JP2021011333A - ゴムシート監視装置、ゴムシート監視方法およびゴムシート成形システム - Google Patents

Abstract

【課題】ゴムシートの監視に用いるしきい値を自動的に設定する。【解決手段】ゴムシート監視装置１は、ゴムシート６の成形後、下流側へ送られるゴムシートをカメラ１２で撮影した時系列画像を構成する各画像に対して、画像処理をすることにより、ゴムシートのエッジ６１を検出する検出部１０２と、エッジを基にした指標値を算出する第１算出部１０３と、ゴムシートの幅方向の変化が相対的に小さい第１状態の期間に含まれており、予め設定された設定時間Ｔに対応する画像から検出されたエッジを基にした指標値を用いて、しきい値を算出する第２算出部１０４と、設定時間Ｔ２以降、指標値としきい値を比較する処理を開始し、比較結果が予め定められた報知すべき条件を満たすか否かを判定する判定部１０５と、報知すべき条件を満たす判定がされたとき、報知する報知部１０６と、を備える。【選択図】図１１

Description

本発明は、シート状に成形されて送られてくるゴムシートを監視するゴムシート監視装置、ゴムシート監視方法およびゴムシート成形システムに関する。

混練機で混練りされた原料ゴムと配合剤は、塊の状態で、ゴムシート成形機（例えば、圧延押出機）に送られ、ゴムシート成形機は、その塊をシート状に成形して出力する。ゴムシート成形機から出力されたゴムシートを監視する技術が提案されている。例えば、特許文献１に開示されたゴムシート監視装置は、光切断法を用いて、ゴムシートの一方の面の凹凸形状評価値、ゴムシートの厚み、および、ゴムシートの幅を算出し、これらの値が予め設定された目標範囲内でないとき、オペレータに報知する。

特開２０１８−１９９５３４号公報

特許文献１に開示されたゴムシート監視装置では、オペレータがしきい値（目標範囲）を設定する。しかし、配合剤の配合割合、ゴムシート成形機がゴムシートを送り出す速度等によって、しきい値が異なるので、これらの条件に応じてしきい値が用意されなければならない。また、オペレータがしきい値の設定を間違うおそれもある。

本発明の目的は、ゴムシートの監視に用いるしきい値を自動的に設定できるゴムシート監視装置、ゴムシート監視方法およびゴムシート成形システムを提供することである。

本発明の第１局面に係るゴムシート監視装置は、ゴムシート成形機によるゴムシートの成形開始から時間が経過することにより、前記ゴムシート成形機で成形される前記ゴムシートの幅方向の変化が相対的に小さい第１状態から前記第１状態より大きい第２状態に変化する性質を有する前記ゴムシートを監視するゴムシート監視装置であって、前記ゴムシート成形機で成形後、下流側へ送られる前記ゴムシートをカメラで撮影した時系列画像を受信する受信部と、前記時系列画像を構成する各画像に対して画像処理をすることにより、前記ゴムシートの長手方向に延びるエッジ（前記ゴムシートの長手方向のエッジ）を検出する検出部と、前記エッジを基にした指標値を算出する第１算出部と、前記第１状態の期間に含まれており、予め設定された設定時間に対応する前記画像から検出された前記エッジを基にした前記指標値を用いて、しきい値を算出する第２算出部と、前記設定時間以降、前記指標値と前記しきい値を比較する処理を開始し、比較結果が予め定められた報知すべき条件を満たすか否かを判定する判定部と、前記報知すべき条件を満たす判定がされたとき、報知する報知部と、を備える。

ある種のゴムシート（例えば、シリカ含有のゴムシート）の場合、ゴムシート成形機で成形されたゴムシートのエッジは、直線状でなく、ゴムシートの幅方向に複雑に変化し、これが原因でトラブルが発生することがある。例えば、エッジが大きく切れ込んでいる箇所は、ゴムシートの幅が小さいので、その箇所でゴムシートが切れることがある。このようなことが発生すると、オペレータは、ゴムシート成形機を停止させ、切れた箇所をつなげる作業をする。ゴムシート成形機が停止されるので、ゴムシートの生産性が低下する。切れた箇所をつなげる作業には、数人のオペレータが必要なので、常時、数人のオペレータを配置する必要があり、人件費の増加の原因となる。

本発明者らは、シリカ含有のゴムシートが、ゴムシート成形機によるゴムシートの成形開始から時間が経過することにより、ゴムシート成形機で成形されるゴムシートの幅方向の変化が相対的に小さい第１状態から第１状態より大きい第２状態に変化する性質を有することを見出した。ゴムシートの成形が開始された当初、シリカとゴムとの化学反応はあまり活発ではないが、ある程度の時間が経過すると、シリカとゴムとの化学反応が活発になる。化学反応が活発な状態で、ゴムシート成形機でゴムシートが成形されることが原因で、ゴムシートの幅方向の変化が相対的に大きくなると考えられる。

本発明者らは、以上を基にして、本発明を創作した。ゴムシートの長手方向に沿ったエッジを基にした指標値は、例えば、時系列画像を構成する各画像について、各画像毎に算出されるゴムシートの幅の平均値である。ゴムシートの監視に用いるしきい値の算出には、第１状態の期間に設定された設定時間に対応する画像（設定時間に撮影された画像）から検出されたエッジを基にした指標値が用いられる。第１状態の期間は、第２状態の期間と比べて、指標値が安定している。よって、しきい値が大きくなりすぎたり、小さくなりすぎたりすることを防止できる。

そして、判定部は、設定時間以降、カメラによって撮影された時系列画像から検出されたエッジを基にした指標値を、しきい値と比較する処理を開始する。これにより、第２状態の期間に撮影された時系列画像から検出されたエッジを基にした指標値についても、しきい値と比較がされる。判定部によって、比較結果が予め定められた報知すべき条件を満たす判定がされたとき（例えば、ゴムシートの幅の平均値がしきい値より小さい）、報知部は報知する。このように、本発明の第１局面に係るゴムシート監視装置によれば、ゴムシートの監視に用いるしきい値を自動的に設定することができる。

