WO2024089917A1 - タイヤの回転方向主溝深さの測定方法、及びその方法を利用した回転方向主溝深さの測定装置 - Google Patents

タイヤの回転方向主溝深さの測定方法、及びその方法を利用した回転方向主溝深さの測定装置 Download PDF

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WO2024089917A1
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WO
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line laser
tire
line
laser light
depth
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PCT/JP2023/016781
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文敏 田中
和重 勝村
正利 風間
Original Assignee
中央海産株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/22—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring depth
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object

Definitions

  • the present invention relates to measuring the depth of the main groove in the direction of rotation formed on the tread surface of tires for automobiles, motorcycles, etc., and relates to a method for capturing an image of a line laser beam (image of a light cutting line) irradiated onto the surface of the tire and measuring the depth of the main groove in the direction of rotation of the tire based on the captured image, and a measuring device that utilizes this method.
  • a line laser beam image of a light cutting line
  • the lifespan of a tire varies greatly depending not only on the mileage of a vehicle, but also on individual factors such as the vehicle model, the condition of the road surface on which the vehicle is driven, and the driver's habits. Therefore, it is not appropriate to determine when to replace tires with new ones based on the mileage alone; it is important to investigate the wear and tear of each tire and make a judgment.
  • the main factors that determine the lifespan of a tire are wear on the tread surface and the occurrence of scratches such as cracks and cuts.
  • the progress of wear on the tread surface is often judged from the depth of the tire's grooves. That is, the tread surface is formed with vertical grooves (circumferential grooves) and lateral grooves that run in the direction of tire rotation to allow water trapped between the road surface and the tire to escape to the rear or sides of the tire.
  • Laser displacement meters are generally used as a means of measuring the shape of an object surface in three dimensions. Cases have also been reported in which laser displacement meters have been used to measure the remaining tread depth of tires.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which, while rotating the tire around its axis of rotation, incident light is irradiated onto the tire tread surface from a predetermined direction, and reflected light at a predetermined angle to the incident light is received by a light receiving unit to obtain data on the tire tread depth.
  • incident light is irradiated onto the tire tread surface from a predetermined direction, and reflected light at a predetermined angle to the incident light is received by a light receiving unit to obtain data on the tire tread depth.
  • the following problems are thought to exist when measuring the remaining tread depth using a laser displacement meter.
  • Patent Document 2 discloses a method for measuring the remaining tread depth of a tire by capturing an image of a line laser beam (image of a light-cutting line) and measuring the tire tread depth using a light-cutting method based on the captured image.
  • a laser or a shadowed light emitting diode is used as the light source which is irradiated transversely to the direction of tire movement, producing a fan-shaped light beam. Measurements are performed non-orthogonally to the tire surface, so that neither the light source nor the sensor is located in the angular direction of the direct reflection.
  • the sensor is in this case a two-dimensional image analysis camera. Evaluation is performed by generating an envelope of the measured tire tread and by locating the deepest point of the tread grooves.
  • the deepest point of the tread groove is determined as the remaining groove depth of the tire by the light cutting method.
  • the tread surface of a tire has longitudinal grooves (circumferential grooves) and lateral grooves that run in the direction of tire rotation, it is not possible to determine whether the determined groove is a longitudinal groove (circumferential groove) or a lateral groove.
  • tires in use may have various irregularities. For this reason, there is a problem in that a groove determined to be a circumferential groove may not actually be a circumferential groove.
  • Patent Document 3 discloses a shape measuring device and method for detecting the surface shape of a measured object by capturing an image of a line of light (image of a light-section line) irradiated onto the surface of the measured object that moves relatively (such as the surface of a rotating tire) and performing shape detection by a light-section method based on the captured image.
  • Patent Document 3 is a shape measuring device that includes a line light irradiation means for irradiating a plurality of line lights from a direction different from the detection height direction of the surface of the object to be measured, thereby forming a plurality of separated light section lines extending in a second direction perpendicular to a first direction, which is the movement direction of the surface of the object to be measured, and having mutually shifted ranges in the second direction; an imaging means for imaging the images of the plurality of separated light section lines formed on the surface of the object to be measured in a direction in which the main ray of each of the plurality of line lights is specularly reflected by the surface of the object to be measured; a light section line coordinate detection means for detecting light section line coordinates, which are the coordinates of the images of the light section lines, from each of the images of a plurality of independent image processing target areas that are preset corresponding to each of the plurality of separated light section lines in the coordinate system of the image captured by the imaging means,
  • the shape measuring device disclosed in Patent Document 3 below measures the overall shape of a tire, for example, by measuring the shape of the tire's side and tread surface while rotating the tire. For this reason, this technology irradiates the tire's tread surface with multiple separated lines of light, and detects the coordinates of the images of these lines of light using light section line coordinate detection means corresponding to each line, preventing delays in processing even when the tire is rotating.
  • JP 2016-161360 A Japanese Patent No. 5640073 Japanese Patent No. 5089286
  • Tyre replacement and storage businesses are seeking an easy-to-operate, inexpensive measuring device that can obtain information on tyre wear, particularly the depth of the main grooves (remaining tread) in the direction of tyre rotation, to help their customers (users) drive safely or to advise them on the appropriate time to replace tyres with new ones.
  • the present invention aims to provide a device for measuring the depth of the rotational main groove (circumferential main groove) formed on the tread surface of a tire that has been removed from a vehicle such as an automobile or motorcycle, and which has low manufacturing and maintenance costs and is easy to operate.
  • a first aspect of the present invention for solving the above problems is a method for measuring a rotational direction main groove depth, comprising: irradiating a line laser beam onto a tread surface of a tire in a direction transverse to a rotational direction of the tire; capturing an image of the line laser beam on the tread surface with a camera; and detecting depths of a plurality of rotational direction main grooves formed on the tread surface by a light cutting method based on the captured image, A line laser beam is irradiated onto at least two different points on the tread surface, and images of the line laser beam are captured, Detecting light section line coordinates, which are coordinates of an image of the line laser light, for each of the captured images; Calculating the groove depths formed on the tread surface based on the light section line coordinates and a triangulation method; a method for measuring the depth of a rotational main groove formed on the tread surface of a tire, the method comprising determining the depth of a groove whose rotational coordinate approximately coincides with the calculated groove
  • a second aspect of the present invention is a method for measuring a rotational direction main groove depth, comprising: irradiating a line laser beam onto a tread surface of a tire in a direction transverse to a rotational direction of the tire; capturing an image of the line laser beam on the tread surface with a camera; and detecting depths of a plurality of rotational direction main grooves formed on the tread surface by a light cutting method based on the captured image, A line laser beam is irradiated onto at least two different points on the tread surface, and images of the line laser beam are obtained, Detecting light section line coordinates, which are coordinates of an image of the line laser light, for each of the captured images; a point A which is one of the coordinates of the light section line coordinates, a point B which is one of the coordinates of the light section line coordinates and is w away from the point A in a direction transverse to the tire rotation direction, and a point C which is one of the coordinates of the light section line coordinates and is 2w
  • a third aspect of the present invention is a line laser light irradiation device that irradiates a line laser light onto at least two different points on a tread surface of a tire in a direction transverse to a rotation direction of the tire;
  • a camera that captures an image of the line laser light on the tread surface;
  • a line laser image detection unit that detects an image of a line laser beam from an image captured by the camera;
  • a light section line coordinate detection unit that detects light section line coordinates, which are coordinates of an image of the line laser light;
  • a groove depth calculation unit that calculates a depth of a groove formed on the tread surface based on a light section method from the light section line coordinates; and
  • a main groove determination unit that determines, as a rotational main groove, each of a plurality of grooves whose calculated coordinates of the groove depth are approximately the same.
  • a line laser beam is irradiated onto at least two different points on the tire tread surface, and an image of the line laser beam on the tire tread surface is captured by a camera.
  • the image of the line laser beam is detected from each captured image, and the light section line coordinates, which are the coordinates of the image of the line laser beam, are detected.
  • the depth of the groove can be calculated based on the arrangement of the line laser light projection device and the camera, and the light section line coordinates, using a triangulation method that uses the principles of the light section method.
  • a groove whose rotational coordinates of the groove detected by the light section method are approximately the same is determined to be a longitudinal groove, and the depth of that groove is determined to be the depth of the main groove. This makes it possible to prevent, for example, lateral grooves or irregularities on the tread surface from being erroneously determined to be the main groove in the rotational direction.
  • point A which is one of the coordinates of the light section line coordinates
  • point B which is one of the coordinates of the light section line coordinates that is w away from point A in the direction transverse to the tire rotational direction
  • point C which is one of the coordinates of the light section line coordinates that is 2w away from point A in the direction transverse to the tire rotational direction
  • the area of the triangle formed by points A, B, and C is repeatedly calculated until any of points A, B, and C is one of the coordinates of the light section line coordinates
  • the groove depth is calculated from the area of the triangle calculated, and the depth of the groove whose groove depth is equal to or greater than a predetermined value and whose rotational direction coordinates are approximately the same is determined to be the depth of the rotational direction main groove.
  • the tire tread surface is a gently curved surface, and the image of the line laser light captured by the camera also forms a gently curved line.
  • the groove depth it is necessary to calculate the groove depth in a direction perpendicular to the normal of the light section line that is divided (separated) by the groove portion. To do this, it is preferable to select three points from the light section line coordinates, calculate the area of the triangle formed by the three points for all light section line coordinates, and determine the maximum groove depth value obtained from these as the groove depth.
  • point A which is one coordinate on the light section line coordinates
  • point B which is one coordinate on the light section line coordinates w away from point A in a direction transverse to the tire rotation direction
  • point C which is one coordinate on the light section line coordinates 2w away from point A in a direction transverse to the tire rotation direction.
  • the area of the triangle formed by points A, B, and C is then repeatedly calculated until any of points A, B, and C represents all of the coordinates on the light section line coordinates, and the groove depth is calculated from the maximum area.
  • the above w (base of the triangle) is at least the width of the main groove of the tire being measured, and it is preferable that it be greater than or equal to that width and less than twice as wide.
  • a fourth aspect of the present invention is a method for measuring a rotational direction main groove depth, comprising: irradiating a line laser beam onto a tread surface of a tire in a direction transverse to a rotational direction of the tire; capturing an image of the line laser beam on the tread surface with a camera; and detecting depths of a plurality of rotational direction main grooves formed on the tread surface by a light cutting method based on the captured image, Two line laser beams are projected so that they intersect at one point on the tread surface, and an image of the line laser beams is captured.
  • This is a method for measuring the depth of a rotational direction main groove formed on the tread surface of a tire, characterized in that the depth of the groove formed on the tread surface is calculated from a captured image.
  • a light section line coordinate which is a coordinate of an image of the line laser light, is detected for each captured image. Calculate the groove depths formed on the tread surface based on the triangulation method from the light section line coordinates; The groove depths whose rotational coordinates approximately match the calculated groove depths can be determined to be the rotational main groove depths.
  • a device reference distance between the line laser light emitting device and a reference surface is measured in advance, A reference tire distance between a reference surface and the tire is determined; By adding the reference tire distance to the device reference distance, the device-tire distance between the line laser light emitting device and the tire can be obtained.
  • the line laser beam has a side edge line, in advance, A light source distance between the light sources of the two line laser light irradiation devices; an angle between one of the line laser beam side edge lines of the line laser beam of one of the line laser beam emitting devices, the line laser beam side edge line facing the other line laser beam emitting device, and a line segment connecting the light source of one of the line laser beam emitting devices and the light source of the other line laser beam emitting device; Measure The device-tire distance between the line laser light irradiation device and the tire can be calculated based on the light source distance and the angle.
  • the present invention makes it possible to provide an apparatus for measuring the depth of the rotational main grooves (circumferential main grooves) formed on the tread surface of a tire removed from a vehicle such as an automobile or motorcycle, which has low manufacturing and maintenance costs and is easy to operate.
  • the apparatus for measuring the depth of the rotational main grooves formed on the tread surface of a tire of the present invention has the characteristics of low equipment costs, easy maintenance, and simple measurement effort.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a measurement device 1 for measuring the depth of a rotational main groove formed on the tread surface of a tire, which is a first embodiment of the present invention.
  • This device includes a table 50 on which a tire 40 is placed, a line laser light irradiation device 10, a camera 20 that captures an image of the line laser light, and a data processing device 30 that analyzes and processes the image captured by the camera.
  • a light source that makes the tread surface of the tire 40 clear depending on the environmental conditions.
  • the tire 40 is placed on the table 50 so that the tire side is horizontal.
  • the line laser light irradiation device 10 is arranged symmetrically around the camera 20, and irradiates the tread surface of the tire 40 with a line laser light in a direction transverse to the tire rotation direction, forming an image of the line laser light at two different points on the tread surface.
  • the camera 20 captures the image of the line laser light that appears at two different points on the tread surface, and the captured image is sent to the data processing device 30.
  • the image of the line laser light is intended to obtain information on the remaining groove depth of the tire 40. In the embodiment shown in FIG.
  • the camera 20 is placed between the two line laser light irradiation devices 10, but the present invention is not limited to this, and it is sufficient to specify the relationship of the arrangement (height, distance, angle, etc.) between the camera 20, the line laser light irradiation device 10, and the tread surface of the tire, which is necessary for the triangulation method used in the principle of the light cutting method.
  • the present invention is characterized in that when acquiring an image of the line laser light on the tread surface in a direction transverse to the tire rotation direction, the line laser light is irradiated to two different points on the tread surface and the image is captured by the camera 20.
  • the tread surface has lateral grooves and diagonal grooves in addition to the main groove in the rotation direction, and the tread surface may become uneven with use.
  • the reason for irradiating the line laser light to two different points on the tread surface is to distinguish between the main groove in the rotation direction and other grooves.
  • the line laser light it is preferable to irradiate the line laser light to two different points on the tread surface simultaneously, but it may also be performed by synthesizing images obtained by irradiating the line laser light to two different points on the tread surface with a time lag.
  • Figure 2 is a diagram showing the positional relationship in the height direction between the camera 20 of the measuring device 1, which is one embodiment of the present invention shown in Figure 1, the line laser light emitting device 10, the tread surface of the tire 40, and the rotational direction main groove 41.
