JP5089286B2 - Shape measuring device and shape measuring method - Google Patents

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本発明は,相対的に移動する被測定物の表面(回転するタイヤの表面等)に照射したライン光の像(光切断線の像)を撮像し,その撮像画像に基づいて光切断法による形状検出を行うことによって被測定物の表面形状を検出する形状測定装置及びその方法に関するものである。   The present invention captures an image of a line light (image of a light cutting line) irradiated on the surface of a relatively moving object to be measured (such as the surface of a rotating tire), and uses a light cutting method based on the captured image. The present invention relates to a shape measuring apparatus and method for detecting the surface shape of an object to be measured by performing shape detection.

生産現場においては,生産物の品質管理等を目的として,物の表面形状(表面の高さ分布)を高速かつ非接触で測定することを要求されることが多い。
例えば,タイヤは,ゴムや化学繊維,スチールコード等の各種材料が積層された構造を有し,その積層構造に不均一な部分が存在すると,空気が充填された場合に相対的に耐圧性の弱い部分においてバルジと呼ばれる隆起部(凸部)や,デント又はデプレッションと呼ばれる窪み部(凹部)が生じる。そのようなバルジやデント等の形状欠陥が生じるタイヤは,安全上の問題或いは外観不良の問題から,検査して出荷対象から除外する必要がある。
従来,タイヤの形状欠陥の検査は,タイヤを回転機で回転させながら接触式もしくは非接触式のポイント測定式センサにより複数ポイントの表面高さを検出し,その表面高さの分布からタイヤの表面形状を測定することによって行われてきた。しかしながら,ポイント測定式センサを用いたタイヤの形状測定に基づく形状欠陥の検査では,配列するセンサの数の制約及び検査時間の制約から,タイヤにおける形状欠陥の検出対象面全体の形状を網羅的に測定することができず,形状欠陥の検出漏れが生じやすいという問題点があった。
一方,特許文献1には,回転するタイヤの表面にスリット光(ライン光)を照射してそのスリット光の像を撮像し,その撮像画像に基づいて光切断法による形状検出を行うことによってタイヤの表面形状を測定する技術について示されている。その特許文献1に示される技術によれば,タイヤにおける形状欠陥の検出対象面(タイヤのサイドウォール面やトレッド面)全体の形状を網羅的に(連続的に)測定することができ,形状欠陥の検出漏れを防止できる。
特許文献1にも示されるように,一般に,光切断法による形状検出を行う場合,検出対象面(タイヤのサイドウォール面等)に一の光切断線(1本の線上に光が照射された部分)が形成されるように,その光切断線における検出高さ方向(検出する表面高さの方向)から1つのライン光を照射し,その散乱反射光を特定の方向に配置されたカメラで捉えて線状のライン光の像(光切断線の像)を撮像する。
In production sites, it is often required to measure the surface shape (surface height distribution) of a product at high speed and without contact for the purpose of quality control of the product.
For example, a tire has a structure in which various materials such as rubber, chemical fiber, and steel cord are laminated, and if there is a non-uniform portion in the laminated structure, the tire is relatively pressure resistant when filled with air. In the weak part, a raised part (convex part) called a bulge and a hollow part (concave part) called a dent or a depression are generated. Tires with such shape defects as bulges and dents need to be inspected and excluded from shipment due to safety issues or poor appearance.
Conventionally, tire shape defects are inspected by detecting the surface height of multiple points with a contact or non-contact point measuring sensor while rotating the tire with a rotating machine, and determining the tire surface from the distribution of the surface height. It has been done by measuring the shape. However, in the inspection of shape defects based on tire shape measurement using point measurement type sensors, the shape of the entire surface to be detected for shape defects in tires is exhausted due to the restrictions on the number of sensors arranged and the inspection time. There was a problem that it was not possible to measure, and detection of shape defects was likely to occur.
On the other hand, in Patent Document 1, the surface of a rotating tire is irradiated with slit light (line light) to capture an image of the slit light, and the shape is detected by a light cutting method based on the captured image. A technique for measuring the surface shape of the film is shown. According to the technique disclosed in Patent Document 1, it is possible to comprehensively (continuously) measure the entire shape of a shape defect detection target surface (a tire sidewall surface or a tread surface) in a tire. Can be prevented from being missed.
As shown in Patent Document 1, in general, when shape detection is performed by a light cutting method, a single light cutting line (one line is irradiated with light) on a detection target surface (such as a sidewall surface of a tire). A single line light is irradiated from the detection height direction (the direction of the surface height to be detected) in the light cutting line so that the portion is formed with a camera arranged in a specific direction. An image of a linear line light (an image of a light cutting line) is captured.

また,金属製の板材の生産工程では,鉄鋼やアルミ,銅などの金属材料を圧延加工する圧延プロセスを経て厚板や薄板が生産される。そして,その圧延プロセスを通過する前後の帯状の金属材料(以下,圧延材という)の表面形状を,その圧延材が移動中に高速かつ非接触で測定することが,製品品質を管理する上で重要となる。同様に,熱間圧延ライン,冷間圧延ライン,線材圧延ライン等を流れる板材(厚板や薄板)や,圧延前のスラブ,ブルーム,ビレット等の部材についても,その表面形状を高速かつ非接触で測定することが品質管理上重要である。
特開平11−138654号公報
In the production process of metal plates, thick plates and thin plates are produced through a rolling process in which metal materials such as steel, aluminum, and copper are rolled. In order to manage product quality, it is necessary to measure the surface shape of a strip-shaped metal material (hereinafter referred to as a rolled material) before and after passing through the rolling process at high speed and without contact while the rolled material is moving. It becomes important. Similarly, the surface shape of plate materials (thick plates and thin plates) that flow through hot rolling lines, cold rolling lines, wire rolling lines, etc., and slabs, blooms, billets, etc. before rolling are high-speed and non-contact. It is important for quality control to measure with.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-138654

ところで,タイヤの表面(特に,サイドウォール面)は,黒色である上にその光沢度が高く,タイヤの表面に照射されたライン光が散乱反射する比率は比較的低い。また,タイヤの表面(特に,サイドウォール面)は,全体的に山状に形成されており,必要な被写界深度を得るためにカメラの絞りを絞る必要がある。
このため,特許文献1に示されるタイヤの表面形状測定において,タイヤの表面に照射したライン光の明瞭な像を得るためには,ライン光の強度(光量)を強くするか,或いはカメラの撮像レートを低く(シャッタースピードを遅く)して露光時間を長くする必要がある。
しかしながら,ライン光の強度を強くした場合,黒色で光を吸収しやいタイヤが熱的な損傷を受ける可能性があるという問題点があった。さらに,パワーの大きな光源(通常はレーザ光源)の採用は,冷却装置を必要として装置の大型化,高コスト化を招き,メンテナンス性も悪化するという問題点があった。
また,製品検査に許容される限られた時間内に,光切断線の像を回転するタイヤの周方向において十分な空間分解能で撮像しようとすると,ライン光の明瞭な像を得られるほどカメラの撮像レート(単位時間当たりの撮像回数)を低くできないという問題点があった。
例えば,タイヤの形状欠陥検査に許容される検査時間は1秒程度である。また,光切断法によるタイヤの形状測定では,光切断線の像とタイヤ表面に記された文字とを区別するため,回転するタイヤの周方向において,少なくともその文字の線幅(1mm程度)以下の空間分解能で撮像を行う必要がある。そして,その検査時間及び空間分解能の要件を満たすためには,乗用車用タイヤでは1秒当たり2000フレーム,それより大きなトラック用或いはバス用のタイヤでは1秒当たり4000フレームの撮像を行う必要がある。しかしながら,1秒当たり4000フレームという高い撮像レートで撮像を行うと,特許文献1に示される技術によっては,ライン光の明瞭な像を得ることができない。
また,前述した金属製品の生産工程等においても,限られた時間内に光切断線の像を移動する材料の表面において十分な空間分解能で撮像しようとすると,高い撮像レートで撮像する必要があり,ライン光の明瞭な像を得られなくなるという問題点があった。 さらに,限られた時間内に形状測定を完了させるためには,高い撮像レートに対応できるよう光切断線検出に要する画像処理の演算負荷を低くしなければならないという問題点もある。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,相対的に移動する被測定物の表面に照射したライン光の像(光切断線の像)を撮像し,その撮像画像に基づいて光切断法による形状検出を行うことによって被測定物の表面形状を測定する場合に,ライン光の強度を増強することなく,十分に高い撮像レート(例えば,1秒当たり4000フレーム以上)で光切断線の撮像を行っても,明瞭な光切断線の像を得ることができ,さらに,そのような高い撮像レートに対応できるよう光切断線検出に要する画像処理の演算負荷を低くできる形状測定装置及びその方法を提供することにある。
By the way, the tire surface (especially the sidewall surface) is black and has high glossiness, and the ratio of the scattered and reflected line light applied to the tire surface is relatively low. Further, the tire surface (particularly, the sidewall surface) is formed in a mountain shape as a whole, and it is necessary to reduce the aperture of the camera in order to obtain a necessary depth of field.
Therefore, in the tire surface shape measurement disclosed in Patent Document 1, in order to obtain a clear image of the line light irradiated on the tire surface, the intensity (light quantity) of the line light is increased or the image of the camera is captured. It is necessary to increase the exposure time by lowering the rate (slower shutter speed).
However, when the intensity of the line light is increased, there is a problem that the tire that is black and absorbs light may be thermally damaged. Furthermore, the use of a light source with high power (usually a laser light source) has a problem that a cooling device is required, which leads to an increase in size and cost of the device, and deteriorates maintainability.
In addition, if the image of the light section line is to be imaged with sufficient spatial resolution in the circumferential direction of the rotating tire within the limited time allowed for product inspection, the camera will be able to obtain a clear image of the line light. There has been a problem that the imaging rate (number of imaging per unit time) cannot be lowered.
For example, the inspection time allowed for a tire shape defect inspection is about 1 second. Further, in the measurement of the tire shape by the light cutting method, in order to distinguish the image of the light cutting line from the characters written on the tire surface, at least the line width (about 1 mm) of the characters in the circumferential direction of the rotating tire. It is necessary to perform imaging with a spatial resolution of. In order to satisfy the requirements of the inspection time and spatial resolution, it is necessary to capture 2000 frames per second for passenger car tires and 4000 frames per second for larger truck or bus tires. However, when imaging is performed at a high imaging rate of 4000 frames per second, a clear image of line light cannot be obtained by the technique disclosed in Patent Document 1.
In addition, even in the above-described metal product production process, if an image of the optical cutting line is to be imaged with sufficient spatial resolution on the surface of the material that moves within a limited time, it is necessary to image at a high imaging rate. There was a problem that a clear image of line light could not be obtained. Further, in order to complete the shape measurement within a limited time, there is a problem that the calculation load of image processing required for detecting the optical cutting line must be reduced so as to be able to cope with a high imaging rate.
Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to capture an image of line light (image of a light cutting line) irradiated on the surface of a relatively moving object to be measured. When measuring the surface shape of the object to be measured by detecting the shape based on the captured image based on the captured image, a sufficiently high imaging rate (for example, per second) without increasing the intensity of the line light. Even if the optical section line is imaged at 4000 frames or more), a clear image of the optical section line can be obtained, and further, calculation of image processing required for detecting the optical section line so as to be able to cope with such a high imaging rate. It is an object of the present invention to provide a shape measuring apparatus and a method for reducing the load.

上記目的を達成するために,本発明に係る形状測定装置は,相対的に移動する被測定物の表面に照射したライン光の像(光切断線の像)を撮像し,その撮像画像に基づいて光切断法による形状検出を行うことによって前記被測定物の表面形状を測定する形状測定装置であり,次の(1−1)〜(1−4)に示す各構成要素を備えるものである。
(1−1)前記被測定物の表面の検出高さ方向とは異なる方向から複数のライン光を照射することにより,前記被測定物の表面に,前記被測定物の表面の移動方向である第1方向に直交する第2方向に伸びるとともにその第2方向において占める範囲が相互にずれている(即ち,第2方向における中心位置が異なる)複数の分離した光切断線を形成させるライン光照射手段。
(1−2)前記被測定物の表面に形成された前記複数の分離した光切断線の像を,前記複数のライン光それぞれの主光線が前記被測定物の表面に対して正反射する方向において撮像する撮像手段。
(1−3)一定単位の前記移動に応じて前記撮像手段により得られる複数の撮像画像それぞれについて,前記撮像手段の撮像画像の座標系における前記複数の分離した光切断線それぞれに対応して予め設定された複数の独立した画像処理対象領域の画像それぞれから,前記光切断線の像の座標である光切断線座標を個別に検出する光切断線座標検出手段。
(1−4)前記光切断線座標検出手段により検出された複数の前記光切断線座標に基づいて前記被測定物の前記第1方向における表面高さ分布を算出する表面形状算出手段。
なお,「相対的に移動する被測定物の表面」とは,被測定物の表面自体が,その被測定物の直線移動や回転等によって移動する場合と,被測定物自体は固定された状態で,当該形状測定装置におけるライン光の照射及びその像の撮像を行う光学系が被測定物の表面に沿って移動する場合とを含むことを意味する。
In order to achieve the above object, a shape measuring apparatus according to the present invention captures an image of line light (image of a light section line) irradiated on the surface of a relatively moving object to be measured, and based on the captured image. This is a shape measuring device that measures the surface shape of the object to be measured by detecting the shape by the light cutting method, and includes the following components (1-1) to (1-4). .
(1-1) The direction of movement of the surface of the object to be measured is applied to the surface of the object by irradiating a plurality of line lights from a direction different from the detected height direction of the surface of the object to be measured. Line light irradiation that forms a plurality of separated light cutting lines that extend in a second direction orthogonal to the first direction and whose ranges occupied in the second direction are shifted from each other (that is, the center positions in the second direction are different) means.
(1-2) A direction in which principal rays of each of the plurality of line lights are specularly reflected with respect to the surface of the object to be measured, with respect to the images of the plurality of separated light cutting lines formed on the surface of the object to be measured. Imaging means for imaging in.
(1-3) For each of the plurality of captured images obtained by the imaging unit in response to the movement of a certain unit, in advance corresponding to each of the plurality of separated light cutting lines in the coordinate system of the captured image of the imaging unit. Light cutting line coordinate detection means for individually detecting light cutting line coordinates, which are the coordinates of the image of the light cutting line, from each of a plurality of set images of independent image processing target areas.
(1-4) Surface shape calculating means for calculating a surface height distribution in the first direction of the object to be measured based on the plurality of light cutting line coordinates detected by the light cutting line coordinate detecting means.
Note that “the surface of the object to be measured that moves relatively” means that the surface of the object to be measured itself is moved by linear movement or rotation of the object to be measured, and that the object to be measured is fixed. Thus, it means that the optical system for irradiating the line light and capturing the image thereof in the shape measuring apparatus moves along the surface of the object to be measured.

例えばタイヤや金属のように光沢のある被測定物の表面にライン光を照射した場合,特定の方向(カメラの撮像範囲)に向かう散乱反射光よりも正反射光の方が光量が大きくなる。また,被測定物の表面が湾曲している場合,ライン長の長い1本のライン光の像(光切断線の像)を,そのライン光の主光線(中心線に沿う光)の正反射方向において前記撮像手段による撮像を行っても,そのライン光のうち主光線から両外側へ離れた光線の正反射光は撮像手段に到達せず,光切断線の像全体のうち中心から離れた部分については,やはり前記撮像手段に到達する反射光の光量が不足して明瞭な像が得られない。
これに対し,本発明に係る形状測定装置において,前記撮像手段は,被測定物の表面に照射されたライン光の正反射方向において光切断線の像(ライン光の像)を撮像するので,ライン光の強度を増強することなく,十分に高い撮像レート(例えば,1秒当たり4000フレーム以上)で撮像を行っても,明瞭な光切断線の像を得ることができる。しかも,前記ライン光照射手段が,ライン長の短い複数のライン光をその長手方向(前記第2方向)において占める範囲が相互にずれた状態で被測定物の表面に照射し,その複数のライン光それぞれの主光線の正反射方向に前記撮像手段が位置する。そのため,本発明によれば,前記第2方向において比較的広範囲に渡る複数の光切断線の像全体について明瞭な像を得ることができる。
For example, when line light is irradiated onto the surface of a glossy object to be measured such as a tire or metal, the amount of specularly reflected light is larger than that of scattered reflected light directed in a specific direction (imaging range of the camera). Also, when the surface of the object to be measured is curved, an image of one line light having a long line length (image of a light cutting line) is regularly reflected from the principal ray of the line light (light along the center line). Even if the imaging means performs imaging in the direction, the specularly reflected light of the line light that is away from both sides from the principal ray does not reach the imaging means, and is away from the center of the entire image of the light section line. As for the portion, the amount of reflected light reaching the image pickup means is insufficient and a clear image cannot be obtained.
On the other hand, in the shape measuring apparatus according to the present invention, the imaging means captures an image of the light section line (line light image) in the regular reflection direction of the line light irradiated on the surface of the object to be measured. Even if imaging is performed at a sufficiently high imaging rate (for example, 4000 frames or more per second) without increasing the intensity of the line light, a clear image of the light section line can be obtained. In addition, the line light irradiating means irradiates the surface of the object to be measured with a plurality of line lights having a short line length occupying the longitudinal direction (the second direction) in a state shifted from each other. The imaging means is located in the regular reflection direction of the principal ray of each light. Therefore, according to the present invention, a clear image can be obtained with respect to the entire image of the plurality of light cutting lines over a relatively wide range in the second direction.

