タイヤ点検装置および方法
ここには、タイヤにおける異常を検出するための異常検出装置１０が記載してある。この異常検出装置１０は、タイヤ表面２４に直接光２７をあて、タイヤから光を反射３２させるコヒーレント光の光源１８と、タイヤに圧力をかけることができる圧力付与装置１２と、タイヤが応力をかけられた状態、応力をかけられていない状態にあるときにタイヤ表面２４から直接反射してきた光３２を受け取る反射光受け取り装置４０と、タイヤが圧力をかけられているときおよび圧力をかけられていないときの反射光受け取り装置４０からの反射光イメージを比較し、タイヤにおける異常を確認し、比較から得た出力を生成するプロセッサ４４と、プロセッサに電子的に接続してあってプロセッサからの出力を表示できるディスプレイ装置４６とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非破壊検査（ＮＤＴ）の分野に関係する。特に、本発明は、検査したタイヤのイメージを自動的に出力表示できるコンピュータを利用したタイヤ非破壊検査に関係する。
【背景技術】
【０００２】
長年、シアログラフィック／ホログラフィック・タイヤ検査機を較正するための標準的な実務はＡＳＴＭＦ１３６４−９２であった。この検査法は、干渉レーザ画像形成式非破壊タイヤ検査システムの異常検出性能を示すための較正装置の構造と使用法を記載している。このような検査技術から生じる代表的なシアログラフィック干渉縞パターンが図１に示してある。
【０００３】
米国特許第６,４３３,８７４号に記載されているように、シヤリング・インターフェロメトリまたはシアログラフィの技術では、同じ物体の２つの側方変位イメージの干渉を使って干渉イメージを形成する。普通のシアログラフィック方法では、物体に応力がかかっていない状態、または、第１の応力がかかった状態にある間に第１の干渉イメージ（または基準線イメージ）を採り、物体が第２の応力のかかった状態にある間に別の干渉イメージを採る必要がある。これら２つの干渉イメージを（好ましくは画像減算法を使用して）比較してひずみ集中についての情報を明らかにする。それ故、単一のイメージにおける物体の整合性をシアログラムと呼ぶ。図１は、干渉技術によって得られた２つの側方変位イメージの直接的な結果であるイメージを示している。このように得られたイメージは、タイヤにおける異常の比率になっていない。さらに、非常に微小な異常（１.７ｍｍのオーダー）は、図１に示すようなシアログラムからは容易に確認することができない。
【０００４】
シアログラフィ用の或る種のシステムは‘８７４特許のコンピュータ・システムの表示のような出力を有するが、利用されるシステムの多くは、極めて高コストであって特殊な目視検査装置を必要とする非常に感度の良いフィルムの出力を有するものである。さらに、フィルム・ベースのシアログラフィック・タイヤ検査機（および個々のタイヤ検査）は、普通は非常に高価であり、したがって、この業界の個々のプラントで利用される数は限られている。
【０００５】
‘８７４特許の電子シアログラフィは、米国特許第４,８８７,８９９号に記載されているシアログラフィに基づいている。この米国特許第４,８８７,８９９号は、検査対象から反射してきた光を複屈折材料および偏光器に通すことによって干渉イメージを生成する装置を記載している。複屈折材料は、光線を２つの光線に分割し、それを偏光させ、一対のポイントから反射してきた光線を互いに干渉させることができる。したがって、物体上の各ポイントは、２つの光線を生成し、その結果、同じ物体の２つの側方変位イメージの干渉によって干渉イメージが形成される。
【０００６】
タイヤにおける異常の数量化解析またはスケーラビリティを可能にする直接測定を容易にする改良したタイヤ検査技術およびタイヤ検査装置についての要望がある。
【０００７】
インターフェログラム光学部品または専用の光学部品に依存しないタイヤ検査機器から出力を得、それによって、このような検査技術の出力を正確に描写し、異常を特定する必要がある。
【０００８】
コヒーレント光を利用し、このような光の反射を安価な設備によって取り込み、普通に利用できるコンピュータ・システムを使用して表示できるタイヤ検査技術およびタイヤ検査装置に対する要望がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、直接測定を容易にすると共に、タイヤにおける異常の数量化解析またはスケーラビリティを容易にする承認されるタイヤ検査技術およびタイヤ検査装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の目的は、異常を正確に描写し、特定するのにインターフェログラムに依存しないタイヤ検査技術およびタイヤ検査装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の目的は、コヒーレント光を利用し、このような光の反射を安価な設備によって取り込み、普通に利用できるコンピュータ・システムを使用して表示することができ、側方変位イメージを利用せず、異常の単一イメージを出力として利用するタイヤ検査技術およびタイヤ検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本明細書には、タイヤにおける異常を検出するための異常検出装置が記載されている。この異常検査装置は、タイヤ表面に直接に光をあて、この光をタイヤから反射させるコヒーレント光の光源と、タイヤに応力をかけることができる圧力付与装置と、タイヤが応力をかけられた状態および応力をかけられていない状態にあるときにタイヤから直接反射してきた光を受け取るための反射光受け取り装置と、タイヤが応力をかけられているときおよび応力をかけられていないときの反射光受け取り装置からの反射光の反射光イメージを比較し、タイヤにおける異常を確認し、比較から得た出力を生成するプロセッサと、プロセッサに電子的に接続してあってプロセッサからの出力を表示できるディスプレイ装置とを含む。
【００１３】
また、本明細書には、タイヤにおける異常を検出する方法が記載されている。この方法は、コヒーレント光の光源を用意する工程と、タイヤ表面に直接光をあて、タイヤからの反射光を生成する工程と、タイヤに応力をかける工程と、タイヤが応力をかけられた状態および応力をかけられていない状態にあるときにタイヤから直接反射してきた光を受け取るための反射光受け取り装置を用意する工程と、タイヤが応力をかけられているときおよび応力をかけられていないときに反射光受け取り装置から反射光イメージを取り込み、比較し、この比較からの出力を生成してタイヤにおける異常を確認するプロセッサを用意する工程と、プロセッサの出力からこのプロセッサに電子的に接続した装置からの出力を表示する工程とを含む。
【００１４】
また、本明細書には、コンピュータからの出力がタイヤ表面上に直接示されるコヒーレント光の光源の反射してきた単一の拡散ビームからのものであり、タイヤ表面がタイヤが応力をかけられた状態および応力をかけられていない状態にあるときに示される光を有し、出力が応力をかけられた状態および応力をかけられていない状態または多数の応力をかけられた状態においてタイヤ上に示される反射光を比較した結果であり、出力がタイヤ上に示されたるコヒーレント光の単一の拡散ビームから得られる異常の単一イメージとして特徴付けられるタイヤ異常のイメージが記載されている。
【００１５】
本発明のこれらおよび他の目的、特徴および利点は、以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲および添付図面から明らかとなろう。
【００１６】
図１は、従来技術シアログラムである。
図２は、本発明の装置の概略図である。
図３Ａは、タイヤが応力をかけられていない場合のタイヤ検査設備の概略図である。
図３Ｂは、タイヤが応力をかけられた状態に或る場合のタイヤ検査設備の概略図である。
図４Ａは、図４Ｂのための凡例である。この凡例は、図４Ｂで使用される工程シーケンス中に種々のレベルに置かれたタイヤで取り込まれたイメージに名称を付けるのに役立つ。
図４Ｂは、応力をかけられていないときおよび真空作用のような普通の応力をかけた状態を適用したときの応力をかけられた状態の異なったイメージを取り込み、演算処理するコンピュータの演算シーケンスのブロック図である。
図５は、検査対象として使用される較正ブロックを示しているタイヤ検査装置および本発明の方法の代表的な出力である。
【００１７】
定義
