JP5052387B2 - 中空体内面の検査方法および装置 - Google Patents

Description

この発明は、中空体内面の外観、形状を検査する中空体内面の検査方法および装置に関する。

従来の中空体内面、例えばタイヤ内面の検査方法および装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されているようなものが知られている。
特開２００１−２４９０１２号公報

このものは、タイヤの半径方向内端近傍における第１撮像位置においてタイヤ内面を撮像し、該タイヤの外観データを入手する第１撮像手段と、タイヤの内部でその内周面から半径方向内側に所定距離だけ離れた第２撮像位置においてタイヤ内面を撮像し、該タイヤの形状データを入手する第２撮像手段と、前記第１撮像手段に取付けられ、タイヤ内面に光を照射する光源と、第１および第２撮像手段が共に固定された保持フレームと、保持フレームを移動させる移動手段と、前記外観データおよび形状データからタイヤ内面における外観、形状の良否を判定する判定手段とを備えたものである。

そして、このようなタイヤ検査装置を用いてタイヤ内面を検査するときには、前記保持フレームを移動手段により移動させることで、第１撮像手段を前記第１撮像位置まで、第２撮像手段を第２撮像位置まで一括して移動させ、光源によって光が照射されたタイヤ内面を第１、第２撮像位置に位置する第１、第２撮像手段によりそれぞれ撮像するようにしている。

ここで、この第２撮像手段は撮像時に前述した第２撮像位置に位置していなければならないため、前記検査装置を改良してサイズ、種類の異なるタイヤまで検査対象を広げようとする場合には、該第２撮像手段を保持フレームに半径方向に移動可能に支持させて第２撮像手段の撮像時における位置をサイズ等の異なるタイヤ毎に調節可能とする一方、光源が取付けられた第１撮像手段を保持フレームに従来と同一位置において取付けたままとすることで対処することが考えられる。

しかしながら、このような検査装置にあっては、光源が前述のように第１撮像手段に取付けられているため、サイズ等の異なるタイヤの検査を行う場合、タイヤ毎に光源とタイヤ内面との間の距離が変化して撮像時におけるタイヤ内面の照度が変化し、この結果、第１、第２撮像手段により撮像されたデータにばらつきが生じて検査精度が低下してしまうという課題があった。

この発明は、中空体内面を広範囲に亘って光を照射することができるとともに、検査する中空体のサイズ等に変更があっても、撮像時における中空体内面の照度を略均一とすることができる中空体内面の検査方法および装置を提供することを目的とする。

このような目的は、第１に、第１移動手段により第１撮像手段を中空体の半径方向内端近傍における第１撮像位置まで移動させる一方、第２移動手段により第２撮像手段を中空体の内部でその内周面から半径方向内側に所定距離だけ離れた第２撮像位置まで移動させるとともに、第２移動手段により光源を第２撮像手段と一体的に中空体内の照射位置まで移動させる工程と、第１撮像位置における第１撮像手段により光源からの光が照射された中空体内面を撮像して外観データを入手するとともに、第２撮像位置における第２撮像手段により中空体内面を撮像して形状データを入手する工程と、前記外観データおよび形状データから判定手段により中空体内面における外観、形状の良否を判定する工程とを備えた中空体内面の検査方法により、達成することができ、

第２に、中空体の半径方向内端近傍における第１撮像位置において中空体内面を撮像し、該中空体の外観データを入手する第１撮像手段と、第１撮像手段を第１撮像位置まで移動させる第１移動手段と、中空体の内部でその内周面から半径方向内側に所定距離だけ離れた第２撮像位置において中空体内面を撮像し、該中空体の形状データを入手する第２撮像手段と、第２撮像手段を第２撮像位置まで移動させる第２移動手段と、中空体内面に光を照射するとともに、第２移動手段により第２撮像手段と一体的に中空体内の照射位置まで移動される光源と、前記外観データおよび形状データから中空体内面における外観、形状の良否を判定する判定手段とを備えた中空体内面の検査装置により、達成することができる。

この発明においては、光源を第２撮像手段と一体的に中空体内の照射位置まで移動させるようにしたので、検査する中空体のサイズ、種類が異なっても、光源は撮像時に中空体の内周面から半径方向内側に一定距離だけ離れた照射位置に常に位置することになる。この結果、撮像時における光源から中空体内面までの距離が略一定となり、これにより、撮像時における中空体内面の照度が略均一化され、検査精度を効果的に向上させることができる。また、撮像時において光源は中空体内部に位置しているので、中空体内面は子午線方向の広範囲に亘って、即ち、一方のビード部から他方のビード部までの全域に光が照射されることになり、この結果、中空体内面の検査が容易となる。

