JP5394144B2

JP5394144B2 - 帯状部材の形状検出方法とその装置

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Publication number: JP5394144B2
Application number: JP2009151495A
Authority: JP
Inventors: 伸也岩山
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2029-06-25
Also published as: JP2011007633A

Description

本発明は、例えば、カーカスプライ等の帯状部材の長さやジョイント量などの形状を検出する方法とその装置に関するものである。

従来、帯状のタイヤ構成部材の長さを測定する装置としては、押出機から押し出され定尺状に切断されて搬送されるトレッド等の帯状ゴム部材の切断面間の隙間を順次計測し、隙間間の距離から帯状ゴム部材の長さを測定する帯状ゴム部材の測長装置が知られている（例えば、特許文献１）。
この測長装置は、図１４に示すように、連続して押し出される帯状ゴム部材７０を定尺状に切断するカッター７１の下流側で、かつ、切断された定尺状の帯状ゴム部材７０Ｌの上方に変位センサー７２を設置し、切断された帯状ゴム部材７０Ｌの切断傾斜角度方向からレーザー光を照射するとともに、帯状ゴム部材７０Ｌの表面で反射されたレーザー光を変位センサー７２の検出部である図示しない光電センサーで検出するもので、反射光の強度が帯状ゴム部材７０Ｌの隙間７３を照射したときに少なくなることを利用して隙間７３の位置を順次検出する。そして、隙間７３の位置を検出する毎に、検出された隙間７３間の距離を、帯状ゴム部材７０，７０Ｌを搬送するコンベヤ７４の回転軸７４Ｊに接続されたロータリーエンコーダー７５の出力を用いて算出し、定尺状に切断された帯状ゴム部材７０Ｌの長さを測定する。

ところで、前記帯状ゴム部材の測長装置では、変位センサー７２として、照射領域が所定のスポット径を有する一次元レーザーセンサーを用いているので、帯状ゴム部材７０Ｌの幅方向の任意の位置での測長ができなかった。
そこで、この問題を解決するため、本出願人は、変位センサーとして、二次元変位センサーを用いることで、１台の変位センサーであっても、幅方向の広い範囲で、帯状部材の段差の位置（始端及び終端）を検出することができる帯状部材の測長装置を提案している（例えば、特許文献２参照）。
この測長装置は、具体的には、図１５に示すように、ライン状のレーザー光を照射するレーザー光源８１ａと、ＣＣＤカメラを備えタイヤ構成部材８０の表面で反射されたレーザー光の受光位置からタイヤ構成部材８０の変位量を計測する変位量計測手段８１ｂとを備えた二次元変位センサー８１により、所定の速度で回転する成型ドラム８２に貼り付けられたタイヤ構成部材８０に、タイヤ構成部材８０の長手方向に対して所定の角度傾斜したラインビームを照射しながら、タイヤ構成部材８０の照射部からの反射光を受光してタイヤ構成部材８０の始端及び終端の位置を計測するもので、前記特許文献２では、２台の二次元変位センサー８１，８１をタイヤ構成部材８０の幅方向の端部側にそれぞれ設置することで、タイヤ構成部材８０の始端８０ａ及び終端８０ｂの位置を全幅にわたって計測することができる。

特開２００３−２８６３０号公報ＷＯ２００６／０１９０７０Ａ１

ところで、タイヤ構成部材８０の幅が広い場合、その始端８０ａ及び終端８０ｂの位置を全幅にわたって計測するためには、傾斜角を大きくとる必要がある。しかし、傾斜角を大きくすると、計測点間の間隔が広くなるため、測長の精度が低下してしまうといった問題点が発生する。したがって、測長の精度を維持するため、タイヤ構成部材８０の長さ方向の同一位置において、幅方向の中央部及び両端部を含む３か所以上を計測するニーズが高まってきた。
計測点の数を増やすためには二次元変位センサーの台数を増やす必要があるが、前記従来の測長装置の二次元変位センサーは、１台で１点の計測となるため、例えば、４点計測を行うためには、二次元変位センサーが４台必要となる。しかしながら、成型ドラム８２の幅方向に４台の二次元変位センサーを取付けることは、スペースの関係で難しかった。
また、二次元変位センサーの数を増やすことは、高価なカメラを増設することになり、装置が高額になってしまうといった問題点があった。
そこで、少ない台数のカメラで複数の計測点を測定することのできる小型で安価な測長装置が求められていた。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、カメラの台数を増やすことなく、帯状部材の端部位置などの複数箇所の変位量を計測して、帯状部材の形状を効率よく検出する方法と帯状部材の形状検出装置とを提供することを目的とする。

