注射模塑機模具的監控裝置的製作方法

2023-08-05 18:23:51

專利名稱：注射模塑機模具的監控裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及對打開的模具的模腔部位進行攝像而通過圖像處理判別模腔部位狀態的注射模塑機模具的監控裝置。
背景技術：
應用電視攝像機將模具的狀況拍攝為圖像與預存儲的基準圖像比較它們的亮度以探測模具內有無模塑品的方法已是周知的，但這種方法會在由於電燈的開/關、外光的影響致模塑機周邊的明暗(亮度)變化時，就會導致將正常狀態判別為異常或將異常狀態判別為正常的誤操作問題。
另一方面，為了解決上述問題，由圖像傳感器對開啟的模具的模腔部位由圖像傳感器攝像同時經圖像處理判別模腔部位狀態的注射模塑機的模具監視裝置(監視方法)，也已可從日本公開特許公報NO.63(1988)-126718號公報中獲知。
上述公報中的監視方法按以下方式進行將模具的圖像分割成像素；探測各像素的亮度；然後將圖像二值化，在此是將一預設定的二值化亮度作為基準；將這樣求得的二值化為白與黑的圖像與預存儲的正常狀態的二值化圖像進行比較，此時檢測出擬檢測圖像整個圖像中的最暗亮度，當該最暗亮度在預設的容許最暗亮度範圍以外即中止注射模塑作業，而當該最暗亮度在預設的容許最暗亮度範圍以內，則將已檢測圖像整個圖像中的最暗亮度與預存儲的正常狀態圖像所有像素中的最暗亮度比較。若此亮度差在容許值以上，便根據此亮度差作增減調節以進行檢測出的圖像的二值化。
但是上述監視方法(監視裝置)還存在以下幾個應解決的問題。
第一，由於在原理上不能迴避模塑機周邊明暗變化的影響，故不可能完全消除誤操作。限制了可靠性與安全性的提高。
第二，在圖像處理時為了校正明暗的影響要作格外的處理而有可能降低處理精度。

發明內容
本發明的目的在於提供能從原理上排除模塑機周邊明暗與模塑品顏色的影響、可靠地防止誤操作和提高可靠性與安全性的注射模塑機的模具監視裝置。
本發明的另一目的在於提供可使圖像處理簡易化與高精度化的注射模塑機模具的監視裝置。
為了實現上述目的，本發明的特徵是，使對開啟的模具的模腔部位進行攝像、通過圖像處理來判別模腔部位狀態的注射模塑成形機的模具監視裝置具有將可見光以外的光線照射模腔部位的光發射部；將通過截止可見光線的濾光片而從模腔部位反射的光線由圖像傳感器攝像的攝像部；基於從該圖像傳感器獲得的圖像信號經過像素處理來判別模腔部位狀態的圖像處理部。
據以上布置，從光發射部將可見光線以外的光線照射模腔部位。另一方面，從模腔部位反射的光線通過截止可見光線的濾光片而由攝像部中的圖像傳感器攝像，同時將由此圖像傳感器求得的圖像信號傳送給圖像處理部。在圖像處理部，基於圖像信號進行像素處理，而能判別模塑品的全部或是一部分有否殘留等模腔部位的狀態。這樣就從原理上排除了模塑機周邊明暗的影響即可見光造成的影響。


圖1是將本發明最佳實施例的模具監視裝置安裝到注射模塑機中的狀態的平面圖。
圖2是此模具監視裝置中光發射部的正視圖。
圖3是此模具監視裝置中攝像部的平面圖。
圖4是此模具監視裝置中安裝到注射模塑機中狀態的正視圖。
圖5是此模具監視裝置中光發射部發出的光的光強相對於紅外線波長區關係的特性圖。
圖6是此模具監視裝置中電機系統的框圖。
圖7是此模具監視裝置的圖像處理說明圖。
圖8是示明此模具監視裝置一次監視處理中步驟的流程圖。
圖9是示明此模具監視裝置二次監視處理中步驟的流程圖。
具體實施形式下面參考附圖詳述本發明的最佳實施例。這些附圖是用來便於理解本發明而非對本發明的限制。此外，為便於清楚地凸顯本發明，周知的部分則略去其詳細說明。
