TWI554739B - 熱物件影像擷取系統與熱物件瑕疵檢測方法 - Google Patents

Description

熱物件影像擷取系統與熱物件瑕疵檢測 方法

本發明是有關於一種熱物件影像擷取系統與熱物件瑕疵檢測方法，特別是有關於一種應用光電偵測裝置之熱物件影像擷取系統與熱物件瑕疵檢測方法。

在鋼鐵的生產線中，通常會安裝檢測設備來檢測產品是否合格。例如，利用影像擷取裝置來擷取產品的表面影像，並透過影像處理的技術來判斷產品表面是否出現瑕疵。然而，為了確保檢測作業能順利進行，往往還需要知道產品何時到達檢測設備的安裝地點以及用多少的取樣頻率來進行檢測作業。對於高溫的鋼品而言，利用鋼品的亮度來偵測鋼品位置是常用的方法。例如，使用熱金屬偵測器(HOT METAL DETECTOR)來偵測鋼品位置。又例如，擷取產線影像並對影像亮度進行分析，以取得鋼品位置和移動速度，並推算出取樣頻率。然而，熱金屬偵測器無法單獨用來作為鋼品通過影像擷取裝置前的外在定頻率擷取影像觸 發，而習知的影像亮度分析方式則無法在短距離偵測的情況下，針對單方向移動的長形物件進行偵測。

因此，需要一種熱物件影像擷取系統與熱物件瑕疵檢測方法來來解決上述問題。

本發明之一方面是在提供一種熱物件影像擷取系統與熱物件瑕疵檢測方法，其利用光電偵測裝置來偵測鋼品位置，並透過中介裝置(例如，微中央處理器)來發送取樣訊號，以利檢測作業的進行。

根據本發明之一實施例，此熱物件影像擷取系統包含複數台影像擷取裝置、複數台電腦、光電偵測裝置以及中介裝置。影像擷取裝置係環設於熱物件，以擷取熱物件之複數張部分表面影像。電腦係電性連接至影像擷取裝置，以根據複數個控制訊號來控制影像擷取裝置。光電偵測裝置係用以偵測熱物件，以判斷熱物件是否靠近影像擷取裝置，其中當光電偵測裝置偵測到該熱物件時，送出偵測訊號。中介裝置係電性連接至光電偵測裝置以及電腦，以根據偵測訊號來傳送控制訊號至電腦。

根據本發明之另一實施例，在此熱物件瑕疵檢測方法中，首先利用光電偵測裝置來偵測熱物件，以判斷熱物件是否靠近複數台影像擷取裝置。然後，當光電偵測裝置偵測到熱物件時，利用中介裝置來傳送複數個控制訊號至複數台電腦，以透過電腦來控制影像擷取裝置同時擷取熱物件 之複數張部分表面影像。接著，利用電腦來處理熱物件之部分表面影像，以獲得熱物件之表面瑕疵資訊。

100‧‧‧熱物件影像擷取系統

110‧‧‧影像擷取裝置

120‧‧‧電腦

130‧‧‧光電偵測裝置

132‧‧‧冷卻保護管

132a‧‧‧入水口

132b‧‧‧外層管

132c‧‧‧封閉焊件

132d‧‧‧內層管

132e‧‧‧出水口

134‧‧‧主體

134a‧‧‧內管

134b‧‧‧外銜接件

134c‧‧‧內銜接件

134d‧‧‧絕緣座體

134e‧‧‧透明鏡片

134f‧‧‧絕緣座蓋

136‧‧‧三通管

136a‧‧‧訊號出口端部

136b‧‧‧進氣部

136c‧‧‧連接部

140‧‧‧中介裝置

142‧‧‧微中央處理器

144‧‧‧複製器

200‧‧‧熱物件瑕疵檢測方法

210-230‧‧‧步驟

ACH1-3‧‧‧溝槽部

DB‧‧‧組合部分

GB‧‧‧座體

HO‧‧‧熱物件

LD‧‧‧光電二極體

OP‧‧‧組合孔

TB‧‧‧組合部分

SB‧‧‧座體

SCW1-5‧‧‧螺牙部分

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，上文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：圖1係繪示根據本發明實施例之熱物件影像擷取系統的架構示意圖。

