JP6606880B2 - タイヤ測定用パターン形成方法、タイヤ測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ測定用パターン形成方法、タイヤ測定方法に関する。

タイヤの表面に貼付した模様パターンを撮影し、模様パターンを含む画像を解析してタイヤの三次元形状を測定する方法がある。特許文献１には、タイヤの表面に格子模様のパターンを貼付し、異なる場所からそれぞれ撮影して得た画像を解析して格子面の各点の位置を求め、タイヤの形状を測定する技術が開示されている。

特開平１０−３８５３３号公報

特許文献１では、タイヤ表面に格子シートを直接貼り付けている。格子模様のパターンを有するシートを貼付する場合、格子模様が崩れたり、格子シートが破れたりすることがある。例えば、接地状態のタイヤの形状を測定する際、接地に伴って変形する部分の格子模様が崩れる場合がある。また、接地状態のタイヤを回転させると、格子シートが破れる場合がある。そのような場合、良好な解析結果が得られない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は高速回転時やコーナリング時等のシビアな条件において良好な測定結果を得ることのできるタイヤ測定用パターン形成方法、タイヤ測定方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様によるタイヤ測定用パターン形成方法は、タイヤをセットするステップと、前記タイヤの表面に、孔を複数形成し、前記タイヤの形状測定用の模様パターンを形成するステップと、前記形成された複数の孔に、前記孔の周囲の色と識別可能な色を有する色部材を注入するステップとを含み、前記タイヤの形状測定用の模様パターンは、前記色部材が注入された前記複数の孔である。このように形成されたタイヤ測定用パターンを用いることにより、シビアな条件において良好な測定結果を得ることができる。また、孔に色部材を注入することにより、孔とそれ以外の部分との視認性を高めることができる。

また、前記孔を複数形成するステップは、前記タイヤの表面にレーザ光を照射して、前記孔を形成することが好ましい。レーザ光を照射して孔を形成することにより、複数の孔の大きさを均一にすることができ、孔同士の間隔を均一にすることができる。

複数形成された孔の形は正方形であり、前記正方形の１辺は０．２５ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、隣接する孔同士の間隔は０．２５ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、前記孔の深さは０．０ｍｍより大きくかつ前記孔が形成された範囲内におけるゴム部材の最小ゲージ以下であることが好ましい。このように孔を形成することにより、タイヤ測定に用いて好適なタイヤ測定用パターンを形成することができる。

前記色部材には、下記式を満足する三原色ＲＧＢの物質を用いることが好ましい。
０．２９９×Ｒ ＋ ０．５８７×Ｇ ＋ ０．１１４×Ｂ ≧ Ｔ ＋ １０
ただし、上記式において、Ｒは、注入物質を構成する三原色ＲＧＢのうちの赤の輝度、Ｇは、注入物質を構成する三原色ＲＧＢのうちの緑の輝度、Ｂは、注入物質を構成する三原色ＲＧＢのうちの青の輝度、Ｔは、モノクロ画像におけるタイヤ表面の輝度、である。このような色部材を用いることにより、孔とそれ以外の部分との視認性を高めることができる。

本発明の一態様によるタイヤ測定方法は、上記のタイヤ測定用パターン形成方法によってタイヤ表面に形成された模様パターンを撮影するステップと、撮影した前記模様パターンを含む画像に基づいて前記タイヤを解析するステップとを含む。このタイヤ測定方法によれば、シビアな条件において良好な測定結果を得ることができる。

