(57)【要約】【課題】タイヤの３次元形状の形状データを、タイヤのトレッド表面の摩耗形態を知ることができる程度に、高分解能かつ精度よくタイヤ表面の３次元形状を測定することができる３次元形状測定装置及び３次元形状測定方法を提供する。【解決手段】タイヤの３次元形状を、測定範囲が定められた測定ユニットを用いて測定するタイヤの３次元形状測定を行う際、タイヤを軸支する回転シャフトの３次元形状を、測定ユニット３０を用いて測定して、タイヤの回転軸を抽出する。次に、タイヤを軸支した回転シャフトを一定の角度ずつ回転し、その度に測定ユニット３０を用いて、回転シャフト１２に軸支したタイヤの３次元形状の形状データを１組の形状データとして取得する。次に、一定の角度ずつ区切ってタイヤの３次元形状を測定することにより取得した、複数組の形状データを、回転軸を基準にして統合し、タイヤ周方向のタイヤ全周の形状データを作成する。【選択図】図１
2007132807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの３次元形状を測定する３次元形状測定装置であって、
タイヤを軸支する回転自在な回転シャフトと、
この回転シャフトに軸支されたタイヤの３次元形状の形状データを出力する測定ユニットと、
前記測定ユニットを載置した移動台が、前記回転シャフトの回転軸上の一点を中心点として、前記回転軸を含む平面上で円弧状に移動する移動機構と、
前記回転シャフトを回転して、又は前記移動台を移動して、タイヤに対して、タイヤ周方向又はタイヤ幅方向の異なる位置で前記測定ユニットにより測定されて得られる複数組のタイヤの形状データを、前記回転軸を基準として統合するデータ処理ユニットと、を有することを特徴とする３次元形状測定装置。
【請求項２】
タイヤの３次元形状を測定する前に、
前記回転シャフトの回転軸の位置を抽出するために、前記測定ユニットは前記回転シャフトの形状を測定する請求項１に記載の３次元形状測定装置。
【請求項３】
前記測定ユニットは、タイヤ周方向の限られた範囲のタイヤの３次元形状を測定するものであり、
タイヤの測定に際し、タイヤを軸支した前記回転シャフトを一定角度ずつ回転してタイヤ周方向の測定範囲を変えることにより、タイヤ周方向全周の範囲を測定する請求項１又は２に記載の３次元形状測定装置。
【請求項４】
前記測定ユニットが、タイヤ周方向全周の範囲のタイヤの３次元形状を測定した後、前記測定ユニットを載置した移動台が移動することにより、前記測定ユニットは、タイヤ幅方向の異なる位置から、タイヤの３次元形状を測定する請求項３に記載の３次元形状測定装置。
【請求項５】
前記測定ユニットは、複数組のタイヤの形状データ内に、タイヤの同じ測定部分が含まれるように測定範囲を定めて測定し、
前記処理ユニットは、複数組のタイヤの形状データの同じ部分が同じ位置に来るように、前記回転軸を基準として、少なくとも一組の形状データを写像変換する請求項１〜４のいずれか１項に記載の３次元形状測定装置。
【請求項６】
前記回転シャフトに軸支されるタイヤは、前記回転シャフトの軸方向の予め定められた範囲内に取り付けられ、
前記測定ユニットを載置した前記移動台が円弧状に移動するときの前記中心点は、前記軸方向の予め定められた範囲内に設けられている請求項１〜５のいずれか１項に記載の３次元形状測定装置。
【請求項７】
タイヤの３次元形状の測定を、測定範囲が定められた測定ユニットを用いて行うタイヤの３次元形状測定方法であって、
タイヤを軸支する回転シャフトの３次元形状を、測定ユニットを用いて測定して、タイヤの回転軸を抽出するステップと、
タイヤを軸支した前記回転シャフトを一定の角度ずつ回転し、その度に前記測定ユニットを用いて、回転シャフトに軸支したタイヤの３次元形状の形状データを１組の形状データとして取得するステップと、
一定の角度ずつ区切ってタイヤの３次元形状を測定することにより取得する複数組の形状データを、前記回転軸を基準として統合することにより、タイヤ周方向全周の形状データを作成するステップと、を有することを特徴とする３次元形状測定方法。
