JP7172593B2 - ゴム断面測定装置及びゴム断面測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、一定の断面形状が一方向に延在した未加硫ゴム部材の断面形状を測定するゴム断面測定装置及びゴム断面測定方法に関する。

空気入りタイヤのトレッドゴム部材は、成形工程において、未加硫タイヤになる前の未加硫ゴム構造体の外周に未加硫トレッドゴム部材を巻きつけて加硫の対象となる未加硫タイヤをつくる。この未加硫タイヤは、加硫金型に入れられて、所定の条件で加硫されて、トレッドパターン付きの空気入りタイヤが作製される。

作製された空気入りタイヤのトレッド部は、路面と接地する部分であり、トレッド部の地面と接する接地面は、路面から力を受ける部分である。接地面の形状によって路面から受ける力の分布は大きく異なり、接地面の形状はタイヤ性能に大きな影響を与える。このため、接地面の形状に大きな影響を与えるトレッド部の断面形状を表わすプロファイル形状は目標通りに形作られていることが好ましい。このようなトレッド部のプロファイル形状は、同じ加硫金型を用いて空気入りタイヤを作製しても、未加硫トレッドゴム部材の断面形状によって変化し易い。このため、未加硫トレッドゴム部材の断面形状を目標形状に揃えるために、未加硫トレッドゴム部材の断面形状を管理することが行われる。例えば、同じ種類の未加硫タイヤを同一のロットとして多数作製するために、同一ロット内の最初の未加硫トレッドゴム部材を未加硫ゴム構造体に巻き付ける前に、未加硫トレッドゴム部材の断面形状の測定、すなわち厚さ測定が行なわれる。また、未加硫ゴム部材は、同じロット内であっても、未加硫トレッドゴム部材の断面形状が変化していないか否かを、未加硫トレッドゴム部材の断面形状の厚さ測定が定期的に行われる。さらに、未加硫トレッドゴム部材が配合組成の異なるゴム層が積層された部材である場合、未加硫トレッドゴム部材中に各ゴム層が目標通りの厚さを有するか否かも管理するために、各ゴム層の厚さの測定も行なわれる。

例えば、ＣＣＤカメラで撮影した押出トレッドの裁断面の画像データをトレッド内部構造検査装置により画像処理して、配合組成の異なるゴム層のそれぞれの輝度を算出し、この算出されたゴム層間の輝度差から上記裁断面における境界線の位置を特定するとともに、上記境界線と予め設定された基準となる境界線とを比較して、上記撮影された押出トレッドの内部構造の良否を判定するようにした押出トレッドの検査方法が知られている（特許文献１）。

特開２００３－０７５３４３号公報

しかし、画像データをトレッド内部構造検査装置により画像処理しても、押出トレッドの撮像した画像の境界線と予め設定された基準となる境界線とを比較する際に、撮像した画像内の押出トレッドの断面形状における幅方向の基準位置が得られないため、ゴム層の厚さが幅方向で分布をしている押出トレッドにおいて、撮像した画像内の境界線上の幅方向のどの位置と、基準となる境界線の幅方向のどの位置とを比較すればよいのかわからない場合がある。このため、上記検査方法では、ゴム層、さらには、押出トレッドの測定位置における厚さ寸法を、同じ測定位置における目標寸法と比較することは難しい。したがって、未加硫ゴム部材の断面形状の厚さ寸法を幅方向の位置に対応させて得ることが望まれる。

そこで、本発明は、未加硫ゴム部材の断面形状を測定する際に、未加硫ゴム部材の断面形状の厚さ寸法を、未加硫ゴム部材の幅方向の位置に対応させて得ることができるゴム断面測定装置及びゴム断面測定方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、一定の断面形状が一方向に延在した未加硫ゴム部材の前記断面形状を測定するゴム断面測定装置である。
前記未加硫ゴム部材は、平面状の底面を有し、前記底面の法線方向を厚さ方向とし、前記一方向を延在方向とし、前記厚さ方向及び前記延在方向に直交する方向を幅方向としたとき、前記未加硫ゴム部材の前記延在方向の端は、前記幅方向に平行な面で切断した切断面を備え、
前記未加硫ゴム部材を、前記厚さ方向において前記底面の側と反対側の方向から見た前記未加硫ゴム部材の上面には、前記未加硫ゴム部材の前記延在方向に延在するリッジ状の凸線または溝状の凹線、あるいは前記未加硫ゴム部材と異なる色彩を備えた色彩線からなる識別可能な線情報が、前記幅方向の予め定められた位置に設けられている。
当該ゴム断面測定装置は、
前記未加硫ゴム部材の前記切断面と、前記線情報が設けられた前記上面とを、同じ視野内に入れて撮像する撮像部を有する撮影装置と、
前記撮像部が撮像した画像内の前記上面の像において前記延在方向に延在する前記線情報が前記切断面と接する前記幅方向の位置を基準位置として、前記基準位置から前記幅方向に予め定めた距離離間した前記切断面の測定位置において、前記測定位置の前記厚さ方向の前記断面形状の厚さ寸法に対応した前記画像内の前記切断面に沿った対応寸法を測定することにより、前記未加硫ゴム部材の前記測定位置における前記厚さ寸法を算出する算出部を有する処理装置と、を備える。

