JP2001012918A - Coil position-detecting device - Google Patents

Coil position-detecting device

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JP2001012918A
JP2001012918A JP11187304A JP18730499A JP2001012918A JP 2001012918 A JP2001012918 A JP 2001012918A JP 11187304 A JP11187304 A JP 11187304A JP 18730499 A JP18730499 A JP 18730499A JP 2001012918 A JP2001012918 A JP 2001012918A
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coil
image
slit light
light
slit
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JP11187304A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Sugiura
寛幸 杉浦
Masakazu Inomata
雅一 猪股
Mitsuaki Uesugi
満昭 上杉
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately find coil width and a center position even when strong regular reflection light has been received. SOLUTION: A laser beam-scanning device 12 forms a plurality of slit beams and applies them to a coil, and a television camera 10 picks up the image of the coil. An image-processing device 14 performs the image processing of the image signal of the coil for generating slit light images, and deletes slit light image with an area of a given value or larger out of the slit light images since it contains noise, and outputs the others. A shape operation means 16 finds the three-dimensional shape data of the slit light application part, based on the slit light image signal from the image-processing device 14. A coil operation device 18 obtains a center position in the direction of the diameter of the coil and a coil diameter, based on the three-dimensional shape data, and at the same time obtains the center position in the direction of the width of the coil and the coil width.

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等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 steel mill.

【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13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13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. 13, 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. 13 is a diagram showing a positional relationship between the laser light source 71, the coil surface 70, and the television camera 10, and 73a and 73b are reflected lights at the time of a mirror surface, and 74.
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
14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
14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 of a coil having a surface property having a very high reflectivity is measured by the above-described measurement method, as shown in FIG. 14, a plurality of laser slit light beams irradiating the coil surface are used. 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. 14 is an explanatory diagram of a 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14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 in the coil width direction, as shown in FIG. 14, the spread of the slit light caused by the specular reflection reaches the outside of the coil edge, and it is as if a part 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)本発明の一つの態
様に係るコイル位置検出装置は、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
照射するとともに、そのときのレーザ光の投光角を出力
するレーザ光投光手段と、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
た画像を画像処理して、その画像信号からスリット光に
対応した画像信号を抽出して出力する画像処理手段と、
スリット光に対応した画像信号に基づいて、そのスリッ
ト光照射部の3次元形状データを、複数のスリット光の
それぞれについて求める形状演算手段と、コイルのレー
ザ光照射部の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
ものであり、そして、画像処理手段は、撮像手段によっ
て撮像された画像及び投光角に基づいてスリット光画像
を順次生成し、そのスリット光画像の内、所定値以上の
面積のスリット光画像を削除し、所定値未満の面積のス
リット光画像を出力するものである。
(1) A coil position detecting device according to one aspect of the present invention forms a plurality of slit lights by scanning a laser spot light linearly and irradiates the coils with the slit light. A laser beam projecting unit that outputs a projection angle of the laser beam at that time, an image capturing unit that captures an image of a coil that is irradiated with the laser beam, and an image that is captured by the image capturing unit. Image processing means for extracting and outputting an image signal corresponding to the slit light from the signal,
A shape calculating means for obtaining three-dimensional shape data of the slit light irradiating section for each of the plurality of slit lights based on an image signal corresponding to the slit light; By projecting in the width direction, the radial center position of the coil and the coil diameter are determined, 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 in the coil width direction is obtained. And a coil calculating means for calculating a coil width, and the image processing means sequentially generates a slit light image based on the image and the projection angle captured by the imaging means, and generates the slit light image. Among them, a slit light image having an area equal to or larger than a predetermined value is deleted, and a slit light image having an area smaller than the predetermined value is output.

