Lighting system

【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１６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１０２Ａ、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１０２Ａ、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ＬＥＤ１１６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の内周面の検査には、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ＣＣＤ１１８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ＬＥＤ１１６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１０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％〜８０％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ＬＥＤ１１６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、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ＣＣＤ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１０２Ｂの側面にＣＣＤラインセンサ１５０、１５２、１５４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、１５２、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４５°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ＣＣＤ１１８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１００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）