場合、前記タイヤは前記規定仕様のタイヤではないと判定することを特徴とする請求項８に記載のタイヤ判定システム。
10. タイヤの表面に設けられた凹凸状部の表す形状を測定する方法であって、
    測定対象の前記凹凸状部の温度と、前記凹凸状部の周辺領域のタイヤ表面温度と、をそれぞれ異なる温度に設定するステップと、
    前記設定するステップにおいて温度設定された前記凹凸状部および前記周辺領域を少なくとも含むタイヤ測定領域を、赤外線カメラによって撮影することで、前記凹凸状部の表す形状を表すデータとして、前記タイヤ測定領域の温度分布形状データを取得するステップとを有し、
    前記設定するステップでは、測定対象の前記凹凸状部と前記周辺領域を同時に加熱して、前記凹凸状部と前記周辺領域の熱吸収効率または放熱効率の違いを利用して、前記凹凸状部の温度と前記周辺領域の温度とを、それぞれ異なる温度に設定することを特徴とするタイヤ凹凸形状測定方法。
11. タイヤの表面に設けられた凹凸状部の表す形状を測定する方法であって、
    測定対象の前記凹凸状部の温度と、前記凹凸状部の周辺領域のタイヤ表面温度と、をそれぞれ異なる温度に設定するステップと、
    前記設定するステップにおいて温度設定された前記凹凸状部および前記周辺領域を少なくとも含むタイヤ測定領域を、赤外線カメラによって撮影することで、前記凹凸状部の表す形状を表すデータとして、前記タイヤ測定領域の温度分布形状データを取得するステップとを有し、
    前記設定するステップでは、測定対象の前記凹凸状部と前記周辺領域を同時に冷却して、前記凹凸状部と前記周辺領域の放熱効率または熱吸収効率の違いを利用して、前記凹凸状部の温度と前記周辺領域の温度とを、それぞれ異なる温度に設定することを特徴とするタイヤ凹凸形状測定方法。
12. 前記凹凸状部は、前記タイヤのサイドウォール部に設けられ、前記タイヤの仕様を識別するための文字形状を表すことを特徴とする請求項１０または１１に記載のタイヤ凹凸形状測定方法。
13. 前記凹凸状部は、前記タイヤのトレッド部に設けられたトレッドパターンであることを特徴とする請求項１０または１１に記載のタイヤ凹凸形状測定方法。
14. 前記設定するステップでは、前記凹凸状部の温度と、前記周辺領域の温度との温度差を、０．５℃以上に設定することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載のタイヤ凹凸形状測定方法。
15. 前記設定するステップでは、前記凹凸状部の温度と、前記周辺領域の温度との温度差を、２．０℃以上に設定することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載のタイヤ凹凸形状測定方法。
16. 請求項１０〜１５のいずれかに記載のタイヤ凹凸形状測定方法によって取得された、測定対象タイヤの前記温度分布形状データを用い、前記測定対象タイヤが予め設定された規定仕様のタイヤであるか否かを判定する方法であって、
    前記タイヤ凹凸形状測定方法によって取得された前記温度分布形状データの表す測定形状データと、前記規定仕様のタイヤに設けられるべき凹凸状部の表す形状を表す規定形状データとを照合することで、前記測定対象タイヤが、前記規定仕様のタイヤであるか否かを判定するステップを有することを特徴とするタイヤ凹凸形状判定方法。
17. 前記判定するステップでは、前記照合の際、前記測定形状データに応じて、前記測定形状データにおける測定データ基準点を設定し、
    前記測定データ基準点と、前記測定データ基準点に対応する前記規定形状データにおける規定形状データ基準点とを一致させて、前記測定形状データと前記規定形状データとを同一座標平面上に配置し、この配置状態で、前記測定形状データと前記規定形状データとのずれ量を導出し、
    前記ずれ量と、予め設定された基準ずれ量とを比較し、前記ずれ量が前記基準ずれ量以下の場合、前記タイヤは前記規定仕様のタイヤであると判定し、前記ずれ量が前記基準ずれ量以上の場合、前記タイヤは前記規定仕様のタイヤではないと判定することを特徴とする請求項１６に記載のタイヤ凹凸形状判定方法。