タイヤ検査装置
【課題】大規模な機構部を用いることなく負荷が掛かったタイヤを検査するタイヤ検査装置を提供する。
【解決手段】ホイール３に装着保持され内部の空気が加圧されたタイヤ２に対し、接地面に加圧板４ｃを押し付けて負荷を掛ける負荷機構４ｂと、負荷を掛けられたタイヤ２を撮影して複数の互いに平行な断面像７（７ａ，７ｂ，７ｃ）を撮影するＣＴ部５と、複数の互いに平行な断面像７から断面変換してホイール３の回転軸ＨＡを通る複数の互いに傾斜した断面像を作る画像処理部６を有することを特徴とするタイヤ検査装置。
【解決手段】ホイール３に装着保持され内部の空気が加圧されたタイヤ２に対し、接地面に加圧板４ｃを押し付けて負荷を掛ける負荷機構４ｂと、負荷を掛けられたタイヤ２を撮影して複数の互いに平行な断面像７（７ａ，７ｂ，７ｃ）を撮影するＣＴ部５と、複数の互いに平行な断面像７から断面変換してホイール３の回転軸ＨＡを通る複数の互いに傾斜した断面像を作る画像処理部６を有することを特徴とするタイヤ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤを非破壊で検査するタイヤ検査装置に関する。特に、タイヤの断面像を撮影するＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの内部を非破壊で検査する装置としては、近年、タイヤの断面像を得るタイヤ用ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置が用いられている。
【０００３】
図１０は、従来のタイヤ用ＣＴ装置の概念図（正面図）である。これは、特許文献１に記載されているタイヤ用ＣＴ装置である。タイヤ１０１は、一般市販のホイール１０２に装着され、ホイール１０２はホイールの回転軸ＨＡが規定位置になるようにホルダ１０３に取り付けられ、ホルダ１０３には負荷機構１０４が固定され、負荷機構１０４は加圧板１０５をタイヤ１０１の接地面（外周面）に押し付けて負荷を掛ける構成である。
【０００４】
ホルダ１０３はホイールの回転軸ＨＡに対して回転できるように支持台１０６により支持され、傾斜駆動部１０７が伸縮することで、負荷が掛けられたタイヤがホルダ１０３ごとホイールの回転軸ＨＡを中心に傾斜され、位置決めされる。
【０００５】
ＣＴ部１０８は、Ｘ線源１０８ａ、Ｘ線検出器１０８ｂ、ＣＴ用機構部１０８ｃ、制御処理部（不図示）より成る。ＣＴ部１０８は、ホイールの回転軸ＨＡを通る水平な撮影面ＴＰの断面像を撮影するものである。Ｘ線源１０８ａは撮影面ＴＰに沿ってファン状のＸ線１０８ｄを放射し、Ｘ線検出器１０８ｂは被検体を透過したＸ線１０８ｄをファンに沿って分解して測定する。測定は所謂ＴＲ方式ＣＴ装置として行われる。すなわち、支持台１０６及び傾斜駆動部１０７ごとタイヤ１０１をファンに沿って水平方向（図の紙面に垂直な方向）に、Ｘ線が被検体を完全に横切る範囲で平行移動（Ｔｒａｎｓｌａｔｅ）しつつ測定し、次に、撮影面ＴＰに垂直なＣＴ用回転軸ＲＡに対し、支持台１０６及び傾斜駆動部１０７ごとタイヤ１０１をＸ線１０８ｄのファン角分だけステップ回転（Ｒｏｔａｔｅ）させる。この横移動しつつの測定とステップ回転とを繰り返すことで１８０°方向からの測定データを得ると、このデータからタイヤ１０１とホイール１０２（及び加圧板１０５とホルダ１０３と支持台１０６の一部）の撮影面ＴＰ位置の断面像を再構成する。
【０００６】
さらに、傾斜駆動部１０７によって、ホルダ１０３の傾斜位置を変えて断面像を撮影することで、ホイールの回転軸ＨＡを通る複数の互いに傾斜した断面像を得ることができる。図１１は、従来例におけるタイヤ１０１と加圧板１０５に対して撮影された断面像の位置１０９を示す図である。
【０００７】
従来例においては、負荷を掛けたタイヤに対して、ホイールの回転軸ＨＡを通る複数の互いに傾斜した断面像を得ることができ、加圧板１０５に直交する面から任意角度傾斜した面での変形を角度ごとに求めることができる。
【０００８】
この傾斜角度ごとの断面像は、タイヤが回転したときの時間経過に沿ったタイヤ形状の変形、及びタイヤ内部の部材の変形と移動量が判るので、タイヤの耐久性、クッション性、振動、騒音等を解析する上で重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−２１８８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来例においては、固定した撮影面ＴＰに対し、タイヤ１０１及び、ホイール１０２、ホルダ１０３、負荷機構１０４、加圧板１０５の全てを負荷を掛けた状態で傾斜させて、断面位置を変更している。ここで、ホルダ１０３、負荷機構１０４、加圧板１０５は、傾斜しても負荷状態が変わらないようにするため高い剛性が必要となり、大型で大重量と成っている。さらに、そのために、それらを傾斜させる大規模な傾斜駆動部１０７および支持台１０６が必要であり、また、ＣＴ用機構部１０８ｃの平行移動やステップ回転の機構も大掛かりとなり、精度確保や製作の困難さが課題となっている。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、大規模な機構部を用いることなく負荷が掛かったタイヤを検査するタイヤ検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ホイールに装着保持され内部の空気が加圧されたタイヤに対し、接地面に加圧板を押し付けて負荷を掛ける負荷手段と、前記負荷を掛けられたタイヤを撮影して複数の互いに平行な断面像を撮影するＣＴ手段と、前記複数の互いに平行な断面像から断面変換して前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像を作る画像処理部を有することを要旨とする。
【００１３】
この構成により、複数の互いに平行な断面像を撮影し、ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像を断面変換で得るので、タイヤ、ホイール、及び負荷手段の全てを、負荷を掛けた状態でホイールの回転軸に対して傾斜させる大規模な傾斜駆動部を無くすことができる。
【００１４】
また、得られた複数の傾斜した断面像は、タイヤに固定した１つの断面に対するタイヤが回転したときの時系列の複数断面像に相当し、タイヤを解析する上で有用である。
【００１５】
前記目的を達成するため、請求項２記載の発明は、ホイールに装着保持され内部の空気が加圧され、かつ、負荷手段により接地面に加圧板を押し付けて負荷を掛けられたタイヤを撮影した複数の互いに平行な断面像を入力して、前記複数の互いに平行な断面像から断面変換して前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像を作る画像処理部を有することを要旨とする。
【００１６】
この構成により、請求項１記載の発明と同様な作用、効果が得られる。
【００１７】
前記目的を達成するため、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のタイヤ検査装置において、前記画像処理部は、前記複数の互いに平行な断面像から前記ホイールの回転軸の位置を求めることを要旨とする。
【００１８】
この構成により、互いに平行な複数の断面像自身から、ホイールの回転軸を求めて断面変換するので、ホイールとＣＴ手段との位置関係を正確に合わせる必要がなく、正確に断面変換できる。
【００１９】
前記目的を達成するため、請求項４記載の発明は、請求項３に記載のタイヤ検査装置において、前記画像処理部は、前記複数の互いに平行な断面像から、前記ホイールの回転軸方向の端面と平行な少なくとも２つの平面に対応するホイールの断面像をそれぞれ求め、前記求めたホイールの断面像上でホイールの中心座標をそれぞれ求め、前記求めたホイールの中心座標を結ぶ線として前記ホイールの回転軸の位置を求めることを要旨とする。
【００２０】
この構成により、ホイールの回転軸の位置を３次元的に正確に求めることができる。
【００２１】
前記目的を達成するため、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ検査装置において、前記画像処理部は、前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像の１つにおいて、前記ホイールの回転軸を挟んだ２つのタイヤ断面像を、一方を前記ホイールの回転軸で折り返して互いに重ねて表示する、または、一方を前記ホイールの回転軸で折り返して互いに重ねたときの互いの重なりのずれ量を求めることを要旨とする。
【００２２】
この構成により、ホイールの回転軸を挟んだ２つのタイヤ断面像を、一方をホイールの回転軸で折り返して互いに重ねて表示するので、加圧板に遠いタイヤ断面像を基準として、加圧板に近いタイヤ断面像の変形を容易に視認できる。
【００２３】
または、ホイールの回転軸を挟んだ２つのタイヤ断面像を、一方をホイールの回転軸で折り返して互いに重ねたときの互いの重なりのずれ量を求めるので、加圧板に遠いタイヤ断面像を基準として、加圧板に近いタイヤ断面像の変形を定量的に求めることができる。
【００２４】
前記目的を達成するため、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ検査装置において、前記画像処理部は、前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像の１つにおいて、前記ホイールの回転軸を挟んだ２つのタイヤ断面像を、互いにずらして所定の部位をフィッティングして重ねて表示する、または、互いにずらして所定の部位をフィッティングして重ねたときの互いの重なりのずれ量を求めることを要旨とする。
【００２５】
この構成により、加圧板に遠いタイヤ断面像に対する加圧板に近いタイヤ断面像の変形を、所定の部位を基準（不動点）として、視認することができる。
【００２６】
または、加圧板に遠いタイヤ断面像に対する加圧板に近いタイヤ断面像の変形を、所定の部位を基準（不動点）として、定量的に求めることができる。
【００２７】
前記目的を達成するため、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ検査装置において、前記画像処理部は、前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像を用いて、前記タイヤの所定の部位が形作る円環について前記ホイールの回転軸に対する変形を求めることを要旨とする。
【００２８】