【請求項８】
前記タイヤ周方向のタイヤ全周を測定することにより複数組の形状データを取得した後、さらに、前記回転軸上の一点を中心点として前記測定ユニットを、前記回転軸を含む平面上で円弧状に移動し、異なる位置からタイヤの３次元形状の形状データを測定するステップを、有する請求項７に記載の３次元形状測定方法。
【請求項９】
前記測定ユニットは、複数組のタイヤの形状データに、タイヤの同じ測定部分が含まれるように測定範囲を定めてタイヤの３次元形状を測定し、
前記複数組の形状データを統合する際、複数組のタイヤの形状データの同じ部分が同じ位置に来るように、前記回転軸を基準として、少なくとも一組の形状データを写像変換することにより、前記タイヤ周方向全周の形状データを作成する請求項７又は８に記載の３次元形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの３次元形状データを取得する測定ユニット、例えば、タイヤにレーザ光を照射し、そのときのタイヤ表面からの反射光を受光することによりタイヤの３次元形状データを取得する３次元形状測定装置及び３次元形状測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ表面の形状測定は、トレッド部分の摩耗形態やタイヤの経時変化によるタイヤ断面形状の成長具合を調べる上で必要である。
タイヤのトレッド部分がタイヤの使用（走行）前後において、タイヤのトレッド部分のどの位置（タイヤの周方向の位置及び幅方向の位置）が摩耗したかを調べるために、タイヤの使用前と使用後における測定データの差を求めることが必要である。このためには、トレッド部の周上の位置及びタイヤの幅方向の位置を正確に位置合わせしなければならない。
また、タイヤの使用によりタイヤ断面形状が時間と共に変化する経時変化についても、タイヤの幅方向位置及び周方向位置をタイヤの使用前後で位置合わせをして３次元形状データを比較する必要がある。
【０００３】
ところで、従来のタイヤ表面の形状測定ではタイヤ断面形状等の２次元形状データしか得られないため、タイヤ全体の３次元形状データを得るには、測定位置を変えて２次元形状データを多数得なければならず、測定に長時間を要するといった問題がある。また、タイヤの３次元形状データを、トレッド部分の摩耗形態やタイヤ断面形状の変化等、タイヤの使用に伴う経時変化を調べるために用いるには、正確に位置及び向きを合わせたタイヤの３次元形状データが必要である。
【０００４】
下記特許文献１では、タイヤ表面にスリット光を照射し、このときのスリット光のタイヤ表面に投影された形状をエリアカメラで撮影し、この撮影されたエリアカメラの画素データからタイヤ表面の座標と輝度とを算出し、タイヤ表面の形状と外観を同時に検査するタイヤの外観・形状検査方法を開示している。
【０００５】
しかし、上記特許文献１では、スリット光の１ラインずつしか測定することができないため、スリット光を僅かにずらしてタイヤ全体の３次元形状データを得るには長時間を要する。さらに、タイヤの形状を所定の基準方向に正確に合わせた３次元形状の測定データを取得することができないため、タイヤのトレッド表面の摩耗形態を知る、すなわち、タイヤのトレッド部分のどの位置（タイヤの周方向の位置及び幅方向の位置）が摩耗したかを調べることができない。タイヤ断面形状の経時変化も同様である。
【０００６】
また、下記特許文献２には、タイヤトレッド部材表面の測定断面に沿った輪郭線上の変曲点に高反射率のマークを付し、タイヤトレッド表面の測定断面に沿ってレーザ光を照射し、その反射光を画素素子で検出し、検出した画像を分析してマークを付した変曲点の幅方向位置を特定し算出し、特定された変曲点の厚さ方向の中心地をアナログ重心法により割り出し、変曲点の厚さ方向の位置を算出するタイヤトレッドの断面形状測定方法が開示されている。
