专利名称：注射模塑机模具的监控装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对打开的模具的模腔部位进行摄像而通过图像处理判别模腔部位状态的注射模塑机模具的监控装置。
背景技术：
应用电视摄像机将模具的状况拍摄为图像与预存储的基准图像比较它们的亮度以探测模具内有无模塑品的方法已是周知的，但这种方法会在由于电灯的开/关、外光的影响致模塑机周边的明暗(亮度)变化时，就会导致将正常状态判别为异常或将异常状态判别为正常的误操作问题。
另一方面，为了解决上述问题，由图像传感器对开启的模具的模腔部位由图像传感器摄像同时经图像处理判别模腔部位状态的注射模塑机的模具监视装置(监视方法)，也已可从日本公开特许公报NO.63(1988)-126718号公报中获知。
上述公报中的监视方法按以下方式进行将模具的图像分割成像素；探测各像素的亮度；然后将图像二值化，在此是将一预设定的二值化亮度作为基准；将这样求得的二值化为白与黑的图像与预存储的正常状态的二值化图像进行比较，此时检测出拟检测图像整个图像中的最暗亮度，当该最暗亮度在预设的容许最暗亮度范围以外即中止注射模塑作业，而当该最暗亮度在预设的容许最暗亮度范围以内，则将已检测图像整个图像中的最暗亮度与预存储的正常状态图像所有像素中的最暗亮度比较。若此亮度差在容许值以上，便根据此亮度差作增减调节以进行检测出的图像的二值化。
但是上述监视方法(监视装置)还存在以下几个应解决的问题。
第一，由于在原理上不能回避模塑机周边明暗变化的影响，故不可能完全消除误操作。限制了可靠性与安全性的提高。
第二，在图像处理时为了校正明暗的影响要作格外的处理而有可能降低处理精度。
发明内容
本发明的目的在于提供能从原理上排除模塑机周边明暗与模塑品颜色的影响、可靠地防止误操作和提高可靠性与安全性的注射模塑机的模具监视装置。
本发明的另一目的在于提供可使图像处理简易化与高精度化的注射模塑机模具的监视装置。
为了实现上述目的，本发明的特征是，使对开启的模具的模腔部位进行摄像、通过图像处理来判别模腔部位状态的注射模塑成形机的模具监视装置具有将可见光以外的光线照射模腔部位的光发射部；将通过截止可见光线的滤光片而从模腔部位反射的光线由图像传感器摄像的摄像部；基于从该图像传感器获得的图像信号经过像素处理来判别模腔部位状态的图像处理部。
据以上布置，从光发射部将可见光线以外的光线照射模腔部位。另一方面，从模腔部位反射的光线通过截止可见光线的滤光片而由摄像部中的图像传感器摄像，同时将由此图像传感器求得的图像信号传送给图像处理部。在图像处理部，基于图像信号进行像素处理，而能判别模塑品的全部或是一部分有否残留等模腔部位的状态。这样就从原理上排除了模塑机周边明暗的影响即可见光造成的影响。
图1是将本发明最佳实施例的模具监视装置安装到注射模塑机中的状态的平面图。
图2是此模具监视装置中光发射部的正视图。
图3是此模具监视装置中摄像部的平面图。
图4是此模具监视装置中安装到注射模塑机中状态的正视图。
图5是此模具监视装置中光发射部发出的光的光强相对于红外线波长区关系的特性图。
图6是此模具监视装置中电机系统的框图。
图7是此模具监视装置的图像处理说明图。
图8是示明此模具监视装置一次监视处理中步骤的流程图。
图9是示明此模具监视装置二次监视处理中步骤的流程图。
具体实施形式下面参考附图详述本发明的最佳实施例。这些附图是用来便于理解本发明而非对本发明的限制。此外，为便于清楚地凸显本发明，周知的部分则略去其详细说明。
首先参考图1～6说明此实施例的模具监视装置1的结构。