また、請求項３に記載のように構成すれば、外観の検査精度を容易に向上させることができる。さらに、請求項４に記載のように構成すれば、画角を 180度以上まで広げることができるため、中空体内面を子午線方向に関してはほぼ全域に亘って容易に撮像することができ、これにより、作業能率を向上させることができる。そして、この発明は、請求項５に記載のような空気入りタイヤの検査に好適である。

以下、この発明の実施形態１を図面に基づいて説明する。
図１、２、３、４、５において、11は図示していない駆動源から回転駆動力が付与されることで、鉛直な中心軸回りに回転する水平な回転テーブルであり、この回転テーブル11上には中空体、ここでは加硫済みの空気入りタイヤ12が該回転テーブル11と同軸関係を保って横置き状態で載置される。

15は図示していない、例えばシリンダ等の上下移動機構に取付けられた支持フレームであり、この支持フレーム15は前記上下移動機構によりタイヤ軸線方向（上下方向）に高速で移動することができる。16は前記支持フレーム15の下面に取付けられた一対のブラケットであり、これら一対のブラケット16には略タイヤ半径方向に延びる水平なガイドロッド（図示せず）の両端が固定されている。

17は前記ガイドロッドに平行に延びるねじ軸であり、このねじ軸17の両端部はブラケット16にそれぞれ回転可能に支持されるとともに、該ねじ軸17の片側端には図示していない駆動モータの出力軸が連結されている。18は前記ガイドロッドが摺動可能に挿入されたねじブロックであり、このねじブロック18には前記ねじ軸17がねじ込まれている。そして、前記駆動モータが作動してねじ軸17が回転すると、ねじブロック18は前記ガイドロッドにガイドされながら略タイヤ半径方向に移動する。

前記支持フレーム15の下方には移動フレーム21が設置される一方、この移動フレーム21の上面には前記ねじブロック18が固定され、この結果、移動フレーム21はねじブロック18と共に略タイヤ半径方向に移動することができる。22は移動フレーム21の下方に設けられた支持部材であり、この支持部材22は移動フレーム21に上下方向に延びる支持体23を介して固定されている。24はタイヤ軸線方向（鉛直方向）に延びるガイドロッドであり、このガイドロッド24の上端は移動フレーム21に、その下端は支持部材22にそれぞれ固定されている。

25は前記ガイドロッド24に平行に延びるねじ軸であり、このねじ軸25の上端部は移動フレーム21に、その下端部は支持部材22にそれぞれ回転可能に支持されている。前記ねじ軸25の延長線上には移動フレーム21の上面に取付けられた駆動モータ26が設置され、この駆動モータ26の出力軸27には前記ねじ軸25の上端が連結されている。30は前記ガイドロッド24に摺動可能に係合している移動ブロックであり、この移動ブロック30には前記ねじ軸25がねじ込まれている。この結果、前記駆動モータ26が作動してねじ軸25が回転すると、移動ブロック30はガイドロッド24にガイドされながらタイヤ軸線方向（上下方向）に移動する。

31は前記移動ブロック30を略タイヤ半径方向に貫通する水平な貫通孔であり、この貫通孔31には略タイヤ半径方向に延びる移動部材32が摺動可能に挿入されており、この結果、前記移動部材32は移動ブロック30に略タイヤ半径方向に移動可能に支持されることになる。前記移動部材32の一側面にはラック33が固定され、このラック33は移動部材32の延在方向に延びるとともに、移動ブロック30に形成された溝34からラック歯が一側方に突出している。

35は移動ブロック30の一側面に取付けられた駆動モータであり、この駆動モータ35の出力軸36の上端にはラック33に噛み合うピニオン37が固定されている。そして、前記駆動モータ35が作動してピニオン37が回転すると、移動部材32はラック33と一体となって略タイヤ半径方向に移動する。40は移動ブロック30との間に若干の間隙をもって移動部材32に取付けられた光源であり、この光源40は移動部材32の長手方向に沿って該移動部材32の上面および下面に配置されるとともに、これらの先端（ここでは、タイヤ12の内周面14に近接する端）同士を結ぶよう移動部材32の先端面に配置された複数の白色ＬＥＤから構成されている。