また,本発明においては,複数の光切断線が被測定物の表面において分離して形成されるため,それら光切断線相互の間隔を,被測定物の表面形状に応じて変化する複数の光切断線の位置変動幅に対して十分な間隔に設定しておけば,撮像画像の座標系において,複数の光切断線それぞれに対応する独立した複数の前記画像処理対象領域を予め設定することができる。ここで示す「複数の光切断線それぞれに対応する画像処理対象領域」は,その画像処理対象領域それぞれの画像中には,その領域と1対1で対応する光切断線の像のみが存在し,それ以外の光切断線の像が存在することがない領域であることを意味する。
なお,前記複数の分離した光切断線それぞれに対応する前記複数の独立した画像処理対象領域は,例えば,当該形状測定装置により,予め形状が既知の校正用の被測定物の測定(前記撮像手段による撮像)を行い,得られた撮像画像における複数の光切断線の像の位置(座標)から算出することができる。
ところで,被測定物の表面に複数のライン光を照射する場合,その被測定物の表面に一本の光切断線が形成されるように,複数のライン光を連ねて照射することも考えられる。そうすれば,その一本の光切断線の画像について,従来一般的に行われている光切断法に基づく画像処理を行うだけで,被測定物の表面形状を測定することができる。
しかしながら,被測定物の表面に一本の光切断線が形成されるように複数のライン光それぞれの光学系の位置合わせを高精度に行う必要があり,その位置合わせの手間及び時間は検査効率の悪化を招く。
In the present invention, since a plurality of light cutting lines are separately formed on the surface of the object to be measured, a plurality of light beams whose intervals between the light cutting lines change according to the surface shape of the object to be measured. If a sufficient interval is set for the position variation width of the cutting line, a plurality of independent image processing target areas corresponding to a plurality of light cutting lines can be set in advance in the coordinate system of the captured image. it can. The “image processing target area corresponding to each of the plurality of optical cutting lines” shown here includes only an image of the optical cutting line corresponding to the area in the image processing target area. , Other than that, it means a region where no image of the light section line exists.
The plurality of independent image processing target regions corresponding to the plurality of separated light cutting lines are measured by, for example, measuring a measurement object for calibration whose shape is known in advance by the shape measuring device (the imaging unit). Imaging), and can be calculated from the positions (coordinates) of the images of the plurality of light cutting lines in the obtained captured image.
By the way, when irradiating a plurality of line lights on the surface of the object to be measured, it is conceivable to irradiate a plurality of line lights in a row so that one light cutting line is formed on the surface of the object to be measured. . Then, the surface shape of the object to be measured can be measured only by performing image processing based on the light cutting method that is generally performed on the image of the single light cutting line.
However, it is necessary to align the optical system of each of the plurality of line lights with high accuracy so that one light cutting line is formed on the surface of the object to be measured. Invite the deterioration.

図10は,被測定物の表面に複数の光切断線を連ねて一本の光切断線を形成させる際にそれら光切断線の像v1〜v3に位置ずれが生じた様子を模式的に表した図である。なお,図10は,光切断線が3本(照射するライン光が3本)である例を示すが,その本数が2本又は4本以上の場合も考えられる。
図10に示すように,複数の光切断線の像v1〜v3に位置ずれ(図中,波線で囲まれた部分)が生じた場合,光切断線の長手方向に直交する方向(図10におけるX軸方向)の1ラインごとに最高輝度の画素の位置を検出するという単純な処理(通常行われる処理)では,光切断線の像の位置(座標)を正しく検出できない。
また,被測定物の表面における複数の光切断線の像v1〜v3相互の位置に若干の位置ずれが生じることを許容し,その位置ずれを考慮した光切断線の座標検出処理(画像処理)を行うと,その演算負荷が大きくなり,実用的な(比較的安価な)回路やプロセッサによっては,高い撮像レート(例えば,1秒当たり4000フレーム以上)に対応した高速な画像処理が困難となる。
一方,本発明においては,前記光切断線座標検出手段が,前記複数の独立した画像処理対象領域の画像それぞれから,前記複数の分離した光切断線の像それぞれの座標を検出するので,例えば,1ラインごとに最高輝度の画素の位置を検出するという単純な処理(高速な処理)によって光切断線の像の座標を検出できる。即ち,高い撮像レートで光切断線の像の撮像を行っても,被測定物の表面に照射したライン光の明瞭な像を得ることができ,さらに,そのような高い撮像レートに対応できるよう光切断線検出に要する画像処理の演算負荷を低くできる。
FIG. 10 schematically shows a state in which positional deviation occurs in the images v1 to v3 of the light cutting lines when a plurality of light cutting lines are formed on the surface of the object to be measured to form one light cutting line. FIG. FIG. 10 shows an example in which there are three light cutting lines (three line lights to irradiate), but cases where the number of light cutting lines is two or four or more are also conceivable.
As shown in FIG. 10, when a positional shift (a portion surrounded by a wavy line in the figure) occurs in the images v1 to v3 of the plurality of light cutting lines, a direction (in FIG. 10) orthogonal to the longitudinal direction of the light cutting lines. In a simple process (normally performed process) in which the position of the pixel with the highest luminance is detected for each line in the X-axis direction), the position (coordinates) of the image of the light section line cannot be detected correctly.
In addition, it is possible to allow a slight misalignment between the positions v1 to v3 of the plurality of light cutting lines on the surface of the object to be measured, and the coordinate detection processing (image processing) of the light cutting lines in consideration of the position shifts. If this is done, the computational load increases, and depending on practical (relatively cheap) circuits and processors, high-speed image processing corresponding to a high imaging rate (for example, 4000 frames or more per second) becomes difficult. .
On the other hand, in the present invention, the light cutting line coordinate detecting means detects the coordinates of the plurality of separated light cutting line images from the images of the plurality of independent image processing target areas. The coordinates of the image of the light section line can be detected by a simple process (high-speed process) in which the position of the pixel with the highest luminance is detected for each line. In other words, even if an image of the light section line is taken at a high imaging rate, a clear image of the line light irradiated on the surface of the object to be measured can be obtained, and further, such a high imaging rate can be handled. It is possible to reduce the computational load of image processing required for detecting the light section line.

また,本発明においては,前記第2方向の各位置(座標)ごとに,一定単位の前記移動に応じて(例えば,被測定物が回転するタイヤである場合にはその回転の一定の角度周期で)検出された複数の前記光切断線座標から算出される被測定物の表面高さを並べれば,それは前記第1方向における表面高さ分布を表す。そのため,前記表面形状算出手段により,少なくとも前記第1方向における表面高さ分布を算出することができる。
被測定物の表面の検査において,前記第2方向の各位置における,前記第1方向(被測定物の表面の移動方向)の一次元のプロファイルを得られれば十分な場合は,前記表面形状算出手段の算出結果を利用できる。
Further, in the present invention, for each position (coordinate) in the second direction, according to the movement in a certain unit (for example, in the case where the object to be measured is a rotating tire, a constant angular cycle of the rotation). If the surface height of the object to be measured calculated from a plurality of the detected light cutting line coordinates is arranged, it represents the surface height distribution in the first direction. Therefore, at least the surface height distribution in the first direction can be calculated by the surface shape calculation means.
In the inspection of the surface of the object to be measured, if it is sufficient to obtain a one-dimensional profile of the first direction (the moving direction of the surface of the object to be measured) at each position in the second direction, the surface shape calculation The calculation result of the means can be used.

また,本発明に係る形状測定装置が,前記被測定物における複数の面それぞれについて並行して前記ライン光の照射及びそのライン光の像の撮像を行う複数組の前記第ライン光照射手段及び前記撮像手段のセットを具備することが考えられる。
これにより,被測定物の複数の面(例えば,タイヤのサイドウォール面及びトレッド面)の形状測定を同時に行うことができ,被測定物の検出対象面全体の形状測定に要する時間を短縮できる。
その場合,前記被測定物における複数の面それぞれに対応する複数の前記ライン光照射手段がそれぞれ異なる波長の前記ライン光を出力するものであれば好適である。
例えば,複数の前記撮像手段それぞれの撮像画像について,所定の画像処理手段により対応する波長(色)の像をライン光の像として抽出することが考えられる。或いは,当該形状測定装置が,複数の前記撮像手段それぞれへの入射光の光路に,対応する波長の光を選択的に透過させる光フィルタを備えることも考えられる。
これにより,被測定物の複数の面について,ある面の形状測定において他の面で用いられているライン光がノイズ光となることを防止できる。
Further, the shape measuring apparatus according to the present invention includes a plurality of sets of the first line light irradiating means for irradiating the line light and capturing an image of the line light in parallel on each of a plurality of surfaces of the object to be measured; It is conceivable to have a set of imaging means.
Thereby, the shape measurement of a plurality of surfaces (for example, the sidewall surface and tread surface of the tire) of the object to be measured can be performed simultaneously, and the time required for the shape measurement of the entire detection target surface of the object to be measured can be shortened.
In this case, it is preferable that the plurality of line light irradiation units corresponding to the plurality of surfaces of the object to be measured output the line light having different wavelengths.
For example, it is conceivable to extract an image of a corresponding wavelength (color) as a line light image by a predetermined image processing unit for each captured image of the plurality of imaging units. Alternatively, it is conceivable that the shape measuring apparatus includes an optical filter that selectively transmits light of a corresponding wavelength in the optical path of incident light to each of the plurality of imaging units.
Thereby, it can prevent that the line light used by the other surface in the shape measurement of a certain surface turns into noise light about the several surface of a to-be-measured object.

また,本発明に係る形状測定装置が,さらに,次の(1−5)又は(1−6)のいずれかに示す構成要素を備えればなお好適である。
(1−5)前記ライン光照射手段により前記被測定物の表面に照射される複数のライン光それぞれをそのライン長方向においてコリメートするコリメート手段。
(1−6)前記ライン光照射手段により前記被測定物の表面に照射される複数のライン光それぞれをそのライン長方向において集光する集光手段。
これにより,湾曲した被測定物の表面に照射される複数のライン光それぞれの長さを多少長くしても,その主光線から両外側へ離れた光線の正反射方向を,前記撮像手段の方向に近づけることができる。その結果,ライン光の数を少なくして装置を簡素化できる。
また,本発明に係る形状測定装置において,前記ライン光照射手段が,前記被測定物の表面に,前記第2方向において隣り合うものどうしについてその第2方向(光切断線の長手方向)における端部の位置が重複する前記複数の分離した光切断線を形成させることが考えられる。
これにより,被測定物表面の形状(高さ分布)の測定データを,前記第2方向において欠落無く(連続的に)得ることができる。
また,本発明に係る形状測定装置において,前記光切断線座標検出手段が,前記複数の独立した画像処理対象領域の画像それぞれについて,前記第1方向の1ラインごとに最高輝度の画素の座標を検出することによって前記光切断線座標を検出することが考えられる。
これにより,演算負荷の低い簡易な処理によって光切断線の座標を検出できる。
In addition, it is more preferable that the shape measuring apparatus according to the present invention further includes a component shown in either of the following (1-5) or (1-6).
(1-5) Collimating means for collimating each of a plurality of line lights irradiated on the surface of the measurement object by the line light irradiation means in the line length direction.
(1-6) A condensing unit that condenses each of the plurality of line lights irradiated on the surface of the measurement object by the line light irradiation unit in the line length direction.
As a result, even if the length of each of the plurality of line lights irradiated on the surface of the curved object to be measured is slightly increased, the specular reflection direction of the light rays away from both sides from the principal ray is set to the direction of the imaging means. Can be approached. As a result, the number of line lights can be reduced and the apparatus can be simplified.
Moreover, in the shape measuring apparatus according to the present invention, the line light irradiating means has an end in the second direction (longitudinal direction of the optical cutting line) between the adjacent objects in the second direction on the surface of the object to be measured. It is conceivable to form the plurality of separated light cutting lines where the positions of the portions overlap.
Thereby, measurement data of the shape (height distribution) of the surface of the object to be measured can be obtained without loss (continuously) in the second direction.
Further, in the shape measuring apparatus according to the present invention, the light cutting line coordinate detecting means calculates the coordinates of the highest luminance pixel for each line in the first direction for each of the images of the plurality of independent image processing target areas. It is conceivable to detect the light cutting line coordinates by detection.
Thereby, the coordinates of the light cutting line can be detected by a simple process with a low calculation load.

また,被測定物の表面形状(表面の高さ)の変動(個体差)が,複数の光切断線相互の間隔に対して小さければ,複数の光切断線それぞれに対応する前記画像処理対象領域の座標は固定であっても特に問題は生じない。しかしながら,表面形状の変動が大きい場合,複数の前記画像処理対象領域の座標を固定していると,光切断線の位置がそれに対応する前記画像処理対象領域から外れた状態(以下,領域外れ状態という)となり,光切断線を正常検知できなくなる恐れがある。但し,タイヤのように表面形状が緩やかに変化する被測定物については,その表面形状の変動が大きい場合でも,複数の光切断線は,相互の相対的な位置関係については小さな変動範囲内で保たれ,それら全体の位置(特に,前記第1方向の位置)が大きく変動することになる。
そこで,本発明に係る形状測定装置が,さらに,次の(1−7)に示す構成要素を備えればなお好適である。
(1−7)前記撮像手段により被測定物を撮像して得られた撮像画像における1又は複数の予め定められた試行領域内の所定レベル以上の輝度の画素の位置を検出し,前記撮像手段により校正用の被測定物を撮像して得られた撮像画像における予め定められた複数の独立した基準領域の座標を前記所定レベル以上の輝度の画素の検出位置に応じてシフトすることによって前記複数の独立した画像処理対象領域の座標を自動設定する画像処理対象領域自動設定手段。
このように,被測定物の表面高さが所定の基準の高さである場合に対応した前記複数の独立した基準領域の座標を予め設定しておき,被測定物の表面形状の変動が大きくても特定の1つの光切断線のみが必ずその領域を通過することを見込める領域(前記予め定められた領域)の画像について,所定レベル以上の輝度の画素の位置(即ち,前記特定の1つの光切断線の一部の位置)を検出し,その検出位置に基づいて,前記基準領域の座標(特に,前記第1方向に対応する座標)から前記画像処理対象領域の座標へのシフトを行えば,前記領域外れ状態となることを回避できる。
If the variation (individual difference) in the surface shape (surface height) of the object to be measured is small with respect to the interval between the plurality of light cutting lines, the image processing target areas corresponding to the plurality of light cutting lines, respectively. Even if the coordinates of are fixed, there is no particular problem. However, when the variation in the surface shape is large, if the coordinates of the plurality of image processing target areas are fixed, the position of the light cutting line deviates from the corresponding image processing target area (hereinafter referred to as the out-of-area state). There is a risk that the optical cutting line cannot be detected normally. However, for objects to be measured whose surface shape changes slowly, such as tires, even if the surface shape varies greatly, the multiple optical cutting lines are within a small variation range with respect to each other. Thus, the overall position (especially the position in the first direction) greatly fluctuates.
Therefore, it is more preferable that the shape measuring apparatus according to the present invention further includes the constituent elements shown in the following (1-7).
(1-7) detecting a position of a pixel having a luminance of a predetermined level or more in one or a plurality of predetermined trial areas in a captured image obtained by imaging the object to be measured by the imaging unit; By shifting the coordinates of a plurality of predetermined independent reference areas in the captured image obtained by imaging the object to be calibrated by the above according to the detection position of the pixel having the luminance of the predetermined level or more, the plurality Image processing target area automatic setting means for automatically setting the coordinates of the independent image processing target areas.
As described above, the coordinates of the plurality of independent reference regions corresponding to the case where the surface height of the object to be measured is a predetermined reference height are set in advance, and the surface shape of the object to be measured greatly varies. However, with respect to an image of an area (the predetermined area) where only one specific light cutting line can be expected to pass through the area, the position of a pixel having a luminance of a predetermined level or higher (that is, the specific one A position of a part of the light section line) is detected, and based on the detected position, a shift from the coordinates of the reference area (particularly the coordinates corresponding to the first direction) to the coordinates of the image processing target area is performed. For example, it is possible to avoid the out-of-region state.