本願の請求項１に記載の発明は、帯状部材にレーザー光を照射するとともに前記帯状部材の表面で反射された前記レーザー光の反射光を受光し、この反射光の受光位置の変化から前記帯状部材の変位量を計測する変位センサーを用いて前記帯状部材の形状を検出する帯状部材の形状検出方法であって、前記変位センサーを、前記帯状部材に対して、前記帯状部材の長手方向に相対的に移動させるとともに、前記帯状部材の幅方向の複数箇所に、複数のレーザー装置から、レーザー光を排他的に照射し、１台のカメラにて前記照射された箇所の画像を順次撮影して、前記帯状部材の幅方向の複数箇所の変位量を前記帯状部材の長手方向に沿って計測する変位量計測ステップと、前記計測された変位量をレーザー光毎に並べ換えることで、前記帯状部材の長手方向に沿って計測された前記帯状部材の変位量を前記幅方向の照射箇所毎に分離して抽出する分離・抽出ステップと、前記抽出された帯状部材の幅方向の複数箇所の変位量から、前記帯状部材の幅方向及び長手方向の形状を検出する形状検出ステップと、を備え、前記複数のレーザー装置は、それぞれ、帯状部材の長手方向に延長するラインビームを照射し、前記変位量計測ステップでは、１台のレーザー装置が、幅方向の複数箇所のうちの１か所のみにレーザー光を照射するとともに、複数の異なる時刻において前記帯状部材の同一箇所の変位量を計測することで、複数の異なる照射角度で計測した前記帯状部材の同一箇所の変位量を求め、形前記形状検出ステップでは、前記複数の異なる照射角度で計測された前記帯状部材の同一箇所の変位量のデータを用いて前記同一箇所の形状を検出することを特徴とする。
ここで、複数のレーザー光を排他的に照射するとは、複数のレーザー光は１本ずつ照射され、かつ、同時刻には照射されるレーザー光が１本だけであることを意味する。
これにより、１台のカメラで帯状部材の端部位置などの幅方向の互いに異なる２箇所の変位量を、帯状部材の長手方向に沿って計測することができるので、前記帯状部材の端部の位置や接合部、更には、前記帯状部材の長さ等を効率よく検出することができる。
また、レーザー光をラインビームとしたので、端部位置などの帯状部材の特定箇所（同一箇所）の変位量を複数の異なる時刻において計測することができる。したがって、帯状部材の特定箇所を複数の異なる角度で計測することができる。このように、帯状部材の特定箇所の変位量を複数の異なる角度で計測すれば、その点が、ある角度で計測したときに死角となって変位量のデータが得られなかった場合でも、別の角度で計測したデータで補完することができる。例えば、端部近くの表面に凸があり、ある角度から計測したときに端部がこの凸部の影になってしまった場合でも、別の角度から計測すれば、端部は凸部の影にはならないので、この別の角度から計測した端部の変位量のデータを用いれば、前記端部位置を求めることができる。したがって、端部位置などの部材の特定箇所の正確な位置を検出することができる。
また、この操作を帯状部材の長手方向に沿って順次行うことで、帯状部材の長手方向の形状を精度よく検出することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の帯状部材の形状検出方法において、前記レーザー光を、前記帯状部材の長手方向に交差する方向に延長するラインビームとし、前記レーザー光と交差する前記帯状部材の始端または終端の位置を、前記帯状部材の幅方向の異なる箇所で計測して、前記帯状部材の幅方向の複数個所における前記帯状部材の長さをそれぞれ検出することを特徴とする。これにより、帯状部材の長手方向に交差する方向に延長するラインビームを照射して、帯状部材の始端または終端の位置を測定する方法においても、１台のカメラで２点計測ができるので、帯状部材の測長を効率よく行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の帯状部材の形状検出方法を実現するための装置であって、帯状部材の表面の互いに異なる位置にレーザー光をそれぞれ照射する第１及び第２のレーザー装置を備えた照射手段と、前記第１及び第２のレーザー装置から照射されて前記帯状部材の表面で反射されたレーザー光の反射光を受光し、これらの反射光の受光位置から前記レーザー光の照射部の変位量をそれぞれ計測する変位量計測手段とを備えた二次元変位センサーと、前記二次元変位センサーと前記帯状部材とを前記帯状部材の長手方向に相対的に移動させる移動手段と、前記第１及び第２のレーザー装置を排他的に点灯させる照射光制御手段と、前記二次元変位センサーで計測された前記照射部の変位量を、第１及び第２のレーザー装置の反射光毎の変位量に並べ換えることで、前記変位量計測手段で計測された前記帯状部材の変位量を前記帯状部材の幅方向の互いに異なる位置に分離して抽出する抽出手段と、前記抽出された互いに異なる位置の変位量から、前記帯状部材の形状を検出する形状検出手段とを備え、前記第１及び第２のレーザー装置は、前記帯状部材の幅方向に平行でかつ前記帯状部材の長手方向に垂直な平面内において、それぞれの光軸が前記変位量計測手段の光軸を挟んで互いに反対側に位置するように配置されて、前記帯状部材の長手方向に沿って延長するラインビームを照射し、前記変位量計測手段は、前記帯状部材の表面の幅方向の２箇所において、前記帯状部材の同一箇所の変位量を複数の異なる時刻で計測し、前記形状検出手段は、前記変位量計測手段で計測した変位量のデータから、複数の異なる時刻における前記同一箇所の変位量のデータを抽出するデータ抽出手段と、前記二次元変位センサーと前記帯状部材との相対移動量を検出する移動量検出手段と、前記移動量検出手段で検出された相対移動量を用いて前記複数の異なる時刻を前記二次元変位センサーと前記同一箇所との成す角である計測角度に変換するとともに、前記変換された計測角度のデータとこの計測角度における前記同一箇所の変位量のデータとを用いて前記同一箇所の座標データを算出する座標算出手段と、前記複数の異なる計測角度で算出した前記同一箇所の座標データを用いて前記同一箇所の座標を特定する座標特定手段とを備え、前記帯状部材の幅方向の２箇所の前記帯状部材の長手方向に沿った形状を検出することを特徴とする。これにより、帯状部材の複数の計測点を精度よく計測することができるとともに、前記帯状部材の端部の位置やや接合部、更には、前記帯状部材の長さ等を効率よく検出することのできる小型で簡単な構成の帯状部材の形状検出装置を提供することができる。また、二次元変位センサーの台数を増やすことなく、帯状部材の端部位置などの部材の同一箇所の変位量を搬送方向に対して異なる角度で計測することができる。したがって、この異なる角度で計測した同一箇所の変位量のデータから求めた複数の位置座標のデータを用いれば、同一箇所の正確な位置を検出することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の帯状部材の形状検出装置であって、前記第１及び第２のレーザー装置の反射光をそれぞれ反射し、これらの反射光を前記変位量計測手段にそれぞれ合焦させるミラーを備えたことを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の帯状部材の形状検出装置であって、前記第１及び第２のレーザー装置の反射光をそれぞれ反射する反射ミラーと、前記反射ミラーで反射された反射光を前記変位量計測手段にそれぞれ合焦させるレンズとを備えたことを特徴とする。
このように、照射部からの反射光をミラーまたは反射ミラーとレンズとを備えた光学系を用いて変位量計測手段（厳密には、変位量計測手段を構成するＣＣＤカメラの受光面）に合焦させることにより、必要な被写界深度・視野を確保することができるので、変位量の計測精度を向上させることができる。

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

本発明の実施の形態１に係るタイヤ構成部材の測長装置の概要を示す図である。成型ドラムに貼り付けられた帯状のタイヤ構成部材の始端及び終端の位置とセンサーヘッドとの関係を示す図である。センサーヘッドの構成を示す図である。センサーヘッドの光学系の一例を示す図である。センサーヘッドの光学系の他の例を示す図である。計測点Ａと計測点Ｂにおける変位量のデータを示す図である。センサーヘッドの光学系の他の例を示す図である。帯状のタイヤ構成部材の長手方向に対して傾斜したラインビームを用いて、帯状のタイヤ構成部材の始端及び終端の位置を検出する方法を示す図である。本発明の実施の形態２に係るタイヤ構成部材の形状測定装置の概要を示す図である。計測線における変位量のデータの取得方法を示す図である。帯状のタイヤ構成部材の終端の位置と撮影位置との関係を示す図である。異なる計測角度で計測した帯状のタイヤ構成部材の変位量のデータの合成方法の一例を示す図である。２台の二次元変位センサーを用いた端部測定方法を示す図である。従来の一次元変位センサーを用いた端部測定方法を示す図である。従来の二次元変位センサーを用いた端部測定方法を示す図である。

