特開 2022-108464 トッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022108464

(43)【公開日】2022-07-26

(54)【発明の名称】トッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/892 20060101AFI20220719BHJP

   B29D 30/38 20060101ALI20220719BHJP

【ＦＩ】

G01N21/892 A

B29D30/38

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021003475

(22)【出願日】2021-01-13

(71)【出願人】

【識別番号】000183233

【氏名又は名称】住友ゴム工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078813

【弁理士】

【氏名又は名称】上代 哲司

(74)【代理人】

【識別番号】100094477

【弁理士】

【氏名又は名称】神野 直美

(74)【代理人】

【識別番号】100099933

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 敏

(72)【発明者】

【氏名】福田 和幸

【テーマコード（参考）】

2G051

4F215

【Ｆターム（参考）】

2G051AA32

2G051AB02

2G051BA06

2G051BB01

2G051CA03

2G051CB01

2G051DA06

2G051EB01

2G051ED08

2G051ED09

4F215AH20

4F215AP06

4F215AQ01

4F215VA11

4F215VD16

4F215VL25

4F215VQ01

4F215VQ07

4F215VQ08

(57)【要約】

【課題】小さなゴム付き不良の発生も見逃すことなく精度高く検出して、ゴム付き不良の発生を安定して検出する。
【解決手段】テキスタイルシートにトッピングゴムが被覆されたトッピングゴムシートの表面を撮影して画像データを取得する画像データ取得手段と、画像データ取得手段により取得された画像データを画像処理して、トッピングゴムシートにおけるゴム付き不良の発生を検出する検出手段とを備えており、画像データ取得手段は、トッピングゴムシートの表面に連続的に光を照射する照射装置と、照射装置から照射されトッピングゴムシートの表面で反射した反射光を受光して、画像データを取得するラインセンサカメラとを備えており、反射光の内、正反射光がラインセンサカメラに入光するように、照射装置とラインセンサカメラとが配置されおり、さらに、照射する光が赤外光であるトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

テキスタイルシートにトッピングゴムが被覆されたトッピングゴムシートにおけるゴム付き不良の発生を検出するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置であって、
前記トッピングゴムシートの表面を撮影して画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段により取得された画像データを画像処理して、前記トッピングゴムシートにおけるゴム付き不良の発生を検出する検出手段とを備えており、
前記画像データ取得手段は、
前記トッピングゴムシートの表面に連続的に光を照射する照射装置と、
前記照射装置から照射され前記トッピングゴムシートの表面で反射した反射光を受光して、画像データを取得するラインセンサカメラとを備えており、
前記反射光の内、正反射光が前記ラインセンサカメラに入光するように、前記照射装置と前記ラインセンサカメラとが配置されおり、
さらに、照射する光が赤外光であることを特徴とするトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。

【請求項2】

前記赤外光が、近赤外光であることを特徴とする請求項１に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。

【請求項3】

前記近赤外光が、波長７８０～１５００ｎｍの近赤外光であることを特徴とする請求項２に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。

【請求項4】

前記赤外光の照射源として、赤外光ＬＥＤが用いられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。

【請求項5】

前記照射装置が、前記トッピングゴムシートの表面に対して、５～４５°の入射角で、前記赤外光が照射されるように配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。

【請求項6】

前記画像データ取得手段における前記照射装置と前記ラインセンサカメラとが、前記トッピングゴムシートの表面から鉛直方向に、２０～４００ｍｍ離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。

【請求項7】

前記画像データ取得手段が、トッピングゴムシートの搬送位置を計測するエンコーダを備えており、
前記ラインセンサカメラによる撮影データを、前記エンコーダによる位置情報と同期させて取得するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。

【請求項8】

前記画像処理が、濃淡プロブモードによる画像処理であり、
前記検出手段が、得られた画像処理データから、白色部分をテキスタイルシート部分として検出することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。

【請求項9】

さらに、前記検出手段により検出された前記テキスタイルシートの部分の面積が、予め定めた閾値以上の場合に、ゴム付き不良の発生が検出されたと判断して、警告信号を出す警告出力手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、テキスタイルシートにトッピングゴムが被覆（トッピング）されたトッピングゴムシートにおけるトッピングゴムの被覆状態を検査して、トッピングゴムシートのゴム付き不良の発生を検出するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

