タイヤ検査装置及びタイヤ検査方法
【課題】径サイズの異なるタイヤの検査に容易に適用可能なタイヤ検査装置及びタイヤ検査方法を提供する。
【解決手段】タイヤ検査装置１は、タイヤＴの検査面Ｔａを撮像する第１撮像部１０と、検査面Ｔａを撮像する第２撮像部２０と、画像データ補正部１０３とを備える。第１撮像部１０は、タイヤの回転軸方向視において、第１撮像部１０の光軸Ａｘ１０が法線Ｎ１に一致するとともに検査面Ｔａを撮像するように配置されており、第２撮像部２０は、第２撮像部２０の光軸Ａｘ２０が法線Ｎ１に平行に検査面Ｔａを撮像するように配置されている。画像データ補正部１０３は、第２撮像部２０によって取得された画像と第１撮像部１０によって取得された画像とを一致させるように第２撮像部２０によって取得された画像を補正する。
【解決手段】タイヤ検査装置１は、タイヤＴの検査面Ｔａを撮像する第１撮像部１０と、検査面Ｔａを撮像する第２撮像部２０と、画像データ補正部１０３とを備える。第１撮像部１０は、タイヤの回転軸方向視において、第１撮像部１０の光軸Ａｘ１０が法線Ｎ１に一致するとともに検査面Ｔａを撮像するように配置されており、第２撮像部２０は、第２撮像部２０の光軸Ａｘ２０が法線Ｎ１に平行に検査面Ｔａを撮像するように配置されている。画像データ補正部１０３は、第２撮像部２０によって取得された画像と第１撮像部１０によって取得された画像とを一致させるように第２撮像部２０によって取得された画像を補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの画像を取得し、取得した画像を用いてタイヤの外観及びタイヤの形状などを検査するタイヤ検査装置及びタイヤ検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラによってタイヤの画像を取得し、取得した画像と予め記憶された基準となる基準画像とを比較することにより、タイヤの形状及び外観の良否を判定する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載されたタイヤ検査装置は、いわゆる、光切断法によってタイヤの形状を検出する。すなわち、タイヤの検査面に対してレーザスリット光を所定角度で照射しながら、撮像素子がマトリクス状に配置されたエリアカメラでレーザスリット光の照射領域を撮像することにより、検査面の凹凸を検出している。
【０００４】
エリアカメラを用い、このように取得された画像だけでは、色彩を判断することが難しいため、このタイヤ検査装置では、色彩を判断するための画像をラインカメラを用いて取得している。色彩の判定と形状の判定とにそれぞれ異なる画像を用いることにより、良否判定の精度を向上させている。
【０００５】
このタイヤ検査装置では、検査対象のタイヤは、タイヤの回転中心を回転テーブルの回転軸に一致させた状態で回転テーブルの上に設置されており、回転テーブルが回転させられると、エリアカメラ及びラインカメラが走査されてタイヤの検査面の全周分の画像が取得されるようになっている。
【０００６】
エリアカメラの光軸は、トレッド幅方向及びタイヤ径方向の断面を含む平面に一致するように検査面に向けられた状態で固定されている。ラインカメラの光軸もまた、トレッド幅方向及びタイヤ径方向の断面を含む平面に一致するように検査面に向けられた状態で固定されている。このようにして撮像されたエリアカメラによって撮像された画像と、ラインカメラによって撮像された画像とは、容易に一致させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２４９０１２号公報 図３など
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来のタイヤ検査装置には、以下のように改善の余地があった。すなわち、特許文献１に記載されたタイヤ検査装置では、検査対象であるタイヤの径サイズが変わると、焦点距離、撮像領域などの複数の数値をエリアカメラとラインカメラのそれぞれに対して調整し直さねばならなず、調整作業が煩雑であった。また、一つ一つの数値に対しては許容される誤差であっても、調整すべき項目が増えると誤差が累積することにより、良否判定の正確性が低下することにも繋がっていた。
【０００９】
そこで、本発明は、径サイズの異なるタイヤの検査に容易に適用可能なタイヤ検査装置及びタイヤ検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明の第１の特徴は、検査対象であるタイヤの検査面を撮像する第１撮像部（第１撮像部１０）と、前記タイヤ（タイヤＴ）の前記検査面（検査面Ｔａ）を撮像する第２撮像部（第２撮像部２０）と、前記第１撮像部及び前記第２撮像部と前記タイヤの前記検査面とを前記タイヤの周方向に相対的に回転させることによって取得した前記タイヤの前記検査面の全周分の画像に基づいて前記タイヤの状態を検査するタイヤ検査装置（タイヤ検査装置１）であって、前記第１撮像部は、前記タイヤの回転軸方向視（矢印Ａ方向視）において、前記第１撮像部の光軸（Ａｘ１０）が所定の法線（法線Ｎ１）に一致するとともに前記検査面を撮像するように配置されており、前記第２撮像部は、前記タイヤの回転軸方向視において、前記第２撮像部の光軸（Ａｘ２０）が前記所定の法線（法線Ｎ１）に平行に前記検査面を撮像するように配置されており、前記第２撮像部によって取得された画像と前記第１撮像部によって取得された画像とを一致させるように前記第２撮像部によって取得された画像を補正する画像補正部（画像データ補正部１０３）とを有することを要旨とする。
【００１１】
第１の特徴によれば、タイヤの回転軸方向視において、第１撮像部の光軸が所定の法線に一致するとともに検査面を撮像するように配置されており、第２撮像部の光軸が第１撮像部の光軸に平行に検査面を撮像するように配置されている。また、画像補正部が第２撮像部によって取得された画像と第１撮像部によって取得された画像とを一致させるように第２撮像部によって取得された画像を補正する。このため、本発明に係るタイヤ検査装置では、第１撮像部と検査面との位置関係を調整すればよい。第２撮像部によって取得された画像は、画像補正部により補正され、第２撮像部によって取得された画像と第１撮像部によって取得された画像とを一致させることができる。これにより、径サイズの異なるタイヤの検査に容易に適用可能である。
【００１２】
本発明の第２の特徴は、第１の特徴に係り、前記第１撮像部は、撮像素子がマトリクス状に配列されたエリアカメラであり、前記第２撮像部は、撮像素子が直線状に配列されたラインカメラであることを要旨とする。
【００１３】
第２の特徴によれば、形状を判定するための画像と色彩を判定するための画像とを別々のカメラによって取得することができるため、精度を向上させることができる。
【００１４】
本発明の第３の特徴は、第１の特徴に係り、前記第１撮像部と前記第２撮像部とをともに支持するとともに、前記第１撮像部と前記検査面との撮像距離、及び前記第２撮像部と前記検査面との撮像距離を変更する支持機構（支持機構３０、フレーム３１、ガイド部３２）を備えることを要旨とする。
【００１５】
第３の特徴によれば、検査面との撮像距離を変更する支持機構により、第１撮像部と第２撮像部とがともに支持されるため、支持機構により撮像距離を変更するだけで、第１撮像部によって撮像される撮像領域と、第２撮像部によって撮像される撮影領域とを変更できる。従って、径サイズの異なるタイヤの検査に容易に適用可能である。
【００１６】
本発明の第４の特徴は、第３の特徴に係り、前記支持機構は、複数の前記撮像距離が設定可能とされており、前記第１撮像部によって取得された画像に、前記第２撮像部によって取得された後に補正された補正画像を対応させるための変換テーブル（ルックアップテーブル）を複数の前記撮像距離毎に有し、前記画像補正部は、前記変換テーブルに基づいて前記第１撮像部によって取得された画像と、前記補正画像とを一致させることを要旨とする。
【００１７】
第４の特徴によれば、第１撮像部によって取得された画像と、第２撮像部によって取得された後に補正された補正画像とは、タイヤの径サイズ毎に予め用意された変換テーブルに基づいて、３次元座標に展開できるため、演算処理を簡便にできる。
【００１８】
本発明の第５の特徴は、検査対象であるタイヤの検査面を撮像する第１撮像部と、前記タイヤの前記検査面を撮像する第２撮像部と、前記第１撮像部及び前記第２撮像部と前記タイヤの前記検査面とを前記タイヤの周方向に相対的に回転させることによって取得した前記タイヤの前記検査面の全周分の画像に基づいて前記タイヤの状態を検査するタイヤ検査方法であって、前記タイヤの回転軸方向視において、前記第１撮像部の光軸を所定の法線に一致させた状態で前記検査面を撮像する工程と、前記タイヤの回転軸視において、前記第２撮像部の光軸を前記所定の法線に平行にした状態で前記検査面を撮像する工程と、前記第２撮像部によって取得された画像と前記第１撮像部によって取得された画像とを一致させるように前記第２撮像部によって取得された画像を補正する工程とを有することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、径方向のサイズの異なるタイヤの検査に容易に適用可能なタイヤ検査装置及びタイヤ検査方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施形態に係るタイヤ検査装置の外部構成を説明する模式図である。
