特開 2024-128943 ゴムシートカレンダリングのためのテキスタイルコード数の測定

(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】P2024128943

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】ゴムシートカレンダリングのためのテキスタイルコード数の測定

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/00 20060101AFI20240913BHJP

【ＦＩ】

G01B11/00 H

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024017388

(22)【出願日】2024-02-07

(31)【優先権主張番号】18/120,332

(32)【優先日】2023-03-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ケブラー

２．ＭＡＴＬＡＢ

(71)【出願人】

【識別番号】500575824

【氏名又は名称】ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100138759

【弁理士】

【氏名又は名称】大房 直樹

(72)【発明者】

【氏名】トビアス ネーベル

(72)【発明者】

【氏名】モムチロ ガヴリーロフ

【テーマコード（参考）】

2F065

【Ｆターム（参考）】

2F065AA03

2F065AA07

2F065AA32

2F065AA53

2F065BB02

2F065BB15

2F065BB18

2F065CC13

2F065DD03

2F065FF01

2F065FF04

2F065GG01

2F065GG21

2F065HH02

2F065HH12

2F065JJ03

2F065JJ09

2F065JJ26

2F065MM03

2F065PP22

2F065QQ16

2F065QQ31

(57)【要約】      （修正有）

【課題】機械方向に移動するテキスタイル補強ゴムシートのコードパラメータを計算する。
【解決手段】（ａ）シートの面上のエリアを放射線で照射することと、（ｂ）照射されたエリアのデジタル画像を取得することと、（ｃ）外側表面のデジタル画像を生成することと、（ｄ）コードパラメータを計算することと、を含む。細長いテキスタイルコードは、好ましくは、互いに平行であり、細長いテキスタイルコードは、機械方向に垂直である横方向に配向されている。光源を有する走査カメラ又は静的カメラを利用することができ、光は、複数のコードに対して方向的に垂直である。デジタル画像は、２Ｄプロファイル、３Ｄマップ、又はグレースケールプロファイル若しくはマップを含み、画像は、高速フーリエ変換又は正弦波適合技法を用いて分析される。単位長さ当たりのコード数、コード間隔、コードの欠落の存在、及び／又はシフトしたコードの存在を決定する。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

機械方向に移動している移動するテキスタイル補強ゴムシートの１つ以上のコードパラメータを決定する方法であって、前記シートが、前記シートに埋め込まれた複数の細長いテキスタイルコードを含み、前記シートの外側表面において、交互に繰り返されている、前記コードが位置する凸状部分と、前記コード間に位置決めされた凹状部分と、を含み、前記方法が、
（ａ）前記シートの面上のエリアを放射線で照射するステップと、
（ｂ）前記シートの前記外側表面上の照射されたエリアのデジタル画像を取得するステップと、
（ｃ）前記シートの前記外側表面のデジタル画像を生成するステップと、
（ｄ）前記１つ以上のコードパラメータを計算するステップと、を含む、方法。

【請求項2】

前記細長いテキスタイルコードが、互いに平行であり、ステップ（ａ）が、前記複数のコードに対して方向的に垂直である照射で前記エリアを照射することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

機械方向に移動している移動するテキスタイル補強ゴムシートの１つ以上のコードパラメータを監視するためのシステムであって、前記シートが、前記シートに埋め込まれた複数の細長いテキスタイルコードを含み、前記シートの外側表面において、交互に繰り返されている、前記コードが位置する凸状部分と、前記コード間に位置決めされた凹状部分と、を含み、前記システムが、
（ａ）前記シートの面上のエリアを照射する光源と、
（ｂ）前記シートの前記外側表面上の照射されたエリアのデジタル画像を取得するための手段と、
（ｃ）前記デジタル画像を分析し、前記シートの前記外側表面のプロファイルを生成し、コードパラメータを決定するように構成されたコンピューティングデバイスと、を備える、システム。

【請求項4】

機械方向に移動している移動するテキスタイル補強ゴムシートの１つ以上のコードパラメータを監視するためのシステムであって、前記シートが、前記シートに埋め込まれた複数の細長いテキスタイルコードを含み、前記シートの外側表面において、交互に繰り返されている、前記コードが位置する凸状部分と、前記コード間に位置決めされた凹状部分と、を含み、前記システムが、
（ａ）前記シートの面上のエリアを照射する光源と、
（ｂ）前記シートの前記外側表面上の照射されたラインのデジタル画像を取得するように構成されたカメラであって、ラインアレイ画像を捕捉する、カメラと、
（ｃ）前記デジタル画像を分析し、前記シートの前記外側表面のプロファイルを生成し、コードパラメータを決定するように構成されたコンピューティングデバイスと、を備える、システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、包括的には、タイヤに使用されるテキスタイル補強ゴムシートの生産において、コードを計数し、コード距離を測定し、かつ欠陥を検出するための表面撮像技法に関する。