以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係るタイヤ構成部材の測長装置（以下、測長装置という）１０の概要を示す図で、図２（ａ），（ｂ）は、成型ドラム２１に貼り付けられた帯状のタイヤ構成部材４０の始端及び終端の位置とセンサーヘッド１１との関係を示す図である。
測長装置１０は、変位量計測装置であるセンサーヘッド１１と、ドラム回転装置２２と、ロータリーエンコーダー２３と、センサーヘッド制御手段１２と、演算装置１３と、移動手段とを備える。
演算装置１３は、記憶手段１４とデータ変換手段１５とデータ抽出手段１６と形状測定手段１７とを備え、形状測定手段１７は、段差判定部１７ａと測長部１７ｂとを備える。
本例の測長装置１０の移動手段は、成型ドラム２１、ドラム回転装置２２、及び、ロータリーエンコーダー２３を備える。前記成型ドラム２１、ドラム回転装置２２、及び、ロータリーエンコーダー２３は、カーカスプライ、ベルト、トレッド等の帯状のタイヤ構成部材を成型ドラム２１の周面に順に貼り付けながら積層して生タイヤに成型する成型機の構成要素である。

成型ドラム２１は成型機の主軸２４の先端部に連結された拡縮可能な円筒状の部材で、この成型ドラム２１の後方に設置された搬送コンベヤ３１により搬送されてくる帯状のタイヤ構成部材４０が、押付けローラー３２により成型ドラム２１に押付けられてその外周側面に順次貼り付けられる。
図２（ａ）において、符号４０ａは、成型ドラム２１に貼り付けられた帯状のタイヤ構成部材４０の始端である。成型ドラム２１に貼り付けられた帯状のタイヤ構成部材４０は、成型ドラム２１とともに、成型ドラム２１の回転方向に移動する。帯状のタイヤ構成部材４０の移動方向は、当該帯状のタイヤ構成部材４０の長手方向である。
帯状のタイヤ構成部材４０の長さは、成型ドラム２１の周長とほぼ等しいので、成型ドラム２１が更に回転すると、図２（ｂ）に示すように、帯状のタイヤ構成部材４０の始端４０ａと終端４０ｂとにより、ジョイント部４０ｃが形成される。ここでは、始端４０ａと終端４０ｂとが重なり合ったジョイント部４０ｃを図示したが、ジョイント部としては、始端４０ａと終端４０ｂとの間に隙間ができる場合や、隙間もしくは重なりがない場合もある。

ドラム回転装置２２は、主軸２４に変速機２２ａを介して連結された駆動用モータ２２ｂを備え、成型ドラム２１の回転軸である主軸２４を所定の速度で回転させる。
ロータリーエンコーダー２３は、主軸２４の回転を検出する回転位置検出センサーで、成型ドラム２１の回転位置を検出するとともに、成型ドラム２１が所定角度Δα回転する毎に、パルス信号を、成型ドラム２１の回転速度を制御する成型ドラム制御装置２５とセンサーヘッド制御手段１２とにそれぞれ出力する。本例では、ロータリーエンコーダー２３としてＡＢ相出力タイプのロータリーエンコーダーを用いているが、ＡＢＺ相出力タイプのものであってもよい。

センサーヘッド１１は、図３にも示すように、第１及び第２のレーザー装置１１ａ，１１ｂと、光学素子群１１Ｍと、カメラ１１ｃと、計測部１１ｄとを備える。カメラ１１ｃと計測部１１ｄとにより、本発明の変位量計測手段を構成する。なお、光学素子群１１Ｍの具体的な構成例を、図４及び図５に示す。
第１及び第２のレーザー装置１１ａ，１１ｂは、それぞれ、センサーヘッド制御手段１２からの制御信号に基づいて、測定対象物である帯状のタイヤ構成部材４０の表面に、所定のスポット径を有するレーザー光を交互に照射する。なお、本例では、第１及び第２のレーザー装置１１ａ，１１ｂの計測深度中心位置を第１及び第２のレーザー装置１１ａ，１１ｂからｈ＝８５ｍｍ離れた位置とし、この計測深度中心位置におけるスポット径を１５０μｍとした。また、レーザー深度範囲をΔｈ＝４０ｍｍとした。

光学素子群１１Ｍは、帯状のタイヤ構成部材４０の表面で反射されたレーザー光の光路を変更してこれをカメラ１１ｃに入射させる。
カメラ１１ｃは、直線状に配列されたＣＣＤ素子を備え、後述する基準パルス信号に同期して、帯状のタイヤ構成部材４０の表面の照射部の画像を撮影する。以下、第１のレーザー装置１１ａが照射するレーザー光の照射部を計測点Ａ、第２のレーザー装置１１ｂが照射するレーザー光の照射部を計測点Ｂという。計測点Ａと計測点Ｂとは、図１に示すように、帯状のタイヤ構成部材４０の幅方向の異なる位置にある点である。計測点Ａと計測点Ｂとは、成型ドラム２１の回転に伴って帯状のタイヤ構成部材４０の表面を、帯状のタイヤ構成部材４０の長手方向に沿って移動する。
計測部１１ｄは、光学素子群１１Ｍを介してカメラ１１ｃのＣＣＤ素子の面１１ｆに入射した、計測点Ａ及び計測点Ｂからの反射光の受光位置から、計測点Ａ及び計測点Ｂの基準位置からの変位量ｈ_Aと変位量ｈ_Bとをそれぞれ計測する（図３参照）。
本例では、図２（ａ），（ｂ）に示すように、センサーヘッド１１を、成型ドラム２１の中心位置Ｏと基準位置Ｏ’とを結ぶ直線上に配置するとともに、計測部１１ｄで計測する変位量ｈ_A，ｈ_Bの基準位置Ｏ’を、センサーヘッド１１から、帯状のタイヤ構成部材４０が巻回されていないときの成型ドラム２１の表面の位置とした。

図４及び図５は、センサーヘッド１１の光学系の構成例を示す図である。
図４は、光学素子群１１Ｍを、反射面が曲面である複数のミラーＳｋ（Ｓａ１〜Ｓａ３及びＳｂ１〜Ｓｂ３）から構成した例で、ミラーＳａ１〜Ｓａ３は、計測点Ａからの反射光をカメラ１１ｃに入射させるためのミラー、ミラーＳｂ１〜Ｓｂ３は、計測点Ｂからの反射光をカメラ１１ｃに入射させるためのミラーである。
本例では、第１及び第２のレーザー装置１１ａ，１１ｂ、ミラーＳｋ、及び、カメラ１１ｃを、シャインプルーフ条件（共役結像条件）を満たすように配置することで、必要な被写体深度と視野とを得るようにしている。
すなわち、ミラーＳａ１〜Ｓａ３は、少なくとも、計測点Ａ及び計測点Ｂの基準位置である帯状のタイヤ構成部材４０が巻回されていない場合の反射光と、帯状のタイヤ構成部材４０の始端４０ａと終端４０ｂとが重なり合った場合の反射光とのいずれもが、カメラ１１ｃのＣＣＤ素子の面１１ｆ上に結像するように配置される。ミラーＳｂ１〜Ｓｂ３についても同様である。
これにより、成型ドラム２１に巻回された帯状のタイヤ構成部材４０の表面の形状を確実に検知することができる。
なお、図４に示すように、不要な光がカメラ１１ｃに入射しないように、カメラ１１ｃ側に配置されるミラーＳａ３，Ｓｂ３との間には、遮光部材Ｔを配置することが好ましい。