この構成により、ホイールの回転軸を通る複数の断面像を用いて、タイヤの所定の部位の位置をホイールの回転軸と直交する平面にプロットしたときのタイヤの所定の部位が形作る円環について、ホイールの回転軸に対する変形を求めることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、大規模な機構部を用いることなく負荷が掛かったタイヤを検査するタイヤ検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るタイヤ検査装置の構成を示した模式図（正面図）。
【図２】第一の実施形態におけるタイヤと加圧板に対して撮影された断面像の位置を示す図。
【図３】第一の実施形態におけるタイヤと加圧板に対して撮影された断面像の一例。
【図４】第一の実施形態に係る画像処理部が行う断面変換処理のフロー図。
【図５】第一の実施形態に係るホイール端面とそれに平行な２つの面の位置を示す断面図。
【図６】第一の実施形態に係る傾斜面の設定を示す幾何図。
【図７】第一の実施形態に係る傾斜面での断面像の一例。
【図８】第一の実施形態においてビードが形作る円環の変形を示すグラフ。
【図９】第一の実施形態においてビードが形作る円環の変形状態を示す図。
【図１０】従来のタイヤ用ＣＴ装置の概念図（正面図）。
【図１１】従来例におけるタイヤと加圧板に対して撮影された断面像の位置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００３２】
（本発明の第一の実施の形態の構成）
以下、本発明の第一の実施形態の構成について図１を参照して説明する。
【００３３】
図１は本発明の第一の実施形態に係るタイヤ検査装置の構成を示した模式図（正面図）である。
【００３４】
タイヤ検査装置１は、タイヤ２に負荷を掛ける負荷機構部４、断面像を撮影するＣＴ部（ＣＴ手段）５、断面像を画像処理してタイヤを評価する画像処理部６より成る。
【００３５】
負荷機構部４は、ホルダ４ａ、負荷機構（負荷手段）４ｂ及び加圧板４ｃより成る。タイヤ２は一般市販のホイール３に装着保持されて内部の空気が加圧された状態とされ、ホイール３はホイールの回転軸ＨＡ（以下適宣、軸ＨＡと略記する）が規定位置になるようにボルトでホルダ４ａに取り付けられ、ホルダ４ａには負荷機構４ｂが固定され、負荷機構４ｂは加圧板４ｃをタイヤ２の接地面（外周面）に押し付けて負荷を掛ける構成である。なお、負荷機構４ｂは負荷制御部（図示省略）により制御される。
【００３６】
ＣＴ部５は、Ｘ線源５ａ、Ｘ線検出器５ｂ、回転・平行移動機構５ｃ、昇降機構５ｄ，５ｅ、制御処理部５ｇより成る。ＣＴ部５は、水平な撮影面ＴＰの断面像を撮影するものである。Ｘ線源５ａは撮影面ＴＰに沿ってファン状のＸ線５ｆを放射し、Ｘ線検出器５ｂは被検体を透過したＸ線５ｆをファンに沿って分解して測定し、透過データとして出力する。
【００３７】
回転・平行移動機構５ｃは、ホルダ４ａごとタイヤ２を撮影面ＴＰに沿ってＸ線５ｆを横切るように水平方向（図の紙面に垂直な方向）に平行移動（姿勢を変えずに移動すること）させる。また、回転・平行移動機構５ｃは、撮影面ＴＰに垂直でタイヤ２のほぼ中心を通るＣＴ用回転軸ＲＡに対し、ホルダ４ａごとタイヤ２を回転させる。
【００３８】
昇降機構５ｄ，５ｅは、それぞれ、Ｘ線源５ａとＸ線検出器５ｂを同じ量だけ昇降（紙面に沿った上下方向）させて位置決めすることで、撮影面ＴＰ（及びＸ線５ｆ）を昇降させる。
【００３９】
制御処理部５ｇは、通常のコンピュータで、ＣＰＵ、記憶部、インターフェース、表示部、入力部、機構制御部、通信部などを有する。制御処理部５ｇは、ＣＰＵがプログラムに基づいて実施する機能として、Ｘ線源５ａ、Ｘ線検出器５ｂ、回転・平行移動機構５ｃ、昇降機構５ｄ，５ｅを制御してスキャン（断面像撮影走査）を実施する機能、またスキャンで得られた透過データからタイヤ２とホイール３の断面像を再構成する機能等を有する。
【００４０】
画像処理部６は、通常のコンピュータで、ＣＰＵ、記憶部、インターフェース、表示部、入力部、通信部などを有する。画像処理部６は、ＣＰＵがプログラムに基づいて実施する機能として、制御処理部５ｇから取り込んだ複数の断面像を断面変換する機能や、タイヤ２を評価する機能等を有する。
【００４１】
（第一の実施の形態の作用）
図１乃至図９を参照して第一の実施形態の作用について説明する。
【００４２】
図１を参照して、まず、負荷機構部４は、タイヤ２に所定の負荷を掛けた状態とする。昇降機構５ｄ，５ｅはＸ線源５ａとＸ線検出器５ｂを昇降位置決めして撮影面ＴＰを設定する。この状態で、ＣＴ部５がスキャン（断面像撮影走査）を行ってタイヤ２の断面像を撮影する。
【００４３】
スキャンは所謂ＴＲ方式ＣＴ装置として行われる。すなわち、ホルダ４ａ（及びＣＴ用回転軸ＲＡ）ごとタイヤ２を撮影面ＴＰに沿って、Ｘ線５ｆがタイヤ２を完全に横切る範囲で平行移動（Ｔｒａｎｓｌａｔｅ）しつつ透過したＸ線を測定し、次に、ＣＴ用回転軸ＲＡに対し、ホルダ４ａごとタイヤ２をＸ線５ｆのファン角分だけステップ回転（Ｒｏｔａｔｅ）させる。この横移動しつつの測定とステップ回転とを繰り返すことで１８０°方向からの測定データを得る。以上の測定は、制御処理部５ｇより制御され、Ｘ線検出器の出力する透過データは制御処理部５ｇに取り込まれる。制御処理部５ｇは取り込んだ透過データからタイヤ２とホイール３（及び加圧板４ｃとホルダ４ａの一部）の撮影面ＴＰ位置の断面像を再構成する。再構成は公知の処理で行なう。
【００４４】
１回目のスキャンに引き続き、タイヤ２を同一負荷に保った状態で、昇降機構５ｄ，５ｅは撮影面ＴＰを変更して設定し、２回目のスキャンと再構成を同様に行う。
【００４５】
さらに、タイヤ２を同一負荷に保った状態で、制御処理部５ｇは、撮影面ＴＰを所定間隔で変更しながら、同様にスキャンを制御し、再構成し、負荷状態のタイヤ２の複数の互いに平行な断面像を得て、記憶すると共に、画像処理部６に送信する。
【００４６】
図２は、第一の実施形態におけるタイヤ２と加圧板４ｃに対して撮影された断面像７の位置を示す図である。複数の断面像７はｘｙ面に平行で、ｚ方向に所定間隔で並んでおり、所定サイズのボクセルを積み重ねた３次元データを成している。ボクセル位置は座標ｘｙｚで表せる。なお、ホイール３の回転軸ＨＡは、ｙ軸と概略平行であるが、誤差のため正確には平行ではなく、断面像７上の位置も正確には定まっていない。
【００４７】
図３は、第一の実施形態におけるタイヤ２と加圧板４ｃに対して撮影された断面像７の一例である。図３（ａ）、図３（ｂ）図３（ｃ）は、それぞれ、図２で位置を示した断面像７ａ，７ｂ，７ｃで、それぞれ、ホイール３のｚ方向下端寄り、約中央、上端寄りを通る断面像である。なお、断面像７ａ，７ｂ，７ｃには、ホルダ４ａも現れるが、図示省略している。
【００４８】
画像処理部６は受信したタイヤ２の複数の互いに平行な断面像７を断面変換処理すると共にタイヤ２の評価を行う。
【００４９】
図４を参照して断面変換処理を説明する。図４は画像処理部６が行う断面変換処理のフロー図である。
【００５０】
ステップＳ１で、次のように軸ＨＡ方向のホイール端面を求出する。先ず、断面像７ａ（図３（ａ））を用いて、ホイール３の二つの端点Ｐ１，Ｐ２を求める。これには、２値化処理でホイール３を抽出し、ホイール３が「１」で他が「０」の画像を作り、画面の上半分で最右端の「１」を求めＰ１とし、画面の下半分で最右端の「１」を求めＰ２とすることで、点Ｐ１，Ｐ２の位置がｘ，ｙ，ｚ座標で得られる。
【００５１】
次に、同様に、断面像７ｃ（図３（ｃ））を用いて、ホイール３の二つの端点Ｐ３，Ｐ４を求める。
【００５２】
ホイール端面は面上の３点が分かれば決定するので、例えば、点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３から、端面を求める。具体的には、ホイール端面を表す方程式を、
ｙ＝ａ・ｘ＋ｂ・ｚ＋ｃ ………（１）
としたとき、３点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の座標値（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）、（ｘ３，ｙ３，ｚ３）をそれぞれ式（１）のｘ，ｙ，ｚに代入してできるａ，ｂ，ｃに対する連立方程式を解くことで、ａ，ｂ，ｃが求まり、ホイール端面が求まる。
【００５３】
さらに、図５を参照して、ホイール端面に平行な２つの面を求める。
【００５４】
図５はホイール端面とそれに平行な２つの面の位置を示す断面図であり、断面像７ｂとの交線で表している。ホイール端面に平行な平面９ａ、９ｂは、ホイール端面８をそれぞれｙ方向にｄ１、ｄ２だけ移動させた面で、それぞれホイール３の両端に近い面で、リム部（タイヤと接触する部分）を通る面である。ここで、ｄ１、ｄ２は予めホイール種ごとに定めておく定数である。既知の係数ａ，ｂ，ｃを用いて、平面９ａは方程式、
ｙ＝ａ・ｘ＋ｂ・ｚ＋ｃ−ｄ１ ………（２）
で、平面９ｂは方程式、
ｙ＝ａ・ｘ＋ｂ・＝ｚ＋ｃ−ｄ２ ………（３）
で設定される。
【００５５】
ステップＳ２で、端面に平行な平面９ａでの第一断面像を断面変換により作成する。これは、式（２）で既知である平面９ａ上に格子状に点を設定すると、各点のｘ，ｙ，ｚ座標が計算できるので、断面像７から、断面変換することができるのである。
【００５６】
ステップＳ３で、ステップＳ２で作成した第一断面像上で、ホイール３の外周が作る円弧の中心点Ａを求める。これには、例えば、外周と円とのフィッティングなどを用いる。中心点Ａは、ｘ，ｙ，ｚ座標で求め、座標値（ｘａ，ｙａ，ｚａ）（中心座標）を得る。
【００５７】
ステップＳ４では、ステップＳ２と同様に、端面に平行な平面９ｂでの第二断面像を断面変換により作成する。
【００５８】
ステップＳ５では、ステップＳ３と同様に、ステップＳ４で作成した第二断面像上で、ホイール３の外周が作る円弧の中心点Ｂを、ｘ，ｙ，ｚ座標で求め、座標値（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）（中心座標）を得る。
【００５９】
ステップＳ６で、ホイール３の回転軸ＨＡの位置を求める。すなわち、軸ＨＡは中心点Ａと中心点Ｂを結ぶ線として決定される。軸ＨＡは、例えば、軸ＨＡ上の１点Ｂの座標と軸ＨＡ方向の単位ベクトルηで記述する。
【００６０】
ステップＳ７で、以下のように軸ＨＡを通る傾斜面を設定する。
【００６１】
図６は傾斜面の設定を示す幾何図である。軸ＨＡは点Ｂと単位ベクトルηで規定され、既知である。ηのｘ，ｙ，ｚ成分をηｘ，ηｙ，ηｚとする。
【００６２】
先ず、ηに直交しｘｙ平面に平行な単位ベクトルξ（のｘ，ｙ，ｚ成分）を、式、
ξｘ＝ηｙ／√（ηｘ＾２＋ηｙ＾２），
ξｙ＝−ηｘ／√（ηｘ＾２＋ηｙ＾２），
ξｚ＝０ ………（４）
で求める。点Ｂとηとξで規定される面が軸ＨＡを通って最も水平に近い面で、負荷板４ｃと直交する基準面１０である。
【００６３】
次に、ベクトル積、
ζ＝ξ×η ………（５）
で基準面１０の法線ベクトルζが求められる。次に、ξを軸ＨＡに対してθｉ回転した単位ベクトルξｉが、式、