タイヤ測定用パターン形成方法、タイヤ測定方法は、態様の１つにおいて、シビアな条件において良好な測定結果を得ることができる。

図１は、本発明の第１の実施形態にかかるタイヤ測定用パターン形成方法を示すフローチャートである。 図２Ａは、複数の孔による模様パターンを形成したタイヤを示す図である。 図２Ｂは、図２Ａの一部の領域を拡大して示す図である。 図３は、複数形成された孔の大きさ及び孔同士の間隔を説明する図である。 図４Ａは、孔を形成するためのレーザ光の照射位置の走査例を示す図である。 図４Ｂは、孔を形成するためのレーザ光の照射位置の走査例を示す図である。 図４Ｃは、孔を形成するためのレーザ光の照射位置の走査例を示す図である。 図４Ｄは、孔を形成するためのレーザ光の照射位置の走査例を示す図である。 図４Ｅは、孔を形成するためのレーザ光の照射位置の走査例を示す図である。 図４Ｆは、孔を形成するためのレーザ光の照射位置の走査例を示す図である。 図５は、孔を形成する方法の例を示すフローチャートである。 図６は、複数の孔の例を示す図である。 図７は、本発明の第２の実施形態にかかるタイヤ測定用パターン形成方法を示すフローチャートである。 図８は、複数の孔５に色部材を注入した状態の例を示す図である。 図９は、孔の形成及び色部材の注入の方法を示すフローチャートである。 図１０は、タイヤ測定方法の例を示すフローチャートである。 図１１は、タイヤ測定用パターン形成方法によって形成された模様パターンを用いてタイヤの三次元形状を測定するタイヤ測定方法を採用したタイヤ解析システムの例を示す図である。 図１２は、図１１に示したタイヤ解析システムのタイヤ測定装置の機能を示すブロック図である。 図１３は、他のタイヤ測定方法を採用したタイヤ解析システムの構成図である。 図１４Ａは、格子パターンを着色した後、変形後の格子パターンを被記録媒体に転写し、その媒体を解析して歪を算出するタイヤ測定方法の例を示す図である。 図１４Ｂは、格子パターンを着色した後、変形後の格子パターンを被記録媒体に転写し、その媒体を解析して歪を算出するタイヤ測定方法の例を示す図である。 図１４Ｃは、格子パターンを着色した後、変形後の格子パターンを被記録媒体に転写し、その媒体を解析して歪を算出するタイヤ測定方法の例を示す図である。 図１４Ｄは、格子パターンを着色した後、変形後の格子パターンを被記録媒体に転写し、その媒体を解析して歪を算出するタイヤ測定方法の例を示す図である。 図１５は、タイヤの溝底表面歪みを測定するタイヤ測定方法を採用したタイヤ解析システムの例を示す図である。

以下、本発明について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、当業者に自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかるタイヤ測定用パターン形成方法を示すフローチャートである。図１に示すように、第１の実施形態にかかるタイヤ測定用パターン形成方法は、最初に、所定の位置にタイヤをセットする（ステップＳ１）。次に、タイヤの表面に、孔を複数形成する（ステップＳ２）。このように形成された複数の孔をタイヤの形状測定用の模様パターンとする。

（孔の形状）
図２Ａは、複数の孔による模様パターンを形成したタイヤを示す図である。図２Ｂは、図２Ａの一部の領域を拡大して示す図である。

図２Ａは、孔を形成するために、所定の位置にセットされたタイヤ１０を示す。タイヤ１０は、トレッド面にレーザ光を照射可能な位置に載置される。図２Ａに示すように、タイヤ１０のトレッド面には、マスキングテープＭＴ１及びＭＴ２が貼付されている。本実施形態では、マスキングテープＭＴ１及びＭＴ２の貼付位置を端部とする領域Ａに複数の孔を形成する。タイヤ１０の表面の領域Ａは、孔を形成した領域である。本実施形態では、領域Ａに形成された複数の孔をタイヤ１０の形状測定用の模様パターンとする。

図２Ｂは、図２Ａの一部の領域Ｂを拡大して示す。図２Ｂに示すように、領域Ｂには、孔５が複数形成されている。図２Ｂに示すように、複数形成された孔５の形は正方形である。複数形成された孔５は、格子模様のパターンを構成する。以下は、模様パターンが格子パターンである場合について説明する。

図３は、複数形成された孔の大きさ及び孔同士の間隔を説明する図である。図３に示すように、複数形成された孔５の形は正方形であり、正方形の１辺の長さｄ１は、例えば、０．２５ｍｍ以上１ｍｍ以下である。また、隣接する孔５同士、例えば孔５ａと孔５ｂとの間隔ｄ２は、例えば、０．２５ｍｍ以上１ｍｍ以下である。

各孔５の深さは、例えば、０．０ｍｍより大きく、かつ、孔５が形成された範囲内におけるゴム部材の最小ゲージ以下である。ここで、ゴム部材とは、トレッドゴム（アンダートレッド、ウイングチップを含む）、サイドゴム、インナーライナー、クッションゴムを指す。

なお、孔５は、孔５によって構成される模様パターンを用いた解析が必要な部分に設ければよい。形成する孔５の数が少ないと十分な解析を行うことができない。格子パターンの場合、孔５を、少なくとも、１個設ければ、それらの孔５によって構成される模様パターンを用いて解析を行うことができる。孔５が１個である場合、孔５を形成する領域において、完全な形の正方形の孔であり、かつ、孔５を形成する領域の水平方向及び垂直方向の長さが共に（ｄ１＋ｄ２）の２倍以上であれば、サンプリングモアレ法を用いてタイヤの形状を解析できる。完全な形の孔と不完全な形の孔（例えば正方形を２分割した長方形の孔など）とが混在する模様パターンを用いても、サンプリングモアレ法を用いてタイヤの形状を解析できる。また、孔５が１個である場合、孔５を形成する領域において、完全な形の正方形の孔であり、かつ、孔５を形成する領域の水平方向及び垂直方向の長さが共に（ｄ１＋ｄ２）以上であれば、フーリエ変換法を用いてタイヤの形状を解析できる。

