本发明涉及一种轮胎试验装置。
背景技术：
在使用于汽车等的轮胎的磨损试验中，将作用于轮胎的力(接地压力)乘以轮胎的滑移量来计算磨损能量，由此进行该试验。而且，以往例如通过在路面中埋入用于测量接地压力的传感器来进行接地压力的测量。另外，滑移量是通过拍摄轮胎的接地面后进行图像处理来求出的。
作为这样的现有技术，例如存在下述专利文献1。
在专利文献1中，在路面埋入摄像机和透明的圆棒，并在圆棒的周围设置压力传感器，由此进行接地压力的测量和轮胎的接地面的拍摄。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-214860号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题
在专利文献1中，将拍摄到的图像的一部分进行模型化，通过关于进行该模型化的范围进行图案匹配来确定滑移量。但是，对进行该模型化的范围的设定是通过操作员等的手动作业进行的，存在难以决定设定什么样的范围的问题。
即，当将进行模型化的范围设定得窄时，图像中的特征部分少，因此图案匹配的精度下降。另一方面，当将进行模型化的范围设定得广时，该范围超出拍摄到的图像，存在无法进行图案匹配的问题。特别地，在一边使轮胎以接触转鼓的方式旋转一边拍摄轮胎的转鼓式的轮胎试验装置的情况下，轮胎的摄影位置伴随转鼓的旋转而移动，因此存在难以进行图案匹配的处理的问题。
用于解决问题的方案
因此，本发明的发明者鉴于上述问题，发明了本发明的轮胎试验装置。
第一发明是转鼓型的轮胎试验装置，所述轮胎试验装置具备：转鼓，其在外周面上具有透过部；摄影装置，其从所述转鼓的内侧经由所述透过部拍摄轮胎的接地面；接地面摄影处理部，其通过所述摄影装置对所述轮胎与所述透过部接触时的接地面进行拍摄；边缘化处理部，其对进行所述拍摄得到的所述轮胎的接地面的图像信息进行边缘化处理；分割处理部，其对进行了所述边缘化处理后的图像信息的满足规定的分辨率的条件的区域进行分割处理；匹配处理部，其使用分割后的所述区域进行匹配处理；以及滑移量计算处理部，其使用所述匹配处理的结果和基于所述转鼓的旋转量得到的接地面移动量来计算滑移量。
通过使用本发明，能够自动且适当地设定对用于计算滑移量的图像信息进行匹配处理时的分割处理。
在上述的发明中，能够构成为所述分割处理部进行以下处理的轮胎试验装置，所述处理是：将进行了所述边缘化处理后的图像信息分割为预先决定的大小的区域，在进行了分割后的所述区域中，重复进行区域的分割直到该区域中的亮点像素数变得小于规定的阈值为止。
匹配处理是使用进行了边缘化后的图像信息来进行的。因此，在亮点像素数为规定的阈值以上的情况等不满足与亮点像素有关的规定条件的情况下，无法获得期望的分辨率。因此，为了获得期望的分辨率，优选重复进行区域的分割直到亮点像素满足规定的条件为止。
在上述的发明中，能够构成为所述匹配处理部进行以下处理的轮胎试验装置，该处理是：将分割后的所述区域以及与该区域的时间得到的进行了边缘化处理后的轮胎的接地面的图像信息进行匹配处理。
根据本发明，能够按照时间序列对从开始踏入起至蹬出为止的滑动进行匹配，因此很难受到轮胎曲率半径的影响，能够使滑移量的计算误差变小。
在上述的发明中，能够构成为如下的轮胎试验装置：所述滑移量计算处理部通过运算分割后的所述区域中的规定位置的点的坐标以及匹配后的所述区域中的对应点的坐标来计算位移，并使用计算出的位移来计算滑移量。
虽然存在各种的用于使用接地面的图像信息来计算滑移量的方法，但是优选执行本发明的处理。
