JP2011220683A - 長尺物品の製造方法、及び、外観検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】連続して延長する長尺物品の製造方法であって、長尺物品の延長方向に搬送される長尺物品の表面を光切断法により撮像して撮像画像を取得する撮像ステップと、撮像画像を延長方向に所定の長さの検査画像に分割する分割ステップとを含み、検査画像は隣接する検査画像と重複する重複部を有し、かつ、当該重複部が予め規定された長尺物品の延長方向のキズ検知基準長さの半分よりも長くなるように分割するようにした。
【選択図】図3
Description
当該光切断法を具現化する外観検査装置は、例えばベルト表面の凹凸形状に基づいてキズの有無を判定するために、スリット光を照射する複数の投光器をコンベアベルトの幅方向に配置し、スリット光が照射されたコンベアベルトの表面を複数のカメラで撮像することによりベルト表面の凹凸形状を撮像画像として取得している。
そして、得られた撮像画像は、画像処理装置で画像処理されることによりベルト表面のキズが検出され、キズの深さや大きさをあらかじめ設定した検査基準値と比較することにより、検査基準値よりも大きいときには品質に悪影響を与えるキズ有りとして判定される。
また、コンベアベルトの製造工程にあっては、例えば加硫成型された約300m程度のコンベアベルトを複数のボビン間に連続して延長するように掛け渡し、一方のボビンから巻き出されたコンベアベルトを他方のボビンにより巻き取ることによりボビン単位で単一製品が製造される。
そして、コンベアベルトが巻き付けられた他方のボビンは、コンベアベルトのベルト表面を検査するための外観検査装置に移送され、前述の光切断法を用いた検査が実行される。
具体的には、前記工程で満巻状態となった巻き出し側のボビンと、巻き出されたコンベアベルトを巻き取るための空のボビンとを設置し、当該ボビンの間にコンベアベルトのベルト表面を撮像する撮像手段及び画像処理手段を配置することにより、巻き出し側のボビンから空のボビン側への巻き取りが完了するまで、搬送されるコンベアベルトのベルト表面を一度に撮像し、蓄積した撮像画像を画像処理することによりキズの有無の判定を行うことができる。
そして、蓄積した撮像画像内にキズが存在する場合には、キズが検出された位置を把握したうえで一度巻き取ったコンベアベルトを再び他の空ボビンに巻き取らせ、巻き取りの過程でキズが検出された位置周辺を目視で探索,確認しキズの修復作業を行うことができる。
また、検査の対象となる撮像画像を巻き取り開始から完了まで一度に取得するため、画像処理に要する時間を多大に要するという問題も生じる。
本発明によれば、検査画像が隣接する検査画像と重複する重複部を有し、かつ、当該重複部が予め規定された長尺物品の延長方向のキズ検知基準長さの半分よりも長いことから、撮像画像を分割することに起因して、キズ検知基準長さよりも長いキズが分割されてもキズを検出することができる。さらに、撮像画像を分割してキズを検出することによって、画像処理に係る時間が短縮されるので、長尺物品を搬送しつつキズの有無を直ちに判定できる。
また、本発明の第2の形態として、検査画像から長尺物品の表面のキズの有無を判定するステップと、当該判定に基づいて長尺物品の表面のキズを修復するステップとを含むようにした。
本発明によれば、キズの検出結果に基づいてキズを直ちに修復することが可能となる。
また、本発明の第3の形態として、長尺物品がコンベアベルトである形態とした。
本発明によれば、コンベアベルトの検査及び修復を略同時に行うことが可能となり、コンベアベルトを短時間で効率的に製造することができる。