（孔の形成）
孔５は、例えば、レーザ光を照射することによって形成することができる。形成する孔５の大きさよりも径の小さなレーザ光を照射する。レーザ光の照射位置を走査することによって正方形の孔を形成する。つまり、孔５が正方形の形状になるように、レーザ光の照射位置を移動させる。

図４Ａから図４Ｆは、孔５を形成するためのレーザ光の照射位置の走査例を示す図である。図４Ａに示すように、本例では、孔５を形成すべき部分の左下の位置にレーザ光５０を照射し、照射位置を矢印ＹＡの方向に移動させる。つまり、孔５を形成すべき部分の右下の位置に向かって、矢印ＹＡの方向に、レーザ光５０の照射位置を走査する。

矢印ＹＡの方向に走査し、図４Ｂに示すように、孔５を形成する部分の右下の位置までレーザ光５０の照射位置を移動させると、図４Ｂに実線で示す孔が形成される。次に、照射位置を矢印ＹＢの方向に少し移動させる。つまり、孔５を形成すべき部分の右上の位置に向かって、矢印ＹＢの方向に、レーザ光５０の照射位置を少し移動させる。矢印ＹＢの方向へ移動させる距離は、例えば、レーザ光５０の径以下の距離とする。

レーザ光５０の照射位置を矢印ＹＢの方向へ少し移動させたら、次に、図４Ｃに示すように、照射位置を矢印ＹＣの方向に移動させる。つまり、孔５を形成すべき部分の左端の辺の位置に向かって、矢印ＹＣの方向に、レーザ光５０の照射位置を走査する。

矢印ＹＣの方向に走査し、図４Ｄに示すように、孔５を形成する部分の左端の辺の位置までレーザ光５０の照射位置を移動させると、図４Ｄに実線で示す孔が形成される。次に、照射位置を矢印ＹＤの方向に少し移動させる。つまり、孔５を形成すべき部分の左上の位置に向かって、矢印ＹＤの方向に、レーザ光５０の照射位置を少し移動させる。矢印ＹＤの方向へ移動させる距離は、例えば、レーザ光５０の径以下の距離とする。

図４Ｅに示すように、レーザ光５０の照射位置を矢印ＹＤの方向へ少し移動させたら、次に、照射位置を矢印ＹＥの方向に移動させる。つまり、孔５を形成すべき部分の右端の辺の位置に向かって、矢印ＹＥの方向に、レーザ光５０の照射位置を走査する。

以下同様に、レーザ光５０の照射位置を左端の辺、右端の辺に向かって往復するように走査する。そして、図４Ｆに示すように、孔５を形成すべき部分の右上の位置までレーザ光５０の照射位置を移動させることによって、孔５の形成が完了する。

ところで、レーザ光の断面が円形である場合、図４Ａから図４Ｆに示すように正方形の形状に走査しても、孔５の右上、右下、左上、左下の各角部は直角にならず、曲線状になる。このため、孔５の平面形状は、厳密には正方形ではない。もっとも、孔５の角部に生じる曲線は、タイヤの材質及び加工の都合上生じるものであり、孔５は、実質的には正方形の孔とみなすことができる。

レーザ光の照射によって孔５を形成することにより、複数の孔５の大きさを均一にすることができ、孔５同士の間隔を均一にすることができる。なお、レーザ光の照射による孔５の形成は、例えば、キーエンス（登録商標）社製のＣＯ２レーザマーカ ３−Ａｘｉｓを用いて行う。また、キーエンス（登録商標）社製のＹＶＯ４レーザマーカ ３−Ａｘｉｓを用いて行ってもよい。

（孔の形成方法）
図５は、孔５を形成する方法の例を示すフローチャートである。図５において、最初に、孔５を形成すべきタイヤ１０を所定の位置にセットする（ステップＳ１０１）。このステップは、図１のステップＳ１に相当する。

次に、タイヤ１０の表面の、孔５を形成すべき位置にレーザ光を照射する（ステップＳ１０２）。必要な形状及び大きさの孔５が得られるように、レーザ光の照射位置を走査する（ステップＳ１０３）。