ξｉ＝ξ・ｃｏｓ（θｉ）＋ζ・ｓｉｎ（θｉ） ………（６）
で求まり、基準面１０からθｉ傾斜した傾斜面１０−ｉが、面内の点Ｂ、及び、面に沿った直交する２つの単位ベクトル，ηとξｉとで設定される。
【００６４】
なお、予め枚数Ｉと傾斜角度θｉを設定しておくことで、複数の傾斜面１０−ｉ（ｉ＝１，２…Ｉ）が自動的に設定される。また、傾斜面１０−ｉは、一般に、傾斜してない面（θｉ＝０）も含む。
【００６５】
ステップＳ８で、傾斜面１０−ｉ（ｉ＝１，２…Ｉ）全てに対し、傾斜面１０−ｉでの断面像１１−ｉを断面変換により作成する。これは、単位ベクトル，ηとξｉとを用いて傾斜面１０−ｉ上に格子状に点（ｎ・ξｉ＋ｍ・η）を設定すると、各点のｘ，ｙ，ｚ座標が計算できるので、断面像７から、断面変換することができるのである。
【００６６】
以上のステップＳ１乃至ステップＳ８で断面変換処理が終わる。
【００６７】
画像処理部６は断面変換処理した傾斜面１０−ｉでの断面像を用いて、以下のように、タイヤ２の評価を行う。
【００６８】
図７は、傾斜面での断面像の一例である。これは傾斜面１０−ｉでの断面像１１−ｉを示す。全ての断面像１１−ｉ（ｉ＝１，２…Ｉ）はホイール３の回転軸ＨＡを通る断面で、互いに、加圧板４ｃの位置とタイヤの変形具合が異なったものである。
【００６９】
画像処理部６は、１つの断面像１１−ｉにおいて、ホイールの回転軸ＨＡを挟んだ２つのタイヤ断面像２ａ，２ｂを、一方をホイールの回転軸ＨＡで折り返して互いに重ねて表示する。この重ねた表示は加算画像でも差画像でも差分を強調した画像でもよい。これにより、加圧板４ｃに遠いタイヤ断面像２ａの変形と近いタイヤ断面像２ｂの変形とを目視して比較できる。また、画像処理部６は、折り返して互いに重ねたときの遠いタイヤ断面像２ａと近いタイヤ断面像２ｂの互いの重なりのずれ量の分布を定量的に計算して表示する。このずれ量は、例えば、重ねた断面像上あるいは重ねてない断面像上のタイヤ縁部に、ずれ量に対応した長さの矢印を重ねて、または、ずれ量に対応させた色をつけるなどして表示できる。また、断面像上のタイヤ縁部に、ずれ量に対応した高さの棒を立てた３Ｄ表示のグラフ等でも表示できる。
【００７０】
加圧板４ｃに遠い側では変形が少ないので、上述した重ねた表示及びずれ量の表示は、概略として、加圧板４ｃに近い側のタイヤの変形を表している。
【００７１】
さらに、この処理を各断面像１１−ｉ毎に、それぞれで行って傾斜角度θｉ毎の変形を比較することができる。
【００７２】
次に、第二の評価として、画像処理部６は、タイヤ２の所定の部位が形作る円環について、軸ＨＡに対する変形（軸ＨＡを中心とする円からの変形）を求める。所定の部位としては、ビード１２（補強ワイヤ）、内壁１３の外周側、あるいはトレッド１４（接地部）の接地面、等がある。変形が無い場合のこれらの円環は、軸ＨＡを中心とした円筒ないし円となるものである。
【００７３】
具体的に、ここでは片側（右側）のビード１２を考える。各断面像１１−ｉにおいて、ビード１２の４つの断面を２値化処理で抽出し、それぞれの位置、正確にはそれぞれの重心または中心の位置を求める。次に、加圧板４ｃに遠いビード１２ａ位置（右側）と軸ＨＡとの距離（局所的半径）Ｒａと、加圧板４ｃに近いビード１２ｂ位置（右側）と軸ＨＡとの距離Ｒｂとを求める。さらに、図８に示すように傾斜角度θｉと距離Ｒの関係をグラフとして表示する。距離、Ｒａ，Ｒｂは、ビード１２が形作る円環の軸ＨＡに対する変形（軸ＨＡを中心とする半径Ｒ０の円からの変形）を示す。
【００７４】
また、図９に示すように、軸ＨＡに直交する平面上でのビード１２の円環の変形状態を表示する。これは、ビード１２の位置（θｉ，Ｒａ，Ｒｂ）をプロットすることで描画でき、同時に変形の無い場合の円１５（軸ＨＡ中心の半径Ｒ０の円）も描画して比較表示する。差分が小さくて観づらいときは拡大表示や差分強調表示を行う。さらに、変形のパラメータとして、プロットしたビード１２の円環を円でフィッティングして円環の平均的中心を求め、この円環の平均的中心について軸ＨＡからのずれを求めることができる。
【００７５】
なお、ここでは片側（右側）のビード１２を考えたが、他方（左側）のビード１２も同様に評価できる他、左右の平均を評価してもよい。
【００７６】
同様に、タイヤ２の内壁１３の外周側、トレッド１４（接地部）の接地面、等が軸ＨＡに直交する平面上で形作る円環の変形及び円環の平均的中心のずれも同様に求めることができる。この場合は、軸ＨＡ方向の複数位置で円環の変形及び円環の平均的中心のずれを求めることができ、グラフィカルに表示することができる。
【００７７】
次に、第三の評価として、タイヤの応力を解析する。軸ＨＡを通る複数の断面像１１−ｉを傾斜角度θｉごとに得るので、断面像１１−ｉは、タイヤに固定した１つの断面について、タイヤが回転したときの時間経過に沿った複数断面像と見なすことができ、変形の時間変化が判り、断面各部の応力（張力、圧力、せん断力等）の繰り返し変化成分としての応力分布が判る。これにより、応力分布の強い位置（すなわち強く曲げ伸ばしされる部分）が判り、繰り返し応力を受けたときの劣化しやすい部分が判る。
【００７８】
この評価は、応力分布を一様にして耐久性を向上させたタイヤの設計製造に役立てることができる。なお、設計時に応力分布をシュミュレーションして推定している場合は、比較することでシュミュレーションの妥当性を評価することもできる。
【００７９】
以上で述べた、撮影と評価は、タイヤの負荷、また、タイヤ内部の空気圧を変えて行い、比較して評価することができる。
【００８０】
（第一の実施の形態の効果）
第一の実施形態によれば、互いに平行な複数の断面像７を撮影し、ホイールの回転軸ＨＡを通る複数の互いに傾斜した断面像を断面変換で得るので、タイヤ２、ホイール３、及び負荷機構部４の全てを、負荷を掛けた状態でホイールの回転軸ＨＡに対して傾斜させる大規模な傾斜駆動部を無くすことができる。また、傾斜を無くしたために、負荷機構部４に高い剛性が不要となり、さらに、ＣＴ部５の回転・平行移動機構５ｃも大掛かりとならず、精度確保や製作の困難さが著しく改善される。
【００８１】
第一の実施形態によれば、得られた複数の互いに傾斜した断面像は、タイヤに固定した１つの断面に対するタイヤが回転したときの時系列の複数断面像に相当し、タイヤを解析する上で有用である。
【００８２】
第一の実施形態によれば、互いに平行な複数の断面像７自身から、ホイールの回転軸ＨＡを求めて断面変換するので、負荷機構部４とＣＴ部５（すなわちホイール３とＣＴ部５）との位置関係を正確に合わせる必要がなく、正確に断面変換できる。また、ホイール３の負荷機構部４への取り付け誤差や負荷を掛けたときの軸ＨＡのずれなども自動的に補正され、正確に断面変換できる。
【００８３】
第一の実施形態によれば、ホイールの回転軸ＨＡを通る面の断面像を用いて、ホイールの回転軸ＨＡを挟んだ２つのタイヤ断面像２ａ，２ｂを、一方をホイールの回転軸ＨＡで折り返して互いに重ねて表示するので、加圧板４ｃに遠いタイヤ断面像２ａを基準として、加圧板４ｃに近いタイヤ断面像２ｂの変形を容易に視認できる。
【００８４】
第一の実施形態によれば、ホイールの回転軸ＨＡを通る面の断面像を用いて、ホイールの回転軸ＨＡを挟んだ２つのタイヤ断面像２ａ，２ｂを、一方をホイールの回転軸ＨＡで折り返して互いに重ねたときの互いの重なりのずれ量を求めるので、加圧板４ｃに遠いタイヤ断面像２ａを基準として、加圧板４ｃに近いタイヤ断面像２ｂの変形を定量的に求めることができる。
【００８５】
第一の実施形態によれば、ホイールの回転軸ＨＡを通る面の断面像を用いて、タイヤ２の所定の部位の位置を軸ＨＡと直交する平面にプロットしたときのタイヤ２の所定の部位が形作る円環について、軸ＨＡ（を中心とする円）に対する変形を求めることができる。また、所定の部位が形作る円環の平均的中心について、軸ＨＡからのずれを求めることができる。所定の部位として、特に、タイヤのビード、内壁またはトレッドが形作る円環、等の変形を求めることができる。
【００８６】
また、第一の実施形態によれば、タイヤ２の負荷や空気圧を変えて撮影することで、負荷や空気圧の違いによるタイヤ２の変形の違いを比較できる。
【００８７】
（第一の実施の形態の変形）
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。以下に示す変形例は組合せて実施することもできる。
【００８８】
（変形例１）
第一の実施形態では、ホイール３の３つの端点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３からホイールの端面８を求めているが、４点、Ｐ１〜Ｐ４から平均的に求めてもよい。また、断面像７の中の３つ以上の断面像で端点を求め、それらの端点から平均的にホイールの端面８を求めてもよい。
【００８９】
（変形例２）
第一の実施形態では、ホイールの端面８と平行な第一断面像と第二断面像上で、それぞれホイール３の中心点Ａと中心点Ｂを求めることで、ホイールの回転軸ＨＡを求めているが、平行な３つ以上の断面像上でそれぞれホイール３の中心点を求め、求めた３つ以上の中心点から平均的にホイールの回転軸ＨＡを求めることもできる。
【００９０】
（変形例３）
第一の実施形態で、傾斜断面像１１−ｉにおいて、軸ＨＡでタイヤ２を折り返し、重ねて表示するが、軸ＨＡで折り返す代わりに、軸ＨＡを挟んだ一方のタイヤ断面像を１８０°回転させるか鏡像反転した後、ずらして、他方のタイヤ断面像に、所定の部位の重なりが最も良いようにフィッティングして重ねて表示しても良い。フィッティングする所定の部位としては、例えば、ビード１２、ホイール３のリム部（タイヤと接触する部分）、タイヤ内壁１３全体あるいは内壁１３の指定した部分、トレッド１４の接地面、タイヤ２全体（平均的に全体が合うようにする）、等がある。
【００９１】
これにより、加圧板４ｃに遠いタイヤ断面像２ａに対する加圧板４ｃに近いタイヤ断面像２ｂの変形を、所定の部位を基準（不動点）として、容易に視認することができる。
【００９２】
また、軸ＨＡを挟んだ一方のタイヤ断面像を１８０°回転させるか鏡像反転した後、ずらして、他方のタイヤ断面像に所定の部位の重なりが最も良いようにフィッティングして重ねたときの互いの重なりのずれ量を、第一の実施形態と同様に求めて表示を行う。
【００９３】
これにより、加圧板４ｃに遠いタイヤ断面像２ａに対する加圧板４ｃに近いタイヤ断面像２ｂの変形を、所定の部位を基準（不動点）として、定量的に求めることができる。
【００９４】
（変形例４）
第一の実施形態では、傾斜断面像１１−ｉにおいて、軸ＨＡでタイヤ２を折り返し、重ねて表示または重ねたときの重なりのずれ量を求めるが、負荷を掛けたときの傾斜断面像１１−ｉと負荷を掛けないときの傾斜断面像１１−ｉを軸ＨＡが合致するように、重ねて表示または重ねたときの重なりのずれ量を求めるようにしてもよい。
【００９５】