前記処理装置は、算出した前記未加硫ゴム部材の厚さ寸法を、前記未加硫ゴム部材の予め定められた目標形状の前記測定位置における目標寸法と比較することにより、前記未加硫ゴム部材の前記断面形状の前記目標形状に対する評価を行う評価部を有する、ことが好ましい。

前記切断面は、前記底面の前記法線方向に対して、前記延在方向に傾斜した方向を法線方向に持ち、前記切断面は、前記上面の側に向く傾斜面であり、
前記撮像部の撮像素子の受光面は、前記切断面に平行になるように設けられている、ことが好ましい。

前記切断面において、前記切断面に沿って傾斜した方向を傾斜方向として、
前記算出部は、前記画像内の前記測定位置における前記未加硫ゴム部材の前記傾斜方向に沿った寸法を測定することにより、前記測定位置における前記厚さ方向の厚さ寸法を算出する、ことが好ましい。

前記未加硫ゴム部材は、ゴム種が異なる複数のゴム層が前記幅方向に沿った境界面を有するように積層された構成の複合ゴム部材であり、
前記算出部は、前記厚さ寸法として、前記複合ゴム部材の各ゴム層の厚さ寸法、及び前記複合ゴム部材全体の厚さ寸法を算出する、ことが好ましい。

前記撮像部は、ラインセンサの撮像素子を備え、前記ラインセンサの前記撮像素子の配列方向が、前記幅方向に直交するように前記撮像素子は設けられ、
前記撮像素子は、前記切断面に対して相対的に移動しながら前記切断面を前記幅方向に走査するように構成されている、ことが好ましい。

前記撮像素子は、前記切断面に平行に設けられている、ことが好ましい。

前記撮影装置は、
前記撮像素子が撮像する前記上面の撮像位置を照明する上面照明光源、前記撮像素子が撮像する前記切断面の撮像位置を照明する切断面主照明光源、及び、前記切断面の撮像位置を前記撮像素子に対して前記幅方向の両側から照明する２つの切断面副照明光源と、
測定対象の前記未加硫ゴム部材の種類に応じて、前記上面照明光源、前記切断面主照明光源、及び前記切断面副照明光源の照明光の強度を制御する照明光制御部と、を有する、ことが好ましい。

前記未加硫ゴム部材を載置する基台と、
前記基台に設けられ、前記算出部で算出する前記厚さ寸法及び前記画像内の前記幅方向の長さ情報から得られる前記切断面における前記幅方向の長さを較正するために、前記厚さ方向及び前記幅方向に所定の基準寸法の長さを持ったパターン画像を有する較正用テストチャートを備えた治具と、を有する、ことが好ましい。

本発明の他の一態様は、一定の断面形状が一方向に延在した未加硫ゴム部材の前記断面形状を測定するゴム断面測定方法である。
前記未加硫ゴム部材は、平面状の底面を有し、前記底面の法線方向を厚さ方向とし、前記一方向を延在方向とし、前記厚さ方向及び前記延在方向に直交する方向を幅方向としたとき、前記未加硫ゴム部材の前記延在方向の端は、前記幅方向に平行な面で切断した切断面を備え、
前記未加硫ゴム部材の前記底面と向かい合う上面には、前記未加硫ゴム部材の前記延在に沿って延在するリッジ状の凹線または溝状の凸線、あるいは前記未加硫ゴム部材と異なる色彩を備えた色彩線からなる識別可能な線情報が、前記幅方向の予め定められた位置に設けられている。
前記ゴム断面測定方法は、
前記未加硫ゴム部材の前記切断面と、前記線情報が設けられた前記上面とを、同じ視野内に入れて撮像するステップと、
撮像した画像内の前記上面の像において前記延在方向に延在する前記線情報を特定し、特定した前記線情報の前記切断面と接する前記幅方向の位置を基準位置として、前記基準位置から前記幅方向に予め定めた距離離間した前記切断面の測定位置において、前記厚さ方向の前記断面形状の厚さ寸法に対応した前記画像内の前記切断面に沿った対応寸法を測定することにより、前記未加硫ゴム部材の前記測定位置における前記厚さ寸法を算出するステップと、を備える。

前記切断面は、切断刃を切断刃初期配置位置から前記幅方向に移動しながら前記未加硫ゴム部材を前記切断刃で切断して形成し、
前記撮像するステップは、前記未加硫ゴム部材の切断後、前記切断刃が前記切断刃初期位置に戻る前に、切断した前記未加硫ゴム部材の一方を分離して、前記切断刃が前記切断刃初期位置に戻る際中に、前記切断刃と共に移動しながら撮像素子による走査によって前記切断面と前記上面を撮像する、ことが好ましい。

前記未加硫ゴム部材の切断の前に、前記未加硫ゴム部材の前記底面を基台に載せた状態で、前記上面を押さえ部材で押さえ、
前記押さえ部材による前記上面の押さえを、前記切断面と前記上面の撮像が終了するまで継続する、ことが好ましい。