图1与4示明安装3模具监视装置1的注射模塑机M的一部分。注射模塑机M具有合模装置MC，此合模装置MC包括固定盘11、设于此固定盘11与未图示的压力接收盘之间的四根拉杆12、为这四根拉杆作可滑动支承的可动盘13。在此固定盘11上安装着固定模具Cc，而在可动盘13上安装着可动模具Cm，由此固定模具Cc与可动模具Cm构成模具C。于是可动盘13相对于固定盘11由未图示的驱动机构进退移动，而能进行模具C的闭模、合模与开模。此外，Mi为注射装置，Cf(图4等)表示模具C的模腔。
另一方面，模具监视装置1具有将可见光线以外的光线L如红外线Li发射到膜腔部位Xc的光发射部2；通过截止可见光线的滤光片3(图3)，对膜腔部位Xc反射的红外线Li(规则反射光Lr)由图像传感器4摄像的摄像部5。
光发射部2安装到固定盘11一方的侧面11P上，此安装高度如图4所示，与模腔部位Xc的高度一致。光发射部2如图2所示具有托架22，此托架22用多个螺栓21固定于侧面11P之上。托架22的两侧(上下侧)具有弯成直角的一对支承片22S、22S，在这对支承片22S与22S之间支承着光发射部主体23。这就是说，将光发射部主体23的侧面(上下面)通过各支承片22S，22S，由螺合的安装螺丝24、24支承。这样，通过调节安装螺丝24、24的松紧，可以设定(变更)光发射部主体23的投射角度。
光发射部主体23具有形成扁平的长方体状的有一面敞开的机壳25。在此机壳25内设置着排列有许多发出红外线的红外发光二极管7的光发射基板26。这样便构成了成为点光源的各红外发光二极管7集成的面发光体E。此面发光体E的大小(形状)如图4所示，对应于与模腔部位Xc相对的监视范围A选定，特别可以考虑相对于监视范围A为相同或较大的面积。这时的这些红外发光二极管7如图2所示最好取交错排列。根据这种结构，就能提高照度外还能改进照度的均匀性。再有，在机壳25内设有相对于发射光的扩散板则能抑制模具C内因研磨的图案导致反射光的衰减，同时可进行均匀稳定的照射。图5示明了红外发光二极管7(光发射部2)发出的红外线Li的波长范围对光强的关系，并以之与可见光对比。
另一方面，摄像部5安装到固定盘11的另一方的侧面11g之上，此安装高度如图4所示，使与模腔部位Xc的高度一致。摄像部5如图3所示具有安装到侧面11q上的支承机构31。此支承机构31具有由多个螺栓32固定到侧面11q上的安装部31a；支承摄像部主体33的托架31b；位于此托架31b与安装部31a之间的位置调节部31c。这样，通过调节螺栓34与长孔35的组合，能使托架31b相对于安装部31a沿前后方向调整位置。托架31b于两侧(上下侧)上具有弯成直角的一对支承片31S、31S，在此支承片31S与31S之间支承着摄像部主体33。也就是将摄像部主体33的侧面(上下面)，通过各支承片31S、31S，由螺合的安装螺丝37、37支承。由此，通过调节安装螺丝37、37的松紧，可以设定(变更)摄像部主体33的摄像角度。
这样，在把光反射部2安装到合模装置Mc中固定盘11一方的侧面11p上的同时，若把摄像部5安装到固定盘11另一方的侧面11q上，则摄像部5能获得从光发射部2发射的红外线Li的正规反射光Lr，也即在光发射部2发射的光相对于基准轴线的入射角等于此反射光相对于此基准轴线的反射角条件下时所产生的反射光。
摄像部主体33具有形成长方体且包括有辅助电路8的盒部9，相对于此盒部9按预定角度R安装具有图像传感器4的传感部10。通过设定此角度R，能减少摄像部5朝横向突出的程度。传感部4还设有学38，在此学38中从前往后顺次内设有截止可见光线的滤光片3、透镜39，在此光学筒38的后方内设该图像传感器4。作为图像传感器4，最好采用易减少功率消耗、小型化与低成本化的CmOS图像传感器。
