專利名稱：創(chuàng)建用于檢查凹凸圖形的主數(shù)據的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及 一 種創(chuàng)建用于檢查凹凸圖形的主數(shù)據的方法， 該主數(shù)據能夠才全查輪胎表面上的由凹凸部分形成的 一 個或更多 個圖形的形狀。
背景技術：
作為自動4全查輪胎表面上的由凹凸部分形成的諸如字符的圖形的方法，已知如下方法(例如，參考專利文獻l):通過 用光照射形成有凹凸部分的輪胎側壁；利用攝像照相機拍攝由 光形成的側壁上的亮線；讀取并處理與字符或字符串相當?shù)膱D像數(shù)據；將圖像數(shù)據變換成根據凹凸部分的字符串；將變換后 的字符串與作為主數(shù)據預先存儲的字符串進行比較，來檢查凹凸部分是否在預定位置處適當?shù)乇硎緸轭A定字符串。 專利文獻l:日本特開平10-115508但是，在已知的檢查方法中，由于將從通過實際測量輪胎 的外觀所獲得的圖像信息截取出的圖形部分作為主數(shù)據進行處 理，所以該主數(shù)據受由測量設備所產生的諸如分辨率、精度、 視野、死角的各種特性影響。另外，因為該主數(shù)據包括每次測 量時發(fā)生的位置誤差，所以變化的發(fā)生是不可避免的。此外，由于選擇用于創(chuàng)建主數(shù)據的輪胎具有變化，并且即 使它處于標準內，也未必是標準中心，所以不可能創(chuàng)建作為比 較中心的主數(shù)據。此外，在輪胎具有各種輪胎尺寸的情況下，由于必須對所 有輪胎尺寸進行測量，所以這將花費大量的時間來創(chuàng)建主數(shù)據 的數(shù)據庫
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于消除這些缺點，并提供一種創(chuàng)建用于檢 查凹凸圖形的主數(shù)據的方法，該方法能夠創(chuàng)建無變化的準確的 主數(shù)據，并能夠容易地構建主數(shù)據的數(shù)據庫。為了實現(xiàn)上述目的，根據本發(fā)明的第一方面， 一種根據輪胎CAD圖來創(chuàng)建主數(shù)據的方法，所述主數(shù)據用于檢查在輪胎表 面上形成的凹凸圖形，所述輪胎CAD圖具有根據輪胎尺寸變形 以及根據相對4侖胎中心的在半徑方向上的布置位置而變形為扇 形的圖形、以及圖形的各區(qū)域的高度信息，所述方法包括如下 步驟通過從所述輪胎CAD圖選擇圖形，來截取包括該圖形的 閨像；以及根據從所述輪胎CAD圖所獲得的各區(qū)域的高度信 息，將所截取的圖像的各區(qū)域變換成與高度相對應的灰度級。在本發(fā)明的第一方面中，優(yōu)選地，本發(fā)明還包括如下步驟 根據輪胎尺寸以及相對輪胎中心的在半徑方向上的布置位置， 來使所截取的圖像變形，使得成為包括在所截取的圖像中的圖 形變形為扇形之前的原始圖形。此外，根據本發(fā)明的第二方面， 一種根據輪胎CAD圖來創(chuàng) 建主數(shù)據的方法，所述主數(shù)據用于檢查在輪胎表面上形成的凹 凸圖形，所述輪胎C A D圖具有根據輪胎尺寸變形以及根據相對 輪胎中心的在半徑方向上的布置位置而變形為扇形的圖形、以 及圖形的各區(qū)域的高度信息，所述方法包括如下步驟通過從 所述輪胎CAD圖選擇圖形，來截取包括該圖形的圖像；根據從 所述輪胎C A D圖所獲得的各區(qū)域的高度信息，將所截取的圖像 的各區(qū)域變換成與高度相對應的灰度級；以及根據輪胎尺寸以 及相對輪胎中心的在半徑方向上的布置位置，來使變換成灰度 級的圖像變形，使得成為包括在變換成灰度級的圖像中的圖形 變形為扇形之前的原始圖形。