  • the line laser light emitting devices 10 are arranged symmetrically in the rotational direction of the tire 40, sandwiching the camera 20.
  • the irradiation angle of the line laser light irradiation device 10 is set to an angle at which the center of the tire 40 to be measured is irradiated.
  • the diameter of the tire to be measured varies, but for example, the angle is set to an angle at which the center of the tire with the smallest diameter is irradiated.
  • the height of the camera 20 from the tread surface is set to a height at which two line laser light images can be acquired (a viewing angle can be secured), and the camera 20 is installed at the same height.
  • the depth of the main groove 41 in the rotational direction of the tire 40 is D
  • the angle of incidence of the line laser light 100 on the tread surface of the tire 40 is ⁇
  • the width of the main groove 41 is w
  • D tan ⁇ ⁇ w.
  • w is preferably wider than the width of the main groove 41, for example, about 1 to 2 times the width of the main groove 41. This is because the width of the main groove may change due to tire wear, and the main groove may be formed in a meandering shape in the tire rotational direction.
  • the method of capturing an image of the tread surface 42 of the tire 40 using a 3D scanner, camera, video camera, etc., generating point cloud data from the captured image, and determining the groove depth D of the tire 40 is complicated, and requires an information processing system for determining the groove depth D of the tire 40.
  • the groove depth D of the tire 40 can be calculated from an image of the tread surface 42 of the tire 40 captured by a camera, etc., so there is no need to provide an information processing system for determining the groove depth D of the tire 40.
  • Figure 3 shows a tire 40 placed with its side horizontal and irradiated with line laser light by a line laser light irradiation device 10 on the tread surface of the tire.
  • Line laser light 100 is irradiated from two line laser light irradiation devices 10 to two different locations on the tread surface, and two light cutting lines 11, which are images of the line laser light, appear on the tread surface.
  • the image of the light cutting line 11 appears not as an image reflected from the tread surface, but as an image reflected from the bottom surface of the main groove 41.
  • the image of the light cutting line 11 of the main groove 41 of the light cutting line 11 appears on the side of the irradiation direction of the line laser light 100, depending on the depth of the main groove 41, rather than the image appearing on the tread surface.
  • the characteristic that the rotational main grooves are continuous in the rotational direction is used as a distinguishing means. That is, two images of line laser light are generated on the tread surface, and the grooves with the same rotational coordinates are identified as the rotational main groove based on the coordinates (light cutting line coordinates) of the light cutting lines 11 (light cutting lines 11-1 and 11-2) which are the images of the line laser light.
  • Figure 4 shows an embodiment of the present invention in which the depth of the rotational main groove is calculated from the light cutting line 11, which is an image of the line laser light.
  • the tire groove gauge tire groove depth gauge
  • the groove depth is measured by making the measuring needle hit the bottom of the groove at a right angle to the normal to the tread surface. This is because the tread surface is a gently curved surface.
  • the depth of the main groove can be calculated by triangulation using the distance h between the image of the line laser light on the tread surface and the image of the line laser light on the main groove.
  • the distance between the light section line coordinates of the tread surface and the light section line coordinates of the main groove differs depending on how the coordinates are taken.
  • the coordinate axes shown in Figure 4 have a resolution of 1000 x 1000 dots for the image of the tread surface, i.e., the X-axis coordinates are 0 to 1000 and the Y-axis coordinates are also 0 to 1000.
  • point A which is one coordinate of the light cutting line 11
  • point B which is one coordinate of the light cutting line 11 that is w away from point A in a direction transverse to the tire rotation direction
  • point C which is one coordinate of the light cutting line 11 that is 2w away from point A in a direction transverse to the tire rotation direction
  • the area of the triangle formed by points A, B, and C is calculated. This is repeated until point A, B, or C is at all coordinates of the light section line 11, and the area of the triangle calculated in this way is graphed with the Y coordinate value of the light section line 11 as the X axis and the area of the triangle as the Y axis, resulting in a diagram like that shown in Figure 4(b).
  • the groove depth of each is calculated, and the groove depth calculated at a location that is equal to or greater than a predetermined depth, for example, the groove depth indicated by the slip sign (1.6 mm for four-wheeled vehicles, 0.8 mm for two-wheeled vehicles), is determined to be the main groove depth.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, a device 1 for measuring the depth of a rotational direction main groove formed on the tread surface of a tire.
  • Two line laser light emitting devices 10 irradiate different locations on the tire tread surface with line laser light.
  • a camera 20 captures an image of the line laser light appearing on the tread surface.
  • the line laser light emitting devices 10 are controlled by a line laser control unit 310 of the control unit 31, and the camera 20 is controlled by an imaging control unit 311 of the control unit 31.
  • the image captured by the camera 20 is sent to the data processing unit 32.
  • the data processing unit 32 includes a line laser image detection unit 320 that detects an image of the line laser light, a light cutting line coordinate detection unit 321 that detects the light cutting line coordinates, which are the coordinates of the image of the line laser light detected by the line laser image detection unit 320, a groove depth calculation unit 322 that calculates the groove depth from the coordinates detected by the light cutting line coordinate detection unit 321, and a main groove determination unit 323 that determines the rotational direction main groove from the groove depth calculated by the groove depth calculation unit 322 and the coordinates of the light cutting line 11.
  • Figure 6 is a diagram of the depth of the rotational main groove formed on the tread surface of a tire (size: 215/55R17) obtained using a tire rotational main groove depth measuring device 1, which is one embodiment of the present invention.
  • the line laser used has a wavelength of 600 nm, power consumption of 40 mW, and power supply voltage: 5 VD, and the resolution of the camera 20 is 2048 x 1536.
  • the image obtained with these specifications was processed to determine the coordinates of the light cutting line 11 and calculate the rotational main groove depth, and a depth of 5.4 mm to 5.9 mm was detected as the depth of the three main grooves 41 formed on the tread surface.
  • Figure 7 is a flow chart showing an example of a method for measuring the rotational main groove depth according to one embodiment of the present invention.
  • Two line laser beams are irradiated onto the tire tread surface, and the image of the line laser beams that appears on the tread surface is emphasized and filtered (S1, S2).
  • the image of the line laser beams is binarized into two colors, for example, red and white, or black and white, and then noise is removed (S3, S4).
  • pixels (missing points) that are originally present in the line laser light image but have disappeared are linearly complemented (S5, S6), and the coordinates of the light cutting line 11, which is the image of the line laser light, are extracted (S7).
  • points A, B, and C are selected from the coordinates of each light-cutting line 11, and the area of the triangle formed by points A, B, and C is calculated (S8, S9). This is repeated until point A is the coordinate of all light-cutting lines 11, and the area of the triangle formed by points A, B, and C is calculated (S10), and the maximum value of the graph with the area of the triangle as the Y-axis and the Y-axis coordinate of the light-cutting line 11 as the X-axis is determined as a candidate for the main groove (S11).
  • Figure 8 shows a tire placed with its side horizontal, and a line laser beam irradiated onto the tread surface of the tire 40 by the line laser beam irradiating device 10.
  • the line laser beam irradiating device 10 constituting the tire rotation direction main groove measuring device 1 as shown in Figure 1 irradiates the tire with a line laser beam 100 in a crosswise manner and images the tire, an image of the tire 40 irradiated with the line laser beam can be obtained as shown in Figure 8.
  • Figures 12, 14, 17 to 19 show an image of the tire irradiated with the line laser beam 100 in a crosswise manner.
  • the line laser beam 100 is irradiated from two line laser beam irradiating devices 10 to two different points on the tread surface, and two light cutting lines 11, which are images of the line laser beam, appear on the tread surface.
  • the image of the light cutting line 11 appears as an image due to reflection from the bottom surface of the main groove 41, not as an image due to reflection from the tread surface. That is, as shown in FIG. 2(b), the image of the light cutting line 11 of the main groove 41 appears on the tread surface in the direction of irradiation of the line laser light 100, depending on the depth of the main groove 41.
  • the characteristic that the rotational main grooves are continuous in the rotational direction is used as a distinguishing means. That is, two images of line laser light are generated on the tread surface, and the grooves with the same rotational coordinates are identified as the rotational main groove based on the coordinates (light cutting line coordinates) of the light cutting lines 11 (light cutting lines 11-1 and 11-2) which are the images of the line laser light.
  • Figure 9 shows an embodiment of the present invention in which the depth of the rotational main groove is calculated from the light cutting line 11, which is an image of the line laser light.
  • the tire groove gauge tire groove depth gauge
  • the groove depth is measured by making the measuring needle hit the bottom of the groove at a right angle to the normal to the tread surface. This is because the tread surface is a gently curved surface.
  • the depth of the main groove can be calculated by triangulation using the distance h between the image of the line laser light on the tread surface and the image of the line laser light on the main groove.
  • the distance between the light section line coordinates of the tread surface and the light section line coordinates of the main groove differs depending on how the coordinates are taken.
  • the coordinate axes shown in Figure 4 have a resolution of 1000 x 1000 dots for the image of the tread surface, i.e., the X-axis coordinates are 0 to 1000 and the Y-axis coordinates are also 0 to 1000.
  • a first pixel Ax and a third pixel Cx are formed in the areas other than the tire grooves.
  • a second pixel Bx is formed in the tire grooves.
  • the first pixel Ax, the second pixel Bx, and the third pixel Cx are all part of the light cutting line 11.
  • the long axis direction of the second pixel Bx is parallel to the long axis direction of the first pixel Ax and the long axis direction of the third pixel Cx.
  • Figure 10 is a diagram of pixel elements of the two line laser lights 105 shown in Figure 9 irradiated crosswise onto the tread surface 42 of a tire 40, which is one embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is also a partial enlarged view of Figure 9.
  • the long axis directions of the first pixel Ax, the second pixel Bx, and the third pixel Cx are not parallel to the horizontal and vertical directions.
  • the first pixel Ax is composed of two or more elements Axe of the first pixel Ax.
  • the second pixel Bx is composed of two or more elements Bxe of the second pixel Bx.
  • the third pixel Cx is composed of two or more elements Cxe of the third pixel Cx.
  • the long axis direction of the second pixel Bx is parallel to the distance between the first pixel Ax and the third pixel Cx. Therefore, from the distance between the first pixel Ax and the third pixel Cx, the vertical length toward the element Bxe of the second pixel Bx (groove depth D of the tire 40) is the same for all the second pixels Bx toward the element Bxe (groove depth D of the tire 40).
  • the base of the area triangle T is a line segment connecting one of the elements Axe of the first pixel Ax among the elements Axe of the two or more first pixels Ax and one of the elements Cxe of the third pixel Cx among the elements Cxe of the two or more third pixels Cx.
  • the height of the area triangle T is a line segment perpendicular to the base and extending from the base to the element Bxe of the second pixel Bx. The height is the depth D of the grooves of the tire 40.
  • the element Bxe of the second pixel Bx is the vertex of the area triangle T. The heights from the base to each of the elements Bxe of the two or more second pixels Bx are all the same.
  • the area S of the area triangle T can be found by selecting the height extending to one of the elements Bxe of the two or more second pixels Bx.
  • the area finding triangle T does not have one vertex, so the area S of the area finding triangle T can be found more easily than when the triangle from which the area S must be found has only one vertex.
  • the area of the triangle formed by points A, B, and C is calculated. This is repeated until point A, B, or C is at all coordinates of the light section line 11, and the area of the triangle calculated in this way is graphed with the Y coordinate value of the light section line 11 as the X axis and the area of the triangle as the Y axis, resulting in a diagram like that shown in Figure 4(b).
  • the groove depth of each triangle is calculated from the maximum value of the area of the triangle thus obtained, and the groove depth calculated at a location that is equal to or greater than a predetermined depth, for example, the groove depth indicated by the slip sign (1.6 mm for four-wheeled vehicles, 0.8 mm for two-wheeled vehicles), is determined to be the main groove depth.
  • the base of the area triangle T is a line segment connecting one of the elements Axe of the first pixel Ax among the elements Axe of the two or more first pixels Ax and one of the elements Cxe of the third pixel Cx among the elements Cxe of the two or more third pixels Cx.
  • the tire groove depth D can be calculated even if the major axis directions of the first pixel Ax, the second pixel Bx, and the third pixel Cx are not parallel to the horizontal and vertical directions. Also, using this formula, the tire groove depth D can be calculated even if the major axis directions of the first pixel Ax, the second pixel Bx, and the third pixel Cx are parallel to the horizontal and vertical directions.
  • Figure 11 is a diagram of two pixel elements of line laser light 105 having coordinates that are irradiated so as to intersect with the tread surface 42 of a tire 40, which is an embodiment of the present invention.
  • the major axis directions of the first pixel Ax, the second pixel Bx, and the third pixel Cx are not parallel to the horizontal and vertical directions.
  • the element Axe of the first pixel Ax, the element Bxe of the second pixel Bx, and the element Cxe of the third pixel Cx each have coordinates.
  • the coordinates of one of the elements Axe of the first pixels Ax among the two or more first pixels Ax are A( xA , yA ).
  • the coordinates of one of the elements Bxe of the second pixels Bx among the two or more second pixels Bx are B( xB , yB ).
  • the coordinates of one of the elements Cxe of the third pixels Cx among the two or more third pixels Cx are C( xC , yC ).
  • the area S of the triangle with vertices A, B, and C can be calculated using the following formula:
  • the length L of the line segment AC is calculated by the following formula.
  • the length d (the groove depth D of the tire 40) is calculated by the following formula.
  • the tire groove depth D can be calculated even if the major axis directions of the first pixel Ax, the second pixel Bx, and the third pixel Cx are not parallel to the horizontal and vertical directions.
  • the tire groove depth D can be calculated even if the major axis directions of the first pixel Ax, the second pixel Bx, and the third pixel Cx are parallel to the horizontal and vertical directions.
  • the method of capturing an image of the tread surface 42 of the tire 40 using a 3D scanner, camera, video camera, etc., generating point cloud data from the captured image, and determining the groove depth D of the tire 40 is complicated, and requires an information processing system for determining the groove depth D of the tire 40.
  • the groove depth D of the tire 40 can be calculated from an image of the tread surface 42 of the tire 40 captured by a camera, etc., so there is no need to provide an information processing system for determining the groove depth D of the tire 40.
  • Figure 12 is a diagram showing the configuration of a tire rotational direction main groove depth 41 measuring device 1 that irradiates two line laser beams 105 so as to intersect with the tread surface 42 of a tire 40, which is an embodiment of the present invention.
  • a first line laser beam irradiating device 101 and a second line laser beam irradiating device 102 each irradiate a line laser beam 105 from a light source 103.
  • the line laser beam 106 has a line laser beam center line 106, which is a center line, and a line laser beam side edge line 107, which is a side edge line.
  • the tire groove depth D can be obtained by the light cutting method as shown in Figures 8, 9, and 10.
  • the distance d between the reference plane SS and the light source 103 is measured.
  • the point where the line laser beam center line 106 of the first line laser beam emitting device 101 and the line laser beam center line 106 of the second line laser beam emitting device 102 intersect on the reference plane SS is the reference plane center SS1.
  • the points where the line laser beam side edge line 107 of the first line laser beam emitting device 101 intersect with the reference plane SS are points B and D.
  • the points where the line laser beam side edge line 107 of the second line laser beam emitting device 101 intersect with the reference plane SS are points A and C.
  • the first line laser light irradiation device 101 and the second line laser light irradiation device 102 each irradiate a line laser light 105 from a light source 103 onto the tread surface 42 of the tire 40.
  • the tread surface 42 of the tire 40 is substantially circular.
  • the point where the line laser light center line 106 of the first line laser light irradiation device 101 and the line laser light center line 106 of the second line laser light irradiation device 102 intersect, and the area in the vicinity of the intersection, are substantially flat when viewed from the height direction of the tire 40.
  • a tread plane 43 is provided on the tread surface 42 of the tire 40 at the point where the line laser light center line 106 of the first line laser light application device 101 and the line laser light center line 106 of the second line laser light application device 102 intersect, and in the vicinity of the intersecting point.