在第一轮胎试验装置中，能够通过执行本发明的程序来实现该控制。即，使计算机作为以下部件发挥功能的程序：接地面摄影处理部，其通过从在外周面具有透过部的转鼓的内侧经由所述透过部来拍摄轮胎的摄影装置，来拍摄所述轮胎与所述透过部接触时的接地面；边缘化处理部，其对进行所述拍摄得到的轮胎的接地面的图像信息进行边缘化处理；分割处理部，其对进行了所述边缘化处理后的图像信息满足规定的分辨率的条件的区域进行分割处理；匹配处理部，其使用分割后的所述区域来进行匹配处理；以及滑移量计算处理部，其使用所述匹配处理的结果和基于所述转鼓的旋转量得到的接地面移动量来计算滑移量。
发明的效果
通过使用本发明的轮胎试验装置，能够自动且适当地设定对用于计算轮胎的滑移量的图像进行图案匹配的范围。
附图说明
图1是示出本发明的轮胎试验装置的一例的整体的图。
图2是本发明的轮胎试验装置的传感器设置部附近的放大图。
图3是本发明的轮胎试验装置的纵截面图和俯视图。
图4是示意性地示出在本发明的轮胎试验装置中利用摄影装置进行的摄影和利用传感器进行的接地压力的测量的状态的图。
图5是示意性地示出本发明的轮胎试验装置的控制计算机的硬件的一例的图。
图6是示意性地示出控制计算机中的处理功能的一例的框图。
图7是示出本发明的轮胎试验装置中的处理过程的一例的流程图。
图8是示意性地示出拍摄轮胎的接地面的状态以及由此得到的轮胎轴的每个角度θt的轮胎的接地面的图像信息。
图9是示出轮胎的接的面的图像信息的一例的图。
图10是示出将图9的图像信息进行灰度化所得的图像信息的一例。
图11是示出边缘化后的图像信息的一例的图。
图12是示意性地示出将边缘化后的轮胎的接地面的图像信息分割为预先决定的大小的区域的处理的图。
图13是示意性地示出基于亮点像素数来分割区域的处理的图。
图14是示意性地示出模板及其中心坐标的图。
图15是示意性地示出将其它时间的边缘化后的轮胎的接地面的图像信息与模板的图像信息进行匹配处理来确定对应的区域的中心坐标的处理的图。
图16是示出以在边缘化后的轮胎的接地面的图像信息上重叠滑移量的方式进行显示的状态的图。
具体实施方式
在图1中示出本发明的轮胎试验装置1的外观的一例。另外，在图2中示出用于进行后述的接地压力的测量的传感器设置部附近的放大图。
轮胎试验装置1是用于测量轮胎5的接地压力和拍摄轮胎5的接地面的转鼓式的试验装置。轮胎试验装置1通过使试验对象的轮胎5与以转鼓轴13为中心旋转的转鼓10的外周面(转鼓面)接触来进行试验。在转鼓面的一部分设置有传感器设置部和透过部11，所示传感器设置部具备用于测量轮胎5的接地压力的传感器，所述透过部11于进行摄影装置14的摄影。
在传感器设置部12，沿鼓面的宽度方向设置有多个三分力传感器12a(测量x轴、y轴、z轴的各方向的力的传感器12a)，例如80个左右。通过使转鼓10以转鼓轴13为中心进行旋转，轮胎5的表面(接地面)与传感器设置部12的传感器12a接触，由此进行该接地压力的测量。作为三分力传感器12a，例如能够利用申请人制造的“fms”(forcematrixsensor：力矩阵传感器)。
优选的是，透过部11从转鼓10的内侧到外侧由透明的材质构成，以使摄影装置14能够拍摄轮胎5的与透过部11接触的接地面。例如存在强化玻璃、强化塑料等，但是不限于此。另外，优选的是，透过部11使用摩擦系数与转鼓面的摩擦系数相同或近似的材质。
在转鼓10的壳体的内侧设置经由透过部11拍摄轮胎5的接地面的摄影装置14。优选的是，使摄影装置14的镜头以朝向透过部11的侧的方式固定在将转鼓轴13与透过部11连结的直径上，从转鼓10的壳体的内侧经由透过部11拍摄轮胎的与透过部11接触的轮胎面。但是，也能够构成为将镜子等反射构件设置在转鼓10的壳体的内侧，摄影装置14经由反射构件和透过部11拍摄轮胎5的接地面。
轮胎试验装置1具备将轮胎5支承为以轮胎轴51为中心转动自如的轮胎支承机构，通过使轮胎支承机构相对于转鼓10在前后方向上移动，能够进行使轮胎5与转鼓10的外周面接触或分离等的控制。另外，在轮胎试验装置1中，将转鼓10或轮胎5控制为能够相对于转鼓10的旋转轴的方向相对地沿横向移动。
