JP2000329519A - Coil position detector - Google Patents

Coil position detector

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JP2000329519A
JP2000329519A JP11137564A JP13756499A JP2000329519A JP 2000329519 A JP2000329519 A JP 2000329519A JP 11137564 A JP11137564 A JP 11137564A JP 13756499 A JP13756499 A JP 13756499A JP 2000329519 A JP2000329519 A JP 2000329519A
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JP
Japan
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coil
light
image
laser
projection angle
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Withdrawn
Application number
JP11137564A
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Japanese (ja)
Inventor
Masakazu Inomata
雅一 猪股
Hiroyuki Sugiura
寛幸 杉浦
Mitsuaki Uesugi
満昭 上杉
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a coil position detector capable of accurately detecting the coil width and the center position even in the case of receiving a strong regular reflection light. SOLUTION: A laser light scanning device 12 linearly scans a laser spot light, forms a plurality of slit lights and irradiates a coil with them and a TV camera 10 images a coil which is irradiated with the laser light. An image synthesizing means 14 respectively synthesizes a brightness image of the laser light and its corresponding cast angle of the laser light. A shape operation means 16 obtains three-dimensional data of the laser irradiation part of the coil from the brightness image of the laser light and the case angle of the laser light. The regular reflection light noise removal means 16 removes the regular reflection light noise among three-dimensional shape data by the shape operation means 15. A coil operation means 17 detects the radial center position of the coil and the coil diameter and detects the width direction center position of the coil and the coil width based on the three dimensional shape data from which the regular reflection light noise is removed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、製鉄所のコイルヤ
ードの天井クレーンの無人化運転に適用されるコイル位
置検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coil position detecting device applied to an unmanned operation of an overhead crane in a coil yard of a steelworks.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来この種のコイル位置検出装置とし
て、例えば特願平8−349207号〜特願平8−34
9209号、特願平8−349105号〜特願平8−3
49107、特願平9−003299号に係る出願に提
案されているものがある。これらの出願の計測方式は、
何れも、天井クレーンに取り付けられたレーザ光源のレ
ーザスポット光を直線状に走査して複数本のスリット光
を形成してコイルに照射し、そして、レーザ光が照射さ
れているコイルをテレビカメラにより撮像し、テレビカ
メラの映像信号を演算処理してコイルの幅や中心位置を
求める、というものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of coil position detecting device, for example, Japanese Patent Application Nos. 8-349207 to 8-34.
9209, Japanese Patent Application No. 8-349105 to Japanese Patent Application No. 8-3
49107 and Japanese Patent Application No. 9-003299 have been proposed. The measurement system in these applications is:
In each case, the laser spot light of the laser light source attached to the overhead crane is linearly scanned to form a plurality of slit lights and irradiate the coil, and the coil irradiated with the laser light is irradiated by a television camera. The width of the coil and the center position are obtained by taking an image and performing arithmetic processing on the video signal of the television camera.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のコイル位置検出
装置は、コイル表面に照射されたレーザスポット光の反
射光をテレビカメラで撮像している為、対象コイル表面
の性状が拡散面であれば、コイル表面に照射されたレー
ザ光は広い角度に渡って広がるために、コイル表面の形
状によらず常に安定した反射光を受光することができ
る。しかし、対象コイルの表面性状が鏡面状に近い場合
には、レーザスポット光が照射される位置によって、テ
レビカメラが受光できる光量は大きく変化する。
In the above-described coil position detecting device, the reflected light of the laser spot light applied to the coil surface is imaged by a television camera. Since the laser light applied to the coil surface spreads over a wide angle, it is possible to always receive stable reflected light regardless of the shape of the coil surface. However, when the surface property of the target coil is close to a mirror surface, the amount of light that can be received by the television camera greatly changes depending on the position where the laser spot light is applied.

【0004】例えば、図18に示されるように、コイル
表面70が鏡面状の場合には、レーザ光源71からでた
レーザ光72がコイル表面70に当たって反射した場合
には、A点でのレーザ反射光は、そのA点でのコイル表
面70の傾きによって決まる正反射光方向に反射されて
しまうために(図の反射光73a参照)、テレビカメラ
10に入射される光はほとんどない。これに対して、B
点ではレーザ光源71とB点でのコイル表面の傾きとテ
レビカメラ10が正反射の位置関係になっており、B点
にレーザスポット光が照射された場合には、テレビカメ
ラ10には非常に強いレーザ光が入射される(図の反射
光73b参照)。なお、図18はレーザ光源71、コイ
ル表面70及びテレビカメラ10の位置関係を示した図
であり、73a,73bは鏡面時の反射光であり、74
a,74bは拡散面時の反射光である。
For example, as shown in FIG. 18, when the coil surface 70 is mirror-shaped, when the laser light 72 emitted from the laser light source 71 impinges on the coil surface 70 and is reflected, the laser reflection at the point A occurs. Since the light is reflected in the regular reflection light direction determined by the inclination of the coil surface 70 at the point A (see the reflected light 73a in the figure), almost no light is incident on the television camera 10. In contrast, B
At the point, the inclination of the coil surface at the laser light source 71 and the point B and the television camera 10 have a positional relationship of regular reflection, and when the laser spot light is applied to the point B, the television camera 10 Intense laser light is incident (see reflected light 73b in the figure). FIG. 18 is a diagram showing the positional relationship among the laser light source 71, the coil surface 70, and the television camera 10. Reference numerals 73a and 73b denote reflected light at the time of a mirror surface.
Reference numerals a and 74b denote reflected light on the diffusion surface.

【0005】上記のように、非常に強い反射光73bが
テレビカメラ10に入ると、テレビカメラ10のレンズ
及び撮像面とから構成される光学系内部での反射、散乱
等により、撮像面に結像された画像は、レーザスポット
光が大きく広がり、また場合によってはレンズとCCD
間で生じるゴースト画像が映り込む等の現象を生じる。
このために、非常に反射率の高い表面性状をしたコイル
の位置検出を、上述の計測方式で測定した場合には、図
19に示されるように、コイル表面を照射した複数本の
レーザスリット光の内いずれかが、レーザ光源71とコ
イル表面70とテレビカメラ10とが成す位置関係が正
反射光受光状態となったときに、正反射光受光状態にな
った場所ではレーザスポット光が大きく広がる。または
ゴースト画像を生じるため、レーザスポット光またはレ
ーザスリット光を正確に検出することが出来ないという
問題がある。但し、コイル形状が円筒形であるために、
正反射状態となる場所は、レーザ光源71とテレビカメ
ラ10の配置と、コイル表面70の傾きによって決ま
り、コイル表面70の特定部分に限定される。なお、図
19は2値化画像(輝度画像)75の説明図であり、7
6はレーザスリット光に相当する画像(以下の説明では
単にレーザスリット光というものとする)、77は測定
対象コイル、78はレーザ光が正反射して強い光が返っ
てきたときの画像である。
As described above, when the very strong reflected light 73b enters the television camera 10, the reflected light 73b is coupled to the imaging surface due to reflection and scattering inside the optical system composed of the lens of the television camera 10 and the imaging surface. In the image, the laser spot light spreads greatly, and in some cases, the lens and the CCD
Phenomena such as a ghost image generated between the images appear.
For this reason, when the position detection of a coil having a surface property having a very high reflectivity is measured by the above-described measurement method, as shown in FIG. When the positional relationship between the laser light source 71, the coil surface 70, and the television camera 10 is in the regular reflection light receiving state, the laser spot light is greatly spread in the place in the regular reflection light receiving state. . Alternatively, since a ghost image is generated, there is a problem that laser spot light or laser slit light cannot be accurately detected. However, because the coil shape is cylindrical,
The location of the regular reflection state is determined by the arrangement of the laser light source 71 and the television camera 10 and the inclination of the coil surface 70, and is limited to a specific portion of the coil surface 70. FIG. 19 is an explanatory diagram of the binarized image (luminance image) 75.
Reference numeral 6 denotes an image corresponding to the laser slit light (hereinafter, simply referred to as laser slit light), reference numeral 77 denotes a coil to be measured, and reference numeral 78 denotes an image when the laser light is regularly reflected and strong light is returned. .