  • the point where the line laser light center line 106 of the first line laser light application device 101 and the line laser light center line 106 of the second line laser light application device 102 intersect on the tread plane 43 is the tread plane center 431.
  • the tread plane center 431 is also the point where the line laser light center line 106 of the first line laser light application device 101 and the line laser light center line 106 of the second line laser light application device 102 intersect on the tread surface 42 of the tire 40.
  • the points where the line laser light side edge line 107 of the first line laser light application device 101 intersects with the tread surface 42 are points Bt and Dt.
  • the points where the line laser light side edge line 107 of the second line laser light application device 101 intersects with the tread surface 42 are points At and Ct.
  • the direction from the reference surface center SS1 of the reference surface SS toward the tread plane center 431 of the tread plane 43 is defined as the y direction.
  • the y direction is the direction from the y coordinate of the reference surface center SS1 toward the y coordinate of the tread plane center 431.
  • the axis that passes through the reference surface center SS1 and the tread plane center 431 and is parallel to the y direction is defined as the y axis.
  • the direction perpendicular to the direction from the reference surface center SS1 toward the tread plane center 431 is defined as the x direction.
  • the x coordinate of the reference surface center SS1 and the x coordinate of the tread plane center 431 are the same coordinate.
  • the axis that passes through the tread plane center 431 and is perpendicular to the y axis is defined as the x axis.
  • da is the length between the light source 103 and the tread plane 43 in a direction parallel to the y axis.
  • ya is the length between the reference plane SS and the tread plane 43 in a direction parallel to the y axis.
  • d is the length between the light source 103 and the reference plane SS in a direction parallel to the y axis.
  • da ya + d.
  • the angle of the major axis direction of the line laser light relative to the y direction is ⁇ .
  • the angle of the side edge line of the line laser light relative to the center line of the line laser light is ⁇ .
  • the angle between the line laser light side edge line 107 of the line laser light 105 of the first line laser light irradiation device 101, which faces the second line laser light irradiation device 102, and the line segment connecting the light source 103 of the first line laser light irradiation device 101 and the light source 103 of the second line laser light irradiation device 102, is ⁇ .
  • the angle between the line laser light side edge line 107 of the line laser light 105 of the second line laser light irradiation device 102, which faces the first line laser light irradiation device 101, and the line segment connecting the light source 103 of the first line laser light irradiation device 101 and the light source 103 of the second line laser light irradiation device 102, is also ⁇ .
  • the line segment connecting the light source 103 of the first line laser light irradiation device 101 and the light source 103 of the second line laser light irradiation device 102 is a line segment parallel to the x-axis. Therefore, ⁇ is the angle with respect to a line segment parallel to the x-axis.
  • Figure 13 is a diagram showing the x, y, and z directions.
  • the axis that passes through the reference surface center SS1 and the tread plane center 431 and is parallel to the y direction is the y axis
  • the axis that passes through the tread plane center 431 and is perpendicular to the y direction is the x axis.
  • the direction perpendicular to the y and x directions is the z direction.
  • the axis that passes through the tread plane center 431 and is perpendicular to the y and x directions is the z axis.
  • Figure 14 shows a side view of a tire tread surface in one embodiment of the present invention, with two line laser beams irradiated in a crosswise direction.
  • the point where the line laser light center line 106 of the first line laser light emitting device 101 and the line laser light center line 106 of the second line laser light emitting device 102 intersect on the reference plane SS is the reference plane center SS1.
  • the points where the line laser light side edge line 107 of the first line laser light emitting device 101 intersect with the reference plane SS are points B and D.
  • the points where the line laser light side edge line 107 of the second line laser light emitting device 101 intersect with the reference plane SS are points A and C.
  • the point where the line laser light center line 106 of the first line laser light application device 101 and the line laser light center line 106 of the second line laser light application device 102 intersect on the tread plane 43 is the tread plane center 431.
  • the points where the line laser light side edge line 107 of the first line laser light application device 101 intersect with the tread surface 42 are points Bt and Dt.
  • the points where the line laser light side edge line 107 of the second line laser light application device 101 intersect with the tread surface 42 are points At and Ct.
  • da is the length between the light source 103 and the tread plane 43 in the direction parallel to the y axis.
  • ya is the length between the reference plane SS and the tread plane 43 in the direction parallel to the y axis.
  • the angle of the major axis direction of the line laser light with respect to the y direction is ⁇ .
  • the angle of the line laser light side edge line with respect to the line laser light center line is ⁇ .
  • the angle of irradiation of the line laser light 105 irradiated from the first line laser light irradiating device 101 is 45° from the x axis and the z axis
  • the angle of irradiation of the line laser light 105 irradiated from the second line laser light irradiating device 102 is 135° from the x axis and 45° from the z axis
  • the angle of the line laser light side edge line with respect to the line laser light center line in both FIG. 12 and FIG. 14 will be the same angle, ⁇ .
  • Figure 15 is a top view of two line laser light emitting devices 10 emitting line laser light 105.
  • the first line laser light emitting device 101 and the second line laser light emitting device 102 have a light source 103 that radiates laser light and an optical lens 104 that deflects the laser light.
  • the laser light radiated from the light source 103 of the first line laser light emitting device 101 is changed by the optical lens 104 to become the line laser light 105.
  • Figure 16 is a diagram showing the direction of irradiation of the line laser light 105 emitted by two line laser light emitting devices 10.
  • the angle of irradiation of the line laser light 105 emitted from the first line laser light emitting device 101 is 45° from the x-axis and the z-axis.
  • the angle of irradiation of the line laser light 105 emitted from the second line laser light emitting device 102 is 135° from the x-axis and 45° from the z-axis. In this way, the angle of the line laser light side edge line 107 with respect to the line laser light center line 106 in Figures 12 and 14 is the same angle ⁇ in both cases.
  • the angle of the line laser light 105 irradiated from the first line laser light irradiating device 101 may be an angle other than 45° from the x-axis and z-axis
  • the angle of the line laser light 105 irradiated from the second line laser light irradiating device 102 may be an angle other than 135° from the x-axis and 45° from the z-axis.
  • the angle of the line laser light 105 irradiated from the first line laser light irradiating device 101 is an angle other than 45° from the x-axis and z-axis
  • the angle of the line laser light 105 irradiated from the second line laser light irradiating device 102 is an angle other than 135° from the x-axis and 45° from the z-axis
  • the angles of the line laser light side edge lines 107 with respect to the line laser light center line 106 in FIG. 12 and FIG. 14 will not be the same.
  • Figure 17 is a diagram showing a state in which the line laser light 105 is irradiated onto the reference surface SS.
  • the line laser light 105 of the first line laser light irradiating device 101 and the line laser light 105 of the second line laser light irradiating device 102 are irradiated onto the reference surface SS.
  • Points A and C are located on the line laser light 105 of the first line laser light irradiating device 101 irradiated onto the reference surface SS.
  • Points B and D are located on the line laser light 105 of the second line laser light irradiating device 102 irradiated onto the reference surface SS.
  • the intersection of the line laser light 105 of the first line laser light irradiating device 101 irradiated onto the reference surface SS and the line laser light 105 of the second line laser light irradiating device 102 irradiated onto the reference surface SS is the reference surface center SS1.
  • Figure 18 is a diagram showing the state in which the line laser light 105 is irradiated onto the tread plane 43.
  • the line laser light 105 of the first line laser light irradiating device 101 and the line laser light 105 of the second line laser light irradiating device 102 are irradiated onto the tread plane 43.
  • Points At and Ct are located on the line laser light 105 of the first line laser light irradiating device 101 irradiated onto the tread plane 43.
  • Points B and D are located on the line laser light 105 of the second line laser light irradiating device 102 irradiated onto the tread plane 43.
  • the intersection of the line laser light 105 of the first line laser light irradiating device 101 irradiated onto the tread plane 43 and the line laser light 105 of the second line laser light irradiating device 102 irradiated onto the tread plane 43 is the tread plane center 431.
  • Figure 19 is a diagram showing the state in which the line laser light 105 is irradiated onto the reference surface SS and the tread plane 43.
  • the distance between the reference surface center SS1 and the tread plane center 431 in the direction parallel to the z-axis is za.
  • the distance between the tread plane center 431 and the light source 103 of the first line laser light emitting device 101 is da.
  • the distance between the tread plane center 431 and the light source 103 of the first line laser light emitting device 101 is also da.
  • the distance da can be obtained using the tire rotational direction main groove depth 41 measuring device 1 shown in FIG. 12. We will now explain how the distance da can be obtained using the tire rotational direction main groove depth 41 measuring device 1 shown in FIG. 12.
  • the distance w between the y-axis and the first line laser light emitting device or the second line laser light emitting device in the x-axis direction, the length d between the light source 103 and the reference plane SS in the direction parallel to the y-axis, and the angle ⁇ of the major axis direction of the line laser light relative to the y-axis, as shown in FIG. 12, are determined in advance.
  • da is the length between the light source 103 and the tread plane 43 in the direction parallel to the y axis
  • d the length between the light source 103 and the reference surface SS in the direction parallel to the y axis.
  • da d + ya. From this, if ya is obtained, da can be obtained.
  • the length da in the direction parallel to the y-axis between the light source 103 of the first line laser light irradiation device 101 or the light source 103 of the second line laser light irradiation device 102 and the tread plane 43 may be obtained as follows:
  • the angle between the line laser light side edge line 107 of the line laser light 105 of the first line laser light irradiation device 101, which faces the second line laser light irradiation device 102, and the line segment connecting the light source 103 of the first line laser light irradiation device 101 and the light source 103 of the second line laser light irradiation device 102 is ⁇ .
  • the angle between the line laser light side edge line 107 of the line laser light 105 of the second line laser light emitting device 102, which faces the first line laser light emitting device 101, and the line segment connecting the light source 103 of the first line laser light emitting device 101 and the light source 103 of the second line laser light emitting device 102 is also ⁇ .
  • the length of the line segment connecting the light source 103 of the first line laser light emitting device 101 and the light source 103 of the second line laser light emitting device 102 is 2L.
  • the length of this triangle between the light source 103 of the first line laser light emitting device 101 and the light source 103 of the second line laser light emitting device 102 is 2L.
  • the length of this triangle between point Dt and the light source 103 of the second line laser light emitting device 102 is da.
  • the angle between the line segment connecting point Dt of this triangle and the light source 103 of the first line laser light emitting device 101 and the line segment connecting the light source 103 of the first line laser light emitting device 101 and the light source 103 of the second line laser light emitting device 102 is ⁇ .
  • the angle between the line segment connecting point Dt of this triangle and the light source 103 of the second line laser light irradiation device 102 and the line segment connecting the light source 103 of the first line laser light irradiation device 101 and the light source 103 of the second line laser light irradiation device 102 of this triangle is 90°.
  • da can be calculated using this formula. The same result is obtained when considering a triangle with the light source 103 of the first line laser light irradiation device 101, the light source 103 of the second line laser light irradiation device 102, and point At as vertices.
  • da can be found using this formula when at least the line segment between the light source 103 of the first line laser light emitting device 101 and point At is parallel to the x-axis.
  • the first line laser light irradiation device 101 and the second line laser light irradiation device 102 irradiate the line laser light 105 so that the line laser light 105 intersects with the tread surface 42, so that the depth D of the tire rotational main groove 41 can be obtained even if da changes.
  • the first line laser light irradiation device 101 and the second line laser light irradiation device 102 irradiate the line laser light 105 so that the line laser light 105 intersects with the tread surface 42, so that da is variable when determining the depth D of the tire rotational main groove 41.
  • the measurement device 1 for measuring the tire rotational direction main groove depth 41 shown in Fig. 12 can obtain the angle between the line segment AC and the line segment BD shown in Fig. 17.
  • the coordinates of points A, B, C, and D are as follows.
  • the slope m 1 of the line segment AC and the slope m 2 of the line segment BD are given as follows. From these, the slope ⁇ 1 between the line segment AC and the line segment BD is become.
  • the measurement device 1 for measuring the tire rotational direction main groove depth 41 shown in Fig. 12 can obtain the angle between the line segments AtCt and BtDt shown in Fig. 18.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a measurement device for measuring the depth of a rotational direction main groove formed in a tread surface of a tire according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing the positional relationship in the height direction between the camera and line laser light irradiation device of a tire rotational direction main groove measuring device according to one embodiment of the present invention, and the tire tread surface.
  • FIG. 1 is a diagram showing a line laser beam projected onto a tire tread surface by a line laser projection device according to an embodiment of the present invention;
  • FIG. FIG. 13 is a diagram showing an embodiment of the present invention in which the depth of a rotational direction main groove is calculated from cutting line coordinates 11 which are an image of a line laser beam.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an apparatus 1 for measuring the depth of a rotational direction main groove formed in a tread surface of a tire according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing the depth of a rotational direction main groove obtained by a line laser irradiation device according to one embodiment of the present invention.
  • 4 is a flowchart showing an example of a method for measuring the depth of a rotational direction main groove formed in the tread surface of a tire according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is an image of a line laser beam in which two line laser beams are projected so as to intersect on a tire tread surface by a line laser projection device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing pixels of two line laser lights irradiated so as to intersect with each other on the tread surface of a tire according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram of pixel elements of the two line laser lights shown in FIG. 9 projected across the tread surface of a tire according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram of two pixel elements of line laser light having coordinates projected across the tread surface of a tire according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a tire rotational direction main groove depth measuring device that irradiates two line laser beams so as to intersect with the tire tread surface, which is one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing the x-direction, y-direction, and z-direction. 1 is a side view of a state in which two line laser beams are irradiated so as to intersect on a tread surface of a tire according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. FIG. 2 is a top view of two line laser light irradiation devices emitting a line laser. 4 is a diagram showing the direction of irradiation of line laser light emitted by two line laser light irradiation devices.
  • FIG. FIG. 13 is a diagram showing a state in which a reference surface is irradiated with a line laser beam.
  • FIG. 2 is a diagram showing a state in which a line laser beam is irradiated onto a tread plane.
  • FIG. 1 is a diagram showing a state in which a line laser beam is irradiated onto a reference surface and a tread plane;
  • Line laser light irradiation device 101 First line laser light irradiation device 102: Second line laser light irradiation device 103: Light source 104: Optical lens 105: Line laser light 106: Line laser light center line 107: Line laser light side edge line SS: Reference surface SS1: Reference surface center w: Distance in the x-axis direction between the y-axis and the first line laser light irradiation device or the second line laser light irradiation device da: Length in the direction parallel to the y-axis between the light source and the tread plane ya: Length in the direction parallel to the y-axis between the reference surface and the tread plane d: Length in the direction parallel to the y-axis between the light source and the reference surface ⁇ : Line laser light in the direction Angle ⁇ in the major axis direction: Angle of the line laser light side edge line with respect to the line laser light center line

