JP6397895B2 - 接合状態判定方法及び成型装置 - Google Patents
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Description
このような接合不良を検出するためには、帯状部材の始端及び終端の位置を正確に求める必要がある。ここで特許文献1では、2次元レーザー変位センサを用いて帯状部材の始端及び終端の位置を求めている。
図1に例示する、本発明の一実施形態に係る成型装置1は、タイヤのトレッドやベルト等の帯状部材21が巻き付けられる成型ドラム2と、当該帯状部材21を成型ドラム2に巻き付ける際の、帯状部材21の長手方向両端部のうち成型ドラム2に最初に巻き付けられた端部の画像である部材先端部撮像データ、及び、帯状部材21の成型ドラム2への巻き付けを終了し、その長手方向両端部同士を接合した際の、接合部付近の画像である部材ジョイント部撮像データを撮像により取得する撮像手段3と、帯状部材の長手方向両端部同士の接合の状態を判定する接合状態判定手段4とを具える。
また、撮像手段3は、成型ドラム2から離隔して、撮像方向が成型ドラム2を向いた姿勢で固定される。
光源11は、撮像手段3が帯状部材21を撮像するために適切な明るさを提供する。光源11を設けることで、撮像手段3は、周囲の明るさに影響されずに撮像を行うことができる。
この実施形態では、図3に示すように、例えば成型ドラム2上に、帯状部材サンプル101を配置し、撮像手段3によって帯状部材サンプル101の、部材先端部基準位置Pa及び部材先端部を含む領域(二点鎖線で囲まれた仮想領域)を撮像することで、部材先端部マスタデータAを作成する。この実施形態では、部材先端部基準位置Paを、帯状部材21の切断面の幅方向一端としている。そして、部材先端部マスタデータA中の部材先端部基準位置Paの位置を求める。以上のように作成された部材先端部マスタデータAは、接合状態判定手段4に格納される。
帯状部材21を成型ドラム2に巻き付け開始した後、成型ドラム2の回転とともに、帯状部材21の長手方向一端部21aは、成型ドラム2の周方向(図4A−図4Dでは反時計回り)に移動し、帯状部材21の長手方向両端部同士を接合する前、この実施形態では、図4Bのように撮像位置まで達した際に、本実施形態の部材先端部撮像データ取得工程として、撮像手段3が帯状部材21の部材先端部撮像データCを撮像し取得する(ステップS202)。ここで、帯状部材21の長手方向一端部21aが撮像位置に到達した際に、制御手段が撮像トリガを発生させることで、撮像を自動化させることができる。
その後、成型ドラム2を回転させながら帯状部材21を巻き付けてゆき、巻き終えた(ステップS203)後、図4Cのように、帯状部材21の長手方向両端部同士、すなわち長手方向両端部21a、21b同士を接合する(ステップS204)。
帯状部材21の長手方向両端部同士を接合した後、この実施形態では、成型ドラム2をさらに回転させ、図4Dのように帯状部材21の接合部が撮像位置まで達した際に、この実施形態の部材ジョイント部撮像データ取得工程として、撮像手段3が帯状部材21の部材ジョイント部撮像データDを撮像し取得する(ステップS205)。ここでも上記ステップS202の場合と同様にして、撮像を自動化することができる。
本実施形態の部材先端部検出工程では、取得された部材先端部撮像データC中に、登録された部材先端部マスタデータAの部材先端部と同等の部材先端部を検出できるか判定を行う(ステップS301)。この部材先端部の検出は、部材先端部撮像データCを対象に、部材先端部マスタデータAでパターンマッチングを行うことで実施することができる。より具体的には、部材先端部マスタデータAと部材先端部撮像データCとを相対移動させながら、両画像をパターンマッチングさせる。なお、パターンマッチングは、例えば濃淡値の相関係数をマッチング率として用いることで行うことができる。
このような部材先端部検出工程を含むことで、上述した部材先端部撮像データ取得工程で、部材先端部撮像データCが適切に取得されていない場合を除外することができる。
