JP2020101396A

JP2020101396A - トッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置

Info

Publication number: JP2020101396A
Application number: JP2018238343A
Authority: JP
Inventors: 和幸福田; Kazuyuki Fukuda
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2020-07-02
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: CN111426696A; JP7317286B2

Abstract

【課題】検出漏れがなく、より高感度でゴム付き不良箇所を検出することが可能なトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置を提供する。【解決手段】トッピングゴムシートの表面の幅方向全域にわたる画像データを取得する画像データ取得手段と、画像データ取得手段により取得された画像データを画像処理して、トッピングゴムシートに発生したゴム付き不良箇所を検出する検出手段とを備えており、画像データ取得手段は、トッピングゴムシートの表面に照射光用の偏光フィルタを通した光を照射する照明装置と、トッピングゴムシートで反射された後、反射光用の偏光フィルタを通した光により画像データを連続的に取得するラインカメラとを、トッピングゴムシートを挟んで表側および裏側のそれぞれに配置して構成されているトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。【選択図】図１

Description

本発明は、トッピングゴムシートの製造工程において発生したゴム付き不良箇所を検出
するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置に関する。

タイヤの製造に使用されるトッピングゴムシートは、一般にカレンダーロールを用いてトッピングゴムをスチールコードに被覆することにより製造されているが、この製造工程において、トッピングゴムのスチールコードへの付着が不十分で、スチールコードの一部が露出する不具合（ゴム付き不良）が発生する場合がある。

このようなゴム付き不良が発生した箇所を使用すると品質不良のタイヤとなるため、除去する必要がある。このため、従来、作業者が目視で不良箇所を検出していたが、搬送ラインを連続して移動するトッピングゴムシートの検査は、作業者にとって負担が大きく、また検出漏れが起きることもある。

そこで、不良箇所の検出にカラー判別センサを用いた検査の自動化が行われていた。しかし、カラー判別センサは、金属ワイヤーの色の影響を受けて、誤動作が発生することがあった。また、カラー判別センサは、図５に示すように、円形の検出エリアの間に不感帯が存在し、不感帯では画像データが取得されないため、ゴム付き不良があったとしても、検出できず検出漏れが発生する問題があった。なお、図５は従来のカラー判別センサにおいて検出漏れが発生することを説明する模式図である。

また、エリアカメラを用いた画像データの取得を用いた検査の自動化も行われていた。
しかし、エリアカメラは一定時間間隔でしか撮影することができない為、検出精度がライン速度の影響を受けて検出漏れが発生し、また、照明を広範囲で照らす為、汚れ等の環境の影響を受けやすいという問題があった。

そこで上記の問題を解決するために、ラインカメラを用いた装置が開発されている。具体的には、トッピングゴムシートで反射された反射光をラインカメラを用いて撮影することによりトッピングゴムシートの画像データを取得し、取得した画像データを画像処理して不良箇所を検出するゴム付き不良検出装置（例えば特許文献１、特許文献２参照）が開発されている。

特開２０１７−３３５２号公報特開２０１７−３３０８号公報

しかしながら、前記した技術で検出漏れの問題はある程度は解決されたものの、ゴム表面の反射や、乱反射により、検出感度が安定しないため、確実な不良箇所の検出のためにはさらなる検出感度の向上が求められている。

そこで本発明は、検出漏れがなく、より高感度でゴム付き不良箇所を検出することが可能なトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置を提供することを課題とする。

本発明者は、上記課題の解決について鋭意検討を行い、以下に記載する発明によれば上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

請求項１に記載の発明は、
カレンダーロールから連続して搬送されてくるトッピングゴムシートに発生したゴム付き不良箇所を検出するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置であって、
前記トッピングゴムシートの表面の幅方向全域にわたる画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段により取得された画像データを画像処理して、前記トッピングゴムシートに発生したゴム付き不良箇所を検出する検出手段とを備えており、
前記画像データ取得手段は、前記トッピングゴムシートの表面に照射光用の偏光フィルタを通した光を照射する照明装置と、前記トッピングゴムシートで反射された後、反射光用の偏光フィルタを通した光により画像データを連続的に取得するラインカメラとを、前記トッピングゴムシートを挟んで表側および裏側のそれぞれに配置して構成されていることを特徴とするトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記反射光用の偏光フィルタが、
前記ラインカメラの方向に前記トッピングゴムシートの前記ゴム付き不良箇所のスチールコードによる反射光のみを透過させる角度に調整して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