【図２】図２は、タイヤ検査装置を図１に示す矢印Ａ方向からみた平面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るタイヤ検査装置の内部構成を説明するブロック図である。
【図４】図４は、本実施形態に係るタイヤ検査方法を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、本実施形態に係るタイヤ検査方法において、画像補正部において実行される画像の補正を説明するフローチャートである。
【図６】図６（ａ）は、第１撮像部１０（エリアカメラ）によって取得された全周分の画像の一部を説明する図であり、第２撮像部２０（ラインカメラ）によって取得された全周分の画像の一部を説明する図である。
【図７】図７は、第２撮像部２０（ラインカメラ）によって取得された画像の画素を、第１撮像部１０（エリアカメラ）によって取得された画像の画素に対応付ける処理を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。具体的には、（１）タイヤ検査装置の外部構成、（２）タイヤ検査装置の内部構成、（３）タイヤ検査方法、（４）画像の補正方法、（５）作用・効果、（６）その他の実施形態について説明する。
【００２２】
以下の図面の記載において、同一の部分には、同一の符号を付している。ただし、図面は模式的なのものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる。
【００２３】
（１）タイヤ検査装置の外部構成
図１は、タイヤ検査装置の外部構成を説明する模式図である。図２は、タイヤ検査装置を図１に示す矢印Ａ方向からみた平面図である。タイヤ検査装置１は、検査対象であるタイヤＴの画像を取得し、取得した画像を用いてタイヤＴの状態を検査する。タイヤ検査装置１は、タイヤＴの検査面Ｔａを撮像する第１撮像部１０及び第２撮像部２０を有する。検査対象であるタイヤＴは、タイヤＴの中心軸と回転テーブルＢの回転中心とが合致した状態で回転テーブルＢの上に設置されている。タイヤＴの中央部には、第１撮像部１０と第２撮像部２０とが取り付けられた支持機構３０が配置されており、タイヤＴの検査面Ｔａが第１撮像部１０及び第２撮像部２０に対して相対的に回転される。図１には図示しないが、タイヤ検査装置１は、第１撮像部１０及び第２撮像部２０によって取得された画像に基づいてタイヤＴの良否判定を行う制御系を有する。制御系の詳細は後述する。
【００２４】
実施形態において、第１撮像部１０は、エリアカメラである。エリアカメラは、撮像素子がマトリクス状に配置されたＣＣＤカメラであり、波長分離フィルターを備え、エリア投光器１１から照射された波長６６０ｎｍのレーザスリット光を選択的に捉えて撮像することができる。エリアカメラによって撮像された画像は、傷、変形などを含むタイヤ表面の凹凸を判断するのに適している。タイヤ検査装置１は、いわゆる光切断法によって、第１撮像部１０によって検査対象である検査面Ｔａの凹凸を検出する。
【００２５】
実施形態において、第２撮像部２０は、カラーラインカメラである。ラインカメラは、撮像素子がライン状に配置されたＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳセンサであり、ＬＥＤなどの光源（ライン投光器２１）から照射された光を捉えて撮像することができる。第２撮像部２０は、１秒当たり１０００〜４０００フレームの撮像を行う。ラインカメラによって撮像された画像は、色、汚れなどを含むタイヤ表面の色彩を判断するのに適している。
【００２６】
第１撮像部１０は、検査対象であるタイヤＴの検査面Ｔａに対向して配置され、第１撮像部１０の対物レンズの光軸Ａｘ１０（図２参照）は、検査面Ｔａにおけるトレッド幅方向及びタイヤ径方向の断面を含む仮想平面Ｓに一致するように配置されている。図１においては、検査対象であるタイヤＴのサイドウォール上の検査面Ｔａにおけるライン部分Ｌ１が第１撮像部１０の撮像領域である。
【００２７】
第２撮像部２０は、第１撮像部１０に対して、検査面Ｔａにおけるトレッド幅方向及びタイヤ径方向の断面を含む平面Ｓに直交する方向に所定の距離Ｌ０だけ平行移動した位置に配置される。図１においては、検査対象であるタイヤＴのサイドウォール上の検査面Ｔａにおけるライン部分Ｌ２が第２撮像部２０の撮像領域に相当する。なお、ライン部分Ｌ３は、従来のタイヤ検査装置及びタイヤ検査方法におけるラインカメラの撮像領域であり、タイヤＴの法線に一致する。
【００２８】
タイヤＴの図１に示す矢印Ａ方向（回転軸方向視）において、第１撮像部１０は、第１撮像部１０の光軸Ａｘ１０が法線Ｎ１に一致するとともに検査面Ｔａを撮像するように配置されている。また、第２撮像部２０は、タイヤＴの回転軸方向視において、第２撮像部２０の光軸Ａｘ２０が法線Ｎ１に平行に検査面Ｔａを撮像するように配置されている。
【００２９】
第１撮像部１０と第２撮像部２０とは、検査対称のタイヤＴに対する相対位置及び角度を維持するために共通のフレーム３１に固定されている。第１撮像部１０は、仮想平面Ｓから検査面Ｔａの少なくとも一部を撮像するようにフレーム３１（後述する）に取り付けられる。
【００３０】
第２撮像部２０は、検査面Ｔａにおいて第１撮像部１０によって撮像される位置から所定間隔Ｌを隔てた位置を撮像するようにフレーム３１に取り付けられる。すなわち、第１撮像部１０と第２撮像部２０とは、所定間隔（図１において間隔Ｌ０）を隔ててフレーム３１に固定される。実施形態では、Ｌ＝Ｌ０である。第１撮像部１０の対物レンズの光軸、及び第２撮像部２０のラインの中央に配置されたＣＣＤカメラの対物レンズの光軸は、検査面Ｔａに対して所定角度（例えば４５度）に設定されている。
【００３１】
支持機構３０は、フレーム３１とガイド部３２とを有し、フレーム３１は、ガイド部３２に対して可動自在に取り付けられている。フレーム３１には、第１撮像部１０と第２撮像部２０のほかに、エリアカメラ用のエリア投光器１１、ラインカメラ用のライン投光器２１が所定の位置関係で取り付けられている。
【００３２】
エリア投光器１１は、波長６６０ｎｍのレーザスリット光を投光するレーザ投光器であり、レーザ光をスリット状に投光する。エリア投光器１１より出射したレーザスリット光（第１スリット光という）は、検査面Ｔａのタイヤ径方向に沿ってライン状に照射される。第１撮像部１０（エリアカメラ）は、ライン部分Ｌ１を所定角度（例えば、４５度）から撮像する。これにより、タイヤ表面の凹凸が撮像できる。
【００３３】
ライン投光器２１は、ＬＥＤ投光器である。ライン投光器１２には、複数のＬＥＤが配列されている。ライン投光器１２のＬＥＤから照射された白色光は、検査面Ｔａのライン部分Ｌ１に照射された第１スリット光に平行かつ間隔Ｌ隔てたライン部分Ｌ２の周囲に照射される。
【００３４】
タイヤＴが回転テーブルＢによって回転されることにより、ライン部分Ｌ１，Ｌ２は、検査面Ｔａ上を連続的に移動する。すなわち、第１撮像部１０及び第２撮像部２０は、タイヤＴの検査面Ｔａの全周分の画像を取得することができる。
【００３５】
（２）タイヤ検査装置の内部構成
次に、タイヤ検査装置１の制御系について説明する。タイヤＴの外観画像と形状画像に基づくタイヤＴの良否の判定は、コンピュータ１００により処理される。図３は、タイヤ検査装置１の内部構成を説明するブロック図である。
【００３６】
コンピュータ１００は、第１画像入力部１０１と、第２画像入力部１０２と、画像データ補正部１０３と、判定部１０４と、記憶部１０５とを有する。
【００３７】
第１画像入力部１０１は、第１撮像部１０において撮像された画像の画像データを入力する。第２画像入力部１０２は、第２撮像部２０において撮像された画像の画像データを入力する。
【００３８】
画像データ補正部１０３は、第２撮像部２０によって取得された画像と第１撮像部１０によって取得された画像とを一致させるように第２撮像部２０によって取得された画像を補正する。例えば、第１撮像部１０と検査面Ｔａとの距離、及び検査面Ｔａと第１撮像部１０の対物レンズの光軸との角度とを含む情報に基づいて、第２撮像部２０によって取得された画像を補正する。画像データ補正部１０３は、第２撮像部２０によって取得された画像と第１撮像部１０によって取得された画像とを、後述するルックアップテーブルに基づいて、画素における座標系から実際の物理座標系に一旦変換した後、実際の物理座標系において、第２撮像部２０によって取得された画像を第１撮像部１０によって取得された画像補正に一致させる変換を行う。変換後の画像をルックアップテーブルを用いて再び画素座標に割当てる。
