JPH0783630A - タイヤトレッドの断面形状測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タイヤトレッドの変曲点の座標を高い精度で
短時間に測定することができる断面形状測定方法を求す
る。 【構成】 タイヤトレッド上面の測定断面に沿った輪郭
線上の変曲点に高反射率の塗料でマークを付する工程
と、前記輪郭線に沿ってレーザ光を照射し、その反射光
を画像素子で検出する工程と、前記画像素子が検出した
画像を分析し前記マークを付した変曲点の幅方向位置を
特定し算出する工程と、前記工程で幅方向位置を特定さ
れた変曲点の厚み方向の中心値をアナログ重心法により
割出し該変曲点の厚み方向位置を算出する工程とからな
ることを特徴とするタイヤトレッドの断面形状測定方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タイヤトレッドの断面
形状および変曲点の厚みを短時間でかつ高精度に測定す
る方法に関する。

【０００２】

【従来技術】タイヤトレッドは押出機によりその口金か
ら押出されて成型されるものであるが、予め設計された
口金が所望のトレッドの断面形状を正確に形成するとは
限らず、実際は成型されたトレッドの断面形状を計測し
て、その結果をもとに口金の調整を行い所望の断面形状
のトレッドを得られるようにしている。

【０００３】従来タイヤトレッドの断面形状の計測は、
トレッド断面を直接スケールやノギス等を使用して測定
したり、あるいはトレッドの断面形状測定装置がある場
合は、その測定結果をＸ−Ｙプロッター等で作図し、そ
の図より幅方向の位置はスケールで測り、厚みは作図結
果から読み取る等の方法が一般的に行われていた。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかしタイヤトレッドの寸法
をノギス等で直接測るのはタイヤトレッド自体が容易に
弾性変形し易いので接触式特有の測定誤差があるととも
に、手作業による人為的誤差も免れえない。また手作業
による測定のため相当の測定時間を要し、生産効率が悪
い。

【０００５】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的とする処は、タイヤトレッドの断面形状を変曲
点において数値化した結果を高い精度で速やかに得るこ
とができるタイヤトレッドの断面形状測定方法を供する
点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、本発明は、タイヤトレッド上面の測定断
面に沿った輪郭線上の変曲点に高反射率の塗料でマーク
を付する工程と、前記輪郭線に沿ってレーザ光を照射
し、その反射光を画像素子で検出する工程と、前記画像
素子が検出した画像を分析し前記マークを付した変曲点
の幅方向位置を特定し算出する工程と、前記工程で幅方
向位置を特定された変曲点の厚み方向の中心値をアナロ
グ重心法により割出し該変曲点の厚み方向位置を算出す
る工程とからなるタイヤトレッドの断面形状測定方法と
した。

【０００７】タイヤトレッド上面の変曲点にマークを付
し、このマークをもとにタイヤトレッドにおける変曲点
の幅方向位置と厚みとを算出することができるので、タ
イヤトレッドの断面形状を高い精度で数値化して測定す
ることができる。

【０００８】

【実 施 例】以下図１ないし図８に図示した本発明の
一実施例について説明する。図１は、本実施例の物体断
面形状測定装置１の側面図であり、図２はその正面図で
ある。

【０００９】基台２に前後左右に立設された支柱３に梁
４が架設されて枠体が構成されている。基台２の前部に
左右方向に指向して板状の支持部材５が立設され、支持
部材５の上端面にレール６が敷設されており、さらに支
持部材５の後方に背の低い支持部材７が平行に立設され
ている。

【００１０】そして左右に長尺の長方体状の摺動台８が
その前後の脚部８ａ、８ｂを前記レール６、支持部材７
に摺動自在に支持されて設けられている。前側の脚部８
ａは断面コ字状をしてレール６に摺動自在に嵌合してお
り、後側の脚部８ｂにはローラ８ｃが回転自在に軸支さ
れていて、ローラ８ｃが支持部材７の上端面に回動自在
に載っている。

【００１１】かかる摺動台８の上板が後方へ延出してタ
イヤ部材載置板９をなしている。タイヤ部材装置板９
は、トレッドＴ等を載置する箇所に左右方向に長尺の長
孔が穿設されている。

