JP2001012920A - 形状検出装置 - Google Patents
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- JP2001012920A JP2001012920A JP11187758A JP18775899A JP2001012920A JP 2001012920 A JP2001012920 A JP 2001012920A JP 11187758 A JP11187758 A JP 11187758A JP 18775899 A JP18775899 A JP 18775899A JP 2001012920 A JP2001012920 A JP 2001012920A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】鋼板のエッジ等の形状の変化点を精度よく抽出
しうる方法を提供すること。 【解決手段】被計測材の形状を検出する形状検出装置で
あって、光を被計測材に投光する手段と、該被計測材か
らの反射光を受光する手段と、投光と受光とによって形
状検出装置から被計測材までの距離を計測する手段と、
該距離から被計測材表面の光の位置を演算する手段と、
受光の強度を計測する手段と、上記光を被計測材上にス
キャンさせる手段と、スキャン位置に対応し前記光の位
置と受光強度を記憶する手段とを有することを特徴とす
る形状検出装置。
しうる方法を提供すること。 【解決手段】被計測材の形状を検出する形状検出装置で
あって、光を被計測材に投光する手段と、該被計測材か
らの反射光を受光する手段と、投光と受光とによって形
状検出装置から被計測材までの距離を計測する手段と、
該距離から被計測材表面の光の位置を演算する手段と、
受光の強度を計測する手段と、上記光を被計測材上にス
キャンさせる手段と、スキャン位置に対応し前記光の位
置と受光強度を記憶する手段とを有することを特徴とす
る形状検出装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は鋼板等の形状を計測
する形状検出装置に関する。
する形状検出装置に関する。
【０００２】
【従来技術】鋼板における形状計測技術は、板幅計測装
置などに利用されている。広く利用されているものに、
エッジ位置検出技術がある。これは、鋼板をはさんで下
方に光源を、上方に受光強度を計測しうる素子を板幅方
向に直線状に多数配列した受光素子を配置して、鋼板が
遮光する最エッジ部を検出する技術で、板幅の両端部の
最エッジ部を検出することによって板幅を計測するもの
である。また、特開昭６２−１６４１５号公報には、レ
ーザー光線を当て、被計測材からの反射光の強度を用い
てエッジ位置を検出する方法が記載されている。
置などに利用されている。広く利用されているものに、
エッジ位置検出技術がある。これは、鋼板をはさんで下
方に光源を、上方に受光強度を計測しうる素子を板幅方
向に直線状に多数配列した受光素子を配置して、鋼板が
遮光する最エッジ部を検出する技術で、板幅の両端部の
最エッジ部を検出することによって板幅を計測するもの
である。また、特開昭６２−１６４１５号公報には、レ
ーザー光線を当て、被計測材からの反射光の強度を用い
てエッジ位置を検出する方法が記載されている。
【０００３】あるいは、熱延鋼板の形状を計測するため
の技術として、特開平３−５３６５０号公報に記載の技
術がある。これは熱延鋼板の形状を測定するために投光
器からの光に対する被計測材からの反射光の強度を用い
て側縁部の形状不良部分を検出している。
の技術として、特開平３−５３６５０号公報に記載の技
術がある。これは熱延鋼板の形状を測定するために投光
器からの光に対する被計測材からの反射光の強度を用い
て側縁部の形状不良部分を検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エッジ
部で幅方向に膨らんでいる厚い鋼板の場合、幅計測装置
において、前記従来の方法では最も膨らんでいる最エッ
ジ部（以下、最端のエッジ位置とも称する。）を検出し
てしまうため、実際に板厚が一定の部分の幅、つまり表
面の幅に対して、膨らみ分だけ余分に計測してしまう欠
点があった。この膨らみの大きさは板厚によってばらつ
きも大きく、板厚が一定の部分の板幅の計測は困難であ
った。
部で幅方向に膨らんでいる厚い鋼板の場合、幅計測装置
において、前記従来の方法では最も膨らんでいる最エッ
ジ部（以下、最端のエッジ位置とも称する。）を検出し
てしまうため、実際に板厚が一定の部分の幅、つまり表
面の幅に対して、膨らみ分だけ余分に計測してしまう欠
点があった。この膨らみの大きさは板厚によってばらつ
きも大きく、板厚が一定の部分の板幅の計測は困難であ
った。
【０００５】また、形状不良部分の検出の技術において
は、熱延鋼板表面の粗度、付着物による反射強度のばら
つきや、鋼板の傾きによって側縁部の反射強度分布は変
化するため、インライン等では使いづらい等の問題点が
あった。
は、熱延鋼板表面の粗度、付着物による反射強度のばら
つきや、鋼板の傾きによって側縁部の反射強度分布は変
化するため、インライン等では使いづらい等の問題点が
