(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸型を用いてプレス成型された基材の凹凸柄を計測する柄計測装置であって、
前記凹凸型の三次元の加工データを記憶する加工データ記憶手段と、
前記加工データから選択された任意の特徴部のデータを記憶する特徴部データ記憶手段と、
前記基材に形成された前記凹凸柄を全面計測して得られる三次元の凹凸柄データを記憶する凹凸柄データ記憶手段と、
前記特徴部データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記特徴部により前記基材に形成される特徴柄が基材の一端からどの位置に現れるかを検出すると共に、検出された前記特徴柄の位置を基準にして前記加工データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記加工データと前記凹凸柄データとの位置ズレを算出する算出手段とを備え、前記位置ズレは前記特徴柄の位置を基準にした前記凹凸柄の凸柄部や凹目地部の位置ズレであることを特徴とする柄計測装置。
【請求項２】
前記凹凸型はロール状の凹凸型からなり、前記基材の全長は前記凹凸型の周長の整数倍と一致しないように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の柄計測装置。
【請求項３】
凹凸型を用いてプレス成型された基材の凹凸柄を計測する柄計測方法であって、
前記凹凸型の三次元の加工データを加工データ記憶手段で記憶し、
前記加工データから選択された任意の特徴部のデータを特徴部データ記憶手段で記憶し、
前記基材に形成された前記凹凸柄を全面計測して得られる三次元の凹凸柄データを凹凸柄データ記憶手段で記憶し、
前記特徴部データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記特徴部により前記基材に形成される特徴柄が基材の一端からどの位置に現れるかを検出すると共に、検出された前記特徴柄の位置を基準にして前記加工データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記加工データと前記凹凸柄データとの位置ズレを算出し、前記位置ズレは前記特徴柄の位置を基準にした前記凹凸柄の凸柄部や凹目地部の位置ズレであることを特徴とする柄計測方法。
【請求項４】
前記凹目地部は前記基材の搬送方向と略平行な方向に複数本並設されており、前記凹目地部の一部を前記特徴柄として形成することを特徴とする請求項３に記載の柄計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建材などの表面に形成された凹凸柄の位置を計測するための柄計測装置及び柄計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基材の表面に凹凸柄を形成して建材を製造することが行われている。また、建材の製造の各種工程に利用するために、凹凸柄の位置を計測することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
凹凸柄の位置を計測するにあたっては、例えば、外壁材の表面形状をレーザー変位センサーを用いて測定し、高低差・幅・面積・重心等のパラメータを使って目地を抽出する方法が提案されている。また、他には、搬送中の外壁材表面形状をラインカメラで撮像し、パターンマッチングの手法を用いて特徴柄を検出する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３４０３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記いずれの方法であっても、基材ごとに凹凸柄の位置が異なるランダム柄を正確に計測するのが難しいという問題があった。すなわち、上記の方法では、凹凸柄を形成するためのロール状の凹凸型の１回転中の特徴柄（検出対象として注目している特定の柄）のみを検出できる方法であるため、凹凸型の１回転分の長さ（例えば、約１１３０ｍｍや約１３１９ｍｍなど)の整数倍の伸縮にしか対応できず、また、製造工程で基材が伸縮した場合には特徴柄の位置が基材ごとにばらつくため、ランダム柄を正確に計測するのが難しかった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ランダム柄を正確に計測しやすい柄計測装置及び柄計測方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る柄計測装置は、凹凸型を用いてプレス成型された基材の凹凸柄を計測する柄計測装置であって、
前記凹凸型の三次元の加工データを記憶する加工データ記憶手段と、
前記加工データから選択された任意の特徴部のデータを記憶する特徴部データ記憶手段と、
前記基材に形成された前記凹凸柄を全面計測して得られる三次元の凹凸柄データを記憶する凹凸柄データ記憶手段と、
