JPH10160453A - タイヤの外形状判定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤ表面の欠陥凹凸を特定すると共に、こ
の欠陥凹凸部の大きさを認識し、欠陥度合いを判定す
る。 【解決手段】 タイヤ側面の表面の同芯円上に計測位置
を相対移動させ、変位センサで検出した変位量に基づく
凹凸波形（抽出された欠陥凹凸波形）の周波数に対応す
るウェーブレットを変位（隆起又は陥没）させるように
すれば、同じ凹凸でも、緩やかに隆起する凸部、急激に
立ち上がる凸部、緩やかに凹む凹部等、を平面状のウェ
ーブレットに分解して表す。ウェーブレット処理によっ
て得られた波形と、予め欠陥凹凸波形として認識されて
いる周波数を持つ波形（複数）と、を比較し、このウェ
ーブレット処理された凹凸波形として認識されている周
波数とほぼ一致する波形を凹凸波形から抽出する。欠陥
凹凸部の位置、大きさ、形状等が認識されると、認識結
果に応じて良否を判定する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤの外形状の
状態を判定するためのタイヤの外形状判定方法及び装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】タイヤ等の被検出体に関する表面の凹凸
波形の周波数解析を利用した欠陥検知方法には、高速フ
ーリエ変換による方法が提案されている（例えば、特開
平７−１１１３３３号公報、特開平３−５４４０７号公
報参照）。また、参考として、テストデータとのマッチ
ングによる方法（特開平３−５４４０７号公報参照）
や、原波形（測定波形）と遅延した波形の差による検知
方法（特開平１−５１１２２号公報参照）等が提案され
ている。

【０００３】前記高速フーリエ変換による方法では、計
測データに含まれる雑音（ノイズ）の除去、又は欠陥部
の抽出（欠陥位置の特定）が可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記高
速フーリエ変換による方法では、欠陥部の大きさまでは
判別できない。また、フーリエ変換と逆変換を行うた
め、かなりの処理時間を要するという問題点がある。さ
らに、凹凸波形に処理を数回繰り返すため、信号を歪ま
せてしまう可能性もある。

【０００５】本発明は上記事実を考慮し、タイヤ表面の
欠陥凹凸を特定すると共に、この欠陥凹凸部の大きさを
認識し、欠陥度合いを判定することができるタイヤの外
形状判定方法及び装置を得ることが目的である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、タイヤ側面に測定点を定め、同芯円上にこの測定点
を相対移動させ、タイヤの全周に亘り、等速度でタイヤ
表面の凹凸変位量を計測して計測波形を生成し、計測波
形に含まれる凹凸部を周波数で分類して表現するウェー
ブレット処理を施し、該凹凸部の位置、大きさ、形状を
表現し、該ウェーブレット処理された波形から、予め設
定された複数の欠陥凹凸波形とほぼ一致する波形を抽出
し、抽出された欠陥凹凸部の位置、大きさ、形状に基づ
いて、欠陥度合いを判定することを特徴としている。

【０００７】請求項１に記載の発明によれば、タイヤの
側面には、タイヤメーカーのロゴマークは、サイズを表
す文字や記号が凹凸によって存在する。この凹凸は、意
図的に形成した凹凸である。一方、タイヤ側面には、空
気を注入したときに凹凸が発生する部位がある。この凹
凸は、タイヤの肉厚寸法の違い等により発生するもので
あり、欠陥凹凸ということができる。

【０００８】この欠陥凹凸を検出するため、測定点を定
め、この測定点と同芯円上でタイヤ全周に亘り、凹凸変
位量を計測する。

【０００９】このとき、タイヤ側面で全周に亘り、意図
的な凹凸部が存在しない領域は少なく、結果として一方
又は両方の位置が前記意図的な凹凸部を通過することも
有り得る。

【００１０】計測されたデータは、計測波形に変換され
ると共に、予め既知である、複数の欠陥凹凸部に該当す
る波形と比較し、抽出された波形がウェーブレット処理
され、例えば三次元（タイヤの位置がｘ軸、凹凸の種類
に応じた周波数がｙ軸、凹凸の量がｚ軸）で欠陥凹凸部
（意図的な凹凸部も含まれる）が表現される。なお、二
次元表示であってもよく、この場合は、横軸がタイヤ位
置、周波数が欠陥凹凸の種類、振幅が大きさを表
す。）。