【背景技術】

【0002】

ゴムタイヤのカレンダリングプロセスでは、タイヤ材料の製造されたシートを正確な境界内に制御することが、非常に重要な関心事である。精密公差内でのゴムコーティングコードの生産は、製造される物品の質、すなわち最適なタイヤ外観、可制御性、安全性、及び寿命の観点、並びに生産に関連するコストの削減、すなわち原材料の使用の最小化、規格外材料の生産の最小化、並びに非製造機械及びマンパワー時間の最小化の観点の両方から重要である。より正確な生産制御の更なる重要な結果は、目標仕様を満たすシステムの能力における高められた信頼性によってもたらされる、より高い生産速度の可能性である。

【0003】

通常のタイヤカレンダリングプロセスでは、テキスタイル、金属（鋼）又は合成材料の層を含むタイヤコードが、対向するカレンダロールによって２つのゴム層の間に強制的に積層される。これらの層は、通常、等しい厚さであるが、もちろん、これは原則である必要はない。ゴムタイヤ材料積層体内でのタイヤコードの位置決めは、タイヤ品質及び生産経済性に関して上述した理由のために、精密公差内で正確に制御されなければならない。

【0004】

横方向に沿った単位長さ当たりのワイヤ数又はコード数は、製造者が監視することを望む重要な品質制御パラメータである。鋼ワイヤ補強積層体の場合、ｘ線ベースの検出器は、ワイヤ数、ワイヤ間隔、ワイヤ直径、及び他の品質制御測定値を提供することができる。しかしながら、ｘ線技法は、同等の品質制御情報を得るのに十分なテキスタイルコードとゴム材料との間のコントラストを提供しない。

【発明の概要】

【0005】

本発明は、一部には、カレンダ機内の薄いテキスタイル補強ゴムシートの表面上のデジタル画像を連続的に監視するための表面撮像技法の開発に基づき、画像分析技法を使用して、コードを計数し、コード間の距離を測定し、リアルタイムで欠陥を検出する。

【0006】

一態様では、本発明は、機械方向（machine direction、ＭＤ）に移動している移動するテキスタイル補強ゴムシートの１つ以上のコードパラメータを決定する方法であって、シートは、シートに埋め込まれた複数の細長いテキスタイルコードを含み、シートの外側表面は、交互に繰り返されている、コードが位置する凸状部分と、コード間に位置決めされた凹状部分と、を含み、方法は、
（ａ）光源を使用して、シートの面上のエリアを放射線で照射することと、
（ｂ）シートの外側表面上の照射されたエリアのデジタル画像をカメラで取得することと、
（ｃ）シートの外側表面のデジタル画像を生成することと、
（ｄ）１つ以上のコードパラメータを計算することと、を含む、方法を対象とする。

【0007】

細長いテキスタイルコードは、好ましくは、互いに平行であり、細長いテキスタイルコードは、ＭＤに垂直である横方向（cross direction、ＣＤ）に配向されている。エリアを照射するために光源が使用される。好ましい実施形態では、デジタル画像は、二次元（2-dimensional、２Ｄ）プロファイル、三次元（3-dimensional、３Ｄ）マップ、又はグレースケールプロファイル若しくはマップを含み、画像は、高速フーリエ変換又は正弦波適合技法を用いて分析される。プロファイル又はマップから単位長さ当たりのコード数を決定することに加えて、本発明では、（ｉ）コード間隔、及び（ｉｉ）コードの欠落の存在、並びに／又は（ｉｉｉ）シフトしたコードの存在のうちの少なくとも１つを決定することも可能である。本発明の方法は、シートの外側表面を走査する変位センサを必要としない。

【0008】

光源は、単色又は多色であってもよく、照射の特性は、照射角度間で異なっていてもよい。放射線の波長は重要ではないが、紫外線、近赤外線、特に可視放射線が好ましい。例えば、１５５０ｎｍの通信波長に対して、利用することができる多数の従来の光／レーザ源及び検出器が存在する。

【0009】

別の態様では、本発明は、機械方向（ＭＤ）に移動している移動するテキスタイル補強ゴムシートの１つ以上のコードパラメータを監視するためのシステムであって、シートは、シートに埋め込まれた複数の細長いテキスタイルコードを含み、シートの外側表面は、交互に繰り返されている、コードが位置する凸状部分と、コード間に位置決めされた凹状部分と、を含む、システムを対象とする。システムは、
（ａ）シートの面上のエリアを照射する光源と、
（ｂ）シートの外側表面上の照射されたエリアのデジタル画像を取得するための手段と、
（ｃ）デジタル画像を分析し、シートの外側表面のプロファイルを生成し、コードパラメータを決定するように構成されたコンピューティングデバイスと、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】テキスタイル補強ゴムシートの概略平面図である。