ここで、部材先端部撮像データC中に、部材先端部マスタデータAの部材先端部と同等の部材先端部を検出できなかった場合、具体的には例えば、上記のパターンマッチングにおいて、登録された部材先端部マスタデータAを基準とした、取得された部材先端部撮像データCとの一致度を示すマッチング率が所定のしきい値以下の場合又は当該しきい値未満である場合には、異常値を制御手段に出力して処理を終了することができる。
なお、この部材先端部検出工程は、上述した部材先端部撮像データ取得工程(ステップS202)の後であれば、部材ジョイント部撮像データ取得工程(ステップS205)よりも前に行うこともできる。また前記しきい値は、目的に応じて適宜設定することができる。
部材先端部検出工程で、取得された部材先端部撮像データC中に、部材先端部マスタデータAの部材先端部と同等の部材先端部を検出できた場合、すなわち例えば、上記のパターンマッチングにおいて、マッチング率が所定のしきい値を超え又はそれ以上であった場合には、部材先端部登録データ登録工程に進む。
部材先端部登録データ登録工程では、部材先端部撮像データC中の部材先端部の画像を、部材先端部登録データC1として登録する(ステップS302)。
なお、部材先端部撮像データCが適切に取得されることが、十分確実に保証できる場合等には、部材先端部検出工程を行わず、撮像された部材先端部撮像データC中の部材先端部の画像を、そのまま部材先端部登録データC1として登録して、以降の工程を行うこともできる。
そして、第1の接合状態判定工程では、上記の第1のパターンマッチング工程において算出されたマッチング率が、所定のしきい値(この実施形態では50%)以下かを判定する(ステップS305)。マッチング率が所定のしきい値を超える場合には、帯状部材の長手方向両端部同士が、正常に接合されている場合と、接合不良が生じている場合とを含んでいるので、好ましくは、以降の工程で、そのいずれであるか、さらに確認を進める。ここで、上記しきい値を超える場合は、図6Aに示すように、帯状部材21の長手方向の一端部21aと他端部21bとの間の少なくとも一部に隙間が発生(ジョイント割れ不良が発生)しているおそれや、段ずれ(帯状部材21の一端部21aと他端部21bとが、帯状部材21の幅方向にずれた接合状態)が発生しているおそれがある。
一方、上記第1のパターンマッチング工程において算出されたマッチング率が所定のしきい値以下の場合には、図6Bに示すように、帯状部材21の長手方向の一端部21aが、他端部21bに十分にラップされた(覆われた)状態であると判断でき、接合状態判定手段4は、帯状部材21の長手方向両端部同士が正常に接合されていると判定して、処理を終了することができる。
なお、ステップS305における、帯状部材21の長手方向両端部同士が正常に接合されていると判定する判定基準を、上記の実施形態では、しきい値「以下」としたが、しきい値「未満」とすることもでき、この点は、後述するステップS307及びステップS309の判定基準でも同様である。ただし、しきい値「以下」とするか、しきい値「未満」とするかは、設計上一義的に(二者択一で、排他的に)決まるものである。例えば、ある制御において、正常に接合されている状態と判定するマッチング率の最大値を決めて、第1のパターンマッチング工程において算出されるマッチング率がこの最大値(しきい値)「以下」かどうかを判定すると決めた場合を想定する。この場合には、その後にマッチング率がしきい値「未満」かどうかを判定するように変更されることはない。また、しきい値は、上記の実施形態では、例えば50%としたが、目的に応じ適宜設定することができ、後述のステップS307及びステップS309でも同様である。
しかしながら、上記第1のパターンマッチング工程及び第1の接合状態判定工程で、部材先端部が検出された場合、即ち、マッチング率が所定のしきい値を超える場合であっても、帯状部材の長手方向両端部同士が正常に接合されている場合もあるので、必ずしもジョイント割れ不良等の接合不良が発生しているとは限らない。そのため、帯状部材の長手方向両端部同士の接合状態をより確実に判定する観点から、後述する第2の接合状態判定工程を実施することが好ましい。
