JP4112537B2 - 成形監視システム及び成形監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、型開きした金型のキャビティ部位をイメージセンサにより撮像し、画像処理によりキャビティ部位の状態を判別する成形監視システム及び成形監視方法に関する。

従来、成形機の金型に残留する成形品の有無等を監視するため、型開きした金型のキャビティ部位をイメージセンサ（カメラ）により撮像するとともに、画像処理によりキャビティ部位の状態を判別するようにした金型監視システムは知られている。また、この種の監視システムは、画像処理に着目した場合、画像処理を成形機コントローラを利用して行う方式と成形機コントローラ以外の他の外部装置を利用して行う方式の二つの方式に分けられる。

前者の方式としては、特開２００２−１６６４５７号公報で開示される射出成形機が知られている。この射出成形機は、成形条件及び監視条件を設定するための操作部と、成形条件に基づいて成形を行うシーケンスコントロール部と、金型装置を撮影する撮像手段と、成形条件及び金型装置のモニタ画像を表示するための表示部と、金型装置の状態を表す信号及び監視条件に基づいて金型装置に異常が発生したかどうかを判断する画像処理部を備えており、画像処理は成形機コントローラにより行われる。

一方、後者の方式としては、特開２００３−３０５７４８号で開示される射出成形機の金型監視装置が知られている。この金型監視装置は、キャビティ部位をイメージセンサにより撮像する撮像部と、このイメージセンサから得る画像信号に基づき画像処理によりキャビティ部位の状態を判別する画像処理部（汎用コンピュータ）と、この画像処理部の判別結果を成形機コントローラに送信するＩ／Ｏポート等を備えており、画像処理は汎用コンピュータにより行われる。
特開２００２−１６６４５７号 特開２００３−３０５７４８号

しかし、上述した従来の金型監視システム（成形監視システム）は、次のような問題点があった。

まず、前者の方式は、金型監視部と射出成形機を一体にし、別の金型監視部を設置するスペースを不要にできる利点はあるものの、カメラ（撮像手段）から得る画像信号を成形機コントローラにそのまま付与し、この成形機コントローラにより画像処理を含む全処理を行うため、成形機コントローラにおける処理の負担がかなり大きくなる問題がある。特に、画像処理の場合、データ量の多いイメージデータを扱うことから、成形機コントローラによる成形機本体に対する本来の制御に遅れ等の支障を生じる虞れがある。また、カメラを高性能カメラ等に変更し、この変更に伴ってソフトウェアやデバイスを変更したり或いは成形サイクルの高速化に対応して画像処理の手法を変更する場合には、成形機コントローラ側のソフトウェアやデバイスを変更しなければならず、容易かつ柔軟に対応できない。

一方、後者の方式は、金型監視部を一体に備える射出成形機の問題を解消できる反面、接続系統が煩雑になる難点がある。例えば、イメージセンサから得る画像信号を射出成形機の表示部に表示しようとする場合、少なくとも画像信号を送信する第一接続ラインと外部の画像処理部（汎用コンピュータ）から得る判別結果（判別データ）を送信するＩ／Ｏポートを利用した第二接続ラインが必要になるなど、接続系統の煩雑化とコストアップを招いてしまう。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した成形監視システム及び成形監視方法の提供を目的とするものである。

本発明に係る成形監視システム１は、上述した課題を解決するため、型開きした金型Ｃのキャビティ部位Ｘｃをイメージセンサ３により撮像し、画像処理によりキャビティ部位Ｘｃの状態を判別する成形監視システムであって、特に、イメージセンサ３から得る画像データＤｖを画像処理することによりキャビティ部位Ｘｃの状態を判別する処理部４を有する監視カメラ部２を備え、この監視カメラ部２と成形機コントローラ５を単一の双方向通信手段６により接続するとともに、少なくともイメージセンサ３から得る画像データＤｖを成形機コントローラ５に送信する送信処理及び画像処理による判別データ（正常データＤｄ，Ｄｈ、エラーデータＤｄ，Ｄｃ，Ｄｇ）を含む成形動作に係わるステータス信号Ｄｓ…の送受信処理を行うマルチタスク処理手段７を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る成形監視方法は、この成形監視システム１を利用したものであり、イメージセンサ３から得る画像データＤｖを画像処理することによりキャビティ部位Ｘｃの状態を判別する処理部４を有する監視カメラ部２を、単一の双方向通信手段６により成形機コントローラ５に接続し、少なくともイメージセンサ３から得る画像データＤｖを成形機コントローラ５に送信する送信処理及び画像処理による判別データ（正常データＤｄ，Ｄｈ、エラーデータＤｄ，Ｄｃ，Ｄｇ）を含む成形動作に係わるステータス信号Ｄｓ…の送受信処理に対するマルチタスク処理を行うようにしたことを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、双方向通信手段６には、ＬＡＮ６ｃを用いることができる。また、マルチタスク処理手段７には、ステータス信号Ｄｓ…に優先度を付与し、実行中の処理に対して優先度の高いステータス信号Ｄｓが発生したなら、実行中の処理よりも優先して当該ステータス信号Ｄｓの処理を行う優先処理機能Ｆｐを設けることができる。一方、成形機コントローラ５には、画像データＤｖに係わる画像を当該成形機コントローラ５に付属する表示部５ｄに表示する画像表示機能Ｆｄを設けることができる。さらに、成形機コントローラ５及び／又は監視カメラ部２には、少なくともエラーデータＤｂ，Ｄｃ，Ｄｇに対応する画像データＤｖを、ショット番号に対応させてメモリに登録するデータ記憶機能Ｆｍを設けることができる。