针对用于使转鼓10旋转的转鼓轴13、用于使轮胎5旋转的轮胎轴51分别设置有角度编码器(旋转编码器)，分别测量从基准点起的角度(转鼓10从基准点起旋转了的角度θd，轮胎5从基准点起旋转了的角度θt)。此外，只要是能够检测从基准点起的旋转位置的方法即可，即使不测量角度也可以，可以是任意装置。
轮胎试验装置1具有进行该控制的控制计算机7。控制计算机7具有：执行程序的运算处理的cpu等的运算装置70；存储信息的ram(randomaccessmemory：随机存取存储器)、硬盘等存储装置71；显示信息的显示器等显示装置73；能够进行信息的输入的键盘、鼠标等输入装置72；以及经由互联网、lan(localareanetwork：局域网)等网络接收和发送运算装置70的处理结果、存储装置71中存储的信息的通信装置74。
在计算机具备触摸屏显示器的情况下，也可以将显示装置73和输入装置72构成为一体。触摸屏显示器例如大多利用于平板型计算机、智能手机等便携式通信终端等中，但是不限于此。
触摸屏显示器是通过能够在该显示器上直接利用规定的输入设备(触摸屏用的笔等)、手指等进行输入来将显示装置73和输入装置72的功能一体化后的装置。
设置于轮胎试验装置1的转鼓面的传感器设置部12的传感器12a与透过部11的配置关系是固定的。将轮胎5与转鼓10接触的情况下的轮胎轴51的角度(从基准点起的角度)设为θ0(θt＝θ0)，将摄影装置14能够经由透过部11拍摄轮胎5的接地面的转鼓轴13的角度(从基准点起角度)设为θ1(θd＝θ1)。另外，将在作为拍摄目标的轮胎5的接地面与传感器设置部12的传感器12a接触时的转鼓轴13的角度(从基准点起的角度)设为θ2(θd＝θ2)。控制计算机7关于轮胎试验装置1的转鼓轴13、轮胎轴51控制各轴的旋转，以产生θt＝θ0和θd＝θ1、θt＝θ0和θd＝θ2的定时(同步)。在图4中示意性地进行表示。例如，如图4所示，在转鼓轴13和轮胎轴51的各中心的延长线上存在基准点a的情况下，θt＝180度(θ0＝180)，θd＝0度(θ1＝0)，θd＝270度(θ2＝270)。而且，在θt＝180度、θd＝0度时由摄影装置14经由透过部11拍摄到的轮胎5的接地面以及在θt＝180度、θd＝270度时由传感器设置部12的传感器12a测量出的接地压力成为针对轮胎5的同一接地面的信息。此外，在图4中，示出了转鼓轴13的角度θd的基准点与轮胎轴51的角度θt的基准点相同的情况，但是也可以将各不相同的点作为基准点。
一般来说，转鼓10的半径与轮胎5的半径不一致。因此，为了取得转鼓10与轮胎5的同步，有一种如上述那样控制转鼓轴13、轮胎轴51的旋转速度的方法。
另外，作为使转鼓10与轮胎5同步的其它方法，不控制转鼓轴13、轮胎轴51的旋转速度本身，一边使转鼓轴13、轮胎轴51以任意的转速(转速既可以是固定的也可以是可变的)旋转，一边利用传感器设置部12的传感器12a进行测量、利用摄影装置14进行轮胎5的接地面的拍摄，将在测量时间点的轮胎轴51的角度θt、转鼓轴13的角度θd以及由传感器12a测量出的接地压力相对应地存储，将在测量时间点的轮胎轴51的角度θt、转鼓轴13的角度θd以及拍摄到的图像信息相对应地存储。而且，关于某个轮胎5的接地面的接地压力和图像信息也能够通过基于作为处理对象的该轮胎5的接地面的轮胎轴51的角度θt以及与其相对应的转鼓轴13的角度θd进行确定来得到。
