WO2007000909A1 - 凹凸図形検査のためのマスターデータの作成方法 - Google Patents

Abstract

　ばらつきが存在せず、正確なマスターデータを作成することができる凹凸図形検査のためのマスターデータの作成方法を提供する。 　タイヤＣＡＤ図面から図形を選択して図形毎の画像を切り出し、タイヤ中心からの半径方向の距離と、指定位置からのタイヤの円周方向の変位角度で図形の配置位置を設定し、切り出した画像の各領域の高さを設定する。次に、切り出した画像を、各領域の高さ情報を用いて高さに応じた濃淡の階調の画像に変換し、濃淡の階調となった画像を、図形の配置位置において、タイヤ中心から半径方向に所定の間隔でサンプリングし、タイヤの円周方向に所定の角度間隔でサンプリングし、交差する点と点の間が等間隔となるように変形を行ってマスターデータを作成する。

Description

明 細 書

凹凸図形検査のためのマスターデータの作成方法

技術分野

[0001] 本発明は、タイヤ表面の、凹凸により形成された 1以上の図形の形状を検査するた めに用いられる凹凸図形検査のためのマスターデータの作成方法に関する。

背景技術

[0002] タイヤ表面の、凹凸により形成された文字等の図形を自動的に検査する方法として 、凹凸が形成されたタイヤのサイドウォールに光を照射し、光によって形成されたサイ ドウオール上の輝線を撮像カメラで撮影し、文字または文字列に相当する画像デー タを読み込んで画像処理を行い、凹凸に応じた文字列に変換し、変換された文字列 を、予めマスターデータとして記憶しておいた文字列と比較する処理を行うことにより 、凹凸が所定の位置に所定の文字列として適切に表示されているかを検査するもの が知られている（例えば、特許文献 1参照)。

特許文献 1：特開平 10— 115508号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] し力しながら、従来の検査方法では、実際にタイヤの外観を測定して得られた画像 情報から図形部分を切り出したものをマスターデータとしていたため、マスターデータ は、測定装置が元々持っている分解能、精度、視野、死角等の特性の影響を受け、 また、測定のたびに生じる位置誤差も含んでおり、ばらつきが避けられな力 た。

[0004] また、マスターデータを作るために選んだタイヤにはばらつきがあり、タイヤは規格 内であっても必ずしも規格の中心ではな!/、ため、比較の中心となるマスターデータを 作成することができな力つた。

[0005] さらに、タイヤのサイズが複数種類存在した場合、その複数種類のサイズのタイヤ につ 、て測定を行わなければならな 、ため、マスターデータのデータベース構築に 膨大な手間がかかった。

[0006] 本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ばらつ きが存在せず、正確なマスターデータを作成することができ、また、マスターデータの データベース構築が容易である凹凸図形検査のためのマスターデータの作成方法 を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0007] 上記目的を達成するため、本発明の第 1の態様は、タイヤサイズに合わせて変形さ れ、およびタイヤ中心から半径方向の配置位置に合わせて扇形に変形された図形と 、図形の各領域の高さ情報を有するタイヤ CAD図面から、タイヤ表面に形成された 凹凸図形を検査するために用いられるマスターデータを作成する方法であって、前 記タイヤ CAD図面カゝら図形を選択して図形を含む画像を切り出す工程と、切り出し た画像の各領域を、前記タイヤ CAD図面から得られた前記各領域の高さ情報を用 いて高さに応じた濃淡の階調に変換する工程とを有するものである。

[0008] 本発明の第 1の態様において、切り出した画像に含まれる図形が前記扇型に変形 される前の元の図形となるように、切り出した画像を、前記タイヤサイズ、およびタイヤ 中心から半径方向の配置位置に合わせて変形する工程とを更に有することが好まし い。