此外，根據本發(fā)明的第三方面， 一種根據輪胎CAD圖來創(chuàng) 建主數(shù)據的方法，所述主數(shù)據用于檢查在輪胎表面上形成的凹 凸圖形，所述輪胎CAD圖具有根據輪胎尺寸變形以及根據相對 輪胎中心的在半徑方向上的布置位置而變形為扇形的圖形、以 及圖形的各區(qū)域的高度信息，所述方法包括如下步驟通過從 所述輪胎CAD圖選擇圖形，來截取包括該圖形的圖像；根據輪 胎尺寸以及相對輪胎中心的在半徑方向上的布置位置，來使所 截取的圖像變形，使得成為包括在所截取的圖像中的圖形變形 為扇形之前的原始圖形；以及根據從所述輪胎C A D圖所獲得的 各區(qū)域的高度信息，將變形后的圖像的各區(qū)域變換成與高度相 對應的灰度級。在本發(fā)明中，因為用于與輪胎表面上的凹凸圖形進行比較 的主數(shù)據是基于輪胎CAD圖而創(chuàng)建的，所以不會發(fā)生變化，從 而能夠創(chuàng)建準確的主數(shù)據。此外，因為可以創(chuàng)建無變化的準確 的主數(shù)據，所以可以提高當與輪胎表面上的凹凸圖形進行比較 時的比較準確度。此外，在已知的方法中，在待檢查的輪胎具有各種輪胎尺 寸的情況下，必須針對所有輪胎尺寸進行主數(shù)據的測量。然而， 在本發(fā)明中，因為能夠以不依賴于輪胎尺寸的方式創(chuàng)建主數(shù)據， 并且一個主數(shù)據對于一個圖形是足夠的，所以可以最小化用于 構建主數(shù)據的數(shù)據庫的勞力。


圖l是示意性示出布置有多個圖形的輪胎側壁表面的正視圖。圖2是示出用于檢查輪胎的凹凸圖形的設備的示意圖。
圖3是說明圖形和圖形模型之間的差異的示意圖。 圖4是示出由用于創(chuàng)建圖形模型的設備所執(zhí)行的處理的流 程圖。圖5是示出CAD圖上的圖形的布置位置的示意圖。 圖6是描繪圖形詳細信息的 一 個實施例的示意圖。 圖7是示出灰度級變換處理的一個實施例的示意圖。 圖8是說明形狀變換處理的示意圖。圖9是示出尺寸變換和極坐標-直角坐標變換的示意圖。圖IO是說明圖像尺寸和布置基準位置的示意圖。圖11是描繪附加信息數(shù)據表格的 一 個實施例的示意圖。
具體實施方式
在說明根據本發(fā)明的創(chuàng)建主數(shù)據的方法之前，首先將說明 用于檢查輪胎的凹凸圖形的設備，在該設備中，使用根據本發(fā) 明的方法所創(chuàng)建的主數(shù)據。圖l是示意性示出形成有通過應用凹凸部分而創(chuàng)建的多個 圖形的輪胎T的側壁表面的正視圖，并且在下文中，將說明檢 查圖1中的"a"部分處所示出的圖形20的三維形狀的情況。應該 注意，可以以與"a，，部分相同的方式4全查在圖1中的"a，，部分以外 的"b"部分或者"c"部分處所示出的圖形。圖2是示出用于檢查該圖形的三維形狀的輪胎凹凸圖形檢 查設備的示意圖。輪胎凹凸圖形檢查設備10包括凹凸數(shù)據獲 取裝置l,用于獲取包括圖形20的預定輪胎表面區(qū)域內的凹凸分 布數(shù)據；圖形數(shù)據存儲裝置2，用于存儲具有作為包括圖形20 的各圖形的雛形的圖形模型的數(shù)據(主數(shù)據)以及包括圖形布 置信息的附加信息數(shù)據表格的數(shù)據庫；處理裝置3，用于基于從 凹凸數(shù)據獲取裝置1輸入的凹凸分布數(shù)據以及從圖形數(shù)據存儲