【００１１】このとき、タイヤロゴマーク等の意図的な
凹凸部は、例えば凸部の場合、その立ち上がりが急激で
あるため、周波数変換すると高い周波数の凸部に相当す
る。これに対して、欠陥凹凸部は、例えば凸部の場合、
比較的立ち上がりが緩やかな山型であるため、周波数変
換すると低い周波数の凸部に相当する（実験では、３〜
１０Ｈｚ程度）。

【００１２】従って、この周波数域の凹凸部のみを抽出
することによって、欠陥凹凸部を特定することができ
る。その後、欠陥凹凸部の位置、大きさ、形状に基づい
て、欠陥度合いを判定する。

【００１３】請求項２に記載の発明は、少なくともタイ
ヤを固定する固定手段と、固定手段に固定されたタイヤ
を等速度で回転させる回転駆動手段と、前記回転駆動手
段によるタイヤの回転時に、タイヤ側面の同芯円上の凹
凸変位量を１パターンとし、所定のパターンを計測する
凹凸計測手段と、前記凹凸計測手段で計測されたパター
ン計測波形からノイズを除去するフィルタリング処理手
段と、前記ノイズが除去された計測波形信号に基づい
て、前記タイヤ表面の位置を周波数で分類する共に、大
きさ、形状を表現する処理を施すウェーブレット処理手
段と、複数の予め定められた欠陥凹凸の波形と、前記ウ
ェーブレット処理された波形とを比較し、欠陥凹凸の波
形を抽出する欠陥凹凸抽出手段と、前記欠陥凹凸抽出手
段で抽出された欠陥凹凸のタイヤ表面上の位置、大き
さ、形状に基づいて、前記タイヤの欠陥度合いを判定す
る判定手段と、を有している。

【００１４】請求項２に記載の発明によれば、固定手段
によってタイヤを固定し、回転駆動手段で固定されたタ
イヤを回転させる。この状態で、凹凸計測手段では、タ
イヤ側面の凹凸変位量を計測する。フィルタリング処理
手段では、タイヤの回転時の振動等によるノイズ（高周
波分）を取り除き、計測波形（原波形）を生成する。

【００１５】次に、ウェーブレット処理手段でウェーブ
レット処理がなされ、複数の予め定められた欠陥凹凸の
波形と、ウェーブレット処理された波形とを比較して、
欠陥凹凸波形を抽出する。判定手段では、抽出された欠
陥凹凸のタイヤ表面上の位置、大きさ、形状に基づい
て、前記タイヤの欠陥度合いを判定する。

【００１６】このように、比較的短い時間でタイヤ表面
に発生する欠陥部（凹凸）の位置を把握することがで
き、かつ、その欠陥の度合い（大きさ、形状）も認識す
ることができるため、従来のようにフーリエ変換等のた
め処理に時間を要するようなことがなく、作業効率が向
上する。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１には、本実施の形態に係るタ
イヤ形状検査装置１００（以下、単に検査装置１００と
いう）が示されている。

【００１８】検査装置１００は、タイヤ１０２を保持す
る固定手段としてホルダ部１０４を備えている。このホ
ルダ部１０４は、タイヤ１０２を実装するホイールとし
ての役目を持っており、タイヤ１０２を装着した後、エ
アを注入することができるようになっている。

【００１９】ホルダ部１０４は、一対の円盤部１０６が
互いに対向、かつ平行に配置されており、それぞれの中
心には、回転軸１０８、１１０がそれぞれ同軸上に取り
付けられている。

【００２０】回転軸１０８には、モータ１１２の駆動力
が伝達されるように、図示しない歯車やベルト等を介し
てモータ１１２の回転軸（図示省略）と連結されてい
る。モータ１１２は、コントローラ１１４の駆動制御部
１１６からの指示信号に応じて回転され、ホルダ部１０
４を等速度回転させることができるようになっている。

【００２１】ホルダ部１０４に装着されたタイヤ１０２
の両側面（図１では、上下面となる）に対向して、変位
センサ１１８が配設されている。変位センサ１１８は、
各面に２個設けられ、支持アーム１２０の先端部に取り
付けられている。変位センサ１１８の数は、２個に限ら
ず、数が多いほどよいが、本実施の形態では、２個の変
位センサ１１８による検出データを用いることとする。