空気入りタイヤ（以下、単に、「タイヤ」ともいう）の製造に際しては、コード材料を織って構成されたテキスタイルシートの両面にゴム（トッピングゴム）が被覆されたトッピングゴムシートが、カーカスやベルト、ブレーカ等のタイヤ部材として使用されている。

【0003】

このとき、トッピングゴムのテキスタイルシートへのゴム付きが不十分な状態（ゴム付き不良）が発生すると、タイヤの品質不良を招く恐れがあるため、トッピングゴムの被覆状態について十分な検査を行い、ゴム付き不良の発生を検出する必要があり、作業者の目視観察により検査が行われていた。

【0004】

具体的には、ゴム付きが不十分な場合、テキスタイルシートの一部が、トッピングゴムシートから露出するため、トッピングゴムシートの上方からテキスタイルシートが見えるか否か、目視観察により検査を行っていた。

【0005】

しかし、作業者の目視観察では、十分とは言えなかったため、ラインセンサカメラを備えたトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置（以下、単に「検出装置」ともいう）を用いて、トッピングゴムシートの表面に光を照射し、その反射光による画像を撮影した後、撮影された画像データをデータ処理することにより、色の違いからトッピングゴムの被覆状態を検査して、ゴム付き不良の発生を検出する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１、２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１７－３３５２号公報

【特許文献2】特開２０１７－３３０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記した従来の技術では、テキスタイルシートからの反射光の強度とトッピングゴムの表面からの反射光の強度に殆ど差がなく同等であるため、２ｃｍ四方以下程度のゴム付き不良を精度高く検出することは難しく、検査漏れが生じて安定した検出ができない恐れがあった。

【0008】

そこで、本発明は、２ｃｍ四方以下程度の小さなゴム付き不良の発生も見逃すことなく精度高く検出して、ゴム付き不良の発生を安定して検出することができるトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明者は、上記課題の解決について鋭意検討を行い、以下に記載する発明により上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

【0010】

請求項１に記載の発明は、
テキスタイルシートにトッピングゴムが被覆されたトッピングゴムシートにおけるゴム付き不良の発生を検出するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置であって、
前記トッピングゴムシートの表面を撮影して画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段により取得された画像データを画像処理して、前記トッピングゴムシートにおけるゴム付き不良の発生を検出する検出手段とを備えており、
前記画像データ取得手段は、
前記トッピングゴムシートの表面に連続的に光を照射する照射装置と、
前記照射装置から照射され前記トッピングゴムシートの表面で反射した反射光を受光して、画像データを取得するラインセンサカメラとを備えており、
前記反射光の内、正反射光が前記ラインセンサカメラに入光するように、前記照射装置と前記ラインセンサカメラとが配置されおり、
さらに、照射する光が赤外光であることを特徴とするトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

【0011】

請求項２に記載の発明は、
前記赤外光が、近赤外光であることを特徴とする請求項１に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

【0012】

請求項３に記載の発明は、
前記近赤外光が、波長７８０～１５００ｎｍの近赤外光であることを特徴とする請求項２に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

【0013】

請求項４に記載の発明は、
前記赤外光の照射源として、赤外光ＬＥＤが用いられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

【0014】

請求項５に記載の発明は、
前記照射装置が、前記トッピングゴムシートの表面に対して、５～４５°の入射角で、前記赤外光が照射されるように配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

【0015】

請求項６に記載の発明は、
前記画像データ取得手段における前記照射装置と前記ラインセンサカメラとが、前記トッピングゴムシートの表面から鉛直方向に、２０～４００ｍｍ離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

【0016】

請求項７に記載の発明は、
前記画像データ取得手段が、トッピングゴムシートの搬送位置を計測するエンコーダを備えており、
前記ラインセンサカメラによる撮影データを、前記エンコーダによる位置情報と同期させて取得するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

【0017】

請求項８に記載の発明は、
前記画像処理が、濃淡プロブモードによる画像処理であり、
前記検出手段が、得られた画像処理データから、白色部分をテキスタイルシート部分として検出することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

