JP6898673B2 - トレッド線スキャナ - Google Patents

Description

本発明は、車両の空気式タイヤのトレッド深さの測定に関する。

トレッド深さの既存の光学的スキャナには、路面上に設けられ、車両がスキャナを通過するときに車両のタイヤに隣接するものがある。これらのスキャナは、ほとんどの車両について正常に作動するが、複数のタイヤが互いに近接して配置され、それによりタイヤのうちの１つによって別のタイヤが見えなくなる車両については、常に正常に作動するわけではない。こうした車両の例は、３軸ＨＧＶ（ｈｅａｖｙ ｇｏｏｄｓ ｖｅｈｉｃｌｅ：重量物車両）トレーラーである。

本発明の第１の態様によれば、タイヤのトレッド深さを測定するための装置であって、使用に際し、装置上でタイヤが第１の方向に駆動されることが可能な装置が提供される。装置は、タイヤを照らすように構成された光源と、第１の方向に実質的に垂直な第２の方向に延在する障害物であって、光源から放射される光を部分的に遮断し、それによりタイヤが装置上に位置付けられたときにタイヤに影が落とされ、かつタイヤのトレッドに実質的に垂直な方向にタイヤに影が落とされるように構成された障害物とを備え、装置はさらに、タイヤの照らされた区域を見るように構成されたカメラを備える。

光源は線形で、障害物に平行であってもよい。たとえば、光源はＬＥＤライトのストリップとすることができる。障害物も実質的に線形であってもよい。

装置は、タイヤから反射した光をカメラに導くように構成された反射光学素子をさらに備えてもよい。反射光学素子は、障害物に平行な方向に放物形状を有する鏡を含んでもよい。反射光学素子は、反射光をカメラに向けて導くための１つまたは複数の平面鏡を備えてもよい。

障害物は、装置のハウジングの一部分によって形成され、または障害物は、光を遮断する材料のストリップによって提供されてもよく、前記材料のストリップは透明な材料に設けられる。

本発明の第２の態様によれば、タイヤのトレッド深さを測定する方法であって、タイヤをスキャナ上に第１の方向に駆動するステップと、スキャナにより提供される光源を用いてタイヤを照らすステップと、第１の方向に実質的に垂直な第２の方向に光源により放射される光を遮断し、それによりタイヤのトレッドに実質的に垂直な方向にタイヤに影が落とされるステップと、タイヤの照らされた区域をカメラで見るステップとを含む方法が提供される。

方法はさらに、線形の、第１の方向に垂直な光源を使用して、タイヤの線形区域を照らすステップを含んでもよい。光源はＬＥＤライトのストリップであってもよい。方法は、線形の障害物によって光を遮断するステップをさらに含んでもよい。タイヤの照らされた領域を、反射光学素子を使用してカメラに向けて照らすことができる。放物面鏡を使用して、タイヤのトレッド内をカメラが見られるようにしてもよい。反射光の光学経路を、平面鏡またはレンズを使用して１回または複数回折り曲げてもよい。

ここで本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付図面を参照しながら説明する。

タイヤ・トレッド・スキャナの垂直断面図である。 スキャナの放物面鏡およびカメラの上面図である。 スキャナの放物面鏡およびカメラの側面図である。 放物面鏡を近似する平面鏡のセットおよびカメラの上面図である。

本発明者らは、車両がスキャナ上を通過するとき、またはスキャナ上に配置されたときに、タイヤの下に設けられたスキャナを使用することによって、既存のタイヤ・トレッド・スキャナの問題のいくつかを解決できることを認識している。スキャナには光源が設けられ、その光源は、タイヤがスキャナ上に位置付けられたときにタイヤの一区域を照らす。障害物が設けられ、それにより光源からの光の一部分をこの障害物が遮断する。この障害物は、トレッドの方向と概ね同じ、タイヤがスキャナ上で駆動される方向に対して、概ね垂直に延在する。したがってこの障害物は、トレッドの方向に垂直に影をタイヤに落とす。タイヤの照らされた区域を見るためにカメラが設けられる。

このカメラによって記録される画像は、タイヤの照らされた区域、およびタイヤに落ちる影を含むことになる。障害物は概ね真っ直ぐな縁部を有し、それによりはっきりした影がタイヤに落ちる。反射光が、光の入射角度と同じではない角度で検出されるが、たとえば入射光に対して６０〜１２０度の範囲にあるときには、影は、段の深さがトレッドの深さに直接関係する段状のパターンを示す。より正確には、入射光と反射光の間の角度が約９０度ならば、タイヤの周囲にある影の線と、タイヤのトレッドの内側にある影の線との間で、最大の段差が示される。しかし、ＬＥＤライトのストリップなど、インコヒーレントで広角度な光源が使用されることがあるので、角度は変化することがある。

