JP2018178629A - 空気式防舷材の外観形状検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】膨張状態の空気式防舷材の外観形状を精度よく検査できる空気式防舷材の外観形状検査システムを提供する。【解決手段】膨張状態の空気式防舷材７の正面視の外形の画像データを正面視撮影装置２ａにより取得し、空気式防舷材７の側面視の外形の画像データを側面視撮影装置２ｂにより取得し、空気式防舷材７の内圧Ｐを圧力センサ５ａにより検知し、画像データおよび検知した内圧Ｐのデータを制御部３に入力して画像データをモニタ４に表示し、この画像データに基づいて空気式防舷材７の外形が予め設定された許容範囲内であるのか否かを制御部３が判断する。【選択図】図２

Description

本発明は、空気式防舷材の外観形状検査システムに関し、さらに詳しくは膨張状態の空気式防舷材の外観形状を精度よく検査できる検査システムに関するものである。

空気防舷材は比較的高い内圧で膨張させた状態で使用される。そのため、空気式防舷材は規定された耐圧性を有していることが重要である。また、所定内圧で膨張させた状態では、空気式防舷材の外形寸法が規定された許容範囲内であることも重要である。

膨張させた状態の空気式防舷材の外形寸法は、例えばメジャー等を用いて手作業で測定することができる。しかしながら、サイズが大きい空気式防舷材に対しては手作業での測定は困難になる。それ故、サイズに拘らず、膨張状態の空気式防舷材の外観形状を精度よく検査するには改善の余地がある。

ところで、使用中の空気式防舷材の状態を監視するモニタリングシステムが種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。これら従来のモニタリングシステムは一般的に、防舷材の内部に圧力計等の計器を配置して、この計器による検知データを無線送信して受信機によって受信する構成になっている。即ち、従来のモニタリングシステムは、空気式防舷材の外形状態を把握する機能を有していないため、膨張させた状態の空気式防舷材の外形寸法を把握することはできない。

特開２０１０−１７５２９８号公報 特開２０１３−６５３５２号公報

本発明の目的は、膨張状態の空気式防舷材の外観形状を精度よく検査できる空気式防舷材の外観形状検査システムを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の空気式防舷材の外観形状検査システムは、膨張状態の空気式防舷材の正面視の外形の画像データを取得する正面視撮影装置または前記空気式防舷材の側面視の外形の画像データを取得する側面視撮影装置の少なくとも一方と、前記空気式防舷材の内圧を検知する圧力センサと、前記画像データおよび前記圧力センサによる検知データが入力される制御部と、前記画像データが表示されるモニタとを備えて、前記圧力センサの検知データおよび前記画像データに基づいて、予め設定された規定内圧における前記空気式防舷材の外形が予め設定された許容範囲内か否かが前記制御部により判断される構成にしたことを特徴とする。

本発明によれば、膨張状態の空気式防舷材の正面視または側面視の外形の画像データを撮影装置により取得してモニタに表示する。そのため、規定内圧で膨張している状態の空気式防舷材の外観状態をモニタに表示された画像データによって安全に把握することができる。そして、画像データおよび圧力センサによる検知データに基づいて、規定内圧での空気式防舷材の外形が許容範囲内か否かを制御部が判断するので、この判断に基づいて空気式防舷材の外観形状の異常の有無を判定し易くなり、外観形状を精度よく検査することが可能になる。

本発明の外観形状検査システムの適用例を防舷材の正面視で示す説明図である。 図１の外観形状検査システムを防舷材の平面視で示す説明図である。 防舷材の基準データを防舷材の正面視で例示する説明図である。 防舷材の基準データを防舷材の側面視で例示する説明図である。 正面視撮影装置により撮影された防舷材の画像データを例示する説明図である。 側面視撮影装置により取得された防舷材の画像データを例示する説明図である。

以下、本発明の空気式防舷材の外観形状検査システムを図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１、図２に例示する本発明の空気式防舷材の外観形状検査システム１（以下、検査システム１という）は、製造工場等での空気式防舷材７（以下、防舷材７という）の品質検査の一貫として使用される。防舷材７は円筒部７ａの両端に半球状の鏡部７ｂが連接されて形成されている。口金具７ｃが、例えば一方の鏡部７ｂに設けられる。この実施形態では防舷材７の表面に、円筒部７ａの筒軸方向に延在する目視可能な識別ラインＨＬ、円筒部７ａの周方向に延在する目視可能な環状の識別ラインＶＬが付されている。