裝置2輸入的圖形模型數(shù)據，來指定與該圖形模型相對應的輪胎 表面部分，并用于基于所指定的輪胎表面部分的凹凸分布數(shù)據 和圖形模型數(shù)據之間的 一 致度，來判斷圖形的三維形狀是否合格；結果顯示裝置4，用于輸出是否合格的判斷結果；以及設備 整體控制裝置5，用于控制這些裝置。凹凸數(shù)據獲取裝置l包括半導體激光器6，用于發(fā)射扇狀 展開的平面光束(片狀光)12; 二維照相機7，用于拍攝通過片 狀光12在輪胎T的側壁表面上形成的亮線13;輪胎旋轉驅動裝 置8,用于以預定旋轉速度旋轉輪胎，或者用于以預定節(jié)距在圓 周方向上逐個節(jié)距地傳送輪胎；形狀數(shù)據創(chuàng)建裝置9，用于輸入 來自照相機7的、在輪胎的圓周方向上以預定間隔所拍攝的圖像 數(shù)據，從各圖像數(shù)據只提取亮線13，并沿著環(huán)形輪胎的整個表 面區(qū)域，創(chuàng)建三維凹凸分布數(shù)據。通過在傳送工件的同時發(fā)射片狀光的情況下，匯集在工件 上形成的亮線圖像來創(chuàng)建工件的輪廓(三維形狀數(shù)據)的方法 一般被稱作光切斷法。在根據本實施例的凹凸數(shù)據獲取裝置1 中，可以利用光切斷法，直接從所拍攝的圖像準確地獲得三維 形狀數(shù)據。此外，圖形數(shù)據存儲裝置2存儲圖形模型的數(shù)據(主數(shù)據)。 圖3a至3c是分別說明圖形和圖形模型之間的差異的示意圖，其 中，圖3a是示出圖形20的示意圖，圖3b是示出與圖形20相對應 的圖形模型的示意圖。在本實施例中，圖形20表示字符"A"。 通常，圖形是待檢查的部分，并且表示通過結合輪廓線20b以及 由輪廓線20b形成的內側部分20a而獲得的部分，而圖形模型是 用于與凹凸分布數(shù)據進行對照的工具。在圖3b所示的實施例中， 圖形模型22表示為包括圖形20及其周邊區(qū)域的矩形區(qū)域?；趤碜哉障鄼C7的圖像數(shù)據而創(chuàng)建的凹凸分布數(shù)據原樣
示出實際的輪胎表面輪廓。因此，作為凹凸分布數(shù)據所獲得的 并在輪胎表面上形成的實際的凹凸圖形具有使得相對于在圖形模型2 2中展現(xiàn)的圖形2 0,半徑方向上的輪胎外側部分相比于半 徑方向上的輪胎內側部分伸長的形狀。在這種情況下，當搜索 與圖形模型22相對應的輪胎表面部分時，或者，當判斷圖形是 否合格時，需要根據輪胎尺寸，對應于要調整的表面部分，以 變形為扇形的方式來控制圖形模型的大小。為了這個目的，通 過使用進行諸如極坐標變換和尺寸變形的變形之后的圖形模型 來進行上述搜索和合格判斷，在該極坐標變換中，相對于圖形 模型22，原點是輪胎的中心。圖3c所示的示意圖是變形后的圖 形模型22A,其中，對圖形模型22進行極坐標變換和尺寸變形。 如上所述，為了創(chuàng)建用于判斷具有多種尺寸的輪胎是否合 格的圖形模型，圖形數(shù)據存儲裝置2存儲圖形模型22的數(shù)據(主 數(shù)據)，該圖形模型22是在進行上述極坐標變換和尺寸變形之前 的圖形模型，并且通過以相同間隔布置交叉點的直角坐標系示 出。另外，關于待檢查的輪胎，除圖形模型22的數(shù)據以外，圖 形數(shù)據存儲裝置2還存儲包括圖形模型22的布置位置信息的附 加信息數(shù)據表格。