JPH04226319A - 成形金型内の監視装置及び監視方法 - 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、成形金型内の異常の有無を監視するための監
視装置及び監視方法に関する。

［従来の技術］ 従来、このような成形金型内の異常の有無を監視する監
視装置として、特公昭６０−５０５７３号に示されるも
のがあった。

この監視装置は、まず、成形工程に入る前に、金型内を
撮像カメラでモノクロ撮像すると共に、この撮像により
得られる画像データを基準データとして監視装置内の信
号処理部に記憶しておく。

そして、成形工程を開始し、型開き工程において固定側
金型から可動側金型を分離した後、次の成形工程に移る
前に、再び撮像カメラでこれらの金型内をモノクロ撮像
し、この撮像で得られた画像データと基準データとを比
較して、誤差が予め設定しておいた閾値を超えるときは
金型内に異常が有ると判断し、異常がなければ次の成形
工程を開始するようにしている。

このように、型開き工程毎に金型内を撮像すると共に、
撮像により得られた画像データと基準データを比較して
異常の有無を判断することにより、生産工程を監視して
成形品が金型に残ったとき金型を損傷するのを防ぎ、各
成形品の品質を均一化するための管理を行なうようにし
ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながらこのような従来の監視装置にあっては、普
通光で金型内を照明して撮像を行ない、撮像データの各
画素の輝度と基準データの各画素の輝度の差（輝度差）
によって異常の有無を判断するものであるが、異常箇所
が輝度変化の差として顕著に現れ難いので、検出精度が
低いという問題があった。

又、撮像光源の発光照度や撮像環境内の他の照明の照度
等による撮像条件の変化に応じて上記の輝度差が顕著に
現れない場合があるので、最適の撮像条件を設定するこ
とが煩雑となったり、金型や成形品の表面からの反射光
や影の影響を受けて検出精度が変化する問題があった。

更に又、上記の撮像光源等の影響や、撮像後の信号処理
におけるノイズの影響を受けることのないように、輝度
差を検知するための最適閾値を設定することが極めて困
難であった。

又、金型の設置位置が成形工程中にずれたりして画像の
位置が変わると、検出精度が低下するという問題があっ
た。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みて成されたもの
であり、成形金型内の異常の有無の検出精度をより向上
させることのできる監視装置及び監視方法を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このような目的に対し本発明は、金型内にスリット光を
照射して、このスリット光に対する金型内からの反射像
の模様（以下、スリットパターンという）を撮像すると
共に、該スリットパターンの陰の部分と明の部分とを２
値レベルのデジタルデータとして信号処理することとし
た。そして、正常時に金型内を撮像して得られるスリッ
トパターンのデータを基準データとし、成形工程中に金
型内を撮像して得られるスリットパターンの２値レベル
のデータと基準データとを比較して一致性を識別するこ
とにより、金型内の異常の有無を判断することとした。

又、可動側の金型の一端にスリット光源を固着すること
により、撮像画像の位置ずれが生じないようにした。

［作用］ このような構成の成形金型内の監視装置及び監視方法に
よれば、スリット光によってできた金型内のスリットパ
ターンが該金型内の固有の情報を表すこととなる。そし
て、従来の輝度レベルの差を比較する場合には、その輝
度レベルのアナログ的な情報が検出精度の良否を決定す
るのに対し、本発明では、上記スリットパターンの陰の
部分と明の部分の２値のデータ情報から異常の有無を識
別するので、照明等の照度の変化などによる影響を受け
ないし、更に、従来のように異常の有無を判断するため
の微妙な閾値設定を必要とせず、検出精度の向上を図る
ことができる。

［実施例］ 以下、本発明による監視装置の一実施例を第１図〜第５
図と共に説明する。

まず、第１図に基づいて監視装置全体の原理構成を説明
する。第１図において、１は成形機に備えられた可動側
の金型、２は固定側の金型である。

これらの金型１、２による成形品の成形法としては、例
えば射出成形、圧縮成形、トランスファ成形、吹込成形
、カレンダ成形、発泡成形等が適用される。又、成形工
程としては、射出成形の場合を例にとると、型締め工程
、射出成形工程、冷却固化工程、型開き工程、突出工程
等があり、順番に処理を繰り返すことによって成形品を
製造する。