本発明の第１局面に係るゴムシート監視装置は、シリカ含有のゴムシートに限らず、ゴムシート成形機によるゴムシートの成形開始から時間が経過することにより、ゴムシート成形機で成形されるゴムシートの幅方向の変化が相対的に小さい第１状態から第１状態より大きい第２状態に変化する性質を有するゴムシートの監視に好適である。

上記構成において、前記ゴムシートの長手方向の位置と、前記位置での前記指標値とを対応づけており、かつ、前記報知すべき条件を満たす判定がされた前記指標値に対応する前記位置を特定可能な指標値情報を生成する生成部と、前記指標値情報を記憶する記憶部と、をさらに備える。

この構成によれば、報知すべき条件を満たす判定がされた指標値に対応する、ゴムシートの長手方向の位置を、オペレータは後から確認することができる。

上記構成において、前記検出部が検出した前記エッジのうねり曲線を算出する第３算出部をさらに備え、前記第１算出部は、前記うねり曲線を前記エッジとして、前記指標値を算出する。

検出部が検出したエッジに高周波成分が含まれていると、これがノイズとなり、指標値の精度が低下する。この構成によれば、うねり曲線をゴムシートのエッジとして、指標値を算出する。よって、検出部が検出したエッジに高周波成分が含まれている場合に有効となる。

上記構成において、前記報知すべき条件は、第１条件と、前記第１条件より前記指標値が悪いことを示す第２条件とがあり、前記報知部は、前記第１条件を満たす判定がされた場合と、前記第２条件を満たす判定がされた場合とで前記報知の内容を異ならせる。

第１条件が満たされるとは、例えば、ゴムシートが切れる可能性は低いが、オペレータ自身がゴムシートを見る必要がある状態である（注意状態）。第２条件が満たされるとは、例えば、ゴムシートが切れる可能性が高く、オペレータはゴムシート成形機の運転条件を変える必要がある状態である（警告状態）。このように、第１条件を満たす判定がされた場合と、第２条件を満たす判定がされた場合とでは、オペレータがとるべき行動が異なる。この構成によれば、オペレータは、第１条件を満たす判定がされた場合と、第２条件を満たす判定がされた場合とを区別して認識することができる。

上記構成において、前記比較結果が前記第１条件を満たす判定がされたとき、前記指標値の変化を線形近似した近似直線を算出する第４算出部と、前記近似直線を外挿し、前記比較結果が、前記第２条件を満たす判定がされる、前記ゴムシートの長手方向の位置を予測する予測部と、予測された前記位置を出力する出力部と、をさらに備える。

この構成によれば、第２条件を満たす判定がされる、ゴムシートの長手方向の位置（例えば、ゴムシートの先端からの位置）を予測できるので、オペレータは、必要な対策を事前に取ることができる（例えば、ゴムシート成形機の運転条件を変える）。

上記構成において、前記ゴムシート成形機で成形されて、コンベアによって前記下流側へ送られる前記ゴムシートにおいて、前記ゴムシート成形機と前記コンベアとの間の区間で、前記ゴムシートの前記時系列画像を撮影する前記カメラを、さらに備える。

コンベアの箇所でゴムシートの撮影がされると、コンベアが背景となり、背景とゴムシートとのコントラストが低くなることがある。これにより、エッジ検出の精度が低下する。ゴムシート成形機とコンベアとの間の区間（空間）は、ゴムシートを支持する物がない。この構成によれば、その区間でゴムシートを撮影するので、背景とゴムシートとのコントラストを高くすることができる。よって、エッジ検出の精度を高くすることができる。

本発明の第２局面に係るゴムシート監視方法は、ゴムシート成形機によるゴムシートの成形開始から時間が経過することにより、前記ゴムシート成形機で成形される前記ゴムシートの幅方向の変化が相対的に小さい第１状態から前記第１状態より大きい第２状態に変化する性質を有する前記ゴムシートを監視するゴムシート監視方法であって、前記ゴムシート成形機で成形後、下流側へ送られる前記ゴムシートをカメラで撮影した時系列画像を受信する受信ステップと、前記時系列画像を構成する各画像に対して画像処理をすることにより、前記ゴムシートの長手方向に延びるエッジを検出する検出ステップと、前記エッジを基にした指標値を算出する第１算出ステップと、前記第１状態の期間に含まれており、予め設定された設定時間に対応する前記画像から検出された前記エッジを基にした前記指標値を用いて、しきい値を算出する第２算出ステップと、前記設定時間以降、前記指標値と前記しきい値を比較する処理を開始し、比較結果が予め定められた報知すべき条件を満たすか否かを判定する判定ステップと、前記報知すべき条件を満たす判定がされたとき、報知する報知ステップと、を備える。

本発明の第２局面に係るゴムシート監視方法は、本発明の第１局面に係るゴムシート監視装置を方法の観点から規定しており、本発明の第１局面に係るゴムシート監視装置と同様の作用効果を有する。

本発明の第３局面に係るゴムシート成形システムは、ゴムシート成形機と、本発明の第１局面に係るゴムシート監視装置と、を備える。

本発明の第３局面に係るゴムシート成形システムは、本発明の第１局面に係るゴムシート監視装置をゴムシート成形システムの観点から規定しており、本発明の第１局面に係るゴムシート監視装置と同様の作用効果を有する。

