CN107076549A - 金属体的形状检查装置和金属体的形状检查方法 - Google Patents

金属体的形状检查装置和金属体的形状检查方法 Download PDF

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Abstract

更高速地、更高密度且简单地实施金属体的形状检查。本发明的装置具备：测定装置，其对金属体照射至少两种照明光，将反射光相互区分开来进行测定；以及运算处理装置，其根据测定结果来计算在金属体的形状检查中使用的信息。测定装置具有：多个照明光源，分别照射峰值波长不同的带状的照明光；以及多个单色线传感器摄像机，在金属体的表面的铅直上方并排设置，并被设定为由多个单色线传感器摄像机各自具有的移位透镜对金属体的同一部位进行拍摄，并具有带通滤波器，该单色线传感器摄像机的数量与照射的照明光的峰值波长的个数相同。多个照明光源中的至少两个照明光源被配置为金属体表面的法线方向与第一照明光源的光轴所形成的角度同法线方向与第二照明光源的光轴所形成的角度大致相等，在金属体与测定装置的相对移动方向上隔着线传感器摄像机相对置。

Description

金属体的形状检查装置和金属体的形状检查方法
技术领域
本发明涉及一种金属体的形状检查装置和金属体的形状检查方法。
背景技术
对测定对象物的表面形状进行测定的方法之一存在如下一种方法：使用利用了荧光灯、发光二极管(Light Emitting Diode：LED)、或者激光等的照明光，通过对照明光从测定对象物反射的反射光进行拍摄，来对测定对象物的表面形状进行测定。
例如在下述的专利文献1中公开了如下一种方法：利用线光和摄像机，通过所谓的光切割法来测定轮胎表面的形状。
另外，在下述的专利文献2中公开了如下一种技术：利用被周期性地调制得到的线状激光作为照明光，通过延迟积分型的摄像装置对该线状激光的反射光进行拍摄，由此根据所得到的条纹图像来对测定对象物的形状进行测定。
专利文献1：日本特开2012-225795号公报
专利文献2：日本特开2004-3930号公报
专利文献3：中国专利申请公开第102830123号说明书
发明内容
发明要解决的问题
然而，通过如上述专利文献1中公开的光切割法，从一张摄像图像只能获得一个截面形状，因此难以高速地对测定对象物的整体形状进行测定。
另外，通过如上述专利文献2中公开的利用延迟积分型的摄像装置的方法，构成条纹图像的每一个条纹只能获得一个截面的形状，因此难以进行高密度的形状测定。
因此，本发明人针对能够更高速且更高密度地检查金属体的形状的方法专心进行了研究。在研究时，本发明人还研究了将如上述专利文献3所公开那样的检查方法应用于金属体的形状测定，该检查方法虽然不是与金属体的形状检查相关的技术，但是对钢板等金属体的表面照射红色光和蓝色光，由彩色线摄像机对来自金属体的反射光进行拍摄，由此检查存在于金属体的表面的微小缺陷。
然而，在如上述专利文献3中使用的通常的彩色线传感器摄像机中，摄像机能够接收的波长范围被限定为RGB三种颜色，因此无法任意地选择照明光的波长。另外，也能够新设计彩色线传感器摄像机用的滤色器以任意地选择照明光的波长，但是在所述的情况下，要花费用于新制作滤色器的成本。并且，上述专利文献3中使用的方法存在如下问题：在制造工序中，对于钢板产生颜色变化时的干扰，自由度低。另外，上述专利文献3使用的彩色线传感器摄像机存在如下问题：与单色(monochrome)的线传感器摄像机相比为低速，难以实现金属体的形状检查处理的高速化。
因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，本发明的目的在于提供一种能够更高速、更高密度且简单地实施金属体的形状检查的金属体的形状检查装置和金属体的形状检查方法。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，根据本发明的某个观点，提供一种金属体的形状检查装置，具备：测定装置，其对金属体照射至少两种照明光，将来自所述金属体的同一部位的所述至少两种照明光的反射光相互区分开来进行测定；以及运算处理装置，其对所述测定装置的测定处理进行控制，并根据由所述测定装置得到的所述反射光的亮度值的测定结果，计算在所述金属体的形状检查中使用的信息，其中，所述测定装置具有：多个照明光源，该多个照明光源对所述金属体分别照射峰值波长相互不同的带状的照明光；以及线传感器摄像机群，其包括多个单色线传感器摄像机，所述多个单色线传感器摄像机在所述金属体的表面的铅直上方并排设置，并被设定为由所述多个单色线传感器摄像机各自具有的移位透镜对所述金属体的同一部位进行拍摄，所述单色线传感器摄像机的数量与从所述多个照明光源照射的照明光的峰值波长的个数相同，其中，所述多个照明光源中的至少两个所述照明光源被配置为所述金属体的表面的法线方向与第一照明光源的光轴所形成的第一角度同所述法线方向与第二照明光源的光轴所形成的第二角度大致相等，并且所述第一照明光源和所述第二照明光源在所述金属体与所述测定装置的相对移动方向上隔着所述单色线传感器摄像机相对置，在各个所述单色线传感器摄像机中，在该单色线传感器摄像机所具有的摄像元件的前级设置有带通滤波器，各带通滤波器具有与所述多个照明光源中的各不相同的照明光源的峰值波长对应的透射波长范围，在各个所述单色线传感器摄像机中，使来自具有被包含在所述带通滤波器的透射波长范围中的峰值波长的所述照明光源的照明光的反射光成像，所述运算处理装置使用具有使所述第一照明光源的峰值波长以最高的透射率透射的所述带通滤波器的所述单色线传感器摄像机的亮度值与具有使所述第二照明光源的峰值波长以最高的透射率透射的所述带通滤波器的所述单色线传感器摄像机的亮度值之差，计算所述金属体的表面的倾斜度来作为所述信息。
也可以为，在所述线传感器摄像机群的沿着所述相对移动方向的上游侧和下游侧分别配置照明光源群，该照明光源群包括照射用于在该线传感器摄像机群的各个单色线传感器摄像机中成像的照明光的多个所述照明光源。
优选的是，所述第一角度和所述第二角度分别为30度以上。
也可以为，所述测定装置具有三个以上的所述照明光源，所述运算处理装置根据所述金属体的反射光谱来事先决定在计算所述差时使用的提供所述反射光的所述照明光的峰值波长的组合。
也可以为，所述测定装置具有三个以上的所述照明光源，各个所述照明光源被配置为该照明光源的长度方向与所述金属体的宽度方向大致平行，所述运算处理装置动态地决定在计算所述差时使用的提供所述反射光的所述照明光的峰值波长的组合，使得该组合成为使计算出的所述差的面内平均值最接近零的组合。
优选的是，所述运算处理装置根据所述差的正负来确定所述倾斜度的方向，并且根据所述差的绝对值来确定所述倾斜度的大小。
也可以为，所述运算处理装置还通过沿着所述单色线传感器摄像机与所述金属体的相对移动方向对计算出的所述金属体的表面的倾斜度进行积分，来计算所述金属体的表面的高度作为所述信息。
也可以为，所述运算处理装置通过将计算出的所述金属体的表面的倾斜度与规定的阈值进行比较，来检查所述金属体的形状。
另外，为了解决上述问题，根据本发明的另一观点，提供一种金属体的形状检查方法，从测定装置对金属体照射至少两种照明光，将来自所述金属体的所述照明光的反射光相互区分开来进行测定，该测定装置具有：多个照明光源，该多个照明光源对所述金属体分别照射峰值波长相互不同的带状的照明光；以及线传感器摄像机群，其包括多个单色线传感器摄像机，所述多个单色线传感器摄像机在所述金属体的表面的铅直上方并排设置，并被设定为由所述多个单色线传感器摄像机各自具有的移位透镜对所述金属体的同一部位进行拍摄，所述单色线传感器摄像机的数量与从所述多个照明光源照射的照明光的峰值波长的个数相同，其中，所述多个照明光源中的至少两个所述照明光源被配置为所述金属体的表面的法线方向与第一照明光源的光轴所形成的第一角度同所述法线方向与第二照明光源的光轴所形成的第二角度大致相等，并且所述第一照明光源和所述第二照明光源在所述测定装置与所述金属体的相对移动方向上隔着所述单色线传感器摄像机相对置，在各个所述单色线传感器摄像机中，在该单色线传感器摄像机所具有的摄像元件的前级设置有带通滤波器，各带通滤波器具有与所述多个照明光源中的各不相同的照明光源的峰值波长对应的透射波长范围，在各个所述单色线传感器摄像机中，使来自具有被包含在所述带通滤波器的透射波长范围中的峰值波长的所述照明光源的照明光的反射光成像，通过运算处理装置使用具有使所述第一照明光源的峰值波长以最高的透射率透射的所述带通滤波器的所述单色线传感器摄像机的亮度值与具有使所述第二照明光源的峰值波长以最高的透射率透射的所述带通滤波器的所述单色线传感器摄像机的亮度值之差，计算所述金属体的表面的倾斜度来作为用于对所述金属体的形状进行检查的信息，其中，所述运算处理装置是对所述测定装置的测定处理进行控制、并根据由所述测定装置得到的所述反射光的亮度值的测定结果计算所述信息的装置。
