JP6139169B2

JP6139169B2 - タイヤの外観検査装置及びタイヤの外観検査方法

Info

Publication number: JP6139169B2
Application number: JP2013029711A
Authority: JP
Inventors: 彰伸水谷
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2013-02-19
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2033-02-19
Also published as: JP2014159965A

Description

本発明は、タイヤ表面の外観画像を画像処理して外観検査を行うタイヤの外観検査装置及びタイヤの外観検査方法に関する。

従来、タイヤの外観検査では、回転台に横向きに載置されたタイヤを回転させながら、照射手段から上向きのタイヤ表面にスリット光を半径方向に照射し、照射手段に対応して設けられた撮影手段としてのカメラにより、照射手段から照射されたタイヤ表面の光の光跡を撮影することでタイヤ表面の画像を取得している。カメラにより撮影された１フレームの画像は、タイヤ表面における断面形状を円周方向に沿って複数枚連続的に取得されて画像処理手段に逐次出力される。画像処理手段では、カメラにより撮影されたタイヤ１周分のフレーム毎の画像を結合して検査画像を構成し、この検査画像をさらに画像処理することでタイヤ表面における不良個所の有無を検査してタイヤの良否が判定される。画像処理による検査は、撮影画像を構成する画素の輝度の変化や、各画素の有する高さ情報と閾値とを比較することでタイヤ表面におけるキズや成型不良の有無について調べられる。

特開２０１１−１９６７４１号公報

ところが、上記のように画像処理によってタイヤ表面を検査するためには、検査画像が精度良く取得されている必要がある。すなわち、回転台の回転中心と、被検体であるタイヤの回転中心とが一致せず、偏心状態でタイヤを回転させて撮影した場合には、各カメラによって撮影されるタイヤ表面の画像が、カメラのフレーム内で異なる位置で撮影されることとなり、この画像を撮影された順にフレーム基準で並べて検査画像を構成してしまうと、撮影されたタイヤ表面の検査画像はタイヤ円周方向に波打ち状態のゆがんだものとなってしまう。この場合、検査画像がゆがんでいるため、ゆがみが画像の取得時に起因するものか、タイヤ成型時の製品自体に起因するものか分からないため、そのままでは画像処理により、欠陥部分の正確な検査を行うことができないおそれがある。そこで、検査画像におけるゆがみを除去するために、細心の注意を払って正確に回転台の回転中心とタイヤの回転中心とを一致させる調整を行なった上で画像の取得を行なう方法や、カメラからタイヤ表面までの距離が最も近い画像の断面形状を基準として各画像で取得されたタイヤ表面の断面形状を整列させる方法で検査画像を取得する対策が必要となる。
しかしながら、前者の方法では、検査効率の妨げとなり、後者の方法では、強制的にタイヤ表面までの距離が最も近い状態で撮影された画像を基準として整列させているため、整列により画像から除外される部分が生じてしまう。このため、除外された部分に不良が含まれていても、画像から不良が除去されてしまうことで、実際には不良が生じているにもかかわらず画像処理による検査において異常なしと判定されてしまうおそれがある。
そこで、検査効率を向上させるためには、各撮影画像から検査画像を構成するときに、回転台の回転中心とタイヤ中心とが一致していない偏心状態でも、偏心の影響を除外できるように画像処理により自動的に検査画像を取得して外観検査を行う方法が必要とされている。

本発明は、上記課題を解決するため、タイヤの外観検査において、カメラに対して偏心状態でタイヤが回転していても、偏心の影響を受けずに精度の良い検査画像を取得することが可能となるタイヤの外観検査装置及び外観検査方法を提供する。