あった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題に対
し、被計測材上のエッジ位置や所望の検出点を正確に抽
出することができる形状検出装置を提供するものであ
る。つまり、本発明は以下の手段を提供する。
し、被計測材上のエッジ位置や所望の検出点を正確に抽
出することができる形状検出装置を提供するものであ
る。つまり、本発明は以下の手段を提供する。
【０００７】第１の形状検出装置は、被計測材の形状を
検出する形状検出装置であって、光を被計測材表面に投
影する手段と、該投影光の形状を計測する手段と、該計
測された投影光の各位置での光の受光強度を計測する手
段と、前記計測された投影光の形状とその各位置におけ
る投影光の受光強度とを対応させて記憶する手段とを具
備することを特徴とするものである。
検出する形状検出装置であって、光を被計測材表面に投
影する手段と、該投影光の形状を計測する手段と、該計
測された投影光の各位置での光の受光強度を計測する手
段と、前記計測された投影光の形状とその各位置におけ
る投影光の受光強度とを対応させて記憶する手段とを具
備することを特徴とするものである。
【０００８】第２の形状検出装置は、被計測材の形状を
検出する形状検出装置であって、光を被計測材表面に投
影する手段と、該投影光の形状を計測する手段と、該計
測された投影光の各位置での光の受光強度を計測する手
段と、該計測された投影光の形状から被計測材の表面形
状を演算する手段と、前記演算された表面形状とその各
位置における投影光の受光強度とを対応させて記憶する
手段とを具備することを特徴とするものである。
検出する形状検出装置であって、光を被計測材表面に投
影する手段と、該投影光の形状を計測する手段と、該計
測された投影光の各位置での光の受光強度を計測する手
段と、該計測された投影光の形状から被計測材の表面形
状を演算する手段と、前記演算された表面形状とその各
位置における投影光の受光強度とを対応させて記憶する
手段とを具備することを特徴とするものである。
【０００９】第３の形状検出装置は、第１又は第２の形
状検出装置において、前記投影される光がスリット形状
の光であることを特徴とするものである。
状検出装置において、前記投影される光がスリット形状
の光であることを特徴とするものである。
【００１０】第４の形状検出装置は、第２又は第３の形
状検出装置において、前記計測された投影光の形状から
被計測材の表面形状を演算する方法が光切断方式である
ことを特徴とするものである。
状検出装置において、前記計測された投影光の形状から
被計測材の表面形状を演算する方法が光切断方式である
ことを特徴とするものである。
【００１１】第５の形状検出装置は、第１、第２，第３
又は第４の形状検出装置において、前記投影光の形状あ
るいは演算された被計測材の表面形状と、それぞれの形
状の各位置における投影光の受光強度の情報を元にエッ
ジ部の位置または形状を抽出する信号処理装置を具備す
ることを特徴とするものである。
又は第４の形状検出装置において、前記投影光の形状あ
るいは演算された被計測材の表面形状と、それぞれの形
状の各位置における投影光の受光強度の情報を元にエッ
ジ部の位置または形状を抽出する信号処理装置を具備す
ることを特徴とするものである。
【００１２】第６の形状検出装置は、第５の形状検出装
置の信号処理装置が、前記投影光の形状あるいは演算さ
れた被計測材表面の形状の情報を元に形状変化点の候補
を複数点抽出する手段と、前記形状変化点の候補の中か
ら受光強度の情報を基にエッジ位置を検出する手段とを
具備することを特徴とするものである。
置の信号処理装置が、前記投影光の形状あるいは演算さ
れた被計測材表面の形状の情報を元に形状変化点の候補
を複数点抽出する手段と、前記形状変化点の候補の中か
ら受光強度の情報を基にエッジ位置を検出する手段とを
具備することを特徴とするものである。
【００１３】第７の形状検出装置は、第５の形状検出装
置の信号処理装置が、前記受光強度の情報を元に形状変
化点の候補を複数点抽出する手段と、前記形状変化点の
候補の中から前記投影光の形状あるいは演算された被計
測材表面の形状の情報を基にエッジ位置を検出する手段
とを具備することを特徴とするものである。
置の信号処理装置が、前記受光強度の情報を元に形状変
化点の候補を複数点抽出する手段と、前記形状変化点の
候補の中から前記投影光の形状あるいは演算された被計
測材表面の形状の情報を基にエッジ位置を検出する手段
とを具備することを特徴とするものである。
【００１４】第８の形状検出装置は、第１の形状検出装
置において、前記計測された投影光の形状の情報に基づ
いて被計測材上の形状変化点となりうる複数の候補点を
抽出する手段と、前記複数の候補点の中から前記受光強
度の情報に基づいて前記形状変化点を抽出する手段とを
具備することを特徴とするものである。
置において、前記計測された投影光の形状の情報に基づ
いて被計測材上の形状変化点となりうる複数の候補点を
抽出する手段と、前記複数の候補点の中から前記受光強
度の情報に基づいて前記形状変化点を抽出する手段とを
具備することを特徴とするものである。
