JP5518571B2 - タイヤの外観検査装置及び外観検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの外観検査装置及び外観検査方法に関し、特に、タイヤの外観が撮像された画像を画像処理することによりタイヤの外観を検査するタイヤの外観検査装置及び外観検査方法に関する。

従来、タイヤの外観検査装置では、撮像手段によりタイヤ表面を撮像し、撮像されたタイヤ表面の撮像画像を画像処理手段で画像処理することによりタイヤの成型時に生じる傷等を検出し、外観検査上の良否を判定している。
タイヤの外観検査装置の撮像手段は、被検体のタイヤを回転させる回転台と、タイヤ表面のうち例えば、タイヤ内面にスリット光を照射する複数の投光器と、スリット光が照射するタイヤ表面を撮像する複数のカメラとを備える。投光器には赤色レーザー光が用いられ、カメラにはＣＣＤエリアカメラが用いられる。いわゆる光切断法に基づく手法によりタイヤ内面が撮像される。複数のカメラにより撮像され、タイヤ内面の断面形状として取得された撮像画像は、カメラと接続される画像処理手段に逐次出力される。画像処理手段は、タイヤ１周分のタイヤ内面の各撮像画像を結合して検査画像を構成し、検査画像を画像処理することでタイヤ表面における不良個所の有無を検査することで、タイヤの良否を判定している。例えば、撮像画像を構成する画素の輝度の勾配の変化や、各画素の有する高さ情報と閾値とを比較することでタイヤ表面を検査し、キズの有無を判定している。

ところが、上記のようにタイヤ内面を検査するためには、あらかじめ検査画像が精度良く取得される必要があり、例えば、位置が固定されたカメラから、回転台の回転中心とタイヤ中心とが一致しない状態で回転するタイヤ内面を撮像すると、カメラによって撮像されるタイヤ内面までの距離がタイヤの回転とともに変化し、各撮像画像で取得される断面形状の位置が径方向に位置ずれして取得されることとなる。そこで、検査画像を正確に取得するためには、各撮像画像を整列させる必要がある。
撮像画像を整列させる方法として、カメラからタイヤ内面までの距離が最も近い撮像画像を基準に一律に全ての撮像画像を整列させてしまうと、実際にタイヤの径方向高さに不良があっても、上記整列によって不良も除去されてしまう恐れがある。また、回転台の回転中心とタイヤ中心とが一致するようにタイヤを載置し直して再び撮像し直す方法もあるが、検査効率の妨げとなってしまう。検査効率を向上させるためには、各撮像画像から検査画像を構成するときに、回転台の回転中心とタイヤ中心とが一致しない偏心状態の影響を画像処理により自動的に正確に除去することが必要とされている。