前記撮像するステップの前に、測定対象の前記未加硫ゴム部材の種類に応じて、前記上面の撮像位置を照明する上面照明光源、前記切断面の撮像位置を照明する切断面主照明光源、及び、前記切断面の撮像位置を前記幅方向の両側から照明する２つの切断面副照明光源のそれぞれが発する照明光の強度を調整する、ことが好ましい。

上述のゴム断面測定装置及びゴム断面測定方法によれば、未加硫ゴム部材の断面形状の厚さ寸法を未加硫ゴム部材の幅方向の位置に対応させて得ることができる。

（ａ）及び（ｂ）は、一実施形態のゴム断面測定装置の構成を説明する図である。 （ａ）は、未加硫ゴム部材の断面形状の一例を示す模式図であり、（ｂ）は、未加硫ゴム部材の切断面及び上面の一例を示す模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、一実施形態のゴム断面測定装置の一例を示す図である。

以下、一実施形態のゴム断面測定装置及びゴム断面測定方法について詳細に説明する。
図１（ａ），（ｂ）は、一実施形態のゴム断面測定装置１０の構成を説明する図である。図１（ａ）は、ゴム断面測定装置の側面図であり、図１（ｂ）は、ゴム断面測定装置の平面図である。図２（ａ）は、未加硫ゴム部材の断面形状の一例を示す模式図であり、図２（ｂ）は、未加硫ゴム部材の切断面及び上面の一例を示す模式図である。

本実施形態では、未加硫ゴム部材Ｇ（以降、単にゴム部材Ｇという）は、一定の断面形状が一方向に延在した部材であり、平面状の底面Ｇ１を有し、底面Ｇ１の法線方向を厚さ方向Ｔ（図１（ａ）参照）とし、断面形状が同じ形状をなして延びる一方向を延在方向Ｌ（図１（ａ），（ｂ）参照）とし、厚さ方向Ｔ及び延在方向Ｌに直交する方向を幅方向Ｗ（図１（ｂ）参照）とする。ゴム部材Ｇの延在方向Ｌの端は、幅方向Ｗに平行な面で切断した切断面Ｇ２を備える。
ゴム部材Ｇを、厚さ方向Ｔにおいて底面Ｇ１の側と反対側の方向から見たゴム部材Ｇの上面Ｇ３には、ゴム部材Ｇの延在方向Ｌに延在するリッジ状の凸線Ｒ（図１（ｂ）参照）を備えた線情報が、幅方向Ｗの予め定められた位置に設けられている。
ゴム断面測定装置１０は、ゴム部材Ｇの断面形状を測定する場合、切断面Ｇ２の切り口の厚さ方向Ｔの厚さ寸法に対応する、切断面に沿って対応寸法を測定する。ゴム断面測定装置１０は、この対応寸法を切断面Ｇ２の底面Ｇ１に対する傾斜角度α［ラジアン］を利用して、厚さ寸法を算出する。

厚さ寸法は、ゴム部材Ｇの幅方向Ｗで分布を持っている。このため、算出した厚さ寸法の幅方向Ｗの位置が特定できなければ、幅方向Ｗのどの位置における厚さ寸法であるか不明である。本実施形態では、測定位置が、幅方向Ｗのどの位置に対応するのか明確にするために、ゴム部材Ｇの上面Ｇ３に設けられたリッジ状の凸線Ｒを備えた線情報を、幅方向Ｗの基準位置として用いる。凸線Ｒは、幅方向Ｗのどの位置に設けられるか、例えば、幅方向Ｗの中心に設けられる、あるいは、ゴム部材Ｇの幅方向Ｗの端から所定の長さ離れた位置に設けられる等、凸線Ｒの幅方向Ｗの位置は定められている。このため、本実施形態では、切断面Ｇ２を撮像装置で撮像し、撮像によって得られる凸線Ｒを測定のための基準位置として、基準位置から幅方向Ｗに予め定めた距離離間した測定位置における厚さ方向Ｗの断面形状の厚さ寸法に対応した切断面Ｇ２の画像内の切断面Ｇ２に沿った対応寸法を測定することにより、ゴム部材Ｇの測定位置における厚さ寸法を算出する。

しかし、凸線Ｒの線幅は極めて細く凸高さも極めて低く、ゴム部材Ｇの切断面Ｇ２において凸線Ｒの形状は変化して、切断面Ｇ２において凸線Ｒの微小に突出した輪郭形状は現れにくい。このため、切断面Ｇ２を撮像するとき、上面Ｇ３も同時に撮像する。凸線Ｒは、上面Ｇ３を照明することにより画像上で認識可能となる。したがって、本実施形態では、ゴム部材Ｇの切断面Ｇ２と、線情報（凸線Ｒ）が設けられた上面Ｇ３とを、同じ視野内に入れて撮像装置で撮像する。そして、撮像により得られた画像内の上面Ｇ３の像において延在方向Ｌに延在する線情報（凸線Ｒ）が切断面Ｇ２と接する幅方向Ｗの位置を基準位置とし、この基準位置から幅方向Ｗに予め定めた距離離間した位置を測定位置とする。この測定位置の厚さ方向Ｔの断面形状の厚さ寸法に対応した画像内の切断面Ｇ２に沿った対応寸法を測定することにより、加硫ゴム部材Ｇの測定位置における厚さ寸法を算出する。
これにより、測定位置が、幅方向Ｗのどの位置か特定することができ、ゴム部材Ｇの断面形状を測定する際に、ゴム部材Ｇの断面形状の厚さ寸法を幅方向の位置に対応させて得ることができる。