本発明によれば、ゴムシートの監視に用いるしきい値を自動的に設定できる。

実施形態に係るゴムシート監視装置が適用される、混練り工程からゴムシート切断工程までを説明する説明図である。 シリカ含有のゴムシートについて、ゴムシートの幅と時間との関係の一例を示すグラフ（模式図）である。 実施形態に係るゴムシート監視装置の構成を示すブロック図である。 ゴムシートの上方から見た、カメラとゴムシートの位置関係図（模式図）である。 ゴムシートの幅方向から見た、カメラ、光源およびゴムシートの位置関係図（模式図）である。 圧延押出機、バッチオフマシンおよびコンベアの位置関係図である。 ゴムシートの動画を構成するフレームの一例の模式図である。 ゴムシートの上方から見た、３台のカメラとゴムシートの位置関係図（模式図）である。 光源をゴムシートの下方に配置する態様において、ゴムシートの上方から見た、カメラ、光源およびゴムシートの位置関係図（模式図）である。 光源をゴムシートの下方に配置する態様において、ゴムシートの幅方向から見た、カメラ、光源およびゴムシートの位置関係図である。 指標値とフレームの順番との関係の一例を示すグラフ（模式図）である。 指標値とフレームの順番との関係の他の例を示すグラフ（模式図）である。 連続する複数のフレームと合成フレームとの関係の一例を説明する説明図（模式図）である。 実施形態に係るゴムシート監視装置の動作を説明するフローチャートの前半である。 実施形態に係るゴムシート監視装置の動作を説明するフローチャートの後半である。 第１変形例に係るゴムシート監視装置の構成を示すブロック図である。 うねり曲線が求まる原理を説明するグラフ（模式図）である。 第２変形例に係るゴムシート監視装置の構成を示すブロック図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、その説明を省略する。

図１は、実施形態に係るゴムシート監視装置が適用される、混練り工程からゴムシート折り畳み工程までを説明する説明図である。混練機２は、原料ゴムとシリカを含む各種配合剤を混練りし、ゴム配合の塊にして圧延押出機３（ゴムシート成形機）へ送る。圧延押出機３は、ゴム配合の塊を押し出し、押し出したゴム配合を圧延ロールによって圧延する。これによりゴム配合はゴムシートに成形されて、圧延押出機３から出力される。このゴムシートはシリカを含有している。

ゴムシート監視装置１は、圧延押出機３から送られてきたゴムシートの幅等を測定する。バッチオフマシン４は、ゴムシート監視装置１によって幅等が測定されたゴムシートを、所定の長さを単位として折り畳む。

なお、実施形態に係る圧延押出システム（ゴムシート成形システム）は、圧延押出機３とゴムシート監視装置１とを備える。

図２は、シリカ含有のゴムシートについて、ゴムシートの幅と時間との関係の一例を示すグラフ（模式図）である。グラフの縦軸は、ゴムシートの幅である。グラフの横軸は、時間である。時間は、ゴムシートの長手方向の位置と対応しており、時間軸の０は、ゴムシートの先端と対応する。本発明者らは、シリカ含有のゴムシートは、圧延押出機３によるゴムシートの成形開始から時間が経過することにより、圧延押出機３で成形されるゴムシートの幅方向の変化が相対的に小さい第１状態から第１状態より大きい第２状態に変化する性質を有することを見出した。

ゴムシートの成形が開始された当初、シリカとゴムとの化学反応はあまり活発ではないが、ある程度の時間が経過すると、シリカとゴムとの化学反応が活発になる。化学反応が活発な状態で、圧延押出機３でゴムシートが成形されることが原因で、ゴムシートの幅方向の変化が相対的に大きくなると考えられる。ゴムシートの幅方向の変化が相対的に大きい状態になると、ゴムシートの幅が小さすぎる箇所が発生し、この箇所でゴムシートが切れることがある。

図３は、実施形態に係るゴムシート監視装置１の構成を示すブロック図である。ゴムシート監視装置１は、制御処理部１０と、ＩＦ部１１と、カメラ１２と、光源１３と、入力部１４と、出力部１５と、を備える。カメラ１２および光源１３から説明する。図４は、ゴムシート６の上方から見た、カメラ１２とゴムシート６の位置関係図（模式図）である。図５は、ゴムシート６の幅方向から見た、カメラ１２、光源１３およびゴムシート６の位置関係図である。図６は、圧延押出機３、バッチオフマシン４およびコンベア４１の位置関係図である。図４〜図６には、ゴムシート６の長手方向、幅方向および厚み方向が示されている。

図４〜図６を参照して、コンベア４１は、バッチオフマシン４に備えられており、圧延押出機３から送られてくるゴムシート６をバッチオフマシン４へ搬送する。コンベア４１がゴムシート６を搬送する搬送方向Ｄは、ゴムシート６の長手方向に沿っている。カメラ１２は、コンベア４１の上方に配置されている。カメラ１２の上方には、３つの光源１３がゴムシート６の長手方向に沿って配置されている。カメラ１２の撮影範囲１２１は、コンベア４１の所定区間上のゴムシート６に設定されている。光源１３は、カメラ１２の撮影範囲１２１の明るさを調整するために用いられる。カメラ１２は、所定区間上のゴムシート６の動画Ｖ（時系列画像）を撮影する。

図７は、ゴムシート６の動画Ｖを構成するフレームＦ１の一例の模式図である。ゴムシート６は、長手方向に延びる２つのエッジ６１を有する。これらのエッジ６１は、ゴムシート６の幅方向に変化している。２つのエッジ６１で規定される長さがゴムシート６の幅となる。

なお、ゴムシート６の幅が、１台のカメラ１２の撮影範囲１２１に収まらないとき、複数台のカメラ１２が配置される。複数台のカメラ１２が３台のカメラ１２を例にして説明する。図８は、ゴムシート６の上方から見た、３台のカメラ１２とゴムシート６の位置関係図（模式図）である。ゴムシート６の幅方向に沿って、３台のカメラ１２がコンベア４１の上方に一直線状に配置されている。３台のカメラ１２の撮影範囲１２１を合計した撮影範囲１２１内にゴムシート６の幅が収まっている。

エッジ６１と背景とのコントラストが低いとき、エッジ検出が困難となる。このようなとき、光源１３をゴムシート６の下方に配置する態様が好ましい。図９は、この態様において、ゴムシート６の上方から見た、カメラ１２、光源１３およびゴムシート６の位置関係図（模式図）である。図１０は、この態様において、ゴムシート６の幅方向から見た、カメラ１２、光源１３およびゴムシート６の位置関係図である。

図６を参照して、光源１３をゴムシート６の下方に配置する態様の場合、コンベア４１の区間に光源１３を配置することができない。コンベア４１が影となるからである。圧延押出機３とコンベア４１と間の区間は、ゴムシート６を支持する物がない。そこで、図９および図１０に示すように、この区間の下方に光源１３が配置され、この区間の上方にカメラ１２が配置される。これにより背景とゴムシート６とのコントラストを高くすることができる。これにより、エッジ検出の精度を高くすることができる。