上記課題を解決するためのタイヤの外観検査装置の構成として、タイヤ半径方向に沿うタイヤ表面の断面形状の画像を、タイヤ円周方向に沿ってタイヤ１周分取得し、整列した画像群に共通のタイヤの特徴部が含まれているかを判定し、特徴部ありとの判定に基づいて、各画像に含まれる断面形状に共通する特徴部を検出し、特徴部なしとの判定に基づいて、各画像に含まれる断面形状に共通する特徴部を作成して設定する特徴部特定手段と、検出された特徴部、又は、設定された特徴部を結ぶ線分をフーリエ変換して補正曲線を取得する補正曲線取得手段と、取得された補正曲線に基づき、画像群における各画像の位置を補正する画像位置補正手段とを備えることにより、タイヤの回転が偏心した状態で画像として取得されても、画像に取得されたタイヤの断面形状を正確に整列させることができる。即ち、タイヤの回転が偏心した状態で画像として取得されても、各画像に含まれるタイヤの特徴部を利用して画像群を構成する各画像の位置を補正することで、偏心の影響のない画像群を構成することができる。
また、上記課題を解決するためのタイヤの外観検査装置の他の構成として、特徴部特定手段で検出される特徴部を、画像におけるタイヤ側面のリムガードの位置とすることにより、各フレームにおける画像の基準位置を設定することができる。即ち、リムガードは、ホイールリムを保護する目的のためにタイヤ側面においてタイヤ幅方向に大きく突出していることから、画像内にはっきりと撮影されるため、各フレームにおける位置が正確に特定できる。
また、上記課題を解決するためのタイヤの外観検査装置の他の構成として、特徴部特定手段で検出される特徴部を、画像におけるタイヤ側面のリムラインの位置とショルダーラインの位置とを結ぶ円弧の半径中心位置とすることで、タイヤ側面に上記リムガードを備えていなくても各フレームの画像に精度良く基準位置を設定することができる。即ち、ショルダーラインやリムラインは、全てのタイヤの側面に形成されており、各画像に対して精度良く基準位置を設定することができる。即ち、タイヤの断面形状は、所定の曲率を有する曲線を連続させた形状で設計されているため、撮影された画像には、必ず断面形状にフィットする円弧が存在することになる。さらに、リム組みされていない横向きに載置されたタイヤ側面は、円周方向に沿って大きな波打ち状態となるが、このような状態で撮影された画像は、フレームにおいて偏心の影響によりタイヤ半径方向に移動するとともに、円周方向に沿った軸線に対して回転が加えられた画像となる。従って、検出されたショルダーライン、又は、リムラインの一方を用いて画像を整列させた場合、円周方向に沿った軸線に対して回転の影響を除去することができない。そこで、各フレームの画像のショルダーラインの位置とリムラインの位置とを結ぶ円弧の半径中心を特徴部として設定することで回転の影響を除去することが可能となる。

また、上記課題を解決するためのタイヤの外観検査方法の態様として、タイヤ半径方向にタイヤ表面の断面形状の画像を、タイヤ円周方向に沿ってタイヤ１周分取得し、整列した画像群に共通するタイヤの特徴部が含まれているかどうかを判定する特徴部判定ステップと、特徴部判定ステップで特徴部ありと判定されたときに、各画像に含まれる断面形状に共通する特徴部を検出する特徴部検出ステップと、特徴部判定ステップで特徴部なしと判定されたときに、各画像に含まれる断面形状に共通する特徴部を作成して設定する特徴部設定ステップと、検出された特徴部、又は、設定された特徴部を結ぶ線分をフーリエ変換して補正曲線を取得する補正曲線取得ステップと、補正曲線を用いて画像群における各画像の位置を補正する画像位置補正ステップとを備えることにより、タイヤの回転が偏心した状態で画像として取得されても、画像に取得されたタイヤの断面形状を正確に整列させることができる。即ち、タイヤの回転が偏心した状態で画像として取得されても、各画像に含まれるタイヤの特徴部を利用して画像群を構成する各画像の位置を補正することで、偏心の影響のない画像群を構成することができる。
また、上記課題を解決するためのタイヤの外観検査方法の他の態様として、特徴部設定ステップは、画像群からタイヤのショルダー部に成型されたショルダーラインとビード部に成型されたリムラインを検出し、当該検出されたショルダーライン及びリムラインを含み、各画像の断面形状にフィットする円弧の中心位置を算出し、この中心位置を各画像における特徴部に設定することにより、タイヤ表面に特徴部を備えていなくてもタイヤの断面形状を正確に整列させることができる。即ち、各画像においてショルダーライン及びリムラインは必ず画像において撮影されていることから、ショルダーライン及びリムラインを画像からそれぞれ検出し、ショルダーライン及びリムラインそれぞれにフィットする円弧を算出して、この円弧の中心を画像における特徴部として設定することで画像における共通の特徴部を設定することが可能となる。タイヤの断面形状は、所定の曲率を有する曲線を連続させた形状で設計されているため、撮影された画像には、必ず断面形状にフィットする円弧が存在することになる。また、リム組みされていない横向きに載置されたタイヤ側面は、円周方向に沿って大きな波打ち状態となるが、このような状態で撮影された画像は、フレームにおいて偏心の影響によりタイヤ半径方向に移動するとともに、円周方向に沿った軸線に対して回転が加えられた画像となる。従って、検出されたショルダーライン、又は、リムラインの一方を用いて画像を整列させた場合、円周方向に沿った軸線に対して回転の影響を除去することができない。そこで、各フレームの画像のショルダーラインの位置とリムラインの位置とを結ぶ円弧の半径中心を特徴部として設定することで回転の影響を除去することが可能となる。