【図2】テキスタイル補強ゴムシートの側断面図である。

【図3A】カレンダリング機においてテキスタイル補強ゴムシートを分析する際に利用される反射モードで動作する撮像装置を示す。

【図3B】カレンダリング機においてテキスタイル補強ゴムシートを分析する際に利用される反射モードで動作する撮像装置を示す。

【図4】複数の光源を組み込んだテキスタイル補強ゴムシートを分析する際に利用される撮像装置を示す。

【図5A】移動するテキスタイル補強ゴムシートを監視するための走査センサの動作を示す。

【図5B】移動するテキスタイル補強ゴムシートを監視するための走査センサの動作を示す。

【図6】テキスタイルコード数及び関連するパラメータを測定するためのプロセスフロー図である。

【図7A】テキスタイル補強ゴムシート表面の原画像である。

【図7B】図７Ａの画像からの抽出スライスの画像である。

【図7C】図７Ｂの画像スライスのｘ軸に沿った抽出画像強度プロファイルである。

【図7D】高速フーリエ変換（Fast Fourier transform、ＦＦＴ）で取得された画像スペクトル（周波数領域）である。

【図8】Ａ及びＢは、それぞれ、不均一なバックグラウンド照射除去のためのローリングボールアルゴリズムの適用前の画像及び表面パターンである。

【図9】Ａ及びＢは、それぞれ、ローリングボールバックグラウンド除去の適用後の画像及び表面パターンである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、ゴム内にコーティングされたテキスタイルメッシュを含むテキスタイル補強ゴムのシート又はウェブ２を示す。テキスタイルメッシュは、カレンダロールに対して垂直に（又は機械方向に対して平行に）配置された密な細長いテキスタイルコード４と、カレンダリングプロセスの前にコードの未加工ウェブの形状を補助する疎らな長い垂直な横糸６と、を含む。すなわち、糸６は、ゴムがコードのシート上にコーティングされるカレンダリングの前に、未加工コード４がコードのシートを形成するように、未加工コード４を一緒に保持する。コード４は、典型的には直径が０．１～４．０ｍｍ、好ましくは０．３～２．０ｍｍであり、各コードの中心から測定して典型的には０．１～１０．０ｍｍ、好ましくは０．２～５．０ｍｍ離間している。この図において、例えば、平行なコード４は、直径が０．５ｍｍであり、１ｍｍ離れており、垂直な支持糸６は、カレンダリングの前に複数のコード４をコードのシートに成形するために必要な安定性を提供する。本発明は、複数の細長いテキスタイルコード４を監視し、コード数及び関連する特徴を確立するために特に適している。

【0012】

図１の代表的なテキスタイル補強ゴムシート２は、空間１４内のコードの欠落、コードのシフト又は位置ずれ１６、領域８に示されるような横方向に沿ったコード間隔のばらつきを含む、多くの可能性のある欠陥のうちの３つを示している。テキスタイルコードは、ゴム１８で被覆される前に、個々のコードが互いに平行に延びるように、布状構造に配置されてもよい。テキスタイルコードは、コードにわたってゴムシートをカレンダリングするか、又はコードをゴム組成物とともに押出成形するなどの様々なプロセスの結果として、ゴム組成物で被覆されることができる。「テキスタイルコード」という句で使用されるような「テキスタイル」という用語は、天然又は合成材料（又は繊維）から作られたコードを包含することを意図しており、その非限定的な例としては、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate、ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＡ（polyvinyl alcohol、ポリビニルアルコール）、ポリエステル、レーヨン、アラミド（ケブラーなど）、及びナイロンが挙げられる。鋼コードなどの金属コードは、テキスタイルコードではない。したがって、テキスタイルコードは、非金属として記載されてもよい。

【0013】

ゴム１８は、典型的には、様々な種類の合成及び天然ゴムの混合物を含む。例えば、スチレン－ブタジエンゴムとポリブタジエンゴムとの混合物は、自動車タイヤトレッド用のゴム材料として一般に使用されている。

【0014】

図２に示されるように、テキスタイル補強ゴムシート又はウェブは、典型的には薄く、ゴムの表面は、下にあるテキスタイルメッシュに対応する特徴的な一連の凸状部分及び凹状部分を示す。テキスタイル補強ゴムシートの厚さは、典型的には０．１～５．０ｍｍ、好ましくは０．２～２．０ｍｍである。本発明の場合、テキスタイルコード３０の跡が、テキスタイル補強ゴムシートの上部表面３２及び下部表面３４上に見える。表面３２上の凸状の突出部分又は領域３６は、コード３０の位置に対応し、表面３２上の凹状の窪み部分又は領域３８は、コード３０間のエリアに対応する。テキスタイル補強ゴムシートは、ゴム内に埋め込まれた複数の平行に配置されたコード３０を有する。本発明の場合、光学的測定は、コードを分析するために使用することができる表面上の輪郭の画像を捕捉することができる。過度に厚い、及び／又はコード直径が非常に小さいテキスタイル補強ゴムシートは、十分な際立った特徴を有する表面輪郭を有しない可能性がある。