このシステム１は、この防舷材７の正面視の外形の画像データを取得する正面視撮影装置２ａおよび防舷材７の側面視の外形の画像データを取得する側面視撮影装置２ｂと、制御部３と、モニタ４と、圧力センサ５ａとを備えている。防舷材７の正面視とは円筒部７ａの筒軸方向に概ね直交する方向からの視野である。防舷材７の側面視とは円筒部７ａの筒軸方向と概ね平行する方向からの視野である。

正面視撮影装置２ａおよび側面視撮影装置２ｂとしては例えばデジタルビデオカメラ等を用いる。制御部３としてはコンピュータ等を用いる。圧力センサ５ａは防舷材７の内圧Ｐを検知する。

この実施形態のシステム１はさらに、温度センサ５ｂと警告装置６とを有している。この実施形態では、温度センサ５ｂは防舷材７の外部環境温度Ｔ１を検知する。防舷材７の外観形状を検査する際、外部環境温度Ｔ１と防舷材７の内部温度Ｔ２とは概ね同じなので、温度センサ５ｂは外部環境温度Ｔ１または内部温度Ｔ２のいずれか一方を検知するものであればよい。警告装置６としては警告灯や警報機などを例示できる。

正面視撮影装置２ａおよび側面視撮影装置２ｂにより取得された画像データは、無線または有線通信によって制御部３に入力される。圧力センサ５ａおよび温度センサ５ｂによる検知データもそれぞれ、無線または有線通信によって制御部３に入力される。モニタ４および警告装置６は無線または有線によって制御部３と接続されている。

１つの防舷材７に対して正面視撮影装置２ａと側面視撮影装置２ｂとの少なくとも一方を備えた構成であればよいが、両方を備えた構成にすることもできる。１つの防舷材７に対して正面視撮影装置２ａ、側面視撮影装置２ｂはそれぞれ１台に限らず複数台備えた構成にすることもできる。例えば、防舷材７のそれぞれの鏡部７ｂを撮影するために、対置される２台の側面視撮影装置２ｂを備えた構成にすることもできる。

モニタ４には制御部３に入力された画像データが表示される。正面視撮影装置２ａおよび側面視撮影装置２ｂにより取得された画像データを、モニタ４に同時に表示する構成にすることも、何れか一方の画像データを選択的にモニタ４に表示する構成にすることもできる。制御部３に入力されたそれぞれの検知データ（内圧Ｐのデータ、温度Ｔ１、Ｔ２のデータ）をモニタ４に表示する構成にすることもできる。

制御部３には、防舷材７を規定内圧Ｐｘで膨張させた際の外形の基準データと、基準データに対する許容限度データとが入力されている。規定内圧Ｐｘとしては、防舷材７が実質的に伸びも圧縮もしていない状態（中立状態）になる内圧や防舷材７の保証内圧等を例示できる。

基準データとして具体的には、図３、図４に示すようにな基準長さＬ（筒軸方向の最大長さＬ）、基準幅Ｗ（筒軸方向と直交する方向の最大幅Ｗ）、基準外径Ｄ（最大外径Ｄ）を例示できる。基準幅Ｗと基準外径Ｄとは基本的に同じ寸法になる。また、基準データとして、基準外周長さＣ（最大外周長さＣ）を設定することもできる。基準外周長さＣは（基準外径Ｄ）×πによって算出される。

筒軸方向と直交する方向の最大幅Ｗは、一般的には防舷材７の筒軸方向中心位置での幅になるので、最大外径Ｄおよび最大外周長さＣもそれぞれ、防舷材７の筒軸方向中心位置での外径、外周長さになる。防舷材７の保証内圧を規定内圧Ｐｘにする場合は例えば、規定内圧Ｐｘにした状態の防舷材７の設計モデルをＦＥＭ解析することによって基準データを決定する。

許容限度データとして具体的には、基準長さＬに対する許容上限寸法Ｘ_Lおよび許容下限寸法Ｍ_L、基準幅Ｗに対する許容上限寸法Ｘ_Wおよび許容下限寸法Ｍ_W、基準外径Ｄに対する許容上限寸法Ｘ_Dおよび許容下限寸法Ｍ_D、基準外周長さＣに対する許容上限寸法Ｘ_Cおよび許容下限寸法Ｍ_Cを例示できる。

