JP2020003358A - Steel material component identification device and program therefor - Google Patents

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Abstract

To provide a device capable of identifying steel material components by performing image processing to a spark generated by a spark test of steel.SOLUTION: A steel material component identification device includes: a humidity detection section; a luminance conversion processing section for converting an image of a spark into a gray scale spark image; a binarization processing section for performing binarization with a predetermined threshold for each of pixels of the gray scale spark image; a short straight line matching processing section for matching each of a plurality of templates showing a short straight line which is equivalent to a plurality of angles with the binarized spark image and for storing types and positions of the matched templates; a bursting section extraction processing section for, when the number of the matched templates is equal to or more than a predetermined number in a range of an arbitrary spark image, recognizing it as a bursting section of the spark and extracting the bursting section, and for counting the number of bursting as the total number of the bursting sections in the entire spark image and the number of short straight lines as the total number of the matched templates in the entire spark image; and a steel material identification processing section for identifying steel materials on the basis of bursting density obtained by dividing the number of bursting by the number of short straight lines, and humidity.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、鋼材成分識別装置及びそのプログラムに関する。   The present invention relates to a steel component identification device and a program therefor.

鋼の製造工程では異材を鑑別して排除するために火花試験が広く用いられている。火花試験とは鋼塊、鋼片、鋼材及びその他の鋼製品をグラインダを使用して研削し、発生する火花の特徴を観察することによって、鋼種の推定又は異材の鑑別を行なう試験のことをいい、JIS G 0566に規定されている(例えば、非特許文献1参照)。   In the steel manufacturing process, a spark test is widely used to discriminate and eliminate different materials. The spark test is a test for estimating steel type or discriminating dissimilar materials by grinding steel ingots, billets, steel materials and other steel products using a grinder and observing the characteristics of the generated sparks. , JIS G 0566 (for example, see Non-Patent Document 1).

図14は、鋼の火花の形及び名称を示す図である。図に示すように、火花はその位置から「根本」「中央」「先端」の各部に区別され、火花の各部において流線や破裂の形状や密度は変化する。   FIG. 14 is a diagram showing the shapes and names of steel sparks. As shown in the figure, the spark is divided into "root", "center", and "tip" from its position, and the shape and density of streamlines and ruptures change in each part of the spark.

従来、火花試験は鉄鋼材の検査工程などで熟練した経験をもった検査員が目視観察にて官能検査として行われてきたが、個人差や環境の変動によって判定結果がばらついて適正検査結果を得ることが困難であった。また、官能検査の必然性として検査結果が記録できないため、検査技術はもっぱら経験もしくは伝承によるところが大きく、技術改善を評価することが困難であった。尚、人による炭素成分重量比率〔C〕値の誤差は0.20〜0.50%程度ともいわれている。   Conventionally, the spark test has been performed as a sensory test by visual inspection by an inspector with experience in the steel material inspection process, etc., but the judgment result varies due to individual differences and environmental fluctuations, and the appropriate test result It was difficult to obtain. In addition, since the result of the sensory test cannot be recorded as a necessity of the sensory test, the test technique is largely based on experience or handing down, and it is difficult to evaluate the technical improvement. It is said that the error of the carbon component weight ratio [C] value by a person is about 0.20 to 0.50%.

このような火花試験を目視観察によらず、装置により自動的に行なう技術としては、鋼の火花試験により生じる火花を画像処理することにより鋼材成分を識別する装置がある(例えば、特許文献1参照)。   As a technique for automatically performing such a spark test by a device without visual observation, there is a device that identifies a steel material component by performing image processing on a spark generated by a steel spark test (for example, see Patent Document 1). ).

特開2012-247206号公報JP 2012-247206 A

日本工業規格、JIS G 0566 鋼の火花試験方法、日本規格協会Japanese Industrial Standards, JIS G 0566 Steel Spark Testing Method, Japanese Standards Association

しかしながら、特許文献1の手法において、得られた破裂密度がばらつく場合がある。これは、何らかの現場環境等が影響していると考えられる。   However, in the method of Patent Document 1, the obtained burst density may vary. This is considered to be due to some kind of on-site environment.

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、鋼の火花試験により生じる火花を画像処理して鋼材の成分を識別する手法において、破裂密度のばらつきによる影響を低減することが可能な装置及び方法を提供することである。   The present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and in a method of performing image processing of a spark generated by a spark test of steel to identify components of a steel material, the influence of a variation in burst density is reduced. It is to provide a device and a method that are possible.