ここで用いる異常という用語は、タイヤ構成要素の厚さの変動の結果として加硫タイヤ内に閉じ込められた空気、タイヤの小孔および空隙、分離、タイヤの加硫不足、閉じ込められた気泡、層間接着不足、コード接着不足、裸線、破断コードならびに機械構築エラーとして一般的に特徴付けることができるタイヤの欠陥として定義する。
【００１８】
ビットマップとは、好ましくは、ディスプレイのビデオメモリに保存されることになる同じフォーマットであるいは装置独立ビットマップとして、画面上に表示されるイメージとビット単位で対応するデータファイルまたはデータ構造である。ビットマップとは、ピクセル単位のイメージの幅、高さおよび再現できるグレイまたはカラーのシェード数を決定する１ピクセル当たりのビット数によって特徴付けられる。
【００１９】
コヒーレント光とは、ただ１つの波長、周波数および位相を有する光である。コヒーレント光とは、また、フィールド内の異なったポイント間の明確な位相関係を与える、同じまたはほとんど同じ波長の放射電磁エネルギーでもある。
【００２０】
差分計算後のフレームまたはデルタフレームとしても知られるフレームは先行するキー・フレームとは異なったピクセルのみを含んでいるアニメーション・フレームを意味する。
【００２１】
ディフューザとは、検査すべきタイヤ上への入射光の分布を可能にする半透明材料を通して光を伝達する装置である。
【００２２】
干渉計とは、光源からの光を２つまたはそれ以上のビームに分割し、これらのビームが異なった経路を通って移動した後に再結合し、干渉を表示するようにした機器である。
【００２３】
レーザとは、光子誘導発光の結果としてコヒーレント単色光のビームを発生する装置である。このようなビームはただ１つの波長および周波数しか持たない。この効果をもたらすことのできる材料は、ルビー、イットリウム・ガーネット、金属タングステン酸塩または希土類イオンでドープ処理したモリブデン酸塩のような或る種の高周期結晶、ガリウムヒ素、ネオジムドープ処理したガラスのような半導体、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、プラズマなどを含む種々の気体である。
【００２４】
側方変位とは、二重イメージまたは並んだイメージであるように見えるが、実際には単一の異常の正、負の干渉であるものを意味する用語である。さらに、側方にという副詞は、並んでということを意味するが、装置における光学要素の向きに依存してなんらかの角度を持つ場合もある。
【００２５】
非破壊検査（ＮＤＴ）のこの形態においては、非破壊のという用語は、検査すべき物体を応力付与要素にさらし、検査の終りに物体がほぼその当初の状態に回復する検査技術を意味する。
【００２６】
プロセッサとは、装置またはソフトウェアであり、通常、中央演算処理装置であるる。これは、また、或る種の入力をコンピュータまたはリンクエディタのような或る種の出力に変換するプログラムでもあってもよいし、イメージの比較を容易にするものであってもよいし、比較を実施するように埋め込んだ命令を使用するハードワイヤード装置であってもよい。
【００２７】
応力付与要素とは、物体に応力またはひずみを付与してその当初の状態からの変化を生じさせるのに用いる要素を意味する。このような応力をかけるということは、真空の付与、光の付与、気体の付与、撓みを生じさせるような機械力の付与、タイヤを振動させる音響の付与または他のなんらかの振動付与技術の形を採り得る。
【００２８】
一般的に、本発明の装置および方法は、以下のように説明できる。
【００２９】
タイヤの内面は拡散反射型表面であるが、これは鏡面反射型表面のミラーとは対照的である。スペックルパターンは、レーザ光線で照明された、鏡面というよりもむしろ拡散反射型表面上で見ることができる。異常領域からのこれらの反射は、表面が変形するにつれて応力付与サイクル中に変化する。このサイクル中にカメラによって複数イメージを取り込んだ場合、コンピュータは、図４Ａおよび図４Ｂに示すようなソフトウェア・アルゴリズムを使用してイメージ情報を演算処理できる。本発明において、光が複屈折材料またはシヤリング光学部品材料を通過することはない。
【００３０】
本発明のための代表的な検査セットアップを以下に説明する。検査すべきタイヤは、真空室内のプレート上に水平に置く。普通に入手できる工業用デジタル・カメラをタイヤ内面の領域が見えるようにタイヤの中央に据え付ける。このようなカメラとしては、カナダ国オンタリオ州オタワのLumens Corporation(Lumenera.com)から入手できる、４０フレーム／秒を得ることができるＳＶＧＡ（８００×６００）サブサンプリングを有するカラー２.０メガピクセルであるカメラ、モデルＬＵ−２０５Ｃがある。このデジタル・カメラは、デジタル画像センサ上にタイヤ領域の反射スペックルパターン・イメージを合焦するのに普通に入手可能なレンズを使用している。
【００３１】
ケーブルでカメラをコンピュータに接続する。このケーブルを通してイメージ情報をコンピュータメモリに送る。メモリからのイメージは、ほぼリアルタイムで、すなわち、イメージが機器によって取り込まれ、処理されると直ぐにコンピュータのディスプレイ上で見ることができる。
【００３２】
一般的には、各イメージは黒／白ビットマップ・ファイルとしてメモリに保存される。それによって、各イメージ・センサ画素値またはピクセル値のグレースケール・レベルを保存するのに８ビットが使用される。同様に、コンピュータディスプレイ上に見えるイメージは、メモリに保存されるとき、ビットマップ・イメージに対応する８ビット・グレースケール・ビットマップ・ディスプレイ・イメージの形を採ることになる。表示されたイメージの各ピクセルと関連して２8＝２５６（十進法で０から２５５まで）の可能なグレースケール８ビット値がある。個々の表示画像ピクセルのグレースケール・レベルを直接表すとき、１０進値「０」は、黒ピクセル、すなわち、最も暗いグレースケール・ピクセルに対応する。同様にして、１０進値「２５５」は、最も明るいグレースケール・ピクセル、すなわち、「白」を表す。０〜２５５間の残りの数値は、暗から明までグレーレベルの進行を表している。
【００３３】
ここで、まったく同等である２つのディジタル・イメージは、あらゆるイメージ・ピクセルについて０から２５５までの同じ数値を有することになることに注意されたい。逆に、同等でない２つのディジタル・イメージは、すべてのイメージ・ピクセルについて同じ数値を持つことはない。２つのまったく同等のディジタル・イメージのあらゆる対応するイメージ・ピクセル間の算術的な差は０となる。このことは、２つの同等のディジタル・イメージを差分計算することから得られた差分イメージが完全に黒いイメージとして表示されることになることを意味する。２つの異なるディジタル・イメージを差分計算することから得られた差分イメージは、完全に黒いイメージとなることはない。イメージ差分表現機能は、２つのディジタル・イメージ間の軽微な変更を観察するためのツールとなる。
【００３４】
一実施形態において、応力付与要素は真空を使用する。タイヤの所与領域と関連したスペックルパターンは、タイヤ表面の非常に小さい変形と共に変化することになる。このような表面変形は、真空検査室内に圧力降下が生じたときに発生し、層間はく離内部の空気が膨張してタイヤ内面に変形を生じさせる。
【００３５】
実地の面から言うと、下層の局所的な層間はく離が存在するタイヤ表面領域の２つのスペックルパターン・イメージは、２つのイメージが異なった真空レベルで採取された場合、異なることになる。また、これらのイメージは、層間はく離と関連した変形領域においてのみ数値的に異なることになる。２つのイメージの差分イメージは、変形が発生した領域を除いて至る所で黒いことになる。イメージの変形領域においては、種々のシェードのグレー・ピクセルがあることになる。変形領域は、差分計算イメージで観ることができる。
【００３６】
