專(zhuān)利名稱(chēng)：輪胎形狀測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)對(duì)照射在相對(duì)旋轉(zhuǎn)的輪胎的表面上的線(xiàn)型光的像(光切斷線(xiàn)的像)進(jìn)行攝像，并基于該攝像圖像進(jìn)行利用光切斷法的形狀檢測(cè)從而檢測(cè)輪胎的表面形狀的輪胎形狀測(cè)定裝置。
背景技術(shù)：
在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，將產(chǎn)品的品質(zhì)管理等作為目的，多要求以高速且非接觸地測(cè)定物的表面形狀(表面的高度分布)。輪胎具有疊層橡膠或化學(xué)纖維、鋼絲線(xiàn)等各種材料而成的構(gòu)造，如果在該疊層構(gòu)造中存在不均勻的部分，則在充氣時(shí)在耐壓性相對(duì)較弱的部分產(chǎn)生稱(chēng)為鼓包的隆起部(凸部)、或者產(chǎn)生稱(chēng)為凹坑或低壓區(qū)的洼部(凹部)。產(chǎn)生這樣的凹坑或低壓區(qū)等形狀缺陷的輪胎，因安全上的問(wèn)題或外觀不良的問(wèn)題，需要通過(guò)檢查從發(fā)貨對(duì)象中除去。以往，關(guān)于輪胎的形狀缺陷的檢查，通過(guò)一邊用旋轉(zhuǎn)機(jī)使輪胎旋轉(zhuǎn)，一邊用接觸式或非接觸式的點(diǎn)測(cè)定式傳感器檢測(cè)多個(gè)點(diǎn)的表面高度，從該表面高度的分布來(lái)測(cè)定輪胎的表面形狀來(lái)進(jìn)行。但是，在基于采用點(diǎn)測(cè)定式傳感器的輪胎形狀檢測(cè)的形狀缺陷的檢查中， 因受排列的傳感器的數(shù)量的制約及檢查時(shí)間的制約，不能網(wǎng)羅地檢測(cè)輪胎上的形狀缺陷的檢測(cè)對(duì)象面整體的形狀，存在容易產(chǎn)生形狀缺陷漏檢的問(wèn)題。另一方面，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)了對(duì)旋轉(zhuǎn)的輪胎的表面照射縫光(線(xiàn)型光)，并對(duì)該縫光的像進(jìn)行攝像，基于該攝像圖像進(jìn)行利用光切斷法的形狀檢測(cè)，由此測(cè)定輪胎的表面形狀的技術(shù)。根據(jù)該專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示的技術(shù)，能夠網(wǎng)羅地(連續(xù)地)測(cè)定輪胎上的形狀缺陷的檢測(cè)對(duì)象面(輪胎的胎側(cè)面或胎面)整體的形狀，能夠防止形狀缺陷的漏檢。如專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示，通常在進(jìn)行利用光切斷法的形狀檢測(cè)時(shí)，為了在檢測(cè)對(duì)象面 (輪胎的胎側(cè)面等)上形成單束的光切斷線(xiàn)(光照射在1根線(xiàn)上的部分)，從該光切斷線(xiàn)上的檢測(cè)高度方向(檢測(cè)的表面高度的方向)照射一個(gè)線(xiàn)型光，用配置在特定方向上的攝像機(jī)捕捉其散射反射光，對(duì)線(xiàn)狀的線(xiàn)型光的像進(jìn)行攝像。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 特開(kāi)平11-1386M號(hào)公報(bào)然而，輪胎的表面(尤其是胎側(cè)面)為黑色，而且其光澤度高，照射在輪胎的表面上的線(xiàn)型光散射反射的比率較低。此外，輪胎的表面(尤其是胎側(cè)面)全部形成山形狀，因此要得到必要的景深，需要縮小攝像機(jī)光圈。因此，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中示出的輪胎的表面形狀測(cè)定中，為得到照射在輪胎的表面上的線(xiàn)型光的清晰的像，需要增強(qiáng)線(xiàn)型光的強(qiáng)度(光量)，或降低攝像機(jī)的攝像速率(使快門(mén)速度減慢)，延長(zhǎng)曝光時(shí)間。但是，在增強(qiáng)線(xiàn)型光強(qiáng)度時(shí)，存在因黑色而容易吸收光的輪胎可能遭受熱損傷的問(wèn)題。另外，采用功率大的光源(通常為激光器光源)，存在需要冷卻裝置，導(dǎo)致裝置大型化、高成本化，可維護(hù)性變差的問(wèn)題。此外，如果要在產(chǎn)品檢查容許的有限的時(shí)間內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)的輪胎的外周方向以足夠的空間分辨率對(duì)光切斷線(xiàn)的像進(jìn)行攝像，則存在越要得到線(xiàn)型光的清晰像越不能降低攝像機(jī)的攝像速率(單位時(shí)間內(nèi)的攝像次數(shù))的問(wèn)題。例如，輪胎的形狀缺陷檢查中容許的檢查時(shí)間為每根輪胎1秒左右。此外，在利用光切斷法的輪胎形狀測(cè)定中，為了區(qū)別光切斷線(xiàn)的像和記在輪胎的表面上的文字，需要在旋轉(zhuǎn)的輪胎的周向上，至少以該文字的線(xiàn)寬(Imm左右)以下的空間分辨率進(jìn)行攝像。而且，為了滿(mǎn)足其檢查時(shí)間及空間分辨率的主要條件，對(duì)于乘用車(chē)用輪胎需要進(jìn)行每秒2000 幀的攝像，對(duì)于比乘用車(chē)大的卡車(chē)或巴士用的輪胎需要進(jìn)行每秒4000幀的攝像。當(dāng)今的攝像元件的攝影處理的高速化在發(fā)展，以COMS代表的高速型的攝像元件可進(jìn)行每秒2000 4000幀的高速的攝像。但是，如果以每秒4000幀的高攝像速率進(jìn)行攝像，根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)1 所示的技術(shù)，不能得到線(xiàn)型光的清晰的像。此外，在利用光切斷法的形狀測(cè)定中，需要進(jìn)行從各攝像圖像(一幀的圖像)提取光切斷線(xiàn)的像(線(xiàn)型光的像)的處理，即基于構(gòu)成攝像圖像的各像素的亮度信息，進(jìn)行檢測(cè)亮度高的光切斷線(xiàn)的位置(坐標(biāo))的圖像處理，并從提取的光切斷線(xiàn)的像(即，其坐標(biāo))求出輪胎的表面形狀(表面高度)。通常光切斷線(xiàn)的提取處理通過(guò)在攝像圖像中的每個(gè)水平一直線(xiàn)量的像素組(Y坐標(biāo)中的各個(gè)位置)中確定亮度最大的像素的位置(X坐標(biāo))來(lái)進(jìn)行。 并且，在輪胎的形狀缺陷檢查中，在基于攝像圖像(各像素的亮度信息)的處理中，光切斷線(xiàn)的提取處理占據(jù)運(yùn)算載荷的大部分。而且，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)了光切斷線(xiàn)的提取處理以由CPU、ROM、RAM構(gòu)成的MPU (微計(jì)算機(jī))來(lái)執(zhí)行的例子。并且，在當(dāng)今的輪胎的形狀缺陷檢查的工序中，對(duì)于高速化的輪胎表面的攝像工序(例如1秒)，欲盡可能實(shí)時(shí)地得到形狀結(jié)果的有無(wú)的判別結(jié)果的需要很高。但是，作為輪胎的形狀缺陷等的檢查裝置(測(cè)定裝置)的一部件而允許的實(shí)際應(yīng)用的MPU由于其處理能力的制約，在得到一個(gè)攝像圖像(一個(gè)幀的圖像的亮度信息)后，促乃難以將基于該攝像圖像的光切斷線(xiàn)的提取處理在1/2000[秒] 1/4000[秒]以?xún)?nèi)執(zhí)行的問(wèn)題。因此，在現(xiàn)有的輪胎的形狀缺陷的檢查中，使由攝像元件攝像的攝像圖像的信息存儲(chǔ)在大容量的存儲(chǔ)器(硬盤(pán)等)中，并在輪胎表面的攝像工序的完成后，必須執(zhí)行基于攝像圖像的光切斷線(xiàn)的提取處理(由MPU進(jìn)行的圖像處理)，其導(dǎo)致輪胎的生產(chǎn)效率的惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述情況，其目的在于提供一種在通過(guò)對(duì)向相對(duì)地旋轉(zhuǎn)的輪胎的表面照射的線(xiàn)型光的像(光切斷線(xiàn)的像)進(jìn)行攝像，基于該攝像圖像進(jìn)行由光切斷法進(jìn)行的形狀檢測(cè)，并由此測(cè)定輪胎的表面形狀的情況下，即使不增強(qiáng)線(xiàn)型光的強(qiáng)度，以足夠高的攝像速率(例如，每秒4000幀以上)進(jìn)行光切斷線(xiàn)的攝像，也能夠得到清晰的光切斷線(xiàn)的像，進(jìn)而能夠與此種高的攝像速率相對(duì)應(yīng)地，能夠降低光切斷線(xiàn)檢測(cè)所需要的圖像處理的運(yùn)算載荷的輪胎的形狀測(cè)定裝置。此外，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠從以例如每秒2000 4000幀以上的高的攝像速率進(jìn)行攝像的攝像元件(CMOS傳感器等)或進(jìn)行分辨率非常高的圖像的攝像的攝像元件輸入包含照射到輪胎的表面的線(xiàn)型光的像(光切斷線(xiàn)的像)的攝像圖像的信息(亮度信息)，并基于該信息，使用ASIC或FPGA等實(shí)際應(yīng)用的元件(回路)高速(實(shí)時(shí))地執(zhí)行提取光切斷線(xiàn)的處理的輪胎的形狀測(cè)定裝置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明涉及的輪胎的形狀測(cè)定裝置是其對(duì)照射于相對(duì)旋轉(zhuǎn)的輪胎的表面的線(xiàn)型光進(jìn)行攝像，并基于該攝像圖像采用光切斷法進(jìn)行形狀檢測(cè)，由此測(cè)定所述輪胎的表面形狀，其具備下面的(1-1) (1-4)中所示的各結(jié)構(gòu)要素。(1-1)線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)，其從與所述輪胎的表面的檢測(cè)高度方向不同的方向照射多個(gè)線(xiàn)型光，由此在所述輪胎的表面上形成在與所述輪胎的表面的移動(dòng)方向即第一方向正交的第二方向上延伸并且在該第二方向上所占的范圍相互錯(cuò)開(kāi)的多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)；(1-2)攝像機(jī)構(gòu)，其在所述多個(gè)線(xiàn)型光各自的主光線(xiàn)相對(duì)于所述輪胎的表面正反射的方向上，對(duì)形成于所述輪胎的表面的所述多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)的像進(jìn)行攝像；(1-3)光切斷線(xiàn)坐標(biāo)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其對(duì)根據(jù)一定單位的所述移動(dòng)由所述攝像機(jī)構(gòu)得到的多個(gè)攝像圖像的每一個(gè)，從所述攝像機(jī)構(gòu)的攝像圖像的坐標(biāo)系中的分別與所述多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)對(duì)應(yīng)地預(yù)先設(shè)定的多個(gè)獨(dú)立的圖像處理對(duì)象區(qū)域的各個(gè)圖像中，單獨(dú)地檢測(cè)所述光切斷線(xiàn)的像的坐標(biāo)即光切斷線(xiàn)坐標(biāo)；(1-4)表面形狀計(jì)算機(jī)構(gòu)，其基于由所述光切斷線(xiàn)坐標(biāo)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的多個(gè)所述光切斷線(xiàn)坐標(biāo)，計(jì)算所述輪胎的所述第一方向上的表面高度分布。而且，“相對(duì)地旋轉(zhuǎn)的輪胎的表面”包含輪胎自身以其旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)的情況， 和輪胎自身在固定的狀態(tài)下，該形狀測(cè)定裝置中的線(xiàn)型光的照射及進(jìn)行其像的攝像的光學(xué)系以輪胎的旋轉(zhuǎn)軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況。在對(duì)黑色、有光澤的輪胎表面照射線(xiàn)型光時(shí)，正反射光的光量大于朝特定方向 (攝像機(jī)的攝像范圍)的散射反射光的光量。此外，由于輪胎表面彎曲，因此即使利用所述攝像機(jī)構(gòu)對(duì)線(xiàn)長(zhǎng)度長(zhǎng)的一個(gè)線(xiàn)型光的像(光切斷線(xiàn)的像)在該線(xiàn)型光的主光線(xiàn)(沿中心線(xiàn)的光)的正反射方向進(jìn)行攝像，該線(xiàn)型光中從主光線(xiàn)向兩外側(cè)偏離的光線(xiàn)的正反射光不會(huì)到達(dá)所述攝像機(jī)構(gòu)，對(duì)于從光切斷線(xiàn)的像整體中偏離中心的部分，還是到達(dá)所述攝像機(jī)構(gòu)的反射光的光量不足，不能得到清晰的像。與此相反，在本發(fā)明涉及的輪胎的形狀測(cè)定裝置中，所述攝像機(jī)構(gòu)在照射到輪胎的表面的線(xiàn)型光的正反射方向上對(duì)光切斷線(xiàn)的像(線(xiàn)型光的像)進(jìn)行攝像，因此即使在不增強(qiáng)線(xiàn)型光強(qiáng)度，以足夠高的攝像速率(例如每秒4000幀以上)進(jìn)行線(xiàn)型光的像的攝像， 也能得到清晰的光切斷線(xiàn)的像。而且，所述線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)將線(xiàn)長(zhǎng)較短的多個(gè)線(xiàn)型光在其長(zhǎng)度方向(所述第二方向)中所占的范圍相互錯(cuò)開(kāi)的狀態(tài)下向輪胎的表面照射，且所述攝像機(jī)構(gòu)位于該多個(gè)線(xiàn)型光各自的主光線(xiàn)的正反射方向。因此，根據(jù)本發(fā)明，在所述第二方向中，對(duì)于比較寬范圍的多個(gè)光切斷線(xiàn)的像整體能夠得到清晰的像。此外，在本發(fā)明中，因?yàn)槎鄠€(gè)光切斷線(xiàn)在輪胎的表面分離地形成，因此如果將這些光切斷線(xiàn)相互間隔相對(duì)于根據(jù)輪胎的表面形狀變化的多個(gè)光切斷線(xiàn)的位置變動(dòng)寬度設(shè)定為足夠的間隔，則在攝像圖像的坐標(biāo)系中，能夠預(yù)先設(shè)定與多個(gè)光切斷線(xiàn)的分別對(duì)應(yīng)的獨(dú)立的多個(gè)圖像處理對(duì)象區(qū)域。此處所示的“與多個(gè)光切斷線(xiàn)分別對(duì)應(yīng)的圖像處理對(duì)象區(qū)域” 是指在各圖像處理對(duì)象的各個(gè)圖像中僅存在與該區(qū)域一一對(duì)應(yīng)的光切斷線(xiàn)的像，除此以外的光切斷線(xiàn)的像不會(huì)存在的區(qū)域。
