JP6483942B2 - 建材の柄計測方法及び建材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、建材などの表面に形成された凹凸柄の位置を計測するための建材の柄計測方法と、この柄計測方法を用いる柄計測工程を含む建材の製造方法に関するものである。

従来、基材の表面に凹凸柄を形成して建材を製造することが行われている。このような建材においては、縦横に直線状に延伸する目地が凹部となって設けられており、目地以外の盛り上がった部分が凸柄部となって表面形状が形成されている。そして、建材の製造の各種工程、例えば、塗装工程などに利用するため、凹凸柄の位置を計測することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

凹凸柄の位置を計測するにあたっては、例えば、レーザー変位センサーを用いて外壁材の表面形状を測定し、高低差・幅・面積・重心等のパラメータを使って凹目地部を抽出する方法が提案されている。

特開２００３−３４０３５１号公報

しかし、従来の柄計測方法では、凹目地部と共に基材の表面に設けられた、凸柄部に、くずれや欠けなどがある場合、この凸柄部と凹目地部との区別がつきにくくなるため、凹目地部の位置を正確に検出するのが難しいという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、基材に形成された凹目地部の位置を精度よく計測することができる建材の柄計測方法と、この柄計測方法を用いる柄計測工程を含む建材の製造方法とを提供することを目的とするものである。

本発明に係る建材の柄計測方法は、凹凸型を用いてプレス成型された基材の凹凸柄を計測する建材の柄計測方法であって、
前記凹凸型の三次元の加工データを加工データ記憶手段で記憶し、
前記加工データから選択され且つ検出可能な形状で形成された所定幅の帯状の領域の三次元データを特徴部データとして特徴部データ記憶手段で記憶し、
前記基材に形成された前記凹凸柄を全面計測して得られる三次元の凹凸柄データを凹凸柄データ記憶手段で記憶し、
前記特徴部データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記基材における前記帯状の領域の位置を検出すると共に、検出された前記基材における前記帯状の領域の位置を基準にして、前記凹凸型の全体の前記加工データと前記基材の全体の前記凹凸柄データとを比較することによって、前記凹凸型の全体の前記加工データと前記基材の全体の前記凹凸柄データとのズレを算出することを特徴とするものである。

本発明に係る建材の柄計測方法では、前記基材は、一定パターンの前記凹凸柄が連続的に繰り返し付与されており、
前記基材における前記帯状の領域の長手方向が、前記基材における前記凹凸柄が繰り返す方向に沿っていることが好ましい。
本発明に係る建材の柄計測方法では、前記基材における前記帯状の領域は、前記凹凸柄に含まれる複数の凸柄部を跨って設けられ、
前記所定幅は、複数の前記凸柄部の前記帯状の領域の幅方向に沿う方向の長さよりも短いことが好ましい。
本発明に係る建材の柄計測方法では、前記凹凸柄は、複数の凸柄部及び複数の凹柄部を含み、
複数の前記凸柄部のうち少なくとも一つに対応する前記加工データは、くずれ状又は欠け状の輪郭を有することが好ましい。
本発明に係る建材の製造方法は、セメント成形品からなる基材の表面に、複数の凸柄部及び複数の凹柄部を含む凹凸柄を形成する柄形成工程と、
前記凹凸柄を計測することにより、前記基材における複数の前記凹柄部の位置を計測する柄計測工程と、
複数の前記凹柄部の位置を計測した結果に基づいて、前記基材を塗装する塗装工程と、
を含み、
前記柄計測工程では、上記建材の柄計測方法を用いることを特徴とするものである。

本発明によれば、基材に形成された凸柄部と凹目地部との区別がつきにくい場合であっても、凹目地部の位置を精度よく計測することができる。

本発明の実施の形態の一例を示し、（ａ）は加工データの説明図、（ｂ）は（ａ）に示される加工データの説明図の一部の拡大図、（ｃ）は凹凸柄データの説明図である。 凹凸柄を有する基材の製造方法の一例を示す概略図である。 （ａ）は柄計測装置の一例を示す概略図、（ｂ）は検出可能な形状の一例を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

本発明に係る柄計測方法は、凹凸型３３を用いてプレス成型された基材３０を計測対象とするものである。具体的には、押出成形等で平板状のセメント成形品からなる基材３０を形成し、この基材３０の表面に凹凸型３３を押圧してプレス成型することにより、基材３０の表面に凹凸柄が形成されたものを計測対象とすることができる。計測対象としては、例えば、外壁材や外装材などの建材が挙げられる。