【００２２】１個の支持アーム１２０に取り付けられた
２個の変位センサ１１８は、タイヤ１０２の半径方向に
沿った位置で、半径寸法の異なる２位置となっている。

【００２３】すなわち、図２に示される如く、タイヤ１
０２が回転することによって、タイヤ１０２の側面の半
径寸法の異なる２つの円上で、同一時期にタイヤ１０２
の両側面の凹凸変位量を計測することができるようにな
っている（計測点が合計４箇所）。

【００２４】ここで、一方のタイヤ１０２の側面の内、
両方の計測円は、タイヤ１０２の側面に設けられたタイ
ヤメーカーのロゴマーク等の意図的な凹凸部１２２が存
在する部分を回避することが好ましいが、特に限定され
るものではない。

【００２５】本実施の形態では、支持アーム１２０を駆
動することにより、両方の計測円が、前記意図的な凹凸
部１２２を通過しないように変位センサ１１８を設定し
ている。支持アーム１２０は、その基部が位置決め駆動
部本体１２４に取り付けられている。

【００２６】駆動部本体１２４には、コントローラ１１
４の駆動制御部１１６からの信号を受けるドライバ１２
６が設けられ、このドライバ１２６によって支持アーム
１２０を伸縮方向及び軸直角方向へ移動するようになっ
ている。この駆動部本体１２４の駆動力によって、支持
アーム１２０は、タイヤ１０２に接近、離反する方向へ
平行移動する構造となっている。

【００２７】ここで、変位センサ１１８がタイヤ１０２
に対して所定の距離（基準位置）となると、変位センサ
１１８はレーザビームを出力すると共に、タイヤ１０２
表面からの反射ビームを受光する。この受光点は、タイ
ヤ表面の凹凸に応じて、基準受光点に対して平面的に変
位する構造となっており、この変位量が電気信号に変換
されて、センサアンプ１２８へ出力されるようになって
いる。

【００２８】センサアンプ１２８では、変位センサ１１
８からの電気信号を増幅し、コントローラ１１４内の波
形制御部１３０におけるサンプリング処理部１３２へ送
出する。このサンプリング処理部１３２では、図３に示
される如く、取り込まれた電気信号を波形変換し、原波
形を生成する（タイヤ１０２の１側面に対して２位置の
計測であるため、それぞれ原波形Ａと原波形Ｂとす
る）。

【００２９】原波形Ａ及び原波形Ｂはそれぞれフィルタ
リング処理部１３４へ送られ、タイヤ１０２の回転時の
振動等に起因する高周波ノイズ分が取り除かれた状態
で、波形処理部１３６へ送出されるようになっている。

【００３０】波形処理部１３６では、以下に詳細を説明
するウェーブレット処理を経て、欠陥凹凸部の抽出を行
うようになっている。 （ウェーブレット処理）時間（タイヤ位置）と周波数を
座標軸とする平面を固有の広がりを持つウェーブレット
で埋めつくし、信号が個々のウェーブレットをどれほど
の強さで含むかを表すようにする処理である。

【００３１】具体的には、タイヤ１０２側面の表面の同
芯円上に計測位置を相対移動させ（変位センサ１１８が
固定で、タイヤ１０２を回転）、変位センサ１１８で検
出した変位量に基づく凹凸波形（抽出された欠陥凹凸波
形）の周波数に対応するウェーブレットを変位（隆起又
は陥没）させるようにすれば、同じ凹凸でも、緩やかに
隆起する凸部、急激に立ち上がる凸部、緩やかに凹む凹
部等、を平面状のウェーブレットに分解して表すことが
できる。 （欠陥凹凸の抽出）ウェーブレット処理によって得られ
た波形と、予め欠陥凹凸波形として認識されている周波
数を持つ波形（複数）と、を比較し、このウェーブレッ
ト処理された凹凸波形として認識されている周波数とほ
ぼ一致する波形を凹凸波形から抽出する処理である。

【００３２】なお、本実施の形態では、欠陥凹凸部の位
置、大きさ、形状等が認識されると、認識結果に応じて
良否を判定するようになっている。

【００３３】この判定処理部１３８には、判定規格設定
部１４０からの信号を入力されるようになっている。こ
の判定規格設定部１４０では、タッチパネル駆動部１４
２の操作部１４２Ａによる操作内容に基づいて判定基準
レベル等を判定処理部１３８へ送出する役目を有してい
る。また、判定処理部１３８には、結果表示部１４４が
接続されており、判定処理部１３８での判定結果をタッ
チパネル駆動部１４２の表示部１４２Ｂによる表示形態
に変換している。これにより、タッチパネル駆動部１４
２の表示部１４２Ｂでは、タイヤ１０２における欠陥凹
凸部の位置や大きさ、最終判定結果等が表示されるよう
になっている。