而且，與所述多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)分別對(duì)應(yīng)的所述多個(gè)獨(dú)立的圖像處理對(duì)象區(qū)域例如通過(guò)該形狀測(cè)定裝置進(jìn)行預(yù)先已知形狀的校正用的被測(cè)定物的測(cè)定(利用所述攝像機(jī)構(gòu)進(jìn)行攝像)，并能夠從得到的攝像圖像中的多個(gè)光切斷線(xiàn)的像的位置(坐標(biāo))算出。然而，在向輪胎的表面照射多個(gè)線(xiàn)型光的情況下，也考慮在該輪胎的表面上形成一根光切斷線(xiàn)的方式，連續(xù)地照射多個(gè)線(xiàn)型光。如此，對(duì)于其一根光切斷線(xiàn)的圖像，僅進(jìn)行基于以往通常進(jìn)行的光切斷線(xiàn)法的圖像處理，就能夠測(cè)定輪胎的表面形狀。但是，為在輪胎的表面上形成一根光切斷線(xiàn)，需要高精度地進(jìn)行多個(gè)線(xiàn)型光各自的光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)位，該對(duì)位的過(guò)程及時(shí)間導(dǎo)致檢查效率的惡化。圖10是示意性地表示在輪胎的表面上排列多個(gè)光切斷線(xiàn)而形成一根光切斷線(xiàn)時(shí)，這些光切斷線(xiàn)vl v3產(chǎn)生位置偏移的情況的圖。而且，圖10表示光切斷線(xiàn)為三根(照射的線(xiàn)型光為三根)的例子，但也考慮其根數(shù)為兩根或四根以上的情況。如圖10所示，在多個(gè)光切斷線(xiàn)的像Vl v3產(chǎn)生位置偏移(圖中由波狀線(xiàn)包圍的部分)的情況，與光切斷線(xiàn)的長(zhǎng)度方向正交的方向(圖10中的X軸方向)的每一行檢測(cè)最高亮度的像素的位置的簡(jiǎn)單的處理中，無(wú)法正確地檢測(cè)光切斷線(xiàn)的像的位置。此外，允許輪胎表面中的多個(gè)光切斷線(xiàn)的像vl v3相互的位置產(chǎn)生若干的位置偏移，如果進(jìn)行考慮了該位置偏移的光切斷線(xiàn)的坐標(biāo)檢測(cè)處理(圖像處理)，則其運(yùn)算載荷變大，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用(比較低價(jià))的回落或處理器難以進(jìn)行與高的攝像速率(例如，每秒 4000以上)相對(duì)應(yīng)的高速的圖像處理。另一方面，在本發(fā)明中，所述光切斷線(xiàn)坐標(biāo)檢測(cè)機(jī)構(gòu)從所述多個(gè)獨(dú)立的圖像處理對(duì)象區(qū)域的各個(gè)圖像檢測(cè)所述多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)的像的各個(gè)坐標(biāo)，所以例如能夠通過(guò)按每一行檢測(cè)最高亮度的像素的位置這種簡(jiǎn)單的處理(高速的處理)來(lái)檢測(cè)光切斷線(xiàn)的像的坐標(biāo)。即，即使以高的速率進(jìn)行光切斷線(xiàn)的像的攝像，也能夠得到照射在輪胎的表面的線(xiàn)型光的清晰的像，進(jìn)而能夠與此種高的攝像速率相對(duì)應(yīng)地降低光切斷線(xiàn)檢測(cè)所需要的圖像處理的運(yùn)算載荷。此外，在本發(fā)明中，按所述第二方向的各位置(坐標(biāo))，如果對(duì)根據(jù)一定單位的所述旋轉(zhuǎn)(例如，以輪胎的旋轉(zhuǎn)的一定的角度周期)，從檢測(cè)的多個(gè)所述光切斷線(xiàn)坐標(biāo)算出的輪胎的表面高度進(jìn)行排列，則其表示所述第一方向中的表面高度分布。因此，通過(guò)所述表面形狀計(jì)算機(jī)構(gòu)，至少能夠算出所述第一方向上的表面高度分布。在輪胎的表面的檢查中，只要得到所述第二方向的各位置上的所述第一方向(輪胎表面的旋轉(zhuǎn)方向)的一維分布即足夠的情況下，能夠利用所述表面形狀計(jì)算機(jī)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果。此外，本發(fā)明考慮具備對(duì)于所述輪胎中的多個(gè)面的每一個(gè)同時(shí)地進(jìn)行所述線(xiàn)型光的照射及所述光切斷線(xiàn)的像的攝像的多組所述線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)以及所述攝像機(jī)構(gòu)的組合。由此，能夠同時(shí)地進(jìn)行輪胎的多個(gè)面(例如胎側(cè)面及胎面)的形狀測(cè)定，能夠縮短輪胎的檢測(cè)對(duì)象面整體的形狀測(cè)定所需要的時(shí)間。在此情況下，優(yōu)選與所述輪胎中的多個(gè)面分別對(duì)應(yīng)的多個(gè)所述線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)分別輸出不同的波長(zhǎng)的所述線(xiàn)型光。例如，對(duì)于多個(gè)所述攝像機(jī)構(gòu)的各個(gè)攝像圖像，考慮利用規(guī)定的圖像處理機(jī)構(gòu)提取對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)(色)的像作為線(xiàn)型光的像?；蛘?，也可考慮該形狀測(cè)定裝置在向多個(gè)所述攝像機(jī)構(gòu)的每一個(gè)入射的入射光的光路上具備選擇性地使對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的光透過(guò)的濾光器。由此，對(duì)于輪胎的多個(gè)面，能夠防止在某個(gè)面的形狀測(cè)定中，在其他的面中使用的線(xiàn)型光成為干擾光。此外，本發(fā)明涉及的輪胎的形狀測(cè)定裝置進(jìn)而優(yōu)選具備下面(1- 或(1-6)的任一個(gè)所示的結(jié)構(gòu)要素。(1-5)具備校直機(jī)構(gòu)，該校直機(jī)構(gòu)將由所述線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)向所述輪胎的表面照射的多個(gè)線(xiàn)型光分別在其線(xiàn)長(zhǎng)度方向校直。(1-6)具備聚光機(jī)構(gòu)，該聚光機(jī)構(gòu)將由所述線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)向所述輪胎的表面照射的多個(gè)線(xiàn)型光分別在其線(xiàn)長(zhǎng)度方向聚光。由此，即使多少延長(zhǎng)照射在彎曲的輪胎表面上的多個(gè)線(xiàn)型光各自的線(xiàn)長(zhǎng)，也能夠使從該線(xiàn)型光的主光線(xiàn)向兩外側(cè)偏離的光線(xiàn)的正反射方向靠近所述攝像機(jī)構(gòu)的方向。結(jié)果，能夠減少線(xiàn)型光數(shù)，簡(jiǎn)化裝置。此外，在本發(fā)明涉及的輪胎的形狀測(cè)定裝置中，所述線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)在所述輪胎的表面上形成在所述第二方向上相鄰的光切斷線(xiàn)之間的在該第二方向(光切斷線(xiàn)的長(zhǎng)度方向)上的端部位置重復(fù)的所述多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)。由此，能夠在所述第二方向上無(wú)遺落地(連續(xù)地)得到輪胎表面的形狀(高度分布)的測(cè)定數(shù)據(jù)。此外，在本發(fā)明涉及的輪胎的形狀測(cè)定裝置中，所述光切斷線(xiàn)坐標(biāo)檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)于所述多個(gè)獨(dú)立的圖像處理對(duì)象區(qū)域的各個(gè)圖像，通過(guò)按所述第一方向的每一行來(lái)檢測(cè)最高亮度的像素的坐標(biāo)，以此檢測(cè)所述光切斷線(xiàn)坐標(biāo)。由此，能夠通過(guò)運(yùn)算載荷低的簡(jiǎn)單的處理來(lái)檢測(cè)光切斷線(xiàn)的坐標(biāo)。此外，如果被測(cè)定物的表面形狀(表面的高度)的變動(dòng)(個(gè)體差)相對(duì)于多個(gè)光切斷線(xiàn)相互的間隔小，則與多個(gè)光切斷線(xiàn)分別對(duì)應(yīng)的所述圖像處理對(duì)象區(qū)域的坐標(biāo)即使固定也不會(huì)特別產(chǎn)生問(wèn)題。但是，在表面形狀的變動(dòng)大的情況下，如果將多個(gè)所述圖像處理對(duì)象區(qū)域的坐標(biāo)固定，則光切斷線(xiàn)的位置變?yōu)槠x與其對(duì)應(yīng)的所述圖像處理對(duì)象區(qū)域的狀態(tài) (以下稱(chēng)為偏離區(qū)域狀態(tài))，有無(wú)法正常檢測(cè)光切斷線(xiàn)的坐標(biāo)之虞。但是，對(duì)于如輪胎表面形狀平緩的變化的被測(cè)定物，即使其表面形狀的變動(dòng)大的情況下，多個(gè)光切斷線(xiàn)對(duì)于相互的相對(duì)的位置關(guān)系在小的變動(dòng)范圍內(nèi)保持，其整體的位置(特別是所述第一方向的位置) 較大地變動(dòng)。因此，本發(fā)明涉及的輪胎的形狀測(cè)定裝置進(jìn)而優(yōu)選具備下面的(1-7)所示的結(jié)構(gòu)要素。(1-7)具備圖像處理對(duì)象區(qū)域自動(dòng)設(shè)定機(jī)構(gòu)，其檢測(cè)所述攝像機(jī)構(gòu)的攝像圖像中的一個(gè)或多個(gè)預(yù)先設(shè)定的區(qū)域內(nèi)的規(guī)定等級(jí)以上的亮度的像素的位置，并根據(jù)所述規(guī)定等級(jí)以上的亮度的像素的檢測(cè)位置來(lái)移動(dòng)預(yù)先設(shè)定的多個(gè)獨(dú)立的基準(zhǔn)區(qū)域的坐標(biāo)，由此自動(dòng)設(shè)定所述多個(gè)獨(dú)立的圖像處理對(duì)象區(qū)域的坐標(biāo)。如此，預(yù)先設(shè)定與輪胎的表面高度為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)的高度的情況相對(duì)應(yīng)的所述多個(gè)獨(dú)立的所述基準(zhǔn)區(qū)域的坐標(biāo)，即使輪胎表面形狀的變動(dòng)大，對(duì)于估計(jì)僅特定的一個(gè)光切斷線(xiàn)一定通過(guò)其區(qū)域的區(qū)域(所述預(yù)定的區(qū)域)的圖像，如果檢測(cè)所述設(shè)定等級(jí)以上的亮度的像素的位置(即，所述特定的一個(gè)光切斷線(xiàn)的一部分的位置)，并基于該檢測(cè)位置，進(jìn)行從所述基準(zhǔn)區(qū)域的坐標(biāo)(尤其是與所述第一方向?qū)?yīng)的坐標(biāo))向所述圖像處理對(duì)象區(qū)域的坐標(biāo)的移動(dòng)，則能夠避免形成所述偏離區(qū)域狀態(tài)。然而，在本發(fā)明中，因?yàn)樵谳喬サ谋砻嫔戏蛛x地形成多個(gè)光切斷線(xiàn)，因此從一個(gè)攝像圖像中的多個(gè)光切斷線(xiàn)分別算出的輪胎表面的形狀(所述第二方向上的高度分布(一維的分布))混夾有在所述第一方向上的位置不同的情況。因此，在輪胎的表面的檢查中，在需要該輪胎的表面的二維(所述第一方向及第二方向)分布的情況下，本發(fā)明涉及的輪胎的形狀測(cè)定裝置具備下面的(1-8)即可。(1-8)所述表面形狀計(jì)算機(jī)構(gòu)基于由所述光切斷線(xiàn)坐標(biāo)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的多個(gè)所述光切斷線(xiàn)坐標(biāo)、和對(duì)于與所述多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)相互在所述第一方向上的位置偏移量相對(duì)應(yīng)的所述移動(dòng)的偏移量而預(yù)先設(shè)定的設(shè)定移動(dòng)信息，計(jì)算出所述被測(cè)定物的所述第一方向及所述第二方向上的表面高度分布。而且，所述移動(dòng)的偏移量例如通過(guò)該形狀測(cè)定裝置進(jìn)行預(yù)先已知形狀的校正用的被測(cè)定物的測(cè)定(利用所述攝像機(jī)構(gòu)進(jìn)行的攝像)，并能夠通過(guò)基于得到的攝像圖像的圖像處理等來(lái)算出。此外，在表面標(biāo)記有文字的輪胎的胎側(cè)面的形狀測(cè)定中，如前所述，為識(shí)別其文字與線(xiàn)型光的像，需要通過(guò)以高的攝像速率進(jìn)行攝像，由此確保高的空間分辨率。本發(fā)明優(yōu)選適用于此種檢測(cè)對(duì)象。因此，本發(fā)明涉及的輪胎的形狀測(cè)定裝置優(yōu)選具備以下的結(jié)構(gòu)。即所述線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)具備第一線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)，其在所述輪胎的胎側(cè)面上形成在與該輪胎的半徑方向大致平行的所述第二方向上延伸的所述多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)。進(jìn)而所述攝像機(jī)構(gòu)具備第一攝像機(jī)構(gòu)，其對(duì)由所述第一線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)在所述輪胎的胎側(cè)面上形成的所述多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)的像進(jìn)行攝像。由此，能夠以高速且高的空間分辨率檢測(cè)輪胎的胎側(cè)面。此外，本發(fā)明涉及的輪胎的形狀測(cè)定裝置也可考慮具備以下的結(jié)構(gòu)。S卩，所述線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)具備第二線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)，其在所述輪胎的胎面上形成在與所述輪胎的周向正交的方向大致平行的所述第二方向上延伸的所述多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)。進(jìn)而，所述攝像機(jī)構(gòu)具備第二攝像機(jī)構(gòu)，其對(duì)由所述第二線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)在所述輪胎的胎面上形成的所述多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)的像進(jìn)行攝像。進(jìn)而為達(dá)到上述目的，本發(fā)明涉及的輪胎的形狀測(cè)定裝置，其對(duì)照射于相對(duì)旋轉(zhuǎn)的輪胎的表面的線(xiàn)型光進(jìn)行攝像，并基于該攝像圖像采用光切斷法進(jìn)行形狀檢測(cè)，由此測(cè)定所述輪胎的表面形狀，其具備線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)，其以在所述輪胎的表面形成一光切斷線(xiàn)的方式，從與該光切斷線(xiàn)中的檢測(cè)高度方向不同的方向連續(xù)地照射多個(gè)線(xiàn)型光；攝像機(jī)構(gòu)， 其在該多個(gè)線(xiàn)型光各自的主光線(xiàn)相對(duì)于所述輪胎的表面正反射的方向上，對(duì)照射在所述輪胎的表面的所述多個(gè)現(xiàn)型光的像進(jìn)行攝像；光切斷線(xiàn)提取裝置，其從對(duì)包含形成于所述輪胎的表面的光切斷線(xiàn)的像的二維圖像進(jìn)行攝像的所述攝像機(jī)構(gòu)的攝像元件輸入該攝像圖像中的各像素的亮度信息，并基于輸入的亮度信息提取所述光切斷線(xiàn)的像。該光切斷線(xiàn)提取裝置具備下面 (2-6)所示的各結(jié)構(gòu)要素。(2-1)信息輸入機(jī)構(gòu)，其與規(guī)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)同步地執(zhí)行如下處理，即從所述攝像元件按由該攝像圖像中的水平一行的像素組被進(jìn)一步劃分為多個(gè)的像素組構(gòu)成的像素塊，同時(shí)地輸入亮度信息，并將輸入的所述像素塊的亮度信息及像素的坐標(biāo)信息存儲(chǔ)在規(guī)定的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的處理；(2-2)多個(gè)第一亮度比較機(jī)構(gòu)，其在所述信息輸入機(jī)構(gòu)的后級(jí)側(cè)連續(xù)地設(shè)置多級(jí)， 且與所述時(shí)鐘信號(hào)同步地執(zhí)行如下處理，即對(duì)分別在前一級(jí)中存儲(chǔ)的所有的亮度信息按每?jī)蓚€(gè)進(jìn)行比較，并將亮度高的一方的亮度信息及該像素的坐標(biāo)信息存儲(chǔ)在規(guī)定的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)的處理；(2-3)第二亮度比較機(jī)構(gòu)，其與所述時(shí)鐘信號(hào)同步地執(zhí)行如下處理，即對(duì)利用最后一級(jí)的所述第一亮度比較機(jī)構(gòu)所存儲(chǔ)的亮度信息和上次存儲(chǔ)的作為處理結(jié)果的亮度信息進(jìn)行比較，并將亮度高的一方的亮度信息及該像素的坐標(biāo)信息存儲(chǔ)在規(guī)定的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)的處理，其中，最后一級(jí)的所述第一亮度比較機(jī)構(gòu)將所述像素塊的亮度信息中亮度最高的信息存儲(chǔ)在規(guī)定的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)；(2-4)水平同步信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其生成水平同步信號(hào)，該水平同步信號(hào)表示在所述第二亮度比較機(jī)構(gòu)中存儲(chǔ)的所述攝像圖像中的水平方向一行的各個(gè)像素組中亮度最高的像素的亮度信息的時(shí)刻；(2-5)寫(xiě)入信息存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，其與所述水平同步信號(hào)同步地將由所述第二亮度比較機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的亮度信息及該像素的坐標(biāo)信息依次以只可寫(xiě)入一次的方式寫(xiě)入規(guī)定的光切斷線(xiàn)信息存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)；(2-6)亮度初始化機(jī)構(gòu)，其與所述水平同步信號(hào)同步地將由所述第二亮度比較機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的亮度信息初始化。而且，“相對(duì)地旋轉(zhuǎn)的輪胎的表面”包含輪胎自身以其旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)的情況， 和輪胎自身在固定的狀態(tài)下，該形狀測(cè)定裝置中的線(xiàn)型光的照射及進(jìn)行其像的攝像的光學(xué)系以輪胎的旋轉(zhuǎn)軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況。CMOS傳感器超高速攝像元件具備與高頻(例如20[MHz] 40[MHz])的時(shí)鐘信號(hào)同步地執(zhí)行如下處理的功能，即對(duì)于一個(gè)幀的攝像圖像，按該攝像圖像中的水平一行(X 軸方向一行)的像素組被進(jìn)一步劃分為多個(gè)的像素組(所述像素塊)同時(shí)地輸出(平行輸出)其亮度數(shù)據(jù)的處理。所述光切斷線(xiàn)提取裝置在得到一個(gè)幀的攝像圖像的信息(亮度信息)后，不執(zhí)行基于該信息的光切斷線(xiàn)提取處理，而是通過(guò)與所述高頻的時(shí)鐘信號(hào)同步，按攝像圖像的一部分即所述像素，平行輸入其亮度信息，進(jìn)而將從該亮度信息中提取最高的亮度信息的處理劃分為運(yùn)算載荷小的單位處理(所述第一亮度比較機(jī)構(gòu)和所述第二亮度比較機(jī)構(gòu)的處理)，并連續(xù)地執(zhí)行多級(jí)該處理，由此將從一個(gè)幀的攝像圖線(xiàn)提取的光切斷線(xiàn)的信息(每一水平行的最高亮度的亮度信息及其坐標(biāo))存儲(chǔ)在所述規(guī)定的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)。由此，所述光切斷線(xiàn)提取裝置對(duì)于由攝像元件拍攝的一個(gè)幀的攝像完成時(shí)刻，產(chǎn)生若干延遲，但對(duì)于攝像元件的攝像率能夠?qū)崟r(shí)執(zhí)行光切斷線(xiàn)提取處理。并且，因?yàn)槟軌驅(qū)?yīng)與所述時(shí)鐘信號(hào)同步地執(zhí)行的所述單位處理的運(yùn)算載荷限制較小，所以光切斷線(xiàn)提取裝置能夠使用ASIC或FPGA等實(shí)際應(yīng)用的元件(回路)來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，因?yàn)樵谒鲆?guī)定的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中存儲(chǔ)從一個(gè)幀的攝像圖像提取的光切斷線(xiàn)的信息，因此若利用光切斷法執(zhí)行形狀檢測(cè)測(cè)定處理的計(jì)算機(jī)依次讀入該存儲(chǔ)信息，則能夠利用該計(jì)算機(jī)測(cè)定輪胎的表面的移動(dòng)方向上的形狀(高度分布)。
