JP2013072856A - Pattern measuring device and pattern measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建材などの表面に形成された凹凸柄の位置を計測するための柄計測装置及び柄計測方法に関するものである。 The present invention relates to a pattern measuring device and a pattern measuring method for measuring the position of an uneven pattern formed on the surface of a building material or the like.
従来より、基材の表面に凹凸柄を形成して建材を製造することが行われている。また、建材の製造の各種工程に利用するために、凹凸柄の位置を計測することが行われている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a building material is manufactured by forming an uneven pattern on the surface of a base material. Moreover, in order to utilize for the various processes of manufacture of building materials, measuring the position of an uneven pattern is performed (for example, refer patent document 1).
凹凸柄の位置を計測するにあたっては、例えば、外壁材の表面形状をレーザー変位センサーを用いて測定し、高低差・幅・面積・重心等のパラメータを使って目地を抽出する方法が提案されている。また、他には、搬送中の外壁材表面形状をラインカメラで撮像し、パターンマッチングの手法を用いて特徴柄を検出する方法が提案されている。 In measuring the position of the uneven pattern, for example, a method has been proposed in which the surface shape of the outer wall material is measured using a laser displacement sensor, and joints are extracted using parameters such as height difference, width, area, and center of gravity. Yes. In addition, another method has been proposed in which the surface shape of the outer wall material being conveyed is imaged with a line camera and a feature pattern is detected using a pattern matching technique.
しかし、上記いずれの方法であっても、基材ごとに凹凸柄の位置が異なるランダム柄を正確に計測するのが難しいという問題があった。すなわち、上記の方法では、凹凸柄を形成するためのロール状の凹凸型の1回転中の特徴柄(検出対象として注目している特定の柄)のみを検出できる方法であるため、凹凸型の1回転分の長さ(例えば、約1130mmや約1319mmなど)の整数倍の伸縮にしか対応できず、また、製造工程で基材が伸縮した場合には特徴柄の位置が基材ごとにばらつくため、ランダム柄を正確に計測するのが難しかった。 However, in any of the above methods, there is a problem that it is difficult to accurately measure a random pattern in which the position of the uneven pattern differs for each base material. That is, in the above method, since only the feature pattern (a specific pattern of interest as a detection target) in one rotation of the roll-shaped uneven pattern for forming the uneven pattern can be detected, the uneven pattern It can only handle expansion and contraction that is an integral multiple of the length of one rotation (for example, about 1130 mm or about 1319 mm). Also, when the base material expands or contracts during the manufacturing process, the position of the feature pattern varies from base material to base material. Therefore, it was difficult to accurately measure a random pattern.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ランダム柄を正確に計測しやすい柄計測装置及び柄計測方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a pattern measuring device and a pattern measuring method that can easily measure a random pattern accurately.
本発明に係る柄計測装置は、凹凸型を用いてプレス成型された基材の凹凸柄を計測する柄計測装置であって、
前記凹凸型の三次元の加工データを記憶する加工データ記憶手段と、
前記加工データから選択された任意の特徴部のデータを記憶する特徴部データ記憶手段と、
前記基材に形成された前記凹凸柄を全面計測して得られる三次元データを記憶する凹凸柄データ記憶手段と、
前記特徴部データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記特徴部により前記基材に形成される特徴柄が基材の一端からどの位置に現れるかを検出すると共に、検出された前記特徴柄の位置を基準にして前記加工データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記加工データと前記凹凸柄データとのズレを算出する算出手段とを備えて成ることを特徴とするものである。
The pattern measuring device according to the present invention is a pattern measuring device for measuring a concavo-convex pattern of a base material press-molded using a concavo-convex mold,
Processing data storage means for storing the uneven three-dimensional processing data;
Feature data storage means for storing data of an arbitrary feature selected from the processed data;
A concave / convex pattern data storage means for storing three-dimensional data obtained by measuring the entire concave / convex pattern formed on the substrate;
By comparing the feature data and the concavo-convex pattern data, it is detected where the feature pattern formed on the base material by the feature section appears from one end of the base material, and the detected feature Comparing the processed data with the concave / convex pattern data on the basis of the position of the pattern, the calculation data comprises a calculating means for calculating a deviation between the processed data and the concave / convex pattern data. is there.