レーザ光の照射位置の走査が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。レーザ光の照射位置の走査が完了した場合（ステップＳ１０４においてＹｅｓ）、形成すべき次の孔があるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。形成すべき次の孔がない場合（ステップＳ１０５においてＮｏ）、処理は終了となる。

ステップＳ１０４において、走査が完了していない場合（ステップＳ１０４においてＮｏ）ステップＳ１０３に戻り、レーザ光の照射位置の走査を継続する。また、ステップＳ１０５において、形成すべき次の孔がある場合（ステップＳ１０５においてＹｅｓ）、ステップＳ１０２に戻り、次の孔の形成のための処理に移行する。この場合、次の孔を形成すべき位置にレーザ光を照射し（ステップＳ１０２）、孔の形成処理が継続して行われる。

なお、レーザ光を用いない方法で、孔５を形成してもよい。例えば、金型を用いて孔を形成してもよい。すなわち、孔５の形状及び大きさに対応する形状及び大きさの突起を内面に設けた金型を用意し、この金型を用いて孔を形成してもよい。この場合、加硫前のグリーンタイヤを金型にセットする。

（形成した孔の例）
図６は、上記のように形成された複数の孔の例を示す図である。図６に示すように、本例では、タイヤ１０の表面に、正方形の孔５が複数形成されている。正方形の孔５がタイヤ１０の表面に複数並んでいることにより、タイヤの形状測定用の模様パターンをタイヤ１０の表面に貼付した状態と同様の外観が得られる。

このように形成されたタイヤ測定用の模様パターンを撮影することにより、タイヤを解析することができる。例えば、タイヤのトレッド面にタイヤ測定用の模様パターンを形成することにより、タイヤの接地に伴うトレッド面の変形を解析することができる。トレッド面の溝底に模様パターンを形成することにより、溝底表面歪みを測定することができる。また、タイヤのサイドウォールにタイヤ測定用の模様パターンを形成した場合、サイドウォールの表面ひずみを解析することができる。

ここで、トレッド部に貼り付けた格子シートは、接地回転時に破れやすい。このため、タイヤ表面のブロックの動き等をシビアな条件で測定する場合に格子シートを用いることは困難であると考えられる。例えば、高速回転時における路面接地状態の測定、コーナリング時における路面接地状態の測定、である。

上記のタイヤ測定用パターン形成方法によって形成したタイヤ測定用パターンは、このようなシビアな条件でタイヤ表面のブロックの動き等を測定する場合においても、タイヤを回転させて路面に接地させた場合でも貼付した格子シートのように破れることはない。このため、良好な測定結果が得られる。

（第２の実施形態）
図６に示す複数の孔５の視認性を高めるために、複数の孔に色部材を注入してもよい。図７は、本発明の第２の実施形態にかかるタイヤ測定用パターン形成方法を示すフローチャートである。図７に示すように、第２の実施形態にかかるタイヤ測定用パターン形成方法は、最初に、所定の位置にタイヤをセットする（ステップＳ１）。次に、タイヤの表面に、孔を複数形成する（ステップＳ２）。以上のステップは、第１の実施形態と同様である。さらに、第２の実施形態では、上記のように形成された複数の孔に、孔の周囲の色と識別可能な色を有する色部材を注入する（ステップＳ３）。このように形成され、かつ、色部材が注入された複数の孔を、タイヤの形状測定用の模様パターンとする。

図８は、複数の孔５に色部材を注入した状態の例を示す図である。図８に示すように、本例では、タイヤ１０の表面に複数形成された正方形の孔５それぞれに、白色の色部材が注入されている。白色の色部材は、孔５の周囲の色である黒色と識別可能な色である。このため、白色の色部材を注入した場合は、色部材を注入しない場合に比べて、孔５の視認性が高い。このため、第２の実施形態によれば、より良好な測定結果が得られる。

（色部材）
複数の孔５に注入する色部材は、白色のものに限定されない。タイヤ１０の表面の色である黒色と輝度差がある色の色部材を用いればよい。例えば、グレーの色部材を用いてもよい。

注入する色部材の色は、孔５の周囲の色と識別できる色であればよい。例えば、孔５の周囲の色とは色相、明度及び彩度の少なくとも１つが異なり、孔５の周囲の色と識別できる色の注入物質を色部材として用いればよい。