【００３４】また、判定処理部１３８には、外部出力端
子１４６が接続されており、判定内容をそのままプリン
トアウトしたり、別のコンピュータへ送信することも可
能となっている。

【００３５】そのままプリントアウトしたり、別のコン
ピュータへ送信することも可能となっている。

【００３６】以下に本実施の形態の作用を説明する。被
検査物であるタイヤ１０２をホルダ部１０４に装着し、
空気を注入する。この状態でモータ１１２を駆動させ
て、ホルダ部１０４を回転駆動させる。

【００３７】次に、ホルダ部１０４に装着されたタイヤ
１０２の両側面に対向して配設された変位センサ１１８
をタイヤ１０２に対して所定の距離離れた位置に位置決
めする。

【００３８】この位置決めは、タイヤ１０２の各側面に
対して配設された２個の変位センサ１１８は、１個の支
持アーム１２０に取り付けられており、この支持アーム
１２０を動作させることにより、容易に行うことができ
る。

【００３９】ここで、変位センサ１１８の位置決めが完
了すると、測定を開始する。すなわち、タイヤ１０２が
回転することによって、タイヤ１０２の側面の半径寸法
の異なる２つの円上で、同一時期にタイヤ１０２の両側
面の凹凸変位量を計測することができる。

【００４０】変位センサ１１８による測定結果は、セン
サアンプ１２８を介してサンプリング処理部１３２へ送
られ、タイヤ１０２の側面の凹凸に応じた波形が生成さ
れ、次いで、フィルタリング処理部１３４において、タ
イヤ１０２の回転時の振動等に起因する高周波ノイズ分
が除去された後、原波形Ａ及び原波形Ｂとして、波形処
理部１３６へ送出される。

【００４１】波形処理部１３６では、まず、原波形Ａ、
原波形Ｂ、が取り込まれると、何れか一方から順にウェ
ーブレット処理がなされる。原波形Ａと原波形Ｂとのウ
ェーブレット処理結果は重ねて表現される。

【００４２】ウェーブレット処理によって、得られた周
波数分布の凹凸波形を、予め既知である複数種類の欠陥
凹凸波形の１つづつと比較し、合致するものを抽出す
る。例えば、図３は、ウェーブレット処理された原波形
Ａを二次元で表現した波形である。この波形には、複数
の周波数の波形が含まれており、該当する周波数におい
て、振幅が大きいものが凹凸が生じていると判断でき
る。そこで、予めタイヤ１０２の表面に生じ得る複数の
凹凸部を実験的に確かめておき、これらの凹凸部に対応
する周波数の波形を生成しておく。生成された複数の波
形のそれぞれを前記二次元で表現した波形と比較してい
き、該当する波形を抽出していく。

【００４３】ウェーブレット処理された波形の中には、
意図的な凹凸部も含まれることがあり、このような波形
は、比較的周波数が高いため、抽出されない。従って、
欠陥凹凸部のみを抽出することができる。

【００４４】図４は、ウェーブレット処理された波形を
三次元的に表現したものである。このように、三次元的
に表現することにより、周波数毎の凹凸部を分類するこ
とができ、例えば、欠陥凹凸部に相当する周波数が集中
する３Ｈｚ〜１０Ｈｚのみを注目することにより、欠陥
凹凸部の位置を容易に認識することができる。

【００４５】ここまでは、波形処理部１３６での工程で
あり、以後は、判定処理部１３８によって欠陥凹凸の良
否の判定がなされる。

【００４６】次に、判定処理部１３８では、抽出された
欠陥凹凸部を、予め設定されたしきい値に基づいて良否
の判定を行う。

【００４７】このしきい値は、タッチパネル駆動部１４
２の操作部１４２Ａの操作によって入力される被検査タ
イヤ１０２の型式等に基づいて、判定規格部１４０で決
定され、判定処理部１３８へ送られたものである。

【００４８】次に、しきい値を超えた凸部及び凹部の
数、並びにその大きさ、位置等から総合的にタイヤ１０
２の良否を判定する。

【００４９】判定結果は、結果表示部１４４を介してタ
ッチパネル駆動部１４２の表示部１４２Ｂに送られ、必
要な情報が表示される。必要な情報の選択は、結果表示
部１４４での変換形式によって任意に変更可能である。
すなわち、タイヤ１０２の良否のみを表示してもよい
し、欠陥凹凸部の数や大きさ等を併せて表示してもよ
い。