図２に凹凸柄を有する基材３０の製造方法の一例を示す。基材３０は、押出成形機３１から引き取りコンベアベルト３９の上に連続的に押し出された後、搬送機３２で搬送される。また、基材３０の表面（上面）には、凹凸型３３によるプレス成型で凹凸柄が形成される。凹凸型３３はロール状に形成されており、基材３０の押出方向と略直交する水平な軸を中心として回転駆動自在に形成されている。また、凹凸型３３の周面には、複数個の突起部３４が周方向に並んで形成されている。この凹凸型３３は、押出成形機３１の出口付近の上方に配置されている。また、上記の搬送機３２の途中には斜め下り傾斜する傾斜部３５が設けられており、この傾斜部３５の上方にはウォータージェットなどを用いた切断機３６が設けられている。

そして、凹凸柄を有する基材３０を製造するにあたっては、まず、セメント成形材料等を押出成形機３１から一定の速度で連続的に押し出しながら、凹凸型３３により基材３０の表面（上面）に凹凸柄を形成する。その際、この基材３０の表面（上面）に凹凸型３３を押出速度と同調させた速度で回転させながら押圧して、基材３０を連続的にプレス成型する。ここで、突起部３４で押圧された部分が凹凸柄のうちの凹柄となり、突起部３４で押圧されなかった部分が凸柄部３８となる。凹柄は、複数本の凹目地部３７で形成することができる。各凹目地部３７は、基材３０の搬送方向又は搬送方向と直交する方向（以下、幅方向という）に細長い溝状に形成することができる。また、凹目地部３７を形成した場合、それ以外の部分は平面視で長方形等に形成される複数個の凸柄部３８となっている。尚、平面視とは、基材３０の表面（上面）をこの表面（上面）に対して垂直な方向から見ることをいう。そして、凹凸型３３が一回転するごとに一定パターンの凹凸柄が基材３０に連続的に繰り返して付与されることになる。

このような凹凸柄が形成された長尺の基材３０は、切断機３６により所定の長さに切断される。基材３０は、切断機３６によって切断されることで、平面視矩形状に形成される。そして、切断された基材３０は、搬送機３２からトレー４０の上へと一枚ずつ連続的に移送される。この後、トレー４０に移送された基材３０が、養生硬化工程などの次工程に搬送される。

このようにして表面（上面）に凹凸柄が形成された基材３０について、凹凸柄の位置の計測を行う。図３（ａ）に、凹凸柄の位置の計測を行うための柄計測装置の一例を示す。この柄計測装置は、基材３０を実測する部分と、実測により得られたデータを処理する処理部１０とを備えている。

基材３０を実測する部分には、カメラ１が備えられている。カメラ１としては、例えば、ラインカメラ、高速３Ｄカメラなどが挙げられる。カメラ１は、処理部１０に設けられた画像入力ボードなどの画像入力部１５に接続されている。また、カメラ１には、専用の電源１６を接続することができる。

カメラ１のレンズの下方には、搬送手段２が設けられている。搬送手段２としては、例えば、ベルトコンベアなどが挙げられる。搬送手段２は、複数本の搬送ローラ３にベルト４を無端ループ状に架設して形成することができる。搬送ローラ３の一部には、駆動モータ３ａが設けられており、この駆動モータ３ａの駆動によりベルト４が進行自在に形成されている。また、搬送ローラ３の一部には、エンコーダ３ｂが設けられている。このエンコーダ３ｂは、処理部１０に設けられたセンサ入力部１７に接続されている。エンコーダ３ｂで計測されたデータは、処理部１０に入力され、このデータを用いてベルト４の進行速度を計測することができる。尚、エンコーダ３ｂの代わりに、又はエンコーダ３ｂと併用してドップラー速度測定機を用いてベルト４の進行速度或いは直接基材３０の進行速度を計測してもよい。

また、搬送手段２には、一対のフォトセンサ６が設けられている。フォトセンサ６は、搬送される基材３０の先端を検出するためのものである。フォトセンサ６は、ベルト４を幅方向で挟んで対向するように設けられている。フォトセンサ６は、処理部１０に設けられたセンサ入力部１７に接続されている。

ベルト４の上方には、光源５が設けられている。光源５としては、例えば、ライン照明等の照明手段、レーザー発生器などが挙げられ、用いられるカメラ１の種類や、基材３０の凹凸柄の形状などによって適宜選択することができる。尚、図３（ａ）においては、カメラ１を基材３０の略垂直上方に位置させ、光源５をカメラ１と緩衝しないように僅かに傾けて照射するようにしているが、光源５を基材３０の略垂直上方に位置させ、カメラ１を光源５と緩衝しないように僅かに傾けて撮影するようにしてもよい。