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Abstract

【課題】車両から取り外されたタイヤのトレッド面に形成されたタイヤの回転方向の主溝（周回主溝）の深さを測定する装置を提供する。 【解決手段】トレッド面の異なる少なくとも２か所にラインレーザ光を照射し、ラインレーザ光の像をそれぞれ取得し、撮像画像のそれぞれについて、ラインレーザ光の像の座標である光切断線座標を検出し、それぞれの光切断線座標から三角測量法に基づいてトレッド面に形成された溝深さをそれぞれ算出し、算出された溝の深さの回転方向の座標が略一致する溝をそれぞれ回転方向主溝とし、その溝深さをそれぞれの回転方向主溝の深さと判定する。

Description

タイヤの回転方向主溝深さの測定方法、及びその方法を利用した回転方向主溝深さの測定装置
 本発明は、自動車、バイク等のタイヤのトレッド面に形成された回転方向の主溝深さの測定に関し、タイヤの表面に照射したラインレーザ光の像（光切断線の像）を撮像し、その撮像画像に基づいてタイヤの回転方向主溝深さを測定する方法、及びその方法を利用した測定装置に関する。
自動車等の車両のタイヤは、その損耗がある程度以上になると、車両の走行中に破損して、重大な事故の原因となるおそれがあるため、適切な時期に新品のタイヤと交換することが必要となっている。
タイヤの寿命は、車両の走行距離のみならず、その車種、常時走行する路面の状態や運転者のくせ等の個別要因によっても大幅に変動するので、新品タイヤへの交換時期を、走行距離のみによって判断するのは適切ではなく、個々のタイヤの損耗状態を調査して判断することが重要である。
タイヤの寿命を支配する主な要因として、トレッド面の摩耗と、ヒビ割れや切りキズ等のキズの発生があげられる。トレッド面の摩耗の進行状態は、タイヤの溝の深さから判断されることが多い。すなわち、路面とタイヤの間に挟まれた水をタイヤの後方又は側方に逃がすために、トレッド面にはタイヤの回転方向となる縦溝（周回溝）と横溝が形成されている。
摩耗によりゴムの肉厚が減少すると、これらの溝が浅くなるため、残溝深さを測定することにより、摩耗の程度を推認することができる。そのため、如何にして残溝深さの数値を測定するか、特に縦溝（周回溝、以下本明細書では回転方向主溝、又は単に主溝という。）の測定が、タイヤ損耗状態の調査の一つの課題となっている。
一般に、物体表面の形状を三次元的に測定する手段として、レーザ変位計が用いられることが多い。タイヤの残溝深さの測定にレーザ変位計を用いた事例も報告されている。例えば特許文献１は、タイヤをその回転軸の回りで回転させながら、タイヤのトレッド面に対して所定の方向から入射光を照射し、この入射光に対する所定の角度の反射光を受光部で受光して、タイヤ溝の深さのデータを取得する技術を開示している。しかし、レーザ変位計による残溝深さの測定には、以下のような問題があると考えられる。
すなわち、黒色のゴム表面で計測を行なうため、強いレーザパワーを必要とし、タイヤにダメージを与える危険性がある。また、拡散的な反射を起こす表面で局所的な干渉が発生するので、十分な測定精度を確保するためには、かなり複雑な操作手順が必要になるという問題がある。さらに、何よりも装置が高価になり、メンテナンスに多大の労力を要するという欠点がある。
一方、タイヤの残溝深さの測定をラインレーザ光の像（光切断線の像）を撮像し、その撮像画像に基づいて光切断法によりタイヤの溝深さを測定する方法が、下記特許文献２に開示されている。
下記特許文献２は、タイヤの移動方向を横切るように照射する光源として、レーザ或いはシャドーされた発光ダイオードにより扇状光線が作られる。測定はタイヤの表面に対して非直交的に行われるので、光源もセンサのいずれも直接反射の角度方向に位置しない。センサはこの場合２次元画像解析カメラである。評価は、測定したタイヤトレッドの包絡面（envelope）を生成することにより、そしてトレッド溝のもっとも深い箇所を探すことにより行われる。
下記特許文献２に記載の技術によれば、光切断法によりトレッド溝の最も深い箇所がタイヤの残溝深さと判定される。しかし、タイヤのトレッド面にはタイヤの回転方向となる縦溝（周回溝）と横溝が形成されているので、判定した溝が縦溝（周回溝）であるか、それとも横溝であるか判別することができない。また、使用中のタイヤには様々な凹凸ができている場合もある。このため周回溝と判定した溝が、実は周回溝ではない、という場合もある、という問題がある。
下記特許文献３は、相対的に移動する被測定物の表面（回転するタイヤの表面等）に照射したライン光の像（ 光切断線の像）を撮像し、その撮像画像に基づいて光切断法による形状検出を行うことによって被測定物の表面形状を検出する形状測定装置及びその方法を開示している。
下記特許文献３の技術は、被測定物の表面の検出高さ方向とは異なる方向から複数のライン光を照射することにより、被測定物の表面に被測定物の表面の移動方向である第１方向に直交する第２方向に伸びるとともに該第２方向において占める範囲が相互にずれている複数の分離した光切断線を形成させるライン光照射手段と、被測定物の表面に形成された複数の分離した光切断線の像を、複数のライン光それぞれの主光線が被測定物の表面に対して正反射する方向において撮像する撮像手段と、一定単位の前記移動に応じて前記撮像手段により得られる複数の撮像画像それぞれについて、撮像手段の撮像画像の座標系における前記複数の分離した光切断線それぞれに対応して予め設定された複数の独立した画像処理対象領域の画像それぞれから、光切断線の像の座標である光切断線座標を個別に検出する光切断線座標検出手段と、光切断線座標検出手段により検出された複数の光切断線座標に基づいて被測定物の第１方向における表面高さ分布を算出する表面形状算出手段とを具備してなることを特徴とする形状測定装置、である。
下記特許文献３が開示する形状測定装置は、例えばタイヤの形状を測定するにあたっては、タイヤを回転させながらタイヤの側面の形状、タイヤのトレッド面の形状を測定することで、タイヤ全体の形状を測定するものである。このため、この技術ではタイヤのトレッド面には分離した複数のライン光を照射し、かかるライン光の画像をそれぞれに対応した光切断線座標検出手段により座標検出することで、タイヤが回転していてもその処理に遅れが生じないようにしている。
このため、特許文献３に記載の技術でタイヤのトレッド面に形成されている主溝を測定するには、タイヤを回転させなければならず、また、タイヤの回転方向に対して横断する方向で分離したライン光を複数照射しなければならない。このため、測定装置が複雑でコスト高の測定装置になる、という問題がある。使用中のタイヤの摩耗状況を判別するには、タイヤの全体形状を測定する必要はなく、周回溝の深さを正確に測定することが必要である。
特開平２０１６－１６１３６０号公報 特許第５６４００７３号公報 特許第５０８９２８６号公報
  冬季に路面に積雪や凍結をみる寒冷地の居住者や、積雪の無い地域の居住者であっても、業務やレジャーのため自家用車で積雪地に出掛ける場合は、夏用タイヤと冬用タイヤの使い分けを必要としている。そのため、冬季の始まりと終わりにタイヤ交換の作業を行う必要があり、また、使用しない方のタイヤをその期間保管しておくことが必要となる。
このタイヤの交換作業は、一般の自家用車ユーザーが自力で行なうことも可能であるが、かなりの腕力を要する荒仕事であるため、女性や高齢者の場合、これを専門に又は副業として行う事業者、例えばタイヤの量販店等に依存せざるを得ない。また、交換は自力で可能であっても、自宅に保管場所を確保できない場合も同様と考えられる。
かかるタイヤの交換・保管の事業者は、顧客（ユーザー）の安全走行に資するため、或いは顧客に適切な新品タイヤへの交換時期をアドバイスするため、タイヤの損耗状態、特にタイヤの回転方向の主溝の深さ（残溝）の情報を取得する、操作が簡単で低廉な価格の測定装置を求めている。
そこで本発明は、自動車・バイク等の車両から取り外されたタイヤのトレッド面に形成されたタイヤの回転方向の主溝（周回主溝）の深さを測定する装置であって、装置の製作費やメンテナンスコストが安価であり、かつその測定操作も簡易に行なえるようなタイヤのトレッド面の回転方向主溝の深さを測定する装置を提供することを課題としている。
　上記課題を解決するための本発明の第一は、ラインレーザ光をタイヤのトレッド面に、タイヤの回転方向に対して横断する方向で照射し、前記トレッド面のラインレーザ光の像をカメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づいて光切断法により前記トレッド面に複数形成されている回転方向の主溝の深さを検出する回転方向主溝深さの測定方法であって、
前記トレッド面の異なる少なくとも２か所にラインレーザ光を照射し、前記ラインレーザ光の像をそれぞれ撮像し、
前記撮像したそれぞれの撮像画像について、前記ラインレーザ光の像の座標である光切断線座標を検出し、
前記光切断線座標から三角測量法に基づいて、前記トレッド面に形成された溝深さをそれぞれ算出し、
算出された前記溝の深さの回転方向の座標が略一致する溝の深さをそれぞれ回転方向主溝の深さと判定することを特徴とするタイヤのトレッド面に形成された回転方向主溝深さの測定方法、である。
 本発明の第二は、ラインレーザ光をタイヤのトレッド面に、タイヤの回転方向に対して横断する方向で照射し、前記トレッド面のラインレーザ光の像をカメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づいて光切断法により前記トレッド面に複数形成されている回転方向の主溝の深さを検出する回転方向主溝深さの測定方法であって、
前記トレッド面の異なる少なくとも２か所にラインレーザ光を照射し、前記ラインレーザ光の像をそれぞれ取得し、
前記撮像したそれぞれの撮像画像について、前記ラインレーザ光の像の座標である光切断線座標を検出し、
前記光切断線座標の一座標であるＡ点と、前記Ａ点からタイヤの回転方向に対して横断する方向にｗ離れた前記光切断線座標の一座標であるＢ点と、前記Ａ点からタイヤの回転方向に対して横断する方向に２ｗ離れた前記光切断線座標の一座標であるＣ点とを選定し、前記Ａ点と前記Ｂ点と前記Ｃ点とで形成される三角形の面積を、前記Ａ点、前記Ｂ点、前記Ｃ点のいずれかが前記光切断線座標の全ての座標となるまで繰り返して求積し、
前記求積された前記三角形の面積から溝深さを算出し、
前記溝深さが所定値以上のものを、それぞれ主溝候補とし、
前記主溝候補の回転方向の座標が略一致する溝の深さをそれぞれ回転方向主溝の深さと判定することを特徴とするタイヤのトレッド面に形成された回転方向主溝深さの測定方法、である。
 また、本発明の第三は、タイヤのトレッド面に、タイヤの回転方向に対して横断する方向でタイヤのトレッド面の少なくとも異なる２か所にラインレーザ光を照射するラインレーザ光照射装置と、
前記トレッド面のラインレーザ光の像を撮像するカメラと、
前記カメラで撮像された撮像画像からラインレーザ光の像を検出するラインレーザ画像検出部と、
前記ラインレーザ光の像の座標である光切断線座標を検出する光切断線座標検出部と、
前記光切断線座標から光切断法に基づいて、前記トレッド面に形成された溝の深さを算出する溝深さ算出部と、
算出された前記溝の深さの回転方向の座標が略一致する複数の溝をそれぞれ回転方向主溝と判定する主溝判定部
とを備えたことを特徴とするタイヤのトレッド面に形成された回転方向主溝深さの測定装置、である。
　本発明においては、タイヤのトレッド面の少なくとも異なる２か所にラインレーザ光を照射し、タイヤのトレッド面のラインレーザ光の像をカメラで撮像する。撮像したそれぞれの撮像画像からラインレーザ光の像を検出し、ラインレーザ光の像の座標である光切断線座標を検出する。