【0006】コイル表面の性状が鏡面性に近い対象材の
場合には、上記の現象を生じるために、従来のコイル位
置検出装置(特願平9−003299号等)では、正反
射を生じた場所がコイル幅方向のエッジ部に近い場合に
は、図19に示されるように正反射によって生じたスリ
ット光の広がりが、コイルエッジより外側にまで達して
しまい、コイルが実在しない部分についてもあたかもコ
イルが存在したかのようにスリット光が検出されてしま
う。従って、従来のコイル位置検出装置でコイル幅及び
中心位置を演算した場合には、レーザスリット光が広が
って検出された分だけ、コイル幅が広がって検出される
ために、正確なコイル幅、位置が求められなくなってし
まう、という問題点がある。
[0006] In the case of a target material having a coil surface property close to a mirror surface, the above-mentioned phenomenon occurs, and therefore, regular reflection occurs in a conventional coil position detecting device (Japanese Patent Application No. 9-003299). When the location is near the edge portion in the coil width direction, as shown in FIG. 19, the spread of the slit light caused by the specular reflection reaches the outside of the coil edge, and it is as if a portion where the coil does not actually exist. The slit light is detected as if the coil existed. Therefore, when the coil width and the center position are calculated by the conventional coil position detecting device, the coil width is detected to be widened by the amount detected by the laser slit light being spread. Is no longer required.

【0007】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、上記の強い正反射光を受光
した場合においても、コイル幅及び中心位置を高精度に
求めることを可能にしたコイル位置検出装置を提供する
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and enables the coil width and the center position to be determined with high accuracy even when the above-mentioned strong regular reflection light is received. It is an object of the present invention to provide a coil position detecting device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】(1)本発明に係るコイ
ル位置検出装置は、コイルの運搬を行う天井クレーンに
取り付けられ、レーザスポット光を直線状に走査して複
数本のスリット光を形成してコイルに照射すると共に、
そのときのレーザ光の投光角度を出力するレーザ光投光
手段と、天井クレーンに取り付けられ、レーザ光が照射
されているコイルを撮像する撮像手段と、撮像手段によ
って撮像された画像とレーザ光投光手段の投光角度とか
ら、レーザ光の輝度画像とそれに対応したレーザ光の投
光角度とをそれぞれ合成する画像合成手段と、レーザ光
の輝度画像とレーザ光の投光角度とからコイルのレーザ
光照射部の3次元形状データを求める形状演算手段と、
形状演算手段による3次元形状データの内、レーザ光の
各投光角度によるレーザスリット光の面積を求めて、そ
れが所定値以上の面積であるとき、そのときの投光角度
によるデータを除去する正反射光ノイズ除去手段と、正
反射光ノイズ除去手段からの3次元形状データをコイル
の幅方向に投影し、コイルの径方向中心位置及びコイル
径を求めると共に、コイルのレーザ光照射部の3次元形
状データを基準面と平行なコイルの径方向に投影し、コ
イルの幅方向中心位置及びコイル幅を求めるコイル演算
手段とを備えたものである。
(1) A coil position detecting device according to the present invention is mounted on an overhead crane that carries a coil, and scans a laser spot light linearly to form a plurality of slit lights. And irradiate the coil,
A laser beam projecting unit that outputs a projection angle of the laser beam at that time, an image capturing unit that is attached to the overhead crane, and captures an image of a coil irradiated with the laser beam, and an image captured by the image capturing unit and the laser beam. An image synthesizing means for synthesizing a laser light luminance image and a laser light projection angle corresponding to the luminance image of the laser light from the light projection angle of the light projecting means, and a coil from the laser light luminance image and the laser light projection angle. Shape calculating means for obtaining three-dimensional shape data of the laser beam irradiation unit;
Among the three-dimensional shape data by the shape calculating means, the area of the laser slit light at each projection angle of the laser light is obtained, and when the area is equal to or larger than a predetermined value, the data at the projection angle at that time is removed. The regular reflection light noise removing means and the three-dimensional shape data from the regular reflection light noise removing means are projected in the width direction of the coil to obtain the radial center position and the coil diameter of the coil, and the 3 And a coil calculating means for projecting the dimensional shape data in the radial direction of the coil parallel to the reference plane and obtaining a center position and a coil width in the width direction of the coil.

【0009】(2)また、本発明に係るコイル位置検出
装置は、3次元形状データを求める前に正反射光ノイズ
を除去するものであり、上記の正反射光ノイズ除去手段
に代えて、画像合成手段による合成画像の内、レーザ光
の各投光角度によるレーザスリット光の面積を求めて、
それが所定値以上の面積であるとき、そのときの2次元
の投光角度によるデータを除去する正反射光ノイズ除去
手段を有するものである。
(2) The coil position detecting device according to the present invention removes specular reflection light noise before obtaining three-dimensional shape data. In the combined image by the combining means, the area of the laser slit light at each projection angle of the laser light is obtained,
When the area is equal to or larger than a predetermined value, a regular reflection light noise removing means for removing data based on the two-dimensional projection angle at that time is provided.

【0010】(3)また、本発明に係るコイル位置検出
装置は、上記(1)(2)の正反射光ノイズ除去手段に
代えて、レーザスリット光の強さが所定の閾値を超えた
とき、そのときの投光角度によるデータを除去する第2
の正反射光ノイズ除去手段を有するものである。
(3) In the coil position detecting device according to the present invention, when the intensity of the laser slit light exceeds a predetermined threshold value instead of the regular reflection light noise elimination means of (1) and (2). , Which removes data according to the projection angle at that time.
And a regular reflection light noise removing means.

【0011】本発明においては、上述のように、正反射
光ノイズ除去手段によって強い正反射光を検出して除去
することにより、測定対象であるコイルの表面性状の制
限をなくし、正確なコイルの径方向中心位置とコイル径
及びコイルの幅方向中心位置とコイル幅を求めることが
可能になっている。
In the present invention, as described above, the specular reflected light noise removing means detects and removes strong regular reflected light, thereby eliminating the limitation on the surface properties of the coil to be measured, and providing an accurate coil. The center position in the radial direction, the coil diameter, the center position in the width direction of the coil, and the coil width can be obtained.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は本発明のコイル位置検出装
置の計測原理を説明するための構成図である。図におい
ては、基準面(床面)1上に被測定物2が置かれてお
り、この基準面1に撮影の際の中心軸が直交するように
テレビカメラ10が配置され、そして、このテレビカメ
ラ10とは異なった位置にスリット光走査装置12が配
置される。スリット光走査装置12はスリット光12a
を発生するともにそれを走査する。テレビカメラ10は
その状態を撮像し、その映像信号はスリット光走査装置
12からの投射角θとともに画像合成装置14に入力し
て、映像信号が処理されて合成画像が生成される。形状
演算装置15はその合成画像に基づいて被測定物2の3
次元形状を求める。正反射光ノイズ除去装置16は、コ
イルの位置、幅等を求めるにあたってノイズとなるスリ
ット光の強い正反射光によるノイズ成分を除去する。コ
イル演算装置17はそのノイズ成分を除去された3次元
形状に基づいて被測定物2であるコイルの位置、幅等を
求める。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a configuration diagram for explaining a measurement principle of a coil position detecting device according to the present invention. In the figure, a DUT 2 is placed on a reference plane (floor surface) 1, a television camera 10 is arranged on the reference plane 1 such that the central axis at the time of photographing is orthogonal, and The slit light scanning device 12 is arranged at a position different from the camera 10. The slit light scanning device 12 has a slit light 12a
And scan it. The television camera 10 captures an image of the state, and the image signal is input to the image synthesizing device 14 together with the projection angle θ from the slit light scanning device 12, and the image signal is processed to generate a synthesized image. The shape calculation device 15 determines the position of the DUT 2 based on the synthesized image.
Find the dimensional shape. The regular reflection light noise elimination device 16 removes a noise component due to strong regular reflection light of the slit light, which becomes a noise when obtaining the position, width, and the like of the coil. The coil calculation device 17 obtains the position, width, and the like of the coil as the device under test 2 based on the three-dimensional shape from which the noise component has been removed.

【0013】次に、図1の形状計測装置を測定方式、画
像合成方法、レーザスリット光の位置と投光角度の情報
及び形状演算原理の生成の観点からそれぞれ説明する。
Next, the shape measuring apparatus shown in FIG. 1 will be described in terms of a measuring method, an image synthesizing method, information on the position and projection angle of laser slit light, and generation of a shape calculation principle.