[0009] また、本発明の第 2の態様は、タイヤサイズに合わせて変形され、およびタイヤ中心 力 半径方向の配置位置に合わせて扇形に変形された図形と、図形の各領域の高 さ情報を有するタイヤ CAD図面から、タイヤ表面に形成された凹凸図形を検査する ために用いられるマスターデータを作成する方法であって、前記タイヤ CAD図面か ら図形を選択して図形を含む画像を切り出す工程と、切り出した画像の各領域を、前 記タイヤ CAD図面力 得られた前記各領域の高さ情報を用いて高さに応じた濃淡 の階調に変換する工程と、濃淡の階調に変換された画像に含まれる図形が前記扇 型に変形される前の元の図形となるように、濃淡の階調に変換された画像を、前記タ ィャサイズ、およびタイヤ中心から半径方向の配置位置に合わせて変形する工程と を有するものである。

[0010] さらに、本発明の第 3の態様は、タイヤサイズに合わせて変形され、およびタイヤ中 心から半径方向の配置位置に合わせて扇形に変形された図形と、図形の各領域の 高さ情報を有するタイヤ CAD図面から、タイヤ表面に形成された凹凸図形を検査す るために用いられるマスターデータを作成する方法であって、前記タイヤ CAD図面 カゝら図形を選択して図形を含む画像を切り出す工程と、切り出した画像に含まれる図 形が前記扇型に変形される前の元の図形となるように、切り出した画像を、前記タイ ャサイズ、およびタイヤ中心から半径方向の配置位置に合わせて変形する工程と、 変形された画像の各領域を、前記タイヤ CAD図面力 得られた前記各領域の高さ 情報を用いて高さに応じた濃淡の階調に変換する工程とを有するものである。

発明の効果

[0011] 本発明は、タイヤ表面の凹凸図形との比較に用いられるマスターデータを、タイヤ C AD図面を元にして作成するため、ばらつきが存在せず、正確なマスターデータを作 成することができる。また、ばらつき無く正確なマスターデータを作成することができる ため、タイヤ表面の凹凸図形と比較するときに、比較精度を向上させることができる。

[0012] さらに、従来は、タイヤのサイズが複数種類存在した場合、タイヤサイズ毎にマスタ 一データを作成する必要があった力 本発明は、タイヤサイズに依存せずにマスター データを作成することができ、 1つの図形について 1つのマスターデータを作成すれ ばよいので、マスターデータのデータベース構築のための労力を最小限にとどめるこ とがでさる。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]図 1は、複数の図形を配置するタイヤのサイドウォール表面を模式的に示す正 面図である。

[図 2]図 2は、タイヤ凹凸図形検査装置を示す構成図である。

[図 3]図 3は、図形と、図形モデルとの違いを説明する概念図である。

[図 4]図 4は、図形モデル作成装置の行う処理を示すフローチャートである。

[図 5]図 5は、 CAD図面上の図形の配置位置を示す図である。

[図 6]図 6は、図形詳細情報の一例を示す図である。

[図 7]図 7は、濃淡変換処理の一例を示す図である。

[図 8]図 8は、形状変換処理を説明する図である。

[図 9]図 9は、サイズ変形および極座標—直交座標変換を説明する図である。

[図 10]図 10は、画像サイズと配置基準位置を説明する図である。 [図 11]図 11は、付帯情報データテーブルの一例を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0014] 本発明のマスターデータの作成方法について説明する前に、本発明の方法によつ て作成されたマスターデータが用いられるタイヤ凹凸図形検査装置についてまず説 明する。

[0015] 図 1は、凹凸を施すことによって形成された複数の図形を配置するタイヤ Tのサイド ウォール表面を模式的に示す正面図であり、以下の説明は、図中" a"部に示された 図形 20の三次元形状を検査する場合を例にとって行う。なお、 "a"部以外の図形、 例えば、図中" b"部や "c"部に示された図形も、 "a"部と同様にして検査を行うことが できる。