図１（ａ），（ｂ）に示す一実施形態のゴム断面測定装置１０は、撮像装置１２と、処理装置１４と、を主に備える。
撮像装置１２は、撮像部１２ａと、照明用光源と、を主に有する。
撮像部１２ａは、ゴム部材Ｇの切断面Ｇ２と、線情報である凸線Ｒが設けられた上面Ｇ３とを、同じ視野内に入れて撮像するように構成されている。
照明用光源１２ｂ～１２ｅは、切断面Ｇ２、上面Ｇ３を照明するように構成されている。

処理装置１４は、コンピュータで形成され、ＣＰＵ１４ａ及びメモリ１４ｂを備え、メモリ１４ｂに記憶されたプログラムを呼び出して起動させることにより、算出部１４ｃ及び評価部１４ｄが機能する。すなわち、算出部１４ｃ及び評価部１４ｄは、ソフトウェアモジュールである。処理装置１４には、ディスプレイ１６及び入力操作系１８が接続されている。

ディスプレイ１６には、撮像装置１４で撮像した画像を表示するほか、処理装置１４で行う、厚さ寸法の算出処理やゴム部材Ｇの断面形状の評価処理の内容を画面表示する。必要に応じて、マウスやキーボード等の入力操作系１８を通じて、希望する情報が入力される。

算出部１４ｃは、撮像部１２ａが撮像した画像内の上面Ｇ３の像において延在方向Ｌに延在する線情報である凸線Ｒが切断面Ｇ２と接する幅方向Ｗの位置を基準位置として定める。さらに、算出部１４ｃは、この基準位置から幅方向Ｗに予め定めた距離離間した測定位置を、断面形状の厚さ寸法（測定位置における厚さ方向Ｔの寸法）に対応した画像内の切断面Ｇ２に沿った対応寸法を測定することにより、ゴム部材Ｇの測定位置における厚さ寸法を算出するように構成される。
評価部１４ｄは、算出したゴム部材Ｇの厚さ寸法を、ゴム部材Ｇの予め定められた目標形状の目標寸法と比較することにより、ゴム部材Ｇの断面形状の目標形状に対する評価、すなわち、ゴム部材Ｇの断面形状は、目標形状であるか否か、の評価を行うように構成される。

なお、切断面Ｇ２は、底面Ｇ１の法線方向に対して、延在方向Ｌに傾斜した方向を法線方向に持ち、切断面Ｇ２は、上面の側に向く傾斜面である場合、撮像部１２ａの撮像素子の受光面は、切断面Ｇ２に平行になるように設けられていることが好ましい。例えば、ゴム部材Ｇは、成形工程において未加硫ゴム構造体の外周に未加硫トレッドゴムゴム部材を巻きつける場合、未加硫トレッドゴムゴム部材の両端同士を突き合わせて接合するので、接合を強固にするために、端の切断面を大きくするために切断面Ｇ２を傾斜面とする。このような傾斜面において、撮像部１２ａの撮像素子の受光面を切断面Ｇ２に平行になるように設けることにより、撮像した画像から、ゴム部材Ｇの厚さ寸法を精度よく測定することができる。

また、切断面Ｇ２において、傾斜面Ｇ２に沿って傾斜した方向を傾斜方向として、算出部１４ｃは、画像内の測定位置におけるゴム部材Ｇの切断面Ｇ２における傾斜方向に沿った寸法を測定することにより、測定位置における厚さ方向Ｔの厚さ寸法を算出することが好ましい。傾斜面Ｇ２の傾斜角度をα［ラジアン］としたとき、画像内の傾斜方向に沿った寸法から得られる、切断面Ｇ２上の寸法を算出し、この算出した寸法にｓｉｎαを乗算することにより、厚さ寸法を算出することができる。

なお、本実施形態では、線情報としてリッジ状の凸線Ｒを用いて説明したが、線情報は、上面Ｇ３において、延在方向Ｌに延びることが画像内で識別可能に特定できるものであればよく、リッジ状の凸線Ｒに限定されず、溝状の凹線であってもよく、あるいはゴム部材Ｇと異なる色彩（例えば、赤、黄、白等）を備えた色彩線であってもよい。

なお、算出部１４ｃでは、ディスプレイ１６に撮像した切断面Ｇ２及び表面Ｇ３の画像を表示させて凸線Ｒが切断面Ｇ２と接する位置を基準位置とするが、この基準位置は、凸線Ｒを含んだ画像の画像処理を行うことにより、延在方向Ｌに直線状に延びる部分を抽出して、自動的に特定することができる。また、ディスプレイ１６に表示された画像上の凸線Ｒが切断面Ｇ２と接する位置に、カーソルを合わせてオペレータが入力操作系１８（例えば、マウス）でクリックすることにより、このクリックに基づいてカーソルの位置を基準位置として特定してもよい。
また、断面形状の厚さ寸法に対応した、画像内の切断面Ｇ２における対応寸法の算出は、上面Ｇ３から底面Ｇ１までの距離を求めることにより行われる。また、後述するように、複数のゴム層が積層され、ゴム層の境界線が幅方向Ｗに延びている場合、厚さ寸法は、ゴム材料Ｇの厚さ方向Ｔの全厚さの合計、上面Ｇ３から最上層のゴム層とその下層のゴム層の境界線までの距離、及びゴム層の２つの境界線間の距離、及び最下層のゴム層の境界線から底面Ｇ１までの距離を含む。