图6中示明了电力系统的结构。41为与图像传感器4连接的控制部，42表示此控制部41的输入输出端口，此控制部41与输入输出端口42作为上述辅助电路8而设于摄像部主体33的盒部9内。红外发光二极管7通过输入输出口42与控制部41连接，而内置于注射模塑机M的模塑机控制器43则通过输入输出口42与控制部41连接。此外，控制部41则经USB电缆44与通用计算机(个人计算机)PC相连。此通用计算机PC构成了根据来自图像传感器4的图像信号DV，通过图像处理来判别模腔部位Xc状态的图像处理部6。
下面参看图1～9说明此实施例的模具监视装置1的使用方法与操作。
首先设定光发射部主体23与摄像部主体33的角度。现将已打开的可动模Cm的位置设为图1所示的实线位置。在此状态下，由光发射部主体23发射的红外线Li的角度(照射角度)设定为可照射膜腔部位Xc即图4所示监视范围A的全部。这时的照射角度易通过松紧调节螺丝24、24来设定。这样，红外线Li即取斜向照射模腔部位Xc。
其次设定摄像部主体33的摄像角度。此时，如图1所示，设定成使能对从膜腔部位Xc反射的红外线Li的规则反射光Lr进行摄像。通过对这种规则反射光Lr摄像能检测出反射率差，故可提高S/N比而减小其他角度来的光的影响。此外，通过松紧安装螺丝37、37容易设定摄像角度。再有，即使是将开模时可动模Cm的位置作了变更到图1中以虚拟线所示的Cma、Cmb位置时，前述角度也能用相同的操作容易地进行设定。
接着进行基准亮度的设定。此时拍摄有规则(合格)的模塑品存在其中的模腔cf的状态，作为第一基准亮度数据登录，同时对不存在模塑品的模腔cf的状态摄像，作为第二基准亮度登录。登录时，首先接通红外发光二极管T。于是，红外线Li照射到模腔部位Xc，由模腔部位Xc规则反射，所反射的红外线Li(规则反射光Lr)入射到摄像部主体33的传感部10，于图像传感器4上成像。此时，模塑机周边的可见光线为滤光片3截止，只是所反射的红外线(规则反射光Lr)于图像传感器4上成像。然后，由图像传感器4求得的图像信号Dv，通过控制部41登录于通用计算机PC的存储器中。
以下说明实际模塑工艺中的监视方法。在注射模塑成形机M的运行中，来自模塑机控制器43的各种控制信号通过输入输出端口42与控制部41提供给通用计算机PC。此时设经过注射充填工序与冷却工序后完成了模具C的开模作业。通用计算机PC在开模作业结束后给予其以开模结束信号而由此PC进行一次监视处理。此一次监视处理是在开模之后注射操作之前进行的监视处理，由此可进行模塑品中是否存在未充填部分等模塑不良的判别。
图8是示明上述一次监视处理的步骤的流程图。首先，当把开模结束信号发送给通用计算机PC后，通用计算机PC输出拍摄开始指令，接通发光部中红外发光二极管7，同时使摄像部5起动而开始摄像(步骤S1)。结果，光发射部L将红外线Li投射到模腔部位Xc，而于模腔部位Xc规则反射。所反射的红外线Li(规则反射光Lr)入射到摄像部主体33的传感部10中，于图像传感器4上成像。此时，模塑机周边的可见光为滤我片3截止，只有反射的红外线Li(规则反射光Lr)照射到图像传感器4上。然后，得自图像传感器4的图像信号DV通过控制部41输送给通用计算机PC。此外，由于采用红外线Li，即令是在光发射部2接通时，也与可见光线不同，不会令操作者有陌生与不快感。
另一方面，由通用计算机PC比较最初的像素亮度与前述的第一基准亮度求出两者的差(步骤S2)。再将所求得的差值与阈值比较(步骤S3)。此时，若是进行正常的模塑时，则有“差值≤阈值”，但当在一部分中存在充填不良时，则这部分成为“差值＞阈值”，而作为特异点进行计数(步骤S4)。以后顺次维续对像素重复同样的处理，一直进行到最后的像素(步骤S5，S2，等等)。