図３を参照して、制御処理部１０は、ゴムシート監視装置１の全体を統括し、ゴムシート監視装置１の動作に必要な制御および処理をする。制御処理部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、および、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等のハードウェア、制御処理部１０の機能を実行するためのプログラムおよびデータ等によって実現される。

ＩＦ部１１は、制御処理部１０に接続され、制御処理部１０の制御に従って、外部の機器との間で画像、情報等を入出力する。例えば、ＩＦ部１１は、カメラ１２が撮影したゴムシート６の動画Ｖをリアルタイムで受信し、これを制御処理部１０へ送る。また、ＩＦ部１１は、制御処理部１０で生成された、光源１３の明るさを調節する信号を光源１３へ送る。ＩＦ部１１は、入出力インターフェース回路によって実現される。ＩＦ部１１は、受信部として機能する。受信部は、ゴムシート成形機（圧延押出機３）で成形後、下流側（バッチオフマシン４）へ送られるゴムシート６をカメラ１２で撮影した時系列画像（動画Ｖ）をリアルタイムで受信する。

入力部１４は、制御処理部１０に接続され、オペレータが、各種の情報、データ、命令等を入力するための装置である。入力部１４は、マウス、キーボード、タッチパネル等により実現される。出力部１５は、制御処理部１０に接続され、制御処理部１０の制御に従って、入力部１４から入力されたコマンド、データ、および、動画Ｖ等を出力する装置である。出力部１５は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ ｄｉｓｐｌａｙ）等により実現される。

制御処理部１０は、機能ブロックとして、記憶部１０１と、検出部１０２と、第１算出部１０３と、第２算出部１０４と、判定部１０５と、生成部１０７と、を備える。

図３および図４を参照して、記憶部１０１は、カメラ１２が撮影したゴムシート６の動画Ｖ等を記憶する。

検出部１０２は、動画Ｖを構成する各フレームＦ１（時系列画像を構成する各画像）に対して画像処理をすることにより、ゴムシート６の長手方向に延びるエッジ６１をリアルタイムに検出する。エッジ検出は公知の手法を用いることができる。例えば、検出部１０２は、微分フィルタを用いてエッジ６１を検出する。

検出部１０２は、背景差分を用いてエッジ６１を検出してもよい。詳しく説明する。検出部１０２は、ゴムシート６と背景との差分を求め、背景を「１」、背景以外を「０」にした二値化画像を生成し、この二値化画像からエッジ６１を検出する（画素値が「０」から「１」に変わる箇所がエッジ６１）。撮影範囲１２１の明るさが均一でない場合、二値化でなく、多値化が用いられる。例えば、明るさが「０」、「１」、「２」とする。撮影範囲１２１のうち、比較的暗い領域は、背景が「１」、背景以外が「０」となり、撮影範囲１２１のうち、比較的明るい領域は、背景が「２」、背景以外が「１」となる。このような多値化画像からもエッジ６１を検出することができる。

検出部１０２は、フレーム間差分を用いてエッジ６１を検出することも可能である。

第１算出部１０３は、検出部１０２が検知したエッジ６１を基にした指標値を算出する。指標値は、一つまたは複数のフレームＦ１（図７）を単位として算出され、例えば、ゴムシート６の幅の平均値、ゴムシート６の幅の最小値、ゴムシート６の幅の最大値、ゴムシート６の幅のばらつき（標準偏差、分散）、ゴムシート６の幅方向の中央位置のばらつき（標準偏差、分散）、ゴムシート６の蛇行量である。ゴムシート６の蛇行量は、例えば、ゴムシート６の幅方向の中央位置について、一方のエッジ６１側に一番近い中央位置と、他方のエッジ６１側に一番近い中央位置との差で規定することができる。

カメラ１２とゴムシート６との距離が近いと、一つのフレームＦ１（図７）に写るエッジ６１が短くなり、指標値の信頼性が低くなる。この場合、指標値は、複数のフレームＦ１を単位として算出される。

ゴムシート６の一方のエッジ６１と他方のエッジ６１を基にせずに、一方のエッジ６１を基にした指標値でもよい。例えば、ゴムシート６の長手方向の所定の基準線と一方のエッジ６１との距離について、平均値、最小値、最大値、または、ばらつきを指標値にしてもよい。また、ゴムシート６のエッジ６１の平面形状に周期性があれば、エッジ６１の平面形状がフーリエ変換されて算出される中心周波数を、指標値として用いることができる。

ゴムシート６の幅を指標値にしてもよい。この場合、指標値は、フレームＦ１の単位でなく、ゴムシート６の長手方向に沿って、ゴムシート６の幅が連続的に算出される。

第２算出部１０４は、しきい値を算出する。しきい値は、予め設定された設定時間Ｔに対応する（設定時間Ｔに撮影された）フレームＦ１（画像）から検出されたエッジ６１を基にした指標値を用いて算出される。詳しく説明する。図１１は、指標値とフレームＦ１の順番との関係の一例を示すグラフ（模式図）である。図１２は、指標値とフレームＦ１の順番との関係の他の例を示すグラフ（模式図）である。これらのグラフの横軸は、フレームＦ１の順番を示す。図１１のグラフの縦軸は、ゴムシート６の幅の平均値（指標値）を示す。図１２のグラフの縦軸は、ゴムシート６の幅の標準偏差（指標値）を示す。

図１１および図１２を参照して、時刻ｔ３を境にして、圧延押出機３（図１）で成形されるゴムシート６の幅方向の変化が相対的に小さい第１状態から第１状態より大きい第２状態に変化することが示されている。設定時間Ｔは、第１状態の期間（時刻ｔ３より前）に含まれており、ある一点（タイミング）でもよいし、ある長さを有していてもよい。図１１および図１２に示す設定時間Ｔは、後者を示している。