このような本発明に係る成形監視システム１及び成形監視方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 画像処理を監視カメラ部２側で行い、少なくとも画像処理による判別データ（正常データＤｄ，Ｄｈ、エラーデータＤｄ，Ｄｃ，Ｄｇ）及び画像データＤｖを成形機コントローラ５に送信するようにしたため、監視カメラ部２を取付けた場合であっても成形機コントローラ５における処理の負担はほとんど変わらない。したがって、成形機コントローラ５による成形機本体に対する本来の制御に遅れ等の支障を生じる不具合を確実に回避できる。

（２） 監視カメラ部２を高性能カメラ等に変更し、この変更に伴ってソフトウェアやデバイスを変更したり或いは成形サイクルの高速化に対応して画像処理の手法を変更する場合であっても、成形機コントローラ５側のソフトウェアやデバイスの変更は不要になるため、容易かつ柔軟に対応でき、汎用性及び発展性を高めることができる。

（３） 監視カメラ部２を単一の双方向通信手段６により成形機コントローラ５に接続し、少なくともイメージセンサ３から得る画像データＤｖを成形機コントローラ５に送信する処理及び画像処理による判別データを含む成形動作に係わるステータス信号Ｄｓ…の送受信処理に対するマルチタスク処理を行うようにしたため、特に、接続系統の単純化、更にはコストダウンを図ることができる。

（４） 好適な態様により、双方向通信手段６に、ＬＡＮ６ｃを用いれば、他の成形機Ｍ…とのデータ授受や他の場所に設置された中央コンピュータＰＣ等とのデータ授受を容易かつ迅速に行うことができる。

（５） 好適な態様により、マルチタスク処理手段７に、実行中の処理に対して優先度の高いステータス信号Ｄｓが発生したなら、実行中の処理よりも優先して当該ステータス信号Ｄｓの処理を行う優先処理機能Ｆｐを設ければ、成形動作（成形サイクル）に影響を与えることなく、単一の双方向通信手段６のみによる画像データＤｖの送信とステータス信号Ｄｓ…の送受信を確実に行うことができる。

（６） 好適な態様により、成形機コントローラ５に、送信される画像データＤｖに係わる画像を当該成形機コントローラ５に付属する表示部５ｄに表示する画像表示機能Ｆｄを設ければ、監視カメラ部２側の表示部は不要になるため、システム全体のコストダウン及び設置性向上に寄与できる。

（７） 好適な態様により、成形機コントローラ５及び／又は監視カメラ部２に、少なくともエラーデータＤｂ，Ｄｃ…に対応する画像データＤｖを、ショット番号に対応させてメモリに登録するデータ記憶機能Ｆｍを設ければ、少なくとも異常が発生した際の画像データＤｖを容易かつ確実に保存でき、分析及び統計等のデータ処理を的確かつ迅速に行うことができる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る成形監視システム１の構成について、図１〜図４を参照して説明する。

図２（図３）は、金型監視システム１を備える射出成形機Ｍの一部を示す。射出成形機Ｍは型締装置Ｍｃを備え、この型締装置Ｍｃは、固定盤１１，この固定盤１１と不図示の圧受盤間に架設した四本のタイバー１２…，これらのタイバー１２…にスライド自在に装填した可動盤１３を備える。そして、固定盤１１には固定型Ｃｃが、また、可動盤１３には可動型Ｃｍがそれぞれ取付けられ、この固定型Ｃｃと可動型Ｃｍにより金型Ｃを構成する。これにより、可動盤１３は固定盤１１に対し、不図示の駆動機構により進退移動し、金型Ｃの型閉，型締，型開を行うことができる。なお、Ｍｉは射出装置，Ｃｆ（図３）は金型Ｃのキャビティをそれぞれ示す。

一方、金型監視システム１は、キャビティ部位Ｘｃに対して可視光線以外の光線Ｌとなる赤外線Ｌｉを照射する発光部１４と、可視光線を遮断するフィルタ部１５（図４）を通してキャビティ部位Ｘｃから反射する赤外線Ｌｉ（正反射光Ｌｒ）をイメージセンサ３により撮像する監視カメラ部２を備える。