特定の実施形態では、ＬＥＤライトのストリップと放射光に対する障害物とは、両方とも線形であり、タイヤがスキャナ上に配置されたときにトレッドの方向に概ね垂直である。トレッドは、必ずしも厳密に真っ直ぐスキャナ上に配置されるわけではなく、したがってトレッドの方向に対する影の向きは変化するが、タイヤの軸に概ね平行な影を提供することによって、最良のコントラストを得ることができる。

タイヤから反射した光は、カメラを用いて見られる。一実施形態では、カメラは直接タイヤに隣接して配置されるが、他の実施形態では、反射光の経路を操作するために反射光学部品が使用される。平面鏡を使用して、経路を１回または複数回折り返すことができ、それによりスキャナのハウジングの便利な位置にカメラを配置し、小型のハウジングを使用することができるようになる。また、反射光学部品を使用して光の経路を長くすることができ、それによりタイヤのより大きい区域をカメラで見ることができるようになる。

トレッドの深さは、車両およびタイヤに応じて異なるが、バスまたはＨＧＶについては深さが０〜２５ｍｍであってもよく、乗用車またはワゴン車については０〜８ｍｍであってもよい。トレッド内を見ることができるようにカメラがトレッドと同じ方向に配置される場合に、カメラは、タイヤの周囲にある影とトレッド内の影との最良のコントラストを見ることになる。本発明者らは、タイヤに垂直な方向に放物面を有する鏡を使用し、放物線の焦点に配置されたカメラを用いることによって、カメラにより最適に見ることのできるトレッドの数を増やせることを認識していた。放物線の軸に平行な光線はすべてカメラに結像され、放物線の軸もトレッドの方向に平行な場合には、カメラはタイヤのそれぞれのトレッド内を見ることができる。

図１は、スキャナの実施形態を示す。広範囲の方向にわたって光を放射する光源１が提供される。光は、図１に示す光線２の周りに概ね集まる。光の一部分は、ハウジング４の鋭い縁部３によって遮断される。遮断されない光は、スキャナの上に配置されたタイヤ５にあたる。光の一部分は、点６においてタイヤの周囲で反射される。断面に垂直な方向において点６に隣接してトレッド７が設けられ、光のさらに別の部分は、トレッドの一番深い点である点８において反射される。反射線９および１０は、平面鏡１１および放物面鏡１２によってさらに反射されてから、カメラ１３によって検出される。放物面鏡は、平面鏡の上でかつカメラの上に配置される。たとえば、カメラと光源の両方がハウジングの同じ側に設けられ、反射光学部品がハウジングの他の側に設けられる代替的な配置を使用することができる。

透明な窓１４が、光学素子を保護するために設けられる。ガラスは疎水性コーティングで処理されてもよい。視界をクリアな状態にしておくことができるように、乾燥空気を供給するエアナイフまたは同様のノズルを使用することもできる。ハウジングには解放窓１５が設けられるが、この窓は透明な材料によって閉じることもできる。解放窓１５を通って落下するごみを捕捉するために、トレイ１６が設けられる。

図２は、図１の断面に平行で、タイヤのトレッドの方向に平行な方向から見た、図１のスキャナの細部の上面図である。放物面鏡１２およびカメラ１３を示す。タイヤの周囲およびタイヤのトレッドから反射した光線２１は平行であり、放物面鏡の焦点に配置されたカメラ１３に向かってすべてが反射される。これらの平行な光線がカメラに結像されると仮定すると、カメラは、図示した光線に平行ではない角度では深すぎて見ることができない複数の平行なトレッド内を見ることができる。

図３は、この場合も図１の断面に平行で、タイヤのトレッドの方向に平行な方向から見た、図１のスキャナの細部の側面図である。対応する２つの放物面鏡１２において反射した光を検出する２つのカメラ１３を示す。

カメラは、タイヤの複数のトレッドを示す、段状の影の線のパターンを検出する。パターン認識ソフトウェアを使用して、画像を処理し、トレッドの深さが判定される。ソフトウェアを較正し測定を向上させるために、較正測定値が使用される。トレッドが法的制限未満であり、またはその他の点で許容されない場合に、適切な措置を取ることができるように、判定されたトレッド深さは、車両のドライバ、または全保有車両のオペレータに送信されてもよい。

装置上に車両が来ないときには、この装置は測定の合間に停止されてもよい。次いでセンサが車両の存在を検出すると、装置が作動し、照明およびカメラがオンに切り替えられる。センサは、光学センサ、圧力センサ、または当技術分野で知られている任意の他の適切なセンサとすることができる。

１ｍの幅にわたって最大２５ｍｍまでの深さを測定することができる。装置は、軸当たり最大１０ｔの軸重を受けることができる。装置は、屋外での使用に適している。しかし、本発明はこれらの範囲に限定されない。

タイヤの周囲の周りで不均一なタイヤ摩耗が生じることがある。不均一な摩耗を検出するために、複数の装置を連続して設置して、タイヤの周囲の周りの複数の点を測定することができる。

