ゴム部材の凹凸量計測センサー及び同センサーを用いた計測装置

【目的】ゴム部材の凹凸量を容易かつ正確に計測できる計測センサおよび計測装置を提供する。
【構成】上面が矩形の平面２ａ、下面が所定の曲率半径の弯曲面２ｂの透明板２の弯曲面２ｂに、スペーサを介して任意の明度に着色された第１層シート３が、また、その下にスペーサを介して第１層シート３と明度差の大きい色に着色された第２層シート４を設け、さらにその下に黒色と明度差の大きい色に着色された第３層シート５を配設する。ゴム部材３０に押付けると変形して容易かつ均一に密着し押付けを解除すると元の形状に回復しゴム部材３０の凹凸が明瞭に可視化できる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はゴム部材の凹凸量を検出し計測するためのセンサーおよび同センサーを使用した計測装置に関する。
【０００２】
【従来技術】ゴム部材の凹凸量を検出するものとして、従来タイヤ構成部材であるプライ等を環状のタイヤ部材に貼付けて、先端と後端が重ねられたときに、この重なり部分のオーバーラップ量を検出するのに透明平板を同重なり部に押付け同透明平板の側面から光を入射して上方よりカメラで撮像するという例があった。
【０００３】同例は、プライの重なり部が透明板に密着し、同重なり部分が特に黒く浮き出るため、これを撮像し黒色部分を分析することでオーバーラップ量を計測していた。
【０００４】また透明板の下面に、四角錐状の突起部が全面に亘って形成された黒色ゴムシートを張設した例もあり、同例では、ゴム部材の凸部に押付けると、凸部に対応する黒色ゴムシートの突起部が頂上端をつぶされて、透明板につぶされた部分が黒く浮き出るので、これを撮像することで凸部の範囲などを計測することができるものである。
【０００５】
【解決しようとする課題】しかし透明板を直接ゴム部材に押付ける前者の直接方式の例では、未加硫ゴム部材を対象とする場合にゴム部材より析出する薬品その他により透明板の表面が汚れるおそれがあり、光の反射を利用する方法を採る当該例では致命的な妨害要因となる。またゴム部材表面にイオウ分等のタイヤ内より析出した薬品が付着するブルーム品の場合、部材表面が薬品の浮出しによりザラザラに荒れることがあり、このようなブルーム品の表面に透明板を押付けても、部材凸部と透明板との接触部分に空気層が形成されて光が正反射せず散乱して白っぽくなり凸部面を正確に検出できない。
【０００６】また前記透明板下面に黒色ゴムシートを張設した後者の例では、平板状ゴム部材に押付けると、凸部以外でも黒色ゴムシートの突起部頂上端が小さい面積ではあるが黒く浮き出てしまい凹凸の範囲が不明確になる。
【０００７】また分解能が黒色ゴムシートの突起部の大きさに影響されるとともに、黒色ゴムシート自体が凹凸を有するのでゴム部材とゴムシートとが接着し易く離れにくいといった不具合が生じる。
【０００８】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、ゴム部材の凹凸量を明瞭に検出できるセンサーおよび計測装置を供する点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達成するために、本発明は、ゴム部材の凹凸量を計測するため該ゴム部材の凹凸部に接触させて凹凸量を検出するセンサーであって、所定の曲率半径の湾曲面を有する透明板と、前記透明板の湾曲面に沿い近接して設けられ所定押付力で押付けると前記透明板に容易に密着し、押付けを解除すると前記透明板から容易に離脱する性質を有し任意の明度に着色された第１層シート、前記第１層シートに平行に近接して設けられ所定押付力で押付けると前記第１層シートに容易に密着し、押付けを解除すると前記第１シートから容易に離脱する性質を有し前記第１層シートと明度差の大きい色に着色された第２層シートと、前記第２層シートに沿って設けられ、軟かくゴム部材に所定押付力で押付けると変形して前記ゴム部材に容易にかつ均一に密着し押付けを解除すると容易に離脱し元の形状に回復する性質を有する第３層シートとを備えたゴム部材の凹凸量計測センサーとした。該計測センサーをゴム部材の凹凸部に押付けると、凹凸に沿って第３層シートが変形して凸部において第２層シートを第１層シートに、第１層を透明板の湾曲面に押付け、凸部を透明板に明瞭に浮き出させることができ、凹凸量を正確に検出することができる。同センサーを使用し透明板を照明して透明板上方からカメラで撮像し画像処理し、計測処理をすることで、ゴム部材の凹部あるいは凸部の範囲などの凹凸量を容易かつ正確に計測できる。