そして、前記光源40から白色光が出射されると、該白色光はタイヤ12の内面において一方のビード部Ｒから他方のビード部Ｒまで子午線に沿って帯状に延びるよう照射される。なお、前述の光源として白色レーザやハロゲン等を用いることもできる。41は第１撮像手段としてのラインカメラ、詳しくは画素が１列に配列されたカラーＣＣＤカメラであり、このラインカメラ41は前記移動ブロック30のタイヤ周方向における他側部先端に固定されており、この結果、該ラインカメラ41は前記光源40より他側に配置されることになる。

なお、このラインカメラ41は魚眼レンズ42を有しており、この結果、該ラインカメラ41の画角を容易に 180度以上まで広げることができる。このようなことから１台のラインカメラ41により、タイヤ12の内面を子午線方向に関してはほぼ全域に亘って、即ち、一方のビード部Ｒから他方のビード部Ｒまで容易に撮像することができ、これにより、作業能率を向上させることができる。

そして、このラインカメラ41は、前記上下移動機構により支持フレーム15、移動フレーム21、移動ブロック30が一体的にタイヤ軸線に沿って高速で下降した後、前記駆動モータの作動によりねじ軸17が回転して移動フレーム21、移動ブロック30が一体的に半径方向外側に移動することで、図２に示すタイヤ12の半径方向内端近傍における第１撮像位置Ａ、ここでは、略タイヤ軸方向中央でタイヤ12の半径方向内端（ビード部Ｒ内周）から若干半径方向内側に離れた位置まで移動する。

ここで、前記第１撮像位置Ａは、多様な形状である種々のタイヤ12内面をくまなく検査できるように、ラインカメラ41の画角とタイヤ12（被検査タイヤ）の半径方向内端における開口の形状、幅等とから決定され、その位置は同一サイズ、種類のタイヤにおいては一定となる。そして、前述のように第１撮像位置Ａまで移動したラインカメラ41は、光源40からの光が照射されたタイヤ12内面の子午線方向に延びる帯状部（被検査部位）を略全域に亘って同時に撮像し、撮像された画像から変色、異物、汚れ等の色異常の外観データを入手する。

前述した上下移動機構、駆動モータ、ねじ軸17、ねじブロック18は全体として、ラインカメラ41を初期位置から第１撮像位置Ａまで移動させる第１移動手段43を構成する。ここで、タイヤ12のサイズ、種類に変更があった場合には、これに対応して前述の第１撮像位置Ａを変更する必要があるが、このときには、駆動モータ26を作動してねじ軸25を回転させることで、移動ブロック30、ラインカメラ41を一体的に移動させてタイヤ軸方向の位置を調節し、一方、タイヤ半径方向の位置に関しては、駆動モータの作動停止時期をコントロールすることで調節する。

46は第２撮像手段としてのエリアカメラ、詳しくは画素が平面的に配列されたＣＣＤカメラであり、このエリアカメラ46は前記移動部材32の一側部先端に少なくとも１台、ここでは３台固定されており、この結果、該エリアカメラ46は前記光源40より一側に配置されることになる。そして、このエリアカメラ46は前記駆動モータ35が作動してピニオン37が回転すると、移動部材32、光源40と一体となってタイヤ12の内室13内を略タイヤ半径方向外側に移動する。

この結果、該エリアカメラ46は図２に示すような、タイヤ12の内部（内室13）でその内周面14（被検査部位）から半径方向内側に一定の所定距離だけ離れた第２撮像位置Ｂまで移動することができる。また、このように第２撮像位置Ｂまで移動したエリアカメラ46は光源40からの光が照射されたタイヤ12内面の前記帯状部を撮像し、撮像された画像からタイヤ12の真円度や内面（内表面）の凹凸、傷等の形状データを入手をする。

ここで、前述のようなエリアカメラ46は移動部材32の先端における上面、下面および先端面に各１台ずつ、合計３台設けられているので、移動部材32の上面に配置されたエリアカメラ46によりタイヤ12の上側におけるビード部Ｒおよびサイドウォール部Ｓ内面を、下面に配置されたエリアカメラ46によりタイヤ12の下側におけるビード部Ｒおよびサイドウォール部Ｓ内面を、先端面に配置されたエリアカメラ46によりトレッド部Ｔ内面を、同時に撮像することができ、この結果、これら３台のエリアカメラ46によりタイヤ12内面をラインカメラ41と同様に子午線方向において略全域に亘って同時に撮像することができる。