而且，對(duì)于一組所述像素塊的亮度信息的所述信息輸入機(jī)構(gòu)的處理及第一級(jí)的所述第一亮度比較機(jī)構(gòu)的處理考慮在所述時(shí)鐘信號(hào)的兩個(gè)周期期間分開(kāi)執(zhí)行的情況下，和該兩方的處理在所述時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)周期的期間內(nèi)持續(xù)地執(zhí)行。例如，所述攝像元件對(duì)于320X256的分辨率的攝像圖像，按將水平一行的256像素劃分為16塊時(shí)的像素塊(16個(gè)像素組)，與20. 5[MHz]以上的時(shí)鐘信號(hào)同步地平行輸出其亮度信息(16個(gè)亮度信息)，如果光切斷線(xiàn)提取裝置與該20. 5 [MHz]以上的時(shí)鐘信號(hào)同步地執(zhí)行處理，則在理論上相對(duì)于每秒4000幀的攝像速率能夠?qū)崟r(shí)地執(zhí)行光切斷線(xiàn)提取處理。此外，在通常的ASICS或FPGA等實(shí)際應(yīng)用的元件(回路)中，與20.5[MHz]左右或其以上(例如40[MHz]左右)的時(shí)鐘信號(hào)同步地執(zhí)行處理不會(huì)產(chǎn)生任何障礙。而且，在上述的例子的情況下，從攝像元件的攝像處理完成時(shí)(一個(gè)幀的圖像中的最后的像素塊的亮度信息輸出開(kāi)始時(shí))至對(duì)于該攝像圖像的光切斷線(xiàn)的信息的存儲(chǔ)完成為止之前產(chǎn)生數(shù)個(gè)時(shí)鐘的延遲。例如，最后的像素塊的亮度信息輸入需要一個(gè)時(shí)鐘的時(shí)鐘信號(hào)、對(duì)于該像素塊從16個(gè)亮度信息中確定亮度最大的一個(gè)亮度信息的處理(所述第一亮度比較機(jī)構(gòu)的處理)需要四個(gè)時(shí)鐘、從攝像圖像中的最后的一行(16個(gè)像素塊)的亮度信息中確定最大的一個(gè)亮度信息的處理(對(duì)于最后一行的圖像，所述第二亮度比較機(jī)構(gòu)執(zhí)行的最后的處理)需要一個(gè)時(shí)鐘，以及所述信息存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)的處理需要一個(gè)時(shí)鐘的情況下， 產(chǎn)生共計(jì)七個(gè)時(shí)鐘的延遲時(shí)間。此外，考慮所述光切斷線(xiàn)提取裝置進(jìn)而具備下面的(2-7)所示的結(jié)構(gòu)要素。(2-7)具備信息傳送機(jī)構(gòu)，其與檢測(cè)一定單位(相對(duì)的旋轉(zhuǎn)每隔一定單位前進(jìn))的所述旋轉(zhuǎn)并輸出該檢測(cè)信號(hào)的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)(例如設(shè)置于旋轉(zhuǎn)的輪胎的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)編碼器)的檢測(cè)信號(hào)同步，將由所述信息存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)寫(xiě)入到所述規(guī)定的光切斷線(xiàn)信息存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)的信息向外部傳送。由此，所述角度變化檢測(cè)信號(hào)為攝像圖像中的垂直同步信號(hào)，與該垂直同步信號(hào)同步，從一個(gè)幀的圖像提取的光切斷線(xiàn)的信息例如向采用光切斷法執(zhí)行形狀測(cè)定處理的計(jì)算機(jī)等裝置傳送。其結(jié)果，能夠測(cè)定輪胎的表面方向上的形狀(高度分布)。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在通過(guò)對(duì)相對(duì)地旋轉(zhuǎn)的輪胎的表面照射的線(xiàn)型光的像進(jìn)行攝像，基于該攝像圖像進(jìn)行由光切斷法進(jìn)行的形狀檢測(cè)，并由此測(cè)定輪胎的表面形狀的情況下，即使不增強(qiáng)線(xiàn)型光的強(qiáng)度，以足夠高的攝像速率(例如，每秒4000幀以上)進(jìn)行線(xiàn)型光的攝像，也能夠得到照射于輪胎的表面的清晰的線(xiàn)型光的像。其結(jié)果，不至于對(duì)輪胎產(chǎn)生熱損傷，能夠高速且高的空間分辨率檢測(cè)其表面形狀。進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明，例如從所述多個(gè)獨(dú)立的圖像處理對(duì)象區(qū)域的各個(gè)圖像檢測(cè)所述多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)的各個(gè)像，因此例如按一行檢測(cè)最高亮度的像素的位置此種單純的處理(高速的處理)，由此能夠檢測(cè)光切斷線(xiàn)的像的坐標(biāo)。其結(jié)果，能夠降低為可應(yīng)對(duì)高的攝像速率的光切斷線(xiàn)檢測(cè)所需要的圖像處理的運(yùn)算載荷。此外，根據(jù)本發(fā)明，例如每秒2000 4000幀以上的高的攝像速率進(jìn)行攝像的攝像元件(CMOS傳感器等)或進(jìn)行分辨率非常高的圖像的攝像的攝像元件輸入包含照射到輪胎的表面的線(xiàn)型光的像(光切斷線(xiàn)的像)的攝像圖像的亮度信息，并基于該信息，使用ASIC 或FPGA等實(shí)際應(yīng)用的元件(回路)高速(實(shí)時(shí))地執(zhí)行提取光切斷線(xiàn)的處理。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的形狀測(cè)定裝置W的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖2是示意性地表示形狀測(cè)定裝置W具備的傳感器單元中的光源及攝像機(jī)的三維配置的圖。圖3是示意性地表示從特定的方向(Y軸方向)觀察時(shí)的傳感器單元中的線(xiàn)型光源及攝像機(jī)的配置的圖。圖4是示意性地表示線(xiàn)型光的主光線(xiàn)到達(dá)的位置的與輪胎表面垂直的方向觀察的傳感器單元中的線(xiàn)型光源及攝像機(jī)的配置的圖。圖5是示意性地表示在傳感器單元中校直線(xiàn)型光的情況的圖。圖6是示意性地表示傳感器單元中聚光線(xiàn)型光的情況的圖。圖7是示意性地表示利用形狀測(cè)定裝置W中的攝像機(jī)拍攝的輪胎的攝像圖像的一例的圖。圖8是示意性地表示由形狀測(cè)定裝置W得到的測(cè)定數(shù)據(jù)的分布及數(shù)據(jù)移動(dòng)的情況的圖。圖9是示意性地表示利用形狀測(cè)定裝置W中的攝像機(jī)拍攝的校正用的被測(cè)定物的攝像圖像的一例的圖。圖10是示意性地表示在輪胎的表面上使多個(gè)光切斷線(xiàn)連續(xù)地形成一根光切斷線(xiàn)時(shí)，這些光切斷線(xiàn)產(chǎn)生位置偏差的情況的圖。圖11是表示具備本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的光切斷線(xiàn)提取裝置X的形狀測(cè)定裝置 W的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖12是示意性地表示形狀測(cè)定裝置W具備的傳感器單元中的光源及攝像機(jī)的三維配置的圖。圖13是表示光切斷線(xiàn)提取裝置X及與其進(jìn)行信號(hào)收發(fā)處理的設(shè)備的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖14是光切斷線(xiàn)提取裝置X具備的圖像處理回路的概略框圖。圖15是示意性地表示攝像圖像與光切斷線(xiàn)提取裝置X檢測(cè)的檢測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。圖中，W-形狀測(cè)定裝置；1-輪胎；2-輪胎旋轉(zhuǎn)機(jī)；3-傳感器單元；4-單元驅(qū)動(dòng)裝置；5-編碼器；6-圖像處理裝置；10-投光裝置；11、12、13_線(xiàn)型光源；20-攝像機(jī)；21-攝像元件；22-攝像機(jī)透鏡山81、1^2、1^3-光切斷線(xiàn)。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，以便理解本發(fā)明。另外，以下的實(shí)施方式只是具體實(shí)施本發(fā)明的一例，并不限定本發(fā)明的技術(shù)范圍。而且在本說(shuō)明書(shū)中對(duì)相同或等同部分標(biāo)注相同的標(biāo)記。此處，圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的輪胎形狀測(cè)定裝置W的簡(jiǎn)要構(gòu)成的圖示， 圖2是示意性地表示形狀測(cè)定裝置W具備的傳感器單元中的光源及攝像機(jī)的三維配置的圖示，圖3是示意性地表示從特定方向(Y軸方向)觀察時(shí)的傳感器單元中的線(xiàn)型光源及攝像機(jī)的配置的圖示，圖4是示意性地表示從與線(xiàn)型光的主光線(xiàn)到達(dá)的位置的輪胎的表面垂直的方向觀察時(shí)的傳感器單元中的線(xiàn)型光源及攝像機(jī)的配置的圖示，圖5是示意性地表示在傳感器單元中校準(zhǔn)線(xiàn)型光的情況的圖示，圖6是示意性地表示在傳感器單元中聚光線(xiàn)型光的情況的圖示，圖7是示意性地表示由形狀測(cè)定裝置W中的攝像機(jī)拍攝的攝像圖像的一例的圖示，圖8是示意性表示由形狀測(cè)定裝置W得到的測(cè)定數(shù)據(jù)的分布及數(shù)據(jù)移動(dòng)的情況的圖示，圖9是示意性地表示由形狀測(cè)定裝置W中的攝像機(jī)拍攝的校正用的輪胎的攝像圖像的一例的圖示，圖10是示意性地表示在輪胎的表面上排列多個(gè)光切斷線(xiàn)而形成一根光切斷線(xiàn)時(shí)，這些光切斷線(xiàn)產(chǎn)生位置偏移的情況的圖。首先，參照?qǐng)D1對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的輪胎形狀測(cè)定裝置W的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的實(shí)施方式的輪胎形狀測(cè)定裝置W，是通過(guò)攝像機(jī)對(duì)照射在旋轉(zhuǎn)的輪胎1 的表面上的線(xiàn)型光的像Vl v3 (光切斷線(xiàn)的像)進(jìn)行攝像，基于該攝像圖像進(jìn)行利用光切斷法的形狀檢測(cè)，由此檢測(cè)輪胎1的表面形狀的裝置。如圖1所示，輪胎形狀測(cè)定裝置W具備輪胎旋轉(zhuǎn)機(jī)2、傳感器單元3、單元驅(qū)動(dòng)裝置 4、編碼器5及圖像處理裝置6等。所述輪胎旋轉(zhuǎn)機(jī)2是使形狀檢測(cè)的對(duì)象即輪胎1以其旋轉(zhuǎn)軸Ig為中心旋轉(zhuǎn)的電機(jī)等旋轉(zhuǎn)裝置。例如，所述輪胎旋轉(zhuǎn)機(jī)2以60rpm的旋轉(zhuǎn)速度使輪胎1旋轉(zhuǎn)。由此，形狀測(cè)定裝置W，在使輪胎1旋轉(zhuǎn)一圈的一秒間，通過(guò)后述的傳感器單元3，檢測(cè)輪胎1的胎面及胎側(cè)面的全周范圍的表面形狀。所述傳感器單元3是組裝有向旋轉(zhuǎn)的輪胎1的表面照射光的光源及對(duì)輪胎1的表面上的光切斷線(xiàn)的像(線(xiàn)型光的像)進(jìn)行攝像的攝像機(jī)等的單元。在本實(shí)施方式中，將用于輪胎1的2個(gè)胎側(cè)面各自的形狀測(cè)定的兩個(gè)傳感器單元3a、3c、和與用于輪胎1的胎面的形狀測(cè)定的一個(gè)傳感器單元北加在一起，具備三個(gè)傳感器單元3。關(guān)于這些傳感器單元3 的詳細(xì)情況，后述。所述單元驅(qū)動(dòng)裝置4是以伺服電機(jī)等驅(qū)動(dòng)裝置作為驅(qū)動(dòng)源可移動(dòng)地支撐各個(gè)傳感器單元3，且定位各傳感器單元3相對(duì)于輪胎1的位置的裝置。所述單元驅(qū)動(dòng)裝置4根據(jù)對(duì)規(guī)定的操作部的操作，或根據(jù)來(lái)自外部裝置的控制指令，在相對(duì)于所述輪胎旋轉(zhuǎn)機(jī)2裝卸輪胎1之前，將各傳感器單元3定位在遠(yuǎn)離輪胎1的規(guī)定的避讓位置，在將新的輪胎1裝在所述輪胎旋轉(zhuǎn)機(jī)2上后，將各傳感器單元3定位在接近輪胎1的規(guī)定的檢查位置。所述編碼器5是檢測(cè)所述輪胎旋轉(zhuǎn)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度，即輪胎1的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器，其檢測(cè)信號(hào)被用于所述傳感器單元3具備的攝像機(jī)的攝像定時(shí)的控制。所述圖像處理裝置6，基于所述編碼器5的檢測(cè)信號(hào)，進(jìn)行所述傳感器單元3具備的攝像機(jī)的快門(mén)控制(攝像定時(shí)的控制)。例如，所述圖像處理裝置6，每當(dāng)通過(guò)所述編碼器5檢測(cè)到以60rpm的速度旋轉(zhuǎn)的輪胎1旋轉(zhuǎn)0. 09° ( = 360° /4000)時(shí)按下所述攝像機(jī)的快門(mén)，如此進(jìn)行控制。由此，在1秒間可進(jìn)行4000幀的攝像速率的攝像。另外，所述圖像處理裝置6，輸入由所述傳感器單元3具備的攝像機(jī)拍攝的圖像， 即照射在輪胎1的表面上的線(xiàn)型光的像(光切斷線(xiàn)的像)的攝像圖像的數(shù)據(jù)，基于該攝像圖像進(jìn)行利用光切斷法的形狀檢測(cè)處理，將其檢測(cè)結(jié)果即形狀數(shù)據(jù)(表示輪胎1表面的高度分布的數(shù)據(jù))輸出給未圖示的主計(jì)算機(jī)。此時(shí)，所述圖像處理裝置6，通過(guò)對(duì)輪胎1的胎側(cè)面進(jìn)行規(guī)定的圖像處理，除去記在此處的文字的圖像，只提取線(xiàn)型光的圖像，基于提取的線(xiàn)型光的圖像，進(jìn)行利用光切斷法的形狀檢測(cè)處理。該圖像處理裝置6，例如可通過(guò)FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，F(xiàn)ield Programmable Gate Array)或 ASIC(專(zhuān)用集成電路，Application Specific Integrated Circuit)等來(lái)實(shí)現(xiàn)。然后，所述主計(jì)算機(jī)判斷按輪胎1的每個(gè)面檢測(cè)出的表面形狀是否滿(mǎn)足按輪胎1 的每個(gè)面預(yù)設(shè)的容許條件，并將其判斷結(jié)果顯示在規(guī)定的顯示部，或作為規(guī)定的控制信號(hào)輸出。再有，由于利用光切斷法的形狀檢測(cè)處理是眾所周知的，因此這里省略說(shuō)明。接著，參照?qǐng)D2 圖4對(duì)所述傳感器單元3進(jìn)行說(shuō)明。如圖2所示，所述傳感器單元3具備輸出多個(gè)線(xiàn)型光的投光裝置10、和攝像機(jī)20。在圖2中，X軸表示與輪胎1的形狀檢測(cè)位置上的輪胎旋轉(zhuǎn)的圓周相接的方向，Z 軸表示輪胎1的形狀檢測(cè)位置上的檢測(cè)高度方向(檢測(cè)的表面高度的方向)，Y軸表示與X 軸及Z軸正交的方向。