特開２００１−２４９０１２号公報

本発明は、上記課題を解決するため、画像処理によるタイヤの外観検査において精度良く検査を行うことができるタイヤの外観検査装置及び外観検査方法を提供する。

本発明の第１の形態として、タイヤの径方向の断面形状をタイヤの周方向に沿って取得する断面形状取得手段と、各断面形状に対して円弧をフィッティングさせる円弧フィッティング手段と、円弧の中心位置を算出する円弧中心位置算出手段と、各断面形状の円弧の中心位置に基づき、各断面形状を整列する断面形状整列手段とを備え、断面形状整列手段は、各断面形状にフィッティングされた円弧において各断面形状の同一位置にフィッティングされた各円弧の中心位置を結ぶ線をフーリエ変換した曲線上に各断面形状の円弧の中心位置が位置するように整列するようにした。
本発明によれば、タイヤの各断面形状を円弧の中心位置に基づいて整列することができる。また、本発明によれば、複数の円弧の中心位置を結ぶ線をフーリエ変換して、折れ線を曲線として算出することで、回転するタイヤの偏心に見合った整列をすることができる。
本発明の第２の形態として、円弧フィッティング手段は、断面形状のタイヤのサイドウォールに対応する位置における極値を含む領域に基づき円弧をフィッティングするようにした。
本発明によれば、タイヤのサイドウォールに対応する極値の位置は、いずれの断面形状においてもほとんど形状が同じであるので、容易に円弧をフィッティングさせることができ、かつ、当該円弧の中心位置に基づいて各断面形状を正確に整列することができる。なお、極値とは、タイヤ内径部においてタイヤの最大幅となる位置に略一致する。
本発明の第３の形態として、円弧フィッティング手段は、断面形状の複数の極値に基づき円弧をフィッティングするようにした。
本発明によれば、断面形状の複数の極値に円弧をフィッティングすることで、各断面形状をより正確に整列することができる。
本発明の第４の形態として、タイヤの径方向の断面形状をタイヤの周方向に沿って取得する断面形状取得ステップと、各断面形状に対して円弧をフィッティングさせる円弧フィッティングステップと、円弧の中心位置を算出する円弧中心位置算出ステップと、各断面形状の円弧の中心位置に基づき、各断面形状を整列する断面形状整列ステップとを含み、断面形状整列ステップが、各断面形状にフィッティングされた円弧において各断面形状の同一位置にフィッティングされた各円弧の中心位置を結ぶ線をフーリエ変換した曲線上に各断面形状の円弧の中心位置が位置するように整列するようにした。
本発明によれば、複数の円弧の中心位置を結ぶ線をフーリエ変換して、折れ線を曲線として算出することで、回転するタイヤの偏心に見合った整列をすることができる。
本発明の第５の形態として、円弧フィッティングステップが、タイヤのサイドウォールに対応する断面形状の極値を含む領域に基づき円弧をフィッティングする構成とした。
本発明によれば、タイヤのサイドウォールに対応する極値の位置は、いずれの断面形状においてもほとんど形状が同じであるので、容易に円弧をフィッティングさせることができ、かつ、当該円弧の中心位置に基づいて各断面形状を正確に整列することができる。
本発明の第６の形態として、円弧フィッティングステップは、断面形状の複数の極値に基づき円弧をフィッティングする構成とした。
本発明によれば、断面形状の複数の極値に円弧をフィッティングすることで、各断面形状をより正確に整列することができる。

本発明に係るタイヤの外観検査装置の全体概略図。 本発明に係るタイヤに対するカメラセットの配置図。 本発明に係る断面画像に撮像された断面形状の概念図。 本発明に係る偏心により位置ずれした撮像画像を示す図。 本発明に係るビード側円弧及びサイドウォール側円弧を設定する概念図。 本発明に係るフーリエ変換前後のサイドウォール側円弧の中心位置をプロットした散布図。 本発明に係る整列された撮像画像を示す図。 本発明に係るビード側中心曲線及びサイドウォール側中心曲線とカメラからタイヤ表面までの距離との関係を示す概念図。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

図１は、外観検査装置１の全体概略図を示し、図２は、タイヤＴに対するカメラセット１１〜１３の配置を示す。以下、図１及び図２を用いてタイヤの外観検査装置について説明する。図１に示すように外観検査装置１は概略、タイヤ表面を撮像する断面形状取得手段としての撮像装置１０と、画像処理装置３０とから構成される。
撮像装置１０は、被検体であるタイヤＴを載置する回転テーブル５と、タイヤ内面Ｔｓを部位毎に撮像するカメラセット１１〜１３により構成される。
回転テーブル５は、図外の回転台の台座部に内蔵されるモータ４の駆動により回転し、横向きに載置されるタイヤＴを回転させる。モータ４は、後述の画像処理装置３０と接続され、画像処理装置３０の制御手段２９の出力する信号に基づき回転する。

カメラセット１１〜１３は、タイヤ内径部に位置し、互いにタイヤの周方向Ｃｒに角度αや角度β位置ずれして配置され、それぞれ、投光器１１Ａとカメラ１１Ｂと、投光器１２Ａとカメラ１２Ｂと、投光器１３Ａとカメラ１３Ｂとにより構成される。投光器１１Ａ〜１３Ａは、例えば、赤色レーザー光からなる帯状のスリット光を照射し、スリット光の延長方向がタイヤの幅方向Ｗとなるように配置される。カメラ１１Ｂ〜カメラ１３Ｂは、例えば、ＣＣＤエリアカメラによって構成され、上記投光器１１Ａ〜１３Ａの照射するスリット光の照射部１１ａ，１２ａ，１３ａを対応するカメラによって撮像する。 カメラセット１１は下側のタイヤサイドＴ１を撮像し、カメラセット１２はタイヤクラウンＴ２を撮像し、カメラセット１３は上側のタイヤサイドＴ３を撮像する。つまり、検査対象となるタイヤ内面Ｔｓを３つの領域に分割して撮像する。なお、カメラセット１１〜１３はタイヤ内面Ｔｓの異なる部位を互いに重なりを有するようにそれぞれ撮像する。
具体的には、カメラセット１１の投光器１１ＡがタイヤサイドＴ１からタイヤクラウンＴ２の一部を含む範囲まで径方向Ｒ及び幅方向Ｗにスリット光を照射し、カメラセット１２の投光器１２ＡがタイヤクラウンＴ２の幅方向Ｗにスリット光を照射し、カメラセット１３の投光器１３Ａは、タイヤサイドＴ３からタイヤクラウンＴ２の一部を含む範囲まで径方向Ｒ及び幅方向Ｗにスリット光を照射する。つまり、カメラセット１１がタイヤ内面Ｔｓのうち回転テーブル５側の一方のタイヤサイドＴ１を撮像し、カメラセット１２がタイヤクラウンＴ２を撮像し、カメラセット１３が他方のタイヤサイドＴ３を撮像する。
なお、カメラセット１１〜１３が周方向に相対的に位置ずれして配置される角度αや角度βは、適宜決めれば良く、タイヤＴの内径部に位置してタイヤ内面Ｔｓを撮像可能に配置すれば良い。
また、カメラセット１１〜１３は、画像処理装置３０と接続され、投光器１１Ａ〜１３Ａによるスリット光の照射、カメラ１１Ｂ〜１３Ｂによる撮像が制御手段２９によって制御される。