荷重により軸ＨＡがずれてもずれが補正されて正確に重ねられるので、負荷を掛けないときのタイヤ断面像を基準として、タイヤ断面像の変形を容易に視認、または変形を定量的に求めることができる。
【００９６】
（変形例５）
変形例３では、傾斜断面像１１−ｉにおいて、軸ＨＡを挟んだ一方のタイヤ断面像を、他方のタイヤ断面像に、所定の部位の重なりが最も良いようにフィッティングして、重ねて表示または重ねたときの重なりのずれ量を求めているが、負荷を掛けたときの傾斜断面像１１−ｉと負荷を掛けないときの傾斜断面像１１−ｉを所定の部位の重なりが最も良いようにフィッティングして、重ねて表示または重ねたときの重なりのずれ量を求めるようにしてもよい。
【００９７】
荷重により軸ＨＡがずれてもずれが補正されて正確に重ねられるので、負荷を掛けないときのタイヤ断面像に対するタイヤ断面像の変形を、所定の部位を基準（不動点）として、容易に視認または変形を定量的に求めることができる。
【００９８】
（変形例６）
第一の実施形態では、第二の評価として、画像処理部６は、タイヤ２の所定の部位が形作る円環について、軸ＨＡに対する変形を求めているが、ここで、さらにタイヤ２の内壁１３、タイヤ２の外壁（トレッド１４の接地面を含む）、等が軸ＨＡにたいして形作る円環の全体の変形を求め、３次元表示することができる。
【００９９】
例えば、点Ｂを原点とし、単位ベクトルξ、η、ζで規定される直交座標系での座標
（ξ，η，ζ）（図６参照）を用いて３次元表示を行うことができる。
具体的には、各傾斜角θｉで、傾斜断面像１１−ｉ上で各部位（内壁，外壁等）の軸ＨＡ方向の各位置（η）での軸ＨＡからの距離Ｒを求めて点群（θｉ，η，Ｒ）を得て、これを直交座標（ξ，η，ζ）に変換した３Ｄ点群データとする。この３Ｄ点群データ、あるいはこの３Ｄ点群データを変換して作ったＳＴＬ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ Ｌａｎｇｕａｇｅ）データを用いて、各部位（内壁，外壁）の３次元表示を行う。
【０１００】
また、さらに、作成した各部位（内壁，外壁等）の３Ｄ点群データあるいはＳＴＬデータを用いて、タイヤの３Ｄ−ＣＡＤデータ（設計データ）に対する誤差検証ができる。誤差検証は、作成したデータとＣＡＤデータ間で所定箇所をフィッティングして重ねたときの差異を求め３Ｄ表示することで行う。フィッティングする所定箇所としては、例えば、ホイールの回転軸ＨＡ、ビード１２、ホイール３のリム部（タイヤと接触する部分）、タイヤ内壁１３全体あるいは内壁１３の指定した部分、トレッド１４の接地面、タイヤ２全体（平均的に全体が合うようにする）、等がある。
【０１０１】
上述した誤差検証は、３Ｄ−ＣＡＤデータの代わりに、他の機械的な評価試験で性能確認された同一型式の別のタイヤについて断面撮影して作成された３Ｄ点群データあるいはＳＴＬデータとの間で行うこともできる。
【０１０２】
（変形例７）
変形例６では、各傾斜断面像１１−ｉで、各部位（内壁，外壁等）が作る点群（θｉ，η，Ｒ）を得て、これを直交座標（ξ，η，ζ）に変換して３Ｄ点群データを求めているが、撮影で得られた互いに平行な複数の断面像７から直接３Ｄ点群データ（あるいはＳＴＬデータ）を求めてもよい。
【０１０３】
具体的には、点Ｂと単位ベクトルξ、η、ζが（ステップＳ７で）ｘｙｚ座標系で得られているので、平行な複数の断面像７上で各部位（内壁，外壁等）が作る点群（ｘ，ｙ，ｚ）を求めれば、これを座標（ξ，η，ζ）に変換して軸ＨＡを基準とした３Ｄ点群データに変換できるのである。
【０１０４】
（変形例８）
第一の実施形態で、負荷機構４ｂは加圧板４ｃをタイヤ２の接地面（外周面）に押し付けて負荷を掛けるが、負荷の掛け方は色々ある。
【０１０５】
通常は加圧板４ｃを軸ＨＡと平行とし、加圧板４ｃと垂直の方向（図１で左方向）に力を掛ける。
【０１０６】
ブレーキング（または加速）を模擬した試験では、加圧板４ｃを軸ＨＡと平行とし、力は、加圧板４ｃと垂直の方向からタイヤ２の周方向（図１で上下方向）に傾けて掛ける。
【０１０７】
コーナーリングを模擬した試験では、加圧板４ｃを軸ＨＡと平行とし、力は、加圧板４ｃと垂直の方向から軸ＨＡ方向に傾けて掛ける。
【０１０８】
また、軸ＨＡが地面と平行でない場合（コーナーリング時の傾斜や前輪の傾斜配置など）を模擬する場合は、加圧板４ｃを軸ＨＡと平行から傾斜（ｚ軸と平行な軸について回転）させた状態で、加圧板４ｃに垂直な方向、または垂直な方向から傾いた方向に負荷を掛ける。
【０１０９】
さらに、ブレーキング（または加速）とコーナーリングと軸ＨＡが地面と平行でない場合とを任意に組合せて負荷を掛けることができる。
【０１１０】
（変形例９）
第一の実施形態では、得られた複数の互いに傾斜した断面像１１−ｉは、タイヤに固定した１つの断面に対するタイヤが回転したときの時系列の複数断面像と見なすことができるが、実際は異なった箇所の断面で、周に沿った違い（トレッド１４の溝模様等）が多少、生じる。
【０１１１】
これに対し、厳密に同じ１つの断面が回転したときの時系列の断面像の変化を撮影することが可能である。
【０１１２】
これには、ホイール３をホルダ４ａに固定するとき、ホイールの軸ＨＡで回転可能にベアリングを介して固定する。そしてタイヤ２の回転位置φｊを固定し、第一の実施形態と同じスキャンと断面変換をすることで複数の傾斜した断面像１１−ｉを得る。ここで、断面像１１−ｉの傾斜角θｉはΔθの等ピッチとする。
【０１１３】
次に、回転位置φｊをΔθずつ変更して、それぞれで、複数の傾斜した断面像１１−ｉを得る。φｊを変えての断面像１１−ｉ（３Ｄデータ）の複数組は、タイヤの回転をピッチΔθで追った複数組の３Ｄデータなので、これにより、タイヤに固定した断面の実際に回転したときの時系列の断面像が得られる。
【０１１４】
（変形例１０）
第一の実施形態では、ＣＴ部５は、ＴＲ方式で１列検出器（１断面／１スキャン）のＣＴ部５であったが、ＣＴ部５は他の方式でもよい。
【０１１５】
例えば、多列検出器のＴＲ方式として、複数の平行断面像を１回のスキャンで得るＣＴ部でもよい。また、多列の場合、さらに、ｚ移動させて複数スキャンすることで、広いｚ範囲の平行断面像を少ないスキャンで得ることができる。
【０１１６】
また、ＴＲ方式で無く、回転のみのＲＲ方式のＣＴ部であってもよく、この場合の検出器も、１列でも多列でもよい。１列の場合はｚ移動させてスキャンして複数の平行断面像を得、多列の場合は１回のスキャンで複数の平行断面像を得る。多列の場合は、さらに、ｚ移動させて複数スキャンすることで、広いｚ範囲の平行断面像を少ないスキャンで得ることができる。
【０１１７】
（変形例１１）
第一の実施形態では、Ｘ線を用いているが、Ｘ線は他の透過性の放射線でもよい。例えば、γ線や中性子線などでもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１…タイヤ検査装置、２…タイヤ、２ａ，２ｂ…タイヤ断面像、３…ホイール、４…負荷機構部、４ａ…ホルダ、４ｂ…負荷機構、４ｃ…加圧板、５…ＣＴ部、５ａ…Ｘ線源、５ｂ…Ｘ線検出器、５ｃ…回転・平行移動機構、５ｄ，５ｅ…昇降機構、５ｆ…Ｘ線、５ｇ…制御処理部、６…画像処理部、７，７ａ，７ｂ，７ｃ…断面像、８…ホイール端面、９ａ，９ｂ…平面、１０…基準面、１０−ｉ…傾斜面、１１−ｉ…断面像、１２，１２ａ，１２ｂ…ビード、１３，１３ａ，１３ｂ…内壁、１４，１４ａ，１４ｂ…トレッド、１５…円
ＴＰ…撮影面、ＨＡ…ホイールの回転軸、ＲＡ…ＣＴ用回転軸、θｉ…傾斜角度、
１０１…タイヤ、１０２…ホイール、１０３…ホルダ、１０４…負荷機構、１０５…加圧板、１０６…支持台、１０７…傾斜駆動部、１０８…ＣＴ部、１０９…断面像の位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤを非破壊で検査するタイヤ検査装置に関する。特に、タイヤの断面像を撮影するＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの内部を非破壊で検査する装置としては、近年、タイヤの断面像を得るタイヤ用ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置が用いられている。
【０００３】
図１０は、従来のタイヤ用ＣＴ装置の概念図（正面図）である。これは、特許文献１に記載されているタイヤ用ＣＴ装置である。タイヤ１０１は、一般市販のホイール１０２に装着され、ホイール１０２はホイールの回転軸ＨＡが規定位置になるようにホルダ１０３に取り付けられ、ホルダ１０３には負荷機構１０４が固定され、負荷機構１０４は加圧板１０５をタイヤ１０１の接地面（外周面）に押し付けて負荷を掛ける構成である。
【０００４】
ホルダ１０３はホイールの回転軸ＨＡに対して回転できるように支持台１０６により支持され、傾斜駆動部１０７が伸縮することで、負荷が掛けられたタイヤがホルダ１０３ごとホイールの回転軸ＨＡを中心に傾斜され、位置決めされる。
【０００５】
ＣＴ部１０８は、Ｘ線源１０８ａ、Ｘ線検出器１０８ｂ、ＣＴ用機構部１０８ｃ、制御処理部（不図示）より成る。ＣＴ部１０８は、ホイールの回転軸ＨＡを通る水平な撮影面ＴＰの断面像を撮影するものである。Ｘ線源１０８ａは撮影面ＴＰに沿ってファン状のＸ線１０８ｄを放射し、Ｘ線検出器１０８ｂは被検体を透過したＸ線１０８ｄをファンに沿って分解して測定する。測定は所謂ＴＲ方式ＣＴ装置として行われる。すなわち、支持台１０６及び傾斜駆動部１０７ごとタイヤ１０１をファンに沿って水平方向（図の紙面に垂直な方向）に、Ｘ線が被検体を完全に横切る範囲で平行移動（Ｔｒａｎｓｌａｔｅ）しつつ測定し、次に、撮影面ＴＰに垂直なＣＴ用回転軸ＲＡに対し、支持台１０６及び傾斜駆動部１０７ごとタイヤ１０１をＸ線１０８ｄのファン角分だけステップ回転（Ｒｏｔａｔｅ）させる。この横移動しつつの測定とステップ回転とを繰り返すことで１８０°方向からの測定データを得ると、このデータからタイヤ１０１とホイール１０２（及び加圧板１０５とホルダ１０３と支持台１０６の一部）の撮影面ＴＰ位置の断面像を再構成する。
【０００６】
さらに、傾斜駆動部１０７によって、ホルダ１０３の傾斜位置を変えて断面像を撮影することで、ホイールの回転軸ＨＡを通る複数の互いに傾斜した断面像を得ることができる。図１１は、従来例におけるタイヤ１０１と加圧板１０５に対して撮影された断面像の位置１０９を示す図である。
【０００７】
従来例においては、負荷を掛けたタイヤに対して、ホイールの回転軸ＨＡを通る複数の互いに傾斜した断面像を得ることができ、加圧板１０５に直交する面から任意角度傾斜した面での変形を角度ごとに求めることができる。
【０００８】
