JP5025442B2 - タイヤ形状検査方法とその装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの形状を検査する方法とその装置に関するもので、特に、タイヤサイド部にローレット模様が形成されているタイヤの形状検査に関する。

従来、タイヤサイド部の形状の良否を検査する方法として、図５に示すような、光切断法を用いた検査方法が知られている。この検査方法は、検査するタイヤ５０を回転装置６１に搭載し、当該タイヤの回転軸方向を回転軸として回転させるとともに、半導体レーザなどを用いた投光装置６２により上記タイヤ５０のサイド部５０Ｋにスリット光を照射して、上記サイド部５０Ｋのスリット像をＣＣＤカメラなどのエリアカメラ６３により撮影した後、このスリット像Ｓの画像データ(輝度データ)から上記サイド部５０Ｋの形状を求め、これを基準となるタイヤのサイド部の画像(検査画像)と比較してその形状の良否を判定する。詳細には、上記スリット像Ｓの画像データのうち、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上記スリット像Ｓの２次元座標を算出した後、上記スリット光の照射角度と上記スリット像Ｓの撮影角度との位置関係と回転角検出手段６４で検出した当該タイヤ５０の回転角度とを用いて、上記２次元座標を３次元座標に変換することにより、上記タイヤ５０のサイド部５０Ｋのタイヤ縦断面に沿った外形と凹凸とを検出する。そして、この検出されたサイド部５０Ｋの画像と、上記基準となるサイド部の画像とを比較して当該タイヤ５０の形状の良否を判定する（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−１３８６５４号公報

ところで、タイヤ５０のサイド部５０Ｋには、当該タイヤ５０の断面幅や扁平率などを示すタイヤ表示やメーカー名などの文字列が形成されている箇所があるが、これらの文字列は上記サイド部５０Ｋの形状の良否を検査するためには邪魔になる。そこで、検査の際には、上記光切断法で得られた画像を、文字画像を含む教師画像でマスキング処理して上記文字列を分離した画像を作成し、この文字列が除去された画像を用いて、サイド部５０Ｋの形状の良否を検査するようにしていた。
一方、図６に示すように、タイヤサイド部５０Ｋの文字７１が形成されている部分にデザインとして、ローレット加工を施す場合がある。上記のように、文字７１は上記教師画像を用いて除去できるが、通常、上記教師画像には、ローレット加工部分７２に関する情報がないため、上記ローレット加工部分７２を除去することが困難であった。その結果、上記ローレット加工部分７２とこのローレット加工部分７２の近傍にある汚れや傷などとを区別することができず、誤判定の原因となっていた。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤサイド部からローレット加工部分を除去して、タイヤサイド部の形状を精度よく検出することのできる方法とその装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討の結果、タイヤサイド部のローレット加工部分は、タイヤ周方向に「一定の振幅・周波数・角度」で「広範囲に存在する」こと、及び、文字と比較して「高周波である」ことから、上記ローレット模様が存在する画像をフーリエ変換したフーリエ変換画像を作成し、このフーリエ変換画像上に現れるピークから上記ローレット加工部分に対応するピークを特定して取り除き、このローレット加工部分に対応するピークが除去されたフーリエ変換画像を逆フーリエ変換すれば、ローレット加工部分が除去されたタイヤサイド部の画像を得ることができることを見出し本発明に至ったものである。
本願の請求項１に記載の発明は、タイヤの形状を検査する方法であって、ローレット加工が施されたタイヤサイド部表面の画像を採取するステップと、このタイヤサイド部の画像をフーリエ変換するステップと、上記フーリエ変換された画像のタイヤ周方向に沿ったフーリエ成分とタイヤ幅方向に沿ったフーリエ成分とが１つの直線上にあり、かつ、上記２つのフーリエ成分が上記直線上において所定の形状でかつ所定の間隔で出現するときに、上記フーリエ成分を上記ローレット加工部分に対応するフーリエ成分であるとしてこれを除去するステップと、上記ローレット加工部分に対応するフーリエ成分が除去された画像を逆フーリエ変換してローレット加工部分が除去されたタイヤサイド部の画像を得るステップと、上記ローレット加工部分が除去された画像と基準となるタイヤサイド部の画像とを比較して当該タイヤの形状の良否を判定するステップ、とを備えたこと特徴とするものである。
なお、フーリエ成分は、実画像をフーリエ変換した時のピークの周波数成分で、上記ピークが幅を持っている場合には、上記ピーク周波数を含む上記ピーク幅の周波数領域を含む周波数成分(領域)を指す。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤ形状検査方法において、上記直線上のフーリエ成分の形状が十字形であるときに、上記フーリエ成分をローレット加工部分に対応するフーリエ成分であると判定することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のタイヤ形状検査方法において、上記ローレット部分が除去されたタイヤサイド部の画像の各画素データに対して、２値化処理を行って、上記ローレット加工部分の残像を除去するようにしたものである。