首先參考圖1～6說明此實施例的模具監視裝置1的結構。
圖1與4示明安裝3模具監視裝置1的注射模塑機M的一部分。注射模塑機M具有合模裝置MC，此合模裝置MC包括固定盤11、設於此固定盤11與未圖示的壓力接收盤之間的四根拉杆12、為這四根拉杆作可滑動支承的可動盤13。在此固定盤11上安裝著固定模具Cc，而在可動盤13上安裝著可動模具Cm，由此固定模具Cc與可動模具Cm構成模具C。於是可動盤13相對於固定盤11由未圖示的驅動機構進退移動，而能進行模具C的閉模、合模與開模。此外，Mi為注射裝置，Cf(圖4等)表示模具C的模腔。
另一方面，模具監視裝置1具有將可見光線以外的光線L如紅外線Li發射到膜腔部位Xc的光發射部2；通過截止可見光線的濾光片3(圖3)，對膜腔部位Xc反射的紅外線Li(規則反射光Lr)由圖像傳感器4攝像的攝像部5。
光發射部2安裝到固定盤11一方的側面11P上，此安裝高度如圖4所示，與模腔部位Xc的高度一致。光發射部2如圖2所示具有託架22，此託架22用多個螺栓21固定於側面11P之上。託架22的兩側(上下側)具有彎成直角的一對支承片22S、22S，在這對支承片22S與22S之間支承著光發射部主體23。這就是說，將光發射部主體23的側面(上下面)通過各支承片22S，22S，由螺合的安裝螺絲24、24支承。這樣，通過調節安裝螺絲24、24的鬆緊，可以設定(變更)光發射部主體23的投射角度。
光發射部主體23具有形成扁平的長方體狀的有一面敞開的機殼25。在此機殼25內設置著排列有許多發出紅外線的紅外發光二極體7的光發射基板26。這樣便構成了成為點光源的各紅外發光二極體7集成的面發光體E。此面發光體E的大小(形狀)如圖4所示，對應於與模腔部位Xc相對的監視範圍A選定，特別可以考慮相對於監視範圍A為相同或較大的面積。這時的這些紅外發光二極體7如圖2所示最好取交錯排列。根據這種結構，就能提高照度外還能改進照度的均勻性。再有，在機殼25內設有相對於發射光的擴散板則能抑制模具C內因研磨的圖案導致反射光的衰減，同時可進行均勻穩定的照射。圖5示明了紅外發光二極體7(光發射部2)發出的紅外線Li的波長範圍對光強的關係，並以之與可見光對比。
另一方面，攝像部5安裝到固定盤11的另一方的側面11g之上，此安裝高度如圖4所示，使與模腔部位Xc的高度一致。攝像部5如圖3所示具有安裝到側面11q上的支承機構31。此支承機構31具有由多個螺栓32固定到側面11q上的安裝部31a；支承攝像部主體33的託架31b；位於此託架31b與安裝部31a之間的位置調節部31c。這樣，通過調節螺栓34與長孔35的組合，能使託架31b相對於安裝部31a沿前後方向調整位置。託架31b於兩側(上下側)上具有彎成直角的一對支承片31S、31S，在此支承片31S與31S之間支承著攝像部主體33。也就是將攝像部主體33的側面(上下面)，通過各支承片31S、31S，由螺合的安裝螺絲37、37支承。由此，通過調節安裝螺絲37、37的鬆緊，可以設定(變更)攝像部主體33的攝像角度。
這樣，在把光反射部2安裝到合模裝置Mc中固定盤11一方的側面11p上的同時，若把攝像部5安裝到固定盤11另一方的側面11q上，則攝像部5能獲得從光發射部2發射的紅外線Li的正規反射光Lr，也即在光發射部2發射的光相對於基準軸線的入射角等於此反射光相對於此基準軸線的反射角條件下時所產生的反射光。
攝像部主體33具有形成長方體且包括有輔助電路8的盒部9，相對於此盒部9按預定角度R安裝具有圖像傳感器4的傳感部10。通過設定此角度R，能減少攝像部5朝橫向突出的程度。傳感部4還設有學38，在此學38中從前往後順次內設有截止可見光線的濾光片3、透鏡39，在此光學筒38的後方內設該圖像傳感器4。作為圖像傳感器4，最好採用易減少功率消耗、小型化與低成本化的CmOS圖像傳感器。