也就是說(shuō)，在用于輪胎1的胎側(cè)面的形狀測(cè)定的所述傳感器單元3a、3c中，Z軸是輪胎1的旋轉(zhuǎn)軸Ig的方向，Y軸是輪胎1的半徑方向(相對(duì)于輪胎1的旋轉(zhuǎn)軸Ig的法線(xiàn)的方向)。此外，在輪胎1的胎面的形狀測(cè)定中所用的所述傳感器單元北中，Z軸為輪胎1的半徑方向，Y軸為輪胎1的旋轉(zhuǎn)軸Ig的方向。所述投光裝置10，是具備多個(gè)(在圖2中為3個(gè))線(xiàn)型光源11 13，通過(guò)這些多個(gè)線(xiàn)型光源11 13以在輪胎1的表面上形成等數(shù)(多個(gè))分離的光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的方式，從與該光切斷線(xiàn)Lsl Ls3中的檢測(cè)高度方向(Z軸方向)不同的方向照射的裝置。圖7是示意性地表示由攝像機(jī)20拍攝的輪胎1的攝像圖像的一例的圖。如圖7 所示，投光裝置10在輪胎1的表面上形成在與由旋轉(zhuǎn)形成的輪胎1的表面的移動(dòng)方向即X 軸方向(與所述第一方向相當(dāng))正交的Y軸方向(與所述第二方向相當(dāng))上延伸，且在該 Y軸方向上所占的范圍相互偏離(在Y軸方向上中心位置分別不同)的多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)Lsl Ls3 (所述線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)的一例)。這些光切斷線(xiàn)Lsl Ls3各自的X軸方向的坐標(biāo)根據(jù)輪胎1的表面高度而變化。此外，如圖7所示，投光裝置10在輪胎1的表面上形成多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)Lsl Ls3，且對(duì)于在Y軸方向上相鄰的光切斷線(xiàn)，其Y軸方向上(光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的長(zhǎng)度方向)上的端部位置重復(fù)。由此，能夠在Y軸上無(wú)遺漏地(連續(xù)地)得到輪胎表面的形狀(高度分布)的測(cè)定數(shù)據(jù)。而且，在圖7所示的例子中，一部分的光切斷線(xiàn)Lsl、Ls3的X軸方向的坐標(biāo)大致相同，但也可認(rèn)為所有的光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的各自的X軸方向的坐標(biāo)不同。此外，所述攝像機(jī)20具備攝像透鏡22及攝像元件21 (受光部)，對(duì)照射在輪胎1 的表面上的多個(gè)線(xiàn)型光的像vl v3 (光切斷線(xiàn)的像)，在這些多個(gè)線(xiàn)型光各自的主光線(xiàn) Lil Li3相對(duì)于輪胎1的表面正反射的方向上進(jìn)行攝像(所述攝像機(jī)構(gòu)的一例)。因此，在胎側(cè)面用的所述傳感器單元3a、3c中，所述投光裝置10以在與輪胎1的胎側(cè)面中的輪胎1的半徑方向平行的Y軸方向上形成多個(gè)光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的方式，從與由該光切斷線(xiàn)Lsl Ls3檢測(cè)的檢測(cè)高度方向(Z軸方向)不同的方向照射多個(gè)線(xiàn)型光 (所述第一線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)的一例)。
另一方面，在胎面用的所述傳感器單元北中，所述投光裝置10以在與輪胎1的胎面中的輪胎的周向(輪胎表面的移動(dòng)方向)正交的方向即Y軸方向上形成多個(gè)光切斷線(xiàn) Lsl Ls3的方式，從與由該光切斷線(xiàn)Lsl Ls3檢測(cè)的檢測(cè)高度方向(Z軸方向)不同的方向照射多個(gè)線(xiàn)型光(所述第二線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)的一例)。再有，在本實(shí)施方式中，例示對(duì)輪胎1的每個(gè)面(每個(gè)所述傳感器單元幻照射三個(gè)線(xiàn)型光，但是也可考慮通過(guò)增減所述線(xiàn)型光源11 13的數(shù)目，對(duì)輪胎1的每個(gè)面照射兩個(gè)線(xiàn)型光、或四個(gè)以上的線(xiàn)型光。此外，所述投光裝置10及攝像機(jī)20，通過(guò)未圖示的保持機(jī)構(gòu)以如下方式保持，即 從線(xiàn)型光源11 13輸出的多個(gè)線(xiàn)型光各自的主光線(xiàn)(沿著中心線(xiàn)的光)相對(duì)于所述輪胎 1的表面正反射的方向上存在攝像機(jī)20的視野范圍。由此，攝像機(jī)20在多個(gè)線(xiàn)型光各自的主光線(xiàn)相對(duì)于所述輪胎1表面正反射的方向上拍攝多個(gè)線(xiàn)型光的像(所述攝像機(jī)構(gòu)的一例)。例如，投光裝置10及攝像機(jī)20的位置關(guān)系，首先，可考慮根據(jù)在將攝像機(jī)20的位置及朝向設(shè)定在與光切斷線(xiàn)的檢測(cè)高度方向不同的方向后，以線(xiàn)型光的各主光線(xiàn)的正反射光朝向該攝像機(jī)20的攝像范圍的方式，設(shè)定投光裝置10中的各線(xiàn)型光源11 13的位置及朝向的過(guò)程來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)然，也可以按其相反的順序設(shè)定投光裝置10及攝像機(jī)20的位置關(guān)系。也就是說(shuō)，胎側(cè)面用的所述傳感器單元3a、3c中的攝像機(jī)20，在多個(gè)線(xiàn)型光各自的主光線(xiàn)的正反射光相對(duì)于胎側(cè)面正反射的方向，對(duì)通過(guò)投光裝置10照射在輪胎1的胎側(cè)面上的多個(gè)線(xiàn)型光的像Vl v3 (光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的像)進(jìn)行攝像(所述第一攝像機(jī)構(gòu)的一例)。此外，胎面用的所述傳感器單元北中的攝像機(jī)20，在多個(gè)線(xiàn)型光各自的主光線(xiàn)的正反射光相對(duì)于胎面正反射的方向上，對(duì)通過(guò)所述投光裝置10照射在輪胎1的胎面上的多個(gè)線(xiàn)型光的像Vl V3(光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的像)進(jìn)行攝像(所述第二攝像機(jī)構(gòu)的一例)。圖3及圖4是示意性地表示所述傳感器單元3中的投光裝置10及攝像機(jī)20的配置的圖示。圖3表示從Y軸方向觀察時(shí)的狀態(tài)，圖4表示從與線(xiàn)型光的主光線(xiàn)各自到達(dá)的位置P1、P2、P3(以下稱(chēng)為主光線(xiàn)到達(dá)位置)的輪胎的表面垂直的方向觀察時(shí)的狀態(tài)。再有，圖3(a)、圖4(a)及圖4(c)是有關(guān)胎側(cè)面用的所述傳感器單元3a、3c的圖，圖3(b)及圖 4(b)是有關(guān)胎面用的所述傳感器單元北的圖。如圖3(a)、(b)所示，在對(duì)于胎側(cè)面及胎面的任一個(gè)面的所述傳感器單元3中，各線(xiàn)型光源11 13和攝像機(jī)20以如下方式保持，即在從Y軸方向觀察時(shí)，多個(gè)線(xiàn)型光各自的主光線(xiàn)Lil、Li2、Li3相對(duì)于Z軸形成的角度(或相對(duì)于輪胎1表面形成的角度)與將與其對(duì)應(yīng)的所述主光線(xiàn)到達(dá)位置P1、P2、P3和所述攝像機(jī)20的攝像元件21的中心連結(jié)的線(xiàn) (以下稱(chēng)為攝像中心線(xiàn)Lol、Lo2、Lo3)相對(duì)于Z軸形成的角度(或相對(duì)于輪胎1表面形成的角度)相等。此外，如圖4(a) (c)所示，在相對(duì)于胎側(cè)面及胎面任一面的所述傳感器單元3 中，各線(xiàn)型光源11 13和攝像機(jī)20以如下方式保持，即在從與所述主光線(xiàn)到達(dá)位置P1、 P2、P3的輪胎表面垂直的方向觀察時(shí)，多個(gè)線(xiàn)型光各自的主光線(xiàn)Lil、Li2、Li3和與其對(duì)應(yīng)的所述攝像中心線(xiàn)Lol、Lo2、Lo3形成一直線(xiàn)。
再有，以上所示的所述投光裝置10及所述攝像機(jī)20的位置關(guān)系，作為以線(xiàn)型光的主光線(xiàn)到達(dá)的輪胎1的表面(所述主光源到達(dá)位置Pl P3的面)為基準(zhǔn)設(shè)定的位置關(guān)系示出。該位置關(guān)系不是指按每個(gè)作為被檢測(cè)體的輪胎1設(shè)定所述投光裝置10及所述攝像機(jī)20的位置，而是指以成為檢測(cè)對(duì)象的輪胎1的平均的表面形狀為基準(zhǔn)設(shè)定。例如，假設(shè)一個(gè)表示成為檢測(cè)對(duì)象的輪胎1的平均的表面形狀的假想的基準(zhǔn)面，通過(guò)規(guī)定的保持機(jī)構(gòu)以如下方式保持所述投光裝置10及所述攝像機(jī)20，即所述攝像機(jī)20的攝像范圍位于向輪胎1的表面照射的多個(gè)線(xiàn)型光各自的主光線(xiàn)相對(duì)于所述基準(zhǔn)面正反射的方向。另一方面，所述圖像處理裝置6執(zhí)行光切斷線(xiàn)坐標(biāo)檢測(cè)處理，其對(duì)于輪胎1旋轉(zhuǎn)一周期間每當(dāng)由編碼器5檢測(cè)到輪胎1旋轉(zhuǎn)了規(guī)定的單位角度(例如，0.09° )時(shí)(S卩，以一定的角度周期)由攝像機(jī)20得到的多個(gè)攝像圖像(旋轉(zhuǎn)一周(360度)的圖像)的每一個(gè)， 從在該攝像機(jī)20的攝像圖像的坐標(biāo)系中的預(yù)先設(shè)定的多個(gè)獨(dú)立的圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3(參照?qǐng)D7)的各個(gè)圖像分別檢測(cè)光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的像vl v3的坐標(biāo)(以下，稱(chēng)為光切斷線(xiàn)坐標(biāo))(所述光切斷線(xiàn)坐標(biāo)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的一例)。此處，多個(gè)獨(dú)立的圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3是分別與形成在輪胎1表面的多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)Lsl Ls3對(duì)應(yīng)地預(yù)先設(shè)定其坐標(biāo)的區(qū)域。如圖7所示，形狀測(cè)定裝置W使多個(gè)光切斷線(xiàn)Lsl Ls3在輪胎1的表面上分離地形成。因此，如果將這些光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的相互間隔相對(duì)于根據(jù)輪胎1的表面形狀變化的多個(gè)光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的位置變動(dòng)寬度設(shè)定為足夠的間隔，則在攝像機(jī)20的攝像圖像的坐標(biāo)系中，能夠預(yù)先設(shè)定與多個(gè)光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的每一個(gè)對(duì)應(yīng)的獨(dú)立的多個(gè)圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3。在圖7所示的例子中，X坐標(biāo)在Xl以上且Y坐標(biāo)不足yl的區(qū)域Al是與光切斷線(xiàn) Lsl對(duì)應(yīng)的區(qū)域。此外，X坐標(biāo)在不足xl且Y坐標(biāo)在yl以上、y2以下的區(qū)域A2是與光切斷線(xiàn)Ls2對(duì)應(yīng)的區(qū)域。同樣地，X坐標(biāo)在xl以上且Y坐標(biāo)在y2以上的區(qū)域A3是與光切斷線(xiàn)Ls3對(duì)應(yīng)的區(qū)域。這些圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3是在各圖像處理對(duì)象Al A3的圖像中僅存在與該區(qū)域一一對(duì)應(yīng)的光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的像vl v3，除此以外的光切斷線(xiàn)的像不會(huì)存在的區(qū)域。這些多個(gè)獨(dú)立的圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3例如通過(guò)該形狀測(cè)定裝置W進(jìn)行事先已知形狀的校正用的被測(cè)定物的測(cè)定(利用攝像機(jī)20進(jìn)行攝像)，并基于得到攝像圖像中的多個(gè)光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的像vl v3的位置(坐標(biāo))、和輪胎1的表面形狀的變動(dòng)范圍的推定寬度而算出，并存儲(chǔ)在圖像處理裝置6的存儲(chǔ)器中。此外，圖像處理裝置6對(duì)于多個(gè)獨(dú)立的圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3的圖像，通過(guò)在 X軸方向(輪胎表面的移動(dòng)方向、相當(dāng)于所述第一方向)的每一行檢測(cè)最高亮度的像素的坐標(biāo)來(lái)檢測(cè)所述光切斷線(xiàn)坐標(biāo)。如此，圖像處理裝置6從多個(gè)獨(dú)立的圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3的各個(gè)圖像檢測(cè)多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的像vl v3的各個(gè)坐標(biāo)，因此能夠通過(guò)對(duì)每一行檢測(cè)最高亮度的像素的位置這種簡(jiǎn)單的處理(高速的處理)來(lái)檢測(cè)光切斷線(xiàn) Lsl Ls3的像vl v3的坐標(biāo)。其結(jié)果，即使以高的攝像速率(例如，1秒鐘4000幀)進(jìn)行光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的像的攝像，也能夠與此種高的攝影速率對(duì)應(yīng)地降低光切斷線(xiàn)檢測(cè)所需要的圖像處理的運(yùn)算載荷。如以上得到的各光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的Y坐標(biāo)分別表示光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的長(zhǎng)度方向的位置，即在輪胎1的胎側(cè)面中表示輪胎1的半徑方向的位置，在輪胎1的胎面中表示輪胎1的旋轉(zhuǎn)軸方向的位置。此外，各光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的X坐標(biāo)表示輪胎1的表面尚度。并且，圖像處理裝置6對(duì)于從攝像圖像檢測(cè)的光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的坐標(biāo)(根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)的多個(gè)光切斷線(xiàn)坐標(biāo))，利用預(yù)先設(shè)定的換算系數(shù)將X坐標(biāo)換算為輪胎的表面高度，并將換算后的輪胎表面的形狀信息，即輪胎ι的旋轉(zhuǎn)角度的信息(例如，編碼器5 的計(jì)數(shù))與光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的Y坐標(biāo)及輪胎表面高度的對(duì)應(yīng)信息向主計(jì)算機(jī)輸出。此處，如果在Y軸方向(相當(dāng)于所述第二方向)的各位置(坐標(biāo))上排列從根據(jù)輪胎1的旋轉(zhuǎn)角度(以一定的角度周期)檢測(cè)出的多個(gè)所述光切斷線(xiàn)坐標(biāo)算出的輪胎1的表面高度，則其表示在輪胎表面的移動(dòng)方向上的一維的表面高度分布。從而，輪胎1的旋轉(zhuǎn)角度的信息與光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的Y坐標(biāo)及輪胎表面高度的對(duì)應(yīng)信息是表示在輪胎1的表面的移動(dòng)方向(相當(dāng)于所述第一方向)上的表面高度分布信息。而且，執(zhí)行將X坐標(biāo)換算為輪胎1的表面高度的處理的圖像處理裝置6是所述第一表面形狀計(jì)算機(jī)構(gòu)的一例。在設(shè)定將光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的X坐標(biāo)換算為輪胎1的表面高度的換算系數(shù)時(shí)， 例如，通過(guò)該形狀測(cè)定裝置W進(jìn)行預(yù)先已知形狀的校正用的被測(cè)定物的測(cè)定(利用攝像機(jī) 20進(jìn)行攝像)，且從得到的攝像圖像中的多個(gè)光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的像的位置(坐標(biāo))與校正用的被測(cè)定物的表面高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系算出所述換算系數(shù)，其計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在圖像處理裝置6的存儲(chǔ)器中?