図２（ａ）に示すように、ゴム部材Ｇの断面形状は、厚さ方向Ｔに分布を持っている。さらに、図２（ａ）に示す一例のゴム部材Ｇは、ゴム種が異なる３つのゴム層Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃが幅方向Ｗに沿った境界線を有するように積層された構成の複合ゴム部材である。この場合、算出部１４ｃは、厚さ寸法として、複合ゴム部材の各ゴム層Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃの厚さ寸法及びゴム部材Ｇの全厚さの寸法を算出することが好ましい。ゴム部材Ｇの全厚さが目標寸法から外れている場合、ゴム層の厚さ寸法を、各ゴム層の目標寸法と比較することにより、どのゴム層の厚さ寸法に起因して、ゴム部材Ｇの全厚さの寸法が目標寸法から外れているか、知ることができる。

図２（ｂ）に示すように、上面Ｇ３には凸線Ｒが４つ設けられている場合もある。各凸線Ｒの幅方向Ｗにおける位置は、予め定められており、例えば、ゴム部材Ｇの幅方向Ｗの中心位置から予め定められた距離離間した位置に設けられている。したがって、目標寸法と比較する予め定められている測定位置は、凸線Ｒのうち最も測定位置に近い凸線Ｒからの離間距離によって定められることが好ましい。これにより、幅方向Ｗに長いゴム部材Ｇであっても、幅方向Ｗの位置に対応させて厚さ寸法を正確に算出することができる。

さらに、撮像部１２ａは、一実施形態によれば、ラインセンサの撮像素子１２ａ１を備える。この場合、ラインセンサの撮像素子１２ａ１の配列方向は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、幅方向Ｗに直交するように撮像素子１２ａ１は設けられる。
ラインセンサの撮像素子１２ａ１は、切断面Ｇ２に対して相対的に移動しながら切断面Ｇ２を幅方向Ｗに走査するように構成されていることが好ましい。図２（ａ）に示すようにゴム部材Ｇは幅方向Ｗに長く、幅方向Ｗの長さに比べて厚さ寸法が小さい場合、切断面Ｇ２全体を一度で撮像しようとすると、幅方向Ｗの長さに合わせて広い撮像視野を必要とする。このため、小さな厚さ寸法の測定精度は低くなる。撮像素子のピクセルサイズを大きくすることも可能であるが、画像内で使用しない無駄となる部分が多く、撮像素子のコストは極めて高くなる。この点から、ラインセンサの撮像素子１２ａ１を、切断面Ｇ２に対して相対的に移動させながら切断面Ｇ２を幅方向Ｗに走査させるように構成することにより、小さな厚さ寸法の測定精度を高くすることができる。
この場合、ラインセンサの撮像素子１２ａ１は、切断面Ｇ２に平行に設けられている、ことが好ましい。これにより、厚さ寸法の測定精度を高くすることができる。

撮影装置１２は、撮像素子１２ａ１が撮像する上面Ｇ３の撮像位置を照明する上面照明光源１２ｂ、撮像素子１２ａ１が撮像する切断面Ｇ２の撮像位置を照明する切断面主照明光源１２ｃ、及び、切断面Ｇ２の撮像位置を撮像素子１２ａ１に対して幅方向Ｗの両側から照明する２つの切断面副照明光源１２ｄ，１２ｅを備える。さらに、撮像装置１２は、測定対象のゴム部材Ｇの種類に応じて、上面照明光源１２ｂ、切断面主照明光源１２ｃ、及び切断面副照明光源１２ｄ，１２ｅの照明光の強度を制御する照明光制御部２０を有することが好ましい。

ゴム材料Ｇの種類によって、複合ゴム部材内のゴム層の配置やゴム層の厚さが異なる。このため、ゴム層の境界線を際立たせるには、照明光の強度を変更させることが好ましい。照明光の強度は、ゼロ、すなわち照明光ＯＦＦも含む。
例えば、オペレータが測定対象とするゴム部材Ｇの種類の情報を、入力操作系１８から入力することにより、ゴム部材Ｇの目標形状の目標寸法の情報がメモリ１４ｂから呼び出され、撮像した画像から算出した測定位置におけるゴム部材Ｇの厚さ寸法と目標寸法とが比較される。このときゴム部材Ｇの種類から、各ゴム層の配置を知ることができる。ゴム層の配置によっては、照明光の照明の仕方をゴム層の配置に応じて変更しなければ、ゴム層間の境界線を識別可能に際立たせることはできない。
このため、照明光制御部２０は、処理装置１４で得られる測定対象のゴム部材Ｇの種類の情報に基づいて、上面照明光源１２ｂ、切断面主照明光源１２ｃ、及び切断面副照明光源１２ｄ，１２ｅの照明光の強度を制御する。