カメラ１１Ｂ〜１３Ｂにより撮像されるタイヤ径方向の断面画像Ｐ１_＊，Ｐ２_＊，Ｐ３_＊は、カメラ１１Ｂ〜１３Ｂ毎に画像処理装置３０に接続され、逐次出力される。カメラ１１Ｂ〜１３Ｂの撮像する断面画像Ｐ１_＊，Ｐ２_＊，Ｐ３_＊は、タイヤ内面Ｔｓを周方向Ｃｒに、例えば、１００００分割して取得される。断面画像Ｐ１_＊，Ｐ２_＊，Ｐ３_＊には、タイヤ内面Ｔｓの径方向Ｒの断面形状が取得される（図３参照）。
図４は、断面画像Ｐ１_１，Ｐ１_２，Ｐ１_３，・・・，Ｐ１_{１００００}の断面形状ｆをカメラ１１Ｂの座標系上に示したものである。
例えば、カメラ１１Ｂによって撮像される断面画像Ｐ１_＊には、図３に示すようなタイヤ内面Ｔｓの断面形状ｆが取得される。なお、図３における実線部分はスリット光が照射された実際に撮像される断面形状ｆを示し、二点鎖線はタイヤ断面の外形全体の仮想線を示す。
図４に示すように、撮像画像Ｐ１を構成する各断面画像Ｐ１_１，Ｐ１_２，Ｐ１_３，・・・，Ｐ１_{１００００}は、カメラ１１Ｂの撮像位置を基準として直線状に整列した状態でタイヤ１周分の撮像画像Ｐ１として取得される。つまり、回転テーブル５に対するタイヤＴの偏心分が、断面画像Ｐ１_＊において径方向Ｒに位置ずれして取得される。
また、図示しないが、カメラ１２Ｂによって撮像されるタイヤクラウンＴ２の撮像画像Ｐ２は、断面画像Ｐ２_１，Ｐ２_２，Ｐ２_３，・・・，Ｐ２_{１００００}によって構成され、カメラ１３Ｂによって撮像されるタイヤサイドＴ３の撮像画像Ｐ３は、断面画像Ｐ３_１，Ｐ３_２，Ｐ３_３，・・・，Ｐ３_{１００００}によって構成される。
なお、カメラ１１Ｂは、水平方向に撮像するカメラ１２Ｂの光軸方向に対してカメラ１１Ｂの光軸方向が角度γ下向きに配置されるが、図３に示すように、回転テーブル５の載置面を基準とする座標系上に断面形状ｆが取得される。

画像処理装置３０は、制御手段２９と、円弧フィッティング手段３１と、円弧中心位置算出手段３２と、円弧位置調整手段３３と、検査画像合成手段３４とを有する。なお、円弧フィッティング手段３１と、円弧中心位置算出手段３２と、円弧位置調整手段３３とによる画像処理は、断面画像Ｐ１_＊，Ｐ２_＊，Ｐ３_＊のうち、断面画像断面画像Ｐ１_＊に対してのみ行われる。
制御手段２９は、カメラセット１１〜１３及びモータ４に撮像開始の信号と、撮像終了の信号とを出力してタイヤ内面Ｔｓの撮像を制御する。