ところで,本発明においては,被測定物の表面において複数の光切断線が分離して形成されるため,1つの撮像画像における複数の光切断線それぞれから算出される被測定物表面の形状(前記第2方向における高さ分布(一次元のプロファイル))は,前記第1方向における位置が異なるもの(第1方向における位置が所定の移動量だけシフトされたもの)が混在する。そこで,被測定物の表面の検査において,その被測定物の表面の二次元(前記第1方向及び第2方向)のプロファイルが必要な場合,本発明に係る形状測定装置が,次の(1−8)に示す構成を備えればよい。
(1−8)前記表面形状算出手段が,前記光切断線座標検出手段により検出された複数の前記光切断線座標と,前記複数の分離した光切断線相互の前記第1方向における位置ずれ量に対応する前記移動のシフト量について予め設定された設定シフト情報と,に基づいて,前記被測定物の前記第1方向及び前記第2方向における表面高さ分布を算出する。
なお,前記移動のシフト量は,例えば,当該形状測定装置により,予め形状が既知の校正用の被測定物の測定(前記撮像手段による撮像)を行い,得られた撮像画像に基づく画像処理等によって算出することができる。
In the present invention, since a plurality of light cutting lines are separately formed on the surface of the object to be measured, the shape of the surface of the object to be calculated calculated from each of the plurality of light cutting lines in one captured image (described above) The height distribution in the second direction (one-dimensional profile) is a mixture of different positions in the first direction (positions shifted in the first direction by a predetermined amount of movement). Therefore, in the inspection of the surface of the object to be measured, when a two-dimensional profile (the first direction and the second direction) of the surface of the object to be measured is required, the shape measuring apparatus according to the present invention can perform the following (1 What is necessary is just to provide the structure shown to -8).
(1-8) The surface shape calculation unit is configured to detect a positional deviation amount in the first direction between the plurality of light cutting line coordinates detected by the light cutting line coordinate detection unit and the plurality of separated light cutting lines. The surface height distribution in the first direction and the second direction of the object to be measured is calculated on the basis of the set shift information set in advance for the shift amount of the movement corresponding to.
Note that the shift amount of the movement is, for example, an image processing based on a captured image obtained by measuring a measurement object for calibration whose shape is known in advance (imaging by the imaging unit) with the shape measuring device. Can be calculated.

また,被測定物がタイヤである場合,表面に文字が記されるタイヤのサイドウォール面の形状測定においては,前述したように,その文字とライン光の像とを識別するために,高い撮像レートで撮像を行うことによって高い空間分解能を確保する必要がある。本発明は,そのような検出対象への適用に好適である。
そこで,被測定物がタイヤである場合,本発明に係る形状測定装置が,以下の構成を備えれば好適である。
即ち,前記ライン光照射手段が,前記タイヤのサイドウォール面にそのタイヤの半径方向に略平行な前記第2方向に伸びる前記複数の分離した光切断線を形成させる第1のライン光照射手段を備える。さらに,前記撮像手段が,前記第1のライン光照射手段により前記タイヤのサイドウォール面に形成された前記複数の分離した光切断線の像を撮像する第1の撮像手段を備える。
これにより,タイヤのサイドウォール面の形状を高速かつ高い空間分解能で検出できる。
また,被測定物がタイヤである場合,本発明に係る形状測定装置が,さらに以下の構成を備えることも考えられる。
即ち,前記ライン光照射手段が,前記タイヤのトレッド面における前記タイヤの周方向に直交する方向に略平行な前記第2方向に伸びる前記複数の分離した光切断線を形成させる第2のライン光照射手段を備える。さらに,前記撮像手段が,前記第2のライン光照射手段により前記タイヤのトレッド面に形成された前記複数の分離した光切断線の像を撮像する第2の撮像手段を備える。
In addition, when the object to be measured is a tire, in the measurement of the shape of the sidewall surface of the tire where characters are written on the surface, as described above, in order to distinguish between the characters and the image of the line light, high imaging is required. It is necessary to ensure high spatial resolution by performing imaging at a rate. The present invention is suitable for application to such a detection target.
Therefore, when the object to be measured is a tire, it is preferable that the shape measuring apparatus according to the present invention has the following configuration.
That is, the line light irradiation means includes a first line light irradiation means for forming the plurality of separated light cutting lines extending in the second direction substantially parallel to a radial direction of the tire on a sidewall surface of the tire. Prepare. Furthermore, the imaging means includes first imaging means for capturing images of the plurality of separated light cutting lines formed on the sidewall surface of the tire by the first line light irradiation means.
Thereby, the shape of the sidewall surface of the tire can be detected at high speed and with high spatial resolution.
In addition, when the object to be measured is a tire, the shape measuring apparatus according to the present invention may further include the following configuration.
That is, the line light irradiating means forms the plurality of separated light cutting lines extending in the second direction substantially parallel to a direction orthogonal to the tire circumferential direction on the tire tread surface. Irradiation means is provided. Furthermore, the image pickup means includes second image pickup means for picking up images of the plurality of separated light cutting lines formed on the tread surface of the tire by the second line light irradiation means.

また,本発明は,以上に示した形状測定装置を用いて,相対的に移動する被測定物の表面に照射したライン光の像を撮像し,その撮像画像に基づいて光切断法による形状検出を行うことによって前記被測定物の表面形状を検出する形状測定方法として捉えることもできる。
即ち,本発明に係る形状測定方法は,次の(2−1)〜(2−4)に示す各工程を実行する測定方法である。
(2−1)前記被測定物の表面の検出高さ方向とは異なる方向から複数のライン光を照射することにより,前記被測定物の表面に,前記被測定物の表面の移動方向である第1方向に直交する第2方向に伸びるとともにその第2方向において占める範囲が相互にずれている複数の分離した光切断線を形成させるライン光照射手段,及び前記被測定物の表面に形成された前記複数の分離した光切断線の像を撮像する撮像手段を,前記複数のライン光それぞれの主光線に沿う光が前記被測定物の表面に対して正反射する方向に前記撮像手段の視野範囲が位置するように保持した状態で,前記ライン光照射手段により前記被測定物の表面に前記複数のライン光を照射しつつ,前記複数の分離した光切断線の像を一定単位の前記移動に応じて前記撮像手段により撮像するライン光照射・撮像工程。
(2−2)所定の演算手段により,前記ライン光照射・撮像工程により得られる複数の撮像画像それぞれについて,前記撮像手段の撮像画像の座標系における前記複数の分離した光切断線それぞれに対応して予め設定された複数の独立した画像処理対象領域の画像それぞれから,前記光切断線の像の座標である光切断線座標を個別に検出する光切断線座標検出工程。
(2−3)所定の演算手段により,前記光切断線座標検出工程により検出された複数の前記光切断線座標に基づいて前記被測定物の表面高さ分布を算出する表面形状算出工程。
これにより,本発明に係る形状測定方法は,本発明に係る形状測定装置と同様の作用効果を奏する。
Further, the present invention captures an image of line light irradiated on the surface of a relatively moving object to be measured using the shape measuring apparatus described above, and detects the shape by a light cutting method based on the captured image. It can also be grasped as a shape measuring method for detecting the surface shape of the object to be measured.
That is, the shape measuring method according to the present invention is a measuring method for executing the following steps (2-1) to (2-4).
(2-1) The direction of movement of the surface of the object to be measured is applied to the surface of the object by irradiating a plurality of line lights from a direction different from the detected height direction of the surface of the object to be measured. Line light irradiation means for forming a plurality of separated light cutting lines extending in a second direction orthogonal to the first direction and occupying ranges in the second direction are formed on the surface of the object to be measured. In addition, the image pickup means for picking up the images of the plurality of separated light cutting lines, the field of view of the image pickup means in a direction in which light along the principal ray of each of the plurality of line lights is regularly reflected on the surface of the object to be measured. With the line light irradiating means irradiating the surface of the object to be measured with the plurality of line lights, the plurality of separated light cutting line images are moved in a certain unit. According to the imaging hand Line light irradiation, an imaging step of imaging the.
(2-2) With respect to each of the plurality of captured images obtained by the line light irradiation / imaging process by a predetermined calculation unit, each of the plurality of separated light cutting lines in the coordinate system of the captured image of the imaging unit. A light cutting line coordinate detection step of individually detecting light cutting line coordinates, which are coordinates of the image of the light cutting line, from each of the plurality of independent image processing target areas set in advance.
(2-3) A surface shape calculation step of calculating a surface height distribution of the object to be measured based on the plurality of light cutting line coordinates detected by the light cutting line coordinate detection step by a predetermined calculation means.
Thereby, the shape measuring method according to the present invention has the same effects as the shape measuring apparatus according to the present invention.

本発明によれば,タイヤや金属部材等の光沢のある被測定物の表面に照射したライン光の像を撮像し,その撮像画像に基づいて光切断法による形状検出を行うことによって被測定物の表面形状を検出する場合に,ライン光の強度を増強することなく,十分に高い撮像レート(例えば,1秒当たり4000フレーム以上)でライン光の像の撮像を行っても,被測定物の表面に照射したライン光の明瞭な像を得ることができる。その結果,被測定物に熱的損傷を生じさせることなく,その表面形状を高速かつ高い空間分解能で検出することができる。
さらに,本発明によれば,前記複数の独立した画像処理対象領域の画像それぞれから,前記複数の分離した光切断線の像それぞれの座標を検出するので,例えば,1ラインごとに最高輝度の画素の位置を検出するという単純な処理(高速な処理)によって光切断線の像の座標を検出できる。その結果,高い撮像レートに対応できるよう光切断線検出に要する画像処理の演算負荷を低くできる。
According to the present invention, an object to be measured is obtained by capturing an image of line light irradiated on the surface of a glossy object to be measured such as a tire or a metal member, and performing shape detection by a light cutting method based on the captured image. When detecting the surface shape of the object, even if the line light image is captured at a sufficiently high imaging rate (for example, 4000 frames or more per second) without increasing the line light intensity, A clear image of line light irradiated on the surface can be obtained. As a result, the surface shape can be detected at high speed and with high spatial resolution without causing thermal damage to the object to be measured.
Furthermore, according to the present invention, since the coordinates of the plurality of separated light cutting line images are detected from the images of the plurality of independent image processing target areas, for example, the pixel having the highest luminance for each line. The coordinates of the image of the light section line can be detected by a simple process (high-speed process) of detecting the position of. As a result, it is possible to reduce the computational load of image processing required for detecting the optical cutting line so as to be compatible with a high imaging rate.

以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに,図1は本発明の実施形態に係る形状測定装置Wの概略構成を表す図,図2は形状測定装置Wが備えるセンサユニットにおける光源及びカメラの三次元配置を模式的に表した図,図3は特定の方向(Y軸方向)から見たときのセンサユニットにおけるライン光源及びカメラの配置を模式的に表した図,図4はライン光の主光線が到達する位置のタイヤ表面に垂直な方向から見たときのセンサユニットにおけるライン光源及びカメラの配置を模式的に表した図,図5はセンサユニットにおいてライン光がコリメートされる様子を模式的に表した図,図6はセンサユニットにおいてライン光が集光される様子を模式的に表した図,図7は形状測定装置Wにおけるカメラによるタイヤの撮像画像の一例を模式的に表した図,図8は形状測定装置Wにより得られる測定データの分布及びデータシフトの様子を模式的に表した図,図9は形状測定装置Wにおけるカメラによる校正用の被測定物の撮像画像の一例を模式的に表した図,図10は被測定物の表面に複数の光切断線を連ねて一本の光切断線を形成させる際にそれら光切断線に位置ずれが生じた様子を模式的に表した図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a shape measuring apparatus W according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram schematically showing a three-dimensional arrangement of light sources and cameras in a sensor unit provided in the shape measuring apparatus W. FIG. 3 is a diagram schematically showing the arrangement of the line light source and the camera in the sensor unit when viewed from a specific direction (Y-axis direction), and FIG. 4 shows the tire surface at the position where the main ray of the line light reaches. FIG. 5 schematically shows the arrangement of the line light source and the camera in the sensor unit when viewed from the vertical direction, FIG. 5 schematically shows how the line light is collimated in the sensor unit, and FIG. 6 shows the sensor. FIG. 7 schematically shows an example of a tire image captured by a camera in the shape measuring device W, and FIG. 8 shows a shape measuring device. FIG. 9 is a diagram schematically illustrating the distribution of measurement data obtained by W and the state of data shift. FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an example of a captured image of an object to be calibrated by a camera in the shape measuring apparatus W. FIG. 10 is a diagram schematically showing a state in which a position shift occurs in a light cutting line when a plurality of light cutting lines are formed on the surface of the object to be measured to form one light cutting line.

まず,図1を参照しつつ,本発明の実施形態に係る形状測定装置Wの全体構成について説明する。
本発明の実施形態に係る形状測定装置Wは,回転するタイヤ1(被測定物の一例)の表面に照射したライン光の像v1〜v3(光切断線の像)をカメラによって撮像し,その撮像画像に基づいて光切断法による形状検出を行うことによってタイヤ1の表面形状を検出する装置である。タイヤ1がその回転軸1gの周りに回転することにより,タイヤ1の表面はライン光やカメラに対して移動する。
図1に示すように,形状測定装置Wは,タイヤ回転機2,センサユニット3,ユニット駆動装置4,エンコーダ5及び画像処理装置6等を備えている。
前記タイヤ回転機2は,形状測定の対象であるタイヤ1をその回転軸1gを中心に回転させるモータ等の回転装置である。例えば,前記タイヤ回転機2は,タイヤ1を60rpmの回転速度で回転させる。これにより,形状測定装置Wは,タイヤ1を1回転させる1秒の間に,後述するセンサユニット3によって,タイヤ1のトレッド面及びサイドウォール面の全周範囲の表面形状を検出する。
前記センサユニット3は,回転するタイヤ1の表面にライン光を照射する光源及びタイヤ1の表面上の光切断線の像(ライン光の像)を撮像するカメラなどが組み込まれたユニットである。本実施形態では,タイヤ1の2つのサイドウォール面それぞれの形状測定に用いられる2つのセンサユニット3a,3cと,タイヤ1のトレッド面の形状測定に用いられる1つのセンサユニット3bとを併せて3つのセンサユニット3を備えている。これらセンサユニット3の詳細については後述する。
First, the overall configuration of the shape measuring apparatus W according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The shape measuring apparatus W according to the embodiment of the present invention takes images v1 to v3 (images of light cutting lines) of line light irradiated on the surface of a rotating tire 1 (an example of an object to be measured) with a camera, It is an apparatus that detects the surface shape of the tire 1 by performing shape detection by a light cutting method based on a captured image. As the tire 1 rotates around its rotation axis 1g, the surface of the tire 1 moves relative to the line light and the camera.
As shown in FIG. 1, the shape measuring device W includes a tire rotating machine 2, a sensor unit 3, a unit driving device 4, an encoder 5, an image processing device 6, and the like.
The tire rotating machine 2 is a rotating device such as a motor that rotates the tire 1 that is the object of shape measurement about the rotation shaft 1g. For example, the tire rotating machine 2 rotates the tire 1 at a rotation speed of 60 rpm. As a result, the shape measuring device W detects the surface shape of the entire circumference range of the tread surface and the sidewall surface of the tire 1 by the sensor unit 3 to be described later during one second in which the tire 1 is rotated once.
The sensor unit 3 is a unit in which a light source that irradiates line light onto the surface of the rotating tire 1 and a camera that captures an image of a light cutting line (line light image) on the surface of the tire 1 are incorporated. In the present embodiment, two sensor units 3a and 3c used for measuring the shape of each of the two sidewall surfaces of the tire 1 and one sensor unit 3b used for measuring the shape of the tread surface of the tire 1 are combined. Two sensor units 3 are provided. Details of these sensor units 3 will be described later.

