接合状态判断方法及成型装置与流程

本发明涉及在将带状构件卷绕在成型鼓上且使所述带状构件的长度方向两端接合以将带状构件成型为圆筒状时判断接合的状态的方法及实施所述方法的成型装置。

背景技术：

例如，当成型诸如轮胎的胎面等的构件时，将带状构件卷绕在成型鼓上且使所述带状构件的长度方向两端部接合以将带状构件成型为圆筒状。如果接合是有缺陷的，即如果带状构件的长度方向两端部不能正常接合，诸如当长度方向两端部之间存在间隙时，则会随之产生诸如成型构件的厚度不均匀等的问题。在轮胎的胎面发生这种接合缺陷的情况下，存在如下可能：所制造的轮胎的尺寸不符合规格或轮胎因表面质量劣化而具有差的外观。

为了检测这种接合缺陷，需要精确地检测带状构件的起始端和终止端的位置。专利文献1说明了使用二维激光位移传感器检测带状构件的起始端和终止端的位置的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2006/019070号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，在使用二维激光位移传感器等检测带状构件的起始端和终止端的位置的情况下，根据传感器的配置或带状构件的端部的形状，在带状构件的长度方向两端部的接合部中可能存在传感器的盲点，这妨碍了诸如接合缺陷等的接合状态的判断。

因此，本发明的目的是提供如下接合状态判断方法及能够实施所述方法的接合装置：在将带状构件卷绕在成型鼓上且使所述带状构件的长度方向两端接合以将带状构件成型为圆筒状时，能够可靠地判断带状构件的长度方向两端部的接合状态的接合状态判断方法。

用于解决问题的方案

根据本发明的接合状态判断方法是在将带状构件卷绕在成型鼓上且使所述带状构件的长度方向两端部彼此接合以将所述带状构件成型为圆筒状时判断所述接合的状态的方法，所述接合状态判断方法包括：构件前端部摄像数据获取步骤，在开始将所述带状构件卷绕在所述成型鼓上之后且是在使所述带状构件的长度方向两端部彼此接合之前，获取所述带状构件的长度方向两端部中的先卷绕在所述成型鼓上的端部的构件前端部摄像数据；构件接合部摄像数据获取步骤，在使所述带状构件的长度方向两端部彼此接合之后，获取所述带状构件的构件接合部摄像数据；第一模式匹配步骤，以所获取的所述构件接合部摄像数据为基准，算出表示基于所获取的所述构件前端部摄像数据而登记的构件前端部登记数据的一致度的匹配率；以及第一接合状态判断步骤，在所述第一模式匹配步骤中算出的所述匹配率为预定阈值以下或小于所述预定阈值的情况下，判断出所述带状构件的长度方向两端部接合正常。

根据本发明的成型装置是实施上述接合状态判断方法的成型装置，所述成型装置包括：所述成型鼓，所述成型鼓供所述带状构件卷绕；摄像单元，所述摄像单元被构造成通过摄像获取所述带状构件的构件前端部摄像数据和构件接合部摄像数据；以及接合状态判断单元，所述接合状态判断单元被构造成判断所述带状构件的长度方向两端部的接合的状态，其中，所述接合状态判断单元被构造成：在开始将所述带状构件卷绕在所述成型鼓上之后且是在使所述带状构件的长度方向两端部彼此接合之前，获取所述带状构件的长度方向两端部中的先卷绕在所述成型鼓上的端部的构件前端部摄像数据；在使所述带状构件的长度方向两端部彼此接合之后，获取所述带状构件的构件接合部摄像数据；以所获取的所述构件接合部摄像数据为基准，算出表示基于所获取的所述构件前端部摄像数据而登记的构件前端部登记数据的一致度的匹配率；在所述第一模式匹配步骤中算出的所述匹配率为预定阈值以下或小于所述预定阈值的情况下，判断出所述带状构件的长度方向两端部接合正常。