タイヤ外観検査装置の全体概略図である。回転テーブルに載置されたタイヤと画像取得手段の配置図である。撮影制御画像処理手段の構成図である。リムプロテクターなし及びリムプロテクターありの輪郭線を示す図である。画像処理のフローチャートである。整列された画像フレームの画像群を示す図である。画像フレーム基準に整列したときの輪郭線を示す図である。画像群におけるリムライン及びショルダーラインを示す図である。タイヤ円周方向に沿った円弧中心のふれ幅を示す図である。整列されたタイヤ側面の画像を示す図である。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

図１は、本発明の外観検査方法を実行するための一例としてのタイヤ外観検査装置１の概略図を示し、図２は、回転テーブルに載置されたタイヤと画像取得手段の配置図を示す。図３は、撮影制御画像処理手段５のブロック図を示す。以下、図１乃至図３を用いてタイヤ外観検査装置１について説明する。
タイヤ外観検査装置１は、概略、被検体であるタイヤＴが横向きに載置される後述のテーブル１２を有する検査台２と、横向きに載置されたタイヤＴの上を向く表面の外観を撮影して画像として取得する画像取得手段３と、画像取得手段３により取得された画像を処理することで、タイヤ表面における外観の検査を行う撮影制御画像処理手段５とにより構成される。

検査台２は、台座１１と、被検体であるタイヤＴが横向きに載置されるテーブル１２と、テーブル１２を回転させる駆動機構と、テーブル１２の回転角度を検出するエンコーダ１４を備える。台座１１は、床面に設置される例えば矩形の箱体であって、上面にテーブル１２、内部にテーブル１２を駆動する駆動機構を備える。駆動機構は、例えばモータ１３と、モータ１３の回転力を伝達する図外の動力伝達機構により構成される。モータ１３は、台座１１内において出力軸を鉛直方向に向けて台座１１内に図外の固定手段により固定される。また、モータ１３は、後述の撮影制御画像処理手段５から出力される信号により回転駆動する。

台座１１は、鉛直方向に突出する図外の回転軸を備える。回転軸は、上壁に設けられたベアリング等により回転自在に支持され、図外の動力伝達機構によりモータ１３の回転力が伝達される。動力伝達機構には、歯車機構、プーリ−ベルト機構、チェーン−スプロケット機構等が挙げられる。また、動力伝達機構を介さずに、モータ１３の出力軸と回転軸とを直接接続するようにしても良い。

また、回転軸の下端には、軸の回転角度を検出するエンコーダ１４を備え、軸の回転角度を検出して後述の撮影制御画像処理手段５に出力する。

軸の上端には、被検体であるタイヤＴを載置するためのテーブル１２を備える。テーブル１２は、例えば、平板状の円盤であって、軸の軸心と円盤の中心とが同心、かつ、被検体であるタイヤＴを載置するための載置面となるテーブル１２の上面１２ａが水平となるように軸の上端に固着される。

検査台２の上方には、タイヤ表面、詳細には、片側のタイヤ側面Ｔｓの画像を取得するための画像取得手段３が配置される。画像取得手段３は、スリット状の２次元のレーザ光（以下スリット光という）ＬａをタイヤＴ表面に照射する照射手段１６と、タイヤ側面Ｔｓに照射されたスリット光Ｌａの光跡Ｌｃを撮影する撮影手段１７とを備える。つまり、本実施形態の画像取得手段３では、いわゆる光切断法によってタイヤ側面Ｔｓの画像を取得する。

照射手段１６は、例えば、テーブル１２上に横向きに載置されたタイヤ側面Ｔｓの半径方向に向けてスリット光を照射するように図外の固定手段により固定される。照射手段１６から照射されるスリット光Ｌａは、テーブル１２に載置されたタイヤＴの、タイヤ内径からタイヤ外径まで、換言すれば、ビード部端縁ＴＡからショルダー部を経てトレッド面ＴＢの一部を含む範囲までを照射するように延長し、タイヤＴの回転中心Ｃ２が、テーブル１２の中心Ｃ１に対してδＲ位置ずれした偏心状態で載置されていても、タイヤ内径からタイヤ外径が常にスリット光Ｌａの照射内にあるように照射範囲が設定される。

