特開 2025-7843 タイヤ接地特性評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025007843

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】タイヤ接地特性評価方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 17/02 20060101AFI20250109BHJP

   B60C 19/00 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

G01M17/02

B60C19/00 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023109498

(22)【出願日】2023-07-03

(71)【出願人】

【識別番号】000003148

【氏名又は名称】ＴＯＹＯ ＴＩＲＥ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003395

【氏名又は名称】弁理士法人蔦田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石神 直大

【テーマコード（参考）】

3D131

【Ｆターム（参考）】

3D131LA21

(57)【要約】

【課題】高精度かつ広い範囲にわたるタイヤ接地部分の画像を取得可能としてタイヤの接地特性を評価する。
【解決手段】実路面相当の凹凸を有する疑似路面１２Ａを持つ疑似路面板１２にタイヤ１を接地させる。疑似路面板１２を透過した電磁波を検出して光学的撮影を行う際に、タイヤ１の疑似路面１２Ａに対する接地部分５を複数に分割して撮影を行い複数の画像を取得する。該複数の画像を合成して接地部分５についての合成画像を取得する。合成画像を二値化して二値化画像を取得し、二値化画像に基づいて接地特性を評価する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

実路面相当の凹凸を有する疑似路面を持つ疑似路面板の前記疑似路面にタイヤ又はゴム試験片を接地させる工程、
前記疑似路面板を透過した電磁波を検出して光学的撮影を行う撮影装置を用いて、前記タイヤ又はゴム試験片の前記疑似路面に対する接地部分を複数に分割して前記光学的撮影を行い複数の画像を取得する工程、
前記複数の画像を合成して前記接地部分についての合成画像を取得する工程、
前記合成画像を二値化して二値化画像を取得する工程、及び、
前記二値化画像に基づいて接地特性を評価する工程、
を含む、タイヤ接地特性評価方法。

【請求項2】

特徴量算出アルゴリズムを用いて前記複数の画像を合成する、請求項１に記載のタイヤ接地特性評価方法。

【請求項3】

局所適応的しきい値アルゴリズムを用いて前記合成画像を二値化する、請求項１又は２に記載のタイヤ接地特性評価方法。

【請求項4】

前記疑似路面と前記タイヤ又はゴム試験片との間に蛍光液を介在させて、前記疑似路面に前記タイヤ又はゴム試験片を接地させ、前記疑似路面板の前記疑似路面とは反対側から前記蛍光液に対して励起光を照射し、前記蛍光液から放出され前記疑似路面板を透過した蛍光を検出して前記光学的撮影を行う、請求項１に記載のタイヤ接地特性評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タイヤの接地特性を評価する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

実路面を想定した凹凸路面に対するタイヤの接地特性を精度よく評価することが求められており、様々な提案がなされている。例えば、特許文献１には、湿潤路面におけるタイヤの接地状態を測定する方法として、実路面相当の凹凸面を有する透明板上に蛍光液を介在させてタイヤを接地させ、蛍光液に励起光を照射し、蛍光液から放出された蛍光の輝度分布を測定する方法が開示されている。特許文献２には、当該測定方法を用いてタイヤ接触面積を測定し、該接触面積と摩擦係数との相関関係からタイヤ接地状態を高精度で評価する方法が開示されている。

【0003】

特許文献３には、凹凸を有する平板に接地させたタイヤにテラヘルツ波を照射し、タイヤからのテラヘルツ波の反射波を検出することにより、タイヤの接地特性を評価することが開示されている。

【0004】

特許文献４には、半透明材料からなる路面体の下側から、タイヤ接地部分の影を画像読取手段により読み取るようにしてタイヤ踏面の接地形状を測定することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－０８４４２８号公報

【特許文献2】特開２０１９－０７４３３５号公報

【特許文献3】特開２０１８－１１９９２８号公報

【特許文献4】特開２００４－００９８８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記のようなタイヤの接地特性評価方法において、疑似路面に対するタイヤの接地部分を広範囲にわたり一括して撮影する場合、例えば、カメラ精度の制約、簡易的な装置での接地部分までの距離の制約、疑似路面板の大きさの制約、電磁波の照射強度及び接地部分からの電磁波の強度の制約等により、満足な精度の接地部分の画像が得られないことがある。

【0007】

本発明の実施形態は、以上の点に鑑み、高精度かつ広い範囲にわたるタイヤ接地部分の画像を取得可能としてタイヤの接地特性を評価することができるタイヤ接地特性評価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】