処理部１０は、パーソナルコンピュータなどの電子計算機で構成することができる。処理部１０には、凹凸型３３の三次元の加工データを記憶する加工データ記憶手段１１が設けられている。凹凸型３３の三次元の加工データとは、凹凸型３３に設けた突起部３４の長さ寸法や幅寸法や突出寸法、及び隣り合う突起部３４，３４の間隔などである。この加工データは、凹凸型３３を作成する際に用いた図面データなどで構成することができる。

また、処理部１０には、上記加工データから選択された所定幅ｗの帯状の領域ｒのデータを特徴部データとして記憶する特徴部データ記憶手段１２が設けられている。ここで、所定幅ｗの帯状の領域ｒとは、凹凸型３３の一部の領域であって、基材３０の凹凸柄を計測する際に基準となる部分を指す。加工データから選択された所定幅ｗの帯状の領域ｒのデータ、すなわち、特徴部データとは、凹凸型３３の所定幅ｗの帯状の領域ｒにおける突起部３４の長さ寸法や幅寸法や突出寸法、及び隣り合う突起部３４，３４の間隔などである。

また、処理部１０には、基材３０に形成された凹凸柄を全面計測して得られる三次元の凹凸柄データを記憶する凹凸柄データ記憶手段１３が設けられている。基材３０に形成された凹凸柄を全面計測して得られる三次元の凹凸柄データとは、基材３０に形成した凸柄部３８の長さ寸法や幅寸法や突出寸法、及び隣り合う凸柄部３８，３８の間隔などと、基材３０に形成した凹目地部３７の長さ寸法や幅寸法や深さ寸法、及び隣り合う凹目地部３７，３７の間隔などである。

また、処理部１０には、加工データ記憶手段１１に記憶された加工データと、凹凸柄データ記憶手段１３に記憶された凹凸柄データとを比較することによって、両データのズレ（差）を算出する算出手段１４が設けられている。上記の加工データ記憶手段１１と、特徴部データ記憶手段１２と、凹凸柄データ記憶手段１３とは、電子計算機のメモリ装置などを用いることができ、算出手段１４は、電子計算機の中央処理装置（ＣＰＵ）などを用いることができる。

そして、上記のような柄計測装置を用いて凹凸柄の位置を計測することができる。

基材３０に形成された凹凸柄の計測方法について、以下に説明する。

本実施形態では、まず、柄計測の対象となる基材３０の種類（品種）を決定する。これにより、加工データ記憶手段１１に記憶されている複数種の凹凸型３３の三次元の加工データから、柄計測の対象となる基材３０をプレス成型した特定の凹凸型３３の三次元の加工データが選択される。図１（ａ）に、加工データの一例を示し、図１（ｂ）に、図１（ａ）における加工データの一部の拡大図を示す。この加工データは、周長が１３１９ｍｍの凹凸型３３の周面を平面的に表したものである。符号２０は突起部３４を示す突起部データである。

そして、選択された特定の凹凸型３３の三次元の加工データから、所定幅ｗの帯状の領域ｒを選択する。本実施形態においては、帯状の領域ｒが、検出可能な形状で形成されていることが好ましい。すなわち、帯状の領域ｒにおける凹凸型３３の突起部３４が、検出可能な形状で形成されていることが好ましい。この場合、帯状の領域ｒが、基材３０のどの位置に現れるかを容易に検出することができる。検出可能な突起部３４の形状としては、例えば、当該突起部３４によって形成される凹目地部３７によって判断することができる。図３（ｂ）に示すように、当該凹目地部３７の一方の傾斜面３７ａ又は他方の傾斜面３７ｂの少なくとも光源５による照射（カメラ１による撮影）の際に影になりやすい側の傾斜面３７ａ、３７ｂの垂線Ｖに対する傾斜角度θ１が、光源５の垂線Ｖに対する傾斜角度θ２（カメラ１が垂直位置から傾けて設けられている場合は、カメラ１の垂線Ｖに対する傾斜角度θ２）よりも大きいことが好ましい。この場合、影が生じにくくなり、凹目地部３７を正確に検出することができる。
尚、帯状の領域ｒ内に凹目地部３７以外の凹柄が形成されている場合は、この凹柄の深さ寸法が、凹目地部３７の深さ寸法よりも０．５ｍｍ以上浅いことが好ましい。これにより、凹目地部３７と上記凹柄の輝度に基づいて閾値を設定した場合、凹目地部３７だけを正確に検出することができる。また、必要に応じて、凹目地部３７と上記凹柄の凹み部分の容積に基づいて上記閾値を設定してもよいし、凹目地部３７と上記凹柄の凹み部分の縦断面積に基づいて閾値を設定してもよい。この場合、凹目地部３７の検出をより正確に行うことができる。