撮影手段１７は、いわゆるエリアカメラであって、照射手段１６からタイヤ側面Ｔｓに照射されたスリット光Ｌａの光跡Ｌｃを、照射手段１６からタイヤ側面Ｔｓへのスリット光Ｌａの照射角度に対して所定の角度を持って斜め方向から撮影する。具体的には、撮影手段１７は、照射手段１６からタイヤ側面Ｔｓに照射されるスリット光Ｌａの照射角に対してカメラの光軸が所定の受光角、例えば、スリット光Ｌａがタイヤ側面Ｔｓにおいて全反射する反射光Ｌｂを受光する角度となるように図外の固定手段により固定される。

なお、本実施形態では、スリット光Ｌａをタイヤ側面Ｔｓに照射してエリアカメラにより撮影するとして説明したが、拡散光をタイヤ側面Ｔｓに照射してラインカメラで撮影するようにしても良い。この場合、ラインカメラの受光素子の配列方向がタイヤ半径方向に沿うように配置する。

上記照射手段１６及び撮影手段１７により撮影されるタイヤ側面Ｔｓの画像は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、画像フレームＦ内において、タイヤ側面Ｔｓにおける半径方向の断面形状の輪郭線Ｐとして取得される。具体的には、タイヤ半径方向に沿うようにタイヤＴの内径から外径までの範囲と、これに連続するトレッド表面を含むようにタイヤ幅方向に延長した範囲のタイヤ表面の断面形状が取得される。輪郭線Ｐは、断面形状を表す例えばテーブル１２からの高さ情報と、輝度情報とを含んでいる。このタイヤ側面Ｔｓの輪郭線Ｐの取得は、円周方向に沿って、すなわち、タイヤ側面の延長する方向に沿ってタイヤ１周分を１００００分割して取得されることになる。つまり、テーブル１２とともにタイヤＴが３６０／１００００度回転する毎に撮影が行なわれ、１００００枚の画像フレームＦが取得される。なお、画像フレームＦとは、撮影手段１７の撮影視野の大きさの１枚の画像である。また、分割数は、上記１００００分割に限らず適宜分割数を変更しても良い。また、上記撮影手段１７及び照射手段１６は、撮影制御画像処理手段５の撮影制御手段２０と接続され、撮影手段１７により撮影された画像は画像処理手段２１に出力される。

撮影制御画像処理手段５は、いわゆるコンピュータであって、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ、通信手段としての入出力インターフェイスを備える。記憶手段には、タイヤ側面Ｔｓの撮影動作を制御するための撮影制御手段２０としての制御プログラムや、撮影された画像を画像処理する画像処理手段２１としての画像処理プログラムが記憶される。上記、画像処理手段２１は、図３に示すように、画像整列手段１１０Ａと、特徴部特定手段１２０Ａと、補正曲線取得手段１３０Ａと、画像位置補正手段１４０Ａ等を備える。
また、撮影制御画像処理手段５には、制御プログラムや画像処理プログラムを実行するための情報を入力する図外の表示手段やキーボード及びマウス等が接続される。入力手段から入力された情報は、記憶手段に記憶される。また、この撮影制御画像処理手段５には、モニタ５Ａが接続され、モニタ５Ａには図４に示すような画像が表示される。

撮影制御手段２０は、撮影制御画像処理手段５に入力手段から入力された撮影に関する情報に基づいて、照射手段１６及び撮影手段１７の動作を制御する。具体的には、撮影制御手段２０は、撮影を開始する信号が出力されたときに、照射手段１６に対してスリット光Ｌａの照射を開始する信号を出力するとともにタイヤＴを回転させ、タイヤＴの回転開始から回転停止までの間、スリット光Ｌａを照射させる。また、撮影手段１７には、エンコーダ１４で検出されたテーブル１２の回転角度に基づいて撮影を実行させる信号を出力する。

以下、画像処理手段２１について説明する。画像処理手段２１は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、概略、画像整列手段１１０Ａにより実行される画像整列ステップ１１０と、特徴部特定手段１２０Ａにより実行される特徴部特定ステップ１２０と、補正曲線取得手段１３０Ａにより実行される補正曲線取得ステップ１３０と、画像位置補正手段１４０Ａにより実行される画像位置補正ステップ１４０とを備える。

画像整列ステップ１１０は、撮影手段１７により撮影された画像フレームＦを取得した順に、撮影された画像フレームＦの角が一直線上に並ぶようにタイヤ１周分に亘る画像フレームＦを整列させる。例えば、画像整列ステップ１１０により整列された画像群Ｇの輪郭線Ｐは、図６に示すように、タイヤ半径方向（タイヤ高さ方向）、タイヤ幅方向、タイヤ円周方向からなる立体画像を構成する。整列された場合の輪郭線Ｐは、図６に示すように、偏心の影響でタイヤ半径方向に位置ずれした状態にある。

