JP6364921B2 - Tire shape analyzing apparatus and tire shape analyzing method - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤ形状解析装置およびタイヤ形状解析方法に関し、特にタイヤの溝底表面の歪みを解析するタイヤ形状解析装置およびタイヤ形状解析方法に関する。   The present invention relates to a tire shape analysis device and a tire shape analysis method, and more particularly to a tire shape analysis device and a tire shape analysis method for analyzing distortion of a groove bottom surface of a tire.

タイヤの溝底表面にクラックが発生することがある。クラックの発生原因とその対策を探るため、溝底表面の歪みを測定することが必要である。   Cracks may occur on the groove bottom surface of the tire. In order to investigate the cause of cracks and the countermeasures, it is necessary to measure the distortion of the groove bottom surface.

タイヤの歪みの測定に関しては、タイヤ溝底表面に切り込みを入れ、その切り込みの開き量を測定し、それを元に歪みを測定する技術がある(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。   Regarding the measurement of tire distortion, there is a technique for making a cut on the tire groove bottom surface, measuring the opening amount of the cut, and measuring the distortion based on the cut (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

また、撮影した画像に基づいて、溝部の断面形状を測定する技術がある(例えば、特許文献3参照)。   Further, there is a technique for measuring the cross-sectional shape of the groove based on the photographed image (see, for example, Patent Document 3).

特開2012−154910号公報JP 2012-154910 A 特開2012−131352号公報JP 2012-131352 A 特開2012−154910号公報JP 2012-154910 A

タイヤの溝底表面歪みを測定する場合、特許文献1または特許文献2に記載の技術を用いると、タイヤに傷をつける必要があるので、好ましくない。また、特許文献3に記載の技術では、タイヤの溝底表面歪みを測定することは困難である。   When measuring the groove bottom surface distortion of a tire, using the technique described in Patent Document 1 or Patent Document 2 is not preferable because it is necessary to damage the tire. Further, with the technique described in Patent Document 3, it is difficult to measure the groove bottom surface distortion of the tire.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タイヤの溝底表面歪みを精密に測定することのできるタイヤ形状解析装置およびタイヤ形状解析方法を提供することを目的とする。   This invention is made in view of the above, Comprising: It aims at providing the tire shape analysis apparatus and tire shape analysis method which can measure the groove | channel bottom surface distortion of a tire precisely.

1つの態様において、タイヤ形状解析装置は、タイヤの表面から凹んでいる部分である溝部を少なくとも含む領域に設けられた格子シートを撮影する撮影部と、非接触形状測定手法により、前記撮影部によって撮影された画像を解析する解析部と、前記解析部による解析結果に基づいて、前記溝部の表面の歪みを算出する算出部とを備え、前記撮影部は第1及び第2のカメラを含み、前記第1のカメラと前記第2のカメラとの距離であるカメラ間距離が、150mm ≦ カメラ間距離 ≦ 400mmで定義され、かつ、前記第1のカメラ及び前記第2のカメラのレンズの焦点距離をfとした場合に、前記第1のカメラの位置と前記第2のカメラの位置との中点と前記タイヤに貼付された前記格子シートとの距離であるタイヤ・カメラ間距離が、10.5×f mm ≦ タイヤ・カメラ間距離 ≦ 18.5×f mmかつ0.51 ≦ カメラ間距離/タイヤ・カメラ間距離 ≦ 1.35で定義されるIn one aspect, the tire shape analysis device includes a photographing unit that photographs a lattice sheet provided in an area including at least a groove portion that is a recessed portion from the surface of the tire, and a non-contact shape measurement method that uses the photographing unit. an analysis unit for analyzing the captured image, based on an analysis result by the analysis unit, the e Bei a calculation unit for calculating a distortion of the surface of the groove, the imaging unit includes first and second camera The inter-camera distance, which is the distance between the first camera and the second camera, is defined as 150 mm ≦ inter-camera distance ≦ 400 mm, and the focal points of the lenses of the first camera and the second camera When the distance is f, a tire-camera distance, which is a distance between a midpoint between the position of the first camera and the position of the second camera and the lattice sheet attached to the tire, 10.5 × f mm ≦ Tire-camera distance ≦ 18.5 × f mm and 0.51 ≦ Camera distance / Tire-camera distance ≦ 1.35 .

他の態様において、タイヤ形状解析方法は、撮影部が、タイヤの表面から凹んでいる部分である溝部を少なくとも含む領域に設けられた格子シートを撮影するステップと、解析部が、非接触形状測定手法により、前記撮影部によって撮影された画像を解析するステップと、前記解析部による解析結果に基づいて、算出部が、前記溝部の表面の歪みを算出するステップとを含み、前記撮影部は第1及び第2のカメラを含み、前記第1のカメラと前記第2のカメラとの距離であるカメラ間距離が、150mm ≦ カメラ間距離 ≦ 400mmで定義され、かつ、前記第1のカメラ及び前記第2のカメラのレンズの焦点距離をfとした場合に、前記第1のカメラの位置と前記第2のカメラの位置との中点と前記タイヤに貼付された前記格子シートとの距離であるタイヤ・カメラ間距離が、10.5×f mm ≦ タイヤ・カメラ間距離 ≦ 18.5×f mmかつ0.51 ≦ カメラ間距離/タイヤ・カメラ間距離 ≦ 1.35で定義されるIn another aspect, the tire shape analysis method includes a step in which the photographing unit photographs a lattice sheet provided in a region including at least a groove portion that is a recessed portion from the surface of the tire, and the analysis unit performs non-contact shape measurement. the method includes the steps of analyzing the image captured by the imaging unit, based on the analysis result by the analysis unit, calculation unit, see it contains and calculating the distortion of the groove surface, the imaging unit An inter-camera distance, which is a distance between the first camera and the second camera, is defined as 150 mm ≦ inter-camera distance ≦ 400 mm; and When the focal length of the lens of the second camera is f, the midpoint between the position of the first camera and the position of the second camera and the lattice sheet affixed to the tire The distance between the tire and the camera, which is the distance, is defined as 10.5 × f mm ≦ the distance between the tire and the camera ≦ 18.5 × f mm and 0.51 ≦ the distance between the camera / the distance between the tire and the camera ≦ 1.35 The

タイヤ形状解析装置およびタイヤ形状解析方法は、態様の1つにおいて、タイヤの溝底表面歪みを精密に測定することができる。   In one aspect, the tire shape analysis device and the tire shape analysis method can accurately measure the groove bottom surface distortion of the tire.

図1は、本発明の実施形態にかかるタイヤ形状解析装置を含むタイヤ形状解析システムを示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a tire shape analysis system including a tire shape analysis device according to an embodiment of the present invention. 図2は、タイヤ形状解析システムのタイヤ形状解析装置の機能を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating functions of the tire shape analysis device of the tire shape analysis system. 図3は、格子シートを撮影した画像の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image obtained by photographing a lattice sheet. 図4は、サンプリングモアレ法によって、位相解析を行った例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which phase analysis is performed by the sampling moire method. 図5は、格子シートの格子ピッチを説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the lattice pitch of the lattice sheet. 図6は、タイヤの溝底表面の曲率半径を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the radius of curvature of the groove bottom surface of the tire. 図7は、撮影対象であるタイヤに対する、撮影部のカメラの設置位置関係を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the installation position relationship of the camera of the photographing unit with respect to the tire that is the subject of photographing. 図8は、撮影対象であるタイヤに対する、撮影部のカメラの設置位置関係を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the installation position relationship of the camera of the photographing unit with respect to the tire that is the subject of photographing. 図9は、カメラ間距離を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the inter-camera distance. 図10は、カメラ間距離を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the inter-camera distance. 図11は、溝底曲面の位置を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the position of the groove bottom curved surface. 図12は、サンプリングモアレ法におけるモアレ縞の生成について説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining generation of moire fringes in the sampling moire method. 図13は、選択型サンプリングモアレ法を説明するためのフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart for explaining the selective sampling moire method. 図14は、5画素で間引き処理を行った結果について生成したモアレ縞の例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of moire fringes generated for the result of performing the thinning process with five pixels. 図15は、格子シートの画像の例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating an example of an image of a lattice sheet. 図16は、本実施形態のタイヤ形状解析装置によって実現されるタイヤ形状解析方法の例を示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a tire shape analysis method realized by the tire shape analysis apparatus of the present embodiment.