ラインレーザ光照射装置とカメラの配置と、光切断線座標とから、光切断法の原理を用いた三角測量法に基づいて、溝の深さを算出することができる。ラインレーザ光の像は少なくとも２つあり、光切断法により検出された溝の回転方向の座標が略一致する溝は縦溝となることから、その溝の深さを主溝の深さと判定する。これにより、例えば横溝やトレッド面にできた凹凸を回転方向の主溝と誤判定することを防止することができる。
上記による回転方向主溝の判定に加え、光切断線座標のそれぞれについて、前記光切断線座標の一座標であるＡ点と、前記Ａ点からタイヤの回転方向に対して横断する方向にｗ離れた前記光切断線座標の一座標であるＢ点と、前記Ａ点からタイヤの回転方向に対して横断する方向に２ｗ離れた前記光切断線座標の一座標であるＣ点とを選定し、前記Ａ点と前記Ｂ点と前記Ｃ点とで形成される三角形の面積を、記Ａ点、前記Ｂ点、前記Ｃ点のいずれかが前記光切断線座標の全ての座標となるまで繰り返して求積し、前記求積された前記三角形の面積から溝深さを算出し、前記溝深さが所定値以上であって、回転方向の座標が略一致する溝の深さをそれぞれ回転方向主溝の深さと判定する。
ここで、タイヤのトレッド面は緩やかな曲面であり、カメラで撮像されたラインレーザ光の像も緩やかな曲線となる。このため、溝深さの算出にあたっては溝部分で分断されている（離隔している）光切断線の法線と直交する方向で溝深さを算出する必要がある。そのためには、光切断線座標から３点を選定し、３点で構成される三角形の面積を、全ての光切断線座標について求積し、そこから得られた溝深さの最大値を溝深さと判定することが好適である。
上記の３点は、光切断線座標の一座標であるＡ点を選定し、Ａ点からタイヤの回転方向に対して横断する方向にｗ離れた光切断線座標の一座標であるＢ点と、Ａ点からタイヤの回転方向に対して横断する方向に２ｗ離れた光切断線座標の一座標であるＣ点とする。そして、Ａ点とＢ点とＣ点とで形成される三角形の面積を、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点のいずれかが光切断線座標の全ての座標となるまで繰り返して求積し、最大面積から溝深さを算出する。上記ｗ（三角形の底辺）は、少なくとも測定するタイヤの主溝の幅とし、その幅以上であって２倍以下の幅とすることが好適である。
本発明の第四は、ラインレーザ光をタイヤのトレッド面に、タイヤの回転方向に対して横断する方向で照射し、トレッド面のラインレーザ光の像をカメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づいて光切断法により前記トレッド面に複数形成されている回転方向の主溝の深さを検出する回転方向主溝深さの測定方法であって、
トレッド面の１か所に２つのラインレーザ光が交差するように照射し、ラインレーザ光の像を撮像し、
撮像した撮像画像から、トレッド面に形成された溝深さを算出することを特徴とするタイヤのトレッド面に形成された回転方向主溝深さの測定方法である。
本発明の第四では、撮像したそれぞれの撮像画像について、ラインレーザ光の像の座標である光切断線座標を検出し、
光切断線座標から三角測量法に基づいて、トレッド面に形成された溝深さをそれぞれ算出し、
算出された溝の深さの回転方向の座標が略一致する溝の深さをそれぞれ回転方向主溝の深さと判定することができる。
本発明の第四では、あらかじめ、ラインレーザ光照射装置と、基準面との間の装置基準距離を測定し、
基準面と、前記タイヤとの間の基準タイヤ間距離を求め、
装置基準距離に、基準タイヤ間距離に加えることによって、ラインレーザ光照射装置と、タイヤとの間の装置タイヤ距離を求めることができる。
前記ラインレーザ光は、ラインレーザ光側縁線を有し、
あらかじめ、
２つのラインレーザ光照射装置の光源の間の光源間距離と、
一方の前記ラインレーザ光照射装置の前記ラインレーザ光の前記ラインレーザ光側縁線のうち、他方の前記ラインレーザ光照射装置と向かい合う前記ラインレーザ光側縁線と、一方の前記ラインレーザ光照射装置の前記光源と、他方の前記ラインレーザ光照射装置の前記光源とを結ぶ線分との間の角度と、
を測定し、
前記光源間距離と、前記角度とに基づいて、前記ラインレーザ光照射装置と、前記タイヤとの間の装置タイヤ間距離を求めることができる。
　本発明により、自動車・バイク等の車両から取り外されたタイヤのトレッド面に形成されたタイヤの回転方向の主溝（周回主溝）の深さを測定する装置であって、装置の製作費やメンテナンスコストが安価であり、かつその測定操作も簡易に行なえるようなタイヤのトレッド面の回転方向主溝の深さを測定する装置を提供することが可能になった。本発明のタイヤのトレッド面に形成されている回転方向主溝の深さの測定装置は、設備コストが安価で、メンテナンスが容易であり、かつ測定の手間も簡易であるという特徴を有している。
以下、実施例の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本発明の第一の実施例であるタイヤのトレッド面に形成された回転方向主溝深さの測定装置１の構成を示す斜視図である。この装置は、タイヤ４０を載置するテーブル５０、ラインレーザ光照射装置１０、ラインレーザ光の像を撮像するカメラ２０、及びカメラの撮像画像を分析処理するデータ処理装置３０を備えている。なお、図１には図示していないが、環境条件に応じてタイヤ４０のトレッド面を明瞭にする光源を備えるこることは好適である。
タイヤ４０は、テーブル５０上にタイヤ側面が水平になるように載置される。ラインレーザ光照射装置１０は、カメラ２０を中心に対称に配置され、タイヤ４０のトレッド面にラインレーザ光をタイヤの回転方向に対して横断する方向に照射し、トレッド面の異なる２か所にラインレーザ光の像を形成する。カメラ２０は、トレッド面の異なる２か所に現れるラインレーザ光の像を撮像し、撮像した画像はデータ処理装置３０に送られる。ラインレーザ光の画像は、タイヤ４０の残溝深さの情報を得ることを目的にするものである。なお、図１に示す一実施例においては、カメラ２０を２つのラインレーザ光照射装置１０の中間に配置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、光切断法の原理に用いられている三角測量法で必要となるカメラ２０とラインレーザ光照射装置１０と、タイヤのトレッド面との配置（高さ、離隔、角度等）関係が特定できれば良い。
本発明は、タイヤの回転方向に対して横断する方向で、トレッド面のラインレーザ光の像を取得するに際して、トレッド面の異なる２か所にラインレーザ光を照射し、そのカメラ２０で取像するところに特徴がある。これはトレッド面には回転方向の主溝の他、横溝や斜溝が形成されており、また使用によりトレッド面に凹凸が生じている場合がある。トレッド面の異なる２か所にラインレーザ光を照射するのは、回転方向主溝とその他の溝とを判別するためである。ここで、ラインレーザ光の照射はトレッド面の異なる２か所に同時に照射することが好適であるが、時間をずらせてトレッド面の異なる２か所にラインレーザ光を照射した画像を合成処理することで行っても良い。
本発明では、こられの様々な溝と回転方向主溝との判別をするにあたって、回転方向主溝は必ず回転方向に溝が連続しているという特徴を利用した。即ち、ラインレーザ光の像である光切断線１１（図３参照）の座標から、回転方向の座標がほぼ一致する溝を回転方向主溝として判別しており、この点が本発明の一つのポイントとなっている。ただし、タイヤ回転方向に主溝が蛇行した形状で形成される場合もあり、また、横溝との関係で必ずしも回転方向に連続していない主溝が形成されている場合もある。かかる主溝であっても、光切断線１１の座標から、回転方向の座標がほぼ一致する溝を回転方向主溝として判別する。
図２は、図１に示す本発明の一実施例である測定装置１のカメラ２０と、ラインレーザ光照射装置１０と、タイヤ４０のトレッド面と、回転方向主溝４１との高さ方向の位置関係を示した図である。ラインレーザ光照射装置１０はカメラ２０を挟んでタイヤ４０の回転方向に対称に配置されている。
図２においては、ラインレーザ光照射装置１０の照射角度は、測定対象であるタイヤ４０の中心を照射する角度としている。測定するタイヤの径は様々であるが、例えば、最小径のタイヤの中心を照射する角度として設定する。カメラ２０のトレッド面からの高さは、２つのラインレーザ光の像が取得できる（視野角が確保できる）高さとし、その高さと同じ高さでカメラ２０を設置する。タイヤ４０の回転方向主溝４１の深さをＤとし、タイヤ４０のトレッド面へのラインレーザ光１００の入射角をθ、主溝４１の幅をｗとすると、Ｄ＝tanθ×ｗとなる。ここでｗは主溝４１の幅よりも広く、例えば主溝４１の幅の１倍から２倍程度とすることが好適である。これはタイヤの消耗により主溝の幅が変化する場合があること、またタイヤ回転方向に主溝が蛇行した形状で形成される場合があるからである。
３Ｄスキャナや、カメラや、ビデオカメラなどからタイヤ４０のトレッド面４２の画像を撮像して、その撮像した画像から、点群データなどを生成して、タイヤ４０の溝の深さＤを求める方法は複雑であり、また、タイヤ４０の溝の深さＤを求めるための情報処理システムが必要になる。しかし、本発明の一実施例のタイヤの回転方向主溝深さ４１の測定装置１では、カメラなどで、タイヤ４０のトレッド面４２を撮像した画像から計算によってタイヤ４０の溝の深さＤを求めることができるので、でタイヤ４０の溝の深さＤを求めるための情報処理システムを設ける必要はない。
 図３は、タイヤをその側面が水平になるように載置し、ラインレーザ光照射装置１０によりタイヤ４０のトレッド面にラインレーザ光を照射している図である。２台のラインレーザ光照射装置１０からラインレーザ光１００がトレッド面の異なる２カ所に照射され、トレッド面にラインレーザ光の像である光切断線１１が２つ現れている。光切断線１１の像は、タイヤの回転方向主溝４１が形成されている箇所では、トレッド面からの反射による像ではなく、主溝４１の底面からの反射による像として現れる。即ち、図２（ｂ）に示すように光切断線１１の主溝４１の光切断線１１の像は、トレッド面に現れる像よりも、主溝４１の深さに応じてラインレーザ光１００の照射方向側に現れる。
上述したが、本発明ではトレッド面に形成されている回転方向主溝を、横溝や凹凸と区別するため、回転方向主溝は回転方向に溝が連続しているという特徴を判別手段として用いている。即ち、トレッド面にラインレーザ光の像を２つ生じさせ、それらのラインレーザ光の像である光切断線１１（光切断線１１－１、光切断線１１－２）の座標（光切断線座標）から、回転方向の座標が一致する溝を回転方向主溝として判別している。
図４はラインレーザ光の像である光切断線１１から回転方向主溝の深さを算出する本発明の一実施例を示した図である。実物のタイヤにゲージをあてて溝深さを測定する場合には、タイヤ溝ゲージ（タイヤ溝デプスゲージ）をトレッド面の法線方向に設置し、トレッド面の法線と直角に測定針が溝底に当たるようにして溝深さを測定している。これはトレッド面が緩やかな曲面となっているためである。本発明の一実施例である回転方向主溝の測定装置１によるトレッド面に形成されるラインレーザ光の像も緩やかな曲線として現れる。
上述したように主溝の深さはトレッド面のラインレーザ光の像と、主溝のラインレーザ光の像との離隔ｈにより三角測量法で算出することができる。しかし、トレッド面の光切断線座標と、主溝の光切断線座標との離隔は、座標の取り方によって相違する。なお、図４に示す座標軸は、トレッド面を撮像した画像の解像度を１０００×１０００ドット、即ち、Ｘ軸の座標は０～１０００とし、Ｙ軸の座標も０～１０００とした。
図４に示す光切断線１１から主溝の深さを算出する一手法として、光切断線１１の一座標であるＡ点と、Ａ点からタイヤの回転方向に対して横断する方向にｗ離れた光切断線１１の一座標であるＢ点と、Ａ点からタイヤの回転方向に対して横断する方向に２ｗ離れた光切断線１１の一座標であるＣ点とを選定する。