【００３９】
画像データ補正部１０３によって実行されるルックアップテーブルを用いた画像の補正方法は、国際公開番号ＷＯ２００６／０５４７７５に開示されている方法に従うことができる。
【００４０】
判定部１０４は、第１撮像部１０によって取得された画像と、第２撮像部２０によって取得された後に補正された画像とを、予め決められた基準となる基準画像と比較することによりタイヤの良否を判定する。
【００４１】
記憶部１０５には、ルックアップテーブルが格納される。また、タイヤＴの良否を判定する基準となる基準画像が格納される。ルックアップテーブルは、第１撮像部１０（エリアカメラ）によって撮像された画像、及び第２撮像部２０（ラインカメラ）によって撮像された画像の任意の点の画素座標と実座標とが対応付けられたテーブルである。
【００４２】
記憶部１０５には、少なくとも、検査対象であるタイヤＴの検査面Ｔａと第１撮像部１０との距離、検査面Ｔａと第１撮像部１０の対物レンズの光軸とのなす角度などの情報が格納されている。
【００４３】
タイヤ検査装置１は、このほかに、エリアカメラ用のエリア投光器１１、及びラインカメラ用のライン投光器２１における投光を制御する投光制御部１０６、回転テーブルＢを制御するモータ制御部１０８、画像をモニター１２０に表示するための処理を実行するとともにモニターに出力する画像処理部１０７などを有する。ライン投光器１２に設けられた複数のＬＥＤは、光量が個別に制御可能とされており、第２撮像部２０（ラインカメラ）で撮像された画像の光量が適切な一定値になるように、投光制御部１０６によってフィードバック制御されている。モータ制御部１０８は、回転テーブルＢを回転させる図示しないモータを制御する。モータは、モータ制御部１０８により駆動制御され、撮像されるタイヤが載置される回転テーブル（図３に図示せず）を回転させる。モニター１２０には、検査対象であるタイヤＴの検査結果が表示される。
【００４４】
（３）タイヤ検査方法
次に、上述した構成を備えるタイヤ検査装置１によるタイヤ検査方法について説明する。図４は、本実施形態に係るタイヤ検査方法を説明するフローチャートである。
【００４５】
ステップＳ１において、タイヤＴがタイヤ検査装置１にセットされる。ステップＳ２において、コンピュータ１００は、回転テーブルＢを回転させることによって、第１撮像部１０及び第２撮像部２０に対してタイヤＴを回転させる。
【００４６】
ステップＳ３において、コンピュータ１００は、タイヤＴの検査面Ｔａのライン部分Ｌ１に、エリア投光器１１とライン投光器２１とから測定用の光を照射するとともに、ライン部分Ｌ１を第１撮像部１０により、ライン部分Ｌ２を第２撮像部２０により、それぞれ撮像する。
【００４７】
図４に示すタイヤ検査方法では、ステップＳ４において、コンピュータ１００は、タイヤＴの検査面Ｔａの全周に亘って撮像したか否かを判別し、全周に亘って撮像し終えていない間はステップＳ３、Ｓ４を繰り返す。すなわち、コンピュータ１００は、タイヤＴを回転させることにより、検査面Ｔａに対して撮像するライン部分Ｌ１、Ｌ２を移動させて撮像を続ける。全周に亘って撮像を終了すると、ステップＳ５に進む。すなわち、コンピュータ１００は、回転テーブルを停止する。
【００４８】
ステップＳ６において、コンピュータ１００は、第１撮像部１０と検査面Ｔａとの距離、及び検査面Ｔａと第１撮像部１０の対物レンズの光軸との角度などの情報に基づいて、第２撮像部２０によって取得された画像を補正する。その後、コンピュータ１００は、第１撮像部１０によって取得された画像と、第２撮像部２０によって取得された後に補正された画像とを合成する。
【００４９】
ステップＳ７において、コンピュータ１００は、合成した画像を、予め決められた基準となる画像と比較することによりタイヤの良否を判定する。図４に示すタイヤ検査方法において、良否の判定とは、画像の濃淡の程度が許容範囲内にあれば良とし、許容範囲を超えていれば不良と判定する。また、画像に基づいて、タイヤの形状上の良否を判定する。コンピュータ１００は、画像の不良部分にマークを設定してもよい。モニター１２０は、検査対象であるタイヤＴについての判定の結果を表示する。
【００５０】
（４）画像の補正方法
次に、タイヤ検査方法のステップＳ６において実行される画像の補正について詳細に説明する。図５は、画像の補正を説明する図である。図６（ａ）は、第１撮像部１０によって撮像された全周分の画像の一部を説明する模式図であり、図６（ｂ）は、第２撮像部２０によって撮像された全周分の画像の一部を説明する模式図である。
【００５１】
エリアカメラの光軸とラインカメラの光軸が、それぞれ検査面Ｔａにおけるトレッド幅方向及びタイヤ径方向の断面を含む仮想平面Ｓに一致するように配置した状態でタイヤを定速で回転させながら撮影した画像（例えば、図５のライン部分Ｌ１とＬ３において撮像された画像）同士は、回転方向にずらすことにより、同じ被写体を捉えた画素同士を対応させることができる。
【００５２】
一方、本実施形態のタイヤ検査装置１では、第１撮像部１０は、仮想平面Ｓから検査面Ｔａの（ライン部分Ｌ１）を撮像するようにフレーム３１に取り付けられており、第２撮像部２０は、検査面Ｔａにおいて第１撮像部１０による撮像位置（ライン部分Ｌ１）から所定間隔Ｌを隔てたライン部分Ｌ２を撮像するようにフレーム３１に取り付けられる。すなわち、検査面Ｔａにおいて、撮影領域であるライン部分Ｌ１とライン部分Ｌ２とが平行になるように設定されている。このため、第２撮像部２０によって取得される画像には、タイヤ径方向とライン部分Ｌ２とのなす角θラジアン分の回転歪みが含まれる（図６（ｂ）参照）。そこで、本実施形態では、第２撮像部２０によって撮像されたライン部分Ｌ２がトレッド幅方向及びタイヤ径方向の断面を含む仮想平面Ｓに一致するように配置した状態で取得された場合と同じ画像になるように、第２撮像部２０によって取得された画像を補正する。
【００５３】
画像の補正の方法について、以下に説明する。この補正は、第２撮像部２０（ラインカメラ）によって取得された画像２０２の画素を、第１撮像部１０（エリアカメラ）によって取得された画像２０１の画素に対応付ける処理である。図７は、補正処理を説明する模式図である。この補正では、図７に示すように、画素（Ｘ０１，Ｙ０１）を画素（Ｘ１１，Ｙ１１）に対応付ける。すなわち、画素（Ｘ１１，Ｙ１１）に、被写体を捉えた画素（Ｘ０１，Ｙ０１）の色調や階調などの色情報を割当てる。同様に、画素（Ｘ０２，Ｙ０２）を画素（Ｘ１２，Ｙ１２）に対応付ける。
【００５４】
（４−１）第２撮像部２０によって取得された画像の径方向補正
径方向の補正について、図５を用いて説明する。ライン部分Ｌ１の径方向内側の端を点ａとし、ライン部分Ｌ２の径方向内側の端を点Ａ’とする。タイヤＴの回転中心から点ａまでの回転半径を半径Ｒとする。また、点ａを通過しライン部分Ｌ１と直交する仮想線ｌ１と、ライン部分Ｌ２との交点を点Ａとする。点ａと点Ａとの距離はＬで表される。図５に平面座標系を設定し、点Ａの位置が実座標（Ｉ，Ｊ）で表され、点Ａ’の位置が実座標（Ｉ’，Ｊ’）で表されるものとする。
【００５５】
第２撮像部２０（ラインカメラ）によって取得される全周分の画像は、第１撮像部１０（エリアカメラ）によって取得された画像よりも、Ｗ方向に誤差ｄｒ分だけ長い。タイヤＴの回転中心Ｏと点ａを結ぶ直線と、中心Ｏと点Ａ’とを結ぶ直線とのなす角度θとするとき、角度θは、以下の式（１）により算出される。
【数１】
【００５６】
したがって、誤差ｄｒは、以下の式により算出される。
【数２】
【００５７】
続いて、このＷ方向の誤差ｄｒに基づいて、第２撮像部２０（ラインカメラ）によって取得される全周分の画像の径方向の誤差ｄｒを補正する。続いて、実際の３次元空間における座標（物理座標）を計算する。点Ａと点Ａ’の物理座標は、以下の式（３）及び（４）により算出される。
【数３】
【００５８】
次に、ルックアップテーブルを用いて、点Ａの画素座標（Ｉ，Ｊ）から点Ａの物理座標（Ｘ，Ｙ）を求める。また、点Ａ’の物理座標（Ｘ’，Ｙ’）は、式（５），（６）により算出される。
【数４】
【００５９】
次に、ルックアップテーブルを用いて、点Ａ’の物理座標（Ｘ’，Ｙ’）から点Ａ’の画素座標（Ｉ’，Ｊ’）を求める。このように、算出した直線距離ｄｒに基づいて、点Ａ’の物理座標（Ｘ’，Ｙ’）を点Ａの物理座標（Ｘ，Ｙ）に変換する補正を行うことができる。
【００６０】
（４−１）第２撮像部２０によって取得された画像の周方向補正
