专利名称：圆筒形状的被测量体的测量装置和测量方法以及轮胎外观检查装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及圆筒形状的被测量体的尺寸和形状测量，例如涉及自动测量并计算 轮胎的尺寸、形状等的装置及其方法。
背景技术：
以往，在测量轮胎的尺寸的情况下，用刻度尺、三角规、卷尺等以手工作业测 量轮胎的各部的尺寸。此外，作为测量轮胎的尺寸的手段，有如专利文献1提出的方 法，即、用CCD摄像机实施图像处理，比较预先存储于识别装置中的多个图案和由图像 处理所得到的规定的图案而识别轮胎，从而测量轮胎的尺寸。专利文献1 日本特开平7-39827号公报但是，在用刻度尺等测量器以人手进行测量时，不仅无法避免测量器的读取错 误、测量器紧靠在被测量物的测量位置的定位误差等测量的偏差，而且测量的作业时间 较长。而且由于测量是以接触的方式进行的，所以存在在测量轮胎的过程中轮胎变形而 无法准确地进行测量等的问题。此外，由于不得不将所测量到的尺寸另外输入到记录介 质中，所以有时也会产生忘记输入、输入错误等。此外，根据专利文献1的方法能够避免由人手造成的错误，但若不预先将轮胎 的尺寸、图案等输入识别装置，则无法容易地得到轮胎尺寸的信息。
发明内容
本发明为了解决上述课题，提供一种能够自动测量轮胎的准确尺寸和形状的测 量装置和测量方法。作为本发明的第一技术方案，提供一种测量圆筒形状的被测量体的测量装置， 包括测量头；内表面测量器，其被保持在该测量头上，具有相对于上述测量头的轴心 呈放射状配置的多个第1距离传感器，该内表面测量器用于测量从第1距离传感器到上述 被测量体的中空内表面的距离；外表面测量器，其被保持在上述测量头上，与上述内表 面测量器配置在相同的平面上，并且具有第2距离传感器，该第2距离传感器与由上述第 1距离传感器围成的区域隔开规定的距离地位于该区域的外侧，并用于测量从第2距离传 感器到上述被测量体的外表面的距离；位移测量器，其具有用于测量上述测量头的高度 方向的位移的第3距离传感器；位置计算部件，其用于基于上述内表面测量器的输出计 算上述被测量体的中心位置；尺寸计算部件，其用于基于上述位置计算部件的输出结果 和来自外表面测量器、位移测量器的测量输出结果，计算被测量体的尺寸。由此，能测 量被测量体的尺寸。特别是若使呈放射状地配置的多个第1距离传感器为3个，则能够 以最小的距离传感器的个数根据需要对被测量体的内表面进行充分的测量。此外，通过 利用位置计算部件处理3个距离传感器的测量值而求出被测量体的中心。而且，能够利 用尺寸计算部件的处理，利用上述内表面测量器和外表面测量器以及位移测量器的测量
4值和由上述位置计算部件所求出的被测量体的中心，测量被测量体的各部分尺寸。在位 置计算部件和尺寸计算部件使用计算机时，能够一边进行测量一边向监视器输出计算、 运算处理及其结果，从而使测量成为可视化。作为本发明的第一技术方案的其他方式，提供一种测量圆筒形状的被测量体的 测量装置，包括测量头；内表面测量器，其被保持在该测量头上，具有相对于上述测 量头的轴心呈放射状配置的多个第1距离传感器，该内表面测量器用于测量从第1距离传 感器到上述被测量体的中空内表面的距离；外表面测量器，其被保持在上述测量头上， 与上述内表面测量器配置在相同的平面上，并且具有第2距离传感器，该第2距离传感器 与由上述第1距离传感器围成的区域隔开规定的距离地位于该区域的外侧，并用于测量 从第2距离传感器到上述被测量体的外表面的距离；位移测量器，其具有用于测量上述 测量头的高度方向的位移的第3距离传感器；形状测量部件，其通过内表面测量器、外 表面测量器和位移测量器的测量结果，测量被测量体的形状。由此，能测量被测量体的 形状。特别是若呈放射状地配置的多个第1距离传感器，在数量上为3个，则能够以最 小的距离传感器的个数根据需要对被测量体的内表面进行充分的测量。