発光部１４は、図２及び図３に示すように、固定盤１１の一方の側面１１ｐに複数のボルト等により固定されたブラケット２１により支持される。なお、発光部１４の取付位置（取付高さ）は、図３に示すように、キャビティ部位Ｘｃの位置（高さ）に一致させる。また、発光部１４の照射角度は、取付ねじ２２，２２により任意に設定（変更）できる。さらに、発光部１４は、偏平直方体形に形成し、一面を開放したハウジング部２４を備える。ハウジング部２４の内部には、赤外線（光線Ｌ）を発光する多数の赤外線発光ダイオード２５…を配列させた発光基板２６を配設する。この発光基板２６は、点発光となる各赤外線発光ダイオード２５…を集積させた面発光体Ｅを構成する。この面発光体Ｅの大きさ（形状）は、キャビティ部位Ｘｃに対する監視範囲に対応して設定し、特に、監視範囲に対して同一又はこれ以上の面積となるように考慮する。赤外線発光ダイオード２５…は、千鳥状に配列させることが望ましい。発光部１４をこのように構成することにより、照度が高められることに加え、照度の均一性が高められる。なお、ハウジング部２４の内部には、発光に対する拡散板を配設し、金型Ｃにおける研磨パターンによる反射光の減衰を抑えるとともに、均一かつ安定した照射ができるように考慮する。

他方、監視カメラ部２は、図２及び図３に示すように、固定盤１１の他方の側面１１ｑに取付けた支持機構３１により支持される。支持機構３１は、複数のボルト等により側面１１ｑ上に固定した取付部３２と、監視カメラ部２を支持するブラケット３３と、このブラケット３３と取付部３２間に介在する位置調整部３４を備える。なお、監視カメラ部２の取付位置（取付高さ）は、図３に示すように、キャビティ部位Ｘｃの位置（高さ）に一致させる。これにより、ブラケット３３は、位置調整部３４により取付部３２に対して前後方向に位置調整でき、監視カメラ部２の前後方向の位置を調整できる。また、監視カメラ部２の撮像角度は、取付ねじ３５，３５により任意に設定（変更）できる。

さらに、監視カメラ部２は、直方体形に形成したケーシング部３７を備え、内部には付属回路３６（処理部４）を収容するとともに、前部にはイメージセンサ３を有するセンシング部３８を所定の角度Ｒを付けて取付ける。この角度Ｒを付けることにより、監視カメラ部２を取付けることに伴う横側方への突出を少なくできる。また、センシング部３８は、光学筒３９を備え、この光学筒３９には、前側から、可視光線を遮断するフィルタ部１５，レンズ４０を順次内蔵するとともに、この光学筒３９の後方に、イメージセンサ３を内蔵する。イメージセンサ３としては、省電力化，小型化及び低コスト化の容易なＣＭＯＳイメージセンサを用いることが望ましい。

このように、発光部１４を、型締装置Ｍｃにおける固定盤１１の一方の側面１１ｐに取付けるとともに、監視カメラ部２を、固定盤１１の他方の側面１１ｑに取付ければ、監視カメラ部２は、発光部１４から発光される赤外線Ｌｉの正反射光Ｌｒ、即ち、軸線に対して発光部１４から入射する入射角とこれに基づく反射角が同じ大きさとなる反射光を容易に得ることができる。なお、キャビティ部位Ｘｃに対して可視光線以外の光線Ｌを照射する発光部１４を設け、また、監視カメラ部２に、キャビティ部位Ｘｃの反射光Ｌｒから可視光線を除いてイメージセンサ３に付与するフィルタ部１５を設ければ、射出成形機Ｍ周辺の明るさや成形品の色の影響を原理的に排除でき、誤動作を確実に防止して信頼性及び安全性を高めることができるとともに、画像処理の簡易化及び高精度化を図ることができる。

次に、本発明の要部となるシステム構成について、図１を参照して説明する。２は監視カメラ部であり、前述したイメージセンサ３とこのイメージセンサ３に接続した処理部（制御部）４を内蔵する。この処理部４は、マイコン（マイクロコンピュータ）等を利用し、イメージセンサ３から画像信号を受信して画像データＤｖを得る画像受信部５１と、この画像受信部５１から得る画像データＤｖに対して画像処理を行うことにより、キャビティ部位Ｘｃの状態を判別する機能を有する画像処理部５２と、少なくとも画像データＤｖを成形機コントローラ５に送信する送信処理及び画像処理による判別データを含む成形動作に係わるステータス信号Ｄｓ…の送受信処理を行うマルチタスク処理機能を有する主処理部５３（マルチタスク処理手段７）と、この主処理部５３に接続した通信ポート５４を備える。その他、処理部４は、各種の制御機能及び処理機能を備えている。この処理部４は、上述した付属回路３６としてケーシング部３７に内蔵する。

一方、５は、射出成形機Ｍに搭載する成形機コントローラであり、この成形機コントローラ５には、通信ポート６１と、この通信ポート６１に接続した主処理部６２と、この主処理部６２から付与される画像データＤｖに係わる画像を当該成形機コントローラ５に付属する表示部５ｄに表示する画像表示処理部６３（画像表示機能Ｆｄ）を備えるとともに、射出成形機Ｍにおける本来の成形動作に係わる各種の制御機能及び処理機能を有する成形機制御部６４を備えている。