【００１５】第９の形状検出装置は、第１の形状検出装
置において、前記受光強度の情報に基づいて被計測材上
の受光強度変化点となりうる複数の候補点を抽出する手
段と、前記複数の候補点の中から前記計測された投影光
の形状の情報に基づいて前記受光強度変化点を抽出する
手段とを具備することを特徴とするものである。
置において、前記受光強度の情報に基づいて被計測材上
の受光強度変化点となりうる複数の候補点を抽出する手
段と、前記複数の候補点の中から前記計測された投影光
の形状の情報に基づいて前記受光強度変化点を抽出する
手段とを具備することを特徴とするものである。
【００１６】第１０の形状検出装置は、第２の形状検出
装置において、前記演算された被計測材の表面形状の情
報に基づいて被計測材上の形状変化点となりうる複数の
候補点を抽出する手段と、前記複数の候補点の中から前
記受光強度の情報に基づいて前記形状変化点を抽出する
手段とを具備することを特徴とするものである。
装置において、前記演算された被計測材の表面形状の情
報に基づいて被計測材上の形状変化点となりうる複数の
候補点を抽出する手段と、前記複数の候補点の中から前
記受光強度の情報に基づいて前記形状変化点を抽出する
手段とを具備することを特徴とするものである。
【００１７】第１１の形状検出装置は、第２の形状検出
装置において、前記受光強度の情報に基づいて被計測材
上の受光強度変化点となりうる複数の候補点を抽出する
手段と、前記複数の候補点の中から前記演算された被計
測材の表面形状の情報に基づいて前記受光強度変化点を
抽出する手段とを具備することを特徴とするものであ
る。
装置において、前記受光強度の情報に基づいて被計測材
上の受光強度変化点となりうる複数の候補点を抽出する
手段と、前記複数の候補点の中から前記演算された被計
測材の表面形状の情報に基づいて前記受光強度変化点を
抽出する手段とを具備することを特徴とするものであ
る。
【００１８】本発明における被計測材上の形状変化点と
は、投影光の形状が変化する部分の境目の点をいい、板
厚が一定の部分のエッジ位置や最端のエッジ位置を含む
概念である。
は、投影光の形状が変化する部分の境目の点をいい、板
厚が一定の部分のエッジ位置や最端のエッジ位置を含む
概念である。
【００１９】本発明における被計測材上の受光強度変化
点とは、被計測材からの反射光の強度が変化する部分、
例えば形状の変化部分や色の変化部分等の境目の点をい
い、板厚が一定の部分のエッジ位置や最端のエッジ位置
を含む概念である。
点とは、被計測材からの反射光の強度が変化する部分、
例えば形状の変化部分や色の変化部分等の境目の点をい
い、板厚が一定の部分のエッジ位置や最端のエッジ位置
を含む概念である。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態であ
る形状検出装置の全体構成を示す図である。図１におい
て、１は被計測材であって、被計測材の幅方向をｙ座
標、厚み方向をｚ座標とする。本実施形態の形状検出装
置２は被計測材のエッジ部の位置及び形状を検出するも
のである。形状検出装置２には光を投影する手段として
レーザープロジェクタ４が、また、その投影光の形状を
計測する手段として２次元ＣＣＤカメラ５が設置されて
いる。レーザープロジェクタ４の先端にはシリンドリカ
ルレンズが設置されており、スリット状の光６を被計測
材上に投影する。投影角はθである。２次元ＣＣＤカメ
ラ５は碁盤目状に微細な画素が配列され、各画素ごとに
光の強弱を検出可能となっており、計測された投影光の
各位置での光の受光強度を計測可能であり、被計測材１
の表面に対し正対して配設されている。２次元ＣＣＤカ
メラ５によって得られる画像は７に示すようにスリット
光の部分８が明るく、他は暗い画像となっており、この
画像を画像処理装置９が取り込み、演算を行う。画像処
理装置９においては、まず１フレームの画像が画像メモ
リ１０に記録され、その後、各画素の輝度レベルに対し
てあるしきい値以上の画素のみを抽出する２値化演算処
理を行う２値化演算器１１が処理を行う。続いて細線化
処理演算器１２は２値化演算器１１の結果得られる画像
１３に対して、画面の縦方向の中心画素を求め、スリッ
ト光の画像を幅１画素の細線１４に変換する。次に画素
位置抽出演算器１５は細線化処理演算器１２の結果得ら
れた各画素のカメラ平面での座標位置を抽出する。
て、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態であ
る形状検出装置の全体構成を示す図である。図１におい
て、１は被計測材であって、被計測材の幅方向をｙ座
標、厚み方向をｚ座標とする。本実施形態の形状検出装
置２は被計測材のエッジ部の位置及び形状を検出するも
のである。形状検出装置２には光を投影する手段として
レーザープロジェクタ４が、また、その投影光の形状を
計測する手段として２次元ＣＣＤカメラ５が設置されて
いる。レーザープロジェクタ４の先端にはシリンドリカ
ルレンズが設置されており、スリット状の光６を被計測
材上に投影する。投影角はθである。２次元ＣＣＤカメ
ラ５は碁盤目状に微細な画素が配列され、各画素ごとに