しかし、上記特許文献２では、トレッド部材の形状を測定する際、高反射率のマークを付して安定した反射光を検出するが、測定部分にマークを付す必要があるので、トレッドの形状を高分解能で測定することはできない。また、タイヤにマークを付すと、マークの厚さ分表面形状が変わるので、高反射率と低反射率が混在する場合、精度が極端に落ちるといった問題も生じる。また、変曲点以外は直線状の形状を想定しているので、曲線形状のタイヤを正確に形状測定することもできない。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２４０５２１号公報
【特許文献２】特開０７−０８３６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、タイヤの３次元形状の形状データを、タイヤのトレッド表面の摩耗形態を知ることができる程度に、高分解能かつ精度よくタイヤ表面の３次元形状を測定することができる３次元形状測定装置及び３次元形状測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、タイヤの３次元形状を測定する３次元形状測定装置であって、タイヤを軸支する回転自在な回転シャフト回転シャフトと、この回転シャフトに軸支されたタイヤの３次元形状の形状データを出力する測定ユニットと、前記測定ユニットを載置した移動台が、前記回転シャフトの回転軸上の一点を中心点として、前記回転軸を含む平面上で円弧状に移動する移動機構と、前記回転シャフトを回転して、又は前記移動台を移動して、タイヤに対して、タイヤ周方向又はタイヤ幅方向の異なる位置で前記測定ユニットにより測定されて得られる複数組のタイヤの形状データを、前記回転軸を基準として統合するデータ処理ユニットと、を有することを特徴とする３次元形状測定装置を提供する。
【００１０】
なお、タイヤの３次元形状を測定する前に、前記回転シャフトの回転軸の位置を抽出するために、前記測定ユニットは前記回転シャフトの形状を測定することが好ましい。
また、前記測定ユニットは、タイヤ周方向の限られた範囲のタイヤの３次元形状を測定するものであり、タイヤの測定の際、タイヤを軸支した前記回転シャフトを一定角度ずつ回転してタイヤ周方向の測定範囲を変えることにより、タイヤ周方向全周の範囲を測定することが好ましい。
さらに、前記測定ユニットが、タイヤ周方向全周の範囲のタイヤの３次元形状を測定した後、前記測定ユニットを載置した移動台が移動することにより、前記測定ユニットは、タイヤ幅方向の異なる位置から、タイヤの３次元形状を測定することが好ましい。
また、前記測定ユニットは、複数組のタイヤの形状データ内に、タイヤの同じ測定部分が含まれるように測定範囲を定めて測定し、前記処理ユニットは、複数組のタイヤの形状データの同じ部分が同じ位置に来るように、前記回転軸を基準として、少なくとも一組の形状データを写像変換することが好ましい。
前記回転シャフトに軸支されるタイヤは、前記回転シャフトの軸方向の予め定められた範囲内に取り付けられ、前記測定ユニットを載置した前記移動台が円弧状に移動するときの前記中心点は、前記軸方向の予め定められた範囲内に設けられていることが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明は、タイヤの３次元形状の測定を、測定範囲が定められた測定ユニットを用いて行うタイヤの３次元形状測定方法であって、タイヤを軸支する回転シャフトの３次元形状を、測定ユニットを用いて測定して、タイヤの回転軸を抽出するステップと、タイヤを軸支した前記回転シャフトを一定の角度ずつ回転し、その度に前記測定ユニットを用いて、回転シャフトに軸支したタイヤの３次元形状の形状データを１組の形状データとして取得するステップと、一定の角度ずつ区切ってタイヤの３次元形状を測定することにより取得する複数組の形状データを、前記回転軸を基準として統合することにより、タイヤ周方向全周の形状データを作成するステップと、を有することを特徴とする３次元形状測定方法を提供する。