そして、Ａ点とＢ点とＣ点とで形成される三角形の面積を求める。これをＡ点、又はB点、あるいはＣ点のいずれかが光切断線１１の全ての座標となるまで繰り返して求積し、これにより求積された三角形の面積を光切断線１１のＹ座標値をＸ軸、三角形の面積をＹ軸としてグラフ化すると、図４（ｂ）のような図を得る。こうして得られた三角形の面積の最大値から、それぞれの溝深さを算出し、それぞれ算出した溝深さのうち、所定の深さ以上、例えば、スリップサインが示す溝深さ（四輪の場合は１．６ｍｍ、二輪の場合は０．８ｍｍ）以上である箇所の溝を主溝の深さと判定する。
図５は、本発明の一実施例であるタイヤのトレッド面に形成された回転方向主溝深さの測定装置１の構成を示すブロック図である。２台のラインレーザ光照射装置１０は、タイヤのトレッド面の異なる箇所にラインレーザ光を照射する。カメラ２０はトレッド面に現れるラインレーザ光の像を撮像する。ラインレーザ光照射装置１０の制御は、制御部３１のラインレーザ制御部３１０が行い、カメラ２０の制御は制御部３１の撮像制御部３１１が行う。
カメラ２０により撮像された画像は、データ処理部３２に送られる。データ処理部３２は、ラインレーザ光の像を検出するラインレーザ画像検出部３２０、ラインレーザ画像検出部３２０で検出されたラインレーザ光の像の座標である光切断線座標を検出する光切断線座標検出部３２１、光切断線座標検出部３２１による座標から溝深さを算出する溝深さ算出部３２２、そして溝深さ算出部３２２により算出された溝深と、光切断線１１の座標とから、回転方向主溝を判定する主溝判定部３２３とを備える。
図６はタイヤ（サイズ：215/55R17）を本発明の一実施例であるタイヤのトレッド面に形成された回転方向主溝深さの測定装置１により得られた回転方向主溝の深さの図である。ラインレーザは波長が600nm、消費電力が40mW、電源電圧：5VDを用い、カメラ２０の解像度は2048x1536である。かかる仕様で取得した画像を処理し、光切断線１１の座標を求め、回転方向主溝深さを算出した結果、トレッド面に３本形成されている主溝４１の深さとして、５．４ｍｍから５．９ｍｍの深さが検出された。
図７は本発明の一実施例である回転方向主溝深さの測定方法の一例を示すフローチャートである。タイヤのトレッド面に２本のラインレーザ光を照射することによりトレッド面に現れるラインレーザ光の像の部分を強調し、フィルター処理を行う（Ｓ１,Ｓ２）。次に、ラインレーザ光の像を２色、例えば、赤と白、あるいは黒と白に二値化した後、ノイズを除去する処理を行う（Ｓ３,Ｓ４）。
　次に、２つのラインレーザ光の像の線幅を、各座標の平均から、例えば１ドットに調整（１画素＝１ドット）する。また、本来は存在するラインレーザ光の像であるが消えている画素（欠損点）を線形補完し（Ｓ５,Ｓ６）、ラインレーザ光の像である光切断線１１の座標を抽出する（Ｓ７）。
次に、各光切断線１１の座標から、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点を選定し、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点で形成される三角形の面積を求積する（Ｓ８，Ｓ９）。Ａ点が全ての光切断線１１の座標となるまでこれを繰り返して、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点で形成される三角形の面積を求積し（Ｓ１０）、三角形の面積をＹ軸とし、光切断線１１のＹ軸座標をＸ軸とするグラフの最大値を主溝の候補とする（Ｓ１１）。
各光切断線座標から求めた主溝の候補のなかから、光切断線１１のＹ座標がほぼ一致する、例えば、主溝の候補のなかで、回転方向主溝の幅以上にＹ座標が外れていないものを回転方向主溝と判定する。そして主溝と判定されたものの面積から主溝の深さを算出する（Ｓ１２，Ｓ１３）。
図８は、タイヤをその側面が水平になるように載置し、ラインレーザ光照射装置１０によりタイヤ４０のトレッド面にラインレーザ光を照射している図である。図１に示すような、タイヤの回転方向主溝の測定装置１を構成するラインレーザ光照射装置１０が、タイヤにラインレーザ光１００を交差するように照射して、タイヤを撮像すると、図８に示すような、タイヤ４０のトレッド面にラインレーザ光を照射した撮像した画像を得ることができる。図１２、図１４、図１７ないし図１９には、タイヤにラインレーザ光１００を交差するように照射した図が示されている。２台のラインレーザ光照射装置１０からラインレーザ光１００がトレッド面の異なる２カ所に照射され、トレッド面にラインレーザ光の像である光切断線１１が２つ現れている。光切断線１１の像は、タイヤの回転方向主溝４１が形成されている箇所では、トレッド面からの反射による像ではなく、主溝４１の底面からの反射による像として現れる。即ち、図２（ｂ）に示すように光切断線１１の主溝４１の光切断線１１の像は、トレッド面に現れる像よりも、主溝４１の深さに応じてラインレーザ光１００の照射方向側に現れる。
上述したが、本発明ではトレッド面に形成されている回転方向主溝を、横溝や凹凸と区別するため、回転方向主溝は回転方向に溝が連続しているという特徴を判別手段として用いている。即ち、トレッド面にラインレーザ光の像を２つ生じさせ、それらのラインレーザ光の像である光切断線１１（光切断線１１－１、光切断線１１－２）の座標（光切断線座標）から、回転方向の座標が一致する溝を回転方向主溝として判別している。
図９はラインレーザ光の像である光切断線１１から回転方向主溝の深さを算出する本発明の一実施例を示した図である。実物のタイヤにゲージをあてて溝深さを測定する場合には、タイヤ溝ゲージ（タイヤ溝デプスゲージ）をトレッド面の法線方向に設置し、トレッド面の法線と直角に測定針が溝底に当たるようにして溝深さを測定している。これはトレッド面が緩やかな曲面となっているためである。本発明の一実施例である回転方向主溝の測定装置１によるトレッド面に形成されるラインレーザ光の像も緩やかな曲線として現れる。
上述したように主溝の深さはトレッド面のラインレーザ光の像と、主溝のラインレーザ光の像との離隔ｈにより三角測量法で算出することができる。しかし、トレッド面の光切断線座標と、主溝の光切断線座標との離隔は、座標の取り方によって相違する。なお、図４に示す座標軸は、トレッド面を撮像した画像の解像度を１０００×１０００ドット、即ち、Ｘ軸の座標は０～１０００とし、Ｙ軸の座標も０～１０００とした。
タイヤの溝以外の部分には第１の画素Ａｘ、および、第３の画素Ｃｘが形成される。タイヤの溝の部分には第２の画素Ｂｘが形成される。第１の画素Ａｘ、第２の画素Ｂｘ、および、第３の画素Ｃｘは、すべて、光切断線１１の一部である。
第２の画素Ｂｘの長軸方向は、第１の画素Ａｘの長軸方向、および、第３の画素Ｃｘの長軸方向と平行である。
図１０は、本発明の一実施例であるタイヤ４０のトレッド面４２に交差するように照射された図９に示された２つのラインレーザ光１０５の画素の素子の図である。図１０は、図９の一部拡大図でもある。第１の画素Ａｘ、第２の画素Ｂｘ、および、第３の画素Ｃｘの長軸方向は、水平方向、および、垂直方向と平行ではない。第１の画素Ａｘは、２以上の第１の画素Ａｘの素子Ａｘｅによって構成される。第２の画素Ｂｘは、２以上の第２の画素Ｂｘの素子Ｂｘｅによって構成される。第３の画素Ｃｘは、２以上の第３の画素Ｃｘの素子Ｃｘｅによって構成される。第２の画素Ｂｘの長軸方向は、第１の画素Ａｘと、第３の画素Ｃｘとの間の間隔と平行である。このため、第１の画素Ａｘと、第３の画素Ｃｘとの間の間隔から、第２の画素Ｂｘの素子Ｂｘｅに向かう垂直方向の長さ（タイヤ４０の溝の深さＤ）は、どの第２の画素Ｂｘの素子Ｂｘｅに向かう垂直方向の長さ（タイヤ４０の溝の深さＤ）も同じ長さになる。
求積用三角形Ｔについて説明する。求積用三角形Ｔの底辺は、２以上の第１の画素Ａｘの素子Ａｘｅのうちの１つの第１の画素Ａｘの素子Ａｘｅと、２以上の第３の画素Ｃｘの素子Ｃｘｅのうちの１つの第３の画素Ｃｘの素子Ｃｘｅとを結ぶ線分である。求積用三角形Ｔの高さは、底辺に対して垂直な、底辺から第２の画素Ｂｘの素子Ｂｘｅに向かう線分である。高さは、タイヤ４０の溝の深さＤである。第２の画素Ｂｘの素子Ｂｘｅは、求積用三角形Ｔの頂点である。底辺から２以上の第２の画素Ｂｘの素子Ｂｘｅのそれぞれに向かう高さは、すべて同じになる。このため、求積用三角形Ｔの面積Ｓは、２以上の第２の画素Ｂｘの素子Ｂｘｅのうちの１つに向かう高さを選べば求めることができる。これらより、本発明の一実施例のタイヤの回転方向主溝深さ４１の測定装置１では、求積用三角形Ｔの頂点は１つではないので、面積Ｓを求めなければならない三角形の頂点が１つしかない場合に比べて、より容易に、求積用三角形Ｔの面積Ｓを求めることができる。
そして、Ａ点とＢ点とＣ点とで形成される三角形の面積を求める。これをＡ点、又はＢ点、あるいはＣ点のいずれかが光切断線１１の全ての座標となるまで繰り返して求積し、これにより求積された三角形の面積を光切断線１１のＹ座標値をＸ軸、三角形の面積をＹ軸としてグラフ化すると、図４（ｂ）のような図を得る。こうして得られた三角形の面積の最大値から、それぞれの溝深さを算出し、それぞれ算出した溝深さのうち、所定の深さ以上、例えば、スリップサインが示す溝深さ（四輪の場合は１．６ｍｍ、二輪の場合は０．８ｍｍ）以上である箇所の溝を主溝の深さと判定する。
タイヤの溝の深さＤを求める方法について説明する。まず、求積用三角形Ｔの面積Ｓを求める。次に求積用三角形Ｔの底辺の長さを求める。求積用三角形Ｔの底辺は、２以上の第１の画素Ａｘの素子Ａｘｅのうちの１つの第１の画素Ａｘの素子Ａｘｅと、２以上の第３の画素Ｃｘの素子Ｃｘｅのうちの１つの第３の画素Ｃｘの素子Ｃｘｅとを結ぶ線分である。このため、２以上の第１の画素Ａｘの素子Ａｘｅのうちの１つの第１の画素Ａｘの素子Ａｘｅと、２以上の第３の画素Ｃｘの素子Ｃｘｅのうちの１つの第３の画素Ｃｘの素子Ｃｘｅとを結ぶ線分の長さを求めれば、その長さが、求積用三角形Ｔの底辺の長さになる。これらより、Ｓ＝０．５×求積用三角形Ｔの底辺の長さ×Ｄになる。Ｄ＝２Ｓ／求積用三角形Ｔの底辺の長さになる。この式を用いれば、第１の画素Ａｘ、第２の画素Ｂｘ、および、第３の画素Ｃｘの長軸方向が、水平方向、および、垂直方向と平行ではなくてもタイヤの溝の深さＤを求めることができる。また、この式を用いれば、第１の画素Ａｘ、第２の画素Ｂｘ、および、第３の画素Ｃｘの長軸方向が、水平方向、および、垂直方向と平行である場合にも、タイヤの溝の深さＤを求めることができる。
図１１は、本発明の一実施例であるタイヤ４０のトレッド面４２に交差するように照射された、座標を有する、２つのラインレーザ光１０５の画素の素子の図である。第１の画素Ａｘ、第２の画素Ｂｘ、および、第３の画素Ｃｘの長軸方向は、水平方向、および、垂直方向と平行ではない。第１の画素Ａｘの素子Ａｘｅ、第２の画素Ｂｘの素子Ｂｘｅ、および、第３の画素Ｃｘの素子Ｃｘｅは、それぞれが座標を有する。
２以上の第１の画素Ａｘの素子Ａｘｅのうちの１つの第１の画素Ａｘの素子Ａｘｅの座標を、Ａ（ｘＡ、ｙＡ）とする。２以上の第２の画素Ｂｘの素子Ｂｘｅのうちの１つの第２の画素Ｂｘの素子Ｂｘｅの座標を、Ｂ（ｘＢ、ｙＢ）とする。２以上の第３の画素Ｃｘの素子Ｃｘｅのうちの１つの第３の画素Ｃｘの素子Ｃｘｅの座標を、Ｃ（ｘＣ、ｙＣ）とする。
Ａ、Ｂ、および、Ｃを頂点にする三角形の面積Ｓは、以下の式で求められる。
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 
線分ＡＣの長さＬは、以下の式で求められる。
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
長さｄ（タイヤ４０の溝の深さＤ）は、以下の式で求められる。
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
 