例えば、色部材は、下記式を満足する三原色ＲＧＢの物質を用いる。
０．２９９×Ｒ ＋ ０．５８７×Ｇ ＋ ０．１１４×Ｂ ≧ Ｔ ＋ １０
ただし、上記式において、Ｒは注入物質を構成する三原色ＲＧＢのうちの赤の輝度、Ｇは注入物質を構成する三原色ＲＧＢのうちの緑の輝度、Ｂは注入物質を構成する三原色ＲＧＢのうちの青の輝度、Ｔはモノクロ画像におけるタイヤ表面の輝度、である。

なお、色部材は、孔に注入できれば液体に限定されず、粉状、粒状などの固体であってもよい。

（孔の形成及び色部材の注入の方法）
次に、形成した孔５に色部材を注入する方法について説明する。図９は、孔５の形成及び色部材の注入の方法を示すフローチャートである。

図９において、ステップＳ１０１からステップＳ１０５までは、図５を参照して説明した孔の形成方法と同様である。ステップＳ１０５において、形成すべき次の孔がない場合（ステップＳ１０５においてＮｏ）、タイヤ１０への孔の形成は完了である。

次に、タイヤ１０の、孔５を含む領域に、色部材を塗布する（ステップＳ１０６）。色部材の塗布は、例えば、スプレーによって塗料をタイヤ１０の表面に塗布することによって行う。

タイヤ１０の、孔５の内部以外の部分に塗布された色部材を除去する（ステップＳ１０７）。色部材の除去には、例えば、うすめ液を用いる。例えば、うすめ液を浸み込ませた布で、タイヤ１０の表面の孔以外の部分に塗布された色部材を拭き取ることによって行う。孔５の内部以外の部分に塗布された色部材を除去することにより、孔５の内部に色部材が注入された状態になる。

なお、塗料を塗布するためのスプレーには、例えば、株式会社アサヒペン（登録商標）のアスペン（登録商標）ラッカースプレーを用いる。

以上の方法により、セットしたタイヤ１０に、孔５を設けて非接触形状測定用の模様パターンを形成することができる。

（タイヤ測定方法）
上記の方法によって形成したタイヤの形状測定用の模様パターンを用いることによって、非接触により、タイヤの三次元形状を測定することができる。図１０は、タイヤ測定方法の例を示すフローチャートである。図１０に示すように、本例のタイヤ測定方法では、まず、上記のタイヤ測定用パターン形成方法によってタイヤ表面に形成された模様パターンを撮影する（ステップＳ２０１）。次に、撮影した模様パターンを含む画像に基づいてタイヤを解析する（ステップＳ２０２）。

（測定方法の例１）
以上のように形成した模様パターンを用いた、非接触による三次元形状の測定方法のより具体的な例について説明する。図１１は、タイヤ測定用パターン形成方法によって形成された模様パターンを用いてタイヤの三次元形状を測定するタイヤ測定方法を採用したタイヤ解析システムの例を示す図である。図１２は、図１１に示したタイヤ解析システムのタイヤ測定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１１は、タイヤ解析システムの全体構成を模式的に示し、図１２は、タイヤ測定装置の主たる機能を示している。

本実施形態にかかるタイヤ解析システム１は、所定条件を入力したときのタイヤ形状の変化又はタイヤの表面の歪みの変化を測定することにより、タイヤの挙動解析（タイヤの応答性評価）を行うシステムに適用される。タイヤ解析システム１は、タイヤ試験機２と、撮影装置３と、タイヤ形状解析装置４とを備える（図１１参照）。

タイヤ試験機２は、試験タイヤ１０に試験条件を付与する装置である。図１１の構成では、タイヤ試験機２は、支持装置２１と、駆動装置２２とを有する。支持装置２１は、試験タイヤ１０を回転可能に支持する装置であり、試験タイヤ１０を装着するリム２１１を有する。駆動装置２２は、試験タイヤ１０に駆動力を付与する装置であり、試験タイヤ１０を駆動するモータ２２２と、モータ２２２を駆動制御するモータ制御装置２２３とから構成される。なお、以下の説明では、試験タイヤ１０を単に「タイヤ１０」と呼ぶことがある。

このタイヤ試験機２では、支持装置２１が、試験タイヤ１０をリム２１１に装着して支持し、試験タイヤ１０を駆動装置２２の透明板２２１の一主面である上面２２１Ｕに押圧して試験タイヤ１０に荷重を付与する。また、支持装置２１が、リム２１１を変位させて試験タイヤ１０と透明板２２１との位置関係を調整することにより、試験タイヤ１０にスリップ角又はアングル角を付与する。また、駆動装置２２は、モータ制御装置２２３によりモータ２２２を駆動してリム２１１を所定角度回転させることができる。これにより、車両走行時におけるタイヤの転動状態が、透明板２２１の表面を路面として再現される。また、支持装置２１及び駆動装置２２が、荷重、回転速度、スリップ角、アングル角などを調整することにより、試験条件を変更できる。

