CN101672627B - 轮胎形状检测装置及轮胎形状检测方法 - Google Patents

Abstract

一种轮胎形状检测装置，在基于摄取了照射于轮胎的表面上的线型光的像的图像，进行利用光切断法的形状检测时，即使在不增强线型光强度的情况下，以十分高的摄像速率进行线型光的像的摄像，也能得到照射在轮胎的表面上的线型光的清晰的像。该装置具备：投光装置(10)，其为了在轮胎(1)表面的单束线Ls上形成光切断线，从与该光切断线的检测高度方向(Z轴方向)不同的方向将多个线型光连成一行照射，或在该线型光的长度方向聚光而照射1个线型光；摄像机(20)，其在多个片型光各自的主光线相对于轮胎(1)表面正反射的方向，或在聚光的1个线型光的主光线相对于轮胎(1)表面正反射的方向，摄取以单束的线状连成一行照射在轮胎(1)表面上的线型光的像。

Description

轮胎形状检测装置及轮胎形状检测方法

技术领域

本发明涉及通过摄取照射在相对旋转的轮胎的表面上的线型光的像并基于该摄像图像进行利用光切断法的形状检测从而检测轮胎的表面形状的轮胎形状检测装置及轮胎形状检测方法。

背景技术

轮胎具有叠层橡胶或化学纤维、钢丝线等各种材料而成的结构，如果在该叠层结构中存在不均匀的部分，则在充气时在耐压性相对较弱的部分产生称为鼓包的隆起部(凸部)、或者产生称为凹坑或低压区的洼部(凹部)。产生这样的凹坑或低压区等形状缺陷的轮胎，因安全上的问题或外观不良的问题，需要通过检查从发货对象中除去。

以往，关于轮胎的形状缺陷的检查，通过一边用旋转器使轮胎旋转，一边用接触式或非接触式的点测定式传感器检测多点的表面高度，从该表面高度的分布检测轮胎的表面形状来进行。但是，在基于采用点测定式传感器的轮胎形状检测的形状缺陷的检查中，因受排列的传感器的数量的制约及检查时间的制约，不能网罗地检测轮胎上的形状缺陷的整个检测对象的形状，存在容易产生形状缺陷漏检的问题。

另一方面，在专利文献1中，公开了对旋转的轮胎的表面照射缝光(线型光)，摄取该缝光的像，基于该摄像图像进行利用光切断法的形状检测，由此检测轮胎的表面形状的技术。根据该专利文献1所示的技术，能够网罗地(连续地)检测轮胎上的形状缺陷的整个检测对象面(轮胎的胎侧面或胎面)的形状，能够防止形状缺陷的漏检。

如专利文献1所示，一般，在进行利用光切断法的形状检测时，为了在检测对象面(轮胎的胎侧面等)上形成单束的光切断线(光照射在1根线上的部分)，从该光切断线上的检测高度方向(检测的表面高度的方向)照射一个线型光，用设在特定方向上的摄像机捕捉其散射反射光，摄取线状的线型光的像。

专利文献1：特开平11-138654号公报

可是，轮胎的表面(尤其是胎侧面)为黑色，而且其光泽度高，照射在轮胎的表面上的线型光散射反射的比率较低。此外，轮胎的表面(尤其是胎侧面)全部形成山形状，因此要得到必要的景深，需要缩小摄像机光圈。

因此，在专利文献1中示出的轮胎的表面形状检测中，为得到照射在轮胎的表面上的线型光的清晰的像，需要增强线型光的强度(光量)，或降低摄像机的摄像速率(使快门速度减慢)，延长曝光时间。

但是，在增强线型光强度时，有因黑色而容易吸收光的轮胎可能遭受热损伤的问题。另外，采用功率大的光源(通常为激光器光源)，存在需要冷却装置，导致装置大型化、高成本化，可维护性变差的问题。

此外，如果要在产品检查容许的有限的时间内，在旋转的轮胎的外周方向以足够的空间分辨率摄取线型光的像，则存在越要得到线型光的清晰像越不能降低摄像机的摄像速率(单位时间内的摄像次数)的问题。

例如，轮胎的形状缺陷检查中容许的检查时间为1秒左右。此外，在利用光切断法的轮胎形状检测中，为了区别线型光的像和记在轮胎的表面上的文字，需要在旋转的轮胎的外周方向，至少以该文字的线宽(1mm左右)以下的空间分辨率进行摄像。而且，为了满足其检查时间及空间分辨率的主要条件，对于乘用车用轮胎需要进行每秒2000帧的摄像，对于比乘用车大的卡车或巴士用的轮胎需要进行每秒4000帧的摄像。但是，如果以每秒4000帧的高摄像速率进行摄像，根据专利文献1所示的技术，不能得到线型光的清晰的像。

发明内容

因此，本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种轮胎形状检测装置及轮胎形状检测方法，在通过摄取照射在黑色、有光泽的轮胎的表面上的线型光的像，基于该摄像图像进行利用光切断法的形状检测，检测轮胎的表面形状时，即使在不增强线型光的强度情况下，以十分高的摄像速率(例如每秒4000帧以上)进行线型光的像的摄像，也能得到照射在轮胎的表面上的线型光的清晰的像。