この傾斜角度ごとの断面像は、タイヤが回転したときの時間経過に沿ったタイヤ形状の変形、及びタイヤ内部の部材の変形と移動量が判るので、タイヤの耐久性、クッション性、振動、騒音等を解析する上で重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−２１８８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来例においては、固定した撮影面ＴＰに対し、タイヤ１０１及び、ホイール１０２、ホルダ１０３、負荷機構１０４、加圧板１０５の全てを負荷を掛けた状態で傾斜させて、断面位置を変更している。ここで、ホルダ１０３、負荷機構１０４、加圧板１０５は、傾斜しても負荷状態が変わらないようにするため高い剛性が必要となり、大型で大重量と成っている。さらに、そのために、それらを傾斜させる大規模な傾斜駆動部１０７および支持台１０６が必要であり、また、ＣＴ用機構部１０８ｃの平行移動やステップ回転の機構も大掛かりとなり、精度確保や製作の困難さが課題となっている。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、大規模な機構部を用いることなく負荷が掛かったタイヤを検査するタイヤ検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ホイールに装着保持され内部の空気が加圧されたタイヤに対し、接地面に加圧板を押し付けて負荷を掛ける負荷手段と、前記負荷を掛けられたタイヤを撮影して複数の互いに平行な断面像を撮影するＣＴ手段と、前記複数の互いに平行な断面像から断面変換して前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像を作る画像処理部を有することを要旨とする。
【００１３】
この構成により、複数の互いに平行な断面像を撮影し、ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像を断面変換で得るので、タイヤ、ホイール、及び負荷手段の全てを、負荷を掛けた状態でホイールの回転軸に対して傾斜させる大規模な傾斜駆動部を無くすことができる。
【００１４】
また、得られた複数の傾斜した断面像は、タイヤに固定した１つの断面に対するタイヤが回転したときの時系列の複数断面像に相当し、タイヤを解析する上で有用である。
【００１５】
前記目的を達成するため、請求項２記載の発明は、ホイールに装着保持され内部の空気が加圧され、かつ、負荷手段により接地面に加圧板を押し付けて負荷を掛けられたタイヤを撮影した複数の互いに平行な断面像を入力して、前記複数の互いに平行な断面像から断面変換して前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像を作る画像処理部を有することを要旨とする。
【００１６】
この構成により、請求項１記載の発明と同様な作用、効果が得られる。
【００１７】
前記目的を達成するため、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のタイヤ検査装置において、前記画像処理部は、前記複数の互いに平行な断面像から前記ホイールの回転軸の位置を求めることを要旨とする。
【００１８】
この構成により、互いに平行な複数の断面像自身から、ホイールの回転軸を求めて断面変換するので、ホイールとＣＴ手段との位置関係を正確に合わせる必要がなく、正確に断面変換できる。
【００１９】
前記目的を達成するため、請求項４記載の発明は、請求項３に記載のタイヤ検査装置において、前記画像処理部は、前記複数の互いに平行な断面像から、前記ホイールの回転軸方向の端面と平行な少なくとも２つの平面に対応するホイールの断面像をそれぞれ求め、前記求めたホイールの断面像上でホイールの中心座標をそれぞれ求め、前記求めたホイールの中心座標を結ぶ線として前記ホイールの回転軸の位置を求めることを要旨とする。
【００２０】
この構成により、ホイールの回転軸の位置を３次元的に正確に求めることができる。
【００２１】
前記目的を達成するため、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ検査装置において、前記画像処理部は、前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像の１つにおいて、前記ホイールの回転軸を挟んだ２つのタイヤ断面像を、一方を前記ホイールの回転軸で折り返して互いに重ねて表示する、または、一方を前記ホイールの回転軸で折り返して互いに重ねたときの互いの重なりのずれ量を求めることを要旨とする。
【００２２】
この構成により、ホイールの回転軸を挟んだ２つのタイヤ断面像を、一方をホイールの回転軸で折り返して互いに重ねて表示するので、加圧板に遠いタイヤ断面像を基準として、加圧板に近いタイヤ断面像の変形を容易に視認できる。
【００２３】
または、ホイールの回転軸を挟んだ２つのタイヤ断面像を、一方をホイールの回転軸で折り返して互いに重ねたときの互いの重なりのずれ量を求めるので、加圧板に遠いタイヤ断面像を基準として、加圧板に近いタイヤ断面像の変形を定量的に求めることができる。
【００２４】
前記目的を達成するため、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ検査装置において、前記画像処理部は、前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像の１つにおいて、前記ホイールの回転軸を挟んだ２つのタイヤ断面像を、互いにずらして所定の部位をフィッティングして重ねて表示する、または、互いにずらして所定の部位をフィッティングして重ねたときの互いの重なりのずれ量を求めることを要旨とする。
【００２５】
この構成により、加圧板に遠いタイヤ断面像に対する加圧板に近いタイヤ断面像の変形を、所定の部位を基準（不動点）として、視認することができる。
【００２６】
または、加圧板に遠いタイヤ断面像に対する加圧板に近いタイヤ断面像の変形を、所定の部位を基準（不動点）として、定量的に求めることができる。
【００２７】
前記目的を達成するため、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ検査装置において、前記画像処理部は、前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像を用いて、前記タイヤの所定の部位が形作る円環について前記ホイールの回転軸に対する変形を求めることを要旨とする。
【００２８】
この構成により、ホイールの回転軸を通る複数の断面像を用いて、タイヤの所定の部位の位置をホイールの回転軸と直交する平面にプロットしたときのタイヤの所定の部位が形作る円環について、ホイールの回転軸に対する変形を求めることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、大規模な機構部を用いることなく負荷が掛かったタイヤを検査するタイヤ検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るタイヤ検査装置の構成を示した模式図（正面図）。
【図２】第一の実施形態におけるタイヤと加圧板に対して撮影された断面像の位置を示す図。
【図３】第一の実施形態におけるタイヤと加圧板に対して撮影された断面像の一例。
【図４】第一の実施形態に係る画像処理部が行う断面変換処理のフロー図。
【図５】第一の実施形態に係るホイール端面とそれに平行な２つの面の位置を示す断面図。
【図６】第一の実施形態に係る傾斜面の設定を示す幾何図。
【図７】第一の実施形態に係る傾斜面での断面像の一例。
【図８】第一の実施形態においてビードが形作る円環の変形を示すグラフ。
【図９】第一の実施形態においてビードが形作る円環の変形状態を示す図。
【図１０】従来のタイヤ用ＣＴ装置の概念図（正面図）。
【図１１】従来例におけるタイヤと加圧板に対して撮影された断面像の位置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００３２】
（本発明の第一の実施の形態の構成）
以下、本発明の第一の実施形態の構成について図１を参照して説明する。
【００３３】
図１は本発明の第一の実施形態に係るタイヤ検査装置の構成を示した模式図（正面図）である。
【００３４】
タイヤ検査装置１は、タイヤ２に負荷を掛ける負荷機構部４、断面像を撮影するＣＴ部（ＣＴ手段）５、断面像を画像処理してタイヤを評価する画像処理部６より成る。
【００３５】
負荷機構部４は、ホルダ４ａ、負荷機構（負荷手段）４ｂ及び加圧板４ｃより成る。タイヤ２は一般市販のホイール３に装着保持されて内部の空気が加圧された状態とされ、ホイール３はホイールの回転軸ＨＡ（以下適宣、軸ＨＡと略記する）が規定位置になるようにボルトでホルダ４ａに取り付けられ、ホルダ４ａには負荷機構４ｂが固定され、負荷機構４ｂは加圧板４ｃをタイヤ２の接地面（外周面）に押し付けて負荷を掛ける構成である。なお、負荷機構４ｂは負荷制御部（図示省略）により制御される。
【００３６】
ＣＴ部５は、Ｘ線源５ａ、Ｘ線検出器５ｂ、回転・平行移動機構５ｃ、昇降機構５ｄ，５ｅ、制御処理部５ｇより成る。ＣＴ部５は、水平な撮影面ＴＰの断面像を撮影するものである。Ｘ線源５ａは撮影面ＴＰに沿ってファン状のＸ線５ｆを放射し、Ｘ線検出器５ｂは被検体を透過したＸ線５ｆをファンに沿って分解して測定し、透過データとして出力する。
【００３７】
回転・平行移動機構５ｃは、ホルダ４ａごとタイヤ２を撮影面ＴＰに沿ってＸ線５ｆを横切るように水平方向（図の紙面に垂直な方向）に平行移動（姿勢を変えずに移動すること）させる。また、回転・平行移動機構５ｃは、撮影面ＴＰに垂直でタイヤ２のほぼ中心を通るＣＴ用回転軸ＲＡに対し、ホルダ４ａごとタイヤ２を回転させる。
【００３８】
昇降機構５ｄ，５ｅは、それぞれ、Ｘ線源５ａとＸ線検出器５ｂを同じ量だけ昇降（紙面に沿った上下方向）させて位置決めすることで、撮影面ＴＰ（及びＸ線５ｆ）を昇降させる。
【００３９】
制御処理部５ｇは、通常のコンピュータで、ＣＰＵ、記憶部、インターフェース、表示部、入力部、機構制御部、通信部などを有する。制御処理部５ｇは、ＣＰＵがプログラムに基づいて実施する機能として、Ｘ線源５ａ、Ｘ線検出器５ｂ、回転・平行移動機構５ｃ、昇降機構５ｄ，５ｅを制御してスキャン（断面像撮影走査）を実施する機能、またスキャンで得られた透過データからタイヤ２とホイール３の断面像を再構成する機能等を有する。
【００４０】
画像処理部６は、通常のコンピュータで、ＣＰＵ、記憶部、インターフェース、表示部、入力部、通信部などを有する。画像処理部６は、ＣＰＵがプログラムに基づいて実施する機能として、制御処理部５ｇから取り込んだ複数の断面像を断面変換する機能や、タイヤ２を評価する機能等を有する。
【００４１】
（第一の実施の形態の作用）
図１乃至図９を参照して第一の実施形態の作用について説明する。
【００４２】
