JP2011232324A - Surface defect inspection device, surface defect inspection method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法及びプログラムに関し、特に、鉄鋼製品の一種である形鋼の表面検査に適用して好適な技術に関する。 The present invention relates to a surface defect inspection apparatus, a surface defect inspection method, and a program, and more particularly to a technique suitable for application to surface inspection of a shape steel which is a kind of steel product.
従来、種々な形状の形鋼(例えばH形鋼)は、圧延ラインに設置されたユニバーサル圧延機などで成形されている。その際、圧延材のウェブ部は上下一対の水平ロールで圧延され、フランジ部は左右一対の竪ロールで圧延される。圧延工程の間、H形鋼のウェブ面は常に上面を向いて搬送されているため、異物が入り込み易く、異物圧着による深い凹み(圧着疵)が発生することがあり、H形鋼で発生する圧着疵は、80%〜90%程度がウェブ面に発生している。従って、製品品質の信頼性の確保と疵流出防止のために、製品出荷前の製品検査のみならず、製造の段階においても表面疵の有無を検査する必要がある。 Conventionally, various shapes of steel (for example, H-shaped steel) are formed by a universal rolling mill or the like installed in a rolling line. At that time, the web portion of the rolled material is rolled with a pair of upper and lower horizontal rolls, and the flange portion is rolled with a pair of left and right heel rolls. During the rolling process, since the web surface of the H-section steel is always conveyed facing the upper surface, foreign objects are likely to enter, and deep dents (crimping flaws) may occur due to the foreign-material pressure bonding, which occurs in the H-shaped steel. About 80% to 90% of the crimped wrinkles are generated on the web surface. Therefore, in order to ensure the reliability of product quality and prevent the outflow of wrinkles, it is necessary to inspect for surface flaws not only during product inspection before product shipment but also in the manufacturing stage.
疵の検査方法として、電磁気的手法や光学的手法など数々の検査方法が開発されている。中でも光学的検査方法は、検査物に非接触で表面の疵が検出可能であり、また、疵画像が高速で容易に得られるために、広く用いられている。 Numerous inspection methods, such as electromagnetic and optical methods, have been developed as methods for inspecting sputum. Among them, the optical inspection method is widely used because it can detect surface wrinkles without contact with an inspection object and can easily obtain wrinkle images at high speed.
例えば、以下の特許文献1では、搬送する角形鋼材の前後から、角部周辺に所定の角度で交互に照明光を照射し、当該照射部位を対向するCCDカメラで撮像して得られる画像信号に基づいて、鋼材表面の疵を検出している。 For example, in the following Patent Document 1, illumination light is alternately irradiated around a corner portion at a predetermined angle from before and after a square steel material to be conveyed, and an image signal obtained by imaging the irradiated portion with a facing CCD camera is used. Based on this, wrinkles on the steel surface are detected.
また、線状レーザ光源と遅延積分型ニリアセンサを組み合わせた光切断方式の形状測定方法もある。この測定方法では、搬送する鋼材の形状を幅方向、長手方向で密に測定することが可能であり、遅延積分型リニアセンサから得られる光切断画像(縞画像)から、検査対象物表面の凹凸形状の表面欠陥を検出する。 There is also a light-cutting shape measurement method in which a linear laser light source and a delay integration type niria sensor are combined. In this measurement method, the shape of the steel material to be conveyed can be measured closely in the width direction and the longitudinal direction, and the unevenness on the surface of the object to be inspected can be obtained from the light cut image (striped image) obtained from the delay integration type linear sensor. Detect shape surface defects.
例えば、以下の特許文献2に開示された光切断方式の光学的検査方法では、レールや形鋼のような、検査面が比較的に平坦面でなく両端部が低くなる(又は高くなる)湾曲面となっている検査対象物に対して適用したものである。かかる方法では、縞画像から、検査面の形状を表す形状画像と、縞画像の濃淡から検査面の粗度の相違を表す輝度画像とを生成し、得られた形状画像に対して、輝度画像から検出したエッジ位置に基づいて、センタリング処理や偶関数によるフィッティング処理を施すことで、検査面の曲面形状を平面に焼き直す形状補正処理を行って、表面欠陥を検出している。 For example, in the optical cutting method optical inspection method disclosed in Patent Document 2 below, the inspection surface is not a relatively flat surface, such as a rail or a shape steel, but both ends are lowered (or increased). This is applied to the inspection object on the surface. In such a method, a shape image that represents the shape of the inspection surface and a luminance image that represents the difference in roughness of the inspection surface from the density of the stripe image are generated from the stripe image, and the luminance image is obtained with respect to the obtained shape image. By performing centering processing and fitting function using even function based on the edge position detected from (1), shape correction processing is performed to reshape the curved surface shape of the inspection surface into a flat surface, and surface defects are detected.
しかしながら、上記特許文献1のようなCCDカメラで撮影される画像輝度から、鋼材表面の疵を検出する技術では、検査面の粗度や汚れがある場合には、微小凹凸疵表面で生じるわずかな乱反射の違いや反射率の角度依存性で生じる輝度変化を得ることできず、検出が困難な場合が多いという問題があった。 However, in the technique for detecting wrinkles on the steel surface from the image brightness photographed by the CCD camera as described in Patent Document 1, if there is roughness or dirt on the inspection surface, a slight amount generated on the surface of the minute uneven wrinkles. There has been a problem that it is often difficult to detect luminance changes caused by the difference in diffuse reflection and the angle dependency of the reflectance.
また、上記特許文献2に開示されている技術は、検査面が比較的に平坦面でない湾曲面となっている検査物に対しても形状を表す形状画像と鋼板表面の粗度の相違を表す輝度画像を得ることができるために、凹凸のある疵、模様状の疵を検出可能である。しかしながら、H形鋼のような形鋼のウェブ検査面(ウェブ面とウェブ面の端部に位置するR部とを含む面)の検査に適用しようとすると、ウェブ検査面に対応する形状画像を正確に得ることができないという問題があった。以下に特許文献2に記載されている技術を形鋼のウェブ検査面の検査に適用した場合の問題点について具体的に説明する。 In addition, the technique disclosed in Patent Document 2 represents a difference between the shape image representing the shape and the roughness of the steel sheet surface even for an inspection object whose inspection surface is a curved surface that is not a relatively flat surface. Since a luminance image can be obtained, it is possible to detect uneven wrinkles and patterned wrinkles. However, when applying to inspection of a web inspection surface of a shape steel such as an H-shaped steel (a surface including a web surface and an R portion located at an end of the web surface), a shape image corresponding to the web inspection surface is obtained. There was a problem that it could not be obtained accurately. Below, the problem at the time of applying the technique described in patent document 2 to the inspection of the web inspection surface of a shape steel is demonstrated concretely.
図20(a)は、特許文献2に記載されている技術を、形鋼のウェブ検査面の検査に適用する場合の装置の構成を示す図であり、図20(b)は、図20(a)のカメラ905から形鋼のウェブ検査面を見たときの、カメラ撮像領域LAと照射されたレーザ光LSとの関係を示す図である。 FIG. 20A is a diagram illustrating a configuration of an apparatus in the case where the technique described in Patent Document 2 is applied to the inspection of the web inspection surface of the shape steel, and FIG. It is a figure which shows the relationship between the camera imaging area | region LA and the irradiated laser beam LS when the web inspection surface of a shape steel is seen from the camera 905 of a).
図20(a)に示したレーザ光源901から射出されたレーザ光は、ロッドレンズ903により線状のレーザ光LSとなり、図20(b)に示したように、形鋼1に照射される。また、形鋼1に照射された線状のレーザ光LSは、形鋼1のウェブ検査面に対して、斜めに入射する(入射角:θ)。カメラ905は、図20(a)に示したように、形鋼1に斜めから入射した線状レーザ光LSが照射されている領域を、形鋼1の側面(すなわち、ウェブ面に正対する方向)から撮影する。 The laser light emitted from the laser light source 901 shown in FIG. 20A is converted into a linear laser light LS by the rod lens 903, and is irradiated onto the shape steel 1 as shown in FIG. 20B. Further, the linear laser light LS irradiated to the section steel 1 is incident obliquely on the web inspection surface of the section steel 1 (incident angle: θ). As shown in FIG. 20A, the camera 905 is configured so that the region irradiated with the linear laser beam LS obliquely incident on the structural steel 1 is directed to the side surface of the structural steel 1 (that is, the direction facing the web surface). )
ここで、図20(a)及び図20(b)に示したように、1台のカメラでウェブ検査面を撮影しようとすると、カメラ視野(画角)が形鋼の高さ方向にも広がるために、フランジ面内側に照射されたレーザ光も撮像されることとなる。ここで、線状レーザ光は、図20(a)に示したように、形鋼1に対して斜めに照射されるため、フランジ面に映し出される縞は途中で撮影領域LAから逸脱してしまう。そのため、カメラ905は、図20(b)のレーザ先端部E1からレーザ線端部E2の範囲のレーザ光しか撮像できず、フランジのコーナーR部を介してウェブ面と接する側の面全体を撮像することはできない。 Here, as shown in FIGS. 20 (a) and 20 (b), when the web inspection surface is photographed with one camera, the camera field of view (angle of view) also extends in the height direction of the shape steel. For this reason, the laser beam irradiated on the inside of the flange surface is also imaged. Here, as shown in FIG. 20A, the linear laser light is obliquely applied to the steel frame 1, so that the stripes projected on the flange surface deviate from the imaging area LA on the way. . Therefore, the camera 905 can image only the laser beam in the range from the laser tip end portion E1 to the laser line end portion E2 in FIG. 20B, and picks up the entire surface on the side in contact with the web surface via the corner R portion of the flange. I can't do it.
また、輝度画像上に撮像されるレーザ光端部(図20(b)のE1、E2の部分であり、これらの端部は、撮像視野の搬送方向幅(図20(a)のBで示される。)とカメラの撮像位置とで制限される。)をエッジ位置として処理しようにも、ローラ等の搬送部材に接していない形鋼のフランジ部分は、搬送される間に横揺れてしまうため、レーザ光の端部がぶれてしまい、その位置を正確に検出することができない。その結果、輝度画像から検出するウェブ検査面の範囲を設定することが困難であった。 Further, laser light edges (E1 and E2 in FIG. 20B) captured on the luminance image, and these edges are indicated by the width of the imaging field of view in the conveyance direction (shown by B in FIG. 20A). )) And the imaging position of the camera.) Even if processing is performed as an edge position, the flange portion of the shape steel that is not in contact with the conveyance member such as a roller will roll while being conveyed. The end of the laser beam is blurred and the position cannot be detected accurately. As a result, it was difficult to set the range of the web inspection surface detected from the luminance image.
他方、1台のカメラではなく複数のカメラを設置するようにすると、コスト増大に繋がる。画角の無い撮像ができれば良いため、テレセントリックレンズの適用が考えられるが、検査対象は高さ1m程にもなるため、このようなレンズは存在しない。 On the other hand, installing a plurality of cameras instead of a single camera leads to an increase in cost. A telecentric lens can be applied because it is sufficient to capture an image without an angle of view, but such a lens does not exist because an inspection target is about 1 m in height.
また、別の手段で検出した形鋼のエッジ位置から、フランジ部分を不感帯として設定し検査範囲から省こうとしても、搬送される製品は様々な規格があるため、その都度規格に対応した幾通りもの不感帯幅を設定する必要がある。また別の手段によるエッジ検出を設けることは、コスト増大につながるという問題があった。 Even if the flange part is set as a dead zone from the edge position of the section steel detected by another means and it is omitted from the inspection range, there are various standards for the products to be conveyed. It is necessary to set the dead band width. Further, providing edge detection by another means has a problem of increasing the cost.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、コストが増大することなく、形鋼のウェブ検査面の範囲を正確に設定することで、ウェブ検査面の表面に存在する可能性のある表面欠陥を正確に検出することが可能な、表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法及びプログラムを提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to accurately set the range of the web inspection surface of the shape steel without increasing the cost. An object of the present invention is to provide a surface defect inspection apparatus, a surface defect inspection method, and a program capable of accurately detecting a surface defect that may exist on the surface of an inspection surface.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、搬送ライン上を搬送される形鋼であって、フランジ面とウェブ面とを有し、前記フランジ面と前記ウェブ面とがコーナーR部を介して接続されている形鋼に、変調された線状のレーザ光を照射するレーザ光源及びロッドレンズと、当該形鋼により反射された前記線状のレーザ光を撮像して当該レーザ光の撮像画像である光切断像を生成する遅延積分型の撮像装置とからなる形鋼撮像装置と、前記形鋼撮像装置により生成された前記形鋼の撮像画像に対して画像処理を行い、前記ウェブ面の表面に欠陥が存在するか否かを判断する演算処理装置と、を備え、前記演算処理装置は、前記形鋼撮像装置により生成された光切断像から構成される縞画像を利用して、前記形鋼の表面の凹凸状態を表す形状画像と、前記形鋼の表面での粗度の相違を表す輝度画像と、を生成する画像生成部と、前記輝度画像に基づいて、前記フランジ面のエッジ位置を検出するエッジ位置検出部と、前記エッジ位置検出部により検出されたエッジ位置と、前記形鋼の形状に関する情報と、前記形鋼撮像装置と前記形鋼との位置関係に関する情報と、を利用して、前記形状画像における前記フランジ面に対応する部分を不感帯として算出するエッジ不感帯算出部と、前記形状画像のうち、前記エッジ不感帯算出部により算出された不感帯をのぞく部分を表面欠陥検出対象部分とし、当該表面欠陥検出対象部分について、存在する表面欠陥を検出する欠陥検出処理部と、を有する表面欠陥検査装置が提供される。 In order to solve the above-described problems, according to an aspect of the present invention, the steel is transported on a transport line, has a flange surface and a web surface, and the flange surface and the web surface are corners. A laser light source and a rod lens that irradiates a shaped steel connected via the R portion with a modulated linear laser beam, and the laser beam picked up by imaging the linear laser light reflected by the shaped steel. A shape-steel imaging device composed of a delay integration type imaging device that generates a light section image that is a captured image of light, and performs image processing on the captured image of the shape steel generated by the shape-steel imaging device, An arithmetic processing unit that determines whether or not a defect exists on the surface of the web surface, and the arithmetic processing unit uses a fringe image composed of a light section image generated by the shape steel imaging device. The uneven state of the surface of the shape steel An image generation unit that generates a shape image to be represented, a luminance image that represents a difference in roughness on the surface of the shape steel, and an edge position detection unit that detects an edge position of the flange surface based on the luminance image And the edge position detected by the edge position detection unit, the information on the shape of the shape steel, and the information on the positional relationship between the shape steel imaging device and the shape steel, An edge dead zone calculating unit that calculates a portion corresponding to the flange surface as a dead zone, and a portion of the shape image excluding the dead zone calculated by the edge dead zone calculating unit is a surface defect detection target portion, and the surface defect detection target A surface defect inspection apparatus having a defect detection processing unit for detecting an existing surface defect for a portion is provided.
前記形鋼撮像装置は、前記フランジ面の端面を照明するフランジ照明装置を更に備え、前記エッジ不感帯算出部は、前記フランジ面の端面に関する画像情報から、前記フランジ面のエッジ位置を検出することが好ましい。 The structural steel imaging device further includes a flange illuminating device that illuminates an end surface of the flange surface, and the edge dead zone calculating unit detects an edge position of the flange surface from image information related to the end surface of the flange surface. preferable.
前記演算処理装置は、前記表面欠陥検出対象部分を、前記ウェブ面と前記コーナーR部とに分離し、前記コーナーR部に対応する前記形状画像を平坦化する補正を行う形状補正処理部を更に備えることが好ましい。 The arithmetic processing unit further includes a shape correction processing unit that separates the surface defect detection target portion into the web surface and the corner R portion, and performs correction for flattening the shape image corresponding to the corner R portion. It is preferable to provide.
前記表面欠陥検査装置は、検査対象となる前記形鋼のサイズに応じて、前記レーザ光源及びロッドレンズ、前記遅延積分型の撮像装置、並びに、前記フランジ照明装置の位置を移動させる移動制御装置を更に備えてもよい。 The surface defect inspection device includes a movement control device that moves the position of the laser light source and the rod lens, the delay integration type imaging device, and the flange illumination device according to the size of the shape steel to be inspected. Further, it may be provided.
前記フランジ照明装置は、前記フランジ面の幅方向に沿って所定間隔で複数設けられており、前記表面欠陥検査装置は、検査対象となる前記形鋼のサイズに応じて、前記レーザ光源及びロッドレンズと、前記遅延積分型の撮像装置の位置を移動させる移動制御装置を更に備えてもよい。 A plurality of the flange illumination devices are provided at predetermined intervals along the width direction of the flange surface, and the surface defect inspection device has the laser light source and the rod lens according to the size of the shape steel to be inspected. And a movement control device that moves the position of the delay integration type imaging device.
前記移動制御装置は、前記形鋼撮像装置の前記レーザ光源及びロッドレンズと、前記遅延積分型の撮像装置との間の相対的位置関係を維持したまま、前記レーザ光源及びロッドレンズと、前記遅延積分型の撮像装置との前記ウェブ面の高さ方向の位置、及び、前記フランジ面の幅方向の位置を移動させることが好ましい。 The movement control device maintains the relative positional relationship between the laser light source and the rod lens of the structural steel imaging device and the delay integration type imaging device, and the laser light source and the rod lens and the delay. It is preferable to move the position of the web surface in the height direction and the position of the flange surface in the width direction with the integral type imaging device.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、搬送ライン上を搬送される形鋼であって、フランジ面とウェブ面とを有し、前記フランジ面と前記ウェブ面とがコーナーR部を介して接続されている形鋼を、変調された線状のレーザ光を照射するレーザ光源及びロッドレンズと、当該形鋼により反射された前記線状のレーザ光を撮像して当該レーザ光の撮像画像である光切断像を生成する遅延積分型の撮像装置とからなる形鋼撮像装置によって撮像して当該レーザ光の撮像画像である光切断像を生成するステップと、生成された前記光切断像から構成される縞画像を利用して、前記形鋼の表面の凹凸状態を表す形状画像と、前記形鋼の表面での粗度の相違を表す輝度画像と、を生成するステップと、生成された前記輝度画像に基づいて、前記フランジ面のエッジ位置を検出するステップと、検出された前記エッジ位置と、前記形鋼の形状に関する情報と、前記形鋼撮像装置と前記形鋼との位置関係に関する情報と、を利用して、前記形状画像における前記フランジ面に対応する部分を不感帯として算出するステップと、前記形状画像のうち、算出された前記不感帯をのぞく部分を表面欠陥検出対象部分とし、当該表面欠陥検出対象部分について、存在する表面欠陥を検出するステップと、を含む表面欠陥検査方法が提供される。 Moreover, in order to solve the said subject, according to another viewpoint of this invention, it is a shape steel conveyed on a conveyance line, Comprising: It has a flange surface and a web surface, The said flange surface and the said web surface And a laser light source for irradiating a modulated linear laser beam and a rod lens, and imaging the linear laser beam reflected by the shaped steel. Generating a light section image that is a captured image of the laser light by capturing with a shape steel image capturing apparatus that includes a delay integration type image capturing apparatus that generates a light section image that is a captured image of the laser light, and generation Using the fringe image formed from the light-cut image, the shape image representing the uneven state of the surface of the shape steel and the luminance image representing the roughness difference on the surface of the shape steel are generated. And the generated luminance image Accordingly, detecting the edge position of the flange surface, the detected edge position, information on the shape of the shape steel, and information on the positional relationship between the shape steel imaging device and the shape steel. A step of calculating a portion corresponding to the flange surface in the shape image as a dead zone, and a portion of the shape image excluding the calculated dead zone as a surface defect detection target portion, and the surface defect detection target Detecting a surface defect present for the portion, and providing a surface defect inspection method.
