KR20000014186A - Shape measuring method of rotating tire and device thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A shape measuring method of rotating tire and device thereof is provided to reduce an error of data conversion and increase accuracy of measurement. CONSTITUTION: The shape measuring method of rotating tire and device thereof comprises the steps of irradiating a slit beam to a surface of a tire, wherein the tire is rotating; receiving a beam for an incidence surface of a slit beam on a rotated location with specific angle using a beam receiver, wherein the beam receiver is located on a horizontal reference surface with a specific angle for the incidence surface of the slit beam; calculating correction factor from a conversion depth of the slit beam using a measuring object; and calculating an external change of tire from the measuring conversion depth of the slit beam.

Description

회전하는 타이어의 형상측정방법 및 그 장치Shape measuring method of rotating tire and device

본 발명은 회전하는 타이어의 형상측정방법 및 그 방법을 사용한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring the shape of a rotating tire and an apparatus using the method.

차량의 최대속도가 증가되고, 도로의 주행조건이 개선됨에 따라서 고속주행시에 운전자에게 안락감을 줄 수 있는 타이어에 대한 요구가 늘고 있다. 주행시의 안락감은 타이어의 형상에 크게 좌우된다. 따라서, 요즈음에 타이어의 형상을 변화시켜 성능을 개선시키고자 하는 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구내용들은 정적인 상태를 최적화하거나 회전상태의 형상을 고려한 설계로 타이어의 성능을 개선하고자 의도하고 있다.As the maximum speed of the vehicle is increased and the driving conditions of the road are improved, there is an increasing demand for tires that can give the driver comfort at high speeds. Comfort in running depends largely on the shape of the tire. Therefore, researches to improve the performance by changing the shape of the tire these days are in progress. These studies are intended to improve the performance of tires by optimizing the static state or by considering the shape of the rotating state.

종래에, 최적의 타이어를 설계하여 제조된 타이어의 회전중의 형상 변화를 측정하기 위한 방법으로 그림자를 이용한 방법이 있다. 이 방법에서는, 회전중인 타이어의 측면에 빛을 쪼이고 다른쪽의 그림자를 측정하여 형상의 변화를 측정하도록 되어 있다. 즉, 도 1에 도시된 것처럼, 타이어(1)를 회전축(2)을 중심으로 회전시키면서, 광원(3)으로부터 타이어쪽으로 빛을 쪼여서 그 반대쪽에 위치한 스크린(4)에 나타나는 그림자(5)를 측정한다. 그러나, 이러한 방법은 결과를 수치화하기 어려우며, 측정을 위한 시간이 많이 요구된다는 단점이 있다. 또한, 이 방법은 외곽 형상의 변화만을 알 수 있다는 단점이 있다.Conventionally, there is a method using a shadow as a method for measuring the shape change during the rotation of the tire produced by designing the optimum tire. In this method, the shape of the tire is measured by illuminating the side of the rotating tire and measuring the shadow of the other side. That is, as shown in FIG. 1, while rotating the tire 1 about the rotation axis 2, the light 5 is emitted from the light source 3 toward the tire to cast the shadow 5 that appears on the screen 4 located on the opposite side. Measure However, this method has the disadvantage that it is difficult to quantify the result and requires a lot of time for the measurement. In addition, this method has a disadvantage in that only the change of the outer shape can be known.

본 발명은 전술한 것과 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 회전하는 타이어의 형상을 측정하고, 그것을 수치화할 수 있는 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a method and apparatus for measuring the shape of a rotating tire and digitizing it.

도 1은 종래의 회전형상 측정방법을 설명하기 위한 개략도,1 is a schematic view for explaining a conventional rotational shape measuring method,

도 2는 측정각도에 따른 빛의 왜곡 현상을 이용한 비접촉식 측정방법을 설명하기 위한 개략도,Figure 2 is a schematic diagram for explaining a non-contact measuring method using the distortion of light according to the measurement angle,

도 3은 측정장치의 교정인자 계측방법을 설명하기 위한 모식도,3 is a schematic diagram for explaining a calibration factor measurement method of the measuring device,

도 4는 측정장치에서 측정한 데이터로부터 변형값을 계산하는 식을 유도하기 위한 모식도,4 is a schematic diagram for deriving an equation for calculating a strain value from data measured by a measuring apparatus;

도 5는 본 발명의 방법에 의한 측정결과를 보여주는 그래프이다.5 is a graph showing the measurement results by the method of the present invention.