【0009】(2)本発明の他の態様に係るコイル位置
検出装置は、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ともに、
そのときのレーザ光の投光角を出力するレーザ光投光手
段と、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を画像処理し
て、その画像信号からスリット光に対応した画像信号を
抽出する画像処理手段と、スリット光に対応した画像信
号及び投光角に基づいて、そのスリット光照射部の3次
元形状データを、複数のスリット光のそれぞれについて
求める形状演算手段と、コイルのレーザ光照射部の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り、そし
て、画像処理手段は、撮像された各フレームの画像毎に
スリット光の抽出を行い、各フレーム毎のスリット光の
内、所定値以上の面積のフレームのスリット光の画像信
号を削除し、所定値未満の面積のフレームのスリット光
の画像信号を出力するものである。
(2) A coil position detecting apparatus according to another aspect of the present invention forms a plurality of slit lights by scanning a laser spot light linearly and irradiates the coils with the slit light.
A laser beam projecting unit that outputs a projection angle of the laser beam at that time, an image capturing unit that captures an image of a coil irradiated with the laser beam, and an image that is captured by the image capturing unit. Image processing means for extracting an image signal corresponding to the slit light from the image processing unit, and, based on the image signal corresponding to the slit light and the projection angle, the three-dimensional shape data of the slit light irradiating unit for each of the plurality of slit lights. The shape calculating means to be obtained and the three-dimensional shape data of the coil laser beam irradiating part are projected in the coil width direction to determine the radial center position and the coil diameter of the coil, and the three-dimensional shape data of the coil laser beam irradiating part. Is projected in the radial direction of the coil parallel to the reference plane, and a coil calculating means for calculating a center position and a coil width in the width direction of the coil is provided. The slit light is extracted for each captured image of each frame, and among the slit lights for each frame, the image signal of the slit light of the frame having the area equal to or more than the predetermined value is deleted, and the frame having the area smaller than the predetermined value is deleted. Output the image signal of the slit light.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】実施形態1.図1は本発明の実施
形態1に係る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
に画像処理装置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16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。コイル
演算装置18においてはその計測された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。
なお、このコイル演算装置18は後述する図5の実施形
態において使用されるものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a configuration diagram for explaining the measurement principle of the coil position detection device according to the first embodiment of the present invention. In the figure, reference plane (floor surface) 1
An object to be measured 2 is placed thereon, and a television camera 10 is arranged on the reference plane 1 such that a central axis at the time of photographing is orthogonal to the reference plane 1, and slit light scanning is performed at a position different from the television camera 10. The device 12 is arranged. The slit light scanning device 12 generates slit light 12a and scans it. The television camera 10 captures an image of the state, and the video signal is input to the image processing device 14 together with the projection angle θ from the slit light scanning device 12, and the video signal is processed to generate a composite image. The shape calculation device 16 obtains a three-dimensional shape of the DUT 2 based on the synthesized image. The coil operation device 18 obtains the position, width, and the like of the coil, which is the device under test 2, based on the measured three-dimensional shape.
The coil operation device 18 is used in the embodiment of FIG. 5 described later.

【0011】次に、図1のコイル位置検出装置を測定方
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。 (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、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処理装置
14に出力される。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
号を画像処理装置14に入力する。
Next, the coil position detecting device 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 the laser slit light, and generation of the shape calculation principle. (A) Measurement 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. 1, and the second scanning mirror 24 whose rotation is controlled by the drive motor 24a projects the laser slit light in the x-axis direction in FIG. Control the position. At the same time, the projection angle θ of the scanning mirror 24 at this time is output to the image processing device 14 as an angle signal. Then, the irradiation pattern of the laser slit light 12 a is captured by the television camera 10, and the video signal is input to the image processing device 14.

【0012】画像処理装置14は、テレビカメラ10の
映像信号を画像処理し、1ライン分のレーザスリット光
の合成画像(スリット光画像)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θ
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 processing device 14 performs image processing on a video signal of the television camera 10 to generate a combined image (slit light image) of one line of laser slit light. 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. Thus, the projection angle θ of the laser slit light
The shape of a plurality of cross sections is measured one after another while changing the values, and the overall shape of the DUT 2 is reconstructed by synthesizing the respective light cross sectional shapes. The smaller the rotation pitch Δθ of the second scanning mirror 24, the better the shape resolution of the DUT 2. However, on the other hand, the measurement time becomes longer. FIG.
The slit light scanning device 12 is provided with a shielding plate 26,
By controlling this in synchronization with the drive motor 24a, the laser slit light is not irradiated on the DUT 2 while the projection angle θ of the laser slit light is changing. 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.

