轮胎外形测量数据校正方法和轮胎外观检查装置

摘要

本发明的目的是针对轮胎外形测量数据来校正由轮胎挠曲引起的外形变形，从而对发生挠曲的轮胎正确地进行外观检查。一种轮胎外形测量数据校正方法，包括以下步骤：在利用轮胎转动部(2)使作为检查对象的轮胎(T)转动的同时，使用传感器单元(3)来针对各特定转动角度获取沿着轮胎径方向的侧壁图像；利用图像处理单元(5)来按预定比率对侧壁图像进行分割，并且利用直线来近似各分割区间的侧壁图像；计算近似直线相对于水平方向的倾斜角度；以及使各分割区间的侧壁图像转动，以使得近似直线的倾斜角度与针对各分割区间所确定的预定角度一致。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于判断轮胎外观是否可接受的轮胎外形 测量数据校正方法和轮胎外观检查装置。

背景技术

当要判断轮胎形状是否可接受时，将作为构成外周部的轮 胎主体部分的橡胶材料部安装至构成轮胎的内周部的环状金属 组件(轮辋)，并且在利用空气充填内部之后，掌握例如轮胎侧 部(侧壁)的外观形状并且判断是否可接受。

作为用于掌握轮胎外观形状的这些方法，已知有被称为光 切断法的使用三维形状测量法的方法(参见专利文献1)和使用 光学位移传感器的方法(参见专利文献2)。

这里，光切断法是如下方法：利用由柱面透镜等线状会聚 的光(线状光)沿着轮胎的径方向照射轮胎表面(例如，侧壁)，利 用照相机等拍摄轮胎表面上的线状光的形状，并且基于所获得 的拍摄图像来根据三角测量的原理测量该轮胎在光照射部分 (线状部分)处的表面形状。通过使用该方法，例如，在使轮胎 转动的同时按特定转动角度间隔进行该测量使得可以掌握轮胎 整周的侧壁形状。

另一方面，光学位移传感器使来自激光器等的出射光会聚 成光斑状(点状)以利用该出射光照射轮胎表面，利用诸如CCD 等的线状图像传感器接收该出射光的反射光，并且根据该反射 光的位置变化来测量光照射部分(点状部分)处轮胎表面的高 度。由于如上所述、光学位移传感器仅测量利用光所照射的点 状部分的高度，因此当要测量侧壁的表面形状时，例如，使多 个光学位移传感器在轮胎的径方向上并置以供使用，从而与光 切断法相同、在使该轮胎转动的同时按特定转动角度间隔进行 测量，由此掌握轮胎整周的侧壁形状。

然而，利用上述现有技术的方法，在获得轮胎外观形状的 测量数据(以下称为“轮胎外形测量数据”)之后，由于没有对由 于挠曲所引起的外形变形进行校正，因此无法正确地检查发生 挠曲的轮胎的外形。

因而，在利用上述现有技术的方法测量轮胎外观形状的情 况下，轮胎主体应嵌入轮辋内且应充填空气，并且内压应升高 至轮胎不会发生挠曲的状态，因而存在测量所用的准备时间变 长并且生产率下降的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-14698

专利文献2：日本特开平2-42306

发明内容

发明要解决的问题

本发明是考虑到上述现有技术的问题而作出的，并且目的 在于通过针对轮胎外形测量数据来校正由于挠曲所引起的外形 变形，使得即使对于发生挠曲的轮胎，也能够在无需准备工作 或者不会使生产率下降的情况下正确地进行外观检查。

用于解决问题的方案

(1)本发明是一种轮胎外观检查装置中的轮胎外形测量数 据校正方法，其特征在于，所述轮胎外形测量数据校正方法包 括以下步骤：形状测量步骤，用于针对绕轮胎的转动中心的每 预定转动角度来测量沿着所述轮胎的径方向的侧壁的表面形 状；直线近似步骤，用于针对在所述测量步骤中测量到的各所 述表面形状，按通过以预定比率对各所述表面形状中的胎肩侧 的端部和轮辋侧的端部之间的距离进行分割所获得的各区间， 用直线来近似各所述表面形状并计算近似直线；以及转动处理 步骤，用于使在所述测量步骤中测量到的针对各区间的表面形 状的数据转动，以使得在计算所述近似直线的所述直线近似步 骤中计算出的近似直线相对于水平方向的倾斜角度与针对所述 各区间所确定的预定角度一致。