为达到上述目的，第1发明涉及通过摄取照射在相对旋转的轮胎的表面上的线型光的像，基于该摄像图像进行利用光切断法的形状检测，从而检测轮胎的表面形状的轮胎形状检测装置，其具备以下(1)及(2)中所示的各构成要素。

(1)线型光照射机构，按照在所述轮胎的表面形成单束的光切断线的方式，从与该光切断线的检测高度方向不同的方向将多个线型光连成一行照射，或在该线型光的长度方向上将1个线型光聚光而照射。

(2)摄像机构，在该多个线型光各自的主光线相对于所述轮胎的表面正反射的方向上，摄取照射在所述轮胎的表面上的所述多个线型光的像。

在对黑色、有光泽的轮胎的表面照射线型光时，与朝向特定方向(摄像机的摄像范围)的散射反射光相比，正反射光的光量增大。此外，由于轮胎的表面弯曲，所以即使在该线型光的主光线(沿着中心线的光)的正反射方向利用所述摄像机构摄取线型长度长的一束线型光的像，该线型光中的从主光线向两外侧分离的光线的正反射光也达不到摄像机构，对于线型光的整个像中的从中心偏离的部分，到达所述摄像机构的反射光的光量仍不足，不能得到清晰的像。

与之相对，第1发明的轮胎形状检测装置，由于通过设在照射在轮胎的表面上的线型光的正反射方向上的所述摄像机构摄取线型光的像，因此即使在不增强线型光的强度情况下，以充分高的摄像速率(例如每秒4000帧以上)进行线型光的像的摄像，也能得到照射在轮胎的表面上的线型光的清晰的像。而且，第1发明的轮胎形状检测装置，由于连续地对轮胎的表面照射线型长度短的多个线型光，所述摄像机构位于该多个线型光各自

的主光线的正反射方向，因此对于多个线型光的整个像都能够得到清晰的像。

再有，所谓“相对旋转的轮胎”表示包括轮胎本身以其旋转轴为中心旋转情况、和以轮胎本身被固定的状态下该轮胎形状检测装置以轮胎的旋转轴为中心旋转的情况。

此外，第1发明的轮胎形状检测装置，另外，最好具备以下(3)或(4)任何一项中所示的各构成要素。

(3)准直机构，用于使通过所述线型光照射机构照射在所述轮胎的表面上的多个线型光分别在该线型光的长度方向上准直。

(4)聚光机构，用于使通过所述线型光照射机构照射在所述轮胎的表面上的多个线型光分别在该线型光的长度方向上聚光。

由此，即使多少延长照射在弯曲的轮胎的表面上的多个线型光的各长度，也能够使从其主光线向两外侧偏离的光线的正反射方向靠近所述摄像机构。结果，能够减少线型光数，简化装置。

此外，为达到上述目的，第2发明涉及通过摄取照射在相对旋转的轮胎的表面上的线型光的像并基于该摄像图像进行利用光切断法的形状检测，从而检测轮胎的表面形状的轮胎形状检测装置，其具备以下(5)及(6)中所示的各构成要素。

(5)线型光照射机构，按照在所述轮胎的表面上形成单束的光切断线的方式，从与该光切断线的检测高度方向不同的方向将1个线型光在该线型光的长度方向上聚光而照射。

(6)摄像机构，在该线型光的主光线相对于所述轮胎的表面正反射的方向，摄取照射在所述轮胎的表面上的所述线型光的像。

在这样的第2发明的轮胎形状检测装置中，由于也通过设在照射于轮胎的表面上的线型光的正反射方向的所述摄像机构摄取线型光的像，因此即使在不增强线型光的强度情况下，以十分高的摄像速率(例如每秒4000帧以上)进行线型光的像的摄像，也能得到照射在轮胎的表面上的线型光的清晰的像。而且，第2发明的轮胎形状检测装置，由于将线型光聚光在其线型光的长度方向并照射在轮胎的表面上，因此能够形成照射在弯曲的凸面的轮胎的表面(例如胎侧面)上的线型光全部(包括主光线)向大致相同的方向正反射的结构，由于所述摄像机构位于该线型光的主光线的正反射方向，因而对于线型光的整个像都能得到清晰的像。

此外，也可考虑，本发明(包括所述第1发明及所述第2发明)的轮胎形状检测装置，具备对所述轮胎上的多个面分别同时进行所述线型光的照射及该线型光像的摄取的多组所述线型光照射机构及所述摄像机构的组合。

由此，能够同时进行轮胎的多个面(例如胎侧面及胎面)的形状检测，能够缩短轮胎的所有检测对象面的形状检测所需的时间。

在此种情况下，最好是与所述轮胎上的多个面分别对应的多个所述线型光照射机构分别输出不同波长的所述线型光。

在此种情况下，例如，关于多个所述摄像机构各自的摄像图像，可考虑通过规定的图像处理装置，作为线型光的像从中提取对应的波长(色)的像。或者，还可考虑该轮胎形状检测装置，在多个所述摄像机构各自的入射光的光路上具备使对应的波长的光选择性地透过的滤光器。

