JP2014174045A - 金属材料の撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像装置1は、互いに平行な一対のスキャンガイド部2a、2bを有するフレーム2と、スキャンガイド部2a、2bに沿って移動可能で、ラインセンサカメラ4及び線状照明5を保持する保持フレーム3と、スキャンガイド部2a、2bに沿って移動可能な補助フレーム6及び補助フレーム6の下方に設けられた回転体7と、フレーム2に設けられた昇降可能な支柱13とを備える。支柱13を上昇させた状態で、床51に載置された鋳片サンプル101の被撮像面102上に回転体7を載せたならば、次に支柱13を下降させて撮像装置1を支持した後、補助フレーム6及び回転体7を被撮像面102上から退避させる。その後、鋳片サンプル101の被撮像面102を撮像する。
【選択図】図5
Description
金属材料の偏析状況について定量的に評価する方法としては、サルファープリントやエッチプリントを標準資料と見比べて評点付けする方法や、サルファープリントやエッチプリントを画像解析して定量評価する方法が行われている。標準資料と見比べる方法は官能検査のため個人差等によるばらつきが大きい。画像解析する場合はより定量的な評価が可能であるが、プリント品質に評価結果が大きく左右され、プリント品質のばらつきにより精度が低下することや、プリント作成後にスキャナー等で読取って電子データ化するという作業が必要となることが課題である。また、いずれの場合でも、プリント作業に関わる時間、労力、熟練を要するといった問題は解決されない。
該撮像装置を支持するために前記フレームに設けられた昇降可能な支柱とを備えたことを特徴とする。
また、本発明の金属材料の撮像装置の他の特徴とするところは、前記位置決め部材は、前記スキャンガイド部に沿って移動可能で、前記金属材料の前記被撮像面に載せた後に、前記被撮像面から退避可能である点にある。例えば前記位置決め部材は、前記一対のスキャンガイド部間に架設され、少なくともそのうちの1本が前記スキャンガイド部に沿って移動可能な2本の補助フレームと、前記金属材料の前記被撮像面に載せた後、前記被撮像面から退避可能となるように前記移動可能な補助フレームの下方に設けられた回転体とにより構成されてもよい。さらに、前記2本の補助フレームが共に前記スキャンガイド部に沿って移動可能であり、前記各補助フレームに少なくとも1個の前記回転体が設けられるとともに、前記回転体の合計が3個以上であるようにしてもよい。
また、本発明の金属材料の撮像装置の他の特徴とするところは、前記支柱は3本以上設けられている点にある。
本実施形態でも、図10に示すように、鋳片100を鋳造方向に直角に板状に切断して鋳片サンプル101を採取し、その鋳片サンプル101の片方の断面102を被撮像面とする。
この鋳片サンプル101の被撮像面102をラインセンサカメラで撮像し、その撮像画像を用いて偏析状況を観察、評価するが、その前処理として、鋳片サンプル101の被撮像面102を研磨し、腐食液によりエッチングする。
そして、前処理を施した鋳片サンプル101を、図1に示すように、被撮像面102が上向きとなるように床51に載置する。鋳片サンプル101は扁平な略矩形状であり、Tが鋳片100の板厚方向、Hが鋳片100の板幅方向となる。なお、本願において「床に載置」とは、床51に直接載置するだけでなく、図1に示すように床51上の輪木等の台座52に載置する(床51に間接的に載置する)ことも含む意味である。
撮像装置1は、フレーム2を備える。フレーム2は、鋳片サンプル101よりも大きな矩形状を呈し、互いに平行な一対のスキャンガイド部2a、2bを有する。なお、フレーム2は、互いに平行な一対のスキャンガイド部2a、2bを有するものであれば、その形状等は限定されるものではない。
各補助フレーム6の下方には、左右一対の回転体7(車輪或いはボール)が設けられている。スキャンガイド部2a、2bに対する全回転体7の高さ位置は揃えられており、回転体7の最下部がちょうどラインセンサカメラ4が合焦する面(以下、合焦面と称する)の高さ位置となるように設定されている。
本実施形態では、これら補助フレーム6及び回転体7が本発明でいう位置決め具として機能する。
また、補助フレーム6のスキャンガイド部2aに向き合う他方の端部には、スキャンガイド部2aを上下に挟み込むように配置された車輪12が設けられており、補助フレーム6を滑らかに移動させることができる。
なお、補助フレーム6のスキャンガイド部2aに向き合う他方の端部もスキャンガイド部2bに向き合う一方の端部と同様にリニアガイド構造で連係させるようにしてもよいが、その場合、高い寸法精度が要求され、スキャンガイド部2a、2bにゆがみ等が発生すると補助フレーム6が動きにくくなる。そこで、図2の例では、補助フレーム6のスキャンガイド部2aに向き合う他方の端部を車輪12を用いてスキャンガイド部2aに連係させることにより、スキャンガイド部2a、2bのゆがみ等を吸収できるようにしている。