圖2係繪示根據本發明實施例之熱物件瑕疵檢測方法的流程示意圖。

圖3係繪示根據本發明實施例之光電偵測裝置的冷卻保護管的結構示意圖。

圖4係繪示根據本發明實施例之光電偵測裝置的主體的結構示意圖。

圖5係繪示根據本發明實施例之光電偵測裝置的三通管的結構示意圖。

請參照圖1，圖1係繪示根據本發明實施例之熱物件影像擷取系統100的架構示意圖。熱物件影像擷取系統100包含複數台影像擷取裝置110、複數台電腦120、光電偵測裝置130以及中介裝置140。影像擷取裝置110係用以擷取擷取熱物件HO的表面影像。在本實施例中，熱物 件HO為產線上的鋼胚，其係透過傳送裝置沿著產線移動，而移動方向則是垂直於圖面。影像擷取裝置110係環繞設置於熱物件HO的周圍，以針對熱物件HO的各個表面部分來擷取影像。在本實施例中，影像擷取裝置110可例如為攝影機，但本發明之實施例並不受限於此。

光電偵測裝置130係用以偵測熱物件HO，以判 斷熱物件HO是否靠近。在本實施例中，光電偵測裝置130為光電二極體，其係設置於影像擷取裝置110附近。由於熱物件HO會放出較強的光線，因此當熱物件HO靠近影像擷取裝置110時，光電偵測裝置130便會偵測到熱物件HO的光線並送出偵測訊號至中介裝置140。

中介裝置140係電性連接於光電偵測裝置130與 電腦120之間，以根據光電偵測裝置130所傳送的偵測訊號來傳送控制訊號至所有的電腦120，以使電腦120控制影像擷取裝置110來擷取熱物件HO的表面影像。如圖1所示，中介裝置140包含微中央處理器142以及複製器144。微中央處理器142係用以根據光電偵測裝置130之偵測訊號來產生固定頻率的控制訊號，而複製器144則用以複製控制訊號，並將這些控制訊號分別傳送至各電腦120，以使電腦120根據控制訊號來控制影像擷取裝置110。

在本實施例中，微中央處理器142所產生的控制 訊號為脈衝訊號，其頻率為6赫茲。意即，當電腦120接收到脈衝訊號後，便會控制影像擷取裝置110以每秒6次的頻率來擷取熱物件HO的表面影像。在本發明之其他實施例 中，微中央處理器142亦可以產生不同頻率的脈衝訊號來控制影像擷取裝置110。

請參照圖2，圖2係繪示根據本發明實施例之 熱物件瑕疵檢測方法200的流程示意圖。本實施例之熱物件瑕疵檢測方法200係適用於熱物件影像擷取系統100，以針對熱物件HO進行表面瑕疵檢測。在熱物件瑕疵檢測方法200中，首先進行步驟210，以利用光電偵測裝置130來偵測熱物件HO，以判斷熱物件HO是否靠近影像擷取裝置110。然後，進行步驟220，以於光電偵測裝置偵測到熱物件HO時，利用中介裝置140來傳送控制訊號至120電腦，以透過電腦120來控制影像擷取裝置110同時擷取熱物件HO之各部分的表面影像。

在本實施中，由於熱物件HO具有較高的亮度， 故當熱物件HO靠近光電偵測裝置130時，光電偵測裝置130會相應地產生偵測訊號，並傳送至中介裝置140。中介裝置140之微中央處理器142可接收偵測裝置130的偵測訊號，並相應地產生具有固定頻率之脈衝訊號，而複製器144則複製此脈衝訊號並傳送至每台電腦120。當電腦120接收到此脈衝訊號後，便會根據脈衝訊號的頻率來控制影像擷取裝置110進行影像擷取的作業。例如，當脈衝訊號之頻率為6赫茲時，影像擷取裝置110會以每秒6次的頻率來擷取熱物件HO的影像，並傳送至相應的電腦120。

在步驟220後，接著進行步驟230，以利用電腦120來處理這些表面影像，例如影像二值化，以獲得熱 物件HO之表面瑕疵資訊。獲得熱物件HO之表面瑕疵資訊後，作業人員便可根據表面瑕疵資訊來進行適當的處理，例如調整製程參數。