例えば、ゴム層の境界線が幅方向Ｗに延びる場合、凸線Ｒを識別可能に際立たせるために、上面Ｇ３の撮像位置を照明する上面照明光源１２ｂ及び幅方向Ｗに沿って延びる境界線を識別可能に際立たせるために、切断面Ｇ２の撮像位置を照明する切断面主照明光源１２ｃの照明光を用いる。この場合、切断面副照明光源１２ｄ，１２ｅからの照明光をＯＦＦにする、あるいは、切断面副照明光源１２ｄ，１２ｅからの照明光の強度を低くする。一方、図２（ａ）に示すように、ゴム層Ｇｄが、幅方向Ｗの一定の範囲にあって、厚さ方向Ｔの表面Ｇ３からゴム層Ｇｃまで延びている場合、ゴム層Ｇｄとゴム層Ｇａの境界線は、厚さ方向Ｔに沿っている。この場合、厚さ方向Ｔに延びる境界線を識別可能に際立たせるには、幅方向Ｗに境界線が延びる場合に不要とする切断面副照明光源１２ｄ，１２ｅからの照明光をＯＮにすることが好ましい。したがって、ゴム層Ｇａとゴム層Ｇｄの境界線におけるゴム層Ｇｄの厚さ寸法を算出する場合、上面照明光源１２ｂ及び切断面主照明光源１２ｃの他に切断面副照明光源１２ｄ，１２ｅの照明光も用いる。
このように、照明光制御部２０は、ゴム材料Ｇの種類に応じて上面照明光源１２ｂ、切断面主照明光源１２ｃ、及び切断面副照明光源１２ｄ，１２ｅの照明光の強度を制御することで、測定精度の高い厚さ寸法を算出することができる。

図３（ａ）及び（ｂ）は、一実施形態のゴム断面測定装置１０の一例を示す図である。
図３（ａ）は、ゴム部材Ｇを切断前の状態を示し、図３（ｂ）は、ゴム部材Ｇを切断後の状態を示す。
図３（ａ）及び（ｂ）では、上面照明光源１２ｂ、切断面主照明光源１２ｃ、及び切断面副照明光源１２ｄ，１２ｅの図示は省略されている。
ゴム断面測定装置１０は、ゴム部材Ｇを載置する基台５０と、較正用テストチャートを備えた治具５２，５４と、切断刃５６が設けられている。
切断刃５６は、切断刃初期配置位置５８から幅方向Ｗに移動しながらゴム部材Ｇを切断する。したがって、切断刃５６が、ゴム部材Ｇの幅方向Ｗに自在に移動する構成になっている。撮像部１２ａは、図３（ａ），（ｂ）に示すように、切断刃５６の幅方向Ｗの移動と共に移動するように構成されている。図示されない上面照明光源１２ｂ、切断面主照明光源１２ｃ、及び切断面副照明光源１２ｄ，１２ｅも、切断刃５６の幅方向Ｗの移動と共に移動するように構成されている。

較正用テストチャートは、基台５０のゴム部材Ｇの載置位置の幅方向Ｗの両側に設けられ、撮像部１２ａが幅方向Ｗに移動して、切断面Ｇ２及び上面Ｇ３の撮像を開始する前に、及び撮像終了後に撮像部１２ａが撮像するように構成されている。較正用テストチャートは、厚さ方向Ｔ及び幅方向Ｗに所定の基準寸法の長さを持ったパターン画像を備える。この較正用テストチャートは、算出部１４ｃで算出する厚さ寸法を較正するために、さらに画像内の幅方向Ｗの長さ情報から得られる切断面Ｇ２における幅方向Ｗの長さを較正するために、用いられる。この較正用テストチャートは、厚さ方向Ｔ及び幅方向Ｗに所定の基準寸法の長さ（例えば１ｍｍや５ｍｍの長さ）を持ったパターン画像を有するので、撮像部１２ａで撮像した画像内の長さ（画素数）を求め、画像内の長さと上記基準寸法の長さとの比を算出し、この比を用いて、画像内の長さから、各寸法を算出することができる。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、撮像部１２ａによる切断面Ｇ２及び上面Ｇ３の撮像は、切断刃５６が切断刃初期位置に戻る際中に、切断刃５６と共に移動しながら撮像素子１２ａ１による走査によって切断面Ｇ２と上面Ｇ３を撮像する、ことが好ましい。この場合、ゴム部材Ｇの切断刃５６による切断後、切断刃５６が切断刃初期位置５８に戻る前に、切断面Ｇ２が撮像可能になるように、切断したゴム部材Ｇの一方を分離する。切断したゴム部材Ｇの一方の分離は、基台５０の、切断したゴム部材Ｇを載せた部分が、駆動モータ５２の駆動により、前方に移動することにより、ゴム部材Ｇは分離され、切断面Ｇ２が撮影可能に現れる。このように測定対象のゴム部材Ｇを、切断直後の切断面Ｇ２の形状を測定するので、柔らかなゴム部材１２ａが、操作者等による把持によって変形することを抑制でき、変形が小さい状態でゴム部材Ｇの断面を測定することができる。