また、本発明の第4の構成として、延長方向に搬送される長尺物品の外観検査装置であって、長尺物品の幅方向に沿ってスリット光を照射する照射手段と、スリット光が照射される長尺物品の表面を撮像する撮像手段と、撮像手段から取得された撮像画像から長尺物品の表面のキズの有無を判定する画像処理手段とを備え、画像処理手段が、撮像画像を隣接する検査画像と重複する重複部を有し、かつ、当該重複部が予め規定された長尺物品の延長方向のキズ検知基準長さの半分よりも長くなるように分割する構成とした。
本発明によれば、前記第1の形態における発明と同様の効果を得ることができる。
また、本発明の第5の構成として、外観検査装置は、画像処理手段よりも搬送方向下流側において長尺物品の表面のキズを修復する修復手段を備え、修復手段が画像処理手段の判定に基づいて長尺物品の表面のキズを修復する構成とした。
本発明によれば、画像処理手段よりも搬送方向下流側において長尺物品の表面のキズを修復する修復手段が画像処理手段の判定に基づいて長尺物品の表面のキズを修復することにより、キズの検出直後、直ちに表面を修復することが可能となる。
また、本発明の第6の構成として、長尺物品がコンベアベルトである構成とした。
本発明によれば、前記第3の形態と同様の効果を得ることができる。
外観検査装置1は、幅広かつ長尺にあらかじめ成型されたコンベアベルト10が例えば数百メートル巻き付けられた満巻のボビン11を保持し、満巻のボビン11を回転可能に保持する巻出し機構2と、ボビン11から巻き出されるコンベアベルト10を巻き取る空のボビン16を回転可能に保持する巻取り機構3と、ボビン11から巻き出されるコンベアベルト10のベルト表面10aのキズの有無を検査する検査手段4と、検査手段4により検出されたキズを補修する修復手段5とにより構成される。
満巻ボビン支持軸14は、円筒状に形成されるボビン軸の中空部の直径よりも細い直径の軸体からなり、ボビン11を支柱13間に配置したときに、一方の支柱13のベアリング15の外側から満巻ボビン支持軸14を挿入し、ボビン軸の中空部を通過させた後、他方の支柱13のベアリング15に介挿される。よって、満巻のボビン11は満巻ボビン支持軸14により回転可能に支持される。
駆動機構19は、空ボビン支持軸18の一端と係合する回転軸22と、回転軸22に固定されるプーリ24と、回転軸22を回転させるモータ25とにより構成される。
回転軸22は、筒状の中空の軸体からなり、外周面が一方の支柱17のベアリング21に係合され、内周面には断面鋸歯状の例えばスプライン22aを有する。回転軸22の一端は、支柱17よりも外側に突出し、当該突出する外周面にはプーリ24、内周面にはエンコーダ8が取り付けられる。
プーリ24の下側床面には、モータ25の出力軸25aと回転軸22とが平行となるようにモータ25が配置される。モータ25の出力軸25aには、プーリ26が取り付けられる。出力軸25aのプーリ26と回転軸22のプーリ24とには、駆動ベルト28が掛け渡される。よって、モータ25を回転させることにより、モータ25の回転力は、駆動ベルト28を介して回転軸22に伝達され、回転軸22と嵌合する空ボビン支持軸18を回転させる。
モータ25には、足踏み式のペダルスイッチ29が接続され、作業員がペダルスイッチ29をオン・オフすることにより、空のボビン16の回転を制御する。また、モータ25は、後述の画像処理装置35と接続され、画像処理装置35の出力する停止信号に基づき回転を停止する。
エンコーダ8は、回転軸22の回転角度を検出し、後述の画像処理装置35に接続され、画像処理装置35にボビン16の回転角度を出力することにより、CCDカメラ32A〜32Dの撮像する画像と巻き取り位置の対応付けを行う。
巻出し機構2の一対の支柱13と巻取り機構3の一対の支柱17との間には、ローラコンベア30が配設される。