【００１２】摺動台８の底板からは下方へ前後の支持部
材５、７の間にブラケット10が垂設されて、ブラケット
10の下部に設けられたねじ孔に、左右に指向して回転自
在に支持されたねじ棒11が螺合して、ねじ棒11は基台２
の左側に配設されたモータ12によって回転駆動されるよ
うになっている。

【００１３】したがってモータ12の駆動で、ねじ棒11が
回転されねじ棒11に螺合したねじ孔を有するブラケット
10を介して摺動台８が左右に摺動することができる。す
なわちタイヤ部材載置板９に載せられたトレッドＴはモ
ータ12の駆動で左右に移動される。

【００１４】支持部材５より前方で左側にHe-Ne レーザ
ー投光機20が投光口を左側にして配設され、He-Ne レー
ザー投光機20の左側で中央に第１ミラー21が45度の傾斜
をもって配置されている。

【００１５】上方の梁４には、前半分を占めて支持板26
が数本の支持棒27によって水平に吊設されており、前記
第１ミラー21の真上に支持板26に固定されて第２ミラー
22が後方斜め45度下向きに傾斜して設けられ、第２ミラ
ー22の後方にやはり支持板26に固定されて第３ミラー23
が前方斜め45度下向きに傾斜して設けられている。

【００１６】第３ミラー23の真下にタイヤ部材載置板９
のタイヤ部材を載せる位置がくる。そして第３ミラー23
よりさらに後方で支持板26より垂設されたブラケット28
の下端に第４ミラー24が前方斜め45度下向きに設けら
れ、同第４ミラー24の真下に基台２に固定されてＣＣＤ
カメラ25が設けられている。

【００１７】第１段階の測定では、He-Ne レーザー投光
機20より射出したレーザー光は、まず左方向に進行し第
１ミラー21に反射して上方に向きを変え第２ミラー22に
反射して後方へ向い第３ミラー23に反射して下方向に進
行しタイヤ部材載置板９に載せられたトレッドＴに真上
から照射される。

【００１８】トレッドＴに照射されたレーザー光の反射
光を後方斜め上方の第４ミラー24が捉え、その反射光を
下方のＣＣＤカメラ25に送る。ＣＣＤカメラ25は光学系
を介してレーザー光の反射光を取り入れイメージセンサ
でこの反射光を受ける。

【００１９】一方摺動台８の後方には板状の支持部材3
0、32が前後方向に指向して平行に立設され、支持部材3
0の上端面にはレール31が敷設されており、摺動支持板3
3が、その左右の脚部33ａはレール31に摺動自在に嵌合
させて、また支持部材32にはローラ33ｃを介して脚部33
ｂが摺動自在に支持されて設けられている。

【００２０】この摺動支持板33に第２段階の下側の測定
器51が固定支持される。そして測定器51の後方の左右両
側に支柱34が摺動支持板33に立設されて、両支柱34の各
上端を連結して連結板35が架設されている。

【００２１】この連結板35と摺動支持板33との間に２本
のガイド棒36が左右に平行に立設されて、この２本のガ
イド棒36に貫通された昇降部材37がガイド棒36に案内さ
れて昇降自在に設けられ、このガイド棒36の前面に上側
の測定機50が固着され前方へ突設されている。前記下側
の測定器51と上下対称な位置に上側の測定機50はある。

【００２２】連結板35上に架台38を介してモータ39が取
り付けられ、下方へ突出した駆動軸39ａがねじ棒40に連
結され、ねじ棒40は左右のガイド棒36の間で平行に連結
板35と摺動支持板33に上下を回転自在に支持されてお
り、途中昇降部材37に設けられたねじ孔に螺合貫通して
いる。したがってモータ39の駆動でねじ棒40が回転し、
これと螺合する昇降部材37が測定器50とともに上下に昇
降することができる。