円弧フィッティング手段３１は、各断面画像Ｐ１_＊の断面形状ｆを構成する画素の座標位置の変化に基づき、極値Ｖｂ，Ｖｓを設定する。ビード側極値Ｖｂとサイドウォール側極値Ｖｓは、断面形状ｆの接線の勾配が減少から増加、又は、増加から減少に転じる点に基づいて設定される。さらに、円弧フィッティング手段３１は、ビード側極値Ｖｂと、当該ビード側極値Ｖｂを挟んで両側２点の少なくとも３点を用いてビード側円弧Ａｒｃ１を設定する。また、サイドウォール側極値Ｖｓと、当該サイドウォール側極値Ｖｓを挟んで両側２点の少なくとも３点を用いてサイドウォール側円弧Ａｒｃ２を設定する。

タイヤサイドＴ１側の断面形状ｆは、ビード近傍の上向き凸状の曲線ｆ１と、サイドウォールの下向き凸状の曲線ｆ２とを接続した曲線により構成される。ビード近傍の上向き凸状の曲線ｆ１とサイドウォールの下向き凸状の曲線ｆ２とが接続される接続位置は、断面形状ｆにおける変曲点である。
つまり、円弧フィッティング手段３１は、ビード近傍の上向き凸状の曲線ｆ１の曲率に沿うようなビード側円弧Ａｒｃ１と、サイドウォールの下向き凸状の曲線ｆ２の曲率に沿うようなサイドウォール側円弧Ａｒｃ２とを設定する。なお、ビード側円弧Ａｒｃ１及びサイドウォール側円弧Ａｒｃ２は、それぞれ曲線ｆ１，ｆ２において内接円弧である必要はない。

具体的には、図５（ａ）に示すように、ビード側円弧Ａｒｃ１は、回転テーブル５に載置された状態のように表示された断面画像Ｐ１_＊の断面形状ｆにおいて、ビード近傍の上向き凸状の曲線ｆ１からビード側極値Ｖｂを抽出し、ビード側極値Ｖｂから曲線ｆ１上を左に２０画素から８０画素離間した位置から円弧点Ａを選択し、ビード側極値Ｖｂから曲線ｆ１上を右に２０画素から８０画素離間した位置から円弧点Ｂを選択し、円弧点Ａ，ビード側極値Ｖｂ，円弧点Ｂを含む円弧を算出することで設定される。ビード側極値Ｖｂの抽出には、径方向Ｒの座標軸と平行な直線を上下方向に移動させて、ビード近傍の曲線ｆ１と接する位置をビード側極値Ｖｂとして抽出する。
なお、ビード側極値Ｖｂの抽出は、断面形状ｆの変曲点と、断面形状ｆのビード側端点とを接続する直線を平行移動させて断面形状ｆの曲線ｆ１に接する点をビード側極値Ｖｂに設定するようにしても良い。このようにビード側極値Ｖｂを設定することで、タイヤの種類に依存することなく、ビード側極値Ｖｂを設定することができる。
また、図５（ｂ）に示すように、サイドウォール側円弧Ａｒｃ２は、回転テーブル５に載置された状態のように表示された断面画像Ｐ１_＊の断面形状ｆにおいて、サイドウォールの下向き凸状の曲線ｆ２のサイドウォール側極値Ｖｓを抽出し、サイドウォール側極値Ｖｓから曲線ｆ２上を左に２０画素から８０画素離間した位置から円弧点Ｃを選択し、サイドウォール側極値Ｖｓから曲線ｆ２上を右に２０画素から８０画素離間した位置から円弧点Ｄを選択し、円弧点Ｃ，サイドウォール側極値Ｖｓ，円弧点Ｄを含む円弧を算出することで設定される。サイドウォール側極値Ｖｓの抽出には、径方向Ｒの座標軸と平行な直線を上下方向に移動させて、サイドウォールの曲線ｆ２と接する位置をサイドウォール側極値Ｖｓとして抽出する。なお、サイドウォール側極値Ｖｓは、ちょうどタイヤにおける最大幅部分である。

