(57)【要約】【課題】タイヤのトー値測定の精度と信頼性とを向上させる。【解決手段】トー値測定システムＡは、検査ステージ１に乗り入れた自動車２の左右一対のタイヤ３１を回転させる駆動機構５と、タイヤ３１の後方に配設したカメラユニット６と、タイヤ３１の前方に配設したカメラユニット７とを備える。カメラユニット６，７のカメラの対物レンズの光軸は、タイヤ３１、３２の車軸１５に交わりまたは近接するように設置され、タイヤ３１，３２の同一トレッドパターンをそれに垂直な方向から撮影できるようにされている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の左右一対のタイヤの前方および後方に配設された２組のカメラユニットと、上記一対のタイヤを回転させるための駆動手段と、上記２組のカメラユニットによって撮影された上記一対のタイヤの同一トレッド面の撮影画像に基づいて上記一対のタイヤのトー値を求めるための処理を行なうコントローラとを備えている、トー値測定システムであって、
上記２組のカメラユニットは、これらのカメラの対物レンズの光軸が、上記一対のタイヤの車軸に交わりまたは近接するように構成されていることを特徴とする、タイヤのトー値測定システム。
【請求項２】
上記コントローラは、上記２組のカメラユニットによる撮影画像に基づいて、上記２組のカメラユニットの露光時間、レンズ絞り、および照明の明るさのうち、少なくとも一つを制御するように構成されている、請求項１に記載のタイヤのトー値測定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、自動車のタイヤのトー値を測定するタイヤのトー値測定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のホイールアライメントの一つであるトー値は、図７に示すように、自動車が直進状態にあるときの左右一対のタイヤ８１，８２の車軸中心の高さにおいて測定した前方間隔ｔｆと後方間隔ｔｒとの差によって定義される。一般的に、自動車の検査ラインでは、車種によって所定値に設定されたトー値に対し、完成車のトー値が適正であるかを確認するための測定がなされている。
【０００３】
従来より、車両のトー値の測定方法として、図８に示すように専用の測定ゲージ９３を用いる方法がある。この方法では、測定ゲージ９３の両側の当接部材９６，９７を、自動車のタイヤの前方と後方からタイヤ９１，９２のトレッド面９４，９５の車軸中心の高さの中央部に当接させることにより、タイヤ９１，９２の前方間隔ｔｆと後方間隔ｔｒとを測定している。この測定方法では、上記トー値の定義に基づいた測定が可能であるが、当接部材９６，９７のタイヤへの当接に手作業が介入するなど、計測時間の短縮に不利である。
【０００４】
一方、実際のホイールアライメントの検査ラインでは、作業効率との関係で、たとえば、特許文献１に開示された構成のシステムを使用した検査が提案されている。このシステムは、図９に示すように、まず、左右一対のタイヤ１０１の後方に配設されたカメラユニット１０３により車軸中心１０２の高さに位置するタイヤ１０１のトレッド面１０１ａを撮影し、その画像上の位置からタイヤ１０１の後方間隔ｔｒを求め、次に、上記トー値の定義に基づいた測定のため、ローラ１０５によりタイヤ１０１を１８０度を目標として回転させ、そして、タイヤ１０１の前方に配設されたカメラユニット１０４により、車軸中心１０２の高さに位置するタイヤ１０１のトレッド面１０１ｂを撮影し、その画像上の位置からタイヤ１０１の前方間隔ｔｆを求め、トー値を測定するものである。このシステムによれば、タイヤへの測定器具の当接が不要な非接触の方法で測定できるため、手作業がほとんど介入せず、トー値の測定時間の短縮が可能である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−５６３２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された測定システムでは、以下の理由により、測定の精度や信頼性に改善の余地がある。
【０００７】
