JP2002286645A - 照明装置 - Google Patents

照明装置

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JP2002286645A
JP2002286645A JP2001085632A JP2001085632A JP2002286645A JP 2002286645 A JP2002286645 A JP 2002286645A JP 2001085632 A JP2001085632 A JP 2001085632A JP 2001085632 A JP2001085632 A JP 2001085632A JP 2002286645 A JP2002286645 A JP 2002286645A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 湾曲部を有する表面を目視検査する表面に対
して、均一に光を照明することができ、目視検査を適正
に行う。 【解決手段】 ＣＣＤ１１８によってＬＥＤ１１６の点
灯で照明された目視検査領域を撮像し、この撮像した結
果に基づいて目視検査領域の濃度分布を作成し、この濃
度分布における各光源ユニット１０４が受け持つ画角毎
に目標とする光量との差分を演算して、補正するように
したため、結果としてタイヤ１０の内周面の目視検査領
域から反射してくる光量を一定とすることができる。こ
れにより、検査者は、一定の光量下での検査が可能とな
り、タイヤ１０の内周面に凹凸があっても、適正な検査
を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、湾曲部を有する表
面を外観検査する際に、当該外観検査する表面を照明す
る照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
曲面、特に凹陥された部材の内周面を照明して、外観検
査する手段として、局部的な反射むらをなくすために、
光源にディフューザ（光拡散フィルタ、光拡散板等）を
介在させることがなされている。このディフューザを用
いることで、照明する領域に光を平均的に行き渡らせる
ことができる。
【０００３】また、別の手段として、光源そのものが拡
散光となる蛍光灯を選択することもある。蛍光灯はその
円筒上の蛍光管の内周面に光拡散物質が塗布されてお
り、上記ディフューザと同様の効果を蛍光灯自身が持っ
ているためである。
【０００４】さらに、小光量の点光源、例えばＬＥＤを
複数配列することで、光源からの光の均一化を図ること
も考えられる。ＬＥＤは各光量は少ないが、それが広い
範囲に散らばることで、所謂面光源となり得るためであ
る。
【０００５】上記構成の光源によれば、凹陥された部材
の内周面の、目視による外観検査時に必要充分な光量を
得ることができる。凹陥された部材の例としては、タイ
ヤのない周面がこれに該当する。
【０００６】しかしながら、凹陥された部材としてのタ
イヤは、内周面が三次元的に屈曲しており、タイヤの構
造上、ドーナッツ形の内側に開口が存在し、かつ凹陥し
た内周面において凹凸が存在しているため、上記の構成
の光源では、凸部の裏側まで光が届き難く、光源として
は均一であっても、実際に照明される内側表面は受光量
（反射光量）が不均一となり、適正な外観検査ができな
いという問題点がある。
【０００７】本発明は上記事実を考慮し、湾曲部を有す
る表面を外観検査する表面に対して、均一に光を照明す
ることができ、外観検査を適正に行うことができる照明
装置を得ることが目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、湾曲部を有する表面を外観検査する際に、当該外観
検査する表面を照明する照明装置であって、少なくとも
外観検査する領域の濃度を検出可能な濃度検出手段と、
前記外観検査する領域を照明するための光を発光する発
光部、及び前記所定数の発光部が設けられると共にフレ
キシブルな材質で形成されたベース板を備えた光源ユニ
