JP2010223753A - Image processing device, inspection device for long object, and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、長尺物の表面の欠損や変形等による異常箇所の有無を検査する技術に関する。 The present invention relates to a technique for inspecting the presence or absence of an abnormal part due to a defect or deformation of the surface of a long object.
特許文献1は、プリンタヘッドのように発光点を複数有する被測定物に対し、発光点ごとの光量を測定して発光点の欠陥を検出する装置を開示している。具体的には、ラインセンサを移動させながら発光点を撮影し、その画像から個々の発光点の光量値を算出すると共に、レーザー変位計により測定した撮影距離に基づいて光量値を補正し、光量値の測定精度を向上させる技術を開示している。
特許文献1の技術は、ラインセンサを移動させながら被測定物を撮影しているが、ラインセンサによる撮影画像を光量値の算出に利用し、レーザー変位計による距離測定の結果を加味して光量値の算出精度を上げているものに過ぎない。つまり、光量値の精度を上げるための手法が開示されているのみであり、長尺物の異常箇所の検査精度を向上させるために、ラインセンサから得られる撮影データの解像度を高めることに関する具体的な記述はない。
The technique of
本発明は上記に鑑みなされたものであり、ラインセンサの画像を用いて被検査物たる長尺物の検査を行うものであって、高解像度の画像を得て、検査精度の信頼性を高めることができ、特に、高速で移動しながら撮影して長尺物の異常箇所を検出するのに適する画像処理装置、長尺物用検査装置及びコンピュータプログラムを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above, and inspects a long object as an inspection object using an image of a line sensor, obtains a high-resolution image, and increases the reliability of inspection accuracy. In particular, it is an object of the present invention to provide an image processing apparatus, an inspection apparatus for a long object, and a computer program that are suitable for detecting an abnormal portion of a long object by photographing while moving at high speed.
上記した課題を解決するため、本発明は、被検査物たる長尺物の異常箇所を検査する長尺物用検査装置に用いられる画像処理装置であって、前記被検査物の長手方向に沿って移動する移動体に複数本設けられ、移動方向と直角方向に単列直線上に並べられた多数の受光体を備えてなる各ラインセンサにて撮影された各撮影データを取得する撮影データ取得手段と、前記撮影データ取得手段により取得された複数枚の撮影データを、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした2次元画像として合成する画像合成手段と、前記画像合成手段により合成された2次元画像を分析して異常箇所の有無を判断する異常判断手段とを具備することを特徴とする画像処理装置を提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention is an image processing apparatus used in an inspection apparatus for a long object that inspects an abnormal part of a long object that is an inspection object, along the longitudinal direction of the inspection object. A plurality of moving bodies are provided on the moving body, and shooting data acquisition is performed to acquire each shooting data shot by each line sensor including a large number of light receiving bodies arranged in a straight line in a direction perpendicular to the moving direction. And image combining means for combining a plurality of pieces of photographing data acquired by the photographing data acquisition means as a two-dimensional image having dimensions of the length in the width direction of the inspection object and the photographing time, and the image There is provided an image processing apparatus characterized by comprising an abnormality determining means for analyzing the two-dimensional image synthesized by the synthesizing means and judging the presence or absence of an abnormal part.
前記画像処理装置は、前記撮影データ取得手段が、前記撮影データを時刻データと共に記録し、前記画像合成手段は、前記各撮影データと各撮影データ間の時間間隔から、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした前記2次元画像を合成する構成であることが好ましい。前記異常判断手段は、合成された2次元画像を空間で微分し、その微分値が予め定めたしきい値を超えたか否かにより異常箇所の有無を判断する構成であることが好ましい。 In the image processing apparatus, the imaging data acquisition unit records the imaging data together with time data, and the image synthesis unit calculates the width direction of the inspection object from the time interval between the imaging data and the imaging data. It is preferable that the two-dimensional image is synthesized with the length of the image and the shooting time as dimensions. The abnormality determining means preferably has a configuration in which the synthesized two-dimensional image is differentiated in space and the presence / absence of an abnormal portion is determined based on whether or not the differential value exceeds a predetermined threshold value.