[0016] 図 2は、この図形の三次元形状を検査するのに用いるタイヤ凹凸図形検査装置を 示す構成図である。タイヤ凹凸図形検査装置 10は、図形 20が含まれる、所定のタイ ャ表面領域内の凹凸分布データを取得する凹凸データ取得手段 1、図形 20を含む 各図形の雛形となる図形モデルのデータ（マスターデータ）と、図形配置情報を含む 付帯情報データテーブルとからなるデータベースを格納する図形データ格納手段 2 、凹凸データ取得手段 1より入力した凹凸分布データと図形データ格納手段 2より入 力した図形モデルのデータとに基づいてこの図形モデルに対応するタイヤ表面部分 を特定し、特定されたタイヤ表面部分の凹凸分布データと図形モデルのデータとの 一致度に基づいて前記図形の三次元形状の合否を判定する演算処理手段 3、合否 の判定結果を出力する結果表示手段 4、および、これらの手段を制御する装置全体 制御手段 5を具える。

[0017] 凹凸データ取得手段 1は、扇状に広がる平面ビーム (シート光） 12を放射する半導 体レーザ 6と、シート光 12がタイヤ Tのサイドウォール表面に形成する輝線 13を撮影 する二次元カメラ 7と、タイヤを所定の回転速度で回転させ、もしくは、所定のピッチ で周方向にピッチ送りするタイヤ回転駆動装置 8と、タイヤ周方向に所定間隔毎に撮 影されたカメラ 7からの画像データを入力し、それぞれの画像データカゝら輝線 13だけ を抽出して、これらの輝線 13を基に、環状のタイヤ表面領域の全域にわたって、三 次元凹凸分布データを作成する形状データ作成装置 9とを具えて構成される。 [0018] ワークを送りながらにシート光を照射して、ワーク上にできる輝線の像^^めてヮー クのプロファイル (三次元形状データ）を作成する方法は、一般的に、光切断法と呼 ばれる。この実施形態の凹凸データ取得手段 1は、光切断法を用いることにより、撮 影画像力も直接的に、三次元形状データを精度よく得ることができる。

[0019] また、図形データ格納手段 2は、図形モデルのデータ (マスターデータ）を格納する 。図 3は、図形と、図形モデルとの違いを説明する概念図であり、図 3 (a)は、図形 20 を示す図であり、図 3 (b)は、図形 20に対応する図形モデルを示す図である。図形 2 0は、この例では「A」なる文字を表わすものであるが、図形とは、このように検査の対 象となる部分であって、輪郭線 20bと輪郭線 20bで区切られた内側部分 20aとを合わ せた部分を指すのに対して、図形モデルは、凹凸分布データと照合される道具であ る。図 3 (b)に示す例は、図形 20とその周辺とを含む矩形の領域を図形モデル 22と するものである。

[0020] カメラ 7からの画像データを基に作成される凹凸分布データは、実際のタイヤ表面 のプロファイルをそのまま表わすものである。したがって、凹凸分布データとして取得 されるタイヤ表面上に形成された実際の凹凸図形は、図形モデル 22に現れる図形 2 0に対して、そのタイヤ半径方向外側となる部分を半径方向内側となる部分より伸ば した形状となっているので、図形モデル 22を用いて、これに対応するタイヤ表面部分 をサーチする際、あるいは、図形の合否判定を行う際には、図形モデルを、タイヤの サイズに合わせて、対応させようとする表面部分に応じて、扇形に変形して大きさを 調整する必要があり、この目的のため、図形モデル 22に対して、タイヤ中心を原点と する極座標変換およびサイズ変形の処理を行った変形後図形モデルを用いて、前 記サーチや合否判定を行う。図 3 (c)に例示したものは、図形モデル 22に極座標変 換およびサイズ変形を施した変形後図形モデル 22Aである。