当通用计算机PC接收到一个画面部分的图像信号DV时，通用计算机PC便输出摄像结束指令，关掉光发射部中红外发光二极管7，停止摄像部5的工作，结束摄像(步骤S6)。这样，由于光发射部2只是摄像时才接通，可以降低功率消耗。通用计算机PC将得到的特异点的计数值(合计值)Nc与用于判别误错而预先设定的差错亮度级(level)Ne比较，当“Nc＞Ne”时，即断定发生了差错，中止注射模塑机M的工作，同时进行差错显示等差错处理(步骤S7、S8)。另一方面，在未发生差错的情形，再将计数值Nc与预设定的警报亮度级Na比较，当“Nc＞Na”时，则进行紧接差错发生前的处理，即中止注射模塑机M的工作，作为预备报警进行警报显示等警报处理(步骤S9、S10)。与此相反，当一次监视处理结果为正常时，便转移到二次监视处理(步骤S11)。在此监视处理中，由于进行了相对于差错的阈值的判别和相对于特异点计数值的基准亮度(level)的判别这两者，故能提高判别精度。
图9示明进行此二次处理的步骤的流程。此二次监视处理是进行注射作业后的监视处理，据此能够判别注射是否正在进行。现在若从模塑机控制器43将注射结束信号输送给通用计算机PC，则通用计算机PC输出摄像开始指令，接通光发射部2的红外发光二极管7，同时起动摄像部5开始摄像(步骤S21)。结果，从光发射部2将红外线Li投射到模腔部位Xc，而于模腔部位Xc上规则反射。此外，反射的红外线Li(规则反射光Lr)入射到摄像部主体33的传感器部10而于图像传感器4上成像。此时，模塑机周边的可见光线为滤光片3截止，只是所反射的红外线Li(规则反射光Lr)于图像传感器4上成像。从图像传感器4获得的图像信号Dv经控制部41输送给通用计算机PC。
另一方面，通用计算机PC将初始时的像素亮度与前述的第二基准亮度比较，求两者的差值(步骤S22)。将求得的差值与阈值比较(步骤S23)。此时，若进行的是正常模塑时则“差值≤阈值”，但当一部分存在充填不良，则这部分成为“差值＞阈值”，作为特异点计数(步骤S24)。以后顺次继续对像素重复同样的处理，直立进行到最后的像素(步骤S25、S22)。然后，若通用计算机PC接收到一画面部分的图像信号Dv，此通用计算机PC输出摄像结束指令，关闭光发射部中红外发光二极管7，停止摄像部5的工作，结束摄像(步骤S26)。
通用计算机PC将求得的特异点的计数值(合计值)Nc与用于判别差错而预设的差错亮度Nx比较，当“Nc＞Nx”时，若是发生差错即停止注射模塑机M的工作，进行差错显示等差错处理(步骤S27、S28)。例如以图7(a)示明其中不存在模塑品的模腔Cf的模腔部位Xc，图7(b)则示明有模塑品残存部β的状态，此时，成形品残存部β作为特异点而进行摄像。结果此模塑品残余部β成为与模腔Cf的状态有不同反射率的部分。于是，图7(c)所示差错的数据De完全作为特异点计数，由此有“Nc＞Nx”而进行与上述一次监视处理相同的差错处理。另一方面，在正常时进行下一摄像处理时，则依图8所示处理步骤变换到一次监视处理(步骤S29、S30)。在不进行下一次摄像时便结束监视处理(步骤S29)。
根据此实施例的模具监视装置1，由光发射部2对模腔部位Xc照射红外线Li时，从模腔部位Xc反射的红外线Li(规则反射光Lr)通过截止可见光线的滤光片3而为图像传感器摄像，因此能从原理上排除可见光线的影响以及模塑品颜色的影响。结果能可靠地防止误操作、提高可靠性与安全性，还由于不需要校正等多余处理，可以使图像处理简易化与高精度化。