此外，能够从内 表面测量器和位移测量器的测量值测量被测量体的内表面形状，还能够从外表面测量器 和位移测量器的测量值测量被测量体的外表面形状。在处理内表面测量器、外表面测量 器和位移测量器的测量结果的形状测量部件使用计算机时，能够一边进行测量一边向监 视器输出被测量体的形状。作为本发明的第一技术方案的其他方式，上述第1、第2和第3距离传感器中至 少一距离传感器由激光测距仪构成。由此，能够在瞬间测量到测量点的距离。通过使距 离传感器全部为激光测距仪，能够准确地测量到所有点的距离。作为本发明的第一技术方案的其他方式，上述测量头具有能够上下移动的部 件，沿着被测量体的上下轴线方向从下端移动到上端。由此，能够立体地测量被测量体 的内、外表面的形状和尺寸。特别是能容易地进行内表面的形状和尺寸的测量。此外， 若测量头的移动部件用重物等而能移动，则无需测量的动力，所以测量装置的设定和移 动变得容易。作为本发明的第一技术方案的其他方式，上述第1、第2和第3距离传感器互相 同步地进行测量。由此，由各距离传感器所测量的测量值为同一时序。例如能够在进行 测量的同时处理测量值的结果。作为本发明的第一技术方案的其他方式，提供一种轮胎外观检查装置，其特征 在于，具有由上述结构构成的测量装置。根据由本结构构成的轮胎外观检查装置，在基于通过使摄像机的焦点和轮胎表 面重合而得到的高精度的图像来检查轮胎的外观的装置中，能准确地测量轮胎的尺寸 (特别是轮胎的外径和内径)，所以能够提高轮胎的外观检查的精度。此外，在轮胎的外 观检查中，在测量轮胎的内表面时需要将摄像机插入轮胎内部，在轮胎的尺寸测量不准 确的情况下，摄像机与轮胎接触，导致摄像机损坏。由此，通过具有准确地测量轮胎尺 寸的装置而能防止摄像机损坏。作为本发明的第二技术方案，提供一种测量圆筒形状的被测量体的测量方法， 包括内表面测量步骤，其利用被保持在该测量头上且相对于上述测量头的轴心呈放射状配置的多个第1距离传感器的内表面测量器，测量从第1距离传感器到被测量体的中空 内表面的距离；外表面测量步骤，其利用被保持在上述测量头上、与上述内表面测量器 配置在相同的平面上且具有第2距离传感器的外表面测量器，测量从第2距离传感器到上 述被测量体的外表面的距离，该第2距离传感器距由上述第1距离传感器围成的区域隔 开规定的距离地配置于该区域的外侧；位移测量步骤，其利用第3距离传感器测量测量 头的高度方向的位移；位置计算步骤，其基于上述内表面测量器的测量结果计算被测量 体的中心位置；尺寸计算步骤，其基于上述计算的被测量体的中心位置、上述外表面测 量器和第3距离传感器的测量结果，计算被测量体的尺寸。由此，能测量被测量体的尺 寸。特别是若使呈放射状地配置的多个第1距离传感器为3个，则能够以最小的距离传感 器的个数根据需要对被测量体进行充分的测量。通过对来自内表面测量器的内表面测量 步骤的测量值进行运算处理而求出被测量体的中心。此外，通过上述内表面测量步骤、 外表面测量步骤和位移测量步骤同步测量，能够测量被测量体的轴高度方向的尺寸。在 用计算机进行位置计算步骤、运算步骤时，能够一边进行测量一边向监视器输出位置计 算-运算步骤的结果，使测量成为可视化。作为上述第二技术方案的其他方式，提供一种测量圆筒形状的被测量体的测量 方法，包括内表面测量步骤，其利用被保持在该测量头上且具有相对于上述测量头的 轴心呈放射状配置的多个第1距离传感器的内表面测量器，测量从第1距离传感器到被测 量体的中空内表面的距离；外表面测量步骤，其利用被保持在上述测量头上、与上述内 表面测量器配置在相同的平面上且具有第2距离传感器的外表面测量器，测量从第2距离 传感器到上述被测量体的外表面的距离，该第2距离传感器距由上述第1距离传感器围成 的区域隔开规定的距离地配置于该区域的外侧；位移测量步骤，其利用第3距离传感器 测量测量头的高度方向的位移；形状测量步骤，其通过内表面测量器、外表面测量器和 位移测量器的测量结果测量被测量体的形状。由此，能测量被测量体的尺寸和形状。特 别是若呈放射状地配置的多个第1距离传感器，在数量上为3个，则能够以最小的距离传 感器的个数根据需要对被测量体的内表面进行充分的测量。此外，通过上述内表面测量 步骤、外表面测量步骤和位移测量步骤同步测量，能够测量被测量体的轴高度方向的形 状。在用计算机进行形状测量步骤时，能够一边进行测量一边向监视器输出被测量体的 内表面形状和外表面形状。