また、本発明は、被検査物たる長尺物の長手方向に移動可能であると共に、移動方向と直角方向に単列直線上に並べられた多数の受光体を備えた複数本のラインセンサが移動方向に沿って所定間隔毎に配置された移動体と、前記各ラインセンサにて撮影された各撮影データを取得する撮影データ取得手段、前記撮影データ取得手段により取得された複数枚の撮影データを、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした2次元画像として合成する画像合成手段、及び前記画像合成手段により合成された2次元画像を分析して異常箇所の有無を判断する異常判断手段を有する画像処理装置とを具備することを特徴とする長尺物用検査装置を提供する。 The present invention also provides a plurality of line sensors that are movable in the longitudinal direction of a long object that is an object to be inspected, and that include a large number of photoreceptors arranged on a single line in a direction perpendicular to the moving direction. A moving body arranged at predetermined intervals along the moving direction, imaging data acquisition means for acquiring each imaging data acquired by each line sensor, and a plurality of imaging data acquired by the imaging data acquisition means Image synthesis means for synthesizing as a two-dimensional image having a dimension of the length in the width direction of the object to be inspected and the shooting time, and the presence or absence of an abnormal portion by analyzing the two-dimensional image synthesized by the image synthesis means And an image processing apparatus having an abnormality determining means for determining whether or not a long object inspection apparatus is provided.
前記長尺物用検査装置は、前記移動体が、前記被検査物に移動しながら紫外光を発光する発光手段を備え、前記各ラインセンサが、当該被検査物からの反射光を撮影する構成であることが好ましい。また、前記移動体は、前記ラインセンサと被検査物と間に配置され、前記被検査物を拡大した撮影データを取得可能な拡大レンズを備えることが好ましい。 The long object inspection apparatus includes a light emitting unit that emits ultraviolet light while the moving body moves to the inspection object, and each line sensor images reflected light from the inspection object. It is preferable that Moreover, it is preferable that the said mobile body is provided between the said line sensor and to-be-inspected object, and is provided with the magnifying lens which can acquire the imaging | photography data which expanded the to-be-inspected object.
前記長尺部用検査装置は、前記画像処理装置の前記撮影データ取得手段が、前記撮影データを時刻データと共に記録し、前記画像合成手段が、前記各撮影データと各撮影データ間の時間間隔から、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした前記2次元画像を合成する構成であることが好ましい。前記画像処理装置の前記異常判断手段は、合成された2次元画像を空間で微分し、その微分値が予め定めたしきい値を超えたか否かにより異常箇所の有無を判断する構成であることが好ましい。 In the long section inspection apparatus, the imaging data acquisition unit of the image processing apparatus records the imaging data together with time data, and the image synthesis unit calculates the time interval between each imaging data and each imaging data. It is preferable that the two-dimensional image is synthesized with a dimension of the length in the width direction of the inspection object and the time of photographing. The abnormality determination means of the image processing apparatus is configured to differentiate the synthesized two-dimensional image in space and determine the presence / absence of an abnormal portion based on whether or not the differential value exceeds a predetermined threshold value. Is preferred.
また、本発明は、被検査物たる長尺物の異常箇所を検査する長尺物用検査装置に用いられる画像処理装置に設定されるコンピュータプログラムであって、前記被検査物の長手方向に沿って移動する移動体に複数本設けられ、移動方向と直角方向に単列直線上に並べられた多数の受光体を備えてなる各ラインセンサにて撮影された各撮影データを取得する撮影データ取得手順と、前記撮影データ取得手順により取得された複数枚の撮影データを、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした2次元画像として合成する画像合成手順と、前記画像合成手順により合成された2次元画像を分析して異常箇所の有無を判断する異常判断手順とを具備することを特徴とするコンピュータプログラムを提供する。 Further, the present invention is a computer program set in an image processing apparatus used in an inspection apparatus for a long object that inspects an abnormal portion of a long object that is an inspection object, along the longitudinal direction of the inspection object. A plurality of moving bodies are provided on the moving body, and shooting data acquisition is performed to acquire each shooting data shot by each line sensor including a large number of light receiving bodies arranged in a straight line in a direction perpendicular to the moving direction. An image composition procedure for composing a plurality of pieces of photographing data acquired by the photographing data acquisition procedure as a two-dimensional image having dimensions of the length in the width direction of the inspection object and the photographing time; An abnormality determination procedure for analyzing the two-dimensional image synthesized by the synthesis procedure and determining the presence or absence of an abnormal part is provided.