前記柄計測装置は、前記凹凸型はロール状の凹凸型からなり、前記基材の全長は前記凹凸型の周長の整数倍と一致しないように形成されている場合がある。 In the pattern measuring device, the concavo-convex mold may be a roll-shaped concavo-convex mold, and the overall length of the base material may be formed so as not to be an integral multiple of the peripheral length of the concavo-convex mold.
本発明に係る柄計測方法は、凹凸型を用いてプレス成型された基材の凹凸柄を計測する柄計測方法であって、
前記凹凸型の三次元の加工データを加工データ記憶手段で記憶し、
前記加工データから選択された任意の特徴部のデータを特徴部データ記憶手段で記憶し、
前記基材に形成された前記凹凸柄を全面計測して得られる三次元データを凹凸柄データ記憶手段で記憶し、
前記特徴部データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記特徴部により前記基材に形成される特徴柄が基材の一端からどの位置に現れるかを検出すると共に、検出された前記特徴柄の位置を基準にして前記加工データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記加工データと前記凹凸柄データとのズレを算出することを特徴とするものである。
The pattern measuring method according to the present invention is a pattern measuring method for measuring a concavo-convex pattern of a base material press-molded using a concavo-convex mold,
Storing the uneven three-dimensional processing data in a processing data storage means;
Store the data of any feature selected from the processing data in the feature data storage means,
Storing the three-dimensional data obtained by measuring the entire surface of the concavo-convex pattern formed on the substrate by the concavo-convex pattern data storage means;
By comparing the feature data and the concavo-convex pattern data, it is detected where the feature pattern formed on the base material by the feature section appears from one end of the base material, and the detected feature A shift between the processed data and the concavo-convex pattern data is calculated by comparing the processed data with the concavo-convex pattern data on the basis of the position of the pattern.
前記柄計測方法にあっては、前記凹凸柄が凸柄部と凹目地部とからなる基材を用いることができる。 In the pattern measuring method, it is possible to use a base material in which the concave / convex pattern includes a convex pattern portion and a concave joint portion.
前記柄計測方法にあっては、前記凹目地部は前記基材の搬送方向と略平行な方向に複数本並設されており、前記凹目地部の一部を前記特定柄として形成することができる。 In the pattern measuring method, a plurality of the concave joint portions are arranged in parallel in a direction substantially parallel to the transport direction of the base material, and a part of the concave joint portions may be formed as the specific pattern. it can.
本発明は、ランダム柄を正確に計測しやすいものである。 The present invention facilitates accurate measurement of random patterns.
以下、本発明を実施するための形態を説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.
本発明の柄計測装置及び柄計測方法は、凹凸型を用いてプレス成型された基材を計測対象とするものである。例えば、外壁材や外装材などの建材を計測対象とすることができる。具体的には、押出成形等で平板状のセメント成形品からなる基材を形成すると共にこの基材の表面に凹凸型を押圧してプレス成型することにより、基材の表面に凹凸柄を形成することができる。 The pattern measuring device and the pattern measuring method of the present invention measure a base material press-molded using a concavo-convex mold. For example, building materials such as outer wall materials and exterior materials can be measured. Specifically, a substrate made of a flat cement molded product is formed by extrusion molding or the like, and a concavo-convex pattern is formed on the surface of the substrate by pressing the concavo-convex mold on the surface of the substrate and press-molding it. can do.