上記構成により、満巻ボビン支持軸14に軸支されたボビン11からコンベアベルト10を巻き出し、ローラコンベア30によりコンベアベルト10を下方から支持させつつ空ボビン支持軸18に軸支されたボビン16にコンベアベルト10の先端を固定し、作業員がペダルスイッチ29をオン・オフすることによりボビン16によるコンベアベルト10の巻き取りや巻き出しが制御される。
検査手段4は、ローラコンベア30の上方に配置され、コンベアベルト10のベルト表面10aを検査する撮像手段33と、撮像手段33から出力される撮像画像PA〜PDを画像処理する画像処理装置35とにより構成される。
撮像手段33は、複数の投光器31A〜31Dと、複数のCCDカメラ32A〜32Dにより構成される。投光器31A〜31Dは、コンベアベルト10の幅方向に配置され、例えば、赤色レーザーのスリット光をコンベアベルト10のベルト表面10aに対して略垂直に照射する。よって、スリット光は、コンベアベルト10の幅方向に延長するように照射される。
また、各投光器31A〜31Dの照射するスリット光は、コンベアベルト10のベルト表面10aにおいて互いの端部が幅方向に重ならないようにコンベアベルト10の移動方向距離Eだけ位置ずれして配置され、かつ、互いの照射範囲にコンベアベルト10の幅方向に重複部分Kを有するように照射する。
CCDカメラ32A〜32Dは、コンベアベルト10の幅方向に沿って配置され、投光器31A〜31Dの数量と対応する数量配置される。
即ち、コンベアベルト10の幅方向に投光器31A〜31D及びCCDカメラ32A〜32Dを配置してコンベアベルト10の撮像画像を幅方向に分割することで、幅広のコンベアベルト10のベルト表面10aの撮像に対応することができる。
各CCDカメラ32A〜32Dは、対応する投光器31A〜31Dから照射されるスリット光の照射方向に対して傾斜方向、例えば、コンベアベルト10のベルト移動方向の上流側から撮像する。
よって、コンベアベルト10のベルト表面10aは光切断法によって、巻き取り開始から巻き取り終了まで、全領域に渡り撮像される。
CCDカメラ32A〜32Dは、画像処理装置35と接続され、画像処理装置35の出力する撮像開始信号に基づき撮像を開始し、撮像した画像を画像処理装置35に逐次出力する。
なお、幅方向に配置される投光器31A〜31D及びCCDカメラ32A〜32Dの数量は上記数量に限らず、検査するコンベアベルト10の幅に応じて適宜設定すれば良い。
以下、図3及び図4を用いて画像処理装置35について説明する。
画像処理装置35は、複数のCCDカメラ32A〜32Dにより撮像された複数の撮像画像PA〜PDを結合して結合画像Qを生成する画像結合部36と、結合画像Qを所定の大きさの検査画像Rに分割する画像分割部37と、検査画像Rを画像処理することによりコンベアベルト10のベルト表面10aの凹凸領域Fを検出する凹凸領域検出部38と、凹凸領域Fの高さを閾値と比較し、キズの有無を判定する凹凸判定部39と、凹凸領域検出部38において凹凸領域Fが検出され、かつ、凹凸判定部39でキズ有りと判定されなかった凹凸領域Fの大きさについて閾値βと比較し、キズの有無を判定する判定部40とにより構成される。
なお、画像処理装置35は、ペダルスイッチ29と接続され、ペダルスイッチ29がオンに操作されたときに検査を開始する。また、画像処理装置35には、モニタ7が接続される。
生成された結合画像Qは、画像分割部37に出力される。
具体的には、まずエンコーダ8の出力する回転角度が延長方向に、例えば、1,500mmの検査長さLに相当する角度となったときに、結合画像Qから検査長さLを有する検査画像R1に分割し、当該検査画像R1の後端部の一部を含むように検査長さLを有する検査画像R2を分割する。
また同様に、結合画像Qから検査画像R3を分割する際には、検査画像R2の後端部の一部を含む検査長さLを有する分割画像を検査画像R3として取得する。