特徴部特定ステップ１２０は、図４（ａ），（ｂ）に示すような画像フレームＦの輪郭線Ｐにおいて実際のタイヤにおける特徴部の位置を特定する。
具体的には、特徴部特定ステップ１２０は、タイヤ情報読込ステップ１２１と、特徴部判定ステップ１２２と、特徴部検出ステップ１２３と、特徴部設定ステップ１２４とを備える。

タイヤ情報読込ステップ１２１では、入力手段から撮影制御画像処理手段５に入力されたタイヤＴのデータの読み込みを行なう。本実施形態では、図４（ｂ）に示す、タイヤに成型されたリムガードＲＧの有無についての情報を読み込む。

リムガードＲＧとは、本実施形態では、タイヤ自体に有する特徴部として扱い、タイヤＴの回転中心Ｃ２と同心円状にタイヤ側面Ｔｓに成型され、タイヤ幅方向に大きく突出する部分であり、タイヤ側面Ｔｓのビード部近傍において、リムガードＲＧよりも小さく成型されるリムラインＲＬとは異なる。このリムガードＲＧは、被検体であるタイヤＴを推奨されるホイールリムに組み付けたときに、タイヤ側面Ｔｓにおいてホイールリムのリムシートよりもタイヤ幅方向に突出することでホールリムの損傷を防止する大きな凸状に成型されたものである。なお、本実施形態では、タイヤ側面Ｔｓに形成されたリムガードＲＧを特徴部とし、このリムガードＲＧの有無の情報に基づいて判定するとしたが、リムガードＲＧ以外にも、例えば、タイヤ側面Ｔｓにデザインとして凹凸状に形成されたものであっても、タイヤ側面Ｔｓにおける半径方向の同一位置において円周方向に連続する凹部や凸部でも良い。

特徴部判定ステップ１２２では、タイヤ情報読込ステップ１２１により読み込まれた被検体のタイヤＴの情報から特徴部の有無、本実施形態では特徴部としてのリムガードＲＧの有無に基づいて判定する。

特徴部判定ステップ１２２により特徴部としてのリムガードＲＧありと判定されたときは、特徴部検出ステップ１２３により各画像フレームＦの輪郭線ＰからリムガードＲＧの位置を検出する。具体的には、輪郭線Ｐにおけるタイヤ幅方向に最も突出するリムガードＲＧの先端の位置を検出する。また、特徴部判定ステップ１２２によりリムガードなしと判定されたときには、特徴部設定ステップ１２４によりタイヤ側面Ｔｓにおける目標物を基準として特徴部を作成し、目標物を特徴部として設定する。

特徴部検出ステップ１２３は、図５（ｂ）に示すように、特徴部としてのリムガードＲＧが存在する場合に実行されるもので、画像フレームＦに取得された輪郭線Ｐにおいて急激な高さの変化が生じる部分を検出することでリムガードＲＧの位置を検出する。例えば、輪郭線Ｐを表す画素の、隣接する画素同士の勾配を輪郭線Ｐに沿って算出し、閾値以上の勾配が検出されたときの画像フレームＦにおける画素の位置を検出することで特徴部としてのリムガードＲＧの位置が検出可能である。

特徴部設定ステップ１２４は、ショルダーライン検出ステップ１２５と、リムライン検出ステップ１２６と、円弧設定ステップ１２７とを備え、各画像フレームＦの輪郭線Ｐに含まれる共通の目標物として検出し、この目標物を利用して特徴部を設定する。本実施形態では、図４（ａ）に示す、タイヤ側面Ｔｓに成型されるショルダーラインＳＬとリムラインＲＬとを目標物として利用する。

ショルダーライン検出ステップ１２５は、図８に示すように、画像整列ステップ１１０で整列された画像群Ｇからタイヤ側面Ｔｓのショルダー部近傍に成型されたショルダーラインＳＬを検出する。ショルダーラインＳＬとは、タイヤＴのショルダー部において、タイヤ円周方向に沿ってタイヤＴの回転中心Ｃ２を中心として環状に成型される凸部であって、同心円状に複数設けられる。本実施形態では、ショルダーラインＳＬのうち最もビード部側に位置するものを検出する。ショルダーラインＳＬの検出は、画像群Ｇのうち半径方向の半分よりもトレッド側の領域において、所定の輝度値で円周方向に連続する曲線のうちビード部側の曲線を採用することで実行される。