前述したラック33、駆動モータ35、ピニオン37は全体として、エリアカメラ46を第２撮像位置Ｂまで移動させる第２移動手段47を構成する。ここで、この第２撮像位置Ｂは、タイヤ12の内周面14から半径方向内側に一定の所定距離だけ離れた位置であるため、タイヤ12のサイズ等に変更があった場合には、これに対応して変更する必要があるが、この場合には前述した移動部材32の停止位置をコントロールすることで容易に調節することができる。

そして、このようなエリアカメラ46の移動時に、光源40を該エリアカメラ46と一体的にタイヤ12の内室13内を照射位置Ｃまで第２移動手段47によって移動させるようにしたので、検査するタイヤ12（被検査タイヤ）のサイズ、種類が異なっても、エリアカメラ46が第２撮像位置Ｂに常に位置している関係から、光源40は撮像時にタイヤ12の内周面14から半径方向内側に一定距離だけ離れた照射位置Ｃに常に位置することになる。

この結果、撮像時における光源40からタイヤ12内面までの距離が略一定となり、これにより、撮像時におけるタイヤ12内面の照度が略均一化され、検査精度を効果的に向上させることができる。また、撮像時において光源40はタイヤ12の内室13内に位置しているので、タイヤ12内面は子午線方向の広範囲に亘って、即ち、一方のビード部Ｒから他方のビード部Ｒに至るまで光が照射されることになり、この結果、タイヤ12内面の検査が容易となる。また、前述のようにラインカメラ41はカラーカメラであるため、入手する外観データをカラー画像とすることができ、これにより、外観の検査精度を容易に向上させることができる。

なお、この発明においては、第１、第２移動手段をシリンダ、ねじ機構、ラック・ピニオン機構の単独や、あるいは、これらを組み合わせたものから構成するようにしてもよい。そして、ラインカメラ41およびエリアカメラ46から入手された外観データおよび形状データは図示していない判定手段へと送られ、その後、判定手段は予め記憶されているタイヤサイズ、種類毎の基準データと、前述のように送られてきたデータとを比較し、タイヤ内面における外観、形状の良否を判定する。

次に、前記実施形態１の作用について説明する。
まず、加硫済み空気入りタイヤ12の内面を検査する場合には、回転テーブル11上に該タイヤ12をこれらの中心軸同士が同軸となるよう横置きする。次に、前記第１移動手段43の作動によりラインカメラ41、エリアカメラ46を有する検査装置を下降させてタイヤ12の半径方向内側（ビード部Ｒの半径方向内側）に挿入し、その後、ラインカメラ41を第１撮像位置Ａまで半径方向外側に移動させるが、このとき、エリアカメラ46もラインカメラ41と共に移動する。このとき、移動部材32は半径方向内側に最も引っ込んでおり、その状態が図３、４に示されている。

次に、第２移動手段47を作動させて、エリアカメラ46をタイヤ12の内室13内において第２撮像位置Ｂまで半径方向外側に移動させるが、該エリアカメラ46が固定された移動部材32には光源40が取付けられているため、該光源40もエリアカメラ46と一体的に照射位置Ｃまで移動する。このとき、ラインカメラ41は、移動ブロック30に固定されているため、第１撮像位置Ａに位置したままである。

次に、前記光源40から白色光を出射するが、このとき、該白色光はタイヤ12の内面において一方のビード部Ｒから他方のビード部Ｒまで子午線に沿って帯状に延びるよう照射される。その後、回転テーブル11と共にタイヤ12を中心軸回りに回転させるとともに、前述のようにタイヤ12内面の光が照射された帯状部を、第１、第２撮像位置Ａ、Ｂに位置するラインカメラ41、エリアカメラ46によって撮像し、ラインカメラ41においては外観データを、エリアカメラ46においては形状データを入手する。

ここで、前述のように、ラインカメラ41には魚眼レンズ42が装着されてその画角が 180度以上まで広がる一方、エリアカメラ46はタイヤ12の上、下サイドウォール部Ｓ内面およびトレッド部Ｔ内面を同時に撮像できるよう３台設けられているため、回転テーブル11と共にタイヤ12を１回転させるだけで、ラインカメラ41、エリアカメラ46によりタイヤ内面全体の外観、形状データを入手することができ、作業能率が向上する。その後、前記ラインカメラ41およびエリアカメラ46から外観データおよび形状データを判定手段に送出し、該判定手段により外観データ、形状データと判定手段に予め記憶された外観、形状データとを比較し、タイヤ内面における外観、形状の良否を判定する。