【００２３】また測定機50と測定器51はともに摺動支持
板33に配設されたものであり、全体がエアシリンダー41
（図１，２では図示せず、図５参照）により前後に移動
することができ、前進したときは上下の測定機50、51の
間にタイヤ部材載置板９を位置させることができ、後退
するとレーザー20およびＣＣＤカメラ25の光路を開放し
て第１の測定を可能とし、またタイヤ部材載置板９を開
放してトレッドＴ等タイヤ部材の載置・取り出しを容易
にする。

【００２４】測定機50、51は投光器、光学系、ＣＣＤカ
メラ等を一つにユニット化してケースに納めたものであ
り、測定機50の内部構造を図３に示す。

【００２５】ケース53内の前部に半導体レーザー投光器
54が下方へレーザー光を射出するように配置され、その
下方にレンズ系55が位置してレンズ系55を介してケース
53の底壁に設けられた左右長尺のスリット孔56からレー
ザー光が射出される。

【００２６】スリット孔56の後方にはケース53の底壁を
斜めに円筒部57が凹入した箇所があり、その円筒部57の
中心軸方向に第２のレンズ系58が配置され、その背後に
はミラー59が位置しミラー59の後方斜め下方にＣＣＤカ
メラ60が配置されている。

【００２７】測定機50は以上のような構造をしており、
図３に示すように測定機50より射出したレーザー光は、
レンズ系55を通ってタイヤ部材載置板９上のトレッドＴ
の表面に投光され、その反射光は円筒部57からケース53
内に入ってレンズ系58を通りミラー59で反射されて焦点
を合わせてＣＣＤカメラ60に捉えられる。

【００２８】なお下側の測定器51は、測定機50と上下対
称な構造をなすもので、タイヤ部材載置板９に載置され
たトレッドＴの下面をタイヤ部材載置板９に設けられた
長孔に沿ってレーザー光の照射および反射を行うように
なっている。

【００２９】以上の測定器のＣＣＤカメラによるトレッ
ドＴの断面形状測定の原理は、図４に説明図で示すよう
に、レーザー光がトレッドＴの表面で反射する位置（高
さ）が異なると反射光にずれが生じＣＣＤカメラのイメ
ージセンサ61がこの反射光を捉える箇所（画素）が異な
ってくることから、この画素の位置を分析することで、
トレッドＴの表面位置を測定することができる。

【００３０】以上のような物体断面形状測定装置１の全
体の制御系の構成図を図５に示す。全体システムの制御
はパーソナルコンピュータ70が行っており、分析結果は
ＣＲＴ71、プリンタ72、ＸＹレコーダ73等に出力され
る。

【００３１】パーソナルコンピュータ70は、画像処理装
置74に指示信号を送信するとともに画像処理装置74の得
た情報を入力し分析する。画像処理装置74は、物体断面
形状測定装置１の前記上側測定機50の精密ＣＣＤカメラ
60、下側測定器51の精密ＣＣＤカメラ62および全体ＣＣ
Ｄカメラ25の検出情報を入力するとともに、レーザー発
振器75を制御して半導体レーザー投光器54、下側測定器
51の半導体レーザー投光器63を駆動する。

【００３２】またパーソナルコンピュータ70は、リレー
回路76を制御して左右モータ12、上下モータ39および前
後用エアシリンダー41を駆動するとともにHe-Ne レーザ
ー投光器20も駆動制御する。

【００３３】このようにパーソナルコンピュータ70は、
リレー回路76を介してモータ12、39、エアシリンダー41
を駆動してトレッドを測定状態にセッティングし、リレ
ー回路76によりHe-Ne レーザー投光器20を駆動してまた
画像処理装置74によりレーザー発振器75を介して半導体
レーザー投光器54，63を駆動してレーザー光を照射し、
その反射光を検出したＣＣＤカメラ25，60，62から検出
情報を画像処理装置74が得て画像処理し、その処理結果
をパーソナルコンピュータ70において分析して数値化
し、プリンタ72なりＣＲＴ71に表示する。

【００３４】以上の制御系により物体断面形状測定装置
１を制御して測定する前段階においてマーキング作業を
行う。押出機の口金より押出されたタイヤトレッドＴ
は、図６に図示するような形状をしており、タイヤトレ
ッドＴの上面は、断面が折れ線で形成された口金によ
り、順次傾斜の異なる平面の連なりで構成され、その傾
斜の変わる複数の変曲線Ｃが平行に形成されている。

