JP2013246749A - 管の結束内本数計測方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の技術では、管の束内本数の数え落としや重複数えの誤計測を無くして自動計測する事ができない。
【解決手段】管１０の束１１のＺ方向端面をライン照明２の下でのラインカメラ１のＸ方向移動４で以て撮像し、得られた撮像データ３１と移動量データ３２から、画像処理装置５にて、合成画像、次いで管肉部と中空部で明暗の異なる二値画像を生成し、これにＸ方向の走査と該走査毎のＹ方向位置の歩進を行い、高輝度部分あるいは低輝度部分の長さから中空部を認識、認識した中空部の個数を計数する装置構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、管の結束内本数計測方法および装置に関する。

特許文献１には、連続して接触又は重なった状態で搬送中の棒鋼、とりわけ熱鋼でも計数出来るようにし、搬送テーブルの搬送ローラに棒鋼を分離搬送するための溝を無くし、該溝付の搬送ローラ上にあらかじめ棒鋼を移載する設備を不用とする手段として、搬送テーブルの上方で且つ搬送テーブルの搬送方向と平行に搬送テーブルの一定位置の測定箇所に向けて搬送テーブルの水平方向に対してそれぞれ傾斜して取り付けたレーザー投光器と該レーザー投光器の反射角側に対向する赤外線フィルター付ＣＣＤシャッターカメラと並びに該ＣＣＤシャッターカメラからの信号を処理する画像処理装置からなることを特徴とする搬送テーブル上の棒鋼の本数を計数するレーザー式本数カウント装置が記載されている。

特開平０９−３０５７３７号公報

一方、管例えば鋼管は、結束装置で結束された束の状態で束内の本数を計測される場合がある。この場合、従来は、人が結束内の鋼管の管端を目視して本数を数える事で計測していた。然しながら、本数が多いと非常に負荷が大きく、又、数え間違いも発生していた。尚、この場合、管は平面上に配列された状態になく、立体的に結束された状態にあるので、特許文献１に記載の手段は適用できない。

これに対し、近年は、束の管長手方向端面を、エリア照明を当てつつ、静止した１台のエリアカメラで撮影し、その撮影像を画像処理して本数を自動計測する技術も適用されつつある。然し、斯かる自動計測では、照明の調整が困難である。即ち１台の静止したカメラで撮影する場合の被写体全体に均等に照明を当てるのが困難である。又、距離・撮影範囲が大きく変わると分解能が変わり、計測できない事も多い。

結局のところ、従来の技術では、管の束内本数を数え落としや重複数えの誤計測無く自動計測する事ができないという課題があった。

前記課題を解決する為になされた本発明は以下の通りである。
（請求項１）
複数の管を結束してなる束内の管の本数を計測する管の結束内本数計測方法であって、
前記束の長手方向であるＺ方向に垂直な同一平面内で直交する二方向の何れか一方をＸ方向、他方をＹ方向として、前記束のＺ方向端面のＹ方向の全長とＸ方向の一部分長からなる面分を被照射域の内側とするライン照明と該ライン照明で照らされた前記被照明域を撮像視野の内側とするラインカメラとを、前記束のＺ方向端面に近接して正対する平面内でＸ方向に移動させながら、該移動量を計測し且つ前記ライン照明で照らされた前記被照明域を前記ラインカメラで撮像し、
該撮像データ及び前記移動量データから、画像処理にて前記束のＺ方向端面の全体画像を合成し、
得られた合成画像を二値化処理して、前記束内の管の管肉部と中空部とで明暗が異なる二値画像を生成し、
該生成した二値画像を走査して高輝度部分あるいは低輝度部分の長さから前記中空部を認識し、
認識した中空部の個数を計数することで、束内の管の本数を計測することを特徴とする管の結束内本数計測方法。
（請求項２）
複数の管を結束してなる束内の管の本数を計測する管の結束内本数計測装置であって、
前記束の長手方向であるＺ方向に垂直な同一平面内で直交する二方向の何れか一方をＸ方向、他方をＹ方向として、前記束のＺ方向端面のＹ方向の全長とＸ方向の一部分長からなる面分を被照射域の内側とするライン照明と、
該ライン照明で照らされた前記被照明域を撮像視野の内側とするラインカメラと、
該ライン照明および該ラインカメラを前記束のＺ方向端面に近接して正対する平面内でＸ方向に移動させる移動手段と、
前記ラインカメラの移動量を計測し且つ前記ライン照明で照らされた前記被照明域を前記ラインカメラで撮像し、該撮像データ及び前記移動量データから、画像処理にて前記束のＺ方向端面の全体画像を合成し、得られた合成画像を二値化処理して、前記束内の管の管肉部と中空部とで明暗が異なる二値画像を生成する画像処理装置と、
前記生成された二値画像を走査して高輝度部分あるいは低輝度部分の長さから前記中空部を認識し、認識した中空部の個数を計数することで、束内の管の本数を計測する計数装置と
を有することを特徴とする管の結束内本数計測装置。