圖6中示明了電力系統的結構。41為與圖像傳感器4連接的控制部，42表示此控制部41的輸入輸出埠，此控制部41與輸入輸出埠42作為上述輔助電路8而設於攝像部主體33的盒部9內。紅外發光二極體7通過輸入輸出口42與控制部41連接，而內置於注射模塑機M的模塑機控制器43則通過輸入輸出口42與控制部41連接。此外，控制部41則經USB電纜44與通用計算機(個人計算機)PC相連。此通用計算機PC構成了根據來自圖像傳感器4的圖像信號DV，通過圖像處理來判別模腔部位Xc狀態的圖像處理部6。
下面參看圖1～9說明此實施例的模具監視裝置1的使用方法與操作。
首先設定光發射部主體23與攝像部主體33的角度。現將已打開的可動模Cm的位置設為圖1所示的實線位置。在此狀態下，由光發射部主體23發射的紅外線Li的角度(照射角度)設定為可照射膜腔部位Xc即圖4所示監視範圍A的全部。這時的照射角度易通過鬆緊調節螺絲24、24來設定。這樣，紅外線Li即取斜向照射模腔部位Xc。
其次設定攝像部主體33的攝像角度。此時，如圖1所示，設定成使能對從膜腔部位Xc反射的紅外線Li的規則反射光Lr進行攝像。通過對這種規則反射光Lr攝像能檢測出反射率差，故可提高S/N比而減小其他角度來的光的影響。此外，通過鬆緊安裝螺絲37、37容易設定攝像角度。再有，即使是將開模時可動模Cm的位置作了變更到圖1中以虛擬線所示的Cma、Cmb位置時，前述角度也能用相同的操作容易地進行設定。
接著進行基準亮度的設定。此時拍攝有規則(合格)的模塑品存在其中的模腔cf的狀態，作為第一基準亮度數據登錄，同時對不存在模塑品的模腔cf的狀態攝像，作為第二基準亮度登錄。登錄時，首先接通紅外發光二極體T。於是，紅外線Li照射到模腔部位Xc，由模腔部位Xc規則反射，所反射的紅外線Li(規則反射光Lr)入射到攝像部主體33的傳感部10，於圖像傳感器4上成像。此時，模塑機周邊的可見光線為濾光片3截止，只是所反射的紅外線(規則反射光Lr)於圖像傳感器4上成像。然後，由圖像傳感器4求得的圖像信號Dv，通過控制部41登錄於通用計算機PC的存儲器中。
以下說明實際模塑工藝中的監視方法。在注射模塑成形機M的運行中，來自模塑機控制器43的各種控制信號通過輸入輸出埠42與控制部41提供給通用計算機PC。此時設經過注射充填工序與冷卻工序後完成了模具C的開模作業。通用計算機PC在開模作業結束後給予其以開模結束信號而由此PC進行一次監視處理。此一次監視處理是在開模之後注射操作之前進行的監視處理，由此可進行模塑品中是否存在未充填部分等模塑不良的判別。
圖8是示明上述一次監視處理的步驟的流程圖。首先，當把開模結束信號發送給通用計算機PC後，通用計算機PC輸出拍攝開始指令，接通發光部中紅外發光二極體7，同時使攝像部5起動而開始攝像(步驟S1)。結果，光發射部L將紅外線Li投射到模腔部位Xc，而於模腔部位Xc規則反射。所反射的紅外線Li(規則反射光Lr)入射到攝像部主體33的傳感部10中，於圖像傳感器4上成像。此時，模塑機周邊的可見光為濾我片3截止，只有反射的紅外線Li(規則反射光Lr)照射到圖像傳感器4上。然後，得自圖像傳感器4的圖像信號DV通過控制部41輸送給通用計算機PC。此外，由於採用紅外線Li，即令是在光發射部2接通時，也與可見光線不同，不會令操作者有陌生與不快感。