そして、監視カメラ部２における処理部４の通信ポート５４と成形機コントローラ５の通信ポート６１は、単一の双方向通信手段６により接続する。この双方向通信手段６には、イーサネット（登録商標）等のＬＡＮ６ｃを用いることができる。これにより、ＬＡＮ６ｃを利用して、イメージセンサ３から得る画像データ（画像信号）Ｄｖを成形機コントローラ５に送信可能になるとともに、処理部４と成形機コントローラ５間における各種ステータス信号Ｄｓ…の送受信（双方向通信）が可能になる。このようなＬＡＮ６ｃを用いれば、図１に示すように、他の場所（管理室等）に設置された中央コンピュータＰＣ等も、同一のＬＡＮ６ｃに接続することができるとともに、他の一又は二以上の射出成形機Ｍ…に取付けられる監視カメラ部２…の通信ポート５４…及び成形機コントローラ５…の通信ポート６１も、同一のＬＡＮ６ｃに接続できる。したがって、このようなＬＡＮ６ｃを構築することにより、他の射出成形機Ｍ…とのデータ授受や他の場所に設置された中央コンピュータＰＣ等とのデータ授受を容易かつ迅速に行うことができる。

他方、成形機コントローラ５に付属する表示部５ｄは、タッチパネルを付設したカラー液晶ディスプレイ等を用いることができる。この表示部５ｄは、本来、成形機本体に係わる各種データの表示や設定等に用いられるが、画像データＤｖに係わる画像を表示部５ｄに表示するための画像表示機能Ｆｄを備えており、画像データＤｖに係わる画像、即ち、キャビティ部位Ｘｃの画像を表示することができる。したがって、この表示部５ｄは、監視カメラ部２側（イメージセンサ３）から送信される画像データＤｖに係わる画像を表示するための表示部を兼用する。よって、監視カメラ部２側の表示部は不要になるため、システム全体のコストダウン及び設置性向上に寄与できる。

さらに、成形機コントローラ５には、後述するエラーデータＤｂ，Ｄｃ，Ｄｇに対応する画像データＤｖを、ショット番号に対応させてメモリに登録するデータ記憶機能Ｆｍを備える。即ち、成形機コントローラ５には、監視カメラ部２から、エラーデータＤｂ，Ｄｃ，Ｄｇ及び画像データＤｖが同時に付与されているため、エラーデータＤｂ，Ｄｃ，Ｄｇに対応する画像データＤｖを、ショット番号に対応させて成形機コントローラ５に内蔵するメモリに登録することができる。なお、このようなデータ記憶機能Ｆｍは、監視カメラ部２側にも同様に設けることができる。

次に、本実施形態に係る成形監視方法を含む成形監視システム１の使用方法及び動作について、図１〜図９を参照して説明する。

最初に、発光部１４と監視カメラ部２の角度設定を行う。今、型開した可動型Ｃｍの位置が図２に示す実線位置にあるものとする。この状態で発光部１４から照射される赤外線Ｌｉの角度（照射角度）が、キャビティ部位Ｘｃの全体に当たるように設定する。この場合、照射角度は、取付ねじ２２…の弛緩又は締付により容易に設定できる。これにより、赤外線Ｌｉは、キャビティ部位Ｘｃに対して斜めに照射される。

次いで、監視カメラ部２の撮像角度を設定する。この場合、図２に示すように、キャビティ部位Ｘｃから反射する赤外線Ｌｉの正反射光Ｌｒを撮像できるように設定する。このような正反射光Ｌｒを撮像することにより、反射率の差により検出できるため、Ｓ／Ｎ比を高くできるとともに、他の角度からの光の影響を低減できる。なお、撮像角度は、取付ねじ３５…の弛緩又は締付により容易に設定できる。また、型開した際における可動型Ｃｍの位置が、図２に仮想線で示すＣｍａ，Ｃｍｂのように変更された場合であっても、同様の操作により容易に設定することができる。

さらに、基準画像データの設定を行う。この場合、正常（良品）な成形品が付着したキャビティＣｆの状態を撮像し、一次基準画像データとして登録するとともに、成形品が付着していないキャビティＣｆのみの状態を撮像し、二次基準画像データとして登録する。登録に際しては、まず、赤外線発光ダイオード２５…を点灯させる。これにより、赤外線Ｌｉはキャビティ部位Ｘｃに対して照射され、キャビティ部位Ｘｃで正反射する。反射した赤外線Ｌｉ（正反射光Ｌｒ）は、監視カメラ部２のセンシング部３８に入光し、イメージセンサ３に結像する。この際、射出成形機Ｍ周辺の可視光線はフィルタ部１５によりカットされ、反射した赤外線Ｌｉ（正反射光Ｌｒ）のみがイメージセンサ３に結像する。そして、イメージセンサ３から得られる画像データ（画像信号）Ｄｖは、処理部４に付与されることにより内蔵するメモリ（画像メモリ）に書き込まれる。

次に、実際の成形工程における監視方法について説明する。図５及び図６は、成形工程における各部の動作のフローチャートを示す。なお、射出成形機Ｍの稼働中においては、成形機コントローラ５から処理部４に対して各種ステータス信号Ｄｓ…が送信されるとともに、処理部４から成形機コントローラ５に対しても各種のステータス信号Ｄｓ…及びデータＤｖ等が送信される。そして、処理部４においては、少なくともイメージセンサ３から得る画像データＤｖを成形機コントローラ５に送信する送信処理及び画像処理による判別データを含む成形動作に係わるステータス信号Ｄｓ…の送受信処理に対するマルチタスク処理が実行される。