本発明によれば、管を結束してなる束内の管の本数を、数え落としや重複数えの誤計測無く自動計測することができる。

本発明の装置構成の一例を示す概略図である。 合成画像の一例を示す模式図である。 二値画像の一例を示す模式図である。 二値画像からの管本数決定手順を示す説明図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の装置構成の一例を示す概略図であり、図示の様に、本発明は、複数の管１０を結束してなる束１１内の管１０の本数を計測する管の結束内本数計測装置であって、前記束１１の長手方向であるＺ方向に垂直な同一平面内で直交する二方向の何れか一方をＸ方向、他方をＹ方向として、前記束１１のＺ方向端面のＹ方向の全長とＸ方向の一部分長からなる面分（Ｙ方向に細長い面分）を被照明域の内側とするライン照明２と該ライン照明２で照らされた前記被照明域を撮像視野の内側とするラインカメラ１とを、前記束１１のＺ方向端面に近接して正対する平面内で、例えば軌条架３で支持して移動手段(図示省略)によりＸ方向に移動４させながら、該移動量を計測し且つ前記ライン照明２で照らされた前記被照明域を前記ラインカメラ１で撮像する構成とされた部分を有する。従って、前記撮像実行により得られた撮像データ３１と前記移動量計測により得られた移動量データ３２とは、云うまでも無く同一時間軸上の同一点に対応するもの同士が対を組まされて、束１１のＺ方向端面全体の幾何学的情報を含むものとなっている。

本発明では、線状に照らすライン照明２を用いた事で、同じ光源光強度で面状に照らすエリア照明（図示せず）を用いる場合に比べ、被照明域をより明るく且つより均等に照らす事ができる。又、線状に撮像するラインカメラ１を用いた事で、同じ撮像画素数で面状に撮像するエリアカメラ（図示せず）を用いる場合に比べ、より高い解像度が得られる。尚、前記移動量の計測手段としては公知公用のＰＬＧ（図示せず）等が好ましく適用できる。

かくして得られた撮像データ３１と移動量データ３２とは、画像処理装置５に伝送される。
本発明の全構成要件のうち、上述した部分以外である残部は、画像処理装置５が行う画像処理手順に委ねられる。
即ち、画像処理装置５は、先ず、前記伝送された撮像データ３１及び前記移動量データ３２から、前記束１１のＺ方向端面の全体画像を合成して合成画像２０を生成する（図２参照）。この合成処理は、通常の画像処理装置に備わった画像合成機能を適用して容易に実行できる。

次いで、前記得られた合成画像２０を明暗（例えば白黒）を二値化処理した二値画像２１を生成する。前記明暗の二値化処理は、適当な輝度閾値を設定することで容易に実行できる。ライン照明２で照らされた管肉部はその他部分よりも大きな輝度を有するので、斯かる二値化処理により、合成画像２０中の、前記閾値未満（或いは前記閾値以下）の輝度部分と、前記閾値以上（或いは閾値超）の輝度部分とで二値化することで、管肉部と中空部を含むそれ以外の部分との区分けが明確となる。中空部は管肉部に囲まれており、当然のことながら管１本あたり一つあるので、二値画像中の中空部の数を計数することで、管の本数を計数することができる。