也可以为，在所述线传感器摄像机群的沿着所述相对移动方向的上游侧和下游侧分别配置照明光源群，该照明光源群包括照射用于在该线传感器摄像机群的各个单色线传感器摄像机中成像的照明光的多个所述照明光源。
优选的是，将所述第一角度和所述第二角度分别设定为30度以上。
也可以为，所述测定装置具有三个以上的所述照明光源，所述运算处理装置根据所述金属体的反射光谱来事先决定在计算所述差时使用的提供所述反射光的所述照明光的峰值波长的组合。
也可以为，所述测定装置具有三个以上的所述照明光源，各个所述照明光源被配置为该照明光源的长度方向与所述金属体的宽度方向大致平行，所述运算处理装置动态地决定在计算所述差时使用的提供所述反射光的所述照明光的峰值波长的组合，使得该组合成为使计算出的所述差的面内平均值最接近零的组合。
优选的是，所述运算处理装置根据所述差的正负来确定所述倾斜度的方向，并且根据所述差的绝对值来确定所述倾斜度的大小。
在所述金属体的形状检查方法中，也可以为，所述运算处理装置还通过沿着所述单色线传感器摄像机与所述金属体的相对移动方向对计算出的所述金属体的表面的倾斜度进行积分，来计算所述金属体的表面的高度作为所述信息。
在所述金属体的形状检查方法中，也可以为，所述运算处理装置通过将计算出的所述金属体的表面的倾斜度与规定的阈值进行比较，来检查所述金属体的形状。
发明的效果
如以上说明的那样，根据本发明，能够更高速、更高密度且简单地实施金属体的形状检查。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的形状检查装置的一例的说明图。
图2A是示意性地表示该实施方式所涉及的形状检查装置所具备的测定装置的一例的说明图。
图2B是示意性地表示该实施方式所涉及的形状检查装置所具备的测定装置的一例的说明图。
图2C是示意性地表示该实施方式所涉及的形状检查装置所具备的测定装置的一例的说明图。
图2D是示意性地表示该实施方式所涉及的形状检查装置所具备的测定装置的一例的说明图。
图3是用于说明该实施方式所涉及的测定装置的说明图。
图4是示意性地表示该实施方式所涉及的形状检查装置所具备的测定装置的另一例的说明图。
图5是表示该实施方式所涉及的形状检查装置所具备的运算处理装置的结构的一例的框图。
图6是表示该实施方式所涉及的运算处理装置所具备的数据处理部的结构的一例的框图。
图7是用于说明该实施方式所涉及的形状检查装置中的反射光的选择方法的说明图。
图8是用于说明输送方向的倾斜度与测定亮度值的差值之间的关系的曲线图。
图9是示意性地表示该实施方式所涉及的测定装置中的照明光源的光源角度与表面的倾斜角之间的关系的说明图。
图10是表示该实施方式所涉及的形状检查方法的流程的一例的流程图。
图11是表示该实施方式所涉及的运算处理装置的硬件结构的一例的框图。
图12是用于说明实施例1的说明图。
图13是用于说明实施例1的说明图。
图14是用于说明实施例1的说明图。
图15是用于说明实施例1的说明图。
图16是用于说明实施例2的说明图。
图17是用于说明实施例2的说明图。
具体实施方式
以下，参照添附附图详细地说明本发明的优选的实施方式。此外，在本说明书和附图中，关于具有实质相同的功能结构的结构要素附加相同的附图标记，由此省略重复说明。
(关于形状检查装置的结构)
首先，参照图1说明本发明的实施方式所涉及的金属体的形状检查装置(以下还简称为“形状检查装置”。)10的整体结构。图1是表示本实施方式所涉及的形状检查装置10的一个结构例的说明图。
本实施方式所涉及的形状检查装置10是对被载置于规定的场所的钢板、在规定的输送线上输送的钢板等各种金属体S的形状(例如表面形状)进行检查的装置。
在此，形状检查装置10和金属体只要彼此相对地进行运动即可，可以如上述那样将形状检查装置10的测定装置100相对于输送线而言进行固定，并且在输送线上输送金属体，也可以相对于静止的金属体来移动测定装置100。
金属体S的表面的形状不特别地进行限定，例如可以是板坯、钢坯之类的板状的形状，也可以是带状的形状。
另外，金属体S的成分也不特别地进行限定，可以是以铁元素为主要成分的各种钢，也可以是铁与其它金属元素的各种合金，还可以是各种非铁金属。
以下，金属体S设为在未图示的输送线上沿着金属体S的长度方向被输送，设为将金属体S的长度方向也称为输送方向。
如图1所示，所述的形状检查装置10主要具备测定装置100和运算处理装置200。
测定装置100是如下一种装置：在运算处理装置200的控制下，对金属体S(更详细地说，金属体S的表面)照射至少两种照明光，并且将该照明光的从金属体S(更详细地说，金属体S的表面)反射的反射光相互区分开来进行测定，生成与反射光的亮度值相关的数据。测定装置100对运算处理装置200输出所生成的与反射光的亮度值相关的数据。
运算处理装置200控制测定装置100对金属体S的测定处理。另外，运算处理装置200获取由测定装置100生成的与反射光的亮度值相关的数据，对获取到的与亮度值相关的数据进行以下详细记述的数据处理，由此计算为了检查金属体S的形状(更详细地说，表面形状)而使用的各种信息。以下，设为将在形状检查中使用的各种信息统称为“检查用信息”。作为由运算处理装置200计算的检查用信息，如以下详细记述的那样，能够列举例如根据两种照明光的反射光的亮度值之差计算的与金属体S的表面的倾斜度相关的信息以及通过对所述的表面的倾斜度进行积分而得到的与金属体S的表面的高度相关的信息等。换言之，这些与金属体S的表面的倾斜度相关的信息和与表面的高度相关的信息为表示金属体S的形状的信息。
测定装置100对金属体S的测定处理和运算处理装置200对检查用信息的计算处理能够配合金属体S的输送地实时地实施。形状检查装置10的使用者关注从形状检查装置10(更详细地说，运算处理装置200)输出的检查结果，来实时地掌握金属体S的形状，从而能够对金属体S进行检查。
下面，对于这些测定装置100和运算处理装置200分别进行详细记述。
<关于测定装置100>
首先，参照图2A～图4详细地说明本实施方式所涉及的测定装置100。
图2A～图2D是示意性地表示本实施方式所涉及的形状检查装置所具备的测定装置的一例的说明图。图3是用于说明本实施方式所涉及的测定装置的说明图。图4是示意性地表示本实施方式所涉及的形状检查装置所具备的测定装置的另一例的说明图。
图2A是从金属体S的上方观察测定装置100的情况下的示意图，图2B是沿着金属体S的宽度方向从侧面观察测定装置100的情况下的示意图，图2C是沿着金属体S的长度方向从侧面观察测定装置100的情况下的示意图，图2D是从金属体S的上方观察测定装置100的情况下的示意图。
如图2A～图2C所示，本实施方式所涉及的测定装置100至少具有包括多个单色线摄像机的线传感器摄像机群以及对金属体S分别照射峰值波长相互不同的带状的照明光的多个照明光源。通过公知的方法将线传感器摄像机群和多个照明光源进行固定使得它们的设定位置不变。
此外，在图2A～图2C中，作为照明光源，图示了设置有照射峰值波长相互不同的三种照明光的三个照明光源的情况，但是照明光源的个数不限定于图示的情况。在本实施方式所涉及的测定装置100中设置的照明光源的个数可以是两个，也可以是四个以上。另外，这些光源的发光光谱分布只要峰值波长各不相同即可，可以产生重叠。