図５は、光学素子群１１Ｍを、複数の反射ミラーＭｋ（Ｍａ１，Ｍａ２及びミラーＭｂ１，Ｍｂ２）とレンズＬ（Ｌａ，Ｌｂ）とから構成した例で、反射ミラーＭａ１，Ｍａ２とレンズＬａとは、計測点Ａからの反射光をカメラ１１ｃに入射させるための反射ミラーとレンズである。反射ミラーＭｂ１，Ｍｂ２とレンズＬｂとは、計測点Ｂからの反射光をカメラ１１ｃに入射させるための反射ミラーとレンズである。
本例では、反射ミラーＭｋとして反射面が平面であるミラーを用い、レンズＬとして、入射する側の面Ｌ１が凸状の球面で出射する面Ｌ２が凹状の球面であるレンズを用いるとともに、第１及び第２のレーザー装置１１ａ，１１ｂ、ミラーＭｋ、レンズＬ、及び、カメラ１１ｃを、シャインプルーフ条件（共役結像条件）を満たすように配置することで、必要な被写体深度と視野とを得るようにしている。
この例でも、反射ミラーＭａ１，Ｍａ２及びレンズＬａは、成型ドラム２１に帯状のタイヤ構成部材４０が巻回されることによって第１のレーザー装置１１ａと計測点Ａまでの距離が変化しても、計測点Ａで反射されたレーザー光が、カメラ１１ｃのＣＣＤ素子の面１１ｆ上に結像するように配置される。反射ミラーＭｂ１，Ｍｂ２及びレンズＬｂについても、同様に、第２のレーザー装置１１ｂと計測点Ｂまでの距離が変化した場合でも、計測点Ｂで反射されたレーザー光が、カメラ１１ｃのＣＣＤ素子の面１１ｆ上に結像するように配置される。
なお、反射ミラーＭａ２，Ｍｂ２に代えて、プリズムＰを設置し、このプリズムの入射面Ｐ１，Ｐ２を反射面としてもよい。

センサーヘッド制御手段１２は、ロータリーエンコーダー２３からのパルス信号に同期して撮影を行うように、センサーヘッド１１を制御する。
図１に示すように、ロータリーエンコーダー２３が正転（ＣＷ方向に回転）しているときには、Ｂ相のパルスはＡ相のパルスよりも１パルスの波長の１/４だけ遅れる。センサーヘッド制御手段１２では、このＡ相のパルスとＢ相のパルスとを用いて４逓倍信号を作成し、この４逓倍信号を分周器を用いて分周して、予め設定した周波数の基準パルス信号（ここでは、３２０Ｈｚ）を発生させ、この基準パルス信号によりセンサーヘッド１１の第１及び第２のレーザー装置１１ａ，１１ｂの点灯のタイミングとカメラ１１ｃの撮影のタイミングとを制御する。
具体的には、奇数番目のパルスで図１の左側に配置された第１のレーザー装置１１ａを点灯させ、偶数番目のパルスで右側に配置された第２のレーザー装置１１ｂを点灯させる。カメラ１１ｃは各パルス信号が入力する毎に、帯状のタイヤ構成部材４０の第１のレーザー装置１１ａからのレーザー光の照射部と第２のレーザー装置１１ｂからのレーザー光の照射部とを順次撮影する。

演算装置１３を構成する記憶手段１４、データ変換手段１５、データ抽出手段１６、及び、形状測定手段１７は、パーソナルコンピュータ等のソフトウェアにより構成される。
記憶手段１４は、所定の時間間隔Δｔ毎に計測された帯状のタイヤ構成部材４０の計測点Ａ及び計測点Ｂの基準位置からの変位量ｈ_A及び変位量ｈ_Bを順次記憶して保存する。
撮影開始時刻である計測開始時刻をｔ₀、センサーヘッド制御手段１２からカメラ１１ｃに入力される基準パルス信号の周期をΔｔとすると、図６に示すように、時刻ｔ＝ｔ₀＋（２ｋ−１）Δｔ（ｋ＝１，２，３，……）において計測された変位量のデータが計測点Ａにおける変位量のデータｈ_A（ｔ）で、時刻ｔ＝ｔ₀＋２ｋ・Δｔにおいて計測された変位量のデータが計測点Ｂにおける変位量のデータｈ_B（ｔ）である。
なお、基準パルス信号の周期Δｔが前記時間間隔Δｔとなる。

データ変換手段１５は、成型ドラム２１の回転角速度ωのデータを用いて、記憶手段１４に保存されている計測時刻毎のデータｈ（ｔ）を、成型ドラム２１の回転角度α毎のデータｈ（α）にラベル付けして記憶手段１４に再保存する。計測時における時刻ｔ_kは、計測開始時刻ｔ₀と基準パルス信号の周期Δｔと計測開始時から計測時までのパルス数ｋとを用いて、ｔ_k＝ｔ₀＋ｋ・Δｔで表わせる。一方、計測開始点をα＝０とすると、成型ドラム２１の回転角度は、α_k＝ω・（ｋ・Δｔ）となる。これにより、計測時刻ｔ_k毎に抽出した変位量のデータｈ（ｔ_k）を、回転角度α_k毎のデータｈ（α_k）に変換することができる。以下、計測点Ａにおける変位量のデータをｈ_A（α_k）、計測点Ｂにおける変位量のデータをｈ_B（α_k）と表わす。
データ抽出手段１６は、計測点Ａの変位量のデータｈ_A（α_k）と計測点Ｂの変位量のデータｈ_B（α_k）とを分離して抽出する。

形状測定手段１７の段差判定部１７ａは、データ抽出手段１６で抽出された計測点Ａの変位量のデータｈ_A（α_k）と計測点Ｂの変位量のデータｈ_B（α_k）とを用いて、帯状のタイヤ構成部材４０の幅方向の２箇所における始端４０ａもしくは終端４０ｂを検出する。
具体的には、予め段差を判定するための閾値Ｈを設定しておき、計測点Ａであれば、回転角度がα＝α_p-1であるときの変位量ｈ_A（α_p-1）と回転角度がα＝α_ｐであるときの変位量ｈ_A（α_p）との差Δｈが、Δｈ≧Ｈを満たす場合に、成型ドラム２１の回転角度α_pに対応する箇所Ｐが段差部であると判定する。段差部が存在すれば、それは、帯状のタイヤ構成部材４０の始端４０ａもしくは終端４０ｂとなる。最初に検出される回転角度α_p1に対応する段差部Ｐ₁が始端４０ａの位置で、後に検出される回転角度α_p2に対応する段差部Ｐ₂が終端４０ｂの位置である。
計測点Ｂについても同様で、最初に検出される回転角度α_q1に対応する段差部Ｑ₁が始端４０ａの位置で、後に検出される回転角度α_q2に対応する段差部Ｑ₂が終端４０ｂの位置である。
測長部１７ｂでは、段差部Ｐ₁と段差部Ｐ₂間の距離から、計測点Ａにおける帯状のタイヤ構成部材４０の長さＦ_Aを求めるとともに、段差部Ｑ₁と段差部Ｑ₂間の距離から、計測点Ｂにおける帯状のタイヤ構成部材４０の長さＦ_Bを求める。これにより、帯状のタイヤ構成部材４０の長さＦを幅方向の２箇所において求めることができるので、帯状のタイヤ構成部材４０の測長を精度よく行うことができる。