即ち、本願発明において結合画像Qを分割して検査画像R1,R2,R3・・・Rnとして取得する際には、連続する検査画像R1,R2,R3・・・Rn(以下、単にR1として説明する)が隣接する検査画像と重なり領域Dを有するように分割される。また、ここで重なり領域Dの重なり長さLdは、後述の判定部40においてコンベアベルト10のベルト表面10aの凹凸の大きさを判定するために設定される閾値βの半分よりも大きく設定される。
なお、コンベアベルト10は、ボビン16に巻き取られることによりボビン軸上で層状に重なるため、ボビン16の回転回数に伴なって巻き取りの周速が変化するが、エンコーダ8の出力する回転角度に応じて画像処理装置35がコンベアベルト10の移動距離を検出するように構成されるので、コンベアベルト10の検査長さLを一定に保つことができる。
また、検査長さLは、上記数値に限らず、ボビン16へのコンベアベルト10の巻き取り速度と、画像処理装置35の画像処理速度に対応して適宜設定すれば良い。
比較の結果、延長方向長さV,幅方向長さW,対角線長さXがいずれかの閾値β,γ,ηよりも大きいときには、品質に悪影響を与える凹凸(高さは低いが、延長方向、幅方向、対角線方向のいずれか、或いは複数の方向に渡って広がるキズ)であると判定し、キズの修復指示をモニタ7に出力する。
一方、延長方向長さV,幅方向長さW,対角線長さXのいずれもがキズ検知基準長さとなる閾値β,γ,ηよりも小さいときには品質に影響を与えない凹凸であるとして異常無しと判定する。
即ち、凹凸判定部39及び判定部40による一連の判定は、まず、凹凸判定部39により凹凸領域Fの高さの品質の良否を判定し、判定部40により凹凸領域Fの広がる範囲の品質の良否を判定するものである。
図5(a)は、結合画像Qに凹凸領域F(V>β)が存在する場合において、結合画像Qを重なり領域Dが存在しないように分割することによって取得される検査画像R1,R2を示し、同図において凹凸領域Fは検査画像R1,R2の境界を跨ぐように存在している。
図5(b)は、図5(a)における凹凸領域Fの部分拡大図を示し、図5(c)は、凹凸領域Fが検査画像R1,R2にそれぞれ分割された例を示す。
図5(a)に示すように、凹凸領域Fが検査画像R1,R2の境界を跨ぐように存在する場合において、重なり領域Dが存在しないように分割すると、図5(b)に示すように凹凸領域Fが、検査画像R1と検査画像R2とに分割されることとなる。
そして、図5(c)に示すように、検査画像R1と検査画像R2とに分割された凹凸領域F1,F2の延長方向長さV1,V2はそれぞれ閾値βよりも小さくなるため、本来品質に悪影響を与える凹凸(キズ)であると判定されるべき凹凸領域Fが、品質に影響を与えない凹凸であるとして誤判定される結果を招く。
一方で、図4(c)に示すように、本発明における画像処理装置35においては、画像分割部37が結合画像Qを分割するときに重なり領域Dを設定し、かつ、重なり領域Dの重なり長さLdが、検査基準値となる閾値βの半分より長くなるように分割することから(Ld>β/2)、凹凸領域F(V>β)が検査画像R1,R2の境界を跨ぐように存在しているような場合であっても、一方の検査画像(R2)に必ず凹凸領域F(V>β)が存在することとなるため、凹凸領域Fが如何なる場所に存在しても分割部37による分割処理に起因して誤判定が生じることがない。
キズの補修は、修復手段5よりも上流側に配置された作業員により行われ、キズを目視により確認し、キズ(凹凸領域F)が凹部の場合には、コンベアベルト10のベルト表面10aが平坦になるように生ゴムを埋め、キズ(凹凸領域F)が凸部の場合には、コンベアベルト10のベルト表面10aが平坦になるように凸部を削り取る。
加硫装置は、コンベアベルト10を跨いでコンベアベルト10が装置内部を通過可能な門型に形成され、内部に設置された加熱炉によって、コンベアベルト10の補修部位を加熱する。具体的には、作業員によって埋め込まれた生ゴムを金型により押圧しつつ上面側及び下面側から挟み込みながら加熱する。