即，确定作为处理对象的轮胎5的接地面与传感器设置部12的传感器12a、透过部11接触时的轮胎轴51的角度θt为θ0的定时，另外，确定轮胎5与转鼓10的透过部11接触时的转鼓轴13的角度θd为θ1的定时。同样地，确定轮胎5与转鼓10的传感器设置部12中的传感器12a接触时的转鼓轴13的角度θd为θ2的定时。而且，通过使转鼓轴13和轮胎轴51旋转规定时间，关于轮胎轴51获取0度≤θt≤360度时的轮胎5的接地面的图像信息、轮胎5的接地压力，关于转鼓轴13获取0度≤θd≤360度时的轮胎5的接地面的图像信息、轮胎5的接地压力，并分别进行测量，在收集到规定的阈值以上(例如98％以上)的各数据时，将θt＝180度、θd＝0度时的由摄影装置14经由透过部11拍摄到的轮胎5的接地面的图像信息与θt＝180度、θd＝270度时的由传感器设置部12的传感器12a测量出的接地压力建立对应。
在图6中，用框图示意性地示出控制计算机7中的处理功能的一例。控制计算机7的运算装置70具有接地压力测量处理部700、接地面摄影处理部701、边缘化处理部702、分割处理部703、匹配处理部704、滑移量计算处理部705以及磨损能量计算处理部706。此外，在本说明书中，对通过控制轮胎试验装置1的控制计算机7来实现上述的各处理功能的情况进行说明，但是也可以是通过与控制轮胎试验装置1的控制计算机7相分别的计算机来实现上述各处理功能。
接地压力测量处理部700测量由设置于转鼓面的传感器设置部12的传感器12a测量出的传感器12a的值、当时的从轮胎轴51的基准点起的角度θt、以及从转鼓轴13的基准点起的角度θd。将测量出的传感器12a的值、当时的轮胎轴51的角度θt以及转鼓轴13的角度θd与时间t相对应地存储于存储装置71。
接地面摄影处理部701使用摄影装置14，经由设置于转鼓面的透过部11拍摄与透过部11接触的轮胎5的接地面。由于摄影装置14经由透过部11拍摄轮胎5的接地面，因此，在能够经由透过部11进行拍摄的转鼓轴13的角度θ1(θd＝θ1)时，通过摄影装置14经由透过部11拍摄轮胎5的接地面。另外，也可以是，使摄影装置14不仅仅在转鼓轴13的角度θ1时进行拍摄，使摄影装置14始终进行拍摄，将当时的转鼓轴13的角度θd与轮胎轴51的角度θt建立对应，提取转鼓轴13的角度θ1时的图像信息。
优选的是，接地面摄影处理部701拍摄轮胎5的整周(轮胎轴51的角度为0度≤θt≤360度)的接地面。将拍摄到的轮胎面的图像信息与时间t及轮胎轴51的角度θt相对应地存储于存储装置71。
边缘化处理部702执行关于由接地面摄影处理部701拍摄到的图像信息进行边缘检测的边缘化处理。边缘检测处理是用于检测图像信息中包括的轮廓的处理，存在各种各样的公知的方法。例如，通过微分等计算图像信息的各像素值的变化(斜率)，由此能够检测边缘。在本发明中，拍摄轮胎5的接地面，因此检测轮胎5的接地面的轮廓(胎面图案)。
分割处理部703将某个接地面(某个轮胎轴51的角度)的、由边缘化处理部702进行了边缘化后的图像信息分割为预先决定的大小的区域。而且，如果各区域中的亮点像素数为规定的阈值以上，则对该区域进一步进行分割。在进行该分割时，优选进行2分割，但不限于此。此外，如果该区域中的亮点像素数小于规定的阈值，则不进行区域的分割。分割处理部703重复进行区域的分割，直到区域中的亮点像素数小于规定的阈值为止。基于亮点像素数进行的区域的分割是为了实现基于期望的分辨率的匹配处理而进行的，因此，只要是能够获得期望的分辨率的分割处理即可，也可以根据亮点像素以外的基准、例如亮点像素与其以外的像素的比率来进行判定。另外，即使在使用亮点像素数的情况下，也可以进行像素数与阈值的比较以外的处理。
匹配处理部704将由分割处理部703分割出的区域中的一个区域设为模板，并获取其中心坐标。另外，对其它时间的被边缘化后的图像信息与模板的区域的图像进行匹配处理，来确定对应的区域(例如相似度最高的区域)，并获取其中心坐标。匹配处理部704针对需要的区域、轮胎轴51的角度(轮胎5的接地面)执行匹配处理。