図３（ａ），（ｂ）には、図示が省略されているが、一実施形態によれば、ゴム部材Ｇの切断の前に、ゴム部材Ｇの底面Ｇ１を基台５０に載せた状態で、上面Ｇ３を押さえ部材で押さえることが好ましい。この場合、押さえ部材による上面Ｇ３の押さえを、切断面Ｇ２と上面Ｇ３の撮像が終了するまで継続することが好ましい。これにより、切断面Ｇ２の安定した撮像を行うことができる。

このように、ゴム部材Ｇの断面形状の測定を行なう際、ゴム部材Ｇの切断面Ｇ２と、凸線Ｒの線情報が設けられた上面Ｇ３とを、同じ視野内に入れて撮像する。撮像した画像内の上面Ｇ３の像において延在方向Ｌに延在する凸線Ｒの線情報を特定し、特定した線情報が切断面Ｇ２と接する幅方向の位置を基準位置とする。この基準位置から幅方向Ｗに予め定めた距離離間した測定位置において、厚さ方向Ｔの断面形状の厚さ寸法に対応した画像内の切断面Ｇ２に沿った対応寸法を測定することにより、ゴム部材Ｇの測定位置における厚さ寸法を算出する。したがって、ゴム部材Ｇの幅方向の位置に対応させて、ゴム部材Ｇの断面形状の厚さ寸法を得ることができる。

撮像する前に、測定対象のゴム部材Ｇの種類に応じて、上面Ｇ３の撮像位置を照明する上面照明光源１２ｂ、切断面Ｇ２の撮像位置を照明する切断面主照明光源１２ｃ、及び、切断面Ｇ２の撮像位置を幅方向Ｗの両側から照明する２つの切断面副照明光源１２ｄ，１２ｅのそれぞれが発する照明光の強度を調整することが、境界線を識別可能に際立たせることができる点から好ましい。

以上、本発明のゴム断面測定装置及びゴム断面測定方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更してもよいのはもちろんである。例えば、空気入りタイヤの製造工程中の成形工程において、上述の実施形態のゴム断面測定装置を、成形工程で用いる未加硫ゴム部材となるゴム押し出し部材を切断する切断機構と組み合わせて、成形直前にゴム押し出し部材を切断して得られた未加硫ゴム部材の断面形状を測定することにより、成形に用いる未加硫ゴム部材の断面形状をタイヤ１本毎に測定することができる。

１０ ゴム断面測定装置
１２ 撮像装置
１２ａ 撮像部
１２ａ１ 撮像素子
１２ｂ 上面照明光源
１２ｃ 切断面主照明光源
１２ｄ，１２ｅ 切断面副照明光源
１４ 処理装置
１４ａ ＣＰＵ
１４ｂ メモリ
１４ｃ 算出部
１４ｄ 評価部
１６ ディスプレイ
１８ 入力操作系
２０ 照明光制御部
５０ 基台
５２，５４ 治具
５６ 切断刃
５８ 切断刃初期配置位置

Claims (13)

