JPH03194406A - 物体の端部位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、物体の端部位置位置検出装置に関するもので
あり、特にインナーライナ、プライコードなどのタイヤ
構成部材を成型ドラムに巻き付ける際に部材のエッヂ位
置を正確に検出して、これらのタイヤ構成部材の形状の
異常の有無を検査し、タイヤ成型時の部材組み立て精度
を保証することによって、タイヤの品質の下落を防止す
るための技術に関するものである。

（従来の技術） タイヤの成型は、円筒状のドラムに、インナーライナ、
プライコードなどのゴムシートａを巻き付け、更にビー
ド、トレッドゴムなどを組み合わせて行う。この場合、
タイヤとしての品質上重要なことは、各部材をドラム上
の所定の位置へ正しくセットすること、また部材を巻き
付けた後の継目量を所定の範囲内に収めること、すなわ
ち、重ね合わせ継目の場合はその継目幅が所定の範囲内
であること、突き合わせ継目の場合は重なりや開きがな
いことである。これらの品質を保持するために、成型ド
ラムに巻き付けられたタイヤ部材の長手方向の両エッヂ
部や幅方向の両エッヂ部の位置を正確に検出して、これ
らエッヂ部が所定の位置にセットされているか否か、継
目量が所定の範凹円にあるか否か等を検査する必要があ
る。

従来は、このようなタイヤ部材の端部位置の検出には、
成型ドラム上方にラインプロジェクタを設置して、成型
ドラムへ各部材のエッヂ基準位置を光学的なラインとし
て投射して、そのラインに実際に成型ドラムに巻き付け
たタイヤ部材が合致するか否かを成型作業者が目視によ
り判定、検査していた。しかしながら、目視判定によっ
ていたため、作業者の負担が大きいと共に、判定結果に
誤差が多く、判定の能率も上がらなかったという欠点が
あった。

目視判定による欠点を解消するため、無接触変位センサ
を利用した技術が開発されている。これは、光学式変位
センサをドラム上方に設置し、成型ドラム上に巻き付け
られた部材の、検出しようとするエツジに直交する方向
に変位センサを相対的に移動させ、エツジにおける変位
の変化を検出し、変位量が大きく変化する位置をエッヂ
位置として検出するものである。

（発明が解決しようとする課題） 上述した無接触変位センサを用いるエッヂ位置検出方法
によると、ドラムの真円度や、下面部材の表面の状態に
より変位を測定する基準位置が変動するため変位量を正
確にとらえることができず、従って、正確にエッヂ位置
を検出することができなかった。また、変位センサを被
検物体に対して相対的に移動させるための時間がかかる
こと、及びポイント測定であるため、エッヂに傷がある
場合などには誤差が生じたり、検出できなくなるなどの
欠点があった。

このほか、ラインセンサを利用してエッヂを検出する技
術がある。これは、検出すべきエッヂと直交する方向に
ラインセンサの走査方向を合わせ、エッヂの陰影を検出
して、その陰影の位置をエッヂ位置として検出するもの
である。しかし、ライン測定であるため、測定すべき部
材の表面状態や、エッヂの状態によって、やはり誤差や
検出不能が生じ易い欠点がある。

タイヤ部材のエッヂを検出する場合、特に問題となるの
は、まず、成型能率を下げることがないようにエッヂの
検査に時間をかけないことである。

従って接触式の検出装置や機械的可動機構を有する装置
は好ましくないと言える。更に、成型ドラムの形状の真
円状態や、下面部材の表面状態のいかんにかかわらず正
確にエッヂ位置を検出できるものでなくてはならない。

また、検査対象であるタイヤ部材を構成するゴムシート
は通常黒色であり、これを張り付けるドラム表面も黒色
のゴムプラグやゴムバンドであったり、また先に張られ
たゴムシートの上に更にゴムシートを張り付ける場合も
あるため、下地部材と検査対象となる部材とが色調、明
度のうえでコントラストが付けにくく、エッヂ位置の検
出が難しいという問題もある。

本発明は、前述の従来技術における欠点を解消すると共
に、これらの問題を解決し、タイヤ部材のエッヂ位置を
正確に検出することができる物体の端部位置検出装置を
提供せんとするものである。