【0014】(A)測定方式 光学系は一般的に光切断法と呼ばれる光学系を用いてい
る。図2はスリット光走査装置12の構成を示した図で
ある。スリット光走査装置12は、まず、半導体レーザ
20からのレーザスポット光を、駆動モータ22aによ
り回転制御される第1の走査ミラー22によって走査す
ることによりスリット光を生成する。このとき、レーザ
スリット光の向きは図1のy軸方向となるようにして、
そして、駆動モータ24aにより回転制御される第2の
走査ミラー24によって図1のx軸方向にレーザスリッ
ト光の投光位置を制御する。また、同時にこのときの走
査ミラー24の投光角度θは角度信号として画像合成装
置14に入力する。そして、レーザスリット光12aの
照射パターンをテレビカメラ10で撮像し、その映像信
号を画像合成装置14に入力する。
(A) Measuring method The optical system uses an optical system generally called a light section method. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the slit light scanning device 12. The slit light scanning device 12 first generates a slit light by scanning a laser spot light from the semiconductor laser 20 with a first scanning mirror 22 whose rotation is controlled by a drive motor 22a. At this time, the direction of the laser slit light is set to be in the y-axis direction in FIG.
Then, the projection position of the laser slit light is controlled in the x-axis direction in FIG. 1 by the second scanning mirror 24 whose rotation is controlled by the drive motor 24a. At the same time, the projection angle θ of the scanning mirror 24 at this time is input to the image synthesizing device 14 as an angle signal. Then, the irradiation pattern of the laser slit light 12 a is imaged by the television camera 10, and the video signal is input to the image synthesizing device 14.

【0015】画像合成装置14は、テレビカメラ10の
映像信号を画像処理し、その映像信号とそのときのレー
ザ投光角度θとから合成画像を生成する。そして、形状
演算装置16はその合成画像を用いて後述の三角測量の
原理に基づいて、被測定物2のレーザ光照射部の3次元
形状を演算する。次に、第2の走査ミラー24を投光角
をθから微小角Δθだけ回転させて、再度、第1の走査
ミラー22によりy軸方向にレーザスリット光を投影す
る。このようにして、レーザスリット光の投光角度を変
えながら次々と複数断面の形状を計測し、各々の光断面
形状を合成することにより被測定物2の全体形状を再構
築する。なお、第2の走査ミラー24の回転ピッチΔθ
を細かくするほど被測定物2の形状分解能が向上する。
但し、その一方で測定時間は長くなる。また、図2のス
リット光走査装置12には、遮蔽板26を設けて、これ
を駆動モータ24aと同期させて制御することにより、
レーザスリット光の投光角度θが変化している間はレー
ザスリット光が被測定物2に照射しないようにしてあ
る。また、半導体レーザ20を制御することでその間レ
ーザ光を発生させないようにしても良い。いずれにして
も、測定しようとする光切断線と光切断線との間に不要
な光が取り込まれないようにする。
The image synthesizing device 14 performs image processing on a video signal of the television camera 10, and generates a composite image from the video signal and the laser projection angle θ at that time. Then, the shape calculation device 16 calculates the three-dimensional shape of the laser beam irradiation section of the device under test 2 based on the principle of triangulation described later using the synthesized image. Next, the projection angle of the second scanning mirror 24 is rotated from θ by a small angle Δθ, and the first scanning mirror 22 projects the laser slit light in the y-axis direction again. In this way, the shapes of a plurality of cross sections are measured one after another while changing the projection angle of the laser slit light, and the overall shape of the DUT 2 is reconstructed by synthesizing the respective light cross sectional shapes. The rotation pitch Δθ of the second scanning mirror 24
The finer the resolution, the more the shape resolution of the DUT 2 improves.
However, on the other hand, the measurement time becomes longer. Further, the slit light scanning device 12 of FIG. 2 is provided with a shielding plate 26, which is controlled in synchronization with the drive motor 24a.
While the projection angle θ of the laser slit light is changing, the laser slit light is not irradiated on the DUT 2. Alternatively, the semiconductor laser 20 may be controlled so that no laser light is generated during that time. In any case, unnecessary light is prevented from being taken in between the light section line to be measured.

【0016】(B)画像合成方法 図3は画像合成装置14の構成を示すブロック図であ
る。テレビカメラ10からのビデオ信号は、A/D変換
器30によりデジタル信号に変換されて最大輝度画像演
算部31に入力する。この最大輝度画像演算部31は、
コンパレータ31a、セレクタ31b及び最大輝度画像
メモリ32から構成されており、各画素の最大輝度信号
を求めて最大輝度画像メモリ32の該当する画素領域に
格納する。即ち、コンパレータ31aは、A/D変換器
30を介してビデオ信号ac が入力すると、最大輝度画
像メモリ32のそのビデオ信号に対応する画素の信号a
mを読み出し、そのビデオ信号acの輝度レベルと最大輝
度画像メモリ32の信号amの輝度レベルとを比較し、
c>aの場合にはセレクタ31b,37aにセレクタ
信号を送る。セレクタ31bはそのセレクタ信号を入力
すると、そのビデオ信号acで最大輝度画像メモリ32
の信号amを書き換える。このような処理を入力されて
くるビデオ信号について順序行うことで、最大輝度画像
メモリ32の各画素領域の値はそれぞれ最大輝度レベル
となる。
(B) Image Synthesizing Method FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the image synthesizing device 14. The video signal from the television camera 10 is converted into a digital signal by the A / D converter 30 and input to the maximum luminance image calculation unit 31. This maximum brightness image calculation unit 31
It is composed of a comparator 31a, a selector 31b and a maximum luminance image memory 32. The maximum luminance signal of each pixel is obtained and stored in a corresponding pixel area of the maximum luminance image memory 32. That is, when the video signal ac is input via the A / D converter 30, the comparator 31a outputs the signal a of the pixel corresponding to the video signal in the maximum luminance image memory 32.
reads m, compared with the luminance level of the signal a m brightness level and a maximum brightness image memory 32 of the video signal a c,
When a c > a, a selector signal is sent to the selectors 31b and 37a. When the selector 31b inputs the selector signal, the maximum brightness image memory 32 in the video signal a c
Rewrite signal a m. By performing such processing in order for the input video signal, the value of each pixel area of the maximum luminance image memory 32 becomes the maximum luminance level.

【0017】また、テレビカメラ10からのビデオ信号
は、A/D変換器33によりデジタル信号に変換されて
最小輝度画像演算部34に入力する。この最小輝度画像
演算部34は、コンパレータ34a、セレクタ34b及
び最小輝度画像メモリ35から構成されており、各画素
の最小輝度信号を求めて最小輝度画像メモリ35の該当
する画素領域に格納する。即ち、コンパレータ34a
は、A/D変換器33を介してビデオ信号acが入力す
ると、最小輝度画像メモリ35のそのビデオ信号に対応
する画素の信号amを読み出し、ビデオ信号acの輝度レ
ベルと最小輝度画像メモリ35の信号amの輝度レベル
とを比較し、ac<amの場合にはセレクタ34bにセレ
クタ信号を送る。セレクタ34bはそのセレクタ信号を
入力すると、そのビデオ信号acで最小輝度画像メモリ
35の信号amを書き換える。このような処理を入力さ
れてくるビデオ信号について順序行うことで、最小輝度
画像メモリ35の各画素領域の値はそれぞれ最小輝度レ
ベルとなる。
A video signal from the television camera 10 is converted into a digital signal by an A / D converter 33 and input to a minimum luminance image calculation unit 34. The minimum luminance image calculation unit 34 includes a comparator 34a, a selector 34b, and a minimum luminance image memory 35. The minimum luminance signal of each pixel is obtained and stored in a corresponding pixel area of the minimum luminance image memory 35. That is, the comparator 34a
Is, A / the via D converter 33 to the input video signal a c, reads out the signal a m of the pixels corresponding to the video signal of the minimum brightness image memory 35, a video signal a c luminance level and minimum luminance image It compares the luminance level of the signal a m of the memory 35, and sends a selector signal to the selector 34b in the case of a c <a m. The selector 34b is by entering the selector signal, it rewrites the signal a m of the minimum brightness image memory 35 in the video signal a c. By performing such processing in order on the input video signal, the value of each pixel area of the minimum luminance image memory 35 becomes the minimum luminance level.