如图2B和图2C所示，包括多个单色线传感器摄像机的线传感器摄像机群101在金属体S的表面的铅直上方(z轴正方向侧)沿着带状的照明光的长度方向(图2A中的金属体S的宽度方向)并排设置。换言之，线传感器摄像机群101被配置为将各个单色线传感器摄像机的光轴向金属体S的宽度方向投影得到的投影轴与金属体S的表面(以下也称为“金属体表面”。)垂直(更详细地说，在所述的投影轴与金属体表面的交点处，金属体S与切面所成的角为直角)。
另外，在构成线传感器摄像机群101的各个单色线传感器摄像机中安装有具有移位功能的透镜(所谓的移位透镜)。线传感器摄像机群101被设定为通过适当地利用所述的移位透镜的移位功能，来如图2C示意性地所示的那样对金属体S的表面的同一部位进行摄像。
并且，在构成线传感器摄像机群101的各个单色线传感器摄像机中，在所述的单色线传感器摄像机所具有的摄像元件(未图示。)的前级设置有带通滤波器103，各带通滤波器103具有与多个照明光源中的各不相同的照明光源的峰值波长对应的透射波长范围。在此，“与照明光源的峰值波长对应”是指对应的照明光源的峰值波长的透射率比其它照明光源的峰值波长的透射率高。此外，在图2B和图2C中，带通滤波器103被安装在移位透镜的前级，但是带通滤波器103的配置位置不限定于图示的位置，也可以设置在单色线传感器摄像机的内部的摄像元件的前级。
通过安装上述的带通滤波器103a、103b、103c，能够使从多个照明光源照射的多种照明光中的、各不相同的一种照明光被金属体S反射的反射光以最大的亮度值成像于单色线传感器摄像机101a、101b、101c。因此，本实施方式所涉及的线传感器摄像机群101能够将从以下说明的照明光源照射的峰值波长相互不同的照明光被金属体S反射的反射光相互区分开来进行测定。另外，通过利用所述的线传感器摄像机群101，本实施方式所涉及的测定装置100能够进行N种(N为2以上的整数。在图2A～图2C中为三种)峰值波长的照明光的多光谱观察。
构成线传感器摄像机群101的各个单色线传感器摄像机当将与带通滤波器103对应的照明光的反射光的亮度值相互区分开来进行测定时，生成与得到的测定结果对应的数据(与反射光的亮度值相关的数据)，并将该数据输出到后述的运算处理装置200。
作为所述的单色线传感器摄像机，能够使用公知的单色线传感器摄像机。一般地，单色线传感器摄像机与上述专利文献1中使用的彩色线传感器摄像机相比能够进行高速拍摄。彩色线传感器摄像机能够对例如三种颜色的光进行拍摄，如果设为输出接口相同，则能够如本实施方式那样利用三个单色线传感器摄像机来实现彩色线传感器摄像机的三倍的高速化。
在本实施方式所涉及的测定装置100中，作为多个照明光源，例如配置有第一照明光源(以下也称为“第一照明光源”。)105、第二照明光源(以下也称为“第二照明光源”。)107以及第三照明光源(以下也称为“第三照明光源”。)109三个照明光源。从第一照明光源105对金属体S的表面照射第一照明光(以下也称为“第一照明光”。)，从第二照明光源107对金属体S的表面照射第二照明光(以下也称为“第二照明光”。)，从第三照明光源109对金属体S的表面照射第三照明光(以下也称为“第三照明光”。)。第一照明光、第二照明光以及第三照明光是峰值波长相互不同的照明光。
只要从各个照明光源照射的照明光的峰值波长相互不同即可，但是在如图2A～图2C所示那样利用第一照明光源105、第二照明光源107以及第三照明光源109这三个照明光源的情况下，也可以以不重复的方式从红色光、绿色光、蓝色光的任一个中选择从各照明光源照射的照明光的颜色。
在此，红色光是指例如峰值波长600nm～700nm的可见光，绿色光是指例如峰值波长500nm～560nm的可见光，蓝色光是指例如峰值波长430nm～500nm的光。
为方便起见，设为从第一照明光源105照射的照明光为红色光，从第二照明光源107照射的照明光为绿色光，从第三照明光源109照射的照明光为蓝色光。另外，设为单色线传感器摄像机101a的带通滤波器103a的透射波长范围对应红色光，单色线传感器摄像机101b的带通滤波器103b的透射波长范围对应绿色光，单色线传感器摄像机101c的带通滤波器103c的透射波长对应蓝色光。在这样的情况下，从第一照明光源105照射的第一照明光(红色光)被金属体S反射的反射光以最高的亮度值成像于单色线传感器摄像机101a，从第二照明光源107照射的第二照明光(绿色光)被金属体S反射的反射光以最高的亮度值成像于单色线传感器摄像机101b，从第三照明光源109照射的第三照明光(蓝色光)被金属体S反射的反射光以最高的亮度值成像于单色线传感器摄像机101c。
如图2B所示，设将金属体S的表面的法线方向(更详细地说，将单色线传感器的光轴向金属体S的宽度方向投影得到的投影轴的方向)与第一照明光源105的光轴所形成的角表示为θ1，设将该法线方向与第二照明光源107的光轴所形成的角表示为θ2，设将该法线方向与第三照明光源109的光轴所形成的角表示为θ3。在该情况下，在本实施方式所涉及的测定装置100中，将至少两个照明光源以如上述规定那样的角大致相等的方式配置在金属体S的上方。在图2B中，示出了第一照明光源105和第二照明光源107被配置为θ1和θ2大致相等的情况。另外，优选的是，将图2B中的角度θ1和θ3的大小也设为尽可能相近的值。
在此，θ1与θ2大致相等设为不只包含θ1与θ2相等的情况，还包含如下的情况：在由第一照明光源105和第二照明光源107对不存在凹凸的平面进行拍摄的情况下，不存在凹凸的平面具有包含由于存在于所述平面的污物等所致的亮度的变化在内的能看成彼此相同的范围的角度差。这样的θ1与θ2的角度差|θ1-θ2|例如优选为10度以内，更优选为5度以内。只要是这种范围的角度差，则在通过各种照明光拍摄不存在凹凸的平面的情况下，两个摄像图像为能看成彼此相同的图像。
在此，第一照明光源105～第三照明光源109例如图2A所示那样只要是能够在金属体S的宽度方向的大致整个区域照射照明光，则能够利用任意的光源。作为这样的光源，例如也能够利用棒状的LED照明，还能够利用将激光通过杆状透镜等扩展为线状的光源等。另外，作为利用于第一照明光源105～第三照明光源109的可见光光源，可以使用单波长的激光、发光波长范围窄的LED那样的光源，也可以是在氙气灯那样的具有连续光谱的光源中组合滤色器而使用的照射视为准单色的的光的光源。
此外，在图2B中，将第一照明光源105和第二照明光源107均等地配置在线传感器摄像机群101的输送方向的上游侧和下游侧，第三照明光源109配置在与第一照明光源105相同的一侧，但是也可以将第三照明光源109配置在与第二照明光源107相同的一侧。
另外，在图2A～图2C所示的例子中，设置为第一照明光源105～第三照明光源109的长度方向与金属体S的宽度方向大致平行，但是也可以如图2D所示那样以第一照明光源105～第三照明光源109的长度方向相对于金属体S的宽度方向倾斜的方式倾斜地配置各照明光源。在后面记述其理由。
图3是提取图2B所示的三个照明光源中的、以法线方向与照明光源的光轴所形成的角彼此大致相等的方式配置的第一照明光源105和第二照明光源107而图示的图。如图2B和图3所示，通过配置线传感器摄像机群101、第一照明光源105以及第二照明光源107，在测定不存在凹凸的平面的情况下，第一照明光的反射光的亮度值与第二照明光的反射光的亮度值大致相等。另一方面，在金属体表面存在凹凸的情况下，表面的倾斜度由于凹凸而发生变化，第一照明光和第二照明光的向摄像机方向反射的反射光的强度产生差，因此第一照明光的反射光的亮度值与第二照明光的反射光的亮度值产生差。
此外，在由凹凸引起的表面的倾斜度为与输送方向平行的倾斜度(更准确地说，围绕与输送方向平行的轴旋转的情况下的倾斜度)的情况下，由于第一照明光和第二照明光的向摄像机方向反射的反射光的强度同样地变化，因此通过图2A的配置无法检测凹凸。然而，如图2D所示，通过将第一照明光源105～第三照明光源109相对于输送方向倾斜地配置，能够根据两个反射光的亮度值的差来检测与输送方向平行的倾斜度。