まず、それらの要因として画像の歪みに起因するものがある。上記システムにおいては、上記トー値の定義に基づいた測定を行なうため、車軸中心高さに位置するトレッド面１０１ａ，１０１ｂを撮影している。しかし、トレッド面１０１ａ，１０１ｂをそれらに対して垂直な方向から撮影することは、車両のタイヤハウスとカメラユニット１０３，１０４との干渉などの、機器の配置上の問題があるため困難である。そのため、トレッド面１０１ａ，１０１ｂに対して、斜め下方から撮影せざるを得ず、図１０に示すように、カメラユニット１０３，１０４による画像Ｆ１０３，Ｆ１０４の全体に、矩形の物体を台形に変形させる歪みが生じる。このシステムにおいては、画像Ｆ１０３，Ｆ１０４において同一のトレッドパターンを認識するために、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、画像Ｆ１０４と、たとえば画像Ｆ１０３において抽出したトレッドパターン１０８を１８０度回転させたものとについてパターンマッチングが行なわれる。このとき、上記画像の歪みによって、上記パターンマッチングの精度が低下するだけでなく、歪みが大きい場合は、パターンの特定が不可能となる。
【０００８】
そのほかの要因に、画像の明るさに起因するものがある。上記パターンマッチングの信頼性の向上には、トレッド面を鮮明に撮影することが必要である。しかし、照明ランプの経時変化や周辺の明るさの変化などによって、撮影画像が明るくなりすぎたり、暗くなりすぎたりすることがある。このような場合には、パターンマッチング処理において、パターンを特定するための画像情報が欠落するため、精度が低下し、もしくは、パターンの特定が不可能となることがある。よって、鮮明な画像が得られるように、カメラ及び照明の設定を変更するための作業や、測定システム全体に遮光壁を設置するなどの対策が必要であった。
【０００９】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、タイヤのトー値測定の精度と信頼性とを向上させることを、その課題とする。
【００１０】
【発明の開示】
上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１１】
本願発明によって提供されるトー値測定システムは、車両の左右一対のタイヤの前方および後方に配設された２組のカメラユニットと、上記一対のタイヤを回転させるための駆動手段と、上記２組のカメラユニットによって撮影された上記一対のタイヤの同一トレッド面の撮影画像に基づいて上記一対のタイヤのトー値を求めるための処理を行なうコントローラと、を備えている、トー値測定システムであって、上記２組のカメラユニットは、これらのカメラの対物レンズの光軸が、上記一対のタイヤの車軸に交わりまたは近接するように構成されていることを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、タイヤのトレッド面をその垂直な方向から撮影することができるため、歪みの少ない撮影画像が得られる。したがって、タイヤのトー値を求めるための処理を適切に行ない、トー値測定の精度および信頼性を向上させることができる。
【００１３】
本願発明の好ましい実施の形態によれば、上記コントローラは、上記２組のカメラユニットによる撮影画像に基づいて、上記２組のカメラユニットの露光時間、レンズ絞り、および照明の明るさのうち、少なくとも一つを制御するように構成される。
【００１４】
上記構成によれば、撮影を行なうときの明るさなどを判断するための別の手段を用いることなく、常に適切な明るさの鮮明なトレッド面の撮影画像が得られるため、トー値測定の精度および信頼性をさらに向上させることができる。また、カメラ及び照明の設定を変更するための人手などによる作業や、測定システム全体に遮光壁を設置するなどの対策を不要とすることができる。
【００１５】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、図１〜図６を参照して具体的に説明する。
【００１７】
図１および図２は、本願発明に係るトー値測定システムの一例を示している。本実施形態の測定システムＡは、駆動機構５と、２組のカメラユニット６，７と、コントローラ８とを備えて構成されている。