【００１２】
その際、前記タイヤ周方向のタイヤ全周を測定することにより複数組の形状データを取得した後、さらに、前記回転軸上の一点を中心点として前記測定ユニットを、前記回転軸を含む平面上で円弧状に移動し、異なる位置からタイヤの３次元形状の形状データを測定するステップを、有することが好ましい。
また、前記測定ユニットは、複数組のタイヤの形状データに、タイヤの同じ測定部分が含まれるように測定範囲を定めてタイヤの３次元形状を測定し、前記複数組の形状データを統合する際、複数組のタイヤの形状データの同じ部分が同じ位置に来るように、前記回転軸を基準として、少なくとも一組の形状データを写像変換することにより、前記タイヤ周方向全周の形状データを作成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、タイヤ全体を表す３次元形状データが、タイヤの回転軸を基準として作成されるので、タイヤの３次元形状の形状データを、タイヤのトレッド表面の摩耗形態を知ることができる程度に、高分解能かつ精度よくタイヤ表面の３次元形状を測定することができる。これにより、タイヤの使用による摩耗進展の状況やタイヤの使用によるタイヤ断面形状の経時変化も、タイヤ周方向およびタイヤ幅方向の同じ位置で比較することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付の図面に示す実施形態に基づいて、本発明の３次元形状測定装置及び３次元形状測定方法を詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明における３次元形状測定装置の実施形態を表す概略構成図である。
図１に示す３次元形状測定装置１０は、タイヤ・ホイール組立体である空気入りタイヤ（以下、タイヤという）Ｔの３次元形状を予め定めた位置及び向きに合わせて配置したときのタイヤＴ全体の３次元形状データを算出し記録保持する装置である。
３次元形状測定装置１０は、回転シャフト１２を備えるタイヤスタンド１４と、レーザ光を用いた３次元形状測定ユニット（デジタイザ）３０と、３次元形状測定ユニット３０を載置した移動台４０が、回転シャフト１２の回転軸上の点Ａを中心点として、回転軸を含む平面上で円弧状に移動する移動機構４２と、コンピュータ５０と、ディスプレイ６０と、マウス・キーボード７０とを有して構成される。
【００１６】
タイヤスタンド１４は、タイヤ・ホイール組立体であるタイヤＴを軸支する回転シャフト１２を備え、測定対象用の軸支されたタイヤＴを自動的に、あるいはオペレータのマニュアル操作で自在に回転することができる。
移動台４０は、回転シャフト１２の回転軸上の点Ａに対して鉛直下方の点Ｂを中心に回転移動する回転移動板４４上に設けられている。移動台４０には、３次元形状測定ユニット３０が載置されている。回転移動板４４は、点Ｂを中心として回転する駆動シャフト４６に固定されており、点Ｂの下方にて接続されている図示されないモータの駆動により、あるいはオペレータの手動操作により、回転するように駆動シャフト４６が構成されている。移動台４０に載せられた３次元形状測定ユニット３０は、回転移動板４４が移動することにより、点Ａを中心点として、回転シャフト１２の回転軸を含む平面上で円弧状に移動する。
なお、回転シャフト１２に軸支されるタイヤＴは、回転シャフト１２の軸方向の、設定されたタイヤ装着範囲内に取り付けられるが、点Ａは、このタイヤ装着範囲内に設けられている。点Ａをタイヤ装着範囲内に設定するのは、３次元形状測定ユニット３０が円弧状に移動しても、３次元形状測定ユニット３０からタイヤＴまでの距離が大きく変化しないようにするためである。これにより、レーザ光を用いる３次元形状測定ユニット３０の光学系の焦点調整が不要となる。
回転移動板４４およびこれを軸支して回転する駆動シャフト４６は、本発明における移動機構に該当する。
【００１７】