由此，对于轮胎的多个面，能够在某一面的形状检测中防止另一面所用的线型光成为干扰光。

此外，在表面记有文字的轮胎的胎侧面的形状检测中，如前所述，为了识别该文字和线型光的像，需要通过以高摄像速率进行摄像确保高的空间分辨率。本发明最适合用于这样的检测对象。

因而，本发明的轮胎形状检测装置最好具备以下的构成。

也就是说，所述线型光照射机构，具备第1线型光照射机构，其按照沿着所述轮胎的胎侧面上的所述轮胎的半径方向形成1根光切断线的方式，从与该光切断线上的检测高度方向不同的方向照射线型光(多个线型光连成一行或聚光在线型光的长度方向)。另外，所述摄像机构具备第1摄像机构，其用于摄像通过所述第1线型光摄像机构照射在所述轮胎的胎侧面上的所述线型光的像。

由此，能够高速且以高的空间分辨率检测轮胎的胎侧面的形状。

此外，本发明的轮胎形状检测装置还具备以下的构成。

也就是说，所述线型光照射机构具备第2线型光照射机构，其按照沿着所述轮胎的胎面上的与所述轮胎的外周方向正交的方向形成单束的光切断线的方式，从与该光切断线的检测高度方向不同的方向将多个线型光连成一行照射。此外，所述摄像机构具备第2摄像机构，其在该多个线型光各自的主光线相对于所述胎面正反射的方向上，摄取通过所述第2线型光摄像机构照射在所述轮胎的胎面上的所述多个线型光的像。

此外，本发明还涉及通过采用以上所述的轮胎检测装置，摄取照射在相对旋转的轮胎的表面上的线型光的像，基于该摄像图像进行利用光切断法的形状检测，从而检测所述轮胎的表面形状的轮胎形状检测方法。

也就是说，在第1发明的轮胎形状检测方法中，

将按照在所述轮胎的表面上形成单束的光切断线的方式从与该光切断线的检测高度方向不同的方向将多个线型光连成一行照射的线型光照射机构、及摄取照射在所述轮胎的表面上的所述多个线型光的像的摄像机构，保持为使所述摄像机构的视场范围位于沿着所述多个线型光各自的主光线相对于所述轮胎的表面正反射的方向上。然后，以如上所述保持所述线型光照射机构及所述摄像机构的状态下，通过所述线型光照射机构对所述轮胎的表面将所述多个线型光连成一行照射，同时通过所述摄像机构摄取该多个线型光的像。

此外，在第2发明的轮胎形状检测方法中，按照在所述轮胎的表面上形成单束的光切断线的方式，从与该光切断线上的检测高度方向不同的方向朝该线型光的长度方向聚光照射线型光的线型光照射机构，及摄取照射在所述轮胎的表面上的所述线型光的像的摄像机构，保持为使所述摄像机构的视场范围位于所述线型光相对于所述轮胎的表面正反射的方向上。然后，以如上所述保持所述线型光照射机构及所述摄像机构的状态下，通过所述线型光照射机构对所述轮胎的表面照射所述线型光，同时通过所述摄像机构摄取该线型光的像。

由此，本发明的轮胎形状检测方法，起到与本发明的轮胎形状检测装置同样的作用效果。

根据本发明，在通过摄取照射在黑色、有光泽的轮胎的表面上的线型光的像，基于该摄像图像进行利用光切断法的形状检测，检测轮胎的表面形状的情况下，即使在不增强线型光的强度情况下，以十分高的摄像速率(例如每秒4000帧以上)进行线型光的像的摄取，也能得到照射在轮胎的表面上的线型光的清晰的像。结果，能够在不使轮胎产生热损伤的情况下，高速且以高的空间分辨率检测轮胎的表面形状。

汇总上述内容，本发明的各技术方案如下。

1.一种轮胎形状检测装置，其通过对照射在相对旋转的轮胎的表面上的线型光的像进行摄像并基于该摄像图像采用光切断法进行形状检测，从而检测所述轮胎的表面形状，其特征在于，

当所述轮胎具备胎面及胎侧面的各面时，

线型光照射机构被配置成与所述轮胎的各面分别相对，且所述线型光照射机构按照在所述轮胎的各面形成单束的光切断线的方式，从与该光切断线的检测高度方向不同的方向将多个线型光以邻接的线型光的端部相互重叠的方式连成一行地照射；和

所述轮胎形状检测装置还具备摄像机构，该摄像机构在该多个线型光各自的主光线相对于所述轮胎的各面进行正反射的方向上，分别对照射在所述轮胎的各面上的所述多个线型光的像进行摄像，

所述线型光照射机构具备多个线型光源，该多个线型光源从与光切断线的检测高度方向不同的方向照射线型光，

所述线型光照射机构与摄像机构的位置关系被保持成，从所述线型光源照射的线型光各自的主光线相对于所述轮胎的表面所成的角度、与从所述线型光各自的主光线到达所述轮胎的表面上的到达位置延伸至所述摄像机构所具备的摄像元件的中心的线相对于所述轮胎的表面所成的角度相等。