この検査法の一実施形態においては、タイヤのレーザ照明内面領域の６つのディジタル・イメージが採られ、各イメージは６つの真空レベルのうちの１つの真空レベルで採られる。レーザは、波長８０８ナノメートルのガリウムヒ素レーザ、カナダ国オンタリオ州トロントのWorld Star Tech.(worldstartech.com)によって供給されるモデルＵＨ５−２００８０８である。第１のイメージを０.０インチＨｇ（大気圧）で採る。この第１のイメージはベース・イメージと呼ぶ。５つの残りのイメージを、それぞれ、０.５、１.０、１.５、２.０、２.５インチＨｇで採る。これら６つのイメージをコンピュータメモリに保存する。ベース・イメージを差分計算しようとしている２つのイメージのうちの１つとして使用して次の５つの差分計算イメージを得ることになる。５つの差分計算イメージを作るのに使用された他のイメージは、５つの非ベース・イメージである。５つの差分計算イメージの各々は、ノイズをフィルタ除去し、コントラスト／輝度を向上させるように処理する。他の処理を使用してもよい。すなわち、自動異常検出、特殊効果、フィルタリング、ノイズ低減、シャープニング、引き伸ばし、カラー化、ポジ、ネガなどを含む利用可能な画像処理ソフトウェアまたはカスタム画像処理ソフトウェアの任意組み合わせを使用してもよい。５つの処理済みのイメージを累積加算する。２つのイメージの加算毎に、この加算で形成された新しいイメージを処理する。所与のタイヤ領域についての評価のために最終的なイメージを使用する。好ましい検査法を使用して複数の検査領域を検査してタイヤ全体を評価する。
【００３７】
ここで、表示とは、肉眼で見えるか見えないかに関わらずイメージの様々な電子出力を含むことを意味しており、画面表示、ハードコピーまたは電子イメージを含むことは了解されたい。電子イメージは、肉眼に対して実際にイメージを表示することなく検査対象が検査基準をパスしたかどうかを決定するのに使用できる。
【００３８】
ここで図面に戻る。
【００３９】
図１は、ＡＳＴＭＦ１３６４−９２と同じとみなされる検査設備で得た従来技術シアログラムである。見やすくするために、図１は白地に黒のイメージであるが、実際のＡＳＴＭ検査からの１出力では黒地に白である。ここで、この出力における異常が側方変位イメージであることを留意されたい。
【００４０】
図２は、本発明の異常検出装置の概略図である。一般的に、異常検出装置１０は、真空出口１４を有するものとして示す真空室１２内に入っている。タイヤ１６は、支持部材（図示せず）上に置いてあり、真空室の外側にあるモータ駆動式コンベヤ（図示せず）上に置いて真空室内へ移動させてもよい。このような技術はこの技術分野では周知である。異常検出装置は、軸２０に装着したレーザ１８からなり、この軸は、回転できると共に、真空装置内で前後に移動できる。レーザ１８から放出されたコヒーレント光２２は、ポイント２６ならびに種々の他のポイントのところでタイヤの内面２４で反射する。レーザ１８からのコヒーレント光２２は、ディフューザ３０を通過し、このディフューザ３０は、見ようとしているタイヤ基体２４の部分を横切っての光の拡散を容易にする。拡散光２７は、ビーム３２で示すように、基体２４のポイント２６からスペックル状に反射する。光は、スペックル状であり、カメラ４０に取り込まれる。好ましくは、カメラ（単数または複数）は、電荷結合素子としてこの工業分野で周知のＣＣＤ集合体である。他の感光性検出設備を利用してもよい。このカメラはイメージ・センサと呼ぶことができる。すなわち、タイヤ表面２４上へ直射的にレーザ光線を当てることで得られたスペックルド・イメージ３２を検出する。
【００４１】
ディフューザは、より高いディフューザ伝送効率を有する２５ｍｍ直径のホログラフィック・ディフューザである。あるいは、ディフューザは、直径２５ミリメートルの乳白拡散ガラスであってもよい。これらは、共にニュージャージー州バリントンのEdmund Industrial Opticsから入手可能である。
【００４２】
カメラとコンピュータがワイヤ４２を介して電気的に接続している。ここで、レーザおよびカメラの動作のために電流は必要であるが、カメラからの出力は、平行線４３で表した周知の無線通信技術によってもコンピュータ４４に供給できることは了解されたい。コンピュータ・ハードドライブ４４が、スペックルド出力３２の表示のためにモニタ４６に取り付けてある。
【００４３】
ここで、基体２４上で拡散したコヒーレント・レーザ光線は基体から反射し、取り込みはＣＣＤ４０による反射３２の直接的な取り込みであることは了解されたい。これは、光学シヤリング装置を使用する従来技術のシアログラムまたはインターフェロメトリで利用されるものとは異なる。図２、３Ａ、３Ｂに示す装置の直接出力が図５に示すものである。ここで、図５の出力が、所望の出力をどのように見たいかということに応じて、白地に黒または黒地に白のいずれであってもよいことは了解されたい。イメージがイメージ・センサによって取り込まれるので、イメージの各ピクセルはデジタル形態で識別するかまたは保存できる。たとえば、白色または黒色を除いてイメージの異なった部分にカラーを割り当て、イメージを強調できる。
【００４４】
同様にして、この設備の動作が図３Ａ、３Ｂに示してある。これらの図では、異なったポイント２６のところに多数の拡散光線２７がある。拡散要素３０からの光２７は、図２、３Ａ、３Ｂに示すように拡散する。
【００４５】
タイヤに応力付与要素、たとえば、真空の付与、光の付与、気体の付与、撓みを与える機械力の付与、タイヤを振動させる音響の付与またはその他の振動技術を適用すると、その結果、タイヤ基体２４が動き、これがポイント２６からのレーザ光線の反射を生じさせる。図３Ｂは、タイヤの滑らかな表面２４から膨張形態すなわち変形状態２４までの変化を誇張して示している。したがって、レーザ光線が異なった角度に偏向し、反射したスペックルド光３２となり、これがＣＣＤカメラ４０で取り込まれるイメージを創り出す。
【００４６】
電気ケーブル４２が平行マーク４３を持って示してあるが、このことは、カメラからコンピュータ・モニタまでイメージを送るための直接的なワイヤを必ずしも必要とせず、無線技術により行うことができることを意味している。カメラによるイメージの取り込みは、この技術分野では周知である。技術が周知であるイメージのアニメーションの形を採ってもよい。
【００４７】
アニメーションがどのように生じるかを視覚的に説明するために、図４Ａ、４Ｂを参照する。図４Ａは凡例を示している。それによって、種々の真空レベルで取り込まれたイメージに参照目的のために名称を与える。図４Ｂは、タイヤの内面の或る１つの領域を評価するのに使用するステップのシーケンスを示している。検査シーケンスは、５０で示すボックスで開始し、ステップ６８で終わる。５１のところで、タイヤ領域のベース・イメージを取り込む。その間、タイヤに応力をかけず、０.０インチＨｇの圧力（大気圧）にさらす。図４Ａに示す凡例から、このイメージは０＿０で示される。０＿０で示されるこのベース・イメージは、ステップ５１中にイメージ「Ａ」として保存する。一貫性を保つために、ボックス５２のところで、ベース・イメージは、それ自体で差分計算し、アニメーションの第１のイメージとして表示される黒色イメージとなる。このイメージは、「ＡＡ」として５３のところで保存する。ここで、黒色イメージはタイヤ領域を実際に像形成することなくソフトウェアで作ることができるが、検査シーケンスの以降のステップで使用されるのでベース・イメージ「Ａ」は実際に取り込まれることは了解されたい。イメージＡＡが５４で表示された後、次のイメージがステップ５５で取り込まれる。このとき、タイヤは０.５インチＨｇの真空にさらす。このイメージ「０＿５」はステップ５５で「Ｂ」として保存する。５６のところで、イメージＢをベース・イメージＡで差分計算し、イメージ「ＡＢ」を作り、これをステップ５７で保存する。次いでＡＢを５８で表示し、このＡＢはアニメーション・シーケンスにおける第２イメージとして役立つ。ステップ６０ならびに以降のステップ６３、６４、６６で、先に表示したイメージを、直前のステップで形成されたイメージに加算する。たとえば、ステップ６０で、先に表示したイメージはＡＢである、このイメージに加算するイメージは、たった今形成されたイメージ「ＡＣ」であり、これをステップ５９で保存する。新しく形成されたイメージは、ステップ６１で「Ａ＿Ｃ」として保存する。次に、Ａ＿Ｃをステップ６２で表示する。検査の途中、０.５インチＨｇ増分毎にイメージを取り込み、最終的なイメージ「２＿５」は、タイヤを２.５インチＨｇ真空にさらしながら取り込む（ステップ６５）。６７のところで、アニメーション・シーケンスにおける最終的なイメージを表示する。タイヤ検査中に得られたイメージは、図５に示すように印刷出力の主題となり得る。このような技術の代表例が図５に示してある。ここでは上記のＡＳＴＭ検査技術に従った手順を利用しているが、ただし、図１、２の装置を干渉計技術の代わりに使用した点で異なる。
【００４８】
ここで、また、たとえ図４Ａ、４Ｂが０.０Ｈｇから２.５Ｈｇの真空サイクルを示していても、真空レベルまたはセット・ポイントの増減の任意組み合わせを使用できることも了解されたい。一例として、５.５Ｈｇから１.０Ｈｇがある。
【００４９】