周方向の補正について、図５を用いて説明する。周方向には、回転中心ＯからタイヤＴの径方向外側に向かうに連れて回転方向（Ｄ方向）へのずれが大きくなるような補正を施す。ライン部分Ｌ２上の任意の点をライン部分Ｌ３に対応する補正を行う。すなわち、ライン部分Ｌ２上にある任意の点ｐにおける補正量ｍを求める。補正量ｍは、以下の式（７）により算出される。
【数５】
【００６１】
式（１）より、θの値を上式に代入する。
【数６】
【００６２】
次に、以下の式（９）において、点ｐの画素をライン部分Ｌ３の対応する点ｑにシフトする量（すなわち、点ｐの画素の情報の変換後の移動先の画素までの数）であるシフト量Ｋを算出する。全周分の画像データを得るために第２撮像部２０によって撮影する撮影数Ｓとするとき、シフト量Ｋは、以下の式（９）で表される。
【数７】
【００６３】
従って、周方向には、以上のように算出されたシフト量Ｋだけ、画素を移動することにより、第２撮像部２０（ラインカメラ）によって取得された画像２０２の画素を、第１撮像部１０（エリアカメラ）によって取得された画像２０１の画素に対応付けることができる。
【００６４】
（５）作用・効果
実施形態のタイヤ検査装置１によれば、タイヤＴの回転軸方向視（矢印Ａ方向視）において、第１撮像部１０の光軸Ａｘ１０が所定の法線Ｎ１に一致するとともに検査面Ｔａを撮像するように配置されており、第２撮像部２０の光軸Ａｘ２０が第１撮像部１０の光軸Ａｘ１０に平行に検査面Ｔａを撮像するように配置されている。また、画像データ補正部１０３が第２撮像部２０によって取得された画像と第１撮像部１０によって取得された画像とを一致させるように第２撮像部２０によって取得された画像を補正する。
【００６５】
このため、タイヤ検査装置１では、第１撮像部１０と検査面Ｔａとの位置関係だけを調整すればよい。第２撮像部２０によって取得された画像は、画像データ補正部１０３により補正されることにより、第２撮像部２０によって取得された画像と第１撮像部１０によって取得された画像とを一致させることができる。これにより、径サイズの異なるタイヤの検査に容易に適用可能である。
【００６６】
タイヤ検査装置１では、第１撮像部１０は、撮像素子がマトリクス状に配列されたエリアカメラであり、第２撮像部２０は、撮像素子が直線状に配列されたラインカメラである。すなわち、形状を判定するための画像と色彩を判定するための画像とを別々のカメラによって取得することができるため、精度を向上させることができる。
【００６７】
タイヤ検査装置１は、第１撮像部１０と第２撮像部２０とをともに支持するとともに、第１撮像部１０と検査面Ｔａとの撮像距離、及び第２撮像部２０と検査面Ｔａとの撮像距離を変更する支持機構３０、フレーム３１、ガイド部３２を備える。タイヤ検査装置１では、支持機構３０によって第１撮像部１０と第２撮像部２０とが稼動可能にともに支持されるため、支持機構３０により、撮像距離を変更するだけで、第１撮像部１０によって撮像される撮像領域（ライン部分Ｌ１）の広さと、第２撮像部２０によって撮像される撮影領域（ライン部分Ｌ２）の広さとを変更できる。従って、径サイズの異なるタイヤの検査に容易に適用可能である。
【００６８】
タイヤ検査装置１では、支持機構３０は、複数の撮像距離が設定可能とされており、第１撮像部１０によって取得された画像に第２撮像部２０によって取得された後に補正された補正画像を対応させるためのルックアップテーブルを有する。画像データ補正部１０３は、ルックアップテーブルに基づいて第１撮像部１０によって取得された画像と、補正画像とを３次元座標に変換し、３次元座標系において、両方の画像を一致させる補正を行った後、画素座標系に再度変換する。このように、第１撮像部１０によって取得された画像と、第２撮像部２０によって取得された後に補正された補正画像とをルックアップテーブルに基づいて、３次元座標に展開できるため、演算処理を簡便にできる。
【００６９】
タイヤ検査装置１では、画像データ補正部１０３により画像を変換することにより、検査対象であるタイヤのタイヤサイズの変更に対して、支持機構３０の撮像距離のみを設定することにより対応可能である。従来のタイヤ検査装置では、検査対象であるタイヤの径サイズが変わると、焦点距離、撮像領域などの複数の数値をエリアカメラとラインカメラのそれぞれに対して調整し直さねばならなず、調整作業が煩雑であったが、タイヤ検査装置１では、径サイズの異なるタイヤの検査に容易に適用可能である。
【００７０】
（６）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
【００７１】
上述した実施形態では、形状画像データと外観画像データとの対応付けを補正した後に、外観画像データ取得部１０４によって取得された画像データを形状画像データ取得部１０２によって取得された画像データに合成する。しかしながら、形状画像データと外観画像データとの対応付けを補正した後に、形状画像データ取得部１０２によって取得された画像データを外観画像データ取得部１０４によって取得された画像データに合成してもよい。
【００７２】
タイヤＴが回転中心Ｏを回転軸として、タイヤＴが回転しながら検査面Ｔａを撮像する場合について説明した。しかし、相対的に回転するものれあればよく、例えば、タイヤＴが固定されており、タイヤ検査装置１が検査面Ｔａを撮像しながら周回するものであってもよい。
【００７３】
ラインカメラとしては、カラーラインカメラを用いることができる。カラーラインカメラを適用することにより、被検体の外観データをカラー画像で入手できる。従って、タイヤＴの良否判定がし易くなる。
【００７４】
また、ラインカメラとして３板式ラインカメラも用いることができる。３板式ラインカメラは、色の３原色であるＲ，Ｇ，Ｂごとに別々のＣＣＤカメラが撮像を行うカメラである。各原色の外観データが入手でき、タイヤＴの良否をより正確に判定することができる。
【００７５】
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００７６】
１…タイヤ検査装置、 １０…第１撮像部、 １１…エリア投光器、 １２…ライン投光器、 ２０…第２撮像部、 ２１…ライン投光器、 ３０…支持機構、 ３１…フレーム、 ３２…ガイド部、 １００…コンピュータ、 １０１…第１画像入力部、 １０２…形状画像データ取得部、 １０２…第２画像入力部、 １０３…画像補正部、 １０４…判定部、 １０４…外観画像データ取得部、 １０５…記憶部、 １０６…投光制御部、 １０７…画像処理部、１０８…モータ制御部、 １２０…モニター、 ２０１…画像、 ２０２…画像、 Ａｘ１０，２０…光軸、 Ｂ…回転テーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの画像を取得し、取得した画像を用いてタイヤの外観及びタイヤの形状などを検査するタイヤ検査装置及びタイヤ検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラによってタイヤの画像を取得し、取得した画像と予め記憶された基準となる基準画像とを比較することにより、タイヤの形状及び外観の良否を判定する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載されたタイヤ検査装置は、いわゆる、光切断法によってタイヤの形状を検出する。すなわち、タイヤの検査面に対してレーザスリット光を所定角度で照射しながら、撮像素子がマトリクス状に配置されたエリアカメラでレーザスリット光の照射領域を撮像することにより、検査面の凹凸を検出している。
【０００４】
エリアカメラを用い、このように取得された画像だけでは、色彩を判断することが難しいため、このタイヤ検査装置では、色彩を判断するための画像をラインカメラを用いて取得している。色彩の判定と形状の判定とにそれぞれ異なる画像を用いることにより、良否判定の精度を向上させている。
【０００５】
このタイヤ検査装置では、検査対象のタイヤは、タイヤの回転中心を回転テーブルの回転軸に一致させた状態で回転テーブルの上に設置されており、回転テーブルが回転させられると、エリアカメラ及びラインカメラが走査されてタイヤの検査面の全周分の画像が取得されるようになっている。
【０００６】
エリアカメラの光軸は、トレッド幅方向及びタイヤ径方向の断面を含む平面に一致するように検査面に向けられた状態で固定されている。ラインカメラの光軸もまた、トレッド幅方向及びタイヤ径方向の断面を含む平面に一致するように検査面に向けられた状態で固定されている。このようにして撮像されたエリアカメラによって撮像された画像と、ラインカメラによって撮像された画像とは、容易に一致させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２４９０１２号公報 図３など
