JP3266878B2 - ゴムの分散度測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴム配合物中の特
定の配合剤の分散度を測定するゴムの分散度測定装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にゴム製品の基本的品質は、その練
り工程における配合剤（特にカーボンブラック）の分散
度によって左右されるところが大きいといわれ、この分
散度がゴム製品の強度や耐久性などに多大な影響を与え
る。分散度の評価方法としては、古くから肉眼による判
定が行われてきた。これは、ゴム試片の断面を肉眼で見
て凝集塊と呼ばれる配合剤の塊の存在状態等を判断する
ものである。

【０００３】また、分散度をより正確に判断すべく、ゴ
ム配合物の試片をＣＣＤカメラ等で撮像し、その画像を
二値化処理してパソコンの画面等に表示させる装置が知
られている。画面上では、カーボンブラック以外の部分
が黒色で、カーボンブラックの部分が白色でそれぞれ表
示されるようになっているため、カーボンブラックの凝
集塊の状態をより明確に認識できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ゴム試片を直
接あるいは画像で視認するだけでは、観測者の主観に頼
るところが大きく正確な判断を下すことができない。そ
こで、正確な判定を行うために、上記画像情報を元に分
散度を数値として表す作業が必要となるが、この種の数
値化処理は、現在手作業によるところが大きく、結果を
得るまでに多大な手間と時間を要する。

【０００５】本発明の目的は、ゴム配合物中の特定配合
剤の分散度を手作業に頼ることなく定量的に表示可能な
ゴムの分散度測定装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ゴム配合物中
の特定の配合剤の分散度を測定する分散度測定装置に適
用される。そして、ゴム配合物から成る試片の被測定面
を撮像する撮像手段と、撮像手段にて撮像された画像情
報を格子状に複数の領域に分割し、各々の領域に対して
特定の配合剤の占める割合を検出し、配合剤の占める割
合が基準値を超える領域の個数を求める第１の演算手段
と、第１の演算手段によって求められた領域の個数と、
ゴム配合物および特定配合剤の質量，比重とによって決
まる物理量とに基づいて特定配合剤の分散度を演算する
第２の演算手段と、演算された分散度を表示する表示手
段とを具備し、これにより上記問題点を解決する。請求
項２の発明は、ゴム配合物および特定配合剤の質量，比
重を入力する入力手段と、入力された各値に基づいて上
記物理量を演算する第３の演算手段と、演算された物理
量をゴム配合物ごとに複数記憶可能な記憶手段とを更に
備え、記憶手段によって記憶された物理量のうち指定さ
れた物理量を用いて分散度を演算するようにしたもので
ある。請求項３の発明は、被測定面の任意の箇所を撮像
するために試片と撮像手段とを相対移動させる移動手段
と、被測定面の複数箇所において分散度を求めるべく移
動手段および第１，第２の演算手段を制御する制御手段
とを具備するものである。請求項４の発明は、試片が撮
像手段に対して正確に位置決めされているか否かを判定
し、正確でない場合に異常信号を出力する手段を更に備
えるものである。

【０００７】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が
実施の形態に限定されるものではない。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１〜図９により本発明の一実施
の形態を説明する。図１は本発明に係る分散度測定装置
の構成を示す概略図である。この分散度測定装置は、Ｘ
Ｙステージ１に載置されたゴム配合物の試片ＴＰをＣＣ
Ｄカメラ２にて撮像し、その画像情報に基づいて試片Ｔ
Ｐに配合された特定の配合物の分散度を演算し表示する
ものである。ＣＣＤカメラ２はフォーカスステージ３上
に載置され、試片ＴＰの被測定面Ｐの画像が光学系２ａ
を介してＣＣＤカメラ２に撮像される。また、モータ４
によりフォーカスステージ３を図示Ｘ方向に駆動するこ
とでフォーカシングが行われる。

【０００９】試片ＴＰは、モータ５，６によりＸＹステ
ージ１を駆動することでＸ方向およびＹ方向（紙面と直
行する方向）に移動可能とされ、これにより試片ＴＰの
被測定面Ｐのうち任意の部分を撮像することが可能とな
る。またＸＹステージ１は、エアシリンダ３１（図２）
により試片セット位置と測定位置とに移動可能とされ
る。ＣＣＤカメラ２の上部にはハロゲンランプ７が設け
られ、試片ＴＰの被測定面Ｐを斜めから照明するように
なっている。光学系２ａの光軸とランプ７の光軸との成
す角度が約４５度となるように設定すると良好な画像が
得られる。