リムライン検出ステップ１２６は、画像群ＧからタイヤＴのビード部近傍に成型されたリムラインＲＬを検出する。リムラインＲＬとは、タイヤＴをホイールに組み付けたときに、リムフランジが所定位置に組み付けられているかを視認するものであって、ホイールのリムフランジの端縁よりも半径方向外側で視認可能となるように、タイヤ側面においてタイヤ内径に沿って同心円状に連続して形成される凸部である。リムラインＲＬの検出は、画像群Ｇのうち半径方向の半分よりもビード部側の領域において、所定の輝度値で円周方向に連続する曲線のうちトレッド側の曲線を採用することで実行される。

円弧設定ステップ１２７は、図４（ａ）に示すように、画像群Ｇを構成する各画像フレームＦの輪郭線Ｐにおいて検出された各輪郭線ＰにショルダーラインＳＬ及びリムラインＲＬを通る円弧Ａをそれぞれフィットさせる。具体的には、円弧設定ステップ１２７は、輪郭線Ｐ上のショルダーラインＳＬ及びリムラインＲＬの区間における複数の点を通る１つの円弧Ａの半径中心位置Ｃ３を算出して、当該中心位置Ｃ３を各画像フレームＦの輪郭線Ｐの特徴部として設定する。円弧設定ステップ１２７で設定された円弧Ａの中心位置Ｃ３は、記憶手段に記憶される。

円弧Ａの設定方法には、例えば、各画像フレームＦにおける各輪郭線ＰのリムラインＲＬ、ショルダーラインＳＬに対応する位置と、各輪郭線Ｐにおいて頂部となる例えばタイヤＴの最大幅部Ｗｍａｘとの３点から円弧Ａを算出する方法が考えられる。そして、算出された円弧Ａの画像フレームＦにおける円弧Ａの半径中心位置Ｃ３を算出し、当該中心位置Ｃ３を各画像フレームＦにおける輪郭線Ｐの特徴部として設定する。半径中心位置Ｃ３を算出する方法は、例えば、各画像フレームＦにおけるリムラインＲＬに対応する位置と最大幅部Ｗｍａｘに対応する位置とを結ぶ線分の中点から延長する法線ｈ１と、ショルダーラインＳＬに対応する位置と最大幅部Ｗｍａｘに対応する位置とを結ぶ線分の中点から延長する法線ｈ２との交点が円弧Ａの半径中心位置Ｃ３であり、このように容易に算出することができる。
なお、円弧Ａを形成し、その半径中心位置Ｃ３を特徴部とする理由として、個別の輪郭線ＰからショルダーラインＳＬの位置やリムラインＲＬの位置を特定しようとした場合、ショルダーラインＳＬははみ出しが多いため検出されにくく、リムラインＲＬも誤検出し易いため、画像群ＧからショルダーラインＳＬとリムラインＲＬとを検出し、両者を採用することで、正確性を持たせるようにしたものである。この円弧Ａの算出に際し、最大幅部Ｗｍａｘの位置も加えることで、信頼性を向上させることができる。

また、円弧Ａを設定する他の方法として、輪郭線ＰのリムラインＲＬからショルダーラインＳＬまでの間の全ての点を用いて円弧Ａを設定するようにしても良い。輪郭線ＰのリムラインＲＬからショルダーラインＳＬまでの間の全ての点を用いて円弧Ａを設定することにより、タイヤ側面Ｔｓにおける輪郭線Ｐを円弧Ａで近似的に表わすことができるので、各画像フレームＦ毎に精度良く円弧Ａを設定することができる。すなわち、タイヤＴは、円周方向に連続であることから隣接する画像フレームＦ間において、大きく形状が変化することがないので、各画像フレームＦに含まれる輪郭線ＰのリムラインＲＬからショルダーラインＳＬまでの間の全ての点を用いることで、断面形状に沿った円弧Ａをそれぞれ設定することができる。従って、隣接する画像フレームＦ同士に設定された円弧Ａは、ほぼ同じ大きさの円弧Ａで設定されることになり、後述の補正曲線取得ステップ１３０において精度の良い補正曲線ＡＬを取得することを可能にする。