2.如技术方案1所述的轮胎形状检测装置，其中，具备准直机构，用于使通过所述线型光照射机构而照射在所述轮胎的表面上的多个线型光分别在该线型光的长度方向上准直。

3.如技术方案1所述的轮胎形状检测装置，其中，具备聚光机构，用于使通过所述线型光照射机构而照射在所述轮胎的表面上的多个线型光分别在该线型光的长度方向上聚光。

4.如技术方案1所述的轮胎形状检测装置，其中，具备对所述轮胎上的多个面分别同时进行所述线型光的照射及该线型光的像的摄像的多组所述线型光照射机构及所述摄像机构的组合。

5.如技术方案4所述的轮胎形状检测装置，其中，与所述轮胎上的多个面分别对应的多个所述线型光照射机构分别输出不同的波长的所述线型光。

6.如技术方案1所述的轮胎形状检测装置，其中，

所述线型光照射机构具备第1线型光照射机构，其从与该光切断线的检测高度方向不同的方向照射线型光，使得在所述轮胎的胎侧面上沿着所述轮胎的半径方向形成单束的光切断线；

所述摄像机构具备第1摄像机构，其摄取通过所述第1线型光照射机构照射在所述轮胎的胎侧面上的所述线型光的像。

7.如技术方案6所述的轮胎形状检测装置，其中，

所述线型光照射机构具备第2线型光照射机构，其从与该光切断线的检测高度方向不同的方向照射线型光，使得在所述轮胎的胎面上沿着与所述轮胎的周向正交的方向形成单束的光切断线；

所述摄像机构具备第2摄像机构，其摄取通过所述第2线型光照射机构照射在所述轮胎的胎面上的所述线型光的像。

8.一种轮胎形状检测方法，通过摄取照射在相对旋转的轮胎的表面上的线型光的像并基于该摄像图像进行利用光切断法的形状检测，从而检测轮胎的表面形状，其特征在于，

当所述轮胎具备胎面及胎侧面的各面时，

将线型光照射机构和摄像机构配置成与所述轮胎的各面分别相对，其中，所述线型光照射机构具备多个线型光源，该多个线型光源从与该光切断线的检测高度方向不同的方向将多个线型光以邻接的线型光的端部相互重叠的方式连成一行地照射，使得在所述轮胎的各面上分别形成单束的光切断线，所述摄像机构分别对连成一行照射在所述轮胎的各面上的所述多个线型光的像进行摄像，并且

保持为使所述摄像机构的视场范围位于沿着所述多个线型光各自的主光线的光相对于所述轮胎的各面正反射的方向上，并在此状态下，通过所述线型光照射机构使所述多个线型光连成一行地分别照射所述轮胎的各面，同时通过所述摄像机构对该多个线型光的像进行摄像，所述线型光照射机构与摄像机构的位置关系被保持成，从所述线型光源照射的线型光各自的主光线相对于所述轮胎的表面所成的角度、与从所述线型光各自的主光线到达所述轮胎的表面上的到达位置延伸至所述摄像机构所具备的摄像元件的中心的线相对于所述轮胎的表面所成的角度相等。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的轮胎形状检测装置W的简要构成的图不。

图2是示意性地表示轮胎形状检测装置W具备的传感器单元中的线型光源及摄像机的三维配置的图示。

图3是示意性地表示从特定方向(Y轴方向)看时的传感器单元中的线型光源及摄像机的配置的图示。

图4是示意性地表示从与线型光的主光源到达的位置的轮胎的表面垂直的方向看时的传感器单元中的线型光源及摄像机的配置的图示。

图5是示意性地表示在传感器单元中准直线型光的情况的图示。

图6是示意性地表示在传感器单元中聚光线型光的情况的图示。

符号说明

W-轮胎形状检测装置，1-轮胎，2轮胎旋转机，3-传感器单元，4-单元驱动装置，5-编码器，6-图像处理装置，10-投光装置，11、12、13-线型光源，20-摄像机，21-摄像元件，22-摄像机透镜。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明，以便理解本发明。另外，以下的实施方式只是具体实施本发明的一例，并不限定本发明的技术范围。

此处，图1是表示本发明的实施方式的轮胎形状检测装置W的简要构成的图示，图2是示意性地表示轮胎形状检测装置W具备的传感器单元中的光源及摄像机的三维配置的图示，图3是示意性地表示从特定方向(Y轴方向)看时的传感器单元中的线型光源及摄像机的配置的图示，图4是示意性地表示从与线型光的主光线到达的位置的轮胎的表面垂直的方向看时的传感器单元中的线型光源及摄像机的配置的图示，图5是示意性地表示在传感器单元中校准线型光的情况的图示，图6是示意性地表示在传感器单元中聚光线型光的情况的图示。

首先，参照图1对本发明的实施方式的轮胎形状检测装置W的整体构成进行说明。

本发明的实施方式的轮胎形状检测装置W，是通过摄像机摄取照射在旋转的轮胎1的表面上的线型光的像，基于该摄像图像进行利用光切断法的形状检测，检测轮胎1的表面形状的装置。

如图1所示，轮胎形状检测装置W具备轮胎旋转机2、传感器单元3、单元驱动装置4、编码器5及图像处理装置6等。

所述轮胎旋转机2是使形状检测的对象即轮胎1以其旋转轴1g为中心旋转的电机等旋转装置。例如，所述轮胎旋转机2以60rpm的旋转速度使轮胎1旋转。由此，轮胎形状检测装置W，在使轮胎1旋转1圈的1秒间，通过后述的传感器单元3，检测轮胎1的胎面及胎侧面的全周范围的表面形状。