회전상태에 있는 타이어의 형상을 계측하는데 있어서, 일반적인 3차원 형상측정기 등의 접촉식 장치로는 그 측정이 어렵다. 따라서, 본 발명에서는 비접촉식으로 레이저 또는 간섭성이 있는 빛을 이용하여 타이어가 회전중인 경우에도 형상의 변화를 측정할 수 있도록 하고 있다.In measuring the shape of a tire in a rotating state, the measurement is difficult with a contact type device such as a general three-dimensional shape measuring instrument. Therefore, in the present invention, a change in shape can be measured even when the tire is rotating by using a non-contact laser or coherent light.

즉, 본 발명의 측정장치는 도 2에 도시된 것처럼, 회전축(2)을 중심으로 회전하는 타이어(1)에 대해서 슬릿(slit) 광원(3')으로부터 슬릿광을 조사(照射)하고, 이 조사된 슬릿광의 변형을 일정한 각도에서 카메라(6)로 측정한 다음, 그 결과를 컴퓨터(7)로 처리하도록 구성되어 있다.That is, the measuring apparatus of the present invention irradiates the slit light from the slit light source 3 'with respect to the tire 1 rotating about the rotating shaft 2, as shown in FIG. The deformation of the irradiated slit light is measured by the camera 6 at a constant angle, and then the result is processed by the computer 7.

슬릿광을 이용하여 정지된 물체의 단면형상을 측정하는 방법에 대해서는 특허공고 제92-6740호에 개시된 것이 있다. 상기 문헌에서는 타이어를 고정시켜둔 상태에서 측정장비를 움직여가면서 피측정 물체의 3차원 형상을 측정하도록 되어 있으나, 본 발명에서는 타이어를 회전시키고 측정장비는 고정시켜두고 있다. 또한, 본 발명은 측정된 데이터로부터 피측정물체의 형상을 도출해냄에 있어서, 교정인자를 사용함으로써 형상 도출의 정확도를 높이고 있다.A method of measuring the cross-sectional shape of a stationary object using slit light has been disclosed in Patent Publication No. 92-6740. In the above document, the three-dimensional shape of the object to be measured is measured while moving the measuring equipment while the tire is fixed. However, in the present invention, the tire is rotated and the measuring equipment is fixed. In addition, the present invention improves the accuracy of shape derivation by using a calibration factor in deriving the shape of the object under measurement from the measured data.

도 3은 측정장치의 교정인자 계측방법을 설명하기 위한 모식도이다.3 is a schematic view for explaining a calibration factor measurement method of the measuring device.

도 3에서 볼 수 있는 것처럼, 빛을 슬릿 상태로 펼쳐서 회전중인 타이어(1)의 표면에 쪼여주고 이 빛을 일정 각도에서 관찰하게 되면, 슬릿 빛이 타이어 형상에 의하여 변형된다. 이 변형된 빛을 측정함으로써 타이어의 형상을 측정한다. 이는, 풍선위에 일정한 직선을 긋고 바람을 넣으면, 풍선위의 직선은 더 이상 직선이 아니라 풍선의 변형에 따라 왜곡된 형상을 갖게 되며, 이 왜곡된 상태를 측정하면 풍선의 변형상태를 측정할 수 있는 것과 같은 이치이다.As can be seen in FIG. 3, when the light is unfolded in a slit state, the light is scattered on the surface of the rotating tire 1 and the light is observed at an angle, the slit light is deformed by the tire shape. The shape of the tire is measured by measuring this deformed light. That is, if you draw a certain straight line on the balloon and wind, the straight line on the balloon is no longer a straight line, but has a distorted shape according to the deformation of the balloon, and by measuring the distorted state, the deformation state of the balloon can be measured. It is the same as that.

다음으로, 도 4를 참조하여 도 3의 장치로 측정한 데이터로부터 변형 데이터를 계산하는 방법에 대해서 설명한다. 도 4는 측정장치에서 측정한 데이터로부터 변형값을 계산하는 식을 유도하기 위한 모식도이다.Next, with reference to FIG. 4, the method of calculating deformation data from the data measured with the apparatus of FIG. 3 is demonstrated. 4 is a schematic diagram for deriving an equation for calculating a strain value from data measured by a measuring apparatus.

도 4에서, 레이저광을 물체 표면에 수직으로 조사(照射)하고, 레이저광의 입사면에 대하여 일정한 각도 θ만큼 회전한 위치에서 수광(受光)한다. 이때, 수광부는 레이저광에 대해서 일정한 각도 ψ만큼 틀어져서 위치한다. 여기에서, 측정하고자 하는 것은 타이어 트레드 단면 형상의 변화이고, 이는 도면에서 ΔZ로 나타나 있다. 그런데, 수광부에서 측정되는 것은 수광부 평면에서의 변화 ΔR이다. 따라서, ΔR로부터 ΔZ를 구하는 식을 유도하면, 다음과 같다.In Fig. 4, the laser light is irradiated perpendicularly to the surface of the object, and received at a position rotated by a constant angle θ with respect to the incident surface of the laser light. At this time, the light receiving portion is located at a predetermined angle ψ with respect to the laser light. Here, what is to be measured is a change in the tire tread cross-sectional shape, which is indicated by ΔZ in the figure. However, what is measured at the light receiving portion is the change ΔR in the light receiving portion plane. Therefore, a formula for obtaining ΔZ from ΔR is as follows.