另外，即使是将第三照明光的反射光的亮度值与第二照明光的反射光的亮度值进行比较的情况，由于将第一照明光源105和第三照明光源109尽可能靠近地进行配置，因此在测定不存在凹凸的平面的情况下，第三照明光的反射光的亮度值与第二照明光的反射光的亮度值也大致相等。另一方面，在金属体表面存在凹凸的情况下，由于凹凸而使第三照明光的反射光的亮度值与第二照明光的反射光的亮度值产生差。
此外，图2B所示的θ1～θ3各自的大小优选为在不存在光源的设置上的制约的范围内设为尽可能大的角度。由此，能够通过线传感器摄像机群101来测定各种照明光的漫反射。例如，θ1～θ3的大小分别优选设为30度以上。通过将θ1～θ3的大小分别设为30度以上，能够进一步增大由线传感器摄像机群101测定的亮度值相对于角度变化的相对变化。
如以下详细记述的那样，在本实施方式所涉及的运算处理装置200中，使用对金属体S照射的多种照明光的反射光的亮度值中的两个反射光的亮度值，实施使用所选择的两个亮度值的差的运算处理。此时，如图2A～图2C所示，如在输送方向的上游侧配置第一照明光源105和第三照明光源109、在输送方向的下游侧配置第二照明光源107那样地在输送方向的上游侧和下游侧非对称地配置了照明光源的情况下，导致两个反射光的选择的组合受到限制。即，在图2A～图2D所示的例子中，被限制为第一照明光的反射光与第二照明光的反射光的组合、或者第三照明光的反射光与第二照明光的反射光的组合这两个组合。
因此，在本实施方式所涉及的测定装置100中，也可以在线传感器摄像机群101的沿着输送方向的上游侧和下游侧分别配置照明光源群，该照明光源群包括照射用于在线传感器摄像机群101的各个线传感器摄像机成像的照明光的多个照明光源。即，也可以如图4示意性地所示的那样将包括照射第一照明光～第三照明光的第一照明光源105～第三照明光源109的照明光源群相对于线传感器摄像机群101对称地进行配置。通过如图4例示的那样配置照明光源群，能够提高在运算处理中利用的反射光的组合的自由度，能够实现所有照明光的组合。
以上，参照图2A～图4详细地说明了本实施方式所涉及的测定装置100。
<关于运算处理装置200>
接着，参照图5详细地说明本实施方式所涉及的形状检查装置10所具备的运算处理装置200的结构。图5是表示本实施方式所涉及的运算处理装置200的整体结构的一例的框图。
本实施方式所涉及的运算处理装置200是根据由测定装置100得到的反射光的亮度值来计算在金属体S的形状检查中使用的检查用信息的装置。在运算处理装置200中，作为所述的检查用信息，至少计算与金属体S的表面的倾斜度相关的信息，还可以计算与金属体S的表面形状相关的信息。
如图5所示，该运算处理装置200主要具备数据获取部201、测定控制部203、数据处理部205、显示控制部207以及存储部209。
数据获取部201例如通过CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、通信装置等来实现。数据获取部201获取由测定装置100生成并从测定装置100输出的与反射光的亮度值相关的数据，将该数据传送到后述的数据处理部205。另外，数据获取部201也可以将获取到的与反射光的亮度值相关的数据同与获取到该数据的日期和时间等相关的时刻信息进行关联并作为历史记录信息保存到后述的存储部209中。
测定控制部203通过CPU、ROM、RAM、通信装置等来实现。测定控制部203实施本实施方式所涉及的测定装置100的金属体S的测定控制。更详细地说，测定控制部203在开始金属体S的测定的情况下，对多个照明光源(例如图2A～图2C、或图4中的第一照明光源105、第二照明光源107以及第三照明光源109)分别发送用于使各照明光的照射开始的控制信号。
另外，当多个照明光源开始对金属体S的表面照射各照明光时，测定控制部203根据从用于改变金属体S与测定装置100之间的相对位置的驱动机构等定期发送的PLG信号(例如，金属体S每移动1mm时等输出的PLG信号)，来对线传感器摄像机群101发送用于开始测定的触发信号。
由此，测定装置100能够生成金属体S的输送方向上的各位置处的测定数据(与反射光的亮度值相关的数据)。
数据处理部205例如通过CPU、ROM、RAM、通信装置等来实现。数据处理部205使用由测定装置100生成的与反射光的亮度值相关的数据，对与各反射光的亮度值相关的数据进行如以下说明那样的数据处理，计算在金属体S的形状检查中使用的检查用信息。数据处理部205当结束检查用信息的计算处理时，将与得到的处理结果相关的信息传送到显示控制部207。
此外，下面详细记述该数据处理部205。
显示控制部207例如通过CPU、ROM、RAM、输出装置等来实现。显示控制部207进行将从数据处理部205传送的包含与金属体S相关的检查用信息的计算结果的各种处理结果显示于运算处理装置200所具备的显示器等输出装置、设置在运算处理装置200的外部的输出装置等时的显示控制。由此，形状检查装置10的利用者当时就能够掌握关于金属体S的检查用信息等之类的各种处理结果。
存储部209通过例如本实施方式所涉及的运算处理装置200所具备的RAM、存储装置等来实现。在存储部209中适当地记录本实施方式所涉及的运算处理装置200在进行某些处理时需要保存的各种参数、处理的中途经过等、或者各种数据库、程序等。数据获取部201、测定控制部203、数据处理部205、显示控制部207等能够对该存储部209自由地进行数据的读/写处理。
[关于数据处理部205]
接着，参照图6～图8详细地说明本实施方式所涉及的运算处理装置200所具备的数据处理部205的结构。
图6是表示本实施方式所涉及的运算处理装置所具备的数据处理部的结构的一例的框图。图7是用于说明本实施方式所涉及的形状检查装置中的反射光的选择方法的说明图。图8是用于说明输送方向的倾斜度与测定亮度值的差值之间的关系的曲线图。
本实施方式所涉及的数据处理部205从由测定装置100测定出的多种照明光的反射光的与亮度值相关的数据中选择一个相对于线传感器摄像机群101而言设置于金属体S的上游方向的照明光的反射光的与亮度值相关的数据以及一个相对于线传感器摄像机群101而言设置于金属体S的下游方向的照明光的反射光的与亮度值相关的数据。换言之，所选择的合计两个的数据为来源于被配置为在相对移动方向上隔着线传感器摄像机群101相对置的两个照明光源的两个与亮度值相关的数据。之后，数据处理部205根据如上述那样选择的两个与亮度值相关的数据的差(即，亮度差)，来计算至少包含与金属体S的表面的倾斜度相关的信息的检查用信息。如图6所示，该数据处理部205具备差数据生成部221、倾斜度计算部223、高度计算部225以及结果输出部227。
差数据生成部221例如通过CPU、ROM、RAM等来实现。差数据生成部221根据金属体S的性状等从数据获取部201获取到的多种照明光的反射光的与亮度值相关的数据(以下将第n照明光的反射光的与亮度值相关的数据简称为“第n照明光的测定数据”。)中选择两个与亮度值相关的数据。之后，差数据生成部221对所选择的两个与亮度值相关的测定数据实施如以下说明的差数据的生成处理(即，亮度差数据的生成处理)。
以下说明差数据生成部221实施的差数据的生成处理。
如上所述，首先，差数据生成部221选择在差数据的计算中利用的两个亮度值的测定数据。作为测定数据的选择基准，例如能够考虑以下两个基准。
作为第一选择基准，存在基于金属体S的反射光谱的方法。在使金属体S着色了的情况下，受到着色影响的波长的亮度的变动量变大。在实施用于计算所选择的两个亮度值的测定数据间的差的处理时，为了确保计算的差的精度，优选的是差数据生成部221不使用由于金属体S的形状变动以外的因素引起的亮度值的变动量大的测定数据。因此，如果事先知道金属体S的反射光谱，则针对反射光谱强度最相等的组合，在差计算处理之前只要选择两个测定数据即可。
例如，差数据生成部221参照从数据获取部201随时输出的多个亮度值的测定数据，在如图7那样以蓝色光为照明光的亮度值的测定数据的变动量为规定的阈值以上的情况下，只要决定为不使用蓝色光的测定数据即可。此时，在测定装置100中，在如图2A～图2C或图4所示那样设置有三个照明光源的情况下，差数据生成部221决定使用除蓝色光的测定数据以外的测定数据(即，红色光的测定数据和绿色光的测定数据)的意思。