所述传感器单元3是组装有向旋转的轮胎1的表面照射光的光源及摄取轮胎1的表面上的线型光的像的摄像机等的单元。在本实施方式中，将用于轮胎1的2个胎侧面各自的形状测定的2个传感器单元3a、3c、和与用于轮胎1的胎面的形状测定的1个传感器单元3b加在一起，具备3个传感器单元3。关于这些传感器单元3的详细情况，后述。

所述单元驱动装置4是以伺服电机等驱动装置作为驱动源可移动地支持所有传感器单元3，定位各传感器单元3相对于轮胎1的位置的装置。所述单元驱动装置4，根据对规定的操作部的操作，或根据来自外部装置的控制指令，在相对于所述轮胎旋转机2装卸轮胎1之前，将各传感器单元3定位在脱离轮胎1的规定的避让位置，在将新的轮胎1装在所述轮胎旋转机2上后，将各传感器单元3定位在接近轮胎1的规定的检查位置。

所述编码器5是用于检测所述轮胎旋转机2的旋转轴的旋转角度，即轮胎1的旋转角度的传感器，其检测信号被用于所述传感器单元3具备的摄像机的摄像定时的控制。

所述图像处理装置6，基于所述编码器5的检测信号，进行所述传感器单元3具备的摄像机的快门控制(摄像定时的控制)。例如，所述图像处理装置6，每当通过所述编码器5检测到以60rpm的速度旋转的轮胎1以0.09°(=360°／4000)旋转时按下所述摄像机的快门，如此进行控制。由此，在1秒间可进行4000帧的摄像速率的摄像。

另外，所述图像处理装置6，输入由所述传感器单元3具备的摄像机摄取的图像，即照射在轮胎1的表面上的线型光的像的摄像图像的数据，基于该摄像图像进行利用光切断法的形状检测处理，将其检测结果即形状数据(表示轮胎1表面的高度分布的数据)输出给未图示的主计算机。此时，所述图像处理装置6，通过对轮胎1的胎侧面进行规定的图像处理，除去记在此处的文字的图像，只提取线型光的图像，基于提取的线型光的图像，进行利用光切断法的形状检测处理。该图像处理装置6，例如可通过DSP(Digital Signal Processor)处理器来实现。

然后，所述主计算机判断按轮胎1的每个面检测出的表面形状是否满足按轮胎1的每个面预设的容许条件，并将其判断结果显示在规定的显示部，或作为规定的控制信号输出。

再有，由于利用光切断法的形状检测处理是众所周知的，因此这里省略说明。

接着，参照图2～图4对所述传感器单元3进行说明。

如图2所示，所述传感器单元3具备输出多个线型光的投光装置10、和摄像机20。

在图2中，X轴表示与轮胎1的形状检测位置上的轮胎旋转的圆周相接的方向，Z轴表示轮胎1的形状检测位置上的检测高度方向(要检测的表面高度的方向)，Y轴表示与X轴及Z轴正交的方向。

也就是说，在用于轮胎1的胎侧面的形状检测的所述传感器单元3a、3c中，Z轴是轮胎1的旋转轴1g的方向，Y轴是轮胎1的半径方向(相对于轮胎1的旋转轴1g的法线的方向)。

此外，在轮胎1的胎面的形状检测中所用的所述传感器单元3b中，Z轴为轮胎1的半径方向，Y轴为轮胎1的旋转轴1g的方向。

所述投光装置10，是具备多个(在图2中为3个)线型光源11～13，为了通过这些多个线型光源11～13在轮胎1的表面的单束线Ls上形成1根光切断线，从与该单束线Ls(光切断线)上的检测高度方向(Z轴方向)不同的方向将多个线型光连成一行照射(以邻接的线型光的端部相互重叠的方式连接形成整体，照射一条线型光)的装置(所述线型光照射机构的一例)。

此外，所述摄像机20，具备摄像透镜22及摄像元件21(受光部)，用于摄取连成一行照射在轮胎1表面上的多个线型光的像v1(所述单束线Ls上的光切断线的像)。

因此，在胎侧面用的所述传感器单元3a、3c中，所述投光装置10，为了在轮胎1的胎侧面上的沿着轮胎1的半径方向(Y轴方向)的单束线Ls上形成光切断线(1根光切断线)，从与该单束线Ls(光切断线)上的检测高度方向(Z轴方向)不同的方向将多个线型光连成一行照射(所述第1线型光照射机构的一例)。

另一方面，在胎面用的所述传感器单元3b中，所述投光装置10，为了在轮胎1的胎面上的沿着与轮胎1的外周方向正交的方向的单束线Ls上形成光切断线，从与该单束线Ls(光切断线)上的检测高度方向(Z轴方向)不同的方向将多个线型光连成一行照射(所述第2线型光照射机构的一例)。

再有，在本实施方式中，例示对轮胎1的每个面(每个所述传感器单元3)照射3个线型光，但是也可考虑通过增减所述线型光源11～13的数目，对轮胎1的每个面照射2个线型光、或4个以上的线型光。