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. Further, the constituent elements of this embodiment include those that can be replaced while maintaining the identity of the invention and that are obvious for replacement. In addition, a plurality of modifications described in this embodiment can be arbitrarily combined within a range obvious to those skilled in the art.

図1は、本発明の実施形態にかかるタイヤ形状解析装置を含むタイヤ形状解析システムを示す構成図である。図2は、図1に示したタイヤ形状解析システムのタイヤ形状解析装置の機能を示すブロック図である。これらの図において、図1は、タイヤ形状解析システムの全体構成を模式的に示し、図2は、タイヤ形状解析装置の主たる機能を示している。   FIG. 1 is a configuration diagram showing a tire shape analysis system including a tire shape analysis device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram illustrating functions of the tire shape analyzing apparatus of the tire shape analyzing system shown in FIG. In these drawings, FIG. 1 schematically shows the overall configuration of the tire shape analysis system, and FIG. 2 shows the main functions of the tire shape analysis apparatus.

本実施形態にかかるタイヤ形状解析システム1は、タイヤ2の溝底表面歪みを測定するシステムに適用される。タイヤ形状解析システム1は、撮影装置3と、タイヤ形状解析装置4とを備える(図1参照)。   The tire shape analysis system 1 according to the present embodiment is applied to a system that measures the groove bottom surface distortion of the tire 2. The tire shape analysis system 1 includes a photographing device 3 and a tire shape analysis device 4 (see FIG. 1).

タイヤ2は、溝部M1〜M4を備えている。溝部M1〜M4は、タイヤ2の表面から凹んでいる部分である。本実施形態では4本の溝部M1〜M4を含む領域に、格子シートSS1〜SS4が貼付されている。本実施形態では、4本の溝部M1、M2、M3、M4に、それぞれ、格子シートSS1、SS2、SS3、SS4が貼付されている。格子シートSS1、SS2、SS3及びSS4の貼付の際、例えば、スプレーのりが接着剤として用いられる。格子シートSS1、SS2、SS3及びSS4の貼付は、作業者が手作業で行ってもよいし、図示しない装置や治具を利用して行ってもよい。格子シートSS1、SS2、SS3及びSS4の格子は、例えば、1mm正方格子とする。なお、以降の説明では、格子シートSS1、SS2、SS3及びSS4を総称して格子シートSSと呼ぶことがある。   The tire 2 includes groove portions M1 to M4. The groove portions M <b> 1 to M <b> 4 are portions that are recessed from the surface of the tire 2. In the present embodiment, lattice sheets SS1 to SS4 are attached to an area including the four groove portions M1 to M4. In the present embodiment, lattice sheets SS1, SS2, SS3, and SS4 are attached to the four groove portions M1, M2, M3, and M4, respectively. When the lattice sheets SS1, SS2, SS3, and SS4 are pasted, for example, a spray paste is used as an adhesive. The lattice sheets SS1, SS2, SS3, and SS4 may be attached manually by an operator or using an apparatus or a jig (not shown). The lattice of the lattice sheets SS1, SS2, SS3, and SS4 is, for example, a 1 mm square lattice. In the following description, the lattice sheets SS1, SS2, SS3, and SS4 may be collectively referred to as the lattice sheet SS.

撮影装置3は、一対のカメラ31aおよび31bと、一対の照明用ランプ32aおよび32bとを有する。カメラ31aおよび31bは、タイヤ2を撮影する撮影部であり、例えば、CCD(Charge Coupled Device)カメラにより構成される。カメラ31aおよび31bは、より厳密には、タイヤ2の表面から凹んでいる部分である、溝部に貼付された格子シートSSを含む領域を撮影する。   The photographing apparatus 3 includes a pair of cameras 31a and 31b and a pair of illumination lamps 32a and 32b. The cameras 31a and 31b are photographing units that photograph the tire 2, and are configured by, for example, a CCD (Charge Coupled Device) camera. Strictly speaking, the cameras 31a and 31b photograph a region including the lattice sheet SS attached to the groove, which is a portion recessed from the surface of the tire 2.

また、撮影装置3は、カメラ固定棒33を有している。一対のカメラ31aおよび31bは、カメラ固定棒33に固定される。一対のカメラ31aおよび31bは、タイヤ2を相互に異なる方向から撮影できるように、カメラ固定棒33の異なる位置に固定される。これらのカメラ31aおよび31bは、タイヤ2を左右方向から同時に撮影して、タイヤ画像(タイヤ2のデジタル画像データ)を生成する。なお、以降の説明では、2つのカメラ31aおよび31bを総称してカメラ31と呼ぶことがある。   The photographing apparatus 3 has a camera fixing bar 33. The pair of cameras 31 a and 31 b are fixed to the camera fixing bar 33. The pair of cameras 31a and 31b are fixed at different positions on the camera fixing bar 33 so that the tire 2 can be photographed from different directions. These cameras 31a and 31b simultaneously photograph the tire 2 from the left and right directions to generate a tire image (digital image data of the tire 2). In the following description, the two cameras 31a and 31b may be collectively referred to as the camera 31.

照明用ランプ32aおよび32bは、カメラ31aおよび31bの撮影範囲を照らすランプであり、例えば、ハロゲンランプにより構成される。これらの照明用ランプ32aおよび32bは、常時点灯タイプであっても良いし、フラッシュ点灯タイプであっても良い。   The illumination lamps 32a and 32b are lamps that illuminate the photographing ranges of the cameras 31a and 31b, and are constituted by, for example, halogen lamps. These illumination lamps 32a and 32b may be always-on types or flash-on types.

タイヤ形状解析装置4は、例えば、所定の解析プログラムをインストールしたPC(Personal Computer)であり、撮影装置3によって撮影されたタイヤ2の画像について画像処理を行ってタイヤ解析処理を行う。   The tire shape analysis device 4 is, for example, a PC (Personal Computer) in which a predetermined analysis program is installed, and performs image processing on the image of the tire 2 photographed by the photographing device 3 to perform tire analysis processing.

図2に示すように、本実施形態にかかるタイヤ形状解析装置4は、撮影装置3によって撮影されたタイヤ2の画像を、非接触形状測定手法によって解析する解析部41と、解析部41による解析結果に基づいて、溝部の表面の歪みを算出する歪み算出部42とを備える。解析部41は、画像平滑部411と、輝度分布取得部412と、間引き処理部413と、モアレ縞作成部414と、位相分布算出部415と、三次元形状算出部416とを備えている。   As shown in FIG. 2, the tire shape analysis device 4 according to the present embodiment includes an analysis unit 41 that analyzes an image of the tire 2 photographed by the photographing device 3 by a non-contact shape measurement method, and an analysis by the analysis unit 41. And a strain calculating unit 42 for calculating the surface strain of the groove based on the result. The analysis unit 41 includes an image smoothing unit 411, a luminance distribution acquisition unit 412, a thinning processing unit 413, a moire fringe creation unit 414, a phase distribution calculation unit 415, and a three-dimensional shape calculation unit 416.