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来のタイヤ検査装置には、以下のように改善の余地があった。すなわち、特許文献１に記載されたタイヤ検査装置では、検査対象であるタイヤの径サイズが変わると、焦点距離、撮像領域などの複数の数値をエリアカメラとラインカメラのそれぞれに対して調整し直さねばならなず、調整作業が煩雑であった。また、一つ一つの数値に対しては許容される誤差であっても、調整すべき項目が増えると誤差が累積することにより、良否判定の正確性が低下することにも繋がっていた。
【０００９】
そこで、本発明は、径サイズの異なるタイヤの検査に容易に適用可能なタイヤ検査装置及びタイヤ検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明の第１の特徴は、検査対象であるタイヤの検査面を撮像する第１撮像部（第１撮像部１０）と、前記タイヤ（タイヤＴ）の前記検査面（検査面Ｔａ）を撮像する第２撮像部（第２撮像部２０）と、前記第１撮像部及び前記第２撮像部と前記タイヤの前記検査面とを前記タイヤの周方向に相対的に回転させることによって取得した前記タイヤの前記検査面の全周分の画像に基づいて前記タイヤの状態を検査するタイヤ検査装置（タイヤ検査装置１）であって、前記第１撮像部は、前記タイヤの回転軸方向視（矢印Ａ方向視）において、前記第１撮像部の光軸（Ａｘ１０）が所定の法線（法線Ｎ１）に一致するとともに前記検査面を撮像するように配置されており、前記第２撮像部は、前記タイヤの回転軸方向視において、前記第２撮像部の光軸（Ａｘ２０）が前記所定の法線（法線Ｎ１）に平行に前記検査面を撮像するように配置されており、前記第２撮像部によって取得された画像と前記第１撮像部によって取得された画像とを一致させるように前記第２撮像部によって取得された画像を補正する画像補正部（画像データ補正部１０３）とを有することを要旨とする。
【００１１】
第１の特徴によれば、タイヤの回転軸方向視において、第１撮像部の光軸が所定の法線に一致するとともに検査面を撮像するように配置されており、第２撮像部の光軸が第１撮像部の光軸に平行に検査面を撮像するように配置されている。また、画像補正部が第２撮像部によって取得された画像と第１撮像部によって取得された画像とを一致させるように第２撮像部によって取得された画像を補正する。このため、本発明に係るタイヤ検査装置では、第１撮像部と検査面との位置関係を調整すればよい。第２撮像部によって取得された画像は、画像補正部により補正され、第２撮像部によって取得された画像と第１撮像部によって取得された画像とを一致させることができる。これにより、径サイズの異なるタイヤの検査に容易に適用可能である。
【００１２】
本発明の第２の特徴は、第１の特徴に係り、前記第１撮像部は、撮像素子がマトリクス状に配列されたエリアカメラであり、前記第２撮像部は、撮像素子が直線状に配列されたラインカメラであることを要旨とする。
【００１３】
第２の特徴によれば、形状を判定するための画像と色彩を判定するための画像とを別々のカメラによって取得することができるため、精度を向上させることができる。
【００１４】
本発明の第３の特徴は、第１の特徴に係り、前記第１撮像部と前記第２撮像部とをともに支持するとともに、前記第１撮像部と前記検査面との撮像距離、及び前記第２撮像部と前記検査面との撮像距離を変更する支持機構（支持機構３０、フレーム３１、ガイド部３２）を備えることを要旨とする。
【００１５】
第３の特徴によれば、検査面との撮像距離を変更する支持機構により、第１撮像部と第２撮像部とがともに支持されるため、支持機構により撮像距離を変更するだけで、第１撮像部によって撮像される撮像領域と、第２撮像部によって撮像される撮影領域とを変更できる。従って、径サイズの異なるタイヤの検査に容易に適用可能である。
【００１６】
本発明の第４の特徴は、第３の特徴に係り、前記支持機構は、複数の前記撮像距離が設定可能とされており、前記第１撮像部によって取得された画像に、前記第２撮像部によって取得された後に補正された補正画像を対応させるための変換テーブル（ルックアップテーブル）を複数の前記撮像距離毎に有し、前記画像補正部は、前記変換テーブルに基づいて前記第１撮像部によって取得された画像と、前記補正画像とを一致させることを要旨とする。
【００１７】
第４の特徴によれば、第１撮像部によって取得された画像と、第２撮像部によって取得された後に補正された補正画像とは、タイヤの径サイズ毎に予め用意された変換テーブルに基づいて、３次元座標に展開できるため、演算処理を簡便にできる。
【００１８】
本発明の第５の特徴は、検査対象であるタイヤの検査面を撮像する第１撮像部と、前記タイヤの前記検査面を撮像する第２撮像部と、前記第１撮像部及び前記第２撮像部と前記タイヤの前記検査面とを前記タイヤの周方向に相対的に回転させることによって取得した前記タイヤの前記検査面の全周分の画像に基づいて前記タイヤの状態を検査するタイヤ検査方法であって、前記タイヤの回転軸方向視において、前記第１撮像部の光軸を所定の法線に一致させた状態で前記検査面を撮像する工程と、前記タイヤの回転軸視において、前記第２撮像部の光軸を前記所定の法線に平行にした状態で前記検査面を撮像する工程と、前記第２撮像部によって取得された画像と前記第１撮像部によって取得された画像とを一致させるように前記第２撮像部によって取得された画像を補正する工程とを有することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、径方向のサイズの異なるタイヤの検査に容易に適用可能なタイヤ検査装置及びタイヤ検査方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施形態に係るタイヤ検査装置の外部構成を説明する模式図である。
【図２】図２は、タイヤ検査装置を図１に示す矢印Ａ方向からみた平面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るタイヤ検査装置の内部構成を説明するブロック図である。
【図４】図４は、本実施形態に係るタイヤ検査方法を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、本実施形態に係るタイヤ検査方法において、画像補正部において実行される画像の補正を説明するフローチャートである。
【図６】図６（ａ）は、第１撮像部１０（エリアカメラ）によって取得された全周分の画像の一部を説明する図であり、第２撮像部２０（ラインカメラ）によって取得された全周分の画像の一部を説明する図である。
【図７】図７は、第２撮像部２０（ラインカメラ）によって取得された画像の画素を、第１撮像部１０（エリアカメラ）によって取得された画像の画素に対応付ける処理を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。具体的には、（１）タイヤ検査装置の外部構成、（２）タイヤ検査装置の内部構成、（３）タイヤ検査方法、（４）画像の補正方法、（５）作用・効果、（６）その他の実施形態について説明する。
【００２２】
以下の図面の記載において、同一の部分には、同一の符号を付している。ただし、図面は模式的なのものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる。
【００２３】
（１）タイヤ検査装置の外部構成
図１は、タイヤ検査装置の外部構成を説明する模式図である。図２は、タイヤ検査装置を図１に示す矢印Ａ方向からみた平面図である。タイヤ検査装置１は、検査対象であるタイヤＴの画像を取得し、取得した画像を用いてタイヤＴの状態を検査する。タイヤ検査装置１は、タイヤＴの検査面Ｔａを撮像する第１撮像部１０及び第２撮像部２０を有する。検査対象であるタイヤＴは、タイヤＴの中心軸と回転テーブルＢの回転中心とが合致した状態で回転テーブルＢの上に設置されている。タイヤＴの中央部には、第１撮像部１０と第２撮像部２０とが取り付けられた支持機構３０が配置されており、タイヤＴの検査面Ｔａが第１撮像部１０及び第２撮像部２０に対して相対的に回転される。図１には図示しないが、タイヤ検査装置１は、第１撮像部１０及び第２撮像部２０によって取得された画像に基づいてタイヤＴの良否判定を行う制御系を有する。制御系の詳細は後述する。
【００２４】
実施形態において、第１撮像部１０は、エリアカメラである。エリアカメラは、撮像素子がマトリクス状に配置されたＣＣＤカメラであり、波長分離フィルターを備え、エリア投光器１１から照射された波長６６０ｎｍのレーザスリット光を選択的に捉えて撮像することができる。エリアカメラによって撮像された画像は、傷、変形などを含むタイヤ表面の凹凸を判断するのに適している。タイヤ検査装置１は、いわゆる光切断法によって、第１撮像部１０によって検査対象である検査面Ｔａの凹凸を検出する。
【００２５】