1. 一定の断面形状が一方向に延在した未加硫ゴム部材の前記断面形状を測定するゴム断面測定装置であって、
   前記未加硫ゴム部材は、平面状の底面を有し、前記底面の法線方向を厚さ方向とし、前記一方向を延在方向とし、前記厚さ方向及び前記延在方向に直交する方向を幅方向としたとき、前記未加硫ゴム部材の前記延在方向の端は、前記幅方向に平行な面で切断した切断面を備え、
   前記未加硫ゴム部材を、前記厚さ方向において前記底面の側と反対側の方向から見た前記未加硫ゴム部材の上面には、前記未加硫ゴム部材の前記延在方向に延在するリッジ状の凸線または溝状の凹線、あるいは前記未加硫ゴム部材と異なる色彩を備えた色彩線からなる識別可能な線情報が、前記幅方向の予め定められた位置に設けられており、
   前記未加硫ゴム部材の前記切断面と、前記線情報が設けられた前記上面とを、同じ視野内に入れて撮像する撮像部を有する撮影装置と、
   前記撮像部が撮像した画像内の前記上面の像において前記延在方向に延在する前記線情報が前記切断面と接する前記幅方向の位置を基準位置として、前記基準位置から前記幅方向に予め定めた距離離間した前記切断面の測定位置において、前記測定位置の前記厚さ方向の前記断面形状の厚さ寸法に対応した前記画像内の前記切断面に沿った対応寸法を測定することにより、前記未加硫ゴム部材の前記測定位置における前記厚さ寸法を算出する算出部を有する処理装置と、を備えることを特徴とするゴム断面測定装置。
2. 前記処理装置は、算出した前記未加硫ゴム部材の厚さ寸法を、前記未加硫ゴム部材の予め定められた目標形状の前記測定位置における目標寸法と比較することにより、前記未加硫ゴム部材の前記断面形状の前記目標形状に対する評価を行う評価部を有する、請求項１に記載のゴム断面測定装置。
3. 前記切断面は、前記底面の前記法線方向に対して、前記延在方向に傾斜した方向を法線方向に持ち、前記切断面は、前記上面の側に向く傾斜面であり、
   前記撮像部の撮像素子の受光面は、前記切断面に平行になるように設けられている、請求項１又は２に記載のゴム断面測定装置。
4. 前記切断面において、前記切断面に沿って傾斜した方向を傾斜方向として、
   前記算出部は、前記画像内の前記測定位置における前記未加硫ゴム部材の前記傾斜方向に沿った寸法を測定することにより、前記測定位置における前記厚さ方向の厚さ寸法を算出する、請求項３に記載のゴム断面測定装置。
5. 前記未加硫ゴム部材は、ゴム種が異なる複数のゴム層が前記幅方向に沿った境界面を有するように積層された構成の複合ゴム部材であり、
   前記算出部は、前記厚さ寸法として、前記複合ゴム部材の各ゴム層の厚さ寸法、及び前記複合ゴム部材全体の厚さ寸法を算出する、請求項１～４のいずれか１項に記載のゴム断面測定装置。
6. 前記撮像部は、ラインセンサの撮像素子を備え、前記ラインセンサの前記撮像素子の配列方向が、前記幅方向に直交するように前記撮像素子は設けられ、
   前記撮像素子は、前記切断面に対して相対的に移動しながら前記切断面を前記幅方向に走査するように構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載のゴム断面測定装置。
7. 前記撮像素子は、前記切断面に平行に設けられている、請求項６に記載のゴム断面測定装置。
8. 前記撮影装置は、
   前記撮像素子が撮像する前記上面の撮像位置を照明する上面照明光源、前記撮像素子が撮像する前記切断面の撮像位置を照明する切断面主照明光源、及び、前記切断面の撮像位置を前記撮像素子に対して前記幅方向の両側から照明する２つの切断面副照明光源と、
   測定対象の前記未加硫ゴム部材の種類に応じて、前記上面照明光源、前記切断面主照明光源、及び前記切断面副照明光源の照明光の強度を制御する照明光制御部と、を有する、請求項６または７に記載のゴム断面測定装置。
9. 前記未加硫ゴム部材を載置する基台と、
   前記基台に設けられ、前記算出部で算出する前記厚さ寸法及び前記画像内の前記幅方向の長さ情報から得られる前記切断面における前記幅方向の長さを較正するために、前記厚さ方向及び前記幅方向に所定の基準寸法の長さを持ったパターン画像を有する較正用テストチャートを備えた治具と、を有する、請求項１～８のいずれか１項に記載のゴム断面測定装置。
10. 一定の断面形状が一方向に延在した未加硫ゴム部材の前記断面形状を測定するゴム断面測定方法であって、
    前記未加硫ゴム部材は、平面状の底面を有し、前記底面の法線方向を厚さ方向とし、前記一方向を延在方向とし、前記厚さ方向及び前記延在方向に直交する方向を幅方向としたとき、前記未加硫ゴム部材の前記延在方向の端は、前記幅方向に平行な面で切断した切断面を備え、
    前記未加硫ゴム部材の前記底面と向かい合う上面には、前記未加硫ゴム部材の前記延在に沿って延在するリッジ状の凹線または溝状の凸線、あるいは前記未加硫ゴム部材と異なる色彩を備えた色彩線からなる識別可能な線情報が、前記幅方向の予め定められた位置に設けられており、
    前記未加硫ゴム部材の前記切断面と、前記線情報が設けられた前記上面とを、同じ視野内に入れて撮像するステップと、
    撮像した画像内の前記上面の像において前記延在方向に延在する前記線情報を特定し、特定した前記線情報の前記切断面と接する前記幅方向の位置を基準位置として、前記基準位置から前記幅方向に予め定めた距離離間した前記切断面の測定位置において、前記厚さ方向の前記断面形状の厚さ寸法に対応した前記画像内の前記切断面に沿った対応寸法を測定することにより、前記未加硫ゴム部材の前記測定位置における前記厚さ寸法を算出するステップと、を備えることを特徴とするゴム断面測定方法。
11. 前記切断面は、切断刃を切断刃初期配置位置から前記幅方向に移動しながら前記未加硫ゴム部材を前記切断刃で切断して形成し、
    前記撮像するステップは、前記未加硫ゴム部材の切断後、前記切断刃が前記切断刃初期位置に戻る前に、切断した前記未加硫ゴム部材の一方を分離して、前記切断刃が前記切断刃初期位置に戻る際中に、前記切断刃と共に移動しながら撮像素子による走査によって前記切断面と前記上面を撮像する、請求項１０に記載のゴム断面測定方法。
12. 前記未加硫ゴム部材の切断の前に、前記未加硫ゴム部材の前記底面を基台に載せた状態で、前記上面を押さえ部材で押さえ、
    前記押さえ部材による前記上面の押さえを、前記切断面と前記上面の撮像が終了するまで継続する、請求項１１に記載のゴム断面測定方法。
13. 前記撮像するステップの前に、測定対象の前記未加硫ゴム部材の種類に応じて、前記上面の撮像位置を照明する上面照明光源、前記切断面の撮像位置を照明する切断面主照明光源、及び、前記切断面の撮像位置を前記幅方向の両側から照明する２つの切断面副照明光源のそれぞれが発する照明光の強度を調整する、請求項１０～１２のいずれか１項に記載のゴム断面測定方法。

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