また、本実施形態においては、帯状の領域ｒが、凹凸型３３の中央部に設定されることが好ましい。すなわち、本実施形態においては、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、帯状の領域ｒが、凹凸型３３の三次元の加工データの平面視中央部に設定されることが好ましい。帯状の領域ｒは、凹凸型３３の幅方向の中央部において、凹凸型３３の幅方向と直交する方向に沿って設けられる。帯状の領域ｒの長さ（凹凸型３３の幅方向と直交する方向の長さ）は、特に限定されるものではなく、適宜の長さを設定することができる。本実施形態においては、帯状の領域ｒは、その長さが凹凸型３３の周長と同じ長さになるようにして設けられている。帯状の領域ｒの所定幅ｗの寸法としては、特に限定されるものではなく、基材３０の種類（品種）に応じて適宜の寸法を設定することができる。所定幅ｗの寸法は、例えば、５ｍｍとすることができる。

尚、帯状の領域ｒは、検出可能な形状で形成されていれば、凹凸型３３の幅方向の種々の位置に設けられてもよい。帯状の領域ｒは、例えば、凹凸型３３の幅方向の一方の端部において、凹凸型３３の幅方向と直交する方向に沿って設けられてもよい。また、帯状の領域ｒは、凹凸型３３の幅方向の一方の端部とは反対側にある他方の端部において、凹凸型３３の幅方向と直交する方向に沿って設けられてもよい。

そして、この選択された所定幅ｗの帯状の領域ｒの三次元データが、特徴部データとして特徴部データ記憶手段１２に入力されて記憶される。

そして、柄計測の対象となった基材３０の凹凸柄を取得する。この場合、基材３０は、定尺に切断された後、養生硬化され、さらに凹凸柄が形成された表面にベース塗装されたものを用いることができる。この基材３０が搬送手段２のベルト４の上に載せられ、ベルト４の進行に伴ってカメラ１の下方を搬送されるものである。基材３０を搬送するにあたっては、基材３０の短辺及び長辺のうちの一方（本実施形態においては、短辺）を柄計測装置の幅方向に合わせ、短辺及び長辺のうちの他方（本実施形態においては、長辺）を搬送方向に合わせて搬送する。

そして、基材３０が、カメラ１の下方を通過する際に、基材３０に形成された凹凸柄が全面にわたって撮像されて計測される。この撮像により得られた画像データは、画像入力部１５に入力され、数値化された凹凸柄の三次元データ（凹凸柄データ）を得ることができる。図１（ｃ）に、凹凸柄データの一例を示す。この凹凸柄データは、図１（ａ）の加工データを有する凹凸型３３でプレス成型された基材３０の凹凸柄データを平面的に表したものである。この凹凸柄データの基材３０は、長手方向の全長が３０３０ｍｍのものである。符号２１は、例えば、凹目地部３７を示すデータ、符号２２は、例えば、凸柄部３８を示すデータとすることができる。凹凸柄データは、凹凸柄データ記憶手段１３に記憶される。尚、基材３０の凹凸柄を撮像する方法として、ラインカメラを用いた場合は、ライン照明により出来る表面凹凸の影を（白黒に２値化される）、高速３Ｄカメラを用いた場合は、ラインレーザー光による表面凹凸形状を連続撮像して、例えば、グレースケールあるいは座標データとして取り込むようにする。また、エンコーダ３ｂ等から得られるベルト４の進行速度（基材３０の搬送速度）のデータもセンサ入力部１７に入力される。

次に、特徴部データ記憶手段１２に記憶された特徴部データと、凹凸柄データ記憶手段１３に記憶された凹凸柄データとを、算出手段１４で比較する。特徴部データと、凹凸柄データとの比較を行うには、三次元の加工データから選択された所定幅ｗの帯状の領域ｒのデータと、基材３０の凹凸柄を撮像して得た凹凸柄データとにおいて二次元での位置を対応させる必要がある。本実施形態においては、センサ入力部１７に入力されたフォトセンサ６のデータと、エンコーダ３ｂのデータとに基づいて、その対応を行っている。これらのデータに基づいて、特徴部データの二次元の位置を算出し、この特徴部データの二次元の位置と、基材３０の凹凸柄を撮像して得た凹凸柄データの二次元の位置とを対応させ、基材３０における帯状の領域ｒの位置を検出する。