【0015】

「ゴム組成物で被覆されたテキスタイルコード」及び「ゴム被覆テキスタイルコード」という語句で使用されるような「被覆された」という用語は、外側表面のほぼ全体又は全体がゴム（すなわち、ゴム組成物）で包まれているテキスタイルコードを包含することが意図されている。「プライ」という用語は、タイヤを構築するのに有用なゴム被覆テキスタイルコードの層を指す。そのような材料の複数の層は、プライと称される。プライのテキスタイルコードは、通常、ゴムで被覆される前に、個々のコードが互いに平行に延びる布状構造に配置される。

【0016】

図３Ａに示されるように、移動するテキスタイル補強ゴムシート又はウェブ６０のテキスタイルコード数を測定するか又はコード欠陥を検出するために反射モードで動作する装置４０が、上部取付ヘッド４２を含む。シート６０は、ローラ６２によって支持されており、ローラ６２は、ウェブ６０が空間内ではためかないようにして、感知ユニット取付ヘッド４２とシート６０との間の距離を比較的一定に維持する。取付ヘッド４２とローラ６２との間の間隙は、取付ヘッド４２が機械方向（ＭＤ）に垂直な横方向（ＣＤ）に進行するときに、シート６０がＭＤに進行する測定チャネルを画定する。

【0017】

上部取付ヘッド４２は、シート６０の上方に両方とも位置決めされた撮像デバイス５０及び光源５２を含む。撮像デバイス５０は、典型的には、画像エリアから反射された光をカメラ内に集束させるための適切な光学系、例えばレンズを備えたカメラである。この反射モード構成では、移動するシート６０の表面画像は、表面から反射された光に由来する。反射動作モードは、不透明であるテキスタイル補強ゴムシートのコード数及び他のコード特性を測定するために特に適している。光源５２からの光は、シート６０に向かって方向付けられて表面上のエリアを照射し、撮像デバイス５０は、照射されたエリア内にある画像エリアから画像を検出する。照射エリアのサイズは、撮像デバイス５０がＣＤに沿って少なくとも２本、好ましくは約５０～１００本のコードを被覆するエリアを撮像することを可能にするほど十分に大きいように選択される。

【0018】

カメラ及び付随する撮像光学系を含む撮像デバイス５０、並びに光源５２は、画像スケールが、移動するテキスタイル補強ゴムシートにおける（図２に示されるような）突出領域３６及び窪み領域３８が識別されることを可能にするのに十分であるように構成されている。形成されたデジタル画像は、プロセッサ４６及びメモリ４８を含む処理モジュール又はコンピュータ４４を用いて分析され、これらは、無線で結合され得るか、又はより典型的にはイーサネット接続を介して結合され得る。プロセッサ４６は、デジタル信号プロセッサ（digital signal processor、ＤＳＰ）、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit、ＡＳＩＣ）、汎用プロセッサ、又は１つ以上の集積処理デバイスの任意の他の組み合わせを備えることができる。

【0019】

シート６０がローラ６２によって適切に支持されている場合である、移動するシート６０が安定しているため撮像デバイス５０からのその距離が比較的一定であるときは、従来のレンズをカメラとともに利用することができる。しかしながら、空気力学的効果によって移動するシート６０がはためくか、又は撮像デバイス５０に対するその鉛直位置が別様にシフトする場合には、大きな被写界深度を生成するテレセントリックレンズシステムを使用して、カメラに対するシート６０の変動によって画像サイズが変化しないようにすることができる。光源５２からの照射は、典型的には法線に対して約１０°～８０°である角度で指向性である。低角度照射は、コード方向に垂直であり、これはコントラストを改善する。影の存在は、分析を容易にする。

【0020】

図３Ｂは、上部取付ヘッド４２の動作をゴムコーティングカレンダリング装置とともに示す。テキスタイル補強ゴムシート７２は、コード７０のアレイがゴム組成物部材の間に給送されるカレンダリング機で生産される。カレンダリング機は、例えば、Ｉｋｅｄａへの米国特許第５，００２，６２１号及びＴａｋｅｕｃｈｉへの米国特許出願公開第２０１６／００８９８０６号に記載されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。カレンダ機は、コード７０のアレイを案内し、ゴムをアレイ上に押圧してテキスタイル補強ゴムのシートを形成する複数のロールを含む。図３Ｂに示されるように、給送ロール２４Ａ及び２４Ｂは、コード７０のアレイ上に適用されるゴム材料２６Ａ及び２６Ｂを押圧ロール２２Ａ及び２２Ｂとの間にそれぞれ供給する。ロール２０は、巻出機によって巻き出され、ＭＤに移動するコード７０のアレイを含む連続シートを供給する。コード７０のアレイのシートは、カレンダリングプロセスによってゴムで連続的にコーティングされて、ロール１０、１２によって支持されるテキスタイル補強ゴムシート７２を生産する。ＣＤに移動する取付ヘッド４２は、撮像デバイス５０と、撮像デバイス５０の後方（又は前方）に位置決めされた光源５２とを含む。