通過匯集在圖l所示的環(huán)形輪胎表面區(qū)域上 的、與圖形模型的中心位置相關的規(guī)格，來形成該布置位置信 息。例如，圖形模型22的布置位置信息存儲為圖像模型22的、 通過相對輪胎中心的距離R以及以布置在輪胎表面上的預定標 記等為基準的在圓周方向上的角度e來適當表示的中心位置的 數(shù)據。處理裝置3包括如下步驟基于來自設備整體控制裝置5的 指令，從凹凸數(shù)據獲取裝置1獲取關于包括圖形2 0的預定輪胎表 面區(qū)域內的各區(qū)域要素的凹凸分布數(shù)據；從圖形數(shù)據存儲裝置2
獲取預先準備的圖形模型數(shù)據和圖形布置信息；基于預先準備 的關于圖形20的圖形布置信息，在輪胎表面區(qū)域內設置搜索區(qū) 域；在該搜索區(qū)域內，改變要與圖形模型相對應的輪胎表面部 分的位置；將在各位置處計算的、輪胎表面部分的凹凸分布數(shù) 據和圖形模型數(shù)據之間的 一 致度最高的輪胎表面部分指定為與 圖形模型相對應的部分；關于圖形20,測量指定輪胎表面部分 的凹凸分布數(shù)據和圖形模型數(shù)據之間的 一致度；以及基于上述 一致度，來判斷圖形20的三維形狀是否合格。在根據本發(fā)明的創(chuàng)建用于檢查凹凸圖形的主數(shù)據的方法 中，基于用于形成輪胎的模具的設計CAD圖形數(shù)據，來創(chuàng)建上 述圖形模型的數(shù)據(主數(shù)據)。因為CAD圖形數(shù)據沒有變化， 所以在根據本發(fā)明的創(chuàng)建主數(shù)據的方法中，可以創(chuàng)建無變化的 準確的主數(shù)據。在下文中，將說明根據本發(fā)明的創(chuàng)建用于檢查凹凸圖形的 主數(shù)據的方法。在圖2中，附圖標記ll是用于根據本發(fā)明的創(chuàng)建用于檢查凹 凸圖形的主數(shù)據的方法的圖形模型創(chuàng)建設備，通過運行軟件程 序來實現(xiàn)該圖形模型創(chuàng)建設備11 。圖4是示出在圖形模型創(chuàng)建設 備ll中進行的處理的流程圖。創(chuàng)建主數(shù)據的步驟包括CAD數(shù)據處理步驟，用于從輪胎 CAD圖形中截取包括圖形的圖像，并通過添加圖形位置信息和 圖形高度信息，來創(chuàng)建圖形詳細信息；灰度級變換步驟，用于 通過使用圖形詳細信息中的圖形高度信息，來將所截取的圖像 變換成與高度相對應的灰度級數(shù)據；以及形狀變形步驟，用于 通過使用圖形詳細信息中的圖形位置信息，來使形狀變形。首先，將說明CAD數(shù)據處理步驟。圖形模型創(chuàng)建設備ll用 于從用于形成輪胎的模具的設計CAD圖形文件(例如，DXL'文
件)調用CAD數(shù)據，并在顯示裝置上顯示輪胎CAD圖形(步驟51) 。然后，根據輪胎CAD圖形，計算輪胎的中心位置(步驟52) 。在這種情況下，可以由操作者手動指示輪胎的中心位置。然后，從輪胎CAD圖形中選擇圖形(步驟S3)。在這種情 況下，可以由操作者手動選擇圖形。如果從4侖胎CAD圖形中選 擇圖形，則該圖形的外接四邊形由輪胎的半徑方向上和圓周方 向上的切線構成，并且包括該圖形的圖像被截取出，并登記為 數(shù)據(步驟S4)。然后，通過相對外接四邊形的輪胎中心的在半徑方向上的 距離(布置半徑)R以及相對指定位置的在輪胎的圓周方向上 的位移角度(布置角度)e，來設置并登記該圖形的布置位置(步 驟S5 )。圖5是示出輪月臺CAD圖形上的圖形的布置位置的示意 圖。