ビード側極値Ｖｂの両側に円弧点Ａ，円弧点Ｂを設定し、サイドウォール側極値Ｖｓの両側に円弧点Ｃ，円弧点Ｄを設定する範囲を２０画素から８０画素と設定する理由には、ビード側極値Ｖｂを通過し、ビード側極値Ｖｂを挟むように位置する曲線ｆ１上の点が無数に存在し、サイドウォール側極値Ｖｓを通過し、サイドウォール側極値Ｖｓを挟むように位置する曲線ｆ２上の点も同様に無数に存在するため、各断面画像Ｐ１_１，Ｐ１_２，Ｐ１_３，・・・，Ｐ１_{１００００}において、略同様の大きさの円弧を設定する必要からである。よって、各極値Ｖｂ，Ｖｓから左右に２０画素から８０画素の範囲から円弧点Ａ及び円弧点Ｂと、円弧点Ｃ及び円弧点Ｄを選択することで、各断面画像Ｐ１_１，Ｐ１_２，Ｐ１_３，・・・，Ｐ１_{１００００}に安定的な円弧Ａｒｃ１，Ａｒｃ２を設定することができる。
なお、断面形状ｆ上の複数の点から近似曲線を算出して円弧Ａｒｃ１，Ａｒｃ２を設定するようにしても良いが、検査効率が低下するため好ましくない。また、複数の点を用いることで、断面画像中のノイズ、即ち、凹凸の不良などによって、著しく大きさの異なる円弧が設定されることを防止するため、上記範囲内から円弧点Ａ〜点Ｄを設定するようにした。

以上説明したように、円弧フィッティング手段３１では、各断面画像Ｐ１_＊の断面形状ｆを構成するビードとサイドウォールとが接続するビード−サイドウォール接続部間の曲線（輪郭線）ｆ１と、サイドウォールの曲線（輪郭線）ｆ２とにそれぞれ接するようなビード側円弧Ａｒｃ１と、Ａｒｃ２とを設定する。なお、ビード−サイドウォール接続部間のビード側円弧Ａｒｃ１と、サイドウォールのサイドウォール側円弧Ａｒｃ２とは、断面形状ｆを挟んで互いに異なる側に設定される。
また、断面形状ｆの曲線ｆ１及び曲線ｆ２からそれぞれ３点を用いて円弧Ａｒｃ１，Ａｒｃ２を設定するとしたが、曲線ｆ１及び曲線ｆ２から３点以上の点を選択して円弧Ａｒｃ１，Ａｒｃ２を設定するようにしても良い。

円弧中心位置算出手段３２は、各断面画像Ｐ１_＊に対して円弧フィッティング手段３１で設定された２つの円弧Ａｒｃ１，Ａｒｃ２の中心位置をそれぞれ算出する。
即ち、円弧中心位置算出手段３２では、ビード側極値Ｖｂ，円弧点Ａ，円弧点Ｂからなるビード側円弧Ａｒｃ１を含む円の中心位置Ｂｃを算出し、サイドウォール側極値Ｖｓ、円弧点Ｃ、円弧点Ｄからなるサイドウォール側円弧Ａｒｃ２を含む円の中心位置Ｓｃを算出する。
中心位置Ｂｃ，Ｓｃの算出方法については、例えば、円弧点Ａとビード側極値Ｖｂとを結ぶ線分の中点から延長する法線と、ビード側極値Ｖｂと円弧点Ｂとを結ぶ線分の中点から延長する法線との交点がビード側円弧Ａｒｃ１の中心位置Ｂｃであり、容易に算出することができる。
同様に、円弧点Ｃとサイドウォール側極値Ｖｓとを結ぶ線分の中点から延長する法線と、サイドウォール側極値Ｖｓと円弧点Ｄとを結ぶ線分の中点から延長する法線との交線がサイドウォール側円弧Ａｒｃ２の中心位置Ｓｃである。

円弧中心位置調整手段３３は、まず、各断面画像Ｐ１_＊におけるビード側円弧Ａｒｃ１の中心位置Ｂｃを線分で結んだ折れ線をフーリエ変換することにより近似曲線のビード側中心曲線Ｈｂを算出し、次に、各断面画像Ｐ１_＊におけるサイドウォール側円弧Ａｒｃ２の中心位置Ｓｃを線分で結んだ折れ線をフーリエ変換することにより近似曲線のサイドウォール側中心曲線Ｈｓを算出する。算出されたビード側中心曲線Ｈｂ及びサイドウォール側中心曲線Ｈｓは、フーリエ変換において１次成分以下を除外したものである。