【００３５】このようなタイヤトレッドＴの上面におい
て測定断面に沿った輪郭線Ｌと前記変曲線Ｃとの交差す
る変曲点に銀ペンで線状にマークＭを付する。なおタイ
ヤトレッドＴの端縁にもマークＭを付しておく。

【００３６】以上のマーキング作業により変曲点にマー
クＭを付したタイヤトレッドＴをタイヤ部材載置板９の
所定位置に載置し、まず第１の測定機により概略断面形
状の測定を行う。

【００３７】すなわちHe-Ne レーザー投光器20からレー
ザー光を射出し第１、第２、第３ミラー21、22、23を介
してトレッド上面（全巾）に照射し、その反射光（全
巾）を第４ミラー24を介してＣＣＤカメラ25で捉え、そ
の画像を一括画像処理し、トレッドＴのおよその断面形
状データを得る。

【００３８】この第１段階での測定精度は±１mm程度で
十分であり、断面が概ね偏平な台形をなすトレッドＴの
上面のみ測定し、下面はタイヤ部材載置板９に載せられ
ほぼ平らであり、測定器51からの距離は所定距離内にあ
るものと想定している。

【００３９】次に、測定機50、51を前進させてタイヤ部
材載置板９を挟みトレッドＴの測定断面位置に上下の測
定機50、51のレーザー投光器54およびレンズ系55の光軸
を一致させる。

【００４０】そしてタイヤ部材載置板９を移動し５mmピ
ッチごと測定するのであるが、前記第１段階の測定で得
られた断面形状データに基づき毎回モータ39を駆動して
測定機50を昇降させ、トレッドＴの上面から測定機50ま
での距離が常に適正範囲内になるよう制御し、その昇降
させた基準位置からの距離を記憶しておく。なお下側の
測定器51は固定でトレッドＴの下面から適正距離内にあ
る。

【００４１】このように常にトレッドＴから最適距離を
保って測定機50、51が測定を行ない、測定機50の測定値
には前記記憶した移動距離を考慮してトレッドＴの断面
形状を決定する。

【００４２】ここに上側測定機50の場合のＣＣＤカメラ
60の測定視野は５mm×５mmであり、図７に示すようにこ
の視野80内にトレッドＴの表面で反射したスリット状の
レーザー光の照射部分Ｌｅがイメージされ、このスリッ
ト状の照射部分Ｌｅには先に銀ペンで付したマークＭの
変曲点が高反射率で反射して、その反射部分Ｍｅが特に
大きな面積でイメージされる。

【００４３】ＣＣＤカメラ60の視野80内は１mm² 当り１
万個弱の画素で埋められており、この視野80を左右方向
に10分割した測定ウィンド81を左右方向位置の一単位と
する。前記マークＭの反射部分Ｍｅはこの測定ウィンド
81の幅0.5mm の約１〜２倍の大きさでイメージされてお
り、この大きな面積を占める部分が位置する測定ウィン
ドを選択すれば、マークＭ（変曲点）の幅方向（Ｘ軸方
向）位置を特定することができる。

【００４４】マークＭが２つの測定ウインド81に跨がる
ときはアナログ加算値の大きい方の測定ウインド81を選
択する。こうしてマークＭ（変曲点）のＸ軸方向位置を
特定し、選択した測定ウインド81において、一般的に知
られている画像処理方法であるアナログ重心法によりマ
ークＭ（変曲点）の厚み方向（Ｙ軸方向）位置を特定す
る。

【００４５】すなわち前記選択した測定ウインド81にお
いて厚み方向に0.5 〜1.0mm の高さのフローティングウ
ィンド82を反射光を中心としてかけ、移動する毎にこの
フローティングウィンド82内の光量をアナログ加算し、
この値がある一定の閾値より大きくかつ最大の処のフロ
ーティングウィンド82の位置をマークＭのＹ軸方向位置
と決定する。