実施形態において、第２撮像部２０は、カラーラインカメラである。ラインカメラは、撮像素子がライン状に配置されたＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳセンサであり、ＬＥＤなどの光源（ライン投光器２１）から照射された光を捉えて撮像することができる。第２撮像部２０は、１秒当たり１０００〜４０００フレームの撮像を行う。ラインカメラによって撮像された画像は、色、汚れなどを含むタイヤ表面の色彩を判断するのに適している。
【００２６】
第１撮像部１０は、検査対象であるタイヤＴの検査面Ｔａに対向して配置され、第１撮像部１０の対物レンズの光軸Ａｘ１０（図２参照）は、検査面Ｔａにおけるトレッド幅方向及びタイヤ径方向の断面を含む仮想平面Ｓに一致するように配置されている。図１においては、検査対象であるタイヤＴのサイドウォール上の検査面Ｔａにおけるライン部分Ｌ１が第１撮像部１０の撮像領域である。
【００２７】
第２撮像部２０は、第１撮像部１０に対して、検査面Ｔａにおけるトレッド幅方向及びタイヤ径方向の断面を含む平面Ｓに直交する方向に所定の距離Ｌ０だけ平行移動した位置に配置される。図１においては、検査対象であるタイヤＴのサイドウォール上の検査面Ｔａにおけるライン部分Ｌ２が第２撮像部２０の撮像領域に相当する。なお、ライン部分Ｌ３は、従来のタイヤ検査装置及びタイヤ検査方法におけるラインカメラの撮像領域であり、タイヤＴの法線に一致する。
【００２８】
タイヤＴの図１に示す矢印Ａ方向（回転軸方向視）において、第１撮像部１０は、第１撮像部１０の光軸Ａｘ１０が法線Ｎ１に一致するとともに検査面Ｔａを撮像するように配置されている。また、第２撮像部２０は、タイヤＴの回転軸方向視において、第２撮像部２０の光軸Ａｘ２０が法線Ｎ１に平行に検査面Ｔａを撮像するように配置されている。
【００２９】
第１撮像部１０と第２撮像部２０とは、検査対称のタイヤＴに対する相対位置及び角度を維持するために共通のフレーム３１に固定されている。第１撮像部１０は、仮想平面Ｓから検査面Ｔａの少なくとも一部を撮像するようにフレーム３１（後述する）に取り付けられる。
【００３０】
第２撮像部２０は、検査面Ｔａにおいて第１撮像部１０によって撮像される位置から所定間隔Ｌを隔てた位置を撮像するようにフレーム３１に取り付けられる。すなわち、第１撮像部１０と第２撮像部２０とは、所定間隔（図１において間隔Ｌ０）を隔ててフレーム３１に固定される。実施形態では、Ｌ＝Ｌ０である。第１撮像部１０の対物レンズの光軸、及び第２撮像部２０のラインの中央に配置されたＣＣＤカメラの対物レンズの光軸は、検査面Ｔａに対して所定角度（例えば４５度）に設定されている。
【００３１】
支持機構３０は、フレーム３１とガイド部３２とを有し、フレーム３１は、ガイド部３２に対して可動自在に取り付けられている。フレーム３１には、第１撮像部１０と第２撮像部２０のほかに、エリアカメラ用のエリア投光器１１、ラインカメラ用のライン投光器２１が所定の位置関係で取り付けられている。
【００３２】
エリア投光器１１は、波長６６０ｎｍのレーザスリット光を投光するレーザ投光器であり、レーザ光をスリット状に投光する。エリア投光器１１より出射したレーザスリット光（第１スリット光という）は、検査面Ｔａのタイヤ径方向に沿ってライン状に照射される。第１撮像部１０（エリアカメラ）は、ライン部分Ｌ１を所定角度（例えば、４５度）から撮像する。これにより、タイヤ表面の凹凸が撮像できる。
【００３３】
ライン投光器２１は、ＬＥＤ投光器である。ライン投光器１２には、複数のＬＥＤが配列されている。ライン投光器１２のＬＥＤから照射された白色光は、検査面Ｔａのライン部分Ｌ１に照射された第１スリット光に平行かつ間隔Ｌ隔てたライン部分Ｌ２の周囲に照射される。
【００３４】
タイヤＴが回転テーブルＢによって回転されることにより、ライン部分Ｌ１，Ｌ２は、検査面Ｔａ上を連続的に移動する。すなわち、第１撮像部１０及び第２撮像部２０は、タイヤＴの検査面Ｔａの全周分の画像を取得することができる。
【００３５】
（２）タイヤ検査装置の内部構成
次に、タイヤ検査装置１の制御系について説明する。タイヤＴの外観画像と形状画像に基づくタイヤＴの良否の判定は、コンピュータ１００により処理される。図３は、タイヤ検査装置１の内部構成を説明するブロック図である。
【００３６】
コンピュータ１００は、第１画像入力部１０１と、第２画像入力部１０２と、画像データ補正部１０３と、判定部１０４と、記憶部１０５とを有する。
【００３７】
第１画像入力部１０１は、第１撮像部１０において撮像された画像の画像データを入力する。第２画像入力部１０２は、第２撮像部２０において撮像された画像の画像データを入力する。
【００３８】
画像データ補正部１０３は、第２撮像部２０によって取得された画像と第１撮像部１０によって取得された画像とを一致させるように第２撮像部２０によって取得された画像を補正する。例えば、第１撮像部１０と検査面Ｔａとの距離、及び検査面Ｔａと第１撮像部１０の対物レンズの光軸との角度とを含む情報に基づいて、第２撮像部２０によって取得された画像を補正する。画像データ補正部１０３は、第２撮像部２０によって取得された画像と第１撮像部１０によって取得された画像とを、後述するルックアップテーブルに基づいて、画素における座標系から実際の物理座標系に一旦変換した後、実際の物理座標系において、第２撮像部２０によって取得された画像を第１撮像部１０によって取得された画像補正に一致させる変換を行う。変換後の画像をルックアップテーブルを用いて再び画素座標に割当てる。
【００３９】
画像データ補正部１０３によって実行されるルックアップテーブルを用いた画像の補正方法は、国際公開番号ＷＯ２００６／０５４７７５に開示されている方法に従うことができる。
【００４０】
判定部１０４は、第１撮像部１０によって取得された画像と、第２撮像部２０によって取得された後に補正された画像とを、予め決められた基準となる基準画像と比較することによりタイヤの良否を判定する。
【００４１】
記憶部１０５には、ルックアップテーブルが格納される。また、タイヤＴの良否を判定する基準となる基準画像が格納される。ルックアップテーブルは、第１撮像部１０（エリアカメラ）によって撮像された画像、及び第２撮像部２０（ラインカメラ）によって撮像された画像の任意の点の画素座標と実座標とが対応付けられたテーブルである。
【００４２】
記憶部１０５には、少なくとも、検査対象であるタイヤＴの検査面Ｔａと第１撮像部１０との距離、検査面Ｔａと第１撮像部１０の対物レンズの光軸とのなす角度などの情報が格納されている。
【００４３】
タイヤ検査装置１は、このほかに、エリアカメラ用のエリア投光器１１、及びラインカメラ用のライン投光器２１における投光を制御する投光制御部１０６、回転テーブルＢを制御するモータ制御部１０８、画像をモニター１２０に表示するための処理を実行するとともにモニターに出力する画像処理部１０７などを有する。ライン投光器１２に設けられた複数のＬＥＤは、光量が個別に制御可能とされており、第２撮像部２０（ラインカメラ）で撮像された画像の光量が適切な一定値になるように、投光制御部１０６によってフィードバック制御されている。モータ制御部１０８は、回転テーブルＢを回転させる図示しないモータを制御する。モータは、モータ制御部１０８により駆動制御され、撮像されるタイヤが載置される回転テーブル（図３に図示せず）を回転させる。モニター１２０には、検査対象であるタイヤＴの検査結果が表示される。
【００４４】
（３）タイヤ検査方法
次に、上述した構成を備えるタイヤ検査装置１によるタイヤ検査方法について説明する。図４は、本実施形態に係るタイヤ検査方法を説明するフローチャートである。
【００４５】
ステップＳ１において、タイヤＴがタイヤ検査装置１にセットされる。ステップＳ２において、コンピュータ１００は、回転テーブルＢを回転させることによって、第１撮像部１０及び第２撮像部２０に対してタイヤＴを回転させる。
【００４６】
ステップＳ３において、コンピュータ１００は、タイヤＴの検査面Ｔａのライン部分Ｌ１に、エリア投光器１１とライン投光器２１とから測定用の光を照射するとともに、ライン部分Ｌ１を第１撮像部１０により、ライン部分Ｌ２を第２撮像部２０により、それぞれ撮像する。
【００４７】
図４に示すタイヤ検査方法では、ステップＳ４において、コンピュータ１００は、タイヤＴの検査面Ｔａの全周に亘って撮像したか否かを判別し、全周に亘って撮像し終えていない間はステップＳ３、Ｓ４を繰り返す。すなわち、コンピュータ１００は、タイヤＴを回転させることにより、検査面Ｔａに対して撮像するライン部分Ｌ１、Ｌ２を移動させて撮像を続ける。全周に亘って撮像を終了すると、ステップＳ５に進む。すなわち、コンピュータ１００は、回転テーブルを停止する。
【００４８】