３次元形状測定ユニット３０は、測定空間内に位置するタイヤＴ及び回転シャフト１２の３次元形状データを出力する装置である。３次元測定ユニット３０は、タイヤ周方向の限られた範囲のタイヤの３次元形状を測定するものであり、３次元形状測定装置１０は、タイヤＴを軸支した回転シャフト１２を一定角度ずつ回転することにより、タイヤ周方向の全周の範囲を測定するように構成されている。
【００１８】
図２は、３次元形状測定ユニット３０の構成を説明する図である。
３次元形状測定ユニット３０は、ＣＰＵ３１、ドライバー回路３２、レーザダイオード３３、ガルバノミラー３４、光学系３５，３６、ＣＣＤ素子３７、ＡＤ変換器３８、ＦＩＦＯ３９，信号処理プロセッサ４０、及びフレームメモリ４１を有する。
３次元形状測定ユニット３０では、コンピュータ５０からの測定開始指示に応じて、ＣＰＵ３１は測定開始のトリガー信号を生成し、図示されないクロックジェネレータを起動してクロック信号を生成する。このクロック信号はＣＣＤ素子３７、ＡＤ変換器３８、ＦＩＦＯ３９、信号処理プロセッサ４０に供給される。一方、トリガー信号の生成により、ドライバー回路３２はレーザ光照射の信号を生成し、レーザダイオード３３に供給する。レーザダイオード３３は、これによりレーザ光を照射し、レーザ光をスリット光とし、このレーザ光の照射の信号に合わせて駆動を開始したガルバノミラー３４を振らして、光学系３５を介して照射されるスリット状のレーザ光をタイヤＴ及び基準立体物２０上でスキャンさせる。
【００１９】
一方、光学系３６を介して集束したレーザ光の反射光をＣＣＤ素子３７にて受光し、生成された画像信号をＡＤ変換器３８によりデジタル信号とし、ＦＩＦＯ３９を介して画像信号を順番に信号処理プロセッサ４０に供給する。信号処理プロセッサ４０は、光切断方法を用いた周知のアルゴリズムを実行する回路が組み込まれており、供給された画像信号から、タイヤＴ及び基準立体物２０の３次元形状データを生成する部分である。この３次元形状データは、フレームメモリ４１に逐次書き込まれ、必要に応じて呼び出される。画像信号から３次元形状データを生成する処理方法は、周知の光切断法を用いたアルゴリズムである。光切断法は、スリット光を測定対象物に照射し、測定対象物の曲がった帯状の反射光をＣＣＤ素子等のカメラで撮影し、画像における結像位置から３次元形状データを求める方法である。このときの演算は三角測量の原理に基づいて行われる。
生成されたタイヤＴ及び基準立体物２０の３次元形状データは、コンピュータ５０に供給される。
３次元形状測定ユニット３０は、以上の作用を行うように構成された装置である。
このようなユニットとして、例えば光切断方法を用いた非接触３次元デジタイザＶＩＶＩＤ９ｉ（（株）コニカ  ミノルタ社製）が例示される。
【００２０】
コンピュータ５０は、回転シャフト１２の３次元形状データから抽出された回転軸を基準として、タイヤＴの３次元形状データを写像変換し、さらに写像変換した複数組の３次元形状データを統合し、統合化された３次元形状データを記録保持する部分である。
３次元形状測定ユニット３０では、回転シャフト１２の３次元形状データが測定され、さらに、回転シャフト１２に装着されたタイヤＴをタイヤ周方向に一定の角度ずつ回転させて、タイヤ周方向の異なる範囲のタイヤ形状が測定され、測定された３次元形状データがコンピュータ５０に供給される。
コンピュータ５０は、供給された３次元形状データを用い、回転シャフト１２の３次元形状データから回転軸を抽出し、この回転軸を基準として、タイヤの３次元形状データを写像変換し、タイヤの３次元形状データを統合化する。詳細の処理フローは後述する。
【００２１】
ディスプレイ６０は、タイヤＴの３次元形状データを用いて再現される３次元形状や、統合化された３次元形状データに基づいて再現されるタイヤＴの周方向全周の３次元形状や、１つの３次元形状データに集約されたタイヤＴ全体の３次元形状や、各種の断面プロファイル形状を画面表示し、又写像変換や統合化の処理のための入力画面を表示する部分である。