【0018】また、レーザスリット光の投光角度信号θ
は、A/D変換器36によりデジタル信号に変換されて
コード化画像演算部37に入力する。このコード化画像
演算部37はセレクタ37a及び投光角度画像メモリ3
8から構成されており、各画素について最大輝度信号が
得られたときのレーザスリット光の投光角度信号θを求
めて、最大輝度画像メモリ32に対応する投光角度画像
メモリ35の画素領域に格納する。即ち、コンパレータ
31aがセレクタ信号を出力してセレクタ37aがその
セレクタ信号を受け取ると、そのときの投光角度信号b
cで投光角度画像メモリ38の信号bmを書き換える。こ
のような処理を入力されてくるビデオ信号について順序
行うことで、投光角度信号画像メモリ38には各画素に
おいて最大輝度レベルをとった時の投光角度信号θが格
納されることになる。
Also, the projection angle signal θ of the laser slit light
Are converted into digital signals by the A / D converter 36 and input to the coded image operation unit 37. The coded image operation unit 37 includes a selector 37a and a projection angle image memory 3
8, and obtains a projection angle signal θ of the laser slit light when the maximum luminance signal is obtained for each pixel, and determines the projection angle signal θ in the pixel area of the projection angle image memory 35 corresponding to the maximum luminance image memory 32. Store. That is, when the comparator 31a outputs a selector signal and the selector 37a receives the selector signal, the light emission angle signal b at that time is output.
rewriting the signal b m of the projection angle image memory 38 c. In By performing such processing in order on the input video signal, the projection angle signal image memory 38 stores the projection angle signal θ when each pixel has the maximum luminance level.

【0019】図4は画像合成装置14の演算処理を概念
的に示した説明図である。画像合成装置14は、上述の
ようにして、テレビカメラ10で撮像したビデオ信号を
リアルタイム処理して、各画素の輝度レベルを検出し、
各画素毎に最大輝度画像演算を行い、各画素の輝度レベ
ルが最高となったタイミング(すなわちレーザ光が視野
内の対応する点に当たった時)での輝度信号を最大輝度
画像メモリ32に保持すると同時に、そのタイミングで
の投光角度情報θを輝度画像の他に別途設けた投光角度
画像メモリ38の対応する画素に記録することにより、
複数のレーザスリット光が合成された輝度画像と、各ス
リット光の投光角度情報θとを同時に持っている。
FIG. 4 is an explanatory diagram conceptually showing the arithmetic processing of the image synthesizing device 14. As described above, the image synthesizing device 14 performs real-time processing on the video signal captured by the television camera 10 to detect the luminance level of each pixel,
The maximum luminance image calculation is performed for each pixel, and the luminance signal at the timing when the luminance level of each pixel becomes the highest (that is, when the laser beam hits the corresponding point in the visual field) is stored in the maximum luminance image memory 32. At the same time, the projection angle information θ at that timing is recorded in a corresponding pixel of the projection angle image memory 38 separately provided in addition to the luminance image,
It simultaneously has a luminance image in which a plurality of laser slit lights are combined and projection angle information θ of each slit light.

【0020】また、レーザスリット光が当たった部分の
抽出は最大輝度画像から2値化処理を行いレーザ光が当
たって高輝度となった点(つまりスリット光部分)を抽
出しても良いが、本実施形態においては、上述のよう
に、最小輝度画像演算を同時に行って最小輝度画像メモ
リ35に保持することにより、(最大輝度画像−最小輝
度画像)の演算を行ってそれを輝度画像メモリ42に格
納することにより、背景光の輝度レベルを除去して、レ
ーザ光が当たったことにより輝度レベルが高くなった成
分のみを取り出し、これを2値化する。この処理により
レーザスリット光が当たった領域(光切断線)を輝度メ
モリ42から抽出することにより、投光角度画像メモリ
38,41の投光角度画像から各光切断線の投光角度情
報を識別する。
The extraction of the portion irradiated with the laser slit light may be performed by performing a binarization process from the maximum luminance image to extract a point (ie, a slit light portion) at which the laser light is irradiated and the luminance becomes high. In the present embodiment, as described above, the minimum luminance image calculation is simultaneously performed and stored in the minimum luminance image memory 35, whereby the calculation of (maximum luminance image−minimum luminance image) is performed and the calculated result is stored in the luminance image memory 42. , The luminance level of the background light is removed, and only the component whose luminance level is increased by the irradiation of the laser light is extracted and binarized. By extracting the area (light cutting line) irradiated with the laser slit light from the luminance memory 42 by this processing, the light emitting angle information of each light cutting line is identified from the light emitting angle images of the light emitting angle image memories 38 and 41. I do.

【0021】(C)レーザスリット光の位置と投光角度
情報の抽出 画像合成装置14は、上述のようにして合成された最大
輝度画像、最小輝度画像及び投光角度画像から、スリッ
ト光の位置を抽出するために、次に示す画像演算を行
い、背景光の輝度レベルを除去する。 輝度画像=最大輝度画像−最小輝度画像 …(1) 上記の(1)式の画像演算によりレーザ光が当たったこ
とにより明るくなった輝度分を求め、更に、これを予め
設定した閾値レベルで2値化処理してレーザ光が当たっ
た領域を抽出する。
(C) Extraction of the position of the laser slit light and the projection angle information The image synthesizing device 14 calculates the position of the slit light from the maximum luminance image, the minimum luminance image and the projection angle image synthesized as described above. The following image operation is performed to extract the luminance level of the background light. Luminance image = Maximum luminance image−Minimum luminance image (1) By the image calculation of the above equation (1), a part of the luminance that has become brighter due to the irradiation of the laser beam is obtained. The area subjected to the laser light is extracted by the value processing.

【0022】(D)形状演算原理 形状演算装置15は、スリット光走査装置12により生
成されるマルチスリット光についてそのレーザカット光
の3次元座標を演算することにより被測定物2の全体形
状を求める。この形状演算は三角測量の方式に基づいて
いる。スリット光走査装置12から被測定物2上にレー
ザスリット光12aを投光角度θで投光し、その状態を
テレビカメラ10で撮像する。そのテレビカメラ10で
撮像した画像から抽出したレーザ光が当たった点
(x′,y′)の高さz(x′,y′)は、テレビカメ
ラ10のパースペクティブ効果を考慮すると、次式の関
係が成り立つ。 z(x′,y′)=Z0 −{X0 −(1−z(x′,y′)/a)x} tanθ(x′・y′) …(2) x′ :テレビカメラで撮像された画像の基準面上での
位置 y′ :テレビカメラで撮像された画像の基準面上での
位置 X0 :レーザ光走査回転軸のx座標 Z0 :レーザ光走査回転軸のz座標 a :テレビカメラ−基準面間の距離 θ :レーザスリット光投光角角度 上記の(2)式を変形すればレーザスリット光が当たっ
た点の高さz(x′,y′)は次式で求まる。
(D) Principle of Shape Calculation The shape calculation device 15 calculates the three-dimensional coordinates of the laser cut light of the multi-slit light generated by the slit light scanning device 12 to obtain the entire shape of the DUT 2. . This shape calculation is based on a triangulation method. Laser slit light 12a is projected from the slit light scanning device 12 onto the DUT 2 at a projection angle θ, and the state is imaged by the television camera 10. The height z (x ′, y ′) of the point (x ′, y ′) at which the laser beam extracted from the image captured by the television camera 10 hits is given by the following equation in consideration of the perspective effect of the television camera 10. The relationship holds. z (x ′, y ′) = Z 0 − {X 0 − (1−z (x ′, y ′) / a) x} tan θ (x ′ · y ′) (2) x ′: TV camera position y on the reference plane of the captured image ': position on the reference plane of the image captured by the television camera X 0: x-coordinate Z 0 of the laser beam scanning rotation axis: z coordinates of the laser beam scanning rotation axis a: distance between the television camera and the reference plane θ: laser slit light projection angle If the above equation (2) is modified, the height z (x ′, y ′) of the point where the laser slit light hits is given by the following equation. Is determined by

【0023】[0023]

【数1】 (Equation 1)

【0024】また、画像上でレーザ光が抽出された点
(x,y)の3次元座標上での座標(x,y)は次式で
与えられる。 x={1−z(x′,y′)/a}x′ …(4) y={1−z(x′,y′)/a}y′ …(5) 以上の説明から明らかなように、レーザスリット光が投
光角度θでテレビカメラ10の画像上の座標x′,y′
に検出された点の3次元座標x,y,zは上記の
(3),(4),(5)式で求まることが分かる。ま
た、上記の(4),(5)式は、被測定物2とテレビカ
メラ10との間の距離が有限であるためにテレビカメラ
10に近いものほど大きく見えるというパースペクティ
プ効果に対する補正を施したものであり、2次元画像だ
けでは正確な形状検出ができないことが分かる。
The coordinates (x, y) on the three-dimensional coordinates of the point (x, y) where the laser beam is extracted on the image are given by the following equations. x = {1−z (x ′, y ′) / a} x ′ (4) y = {1−z (x ′, y ′) / a} y ′ (5) It is clear from the above description. As described above, the coordinates x ', y' on the image of the television camera 10 at the projection angle .theta.
It can be seen that the three-dimensional coordinates x, y, z of the detected point are obtained by the above equations (3), (4), (5). The above equations (4) and (5) correct the correction for the perspective effect that the closer to the TV camera 10 the larger the closer to the TV camera 10 because the distance between the DUT 2 and the TV camera 10 is finite. It can be seen that accurate shape detection cannot be performed only with a two-dimensional image.