另一方面，由通用計算機PC比較最初的像素亮度與前述的第一基準亮度求出兩者的差(步驟S2)。再將所求得的差值與閾值比較(步驟S3)。此時，若是進行正常的模塑時，則有「差值≤閾值」，但當在一部分中存在充填不良時，則這部分成為「差值＞閾值」，而作為特異點進行計數(步驟S4)。以後順次維續對像素重複同樣的處理，一直進行到最後的像素(步驟S5，S2，等等)。
當通用計算機PC接收到一個畫面部分的圖像信號DV時，通用計算機PC便輸出攝像結束指令，關掉光發射部中紅外發光二極體7，停止攝像部5的工作，結束攝像(步驟S6)。這樣，由於光發射部2隻是攝像時才接通，可以降低功率消耗。通用計算機PC將得到的特異點的計數值(合計值)Nc與用於判別誤錯而預先設定的差錯亮度級(level)Ne比較，當「Nc＞Ne」時，即斷定發生了差錯，中止注射模塑機M的工作，同時進行差錯顯示等差錯處理(步驟S7、S8)。另一方面，在未發生差錯的情形，再將計數值Nc與預設定的警報亮度級Na比較，當「Nc＞Na」時，則進行緊接差錯發生前的處理，即中止注射模塑機M的工作，作為預備報警進行警報顯示等警報處理(步驟S9、S10)。與此相反，當一次監視處理結果為正常時，便轉移到二次監視處理(步驟S11)。在此監視處理中，由於進行了相對於差錯的閾值的判別和相對於特異點計數值的基準亮度(level)的判別這兩者，故能提高判別精度。
圖9示明進行此二次處理的步驟的流程。此二次監視處理是進行注射作業後的監視處理，據此能夠判別注射是否正在進行。現在若從模塑機控制器43將注射結束信號輸送給通用計算機PC，則通用計算機PC輸出攝像開始指令，接通光發射部2的紅外發光二極體7，同時起動攝像部5開始攝像(步驟S21)。結果，從光發射部2將紅外線Li投射到模腔部位Xc，而於模腔部位Xc上規則反射。此外，反射的紅外線Li(規則反射光Lr)入射到攝像部主體33的傳感器部10而於圖像傳感器4上成像。此時，模塑機周邊的可見光線為濾光片3截止，只是所反射的紅外線Li(規則反射光Lr)於圖像傳感器4上成像。從圖像傳感器4獲得的圖像信號Dv經控制部41輸送給通用計算機PC。
另一方面，通用計算機PC將初始時的像素亮度與前述的第二基準亮度比較，求兩者的差值(步驟S22)。將求得的差值與閾值比較(步驟S23)。此時，若進行的是正常模塑時則「差值≤閾值」，但當一部分存在充填不良，則這部分成為「差值＞閾值」，作為特異點計數(步驟S24)。以後順次繼續對像素重複同樣的處理，直立進行到最後的像素(步驟S25、S22)。然後，若通用計算機PC接收到一畫面部分的圖像信號Dv，此通用計算機PC輸出攝像結束指令，關閉光發射部中紅外發光二極體7，停止攝像部5的工作，結束攝像(步驟S26)。
通用計算機PC將求得的特異點的計數值(合計值)Nc與用於判別差錯而預設的差錯亮度Nx比較，當「Nc＞Nx」時，若是發生差錯即停止注射模塑機M的工作，進行差錯顯示等差錯處理(步驟S27、S28)。例如以圖7(a)示明其中不存在模塑品的模腔Cf的模腔部位Xc，圖7(b)則示明有模塑品殘存部β的狀態，此時，成形品殘存部β作為特異點而進行攝像。結果此模塑品殘餘部β成為與模腔Cf的狀態有不同反射率的部分。於是，圖7(c)所示差錯的數據De完全作為特異點計數，由此有「Nc＞Nx」而進行與上述一次監視處理相同的差錯處理。另一方面，在正常時進行下一攝像處理時，則依圖8所示處理步驟變換到一次監視處理(步驟S29、S30)。在不進行下一次攝像時便結束監視處理(步驟S29)。
根據此實施例的模具監視裝置1，由光發射部2對模腔部位Xc照射紅外線Li時，從模腔部位Xc反射的紅外線Li(規則反射光Lr)通過截止可見光線的濾光片3而為圖像傳感器攝像，因此能從原理上排除可見光線的影響以及模塑品顏色的影響。結果能可靠地防止誤操作、提高可靠性與安全性，還由於不需要校正等多餘處理，可以使圖像處理簡易化與高精度化。