前記コンピュータプログラムは、前記撮影データ取得手順が、前記撮影データを時刻データと共に記録し、前記画像合成手順が、前記各撮影データと各撮影データ間の時間間隔から、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした前記2次元画像を合成する構成であることが好ましい。前記異常判断手順は、合成された2次元画像を空間で微分し、その微分値が予め定めたしきい値を超えたか否かにより異常箇所の有無を判断する構成であることが好ましい。 In the computer program, the imaging data acquisition procedure records the imaging data together with time data, and the image composition procedure determines the width direction of the inspection object from the time interval between each imaging data and each imaging data. It is preferable that the two-dimensional image is synthesized with the length and time taken as a dimension. It is preferable that the abnormality determination procedure has a configuration in which the synthesized two-dimensional image is differentiated in space and the presence / absence of an abnormal portion is determined based on whether or not the differential value exceeds a predetermined threshold value.
本発明によれば、被検査物たる長尺物の撮影を行うラインセンサが、長尺物の長手方向に沿って移動する移動体に複数本設けられており、画像処理装置が、各ラインセンサにて撮影された各撮影データを取得して、複数枚の撮影データを2次元画像として合成し、この2次元画像を分析して異常箇所の有無を判断する構成である。複数のラインセンサで撮影された複数枚の撮影データを合成するため、得られる2次元画像は解像度が高い。これにより、移動体が長尺物の長手方向に沿って高速で移動しても、解像度の高い画像が得られることから、異常箇所の有無の検出精度が向上する。 According to the present invention, a plurality of line sensors that take an image of a long object that is an object to be inspected are provided on a moving body that moves along the longitudinal direction of the long object, and the image processing apparatus includes each line sensor. In this configuration, each piece of photographing data photographed in step S1 is acquired, a plurality of pieces of photographing data are synthesized as a two-dimensional image, and the two-dimensional image is analyzed to determine the presence or absence of an abnormal portion. Since a plurality of pieces of photographing data photographed by a plurality of line sensors are synthesized, the obtained two-dimensional image has a high resolution. Thereby, even if the moving body moves at a high speed along the longitudinal direction of the long object, an image with high resolution can be obtained, so that the detection accuracy of the presence or absence of an abnormal portion is improved.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の長尺物用検査装置1は、図1に示したように、移動体10と画像処理装置20とを備えて構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the long
移動体10は、被検査物である長尺物100の長手方向に沿って移動可能に設けられている。図1においては、長尺物100の両側部に沿って、走行レール200が敷設され、この走行レール200に沿って移動体10が移動するように設けられているが、これはあくまで一例であり、長尺物100の長手方向に沿って移動できる限り移動手段は限定されるものではない。
The
移動体10には、該移動体10の移動方向である矢印A方向に沿って、複数本のラインセンサ11が設けられている。各ラインセンサ11は、移動方向と直角方向に単列直線上に並べられた多数の受光体(撮像素子)11aを備えてなる。受光体11aは、例えば、CCD撮像素子、C−MOS撮像素子から構成される。
The
移動体10は、図2及び図3に示したように、長尺物100に向かって紫外光を発光する発光手段としての紫外線発光ランプ12を備えていることが好ましい。これにより、各ラインセンサ11を構成する受光体11aは、長尺物100によって反射された紫外光の反射光を撮影する。また、ラインセンサ11と長尺物100との間に位置するように、拡大レンズ13を移動体10に取り付けた構成とすることが好ましい。拡大画像が得られるため、微細な欠損箇所等の検出に役立つ。