そして、第2の接合状態判定工程として、第2のパターンマッチング工程において算出された前記マッチング率が、所定のしきい値(この実施形態では50%)以下であるか判定する(ステップS307)。
しきい値を超える場合、帯状部材の長手方向両端部同士が、正常に接合されている場合と、ジョイント割れ不良等の接合不良が生じている場合とを含む。そのため、好ましくは、以降の工程でさらに確認を行う。
一方、マッチング率が所定のしきい値以下の場合には、接合状態判定手段4は、帯状部材21の長手方向両端部同士が正常に接合されていると判定して、処理を終了することができる。
第3の接合状態判定工程を行うために、前述の通り、この実施形態では、あらかじめ、ジョイント割れ形状登録データ登録工程を行う(図2AのステップS102)。この工程では、接合不良のうち、ジョイント割れ不良を生じた状態の、帯状部材の接合部の少なくとも一部の画像を、ジョイント割れ形状登録データBとして、1つ以上、接合状態判定手段4に事前に登録しておく。例えば、図7に示すような10種類の形状及び色合いのパターンをジョイント割れ形状として登録する。なお図7において、黒色は帯状部材21の上面が持つ色を示し、白色は成型ドラム2の表面が持つ色を示し、斜線は帯状部材21の切断面が持つ色を示すものとする。
そして、この実施形態では、第3のパターンマッチング工程として、取得された部材ジョイント部撮像データDを対象に、登録されたジョイント割れ形状登録データB、またはこれと同等の画像の少なくとも1つ(以下、総称して「ジョイント割れ形状登録データ等」ともいう)でパターンマッチングを実施して、当該部材ジョイント部撮像データDを基準とした、当該ジョイント割れ形状登録データ等の一致度を表すマッチング率を算出する(ステップS308)。
さらに、第3の接合状態判定工程では、第3のパターンマッチング工程において算出された1つ以上のマッチング率のいずれか、すなわち、部材ジョイント部撮像データDとジョイント割れ形状登録データ等のいずれかとのマッチング率が、所定のしきい値以下であるかを判定する(ステップS309)。いずれかのマッチング率が所定のしきい値を超える場合には、ジョイント割れ不良が発生していると判定して処理を終了する。逆に、該マッチング率がすべて所定のしきい値以下の場合には、帯状部材21の長手方向両端部同士が正常に接合されていると判定して処理を終了する。
この方法によれば、複数のジョイント割れ形状登録データと、複数の拡縮率と、複数の回転角度とをそれぞれ組み合わせることで、多数の画像を作成することができ、この画像の少なくとも1つと、部材ジョイント部撮像データDとをパターンマッチングすることで、ジョイント割れ形状登録データの数が限られたものであっても、様々な種類のジョイント割れ不良を判定することができ、判定能力の向上やロバスト性の確保をはかることができる。これにより、帯状部材の長手方向両端部同士の接合の状態を、高い精度で判定することができる。
Claims (6)
- 成型ドラム上に帯状部材を巻き付け、前記帯状部材の長手方向両端部同士を接合して、帯状部材を円筒状に成型する際に、前記接合の状態を判定する方法であって、
前記帯状部材を前記成型ドラム上に巻き付け開始した後であって前記帯状部材の長手方向両端部同士を接合する前に、前記帯状部材の長手方向両端部のうち前記成型ドラムに最初に巻き付けられた端部に対する部材先端部撮像データを取得する、部材先端部撮像データ取得工程と、
前記帯状部材の長手方向両端部同士を接合した後に、前記帯状部材の部材ジョイント部撮像データを取得する、部材ジョイント部撮像データ取得工程と、
取得された前記部材ジョイント部撮像データを基準とした、取得された前記部材先端部撮像データに基づいて登録された部材先端部登録データの一致度を表すマッチング率を算出する、第1のパターンマッチング工程と、