したがって、規定内圧Ｐｘで膨張させた際の防舷材７の長さの許容範囲は、（Ｌ−Ｍ_L）以上（Ｌ＋Ｘ_L）以下になる。同様に防舷材７の幅の許容範囲は、（Ｗ−Ｍ_W）以上（Ｗ＋Ｘ_W）以下、外径の許容範囲は、（Ｄ−Ｍ_D）以上（Ｄ＋Ｘ_D）以下、外周長さの許容範囲は、（Ｃ−Ｍ_C）以上（Ｃ＋Ｘ_C）以下になる。

次に、このシステム１を用いて膨張状態の防舷材７の外観形状を検査する方法を説明する。

図１、図２に例示するように平面上に防舷材７を横置きにして、内圧Ｐが規定内圧Ｐｘになるまで口金部７ｃから防舷材７の内部に空気を注入して、図５、図６に例示するように防舷材７を膨張させる。

防舷材７の内圧Ｐを規定内圧Ｐｘまで上昇させる過程で、正面視撮影装置２ａ、側面視撮影装置２ｂのそれぞれにより、防舷材７の正面視の画像データ、側面視の画像データを逐次取得するとともに、圧力センサ５ａにより内圧Ｐのデータを逐次検知する。また、温度センサ５ｂにより、この過程での外部環境温度Ｔ１のデータを検知する。

取得されたそれぞれの画像データ、内圧Ｐのデータ、外部環境温度Ｔ１のデータは制御部３に逐次入力される。それぞれの画像データはモニタ４に逐次表示される（実質的にリアルタイムで表示される）。また、これらデータは制御部３に記憶される。

制御部３は、画像データにおいて防舷材７と防舷材７の背景とのコントラストに基づいて両者の境界を認識する。これにより、画像データにおける正面視での防舷材７の筒軸方向の最大長さＬ１や筒軸方向と直交する方向の最大幅Ｗ１、側面視での最大外径Ｄ１（Ｄ２）、最大周方向長さＣ１を逐次特定する。最大周方向長さＣ１は、特定した最大外径Ｄ１×πにより算出する。

ここで制御部３は、画像データに基づいて防舷材７の外形が予め設定された許容範囲内か否かを判断する。具体的には、特定した最大長さＬ１と上述した許容範囲（Ｌ−Ｍ_L）以上（Ｌ＋Ｘ_L）以下とを比較する。同様に、特定した最大幅Ｗ１と上述した許容範囲（Ｗ−Ｍ_W）以上（Ｗ＋Ｘ_W）以下とを比較し、特定した最大外径Ｄ１（Ｄ２）と上述した許容範囲（Ｄ−Ｍ_D）以上（Ｄ＋Ｘ_D）以下とを比較し、特定した最大周方向長さＣ１と上述した許容範囲（Ｃ−Ｍ_C）以上（Ｃ＋Ｘ_C）以下とを比較する。

上記それぞれの比較の結果、比較したすべての項目がそれぞれの許容範囲内である場合は、この防舷材７の外観形状に異常はないと判断される。一方、許容範囲外の項目が１つでも存在している場合は原則として、この防舷材７の外観形状に異常があると判断される。尚、外観形状の異常有無の判断には、簡易的に、特定した最大外径Ｄ１（Ｄ２）と上述した許容範囲（Ｄ−Ｍ_D）以上（Ｄ＋Ｘ_D）以下とを比較するだけにした構成、或いは、特定した最大周方向長さＣ１と上述した許容範囲（Ｃ−Ｍ_C）以上（Ｃ＋Ｘ_C）以下とを比較するだけにした構成にすることもできる。

この実施形態では、防舷材７の外観形状に異常があると判断されると、制御部３の指示により警告装置６を作動させて警告を発する。この警告によって作業者は、この防舷材７の外観形状に異常があることを明確に認識できる。

本発明の検査システム１では、膨張している防舷材７の外観状態をモニタ４に表示された画像データによって安全に把握することができる。そして、この画像データと圧力センサ５ａにより検知された内圧Ｐのデータとに基づいて制御部３によって、規定内圧Ｐｘにおける防舷材７の外形が予め設定された許容範囲内か否かが定量的に判断される。それため、防舷材７の外観形状の異常の有無を判定し易くなり、外観形状を精度よく検査することが可能になる。外観形状に異常があると判断された防舷材７に対しては、再検査、補修、出荷停止等の適切な対処をする。