画像平滑部411は、撮影した画像を平滑化する。輝度分布取得部412は、画像平滑部411が平滑化した画像から、輝度分布を示す画像を得る。間引き処理部413は、輝度分布を示す画像について間引き処理を行う。間引き処理部413と、モアレ縞作成部414は、間引き処理された画像について線形補間を行ってモアレ縞を作成する。位相分布算出部415は、モアレ縞に基づいて格子シートの位相分布を算出する。三次元形状算出部416は、算出した格子シートの位相分布に基づいて、タイヤの表面から凹んでいる部分である溝部を少なくとも含む領域における三次元形状を算出する。   The image smoothing unit 411 smoothes the captured image. The luminance distribution acquisition unit 412 obtains an image indicating the luminance distribution from the image smoothed by the image smoothing unit 411. The thinning processing unit 413 performs thinning processing on an image showing a luminance distribution. The thinning processing unit 413 and the moire fringe creation unit 414 create moire fringes by performing linear interpolation on the thinned image. The phase distribution calculation unit 415 calculates the phase distribution of the lattice sheet based on the moire fringes. Based on the calculated phase distribution of the lattice sheet, the three-dimensional shape calculation unit 416 calculates a three-dimensional shape in a region including at least a groove portion that is a recessed portion from the tire surface.

歪み算出部42は、三次元形状算出部416が算出した三次元形状に基づいて、溝底表面の歪みを算出する。   The distortion calculation unit 42 calculates the distortion of the groove bottom surface based on the three-dimensional shape calculated by the three-dimensional shape calculation unit 416.

図3は、格子シートSSを撮影した画像の例を示す図である。撮影装置3によって撮影した画像には、タイヤ2の溝部表面に貼付された格子シートSSが含まれている。図3に示すように、溝底曲面部WRは、撮影装置3によって撮影することができる。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image obtained by photographing the lattice sheet SS. The image photographed by the photographing device 3 includes a lattice sheet SS affixed to the groove surface of the tire 2. As shown in FIG. 3, the groove bottom curved surface portion WR can be photographed by the photographing device 3.

図4は、図3に示す画像について、非接触形状測定手法の一例であるサンプリングモアレ法によって、位相解析を行った例を示す図である。サンプリングモアレ法を利用することにより、他の手法に比べて高精度に溝底表面の歪みを算出できる。サンプリングモアレ法は、例えば、カメラ画素と同一方向に格子が周期的に配置されたパターンを位相解析の対象とするという制約がある。本実施形態ではタイヤ2の表面の格子シートSSに対して正面ではなく斜め方向から撮影することによって、上記制約を解消できる。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which phase analysis is performed on the image illustrated in FIG. 3 by a sampling moire method that is an example of a non-contact shape measurement method. By using the sampling moire method, the distortion of the groove bottom surface can be calculated with higher accuracy than other methods. The sampling moire method has a restriction that, for example, a pattern in which gratings are periodically arranged in the same direction as the camera pixel is a target of phase analysis. In the present embodiment, the above restriction can be eliminated by photographing the lattice sheet SS on the surface of the tire 2 from an oblique direction rather than the front.

なお、非接触形状測定手法として、デジタル画像相関法、フーリエ変換法、光切断法などを用いてもよく、溝底表面の歪みを算出できる手法であればどのような手法を用いてもよい。   As the non-contact shape measurement method, a digital image correlation method, a Fourier transform method, a light section method, or the like may be used, and any method may be used as long as it can calculate the distortion of the groove bottom surface.

[格子シート]
図5は、格子シートSSの格子ピッチを説明するための図である。図5に示すように、格子シートSSは、矩形の孔が多数設けられており、隣り合う孔の中心位置同士の距離KPが格子シートSSの格子ピッチである。
[Lattice sheet]
FIG. 5 is a diagram for explaining the lattice pitch of the lattice sheet SS. As shown in FIG. 5, the lattice sheet SS is provided with a large number of rectangular holes, and the distance KP between the center positions of the adjacent holes is the lattice pitch of the lattice sheet SS.

ここで、適切な格子ピッチについて、発明者が検証した結果、以下のことが判明した。溝底表面の曲率半径をRとしたとき、格子ピッチが0.21×Rより小さい場合、格子が崩れないように格子シートSSを貼り付けるのが困難であった。また、格子ピッチが2.40×Rより大きい場合、溝底表面で生じている集中歪みの最大値を検出するのが困難であった。したがって、本実施形態において用いる格子シートの格子ピッチは、式(1)を満たすことが望ましい。   Here, as a result of the inventor's verification of an appropriate lattice pitch, the following has been found. When the radius of curvature of the groove bottom surface is R, when the lattice pitch is smaller than 0.21 × R, it is difficult to attach the lattice sheet SS so that the lattice does not collapse. Further, when the lattice pitch is larger than 2.40 × R, it is difficult to detect the maximum value of the concentrated strain generated on the groove bottom surface. Therefore, it is desirable that the lattice pitch of the lattice sheet used in the present embodiment satisfies the formula (1).

0.21×R ≦ 格子ピッチ ≦ 2.40×R … (1)   0.21 × R ≦ lattice pitch ≦ 2.40 × R (1)

このような格子ピッチを有する格子シートを用いることにより、タイヤの溝底表面の歪みを高精度に測定することができる。なお、格子ピッチ>2.40×Rの場合、歪みの勾配が大きい箇所が増え、どれが本当の溝部表面歪みの集中部分なのかを特定するのが困難になるので、好ましくない。   By using a lattice sheet having such a lattice pitch, the distortion of the groove bottom surface of the tire can be measured with high accuracy. Note that when the lattice pitch is greater than 2.40 × R, the number of locations where the strain gradient is large increases, and it is difficult to specify which is the concentrated portion of the true groove surface strain, which is not preferable.

なお、格子シートSSは、矩形の孔が多数設けられている場合に限らず、他の形状例えば三角形の孔が多数設けられていても良い。また、孔の大きさは任意でよい(ただし、目視で格子ピッチKPを識別可能であることが前提である)。   Note that the lattice sheet SS is not limited to the case where a large number of rectangular holes are provided, but may be provided with a number of other shapes, for example, triangular holes. The size of the holes may be arbitrary (provided that the lattice pitch KP can be identified visually).

[溝底表面の曲率半径]
図6は、タイヤの溝底表面の曲率半径を説明するための図である。図6に示すように、タイヤ2の溝底表面に内接する円KRを想定した場合に、その円KRの半径rがタイヤ2の溝底表面の曲率半径である。
[Curve radius of groove bottom surface]
FIG. 6 is a diagram for explaining the radius of curvature of the groove bottom surface of the tire. As shown in FIG. 6, assuming a circle KR inscribed in the groove bottom surface of the tire 2, the radius r of the circle KR is the radius of curvature of the groove bottom surface of the tire 2.

図7および図8は、撮影対象であるタイヤ2に対する、撮影装置3のカメラの設置位置関係を説明するための図である。   7 and 8 are diagrams for explaining the installation position relationship of the camera of the photographing device 3 with respect to the tire 2 that is a photographing target.

図7に示すように、カメラ31は、撮影対象であるタイヤ2を撮影可能な位置に設置されている。より厳密には、カメラ31は、タイヤ2に設けられている溝部M1、M2、M3およびM4を撮影可能な位置に設置されている。カメラ31は、軸Jを中心として回動可能になっており、撮影方向Yを変更できるようになっている。本実施形態では、軸Jは、タイヤ2の赤道面を通るセンターラインCLの延長線上に設置されている。センターラインCLは、タイヤ2の中心点Oから点Pを通って軸Jへ向かっている。   As shown in FIG. 7, the camera 31 is installed at a position where the tire 2 that is a subject of photographing can be photographed. More precisely, the camera 31 is installed at a position where the grooves M1, M2, M3 and M4 provided in the tire 2 can be photographed. The camera 31 is rotatable about the axis J, and the photographing direction Y can be changed. In the present embodiment, the axis J is installed on an extension line of the center line CL that passes through the equator plane of the tire 2. The center line CL is directed from the center point O of the tire 2 through the point P toward the axis J.