そして、検出された帯状の領域ｒの位置を基準にして、加工データ記憶手段１１に記憶された凹凸型３３の全体の加工データと、凹凸柄データ記憶手段１３に記憶された基材３０の全体の凹凸柄データとを比較することによって、凹凸型３３の全体の加工データと基材３０の全体の凹凸柄データとのズレを算出手段１４で算出する。このようにして基材３０の全体の凹目地部３７の位置を計測することができる。

尚、上記に示す実施の形態では、帯状の領域ｒを凹凸型３３の幅方向の中央部にのみ設け、特徴部データと凹凸柄データとを比較する構成について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、帯状の領域ｒを、凹凸型３３の幅方向の中央部と、凹凸型３３の幅方向の一方の端部と、凹凸型３３の幅方向の他方の端部との複数の位置に設け、この複数の位置でそれぞれ特徴部データと凹凸柄データとの比較を行ってもよい。

このように、本発明に係る柄計測方法では、凹凸型３３の加工データから所定幅ｗの帯状の領域ｒを選択し、この所定幅ｗの帯状の領域ｒにおけるデータを特徴部データとして、基材３０の凹凸柄データとの比較を行う。これにより、基材３０の全体の凹凸柄に影響されず、所定幅ｗの帯状の領域ｒに絞って凹目地部３７の検出を行うことができる。この結果、基材３０に形成された凸柄部３８と凹目地部３７との区別がつきにくい場合であっても、基材３０の全体の凹目地部３７の位置を精度よく計測することができる。そして、凹目地部３７の位置が精度よく計測できると、例えば、隣り合う凹目地部３７，３７の間隔（凹目地部３７，３７の間の長さ）を正確に算出することができ、目地間長さの検査に活用することができる。また、この目地間長さのデータを基材３０の成型工程にフィードバックして、成型工程の精度を向上させたり、後工程での塗装の塗分け制御に活用することで、成形品の塗装の塗分け精度を向上させることができる。

１１ 加工データ記憶手段
１２ 特徴部データ記憶手段
１３ 凹凸柄データ記憶手段
３０ 基材
３３ 凹凸型
ｒ 帯状の領域
ｗ 所定幅

Claims (4)

1. 凹凸型を用いてプレス成型された基材の凹凸柄を計測する建材の柄計測方法であって、
   前記凹凸型の三次元の加工データを加工データ記憶手段で記憶し、
   前記加工データから選択され且つ検出可能な形状で形成された所定幅の帯状の領域の三次元データを特徴部データとして特徴部データ記憶手段で記憶し、
   前記基材に形成された前記凹凸柄を全面計測して得られる三次元の凹凸柄データを凹凸柄データ記憶手段で記憶し、
   前記特徴部データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記基材における前記帯状の領域の位置を検出すると共に、検出された前記基材における前記帯状の領域の位置を基準にして、前記凹凸型の全体の前記加工データと前記基材の全体の前記凹凸柄データとを比較することによって、前記凹凸型の全体の前記加工データと前記基材の全体の前記凹凸柄データとのズレを算出し、
   前記基材における前記帯状の領域は、前記凹凸柄に含まれる複数の凸柄部を跨って設けられ、
   前記所定幅は、複数の前記凸柄部の前記帯状の領域の幅方向に沿う方向の長さよりも短いことを特徴とする建材の柄計測方法。
2. 前記基材は、一定パターンの前記凹凸柄が連続的に繰り返し付与されており、
   前記基材における前記帯状の領域の長手方向が、前記基材における前記凹凸柄が繰り返す方向に沿っていることを特徴とする請求項１に記載の建材の柄計測方法。
3. 前記凹凸柄は、複数の凸柄部及び複数の凹柄部を含み、
   複数の前記凸柄部のうち少なくとも一つに対応する前記加工データは、くずれ状又は欠け状の輪郭を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の建材の柄計測方法。
4. セメント成形品からなる基材の表面に、複数の凸柄部及び複数の凹柄部を含む凹凸柄を形成する柄形成工程と、
   前記凹凸柄を計測することにより、前記基材における複数の前記凹柄部の位置を計測する柄計測工程と、
   複数の前記凹柄部の位置を計測した結果に基づいて、前記基材を塗装する塗装工程と、
   を含む建材の製造方法であって、
   前記柄計測工程では、請求項１から３のいずれか１項に記載の建材の柄計測方法を用いることを特徴とする建材の製造方法。

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