滑移量计算处理部705运算各区域和各轮胎轴51的角度时的模板的中心坐标和根据与该模板进行匹配处理的结果确定出的区域的中心坐标的差。另外，滑移量计算处理部705还从上述差的运算结果中减去基于转鼓10的旋转得到的纵向上的接地面移动量(＝时间(与作为匹配处理时的模板的图像之间的时间差δt)×速度)。通过对像这样计算出的结果进行合计，能够计算出滑移量。
磨损能量计算处理部706将由接地压力测量处理部700测量出的接地压力与由滑移量计算处理部705计算出的滑移量建立对应，通过对它们进行运算、例如乘法运算来计算磨损能量。
接着，使用图7的流程图来说明本发明的轮胎试验装置1的处理过程的一例。
首先，在轮胎试验装置1中，将作为处理对象的轮胎5安装于轮胎轴51，之后以规定的负荷和规定的速度使轮胎5以轮胎轴51为中心进行旋转。由此，接地压力测量处理部700测量由设置于转鼓面的传感器设置部12的传感器12a测量出的传感器12a的值、当时的从轮胎轴51的基准点起的角度θt以及从转鼓轴13的基准点起的角度θd，并与时间t相对应地进行存储。
另外，与之并行地，接地面摄影处理部701经由设置于转鼓面的透过部11拍摄与透过部11接触的轮胎5，由此获取轮胎5的整周或一部分的接地面的图像信息(s100)。接地面摄影处理部701针对拍摄到的图像信息，将当时的轮胎轴51的角度θt、转鼓轴13的角度θd与时间t相对应地存储于存储装置71。在图8中示意性地进行表示。图8的(a)是示意性地示出拍摄轮胎5的接地面的状态的图，图8的(b)是示出由此获得的针对轮胎轴51的每个角度θt的、轮胎5的接地面的图像信息的图。另外，在图9中示出轮胎5的接地面的图像信息的一例。
当通过以上那样获取轮胎5的接地面的图像信息时，边缘化处理部702将各图像信息进行灰度化，并对灰度化后的图像信息进行边缘化处理(s110)。在图10中示出将图9的轮胎5的接地面的图像信息进行了灰度化后的图像信息。另外，在图11中示出边缘化后的图像信息。
在由边缘化处理部702进行的边缘化处理之后，分割处理部703将作为处理对象的接地面(与作为处理对象的接地面对应的轮胎轴51的角度)的、由边缘化处理部702进行了边缘化后的图像信息分割为预先决定的大小的区域(s120)。在图12中示意性地进行表示。然后，如果各区域中的亮点像素数为规定条件、例如规定的阈值以上，则分割处理部703对该区域进一步进行分割，重复进行区域的分割直到分割后的区域中的亮点像素数小于规定的阈值为止(s130)。在图13中示意性地进行表示。
当像这样对区域进行分割直到亮点像素数小于规定的阈值为止时，匹配处理部704将该区域中的一个区域设为模板并获取其中心坐标(x1，y1)(s140)。在图14中示意性地进行表示。
另外，匹配处理部704对同通过s120进行了分割的图像信息(时间t的图像信息)不同的时间(时间t δt)的被边缘化后的图像信息与模板的区域的图像进行匹配处理，来确定对应的区域(例如相似度最高的区域)，并获取其中心坐标(x2，y2)(s150)。此时，作为进行匹配处理的范围，仅针对相对于构成模板的区域(时间t的边缘化后的图像信息中的由该模板的坐标构成的区域)的上下左右方向上的固定范围进行匹配处理即可。在轮胎5的接地面中，相似的面多，因此通过将进行匹配处理的范围限定在固定范围能够使匹配处理的精度提高。在图15中示意性地进行表示。然后，将模板的中心坐标(x1，y1)与中心坐标(x2，y2)的对应关系存储于存储装置71。
对需要计算滑移量的轮胎5的接地面(轮胎轴51的角度)的图像信息的所有区域执行以上的处理(s160、s170)。