【0021】

図４は、ローラ６６によって支持されたテキスタイル補強ゴムシート又はウェブ１００のコード数及び関連する特性を測定するための別の装置８０を示す。装置８０は、上部取付ヘッド８２と、撮像デバイス８６と、環状光源６４と、を有する。環状光源６４は、カメラ撮像デバイス８６の光軸の周りに対称に配置された指向性照射のために構成された複数の発光デバイスを含む。装置はまた、処理モジュール９０と、プロセッサ９２と、メモリ９４と、を含む。代替的には、照射は、リングライトなどの均一な光源であり得る。

【0022】

例えば、光源からシートへの照射が指向性であり、典型的には法線に対して約１０°～８０°である角度である環状形状光源を利用することができる。複数の照射角度を有する複数の光ビームを生成する光源を利用することができる。照射は、照射がそれらの共通軸の周りで実質的に対称であるように、１つ以上の同心環に分布される光源のアレイに由来することができる。異なる光ビームを同時に又は順次にシート１００に方向付けることができる。

【0023】

図３Ａ、図３Ｂ、又は図４に示される装置における照射の場合、光源は、測定に必要な波長内の一定のエネルギー流からなる高強度照射を提供することが好ましい。光源は、信号対雑音比を高めるために、チョッパ、シャッタ、音叉などのような従来の機械デバイスによって振幅変調されることができる。別の例示的な変調技法は、光源の光ビーム経路内に位置決めされたカーセル及びポッケルスセルなどの電気光学シャッタと、音響光学同調フィルタなどの音響光学デバイスと、を利用する。代替的には、パルス照射を生成するために光源に結合された駆動電流の直接変調を使用することができる。

【0024】

好ましい光源デバイスとしては、発光ダイオード（light-emitting diode、ＬＥＤ）、レーザダイオード、又はＬＥＤ若しくはレーザダイオードのアレイ、タングステン若しくはハロゲン光源が挙げられる。例えば、ストロボフラッシュ効果を作り出すために光源が変調される場合、高い変調レートが好ましい。結果として得られる短い露光時間は、対応して短い積分時間を有する撮像デバイスが、シートの移動方向におけるモーションブラーによって引き起こされる悪影響を低減又は排除することによって、画像エリアのより良好な画像を取得することを可能にする。電荷結合デバイス（charge-coupled device、ＣＣＤ）の場合、短い積分時間は、画素がより少ない光を収集するようにし、より長い積分時間は、画素がより多くの光を収集するようにする。光源を変調することとは代替的に又は加えて、高い露光速度、すなわち短い積分時間で動作する撮像デバイスを選択することができる。この場合、照射は連続的であることができ、これは、異なる測定において一貫した照射を維持することをより容易にする。カメラは、ラインカメラ、単一点センサ（光検出器）平面照射、急勾配照射角度、均一照射、指向性照射を含むことができる。

【0025】

図５Ａは、反射モードで動作するセンサが、カレンダ機（図示せず）の下流に位置する薄い布補強ゴムの表面を連続的に撮像し、画像分析方法を使用してコードを計数し、コード間の距離を測定し、欠陥をリアルタイムで検出する走査機構を示す。この例では、センサは、カメラ１１２及び光源１１４を含み、これらはＣＤに沿って配向されており、細長いコード４を含むテキスタイル補強ゴムシート１１０の上方に位置決めされている。外側縁部１２０及び１２２を有するシートは、機械方向に移動する。カメラ１１２及び光源１１４は、平行な細長い部材又はレール（図示せず）に固定された走査取付部又はセンサヘッド内に収容することができる。レール上の取付ヘッドは、ＭＤに垂直である横方向（ＣＤ）にシートを横切って前後に走査する。動作中、光源１１４からの光は、シート１１０の上側表面上の照射エリア１１８を照射し、カメラ１１４は、カメラ内に焦点を合わせられた画像エリアから画像を捕捉する。センサがＣＤに移動すると、光源１１４は、一連の照射エリアを生成する。

【0026】

走査センサは、シート１１０の長手方向縁部１２０、１２２の間の位置でテキスタイルコードの選択された特徴を測定する。しかしながら、シート速度のために、光源及びカメラからなる走査センサは、移動する表面を横切って斜めに走査し、結果として、連続する走査経路は、図５Ｂに示されるように、長手方向縁部１２０、１２２に垂直な方向に対してジグザグパターン１１６を有する。カメラは、走査経路又はプロファイル１１６に沿って一連の重複画像を撮影する。真のＣＤに対する走査経路又はプロファイル１１６の角度は、走査デバイスの横方向速度、及び既知であるシート１１０の機械方向速度に依存する。