【0018】

請求項９に記載の発明は、
さらに、前記検出手段により検出された前記テキスタイルシートの部分の面積が、予め定めた閾値以上の場合に、ゴム付き不良の発生が検出されたと判断して、警告信号を出す警告出力手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、２ｃｍ四方以下程度の小さなゴム付き不良の発生も見逃すことなく精度高く検出して、ゴム付き不良の発生を安定して検出することができるトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】光の区分を説明する図である。

【図2】本発明の一実施の形態に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置の構成の概要を示す模式図である。

【図3】本発明の他の実施の形態に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置の構成の概要を示す模式図である。

【図4】比較例および実施例において得られた処理画像である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

１．本発明に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置の特徴
最初に、本発明に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置の特徴について説明する。

【0022】

前記したように、トッピングゴムとテキスタイルシートとは、照射光を同じ程度で反射して、反射光の強度に殆ど差がなく同等であるため、反射光による画像を処理したとしても、トッピングゴムとテキスタイルシートを精度高く区別して、テキスタイルシートへのトッピングゴムの被覆状態を確認することは難しかった。

【0023】

本発明者は、上記の問題を解決するために、光の種類を変えることを思い付いた。即ち、光は電磁波の一種であり、図１に示すように、波長の長さに応じて多くの種類の光に区分することができるが、従来、トッピングゴムのゴム付き不良の検出に用いられていた白色光に替えて、種々の波長の可視光を用いて、最も強い反射光が得られる正反射光から画像データを得て、トッピングゴムの被覆状態の観察を行った。しかし、いずれの波長の可視光であっても、トッピングゴムとテキスタイルシートを十分に判別することはできなかった。

【0024】

そこで、より波長の長い赤外光について、同様に実験を行ってみた。すると、驚くべきことに、赤外光を用いた場合には、テキスタイルシートからの反射はさほど変化しない一方、トッピングゴムからの反射が非常に小さくなり、テキスタイルシートとトッピングゴムとを明瞭に区別できることが分った。

【0025】

次に、本発明者は、赤外光の波長を変えてさらに実験を行い、赤外光の内でも、トッピングゴムとテキスタイルシートが最も明瞭に区別できる波長の赤外光について検討した。

【0026】

即ち、赤外光は、図１に示すように、近赤外光、中赤外光、遠赤外光の順に波長が長くなっていくが、実験の結果、波長が７８０ｎｍ～３μｍの近赤外光が好ましく、その内でも、７８０～１５００ｎｍの近赤外光であれば、トッピングゴムとテキスタイルシートが最も明瞭に区別できることが分った。

【0027】

本発明は、上記の知見に基づくものであり、本発明に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置は、テキスタイルシートにトッピングゴムが被覆されたトッピングゴムシートにおけるゴム付き不良の発生を検出するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置であり、トッピングゴムシートの表面を撮影して画像データを取得する画像データ取得手段と、画像データ取得手段により取得された画像データを画像処理して、トッピングゴムシートにおけるゴム付き不良の発生を検出する検出手段とを備えている。

【0028】

そして、この画像データ取得手段は、トッピングゴムシートの表面に連続的に光を照射する照射装置と、照射装置から照射されトッピングゴムシートの表面で反射した反射光を受光して、画像データを取得するラインセンサカメラとを備えており、反射光の内、正反射光がラインセンサカメラに入光するように、前記照射装置と前記ラインセンサカメラとが配置されている。

【0029】

そして、本発明において最も重要なことは、照射する光が赤外光であることである。

【0030】

このようなトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置とすることにより、前記したように、テキスタイルシートからの反射はさほど変化しない一方、トッピングゴムからの反射を非常に小さくすることができるため、２ｃｍ四方以下程度の小さなゴム付き不良の発生も見逃すことなく精度高く検出して、ゴム付き不良の発生を安定して検出することができる。