図8に示すように、カメラ31は、溝部M1とタイヤの平坦面との境界点AおよびBと、溝部M2とタイヤの平坦面との境界点CおよびDと、溝部M3とタイヤの平坦面との境界点EおよびFと、溝部M4とタイヤの平坦面との境界点GおよびHと、をすべて撮影できる必要がある。   As shown in FIG. 8, the camera 31 includes boundary points A and B between the groove portion M1 and the flat surface of the tire, boundary points C and D between the groove portion M2 and the flat surface of the tire, and a groove portion M3 and the flat surface of the tire. It is necessary to be able to photograph all the boundary points E and F between the groove part M4 and the boundary points G and H between the groove part M4 and the flat surface of the tire.

ここで、センターラインCLと撮影方向Yとのなす角度をカメラ31の撮影角度と定義する。すると、カメラ31の撮影角度φは、次の式(2)によって規定できる。   Here, the angle formed by the center line CL and the shooting direction Y is defined as the shooting angle of the camera 31. Then, the shooting angle φ of the camera 31 can be defined by the following equation (2).

−θmax ≦ 撮影角度φ(deg) ≦ θmax … (2)   −θmax ≦ shooting angle φ (deg) ≦ θmax (2)

なお、図8に示す例において、角度θN(Nは自然数)は、
θ1=(→)ABと(→)POとのなす角度(絶対値)、
θ2=(→)BAと(→)POとのなす角度(絶対値)、
θ3=(→)CDと(→)POとのなす角度(絶対値)、
θ4=(→)DCと(→)POとのなす角度(絶対値)、
θ5=(→)EFと(→)POとのなす角度(絶対値)、
θ6=(→)FEと(→)POとのなす角度(絶対値)、
θ7=(→)GHと(→)POとのなす角度(絶対値)、
θ8=(→)HGと(→)POとのなす角度(絶対値)、
である。つまり、角度θ1〜θ8は、タイヤに設けられている各溝部M1〜M4のタイヤの平坦部との境界点A〜Hを結ぶ方向に向かうベクトルとセンターラインCL方向のベクトルとがそれぞれなす角度であり、角度θmaxは、角度θ1〜θ8のうちの最大絶対値である。なお、(→)POは、センターラインCL方向のベクトルであり、「(→)」は直後の符号がベクトルであることを示す。なお、タイヤを裏返して(すなわち図8において、点Aと点H、点Bと点G、点Cと点F、点Dと点Eがそれぞれ入れ替わることに相当)撮影することも考慮して、式(2)を規定した。
In the example shown in FIG. 8, the angle θN (N is a natural number) is
θ1 = An angle (absolute value) formed by (→) AB and (→) PO,
θ2 = An angle (absolute value) formed by (→) BA and (→) PO,
θ3 = (→) An angle (absolute value) formed by CD and (→) PO,
θ4 = An angle (absolute value) formed by (→) DC and (→) PO,
θ5 = An angle (absolute value) formed by (→) EF and (→) PO,
θ6 = An angle (absolute value) formed by (→) FE and (→) PO,
θ7 = An angle (absolute value) formed by (→) GH and (→) PO,
θ8 = An angle (absolute value) formed by (→) HG and (→) PO,
It is. In other words, the angles θ1 to θ8 are angles formed by the vectors heading in the direction connecting the boundary points A to H with the flat portions of the tires of the grooves M1 to M4 provided in the tire and the vectors in the centerline CL direction, respectively. Yes, the angle θmax is the maximum absolute value of the angles θ1 to θ8. Note that (→) PO is a vector in the direction of the center line CL, and “(→)” indicates that the immediately following code is a vector. In consideration of taking a picture with the tire turned over (that is, in FIG. 8, points A and H, points B and G, points C and F, and points D and E are interchanged), Formula (2) was defined.

[カメラ間距離およびタイヤ・カメラ間距離]
図9および図10は第1のカメラであるカメラ31aと第2のカメラであるカメラ31bとの間の距離であるカメラ間距離を説明するための図である。図11は、溝底曲面の位置を説明するための図である。
[Camera distance and tire-camera distance]
9 and 10 are diagrams for explaining the inter-camera distance that is the distance between the camera 31a as the first camera and the camera 31b as the second camera. FIG. 11 is a diagram for explaining the position of the groove bottom curved surface.

ここで、カメラ固定棒33の中心線33Cに沿った、カメラ31aとカメラ31bとの間の距離をカメラ間距離(カメラ間距離L31)と定義する。また、カメラ固定棒33の中心線33Cにおいて、カメラ31aの固定されている位置とカメラ31bの固定されている位置との中点すなわちカメラ31aとカメラ31bとの中点33Mとタイヤ2に貼付されている格子シートSSの表面との距離をタイヤ・カメラ間距離(タイヤ・カメラ間距離L33)と定義する。   Here, the distance between the camera 31a and the camera 31b along the center line 33C of the camera fixing rod 33 is defined as an inter-camera distance (inter-camera distance L31). Further, at the center line 33C of the camera fixing rod 33, it is affixed to the midpoint between the position where the camera 31a is fixed and the position where the camera 31b is fixed, that is, the midpoint 33M between the camera 31a and the camera 31b and the tire 2. The distance from the surface of the grid sheet SS is defined as a tire-camera distance (tire-camera distance L33).

カメラ間距離L31について、発明者が検討したところ、カメラ間距離L31<150mmの場合、測定精度が低下した。また、カメラ間距離L31>400mmの場合、タイヤ・カメラ間距離L33次第で、撮影画像の格子シートSSの格子が大きく曲がり、解析が困難になることがあった。   When the inventor examined the inter-camera distance L31, when the inter-camera distance L31 <150 mm, the measurement accuracy decreased. When the distance between the cameras L31> 400 mm, depending on the tire-camera distance L33, the lattice of the lattice sheet SS of the photographed image may be greatly bent, making analysis difficult.

タイヤ・カメラ間距離L33について、発明者が検討したところ、カメラ31aおよび31bのレンズの焦点距離f=16mmとすると、タイヤ・カメラ間距離L33<168mmの場合、格子シートSS上の1ラインの輝度分布が矩形波になり、測定精度が低下した。また、タイヤ・カメラ間距離L33>295mmの場合、格子1周期あたりの画素数が減少し、測定精度が低下した。なお、168mm/16mm=10.5であり、295mm/16mm=約18.5である。   The inventor examined the tire-camera distance L33. Assuming that the focal length f of the lenses of the cameras 31a and 31b is 16 mm, the luminance of one line on the lattice sheet SS is obtained when the tire-camera distance L33 <168 mm. The distribution became a square wave, and the measurement accuracy decreased. In addition, when the distance between the tire and the camera L33> 295 mm, the number of pixels per one grating period decreased, and the measurement accuracy decreased. It should be noted that 168 mm / 16 mm = 10.5, and 295 mm / 16 mm = 18.5.

ここで、カメラアングルに相当する、カメラ間距離/タイヤ・カメラ間距離の値について、発明者が検討したところ、表1に示す結果が得られた。   Here, the inventors examined the values of the camera-to-camera distance / tire-camera distance corresponding to the camera angle, and the results shown in Table 1 were obtained.