マウス・キーボード７０は、ディスプレイ６０に表示された入力画面や各種３次元形状の表示に対して所望の入力指示を与える入力操作系である。
【００２２】
このような構成を有する３次元形状測定装置１０の３次元形状測定ユニット３０は、図３に示すように回転軸Ｃ上の点Ａを中心点として、回転軸Ｃを含む平面上を、円弧状に移動する。これにより、３次元形状測定ユニット３０の、タイヤ幅方向（図３中のＸ方向）の位置を変えて、複数の方向から、タイヤＴの３次元形状データを取得する。
【００２３】
図４は、上記構成の３次元形状測定装置１０を用いてタイヤＴの３次元形状測定を行う工程のフローを示す図である。
まず、移動台４０に載置した３次元形状測定ユニット３０のタイヤ幅方向の位置を設定する。例えば、タイヤＴのトレッド部分と相対する対向位置（角度０度、図３に示す位置）に３次元形状測定ユニット３０を配置する。
タイヤＴを回転シャフト１２に装着する前の回転シャフト１２を３次元形状測定ユニット３０で測定（３次元デジタイズ）する（ステップＳ１００）。測定された回転シャフト１２の３次元形状データは、コンピュータ５０に供給される。
【００２４】
次に、タイヤ・ホイール組立体であるタイヤＴを、回転シャフト１２に装着し（ステップＳ１０２）、３次元形状測定ユニット３０にてタイヤＴのトレッド部分の３次元形状の測定を行い、３次元形状データを取得する（ステップＳ１０４）。すなわち、タイヤの３次元デジタイズを行う。
３次元形状データの取得後、回転シャフト１２を一定角度、例えば３０度回転し、３次元形状ユニット３０のタイヤ周方向の測定範囲を変える（ステップＳ１０６）。なお、３次元形状ユニット３０による測定範囲がタイヤ周方向の角度よりも少し小さい角度を上記一定角度とする。例えば３次元形状ユニット３０によるタイヤ周方向の測定範囲が３５度であれば、上記一定角度を３０度とする。これにより、タイヤ周方向の各測定において、重なる部分があるので、後述するコンピュータ５０では、タイヤ周方向の範囲が異なるタイヤの形状データ内に同じタイヤ測定部分があり、この同じ測定部分が、３次元形状データにおいて同じ位置に来るように、回転軸を基準として、少なくとも一組の形状データを微調整するためである。また、一定角度ずつ、測定範囲を変えるので、最初の測定範囲の端からの、タイヤ周方向の位置を知ることができる。
【００２５】
次に、タイヤＴの３次元デジタイズがタイヤ周方向の全周について行われたか判定される（ステップＳ１０８）。判定の結果、否定されると、タイヤ周方向の隣に位置する測定範囲について、３次元デジタイズが行われる。こうして、タイヤＴの３次元デジタイズがタイヤ周方向の全周行われるまで、タイヤ周方向の測定範囲を逐次変えて３次元デジタイズが繰り返される。上記判定において、肯定されると、タイヤＴのトレッド部分と相対する対向位置（角度０度）での測定は終了する。
【００２６】
次に、タイヤＴのトレッドの一部分〜サイド部分〜ビード部分が測定範囲となるように、３次元形状ユニット３０を円弧状に移動させ、タイヤ幅方向の位置を変える（ステップＳ１１０）。例えば角度０度から３０度に変える。３次元形状ユニット３０では、再度、タイヤＴをタイヤ周方向に一定角度ずつタイヤＴを回転させながら３次元デジタイズが行われる。こうして、タイヤ全周の３次元デジタイズが行われる。
さらに、角度を−３０度に設定し、先に測定範囲としたタイヤＴのサイド部分〜ビード部分と反対側のトレッドの一部分〜サイド部分〜ビード部分を測定範囲として３次元デジタイズが行われる。
こうしてタイヤＴのタイヤ幅方向の異なる位置での３次元デジタイズがすべて終了したと判定される（ステップＳ１１２）と、タイヤＴの測定はすべて終了する。
なお、３次元形状測定ユニット３０から出力される３次元形状データは、測定のたびに順次コンピュータ５０に供給され記録保持される。
【００２７】
図５は、コンピュータ５０に供給され記録保持されている３次元形状データを用いてタイヤＴ全体の統合化、集約された３次元形状データを作成する工程のフローを示す図である。