【００１０】図２は分散度測定装置の制御系を示すブロ
ック図である。ＣＣＤカメラ２はパソコン１０に接続さ
れ、その画像情報は画像ボード１１を介して読み取られ
る。パソコン１０のＩ／Ｏボード１２は、入出力回路２
１を介してシーケンサ２０に接続され、パソコン１０と
シーケンサ２０との間でデータのやりとりが可能とな
る。入出力回路２１には、上述したエアシリンダ３１
や、入力として各種スイッチ類３１，センサ類３２が接
続され、またシーケンサ２０に内蔵されたモータコント
ローラ２２には、フォーカスステージ３およびＸＹステ
ージ１を駆動するためのモータ４，５，６が接続されて
いる。

【００１１】以上のように構成された分散度測定装置の
動作を図３および図４のフローチャートに沿って説明す
る。図３のフローチャートはゴム配合物中のカーボンブ
ラックの分散度を求めて表示するための処理内容を示
し、作業開始の操作がなされるとプログラムが起動され
る。まずシーケンサ２０が分散度測定装置を起動し（ス
テップＳ１）、パソコン１０のディスプレイ画面に図５
のような配合登録画面を表示させる（ステップＳ２）。
これは、分散度の算出に必要なパラメータをゴムの品種
ごとに入力し登録するための画面である。図中、ＢＸ１
はゴム配合物の品種を識別するためのＩＤ番号を入力す
るためのボックス、ＢＸ２〜ＢＸ５は、それぞれゴム配
合物の比重Ａ，配合されたカーボンブラックの質量Ｂ，
同カーボンブラックの比重Ｃ，ゴム配合物の全質量Ｄを
入力するためのボックスである。これらのパラメータＡ
〜Ｄを入力して画面上で所定操作を行うと、次式により
ゴム配合物中のカーボンブラックの全容量Ｌ（％）が演
算され、このＬ値がボックスＢＸ６に表示される。 Ｌ＝（（Ａ×Ｂ）／（Ｃ×Ｄ））×１００

【００１２】その後、画面上で登録操作を行うと、演算
されたＬ値がパラメータＡ〜Ｄとともにパソコン１０内
のハードディスク等の記憶媒体に記憶（登録）される。
これらの値は、上記ボックスＢＸ１で入力されたＩＤ番
号、つまり品種ごとに記憶され、必要に応じて呼び出し
て以降の演算処理に用いることができる（ステップＳ
３）。図６はその呼び出し画面の一例を示し、ここでは
ＩＤ番号をキーとしてＬ値を呼び出す例を示している。

【００１３】測定に供せられる試片ＴＰのＬ値が呼び出
されると、分散度の測定が行われる（ステップＳ４）。
図４はその分散度測定処理の詳細を示し、まず試片ＴＰ
のセット（ステップＳ４１）を経てシーケンサ２０によ
る試片ＴＰの搬入が行われる（ステップＳ４２）。すな
わちシーケンサ２０は、エアシリンダ３１を駆動してＸ
Ｙステージ１をセット位置から測定位置に移動させる。
なお、ゴム配合物の切断面の状態は時間の経過とともに
変化するので、正確な測定結果を得るために被測定面Ｐ
は切断後間もない面を用いる必要がある。

【００１４】試片搬入後、パソコン１０がシーケンサ２
０からの指示を受けてＣＣＤカメラ２を起動し（ステッ
プＳ４３）、これにより試片ＴＰの被測定面Ｐの画像が
パソコン１０に取り込まれる。このとき被測定面Ｐはハ
ロゲンランプ７により照明されている。シーケンサ２０
はステップＳ４４で初回測定か否かを判定し、初回測定
の場合はモータ４によりフォーカスステージ３、つまり
ＣＣＤカメラ２をＸ方向に移動させてフォーカシングを
行う（ステップＳ４５）。次いでモータ５，６によりＸ
Ｙステージ１を駆動し、試片ＴＰの被測定面Ｐのうちの
所定箇所をＣＣＤカメラ２に対して位置決めする（ステ
ップＳ４６）。

【００１５】ステップＳ４７はパソコン１０による分散
度演算処理を示している。パソコン１０は、まずＣＣＤ
カメラ２で撮像された被測定面Ｐの画像情報を取り込ん
で二値化処理する。この二値化処理により、ディスプレ
イ画面にはカーボンブラックに対応するドットが白色
で、その他の部分に対応するドットが黒色で表示され
る。図８はその画像表示例を示し、これによりカーボン
ブラックの凝集塊の状態がある程度わかる。