ペックルド・イメージを処理し、それを表示するのに利用される ソフトウェアは、任意の市販の画像処理ソフトウェア、たとえば、ミネソタ州エデン・プレーリーのJasc Software Incの供給するPAINT SHOP PRO V. #8.0であってもよい。使用できる他のソフトウェアとしては、テキサス州オースティンのNational Instrumentsから入手可能なLabViewがある。
【００５０】
図５は、ＡＳＴＭ手順を利用したときのイメージＡＡからＡ＿Ｆまでのうちの任意の１つの代表例である。ただし、干渉計技術の代わりに図１、２の装置を使用した。図５は、ＡＳＴＭキャリブレーション装置のイメージを示している。ここで、このイメージは、応力をかけられたキャリブレーション装置の基体から反射されたイメージである。レーザ光線は基体上で直接拡散し、拡散光の反射をカメラによってスペックルド・イメージとして取り込まれ、コンピュータメモリに保存され、これを順次利用して図５の出力を生成する。ここで、この出力がタイヤ上に拡散したコヒーレント光の拡散ビームから得られた異常の計測可能な代表例として特徴付けられることに留意されたい。反射光源のイメージは散乱スペックル反射として特徴付けることができることにも留意されたい。さらに、タイヤは、応力をかけなかったり、応力をかけたりした状態または多数の応力をかけた状態にあってもよいことにも了解されたい。コンピュータは、これらの状態のすべてまたはその一部を比較し、表示できる。本発明は、演算した出力形態におけるこのような比較のすべてを含む。
【００５１】
本技術の利用により、異常の数量的測定が容易になる。数量的測定の代わりに、コンピュータ・モニタ上に示されるか、または、図５のような出力として生成されたイメージで異常を計測することによって異常範囲を評価してもよい。従来技術では、タイヤにおける異常の範囲を確認するために異常のこのような測定または計測を行うことができなかった。
【００５２】
ここに説明した本発明の好ましい実施形態においては、光の動きに合わせたミラーを利用していない。しかしながら、光源、カメラ、ディフューザ、検査基体および基体の採ろうとしているイメージの数に応じてミラーを使用してもよいことは了解されたい。特定の所望検査技術および状態の下でミラーを使用してもよい。
【００５３】
ここに開示した発明の形態は現在のところ好ましい実施形態をなすものではあるが、ほかに多く実施形態が可能である。本発明の可能な限りの同等の形態または変更をすべて述べることはここでは意図していない。ここで用いた用語が、限定の意味で用いているのではなくて単なる説明のためのものであり、発明の精神または範囲から逸脱することなく種々の変更をなし得ることは理解されたい。たとえば、利用するレーザのタイプは実質的に変更可能であり、ここに説明したコンピュータのソフトウェアは、コンピュータまたはコンピュータ装置に関する技術における変化およびソフトウェアのタイプに対するアップデートに応じて変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来技術シアログラムである。
【図２】本発明の装置の概略図である。
【図３Ａ】タイヤが応力をかけられていない場合のタイヤ検査設備の概略図である。
【図３Ｂ】タイヤが応力をかけられた状態に或る場合のタイヤ検査設備の概略図である。
【図４Ａ】図４Ｂのための凡例である。
【図４Ｂ】応力をかけられていないときおよび真空作用のような普通の応力をかけた状態を適用したときの応力をかけられた状態の異なったイメージを取り込み、演算処理するコンピュータの演算シーケンスのブロック図である。
【図５】検査対象として使用される較正ブロックを示しているタイヤ検査装置および本発明の方法の代表的な出力である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非破壊検査（ＮＤＴ）の分野に関係する。特に、本発明は、検査したタイヤのイメージを自動的に出力表示できるコンピュータを利用したタイヤ非破壊検査に関係する。
【背景技術】
【０００２】
長年、シアログラフィック／ホログラフィック・タイヤ検査機を較正するための標準的な実務はＡＳＴＭＦ１３６４−９２であった。この検査法は、干渉レーザ画像形成式非破壊タイヤ検査システムの異常検出性能を示すための較正装置の構造と使用法を記載している。このような検査技術から生じる代表的なシアログラフィック干渉縞パターンが図１に示してある。
【０００３】
米国特許第６,４３３,８７４号に記載されているように、シヤリング・インターフェロメトリまたはシアログラフィの技術では、同じ物体の２つの側方変位イメージの干渉を使って干渉イメージを形成する。普通のシアログラフィック方法では、物体に応力がかかっていない状態、または、第１の応力がかかった状態にある間に第１の干渉イメージ（または基準線イメージ）を採り、物体が第２の応力のかかった状態にある間に別の干渉イメージを採る必要がある。これら２つの干渉イメージを（好ましくは画像減算法を使用して）比較してひずみ集中についての情報を明らかにする。それ故、単一のイメージにおける物体の整合性をシアログラムと呼ぶ。図１は、干渉技術によって得られた２つの側方変位イメージの直接的な結果であるイメージを示している。このように得られたイメージは、タイヤにおける異常の比率になっていない。さらに、非常に微小な異常（１.７ｍｍのオーダー）は、図１に示すようなシアログラムからは容易に確認することができない。
【０００４】
シアログラフィ用の或る種のシステムは‘８７４特許のコンピュータ・システムの表示のような出力を有するが、利用されるシステムの多くは、極めて高コストであって特殊な目視検査装置を必要とする非常に感度の良いフィルムの出力を有するものである。さらに、フィルム・ベースのシアログラフィック・タイヤ検査機（および個々のタイヤ検査）は、普通は非常に高価であり、したがって、この業界の個々のプラントで利用される数は限られている。
【０００５】
‘８７４特許の電子シアログラフィは、米国特許第４,８８７,８９９号に記載されているシアログラフィに基づいている。この米国特許第４,８８７,８９９号は、検査対象から反射してきた光を複屈折材料および偏光器に通すことによって干渉イメージを生成する装置を記載している。複屈折材料は、光線を２つの光線に分割し、それを偏光させ、一対のポイントから反射してきた光線を互いに干渉させることができる。したがって、物体上の各ポイントは、２つの光線を生成し、その結果、同じ物体の２つの側方変位イメージの干渉によって干渉イメージが形成される。
【０００６】
タイヤにおける異常の数量化解析またはスケーラビリティを可能にする直接測定を容易にする改良したタイヤ検査技術およびタイヤ検査装置についての要望がある。
【０００７】
インターフェログラム光学部品または専用の光学部品に依存しないタイヤ検査機器から出力を得、それによって、このような検査技術の出力を正確に描写し、異常を特定する必要がある。
【０００８】
コヒーレント光を利用し、このような光の反射を安価な設備によって取り込み、普通に利用できるコンピュータ・システムを使用して表示できるタイヤ検査技術およびタイヤ検査装置に対する要望がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、直接測定を容易にすると共に、タイヤにおける異常の数量化解析またはスケーラビリティを容易にする承認されるタイヤ検査技術およびタイヤ検査装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の目的は、異常を正確に描写し、特定するのにインターフェログラムに依存しないタイヤ検査技術およびタイヤ検査装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の目的は、コヒーレント光を利用し、このような光の反射を安価な設備によって取り込み、普通に利用できるコンピュータ・システムを使用して表示することができ、側方変位イメージを利用せず、異常の単一イメージを出力として利用するタイヤ検査技術およびタイヤ検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本明細書には、タイヤにおける異常を検出するための異常検出装置が記載されている。この異常検査装置は、タイヤ表面に直接に光をあて、この光をタイヤから反射させるコヒーレント光の光源と、タイヤに応力をかけることができる圧力付与装置と、タイヤが応力をかけられた状態および応力をかけられていない状態にあるときにタイヤから直接反射してきた光を受け取るための反射光受け取り装置と、タイヤが応力をかけられているときおよび応力をかけられていないときの反射光受け取り装置からの反射光の反射光イメージを比較し、タイヤにおける異常を確認し、比較から得た出力を生成するプロセッサと、プロセッサに電子的に接続してあってプロセッサからの出力を表示できるディスプレイ装置とを含む。