前記ユニット駆動装置4は,センサユニット3それぞれをサーボモータ等の駆動装置を駆動源として移動可能に支持し,タイヤ1に対する各センサユニット3の位置を位置決めする装置である。前記ユニット駆動装置4は,所定の操作部に対する操作に応じて,又は外部装置からの制御指令に応じて,タイヤ1が前記タイヤ回転機2に対して着脱される前に,各センサユニット3をタイヤ1から離間した所定の退避位置に位置決めし,新たなタイヤ1が前記タイヤ回転機2に装着された後,各センサユニット3をタイヤ1に近接した所定の検査位置に位置決めする。
前記エンコーダ5は,前記タイヤ回転機2の回転軸の回転角度,即ち,タイヤ1の回転角度を検出するセンサであり,その検出信号は,前記センサユニット3が備えるカメラの撮像タイミングの制御に用いられる。
前記画像処理装置6は,前記エンコーダ5の検出信号に基づいて,前記センサユニット3が備えるカメラのシャッター制御(撮像タイミングの制御)を行う。例えば,前記画像処理装置6は,60rpmの速度で回転するタイヤ1が0.09°(=360°/4000)回転したことが前記エンコーダ5によって検出されるごとに,前記カメラのシャッターが切られるよう制御する。これにより,1秒間に4000フレームの撮像レートでの撮像が行われる。
さらに,前記画像処理装置6は,前記センサユニット3が備えるカメラによって撮像された画像,即ち,タイヤ1の表面に照射したライン光の像(光切断線の像)の撮像画像のデータを入力し,その撮像画像に基づいて光切断法による形状検出処理を実行し,その検出結果である形状データ(タイヤ1表面の高さ分布を表すデータ)を不図示のホストコンピュータへ出力する。その際,前記画像処理装置6は,タイヤ1のサイドウォール面については,所定の画像処理を実行することにより,そこに記されている文字の画像を除去してライン光の画像のみを抽出し,抽出したライン光の画像に基づいて,光切断法による形状検出処理を実行する。この画像処理装置6は,例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等によって実現される。
そして,前記ホストコンピュータが,タイヤ1の各面ごとに検出された表面形状が,タイヤ1の各面ごとに予め設定された許容条件を満たすか否かを判別し,その判別結果を所定の表示部に表示,或いは所定の制御信号として出力する。
なお,光切断法による形状検出処理は周知であるのでここでは説明を省略する。
The unit driving device 4 is a device for supporting each sensor unit 3 movably by using a driving device such as a servo motor as a driving source, and positioning the position of each sensor unit 3 with respect to the tire 1. The unit driving device 4 moves each sensor unit 3 before the tire 1 is attached to or detached from the tire rotating machine 2 according to an operation on a predetermined operation unit or a control command from an external device. After a new tire 1 is mounted on the tire rotating machine 2, the sensor unit 3 is positioned at a predetermined inspection position close to the tire 1.
The encoder 5 is a sensor for detecting the rotation angle of the rotating shaft of the tire rotating machine 2, that is, the rotation angle of the tire 1, and the detection signal is used for controlling the imaging timing of the camera provided in the sensor unit 3. It is done.
The image processing device 6 performs shutter control (control of imaging timing) of the camera provided in the sensor unit 3 based on the detection signal of the encoder 5. For example, the image processing device 6 releases the shutter of the camera every time the encoder 5 detects that the tire 1 rotating at a speed of 60 rpm has rotated by 0.09 ° (= 360 ° / 4000). Control as follows. Thereby, imaging is performed at an imaging rate of 4000 frames per second.
Furthermore, the image processing device 6 inputs data of an image captured by a camera provided in the sensor unit 3, that is, an image of a line light (image of a light cutting line) irradiated on the surface of the tire 1. Based on the captured image, shape detection processing by a light cutting method is executed, and shape data (data representing the height distribution on the surface of the tire 1) as a result of detection is output to a host computer (not shown). At that time, the image processing device 6 performs predetermined image processing on the sidewall surface of the tire 1 to remove the character image written therein and extract only the line light image. Then, based on the extracted line light image, the shape detection process by the light cutting method is executed. The image processing apparatus 6 is realized by, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
Then, the host computer determines whether or not the surface shape detected for each surface of the tire 1 satisfies an allowable condition set in advance for each surface of the tire 1, and the determination result is displayed in a predetermined manner. Displayed on the unit or output as a predetermined control signal.
In addition, since the shape detection process by a light cutting method is known, description is abbreviate | omitted here.

次に,図2〜図4を参照しつつ,前記センサユニット3について説明する。
図2に示すように,前記センサユニット3は,複数のライン光を出力する投光装置10と,カメラ20とを備えている。
図2において,X軸はタイヤ1の形状測定位置におけるタイヤ回転の円周に接する方向,Z軸はタイヤ1の形状測定位置における検出高さ方向(検出する表面高さの方向),Y軸はX軸及びZ軸に直交する方向を表す。
即ち,タイヤ1のサイドウォール面の形状測定に用いられる前記センサユニット3a,3cにおいては,Z軸はタイヤ1の回転軸1gの方向であり,Y軸はタイヤ1の半径方向(タイヤ1の回転軸1gに対する法線の方向)である。
また,タイヤ1のトレッド面の形状測定に用いられる前記センサユニット3bにおいては,Z軸はタイヤ1の半径方向であり,Y軸はタイヤ1の回転軸1gの方向である。
Next, the sensor unit 3 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, the sensor unit 3 includes a light projecting device 10 that outputs a plurality of line lights, and a camera 20.
In FIG. 2, the X axis is the direction in contact with the circumference of the tire rotation at the shape measurement position of the tire 1, the Z axis is the detected height direction (the direction of the surface height to be detected) at the shape measurement position of the tire 1, and the Y axis is A direction perpendicular to the X axis and the Z axis is represented.
That is, in the sensor units 3a and 3c used for measuring the shape of the sidewall surface of the tire 1, the Z axis is the direction of the rotating shaft 1g of the tire 1, and the Y axis is the radial direction of the tire 1 (the rotation of the tire 1). The direction of the normal to the axis 1g).
In the sensor unit 3 b used for measuring the shape of the tread surface of the tire 1, the Z axis is the radial direction of the tire 1, and the Y axis is the direction of the rotation axis 1 g of the tire 1.

前記投光装置10は,複数(図2では3つ)のライン光源11〜13を備え,それら複数のライン光源11〜13により,タイヤ1の表面に同数(複数)の分離した光切断線Ls1〜Ls3が形成されるように,その光切断線Ls1〜Ls3における検出高さ方向(Z軸方向)とは異なる方向から照射する装置である。
図7は,カメラ20によるタイヤ1の撮像画像の一例を模式的に表した図である。図7に示すように,
図7に示すように,投光装置10は,タイヤ1の表面に,その回転によるタイヤ1の表面の移動方向であるX軸方向(前記第1方向に相当)に直交するY軸方向(前記第2方向に相当)に伸びるとともに,そのY軸方向において占める範囲が相互にずれている(即ち,Y軸方向における中心位置がそれぞれ異なる)複数の分離した光切断線Ls1〜Ls3を形成させる(前記ライン光照射手段の一例)。これら光切断線Ls1〜Ls3それぞれのX軸方向の座標は,タイヤ1の表面高さに応じて変化する。
また,図7に示すように,投光装置10は,タイヤ1の表面に,Y軸方向において隣り合うものどうしについてそのY軸方向(光切断線Ls1〜Ls3の長手方向)における端部の位置が重複する複数の分離した光切断線Ls1〜Ls3を形成させる。これにより,タイヤ表面の形状(高さ分布)の測定データを,Y軸において欠落無く(連続的に)得ることができる。
なお,図7に示す例では,一部の光切断線Ls1,Ls3のX軸方向の座標がほぼ同じであるが,全ての光切断線Ls1〜Ls3それぞれのX軸方向の座標が異なることも考えられる。
The light projecting device 10 includes a plurality of (three in FIG. 2) line light sources 11 to 13, and the plurality of line light sources 11 to 13 divide the same number (plurality) of light cutting lines Ls 1 on the surface of the tire 1. It is an apparatus that irradiates from a direction different from the detection height direction (Z-axis direction) in the light cutting lines Ls1 to Ls3 so that .about.Ls3 is formed.
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an example of a captured image of the tire 1 by the camera 20. As shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the light projecting device 10 is provided on the surface of the tire 1 in the Y-axis direction (corresponding to the first direction) perpendicular to the X-axis direction (corresponding to the first direction) that is the movement direction of the surface of the tire 1 due to the rotation. A plurality of separated light cutting lines Ls1 to Ls3 (which correspond to the second direction) and their ranges in the Y-axis direction are shifted from each other (that is, the center positions in the Y-axis direction are different from each other) ( An example of the line light irradiation means). The coordinates in the X-axis direction of each of the light cutting lines Ls <b> 1 to Ls <b> 3 vary according to the surface height of the tire 1.
Further, as shown in FIG. 7, the light projecting device 10 is configured so that the adjacent ones on the surface of the tire 1 in the Y-axis direction are located at the ends in the Y-axis direction (longitudinal direction of the light cutting lines Ls <b> 1 to Ls <b> 3). A plurality of separated light cutting lines Ls1 to Ls3 are formed. Thereby, the measurement data of the shape (height distribution) of the tire surface can be obtained without missing (continuously) on the Y axis.
In the example shown in FIG. 7, the coordinates in the X-axis direction of some of the light cutting lines Ls1 and Ls3 are substantially the same, but the coordinates in the X-axis direction of all the light cutting lines Ls1 to Ls3 may be different. Conceivable.

また,前記カメラ20は,カメラレンズ22及び撮像素子21(受光部)を備え,タイヤ1の表面に照射された複数のライン光の像v1〜v3(光切断線の像)を,それら複数のライン光それぞれの主光線Li1〜Li3がタイヤ1の表面に対して正反射する方向において撮像するものである(前記撮像手段の一例)。
従って,サイドウォール面用の前記センサユニット3a,3cにおいては,前記投光装置10は,タイヤ1のサイドウォール面におけるタイヤ1の半径方向に平行なY軸方向に複数の光切断線Ls1〜Ls3が形成されるように,その光切断線Ls1〜Ls3による検出高さ方向(Z軸方向)とは異なる方向から複数のライン光を照射する(前記第1のライン光照射手段の一例)。
一方,トレッド面用の前記センサユニット3bにおいては,前記投光装置10は,タイヤ1のトレッド面におけるタイヤの周方向(タイヤ表面の移動方向)に直交する方向であるY軸方向に複数の光切断線Ls1〜Ls3が形成されるように,その光切断線Ls1〜Ls3による検出高さ方向(Z軸方向)とは異なる方向から複数のライン光を照射する(前記第2のライン光照射手段の一例)。
なお,本実施形態では,タイヤ1の各面ごとに(前記センサユニット3ごとに)3つのライン光を照射することを例示するが,前記ライン光源11〜13の数を増減することにより,タイヤ1の各面ごとに2つのライン光,或いは4つ以上のライン光を照射することも考えられる。
The camera 20 includes a camera lens 22 and an image sensor 21 (light receiving unit), and a plurality of line light images v <b> 1 to v <b> 3 (light cutting line images) irradiated on the surface of the tire 1. Imaging is performed in the direction in which the principal rays Li1 to Li3 of the line lights are regularly reflected with respect to the surface of the tire 1 (an example of the imaging unit).
Therefore, in the sensor units 3a and 3c for the sidewall surface, the light projecting device 10 includes a plurality of light cutting lines Ls1 to Ls3 in the Y-axis direction parallel to the radial direction of the tire 1 on the sidewall surface of the tire 1. Are formed from a direction different from the detection height direction (Z-axis direction) by the light cutting lines Ls1 to Ls3 (an example of the first line light irradiation means).
On the other hand, in the sensor unit 3b for the tread surface, the light projecting device 10 includes a plurality of lights in the Y-axis direction, which is a direction orthogonal to the tire circumferential direction (the tire surface moving direction) on the tread surface of the tire 1. A plurality of line lights are irradiated from a direction different from the detection height direction (Z-axis direction) by the light cutting lines Ls1 to Ls3 so that the cutting lines Ls1 to Ls3 are formed (the second line light irradiation means). Example).
In the present embodiment, the irradiation of three line lights is illustrated for each surface of the tire 1 (for each sensor unit 3). However, by increasing or decreasing the number of the line light sources 11 to 13, It is also conceivable to irradiate two line lights or four or more line lights on each surface of one.

また,投光装置10及びカメラ20は,不図示の保持機構により,ライン光源11〜13から出力される複数のライン光それぞれの主光線(中心線に沿う光)が,タイヤ1の表面に対して正反射する方向にカメラ20の視野範囲が存在するように保持されている。これにより,カメラ20は,複数のライン光それぞれの主光線がタイヤ1の表面に対して正反射する方向において複数の光切断線の像v1〜v3を撮像する(前記撮像手段の一例)。例えば,投光装置10及びカメラ20の位置関係は,まず,カメラ20の位置及び向きを光切断線の検出高さ方向とは異なる方向において設定した上で,ライン光それぞれの主光線の正反射光がそのカメラ20の撮像範囲に向かうように投光装置10における各ライン光源11〜13の位置及び向きを設定するというプロセスによって設計することが考えられる。もちろんその逆の手順で投光装置10及びカメラ20の位置関係を定めてもよい。
即ち,サイドウォール面用の前記センサユニット3a,3cにおけるカメラ20は,ライン光源10によりタイヤ1のサイドウォール面に照射された複数のライン光の像v1〜v3(光切断線Ls1〜Ls3の像)を,その複数のライン光それぞれの主光線がサイドウォール面に対して正反射する方向において撮像する(前記第1の撮像手段の一例)。
また,トレッド面用の前記センサユニット3bにおけるカメラ20は,ライン光源10によりタイヤ1のサイドウォール面に照射された複数のライン光の像v1〜v3を,その複数のライン光それぞれの主光線がサイドウォール面に対して正反射する方向において撮像する(前記第1の撮像手段の一例)。
Further, the light projecting device 10 and the camera 20 are configured so that the principal rays (lights along the center line) of the plurality of line lights output from the line light sources 11 to 13 are applied to the surface of the tire 1 by a holding mechanism (not shown). Thus, the field of view of the camera 20 is held in the direction of regular reflection. Thereby, the camera 20 captures the images v1 to v3 of the plurality of light cutting lines in the direction in which the principal rays of the plurality of line lights are regularly reflected with respect to the surface of the tire 1 (an example of the imaging unit). For example, the positional relationship between the light projecting device 10 and the camera 20 is set such that the position and orientation of the camera 20 is set in a direction different from the detection height direction of the light section line, and then the regular reflection of the principal ray of each line light is performed. It can be considered that the design is performed by a process of setting the positions and orientations of the line light sources 11 to 13 in the light projecting device 10 so that the light is directed to the imaging range of the camera 20. Of course, the positional relationship between the light projecting device 10 and the camera 20 may be determined by the reverse procedure.
That is, the camera 20 in the sensor unit 3a, 3c for the side wall surface has a plurality of line light images v1 to v3 (images of light cutting lines Ls1 to Ls3) irradiated to the side wall surface of the tire 1 by the line light source 10. ) In the direction in which the principal ray of each of the plurality of line lights is regularly reflected with respect to the sidewall surface (an example of the first imaging means).
Further, the camera 20 in the sensor unit 3b for the tread surface uses a plurality of line light images v1 to v3 irradiated to the sidewall surface of the tire 1 by the line light source 10, and the principal ray of each of the plurality of line lights. Imaging is performed in the direction of regular reflection with respect to the sidewall surface (an example of the first imaging unit).