【0027】

走査センサを利用する代わりに、１つ又は複数の固定センサを使用することができる。例えば、複数のセンサを、シート１１０の幅に沿って戦略的に位置決めすることができる（図５Ａ）。各静的センサは、定点測定値のみを提供する。ＣＤにおいてシート全体をカバーするために複数の固定センサが必要とされ、これは、測定が短期間のコード欠陥を検出することを可能にする。テキスタイル補強ゴムシート１１０の縁部１２０、１２２におけるゴムは、シートの中心におけるゴムよりも高い張力又は伸張を受けることが予想される。テキスタイルコード内の欠陥の数及び種類は、均一に分布していないため、製造業者は、最も重要であるＣＤに沿った位置にセンサを位置決めすることができる。１つ以上の静的センサを利用する場合、カメラは、シート幅全体をカバーするのに十分な解像度を有するべきである。照射も同様に適切でなければならない。１つの技法は、放射を同じ方向に方向付ける多角光源を利用することである。

【0028】

図５Ａのカメラは、一度に１ラインの画像データを読み取るカメラからなるラインスキャナとすることができる。ラインスキャンセンサは、画素センサの１つ以上のラインを有する。カメラの露光時間中、各画素は、画素上に撮像されたテキスタイル補強ゴムシート１１０からの光に比例する光電荷を蓄積する。露光時間の終わりに、画素の行全体の電荷が読み出しレジスタに転送される。このようにして、ラインアレイが捕捉される。

【0029】

図６は、テキスタイル補強ゴムのシートのテキスタイルコード数及び他の特性を確認するために表面撮像を実施する際のステップのいくつかを概説する。最初のステップ１３０において、ゴムシートは、好ましくは、シート内のコードに垂直である指向性光で照射される。次に、ステップ１３２において、ゴムシートの一次元又は二次元プロファイルがカメラで記録される。ステップ１３４において、コンピュータが、プロファイルを分析して、以下のパラメータ：コード数、コード間隔、コード欠陥、並びに／又はコード数の均一性及び変動のうちの１つ以上を抽出する。コード欠陥には、例えば、破損した又は緩んだコードの存在、コードの欠落、及びコードの重なりが含まれる。ステップ１３６及び１３８は、未加工データをクリーンアップし、コード数アルゴリズムを適用してコード数及び関連する情報を確認することからなる。ステップ１４０において、コードデータ及び関連するデータは、カレンダ機の性能を向上させるために、品質管理システムに記憶され、使用され得る。

【0030】

本発明の表面撮像技法の有効性を実証するために、テキスタイル補強ゴム（１２コード／ｍｍ及び１．５ｍｍ厚）からなるサンプルを、表面を照射する高強度パルスレーザに露光した。入射角は４５度であった。カメラが、分析されたサンプル表面の画像を捕捉した。図７Ａは、捕捉されたテキスタイル補強ゴムシート表面の原画像を示す。図７Ｂは、原画像のスライスを示し、図７Ｃは、スライスについて導出された光又はグレーレベル強度プロファイルである。図７Ｄは、ＦＦＴによって取得された画像スペクトル（周波数領域）である。図７Ｃの強度プロファイルについて、画像中のゴムシートの表面下のコード間の周期性及び距離を確認した。倍率、シートの距離、及び他のカメラパラメータが分かっているため、この画像周期性及び他のコード関連情報は、ミリメートル当たりのコードとして好適かつ意味のある単位を有する実際のシートについての選択されたパラメータに転換することができる。

【0031】

高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズム。このアルゴリズムは、撮像されたゴム表面の表面画像からコード数を抽出するために使用される。好適な分析アルゴリズムを決定する。

【0032】

ゴム表面がレーザによって照射されたときにカメラによって捕捉されたテキスタイルコード補強ゴムシートの図７Ａに示される画像から、２つの重要な特徴が明らかである。第一に、照射パターンは、表面にわたって均一ではなく、照射は中心で最も強く、縁部に向かって徐々に減少する。第二に、平行な鉛直線の存在を使用して、ゴム内のコード数を決定することができる。任意選択であるが、分析の第１のステップは、不均一なバックグラウンドの影響を補正することである。これは、不均一な照射によって引き起こされるバックグラウンドを除去することによって達成することができる。