光の強弱を検出可能となっており、計測された投影光の
各位置での光の受光強度を計測可能であり、被計測材１
の表面に対し正対して配設されている。２次元ＣＣＤカ
メラ５によって得られる画像は７に示すようにスリット
光の部分８が明るく、他は暗い画像となっており、この
画像を画像処理装置９が取り込み、演算を行う。画像処
理装置９においては、まず１フレームの画像が画像メモ
リ１０に記録され、その後、各画素の輝度レベルに対し
てあるしきい値以上の画素のみを抽出する２値化演算処
理を行う２値化演算器１１が処理を行う。続いて細線化
処理演算器１２は２値化演算器１１の結果得られる画像
１３に対して、画面の縦方向の中心画素を求め、スリッ
ト光の画像を幅１画素の細線１４に変換する。次に画素
位置抽出演算器１５は細線化処理演算器１２の結果得ら
れた各画素のカメラ平面での座標位置を抽出する。
【００２１】一方、輝度レベル抽出演算器１６は上記得
られた各画素の輝度レベルを画像メモリ１０に記録され
ている原画像から抽出する。あるいは、より信頼性を確
保するため、２値化演算器１１によって抽出された画素
のうち、画素位置抽出演算器の結果得られた画素の近傍
の数点の平均輝度を求めても良い。メモリ装置１７は画
素位置抽出演算器１５および輝度レベル抽出演算器１６
により得られたカメラ平面での座標位置および輝度レベ
ルを同じ画素から得られたものを対応付けて記憶する。
すなわち、計測された投影光の形状とその各位置におけ
る投影光の強度分布とを対応させて記憶する。
られた各画素の輝度レベルを画像メモリ１０に記録され
ている原画像から抽出する。あるいは、より信頼性を確
保するため、２値化演算器１１によって抽出された画素
のうち、画素位置抽出演算器の結果得られた画素の近傍
の数点の平均輝度を求めても良い。メモリ装置１７は画
素位置抽出演算器１５および輝度レベル抽出演算器１６
により得られたカメラ平面での座標位置および輝度レベ
ルを同じ画素から得られたものを対応付けて記憶する。
すなわち、計測された投影光の形状とその各位置におけ
る投影光の強度分布とを対応させて記憶する。
【００２２】さらに、座標演算器１８は投影光の形状か
ら被計測材の表面形状を演算する装置であり、光切断法
（光投影法）を用いて、メモリ装置１７に記憶されてい
る各画素のカメラ平面での座標を三角測量の原理式に従
って被計測材のｙｚ座標系の座標に変換し、メモリ装置
１９はその結果を元の対応する輝度レベルと対応付させ
て記憶する。
ら被計測材の表面形状を演算する装置であり、光切断法
（光投影法）を用いて、メモリ装置１７に記憶されてい
る各画素のカメラ平面での座標を三角測量の原理式に従
って被計測材のｙｚ座標系の座標に変換し、メモリ装置
１９はその結果を元の対応する輝度レベルと対応付させ
て記憶する。
【００２３】以上の処理から、スリット光投射部分の座
標（ｙ，ｚ）と、この点での反射光強度ｐが得られ、こ
れら位置情報（ｙ、ｚ）、強度情報（ｐ）はエッジ部の
位置または形状を抽出する信号処理装置であるエッジ位
置演算処理装置２０に取り込まれる。あるいは、正確な
（ｙ，ｚ）が不要な場合、直接メモリ装置１７に記憶さ
れているカメラ平面上の座標を（ｙ、ｚ）に代えて使用
しても良い。図中ではこの場合の機器の接続状況をメモ
リ装置１７をエッジ位置演算処理装置とをつなぐ点線で
示した。この計測点Ｐ1（y1,z1,p1）〜ＰN(yN,zN,pN)を
グラフ上にプロットすると、被計測材のエッジ部の形状
およびその位置での反射強度が図２に示す曲線２１、２
２のごとく計測される。ただし、曲線２１は横軸に被計
測材のｙ方向の位置、縦軸にｚ方向の位置、曲線２２は
縦軸に受光強度を示したものであり、Ｐ（ｙ，ｚ，ｐ）
はＰＺ（ｙ，ｚ）とＰＰ（ｙ，ｐ）に分割して表示して
いる。
標（ｙ，ｚ）と、この点での反射光強度ｐが得られ、こ
れら位置情報（ｙ、ｚ）、強度情報（ｐ）はエッジ部の
位置または形状を抽出する信号処理装置であるエッジ位
置演算処理装置２０に取り込まれる。あるいは、正確な
（ｙ，ｚ）が不要な場合、直接メモリ装置１７に記憶さ
れているカメラ平面上の座標を（ｙ、ｚ）に代えて使用
しても良い。図中ではこの場合の機器の接続状況をメモ
リ装置１７をエッジ位置演算処理装置とをつなぐ点線で
示した。この計測点Ｐ1（y1,z1,p1）〜ＰN(yN,zN,pN)を
グラフ上にプロットすると、被計測材のエッジ部の形状
およびその位置での反射強度が図２に示す曲線２１、２
２のごとく計測される。ただし、曲線２１は横軸に被計
測材のｙ方向の位置、縦軸にｚ方向の位置、曲線２２は
縦軸に受光強度を示したものであり、Ｐ（ｙ，ｚ，ｐ）
はＰＺ（ｙ，ｚ）とＰＰ（ｙ，ｐ）に分割して表示して
いる。
【００２４】なめらかな金属表面におけるスリット光の
反射光を、強度を長さとするベクトルであらわすと、正
反射方向を最大とする楕円状の強度分布となる。すなわ
ち図３において、平面部の位置Ａでは楕円Ａのごとくと
なり、エッジ部の位置Ｂでは楕円Ｂの如くとなる。従っ
て、鋼板中央部（位置Ａ）ではカメラレンズ２３を通じ
てＣＣＤ受光素子２４には比較的多くの光量が届くが、
エッジ部においては、反射光の大部分はセンサが受光不
可能な方向へ拡散するため、カメラレンズ２３に到達す