また、円弧設定ステップ１２７により輪郭線Ｐに円弧Ａをフィットさせる理由として、実際のタイヤＴの断面形状は、所定の曲率を有する曲線を連続させた形状で設計されているため、撮影された画像フレームＦの輪郭線Ｐには、必ず断面形状にフィットする円弧Ａが存在することになる。さらに、リム組みされていない横向きに載置されたタイヤ側面Ｔｓは、円周方向に沿って大きな波打ち状態となるが、このような状態で撮影された輪郭線Ｐは、画像フレームＦ毎に、偏心の影響によりタイヤ半径方向に移動するとともに、円周方向に沿った軸線に対して回転が加えられたものとなる。従って、検出されたショルダーラインＳＬ、又は、リムラインＲＬの一方を用いて輪郭線Ｐを整列させた場合、円周方向に沿った軸線に対して回転の影響を除去することができない。そこで、各画像フレームＦの輪郭線ＰのショルダーラインＳＬの位置とリムラインＲＬの位置とを結ぶ円弧Ａの半径中心位置Ｃ３を特徴部として設定することで回転の影響を除去することが可能となる。なお、本実施形態では、偏心の影響により輪郭線Ｐは、画像フレームＦ毎に半径方向に移動するものとして説明する。

補正曲線取得ステップ１３０は、画像整列ステップ１１０で整列された各画像フレームＦの輪郭線Ｐに共通の特徴部を結び、折れ線を取得してこの折れ線をフーリエ変換することで、図９に示すような補正曲線ＡＬを取得する。

補正曲線ＡＬの算出は、各画像フレームＦにおける円弧Ａの中心位置をタイヤ円周方向に沿って、線分で結んだ折れ線を算出し、この折れ線をフーリエ変換することで補正曲線ＡＬが算出される。具体的には、補正曲線ＡＬは、折れ線をフーリエ変換した４次成分までを有効として、５次成分以下を切り捨てた後に、逆フーリエ変換して得られた曲線である。このように補正曲線ＡＬを得ることにより、画像群Ｇにおける偏心による影響を効果的に除去して、画像群Ｇを精度良く整列させることができる。すなわち、フーリエ変換による１次成分は、画像群Ｇの取得時における偏心による影響を示し、２次成分乃至４次成分は、成型後のタイヤ搬送時に生じた変形に伴なうものを示していることから、フーリエ変換して、上記１次成分から４次成分を残して残りを除外し、逆フーリエ変換することで精度の良い補正曲線ＡＬを取得することができる。なお、タイヤＴに変形による影響が見られない場合には、１次成分を残して他の成分を除外して補正曲線ＡＬを取得するようにしても良い。また、変形による影響が見られる場合には、変形による影響に合わせて、１次成分と２次成分とを残して他の成分を除外し、１次成分から３次成分を残して他の成分を除外し、さらに、１次成分から４次成分を残して他の成分を除外して補正曲線ＡＬを得るようにしても良い。このように補正曲線ＡＬを得ることにより、図９に示すように、各画像フレームＦにおける円弧Ａの中心位置をタイヤ円周方向に沿って線分で結んだ折れ線をフーリエ変換して得た曲線よりも精度の良い補正曲線ＡＬが得られる。

画像位置補正ステップ１４０は、上記特徴部検出ステップ１２３で検出された特徴部、又は、特徴部設定ステップ１２４で検出された特徴部の各画像フレームＦにおける位置を補正曲線ＡＬに一致させて各画像フレームＦにおける輪郭線Ｐの位置を補正する。

即ち、画像位置補正ステップ１４０は、補正曲線算出ステップで算出された補正曲線ＡＬを用いて、各画像フレームＦ内の輪郭線Ｐの位置の補正を行なう。具体的には、各画像フレームＦにおける特徴部の位置を補正曲線ＡＬ上に配置することで、各画像フレームＦの輪郭線Ｐの位置が補正される。なお、補正は、画像フレームＦを補正曲線ＡＬ上に配置するように輪郭線Ｐの位置を補正するようにしても良い。
このように補正された画像は、図１０に示すように、半径方向に位置ずれしていない画像とすることができる。

上記図１０に示すように、補正された画像は、検査プログラムを実行することにより、画像を構成する画素の輝度の変化や、各画素の有する高さ情報と閾値とを比較することでタイヤ表面におけるキズや成型不良の有無が行われる。

以上説明したように、本発明の外観検査方法によれば、テーブル１２に対して偏心状態で載置されたタイヤＴのタイヤ側面Ｔｓの断面画像である輪郭線Ｐを偏心していないように自動的に整列することができるので、後段の検査手段による検査においてより正確な検査をすることができる。

また、画像フレームＦにおける輪郭線Ｐの整列に実際のタイヤ側面Ｔｓに形成され、かつ、各画像フレームＦの輪郭線Ｐに取得された部分に基づいて輪郭線Ｐを整列させているので、精度の良い整列を実行することが可能となる。即ち、テーブル１２の中心Ｃ１に対してタイヤＴの回転中心Ｃ２がδＲ位置ずれした偏心状態で撮像された場合、撮影手段１７により撮影されるタイヤＴの断面形状は、画像フレームＦ内においてタイヤ半径方向に移動することになる。