此外，所述投光装置10及所述摄像机20，通过未图示的保持机构，被保持成：所述摄像机20的视场范围位于从所述线型光源11～13输出的所述多个线型光各自的主光线(沿着中心线的光)相对于所述轮胎1的表面正反射的方向。由此，所述摄像机20在多个片型光各自的主光线相对于所述轮胎1表面正反射的方向，摄取多个线型光的像(所述摄像机构的一例)。例如，关于所述投光装置10及所述摄像机20的位置关系，首先，可考虑根据在将所述摄像机20的位置及朝向设定在与光切断线的检测高度方向不同的方向后，以所述线型光的各主光线的正反射光朝该摄像机20的摄像范围的方式，设定所述投光装置10中的各线型光源11～13的位置及朝向的程序进行设计。当然，也可以按其相反的程序设定所述投光装置10及所述摄像机20的位置关系。

也就是说，胎侧面用的所述传感器单元3a、3c中的所述摄像机20，在多个线型光各自的主光线的正反射光相对于所述胎侧面正反射的方向，摄取通过所述投光装置10照射在轮胎1的胎侧面上的多个线型光的像(所述第1摄像机构的一例)。

此外，胎面用的所述传感器单元3b中的所述摄像机20，在所述多个线型光各自的主光线的正反射光相对于所述胎侧面正反射的方向，摄取通过所述投光装置10照射在轮胎1的胎侧面上的多个线型光的像(所述第1摄像机构的一例)。

图3及图4是示意性地表示传感器单元3中的所述投光装置10及摄像机20的配置的图示。图3表示从Y轴方向看时的状态，图4表示从与线型光的主光源各自到达的位置P1、P2、P3(以下称为主光线到达位置)的轮胎的表面垂直的方向看时的状态。再有，图3(a)、图4(a)及图4(c)是有关胎侧面用的所述传感器单元3a、3b的图示，图3(b)及图4(b)是有关胎面用的所述传感器单元3b的图示。

如图3(a)、(b)所示，在相对于胎侧面及胎面各面的所述传感器单元3中，在从Y轴方向看时，也将各线型光源11～13和摄像机20保持成：多个线型光各自上的主光线Li1、Li2、Li3与Z轴形成的角度(或与轮胎1表面形成的角度)、和将与其对应的所述主光源到达位置P1、P2、P3和所述摄像机20的摄像元件21的中心连结的线(以下称为摄像中心线Lo1、Lo2、Lo3)与Z轴形成的角度(或与轮胎1表面形成的角度)相等。

此外，如图4(a)～(c)所示，在相对于胎侧面及胎面各面的所述传感器单元3中，在从与所述主光源到达位置P1、P2、P3的轮胎的表面垂直的方向看时，也将各线型光源11～13和摄像机20保持成：多个线型光各自上的主光线Li1、Li2、Li3和与其对应的所述摄像中心线Lo1、Lo2、Lo3形成单束的直线。

再有，以上所示的所述投光装置10及所述摄像机20的位置关系，作为以线型光的主光线到达的轮胎1的表面(所述主光源到达位置P1～P3的面)为基准设定的位置关系示出。关于该位置关系，不是指按每个被检测体轮胎1设定所述投光装置10及所述摄像机20的位置，而是指以成为检测对象的轮胎1的平均的表面形状为基准设定。例如，假设一个表示成为检测对象的轮胎1的平均的表面形状的假设基准面，通过规定的保持机构将所述投光装置10及所述摄像机20保持成：所述摄像机20的摄像范围位于连成一行照射在轮胎1表面上的多个线型光各自的主光线相对于所述基准面正反射的方向。

如以上所述，在轮胎形状检测装置W中，所述投光装置10及所述摄像机20，通过未图示的保持机构被保持成：所述摄像机20的视场范围位于多个线型光各自的主光线(沿着中心线的光)相对于轮胎1表面正反射的方向。而且，以如上所述保持所述投光装置10及所述摄像机20的状态，通过所述投光装置10对轮胎1表面将多个线型光连成一行照射，同时利用所述摄像机20摄取所述多个线型光的像。

在对黑色、有光泽的轮胎1表面照射线型光时，正反射光的光量大于朝特定方向(摄像机的摄像范围)的散射反射光的光量。此外，由于轮胎1表面(尤其是侧面)弯曲，因此即使对线型长度长的1个线型光的像，利用所述摄像机20在该线型光的主光线的正反射方向进行摄像，从该线型光中的主光线向两外侧偏离的光线的正反射光也不会到达所述摄像机20。

例如，在图2中，在将中央的所述线型光源12输出的线型光的长度加长时，该线型光两端附近的光的正反射光，朝向与所述摄像机20的方向完全不同的方向。因此，关于线型光的整个像中的从中心偏离的部分，到达所述摄像机20的反射光的光量仍是不足，不能得到清晰的像。

另一方面，所述轮胎形状检测装置W，由于通过设于照射在轮胎1表面上的线型光的正反射方向的所述摄像机20摄取线型光的像，因此即使在不增强线型光强度的情况下(在不采用高功率的线型光源的情况下)，以十分高的摄像速率(例如每秒4000帧以上)进行线型光的像的摄像，也能得到照射在轮胎1表面上的线型光的清晰像。而且，由于通过多个所述线型光源11～13，连续地对轮胎的表面照射线型长比较短的多个线型光，所述摄像机20位于该多个线型光各自的主光线的正反射方向，因此对于连接的多个线型光的整个像，都能得到清晰的像。结果，能够在不使轮胎1产生热损伤的情况下，高速且以高的空间分辨率检测轮胎1的表面形状。