图1是实施方式的测量装置的外观图。图2是实施方式的测量装置的结构图。图3是实施方式的距离传感器的配置图。图4是实施方式的测量传感器的配置图。图5是表示计算的轮胎尺寸值的图。图6是通过表示一般化的计算方法的概念的测量传感器配置导出轮胎中心的 图。图7是激光测距仪的测量概念图。图8是表示内表面测量器和外表面测量器的测量结果的图。
图9是运算处理装置的处理流程图。图10是其他方式的测量装置的结构图。
具体实施例方式图1是表示本发明的尺寸和形状测量装置的外观图，图2是表示尺寸和形状测量 装置的结构图。测量装置10包括测量台1、测量头2和运算处理装置8。测量台1包括载置轮胎等圆筒形状物体T的载置面la、高度位移测量器6、下部 止挡件Id和支柱lc。载置面Ia位于测量台1的上表面，在其中央部具有退避部li。在 退避部Ii设有下部止挡件Id。支柱Ic在测量台1的侧方沿上下方向延伸，包括引导支 承件Ig和滑轮支承件lh。引导支承件Ig的一端固定于支柱Ic且在另一端固定有定位引 导件lb。定位引导件Ib形成为圆筒，相对于载置面Ia沿上下方向延伸，以圆筒的中心 轴线与载置面Ia垂直的方式固定。该定位引导件Ib的中心轴线的延长线与载置面Ia的 交点成为后述的测量中的假想的测量原点O，成为本发明的测量的基准。此外，滑轮支承件Ih设于支柱Ic的上端且与支柱Ic正交地延伸，该滑轮支承 件Ih的两端具有滑轮5b、5b。在滑轮5b、5b上架设有钢丝绳5a，该钢丝绳5a的一端 安装有配重(重物)5，另一端安装在测量头2的一端。由此，测量头2沿着定位引导件 Ib能够在上下方向上移动。此外，配重5的重量成为本发明的测量器移动的动力。测量头2由测量头支承轴2a和外表面测量器支承臂2b构成。测量头支承轴2a 一端与钢丝绳5a连结，与载置面Ia垂直地延伸，在测量头支承轴2a的另一端部具有内 表面测量器3。外表面测量支承臂2b呈L字状，以L字的长边与载置面Ia平行的方式 与测量头支承轴2a—体地组装。上述L字状的长边的端部构成为与后述的高度位移测量 器6相对应的被测量端部2d。L字状的短边与载置面Ia垂直地延伸，在端部具有外表面 测量器4。图3表示构成本发明的内表面测量器3和外表面测量器4的距离传感器的配置。内表面测量器3由激光测距仪3a、激光测距仪3b、激光测距仪3c这3个激光测 距仪构成。激光测距仪3a、3b、3c被配置成测量方向相对于测量头支承轴2a呈放射状、 且彼此的测量方向成为同一平面。内表面测量器3的激光测距仪3a、3b、3c当中的例如 激光测距仪3a以测量方向朝向外表面测量器4的方式安装。其他2个激光测距仪3b和 激光测距仪3c以彼此的测量方向朝向相反的方向、且与激光测距仪3a垂直的方式配置。 例如，也可以如图4的(a)所示，将激光测距仪3a和激光测距仪3b相对于y轴对称配 置，将激光测距仪3c配置成与上述激光测距仪3a、3b垂直。此外，也可以如图4的(b) 所示，将激光测距仪3a 3c配置成互相隔开规定间隔。S卩，在配置作为内表面测量器 3的激光测距仪3a、3b、3c时重要的是，预先设定激光测距仪3a、3b、3c相对于测量原 点O的配置位置和方向，此外，以使激光测距仪3a、3b、3c的测量的方向在同一平面上 且朝向呈放射状地进行设置。外表面测量器4由激光测距仪4a构成。激光测距仪4a朝向测量方向，在与作为 内表面测量器3的激光测距仪3a、3b、3c的测量平面相同的平面上，其中一种方式是， 例如如图3所示被配置成激光测距仪4a的测量方向与激光测距仪3a相面对。在本例子 中，作为内表面测量器3的激光测距仪3a和作为外表面测量器4的激光测距仪4a隔着轮