図2に凹凸柄を有する基材の製造方法の一例を示す。基材30は、押出成形機31から引き取りコンベアベルト39の上に連続的に押し出され、この後、コロやコンベアベルトなどを備えた搬送機32で搬送される。また、基材30の表面(上面)には、凹凸型33によるプレス成型で凹凸柄が形成される。凹凸型33はロール状に形成されており、基材30の押出方向と略直交する水平な軸を中心として回転駆動自在に形成されている。また、凹凸型33の周面には、複数個の突起部34が周方向に並んで形成されている。この凹凸型33は押出成形機31の出口付近の上方に配置されている。また、上記の搬送機32の途中には斜め下り傾斜する傾斜部35が設けられており、この傾斜部35の上方にはウォータージェットなどを用いた切断機36が設けられている。
An example of the manufacturing method of the base material which has an uneven pattern in FIG. 2 is shown. The
そして、凹凸柄を有する基材30を製造するにあたっては、まず、セメント成形材料等を押出成形機31から一定の速度で連続的に押し出しながら凹凸型33により基材30の表面に凹凸柄を形成する。その際、この基材30の表面(上面)に凹凸型33を押出速度と同調させた速度で回転させながら押圧して連続的にプレス成型する。ここで、突起部34で押圧された部分が凹凸柄のうちの凹柄となり、突起部34で押圧されなかった部分が凸柄部38となる。凹柄は複数本の凹目地部37で形成することができる。各凹目地部37は基材30の搬送方向又は搬送方向と直交する方向に細長い溝状に形成することができる。また、凹目地部37を形成した場合、それ以外の部分は平面視で長方形等に形成される複数個の凸柄部38となっている。そして、凹凸型33が一回転するごとに一定パターンの凹凸柄が基材30に連続的に繰り返して付与されることになる。
In manufacturing the
このようにして凹凸柄が形成された長尺の基材30は切断機36により所定の長さに切断される。次に、切断された基材30は搬送機32からトレー40の上へと一枚ずつ連続的に移送される。この後、トレー40に移送された基材30が養生硬化工程などの次工程に搬送される。
Thus, the
上記のようにして基材30の表面に形成される凹凸柄は全ての基材30が同一になるわけではなく、基材30ごとに凹凸柄の位置が異なるランダム柄として形成される。すなわち、各基材30の一端から一定範囲の凹凸柄を比較すると、その範囲の凹凸柄のパターンが基材30ごとで異なるようになっている。尚、全ての基材30の凹凸柄が異なっている必要はなく、一部(例えば、数枚に1枚の割合)の基材30同士は同じ凹凸柄に形成されていても良い。
As described above, the concavo-convex pattern formed on the surface of the
このように基材30ごとに凹凸柄の位置が異なって形成される要因の一つは、凹凸型33の周長が、切断された基材30の搬送方向における全長の整数倍と一致していないためである。例えば、凹凸型33の周長が1319mmで、基材30の切断長が3090mmの場合、凹凸型33の周長と切断された基材30の搬送方向における全長とは整数倍にならない。このような場合には、切断された基材30の一端からの凹凸柄の繰り返しパターンが基材30ごとに異なるため、基材30ごとに凹凸柄の位置が異なるランダム柄となることがある。また、他の要因としては、引き取りコンベアベルト39の基材30の搬送速度と、搬送機32の基材30の搬送速度との速度比が、基材30の幅規格寸法を重要視するために、基材30の製造時にも任意に変更されている点が挙げられる。これにより、引き取りコンベアベルト39から搬送機32に基材30が移送される際に、長尺の基材30の任意の箇所で伸縮し、切断された基材30の一端からの凹凸柄の繰り返しパターンが基材30ごとに異なり、基材30ごとに凹凸柄の位置が異なるランダム柄となることがある。さらに、他の要因としては、切断後の基材30がトレー40に移送されるまでの間に、複数のコンベア上をわたって搬送され、かつ基材30の搬送速度もトレー40に近づくに連れて徐々に増している点が挙げられる。これにより、搬送機32に基材30が搬送される際に伸縮し、切断された基材30の一端からの凹凸柄の繰り返しパターンが基材30ごとに異なり、基材30ごとに凹凸柄の位置が異なるランダム柄となることがある。さらに、他の要因としては、基材30の養生硬化工程や乾燥時に寸法変化する点が挙げられる。これにより、基材30が伸縮し、切断された基材30の一端からの凹凸柄の繰り返しパターンが基材30ごとに異なり、基材30ごとに凹凸柄の位置が異なるランダム柄となることがある。
As described above, one of the factors that cause the concave / convex pattern to be formed differently for each