【0013】(B)画像合成方法 図3は画像処理装置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>amの場合にはセレクタ31b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 processing apparatus 14.
You. The video signal from the TV camera 10 is A / D converted
Signal is converted to a digital signal by the
It is input to the calculation unit 31. This maximum brightness image calculation unit 31
Comparator 31a, selector 31b and maximum brightness image
The maximum luminance signal of each pixel is constituted by a memory 32.
In the corresponding pixel area of the maximum brightness image memory 32
Store. That is, the comparator 31a is an A / D converter
30 via the video signal acIs input, the maximum brightness
A signal a of a pixel of the image memory 32 corresponding to the video signal
mAnd the video signal acBrightness level and maximum brightness
Signal a of the image memory 32m To the brightness level of
ac> AmIn the case of, the selector signal is sent to the selector 31b.
You. When the selector 31b receives the selector signal,
The video signal acIs the signal a of the maximum brightness image memory 32m
Is rewritten. Video input such processing
By performing the order for the signals, the maximum brightness image memory 32
Are the maximum luminance levels.

【0014】また、テレビカメラ10からのビデオ信号
は、A/D変換器36によりデジタル信号に変換されて
最小輝度画像演算部37に入力する。この最小輝度画像
演算部37は、コンパレータ37a、セレクタ37b及
び最大輝度画像メモリ38から構成されており、各画素
の最小輝度信号を求めて最大輝度画像メモリ38の該当
する画素領域に格納する。即ち、コンパレータ37a
は、A/D変換器36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38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32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37bにセ
レクタ号を送る。セレクタ37b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
37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38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 36 and input to a minimum luminance image calculation unit 37. The minimum luminance image calculation unit 37 includes a comparator 37a, a selector 37b, and a maximum luminance image memory 38. The minimum luminance signal of each pixel is obtained and stored in a corresponding pixel area of the maximum luminance image memory 38. That is, the comparator 37a
Is, A / when input video signal a c through D converter 36, reads the signal a m of the pixels corresponding to the video signal of the minimum brightness image memory 38, a video signal a c luminance level and minimum luminance image It compares the luminance level of the signal a m of the memory 32, in the case of a c <a m sends a selector No. selector 37b. The selector 37b is by entering the selector signal, it rewrites the signal a m of the minimum brightness image memory 37 in the video signal a c. By performing such processing on the input video signal in order, the value of each pixel area of the minimum luminance image memory 38 becomes the minimum luminance level.

【0015】図4(a)〜(d)は画像処理装置14の
演算処理を概念的に示した説明図である。画像処理装置
14は、上述のように、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に保持することにより、レー
ザ光を走査して生成された1本のレーザスリット光につ
いて合成された輝度画像(スリット画像)を得ている。
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38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39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39から抽
出する。また、このときのレーザスリット光の投光角度
θはスリット光走査装置12から得られる。
FIGS. 4A to 4D are explanatory views conceptually showing the arithmetic processing of the image processing apparatus 14. FIG. As described above, the image processing device 14 performs real-time processing on the video signal captured by the television camera 10, detects the luminance level of each pixel, performs the maximum luminance image calculation for each pixel, and performs the luminance level calculation of each pixel. Is stored in the maximum brightness image memory 32 at the timing when the laser beam reaches the highest point (that is, when the laser beam hits the corresponding point in the field of view), thereby scanning one laser beam generated. A luminance image (slit image) synthesized with respect to the laser slit light is obtained.
The extraction of the portion irradiated by the laser slit light may be performed by performing a binarization process from the maximum luminance image to extract a point (that is, a slit light portion) where the laser light is irradiated and the luminance becomes high. As described above, the minimum luminance image calculation is simultaneously performed and stored in the minimum luminance image memory 38, whereby the calculation of (maximum luminance image−minimum luminance image) is performed and stored in the luminance image memory 39. Thus, the luminance level of the background light is removed, and only the component whose luminance level is increased by the irradiation of the laser beam is extracted and binarized. By this processing, an area (light cutting line) hit by the laser slit light is extracted from the luminance memory 39. The projection angle θ of the laser slit light at this time is obtained from the slit light scanning device 12.