(2)本发明的特征在于：在根据(1)所述的轮胎外形测量数据 校正方法中，针对所述各区间所确定的预定角度是在所述直线 近似步骤中计算出的针对所述各区间的近似直线的倾斜角度的 平均值。

(3)本发明的特征在于：在根据(1)或(2)所述的轮胎外形测 量数据校正方法中，在计算所述近似直线的所述直线近似步骤 中计算出的近似直线是基于所述测量步骤中测量到的所述表面 形状的数据来利用最小二乘法计算出的。

(4)本发明的特征在于：在根据(1)～(3)中任一项所述的轮胎 外形测量数据校正方法中，在所述测量步骤中，利用光切断法 来测量所述表面形状。

(5)本发明的特征在于：在根据(1)～(4)中任一项所述的轮胎 外形测量数据校正方法中，在所述测量步骤中，在所述轮胎的 整周测量所述表面形状。

(6)本发明是一种轮胎外观检查装置，其特征在于，包括： 形状测量部件，用于针对绕轮胎的中心的每预定转动角度来测 量沿着所述轮胎的径方向的侧壁的表面形状；直线近似部件， 用于针对所述形状测量部件测量到的各所述表面形状，按通过 以预定比率对各所述表面形状中的胎肩侧的端部和轮辋侧的端 部之间的距离进行分割所获得的各区间，用直线来近似各所述 表面形状并且计算近似直线；以及转动处理部件，用于对所述 形状测量部件测量到的针对各区间的表面形状的数据进行转动 和处理，以使得所述直线近似部件计算出的近似直线相对于水 平方向的倾斜角度与针对所述各区间所确定的预定角度一致。

(7)本发明的特征在于：在根据(6)所述的轮胎外观检查装置 中，还包括：放置台，用于使所述轮胎呈横向放置；以及轮胎 转动部，其包括所述放置台的转动驱动部件。

发明的效果

根据本发明，通过针对轮胎外形测量数据来校正由于挠曲 所引起的外形变形，可以在无需准备工作或者不会使生产率下 降的情况下对发生挠曲的轮胎正确地进行外观检查。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个实施例的轮胎外观检查装置 的结构的框图。

图2是示出轮胎外观检查装置的图像处理部的结构的框图。

图3是示出轮胎外观检查装置的传感器部的结构的图。

图4是轮胎外观检查装置的传感器部所拍摄到的侧壁图像 的示例。

图5是示出轮胎外观检查装置的操作过程的流程图。

具体实施方式

以下将通过参考附图来说明本发明的实施例。

图1是示出根据本发明的一个实施例的轮胎外观检查装置 的结构的框图。

轮胎外观检查装置1具有：轮胎转动部2，用于利用例如步 进马达使作为检查对象的轮胎T转动；传感器部3，用于利用线 状光照射轮胎T并且拍摄该线状光的图像；转动角度检测部4， 用于检测轮胎转动部2的转动角度；以及图像处理部5，用于对 传感器部3所拍摄到的线状光图像进行处理等。

轮胎转动部2包括：圆盘状的轮胎放置台21，用于使轮胎T 呈横向放置；以及转动驱动部22，其一体化地安装至轮胎放置 台21的下端，用于利用未示出的内置步进马达来转动驱动轮胎 放置台21。

图2是示出该轮胎外观检查装置1的图像处理部5的结构的 框图。图像处理部5具有：输入/输出接口部51，其作为用于与 传感器部3等进行数据通信的通信部；以及处理部52，用于对图 像数据进行处理，并且处理部52具有：轮胎转动部件521，用于 在转动角度检测部4检测转动角度的同时，通过向轮胎转动部2 提供操作信号来使轮胎T转动；形状测量部件522，用于通过传 感器部3针对各预定转动角度所获得的线状光的图像数据来测 量侧壁的形状；测量数据存储部件523，用于存储表示形状测量 部件522测量到的侧壁的形状的数据(侧壁测量数据)；直线近似 部件524，用于利用预定比率将各侧壁测量数据分割成多个区 间，并且针对各区间计算该侧壁测量数据的近似直线；转动处 理部件525，用于针对各区间对该侧壁测量数据进行后面将说明 的转动处理；以及可接受性判断部件526，用于基于该侧壁测量 数据来判断轮胎的外观形状是否可接受。