本発明は、周囲環境の湿度を検出する湿度検出部と、鋼材を研削して発生する火花の画像をグレースケールの火花画像に変換する輝度変換処理部と、グレースケールの火花画像の画素毎に所定の閾値で二値化を行う二値化処理部と、二値化された火花画像に対し、複数の角度に相当する短直線を表す複数のテンプレートを各々マッチングし、マッチングされたテンプレートの種類と位置を記憶する短直線マッチング処理部と、マッチングされたテンプレートが任意の火花画像の範囲において所定の数以上である場合に火花の破裂部とみなして破裂部を抽出し、火花画像全体の前記破裂部の総数である破裂数、及び、火花画像全体のマッチングされたテンプレートの総数である短直線数をカウントする破裂部抽出処理部と、破裂数を短直線数で除した破裂密度と、湿度と、に基づいて鋼材を識別する鋼材識別処理部とを有する鋼材成分識別装置である。   The present invention provides a humidity detection unit that detects the humidity of the surrounding environment, a brightness conversion processing unit that converts an image of a spark generated by grinding a steel material into a grayscale spark image, and a pixel of the grayscale spark image. A binarization processing unit for performing binarization at a predetermined threshold value, and a plurality of templates representing short straight lines corresponding to a plurality of angles with respect to the binarized spark image, and a type of the matched template And a short straight line matching processing unit that stores the position, and when the number of matched templates is equal to or more than a predetermined number in the range of an arbitrary spark image, the rupture portion is regarded as a rupture portion of the spark, and the rupture portion is extracted. The number of ruptures, which is the total number of ruptures, and the rupture part extraction processing unit that counts the number of short straight lines, which is the total number of matched templates of the entire spark image, A rupture densities, a humidity and, steel component identifying apparatus and a steel identification processor identifies a steel based on.

また、本発明は、コンピュータを、周囲環境の湿度を取得する湿度取込手段と、鋼材を研削して発生する火花の画像をグレースケールの火花画像に変換する輝度変換処理手段と、グレースケールの火花画像の画素毎に所定の閾値で二値化を行う二値化処理手段と、二値化された火花画像に対し、複数の角度に相当する短直線を表す複数のテンプレートを各々マッチングし、マッチングされたテンプレートの種類と位置を記憶する短直線マッチング処理手段と、マッチングされたテンプレートが任意の火花画像の範囲において所定の数以上である場合に火花の破裂部とみなして破裂部を抽出し、火花画像全体の破裂部の総数である破裂数、及び、火花画像全体の前記マッチングされたテンプレートの総数である短直線数をカウントする破裂部抽出処理手段と、破裂数を短直線数で除した破裂密度と、湿度とに基づいて鋼材を識別する鋼材識別処理手段と、として機能させる鋼材成分識別プログラムである。   Further, the present invention provides a computer, a humidity capture unit for acquiring the humidity of the surrounding environment, a brightness conversion processing unit for converting a spark image generated by grinding a steel material into a grayscale spark image, and a grayscale Binarization processing means for performing binarization at a predetermined threshold value for each pixel of the spark image, and for the binarized spark image, matching a plurality of templates representing short lines corresponding to a plurality of angles, A short straight line matching processing means for storing the type and position of the matched template; and extracting a rupture portion by regarding the rupture portion of the spark as a rupture portion of the spark when the number of the matched templates is equal to or more than a predetermined number in the range of any spark image Rupture number extraction, which counts the number of ruptures, which is the total number of ruptures in the entire spark image, and the number of short straight lines, which is the total number of the matched templates in the entire spark image. Processing means, a rupturable density obtained by dividing the number of rupture in a short number of straight lines, a steel component identification program to function as a steel material identification processing means for identifying a steel based on the humidity.

本発明の鋼材成分識別装置及びその方法によれば、破裂密度を周囲環境の湿度で補正することにより、鋼材の種類を精度よく認識することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the steel material component identification apparatus and its method of this invention, it becomes possible to recognize the kind of steel material accurately by correcting the burst density with the humidity of the surrounding environment.