【0016】なお、図4(a)は時刻t1〜t8の各タ
イミングのオリジナル画像を示したものである。スリッ
ト光走査装置12からのレーザスポット光はx方向がθ
1の投光角でy方向に走査され、続いて、θ2の投光角
でy方向に走査される。そして、時刻の経過t1,t2
…と共にレーザスポット光の移動する様子が記録され
る。しかし、表面反射率の高いコイル表面で、レーザス
ポット光が正反射状態になると、時刻t7に示すよう
に、レーザスポット光の面積が急激に大きくなったよう
に観察される。図4(b)は時刻t1〜t4の投光角度
θ1における最大輝度画像及び最小輝度画像と、その差
の画像(スリット光画像)を示したものである。図4
(c)は時刻t5〜t8の投光角度θ2における最大輝
度画像及び最小輝度画像と、その差び画像(スリット光
画像)を示したものである。図4(d)は図4(b)の
A−A’断面における輝度信号のレベルを示したもので
ある。これらの図からも明らかなように、背景光の輝度
レベルが除去されて、レーザスリット光のみがそれぞれ
取り出されていることが分かる。
FIG. 4A shows an original image at each timing from time t1 to time t8. The x direction of the laser spot light from the slit light scanning device 12 is θ.
Scanning is performed in the y direction at a projection angle of 1 and subsequently scanning in the y direction at a projection angle of θ2. Then, the lapse of time t1, t2
.. Are recorded together with the movement of the laser spot light. However, when the laser spot light is in a regular reflection state on the coil surface having a high surface reflectance, as shown at time t7, it is observed that the area of the laser spot light sharply increases. FIG. 4B shows the maximum luminance image and the minimum luminance image at the light projection angle θ1 at times t1 to t4, and an image of the difference (slit light image). FIG.
(C) shows the maximum luminance image and the minimum luminance image at the light projection angle θ2 at times t5 to t8, and the difference image (slit light image). FIG. 4D shows the level of the luminance signal in the AA ′ section of FIG. 4B. As is clear from these figures, it can be seen that the luminance level of the background light has been removed and only the laser slit light has been extracted.

【0017】(C)レーザスリット光の位置と投光角度
情報の抽出 上述のように、画像処理装置14において合成された、
最大輝度画像及び最小輝度画像から、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) (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、レーザ光が当たった領域
を抽出する(図4(d)参照)。この時のレーザスリッ
ト光の面積(画素数)を求め、これが所定の閾値以上に
なっていた場合には(図4(c)の例参照)、このライ
ン上ではレーザ光の正反射が生じノイズが発生したもの
とみなし、その1ライン分の画像データを全部削除す
る。次に、この時の投光角度から、前記の2値画像を用
いてレーザ光が当たった領域について三角測量法に基づ
いた形状演算を行う。
(C) Extraction of position and projection angle information of laser slit light As described above,
In order to extract the position of the slit light from the maximum luminance image and the minimum luminance image, the following image calculation is performed to remove the luminance level of the background light. Luminance image = Maximum luminance image−Minimum luminance image (1) The image operation of the formula (1) is used to determine the amount of luminance that has been increased by the irradiation of the laser beam, and further binarize this at a preset threshold level. Processing is performed to extract a region irradiated with the laser beam (see FIG. 4D). At this time, the area (the number of pixels) of the laser slit light is obtained. If the area is equal to or larger than a predetermined threshold (see the example of FIG. 4C), the laser light is regularly reflected on this line and noise is generated. And all the image data for one line is deleted. Next, based on the projection angle at this time, a shape calculation based on the triangulation method is performed on the area irradiated with the laser beam using the above-described binary image.

【0018】(D)形状演算原理 形状演算装置16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} tan θ(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 16 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 in 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 of the laser beam scanning rotation axis Coordinate 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 can be expressed by the following equation. Is determined by

【0019】[0019]

【数1】 (Equation 1)

【0020】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
ブ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 light 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) have been corrected 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.

【0021】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の計測装置
をヤードのコイル検出装置に適用した例について説明す
る。図5(A),(B),(C)は図1の光学系(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
30にその横行方向に対して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10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の姿勢は視野内で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 according to the present invention has been clarified by the above description, an example in which the measuring device shown in FIG. 1 is applied to a yard coil detecting device 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 system (the television camera 10 and the slit light scanning device 12) of FIG. FIG. As shown in FIG. 1A, the television camera 10 rotates the trolley 30 in a direction in which the trolley 30 is rotated by 45 ° with respect to the transverse direction.
In addition, they are arranged so that their optical axes are vertically downward. The slit light scanning device 12 is installed on the x-axis of the television camera 10, and adjusts the direction of the slit light so as to be parallel to the y-axis direction of the television camera 10. The coil 3 to be measured is placed parallel to the traversing direction or running direction of the crane, and therefore, the attitude of the coil 3 captured by the television camera 10 is inclined (rotated) by 45 ° in the field of view. . 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.

【0022】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、画像処理装置14は上述の
方法により合成画像を生成し、形状演算装置16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 with respect to the coil 3, the image processing device 14 generates a composite image by the above-described method, and the shape calculation device 16 generates a laser beam based on the composite 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.