図３は、合成画像２０を二値化した後の二値画像２１を示す模式図である。図３の例では、輝度が閾値以上（あるいは閾値超）であった部分を暗（黒）とし、輝度が閾値未満（あるいは閾値以下）であった部分以外を明（白）とする二値化処理を行うとともに、背景２２を暗（黒）とする画像処理を行ったものである。すると、図３に示すように、中空部および隣接する管１０同士間の隙間部が白となり、管肉部は黒となる。

計数装置６は、生成された二値画像２１を用いて、中空部に相当する部分の個数を計数する。具体的には、図４に示される様に、生成した画像処理装置５が生成した二値画像２１に対し、Ｘ方向の走査５０と該走査５０毎のＹ方向位置の歩進５１を行う（図４（ａ）参照）事、即ち、画素アドレス順に画素を逐一走査することで、Ｘ方向の輝度分布を得る。図４（ｂ）では、走査線が束１０のうち最下段に位置する４本の管１０を横切っているため、４つの中空部に相当する４つの白部分の輝度が高いので、４つの高輝度部分がある輝度分布が得られている。

そして、Ｘ方向に走査する毎に高輝度部分の長さをそれぞれ測定する。図４（ｂ）の例ではｎ回目の走査における高輝度部分の長さをL1n、L2n、L3n、L4nとしている。Ｙ方向に走査線を歩進していき、高輝度部分の長さが予め定めておいた所定値α以上（あるいはα超）になった場合（図４（ｃ）参照）、その高輝度部分が中空部に相当する高輝度部分であると認識する。所定値αは、中空部と隣接する管１０同士間の隙間とを区別して、中空部のみを正しく計数するために与えておくものであり、結束されている管の中空部の断面積（被結束管の外径、肉厚に応じて定まる）に応じて予め決めておく値である。そして、中空部と認識した毎に、二値画像２１における認識された高輝度部分を含む黒で囲まれる白部分４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄの明暗を逆点させる処理を行う。具体的には、白部分４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄを黒く塗りつぶす処理を行う。図４（ｄ）には、黒く塗りつぶした状態を示す。そして、黒く塗りつぶす毎に塗りつぶした白部分の数を計数する。

中空部が黒く塗りつぶされた後は、Ｙ方向にさらに歩進５１させて走査５０を行っても、計数後の中空部分が高輝度部分となることはないので、二重カウントは回避できる。
走査線のＹ方向への歩進５１を進めていくと、図４（ｅ）に示すように、走査線が隣接する管１０同士の隙間を横切ることも生じる。この二値画像２１では、この隙間も中空部と同様の輝度となる。したがって、走査線がこの隙間部分を横切る場合には輝度のＸ方向分布には隙間部分に相当する高輝度部分が生じるが、この隙間部分の断面積は管の中空部の断面積よりも小さいので、隙間部分に相当する高輝度部分の長さの最大値は、管の中空部に相当する高輝度部分の長さの最大値よりも小さい。したがって、上述した所定値αを、隙間部分に相当する高輝度部分の長さの最大値と、管の中空部に相当する高輝度部分の長さの最大値との間の値としておけば、隙間部分をカウントすることを回避できる。

以上説明したＸ方向への走査、塗りつぶし、および計数を、Ｙ方向に歩進５１させつつ行うことで、最終的に黒く塗りつぶした白部分の数を合計することで、束内の管１０の本数を計数できる。
従って、本発明によれば、管を結束してなる束内の管の本数を、数え落としや重複数えの誤計測無く自動計測することができる。