時刻ｔ３を正確に予測することは難しいが、ゴムシート６の成形開始からある程度の時間の経過後であり、オペレータは、経験を基にして、時刻ｔ３より前になるように、設定時間Ｔを決める。ゴムシート６の先端部は、ゴムシート６の幅がまだ小さい。オペレータは、ゴムシート６の先端部が写されたフレームＦ１を避けて、設定時間Ｔを決める。さらに、オペレータは、設定時間Ｔの長さを決める。

このように、しきい値の算出には、第１状態のときに算出された指標値が用いられる。第１状態の期間は、第２状態の期間と比べて、指標値が安定している。よって、しきい値が大きくなりすぎたり、小さくなりすぎたりすることを防止できる。

しきい値は、指標値の下限値や上限値である。前者から説明する。図１１を参照して、設定時間Ｔに対応するフレームＦ１が複数の場合、指標値が複数ある。複数の指標値を基にして決められる値（例えば、平均値、中央値、最大値、最小値）より小さい値がしきい値とされる。例えば、複数の指標値を基にして決められる値の７５％が第１しきい値とされ、５０％が第２しきい値とされる。実施形態では、複数のしきい値が用いられるので、しきい値に応じて報知のレベルを変えることができる。しきい値は、複数に限らず、一つでもよい。以下に説明するしきい値も同様である。

設定時間Ｔに対応するフレームＦ１が一つの場合、指標値は一つである。この指標値より小さい値がしきい値とされる。例えば、指標値の７５％が第１しきい値とされ、５０％が第２しきい値とされる。

しきい値が指標値の下限値の場合、指標値がしきい値より小さくなったとき、報知部１０６は、報知する。

後者について説明する。図１２を参照して、設定時間Ｔに対応するフレームＦ１が複数の場合、指標値が複数ある。複数の指標値を基にして決められる値（例えば、平均値、中央値、最大値、最小値）より大きい値がしきい値とされる。例えば、複数の指標値を基にして決められる値の１２５％が第１しきい値とされ、１５０％が第２しきい値とされる。

設定時間Ｔに対応するフレームＦ１が一つの場合、指標値は一つである。この指標値より大きい値がしきい値とされる。例えば、指標値の１２５％が第１しきい値とされ、１５０％が第２しきい値とされる。

しきい値が指標値の上限値の場合、指標値がしきい値より大きくなったとき、報知部１０６は、報知する。

なお、指標値の下限値と上限値をしきい値にする態様もある。例えば、指標値がゴムシート６の幅の平均値の場合、指標値が下限値より小さくなっているか否かの監視に加えて、指標値が上限値より大きくなっているか否かの監視がされることがある。指標値が上限値より大きくなっているか否かを監視するのは、ゴムシート６の幅が大きすぎる箇所があると、この箇所がバッチオフマシン４からはみ出し、ゴムシート６の折り畳みに支障が生じることがあるからである。この態様では、指標値が下限値より小さくなったとき、報知され、指標値が上限値より大きくなったとき、報知される。

図３および図４を参照して、判定部１０５は、設定時間Ｔ以降、指標値としきい値を比較する処理を開始し、比較結果が予め定められた報知すべき条件を満たすか否かを判定する。しきい値が指標値の下限値の場合（図１１）から説明する。判定部１０５は、指標値がしきい値以上のとき、報知すべき条件を満たしいていないと判定し、指標値がしきい値より小さくなったとき、報知すべき条件を満たしていると判定する。しきい値が指標値の上限値の場合（図１２）を説明する。判定部１０５は、指標値がしきい値以下のとき、報知すべき条件を満たしいていないと判定し、指標値がしきい値より大きくなったとき、報知すべき条件を満たしていると判定する。

報知部１０６は、判定部１０５が報知すべき条件を満たす判定をしたとき、オペレータに報知する。報知の仕方は、例えば、アラーム音を鳴らしたり、ランプを点灯したり、両方をしたりすることである。

生成部１０７は、指標値情報を生成する。指標値情報は、ゴムシート６の長手方向の位置と、この位置での指標値とを対応づけており、かつ、報知すべき条件を満たす判定がされた指標値に対応する位置を特定可能な情報である。指標値情報は、例えば、図１１や図１２のグラフについて、横軸を、フレームＦ１の順番（時間）から、ゴムシート６の長手方向の位置に変換したグラフ、および、第１しきい値、第２しきい値を含む。圧延押出機３から送り出されるゴムシート６の速度とカメラ１２のフレームレートとを基にして、ゴムシート６の長手方向の位置が求められる。

生成部１０７は、指標値情報を記憶部１０１に記憶させる。オペレータは、入力部１４を操作することにより、出力部１５に指標値情報を出力させることができる。

ゴムシート６の動画Ｖは、記憶部１０１に記憶されているので、オペレータは、後から動画Ｖを見ることができる。カメラ１２とゴムシート６の距離が近い場合、動画Ｖの各フレームＦ１に写るエッジ６１は短いので、オペレータは、出力部１５に表示される動画Ｖを見ても、エッジ６１の平面形状がゴムシート６の幅方向に変化していることが分かりにくい。このような場合、合成フレームが用いられる。図１３は、連続する複数のフレームＦ１と合成フレームＦ２との関係の一例を説明する説明図（模式図）である。

連続する複数のフレームＦ１がｎ番目〜ｎ＋２番目のフレームＦ１を例にして、合成フレームＦ２の生成方法について説明する。制御処理部１０は、ゴムシート６の長手方向において、ｎ番目のフレームＦ１とｎ＋１番目のフレームＦ１との重複部分を特定し、ｎ＋１番目のフレームＦ１とｎ＋２番目のフレームＦ１との重複部分を特定する。重複部分の特定には、例えば、テンプレートマッチングが用いられる。コンベア４１上で搬送されるゴムシート６の速度が分かっている場合、この速度を基にして、重複部分を特定してもよい。制御処理部１０は、ｎ番目のフレームＦ１およびｎ＋２番目のフレームＦ１から重複部分を除去し、重複部分が除去されたｎ番目のフレームＦ１と、ｎ＋１番目のフレームＦ１と、重複部分が除去されたｎ＋２番目のフレームＦ１とを、ゴムシート６の長手方向に沿って繋げる。これにより合成フレームＦ２が生成される。