また、請求項４に記載の発明は、ローレット加工が施されたタイヤサイド部表面の凹凸の画像を撮影する撮像手段と、上記撮像手段で撮影された画像を入力して画像処理する画像処理手段と、この画像処理されたタイヤサイド部表面の凹凸の画像と基準となる画像と比較してその形状の良否を検査する検査手段とを備えたタイヤ形状検査装置であって、上記画像処理手段は、上記入力されたタイヤサイド部の画像をフーリエ変換する手段と、このフーリエ変換された画像からローレット加工部分に対応するフーリエ成分を除去するローレット部分除去手段と、上記ローレット加工部分に対応するフーリエ成分が除去された画像を逆フーリエ変換してローレット加工部分が除去されたタイヤサイド部の画像を出力する手段とを備えており、上記ローレット部分除去手段は、タイヤ周方向に沿ったフーリエ成分とタイヤ幅方向に沿ったフーリエ成分とが１つの直線上にあり、かつ、上記２つのフーリエ成分が上記直線上において所定の形状でかつ所定の間隔で出現するときに、上記フーリエ成分を上記ローレット加工部分に対応するフーリエ成分であるとしてこれを除去することを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のタイヤ形状検査装置において、上記ローレット部分除去手段は、上記直線上のフーリエ成分の形状が十字形であるときに、上記フーリエ成分をローレット加工部分に対応するフーリエ成分であると特定する手段を備えていることを特徴とするものである。

本発明によれば、ローレット加工を施したタイヤサイド部表面の画像からタイヤサイド部の形状の良否を検査する際に、上記タイヤサイド部の画像をフーリエ変換し、このフーリエ変換された画像において、タイヤ周方向に沿ったフーリエ成分とタイヤ幅方向に沿ったフーリエ成分とが１つの直線上にあり、かつ、上記２つのフーリエ成分が上記直線上において所定の形状でかつ所定の間隔で出現するときに、上記フーリエ成分を上記ローレット加工部分に対応するフーリエ成分であるとしてこれを除去して、ローレット加工部分に対応するフーリエ成分が除去された画像を逆フーリエ変換して得られたタイヤサイド部の画像と基準となるタイヤサイド部の画像とを比較して当該タイヤの良否を判定するようにすることにより、ローレット模様の近傍にある汚れや傷などを確実に検出することができるようにしたので、タイヤサイド部の形状を精度良く検査することができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は本最良の形態に係るローレット加工部分を除去するための画像処理手段２０の機能ブロック図で、図２は、この画像処理手段２０を用いたタイヤ形状検査装置の概要を示す図である。各図において、１１は検査対象であるタイヤ１０をタイヤ軸周りに回転させる回転装置、１２は上記回転するタイヤ１０の回転角を検出する回転角検出手段、１３は上記タイヤ１０のサイド部１０Ｋに当該タイヤ１０の周方向と直交する方向に延長するスリット光を照射する投光手段、１４は上記スリット光の照射されたタイヤ表面の映像（スリット像）を撮影するＣＣＤカメラ（エリアカメラ）、１５は上記スリット光の照射角度と上記スリット像Ｓの撮影角度との位置関係、及び、上記座標変換されたスリット像の２次元標と上記回転角検出手段１２で検出したタイヤ回転角とから、上記スリット像の３次元座標を演算する座標演算手段、１６は上記座標変換されたスリット像の３次元座標を繋ぎ合せて、サイド部１０Ｋのタイヤ１周分の画像を構成するタイヤ形状画像構成手段、１７は上記タイヤ形状画像構成手段１６で得られたタイヤサイド部１０Ｋの画像と、記憶手段１８に予め記憶しておいた正常なタイヤのサイド部の形状を画像化した検査画像Ｇとを比較して、当該タイヤ１０の形状の良否を判定するタイヤ形状判定手段である。
なお、上記検査画像Ｇにはローレット加工部分はないものとする。
本例では、上記タイヤ形状画像構成手段１６の後段で、上記タイヤ形状判定手段１７の前段に、ローレット加工部分を除去するための画像処理手段２０を設け、上記タイヤ形状画像構成手段１６で得られたタイヤサイド部１０Ｋの画像からローレット加工部分を除去した画像を作成し、これを上記タイヤ形状判定手段１７に送るようにしている。
これにより、タイヤ形状判定手段１７では、上記ローレット加工部分を除去した画像と上記検査画像Ｇとを比較することができるので、ローレット加工部分があるために判別が難しかった汚れや傷、あるいは、文字等を確実に検出することができる。