；蛘?，也可考慮利用所述校正用的被測(cè)定物的測(cè)定，預(yù)先算出將輪胎1的表面高度換算成光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的X坐標(biāo)的換算系數(shù)，并存儲(chǔ)于主計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，在主計(jì)算機(jī)中，根據(jù)X坐標(biāo)的大小來(lái)評(píng)價(jià)輪胎的表面形狀。然而，在輪胎表面的檢查中，在Y軸方向的各位置處，在只要得到X軸方向(輪胎表面的移動(dòng)方向)的一維輪廓即可的情況下，只要進(jìn)行將所述的X坐標(biāo)向表面高度的換算即足夠。另一方面，在輪胎表面的檢查中，在需要輪胎表面的二維(X軸方向及Y軸方向) 的輪廓的情況下，僅進(jìn)行X坐標(biāo)向表面高度的換算是不夠的。圖8是示意地表示利用形狀測(cè)定裝置W得到的測(cè)定數(shù)據(jù)的分布及數(shù)據(jù)移動(dòng)的情況的圖。圖8 (a)是對(duì)于各圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3示意性地表示將數(shù)據(jù)測(cè)定時(shí)的輪胎1 的旋轉(zhuǎn)角度的信息(旋轉(zhuǎn)角度或編碼器5的輸出脈沖的計(jì)數(shù)等)作為圖表的橫軸，將光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的Y坐標(biāo)(光切斷線(xiàn)的長(zhǎng)度方向)作為圖表的縱軸而排列輪胎表面的高度信息的情況的圖。在形狀測(cè)定裝置W中，如圖7所示，與圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3分別對(duì)應(yīng)的光切斷線(xiàn)Lsl Ls3分離地形成，因此從一個(gè)攝像圖像中的多個(gè)光切斷線(xiàn)Lsl Ls3分別算出的輪胎表面的形狀(光切斷線(xiàn)的長(zhǎng)度方向上的高度分布)混夾有在輪胎表面的移動(dòng)方向(X 軸方向)上的位置不同的情況。在圖8中表示了關(guān)于區(qū)域Al及A3的各自的一部分的測(cè)定數(shù)據(jù)dll、d31與關(guān)于區(qū)域A2的一部分的測(cè)定數(shù)據(jù)d22為在輪胎表面的移動(dòng)方向上的位置一致的數(shù)據(jù)。而且，圖8所示的例子是與圖像處理對(duì)象區(qū)域Al、A3分別對(duì)應(yīng)的測(cè)定數(shù)據(jù)在 X軸方向上的位置沒(méi)有偏移的情況的例子。
如果將輪胎表面的移動(dòng)方向(X軸方向)上的位置偏移這樣地?fù)Q算為旋轉(zhuǎn)角度后的量作為輪胎旋轉(zhuǎn)角度的移動(dòng)量θ s，則如圖8(a)所示，在分別與圖像處理對(duì)象區(qū)域Α1、Α2 對(duì)應(yīng)的測(cè)定數(shù)據(jù)相互間，為使在輪胎表面的X軸方向(輪胎表面移動(dòng)方向)的位置一致，對(duì)于測(cè)定時(shí)的旋轉(zhuǎn)角度則必須移動(dòng)θ S。圖8(b)是對(duì)于與各圖像處理對(duì)象區(qū)域Al、Α2對(duì)應(yīng)的測(cè)定數(shù)據(jù)，示意性地表示將輪胎表面中的該移動(dòng)方向的位置的信息作為圖表的橫軸，將光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的Y坐標(biāo) (光切斷線(xiàn)的長(zhǎng)度方向)作為圖表的縱軸而排列測(cè)定時(shí)移動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度θs后的與各圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3對(duì)應(yīng)的輪胎表面的高度信息的情況的圖。因此，在形狀測(cè)定裝置W中，也可考慮圖像處理裝置6或所述主計(jì)算機(jī)基于由圖像處理裝置6根據(jù)輪胎1的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)的多個(gè)所述光切斷線(xiàn)坐標(biāo)、和與多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)Lsl Ls3相互的X軸方向(相當(dāng)于所述第一方向)中的位置偏移量相對(duì)應(yīng)的輪胎旋轉(zhuǎn)角度的移動(dòng)量9S相關(guān)的設(shè)定信息(以下稱(chēng)為角度移動(dòng)信息)，算出輪胎1的X軸方向(所述第一方向)及Y軸方向(所述第二方向)中的表面高度分布(所述第二表面形狀計(jì)算機(jī)構(gòu)的一例)。此處，角度移動(dòng)信息是輪胎旋轉(zhuǎn)角度的移動(dòng)量θ s或與其相當(dāng)?shù)男畔?，是預(yù)先設(shè)定的信息(預(yù)先存儲(chǔ)于圖像處理裝置6或所述主計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中的信息)。而且，角度移動(dòng)信息是對(duì)于與多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)Lsl Ls3相互的X軸方向(相當(dāng)于所述第一方向)上的位置偏移量相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的偏移量(此處為旋轉(zhuǎn)角度的偏移量)而預(yù)先設(shè)定的信息，是所述設(shè)定移動(dòng)信息的一例。更具體地，圖像處理裝置6對(duì)于根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)的多個(gè)光切斷線(xiàn)坐標(biāo)，通過(guò)執(zhí)行由預(yù)先設(shè)定的換算系數(shù)將X坐標(biāo)換算成輪胎表面的高度的處理，和根據(jù)預(yù)先設(shè)定的所述角度移動(dòng)信息將在圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3分別檢測(cè)的多個(gè)光切斷線(xiàn)坐標(biāo)相互移動(dòng)與輪胎旋轉(zhuǎn)角度的移動(dòng)量θs相當(dāng)?shù)牧康奶幚?。由此算出輪?表面的移動(dòng)方向(所述第一方向)及與其正交的方向(所述第二方向)上的表面高度分布。此外，輪胎旋轉(zhuǎn)角度的移動(dòng)量θ s是利用該形狀測(cè)定裝置W，進(jìn)行預(yù)先已知形狀的校正用的被測(cè)定物的測(cè)定(利用攝像機(jī)20進(jìn)行攝像)，并由基于得到的攝像圖像的圖像處
理等而計(jì)算的信息。圖9是示意性地表示由形狀測(cè)定裝置W的攝像機(jī)拍攝形狀已知的校正用的被測(cè)定物而得到的攝像圖像的一例的圖。與圖9所示的攝像圖像對(duì)應(yīng)的所述校正用的被測(cè)定物的測(cè)定面為平面，且在該測(cè)定面上標(biāo)記用來(lái)表示輪胎的旋轉(zhuǎn)角度的刻度mk。利用形狀測(cè)定裝置W事先進(jìn)行此種校正用的被測(cè)定物的測(cè)定(利用攝像機(jī)20進(jìn)行攝像)，且對(duì)于得到的攝像圖像，如果由刻度mk讀取與光切斷線(xiàn)Lsl Ls3相互的X軸方向上的位置偏移寬度相當(dāng)?shù)妮喬サ男D(zhuǎn)角度，則該讀取角度為輪胎旋轉(zhuǎn)角度的移動(dòng)量θ S。在使用了形狀測(cè)定裝置W的測(cè)定中，如果輪胎表面形狀(輪胎表面的高度)的變動(dòng)(個(gè)體差)相對(duì)于多個(gè)光切斷線(xiàn)Lsl Ls3相互的間隔小，則與多個(gè)光切斷線(xiàn)Lsl Ls3 分別對(duì)應(yīng)的所述圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3的坐標(biāo)即使固定也不會(huì)特別產(chǎn)生問(wèn)題。但是，在輪胎表面形狀的變動(dòng)大的情況下，如果將多個(gè)所述圖像處理對(duì)象區(qū)域 Al A3的坐標(biāo)固定，則光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的位置變?yōu)槠x與其對(duì)應(yīng)的所述圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3的狀態(tài)(以下稱(chēng)為偏離區(qū)域狀態(tài))，有無(wú)法正常檢測(cè)光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的坐標(biāo)之虞。但是，由輪胎1的表面形狀平緩的變化這一特質(zhì)，在輪胎的表面形狀的變動(dòng)大的情況下，多個(gè)光切斷線(xiàn)Lsl Ls3對(duì)于相互的相對(duì)的位置關(guān)系在小的變動(dòng)范圍內(nèi)保持，其整體的位置(特別是X軸方向的位置)較大地變動(dòng)。因此，在形狀測(cè)定裝置W中，考慮圖像處理裝置6在事先(本測(cè)定之前)執(zhí)行自動(dòng)設(shè)定圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3的坐標(biāo)(所述圖像處理對(duì)象領(lǐng)域自動(dòng)設(shè)定機(jī)構(gòu)的一例)的處理。更具體地，圖像處理裝置6檢測(cè)攝像機(jī)20的攝像圖像中的一或多個(gè)預(yù)先設(shè)定的區(qū)域A0(以下稱(chēng)為試行區(qū)域)內(nèi)規(guī)定的設(shè)定等級(jí)以上的亮度的像素的位置，并根據(jù)所述試行區(qū)域中的所述設(shè)定等級(jí)以上的亮度的像素的檢測(cè)位置，移動(dòng)預(yù)先設(shè)定的多個(gè)獨(dú)立的基準(zhǔn)區(qū)域的坐標(biāo)(與圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3分別對(duì)應(yīng)的作為基準(zhǔn)的區(qū)域)，由此自動(dòng)設(shè)定多個(gè)獨(dú)立的圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3的坐標(biāo)。此處，所述基準(zhǔn)區(qū)域的坐標(biāo)例如通過(guò)該形狀測(cè)定裝置W進(jìn)行預(yù)先預(yù)先已知形狀的校正用的被測(cè)定物的測(cè)定(利用攝像機(jī)20進(jìn)行攝像)，并基于得到的攝像圖像中的多個(gè)光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的像的位置(坐標(biāo))而算出，并存儲(chǔ)于圖像處理裝置6的存儲(chǔ)器。此外，所述設(shè)定等級(jí)只要是其以上的亮度的像素就都認(rèn)為是光切斷線(xiàn)的一部分的
亮度等級(jí)。例如，如圖7所示，圖像處理裝置6對(duì)從Y軸方向的坐標(biāo)最小的位置至該坐標(biāo)為規(guī)定值y0的位置為止的所述試行區(qū)域A0，從Y軸方向的坐標(biāo)最小的位置依次檢測(cè)X軸方向的每行最高亮度的像素的坐標(biāo)及其亮度，并且判別其最高亮度是否在所述設(shè)定等級(jí)以上。進(jìn)而，圖像處理裝置6對(duì)其最高亮度的像素的亮度最初達(dá)到所述設(shè)定等級(jí)以上時(shí)的那個(gè)像素的X坐標(biāo)，或其最高亮度的像素的亮度最初連續(xù)的規(guī)定行(例如，2 3行)，根據(jù)達(dá)到所述設(shè)定等級(jí)以上時(shí)的這些像素的X坐標(biāo)的平均值，移動(dòng)多個(gè)獨(dú)立的所述基準(zhǔn)區(qū)域整體的X坐標(biāo)，并將移動(dòng)后的坐標(biāo)作為所述圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3自動(dòng)設(shè)定，并存儲(chǔ)在規(guī)定的存儲(chǔ)
ο例如，在圖7所示的例子中，將所述設(shè)定等級(jí)以上的亮度的像素的X坐標(biāo)與由所述校正用的被測(cè)定物的測(cè)定得到的光切斷線(xiàn)Lsl的X坐標(biāo)的差作為從所述基準(zhǔn)區(qū)域的坐標(biāo)向所述圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3的坐標(biāo)的移動(dòng)量。如此，預(yù)先設(shè)定與輪胎1的表面高度為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)的高度(已知的高度)的情況相對(duì)應(yīng)的多個(gè)獨(dú)立的所述基準(zhǔn)區(qū)域的坐標(biāo)，即使輪胎表面形狀的變動(dòng)大，對(duì)于估計(jì)僅特定的一個(gè)光切斷線(xiàn)(圖7所示例子中為光切斷線(xiàn)Lsl) —定通過(guò)其區(qū)域的所述試行區(qū)域AO的圖像，能夠檢測(cè)所述設(shè)定等級(jí)以上的亮度的像素的位置(即，所述特定的一個(gè)光切斷線(xiàn)的一部分的位置)，并基于該檢測(cè)位置，進(jìn)行從所述基準(zhǔn)區(qū)域的坐標(biāo)向所述圖像處理對(duì)象區(qū)域 Al A3的坐標(biāo)的移動(dòng)(尤其是X軸坐標(biāo)的移動(dòng))，則能夠避免形成所述偏離區(qū)域狀態(tài)。如以上所述，在使用了輪胎形狀測(cè)定裝置W的輪胎形狀的測(cè)定中，所述投光裝置 10及所述攝像機(jī)20通過(guò)未圖示的保持機(jī)構(gòu)以如下方式保持，即所述攝像機(jī)20的視野范圍位于多個(gè)線(xiàn)型光各自的主光線(xiàn)(沿著中心線(xiàn)的光)相對(duì)于輪胎1表面正反射的方向。而且，在如上所述地保持所述投光裝置10及所述攝像機(jī)20的狀態(tài)下，通過(guò)所述投光裝置10 對(duì)輪胎1的表面照射多個(gè)線(xiàn)型光，并利用攝像機(jī)20以輪胎1的旋轉(zhuǎn)中的一定的角度周期對(duì)該多個(gè)線(xiàn)型光的像(光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的像)進(jìn)行攝像(所述線(xiàn)型光照射/攝像工序的一例)。進(jìn)而，圖像處理裝置6 (運(yùn)算機(jī)構(gòu)的一例)對(duì)于由攝像機(jī)20得到的多個(gè)攝像圖像的每一個(gè)，分別從攝像機(jī)20的攝像圖像的坐標(biāo)系中的與多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)Lsl Ls3分別對(duì)應(yīng)地預(yù)先設(shè)定的多個(gè)獨(dú)立的圖像處理對(duì)象區(qū)域Al A3的圖像中單獨(dú)地檢測(cè)光切斷線(xiàn) Lsl Ls3的像的坐標(biāo)(所述光切斷線(xiàn)坐標(biāo))(所述光切斷線(xiàn)坐標(biāo)檢測(cè)工序的一例)。進(jìn)而，圖像處理裝置6或所述主計(jì)算機(jī)(運(yùn)算機(jī)構(gòu)的一例)基于根據(jù)輪胎的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)的多個(gè)所述光切斷線(xiàn)坐標(biāo)，算出輪胎的表面高度分布(一維的分布或二維的分布)(所述表面形狀計(jì)算工序的一例)。在對(duì)黑色、有光澤的輪胎1表面照射線(xiàn)型光時(shí)，正反射光的光量大于朝特定方向 (攝像機(jī)的攝像范圍)的散射反射光的光量。此外，由于輪胎1表面(尤其是側(cè)面)彎曲， 因此即使利用所述攝像機(jī)20對(duì)線(xiàn)長(zhǎng)度長(zhǎng)的一個(gè)線(xiàn)型光的像在該線(xiàn)型光的主光線(xiàn)的正反射方向進(jìn)行攝像，該線(xiàn)型光中從主光線(xiàn)向兩外側(cè)偏離的光線(xiàn)的正反射光不會(huì)到達(dá)所述攝像機(jī) 20。例如，在圖2中，在將中央的所述線(xiàn)型光源12輸出的線(xiàn)型光的長(zhǎng)度加長(zhǎng)時(shí)，該線(xiàn)型光兩端附近的光的正反射光朝向與所述攝像機(jī)20的方向完全不同的方向。因此，關(guān)于線(xiàn)型光的整個(gè)像中的從中心偏離的部分，到達(dá)所述攝像機(jī)20的反射光的光量仍是不足，不能得到清晰的像。另一方面，所述形狀測(cè)定裝置W由于通過(guò)在向輪胎1表面照射的線(xiàn)型光的正反射方向上配置的所述攝像機(jī)20拍攝線(xiàn)型光的像，因此即使在不增強(qiáng)線(xiàn)型光強(qiáng)度的情況下(在不采用高功率的線(xiàn)型光源的情況下)，以足夠高的攝像速率(例如每秒4000幀以上)進(jìn)行線(xiàn)型光的像的攝像，也能得到照射在輪胎1表面上的線(xiàn)型光的清晰像。