【００１３】
また、本明細書には、タイヤにおける異常を検出する方法が記載されている。この方法は、コヒーレント光の光源を用意する工程と、タイヤ表面に直接光をあて、タイヤからの反射光を生成する工程と、タイヤに応力をかける工程と、タイヤが応力をかけられた状態および応力をかけられていない状態にあるときにタイヤから直接反射してきた光を受け取るための反射光受け取り装置を用意する工程と、タイヤが応力をかけられているときおよび応力をかけられていないときに反射光受け取り装置から反射光イメージを取り込み、比較し、この比較からの出力を生成してタイヤにおける異常を確認するプロセッサを用意する工程と、プロセッサの出力からこのプロセッサに電子的に接続した装置からの出力を表示する工程とを含む。
【００１４】
また、本明細書には、コンピュータからの出力がタイヤ表面上に直接示されるコヒーレント光の光源の反射してきた単一の拡散ビームからのものであり、タイヤ表面がタイヤが応力をかけられた状態および応力をかけられていない状態にあるときに示される光を有し、出力が応力をかけられた状態および応力をかけられていない状態または多数の応力をかけられた状態においてタイヤ上に示される反射光を比較した結果であり、出力がタイヤ上に示されたるコヒーレント光の単一の拡散ビームから得られる異常の単一イメージとして特徴付けられるタイヤ異常のイメージが記載されている。
【００１５】
本発明のこれらおよび他の目的、特徴および利点は、以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲および添付図面から明らかとなろう。
【００１６】
図１は、従来技術シアログラムである。
図２は、本発明の装置の概略図である。
図３Ａは、タイヤが応力をかけられていない場合のタイヤ検査設備の概略図である。
図３Ｂは、タイヤが応力をかけられた状態に或る場合のタイヤ検査設備の概略図である。
図４Ａは、図４Ｂのための凡例である。この凡例は、図４Ｂで使用される工程シーケンス中に種々のレベルに置かれたタイヤで取り込まれたイメージに名称を付けるのに役立つ。
図４Ｂは、応力をかけられていないときおよび真空作用のような普通の応力をかけた状態を適用したときの応力をかけられた状態の異なったイメージを取り込み、演算処理するコンピュータの演算シーケンスのブロック図である。
図５は、検査対象として使用される較正ブロックを示しているタイヤ検査装置および本発明の方法の代表的な出力である。
【００１７】
定義
ここで用いる異常という用語は、タイヤ構成要素の厚さの変動の結果として加硫タイヤ内に閉じ込められた空気、タイヤの小孔および空隙、分離、タイヤの加硫不足、閉じ込められた気泡、層間接着不足、コード接着不足、裸線、破断コードならびに機械構築エラーとして一般的に特徴付けることができるタイヤの欠陥として定義する。
【００１８】
ビットマップとは、好ましくは、ディスプレイのビデオメモリに保存されることになる同じフォーマットであるいは装置独立ビットマップとして、画面上に表示されるイメージとビット単位で対応するデータファイルまたはデータ構造である。ビットマップとは、ピクセル単位のイメージの幅、高さおよび再現できるグレイまたはカラーのシェード数を決定する１ピクセル当たりのビット数によって特徴付けられる。
【００１９】
コヒーレント光とは、ただ１つの波長、周波数および位相を有する光である。コヒーレント光とは、また、フィールド内の異なったポイント間の明確な位相関係を与える、同じまたはほとんど同じ波長の放射電磁エネルギーでもある。
【００２０】
差分計算後のフレームまたはデルタフレームとしても知られるフレームは先行するキー・フレームとは異なったピクセルのみを含んでいるアニメーション・フレームを意味する。
【００２１】
ディフューザとは、検査すべきタイヤ上への入射光の分布を可能にする半透明材料を通して光を伝達する装置である。
【００２２】
干渉計とは、光源からの光を２つまたはそれ以上のビームに分割し、これらのビームが異なった経路を通って移動した後に再結合し、干渉を表示するようにした機器である。
【００２３】
レーザとは、光子誘導発光の結果としてコヒーレント単色光のビームを発生する装置である。このようなビームはただ１つの波長および周波数しか持たない。この効果をもたらすことのできる材料は、ルビー、イットリウム・ガーネット、金属タングステン酸塩または希土類イオンでドープ処理したモリブデン酸塩のような或る種の高周期結晶、ガリウムヒ素、ネオジムドープ処理したガラスのような半導体、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、プラズマなどを含む種々の気体である。
【００２４】
側方変位とは、二重イメージまたは並んだイメージであるように見えるが、実際には単一の異常の正、負の干渉であるものを意味する用語である。さらに、側方にという副詞は、並んでということを意味するが、装置における光学要素の向きに依存してなんらかの角度を持つ場合もある。
【００２５】
非破壊検査（ＮＤＴ）のこの形態においては、非破壊のという用語は、検査すべき物体を応力付与要素にさらし、検査の終りに物体がほぼその当初の状態に回復する検査技術を意味する。
【００２６】
プロセッサとは、装置またはソフトウェアであり、通常、中央演算処理装置であるる。これは、また、或る種の入力をコンピュータまたはリンクエディタのような或る種の出力に変換するプログラムでもあってもよいし、イメージの比較を容易にするものであってもよいし、比較を実施するように埋め込んだ命令を使用するハードワイヤード装置であってもよい。
【００２７】
応力付与要素とは、物体に応力またはひずみを付与してその当初の状態からの変化を生じさせるのに用いる要素を意味する。このような応力をかけるということは、真空の付与、光の付与、気体の付与、撓みを生じさせるような機械力の付与、タイヤを振動させる音響の付与または他のなんらかの振動付与技術の形を採り得る。
【００２８】
一般的に、本発明の装置および方法は、以下のように説明できる。
【００２９】
タイヤの内面は拡散反射型表面であるが、これは鏡面反射型表面のミラーとは対照的である。スペックルパターンは、レーザ光線で照明された、鏡面というよりもむしろ拡散反射型表面上で見ることができる。異常領域からのこれらの反射は、表面が変形するにつれて応力付与サイクル中に変化する。このサイクル中にカメラによって複数イメージを取り込んだ場合、コンピュータは、図４Ａおよび図４Ｂに示すようなソフトウェア・アルゴリズムを使用してイメージ情報を演算処理できる。本発明において、光が複屈折材料またはシヤリング光学部品材料を通過することはない。
【００３０】
本発明のための代表的な検査セットアップを以下に説明する。検査すべきタイヤは、真空室内のプレート上に水平に置く。普通に入手できる工業用デジタル・カメラをタイヤ内面の領域が見えるようにタイヤの中央に据え付ける。このようなカメラとしては、カナダ国オンタリオ州オタワのLumens Corporation(Lumenera.com)から入手できる、４０フレーム／秒を得ることができるＳＶＧＡ（８００×６００）サブサンプリングを有するカラー２.０メガピクセルであるカメラ、モデルＬＵ−２０５Ｃがある。このデジタル・カメラは、デジタル画像センサ上にタイヤ領域の反射スペックルパターン・イメージを合焦するのに普通に入手可能なレンズを使用している。
【００３１】
ケーブルでカメラをコンピュータに接続する。このケーブルを通してイメージ情報をコンピュータメモリに送る。メモリからのイメージは、ほぼリアルタイムで、すなわち、イメージが機器によって取り込まれ、処理されると直ぐにコンピュータのディスプレイ上で見ることができる。
【００３２】
一般的には、各イメージは黒／白ビットマップ・ファイルとしてメモリに保存される。それによって、各イメージ・センサ画素値またはピクセル値のグレースケール・レベルを保存するのに８ビットが使用される。同様に、コンピュータディスプレイ上に見えるイメージは、メモリに保存されるとき、ビットマップ・イメージに対応する８ビット・グレースケール・ビットマップ・ディスプレイ・イメージの形を採ることになる。表示されたイメージの各ピクセルと関連して２8＝２５６（十進法で０から２５５まで）の可能なグレースケール８ビット値がある。個々の表示画像ピクセルのグレースケール・レベルを直接表すとき、１０進値「０」は、黒ピクセル、すなわち、最も暗いグレースケール・ピクセルに対応する。同様にして、１０進値「２５５」は、最も明るいグレースケール・ピクセル、すなわち、「白」を表す。０〜２５５間の残りの数値は、暗から明までグレーレベルの進行を表している。