【0025】本発明における形状計測原理が上記の説明
により明らかになったところで、次に、図1のコイル位
置検出器をヤードのコイル検出に適用した例について説
明する。図5(A),(B),(C)は図1の光学糸
(テレビカメラ10、スリット光走査装置12)を天井
クレーンに配置した場合における平配置図、正面図及び
テレビカメラ10の視野内の映像を示した図である。同
図(A)に示されるように、テレビカメラ10は、トロ
リ43にその横行方何に対して45°回転させた方向
に、且つその光軸が鉛直方向下向き位置するように配置
される。スリット光走査装置12はテレビカメラ10の
x軸上に設置され、スリット光の向きがテレビカメラ1
0のy軸方向に平行となるように調整する。測定対象と
なるコイル3はクレーンの横行方向又は走行方向に平行
に置かれており、従って、テレビカメラ10によって撮
像されるコイル3の姿勢はカメラ視野44の中で45°
傾いた(回転した)状態となる。なお、コイル3は、ヤ
ード内においてはクレーンの横行方向又は走行方向の何
れかに配置されるものであり、そして、その配置方向は
ヤードを管理しているシステムコンピュータにおいて把
握されている。
Now that the principle of shape measurement in the present invention has been clarified by the above description, an example in which the coil position detector of FIG. 1 is applied to the detection of a yard coil will be described. FIGS. 5A, 5B, and 5C are a plan view, a front view, and a view of the television camera 10 when the optical thread (the television camera 10 and the slit light scanning device 12) of FIG. FIG. As shown in FIG. 2A, the television camera 10 is disposed on the trolley 43 in a direction rotated by 45 ° with respect to the direction of its traverse, and the optical axis thereof is positioned vertically downward. The slit light scanning device 12 is installed on the x-axis of the television camera 10 and the direction of the slit light is
It is adjusted so as to be parallel to the y-axis direction of 0. The coil 3 to be measured is placed parallel to the crane's traversing direction or running direction. Therefore, the attitude of the coil 3 captured by the television camera 10 is 45 ° in the camera view 44.
It is in a tilted (rotated) state. In the yard, the coil 3 is arranged in either the traverse direction or the traveling direction of the crane, and the arrangement direction is grasped by a system computer managing the yard.

【0026】この状態でスリット光走査装置12がレー
ザスリット光を走査しながらコイル3上面に照射して、
コイル3に対して斜め45度方向のスリット光画像をテ
レビカメラ10により得て、画像合成装置14は上述の
方法により合成画像を生成し、形状演算装置15はその
合成画像に基づいてレーザ光が当たった点の高さを上述
の演算式に基づいて演算する。この操作を逐次複数ライ
ンについて行うことにより、コイル・台車及び床面等測
定視野内の物体の複数断面形状を得ることができる。
In this state, the slit light scanning device 12 irradiates the upper surface of the coil 3 while scanning the laser slit light,
The television camera 10 obtains a slit light image obliquely at 45 degrees to the coil 3, the image synthesizing device 14 generates a synthetic image by the above-described method, and the shape calculating device 15 generates a laser beam based on the synthetic image. The height of the hit point is calculated based on the above calculation formula. By sequentially performing this operation for a plurality of lines, it is possible to obtain a plurality of cross-sectional shapes of an object in a measurement visual field such as a coil / cart and a floor surface.

【0027】次に、コイル演算装置17はその形状デー
タを用いて、コイルの方が床面や台車より高いことか
ら、コイルと周辺部(床面及び台車)とを高さの違いか
ら識別してコイルの形状のみを抽出するが、その前に正
反射光ノイズ除去装置16により次のような処理を行っ
て正反射光によるノイズを除去する。
Next, the coil calculating device 17 uses the shape data to identify the coil and the peripheral portion (the floor and the truck) from the difference in height, since the coil is higher than the floor and the truck. Before extracting only the shape of the coil, the following processing is performed by the specular reflection light noise elimination device 16 to remove noise due to the specular reflection light.

【0028】正反射光ノイズ除去装置16は、投光角度
画像θと、形状演算手段15により得られた形状演算画
像とを用いて、コイル形状・位置を演算するにあたって
ノイズとなる測定対象コイルからの強い正反射光を検出
し、強い正反射光データを除去する。具体的な処理内容
を以下に説明する。
The regular reflection light noise elimination device 16 uses the light projection angle image θ and the shape calculation image obtained by the shape calculation means 15 to calculate a noise from a measurement target coil which becomes noise when calculating the coil shape and position. Is detected and strong specular reflection data is removed. Specific processing contents will be described below.

【0029】強い正反射光が返ってこないコイルを計測
した場合には図6及び図7に示されるような2値化画像
と投光角度画像が得られる。また、強い正反射光が返っ
てくるコイルを計測した場合には図8及び図9に示され
るような2値化画像と投光角度画像が得られる。上述の
ように、レーザスリット光1本1本が1つの投光角度で
コード化されて、レーザスリット光があたった各画素に
コード値が入っている。この図8及び図9の例において
は、投光角度θ=θ4において強い正反射光が発生して
いる。
When a coil in which strong regular reflection light does not return is measured, a binarized image and a projection angle image as shown in FIGS. 6 and 7 are obtained. When a coil that returns strong regular reflection light is measured, a binarized image and a projection angle image as shown in FIGS. 8 and 9 are obtained. As described above, each laser slit light is coded at one projection angle, and a code value is stored in each pixel to which the laser slit light is applied. In the examples shown in FIGS. 8 and 9, strong regular reflection light is generated at the projection angle θ = θ4.

【0030】図7と図9の投光角度画像は、上述したよ
うにレーザスリット光の投光角度θ毎にコード化されて
いるため、この投光角度θ毎の画素数をカウントしたヒ
ストグラムを作ると、図10及び図11に示されるよう
になる。強い正反射光の返ってこないコイルを計測した
場合には各投光角度毎の画素数は大きく変化しないが
(図10)、強い正反射光の返ってくるコイルを計測し
た場合には正反射の発生した投光角度毎の画素数は光が
広がるために大きくなる(図11)。図11の例におい
ては、投光角度θ4において、強い正反射光のためにレ
ーザスポット光が広がって撮像されるために複数の画像
が同じ投光角度θ4でコード化されるため値が高くでる
ことになる。このことから、投光角度毎のヒストグラム
を作成して、その画素数を調べることによって強い正反
射光が返った画像が得られているかどうかが分かる。図
12に示されるように、ヒストグラムに閾値を設定し、
その画素数を超えた場合には強い正反射光があると判断
することが出来る。コイルの形状のみを抽出した形状演
算画像に強い正反射光が含まれたままのデータでコイル
演算装置17で処理を行うと、スポット光の広がりがノ
イズとなり正しい形状が求まらないので、演算データか
ら除外する必要がある(図13図,図14,図15参
照)。
Since the projection angle images of FIGS. 7 and 9 are coded for each projection angle θ of the laser slit light as described above, a histogram in which the number of pixels at each projection angle θ is counted is used as a histogram. When it is made, it will be as shown in FIG. 10 and FIG. When measuring a coil that does not return strong specular reflection light, the number of pixels at each projection angle does not change significantly (FIG. 10), but when measuring a coil that returns strong specular reflection light, specular reflection occurs. The number of pixels at each light projection angle at which occurs increases due to the spread of light (FIG. 11). In the example of FIG. 11, at the light projection angle θ4, the value is high because a plurality of images are coded at the same light projection angle θ4 because the laser spot light is spread and picked up due to strong regular reflection light. Will be. From this, it is possible to determine whether or not an image in which strong regular reflection light has been obtained is obtained by creating a histogram for each projection angle and examining the number of pixels. As shown in FIG. 12, a threshold is set for the histogram,
When the number of pixels exceeds that number, it can be determined that there is strong regular reflection light. If the shape calculation image obtained by extracting only the shape of the coil is processed by the coil calculation device 17 with the data containing strong specular reflection light, the spread of the spot light becomes noise and the correct shape cannot be obtained. It must be excluded from the data (see FIGS. 13, 14, and 15).