ットと、前記外観検査する領域の表面に対して所定の間
隔を置いて、前記表面の湾曲に沿って光源ユニットを配
置するための配置手段と、前記濃度検出手段の検出結果
に基づいて、発光部の発光光量を、制御する発光光量制
御手段と、を有している。
【０００９】請求項１に記載の発明によれば、光源ユニ
ットを配置手段によって外観検査する領域の表面に沿っ
て配設する。これにより、光源ユニットは、ほぼ前記表
面に対して所定の間隔で配置されることになる。
【００１０】しかしこれでは、表面に凹凸が存在する場
合、特に凸部に挟まれた凹部等に光が行き渡らず、発光
部の光量を均一としても表面からの反射光が不均一とな
り外観検査に支障をきたす。
【００１１】そこで、本発明では、濃度検出手段によ
り、外観検査する領域の濃度を検出し、この検出結果に
基づいて発光部の光量を増減する。ここで、光源ユニッ
トが複数の場合には、光源ユニット単位で光量を増減し
てもよい。
【００１２】すなわち、光が行き届かない部分に対応す
る発光部光量を上げ、光が乱反射等することで、スポッ
ト的に反射光量が増加する部分に対応する発光光量を下
げればよい。これにより、目視件さする領域の反射光量
をほぼ均一とすることができ、傷の有無等の外観検査を
適正に行うことができる。
【００１３】請求項２記載の発明は、前記請求項１記載
の発明において、前記発光光量制御手段が、前記濃度検
出手段からの濃度検出結果に基づいて、前記外観検査す
る領域の濃度分布を作成する濃度分布作成手段と、前記
濃度分布作成手段で作成された濃度分布が均一となるよ
うに、前記発光部の発光光量を増減する発光光量増減手
段と、で構成されていることを特徴としている。
【００１４】請求項２に記載の発明によれば、発光部の
光量制御を示している。すなわち、濃度検出手段の検出
結果に基づいて、外観検査する領域の濃度分布を作成
し、この作成された濃度分布が均一となるように、発光
部の発光光量を増減する。濃度分布は、外観検査すると
きの反射光量に準じているため、検査者の目視による外
観検査条件を適正なものとすることができる。
【００１５】請求項３記載の発明は、前記請求項２記載
の発明において、前記均一の濃度分布とする基準濃度値
が、予め設定された濃度値であることを特徴としてい
る。
【００１６】請求項３に記載の発明によれば、均一とす
る濃度分布は基準が必要である。この請求項３では、予
め基準濃度値を設定しておくことで、この予め設定され
た濃度値となるように全ての発光部の光量を増減すれば
よい。
【００１７】請求項４記載の発明は、前記請求項２記載
の発明において、前記均一の濃度分布とする基準濃度値
が、前記外観検査する領域の平均濃度値であることを特
徴としている。
【００１８】請求項４に記載の発明によれば、均一の濃
度分布とする基準濃度を、検出した濃度分布の平均濃度
値とすることで、予め基準となる濃度を設定する必要が
ない。この場合、最初の点灯時に最大点灯させず、所定
の割合（例えば、５０％）で点灯させることが好まし
い。４０％未満では暗すぎ、８０％を超えると光量の増
加の制御幅が足りなくなるからである。このようにすれ
ば、濃度が高い（光量が低い）部分に対応する発光部の
光量を増加することができる。
【００１９】請求項５記載の発明は、前記請求項１乃至
請求項４の何れか1項記載の発明において、前記外観検査
する領域の表面が、凹陥された部材の内周面であること
を特徴としている。
【００２０】請求項５に記載の発明によれば、外観検査
する領域の表面が、凹陥された内周であると、発光光量
が一定でも、平均的な反射光量となり難く、上記請求項
１乃至請求項４の発明の効果を充分に引き出すことがで
きる。
【００２１】請求項６記載の発明は、前記請求項１乃至
請求項４の何れか１項記載の発明において、前記外観検
査する領域の表面が、タイヤの内周面であることを特徴
としている。
【００２２】請求項６に記載の発明によれば、特に、タ
イヤ等の場合、その構造上、ドーナツ上の内側が開口部
であるため、光源ユニットの光量が届き難く、かつむら
になり易い。このようなタイヤの内周面の外観検査に、