【0008】

本発明は以下に示される実施形態を含む。
［１］ 実路面相当の凹凸を有する疑似路面を持つ疑似路面板の前記疑似路面にタイヤ又はゴム試験片を接地させる工程、
前記疑似路面板を透過した電磁波を検出して光学的撮影を行う撮影装置を用いて、前記タイヤ又はゴム試験片の前記疑似路面に対する接地部分を複数に分割して前記光学的撮影を行い複数の画像を取得する工程、
前記複数の画像を合成して前記接地部分についての合成画像を取得する工程、
前記合成画像を二値化して二値化画像を取得する工程、及び、
前記二値化画像に基づいて接地特性を評価する工程、
を含む、タイヤ接地特性評価方法。
［２］ 特徴量算出アルゴリズムを用いて前記複数の画像を合成する、［１］に記載のタイヤ接地特性評価方法。
［３］ 局所適応的しきい値アルゴリズムを用いて前記合成画像を二値化する、［１］又は［２］に記載のタイヤ接地特性評価方法。
［４］ 前記疑似路面と前記タイヤ又はゴム試験片との間に蛍光液を介在させて、前記疑似路面に前記タイヤ又はゴム試験片を接地させ、前記疑似路面板の前記疑似路面とは反対側から前記蛍光液に対して励起光を照射し、前記蛍光液から放出され前記疑似路面板を透過した蛍光を検出して前記光学的撮影を行う、［１］～［３］のいずれか１項に記載のタイヤ接地特性評価方法。

【発明の効果】

【0009】

本実施形態によれば、高精度かつ広い範囲にわたるタイヤ接地部分の画像を取得することができ、タイヤの接地特性を高精度に評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態に係るタイヤ接地特性評価方法に用いる測定装置の正面図

【図2】同測定装置の構成を模式的に示す図

【図3】タイヤの接地形状の一例を示す図

【図4】タイヤの接地部分を複数に分割して撮影した画像Ｇ１～Ｇ３を示す図

【図5】（Ａ）図４の画像Ｇ１～Ｇ３を合成した合成画像を示す図、（Ｂ）該合成画像を二値化した二値化画像を示す図

【図6】一実施形態に係るタイヤ接地特性評価方法のフローチャート

【図7】タイヤの接触面積占有率と荷重との関係を示すグラフ

【図8】二値化画像における着目する局所領域を示す図

【図9】着目する局所領域について接触面積占有率と荷重との関係を示すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態に係るタイヤ接地特性評価方法について図面を参照しながら説明する。

【0012】

実施形態に係るタイヤ接地特性評価方法は、タイヤ又はゴム試験片を疑似路面板に接地させ、該疑似路面板を透過した電磁波を検出して光学的撮影を行う際に、疑似路面板に対する接地部分を複数に分割して光学的撮影を行い、得られた複数の画像を合成し、合成した画像を二値化して接地特性を評価するものである。

【0013】

電磁波とは、電場と磁場の周期的な変化が空間を波動として伝播する現象をいう。電磁波としては、特に限定されず、例えば、Ｘ線、紫外線、可視光線、赤外線、電波（テラヘルツ波も含まれる。）などが挙げられる。

【0014】

一実施形態として、以下では、湿潤路面におけるタイヤの接地特性を評価する方法として、タイヤと疑似路面との間に蛍光液を介在させて、該疑似路面にタイヤを接地させ、疑似路面板の疑似路面とは反対側から蛍光液に対して励起光を照射し、該蛍光液から放出され疑似路面板を透過した蛍光を検出して光学的撮影を行う方法を例に挙げて説明する。蛍光特性を持つ物質には、各物質固有で特定の吸収波長域と蛍光波長域が存在する。イメージングに用いられる蛍光は一般的には可視光域であるが、紫外線や赤外線のように人の目に見えない電磁波でもよい。励起光は一般に、紫外線、可視光線が用いられるが、着目する物質の吸収波長域に合わせて選択される。

【0015】

図１は、一実施形態に係るタイヤ接地特性評価方法に用いる測定装置１０を示す図である。但し、該評価方法に用いられる測定装置はこれに限定されるものではない。測定装置１０は、疑似路面板１２の疑似路面１２Ａに接地させたタイヤ１の接地状態を、当該疑似路面板１２を透過した電磁波を検出することにより測定する装置である。

【0016】

図１に示されるように、測定装置１０は、疑似路面板１２と、当該疑似路面板１２が設置されるテーブル１４と、タイヤ１を支持する支持軸１６と、当該支持軸１６を支える一対の軸支え１８，１８と、ベース台２０とを備える。テーブル１４と一対の軸支え１８，１８はベース台２０上に設けられている。

【0017】

疑似路面板１２は、図２に示されるように、表裏両面のうちの一方の面に実路面相当の凹凸を有する疑似路面１２Ａを持ち、疑似路面１２Ａとは反対側の面はこの例では平坦である。疑似路面板１２は、電磁波が透過可能な平面視矩形状の平板であり、好ましくは透明板である。疑似路面１２Ａを備えた透明な疑似路面板１２の作製方法は、特に限定されず、例えば、実際の路面に対応するアスファルトをシリコーンゴムで型取り、この型に透明樹脂を流し込み、真空脱気状態で硬化させることにより作製することができる。透明樹脂としては、例えば、ウレタン系樹脂を挙げることができる。