上面雖然詳細地說明實施例，但本發明並不局限於所述實施例，有關細節的結構、形狀、數據、材料與數值等，在不脫離本發明的精神的範圍內可以注意變更，同時可根據需要追加與刪除。例如實施例中，作為可見光線以外的光線未必限定於紅外線而也可採用紫外線與遠紅外線等其他光線。此外，在光發射部2中例示的是採用多個發光二極體7的情形，但並不排除利於其他發光器件。再有，所示明的是把通用計算機(個人計算機)用作圖像處理部6，但也可利用能內置於盒部9中的微機等。
權利要求
1.一種注射模塑機的模具監視裝置，其特徵是在對打開的模具的模腔部位進行攝像，通過圖像處理來判別模腔部位狀態的注射模塑機中包括以可見光線以外的光線照射上述模腔部位的光發射部；將通過截止可見光線的濾光片從上述模腔部位反射的光線由圖像傳感器攝像的攝像部；以及基於上述圖像傳感器求得的圖像信號經像素處理來判別上述模腔部位狀態的圖像處理部。
2.根據權利要求1所述的注射模塑機的模具監視裝置，其特徵在於，上述光線為紅外線。
3.根據權利要求1所述的注射模塑機的模具監視裝置，其特徵在於，上述光發射部是在對應於上述模腔部位的監視範圍所選定的面內排列多個發光二極體而組成。
4.根據權利要求3所述的注射模塑機的模具監視裝置，其特徵在於，上述光發射部具有設置了上述多個發光二極體的機殼部而在此機殼部的內部設置了相對於所發射的光的擴散板。
5.根據權利要求1所述的注射模塑機的模具監視裝置，其特徵在於，上述光發射部以上述光線斜向投射到上述模腔部位。
6.根據權利要求1或5所述的注射模塑機的模具監視裝置，其特徵在於，上述光發射部是安裝於合模裝置中固定盤一方的側面上。
7.根據權利要求6所述的注射模塑機的模具監視裝置，其特徵在於，上述光發射部具有安裝於上述固定盤一方的側面上的託架，同時為了能變更光發射部主體的投射角度，將上述光發射部主體的側面通過此託架上具有的支承片螺合的螺絲支承。
8.根據權利要求1所述的注射模塑機的模具監視裝置，其特徵在於，上述光發射部只在攝像時接通。
9.根據權利要求1所述的注射模塑機的模具監視裝置，其特徵在於，上述攝像部對來自上述模腔部位的規則反射光進行攝像。
10.根據權利要求1或9所述的注射模塑機的模具監視裝置，其特徵在於，上述攝像部是安裝於上述固定盤另一方的側面上。
11.根據權利要求10所述的注射模塑機的模具監視裝置，其特徵在於，上述攝像部安裝於上述固定盤另一方的側面且包括支承機構，此支承機構具有將攝像部主體沿前後方向調整位置的位置調整部。
12.根據權利要求11所述的注射模塑機的模具監視裝置，其特徵在於，上述支承機構具有託架，同時為了能變更攝像部主體的攝像角度，以通過託架上具有的支承件螺合安裝的螺絲來支承上述攝像部主體的側面。
13.根據權利要求11或12所述的注射模塑機的模具監視裝置，其特徵在於，上述攝像部主體具有收容輔助電路的盒部，同時將具有上述圖像傳感器的傳感器部，通過設置預定的角度相對於上述盒部安裝。
全文摘要
注射模塑機的模具監視裝置1，用於對打開的模具C的模腔部位Xc進行攝像且通過圖像處理來判別模腔部位Xc的狀態，包括以可見光線以外的光線L照射模腔部位Xc的光發射部2；將通過截止可見光線的濾光片3從模腔部位Xc反射的光線L由圖像傳感器4攝像的攝像部5；以及基於上述圖像傳感器4求得的圖像信號經像素處理來判別模腔部位Xc的狀態的圖像處理部6。
文檔編號B29C45/17GK1449904SQ0311070
公開日2003年10月22日 申請日期2003年4月11日 優先權日2002年4月11日
發明者渡邉良夫, 井原広一 申請人:日精樹脂工業株式會社