今、射出充填工程及び冷却工程を経て、金型Ｃの型開工程が行われているものとする。型開工程では、成形機制御部６４により型開きに係わるシーケンス制御が行われる（ステップＳ１）。そして、型開工程が終了することにより、成形機制御部６４から型開終了信号Ｄａ（ステータス信号Ｄｓ）が出力し、監視カメラ部２の処理部４に送信される（ステップＳ２）。型開終了信号Ｄａを受信した主処理部５３は一次監視指令を出力する（ステップＳ３，Ｓ４）。これにより、画像処理部５２による一次監視処理が行われる（ステップＳ５）。

この一次監視処理は、型開き後、エジェクタ動作前に行う監視処理であり、成形品に未充填部分が存在するか否かなどの成形不良の判別を行うことができる。図７に、この一次監視処理の処理手順をフローチャートで示す。まず、撮像開始指令を出力し、発光部１４における赤外線発光ダイオード２５…を点灯させるとともに、監視カメラ部２を作動させて撮像を開始する（ステップＳ７１）。これにより、発光部１４からキャビティ部位Ｘｃに対して赤外線Ｌｉが照射され、キャビティ部位Ｘｃで正反射する。反射した赤外線Ｌｉ（正反射光Ｌｒ）は、監視カメラ部２のセンシング部３８に入光し、イメージセンサ３に結像する。この際、射出成形機Ｍ周辺の可視光線はフィルタ部１５によりカットされ、反射した赤外線Ｌｉ（正反射光Ｌｒ）のみがイメージセンサ３に投射される。そして、イメージセンサ３から得られる画像データ（画像信号）Ｄｖは、画像受信部５１に付与される。なお、赤外線Ｌｉを用いるため、点灯時であっても可視光線とは異なり、オペレータに違和感や不快感を与えることはない。

また、一画面分の画像データＤｖが画像受信部５１に取り込まれたなら、主処理部５３は、撮像終了指令を出力する。これにより、発光部１４における赤外線発光ダイオード２５…を消灯させ、かつイメージセンサ３による撮像を終了させる（ステップＳ７２，Ｓ７３）。このように、発光部１４は、撮像するときのみ点灯させるため、消費電力の低減を図ることができる。

一方、画像処理部５２では、撮像した最初の画素（ピクセル）における画素レベルと前述した一次基準画像データにおける対応する画素レベルを比較して両者の偏差を演算する画像処理を行う（ステップＳ７４）。そして、求めた偏差としきい値を比較する（ステップＳ７５）。この際、正常に成形が行われていれば、［偏差≦しきい値］となるが、一部に充填不良等が存在すると、その部分は、［偏差＞しきい値］となるため、特異点として計数（カウント）される（ステップＳ７６）。以下、順次続く画素に対して同様の処理を繰り返し、最終の画素まで行う（ステップＳ７７，Ｓ７４…）。

さらに、画像処理部５２は、得られた特異点の計数値（合計値）Ｎｃと予め異常を判別するために設定した異常レベルＮｅを比較し、［Ｎｃ＞Ｎｅ］の場合には、異常が発生したものと判断して異常データＤｂ（ステータス信号Ｄｓ）となるエラーデータを出力する（ステップＳ７８，Ｓ７９）。他方、異常が発生していない場合には、計数値Ｎｃと予め設定したアラームレベルＮａを比較し、［Ｎｃ＞Ｎａ］の場合には、異常直前の状態であると判断してアラームデータＤｃ（ステータス信号Ｄｓ）となるエラーデータを出力する（ステップＳ８０，Ｓ８１）。これに対して、一次監視処理の結果、正常の場合には、正常データＤｄ（ステータス信号Ｄｓ）を出力する（ステップＳ７８，Ｓ８０，Ｓ８２）。なお、このような監視処理においては、偏差に対するしきい値による判別と、特異点の計数値に対する基準レベルによる判別の両方を行うため、判別精度が高められる。

異常データＤｂ，アラームデータＤｃ及び正常データＤｄは判別データとなり、主処理部５３に付与される（ステップＳ６，Ｓ７）。そして、この際、判別データが、異常データＤｂ又はアラームデータＤｃの場合には、成形機コントローラ５の主処理部６２に送信され、成形機制御部６４による所定のエラー処理が行われる（ステップＳ８，Ｓ９）。即ち、異常データＤｂの場合には、射出成形機Ｍの動作を停止するとともに、異常表示等の異常処理を行う。また、アラームデータＤｃの場合には、異常直前の状態である旨の処理、即ち、射出成形機Ｍの動作を停止するとともに、予備警報としてのアラーム表示等のアラーム処理を行う。なお、一次監視処理では、主に、成形品に未充填部分が存在するか否かなどの成形不良の判別を行うが、成形品が他方の型に付着して型開されたり、型開時に落下するなども考えられるため、完全に成形品が無い場合にのみ、射出成形機Ｍの動作を停止する処理を行い、一次監視段階では、条件によって射出成形機Ｍの動作を停止させない設定も可能である。