发明的效果

因而，能够提供能够可靠地判断带状构件的长度方向两端部的接合的状态的接合状态判断方法及能够实施所述方法的成型装置。

附图说明

图1是示出了根据本发明的成型装置的一实施方式的处于配置有带状构件的状态的侧视图。

图2A是根据本发明的接合状态判断方法的一实施方式的在成型装置设定时和带状构件成型时的流程图。

图2B是根据本发明的接合状态判断方法的一实施方式中的带状构件接合状态判断步骤的流程图。

图3是示出了带状构件样品的构件前端部主图像的图。

图4A是示出了当本发明的成型装置中的摄像单元获取带状构件的构件前端部摄像数据和构件接合部摄像数据时的各步骤的侧视图。

图4B是示出了当本发明的成型装置中的摄像单元获取带状构件的构件前端部摄像数据和构件接合部摄像数据时的各步骤的侧视图。

图4C是示出了当本发明的成型装置中的摄像单元获取带状构件的构件前端部摄像数据和构件接合部摄像数据时的各步骤的侧视图。

图4D是示出了当本发明的成型装置中的摄像单元获取带状构件的构件前端部摄像数据和构件接合部摄像数据时的各步骤的侧视图。

图5是用于说明接合边界部登记数据获取步骤的图。

图6A是用于说明第一模式匹配步骤的图，并且是示出了带状构件的长度方向一端部与长度方向另一端部之间存在间隙的状态的图。

图6B是用于说明第一模式匹配步骤的图，并且是示出了带状构件的长度方向两端部接合正常的状态的图。

图7是示出了接合缝隙形状登记数据的示例的图。

具体实施方式

以下将参照附图说明根据本发明的成型装置的一实施方式。

如图1所示，根据本发明的一实施方式的成型装置1包括：成型鼓2，其供诸如轮胎的胎面或带束等的带状构件21卷绕；摄像单元3，其通过摄像获取构件前端部摄像数据和构件接合部摄像数据，其中构件前端部摄像数据为当将带状构件21卷绕在成型鼓2上时带状构件21的长度方向两端部中的先卷绕在成型鼓2上的端部的图像，构件接合部摄像数据为当带状构件21卷绕在成型鼓2上之后使带状构件21的长度方向两端部接合时接合部及其附近的图像；以及接合状态判断单元4，其判断带状构件的长度方向两端部的接合状态。

成型鼓2被成形为圆柱状或圆筒状，并通过诸如伺服马达等的驱动单元绕着中心轴线Cr转动。

摄像单元3拍摄配置在成型鼓2上的带状构件21的至少构件前端部(图4A至图4D所示的带状构件的长度方向端部21)和构件接合部(带状构件的长度方向两端部21a、21b的接合处及其附近)的图像。可以通过诸如CCD摄像机等的将从摄像对象物发出的光的亮度转换成电气信号的图像传感器来实现摄像单元3。

摄像单元3与成型鼓2分离，并被固定成其摄像方向朝向成型鼓2。

本实施方式中的接合状态判断单元4存储稍后说明的构件前端部主数据(member front end master data)和接合缝隙形状登记数据。接合状态判断单元4与摄像单元3连接。接合状态判断单元4使用所存储的信息以及由摄像单元3拍摄的带状构件的构件前端部摄像数据和构件接合部摄像数据来判断带状构件的长度方向两端部的接合状态。可以通过诸如个人计算机或其它硬件等的能够执行程序指令的计算机系统来实现接合状态判断单元4。接合状态判断单元4与摄像单元3之间的连接可以是有线连接或无线连接。

本实施方式中的成型装置1包括控制单元。控制单元控制成型鼓2的转动，并向摄像单元3给出摄像指令等。可以通过诸如可编程逻辑控制器(PLC)等的根据程序对操作进行控制的控制器来实现控制单元。

本实施方式中的成型装置1还包括光源11，该光源11包括LED等。

光源11为摄像单元3提供适当的亮度，以拍摄带状构件21的图像。光源11允许摄像单元3在不受环境亮度影响的情况下拍摄图像。

以下参照图2A和图2B中的流程图详细说明根据本发明的接合状态判断方法的一实施方式，通过该接合状态判断方法，成型装置1判断当将带状构件21卷绕在成型鼓2上并使带状构件21的长度方向两端部接合时的接合状态。

首先，在将带状构件21卷绕在成型鼓2上之前，在本实施方式中，至少在稍后说明的第一模式匹配步骤之前(在本实施方式中，在稍后说明的构件前端部检测步骤之前)实施构件前端部主数据登记步骤(步骤S101)。例如，在构件前端部主数据登记步骤中，提前登记带状构件的构件前端部主数据A，构件前端部主数据A包括：带状构件样品的构件前端部主图像；以及图3所示的构件前端部主图像中的构件前端部基准位置Pa的位置信息。带状构件样品是具有与带状构件21相同类型(例如，在带状构件21为胎面的情况下也为胎面)和相同尺寸且以与带状构件21相同的方式制成的构件。