図１を参照して、まず、負荷機構部４は、タイヤ２に所定の負荷を掛けた状態とする。昇降機構５ｄ，５ｅはＸ線源５ａとＸ線検出器５ｂを昇降位置決めして撮影面ＴＰを設定する。この状態で、ＣＴ部５がスキャン（断面像撮影走査）を行ってタイヤ２の断面像を撮影する。
【００４３】
スキャンは所謂ＴＲ方式ＣＴ装置として行われる。すなわち、ホルダ４ａ（及びＣＴ用回転軸ＲＡ）ごとタイヤ２を撮影面ＴＰに沿って、Ｘ線５ｆがタイヤ２を完全に横切る範囲で平行移動（Ｔｒａｎｓｌａｔｅ）しつつ透過したＸ線を測定し、次に、ＣＴ用回転軸ＲＡに対し、ホルダ４ａごとタイヤ２をＸ線５ｆのファン角分だけステップ回転（Ｒｏｔａｔｅ）させる。この横移動しつつの測定とステップ回転とを繰り返すことで１８０°方向からの測定データを得る。以上の測定は、制御処理部５ｇより制御され、Ｘ線検出器の出力する透過データは制御処理部５ｇに取り込まれる。制御処理部５ｇは取り込んだ透過データからタイヤ２とホイール３（及び加圧板４ｃとホルダ４ａの一部）の撮影面ＴＰ位置の断面像を再構成する。再構成は公知の処理で行なう。
【００４４】
１回目のスキャンに引き続き、タイヤ２を同一負荷に保った状態で、昇降機構５ｄ，５ｅは撮影面ＴＰを変更して設定し、２回目のスキャンと再構成を同様に行う。
【００４５】
さらに、タイヤ２を同一負荷に保った状態で、制御処理部５ｇは、撮影面ＴＰを所定間隔で変更しながら、同様にスキャンを制御し、再構成し、負荷状態のタイヤ２の複数の互いに平行な断面像を得て、記憶すると共に、画像処理部６に送信する。
【００４６】
図２は、第一の実施形態におけるタイヤ２と加圧板４ｃに対して撮影された断面像７の位置を示す図である。複数の断面像７はｘｙ面に平行で、ｚ方向に所定間隔で並んでおり、所定サイズのボクセルを積み重ねた３次元データを成している。ボクセル位置は座標ｘｙｚで表せる。なお、ホイール３の回転軸ＨＡは、ｙ軸と概略平行であるが、誤差のため正確には平行ではなく、断面像７上の位置も正確には定まっていない。
【００４７】
図３は、第一の実施形態におけるタイヤ２と加圧板４ｃに対して撮影された断面像７の一例である。図３（ａ）、図３（ｂ）図３（ｃ）は、それぞれ、図２で位置を示した断面像７ａ，７ｂ，７ｃで、それぞれ、ホイール３のｚ方向下端寄り、約中央、上端寄りを通る断面像である。なお、断面像７ａ，７ｂ，７ｃには、ホルダ４ａも現れるが、図示省略している。
【００４８】
画像処理部６は受信したタイヤ２の複数の互いに平行な断面像７を断面変換処理すると共にタイヤ２の評価を行う。
【００４９】
図４を参照して断面変換処理を説明する。図４は画像処理部６が行う断面変換処理のフロー図である。
【００５０】
ステップＳ１で、次のように軸ＨＡ方向のホイール端面を求出する。先ず、断面像７ａ（図３（ａ））を用いて、ホイール３の二つの端点Ｐ１，Ｐ２を求める。これには、２値化処理でホイール３を抽出し、ホイール３が「１」で他が「０」の画像を作り、画面の上半分で最右端の「１」を求めＰ１とし、画面の下半分で最右端の「１」を求めＰ２とすることで、点Ｐ１，Ｐ２の位置がｘ，ｙ，ｚ座標で得られる。
【００５１】
次に、同様に、断面像７ｃ（図３（ｃ））を用いて、ホイール３の二つの端点Ｐ３，Ｐ４を求める。
【００５２】
ホイール端面は面上の３点が分かれば決定するので、例えば、点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３から、端面を求める。具体的には、ホイール端面を表す方程式を、
ｙ＝ａ・ｘ＋ｂ・ｚ＋ｃ ………（１）
としたとき、３点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の座標値（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）、（ｘ３，ｙ３，ｚ３）をそれぞれ式（１）のｘ，ｙ，ｚに代入してできるａ，ｂ，ｃに対する連立方程式を解くことで、ａ，ｂ，ｃが求まり、ホイール端面が求まる。
【００５３】
さらに、図５を参照して、ホイール端面に平行な２つの面を求める。
【００５４】
図５はホイール端面とそれに平行な２つの面の位置を示す断面図であり、断面像７ｂとの交線で表している。ホイール端面に平行な平面９ａ、９ｂは、ホイール端面８をそれぞれｙ方向にｄ１、ｄ２だけ移動させた面で、それぞれホイール３の両端に近い面で、リム部（タイヤと接触する部分）を通る面である。ここで、ｄ１、ｄ２は予めホイール種ごとに定めておく定数である。既知の係数ａ，ｂ，ｃを用いて、平面９ａは方程式、
ｙ＝ａ・ｘ＋ｂ・ｚ＋ｃ−ｄ１ ………（２）
で、平面９ｂは方程式、
ｙ＝ａ・ｘ＋ｂ・＝ｚ＋ｃ−ｄ２ ………（３）
で設定される。
【００５５】
ステップＳ２で、端面に平行な平面９ａでの第一断面像を断面変換により作成する。これは、式（２）で既知である平面９ａ上に格子状に点を設定すると、各点のｘ，ｙ，ｚ座標が計算できるので、断面像７から、断面変換することができるのである。
【００５６】
ステップＳ３で、ステップＳ２で作成した第一断面像上で、ホイール３の外周が作る円弧の中心点Ａを求める。これには、例えば、外周と円とのフィッティングなどを用いる。中心点Ａは、ｘ，ｙ，ｚ座標で求め、座標値（ｘａ，ｙａ，ｚａ）（中心座標）を得る。
【００５７】
ステップＳ４では、ステップＳ２と同様に、端面に平行な平面９ｂでの第二断面像を断面変換により作成する。
【００５８】
ステップＳ５では、ステップＳ３と同様に、ステップＳ４で作成した第二断面像上で、ホイール３の外周が作る円弧の中心点Ｂを、ｘ，ｙ，ｚ座標で求め、座標値（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）（中心座標）を得る。
【００５９】
ステップＳ６で、ホイール３の回転軸ＨＡの位置を求める。すなわち、軸ＨＡは中心点Ａと中心点Ｂを結ぶ線として決定される。軸ＨＡは、例えば、軸ＨＡ上の１点Ｂの座標と軸ＨＡ方向の単位ベクトルηで記述する。
【００６０】
ステップＳ７で、以下のように軸ＨＡを通る傾斜面を設定する。
【００６１】
図６は傾斜面の設定を示す幾何図である。軸ＨＡは点Ｂと単位ベクトルηで規定され、既知である。ηのｘ，ｙ，ｚ成分をηｘ，ηｙ，ηｚとする。
【００６２】
先ず、ηに直交しｘｙ平面に平行な単位ベクトルξ（のｘ，ｙ，ｚ成分）を、式、
ξｘ＝ηｙ／√（ηｘ＾２＋ηｙ＾２），
ξｙ＝−ηｘ／√（ηｘ＾２＋ηｙ＾２），
ξｚ＝０ ………（４）
で求める。点Ｂとηとξで規定される面が軸ＨＡを通って最も水平に近い面で、負荷板４ｃと直交する基準面１０である。
【００６３】
次に、ベクトル積、
ζ＝ξ×η ………（５）
で基準面１０の法線ベクトルζが求められる。次に、ξを軸ＨＡに対してθｉ回転した単位ベクトルξｉが、式、
ξｉ＝ξ・ｃｏｓ（θｉ）＋ζ・ｓｉｎ（θｉ） ………（６）
で求まり、基準面１０からθｉ傾斜した傾斜面１０−ｉが、面内の点Ｂ、及び、面に沿った直交する２つの単位ベクトル，ηとξｉとで設定される。
【００６４】
なお、予め枚数Ｉと傾斜角度θｉを設定しておくことで、複数の傾斜面１０−ｉ（ｉ＝１，２…Ｉ）が自動的に設定される。また、傾斜面１０−ｉは、一般に、傾斜してない面（θｉ＝０）も含む。
【００６５】
ステップＳ８で、傾斜面１０−ｉ（ｉ＝１，２…Ｉ）全てに対し、傾斜面１０−ｉでの断面像１１−ｉを断面変換により作成する。これは、単位ベクトル，ηとξｉとを用いて傾斜面１０−ｉ上に格子状に点（ｎ・ξｉ＋ｍ・η）を設定すると、各点のｘ，ｙ，ｚ座標が計算できるので、断面像７から、断面変換することができるのである。
【００６６】
以上のステップＳ１乃至ステップＳ８で断面変換処理が終わる。
【００６７】
画像処理部６は断面変換処理した傾斜面１０−ｉでの断面像を用いて、以下のように、タイヤ２の評価を行う。
【００６８】
図７は、傾斜面での断面像の一例である。これは傾斜面１０−ｉでの断面像１１−ｉを示す。全ての断面像１１−ｉ（ｉ＝１，２…Ｉ）はホイール３の回転軸ＨＡを通る断面で、互いに、加圧板４ｃの位置とタイヤの変形具合が異なったものである。
【００６９】
画像処理部６は、１つの断面像１１−ｉにおいて、ホイールの回転軸ＨＡを挟んだ２つのタイヤ断面像２ａ，２ｂを、一方をホイールの回転軸ＨＡで折り返して互いに重ねて表示する。この重ねた表示は加算画像でも差画像でも差分を強調した画像でもよい。これにより、加圧板４ｃに遠いタイヤ断面像２ａの変形と近いタイヤ断面像２ｂの変形とを目視して比較できる。また、画像処理部６は、折り返して互いに重ねたときの遠いタイヤ断面像２ａと近いタイヤ断面像２ｂの互いの重なりのずれ量の分布を定量的に計算して表示する。このずれ量は、例えば、重ねた断面像上あるいは重ねてない断面像上のタイヤ縁部に、ずれ量に対応した長さの矢印を重ねて、または、ずれ量に対応させた色をつけるなどして表示できる。また、断面像上のタイヤ縁部に、ずれ量に対応した高さの棒を立てた３Ｄ表示のグラフ等でも表示できる。
【００７０】
加圧板４ｃに遠い側では変形が少ないので、上述した重ねた表示及びずれ量の表示は、概略として、加圧板４ｃに近い側のタイヤの変形を表している。
【００７１】
さらに、この処理を各断面像１１−ｉ毎に、それぞれで行って傾斜角度θｉ毎の変形を比較することができる。
【００７２】
次に、第二の評価として、画像処理部６は、タイヤ２の所定の部位が形作る円環について、軸ＨＡに対する変形（軸ＨＡを中心とする円からの変形）を求める。所定の部位としては、ビード１２（補強ワイヤ）、内壁１３の外周側、あるいはトレッド１４（接地部）の接地面、等がある。変形が無い場合のこれらの円環は、軸ＨＡを中心とした円筒ないし円となるものである。
【００７３】
具体的に、ここでは片側（右側）のビード１２を考える。各断面像１１−ｉにおいて、ビード１２の４つの断面を２値化処理で抽出し、それぞれの位置、正確にはそれぞれの重心または中心の位置を求める。次に、加圧板４ｃに遠いビード１２ａ位置（右側）と軸ＨＡとの距離（局所的半径）Ｒａと、加圧板４ｃに近いビード１２ｂ位置（右側）と軸ＨＡとの距離Ｒｂとを求める。さらに、図８に示すように傾斜角度θｉと距離Ｒの関係をグラフとして表示する。距離、Ｒａ，Ｒｂは、ビード１２が形作る円環の軸ＨＡに対する変形（軸ＨＡを中心とする半径Ｒ０の円からの変形）を示す。
【００７４】
また、図９に示すように、軸ＨＡに直交する平面上でのビード１２の円環の変形状態を表示する。これは、ビード１２の位置（θｉ，Ｒａ，Ｒｂ）をプロットすることで描画でき、同時に変形の無い場合の円１５（軸ＨＡ中心の半径Ｒ０の円）も描画して比較表示する。差分が小さくて観づらいときは拡大表示や差分強調表示を行う。さらに、変形のパラメータとして、プロットしたビード１２の円環を円でフィッティングして円環の平均的中心を求め、この円環の平均的中心について軸ＨＡからのずれを求めることができる。
【００７５】
なお、ここでは片側（右側）のビード１２を考えたが、他方（左側）のビード１２も同様に評価できる他、左右の平均を評価してもよい。
【００７６】