7胎T的半径以上的距离配置。高度位移测量器6由激光测距仪6a构成。激光测距仪6a以不从载置面Ia突出 的方式固定在测量台1内部，测量方向朝向位于上方的外表面测量器支承臂2b的被测量 端部2d。根据本结构，在测量头2上下移动的情况下，能测量轮胎高度方向的位移。即，使由内表面测量器3和外表面测量器4所测量的测量值和由高度位移测量器 6所测量的轮胎T的高度方向的位移相一致，能测量轮胎T的高度方向的形状变化。另外，高度位移测量器6安装在测量台1内部，但是只要是能够测量测量头2的 随着移动出现的高度方向位移的位置，也可以设置于其它部位(参照图10)。另外，在本实施方式中，作为用于内表面测量器3、外表面测量器4和高度位移 测量器6的距离测量器的距离传感器，使用了激光测距仪，但是距离传感器不限于此。由上述结构进行的测量如下，内表面测量器3的激光测距仪3a、3b、3c、外表 面测量器4的激光测距仪4a、高度位移测量器6的激光测距仪6a全部同步地进行测量， 通过各激光测距仪3a、3b、3c、4a、6a的测量而得到的测量值同时向运算处理装置8输 送。图5表示轮胎的由测量尺寸和运算尺寸限定的尺寸位置。在轮胎的尺寸测量中，运算处理装置8将即使轮胎T的轮胎中心O'与测量原点 O不一致也自动地测量轮胎中心O'的计算式收纳于储存装置内，由此计算各部尺寸。例如，对图5所示的轮胎外半径Tl、轮胎内半径T2、轮胎总宽度T3、轮胎截 面宽度T4、轮胎胎面宽度T5、轮胎高度T6和轮胎胎面厚度T7等自动运算并计算尺寸。 在本实施方式中，运算处理装置8使用计算机，通过内置计算式等而进行轮胎的尺寸测 量，然而即使是计算机以外的运算处理装置也可以，只要是具有输入输出、运算和存储 的功能的装置即可，只要是具有输入、处理、运算、存储和输出来自上述所有的激光测 距仪3a、3b、3c、4a和6a的输出信息，控制各激光测距仪3a、3b、3c、4a和6a的功能 的设备，即能够与本方式相同地自动测量被测量体的尺寸和形状。图10表示其他方式的测量装置。另外，对与上述实施方式相同的结构用相同的 附图标记，省略说明。在本例子中，支承构件Ij 一端被固定于轨道9，朝向载置面Ia延伸。支承构件 Ij与上述实施方式相同，具有滑轮支承件Ih和引导支承件lg，除此之外还具有位移测量 器支承臂lk。在引导支承件Ig上安装有支承定位引导件lb，用于支承测量头2。此外， 在安装于滑轮支承件Ih两端的滑轮5b、5b上架设有钢丝绳5a，该钢丝绳5a的一端安装 在测量头2上，另一端安装在配重5上，测量头2在上下方向上能够移动。位移测量器 支承臂Ik具有测量方向朝向测量台1方向的高度位移测量器6。高度位移测量器6从上 方测量测量头2的位移。测量头2的测量头支承轴2a隔着定位引导件Ib在上方和下方 具有止挡件。上方的止挡件Im是限定由测量头2进行测量的测量开始位置的定位止挡 件，下方的止挡件In是限定测量结束位置的定位止挡件。上方的止挡件Im在下表面上 具有开关If。在测量头2被压下、到达测量开始位置时，上方的止挡件Im与定位引导 件Ib抵接，从而按压开关If。由于开关If被打开，开关If向运算处理装置8发出开始 测量的信号。以下的测量与上述实施方式相同。利用如本实施例那样的测量装置20也 能进行与上述实施方式相同的测量。但是，需要在测量台1的载置被测量体的载置面Ia上设有使测量头2所具有的内表面测量器3能够位于载置面Ia的退避部li，并且需要测 量台1的尺寸满足在表面测量器3位于退避部Ii时外表面测量器4不与测量台1接触。