なお、上述の実施の形態においては、合成画像２０について、輝度が閾値以上（あるいは閾値超）であった部分を暗（黒）とし、輝度が閾値未満（あるいは閾値以下）であった部分以外を明（白）とする二値化処理を行っているが、逆に、輝度が閾値以下（あるいは閾値未満）であった部分を暗（黒）とし、輝度が閾値超（あるいは閾値以上）であった部分以外を明（白）とする二値化処理を行ってもよい。この場合、二値画像では、中空部および隙間部分に相当する部分が黒、管肉部に相当する部分が白となり、計測装置６では、低輝度部分を中空部として計数することとなる。

また、上述の実施形態では、高輝度部分の長さから中空部を認識しているが、Ｙ方向位置毎の高輝度部分の長さ積算することで、高輝度部分の面積に相当する値が求まるので、高輝度部分の長さ積算値が所定の値となった（あるいは所定の値を超えた）時点で、中空部と認識するようにしてもよい。なお、この場合、所定の値は、結束されている管断面における中空部面積と隣接する管同士の隙間の面積との間の値としておく。

鋼管の結束ヤードにおいて、上述した実施形態で本発明を実施したところ、本発明実施前の従来（人が目視で束内鋼管本数計測をしていた）に比べ、計測の所要時間が格段に短縮され、生産性が大幅に向上した。又、従来ではかなりの頻度で発生していた数え落としや重複数えは、本発明実施後ではその発生が皆無となり、品質管理の信頼性が大幅に向上した。

１ ラインカメラ
２ ライン照明
３ 軌条架
４ 移動
５ 画像処理装置
６ 計数装置
１０ 管
１１ 束
２０ 合成画像
２１ 二値画像
２２ 背景
３１ 撮像データ
３２ 移動量データ
４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ ４つの高輝度部分（黒で囲まれる白部分）
５０ Ｘ方向の走査
５１ Ｙ方向位置の歩進

Claims (2)

1. 複数の管を結束してなる束内の管の本数を計測する管の結束内本数計測方法であって、
   前記束の長手方向であるＺ方向に垂直な同一平面内で直交する二方向の何れか一方をＸ方向、他方をＹ方向として、前記束のＺ方向端面のＹ方向の全長とＸ方向の一部分長からなる面分を被照射域の内側とするライン照明と該ライン照明で照らされた前記被照明域を撮像視野の内側とするラインカメラとを、前記束のＺ方向端面に近接して正対する平面内でＸ方向に移動させながら、該移動量を計測し且つ前記ライン照明で照らされた前記被照明域を前記ラインカメラで撮像し、
   該撮像データ及び前記移動量データから、画像処理にて前記束のＺ方向端面の全体画像を合成し、
   得られた合成画像を二値化処理して、前記束内の管の管肉部と中空部とで明暗が異なる二値画像を生成し、
   該生成した二値画像を走査して高輝度部分あるいは低輝度部分の長さから前記中空部を認識し、
   認識した中空部の個数を計数することで、束内の管の本数を計測することを特徴とする管の結束内本数計測方法。
2. 複数の管を結束してなる束内の管の本数を計測する管の結束内本数計測装置であって、
   前記束の長手方向であるＺ方向に垂直な同一平面内で直交する二方向の何れか一方をＸ方向、他方をＹ方向として、前記束のＺ方向端面のＹ方向の全長とＸ方向の一部分長からなる面分を被照射域の内側とするライン照明と、
   該ライン照明で照らされた前記被照明域を撮像視野の内側とするラインカメラと、
   該ライン照明および該ラインカメラを前記束のＺ方向端面に近接して正対する平面内でＸ方向に移動させる移動手段と、
   前記ラインカメラの移動量を計測し且つ前記ライン照明で照らされた前記被照明域を前記ラインカメラで撮像し、該撮像データ及び前記移動量データから、画像処理にて前記束のＺ方向端面の全体画像を合成し、得られた合成画像を二値化処理して、前記束内の管の管肉部と中空部とで明暗が異なる二値画像を生成する画像処理装置と、
   前記生成された二値画像を走査して高輝度部分あるいは低輝度部分の長さから前記中空部を認識し、認識した中空部の個数を計数することで、束内の管の本数を計測する計数装置と
   を有することを特徴とする管の結束内本数計測装置。
   

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