る光量は少なく、ＣＣＤ受光素子２４で観測される受光
強度は位置Ａに対して小さくなる。また、エッジ部と反
対側（図の左側）にレーザーがカメラレンズ２３直下か
らはなれていった場合も同様にしてカメラレンズ２３に
到達する光量が減少する。つまり、鋼板全面で観測され
る反射光の強度は被計測材のｙ方向各位置に対し、曲線
２２の通りとなる。エッジ位置演算処理装置２０は曲線
２１、２２の波形をメモリし、この波形に対して演算処
理を行うことにより、エッジ位置３を検出する。
反射光を、強度を長さとするベクトルであらわすと、正
反射方向を最大とする楕円状の強度分布となる。すなわ
ち図３において、平面部の位置Ａでは楕円Ａのごとくと
なり、エッジ部の位置Ｂでは楕円Ｂの如くとなる。従っ
て、鋼板中央部（位置Ａ）ではカメラレンズ２３を通じ
てＣＣＤ受光素子２４には比較的多くの光量が届くが、
エッジ部においては、反射光の大部分はセンサが受光不
可能な方向へ拡散するため、カメラレンズ２３に到達す
る光量は少なく、ＣＣＤ受光素子２４で観測される受光
強度は位置Ａに対して小さくなる。また、エッジ部と反
対側（図の左側）にレーザーがカメラレンズ２３直下か
らはなれていった場合も同様にしてカメラレンズ２３に
到達する光量が減少する。つまり、鋼板全面で観測され
る反射光の強度は被計測材のｙ方向各位置に対し、曲線
２２の通りとなる。エッジ位置演算処理装置２０は曲線
２１、２２の波形をメモリし、この波形に対して演算処
理を行うことにより、エッジ位置３を検出する。
【００２５】次にエッジ位置演算処理装置２０にて実行
されるエッジ位置検出の信号処理例を図４を用いて示
す。本信号処理はエッジ位置演算処理装置２０において
実行されるソフトウェアとして実現した。まず、被計測
材１の表面の板厚が一定の部分のエッジ位置３を検出す
る場合について説明する。図４に示す●印、＋印はそれ
ぞれ図２の曲線２１、２２と同じく横軸を被計測材のｙ
方向の座標、縦軸をそれぞれ、ｚおよび、受光強度ｐと
し、メモリ装置１９に記憶される形状および受光強度の
計測値（Ｎ点）をプロットしたものである。ｙ座標の値
の小さいものから順にPＺ1（y1,z1）、PＺ2(y2,z2)、…
PＺn（yn,zn）、…PＺN(yN,zN)及びＰＰ1（y1,p1）、Ｐ
Ｐ2(y2,p2)、…ＰＰn(yn,pn)、…ＰＰN(yN,pN)とする。
されるエッジ位置検出の信号処理例を図４を用いて示
す。本信号処理はエッジ位置演算処理装置２０において
実行されるソフトウェアとして実現した。まず、被計測
材１の表面の板厚が一定の部分のエッジ位置３を検出す
る場合について説明する。図４に示す●印、＋印はそれ
ぞれ図２の曲線２１、２２と同じく横軸を被計測材のｙ
方向の座標、縦軸をそれぞれ、ｚおよび、受光強度ｐと
し、メモリ装置１９に記憶される形状および受光強度の
計測値（Ｎ点）をプロットしたものである。ｙ座標の値
の小さいものから順にPＺ1（y1,z1）、PＺ2(y2,z2)、…
PＺn（yn,zn）、…PＺN(yN,zN)及びＰＰ1（y1,p1）、Ｐ
Ｐ2(y2,p2)、…ＰＰn(yn,pn)、…ＰＰN(yN,pN)とする。
【００２６】まず、ＰＺ1〜ＰＺNについて２点間のｚ方
向の差分値ｄn＝ｚn−ｚn+1を計算し、ＰＤm（ｍ＝１〜
Ｎ−１）（ｙn、ｄn）を図４に、縦軸をｄ、横軸をｙと
してプロットした。次に、ｄ1〜ｄN-1の値の大きいもの
から順に５点を候補点としてとり、これをｄm1、ｄm2、
ｄm3、ｄm4、ｄm5とする。図４の場合ｍ１＝Ｎ−１、ｍ
２＝Ｎ−２、ｍ３＝Ｎ−３、ｍ４＝Ｎ−２０、ｍ５＝Ｎ
−２９であった。
向の差分値ｄn＝ｚn−ｚn+1を計算し、ＰＤm（ｍ＝１〜
Ｎ−１）（ｙn、ｄn）を図４に、縦軸をｄ、横軸をｙと
してプロットした。次に、ｄ1〜ｄN-1の値の大きいもの
から順に５点を候補点としてとり、これをｄm1、ｄm2、
ｄm3、ｄm4、ｄm5とする。図４の場合ｍ１＝Ｎ−１、ｍ
２＝Ｎ−２、ｍ３＝Ｎ−３、ｍ４＝Ｎ−２０、ｍ５＝Ｎ
−２９であった。
【００２７】そして、ＰＰm1、ＰＰm2，ＰＰm3、Ｐ
Ｐm4，ＰＰm5、のｐ要素である、ｐm1、ｐm2、ｐm3、ｐ
m4、ｐm5のうちの最大のものを選択すると、ＰＰのプロ
ット結果よりｐm3＝ｐN-3が最大値である。このように
して抽出されたN-3番目の点の位置ＰＺN-3（ｙN-3、ｚ
N-3）を被計測材の板厚が一定の部分のエッジ位置とす
る。
Ｐm4，ＰＰm5、のｐ要素である、ｐm1、ｐm2、ｐm3、ｐ
m4、ｐm5のうちの最大のものを選択すると、ＰＰのプロ
ット結果よりｐm3＝ｐN-3が最大値である。このように
して抽出されたN-3番目の点の位置ＰＺN-3（ｙN-3、ｚ
N-3）を被計測材の板厚が一定の部分のエッジ位置とす
る。
【００２８】次に、被計測材の最端のエッジ位置を検出
する方法について説明する。例えば、被計測材の背後に
架台があり、その反射光がＣＣＤカメラで受光されると
すると、一般にこれら架台からの反射は被計測材からの
反射強度よりもさらに低く、図４中のＰＰ’、ＰＺ’の
如くとなる。従って、図４のＰＰn（ｙn、ｐn）に対
し、輝度しきい値ＴＨを図の通り適当な値に設定する