さらに、成形機コントローラ５は、データ記憶機能Ｆｍにより、少なくともエラーデータ（異常データＤｂ，アラームデータＤｃ）に対応する画像データＤｖを、ショット番号に対応させてメモリに登録する。これにより、一次監視処理における異常発生時の画像データＤｖを容易かつ確実に保存でき、分析及び統計等のデータ処理を的確かつ迅速に行うことができる。

一方、判別データが正常データＤｄの場合には、この正常データＤｄと突出し許可信号Ｄｅ（ステータス信号Ｄｓ）が主処理部６２に送信される（ステップＳ８，Ｓ１０）。そして、主処理部６２が突出し許可信号Ｄｅを受信することにより、突出し工程が行われる。突出し工程では、成形機制御部６４による突出しに係わるシーケンス制御が行われる（ステップＳ１１，Ｓ１２）。また、主処理部６２が正常データＤｄを受信することにより、一次監視画像に係わる画像データＤｖの受信が行われる（ステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５）。この画像データＤｖは、成形機コントローラ５に付属する表示部５ｄ上に、キャビティＣｆのグレースケール画像として表示される（ステップＳ１６）。

他方、突出し工程が終了することにより、成形機制御部６４から突出し終了信号Ｄｆ（ステータス信号Ｄｓ）が出力し、監視カメラ部２の処理部４に送信される（ステップＳ１７）。突出し終了信号Ｄｆを受信した主処理部５３は、二次監視指令を出力する（ステップＳ１８，Ｓ１９）。これにより、画像処理部５２による二次監視処理が行われる（ステップＳ２０）。

この二次監視処理は、エジェクタ動作後に行う監視処理であり、エジェクタが正常に行われたか否かを判別することができる。図８に、この二次監視処理の処理手順をフローチャートで示す。まず、撮像開始指令を出力し、発光部１４における赤外線発光ダイオード２５…を点灯させるとともに、監視カメラ部２を作動させて撮像を開始する（ステップＳ９１）。これにより、発光部１４からキャビティ部位Ｘｃに対して赤外線Ｌｉが照射され、キャビティ部位Ｘｃで正反射する。また、反射した赤外線Ｌｉ（正反射光Ｌｒ）は、監視カメラ部２のセンシング部３８入光し、イメージセンサ３に結像する。この際、射出成形機Ｍ周辺の可視光線はフィルタ部１５によりカットされ、反射した赤外線Ｌｉ（正反射光Ｌｒ）のみがイメージセンサ３に結像する。そして、イメージセンサ３から得られる画像データＤｖは画像受信部５１に付与される。

また、一画面分の画像データＤｖが画像受信部５１に取り込まれたなら、主処理部５３は、撮像終了指令を出力する。これにより、発光部１４における赤外線発光ダイオード２５…を消灯させ、かつイメージセンサ３による撮像を終了させる（ステップＳ９２，Ｓ９３）。

一方、画像処理部５２では、最初の画素における画素レベルと前述した二次基準画像データにおける対応する画素レベルを比較して両者の偏差を演算する画像処理を行う（ステップＳ９４）。また、求めた偏差としきい値を比較する（ステップＳ９５）。この際、成形品が正常に排出されていれば、［偏差≦しきい値］となるが、正常に排出されていない場合は、成形品の存在する部分が、［偏差＞しきい値］となるため、特異点として計数（カウント）される（ステップＳ９６）。以下、順次続く画素に対して同様の処理を繰り返し、最終の画素まで行う（ステップＳ９７，Ｓ９４…）。

さらに、画像処理部５２は、得られた特異点の計数値（合計値）Ｎｃと予め異常を判別するために設定した異常レベルＮｘを比較し、［Ｎｃ＞Ｎｘ］の場合には、異常が発生したものとして異常データＤｇ（ステータス信号Ｄｓ）となるエラーデータを出力する（ステップＳ９８，Ｓ９９）。これに対して、正常の場合には、正常データＤｈ（ステータス信号Ｄｓ）を出力する（ステップＳ９８，Ｓ１００）。

異常データＤｇ及び正常データＤｈは判別データとなり、主処理部５３に付与される（ステップＳ２１，Ｓ２２）。そして、この際、判別データが、異常データＤｇの場合には、成形機コントローラ５の主処理部６２に送信され、成形機制御部６４による所定のエラー処理が行われる（ステップＳ２３，Ｓ２４）。即ち、異常データＤｇの場合には、射出成形機Ｍの動作を停止するとともに、異常表示等の異常処理を行う。なお、二次監視処理では、エジェクタが正常に行われたか否かを判別するが、成形品の全部又は一部が金型Ｃに貼り付くなどにより残留している場合もあるため、射出成形機Ｍの動作を停止する前に、再ノック動作を行うことも可能である。