【0033】

この除去のために、Ｓｔａｎｌｅｙ Ｓｔｅｒｎｂｅｒｇの論文「Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」，ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｊａｎ．（１９８３），２２－３４に記載されている「ローリングボール」バックグラウンド決定アルゴリズムが利用される。このアルゴリズムは、画像を３Ｄ表面として表し、画像の画素値が高さであり、次いで、表面上のローリングボールがバックグラウンドを生成する。図８Ａ及び図９Ａは、「ローリングボール」バックグラウンド除去の前後の代表的な画像を示す。図８Ｂ及び図９Ｂは、「ローリングボール」バックグラウンド除去の前後の対応する表面パターンを示す。除去後、照射勾配は消失したが、関心のある表面パターンは保存されたままである。テキスタイルコード補強ゴムシートの表面を分析することを対象とする本発明の場合、ローリングボールアルゴリズムは、ユーザがボールの半径を指定することを必要とし、半径は、ゴム表面上の２つのコード間の距離より小さくてはならない。ローリングボールアルゴリズムは、ＭＡＴＬＡＢソフトウェアを使用して実装することができる。コード数がＣＤに沿って変わる場合、互いに隣接するスナップショット／画像のＦＦＴは、変化する周波数成分を示す。

【0034】

バックグラウンドが除去された後、画像は、画像を空間信号から周波数領域に変える高速フーリエ変換で分析される。本発明の場合、ＦＦＴは、どの周波数が画像内で支配的であるかを決定することができ、これらの周波数から、ゴム内のテキスタイルコード補強によって作られたパターンの周期性を推測することができる。ＦＦＴは画像全体に直接適用することはできず、したがって、関連する方向に例えば５～１０画素のスライスを抽出する必要がある。関連する方向は、カレンダロールに平行であり、テキスタイルコードに垂直である。

【0035】

画像スライスが抽出された後、画素はｙ方向に合計されＸ_ｉ＝Σ_ｊｘ_ｉｊ、ｘ軸に沿った強度プロファイルを取得する。ここで、ｘ_ｉｊは、バックグラウンド除去後の画像の画素値であり、Ｘ_ｉは、図７Ｃにプロットされるようなｘ軸に沿ったプロファイル強度である。この強度プロファイルは、単に数のアレイであり、このプロファイルに離散ＦＦＴを適用することにより、周波数領域におけるスペクトルが生成される。クーリー－テューキーＰＰＴアルゴリズムなどの従来のアルゴリズムを使用することができる。図７Ｄに示される周波数領域における画像スペクトルは、ＭＡＴＬＡＢにおいて利用可能なＦＦＴアルゴリズムを用いて取得された。

【0036】

図７Ｄのスペクトルは、画素当たり５×１０^－２で１つの優位周波数を示す。信号周期は、（１／（５×１０^－２））＝２０画素と推定される逆周波数である。この結果は、図７Ｂに示される画像内の特徴的なパターンが画像内で２０画素毎に繰り返されるという結論を支持する。したがって、２つの隣接するコード間の平均距離は、２０画素である。光学倍率を考慮すると、これは、ゴムシートの横方向において１ミリメートル当たり２２コードに相当する。

【0037】

方法１として指定される本発明の上記の例示的な例は、以下のように要約することができる。
（ａ）テキスタイル補強ゴムシートの表面のデジタル画像を取得する（図７Ａ）。
（ｂ）画像から１つ以上の画素高さのライン又はスライスを選択し（図７Ｂ）、図７Ｃの画像スライスについてのｘ軸に沿った画像強度プロファイルを抽出する。
（ｃ）フーリエ変換を実行して、ラインに沿って現れるコードの周波数を抽出する。
（ｄ）周波数を単位長さ当たりのコード数、コード間隔、及び他のコード関連パラメータに変える。

【0038】

テキスタイル補強ゴムのシートの中心近傍に位置するコード間の分離は、ゴムが縁部に向かってより伸張されるため、シート縁部付近のコード間の分離とは異なることが予想される。したがって、アルゴリズムは、ゴムシート全体にわたって平均化すべきではなく、むしろカレンダに沿って画像が撮影された場所を追跡すべきである。

【実施例0039】

以下の実施例（方法）は、デジタル画像からテキスタイルコードデータを確認するための追加の技法を示す。以下の全ての代替的な方法は、最初及び最後のステップ（ａ）及び（ｄ）、すなわち：
テキスタイル補強ゴムシートの表面のデジタル画像を取得するステップ（ａ）（図７Ａ）、並びに
周波数を単位長さ当たりのコード数、コード間隔及び他のコード関連パラメータに変えるステップ（ｄ）を共有する。

【0040】

本明細書に概説される全ての画像分析実施例（方法２～８）は、従来の画像分析技法を利用する。コード数、間隔及び他のコード関連パラメータを抽出するために、他の技法を使用して、同様の強度又はバイナリマップ又はプロファイルを得ることができることが理解される。

【0041】

方法２：方法１の変形例である。
（ａ）テキスタイル補強ゴムシートの表面のデジタル画像を取得する（図７Ａ）。
（ｂ）画像から１つ以上の画素高さのライン又はスライスを選択し（図７Ｂ）、図７Ｃの画像スライスについてのｘ軸に沿った画像強度プロファイルを抽出する。
（ｃ）図７Ｃを所定の長さのセグメントに分割し、正弦波形のセグメント毎の適合を実行して、各セグメント内のコードの周期を決定する。
（ｄ）各セグメントにおける単位長さ当たりのコード数に変える。これにより、ＣＤコード間隔の変動を監視することが可能となる。
（ｅ）適合度（性能指数）は、欠陥（コードの欠落など）が存在するかどうかを示す。この場合、欠陥発見画像分析アルゴリズムをトリガして、コードパターン内の欠陥についてのより詳細を明らかにすることができる。（チャック－パターン認識）。