【0031】そこで、強い正反射光がある判断された投
光角度θのコードを持った画素の座標を投光角度画像か
ら求め、形状演算画像の同一座標の画素データを除去す
る必要がある。具体的には、図12に示されるように、
ヒストグラムに閾値を設定し、その画素数を超えた場合
には強い正反射光があると判断することで、画素の座標
を求める。そして、その投光角度θ4のデータを形状演
算画像から除去することにより正反射ノイズを除去する
(図13参照)。コイル演算手段17は、そのノイズ除
去された形状演算画像から、コイルの位置を検出するた
めに、コイルの径方向及び幅方向の断面形状を求める。
Therefore, it is necessary to obtain the coordinates of the pixel having the code of the determined projection angle θ having strong regular reflection light from the projection angle image, and to remove the pixel data of the same coordinate in the shape calculation image. Specifically, as shown in FIG.
A threshold value is set in the histogram, and if the number of pixels exceeds the threshold value, it is determined that there is strong regular reflection light, and the coordinates of the pixel are obtained. Then, regular reflection noise is removed by removing the data of the projection angle θ4 from the shape calculation image (see FIG. 13). The coil calculating means 17 obtains a cross-sectional shape of the coil in the radial direction and the width direction in order to detect the position of the coil from the noise-removed shape calculation image.

【0032】図16はコイル演算手段17においてコイ
ルの径方向及び幅方向の断面形状を求める際の説明図で
ある。ここでは、コイル3の形状データを検出ヘッドで
あるテレビカメラ10の設置角度(45°)分回転させ
た方向、すなわちトロリ43の横行方向及び走行方何に
それぞれ形状データを投影する。投影の方法としては、
コイル幅方向には、コイル幅方向形状データの平均値を
求める。図示の例では、スリット光51,52,53の
例えば図示の点における平均値を求め、その平均値をコ
イル幅方向の投影形状における点の値とし、同様にし
て、スリット光51,52,54,53,54の他の点
についてもその平均値を求めることで、コイル幅方向の
投影形状(形状データ)55を求める。また、コイル径
方向にはコイル径方向の形状データの最大値をとること
により正確な形状データが得られる。図示の例では、ス
リット光51,52,53,54をコイル径方向に投影
させたデータ51a,52a,53a,54aの最大値
をとることにより、コイル後方向の投影形状(形状デー
タ)56を求める。
FIG. 16 is an explanatory diagram when the coil calculating means 17 determines the cross-sectional shape of the coil in the radial direction and the width direction. Here, the shape data is projected in a direction in which the shape data of the coil 3 is rotated by an installation angle (45 °) of the television camera 10 as a detection head, that is, in a traversing direction of the trolley 43 and a traveling direction. As a method of projection,
In the coil width direction, an average value of the coil width direction shape data is obtained. In the illustrated example, for example, an average value of the slit lights 51, 52, and 53 at, for example, the illustrated points is obtained, and the average value is used as the value of the point in the projected shape in the coil width direction. , 53, and 54, the average value is also obtained, thereby obtaining the projected shape (shape data) 55 in the coil width direction. Further, by taking the maximum value of the shape data in the coil radial direction in the coil radial direction, accurate shape data can be obtained. In the illustrated example, the projection shape (shape data) 56 in the coil rear direction is obtained by taking the maximum value of the data 51a, 52a, 53a, 54a obtained by projecting the slit light beams 51, 52, 53, 54 in the coil radial direction. Ask.

【0033】なお、上記の説明はコイル3の配置方向が
予め分かっている場合についての例であるが、その方向
が予め分かっていない場合においても同様にして処理す
ることかできる。その場合には、取りあえずその方向を
仮に決めてからコイル幅方向及び径方向の投影形状(形
状データ)を求め、その形状データからその配置方向を
判断することができるから、仮に決めたコイルの配置方
向が誤っていた場合には、その判断された配置方向につ
いて上記のコイル径方向の投影形状(形状データ)を求
める。
Although the above description is an example in the case where the arrangement direction of the coil 3 is known in advance, the same processing can be performed when the direction is not known in advance. In such a case, the direction is temporarily determined, and then the projected shape (shape data) in the coil width direction and the radial direction is obtained, and the arrangement direction can be determined from the shape data. If the direction is incorrect, the projection shape (shape data) in the coil radial direction is obtained for the determined arrangement direction.

【0034】次に、コイル幅方向及び径方向に投影され
た形状データから、コイルの幅方向位置、コイル幅、コ
イル径方向中心位置及びコイル径を求める方法を説明す
る。コイルの幅方向については、図17に示されるよう
に、投影された幅方向の形状データから別途設定した高
さデータを越す左右両端の点を検出することにより、そ
の点をコイルの右及び左エッジとして認識する。従っ
て、コイル幅方向の中心位置及び幅はそれぞれ次式によ
り求められる。 コイルの中心位置 = (右エッジ+左エッジ)/2 …(6) コイル幅 = |右エッジ−左エッジ| …(7)
Next, a method for obtaining the coil width direction position, the coil width, the coil radial direction center position, and the coil diameter from the shape data projected in the coil width direction and the radial direction will be described. Regarding the coil width direction, as shown in FIG. 17, by detecting points at both left and right ends exceeding height data set separately from the projected shape data in the width direction, the points are shifted to the right and left of the coil. Recognize as an edge. Therefore, the center position and the width in the coil width direction can be obtained by the following equations. Coil center position = (right edge + left edge) / 2 (6) Coil width = | right edge−left edge | (7)

【0035】上記処理を行った時に、図14及び図15
に示されるように、強い正反射光によって広がったスポ
ット光のデータがあると、コイル幅が広く判断されコイ
ルの位置も正しく計測されないが、本実施形態において
は上述のように強い正反射光のデータを除去しているの
でそのような弊害はない。ただし、正反射光ノイズ除去
を行うには、図15に示すように(図15の例ではA,
B,Cの3本)、幅方向のコイルエッジにノイズ除去
後、少なくとも1本以上のスリット光データがかかって
いる必要がある。このため測定対象の1番小さいコイル
径でも2本以上のスリットが幅方向コイルエッジにかか
るように、スリット光の本数(投光角度間隔)を決める
必要がある。
When the above processing is performed, FIGS.
As shown in the figure, if there is spot light data spread by strong regular reflection light, the coil width is determined to be wide and the position of the coil is not measured correctly. However, in the present embodiment, as described above, the strong regular reflection light There is no such adverse effect because the data is removed. However, in order to remove specularly reflected light noise, as shown in FIG.
B and C), at least one slit light data needs to be applied to the coil edge in the width direction after noise removal. Therefore, it is necessary to determine the number of slit lights (light projection angle intervals) such that two or more slits are applied to the width direction coil edge even with the smallest coil diameter to be measured.

【0036】コイル径方向については、投影されたコイ
ル形状が半円状になることから、円の方程式に形状デー
タを代入することで、コイルの中心位置及び径を求める
ことができる。 (x−cx2 +(z−c22 =r2 …(8) x,y:投影によって得られコイルの半円状の形状デー
タ cx ,c2 :コイル後方向中心位置 r:コイル半径
In the coil radial direction, since the projected coil shape becomes a semicircle, the center position and the diameter of the coil can be obtained by substituting the shape data into the equation of the circle. (X−c x ) 2 + (z−c 2 ) 2 = r 2 (8) x, y: semi-circular shape data of the coil obtained by projection, c x , c 2 : center position of coil rear direction r : Coil radius

【0037】具体的にはコイルの径方向の3点以上のデ
ータがあれば上記の(8)式を解くことができるが、コ
イルの径方向の測定データを有効に使い、測定の信頼性
を向上させるために、コイル径方向の測定データに対し
て3点の組み合わせを複数通り設定し、各々の演算で得
られた複数の中心位置からノイズを除去し、その後統計
処理を行うことにより精度及び信頼性の高いコイル中心
位置を求めることができる。
Specifically, if there is data at three or more points in the radial direction of the coil, the above equation (8) can be solved. However, the measurement data in the radial direction of the coil can be used effectively to improve the reliability of the measurement. In order to improve the accuracy and accuracy of the measurement data in the coil radial direction, a plurality of combinations of three points are set, noise is removed from a plurality of center positions obtained by each calculation, and then statistical processing is performed. A highly reliable coil center position can be obtained.