此外，所述轮胎形状检测装置W，具备多个分别具有一组所述投光装置10(线型光照射机构)及摄像机20的组合的传感器单元3，通过这些传感器单元3，对轮胎1上的多个面(表里的胎侧面及胎面)分别同时进行利用所述投光装置10的线型光照射及利用所述摄像机20的该线型光的像的摄取。由此，能够同时进行轮胎的多个面(侧面及胎面)的形状检测，能够缩短轮胎1的所有检测对象面的形状检测所需的时间。

可是，如图5所示，可考虑本发明的实施方式的轮胎形状检测装置W具备将通过所述投光装置10(所述线型光照射机构的一例)照射在轮胎1的表面上的多个线型光分别在该线型光的长度方向上准直的准直透镜30(相当于所述准直机构)。

或者，如图6所示，可考虑所述轮胎形状检测装置W具备将通过所述投光装置10(所述线型光照射机构的一例)照射在轮胎1表面上的多个线型光分别聚光在该线型光的长度方向的聚光透镜40(相当于所述聚光机构)。

通过设置这些准直透镜30或聚光透镜40，即使多少延长照射在弯曲的轮胎1表面上的多个线型光各自的长度，也能够使从该线型光的主光线向两外侧偏离的光线的正反射方向靠近所述摄像机构20的摄像范围。结果，能够减少线型光数，简化装置。

此外，在所述的实施方式中，示出了具备多个光源(所述线型光源11～13)的所述投光装置10，但是作为为了在轮胎的表面上形成单束的光切断线而将多个线型光连成一行照射的投光装置，也可以考虑其它构成。

例如，所述投光装置10，也可以考虑具备1个线型光源、和将从该线型光源射出的线型光分支成多个线型光，以在轮胎的表面上形成单束的光切断线的方式连接地照射该分支后的多个线型光的光学设备这样的实施方式。由此，可减少光源数。

此外，本发明的实施方式的轮胎形状检测装置W，也可以考虑取代所述投光装置10，具备部分变更了该投光装置10的构成且具有以下构成的投光装置(以下称为投光装置10’)的实施方式。

也就是说，所述投光装置10’，具备输出1个线型光的光源(相当于所述线型光源12的)、和如图6所示将该1个线型光聚光在线型光的长度方向的聚光透镜40，为在所述轮胎的表面的单束线Ls上形成光切断线，从与该单束线Ls(光切断线)的检测高度方向不同的方向，将1个线型光聚光照射在该线型光的长度方向。

在此种情况下，所述摄像机20在该线型光的主光线相对于轮胎的表面正反射的方向摄取照射在轮胎的表面上的线型光的像。也就是说，所述投光装置10’及所述摄像机20的位置关系被调节成：所述摄像机20的视场范围位于从该所述投光装置10’输出的线型光的主光线在轮胎的表面正反射的方向。

在具备这样的投光装置10’的轮胎形状检测装置中，由于也通过设于照射在轮胎的表面上的线型光的正反射方向的所述摄像机20摄取线型光的像，因此即使在不增强线型光强度的情况下，以十分高的摄像速率进行线型光的像的摄像，也能得到照射在轮胎的表面上的线型光的清晰的像。而且，在所述投光装置10’中，由于将线型光聚光在其线型光的长度方向，照射在轮胎的表面，所以能够形成照射在弯曲的凸面即轮胎的表面(例如胎侧面)上的线型光全部(包括主光线)在大致相同的方向正反射的构成，由于所述摄像机20位于该线型光的主光线的正反射方向，因此对于线型光的整个像，都能得到清晰的像。

此外，还可考虑按轮胎1的每个检查对象面设置的多个所述投光装置10，具备对每个检查对象面分别输出不同的波长的线型光的所述光源11～13。

在此种情况下，可在多个所述传感器单元3各自中，在射向所述摄像机20的入射光路上设置滤光器，选择性地使与该摄像机20对应的所述投光装置10输出的规定波长的光透过。

例如，作为各传感器单元3a～3c中的所述投光装置10，可考虑在其中设置分别输出650nm、670nm、690nm的波长的线型光，在摄取该线型光的像的摄像机20的前面，分别选择性地使波长为650±5nm、670nm±5nm、690nm±5nm的光透过的带通滤波器。

由此，在轮胎1的某面的形状检测中，能够防止其它面所用的线型光成为干扰光。

此外，也可以考虑，多个所述投光装置10分别输出不同色(波长)的线型光，所述图像处理装置6从摄取彩色图像的所述摄像机20各自的摄像图像(彩色图像)中，作为线型光的图像提取出对应的色(波长)的图像。

此外，在所述的实施方式中，示出了一边通过所述轮胎旋转机2使轮胎1以其旋转轴1g为中心旋转，一边进行检测的例子。

但是，也可以考虑，以轮胎1本身被固定的状态，使该轮胎形状检测装置W整体或其一部的所述传感器单元3(3a～3c)，通过规定的旋转装置以轮胎1的旋转轴1g为中心旋转。