ステップＳ６において、コンピュータ１００は、第１撮像部１０と検査面Ｔａとの距離、及び検査面Ｔａと第１撮像部１０の対物レンズの光軸との角度などの情報に基づいて、第２撮像部２０によって取得された画像を補正する。その後、コンピュータ１００は、第１撮像部１０によって取得された画像と、第２撮像部２０によって取得された後に補正された画像とを合成する。
【００４９】
ステップＳ７において、コンピュータ１００は、合成した画像を、予め決められた基準となる画像と比較することによりタイヤの良否を判定する。図４に示すタイヤ検査方法において、良否の判定とは、画像の濃淡の程度が許容範囲内にあれば良とし、許容範囲を超えていれば不良と判定する。また、画像に基づいて、タイヤの形状上の良否を判定する。コンピュータ１００は、画像の不良部分にマークを設定してもよい。モニター１２０は、検査対象であるタイヤＴについての判定の結果を表示する。
【００５０】
（４）画像の補正方法
次に、タイヤ検査方法のステップＳ６において実行される画像の補正について詳細に説明する。図５は、画像の補正を説明する図である。図６（ａ）は、第１撮像部１０によって撮像された全周分の画像の一部を説明する模式図であり、図６（ｂ）は、第２撮像部２０によって撮像された全周分の画像の一部を説明する模式図である。
【００５１】
エリアカメラの光軸とラインカメラの光軸が、それぞれ検査面Ｔａにおけるトレッド幅方向及びタイヤ径方向の断面を含む仮想平面Ｓに一致するように配置した状態でタイヤを定速で回転させながら撮影した画像（例えば、図５のライン部分Ｌ１とＬ３において撮像された画像）同士は、回転方向にずらすことにより、同じ被写体を捉えた画素同士を対応させることができる。
【００５２】
一方、本実施形態のタイヤ検査装置１では、第１撮像部１０は、仮想平面Ｓから検査面Ｔａの（ライン部分Ｌ１）を撮像するようにフレーム３１に取り付けられており、第２撮像部２０は、検査面Ｔａにおいて第１撮像部１０による撮像位置（ライン部分Ｌ１）から所定間隔Ｌを隔てたライン部分Ｌ２を撮像するようにフレーム３１に取り付けられる。すなわち、検査面Ｔａにおいて、撮影領域であるライン部分Ｌ１とライン部分Ｌ２とが平行になるように設定されている。このため、第２撮像部２０によって取得される画像には、タイヤ径方向とライン部分Ｌ２とのなす角θラジアン分の回転歪みが含まれる（図６（ｂ）参照）。そこで、本実施形態では、第２撮像部２０によって撮像されたライン部分Ｌ２がトレッド幅方向及びタイヤ径方向の断面を含む仮想平面Ｓに一致するように配置した状態で取得された場合と同じ画像になるように、第２撮像部２０によって取得された画像を補正する。
【００５３】
画像の補正の方法について、以下に説明する。この補正は、第２撮像部２０（ラインカメラ）によって取得された画像２０２の画素を、第１撮像部１０（エリアカメラ）によって取得された画像２０１の画素に対応付ける処理である。図７は、補正処理を説明する模式図である。この補正では、図７に示すように、画素（Ｘ０１，Ｙ０１）を画素（Ｘ１１，Ｙ１１）に対応付ける。すなわち、画素（Ｘ１１，Ｙ１１）に、被写体を捉えた画素（Ｘ０１，Ｙ０１）の色調や階調などの色情報を割当てる。同様に、画素（Ｘ０２，Ｙ０２）を画素（Ｘ１２，Ｙ１２）に対応付ける。
【００５４】
（４−１）第２撮像部２０によって取得された画像の径方向補正
径方向の補正について、図５を用いて説明する。ライン部分Ｌ１の径方向内側の端を点ａとし、ライン部分Ｌ２の径方向内側の端を点Ａ’とする。タイヤＴの回転中心から点ａまでの回転半径を半径Ｒとする。また、点ａを通過しライン部分Ｌ１と直交する仮想線ｌ１と、ライン部分Ｌ２との交点を点Ａとする。点ａと点Ａとの距離はＬで表される。図５に平面座標系を設定し、点Ａの位置が実座標（Ｉ，Ｊ）で表され、点Ａ’の位置が実座標（Ｉ’，Ｊ’）で表されるものとする。
【００５５】
第２撮像部２０（ラインカメラ）によって取得される全周分の画像は、第１撮像部１０（エリアカメラ）によって取得された画像よりも、Ｗ方向に誤差ｄｒ分だけ長い。タイヤＴの回転中心Ｏと点ａを結ぶ直線と、中心Ｏと点Ａ’とを結ぶ直線とのなす角度θとするとき、角度θは、以下の式（１）により算出される。
【数１】
【００５６】
したがって、誤差ｄｒは、以下の式により算出される。
【数２】
【００５７】
続いて、このＷ方向の誤差ｄｒに基づいて、第２撮像部２０（ラインカメラ）によって取得される全周分の画像の径方向の誤差ｄｒを補正する。続いて、実際の３次元空間における座標（物理座標）を計算する。点Ａと点Ａ’の物理座標は、以下の式（３）及び（４）により算出される。
【数３】
【００５８】
次に、ルックアップテーブルを用いて、点Ａの画素座標（Ｉ，Ｊ）から点Ａの物理座標（Ｘ，Ｙ）を求める。また、点Ａ’の物理座標（Ｘ’，Ｙ’）は、式（５），（６）により算出される。
【数４】
【００５９】
次に、ルックアップテーブルを用いて、点Ａ’の物理座標（Ｘ’，Ｙ’）から点Ａ’の画素座標（Ｉ’，Ｊ’）を求める。このように、算出した直線距離ｄｒに基づいて、点Ａ’の物理座標（Ｘ’，Ｙ’）を点Ａの物理座標（Ｘ，Ｙ）に変換する補正を行うことができる。
【００６０】
（４−１）第２撮像部２０によって取得された画像の周方向補正
周方向の補正について、図５を用いて説明する。周方向には、回転中心ＯからタイヤＴの径方向外側に向かうに連れて回転方向（Ｄ方向）へのずれが大きくなるような補正を施す。ライン部分Ｌ２上の任意の点をライン部分Ｌ３に対応する補正を行う。すなわち、ライン部分Ｌ２上にある任意の点ｐにおける補正量ｍを求める。補正量ｍは、以下の式（７）により算出される。
【数５】
【００６１】
式（１）より、θの値を上式に代入する。
【数６】
【００６２】
次に、以下の式（９）において、点ｐの画素をライン部分Ｌ３の対応する点ｑにシフトする量（すなわち、点ｐの画素の情報の変換後の移動先の画素までの数）であるシフト量Ｋを算出する。全周分の画像データを得るために第２撮像部２０によって撮影する撮影数Ｓとするとき、シフト量Ｋは、以下の式（９）で表される。
【数７】
【００６３】
従って、周方向には、以上のように算出されたシフト量Ｋだけ、画素を移動することにより、第２撮像部２０（ラインカメラ）によって取得された画像２０２の画素を、第１撮像部１０（エリアカメラ）によって取得された画像２０１の画素に対応付けることができる。
【００６４】
（５）作用・効果
実施形態のタイヤ検査装置１によれば、タイヤＴの回転軸方向視（矢印Ａ方向視）において、第１撮像部１０の光軸Ａｘ１０が所定の法線Ｎ１に一致するとともに検査面Ｔａを撮像するように配置されており、第２撮像部２０の光軸Ａｘ２０が第１撮像部１０の光軸Ａｘ１０に平行に検査面Ｔａを撮像するように配置されている。また、画像データ補正部１０３が第２撮像部２０によって取得された画像と第１撮像部１０によって取得された画像とを一致させるように第２撮像部２０によって取得された画像を補正する。
【００６５】
このため、タイヤ検査装置１では、第１撮像部１０と検査面Ｔａとの位置関係だけを調整すればよい。第２撮像部２０によって取得された画像は、画像データ補正部１０３により補正されることにより、第２撮像部２０によって取得された画像と第１撮像部１０によって取得された画像とを一致させることができる。これにより、径サイズの異なるタイヤの検査に容易に適用可能である。
【００６６】
タイヤ検査装置１では、第１撮像部１０は、撮像素子がマトリクス状に配列されたエリアカメラであり、第２撮像部２０は、撮像素子が直線状に配列されたラインカメラである。すなわち、形状を判定するための画像と色彩を判定するための画像とを別々のカメラによって取得することができるため、精度を向上させることができる。
【００６７】
タイヤ検査装置１は、第１撮像部１０と第２撮像部２０とをともに支持するとともに、第１撮像部１０と検査面Ｔａとの撮像距離、及び第２撮像部２０と検査面Ｔａとの撮像距離を変更する支持機構３０、フレーム３１、ガイド部３２を備える。タイヤ検査装置１では、支持機構３０によって第１撮像部１０と第２撮像部２０とが稼動可能にともに支持されるため、支持機構３０により、撮像距離を変更するだけで、第１撮像部１０によって撮像される撮像領域（ライン部分Ｌ１）の広さと、第２撮像部２０によって撮像される撮影領域（ライン部分Ｌ２）の広さとを変更できる。従って、径サイズの異なるタイヤの検査に容易に適用可能である。
【００６８】
タイヤ検査装置１では、支持機構３０は、複数の撮像距離が設定可能とされており、第１撮像部１０によって取得された画像に第２撮像部２０によって取得された後に補正された補正画像を対応させるためのルックアップテーブルを有する。画像データ補正部１０３は、ルックアップテーブルに基づいて第１撮像部１０によって取得された画像と、補正画像とを３次元座標に変換し、３次元座標系において、両方の画像を一致させる補正を行った後、画素座標系に再度変換する。このように、第１撮像部１０によって取得された画像と、第２撮像部２０によって取得された後に補正された補正画像とをルックアップテーブルに基づいて、３次元座標に展開できるため、演算処理を簡便にできる。