また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、搬送ライン上を搬送される形鋼であって、フランジ面とウェブ面とを有し、前記フランジ面と前記ウェブ面とがコーナーR部を介して接続されている形鋼に、変調された線状のレーザ光を照射するレーザ光源及びロッドレンズと、当該形鋼により反射された前記線状のレーザ光を撮像して当該レーザ光の撮像画像である光切断像を生成する遅延積分型の撮像装置とからなる形鋼撮像装置と通信可能なコンピュータに、前記形鋼撮像装置により生成された光切断像から構成される縞画像を利用して、前記形鋼の表面の凹凸状態を表す形状画像と、前記形鋼の表面での粗度の相違を表す輝度画像と、を生成する画像生成機能と、前記輝度画像に基づいて、前記フランジ面のエッジ位置を検出するエッジ位置検出機能と、前記エッジ位置検出機能により検出されたエッジ位置と、前記形鋼の形状に関する情報と、前記形鋼撮像装置と前記形鋼との位置関係に関する情報と、を利用して、前記形状画像における前記フランジ面に対応する部分を不感帯として算出するエッジ不感帯算出機能と、前記形状画像のうち、前記エッジ不感帯算出機能により算出された不感帯をのぞく部分を表面欠陥検出対象部分とし、当該表面欠陥検出対象部分について、存在する表面欠陥を検出する欠陥検出処理機能と、を実現させるためのプログラムが提供される。 Moreover, in order to solve the said subject, according to another viewpoint of this invention, it is a shape steel conveyed on a conveyance line, Comprising: It has a flange surface and a web surface, The said flange surface and the said web Imaging the linear laser light reflected by the laser light source and the rod lens that irradiates the modulated steel beam with the surface connected via the corner R portion and the modulated linear laser beam. The computer is communicable with the shape-steel imaging device including the delay-integration type imaging device that generates a light-sectioned image that is a captured image of the laser beam, and is configured from the light-sectioned image generated by the shape-steel imaging device. An image generation function for generating a shape image representing the unevenness state of the surface of the shape steel and a luminance image representing a difference in roughness on the surface of the shape steel, using the striped image, and the luminance Based on the image, the edge of the flange surface An edge position detection function for detecting a position, an edge position detected by the edge position detection function, information on the shape of the shape steel, and information on a positional relationship between the shape steel imaging device and the shape steel. An edge dead zone calculating function for calculating a portion corresponding to the flange surface in the shape image as a dead zone, and a portion of the shape image excluding the dead zone calculated by the edge dead zone calculating function is a surface defect detection target. A program for realizing a defect detection processing function for detecting an existing surface defect is provided for the surface defect detection target portion.
以上説明したように本発明によれば、フランジ面のエッジ位置を利用して不感帯を算出し、形状画像のうち不感帯をのぞく部分の表面に存在する表面欠陥を検出するため、形鋼のウェブ検査面の表面に存在する可能性のある表面欠陥を正確に検出することができる。 As described above, according to the present invention, the dead zone is calculated using the edge position of the flange surface, and the web inspection of the shape steel is performed in order to detect surface defects existing on the surface of the shape image except the dead zone. It is possible to accurately detect surface defects that may exist on the surface of the surface.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
以下、図1〜図14を参照しながら、本発明の実施形態に係る表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法について、詳細に説明する。 Hereinafter, a surface defect inspection apparatus and a surface defect inspection method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
(第1の実施形態)
<表面欠陥検査装置の全体構成について>
まず、図1を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る表面欠陥検査装置10の全体構成について説明する。図1は、本実施形態に係る表面欠陥検査装置の構成を示した説明図である。
(First embodiment)
<Overall configuration of surface defect inspection apparatus>
First, the overall configuration of the surface defect inspection apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory view showing the configuration of the surface defect inspection apparatus according to the present embodiment.
本実施形態に係る表面欠陥検査装置10は、複数のローラ2からなる搬送ライン上を搬送される形鋼1を撮像して、撮像の結果得られる画像を画像処理することにより、形鋼1の表面に表面欠陥が存在するか否かを検査する装置である。 The surface defect inspection apparatus 10 according to the present embodiment images the shape steel 1 conveyed on a conveyance line composed of a plurality of rollers 2, and performs image processing on the image obtained as a result of the imaging. It is an apparatus for inspecting whether a surface defect exists on the surface.
本実施形態に係る表面欠陥検査装置10は、図1に示したように、搬送ライン上の形鋼1を撮像する形鋼撮像装置100と、演算処理装置200と、を備える。 As shown in FIG. 1, the surface defect inspection apparatus 10 according to the present embodiment includes a shape steel imaging device 100 that images the shape steel 1 on the conveyance line, and an arithmetic processing device 200.
形鋼撮像装置100は、形鋼1を順次撮像して、形鋼のウェブ検査面の各位置における光切断画像を生成し、演算処理装置200に出力する装置である。この形鋼撮像装置100は、演算処理装置200によって、形鋼の撮像タイミング等が制御されている。 The shape steel imaging device 100 is a device that sequentially images the shape steel 1, generates a light section image at each position on the web inspection surface of the shape steel, and outputs it to the arithmetic processing device 200. In this structural steel imaging device 100, the imaging timing of the structural steel is controlled by the arithmetic processing device 200.
また、演算処理装置200は、形鋼撮像装置100によって生成された光切断画像を利用して後述するような縞画像を生成し、この縞画像に対して以下で説明するような画像処理を行うことで、形鋼1の表面に存在している可能性のある表面欠陥を検出する装置である。 Further, the arithmetic processing device 200 generates a fringe image as described later by using the light section image generated by the structural steel imaging device 100, and performs image processing as described below on the fringe image. Thus, this is a device for detecting surface defects that may be present on the surface of the structural steel 1.
以下では、形鋼の一例として、図2に示したようなH形鋼を例にとって、詳細な説明を行う。H型鋼は、ウェブ面の上下にフランジ面がもうけられており、ウェブ面とフランジ面とは、コーナーR部(以下、単に「R部」とも称する。)を介して接続されている。本実施形態に係る表面欠陥検査装置10は、ウェブ面とウェブ面の両端に位置するR部とを含む領域を、ウェブ検査面とする。ここで、ウェブの厚みをt1と表し、フランジの厚みをt2と表し、R部の半径をrと表すこととする。また、ウェブの高さをhと表すこととし、フランジの幅をwと表すこととする。また、フランジの端でのウェブ面と平行な面を、フランジ端面と称することとする。 In the following, a detailed description will be given by taking an H-shaped steel as shown in FIG. 2 as an example of a shaped steel. The H-shaped steel has flange surfaces above and below the web surface, and the web surface and the flange surface are connected via a corner R portion (hereinafter also simply referred to as “R portion”). The surface defect inspection apparatus 10 according to the present embodiment uses an area including a web surface and R portions located at both ends of the web surface as a web inspection surface. Here, the thickness of the web is expressed as t1, the thickness of the flange is expressed as t2, and the radius of the R portion is expressed as r. The height of the web is represented as h, and the width of the flange is represented as w. A surface parallel to the web surface at the end of the flange is referred to as a flange end surface.
[形鋼撮像装置100の構成について]
続いて、図3〜図6を参照しながら、本実施形態に係る形鋼撮像装置100の構成について、詳細に説明する。図3〜図6は、本実施形態に係る形鋼撮像装置100を示した説明図である。ここで、図3は、形鋼撮像装置100と形鋼1との位置関係を示した斜視図となっている。また、図4は、形鋼撮像装置100と形鋼1とを形鋼1の上方から見た場合の上面図であり、図5は、形鋼撮像装置100と形鋼1とを形鋼1の後方から見た場合の側面図であり、図6は、形鋼撮像装置100と形鋼1とを形鋼1の側方からみた場合の側面図である。
[Configuration of Shaped Steel Imaging Device 100]
Then, the structure of the structural steel imaging device 100 which concerns on this embodiment is demonstrated in detail, referring FIGS. 3-6. 3-6 is explanatory drawing which showed the structural steel imaging device 100 which concerns on this embodiment. Here, FIG. 3 is a perspective view showing a positional relationship between the structural steel imaging device 100 and the structural steel 1. 4 is a top view of the structural steel imaging device 100 and the structural steel 1 as viewed from above the structural steel 1, and FIG. FIG. 6 is a side view of the structural steel imaging device 100 and the structural steel 1 as viewed from the side of the structural steel 1.
図3〜図6に示したように、本実施形態に係る形鋼撮像装置100は、レーザ光源101と、ロッドレンズ103と、遅延積分型撮像装置105と、フランジ照明装置107と、を備える。 As shown in FIGS. 3 to 6, the structural steel imaging device 100 according to this embodiment includes a laser light source 101, a rod lens 103, a delay integration imaging device 105, and a flange illumination device 107.
本実施形態に係る表面欠陥検査装置は、形鋼の製造するための圧延工程において常に上面を向いて搬送されるウェブ面の表面欠陥を検査するための装置である。そのため、図3〜図6に示したように、レーザ光源101、ロッドレンズ103及び遅延積分型撮像装置105は、圧延工程において上側を向いていた面側に少なくとも設置されていればよい。また、図3〜図6において、フランジ照明装置107は、ローラ2に接していないフランジの上方に設置されているが、フランジ照明装置107は、ローラ2に接しているフランジの下方に設置されていてもよく、ローラ2に接していないフランジの上方とローラ2に接しているフランジの下方の両方に設置されていてもよい。 The surface defect inspection apparatus according to the present embodiment is an apparatus for inspecting a surface defect of a web surface that is always conveyed facing the upper surface in a rolling process for manufacturing a shape steel. Therefore, as shown in FIGS. 3 to 6, the laser light source 101, the rod lens 103, and the delay integration type imaging device 105 may be installed at least on the surface side facing upward in the rolling process. 3 to 6, the flange illumination device 107 is installed above the flange not in contact with the roller 2, but the flange illumination device 107 is installed below the flange in contact with the roller 2. Alternatively, it may be installed both above the flange not in contact with the roller 2 and below the flange in contact with the roller 2.
レーザ光源101は、例えば、連続的にレーザ発振を行うCWレーザ光源を用いることが可能である。レーザ光源101が発振する光の波長は、例えば、400nm〜800nm程度の可視光帯域に属する波長であることが好ましい。レーザ光源101は、後述する演算処理装置200から送出される照射タイミング制御信号に基づいて、レーザ光の発振を行う。 As the laser light source 101, for example, a CW laser light source that continuously performs laser oscillation can be used. The wavelength of light oscillated by the laser light source 101 is preferably a wavelength belonging to the visible light band of about 400 nm to 800 nm, for example. The laser light source 101 oscillates laser light based on an irradiation timing control signal sent from the arithmetic processing unit 200 described later.
ロッドレンズ103は、レーザ光源101から射出されたレーザ光を、検査対象物である形鋼1のウェブ面の高さ方向に沿って扇状に広げるレンズである。これにより、レーザ光源101から射出されたレーザ光は線状レーザ光となり、形鋼1に照射されることとなる。ここで、図3に示したように、線状レーザ光の照射範囲は、図中の太線(LS)で示した範囲であるものとする。なお、本実施形態に係る形鋼撮像装置100では、レーザ光を扇状に広げることが可能なものであれば、シリンドリカルレンズやパウエルレンズ等のロッドレンズ以外のレンズを利用してもよい。 The rod lens 103 is a lens that spreads the laser light emitted from the laser light source 101 in a fan shape along the height direction of the web surface of the shaped steel 1 that is the inspection object. As a result, the laser beam emitted from the laser light source 101 becomes a linear laser beam and is irradiated onto the shaped steel 1. Here, as shown in FIG. 3, it is assumed that the irradiation range of the linear laser light is a range indicated by a thick line (LS) in the drawing. In addition, in the structural steel imaging device 100 according to the present embodiment, a lens other than a rod lens such as a cylindrical lens or a Powell lens may be used as long as the laser beam can be expanded in a fan shape.
ここで、図3〜図6に示したように、レーザ光源101およびロッドレンズ103は、線状レーザ光が形鋼1のウェブ検査面に対して斜めに入射する(入射角:θ)ように配置されている。 Here, as shown in FIGS. 3 to 6, the laser light source 101 and the rod lens 103 are arranged so that the linear laser light is obliquely incident on the web inspection surface of the shaped steel 1 (incident angle: θ). Has been placed.
検査対象物である形鋼1のウェブ検査面の線状レーザ光が照射された部分には、形鋼1のウェブ面の高さ方向に沿って線状の明るい部位が形成される。線状の明るい部分からの反射光(線状反射像)は、遅延積分型撮像装置105まで伝播し、遅延積分型撮像装置105によって撮像される。 In a portion irradiated with the linear laser beam on the web inspection surface of the shaped steel 1 that is the inspection object, a linear bright portion is formed along the height direction of the web surface of the shaped steel 1. The reflected light (linear reflected image) from the linear bright part propagates to the delay integration type imaging device 105 and is imaged by the delay integration type imaging device 105.
遅延積分型(Time Delay Integration:TDI)撮像装置の一例である遅延積分型カメラ105は、搬送されている形鋼1の線状反射像(対応するレーザ照射装置によって生成されたもの)を撮像する。TDIカメラ105は、多数の光電変換素子がマトリクス状に配置された、2次元の受光面を備える。形鋼1の線状反射像が、TDIカメラ105のレンズを介して、1列分の幅で光電変換素子に入射すると、TDIカメラ105の各光電変換素子は、それぞれで蓄積した電荷を、光電変換素子と同じ行に位置し、かつ、一つ後ろの列に位置する光電変換素子へと転送する。この転送のタイミングは、全ての光電変換素子で同一であり、演算処理装置200から送出されるカメラシフトパルス信号によって制御される。すなわち、カメラシフトパルス信号が入力するたびに、各光電変換素子は電荷を一列ごとに転送する。最終列に位置する光電変換素子は、カメラシフトパルス信号が入力されると、蓄積している電荷を読み出して、演算処理装置200に出力する。これにより、演算処理装置200には、線状反射像に対応する光切断画像が出力されることとなる。 A delay integration type camera 105 which is an example of a delay integration type (Time Delay Integration: TDI) imaging device captures a linear reflection image (generated by a corresponding laser irradiation device) of the shape steel 1 being conveyed. . The TDI camera 105 includes a two-dimensional light receiving surface on which a large number of photoelectric conversion elements are arranged in a matrix. When the linear reflection image of the section steel 1 enters the photoelectric conversion element with a width corresponding to one column through the lens of the TDI camera 105, each photoelectric conversion element of the TDI camera 105 converts the accumulated electric charge into the photoelectric conversion element. The data is transferred to the photoelectric conversion element located in the same row as the conversion element and located in the next column. The timing of this transfer is the same for all photoelectric conversion elements, and is controlled by a camera shift pulse signal sent from the arithmetic processing unit 200. That is, each time a camera shift pulse signal is input, each photoelectric conversion element transfers the charge one column at a time. When the camera shift pulse signal is input, the photoelectric conversion element located in the last column reads out the accumulated charge and outputs it to the arithmetic processing unit 200. As a result, a light cut image corresponding to the linear reflection image is output to the arithmetic processing device 200.
ここで、形鋼1は、形鋼の長手方向に沿って移動しているため、レーザ光源101からレーザ光を形鋼1に照射し、TDIカメラ105を用いて形鋼1の線状反射像を図5及び図6に示したカメラ走査方向に沿って一定時間撮像すると、形鋼1の長手方向の各位置における光切断画像を順次得ることができる。こうして得られた各光切断画像を順に配列することにより、TDIカメラ105が撮像した形鋼1の領域の全体画像を得ることができる。 Here, since the shape steel 1 moves along the longitudinal direction of the shape steel, the shape light 1 is irradiated with laser light from the laser light source 101, and a linear reflection image of the shape steel 1 using the TDI camera 105. 5 and FIG. 6, a light cut image at each position in the longitudinal direction of the structural steel 1 can be sequentially obtained. By arranging the light cut images obtained in this way in order, an entire image of the area of the shape steel 1 captured by the TDI camera 105 can be obtained.
一般に、TDIカメラ105では、電荷が転送される途中で、各光電変換素子に光が入射すると、入射した光の強度に対応する電荷が上乗せされることとなる。しかしながら、本実施形態に係る形状測定装置10では、上述したように、光電変換素子に1列分の幅の線状反射像が入射するため、電荷の転送途中で各光電変換素子に電荷が上乗せされることは、ほとんど生じない。また、レーザ光の波長だけを透過するような光学バンドパスフィルタをTDIカメラ105の前に設けてもよい。 In general, in the TDI camera 105, when light is incident on each photoelectric conversion element while charges are being transferred, a charge corresponding to the intensity of the incident light is added. However, in the shape measuring apparatus 10 according to the present embodiment, as described above, a linear reflection image having a width corresponding to one column is incident on the photoelectric conversion elements, so that charges are added to the photoelectric conversion elements during the transfer of charges. Little happens. An optical bandpass filter that transmits only the wavelength of the laser beam may be provided in front of the TDI camera 105.
また、線状レーザ光は周期的に変調され、線状レーザ光の強度が時間的に変化するため、TDIカメラ105の受光面での各行において、列方向の各光電変換素子に蓄積される電荷量(すなわち、受光強度)の分布も周期的に変化することとなる。このため、TDIカメラ105から出力される各光切断画像を縦にした状態で横方向に順に配列することにより得られる画像は、画像の横方向に沿って、各光切断画像の濃度(すなわち、強度に対応)が周期的に変化する縞画像となる。 Further, since the linear laser light is periodically modulated and the intensity of the linear laser light changes with time, the charges accumulated in the photoelectric conversion elements in the column direction in each row on the light receiving surface of the TDI camera 105. The distribution of the quantity (that is, the received light intensity) also changes periodically. For this reason, an image obtained by sequentially arranging the light cut images output from the TDI camera 105 in the horizontal direction in the vertical direction is the density of each light cut image (that is, the horizontal direction of the image (that is, (Corresponding to intensity) is a fringe image that periodically changes.
フランジ照明装置107は、フランジの端部(端面)を照らすための装置である。フランジ照明装置107は、少なくともTDIカメラ105が線状レーザ光の照射されている領域を撮像する際に、フランジの端部を照明する。フランジ照明装置107は、発散光源であることが好ましいが、発散光源を用いた場合であっても、フランジが傘となるため、ウェブ検査面には何ら影響せず、外乱の要因とならない。 The flange illumination device 107 is a device for illuminating the end (end surface) of the flange. The flange illuminating device 107 illuminates the end of the flange when at least the TDI camera 105 captures an image of the region irradiated with the linear laser light. The flange illuminating device 107 is preferably a divergent light source, but even when a divergent light source is used, the flange is an umbrella, so it does not affect the web inspection surface at all and does not cause disturbance.
フランジ照明装置107がフランジの端部を照明することで、TDIカメラ105による撮像時には、前述したようなTDIカメラの撮像原理によりフランジの端面からの反射光(散乱光)が積算され、光量が飽和した状態となる。従って、TDIカメラ105による撮像画像では、フランジの端面に対応する部分は白抜けした画像となるため、輝度画像プロファイル計算等に、フランジ端面の輝度に対応した閾値を設定することで、フランジの外側位置(エッジ位置)を容易に計算することが可能となり、ウェブ検査面の範囲を容易に設定することが可能となる。 When the flange illuminating device 107 illuminates the end of the flange, the reflected light (scattered light) from the end face of the flange is integrated according to the imaging principle of the TDI camera as described above, and the amount of light is saturated. It will be in the state. Accordingly, in the image captured by the TDI camera 105, the portion corresponding to the end face of the flange is a white image. Therefore, by setting a threshold value corresponding to the brightness of the flange end face in the brightness image profile calculation or the like, The position (edge position) can be easily calculated, and the range of the web inspection surface can be easily set.
ここで、レーザ光源101(ロッドレンズ103を含む。)、TDIカメラ105、及び、フランジ照明装置107の配置について、図4〜図6を参照しながら説明する。 Here, the arrangement of the laser light source 101 (including the rod lens 103), the TDI camera 105, and the flange illumination device 107 will be described with reference to FIGS.
図4〜図6に示したように、レーザ光源101及びロッドレンズ103は、ウェブ検査面(ウェブ面)に対して、斜め方向から線状レーザ光を照射する。線状レーザ光の光軸と、TDIカメラ105のレンズの中心軸とのなす角(入射角)をθとする。また、線状レーザ光の投光角ψは、図6に示したように、少なくとも形鋼1のウェブ高さhを覆うだけの照射面が確保可能な角度であることが必要である。 As shown in FIGS. 4 to 6, the laser light source 101 and the rod lens 103 irradiate the web inspection surface (web surface) with linear laser light from an oblique direction. An angle (incident angle) formed by the optical axis of the linear laser beam and the central axis of the lens of the TDI camera 105 is defined as θ. Moreover, the projection angle ψ of the linear laser light needs to be an angle that can secure an irradiation surface enough to cover at least the web height h of the shaped steel 1 as shown in FIG. 6.
TDIカメラ105の撮像領域LAは、図4に示したように、搬送方向に沿った幅の大きさはBであり、その高さ方向は、図6に示したように、ウェブの高さ方向に沿って走査することでウェブの高さhとなる。 As shown in FIG. 4, the imaging area LA of the TDI camera 105 has a width B along the conveyance direction, and the height direction is the height direction of the web as shown in FIG. The web height h is obtained by scanning along.