前記特徴部データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記特徴部により前記基材に形成される特徴柄が基材の一端からどの位置に現れるかを検出すると共に、検出された前記特徴柄の位置を基準にして前記加工データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記加工データと前記凹凸柄データとの位置ズレを算出する算出手段とを備え、前記位置ズレは前記特徴柄の位置を基準にした前記凹凸柄の凸柄部や凹目地部の位置ズレであることを特徴とするものである。
【０００８】
前記柄計測装置は、前記凹凸型はロール状の凹凸型からなり、前記基材の全長は前記凹凸型の周長の整数倍と一致しないように形成されている場合がある。
【０００９】
本発明に係る柄計測方法は、凹凸型を用いてプレス成型された基材の凹凸柄を計測する柄計測方法であって、
前記凹凸型の三次元の加工データを加工データ記憶手段で記憶し、
前記加工データから選択された任意の特徴部のデータを特徴部データ記憶手段で記憶し、
前記基材に形成された前記凹凸柄を全面計測して得られる三次元の凹凸柄データを凹凸柄データ記憶手段で記憶し、
前記特徴部データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記特徴部により前記基材に形成される特徴柄が基材の一端からどの位置に現れるかを検出すると共に、検出された前記特徴柄の位置を基準にして前記加工データと前記凹凸柄データとを比較することによって、前記加工データと前記凹凸柄データとの位置ズレを算出し、前記位置ズレは前記特徴柄の位置を基準にした前記凹凸柄の凸柄部や凹目地部の位置ズレであることを特徴とするものである。
【００１１】
前記柄計測方法にあっては、前記凹目地部は前記基材の搬送方向と略平行な方向に複数本並設されており、前記凹目地部の一部を前記特徴柄として形成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、ランダム柄を正確に計測しやすいものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図２】同上の凹凸柄を有する基材の製造方法を示す概略図である。
【図３】同上の（ａ）は加工データの一例を示す説明図、（ｂ）は凹凸柄データの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【００１５】
本発明の柄計測装置及び柄計測方法は、凹凸型を用いてプレス成型された基材を計測対象とするものである。例えば、外壁材や外装材などの建材を計測対象とすることができる。具体的には、押出成形等で平板状のセメント成形品からなる基材を形成すると共にこの基材の表面に凹凸型を押圧してプレス成型することにより、基材の表面に凹凸柄を形成することができる。
【００１６】
図２に凹凸柄を有する基材の製造方法の一例を示す。基材３０は、押出成形機３１から引き取りコンベアベルト３９の上に連続的に押し出され、この後、コロやコンベアベルトなどを備えた搬送機３２で搬送される。また、基材３０の表面（上面）には、凹凸型３３によるプレス成型で凹凸柄が形成される。凹凸型３３はロール状に形成されており、基材３０の押出方向と略直交する水平な軸を中心として回転駆動自在に形成されている。また、凹凸型３３の周面には、複数個の突起部３４が周方向に並んで形成されている。この凹凸型３３は押出成形機３１の出口付近の上方に配置されている。また、上記の搬送機３２の途中には斜め下り傾斜する傾斜部３５が設けられており、この傾斜部３５の上方にはウォータージェットなどを用いた切断機３６が設けられている。
【００１７】
そして、凹凸柄を有する基材３０を製造するにあたっては、まず、セメント成形材料等を押出成形機３１から一定の速度で連続的に押し出しながら凹凸型３３により基材３０の表面に凹凸柄を形成する。その際、この基材３０の表面（上面）に凹凸型３３を押出速度と同調させた速度で回転させながら押圧して連続的にプレス成型する。ここで、突起部３４で押圧された部分が凹凸柄のうちの凹柄となり、突起部３４で押圧されなかった部分が凸柄部３８となる。凹柄は複数本の凹目地部３７で形成することができる。各凹目地部３７は基材３０の搬送方向又は搬送方向と直交する方向に細長い溝状に形成することができる。また、凹目地部３７を形成した場合、それ以外の部分は平面視で長方形等に形成される複数個の凸柄部３８となっている。そして、凹凸型３３が一回転するごとに一定パターンの凹凸柄が基材３０に連続的に繰り返して付与されることになる。
【００１８】
このようにして凹凸柄が形成された長尺の基材３０は切断機３６により所定の長さに切断される。次に、切断された基材３０は搬送機３２からトレー４０の上へと一枚ずつ連続的に移送される。この後、トレー４０に移送された基材３０が養生硬化工程などの次工程に搬送される。
【００１９】