【００３３】
ここで、まったく同等である２つのディジタル・イメージは、あらゆるイメージ・ピクセルについて０から２５５までの同じ数値を有することになることに注意されたい。逆に、同等でない２つのディジタル・イメージは、すべてのイメージ・ピクセルについて同じ数値を持つことはない。２つのまったく同等のディジタル・イメージのあらゆる対応するイメージ・ピクセル間の算術的な差は０となる。このことは、２つの同等のディジタル・イメージを差分計算することから得られた差分イメージが完全に黒いイメージとして表示されることになることを意味する。２つの異なるディジタル・イメージを差分計算することから得られた差分イメージは、完全に黒いイメージとなることはない。イメージ差分表現機能は、２つのディジタル・イメージ間の軽微な変更を観察するためのツールとなる。
【００３４】
一実施形態において、応力付与要素は真空を使用する。タイヤの所与領域と関連したスペックルパターンは、タイヤ表面の非常に小さい変形と共に変化することになる。このような表面変形は、真空検査室内に圧力降下が生じたときに発生し、層間はく離内部の空気が膨張してタイヤ内面に変形を生じさせる。
【００３５】
実地の面から言うと、下層の局所的な層間はく離が存在するタイヤ表面領域の２つのスペックルパターン・イメージは、２つのイメージが異なった真空レベルで採取された場合、異なることになる。また、これらのイメージは、層間はく離と関連した変形領域においてのみ数値的に異なることになる。２つのイメージの差分イメージは、変形が発生した領域を除いて至る所で黒いことになる。イメージの変形領域においては、種々のシェードのグレー・ピクセルがあることになる。変形領域は、差分計算イメージで観ることができる。
【００３６】
この検査法の一実施形態においては、タイヤのレーザ照明内面領域の６つのディジタル・イメージが採られ、各イメージは６つの真空レベルのうちの１つの真空レベルで採られる。レーザは、波長８０８ナノメートルのガリウムヒ素レーザ、カナダ国オンタリオ州トロントのWorld Star Tech.(worldstartech.com)によって供給されるモデルＵＨ５−２００８０８である。第１のイメージを０.０インチＨｇ（大気圧）で採る。この第１のイメージはベース・イメージと呼ぶ。５つの残りのイメージを、それぞれ、０.５、１.０、１.５、２.０、２.５インチＨｇで採る。これら６つのイメージをコンピュータメモリに保存する。ベース・イメージを差分計算しようとしている２つのイメージのうちの１つとして使用して次の５つの差分計算イメージを得ることになる。５つの差分計算イメージを作るのに使用された他のイメージは、５つの非ベース・イメージである。５つの差分計算イメージの各々は、ノイズをフィルタ除去し、コントラスト／輝度を向上させるように処理する。他の処理を使用してもよい。すなわち、自動異常検出、特殊効果、フィルタリング、ノイズ低減、シャープニング、引き伸ばし、カラー化、ポジ、ネガなどを含む利用可能な画像処理ソフトウェアまたはカスタム画像処理ソフトウェアの任意組み合わせを使用してもよい。５つの処理済みのイメージを累積加算する。２つのイメージの加算毎に、この加算で形成された新しいイメージを処理する。所与のタイヤ領域についての評価のために最終的なイメージを使用する。好ましい検査法を使用して複数の検査領域を検査してタイヤ全体を評価する。
【００３７】
ここで、表示とは、肉眼で見えるか見えないかに関わらずイメージの様々な電子出力を含むことを意味しており、画面表示、ハードコピーまたは電子イメージを含むことは了解されたい。電子イメージは、肉眼に対して実際にイメージを表示することなく検査対象が検査基準をパスしたかどうかを決定するのに使用できる。
【００３８】
ここで図面に戻る。
【００３９】
図１は、ＡＳＴＭＦ１３６４−９２と同じとみなされる検査設備で得た従来技術シアログラムである。見やすくするために、図１は白地に黒のイメージであるが、実際のＡＳＴＭ検査からの１出力では黒地に白である。ここで、この出力における異常が側方変位イメージであることを留意されたい。
【００４０】
図２は、本発明の異常検出装置の概略図である。一般的に、異常検出装置１０は、真空出口１４を有するものとして示す真空室１２内に入っている。タイヤ１６は、支持部材（図示せず）上に置いてあり、真空室の外側にあるモータ駆動式コンベヤ（図示せず）上に置いて真空室内へ移動させてもよい。このような技術はこの技術分野では周知である。異常検出装置は、軸２０に装着したレーザ１８からなり、この軸は、回転できると共に、真空装置内で前後に移動できる。レーザ１８から放出されたコヒーレント光２２は、ポイント２６ならびに種々の他のポイントのところでタイヤの内面２４で反射する。レーザ１８からのコヒーレント光２２は、ディフューザ３０を通過し、このディフューザ３０は、見ようとしているタイヤ基体２４の部分を横切っての光の拡散を容易にする。拡散光２７は、ビーム３２で示すように、基体２４のポイント２６からスペックル状に反射する。光は、スペックル状であり、カメラ４０に取り込まれる。好ましくは、カメラ（単数または複数）は、電荷結合素子としてこの工業分野で周知のＣＣＤ集合体である。他の感光性検出設備を利用してもよい。このカメラはイメージ・センサと呼ぶことができる。すなわち、タイヤ表面２４上へ直射的にレーザ光線を当てることで得られたスペックルド・イメージ３２を検出する。
【００４１】
ディフューザは、より高いディフューザ伝送効率を有する２５ｍｍ直径のホログラフィック・ディフューザである。あるいは、ディフューザは、直径２５ミリメートルの乳白拡散ガラスであってもよい。これらは、共にニュージャージー州バリントンのEdmund Industrial Opticsから入手可能である。
【００４２】
カメラとコンピュータがワイヤ４２を介して電気的に接続している。ここで、レーザおよびカメラの動作のために電流は必要であるが、カメラからの出力は、平行線４３で表した周知の無線通信技術によってもコンピュータ４４に供給できることは了解されたい。コンピュータ・ハードドライブ４４が、スペックルド出力３２の表示のためにモニタ４６に取り付けてある。
【００４３】
ここで、基体２４上で拡散したコヒーレント・レーザ光線は基体から反射し、取り込みはＣＣＤ４０による反射３２の直接的な取り込みであることは了解されたい。これは、光学シヤリング装置を使用する従来技術のシアログラムまたはインターフェロメトリで利用されるものとは異なる。図２、３Ａ、３Ｂに示す装置の直接出力が図５に示すものである。ここで、図５の出力が、所望の出力をどのように見たいかということに応じて、白地に黒または黒地に白のいずれであってもよいことは了解されたい。イメージがイメージ・センサによって取り込まれるので、イメージの各ピクセルはデジタル形態で識別するかまたは保存できる。たとえば、白色または黒色を除いてイメージの異なった部分にカラーを割り当て、イメージを強調できる。
【００４４】
同様にして、この設備の動作が図３Ａ、３Ｂに示してある。これらの図では、異なったポイント２６のところに多数の拡散光線２７がある。拡散要素３０からの光２７は、図２、３Ａ、３Ｂに示すように拡散する。
【００４５】
タイヤに応力付与要素、たとえば、真空の付与、光の付与、気体の付与、撓みを与える機械力の付与、タイヤを振動させる音響の付与またはその他の振動技術を適用すると、その結果、タイヤ基体２４が動き、これがポイント２６からのレーザ光線の反射を生じさせる。図３Ｂは、タイヤの滑らかな表面２４から膨張形態すなわち変形状態２４までの変化を誇張して示している。したがって、レーザ光線が異なった角度に偏向し、反射したスペックルド光３２となり、これがＣＣＤカメラ４０で取り込まれるイメージを創り出す。
【００４６】
電気ケーブル４２が平行マーク４３を持って示してあるが、このことは、カメラからコンピュータ・モニタまでイメージを送るための直接的なワイヤを必ずしも必要とせず、無線技術により行うことができることを意味している。カメラによるイメージの取り込みは、この技術分野では周知である。技術が周知であるイメージのアニメーションの形を採ってもよい。
【００４７】