図3及び図4は,前記センサユニット3におけるライン光源10及びカメラ20の配置を模式的に表した図であり,図3はY軸方向からみたとき,図4はライン光の主光線それぞれが到達する位置P1,P2,P3(以下,主光線到達位置という)のタイヤ表面に垂直な方向から見たときの状態を表す。なお,図3(a),図4(a)及び図4(c)はサイドウォール面用の前記センサユニット3a,3bについての図,図3(b)及び図4(b)はトレッド面用の前記センサユニット3bについての図である。
図3(a),(b)に示すように,サイドウォール面及びトレッド面のいずれに対する前記センサユニット3においても,Y軸方向から見た場合,複数のライン光それぞれにおける主光線Li1,Li2,Li3がZ軸に対してなす角度(又はタイヤ1の表面に対してなす角度)と,それに対応する前記主光線到達位置P1,P2,P3と前記カメラ20の撮像素子21の中心とを結ぶ線(以下,撮像中心線Lo1,Lo2,Lo3という)がZ軸方向に対してなす角度(又は,タイヤ1の表面に対してなす角度)とが等しくなるように,各ライン光源11〜13とカメラ20とが保持される。
また,図4(a)〜(c)に示すように,サイドウォール面及びトレッド面のいずれに対する前記センサユニット3においても,前記主光線到達位置P1,P2,P3のタイヤ表面に垂直な方向から見た場合 複数のライン光それぞれにおける主光線Li1,Li2,Li3と,それに対応する前記撮像中心線Lo1,Lo2,Lo3とが一の直線をなすように,各ライン光源11〜13とカメラ20とが保持される。
なお,以上に示した前記投光装置10及び前記カメラ20の位置関係は,ライン光の主光線が到達するタイヤ1の表面(前記主光線到達位置P1〜P3の面)を基準として設定される位置関係として示した。その位置関係は,被検体であるタイヤ1ごとに前記投光装置10及び前記カメラ20の位置が設定されることを意味するものではなく,検査対象となるタイヤ1の平均的な表面形状を基準として設定されることを意味する。例えば,検査対象となるタイヤ1の平均的な表面形状を表す仮想の基準面を想定し,前記投光装置10及び前記カメラ20を,タイヤ1の表面に照射された複数のライン光それぞれの主光線が,前記基準面に対して正反射する方向に前記カメラ20の撮像範囲が位置するよう所定の保持機構により保持する。
3 and 4 are diagrams schematically showing the arrangement of the line light source 10 and the camera 20 in the sensor unit 3. FIG. 3 shows the principal rays of the line light when viewed from the Y-axis direction. This represents a state when the arriving positions P1, P2 and P3 (hereinafter referred to as principal ray arrival positions) are viewed from a direction perpendicular to the tire surface. 3 (a), 4 (a) and 4 (c) are diagrams of the sensor units 3a and 3b for the sidewall surface, and FIGS. 3 (b) and 4 (b) are for the tread surface. It is a figure about the said sensor unit 3b.
As shown in FIGS. 3A and 3B, in the sensor unit 3 for both the sidewall surface and the tread surface, when viewed from the Y-axis direction, principal rays Li1, Li2, A line connecting the angle formed by Li3 with respect to the Z axis (or the angle formed with respect to the surface of the tire 1) and the corresponding principal ray arrival positions P1, P2, P3 and the center of the image sensor 21 of the camera 20 Each of the line light sources 11 to 13 and the camera are set so that the angle (or the angle formed with respect to the surface of the tire 1) formed by the imaging center lines Lo1, Lo2, and Lo3 (hereinafter referred to as imaging center lines Lo1, Lo2, and Lo3) is equal. 20 is held.
Further, as shown in FIGS. 4A to 4C, in the sensor unit 3 with respect to both the sidewall surface and the tread surface, the principal ray arrival positions P1, P2, and P3 from the direction perpendicular to the tire surface. When viewed, the line light sources 11 to 13 and the camera 20 are arranged such that the principal rays Li1, Li2, Li3 in each of the plurality of line lights and the corresponding imaging center lines Lo1, Lo2, Lo3 form one straight line. Is retained.
The positional relationship between the light projecting device 10 and the camera 20 described above is set with reference to the surface of the tire 1 (the surface of the principal ray arrival positions P1 to P3) to which the principal ray of the line light reaches. Shown as positional relationship. The positional relationship does not mean that the positions of the light projecting device 10 and the camera 20 are set for each tire 1 that is a subject, and the average surface shape of the tire 1 to be inspected is used as a reference. Means that it is set as For example, assuming a virtual reference surface representing an average surface shape of the tire 1 to be inspected, the light projecting device 10 and the camera 20 are connected to the main lines of the plurality of line lights irradiated on the surface of the tire 1. The light beam is held by a predetermined holding mechanism so that the imaging range of the camera 20 is positioned in a direction in which the light ray is regularly reflected with respect to the reference plane.

一方,前記画像処理装置6は,タイヤ1が1回転する間に,エンコーダ5によってタイヤ1が一定の単位角度(例えば,0.09°)だけ回転したことが検出されるごとに(即ち,一定の角度周期で)カメラ20によって得られる複数の撮像画像(1回転分(360度分)の画像)それぞれについて,そのカメラ20の撮像画像の座標系における予め設定された複数の独立した画像処理対象領域A1〜A3(図7参照)の画像それぞれから,光切断線Ls1〜Ls3の像v1〜v3の座標(以下,光切断線座標という)を個別に検出する光切断線座標検出処理を実行する(前記光切断線座標検出手段の一例)。ここで,複数の独立した画像処理対象領域A1〜A3は,タイヤ1表面に形成される複数の分離した光切断線Ls1〜Ls3それぞれに対応してその座標が予め設定される領域である。   On the other hand, the image processing device 6 is inspected every time the encoder 1 detects that the tire 1 has been rotated by a certain unit angle (for example, 0.09 °) while the tire 1 is rotated once (that is, constant). For each of a plurality of captured images (images for one rotation (360 degrees)) obtained by the camera 20 with a plurality of preset independent image processing targets in the coordinate system of the captured images of the camera 20 A light cutting line coordinate detection process for individually detecting coordinates (hereinafter referred to as light cutting line coordinates) of the images v1 to v3 of the light cutting lines Ls1 to Ls3 from the respective images of the areas A1 to A3 (see FIG. 7). (An example of the light cutting line coordinate detection means). Here, the plurality of independent image processing target areas A1 to A3 are areas whose coordinates are set in advance corresponding to the plurality of separated light cutting lines Ls1 to Ls3 formed on the surface of the tire 1, respectively.

図7に示すように,形状測定装置Wは,複数の光切断線Ls1〜Ls3を,タイヤ1の表面において分離して形成させる。このため,それら光切断線Ls1〜Ls3相互の間隔を,タイヤ1の表面形状に応じて変化する複数の光切断線Ls1〜Ls3の位置変動幅に対して十分な間隔に設定しておけば,カメラ20の撮像画像の座標系において,複数の光切断線Ls1〜Ls3それぞれに対応する独立した複数の画像処理対象領域A1〜A3を予め設定することができる。
図7に示す例では,X座標がx1以上かつY座標がy1未満の領域A1が,光切断線Ls1に対応する領域である。また,X座標がx1未満かつY座標がy1以上,y2未満の領域A2が,光切断線Ls2に対応する領域である。同様に,X座標がx1以上かつY座標がy2以上の領域A3が,光切断線Ls3に対応する領域である。これら画像処理対象領域A1〜A3は,各画像処理対象領域A1〜A3の画像中には,その領域と1対1で対応する光切断線Ls1〜Ls3の像v1〜v3のみが存在し,それ以外の光切断線の像が存在することがない領域である。
これら複数の独立した画像処理対象領域A1〜A3は,例えば,当該形状測定装置Wにより,予め形状が既知の校正用の被測定物の測定(カメラ20による撮像)を行い,得られた撮像画像における複数の光切断線Ls1〜Ls3の像v1〜v3の位置(座標)と,タイヤ1の表面形状の変動範囲の推定幅とに基づいて算出され,画像処理装置6のメモリに記憶される。
As shown in FIG. 7, the shape measuring apparatus W forms a plurality of light cutting lines Ls <b> 1 to Ls <b> 3 separately on the surface of the tire 1. For this reason, if the space | interval between these light cutting lines Ls1-Ls3 is set to a sufficient space | interval with respect to the position fluctuation width of several light cutting lines Ls1-Ls3 which changes according to the surface shape of the tire 1, In the coordinate system of the captured image of the camera 20, a plurality of independent image processing target areas A1 to A3 corresponding to the plurality of light cutting lines Ls1 to Ls3 can be set in advance.
In the example shown in FIG. 7, an area A1 whose X coordinate is greater than or equal to x1 and whose Y coordinate is less than y1 is an area corresponding to the light cutting line Ls1. An area A2 having an X coordinate less than x1, a Y coordinate greater than or equal to y1, and less than y2 is an area corresponding to the light cutting line Ls2. Similarly, a region A3 having an X coordinate of x1 or more and a Y coordinate of y2 or more is a region corresponding to the light section line Ls3. In the image processing target areas A1 to A3, only the images v1 to v3 of the optical cutting lines Ls1 to Ls3 corresponding to the areas on a one-to-one basis exist in the images of the image processing target areas A1 to A3. This is a region where there is no image of a light cutting line other than.
The plurality of independent image processing target areas A1 to A3 are obtained by, for example, performing measurement (imaging by the camera 20) of a calibration object to be measured whose shape is known in advance by the shape measuring device W. Is calculated based on the positions (coordinates) of the images v1 to v3 of the plurality of light cutting lines Ls1 to Ls3 and the estimated width of the variation range of the surface shape of the tire 1, and is stored in the memory of the image processing device 6.

また,画像処理装置6は,複数の独立した画像処理対象領域A1〜A3の画像それぞれについて,X軸方向(タイヤ表面の移動方向,前記第1方向に相当)の1ラインごとに最高輝度の画素の座標を検出することによって前記光切断線座標を検出する。このように,画像処理装置6は,複数の独立した画像処理対象領域A1〜A3の画像それぞれから,複数の分離した光切断線Ls1〜Ls3の像v1〜v3それぞれの座標を検出するので,1ラインごとに最高輝度の画素の位置を検出するという単純な処理(高速な処理)によって光切断線Ls1〜Ls3の像v1〜v3の座標を検出できる。その結果,高い撮像レート(例えば,1秒間に4000フレーム)で光切断線Ls1〜Ls3の像の撮像を行っても,そのような高い撮像レートに対応できるよう光切断線検出に要する画像処理の演算負荷を低くできる。
以上のようにして得られた各光切断線Ls1〜Ls3のY座標は,光切断線Ls1〜Ls3の長手方向の位置,即ち,タイヤ1のサイドウォール面においてはタイヤ1の半径方向の位置,タイヤ1のトレッド面においてはタイヤ1の回転軸方向の位置をそれぞれ表す。また,各光切断線Ls1〜Ls3のX座標は,タイヤ1の表面高さを表す。
Further, the image processing device 6 has the highest luminance pixel for each line in the X-axis direction (the movement direction of the tire surface, corresponding to the first direction) for each of the plurality of independent image processing target areas A1 to A3. The light cutting line coordinates are detected by detecting the coordinates. As described above, the image processing apparatus 6 detects the coordinates of the images v1 to v3 of the plurality of separated light cutting lines Ls1 to Ls3 from the images of the plurality of independent image processing target areas A1 to A3. The coordinates of the images v1 to v3 of the light cutting lines Ls1 to Ls3 can be detected by a simple process (high speed process) of detecting the position of the pixel with the highest luminance for each line. As a result, even if the images of the light cutting lines Ls1 to Ls3 are captured at a high imaging rate (for example, 4000 frames per second), the image processing required for the detection of the light cutting line so as to cope with such a high imaging rate. Calculation load can be reduced.
The Y coordinates of the light cutting lines Ls1 to Ls3 obtained as described above are the longitudinal positions of the light cutting lines Ls1 to Ls3, that is, the radial position of the tire 1 on the sidewall surface of the tire 1, On the tread surface of the tire 1, the position of the tire 1 in the rotation axis direction is shown. Further, the X coordinate of each of the light cutting lines Ls <b> 1 to Ls <b> 3 represents the surface height of the tire 1.

そして,画像処理装置6は,撮像画像から検出した光切断線Ls1〜Ls3の座標(回転角度に応じて検出された複数の光切断線座標)について,予め設定された換算係数によりX座標をタイヤ表面の高さに換算し,換算後のタイヤ表面の形状情報,即ち,タイヤ1の回転角度の情報(例えば,エンコーダ5のカウント数)と光切断線Ls1〜Ls3のY座標及びタイヤ表面高さとの対応情報を,ホストコンピュータへ出力する。
ここで,Y軸方向(前記第2方向に相当)の各位置(座標)ごとに,タイヤ1の回転角度に応じて(一定の角度周期で)検出された複数の前記光切断線座標から算出されるタイヤ1の表面高さを並べれば,それはタイヤ表面の移動方向における一次元の表面高さ分布を表す。従って,タイヤ1の回転角度の情報と光切断線Ls1〜Ls3のY座標及びタイヤ表面高さとの対応情報は,タイヤ1の表面の移動方向(前記第1方向に相当)における表面高さ分布を表す情報である。なお,X座標をタイヤ1の表面高さに換算する処理を実行する画像処理装置6が,前記第1の表面形状算出手段の一例である。
Then, the image processing device 6 calculates the X coordinate for the coordinates of the light cutting lines Ls1 to Ls3 detected from the captured image (a plurality of light cutting line coordinates detected in accordance with the rotation angle) by using a preset conversion coefficient. Converted into the height of the surface, the shape information of the tire surface after conversion, that is, the information on the rotation angle of the tire 1 (for example, the count number of the encoder 5), the Y coordinate of the light cutting lines Ls1 to Ls3, and the tire surface height Is output to the host computer.
Here, for each position (coordinate) in the Y-axis direction (corresponding to the second direction), calculation is performed from a plurality of the light cutting line coordinates detected according to the rotation angle of the tire 1 (with a constant angular period). If the surface height of the tire 1 is arranged, it represents a one-dimensional surface height distribution in the moving direction of the tire surface. Accordingly, the information on the rotation angle of the tire 1, the Y coordinate of the light cutting lines Ls1 to Ls3, and the tire surface height are related to the surface height distribution in the moving direction of the surface of the tire 1 (corresponding to the first direction). It is information to represent. The image processing device 6 that executes processing for converting the X coordinate into the surface height of the tire 1 is an example of the first surface shape calculating means.

光切断線Ls1〜Ls3のX座標をタイヤ1の表面高さに換算する換算係数の設定に際し,例えば,当該形状測定装置Wにより,予め形状が既知の校正用の被測定物の測定(カメラ20による撮像)が行われ,得られた撮像画像における複数の光切断線Ls1〜Ls3の像の位置(座標)と校正用の被測定物の表面高さとの対応関係から前記換算係数が算出され,その算出結果が画像処理装置6のメモリに記憶される。
或いは,前記校正用の被測定物の測定により,タイヤ1の表面高さを光切断線Ls1〜Ls3のX座標に換算する換算係数を予め算出してホストコンピュータのメモリに記憶させておき,ホストコンピュータにおいて,タイヤの表面形状をX座標の大小によって評価することも考えられる。
When setting the conversion coefficient for converting the X coordinate of the optical cutting lines Ls1 to Ls3 into the surface height of the tire 1, for example, the shape measuring device W measures the measurement object for calibration whose shape is previously known (camera 20). The conversion coefficient is calculated from the correspondence between the positions (coordinates) of the images of the plurality of light cutting lines Ls1 to Ls3 in the obtained captured image and the surface height of the calibration object, The calculation result is stored in the memory of the image processing device 6.
Alternatively, a conversion coefficient for converting the surface height of the tire 1 into the X coordinate of the light cutting lines Ls1 to Ls3 by measuring the calibration object is calculated in advance and stored in the memory of the host computer. In a computer, it is also conceivable to evaluate the surface shape of the tire by the magnitude of the X coordinate.