【００５０】また、外部出力端子１４６にパソコン等を
接続することにより、検査結果データを蓄積し、履歴を
残すこともできる。また、この外部出力端子に直接プリ
ンタを接続して、データをプリントアウトすることもで
きる。

【００５１】このように、本実施の形態では、演算処理
に時間を要するフーリエ変換（及び逆変換）を行うこと
なく、タイヤ１０２の表面の凹凸部を検査することがで
きる。また、意図的に形成した凹凸部１２２と、欠陥凹
凸部との区別も可能であり、さらに凹凸部の大きさや位
置も認識することができると共に、これらを比較的短い
時間で、かつ簡単な作業で行うことができる。

【００５２】なお、本実施の形態では、変位センサ１１
８をタイヤ１０２の各側面に２個配置したが、それぞれ
１個づつ配置し、同一の変位センサ１１８で異なる半径
寸法位置を２回以上計測してもよい。また、計測円を２
個としたが、３個以上で多ければ多いほど、検査結果の
精度は向上するが、データ量が多くなる分処理時間が遅
くなるため、限られた時間に適した検査箇所数を設定す
ることが好ましい。

【００５３】また、変位センサ１１８のようにピンポイ
ントのセンサのみならず、ラインセンサ等も適用可能で
ある。

【００５４】

【発明の効果】以上説明した如く本発明に係るタイヤの
外形状判定方法及び装置は、タイヤ表面の欠陥凹凸を特
定すると共に、この欠陥凹凸部の大きさを認識し、欠陥
度合いを判定することができるという優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係るタイヤ形状検査装置の概略
構成図である。

【図２】被検査用タイヤの斜視図である。

【図３】凹凸計測波形をウェーブレット処理結果をに二
次元的に表現した特性図である。

【図４】凹凸計測波形をウェーブレット処理結果をに三
次元的に表現した特性図である。

【符号の説明】

１００ タイヤ形状検査装置 １０２ タイヤ １０４ ホルダ部（固定手段） １１２ モータ（回転駆動手段） １１４ コントローラ １１８ 変位センサ（凹凸計測手段） １３０ 波形制御部 １３２ サンプリング処理部 １３４ フィルタリング処理部（フィルタリング処理
手段） １３６ 波形処理部（ウェーブレット処理手段、欠陥
凹凸抽出手段） １３８ 判定処理部（判定手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タイヤ側面に測定点を定め、同芯円上に
   この測定点を相対移動させ、タイヤの全周に亘り、等速
   度でタイヤ表面の凹凸変位量を計測して計測波形を生成
   し、 計測波形に含まれる凹凸部を周波数で分類して表現する
   ウェーブレット処理を施し、該凹凸部の位置、大きさ、
   形状を表現し、 該ウェーブレット処理された波形から、予め設定された
   複数の欠陥凹凸波形とほぼ一致する波形を抽出し、 抽出された欠陥凹凸部の位置、大きさ、形状に基づい
   て、欠陥度合いを判定する、ことを特徴とするタイヤの
   外形状判定方法。
2. 【請求項２】 少なくともタイヤを固定する固定手段
   と、 固定手段に固定されたタイヤを等速度で回転させる回転
   駆動手段と、 前記回転駆動手段によるタイヤの回転時に、タイヤ側面
   の同芯円上の凹凸変位量を１パターンとし、所定のパタ
   ーンを計測する凹凸計測手段と、 前記凹凸計測手段で計測されたパターン計測波形からノ
   イズを除去するフィルタリング処理手段と、 前記ノイズが除去された計測波形信号に基づいて、前記
   タイヤ表面の位置を周波数で分類する共に、大きさ、形
   状を表現する処理を施すウェーブレット処理手段と、 複数の予め定められた欠陥凹凸の波形と、前記ウェーブ
   レット処理された波形とを比較し、欠陥凹凸の波形を抽
   出する欠陥凹凸抽出手段と、 前記欠陥凹凸抽出手段で抽出された欠陥凹凸のタイヤ表
   面上の位置、大きさ、形状に基づいて、前記タイヤの欠
   陥度合いを判定する判定手段と、を有するタイヤの外形
   状判定装置。