然后，通過使用從輪胎CAD圖形獲得的圖形高度信息，以 將所截取的圖形上的由線圍繞的區(qū)域識別為具有恒定高度的區(qū) 域的方式，來設置和登記各區(qū)域的高度(深度)(步驟S6)?？?以通過打開數(shù)值輸入窗口 ，并從外部依次輸入圖形的各區(qū)域的 高度，來設置并登記高度。此外，通過打開數(shù)值輸入窗口來輸 入表示圖形類型的圖形屬性標記。根據如上所述獲得的信息來創(chuàng)建圖形詳細信息(步驟S7 )。 圖6示出圖形詳細信息的 一個實施例。該圖形詳細信息至少包括 關于各截取圖形的圖像數(shù)據、圖形編號、圖形布置位置、圖形 高度信息、圖形屬性標記。然后，將說明灰度級變換步驟。圖形模型創(chuàng)建設備ll通過 利用圖形詳細信息中的圖形高度信息，將通過CAD數(shù)據處理所 截取的圖像變換成與高度相對應的灰度級圖像(步驟S8)。該 灰度級由作為成像參數(shù)預先設置的"高度范圍"的值來定義，并
且由通過將例如"高度范圍"劃分成0-255 (黑-白)而獲得的256 個灰度級的值來表示?？梢钥勺兊卦O置"高度范圍，，的設置值。圖7是示出灰度級變換步驟的一個實施例的示意圖。在圖7 中，高度范圍被控制為0-2mm,并且通過使用諸如圖形輪廓線 區(qū)域的高度1.0mm， 4侖廓線區(qū)域的內側的高度0.4mm以及輪廓 線區(qū)域的外側的高度Omm的圖形詳細信息，來進行灰度級變換。 如果將高度范圍0-2mm劃分成256個灰度級，則高度為l.Omm的 部分變成128灰度級，高度為0.4mm的部分變成51灰度級，高度 為Omm的部分變成O灰度級(黑色)。然后，將說明形狀變形步驟。圖形模型創(chuàng)建設備ll通過利 用圖形詳細信息中的圖形布置位置(R， 9)的信息，來如下所 述地使圖形的圖像數(shù)據變形。首先，在如圖8 b所示的相對輪胎中心的距離R的位置處， 根據相對輪胎中心的在半徑方向上的釆樣間隔AR以及在輪胎 的圓周方向上的采樣間隔A 0 ,對圖8a中所示的圖形24的圖像數(shù) 據進行采樣(步驟S9)?？梢钥勺兊卦O置采樣間隔的設置值。然后，通過以相同的間隔布置交叉點的方式來進行尺寸變 形和極坐標-直角坐標變換，從而獲得圖8c中所示的圖形26的圖 像數(shù)據(步驟SIO)。圖9是說明尺寸變形和極坐標-直角坐標變 換的示意圖。以這種方式，通過以相同的間隔布置交叉點的方 式進行變形的原因在于它不受輪胎尺寸的影響，主數(shù)據可以用 于各種輪胎尺寸。在本發(fā)明中，因為不需要針對所有輪胎尺寸 分別創(chuàng)建主數(shù)據，所以可以最小化用于構建主數(shù)據的數(shù)據庫的 工作。圖形的圖像尺寸被控制為圍繞變形后的區(qū)域的外接四邊形 的大小。如圖10所示，圖像尺寸變成由外框的橫向尺寸(px) x外框的縱向尺寸(py)表示的大小。以外框的左下角為基準 點的方式來定義作為布置圖形時的基準位置的布置基準位置(X， Y)。如上所述獲得的圖像數(shù)據被登記為具有例如位圖格式的主數(shù)據。然后，創(chuàng)建包括圖像編號、布置角度、布置半徑、布置基 準位置、圖像尺寸、圖形屬性標記、前后區(qū)別標記、文件名稱等的附加信息數(shù)據表格(步驟Sll )。在圖11中，示出附加信息 數(shù)據表格的一個實施例。圖形屬性標記表示模具編號、周序列 板上的字符或諸如"Made in Japan"的圖形的種類。前后區(qū)別標 記表示例如圖形是布置在 一 側還是布置在兩側。然后，通過形狀如上所述進行變形的圖形的主數(shù)據和附加 信息數(shù)據表格來構建數(shù)據庫(步驟S12)。在上述實施例中，在灰度級變換處理之后執(zhí)行形狀變形處 理，但是可以在形狀變形處理之后執(zhí)行灰度級變換處理。