請求項３に記載の発明は、
前記照明装置が、前記照射する光の前記トッピングゴムシートの表面からの正反射光を前記ラインカメラに入光させる位置に取り付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

請求項４に記載の発明は、
前記照明装置は、光源に白色ＬＥＤが用いられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

請求項５に記載の発明は、
前記画像データ取得手段は、トッピングゴムシートの搬送位置を計測するエンコーダを備えており、
前記ラインカメラによる撮影データと前記エンコーダによる位置情報とを関連付けして取得するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

請求項６に記載の発明は、
連続撮影した画像データから、前記スチールコードによる反射光に基づくゴム付き不良箇所の面積を取得し、予め定めた閾値以上の場合に警告信号を出すことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

本発明によれば、検出漏れがなく、より高感度でゴム付き不良箇所を検出することが可能なトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置を提供することを課題とする。

本発明の一実施の形態の画像データ取得手段の構成を示す模式図である。本発明の一実施の形態の画像データ取得手段における入射角、および反射角を説明する模式図である。実施例における画像処理後の画像である。比較例における画像処理後の画像である。従来のカラー判別センサにおいて検出漏れが発生することを説明する模式図である。

以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を用いて説明する。

１．トッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置の概要
本発明のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置（以下、単に「ゴム付き不良検出装置」ともいう。）は、画像データ取得手段と、検出手段とを備えていることは従来の装置と同様であるが、画像データ取得手段が、照射光用の偏光フィルタと反射光用の偏光フィルタの２つの偏光フィルタを備えている点が従来と異なっている。

２つの偏光フィルタを備えることにより、本発明のゴム付き不良検出装置は、ゴム表面の反射や模様に影響されず、検出漏れがなく、より高感度でゴム付き不良箇所を検出することができる。

２．本実施の形態のゴム付き不良検出装置
（１）装置の全体構成
本実施の形態のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置は、従来のゴム付き不良検出装置と基本的には同じ構成を有しており、シートの幅方向全域にわたる画像データを取得する画像データ取得手段と、画像データ取得手段により取得された画像データを画像処理して、ゴム付き不良箇所を検出する検出手段を備えているが、前記したように、画像データ取得手段の構成が異なっている。

（２）画像データ取得手段
次に、本発明において特徴的な画像データ取得手段について説明する。画像データ取得手段は、トッピングゴムシートの表側と裏側にそれぞれ１台設置されている。図１は画像データ取得手段の構成を示す模式図であり、ここでは、表側の画像データ取得手段を示している。なお、裏側の画像データ取得手段の構成も表側の画像データ取得手段の構成と同じである。

図１に示すように、本実施の形態の画像データ取得手段２は、照明装置２１、ラインカメラ２２、エンコーダ２３、照射光用の偏光フィルタ２４および反射光用の偏光フィルタ２５を備えている。なお、Ａはトッピングゴムシートであり、Ｇはトッピングゴムであり、Ｗはゴム付き不良によりトッピングゴムシートの表面に露出した金属ワイヤー（スチールコード）を示している。また、Ｒ１は照射光であり、Ｒ２ａはトッピングゴムＧの反射光であり、Ｒ２ｂは金属ワイヤーＷの反射光である。なお、トッピングゴムシートＡ上の矢印はトッピングゴムシートＡの搬送方向を示している。

本実施の形態のゴム付き不良検出装置においては、その特徴部として２つの偏光フィルタ、即ち照明装置２１とトッピングゴムシートの間に照射光用の偏光フィルタ２４、そしてトッピングゴムシートＡとラインカメラ２２の間に反射光用の偏光フィルタ２５が配置されている。以下にその作用と効果について説明する。