【0018】

疑似路面板１２は、テーブル１４上に取り替え可能に設置され、試験対象とする路面に応じて様々な凹凸形状を持たせたものを複数枚用意し、それらの中から選択して設置することができる。

【0019】

テーブル１４は、疑似路面板１２を水平に設置するための設置台２２を備える。設置台２２はテーブル１４の天板に設けられている。疑似路面板１２は、疑似路面１２Ａを上方に向けて設置台２２の上面に設置される。

【0020】

設置台２２には、下方から疑似路面板１２を介してタイヤ１と疑似路面１２Ａとの接地部分５を観察できるように観察用窓２４が設けられている。疑似路面板１２は、観察用窓２４を上方から覆うように設置台２２に設置される。

【0021】

テーブル１４には、その天板である設置台２２の下方に、照射装置２８を設置するための照射装置用スペース３０と、撮影装置３２を設置するための撮影装置用スペース３４とが、棚板３６により上下に区分けして設けられている。

【0022】

棚板３６の上側の照射装置用スペース３０には、疑似路面板１２を介してタイヤ１と疑似路面１２Ａとの接地部分５に電磁波を照射するための照射装置２８が設けられている。

【0023】

この例では、照射装置２８は、図２に示されるように、光源３８とフィルタ４０とダイクロイックミラー４２とを備える。光源３８は、タイヤ１と疑似路面１２Ａとの間に介在する蛍光液２に対して励起光を照射する。フィルタ４０は、光源３８から照射される光から特定の波長の光のみを透過し分離する。ダイクロイックミラー４２は、フィルタ４０で分離された特定の波長の光のみを反射する。照射装置２８は、接地部分５に対する励起光の照射位置を変更することができるように水平方向に移動可能に構成されている。

【0024】

棚板３６の下側の撮影装置用スペース３４には、疑似路面板１２を透過した電磁波を検出して光学的撮影を行うための撮影装置３２が設けられている。撮影装置３２は、ベース台２０上に設けられた撮影装置設置台４４上に設置されている。

【0025】

撮影装置３２は、タイヤ１と疑似路面１２Ａとの接地部分５から疑似路面板１２を透過して下方に進む電磁波を検出するものである。例えば、撮影装置３２は、照射装置２８から照射された電磁波が接地部分５で反射してなる反射波を検出するものでもよく、照射装置２８から照射された電磁波に起因して接地部分５で放出された電磁波を検出するものでもよい。

【0026】

この例では、撮影装置３２は、接地部分５に存在する蛍光液２から放出されて疑似路面板１２を透過した蛍光を検出するものである。撮影装置３２は、疑似路面板１２を透過した蛍光から特定の波長の光のみを透過させて分離するフィルタ４６と、フィルタ４６を透過した蛍光を撮影するカメラ４８とを備える（図２参照）。カメラ４８としては、例えば一眼レフカメラを用いてもよい。撮影装置３２は、照射装置２８の上記移動に合わせて水平方向に移動可能に構成されている。

【0027】

なお、光源３８としては、蛍光液に含まれる蛍光色素の励起スペクトルに合わせて、適宜選択して使用することができ、当該励起スペクトルのピーク波長付近にピーク波長を有する光源（例えば水銀ランプや紫外線ＬＥＤ）が好ましく用いられる。

【0028】

ダイクロイックミラー４２やフィルタ４０，４６は、使用する蛍光色素の励起スペクトルと蛍光スペクトルに合わせて、適宜選択して使用することができる。フィルタ４０，４６としては、例えば、蛍光検出を行う際にノイズを除去する波長選択型の蛍光フィルタ、規定波長よりも短波長側の光をカットして長波長側の光を透過させるハイパスフィルタ（ロングパスフィルタ）、規定波長よりも長波長側の光をカットして短波長側の光を透過させるローパスフィルタ（ショートパスフィルタ）、一定の波長域の光のみ透過させ、それ以外の短波長側及び長波長側の光をカットするバンドパスフィルタなどが挙げられる。

【0029】

図１に示されるように、支持軸１６は、疑似路面板１２の上方において疑似路面１２Ａにタイヤ１を接地可能に支持する軸部材（シャフト）であり、設置台２２の上方に設けられている。タイヤ１はホイール３のリムに装着され、支持軸１６は当該ホイール３の中心を貫通した状態に取り付けられる。ホイール３は、ホイール固定ディスク５０を用いて、支持軸１６に固定される。

【0030】

軸支え１８，１８は、タイヤ１を支持した支持軸１６を、タイヤ１の軸方向両側で水平に支えることができるように左右一対で設けられている。一対の軸支え１８，１８は、ベース台２０上に直立して設けられて支持軸１６を支持する柱である。軸支え１８の上端には軸チャック５１が設けられ、該軸チャック５１を用いて、軸支え１８の上端に支持軸１６が取り付けられている。一対の軸支え１８，１８は、テーブル１４を挟んだ両側に設けられて支持軸１６の両端を支持する。従って、左右一対の軸支え１８，１８の間にテーブル１４が設けられている。