[0021] したがって、図形データ格納手段 2には、複数サイズのタイヤの合否判定を行うた めの図形モデルが作成できるように、上述した極座標変換およびサイズ変形の処理 を行う前の図形モデルである、交差する点を等間隔で配置した直交座標系で表した 図形モデル 22のデータ（マスターデータ）を格納して!/、る。

[0022] また、図形データ格納手段 2は、検査対象となるタイヤについて、図形モデル 22の データの他に、その図形モデルの配置位置情報を含む付帯情報データテーブルを 格納する。この配置位置情報は、図 1において示される環状のタイヤ表面領域にお ける、図形モデルの中心位置に関するスペック ^^めたものである。例えば、図形モ デル 22の配置位置情報は、図形モデル 22の、あるべき中心位置を、タイヤ中心から の距離 Rと、タイヤ表面上の設けた所定のマーク等を基準にした周方向の角度 Θで 表わしたデータとして格納される。

[0023] 演算処理手段 3は、装置全体制御装置 5からの指令に基づいて、図形 20が含まれ る、所定のタイヤ表面領域内の各面積要素についての凹凸分布データを凹凸デー タ取得手段 1から取得し、予め準備された図形モデルのデータと図形配置情報とを 図形データ格納手段 2から取得し、タイヤ表面領域内に、図形 20に対して予め準備 された図形配置情報に基づいてサーチエリアを設定し、このサーチエリア内で、図形 モデルに対応付けようとするタイヤ表面部分の位置を変化させ、それぞれの位置ごと に算出された、タイヤ表面部分の凹凸分布データと図形モデルのデータとの一致度 力 Sもっとも高くなる位置のタイヤ表面部分を、その図形モデルに対応するものとして特 定し、図形 20に対して、特定されたタイヤ表面部分の凹凸分布データと図形モデル のデータとの一致度を求め、この一致度に基づ 、て図形 20の三次元形状の合否を 判定する。

[0024] 本発明の凹凸図形検査のためのマスターデータの作成方法は、以上に説明した図 形モデルのデータ（マスターデータ）を、タイヤを形成する金型の設計 CAD図面デー タに基づいて作成するものである。 CAD図面データにはばらつきがないために、本 発明のマスターデータの作成方法は、ばらつきが存在せず、正確なマスターデータ を作成することができる。

[0025] 以下、本発明の凹凸図形検査のためのマスターデータの作成方法について詳細 に説明する。

[0026] 図 2において、 11は、本発明の凹凸図形検査のためのマスターデータの作成方法 に用いられる図形モデル作成装置であり、図形モデル作成装置 11は、ソフトウェア プログラムを実行させること〖こより実現される。図 4は、図形モデル作成装置 11の行う 処理を示すフローチャートである。 [0027] マスターデータを作成する工程は、タイヤ CAD図面から図形を含む画像を切り出 し、図形の位置情報および図形の高さ情報を付加して図形詳細情報を作成する CA Dデータ加工処理工程と、切り出した画像を、図形詳細情報内の図形の高さ情報を 用いて高さに応じた濃淡に変換する濃淡変換処理工程と、図形詳細情報内の図形 の位置情報を用いて形状変換する形状変換処理工程とから成る。

[0028] まず、 CADデータカ卩ェ処理工程にっ 、て説明する。図形モデル作成装置 11は、 タイヤを形成する金型の設計 CAD図面ファイル（例えば、 DXFファイル）カゝら CAD データを呼び出し、ディスプレイ上にタイヤ CAD図面を表示させる（ステップ 1)。次 に、タイヤ CAD図面力もタイヤの中心の位置を算出する（ステップ 2)。オペレータに よる手動でタイヤの中心の位置を指示させるようにすることも可能である。

[0029] 次に、タイヤ CAD図面から図形を選択する (ステップ 3)。オペレータによる手動で 図形を選択させるようにすることも可能である。タイヤ CAD図面力 図形が選択され ると、図形の外接四角形をタイヤの半径方向と周の接線方向の辺で作成して、図形 を含む画像を切り出し、データとして登録する (ステップ 4)。