作为第二选择基准，存在以下方法：在测定装置100成为图2A所示的配置的情况下，使用通过针对能够选择的亮度值的测定数据实际计算亮度差而得到的亮度差的面内平均值。在图2A所示的配置的情况下，亮度差是沿着输送方向的金属带S的表面的倾斜度，如果金属体S的平均的高度固定，则亮度差的面内平均值(金属体S的表面内的亮度差的平均值)为零。因而，期望计算该面内平均值的处理是针对与金属体S能够产生的形状变化的尺寸相比足够大的面积进行的。假设在作为检查对象的金属体S的表面存在与其它部分的色调不同的部分。在所述的情况下，在产生了色调变化的部分，吸收了与该色调的补色对应的波长范围的光，导致该波长范围的亮度值的测定数据(即，反射强度)与其它部分之间发生了变化。例如，在作为检查对象的金属体S是被实施了钢板制造中的酸洗工序的钢板的情况下，如果酸洗时间长，则产生被称为变黄的黄色的着色。假设在作为检查对象的金属体S上存在黄色的部分，如图7所示，导致作为黄色的补色的蓝色光的范围的强度下降了。在该情况下，如果与其它亮度值的测定数据之间计算亮度差，则差失衡，亮度差的平均值不会成为接近零的值。因此，差数据生成部221针对能够选择的亮度值的测定数据的所有组合实际计算亮度差，计算所计算出的亮度差的平均值。而且，差数据生成部221只要按例如每个摄像帧那样以固定间隔选择亮度差的平均值最接近零的组合(例如，图7中的绿色光的测定数据与红色光的测定数据的组合)即可。
在选择了处理中使用的测定数据的情况下，差数据生成部221也可以向测定控制部203通知与不使用的测定数据相关的信息。接收到所述通知的测定控制部203也可以使提供在处理中不使用的测定数据的照明光源熄灭或者降低照明强度以减少消耗电力。
当选择在差数据的计算中利用的亮度值的测定数据时，差数据生成部221生成从所选择的两个测定数据中的一个测定数据的亮度值减去另一个测定数据的亮度值得到的差数据(即，亮度差的数据)。由测定装置100生成的反射光的亮度值的测定数据实际能够以对反射光进行拍摄而得到的图像的方式掌握，但是所述差数据的生成是按构成各个测定数据的每个像素来实施的。
通过进行这样的差运算处理，差数据生成部221能够得到关于金属体S的表面整体的差值的数据群(换言之，与差值相关的映射数据)。通过这样得到的差值的数据群为在检查金属体S的形状(更详细地说，表面形状)时使用的检查用信息。另外，也能够通过将所述检查用信息中包含的差值替换为亮度值的高低、浓淡来使检查用信息图像化。还能够通过使所生成的与亮度差相关的映射数据图像化而形成差图像来进行基于差图像的形状检查。
此外，关于从哪个测定数据减去哪个测定数据，只要通过处理进行统一即可，并不特别限定。即，可以将从照明光A的测定数据减去照明光B的测定数据得到的数据作为差数据，也可以将从照明光B的测定数据减去照明光A的测定数据得到的数据作为差数据。
在此，关于差数据，进行计算使得在规定的照明强度下对平坦的对象进行了测定的情况下亮度差为零即可。具体地说，在将照明光A的测定数据设为IA、将照明光B的测定数据设为IB的情况下，差数据D例如以下的式101或式103那样。
D＝k1×IA-k2×IB …(式101)
D＝IA-IB+ΔI …(式103)
在此，在上述式101中，k1、k2为正的系数，只要预先决定为在对平坦的对象进行了测定的情况下D为零即可。或者，也可以为了简单而设为k1＝k2＝1，预先设定各颜色的照明强度使得D为零。
另外，上述式103表示不使用系数k1、k2而使用校正常数ΔI来计算差数据D的例子。在此，与使用系数k1、k2的情况同样地，只要将校正常数ΔI预先决定为在对平坦的对象进行了测定的情况下D为零即可。
将与预先决定的系数k1、k2的值或校正常数ΔI的值相关的信息保存在例如存储部209等中，差数据生成部221在实施差数据的生成处理时从存储部209获取与系数k1、k2的值或校正常数ΔI的值相关的信息，实施差数据的生成处理。
变色以外的污染等没有波长依赖性的反射率变动等同地对上述IA、IB产生影响，因此通过差数据生成部221进行如以上那样的差数据的生成处理，能够从测定数据中去除伴随没有波长依赖性的反射率的不同所产生的影响，从而能够高精度地检测微小的形状。
差数据生成部221将通过以上那样生成的差数据(亮度差的数据)输出到倾斜度计算部223。另外，差数据生成部221也可以将所生成的差数据本身输出到结果输出部227。
倾斜度计算部223例如通过CPU、ROM、RAM等来实现。倾斜度计算部223使用从差数据生成部221输出的差数据(亮度差的数据)，根据亮度差与倾斜度的关系性来计算金属体S的表面的倾斜度的方向和大小。以下，参照图8具体地说明倾斜度计算部223的倾斜度计算方法。
在本实施方式所涉及的测定装置100中，如图2B、图3、图4等所示，设置(固定)为金属体S的表面的法线方向与至少两个照明光源的光轴所形成的角大致相等。设为将该角度称为光源角度θ。由于像这样设置了照明光源，因此在对维持水平的平面进行拍摄的情况下，能够认为在由线传感器摄像机群101检测出的反射光的测定亮度中，所选择的一个测定亮度与另一个测定亮度的亮度差为零。在此，当在维持水平的平面产生金属体S的长度方向的倾斜度tanφ时，各照明光的反射程度变化，从而各反射光的亮度差变化。
使用已知表面不存在凹凸的测定对象物，一边使倾斜角φ变化一边进行测定，计算某一像素中的差数据的变化情形并在图8中示出。在图8中，横轴对应倾斜角φ，纵轴对应测定亮度值的差值。此外，如图9示意性地所示，表面的倾斜角φ与光源角度θ不同。在此，在获得图8的曲线图时，设为光源角度θ＝45度。
由图8所示的亮度差的数据可知，倾斜角φ与亮度差之间具有相关性。因此，在本实施方式所涉及的运算处理装置200中，基于例如图8所示的倾斜角与亮度差的关系，将由差数据生成部221计算出的亮度差换算为倾斜角。更详细地说，基于图8中的原点附近、即倾斜度为0度附近的曲线的倾斜度来决定将亮度差换算为角度的换算系数。该换算系数由于也根据设置于线传感器摄像机群101的移位透镜的光圈等不同而变化，因此使用在实际测定中使用的光学系统来预先通过实验性地决定。
如从图8也显而易见地，当将原点附近的曲线的倾斜度(即，变换系数)表示为α时，亮度差ΔL与倾斜角φ能够表示为ΔL＝α×φ这样的关系。因此，倾斜度计算部223通过利用与从差数据生成部221输出的ΔL相关的数据群和变换系数α，能够将各亮度差ΔL变换为表面的倾斜角φ。关注的金属体S的表面的倾斜度对应从亮度差换算得到的倾斜角φ的正切(tangent)。因此，倾斜度计算部223通过计算所计算出的倾斜角φ的正切即tanφ，能够计算关注的金属体S的表面的倾斜度。如此计算出的倾斜度的正负表示倾斜度的方向，绝对值表示倾斜度的具体的大小。
此外，将预先决定的与变换系数相关的信息保存在例如存储部209等中，倾斜度计算部223在实施倾斜度的计算处理时，从存储部209获取与变换系数相关的信息，并将亮度差变换为倾斜角。
倾斜度计算部223通过对亮度差的数据的所有要素实施如以上说明的处理，能够得到关于金属体S的表面整体的倾斜度的值的数据群(换言之，与倾斜度的值相关的映射数据)。通过这样得到的倾斜度的值的数据群为在检查金属体S的形状(更详细地说，表面形状)时使用的检查用信息。另外，也能够通过将所述检查用信息中包含的倾斜度的值替换为亮度值的高低、浓淡来使检查用信息图像化。还能够通过使所生成的与倾斜度相关的映射数据图像化而形成倾斜度图像来进行基于倾斜度图像的形状检查。
另外，倾斜度计算部223也能够通过将计算出的倾斜度与规定的阈值进行比较来进行金属体S的表面的形状的检查。即，根据过去的操作数据等来实施公知的统计处理等，由此预先确定在金属体S的表面存在异常部分的情况下的表面的倾斜度阈值，并事先保存到存储部209等中。而且，倾斜度计算部223通过确定所计算出的倾斜度的值与阈值的大小关系，能够检查关注的金属体S的表面是否存在异常部分。
倾斜度计算部223将如以上那样生成的与金属体S的表面的倾斜度相关的数据输出到高度计算部225。另外，倾斜度计算部223也可以将所生成的与金属体S的表面的倾斜度相关的数据本身、金属体S的表面的检查结果等输出到结果输出部227。