次に、本例の測長装置１０を用いた帯状のタイヤ構成部材４０の測長方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、成型ドラム２１の回転速度と同じ速度で走行する搬送コンベヤ３１により成型ドラム２１の上部に搬送された帯状のタイヤ構成部材４０を、押付けローラー３２により、成型ドラム２１の周面上に順次貼り付ける。成型ドラム２１の周面上に順次貼り付けられた帯状のタイヤ構成部材４０は成型ドラム２１の回転に伴って円弧状に屈曲しながら長手方向に移動する。
センサーヘッド１１は、成型ドラム２１の回転位置を検出するロータリーエンコーダー２３からのパルス信号の立ち上がりに同期して、成型ドラム２１が所定角度Δα回転する毎に、帯状のタイヤ構成部材４０の計測点Ａにおける厚み方向の変位量ｈ_A（ｔ）と計測点Ｂにおける厚み方向の変位量ｈ_B（ｔ）とを交互に測定し、そのデータを記憶手段１４に順次記憶して保存する。

帯状のタイヤ構成部材４０の始端４０ａが、第１のレーザー装置１１ａからのレーザー光の照射部もしくは第２のレーザー装置１１ｂからのレーザー光の照射部に入ってくると、センサーヘッド１１の検出する変位量ｈ_A（ｔ）もしくは変位量ｈ_B（ｔ）が大きく変化する。そこで、このときの回転角度α_p1と回転角度α_q1から、成型ドラム２１上の帯状のタイヤ構成部材４０の段差部Ｐ₁と段差部Ｑ₁とを求めることにより、帯状のタイヤ構成部材４０の始端４０ａの位置を、幅方向の２箇所において求める。
次に、図２（ｂ）に示すように、成型ドラム２１が更に回転して、帯状のタイヤ構成部材４０の終端４０ｂが、第１のレーザー装置１１ａからのレーザー光の照射部もしくは第２のレーザー装置１１ｂからのレーザー光の照射部に入ってきたときも、始端４０ａの場合と同様に、センサーヘッド１１の検出する変位量ｈ_A（ｔ）もしくは変位量ｈ_B（ｔ）が大きく変化する。そこで、このときの回転角度α_p2と回転角度α_q2とから、段差部Ｐ₂と段差部Ｑ₂とを求めることにより、帯状のタイヤ構成部材４０の幅方向の２箇所における終端４０ｂの位置を求める。
最後に、段差部Ｐ₁と段差部Ｐ₂間の距離から、計測点Ａにおける帯状のタイヤ構成部材４０の長さＦ_Aを求めるとともに、段差部Ｑ₁と段差部Ｑ₂間の距離から、計測点Ｂにおける帯状のタイヤ構成部材４０の長さＦ_Bを求めることにより、帯状のタイヤ構成部材４０の長さＦを幅方向の２箇所において求める。

このように、本実施の形態１によれば、センサーヘッド１１を、帯状のタイヤ構成部材４０の幅方向の異なる計測点Ａと計測点Ｂとにレーザー光をそれぞれ照射する第１及び第２のレーザー装置１１ａ，１１ｂと、第１及び第２のレーザー装置１１ａ，１１ｂからのレーザー光の反射光を受光して照射部を撮影するカメラ１１ｃと、反射光の受光位置から計測点Ａと計測点Ｂの変位量ｈ_Aと変位量ｈ_Bとを計測する計測部１１ｄと、反射光の光路を変更してこれをカメラ１１ｃに入射させる光学素子群１１Ｍとから構成するとともに、第１及び第２のレーザー装置１１ａ，１１ｂを排他的にかつ交互に点灯させるセンサーヘッド制御手段１２を設けて、所定の速度で回転する成型ドラム２１に貼り付けられた帯状のタイヤ構成部材４０の幅方向の異なる２箇所の変位量ｈ_Aと変位量ｈ_Bを計測して、帯状のタイヤ構成部材４０の始端４０ａの位置と終端４０ｂの位置とを求めるようにしたので、１台のカメラで、帯状のタイヤ構成部材４０の長さＦを幅方向の２箇所において求めることができる。したがって、帯状のタイヤ構成部材４０の測長を効率よく行うことができるとともに、装置を小型・軽量化することができる。

なお、前記実施の形態１では、帯状のタイヤ構成部材４０の長さＦを幅方向の２箇所において測定する測長装置１０について説明したが、形状測定手段１７に代えて、データ抽出手段１６で抽出された計測点Ａにおける変位量のデータｈ_A（α_k）と計測点Ｂにおける変位量のデータｈ_B（α_k）とを回転角度α_kの大きさの順に並べ、更に、補完法を用いるなどして、連続したデータに変換して、帯状のタイヤ構成部材４０の表面の形状を測定する表面形状検出手段を設けた帯状部材の形状検出装置を作製し、この帯状部材の形状検出装置により、帯状のタイヤ構成部材４０の長手方向の形状を、幅方向の２箇所において検出するようにしてもよい。あるいは、測長装置１０の形状測定手段１７に、表面形状検出手段と同様の機能を有する表面形状検出部を設けて、帯状のタイヤ構成部材４０の形状検出と測長とを同時に行うようにしてもよい。