この式を用いれば、第１の画素Ａｘ、第２の画素Ｂｘ、および、第３の画素Ｃｘの長軸方向が、水平方向、および、垂直方向と平行ではなくてもタイヤの溝の深さＤを求めることができる。また、この式を用いれば、第１の画素Ａｘ、第２の画素Ｂｘ、および、第３の画素Ｃｘの長軸方向が、水平方向、および、垂直方向と平行である場合にも、タイヤの溝の深さＤを求めることができる。
３Ｄスキャナや、カメラや、ビデオカメラなどからタイヤ４０のトレッド面４２の画像を撮像して、その撮像した画像から、点群データなどを生成して、タイヤ４０の溝の深さＤを求める方法は複雑であり、また、タイヤ４０の溝の深さＤを求めるための情報処理システムが必要になる。しかし、本発明の一実施例のタイヤの回転方向主溝深さ４１の測定装置１では、カメラなどで、タイヤ４０のトレッド面４２を撮像した画像から計算によってタイヤ４０の溝の深さＤを求めることができるので、でタイヤ４０の溝の深さＤを求めるための情報処理システムを設ける必要はない。
図１２は、本発明の一実施例であるタイヤ４０のトレッド面４２に交差するように２つのラインレーザ光１０５を照射するタイヤの回転方向主溝深さ４１の測定装置１の構成を示す図である。第１のラインレーザ光照射装置１０１、および、第２のラインレーザ光照射装置１０２は、それぞれが、光源１０３からラインレーザ光１０５を照射する。ラインレーザ光１０６は、中心線である、ラインレーザ光中心線１０６と、側縁線である、ラインレーザ光側縁線１０７を有する。図１２に示すタイヤの回転方向主溝深さ４１の測定装置１では、図８、図９、および、図１０に示すような光切断法によって、タイヤの溝の深さＤを求めることができる。
図１２に示すタイヤの回転方向主溝深さ４１の測定装置１では、まず、基準面ＳＳと、光源１０３との距離ｄを測定する。基準面ＳＳで、第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光中心線１０６と、第２のラインレーザ光照射装置１０２のラインレーザ光中心線１０６が交わる点が、基準面中心ＳＳ１である。第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光側縁線１０７と、基準面ＳＳとが交わる点が、点Ｂ、および、点Ｄである。第２のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光側縁線１０７と、基準面ＳＳとが交わる点が、点Ａ、および、点Ｃである。
第１のラインレーザ光照射装置１０１、および、第２のラインレーザ光照射装置１０２は、それぞれが、光源１０３からタイヤ４０のトレッド面４２にラインレーザ光１０５を照射する。図２に示すように、タイヤ４０を高さ方向から見ると、タイヤ４０のトレッド面４２は、略円形状である。しかし、図１２に示すように、タイヤ４０のトレッド面４２で、第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光中心線１０６と、第２のラインレーザ光照射装置１０２のラインレーザ光中心線１０６が交わる点、および、その交わる点の近傍の領域は、タイヤ４０の高さ方向から見ると、略平面である。
このため、タイヤ４０のトレッド面４２で、第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光中心線１０６と、第２のラインレーザ光照射装置１０２のラインレーザ光中心線１０６が交わる点、および、その交わる点の近傍に、トレッド平面４３を設ける。トレッド平面４３で、第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光中心線１０６と、第２のラインレーザ光照射装置１０２のラインレーザ光中心線１０６が交わる点は、トレッド平面中心４３１である。トレッド平面中心４３１は、タイヤ４０のトレッド面４２で、第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光中心線１０６と、第２のラインレーザ光照射装置１０２のラインレーザ光中心線１０６が交わる点でもある。第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光側縁線１０７と、トレッド面４２とが交わる点が、点Ｂｔ、および、点Ｄｔである。第２のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光側縁線１０７と、トレッド面４２とが交わる点が、点Ａｔ、および、点Ｃｔである。
図１２で、基準面ＳＳの基準面中心ＳＳ１からトレッド平面４３のトレッド平面中心４３１に向かう方向をｙ方向とする。つまり、ｙ方向は、基準面中心ＳＳ１のｙ座標から、トレッド平面中心４３１のｙ座標に向かう方向である。また、基準面中心ＳＳ１、および、トレッド平面中心４３１を通り、ｙ方向と平行な軸をｙ軸とする。基準面中心ＳＳ１からトレッド平面中心４３１に向かう方向と垂直な方向をｘ方向とする。ここで、基準面中心ＳＳ１のｘ座標と、トレッド平面中心４３１のｘ座標は、同じ座標になる。また、トレッド平面中心４３１を通り、ｙ軸と垂直な軸をｘ軸とする。
ｄaは、光源１０３と、トレッド平面４３との間のｙ軸と平行な方向の長さである。ｙaは、基準面ＳＳと、トレッド平面４３との間のｙ軸と平行な方向の長さである。ｄは、光源１０３と、基準面ＳＳとの間のｙ軸と平行な方向の長さである。そして、ｄa＝ｙa＋ｄになる。
ｙ方向に対するラインレーザ光の長軸方向の角度は、θである。ラインレーザ光中心線に対するラインレーザ光側縁線の角度は、φである。
第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光１０５のラインレーザ光側縁線１０７のうち、第２のラインレーザ光照射装置１０２と向かい合うラインレーザ光側縁線１０７と、第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３と、第２のラインレーザ光照射装置１０２の光源１０３とを結ぶ線分との間の角度はρである。また、第２のラインレーザ光照射装置１０２のラインレーザ光１０５のラインレーザ光側縁線１０７のうち、第１のラインレーザ光照射装置１０１と向かい合うラインレーザ光側縁線１０７と、第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３と、第２のラインレーザ光照射装置１０２の光源１０３とを結ぶ線分との間の角度もρである。第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３と、第２のラインレーザ光照射装置１０２の光源１０３とを結ぶ線分は、ｘ軸と平行な線分である。このため、ρはｘ軸と平行な線分に対する角度である。
図１３は、x方向、y方向、z方向を示す図である。前述のように、基準面中心ＳＳ１、および、トレッド平面中心４３１を通り、ｙ方向と平行な軸がｙ軸であり、トレッド平面中心４３１を通り、ｙ方向と垂直な軸がｘ軸である。ｙ方向、および、ｘ方向と垂直な方向がｚ方向である。トレッド平面中心４３１を通り、ｙ方向、および、ｘ方向と垂直な軸がｚ軸である。
図１４は、本発明の一実施例であるタイヤのトレッド面に交差するように２つのラインレーザ光を照射した状態を横から見た図である。
図１２と同様に、基準面ＳＳで、第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光中心線１０６と、第２のラインレーザ光照射装置１０２のラインレーザ光中心線１０６が交わる点が、基準面中心ＳＳ１である。第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光側縁線１０７と、基準面ＳＳとが交わる点が、点Ｂ、および、点Ｄである。第２のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光側縁線１０７と、基準面ＳＳとが交わる点が、点Ａ、および、点Ｃである。
また、図１２と同様に、トレッド平面４３で、第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光中心線１０６と、第２のラインレーザ光照射装置１０２のラインレーザ光中心線１０６が交わる点は、トレッド平面中心４３１である。第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光側縁線１０７と、トレッド面４２とが交わる点が、点Ｂｔ、および、点Ｄｔである。第２のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光側縁線１０７と、トレッド面４２とが交わる点が、点Ａｔ、および、点Ｃｔである。
さらに、図１２と同様に、ｄaは、光源１０３と、トレッド平面４３との間のｙ軸と平行な方向の長さである。ｙaは、基準面ＳＳと、トレッド平面４３との間のｙ軸と平行な方向の長さである。ｄは、光源１０３と、基準面ＳＳとの間のｙ軸と平行な方向の長さである。そして、ｄa＝ｙa＋ｄになる。ｙ方向に対するラインレーザ光の長軸方向の角度は、θである。ラインレーザ光中心線に対するラインレーザ光側縁線の角度は、φである。後述のように、第１のラインレーザ光照射装置１０１から照射するラインレーザ光１０５の照射の角度が、ｘ軸、および、ｚ軸から４５°であり、第２のラインレーザ光照射装置１０２から照射するラインレーザ光１０５の照射の角度が、ｘ軸から１３５°であり、ｚ軸から４５°であれば、図１２、および、図１４のラインレーザ光中心線に対するラインレーザ光側縁線の角度は、両方とも同じ角度であるφになる。
図１５は、ラインレーザ光１０５を照射している２つのラインレーザ光照射装置１０を上から見た図である。第１のラインレーザ光照射装置１０１、および、第２のラインレーザ光照射装置１０２は。レーザ光を照射する光源１０３と、レーザ光を偏向させる光学レンズ１０４を有する。第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３から照射されたレーザ光は、光学レンズ１０４で変更されてラインレーザ光１０５になる。
図１６は、２つのラインレーザ光照射装置１０が照射しているラインレーザ光１０５の照射の方向を示す図である。第１のラインレーザ光照射装置１０１から照射するラインレーザ光１０５の照射の角度が、ｘ軸、および、ｚ軸から４５°である。第２のラインレーザ光照射装置１０２から照射するラインレーザ光１０５の照射の角度が、ｘ軸から１３５°であり、ｚ軸から４５°である。このようにすれば、図１２、および、図１４のラインレーザ光中心線１０６に対するラインレーザ光側縁線１０７の角度は、両方とも同じ角度であるφになる。
ただし、第１のラインレーザ光照射装置１０１から照射するラインレーザ光１０５の照射の角度が、ｘ軸、および、ｚ軸から４５°とは異なる角度であってもよく、また、第２のラインレーザ光照射装置１０２から照射するラインレーザ光１０５の照射の角度が、ｘ軸から１３５°であり、ｚ軸から４５°とは異なる角度であってもよい。また、第１のラインレーザ光照射装置１０１から照射するラインレーザ光１０５の照射の角度が、ｘ軸、および、ｚ軸から４５°とは異なる角度であり、また、第２のラインレーザ光照射装置１０２から照射するラインレーザ光１０５の照射の角度が、ｘ軸から１３５°であり、ｚ軸から４５°とは異なる角度であれば、図１２、および、図１４のラインレーザ光中心線１０６に対するラインレーザ光側縁線１０７の角度は、両方とも同じ角度にはならない。
図１７は、基準面ＳＳにラインレーザ光１０５を照射した状態を示す図である。基準面ＳＳには、第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光１０５と、第２のラインレーザ光照射装置１０２のラインレーザ光１０５とが照射されている。点Ａ、および、点Ｃは、基準面ＳＳに照射された第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光１０５の上に位置する。点Ｂ、および、点Ｄは、基準面ＳＳに照射された第２のラインレーザ光照射装置１０２のラインレーザ光１０５の上に位置する。基準面ＳＳに照射された第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光１０５と、基準面ＳＳに照射された第２のラインレーザ光照射装置１０２のラインレーザ光１０５の交点が、基準面中心ＳＳ１である。
図１８は、トレッド平面４３にラインレーザ光１０５を照射した状態を示す図である。トレッド平面４３には、第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光１０５と、第２のラインレーザ光照射装置１０２のラインレーザ光１０５とが照射されている。点Ａｔ、および、点Ｃｔは、トレッド平面４３に照射された第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光１０５の上に位置する。点Ｂ、および、点Ｄは、トレッド平面４３に照射された第２のラインレーザ光照射装置１０２のラインレーザ光１０５の上に位置する。トレッド平面４３に照射された第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光１０５と、トレッド平面４３に照射された第２のラインレーザ光照射装置１０２のラインレーザ光１０５の交点が、トレッド平面中心４３１である。
図１９は、基準面ＳＳ、および、トレッド平面４３にラインレーザ光１０５を照射した状態を示す図である。基準面中心ＳＳ１と、トレッド平面中心４３１との間のｚ軸と平行な方向の距離は、ｚａである。
トレッド平面中心４３１と、第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３との間の距離は、ｄａである。また、トレッド平面中心４３１と、第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３との間の距離もｄａである。図１２に示すタイヤの回転方向主溝深さ４１の測定装置１では、距離ｄａを求めることができる。図１２に示すタイヤの回転方向主溝深さ４１の測定装置１を用いて、どのようにして距離ｄａを求めることができるのかについて説明する。
図１２に示す、ｙ軸と、第１のラインレーザ光照射装置、または、第２のラインレーザ光照射装置のｘ軸方向の距離ｗ、光源１０３と、基準面ＳＳとの間のｙ軸と平行な方向の長さｄ、ｙ方向に対するラインレーザ光の長軸方向の角度θは、あらかじめ求めておく。
図１２、および、図１４より、
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
 