【0031】

２．具体的な実施の形態
次に、本発明の具体的な実施の形態について説明する。

【0032】

（１）装置の全体構成
図２は、本実施の形態に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置１（以下、単に「検出装置」ともいう）の構成の概要を示す模式図である。検出装置１は、ラインセンサカメラ１１および照射装置１２を有する画像データ取得手段と、検出手段（図示せず）とを備えている。そして、Ｓは、左向き矢印に示すように、紙面上を右から左へと搬送されていくトッピングゴムシートである。なお、１３は、トッピングゴムシートＳの搬送位置を計測するエンコーダであり、ラインセンサカメラ１１と接続されている。また、Ｒ１は照射光、Ｒ２は正反射光である。

【0033】

本実施の形態に係る検出装置１は、搬送されてくるトッピングゴムシートＳの画像データを取得する画像データ取得手段、および、取得された画像データを画像処理してトッピングゴムの被覆状態を測定し、ゴム付き不良の発生を検出する検出手段を備えている点においては、従来の装置と基本的には同じであるが、前記したように、画像データ取得手段を構成している照射装置１２における照射源として、赤外光ＬＥＤが用いられている点で、従来と異なっている。

【0034】

（２）画像データ取得手段
画像データ取得手段は、前記したように、照射装置１２とラインセンサカメラ１１とを備えている。

【0035】

ラインセンサカメラ１１は、連続撮影が可能であるため、ライン速度に影響されることなく、画像データを連続して取得することができる。

【0036】

そして、本実施の形態においては、図２に示すように、画像データ取得手段に、画像データを取得する測定領域Ａの位置を計測するエンコーダ１３が設けられている。

【0037】

エンコーダ１３による位置情報と同期させて、ラインセンサカメラ１１による撮影データを取得することにより、画像データの取りこぼしをなくして、ゴム付き不良の発生を安定して検出することができる。

【0038】

そして、照射装置１２からトッピングゴムシートＳの表面に斜め上方から測定領域Ａに向けて所定の入射角θ_１で赤外光を照射すると、照射された照射光Ｒ１は、測定領域Ａにおいて、入射角θ_１と同じ角度の反射角θ_２で反射されて、正反射光Ｒ２となる。なお、入射角θ_１および反射角θ_２は、トッピングゴムシートＳの表面からの垂線に対する角度である。

【0039】

そして、本実施の形態においては、正反射光Ｒ２の延長上にラインセンサカメラ１１が配置されて、画像データが取得されるようになっている。このため、最も高い強度で反射光を受光して、画像データを作成することができる。

【0040】

そして、前記したように、照射する光として、赤外光、好ましくは近赤外光が用いられている。具体的には、照射装置１２に設けられた照射源としての赤外光ＬＥＤから赤外光（好ましくは近赤外光）をトッピングゴムシートＳの表面に照射している。

【0041】

これにより、前記したように、トッピングゴムからの反射を十分に抑えることができるため、画像処理した場合、テキスタイルシートとトッピングゴムを精度高く区別して、ゴム付き不良の発生を安定して検出することができる。

【0042】

次に、トッピングゴムシートの表面へ照射される照射光の入射角が大き過ぎる場合には、照射装置を遠方に配置しないと、トッピングゴムシートと接触してしまう恐れがある。一方、小さ過ぎる場合には、照射装置とラインセンサカメラとの間隔が十分に確保できず、互いに接触してしまう恐れがある。このため、本実施の形態において、照射光の入射角としては、５～４５°が好ましく、１０～４０°であるとより好ましく、１５～３５°であるとさらに好ましい。

【0043】

なお、赤外光は、照射装置やラインセンサカメラの表面の汚れの影響を受けにくいという特徴も有している。

【0044】

そして、画像データ取得手段（ラインセンサカメラおよび照射装置）は、トッピングゴムシートの表面から鉛直方向に適切な距離、具体的には、２０～４００ｍｍ離れた位置に配置されていることが好ましい。近過ぎると、搬送されているトッピングゴムシートが接触する恐れがあり、一方、遠過ぎると、十分な反射光を得ることが難しくなる。２５～３００ｍｍであるとより好ましく、３０～１００ｍｍであるとさらに好ましい。