また、前記例では、レーザー装置を２台としたが、３台以上としてもよい。この場合、センサーヘッド制御手段１２は、複数のレーザー装置を順に排他的に点灯させる制御を行う。なお、レーザー装置の台数を増やした場合には、光学素子群１１Ｍの構成もそれに応じて変更する必要があることはいうまでもない。
なお、光学素子群１１Ｍの構成については、図４に示したミラーＳｋから構成したものや、図５に示した複数の反射ミラーＭｋとレンズＬとから構成したものに限るものではなく、ミラーやレンズやプリズムなどの光学素子が、必要な被写体深度と視野とを得ることができるように配置された構成であればよい。
また、第１及び第２のレーザー装置１１ａ，１１ｂの間隔、すなわち、計測点Ａと計測点Ｂとの間隔を狭く設定することも可能である。図７は、計測点Ａと計測点Ｂとの間隔を狭く設定した場合の光学素子群１１Ｍの一構成例を示す図である。光学素子群１１Ｍは、反射面が曲面であるミラーＮａ，ＮｂとプリズムＱとから構成される。ミラーＮａは、計測点Ａからの反射光をプリズムＱの入射面Ｑａに入射させるためのミラーで、ミラーＮｂは、計測点Ｂからの反射光をプリズムＱの入射面Ｑｂに入射させるためのミラーである。これらのミラーＮａ，Ｎｂは、第１及び第２のレーザー装置１１ａ，１１ｂからの２本のレーザー光の外側に配置され、プリズムＱは、カメラ１１ｃの中心線上に配置される。入射面Ｑａで反射された反射光と入射面Ｑｂで反射された反射光とはカメラ１１ｃに入射され、カメラ１１ｃのＣＣＤ素子の面１１ｆ上に結像する。
この場合にも、第１及び第２のレーザー装置１１ａ，１１ｂ、ミラーＮｋ（ｋ＝ａ，ｂ）、プリズムＱ、及び、カメラ１１ｃを、シャインプルーフ条件（共役結像条件）を満たすように配置することで、必要な被写体深度と視野とを得ることができる。
なお、プリズムＱに代えて２枚の反射ミラーを用いてもよい。

また、前記例では、成型ドラム２１の周面に貼り付けられた帯状のタイヤ構成部材４０の長さを測定する場合について説明したが、本発明の測長装置１０の使用例はこれに限るものではなく、例えば、押出機から押し出され定尺状に切断されて搬送されるトレッド等の帯状ゴム部材の測長や、切断部の形状測定などの、搬送コンベヤにより移動される帯状部材の形状測定や形状検査に使用することができる。
また、本発明の測定対象物は、カーカスプライ、サイドウオール、ベルト、トレッド等の帯状のタイヤ構成部材４０に限るものではなく、フィルムのような他の帯状部材やシート状のような他の帯状部材にも適用可能である。

また、図８に示すように、センサーヘッドとして、図１の第１及び第２のレーザー装置１１ａ，１１ｂをラインビームを照射するレーザー装置５１ａ，５１ｂに変更し、カメラ１１ｃをＣＣＤ素子が二次元配列されたＣＣＤカメラ５１ｃに変更するとともに、ラインビームの延長方向を帯状のタイヤ構成部材４０の長手方向に対して所定の角度傾斜させる構成のセンサーヘッド５１を用いるようにすれば、１台のセンサーヘッド５１で、帯状のタイヤ構成部材４０の始端４０ａ及び終端４０ｂの位置を全幅にわたって計測することができる。
また、帯状のタイヤ構成部材４０の幅が広く、従来の二次元変位センサー８１であれば４台必要な場合でも、本発明に拠るセンサーヘッド５１を用いれば、２台のセンサーヘッド５１で帯状のタイヤ構成部材４０の幅方向４点の計測を行うことができる。
更に、センサーヘッド５１はＣＣＤカメラ５１ｃが１台なので、従来の二次元変位センサー８１よりも小型にできる。したがって、センサーヘッド５１の増設が容易なので、幅方向の複数の計測点の形状を確実に計測することができるとともに、安価な装置を提供することができる。

実施の形態２．
図９（ａ），（ｂ）は、本実施の形態２に係るタイヤ構成部材の形状測定装置（以下、形状測定装置という）６０の概要を示す図である。
形状測定装置６０は、センサーヘッド６１と、ドラム回転装置２２と、ロータリーエンコーダー２３と、センサーヘッド制御手段６２と、演算装置６３と移動手段とを備える。
演算装置６３は、記憶手段６４と特定箇所指定手段６５とデータ抽出手段６６と座標算出手段６７と形状測定手段６８とを備え、形状測定手段６８は、座標変換部６８ａと合成補完部６８ｂと形状測定部６８ｃとを備える。
本例の形状測定装置６０の移動手段である成型ドラム２１、ドラム回転装置２２、及び、ロータリーエンコーダー２３は、上述した実施の形態１の移動手段と同一構成であるので、説明を省略する。

センサーヘッド６１は第１及び第２のレーザー装置６１ａ，６１ｂと、カメラ６１ｃと、計測部６１ｄと、光学素子群６１Ｍとを備えている。
第１及び第２のレーザー装置６１ａ，６１ｂは、それぞれ、センサーヘッド制御手段６２からの制御信号に基づいて、帯状のタイヤ構成部材４０の表面に、帯状のタイヤ構成部材４０の移動方向である長手方向と平行な方向に延長するラインビームを照射する。
カメラ６１ｃは、二次元配列されたＣＣＤ素子を備え、ラインビームの照射部からの反射光を受光する。
計測部６１ｄは、カメラ６１ｃで撮影された反射光の位置から測定対象物の基準位置からの変位量を計測する。
光学素子群６１Ｍは、帯状のタイヤ構成部材４０の表面で反射されたレーザー光の光路を変更してこれをカメラ６１ｃに入射させる。
本例では、第１及び第２のレーザー装置６１ａ，６１ｂは、帯状のタイヤ構成部材４０の表面に、焦点中心のライン長Ｌが９５ｍｍで幅（スポット径）が１５０μｍのレーザー光を交互に照射するようにしている。第１及び第２のレーザー装置６１ａ，６１ｂの計測深度中心位置ｈとレーザー深度範囲Δｈは、それぞれ、８５ｍｍと４０ｍｍである。

ここで、第１のレーザー装置６１ａが照射するレーザー光の照射ラインを計測線ＬＡ、第２のレーザー装置６１ｂが照射するレーザー光の照射部を計測線ＬＢとする。計測線ＬＡと計測線ＬＢとは、図９（ｂ）に示すように、帯状のタイヤ構成部材４０の幅方向の異なる位置にある、帯状のタイヤ構成部材４０の長手方向に沿ったラインである。計測線ＬＡと計測線ＬＢとは、成型ドラム２１の回転に伴って帯状のタイヤ構成部材４０の表面を、その長手方向に沿って移動する。
計測部６１ｄは、光学素子群６１Ｍを介してカメラ６１ｃのＣＣＤ素子の面に入射した、計測線ＬＡ及び計測線ＬＢからの反射光の受光位置から、計測線ＬＡ上の点及び計測線ＬＢの点の基準位置からの変位量ｈ_LAと変位量ｈ_LBとをそれぞれ計測する。なお、変位量ｈ_LAと変位量ｈ_LBの詳細については後述する。
なお、変位量の基準位置Ｏ’は、前記実施の形態１と同じく、帯状のタイヤ構成部材４０が巻回されていないときの成型ドラム２１の表面の位置である。
センサーヘッド制御手段６２と光学素子群６１Ｍの構成は前記実施の形態１と同様である。但し、光学素子群６１Ｍに使用されるミラーＳｋ、反射ミラーＭｋ、及び、レンズＬとしては、ラインビームの反射光をカメラ６１ｃの二次元配列されたＣＣＤ素子の面に入射させるために、反射面や入射面が、図４及び図５の紙面に垂直な方向に延長しているものが用いられる。