图6表示3个激光测距仪3a、3b、3c的测量方向呈放射状朝向地配置，计算作 为被测量体的轮胎中心O'的一般化的计算方法的概念。通过激光测距仪的配置，从由各激光测距仪3a、3b、3c所测量的测量值容易求 出轮胎T的测量点A、测量点B、测量点C的位置。以下说明从由内表面测量器3所测量的测量值求出轮胎T的中心O'的计算式。 一般而言，为了求出圆的中心，至少通过确定同一圆周上的3点的位置而求出。分别将 由3个激光测距仪3a、3b、3c所测量的轮胎T内表面的测量点作为测量点Α、测量点B、 测量点C。如图6所示，将由内表面测量器3的激光测距仪3a、3b、3c分别测量的从各 激光测距仪3a、3b、3c到测量点Α、测量点B、测量点C的距离与从测量原点O到各激 光测距仪3a、3b、3c的距离的和设为La、Lb、Lc0奖从测量原点O起连结测量点A、 测量点B、测量点C的直线和χ轴正方向的夹角设为α、β、Υ(其中，-π<α、β、
此外，y轴的正方向为从χ轴正方向起绕逆时针旋转90度一侧的y轴的方向。若各测量点A、测量点B、测量点C位于同一圆的圆周上，则由各激光测距仪 3a、3b、3c所测量的测量点A、B、C距测量原点O的位置，像以下那样表示。由激光测距仪3a测量的测量点A为A (Xa、Ya) = A (LaX cos α、LaX sin α )、由激光测距仪3b测量的测量点B为B (Xb、Yb) =B (Lb X cos β、Lb X sin β )、由激光测距仪3c测量的测量点C为C (Xe、Yc) = C (LcXcos Y > LcX sin Y )。如上所述，若将要求出的轮胎T的中心设为轮胎中心O' (X、Y)，则轮胎中心 O'和测量点Α、轮胎中心O'和测量点B、轮胎中心O'和测量点C的距离全部相等，首先，通过O' A = O' B的关系，求出距测量点A和测量点B的距离相等的 直线，能够表示为alX+blY+cl = 0。在此，al= 2 (Xa-Xb)、bl = 2 (Ya-Yb) > cl = Xb2-Xa2+Yb2_Ya2接着，通过O' B = O' C的关系，同样地求出距测量点B和测量点C的距离 相等的直线，能够表示为a2X+b2Y+C2 = O。在此，a2= 2 (Xb-Xc)、b2 = 2 (Yb-Yc)、c2 = Xc2-Xb2+Yc2_Yb2通过上述O' A = O' B且O' B = O' C的关系，利用距测量点A、B和测
量点B、C各自的点距离相等的2条直线的式子求出该2条直线的交点，从而确定轮胎中 心O'的位置。X= (C2bl-clb2)/(alb2-a2bl)Y= (c2al-cla2)/(a2bl-alb2)由上述式所求出的值表示轮胎中心O' (X、Y)的位置。在本方式中，为了简化求出上述所示的圆的中心的一般式(X、Y)的运算，如图 3所示那样配置激光测距仪3a、3b、3c。激光测距仪3a、3b、3c当中的激光测距仪3a以与外表面测量器4的激光测距仪 4a相对的方式配置，以连结该激光测距仪3a和激光测距仪4a的直线的延长线经过测量台 1的测量原点O的方式配置激光测距仪3a和激光测距仪4a。以上述延长线为χ轴，以从 测量原点O朝向激光测距仪4a所处方向为χ轴正方向，以与χ轴正交且通过测量原点O
9的直线为y轴。如图3所示，激光测距仪3b和激光测距仪3c位于y轴上，被配置成相 对于χ轴对称且彼此的测量方向朝向轮胎内表面。根据上述配置，测量点A、测量点B、测量点C能像以下那样表示。测量点A 为 A(Xa、Ya) =A(La、0)测量点B 为 B(Xb、Yb)=B(0、Lb)测量点C 为 C(Xc、Yc)=C(0、-Lc)将上述条件代入上述导出的用于求出圆的中心的一般式，在此，al= 2X (Xa)、bl = 2X (-Yb)、cl = _Xa2+Yb2a2 = 0、b2 = 2X (Yb-Yc)、c2 = Yc2_Yb2简化后将上述式代入下述式而能够求出轮胎中心O'。