図5に示したように、斜め方向から照射される線状レーザ光の照射領域がTDIカメラの撮像領域から外れる部分が存在する。従って、フランジ面の内面は、図4に示した領域q以内しか撮像されない。ここで、図4に示した領域qは、ウェブ面の表面から、フランジ面の内面に照射されている線状のレーザ光LSとTDIカメラ105の撮像領域LAの境界線との交点までに対応する領域である。このようなフランジ部分の領域は、ウェブ検査面の正確な検査を妨げる部分となりうる。そこで、本実施形態に係る演算処理装置200では、後で説明するような方法で図10に示す不感帯の大きさDを算出し、フランジ部分に対応する縞画像の領域を適切にマスクする。これにより、ウェブ検査面を正確に検査することが可能となる。 As shown in FIG. 5, there is a portion where the irradiation region of the linear laser light irradiated from the oblique direction deviates from the imaging region of the TDI camera. Therefore, the inner surface of the flange surface is imaged only within the region q shown in FIG. Here, the region q shown in FIG. 4 corresponds to the point from the surface of the web surface to the intersection of the linear laser light LS irradiated on the inner surface of the flange surface and the boundary line of the imaging region LA of the TDI camera 105. It is an area to do. Such a region of the flange portion can be a portion that prevents accurate inspection of the web inspection surface. Therefore, in the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment, the size D of the dead zone shown in FIG. 10 is calculated by a method described later, and the fringe image area corresponding to the flange portion is appropriately masked. This makes it possible to accurately inspect the web inspection surface.
また、フランジ照明装置107は、TDIカメラ105の視野に入らない位置に設置されることが好ましい。その位置は、図5に示したように、フランジ照明装置107から最も近いフランジの端部と、他側のフランジ面に連なるR部の端部とを結ぶラインL(実際には、面となる。)よりも形鋼中心側に設けることが好ましい。このような位置にフランジ照明装置107を設けることで、R部及びウェブ面に照明が届かないようにしつつ、かつフランジ端部を適切に照明することが可能となる。 In addition, the flange illumination device 107 is preferably installed at a position that does not enter the field of view of the TDI camera 105. As shown in FIG. 5, the position is a line L (actually a surface) connecting the end of the flange closest to the flange illumination device 107 and the end of the R portion connected to the flange surface on the other side. It is preferable to be provided on the center side of the shape steel than. By providing the flange illumination device 107 at such a position, it is possible to appropriately illuminate the end of the flange while preventing the illumination from reaching the R portion and the web surface.
図7に、上述のようにして生成される縞画像の一例を示す。ただし、図7は、撮像される形鋼の高さ方向全域ではなく、上側部分のみを切り出した縞画像の一部であり、縞画像上で、下から上に向かって形鋼が搬送されている。したがって、レーザ光は、縞画像上、下側斜めから照射されている。ここで、縞とは、濃度変化の一周期分に相当する光切断画像のことである。このような縞画像では、縦方向、すなわち縞に直交する方向が検査対象物である形鋼1の長手方向に対応し、横方向、すなわち縞に平行な方向が、検査対象物である形鋼1のウェブ高さ方向に対応する。TDIカメラ105のカメラシフト周波数とレーザ光の変調周波数との比をM:1とすると、M個の光切断画像、すなわち横方向のM画素分が、一本の縞を構成することとなる。 FIG. 7 shows an example of a fringe image generated as described above. However, FIG. 7 is a part of a striped image in which only the upper part is cut out, not the entire height direction of the captured steel, and the shaped steel is conveyed from the bottom to the top on the striped image. Yes. Therefore, the laser beam is irradiated from the lower oblique side on the fringe image. Here, the stripe is a light section image corresponding to one period of density change. In such a stripe image, the longitudinal direction, that is, the direction orthogonal to the stripe corresponds to the longitudinal direction of the shaped steel 1 that is the inspection object, and the lateral direction, that is, the direction parallel to the stripe is the shaped steel that is the inspection object. 1 corresponds to the web height direction. If the ratio of the camera shift frequency of the TDI camera 105 to the modulation frequency of the laser light is M: 1, M light-cut images, that is, M pixels in the horizontal direction form one stripe.
図7から明らかなように、フランジ照明装置107によってフランジ端面が照明されているため、フランジ端面の光量が飽和しており、フランジ端面が白く抜けた画像となっている。従って、フランジ外側のエッジ位置(図2に示したフランジ上端の位置)は輝度閾値設定により容易に検出することが可能となる。 As is apparent from FIG. 7, since the flange end surface is illuminated by the flange illumination device 107, the light amount of the flange end surface is saturated, and the flange end surface is white. Therefore, the edge position on the outer side of the flange (the position of the upper end of the flange shown in FIG. 2) can be easily detected by setting the brightness threshold value.
図7に示した領域aは、画像が白抜けしている領域であり、フランジ端面に対応する領域である。また、図7に示した領域bは、フランジ面の内側であり、画像の濃淡が暗くなっていることがわかる。また、図7に示した領域cは、フランジ面とウェブ面とを連結するR部に対応する領域であり、縞模様が湾曲していることがわかる。 The area a shown in FIG. 7 is an area where the image is blank and is an area corresponding to the flange end face. Further, it can be seen that the region b shown in FIG. 7 is inside the flange surface, and the shade of the image is dark. Moreover, the area | region c shown in FIG. 7 is an area | region corresponding to the R part which connects a flange surface and a web surface, and it turns out that the striped pattern is curving.
ここで、線状レーザ光は、検査対象物である形鋼1の表面に斜めから入射する(入射角:θ)ので、例えば形鋼1に凹部が存在すると、線状レーザ光の反射点は縞画像上で上方向にずれることとなる。その結果、TDIカメラ105の光電変換素子上での光切断画像の位置も、右方向すなわち列方向にずれることになる。このため、縞画像において、この凹部で反射した線状レーザ光に対応する光切断画像は、凹部以外の平坦部で反射した線状レーザ光に対応する光切断画像よりも時間的に早く出力されることになる。したがって、TDIカメラ105から出力される1次元画像を順に配列することにより得られる2次元画像において、形鋼1に存在する凹部は、縞のずれとして認識することができる。 Here, since the linear laser beam is incident on the surface of the structural steel 1 that is an inspection object from an oblique direction (incident angle: θ), for example, when a concave portion exists in the structural steel 1, the reflection point of the linear laser light is It will be shifted upward on the striped image. As a result, the position of the light section image on the photoelectric conversion element of the TDI camera 105 is also shifted rightward, that is, in the column direction. For this reason, in the fringe image, the light cut image corresponding to the linear laser light reflected by the concave portion is output earlier in time than the light cut image corresponding to the linear laser light reflected by the flat portion other than the concave portion. Will be. Therefore, in the two-dimensional image obtained by sequentially arranging the one-dimensional images output from the TDI camera 105, the concave portion present in the shape steel 1 can be recognized as a fringe shift.
なお、線状レーザ光の形鋼1への入射角θは、任意の値に設定することが可能であるが、例えば45度とすることが好ましい。入射角を45度とすることで、検査対象物である形鋼1の深さ変化量が縞の移動量と等しくなり、縞の移動量から容易に形鋼1に存在する凹部の深さに関する情報を得ることができるためである。 Note that the incident angle θ of the linear laser beam on the shaped steel 1 can be set to an arbitrary value, but is preferably set to, for example, 45 degrees. By setting the incident angle to 45 degrees, the amount of change in the depth of the section steel 1 that is the inspection object becomes equal to the amount of movement of the stripes, and the depth of the recesses that are easily present in the section steel 1 from the amount of movement of the stripes. This is because information can be obtained.
以下に、本実施形態に係る形鋼撮像装置100の有する各装置について、その具体的な構成を列挙する。かかる構成は、あくまでも一例であって、本発明に係る形鋼撮像装置100が、以下の具体例に限定されるわけではない。 Below, the specific structure is enumerated about each apparatus which the structural steel imaging device 100 which concerns on this embodiment has. Such a configuration is merely an example, and the structural steel imaging device 100 according to the present invention is not limited to the following specific example.
○レーザ照射装置
入射角θ=45度、投光角ψ=60度でレーザ光を照射。形鋼1(検査面)との距離=1040mm、線状レーザ光の照射幅=1200mm
○TDIカメラ
2048bits×96bits、カメラの撮影領域LA=2048mm×96mm(撮影分解能1.0mm×1.0mm)
○TDIカメラのカメラシフト周波数(=18.7kHz)とレーザ光の変調周波数(=4675Hz)との比が、M:1(=4:1)の一定周期で縞画像を撮像する。
○ Laser irradiation device Laser light is irradiated at an incident angle θ = 45 degrees and a projection angle ψ = 60 degrees. Distance to section 1 (inspection surface) = 1040 mm, irradiation width of linear laser beam = 1200 mm
○ TDI camera 2048bits × 96bits, camera shooting area LA = 2048mm × 96mm (shooting resolution 1.0mm × 1.0mm)
A fringe image is captured at a constant period where the ratio between the camera shift frequency (= 18.7 kHz) of the TDI camera and the modulation frequency (= 4675 Hz) of the laser light is M: 1 (= 4: 1).
[演算処理装置の全体構成について]
以上、形鋼撮像装置100の構成について説明した。続いて、再び図1に戻って、本実施形態に係る表面欠陥検査装置10が備える演算処理装置200の構成について、詳細に説明する。
[Overall configuration of arithmetic processing unit]
The configuration of the structural steel imaging device 100 has been described above. Next, returning to FIG. 1 again, the configuration of the arithmetic processing apparatus 200 provided in the surface defect inspection apparatus 10 according to the present embodiment will be described in detail.
本実施形態に係る演算処理装置200は、例えば図1に示したように、タイミング信号発生部201、画像処理部203、表示部205及び記憶部207を主に備える。 The arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment mainly includes a timing signal generation unit 201, an image processing unit 203, a display unit 205, and a storage unit 207, for example, as illustrated in FIG.
タイミング信号発生部201は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、通信装置等により実現される。タイミング信号発生部201は、所定の周波数ωをもつ正弦波形の信号を発生させ、発生させた正弦波形の信号を、レーザ光源101に送出する。レーザ光源101は、外部から入力される照射タイミング制御信号により、発振強度を連続的に変化させられるものであるため、タイミング信号発生部201から送出された正弦波形の信号を受信することで、正弦波形で出力が変化するレーザ光を発振することが可能となる。すなわち、タイミング信号発生部201は、発生させた正弦波形をレーザ光源101に送出することで、レーザ光源101が発するレーザ光を周期的に変調させることができる。 The timing signal generation unit 201 is realized by, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a communication device, and the like. The timing signal generator 201 generates a sine waveform signal having a predetermined frequency ω, and sends the generated sine waveform signal to the laser light source 101. Since the laser light source 101 is capable of continuously changing the oscillation intensity by an irradiation timing control signal input from the outside, the sine wave signal is received by receiving the sine waveform signal sent from the timing signal generator 201. It is possible to oscillate laser light whose output changes with the waveform. That is, the timing signal generator 201 can periodically modulate the laser light emitted from the laser light source 101 by sending the generated sine waveform to the laser light source 101.
また、タイミング信号発生部201は、上記周波数ωのM倍の周波数をもつ矩形波形を発生させてカメラシフトパルス信号とし、発生させたカメラシフトパルス信号を、TDIカメラ105に送出する。 In addition, the timing signal generation unit 201 generates a rectangular waveform having a frequency M times the frequency ω as a camera shift pulse signal, and sends the generated camera shift pulse signal to the TDI camera 105.
以上説明したように、タイミング信号発生部201は、形鋼撮像装置100に設けられたレーザ光源101及びTDIカメラ105の駆動を制御する駆動制御部であるといえる。 As described above, it can be said that the timing signal generation unit 201 is a drive control unit that controls the driving of the laser light source 101 and the TDI camera 105 provided in the structural steel imaging device 100.
画像処理部203は、例えば、CPU、ROM、RAM、通信装置等により実現される。画像処理部203は、形鋼撮像装置100(より詳細には、形鋼撮像装置100のTDIカメラ105)から取得した撮像データを利用して生成した縞画像に対して、以下で説明するような画像処理を行い、検査対象物である形鋼1の表面に存在する欠陥を検出する。画像処理部203は、形鋼1に対応する縞画像への画像処理が終了すると、得られた形鋼1の検査結果に関する情報を、表示部205に伝送する。 The image processing unit 203 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, a communication device, and the like. The image processing unit 203 is described below with respect to the fringe image generated using the imaging data acquired from the structural steel imaging device 100 (more specifically, the TDI camera 105 of the structural steel imaging device 100). Image processing is performed to detect defects present on the surface of the structural steel 1 that is the inspection object. When the image processing on the striped image corresponding to the structural steel 1 is completed, the image processing unit 203 transmits information on the obtained inspection result of the structural steel 1 to the display unit 205.
なお、この画像処理部203については、以下で改めて詳細に説明する。 The image processing unit 203 will be described in detail later again.
表示部205は、例えば、CPU、ROM、RAM、出力装置等により実現される。表示部205は、画像処理部203から伝送された、検査対象物である形鋼1の検査結果を、演算処理装置200が備えるディスプレイ等の出力装置に表示する。これにより、表面欠陥検査装置10の利用者は、搬送されている検査対象物(形鋼1のウェブ検査面)の表面欠陥に関する検査結果を、その場で把握することが可能となる。 The display unit 205 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, an output device, and the like. The display unit 205 displays the inspection result of the structural steel 1 that is the inspection object transmitted from the image processing unit 203 on an output device such as a display provided in the arithmetic processing device 200. Thereby, the user of the surface defect inspection apparatus 10 can grasp the inspection result regarding the surface defect of the inspection object being conveyed (the web inspection surface of the shaped steel 1) on the spot.
記憶部207は、演算処理装置200が備える記憶装置の一例である。記憶部207には、本実施形態に係る演算処理装置200が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、または、各種のデータベース等が、適宜記録される。この記憶部207は、タイミング信号発生部201、画像処理部203、表示部205等が、自由に読み書きを行うことが可能である。 The storage unit 207 is an example of a storage device included in the arithmetic processing device 200. The storage unit 207 appropriately records various parameters, the progress of processing, or various databases that need to be saved when the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment performs some processing. The The storage unit 207 can be freely read and written by the timing signal generation unit 201, the image processing unit 203, the display unit 205, and the like.
[画像処理部について]
続いて、図8を参照しながら、本実施形態に係る演算処理装置200が備える画像処理部203について、詳細に説明する。図8は、本実施形態に係る演算処理装置が有する画像処理部の構成を示したブロック図である。
[About image processing unit]
Next, the image processing unit 203 included in the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of an image processing unit included in the arithmetic processing apparatus according to the present embodiment.
本実施形態に係る画像処理部203は、図8に示したように、画像生成部209と、エッジ位置検出部225と、エッジ不感帯算出部227と、センタリング処理部229と、形状補正処理部231と、欠陥検出処理部233と、を主に備える。 As shown in FIG. 8, the image processing unit 203 according to the present embodiment includes an image generation unit 209, an edge position detection unit 225, an edge dead zone calculation unit 227, a centering processing unit 229, and a shape correction processing unit 231. And a defect detection processing unit 233.
画像生成部209は、例えば、CPU、ROM、RAM、通信装置等により実現される。画像生成部209は、形鋼撮像装置100により生成された光切断像から構成される縞画像を利用して、形鋼1の表面の凹凸状態を表す複数の形状画像を生成する。 The image generation unit 209 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, a communication device, and the like. The image generation unit 209 generates a plurality of shape images representing the uneven state of the surface of the shape steel 1 using a fringe image formed from the light section image generated by the shape steel imaging device 100.
この画像生成部209は、A/D変換部211、プレフィルタ部213、直交正弦波発生部215、ローパスフィルタ部217,219、位相算出部221、振幅算出部223及び位相連続化処理部225を更に備える。 The image generation unit 209 includes an A / D conversion unit 211, a pre-filter unit 213, an orthogonal sine wave generation unit 215, a low-pass filter unit 217, 219, a phase calculation unit 221, an amplitude calculation unit 223, and a phase continuation processing unit 225. In addition.
A/D変換部211は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。A/D変換部211は、TDIカメラ105から出力された各光切断像をA/D変換し、デジタル多値画像データとして出力する。かかるデジタル多値画像データは、記憶部207等に設けられた画像メモリに記憶される。これらのデジタル多値画像データを順に配置することにより、図7に示したような縞画像が形成される。 The A / D conversion unit 211 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The A / D conversion unit 211 performs A / D conversion on each light section image output from the TDI camera 105 and outputs it as digital multivalued image data. Such digital multivalued image data is stored in an image memory provided in the storage unit 207 or the like. By arranging these digital multivalued image data in order, a striped image as shown in FIG. 7 is formed.
このような縞画像(又はデジタル多値画像データ)からは、搬送方向の各位置において、ウェブ高さ方向に沿った縞画像の濃度分布を表すデータが生成される。これらウェブ高さ方向に沿った縞画像の濃度分布を表すデータを、以下では、「スライス縞画像データ」と称することとする。搬送方向の各位置におけるスライス縞画像データは、記憶部207等に設けられた画像メモリから順次出力される。 From such a striped image (or digital multi-valued image data), data representing the density distribution of the striped image along the web height direction is generated at each position in the transport direction. Hereinafter, the data representing the density distribution of the stripe image along the web height direction is referred to as “slice stripe image data”. Slice fringe image data at each position in the transport direction is sequentially output from an image memory provided in the storage unit 207 or the like.
プレフィルタ部213は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。プレフィルタ部213は、各スライス縞画像データに所定のフィルタ処理を施すことにより、各スライス縞画像データからノイズを除去し、縞の状態を鮮明にする。なお、プレフィルタ部213によるフィルタ処理は必ずしも行わなくてもよく、例えば縞画像に細かいノイズが多数生じているような場合にのみ行うようにすればよい。 The prefilter unit 213 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The pre-filter unit 213 performs predetermined filter processing on each slice stripe image data, thereby removing noise from each slice stripe image data and making the stripe state clear. Note that the filtering process by the prefilter unit 213 is not necessarily performed. For example, the filtering process may be performed only when a lot of fine noise is generated in the striped image.
プレフィルタ部213は、スライス縞画像データに対するノイズ除去処理が終了すると、搬送方向の各位置j(j=0,1,2,・・・)におけるスライス縞画像データIj(k)を出力する。ここで、k(k=0,1,2,・・・)は、ウェブ高さ方向の位置を表すパラメータである。このとき、搬送方向の位置jにおけるスライス縞画像データIj(k)は、正弦波的に変化すると仮定する。すなわち、Ij(k)は、以下に示す式101のように表されるものとする。 The pre-filter unit 213 outputs slice fringe image data I j (k) at each position j (j = 0, 1, 2,...) In the transport direction when the noise removal processing on the slice fringe image data is completed. . Here, k (k = 0, 1, 2,...) Is a parameter representing a position in the web height direction. At this time, it is assumed that the slice fringe image data I j (k) at the position j in the transport direction changes sinusoidally. That is, I j (k) is expressed as shown in Equation 101 below.
ここで、上記式101において、A(j,k)は、画素位置(j,k)におけるスライス縞画像データの振幅を表し、φ(j,k)は、画素位置(j,k)におけるスライス縞画像データの位相のずれを表す。 Here, in Equation 101 above, A (j, k) represents the amplitude of the slice stripe image data at the pixel position (j, k), and φ (j, k) represents the slice at the pixel position (j, k). This represents the phase shift of the fringe image data.
ここで、形鋼1の表面の凹みによって縞画像に発生する縞のずれの影響は、位相のずれφとして現れる。また、線状レーザ光の振幅は一定であるが、形鋼1の表面が汚れていたり、スケール疵のような模様状の疵があったりする場合には、その位置に対応する画素位置において振幅が変動することがある。このため、上記式101では、振幅Aを画素位置(j,k)に依存する形で表記している。なお、上記式101において、cosの項の次に1を加えているのは、スライス縞画像データ(濃度値)Ij(k)はマイナスにならないという条件を満たすためである。したがって、スライス縞画像データIj(k)は、0から2Aの間で変化することとなる。 Here, the influence of the fringe shift generated in the fringe image due to the dent on the surface of the shape steel 1 appears as a phase shift φ. Further, although the amplitude of the linear laser beam is constant, when the surface of the shape steel 1 is dirty or there are pattern-like wrinkles such as scale wrinkles, the amplitude is at the pixel position corresponding to the position. May fluctuate. Therefore, in the above equation 101, the amplitude A is expressed in a form depending on the pixel position (j, k). In the above equation 101, the reason why 1 is added after the cos term is to satisfy the condition that the slice fringe image data (density value) I j (k) does not become negative. Therefore, the slice fringe image data I j (k) changes between 0 and 2A.