而且，由于通過(guò)多個(gè)所述線(xiàn)型光源11 13，向輪胎的表面照射線(xiàn)長(zhǎng)比較短的多個(gè)線(xiàn)型光，所述攝像機(jī)20位于該多個(gè)線(xiàn)型光各自的主光線(xiàn)的正反射方向，因此對(duì)于多個(gè)線(xiàn)型光的整個(gè)像，都能得到清晰的像。結(jié)果，能夠在不使輪胎1產(chǎn)生熱損傷的情況下，高速且以高的空間分辨率檢測(cè)輪胎1的表面形狀。此外，所述形狀測(cè)定裝置W具備多個(gè)分別具有一組所述投光裝置10 (線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu))及攝像機(jī)20的組合的傳感器單元3，通過(guò)這些傳感器單元3，對(duì)輪胎1上的多個(gè)面 (表里的胎側(cè)面及胎面)分別同時(shí)地進(jìn)行利用所述投光裝置10的線(xiàn)型光的照射及利用所述攝像機(jī)20的該光切斷線(xiàn)的像的攝像。由此，能夠同時(shí)進(jìn)行輪胎的多個(gè)面(胎側(cè)面及胎面) 的形狀測(cè)定，能夠縮短輪胎1的檢測(cè)對(duì)象面整體的形狀測(cè)定所需的時(shí)間。可是，如圖5所示，可考慮本發(fā)明的實(shí)施方式的形狀測(cè)定裝置W具備將通過(guò)所述投光裝置10 (所述線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)的一例)照射在輪胎1的表面上的多個(gè)線(xiàn)型光分別在其線(xiàn)長(zhǎng)方向上校直的校直透鏡30 (相當(dāng)于所述校直機(jī)構(gòu))?；蛘?，如圖6所示，可考慮所述形狀測(cè)定裝置W具備將通過(guò)所述投光裝置10 (所述線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)的一例)照射在輪胎1表面上的多個(gè)線(xiàn)型光分別在該線(xiàn)長(zhǎng)方向上聚光的聚光透鏡40 (相當(dāng)于所述聚光機(jī)構(gòu))。通過(guò)設(shè)置這些校直透鏡30或聚光透鏡40，即使多少延長(zhǎng)照射在彎曲的輪胎1表面上的多個(gè)線(xiàn)型光各自的線(xiàn)長(zhǎng)，也能夠使從該線(xiàn)型光的主光線(xiàn)向兩外側(cè)偏離的光線(xiàn)的正反射方向靠近所述攝像機(jī)20的攝像范圍。結(jié)果，能夠減少線(xiàn)型光數(shù)，簡(jiǎn)化裝置。此外，在所述的實(shí)施方式中，示出了具備多個(gè)光源(所述線(xiàn)型光源11 13)的所述投光裝置10，但是作為為了在輪胎的表面上形成多個(gè)光切斷線(xiàn)Lsl Ls3而照射多個(gè)線(xiàn)型光的投光裝置，也可以考慮其它構(gòu)成。例如，所述投光裝置10也可以考慮具備一個(gè)線(xiàn)型光源、和將從該線(xiàn)型光源射出的線(xiàn)型光分路成多個(gè)線(xiàn)型光，并以在輪胎表面上形成多個(gè)分離光切斷線(xiàn)Lsl Ls3的方式照射分路后的多個(gè)線(xiàn)型光的光學(xué)設(shè)備。由此，可減少光源數(shù)。此外，還可考慮按輪胎1的每個(gè)檢查對(duì)象面設(shè)置的多個(gè)所述投光裝置10具備對(duì)每個(gè)檢查對(duì)象面分別輸出不同的波長(zhǎng)的線(xiàn)型光的所述光源11 13。在此種情況下，可在多個(gè)所述傳感器單元3各自中，在射向所述攝像機(jī)20的入射光的光路上設(shè)置濾光器，選擇性地使與該攝像機(jī)20對(duì)應(yīng)的所述投光裝置10輸出的規(guī)定波長(zhǎng)的光透過(guò)。例如，可考慮各傳感器單元3a 3c中的所述投光裝置10分別輸出650nm、670nm、 690nm的波長(zhǎng)的線(xiàn)型光，并在拍攝該線(xiàn)型光的像的攝像機(jī)20的前面配置分別選擇性地使波長(zhǎng)為650士5nm、670nm士5nm、690nm士5nm的光透過(guò)的帶通濾波器。由此，在輪胎1的某面的形狀檢測(cè)中，能夠防止其它面所用的線(xiàn)型光成為干擾光。此外，也可以考慮，多個(gè)所述投光裝置10分別輸出不同色(波長(zhǎng))的線(xiàn)型光，所述圖像處理裝置6從攝取彩色圖像的所述攝像機(jī)20各個(gè)攝像圖像(彩色圖像)中，作為線(xiàn)型光的圖像提取出對(duì)應(yīng)的色(波長(zhǎng))的圖像。此外，在所述的實(shí)施方式中，示出了一邊通過(guò)所述輪胎旋轉(zhuǎn)機(jī)2使輪胎1以其旋轉(zhuǎn)軸Ig為中心旋轉(zhuǎn)，一邊進(jìn)行檢測(cè)的例子。但是，也可以考慮，以輪胎1本身被固定的狀態(tài)，使該形狀測(cè)定裝置W整體或其一部的所述傳感器單元3 (3a 3c)通過(guò)規(guī)定的旋轉(zhuǎn)裝置以輪胎1的旋轉(zhuǎn)軸Ig為中心旋轉(zhuǎn)。此外，最好在所述形狀測(cè)定裝置W中設(shè)置接近傳感器，用于檢測(cè)所述傳感器單元 3 (3a 3c)是否比規(guī)定距離接近輪胎1，所述單元驅(qū)動(dòng)裝置4最好具備基于該接近傳感器的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行控制，使所述傳感器單元3 (3a 3c)不與輪胎1接觸的功能。此外，所述傳感器單元3 (3a 3c)的支撐機(jī)構(gòu)支撐各個(gè)所述傳感器單元3 (3a 3c)，并且最好具備具有在輪胎1的旋轉(zhuǎn)方向上施加規(guī)定以上的力時(shí)可向輪胎1的旋轉(zhuǎn)方向折彎的關(guān)節(jié)部、或吸收其沖擊的緩沖器。由此，即使在所述傳感器單元3萬(wàn)一與輪胎1接觸時(shí)，也能防止裝置損壞。此外，在所述實(shí)施方式中，例示了將旋轉(zhuǎn)的輪胎1作為被測(cè)定物，并測(cè)定利用其旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)的輪胎表面的形狀測(cè)定裝置W，但利用同樣的機(jī)器結(jié)構(gòu)也可測(cè)定移動(dòng)的金屬部件等被測(cè)定物的表面形狀。例如，使所述傳感器單元3與在直線(xiàn)方向移動(dòng)的帶狀或板狀的軋制材料的單面或表背各面相對(duì)地配置，且所述圖像處理裝置6及所述主計(jì)算機(jī)(未圖示)執(zhí)行與所述實(shí)施方式中的處理同樣的處理，則能夠高速且非接觸地進(jìn)行軋制材料的表面形狀的測(cè)定。此外，如實(shí)施方式所示，除在傳感器單元3固定的狀態(tài)下使軋制材料的表面移動(dòng)的裝置結(jié)構(gòu)外，也可考慮在被測(cè)定物固定的狀態(tài)下，使傳感器單元3沿被測(cè)定物的表面移動(dòng)(直線(xiàn)移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)移動(dòng))的裝置結(jié)構(gòu)。
(2)圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的具備光切斷線(xiàn)提取裝置X的形狀測(cè)定裝置 W的概略結(jié)構(gòu)的圖，圖12是示意性地表示形狀測(cè)定裝置W具備的傳感器單元中的光源及攝像機(jī)的三維配置的圖，圖13是表示光切斷線(xiàn)提取裝置X及與其進(jìn)行信號(hào)收發(fā)的設(shè)備的概略結(jié)構(gòu)的框圖，圖14是光切斷線(xiàn)提取裝置X具備的圖像處理回路的概略框圖，圖15是示意性地表示攝像圖像與由光切斷線(xiàn)提取裝置X檢測(cè)的檢測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。首先，參照?qǐng)D11及圖12，對(duì)具備光切斷線(xiàn)提取裝置X的本發(fā)明涉及的輪胎形狀測(cè)定裝置W整體及傳感器單元的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。形狀測(cè)定裝置W是利用攝像機(jī)20 (攝像機(jī)20具備攝像元件即CMOS傳感器21)對(duì)照射在旋轉(zhuǎn)的輪胎1的表面的線(xiàn)型光(狹縫光)的像(光切斷線(xiàn)Ls的像)進(jìn)行攝像，基于該攝像圖像采用光切斷法進(jìn)行形狀檢測(cè)，由此檢測(cè)輪胎1的表面形狀的裝置。通過(guò)輪胎1 繞其旋轉(zhuǎn)軸Ia旋轉(zhuǎn)，輪胎1的表面相對(duì)于線(xiàn)型光或攝像機(jī)移動(dòng)。此外，形狀測(cè)定裝置W具備的光切斷線(xiàn)提取裝置X是執(zhí)行光切斷線(xiàn)提取處理的裝置，從對(duì)包含形成在旋轉(zhuǎn)的輪胎1的表面的光切斷線(xiàn)的像進(jìn)行攝像的攝像元件輸入該攝像圖像中的各像素的亮度數(shù)據(jù)，基于輸入的亮度數(shù)據(jù)提取光切斷線(xiàn)的像(檢測(cè)光切斷線(xiàn)的像的坐標(biāo))。如圖11所示，形狀測(cè)定裝置W具備輪胎旋轉(zhuǎn)機(jī)2、傳感器單元3、單元驅(qū)動(dòng)裝置4、 編碼器5、光切斷線(xiàn)提取裝置X及主計(jì)算機(jī)7等。所述輪胎旋轉(zhuǎn)機(jī)2是使形狀檢測(cè)的對(duì)象即輪胎1以其旋轉(zhuǎn)軸Ig為中心旋轉(zhuǎn)的電機(jī)等旋轉(zhuǎn)裝置。例如，所述輪胎旋轉(zhuǎn)機(jī)2以60rpm的旋轉(zhuǎn)速度使輪胎1旋轉(zhuǎn)。由此，形狀測(cè)定裝置W，在使輪胎1旋轉(zhuǎn)一圈的一秒間，通過(guò)后述的傳感器單元3，檢測(cè)輪胎1的胎面及胎側(cè)面的全周范圍的表面形狀。所述傳感器單元3是嵌入有向旋轉(zhuǎn)的輪胎1的表面照射光的光源及對(duì)輪胎1的表面上的光切斷線(xiàn)Ls的像(線(xiàn)型光的像)進(jìn)行攝像的攝像機(jī)20等的單元。在本實(shí)施方式中， 將用于輪胎1的兩個(gè)胎側(cè)面各自的形狀測(cè)定的兩個(gè)傳感器單元3a、3c、和與用于輪胎1的胎面的形狀測(cè)定的一個(gè)傳感器單元北加在一起，具備三個(gè)傳感器單元3。所述單元驅(qū)動(dòng)裝置4是以伺服電機(jī)等驅(qū)動(dòng)裝置作為驅(qū)動(dòng)源可移動(dòng)地支撐各個(gè)傳感器單元3，且定位各傳感器單元3相對(duì)于輪胎1的位置的裝置。所述單元驅(qū)動(dòng)裝置4根據(jù)對(duì)規(guī)定的操作部的操作，或根據(jù)來(lái)自外部裝置的控制指令，在相對(duì)于所述輪胎旋轉(zhuǎn)機(jī)2裝卸輪胎1之前，將各傳感器單元3定位在遠(yuǎn)離輪胎1的規(guī)定的避讓位置，在將新的輪胎1裝在所述輪胎旋轉(zhuǎn)機(jī)2上后，將各傳感器單元3定位在接近輪胎1的規(guī)定的檢查位置。所述編碼器5設(shè)置于所述輪胎旋轉(zhuǎn)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸，是檢測(cè)其旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度，即檢測(cè)輪胎1的旋轉(zhuǎn)角度每隔規(guī)定的單位角度變化，并將檢測(cè)信號(hào)(脈沖信號(hào))作為后述的重置信號(hào)RESET輸出的傳感器(所述角度變化檢測(cè)機(jī)構(gòu)的一例)，其檢測(cè)信號(hào)(重置信號(hào) RESET)被用于所述傳感器單元3具備的攝像機(jī)的攝像定時(shí)的控制及從光切斷線(xiàn)提取裝置X 向主計(jì)算機(jī)7傳送數(shù)據(jù)時(shí)刻的控制。而且，編碼器5是檢測(cè)輪胎1的表面的一定單位的旋轉(zhuǎn)，并輸出其檢測(cè)信號(hào)的所述旋轉(zhuǎn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的一例。此外，所述傳感器單元3如圖12所示，具備輸出線(xiàn)型光(狹縫光)的投光裝置10、 和攝像機(jī)20。而且，圖12表示測(cè)定對(duì)象面為輪胎1的胎側(cè)面的情況的一例。
如圖12所示，投光裝置10和攝像機(jī)20以如下方式配置，即攝像機(jī)20的攝像圖像的坐標(biāo)系中的X軸方向(水平線(xiàn)方向)與由于旋轉(zhuǎn)而形成的輪胎1表面的移動(dòng)方向R平行，攝像圖像的坐標(biāo)系中的Y軸方向與輪胎1表面中的其移動(dòng)方向正交的方向平行。此外，投光裝置10以如下方式設(shè)定其輸出光(線(xiàn)型光)的朝向，S卩形成在輪胎1 表面的光切斷線(xiàn)Ls的像在攝像圖像的坐標(biāo)系中的Y軸方向延伸地形成。以上的設(shè)置在測(cè)定對(duì)象面為輪胎1的胎側(cè)面的情況和胎面的情況都相同。S卩，在輪胎1的胎側(cè)面的測(cè)定中，與輪胎1的半徑方向(相對(duì)于輪胎1的旋轉(zhuǎn)軸Ig 的法線(xiàn)的方向)及輪胎1的旋轉(zhuǎn)軸Ig的方向兩方正交的方向與坐標(biāo)系的X軸方向平行，輪胎1的半徑方向與坐標(biāo)系的Y軸方向平行，此外，光切斷線(xiàn)Ls在輪胎1的半徑方向上延伸地形成。此外，在輪胎1的胎面的測(cè)定中，輪胎1的旋轉(zhuǎn)軸Ig的方向與坐標(biāo)系的Y軸方向平行，輪胎1的外周圓的切線(xiàn)方向與坐標(biāo)系的X軸方向平行，此外，光切斷線(xiàn)Ls在輪胎1的旋轉(zhuǎn)軸Ig的方向上延伸地形成。接下來(lái)，參照?qǐng)D13所示的框圖，對(duì)光切斷線(xiàn)提取裝置X及與其進(jìn)行收發(fā)信號(hào)的設(shè)備的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。如圖13所示，光切斷線(xiàn)提取裝置X具備圖像處理回路61、SDRAM62及平行I/O接口 63 (圖3中標(biāo)記為PIO I/F)。圖像處理回路 61 是通過(guò)可編程的 LSI 即 FPGA (Field Programmable Gate Array) 或ASIC (Application Specific Integrated Circuit)等來(lái)實(shí)現(xiàn)的回路，主要執(zhí)行光切斷線(xiàn)提取處理的回路。SDRAM62是暫時(shí)存儲(chǔ)圖像處理回路61的處理結(jié)果即光切斷線(xiàn)的數(shù)據(jù)的高速存儲(chǔ)器。而且，本存儲(chǔ)器也可考慮采用SRAM等其他的高速存儲(chǔ)器。平行I/O接口 63是每當(dāng)一個(gè)幀的攝像圖像中的光切斷線(xiàn)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存(存儲(chǔ))在 SDRAM62時(shí)，通過(guò)平行傳送將該光切斷線(xiàn)的數(shù)據(jù)向主計(jì)算機(jī)7進(jìn)行高速傳送的回路。而且， 主計(jì)算機(jī)7具備與光切斷線(xiàn)提取裝置X的平行I/O接口 63之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的平行I/O 接口 71，通過(guò)其將光切斷線(xiàn)的數(shù)據(jù)讀入到主存儲(chǔ)器內(nèi)。并且主計(jì)算機(jī)7基于通過(guò)平行I/O接口 71取得的光切斷線(xiàn)的數(shù)據(jù)，執(zhí)行采用光切斷法的形狀測(cè)定裝置。例如，主計(jì)算機(jī)7基于取得的光切斷線(xiàn)的數(shù)據(jù)，求得輪胎1表面的旋轉(zhuǎn)方向中的形狀(高度分布)，并執(zhí)行將其形狀顯示在未圖示的顯示裝置，或通過(guò)判別其形狀是否滿(mǎn)足預(yù)定的合格條件(或者不合格條件)而判別輪胎形狀的缺陷有無(wú)的處理。而且，主計(jì)算機(jī)7在取得的光切斷線(xiàn)的數(shù)據(jù)中，對(duì)于亮度數(shù)據(jù)的亮度等級(jí)未達(dá)到規(guī)定的等級(jí)的數(shù)據(jù)作為光切斷線(xiàn)不存在的區(qū)域的數(shù)據(jù)來(lái)處理。此外，所述攝像機(jī)20具備未圖示的對(duì)物透鏡、對(duì)由該對(duì)物透鏡成像的成像圖像進(jìn)行攝像的攝像元件即CMOS傳感器21、將表示從該CMOS傳感器21輸出的攝像數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)變換為數(shù)值信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器22 (圖13中表示ADC)。CMOS傳感器21與高頻(例如4000 [Hz]以上)的時(shí)鐘信號(hào)CLK同步，對(duì)于一個(gè)幀的攝像圖像，對(duì)每個(gè)由將其攝像圖像中的水平一行(X軸方向一行)的像素組進(jìn)一步劃分為多個(gè)像素組所構(gòu)成的所述像素塊，同時(shí)地輸出其亮度數(shù)據(jù)(平行輸出)。每個(gè)像素塊的亮度數(shù)據(jù)DlDk通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器22傳送到光切斷線(xiàn)提取裝置X中的圖像處理回路61。此時(shí)，CMOS傳感器21在輸出亮度數(shù)據(jù)DWc時(shí)，其亮度數(shù)據(jù)DWc與表示一個(gè)幀的圖像中的第幾個(gè)像素塊的數(shù)據(jù)的塊序號(hào)數(shù)據(jù)BN同時(shí)(與亮度數(shù)據(jù)Dbk的輸出同時(shí))輸出。