本発明の柄計測装置は、上記のようなランダム柄が形成された基材30の凹凸柄の位置を、基材30ごとに正確に測定するものである。そして、基材30の凹凸柄の位置が正確に計測できると、例えば、基材30の伸縮量を算出することができ、この伸縮量のデータを上記の基材30の成型工程や凹凸柄の付与の工程にフィードバックして各工程の精度を向上させたり、トレー40で送られる後工程での送り装置制御などに活用することができる。
The pattern measuring device of the present invention accurately measures the position of the concave / convex pattern of the
図1に柄計測装置の一例を示す。この柄計測装置は、基材30を実測する部分と、実測により得られたデータを処理する処理部10とを備えている。この処理部10はパーソナルコンピュータなどの電子計算機で構成することができる。処理部10には、凹凸型33の三次元の加工データを記憶する加工データ記憶手段11が設けられている。凹凸型33の三次元の加工データとは、凹凸型33に設けた突起部34の長さ寸法や幅寸法や突出寸法、及び隣り合う突起部34,34の間隔などである。この加工データは凹凸型33を作成する際に用いた図面データなどで構成することができる。また、処理部10には、上記加工データから選択された任意の特徴部sのデータを記憶する特徴部データ記憶手段12が設けられている。ここで、特徴部sとは凹凸型33の一部であって、基材30の凹凸柄を計測する際に基準となる特徴柄(柄パターンを含む)pを形成する部分を指す。例えば、ひとつの突起部34を特徴部sとすることができる。また、特徴部sのデータとは特徴部sの大きさや位置などであり、特徴部sが突起部34の場合はその長さ寸法や幅寸法や突出寸法、位置などである。また、処理部10には、基材30に形成された凹凸柄を全面計測して得られる三次元データを記憶する凹凸柄データ記憶手段13が設けられている。基材30に形成された凹凸柄を全面計測して得られる三次元データとは、基材30に形成した凸柄部38の長さ寸法や幅寸法や突出寸法、及び隣り合う凸柄部38,38の間隔などと、基材30に形成した凹目地部37の長さ寸法や幅寸法や深さ寸法、及び隣り合う凹柄部37,37の間隔などである。また、処理部10には、加工データ記憶手段11に記憶された加工データと、凹凸柄データ記憶手段13に記憶された凹凸柄データとを比較することによって、両データのズレ(差)を算出する算出手段14が設けられている。上記の加工データ記憶手段11と特徴部データ記憶手段12と凹凸柄データ記憶手段13とは電子計算機のメモリ装置などを用いることができ、算出手段14は電子計算機の中央処理装置(CPU)などを用いることができる。
FIG. 1 shows an example of a pattern measuring device. This pattern measuring device includes a part for actually measuring the
基材30を実測する部分には、カメラ1が備えられている。カメラ1としてはラインカメラや高速3Dカメラなどを用いることができる。カメラ1は処理部10に設けられた画像入力ボードなどの画像入力部15に接続されている。また、カメラ1には専用の電源16を接続することができる。カメラ1のレンズの下方には搬送手段2が設けられている。搬送手段2はベルトコンベアで形成することができ、複数本の搬送ローラ3にベルト4を無端ループ状に架設して形成することができる。搬送ローラ3の一部には駆動モータ3aが設けられており、この駆動によりベルト4が進行自在に形成されている。また、搬送ローラ3の一部にはエンコーダ3bが設けられている。このエンコーダ3bは処理部10に設けられたセンサ入力部16に接続されている。エンコーダ3bで計測されたデータは処理部10に入力され、このデータを用いてベルト4の進行速度を計測することができる。尚、エンコーダ3bの代わりに、又はエンコーダ3bと併用してドップラー速度測定機を用いてベルト4の進行速度を計測してもよい。また、搬送手段2には一対のフォトセンサ6が設けられている。フォトセンサ6はベルト4を幅方向(進行方向と直交する方向)で挟んで対向するように設けられている。フォトセンサ6は処理部10に設けられたセンサ入力部17に接続されている。また、ベルト4の上方にはライン照明等の照明手段5が設けられている。また、ベルト4の上方にはレーザー発生器7が設けられている。
The camera 1 is provided in the part where the
そして、上記のような柄計測装置を用いて凹凸柄の位置を計測するにあたっては、次のようにして行う。まず、柄計測の対象となる基材30の種類(品種)を決定する。これにより、加工データ記憶手段11に記憶されている複数種の凹凸型33の三次元加工データから、柄計測の対象となる基材30をプレス成型した特定の凹凸型33の三次元加工データが選択される。次に、選択された特定の凹凸型33の三次元加工データから特徴部sを選択する。特徴部sは検出可能な形状であれば任意に選択することができ、例えば、ひとつの突起部34を特徴部sとすることができる。そして、この選択された特徴部sの三次元データ(特定部データ)が特徴部データ記憶手段12に入力されて記憶される。