【００６９】
タイヤ検査装置１では、画像データ補正部１０３により画像を変換することにより、検査対象であるタイヤのタイヤサイズの変更に対して、支持機構３０の撮像距離のみを設定することにより対応可能である。従来のタイヤ検査装置では、検査対象であるタイヤの径サイズが変わると、焦点距離、撮像領域などの複数の数値をエリアカメラとラインカメラのそれぞれに対して調整し直さねばならなず、調整作業が煩雑であったが、タイヤ検査装置１では、径サイズの異なるタイヤの検査に容易に適用可能である。
【００７０】
（６）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
【００７１】
上述した実施形態では、形状画像データと外観画像データとの対応付けを補正した後に、外観画像データ取得部１０４によって取得された画像データを形状画像データ取得部１０２によって取得された画像データに合成する。しかしながら、形状画像データと外観画像データとの対応付けを補正した後に、形状画像データ取得部１０２によって取得された画像データを外観画像データ取得部１０４によって取得された画像データに合成してもよい。
【００７２】
タイヤＴが回転中心Ｏを回転軸として、タイヤＴが回転しながら検査面Ｔａを撮像する場合について説明した。しかし、相対的に回転するものれあればよく、例えば、タイヤＴが固定されており、タイヤ検査装置１が検査面Ｔａを撮像しながら周回するものであってもよい。
【００７３】
ラインカメラとしては、カラーラインカメラを用いることができる。カラーラインカメラを適用することにより、被検体の外観データをカラー画像で入手できる。従って、タイヤＴの良否判定がし易くなる。
【００７４】
また、ラインカメラとして３板式ラインカメラも用いることができる。３板式ラインカメラは、色の３原色であるＲ，Ｇ，Ｂごとに別々のＣＣＤカメラが撮像を行うカメラである。各原色の外観データが入手でき、タイヤＴの良否をより正確に判定することができる。
【００７５】
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００７６】
１…タイヤ検査装置、 １０…第１撮像部、 １１…エリア投光器、 １２…ライン投光器、 ２０…第２撮像部、 ２１…ライン投光器、 ３０…支持機構、 ３１…フレーム、 ３２…ガイド部、 １００…コンピュータ、 １０１…第１画像入力部、 １０２…形状画像データ取得部、 １０２…第２画像入力部、 １０３…画像補正部、 １０４…判定部、 １０４…外観画像データ取得部、 １０５…記憶部、 １０６…投光制御部、 １０７…画像処理部、１０８…モータ制御部、 １２０…モニター、 ２０１…画像、 ２０２…画像、 Ａｘ１０，２０…光軸、 Ｂ…回転テーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象であるタイヤの検査面を撮像する第１撮像部と、
前記タイヤの前記検査面を撮像する第２撮像部と、
前記第１撮像部及び前記第２撮像部と前記タイヤの前記検査面とを前記タイヤの周方向に相対的に回転させることによって取得した前記タイヤの前記検査面の全周分の画像に基づいて前記タイヤの状態を検査するタイヤ検査装置であって、
前記第１撮像部は、
前記タイヤの回転軸方向視において、前記第１撮像部の光軸が所定の法線に一致するとともに前記検査面を撮像するように配置されており、
前記第２撮像部は、
前記タイヤの回転軸方向視において、前記第２撮像部の光軸が前記所定の法線に平行に前記検査面を撮像するように配置されており、
前記第２撮像部によって取得された画像と前記第１撮像部によって取得された画像とを一致させるように前記第２撮像部によって取得された画像を補正する画像補正部と
を有するタイヤ検査装置。
【請求項２】
前記第１撮像部は、撮像素子がマトリクス状に配列されたエリアカメラであり、
前記第２撮像部は、撮像素子が直線状に配列されたラインカメラである請求項１に記載のタイヤ検査装置。
【請求項３】
前記第１撮像部と前記第２撮像部とをともに支持するとともに、前記第１撮像部と前記検査面との撮像距離、及び前記第２撮像部と前記検査面との撮像距離を変更する支持機構を備える請求項１に記載のタイヤ検査装置。
【請求項４】
前記支持機構は、複数の前記撮像距離が設定可能とされており、
前記第１撮像部によって取得された画像に、前記第２撮像部によって取得された後に補正された補正画像を対応させる変換テーブルを有し、
前記画像補正部は、
前記変換テーブルに基づいて前記第１撮像部によって取得された画像と、前記補正画像とを一致させる請求項３に記載のタイヤ検査装置。
【請求項５】
検査対象であるタイヤの検査面を撮像する第１撮像部と、
前記タイヤの前記検査面を撮像する第２撮像部と、
前記第１撮像部及び前記第２撮像部と前記タイヤの前記検査面とを前記タイヤの周方向に相対的に回転させることによって取得した前記タイヤの前記検査面の全周分の画像に基づいて前記タイヤの状態を検査するタイヤ検査方法であって、
前記タイヤの回転軸方向視において、前記第１撮像部の光軸を所定の法線に一致させた状態で前記検査面を撮像する工程と、
前記タイヤの回転軸視において、前記第２撮像部の光軸を前記所定の法線に平行にした状態で前記検査面を撮像する工程と、
前記第２撮像部によって取得された画像と前記第１撮像部によって取得された画像とを一致させるように前記第２撮像部によって取得された画像を補正する工程と
を有するタイヤ検査方法。
【請求項１】
検査対象であるタイヤの検査面を撮像する第１撮像部と、
前記タイヤの前記検査面を撮像する第２撮像部と、
前記第１撮像部及び前記第２撮像部と前記タイヤの前記検査面とを前記タイヤの周方向に相対的に回転させることによって取得した前記タイヤの前記検査面の全周分の画像に基づいて前記タイヤの状態を検査するタイヤ検査装置であって、
前記第１撮像部は、
前記タイヤの回転軸方向視において、前記第１撮像部の光軸が所定の法線に一致するとともに前記検査面を撮像するように配置されており、
前記第２撮像部は、
前記タイヤの回転軸方向視において、前記第２撮像部の光軸が前記所定の法線に平行に前記検査面を撮像するように配置されており、
前記第２撮像部によって取得された画像と前記第１撮像部によって取得された画像とを一致させるように前記第２撮像部によって取得された画像を補正する画像補正部と
を有するタイヤ検査装置。
【請求項２】
前記第１撮像部は、撮像素子がマトリクス状に配列されたエリアカメラであり、
前記第２撮像部は、撮像素子が直線状に配列されたラインカメラである請求項１に記載のタイヤ検査装置。
【請求項３】
前記第１撮像部と前記第２撮像部とをともに支持するとともに、前記第１撮像部と前記検査面との撮像距離、及び前記第２撮像部と前記検査面との撮像距離を変更する支持機構を備える請求項１に記載のタイヤ検査装置。
【請求項４】
前記支持機構は、複数の前記撮像距離が設定可能とされており、
前記第１撮像部によって取得された画像に、前記第２撮像部によって取得された後に補正された補正画像を対応させる変換テーブルを有し、
前記画像補正部は、
前記変換テーブルに基づいて前記第１撮像部によって取得された画像と、前記補正画像とを一致させる請求項３に記載のタイヤ検査装置。
【請求項５】
検査対象であるタイヤの検査面を撮像する第１撮像部と、
前記タイヤの前記検査面を撮像する第２撮像部と、
前記第１撮像部及び前記第２撮像部と前記タイヤの前記検査面とを前記タイヤの周方向に相対的に回転させることによって取得した前記タイヤの前記検査面の全周分の画像に基づいて前記タイヤの状態を検査するタイヤ検査方法であって、
前記タイヤの回転軸方向視において、前記第１撮像部の光軸を所定の法線に一致させた状態で前記検査面を撮像する工程と、
前記タイヤの回転軸視において、前記第２撮像部の光軸を前記所定の法線に平行にした状態で前記検査面を撮像する工程と、
前記第２撮像部によって取得された画像と前記第１撮像部によって取得された画像とを一致させるように前記第２撮像部によって取得された画像を補正する工程と
を有するタイヤ検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２４７６３９（Ｐ２０１１−２４７６３９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１８４２２（Ｐ２０１０−１１８４２２）
【出願日】平成２２年５月２４日（２０１０．５．２４）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２４日（２０１０．５．２４）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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