在本实施方式中，如图3所示，例如，通过将带状构件样品101配置在成型鼓2上并通过摄像单元3拍摄包括带状构件样品101的构件前端部基准位置Pa和构件前端部的区域(由双点划线包围的假想区域)的图像来生成构件前端部主数据A。在本实施方式中，构件前端部基准位置Pa是带状构件21的切断面的宽度方向一端。然后，检测构件前端部主数据A中的构件前端部基准位置Pa。将以该方式生成的构件前端部主数据A存储在接合状态判断单元4中。

在本实施方式中，为稍后说明的第三接合状态判断步骤实施接合缝隙形状登记数据登记步骤(步骤S102)。在接合缝隙形状登记数据登记步骤中，登记一个以上的接合缝隙形状登记数据B，该接合缝隙形状登记数据B均为处于具有接合缝隙缺陷的状态的带状构件的接合部的至少一部分的图像。接合缝隙缺陷是指在带状构件的长度方向两端部21a、21b之间的至少一部分中存在间隙。以下将详细说明该步骤。

如图4A所示，然后将待被成型的带状构件21的长度方向一端部(构件前端部)21a配置于成型装置1的成型鼓2，开始卷绕带状构件21(步骤S201)。

在开始将带状构件21卷绕在成型鼓2上之后，带状构件21的长度方向一端部21a随着成型鼓2的转动而沿成型鼓2的周向(在图4A至图4D中为沿逆时针)移动。在使带状构件21的长度方向两端部接合之前，在本实施方式中，当如图4B所示长度方向一端部21a到达摄像位置时实施构件前端部摄像数据获取步骤(步骤S202)。在构件前端部摄像数据获取步骤中，摄像单元3通过摄像获取带状构件21的构件前端部摄像数据C。当带状构件21的长度方向一端部21a到达摄像位置时，通过控制单元产生摄像触发来自动地实施摄像。

此后，在成型鼓2转动的同时卷绕带状构件21。在结束卷绕(步骤S203)之后，如图4C所示，使带状构件21的长度方向两端部、即长度方向两端部21a、21b接合(步骤S204)。

在使带状构件21的长度方向两端部接合之后，在本实施方式中，成型鼓2进一步转动。当如图4D所示带状构件21的接合部到达摄像位置时，实施构件接合部摄像数据获取步骤(S205)。在构件接合部摄像数据获取步骤中，摄像单元3通过摄像获取带状构件21的构件接合部摄像数据D。可以以与步骤S202相同的方式自动地实施摄像。

此后，成型装置1的接合状态判断单元4判断带状构件的长度方向两端部的接合状态。

在本实施方式的构件前端部检测步骤中，判断在所获取的构件前端部摄像数据C中是否检测到与所登记的构件前端部主数据A中的构件前端部等同的构件前端部(步骤S301)。能够通过使构件前端部摄像数据C作为对象与构件前端部主数据A进行模式匹配来实施该构件前端部的检测。更具体地，在使构件前端部主数据A和构件前端部摄像数据C相对移动的同时，对两图像进行模式匹配。例如，可以使用灰度值的相关系数作为匹配率来进行模式匹配。

该构件前端部检测步骤能够排除在上述构件前端部摄像数据获取步骤中没有适当地获取构件前端部摄像数据C的任何情况。

在构件前端部摄像数据C中未检测到与构件前端部主数据A中的构件前端部等同的构件前端部的情况下，例如在上述模式匹配中表示所获取的构件前端部摄像数据C的以所登记的构件前端部主数据A为基准的一致度的匹配率为预定阈值以下的情况下，向控制单元输出异常值以终止处理。

构件前端部检测步骤可以在构件接合部摄像数据获取步骤(步骤S205)之前进行，只要构件前端部检测步骤在构件前端部摄像数据获取步骤(步骤S202)之后即可。可以根据目的适当地设定阈值。

在构件前端部检测步骤中，在所获取的构件前端部摄像数据C中检测到与构件前端部主数据A中的构件前端部等同的构件前端部的情况下，例如在模式匹配中匹配率超过预定阈值或为预定值以上的情况下，该步骤前进到构件前端部登记数据登记步骤。