図６は、円弧中心位置算出手段３２において算出された各断面画像Ｐ１_＊のサイドウォール側円弧Ａｒｃ２の中心位置Ｓｃをプロットした散布図と、円弧中心位置調整手段３３によって算出されたサイドウォール側円弧Ａｒｃ２の中心位置Ｓｃ′をプロットした散布図である。
図６に示すように、円弧中心位置算出手段３２で算出されたサイドウォール側円弧Ａｒｃ２の中心位置Ｓｃは、周期的に径方向Ｒに大きくバラツキが見られるが、フーリエ変換された中心位置Ｓｃ′は、中心位置Ｓｃの散布図の径方向Ｒのバラツキの幅よりも狭くなるとともに、中心位置Ｓｃの径方向Ｒのバラツキの中間値を中心に周期的な散布図となっている。これは、図８に示すように、回転テーブル５の回転中心に対してタイヤ中心が位置ずれした偏心状態で撮像された場合、カメラ１１Ｂ〜１３Ｂからタイヤ内面Ｔｓまでの距離の変化は、正弦波で示すことができる。
よって、円弧中心位置算出手段３２で算出された円弧の中心位置Ｂｃ，Ｓｃを結ぶ折れ線をフーリエ変換することにより、タイヤ内面Ｔｓまでの距離の変化を表わす正弦波に対して略等しく近似されるからである。特に、フーリエ変換の１次成分だけを採用し、２次以降の成分を破棄することで、各断面画像Ｐ１_＊の偏心分の径方向Ｒの差分を補正することが可能となる。

次に、円弧中心位置調整手段３３では、ビード側中心曲線Ｈｂとサイドウォール側中心曲線Ｈｓとに基づいて各断面画像Ｐ１_＊の整列を行う。
具体的には、各断面画像Ｐ１_＊のビード側円弧Ａｒｃ１の中心位置Ｂｃをビード側中心曲線Ｈｂ上に配置し、各断面画像Ｐ１_＊のサイドウォール側円弧Ａｒｃ２の中心位置Ｓｃをサイドウォール側中心曲線Ｈｓ上に配置する。
よって、断面画像Ｐ１_１，Ｐ１_２，Ｐ１_３，・・・，Ｐ１_{１００００}は、図７に示すように整列される。つまり、断面画像Ｐ１_＊毎の座標を統一した座標系で整列される。
なお、断面画像Ｐ１_１，Ｐ１_２，Ｐ１_３，・・・，Ｐ１_{１００００}を径方向に一律で整列させる方法が考えられるが、この場合、実際にタイヤが偏心した状態で成型されたものであっても、一律に整列してしまうため、タイヤ中心に対して実際に偏心して成型されたタイヤであっても、欠陥が画像処理によって隠されてしまうため、一律に整列させることはできない。

検査画像合成手段３４では、整列した各断面画像Ｐ１_＊を結合して撮像画像Ｐ１を作成し、カメラ位置による撮像画像Ｐ１と撮像画像Ｐ２との周方向の位置ずれを補正した後に、撮像画像Ｐ１と撮像画像Ｐ２を合成し、カメラ位置による撮像画像Ｐ２と撮像画像Ｐ３との周方向の位置ずれを補正した後に、撮像画像Ｐ１と合成された撮像画像Ｐ２に撮像画像Ｐ３を合成して、１つの検査画像を取得する。
検査画像合成手段３４で合成された検査画像は、後段の画像処理による検査手段に出力される。
検査手段には、例えば、検査画像を構成する画素の輝度の変化に基づき汚れを検出する汚れ検出手段や、光切断法に基づいて取得された検査画像のタイヤ内面の凹凸情報に基づいて、キズの有無やタイヤの偏心量を検査する欠陥検出手段等がある。

以下、外観検査装置１を用いた検査方法について説明する。
まず、回転テーブル５に被検体であるタイヤＴを検査員が横向きに載置する。このとき、回転テーブル５の回転中心と、タイヤ中心とが一致する必要はない。
次に、検査員は、タイヤＴの内径部にカメラセット１１〜１３を配置し、図外の入力手段から画像処理装置３０に検査開始の信号を出力させる。
画像処理装置３０の制御手段２９は、カメラセット１１〜１３に撮像開始信号を出力し、モータ４に回転テーブル５の回転開始信号を出力する。カメラセット１１〜１３によるタイヤ内面Ｔｓの撮像は、１００００回の撮像によりタイヤ１周分となるようにモータ４の回転速度とカメラセット１１〜１３の撮像回数とが同期するように制御手段２９によって制御される。カメラセット１１〜１３により出力される各断面画像Ｐ１_＊，Ｐ２_＊，Ｐ３_＊は、逐次、画像処理装置３０に出力される。