上記構成によれば、画像処理装置35による判定結果に基づいて、コンベアベルト10のベルト表面10aを下流側に配置された修復手段5によって直ちに補修でき、コンベアベルト10の検査と補修とを並行して行うことができ、結果、生産効率が著しく向上する。
ペダルスイッチ29が操作されると、検査手段4に検査開始信号が出力され、撮像手段33及び画像処理装置35が起動し、画像処理装置35では、エンコーダ8による回転軸22の回転角度の検出が開始される(S101)。
画像処理装置35は、撮像手段33を構成するCCDカメラ32A〜32Dから出力された撮像画像PA〜PDを結合し、結合画像Qを出力する(S102)。
次に、回転角度が所定の検査長さL、例えば、延長方向長さVが1,500mm巻き取られたときに結合画像Qを分割し、検査長さLの検査画像R1を出力する(S103,S104)。なお、CCDカメラ32A〜32Dの撮像する撮像回数をカウントするようにして検査長さLを検出しても良い。
次に、検査画像R1における高さ情報と第1閾値α1とを比較し、第1閾値α1よりも高さの高い領域を凹凸領域Fとして出力する(S105)。
次に、凹凸領域Fの高さを第2閾値α2と比較し、第2閾値α2よりも高いときにはキズとして判定し、モニタ7に結果を出力する。一方で、閾値α2よりも低いときには、凹凸領域Fの大きさについて判定するために次のステップに進む(S106)。
次に、凹凸領域Fの延長方向長さV,幅方向長さW,対角線長さXと延長方向長さVの閾値β,幅方向長さWの閾値γ,対角線長さXの閾値ηとをそれぞれ比較し、閾値β,γ,ηよりもいずれかが1つでも大きいときにはキズ有りと判定し、モニタ7に結果を出力する。一方で、閾値β,γ,ηよりもいずれも小さいときは異常無しと判定し、検査を終了する(S107)。
上記S101乃至S107までの画像処理においてキズが検出されたときには、画像処理装置35は、モータ25に巻き取り停止の停止信号を出力し、作業員により操作されるペダルスイッチ29の状態に関わらずコンベアベルト10の巻き取りを停止する。作業員は、モニタ7に表示される検査結果に基づきコンベアベルト10のベルト表面10aのキズを目視により確認し、キズが凹部である場合には生ゴムを埋め、キズが凸部である場合には、凸部を削り取る。生ゴムが埋められることにより補修が完了したコンベアベルト10は、作業員がペダルスイッチ29を操作することにより、修復手段5の加硫装置に搬送され、補修部分が所定時間加熱して加硫されることにより、コンベアベルト10と一体化される。
キズの修復が完了すると検査が再開され、上述した画像分割部37によって分割される検査画像R1に続く後続の検査画像R2,R3・・・Rnを順次検査する。
さらに、検査の際には、CCDカメラ32A〜32Dにより撮像された撮像画像PA〜PDを結合画像Qとし、当該結合画像Qを重なり領域D(Ld>β/2)が生じるように分割するので複数の検査画像R間を跨ぐキズの見逃し,誤判定が生じることがなく検査精度が向上する。
また、画像処理装置35が、コンベアベルト10の全長分の画像を記憶する必要がないので、画像処理にかかる負担が軽減される。
また、投光器31A〜31D及びCCDカメラ32A〜32Dをコンベアベルト10の上面側に配置したが、コンベアベルト10の下面側に配置することにより、コンベアベルト10の両面を検査するようにしても良い。このように構成することにより、両面を検査しつつ修復することができるので検査効率及び生産効率をさらに向上させることができる。
また、本例においてコンベアベルト10を検査対象として説明したが、これに限定されるものではなく、比較的長尺に製造されるゴムチューブ,ゴムシート等加硫を必要とする他のゴム製品を検査する際にも採用することが可能である。