【0023】次に、コイル演算装置18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。更に、抽出さ
れたコイルの複数断面形状から、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。
Next, the coil operation device 18 uses the shape data to identify the coil and the peripheral portion (floor surface and truck) from the difference in height because the coil is higher than the floor surface and the truck. To extract only the shape of the coil. Furthermore, in order to detect the position of the coil from the plurality of cross-sectional shapes of the extracted coil, the cross-sectional shape in the radial direction and the width direction of the coil is obtained.

【0024】図6は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30の
横行方向及び走行方向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41,42,43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41,42,4
4,44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)45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41,42,43,44
をコイル径方向に投影させたデータ41a,42a,4
3a,44aの最大値をとることにより、コイル径方向
の投影形状(形状データ)46を求める。
FIG. 6 is an explanatory diagram for obtaining the cross-sectional shapes of the coil in the radial and width directions. 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 and a traveling direction of the trolley 30. As a projection method, an average value of shape data in the coil width direction is obtained in the coil width direction. In the illustrated example, for example, an average value of the slit lights 41, 42, 43 at, for example, the illustrated points is obtained, and the average value is set as a value of a point in the projected shape in the coil width direction.
By calculating the average value of the other points of 4, 44 as well, the projected shape (shape data) 45 in the coil width direction is obtained. 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 slit lights 41, 42, 43, 44
41a, 42a, 4 obtained by projecting in the coil radial direction
By taking the maximum value of 3a and 44a, the projected shape (shape data) 46 in the coil radial direction is obtained.

【0025】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
ることができる。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 of an example in which the arrangement direction of the coil 3 is known in advance, the same processing can be performed in a case where 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.

【0026】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7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, coil width, coil radial direction center position, and 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. 7, by detecting points at both left and right ends exceeding the 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)

【0027】上記の処理を行った時に、図8に示される
ように、強い正反射光によって広がったスリット光のデ
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。そのような場合には、上述のよう
に、該当するスリット光のデータを削除して、図9に示
されるような状態で計測処理を行う。ただし、正反射光
ノイズ除去を行うには、図9に示されるように、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
リット光の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。
As shown in FIG. 8, when the above processing is performed, if there is data of slit light spread by strong specular reflection light, the coil width is determined to be wide and the position of the coil is not correctly measured. In such a case, as described above, the data of the corresponding slit light is deleted, and the measurement processing is performed in a state as shown in FIG. However, in order to remove specular reflection light noise, as shown in FIG. 9, it is necessary that at least one slit light data is applied to the coil edge in the width direction after the noise removal. For this reason, it is necessary to determine the number of slit light beams (light projection angle intervals) such that two or more slits cover the width direction coil edge even with the smallest coil diameter of the measurement target.

【0028】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−cx 2 +(z−cz 2 =r2 …(8) x,y:投影によって得られたコイルの半円状の形状デ
ータ cx ,cz :コイル径方向中心位置 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 z ) 2 = r 2 (8) x, y: semicircular shape data of the coil obtained by projection c x , c z : center position in the coil radial direction r: coil radius

【0029】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 are 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.

【0030】なお、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(このことは後述
の実施形態2においても同様である。)。
As a method of obtaining the true center position from a number of coil center positions, a method of obtaining an average value of many points, or a method of dividing a distribution of many points into a mesh and obtaining a position at which the maximum value of the distribution is obtained. There is a method for obtaining the same (the same applies to the second embodiment described later).

【0031】実施形態2.図10は本発明の実施形態2
に係るコイル位置検出装置の測定原理を説明するための
構成図である(この計測装置も上述の実施形態1と同様
に図5のヤードのコイル検出装置に適用される)。図に
おいては、基準面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、その撮影信号は画像処理装置140により
各フレーム毎に画像処理され、レーザスポット光がコイ
ル表面で正反射し生じるノイズが除去される。そのノイ
ズが除去された画像信号はスリット光走査装置12から
の投射角θとともに形状演算装置16に入力し、形状演
算装置16において被測定物2の3次元形状が計測され
る。コイル演算装置18においてはその計測された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。
Embodiment 2 FIG. FIG. 10 shows Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram for explaining the measurement principle of the coil position detection device according to the first embodiment (this measurement device is also applied to the yard coil detection device in FIG. 5 as in the first embodiment). In the figure, a device under test 2 is placed on a reference plane 1, and a television camera 10 is arranged on the reference plane 1 so that the central axis at the time of photographing is orthogonal.
The slit light scanning device 12 is arranged at a position different from the above. The slit light scanning device 12 generates slit light 12a and scans it. The television camera 10 captures an image of the state, and the captured signal is subjected to image processing for each frame by the image processing device 140, so that noise generated by the regular reflection of the laser spot light on the coil surface is removed. The image signal from which the noise has been removed is input to the shape calculation device 16 together with the projection angle θ from the slit light scanning device 12, and the shape calculation device 16 measures the three-dimensional shape of the DUT 2. The coil operation device 18 obtains the position, width, and the like of the coil, which is the device under test 2, based on the measured three-dimensional shape.