上記請求項１乃至請求項４の発明を適用することで、検
査者が傷等を見落としたり、光による影を傷と見誤るよ
うなことがなくなり、検査効率を向上することができ
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１には、本実施の形態にかかる
照明装置１００により目視検査される被検査部材として
の空気入りラジアルタイヤ１０（以下、単にタイヤ１０
という）の断面が示されている。
【００２４】タイヤ１０はビード部１１に埋設されたビ
ードコア１２の周りにタイヤ内側から外側に折返して係
止されるカーカス１４と、カーカス１４の本体部１４Ａ
と巻上部１４Ｂとの間に配置されるビードフィラー１５
と、カーカス１４のクラウン部に位置するトレッド部１
６と、カーカス１４のサイド部に位置するサイドウォー
ル部１８と、トレッド部１６の内側に配置された二層の
ベルト層２０Ａ、２０Ｂを備えている。
【００２５】トレッド部１６には、タイヤ周方向に沿っ
て延びる周方向主溝２４が複数本、本実施形態ではタイ
ヤ赤道面ＣＬを挟んで左右に２本づつ合計４本形成され
ている。
【００２６】上記構成のタイヤ１０では、製造段階にお
いて内周面を目視によって外観検査する工程がある。こ
の目視検査工程では、タイヤ１０を図示しない保持装置
に装着した状態で、このタイヤ１０の内周面を照明装置
１００により、照明するようになっている。
【００２７】照明装置１００は、略Ｕ字形のガイドレー
ル１０２に保持された複数の光源ユニット１０４と、こ
のガイドレール１０２の下端部に回転軸１０６が取付け
られたモータ１０８とで構成されている。なお、モータ
１０８の回転軸１０６の先端部はブラケット１１０に支
持されている。このブラケット１１０には、前記光源ユ
ニット１０４及びモータ１０８を制御するための制御部
１１２が取付けられている。
【００２８】図２に示される如く、モータ１０８は所定
角度毎、ステップ駆動するようになっており、光源ユニ
ット１０４をタイヤ１０の内周面に沿って３６０°回転
させることができるようになっている。すなわち、目視
検査する領域を分割し、この分割された領域を照明する
構成である。
【００２９】なお、この実施の形態では、光源ユニット
１０４をタイヤ１０に対して回転させているが、保持装
置に回転機構を設け、タイヤ１０を回転させるようにし
てもよい。
【００３０】図３に示される如く、ガイドレール１０２
は互いに対向され、かつ互いに平行に配置された一対の
レール部１０２Ａ、１０２Ｂによって構成されている。
また、光源ユニット１０４は、フレキシブルなベース板
（基板）１１４上に複数のＬＥＤ１１６が取付けられて
構成されている。前記光源ユニット１０４は、前記ベー
ス板１１４の幅方向両端部が前記一対のレール部１０２
Ａ、１０２Ｂの互いの対向面にそれぞれ形成された溝部
１０２Ｃ（図３では、レール壬生１０２Ａの溝１０２Ｃ
のみ図示）に収容されて保持されている。
【００３１】ここで、ガイドレール１０２は、略Ｕ字形
に屈曲しており、複数のベース板１０４は、レール部１
０２Ａ、１０２Ｂの端部から屈曲されながら順次挿入可
能となっている。
【００３２】このようにして、保持された光源ユニット
１０４は、タイヤ１０の内周面に所定の間隔を置いて対
向させることができる。
【００３３】ここで、図４に示される如く、光源ユニッ
ト１０４のベース板１１４の大きさは異なっており、タ
イヤ１０の内周面における直線に近い部分は比較的大き
いベース板１１４Ａが適用され、屈曲が多い部分は比較
的小さいベース板１１４Ｂが適用されている。本実施の
形態では、ベース板１１４に取り付けられたＬＥＤ１１
６の数は、３〜６０個の間で設定可能となっている。
【００３４】このようなベース板１１４の配列によっ
て、全てのＬＥＤ１１６が同一の光量で点灯すると、タ
イヤ１０の内周面の目視検査領域を照明することができ
る。なお、タイヤ１０の内周面の件さには、緑色又は青
色に発光するＬＥＤ１１６が最適であるが、白色や他の
色であってもよい。