透明板２２１は、光を透過する性質を有する光透過板である。透明板２２１は光を１００％透過しなくてもよく、透明板２２１を介してタイヤの表面を撮影することができる光透過率を有していればよい。透明板２２１は、例えば、アクリル樹脂製の平面板又はガラス製の平面板である。タイヤ１０と平面板との接触状態を撮影して画像解析するので、より現実に近いタイヤの接地状態を解析することができる。

撮影装置３は、一対のカメラ３１ａ及び３１ｂと、光源である照明用ランプ３２を有する。カメラ３１ａ及び３１ｂは、タイヤ１０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、透明板２２１を介してタイヤ１０を撮影する。カメラ３１ａ及び３１ｂは、透明板２２１の他主面である下面２２１Ｄから、透明板２２１を介して試験タイヤ１０を撮影する。また、一対のカメラ３１ａ及び３１ｂは、試験タイヤ１０を相互に異なる方向から撮影できる位置に配置される。これらのカメラ３１ａ及び３１ｂは、試験タイヤ１０を左右方向から同時に撮影して、タイヤ画像（試験タイヤ１０のデジタル画像データ）を生成する。カメラ３１ａの撮影方向である視線３１１ａと、カメラ３１ｂの撮影方向である視線３１１ｂとがなす角度θは、例えば２８．６度以上６８．２度以下である。複数のカメラの撮影方向同士がなす角度θをこの範囲に設定することにより、精度の高い三次元形状を得ることができる。照明用ランプ３２は、カメラ３１ａ及び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３２は、常時点灯タイプであってもよいし、フラッシュ点灯タイプであってもよい。

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から入力されるタイヤ１０の画像を処理してタイヤ１０の三次元形状を解析する処理を行う（図１２参照）。タイヤ１０の三次元形状を解析する処理は、タイヤ１０の画像に基づき、タイヤ１０の三次元形状を算出する処理を含む。撮影装置３によって撮影した画像は格子パターンＭ１を含んでおり、その画像に基づいてタイヤ形状解析装置４はタイヤを解析する。格子パターンＭ１は、第１の実施形態又は第２の実施形態によるタイヤ測定用パターン形成方法によって形成されたものである。

図１２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、解析部４１と、角度算出部４２とを有している。解析部４１は、撮影装置３によって撮影した画像について解析処理を行って三次元形状を得ることができる。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、アンラッピング処理部４１６と、三次元形状算出部４１７とを備えている。角度算出部４２は、透明板２２１の傾斜角度を算出する。

画像平滑部４１１は、撮影装置３によって撮影した画像を平滑化する。画像平滑部４１１は、縦方向及び横方向にそれぞれ平滑化処理する。

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一定画素数で間引き処理を行う。モアレ縞作成部４１４は、間引かれていない画素の輝度情報を用いて、間引かれている画素の輝度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第１の模様パターンの位相分布を算出する。アンラッピング処理部４１６は、アンラッピング処理した位相分布を作成する。三次元形状算出部４１７は、各カメラによる撮影画像の位相分布と各カメラの視線（撮影方向）とに基づいて、タイヤ１０の第１の模様パターンが形成された部分の三次元形状を算出する。三次元形状算出部４１７は、カメラの視線、つまりカメラ３１ａとカメラ３１ｂとタイヤ１０（透明板２２１）との相対位置に基づいてカメラ３１ａ、３１ｂのそれぞれで取得した撮影画像の位相分布を視線データとして利用することで三次元形状を得る。

解析部４１は、格子パターンＭ１を撮影した画像から、三次元形状の測定結果を得るために、解析処理を行う。本実施形態にかかる解析部４１では、撮影した画像に基づいて測定を行う非接触形状測定手法として、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、二次元格子を形成した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。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。

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及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。

フーリエ変換法を用いてタイヤのトレッドの接地形状を得てもよい。その場合、格子パターンＭ１の画像についてフーリエ変換を行う。

デジタル画像相関法を用いてタイヤのトレッドの接地形状を得てもよい。その場合、格子パターンＭ１をランダムパターンとする。ランダムパターンは、規則性を有しない模様からなるパターンである。