この移動は、特定の位置から撮影する撮影手段１７に対してタイヤＴが回転していることを考慮すれば、画像フレームＦ毎に、画像フレームＦ内を移動する断面形状の輪郭線ＰのタイヤＴの回転にともなう移動量の増減が正弦波の増減とほぼ等しいため、近似的に正弦波で示すことができる。よって、補正曲線取得ステップ１３０で算出された特徴部を結ぶ折れ線をフーリエ変換して補正曲線ＡＬを得ることにより、輪郭線Ｐの移動を正弦波に対して略等しい近似を行なうことが可能となる。特に、フーリエ変換された折れ線の４次成分までを採用し、５次以降の成分を破棄することで、テーブル１２に対するタイヤＴの偏心成分を精度良く表わすことができる。
したがって、補正曲線取得ステップ１３０で得られた補正曲線ＡＬ上に画像群Ｇを形成する各画像フレームＦにおける特徴部を配置することで、偏心の影響のない画像群Ｇを得ることができる。

１タイヤ外観検査装置、２検査台、３画像取得手段、
５撮影制御画像処理手段、２０撮影制御手段、２１画像処理手段、
１１０画像整列ステップ、１１０Ａ画像整列手段、
１２０特徴部特定ステップ、１２０Ａ特徴部特定手段、
１２１タイヤ情報読込ステップ、１２２特徴部判定ステップ、
１２３特徴部検出ステップ、１２４特徴部設定ステップ、
１２５ショルダーライン検出ステップ、１２６リムライン検出ステップ、
１２７円弧設定ステップ、
１３０補正曲線取得ステップ、１３０Ａ補正曲線取得手段、
１４０画像位置補正ステップ、１４０Ａ画像位置補正手段、
Ａ円弧、Ｇ画像群、Ｆ画像フレーム、Ｐ輪郭線、
ＲＧリムガード、ＲＬリムライン、ＳＬショルダーライン。

Claims

タイヤ半径方向に沿うタイヤ表面の断面形状の画像を、タイヤ円周方向に沿ってタイヤ１周分取得し、整列した画像群に共通のタイヤの特徴部が含まれているかを判定し、特徴部ありとの判定に基づいて、各画像に含まれる断面形状に共通する特徴部を検出し、特徴部なしとの判定に基づいて、各画像に含まれる断面形状に共通する特徴部を作成して設定する特徴部特定手段と、
前記検出された特徴部、又は、前記設定された特徴部を結ぶ線分をフーリエ変換して補正曲線を取得する補正曲線取得手段と、
前記取得された補正曲線に基づき、前記画像群における各画像の位置を補正する画像位置補正手段とを備えるタイヤの外観検査装置。
前記特徴部特定手段で検出される特徴部は、前記画像におけるタイヤ側面のリムガードの位置である請求項１記載のタイヤの外観検査装置。
前記特徴部特定手段で検出される特徴部は、前記画像におけるタイヤ側面のリムラインの位置とショルダーラインの位置とを結ぶ円弧の半径中心位置である請求項１又は請求項２記載のタイヤの外観検査装置。
タイヤ半径方向にタイヤ表面の断面形状の画像を、タイヤ円周方向に沿ってタイヤ１周分取得し、整列した画像群に共通するタイヤの特徴部が含まれているかを判定する特徴部判定ステップと、
前記特徴部判定ステップで特徴部ありと判定されたときに、各画像に含まれる断面形状に共通する特徴部を検出する特徴部検出ステップと、
前記特徴部判定ステップで特徴部なしと判定されたときに、各画像に含まれる断面形状に共通する特徴部を作成して設定する特徴部設定ステップと、
前記検出された特徴部、又は、前記設定された特徴部を結ぶ線分をフーリエ変換して補正曲線を取得する補正曲線取得ステップと、
前記補正曲線を用いて前記画像群における各画像の位置を補正する画像位置補正ステップとを備えるタイヤの外観検査方法。
前記特徴部設定ステップは、前記画像群からタイヤのショルダー部に成型されたショルダーラインと、ビード部に成型されたリムラインを検出し、当該検出された前記ショルダーライン及び前記リムラインを含み、各画像の断面形状にフィットする円弧の半径中心位置を算出し、この中心位置を各画像における特徴部に設定するステップを備える請求項４記載のタイヤの外観検査方法。