上記のようにして基材３０の表面に形成される凹凸柄は全ての基材３０が同一になるわけではなく、基材３０ごとに凹凸柄の位置が異なるランダム柄として形成される。すなわち、各基材３０の一端から一定範囲の凹凸柄を比較すると、その範囲の凹凸柄のパターンが基材３０ごとで異なるようになっている。尚、全ての基材３０の凹凸柄が異なっている必要はなく、一部（例えば、数枚に１枚の割合）の基材３０同士は同じ凹凸柄に形成されていても良い。
【００２０】
このように基材３０ごとに凹凸柄の位置が異なって形成される要因の一つは、凹凸型３３の周長が、切断された基材３０の搬送方向における全長の整数倍と一致していないためである。例えば、凹凸型３３の周長が１３１９ｍｍで、基材３０の切断長が３０９０ｍｍの場合、凹凸型３３の周長と切断された基材３０の搬送方向における全長とは整数倍にならない。このような場合には、切断された基材３０の一端からの凹凸柄の繰り返しパターンが基材３０ごとに異なるため、基材３０ごとに凹凸柄の位置が異なるランダム柄となることがある。また、他の要因としては、引き取りコンベアベルト３９の基材３０の搬送速度と、搬送機３２の基材３０の搬送速度との速度比が、基材３０の幅規格寸法を重要視するために、基材３０の製造時にも任意に変更されている点が挙げられる。これにより、引き取りコンベアベルト３９から搬送機３２に基材３０が移送される際に、長尺の基材３０の任意の箇所で伸縮し、切断された基材３０の一端からの凹凸柄の繰り返しパターンが基材３０ごとに異なり、基材３０ごとに凹凸柄の位置が異なるランダム柄となることがある。さらに、他の要因としては、切断後の基材３０がトレー４０に移送されるまでの間に、複数のコンベア上をわたって搬送され、かつ基材３０の搬送速度もトレー４０に近づくに連れて徐々に増している点が挙げられる。これにより、搬送機３２に基材３０が搬送される際に伸縮し、切断された基材３０の一端からの凹凸柄の繰り返しパターンが基材３０ごとに異なり、基材３０ごとに凹凸柄の位置が異なるランダム柄となることがある。さらに、他の要因としては、基材３０の養生硬化工程や乾燥時に寸法変化する点が挙げられる。これにより、基材３０が伸縮し、切断された基材３０の一端からの凹凸柄の繰り返しパターンが基材３０ごとに異なり、基材３０ごとに凹凸柄の位置が異なるランダム柄となることがある。
【００２１】
本発明の柄計測装置は、上記のようなランダム柄が形成された基材３０の凹凸柄の位置を、基材３０ごとに正確に測定するものである。そして、基材３０の凹凸柄の位置が正確に計測できると、例えば、基材３０の伸縮量を算出することができ、この伸縮量のデータを上記の基材３０の成型工程や凹凸柄の付与の工程にフィードバックして各工程の精度を向上させたり、トレー４０で送られる後工程での送り装置制御などに活用することができる。
【００２２】
図１に柄計測装置の一例を示す。この柄計測装置は、基材３０を実測する部分と、実測により得られたデータを処理する処理部１０とを備えている。この処理部１０はパーソナルコンピュータなどの電子計算機で構成することができる。処理部１０には、凹凸型３３の三次元の加工データを記憶する加工データ記憶手段１１が設けられている。凹凸型３３の三次元の加工データとは、凹凸型３３に設けた突起部３４の長さ寸法や幅寸法や突出寸法、及び隣り合う突起部３４，３４の間隔などである。この加工データは凹凸型３３を作成する際に用いた図面データなどで構成することができる。また、処理部１０には、上記加工データから選択された任意の特徴部ｓのデータを記憶する特徴部データ記憶手段１２が設けられている。ここで、特徴部ｓとは凹凸型３３の一部であって、基材３０の凹凸柄を計測する際に基準となる特徴柄（柄パターンを含む）ｐを形成する部分を指す。例えば、ひとつの突起部３４を特徴部ｓとすることができる。また、特徴部ｓのデータとは特徴部ｓの大きさや位置などであり、特徴部ｓが突起部３４の場合はその長さ寸法や幅寸法や突出寸法、位置などである。また、処理部１０には、基材３０に形成された凹凸柄を全面計測して得られる三次元データを記憶する凹凸柄データ記憶手段１３が設けられている。基材３０に形成された凹凸柄を全面計測して得られる三次元データとは、基材３０に形成した凸柄部３８の長さ寸法や幅寸法や突出寸法、及び隣り合う凸柄部３８，３８の間隔などと、基材３０に形成した凹目地部３７の長さ寸法や幅寸法や深さ寸法、及び隣り合う凹柄部３７，３７の間隔などである。また、処理部１０には、加工データ記憶手段１１に記憶された加工データと、凹凸柄データ記憶手段１３に記憶された凹凸柄データとを比較することによって、両データのズレ（差）を算出する算出手段１４が設けられている。上記の加工データ記憶手段１１と特徴部データ記憶手段１２と凹凸柄データ記憶手段１３とは電子計算機のメモリ装置などを用いることができ、算出手段１４は電子計算機の中央処理装置（ＣＰＵ）などを用いることができる。
【００２３】