演算装置６３の記憶手段６４、特定箇所指定手段６５、データ抽出手段６６、座標算出手段６７、及び、形状測定手段６８は、パーソナルコンピュータ等のソフトウェアにより構成される。
記憶手段６４は、所定の時間間隔Δｔ毎に計測された帯状のタイヤ構成部材４０の計測線ＬＡ及び計測線ＬＢの基準位置からの変位量ｈ_LA及び変位量ｈ_LBを順次記憶して保存する。
撮影開始時刻である計測開始時刻をｔ₀、センサーヘッド制御手段６２からカメラ６１ｃに入力される基準パルス信号の周期をΔｔとすると、図１０（ａ）に示すように、時刻ｔ_a＝ｔ₀＋（２ｋ−１）Δｔ（ｋ＝１，２，３，……）において計測された変位量のデータが計測線ＬＡにおける変位量のデータｈ_LA（ｔ）で、時刻ｔ_b＝ｔ₀＋２ｋ・Δｔにおいて計測された変位量のデータが計測線ＬＢにおける変位量のデータｈ_LB（ｔ）である。
変位量のデータｈ_LA（ｔ）は計測線ＬＡ上のｍ個の点Ｐ_mの変位量のデータｈ_LAm（ｔ）から成り、変位量のデータｈ_LB（ｔ）は計測線ＬＢ上のｍ個の点Ｑ_mの変位量のデータｈ_LBm（ｔ）から成る。このｍの最大値は、カメラ６１ｃのＣＣＤ素子の素子数（正確には、計測線ＬＡからのレーザー光を受光する方向に配列されたＣＣＤ素子の素子数）よりも小さい値に設定される（図１０では、図を簡明化するため、ｍ＝５とした）。
ここで、図１０（ｂ）に示すように、センサーヘッド６１と成型ドラム２１の中心Ｏとを結ぶ線と、センサーヘッド６１と成型ドラム２１上の点Ｐ_m（図１０（ａ）では、数字１，２，…，５と表示した）とを結ぶ線との成す角を計測角度θ_mとしたとき、点Ｐ_mの変位量のデータｈ_LAm（ｔ）は、計測線ＬＡ上にある回転角度がαで、かつ、計測角度がθ_mのデータである。また、点Ｑ_mの変位量のデータｈ_LBm（ｔ）は、計測線ＬＢ上にある回転角度がαで、計測角度がθ_mのデータである。

特定箇所指定手段６５は、記憶手段６４に保存された時刻毎のｍ個の点Ｐ_mの変位量のデータｈ_LAm（ｔ）を、回転角度α毎の変位量のデータｈ_LAm（α）に変換するとともに、計測線ＬＡの中心のデータ、すなわち、θ_m＝０のデータであるｈ_LA0（α）を用い、前記実施の形態１と同様の方法にて、帯状のタイヤ構成部材４０の始端４０ａの位置と終端４０ｂの位置とを求め、この求められた始端４０ａの位置もしくは終端４０ｂの位置を帯状のタイヤ構成部材４０の特定箇所に指定する。計測線ＬＢに沿った始端４０ａの位置もしくは終端４０ｂの位置についても同様である。なお、特定箇所は始端４０ａや終端４０ｂに限らず、帯状のタイヤ構成部材４０の任意の位置（例えば、始端４０ａから５０ｍｍの位置など）にしてもよい。
以下、特定箇所が終端４０ｂである場合について説明する。

データ抽出手段６６は、図１１（ａ）に示すように、まず、θ_m＝０における終端４０ｂのデータｈ_LA0（α_k）を抽出する。次に、図１１（ｂ），（ｃ）に示すように、計測角度θ_mがラインビームの広がり幅Δθの半分の角度となるときの終端４０ｂの変位量のデータを抽出する。計測角度がθ_m-＝−Δθ/２のデータｈ_LAm（α_k-）は、θ_m＝０における終端４０ｂのデータｈ_LA0（α_k）を取得した時刻をｔ_kとすると、ｔ＝ｔ_k−ΔＴでの撮影位置における終端４０ｂの位置のデータで、計測角度がθ_m+＝＋Δθ/２のデータｈ_LAm（α_k+）は、時刻ｔ＝ｔ_k＋ΔＴでの撮影位置における終端４０ｂの位置データである。なお、ΔＴは、成型ドラムがラインビームの広がり幅Δθの半分の角度だけ回転する時間間隔である。
なお、本例では、データ抽出数を３個としたが、２個でもよいし、４個以上でもよい。

座標算出手段６７は、抽出された計測角度θ_m毎の変位量のデータを用いて、帯状のタイヤ構成部材４０の終端４０ｂの座標データを算出する。この座標データは、例えば、図１２のグラフＧ１〜Ｇ３に示すように、計測角度θ_mを変化させたときの変位量ｈのグラフとして表すことができる。なお、符号Ａ₁〜Ａ₃は、それぞれ、グラフＧ１〜Ｇ３中の終端４０ｂの位置を示す。

形状測定手段６８の座標変換部６８ａは、座標算出手段６７で算出した各計測角度θ_m（ｍ＝１〜３）における終端４０ｂの変位量ｈ_kを、図１２のグラフＧ1kとグラフＧ3kとに示すように、計測角度がθ_m＝０で計測したときの帯状のタイヤ構成部材４０の終端４０ｂの変位量ｈ’_kにそれぞれ変換する。
合成補完部６８ｂは、複数の異なる計測角度θ_mで計測され座標変換された終端４０ｂの変位量ｈ’_kを示すグラフ（図１２のグラフＧ1k，Ｇ２，Ｇ3k；但し、Ｇ２は無変換）を、合成して図１２の下側に示すグラフＧ123のようなグラフを作成する。そして、グラフＧ123中の符号Ａの座標から終端４０ｂの変位量ｈを算出し、これを記憶手段６４に送る。同様に、帯状のタイヤ構成部材４０の始端４０ａの位置についても求めることができる。

このように、帯状のタイヤ構成部材４０の長手方向と平行な方向に延長するラインビームを照射する２台のレーザー装置６１ａ，６１ｂを有するセンサーヘッド６１を備えた形状測定装置６０を用いることにより、帯状のタイヤ構成部材４０の幅方向の異なる２箇所における、始端４０ａの位置座標と終端４０ｂの位置座標とを正確に算出することができるので、帯状のタイヤ構成部材４０の長さを効率よく求めることができる。
すなわち、従来は、図１３に示すように、帯状のタイヤ構成部材４０の同一箇所４０ｋの変位量を二次元ラインセンサー６１Ａとこの二次元ラインセンサー６１Ａとは異なる角度に設置された二次元ラインセンサー６１Ｂとを用いて、帯状のタイヤ構成部材４０の同一箇所の変位量を計測することにより、同一箇所の変位量を互いに異なる２つの角度から計測したデータを得るようにしていたが、本例のように、センサーヘッド６１を備えた形状測定装置６０を用いることにより、１台のカメラで同一箇所の変位量を互いに異なる２つの角度から計測することができるとともに、センサー間の位置決め作業も必要でないので、安価で簡便な帯状部材の形状検出装置を提供することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