此外，如图8所示的差数据的值与倾斜角的关系可以利用实测值，也可以利用Kirchhoff-Beckmann-Spizzichino模型、Torrance-Sparrow-Beckman模型、Phone模型、Bline模型等公知的各种反射模型来模拟生成。
高度计算部225例如通过CPU、ROM、RAM等来实现。高度计算部225使用由倾斜度计算部223计算出的金属体S的表面的倾斜度来计算关注的金属体S的表面的高度。具体地说，高度计算部225通过沿着单色线传感器摄像机与金属体S的相对移动方向(即，金属体S的长度方向(输送方向))对由倾斜度计算部223计算出的金属体S的表面的倾斜度tanφ进行积分，来计算金属体S的表面的高度。
高度计算部225通过对与表面的倾斜度相关的数据的所有要素实施如以上说明的积分处理，能够得到关于金属体S的表面整体的与表面的高度相关的数据群(换言之，与表面的高度相关的映射数据)。通过这样得到的与表面的高度相关的数据群为在检查金属体S的形状(更详细地说，表面形状)时使用的检查用信息。另外，也能够通过将所述检查用信息中包含的与表面的高度相关的值替换为亮度值的高低、浓淡来使检查用信息图像化。还能够通过使所生成的与表面的高度相关的映射数据图像化而形成为高度图像来进行基于高度图像的形状检查。
高度计算部225将如以上那样生成的与金属体S的表面的高度相关的数据输出到结果输出部227。
结果输出部227例如通过CPU、ROM、RAM等来实现。结果输出部227向显示控制部207输出由差数据生成部221生成的与亮度差相关的数据、由倾斜度计算部223计算出的与金属体S的表面的倾斜度、检查结果相关的数据以及由高度计算部225计算出的与金属体S的表面的高度相关的数据等与金属体的形状检查结果相关的各种信息。由此，将与金属体S的形状检查结果相关的各种信息输出到显示部(未图示。)。另外，结果输出部227也可以将得到的形状检查结果输出到制造管理用程序控制等的外部装置，还可以利用得到的形状检查结果生成与产品相关的各种表单。另外，结果输出部227也可以将与金属体S的形状检查结果相关的信息同与计算出该信息的日期和时间等相关的时刻信息相关联而作为历史记录信息保存到存储部209等中。
以上示出了本实施方式所涉及的运算处理装置200的功能的一例。上述的各结构要素可以使用通用的构件、电路构成，也可以通过专用于各结构要素的功能的硬件构成。另外，也可以将各结构要素的功能全部由CPU等来进行。因而，能够根据实施本实施方式的时时的技术水平来适当地变更利用的结构。
此外，能够制作如上述那样的用于实现本实施方式所涉及的运算处理装置的各功能的计算机程序并安装于个人计算机等。另外，也能够提供保存有这样的计算机程序的可由计算机读取的记录介质。记录介质例如是磁盘、光盘、磁光盘、快闪存储器等。另外，上述计算机程序也可以不使用记录介质而例如经由网络来传送。
(关于形状检查方法的流程)
接着，参照图10简单地说明由本实施方式所涉及的形状检查装置10实施的形状检查方法的流程的一例。图10是表示本实施方式所涉及的形状检查方法的流程的一例的流程图。
形状检查装置10的测定装置100在运算处理装置200的测定控制部203的控制下，利用多种照明光对金属体S的表面的规定区域进行测定，生成与各种照明光相关的测定数据(步骤S101)。之后，测定装置100将所生成的测定数据输出到运算处理装置200。
运算处理装置200的数据获取部201当获取到从测定装置100输出的测定数据时，将获取到的测定数据输出到数据处理部205的差数据生成部221。
数据处理部205的差数据生成部221利用之前说明的方法来从多种照明光的测定数据中选择处理中所利用的两个测定数据之后，生成差数据(即，与亮度差相关的数据)(步骤S103)。之后，差数据生成部221将所生成的与亮度差相关的数据输出到倾斜度计算部223。
倾斜度计算部223利用从差数据生成部221输出的差数据(与亮度差相关的数据)，来计算与关注的金属体S的表面的倾斜度相关的数据(即，测定区域的倾斜度)(步骤S105)。之后，倾斜度计算部223将计算出的与倾斜度相关的数据输出到高度计算部225。
之后，高度计算部225通过对从倾斜度计算部223输出的与倾斜度相关的数据中所保存的倾斜度进行积分，来计算金属体的表面的高度(步骤S107)。高度计算部225将得到的与金属体的表面的高度相关的数据输出到结果输出部227。
结果输出部227当被输入在金属体S的表面检查中使用的各种检查用信息时，将得到的结果输出给用户或设置于外部的各种设备(步骤S109)。由此，用户能够掌握与金属体S的形状相关的检查结果。
以上，参照图10简单说明了由本实施方式所涉及的形状检查装置10实施的形状检查方法的一例。
(关于硬件结构)
接着，参照图11详细说明本发明的实施方式所涉及的运算处理装置200的硬件结构。图11是用于说明本发明的实施方式所涉及的运算处理装置200的硬件结构的框图。
运算处理装置200主要具备CPU 901、ROM 903以及RAM 905。另外，运算处理装置200还具备总线907、输入装置909、输出装置911、存储装置913、驱动器915、连接端口917以及通信装置919。
CPU 901作为中心的处理装置和控制装置发挥功能，按照记录在ROM 903、RAM905、存储装置913、或可移动记录介质921中的各种程序，来控制运算处理装置200内的全部动作或一部分动作。ROM 903存储CPU 901使用的程序、运算参数等。RAM 905一次性存储CPU901使用的程序、在程序的执行中适当变化的参数等。它们通过由CPU总线等内部总线构成的总线907相互连接。
总线907经由桥连接于PCI(Peripheral Component Interconnect/Interface：外围组件互连/接口)总线等外部总线。
输入装置909例如是鼠标、键盘、触摸面板、按钮、开关以及杆等由用户操作的操作单元。另外，输入装置909例如也可以是利用红外线、其它电波的远程控制单元(所谓的遥控器)，还可以是支持运算处理装置200的操作的PDA等外部连接设备923。并且，输入装置909例如由根据用户使用上述操作单元输入的信息来生成输入信号并输出到CPU 901的输入控制电路等构成。用户通过对该输入装置909进行操作，能够对形状检查装置10输入各种数据或指示处理动作。
输出装置911由能够可视地或可听地对用户通知获取到的信息的装置构成。作为这样的装置，有CRT显示器装置、液晶显示器装置、等离子显示器装置、EL显示器装置以及灯等显示装置、扬声器以及头戴式耳机等声音输出装置、打印机装置、移动电话、传真机等。输出装置911例如输出通过由运算处理装置200进行的各种处理而得到的结果。具体地说，显示装置通过文本或图像来显示通过由运算处理装置200进行的各种处理而得到的结果。另一方面，声音输出装置将被再现出的由声音数据、声波数据等构成的音频信号变换为模拟信号后输出。
存储装置913是被构成为运算处理装置200的存储部的一例的数据保存用的装置。存储装置913例如由HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等磁存储部设备、半导体存储设备、光存储设备、或磁光存储设备等构成。该存储装置913保存由CPU 901执行的程序、各种数据以及从外部获取到的各种数据等。
驱动器915是记录介质用读写器，被内置或外置于运算处理装置200。驱动器915读出存储在所安装的磁盘、光盘、磁光盘、或半导体存储器等可移动记录介质921中的信息并输出到RAM 905。另外，驱动器915也能够向所安装的磁盘、光盘、磁光盘、或半导体存储器等可移动记录介质921写入记录。可移动记录介质921例如是CD介质、DVD介质、Blu-ray介质等。另外，可移动记录介质921也可以是小型快闪存(注册商标)(Compact Flash：CF)、快闪存储器、或SD存储卡(Secure Digital memory card：安全数据存储卡)等。另外，可移动记录介质921例如也可以是搭载有非接触型IC芯片的IC卡(Integrated Circuitcard：集成电路卡)或电子设备等。