【0032】次に、図10のコイル位置検出装置の測定
方式について説明する。なお、形状演算原理、スリット
光の方向、マルチスリット化及びスリット光の生成につ
いては上述の実施形態1にて説明したものと同一である
ことからその説明は省略する。
Next, a measuring method of the coil position detecting device shown in FIG. 10 will be described. The principle of the shape calculation, the direction of the slit light, the formation of the multi-slit, and the generation of the slit light are the same as those described in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

【0033】光学系は上述の実施形態1と同様である。
スリット光走査装置12は、図2に示されるように、半
導体レーザ20からのレーザスポット光を処理してスリ
ット光を生成し、また、このときの走査ミラー24の投
光角度θは角度信号として形状演算装置16に出力され
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、画像処理装置140に入力
する。画像処理装置140は、テレビカメラ14の撮像
信号を各フレーム毎に画像処理し(レーザスポット光が
コイル表面で正反射したときに生じるノイズを除去し
て)、その画像信号からレーザスリット光に対応した画
像信号を抽出する。形状演算装置16は、その抽出され
た画像信号のレーザスリット光の位置と、そのときのレ
ーザ投光角度θとから後述の三角測量の原理に基づい
て、レーザスリット光の3次元座標を演算する。
The optical system is the same as in the first embodiment.
As shown in FIG. 2, the slit light scanning device 12 processes the laser spot light from the semiconductor laser 20 to generate slit light, and the projection angle θ of the scanning mirror 24 at this time is used as an angle signal. Output to the shape calculation device 16. Then, the irradiation pattern of the laser slit light 12 a is captured by the television camera 10 and input to the image processing device 140. The image processing device 140 performs image processing on the imaging signal of the television camera 14 for each frame (removing noise generated when the laser spot light is regularly reflected on the coil surface), and corresponds to the laser slit light from the image signal. The extracted image signal is extracted. The shape calculating device 16 calculates three-dimensional coordinates of the laser slit light from the position of the laser slit light of the extracted image signal and the laser projection angle θ at that time based on the principle of triangulation described later. .

【0034】図11は画像処理装置140の演算処理を
概念的に示した説明図である。スリット光走査装置12
からのレーザスポット光はx方向がθ1の投光角で、y
方向に走査される。TVカメラ10の撮像周期(フレー
ム)毎に得られるレーザスポット光の画像は、時刻の経
過(t1,t2…)とともに移動する。しかし、表面反
射率の高いコイル表面で、レーザスポット光が正反射状
態になると、時刻t7に示されるように、レーザスポッ
ト光の面積が急激に大きくなったように観察される。そ
こで、画像処理装置140では各時刻毎の画像から、在
る閾値レベル以上の輝度を有する領域をレーザスポット
光が走査して得られたレーザスリット光として抽出し、
更に、各フレームの画像毎にレーザスリット光の面積
(抽出した画素数)を求める。レーザスリット光の面積
が予め設定した面積以上になった場合には、正反射が生
じたものと判断し、その撮像周期(フレーム)で得られ
た画像データを消去する。このため、形状演算をするた
めの画像データは図12に示されるように、1本のレー
ザスリット光の内、閾値を超えたフレームに対応したレ
ーザスリット光の画像データ(1ラインの内の一部分)
が除去されることとなる。
FIG. 11 is an explanatory diagram conceptually showing the arithmetic processing of the image processing apparatus 140. Slit light scanning device 12
Is a projection angle of θ1 in the x direction and y
Scan in the direction. The image of the laser spot light obtained for each imaging cycle (frame) of the TV camera 10 moves as time elapses (t1, t2...). However, when the laser spot light is in a regular reflection state on the coil surface having a high surface reflectance, as shown at time t7, it is observed that the area of the laser spot light rapidly increases. Therefore, the image processing device 140 extracts, from the image at each time, a region having a luminance equal to or higher than a certain threshold level as laser slit light obtained by scanning with the laser spot light,
Further, the area of the laser slit light (the number of extracted pixels) is obtained for each image of each frame. If the area of the laser slit light is equal to or larger than a preset area, it is determined that specular reflection has occurred, and the image data obtained in the imaging cycle (frame) is deleted. For this reason, as shown in FIG. 12, the image data for performing the shape calculation is the image data (part of one line) of the laser slit light corresponding to the frame exceeding the threshold value in one laser slit light. )
Will be removed.