と、ＰＰ’，ＰＺ’の被計測材上にない計測点は除去で
き、残った点Ｐ1〜ＰNまでの中から、ｙ方向の最大の位
置をとれば、被計測材の最端のエッジ位置の検出が可能
である。すなわち、まずしきい値を用いて受光強度情報
を処理することによって求めるべき形状変化点の候補を
複数点抽出し、しかる後、これら候補点の中から、形状
の情報を元に最端のエッジ位置（点ＰＺN）の検出が可
能となる。
する方法について説明する。例えば、被計測材の背後に
架台があり、その反射光がＣＣＤカメラで受光されると
すると、一般にこれら架台からの反射は被計測材からの
反射強度よりもさらに低く、図４中のＰＰ’、ＰＺ’の
如くとなる。従って、図４のＰＰn（ｙn、ｐn）に対
し、輝度しきい値ＴＨを図の通り適当な値に設定する
と、ＰＰ’，ＰＺ’の被計測材上にない計測点は除去で
き、残った点Ｐ1〜ＰNまでの中から、ｙ方向の最大の位
置をとれば、被計測材の最端のエッジ位置の検出が可能
である。すなわち、まずしきい値を用いて受光強度情報
を処理することによって求めるべき形状変化点の候補を
複数点抽出し、しかる後、これら候補点の中から、形状
の情報を元に最端のエッジ位置（点ＰＺN）の検出が可
能となる。
【００２９】上記の本実施形態によれば、スリット形状
の光を被計測材に投影し、その投影光の形状を計測し、
更に投影光の各位置における受光強度を計測して記憶
し、計測した投影光を細線化した画像の座標系あるいは
演算された被計測材の表面形状の座標系に基づいて、隣
合う２点について、被計測材の厚み方向における差分値
と、受光光度を用いることにより被計測材の板厚が一定
の部分のエッジ位置を確実に検出することができる。こ
れにより、エッジ部が幅方向に膨らんでいる厚い鋼板の
場合でも、板厚が一定部分の板幅を確実に計測すること
ができる。また、しきい値を用いて処理した受光強度の
情報と細線化した画像の座標系あるいは被計測材の表面
形状の座標系を用いることにより、最端のエッジ位置を
検出することができる。
の光を被計測材に投影し、その投影光の形状を計測し、
更に投影光の各位置における受光強度を計測して記憶
し、計測した投影光を細線化した画像の座標系あるいは
演算された被計測材の表面形状の座標系に基づいて、隣
合う２点について、被計測材の厚み方向における差分値
と、受光光度を用いることにより被計測材の板厚が一定
の部分のエッジ位置を確実に検出することができる。こ
れにより、エッジ部が幅方向に膨らんでいる厚い鋼板の
場合でも、板厚が一定部分の板幅を確実に計測すること
ができる。また、しきい値を用いて処理した受光強度の
情報と細線化した画像の座標系あるいは被計測材の表面
形状の座標系を用いることにより、最端のエッジ位置を
検出することができる。
【００３０】更に、上記の本実施形態によれば、被計測
材の形状を正確に検出することができるので、鋼材等の
製品の形状不良部分を検出する場合、製造ラインに組み
込んで製品の検査を行うことが可能となる。
材の形状を正確に検出することができるので、鋼材等の
製品の形状不良部分を検出する場合、製造ラインに組み
込んで製品の検査を行うことが可能となる。
【００３１】本発明は、上記の実施形態に限定されるも
のではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可
能である。例えば、上記の実施形態では、被計測材端部
のエッジ位置（一点）を検出する場合について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、検出した
エッジ位置に基づいてエッジ部の他の点を検出してもよ
いし、或いはエッジ部の形状を検出するようにしてもよ
い。さらに、上記の実施形態では、被計測材端部のエッ
ジ位置を検出する場合について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、被計測材の段差部、突
部、凹部、先行材と後行材の溶接ならい部、或いは色が
異なる部分等を検出するようにしてもよい。色が異なる
部分を検出するときには、先ず受光強度に基づいて複数
の候補点を検出し、次に投影光の形状の情報に基づい
て、色が異なる部分の変化点を特定する。更に、メモリ
装置１９とエッジ位置演算処理装置２０は、パーソナル
コンピュータを用いて構成するようにしてもよい。
のではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可
能である。例えば、上記の実施形態では、被計測材端部
のエッジ位置（一点）を検出する場合について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、検出した
エッジ位置に基づいてエッジ部の他の点を検出してもよ
いし、或いはエッジ部の形状を検出するようにしてもよ
い。さらに、上記の実施形態では、被計測材端部のエッ
ジ位置を検出する場合について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、被計測材の段差部、突
部、凹部、先行材と後行材の溶接ならい部、或いは色が
異なる部分等を検出するようにしてもよい。色が異なる
部分を検出するときには、先ず受光強度に基づいて複数