タイヤ・カメラ間距離L33を295mmに固定し、カメラ間距離L31を100、150、200、300、400mmと変化させた場合、カメラ間距離/タイヤ・カメラ間距離の値は、0.34、0.51、0.68、1.01、1.35となった。また、図11に示す、歪み出力範囲Wのうち溝底曲面部WRの平均歪み(溝部の幅方向)は、−1.2、−1.4、−1.6、−1.6、−1.5となった。なお、歪みの基準はインフレート圧0kPa、歪みの対比インフレート圧250kPaである。   When the tire-camera distance L33 is fixed to 295 mm and the camera-to-camera distance L31 is changed to 100, 150, 200, 300, 400 mm, the value of the camera-to-camera distance / the tire-camera distance is 0.34, 0. .51, 0.68, 1.01, and 1.35. Further, in the strain output range W shown in FIG. 11, the average strain (groove width direction) of the groove bottom curved surface portion WR is −1.2, −1.4, −1.6, −1.6, − 1.5. In addition, the reference | standard of distortion is the inflation pressure 0 kPa and the contrast inflation pressure 250 kPa.

すると、カメラ間距離L31が100mmである場合に溝底曲面部WRの平均歪み(溝部の幅方向)は−1.2であり、他の値に比して大きなずれがある。このため、カメラ間距離が150mm〜400mmの範囲であれば、平均歪みのずれは0.2%以内になり、測定精度はほぼ不変といえる。つまり、カメラ間距離/タイヤ・カメラ間距離の値が0.51より小さい場合、図10に示す、カメラ31の視線方向(撮影方向)とカメラ固定棒33の中心線33Cとのなす角度φ3が大きすぎであり、測定精度が低下する。また、カメラ間距離/タイヤ・カメラ間距離の値が1.35より大きい場合、撮影画像の格子シートSSの格子が大きく曲がり、測定精度が低下する。   Then, when the inter-camera distance L31 is 100 mm, the average distortion (width direction of the groove portion) of the groove bottom curved surface portion WR is −1.2, and there is a large deviation compared to other values. For this reason, if the distance between the cameras is in the range of 150 mm to 400 mm, the deviation of the average distortion is within 0.2%, and the measurement accuracy can be said to be almost unchanged. That is, when the value of the distance between the cameras / the distance between the tire and the camera is smaller than 0.51, the angle φ3 formed between the viewing direction (shooting direction) of the camera 31 and the center line 33C of the camera fixing rod 33 shown in FIG. It is too large and the measurement accuracy decreases. Further, when the value of the distance between the cameras / the distance between the tire and the camera is larger than 1.35, the lattice of the lattice sheet SS of the photographed image is greatly bent, and the measurement accuracy is lowered.

以上の検討の結果、カメラ間距離L31およびタイヤ・カメラ間距離L33は、式(3)、式(4)および式(5)のすべてを満たすように設定することが望ましいことがわかった。   As a result of the above examination, it has been found that the camera-to-camera distance L31 and the tire-camera distance L33 are desirably set to satisfy all of the expressions (3), (4), and (5).

150mm ≦ カメラ間距離 ≦ 400mm … (3)
10.5×fmm ≦ タイヤ・カメラ間距離 ≦ 18.5×fmm … (4)
0.51 ≦ カメラ間距離/タイヤ・カメラ間距離 ≦ 1.35 … (5)
150 mm ≦ distance between cameras ≦ 400 mm (3)
10.5 × fmm ≦ Tire-camera distance ≦ 18.5 × fmm (4)
0.51 ≦ Camera distance / Tire-camera distance ≦ 1.35 (5)

以上のようにカメラ間距離およびタイヤ・カメラ間距離を設定することにより、良好な解析結果が得られた。   By setting the distance between the camera and the distance between the tire and the camera as described above, a good analysis result was obtained.

ここで、発明者は、カメラ視線(カメラの撮影方向)が変わらなければ、カメラ間距離、タイヤ・カメラ間距離によらずに測定精度は一定である、という仮説を立てた。そして、発明者は、仮説の検証のために、カメラアングル(カメラ間距離/タイヤ・カメラ間距離)を1.19に固定して溝底表面の歪みを測定した。その結果を表2に示す。   Here, the inventor has hypothesized that if the camera line of sight (camera shooting direction) does not change, the measurement accuracy is constant regardless of the distance between the cameras and the distance between the tire and the camera. Then, the inventor measured the distortion of the groove bottom surface with the camera angle (camera distance / tire-camera distance) fixed at 1.19 for verification of the hypothesis. The results are shown in Table 2.

表2を参照すると、カメラ間距離が351mmの場合を歪みの基準とすると、それ以外のカメラ間距離250、240、230、220、210、200mmの場合にタイヤ幅方向の歪み測定誤差は0.24%から0.26%までの値となり、測定精度は不変であることがわかった。そして、式(3)、式(4)および式(5)のすべてを満たす範囲であれば、カメラ間距離とタイヤ・カメラ間距離とを変更しても、良好な解析結果が得られることが分かった。   Referring to Table 2, assuming that the distance between the cameras is 351 mm, the distortion measurement error in the tire width direction is 0. When the distance between the cameras is 250, 240, 230, 220, 210, and 200 mm. The value was 24% to 0.26%, and it was found that the measurement accuracy was unchanged. And if it is the range which satisfy | fills all of Formula (3), Formula (4), and Formula (5), even if it changes the distance between cameras and the distance between tires and cameras, a favorable analysis result may be obtained. I understood.

[カメラの選定]
発明者が検討したところ、カメラ・タイヤ間距離187mmにおいて、焦点距離f=35mmのカメラ31を用いた場合、格子シートSSの両端にボケが生じて、歪みを解析することが困難であった。そこで、F値(絞り値)を上げたレンズを用いたところ、今度は光量不足となり、露光時間を長くして撮影しないといけない。このため、特にカメラ31のキャリブレーションの時に、撮影所要時間を多く要するという問題が生じた。
[Camera selection]
When the inventor examined, when the camera 31 with a focal distance f = 35 mm was used at a camera-tire distance of 187 mm, blurring occurred at both ends of the lattice sheet SS, and it was difficult to analyze the distortion. Therefore, when a lens with an increased F value (aperture value) is used, this time, the amount of light is insufficient, and it is necessary to shoot with a longer exposure time. For this reason, there is a problem that it takes a long time to shoot especially when the camera 31 is calibrated.

発明者は、これらの問題を解決するため、溝底および溝壁の両方にピントが合うようにするため、焦点距離fの小さい16mmレンズを用いたところ、良好な解析結果が得られた。   In order to solve these problems, the inventor used a 16 mm lens having a small focal length f in order to focus on both the groove bottom and the groove wall, and good analysis results were obtained.

[非接触形状手法の例]
本実施形態では、非接触形状測定手法として、例えば、サンプリングモアレ法を用いる。サンプリングモアレ法は、2次元格子を貼り付けた計測物体の撮影画像を所定画素おき(X画素おき)にサンプリングし、形状を測定する手法である。他の非接触形状測定手法として、例えば、デジタル画像相関法やフーリエ変換法などを用いてもよい。本実施形態では、サンプリングモアレ法のうち、間引き選択型サンプリングモアレ法を用いる場合について説明する。間引き選択型サンプリングモアレ法は、サンプリングモアレ法において、撮影画像の画素ごとに、解析に最適な間引き数の位相分布を参照する方法である。
[Example of non-contact shape method]
In the present embodiment, for example, a sampling moire method is used as a non-contact shape measurement method. The sampling moire method is a method of measuring a shape by sampling a photographed image of a measurement object pasted with a two-dimensional grid every predetermined pixel (every X pixels). As another non-contact shape measurement method, for example, a digital image correlation method or a Fourier transform method may be used. In the present embodiment, a case of using a thinning selection type sampling moire method among sampling moire methods will be described. The thinning selection type sampling moire method is a method of referring to the phase distribution of the thinning number optimal for analysis for each pixel of the captured image in the sampling moire method.