前記第1のパターンマッチング工程において算出された前記マッチング率が、所定のしきい値以下又はそれ未満である場合に、前記帯状部材の長手方向両端部同士が正常に接合されていると判定する、第1の接合状態判定工程と、
を含むことを特徴とする、接合状態判定方法。 - 前記第1のパターンマッチング工程の前にあらかじめ、帯状部材サンプルの部材先端部マスタ画像を含む、前記帯状部材の部材先端部マスタデータを登録する、部材先端部マスタデータ登録工程をさらに含み、
取得された前記部材先端部撮像データ中に、登録された前記部材先端部マスタデータの部材先端部と同等の部材先端部が検出できた場合に、該部材先端部の画像を前記部材先端部登録データとして登録する、請求項1に記載の接合状態判定方法。 - 前記部材先端部登録データから、部材先端部基準位置を含む部材先端部の画像であるジョイント境界部登録データを取得する、ジョイント境界部登録データ取得工程と、
前記第1の接合状態判定工程において前記マッチング率が所定のしきい値を超え又はそれ以上であると判定された場合に、取得された前記部材ジョイント部撮像データを基準とした、取得された前記ジョイント境界部登録データの一致度を表すマッチング率を算出する、第2のパターンマッチング工程と、
前記第2のパターンマッチング工程において算出された前記マッチング率が、所定のしきい値以下又はそれ未満である場合に、前記帯状部材の長手方向両端部同士が正常に接合されていると判定する、第2の接合状態判定工程と、
をさらに含む、請求項1又は2に記載の接合状態判定方法。 - あらかじめ、前記接合の状態のうち、帯状部材の長手方向両端部の間の少なくとも一部に隙間が生じるジョイント割れ不良を生じた状態の、前記帯状部材の接合部の少なくとも一部の画像である、ジョイント割れ形状登録データを1つ以上登録する、ジョイント割れ形状登録データ登録工程と、
前記第2の接合状態判定工程において前記マッチング率が所定のしきい値を超え又はそれ以上であると判定された場合に、取得された前記部材ジョイント部撮像データに基づいた、登録された前記ジョイント割れ形状登録データ又はこれと同等の画像の少なくとも1つの一致度を表すマッチング率を算出する、第3のパターンマッチング工程と、
前記第3のパターンマッチング工程において算出されたいずれかの前記マッチング率が、所定のしきい値以下又はそれ未満である場合に、前記帯状部材の長手方向両端部同士が正常に接合されていると判定する、第3の接合状態判定工程と、
をさらに含む、請求項3に記載の接合状態判定方法。 - 前記ジョイント割れ形状登録データと同等の画像が、前記ジョイント割れ形状登録データを拡縮および/または回転させた画像である、請求項4に記載の接合状態判定方法。
- 成型ドラム上に帯状部材を巻き付け、前記帯状部材の長手方向両端部同士を接合して、帯状部材を円筒状に成型する成型装置であって、
前記帯状部材が巻き付けられる前記成型ドラムと、
前記帯状部材の長手方向両端部のうち前記成型ドラムに最初に巻き付けられた端部に対する部材先端部撮像データ、及び、部材ジョイント部撮像データを撮像により取得する撮像手段と、
帯状部材の長手方向両端部同士の接合の状態を判定する接合状態判定手段とを具え、
前記接合状態判定手段は、
前記帯状部材を前記成型ドラム上に巻き付け開始した後であって前記帯状部材の長手方向両端部同士を接合する前に、前記長手方向両端部のうち前記成型ドラムに最初に巻き付けられた端部に対する部材先端部撮像データを取得し、
前記帯状部材の長手方向両端部同士を接合した後に、前記帯状部材の部材ジョイント部撮像データを取得し、
取得された前記部材ジョイント部撮像データを基準とした、取得された前記部材先端部撮像データに基づいて登録された部材先端部登録データの一致度を表すマッチング率を算出し、
前記第1のパターンマッチング工程において算出された前記マッチング率が、所定のしきい値以下又はそれ未満である場合に、帯状部材の長手方向両端部同士が正常に接合されていると判定する、成型装置。
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