直交正弦波発生部215は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。直交正弦波発生部215は、記憶部207等に予め生成されている直交する二つの基準正弦波データsin(2πk/M),cos(2πk/M)を発生する。以下では、前者の正弦波データを基準sinデータと称することとし、後者の正弦波データを基準cosデータと称することとする。 The orthogonal sine wave generation unit 215 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The orthogonal sine wave generation unit 215 generates two orthogonal reference sine wave data sin (2πk / M) and cos (2πk / M) generated in advance in the storage unit 207 or the like. Hereinafter, the former sine wave data is referred to as reference sin data, and the latter sine wave data is referred to as reference cos data.
これら二種類の基準正弦波データは、それぞれ、プレフィルタ部213から出力されたスライス縞画像データIj(k)に乗算される。この乗算処理により、二つの出力Iaj(k)及びIbj(k)が生成されることとなる。Iaj(k)及びIbj(k)の詳細は、以下の式102及び式103の通りである。 These two types of reference sine wave data are respectively multiplied by the slice fringe image data I j (k) output from the prefilter unit 213. By this multiplication processing, two outputs I aj (k) and I bj (k) are generated. The details of I aj (k) and I bj (k) are as shown in Equations 102 and 103 below.
・・・(式103)
... (Formula 103)
ここで、上記式102で表される出力データIaj(k)は、後述するローパスフィルタ部217に入力され、上記式103で表される出力データIbj(k)は、後述するローパスフィルタ部219に入力される。 Here, the output data I aj (k) expressed by the equation 102 is input to a low-pass filter unit 217 described later, and the output data I bj (k) expressed by the equation 103 is input by a low-pass filter unit described later. 219 is input.
ローパスフィルタ部217,219は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。ローパスフィルタ部217,219は、上述の乗算処理で得られた出力Iaj(k),Ibj(k)について、所定のフィルタ処理を施すことにより、縞周波数成分及びその高調波成分を除去する。かかる処理により、入力されたデータIaj(k),Ibj(k)の中から、位相のずれφのみを含む成分を抽出することができる。ここで、ローパスフィルタ部217は、入力されたデータIaj(k)に対して、所定のフィルタ処理を施す処理部であり、ローパスフィルタ部219は、入力されたデータIbj(k)に対して、所定のフィルタ処理を施す処理部である。 The low-pass filter units 217 and 219 are realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The low-pass filter units 217 and 219 perform predetermined filter processing on the outputs I aj (k) and I bj (k) obtained by the above-described multiplication processing, thereby removing the fringe frequency component and its harmonic components. . By such processing, it is possible to extract a component including only the phase shift φ from the input data I aj (k), I bj (k). Here, the low-pass filter unit 217 is a processing unit that performs a predetermined filter process on the input data I aj (k), and the low-pass filter unit 219 applies the input data I bj (k). And a processing unit that performs predetermined filter processing.
ローパスフィルタ部217からの出力をLPF(Iaj(k))とし、ローパスフィルタ部219からの出力をLPF(Ibj(k))とすると、これらは、以下の式104及び式105のように表される。 Assuming that the output from the low-pass filter unit 217 is LPF (I aj (k)) and the output from the low-pass filter unit 219 is LPF (I bj (k)), these are expressed by the following equations 104 and 105: expressed.
・・・(式105)
... (Formula 105)
ローパスフィルタ部217は、フィルタ処理によって得られたデータLPF(Iaj(k))を、後述する位相算出部221及び振幅算出部223に出力する。また、ローパスフィルタ部219は、フィルタ処理によって得られたデータLPF(Ibj(k))を、後述する位相算出部221及び振幅算出部223に出力する。 The low pass filter unit 217 outputs the data LPF (I aj (k)) obtained by the filtering process to a phase calculation unit 221 and an amplitude calculation unit 223 described later. The low-pass filter unit 219 outputs the data LPF (I bj (k)) obtained by the filtering process to a phase calculation unit 221 and an amplitude calculation unit 223 described later.
位相算出部221は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。位相算出部221は、ローパスフィルタ部217,219から出力された結果に基づいて、各画素位置(j,k)における位相のずれφ(j,k)を算出する。位相のずれφ(j,k)は、LPF(Iaj(k))及びLPF(Ibj(k))の値に応じて、以下の式107〜式109により算出することができる。 The phase calculation unit 221 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The phase calculation unit 221 calculates a phase shift φ (j, k) at each pixel position (j, k) based on the results output from the low-pass filter units 217 and 219. The phase shift φ (j, k) can be calculated by the following Expression 107 to Expression 109 according to the values of LPF (I aj (k)) and LPF (I bj (k)).
ここで、以下の式107は、LPF(Iaj(k))≧0の場合に位相算出部221が利用する式である。また、以下の式108は、LPF(Iaj(k))<0、かつ、LPF(Ibj(k))<0の場合に位相算出部221が利用する式である。また、以下の式109は、LPF(Iaj(k))<0、かつ、LPF(Ibj(k))≧0の場合に位相算出部221が利用する式である。 Here, the following expression 107 is an expression used by the phase calculation unit 221 when LPF (I aj (k)) ≧ 0. Further, the following formula 108 is a formula used by the phase calculation unit 221 when LPF (I aj (k)) <0 and LPF (I bj (k)) <0. Further, the following formula 109 is a formula used by the phase calculation unit 221 when LPF (I aj (k)) <0 and LPF (I bj (k)) ≧ 0.
・・・(式108)
・・・(式109)
... (Formula 108)
... (Formula 109)
位相算出部221は、上記式107〜式109において、逆三角関数(arctan)の値域を−π/2〜+π/2とするとともに、LPF(Iaj(k)),LPF(Ibj(k))の符号についての情報を利用して、位相のずれφを−π〜+πの範囲で求めている。ここで、この範囲で求めた位相のずれを改めてφ’と表すこととする。この場合、上記式107〜式109で求めた位相のずれφ’は、形鋼1のウェブ検査面の表面の凹み(深さ)と周期的な関係があり、位相のずれφ’のある値をとるような深さは複数ある。したがって、かかる位相のずれφ’を用いたのでは、形鋼1のウェブ検査面の表面形状について正確な情報は得られない。このため、この位相のずれφ’から、形鋼1のウェブ検査面の表面の凹み(深さ)と比例関係にあるような位相のずれφを求める必要がある。深さと比例関係にある位相のずれφを得る処理は、後述する位相連続化処理部225によって行われる。 The phase calculation unit 221 sets the range of the inverse trigonometric function (arctan) to −π / 2 to + π / 2 in the above formulas 107 to 109, and LPF (I aj (k)), LPF (I bj (k )) Is used to obtain the phase shift φ in the range of −π to + π. Here, the phase shift obtained in this range is represented by φ ′ again. In this case, the phase shift φ ′ obtained by the above formulas 107 to 109 has a periodic relationship with the dent (depth) of the surface of the web inspection surface of the section steel 1, and a value with the phase shift φ ′. There are multiple depths that take Therefore, if such a phase shift φ ′ is used, accurate information on the surface shape of the web inspection surface of the section steel 1 cannot be obtained. For this reason, it is necessary to obtain the phase shift φ in proportion to the dent (depth) of the surface of the web inspection surface of the structural steel 1 from the phase shift φ ′. The process of obtaining the phase shift φ proportional to the depth is performed by the phase continuation processing unit 225 described later.
そこで、位相算出部221は、算出した位相のずれφ’に関する情報を、後述する位相連続化処理部225に出力する。なお、位相のずれφ’(j,k)を図示することで、画像を生成することができる。このような位相のずれφ’に基づいて生成される画像のことを、以下では位相画像と称することとする。位相のずれφ’(j,k)を図示する方法は、各種存在するが、例えば、位相のずれφ’が+πのときに画像が白くなり、位相のずれφ’が−πのときに画像が黒くなるような濃淡画像として図示することが可能である。 Therefore, the phase calculation unit 221 outputs information on the calculated phase shift φ ′ to the phase continuation processing unit 225 described later. An image can be generated by illustrating the phase shift φ ′ (j, k). An image generated based on such a phase shift φ ′ is hereinafter referred to as a phase image. There are various methods for illustrating the phase shift φ ′ (j, k). For example, the image becomes white when the phase shift φ ′ is + π, and the image is displayed when the phase shift φ ′ is −π. It can be illustrated as a grayscale image that becomes black.
振幅算出部223は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。振幅算出部223は、ローパスフィルタ部217,219から出力された結果に基づいて、各画素位置(j,k)における振幅A(j,k)を算出する。振幅算出部223は、振幅A(j,k)を、以下の式110により算出する。 The amplitude calculation unit 223 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The amplitude calculation unit 223 calculates the amplitude A (j, k) at each pixel position (j, k) based on the results output from the low-pass filter units 217 and 219. The amplitude calculation unit 223 calculates the amplitude A (j, k) by the following expression 110.
振幅算出部223は、このようにして算出した振幅Aに関する情報を、後述するエッジ位置検出部227に出力する。なお、振幅A(j,k)を図示することで、画像を生成することができる。このような振幅Aに基づいて生成される画像のことを、以下では振幅画像と称することとする。振幅A(j,k)を図示する方法は、各種存在するが、例えば、振幅Aが小さいほど画像が黒くなるような濃淡画像として図示することが可能である。 The amplitude calculation unit 223 outputs information on the amplitude A calculated in this way to the edge position detection unit 227 described later. An image can be generated by illustrating the amplitude A (j, k). Such an image generated based on the amplitude A is hereinafter referred to as an amplitude image. There are various methods for illustrating the amplitude A (j, k). For example, the amplitude A (j, k) can be illustrated as a grayscale image in which the image becomes black as the amplitude A is small.
また、本実施形態に係る演算処理装置200では、このようにして生成することができる振幅画像を、形鋼の表面での粗度の相違を表す画像である輝度画像として利用する。 In the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment, the amplitude image that can be generated in this way is used as a luminance image that is an image representing the difference in roughness on the surface of the shape steel.
位相連続化処理部225は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。位相連続化処理部225は、例えば、図9に示したように、位相算出部221により算出された位相画像に基づいて、位相のずれφ’の不連続点を検出し、位相のずれφ’が滑らかに繋がるように、位相のずれφ’を補正する。 The phase continuation processing unit 225 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. For example, as illustrated in FIG. 9, the phase continuation processing unit 225 detects discontinuous points of the phase shift φ ′ based on the phase image calculated by the phase calculation unit 221, and detects the phase shift φ ′. The phase shift φ ′ is corrected so as to be smoothly connected.
上述したように、位相算出部221で算出した位相のずれφ’の値域は、−π〜+πであるため、位相のずれφ’は、図9に示したように、−π及び+πで不連続となる。例えば、濃淡画像として表わされている位相画像において、白(又は黒)から黒(又は白)に変化している部分が、位相のずれφ’の不連続点に対応する。かかる位相画像をそのまま用いたのでは、形鋼1の表面形状を認識することは困難である。従って、位相のずれφ’の不連続点において位相のずれφ’が滑らかに繋がるように、位相のずれφ’を補正する必要がある。かかる補正(位相飛び補正)は、2πの範囲で定義された位相のずれφ’から形鋼1の表面の凹み(深さ)に比例する一義的な位相のずれφを求める処理である。 As described above, since the value range of the phase shift φ ′ calculated by the phase calculator 221 is −π to + π, the phase shift φ ′ is not −π and + π as shown in FIG. It will be continuous. For example, in a phase image represented as a grayscale image, a portion that changes from white (or black) to black (or white) corresponds to a discontinuous point of the phase shift φ ′. If such a phase image is used as it is, it is difficult to recognize the surface shape of the structural steel 1. Accordingly, it is necessary to correct the phase shift φ ′ so that the phase shift φ ′ is smoothly connected at the discontinuous points of the phase shift φ ′. Such correction (phase jump correction) is a process for obtaining a unique phase shift φ proportional to the dent (depth) of the surface of the shape steel 1 from the phase shift φ ′ defined in the range of 2π.
具体的には、位相連続化処理部225は、まず、位相のずれφ’の不連続点を検出するとともに、その不連続点において位相のずれφ’を補正する。位相のずれφ’が不連続であるかどうかは、一つの画素だけを参照したとしても判断が困難であり、隣り合う画素同士を参照して判断することが好ましい。そこで、位相連続化処理部225は、位相画像の縦方向の各位置において位相画像を横方向に沿って調べ、隣り合う画素での位相のずれφ’を比較する。その隣り合う画素において位相のずれφ’が大きく異なる場合には、当該画素間で位相のずれφ’が不連続であると判断し、これらの位相のずれφ’を補正する。ここで、形鋼1の表面における深さは、急激に変化しないため、位相のずれφ’が大きく異なるのは、位相のずれφ’が±2πだけ変化しているためであると考えられる。従って、位相連続化処理部225は、位相のずれφ’がその隣接する画素での位相のずれφ’と大きく異なっている画素を調べ、それらの位相のずれφ’を滑らかに繋げていくようにすればよい。 Specifically, the phase continuation processing unit 225 first detects a discontinuous point of the phase shift φ ′ and corrects the phase shift φ ′ at the discontinuous point. It is difficult to determine whether or not the phase shift φ ′ is discontinuous even if only one pixel is referred to, and it is preferable to determine by referring to adjacent pixels. Therefore, the phase continuation processing unit 225 examines the phase image along the horizontal direction at each position in the vertical direction of the phase image, and compares the phase shift φ ′ between adjacent pixels. When the phase shift φ ′ differs greatly between the adjacent pixels, it is determined that the phase shift φ ′ is discontinuous between the pixels, and the phase shift φ ′ is corrected. Here, since the depth at the surface of the shaped steel 1 does not change abruptly, it is considered that the phase shift φ ′ is largely different because the phase shift φ ′ is changed by ± 2π. Accordingly, the phase continuation processing unit 225 examines pixels in which the phase shift φ ′ is significantly different from the phase shift φ ′ in the adjacent pixels, and smoothly connects these phase shifts φ ′. You can do it.
例えば、ある画素位置では、位相のずれφ’が+πに近い値であり、その右隣りの画素位置では、位相のずれφ’が−πに近い値である場合には、位相連続化処理部225は、当該右隣りの画素位置では位相のずれφ’が+2πだけ変化していると認識する。そして、位相連続化処理部225は、当該右隣りの画素位置における位相のずれφ’に+2πを加算することにより、位相のずれφ’を補正する。また、ある画素位置では、位相のずれφ’が−πに近い値であり、その右隣りの画素位置では、位相のずれφ’が+πに近い値である場合には、位相連続化処理部225は、当該右隣りの画素位置では位相のずれφ’が−2πだけ変化していると認識する。そして、位相連続化処理部225は、当該右隣りの画素位置における位相のずれφ’に−2πを加算することにより、位相のずれφ’を補正する。 For example, when the phase shift φ ′ is close to + π at a certain pixel position and the phase shift φ ′ is close to −π at the pixel position on the right side of the pixel position, the phase continuation processing unit 225 recognizes that the phase shift φ ′ changes by + 2π at the pixel position on the right side. Then, the phase continuation processing unit 225 corrects the phase shift φ ′ by adding + 2π to the phase shift φ ′ at the pixel position on the right side. Further, when the phase shift φ ′ is a value close to −π at a certain pixel position and the phase shift φ ′ is a value close to + π at the pixel position to the right of the pixel position, the phase continuation processing unit 225 recognizes that the phase shift φ ′ is changed by −2π at the pixel position on the right side. Then, the phase continuation processing unit 225 corrects the phase shift φ ′ by adding −2π to the phase shift φ ′ at the pixel position on the right side.
位相連続化処理部225は、以上説明したような方法で、縦方向の各位置において横方向に沿って隣り合う画素を調べ、位相のずれφ’を補正した後、横方向の各位置において縦方向に沿って隣り合う画素を調べ、同様にして、位相のずれφ’を補正する。かかる補正後の各画素位置における位相のずれは、形鋼1の表面の凹み(深さ)に比例する一義的な位相のずれφである。 The phase continuation processing unit 225 examines adjacent pixels along the horizontal direction at each position in the vertical direction by the method described above, corrects the phase shift φ ′, and then performs vertical correction at each position in the horizontal direction. The adjacent pixels along the direction are examined, and the phase shift φ ′ is corrected in the same manner. The phase shift at each pixel position after the correction is a unique phase shift φ proportional to the dent (depth) of the surface of the structural steel 1.
次に、位相連続化処理部225は、かかる補正後の位相のずれφに基づいて、新たに位相画像を作成する。この新たな位相画像は、形鋼1の表面形状を正確に表している。この新たな位相画像のことを、以下では、形状画像と称することとする。 Next, the phase continuation processing unit 225 newly creates a phase image based on the corrected phase shift φ. This new phase image accurately represents the surface shape of the structural steel 1. This new phase image is hereinafter referred to as a shape image.
位相連続化処理部225は、位相のずれが補正された形状画像を、後述するセンタリング処理部231に出力する。 The phase continuation processing unit 225 outputs the shape image in which the phase shift is corrected to the centering processing unit 231 described later.
エッジ位置検出部227は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。エッジ位置検出部227は、振幅算出部223により算出された振幅画像(輝度画像)に基づいて、1ライン毎に、左右(すなわち、H型鋼の上下)のフランジのエッジ位置を検出する。より詳細には、エッジ位置検出部227は、輝度画像の輝度値に着目し、輝度値が所定の閾値以上となっている部分を検出する。本実施形態に係る表面欠陥検査装置10では、フランジ端面がフランジ照明装置107によって照明されているため、フランジ端面を撮像した部分は、TDIカメラ105によって露光が積算されるために、常に露出が飽和した状態となっている。そのため、このような閾値処理により、エッジ位置を容易に検出することができる。エッジ位置検出部227が検出したエッジ位置に関する情報は、後述するエッジ不感帯算出部229に出力する。 The edge position detection unit 227 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The edge position detection unit 227 detects the edge positions of the left and right flanges (that is, the top and bottom of the H-shaped steel) for each line based on the amplitude image (luminance image) calculated by the amplitude calculation unit 223. More specifically, the edge position detection unit 227 focuses on the luminance value of the luminance image and detects a portion where the luminance value is equal to or greater than a predetermined threshold value. In the surface defect inspection apparatus 10 according to the present embodiment, since the flange end surface is illuminated by the flange illuminating device 107, the exposure of the portion imaged from the flange end surface is always saturated because the exposure is integrated by the TDI camera 105. It has become a state. Therefore, the edge position can be easily detected by such threshold processing. Information about the edge position detected by the edge position detection unit 227 is output to the edge dead zone calculation unit 229 described later.
エッジ不感帯算出部229は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。エッジ不感帯算出部229は、形鋼の形状に関する情報と、形鋼撮像装置と形鋼との位置関係に関する情報と、を利用して、形状画像におけるフランジ面(特に、フランジのウェブ面側)に対応する部分を不感帯として算出する。 The edge dead zone calculation unit 229 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The edge dead zone calculating unit 229 uses information on the shape of the shape steel and information on the positional relationship between the shape steel imaging device and the shape steel on the flange surface (particularly on the web surface side of the flange) in the shape image. The corresponding part is calculated as a dead zone.
以下に、図10を参照しながら、不感帯の算出方法について、具体的に説明する。
図10において、t1は、ウェブ厚を表し、t2は、フランジ厚を表し、rは、R部の半径を表す。また、Aは、フランジのウェブ面からの幅を表し、A=(1/2)×(w−t1)で算出される。ただし、wは、フランジ幅である。これらのデータは、形鋼(H型鋼)の形状に関する情報である。これらの形状に関する情報は、形鋼(H形鋼)の設計値であってもよく、形鋼(H形鋼)を実際に測定して得られた測定値であってもよい。これらの形状に関する情報は、表面欠陥検査装置10の利用者により入力されたものであってもよく、表面欠陥検査装置10以外の装置から取得したものであってもよい。
Hereinafter, the dead zone calculation method will be described in detail with reference to FIG.