【００１８】
カメラユニット６は、図１および図２に示すように、検査ステージ１に乗り入れた自動車２のタイヤ３１，３２を後方から撮影し得るように配設したカメラ６１，６２と、タイヤ３１，３２を照明する照明装置６３，６４とを備えている。また、カメラユニット７は、タイヤ３１，３２を前方から撮影し得るように配設したカメラ７１，７２と、タイヤ３１，３２を照明する照明装置７３，７４とを備えている。
【００１９】
カメラ６１，６２は、図１および図２に示すように、タイヤ３１，３２の後方下側から自動車２の進行方向前向きにレンズ６１ａ，６２ａを向けて、その対物レンズの光軸６５，６６が自動車２の車軸中心１５と交わるように配置されている。したがって、これらのカメラ６１，６２は、タイヤ３１，３２のトレッド面３１ａ，３２ａのうち、車軸中心１５の高さの位置Ｐ１，Ｐ２よりも低い高さの位置Ｐ１’，Ｐ２’の領域を、それらに対して垂直な方向から撮影し得るようになっている。同様に、カメラ７１，７２は、それらの対物レンズの光軸７５，７６が車軸中心１５と交わるように配置されており、トレッド面３１ａ，３２ａのうち、車軸１５の高さの位置Ｐ３，Ｐ４よりも低い高さの位置Ｐ３’，Ｐ４’の領域をそれらに垂直な方向から撮影し得るようになっている。
【００２０】
駆動機構５は、たとえば、タイヤ３１，３２を回転自在に支持するローラ５１と、このローラ５１を回転させるサーボモータ５２とを備えている。
【００２１】
コントローラ８は、測定システムＡの各部の動作制御を実行するものであり、たとえばＣＰＵやこれに付属するメモリを備えて構成されている。このコントローラは８は、後述するように、カメラ６１，６２，７１，７２の露光時間を制御するための予備撮影や、トー値を求めるための本撮影を実行するための制御、および撮影画像の処理やトー値算出のための演算処理などを行なう。
【００２２】
以下、測定システムＡによるトー値の測定方法の一例について説明する。
【００２３】
最初に、以下の手順により、撮影条件の制御を目的とした予備撮影を実施する。
【００２４】
まず、図１および図２に示すように、カメラ６１，６２，７１，７２により、位置Ｐ１’，Ｐ２’，Ｐ３’，Ｐ４’におけるタイヤ３１，３２のトレッド面３１ａ，３２ａを撮影する。
【００２５】
次に、カメラ６１，６２，７１，７２の画像の階調分布を基にして、コントローラ８により、上記画像の階調に関する条件の良否を判断する。具体的には、画像の明るさに関する条件が良好である場合は、その撮影画像は、たとえば図３（ａ）に示された階調分布Ｇ１の画像となり、高いコントラストを有する。これに対し、照明が明るすぎたり、カメラの露光時間が長すぎることにより、画像全体が明るくなりすぎる場合は、たとえば図３（ｂ）に示された階調分布Ｇ２の撮影画像となる。これとは逆に、画像全体が暗すぎる場合は、たとえば図３（ｃ）に示された階調分布Ｇ３の撮影画像となる。  階調分布Ｇ２，  Ｇ３の画像の場合、それらの画像の階調分布は偏ったものとなり、そのコントラストは低い。よって、図３（ａ）に示された階調範囲Ｌ１やＬ２に相当する部分の画像が得られないこととなって、パターンマッチング処理に必要なパターンの形状や階調分布などの、パターンを特徴づける画像情報が欠落したものとなる。そのため、パターンマッチング処理の結果から得られる測定結果の精度が低くなったり、また上記画像情報の欠落が著しい場合は、パターンマッチング処理が不可能となり、測定不能となるなどの問題が生じる。そこで、この測定システムＡにおいては、上記の撮影から得られた画像の階調分布を基に、コントローラ８により、画像の明るさが判定され、画像の階調に関する条件が適正に制御される。たとえば、コントローラ８により、撮影画像の階調の平均値が算出され、この算出値と所定の判定基準値との比較が行なわれることによって画像の明るさの良否が判断される。そして、上記カメラの露光時間が制御されることにより、適正な明るさの撮影画像が得られる。
【００２６】