４はスリット光源であり、発光ランプ４ａから発せられ
た光をスリット状の模様が設けられた光学フィルタ４ｂ
に透過させ、透過した光（以下、スリット光という）を
可動側の金型１内に照射する。

光学フィルタ４ｂは、光の透過を阻止する所定幅のスト
ライプ状の遮光部と光を透過させる所定幅のストライプ
状の透明部を交互に且つ多数本設けた構造を有している
ので、遮光部による陰の部分と透明部による明の部分か
らなる縞模様のスリット光が可動側の金型１内に照射さ
れる。

そして、第２図に示すように、このスリット光が照射さ
れた金型１の表面には、金型１の凹凸に従って変形した
縞模様のスリットパターンが映し出される。

尚、この実施例では、ストライプ状のスリット光を照射
するが、格子模様や市松模様等の他のスリット形状の光
学フィルタを適用することにより他の形状の陰と明の部
分から成るスリットパターンを映し出すようにしてもよ
い。又、スリットの間隔即ち、陰と明の部分の大きさを
細かくする程高解像度が得られるが、被検出物である金
型の凹凸の大きさや後述の撮像カメラの解像度その他の
条件を勘案して、最適の解像度が得られるように設定す
る。

又、光学フィルタ４ｂには、スリットの部分の外に金型
１の一端を点照射するためのパターン５ａが形成されて
いる。そして、図示しない駆動機構により、常に金型１
の特定の一端５ｂが点照射され且つ、一端５ｂの仰角が
一定となるようにスリット光源４と金型１の位置関係を
制御するようになっている。この機構により、金型１に
対するスリット光の照射位置のずれが補償される。

３はスリットパターンを撮像するための撮像カメラであ
り、撮像カメラ３の出力信号（ビデオ信号）は、第３図
に示す信号処理部に転送される。

即ち、第３図において、撮像カメラ３から所定の点順次
走査周期に同期して時系列的に転送されてくるビデオ信
号を、２値化装置６内のＡ／Ｄ変換器６ａによって各画
素毎のデジタルデータに変換し、更に、コンパレータ６
ｂが所定の閾値Ｖｒと比較することによって“１”か“
０”の２値の論理値で表されるデジタルデータに変換す
る。従って、画素毎にスリットパターンの陰の部分は“
０”、明の部分は“１”のデジタルデータに変換される
。

閾値Ｖｒは、撮像カメラ３から出力されるビデオ信号の
内、明の部分の最大輝度レベルＹｍと陰の部分の最低輝
度レベルＹＬの略中間の電圧に設定される。

又、予め特定範囲のスリットパターンを撮像し、その撮
像で得られた明の部分と陰の部分の面積比が実際のスリ
ットパターンの明の部分と陰の部分の面積比と一致する
ように、閾値Ｖｒのレベルを設定してもよい。

更に又、スリット光の焦点をある程度ぼかした状態で発
生するスリットパターンを撮像し、相互に隣接関係にあ
る明と陰の一対に着目して、各対の内の最大輝度を閾値
Ｖｒとしてもよい。

このような閾値Ｖｒは何れの方法で設定してもよいが、
成形工程を開始する前に予め設定しておき、画像処理装
置７の一出力端子から閾値電圧Ｖｒが供給される。

そして、２値化装置６から出力されるデジタルデータは
演算部と画像データ記憶用メモリ等を有するマイクロコ
ンピュータシステムから成る画像処理装置７に入力され
、フレーム画像単位又はフィールド画像単位で、画像デ
ータ記憶用メモリに記憶される。

又、画像処理装置７は、成形機による金型成形の動作を
管理・制御するための成形機コントローラ９との間で所
定のタイミングの同期がとられている。そして、画像処
理装置７は、成形機が型開き工程のときにコントローラ
９から転送されてくるタイミング信号を受信すると、金
型内の異常監視動作を開始し、一方、成形機コントロー
ラ９は、画像処理装置７が判断した異常の有無の判定結
果に従って成形工程の停止や継続等を管理・制御する。