【0038】ノイズ除去の方式としては、ノイズが真値
に対して異常値(真値よりも異常に大きいかまたは小さ
い値)をとることから、測定値の分布を求め、多数決の
理論により予め設定した範囲より離れた点を除去する方
法、及び、3点演算によって求められた全ての中心位置
の平均値から距離の離れている順に予め設定した点数の
データを削除する方法がある。なお、このような処理は
当然コイル径方向の断面形状を求める段階及び求めた断
面形状から異常な形状データを除去するためにも用いら
れる。
As a method of removing noise, since noise takes an abnormal value (a value abnormally larger or smaller than the true value) with respect to the true value, the distribution of measured values is obtained and set in advance by majority rule theory. There is a method of removing points apart from the set range, and a method of deleting data of points set in advance in order of increasing distance from the average value of all the center positions obtained by the three-point calculation. Such a process is naturally used also at the stage of obtaining the cross-sectional shape in the coil radial direction and for removing abnormal shape data from the obtained cross-sectional shape.

【0039】また、多数のコイル中心位置から真の中心
位置を求める方式としては、多数点の平均値を求める方
法や、多数点の分布をメッシュ状に分割しその分布の最
大値をとる位置を求める方法等がある。
As a method for obtaining the true center position from a number of coil center positions, a method for obtaining an average value of many points, and a method of dividing a distribution of many points into a mesh and determining a position at which the maximum value of the distribution is obtained. There is a method to ask.

【0040】本実施形態では、以上の説明からも明らか
なように、コイル形状・位置を計測するにあたってノイ
ズとなる測定対象コイルからの強い正反射光があったと
しても強い正反射光があることを検出し、ノイズとなる
強い正反射光データを除去する手段を持つことによっ
て、測定対象であるコイルの表面性状の制限をなくし、
正確なコイルの径方向中心位置とコイル径及びコイルの
幅方向中心位置とコイル幅を求めることが可能になって
いる。
In this embodiment, as is apparent from the above description, even if there is strong specular reflection light from the coil to be measured, which becomes noise when measuring the coil shape and position, there is strong specular reflection light. By removing the strong specular light data that becomes noise, eliminating the limitation of the surface properties of the coil to be measured,
It is possible to accurately determine the radial center position and coil diameter of the coil, and the center position and coil width of the coil in the width direction.

【0041】なお、本実施形態では、レーザスリット光
の合成画像に基づいて形状演算を行った後で、正反射に
よりノイズを生じたスリット光のデータを除去したが、
形状演算を行う前に上述の処理を行ってノイズを除去す
るようにしても良い。また、ノイズの除去においても、
レーザ光の各2次元の投光角度によるレーザスリット光
の面積を求める代わりに、レーザスリット光(画像)の
信号レベルが所定の閾値レベルを越えている場合には、
そのときの2次元の投光角度によるデータを除去するよ
うにしてもよい。
In the present embodiment, after performing the shape calculation based on the synthesized image of the laser slit light, the data of the slit light that has caused noise due to the regular reflection is removed.
Before performing the shape calculation, the above processing may be performed to remove noise. Also, in removing noise,
When the signal level of the laser slit light (image) exceeds a predetermined threshold level instead of obtaining the area of the laser slit light based on each two-dimensional projection angle of the laser light,
The data based on the two-dimensional light projection angle at that time may be removed.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、コイル形
状・位置を計測するにあたって、ノイズとなる測定対象
コイルからの強い正反射光があったとしても、強い正反
射光があることを検出し、ノイズとなる強い正反射光デ
ータを除去するようにしたので、測定対象であるコイル
の表面性状の制限をなくし、正確なコイルの径方向中心
位置とコイル径及びコイルの幅方向中心位置とコイル幅
を求めることが可能になっている。
As described above, according to the present invention, in measuring the shape and position of the coil, even if there is strong specular reflection light from the coil to be measured, which is noise, there is strong specular reflection light. Detection and removal of strong specular reflected light data, which is noise, eliminates restrictions on the surface properties of the coil to be measured, and allows accurate coil radial center position, coil diameter, and coil width center position. And the coil width can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のコイル位置検出装置の計測原理を説明
するための構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining a measurement principle of a coil position detection device of the present invention.

【図2】図1のスリット光走査装置の構成を示した図で
ある。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a slit light scanning device in FIG. 1;

【図3】図1の画像合成装置の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the image synthesizing apparatus in FIG. 1;

【図4】図1の画像合成装置の演算処理を概念的に示し
た説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram conceptually showing a calculation process of the image synthesizing device of FIG. 1;

【図5】図1のコイル位置検出装置をヤードのコイル位
置検出に適用した場合の説明図であり、(A)は平配置
図、(B)は正面図、(C)はテレビカメラの視野内の
映像を示した図である。
5A and 5B are explanatory diagrams of a case where the coil position detecting device of FIG. 1 is applied to coil position detection of a yard, where FIG. 5A is a plan view, FIG. 5B is a front view, and FIG. FIG.

【図6】強い正反射光がない場合の2値化画像の説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a binarized image when there is no strong regular reflection light.

【図7】強い正反射光がない場合の投光角度画像θの説
明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a projection angle image θ when there is no strong regular reflection light.

【図8】強い正反射光がある場合の2値化画像の説明図
である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a binarized image when there is strong regular reflection light.

【図9】強い正反射光がある場合の投光角度画像θの説
明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a projection angle image θ when there is strong regular reflection light.

【図10】強い正反射光がない場合の2次元投光角度の
ヒストグラムである。
FIG. 10 is a histogram of a two-dimensional light projection angle when there is no strong regular reflection light.

【図11】強い正反射光がある場合の2次元投光角度の
ヒストグラムである。
FIG. 11 is a histogram of a two-dimensional light projection angle when there is strong regular reflection light.

【図12】図11のヒストグラムに閾値を設けて強い正
反射光の投光角度を検出するための説明図である。
12 is an explanatory diagram for setting a threshold value in the histogram of FIG. 11 and detecting a projection angle of strong regular reflection light.

【図13】強い正反射光がある場合の投光角度画像と、
形状演算画像(正反射ノイズ除去前)及び形状演算画像
(正反射ノイズ除去後)との関係を示した説明図であ
る。
FIG. 13 is a projection angle image when strong regular reflection light is present,
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a shape calculation image (before regular reflection noise removal) and a shape calculation image (after regular reflection noise removal).

【図14】正反射ノイズが含まれた状態で、コイルの径
方向及び幅方向の断面形状を求めた場合の説明図であ
る。
FIG. 14 is an explanatory diagram in a case where a cross-sectional shape in a radial direction and a width direction of a coil is obtained in a state where specular reflection noise is included.

【図15】正反射ノイズ除去後にコイルの径方向及び幅
方向の断面形状を求める際の説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram for determining a cross-sectional shape in a radial direction and a width direction of a coil after removing regular reflection noise.

【図16】コイルの径方向及び幅方向の断面形状を求め
る際の説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram for determining a cross-sectional shape in a radial direction and a width direction of a coil.

【図17】コイル幅方向に投影された幅方向の形状デー
タからコイル幅等を求める際の説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram for obtaining a coil width or the like from shape data in the width direction projected in the coil width direction.

【図18】レーザ光源、コイル表面及びテレビカメラの
位置関係を示した図である。
FIG. 18 is a diagram showing a positional relationship between a laser light source, a coil surface, and a television camera.