次に、トー値測定のための本撮影を、以下の手順により実施する。まず、図１および図２に示すように、カメラユニット６のカメラ６１，６２により、タイヤ３１，３２の後側の位置Ｐ１’，Ｐ２’におけるトレッド面３１ａ，３２ａを撮影する。次に、ローラ５１を所定の回転量だけ回転させて、タイヤ３１，３２を角度ψ回転させる。そして、カメラ７１，７２により、タイヤ３１，３２の前側の位置Ｐ３’，Ｐ４’に回転してきたトレッド面３１ａ，３２ａを撮影する。
【００２７】
このとき、カメラ６１，６２，７１，７２の光軸６５，６６，７５，７６は車軸１５と交わるように配置されているので、既述したとおりこれらの光軸６５，６６，７５，７６とトレッド面３１ａ，３２ａとは垂直である。したがって、それらの撮影画像には歪みがほとんど発生しない。よって、以下のコントローラ８によるパターンマッチング処理においても、その精度と信頼性とが向上する。
【００２８】
コントローラ８は、トー値を求めるため、本撮影の画像に基づき、以下のような画像処理と演算処理とを行なう。
【００２９】
まず、図４に示すように、カメラ６１，６２により撮影した画像Ｆ６１，Ｆ６２の中から、特定のトレッドパターン４１，４２の中心座標（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）を求める。ここで、Ｙ１＝Ｙ２である。そして、このトレッドパターン４１，４２の中心座標（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）と、カメラ６１，６２の設置間距離Ｃｒとから、ｔｒ’＝Ｃｒ−Ｘ１＋Ｘ２によりタイヤ３１，３２の仮の後方間隔ｔｒ’を算出する。
【００３０】
次に、図５に示すように、カメラ７１，７２により撮影した画像Ｆ７１，Ｆ７２の中から、たとえば、トレッドパターン４１，４２を１８０度回転させた後にパターンマッチング処理を行なうことにより、トレッドパターン４１，４２を割り出し、その中心座標（Ｘ３，Ｙ３），（Ｘ４，Ｙ４）を求める。その後、これらの中心座標（Ｘ３，Ｙ３），（Ｘ４，Ｙ４）と、カメラ７１，７２の設置間距離Ｃｆとから、ｔｆ’＝Ｃｆ−Ｘ３＋Ｘ４によりタイヤ３１，３２の仮の前方間隔ｔｆ’を算出する。
【００３１】
ここで、トー値はタイヤの車軸中心の高さにおけるタイヤの前方間隔ｔｆと後方間隔ｔｒの差によって定義される。一方、上記測定は、図１に示すように、画像の歪みを回避するために、車軸中心の高さから角度θだけ下方で撮影された画像に基づいてなされる。よって、定義に沿ったトー値を求めるために、上記測定によって得られた仮の前方間隔ｔｆ’と仮の後方間隔ｔｒ’とについて、  コントローラ８により、以下の幾何的な換算処理を行ないトー値を求める。
【００３２】
まず、図６に示すように、上記トー値の定義によるタイヤ３１，３２の前方間隔ｔｆと後方間隔ｔｒの差は、位置Ｐ１，Ｐ３間の車軸１５の方向の距離ｈｌと位置Ｐ２，Ｐ４間の車軸１５の方向の距離ｈｒとの和に等しい。そして、タイヤ３１について、ｈｌとタイヤ３１，３２の直径Ｄと位置Ｐ１’，Ｐ３’間の車軸１５の方向の距離ｈｌ’とは幾何的関係より、ｈｌ＝  ｈｌ’／  ｃｏｓθである。同様に、タイヤ３２についても、  ｈｒ＝  ｈｒ’／  ｃｏｓθである。よって、定義に沿ったトー値ｔｏは、ｔｏ＝ｈｌ＋ｈｒ＝ｈｌ’／  ｃｏｓθ＋  ｈｒ’／  ｃｏｓθ＝（ｈｌ’＋ｈｒ’）／ｃｏｓθによって定められる。そして、図６より、  ｈｌ’とｈｒ’の和は上記撮影によって得られた仮の前方間隔ｔｆ’と仮の後方間隔ｔｒ’の差に等しい。よって、定義に沿ったトー値ｔｏは、ｔｏ＝（  ｔｆ’−ｔｒ’）／ｃｏｓθにより、コントローラ８によって求められる。
【００３３】
このように、本実施形態においては、光軸６５，６６，７５，７６が自動車の車軸中心１５と交わるように配置されたカメラ６１，６２，７１，７２によりトレッド面３１ａ，３２ａを撮影し、そして、コントローラ８により幾何的な換算を加味した画像処理と演算処理とを行なう。そのため、画像に生じる歪みの影響を受けることなく、トー値測定の精度と信頼性とを向上させることができる。
【００３４】