の候補点を検出し、次に投影光の形状の情報に基づい
て、色が異なる部分の変化点を特定する。更に、メモリ
装置１９とエッジ位置演算処理装置２０は、パーソナル
コンピュータを用いて構成するようにしてもよい。
【００３２】また、上記の実施形態では、２点間の単純
な差分値を用いる場合について説明したが、本発明はこ
れに限られるものではなく、微分した値の差分値を用い
てもよいし、高次微分した値の差分値を用いるようにし
てもよい。
な差分値を用いる場合について説明したが、本発明はこ
れに限られるものではなく、微分した値の差分値を用い
てもよいし、高次微分した値の差分値を用いるようにし
てもよい。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、投影光の形状の情報と
あわせて受光強度の情報を使用することにより、従来よ
りも正確に被計測材のエッジ等の形状変化点や受光強度
変化点の検出が可能となる。
あわせて受光強度の情報を使用することにより、従来よ
りも正確に被計測材のエッジ等の形状変化点や受光強度
変化点の検出が可能となる。
【図１】本発明の一実施形態である形状検出装置の全体
構成図である。
構成図である。
【図２】計測器により得られる計測結果を示す図であ
る。
る。
【図３】鋼板計測時のスリット光の反射の様子を示す図
である。
である。
【図４】鋼板エッジ位置検出信号処理方法を説明するた
めの図である。
めの図である。
１：被計測材 ２：センサ部 ３：被計測材のエッジ位置 ４：レーザープロジェクタ ５：２次元ＣＣＤカメラ ６：スリット状の光 ７：２次元ＣＣＤカメラによって得られる画像 ８：スリット光画像 ９：画像処理装置 １０：画像メモリ １１：２値化演算器 １２：細線化処理演算器 １３：２値化演算器によって得られる画像 １４：２値化演算器によって得られるスリット光画像の
中心画素を抽出した幅１画素の細線 １５：画素位置抽出演算器 １６：輝度レベル抽出演算器 １７：メモリ装置 １８：座標演算器 １９：メモリ装置 ２０：エッジ位置演算処理装置 ２１：被計測材形状曲線 ２２：被計測材表面反射光受光強度曲線 ２３：カメラレンズ ２４：ＣＣＤ受光素子
中心画素を抽出した幅１画素の細線 １５：画素位置抽出演算器 １６：輝度レベル抽出演算器 １７：メモリ装置 １８：座標演算器 １９：メモリ装置 ２０：エッジ位置演算処理装置 ２１：被計測材形状曲線 ２２：被計測材表面反射光受光強度曲線 ２３：カメラレンズ ２４：ＣＣＤ受光素子
Claims (11)
- 【請求項１】 被計測材の形状を検出する形状検出装置
であって、光を被計測材表面に投影する手段と、該投影
光の形状を計測する手段と、該計測された投影光の各位
置での光の受光強度を計測する手段と、前記計測された
投影光の形状とその各位置における投影光の受光強度と
を対応させて記憶する手段とを具備することを特徴とす
る形状検出装置。 - 【請求項２】 被計測材の形状を検出する形状検出装置
であって、光を被計測材表面に投影する手段と、該投影
光の形状を計測する手段と、該計測された投影光の各位
置での光の受光強度を計測する手段と、該計測された投
影光の形状から被計測材の表面形状を演算する手段と、
前記演算された表面形状とその各位置における投影光の
受光強度とを対応させて記憶する手段とを具備すること
を特徴とする形状検出装置。 - 【請求項３】 前記投影される光がスリット形状の光で
あることを特徴とする請求項１又は２記載の形状検出装
置。 - 【請求項４】 前記計測された投影光の形状から被計測
材の表面形状を演算する方法が光切断方式であることを
特徴とする請求項２又は３記載の形状検出装置。 - 【請求項５】 前記投影光の形状あるいは演算された被
計測材の表面形状と、それぞれの形状の各位置における
投影光の受光強度の情報を元にエッジ部の位置または形
状を抽出する信号処理装置を具備することを特徴とする
請求項１、２，３又は４記載の形状検出装置。 - 【請求項６】 前記信号処理装置が、前記投影光の形状
あるいは演算された被計測材表面の形状の情報を元に形
状変化点の候補を複数点抽出する手段と、前記形状変化
点の候補の中から受光強度の情報を基にエッジ位置を検
出する手段とを具備することを特徴とする請求項５記載
の形状検出装置。 - 【請求項７】 前記信号処理装置が、前記受光強度の情
報を元に形状変化点の候補を複数点抽出する手段と、前
記形状変化点の候補の中から前記投影光の形状あるいは
演算された被計測材表面の形状の情報を基にエッジ位置
を検出する手段とを具備することを特徴とする請求項５
記載の形状検出装置。 - 【請求項８】 前記計測された投影光の形状の情報に基
づいて被計測材上の形状変化点となりうる複数の候補点
を抽出する手段と、前記複数の候補点の中から前記受光
強度の情報に基づいて前記形状変化点を抽出する手段と
を具備することを特徴とする請求項１記載の形状検出装
置。 - 【請求項９】 前記受光強度の情報に基づいて被計測材
上の受光強度変化点となりうる複数の候補点を抽出する
手段と、前記複数の候補点の中から前記計測された投影
光の形状の情報に基づいて前記受光強度変化点を抽出す