（課題を解決するための手段及び作用）上記課題を解決
するために、本発明は、物体の直線状エッヂ部分を照明
する手段と、前記照明手段により照明される前記物体の
エッヂ部分を陰影像として撮像する手段と、前記撮像手
段により撮像した画像信号を各画素に分解し、該画素の
濃度を多階調量子化する手段と、前記多階調量子化手段
によって量子化された各画素の濃度を工・ンヂ方向に平
行に累積加算してヒストグラムを作成する手段と、該ヒ
ストグラム上の最小濃度点を所定のずれ量だけ補正した
位置をエッヂ位置の座標として検出する手段とを具える
事を特徴とするものである。

本発明によると、エッヂ部分を含む物体の１部を撮像し
てヒストグラムを作成し、そのヒストグラムの変化をと
らえてエッヂ位置を検出するようにしている。従って、
面測定であるため、被検物体のエッヂの傷などの部分的
な形状不良や、下面部材表面の状態の不良がエッヂの検
出において問題となることがない。また、物体と非接触
でエッヂ位置を検出していると共に、照明、撮像手段を
移動させる必要もなく、従って検査に時間がかかること
がない。更に、被検物体のエッヂ部分を陰影像として撮
像して画像濃度のヒストグラムを作成し、陰影部分によ
り生じるヒストグラム上の変化をとらえてエッヂ位置を
検出しているため、被検物体と下地部材のコントラスト
が付けにくい場合であっても、エッヂ部分に厚さによる
段差がありさえすればエッヂ位置を正確に検出すること
が可能である。

（実施例） 第１図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明のエッヂ位置検出装置
をエッヂ位置の異常検査に応用した実施例を示す線図で
ある。本実施例ではゴムシート１の長手方向のエッヂ位
置を検出し、その異常の有無を検査するものとする。

第１図（ａ）に示すように、ゴムシート１を成型ドラム
２に巻き付け、成型ドラム上方に、２台の撮像装置３ａ
、３ｂ　（ＣＣＤカメラ）及び２台の照明装置４ａ、４
ｂを設置する。第１図（ｂ）に示すように、照明装置４
ａ、４ｂはゴムシート１の長手方向（ドラム周方向）の
それぞれのエッヂ１ａ、１ｂの内側に設置し、エッヂｌ
ａ、ｌｂ上をそれぞれ外側方向に向けて斜めに光を照射
するようにする。ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂは、エッヂｌ
ａ、ｌｂの真上にそれぞれ設置し、エッヂｌａ、ｌｂを
それぞれ含むゴムシート１の端部を撮像できるように設
定されている。エッヂｌａ。

１ｂの方向とＣＣＤカメラの撮像画面の縦軸または横軸
を一致させるようにする。第１図（Ｃ）は、ＣＣＤカメ
ラ３ａ、３ｂにより撮像したエッヂｌａ、ｌｂを含んだ
ゴムシート１の画像を示す図である。各画像のほぼ中央
にはゴムシートのエッヂによって生じた陰影部分ＩＡ、
ＩＢが黒く現れている。

ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂにより撮像された画像はエッヂ
位置異常検出処理装置５に送られ、処理装置５では後述
する手順によって画像処理を行って成型ドラム２上のエ
ッヂ位置を検出すると共に、このエッヂ位置と基準エッ
ヂ位置とを比較し、検出したエッヂ位置が基準エッヂ位
置からの許容範囲内にある場合にはそのまま成型作業を
続け、許容範囲内にない場合には、成型機制御装置６を
介して成型ドラム駆動機構７のモータをストップさせる
などして成型ドラム２の動作を制御する。

第２図は、エッヂ位置異常検出処理装置５の一例の詳細
な構成を示すブロック図である。尚、以下の説明はゴム
シート１の両エッヂＩａ、ｌｂについて共通するので、
一方のエッヂ１ａについて代表して説明する。撮像装置
３から送られてきたアナログ画像信号は画像入力部８に
入力されてデジタル信号に変換された後、多階調画像記
憶部９に送って多階調量子化する。この量子化された信
号は、画像出力部１９を介して画像モニタ２０上にモニ
タ表示される一方、累積濃度演算部１０へ送られる。尚
、画像入力部８にてＡ／Ｄ変換された信号は、画像出力
部１９を経て直接画像モニタ２０上に表示することも可
能である。多階調画像記憶部９からの信号を受は取った
累積濃度演算部１０では、撮像画像内にあらかじめ設定
されたウィンド内の多階調量子化された各画素の濃度を
エッヂ方向に累積加算し、エッヂ方向と直交する方向へ
第３図（ａ）に示すようなヒストグラムを作成する。本
実施例では、ゴムシート１の内側から外側に向かって斜
め方向にエッヂ部分を照明しているので、第３図（ｂ）
に示すように、下地ドラム２表面上のエッヂ部分１ａ近
傍に陰影部分１ｃができる。この陰影部分１ｃには光が
照射されないため、この部分に対応するヒストグラム値
は低いものとなる。従って、ヒストグラムをエッヂｌａ
に直交する方向に走査した時、本例では最小値の座標が
陰影部分１ｃの端部１ｄの位置と対応することとなる。