また、本実施形態においては、撮影するときの明るさを判断する別の手段を用いることなく、予備撮影によって、画像の階調分布に基づいてカメラの露光時間を制御することにより、本撮影においては階調分布に偏りの無い画像をもとに、パターンマッチング処理が行なわれる。そのため、上記カメラおよび照明の設定を変更するための作業を人手により行なったり、あるいは測定システム全体に遮光壁を設置するなどの対策を必要とすることなく、測定の精度と信頼性とをさらに向上させることができる。
【００３５】
もちろん、本願発明の範囲は上述した実施の形態に限定されるものではない。
【００３６】
たとえば、上述した実施の形態では、タイヤ３１，３２の後方に配設したカメラユニット６により撮影した後、前方に配設されたカメラユニット７によって撮影したが、前方に配設されたカメラユニット７により撮影した後に、後方に配設したカメラユニット６よって撮影するという手順で行ってもよい。
【００３７】
上述した実施の形態では、タイヤの撮影はタイヤの回転を停止させた状態で行なわせているが、これに限らず、たとえば、タイヤ３１，３２の回転を一定速度で継続させている最中に、コントローラ８によりカメラユニット６，７の撮影タイミングを制御することによって、同一パターンを順次撮影する構成としてもよい。
【００３８】
上述した実施の形態では、本撮影の前に予備撮影を行なうことによって、コントローラ８によりカメラの露光時間を制御しているが、やはり本願発明はこれに限らない。たとえば複数の車両のトー値計測を順次行なう場合においては、一つの車両のトー値測定のために撮影された画像に基づいてカメラの露光時間制御を行なうと、次の車両のトー値測定のための撮影が適正化されることとなり、カメラの露光時間制御のみを目的とする予備撮影を行なわない構成とすることができる。
【００３９】
上述した実施の形態では、画像の明るさを調整するために、コントローラ８によりカメラの露光時間を制御している。しかし、この他に、カメラの絞りや、照明の明るさなどを制御する構成としてもよい。
【００４０】
上述した実施の形態では、光軸６５，６６，７５，７６が車軸１５と交わるように配置されている。しかし、トレッド面３１ａ，３２ａに対して光軸６５，６６，７５，７６がほぼ垂直となる程度であれば、光軸６５，６６，７５，７６は車軸１５に近接するように配置されてもよい。
【００４１】
上述した実施の形態に加えて、光軸６５，６６，７５，７６の向きが変更できるように、各カメラユニットの角度を調整可能な機構を具備する構成としてもよい。このような構成によれば、タイヤサイズが異なる場合などにおいても、トレッド面３１ａ，３２ａをそれらに対して垂直な方向から撮影した画像が得られることとなり、異なる車種に対しても適用性があり、便利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るタイヤのトー値測定システムの一例を示す概略側面図である。
【図２】本願発明に係るタイヤのトー値測定システムの一例を示す概略平面図である。
【図３】（ａ）は、適正な撮影画像の階調分布の例を示す図であり、（ｂ）は明るすぎる撮影画像の階調分布の例を示す図であり、（ｃ）は暗すぎる撮影画像の階調分布の例を示す図である。
【図４】本願発明に係るタイヤのトー値測定システムのカメラユニットの画像を示す図である。
【図５】本願発明に係るタイヤのトー値測定システムのカメラユニットの画像を示す図である。
【図６】本願発明に係るタイヤのトー値測定システムのトー値算出の説明図である。
【図７】トー値の説明図である。
【図８】従来技術によるトー値測定ゲージの説明図である。
【図９】従来技術によるタイヤのトー値測定システムの一例の説明図である。
【図１０】従来技術によるタイヤのトー値測定システムの一例による撮影画像である。
【符号の説明】
１    検査ステージ
２    自動車
５    駆動機構
６，７    カメラユニット
８    コントローラ
３１    左側のタイヤ
３２    右側のタイヤ
６１，６２，７１，７２  カメラ
Ａ    トー値測定システム
【図１】
2004212365.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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