【0035】上記の処理がなされた後の画像データは上
述の実施形態1の場合と同様に処理されて、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。
The image data after the above-described processing is processed in the same manner as in the above-described first embodiment, and the correct center position in the radial direction of the coil, the coil diameter, the center position in the width direction of the coil, and the coil width are accurately determined. It is possible to ask.

【0036】[0036]

【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(レーザスリット光の1ライン分又はその一部)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 light data (one line of laser slit light or a part of it) that becomes noise eliminates restrictions on the surface properties of the coil to be measured, and provides accurate coil diameters. The center position in the direction, the coil diameter, the center position in the width direction of the coil, and the coil width can be obtained.

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

【図1】本発明の実施形態1に係る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 according to a first embodiment 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の画像処理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 processing apparatus in FIG. 1;

【図4】図1の画像処理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 calculation processing of the image processing apparatus of FIG. 1;

【図5】図1の形状計測装置をコイル位置検出装置に適
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 shape measuring device of FIG. 1 is applied to a coil position detecting device, wherein FIG. 5A is a plan view and FIG.
Is a front view, and (C) is a diagram showing an image in the field of view of the television camera.

【図6】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. 6 is an explanatory diagram for determining a cross-sectional shape in a radial direction and a width direction of a coil.

【図7】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. 7 is an explanatory diagram for obtaining a coil width and the like from shape data in the width direction projected in the coil width direction.

【図8】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. 8 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 regular reflection noise is included.

【図9】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. 9 is an explanatory diagram for obtaining a cross-sectional shape in a radial direction and a width direction of a coil after removing regular reflection noise.

【図10】本発明の実施形態2に係るコイル位置検出装
置の計測原理を説明するための構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram for explaining a measurement principle of the coil position detection device according to the second embodiment of the present invention.

【図11】図10の画像処理装置の演算処理を概念的に
示した説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram conceptually showing the calculation processing of the image processing apparatus of FIG. 10;

【図12】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. 12 is an explanatory diagram for obtaining a cross-sectional shape in a radial direction and a width direction of a coil after removing regular reflection noise.

【図13】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. 13 is a diagram showing a positional relationship between a laser light source, a coil surface, and a television camera.

【図14】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. 14 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 AA17 AA22 AA26 AA53 BB05 CC06 FF01 FF02 FF04 FF09 FF65 GG06 HH04 HH05 HH12 JJ03 JJ09 JJ26 LL13 LL62 MM16 PP01 QQ03 QQ24 QQ25 QQ31 QQ42  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Mitsuaki Uesugi 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) 2F065 AA04 AA17 AA22 AA26 AA53 BB05 CC06 FF01 FF02 FF04 FF09 FF65 GG06 HH04 HH05 HH12 JJ03 JJ09 JJ26 LL13 LL62 MM16 PP01 QQ03 QQ24 QQ25 QQ31 QQ42