And when measuring the position of an uneven | corrugated pattern using the above pattern measuring apparatuses, it carries out as follows. First, the type (variety) of the
次に、柄計測の対象となった基材30の凹凸柄を取得する。この場合、基材30は定尺に切断された後、養生硬化され、さらに凹凸柄が形成された表面にベース塗装されたものを用いることができる。この基材30が搬送手段2のベルト4の上に載せられ、ベルト4の進行に伴ってカメラ1の下方を搬送されるものである。そして、基材30がカメラ1の下方を通過する際に基材30の凹凸柄が全面にわたって撮像されて計測される。この撮像により得られた画像データは画像入力部15に入力され、数値化された凹凸柄の三次元データを得ることができる。この数値化された凹凸柄の三次元データ(凹凸柄データ)は凹凸柄データ記憶手段13に記憶される。尚、基材30の凹凸画像を撮る方法として、ラインカメラを用いた場合はライン照明により出来る表面凹凸の影を(白黒に2値化される)、3Dカメラを用いた場合はラインレーザー光による表面凹凸形状を連続撮像する。また、エンコーダ3b等から得られるベルト4の進行速度(基材30の搬送速度)のデータもセンサ入力部16に入力される。
Next, the concavo-convex pattern of the
次に、特徴部データ記憶手段12に記憶された特徴部データと、凹凸柄データ記憶手段13に記憶された凹凸柄データとを算出手段14で比較する。この比較と、センサ入力部16に入力されたフォトセンサ6(本実施の形態にあっては、搬送される基材30の先端を検出する)とエンコーダ3b等からの基材30の端部のデータとに基づいて、基材30の一端からの特徴柄p(特徴部sにより基材30に形成された部分)の位置を検出する。次に、この特徴柄pの位置を基準にして、加工データ記憶手段11に記憶された加工データと、凹凸柄データ記憶手段13に記憶された凹凸柄データとを比較することによって、加工データと凹凸柄データとのズレを算出手段14で算出する。このようにして基材30に形成された凹凸柄の位置を計測することができる。
Next, the feature data stored in the feature
図3(a)に、加工データの一例を示す。この加工データは、周長が1319mmの凹凸型33の周面を平面的に表したものである。符号20は突起部34を示す突起部データであり、例えば、特徴部sのデータはひとつの突起部データ20aで示されている。図3(b)に、凹凸柄データの一例を示す。この凹凸柄データは、図3(a)の加工データを有する凹凸型33でプレス成型された基材30の凹凸柄データを平面的に表したものである。この凹凸柄データの基材30は、長手方向の全長が3030mmのものである。符号21は、例えば、凹目地部37を示すデータ、符号22は、例えば、凸柄部38を示すデータとすることができる。また、この凹凸柄データには特徴部sでプレス成型された特徴柄pのデータ21aが現れている。そして、基材30の一端から特徴柄pの位置xが算出できれば、特徴柄pの位置が柄パターンの開始位置となり、特徴柄pの位置を基準にして凹凸柄の凸柄部38や凹目地部37の位置を特定することが出来る。
FIG. 3A shows an example of the machining data. This processing data is a planar representation of the peripheral surface of the concavo-
11 加工データ記憶手段
12 特徴部データ記憶手段
13 凹凸柄データ記憶手段
14 算出手段
30 基材
33 凹凸型
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記凹凸型の三次元の加工データを記憶する加工データ記憶手段と、
前記加工データから選択された任意の特徴部のデータを記憶する特徴部データ記憶手段と、
前記基材に形成された前記凹凸柄を全面計測して得られる三次元データを記憶する凹凸柄データ記憶手段と、
前記特徴部データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記特徴部により前記基材に形成される特徴柄が基材の一端からどの位置に現れるかを検出すると共に、検出された前記特徴柄の位置を基準にして前記加工データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記加工データと前記凹凸柄データとのズレを算出する算出手段とを備えて成ることを特徴とする柄計測装置。 A pattern measuring device for measuring a concavo-convex pattern of a base material press-molded using a concavo-convex mold,
Processing data storage means for storing the uneven three-dimensional processing data;