【0045】

（３）検出手段
検出手段は、上記の画像データ取得手段で取得した画像データを画像処理装置で画像処理することによりゴム付き不良の発生を検出する。

【0046】

具体的には、例えば、濃淡プロブモードによる画像処理を行うことにより得られた画像処理データから、白色部分をテキスタイルシート部分として検出し、その面積を求める。そして、得られたテキスタイルシート部分の面積について、予め、制御装置に組み入れらえている判定基準（閾値）と比較する。

【0047】

比較の結果、閾値以上である場合、ゴム付き不良が発生していると判断して、音や光などの警告出力手段を用いて、作業者に向けて警告信号を発する。このように、本実施の形態においては、ゴム付き不良の発生を自動的に精度高く安定して検出することができるため、作業者の負担も軽減される。

【0048】

なお、上記では、搬送ラインの上方に検出装置が配置されている場合を例に挙げて説明したが、図３に示すように、２本の搬送ライン１４、１４を跨ぐようにトッピングゴムシートＳを搬送して、その搬送ライン１４、１４の間で、トッピングゴムシートＳの上方、および下方に検出装置を配置して、トッピングゴムシートＳの両面からゴム付き不良の発生を検出してもよく、これにより、より効率的にゴム付き不良の発生を検出することができる。

【0049】

以上、本実施の形態によれば、トッピングゴムシートのように厚みのある材料であっても、テキスタイルシートとトッピングゴムとを精度高く区別して、テキスタイルシートへのトッピングゴムの被覆状態を知ることにより、ゴム付き不良の発生を安定して検出することができる。

【0050】

そして、従来は、次工程まで発見が困難であったゴム付き不良の発生を、トッピングゴムシート製造の段階で発見して適切に対処することができるため、不良ロスの発生の低減や、品質向上へ大きく寄与することができる。

【実施例0051】

次に、実施例に基づき本発明をより具体的に説明する。

【0052】

１．実験方法
（１）装置
ラインセンサカメラ：キーエンス社製のＸＧ－ＨＬ０４Ｍ
（１６倍速４０００画素ラインセンサカメラ）
レンズ：キーエンス社製のＣＡ－ＬＨＷ１２（ラインセンサカメラ用１２ｍｍレンズ）
画像処理装置：キーエンス社製のＸＧ－Ｘ２８００
照射光源：シーシーエス社製のＨＬＮＤ－１８００ＳＷ２－ＲＲＢＣ

【0053】

（２）撮影および画像処理条件
ラインセンサカメラおよび照射装置を搬送ラインの上方（鉛直方向）５０ｍｍの位置に配置し、トッピングゴムシート表面からの正反射光が入光するようにラインセンサカメラを据え付けた。そして、照射装置からトッピングゴムシート表面に波長８６０ｎｍの近赤外光を、入射角３０°で照射し、正反射光をラインセンサカメラで受光して、その撮影画像を画像処理装置に送り込んだ。その後、画像処理装置内において、濃淡プロブモードで画像処理を行った（実施例）。

【0054】

一方、比較のために、白色ＬＥＤを用いて、可視光を照射し、実施例と同様に、ラインセンサカメラで受光した撮影画像を画像処理装置に送り込み、画像処理を行った（比較例）。

【0055】

２．実験結果
実施例と比較例で取得された画像データを図４に示す。なお、図４において、（ａ）が比較例、（ｂ）が実施例である。

【0056】

図４に示すように、比較例では、上側のテキスタイルシートの領域における反射とは、大きく変わらない程度の反射がトッピングゴムの領域にも見られ、トッピングゴムの領域とテキスタイルシートの領域の区別が十分にできないことが分かる。

【0057】

これに対して、実施例では、テキスタイルシートの領域が明確な白色を示す一方で、トッピングゴムの領域は全体にわたって明確な黒色を示しており、明確に両者を区別できることが分かる。

【0058】

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。

【符号の説明】

【0059】

１ 検出装置
１１ ラインセンサカメラ
１２ 照射装置
１３ エンコーダ
１４ 搬送ライン
Ａ 測定領域
Ｓ トッピングゴムシート
Ｒ１ 照射光
Ｒ２ 正反射光
θ_１ 入射角
θ_２ 反射角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】