８は操作スイッチやディスプレイモニタ等を有するオペ
レーター操作装置であり、操作者はオペレーター操作装
置８から画像処理装置７に対して異常の有無の判定処理
を開始するように指示したり、処理中の内部データをデ
ィスプレイモニタに表示させたり、異常の有無の判定結
果を逐一表示させたりすることが出来るようになってい
る。

尚、この実施例では、２値化装置６内にコンパレータ６
ａを備えることにより、２値化したデジタルデータを形
成して画像処理装置７に供給しているが、他の構成とし
て、第３図の点線で示す転送路を介してＡ／Ｄ変換器６
ａの出力を画像処理装置７に直接転送し、画像処理装置
７内の演算回路がソフトウェア的に閾値Ｖｒのデータと
転送されてきたデータの大小を比較しつつ逐一２値化し
たデジタルデータを形成して画像データ記憶用メモリへ
書き込むようにしてもよい。

次に、かかる監視装置の動作を第４図のフローチャート
に基づいて説明する。

まず、実際の成形工程を開始する前に、正常状態での可
動側の金型１内のスリットパターンを基準データとして
記憶するための処理を行なう。

即ち、ステップ１００において、正常状態での可動側の
金型１内にスリット光源４のスリット光を照射すると同
時に、パターン５ａからの光を点照射した状態で撮像を
行なう。まず、点照射された金型１の一点が予め決めら
れた位置５ｂであることの確認処理を行なう。これは、
撮像カメラ３が所定の点順次走査周期で画素毎のビデオ
信号を出力するので、画像処理装置７は、該一点の被照
射部分の画像を所定の出力タイミングの時点で検出した
場合に、金型１とスリット光源４が所定の位置関係にあ
ると判断し、上記検出タイミングがずれた場合には金型
１とスリット光源４がずれていると判断して基準データ
と比較する際の閾値を変化させたり、図示しない駆動機
構に位置ずれを補正させる。そして、正常状態で再度、
金型１の表面に表れるスリットパターンの静止画像を撮
像カメラ３で撮像する。

この撮像では、静止画像をフレーム画、又はフィールド
画として撮像し、いずれの撮像を行なうかは予め操作者
が指定する。

次に、ステップ１１０において、ステップ１００の撮像
によって得られる最初の１画素に該当するビデオ信号を
２値化装置６で２値のデジタルデータに変換し、次にス
テップ１２０において、デジタルデータを画像処理装置
７内の画像データ記憶用メモリに記憶する。

そして、１フレーム分又は１フィールド分の各画素に該
当するビデオデータについてステップ１００〜１３０の
処理を繰り返して、画像データ記憶用メモリのアドレス
領域に順番に格納することにより、スリットパターンに
該当する基準データを準備する。

次に、成形機による成形工程が開始する。そして、型開
き工程の所定時点で成形機コントローラ９から所定のタ
イミング信号を受信すると、金型１内の異常監視処理を
行なう。

まず、ステップ１４０〜１７０において、先のステップ
１００〜１３０と同様の処理を行なうことによって、監
視すべきスリットパターンに該当する被判定画像データ
を画像処理装置７内の他の画像データ記憶用メモリに記
憶する。尚、この処理においても、金型１とスリット光
源４の位置ずれが補正された状態に設定される。

次に、ステップ１８０において、画像処理装置７は基準
データと被判定画像データの比較を画素配列に合わせて
各画素毎に行ない、これらの一致性を識別する。

ここでの判定処理は、画像処理装置７内の演算部が行な
い、第５図に示すように、基準データの縞模様の明と陰
の境界を中心として、一定の幅を持った誤差領域１０を
予め設定しておき、誤差領域１０の範囲を被判定画像デ
ータが外れる場合を検出したときに異常有りと判定する
。