在构件前端部登记数据登记步骤中，登记构件前端部摄像数据C中的构件前端部的图像作为构件前端部登记数据C1(步骤S302)。

例如，在充分确保了构件前端部摄像数据C的适当获取的情况下，因为没有构件前端部检测步骤，所以可以登记所获取的构件前端部摄像数据C中的构件前端部的图像作为构件前端部登记数据C1来实施随后的步骤。

典型地，带状构件21的形状根据环境温度等的改变而改变。在本实施方式中，使用基于在成型期间获取的构件前端部摄像数据C的构件前端部登记数据C1、而不使用构件前端部主数据A来判断带状构件的长度方向两端部的接合状态。因而，能够在不受例如带状构件的形状因环境温度的改变而改变的影响的情况下稳定地判断接合状态。

接着，实施本实施方式中的接合边界部登记数据获取步骤(步骤S303)。在接合边界部登记数据获取步骤中，如图5所示，从构件前端部登记数据C1中获取作为如下的接合边界部登记数据E：构件前端部的包括构件前端部基准位置Pc的图像。接合边界部登记数据E是比构件前端部登记数据C1窄的区域的图像。例如，通过提取如下部分来生成构件接合边界部登记数据E：该部分从构件前端部登记数据C1的构件前端部基准位置Pc起在图中的图像的左右方向(与带状构件21的长度方向基本一致的方向)上均具有预定宽度(例如，像素数等于1mm)。

此后，在本实施方式的第一模式匹配步骤和第一接合状态判断步骤中，确认在构件接合部摄像数据D中是否检测到与构件前端部登记数据C1对应的构件前端部。首先，在第一模式匹配步骤中，使所获取的构件接合部摄像数据D作为对象与基于所获取的构件前端部摄像数据C而登记的构件前端部登记数据C1进行模式匹配，算出表示构件前端部登记数据C1的以构件接合部摄像数据D为基准的一致度的匹配率(步骤S304)。除了使用不同的图像以外，模式匹配的方法与关于构件前端部检测步骤(步骤S301)所说明的相同，因此省略其详细说明。

在第一接合状态判断步骤中，判断在第一模式匹配步骤中算出的匹配率是否为预定阈值(在本实施方式中为50％)以下(步骤S305)。在匹配率超过预定阈值的情况下，带状构件的长度方向两端部会接合正常或发生接合缺陷。因此，优选地，在随后的步骤中确认适用哪种情况。在匹配率超过预定阈值的情况下，存在如下可能：在带状构件21的长度方向一端部21a与长度方向另一端部21b之间的至少一部分存在如图6A所示的间隙(发生接合缝隙缺陷)，或者发生错位(带状构件21的长度方向一端部21a和长度方向另一端部21b在带状构件21的宽度方向上彼此没有对准的接合状态)。

在第一模式匹配步骤中算出的匹配率为预定阈值以下的情况下，如图6B所示，能够判断出带状构件21的长度方向一端部21a被带状构件21的长度方向另一端部21b充分包裹(覆盖)。因此，接合状态判断单元4能够判断出带状构件21的长度方向两端部接合正常，从而能够终止处理。

在本实施方式中，虽然在步骤S305中用于判断带状构件21的长度方向两端部接合正常的标准是匹配率为阈值“以下”，但是标准可以是匹配率“小于”阈值。这同样适用于稍后说明的步骤S307和步骤S309中的标准。标准是匹配率为阈值“以下”还是匹配率“小于”阈值，这在设计上被明确地(二者择一且排他地)确定。例如，假设定义如下控制：设定判断出带状构件21的长度方向两端部接合正常所利用的匹配率的最大值，并且判断在第一模式匹配步骤中算出的匹配率是否为最大值(阈值)“以下”。在这种情况下，随后该控制将不再变成判断匹配率是否为“小于”阈值。虽然在本实施方式中是以阈值为50％作为示例，但是可以根据目的而适当地设定阈值。这同样适用于稍后说明的步骤S307和步骤S309。

通过执行直至第一接合状态判断步骤的上述步骤，能够可靠地判断带状构件的长度方向两端部的接合状态。

在第一模式匹配步骤和第一接合状态判断步骤中，即使在检测到构件前端部的情况下，即在匹配率超过预定阈值的情况下，也并不必然地意味着会发生诸如接合缝隙缺陷等的接合缺陷，因为带状构件的长度方向两端部可能接合正常。因此，优选地，为了更可靠地判断带状构件的长度方向两端部的接合状态，实施稍后说明的第二接合状态判断步骤。