なお、この実施形態においては、第１移動手段43によりラインカメラ41を移動させた後、第２移動手段47によりエリアカメラ46、光源40を移動させたが、この発明においては、第１、第２移動手段を同時に作動させることで、第１、第２撮像手段、光源を同時に移動させるようにしてもよい。また、この実施形態においては、ラインカメラ41、エリアカメラ46を第１、第２撮像位置Ａ、Ｂまで移動させた後、光源40から光を出射するようにしたが、この発明においては、第１、第２撮像手段による撮像が行われる直前までに光源から光を出射するようにすればよく、例えば、第１、第２移動手段の移動直前から光の出射を行ったり、あるいは、光を常時出射するようにしてもよい。

さらに、この実施形態においては、ラインカメラ41に魚眼レンズ42を装着する一方、エリアカメラ46を１つの移動部材32に３台設けたが、この発明においては、第１撮像手段から魚眼レンズを取り外す一方、第２撮像手段を１つの移動部材に１台設けるようにしてもよい。この場合には、上、下サイドウォール部Ｓ内面およびトレッド部Ｔ内面をそれぞれ撮像する第１、第２撮像手段を周方向にずらして３セット配置すれば、タイヤを一回転させるだけで、タイヤ内面全体を撮像することができる。

また、この実施形態においては、光源40から光を出射した後であって、かつ、ラインカメラ41、エリアカメラ46による撮像の前に回転テーブル11の回転を開始させるようにしたが、この発明においては、タイヤが回転テーブル上に載置された後であれば、回転テーブルの回転をいつの時点で開始させてもよい。さらに、この実施形態においては、光源40からある程度の幅を有する帯状の光が射出されていたが、この発明においては、光源をスリットが形成されたカバーにより覆うことで、該光源からスリット光を出射させるようにしてもよい。また、この発明においては、第１撮像手段として白黒のラインカメラ、あるいは、エリアカメラを用いてもよい。さらに、この発明においては、中空体はブラダや免震装置の中空ゴム等であってもよい。

この発明は、中空体、例えばタイヤの内面を検査する産業分野に適用できる。

この発明の実施形態１を示す一部破断正面図である。 図１のＩ−Ｉ矢視断面図である。 第２移動手段近傍の正面図である。 図３のII−II矢視断面図である。 第１、第２撮像手段近傍の右側面図である。

符号の説明

12…中空体 14…内周面
40…光源 41…第１撮像手段
42…魚眼レンズ 43…第１移動手段
46…第２撮像手段 47…第２移動手段
Ａ…第１撮像位置 Ｂ…第２撮像位置
Ｃ…照射位置

Claims (5)

1. 第１移動手段により第１撮像手段を中空体の半径方向内端近傍における第１撮像位置まで移動させる一方、第２移動手段により第２撮像手段を中空体の内部でその内周面から半径方向内側に所定距離だけ離れた第２撮像位置まで移動させるとともに、第２移動手段により光源を第２撮像手段と一体的に中空体内の照射位置まで移動させる工程と、光源からの光が照射された中空体内面を、第１撮像位置における第１撮像手段により撮像して外観データを入手するとともに、第２撮像位置における第２撮像手段により撮像して形状データを入手する工程と、前記外観データおよび形状データから判定手段により中空体内面における外観、形状の良否を判定する工程とを備えたことを特徴とする中空体内面の検査方法。
2. 中空体の半径方向内端近傍における第１撮像位置において中空体内面を撮像し、該中空体の外観データを入手する第１撮像手段と、第１撮像手段を第１撮像位置まで移動させる第１移動手段と、中空体の内部でその内周面から半径方向内側に所定距離だけ離れた第２撮像位置において中空体内面を撮像し、該中空体の形状データを入手する第２撮像手段と、第２撮像手段を第２撮像位置まで移動させる第２移動手段と、中空体内面に光を照射するとともに、第２移動手段により第２撮像手段と一体的に中空体内の照射位置まで移動される光源と、前記外観データおよび形状データから中空体内面における外観、形状の良否を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする中空体内面の検査装置。
3. 前記第１撮像手段はカラーカメラである請求項２記載の中空体内面の検査装置。
4. 前記カラーカメラは魚眼レンズを有している請求項３記載の中空体内面の検査装置。
5. 前記中空体は加硫済みの空気入りタイヤである請求項２〜４のいずれかに記載の中空体内面の検査装置。

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