実際のエッヂ位置は、第３図（ｂ）から明らかなとおり
、陰影部分１ｃの端部１ｄから陰影部分１ｃのエッヂ方
向の幅分だけ内側にずれたところにある。従ってエッヂ
の検出にあたってはこの陰影部分の端部１ｄからゴムシ
ート１のエッヂ１ａまでのずれ量を考慮しなければなら
ない。本実施例ではこのずれ量をヒストグラムの最大値
の１／４の値と決めてこの割合をあらかじめ累積濃度演
算部１０に入力しておく。累積濃度演算部１０では、ヒ
ストグラムの最小値及び最大値を検出し、ヒストグラム
の縦軸方向に前記最小値に最大値の１／４の値（オフセ
ット量）を加算した値を基準値として設定する。更に、
前記最小値の座標からエッヂに直交する方向にゴムシー
ト１の内側に向かってヒストグラムを走査して、ヒスト
グラム値が前記基準値を連続的に越えた最初の点の座標
をエッヂ１ａとして検出する。このようにして陰影部分
ＩＣの端部１ｄから真のエッヂ１ａまでのずれ量を補正
することができる。

累積濃度演算部１０にて検出したエッヂ１ａの座標を表
す信号は、エッヂ位置算出部１１に送られ、成型ドラム
２上の実際のエッヂ位置をここで算出する。エッヂ位置
算出部１１には、成型ドラム２の中心位置からＣＣＤカ
メラ３の光軸までの距離をあらかじめ入力しておき、カ
メラ３のウィンド中心からのエッヂ１ａまでの距離を算
出してこれに加算し、その値を成型ドラム２の中心位置
からエッヂ１ａまでの距離として算出して、成型ドラム
２上の実際のエッヂ位置を検出する。

エッヂ位置算出部１１で検出したエッヂ位置信号は比較
判定部１２に入力し、標準エッヂ位置と実際のエッヂ位
置とを比較してゴムシート１の合否の判定を行う。すな
わち、成型ドラム２の中心位置から標準エッヂ位置まで
の距離及び標準エッヂ位置を中心としたエッヂ位置の変
動許容幅をあらかじめ比較判定部１２に入力しておき、
実際のエッヂ位置が標準エッヂ位置を中心とした変動許
容範囲内にあるか否かを判定する。

この判定結果は判定結果表示部１３へ入力して外部へア
ラーム表示をすると共に、外部インターフェイス１４を
介して成型機制御装置６（第１図）へ入力し、実際のエ
ッヂ位置と基準エッヂ位置とのずれが変動許容幅内にあ
る場合にはそのまま成型作業を継続し、変動許容幅内に
ない場合には成型作業を中止するように成型ドラム駆動
機構７を制御する。

上述の実施例では、累積濃度演算部１０にてヒストグラ
ムを作成し、ヒストグラムの最小値に、最大値の１／４
の量のオフセット量を加算して基準値を設定し、その基
準値を越えた位置をエッヂとして検出するようにしてい
るが、第４図に示すように、このヒストグラムを微分し
て、微分値を演算するようにしても良い。第４図（ｂ）
のグラフに示す微分値の最大値の１／４の値を基準点に
取り、第４図（ａ）に示すヒストグラムの最小値に対応
する位置からこの微分値をエッヂの内側方向に向けて走
査し、微分値が基準点を連続して越える位置をエッヂ１
ａとして検出するようにしても良い。この場合、ヒスト
グラムの各値を微分しているため、よりはっきり変化量
をとらえることができる。なお、累積濃度演算部１０で
ヒストグラムの微分によるエッヂ位置の検出も行い得る
ようにし、ヒストグラムを直接演算するモードと微分し
て演算するモードとを選択スイッチにて選択できるよう
にする。

検査にかかる時間は、２台のカメラを設置している場合
で３秒以内で行うことができる。

制御装置５の各動作部へのパラメータの入力は、例えば
キーボードなどのパラメータ設置部１５に作業者が入力
し、制御パラメータ記憶部１６にその値を記憶させてお
いて、システム制御部１７の制御の下に動作モードに併
せて各動作部へ入力する。システム制御部１７ではこの
他、画像制御部１８を介して、撮像装置３の撮像のタイ
ミングの制御、画像入力部８、画像出力部１９、多階調
画像記憶部９、累積濃度演算部１０の動作を制御すると
共に、エッヂ位置算出部１１、比較判定部１２、表示部
１３、外部インターフェイス１４の各動作を制御する。