全ての撮像が終了すると、画像処理装置３０の円弧フィッティング手段３１では、断面画像Ｐ１_＊，Ｐ２_＊，Ｐ３_＊のうち、断面画像Ｐ１_＊に対して画像処理を行う。
具体的には、各断面画像Ｐ１_＊の断面形状ｆから極値Ｖｂ，Ｖｓを抽出する。
次に、ビード側極値Ｖｂを含む曲線ｆ１上の両側２０画素乃至８０画素の範囲から１画素ずつ円弧点Ａ，Ｂを抽出し、円弧点Ａ，Ｂ及びビード側極値Ｖｂを通過するビード側円弧Ａｒｃ１を設定する。同様に、サイドウォール側極値Ｖｓを含む曲線ｆ２の両側２０画素乃至８０画素の範囲から１画素ずつ円弧点Ｃ，Ｄを抽出し、円弧点Ｃ，Ｄ及びサイドウォール側極値Ｖｓを通過するサイドウォール側円弧Ａｒｃ２を設定する。円弧Ａｒｃ１，Ａｒｃ２ は、円弧中心算出手段３２に出力される。
次に、円弧中心算出手段３２では、円弧Ａｒｃ１，Ａｒｃ２ を含む円の中心位置Ｂｃ，Ｓｃをそれぞれ算出する。
各断面画像Ｐ１_＊それぞれの中心位置Ｂｃを結ぶ折れ線と、各断面画像Ｐ１_＊それぞれの中心位置Ｓｃを結ぶ折れ線とを作成し、各折れ線をフーリエ変換して、ビード側中心曲線Ｈｂと、タイヤサイドウォール側中心曲線Ｈｓとを算出する。ビード側中心曲線Ｈｂとタイヤサイドウォール側中心曲線Ｈｓとは、円弧位置調整手段３３に出力される。
次に、円弧位置調整手段３３では、ビード側中心曲線Ｈｂとタイヤサイドウォール側中心曲線Ｈｓとに基づき各断面画像Ｐ１_＊の整列を行う。具体的には、各断面画像Ｐ１_＊における中心位置Ｂｃがビード側中心曲線Ｈｂ上に位置するように全ての断面画像Ｐ１_＊を位置ずれさせ、次に、各断面画像Ｐ１_＊における中心位置Ｓｃがビード側中心曲線Ｈｓ上に位置するように全ての断面画像Ｐ１_＊を位置ずれさせる。
よって、偏心して撮像されたタイヤ内面Ｔｓの断面画像Ｐ１_＊は、あたかも偏心せずに撮像されたかのように整列する。整列した断面画像Ｐ１_＊は、検査画像合成手段３４に出力される。
検査画像合成手段３４では、断面画像Ｐ１_＊を撮像画像Ｐ１として結合する。また、タイヤ内面Ｔｓの撮像においてカメラセット１１〜１３が位置ずれして配置された周方向の位置ずれ分を修正して撮像画像Ｐ２と撮像画像Ｐ３を撮像画像Ｐ１と合成して、検査画像を作成する。
合成された検査画像は、後段の検査手段に出力される。

以上説明したように、本発明の外観検査装置１によれば、回転テーブル５に対して偏心状態で載置されたタイヤ内面Ｔｓの断面画像Ｐ１_＊を偏心していないように自動的に整列させることができるので、後段の検査手段による検査においてより正確な検査をすることができる。

なお、ビード側極値Ｖｂ及びサイドウォール側極値Ｖｓを用いてビード側円弧Ａｒｃ１及びサイドウォール側円弧Ａｒｃ２とを設定し、各円弧Ａｒｃ１，Ａｒｃ２の中心位置Ｂｃ，Ｓｃとを算出して断面画像Ｐ１_＊を整列するように説明したが、サイドウォール側極値Ｖｓのみを用いて断面画像Ｐ１_＊を整列するようにしても良い。例えば、タイヤＴによっては、ビード側に上向き凸状の曲線ｆ１が得られない場合があるため、このような場合には、サイドウォール側極値Ｖｓのみを用いて断面画像Ｐ１_＊を整列するようにすれば良い。つまり、タイヤの種類に依存することなく断面画像Ｐ１_＊を整列することができる。

また、実施形態では、回転テーブル５側の断面画像Ｐ１_＊を用いて撮像画像Ｐ１を整列するように説明したが、撮像画像Ｐ３を構成する断面画像Ｐ３_＊を整列するようにしても、上記のように各断面画像Ｐ３_＊を整列することができる。しかし、サイドウォールに撓みが生じるため、断面画像Ｐ３_＊側は周方向に安定的な断面画像Ｐ３_＊を撮像することができない場合があるので、好ましくは、回転テーブル５側の断面画像Ｐ１_＊を整列するほうが良い。