ところで,タイヤ表面の検査において,Y軸方向の各位置において,X軸方向(タイヤ表面の移動方向)の一次元のプロファイルを得られれば十分な場合は,前述したX座標の表面高さへの換算を行えば十分である。
一方,タイヤ表面の検査において,タイヤ表面の二次元(X軸方向及びY軸方向)のプロファイルが必要な場合,X座標の表面高さへの換算のみでは不十分である。
図8は,形状測定装置Wにより得られる測定データの分布及びデータシフトの様子を模式的に表した図である。
図8(a)は,画像処理対象領域A1〜A3それぞれについて,タイヤ表面の高さ情報が,データ測定時のタイヤ1の回転角度の情報(回転角度或いはエンコーダ5の出力パルスのカウント数等)をグラフの横軸,光切断線Ls1〜Ls3のY座標(光切断線の長手方向)をグラフの縦軸として配列された様子を模式的に表した図である。
By the way, in the inspection of the tire surface, if it is sufficient to obtain a one-dimensional profile in the X-axis direction (the movement direction of the tire surface) at each position in the Y-axis direction, It is sufficient to perform conversion.
On the other hand, in the inspection of the tire surface, when a two-dimensional (X-axis direction and Y-axis direction) profile of the tire surface is required, it is not sufficient to convert only the X coordinate to the surface height.
FIG. 8 is a diagram schematically showing the distribution of measurement data obtained by the shape measuring apparatus W and the state of data shift.
FIG. 8A shows the tire surface height information for each of the image processing target areas A1 to A3, the information on the rotation angle of the tire 1 at the time of data measurement (the rotation angle or the count number of output pulses of the encoder 5). Is a diagram schematically showing a state in which the horizontal axis of the graph is arranged and the Y coordinate (longitudinal direction of the optical cutting line) of the light cutting lines Ls1 to Ls3 is arranged as the vertical axis of the graph.

形状測定装置Wにおいては,図7に示したように,画像処理対象領域A1〜A3それぞれに対応する光切断線Ls1〜Ls3が分離して形成されるため,1つの撮像画像における複数の光切断線Ls1〜Ls3それぞれから算出されるタイヤ表面の形状(光切断線の長手方向における高さ分布)は,タイヤ表面の移動方向(X軸方向)における位置が異なるものが混在する。図8においては,領域A1及びA3それぞれについての一部の測定データd11,d31と,領域A2についての一部の測定データd21とが,タイヤ表面の移動方向における位置が一致するデータであることを表す。同様に,領域A1及びA3それぞれについての一部の測定データd12,d32と,領域A2についての一部の測定データd22とが,タイヤ表面の移動方向における位置が一致するデータであることを表す。なお,図8に示す例は,画像処理対象領域A1,A3それぞれに対応する測定データのX軸方向における位置ずれが無い場合の例である。
このようにタイヤ表面の移動方向(X軸方向)における位置のずれを回転角度に換算した量をタイヤ回転角度のシフト量θsとすると,図8(a)に示すように,画像処理対象領域A1,A2それぞれに対応する測定データ相互間で,タイヤ表面におけるX軸方向(タイヤ表面移動方向)の位置を一致させるためには,測定時の回転角度についてθs分だけシフトしなければならない。
図8(b)は,画像処理対象領域A1,A2それぞれに対応する測定データについて,測定時の回転角度がθs分だけシフトされた後の各画像処理対象領域A1〜A3に対応するタイヤ表面の高さ情報が,タイヤ表面におけるその移動方向の位置の情報をグラフの横軸,光切断線Ls1〜Ls3のY座標(光切断線の長手方向)をグラフの縦軸として配列された様子を模式的に表した図である。
In the shape measuring apparatus W, as shown in FIG. 7, since the light cutting lines Ls1 to Ls3 corresponding to the image processing target areas A1 to A3 are separately formed, a plurality of light cuttings in one captured image are performed. The tire surface shape (height distribution in the longitudinal direction of the light cutting line) calculated from each of the lines Ls1 to Ls3 includes a mixture of different positions in the tire surface movement direction (X-axis direction). In FIG. 8, a part of the measurement data d11, d31 for each of the areas A1 and A3 and a part of the measurement data d21 for the area A2 are data in which the positions in the movement direction of the tire surface coincide with each other. Represent. Similarly, a part of the measurement data d12, d32 for each of the areas A1 and A3 and a part of the measurement data d22 for the area A2 indicate that the positions in the moving direction of the tire surface coincide with each other. The example shown in FIG. 8 is an example in the case where there is no positional deviation in the X-axis direction of the measurement data corresponding to the image processing target areas A1 and A3.
As shown in FIG. 8A, when the amount of displacement of the position in the tire surface movement direction (X-axis direction) converted into the rotation angle is the shift amount θs of the tire rotation angle, as shown in FIG. In order to match the positions in the X-axis direction (tire surface movement direction) on the tire surface between the measurement data corresponding to A2 and A2, the rotation angle at the time of measurement must be shifted by θs.
FIG. 8B shows the tire surface corresponding to each of the image processing target areas A1 to A3 after the rotation angle at the time of measurement is shifted by θs for the measurement data corresponding to the image processing target areas A1 and A2. Schematic representation of height information arranged with the position information in the moving direction on the tire surface as the horizontal axis of the graph and the Y coordinate of the optical cutting lines Ls1 to Ls3 (longitudinal direction of the optical cutting line) as the vertical axis of the graph FIG.

そこで,形状測定装置Wにおいて,画像処理装置6或いは前記ホストコンピュータが,画像処理装置6によりタイヤ1の回転角度に応じて検出された複数の前記光切断線座標と,複数の分離した光切断線Ls1〜Ls3相互のX軸方向(前記第1方向に相当)における位置ずれ量に対応するタイヤ回転角度のシフト量θsに関する設定情報(以下,角度シフト情報という)とに基づいて,タイヤ1のX軸方向(前記第1方向)及びY軸方向(前記第2方向)における表面高さ分布を算出することも考えられる(前記第2の表面形状算出手段の一例)。ここで,角度シフト情報は,タイヤ回転角度のシフト量θs又はそれに相当する情報であり,予め設定された情報(画像処理装置6又は前記ホストコンピュータのメモリに予め記憶された情報)である。なお,角度シフト情報は,複数の分離した光切断線Ls1〜Ls3相互のX軸方向(前記第1方向に相当)における位置ずれ量に対応する回転移動のシフト量(ここでは,回転角度のシフト量)について予め設定された情報であり,前記設定シフト情報の一例である。
より具体的には,画像処理装置6或いは前記ホストコンピュータが,画像処理装置6は,前述したように,回転角度に応じて検出された複数の光切断線座標について,予め設定された換算係数によりX座標をタイヤ表面の高さに換算する処理と,予め設定された前記角度シフト情報に従って,画像処理対象領域A1〜A3それぞれについて検出した複数の光切断線座標をタイヤ回転角度のシフト量θsに相当する分だけ相互にシフトする処理とを実行することにより,タイヤ1表面の移動方向(前記第1方向)及びそれに直交する方向(前記第2方向)における表面高さ分布を算出する。
Therefore, in the shape measuring device W, the image processing device 6 or the host computer detects a plurality of the light cutting line coordinates detected by the image processing device 6 according to the rotation angle of the tire 1 and a plurality of separated light cutting lines. Based on the setting information (hereinafter referred to as angle shift information) relating to the shift amount θs of the tire rotation angle corresponding to the positional deviation amount in the X-axis direction (corresponding to the first direction) between Ls1 to Ls3, the X of the tire 1 It is also conceivable to calculate the surface height distribution in the axial direction (the first direction) and the Y-axis direction (the second direction) (an example of the second surface shape calculating means). Here, the angle shift information is the shift amount θs of the tire rotation angle or information corresponding thereto, and is preset information (information stored in advance in the image processing device 6 or the memory of the host computer). Note that the angle shift information includes a rotational shift amount (here, a rotational angle shift) corresponding to a positional shift amount in the X-axis direction (corresponding to the first direction) between the plurality of separated light cutting lines Ls1 to Ls3. Amount), which is information set in advance, and is an example of the setting shift information.
More specifically, the image processing apparatus 6 or the host computer, as described above, the image processing apparatus 6 uses a conversion factor set in advance for a plurality of light cutting line coordinates detected according to the rotation angle. In accordance with the process of converting the X coordinate into the height of the tire surface and the angle shift information set in advance, a plurality of light cutting line coordinates detected for each of the image processing target areas A1 to A3 are used as the tire rotation angle shift amount θs. By performing a process of shifting each other by a corresponding amount, the surface height distribution in the moving direction (the first direction) of the surface of the tire 1 and the direction orthogonal to the moving direction (the second direction) is calculated.

また,タイヤ回転角度のシフト量θsは,当該形状測定装置Wにより,予め形状が既知の校正用の被測定物の測定(カメラ20による撮像)を行い,得られた撮像画像に基づく画像処理等によって算出される情報である。
図9は,形状測定装置Wのカメラにより,形状が既知の校正用の被測定物を撮像して得られた撮像画像の一例を模式的に表した図である。
図9に示す撮像画像に対応する前記校正用の被測定物は,その測定面が平面であり,その測定面にタイヤの回転角度を表す目盛りmkが表記されている。
形状測定装置Wにより,このような校正用の被測定物の測定(カメラ20による撮像)を事前に行い,得られた撮像画像について,光切断線Ls1〜Ls3相互のX軸方向における位置ずれ幅に相当するタイヤの回転角度を,メモリmkにより読み取れば,その読み取り角度がタイヤ回転角度のシフト量θsとなる。
Further, the shift amount θs of the tire rotation angle is measured by measuring the object to be calibrated whose shape is known in advance (imaging by the camera 20) by the shape measuring device W, and performing image processing based on the obtained captured image. It is the information calculated by.
FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an example of a captured image obtained by capturing an object to be measured whose calibration is known with the camera of the shape measuring apparatus W.
The measurement object for calibration corresponding to the captured image shown in FIG. 9 has a flat measurement surface, and a scale mk representing the rotation angle of the tire is written on the measurement surface.
The shape measuring device W previously measures the object to be calibrated (imaged by the camera 20) in advance, and the obtained imaged image has a misalignment width in the X-axis direction between the optical cutting lines Ls1 to Ls3. Is read by the memory mk, the read angle becomes the shift amount θs of the tire rotation angle.

形状測定装置Wを用いた測定において,タイヤ表面形状(タイヤ表面の高さ)の変動(個体差)が,複数の光切断線Ls1〜Ls3相互の間隔に対して小さければ,複数の光切断線Ls1〜Ls3それぞれに対応する前記画像処理対象領域A1〜A3の座標は固定であっても特に問題は生じない。
しかしながら,タイヤ表面形状の変動が大きい場合,複数の前記画像処理対象領域A1〜A3の座標を固定していると,光切断線Ls1〜Ls3の位置がそれに対応する前記画像処理対象領域A1〜A3から外れた状態(以下,領域外れ状態という)となり,光切断線Ls1〜Ls3の座標を正常検知できなくなる恐れがある。
但し,タイヤ1の表面形状は緩やかに変化するという特質から,タイヤ表面形状の変動が大きい場合,複数の光切断線Ls1〜Ls3は,相互の相対的な位置関係については小さな変動範囲内で保たれ,それら全体の位置(特に,X軸方向の位置)が大きく変動することになる。
In the measurement using the shape measuring device W, if the variation (individual difference) in the tire surface shape (the height of the tire surface) is small with respect to the distance between the plurality of light cutting lines Ls1 to Ls3, the plurality of light cutting lines. Even if the coordinates of the image processing target areas A1 to A3 corresponding to Ls1 to Ls3 are fixed, no particular problem occurs.
However, when the variation in the tire surface shape is large, if the coordinates of the plurality of image processing target areas A1 to A3 are fixed, the positions of the light cutting lines Ls1 to Ls3 correspond to the corresponding image processing target areas A1 to A3. Therefore, the coordinates of the light cutting lines Ls1 to Ls3 may not be normally detected.
However, due to the characteristic that the surface shape of the tire 1 changes slowly, when the variation in the tire surface shape is large, the plurality of light cutting lines Ls1 to Ls3 are kept within a small variation range with respect to each other. As a result, the overall position (particularly, the position in the X-axis direction) varies greatly.

そこで,形状測定装置Wにおいて,画像処理装置6が,画像処理対象領域A1〜A3の座標を自動設定する処理を事前に(本測定の前に)実行することが考えられる(前記画像処理対象領域自動設定手段の一例)。
より具体的には,画像処理装置6が,カメラ20の撮像画像における1又は複数の予め定められた領域A0(以下,試行領域という)内において所定の設定レベル以上の輝度の画素の位置を検出し,予め設定された複数の独立した基準領域の座標(画像処理対象領域A1〜A3それぞれに対応する基準となる領域)を,前記試行領域における前記設定レベル以上の輝度の画素の検出位置に応じてシフトすることにより,複数の独立した画像処理対象領域A1〜A3の座標を自動設定する。
ここで,前記基準領域の座標は,例えば,当該形状測定装置Wにより,予め形状が既知の校正用の被測定物の測定(カメラ20による撮像)を行い,得られた撮像画像における複数の光切断線Ls1〜Ls3の像の位置(座標)に基づいて算出され,画像処理装置6のメモリに記憶される。
また,前記設定レベルは,それ以上の輝度の画素であれば光切断線の像の一部であると認められる程度の輝度レベルである。
Therefore, in the shape measuring apparatus W, it is conceivable that the image processing apparatus 6 executes a process of automatically setting the coordinates of the image processing target areas A1 to A3 in advance (before the main measurement) (the image processing target area). An example of automatic setting means).
More specifically, the image processing device 6 detects the position of a pixel having a luminance equal to or higher than a predetermined setting level in one or a plurality of predetermined areas A0 (hereinafter referred to as trial areas) in the captured image of the camera 20. The coordinates of a plurality of independent reference areas set in advance (reference areas corresponding to the respective image processing target areas A1 to A3) are set in accordance with the detection positions of pixels having a luminance level equal to or higher than the set level in the trial area. The coordinates of a plurality of independent image processing target areas A1 to A3 are automatically set.
Here, the coordinates of the reference region are measured by, for example, measuring the object to be measured whose shape is known in advance (imaging by the camera 20) with the shape measuring device W, and a plurality of light in the obtained captured image. It is calculated based on the positions (coordinates) of the images of the cutting lines Ls1 to Ls3 and stored in the memory of the image processing device 6.
Further, the set level is a luminance level that is recognized as a part of the image of the light section line if the pixel has a higher luminance.

例えば,画像処理装置6は,図7に示すように,Y軸方向の座標が最も小さい位置から同座標が所定値y0となる位置までの前記試行領域A0について,Y軸方向の座標が最も小さい位置から順にX軸方向の1ラインずつ最高輝度の画素の座標及びその輝度を検出しつつ,その検出輝度が前記設定レベル以上であるか否かを判別する。さらに,画像処理装置6は,その最高輝度の画素の輝度が最初に前記設定レベル以上となったときのその画素のX座標や,或いはその最高輝度の画素の輝度が最初に連続して所定ライン分(例えば,2〜3ライン分)について前記設定レベル以上となったときのそれらの画素のX座標の平均値に応じて,複数の独立した前記基準領域全体のX座標をシフトし,シフト後の座標を前記画像処理対象領域A1〜A3として自動設定し,所定のメモリに記憶させる。
例えば,図7に示す例では,前記設定レベル以上の輝度の画素のX座標と,前記校正用の被測定物の測定により得られた光切断線Ls1のX座標との差を,前記基準領域の座標から前記画像処理対象領域A1〜A3の座標へのシフト量とする。
このように,タイヤ1の表面高さが所定の基準の高さ(既知の高さ)である場合に対応した複数の独立した前記基準領域の座標を予め設定しておき,タイヤ表面形状の変動が大きくても特定の1つの光切断線(図7に示す例では光切断線Ls1)のみが必ずその領域を通過することを見込める前記試行領域A0の画像について,前記設定レベル以上の輝度の画素の位置(即ち,前記特定の1つの光切断線の一部の位置)を検出し,その検出位置に基づいて,前記基準領域の座標から前記画像処理対象領域A1〜A3の座標へのシフト(特に,X軸座標のシフト)を行えば,前記領域外れ状態となることを回避できる。
For example, as shown in FIG. 7, the image processing apparatus 6 has the smallest coordinate in the Y-axis direction for the trial area A0 from the position where the coordinate in the Y-axis direction is the smallest to the position where the coordinate becomes the predetermined value y0. While detecting the coordinates of the pixel having the highest luminance and its luminance for each line in the X-axis direction sequentially from the position, it is determined whether or not the detected luminance is equal to or higher than the set level. Further, the image processing device 6 is configured so that the X coordinate of the pixel when the luminance of the highest luminance pixel first becomes equal to or higher than the set level, or the luminance of the highest luminance pixel is continuously set to a predetermined line. According to the average value of the X coordinates of the pixels when the minute (for example, 2 to 3 lines) is equal to or higher than the set level, the X coordinates of the plurality of independent reference regions as a whole are shifted. Are automatically set as the image processing target areas A1 to A3 and stored in a predetermined memory.
For example, in the example shown in FIG. 7, the difference between the X coordinate of a pixel having a luminance equal to or higher than the set level and the X coordinate of the light section line Ls1 obtained by measurement of the calibration object is represented by the reference region. The shift amount from the coordinates to the coordinates of the image processing target areas A1 to A3.
As described above, the coordinates of a plurality of independent reference regions corresponding to the case where the surface height of the tire 1 is a predetermined reference height (known height) are set in advance, and the tire surface shape changes. Pixels of the trial area A0 in which only one specific light cutting line (in the example shown in FIG. 7, the light cutting line Ls1) can be expected to pass through the area even if is large. (That is, a position of a part of the specific one light cutting line), and based on the detected position, a shift from the coordinates of the reference area to the coordinates of the image processing target areas A1 to A3 ( In particular, if the X-axis coordinate shift) is performed, it is possible to avoid the out-of-region state.