基準長さＬは、防舷材７の筒軸方向の最大長さＬに限らず、例えば識別ラインＨＬの長さにすることもできる。基準幅Ｗは、防舷材７の筒軸方向と直交する方向の最大幅Ｗに限らず、例えば識別ラインＶＬの位置での防舷材７の幅寸法（図では高さ寸法）にすることもできる。基準外径Ｄは防舷材７の最大外径Ｄに限らず、例えば識別ラインＶＬの位置での防舷材７の外径にすることもできる。基準外周長さＣは防舷材７の最大外周長さＣに限らず、例えば識別ラインＶＬの位置での防舷材７の外周長さにすることもできる。

最大外径Ｄ１は基本的に最大幅Ｗ１と同じ寸法になるので、本発明では、いずれか一方の寸法だけを特定する構成にすることもできる。この実施形態のように、最大外径Ｄ１と最大幅Ｗ１の両方を特定して両者を比較することで、検査システム１の寸法算出精度（検査精度）を把握できる。

また、最大外径Ｄ１は基本的に最大外径Ｄ２とも同じ寸法になるので、本発明では、いずれか一方の寸法だけを特定する構成にすることもできる。この実施形態のように最大外径Ｄ１と最大外径Ｄ２の両方を特定することで、外径変形に対する防舷材７の自重の影響を把握することできる。

正面視撮影装置２ａと側面視撮影装置２ｂのいずれか一方を備えた構成よりも、両方を備えた検査システム１にすることで、一段と精度よく防舷材７の外観形状を検査するには有利になる。

この実施形態のように目視可能な識別ラインＨＬ、ＶＬ（即ち、画像データ上で制御部３がコントラストを認識し易い識別ラインＨＬ、ＶＬ）を指標にすることで、画像データにおいて防舷材７の外形の変形量を把握し易くなる。識別ラインＨＬ、ＶＬは蛍光色にしたり、反射材料を含有させる等によって視認性を向上させて、画像データにおいて識別ラインＨＬ、ＶＬとその周辺とのコントラストをより明確にするとよい。識別ラインＨＬ、ＶＬの少なくとも一方を防舷材７の表面に有しているとよいが、両方を有していると防舷材７の外形の変形量をより把握し易くなる。

この実施形態では、内圧Ｐと防舷材７の外形の変化量（外形状態）との相関関係を把握できるが、防舷材７の外形の変化量（外形状態）の温度依存性も把握することができる。即ち、この実施形態では検査システム１は、温度センサ５ｂにより外部環境温度Ｔ１を検知しているので、外部環境温度Ｔ１が異なる複数の条件下で、上述した検査を行うことで、温度と防舷材７の外形の変化量（外形状態）との相関関係を把握することができる。

１ モニタリングシステム
２ａ 正面視撮影装置
２ｂ 側面視撮影装置
３ 制御部
４ モニタ
５ａ 圧力センサ
５ｂ 温度センサ
６ 警告装置
７ 空気式防舷材
７ａ 円筒部
７ｂ 鏡部
７ｃ 口金部
ＨＬ、ＶＬ 識別ライン

Claims (5)

1. 膨張状態の空気式防舷材の正面視の外形の画像データを取得する正面視撮影装置または前記空気式防舷材の側面視の外形の画像データを取得する側面視撮影装置の少なくとも一方と、前記空気式防舷材の内圧を検知する圧力センサと、前記画像データおよび前記圧力センサによる検知データが入力される制御部と、前記画像データが表示されるモニタとを備えて、前記圧力センサの検知データおよび前記画像データに基づいて、予め設定された規定内圧における前記空気式防舷材の外形が予め設定された許容範囲内か否かが前記制御部により判断される構成にしたことを特徴とする空気式防舷材の外観形状検査システム。
2. 前記空気式防舷材の内圧を前記規定内圧まで上昇させる過程で、前記画像データおよび前記圧力センサによる検知データが前記制御部に逐次入力され、前記画像データが前記モニタに逐次表示される構成にした請求項１に記載の空気式防舷材の外観形状検査システム。
3. 前記外形が前記許容範囲外であると判断された場合に前記制御部の指示により警告を発する警告装置を備えた請求項１または２に記載の空気式防舷材の外観形状検査システム。
4. 前記空気式防舷材の表面に、少なくともこの防舷材の筒軸方向または周方向に延在する目視可能な識別ラインが備わっている請求項１〜３のいずれかに記載の空気式防舷材の外観形状検査システム。
5. 前記空気式防舷材の内部温度または外部環境温度を逐次検知する温度センサを有し、この温度センサによる検知データが前記制御部に入力される構成にした請求項１〜４のいずれかに記載の空気式防舷材の外観形状検査システム。

Images