図5(a)に示すように、支柱13を上昇させた状態で固定し、人手により撮像装置1を持ち上げて、鋳片サンプル101の被撮像面102上に回転体7を載せる。このとき、スキャンガイド部2a、2bが床51に載置された鋳片サンプル101の長手辺に略平行になるようにする。上述したように、回転体7の最下部がちょうどラインセンサカメラ4の合焦面Pの高さ位置となっていることから、図5(a)に示す状態では、鋳片サンプル101の被撮像面102が合焦面Pに一致した状態となる。例えば鋳片サンプル101の被撮像面102が水平でなく傾いていたとしても、それに合わせるように撮像装置1の全体が傾くことになり、ラインセンサカメラ4と鋳片サンプル101の被撮像面102とが一定の距離で平行に保たれて、被撮像面102が合焦面に一致した状態となるよう位置決めされる。
ここでは、被写界深度が±4mmとなる撮像系において、合焦面からのずれを0mmとした場合の撮像画像(図7(a))、−3mmとした場合の撮像画像(図7(b))、−8mmとした場合の撮像画像(図7(c))を示す。なお、図7に示す撮像画像のサイズは、横28.5mm×縦7.8mmである。
図7(b)に示すように、合焦面からのずれが−3mmであれば、撮像画像に大きな乱れはない。しかしながら、図7(c)に示すように、合焦面からのずれが−8mmになると、撮像画像の画質が大きく低下し、偏析部の形状もぼやけたものとなって、目視で判定するのが困難になってしまう。
ここでは、被写界深度が±4mmとなる撮像系において、合焦面からの傾きを0度とした場合の撮像画像(図9(a))、3度とした場合の撮像画像(図9(b))、4.5度とした場合の撮像画像(図9(c))を示す。なお、図9に示す撮像画像のサイズは、横33.1mm×縦7.7mmである。
図9(b)に示すように、合焦面からの傾きが3度であれば、撮像画像に大きな乱れはない。しかしながら、図9(c)に示すように、合焦面からの傾きが4.5度(図1に示すT方向のサイズが250mmの場合、高さに換算すると20mm程度の差となる)になると、母材部の輝度が低下して、偏析部との差が小さくなると同時に、偏析部内部や周囲の輝度が明るくなる場合が発生する。このような撮像画像に同じ処理を適用した場合には、傾きの有無により偏析部の大きさを異なって認識してしまうことになる。
例えば上記実施形態では、4本の支柱13を設けた例を説明したが、3本以上設けられていればよい。
さらに、2本の補助フレームの両方ともに、移動しない形態でもかまわない。例えば、鋳片サンプルの図1に示すH方向の両端部は撮像する必要がない場合、2本の補助フレーム6を当該両端部に載せれば、撮像する際に移動する必要はない。移動をする必要がない場合は、各補助フレーム6には回転体を設ける必要はなく、各補助フレーム6を直接鋳片サンプル上に載せればよい。
さらに、鋳片サンプルの図1に示すH方向の両端部は撮像する必要がない場合に、この補助フレームを、当該H方向の両端部に載せれば、撮像する際に移動する必要はない。移動をする必要がない場合は、補助フレーム6には回転体を設ける必要はなく、補助フレーム6を直接鋳片サンプル上に載せればよい。
Claims (5)
- 金属材料を照明手段で照明して撮像手段で撮像する撮像装置であって、
互いに平行な一対のスキャンガイド部を有するフレームと、
前記スキャンガイド部に沿って移動可能で、前記フレームの上方で前記照明手段及び前記撮像手段を保持する保持フレームと、
前記金属材料の被撮像面に載せたときに、前記被撮像面が前記撮像手段の合焦面に一致するように、前記フレームに設置された位置決め部材と、
該撮像装置を支持するために前記フレームに設けられた昇降可能な支柱とを備えたことを特徴とする金属材料の撮像装置。 - 前記位置決め部材は、前記スキャンガイド部に沿って移動可能で、前記金属材料の前記被撮像面に載せた後に、前記被撮像面から退避可能であることを特徴とする請求項1に記載の金属材料の撮像装置。
- 前記位置決め部材は、
前記一対のスキャンガイド部間に架設され、少なくともそのうちの1本が前記スキャンガイド部に沿って移動可能な2本の補助フレームと、
前記金属材料の前記被撮像面に載せた後、前記被撮像面から退避可能となるように前記移動可能な補助フレームの下方に設けられた回転体とにより構成されることを特徴とする請求項2に記載の金属材料の撮像装置。 - 前記2本の補助フレームが共に前記スキャンガイド部に沿って移動可能であり、前記各補助フレームに少なくとも1個の前記回転体が設けられるとともに、前記回転体の合計が3個以上であることを特徴とする請求項3に記載の金属材料の撮像装置。
- 前記支柱は3本以上設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の金属材料の撮像装置。
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