基材３０を実測する部分には、カメラ１が備えられている。カメラ１としてはラインカメラや高速３Ｄカメラなどを用いることができる。カメラ１は処理部１０に設けられた画像入力ボードなどの画像入力部１５に接続されている。また、カメラ１には専用の電源１６を接続することができる。カメラ１のレンズの下方には搬送手段２が設けられている。搬送手段２はベルトコンベアで形成することができ、複数本の搬送ローラ３にベルト４を無端ループ状に架設して形成することができる。搬送ローラ３の一部には駆動モータ３ａが設けられており、この駆動によりベルト４が進行自在に形成されている。また、搬送ローラ３の一部にはエンコーダ３ｂが設けられている。このエンコーダ３ｂは処理部１０に設けられたセンサ入力部１６に接続されている。エンコーダ３ｂで計測されたデータは処理部１０に入力され、このデータを用いてベルト４の進行速度を計測することができる。尚、エンコーダ３ｂの代わりに、又はエンコーダ３ｂと併用してドップラー速度測定機を用いてベルト４の進行速度を計測してもよい。また、搬送手段２には一対のフォトセンサ６が設けられている。フォトセンサ６はベルト４を幅方向（進行方向と直交する方向）で挟んで対向するように設けられている。フォトセンサ６は処理部１０に設けられたセンサ入力部１７に接続されている。また、ベルト４の上方にはライン照明等の照明手段５が設けられている。また、ベルト４の上方にはレーザー発生器７が設けられている。
【００２４】
そして、上記のような柄計測装置を用いて凹凸柄の位置を計測するにあたっては、次のようにして行う。まず、柄計測の対象となる基材３０の種類（品種）を決定する。これにより、加工データ記憶手段１１に記憶されている複数種の凹凸型３３の三次元加工データから、柄計測の対象となる基材３０をプレス成型した特定の凹凸型３３の三次元加工データが選択される。次に、選択された特定の凹凸型３３の三次元加工データから特徴部ｓを選択する。特徴部ｓは検出可能な形状であれば任意に選択することができ、例えば、ひとつの突起部３４を特徴部ｓとすることができる。そして、この選択された特徴部ｓの三次元データ（特定部データ）が特徴部データ記憶手段１２に入力されて記憶される。
【００２５】
次に、柄計測の対象となった基材３０の凹凸柄を取得する。この場合、基材３０は定尺に切断された後、養生硬化され、さらに凹凸柄が形成された表面にベース塗装されたものを用いることができる。この基材３０が搬送手段２のベルト４の上に載せられ、ベルト４の進行に伴ってカメラ１の下方を搬送されるものである。そして、基材３０がカメラ１の下方を通過する際に基材３０の凹凸柄が全面にわたって撮像されて計測される。この撮像により得られた画像データは画像入力部１５に入力され、数値化された凹凸柄の三次元データを得ることができる。この数値化された凹凸柄の三次元データ（凹凸柄データ）は凹凸柄データ記憶手段１３に記憶される。尚、基材３０の凹凸画像を撮る方法として、ラインカメラを用いた場合はライン照明により出来る表面凹凸の影を（白黒に２値化される）、３Ｄカメラを用いた場合はラインレーザー光による表面凹凸形状を連続撮像する。また、エンコーダ３ｂ等から得られるベルト４の進行速度（基材３０の搬送速度）のデータもセンサ入力部１６に入力される。
【００２６】
次に、特徴部データ記憶手段１２に記憶された特徴部データと、凹凸柄データ記憶手段１３に記憶された凹凸柄データとを算出手段１４で比較する。この比較と、センサ入力部１６に入力されたフォトセンサ６（本実施の形態にあっては、搬送される基材３０の先端を検出する）とエンコーダ３ｂ等からの基材３０の端部のデータとに基づいて、基材３０の一端からの特徴柄ｐ（特徴部ｓにより基材３０に形成された部分）の位置を検出する。次に、この特徴柄ｐの位置を基準にして、加工データ記憶手段１１に記憶された加工データと、凹凸柄データ記憶手段１３に記憶された凹凸柄データとを比較することによって、加工データと凹凸柄データとのズレを算出手段１４で算出する。このようにして基材３０に形成された凹凸柄の位置を計測することができる。
【００２７】
図３（ａ）に、加工データの一例を示す。この加工データは、周長が１３１９ｍｍの凹凸型３３の周面を平面的に表したものである。符号２０は突起部３４を示す突起部データであり、例えば、特徴部ｓのデータはひとつの突起部データ２０ａで示されている。図３（ｂ）に、凹凸柄データの一例を示す。この凹凸柄データは、図３（ａ）の加工データを有する凹凸型３３でプレス成型された基材３０の凹凸柄データを平面的に表したものである。この凹凸柄データの基材３０は、長手方向の全長が３０３０ｍｍのものである。符号２１は、例えば、凹目地部３７を示すデータ、符号２２は、例えば、凸柄部３８を示すデータとすることができる。また、この凹凸柄データには特徴部ｓでプレス成型された特徴柄ｐのデータ２１ａが現れている。そして、基材３０の一端から特徴柄ｐの位置ｘが算出できれば、特徴柄ｐの位置が柄パターンの開始位置となり、特徴柄ｐの位置を基準にして凹凸柄の凸柄部３８や凹目地部３７の位置を特定することが出来る。
【符号の説明】
【００２８】
１１  加工データ記憶手段
１２  特徴部データ記憶手段
１３  凹凸柄データ記憶手段
１４  算出手段
３０  基材
３３  凹凸型
【図１】
0005933948.tif 000002
【図２】
0005933948.tif 000003
【図３】
0005933948.tif 000004