また、タイヤクラウンＴ２の内面の撮像画像Ｐ２を構成する断面画像Ｐ２_＊を整列するようにしても良い。
具体的には、断面画像Ｐ２_＊におけるタイヤクラウンＴ２の頂部、換言すれば、カメラ１２Ｂから最も遠い位置を極値として設定し、当該極値を挟んで上下それぞれに２０画素から８０画素の範囲で円弧点をそれぞれ選択し、タイヤクラウンＴ２の断面形状に沿った円弧を設定する。次に各断面画像Ｐ２_＊における円弧の中心位置を算出し、各断面画像Ｐ２_＊の中心位置を結んだ折れ線をフーリエ変換することで折れ線の近似曲線を取得し、当該近似曲線上に中心位置を移動することでタイヤクラウンＴ２の断面画像Ｐ２_＊を整列させることができる。
タイヤにおける最大幅となる最大幅部とに少なくとも２つの極値を取得することができるので、各断面画像それぞれに２つの極値を含む円弧を設定する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

１ 外観検査装置、４ モータ、５ 回転テーブル、１０ 撮像装置、
１１〜１３ カメラセット、１１Ａ〜１３Ａ 投光器、１１Ｂ〜１３Ｂ カメラ、
２９ 制御手段、３０ 画像処理装置、３１ 円弧フィッティング手段、
３２ 円弧中心位置算出手段、３３ 円弧位置調整手段、３４ 検査画像合成手段、
Ａ〜Ｄ 円弧点、Ａｒｃ１ ビード側円弧、Ａｒｃ２ サイドウォール側円弧、
Ｂｃ：Ｓｃ：Ｓｃ′ 中心位置、Ｃｒ 周方向、ｆ 断面形状、ｆ１：ｆ２ 曲線、
Ｈｂ ビード側中心曲線、Ｈｓ サイドウォール側中心曲線、
Ｐ１_＊，Ｐ２_＊，Ｐ３_＊ 断面画像、Ｒ 径方向、
Ｔ タイヤ、Ｔ１：Ｔ３ タイヤサイド、Ｔ２ タイヤクラウン、Ｔｓ タイヤ内面、
Ｖｂ ビード側極値、Ｖｓ サイドウォール側極値、Ｗ 幅方向。

Claims (6)

1. タイヤの径方向の断面形状をタイヤの周方向に沿って取得する断面形状取得手段と、
   前記各断面形状に対して円弧をフィッティングさせる円弧フィッティング手段と、
   前記円弧の中心位置を算出する円弧中心位置算出手段と、
   前記各断面形状の前記円弧の中心位置に基づき、前記各断面形状を整列する断面形状整列手段とを備え、
   前記断面形状整列手段は、前記各断面形状にフィッティングされた円弧において前記各断面形状の同一位置にフィッティングされた各円弧の中心位置を結ぶ線をフーリエ変換した曲線上に前記各断面形状の前記円弧の前記中心位置が位置するように整列することを特徴とするタイヤの外観検査装置。
2. 前記円弧フィッティング手段は、前記断面形状の前記タイヤのサイドウォールに対応する位置における極値を含む領域に基づき円弧をフィッティングすることを特徴とする請求項１に記載のタイヤの外観検査装置。
3. 前記円弧フィッティング手段は、前記断面形状の複数の極値に基づき円弧をフィッティングすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤの外観検査装置。
4. タイヤの径方向の断面形状をタイヤの周方向に沿って取得する断面形状取得ステップと、
   前記各断面形状に対して円弧をフィッティングさせる円弧フィッティングステップと、
   前記円弧の中心位置を算出する円弧中心位置算出ステップと、
   前記各断面形状の前記円弧の中心位置に基づき、前記各断面形状を整列する断面形状整列ステップとを含み、
   前記断面形状整列ステップが、前記各断面形状にフィッティングされた円弧において前記各断面形状の同一位置にフィッティングされた各円弧の中心位置を結ぶ線をフーリエ変換した曲線上に前記各断面形状の前記円弧の前記中心位置が位置するように整列することを特徴とするタイヤの外観検査方法。
5. 前記円弧フィッティングステップが、タイヤのサイドウォールに対応する前記断面形状の極値を含む領域に基づき円弧をフィッティングすることを特徴とする請求項４に記載のタイヤの外観検査方法。
6. 前記円弧フィッティングステップは、前記断面形状の複数の極値に基づき円弧をフィッティングすることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のタイヤの外観検査方法。

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