オペレータは、入力部１４を操作して合成フレームＦ２を表示する命令を入力する。これにより、制御処理部１０は、合成フレームＦ２を生成し、合成フレームＦ２の動画Ｖを出力部１５に表示させる。

実施形態に係るゴムシート監視装置１の動作を説明する。図１４Ａは、この動作を説明するフローチャートの前半である。図１４Ｂは、この動作を説明するフローチャートの後半である。指標値は、１つのフレームＦ１でのゴムシート６の幅の平均値とする。しきい値は、１つのフレームＦ１でのゴムシート６の幅の平均値の下限値とする。図３、図７および図１４Ａを参照して、オペレータが入力部１４を用いてゴムシート６の監視命令を入力する（Ｓ１）。制御処理部１０は、光源１３を点灯させる制御信号を光源１３に送信し、かつ、ゴムシート６の動画Ｖを撮影する制御信号をカメラ１２に送信する。これにより、光源１３は点灯し、カメラ１２はゴムシート６の動画Ｖの撮影を開始する。

ＩＦ部１１は、カメラ１２が撮影したゴムシート６の動画Ｖをリアルタイムで受信する（Ｓ２）。制御処理部１０は、ＩＦ部１１が受信した動画Ｖを検出部１０２に送る。検出部１０２は、送られてきた動画Ｖに対して、リアルタイムで、一つのフレームＦ１の単位で、ゴムシート６のエッジ６１を検出する画像処理をする（Ｓ３）。

第１算出部１０３は、検出部１０２によって検知されたエッジ６１を基にして、ゴムシート６の幅を連続的に算出し、１つのフレームＦ１の単位で、ゴムシート６の幅の平均値を算出する（Ｓ４）。第１算出部１０３は、算出した平均値をその１つのフレームＦ１に紐付けて、記憶部１０１に記憶させる。

制御処理部１０は、設定時間Ｔ（図１１）に到達したか否かを判断する（Ｓ５）。制御処理部１０が、設定時間Ｔに到達していないと判断したとき（Ｓ５でＮｏ）、ゴムシート監視装置１は、処理Ｓ２に戻る。

制御処理部１０が、設定時間Ｔに到達したと判断したとき（Ｓ５でＹｅｓ）、第２算出部１０４は、しきい値を算出する（Ｓ６）。このように、実施形態によれば、ゴムシートの監視に用いるしきい値を自動的に算出（設定）することができる。

ここでは、第１しきい値、第２しきい値が算出される（図１１）。ゴムシート６の幅の平均値が、第１しきい値以上のとき、ゴムシート６が切れる可能性がなく、オペレータ自身がゴムシート６を見る必要がない。ゴムシート６の幅の平均値が、第１しきい値より小さく、かつ、第２しきい値以上のとき（第１条件）、ゴムシート６が切れる可能性は低いが、オペレータ自身がゴムシート６を見る必要がある（注意状態）。ゴムシート６の幅の平均値が、第２しきい値より小さいとき（第２条件）、ゴムシート６が切れる可能性が高く、オペレータは圧延押出機３の運転条件を変える必要がある（警告状態）。第２条件は、第１条件よりゴムシート６の幅の平均値（指標値）が悪いことを示す。後で説明するように、注意状態や警告状態のとき、報知部１０６はオペレータに報知する（Ｓ１４、Ｓ１５）。

図３、図１１および図１４Ｂを参照して、判定部１０５は、設定時間Ｔ以降、ゴムシート６の幅の平均値としきい値を比較する処理を開始する（Ｓ７）。そして、処理Ｓ８、処理Ｓ９、処理Ｓ１０がされる。処理Ｓ８は処理Ｓ２と同じである。処理Ｓ９は処理Ｓ３と同じである。処理Ｓ１０は処理Ｓ４と同じである。

判定部１０５は、処理Ｓ１０で算出されたゴムシート６の幅の平均値が、第１しきい値より小さいか否かを判定する（Ｓ１１）。判定部１０５が、処理Ｓ１０で算出されたゴムシート６の幅の平均値が、第１しきい値以上と判定したとき（Ｓ１１でＮｏ）、制御処理部１０は、ゴムシート６の監視の停止命令が入力されたか否かを判断する（Ｓ１２）。停止命令は、オペレータが入力部１４を用いて入力する。

制御処理部１０が、ゴムシート６の監視の停止命令が入力されていないと判断したとき（Ｓ１２でＮｏ）、ゴムシート監視装置１は、処理Ｓ８に戻る。制御処理部１０が、ゴムシート６の監視の停止命令が入力されたと判断したとき（Ｓ１２でＹｅｓ）、ゴムシート監視装置１は、ゴムシート６の監視を終了する。

判定部１０５が、処理Ｓ１０で算出されたゴムシート６の幅の平均値が、第１しきい値より小さいと判定したとき（Ｓ１１でＹｅｓ）、判定部１０５は、処理Ｓ１０で算出されたゴムシート６の幅の平均値が、第２しきい値より小さいか否かを判定する（Ｓ１３）。

判定部１０５は、処理Ｓ１０で算出されたゴムシート６の幅の平均値が、第２しきい値以上と判定したとき（Ｓ１３でＮｏ）、報知部１０６はオペレータに報知する（Ｓ１４）。この段階は上述した注意状態であり、報知部１０６は、例えば、比較的音量が小さい音を鳴らす。そして、ゴムシート監視装置１は処理Ｓ１２に進む。

判定部１０５は、処理Ｓ１０で算出されたゴムシート６の幅の平均値が、第２しきい値より小さいと判定したとき（Ｓ１３でＹｅｓ）、報知部１０６はオペレータに報知する（Ｓ１５）。この段階は、上述した警告状態であり、報知部１０６は、例えば、比較的音量が大きい音を鳴らす。そして、ゴムシート監視装置１は処理Ｓ１２に進む。