代替的な実施形態として、まとまって放物面鏡の形状を近似する平面鏡のセットが使用される。図４は、平面鏡４１のセットから反射した光を検出するカメラ１３を示す。図４には４つの平面鏡４１が示されるが、任意の適切な異なる数の鏡を使用することができる。第１の実施形態の放物面鏡は、トレッドの最も深い点を見ることができるようにし、放物面鏡が使用されない場合にカメラの視線に直接入らないトレッドの側壁しか見ることができないのを回避するために使用される。この目的は平面鏡のセットによっても達成することができ、実際の考察によって平面鏡の数が決定される。

鏡に基づく光学結像系の代わりに、全内部反射を使用して光を結像する、ガラスまたはパースペックスなどの固体の透明な材料を使用することができる。材料と外表面にある空気との境界面が、鏡として作用し、さらに反射を向上させるために、任意選択で反射コーティングが施されてもよい。ＬＥＤは、空隙を作らないように、材料と一体に形成されてもよい。この実施形態の利点は、小型の設計、およびその上を走行する車両の大きい力に耐えることができる剛性の高い構造である。

図１に示す実施形態は、影を生成するためのハウジングの縁部３を示す。他の構成を使用して影を生成することができる。たとえば、光を遮断するストリップが窓１４に設けられてもよく、または隙間１５の窓が、光を遮断するストリップもしくは線を含み、はっきりした影の線をタイヤ上に生成してもよい。

本発明は、上に述べた好ましい実施形態に関して説明されてきたが、これらの実施形態は単なる例示であり、特許請求の範囲はこれらの実施形態に限定されないことが理解されるべきである。当業者であれば、本開示に鑑み、修正形態および代替形態を作ることができ、それらは添付の特許請求の範囲に記載の範囲内にあると考えられる。本明細書で説明し例示したそれぞれの特徴は、単体であるか、本明細書で説明し例示した任意の他の特徴との任意の適切な組合せであるかに関わらず、本発明に組み込まれてもよい。

Claims (16)

1. タイヤのトレッド深さを測定するための装置であって、
   使用に際し、前記装置上でタイヤが第１の方向に駆動されることが可能であり、
   前記装置が、
   前記タイヤを照らすように構成された光源と、
   前記第１の方向に実質的に垂直な第２の方向に延在する障害物であって、前記光源から放射される光を部分的に遮断し、それにより前記タイヤが前記装置上に位置付けられたときに前記タイヤに影が落とされ、かつ前記タイヤの前記トレッドに実質的に垂直な方向に前記タイヤに前記影が落とされるように構成された障害物と、
   前記タイヤの照らされた区域を見るように構成されたにカメラと、
   前記タイヤの前記トレッドに実質的に垂直な前記方向に前記タイヤに落された前記影から前記トレッド深さを判定するように構成されたプロセッサと
   を備える装置。
2. 前記光源が線形であり、前記障害物に平行である、請求項１に記載の装置。
3. 前記光源が、ＬＥＤライトのストリップである、請求項２に記載の装置。
4. 前記障害物が実質的に線形である、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記タイヤから反射した光を前記カメラに導くように構成された反射光学素子をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記反射光学素子が、前記障害物に平行な方向に放物形状を有する鏡を含む、請求項５に記載の装置。
7. 前記反射光学素子が、前記反射した光を前記カメラに向けて導くための１つまたは複数の平面鏡を備える、請求項５または６に記載の装置。
8. 前記障害物が、前記装置のハウジングの一部分によって形成される、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記障害物が、光を遮断する材料のストリップによって提供され、前記材料のストリップが透明な材料に設けられる、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
10. タイヤのトレッド深さを測定する方法であって、
    タイヤをスキャナ上で第１の方向に駆動するステップと、
    前記スキャナにより提供される光源を用いて前記タイヤを照らすステップと、
    前記第１の方向に実質的に垂直な第２の方向に前記光源により放射される光を遮断し、それにより前記タイヤの前記トレッドに実質的に垂直な方向に前記タイヤに影が落とされるステップと、
    前記タイヤの照らされた区域をカメラで見るステップと、
    前記タイヤの前記トレッドに実質的に垂直な前記方向に前記タイヤに落された前記影から前記トレッド深さを判定するステップと
    を含む方法。
11. 線形であり前記第１の方向に垂直な光源を使用して、前記タイヤの線形区域を照らすステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記光源が、ＬＥＤライトのストリップである、請求項１０または１１に記載の方法。
13. 線形の障害物によって前記光を遮断するステップをさらに含む、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記タイヤの前記照らされた領域を、反射光学素子を使用して前記カメラに結像するステップをさらに含む、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 放物面鏡を使用することによって、前記タイヤの前記トレッド内を前記カメラが見られるようにするステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. 反射した光の光学経路を、平面鏡またはレンズを使用して１回または複数回折り曲げるステップをさらに含む、請求項１０から１５のいずれか一項に記載の方法。

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