然后，当关于需要计算滑移量的所有区域、轮胎轴51的角度确定模板的中心坐标(x1，y1)与中心坐标(x2，y2)的对应关系时，滑移量计算处理部705基于该对应关系来计算中心坐标的位移(s180)。即，运算中心坐标(x2，y2)-中心坐标(x1，y1)来计算位移。此时，从上述减法运算结果中还减去基于转鼓10的旋转得到的纵向上的接地面移动量(＝时间(δt)×速度)(s190)。通过对像这样计算出的结果进行合计，能够计算出滑移量。将像这样计算出的滑移量重叠于时间t的边缘化后的图像信息(图11)来进行显示。关于滑移量，进行通过与滑移量相应的长度或宽度、颜色等的箭头能够在视觉上加以区分的显示为宜。在图16中示意性地进行表示。
当如以上那样计算作为处理对象的轮胎5的接地面(轮胎轴51的角度θt)的滑移量时，磨损能量计算处理部706从存储部提取与该轮胎轴51的角度θt对应的接地压力，通过对它们进行运算来计算磨损能量。
通过执行以上那样的处理，能够自动地设定进行用于计算滑移量的匹配处理时的区域，因此也能够减轻匹配处理所产生的的负担。
产业上的可利用性
通过使用本发明的轮胎试验装置1，能够自动切适当地设定对用于计算轮胎5的滑移量的图像进行图案匹配的范围。
附图标记说明
1：轮胎试验装置；5：轮胎；7：控制计算机；10：转鼓；11：透过部；12：传感器设置部；12a：传感器；13：转鼓轴；14：摄影装置；51：轮胎轴；70：运算装置；71：存储装置；72：输入装置；73：显示装置；74：通信装置；700：接地压力测量处理部；701：接地面摄影处理部；702：边缘化处理部；703：分割处理部；704：匹配处理部；705：滑移量计算处理部；706：磨损能量计算处理部。
1.一种轮胎试验装置，是转鼓型的轮胎试验装置，其中，
所述轮胎试验装置具备：
转鼓，其在外周面具有透过部；
摄影装置，其从所述转鼓的内侧经由所述透过部拍摄轮胎的接地面；
接地面摄影处理部，其通过所述摄影装置对所述轮胎与所述透过部接触时的接地面进行拍摄；
边缘化处理部，其对进行所述拍摄得到的轮胎的接地面的图像信息进行边缘化处理；
分割处理部，其对进行了所述边缘化处理后的图像信息的满足规定的分辨率的条件的区域进行分割处理；
匹配处理部，其使用分割后的所述区域来进行匹配处理；以及
滑移量计算处理部，其使用所述匹配处理的结果和基于所述转鼓的旋转量得到的接地面移动量来计算滑移量。
2.根据权利要求1所述的轮胎试验装置，其特征在于，
所述分割处理部进行以下处理：
将进行了所述边缘化处理后的图像信息分割为预先决定的大小的区域，
在分割后的所述区域中，重复进行区域的分割直到该区域中的亮点像素数变得小于规定的阈值为止。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎试验装置，其特征在于，
所述匹配处理部进行以下处理：
将分割后的所述区域以及与该区域的摄影时间不同的进行了边缘化处理后的轮胎的接地面的图像信息进行匹配处理。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的轮胎试验装置，其特征在于，
所述滑移量计算处理部通过运算分割后的所述区域中的规定位置的点的坐标以及匹配后的所述区域中的对应点的坐标来计算位移，
所述滑移量计算处理部使用计算出的位移来计算滑移量。
5.一种程序，使计算机作为以下部件发挥功能：
接地面摄影处理部，其通过从在外周面具有透过部的转鼓的内侧经由所述透过部拍摄轮胎的接地面的摄影装置，来拍摄所述轮胎与所述透过部接触时的接地面；
边缘化处理部，其对进行所述拍摄得到的轮胎的接地面的图像信息进行边缘化处理；
分割处理部，其对进行了所述边缘化处理后的图像信息的满足规定的分辨率的条件的区域进行分割处理；
匹配处理部，其使用分割后的所述区域来进行匹配处理；以及
滑移量计算处理部，其使用所述匹配处理的结果和基于所述转鼓的旋转量得到的接地面移动量来计算滑移量。
技术总结