さらに、成形機コントローラ５は、データ記憶機能Ｆｍにより、少なくともエラーデータ（異常データＤｇ）に対応する画像データＤｖを、ショット番号に対応させてメモリに登録する。これにより、二次監視処理における異常発生時の画像データＤｖを容易かつ確実に保存でき、分析及び統計等のデータ処理を的確かつ迅速に行うことができる。

一方、判別データが正常データＤｈの場合には、正常データＤｈと型締許可信号Ｄｉ（ステータス信号Ｄｓ）が主処理部６２に送信される（ステップＳ２３，Ｓ２５）。そして、主処理部６２が型締許可信号Ｄｉを受信することにより、型締工程が行われる。型締工程では、成形機制御部６４による型締に係わるシーケンス制御が行われる（ステップＳ２６，Ｓ２７）。また、主処理部６２が正常データＤｈを受信することにより、二次監視画像に係わる画像データＤｖの受信が行われる（ステップＳ２８，Ｓ２９，Ｓ３０）。この画像データＤｖは、成形機コントローラ５に付属する表示部５ｄ上に、キャビティＣｆのグレースケール画像として表示される（ステップＳ３１）。

このように、監視カメラ部２における処理部４では、イメージセンサ３から得る画像データＤｖを成形機コントローラ５に送信する送信処理及び画像処理による判別データ（正常データＤｄ，Ｄｈ、エラーデータＤｂ，Ｄｃ，Ｄｇ）を含む成形動作に係わるステータス信号Ｄｓ…（型開終了信号Ｄａ，突出し許可信号Ｄｅ，突出し終了信号Ｄｆ，型締許可信号Ｄｉ等）の送受信処理がマルチタスク処理により行われる。したがって、ＬＡＮ６ｃでは、スレッド処理によるシリアル通信が行われる。

ところで、マルチタスク処理では、周期的に、ステータス信号Ｄｓの有無を監視し、ステータス信号Ｄｓが発生していない期間を利用して画像データＤｖの送信処理を行う。また、マルチタスク処理手段７には、ステータス信号Ｄｓ…の送受信処理を優先させる優先処理機能Ｆｐを備えている。即ち、各ステータス信号Ｄｓ…に優先度を付与し、実行中の処理に対して優先度の高いステータス信号Ｄｓが発生したなら、実行中の処理よりも優先して当該ステータス信号Ｄｓに対する処理を実行する。

図９は、優先処理機能Ｆｐの処理手順に係わるフローチャートを示す。今、画像データＤｖの送信処理が行われているものとする（ステップＳ５０）。この送信処理の途中で優先度の高いステータス信号Ｄｓが発生した場合、優先度に応じて優先処理を実行する。なお、ステータス信号Ｄｓ…は、基本的に成形動作に直接関連する信号であるため、画像データＤｖの送信処理よりも優先して処理される。しかし、各ステータス信号Ｄｓ…に対しては異なる優先度が付与され、複数のステータス信号Ｄｓ…が同時に発生したような場合には、優先度の高いステータス信号Ｄｓ（エラーデータ等）が優先して処理（送信処理）される。この場合、周期的に、ステータス信号Ｄｓの有無を監視し、優先度の高いステータス信号Ｄｓが待機していれば、例えば、画像データＤｖの送信処理を中断し、優先度の高いステータス信号Ｄｓの送信処理を実行する（ステップＳ５１，Ｓ５２）。

そして、ステータス信号Ｄｓの送信処理が終了すれば、画像データＤｖの送信処理を再開する（ステップＳ５３，Ｓ５４）。この後、さらにステータス信号Ｄｓが発生すれば、同様の中断処理を実行するとともに、発生が無ければ、画像データＤｖの送信処理を完了させる（ステップＳ５５）。このような優先処理機能Ｆｐにより、成形動作（成形サイクル）に影響を与えることなく、単一の双方向通信手段６であるＬＡＮ６ｃのみによる画像データＤｖの送信とステータス信号Ｄｓ…の送受信を確実に行うことができる。なお、優先度の付与方法としては、ステータス信号Ｄｓ…を構成するデータの特定部のビットを優先度判定情報に利用してデータ作成を行えばよい。これにより、データの特定部におけるビット情報の有無により優先度の高いステータス信号Ｄｓか否かを判別できる。