同様に、タイヤ２の内壁１３の外周側、トレッド１４（接地部）の接地面、等が軸ＨＡに直交する平面上で形作る円環の変形及び円環の平均的中心のずれも同様に求めることができる。この場合は、軸ＨＡ方向の複数位置で円環の変形及び円環の平均的中心のずれを求めることができ、グラフィカルに表示することができる。
【００７７】
次に、第三の評価として、タイヤの応力を解析する。軸ＨＡを通る複数の断面像１１−ｉを傾斜角度θｉごとに得るので、断面像１１−ｉは、タイヤに固定した１つの断面について、タイヤが回転したときの時間経過に沿った複数断面像と見なすことができ、変形の時間変化が判り、断面各部の応力（張力、圧力、せん断力等）の繰り返し変化成分としての応力分布が判る。これにより、応力分布の強い位置（すなわち強く曲げ伸ばしされる部分）が判り、繰り返し応力を受けたときの劣化しやすい部分が判る。
【００７８】
この評価は、応力分布を一様にして耐久性を向上させたタイヤの設計製造に役立てることができる。なお、設計時に応力分布をシュミュレーションして推定している場合は、比較することでシュミュレーションの妥当性を評価することもできる。
【００７９】
以上で述べた、撮影と評価は、タイヤの負荷、また、タイヤ内部の空気圧を変えて行い、比較して評価することができる。
【００８０】
（第一の実施の形態の効果）
第一の実施形態によれば、互いに平行な複数の断面像７を撮影し、ホイールの回転軸ＨＡを通る複数の互いに傾斜した断面像を断面変換で得るので、タイヤ２、ホイール３、及び負荷機構部４の全てを、負荷を掛けた状態でホイールの回転軸ＨＡに対して傾斜させる大規模な傾斜駆動部を無くすことができる。また、傾斜を無くしたために、負荷機構部４に高い剛性が不要となり、さらに、ＣＴ部５の回転・平行移動機構５ｃも大掛かりとならず、精度確保や製作の困難さが著しく改善される。
【００８１】
第一の実施形態によれば、得られた複数の互いに傾斜した断面像は、タイヤに固定した１つの断面に対するタイヤが回転したときの時系列の複数断面像に相当し、タイヤを解析する上で有用である。
【００８２】
第一の実施形態によれば、互いに平行な複数の断面像７自身から、ホイールの回転軸ＨＡを求めて断面変換するので、負荷機構部４とＣＴ部５（すなわちホイール３とＣＴ部５）との位置関係を正確に合わせる必要がなく、正確に断面変換できる。また、ホイール３の負荷機構部４への取り付け誤差や負荷を掛けたときの軸ＨＡのずれなども自動的に補正され、正確に断面変換できる。
【００８３】
第一の実施形態によれば、ホイールの回転軸ＨＡを通る面の断面像を用いて、ホイールの回転軸ＨＡを挟んだ２つのタイヤ断面像２ａ，２ｂを、一方をホイールの回転軸ＨＡで折り返して互いに重ねて表示するので、加圧板４ｃに遠いタイヤ断面像２ａを基準として、加圧板４ｃに近いタイヤ断面像２ｂの変形を容易に視認できる。
【００８４】
第一の実施形態によれば、ホイールの回転軸ＨＡを通る面の断面像を用いて、ホイールの回転軸ＨＡを挟んだ２つのタイヤ断面像２ａ，２ｂを、一方をホイールの回転軸ＨＡで折り返して互いに重ねたときの互いの重なりのずれ量を求めるので、加圧板４ｃに遠いタイヤ断面像２ａを基準として、加圧板４ｃに近いタイヤ断面像２ｂの変形を定量的に求めることができる。
【００８５】
第一の実施形態によれば、ホイールの回転軸ＨＡを通る面の断面像を用いて、タイヤ２の所定の部位の位置を軸ＨＡと直交する平面にプロットしたときのタイヤ２の所定の部位が形作る円環について、軸ＨＡ（を中心とする円）に対する変形を求めることができる。また、所定の部位が形作る円環の平均的中心について、軸ＨＡからのずれを求めることができる。所定の部位として、特に、タイヤのビード、内壁またはトレッドが形作る円環、等の変形を求めることができる。
【００８６】
また、第一の実施形態によれば、タイヤ２の負荷や空気圧を変えて撮影することで、負荷や空気圧の違いによるタイヤ２の変形の違いを比較できる。
【００８７】
（第一の実施の形態の変形）
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。以下に示す変形例は組合せて実施することもできる。
【００８８】
（変形例１）
第一の実施形態では、ホイール３の３つの端点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３からホイールの端面８を求めているが、４点、Ｐ１〜Ｐ４から平均的に求めてもよい。また、断面像７の中の３つ以上の断面像で端点を求め、それらの端点から平均的にホイールの端面８を求めてもよい。
【００８９】
（変形例２）
第一の実施形態では、ホイールの端面８と平行な第一断面像と第二断面像上で、それぞれホイール３の中心点Ａと中心点Ｂを求めることで、ホイールの回転軸ＨＡを求めているが、平行な３つ以上の断面像上でそれぞれホイール３の中心点を求め、求めた３つ以上の中心点から平均的にホイールの回転軸ＨＡを求めることもできる。
【００９０】
（変形例３）
第一の実施形態で、傾斜断面像１１−ｉにおいて、軸ＨＡでタイヤ２を折り返し、重ねて表示するが、軸ＨＡで折り返す代わりに、軸ＨＡを挟んだ一方のタイヤ断面像を１８０°回転させるか鏡像反転した後、ずらして、他方のタイヤ断面像に、所定の部位の重なりが最も良いようにフィッティングして重ねて表示しても良い。フィッティングする所定の部位としては、例えば、ビード１２、ホイール３のリム部（タイヤと接触する部分）、タイヤ内壁１３全体あるいは内壁１３の指定した部分、トレッド１４の接地面、タイヤ２全体（平均的に全体が合うようにする）、等がある。
【００９１】
これにより、加圧板４ｃに遠いタイヤ断面像２ａに対する加圧板４ｃに近いタイヤ断面像２ｂの変形を、所定の部位を基準（不動点）として、容易に視認することができる。
【００９２】
また、軸ＨＡを挟んだ一方のタイヤ断面像を１８０°回転させるか鏡像反転した後、ずらして、他方のタイヤ断面像に所定の部位の重なりが最も良いようにフィッティングして重ねたときの互いの重なりのずれ量を、第一の実施形態と同様に求めて表示を行う。
【００９３】
これにより、加圧板４ｃに遠いタイヤ断面像２ａに対する加圧板４ｃに近いタイヤ断面像２ｂの変形を、所定の部位を基準（不動点）として、定量的に求めることができる。
【００９４】
（変形例４）
第一の実施形態では、傾斜断面像１１−ｉにおいて、軸ＨＡでタイヤ２を折り返し、重ねて表示または重ねたときの重なりのずれ量を求めるが、負荷を掛けたときの傾斜断面像１１−ｉと負荷を掛けないときの傾斜断面像１１−ｉを軸ＨＡが合致するように、重ねて表示または重ねたときの重なりのずれ量を求めるようにしてもよい。
【００９５】
荷重により軸ＨＡがずれてもずれが補正されて正確に重ねられるので、負荷を掛けないときのタイヤ断面像を基準として、タイヤ断面像の変形を容易に視認、または変形を定量的に求めることができる。
【００９６】
（変形例５）
変形例３では、傾斜断面像１１−ｉにおいて、軸ＨＡを挟んだ一方のタイヤ断面像を、他方のタイヤ断面像に、所定の部位の重なりが最も良いようにフィッティングして、重ねて表示または重ねたときの重なりのずれ量を求めているが、負荷を掛けたときの傾斜断面像１１−ｉと負荷を掛けないときの傾斜断面像１１−ｉを所定の部位の重なりが最も良いようにフィッティングして、重ねて表示または重ねたときの重なりのずれ量を求めるようにしてもよい。
【００９７】
荷重により軸ＨＡがずれてもずれが補正されて正確に重ねられるので、負荷を掛けないときのタイヤ断面像に対するタイヤ断面像の変形を、所定の部位を基準（不動点）として、容易に視認または変形を定量的に求めることができる。
【００９８】
（変形例６）
第一の実施形態では、第二の評価として、画像処理部６は、タイヤ２の所定の部位が形作る円環について、軸ＨＡに対する変形を求めているが、ここで、さらにタイヤ２の内壁１３、タイヤ２の外壁（トレッド１４の接地面を含む）、等が軸ＨＡにたいして形作る円環の全体の変形を求め、３次元表示することができる。
【００９９】
例えば、点Ｂを原点とし、単位ベクトルξ、η、ζで規定される直交座標系での座標
（ξ，η，ζ）（図６参照）を用いて３次元表示を行うことができる。
具体的には、各傾斜角θｉで、傾斜断面像１１−ｉ上で各部位（内壁，外壁等）の軸ＨＡ方向の各位置（η）での軸ＨＡからの距離Ｒを求めて点群（θｉ，η，Ｒ）を得て、これを直交座標（ξ，η，ζ）に変換した３Ｄ点群データとする。この３Ｄ点群データ、あるいはこの３Ｄ点群データを変換して作ったＳＴＬ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ Ｌａｎｇｕａｇｅ）データを用いて、各部位（内壁，外壁）の３次元表示を行う。
【０１００】
また、さらに、作成した各部位（内壁，外壁等）の３Ｄ点群データあるいはＳＴＬデータを用いて、タイヤの３Ｄ−ＣＡＤデータ（設計データ）に対する誤差検証ができる。誤差検証は、作成したデータとＣＡＤデータ間で所定箇所をフィッティングして重ねたときの差異を求め３Ｄ表示することで行う。フィッティングする所定箇所としては、例えば、ホイールの回転軸ＨＡ、ビード１２、ホイール３のリム部（タイヤと接触する部分）、タイヤ内壁１３全体あるいは内壁１３の指定した部分、トレッド１４の接地面、タイヤ２全体（平均的に全体が合うようにする）、等がある。
【０１０１】
上述した誤差検証は、３Ｄ−ＣＡＤデータの代わりに、他の機械的な評価試験で性能確認された同一型式の別のタイヤについて断面撮影して作成された３Ｄ点群データあるいはＳＴＬデータとの間で行うこともできる。
【０１０２】
（変形例７）
変形例６では、各傾斜断面像１１−ｉで、各部位（内壁，外壁等）が作る点群（θｉ，η，Ｒ）を得て、これを直交座標（ξ，η，ζ）に変換して３Ｄ点群データを求めているが、撮影で得られた互いに平行な複数の断面像７から直接３Ｄ点群データ（あるいはＳＴＬデータ）を求めてもよい。
【０１０３】
具体的には、点Ｂと単位ベクトルξ、η、ζが（ステップＳ７で）ｘｙｚ座標系で得られているので、平行な複数の断面像７上で各部位（内壁，外壁等）が作る点群（ｘ，ｙ，ｚ）を求めれば、これを座標（ξ，η，ζ）に変換して軸ＨＡを基準とした３Ｄ点群データに変換できるのである。
【０１０４】
（変形例８）
第一の実施形態で、負荷機構４ｂは加圧板４ｃをタイヤ２の接地面（外周面）に押し付けて負荷を掛けるが、負荷の掛け方は色々ある。
【０１０５】
通常は加圧板４ｃを軸ＨＡと平行とし、加圧板４ｃと垂直の方向（図１で左方向）に力を掛ける。
【０１０６】
ブレーキング（または加速）を模擬した試験では、加圧板４ｃを軸ＨＡと平行とし、力は、加圧板４ｃと垂直の方向からタイヤ２の周方向（図１で上下方向）に傾けて掛ける。
【０１０７】
コーナーリングを模擬した試験では、加圧板４ｃを軸ＨＡと平行とし、力は、加圧板４ｃと垂直の方向から軸ＨＡ方向に傾けて掛ける。
【０１０８】