In FIG. 10, t1 represents the web thickness, t2 represents the flange thickness, and r represents the radius of the R portion. A represents the width of the flange from the web surface, and is calculated by A = (1/2) × (w−t1). However, w is a flange width. These data are information regarding the shape of the section steel (H-shaped steel). The information regarding these shapes may be a design value of a section steel (H-section steel) or a measurement value obtained by actually measuring a section steel (H-section steel). Information regarding these shapes may be input by a user of the surface defect inspection apparatus 10 or may be acquired from an apparatus other than the surface defect inspection apparatus 10.
また、図10において、角度αは、ウェブ面とR部との交点と、TDIカメラの画像中央(水平線)とのなす角度であり、Bは、カメラ画像中心からフランジ上面までの高さであり、Lは、ウェブ検査面とカメラとの離隔距離である。これらのデータは、形鋼1とTDIカメラ105との位置関係に関する情報である。 In FIG. 10, the angle α is an angle formed by the intersection of the web surface and the R portion and the image center (horizontal line) of the TDI camera, and B is the height from the camera image center to the flange upper surface. , L is the distance between the web inspection surface and the camera. These data are information relating to the positional relationship between the shape steel 1 and the TDI camera 105.
エッジ不感帯算出部229は、これら形鋼の形状に関する情報と、形鋼とTDIカメラとの位置関係に関する情報とを利用して、以下の式111により、不感帯の幅Dを算出する。ここで、式111における角度αは、以下の式112から算出される値である。 The edge dead zone calculation unit 229 calculates the dead zone width D by the following formula 111 using the information on the shape of the shape steel and the information on the positional relationship between the shape steel and the TDI camera. Here, the angle α in the formula 111 is a value calculated from the following formula 112.
・・・(式112)
... (Formula 112)
また、下部フランジ部(ローラ2に接しているフランジ部)の不感帯については、同様に、カメラ画像中心とフランジ下面までの高さから算出してもよいし、形状に関する情報であるウェブ高さhからパラメータBを差し引いて求めてもよい。 Similarly, the dead zone of the lower flange portion (the flange portion in contact with the roller 2) may be calculated from the height from the center of the camera image to the lower surface of the flange, or the web height h that is information related to the shape. Alternatively, the parameter B may be subtracted from the value.
エッジ不感帯算出部229は、エッジ位置検出部227により検出されたエッジ位置に関する情報と、算出した不感帯幅Dに関する情報とを利用して、1ライン毎に、形状画像において不感帯の端部(不感帯のウェブ面側の端部)に対応する位置を特定する。エッジ不感帯算出部229は、この不感帯の端部に対応する位置に関する情報を、後述するセンタリング処理部231に出力する。 The edge dead zone calculation unit 229 uses the information about the edge position detected by the edge position detection unit 227 and the information about the calculated dead zone width D for each line in the shape image for each end of the dead zone (dead zone). The position corresponding to the web surface end) is specified. The edge dead zone calculation unit 229 outputs information regarding the position corresponding to the end of the dead zone to the centering processing unit 231 described later.
厳密には、算出した不感帯幅Dから、画像上の不感帯の端部に対応する位置を特定する際には、カメラ位置からウェブ検査面までの距離とフランジ端部までの距離との相違に伴う補正を行う必要がある。しかしながら、形鋼のウェブ検査面からカメラ位置までの距離は、フランジ幅Aと比較して十分に大きいので、撮像される画像の画素サイズに比較すると実用上無視できる。 Strictly speaking, when the position corresponding to the end of the dead zone on the image is specified from the calculated dead zone width D, there is a difference between the distance from the camera position to the web inspection surface and the distance to the flange end. It is necessary to make corrections. However, since the distance from the web inspection surface of the structural steel to the camera position is sufficiently larger than the flange width A, it can be ignored in practice compared to the pixel size of the image to be captured.
センタリング処理部231は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。センタリング処理部231は、エッジ不感帯算出部229から出力された不感帯の端部に対応する位置に関する情報に基づいて、位相連続化処理部225から出力された形状画像にセンタリング処理を実施する。 The centering processing unit 231 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The centering processing unit 231 performs centering processing on the shape image output from the phase continuation processing unit 225 based on the information regarding the position corresponding to the end of the dead zone output from the edge dead zone calculation unit 229.
センタリング処理部231は、1ライン毎に、左右の不感帯端部の位置に基づいて、検査対象物である形鋼1のウェブ検査面のセンタ位置を算出し、形鋼1の長手方向(搬送方向)に揃えるようにする。かかるセンタリング処理により、形鋼1が搬送される間に横揺れしてしまったとしても、表面欠陥の検出精度を高めることができる。 The centering processing unit 231 calculates the center position of the web inspection surface of the shaped steel 1 that is the inspection object for each line based on the positions of the left and right dead band ends, and the longitudinal direction (conveying direction) of the shaped steel 1 ). By such centering treatment, even if the shape steel 1 rolls while being conveyed, the surface defect detection accuracy can be increased.
センタリング処理部231は、センタリング処理後の形状画像を、後述する形状補正処理部233に出力する。 The centering processing unit 231 outputs the shape image after the centering process to the shape correction processing unit 233 described later.
形状補正処理部233は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。形状補正処理部233は、センタリング処理後の形状画像のうち不感帯をのぞく部分(すなわち、表面欠陥検出対象部分)を、ウェブ面とR部とに分離し、R部に対応する形状画像を平坦化する補正を行う。 The shape correction processing unit 233 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The shape correction processing unit 233 separates the portion of the shape image after the centering processing except the dead zone (that is, the surface defect detection target portion) into the web surface and the R portion, and flattens the shape image corresponding to the R portion. Make corrections.
図11からも明らかなように、中央部分(ウェブ面、図11中の領域(2))は平坦である一方、フランジ面との付け根にはR部が存在するため、R部に対応する部分(図11中の領域(1)及び(3))の輝度レベルは、一様ではなくなる。かかる形状に由来する形状画像に対して、表面欠陥の判別を行うための処理を施しても、形鋼の表面の凹みや疵等の表面欠陥を抽出することは困難である。そこで、形状補正処理部233は、検査対象物である形鋼2の曲面形状を平面に焼き直す形状補正処理を実施する。 As is clear from FIG. 11, the central portion (web surface, region (2) in FIG. 11) is flat, while the R portion is present at the base of the flange surface, so the portion corresponding to the R portion. The brightness levels in the regions (1) and (3) in FIG. 11 are not uniform. Even if a process for determining surface defects is performed on a shape image derived from such a shape, it is difficult to extract surface defects such as dents and wrinkles on the surface of the shape steel. Therefore, the shape correction processing unit 233 performs shape correction processing for re-baking the curved surface shape of the shaped steel 2 that is the inspection object into a flat surface.
ただ、得られた形状画像の全面に対して偶関数等を用いた形状補正処理を施したとしても、R部に対応する部分については形状補正が成功するものの、平坦面に対応する部分では、R部の形状に引きずられて平面部が凹んだような形状に補正されてしまう。そこで、本実施形態に係る形状補正処理部233は、センタリング処理後の形状画像のうち不感帯をのぞく部分を、ウェブ面とR部とに分離し、R部に対応する形状画像にのみ平坦化処理を行う。 However, even if shape correction processing using an even function or the like is performed on the entire surface of the obtained shape image, although shape correction succeeds for the portion corresponding to the R portion, in the portion corresponding to the flat surface, The shape is corrected to a shape in which the flat portion is recessed by being dragged by the shape of the R portion. Therefore, the shape correction processing unit 233 according to the present embodiment separates a part of the shape image after the centering process except the dead zone into a web surface and an R part, and performs a flattening process only on the shape image corresponding to the R part. I do.
本実施形態に係る演算処理装置200では、不感帯の算出処理により上部フランジ及び下部フランジの位置を正確に算出することが可能となるため、R部とウェブ面との分離を容易に行うことが可能となる。R部は、図10に例示したように、不感帯に隣接しているので、R部の位置は、形状に関する情報(rの大きさに関する情報)と、不感帯端部の位置に関する情報と、を利用することで、容易に特定可能である。 In the arithmetic processing device 200 according to the present embodiment, it is possible to accurately calculate the positions of the upper flange and the lower flange by the dead zone calculation process, so that the R portion and the web surface can be easily separated. It becomes. Since the R portion is adjacent to the dead zone as illustrated in FIG. 10, the position of the R portion uses information on the shape (information on the size of r) and information on the position of the dead zone end. By doing so, it can be easily identified.
また、統計処理等を用いた事前の検証により形状画像におけるR部に該当する部分の大きさをある程度把握できるのであれば、予め固定値を決定しておき、かかる固定値を利用してもよい。例えば、規格に則したH型鋼であれば、R部に該当する部分は8mm〜24mmとなると推察されるため、固定値として30mmを設定しておけば、R部に対応する部分を効率よく特定することが可能となる。 Further, if the size of the portion corresponding to the R portion in the shape image can be grasped to some extent by prior verification using statistical processing or the like, a fixed value may be determined in advance and the fixed value may be used. . For example, in the case of an H-shaped steel conforming to the standard, it is assumed that the portion corresponding to the R portion is 8 mm to 24 mm. It becomes possible to do.
具体的には、センタリング処理後のR部に対応する形状画像に対して、1ライン毎に奇関数又はスプライン関数等の所定の関数によるフィッティング処理を施し、元データ(センタリング処理後のR部に対応する形状画像)との差分演算を行う。 Specifically, the shape image corresponding to the R part after the centering process is subjected to a fitting process by a predetermined function such as an odd function or a spline function for each line, and the original data (the R part after the centering process is applied). Difference calculation with the corresponding shape image) is performed.
続いて、フィッティング処理後のR部の形状画像を形鋼1の搬送方向(長手方向)に所定の長さだけ平均(積算)し、ローパスフィルタ処理を施して、元データ(フィッティング処理後のR部の形状画像)との差分演算(又は除算演算)を行う。このシェーディング補正により、表面欠陥候補となる凹凸情報を保持したまま、R部に対応する形状画像を平坦化することができる。 Subsequently, the shape image of the R part after the fitting process is averaged (accumulated) by a predetermined length in the conveying direction (longitudinal direction) of the shaped steel 1, subjected to low-pass filter processing, and the original data (R after the fitting process) Difference calculation (or division calculation). By this shading correction, it is possible to flatten the shape image corresponding to the R portion while retaining the unevenness information that is the surface defect candidate.
以上のように、形状補正処理部233は、R部に対応する形状画像への形状補正処理として、所定の関数によるフィッティング処理、更にはシェーディング補正という二段階の処理を行う。かかる形状補正処理によって、形状画像のうち不感帯をのぞいた部分の画像は、凹凸情報を保持したまま全て平坦となり、容易に後述する表面欠陥の検出処理を行うことが可能となる。以下では、形状補正処理後の形状画像のことを、深さ画像と称することとする。 As described above, the shape correction processing unit 233 performs a two-stage process including a fitting process using a predetermined function and a shading correction as the shape correction process for the shape image corresponding to the R part. By such shape correction processing, the image of the portion excluding the dead zone in the shape image is all flat while retaining the unevenness information, and the surface defect detection processing described later can be easily performed. Hereinafter, the shape image after the shape correction process is referred to as a depth image.
形状補正処理部233は、形状補正処理が終了した深さ画像を、後述する欠陥検出処理部235へと出力する。 The shape correction processing unit 233 outputs the depth image that has undergone the shape correction processing to the defect detection processing unit 235 described later.
欠陥検出処理部235は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。欠陥検出処理部235は、形状補正処理部233から出力された、形状補正処理後の形状画像(深さ画像)に基づいて、検査対象物である形鋼1の表面に存在する凹みの深さdを算出し、検査対象物の形状を特定する。その後、欠陥検出処理部235は、検査対象物である形鋼1の形状を特定すると、形鋼1のウェブ検査面の表面に表面欠陥があるかないかを判断する。 The defect detection processing unit 235 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The defect detection processing unit 235 is based on the shape image (depth image) after the shape correction process output from the shape correction processing unit 233, and the depth of the dent that exists on the surface of the shaped steel 1 that is the inspection object. d is calculated, and the shape of the inspection object is specified. Thereafter, when the shape of the section steel 1 that is the inspection target is specified, the defect detection processing unit 235 determines whether or not there is a surface defect on the surface of the web inspection surface of the section steel 1.
ここで、TDIカメラ105における光電変換素子の列方向の撮影分解能をs(mm/画素)とし、線状レーザ光の垂直成分入射角をθとすると、線状レーザ光の反射点が長手方向にずれた距離h=d・tanθは、縞画像においてh/s画素に相当する。また、TDIカメラ105のカメラシフト周波数とレーザ光の変調周波数との比がM:1のとき、縞画像において横方向のM画素分が一本の縞を構成する。すなわち、縞がM画素分だけずれたときに、位相のずれは2πとなる。したがって、線状レーザ光Lの反射点が長手方向に距離hずれたときの縞画像データにおける位相のずれΔφは、M/2π=(h/s)/Δφの関係より、以下の式113のようになる。 Here, when the imaging resolution in the column direction of the photoelectric conversion elements in the TDI camera 105 is s (mm / pixel) and the vertical component incident angle of the linear laser light is θ, the reflection point of the linear laser light is in the longitudinal direction. The shifted distance h = d · tan θ corresponds to h / s pixels in the striped image. When the ratio between the camera shift frequency of the TDI camera 105 and the modulation frequency of the laser beam is M: 1, M pixels in the horizontal direction form one stripe in the stripe image. That is, when the fringes are shifted by M pixels, the phase shift is 2π. Therefore, the phase shift Δφ in the fringe image data when the reflection point of the linear laser beam L is shifted by a distance h in the longitudinal direction is expressed by the following equation 113 from the relationship M / 2π = (h / s) / Δφ. It becomes like this.
d={M・s/(2π・tanθ)}・Δφ ・・・(式113) d = {M · s / (2π · tan θ)} · Δφ (Formula 113)
従って、欠陥検出処理部235は、TDIカメラ105の撮影分解能や線状レーザ光の入射角θといった形鋼撮像装置100の設定値と、タイミング信号発生部201から取得した周波数の比Mと、形状補正処理部233から出力された深さ画像から得られる位相φと、上記式113とを用いて、検査対象物(形鋼1)のウェブ検査面の表面に存在する凹みの深さdを算出することができる。 Therefore, the defect detection processing unit 235 includes the setting value of the shape steel imaging device 100 such as the imaging resolution of the TDI camera 105 and the incident angle θ of the linear laser beam, the frequency ratio M acquired from the timing signal generation unit 201, and the shape. Using the phase φ obtained from the depth image output from the correction processing unit 233 and the above equation 113, the depth d of the dent existing on the surface of the web inspection surface of the inspection object (section steel 1) is calculated. can do.
厳密には、通常のレンズを用いた場合、撮影分解能sは深さdに応じて変化するため、補正を行う必要があるが、形鋼の凹みを測定する場合のように、レンズ作動距離に対して深さ変化が微小な場合は、かかる撮影分解能sの変化を実用上無視することができる。また、テレセントリックレンズを使えば、撮影分解能sを深さdによらず、一定とすることができる。 Strictly speaking, when a normal lens is used, the imaging resolution s changes according to the depth d, and thus correction is necessary. However, as in the case of measuring the indentation of the shape steel, the lens working distance is set. On the other hand, when the change in depth is very small, such a change in imaging resolution s can be ignored in practice. If a telecentric lens is used, the imaging resolution s can be made constant regardless of the depth d.
欠陥検出処理部235は、形鋼1のウェブ検査面の表面に存在する凹みの深さの算出が終了すると、得られた情報に基づいて、ウェブ検査面の表面に存在する表面欠陥(疵)の位置を特定する。 When the calculation of the depth of the dent existing on the surface of the web inspection surface of the structural steel 1 is completed, the defect detection processing unit 235 performs surface defects (疵) existing on the surface of the web inspection surface based on the obtained information. Specify the position of.
欠陥検出処理部235は、このようにして検出された表面欠陥(疵)に関する情報を、表示部205に出力したり、帳票出力したりする。 The defect detection processing unit 235 outputs information on the surface defects (wrinkles) thus detected to the display unit 205 or outputs a form.
以上説明したように、本実施形態に係る画像処理部203では、伸縮処理後の形状画像(深さ画像)を利用することで、形鋼1の表面形状を正確、かつ、容易に把握することができる。 As described above, in the image processing unit 203 according to the present embodiment, the surface shape of the shaped steel 1 is accurately and easily grasped by using the shape image (depth image) after the expansion / contraction process. Can do.
また、欠陥検出処理部235は、上述の方法に換えて以下の方法でも、ウェブ検査面に存在する可能性のある表面欠陥を検出することが可能である。すなわち、欠陥検出処理部235は、まず、形状補正処理部233で得られた深さ画像を二値化処理する。二値化処理では、閾値を設定し、閾値内部分には0を、閾値を超える部分に1を与えて画像化する。 Further, the defect detection processing unit 235 can detect surface defects that may exist on the web inspection surface by the following method instead of the above-described method. That is, the defect detection processing unit 235 first binarizes the depth image obtained by the shape correction processing unit 233. In the binarization process, a threshold value is set, and 0 is applied to a portion within the threshold value, and 1 is applied to a portion exceeding the threshold value.
続いて、欠陥検出処理部235は、生成した二値化画像を用いて表面欠陥判別を行い、表面欠陥を検出する。また、欠陥検出処理部235は、二値化画像だけでなく、深さ画像の最大、最小深さ等に基づいて、表面欠陥判別を行ったり、振幅算出部223で得られた振幅画像(輝度画像)の最大輝度、最小輝度、平均輝度等に基づいて、表面欠陥判別を行ったりしてもよい。 Subsequently, the defect detection processing unit 235 performs surface defect determination using the generated binarized image and detects surface defects. Further, the defect detection processing unit 235 performs surface defect determination based on not only the binarized image but also the maximum and minimum depths of the depth image, and the amplitude image (luminance obtained by the amplitude calculation unit 223). The surface defect may be determined based on the maximum brightness, minimum brightness, average brightness, etc. of the image.
以上、本実施形態に係る演算処理装置200の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、CPU等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。 Heretofore, an example of the function of the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment has been shown. Each component described above may be configured using a general-purpose member or circuit, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. In addition, the CPU or the like may perform all functions of each component. Therefore, it is possible to appropriately change the configuration to be used according to the technical level at the time of carrying out the present embodiment.
なお、上述のような本実施形態に係る演算処理装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。 A computer program for realizing each function of the arithmetic processing apparatus according to the present embodiment as described above can be produced and installed in a personal computer or the like. In addition, a computer-readable recording medium storing such a computer program can be provided. The recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like. Further, the above computer program may be distributed via a network, for example, without using a recording medium.
また、上記説明において、形鋼1としてH型鋼を例にとって説明を行ったが、ウェブ面とフランジ面とがR部を介して接続されているような形状を有する形鋼であれば、同様に処理を行うことが可能である。 In the above description, the H-shaped steel has been described as an example of the shape steel 1. However, if the shape steel has a shape in which the web surface and the flange surface are connected via the R portion, the shape steel 1 is the same. Processing can be performed.
本実施形態に係る表面欠陥検査方法は、例えば図12(a)に示したようなI型鋼に対しても適用可能であり、図12(b)に示したような溝形鋼にも適用可能であり、図12(c)に示したような、各種の山形鋼に対しても適用可能である。また、本実施形態に係る表面欠陥検査方法は、これらの形鋼のみならず、図12(d)に示したような形状を有するレールに対しても適用可能であり、鋼矢板に対しても適用可能である。 The surface defect inspection method according to this embodiment can be applied to, for example, an I-shaped steel as shown in FIG. 12 (a), and can also be applied to a grooved steel as shown in FIG. 12 (b). It can be applied to various angle steels as shown in FIG. Moreover, the surface defect inspection method according to the present embodiment can be applied not only to these shape steels but also to rails having a shape as shown in FIG. 12 (d), and also to steel sheet piles. Applicable.
<表面欠陥検査方法の流れについて>
続いて、図13を参照しながら、本実施形態に係る表面欠陥検査方法の流れについて、簡単に説明する。図13は、本実施形態に係る表面欠陥検査方法の流れを示した流れ図である。
<Flow of surface defect inspection method>
Next, the flow of the surface defect inspection method according to the present embodiment will be briefly described with reference to FIG. FIG. 13 is a flowchart showing the flow of the surface defect inspection method according to the present embodiment.