As shown in FIGS. 2 and 3, the moving
画像処理装置20は、図4に示したように、移動体10の各ラインセンサ11と制御部を介して電気的に接続されていると共に、その記憶部には、コンピュータプログラムとしての撮影データ取得手段(撮影データ取得手順)21、画像合成手段(画像合成手順)22、異常判断手段(異常判断手順)23等が設定されている。なお、これらのコンピュータプログラムは、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM、MO(光磁気ディスク)、DVD−ROMなどの記録媒体へ記憶させて提供することもできるし、通信回線を通じて伝送することも可能である。
As shown in FIG. 4, the
撮影データ取得手段(撮影データ取得手順)21は、各ラインセンサ11により撮影された各撮影データを、撮影した時刻データと共に取得する。上記したように、各ラインセンサ11は、移動体10の移動方向に沿って所定間隔毎に配置されていると共に、移動体10は所定の速度で走行しているため、この間隔に対応した時間間隔t1〜t3おきに、各ラインセンサ11から送られる撮影データを取得する。
The shooting data acquisition means (shooting data acquisition procedure) 21 acquires each shooting data shot by each
具体的には、撮影データ取得手段21は、図2及び図5に示したように、まず、移動方向先頭のラインセンサ11によって長尺物100の幅方向長さX1の撮影データ(エリア1)を得る。次に、t1の時間間隔をおいて撮影された2番目のラインセンサ11から長尺物100の幅方向長さX2の撮影データ(エリア2)を得る。同様に、t2の時間間隔、t3の時間間隔をおいて、順に、3番目のラインセンサ11、4番目のラインセンサ11から、それぞれ長尺物100の幅方向長さX3、X4の撮影データ(エリア3,エリア4)を得る。なお、各エリア1〜4には、長尺物100の表面の欠損(凹み)Pが含まれているとする。
Specifically, as shown in FIG. 2 and FIG. 5, the photographing
画像合成手段(画像合成手順)22は、撮影データ取得手段21により取得された複数枚の撮影データを、2次元画像として合成する。エリア1〜4の撮影データは、図5に示したように、t1,t2,t3の時間間隔で撮影されているため、エリア1〜4は同じ領域のデータである。また、X1〜X4は、全て同じ長さである。そこで、画像合成手段22は、図5のように得られた各撮影データから、図6に示したように、時間間隔t1〜t4(あるいは移動体10の移動速度)を考慮してエリア1〜4を抽出し、それらの撮影データを積算平均して合成する。複数枚(N枚)の撮影データを積算平均した場合、解像度は、「√N倍」で向上する。図5及び図6の例では4枚の撮影データを用いているため、1枚の撮影データの場合よりも解像度が2倍高くなる。
The image synthesizing unit (image synthesizing procedure) 22 synthesizes a plurality of shooting data acquired by the shooting
異常判断手段(異常判断手順)23は、2次元画像を分析して異常箇所の有無を判断するが、本実施形態では、合成された2次元画像を空間で微分し、その微分値が予め定めたしきい値を超えたか否かにより異常箇所の有無を判断する。例えば、図5及び図6に示したように、長尺物100の表面に欠損(凹み)Pが存在するとする。この欠損(凹み)Pを含んだ合成2次元画像を空間微分すると、欠損(凹み)Pの外縁で微分値が大きく変化する。そこで、この微分値を予め定めたしきい値と比較すれば、欠損(凹み)Pの存在を検出できる。欠損(凹み)Pは、異常判断手段23により自動的に検出され、人が目視により判断するものではないため、欠損(凹み)Pが微細であっても検出できる。
The abnormality determination means (abnormality determination procedure) 23 analyzes the two-dimensional image and determines the presence / absence of an abnormal portion. In this embodiment, the synthesized two-dimensional image is differentiated in space, and the differential value is determined in advance. The presence or absence of an abnormal point is determined by whether or not the threshold value is exceeded. For example, it is assumed that a defect (dent) P exists on the surface of the
異常判断手段23は、このように欠損(凹み)Pを検出すると、例えば、図7に示したように、欠損(凹み)Pの位置情報(長尺物100におけるX座標値、Y座標値)などをディスプレイ25に表示し、管理者に注意を促す。また、ディスプレイ25への表示と共に、音声などの警報が発せられるようにしてもよい。
When the
なお、撮影データ取得手段21は、撮影データを取得したならば、その情報を例えば図5に示したようにディスプレイ25に表示するようにしてもよい。同様に、画像合成手段22も、合成処理した撮影データを、例えば図6に示したようにディスプレイ25に表示するようにしてもよい。
Note that if the photographic
本実施形態によれば、長尺物100の表面の欠損などの異常箇所を、目視等によることなく速やかに発見できる。しかも、複数枚の撮影データを合成した画像を使用して分析するため、移動体10が長尺物100の長手方向に沿って高速で移動して撮影した場合であっても、解像度の高い画像が得られる。
According to the present embodiment, an abnormal location such as a defect on the surface of the