又は、基準データと被判定画像データの一致性を画素配
列に従って各画素毎に比較し、一致しないデータ数が予
め決められた数を超えるときに異常有りと判定する。

又は、基準データと被判定画像データの明の部分に相当
する画素数を計数し、夫々のデータの計数値の誤差が予
め設定された閾値より多いときに異常有りと判定する。

この判定処理は、少なくとも１つの項目又は複数の組合
せた項目について行なう。

そして、ステップ１９０において、異常有りと判定した
場合には、ステップ２１０において、成形機コントロー
ラ９に異常発生を通知して次の成形工程を停止させる。

一方、異常を検出しない場合は、ステップ２００におい
て、異常無しを通知することにより次の成形工程を継続
させ、ステップ１４０へ移行して再び処理を繰り返す。

尚、この実施例では、ステップ１４０〜１７０の処理に
より、全ての被判定画像データを一旦画像データ記憶用
メモリに記憶するようにしているが、撮像カメラ３から
点順次走査のタイミングで各画素毎のデータが転送され
てくるのに同期して、基準データを画素配列に合わせて
読出しながら、画素毎に判定処理を行なうようにしても
よい。これによれば、画像データ記憶用メモリの容量を
減らすことが出来ると共に、判定処理速度を上げること
ができる。

次に、他の実施例を第６図と共に説明する。第１図に示
す先の実施例との相違点を述べると、スリット光源４が
取付金具１１を介して可動側の金型１の一端に常に固着
されている。そして、撮像カメラ３でスリットパターン
を撮像し、先の実施例と同様に金型１内の異常の有無を
判定する。

この実施例によれば、スリット光源４が常に金型１に固
着しているので、相互の位置ずれが発生せず、精度の良
い監視処理を行なうことができる。

次に、更に他の実施例を第７図と共に説明する。

これは、第１図及び第６図に示すスリット光源４が発光
ランプ４ａと透過型の光学フィルタ４ｂで構成されてい
るのに対し、発光ランプ４ａから発生される光を、反射
面にスリット模様が形成されている反射鏡１２で金型１
側へ反射する構造となっている。従って、反射鏡１２の
反射部で明、非反射部で陰となるスリット光が金型１に
照射される。

又、反射鏡１２は取付金具１１を介して金型１に固着さ
れ、発光ランプ４ａから反射鏡１２への光の照射角が、
金型１の移動方向に対して常に平行となるように設定さ
れている。従って、スリット光の金型１への照射状態は
常に均一化される。

そして、金型１に表れるスリットパターンの解析は先の
実施例同様に行なう。

本発明の他の実施例を第８図に示す。第８図では、第１
図に示す先の実施例に加えて、撮像カメラ３の前にも光
学フィルタ４ｂを取り付けて、光学的干渉模様を発生さ
せるものである（ＥＰＬ法）。このようにすると模様が
一層鮮明になるためより判定の精度を向上させることが
できる。

尚、第１図〜第８図と共に説明したこれらの実施例では
、成形品を離型した状態で金型１内の異常を監視するよ
うにしているが、離型以前に成形品が金型１に装着した
状態での異常を監視する場合にもこれらの実施例は適用
できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、スリット光によっ
てできた金型内の模様（スリットパターン）が該金型内
の固有の情報を表すこととなり、該模様の陰の部分と明
の部分の２値のデータ情報から異常の有無を識別するの
で、照明等の照度の変化などによる影響を受けないし、
更に、従来のように異常の有無を判断するための微妙な
閾値設定を必要とせず、検出精度の向上を図ることがで
きる。