【図19】強い正反射光があるときの2値化画像(輝度
画像)の説明図である。
FIG. 19 is an explanatory diagram of a binarized image (luminance image) when there is strong regular reflection light.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上杉 満昭 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA04 AA22 AA53 BB05 CC06 DD03 DD04 FF09 GG06 GG12 HH06 JJ03 JJ26 LL13 MM16 QQ03 QQ06 QQ21 QQ24 QQ34 QQ42 QQ43  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Mitsuaki Uesugi 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term in Nihon Kokan Co., Ltd. (reference) 2F065 AA04 AA22 AA53 BB05 CC06 DD03 DD04 FF09 GG06 GG12 HH06 JJ03 JJ26 LL13 MM16 QQ03 QQ06 QQ21 QQ24 QQ34 QQ42 QQ43

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コイルの運搬を行う天井クレーンに取り
付けられ、レーザスポット光を直線状に走査して複数本
のスリット光を形成してコイルに照射すると共に、その
ときのレーザ光の投光角度を出力するレーザ光投光手段
と、 前記天井クレーンに取り付けられ、前記レーザ光が照射
されているコイルを撮像する撮像手段と、 前記撮像手段によって撮像された画像と前記レーザ光投
光手段の投光角度とから、レーザ光の輝度画像とそれに
対応したレーザ光の投光角度とをそれぞれ合成する画像
合成手段と、 前記レーザ光の輝度画像と前記レーザ光の投光角度とか
らコイルのレーザ光照射部の3次元形状データを求める
形状演算手段と、 前記形状演算手段による3次元形状データの内、レーザ
光の各投光角度によるレーザスリット光の面積を求め
て、それが所定値以上の面積であるとき、そのときの投
光角度によるデータを除去する正反射光ノイズ除去手段
と、 前記正反射光ノイズ除去手段からの3次元形状データを
コイルの幅方向に投影し、コイルの径方向中心位置及び
コイル径を求めると共に、前記コイルのレーザ光照射部
の3次元形状データを基準面と平行なコイルの径方向に
投影し、コイルの幅方向中心位置及びコイル幅を求める
コイル演算手段とを備えたことを特徴とするコイル位置
検出装置。
1. An overhead crane for transporting a coil, linearly scans a laser spot light to form a plurality of slit lights, irradiates the coil, and a projection angle of the laser light at that time. Laser beam emitting means for outputting a laser beam; imaging means attached to the overhead crane for imaging a coil irradiated with the laser light; and an image captured by the imaging means and projection of the laser light emitting means. Image synthesizing means for synthesizing the brightness image of the laser beam and the projection angle of the laser beam corresponding thereto from the light angle, and the laser beam of the coil from the brightness image of the laser beam and the projection angle of the laser beam A shape calculating means for obtaining three-dimensional shape data of the irradiating part; First, when the area is equal to or larger than a predetermined value, a regular reflection light noise removing unit that removes data according to the projection angle at that time; And the coil radial position and the coil diameter are obtained, and the three-dimensional shape data of the laser beam irradiating section of the coil is projected in the coil radial direction parallel to the reference plane, and the coil width direction central position is obtained. And a coil calculating means for calculating a coil width.
【請求項2】 コイルの運搬を行う天井クレーンに取り
付けられ、レーザスポット光を直線状に走査して複数本
のスリット光を形成してコイルに照射すると共に、その
ときのレーザ光の投光角度を出力するレーザ光投光手段
と、 前記天井クレーンに取り付けられ、前記レーザ光が照射
されているコイルを撮像する撮像手段と、 前記撮像手段によって撮像された画像と前記レーザ光投
光手段の投光角度とから、レーザ光の輝度画像とそれに
対応したレーザ光の投光角度とをそれぞれ合成する画像
合成手段と、 前記画像合成手段による合成画像の内、レーザ光の投光
角度によるレーザスリット光の面積を求めて、それが所
定値以上の面積であるとき、そのときの投光角度による
データを除去する正反射光ノイズ除去手段と、 前記正反射光ノイズ除去手段からの前記レーザ光の輝度
画像と前記レーザ光の投光角度とからコイルのレーザ光
照射部の3次元形状データを求める形状演算手段と、 前記3次元形状データをコイルの幅方向に投影し、コイ
ルの径方向中心位置及びコイル径を求めると共に、前記
コイルのレーザ光照射部の3次元形状データを基準面と
平行なコイルの径方向に投影し、コイルの幅方向中心位
置及びコイル幅を求めるコイル演算手段とを備えたこと
を特徴とするコイル位置検出装置。
2. A laser beam, which is attached to an overhead crane for transporting a coil, linearly scans a laser spot light to form a plurality of slit lights, irradiates the coil, and projects a projection angle of the laser light at that time. Laser beam emitting means for outputting a laser beam; imaging means attached to the overhead crane for imaging a coil irradiated with the laser light; and an image captured by the imaging means and projection of the laser light emitting means. Image synthesizing means for synthesizing the luminance image of the laser light and the projection angle of the laser light corresponding thereto from the light angle, and a laser slit light based on the projection angle of the laser light among the synthesized images by the image synthesis means The regular reflection light noise removing means for removing data according to the projection angle at that time when the area of the regular reflection light noise is obtained. Shape calculating means for obtaining three-dimensional shape data of a laser light irradiating portion of a coil from a luminance image of the laser light from the removing means and a projection angle of the laser light; and projecting the three-dimensional shape data in a width direction of the coil. The center position and the coil diameter of the coil in the radial direction are obtained, and the three-dimensional shape data of the laser beam irradiating section of the coil is projected in the radial direction of the coil parallel to the reference plane, and the center position and the coil width of the coil in the width direction are obtained. A coil position detecting device comprising: a coil calculating means for obtaining the following.
【請求項3】 前記正反射光ノイズ除去手段に代えて、
レーザスリット光の強さが所定の閾値を超えたとき、そ
のときの投光角度によるデータを除去する第2の正反射
光ノイズ除去手段を備えたことを特徴とする請求項1又
は2記載のコイル位置検出装置。
3. The method according to claim 2, wherein the specular reflected light noise removing means is replaced with:
3. The apparatus according to claim 1, further comprising a second regular reflection light noise removing unit that removes data according to the projection angle when the intensity of the laser slit light exceeds a predetermined threshold. Coil position detection device.
【請求項4】 前記画像合成手段は、前記撮像手段によ
って撮像された画像の画面内の各画素の信号を順次取り
込んで記憶し、同一画素について後から入力される信号
の輝度レベルと既に記憶されている信号の輝度レベルと
を比較し、後から入力される信号の輝度レベルの方が高
いときにその輝度レベルによってその画素の記憶内容を
更新して、各画素についての最大輝度レベルを求める最
大輝度画像演算部と、前記画像の画面内の各画素につい
て、前記最大輝度画像演算手段が画素の記憶内容を更新
したとき、そのときの投光角度情報をその画素の値とす
る合成画像を生成するコード化画像演算部と、前記撮像
手段によって撮像された画像の画面内の各画素の信号を
順次取り込んで記憶し、同一画素について後から入力さ
れる信号の輝度レベルと既に記憶されている信号の輝度
レベルとを比較し、後から入力される信号の輝度レベル
の方が低いときにその輝度レベルによってその画素の記
憶内容を更新して、各画素についての最小輝度レベルを
求める最小輝度画像演算部と、各画素について、最大輝
度レベルと最小輝度レベルとの差をとることにより、レ
ーザ光の照射による輝度レベルの上昇分を抽出し、レー
ザスリット光の照射領域を検出することを特徴とする請
求項1〜3の何れかに記載のコイル位置検出装置。
4. The image synthesizing unit sequentially captures and stores signals of respective pixels in a screen of an image captured by the imaging unit, and stores the luminance level of a signal input later for the same pixel. The luminance level of the signal being compared is compared, and when the luminance level of the signal input later is higher, the storage content of the pixel is updated with the luminance level, and the maximum luminance level for each pixel is obtained. A brightness image calculation unit, and for each pixel in the screen of the image, when the maximum brightness image calculation unit updates the storage content of the pixel, generates a composite image using the projection angle information at that time as the value of the pixel A coded image calculation unit that sequentially captures and stores signals of respective pixels in a screen of an image captured by the imaging unit, and stores a luminance level of a signal input later for the same pixel. And compares the luminance level of the already stored signal with the luminance level of the already stored signal. A minimum brightness image calculation unit for obtaining a brightness level, and for each pixel, a difference between the maximum brightness level and the minimum brightness level is extracted to extract a rise in the brightness level due to laser light irradiation, and a laser slit light irradiation area. The coil position detecting device according to any one of claims 1 to 3, wherein
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007521491A (en) * 2003-09-17 2007-08-02 ディーフォーディー テクノロジーズ エルピイ High-speed multiple line 3D digitization method
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