在本实施方式中，在第一接合状态判断步骤之后，实施第二模式匹配步骤(步骤S306)。在第二模式匹配步骤中，在构件前端部基准位置Pd和Pc彼此一致的状态下，使所获取的构件接合部摄像数据D作为对象与所获取的接合边界部登记数据E进行模式匹配，算出表示接合边界部登记数据E的以构件接合部摄像数据D为基准的一致度的匹配率。由于接合边界部登记数据E是比构件接合部摄像数据D窄的区域的图像，所以这里提及的匹配率表示构件接合部摄像数据D的在接合边界部登记数据E中表示的区域与接合边界部登记数据E的一致度。

然后，实施第二接合状态判断步骤，以判断在第二模式匹配步骤中算出的匹配率是否为预定阈值(在本实施方式中为50％)以下(步骤S307)。

在匹配率超过预定阈值的情况下，带状构件的长度方向两端部接合正常或发生诸如接合缝隙缺陷等的接合缺陷。因此，优选地，在随后的步骤中确认适用哪种情况。

在匹配率为预定阈值以下的情况下，接合状态判断单元4可以判断出带状构件21的长度方向两端部接合正常，从而终止处理。

虽然第一接合状态判断步骤和第二接合状态判断步骤能够更可靠地判断带状构件的接合状态，但是仅这些步骤可能仍不足以精确地判断是否发生接合缺陷。在例如根据目的而检测接合缝隙缺陷的情况下，通过进一步实施稍后说明的第三接合状态判断步骤，能够判断是否发生接合缝隙缺陷。

对于第三接合状态判断步骤，如稍早所述，在本实施方式中提前实施接合缝隙形状登记数据登记步骤(图2A中的步骤S102)。在该步骤中，提前在接合状态判断单元4登记一个以上的如下图像作为接合缝隙形状登记数据B：处于具有作为接合缺陷中的一种类型的接合缝隙缺陷的状态的带状构件的接合部的至少一部分的图像。例如，如图7所示，登记十种类型的形状和颜色模式作为接合缝隙形状。在图7中，黑色表示带状构件21的上表面的颜色，白色表示成型鼓2的表面的颜色，斜线表示带状构件21的切断面的颜色。

在本实施方式的第三模式匹配步骤中，所获取的构件接合部摄像数据D作为对象与所登记的接合缝隙形状登记数据B和等同于该接合缝隙形状登记数据B的图像中的至少一者(以下，统称为“接合缝隙登记数据等”)进行模式匹配，算出表示接合缝隙形状登记数据等的以构件接合部摄像数据D为基准的一致度的匹配率(步骤S308)。

在第三接合状态判断步骤中，判断在第三模式匹配步骤中算出的至少一个匹配率、即构件接合部摄像数据D与任一接合缝隙形状登记数据等的匹配率是否均为预定阈值以下(步骤S309)。在任一匹配率均超过预定阈值的情况下，接合状态判断单元4判断出发生了接合缝隙缺陷，从而终止处理。在各匹配率均为预定阈值以下的情况下，判断出带状构件21的长度方向两端部接合正常，处理结束。

如果生成大量的接合缝隙形状登记数据，则能够改善接合缝隙缺陷的判断精度。然而，这需要高的成本来生成这种接合缝隙形状登记数据。因此，通过使接合缝隙形状登记数据在带状构件的长度方向和/或宽度方向上放大缩小例如0.5倍至1.5倍的范围和/或通过使接合缝隙形状登记数据中的图像转动例如-10°至+10°的范围，可以生成一个以上的新图像，进而获得与接合缝隙的图像等同的图像。然后，在第三模式匹配步骤中，算出表示接合缝隙的图像和与该接合缝隙的图像等同的新图像中的至少一者的以构件接合部摄像数据为基准的一致度的匹配率。

利用该方法，通过组合多个接合缝隙形状登记数据以及多个放大缩小系数和/或多个转动角度，能够生成大量的图像。通过使这些图像中的至少一者与构件接合部摄像数据D进行模式匹配，即使在接合缝隙形状登记数据的数量受限的情况下，也可以判断各种类型的接合缝隙缺陷。这改善了判断能力并确保了鲁棒性(robustness)。因而，可以以高的精度判断带状构件的长度方向两端部的接合状态。

附图标记说明

1：成型装置

2：成型鼓

3：摄像单元

4：接合状态判断单元

11：光源

21：带状构件

101：带状构件样品