本発明によれば、カメラの台数を増やすことなく、帯状部材の端部位置などの複数箇所の変位量を計測して、帯状部材の形状を効率よく検出することができるので、これを帯状部材の測長、ジョイント量、３次元形状測定等のタイヤ構成部材の形状検査に適用すれば、形状検査を効率よく行うことができるとともに、検査精度を向上させることができる。

１０タイヤ構成部材の測長装置、１１センサーヘッド、
１１ａ第１のレーザー装置、１１ｂ第２のレーザー装置、１１ｃカメラ、
１１ｄ計測部、１１Ｍ光学素子群、１２センサーヘッド制御手段、
１３演算装置、１４記憶手段、１５データ変換手段、１６データ抽出手段、
１７形状測定手段、１７ａ段差判定部、１７ｂ測長部、
２１成型ドラム、２２ドラム回転装置、２２ａ変速機、
２２ｂ駆動用モータ、２３ロータリーエンコーダー、２４主軸、
２５成型ドラム制御装置、３１搬送コンベヤ、３２押付けローラー、
４０帯状のタイヤ構成部材、４０ａ始端、４０ｂ終端、４０ｃジョイント部。

Claims

帯状部材にレーザー光を照射するとともに前記帯状部材の表面で反射された前記レーザー光の反射光を受光し、この反射光の受光位置の変化から前記帯状部材の変位量を計測する変位センサーを用いて前記帯状部材の形状を検出する帯状部材の形状検出方法であって、前記変位センサーを、前記帯状部材に対して、前記帯状部材の長手方向に相対的に移動させるとともに、前記帯状部材の幅方向の複数箇所に、複数のレーザー装置から、レーザー光を排他的に照射し、１台のカメラにて前記照射された箇所の画像を順次撮影して、前記帯状部材の幅方向の複数箇所の変位量を前記帯状部材の長手方向に沿って計測する変位量計測ステップと、
前記計測された変位量をレーザー光毎に並べ換えることで、前記帯状部材の長手方向に沿って計測された前記帯状部材の変位量を前記幅方向の照射箇所毎に分離して抽出する分離・抽出ステップと、
前記抽出された帯状部材の幅方向の複数箇所の変位量から、前記帯状部材の幅方向及び長手方向の形状を検出する形状検出ステップと、を備え、
前記複数のレーザー装置は、それぞれ、帯状部材の長手方向に延長するラインビームを照射し、
前記変位量計測ステップでは、
１台のレーザー装置が、幅方向の複数箇所のうちの１か所のみにレーザー光を照射するとともに、複数の異なる時刻において前記帯状部材の同一箇所の変位量を計測することで、複数の異なる照射角度で計測した前記帯状部材の同一箇所の変位量を求め、
前記形状検出ステップでは、
前記複数の異なる照射角度で計測された前記帯状部材の同一箇所の変位量のデータを用いて前記同一箇所の形状を検出することを特徴とする帯状部材の形状検出方法。
前記レーザー光を、前記帯状部材の長手方向に交差する方向に延長するラインビームとし、前記レーザー光と交差する前記帯状部材の始端または終端の位置を、前記帯状部材の幅方向の異なる箇所で計測して、前記帯状部材の幅方向の複数個所における前記帯状部材の長さをそれぞれ検出することを特徴とする請求項１に記載の帯状部材の形状検出方法。
帯状部材の表面の互いに異なる位置にレーザー光をそれぞれ照射する第１及び第２のレーザー装置を備えた照射手段と、前記第１及び第２のレーザー装置から照射されて前記帯状部材の表面で反射されたレーザー光の反射光を受光し、これらの反射光の受光位置から前記レーザー光の照射部の変位量をそれぞれ計測する変位量計測手段とを備えた二次元変位センサーと、
前記二次元変位センサーと前記帯状部材とを前記帯状部材の長手方向に相対的に移動させる移動手段と、
前記第１及び第２のレーザー装置を排他的に点灯させる照射光制御手段と、
前記二次元変位センサーで計測された前記照射部の変位量を、第１及び第２のレーザー装置の反射光毎の変位量に並べ換えることで、前記変位量計測手段で計測された前記帯状部材の変位量を前記帯状部材の幅方向の互いに異なる位置に分離して抽出する抽出手段と、
前記抽出された互いに異なる位置の変位量から、前記帯状部材の形状を検出する形状検出手段とを備え、
前記第１及び第２のレーザー装置は、
前記帯状部材の幅方向に平行でかつ前記帯状部材の長手方向に垂直な平面内において、それぞれの光軸が前記変位量計測手段の光軸を挟んで互いに反対側に位置するように配置されて、前記帯状部材の長手方向に沿って延長するラインビームを照射し、
前記変位量計測手段は、
前記帯状部材の表面の幅方向の２箇所において、前記帯状部材の同一箇所の変位量を複数の異なる時刻で計測し、
前記形状検出手段は、
前記変位量計測手段で計測した変位量のデータから、複数の異なる時刻における前記同一箇所の変位量のデータを抽出するデータ抽出手段と、
前記二次元変位センサーと前記帯状部材との相対移動量を検出する移動量検出手段と、
前記移動量検出手段で検出された相対移動量を用いて前記複数の異なる時刻を前記二次元変位センサーと前記同一箇所との成す角である計測角度に変換するとともに、前記変換された計測角度のデータとこの計測角度における前記同一箇所の変位量のデータとを用いて前記同一箇所の座標データを算出する座標算出手段と、
前記複数の異なる計測角度で算出した前記同一箇所の座標データを用いて前記同一箇所の座標を特定する座標特定手段とを備え、
前記帯状部材の幅方向の２箇所の前記帯状部材の長手方向に沿った形状を検出することを特徴とする帯状部材の形状検出装置。
前記第１及び第２のレーザー装置の反射光をそれぞれ反射し、これらの反射光を前記変位量計測手段にそれぞれ合焦させるミラーを備えたことを特徴とする請求項３に記載の帯状部材の形状検出装置。
前記第１及び第２のレーザー装置の反射光をそれぞれ反射する反射ミラーと、前記反射ミラーで反射された反射光を前記変位量計測手段にそれぞれ合焦させるレンズとを備えたことを特徴とする請求項３に記載の帯状部材の形状検出装置。