上述の例では、２台のカメラを使用して、被検物体の幅
方向のエッヂ位置を検出するようにしているが、本発明
は周方向のエッヂ位置の検出にも応用することができる
。この場合、第５図（ａ）に示すとおり、ゴムシート１
の先端を成型ドラム２に張り付けた時点で、ゴムシート
１の先端の幅方向のエッヂ１ｅの位置を上述した方法で
検出し、又、その時のドラムの回転位置をドラム回転軸
に取り付けられたロータリーエンコーダ（図示せず）に
より検出する。その後第５図（ｂ）に示すように成型ド
ラムが一周してシートを張り終わった時点で、後端エッ
ヂ１ｆの位置及びその時のドラムの回転位置を検出する
。以上の撮像画像内のエッヂ先端位置とその時のドラム
の位置及び撮像画像内のエッヂ後端位置とその時のドラ
ムの位置の４つの測定値によりオーバーラツプしている
部分の幅を算出して、オーバーラツプ量が所定の基準値
内にあるか否かで合否を判定する。この場合、撮像カメ
ラ３と照明器４はゴムシート１の幅方向のエッヂのほぼ
中央部にそれぞれ１台ずつ設置すればよく、カメラ３の
撮像軸とゴムシート１の幅方向のエッヂの方向とが平行
になるようにカメラ３を設置する。

第６図に示すとおり、ジヨイント部分が斜めに切断され
ているゴムシートの端部位置の検出にも本発明を応用す
ることが可能である。この場合は、カメラ３の逼像軸が
ゴムシート１の継目方向に平行となるようにカメラ３を
回動させてヒストグラムを作成するか、また、撮像範囲
を設定するウィンドを斜めに設定して、ウィンドの縦ま
たは横方向とゴムシート１の継目方向が一致するように
構成しても良い。この場合、ゴムシート１のエッヂのジ
ヨイントは突き合わせになるため、継目が重なり合って
段部ができた場合、及び、継目に隙間ができた場合を不
合格と判定する。

（発明の効果） 上述した通り、本発明によると、被検物体のエッヂ部分
を含む面を測定して、エッヂ位置の検出を行っているた
め、被検物体の表面状態や、エッヂの状態などによる測
定誤差が生じることがなく、またこれらの状態によりエ
ッヂ位置が検出できないという事態も生じない。

また、部材を成型ドラムに巻き付けた際の、部材と成型
ドラム表面との段差により生じる陰影を利用して、エッ
ヂ位置を検出するようにしているため、部材を巻き付け
る下地が黒色をしている場合でも、正確にエッヂ位置の
検出をすることができる。また、成型ドラム等の形状に
検出結果が左右されることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す線図；第２図は第
１図に示すエッヂ位置異常検出処理装置の構成を示すブ
ロック図； 第３図及び第４図は本発明のエッヂ位置検出の原理を説
明するための図； 第５図及び第６図は本発明の変形例を示す線図である。 ■・・・ゴムシート　　　２・・・成型ドラム３・・・
撮像装置　　　　４・・・照明装置５・・・エッヂ位置
異常検出処理装置 ６・・・機械制御装置　　７・・・成型ドラム駆動機構
８・・・画像入力部 ９・・・多階調画像記憶部 １０・・・累積濃度演算部 １１・・・エッヂ位置算出部 １２・・・比較判定部　　１３・・・表示部１４・・・
外部インターフェイス １５・・・パラメータ設定部 １６・・・制御パラメータ記憶部 １７・・・システム制御部 １８・・・画像制御部　　１９・・・画像出力部０・・
・画像モニタ 同

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、物体の直線状エッヂ部分を照明する手段と、前記照
   明手段により照明される前記物体のエッヂ部分を陰影像
   として撮像する手段と、前記撮像手段により撮像した画
   像信号を各画素に分解し、該画素の濃度を多階調量子化
   する手段と、前記多階調量子化手段によって量子化され
   た各画素の濃度をエッヂ方向に平行に累積加算してヒス
   トグラムを作成する手段と、該ヒストグラム上の最小濃
   度点を所定のずれ量だけ補正した位置をエッヂ位置の座
   標として検出する手段とを具える事を特徴とする物体の
   端部位置検出装置。