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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とも
に、そのときのレーザ光の投光角を出力するレーザ光投
光手段と、 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を画像処理して、
その画像信号からスリット光に対応した画像信号を抽出
して出力する画像処理手段と、 前記スリット光に対応した画像信号に基づいて、そのス
リット光照射部の3次元形状データを、複数のスリット
光のそれぞれについて求める形状演算手段と、 前記コイルのレーザ光照射部の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、 前記画像処理手段は、前記撮像手段によって撮像された
画像及び前記投光角に基づいてスリット光画像を順次生
成し、そのスリット光画像の内、所定値以上の面積のス
リット光画像を削除し、所定値未満の面積のスリット光
画像を出力することを特徴とするコイル位置検出装置。
1. A laser beam projecting means for linearly scanning a laser spot beam to form a plurality of slit beams and irradiating a coil with the beam, and outputting a projection angle of the laser beam at that time. Imaging means for imaging the coil irradiated with the laser light, image processing of the image taken by the imaging means,
Image processing means for extracting an image signal corresponding to the slit light from the image signal and outputting the image signal; and, based on the image signal corresponding to the slit light, converting the three-dimensional shape data of the slit light irradiation unit into a plurality of slit lights. And a three-dimensional shape data of the coil laser beam irradiating unit is projected in the width direction of the coil to obtain a radial center position and a coil diameter of the coil, and a coil laser beam irradiating unit of the coil is obtained. 3
The coil processing means for projecting the dimensional shape data in the radial direction of the coil parallel to the reference plane, and calculating the center position and the coil width in the width direction of the coil, the image processing means includes an image captured by the imaging means, A slit light image is sequentially generated based on the projection angle, a slit light image having an area equal to or larger than a predetermined value is deleted from the slit light image, and a slit light image having an area smaller than a predetermined value is output. Coil position detecting device.
【請求項2】 前記画像処理手段は、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を有し、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求め
ることによりスリット光画像を生成することを特徴とす
る請求項1記載のコイル位置検出装置。
2. The image processing 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 luminance image calculation unit, and sequentially captures and stores signals of respective pixels in a screen of an image captured by the imaging unit, and obtains a luminance level of a signal input later and a luminance of a signal already stored for the same pixel. Level, and when the luminance level of a signal input later is lower, the storage content of the pixel is updated with the luminance level, and the minimum value for each pixel is updated. 2. A coil position according to claim 1, further comprising a minimum luminance image calculation unit for calculating a degree level, wherein a slit light image is generated by obtaining a difference between a maximum luminance level and a minimum luminance level for each pixel. Detection device.
【請求項3】 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とも
に、そのときのレーザ光の投光角を出力するレーザ光投
光手段と、 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を画像処理して、
その画像信号からスリット光に対応した画像信号を抽出
する画像処理手段と、 前記スリット光に対応した画像信号及び前記投光角に基
づいて、そのスリット光照射部の3次元形状データを、
複数のスリット光のそれぞれについて求める形状演算手
段と、 前記コイルのレーザ光照射部の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、 前記画像処理手段は、撮像された各フレームの画像毎に
スリット光の抽出を行い、各フレーム毎のスリット光の
内、所定値以上の面積のフレームのスリット光の画像信
号を削除し、所定値未満の面積のフレームのスリット光
の画像信号を出力することを特徴とするコイル位置検出
装置。
3. A laser beam projecting means for linearly scanning a laser spot beam to form a plurality of slit beams to irradiate a coil and outputting a projection angle of the laser beam at that time; Imaging means for imaging the coil irradiated with the laser light, image processing of the image taken by the imaging means,
Image processing means for extracting an image signal corresponding to the slit light from the image signal; and, based on the image signal corresponding to the slit light and the projection angle, three-dimensional shape data of the slit light irradiating unit,
Shape calculating means for obtaining each of the plurality of slit lights; and projecting three-dimensional shape data of the laser light irradiating portion of the coil in a width direction of the coil to obtain a radial center position and a coil diameter of the coil, and 3 of laser beam irradiation part
The coil processing means for projecting the dimensional shape data in the radial direction of the coil parallel to the reference plane, and calculating the center position and the coil width in the width direction of the coil, wherein the image processing means is provided for each image of each captured frame. Extracting the slit light, removing the image signal of the slit light of the frame having the area equal to or more than the predetermined value from the slit light of each frame, and outputting the image signal of the slit light of the frame having the area less than the predetermined value. A coil position detection device characterized by the above-mentioned.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006514739A (en) * 2002-12-31 2006-05-11 ディースリーディー,エル.ピー. Dental laser digitizer system
JP2010071722A (en) * 2008-09-17 2010-04-02 Nippon Steel Corp Method and device for inspecting unevenness flaws
JP2010164350A (en) * 2009-01-14 2010-07-29 Ckd Corp Three-dimensional measuring device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006514739A (en) * 2002-12-31 2006-05-11 ディースリーディー,エル.ピー. Dental laser digitizer system
JP2010071722A (en) * 2008-09-17 2010-04-02 Nippon Steel Corp Method and device for inspecting unevenness flaws
JP2010164350A (en) * 2009-01-14 2010-07-29 Ckd Corp Three-dimensional measuring device
KR101121691B1 (en) 2009-01-14 2012-03-09 시케이디 가부시키가이샤 Three-dimensional measurement device

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