上記のように孔５による格子パターンＭ１をタイヤ１０に形成すれば、非接触でタイヤ１０の形状を解析することができる。

（測定方法の例２）
図１３は他のタイヤ測定方法を採用したタイヤ解析システムの構成図である。図１３に示すように、タイヤ解析システム１は、回転ドラム１２、モータ２２２、モータ制御装置２２３、照明用ランプ３２、一対のカメラ３１ａ及び３１ｂ、トリガセンサ２２４、所定の解析プログラムをインストールしたＰＣなどによるタイヤ形状解析装置４などを含んで構成されている。タイヤ１０のトレッド部２ａの外周面２０２には、複数の孔５による格子パターンＭ１、Ｍ２を形成する。

回転ドラム１２は測定対象となるタイヤ１０を回転させるためのものである。回転ドラム１２は、円筒状の外周面１２ａを有する筒状を呈し、その中心軸を中心に不図示の軸受け機構により回転可能に支持されており、モータ２２２の駆動力によって中心軸を中心にして回転される。

測定対象となるタイヤ１０は、その中心軸を回転ドラム１２の中心軸と平行させた状態で不図示の軸受け機構により回転可能に支持されており、タイヤ１０のトレッド部２ａが接地する外周面２０２が回転ドラム１２の外周面１２ａに当接された状態で回転ドラム１２が回転されることにより、タイヤ１０が回転ドラム１２の回転に追従して回転されるように構成されている。

モータ制御装置２２３は、モータ２２２の回転速度を調整するものである。照明用ランプ３２は、タイヤ１０のトレッド部２ａに対して撮影用の光を照射するものである。

カメラ３１ａ、３１ｂは、タイヤ形状解析装置４の制御により、タイヤ１０のトレッド部２ａの外周面２０２に設けられた格子パターンＭ１、Ｍ２を撮影すると共に、撮影した画像データをタイヤ形状解析装置４に供給するものである。

カメラ３１ａ、３１ｂは互いに異なる位置に設けられている。これらカメラ３１ａ、３１ｂとしては、ＣＣＤカメラなどのさまざまな撮像装置が採用可能である。

トリガセンサ２２４は、格子パターンＭ１、Ｍ２の回転位置がカメラ３１ａ、３１ｂによって撮影可能な箇所に到達したことをタイヤ形状解析装置４に知らせるためのものである。

トリガセンサ２２４は、予めタイヤ１０のリム部２ｂに形成されたマーク４０を検出することで生成したトリガ信号をカメラ３１ａ、３１ｂに供給することでトレッド部２ａの回転位置をカメラ３１ａ、３１ｂを介してタイヤ形状解析装置４に知らせる。

上記のように孔５による格子パターンＭ１、Ｍ２をタイヤ１０に形成すれば、非接触でタイヤ１０の形状を解析することができる。

（測定方法の例３）
図１４Ａから図１４Ｄは、格子パターンを着色した後、変形後の格子パターンを被記録媒体に転写し、その媒体を解析して歪を算出するタイヤ測定方法の例を示す図である。本例では、タイヤ１０のサイドウォール１０ｓｗにおける表面ひずみを測定する。まず、図１４Ａに示すように、複数の孔５による格子パターンＭ１をタイヤ１０のサイドウォール１０ｓｗに形成する。このとき、タイヤ１０内には空気が充填されていない状態（大気圧とタイヤ内圧とが略等しい状態）であり、この状態を初期状態とする。

表面ひずみの測定前に、朱肉やインク等の着色材により、タイヤ１０のサイドウォール１０ｓｗに形成された格子パターンＭ１を着色する。そして、図１４Ｂに示すように、格子パターンＭ１の着色を紙や透明なシート等の被記録媒体５_１へ転写して、サイドウォール１０ｓｗの変形前における格子パターン１ｉ_１（図１４Ｄ）を得る。

ここで、格子パターンＭ１は凸線又は凹線で形成されているので、例えば粘土のような塑性材料に凸線又は凹線で形成されている格子を転写してもよい。このようにすれば、格子を着色する必要がないので、それだけ表面ひずみ測定の手間を軽減することができる。

次に、図１４Ｃに示すように、タイヤ１０へ荷重Ｐを作用させてサイドウォール１０ｓｗ表面を変形させる。サイドウォール１０ｓｗの変形とともに、サイドウォール１０ｓｗに形成された格子パターンＭ１も変形するので、サイドウォール１０ｓｗ表面における変形は、格子パターンＭ１の変形として現れる。この変形した格子パターンＭ１を、被記録媒体５_２へ転写して、サイドウォール１０ｓｗの変形後における格子パターン１ｉ_２（図１４Ｄ）を得る。このようにして、サイドウォール１０ｓｗの変形前後における格子パターン１ｉ_１及び１ｉ_２を取得する（図１４Ｄ）。