以上に示したように,形状測定装置Wを用いたタイヤ形状の測定においては,前記投光装置10及び前記カメラ20は,不図示の保持機構により,複数のライン光それぞれの主光線(中心線に沿う光)が,タイヤ1の表面に対して正反射する方向に前記カメラ20の視野範囲が存在するように保持されている。そして,前記投光装置10及び前記カメラ20が上記のように保持された状態で,前記投光装置10によりタイヤ1の表面に複数のライン光を照射しつつ,その複数のライン光の像(光切断線Ls1〜Ls3の像)を,前記カメラ20によってタイヤ1の回転における一定の角度周期で撮像する(前記ライン光照射・撮像工程の一例)。
さらに,画像処理装置6(演算手段の一例)が,カメラ20により得られる複数の撮像画像それぞれについて,カメラ20の撮像画像の座標系における複数の分離した光切断線Ls1〜Ls3それぞれに対応して予め設定された複数の独立した画像処理対象領域A1〜A3の画像それぞれから,光切断線Ls1〜Ls3の像の座標(前記光切断線座標)を個別に検出する(前記光切断線座標検出工程の一例)。
さらに,画像処理装置6又は前記ホストコンピュータ(演算手段の一例)が,タイヤの回転角度に応じて検出された複数の前記光切断線座標に基づいて,タイヤの表面高さ分布(1次元の分布又は2次元の分布)を算出する(前記表面形状算出工程の一例)。
As described above, in the measurement of the tire shape using the shape measuring device W, the light projecting device 10 and the camera 20 are provided with a principal ray (center line) of each of a plurality of line lights by a holding mechanism (not shown). In the direction of regular reflection with respect to the surface of the tire 1 so that the field of view of the camera 20 exists. While the light projecting device 10 and the camera 20 are held as described above, the light projecting device 10 irradiates the surface of the tire 1 with a plurality of line lights, and images of the plurality of line lights ( The images of the light cutting lines Ls1 to Ls3) are imaged by the camera 20 at a constant angular period in the rotation of the tire 1 (an example of the line light irradiation / imaging process).
Further, the image processing device 6 (an example of a calculation unit) corresponds to each of the plurality of separated light cutting lines Ls1 to Ls3 in the coordinate system of the captured image of the camera 20 for each of the plurality of captured images obtained by the camera 20. The coordinates of the optical cutting lines Ls1 to Ls3 (the optical cutting line coordinates) are individually detected from each of a plurality of preset image processing target areas A1 to A3 (the optical cutting line coordinate detection step). Example).
Further, the image processing device 6 or the host computer (an example of a calculation unit) determines the tire surface height distribution (one-dimensional distribution) based on the plurality of light cutting line coordinates detected according to the tire rotation angle. Or a two-dimensional distribution) (an example of the surface shape calculation step).

黒色で光沢のあるタイヤ1の表面にライン光を照射した場合,特定の方向(カメラの撮像範囲)に向かう散乱反射光よりも正反射光の方が光量が大きくなる。また,タイヤ1の表面(特にサイドウォール面)は湾曲しているため,ライン長の長い1つのライン光の像を,そのライン光の主光線の正反射方向において前記カメラ20による撮像を行っても,そのライン光のうち主光線から両外側へ離れた光線の正反射光は前記カメラ20に到達しない。
例えば,図2において,中央の前記ライン光源12が出力するライン光の長さを長くした場合,そのライン光における両端付近の光の正反射光は,前記カメラ20の方向とは全く異なる方向へ向かうことになる。そのため,ライン光の像全体のうち中心から離れた部分については,やはり前記カメラ20に到達する反射光の光量が不足し,明瞭な像が得られない。
When line light is irradiated on the surface of the black and glossy tire 1, the amount of specularly reflected light is larger than that of scattered reflected light directed in a specific direction (imaging range of the camera). In addition, since the surface of the tire 1 (particularly the sidewall surface) is curved, an image of one line light having a long line length is taken by the camera 20 in the regular reflection direction of the principal ray of the line light. However, the specularly reflected light of the line light that is away from both sides from the principal light does not reach the camera 20.
For example, in FIG. 2, when the length of the line light output from the central line light source 12 is increased, the specularly reflected light near the both ends of the line light is in a direction completely different from the direction of the camera 20. Will head. Therefore, the amount of reflected light that reaches the camera 20 is insufficient for a portion far from the center in the entire line light image, and a clear image cannot be obtained.

一方,前記形状測定装置Wは,タイヤ1の表面に照射したライン光の正反射方向に配置された前記カメラ20によりライン光の像を撮像するので,ライン光の強度を増強することなく(高パワーのライン光源を用いることなく),十分に高い撮像レート(例えば,1秒当たり4000フレーム以上)でライン光の像の撮像を行っても,タイヤ1の表面に照射したライン光の明瞭な像を得ることができる。しかも,複数の前記ライン光源11〜13により,ライン長が比較的短い複数のライン光をタイヤ表面に照射し,その複数のライン光それぞれの主光線の正反射方向に前記カメラ20が位置するため,複数のライン光の像全体について明瞭な像を得ることができる。その結果,タイヤ1に熱的損傷を生じさせることなく,タイヤ1の表面形状を高速かつ高い空間分解能で検出することができる。
また,前記形状測定装置Wは,それぞれ一組の前記投光装置10(ライン光照射手段)及びカメラ20のセットを備えたセンサユニット3を複数備え,それら複数のセンサユニット3により,タイヤ1における複数の面(表裏のサイドウォール面及びトレッド面)それぞれについて並行して,前記投光装置10によるライン光の照射及び前記カメラ20によるそのライン光の像の撮像を行う。これにより,タイヤの複数の面(サイドウォール面及びトレッド面)の形状測定を同時に行うことができ,タイヤ1の検出対象面全体の形状測定に要する時間を短縮できる。
On the other hand, the shape measuring device W captures an image of the line light by the camera 20 arranged in the regular reflection direction of the line light irradiated on the surface of the tire 1, so that the intensity of the line light is not increased (high A clear image of the line light irradiated on the surface of the tire 1 even if a line light image is taken at a sufficiently high imaging rate (for example, 4000 frames or more per second) without using a power line light source. Can be obtained. In addition, the plurality of line light sources 11 to 13 irradiate the tire surface with a plurality of line lights having a relatively short line length, and the camera 20 is positioned in the regular reflection direction of the principal ray of each of the plurality of line lights. , A clear image can be obtained for the entire line light image. As a result, the surface shape of the tire 1 can be detected at high speed and with high spatial resolution without causing thermal damage to the tire 1.
The shape measuring device W includes a plurality of sensor units 3 each including a set of the light projecting device 10 (line light irradiating means) and a camera 20. In parallel with each of a plurality of surfaces (front and back sidewall surfaces and tread surfaces), the light projection device 10 irradiates the line light and the camera 20 captures an image of the line light. Thereby, the shape measurement of a plurality of surfaces (sidewall surface and tread surface) of the tire can be performed simultaneously, and the time required for the shape measurement of the entire detection target surface of the tire 1 can be shortened.

ところで,図5に示すように,本発明の実施形態に係る形状測定装置Wが,前記投光装置10(前記ライン光照射手段の一例)によりタイヤ1の表面に照射される複数のライン光それぞれをそのライン長方向においてコリメートするコリメートレンズ30(前記コリメート手段に相当)を備えることが考えられる。
或いは,図6に示すように,前記形状測定装置Wが,前記投光装置10(前記ライン光照射手段の一例)によりタイヤ1の表面に照射される複数のライン光それぞれをそのライン長方向において集光する集光レンズ40(前記集光手段に相当)を備えることも考えられる。
これらコリメートレンズ30又は集光レンズ40が設けられることにより,湾曲したタイヤ1の表面に照射される複数のライン光それぞれのライン長を多少長くしても,そのライン光における主光線から両外側へ離れた光線の正反射方向を,前記カメラ20の撮像範囲の方向に近づけることができる。その結果,ライン光の数を少なくして装置を簡素化できる。
By the way, as shown in FIG. 5, the shape measuring apparatus W according to the embodiment of the present invention uses a plurality of line lights irradiated on the surface of the tire 1 by the light projecting apparatus 10 (an example of the line light irradiation means). Can be provided with a collimating lens 30 (corresponding to the collimating means).
Alternatively, as shown in FIG. 6, the shape measuring device W transmits each of a plurality of line lights irradiated on the surface of the tire 1 by the light projecting device 10 (an example of the line light irradiation means) in the line length direction. It is conceivable to provide a condensing lens 40 (corresponding to the condensing means) for condensing light.
By providing the collimating lens 30 or the condensing lens 40, even if the line length of each of the plurality of line lights irradiated on the surface of the curved tire 1 is slightly increased, the principal ray in the line light is directed to both outer sides. The specular reflection direction of the separated light beam can be brought close to the direction of the imaging range of the camera 20. As a result, the number of line lights can be reduced and the apparatus can be simplified.

また,前述した実施形態では,複数の光源(前記ライン光源11〜13)を備えた前記投光装置10を示したが,タイヤ表面に複数の光切断線Ls1〜Ls3が形成されるように複数のライン光を照射するための投光装置としては,他の構成も考えられる。
例えば,前記投光装置10が,1つのライン光源と,そのライン光源から出射されるライン光を複数のライン光に分岐し,その分岐後の複数のライン光を,タイヤ表面において複数の分離した光切断線Ls1〜Ls3が形成されるように照射する光学機器とを備えた実施形態も考えられる。これにより,光源の数を少なくできる。
In the above-described embodiment, the light projecting device 10 including a plurality of light sources (the line light sources 11 to 13) is shown. However, a plurality of light cutting lines Ls1 to Ls3 are formed on the tire surface. Other configurations are also conceivable as a projector for irradiating the line light.
For example, the light projecting device 10 branches one line light source and line light emitted from the line light source into a plurality of line lights, and the plurality of line lights after the branching are separated into a plurality of lines on the tire surface. An embodiment including an optical device that irradiates so that the light cutting lines Ls1 to Ls3 are formed is also conceivable. Thereby, the number of light sources can be reduced.

また,タイヤ1の検査対象面ごとに設けられた複数の前記投光装置10が,検査対象面ごとにそれぞれ異なる波長のライン光を出力する前記ライン光源11〜13を備えることが考えられる。
その場合,複数の前記センサユニット3それぞれにおいて,前記カメラ20への入射光の光路に,そのカメラ20に対応する前記投光装置10が出力する所定の波長の光を選択的に透過させる光フィルタが設けられる。
例えば,各センサユニット3a〜3cにおける前記投光装置10が,それぞれ650nm,670nm,690nmの波長のライン光を出力し,そのライン光の像を撮像するカメラ20の前面に,それぞれ波長が650±5nm,670±5nm,690±5nmの光を選択的に透過させるバンドパスフィルタを配置することが考えられる。
これにより,タイヤ1のある面の形状測定において,他の面で用いられているライン光がノイズ光となることを防止できる。
また,複数の前記投光装置10が,それぞれ異なる色(波長)のライン光を出力し,前記画像処理装置6が,カラー画像を撮像する前記カメラ20それぞれの撮像画像(カラー画像)について,対応する色(波長)の画像をライン光の画像として抽出することも考えられる。
Further, it is conceivable that the plurality of light projecting devices 10 provided for each inspection target surface of the tire 1 include the line light sources 11 to 13 that output line lights having different wavelengths for each inspection target surface.
In that case, in each of the plurality of sensor units 3, an optical filter that selectively transmits light of a predetermined wavelength output from the light projecting device 10 corresponding to the camera 20 in the optical path of the incident light to the camera 20. Is provided.
For example, the light projecting device 10 in each of the sensor units 3a to 3c outputs line light having wavelengths of 650 nm, 670 nm, and 690 nm, respectively, and the wavelength is 650 ± on the front surface of the camera 20 that captures an image of the line light. It is conceivable to arrange a band-pass filter that selectively transmits light of 5 nm, 670 ± 5 nm, and 690 ± 5 nm.
Thereby, in the shape measurement of a certain surface of the tire 1, it is possible to prevent the line light used on the other surface from becoming noise light.
In addition, the plurality of light projecting devices 10 output line lights of different colors (wavelengths), and the image processing device 6 supports each captured image (color image) of each camera 20 that captures a color image. It is also conceivable to extract an image of the color (wavelength) to be used as an image of line light.

また,前述した実施形態では,前記タイヤ回転機2によりタイヤ1をその回転軸1gを中心に回転させつつ形状測定を行う例を示した。
しかしながら,タイヤ1自体は固定された状態で,当該形状測定装置W全体又はその一部である前記センサユニット3(3a〜3c)が,所定の回転機構によってタイヤ1の回転軸1gを中心に回転させることも考えられる。
また,前記形状測定装置Wに,前記センサユニット3(3a〜3c)がタイヤ1に対して所定距離よりも近接したことを検出する近接センサを設け,前記ユニット駆動装置4が,その近接センサの検出結果に基づいて,前記センサユニット3(3a〜3c)がタイヤ1に接触しないよう制御する機能を備えることが望ましい。
また,前記センサユニット3(3a〜3c)の支持機構が,前記センサユニット3(3a〜3c)それぞれを支持するとともに,タイヤ1の回転方向に所定以上の力が加わった場合にタイヤ1の回転方向に折れる関節部を有するアーム,又はその衝撃を吸収するダンパーを備えれば好適である。
これにより,前記センサユニット3が万一タイヤ1に接触した場合でも,装置が破損することを防止できる。
In the above-described embodiment, an example is shown in which shape measurement is performed while the tire rotating machine 2 rotates the tire 1 around the rotation shaft 1g.
However, in a state where the tire 1 itself is fixed, the sensor unit 3 (3a to 3c), which is the whole or a part of the shape measuring device W, rotates around the rotation axis 1g of the tire 1 by a predetermined rotation mechanism. It is possible to make it.
Further, the shape measuring device W is provided with a proximity sensor that detects that the sensor unit 3 (3a to 3c) is closer to the tire 1 than a predetermined distance, and the unit driving device 4 is connected to the proximity sensor. It is desirable to have a function of controlling the sensor unit 3 (3a to 3c) so as not to contact the tire 1 based on the detection result.
Further, the support mechanism of the sensor unit 3 (3a to 3c) supports the sensor unit 3 (3a to 3c) and rotates the tire 1 when a predetermined force or more is applied in the rotation direction of the tire 1. It is preferable to provide an arm having a joint part that bends in the direction or a damper that absorbs the impact.
Thereby, even when the sensor unit 3 contacts the tire 1, it is possible to prevent the device from being damaged.