【００１６】次にパソコン１０は、図９に示すように画
像全体に対して１０μｍ四方の格子をかけ、画像をマト
リクス状の複数領域に分割する。分割された各領域は４
ドットで構成されることになる。そして、４ドットのう
ち少なくとも３ドットがカーボンブラックの凝集塊で構
成される領域の数をカウントし、その数が１００×１０
０の領域中何個あるかをＵ値として求める。図９（ｂ）
のハッチングで示した領域がカーボンブラックのドット
（白色ドット）を示す。ここで具体例を示すと、例えば
１画像を４８０×３６０＝１７２８００のドットで表す
場合は、１７２８００／４＝４３２００個の分割領域に
対してカウントがなされることになる。求めるべきＵ値
は１００×１００の領域に対する値であるから、 Ｕ＝実カウント値×（１００／４３２００） となる。すなわち、上式で求められるＵ値は、１００×
１００領域に対するカウントを４．３２回行った場合の
平均値ということになる。

【００１７】Ｕ値が求まると、パソコン１０はそのＵ値
と上記Ｌ値とを用いて次式によりカーボンブラックの分
散度Ｄ（％）を求め、記憶する。 Ｄ＝１００−Ｓ・Ｕ／Ｌ ここで、Ｓはゴム試片ＴＰの作成にあたって溶剤（ゴム
を延ばすのに用いる）を使用した場合にＵ値に掛け合わ
せるべき係数であり、溶剤を使用しなかった場合には不
要である。分散度Ｄが演算されると、パソコン１０はそ
れまでに演算された分散度の平均を求める。

【００１８】上述した分散度を求める処理は、被測定面
Ｐの複数箇所で行われる。２回目以降はステップＳ４５
のフォーカス処理をスキップし、ステップＳ４６でＸＹ
ステージ１を移動させ、被測定面Ｐの他の箇所をＣＣＤ
カメラ２に対して位置決めし、その後、上述と同様の処
理を行う。被測定面Ｐの測定個所はシーケンサ２０によ
りランダムに決定される。そして、同一試片ＴＰに対し
て予め入力された測定回数の測定が終了すると、ステッ
プＳ４８が肯定され、ステップＳ４９で試片ＴＰを搬出
する。

【００１９】測定処理が終了すると、図３のステップＳ
６で測定結果を画面表示する。図７は結果表示画面の一
例を示し、分散度Ｄおよびその平均値が数値表示されて
いる。分散度Ｄは、上記複数回行った処理の各回の値を
表示させることができる。またこれらの測定結果に加え
て、Ａ〜Ｄ，Ｌ，Ｕの各値や練り工程の日付等も同時に
表示される。さらに、上記各値はパソコンのハードディ
スク等の記録媒体に記憶されるので、必要に応じていつ
でも呼び出して表示させることができる。

【００２０】以上のように本実施の形態では、パソコン
１０を利用してカーボンブラックの分散度を演算し表示
するようにしたので、必要なパラメータを入力するだけ
で分散度を数値として捕らえることが可能となる。ま
た、上記必要なパラメータは、予め登録しておき必要に
応じて呼び出すことができるので、その都度パラメータ
を入力する手間が省ける。さらに、試片ＴＰの複数箇所
を自動的に測定して各箇所の分散度を求め、これらを平
均して表示するようにしたので、データの信頼性の向上
が図れる。

【００２１】ところで、試片ＴＰの被測定面ＰをＣＣＤ
カメラ２で撮像する際、光学系２ａの光軸に対して被測
定面Ｐが傾いていると、正確な画像情報を得ることがで
きない。そこで、試片ＴＰが正常にセットされているか
否か、つまり被測定面Ｐと光学系２ａの光軸とが直交し
ているか否かを判定し、正常でない場合に警告を発した
り、あるいは自動的に試片ＴＰの姿勢を修正する機能を
持たせることが望ましい。上記判定は、例えばパソコン
に取り込んだ画像を上下および左右に分割し、各分割領
域の全ドットのＲＧＢ値の平均をその領域の明るさとし
て求め、各明るさを比較してその差が所定値以上であれ
ば正常でないと判断し、異常信号を出力するようにすれ
ばよい。

【００２２】以上の実施形態において、ＣＣＤカメラ２
が撮像手段を、パソコン１０が第１〜第３の演算手段，
表示手段，入力手段および記憶手段を、ＸＹステージ１
が移動手段を、パソコン１０およびシーケンサ２０が制
御手段をそれぞれ構成する。