Feature data storage means for storing data of an arbitrary feature selected from the processed data;
A concave / convex pattern data storage means for storing three-dimensional data obtained by measuring the entire concave / convex pattern formed on the substrate;
By comparing the feature data and the concavo-convex pattern data, it is detected where the feature pattern formed on the base material by the feature section appears from one end of the base material, and the detected feature A pattern measurement comprising: a calculating means for calculating a deviation between the processed data and the concavo-convex pattern data by comparing the processed data with the concavo-convex pattern data on the basis of a pattern position. apparatus.
前記凹凸型の三次元の加工データを加工データ記憶手段で記憶し、
前記加工データから選択された任意の特徴部のデータを特徴部データ記憶手段で記憶し、
前記基材に形成された前記凹凸柄を全面計測して得られる三次元データを凹凸柄データ記憶手段で記憶し、
前記特徴部データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記特徴部により前記基材に形成される特徴柄が基材の一端からどの位置に現れるかを検出すると共に、検出された前記特徴柄の位置を基準にして前記加工データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記加工データと前記凹凸柄データとのズレを算出することを特徴とする柄計測方法。 A pattern measuring method for measuring an uneven pattern of a base material press-molded using an uneven mold,
Storing the uneven three-dimensional processing data in a processing data storage means;
Store the data of any feature selected from the processing data in the feature data storage means,
Storing the three-dimensional data obtained by measuring the entire surface of the concavo-convex pattern formed on the substrate by the concavo-convex pattern data storage means;
By comparing the feature data and the concavo-convex pattern data, it is detected where the feature pattern formed on the base material by the feature section appears from one end of the base material, and the detected feature A pattern measuring method comprising: calculating a deviation between the processed data and the concavo-convex pattern data by comparing the processed data and the concavo-convex pattern data with reference to a pattern position.
A plurality of the concave joints are provided in parallel in a direction substantially parallel to the conveyance direction of the base material, and a part of the concave joints is formed as the specific pattern. The pattern measuring method described.
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