此外，最好在轮胎形状检测装置W中设置接近传感器，用于检测所述传感器单元3(3a～3c)是否比规定距离接近轮胎1，所述单元驱动装置4最好具备基于该接近传感器的检测结果进行控制，使所述传感器单元3(3a～3c)不与轮胎1接触的功能。

此外，作为所述传感器单元3(3a～3c)的支持机构，最好具备支持所述传感器单元3(3a～3c)各自，同时具有在向轮胎1的旋转方向施加规定以上的力时可向轮胎1的旋转方向折弯的关节部的支架、或吸收其冲击的缓冲器。

由此，即使在所述传感器单元3万一与轮胎1接触时，也能防止装置损坏。

本发明可用于轮胎形状检测装置。

Claims (8)

1.一种轮胎形状检测装置，其通过对照射在相对旋转的轮胎的表面上的线型光的像进行摄像并基于该摄像图像采用光切断法进行形状检测，从而检测所述轮胎的表面形状，其特征在于，

当所述轮胎具备胎面及胎侧面的各面时，

线型光照射机构被配置成与所述轮胎的各面分别相对，且所述线型光照射机构按照在所述轮胎的各面形成单束的光切断线的方式，从与该光切断线的检测高度方向不同的方向将多个线型光以邻接的线型光的端部相互重叠的方式连成一行地照射；和

所述轮胎形状检测装置还具备摄像机构，该摄像机构在该多个线型光各自的主光线相对于所述轮胎的各面进行正反射的方向上，分别对照射在所述轮胎的各面上的所述多个线型光的像进行摄像，

所述线型光照射机构具备多个线型光源，该多个线型光源从与光切断线的检测高度方向不同的方向照射线型光，

所述线型光照射机构与摄像机构的位置关系被保持成，从所述线型光源照射的线型光各自的主光线相对于所述轮胎的表面所成的角度、与从所述线型光各自的主光线到达所述轮胎的表面上的到达位置延伸至所述摄像机构所具备的摄像元件的中心的线相对于所述轮胎的表面所成的角度相等。

2.如权利要求1所述的轮胎形状检测装置，其中，具备准直机构，用于使通过所述线型光照射机构而照射在所述轮胎的表面上的多个线型光分别在该线型光的长度方向上准直。

3.如权利要求1所述的轮胎形状检测装置，其中，具备聚光机构，用于使通过所述线型光照射机构而照射在所述轮胎的表面上的多个线型光分别在该线型光的长度方向上聚光。

4.如权利要求1所述的轮胎形状检测装置，其中，具备对所述轮胎上的多个面分别同时进行所述线型光的照射及该线型光的像的摄像的多组所述线型光照射机构及所述摄像机构的组合。

5.如权利要求4所述的轮胎形状检测装置，其中，与所述轮胎上的多个面分别对应的多个所述线型光照射机构分别输出不同的波长的所述线型光。

6.如权利要求1所述的轮胎形状检测装置，其中，

所述线型光照射机构具备第1线型光照射机构，其从与该光切断线的检测高度方向不同的方向照射线型光，使得在所述轮胎的胎侧面上沿着所述轮胎的半径方向形成单束的光切断线；

所述摄像机构具备第1摄像机构，其摄取通过所述第1线型光照射机构照射在所述轮胎的胎侧面上的所述线型光的像。

7.如权利要求6所述的轮胎形状检测装置，其中，

所述线型光照射机构具备第2线型光照射机构，其从与该光切断线的检测高度方向不同的方向照射线型光，使得在所述轮胎的胎面上沿着与所述轮胎的周向正交的方向形成单束的光切断线；

所述摄像机构具备第2摄像机构，其摄取通过所述第2线型光照射机构照射在所述轮胎的胎面上的所述线型光的像。

8.一种轮胎形状检测方法，通过摄取照射在相对旋转的轮胎的表面上的线型光的像并基于该摄像图像进行利用光切断法的形状检测，从而检测轮胎的表面形状，其特征在于，

当所述轮胎具备胎面及胎侧面的各面时，

将线型光照射机构和摄像机构配置成与所述轮胎的各面分别相对，其中，所述线型光照射机构具备多个线型光源，该多个线型光源从与该光切断线的检测高度方向不同的方向将多个线型光以邻接的线型光的端部相互重叠的方式连成一行地照射，使得在所述轮胎的各面上分别形成单束的光切断线，所述摄像机构分别对连成一行照射在所述轮胎的各面上的所述多个线型光的像进行摄像，并且

保持为使所述摄像机构的视场范围位于沿着所述多个线型光各自的主光线的光相对于所述轮胎的各面正反射的方向上，并在此状态下，通过所述线型光照射机构使所述多个线型光连成一行地分别照射所述轮胎的各面，同时通过所述摄像机构对该多个线型光的像进行摄像，所述线型光照射机构与摄像机构的位置关系被保持成，从所述线型光源照射的线型光各自的主光线相对于所述轮胎的表面所成的角度、与从所述线型光各自的主光线到达所述轮胎的表面上的到达位置延伸至所述摄像机构所具备的摄像元件的中心的线相对于所述轮胎的表面所成的角度相等。

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