【0031】

測定装置１０には、一対の軸支え１８，１８に支持軸１６を下方に引き寄せる引張り力を作用させてタイヤ１に荷重をかけるための荷重付与手段が設けられている。この例では、荷重付与手段は、一対の軸支え１８，１８の長さを伸縮可能な一対の伸縮機構部５２，５２と、一対の伸縮機構部５２，５２を上下方向に伸縮させることで荷重を調整する荷重調整部５４とを備える。一対の軸支え１８，１８の長さを縮めることにより、支持軸１６が下方に引き寄せられて、タイヤ１にかかる荷重を高めることができる。また、一対の軸支え１８，１８の長さを伸ばすことにより、支持軸１６が上方に移動して、タイヤ１にかかる荷重を低くすることができる。

【0032】

詳細には、各軸支え１８は、外周にネジが切ってある雄ネジ部５６Ａを少なくとも上端に有する回転可能な下側柱部材５６と、雄ネジ部５６Ａと螺合する雌ネジ部５８Ａを下端に有する上側柱部材５８とを、上下に連結することで構成されている。下側柱部材５６を回転させることにより、雄ネジ部５６Ａと雌ネジ部５８Ａとの螺合位置が変わって各軸支え１８が伸縮する。従って、各伸縮機構部５２は、回転可能な雄ネジ部５６Ａとこれに螺合する雌ネジ部５８Ａとにより構成されている。

【0033】

荷重調整部５４は、下側柱部材５６の回転を制御することにより一対の伸縮機構部５２，５２を伸縮させるものであり、この例では手動のハンドル５４Ａにより構成されている。一対の軸支え１８，１８の伸縮機構部５２，５２は同期して伸縮するように構成されている。そのため、ハンドル５４Ａを回転させると、一対の軸支え１８，１８で同期して下側柱部材５６が回転し、これにより一対の軸支え１８，１８は同期して伸縮し、軸支え１８，１８にかかる力が左右均等になる。

【0034】

測定装置１０には、一対の軸支え１８，１８に作用する引張り力を検出する力検出装置として一対のロードセル６０，６０が設けられている。ロードセル６０は、各軸支え１８にそれぞれ組み込まれており、詳細には上側柱部材５８に組み込まれている。ロードセル６０は、軸支え１８に作用する上下方向の力を検出する。

【0035】

図１に示されるように、ロードセル６０の両側には左右一対の支え棒６１，６１が設けられている。支え棒６１は、ロードセル６０での引張り力の検出を可能にするために、その両端が上下の部材に固定されておらず、すなわち上下フリーに構成されている。

【0036】

測定装置１０には、一対のロードセル６０，６０により検出された引張り力に基づいてタイヤ１にかかる荷重を算出する荷重算出部６２が設けられている。荷重算出部６２は、一対の軸支え１８，１８の長さを縮めることで発生する引張り力を左右で合計し、当該引張り力によってタイヤ１にかかる荷重を計算するものであり、例えば簡易マイクロプロセッサなどのコンピュータにより構成することができる。

【0037】

測定装置１０には、荷重算出部６２により求められたタイヤ１への荷重を表示する荷重表示部６４が設けられている。荷重表示部６４は一般的なディスプレイで構成することができる。

【0038】

測定装置１０は、当該測定装置１０を移動可能に支持する車輪６６を備える。車輪６６は、ベース台２０の下面に取り付けられており、例えば矩形状をなすベース台２０の四隅にそれぞれ設けられる。

【0039】

上記の測定装置１０では、左右一対の軸支え１８，１８でタイヤ１を支持する構成としたが、片持ち梁によりタイヤの荷重を支えてもよい。その場合、梁の根元にロードセルを組み込んで荷重を検出してもよい。

【0040】

また、上記の測定装置１０では、タイヤ１にかかる荷重を計測するロードセル６０を左右の軸支え１８，１８の内部に組み込んだが、ロードセルは、例えば疑似路面板１２の底面や装置本体の底面に組み込んでもよい。その場合、ロードセルは圧縮の力を検出し、これによりタイヤにかかる荷重を計測することができる。

【0041】

一実施形態に係るタイヤ接地特性評価方法では、設置台２２に疑似路面板１２を固定し、疑似路面１２Ａ上に蛍光液２を注ぐ。蛍光液２としては、例えば、励起スペクトルと蛍光スペクトルとのピーク波長の差が１００ｎｍ以上である親水性蛍光色素（例えばピラニン）を含有する水溶液が用いられる。