アニメーションがどのように生じるかを視覚的に説明するために、図４Ａ、４Ｂを参照する。図４Ａは凡例を示している。それによって、種々の真空レベルで取り込まれたイメージに参照目的のために名称を与える。図４Ｂは、タイヤの内面の或る１つの領域を評価するのに使用するステップのシーケンスを示している。検査シーケンスは、５０で示すボックスで開始し、ステップ６８で終わる。５１のところで、タイヤ領域のベース・イメージを取り込む。その間、タイヤに応力をかけず、０.０インチＨｇの圧力（大気圧）にさらす。図４Ａに示す凡例から、このイメージは０＿０で示される。０＿０で示されるこのベース・イメージは、ステップ５１中にイメージ「Ａ」として保存する。一貫性を保つために、ボックス５２のところで、ベース・イメージは、それ自体で差分計算し、アニメーションの第１のイメージとして表示される黒色イメージとなる。このイメージは、「ＡＡ」として５３のところで保存する。ここで、黒色イメージはタイヤ領域を実際に像形成することなくソフトウェアで作ることができるが、検査シーケンスの以降のステップで使用されるのでベース・イメージ「Ａ」は実際に取り込まれることは了解されたい。イメージＡＡが５４で表示された後、次のイメージがステップ５５で取り込まれる。このとき、タイヤは０.５インチＨｇの真空にさらす。このイメージ「０＿５」はステップ５５で「Ｂ」として保存する。５６のところで、イメージＢをベース・イメージＡで差分計算し、イメージ「ＡＢ」を作り、これをステップ５７で保存する。次いでＡＢを５８で表示し、このＡＢはアニメーション・シーケンスにおける第２イメージとして役立つ。ステップ６０ならびに以降のステップ６３、６４、６６で、先に表示したイメージを、直前のステップで形成されたイメージに加算する。たとえば、ステップ６０で、先に表示したイメージはＡＢである、このイメージに加算するイメージは、たった今形成されたイメージ「ＡＣ」であり、これをステップ５９で保存する。新しく形成されたイメージは、ステップ６１で「Ａ＿Ｃ」として保存する。次に、Ａ＿Ｃをステップ６２で表示する。検査の途中、０.５インチＨｇ増分毎にイメージを取り込み、最終的なイメージ「２＿５」は、タイヤを２.５インチＨｇ真空にさらしながら取り込む（ステップ６５）。６７のところで、アニメーション・シーケンスにおける最終的なイメージを表示する。タイヤ検査中に得られたイメージは、図５に示すように印刷出力の主題となり得る。このような技術の代表例が図５に示してある。ここでは上記のＡＳＴＭ検査技術に従った手順を利用しているが、ただし、図１、２の装置を干渉計技術の代わりに使用した点で異なる。
【００４８】
ここで、また、たとえ図４Ａ、４Ｂが０.０Ｈｇから２.５Ｈｇの真空サイクルを示していても、真空レベルまたはセット・ポイントの増減の任意組み合わせを使用できることも了解されたい。一例として、５.５Ｈｇから１.０Ｈｇがある。
【００４９】
ペックルド・イメージを処理し、それを表示するのに利用される ソフトウェアは、任意の市販の画像処理ソフトウェア、たとえば、ミネソタ州エデン・プレーリーのJasc Software Incの供給するPAINT SHOP PRO V. #8.0であってもよい。使用できる他のソフトウェアとしては、テキサス州オースティンのNational Instrumentsから入手可能なLabViewがある。
【００５０】
図５は、ＡＳＴＭ手順を利用したときのイメージＡＡからＡ＿Ｆまでのうちの任意の１つの代表例である。ただし、干渉計技術の代わりに図１、２の装置を使用した。図５は、ＡＳＴＭキャリブレーション装置のイメージを示している。ここで、このイメージは、応力をかけられたキャリブレーション装置の基体から反射されたイメージである。レーザ光線は基体上で直接拡散し、拡散光の反射をカメラによってスペックルド・イメージとして取り込まれ、コンピュータメモリに保存され、これを順次利用して図５の出力を生成する。ここで、この出力がタイヤ上に拡散したコヒーレント光の拡散ビームから得られた異常の計測可能な代表例として特徴付けられることに留意されたい。反射光源のイメージは散乱スペックル反射として特徴付けることができることにも留意されたい。さらに、タイヤは、応力をかけなかったり、応力をかけたりした状態または多数の応力をかけた状態にあってもよいことにも了解されたい。コンピュータは、これらの状態のすべてまたはその一部を比較し、表示できる。本発明は、演算した出力形態におけるこのような比較のすべてを含む。
【００５１】
本技術の利用により、異常の数量的測定が容易になる。数量的測定の代わりに、コンピュータ・モニタ上に示されるか、または、図５のような出力として生成されたイメージで異常を計測することによって異常範囲を評価してもよい。従来技術では、タイヤにおける異常の範囲を確認するために異常のこのような測定または計測を行うことができなかった。
【００５２】
ここに説明した本発明の好ましい実施形態においては、光の動きに合わせたミラーを利用していない。しかしながら、光源、カメラ、ディフューザ、検査基体および基体の採ろうとしているイメージの数に応じてミラーを使用してもよいことは了解されたい。特定の所望検査技術および状態の下でミラーを使用してもよい。
【００５３】
ここに開示した発明の形態は現在のところ好ましい実施形態をなすものではあるが、ほかに多く実施形態が可能である。本発明の可能な限りの同等の形態または変更をすべて述べることはここでは意図していない。ここで用いた用語が、限定の意味で用いているのではなくて単なる説明のためのものであり、発明の精神または範囲から逸脱することなく種々の変更をなし得ることは理解されたい。たとえば、利用するレーザのタイプは実質的に変更可能であり、ここに説明したコンピュータのソフトウェアは、コンピュータまたはコンピュータ装置に関する技術における変化およびソフトウェアのタイプに対するアップデートに応じて変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来技術シアログラムである。
【図２】本発明の装置の概略図である。
【図３Ａ】タイヤが応力をかけられていない場合のタイヤ検査設備の概略図である。
【図３Ｂ】タイヤが応力をかけられた状態に或る場合のタイヤ検査設備の概略図である。
【図４Ａ】図４Ｂのための凡例である。
【図４Ｂ】応力をかけられていないときおよび真空作用のような普通の応力をかけた状態を適用したときの応力をかけられた状態の異なったイメージを取り込み、演算処理するコンピュータの演算シーケンスのブロック図である。
【図５】検査対象として使用される較正ブロックを示しているタイヤ検査装置および本発明の方法の代表的な出力である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ表面上に直接的に光をあてるコヒーレント光の光源であり、光がタイヤから反射する光源と、タイヤに応力をかけることができる圧力付与装置と、タイヤが応力をかけられた状態および応力をかけられていない状態にあるときにタイヤから直接反射してきた光を受け取るための反射光受け取り装置と、タイヤが応力をかけられているときおよび応力をかけられていないときの反射光受け取り装置からの反射光イメージを比較し、タイヤにおける異常を確認し、比較から得た出力を生成するプロセッサと、プロセッサに電子的に接続してあってプロセッサからの出力を表示できるディスプレイ装置とを含む、タイヤにおける異常を検出するための異常検出装置。
【請求項２】
光が複屈折材料またはシヤリング光学部品材料を透過しない、請求項１記載の装置。
【請求項３】
光源がレーザである請求項１記載の装置。
【請求項４】
さらに、光源とタイヤの間に設置してあり、タイヤ表面の一部に渡って光を分布させるディフューザを含む、請求項１記載の装置。
【請求項５】
さらに、光源とタイヤの間に設置してあり、タイヤの一部にわたって光を均等に分布させるディフューザを含む、請求項１記載の装置。
【請求項６】
反射光受け取り装置がカメラである、請求項１記載の装置。
【請求項７】
カメラがコンピュータに電子的に接続してある、請求項６記載の装置。
【請求項８】
プロセッサが出力を表示するコンピュータで作動するソフトウェアである、請求項１記載の装置。
【請求項９】
コヒーレント光の光源を用意する工程と、タイヤ表面上に直接的に光をあて、タイヤからの反射光を生成する工程と、タイヤに応力をかける工程と、タイヤが応力をかけられた状態および応力をかけられていない状態にあるときにタイヤから直接反射してきた光を受け取るための反射光受け取り装置を用意する工程と、タイヤが応力をかけられているときおよび応力をかけられていないときの反射光受け取り装置からの反射光イメージを見て比較し、タイヤにおける異常を確認し、比較から得た出力を生成するプロセッサを用意する工程と、プロセッサに電子的に接続した装置からプロセッサからの出力を表示する工程とを含む、タイヤにおける異常を検出する方法。