權利要求
1.一種根據輪胎CAD圖來創(chuàng)建主數(shù)據的方法，所述主數(shù)據用于檢查在輪胎表面上形成的凹凸圖形，所述輪胎CAD圖具有根據輪胎尺寸變形以及根據相對輪胎中心的在半徑方向上的布置位置而變形為扇形的圖形、以及圖形的各區(qū)域的高度信息，所述方法包括如下步驟通過從所述輪胎CAD圖選擇圖形，來截取包括該圖形的圖像；以及根據從所述輪胎CAD圖所獲得的各區(qū)域的高度信息，將所截取的圖像的各區(qū)域變換成與高度相對應的灰度級。
2. 根據權利要求1所述的根據輪胎CAD圖來創(chuàng)建主數(shù)據的 方法，其特征在于，還包括如下步驟根據輪胎尺寸以及相對 輪胎中心的在半徑方向上的布置位置，來使所截取的圖像變形， 使得成為包括在所截取的圖像中的圖形變形為扇形之前的原始 圖形。
3. —種根據輪胎CAD圖來創(chuàng)建主數(shù)據的方法，所述主數(shù)據 用于檢查在輪胎表面上形成的凹凸圖形，所述輪胎CAD圖具有 根據輪胎尺寸變形以及根據相對輪胎中心的在半徑方向上的布 置位置而變形為扇形的圖形、以及圖形的各區(qū)域的高度信息， 所述方法包括如下步驟通過從所述輪胎CAD圖選擇圖形，來截取包括該圖形的圖像；根據從所述輪胎CAD圖所獲得的各區(qū)域的高度信息，將所 截取的圖像的各區(qū)域變換成與高度相對應的灰度級；以及根據輪胎尺寸以及相對輪胎中心的在半徑方向上的布置位 置，來使變換成灰度級的圖像變形，使得成為包括在變換成灰 度級的圖像中的圖形變形為扇形之前的原始圖形。
4. 一種根據輪胎CAD圖來創(chuàng)建主數(shù)據的方法，所述主數(shù)據用于檢查在輪胎表面上形成的凹凸圖形，所述輪胎CAD圖具有 根據輪胎尺寸變形以及根據相對輪胎中心的在半徑方向上的布 置位置而變形為扇形的圖形、以及圖形的各區(qū)域的高度信息， 所述方法包^fe如下步驟通過從所述輪胎CAD圖選擇圖形，來截取包括該圖形的圖像；根據輪胎尺寸以及相對輪胎中心的在半徑方向上的布置位 置，來使所截取的圖像變形，使得成為包括在所截取的圖像中 的圖形變形為扇形之前的原始圖形；以及根據從所述輪胎CAD圖所獲得的各區(qū)域的高度信息，將變 形后的圖像的各區(qū)域變換成與高度相對應的灰度級。
全文摘要
一種構建用于檢查凹凸圖形的方法，其中，可以構建無變化的準確的主數(shù)據。從輪胎的CAD圖中選擇圖形，并截取各圖形的圖像，通過相對輪胎中心的軸向距離以及相對指定位置的在輪胎的圓周方向上的位移角度來設置用于布置該圖形的位置。接著，通過使用各區(qū)域的高度信息，將所截取的圖像變換為依賴于高度的灰度級圖像，在圖形的布置位置處以相對輪胎中心的在半徑方向上的預定間隔以及以輪胎的圓周方向上的預定角度間隔，對基于灰度級的圖像進行采樣，然后，進行變換，使得交叉點相等地間隔開，從而構建主數(shù)據。
文檔編號G01N21/88GK101213440SQ20068002349
公開日2008年7月2日 申請日期2006年6月19日 優(yōu)先權日2005年6月28日
發(fā)明者本田德弘, 金子智之 申請人:株式會社普利司通