另外，本實施例之光電偵測裝置130包含有多 層套件的保護體，以保護內部的光電二極體不被外部水氣和油污破壞，並提供冷卻效果。以下將詳述光電偵測裝置130之構造。

請參照圖3、圖4以及圖5，其係分別繪示根 據本發明實施例之光電偵測裝置130之冷卻保護管132、主體134以及三通管136的結構示意圖。如圖3所示，冷卻保護管132具有入水口132a、外層管132b、封閉焊件132c、內層管132d以及出水口132e。外層管132b、封閉焊件132c與內層管132d係構成管狀的容置空間，以容置冷卻液體，例如水。入水口132a用以供水注入至容置空間中，而出水口132e則用以供容置空間中的水流出，如此可使冷卻保護管132提供冷卻保護的效果。

如圖4所示，主體134包含內管134a、外銜 接件134b、內銜接件134c、絕緣座體134d、光電二極體LD、透明鏡片134e以及絕緣座蓋134f。在本實施例中，內管134a、內銜接件134c、絕緣座體134d、光電二極體LD、透明鏡片134e以及絕緣座蓋134f係依序組裝並穿設於冷卻保護管132中。當前述元件設置於冷卻保護管132內之後，外銜接件134b再鎖固於內管134a與冷卻保護管132中，其中外銜接件134b直徑較小的螺牙部分SCW1係 鎖固於內管134a中，而外銜接件134b直徑較大的螺牙部分SCW2係鎖固於內層管132d的螺牙部分。由於螺牙部分SCW2具有較大的直徑，當螺牙部分SCW1完全鎖入至內管134a後，螺牙部分SCW2便會抵靠在內管134a之環形側壁上，以封閉此內管端部。鎖固完成後，外銜接件134b之座體GB會位於冷卻保護管132的外側，並將冷卻保護管132之內層管132d的一端封閉。

內銜接件134c具有螺牙部分SCW3以及組合 部分TB，其中螺牙部分SCW3具有較小的直徑，而組合部分TB具有較大的直徑。螺牙部分SCW3係用以鎖固於內管134a中，以連接內銜接件134c與內管134a。由於組合部分TB具有較大的直徑，當螺牙部分SCW3完全鎖入至內管134a後，組合部分TB便會抵靠在內管134a之環形側壁(未繪示)上，以封閉此內管端部。

絕緣座體134d具有螺牙部分SCW4以及組合 部分DB，其中螺牙部分SCW4具有較小的直徑，而組合部分DB具有較大的直徑。螺牙部分SCW4係用以鎖固於內銜接件134c之組合部分TB中，以連接絕緣座體134d與內銜接件134c。由於組合部分DB具有較大的直徑，當螺牙部分SCW4完全鎖入至組合部分TB後，組合部分DB便會與組合部分TB直接接觸，以封閉內銜接件134c的端部。

光電二極體LD係設置於絕緣座體134d之組合部分DB中，以進行熱物件之偵測作業。在本實施例中，絕 緣座體134d係以絕緣材料所製成，以利容置光電二極體LD。

絕緣座蓋134f具有螺牙部分SCW5以及座體 SB。螺牙部分SCW5係穿設於冷卻保護管132中，以將透明鏡片134e(例如，玻璃片)設置於光電二極體LD前方來保護光電二極體LD，其中絕緣座蓋134f與絕緣座體134d皆為管狀結構，且螺牙部分SCW5之直徑與冷卻保護管132之內層管132d匹配，故螺牙部分SCW5可鎖入至冷卻保護管132中，並將透明鏡片134e固定於保護光電二極體LD前方。座體SB具有較螺牙部分SCW5大的直徑，當螺牙部分SCW5鎖入至冷卻保護管132後，座體SB會位於組合部分DB外，並將冷卻保護管132之內層管132d的一端封閉。 意即，冷卻保護管132之內層管132d的兩端分別被外銜接件134b之座體GB以及絕緣座蓋134f之座體SB所封閉。

由上述說明以及圖4之揭露可知內管134a、外 銜接件134b、內銜接件134c以及絕緣座體134d皆為管狀結構，當上述元件依序鎖固組合後，便會在內部形成氣體流道。另外，銜接件134b以及內銜接件134c上分別形成有溝槽部ACH1-ACH3。當上述元件依序鎖固組合後，溝槽部ACH1-ACH3便會提供外部的氣體流道。

例如，當氣體從外銜接件134b的組合孔OP進 入至主體134後，便會沿著內部氣體流道一路流至絕緣座體134d的組合部分DB。接著，再透過組合部分DB前端的孔隙回流入溝槽部ACH3。由於內管134a的直徑小於內銜 接件134c之組合部分TB的直徑以及外銜接件134b之螺牙部分SCW2的直徑，故溝槽部ACH3中的氣體可沿著內管134a的表面流入至溝槽部ACH1中，接著再透過溝槽部ACH2流至光電偵測裝置130外部。