該塊序號(hào)數(shù)據(jù)BN是表示一個(gè)幀的圖像中的各像素塊的位置的信息，其也被傳送到光切斷線(xiàn)提取裝置X中的圖像處理回路61。而且，時(shí)鐘信號(hào)CLK從設(shè)置于光切斷線(xiàn)提取裝置X的內(nèi)部或者外部的規(guī)定的振蕩回路30供給。此外，CMOS傳感器21與編碼器5的檢測(cè)信號(hào)(所述重置信號(hào)RESET)同步，進(jìn)行一個(gè)幀的圖像的攝像。例如，CMOS傳感器21每當(dāng)由編碼器5檢測(cè)以60rpm的速度旋轉(zhuǎn)的輪胎1旋轉(zhuǎn)了 0. 09° ( = 360° /4000)時(shí)，執(zhí)行一個(gè)幀的圖像的攝像。以一秒鐘4000幀的攝像速率進(jìn)行攝像。在本實(shí)施方式中，CMOS傳感器21對(duì)于320X256的分辨率的攝像圖像，對(duì)每個(gè)將水平一行的256像素劃分為16個(gè)塊時(shí)的像素塊(16個(gè)像素組)，將其亮度數(shù)據(jù)(16個(gè)亮度數(shù)據(jù)DOO DOf)與40 [MHz]的時(shí)鐘信號(hào)CLK同步地平行輸出。而且，40 [MHz]的時(shí)鐘信號(hào) CLK的頻率相對(duì)于能夠與一秒鐘4000幀的攝像速率相對(duì)應(yīng)的理論上的必要頻率20. 5 [MHz] 是足夠充裕的頻率。此外，如果攝像圖像的分辨率為256X256，則時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率在 20 [MHz]左右也足夠。進(jìn)而，CMOS傳感器21每當(dāng)輸出攝像圖像中的水平一行(X軸方向一行)的像素組的亮度數(shù)據(jù)時(shí)，即每當(dāng)輸出水平一行的像素組中的最后的像素塊的亮度數(shù)據(jù)Dbk時(shí)，輸出行結(jié)束信號(hào)END-LINE。時(shí)鐘信號(hào)CLK及行結(jié)束信號(hào)END-LINE也輸入到光切斷線(xiàn)提取裝置 X中的圖像處理回路61。而且，作為代替CMOS傳感器21的攝像元件也考慮采用CXD等。此外，利用所述編碼器5檢測(cè)的輪胎1的旋轉(zhuǎn)角度變化的檢測(cè)信號(hào)作為所述重置信號(hào)RESET，輸入到光切斷線(xiàn)提取裝置X中的圖像處理回路61及平行1/0接口 63。圖15是示意性表示由CMOS傳感器21拍攝的輪胎1的攝像圖像(圖15中的下側(cè)的圖)與由光切斷線(xiàn)提取裝置X檢測(cè)的檢測(cè)數(shù)據(jù)(Xp、Yi、Kp)(圖15中的上側(cè)的圖)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。而且，在圖15(b)中，為了方便，攝像圖像中的光切斷線(xiàn)Ls的像以黑色，其背景以白色表示，但實(shí)際的攝像圖像是光切斷線(xiàn)Ls的像的部分的亮度高，其背景的區(qū)域的亮度低的像。圖像處理回路61依次輸入所述像素塊的亮度數(shù)據(jù)Dbk，每當(dāng)其輸入數(shù)據(jù)構(gòu)成水平一行的數(shù)據(jù)時(shí)，在一定的延遲時(shí)間后，將該水平一行的像素的亮度數(shù)據(jù)中最高亮度的高亮度數(shù)據(jù)(行內(nèi)最高亮度數(shù)據(jù)Kp)和能夠確定與該行內(nèi)最高亮度數(shù)據(jù)Kp對(duì)應(yīng)的像素的位置的X坐標(biāo)(Xp)及Y坐標(biāo)(Yi)的坐標(biāo)信息作為光切斷線(xiàn)的提取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SDRAM62中。但是，在本實(shí)施方式中，Y坐標(biāo)(Yi)由行內(nèi)最高亮度數(shù)據(jù)Kp的數(shù)據(jù)列中的各數(shù)據(jù)Kp的排列順序確定，表示各個(gè)Y坐標(biāo)(Yi)的單獨(dú)數(shù)據(jù)不直接存儲(chǔ)在SDRAM62中。接下來(lái)，參照?qǐng)D14所示的框圖，對(duì)圖像處理回路61的結(jié)構(gòu)及處理進(jìn)行說(shuō)明。圖像處理回路61是將進(jìn)行向寄存器存儲(chǔ)簡(jiǎn)易的數(shù)據(jù)處理及其處理結(jié)果的處理的回路(以下稱(chēng)為單工序回路)多級(jí)連接，該單工序回路分別與從振蕩回路30輸出的時(shí)鐘信號(hào)CLK同步(每當(dāng)輸入脈沖信號(hào)時(shí))，分別同時(shí)地執(zhí)行擔(dān)當(dāng)?shù)奶幚淼幕芈贰４颂?，第一?jí)的單工序回路執(zhí)行如下處理，即與時(shí)鐘信號(hào)CLK同步地從CMOS傳感器21輸入所述像素塊的亮度數(shù)據(jù)Dbk，并將該輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在預(yù)先設(shè)定的寄存器(例如，后一級(jí)的單工序回路具備的寄存器)中。第二級(jí)以后的單工序回路執(zhí)行如下處理，即基于由各自前一級(jí)的單工序回路存儲(chǔ)在寄存器中的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理以及將其處理結(jié)果存儲(chǔ)在寄存器(例如，后一級(jí)的單工序回路具備的寄存器)中的處理。更具體地，第一級(jí)的單工序回路610是與時(shí)鐘信號(hào)CLK同步地執(zhí)行如下處理的回路，即對(duì)每個(gè)所述像素塊從CMOS傳感器21同時(shí)地輸入其亮度數(shù)據(jù)Dbk (D00 DOf)與所述塊序號(hào)數(shù)據(jù)BN，并將輸入的像素塊的亮度數(shù)據(jù)DWc以及塊序號(hào)數(shù)據(jù)BN存儲(chǔ)在規(guī)定的輸入緩存器中(所述信息輸入機(jī)構(gòu)、所述信息輸入回路的一例)。此處，塊序號(hào)數(shù)據(jù)BN是表示與輸入數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的像素塊的攝像圖像中的位置(坐標(biāo))的信息，此外，輸入的亮度數(shù)據(jù)DOO DOf的存儲(chǔ)位置(寄存器的地址)與像素塊內(nèi)的各像素的位置(順序)對(duì)應(yīng)，因此，第一級(jí)的單工序回路610構(gòu)成將輸入的像素塊的亮度數(shù)據(jù)DWc與該像素塊的像素的坐標(biāo)信息存儲(chǔ)在寄存器中的回路。此外，第一級(jí)的單工序回路610與編碼器5的角度變化檢測(cè)信號(hào)即所述重置信號(hào) RESET同步，將已經(jīng)存儲(chǔ)在所述輸入緩存器中的亮度數(shù)據(jù)DOO DOf初始化(更新為最低亮度值0)。而且，如上所述，亮度數(shù)據(jù)DWc是由CMOS傳感器21中的攝像圖像中的水平一行的像素組被進(jìn)一步劃分為多個(gè)的像素組構(gòu)成的像素塊的亮度數(shù)據(jù)。圖4所示的例子是同時(shí)輸入由16像素構(gòu)成的像素塊的亮度數(shù)據(jù)(16個(gè)亮度數(shù)據(jù)DOO DOf)的例子。此外，與第一級(jí)的單工序回路610中的重置信號(hào)RESET相應(yīng)的亮度數(shù)據(jù)的初始化并不一定需要。第二 第五級(jí)的單工序回路61 Ia 61 Id是與時(shí)鐘信號(hào)同步地執(zhí)行如下處理的多個(gè)(此處為四個(gè))數(shù)據(jù)比較回路，即在數(shù)據(jù)輸入用的第一級(jí)的單工序回路610的后級(jí)側(cè)連續(xù)地設(shè)置多級(jí)(此處為四級(jí))，并將由各自前一級(jí)的單工序回路存儲(chǔ)的所有的亮度數(shù)據(jù)以每?jī)蓚€(gè)進(jìn)行比較，將亮度高的亮度數(shù)據(jù)及其像素的坐標(biāo)信息存儲(chǔ)在預(yù)先設(shè)定的寄存器(此處為后一級(jí)的單工序回路具備的寄存器)的處理(所述第一亮度比較機(jī)構(gòu)、所述第一亮度比較回路的一例)。S卩，第二級(jí)的單工序回路611a與時(shí)鐘信號(hào)CLK同步，以每?jī)蓚€(gè)比較由第一級(jí)的單工序回路610存儲(chǔ)的所有的亮度數(shù)據(jù)DOO DOf，并將亮度高的亮度數(shù)據(jù)DlO D17、和表示該亮度數(shù)據(jù)DlO D17相對(duì)應(yīng)的像素的位置(坐標(biāo))的坐標(biāo)信息BN、ClO C17存儲(chǔ)在后一級(jí)的單工序回路具備的存儲(chǔ)器中。此處，坐標(biāo)信息中包含所述塊序號(hào)數(shù)據(jù)BN、和表示判別為兩個(gè)像素中亮度高的一方的像素的像素塊內(nèi)的位置(順序)的塊內(nèi)像素序號(hào)數(shù)據(jù)ClO C17。此外，第三級(jí)的單工序回路611b與時(shí)鐘信號(hào)CLK同步，以每?jī)蓚€(gè)比較由第二級(jí)的單工序回路611a存儲(chǔ)的所有的亮度數(shù)據(jù)DlO D07，并將亮度高的亮度數(shù)據(jù)D20 D23、和表示該亮度數(shù)據(jù)D20 D23相對(duì)應(yīng)的像素的位置(坐標(biāo))的坐標(biāo)信息BN、C20 C23存儲(chǔ)在后一級(jí)的單工序回路具備的存儲(chǔ)器中。此處，坐標(biāo)信息中包含所述塊序號(hào)數(shù)據(jù)BN、和表示判別為兩個(gè)像素中亮度高的一方的像素的像素塊內(nèi)的位置(順序)的塊內(nèi)像素序號(hào)數(shù)據(jù) C20 C23。以下，第四級(jí)的單工序回路61 Ic以及第五級(jí)的單工序回路61 Id也與時(shí)鐘信號(hào)CLK 同步地執(zhí)行分別與第三級(jí)的單工序回路611b同樣的處理。
由此，在第二級(jí) 第五級(jí)的單工序回路61 Ia 61 Id中，最終級(jí)的單工序回路61 Id 構(gòu)成將一個(gè)所述像素塊的亮度數(shù)據(jù)DOO DOf中亮度最高的亮度數(shù)據(jù)D40及其坐標(biāo)信息 BN、C40存儲(chǔ)在寄存器(此處為第六級(jí)的單工序回路61 具備的寄存器)中的回路。S卩，所述像素塊在由2N(其中，N為2以上的整數(shù))個(gè)像素構(gòu)成的情況下，圖像處理回路61具備分別與第二級(jí) 第五級(jí)的單工序回路611a 611d相當(dāng)?shù)膯喂ば蚧芈愤B接有N級(jí)的回路。而且，第一級(jí)的單工序回路610僅進(jìn)行單純輸入所述像素塊的亮度數(shù)據(jù)DOO DOf 的輕處理(不伴隨運(yùn)算的處理)，因此也可構(gòu)成為在時(shí)鐘信號(hào)CLK的一個(gè)周期期間，進(jìn)行第一級(jí)的單工序回路610的處理和第二級(jí)的單工序回路611a的處理兩者。由第六級(jí)的單工序回路61 以及第七級(jí)的單工序回路612b構(gòu)成的6/7級(jí)單工序回路612與時(shí)鐘信號(hào)CLK同步地執(zhí)行如下處理，即對(duì)由保持有像素塊的亮度數(shù)據(jù)DOO DOf中亮度最高的數(shù)據(jù)的第五級(jí)的單工序回路611d(相當(dāng)于最終級(jí)的所述第一亮度比較機(jī)構(gòu))存儲(chǔ)的亮度數(shù)據(jù)D40、和該第六級(jí)的單工序回路612上次向寄存器存儲(chǔ)的處理結(jié)果即亮度數(shù)據(jù)D50’進(jìn)行比較，并將亮度高的亮度數(shù)據(jù)D50以及其像素的坐標(biāo)信息ADDR存儲(chǔ)在規(guī)定的寄存器(第七級(jí)的單工序回路612b具備的寄存器以及輸出寄存器61y)的處理(所述第二亮度比較機(jī)構(gòu)、所述第二亮度比較回路的一例)。更具體地，第六級(jí)的單工序回路61 與時(shí)鐘信號(hào)CLK同步，對(duì)由第五級(jí)的單工序回路611d存儲(chǔ)的亮度數(shù)據(jù)D40、和該第六級(jí)的單工序回路612上次在第七級(jí)的單工序回路 612b的寄存器中存儲(chǔ)的處理結(jié)果即亮度數(shù)據(jù)D50’進(jìn)行比較，并將亮度高的亮度數(shù)據(jù)D50以及其像素的坐標(biāo)信息ADDR存儲(chǔ)在第七級(jí)的單工序回路612b具備的寄存器。此處，坐標(biāo)信息ADDR是組合有所述塊序號(hào)數(shù)據(jù)BN和所述塊內(nèi)像素序號(hào)數(shù)據(jù)C40的信息。而且，第六級(jí)的單工序回路61 在由第五級(jí)的單工序回路611d存儲(chǔ)的亮度數(shù)據(jù)D40的亮度更高的情況下，將組合有由第五級(jí)的單工序回路611d存儲(chǔ)的所述塊序號(hào)數(shù)據(jù)BN以及所述塊內(nèi)像素序號(hào)數(shù)據(jù)C40的坐標(biāo)信息ADDR存儲(chǔ)在寄存器，在不是此種的情況下，將已經(jīng)存儲(chǔ)在第七級(jí)的單工序回路612b的寄存器中的坐標(biāo)信息ADDR維持在相同的內(nèi)容(包括重寫(xiě)相同的內(nèi)容)。此外，第七級(jí)的單工序回路612b是與時(shí)鐘信號(hào)CLK同步，在將由第六級(jí)的單工序回路612存儲(chǔ)的亮度數(shù)據(jù)50及其像素的坐標(biāo)信息ADDR整形為預(yù)定的數(shù)據(jù)格式的狀態(tài)(例如，添加無(wú)效數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)長(zhǎng)度變換為預(yù)定的數(shù)據(jù)長(zhǎng)的狀態(tài))下，存儲(chǔ)在所述輸出寄存器61y 中的回路。進(jìn)而，第七級(jí)的單工序回路612b與后述的水平同步信號(hào)Hsync同步，將已經(jīng)存儲(chǔ)在該第七級(jí)的單工序回路612b具備的寄存器中的亮度數(shù)據(jù)D50及其像素的坐標(biāo)信息 ADDR(第6/7級(jí)單工序回路612存儲(chǔ)的信息)初始化(更新為最低亮度值0)(所述亮度初始化機(jī)構(gòu)、所述亮度初始化回路的一例)。此外，第二級(jí) 第七級(jí)的單工序回路610、611a 611d、612a、612b與編碼器5的角度變化檢測(cè)信號(hào)即所述重置信號(hào)RESET同步，將已經(jīng)存儲(chǔ)在寄存器中的亮度數(shù)據(jù)DlO 017、020 023、030、031、040、050初始化(更新為最低亮度值0)。而且，第二級(jí) 第七級(jí)的單工序回路610、611a 611d、612a、6Ub是所述亮度初始化機(jī)構(gòu)及所述亮度初始化回路的一例。通過(guò)以上所示的第一級(jí) 第七級(jí)的單工序回路610、611a 611d、612a、612b的處理，對(duì)于變?yōu)槌跏紶顟B(tài)(數(shù)據(jù)的初始化完成狀態(tài))后輸入的全部像素塊，在寄存器61y中存儲(chǔ)亮度最高的像素的亮度數(shù)據(jù)D50及其像素的坐標(biāo)信息ADDR。然而，在圖14所示的回路的例子中，通過(guò)第一級(jí)的單工序回路610，從攝像圖像中的水平一行的像素組中最后的像素塊的亮度數(shù)據(jù)DOO DOf輸入圖像處理回路61的時(shí)刻， 即從所述行結(jié)束信號(hào)END-LINE輸入的時(shí)刻起至其水平一行的全部像素組中亮度最高的像素的亮度數(shù)據(jù)Dmax及其像素的坐標(biāo)信息Amax向輸出寄存器61y的存儲(chǔ)處理開(kāi)始(利用第六級(jí)單工序回路進(jìn)行的處理)為止，在時(shí)鐘信號(hào)CLK中需要六個(gè)時(shí)鐘量的階越(時(shí)間)。 因此，使行結(jié)束信號(hào)END · LINE延遲(移動(dòng))時(shí)鐘信號(hào)CLK的六個(gè)時(shí)鐘的信號(hào)變?yōu)楸硎居?6/7級(jí)單工序回路612將攝像圖像中的水平一行的各個(gè)像素組中亮度最高的像素的亮度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于輸出寄存器61y (存儲(chǔ)完成)時(shí)刻的信號(hào)，即以輸出寄存器61y的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)時(shí)的水平同步信號(hào)Hsync。并且，圖像處理回路61具備延遲回路614，其通過(guò)使行結(jié)束信號(hào)END-LINE延遲 (移動(dòng))時(shí)鐘信號(hào)CLK的六個(gè)時(shí)鐘而生成其水平同步信號(hào)Hsync (所述水平同步信號(hào)生成機(jī)構(gòu)、所述水平同步信號(hào)生成回路的一例)。而且，如前所述，在時(shí)鐘信號(hào)CLK的一個(gè)周期的周期內(nèi)進(jìn)行第一級(jí)的單工序回路 610及第二級(jí)的單工序回路611a的兩方的處理的情況下，延遲回路614只要使行結(jié)束信號(hào) END-LINE延遲(移動(dòng))時(shí)鐘信號(hào)CLK中的五個(gè)時(shí)鐘即可。如上所述，通過(guò)第一級(jí) 第七級(jí)的單工序回路610、611a 611d、612a、612b的處理，對(duì)于在變?yōu)槌跏紶顟B(tài)(數(shù)據(jù)的初始化完成狀態(tài))后輸入的全部像素塊，亮度最高的像素的亮度數(shù)據(jù)D50及其像素的坐標(biāo)信息ADDR存儲(chǔ)于輸出寄存器61y。