여기에서, x는 트레드 단면상의 위치, R(x)는 위치 x에서 반사된 빛의 센서상의 위치, Rref(x)는 타이어상의 기준평면에 의해 반사된 빛의 센서상의 위치, ψ는 센서기준선과 레이저광의 입사선 사이의 각도, θ는 레이저광의 입사선과 반사선 사이의 각도이다.Where x is the position on the tread cross section, R (x) is the position on the sensor of light reflected at position x, R ref (x) is the position on the sensor of light reflected by the reference plane on the tire, and ψ is the sensor reference line. Is the angle between the incident line of the laser beam and the reflected line.

수학식 1에서 알 수 있듯이, 측정된 데이터로부터 형상의 정보로 변환하기 위해서는 측정장치의 설치된 상태를 나타내는 인자인 θ와 ψ를 정확하게 알 필요가 있다. 그러나, 실제로는 이들 인자들이 측정위치에 따라서 변할 수도 있으므로, 이들을 정확하게 측정한다는 것은 매우 어려운 일이다.As can be seen from Equation 1, in order to convert the measured data into the shape information, it is necessary to accurately know θ and ψ which are factors indicating the installed state of the measuring device. In practice, however, these factors may vary depending on the measurement location, so measuring them accurately is very difficult.

본 발명에서는 이들을 정량적으로 구하기 위해서, 이미 알고 있는 형상을 가진 물체를 측정하여 수학식 1에서 이들 인자와 관련된 부분을 교정인자로 정의하는 방법을 제시한다.In the present invention, in order to obtain them quantitatively, a method of defining a part related to these factors in Equation 1 as a calibration factor by measuring an object having a known shape is provided.

즉, 이미 알고 있는 형상의 깊이와, 이때의 슬릿광의 변형 깊이를 x에 대해서 측정한 다음, 이를 사용하여 다음과 같은 식으로 정의되는 교정인자 f(x)를 구한다.That is, the depth of the known shape and the deformation depth of the slit light at this time are measured with respect to x, and then the correction factor f (x) defined by the following equation is obtained.

즉, 그루브의 깊이를 알고 있는 타이어를 사용하여 슬릿광의 변형깊이를 측정하고, 이 데이터를 수학식 2에 대입함으로써 x의 함수인 교정인자 f(x)를 구할 수 있는 것이다. 그런데, 이때 타이어의 형상은 속도에 따른 원심력으로 변형이 가해지기 때문에 속도영향을 제거하기 위하여 10Km/hour 이하의 저속 또는 정지상태의 형상을 측정하여 사용한다.That is, by measuring the depth of deformation of the slit light using a tire that knows the depth of the groove, and substituting this data into Equation 2, the correction factor f (x), which is a function of x, can be obtained. By the way, since the deformation of the tire is applied by the centrifugal force according to the speed, it is used to measure the shape of the low speed or stationary state of less than 10Km / hour to remove the speed influence.

이와 같이 교정인자 f(x)를 구하였다면, 실제로 여러가지 형상의 타이어를 측정할 때에 실제 형상 Z(x)는 수학식 1에 수학식 2를 대입함으로써In this way, if the correction factor f (x) is obtained, the actual shape Z (x) is substituted by Equation 1 in Equation 1 when the tire of various shapes is actually measured.

Z(x) = ΔR(x)f(x)Z (x) = ΔR (x) f (x)

로 주어지게 된다.Is given by.

도 5에 실제측정한 결과 그래프를 도시하였다. 도 5에서 x축은 트레드의 위치를 나타내고, y축은 측정된 형상의 높이를 단위 mm로 나타낸 것이다. 그리고 그래프 옆의 작은 상자내는 타이어의 회전속도를 단위 km/hr로 나타낸 것이다. 도 5에서 알 수 있는 것처럼, 타이어의 회전속도에 따라서 그 형상이 다르게 나타남을 알 수 있다. 즉, 타이어의 회전상태에서의 형상변화를 측정할 수 있게 된다.5 shows a graph of actual measurement results. In FIG. 5, the x axis represents the position of the tread, and the y axis represents the height of the measured shape in units of mm. The small box next to the graph shows the rotational speed of the tire in km / hr. As can be seen in Figure 5, it can be seen that the shape is different depending on the rotational speed of the tire. That is, it is possible to measure the shape change in the rotation state of the tire.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 회전하는 타이어의 형상을 측정하고, 그것을 수치화할 수 있는 방법 및 그 장치가 제공된다. 특히, 형상을 미리 알고 있는 물체를 사용하여 교정인자를 측정하여 두고, 이 교정인자를 사용하여 측정데이터로부터 실제의 형상을 구할 수 있으므로, 좌표에 따른 데이터 변환의 오차를 줄여서 측정 정밀도를 높일 수 있다.As described above, according to the present invention, a method and apparatus for measuring the shape of a rotating tire and digitizing it are provided. In particular, the calibration factor can be measured using an object whose shape is known in advance, and the actual shape can be obtained from the measured data using the calibration factor. Therefore, the measurement accuracy can be improved by reducing the error of data conversion according to the coordinates. .