【００４６】このマークＭのある視野80内のＸ軸および
Ｙ軸方向の位置は全体のＸＹ座標の値に換算される。ト
レッドＴの端縁に付したマークＭのＹ座標を０とすれば
他のマークＭのＹ座標は対応する変曲点でのトレッドＴ
の厚みを示す。以上の測定をトレッドＴを幅方向に５mm
ずつ送る毎に行い、幅方向全域に亘って実施する。

【００４７】測定結果は、図８に示すようにＸＹレコー
ダ73により全体の断面形状とその上面に矢印にてマーク
Ｍ（変曲点）の位置を示す。またプリンター72により複
数のマークＭ（変曲点）のＸＹ座標を順次プリントアウ
トする。

【００４８】さらにこの変曲点の座標データはフロッピ
ーディスクを介して他の装置への転送も可能である。こ
の座標データをもとに押出機の口金形状を調整加工する
ことにより所望のタイヤトレッドＴを高精度に成形する
ことができる。

【００４９】以上のようにタイヤトレッドＴの変曲点に
マークＭを付しておくことで、画像処理技術を駆使し高
い精度で変曲点の特定および座標の測定を短時間に自動
的に行うことができる。

【００５０】なおマークＭは、銀ペンで付したが、その
他銀ペン以外の適当な反射率の高い塗料を付してもよ
い。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、タイヤトレッドの上面の変曲
点に高反射率の塗料でマークを予め付しておくことで、
この変曲点の幅方向および厚み方向の座標を高精度にか
つ短時間に測定することができる。したがってこの座標
データを利用して押出機の口金の調整・製作およびその
他の装置の制御に有効に役立てることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る−実施例の物体断面形状測定装置
の側面図である。

【図２】同一部切欠いた正面図である。

【図３】測定機の内部構造を示す図である。

【図４】測定機の測定原理を説明する図である。

【図５】制御系のブロック図である。

【図６】タイヤトレッドの斜視図である。

【図７】ＣＣＤカメラの測定視野を示す図である。

【図８】ＸＹレコーダにより表示されたタイヤトレッド
の断面形状を示す図である。

【符号の説明】

１…物体断面形状測定装置、２…基台、３…支柱、４…
梁、５…支持部材、６…レール、７…支持部材、８…摺
動台、９…タイヤ部材載置板、10…ブラケット、11…ね
じ棒、12…モータ、20…He-Ne レーザー投光器、21…第
１ミラー、22…第２ミラー、23…第３ミラー、24…第４
ミラー、25…ＣＣＤカメラ、26…支持板、27…支持棒、
30…支持部材、31…レール、32…支持部材、33…摺動支
持板、34…支柱、35…連結板、36…ガイド棒、37…昇降
部材、38…架台、39…モータ、40…ねじ棒、41…エアシ
リンダー、50…上側測定機、51…下側測定器。53…ケー
ス、54…半導体レーザー投光器、55…レンズ系、56…ス
リット孔、57…円筒部、58…レンズ系、59…ミラー、60
…ＣＣＤカメラ、61…イメージセンサー、62…ＣＣＤカ
メラ、63…半導体レーザー投光器、70…パーソナルコン
ピュータ、71…ＣＲＴ、72…プリンタ、73…ＸＹレコー
ダ、74…画像処理装置、75…レーザー発振器、76…リレ
ー回路、80…視野、81…測定ウィンド、82…フローティ
ングウィンド、Ｔ…トレッド、Ｃ…変曲線、Ｍ…マー
ク、Ｌ…輪郭線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タイヤトレッド上面の測定断面に沿った
   輪郭線上の変曲点に高反射率の塗料でマークを付する工
   程と、 前記輪郭線に沿ってレーザ光を照射し、その反射光を画
   像素子で検出する工程と、 前記画像素子が検出した画像を分析し前記マークを付し
   た変曲点の幅方向位置を特定し算出する工程と、 前記工程で幅方向位置を特定された変曲点の厚み方向の
   中心値をアナログ重心法により割出し該変曲点の厚み方
   向位置を算出する工程とからなることを特徴とするタイ
   ヤトレッドの断面形状測定方法。