【００１０】
【実施例】以下図１ないし図５に図示した本発明の一実施例について説明する。
【００１１】図１は、本実施例のゴム部材の凹凸量の計測センサ１の全体斜視図であり、図２はその断面図である。
【００１２】アクリル製の透明板２は、上面が矩形の平面２ａをなし、下面が所定の曲率半径にかかる円筒状湾曲面２ｂをなしている。
【００１３】この透明板２の円筒状湾曲面２ｂの４隅にスペーサ６を介して下方に空気層10を形成してポリエチレンシートである第１層シート３が近接して配設されている。この第１層シート３は厚さ50μの乳白色をした矩形の平板である。
【００１４】ついで第１層シート３の下方にスペーサ７を介して近接してビニールテープである第２層シート４が設けられており、同第２層シート４は薄い黒色のテープであり、その下に配設されるポリエチレンシートである第３層シート５の上面に貼着されている。
【００１５】第２層シート４は、第１層シート３への密着性を有するとともに、容易に離脱する離型性も有する。
【００１６】第３層シート５は、第１層シート３と同じく、ポリエチレン製で厚さ50μの乳白色をした矩形平板であり、この第３層シート５の上面に第２層シート４が一体に貼着されたものが、スペーサ７を介して第１層シート３との間に空気層11を形成して配設されている。
【００１７】したがって第３層シート５に押付力が働らくと、第２層シート４は第３層シート５とともに変形して第１層シート３に容易に密着し、押付けが解除されると第２層シート４は第３層シート５の性質により第１層シート３から容易に離脱し元の形に回復する。
【００１８】すなわち第３層シート５は、ゴム部材に押付けられるとゴム部材の表面に密接して表面形状になじむように変形し、押付けが解除されると容易にゴム部材から離脱して元の平板に回復する性質を有する。
【００１９】計測センサ１は、以上のように透明板２、第１層シート３、第２層シート４、第３層シート５をスペーサ６，７を４隅に介装して所定位置関係に保って一体に構成されている。
【００２０】かかる計測センサ１を利用した計測装置20の概略説明図を図３に示す。計測センサ１の上方所定位置にＣＣＤカメラ21が設けられ、ＣＣＤカメラ21は計測センサ１の透明板２の下面湾曲面２ｂを焦点として所定位置関係を保って、計測センサ１とＣＣＤカメラ21とは一体に移動可能であり、計測しようとするゴム部材30の凹凸部上方から下降させ、計測センサ１の最下層の第３層シート５を凹凸部に適当な圧力で押付ける。
【００２１】本実施例では、タイヤ構成部材であるゴム部材30の貼付けにおいて、帯状のゴム部材30を環状に巻回し、その先端部と後端部の重なり部のオーバーラップ量（重なり部長さ）ｄを計測する。
【００２２】計測センサ１は透明板２の湾曲面２ｂの中心線方向が測定方向であり、同中心線がゴム部材30の端縁に直角になるような姿勢で重なり部30ａに押付ける。同中心線方向を以下前後方向とする。
【００２３】透明板２の前後側面のうち一方の側面２ｃには、光源22から延出した光ファイバー管23の出射面が向けられており、同側面２ｃから透明板２の内部に光が入射され測定対象面を照射するようになっている。
【００２４】こうして照明された透明板２を上方からＣＣＤカメラ21が撮像し、その撮像信号は画像処理装置24に送られ、計測処理されて結果はモニターＴＶ25に映し出される。
【００２５】いま計測センサ１をゴム部材30の重なり部30ａに適当な押付力で押付けた状態を図４および図５に示す。第３層シート５は、ゴム部材30の重なり部30ａに押され、重なり部の形状に合わせて変形し、第３層シート５と一体の第２層シート４も同じように変形して第２層シート４は第１層シート３に密着しかつ第１層シート３を押圧して重なり部30ａにおいて第１層シート３を透明板２の下面に密着させる。