本発明は種々の長尺物における異常箇所の正確な検査に効果的であり、例えば、電車のレールや送電線の表面の欠損、変形などの検査に適用することができる。電車のレールの場合、従来は運転中の異音や異常振動などで判断していたが、本発明を適用し、複数本のラインセンサを備えた移動体を被検査物であるレールに沿って移動させて撮影することにより、レールの表面の欠損、変形などを正確に検知することができる。同様に、送電線における外被の破損なども、従来は目視確認や写真撮影により行っていたが、送電線に沿って移動体を移動させることにより、破損箇所等を正確に判断できると共に、目視では見逃していた微細な破損箇所等の検知も確実に行うことができる。 The present invention is effective for accurate inspection of abnormal places in various long objects, and can be applied to inspection of defects, deformation, etc. of train rails and power transmission lines. Conventionally, in the case of train rails, it was determined by abnormal noise or abnormal vibration during driving, but the present invention is applied, and a moving body provided with a plurality of line sensors is moved along the rail that is the inspection object. By moving and photographing, it is possible to accurately detect a defect or deformation of the rail surface. Similarly, damage to the jacket of the power transmission line has been conventionally performed by visual confirmation or photography, but by moving the moving body along the power transmission line, it is possible to accurately determine the damaged part and the like. Then, it is possible to surely detect a minute breakage or the like that has been overlooked.
1 長尺物用検査装置
10 移動体
11 ラインセンサ
11a 受光体
12 紫外線発光ランプ
13 拡大レンズ
20 画像処理装置
21 撮影データ取得手段(撮影データ取得手順)
22 画像合成手段(画像合成手順)
23 異常判断手段(異常判断手順)
25 ディスプレイ
100 長尺物
200 走行レール
P 欠損(凹み)
DESCRIPTION OF
22 Image composition means (image composition procedure)
23 Abnormality determination means (Abnormality determination procedure)
25
Claims (11)
前記被検査物の長手方向に沿って移動する移動体に複数本設けられ、移動方向と直角方向に単列直線上に並べられた多数の受光体を備えてなる各ラインセンサにて撮影された各撮影データを取得する撮影データ取得手段と、
前記撮影データ取得手段により取得された複数枚の撮影データを、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした2次元画像として合成する画像合成手段と、
前記画像合成手段により合成された2次元画像を分析して異常箇所の有無を判断する異常判断手段と
を具備することを特徴とする画像処理装置。 An image processing apparatus used in a long object inspection apparatus for inspecting an abnormal part of a long object as an inspection object,
A plurality of moving bodies moving along the longitudinal direction of the object to be inspected were photographed by each line sensor provided with a plurality of light receiving bodies arranged on a single line in a direction perpendicular to the moving direction. Shooting data acquisition means for acquiring each shooting data;
Image synthesizing means for synthesizing a plurality of pieces of imaging data acquired by the imaging data acquisition means as a two-dimensional image having dimensions of the length in the width direction of the object to be inspected and the imaging time;
An image processing apparatus comprising: an abnormality determining unit that analyzes the two-dimensional image combined by the image combining unit and determines whether there is an abnormal portion.