よって、このような本実施形態に係る成形監視システム１（成形監視方法）によれば、画像処理を監視カメラ部２側で行い、少なくとも画像処理による判別データ（正常データＤｄ，Ｄｈ、エラーデータＤｄ，Ｄｃ，Ｄｇ）及び画像データＤｖを成形機コントローラ５に送信するようにしたため、監視カメラ部２を取付けた場合であっても成形機コントローラ５における処理の負担はほとんど変わらない。したがって、成形機コントローラ５による成形機本体に対する本来の制御に遅れ等の支障を生じる不具合を確実に回避できる。また、監視カメラ部２を高性能カメラ等に変更し、この変更に伴ってソフトウェアやデバイスを変更したり或いは成形サイクルの高速化に対応して画像処理の手法を変更する場合であっても、成形機コントローラ５側のソフトウェアやデバイスの変更は不要になるため、容易かつ柔軟に対応でき、汎用性及び発展性を高めることができる。さらに、監視カメラ部２を単一の双方向通信手段６により成形機コントローラ５に接続し、少なくともイメージセンサ３から得る画像データＤｖを成形機コントローラ５に送信する処理及び画像処理による判別データを含む成形動作に係わるステータス信号Ｄｓ…の送受信処理に対するマルチタスク処理を行うようにしたため、特に、接続系統の単純化、更にはコストダウンを図ることができる。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、例示の実施形態では、可視光線以外の光線Ｌとして、赤外線Ｌｉを利用したが、必ずしも赤外線Ｌｉに限定されるものではなく、紫外線，遠赤外線等の他の光線を用いることもできる。また、発光部１４には、多数の発光ダイオード２５…を用いた場合を例示したが、他の発光手段であってもよい。さらに、双方向通信手段６には、例示以外の各種ＬＡＮ（無線ＬＡＮ等を含む）を利用できるとともに、ＬＡＮ以外の通信手段であってもよい。なお、例示の実施形態では、一次監視処理と二次監視処理の双方を実施する場合を示したが、いずれか一方の監視処理の実施であってもよい。一方、成形監視システム１を取付ける対象として射出成形機Ｍを例示したが、金型Ｃを用いる各種成形機に適用することができる。

本発明の最良の実施形態に係る成形監視システムのシステム構成図、 同成形監視システムを射出成形機に取付けた状態の平面図、 同成形監視システムを射出成形機に取付けた状態の正面図、 同成形監視システムにおける監視カメラ部の平面図、 本発明の最良の実施形態に係る成形監視方法を含む成形監視システムの動作を示すフローチャート、 同成形監視方法を含む成形監視システムの動作を示すフローチャート、 同成形監視方法による一次監視の処理手順を示すフローチャート、 同成形監視方法による二次監視の処理手順を示すフローチャート、 同成形監視方法による優先処理に係る処理手順を示すフローチャート、

符号の説明

１ 成形監視システム
２ 監視カメラ部
３ イメージセンサ
４ 処理部
５ 成形機コントローラ
５ｄ 表示部
６ 双方向通信手段
６ｃ ＬＡＮ
７ マルチタスク処理手段
Ｃ 金型
Ｄｖ 画像データ
Ｄｄ 正常データ
Ｄｈ 正常データ
Ｄｂ エラーデータ（異常データ）
Ｄｃ エラーデータ（アラームデータ）
Ｄｇ エラーデータ（異常データ）
Ｘｃ キャビティ部位
Ｆｄ 画像表示機能
Ｆｍ データ記憶機能
Ｆｐ 優先処理機能

Claims (8)

1. 型開きした金型のキャビティ部位をイメージセンサにより撮像し、画像処理によりキャビティ部位の状態を判別する成形監視システムにおいて、前記イメージセンサから得る画像データを画像処理することにより前記キャビティ部位の状態を判別する処理部を有する監視カメラ部を備え、この監視カメラ部と成形機コントローラを単一の双方向通信手段により接続するとともに、少なくとも前記イメージセンサから得る画像データを前記成形機コントローラに送信する送信処理及び前記画像処理による判別データを含む成形動作に係わるステータス信号の送受信処理を行うマルチタスク処理手段を備えることを特徴とする成形監視システム。
2. 前記双方向通信手段には、ＬＡＮを用いることを特徴とする請求項１記載の成形監視システム。
3. 前記マルチタスク処理手段は、前記ステータス信号に優先度を付与し、実行中の処理に対して優先度の高いステータス信号が発生したなら、実行中の処理よりも優先して当該ステータス信号の処理を行う優先処理機能を備えることを特徴とする請求項１記載の成形監視システム。
4. 前記成形機コントローラは、前記画像データに係わる画像を当該成形機コントローラに付属する表示部に表示する画像表示機能を備えることを特徴とする請求項１記載の成形監視システム。
5. 前記成形機コントローラ及び／又は前記監視カメラ部には、少なくともエラーデータに対応する前記画像データを、ショット番号に対応させてメモリに登録するデータ記憶機能を備えることを特徴とする請求項１記載の成形監視システム。
6. 型開きした金型のキャビティ部位をイメージセンサにより撮像し、画像処理によりキャビティ部位の状態を判別する成形監視方法において、前記イメージセンサから得る画像データを画像処理することにより前記キャビティ部位の状態を判別する処理部を有する監視カメラ部を、単一の双方向通信手段により成形機コントローラに接続し、少なくとも前記イメージセンサから得る画像データを前記成形機コントローラに送信する送信処理及び前記画像処理による判別データを含む成形動作に係わるステータス信号の送受信処理に対するマルチタスク処理を行うことを特徴とする成形監視方法。
7. 前記双方向通信手段には、ＬＡＮを用いることを特徴とする請求項６記載の成形監視方法。
8. 前記ステータス信号に優先度を付与し、実行中の処理に対して優先度の高いステータス信号が発生したなら実行中の処理よりも優先して当該ステータス信号の処理を行うことを特徴とする請求項６記載の成形監視方法。

Images