连接端口917是用于将设备与运算处理装置200直接连接的端口。作为连接端口917的一例，有USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)端口、IEEE1394端口、SCSI(Small Computer System Interface：小型计算机系统接口)端口、RS-232C端口等。通过在该连接端口917连接外部连接设备923，运算处理装置200从外部连接设备923直接获取各种数据、或者向外部连接设备923提供各种数据。
通信装置919例如是由用于与通信网925连接的通信设备等构成的通信接口。通信装置919例如也可以是有线或无线LAN(Local Area Network：局域网)、Bluetooth(注册商标)、或者WUSB(Wireless USB：无线USB)用的通信卡等。另外，通信装置919还可以是光通信用的路由器、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line：非对称数字用户线路)用的路由器、或各种通信用的调制解调器等。该通信装置919例如能够遵照例如TCP/IP等规定的协议来与因特网、其它通信设备之间发送和接收信号等。另外，与通信装置919连接的通信网925由通过有线或无线连接的网络等构成，例如可以是因特网、家庭内LAN、红外线通信、射频通信或卫星通信等。
以上示出了能够实现本发明的实施方式所涉及的运算处理装置200的功能的硬件结构的一例。上述的各结构要素可以使用通用的构件构成，也可以由专用于各结构要素的功能的硬件构成。因而，能够根据实施本实施方式的时时的技术水平来适当地变更利用的硬件结构。
(总结)
如以上说明的那样，在本发明的实施方式所涉及的金属体的形状检查装置和形状检查方法中，通过适当地选择形状检查中使用的照明光源的组合，能够正确地检查金属体的表面的形状。另外，在本发明的实施方式所涉及的金属体的形状检查装置和形状检查方法中，由于能够得到由单色线传感器摄像机拍摄到的摄像图像的每一个像素的检查用信息，因此能够进行非常高密度的形状检查。并且，在本发明的实施方式所涉及的金属体的形状检查装置和形状检查方法中，由于能够通过如上述那样的简单的运算来计算检查用信息，因此能够进行非常高速的形状检查。
实施例
接着，示出具体例来具体说明本发明所涉及的形状检查装置10。在此，以下所示的实施例只是本发明所涉及的形状检查装置和形状检查方法的一例，本发明所涉及的形状检查装置和形状检查方法并不限定于以下所示的实施例。
(实施例1)
图12～图15是用于说明实施例1的说明图。如图12所示，在本实施例中，在钢板的表面有意地形成如图12所示的凹凸性形状(V槽)，尝试进行包含该V槽的表面的形状测定。在此，V槽的宽度设为3mm，槽的深度d设为50μm、100μm、200μm、300μm四种。在所述钢板中，沿钢板的长度方向形成了四种深度的槽。
作为本发明所涉及的形状检查装置10，使用了具有图2A～图2C所示的测定装置100的形状检查装置10。在此，在本实施例中，将第一照明光源105设为绿色光(峰值波长：530nm)，将第二照明光源107设为蓝色光(峰值波长：460nm)，将第三照明光源109设为红色光(峰值波长：640nm)。在本实施例中，作为在计算亮度差时利用的测定数据，利用了作为第一照明光的绿色光的测定数据和作为第二照明光的蓝色光的测定数据。在此，设置为用于第一照明光源105的单色线传感器摄像机101a中设置的带通滤波器103a的透射波长范围的峰值波长为530nm，半峰全宽为60nm。另外，设置为用于第二照明光源107的单色线传感器摄像机101b中设置的带通滤波器103b的透射波长范围的峰值波长为460nm，半峰全宽为60nm。另外，设置为用于第三照明光源109的单色线传感器摄像机101c中设置的带通滤波器103c的透射波长范围的峰值波长为640nm，半峰全宽为60nm。
另外，线传感器摄像机群101与钢板表面垂直地设置，图2A所示的θ1和θ2分别设为45度。在本实施例中利用的线传感器摄像机群101具有0.1mm/像素的分辨率。
使用如上述那样的形状检查装置10，来根据(绿色-蓝色)的测定值的差对上述V槽进行了测定。
此外，为了基于差数据值计算倾斜度，利用了通过y＝-x表示的直线。是因为在本实施例中的测定装置100的结构中，能够得到如图8所示的差数据值与倾斜度的关系，但是当着眼于原点附近的曲线形状时，判断为能够近似为y＝-x的直线。
此外，作为比较例，使用如上述专利文献1所公开的一般使用的利用光切割法的形状检查装置，对上述的形成有V槽的钢板进行了检查。在所述光切割法中，也将摄像分辨率设为0.1mm，将激光线状光源的设置角度设为45度，将区域摄像机的设置角度设为0度。
在图13中同时示出了通过本发明所涉及的形状检查装置10获得的表面的高度图像(图13中的本发明例)和利用光切割法得到的表面形状图像(图13中的比较例)。在图13中，以相比于钢板的平坦的部分而槽的部分看起来更暗的方式(换言之，以高度与亮度对应的方式)绘制了表面的高度，图示了通过将高度0mm设为128、使-400μm至400μm的范围对应0～255的8bit图像而得到的高度图像。
在图13中，可知本发明例和比较例均是与四种深度对应的V槽的部分被拍摄得比周围暗。另一方面，当将本发明例的摄像图像与比较例的摄像图像进行比较时，特别是由与d＝50μm和d＝100μm对应的部分可知本发明例的摄像图像的信噪比更高。
图14和图15是将如图13所示的高度图像中某宽度方向位置(图13中的水平方向位置)的表面的高度曲线化而示出的。由图14可知，在本发明例中，在与四种V槽对应的像素位置分别观测到了向下凸的峰。另一方面，由图15可知，在比较例中，与d＝50μm、d＝100μm对应的位置的峰不鲜明。由该结果也可知，通过使用本发明所涉及的形状检查装置10，能够高精度且高密度地测定金属体S的表面的高度。
(实施例2)
图16和图17是用于说明实施例2的说明图。在以下说明的实施例2中，将表面产生了平坦的铁锈(以Fe2O3为主要成分的锈)的钢板作为样本，尝试进行产生了铁锈的部分的形状检查。此外，在实施例2中，使用了在上述实施例1中所使用的本发明所涉及的形状检查装置10。
图16分别示出了在将各照明光单独点亮的情况下得到的摄像图像(即，与亮度值相关的测定数据)。已知在使用550nm以上的波长的可见光进行了观察的情况下样本上产生的铁锈导致反射率增加。其结果，在使用这样的波长的可见光进行了摄像处理的情况下，源于铁锈的部分被拍得比周围亮。因而，在图16所示的三种摄像图像中，在使640nm的照明光点亮拍摄到的图像中能够看到的亮色的部分为产生了铁锈的区域。在观察这样的产生了铁锈的区域的情况下，使用红色光作为照明光而拍摄到的摄像图像符合参照图7说明的情况下的、反射光谱的变动量大的测定数据。
在本实施例中，利用这样的三种摄像图像进行(G图像-B图像)和(R图像-B图像)的差数据生成处理，生成两种亮度差的测定数据，使用得到的亮度差的测定数据来与实施例1同样地计算出表面高度的测定数据。
在图17中示出得到的结果。在图17中，横轴表示产生了铁锈的部分处的摄像图像的长度方向位置，纵轴表示钢板的表面的高度变化。
由图17可知，如果是基于使用反射光谱的变动量大的测定数据计算出的(R图像-B图像)的亮度差的表面高度的数据，则认为叠加有源自高度变化的变动大且产生了铁锈的部分的误差。另一方面，如果是基于不使用反射光谱的变动量大的测定数据而计算出的(G图像-B图像)的亮度差的表面高度的数据，则可知高度变化的变动小。在此，通过触针式粗糙度测量仪另外测定产生了铁锈的部分的表面的真正高度的结果为，真正高度显然非常接近基于(G图像-B图像)的亮度差的表面高度的数据。由所述结果可知，通过着眼于不使用反射光谱的变动量大的测定数据而计算出的亮度差，能够更正确地测定样本表面的高度。
以上，参照添附附图详细地说明了本发明的优选实施方式，但是本发明不限定于所述的例子。只要是具有本发明所属的技术领域中的通常的知识的人，显然能够在权利要求书所记载的技术思想的范畴内想到各种变更例或修正例，应了解这些当然也属于本发明的保护范围。
附图标记说明