此外，通過(guò)第七級(jí)的單工序回路612b，與水平同步信號(hào)Hsync同步，因?yàn)橐呀?jīng)存儲(chǔ)在該第七級(jí)的單工序回路612b具備的寄存器中的亮度數(shù)據(jù)D50及其像素的坐標(biāo)信息ADDR 被初始化(更新為最低亮度值0)，因此變?yōu)樵谳敵黾拇嫫?1y中，在水平同步信號(hào)Hsync產(chǎn)生的時(shí)刻，記錄(存儲(chǔ))有水平一行的像素組中亮度最高的像素的亮度數(shù)據(jù)及其像素的坐標(biāo)信息的狀態(tài)。并且，圖像處理回路61具備與水平同步信號(hào)Hsync同步地執(zhí)行如下處理的作為第八級(jí)的單工序回路的門(mén)電路613，即將存儲(chǔ)在輸出寄存器61y中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入所述SDRAM62 的處理。該門(mén)電路613執(zhí)行如下的處理，即與所述水平同步信號(hào)Hsync同步地依次變更存儲(chǔ)位置，并將存儲(chǔ)在輸出寄存器61y中的亮度數(shù)據(jù)D50及該像素的坐標(biāo)數(shù)據(jù)ADDR寫(xiě)入 SDRAM62(所述規(guī)定的光切斷線(xiàn)信息存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)的一例)的存儲(chǔ)區(qū)域(即，依次以只可寫(xiě)入一次的方式地寫(xiě)入)(所述信息存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)、所述信息存儲(chǔ)回路的一例)。通過(guò)以上所示的圖像處理回路61的處理，從產(chǎn)生編碼器5的角度變化檢測(cè)信號(hào)即重置送信號(hào)RESET至下一個(gè)重置信號(hào)RESET產(chǎn)生為止之前，對(duì)一個(gè)幀的攝像圖像儲(chǔ)存(存儲(chǔ))光切斷線(xiàn)的數(shù)據(jù)。此處，光切斷線(xiàn)的數(shù)據(jù)是指包含表示每一水平行(對(duì)于Y坐標(biāo)方向的各位置Yi)中亮度最高的像素的亮度值Kp的數(shù)據(jù)D50、和表示該像素的坐標(biāo)Xp的坐標(biāo)信息ADDR的數(shù)據(jù)。并且，所述平行I/O接口 63與編碼器5的角度變化檢測(cè)信息即重置信號(hào)RESET同步，即每當(dāng)在SDRAM62中儲(chǔ)存(存儲(chǔ))對(duì)于一個(gè)幀的攝像圖像的光切斷線(xiàn)的數(shù)據(jù)時(shí)，利用平行傳送將利用門(mén)電路613寫(xiě)入到SDRAM62的數(shù)據(jù)(光切斷線(xiàn)的數(shù)據(jù))高速傳送到外部的主計(jì)算機(jī)7 (所述信息傳送機(jī)構(gòu)、所述信息傳送回路的一例)。以上所示的光切斷線(xiàn)提取裝置X在得到全部一個(gè)幀的攝像圖像的信息(亮度信息)后，不執(zhí)行基于該信息的光切斷線(xiàn)提取處理，而是與高頻的時(shí)鐘信號(hào)CLK同步，利用所述各單工序回路，將對(duì)于每個(gè)攝像圖像的一部分即所述像素塊平行輸入其亮度數(shù)據(jù)Dbk，進(jìn)而從其亮度數(shù)據(jù)Dbk中提取最高亮度的數(shù)據(jù)的處理分為運(yùn)算載荷小的處理，并連續(xù)多級(jí)地執(zhí)行這些處理，由此將從一個(gè)幀的攝像圖像提取的光切斷線(xiàn)數(shù)據(jù)(每一個(gè)水平行的最高亮度的亮度數(shù)據(jù)及其坐標(biāo))存儲(chǔ)在SDRAM62中。由此，光切斷線(xiàn)提取裝置X對(duì)于由CMOS傳感器21拍攝的一個(gè)幀的攝像完成時(shí)刻， 產(chǎn)生若干延遲，但對(duì)于CMOS傳感器21的攝像率能夠?qū)崟r(shí)執(zhí)行光切斷線(xiàn)提取處理。并且，因?yàn)槟軌驅(qū)?yīng)與時(shí)鐘信號(hào)CLK同步地執(zhí)行的處理(各單工序回路的處理)的運(yùn)算載荷限制較小，所以本發(fā)明涉及的光切斷線(xiàn)提取裝置能夠使用ASIC或FPGA等實(shí)際應(yīng)用的元件(回路) 來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，光切斷線(xiàn)提取裝置X按比較少數(shù)的像素組(像素塊)輸入其亮度數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)每?jī)蓚€(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，依次僅剩下亮度高的數(shù)據(jù)(存儲(chǔ)在寄存器中)，所以由僅具備比較小的容量的存儲(chǔ)器(寄存器)即可，通過(guò)簡(jiǎn)單的裝置(回路)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，光切斷線(xiàn)提取裝置X在由于攝像圖像的分辨率高每單位輸入的亮度數(shù)據(jù)的數(shù)量多的情況下，產(chǎn)生相對(duì)于一個(gè)幀的攝像完成時(shí)刻的延遲，但對(duì)于連續(xù)的攝像能夠?qū)崟r(shí)執(zhí)行光切斷線(xiàn)提取處理。此外，在SDRAM62中與CMOS傳感器21的攝像速率(例如，1/4000 [秒])大致同步地存儲(chǔ)光切斷線(xiàn)的數(shù)據(jù)，并將其傳送到主計(jì)算機(jī)7。并且，作為主計(jì)算機(jī)7采用實(shí)際應(yīng)用的計(jì)算機(jī)(個(gè)人計(jì)算機(jī)等)的情況下，對(duì)于該主計(jì)算機(jī)7通過(guò)平行I/O接口 71取得光切斷線(xiàn)的數(shù)據(jù)，并基于該數(shù)據(jù)進(jìn)行輪胎表面的旋轉(zhuǎn)方向上的形狀(高度分布)測(cè)定或基于該測(cè)定數(shù)據(jù)的輪胎1的合格與否的判定所需要的時(shí)間只要1/4000[秒]左右即足夠。從而，如果使用光切斷線(xiàn)提取裝置X，在輪胎的形狀缺陷檢查的工序中，對(duì)于高速化的輪胎1表面的攝像工序(例如1秒)，能夠?qū)崟r(shí)得到形狀結(jié)果的有無(wú)的判別結(jié)果。以上所示的光切斷線(xiàn)提取裝置X例示了從CMOS傳感器21取得行結(jié)束信號(hào) END-LINE,并基于該行結(jié)束信號(hào)END-LINE生成所述水平同步信號(hào)Hsync，但也可考慮采用其他的方法來(lái)生成水平同步信號(hào)Hsync。例如，也可考慮在圖像處理回路61中設(shè)置計(jì)數(shù)器回路，其對(duì)輸入重置信號(hào)RESET 后的時(shí)鐘信號(hào)CLK的輸入數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)該計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的數(shù)時(shí)，產(chǎn)生所述水平同步信號(hào)Hsync。同樣地，也可考慮在圖像處理回路61中設(shè)置生成所述塊序號(hào)數(shù)據(jù)BN的回路。作為此種回路例如考慮每當(dāng)輸入重置信號(hào)RESET時(shí)，將塊序號(hào)數(shù)據(jù)初始化，然后對(duì)時(shí)鐘信號(hào) CLK的輸入數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)該計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的數(shù)時(shí)，將所述塊序號(hào)數(shù)據(jù)BN的值向上計(jì)數(shù)，由此生成所述塊序號(hào)數(shù)據(jù)BN的回路等。此外，在圖14所示的圖像處理回路61中，也可考慮將門(mén)電路613作為將存儲(chǔ)在第七級(jí)單工序回路612b具備的寄存器中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入SDRAM62的回路，并省略所述輸出寄存器 61y以及向該輸出寄存器61y的存儲(chǔ)處理的結(jié)構(gòu)。但是，在該情況下，利用所述延遲回路614
27形成的行完結(jié)信號(hào)END-LINE的延遲時(shí)鐘數(shù)為五個(gè)時(shí)鐘。在所述的實(shí)施方式中，表示了在固定傳感器單元的狀態(tài)下，通過(guò)使輪胎1移動(dòng)而掃描輪胎的表面的裝置結(jié)構(gòu)，但也可考慮在固定輪胎的狀態(tài)下，通過(guò)使傳感器單元3沿輪胎的表面移動(dòng)(直線(xiàn)移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)移動(dòng))，掃描輪胎的表面的裝置結(jié)構(gòu)。(3)如上所述，對(duì)本發(fā)明詳細(xì)地并參照特定的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)只要不脫離本發(fā)明的精神和范圍可以進(jìn)行各種變更和修改。例如，在所述(1)中說(shuō)明的輪胎的形狀測(cè)定裝置也可具備所述(2)中說(shuō)明的光切斷線(xiàn)提取裝置。采用該結(jié)構(gòu)的輪胎的形狀測(cè)定裝置即使以高的攝像速率(例如，每秒4000幀以上)進(jìn)行光切斷線(xiàn)的像的攝像，能夠以高速(實(shí)時(shí))提取照射在輪胎的表面的光切斷線(xiàn)的清晰的圖像。本申請(qǐng)基于2007年8月6日申請(qǐng)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)(特愿2007-20似66)以及2007 年8月9日申請(qǐng)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)(特愿2007-208353)，其內(nèi)容作為參照引入。
權(quán)利要求
1.一種輪胎形狀測(cè)定裝置，其對(duì)照射于相對(duì)旋轉(zhuǎn)的輪胎的表面的線(xiàn)型光進(jìn)行攝像，并基于該攝像圖像采用光切斷法進(jìn)行形狀檢測(cè)，由此測(cè)定所述輪胎的表面形狀，其特征在于， 具備線(xiàn)型光照射機(jī)構(gòu)，其以在所述輪胎的表面形成一光切斷線(xiàn)的方式，從與所述輪胎的表面的檢測(cè)高度方向不同的方向連續(xù)地照射多個(gè)線(xiàn)型光；攝像機(jī)構(gòu)，其在該多個(gè)線(xiàn)型光各自的主光線(xiàn)相對(duì)于所述輪胎的表面正反射的方向上， 對(duì)照射在所述輪胎的表面的所述多個(gè)線(xiàn)型光的像進(jìn)行攝像；光切斷線(xiàn)提取裝置，其從對(duì)包含形成于所述輪胎的表面的光切斷線(xiàn)的像的二維圖像進(jìn)行攝像的所述攝像機(jī)構(gòu)的攝像元件輸入該攝像圖像中的各像素的亮度信息，并基于輸入的亮度信息提取所述光切斷線(xiàn)的像，所述光切斷線(xiàn)提取裝置具備信息輸入機(jī)構(gòu)，其與規(guī)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)同步地執(zhí)行如下處理，即從所述攝像元件針對(duì)每一個(gè)由該攝像圖像中的水平方向的一行像素組被進(jìn)一步劃分為多個(gè)而得到的像素組所構(gòu)成的像素塊，同時(shí)地輸入亮度信息，并將輸入的所述像素塊的亮度信息及像素的坐標(biāo)信息存儲(chǔ)在規(guī)定的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的處理；多個(gè)第一亮度比較機(jī)構(gòu)，其在所述信息輸入機(jī)構(gòu)的后級(jí)側(cè)連續(xù)地設(shè)置多級(jí)，且與所述時(shí)鐘信號(hào)同步地執(zhí)行如下處理，即對(duì)分別在前一級(jí)中存儲(chǔ)的所有的亮度信息按每?jī)蓚€(gè)進(jìn)行比較，并將亮度高的一方的亮度信息及該像素的坐標(biāo)信息存儲(chǔ)在規(guī)定的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)的處理；第二亮度比較機(jī)構(gòu)，其與所述時(shí)鐘信號(hào)同步地執(zhí)行如下處理，即對(duì)利用最后一級(jí)的所述第一亮度比較機(jī)構(gòu)所存儲(chǔ)的亮度信息和上次存儲(chǔ)的作為處理結(jié)果的亮度信息進(jìn)行比較， 并將亮度高的一方的亮度信息及該像素的坐標(biāo)信息存儲(chǔ)在規(guī)定的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)的處理，其中， 最后一級(jí)的所述第一亮度比較機(jī)構(gòu)將所述像素塊的亮度信息中亮度最高的信息存儲(chǔ)在規(guī)定的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)；水平同步信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其生成水平同步信號(hào)，該水平同步信號(hào)表示在所述第二亮度比較機(jī)構(gòu)中存儲(chǔ)的所述攝像圖像中的水平方向一行的各個(gè)像素組中亮度最高的像素的亮度信息的時(shí)刻；寫(xiě)入信息存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，其與所述水平同步信號(hào)同步地將由所述第二亮度比較機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的亮度信息及該像素的坐標(biāo)信息依次以只可寫(xiě)入一次的方式寫(xiě)入規(guī)定的光切斷線(xiàn)信息存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)；亮度初始化機(jī)構(gòu)，其與所述水平同步信號(hào)同步地將由所述第二亮度比較機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的亮度信息初始化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎形狀測(cè)定裝置，其特征在于，所述光切斷線(xiàn)提取裝置具備信息傳送機(jī)構(gòu)，該信息傳送機(jī)構(gòu)與當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)每進(jìn)行了一定單位時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，并輸出該檢測(cè)信號(hào)的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)信號(hào)同步，將由所述信息存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)寫(xiě)入到所述規(guī)定的光切斷線(xiàn)信息存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)的信息向外部傳送。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎形狀測(cè)定裝置，其特征在于，所述攝像元件是CMOS傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種輪胎形狀測(cè)定裝置，其在基于向相對(duì)旋轉(zhuǎn)的輪胎表面照射的線(xiàn)型光的像(光切斷線(xiàn)的像)，采用光切斷法進(jìn)行形狀檢測(cè)的表面形狀測(cè)定中，本發(fā)明的輪胎的形狀測(cè)定裝置具備投光裝置(10)，其以在輪胎的表面上形成多個(gè)分離的光切斷線(xiàn)的方式，從與檢測(cè)高度方向不同的方向照射多個(gè)線(xiàn)型光；攝像機(jī)(20)，其對(duì)該線(xiàn)型光的像從多個(gè)線(xiàn)型光各自的主光線(xiàn)相對(duì)于輪胎的表面正反射的方向上進(jìn)行攝像，對(duì)于根據(jù)輪胎表面的一定單位的旋轉(zhuǎn)得到的多個(gè)攝像圖像，從預(yù)先設(shè)定的多個(gè)獨(dú)立的圖像處理對(duì)象區(qū)域的各個(gè)圖像單獨(dú)地檢測(cè)光切斷線(xiàn)的像的坐標(biāo)，并基于檢測(cè)坐標(biāo)算出輪胎的表面形狀(高度分布)。由此，即使不增強(qiáng)線(xiàn)型光的強(qiáng)度，以高的攝像速率進(jìn)行光切斷線(xiàn)的攝像，也能夠得到清晰的光切斷線(xiàn)的像，并能夠降低光切斷線(xiàn)檢測(cè)所需要的圖像處理的運(yùn)算載荷。
文檔編號(hào)G01B11/25GK102425997SQ20111027335
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2008年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月6日
發(fā)明者森本勉, 迫田尚和, 高橋英二 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶(hù)制鋼所