【００３５】図１及び図２に示される如く、前記ガイド
レール１０２には、濃度検出手段としての一対のＣＣＤ
１１８がブラケット１２０を介して取付けられている。
このＣＣＤ１１８は、光源ユニット１０４によって照明
される目視検査領域を撮像する役目を有している。
【００３６】図５に示される如く、ＣＣＤ１１８は、Ａ
／Ｄ変換器１２１を介して濃度分布作成部１２２に接続
されている。濃度分布作成部１２２では、ＣＣＤ１１８
によって撮像したデータ（濃度データ）に基づいて目視
検査領域の濃度分布解析が実行される。
【００３７】作成された濃度分布データは、差分演算部
１２４へ送出される。この差部演算部１２４には、目標
光量指定部１２６から目標光量データも入力されてい
る。このため、差分演算１２４では、目標光量データと
所定の画角で分割された濃度分布データの各部との差分
が演算される。分割された画角は光源ユニット１０４単
位で分類される。
【００３８】差分演算部１２４での演算結果は、出力演
算部１２８に送出され、各光源ユニット１０４の発光光
量を演算し、かつ演算した光量から電流値を換算して、
照明電源供給部１３０へ送るようになっている。
【００３９】照明電源供給部１３０では、各光源ユニッ
ト１０４毎に異なる電流を供給することができるように
なっている。このため、各光源ユニット１０４のＬＥＤ
１１６は、照明電源供給部１３０から供給された電流値
に基づいて点灯することになる。
【００４０】この結果、各光源ユニット１０４の発光光
量は異なるが、結果としてのタイヤ１０の目視検査領域
からの反射光量はほぼ一定にすることができる。
【００４１】以下に本実施の形態の作用を説明する。
【００４２】まず、検査手順について説明する。モータ
１０８の回転軸１０６を初期位置にセットし、光源ユニ
ット１０４を給電して、ＬＥＤ１１６を点灯させる。こ
のＬＥＤ１１６の点灯により、タイヤ１０の内側の目視
検査領域を照明することができる。この照明された領域
を検査者が目視で外観検査し、傷等の有無をチェックす
る。
【００４３】上記目視検査領域の検査が終了すると、モ
ータ１０８を駆動して回転軸１０６を所定角度回転させ
る。これより、ガイドレール１０２が回転軸１０６を中
心に所定角度回転し、隣接する次の目視検査領域に対応
する位置に位置決めされる。
【００４４】このときＬＥＤ１１６によって点灯される
領域は、前記目視検査が終了した領域とは異なる領域で
あり、検査者は再度検査を実行する。
【００４５】上記動作を回転軸１０６が３６０°回転す
るまで段階的に実行することで、タイヤ１０の内周面の
外観検査が完了する。
【００４６】ここで、ＬＥＤ１１６は、フレキシブルな
ベース板１１４に取り付けられ、このベース板１１４が
屈曲したガイドレール１０２に沿って屈曲し、タイヤ１
０の内周面と所定間隔を持って、内周面に対向して配置
されているため、ＬＥＤ１１６の光源をタイヤ１０の内
周面に対向させることができ、照明光を行き渡らせるこ
とができる。
【００４７】しかし、タイヤ１０の内周面には、凹凸が
存在し直進する光を妨げる部分が存在する。このため、
凹凸により照明される光が遮られることで影ができ、タ
イヤ１０の目視検査領域からの反射光量にむらが生じる
ことになる。
【００４８】そこで、本実施の形態では、反射光量むら
を解消するべく、各目視検査領域毎に、制御部１１２に
おいて、ＣＣＤ１１８からのタイヤ１０の内周面の撮像
データに基づいてＬＥＤ１１６の発光光量を調整する。
以下に光量調整制御ルーチンを図６のフローチャートに
従い説明する。
【００４９】まず、ステップ２００では、目視検査領域
に位置決めされたか否かが判断される。すなわち、モー
タ１０８を駆動することによって回転軸１０６を回転さ
せ、ガイドレール１０２を所定位置に位置決めした時点
で肯定判定される。
【００５０】次のステップ２０２では、各光源ユニット
１０４に取付けられたＬＥＤ１１６を出力５０％で点灯
する。なお、この出力割合は、５０％に限られるもので
はないが、後述する光量の増減において増加させる場合
の出力分を余裕をみておく必要があるため、４０％〜８