さらに、修復手段5を加硫装置により構成したが、他の修復装置であっても良い。即ち、検査する物品が、加工後に固化又は可動性を有する樹脂からなる場合、例えば樹脂製のチューブ等では、樹脂を補修可能な修復装置を修復手段5に配置すれば良い。つまり、検査する長尺物品の素材に応じた修復手段5を配置すれば良い。
また、上記実施形態では、凹凸領域Fの大きさの判定をキズの高さ、延長方向長さV,幅方向長さW,対角線長さXを閾値α1,α2,β,γ,ηと比較し、キズを検出するようにしたが、検査する対象物に応じて、キズの高さ、延長方向長さV,幅方向長さW,対角線長さXを選択的に用いて組み合わせて判定しても良い。また、撮像画像PA〜PDの輝度を用いてキズを検出するようにしても良く、キズを検出する対象物に応じて適宜検出方法を設定すれば良い。
5 修復手段、7 モニタ、8 エンコーダ、
10 コンベアベルト、10a ベルト表面、11;16 ボビン、
13;17 支柱、14 満巻ボビン支持軸、15;21 ベアリング、
18 空ボビン支持軸、19 駆動機構、22 回転軸、22a スプライン、
24;26 プーリ、25 モータ、25a 出力軸、28 駆動ベルト、
29 ペダルスイッチ、30 ローラコンベア、31A〜31D 投光器、
32A〜32D CCDカメラ、33 撮像手段、35 画像処理装置、
36 画像結合部、37 画像分割部、38 凹凸領域検出部、39 凹凸判定部、
40 判定部、
D 重なり領域、E 移動方向距離、F 凹凸領域、K 重複部分、
Ld 重なり長さ、Q 結合画像、PA〜PD 撮像画像、R 検査画像、
V 延長方向長さ、W 幅方向長さ、α1 第1閾値、α2 第2閾値、
β;γ;η 閾値。
Claims (6)
- 連続して延長する長尺物品の製造方法であって、
前記長尺物品の延長方向に搬送される前記長尺物品の表面を光切断法により撮像して撮像画像を取得する撮像ステップと、
前記撮像画像を延長方向に所定の長さの検査画像に分割する分割ステップとを含み、
前記検査画像は隣接する検査画像と重複する重複部を有し、かつ、当該重複部が予め規定された前記長尺物品の延長方向のキズ検知基準長さの半分よりも長くなるように分割することを特徴とする長尺物品の製造方法。 - 前記検査画像から前記長尺物品の表面のキズの有無を判定するステップと、
前記判定に基づいて前記長尺物品の表面のキズを修復するステップとを含むことを特徴とする請求項1に記載の長尺物品の製造方法。 - 前記長尺物品は、コンベアベルトであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の長尺物品の製造方法。
- 延長方向に搬送される長尺物品の外観検査装置であって、
前記長尺物品の幅方向に沿ってスリット光を照射する照射手段と、
前記スリット光が照射される長尺物品の表面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段から取得された撮像画像から前記長尺物品の表面のキズの有無を判定する画像処理手段とを備え、
前記画像処理手段は、前記撮像画像を、隣接する検査画像と重複する重複部を有し、かつ、当該重複部が予め規定された前記長尺物品の延長方向のキズ検知基準長さの半分よりも長くなるように分割することを特徴とする外観検査装置。 - 前記外観検査装置は、前記画像処理手段よりも搬送方向下流側において前記長尺物品の表面のキズを修復する修復手段を備え、
前記修復手段が前記画像処理手段の判定に基づいて前記長尺物品の表面のキズを修復することを特徴とする請求項4に記載の外観検査装置。 - 前記長尺物品は、コンベアベルトであることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の外観検査装置。
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