【0042】

次いで、ホイール３に装着したタイヤ１を支持軸１６に固定し、該支持軸１６を一対の軸支え１８，１８間に架け渡すように取り付けて、疑似路面１２Ａにタイヤ１を接地させる。これにより、タイヤ１と疑似路面１２Ａとの間に蛍光液２が介在した状態で、タイヤ１は疑似路面１２Ａに接地する。なお、タイヤ１には内圧が充填されている。内圧としては、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧でもよく、例えばトラックバス用タイヤ、ライトトラック用タイヤの場合は、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表"TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES"に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば"INFLATIONPRESSURE"があげられ、乗用車用タイヤの場合は通常１８０ｋＰａ、２２０ｋＰａなどがあげられ、実車両に設定されている空気圧も用いられる。

【0043】

次いで、荷重調整部５４のハンドル５４Ａを回すことにより、一対の軸支え１８，１８の下側柱部材５６，５６が回転して上側柱部材５８，５８が左右で同期しつつ下方に移動し、一対の軸支え１８，１８が縮む。これにより、一対の軸支え１８，１８には、支持軸１６を下方に引き寄せる力（引張り力）が作用し、タイヤ１に荷重がかかる。その際、各軸支え１８に組み込まれたロードセル６０により軸支え１８に作用する引張り力を検出し、それに基づき荷重算出部６２がタイヤ１にかかる荷重を算出し、算出した荷重が荷重表示部６４に表示される。このように荷重表示部６４に表示される荷重を確認しながら、タイヤ１に指定の荷重をかけることができる。

【0044】

タイヤ１にかける荷重としては、正規荷重でもよく、実車相当荷重でもよく、また、これらの０．２～１．５倍の値など、接地特性評価の目的に応じて任意に設定することができる。また、荷重を複数段階に設定して、それぞれの荷重で接地状態を測定して、荷重と接地特性との関係を評価してもよい。ここで、正規荷重は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、例えばＪＡＴＭＡ規格における最大負荷能力、ＴＲＡ規格における上記の表に記載の最大値、ＥＴＲＴＯ規格における「LOAD CAPACITY」でもよく、タイヤが乗用車用である場合にこれらの荷重の８８％に相当する荷重でもよい。

【0045】

タイヤ１に所定の荷重をかけてから、図２に示されるように、照射装置２８の光源３８から励起光を照射する。光源３８から照射された励起光は、フィルタ４０によって所定波長（例えば４００ｎｍ）以下の光が分離される。分離された励起光は、ダイクロイックミラー４２で反射されて、疑似路面板１２の下面から、タイヤ１と疑似路面１２Ａとの間に介在する蛍光液２に対して照射される。これにより、蛍光液２に含まれる蛍光色素を基底状態から励起状態へと遷移させる。その後、励起状態の蛍光色素は基底状態へと戻り、その際、蛍光が放出される。

【0046】

放出された蛍光は、疑似路面板１２を透過し、ダイクロイックミラー４２を透過した後、フィルタ４６によって、所定以上の波長（例えば４８０ｎｍ以上）の蛍光が分離され、分離された蛍光が撮影装置３２のカメラ４８で撮影される。

【0047】

このような撮影装置３２による撮影に際し、この実施形態では、タイヤ１の疑似路面１２Ａに対する接地部分５を複数に分割して撮影を行うことで複数の画像を取得する。すなわち、該接地部分５を分割して局所的に拡大して撮影する。これにより、タイヤ１と疑似路面１２Ａとの接地部分５の画像をより高精度で取得することができる。接地部分５とは、タイヤ１が疑似路面板１２に外観上接地しているとみなされる領域であり、タイヤ接地面とも称される。

【0048】

かかる分割した撮影は、照射装置２８と撮影装置３２を、上記のように水平方向に移動させて、接地部分５に対する励起光の照射位置を変更するとともに、それに同期させて撮影装置３２による撮影箇所を変更することで実現することができる。なお、照射装置２８は移動させることなく、撮影装置３２のみを水平方向に移動させることにより、上記の分割した撮影を実現してもよい。

【0049】

接地部分５の分割方法は特に限定されず、例えば、タイヤトレッドの全幅にわたって後述する合成画像を得るために接地部分５をタイヤ軸方向に複数に分割してもよい。また、接地部分５の全体の合成画像を得るために接地部分５をタイヤ軸方向及びタイヤ周方向にそれぞれ複数に分割してもよい。例えば、タイヤ軸方向に３分割及びタイヤ周方向に３分割し、合計９分割としてもよい。なお、接地部分５を分割して撮影する場合、必ずしも接地部分５の全体を分割しなくてもよい。

【0050】

このように接地部分５を複数に分割する際、分割して撮影された各画像が隣接する画像間で重なりを持つことが好ましい。これにより、複数の画像を隙間なく合成することができ、精度の高い合成画像を得ることができる。

【0051】

図３は、タイヤ１の接地形状の一例を示す図であり、接地部分５の輪郭形状を示している。タイヤトレッドの表面には、タイヤ周方向に延びる複数（この例では４本）の主溝６が設けられている。該主溝６により、タイヤトレッドには、複数のトレッド陸７が区画形成されている。詳細には、中央に位置するセンター陸７Ａと、その両側に位置する左右一対のクォーター陸７Ｂ，７Ｂと、クォーター陸７Ｂの外側に位置する左右一対のショルダー陸７Ｃ，７Ｃとが設けられている。これらのトレッド陸７は、この例ではタイヤ周方向の全周にわたって連続するリブとして設けられているが、当該リブを横断する横溝が設けられることでブロック列として設けられてもよい。