また,前述した実施形態では,回転するタイヤ1を被測定物とし,その回転によって移動するタイヤ表面を測定する形状測定装置Wを示したが,同様の機器構成により,移動する被測定物の表面の形状を測定することも可能である。
例えば,前記センサユニット3を,直線方向に移動する帯状又は板状の圧延材の片面又は表裏各面に対向させて配置し,前記画像処理装置6及び前記ホストコンピュータ(不図示)が前述した実施形態における処理と同様の処理を行えば,圧延材の表面形状の測定を高速かつ非接触で行うことができる。
また,実施形態に示したように,センサユニット3が固定された状態で,タイヤ1や圧延材等の被測定物の表面を移動させる装置構成の他,被測定物が固定された状態で,センサユニット3を被測定物の表面に沿って移動(直線移動や回転移動)させる装置構成も考えられる。
In the above-described embodiment, the rotating tire 1 is the object to be measured, and the shape measuring device W that measures the surface of the tire that moves by the rotation is shown. It is also possible to measure the shape.
For example, the sensor unit 3 is disposed so as to face one side or both sides of a strip or plate-like rolled material that moves in a linear direction, and the image processing device 6 and the host computer (not shown) perform the above-described implementation. If processing similar to the processing in the form is performed, the surface shape of the rolled material can be measured at high speed and without contact.
Further, as shown in the embodiment, in addition to the device configuration for moving the surface of the object to be measured such as the tire 1 or the rolled material while the sensor unit 3 is fixed, the object to be measured is fixed, An apparatus configuration that moves the sensor unit 3 along the surface of the object to be measured (linear movement or rotational movement) is also conceivable.

本発明は,タイヤや金属部材等の表面形状を測定する形状測定装置への利用が可能である。   The present invention can be applied to a shape measuring device that measures the surface shape of a tire, a metal member, or the like.

本発明の実施形態に係る形状測定装置Wの概略構成を表す図。The figure showing the schematic structure of the shape measuring apparatus W which concerns on embodiment of this invention. 形状測定装置Wが備えるセンサユニットにおける光源及びカメラの三次元配置を模式的に表した図。The figure which represented typically the three-dimensional arrangement | positioning of the light source and camera in a sensor unit with which the shape measuring apparatus W is provided. 特定の方向(Y軸方向)から見たときのセンサユニットにおけるライン光源及びカメラの配置を模式的に表した図。The figure which represented typically the arrangement | positioning of the line light source and camera in a sensor unit when it sees from a specific direction (Y-axis direction). ライン光の主光線が到達する位置のタイヤ表面に垂直な方向から見たときのセンサユニットにおけるライン光源及びカメラの配置を模式的に表した図。The figure which represented typically the arrangement | positioning of the line light source and camera in a sensor unit when it sees from the direction perpendicular | vertical to the tire surface of the position where the chief ray of line light arrives. センサユニットにおいてライン光がコリメートされる様子を模式的に表した図。The figure which represented typically a mode that line light was collimated in a sensor unit. センサユニットにおいてライン光が集光される様子を模式的に表した図。The figure which represented typically a mode that line light was condensed in a sensor unit. 形状測定装置Wにおけるカメラによるタイヤの撮像画像の一例を模式的に表した図。The figure which represented typically an example of the captured image of the tire with the camera in the shape measuring apparatus W. FIG. 形状測定装置Wにより得られる測定データの分布及びデータシフトの様子を模式的に表した図。The figure which represented typically the distribution of the measurement data obtained by the shape measuring apparatus W, and the mode of data shift. 形状測定装置Wにおけるカメラによる校正用の被測定物の撮像画像の一例を模式的に表した図。The figure which represented typically an example of the picked-up image of the to-be-measured object for the calibration by the camera in the shape measuring apparatus W. タイヤ表面に複数の光切断線を連ねて一本の光切断線を形成させる際にそれら光切断線に位置ずれが生じた様子を模式的に表した図。The figure which represented typically a mode that position shift had arisen in these optical cutting lines, when connecting several optical cutting lines on the tire surface and forming one optical cutting line.

符号の説明Explanation of symbols

W :形状測定装置
1 :タイヤ
2 :タイヤ回転機
3 :センサユニット
4 :ユニット駆動装置
5 :エンコーダ
6 :画像処理装置
10:投光装置
11,12,13:ライン光源
20:カメラ
21:撮像素子
22:カメラレンズ
Ls1,Ls2,Ls3:光切断線
W: Shape measuring device 1: Tire 2: Tire rotating machine 3: Sensor unit 4: Unit drive device 5: Encoder 6: Image processing device 10: Projection device 11, 12, 13: Line light source 20: Camera 21: Image sensor 22: Camera lens Ls1, Ls2, Ls3: Optical cutting line

Claims (13)

相対的に移動する被測定物の表面に照射したライン光の像を撮像し,その撮像画像に基づいて光切断法による形状検出を行うことによって前記被測定物の表面形状を測定する形状測定装置であって,
前記被測定物の表面の検出高さ方向とは異なる方向から複数のライン光を照射することにより,前記被測定物の表面に,前記被測定物の表面の移動方向である第1方向に直交する第2方向に伸びるとともに該第2方向において占める範囲が相互にずれている複数の分
離した光切断線を形成させるライン光照射手段と,
前記被測定物の表面に形成された前記複数の分離した光切断線の像を,前記複数のライン光それぞれの主光線が前記被測定物の表面に対して正反射する方向において撮像する撮像手段と,
一定単位の前記移動に応じて前記撮像手段により得られる複数の撮像画像それぞれについて,前記撮像手段の撮像画像の座標系における前記複数の分離した光切断線それぞれに対応して予め設定された複数の独立した画像処理対象領域の画像それぞれから,前記光切断線の像の座標である光切断線座標を個別に検出する光切断線座標検出手段と,
前記光切断線座標検出手段により検出された複数の前記光切断線座標に基づいて前記被測定物の前記第1方向における表面高さ分布を算出する表面形状算出手段と,
を具備してなることを特徴とする形状測定装置。
A shape measuring apparatus for measuring the surface shape of the object to be measured by capturing an image of line light irradiated on the surface of the object to be moved relatively and performing shape detection by a light cutting method based on the captured image Because
By irradiating a plurality of line lights from a direction different from the detected height direction of the surface of the object to be measured, the surface of the object to be measured is orthogonal to the first direction which is the moving direction of the surface of the object to be measured. Line light irradiation means for forming a plurality of separated light cutting lines extending in the second direction and occupying ranges in the second direction are shifted from each other;
Imaging means for capturing images of the plurality of separated light cutting lines formed on the surface of the object to be measured in a direction in which principal rays of the plurality of line lights are regularly reflected on the surface of the object to be measured. When,
For each of a plurality of captured images obtained by the imaging unit in response to the movement in a certain unit, a plurality of preset values corresponding to the plurality of separated light cutting lines in the coordinate system of the captured image of the imaging unit A light cutting line coordinate detection means for individually detecting a light cutting line coordinate which is a coordinate of the image of the light cutting line from each of the images of the independent image processing target areas;
Surface shape calculating means for calculating a surface height distribution in the first direction of the object to be measured based on a plurality of the light cutting line coordinates detected by the light cutting line coordinate detecting means;
A shape measuring apparatus comprising:
前記被測定物における複数の面それぞれについて並行して前記ライン光の照射及び該ライン光の像の撮像を行う複数組の前記ライン光照射手段及び前記撮像手段のセットを具備してなる請求項1に記載の形状測定装置。   2. A set of a plurality of sets of the line light irradiating means and the imaging means for irradiating the line light and capturing an image of the line light in parallel on each of a plurality of surfaces of the object to be measured. The shape measuring device described in 1. 前記被測定物における複数の面それぞれに対応する複数の前記ライン光照射手段がそれぞれ異なる波長の前記ライン光を出力してなる請求項2に記載の形状測定装置。   The shape measuring apparatus according to claim 2, wherein the plurality of line light irradiation units corresponding to the plurality of surfaces of the object to be measured output the line light having different wavelengths. 前記ライン光照射手段により前記被測定物の表面に照射される複数のライン光それぞれをそのライン長方向においてコリメートするコリメート手段を具備してなる請求項1〜3のいずれかに記載の形状測定装置。   The shape measuring apparatus according to claim 1, further comprising collimating means for collimating each of the plurality of line lights irradiated on the surface of the object to be measured by the line light irradiating means in the line length direction. . 前記ライン光照射手段により前記被測定物の表面に照射される複数のライン光それぞれをそのライン長方向において集光する集光手段を具備してなる請求項1〜3のいずれかに記載の形状測定装置。   The shape according to any one of claims 1 to 3, further comprising condensing means for condensing each of a plurality of line lights irradiated on the surface of the measurement object in the line length direction by the line light irradiation means. measuring device. 前記ライン光照射手段が,前記被測定物の表面に,前記第2方向において隣り合うものどうしの該第2方向における端部の位置が重複する前記複数の分離した光切断線を形成させてなる請求項1〜5のいずれかに記載の形状測定装置。   The line light irradiating means forms the plurality of separated light cutting lines in which the positions of the end portions in the second direction of the adjacent objects in the second direction overlap each other on the surface of the object to be measured. The shape measuring apparatus according to claim 1. 前記光切断線座標検出手段が,前記複数の独立した画像処理対象領域の画像それぞれについて,前記第1方向の1ラインごとに最高輝度の画素の座標を検出することによって前記光切断線座標を検出してなる請求項1〜6のいずれかに記載の形状測定装置。   The light cutting line coordinate detecting means detects the light cutting line coordinates by detecting the coordinates of the highest luminance pixel for each line in the first direction for each of the images of the plurality of independent image processing target areas. The shape measuring apparatus according to any one of claims 1 to 6. 前記撮像手段により被測定物を撮像して得られた撮像画像における1又は複数の予め定められた試行領域内の所定レベル以上の輝度の画素の位置を検出し,
前記撮像手段により校正用の被測定物を撮像して得られた撮像画像における予め定められた複数の独立した基準領域の座標を前記所定レベル以上の輝度の画素の検出位置に応じてシフトすることによって前記複数の独立した画像処理対象領域の座標を自動設定する画像処理対象領域自動設定手段を具備してなる請求項1〜7のいずれかに記載の形状測定装置。
Detecting a position of a pixel having a luminance of a predetermined level or more in one or a plurality of predetermined trial areas in a captured image obtained by imaging the object to be measured by the imaging means ;
Shifting the coordinates of a plurality of predetermined independent reference areas in a captured image obtained by imaging the object to be calibrated by the imaging means according to the detection position of a pixel having a luminance of the predetermined level or higher. The shape measuring apparatus according to claim 1, further comprising an image processing target area automatic setting unit that automatically sets the coordinates of the plurality of independent image processing target areas.
前記表面形状算出手段が,前記光切断線座標検出手段により検出された複数の前記光切断線座標と,前記複数の分離した光切断線相互の前記第1方向における位置ずれ量に対応する前記移動のシフト量について予め設定された設定シフト情報と,に基づいて,前記被測定物の前記第1方向及び前記第2方向における表面高さ分布を算出してなる請求項1〜8のいずれかに記載の形状測定装置。   The surface shape calculating means corresponds to the movement in the first direction between the plurality of light cutting line coordinates detected by the light cutting line coordinate detection means and the plurality of separated light cutting line coordinates in the first direction. The surface height distribution in the first direction and the second direction of the object to be measured is calculated based on set shift information set in advance with respect to the shift amount. The shape measuring apparatus described. 前記被測定物が回転するタイヤである請求項1〜9のいずれかに記載の形状測定装置。   The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the object to be measured is a rotating tire. 前記ライン光照射手段が,前記タイヤのサイドウォール面に該タイヤの半径方向に略平行な前記第2方向に伸びる前記複数の分離した光切断線を形成させる第1のライン光照射手段を具備し,
前記撮像手段が,前記第1のライン光照射手段により前記タイヤのサイドウォール面に形成された前記複数の分離した光切断線の像を撮像する第1の撮像手段を具備してなる請求項10に記載の形状測定装置。
The line light irradiation means includes first line light irradiation means for forming the plurality of separated light cutting lines extending in the second direction substantially parallel to a radial direction of the tire on a sidewall surface of the tire. ,
11. The image pickup means comprises first image pickup means for picking up images of the plurality of separated light cutting lines formed on a sidewall surface of the tire by the first line light irradiation means. The shape measuring device described in 1.
前記ライン光照射手段が,前記タイヤのトレッド面における前記タイヤの周方向に直交する方向に略平行な前記第2方向に伸びる前記複数の分離した光切断線を形成させる第2のライン光照射手段を具備し,
前記撮像手段が,前記第2のライン光照射手段により前記タイヤのトレッド面に形成された前記複数の分離した光切断線の像を撮像する第2の撮像手段を具備してなる請求項10に記載の形状測定装置。
Second line light irradiation means for forming the plurality of separated light cutting lines extending in the second direction substantially parallel to a direction orthogonal to the circumferential direction of the tire on the tread surface of the tire. Comprising
11. The image pickup device according to claim 10, wherein the image pickup device includes a second image pickup device that picks up images of the plurality of separated light cutting lines formed on the tread surface of the tire by the second line light irradiation device. The shape measuring apparatus described.
相対的に移動する被測定物の表面に照射したライン光の像を撮像し,その撮像画像に基づいて光切断法による形状検出を行うことによって前記被測定物の表面形状を検出する形状測定方法であって,
前記被想定物の表面の検出高さ方向とは異なる方向から複数のライン光を照射することにより,前記被測定物の表面に,前記被測定物の表面の移動方向である第1方向に直交する第2方向に伸びるとともに該第2方向において占める範囲が相互にずれている複数の分離した光切断線を形成させるライン光照射手段,及び前記被測定物の表面に形成された前記複数の分離した光切断線の像を撮像する撮像手段を,前記複数のライン光それぞれの主光線に沿う光が前記被測定物の表面に対して正反射する方向に前記撮像手段の視野範囲が位置するように保持した状態で,前記ライン光照射手段により前記被測定物の表面に前記複数のライン光を照射しつつ,前記複数の分離した光切断線の像を一定単位の前記移動に応じて前記撮像手段により撮像するライン光照射・撮像工程と,
所定の演算手段により,前記ライン光照射・撮像工程により得られる複数の撮像画像それぞれについて,前記撮像手段の撮像画像の座標系における前記複数の分離した光切断線それぞれに対応して予め設定された複数の独立した画像処理対象領域の画像それぞれから,前記光切断線の像の座標である光切断線座標を個別に検出する光切断線座標検出工程と,
所定の演算手段により,前記光切断線座標検出工程により検出された複数の前記光切断線座標に基づいて前記被測定物の表面高さ分布を算出する表面形状算出工程と,
を実行してなることを特徴とする形状測定方法。
A shape measuring method for detecting the surface shape of the object to be measured by capturing an image of line light irradiated on the surface of the object to be measured that moves relatively, and performing shape detection by a light cutting method based on the captured image Because
By irradiating a plurality of line lights from a direction different from the detected height direction of the surface of the object to be measured, the surface of the object to be measured is orthogonal to a first direction which is a moving direction of the surface of the object to be measured. Line light irradiation means for forming a plurality of separated light cutting lines extending in the second direction and occupying ranges in the second direction, and the plurality of separations formed on the surface of the object to be measured The image pickup means for picking up the image of the light cutting line is arranged such that the field of view of the image pickup means is positioned in a direction in which the light along the principal ray of each of the plurality of line lights is regularly reflected with respect to the surface of the object to be measured. In this state, the line light irradiating means irradiates the surface of the object to be measured with the plurality of line lights, and images the plurality of separated light cutting lines according to the movement in a certain unit. Imaging by means A line light irradiation, an imaging step that,
The plurality of captured images obtained by the line light irradiation / imaging process are set in advance by a predetermined calculation unit corresponding to the plurality of separated light cutting lines in the coordinate system of the captured image of the imaging unit. A light cutting line coordinate detection step for individually detecting a light cutting line coordinate which is a coordinate of the image of the light cutting line from each of the images of the plurality of independent image processing target areas;
A surface shape calculating step of calculating a surface height distribution of the object to be measured based on the plurality of light cutting line coordinates detected by the light cutting line coordinate detecting step by a predetermined computing means;
The shape measuring method characterized by performing.
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