になる。
加法定理に、上式を代入すると、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
 
になる。
加法定理に上式を代入すると、
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
 
になり、ｙａを求めることができる。ｄａは、光源１０３と、トレッド平面４３との間のｙ軸と平行な方向の長さであり、ｄは、光源１０３と、基準面ＳＳとの間のｙ軸と平行な方向の長さである。また、ｄａ＝ｄ＋ｙａである。これより、ｙａが求まれば、ｄａを求めることができる。
また、第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３、または、第２のラインレーザ光照射装置１０２の光源１０３と、トレッド平面４３との間のｙ軸と平行な方向の長さｄaは、次のように求めてもよい。第１のラインレーザ光照射装置１０１のラインレーザ光１０５のラインレーザ光側縁線１０７のうち、第２のラインレーザ光照射装置１０２と向かい合うラインレーザ光側縁線１０７と、第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３と、第２のラインレーザ光照射装置１０２の光源１０３とを結ぶ線分との間の角度はρである。また、第２のラインレーザ光照射装置１０２のラインレーザ光１０５のラインレーザ光側縁線１０７のうち、第１のラインレーザ光照射装置１０１と向かい合うラインレーザ光側縁線１０７と、第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３と、第２のラインレーザ光照射装置１０２の光源１０３とを結ぶ線分との間の角度もρである。第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３と、第２のラインレーザ光照射装置１０２の光源１０３とを結ぶ線分の長さは、２Ｌである。
第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３、第２のラインレーザ光照射装置１０２の光源１０３、および、点Ｄｔを頂点にする三角形について考える。この三角形の第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３と、第２のラインレーザ光照射装置１０２の光源１０３との間の長さは、２Ｌである。この三角形の点Ｄｔと、第２のラインレーザ光照射装置１０２の光源１０３との間の長さは、ｄａである。この三角形の点Ｄｔと、第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３とを結ぶ線分と、第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３、第２のラインレーザ光照射装置１０２の光源１０３とを結ぶ線分との間の角度は、ρである。この三角形の点Ｄｔと第２のラインレーザ光照射装置１０２の光源１０３とを結ぶ線分と、この三角形の第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３と第２のラインレーザ光照射装置１０２の光源１０３とを結ぶ線分との間の角度は、９０°である。
このため、第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３、または、第２のラインレーザ光照射装置１０２の光源１０３と、トレッド平面４３との間のｙ軸と平行な方向の長さｄaは、ｄａ＝２Ｌ×ｔａｎρで求めることができる。少なくとも、第２のラインレーザ光照射装置１０２の光源１０３と、点Ｄｔとの間の線分が、ｘ軸と平行になる場合には、この式を用いてｄａを求めることができる。これは、第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３、第２のラインレーザ光照射装置１０２の光源１０３、および、点Ａｔを頂点にする三角形について考えても同じ結果になる。第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３、第２のラインレーザ光照射装置１０２の光源１０３、および、点Ａｔを頂点にする三角形について考えた場合には、少なくとも、第１のラインレーザ光照射装置１０１の光源１０３と、点Ａｔとの間の線分が、ｘ軸と平行になる場合には、この式を用いてｄａを求めることができる。
また、図１２に示すタイヤの回転方向主溝深さ４１の測定装置１では、第１のラインレーザ光照射装置１０１、および、第２のラインレーザ光照射装置１０２は、ラインレーザ光１０５がトレッド面４２で交差するように、ラインレーザ光１０５を照射するので、ｄａが変わっても、タイヤの回転方向主溝４１の深さＤを求めることができる。言い換えれば、図１２に示すタイヤの回転方向主溝深さ４１の測定装置１では、第１のラインレーザ光照射装置１０１、および、第２のラインレーザ光照射装置１０２は、ラインレーザ光１０５がトレッド面４２で交差するように、ラインレーザ光１０５を照射するので、タイヤの回転方向主溝４１の深さＤを求める場合のｄａは可変である。
図１２に示すタイヤの回転方向主溝深さ４１の測定装置１では、図１７に示す、線分ＡＣと線分ＢＤの間の角度を求めることができる。点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄの座標は次の通りである。
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
 
また、ｔａｎθ＝Ｌ／ｄより、線分ＡＣの傾きｍ１、線分ＢＤの傾きｍ２は次のようになる。
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
 
これらより、線分ＡＣと、線分ＢＤとの傾きψ１は、
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
 
になる。
図１２に示すタイヤの回転方向主溝深さ４１の測定装置１では、図１８に示す、線分ＡｔＣｔと線分ＢｔＤｔの間の角度を求めることができる。点Ａｔ、点Ｂｔ、点Ｃｔ、点Ｄｔの座標は次の通りである。
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
 
また、ｔａｎθ＝Ｌ／ｄａより、線分ＡｔＣｔの傾きｍ３、線分ＢｔＤｔの傾きｍ４は次のようになる。
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
 
これらより、線分ＡｔＣｔと、線分ＢｔＤｔとの傾きψ２は、
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
 
になる。
　上述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができると共に、本発明にはその均等物が含まれることは言うまでもない。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。
本発明の一実施例であるタイヤのトレッド面に形成されたタイヤの回転方向主溝深さの測定装置の構成を示す斜視図である。 本発明の一実施例であるタイヤの回転方向主溝の測定装置のカメラとラインレーザ光照射装置と、タイヤのトレッド面との位置関係を高さ方向で示した図である。 本発明の一実施例であるラインレーザ照射装置によりタイヤのトレッド面にラインレーザ光を照射しているラインレーザ光の照射図である。 ラインレーザ光の像である切断線座標１１から回転方向主溝の深さを算出する本発明の一実施例を示した図である。 本発明の一実施例であるタイヤのトレッド面に形成された回転方向主溝深さの測定装置１の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例であるラインレーザ照射装置により得られた回転方向主溝の深さの図である。 本発明の一実施例であるタイヤのトレッド面に形成された回転方向主溝深さの測定方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施例であるラインレーザ照射装置によりタイヤのトレッド面に交差するように２つのラインレーザ光を照射しているラインレーザ光の画像である。 本発明の一実施例であるタイヤのトレッド面に交差するように照射された２つのラインレーザ光の画素の図である。 本発明の一実施例であるタイヤのトレッド面に交差するように照射された図９に示された２つのラインレーザ光の画素の素子の図である。 本発明の一実施例であるタイヤのトレッド面に交差するように照射された、座標を有する、２つのラインレーザ光の画素の素子の図である。 本発明の一実施例であるタイヤのトレッド面に交差するように２つのラインレーザ光を照射するタイヤの回転方向主溝深さの測定装置の構成を示す図である。 x方向、y方向、z方向を示す図である。 本発明の一実施例であるタイヤのトレッド面に交差するように２つのラインレーザ光を照射した状態を横から見た図である。 ラインレーザを照射している２つのラインレーザ光照射装置を上から見た図である。 ２つのラインレーザ光照射装置が照射しているラインレーザ光の照射の方向を示す図である。 基準面にラインレーザ光を照射した状態を示す図である。 トレッド平面にラインレーザ光を照射した状態を示す図である。 基準面、および、トレッド平面にラインレーザ光を照射した状態を示す図である
１：タイヤの回転方向主溝の測定装置
１０：ラインレーザ光照射装置
１０１：第１のラインレーザ光照射装置
１０２：第２のラインレーザ光照射装置
１０３：光源
１０４：光学レンズ
１０５：ラインレーザ光
１０６：ラインレーザ光中心線
１０７：ラインレーザ光側縁線
ＳＳ：基準面
ＳＳ１：基準面中心
ｗ：ｙ軸と、第１のラインレーザ光照射装置、または、第２のラインレーザ光照射装置のｘ軸方向の距離
ｄa：光源と、トレッド平面との間のｙ軸と平行な方向の長さ
ｙa：基準面と、トレッド平面との間のｙ軸と平行な方向の長さ
ｄ：光源と、基準面との間のｙ軸と平行な方向の長さ
θ：方向に対するラインレーザ光の長軸方向の角度
φ：ラインレーザ光中心線に対するラインレーザ光側縁線の角度
２０：カメラ
３０：データ処理装置
３１：制御部
３２：データ処理部
４０：タイヤ
４１：タイヤの回転方向主溝
４２：トレッド面
４３：トレッド平面
４３１：トレッド平面中心
Ｄ：タイヤの溝の深さ
Ａｘ：第１の画素
Ｂｘ：第２の画素
Ｃｘ：第３の画素
Ａｘｅ：第１の画素Ａｘの素子
Ｂｘｅ：第２の画素Ｂｘの素子
Ｃｘｅ：第３の画素Ｃｘの素子
Ｔ：求積用三角形
Ｓ：面積
５０：テーブル
３１０：ラインレーザ制御部
３１１：撮像制御部
３２０：ラインレーザ画像検出部
３２１：光切断線座標検出部
３２２：溝深さ算出部
３２３：主溝判定部
 

Claims (10)

  1. ラインレーザ光をタイヤのトレッド面に、タイヤの回転方向に対して横断する方向で照射し、前記トレッド面のラインレーザ光の像をカメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づいて光切断法により前記トレッド面に複数形成されている回転方向の主溝の深さを検出する回転方向主溝深さの測定方法であって、
    前記トレッド面の異なる少なくとも２か所にラインレーザ光を照射し、前記ラインレーザ光の像をそれぞれ撮像し、
    前記撮像したそれぞれの撮像画像について、前記ラインレーザ光の像の座標である光切断線座標を検出し、
    前記光切断線座標から三角測量法に基づいて、前記トレッド面に形成された溝深さをそれぞれ算出し、
    算出された前記溝の深さの回転方向の座標が略一致する溝の深さをそれぞれ回転方向主溝の深さと判定することを特徴とするタイヤのトレッド面に形成された回転方向主溝深さの測定方法。
  2. ラインレーザ光をタイヤのトレッド面に、タイヤの回転方向に対して横断する方向で照射し、前記トレッド面のラインレーザ光の像をカメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づいて光切断法により前記トレッド面に複数形成されている回転方向の主溝の深さを検出する回転方向主溝深さの測定方法であって、
    前記トレッド面の異なる少なくとも２か所にラインレーザ光を照射し、前記ラインレーザ光の像をそれぞれ取得し、
    前記撮像したそれぞれの撮像画像について、前記ラインレーザ光の像の座標である光切断線座標を検出し、
    前記光切断線座標の一座標であるＡ点と、前記Ａ点からタイヤの回転方向に対して横断する方向にｗ離れた前記光切断線座標の一座標であるＢ点と、前記Ａ点からタイヤの回転方向に対して横断する方向に２ｗ離れた前記光切断線座標の一座標であるＣ点とを選定し、前記Ａ点と前記Ｂ点と前記Ｃ点とで形成される三角形の面積を、前記Ａ、前記Ｂ点、前記Ｃ点のいずれかが前記光切断線座標の全ての座標となるまで繰り返して求積し、
    前記求積された前記三角形の面積から溝深さを算出し、
    前記溝深さが所定値以上のものを、それぞれ主溝候補とし、
    前記主溝候補の回転方向の座標が略一致する溝の深さをそれぞれ回転方向主溝の深さと判定することを特徴とするタイヤのトレッド面に形成された回転方向主溝深さの測定方法。
  3. 前記ｗは前記回転方向主溝の幅以上であり、前記所定値は前記回転方向主溝に設けられているスリップサインの値以上であることを特徴とする請求項２に記載のタイヤのトレッド面に形成された主溝の深さの測定方法。
  4. タイヤのトレッド面に、タイヤの回転方向に対して横断する方向でタイヤのトレッド面の少なくとも異なる２か所にラインレーザ光を照射するラインレーザ光照射装置と、
    前記トレッド面のラインレーザ光の像を撮像するカメラと、
    前記カメラで撮像された撮像画像からラインレーザ光の像を検出するラインレーザ画像検出部と、
    前記ラインレーザ光の像の座標である光切断線座標を検出する光切断線座標検出部と、
    前記光切断線座標から光切断法に基づいて、前記トレッド面に形成された溝の深さを算出する溝深さ算出部と、
    算出された前記溝の深さの回転方向の座標が略一致する複数の溝をそれぞれ回転方向主溝と判定する主溝判定部
    とを備えたことを特徴とするタイヤのトレッド面に形成された回転方向主溝深さの測定装置。
  5. 前記主溝判定部は、前記光切断線座標の一座標であるＡ点と、前記Ａ点からタイヤの回転方向に対して横断する方向にｗ離れた前記光切断線座標であるＢ点と、前記Ａ点からタイヤの回転方向に対して横断する方向に２ｗ離れた前記光切断線座標であるＣ点とを選定し、前記Ａ点と前記Ｂ点と前記Ｃ点とで形成される三角形の面積を、前記Ａ点、前記Ｂ点、前記Ｃ点のいずれかが前記光切断線座標の全ての座標となるまで繰り返して求積し、求積された前記三角形の面積から溝深さを算出する手段を更に備えたことを特徴とする請求項４に記載の回転方向主溝深さの測定装置。
  6. 前記ｗは前記回転方向主溝の幅以上であり、前記回転方向主溝の深さは、前記回転方向主溝に設けられているスリップサインの値以上であることを特徴とする請求項４又は５に記載の回転方向主溝深さの測定装置。
  7. ラインレーザ光をタイヤのトレッド面に、タイヤの回転方向に対して横断する方向で照射し、前記トレッド面の前記ラインレーザ光の像をカメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づいて光切断法により前記トレッド面に複数形成されている回転方向の主溝の深さを検出する回転方向主溝深さの測定方法であって、
    前記トレッド面の１か所に２つの前記ラインレーザ光が交差するように照射し、前記ラインレーザ光の像を撮像し、
    前記撮像した撮像画像から、前記トレッド面に形成された溝深さを算出することを特徴とするタイヤのトレッド面に形成された回転方向主溝深さの測定方法。
  8. 前記撮像したそれぞれの撮像画像について、前記ラインレーザ光の像の座標である光切断線座標を検出し、
    前記光切断線座標から三角測量法に基づいて、前記トレッド面に形成された溝深さをそれぞれ算出し、
    算出された前記溝の深さの回転方向の座標が略一致する溝の深さをそれぞれ回転方向主溝の深さと判定することを特徴とする、請求項７に記載の前記タイヤのトレッド面に形成された回転方向主溝深さの測定方法。
  9. あらかじめ、ラインレーザ光照射装置と、基準面との間の装置基準距離を測定し、
    前記基準面と、前記タイヤとの間の基準タイヤ間距離を求め、
    前記装置基準距離に、前記基準タイヤ間距離に加えることによって、前記ラインレーザ光照射装置と、前記タイヤとの間の装置タイヤ間距離を求める、請求項７に記載の前記タイヤのトレッド面に形成された回転方向主溝深さの測定方法。
  10. 前記ラインレーザ光は、ラインレーザ光側縁線を有し、
    あらかじめ、
    ２つのラインレーザ光照射装置の光源の間の光源間距離と、
    一方の前記ラインレーザ光照射装置の前記ラインレーザ光の前記ラインレーザ光側縁線のうち、他方の前記ラインレーザ光照射装置と向かい合う前記ラインレーザ光側縁線と、一方の前記ラインレーザ光照射装置の前記光源と、他方の前記ラインレーザ光照射装置の前記光源とを結ぶ線分との間の角度と、
    を測定し、
    前記光源間距離と、前記角度とに基づいて、前記ラインレーザ光照射装置と、前記タイヤとの間の装置タイヤ間距離を求める、請求項７に記載の前記タイヤのトレッド面に形成された回転方向主溝深さの測定方法。
     
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