[サンプリングモアレ法によるモアレ縞の生成および位相分布の算出]
サンプリングモアレ法では、例えば、撮影した画像について、一定方向(例えば、垂直方向)に平滑化し、平滑化した画像の間引き処理および線形補間処理を行ってモアレ縞画像を得て、位相分布を利用して2つのカメラ間の画面内の対応する点を探索する。
[Generation of moire fringes and calculation of phase distribution by sampling moire method]
In the sampling moire method, for example, a captured image is smoothed in a certain direction (for example, the vertical direction), and the smoothed image is thinned out and linearly interpolated to obtain a moire fringe image, and the phase distribution is used. To search for a corresponding point in the screen between the two cameras.

ここで、サンプリングモアレ法におけるモアレ縞の生成および位相分布の算出の例について、図12を参照しながらより詳細に説明する。図12は、サンプリングモアレ法におけるモアレ縞の生成について説明するための図である。図12は、日本実験力学会講演論文集,No10(2010)「サンプリングモアレ法を用いた三次元形状・ひずみ分布の動的計測手法の精度評価」より引用、改変したものである。図12に示す例は、「4」という間引き数を用いて、間引き一律型サンプリングモアレ法によってモアレ縞を生成する例である。   Here, an example of generation of moire fringes and calculation of phase distribution in the sampling moire method will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram for explaining generation of moire fringes in the sampling moire method. FIG. 12 is cited and modified from No. 10 (2010) “Evaluation of accuracy of dynamic measurement method of three-dimensional shape / strain distribution using sampling moire method”, Proceedings of the Japan Society of Experimental Force, No. 10 (2010). The example shown in FIG. 12 is an example in which moire fringes are generated by the thinning-out uniform sampling moire method using the thinning number “4”.

ステップS11では、解析部41が、溝底表面の撮影画像について、垂直方向(縦方向)に平滑化した画像を得る。以下は、垂直方向に平滑化した場合の処理について説明するが、水平方向(横方向)に平滑化した場合も同様の処理となる。   In step S11, the analysis unit 41 obtains an image obtained by smoothing the captured image of the groove bottom surface in the vertical direction (longitudinal direction). The following describes the processing when smoothing in the vertical direction, but the same processing is performed when smoothing in the horizontal direction (lateral direction).

ステップS12では、解析部41が、平滑化した画像から、1ラインを抽出し、輝度分布を示す画像90を得る。   In step S12, the analysis unit 41 extracts one line from the smoothed image, and obtains an image 90 indicating a luminance distribution.

ステップS13では、解析部41が、1枚の画像90について、4画素ごとに間引くことにより、画像91a〜91dという4個の画像が生成される。画像91a〜91dは、それぞれ、間引きを開始する画素が異なる。画素を間引くことによって生成される画像の数は、間引き数と一致する。例えば、間引き数が「4」の場合は4個の画像が、間引き数が「5」の場合は5個の画像が、それぞれ生成される。   In step S13, the analysis unit 41 thins out every four pixels for one image 90, thereby generating four images 91a to 91d. The images 91a to 91d have different pixels for starting thinning. The number of images generated by thinning out the pixels matches the thinning number. For example, when the decimation number is “4”, four images are generated, and when the decimation number is “5”, five images are generated.

ステップS14では、解析部41が、画像91a〜91dのそれぞれについて、間引かれた画素が設定されていない画素の輝度を、間引かれた画素が設定されている画素の輝度を用いた線形補間によって設定する処理が施される。これにより、モアレ縞92a〜92dが得られる。   In step S14, for each of the images 91a to 91d, the analysis unit 41 performs linear interpolation using the luminance of the pixels for which the thinned pixels are not set and the luminance of the pixels for which the thinned pixels are set. The processing set by is performed. Thereby, moire fringes 92a to 92d are obtained.

ステップS15では、解析部41が、モアレ縞92a〜92dの輝度を、以下の式(6)に当てはめることにより、間引き数に対応する位相分布における画素位置(k)に対応する位置の位相σが得られる。   In step S15, the analysis unit 41 applies the luminance of the moire fringes 92a to 92d to the following equation (6), so that the phase σ of the position corresponding to the pixel position (k) in the phase distribution corresponding to the thinning number is obtained. can get.

ここで、Xは、間引き数であり(Xは自然数)、I(k)はk枚目(kは自然数)のモアレ縞の輝度を示す。図12に示す例において、モアレ縞92a、92b、92c、92dはそれぞれ1番目、2番目、3番目、4番目のモアレ縞に相当する。   Here, X is a thinning-out number (X is a natural number), and I (k) indicates the luminance of the k-th moire fringe (k is a natural number). In the example shown in FIG. 12, moire fringes 92a, 92b, 92c, and 92d correspond to the first, second, third, and fourth moire fringes, respectively.

モアレ縞92a〜92dを参照しながら式(6)を用いてそれぞれの画素位置に対応する位相値を算出することにより、画像90を「4」という間引き数で間引いた場合の位相分布93を算出することができる。   By calculating the phase value corresponding to each pixel position using Equation (6) with reference to the moire fringes 92a to 92d, the phase distribution 93 when the image 90 is thinned by the thinning number “4” is calculated. can do.

モアレ縞の位相分布93に参照格子の位相分布94と演算することによって、位相が−πからπまでの周期性を有する格子シートの位相分布95を得ることができる。   By calculating the phase distribution 93 of the moire fringes with the phase distribution 94 of the reference grating, a phase distribution 95 of the grating sheet having a phase of −π to π can be obtained.

図13は、選択型サンプリングモアレ法を説明するためのフローチャートである。   FIG. 13 is a flowchart for explaining the selective sampling moire method.

ステップS201では、解析部41の画像平滑部411が、溝底表面の撮影画像について、垂直方向(縦方向)に平滑化した画像を得る。この処理は、先述した図12のステップS11と同様である。   In step S201, the image smoothing unit 411 of the analysis unit 41 obtains an image obtained by smoothing the captured image of the groove bottom surface in the vertical direction (vertical direction). This process is the same as step S11 in FIG.

ステップS202では、解析部41の輝度分布取得部412が、平滑化した画像から、1ラインを抽出し、輝度分布を示す画像を得る。この処理は、先述した図12のステップS12と同様である。   In step S202, the luminance distribution acquisition unit 412 of the analysis unit 41 extracts one line from the smoothed image, and obtains an image indicating the luminance distribution. This process is the same as step S12 of FIG.

ステップS203では、解析部41の間引き処理部413が、複数種類の画素数でそれぞれ間引き処理を行う。本例では、4画素間引きまたは5画素間引きを選択して行う。4画素で間引き処理を行うことによって得られる画像は、先述したステップS13の処理によって得られる画像91a〜91dと同様になる。   In step S203, the thinning processing unit 413 of the analysis unit 41 performs thinning processing with a plurality of types of pixels. In this example, 4 pixel thinning or 5 pixel thinning is selected and performed. Images obtained by performing the thinning process with four pixels are the same as the images 91a to 91d obtained by the process of step S13 described above.

ステップS204では、ステップS203において4画素および5画素でそれぞれ間引き処理を行った結果について、解析部41のモアレ縞作成部414が、モアレ縞をそれぞれ生成する。ステップS203において4画素で間引き処理を行った結果について生成したモアレ縞は、先述したステップS14の処理によって得られたモアレ縞92a〜92dと同様になる。   In step S204, the moiré fringe creation unit 414 of the analysis unit 41 generates moiré fringes for the results obtained by performing the thinning process on 4 pixels and 5 pixels respectively in step S203. The moire fringes generated for the result of performing the thinning process with four pixels in step S203 are the same as the moire fringes 92a to 92d obtained by the process of step S14 described above.