上面虽然详细地说明实施例，但本发明并不局限于所述实施例，有关细节的结构、形状、数据、材料与数值等，在不脱离本发明的精神的范围内可以注意变更，同时可根据需要追加与删除。例如实施例中，作为可见光线以外的光线未必限定于红外线而也可采用紫外线与远红外线等其他光线。此外，在光发射部2中例示的是采用多个发光二极管7的情形，但并不排除利于其他发光器件。再有，所示明的是把通用计算机(个人计算机)用作图像处理部6，但也可利用能内置于盒部9中的微机等。
权利要求
1.一种注射模塑机的模具监视装置，其特征是在对打开的模具的模腔部位进行摄像，通过图像处理来判别模腔部位状态的注射模塑机中包括以可见光线以外的光线照射上述模腔部位的光发射部；将通过截止可见光线的滤光片从上述模腔部位反射的光线由图像传感器摄像的摄像部；以及基于上述图像传感器求得的图像信号经像素处理来判别上述模腔部位状态的图像处理部。
2.根据权利要求1所述的注射模塑机的模具监视装置，其特征在于，上述光线为红外线。
3.根据权利要求1所述的注射模塑机的模具监视装置，其特征在于，上述光发射部是在对应于上述模腔部位的监视范围所选定的面内排列多个发光二极管而组成。
4.根据权利要求3所述的注射模塑机的模具监视装置，其特征在于，上述光发射部具有设置了上述多个发光二极管的机壳部而在此机壳部的内部设置了相对于所发射的光的扩散板。
5.根据权利要求1所述的注射模塑机的模具监视装置，其特征在于，上述光发射部以上述光线斜向投射到上述模腔部位。
6.根据权利要求1或5所述的注射模塑机的模具监视装置，其特征在于，上述光发射部是安装于合模装置中固定盘一方的侧面上。
7.根据权利要求6所述的注射模塑机的模具监视装置，其特征在于，上述光发射部具有安装于上述固定盘一方的侧面上的托架，同时为了能变更光发射部主体的投射角度，将上述光发射部主体的侧面通过此托架上具有的支承片螺合的螺丝支承。
8.根据权利要求1所述的注射模塑机的模具监视装置，其特征在于，上述光发射部只在摄像时接通。
9.根据权利要求1所述的注射模塑机的模具监视装置，其特征在于，上述摄像部对来自上述模腔部位的规则反射光进行摄像。
10.根据权利要求1或9所述的注射模塑机的模具监视装置，其特征在于，上述摄像部是安装于上述固定盘另一方的侧面上。
11.根据权利要求10所述的注射模塑机的模具监视装置，其特征在于，上述摄像部安装于上述固定盘另一方的侧面且包括支承机构，此支承机构具有将摄像部主体沿前后方向调整位置的位置调整部。
12.根据权利要求11所述的注射模塑机的模具监视装置，其特征在于，上述支承机构具有托架，同时为了能变更摄像部主体的摄像角度，以通过托架上具有的支承件螺合安装的螺丝来支承上述摄像部主体的侧面。
13.根据权利要求11或12所述的注射模塑机的模具监视装置，其特征在于，上述摄像部主体具有收容辅助电路的盒部，同时将具有上述图像传感器的传感器部，通过设置预定的角度相对于上述盒部安装。
全文摘要
注射模塑机的模具监视装置1，用于对打开的模具C的模腔部位Xc进行摄像且通过图像处理来判别模腔部位Xc的状态，包括以可见光线以外的光线L照射模腔部位Xc的光发射部2；将通过截止可见光线的滤光片3从模腔部位Xc反射的光线L由图像传感器4摄像的摄像部5；以及基于上述图像传感器4求得的图像信号经像素处理来判别模腔部位Xc的状态的图像处理部6。
文档编号B29C45/17GK1449904SQ0311070
公开日2003年10月22日 申请日期2003年4月11日 优先权日2002年4月11日
发明者渡邉良夫, 井原広一 申请人:日精树脂工业株式会社