在本發明之其他實施例中，絕緣座體134d的螺 牙部分SCW4可不完全鎖入至組合部分TB，如此內部氣體流道中的氣體亦可藉由螺牙部分SCW4的氣隙回流至外部氣體流道中。

如圖5所示，三通管136具有訊號出口端部 136a、進氣部136b以及連接部136c，其中連接部136c係連接至外銜接件134b的組合孔OP。進氣部136b係用以供外部氣體輸入，以使外部氣體透過三通管136進入至主體134的內部氣體流道中。訊號出口端部136a係用以供光電二極體LD的訊號線穿設於其中，以使光電二極體LD的訊號能傳送至光電偵測裝置130外。在本實施例中，光電二極體LD的訊號線係設置於主體134的內部氣體流道中以及三通管136的訊號出口端部136a與連接部136c中，但本發明之實施例並不受限於此。

另外，值得一提的是本實施例之冷卻保護管 132、內管134a、外銜接件134b以及內銜接件134c之材料為金屬，以利加工與散熱。

由以上說明可知，本發明實施例之熱物件影像 擷取系統100與熱物件瑕疵檢測方法200係利用光電偵測裝置130來偵測熱物件的位置，並透過中介裝置140來發 送取樣訊號，如此可有利於檢測作業的進行。其次，本發明實施例之熱物件影像擷取系統100採用了光電偵測裝置130來進行偵測。由於光電偵測裝置130係利用水冷和氣冷兩種方式來降低光電偵測裝置130的溫度，且應用玻璃來防護內部的光電二極體LD，本發明實施例之熱物件影像擷取系統100可應用於高溫的工作現場來進行偵測。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧熱物件影像擷取系統

110‧‧‧影像擷取裝置

120‧‧‧電腦

130‧‧‧光電偵測裝置

140‧‧‧中介裝置

142‧‧‧微中央處理器

144‧‧‧複製器

HO‧‧‧熱物件

Claims (6)

1. 一種熱物件影像擷取系統，用以擷取一熱物件之表面影像，包含：複數台影像擷取裝置，環設該熱物件，以擷取該熱物件之複數張部分表面影像；複數台電腦，電性連接至該些影像擷取裝置，以根據複數個控制訊號來控制該些影像擷取裝置；一光電偵測裝置，用以偵測該熱物件，以判斷該熱物件是否靠近該些影像擷取裝置，其中當該光電偵測裝置偵測到該熱物件時，送出一偵測訊號；以及一中介裝置，電性連接至該光電偵測裝置以及該些電腦，以根據該偵測訊號來傳送該些控制訊號至該些電腦；其中該光電偵測裝置包含：一冷卻保護管，具有一出水口、一入水口以及一容置空間；以及一主體，穿設於該冷卻保護管中，包含：一內管，具有一第一內部氣體流道；一內銜接件，連接至該內管，其中該內銜接件具有一第二內部氣體流道以及一第一外部氣體流道，該第二內部氣體流道連通至該第一內部氣體流道；一外銜接件，連接至該內管，其中該外銜接件具有一第三內部氣體流道以及一第二外部氣體流道，該第三內部氣體流道連通至該第一內部氣體流道； 一座體，連接至該內銜接件，其中該座體之直徑小於該內銜接件之直徑，以使該第二內部氣體流道與該第一外部氣體流道於該座體與該內銜接件之連接處連通；以及一光電偵測晶片，設置於該座體上。
2. 如請求項第1項之熱物件影像擷取系統，其中每一該些控制訊號為脈衝訊號。
3. 如請求項第2項之熱物件影像擷取系統，其中當該中介裝置接收到該偵測訊號時，以一影像擷取頻率來傳送該些控制訊號至該些電腦，以使該影像擷取裝置根據該影像擷取頻率來擷取影像。
4. 如請求項第3項之熱物件影像擷取系統，其中該影像擷取頻率為6赫茲。
5. 如請求項第1項之熱物件影像擷取系統，其中該內管具有相對之一第一端部以及一第二端部，該內銜接件連接至該第一端部，該外銜接件連接至該第二端部。
6. 如請求項第5項之熱物件影像擷取系統，其中該座體係由熱絕緣材料所構成。