０％の範囲程度で出力するのが好ましい。
【００５１】ステップ２０２でＬＥＤ１１６が点灯され
ると、ステップ２０４へ移行してＣＣＤ１１８によりＬ
ＥＤ１１６で点灯された目視検査領域を撮像する。
【００５２】次いでステップ２０６では、撮像されたデ
ータに基づいて目視検査領域から反射する光量の濃度分
布を作成する。このとき、目視検査領域の濃度が一定で
あればよいが、前述の如く濃度むらが発生する。すなわ
ち、濃度が高いところは、光が届いていない部分であ
り、濃度が低いところは、過剰に光が届いているか、乱
反射等によって光が集中した部分である。
【００５３】ステップ２０８では、作成した濃度分布デ
ータを複数の画角毎に分割し、目視検査領域における各
光源ユニット１０４が照明を受け持つ画角毎に分類す
る。
【００５４】ステップ２１０では、予め設定した目標光
量データを取り込み、次いでステップ２１２でこの目標
光量データと前記ステップ２０８で演算した各画角との
光量データとの差分を演算する。
【００５５】ステップ２１４では、演算された差分から
各光源ユニット１０４毎の駆動電流値を演算し、次いで
ステップ２１６においてこの演算した駆動電流値を照明
電源供給部１３０へ送出する。
【００５６】ステップ２１８では、この照明電源供給部
１３０において各光源ユニット１０４を演算された駆動
電流に基づいて点灯制御を実行する。
【００５７】このように、本実施の形態では、ＣＣＤ１
１８によってＬＥＤ１１６の点灯で照明された目視検査
領域を撮像し、この撮像した結果に基づいて目視検査領
域の濃度分布を作成し、この濃度分布における各光源ユ
ニット１０４が受け持つ画角毎に目標とする光量との差
分を演算して、補正するようにしたため、結果としてタ
イヤ１０の内周面の目視検査領域から反射してくる光量
を一定とすることができる。これにより、検査者は、一
定の光量下での外観検査が可能となり、タイヤ１０の内
周面に凹凸があっても、適正な外観検査を行うことがで
きる。
【００５８】なお、実施の形態では、検査者の目視によ
る外観検査を対象としたが、上記光量調整を行うことに
より、自動検査も目視とほぼ変わらない精度で行うこと
ができる。
【００５９】すなわち、従来ＣＣＤエリアカメラやＣＣ
Ｄラインセンサ等により検査面を走査して撮像し、撮像
した画像濃度等を基準レベルと比較することで良否を判
定することは可能であったが、反射光量むらにより信頼
性に欠けていた。これに対して、本実施の形態で説明し
た光量調整を行うことで、信頼性を維持することが可能
となる。例えば、図７に示される如く、前記レール部１
０２Ｂの側面にＣＣＤラインセンサ１５０、１５２、１
５４を検査面の両側面及び底面に対向して配置し、ガイ
ドレール１０２をタイヤ周方向に１回転させることで、
タイヤ内周面全域をＣＣＤラインセンサ１５０、１５
２、１５４で走査することができる。
【００６０】この場合、図８に示される如く、検査画像
撮像用のカメラ（エリア、ラインを問わない）の光軸を
検査面の鉛直方向とし、照明の光軸を検査面に対して４
５°の角度とすることで、検査面の傷等の抽出精度をさ
らに上げることができる。
【００６１】また、ＣＣＤ１１８をタイヤ内周面の2側
面と、底面の３箇所のそれぞれに対応するように複数設
けることで、読取り分解能を上げることができる。
【００６２】さらに、本実施の形態では、ＣＣＤ１１８
で撮像した結果から濃度分布を作成し、目標光量と比較
したが（差分演算）、目標光量を持たず、濃度分布から
平均濃度を演算し、この平均濃度と各画角との光量差を
演算するようにしてもよい。これで光量が足りないとき
は、全ての光源ユニットを嵩上げすればよい。
【００６３】また、濃度検出手段として、一対のＣＣＤ
１１８を用いたが、単一のＣＣＤであってもよい。さら
に、他の濃度センサを用いてもよい。
【００６４】また、濃度分布から出力駆動電流を演算す
る手段としては、差分演算に限らず、個別点灯方式、フ
ァジー重み演算、遺伝的アルゴリズム等が適用可能であ
る。
【００６５】さらに、本実施の形態では、照明装置１０