光切断法でゴムシート６の幅を測定する場合と比較して、実施形態に係るゴムシート監視装置１の効果を説明する。光切断法でゴムシート６の幅を測定する場合、レーザ照射された１ライン毎に、ゴムシート６の幅が測定される。このため、ゴムシート６の幅は、ゴムシート６の長手方向に沿って連続的に得られずに、ラインを撮影するカメラ１２のフレームレートに応じて、離散的に得られる。従って、ゴムシート６の幅が極端に小さい箇所や大きい箇所で、ゴムシート６の幅が測定されていない事象が発生しうる。このような事象が発生したとき、ゴムシート６の幅の平均値（指標値）は、精度が低くなる。

図１および図３を参照して、これに対して、実施形態に係るゴムシート監視装置１は、圧延押出機３からバッチオフマシン４へ送られるゴムシート６について、所定の位置に設置されたカメラ１２が撮影した動画Ｖをリアルタイムで取得し、動画Ｖからゴムシート６のエッジ６１を検出し、エッジ６１を基にしてゴムシート６の幅を測定する。従って、ゴムシート６の幅は、ゴムシート６の長手方向に沿って連続的に得られる。

圧延押出機３からバッチオフマシン４へ送られるゴムシート６が何らかの原因で、ゴムシート６の幅方向に揺れることがある。光切断法でゴムシート６の幅を測定する場合、ゴムシート６の一断面の単位で離散的にゴムシート６の幅が測定される。このため、オペレータが、光切断法によって得られたゴムシート６の形状を示すデータを後から見たとき、ゴムシート６の幅方向にゴムシート６が揺れているのか、ゴムシート６のエッジ６１の平面形状がゴムシート６の幅方向に変化しているのか区別できないおそれがある。

これに対して、実施形態に係るゴムシート監視装置１は、カメラ１２で撮影したゴムシート６の動画Ｖを用いるので、オペレータは後からこの動画Ｖを見たとき、ゴムシート６の幅方向にゴムシート６が揺れているのか、ゴムシート６のエッジ６１の平面形状がゴムシート６の幅方向に変化しているのか区別することができる。

実施形態には、第１変形例と第２変形例がある。これらについて、実施形態と相違する点を中心に説明する。第１変形例から説明する。第１変形例は、検出部１０２が検出したエッジ６１のうねり曲線をエッジ６１として、指標値を算出する。図１５は、第１変形例に係るゴムシート監視装置１ａの構成を示すブロック図である。

ゴムシート監視装置１ａの制御処理部１０は、記憶部１０１、検出部１０２、第１算出部１０３、第２算出部１０４、判定部１０５、報知部１０６および生成部１０７に加えて、第３算出部１０８を備える。第３算出部１０８は、検出部１０２が検知したエッジ６１のうねり曲線を算出する。うねり曲線の算出には、例えば、検出部１０２が検知したエッジ６１に含まれる粗さ曲線をカットし、うねり曲線を通過させる位相補償フィルタが用いられる。

図１６は、うねり曲線が求まる原理を説明するグラフ（模式図）である。グラフの横軸は、波長を示す。グラフの縦軸は、振幅伝達率を示す。検出部１０２が検出したエッジ６１（エッジ曲線）に、カットオフ値λｆの輪郭曲線フィルタおよびカットオフ値λｃの輪郭曲線フィルタを順次かけることによって、うねり曲線が得られる。λｆの輪郭曲線フィルタによって長波長成分を遮断し、λｃの輪郭曲線フィルタによって短波長成分を遮断する。

第１算出部１０３は、第３算出部１０８によって算出されたうねり曲線を、ゴムシート６のエッジ６１として、指標値を算出する。検出部１０２が検出したエッジ６１に高周波成分が含まれていると、これがノイズとなり、指標値の精度が低下する。第１変形例によれば、うねり曲線をゴムシート６のエッジ６１として、指標値を算出する。よって、検出部１０２が検出したエッジ６１に高周波成分が含まれている場合に有効となる。

第２変形例を説明する。第２変形例は、指標値の変化を線形近似した近似直線を算出し、これを基にして、上述した警告状態となる、ゴムシート６の長手方向の位置を予測し、オペレータに知らせる。

図１７は、第２変形例に係るゴムシート監視装置１ｂの構成を示すブロック図である。ゴムシート監視装置１ｂの制御処理部１０は、記憶部１０１、検出部１０２、第１算出部１０３、第２算出部１０４、判定部１０５、報知部１０６および生成部１０７に加えて、第４算出部１０９および予測部１１０を備える。

図１４Ｂを参照して、予め定められた報知すべき条件は、第１条件と第２条件がある。第１条件は、ゴムシート６の幅の平均値（指標値）が、第１しきい値より小さく、かつ、第２しきい値より大きいと判定されたときである（Ｓ１１でＹｅｓ、Ｓ１３でＮｏ）。これは注意状態である。第２条件は、ゴムシート６の幅の平均値が、第２しきい値より小さいと判定されたときである（処理Ｓ１３でＹｅｓ）。これは警告状態である。第２条件は、第１条件よりゴムシート６の幅の平均値が悪いことを示している。

図１１および図１７を参照して、第４算出部１０９は、判定部１０５によって、ゴムシート６の幅の平均値としきい値（第１しきい値、第２しきい値）の比較結果が、第１条件を満たす判定がされたとき、ゴムシート６の幅の平均値の変化を線形近似した近似直線Ｌ（不図示）を算出する。具体的に説明すると、判定部１０５は、フレームＦ１の順番が時刻ｔ４に対応するフレームＦ１（時刻ｔ４に撮影されたフレームＦ１）について、ゴムシート６幅の平均値が第１しきい値より小さく、かつ、第２しきい値より大きいと判定する。この時点では、フレームＦ１の順番が時刻ｔ４に対応するフレームＦ１より後のフレームＦ１は、撮影されていない。

第４算出部１０９は、時刻ｔ４に対応するフレームＦ１より前の順番の複数のフレームＦ１のそれぞれについて、ゴムシート６の幅の平均値を記憶部１０１から読み出し、平均値を線形回帰し、近似直線Ｌを算出する。複数のフレームＦ１は、フレームＦ１の順番が時刻ｔ３に対応するフレームＦ１より後である必要がある。時刻ｔ３を特定するのは難しいので、オペレータは経験則上で複数のフレームＦ１の範囲を予め設定する。例えば、時刻ｔ４に対応するフレームＦ１の順番がＮのとき、Ｎ−１〜Ｎ−１０のフレームＦ１が複数のフレームＦ１として、第４算出部１０９に予め設定されている。