まず、回転シャフト１２の３次元形状データから、回転軸が抽出される（ステップＳ２００）。回転シャフト１２は、円形状を成したロッドであるため、回転シャフト１２の３次元形状の中心軸がタイヤＴの回転軸Ｃ（図６参照）となる。この回転軸Ｃは、３次元形状ユニット３０で定められた座標系における直線である。
【００２８】
次に、抽出された回転軸Ｃを基準として、タイヤＴの３次元形状データが、座標変換される（ステップＳ２０２）。
まず、角度０度におけるタイヤＴの３次元形状データについて座標変換が行われる。３次元形状データは、タイヤ周方向の測定範囲毎に得られているので、各３次元形状データごとに、回転軸Ｃを基準とし、タイヤ周方向の測定範囲に基づいて、図６に示すように、回転軸Ｃの周りに３次元形状（３次元形状１、３次元形状２、３次元形状３、・・・）を順次配置するように座標変換される。
こうして、タイヤ周方向全周にわたり３次元形状データが座標変換されるが、上述したように、タイヤ周方向の測定において、タイヤの同じ測定部分が含まれるように測定範囲が設定される。例えば、図６において、３次元形状１と３次元形状２の一部が重なり、３次元形状２と３次元形状３の一部が重なる。
【００２９】
このような３次元形状は、ディスプレイ６０上に、カラーのドットにより表示される。ドットは、３次元形状１と３次元形状２のようにタイヤ周方向の測定範囲が異なる測定で取得された３次元形状データの場合、異なる色で表示される。オペレータは、ドットの色の重なり具合を確認しながら、例えば異なる色のドットにより形成されるトレッド部分が、トレッドブロックのエッジ等の特定の位置に関して、位置ずれしていないか（３次元形状１を表すドットと３次元形状２を表すドットで位置ずれしていないか）、をチェックする。位置ずれしている場合、一方の３次元形状データのタイヤ幅方向及びタイヤ周方向の位置をずらす微調整のための座標変換が行われる（ステップＳ２０４）。タイヤ幅方向又はタイヤ周方向の位置をずらす座標変換に限るのは、このときの３次元データは回転軸Ｃを基準として写像変換されているので、３次元形状データにタイヤ幅方向又はタイヤ周方向以外の位置をずらず写像変換を行うと、３次元形状データの配置が回転軸Ｃを基準とした配置ではなくなるからである。つまり、微調整で行う写像変換は、回転軸の向きが変化しない写像変換に限られる。
こうして３次元形状データの微調整が行われ、タイヤ周方向全周にわたる３次元形状データが、タイヤ幅方向の異なる測定位置毎に統合され、それぞれ１つの合成データとされる（ステップＳ２０６）。
【００３０】
次に、３次元形状測定ユニット３０（デジタイザ）によりタイヤ幅方向の異なる位置で測定され３次元形状データが、タイヤ幅方向の異なる測定位置毎にすべて統合化されたか否かが判定される（ステップＳ２０８）。
上述した測定では、３次元形状測定ユニット３０を、タイヤ幅方向位置として角度０度の他に角度３０度、−３０度に配置したときの測定も行っている。そのため、３箇所の測定位置に対応した３次元形状データがコンピュータ５０に記憶保持されている。したがって、角度３０度、−３０度の測定位置における３次元形状データの統合化が行われていない場合、上記判定は否定される。角度３０度、角度―３０度における３次元形状データについても、同様に座標変換が行われ、１つの合成データに統合化される。
【００３１】
最後に、タイヤ幅方向の異なる測定位置別に（上記例では角度０度、３０度、−３０度の別に）統合化された複数の３次元形状データは１つの３次元形状データに集約される（ステップＳ２１０）。
こうして１つのデータに集約されたタイヤＴ全体の３次元形状データに基づいて、ディスプレイ６０に３次元タイヤ形状が表示される。
【００３２】
図７（ａ）〜（ｄ）は、タイヤ周方向の３次元形状データが統合化されたタイヤＴ全周の３次元形状データに基づいて再生されるタイヤの３次元形状の画像であり、ディスプレイ６０に表示される一例を示している。