[0030] 次に、図形の配置位置を、外接四角形のタイヤ中心力もの半径方向の距離 (配置 半径) Rと、指定位置力 のタイヤの円周方向の変位角度 (配置角度） Θで設定'登 録する（ステップ 5)。図 5は、タイヤ CAD図面上の図形の配置位置を示す図である。

[0031] 次に、タイヤ CAD図面力も取り出した図形の高さ情報を用いて、切り出した図形上 の線で囲まれた範囲を一定の高さを持つ領域と認識して各領域の高さ（Depth)を設 定-登録する (ステップ 6)。数値入力ウィンドウを開いて、図形の各領域の高さを外側 力も順次入力して、高さを設定 ·登録するようにすることも可能である。さらに、数値入 カウィンドウを開いて、図形の種類である図形属性フラグを入力させる。

[0032] 上述のようにして得られた情報から図形詳細情報を作成する (ステップ 7)。図 6に図 形詳細情報の一例を示す。図形詳細情報には、切り出した個々の図形についての、 少なくとも画像データ、図形の番号、図形の配置位置情報、図形の高さ情報、図形 属性フラグが含まれる。

[0033] 次に、濃淡変換処理工程について説明する。図形モデル作成装置 11は、 CADデ ータ加工処理で切り出した画像を、図形詳細情報内の図形の高さ情報を用いて、高 さに応じた濃淡の階調の画像に変換する (ステップ 8)。濃淡は、画像化パラメータと して予め設定された「高さ範囲」の値により定まり、例えば「高さ範囲」の値を 0〜255 ( 黒〜白）の 256階調の値で表す。「高さ範囲」の設定値は、変更できるようにする。

[0034] 図 7は、濃淡変換処理の一例を示す図である。図 7は、高さ範囲を 0〜2mmとし、 図形詳細情報である、図形の輪郭線領域の高さ 1. Omm,輪郭線領域の内側の高さ 0. 4mm,輪郭線領域の外側の高さ Ommの情報を用いて、濃淡変換処理を行った 場合を示している。高さ範囲 0〜2mmを 256階調とすると、 1. Ommの高さ部分は濃 淡 128となり、 0. 4mmの高さ部分は濃淡 51となり、 Ommの部分は濃淡 0 (黒）となる

[0035] 次に、形状変換処理工程について説明する。図形モデル作成装置 11は、図形の 画像データを、図形詳細情報内の図形の配置位置 (R, 0 )の情報を用いて以下の ように形状変換を行う。

[0036] まず、図 8 (a)に示す図形 24の画像データを、図 8 (b)に示すように、タイヤ中心か ら距離 Rの位置において、画像化パラメータとして予め設定された、タイヤ中心力ゝらの 半径方向のサンプリング間隔 ARおよびタイヤの円周方向のサンプリング間隔 Δ Θ に応じてサンプリングする (ステップ 9)。サンプリング間隔の設定値は、変更できるよう にする。

[0037] 次に、交差する点と点の間が等間隔となるようにサイズ変形および極座標一直交座 標変換を行って、図 8 (c)に示す図形 26の画像データを得る (ステップ 10)。図 9は、 サイズ変形および極座標—直交座標変換を説明する図である。このように、交差する 点と点の間が等間隔となるように変形を行うのは、タイヤのサイズに影響されな 、よう にして、種々のタイヤサイズにお!、てマスターデータとして用いることができるようにす るためである。本発明は、タイヤサイズ毎にマスターデータを作成する必要がないの で、マスターデータのデータベース構築のための労力を最小限にとどめることができ る。

[0038] 図形の画像サイズは、変換後の領域を囲む外接四角形の大きさとする。図 10に示 すように、画像サイズは、外枠の横寸法 (px) X外枠の縦寸法 (py)の大きさとなる。 図形を配置する際の基準位置である配置基準位置 (X, Y)は、外枠の左下隅を基準 として定義する。このようにして得られた画像データを、例えばビットマップ形式でマス ターデータとして登録する。