０をタイヤ１０の内周面の外観検査用として適用した
が、タイヤ１０に限らず、凹陥された部材の内周面の外
観検査用として、適用可能である。
【００６６】
【発明の効果】以上説明した如く本発明では、湾曲部を
有する表面を外観検査する表面に対して、均一に光を照
明することができ、外観検査を適正に行うことができる
という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る照明装置をタイヤの内周面
の外観検査用照明として適用した場合の照明図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】ガイドレールと光源ユニットの組み付け状態を
示す斜視図である。
【図４】光源ユニットの種類（大きさ）を示す正面図で
ある。
【図５】照明装置における光量調整のための制御ブロッ
ク図である。
【図６】照明装置における光量調整制御ルーチンを示す
フローチャートである。
【図７】変形例に係り、自動検査用の照明装置の構成を
示す斜視図である。
【図８】カメラと照明との相対位置関係を示す側面図で
ある。
【符号の説明】
１０ タイヤ １００ 照明装置 １０２ ガイドレール（配置手段） １０２Ａ レール部 １０２Ｂ レール部 １０２Ｃ 溝部 １０４ 光源ユニット １０６ 回転軸 １０８ モータ １１２ 制御部 １１４ ベース板 １１６ ＬＥＤ １１８ ＣＣＤ（濃度検出手段） １２２ 濃度分布作成部（濃度分布作成手段） １２４ 差分演算部 １２６ 目標光量指定部 １２８ 出力演算部（発光光量増減手段） １３０ 照明電源供給部（発光光量増減手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G051 AA90 AB07 AC15 BA01 BB01 BC01 CA04 CA11 CB01 CD05 EA08 EB01 EC02

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 湾曲部を有する表面を外観検査する際
    に、当該外観検査する表面を照明する照明装置であっ
    て、 少なくとも外観検査する領域の濃度を検出可能な濃度検
    出手段と、 前記外観検査する領域を照明するための光を発光する発
    光部、及び前記所定数の発光部が設けられると共にフレ
    キシブルな材質で形成されたベース板を備えた光源ユニ
    ットと、 前記外観検査する領域の表面に対して所定の間隔を置い
    て、前記表面の湾曲に沿って光源ユニットを配置するた
    めの配置手段と、 前記濃度検出手段の検出結果に基づいて、発光部の発光
    光量を、制御する発光光量制御手段と、を有する照明装
    置。
  2. 【請求項２】 前記発光光量制御手段が、 前記濃度検出手段からの濃度検出結果に基づいて、前記
    外観検査する領域の濃度分布を作成する濃度分布作成手
    段と、 前記濃度分布作成手段で作成された濃度分布が均一とな
    るように、前記発光部の発光光量を増減する発光光量増
    減手段と、 で構成されていることを特徴とする請求項１記載の照明
    装置。
  3. 【請求項３】 前記均一の濃度分布とする基準濃度値
    が、予め設定された濃度値であることを特徴とする請求
    項２記載の照明装置。
  4. 【請求項４】 前記均一の濃度分布とする基準濃度値
    が、前記外観検査する領域の平均濃度値であることを特
    徴とする請求項２記載の照明装置。
  5. 【請求項５】 前記外観検査する領域の表面が、凹陥さ
    れた部材の内周面であることを特徴とする請求項１乃至
    請求項４の何れか１項記載の照明装置。
  6. 【請求項６】 前記外観検査する領域の表面が、タイヤ
    の内周面であることを特徴とする請求項１乃至請求項４
    の何れか１項記載の照明装置。
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