【００２３】なお以上では、カーボンブラックの分散度
を求めるものについて説明したが、その他の配合剤、例
えば硫黄や亜鉛化合物の分散度を求めるものにも本発明
を適用できる。これは、試片ＴＰを照明する照明光の波
長を分散度測定すべき配合物に応じて変えることで実現
できる。したがって、例えばランプ７と試験片ＴＰとの
間の光路中に複数種類の波長変更フィルタを挿脱可能に
設け、光路中に挿入するフィルタを適宜変更するように
すれば、１台の装置で複数種類の配合剤の分散度を求め
て表示させることも可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ゴム試片
の画像情報から特定配合剤の分散度を自動演算して表示
するようにしたので、分散度を手作業に頼ることなく定
量的に把握でき、分散度を得る際の手間と時間を大幅に
節減できる。分散度を求めるのに必要なパラメータを入
力する入力手段を設け、その入力値から演算される物理
量をゴム配合物ごとに複数記憶するようにすれば、上記
パラメータをその都度入力する手間が省け、作業効率が
より一層向上する。被測定面の複数箇所を自動的に測定
して各箇所で分散度を求めるようにすれば、例えば各分
散度の平均値で評価を加えることができ、信頼性の向上
が図れる。ゴム試片が撮像手段に対して正確に位置決め
されているか否かを判定し、正確でない場合に異常信号
を出力するようにすれば、不正確な画像情報で分散度が
演算される不都合を回避でき、更なる信頼性の向上が図
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る分散度測定装置の概
略構成を示す図。

【図２】上記分散度測定装置の制御系を示すブロック
図。

【図３】分散度測定処理を示すフローチャート。

【図４】分散度演算処理の詳細を示すフローチャート。

【図５】Ｌ値の登録画面の一例を示す図。

【図６】Ｌ値の呼び出し画面の一例を示す図。

【図７】測定結果表示画面の一例を示す図。

【図８】ゴム試片の画像の画面表示例を示す図。

【図９】（ａ）は画像に格子をかけた状態を示す図、
（ｂ）は（ａ）のＡ部分を拡大して示す図。

【符号の説明】

１ ＸＹステージ ２ ＣＣＤカメラ ２ａ 光学系 ３ フォーカスステージ ４，５，６ モータ ７ ハロゲンランプ １０ パソコン １１ 画像ボード １２ Ｉ／Ｏボード ２０ シーケンサ ２１ 入出力回路 ２２ モータコントローラ ３１ エアシリンダ ３２ スイッチ類 ３３ センサ類 ＴＰ 試片

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム配合物中の特定の配合剤の分散度を
   測定するゴムの分散度測定装置において、 前記ゴム配合物から成る試片の被測定面を撮像する撮像
   手段と、 該撮像手段にて撮像された画像情報を格子状に複数の領
   域に分割し、各々の領域に対して前記特定の配合剤の占
   める割合を検出し、該配合剤の占める割合が基準値を超
   える領域の個数を求める第１の演算手段と、 該第１の演算手段によって求められた領域の個数と、前
   記ゴム配合物および前記特定配合剤の質量，比重とによ
   って決まる物理量とに基づいて前記特定配合剤の分散度
   を演算する第２の演算手段と、 前記演算された分散度を表示する表示手段とを具備する
   ことを特徴とするゴムの分散度測定装置。
2. 【請求項２】 前記ゴム配合物および前記特定配合剤の
   質量，比重を入力する入力手段と、 前記入力された各値に基づいて前記物理量を演算する第
   ３の演算手段と、 前記演算された物理量をゴム配合物ごとに複数記憶可能
   な記憶手段とを更に備え、 前記第２の演算手段は、前記記憶手段によって記憶され
   た前記物理量のうち指定された物理量を用いて前記分散
   度を演算することを特徴とする請求項１に記載のゴムの
   分散度測定装置。
3. 【請求項３】 前記被測定面の任意の箇所を撮像するた
   めに前記試片と前記撮像手段とを相対移動させる移動手
   段と、 前記被測定面の複数箇所において分散度を求めるべく前
   記移動手段および第１，第２の演算手段を制御する制御
   手段とを具備することを特徴とする請求項１に記載のゴ
   ムの分散度測定装置。
4. 【請求項４】 前記試片が前記撮像手段に対して正確に
   位置決めされているか否かを判定し、正確でない場合に
   異常信号を出力する手段を更に備えたことを特徴とする
   請求項１〜３のいずれかに記載のゴムの分散度測定装
   置。