【0042】

方法３：
水平セグメントだけでなく、画像全体に対して方法１又は方法２を実行する。これは、画像垂直線がコードに平行である場合に可能である。

【0043】

強度を鉛直方向に平均化することによってこの手順を実行し、１つの平均化されたラインプロファイルを生成する。この方法の利点は、低コントラストの状況においてノイズを低減するが、局所的な欠陥をマスクし、コードが平均方向に対して垂直であり、横方向にそれない場合にのみ良好に機能することである。コード周波数／間隔を抽出すること（パートｃ）、並びにコード数及び他の関連パラメータを変えること（パートｄ）は、方法１又は方法２と同様である。

【0044】

方法４：
この方法は、画像の強度転換マップを「上」及び「下」閾値のバイナリマップに転換することによってセグメント化するという画像分析技法を使用する。セグメント化技法は、例えば、閾値化、自動クラスタリング、形態の使用、色閾値の使用、ガボールフィルタ、及びボリュームセグメンタを含む。セグメント化技法は、参照により本明細書に組み込まれる、Ａｕ ｅｔ ａｌ．への米国特許第１０，０７４，２５６号及びＷａｎ ｅｔ ａｌ．への米国特許第１１，３３５，００６号に記載されている。

【0045】

セグメント化方法を使用してバイナリマップを作成した後、方法１、２又は３のステップ（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）をバイナリマップに適用して、所望のコードパラメータを抽出することができる。

【0046】

方法５：
自己相関の画像分析技法を使用して、ラインを検出し、間隔を決定し、画像に隠された周期性を見つける。自己相関技法は、参照により本明細書に組み込まれる、Ｓｈａｍａｓｕｎｄａｒ ｅｔ ａｌ．への米国特許第１１，２５７，３８８号及びＳｕｚｕｋｉ ｅｔ ａｌ．への米国特許第８，８９７，５９３号に記載されている。

【0047】

周波数を、単位長さ当たりのコード数、コード間隔及び他のコード関連パラメータに変える。

【0048】

方法６：
共局在化の画像分析技法を使用して間隔を決定する。これは、最良の一致を見つけるために、画像を異なる間隔の他の人工的に作成されたライン画像と比較することによって行われる。共局在化技法は、参照により本明細書に組み込まれる、Ｇｉｂｂｙ ｅｔ ａｌ．への米国特許第１１，２３７，６２７号及びＯｌｓｃｈｅｗｓｋｉへの米国特許第７，２８２，７２４号に記載されている。

【0049】

周波数を、単位長さ当たりのコード数、コード間隔及び他のコード関連パラメータに変える。

【0050】

方法７：
方向勾配磁場Ｇｘ及びＧｙ並びにそれらの局所的大きさの画像分析技術を使用して間隔を決定する。方向勾配技法は、参照により本明細書に組み込まれる、Ｃｏｔｅ ｅｔ ａｌ．への米国特許第８，２５９，１９８号及びＨａｒａｇａｓｈｉｒａ ｅｔ ａｌ．への米国特許第５，２３５，２８１号に記載されている。

【0051】

周波数を、単位長さ当たりのコード数、コード間隔及び他のコード関連パラメータに変える。

【0052】

方法８：
画像の強度／グレースケールマップを、コードパラメータを抽出するために後で使用されるバイナリマップに変える前に、ハフ変換又はラドン変換の画像分析技法を使用してラインを検出する。ハフ変換技法は、Ｔａｋａｈａｓｈｉ ｅｔ ａｌ．への米国特許第９，６４６，２２１号に記載されており、ラドン変換技法は、ＭｃＣｌｏｓｋｅｙ ｅｔ ａｌ．への米国特許第９，２１８，６４８号及びＢｏｏｎｅ ｅｔ ａｌ．への米国特許第５，１０１，２７０号に記載されており、これらは全て参照により本明細書に組み込まれる。

【0053】

本発明の別の実施形態では、テキスタイル補強ゴムシートにおけるコードの欠落及び／又はシフトなどの欠陥は、正弦波を強度プロファイルに適合することを利用することによって決定することができる。適合度は、そのような欠陥の存在を示す。

【0054】

上記は、本発明の原理、好ましい実施形態、及び動作モードを説明してきた。しかしながら、本発明は、考察される特定の実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。したがって、上述の実施形態は、限定的ではなく例示的なものとしてみなされるべきであり、以下の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によってそれらの実施形態において変形が行われ得ることを理解されたい。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8】

【図9】

【外国語明細書】