这里，处理部52是具有CPU(中央处理单元)、写入有程序 的ROM(只读存储器)和用于临时存储数据的RAM(随机存取存 储器)等的计算机，上述测量数据存储部件523例如是上述 RAM，并且处理部52的除上述测量数据存储部件523以外的上 述各部件是包括CPU的计算机利用程序所实现的功能实现部 件。该计算机程序可以存储在任意的存储介质中。

图3是示出该轮胎外观检查装置1的传感器部3的结构的图。 传感器部3具有：光源部31，用于例如利用柱面透镜等使来自半 导体激光器的出射光会聚以输出线状光；以及照相机部32，用 于拍摄从光源部31输出的并且被轮胎T表面反射的线状光。照 相机部32例如可以由诸如CCD等的摄像元件以及球面透镜构 成，其中该球面透镜用于使被轮胎T表面反射的线状光在该摄 像元件上成像。如上所述，由于光源部31输出线状光，因此形 状测量部件522可以基于来自传感器部3的图像数据来利用光切 断法测量侧壁的形状。

将传感器部3拍摄到的侧壁的图像(侧壁图像)发送至形状 测量部件522，并且形状测量部件522基于该侧壁图像来输出表 示拍摄位置处的侧壁表面的形状的曲线数据(一系列的二维坐 标)作为侧壁测量数据。

图4是传感器部3所拍摄到的侧壁图像的示例。右端是侧壁 在胎肩侧上的端(胎肩端)，并且左端是侧壁在轮辋侧上的端(轮 辋端)。通常，在侧壁的大致中央处存在凸起幅度最大的部分(以 下称为“顶端部”)，并且高度向着轮辋端或胎肩端逐渐降低。这 里，假定轮辋端和顶端部之间的高度差为H并且胎肩端和顶端 部之间的高度差为h，在轮胎T没有嵌入轮辋内并且轮胎T发生 了挠曲的情况下，H和h针对沿着轮胎T转动方向的各侧壁测量 数据而改变。H的变化量(称为ΔH)与轮辋端上的挠曲的幅度相 对应，并且h的变化量(以下称为Δh)与胎肩端上的挠曲的幅度相 对应。

上述的轮胎外观检查装置1大致如下进行操作。

首先，当用户接通轮胎外观检查装置1的电源时，图像处理 部5利用轮胎转动部件521和形状测量部件522来在使轮胎T转 动的同时针对每特定转动角度获得侧壁图像，并且基于该侧壁 图像来生成侧壁测量数据。随后，图像处理部5针对各侧壁测量 数据来利用直线近似部件524按预定比率对轮辋端和胎肩端之 间的距离进行分割，并且针对各区间来利用直线近似分割之后 的侧壁测量数据。

此外，图像处理部5利用转动处理部件525对各区间的侧壁 测量数据进行转动处理，以使得在各区间处的近似直线相对于 水平方向的倾斜角变为预定角度。这里，该转动处理具体使用 已知的例如线性代数等中所使用的旋转矩阵公式来确定支点 （旋转中心），并且使数据以该支点为中心转动。这里，可以在 轮胎周上的任意位置处确定支点，只要满足即使在没有充填内 压的情况下也不出现挠曲即可，并且该支点例如可以是轮辋线 等。存在如下优点：由于挠曲而导致看上去相对暗的光斑通过 该转动处理而显得明亮。

通过该转动处理，轮辋端和顶端部之间的高度差H以及胎 肩端和顶端部之间的高度差h在所有的侧壁图像中变为大致恒 定的值，并且与轮辋端和胎肩端上的挠曲的幅度相对应的ΔH和 Δh变为约零，并且校正了侧壁测量数据中的轮辋端和胎肩端上 的挠曲。

随后，将根据图5的流程图来说明本实施例的操作过程。

(1)在用户接通电源等并且开始轮胎外观检查装置1的操作 的情况下(S101)，首先，图像处理部5的轮胎转动部件521初始 利用轮胎转动部2将轮胎T设置在预定转动位置处(S102)。

(2)轮胎转动部件521在转动角度检测部4测量轮胎T的转动 角度的情况下，利用轮胎转动部2使轮胎T转动预定角度(S103)。 随后，形状测量部件522从传感器部3获得侧壁图像，然后基于 该侧壁图像来生成表示侧壁的形状的测量数据(侧壁测量数 据)，并且将该测量数据存储在例如为RAM的测量数据存储部 件523中(S104)。