予測部１１０は、近似直線Ｌを外挿し、ゴムシート６の幅の平均値としきい値（第１しきい値、第２しきい値）の比較結果が、第２条件を満たす判定がされる、ゴムシート６の長手方向の位置（例えば、ゴムシート６の先端から何メートルの位置）を予測する。この位置は、ゴムシート６が警告状態となる位置であり、以下、警告位置と記載する。予測部が、時刻ｔ５で第２条件を満たすと判定したとする。予測部１１０は、フレームＦ１の順番が時刻ｔ５に対応するフレームＦ１を、近似直線Ｌにおける時刻ｔ４と時刻ｔ５の差分と、カメラ１２のフレームレートと、を基にして特定する。予測部１１０は、ゴムシート６の先端が写されたフレームＦ１から時刻ｔ５に対応するフレームＦ１までのフレーム数と、フレームレートと、ゴムシート６が圧延押出機３からバッチオフマシン４に送られる速度と、を基にして、警告位置を求める。

出力部１５は、予測部１１０によって予測された警告位置を出力（表示）する。これにより、オペレータは、警告位置を事前に知ることができ、必要な対策を事前に採ることができる（例えば、圧延押出機３の運転条件を変える）。

なお、第２変形例に係るゴムシート監視装置１ｂは、図１５に示す第３算出部１０８を備えていないが、これを備える変形例も可能である。

１，１ａ，１ｂ ゴムシート監視装置
２ 混練機
３ 圧延押出機（ゴムシート成形機）
４ バッチオフマシン
４１ コンベア
６ ゴムシート
６１ エッジ
１２ カメラ
１２１ 撮影範囲
１３ 光源
Ｄ 搬送方向
Ｆ１ フレーム
Ｆ２ 合成フレーム
Ｔ 設定時間
Ｖ ゴムシートの動画

Claims (8)

1. ゴムシート成形機によるゴムシートの成形開始から時間が経過することにより、前記ゴムシート成形機で成形される前記ゴムシートの幅方向の変化が相対的に小さい第１状態から前記第１状態より大きい第２状態に変化する性質を有する前記ゴムシートを監視するゴムシート監視装置であって、
   前記ゴムシート成形機で成形後、下流側へ送られる前記ゴムシートをカメラで撮影した時系列画像を受信する受信部と、
   前記時系列画像を構成する各画像に対して画像処理をすることにより、前記ゴムシートの長手方向に延びるエッジを検出する検出部と、
   前記エッジを基にした指標値を算出する第１算出部と、
   前記第１状態の期間に含まれており、予め設定された設定時間に対応する前記画像から検出された前記エッジを基にした前記指標値を用いて、しきい値を算出する第２算出部と、
   前記設定時間以降、前記指標値と前記しきい値を比較する処理を開始し、比較結果が予め定められた報知すべき条件を満たすか否かを判定する判定部と、
   前記報知すべき条件を満たす判定がされたとき、報知する報知部と、を備える、ゴムシート監視装置。
2. 前記ゴムシートの長手方向の位置と、前記位置での前記指標値とを対応づけており、かつ、前記報知すべき条件を満たす判定がされた前記指標値に対応する前記位置を特定可能な指標値情報を生成する生成部と、
   前記指標値情報を記憶する記憶部と、をさらに備える、請求項１に記載のゴムシート監視装置。
3. 前記検出部が検出した前記エッジのうねり曲線を算出する第３算出部をさらに備え、
   前記第１算出部は、前記うねり曲線を前記エッジとして、前記指標値を算出する、請求項１または２に記載のゴムシート監視装置。
4. 前記報知すべき条件は、第１条件と、前記第１条件より前記指標値が悪いことを示す第２条件とがあり、
   前記報知部は、前記第１条件を満たす判定がされた場合と、前記第２条件を満たす判定がされた場合とで前記報知の内容を異ならせる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のゴムシート監視装置。
5. 前記比較結果が前記第１条件を満たす判定がされたとき、前記指標値の変化を線形近似した近似直線を算出する第４算出部と、
   前記近似直線を外挿し、前記比較結果が、前記第２条件を満たす判定がされる、前記ゴムシートの長手方向の位置を予測する予測部と、
   予測された前記位置を出力する出力部と、をさらに備える、請求項４に記載のゴムシート監視装置。
6. 前記ゴムシート成形機で成形されて、コンベアによって前記下流側へ送られる前記ゴムシートにおいて、前記ゴムシート成形機と前記コンベアとの間の区間で、前記ゴムシートの前記時系列画像を撮影する前記カメラを、さらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のゴムシート監視装置。
7. ゴムシート成形機によるゴムシートの成形開始から時間が経過することにより、前記ゴムシート成形機で成形される前記ゴムシートの幅方向の変化が相対的に小さい第１状態から前記第１状態より大きい第２状態に変化する性質を有する前記ゴムシートを監視するゴムシート監視方法であって、
   前記ゴムシート成形機で成形後、下流側へ送られる前記ゴムシートをカメラで撮影した時系列画像を受信する受信ステップと、
   前記時系列画像を構成する各画像に対して画像処理をすることにより、前記ゴムシートの長手方向に延びるエッジを検出する検出ステップと、
   前記エッジを基にした指標値を算出する第１算出ステップと、
   前記第１状態の期間に含まれており、予め設定された設定時間に対応する前記画像から検出された前記エッジを基にした前記指標値を用いて、しきい値を算出する第２算出ステップと、
   前記設定時間以降、前記指標値と前記しきい値を比較する処理を開始し、比較結果が予め定められた報知すべき条件を満たすか否かを判定する判定ステップと、
   前記報知すべき条件を満たす判定がされたとき、報知する報知ステップと、を備える、ゴムシート監視方法。
8. ゴムシート成形機と請求項１〜６のいずれか一項に記載のゴムシート監視装置とを備える、ゴムシート成形システム。

Images