図７（ａ）〜（ｄ）に用いたタイヤＴは、サイズが４９５／４５Ｒ２２．５（リム；２２．５×１７、内圧；１９０ｋＰａ）であり、タイヤ幅が広いため、タイヤＴの３次元形状は、３次元形状ユニット３０にてタイヤ幅方向の４箇所の異なる位置で測定され、測定位置毎に３次元形状データが統合化されている。
図８は、図７（ａ）〜（ｄ）に示すような４つの統合化された３次元形状データを、タイヤ幅方向に関して１つの３次元形状データに集約し、この３次元形状データに基づいてタイヤＴ全体を表す３次元形状を再生した画像の一例である。
【００３３】
図９（ａ）は、乗用車用タイヤのトレッド部分のうち、図９（ｂ）に示すＸ−Ｘ線におけるタイヤ断面形状を示すグラフである。図１０（ａ）は、乗用車用タイヤのトレッド部分のうち、図１０（ｂ）に示すＹ−Ｙ線におけるタイヤ断面形状を示すグラフである。
このように、タイヤ周方向で統合化され、さらに１つに集約されたタイヤ全体を表す３次元形状データを用いてトレッド部分の摩耗形態を知ることができる。
タイヤ全体を表す３次元形状データは、回転軸Ｃを基準として作成され、しかもタイヤ幅方向のみならずタイヤ周方向の位置も規定されたデータであるため、タイヤの使用による摩耗進展の状況やタイヤの使用によるタイヤ断面形状の経時変化も、タイヤ周方向およびタイヤ幅方向の同じ位置で比較することができる。すなわち、本発明では、タイヤの３次元形状の形状データを、タイヤのトレッド表面の摩耗形態を知ることができる程度に、高分解能かつ精度よくタイヤ表面の３次元形状を測定することができる。
【００３４】
以上、本発明の３次元形状測定装置及び３次元形状測定方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明における３次元形状測定装置の一実施形態を表す概略構成図である。
【図２】図１に示す３次元形状測定ユニットの構成を説明する図である。
【図３】本発明における３次元形状測定方法を説明する図である。
【図４】本発明における３次元形状測定方法の一例のフローを示す図である。
【図５】本発明における３次元形状測定方法で行う形状データの処理フローの一例を示す図である。
【図６】本発明における３次元形状測定方法で行う形状データの処理方法を説明する図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、図１に示す３次元形状測定装置で得られる３次元形状の例を示す図である。
【図８】図１に示す３次元形状測定装置で得られる３次元形状の他の例を示す図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は、図１に示す３次元形状測定装置で得られるトレッド摩耗の結果の一例を示す図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は、図１に示す３次元形状測定装置で得られるトレッド摩耗の結果の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ３次元形状測定装置
１２  回転シャフト
１４  タイヤスタンド
３０  ３次元形状測定ユニット
４０  移動台
４２  移動機構
４４  回転移動板
４６  駆動シャフト
５０  コンピュータ
６０  ディスプレイ
７０  マウス・キーボード
【図１】
2007132807.tif 000003
【図２】
2007132807.tif 000004
【図３】
2007132807.tif 000005
【図４】
2007132807.tif 000006
【図５】
2007132807.tif 000007
【図６】
2007132807.tif 000008
【図７】
2007132807.tif 000009
【図８】
2007132807.tif 000010
【図９】
2007132807.tif 000011
【図１０】
2007132807.tif 000012