Claims (2)

(a) 피측정 타이어를 회전시키면서 피측정 타이어의 표면에 슬릿광을 조사(照射)하는 단계와,(a) irradiating slit light onto the surface of the tire under measurement while rotating the tire under measurement; (b) 수광기준면이 슬릿광의 입사면에 대해서 각도 ψ만큼 틀어져서 위치하고 있는 수광수단을 이용하여, 피측정 타이어의 표면에서 반사되어 오는 광을 슬릿광의 입사면에 대하여 각도 θ만큼 회전한 위치에서 수광(受光)하는 단계와,(b) Receiving the light reflected from the surface of the tire under measurement by the angle θ with respect to the incident surface of the slit light by using the light receiving means positioned at an angle ψ with respect to the incident surface of the slit light. (Gwang) and (c) 형상깊이 Zref(x)를 알고 있는 피측정물을 사용하여 상기 단계 (a),(b)를 거쳐서 측정하였을 때의 슬릿광의 변형깊이 ΔRref(x)로부터 교정인자 f(x)=Zref(x)/ΔRref(x)를 계산하여 두는 단계와,(c) Calibration factor f (x) from the depth of deformation ΔR ref (x) of the slit light when measured through the steps (a) and (b) using a measurement object having a known shape depth Z ref (x) Calculating = Z ref (x) / ΔR ref (x), and (d) 실제로 측정하고자 하는 타이어를 사용하여 상기 단계 (a), (b)를 거쳐서 측정된 슬릿광의 변형깊이 ΔR(x)로부터 다음 식(d) From the deformation depth ΔR (x) of the slit light measured through the steps (a) and (b) using the tire to be actually measured, Z(x)=ΔR(x)f(x)Z (x) = ΔR (x) f (x) 를 이용하여 피측정 타이어의 외형변화를 계산하는 단계Calculating the change in appearance of the tire under measurement using 를 구비하는 회전중인 타이어의 형상측정방법.Shape measuring method of the rotating tire having a. 피측정 타이어를 회전시키기 위한 회전수단과,Rotating means for rotating the tire under measurement; 피측정 타이어의 표면에 슬릿광을 조사(照射)하기 위한 슬릿광 조사수단과,Slit light irradiation means for irradiating slit light on the surface of the tire under measurement; 수광기준면이 슬릿광의 입사면에 대해서 각도 ψ만큼 틀어져서 위치하고 있으며, 피측정 타이어의 표면에서 반사되어 오는 광을 슬릿광의 입사면에 대하여 각도 θ만큼 회전한 위치에서 수광(受光)하는 수광수단과,A light receiving means for receiving the light receiving reference plane at an angle ψ with respect to the incident surface of the slit light, and receiving the light reflected from the surface of the tire under measurement at a position rotated by the angle θ with respect to the incident surface of the slit light; 상기 수광수단으로부터의 데이터로부터 피측정 타이어의 외형변화를 계산하는 계산수단을 구비하며,Calculating means for calculating an appearance change of the tire under measurement from data from the light receiving means; 상기 계산수단은, 형상깊이 Zref(x)를 알고 있는 피측정물로 측정하였을 때의 슬릿광의 변형깊이 ΔRref(x)로부터 교정인자 f(x)=Zref(x)/ΔRref(x)를 계산하여 두고, 상기 수광수단으로부터 측정된 슬릿광의 변형깊이 ΔR(x)로부터 다음 식The calculation means includes the correction factor f (x) = Z ref (x) / ΔR ref (x) from the deformation depth ΔR ref (x) of the slit light when the shape depth Z ref (x) is measured with a known object. ) Is calculated and the following equation is obtained from the deformation depth ΔR (x) of the slit light measured from the light receiving means. Z(x) = ΔR(x)f(x)Z (x) = ΔR (x) f (x) 을 이용하여 피측정 타이어의 외형변화를 계산하는 것인 회전중인 타이어의 형상측정장치.Shape measuring device of the rotating tire that calculates the change in the appearance of the tire under measurement.
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