図14は、5画素で間引き処理を行った結果について生成したモアレ縞の例を示す図である。図14は、日本実験力学会講演論文集,No10(2010)「サンプリングモアレ法を用いた三次元形状・ひずみ分布の動的計測手法の精度評価」より引用、改変したものである。図14に示すように、間引かれた画素が設定されていない画素の輝度を、間引かれた画素が設定されている画素の輝度を用いた線形補間によって設定する処理を施すことにより、モアレ縞92e〜92iが得られる。   FIG. 14 is a diagram illustrating an example of moire fringes generated for the result of performing the thinning process with five pixels. FIG. 14 is cited and modified from No. 10 (2010), “Evaluation of accuracy of dynamic measurement method of three-dimensional shape / strain distribution using sampling moire method”, Proceedings of Japan Society for Experimental Force, No. 10 (2010). As shown in FIG. 14, a moiré pattern is obtained by performing a process of setting the luminance of a pixel for which the thinned pixel is not set by linear interpolation using the luminance of the pixel for which the thinned pixel is set. Stripes 92e to 92i are obtained.

ステップS205では、解析部41の位相分布算出部415が、4画素で間引き処理を行った結果について生成したモアレ縞92a〜92dの輝度、および、5画素で間引き処理を行った結果について生成したモアレ縞92e〜92iの輝度を、上記の式(6)に当てはめることにより、間引き数に対応する位相分布における画素位置(k)に対応する位置の位相σが得られる。   In step S205, the phase distribution calculation unit 415 of the analysis unit 41 generates the moire fringes 92a to 92d generated with respect to the result of the thinning process performed on four pixels and the moire generated on the result of the thinning process performed with five pixels. By applying the luminance of the stripes 92e to 92i to the above equation (6), the phase σ of the position corresponding to the pixel position (k) in the phase distribution corresponding to the thinning number is obtained.

モアレ縞92a〜92d、モアレ縞92e〜92iを参照しながら式(6)を用いてそれぞれの画素位置に対応する位相値を算出することにより、1ラインの画像を「4」、「5」という間引き数でそれぞれ間引いた場合の位相分布を算出することができる。つまり、モアレ縞92a〜92d、モアレ縞92e〜92iの位相分布に参照格子の位相分布と演算することによって、位相が−πからπまでの周期性を有する格子シートの位相分布をそれぞれ得ることができる。   By calculating the phase value corresponding to each pixel position using Equation (6) while referring to the moire fringes 92a to 92d and the moire fringes 92e to 92i, the image of one line is referred to as “4” and “5”. It is possible to calculate the phase distribution in the case of thinning out by the thinning number. That is, by calculating the phase distribution of the moire fringes 92a to 92d and the moire fringes 92e to 92i with the phase distribution of the reference grating, the phase distribution of the grating sheet having a periodicity of −π to π can be obtained. it can.

ステップS206では、解析部41の位相分布算出部415が、画素ごとに、形状解析に適した格子シートの位相分布を参照する。図15は、格子シートSSの画像の例を示す図である。図15において、例えば、格子シートSSを撮影した画像において、格子ピッチのある1ピッチP4が4画素に相当する場合は、4画素間引き処理を行った結果について生成した格子シートの位相分布を参照する。また、格子シートSSを撮影した画像において、格子ピッチの別の1ピッチP5が5画素に相当する場合は、5画素間引き処理を行った結果について生成した格子シートの位相分布を参照する。   In step S206, the phase distribution calculation unit 415 of the analysis unit 41 refers to the phase distribution of the lattice sheet suitable for shape analysis for each pixel. FIG. 15 is a diagram illustrating an example of an image of the lattice sheet SS. In FIG. 15, for example, in an image obtained by photographing the lattice sheet SS, when one pitch P4 having a lattice pitch corresponds to 4 pixels, the phase distribution of the lattice sheet generated for the result of performing the 4-pixel thinning process is referred to. . Further, in the image obtained by photographing the lattice sheet SS, when another pitch P5 of the lattice pitch corresponds to 5 pixels, the phase distribution of the lattice sheet generated with respect to the result of the 5-pixel thinning process is referred to.

ステップS207では、ステップS206において画素ごとに格子シートの位相分布を参照した結果に基づいて、解析部41の位相分布算出部415が、形状算出用の格子シートの位相分布を決定する。これにより、格子シートSSを撮影した画像において、格子ピッチの1ピッチがどのような画素数に相当しても、精度のよい形状解析結果を得ることができる。つまり、例えば、4画素に固定した間引きを行うと、1ピッチが5画素に相当する領域について解析精度の低下が生じることがある。これに対し、間引きする画素数を固定せずに先述したように4画素または5画素の間引きを行うことにより、1ピッチが5画素または4画素に相当する領域それぞれについて、解析精度の低下を回避することができる。このように、解析部41による解析に最適な間引き数の位相分布を選択する。   In step S207, based on the result of referring to the phase distribution of the lattice sheet for each pixel in step S206, the phase distribution calculation unit 415 of the analysis unit 41 determines the phase distribution of the lattice sheet for shape calculation. Thereby, in an image obtained by photographing the lattice sheet SS, an accurate shape analysis result can be obtained regardless of the number of pixels corresponding to one lattice pitch. In other words, for example, if thinning is performed with a fixed number of pixels, analysis accuracy may be lowered in a region where one pitch corresponds to five pixels. On the other hand, by reducing the number of pixels to be thinned out and fixing 4 pixels or 5 pixels as described above, it is possible to avoid a decrease in analysis accuracy for each area where one pitch corresponds to 5 pixels or 4 pixels. can do. In this way, the phase distribution of the thinning number that is optimal for analysis by the analysis unit 41 is selected.

形状算出用の位相分布は、例えば以下のように決定する。すなわち、例えば、撮影画像を平滑化した画像から1ラインを抽出した、輝度分布を示す画像90について、最も暗い画素同士の間隔に相当する画素数を求め、その画素数を間引き画素数とする。そして、その画素数で間引き処理を行った結果に対応する位相分布を、形状算出用の位相分布とする。   The phase distribution for shape calculation is determined as follows, for example. That is, for example, for an image 90 showing a luminance distribution obtained by extracting one line from a smoothed image, the number of pixels corresponding to the interval between the darkest pixels is obtained, and the number of pixels is set as the number of thinned pixels. Then, a phase distribution corresponding to the result of performing the thinning process with the number of pixels is set as a phase distribution for shape calculation.

以上のように位相分布を求める処理が、位相解析処理である。位相解析処理により、タイヤの溝底表面の歪みを高精度に測定することができる。   The process for obtaining the phase distribution as described above is the phase analysis process. By the phase analysis process, the distortion of the groove bottom surface of the tire can be measured with high accuracy.

[タイヤ形状解析方法]
図16は、本実施形態のタイヤ形状解析装置4によって実現されるタイヤ形状解析方法の例を示すフローチャートである。
[Tire shape analysis method]
FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a tire shape analysis method realized by the tire shape analysis device 4 of the present embodiment.

図16において、ステップS101では、タイヤ2の溝底表面を含む部分に格子パターンを貼付する。ステップS102では、撮影部である撮影装置3が、タイヤの表面から凹んでいる部分である溝部を少なくとも含む領域に設けられた格子シートを撮影する。ステップS103では、解析部41が、撮影装置3によって撮影された画像を解析する。ステップS104では、解析部41による解析結果に基づいて、歪み算出部42が、溝部の表面の歪みを算出する。   In FIG. 16, in step S <b> 101, a lattice pattern is attached to a portion including the groove bottom surface of the tire 2. In step S <b> 102, the imaging device 3 that is an imaging unit captures an image of a lattice sheet that is provided in an area that includes at least a groove that is a recessed portion from the surface of the tire. In step S <b> 103, the analysis unit 41 analyzes the image photographed by the photographing device 3. In step S104, based on the analysis result by the analysis unit 41, the strain calculation unit 42 calculates the distortion of the surface of the groove.

以上のタイヤ形状解析方法により、タイヤの溝底表面の歪みを高精度に測定することができる。   By the above tire shape analysis method, the distortion of the groove bottom surface of the tire can be measured with high accuracy.