照射光用の偏光フィルタ２４は、照明装置２１から照射された光の内、特定方向に偏光した光のみを透過させる。その結果、トッピングゴムシートＡには特定方向に偏光した光だけが、照射光Ｒ１として照射される。

そして、反射光用の偏光フィルタ２５は、トッピングゴムシートＡとラインカメラの間に配置され、トッピングシートＡから反射された反射光の内、特定方向に偏光した金属ワイヤーの反射光Ｒ２ｂのみを透過させる。特定方向に偏光していないトッピングゴムの反射光Ｒ２ａは反射光用の偏光フィルタ２５を透過できないため遮断される。そして、図１に示すようにトッピングシートの表面には、トッピングゴムＧと、ゴム付き不良部の金属ワイヤーＷがあるが、トッピングゴムＧの反射光と、金属ワイヤーＷの反射光とは異なった偏光となる。このため、前記した反射光用の偏光フィルタ２５は、金属ワイヤーＷの反射光Ｒ２ｂのみを透過させるように角度を調整して配置されている。

以上のように構成することにより、照射光用の偏光フィルタ２４により、特定方向に偏光した照射光Ｒ１が、トッピングゴムシートＡに照射され、反射光の内、特定方向に偏光した金属ワイヤーの反射光Ｒ２ｂのみが反射光用の偏光フィルタを透過し、ラインカメラ２２に検出されることになる。このように、トッピングゴムＧの反射光を偏光フィルタで遮断し、高感度にゴム付き不良部の金属ワイヤーＷの反射光を検出することが可能となる。

図２は、本実施の形態の画像データ取得手段における入射角、および反射角を説明する模式図である。Ｖは反射面であるトッピングゴムシートＡの垂線であり、角度αは照射光Ｒ１の入射角、角度βは反射光Ｒ２の反射角である。入射角αと等しい反射角βへの反射光、即ち正反射光を検知する位置にラインカメラが配置されていると、最も多くの光が正反射の角度で反射されてラインカメラで受光されるため、高い感度で検出することができる。

また、照明の光源にＬＥＤを用いた場合、エネルギー効率が高く、高輝度であるため、好ましい。特に白色ＬＥＤは、金属ワイヤーの色の影響を受けにくく、誤動作の防止に優れている。

画像データ取得手段２は、画像データを取得したトッピングゴムシートＡの位置を計測するエンコーダ２３を備えていることが好ましい。

即ち、従来の画像データ取得手段は、エリアカメラを用いていたため、一定時間間隔でしか撮影することができず、例えば搬送速度が速い場合には、画像データを連続して取得できなかった。一方、本実施の形態においては、連続してデータ取得が可能なラインカメラを用いて撮影しているため、ライン速度に関係なく画像データを連続して取得することができる。そして、エンコーダによる位置情報と関連付けして画像データを取得することにより、不良の発生箇所を検出することができる。

（３）検出手段
検出手段は、上記の画像データ取得手段２で取得した画像データを画像処理装置で画像処理することによりゴム付き不良箇所を検出する。画像処理装置には予め制御装置から検出設定、具体的には画像データに記録されている反射光の面積の大きさに関わる判定基準（閾値）が送信されていることが好ましい。その場合、画像処理装置は、得られた画像データに閾値以上の大きさの面積を有する反射光が観察されているか否かに基づきゴム付き不良の発生の有無を判断する。このように、本実施の形態においては、ゴム付き不良箇所を自動的に精度高く検出することができ、作業者の負担も軽減される。

（４）その他
そして、ゴム付き不良を検出した場合には、ＮＧ信号などの警告信号をエンコーダのデータと併せて制御装置に向けて発信する。そして制御装置は表示記録装置などにゴム付き不良箇所のデータを送信する。

次に、実施例に基づき本発明をより具体的に説明する。

照射光用と反射光用の２つの偏光フィルタを備える画像データ取得手段と偏光フィルタを備えていない画像データ取得手段を用いてトッピングゴムシートのゴム付き不良が存在する箇所の画像データを取得し、取得された画像におけるゴム付き不良箇所の検出精度を比較した。