X= (C2bl-clb2)/(alb2)Y= (c2al)/(-alb2)因此，能够以下式表示，艮P，O' (X、Y)=0' ((c2bl_clb2)/(alb2)、(c2al)/(_alb2))。如上所述，与一般式相比能使运算项目减少。特别是在用运算尺寸的情况下， 运算的必要次数越少其精度越高。而且在如图6所示那样配置等情况下，由于在运算中 需要用三角函数，所以与用一般化的计算式相比，用如图3所示的激光测距仪3a、3b、 3c那样的配置较佳。根据上述计算式，轮胎中心O'能够从激光测距仪3a、3b、3c的测量值计算。 基于被计算的结果，利用运算处理装置8求出各测量点与新确定的轮胎中心O'的距离， 从而能够计算轮胎T的各尺寸(图5)。图7是表示利用内表面测量器3和外表面测量器4测量轮胎T的测量的概念。 此外，图9表示在测量过程中的从测量开始到向运算处理装置8输入测量值的测量处理的 流程。以下表示测量的顺序。第一，测量员将轮胎T载置到测量台1的载置面Ia上。在该情况下，无需使轮 胎T的中心O'和测量原点O对齐。接着，测量员将测量头2从测量待命位置压下到测 量开始位置。此时，设于测量头2上的内表面测量器3下降到测量台1的退避部li，与 作为测量开始位置的下部止挡件Id抵接。由此，内表面测量器3和外表面测量器4位于 载置面Ia的下方，所以能够自轮胎T的下端进行测量。在被测量员压下的测量头2到达比测量台1的载置面Ia靠下的测量开始位置时， 设于下部止挡件Id的用于控制测量开始的开关If被压下。被压下一次的开关If打开 开关，从而运算处理装置8向所有的激光测距仪3a、3b、3c、4a、6a输送测量开始的信 号，测量同步开始。在该状态下，测量员放开手，测量头2由于配重5的作用而逐渐上升。利用该 上升，内表面测量器3测量轮胎T的与载置面Ia相接触的面侧，从轮胎侧面测量胎圈形 状、轮胎内表面形状，测量与载置面侧成对的胎圈形状以及轮胎侧面的距离。另外，作为内表面测量器3和外表面测量器4以及高度位移测量器6的激光测距 仪3a、3b、3c、4a、6a所进行的测量是由测量头2的上升速度的高低而决定测量的精度 的。因此，只要根据所需的测量精度，从测量头2和配重5的力的平衡的目的出发来调节配重5的重量，适当决定测量头2的上升速度即可。图8表示由激光测距仪3a或3b、3c输出的内表面测量的测量结果和由激光测距 仪4a测量的外表面测量的结果。根据上述轮胎内表面的测量，通过内置于运算处理装置8的位置计算式计算轮 胎中心O'。基于该计算的运算值，计算轮胎内径(T2X2)和轮胎纵深T8。此外，通 过内表面测量器3向上方移动，测量点的位置发生变化，因而能得到各测量点A、B、C 处的轮胎横截面方向的形状。由此，能够测量轮胎T与图外的轮圈紧密结合的部分的胎 圈形状。而且，能够测量轮胎胎面的背面的纵深形状(参照图8的(b))。另一方面，外表面测量器4随着测量头2的上升，从轮胎侧面测量胎肩部和胎面 的形状，测量与载置面侧成对的胎肩部和轮胎侧面。通过外表面测量器4测量轮胎外表面，能测量轮胎表面形状(参照图8的(a))， 并能测量胎面宽度T5、轮胎截面宽度T4和轮胎总宽度T3。此外，外表面测量器4的激 光测距仪4a的位置和测量原点O的关系由向测量头2安装激光测距仪4a而决定，所以通 过自从测量原点O到外表面测量器4的距离中减去从测量原点O到测量点A的距离La和 由外表面测量器4所测量的距离Ld，能够测量测量点A处的近似的轮胎胎面厚度T7和轮 胎外径(T1X2)。而且，利用所计算的轮胎外径和由内表面测量器3测量的轮胎内径， 计算轮胎高度T6(参照图5)。高度位移测量器6在上述测量过程中使激光测距仪3a、3b、3c和4a的测量值与 高度方向的变化一致，将测量值转换为轮胎宽度方向的测量。