まず、表面欠陥検査装置10は、線状レーザ光が照射されている形鋼1を形鋼撮像装置100のTDIカメラ105で撮像して、縞画像を生成する(ステップS101)。その後、演算処理装置200の画像処理部203(より詳細には、画像生成部209)は、縞画像の信号に基づいて振幅及び位相を算出する(ステップS103)。 First, the surface defect inspection apparatus 10 captures the shape steel 1 irradiated with the linear laser light with the TDI camera 105 of the shape steel imaging apparatus 100 to generate a fringe image (step S101). Thereafter, the image processing unit 203 (more specifically, the image generation unit 209) of the arithmetic processing device 200 calculates the amplitude and phase based on the signal of the fringe image (step S103).
続いて、位相連続化処理部225は、位相算出部221によって生成された位相画像について位相連続化処理を実施し(ステップS105)、位相連続化処理が終了した位相画像(形状画像)を、センタリング処理部231に出力する。 Subsequently, the phase continuation processing unit 225 performs the phase continuation processing on the phase image generated by the phase calculation unit 221 (step S105), and centers the phase image (shape image) after the phase continuation processing is completed. The data is output to the processing unit 231.
他方、エッジ位置検出部227は、振幅算出部223によって生成された振幅画像に基づいて、エッジ位置の検出処理を実施する(ステップS107)。エッジ位置検出部227は、検出したエッジ位置を表す情報を、エッジ不感帯算出部229に出力する。 On the other hand, the edge position detection unit 227 performs edge position detection processing based on the amplitude image generated by the amplitude calculation unit 223 (step S107). The edge position detection unit 227 outputs information indicating the detected edge position to the edge dead zone calculation unit 229.
エッジ不感帯算出部229は、形鋼1の形状に関する情報と、形鋼と形鋼撮像装置との位置関係に関する情報と、を利用して、エッジ不感帯の幅Dを算出する(ステップS109)。その後、エッジ不感帯算出部229は、形鋼1の形状に関する情報と、算出したエッジ不感帯の幅Dに関する情報とを利用して、エッジ不感帯の端部に関する情報を算出し、センタリング処理部231に出力する。 The edge dead zone calculation unit 229 calculates the width D of the edge dead zone using the information related to the shape of the shape steel 1 and the information related to the positional relationship between the shape steel and the shape steel imaging device (step S109). Thereafter, the edge dead zone calculation unit 229 uses the information related to the shape of the shape steel 1 and the information related to the calculated width D of the edge dead zone to calculate information related to the edge of the edge dead zone and outputs the information to the centering processing unit 231. To do.
センタリング処理部231は、エッジ不感帯の端部に関する情報を利用して、形状画像のセンタ位置を算出し、算出したセンタ位置に形状画像を合わせるセンタリング処理を実施する(ステップS111)。 The centering processing unit 231 calculates the center position of the shape image using information regarding the edge of the edge dead zone, and performs centering processing for aligning the shape image with the calculated center position (step S111).
センタリング処理部231は、センタリング処理後の形状画像(すなわち、深さ画像)を、形状補正処理部233に出力する。 The centering processing unit 231 outputs the shape image (that is, the depth image) after the centering process to the shape correction processing unit 233.
形状補正処理部233は、不感帯に対応する部分をのぞいた深さ画像を、ウェブ面に対応する部分とR部に対応する部分とに分け、R部に対応する深さ画像に対して、形状補正処理を実施する(ステップS113)。これにより、R部に対応する深さ画像が平坦化され、より正確に表面欠陥を検出することが可能となる。 The shape correction processing unit 233 divides the depth image excluding the part corresponding to the dead zone into a part corresponding to the web surface and a part corresponding to the R part, and the shape correction processing unit 233 performs shape processing on the depth image corresponding to the R part. Correction processing is performed (step S113). Thereby, the depth image corresponding to the R portion is flattened, and the surface defect can be detected more accurately.
形状補正処理部233は、形状補正処理の終了した深さ画像を、欠陥検出処理部235に出力する。 The shape correction processing unit 233 outputs the depth image for which the shape correction processing has been completed to the defect detection processing unit 235.
続いて、欠陥検出処理部235は、形状補正処理の終了した深さ画像を利用して、ウェブ検査面の表面に存在しうる表面欠陥の検出処理を実施する(ステップS115)。 Subsequently, the defect detection processing unit 235 performs a surface defect detection process that may exist on the surface of the web inspection surface by using the depth image for which the shape correction process has been completed (step S115).
かかる流れで処理を行うことで、形鋼の表面形状を正確、かつ、容易に把握することが可能となり、微小な凹凸形状の疵や模様状の疵を高精度でかつ高速に同時に検出することができる。 By processing in such a flow, it becomes possible to accurately and easily grasp the surface shape of the shaped steel, and to detect minute uneven shapes and pattern-shaped wrinkles simultaneously with high accuracy and high speed. Can do.
(第2の実施形態)
搬送ライン上を搬送される形鋼の種別は1種類に限られるわけでなく、例えば以下の表1に示すように、互いに異なるサイズを有する複数種類の形鋼が搬送ライン上を搬送される場合がある。
(Second Embodiment)
The type of shape steel conveyed on the conveyance line is not limited to one type. For example, as shown in Table 1 below, when multiple types of shape steel having different sizes are conveyed on the conveyance line. There is.
上記表1に記載されているような各種の形鋼を、搬送ライン上で安定して搬送させるために、図14に示したように、スキッドS(あるいはガイド)による送り込みにより、テーブルロール2の端部から所定距離D(例えば、200mm)だけ内側に、上述のような各種形鋼のフランジ端部(例えば図14におけるフランジの左端)が重なるようになる。 In order to stably convey various shape steels as described in Table 1 above on the conveyance line, as shown in FIG. 14, by feeding with the skid S (or guide), the table roll 2 The flange ends (for example, the left ends of the flanges in FIG. 14) of various shape steels as described above overlap the inside from the end by a predetermined distance D (for example, 200 mm).
このため、図14に示したように、形鋼Aのウェブ高さにあわせて形鋼撮像装置が設置されている搬送ラインに、形鋼撮像装置の視野中心よりも低いウェブ高さを有する形鋼(例えば、上記表1における形鋼B)が搬送された場合には、フランジが傘になり撮影できない領域が生じることとなる。 For this reason, as shown in FIG. 14, the shape which has a web height lower than the visual field center of a shape steel imaging device in the conveyance line in which the shape steel imaging device is installed according to the web height of the shape steel A When steel (for example, shape steel B in Table 1 above) is conveyed, the flange becomes an umbrella and an area that cannot be photographed is generated.
また、図14に示したように、形鋼Cのフランジ幅にあわせて形鋼撮像装置が設置されている搬送ラインに、形鋼Dのようなフランジ幅の狭い形鋼が搬送された場合には、形鋼撮像装置の焦点がウェブ面に合わなくなり、焦点ボケが生じることとなる。 In addition, as shown in FIG. 14, when a shape steel having a narrow flange width such as shape steel D is conveyed to the conveyance line in which the shape image pickup device is installed in accordance with the flange width of the shape steel C. In this case, the focus of the shape-steel imaging device becomes out of focus on the web surface, and defocusing occurs.
このように、様々なサイズを有する形鋼が搬送ライン上を搬送される場合には、検査対象であるウェブ面位置が形鋼撮像装置の光学条件から外れてしまう場合があり、結果、検査面全面が撮像されなかったり、焦点ボケが生じたりして、正確な検査が実施できない場合がある。 In this way, when shape steels having various sizes are conveyed on the conveyance line, the web surface position to be inspected may deviate from the optical conditions of the shape steel imaging device, resulting in the inspection surface. There may be a case where the entire surface is not imaged or a defocusing occurs, so that an accurate inspection cannot be performed.
そこで、以下で説明する本発明の第2の実施形態に係る表面欠陥検査装置は、形鋼撮像装置の撮像位置を移動させる移動制御装置を更に備えることで、撮像手段の一例であるTDIカメラとレーザ光源との光学系配置を維持したまま、形鋼撮像装置を形鋼のサイズにあわせて適切に移動させる。その結果、形鋼撮像装置は、検査対象である形鋼のウェブ面を適切に撮像することが可能となるので、複数種類の形鋼が搬送ライン上を搬送される場合であっても、正確に表面欠陥の検査を行うことが可能となる。 Therefore, the surface defect inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention described below further includes a movement control device that moves the imaging position of the shape-steel imaging device. While maintaining the arrangement of the optical system with the laser light source, the shape steel imaging device is appropriately moved according to the size of the shape steel. As a result, since the shape steel imaging device can appropriately image the web surface of the shape steel to be inspected, it is accurate even when multiple types of shape steel are conveyed on the conveyance line. It is possible to inspect surface defects.
<表面欠陥検査装置の全体構成について>
まず、図15を参照しながら、本発明の第2の実施形態に係る表面欠陥検査装置10の全体構成について説明する。図15は、本実施形態に係る表面欠陥検査装置の構成を示した説明図である。
<Overall configuration of surface defect inspection apparatus>
First, the overall configuration of the surface defect inspection apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is an explanatory diagram showing the configuration of the surface defect inspection apparatus according to the present embodiment.
本実施形態に係る表面欠陥検査装置10は、複数のローラ2からなる搬送ライン上を搬送される形鋼1を撮像して、撮像の結果得られる画像を画像処理することにより、形鋼1の表面に表面欠陥が存在するか否かを検査する装置である。 The surface defect inspection apparatus 10 according to the present embodiment images the shape steel 1 conveyed on a conveyance line composed of a plurality of rollers 2, and performs image processing on the image obtained as a result of the imaging. It is an apparatus for inspecting whether a surface defect exists on the surface.
本実施形態に係る表面欠陥検査装置10は、図15に示したように、搬送ライン上の形鋼1を撮像する形鋼撮像装置100と、演算処理装置200と、移動制御装置300と、を備える。 As shown in FIG. 15, the surface defect inspection apparatus 10 according to the present embodiment includes a structural steel imaging device 100 that images the structural steel 1 on the conveyance line, an arithmetic processing device 200, and a movement control device 300. Prepare.
ここで、本実施形態に係る形鋼撮像装置100は、撮像位置を変化させるための任意の移動機構(図示せず。)が取り付けられている。形鋼撮像装置100に設けられた移動機構は、後述する移動制御装置300の制御により、水平方向(フランジ幅方向)及び上下方向(ウェブ高さ方向)に、レーザ光源101及びロッドレンズ103と、TDIカメラ105との間の相対的位置関係を維持したまま、撮像位置を移動させる。 Here, the structural steel imaging device 100 according to the present embodiment is provided with an arbitrary moving mechanism (not shown) for changing the imaging position. The moving mechanism provided in the structural steel imaging device 100 is controlled by a movement control device 300 described later, in the horizontal direction (flange width direction) and the vertical direction (web height direction), the laser light source 101 and the rod lens 103, The imaging position is moved while maintaining the relative positional relationship with the TDI camera 105.
なお、本実施形態において、形鋼撮像装置100のレーザ光源101及びロッドレンズ103と、TDIカメラ105とは、それぞれの光軸が、基準となる形鋼(例えば、搬送ライン上を搬送される形鋼のうち最大のウェブ高さを有するもの。以下の説明ではこれを形鋼aと呼ぶ。)のウェブ面を垂直に横切る水平面上に存在するように、予め配置されているものとする。以下では、この基準となる形鋼aにあわせたレーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の位置を、レーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の基準撮像位置と称することとする。 In the present embodiment, the laser light source 101 and the rod lens 103 of the structural steel imaging device 100, and the TDI camera 105 are configured such that the optical axes of the structural steel are the reference structural steel (for example, transported on a transport line). The steel having the maximum web height (hereinafter referred to as the shape steel a) is assumed to be pre-arranged so as to lie on a horizontal plane perpendicular to the web surface of the steel. Hereinafter, the positions of the laser light source 101 and the rod lens 103 and the TDI camera 105 according to the reference shape a are referred to as the reference imaging positions of the laser light source 101 and the rod lens 103 and the TDI camera 105. And
本実施形態に係る形鋼撮像装置100は、以上述べた点以外では、本発明の第1の実施形態に係る形鋼撮像装置100と同様の構成を有しており、同様の効果を奏するものであるため、以下では、更なる詳細な説明は省略する。 The shape steel imaging device 100 according to the present embodiment has the same configuration as that of the shape steel imaging device 100 according to the first embodiment of the present invention except for the points described above, and has the same effects. Therefore, further detailed description is omitted below.
また、本実施形態に係る演算処理装置200は、本発明の第1の実施形態に係る演算処理装置200と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものであるため、以下では詳細な説明は省略する。 In addition, the arithmetic processing device 200 according to the present embodiment has the same configuration as the arithmetic processing device 200 according to the first embodiment of the present invention and has the same effects, and therefore will be described in detail below. Is omitted.
移動制御装置300は、形鋼撮像装置100に設けられた各種の移動機構を制御することで、形鋼撮像装置100の撮像位置の変更を制御する装置である。かかる移動制御装置300は、CPU、ROM、RAM、通信装置等を備えたコンピュータにより実現されてもよいし、形鋼撮像装置100に設けられた各種の移動機構を制御するための専用回路であってもよい。また、図15においては、移動制御装置300は、演算処理装置200とは異なる装置であるように図示されているが、演算処理装置200が移動制御装置300の機能を兼ね備えていてもよい。 The movement control device 300 is a device that controls the change of the imaging position of the structural steel imaging device 100 by controlling various moving mechanisms provided in the structural steel imaging device 100. The movement control device 300 may be realized by a computer including a CPU, a ROM, a RAM, a communication device, and the like, and is a dedicated circuit for controlling various movement mechanisms provided in the structural steel imaging device 100. May be. In FIG. 15, the movement control device 300 is illustrated as a device different from the arithmetic processing device 200, but the arithmetic processing device 200 may also have the function of the movement control device 300.
移動制御装置300は、表面欠陥検査装置10のユーザによる入力操作や、移動制御装置300と通信可能な装置(例えば、製造管理用プロコン等)から出力された制御信号等により、搬送ライン上を搬送される形鋼のサイズが変更となる旨が通知されると、形鋼1のサイズが変更となる旨の情報を、形鋼撮像装置100及び演算処理装置200に通知する。 The movement control device 300 is conveyed on the conveyance line by an input operation by the user of the surface defect inspection apparatus 10 or a control signal output from an apparatus (for example, a manufacturing control computer) that can communicate with the movement control device 300. When notified that the size of the shape steel to be changed is notified, information indicating that the size of the shape steel 1 is changed is notified to the shape steel imaging device 100 and the arithmetic processing device 200.
移動制御装置300は、形鋼1のサイズが変更となる旨の通知の取得とあわせて、変更後の形鋼1のサイズに関する情報を取得する。かかる変更後の形鋼のサイズに関する情報は、例えば、表面欠陥検査装置10のユーザによる入力操作や、移動制御装置300と通信可能な装置(例えば、製造管理用プロコン等)や、演算処理装置200等に格納されている各種データベース等から取得する。 The movement control device 300 acquires information about the size of the changed shape steel 1 together with the notification that the size of the shape steel 1 is changed. The information regarding the size of the shape steel after the change is, for example, an input operation by the user of the surface defect inspection apparatus 10, an apparatus (for example, a production control computer) that can communicate with the movement control apparatus 300, or the arithmetic processing apparatus 200. Acquired from various databases stored in
移動制御装置300は、基準となる形鋼のサイズに関する情報、レーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の基準撮像位置に関する情報、及び、取得した変更後の形鋼のサイズに関する情報に基づいて、かかる形鋼の変更が所定の条件を満足するか否かを判断する。移動制御装置300は、形鋼の変更が所定の条件を満たすと判断した場合に、判断に利用した上述の情報に基づいて、形鋼撮像装置100の移動量(より詳細には、レーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の移動量)を算出する。 The movement control device 300 includes information on the size of the reference shape, information on the laser light source 101 and the rod lens 103, and information on the reference imaging position of the TDI camera 105, and information on the acquired size of the changed shape. Based on this, it is determined whether or not the change of the shape steel satisfies a predetermined condition. When the movement control device 300 determines that the change of the shape steel satisfies a predetermined condition, the movement control device 300 determines the movement amount (more specifically, the laser light source 101) of the shape steel imaging device 100 based on the above-described information used for the determination. And the movement amount of the rod lens 103 and the TDI camera 105).
以下では、図16を参照しながら、移動制御装置300が実施する所定の条件を満たすか否かの判断処理、及び、レーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の移動量の算出処理について、具体的に説明する。 In the following, referring to FIG. 16, a process for determining whether or not a predetermined condition that the movement control device 300 performs is satisfied, and a process for calculating the movement amount of the laser light source 101, the rod lens 103, and the TDI camera 105. Will be described in detail.
図16は、形鋼撮像装置100の移動量(より詳細には、レーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105)について説明するための説明図である。
図16において、形鋼aが基準となる形鋼であり、搬送される形鋼のうちで最大のウェブ高さhaを有しており、フランジ幅wa、ウェブ厚t1a、フランジ厚t2aを有しているものとする。また、かかる場合において、レーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の基準撮像位置は、図16に示したように、H0=(1/2)haとなっている。
FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining the movement amount of the structural steel imaging device 100 (more specifically, the laser light source 101, the rod lens 103, and the TDI camera 105).
16, a shaped steel section steel a is a reference has a maximum web height h a among the shaped steel is conveyed, the flange width w a, web thickness t1 a flange thickness t2 It shall have a. Further, in such a case, the laser light source 101 and the rod lens 103, and the reference imaging position of the TDI camera 105, as shown in FIG. 16, has a H0 = (1/2) h a.
また、図16において、形鋼bがサイズ変更後の形鋼に対応しており、ウェブ高さhb、フランジ幅wb、ウェブ厚t1b、フランジ厚t2bを有しているものとする。 Further, in FIG. 16, the shape steel b corresponds to the shape steel after the size change, and has a web height h b , a flange width w b , a web thickness t1 b , and a flange thickness t2 b. .
かかる場合において、移動制御装置300は、まず、形鋼bについて、(hb−t2b)で表される値(すなわち、図16に示したように、上側のフランジのうちウェブに接続されている側の面までの高さH1)が、TDIカメラ105の視野中心を表す値(すなわち、H0)未満であるか否かを判断する。 In such a case, the movement control device 300 first determines the value represented by (hb−t2b) for the shape steel b (that is, the side of the upper flange connected to the web as shown in FIG. 16). It is determined whether or not the height H1) to the surface is less than a value representing the center of the visual field of the TDI camera 105 (ie, H0).
かかる条件が成立する場合には、形鋼bのフランジが傘となって、形鋼bのウェブ検査面全面を撮像できなくなってしまうため、移動制御装置300は、レーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の移動量を算出して、これらの機器の位置変更を制御する。また、かかる条件が成立しない場合(すなわち、H0≦H1である場合)には、サイズ変更後の形鋼のフランジにより撮像領域がさえぎられることはないため、移動制御装置300は、レーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の移動を実施しない。 When such a condition is satisfied, the flange of the section steel b becomes an umbrella and the entire web inspection surface of the section steel b cannot be imaged. Therefore, the movement control device 300 includes the laser light source 101, the rod lens 103, In addition, the amount of movement of the TDI camera 105 is calculated to control the position change of these devices. Further, when such a condition is not satisfied (that is, when H0 ≦ H1), since the imaging region is not blocked by the flange of the shape steel after the size change, the movement control device 300 includes the laser light source 101 and The rod lens 103 and the TDI camera 105 are not moved.
移動制御装置300は、上述のような条件が成立する場合には、レーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の水平方向移動量MX及び上下方向移動量MYを算出する。ここで、水平方向移動量MXは、TDIカメラ105とウェブ検査面との離隔距離Lが一定となるように決定される。すなわち、移動制御装置300は、以下の式201により、水平方向移動量MXを算出する。水平方向移動量MXは、下記式201から明らかなように、形鋼aのウェブ検査面と、形鋼bのウェブ検査面との離隔距離を表している。また、移動制御装置300は、上下方向移動量MYを、図16から明らかなように、以下の式202により算出する。 The movement control device 300 calculates the horizontal movement amount MX and the vertical movement amount MY of the laser light source 101, the rod lens 103, and the TDI camera 105 when the above-described conditions are satisfied. Here, the horizontal movement amount MX is determined such that the separation distance L between the TDI camera 105 and the web inspection surface is constant. That is, the movement control device 300 calculates the horizontal movement amount MX by the following equation 201. The horizontal movement amount MX represents the separation distance between the web inspection surface of the section steel a and the web inspection surface of the section steel b, as is apparent from the following equation 201. Further, the movement control device 300 calculates the vertical movement amount MY by the following expression 202 as is apparent from FIG.