【0052】

図３に示されるように、この例では、タイヤトレッドの全幅にわたる接地部分５がタイヤ軸方向に３つに分割して撮影される。すなわち、一点鎖線の枠で囲んだ左側部分７０Ｌと、点線の枠で囲んだ中央部分７０Ｃと、二点鎖線の枠で囲んだ右側部分７０Ｒとに分けて撮影され、それぞれ、図４に示す「画像Ｇ１」、「画像Ｇ２」及び「画像Ｇ３」が得られる。左側部分７０Ｌと中央部分７０Ｃとはタイヤ軸方向において重なりを持ち、中央部分７０Ｃと右側部分７０Ｒとはタイヤ軸方向において重なりを持つ。そのため、得られる画像も、画像Ｇ１と画像Ｇ２の間、及び、画像Ｇ２と画像Ｇ３の間に、それぞれ重複する部分を有することになる。

【0053】

次いで、上記の複数の画像を合成して接地部分５についての合成画像を取得する。画像の合成は、所定のアルゴリズムを用いてコンピュータプログラムにより行うことができる。好ましくは、特徴量算出アルゴリズムを用いて複数の画像を合成することである。一般に分割して撮影された画像間には、測定装置の制約等から背景輝度にバラツキが生じる。これを解消するためのロバスト性を満足させる撮影システムの開発にはコストアップなどのデメリットが生じる。これに対し、特徴量算出アルゴリズムを用いて合成することにより、コストアップを抑えながらロバスト性を向上することができ、分割画像間の位置合わせ精度に優れ、多少の位置ずれであればコンピュータプログラムにより自動的に補正することができる。

【0054】

特徴量算出アルゴリズムとしては、公知のアルゴリズムを用いることができ、例えば、ＳＩＦＴ（Scale-Invariant Feature Transform）、ＳＵＲＦ（Speeded-Up Robust Features）、ＦＡＳＴ（Features fromAccelerated Segment Test）、ＨＯＧ（Histograms of Oriented Gradients）などが挙げられる。これらの中でもＳＩＦＴ又はＳＵＲＦが好ましい。

【0055】

ＳＩＦＴは、画像の特徴点の検出と、特徴量の記述を行うアルゴリズムであり、１２８次元の特徴量が複数点付与される。ＳＩＦＴには、回転、スケール変化に不変であり、照明変化に頑健という特徴がある。そのため、照明強度に差が生じるようなタイヤ接地部分の画像の合成に向いており、カメラの位置に対するロバスト性も高い。

【0056】

ＳＵＲＦは、ＳＩＦＴの特徴量処理の部分を高速化し、ＳＩＦＴレベルの精度を実現したアルゴリズムであり（但し、一般的には特徴認識はＳＩＦＴの方がより精度が高い）、６４次元の特徴量が複数点付与される。タイヤ接地部分の画像の合成のようにサイズの大きい画像を扱う場合、計算時間の観点からＳＵＲＦがより好ましい。

【0057】

図５（Ａ）は、上記の画像Ｇ１～Ｇ３を、ＳＵＲＦを用いて合成した合成画像Ｇ４を示すものである。合成画像Ｇ４は、タイヤトレッドの全幅にわたる接地部分５の画像である。合成画像Ｇ４において、画像Ｇ１と画像Ｇ２との重なり部分、及び、画像Ｇ２と画像Ｇ３との重なり部分では、各ピクセルにおいて輝度等の画像情報が平均されている。

【0058】

次いで、上記で得られた合成画像を、蛍光の輝度分布を表す輝度画像（蛍光強度画像）に変換する。輝度画像への変換は、例えばＭＡＴＬＡＢ（登録商標）などの市販の数値解析ソフトウェアを用いて行うことができる。なお、輝度画像への変換は、分割して撮影した画像を合成する前に実施してもよい。すなわち、分割して撮影した複数の画像をそれぞれ輝度画像に変換し、次いで、当該変換した複数の画像を上記のように所定のアルゴリズムを用いて合成してもよい。

【0059】

次いで、輝度画像に変換された合成画像を二値化して二値化画像を取得する。合成画像の二値化は、二値化アルゴリズムを用いてコンピュータプログラムにより行うことができる。好ましくは、局所適応的しきい値アルゴリズムを用いて合成画像を二値化することである。一般に合成画像においては撮影画像間で背景輝度にバラツキが生じており、局所適応的しきい値アルゴリズムを用いない場合、輝度ヒストグラムを逐一確認して手作業でのしきい値の再設定作業が必要となり、工数増となる。これに対し、局所適応的しきい値アルゴリズムを用いることにより、手作業での工数を削減して一貫した処理が可能になる。