(3)判断是否已针对轮胎T的整周存储了侧壁测量数据 (S105)，并且在已针对该轮胎的整周存储了该数据的情况下 (S105中为“是”)，该例程进入步骤S106，而在没有针对该轮胎 的整周存储该数据的情况下(S105中为“否”)，该例程返回至步 骤S103，并且重复上述操作。结果，可以在轮胎的整周上按特 定角度间隔生成和存储侧壁测量数据。针对轮胎的整周所生成 的全体侧壁测量数据是表示整个轮胎T的外观形状的轮胎外形 测量数据。

(4)直线近似部件524读取存储在测量数据存储部件523中 的一份侧壁测量数据(S106)。随后，利用预定比率(例如，1:1) 将轮辋端和胎肩端之间的距离分割成两个区间(S107)，针对各 区间来利用直线近似侧壁测量数据，并且计算该近似直线 (S108)。这里，分割得到的区间的数量并非必须为两个，而可 以是大于两个的数量。此外，作为近似直线的计算方法，可以 使用例如最小二乘法。

(5)转动处理部件525针对步骤S108中计算出的各区间的近 似直线计算相对于水平方向的倾斜角度(S109)，针对各区间来 对侧壁测量数据进行转动处理、以使得该倾斜角度与针对各区 间预先确定的预定角度一致(S110)，并且将该转动处理之后的 侧壁测量数据存储在测量数据存储部件523中(S111)。这里，针 对各区间预先确定的预定角度例如可以是各区间的近似直线的 倾斜角度的平均值，或者可以是充填空气后的轮胎中的任意预 定值。此外，可以任意选择步骤S110中所进行的转动处理时的 转动中心，并且例如在假定侧壁测量数据上的各区间的边界点 为转动中心的情况下，转动处理之后的侧壁测量数据在各区间 之间的边界点处连续，并且简化了后面进行的步骤S113中的外 观形状的可接受性判断。

(6)判断是否针对存储在测量数据存储部件523中的所有侧 壁测量数据完成了该处理(S112)，并且在已完成了处理的情况 下(S112中为“是”)，可接受性判断部件526从测量数据存储部件 523读取一系列的侧壁测量数据并且判断外观形状是否可接受 (S113)。

(7)另一方面，在没有针对所有的侧壁测量数据完成该处理 的情况下(S112中为“否”)，该例程返回至步骤S106，并且对后 续的侧壁测量数据重复相同的处理。

这里，可以对上述各区间进行上述步骤S113中的外部形状 的可接受性判断，并且在各区间的侧壁测量数据不连续的情况 下，通过使各区间的侧壁测量数据平移并且使这些侧壁测量数 据在各分割点处相连接，可以对整个侧壁进行可接受性判断。 此外，例如，可以通过设置显示装置等来向用户通知可接受性 判断结果。可以基于侧壁测量数据和预先确定的基准形状数据 之间的差是否在预定值内来进行外观形状的可接受性判断。

如上所述，在本实施例中，针对按特定角度间隔拍摄到的 各个侧壁测量数据来利用预定比率分割轮辋端和胎肩端之间的 距离，利用直线来近似分割之后的各区间的侧壁测量数据，并 且还对各区间的侧壁测量数据进行转动处理，以使得该近似直 线相对于水平方向的倾斜角变为预定角度。

结果，轮辋端和顶端部之间的高度差H以及胎肩端和顶端 部之间的高度差h在所有的侧壁测量数据中变为大致恒定的值， 并且与轮辋端和胎肩端上的挠曲的幅度相对应的ΔH和Δh变为 约零，并且可以根据一系列的侧壁测量数据(即，轮胎外形测量 数据)来校正轮辋端和胎肩端上的挠曲。

在上述实施例中，说明了使轮胎T转动并且利用传感器部3 来检查轮胎外观的情况，但本发明并非必须局限于上述结构， 并且还可被配置成如下：使轮胎以横向放置状态放置在放置台 上，并且通过使用任意的转动驱动机构来使传感器部3绕该轮胎 的中心转动。

这种情况下的其它结构和处理相对于上述实施例没有改 变，并且可以获得与上述实施例相同的作用效果。

附图标记说明

1    轮胎外观检查装置

2    轮胎转动部

3    传感器部

4    转动角度检测部

5    图像处理部

21   轮胎放置台

22   转动驱动部

31   光源部

32   照相机部

51   输入/输出接口部

52   处理部

521  轮胎转动部件

522  形状测量部件

523  测量数据存储部件

524  直线近似部件

525  转动处理部件

526  可接受性判断部件