前記画像合成手段は、前記各撮影データと各撮影データ間の時間間隔から、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした前記2次元画像を合成する請求項1記載の画像処理装置。 The shooting data acquisition means records the shooting data together with time data,
The said image composition means synthesize | combines the said two-dimensional image which made the dimension of the length of the width direction of the said to-be-inspected object, and imaging | photography time from the time interval between each said imaging | photography data and each imaging | photography data. Image processing device.
前記各ラインセンサにて撮影された各撮影データを取得する撮影データ取得手段、前記撮影データ取得手段により取得された複数枚の撮影データを、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした2次元画像として合成する画像合成手段、及び前記画像合成手段により合成された2次元画像を分析して異常箇所の有無を判断する異常判断手段を有する画像処理装置と
を具備することを特徴とする長尺物用検査装置。 A plurality of line sensors that are movable in the longitudinal direction of a long object that is an object to be inspected and that have a large number of photoreceptors arranged on a single-line straight line in a direction perpendicular to the moving direction are predetermined along the moving direction. A moving body arranged at every interval;
Imaging data acquisition means for acquiring each imaging data acquired by each line sensor, a plurality of imaging data acquired by the imaging data acquisition means, the length in the width direction of the object to be inspected, and the time of imaging An image synthesizing unit that synthesizes the image as a two-dimensional image, and an image processing apparatus that includes an abnormality determination unit that analyzes the two-dimensional image synthesized by the image synthesizing unit and determines the presence or absence of an abnormal portion. Inspection device for long objects.
前記画像合成手段は、前記各撮影データと各撮影データ間の時間間隔から、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした前記2次元画像を合成する請求項4記載の長尺物用検査装置。 The shooting data acquisition means of the image processing apparatus records the shooting data together with time data,
The said image composition means synthesize | combines the said two-dimensional image which made the dimension of the length of the width direction of the said to-be-inspected object, and imaging | photography time from the time interval between each said imaging | photography data and each imaging | photography data. Inspection device for long objects.
前記被検査物の長手方向に沿って移動する移動体に複数本設けられ、移動方向と直角方向に単列直線上に並べられた多数の受光体を備えてなる各ラインセンサにて撮影された各撮影データを取得する撮影データ取得手順と、
前記撮影データ取得手順により取得された複数枚の撮影データを、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした2次元画像として合成する画像合成手順と、
前記画像合成手順により合成された2次元画像を分析して異常箇所の有無を判断する異常判断手順と
を具備することを特徴とするコンピュータプログラム。 A computer program set in an image processing apparatus used in a long object inspection apparatus for inspecting an abnormal part of a long object as an inspection object,
A plurality of moving bodies moving along the longitudinal direction of the object to be inspected were photographed by each line sensor provided with a plurality of light receiving bodies arranged on a single line in a direction perpendicular to the moving direction. Shooting data acquisition procedure for acquiring each shooting data;
An image synthesis procedure for synthesizing a plurality of pieces of imaging data acquired by the imaging data acquisition procedure as a two-dimensional image having a dimension of the length in the width direction of the object to be inspected and the time of imaging;
A computer program comprising: an abnormality determination procedure for analyzing the two-dimensional image synthesized by the image synthesis procedure to determine the presence or absence of an abnormal part.
前記画像合成手順は、前記各撮影データと各撮影データ間の時間間隔から、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした前記2次元画像を合成する請求項9記載のコンピュータプログラム。 The shooting data acquisition procedure records the shooting data together with time data,
The said image composition procedure synthesize | combines the said two-dimensional image which made the dimension of the length of the width direction of the said to-be-inspected object, and the imaging | photography time from the time interval between each said imaging | photography data and each imaging | photography data. Computer program.
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