又、スリット光源を可動側の金型に固着する等の手段に
よって、該金型に対するスリット光の照射状態を一定に
保つようにしたので、被判定画像と基準の画像との位置
ずれが無くなり、高精度の監視を実現することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例の装置の構成を示す実施
例構成説明図； 第２図はスリットパターンが投影する原理を示す説明図
； 第３図は実施例の画像信号処理手段の構成を示すブロッ
ク図； 第４図は一実施例の作動を説明するためのフローチャー
ト； 第５図は異常の有無を判断するための方法を示す説明図
； 第６図は他の実施例の装置の構成を示す実施例構成説明
図； 第７図は更に他の実施例の装置の構成を示す実施例構成
説明図である。 図中の符号； １、２；金型 ３；撮像カメラ ４；スリット光源 ４ａ；発光ラップ ４ｂ；光学フィルタ ６；２値化装置 ６ａ；Ａ／Ｄ変換器 ６ｂ；コンパレータ ７；画像処理装置 ８；オペレータ操作装置 ９；成形機コントローラ １１；取付金具 １２；反射鏡 特許出願人　株式会社東京計器 代理人　弁理士　竹内　進 代理人　弁理士　宮内　佐一郎

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金型成形機の金型内の異常を監視する金型
   内 の監視装置において、 前記金型内に陰と明の２種の輝度分布から成るスリット
   光を照射するスリット光発生手段と、該スリット光によ
   り金型内に表れるスリットパターンを撮像して、ビデオ
   信号に変換する撮像手段と、 該ビデオ信号を画素毎に陰又は明の２値の画像データに
   変換する２値化手段と、 正常状態での金型内のスリットパターンを上記撮像手段
   で撮像すると共に２値化手段で形成された画像データを
   基準データとし、金型成形工程中に金型内に表れるスリ
   ットパターンを上記撮像手段で撮像すると共に２値化手
   段で形成された画像データを被判定画像データとして、
   被判定画像データを基準データとの一致性を予め設定さ
   れた基準の値に基づいて識別し、一致しないときは金型
   内に異常有りと判定し、一致するときは金型内に異常無
   しと判定する画像処理部を備えたことをする金型内の監
   視装置。
2. 【請求項２】前記スリット光発生手段は、前記金型成形
   機 の可動側の金型の一端に固着されていることを特徴とす
   る請求項（１）の金型内の監視装置。
3. 【請求項３】前記スリット光発生手段は、発光源と、 該発光源からの光の透過を阻止する遮光部と光を透過さ
   せる透明部を交互に且つ多数個設けることにより、遮光
   部による陰の部分と透明部による明の部分からなる縞模
   様のスロット光を金型内に照射する光学フィルタを備え
   ることを特徴とする請求項（１）又は請求項（２）の金
   型内の監視装置。
4. 【請求項４】前記スリット光発生手段は、発光源と、 該発光源からの光の反射を阻止する非反射部と光を反射
   させる反射部を交互に且つ多数個設けることにより、非
   反射部による陰の部分と反射部による明の部分からなる
   縞模様のスリット光を金型内に照射する反射鏡を備える
   ことを特徴とする請求項（１）又は請求項（２）の金型
   内の監視装置。
5. 【請求項５】前記スリット光発生手段には、さらに光の
   透 過を阻止する遮光部と光を透過させる透明部を交互に且
   つ多数個設けた光学フィルタを金型と撮像手段間に備え
   たことを特徴とする請求項（３）の金型内の監視装置。
6. 【請求項６】金型成形機の金型内の異常を監視する金型
   内 の監視方法において、 正常状態での前記金型内に陰と明の２種の輝度分布から
   成るスリット光を照射し、該スリット光により金型内に
   表れるスリットパターンを撮像してビデオ信号に変換す
   ると共に、該ビデオ信号を画素毎に陰又は明の２値の画
   像データに変換し、この正常状態での画像データを基準
   データとし、金型成形工程中に前記金型内に陰と明の２
   種の輝度分布から成る上記と同じスリット光を照射し、
   該スリット光により金型内に表れるスリットパターンを
   撮像してビデオ信号に変換すると共に、該ビデオ信号を
   画素毎に陰又は明の２値の画像データに変換することに
   よって被判定画像データを形成し、 該被判定画像データと上記基準データとの一致性を予め
   設定された基準の閾値に基づいて識別し、一致しないと
   きは金型内に異常有りと判定し、一致するときは金型内
   に異常無しと判定することを特徴とする金型内の監視方
   法。