上記画像処理手段２０は、図１に示すように、画像入力部２１とフーリエ変換画像作成部２２とローレット成分特定部２３とローレット成分除去部２４と逆フーリエ変換部２５と、画像出力部２６とを備えている。
画像入力部２１は、上記タイヤ形状画像構成手段１６で得られたタイヤサイド部１０Ｋの３次元の画像データ（以下、実画像という）を入力してフーリエ変換画像作成部２２に送る。フーリエ変換画像作成部２２では、上記実画像をフーリエ変換して、フーリエ変換画像を作成する。ローレット成分特定部２３は、フーリエ変換画像上に現われるローレット加工部分１０Ｒに起因するピークを特定する。ローレット成分除去部２４は、上記フーリエ変換画像から上記ローレット成分特定部２３で特定されたピークを除去する。逆フーリエ変換部２５では、上記ローレット加工部分１０Ｒに起因するピークが除去されたフーリエ変換画像に逆フーリエ変換処理を施して、実画像を得る。画像出力部２６では、上記ローレット加工部分１０Ｒに起因するピークが除去された実画像を上記タイヤ形状判定手段１７に出力する。

次に、本発明のタイヤ形状検査装置を用いて、タイヤサイド部の形状を検査する方法について説明する。
まず、回転装置１１により計測するタイヤ１０を回転させる。そして、投光手段１３から、上記タイヤ１０のサイド部１０Ｋにスリット光を照射しながら、ＣＣＤカメラ１４により、上記サイド部１０Ｋのスリット像Ｓを撮影する。
上記撮影されたスリット像Ｓの画像データは座標演算手段１５に送られる。座標演算手段１５では、従来の光切断法と同様の手法により、上記スリット光の照射角度と、上記スリット像Ｓの撮影角度との位置関係と上記回転角検出手段１２で検出したタイヤ回転角とから、上記タイヤ１０のスリット像の３次元座標を演算してこれをタイヤ形状画像構成手段１６に送る。
タイヤ形状画像構成手段１６では、タイヤの所定の回転角度毎のスリット像の３次元座標を合成して、タイヤサイド部１０Ｋの立体画像を作成する。