运算处理装置8测量由随着轮胎T的宽度方向的位移相伴陈升的由内表面测量器 3的激光测距仪3a、3b、3c、外表面测量器4的激光测距仪4a和高度位移测量器6的激 光测距仪6a同步输出的测量值，并且利用存储于运算处理装置8内的位置和尺寸计算式 进行运算，将测量值转换为规定的输出值。另外，在上述测量中，运算处理装置8忽视 显著地变化的测量值。如上述说明那样，利用计算式求出轮胎中心O'、计算或处理了轮胎的各尺寸 信息后，将它们输送向后道工序的检查器。经过以上的过程，在内表面测量器3和外表面测量器4的测量平面结束了轮胎T 的上端面侧的测量后，测量头2进一步上升，与上部止挡件Ie抵接而静止。由于测量头 2静止，激光测距仪6a的测量值变化为零，运算处理装置8向内表面测量器3、外表面测 量器4和高度位移测量器6输送测量结束的信号，完成轮胎T的测量。另外，在本实施方式中，说明了设置运算部件和形状测量部件这两者来测量尺 寸和形状，然而，也可以设置运算部件和形状测量部件中的其中任一方的部件而测量尺 寸或形状。产业上的可利用性如以上说明那样，根据本发明的装置，不限于轮胎，只要是配管、法兰等中空 的、即相对于被测量体的中心轴线其横截面由圆形成内表面和外表面的构件，就能够通 过将其载置在装置的测量台上，仅使测量头下降，就能自动且高精度地进行内径、外径 和宽度等规定的尺寸和形状的测量，在本装置中，由于除了测量设备的电源以外无需电 动力，所以能不用选择设置场所地安静地进行测量。
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附图标记说明1、测量台；la、载置面；lb、定位引导件；lc、支柱；Id、下部止挡件； le、上部止挡件；If、开关；lg、引导支承件；lh、滑轮支承件；i、退避部；lj、支承 构件；lk、位移测量器支承臂；lm、上方的止挡件；In、下方的止挡件；2、测量头； 2a、测量头支承轴；2b、外表面测量器支承臂；2d、被测量端部；3、内表面测量器； 3a、激光测距仪；3b、激光测距仪；3c、激光测距仪；4、外表面测量器；4a激光测距 仪；5、配重；5a、钢丝绳；5b、滑轮；6、高度位移测量器；6a、激光测距仪；8、 运算处理装置；9、轨道；10、测量装置；20、其他方式的测量装置；O、测量原点； O'、轮胎中心；T、轮胎；Tl、轮胎外半径；T2、轮胎内半径；T3、轮胎总宽度； T4、轮胎截面宽度；T5、轮胎胎面宽度；T6、轮胎高度；T7、轮胎胎面厚度；T8、轮 胎纵深；T9、轮圈接触面宽度。
权利要求
1.一种测量装置，其用于测量圆筒形状的被测量体，其特征在于，包括 测量头；内表面测量器，其被保持在该测量头上，具有相对于上述测量头的轴心呈放射状配 置的多个第1距离传感器，该内表面测量器用于测量从第1距离传感器到上述被测量体的 中空内表面的距离；外表面测量器，其被保持在上述测量头上，与上述内表面测量器配置在相同的平面 上，并且具有第2距离传感器，该第2距离传感器与由上述第1距离传感器围成的区域隔 开规定的距离地位于该区域的外侧，并用于测量从该第2距离传感器到上述被测量体的 外表面的距离；位移测量器，其具有用于测量上述测量头的高度方向的位移的第3距离传感器； 位置计算部件，其用于基于上述内表面测量器的输出计算上述被测量体的中心位置；尺寸计算部件，其用于基于上述位置计算部件的输出结果和来自外表面测量器、位 移测量器的测量输出结果，计算被测量体的尺寸。
2.—种测量装置，其用于测量圆筒形状的被测量体，其特征在于，包括 测量头；内表面测量器，其被保持在该测量头上，具有相对于上述测量头的轴心呈放射状配 置的多个第1距离传感器，该内表面测量器用于测量从第1距离传感器到上述被测量体的 中空内表面的距离；外表面测量器，其被保持在上述测量头上，与上述内表面测量器配置在相同的平面 上，并且具有第2距离传感器，该第2距离传感器与由上述第1距离传感器围成的区域隔 开规定的距离地位于该区域的外侧，并用于测量从该第2距离传感器到上述被测量体的 外表面的距离；位移测量器，其具有用于测量上述测量头的高度方向的位移的第3距离传感器； 形状测量部件，其用于通过内表面测量器、外表面测量器和位移测量器的测量结 果，测量被测量体的形状。