また、軸ＨＡが地面と平行でない場合（コーナーリング時の傾斜や前輪の傾斜配置など）を模擬する場合は、加圧板４ｃを軸ＨＡと平行から傾斜（ｚ軸と平行な軸について回転）させた状態で、加圧板４ｃに垂直な方向、または垂直な方向から傾いた方向に負荷を掛ける。
【０１０９】
さらに、ブレーキング（または加速）とコーナーリングと軸ＨＡが地面と平行でない場合とを任意に組合せて負荷を掛けることができる。
【０１１０】
（変形例９）
第一の実施形態では、得られた複数の互いに傾斜した断面像１１−ｉは、タイヤに固定した１つの断面に対するタイヤが回転したときの時系列の複数断面像と見なすことができるが、実際は異なった箇所の断面で、周に沿った違い（トレッド１４の溝模様等）が多少、生じる。
【０１１１】
これに対し、厳密に同じ１つの断面が回転したときの時系列の断面像の変化を撮影することが可能である。
【０１１２】
これには、ホイール３をホルダ４ａに固定するとき、ホイールの軸ＨＡで回転可能にベアリングを介して固定する。そしてタイヤ２の回転位置φｊを固定し、第一の実施形態と同じスキャンと断面変換をすることで複数の傾斜した断面像１１−ｉを得る。ここで、断面像１１−ｉの傾斜角θｉはΔθの等ピッチとする。
【０１１３】
次に、回転位置φｊをΔθずつ変更して、それぞれで、複数の傾斜した断面像１１−ｉを得る。φｊを変えての断面像１１−ｉ（３Ｄデータ）の複数組は、タイヤの回転をピッチΔθで追った複数組の３Ｄデータなので、これにより、タイヤに固定した断面の実際に回転したときの時系列の断面像が得られる。
【０１１４】
（変形例１０）
第一の実施形態では、ＣＴ部５は、ＴＲ方式で１列検出器（１断面／１スキャン）のＣＴ部５であったが、ＣＴ部５は他の方式でもよい。
【０１１５】
例えば、多列検出器のＴＲ方式として、複数の平行断面像を１回のスキャンで得るＣＴ部でもよい。また、多列の場合、さらに、ｚ移動させて複数スキャンすることで、広いｚ範囲の平行断面像を少ないスキャンで得ることができる。
【０１１６】
また、ＴＲ方式で無く、回転のみのＲＲ方式のＣＴ部であってもよく、この場合の検出器も、１列でも多列でもよい。１列の場合はｚ移動させてスキャンして複数の平行断面像を得、多列の場合は１回のスキャンで複数の平行断面像を得る。多列の場合は、さらに、ｚ移動させて複数スキャンすることで、広いｚ範囲の平行断面像を少ないスキャンで得ることができる。
【０１１７】
（変形例１１）
第一の実施形態では、Ｘ線を用いているが、Ｘ線は他の透過性の放射線でもよい。例えば、γ線や中性子線などでもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１…タイヤ検査装置、２…タイヤ、２ａ，２ｂ…タイヤ断面像、３…ホイール、４…負荷機構部、４ａ…ホルダ、４ｂ…負荷機構、４ｃ…加圧板、５…ＣＴ部、５ａ…Ｘ線源、５ｂ…Ｘ線検出器、５ｃ…回転・平行移動機構、５ｄ，５ｅ…昇降機構、５ｆ…Ｘ線、５ｇ…制御処理部、６…画像処理部、７，７ａ，７ｂ，７ｃ…断面像、８…ホイール端面、９ａ，９ｂ…平面、１０…基準面、１０−ｉ…傾斜面、１１−ｉ…断面像、１２，１２ａ，１２ｂ…ビード、１３，１３ａ，１３ｂ…内壁、１４，１４ａ，１４ｂ…トレッド、１５…円
ＴＰ…撮影面、ＨＡ…ホイールの回転軸、ＲＡ…ＣＴ用回転軸、θｉ…傾斜角度、
１０１…タイヤ、１０２…ホイール、１０３…ホルダ、１０４…負荷機構、１０５…加圧板、１０６…支持台、１０７…傾斜駆動部、１０８…ＣＴ部、１０９…断面像の位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールに装着保持され内部の空気が加圧されたタイヤに対し、接地面に加圧板を押し付けて負荷を掛ける負荷手段と、
前記負荷を掛けられたタイヤを撮影して複数の互いに平行な断面像を撮影するＣＴ手段と、
前記複数の互いに平行な断面像から断面変換して前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像を作る画像処理部を有することを特徴とするタイヤ検査装置。
【請求項２】
ホイールに装着保持され内部の空気が加圧され、かつ、負荷手段により接地面に加圧板を押し付けて負荷を掛けられたタイヤを撮影した複数の互いに平行な断面像を入力して、前記複数の互いに平行な断面像から断面変換して前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像を作る画像処理部を有することを特徴とするタイヤ検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のタイヤ検査装置において、
前記画像処理部は、前記複数の互いに平行な断面像から前記ホイールの回転軸の位置を求めることを特徴とするタイヤ検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載のタイヤ検査装置において、
前記画像処理部は、前記複数の互いに平行な断面像から、前記ホイールの回転軸方向の端面と平行な少なくとも２つの平面に対応するホイールの断面像をそれぞれ求め、前記求めたホイールの断面像上でホイールの中心座標をそれぞれ求め、前記求めたホイールの中心座標を結ぶ線として前記ホイールの回転軸の位置を求めることを特徴とするタイヤ検査装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ検査装置において、
前記画像処理部は、前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像の１つにおいて、前記ホイールの回転軸を挟んだ２つのタイヤ断面像を、一方を前記ホイールの回転軸で折り返して互いに重ねて表示する、または、一方を前記ホイールの回転軸で折り返して互いに重ねたときの互いの重なりのずれ量を求めることを特徴とするタイヤ検査装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ検査装置において、
前記画像処理部は、前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像の１つにおいて、前記ホイールの回転軸を挟んだ２つのタイヤ断面像を、互いにずらして所定の部位をフィッティングして重ねて表示する、または、互いにずらして所定の部位をフィッティングして重ねたときの互いの重なりのずれ量を求めることを特徴とするタイヤ検査装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ検査装置において、
前記画像処理部は、前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像を用いて、前記タイヤの所定の部位が形作る円環について前記ホイールの回転軸に対する変形を求めることを特徴とするタイヤ検査装置。
【請求項１】
ホイールに装着保持され内部の空気が加圧されたタイヤに対し、接地面に加圧板を押し付けて負荷を掛ける負荷手段と、
前記負荷を掛けられたタイヤを撮影して複数の互いに平行な断面像を撮影するＣＴ手段と、
前記複数の互いに平行な断面像から断面変換して前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像を作る画像処理部を有することを特徴とするタイヤ検査装置。
【請求項２】
ホイールに装着保持され内部の空気が加圧され、かつ、負荷手段により接地面に加圧板を押し付けて負荷を掛けられたタイヤを撮影した複数の互いに平行な断面像を入力して、前記複数の互いに平行な断面像から断面変換して前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像を作る画像処理部を有することを特徴とするタイヤ検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のタイヤ検査装置において、
前記画像処理部は、前記複数の互いに平行な断面像から前記ホイールの回転軸の位置を求めることを特徴とするタイヤ検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載のタイヤ検査装置において、
前記画像処理部は、前記複数の互いに平行な断面像から、前記ホイールの回転軸方向の端面と平行な少なくとも２つの平面に対応するホイールの断面像をそれぞれ求め、前記求めたホイールの断面像上でホイールの中心座標をそれぞれ求め、前記求めたホイールの中心座標を結ぶ線として前記ホイールの回転軸の位置を求めることを特徴とするタイヤ検査装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ検査装置において、
前記画像処理部は、前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像の１つにおいて、前記ホイールの回転軸を挟んだ２つのタイヤ断面像を、一方を前記ホイールの回転軸で折り返して互いに重ねて表示する、または、一方を前記ホイールの回転軸で折り返して互いに重ねたときの互いの重なりのずれ量を求めることを特徴とするタイヤ検査装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ検査装置において、
前記画像処理部は、前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像の１つにおいて、前記ホイールの回転軸を挟んだ２つのタイヤ断面像を、互いにずらして所定の部位をフィッティングして重ねて表示する、または、互いにずらして所定の部位をフィッティングして重ねたときの互いの重なりのずれ量を求めることを特徴とするタイヤ検査装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ検査装置において、
前記画像処理部は、前記ホイールの回転軸を通る複数の互いに傾斜した断面像を用いて、前記タイヤの所定の部位が形作る円環について前記ホイールの回転軸に対する変形を求めることを特徴とするタイヤ検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−６４７０９（Ｐ２０１３−６４７０９Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２１３４３（Ｐ２０１１−２２１３４３）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（３９１０１７５４０）東芝ＩＴコントロールシステム株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（３９１０１７５４０）東芝ＩＴコントロールシステム株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
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