【００２６】すなわち透明板２の湾曲面２ｂの左右端部は中央と違って第１層シート３と距離があり空気層10が形成されているので、左右幅中央で、かつゴム部材30の重なり部30ａのみで第１層シート３、第２層シート４、第３層シート５が空気層11を排除して重なり、第１層シート３が空気層10を排除して透明板２の下面に密接することになり、同部分は矩形領域31をなし（図４参照）、透明板２の下面２ｂのその他の部分は空気層10，11が残されることになる。
【００２７】したがって透明板２の側面２ｃから入射された光は、第１層シート３が透明板２の湾曲面２ｂに密着した矩形領域31において正反射して他方の側に至り、上方への反射は少なく輝度が低い。また矩形領域31以外の透明板２の湾曲面２ｂでは空気層10が残されているので、入射光は散乱して輝度が高い。
【００２８】すなわち透明板２を上方から見ると、ゴム部材30の重なり部30ａであって第１層から第３層までのシートが重なって透明板２の下面の密接した矩形領域31では、乳白色をした薄い第１層シート３を透かして第２層シート４の黒色が浮き出て見え正反射で光が逃げて暗い。
【００２９】一方矩形領域31の周囲では空気層10および乳白色３が透けて白くかつ光の散乱で明るく見える。第２層シート４の黒色は空気層11を介して第１層シート３が存在することで、またゴム部材30の黒色は空気層および第３層シート５を介することで影響を与えない。
【００３０】したがって図４に示すように上から透明板２を見ると、ゴム部材30の重なり部30ａでシートが密接した矩形領域31が、黒く浮き出て見える。この矩形領域31の前後幅がゴム部材30の重なり部30ａのオーバーラップ量ｄである。
【００３１】透明板２を上からＣＣＤカメラ21が撮像すると、ＣＣＤカメラ21は透明板２の上面２ａの輝度を撮像画素が把え電気信号に変換するので、矩形領域31は輝度が低く、矩形領域31以外は輝度が高い情報を得ることができ、同情報は画像処理装置24に送信され、この輝度情報を適当な閾値により２値化して境界を求め、演算処理してオーバーラップ量ｄを求め、これをモニターＴＶ25に表示することができる。
【００３２】透明板２は下面が湾曲しているので、ゴム部材の計測したい箇所が凹面内にある場合でも容易に計測可能であり、湾曲面の曲率は、計測する物の形状、材質あるいは部分によって適切なものを採用すればよい。ゴム部材が軟い材質であるときは、曲率半径の大きい湾曲面を有する透明板を用い、小さな押圧力で計測できるようにすることができる。
【００３３】この透明板２の湾曲面２ｂに空気層10を介して近接して設けられた第１層シート３はゴム部材30の重なり部30ａによる押付力により空気層を排して容易に透明板２に密接するので、この密接部の前後長はゴム部材30の重なり部30ａを忠実に表わしている。
【００３４】第１層シート３は、乳白色の薄いシートなので、下方の第２層シート４との接触圧力が小さくても接触部での第２層シート４の黒色を透かして浮き出させ、他の部分では計測センサ１との間に空気層10を残すとともに乳白色により第２層シート４の黒色が透けて見えるのを防止しているため、前記矩形領域31を強いコントラストで明瞭に表わすことができ、ＣＣＤカメラ21による画像情報の取り込みを容易としている。
【００３５】また第１層シート３は押付力を解除したときに容易に透明板２から離脱するので、密着部を次の計測まで残して誤った計測をするのを防止できる。
【００３６】第２層シート４は、黒色ビニールテープで、明度差の大きく異なる乳白色の第１層シート３との適当な密着により、ゴム部材30の重なり部30ａの撮像を黒色情報として明瞭に表わすことができ、第１層シート３との接触も面接触なので従来の突起頂上部の接触に比べて分解能が高い。
【００３７】第３層シート５は、復元力のある軟かいポリエチレンシートであり、ゴム部材30の重なり部30ａの表面状態に合わせて変形し、第２層シート４に表面状態の情報を正確に伝達するとともに、透明板２にゴム部材30が直接接触して薬品や汚れが付着することを防止している。ブルーム品等のように表面がザラザラで粗くても柔らかい第３層シート５がこれを吸収して計測に影響をあたえない。また第３層シート５は乳白色をしており、かつゴム部材30の重なり部における接触部以外はゴム部材30との間に空気層が形成されているので、同領域においてゴム部材30の黒色が影響することがない。