本例では、上記タイヤ形状画像構成手段１６で得られたタイヤサイド部１０Ｋの３次元の画像データ（以下、実画像という）を画像処理手段２０に送り、タイヤサイド部１０Ｋのローレット加工部分１０Ｒに起因するピークを除去する。
図３は画像処理手段２０の画像入力部２１に入力された、上記実画像中のローレット加工部分１０Ｒの一例を示す図である。同図において、右方向（＋ｘ軸方向）がタイヤ周方向、下方向（＋ｙ方向）がタイヤ径方向で、紙面に垂直な方向がタイヤサイド面に垂直な方向である。この例のローレット加工部分１０Ｒは、ｙ軸方向に進行する波型の模様がｘ軸方向に所定の間隔で形成されているローレット模様になっている。
フーリエ変換画像作成部２２では、上記入力された実画像をフーリエ変換し、図４に示すような、フーリエ変換画像を作成する。上記ローレット加工部分１０Ｒは、図３に示すように、その断面をみると、ｘ軸に沿ってもｙ軸に沿っても、タイヤサイド面から突出して、先端に行くに従って幅の狭くなる形状の突起部３０を有している。このローレット加工部分１０Ｒの突起部３０は、ｘ軸方向とｙ軸方向とにそれぞれ周期的に形成されており、ｘ軸方向には間隔ｍで、ｙ軸方向には間隔ｎで並んでいる。この画像を、まず、各行毎、すなわち、ｘ軸方向に沿ったライン毎に１次元フーリエ変換し、次にその結果を各列毎と、すなわち、ｙ軸に沿ったライン毎に１次元フーリエ変換すると、図４に示すような、上記間隔ｍに対応する周波数、及び、間隔ｎに対応する周波数にそれぞれピークを有する２次元フーリエ変換されたローレット加工部分１０Ｒの振幅特性画像が得られる。なお、上記突起部３０の形状は、単一の正弦波では近似できないので、フーリエ変換すると、ｘ軸方向、ｙ軸方向ともに、基本波のピークの他に、２倍波のピーク、３倍波のピーク、……が出現する。
ここで、上記フーリエ変換画像の＋ｘ軸は、上記実画像を＋ｘ方向にスキャンしたときにピークが出現する周波数を示し、−ｘ軸は、上記実画像を−ｘ方向にスキャンしたときにピークが出現する周波数を示す。また、＋ｙ軸は、上記実画像を＋ｙ方向にスキャンしたときにピークが出現する周波数を示し、−ｙ軸は、上記実画像を−ｙ方向にスキャンしたときにピークが出現する周波数を示す。なお、スキャン速度は、タイヤサイド部１０Ｋを撮影したときのタイヤの回転速度としてもよいし、これとは別に任意に設定してもよいが、ｘ軸方向のスキャン速度とｙ軸方向のスキャン速度は同じにすることが好ましい。これにより、フーリエ変換画像の上記直線の傾きが実画像のＡ部もしくはＢ部の傾きと同じになる。
したがって、図３の符号Ａで示すローレット模様の角度αで右下がりに延長している部分（以下、Ａ部という）に対応するピークは、上記Ａの傾きαに相当する傾きを有する直線（図４の実線で示す右上がりの直線）上に離散的に現れ、符号Ｂで示すローレット模様の右上がりの部分（以下、Ｂ部という）に対応するピークは、上記Ｂの傾きに相当する直線（図４の破線で示す左上がりの直線）上に離散的に現れる。
また、ローレット模様の特徴として、上記ピークは周波数幅を有するので、ローレット加工部分１０Ｒに起因するピークは、上記直線上に、十字形状で、かつ、所定の周波数間隔（詳細には、基本波の周波数に等しい周波数間隔）で離散的に現れる。また、上記十字の大きさは周波数が高い方ほど小さい。

したがって、ローレット成分特定部２３により、フーリエ変換画像上に現れる、直線上に所定の周波数間隔、離散的に現れる十字形状のピークをローレット加工部分１０Ｒに起因するピークであると特定し、ローレット成分除去部２４にて、上記フーリエ変換画像から上記十字形状のピークを除去することができる。
逆フーリエ変換部２５では、上記ローレット加工部分１０Ｒに起因するピークが除去されたフーリエ変換画像に逆フーリエ変換処理を施して、実画像を得る。この実画像は上記ローレット加工部分１０Ｒに起因するピークが除去されている。したがって、この画像を画像出力部２６からタイヤ形状判定手段１７に出力し、タイヤ形状判定手段１７にて、上記ローレット加工部分を除去した画像と上記記憶手段１８に記憶されている検査画像Ｇとを比較することができるので、ローレット加工部分があるために判別が難しかった汚れや傷、あるいは、文字等を確実に検出することができる。

このように本最良の形態では、光切断法によって求めた、ローレット加工部分１０Ｒのあるタイヤサイド部１０Ｋの実画像を画像処理手段２０のフーリエ変換画像作成部２２にてフーリエ変換してフーリエ変換画像を作成し、ローレット成分特定部２３により、上記フーリエ変換画像上に現れる、直線上に所定の周波数間隔、離散的に現れる十字形状のピークをローレット加工部分１０Ｒに起因するピークであると特定した後、ローレット成分除去部２４にて、上記フーリエ変換画像から上記十字形状のピークを除去し、逆フーリエ変換部２５にて、上記ローレット加工部分１０Ｒに起因するピークが除去されたフーリエ変換画像に逆フーリエ変換処理を施して、実画像を得、この実画像を用いて、タイヤサイド部１０Ｋの形状の良否を判定するようにしたので、ローレット加工部分があるために判別が難しかった汚れや傷、あるいは、文字等を確実に検出することができる。したがって、ローレット加工部分があるタイヤであっても、タイヤサイド部の形状を精度良く検査することができる。