【請求項１０】
光が複屈折材料またはシヤリング光学部品材料を透過しない、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
光源がレーザである、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
さらに、光源とタイヤの間に設置したディフューザによって、タイヤの一部にわたって光を分布させる工程を含む、請求項９記載の方法。
【請求項１３】
さらに、光源とタイヤの間に設置したディフューザによって、タイヤの一部にわたって光を均等に分布させる工程を含む、請求項９記載の方法。
【請求項１４】
反射光受け取り装置がカメラである、請求項９記載の方法。
【請求項１５】
さらに、カメラからコンピュータへイメージを送る工程を含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
プロセッサが出力を表示するコンピュータで作動するソフトウェアである、請求項９記載の方法。
【請求項１７】
請求項９記載の方法の製品。
【請求項１８】
出力が、タイヤが応力をかけられた状態および応力をかけられていない状態にあるときに光が当たっているタイヤ表面上に直接示されるコヒーレント光の光源の反射拡散ビームからのものであり、出力が、応力をかけられた状態および応力をかけられていない状態または多数の応力をかけられた状態においてタイヤ上に示される反射光を比較した結果であり、出力が、タイヤ上に示されたるコヒーレント光の拡散ビームから得られる異常の単一イメージとして特徴付けられる、コンピュータからの出力を含むタイヤの異常のイメージ。
【請求項１９】
光が複屈折材料またはシヤリング光学部品材料を透過しない、請求項１８記載のイメージ。
【請求項２０】
タイヤにおける異常を大きさを決めるために基準化した請求項１８記載のイメージ。
【請求項２１】
散乱スペックル反射として特徴付けられる、請求項１８記載のイメージ。
【請求項２２】
光源からの光がディフューザを通過してからタイヤ表面に当たる、請求項１８記載のイメージ。
【請求項２３】
出力が白地に黒または黒地に白である、請求項１８記載のイメージ。
【請求項２４】
出力がイメージの可視性を向上させるように多数のカラーとなっている、請求項１８記載のイメージ。
【請求項１】
タイヤ表面上に直接的に光をあてるコヒーレント光の光源であり、光がタイヤから反射する光源と、タイヤに応力をかけることができる圧力付与装置と、タイヤが応力をかけられた状態および応力をかけられていない状態にあるときにタイヤから直接反射してきた光を受け取るための反射光受け取り装置と、タイヤが応力をかけられているときおよび応力をかけられていないときの反射光受け取り装置からの反射光イメージを比較し、タイヤにおける異常を確認し、比較から得た出力を生成するプロセッサと、プロセッサに電子的に接続してあってプロセッサからの出力を表示できるディスプレイ装置とを含む、タイヤにおける異常を検出するための異常検出装置。
【請求項２】
光が複屈折材料またはシヤリング光学部品材料を透過しない、請求項１記載の装置。
【請求項３】
光源がレーザである請求項１記載の装置。
【請求項４】
さらに、光源とタイヤの間に設置してあり、タイヤ表面の一部に渡って光を分布させるディフューザを含む、請求項１記載の装置。
【請求項５】
さらに、光源とタイヤの間に設置してあり、タイヤの一部にわたって光を均等に分布させるディフューザを含む、請求項１記載の装置。
【請求項６】
反射光受け取り装置がカメラである、請求項１記載の装置。
【請求項７】
カメラがコンピュータに電子的に接続してある、請求項６記載の装置。
【請求項８】
プロセッサが出力を表示するコンピュータで作動するソフトウェアである、請求項１記載の装置。
【請求項９】
コヒーレント光の光源を用意する工程と、タイヤ表面上に直接的に光をあて、タイヤからの反射光を生成する工程と、タイヤに応力をかける工程と、タイヤが応力をかけられた状態および応力をかけられていない状態にあるときにタイヤから直接反射してきた光を受け取るための反射光受け取り装置を用意する工程と、タイヤが応力をかけられているときおよび応力をかけられていないときの反射光受け取り装置からの反射光イメージを見て比較し、タイヤにおける異常を確認し、比較から得た出力を生成するプロセッサを用意する工程と、プロセッサに電子的に接続した装置からプロセッサからの出力を表示する工程とを含む、タイヤにおける異常を検出する方法。
【請求項１０】
光が複屈折材料またはシヤリング光学部品材料を透過しない、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
光源がレーザである、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
さらに、光源とタイヤの間に設置したディフューザによって、タイヤの一部にわたって光を分布させる工程を含む、請求項９記載の方法。
【請求項１３】
さらに、光源とタイヤの間に設置したディフューザによって、タイヤの一部にわたって光を均等に分布させる工程を含む、請求項９記載の方法。
【請求項１４】
反射光受け取り装置がカメラである、請求項９記載の方法。
【請求項１５】
さらに、カメラからコンピュータへイメージを送る工程を含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
プロセッサが出力を表示するコンピュータで作動するソフトウェアである、請求項９記載の方法。
【請求項１７】
請求項９記載の方法の製品。
【請求項１８】
出力が、タイヤが応力をかけられた状態および応力をかけられていない状態にあるときに光が当たっているタイヤ表面上に直接示されるコヒーレント光の光源の反射拡散ビームからのものであり、出力が、応力をかけられた状態および応力をかけられていない状態または多数の応力をかけられた状態においてタイヤ上に示される反射光を比較した結果であり、出力が、タイヤ上に示されたるコヒーレント光の拡散ビームから得られる異常の単一イメージとして特徴付けられる、コンピュータからの出力を含むタイヤの異常のイメージ。
【請求項１９】
光が複屈折材料またはシヤリング光学部品材料を透過しない、請求項１８記載のイメージ。
【請求項２０】
タイヤにおける異常を大きさを決めるために基準化した請求項１８記載のイメージ。
【請求項２１】
散乱スペックル反射として特徴付けられる、請求項１８記載のイメージ。
【請求項２２】
光源からの光がディフューザを通過してからタイヤ表面に当たる、請求項１８記載のイメージ。
【請求項２３】
出力が白地に黒または黒地に白である、請求項１８記載のイメージ。
【請求項２４】
出力がイメージの可視性を向上させるように多数のカラーとなっている、請求項１８記載のイメージ。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【公表番号】特表２００７−５０５３１３（Ｐ２００７−５０５３１３Ａ）
【公表日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２６１４７（Ｐ２００６−５２６１４７）
【出願日】平成１６年８月３０日（２００４．８．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２８２１９
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２５８９４
【国際公開日】平成１７年３月２４日（２００５．３．２４）
【出願人】（５０６０８１５５２）シェアログラフィックス・エルエルシー (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月３０日（２００４．８．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２８２１９
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２５８９４
【国際公開日】平成１７年３月２４日（２００５．３．２４）
【出願人】（５０６０８１５５２）シェアログラフィックス・エルエルシー (1)
【Ｆターム（参考）】
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