1 タイヤ形状解析システム
2 タイヤ
3 撮影装置
4 タイヤ形状解析装置
31a、31b カメラ
32a、32b 照明用ランプ
33 カメラ固定棒
41 解析部
42 歪み算出部
411 画像平滑部
412 輝度分布取得部
413 間引き処理部
414 モアレ縞作成部
415 位相分布算出部
416 三次元形状算出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tire shape analysis system 2 Tire 3 Image pick-up device 4 Tire shape analysis device 31a, 31b Camera 32a, 32b Illumination lamp 33 Camera fixing rod 41 Analysis part 42 Distortion calculation part 411 Image smoothing part 412 Luminance distribution acquisition part 413 Thinning process part 414 Moire fringe creation unit 415 Phase distribution calculation unit 416 Three-dimensional shape calculation unit

Claims (7)

タイヤの表面から凹んでいる部分である溝部を少なくとも含む領域に設けられた格子シートを撮影する撮影部と、
非接触形状測定手法により、前記撮影部によって撮影された画像を解析する解析部と、
前記解析部による解析結果に基づいて、前記溝部の表面の歪みを算出する算出部とを備え、
前記撮影部は第1及び第2のカメラを含み、
前記第1のカメラと前記第2のカメラとの距離であるカメラ間距離が、
150mm ≦ カメラ間距離 ≦ 400mm
で定義され、かつ、
前記第1のカメラ及び前記第2のカメラのレンズの焦点距離をfとした場合に、前記第1のカメラの位置と前記第2のカメラの位置との中点と前記タイヤに貼付された前記格子シートとの距離であるタイヤ・カメラ間距離が、
10.5×f mm ≦ タイヤ・カメラ間距離 ≦ 18.5×f mm
かつ
0.51 ≦ カメラ間距離/タイヤ・カメラ間距離 ≦ 1.35
で定義される
タイヤ形状解析装置。
An imaging unit that images a lattice sheet provided in an area including at least a groove that is a recessed part from the surface of the tire;
With a non-contact shape measurement technique, an analysis unit that analyzes an image photographed by the photographing unit;
Based on the analysis result by the analysis unit, Bei example and a calculation unit that calculates a distortion of the groove surface,
The photographing unit includes first and second cameras,
The inter-camera distance, which is the distance between the first camera and the second camera,
150mm ≦ distance between cameras ≦ 400mm
And
When the focal length of the lenses of the first camera and the second camera is f, the midpoint between the position of the first camera and the position of the second camera and the tire attached to the tire The distance between the tire and the camera, which is the distance to the lattice sheet,
10.5 × f mm ≦ distance between tire and camera ≦ 18.5 × f mm
And
0.51 ≦ Camera distance / Tire-camera distance ≦ 1.35
A tire shape analysis device defined by .
前記非接触形状測定手法は、サンプリングモアレ法であり、
前記解析部は、前記撮影部によって撮影された画像を、前記サンプリングモアレ法によって解析する
請求項1に記載のタイヤ形状解析装置。
The non-contact shape measuring method is a sampling moire method,
The tire shape analysis device according to claim 1, wherein the analysis unit analyzes an image photographed by the photographing unit by the sampling moire method.
前記サンプリングモアレ法は、撮影画像の画素ごとに、前記解析部による解析に最適な間引き数の位相分布を参照する選択型サンプリングモアレ法である
請求項2に記載のタイヤ形状解析装置。
The tire shape analysis apparatus according to claim 2, wherein the sampling moire method is a selective sampling moire method that refers to a phase distribution of thinning numbers optimal for analysis by the analysis unit for each pixel of a captured image.
前記格子シートは、前記溝部を少なくとも含む領域に貼付されており、
前記撮影部は、前記溝部に貼付された格子シートを撮影し、
前記解析部は、前記撮影部によって撮影された格子シートの画像を解析し、
前記算出部は、前記解析部による解析結果に基づいて、前記溝部の表面の歪みを算出する
請求項1から請求項3のいずれか1つに記載のタイヤ形状解析装置。
The lattice sheet is affixed to an area including at least the groove,
The photographing unit photographs a lattice sheet attached to the groove,
The analysis unit analyzes an image of a lattice sheet photographed by the photographing unit,
The tire shape analysis device according to any one of claims 1 to 3, wherein the calculation unit calculates a distortion of a surface of the groove based on an analysis result by the analysis unit.
前記格子シートの格子ピッチは、タイヤの溝底の曲率半径Rに対し、
0.21×R ≦ 格子ピッチ ≦ 2.40×R
である
請求項1から請求項4のいずれか1つに記載のタイヤ形状解析装置。
The lattice pitch of the lattice sheet is relative to the curvature radius R of the groove bottom of the tire.
0.21 × R ≦ lattice pitch ≦ 2.40 × R
The tire shape analyzing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the tire shape analyzing apparatus is a tire shape analyzing apparatus.
前記撮影部は、
撮影方向と前記タイヤのセンターラインとのなす角度である撮影角度が、下記の式で定義される請求項1から請求項5のいずれか1つに記載のタイヤ形状解析装置。
−θmax ≦ 撮影角度 ≦ θmax
ただし、θmaxは、タイヤに設けられている各溝部のタイヤの平坦部との境界点を結ぶ方向に向かうベクトルとセンターライン方向のベクトルとがそれぞれなす角度のうちの最大絶対値である。
The photographing unit
The tire shape analysis device according to any one of claims 1 to 5, wherein a shooting angle that is an angle formed by a shooting direction and a center line of the tire is defined by the following equation.
-Θmax ≤ shooting angle ≤ θmax
However, θmax is the maximum absolute value of the angles formed by the vector in the direction connecting the boundary points of the groove portions provided in the tire and the flat portion of the tire and the vector in the centerline direction.
撮影部が、タイヤの表面から凹んでいる部分である溝部を少なくとも含む領域に設けられた格子シートを撮影するステップと、
解析部が、非接触形状測定手法により、前記撮影部によって撮影された画像を解析するステップと、
前記解析部による解析結果に基づいて、算出部が、前記溝部の表面の歪みを算出するステップとを含み、
前記撮影部は第1及び第2のカメラを含み、
前記第1のカメラと前記第2のカメラとの距離であるカメラ間距離が、
150mm ≦ カメラ間距離 ≦ 400mm
で定義され、かつ、
前記第1のカメラ及び前記第2のカメラのレンズの焦点距離をfとした場合に、前記第1のカメラの位置と前記第2のカメラの位置との中点と前記タイヤに貼付された前記格子シートとの距離であるタイヤ・カメラ間距離が、
10.5×f mm ≦ タイヤ・カメラ間距離 ≦ 18.5×f mm
かつ
0.51 ≦ カメラ間距離/タイヤ・カメラ間距離 ≦ 1.35
で定義される
タイヤ形状解析方法。
A step of photographing a lattice sheet provided in an area including at least a groove portion that is a portion recessed from the surface of the tire by the photographing unit;
An analyzing unit analyzing an image photographed by the photographing unit by a non-contact shape measuring method;
Based on the analysis result by the analysis unit, calculation unit, see contains and calculating the distortion of the groove surface,
The photographing unit includes first and second cameras,
The inter-camera distance, which is the distance between the first camera and the second camera,
150mm ≦ distance between cameras ≦ 400mm
And
When the focal length of the lenses of the first camera and the second camera is f, the midpoint between the position of the first camera and the position of the second camera and the tire attached to the tire The distance between the tire and the camera, which is the distance to the lattice sheet,
10.5 × f mm ≦ distance between tire and camera ≦ 18.5 × f mm
And
0.51 ≦ Camera distance / Tire-camera distance ≦ 1.35
A tire shape analysis method defined by .
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