【0060】

適応的しきい値アルゴリズムは、画像中の小領域ごとにしきい値を計算する手法である。画像の輝度が領域ごとに変化している画像に対して、それぞれの領域ごとにしきい値を計算し、当該しきい値で二値化することにより、疑似路面１２Ａに対する接触領域と非接触領域を明確に分離することができる。例えば、しきい値以下である領域は、輝度が低く蛍光液２の膜厚が小さいことから「接触領域」とし、しきい値よりも大きい領域は、輝度が高く蛍光液２の膜厚が大きいことから「非接触領域」として、二値化する。なお、適応的しきい値アルゴリズムについては、例えば、Bradley, D., G. Roth, ”Adapting Thresholding Using the IntegralImage,” Journal of Graphics Tools. Vol. 12, No. 2, 2007, pp.13-21に記載されており、公知のアルゴリズムを用いることができる。

【0061】

図５（Ｂ）は、上記の合成画像Ｇ４を、適応的しきい値アルゴリズムを用いて二値化した二値化画像Ｇ５を示すものである。二値化画像Ｇ５において、黒い部分が疑似路面１２Ａに接地している領域（接触領域）であり、白い部分が疑似路面１２Ａに接地していない領域（非接触領域）である。

【0062】

このようにして二値化画像を得た後、該二値化画像に基づいて接地特性を評価する。例えば、二値化画像内の黒ピクセル数を数え、二値化画像内の全ピクセル数に対する黒ピクセル数の比を計算して下記接触面積占有率を求めることにより、実路面を想定した凹凸を持つ疑似路面１２Ａに対するタイヤ１の真実接触面積を評価することができる。
接触面積占有率＝［黒ピクセル数］／［画像の全ピクセル数］

【0063】

図６は、一実施形態に係るタイヤ接地特性評価方法の流れを示すフローチャートである。該評価方法では、まず、ステップＳ１において、タイヤ１と疑似路面１２Ａとの間に蛍光液２を介在させた状態で、タイヤ１を疑似路面１２Ａに接地させる。

【0064】

次いで、ステップＳ２において、荷重調整部５４を用いてタイヤ１に所定の荷重をかける。この例では、荷重は複数段階に設定されており、例えば小さな荷重から順番にかけていく。そのため、まずは一番小さな荷重をかける。

【0065】

次いで、ステップＳ３において、照射装置２８による励起光の照射と、撮影装置３２による蛍光の撮影を行う（図２参照）。その際、上記のように接地部分５を複数に分割して撮影を行うことにより（図３参照）、例えば図４に示されるような複数の画像を取得する。

【0066】

次いで、ステップＳ４において、予め設定された複数段階の荷重について、その全ての荷重での撮影が完了したか否かを判断し、未完了であればステップＳ２に戻り、ステップＳ２で次の荷重をかけて、ステップＳ３で当該荷重での撮影を実施する。そして、ステップＳ４において、全ての荷重での撮影が完了したと判断されるまで、ステップＳ２～Ｓ４を繰り返す。そして、全ての荷重での撮影が完了すれば、ステップＳ５に進む。

【0067】

ステップＳ５において、荷重毎に、撮影した複数の画像を合成して、例えば図５（Ａ）に示されるような合成画像を取得する。画像の合成は、上記のように、例えば特徴量算出アルゴリズムを用いて、コンピュータプログラムにより自動で行う。これにより、各荷重について接地部分５の合成画像が得られる。

【0068】

次いで、ステップＳ６において、得られた合成画像を輝度画像に変換してから、変換後の合成画像を二値化して、例えば図５（Ｂ）に示されるような二値化画像を取得する。二値化は、上記のように、例えば局所適応的しきい値アルゴリズムを用いて、コンピュータプログラムにより自動で行う。これにより、各荷重について接地部分５の二値化画像が得られる。

【0069】

次いで、ステップＳ７において、得られた二値化画像から、荷重毎に接触面積占有率を算出する。

【0070】

図７は、このようにして得られた接触面積占有率と、タイヤ１に負荷した荷重［Ｎ］との関係の一例を示したグラフである。これにより、タイヤ接地特性として、荷重の違いによる路面に対するタイヤの接触面積の変化、すなわち荷重に対する接触面積の感度を評価することができる。

【0071】

図７では、また、複数種のタイヤ（すなわち、タイヤＡ、タイヤＢ、タイヤＣ）について、接触面積占有率とタイヤ荷重との関係が求められている。そのため、別種のタイヤ間での接地特性の評価が可能である。

【0072】

なお、図７の例では、接触面積占有率により接触面積を相対評価しているが、次のようにして、例えばｍｍ^２などの物理量で接触面積を絶対評価することもできる。すなわち、例えば、長さが既知のスケールを置いて撮影した画像を取得し、ピクセルあたりの長さをキャリブレーションすることにより、物理量での接触面積を算出することができる。