10：形状检查装置；100：测定装置；101：线传感器摄像机群；103：带通滤波器；105：第一照明光源；107：第二照明光源；109：第三照明光源；200：运算处理装置；201：数据获取部；203：测定控制部；205：数据处理部；207：显示控制部；209：存储部；221：差数据生成部；223：倾斜度计算部；225：高度计算部；227：结果输出部。

Claims (16)

1.一种金属体的形状检查装置，具备：
测定装置，其对金属体照射至少两种照明光，将来自所述金属体的同一部位的所述至少两种照明光的反射光相互区分开来进行测定；以及
运算处理装置，其对所述测定装置的测定处理进行控制，并根据由所述测定装置得到的所述反射光的亮度值的测定结果，计算在所述金属体的形状检查中使用的信息，
其中，所述测定装置具有：
多个照明光源，该多个照明光源对所述金属体分别照射峰值波长相互不同的带状的照明光；以及
线传感器摄像机群，其包括多个单色线传感器摄像机，所述多个单色线传感器摄像机在所述金属体的表面的铅直上方并排设置，并被设定为由所述多个单色线传感器摄像机各自具有的移位透镜对所述金属体的同一部位进行拍摄，所述单色线传感器摄像机的数量与从所述多个照明光源照射的照明光的峰值波长的个数相同，
其中，所述多个照明光源中的至少两个所述照明光源被配置为所述金属体的表面的法线方向与第一照明光源的光轴所形成的第一角度同所述法线方向与第二照明光源的光轴所形成的第二角度大致相等，并且所述第一照明光源和所述第二照明光源在所述金属体与所述测定装置的相对移动方向上隔着所述单色线传感器摄像机相对置，
在各个所述单色线传感器摄像机中，在该单色线传感器摄像机所具有的摄像元件的前级设置有带通滤波器，各带通滤波器具有与所述多个照明光源中的各不相同的照明光源的峰值波长对应的透射波长范围，在各个所述单色线传感器摄像机中，使来自具有被包含在所述带通滤波器的透射波长范围中的峰值波长的所述照明光源的照明光的反射光成像，
所述运算处理装置使用具有使所述第一照明光源的峰值波长以最高的透射率透射的所述带通滤波器的所述单色线传感器摄像机的亮度值与具有使所述第二照明光源的峰值波长以最高的透射率透射的所述带通滤波器的所述单色线传感器摄像机的亮度值之差，计算所述金属体的表面的倾斜度来作为所述信息。
2.根据权利要求1所述的金属体的形状检查装置，其特征在于，
在所述线传感器摄像机群的沿着所述相对移动方向的上游侧和下游侧分别配置照明光源群，该照明光源群包括照射用于在该线传感器摄像机群的各个单色线传感器摄像机中成像的照明光的多个所述照明光源。
3.根据权利要求1或2所述的金属体的形状检查装置，其特征在于，
所述第一角度和所述第二角度分别为30度以上。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的金属体的形状检查装置，其特征在于，
所述测定装置具有三个以上的所述照明光源，
所述运算处理装置根据所述金属体的反射光谱来事先决定在计算所述差时使用的提供所述反射光的所述照明光的峰值波长的组合。
5.根据权利要求1～3中的任一项所述的金属体的形状检查装置，其特征在于，
所述测定装置具有三个以上的所述照明光源，各个所述照明光源被配置为该照明光源的长度方向与所述金属体的宽度方向大致平行，
所述运算处理装置动态地决定在计算所述差时使用的提供所述反射光的所述照明光的峰值波长的组合，使得该组合成为使计算出的所述差的面内平均值最接近零的组合。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的金属体的形状检查装置，其特征在于，
所述运算处理装置根据所述差的正负来确定所述倾斜度的方向，并且根据所述差的绝对值来确定所述倾斜度的大小。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的金属体的形状检查装置，其特征在于，
所述运算处理装置还通过沿着所述单色线传感器摄像机与所述金属体的相对移动方向对计算出的所述金属体的表面的倾斜度进行积分，来计算所述金属体的表面的高度作为所述信息。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的金属体的形状检查装置，其特征在于，
所述运算处理装置通过将计算出的所述金属体的表面的倾斜度与规定的阈值进行比较，来检查所述金属体的形状。
9.一种金属体的形状检查方法，
从测定装置对金属体照射至少两种照明光，将来自所述金属体的所述照明光的反射光相互区分开来进行测定，
所述测定装置具有：
多个照明光源，该多个照明光源对所述金属体分别照射峰值波长相互不同的带状的照明光；以及
线传感器摄像机群，其包括多个单色线传感器摄像机，所述多个单色线传感器摄像机在所述金属体的表面的铅直上方并排设置，并被设定为由所述多个单色线传感器摄像机各自具有的移位透镜对所述金属体的同一部位进行拍摄，所述单色线传感器摄像机的数量与从所述多个照明光源照射的照明光的峰值波长的个数相同，
其中，所述多个照明光源中的至少两个所述照明光源被配置为所述金属体的表面的法线方向与第一照明光源的光轴所形成的第一角度同所述法线方向与第二照明光源的光轴所形成的第二角度大致相等，并且所述第一照明光源和所述第二照明光源在所述测定装置与所述金属体的相对移动方向上隔着所述单色线传感器摄像机相对置，
在各个所述单色线传感器摄像机中，在该单色线传感器摄像机所具有的摄像元件的前级设置有带通滤波器，各带通滤波器具有与所述多个照明光源中的各不相同的照明光源的峰值波长对应的透射波长范围，在各个所述单色线传感器摄像机中，使来自具有被包含在所述带通滤波器的透射波长范围中的峰值波长的所述照明光源的照明光的反射光成像，
通过运算处理装置使用具有使所述第一照明光源的峰值波长以最高的透射率透射的所述带通滤波器的所述单色线传感器摄像机的亮度值与具有使所述第二照明光源的峰值波长以最高的透射率透射的所述带通滤波器的所述单色线传感器摄像机的亮度值之差，计算所述金属体的表面的倾斜度来作为用于对所述金属体的形状进行检查的信息，其中，所述运算处理装置是对所述测定装置的测定处理进行控制、并根据由所述测定装置得到的所述反射光的亮度值的测定结果计算所述信息的装置。
10.根据权利要求9所述的金属体的形状检查方法，其特征在于，
在所述线传感器摄像机群的沿着所述相对移动方向的上游侧和下游侧分别配置照明光源群，该照明光源群包括照射用于在该线传感器摄像机群的各个单色线传感器摄像机中成像的照明光的多个所述照明光源。
11.根据权利要求9或10所述的金属体的形状检查方法，其特征在于，
将所述第一角度和所述第二角度分别设定为30度以上。
12.根据权利要求9～11中的任一项所述的金属体的形状检查方法，其特征在于，
所述测定装置具有三个以上的所述照明光源，
所述运算处理装置根据所述金属体的反射光谱来事先决定在计算所述差时使用的提供所述反射光的所述照明光的峰值波长的组合。
13.根据权利要求9～11中的任一项所述的金属体的形状检查方法，其特征在于，
所述测定装置具有三个以上的所述照明光源，各个所述照明光源被配置为该照明光源的长度方向与所述金属体的宽度方向大致平行，
所述运算处理装置动态地决定在计算所述差时使用的提供所述反射光的所述照明光的峰值波长的组合，使得该组合成为使计算出的所述差的面内平均值最接近零的组合。
14.根据权利要求9～13中的任一项所述的金属体的形状检查方法，其特征在于，
所述运算处理装置根据所述差的正负来确定所述倾斜度的方向，并且根据所述差的绝对值来确定所述倾斜度的大小。
15.根据权利要求9～14中的任一项所述的金属体的形状检查方法，其特征在于，
所述运算处理装置还通过沿着所述单色线传感器摄像机与所述金属体的相对移动方向对计算出的所述金属体的表面的倾斜度进行积分，来计算所述金属体的表面的高度作为所述信息。
16.根据权利要求9～15中的任一项所述的金属体的形状检查方法，其特征在于，
所述运算处理装置通过将计算出的所述金属体的表面的倾斜度与规定的阈值进行比较，来检查所述金属体的形状。
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