サイドウォール１０ｓｗの変形前後における格子パターン１ｉ_１及び１ｉ_２を取得したら、格子を読み取って各格子点の座標を求める。次に、この座標のファイルを作成し、作成した座標ファイルに基づいて測定対象の表面ひずみを計算する。上記のように孔５による格子パターンを形成すれば、格子パターンを着色してサイドウォール１０ｓｗの表面ひずみを計算することができる。

（測定方法の例４）
図１５は、タイヤ１０の溝底表面歪みを測定するタイヤ測定方法を採用したタイヤ解析システムの例を示す図である。本例では、タイヤ１０の溝底に上記の孔５による格子パターンを形成する。格子パターンをレーザ光を照射して形成する場合、タイヤ１０の溝底に対するレーザ光の照射角度を適宜変更することによって、タイヤ１０の溝底に孔５を複数形成することができる。

図１５に示すように、タイヤ解析システム１は、撮影装置３と、タイヤ形状解析装置４とを備える。

タイヤ１０は、溝部ＭＺ１〜ＭＺ４を備えている。溝部ＭＺ１〜ＭＺ４は、タイヤ１０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ＭＺ１〜ＭＺ４を含む領域に、格子パターンが形成されている。本実施形態では、４本の溝部ＭＺ１、ＭＺ２、ＭＺ３、ＭＺ４に、それぞれ、格子パターンＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４が形成されている。

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１０を撮影する撮影部であり、例えば、ＣＣＤ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１０の表面から凹んでいる部分である、溝部ＭＺ１〜ＭＺ４に形成された格子パターンＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を含む領域を撮影する。

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１０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１０を左右方向から同時に撮影して、タイヤ画像（タイヤ１０のデジタル画像データ）を生成する。

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。

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であり、撮影装置３によって撮影されたタイヤ１０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。上記のように溝部ＭＺ１〜ＭＺ４に孔５による格子パターンを形成することにより、溝部ＭＺ１〜ＭＺ４を含む部分の形状を解析することができる。

１ タイヤ解析システム
２ タイヤ試験機
３ 撮影装置
４ タイヤ形状解析装置
５、５ａ、５ｂ 孔
１０ タイヤ
２１ 支持装置
２２ 駆動装置
３１ａ、３１ｂ カメラ
３２、３２ａ、３２ｂ 照明用ランプ
３３ カメラ固定棒
４１ 解析部
４２ 角度算出部
５０ レーザ光
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 アンラッピング処理部
４１７ 三次元形状算出部
Ｍ１ 格子パターン

Claims (5)

1. タイヤをセットするステップと、
   前記タイヤの表面に、孔を複数形成し、前記タイヤの形状測定用の模様パターンを形成するステップと、
   前記形成された複数の孔に、前記孔の周囲の色と識別可能な色を有する色部材を注入するステップと
   を含み、
   前記タイヤの形状測定用の模様パターンは、前記色部材が注入された前記複数の孔である
   タイヤ測定用パターン形成方法。
2. 前記孔を複数形成するステップは、前記タイヤの表面にレーザ光を照射して、前記孔を形成する請求項１に記載のタイヤ測定用パターン形成方法。
3. 複数形成された孔の形は正方形であり、前記正方形の１辺は０．２５ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、隣接する孔同士の間隔は０．２５ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、前記孔の深さは０．０ｍｍより大きくかつ前記孔が形成された範囲内におけるゴム部材の最小ゲージ以下である請求項１または請求項２に記載のタイヤ測定用パターン形成方法。
4. 前記色部材には、
   下記式を満足する三原色ＲＧＢの物質を用いる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ測定用パターン形成方法。
   ０．２９９×Ｒ ＋ ０．５８７×Ｇ ＋ ０．１１４×Ｂ ≧ Ｔ ＋ １０
   ただし、上記式において、
   Ｒは、注入物質を構成する三原色ＲＧＢのうちの赤の輝度、
   Ｇは、注入物質を構成する三原色ＲＧＢのうちの緑の輝度、
   Ｂは、注入物質を構成する三原色ＲＧＢのうちの青の輝度、
   Ｔは、モノクロ画像におけるタイヤ表面の輝度、
   である。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のタイヤ測定用パターン形成方法によってタイヤ表面に形成された模様パターンを撮影するステップと、撮影した前記模様パターンを含む画像に基づいて前記タイヤを解析するステップとを含むタイヤ測定方法。