【0073】

図７の例では、二値化画像から接地部分５の全幅での接触面積占有率を求めて、当該全幅での接地特性を評価した。これに代えて、タイヤトレッド内の局所領域についての接触面積占有率を求めて、当該局所領域での接地特性を評価してもよい。

【0074】

詳細には、二値化画像における特定のトレッド陸に相当する領域（以下、陸相当領域という。）について、当該陸相当領域における接触面積占有率を算出してもよく、更に当該陸相当領域での接触面積占有率の荷重に対する感度を求めてもよい。これにより、同一タイヤ内において部位の違いによる接地特性を比較評価することができる。あるいはまた、別種のタイヤ間で特定部位における接地特性を比較評価することができる。

【0075】

図８は、二値化画像において着目する局所領域を示したものであり、センター陸７Ａにおいて矩形の枠で囲んだセンター陸相当領域Ｃｅと、クォーター陸７Ｂにおいて矩形の枠で囲んだクォーター陸相当領域Ｑｕに着目している。センター陸相当領域Ｃｅについて、その領域内の全ピクセル数に対する黒ピクセル数の比を求めることにより、疑似路面１２Ａに対するセンター陸７Ａの接触面積占有率を求めることができる。また、クォーター陸相当領域Ｑｕについて、その領域内の全ピクセル数に対する黒ピクセル数の比を求めることにより、疑似路面１２Ａに対するクォーター陸７Ｂの接触面積占有率を求めることができる。

【0076】

図９は、このようにして得られた接触面積占有率と、タイヤ１に負荷した荷重との関係の一例を示したグラフであり、センター陸７Ａとクォーター陸７Ｂについて、これらの部位の違いによる接地特性を評価することができる。図９に示されるように、この例では、荷重１０００～５０００Ｎの全範囲において、センター陸７Ａよりもクォーター陸７Ｂの方が高い接触面積占有率を持つことが分かる。

【0077】

上記のような特定の陸相当領域での接触面積占有率を算出する場合、当該陸相当領域内の全ピクセル数を求めるためには、二値化画像における陸相当領域の範囲を検出する必要がある。そのための検出方法としては、下記（１）～（３）が挙げられる。

【0078】

（１）二値化画像をタイヤ周方向に積算し、タイヤ軸方向に関する輝度積算グラフを得る。主溝６に相当する部分は輝度分布ほぼゼロであり、トレッド陸７に相当する部分はある輝度の分布を持つことから、タイヤ周方向に積算した輝度分布グラフに基づき、しきい値で判別することで、二値化画像を陸相当領域と溝相当領域とに分割することができる。

【0079】

（２）上記疑似路面板１２の代わりに上面が平坦な路面板を用いて、当該平坦面にタイヤ１を接地させ、その他は上記実施形態と同様にして二値化画像を得る。このようにして得られた平坦面での二値化画像と、実施形態の疑似路面１２Ａでの二値化画像とで位置合わせを行い、疑似路面１２Ａでの二値化画像の各部位が、平坦面での二値化画像のどこに該当するかを特定する。平坦面での二値化画像であれば、陸相当領域と溝相当領域とを明確に判別することができるため、上記の特定から、疑似路面１２Ａでの二値化画像において陸相当領域と溝相当領域とを区別する。

【0080】

（３）二値化画像とタイヤの設計パターン図面との位置合わせを行うことにより、二値化画像において陸相当領域と溝相当領域とを区別する。

【0081】

このようにタイヤトレッド内の局所領域での接地特性を評価することにより、例えば、トレッドプロファイル、トレッドパターン、トレッドゴム配合、補強繊維、ベルトといった設計の違いによる実路面への接地特性の違いを精度良く評価することが可能となり、設計に有用な知見が得られる。

【0082】

以上説明した実施形態であると、タイヤ１を疑似路面板１２に接地させ、該疑似路面板１２を透過した電磁波を検出して光学的撮影を行う際に、疑似路面板１２に対する接地部分５を複数に分割して光学的撮影を行い、得られた複数の画像を合成し、合成した画像を二値化して接地特性を評価する。そのため、高精度かつ広い範囲にわたる接地部分５の画像を取得することができ、タイヤの接地特性を高精度に評価することができる。また、コストアップを抑えながら、かかる高精度の画像を取得することができる。

【0083】

なお、上記実施形態では、疑似路面１２Ａにタイヤ１を接地させて評価を行ったが、これに代えて、ゴム試験片を疑似路面に接地させて評価を行ってもよい。かかるゴム試験片としては、タイヤから切り出したトレッド試験片でもよく、また、トレッドに相当するゴムサンプルを加硫成型して作製したトレッド試験片でもよい。また、これらのトレッド試験片を接着剤により試験治具に貼り付けたものをゴム試験片としてもよい。

【0084】

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0085】

１…タイヤ、２…蛍光液、５…接地部分、１０…測定装置、１２…疑似路面板、１２Ａ…疑似路面、２８…照射装置、３２…撮影装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】