[发明专利]轮胎形状测定装置

说明书

本申请是申请日为2008年8月6日、申请号为200810146022.3、名称为“轮胎形状测定装置”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及通过对照射在相对旋转的轮胎的表面上的线型光的像(光切断线的像)进行摄像，并基于该摄像图像进行利用光切断法的形状检测从而检测轮胎的表面形状的轮胎形状测定装置。

背景技术

在生产现场中，将产品的品质管理等作为目的，多要求以高速且非接触地测定物的表面形状(表面的高度分布)。

轮胎具有叠层橡胶或化学纤维、钢丝线等各种材料而成的构造，如果在该叠层构造中存在不均匀的部分，则在充气时在耐压性相对较弱的部分产生称为鼓包的隆起部(凸部)、或者产生称为凹坑或低压区的洼部(凹部)。产生这样的凹坑或低压区等形状缺陷的轮胎，因安全上的问题或外观不良的问题，需要通过检查从发货对象中除去。

以往，关于轮胎的形状缺陷的检查，通过一边用旋转机使轮胎旋转，一边用接触式或非接触式的点测定式传感器检测多个点的表面高度，从该表面高度的分布来测定轮胎的表面形状来进行。但是，在基于采用点测定式传感器的轮胎形状检测的形状缺陷的检查中，因受排列的传感器的数量的制约及检查时间的制约，不能网罗地检测轮胎上的形状缺陷的检测对象面整体的形状，存在容易产生形状缺陷漏检的问题。

另一方面，在专利文献1中，公开了对旋转的轮胎的表面照射缝光(线型光)，并对该缝光的像进行摄像，基于该摄像图像进行利用光切断法的形状检测，由此测定轮胎的表面形状的技术。根据该专利文献1所示的技术，能够网罗地(连续地)测定轮胎上的形状缺陷的检测对象面(轮胎的胎侧面或胎面)整体的形状，能够防止形状缺陷的漏检。

如专利文献1所示，通常在进行利用光切断法的形状检测时，为了在检测对象面(轮胎的胎侧面等)上形成单束的光切断线(光照射在1根线上的部分)，从该光切断线上的检测高度方向(检测的表面高度的方向)照射一个线型光，用配置在特定方向上的摄像机捕捉其散射反射光，对线状的线型光的像进行摄像。

专利文献1：特开平11-138654号公报

然而，轮胎的表面(尤其是胎侧面)为黑色，而且其光泽度高，照射在轮胎的表面上的线型光散射反射的比率较低。此外，轮胎的表面(尤其是胎侧面)全部形成山形状，因此要得到必要的景深，需要缩小摄像机光圈。

因此，在专利文献1中示出的轮胎的表面形状测定中，为得到照射在轮胎的表面上的线型光的清晰的像，需要增强线型光的强度(光量)，或降低摄像机的摄像速率(使快门速度减慢)，延长曝光时间。

但是，在增强线型光强度时，存在因黑色而容易吸收光的轮胎可能遭受热损伤的问题。另外，采用功率大的光源(通常为激光器光源)，存在需要冷却装置，导致装置大型化、高成本化，可维护性变差的问题。

此外，如果要在产品检查容许的有限的时间内，在旋转的轮胎的外周方向以足够的空间分辨率对光切断线的像进行摄像，则存在越要得到线型光的清晰像越不能降低摄像机的摄像速率(单位时间内的摄像次数)的问题。

例如，轮胎的形状缺陷检查中容许的检查时间为每根轮胎1秒左右。此外，在利用光切断法的轮胎形状测定中，为了区别光切断线的像和记在轮胎的表面上的文字，需要在旋转的轮胎的周向上，至少以该文字的线宽(1mm左右)以下的空间分辨率进行摄像。而且，为了满足其检查时间及空间分辨率的主要条件，对于乘用车用轮胎需要进行每秒2000帧的摄像，对于比乘用车大的卡车或巴士用的轮胎需要进行每秒4000帧的摄像。当今的摄像元件的摄影处理的高速化在发展，以COMS代表的高速型的摄像元件可进行每秒2000～4000帧的高速的摄像。但是，如果以每秒4000帧的高摄像速率进行摄像，根据专利文献1所示的技术，不能得到线型光的清晰的像。

此外，在利用光切断法的形状测定中，需要进行从各摄像图像(一帧的图像)提取光切断线的像(线型光的像)的处理，即基于构成摄像图像的各像素的亮度信息，进行检测亮度高的光切断线的位置(坐标)的图像处理，并从提取的光切断线的像(即，其坐标)求出轮胎的表面形状(表面高度)。通常光切断线的提取处理通过在摄像图像中的每个水平一直线量的像素组(Y坐标中的各个位置)中确定亮度最大的像素的位置(X坐标)来进行。并且，在轮胎的形状缺陷检查中，在基于摄像图像(各像素的亮度信息)的处理中，光切断线的提取处理占据运算载荷的大部分。而且，在专利文献1中，公开了光切断线的提取处理以由CPU、ROM、RAM构成的MPU(微计算机)来执行的例子。