【００３８】このように透明板２および、第１，２，３層シート３，４，５がそれぞれ有効に働らいて、ゴム部材30の重なり部30ａを示す矩形領域31を明瞭に現出可視化するので、そのオーバーラップ量ｄを正確に計測できる。
【００３９】ゴム部材の被計測部が表面上段差がなくとも、ゴム部材の下方の状態によって接触圧分布が異なり、これを可視化することができる。すなわちゴム部材30の先端部に滑らかに後端部が重ねられて段差が見分けられない場合でも、該計測センサ１を適当な押付力で押付ければ接触圧の高い部分でのみ第１層シート３が透明板２に密着して接触圧分布を可視化してオーバーラップ量ｄを測定可能である。
【００４０】なお本実施例では光ファイバー管23により透明板２の側面から光を入射させ、透明板２の内部全体を照らしたが、透明板２の上下面よりカメラのレンズに対して正反射を起さない方向に光照射してもよい。
【００４１】またＣＣＤカメラ21はエリアカメラであるが更に分解能を上げるには測定長さ方向の素子数をより多くとれるラインイメージセンサーでもよい。
【００４２】
【発明の効果】本発明は、透明板の湾曲面に近接して適当な明度の第１層シートを配設し、この下方に第１層シートと明度差の大きい第２層シートを配設し、その下方に黒と明度差の大きい第３層シートを配した計測センサーとしたので、ゴム部材の凹凸を明瞭に可視化でき、この凹凸量を容易かつ正確に計測できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施例の計測センサーの斜視図である。
【図２】同計測センサーの正面図である。
【図３】計測装置の全体概説図である。
【図４】計測センサーをゴム部材の重なり部に押付けた状態を示す説明図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ断面図である。
【符号の説明】
１…計測センサ、２…透明板、３…第１層シート、４…第２層シート、５…第３層シート、６，７…スペーサ、10，11…空気層、20…計測装置、21…ＣＣＤカメラ、22…光源、23…光ファイバー管、24…画像処理装置、25…モニターＴＶ、30…ゴム部材、31…矩形領域。

【特許請求の範囲】
【請求項１】ゴム部材の凹凸量を計測するため該ゴム部材の凹凸部に接触させて凹凸量を検出するセンサーであって、所定の曲率半径の湾曲面を有する透明板と、前記透明板の湾曲面に沿い近接して設けられ所定押付力で押付けると前記透明板に容易に密着し、押付けを解除すると前記透明板から容易に離脱する性質を有し任意の明度に着色された第１層シートと、前記第１層シートに平行に近接して設けられ所定押付力で押付けると前記第１層シートに容易に密着し、押付けを解除すると前記第１層シートから容易に離脱する性質を有し前記第１層シートと明度差の大きい色に着色された第２層シートと、前記第２層シートに沿って設けられ、軟かくゴム部材に所定押付力で押付けると変形して前記ゴム部材に容易にかつ均一に密着し押付けを解除すると容易に離脱し元の形状に回復する性質を有する第３層シートとを備えたことを特徴とするゴム部材の凹凸量計測センサー。
【請求項２】前記第１層シートが乳白色であり、前記第２層シートが乳白色と明度差の大きい黒色であり、前記第３層シートが乳白色であることを特徴とする請求項１記載のゴム部材の凹凸量計測センサー。
【請求項３】前記第２層シートと前記第３層シートとが常に接着していることを特徴とする請求項１または２記載のゴム部材の凹凸量計測センサー。
【請求項４】前記透明板と前記第１層シートとの間にスペーサを介装し、かつ前記第１層シートと前記第２層シートと間にもスペーサを介装したことを特徴とする請求項３記載のゴム部材の凹凸量計測センサー。
【請求項５】前記請求項１，２，３又は４記載の計測センサーと、前記透明板を照明する照明手段と、前記透明板の湾曲面に対向する面の上方から撮像するカメラと、前記カメラにより撮像した画像を処理してゴム部材の凹凸量を計測する画像処理手段とからなることを特徴とするゴム部材の凹凸量計測装置。

【図１】