[0039] 次に、画像番号、配置角度、配置半径、配置基準位置、画像サイズ、図形属性フラ グ、表裏区別フラグ、ファイル名力もなる付帯情報データテーブルを作成する (ステツ プ 11)。図 11に、付帯情報データテーブルの一例を示す。図形属性フラグは、モー ルドナンバー、週セリアルプレート上の文字、 Made in Japan等の図形の種類を表 す。表裏区別フラグは、図形力 Sタイヤの一方の側に存在する場合、タイヤの両側に存 在する場合等の区別を表す。

[0040] 次に、上述のようにして形状変換された図形のマスターデータと付帯情報データテ 一ブルとからデータベースを構築する（ステップ 12)。

[0041] なお、上述の実施の形態では、濃淡変換処理の後に形状変換処理を行ったが、形 状変換処理の後に濃淡変換処理を行うようにすることも可能である。

Claims

請求の範囲

[1] タイヤサイズに合わせて変形され、およびタイヤ中心から半径方向の配置位置に合 わせて扇形に変形された図形と、図形の各領域の高さ情報を有するタイヤ CAD図 面から、タイヤ表面に形成された凹凸図形を検査するために用いられるマスターデー タを作成する方法であって、

前記タイヤ CAD図面カゝら図形を選択して図形を含む画像を切り出す工程と、 切り出した画像の各領域を、前記タイヤ CAD図面から得られた前記各領域の高さ 情報を用いて高さに応じた濃淡の階調に変換する工程と、

を有することを特徴とする凹凸図形検査のためのマスターデータの作成方法。

[2] 切り出した画像に含まれる図形が前記扇型に変形される前の元の図形となるように 、切り出した画像を、前記タイヤサイズ、およびタイヤ中心から半径方向の配置位置 に合わせて変形する工程とを更に有することを特徴とする請求項 1に記載の凹凸図 形検査のためのマスターデータの作成方法。

[3] タイヤサイズに合わせて変形され、およびタイヤ中心から半径方向の配置位置に合 わせて扇形に変形された図形と、図形の各領域の高さ情報を有するタイヤ CAD図 面から、タイヤ表面に形成された凹凸図形を検査するために用いられるマスターデー タを作成する方法であって、

前記タイヤ CAD図面カゝら図形を選択して図形を含む画像を切り出す工程と、 切り出した画像の各領域を、前記タイヤ CAD図面から得られた前記各領域の高さ 情報を用いて高さに応じた濃淡の階調に変換する工程と、

濃淡の階調に変換された画像に含まれる図形が前記扇型に変形される前の元の 図形となるように、濃淡の階調に変換された画像を、前記タイヤサイズ、およびタイヤ 中心から半径方向の配置位置に合わせて変形する工程と、

を有することを特徴とする凹凸図形検査のためのマスターデータの作成方法。

[4] タイヤサイズに合わせて変形され、およびタイヤ中心から半径方向の配置位置に合 わせて扇形に変形された図形と、図形の各領域の高さ情報を有するタイヤ CAD図 面から、タイヤ表面に形成された凹凸図形を検査するために用いられるマスターデー タを作成する方法であって、 前記タイヤ CAD図面カゝら図形を選択して図形を含む画像を切り出す工程と、 切り出した画像に含まれる図形が前記扇型に変形される前の元の図形となるように

、切り出した画像を、前記タイヤサイズ、およびタイヤ中心から半径方向の配置位置 に合わせて変形する工程と

変形された画像の各領域を、前記タイヤ CAD図面から得られた前記各領域の高さ 情報を用いて高さに応じた濃淡の階調に変換する工程と、

を有することを特徴とする凹凸図形検査のためのマスターデータの作成方法。