3.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于，上述第1、第2和第3距离传感器中至少其中之一由激光测距仪构成。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的测量装置，其特征在于，上述测量头具有能够上下移动的部件，上述测量头沿着被测量体的上下轴线方向从 下端移动到上端。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的测量装置，其特征在于， 上述第1、第2和第3距离传感器互相同步地进行测量。
6.—种轮胎外观检查装置，其特征在于，具有权利要求1 5中任一项所述的测量装置。
7.—种测量方法，其用于测量圆筒形状的被测量体，其特征在于，包括 测量头；内表面测量步骤，其利用被保持在测量头上且具有相对于上述测量头的轴心呈放射 状配置的多个第1距离传感器的内表面测量器，测量从第1距离传感器到被测量体的中空内表面的距离；外表面测量步骤，其利用被保持在上述测量头上、与上述内表面测量器配置在相同 的平面上且具有第2距离传感器的外表面测量器，测量从第2距离传感器到上述被测量体 的外表面的距离，该第2距离传感器距由上述第1距离传感器围成的区域隔开规定的距离 地配置于该区域的外侧；位移测量步骤，其利用第3距离传感器测量测量头的高度方向的位移； 位置计算步骤，其基于上述内表面测量器的测量结果计算被测量体的中心位置； 尺寸计算步骤，其基于上述计算的被测量体的中心位置、上述外表面测量器和第3 距离传感器的测量结果，计算被测量体的尺寸。
8. —种测量方法，其用于测量圆筒形状的被测量体，其特征在于，包括 测量头；内表面测量步骤，其利用被保持在测量头上且具有相对于上述测量头的轴心呈放射 状配置的多个第1距离传感器的内表面测量器，测量从第1距离传感器到被测量体的中空 内表面的距离；外表面测量步骤，其利用被保持在上述测量头上、与上述内表面测量器配置在相同 的平面上且具有第2距离传感器的外表面测量器，测量从第2距离传感器到上述被测量体 的外表面的距离，该第2距离传感器距由上述第1距离传感器围成的区域隔开规定的距离 地配置于该区域的外侧；位移测量步骤，其利用第3距离传感器测量测量头的高度方向的位移； 形状测量步骤，其通过内表面测量器、外表面测量器和位移测量器的测量结果测量 被测量体的形状。
全文摘要
本发明提供圆筒形状的被测量体的测量装置和测量方法以及轮胎外观检查装置。为了自动测量圆筒形状的物体的高度、内表面和外表面的尺寸和形状，由测量头(2)、高度位移测量器(6)、运算处理装置构成，该测量头(2)跟随由与测量台(1)一体形成的支柱(1c)支承的定位引导件(1b)上下移动，高度位移测量器(6)由设于测量台(1)的激光测距仪(6a)构成，利用重物(5)使测量头(2)从测量台(1)的测量开始位置上升而开始测量，基于包括安装在测量头(2)上的3个激光测距仪(3a、3b、3c)的内表面测量器(3)、由激光测距仪(4a)构成的外表面测量器(4)、高度位移测量器(6)测量测量头(2)的位移变化，测量轮胎(T)的内外表面，利用运算处理装置通过运算测量到的测量值而得到规定的尺寸值。
文档编号G01B21/20GK102016499SQ200980115710
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月23日 优先权日2008年5月1日
发明者本田德弘, 金子智之 申请人:株式会社普利司通