MX=1/2(wa+t1a)−1/2(wb+t1b) ・・・(式201)
MY=H0−H1=(1/2)ha−(hb−t2b) ・・・(式202)
MX = 1/2 (w a + t1 a) -1/2 (w b + t1 b) ··· ( Formula 201)
MY = H0−H1 = (1/2) h a − (h b −t2 b ) (Formula 202)
移動制御装置300は、水平方向移動量MX及び上下方向移動量MYを算出すると、形鋼撮像装置100(レーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105)に設けられた移動機構に対して、算出したこれらの移動量を表す情報を送信する。これにより、レーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105は、サイズ変更後の形鋼(すなわち、形鋼b)のウェブ検査面全体を撮像可能な位置に、自身の位置を移動させることができる。形鋼撮像装置100は、位置変更が終了すると、その旨を演算処理装置200に通知する。これにより、サイズ変更後の形鋼である形鋼bに対する表面欠陥検査処理が開始されることとなる。 When the movement control device 300 calculates the horizontal direction movement amount MX and the vertical direction movement amount MY, the movement control device 300 determines the movement mechanism provided in the shape steel imaging device 100 (the laser light source 101, the rod lens 103, and the TDI camera 105). , Information indicating these calculated movement amounts is transmitted. As a result, the laser light source 101, the rod lens 103, and the TDI camera 105 move their positions to a position where the entire web inspection surface of the size-changed shape steel (ie, the shape steel b) can be imaged. Can do. When the position change is completed, the shape steel imaging device 100 notifies the arithmetic processing device 200 to that effect. Thereby, the surface defect inspection process with respect to the shaped steel b which is the shaped steel after a size change will be started.
なお、サイズ変更後の形鋼に対する表面欠陥検査処理が終了すると、移動制御装置300は、基準撮像位置へと復帰する旨を指示する制御信号を、形鋼撮像装置100に対して送信する。 When the surface defect inspection process for the shaped steel after the size change is completed, the movement control device 300 transmits a control signal instructing to return to the reference imaging position to the shaped steel imaging device 100.
以上説明したようなレーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の位置制御を実施することにより、搬送ライン上を搬送される形鋼のサイズが多種多様であり、ウェブ検査面の搬送位置が異なる場合であっても、形鋼撮像装置100の光学系配置が適切な位置に移動することとなる。その結果、様々なサイズの形鋼に対して、正確に表面欠陥検査処理を実施することが可能となる。 By performing the position control of the laser light source 101, the rod lens 103, and the TDI camera 105 as described above, the size of the shape steel conveyed on the conveyance line varies, and the conveyance position of the web inspection surface Even if they are different from each other, the optical system arrangement of the structural steel imaging device 100 is moved to an appropriate position. As a result, it is possible to accurately carry out surface defect inspection processing on various sizes of shape steel.
以上、図16を参照しながら、移動制御装置300によるレーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の移動制御処理について説明した。 The movement control processing of the laser light source 101, the rod lens 103, and the TDI camera 105 by the movement control device 300 has been described above with reference to FIG.
ここで、本実施形態に係る移動制御装置300は、レーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105に加えて、フランジ照明装置107の移動制御を行うことも可能である。 Here, the movement control device 300 according to the present embodiment can perform movement control of the flange illumination device 107 in addition to the laser light source 101, the rod lens 103, and the TDI camera 105.
以下、図17を参照しながら、移動制御装置300によるフランジ照明装置107の移動制御処理について説明する。図17は、本実施形態に係るフランジ照明装置の移動量について説明するための説明図である。 Hereinafter, the movement control process of the flange illumination device 107 by the movement control device 300 will be described with reference to FIG. FIG. 17 is an explanatory diagram for explaining the movement amount of the flange illumination device according to the present embodiment.
なお、以下の説明では、図17に示したように、搬送ライン上を搬送される形鋼のうち最大のウェブ高さを有する形鋼(形鋼a)を撮像する際のレーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の基準撮像位置の高さを高さ方向の原点とした座標系(u,v)を用いることとする。すなわち、図17に示した座標系(u,v)では、スキッドSの右端に対応し、かつ、形鋼aを撮像する際のレーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の基準撮像位置の高さに対応する点を、原点として取り扱う。また、フランジ照明装置107の位置を、上記uv座標系を用いてFS(u,v)と表すこととする。 In the following description, as shown in FIG. 17, the laser light source 101 and the rod for imaging the shape steel having the maximum web height (section a) among the shape steels conveyed on the conveyance line. A coordinate system (u, v) is used in which the height of the reference imaging position of the lens 103 and the TDI camera 105 is the origin in the height direction. That is, in the coordinate system (u, v) shown in FIG. 17, it corresponds to the right end of the skid S, and the reference imaging of the laser light source 101 and the rod lens 103 and the TDI camera 105 when imaging the shaped steel a. The point corresponding to the height of the position is handled as the origin. The position of the flange illumination device 107 is represented as FS (u, v) using the uv coordinate system.
ここで、図17に示した形鋼は、ウェブ高さh、フランジ幅w、ウェブ厚t1、フランジ厚t2、コーナーR部の半径rとなっており、テーブルロール2の端部からDの位置に配設されているものとする。 Here, the shape steel shown in FIG. 17 has a web height h, a flange width w, a web thickness t 1 , a flange thickness t 2 , and a radius r of the corner R portion. It shall be arrange | positioned in this position.
かかる場合において、図17に示した形鋼に適したフランジ照明装置107の設置位置は、以下の3つの条件を全て満たす領域(図17において、斜線で示した領域)内の位置となる。 In such a case, the installation position of the flange illuminating device 107 suitable for the shape steel shown in FIG. 17 is a position in an area (area shown by hatching in FIG. 17) that satisfies all the following three conditions.
(1)フランジ照明装置107側のフランジの端部Mと、他側のフランジ面に連なるR部の端部Nとを結ぶ直線LEよりも形鋼中心側
(2)フランジ端部に垂直な直線L0よりも形鋼外側
(3)カメラ視野の外側(形鋼aを撮像する際のカメラ視野と直線L0との交点の高さVCよりも上側)
(1) Shape steel center side of straight line LE connecting flange end M on the flange illumination device 107 side and end N of the R portion connected to the flange surface on the other side (2) Straight line perpendicular to the flange end shaped steel than L0 outward (3) outside the camera field of view (height V C above the point of intersection between the camera view and the straight line L0 of imaging the structural steel a)
ここで、上記3つの条件を満たす形鋼aを基準としたフランジ照明装置107の初期設定位置座標を、FS(u0,v0)と表すこととする。かかる初期設定位置FS(u0,v0)において、v0は、v0>VCを満足するように予め設定された値となっている。 Here, the initial set position coordinate of the flange illumination device 107 based on the shape steel a that satisfies the above three conditions is represented as FS (u 0 , v 0 ). At the initial setting position FS (u 0 , v 0 ), v 0 is a value set in advance so as to satisfy v 0 > V C.
このような条件において、直線LE及び直線L0が、uv座標系においてどのように定式化されるかについて考える。
まず、直線LEに関し、座標M及び座標Nは、uv座標系において以下のように表される。
Consider how the straight line LE and the straight line L0 are formulated in the uv coordinate system under such conditions.
First, regarding the straight line LE, the coordinate M and the coordinate N are expressed as follows in the uv coordinate system.
従って、直線LEを表すuv座標系での式は、以下の式251のようになる。ここで、以下の式251において、係数a及び係数bは、以下の式252及び式253で表される値である。 Accordingly, the expression in the uv coordinate system representing the straight line LE is as shown in the following expression 251. Here, in the following formula 251, the coefficient a and the coefficient b are values represented by the following formula 252 and formula 253.
・・・(式252)
・・・(式253)
... (Formula 252)
... (Formula 253)
また、直線L0は、座標Mを通りウェブ高さ方向と平行な直線であるため、以下の式254のように表すことができる。 Further, since the straight line L0 is a straight line that passes through the coordinate M and is parallel to the web height direction, it can be expressed as the following Expression 254.
u=w ・・・(式254) u = w (Formula 254)
従って、図17に示した形鋼に対するフランジ照明装置107の位置は、以下の3つの条件式を全て満たす範囲内の位置として表すことができる。 Therefore, the position of the flange illumination device 107 with respect to the shape steel shown in FIG. 17 can be expressed as a position within a range that satisfies all of the following three conditional expressions.
(1)v>a・(u−w)+b
(2)u>w
(3)v>VC
(1) v> a · (u−w) + b
(2) u> w
(3) v> V C
ここで、式251を変形してuについて解くと、以下の式255を得ることができる。 Here, when Equation 251 is transformed and solved for u, Equation 255 below can be obtained.
従って、上記式255を考慮して、先述の(1)〜(3)の条件を整理すると、以下の式256及び式257のように表すことができる。 Therefore, when the above conditions (1) to (3) are arranged in consideration of the above-described formula 255, the following formulas 256 and 257 can be expressed.
・・・(式257)
... (Formula 257)
従って、本実施形態に係る移動制御装置300は、形鋼のサイズに応じてフランジ照明装置107に設けられた各種の移動機構を制御し、初期設定位置の座標FS(u0,v0)から、上記式256及び式267を共に満たすような位置FS(u,v)へとフランジ照明装置107を移動させればよい。 Therefore, the movement control device 300 according to the present embodiment controls various movement mechanisms provided in the flange illumination device 107 in accordance with the size of the shape steel, and from the coordinates FS (u 0 , v 0 ) of the initial setting position. The flange illumination device 107 may be moved to a position FS (u, v) that satisfies both the above formulas 256 and 267.
ここで、フランジ照明装置107の移動方法として、主に以下の2種類の方法が考えられる。 Here, as the moving method of the flange illumination device 107, the following two types of methods can be mainly considered.
・フランジ照明装置107の高さ位置をレーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105と連動して移動させ、フランジ照明装置107の水平方向の位置を水平方向に移動させる方法
・フランジ照明装置107の高さ位置をレーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の高さ位置と連動させずに一定とし、水平方向にのみ移動させる方法
A method of moving the height position of the flange illumination device 107 in conjunction with the laser light source 101, the rod lens 103, and the TDI camera 105 and moving the horizontal position of the flange illumination device 107 in the horizontal direction. A method in which the height position of 107 is constant without being interlocked with the height positions of the laser light source 101, the rod lens 103, and the TDI camera 105, and is moved only in the horizontal direction.
以下では、まず、移動制御装置300がフランジ照明装置107の高さ方向及び水平方向を移動させる場合について、具体的に説明する。 Below, the case where the movement control apparatus 300 moves the height direction and the horizontal direction of the flange illuminating device 107 first is demonstrated concretely.
移動制御装置300に対して形鋼の形状に関する情報が入力されると、移動制御装置300は、取得した形鋼の形状に関する情報を利用して、先述のようにしてレーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の移動量MX及びMYを算出する。ここで、移動制御装置300は、レーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105を高さ方向(すなわち、v軸方向)に関してv軸負方向側にMYだけ移動させる場合、フランジ照明装置107についても、レーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の高さ方向の移動に連動させて、v軸負方向側にMYだけ移動させる。従って、フランジ照明装置107の高さ方向の座標vは、移動制御装置300の制御により、v=v0−MYに移動することとなる。 When information related to the shape of the shape steel is input to the movement control device 300, the movement control device 300 uses the acquired information related to the shape of the shape steel to make the laser light source 101 and the rod lens 103 as described above. And movement amounts MX and MY of the TDI camera 105 are calculated. Here, when the movement control device 300 moves the laser light source 101, the rod lens 103, and the TDI camera 105 by MY in the negative v-axis direction with respect to the height direction (that is, the v-axis direction), the flange illumination device 107 is moved. Also, in conjunction with the movement of the laser light source 101, the rod lens 103, and the TDI camera 105 in the height direction, the laser beam is moved by MY to the v-axis negative direction side. Therefore, the coordinate v in the height direction of the flange illumination device 107 is moved to v = v 0 -MY under the control of the movement control device 300.
また、移動制御装置300は、フランジ照明装置107の水平方向(すなわち、u軸方向)の位置を、上記式256を満たす位置、すなわち、w<u<(1/a)・(v0−MY−b)+wを満たす位置uまで移動させる。 In addition, the movement control device 300 sets the position of the flange illumination device 107 in the horizontal direction (that is, the u-axis direction) to a position that satisfies the above expression 256, that is, w <u <(1 / a) · (v 0 −MY. -B) Move to a position u that satisfies + w.
なお、式256で表される条件が成立しない場合には、移動制御装置300は、フランジ照明装置107の水平方向位置uを、上記式254で表される位置と上記式255で表される位置との中間位置となるように移動させればよい。すなわち、移動制御装置300は、フランジ照明装置107の水平方向位置uを、以下の式258で表される位置に設定する。 When the condition represented by Expression 256 is not satisfied, the movement control device 300 determines the horizontal position u of the flange illumination device 107 as the position represented by the Expression 254 and the position represented by the Expression 255. What is necessary is just to move so that it may become an intermediate position. That is, the movement control device 300 sets the horizontal position u of the flange illumination device 107 to a position represented by the following expression 258.
従って、式256で表される条件が成立しない場合には、移動制御装置300は、フランジ照明装置107の位置を以下で表される座標FSに設定して、フランジ照明装置107の移動制御を実施することとなる。 Therefore, when the condition represented by Expression 256 is not satisfied, the movement control device 300 sets the position of the flange illumination device 107 to the coordinate FS represented below and performs the movement control of the flange illumination device 107. Will be.
次に、移動制御装置300がフランジ照明装置107の水平方向のみを移動させる場合について、具体的に説明する。 Next, the case where the movement control device 300 moves only the horizontal direction of the flange illumination device 107 will be specifically described.
移動制御装置300に対して形鋼の形状に関する情報が入力されると、移動制御装置300は、取得した形鋼の形状に関する情報を利用して、先述のようにしてレーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の移動量MX及びMYを算出する。ここで、移動制御装置300は、フランジ照明装置107の高さ(すなわち、v軸方向の位置)については、レーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の高さ方向の移動に連動させず、初期設定位置のv座標であるv0のままで一定とする。 When information related to the shape of the shape steel is input to the movement control device 300, the movement control device 300 uses the acquired information related to the shape of the shape steel to make the laser light source 101 and the rod lens 103 as described above. And movement amounts MX and MY of the TDI camera 105 are calculated. Here, the movement control device 300 links the height of the flange illumination device 107 (that is, the position in the v-axis direction) with the movement of the laser light source 101, the rod lens 103, and the TDI camera 105 in the height direction. Instead, v 0 which is the v coordinate of the initial setting position remains constant.
また、移動制御装置300は、フランジ照明装置107の水平方向(すなわち、u軸方向)の位置を、上記式256を満たす位置、すなわち、w<u<(1/a)・(v0−b)+wを満たす位置uまで移動させる。 Further, the movement control device 300 sets the position of the flange illumination device 107 in the horizontal direction (that is, the u-axis direction) to a position that satisfies the above-described formula 256, that is, w <u <(1 / a) · (v 0 −b). ) Move to position u satisfying + w.
なお、式256で表される条件が成立しない場合には、移動制御装置300は、フランジ照明装置107の水平方向位置uを、上記式254で表される位置と上記式255で表される位置との中間位置となるように移動させればよい。すなわち、移動制御装置300は、フランジ照明装置107の水平方向位置uを、以下の式259で表される位置に設定する。 When the condition represented by Expression 256 is not satisfied, the movement control device 300 determines the horizontal position u of the flange illumination device 107 as the position represented by the Expression 254 and the position represented by the Expression 255. What is necessary is just to move so that it may become an intermediate position. That is, the movement control device 300 sets the horizontal position u of the flange illumination device 107 to a position represented by the following expression 259.
従って、式256で表される条件が成立しない場合には、移動制御装置300は、フランジ照明装置107の位置を以下で表される座標FSに設定して、フランジ照明装置107の移動制御を実施することとなる。 Therefore, when the condition represented by Expression 256 is not satisfied, the movement control device 300 sets the position of the flange illumination device 107 to the coordinate FS represented below and performs the movement control of the flange illumination device 107. Will be.
なお、上記説明では、形鋼撮像装置100が、移動機構を備えた1台のフランジ照明装置107を備えている場合について説明したが、形鋼撮像装置100は、複数台のフランジ照明装置107を備えていてもよい。形鋼撮像装置100が複数台のフランジ照明装置107を備えることで、上述のようなフランジ照明装置107の移動制御処理を実施することなく、形鋼のフランジ端部を適切に照明することが可能となる。 In the above description, the case where the structural steel imaging device 100 includes one flange illumination device 107 including a moving mechanism has been described. However, the structural steel imaging device 100 includes a plurality of flange illumination devices 107. You may have. Since the shape steel imaging device 100 includes a plurality of flange illumination devices 107, it is possible to appropriately illuminate the end portion of the flange of the shape steel without performing the movement control processing of the flange illumination device 107 as described above. It becomes.
以下では、図18を参照しながら、形鋼撮像装置100が複数台のフランジ照明装置107を備える場合におけるフランジ端部の照明制御処理について、簡単に説明する。図18は、本実施形態に係るフランジ照明装置の変形例について説明するための説明図である。 Hereinafter, with reference to FIG. 18, the flange end illumination control process in the case where the structural steel imaging device 100 includes a plurality of flange illumination devices 107 will be briefly described. FIG. 18 is an explanatory diagram for describing a modification of the flange illumination device according to the present embodiment.
図18に示したように、本実施形態に係る形鋼撮像装置100は、v>VCを満たすv=v0の高さに、u軸方向に沿って複数のフランジ照明装置107を有していてもよい。図18に示したようにアレイ状に照明装置を設けることで、以上説明したような移動制御を実施することなく、形鋼のフランジ端部を照明可能となる。 As shown in FIG. 18, the structural steel imaging device 100 according to the present embodiment includes a plurality of flange illumination devices 107 along the u-axis direction at a height of v = v 0 that satisfies v> V C. It may be. As shown in FIG. 18, it is possible to illuminate the flange end portion of the shape steel without performing the movement control as described above by providing the illumination device in an array.
なお、かかる場合には、上述のようなフランジ照明装置107の移動制御を行うのではなく、フランジ照明装置107の点灯制御が行われることとなる。フランジ照明装置の点灯制御は、移動制御装置300が実施してもよいし、移動制御装置300の算出したレーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の移動量MX,MYを取得したタイミング信号発生部201が実施してもよい。以下では、移動制御装置300がフランジ照明装置107の点灯制御を行う場合を例にとって説明する。 In such a case, the lighting control of the flange lighting device 107 is performed instead of the movement control of the flange lighting device 107 as described above. The lighting control of the flange illumination device may be performed by the movement control device 300, or the timing at which the movement amounts MX and MY of the laser light source 101 and the rod lens 103 and the TDI camera 105 calculated by the movement control device 300 are acquired. The signal generator 201 may implement this. Hereinafter, a case where the movement control device 300 performs the lighting control of the flange illumination device 107 will be described as an example.
フランジ照明装置107は、図18に示したように、u軸方向(すなわち、形鋼の搬送方向に垂直な方向)に沿って等間隔に、m台設けられているものとする。ここで、隣り合うフランジ照明装置107の間隔は、実際に搬送ライン上を搬送される形鋼のサイズに基づいて決定することが可能であり、例えば、搬送される形鋼のサイズに基づいて算出される(1/a)・(v0−b)の値の中で最小値と同等となるように決定すればよい。この際、フランジ照明装置107の配置間隔は、上記式256を満たす領域内に少なくとも1個のフランジ照明装置が配置されるように調整される。また、設置するフランジ照明装置の台数についても、搬送ライン上を搬送される形鋼のサイズを考慮して、適宜設定すればよい。ここで、各フランジ照明装置の位置座標を、FSm(um,v0)(m=1,2,・・・,m)と表すこととする。 As shown in FIG. 18, it is assumed that m flange illumination devices 107 are provided at equal intervals along the u-axis direction (that is, the direction perpendicular to the conveyance direction of the shape steel). Here, the interval between the adjacent flange illumination devices 107 can be determined based on the size of the shape steel actually conveyed on the conveyance line, for example, calculated based on the size of the shape steel to be conveyed. is the (1 / a) · (v 0 -b) of may be determined so that the minimum value and equal in value. At this time, the arrangement interval of the flange illuminating devices 107 is adjusted so that at least one flange illuminating device is arranged in a region satisfying the above-described formula 256. Further, the number of flange illumination devices to be installed may be set as appropriate in consideration of the size of the shape steel conveyed on the conveyance line. Here, the position coordinate of each flange illumination device is represented as FS m (u m , v 0 ) (m = 1, 2,..., M).