る手段とを具備することを特徴とする請求項１記載の形
状検出装置。 - 【請求項１０】 前記演算された被計測材の表面形状の
情報に基づいて被計測材上の形状変化点となりうる複数
の候補点を抽出する手段と、前記複数の候補点の中から
前記受光強度の情報に基づいて前記形状変化点を抽出す
る手段とを具備することを特徴とする請求項２記載の形
状検出装置。 - 【請求項１１】 前記受光強度の情報に基づいて被計測
材上の受光強度変化点となりうる複数の候補点を抽出す
る手段と、前記複数の候補点の中から前記演算された被
計測材の表面形状の情報に基づいて前記受光強度変化点
を抽出する手段とを具備することを特徴とする請求項２
記載の形状検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11187758A JP2001012920A (ja) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | 形状検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11187758A JP2001012920A (ja) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | 形状検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001012920A true JP2001012920A (ja) | 2001-01-19 |
Family
ID=16211697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11187758A Withdrawn JP2001012920A (ja) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | 形状検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001012920A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003071224A1 (fr) * | 2002-02-21 | 2003-08-28 | Kabushiki Kaisha Bridgestone | Procede et dispositif de detection d'un objet, procede et dispositif d'examen d'un objet |
| US8244040B2 (en) | 2009-08-05 | 2012-08-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Object position recognition system, object positioning system, and system and method for adjoining objects |
| JP2013015361A (ja) * | 2011-07-01 | 2013-01-24 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 幅測定装置 |
-
1999
- 1999-07-01 JP JP11187758A patent/JP2001012920A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003071224A1 (fr) * | 2002-02-21 | 2003-08-28 | Kabushiki Kaisha Bridgestone | Procede et dispositif de detection d'un objet, procede et dispositif d'examen d'un objet |
| US7421108B2 (en) | 2002-02-21 | 2008-09-02 | Kabushiki Kaisha Bridgestone | Method and apparatus for detecting a workpiece, and method and apparatus for inspecting a workpiece |
| US8244040B2 (en) | 2009-08-05 | 2012-08-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Object position recognition system, object positioning system, and system and method for adjoining objects |
| JP2013015361A (ja) * | 2011-07-01 | 2013-01-24 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 幅測定装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060905 |