なお、上記最良の形態では、ローレット加工部分が一定の周波数と角度とを有する波型のローレット模様である場合について説明したが、ローレット加工部分が複数の周波数と角度とを有する場合でも、上記最良の形態と同様に、上記ローレット加工部分を除去することができる。
また、上記例では、逆フーリエ変換処理を施して得られた実画像を用いて、タイヤサイド部の形状の良否を判定するようにしたが、ローレット模様によっては上記実画像にローレット模様の残像が残ることがある。この場合には、上記実画像に２値化処理して上記残像を消去した後、タイヤサイド部の形状の良否を判定することが好ましい。
また、上記例では、タイヤサイド部の画像からローレット加工部分を除去する方法について説明したが、本発明は、タイヤサイド部の画像に限らず、上記ローレット加工部分のような、様々な周期性のパターンを有する画像から上記周期性のパターンを除去する場合にも適用可能である。

以上説明したように、本発明によれば、タイヤ形状を精度よく検出することができるので、タイヤ形状検査の効率化を図ることができ、生産性を向上させることができる。

本発明の最良の形態に係る画像処理装置の機能ブロック図である。 本最良の形態に係るタイヤ形状検査装置の概要を示す図である。 ローレット加工部分を含むタイヤサイド部の実画像の一例を示す図である。 図３のタイヤサイド部をフーリエ変換した画像を示す図である。 従来のタイヤ形状の判定方法の概要を示す図である。 タイヤサイド部に形成されたローレット加工部分の一例を示す図である。

符号の説明

１０ タイヤ、１０Ｋ サイド部、１０Ｒ ローレット加工部分、
１１ 回転装置、１２ 回転角検出手段、１３ 投光手段、１４ ＣＣＤカメラ、
１５ 座標演算手段、１６ タイヤ形状画像構成手段、１７ タイヤ形状判定手段、
１８ 記憶手段、２０ 画像処理手段、２１ 画像入力部、
２２ フーリエ変換画像作成部、２３ ローレット成分特定部、
２４ ローレット成分除去部、２５ 逆フーリエ変換部、２６ 画像出力部。

Claims (5)

1. ローレット加工が施されたタイヤサイド部表面の画像を採取するステップと、
   このタイヤサイド部の画像をフーリエ変換するステップと、
   上記フーリエ変換された画像のタイヤ周方向に沿ったフーリエ成分とタイヤ幅方向に沿ったフーリエ成分とが１つの直線上にあり、かつ、上記２つのフーリエ成分が上記直線上において所定の形状でかつ所定の間隔で出現する場合に、上記フーリエ成分を上記ローレット加工部分に対応するフーリエ成分であるとしてこれを除去するステップと、
   上記ローレット加工部分に対応するフーリエ成分が除去された画像を逆フーリエ変換してローレット加工部分が除去されたタイヤサイド部の画像を得るステップと、
   上記ローレット加工部分が除去された画像と基準となるタイヤサイド部の画像とを比較して当該タイヤの形状の良否を判定するステップ、
   とを備えたこと特徴とするタイヤ形状検査方法。
2. 上記直線上のフーリエ成分の形状が十字形である場合に、上記フーリエ成分をローレット加工部分に対応するフーリエ成分であると判定することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ形状検査方法。
3. 上記ローレット部分が除去されたタイヤサイド部の画像の各画素データに対して、２値化処理を行って、上記ローレット加工部分の残像を除去するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタイヤ形状検査方法。
4. ローレット加工が施されたタイヤサイド部表面の凹凸の画像を撮影する撮像手段と、上記撮像手段で撮影された画像を入力して画像処理する画像処理手段と、この画像処理されたタイヤサイド部表面の凹凸の画像と基準となる画像と比較してその形状の良否を検査する検査手段とを備えたタイヤ形状検査装置であって、上記画像処理手段は、上記入力されたタイヤサイド部の画像をフーリエ変換する手段と、このフーリエ変換された画像からローレット加工部分に対応するフーリエ成分を除去するローレット部分除去手段と、上記ローレット加工部分に対応するフーリエ成分が除去された画像を逆フーリエ変換してローレット加工部分が除去されたタイヤサイド部の画像を出力する手段とを備えており、上記ローレット部分除去手段は、タイヤ周方向に沿ったフーリエ成分とタイヤ幅方向に沿ったフーリエ成分とが１つの直線上にあり、かつ、上記２つのフーリエ成分が上記直線上において所定の形状でかつ所定の間隔で出現するときに、上記フーリエ成分を上記ローレット加工部分に対応するフーリエ成分であるとしてこれを除去することを特徴とするタイヤ形状検査装置。
5. 上記ローレット部分除去手段は、上記直線上のフーリエ成分の形状が十字形である場合に、上記フーリエ成分をローレット加工部分に対応するフーリエ成分であると特定する手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載のタイヤ形状検査装置。

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