かかる場合において、搬送される形鋼のサイズが変更になると、移動制御装置300は、取得した形鋼の形状に関する情報を利用して、先述のようにしてレーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の移動量MX及びMYを算出する。続いて、移動制御装置300は、以下の式260を満たすu座標値umを特定する。 In such a case, when the size of the shape steel to be conveyed is changed, the movement control device 300 uses the acquired information on the shape of the shape steel, and as described above, the laser light source 101 and the rod lens 103, and The movement amounts MX and MY of the TDI camera 105 are calculated. Subsequently, the movement control device 300 specifies the u coordinate value u m that satisfies the following expression 260.
その後、移動制御装置300は、特定したu座標値umを利用して、位置座標FSm(um,v0)に存在するフランジ照明装置のみを点灯させるように、フランジ照明装置107の点灯制御を実施する。 Thereafter, the movement control device 300 uses the specified u coordinate value u m to turn on the flange lighting device 107 so as to turn on only the flange lighting device existing at the position coordinates FS m (u m , v 0 ). Implement control.
以上、図17及び図18を参照しながら、移動制御装置300によるフランジ照明装置107の移動制御処理について説明した。 The movement control process of the flange illumination device 107 by the movement control device 300 has been described above with reference to FIGS. 17 and 18.
なお、上述の実施形態では、移動制御装置300がレーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の撮像位置を制御する際の条件としてH0>H1が成立するか否かに着目し、H0≦H1である場合にはレーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の撮像位置を変更しない場合について説明した。 In the above-described embodiment, attention is paid to whether or not H0> H1 is satisfied as a condition when the movement control device 300 controls the imaging positions of the laser light source 101, the rod lens 103, and the TDI camera 105, and H0. In the case where ≦ H1, the case where the imaging positions of the laser light source 101, the rod lens 103, and the TDI camera 105 are not changed has been described.
しかしながら、移動制御装置300がレーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105の撮像位置を制御する際の条件は、上記例に限定されるわけではない。例えば、移動制御装置300は、形鋼の種別が切り替わる際に、ウェブ高さの中心位置が変化するか否かに着目して、撮像位置を制御するか否かを判断してもよい。かかる場合には、移動制御装置300は、現在搬送されている形鋼の種別やサイズを把握しておき、搬送される形鋼のサイズが変更となる場合には、ウェブ高さの中心位置が変化するか否かを判断する。移動制御装置300は、ウェブ高さの中心位置が変化すると判断した場合に、レーザ光源101及びロッドレンズ103、並びに、TDIカメラ105が常に形鋼のウェブ高さの中心位置となるように、これら機器の位置制御を行うことができる。 However, the conditions when the movement control device 300 controls the imaging positions of the laser light source 101, the rod lens 103, and the TDI camera 105 are not limited to the above example. For example, the movement control device 300 may determine whether or not to control the imaging position by paying attention to whether or not the center position of the web height changes when the type of the shape steel is switched. In such a case, the movement control device 300 keeps track of the type and size of the currently transferred shape steel, and when the size of the shape steel to be transferred is changed, the center position of the web height is changed. Determine whether it changes. When the movement control device 300 determines that the center position of the web height changes, the laser light source 101, the rod lens 103, and the TDI camera 105 are always set to the center position of the web height of the section steel. Device position control can be performed.
(ハードウェア構成について)
次に、図19を参照しながら、本発明の実施形態に係る演算処理装置200のハードウェア構成について、詳細に説明する。図19は、本発明の実施形態に係る演算処理装置200のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
(About hardware configuration)
Next, the hardware configuration of the arithmetic processing apparatus 200 according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 19 is a block diagram for explaining a hardware configuration of the arithmetic processing device 200 according to the embodiment of the present invention.
演算処理装置200は、主に、CPU901と、ROM903と、RAM905と、を備える。また、演算処理装置200は、更に、バス907と、入力装置909と、出力装置911と、ストレージ装置913と、ドライブ915と、接続ポート917と、通信装置919とを備える。 The arithmetic processing device 200 mainly includes a CPU 901, a ROM 903, and a RAM 905. The arithmetic processing device 200 further includes a bus 907, an input device 909, an output device 911, a storage device 913, a drive 915, a connection port 917, and a communication device 919.
CPU901は、演算装置及び制御装置として機能し、ROM903、RAM905、ストレージ装置913、またはリムーバブル記録媒体921に記録された各種プログラムに従って、演算処理装置200内の動作全般またはその一部を制御する。ROM903は、CPU901が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。RAM905は、CPU901が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはCPUバス等の内部バスにより構成されるバス907により相互に接続されている。 The CPU 901 functions as an arithmetic device and a control device, and controls all or a part of the operation in the arithmetic processing device 200 according to various programs recorded in the ROM 903, the RAM 905, the storage device 913, or the removable recording medium 921. The ROM 903 stores programs used by the CPU 901, calculation parameters, and the like. The RAM 905 primarily stores programs used by the CPU 901, parameters that change as appropriate during execution of the programs, and the like. These are connected to each other by a bus 907 constituted by an internal bus such as a CPU bus.
バス907は、ブリッジを介して、PCI(Peripheral Component Interconnect/Interface)バスなどの外部バスに接続されている。 The bus 907 is connected to an external bus such as a PCI (Peripheral Component Interconnect / Interface) bus via a bridge.
入力装置909は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置909は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段(いわゆる、リモコン)であってもよいし、演算処理装置200の操作に対応したPDA等の外部接続機器923であってもよい。さらに、入力装置909は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、CPU901に出力する入力制御回路などから構成されている。演算処理装置200のユーザは、この入力装置909を操作することにより、演算処理装置200に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。 The input device 909 is an operation unit operated by the user, such as a mouse, a keyboard, a touch panel, a button, a switch, and a lever. The input device 909 may be, for example, remote control means (so-called remote control) using infrared rays or other radio waves, or may be an external connection device 923 such as a PDA corresponding to the operation of the arithmetic processing device 200. May be. Furthermore, the input device 909 includes, for example, an input control circuit that generates an input signal based on information input by a user using the operation unit and outputs the input signal to the CPU 901. The user of the arithmetic processing device 200 can input various data and instruct processing operations to the arithmetic processing device 200 by operating the input device 909.
出力装置911は、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、CRTディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ELディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置911は、例えば、演算処理装置200が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、演算処理装置200が行った各種処理により得られた結果を、テキストまたはイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。 The output device 911 is configured by a device that can notify the user of the acquired information visually or audibly. Examples of such devices include CRT display devices, liquid crystal display devices, plasma display devices, EL display devices and display devices such as lamps, audio output devices such as speakers and headphones, printer devices, mobile phones, and facsimiles. The output device 911 outputs results obtained by various processes performed by the arithmetic processing device 200, for example. Specifically, the display device displays results obtained by various processes performed by the arithmetic processing device 200 as text or images. On the other hand, the audio output device converts an audio signal composed of reproduced audio data, acoustic data, and the like into an analog signal and outputs the analog signal.
ストレージ装置913は、演算処理装置200の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置913は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置913は、CPU901が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種のデータなどを格納する。 The storage device 913 is a data storage device configured as an example of a storage unit of the arithmetic processing device 200. The storage device 913 includes, for example, a magnetic storage device such as an HDD (Hard Disk Drive), a semiconductor storage device, an optical storage device, or a magneto-optical storage device. The storage device 913 stores programs executed by the CPU 901, various data, various data acquired from the outside, and the like.
ドライブ915は、記録媒体用リーダライタであり、演算処理装置200に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ915は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体921に記録されている情報を読み出して、RAM905に出力する。また、ドライブ915は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体921に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体921は、例えば、CDメディア、DVDメディア、Blu−rayメディア等である。また、リムーバブル記録媒体921は、コンパクトフラッシュ(登録商標)(CompactFlash:CF)、フラッシュメモリ、または、SDメモリカード(Secure Digital memory card)等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体921は、例えば、非接触型ICチップを搭載したICカード(Integrated Circuit card)または電子機器等であってもよい。 The drive 915 is a recording medium reader / writer, and is built in or externally attached to the arithmetic processing unit 200. The drive 915 reads information recorded on a removable recording medium 921 such as a mounted magnetic disk, optical disk, magneto-optical disk, or semiconductor memory, and outputs the information to the RAM 905. The drive 915 can also write a record on a removable recording medium 921 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory. The removable recording medium 921 is, for example, a CD medium, a DVD medium, a Blu-ray medium, or the like. The removable recording medium 921 may be a CompactFlash (registered trademark) (CompactFlash: CF), a flash memory, an SD memory card (Secure Digital memory card), or the like. Further, the removable recording medium 921 may be, for example, an IC card (Integrated Circuit card) on which a non-contact IC chip is mounted, an electronic device, or the like.
接続ポート917は、機器を演算処理装置200に直接接続するためのポートである。接続ポート917の一例として、USB(Universal Serial Bus)ポート、IEEE1394ポート、SCSI(Small Computer System Interface)ポート、RS−232Cポート等がある。この接続ポート917に外部接続機器923を接続することで、演算処理装置200は、外部接続機器923から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器923に各種のデータを提供したりする。 The connection port 917 is a port for directly connecting a device to the arithmetic processing device 200. Examples of the connection port 917 include a USB (Universal Serial Bus) port, an IEEE 1394 port, a SCSI (Small Computer System Interface) port, and an RS-232C port. By connecting the external connection device 923 to the connection port 917, the arithmetic processing apparatus 200 acquires various data directly from the external connection device 923 or provides various data to the external connection device 923.
通信装置919は、例えば、通信網925に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置919は、例えば、有線または無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)、またはWUSB(Wireless USB)用の通信カード等である。また、通信装置919は、光通信用のルータ、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)用のルータ、または、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置919は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばTCP/IP等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置919に接続される通信網925は、有線または無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内LAN、赤外線通信、ラジオ波通信または衛星通信等であってもよい。 The communication device 919 is a communication interface configured with, for example, a communication device for connecting to the communication network 925. The communication device 919 is, for example, a communication card for wired or wireless LAN (Local Area Network), Bluetooth (registered trademark), or WUSB (Wireless USB). The communication device 919 may be a router for optical communication, a router for ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), or a modem for various communication. The communication device 919 can transmit and receive signals and the like according to a predetermined protocol such as TCP / IP, for example, with the Internet and other communication devices. The communication network 925 connected to the communication device 919 is configured by a wired or wireless network, and may be, for example, the Internet, a home LAN, infrared communication, radio wave communication, satellite communication, or the like. .
以上、本発明の実施形態に係る演算処理装置200の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。 Heretofore, an example of the hardware configuration capable of realizing the function of the arithmetic processing device 200 according to the embodiment of the present invention has been shown. Each component described above may be configured using a general-purpose member, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. Therefore, it is possible to change the hardware configuration to be used as appropriate according to the technical level at the time of carrying out this embodiment.
なお、本発明の実施形態に係る移動制御装置300のハードウェア構成は、本発明の実施形態に係る演算処理装置200のハードウェア構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。 Note that the hardware configuration of the movement control device 300 according to the embodiment of the present invention is the same as the hardware configuration of the arithmetic processing device 200 according to the embodiment of the present invention, and thus detailed description thereof is omitted.
以上説明したように、本発明の実施形態に係る表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法では、遅延積分型撮像装置で得られた光切断画像を順に配列することにより得られる縞画像について、検査対象物の検査範囲を正確に決定することが可能となった。そのため、検査対象物がH形鋼のウェブ面のように横断面形状において両端部が低くなる又は高くなる曲線を有する長丈材である場合にも、凹凸を含む表面欠陥の検出精度を高めることができる。 As described above, in the surface defect inspection apparatus and the surface defect inspection method according to the embodiments of the present invention, the fringe image obtained by sequentially arranging the light section images obtained by the delay integration type imaging apparatus is inspected. It became possible to accurately determine the inspection range of objects. Therefore, even when the inspection object is a long material having a curved line in which both end portions are lowered or raised in the cross-sectional shape like the web surface of H-shaped steel, it is possible to improve the detection accuracy of surface defects including irregularities. it can.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
1 形鋼
2 ローラ
10 表面欠陥検査装置
100 形鋼撮像装置
101 レーザ光源
103 ロッドレンズ
105 遅延積分型撮像装置(TDIカメラ)
200 演算処理装置
201 タイミング信号発生部
203 画像処理部
205 表示部
207 記憶部
209 画像生成部
211 A/D変換部
213 プレフィルタ部
215 直交正弦波発生部
217,219 ローパスフィルタ部
221 位相算出部
223 振幅算出部
225 位相連続化処理部
227 エッジ位置検出部
229 エッジ不感帯算出部
231 センタリング処理部
233 形状補正処理部
235 欠陥検出処理部
300 移動制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shape steel 2 Roller 10 Surface defect inspection apparatus 100 Shape steel imaging device 101 Laser light source 103 Rod lens 105 Delay integration type imaging device (TDI camera)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 200 Arithmetic processor 201 Timing signal generation part 203 Image processing part 205 Display part 207 Storage part 209 Image generation part 211 A / D conversion part 213 Prefilter part 215 Orthogonal sine wave generation part 217,219 Low-pass filter part 221 Phase calculation part 223 Amplitude calculation unit 225 Phase continuation processing unit 227 Edge position detection unit 229 Edge dead zone calculation unit 231 Centering processing unit 233 Shape correction processing unit 235 Defect detection processing unit 300 Movement control device
Claims (8)
前記形鋼撮像装置により生成された前記形鋼の撮像画像に対して画像処理を行い、前記ウェブ面の表面に欠陥が存在するか否かを判断する演算処理装置と、
を備え、
前記演算処理装置は、
前記形鋼撮像装置により生成された光切断像から構成される縞画像を利用して、前記形鋼の表面の凹凸状態を表す形状画像と、前記形鋼の表面での粗度の相違を表す輝度画像と、を生成する画像生成部と、
前記輝度画像に基づいて、前記フランジ面のエッジ位置を検出するエッジ位置検出部と、
前記エッジ位置検出部により検出されたエッジ位置と、前記形鋼の形状に関する情報と、前記形鋼撮像装置と前記形鋼との位置関係に関する情報と、を利用して、前記形状画像における前記フランジ面に対応する部分を不感帯として算出するエッジ不感帯算出部と、
前記形状画像のうち、前記エッジ不感帯算出部により算出された不感帯をのぞく部分を表面欠陥検出対象部分とし、当該表面欠陥検出対象部分について、存在する表面欠陥を検出する欠陥検出処理部と、
を有することを特徴とする、表面欠陥検査装置。 Shaped steel conveyed on a conveying line, which has a flange surface and a web surface, and is modulated into a shape steel in which the flange surface and the web surface are connected via a corner R portion. -Integration type imaging that generates a light-cut image that is a captured image of the laser light by imaging the linear laser light reflected by the shape steel and a laser light source and a rod lens that irradiate a laser beam A shape-steel imaging device comprising:
An arithmetic processing device that performs image processing on a captured image of the shape steel generated by the shape steel imaging device and determines whether or not a defect exists on the surface of the web surface;
With
The arithmetic processing unit includes:
By using a fringe image composed of a light section image generated by the shape steel imaging device, a shape image representing an uneven state on the surface of the shape steel and a difference in roughness on the surface of the shape steel are represented. An image generation unit for generating a luminance image;
An edge position detection unit that detects an edge position of the flange surface based on the luminance image;
Using the edge position detected by the edge position detection unit, information on the shape of the shape steel, and information on the positional relationship between the shape steel imaging device and the shape steel, the flange in the shape image An edge dead zone calculator that calculates a dead zone corresponding to the surface;
Of the shape image, a portion excluding the dead zone calculated by the edge dead zone calculation unit is a surface defect detection target portion, and for the surface defect detection target portion, a defect detection processing unit that detects an existing surface defect;
A surface defect inspection apparatus characterized by comprising:
前記エッジ不感帯算出部は、前記フランジ面の端面に関する画像情報から、前記フランジ面のエッジ位置を検出することを特徴とする、請求項1に記載の表面欠陥検査装置。 The structural steel imaging device further includes a flange illumination device that illuminates an end surface of the flange surface,
The surface defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the edge dead zone calculation unit detects an edge position of the flange surface from image information relating to an end surface of the flange surface.
前記表面欠陥検査装置は、検査対象となる前記形鋼のサイズに応じて、前記レーザ光源及びロッドレンズと、前記遅延積分型の撮像装置の位置を移動させる移動制御装置を更に備えることを特徴とする、請求項2または3に記載の表面欠陥検査装置。 A plurality of the flange illumination devices are provided at predetermined intervals along the width direction of the flange surface,
The surface defect inspection device further includes a movement control device for moving the position of the laser light source and the rod lens and the delay integration type imaging device according to the size of the shape steel to be inspected. The surface defect inspection apparatus according to claim 2 or 3.
生成された前記光切断像から構成される縞画像を利用して、前記形鋼の表面の凹凸状態を表す形状画像と、前記形鋼の表面での粗度の相違を表す輝度画像と、を生成するステップと、
生成された前記輝度画像に基づいて、前記フランジ面のエッジ位置を検出するステップと、
検出された前記エッジ位置と、前記形鋼の形状に関する情報と、前記形鋼撮像装置と前記形鋼との位置関係に関する情報と、を利用して、前記形状画像における前記フランジ面に対応する部分を不感帯として算出するステップと、
前記形状画像のうち、算出された前記不感帯をのぞく部分を表面欠陥検出対象部分とし、当該表面欠陥検出対象部分について、存在する表面欠陥を検出するステップと、
を含むことを特徴とする、表面欠陥検査方法。 Shaped steel that is conveyed on a conveying line, and has a flange surface and a web surface, and the shaped steel is connected to the flange surface and the web surface via a corner R portion. -Integration type imaging that generates a light-cut image that is a captured image of the laser light by imaging the linear laser light reflected by the shape steel and a laser light source and a rod lens that irradiate a laser beam A step of generating a light section image that is an image captured by the laser beam and is captured by a shape steel imaging device comprising:
Using a fringe image composed of the generated light section image, a shape image representing the uneven state of the surface of the shape steel, and a luminance image representing a difference in roughness on the surface of the shape steel, Generating step;
Detecting an edge position of the flange surface based on the generated luminance image;
A portion corresponding to the flange surface in the shape image by using the detected edge position, information on the shape of the shape steel, and information on a positional relationship between the shape steel imaging device and the shape steel. Calculating as a dead zone;
Of the shape image, a portion excluding the calculated dead zone is a surface defect detection target portion, and for the surface defect detection target portion, detecting a surface defect existing;
A method for inspecting surface defects, comprising:
前記形鋼撮像装置により生成された光切断像から構成される縞画像を利用して、前記形鋼の表面の凹凸状態を表す形状画像と、前記形鋼の表面での粗度の相違を表す輝度画像と、を生成する画像生成機能と、
前記輝度画像に基づいて、前記フランジ面のエッジ位置を検出するエッジ位置検出機能と、
前記エッジ位置検出機能により検出されたエッジ位置と、前記形鋼の形状に関する情報と、前記形鋼撮像装置と前記形鋼との位置関係に関する情報と、を利用して、前記形状画像における前記フランジ面に対応する部分を不感帯として算出するエッジ不感帯算出機能と、
前記形状画像のうち、前記エッジ不感帯算出機能により算出された不感帯をのぞく部分を表面欠陥検出対象部分とし、当該表面欠陥検出対象部分について、存在する表面欠陥を検出する欠陥検出処理機能と、
を実現させるためのプログラム。
Shaped steel conveyed on a conveying line, which has a flange surface and a web surface, and is modulated into a shape steel in which the flange surface and the web surface are connected via a corner R portion. -Integration type imaging that generates a light-cut image that is a captured image of the laser light by imaging the linear laser light reflected by the shape steel and a laser light source and a rod lens that irradiate a laser beam To a computer that can communicate with a structural steel imaging device consisting of
By using a fringe image composed of a light section image generated by the shape steel imaging device, a shape image representing an uneven state on the surface of the shape steel and a difference in roughness on the surface of the shape steel are represented. An image generation function for generating a luminance image;
An edge position detection function for detecting an edge position of the flange surface based on the luminance image;
Using the edge position detected by the edge position detection function, information on the shape of the shape steel, and information on the positional relationship between the shape steel imaging device and the shape steel, the flange in the shape image Edge dead zone calculation function to calculate the part corresponding to the surface as dead zone,
Of the shape image, a portion excluding the dead zone calculated by the edge dead zone calculation function is a surface defect detection target portion, and for the surface defect detection target portion, a defect detection processing function for detecting an existing surface defect,
A program to realize
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