１．実験方法
（１）実施例
前記実施の形態に記載した照射光用の偏光フィルタ、および反射光用の偏光フィルタを備える画像データ取得手段を用いて画像データを取得した。使用した装置および撮影条件を下記に示す。
（ａ）装置
ラインカメラ：キーエンス社製１６倍速４０００画素ラインカメラ、ＸＧ−ＨＬ０４Ｍ
レンズ：キーエンス社製ラインカメラ用１２ｍｍレンズ、ＣＡ−ＬＨＷ１２
画像処理装置：キーエンス社製ＸＧ−Ｘ２８００
反射光用の偏光フィルタ：ＶＳテクノロジー社製ＳＶ−ＰＬ３５５ＳＳ
照射光用の偏光フィルタ：美館イメージング社製ＳＨＬＰ４１−ＲＬ
エンコーダ：スカイ工業社製ＮＰＹ−０．１Ｍ−１２

（ｂ）撮影および画像処理条件
ラインカメラに対して正反射光がカメラに入光するように照明装置を取り付けた。そして、反射光用の偏光フィルタの偏光軸の向きを調整し、金属ワイヤー部分の反射光のみがラインカメラで受光できるようにした。また、画像処理を画像処理装置の濃淡プロブモードで実施し、金属ワイヤーからの反射光による白色部分の面積を測定した。

（２）比較例
偏光フィルタを備えていないこと以外は、実施例と同じ構成の画像データ取得手段を使用し、実施例と同じ条件で撮影および画像処理を実施した。

２．実験結果
実施例と比較例で取得された画像データをそれぞれ図３と図４に示す。実施例の場合は、図３に示すようにゴム付き不良箇所がくっきりと画像データ上に表示されている。

一方、比較例の場合は、図４に示すように破線で囲った領域内にゴム付き不良箇所の存在が認められるものの、画像がグレアにより鮮明でない。以上の結果より、実施例によれば、ゴム付き不良箇所の位置および大きさが高い精度で検出できることが確認できた。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

２画像データ取得手段
２１照明装置
２２ラインカメラ
２３エンコーダ
２４照明光用の偏光フィルタ
２５反射光用の偏光フィルタ
Ａトッピングゴムシート
Ｇトッピングゴム
Ｒ１照射光
Ｒ２反射光
Ｒ２ａトッピングゴムの反射光
Ｒ２ｂ金属ワイヤーの反射光
Ｖ垂線
Ｗ金属ワイヤー
α 入射角
β 反射角

Claims

カレンダーロールから連続して搬送されてくるトッピングゴムシートに発生したゴム付き不良箇所を検出するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置であって、
前記トッピングゴムシートの表面の幅方向全域にわたる画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段により取得された画像データを画像処理して、前記トッピングゴムシートに発生したゴム付き不良箇所を検出する検出手段とを備えており、
前記画像データ取得手段は、前記トッピングゴムシートの表面に照射光用の偏光フィルタを通した光を照射する照明装置と、前記トッピングゴムシートで反射された後、反射光用の偏光フィルタを通した光により画像データを連続的に取得するラインカメラとを、前記トッピングゴムシートを挟んで表側および裏側のそれぞれに配置して構成されていることを特徴とするトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。
前記反射光用の偏光フィルタが、
前記ラインカメラの方向に前記トッピングゴムシートの前記ゴム付き不良箇所のスチールコードによる反射光のみを透過させる角度に調整して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。
前記照明装置が、前記照射する光の前記トッピングゴムシートの表面からの正反射光を前記ラインカメラに入光させる位置に取り付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。
前記照明装置は、光源に白色ＬＥＤが用いられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。
前記画像データ取得手段は、トッピングゴムシートの搬送位置を計測するエンコーダを備えており、
前記ラインカメラによる撮影データと前記エンコーダによる位置情報とを関連付けして取得するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。
連続撮影した画像データから、前記スチールコードによる反射光に基づくゴム付き不良箇所の面積を取得し、予め定めた閾値以上の場合に警告信号を出すことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。