本実施形態の鋼材成分識別装置の構成を示す図である。It is a figure showing composition of a steel material constituent discriminating device of this embodiment. 本実施形態の鋼材成分識別ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the steel material component identification routine of this embodiment. 本実施形態の鋼材成分識別装置により処理された火花画像を示す図である。It is a figure which shows the spark image processed by the steel component identification device of this embodiment. 本実施形態の十字二値化を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating cross-binarization according to the present embodiment. 本実施形態の鋼材成分識別装置で用いる短直線を表すテンプレートを示す図である。It is a figure showing the template showing the short straight line used by the steel material constituent identification device of this embodiment. 本実施形態の短直線マッチング処理の方法を示す図である。It is a figure showing the method of short straight line matching processing of this embodiment. 本実施形態の破裂部を抽出する範囲を示す図である。It is a figure showing the range which extracts a rupture part of this embodiment. 破裂密度と湿度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between burst density and humidity. 本実施形態の鋼材成分識別装置の構成を示す図である。It is a figure showing composition of a steel material constituent discriminating device of this embodiment. 本実施形態の鋼材成分識別ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the steel material component identification routine of this embodiment. 本実施形態の短直線マッチング処理の方法を示す図である。It is a figure showing the method of short straight line matching processing of this embodiment. 本実施形態の複数のテンプレートを用いた短直線マッチング処理の方法を示す図である。It is a figure showing the method of the short straight line matching processing using a plurality of templates of this embodiment. 本実施形態の破裂部を抽出する範囲を示す図である。It is a figure showing the range which extracts a rupture part of this embodiment. 鋼の火花の形及び名称を示す図である。It is a figure which shows the shape and the name of a steel spark.

以下、本発明の第1実施形態である鋼材成分識別装置及びその方法について、図を参照して詳細に説明をする。   Hereinafter, a steel component identification device and a method thereof according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1実施形態の鋼材成分識別装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の鋼材成分識別装置は、検査対象の鋼材BとグラインダCとが接触して発生した火花を撮像するカメラ11と、周囲環境の湿度を計測する湿度検出部12と、カメラ11で撮像された火花画像及び湿度検出部12で計測された湿度に基づいて火花を定量化するコンピュータ13と、を備える。コンピュータ13は、演算処理を行うCPU131と、データのワークエリアであるRAM132と、CPU131の制御プログラムを記憶するROM133を備えている。以上のように構成された本実施形態の鋼材成分識別装置は、次の処理を行うことにより、鋼材の火花の定量化を行う。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the steel component identification device according to the first embodiment of the present invention. The steel material component identification device according to the present embodiment includes a camera 11 that captures an image of a spark generated when a steel B to be inspected comes into contact with a grinder C, a humidity detector 12 that measures the humidity of the surrounding environment, and an image captured by the camera 11. And a computer 13 for quantifying the spark based on the detected spark image and the humidity measured by the humidity detector 12. The computer 13 includes a CPU 131 that performs arithmetic processing, a RAM 132 that is a work area for data, and a ROM 133 that stores a control program of the CPU 131. The steel material component identification device of the present embodiment configured as described above quantifies the spark of the steel material by performing the following processing.

図2は、コンピュータ13のCPU131が実行する鋼材成分識別ルーチンを示すフローチャートである。本実施形態の鋼材成分識別装置は、ROM133に格納された制御プログラムをCPU131が実行することにより、湿度取込処理部と、画像取込処理部と、輝度変換処理部と、二値化処理部と、細線化処理部と、短直線マッチング処理部と、破裂部抽出処理部と、鋼材識別処理部とを有する装置として動作する。   FIG. 2 is a flowchart illustrating a steel component identification routine executed by the CPU 131 of the computer 13. The steel material component identification device according to the present embodiment includes a humidity acquisition processing unit, an image acquisition processing unit, a luminance conversion processing unit, a binarization processing unit, and a CPU 131 executing a control program stored in a ROM 133. , A thin line processing unit, a short straight line matching processing unit, a rupture part extraction processing unit, and a steel material identification processing unit.

以下、上記各ステップS11からS18の詳細な処理について説明する。   Hereinafter, the detailed processing of each of steps S11 to S18 will be described.

(湿度取込)
ステップS11では、コンピュータ13のCPU131は、湿度検出部12により計測された周囲環境の湿度をRAM132に取り込んで、ステップS12に進む。
(Humidity intake)
In step S11, the CPU 131 of the computer 13 loads the humidity of the surrounding environment measured by the humidity detector 12 into the RAM 132, and proceeds to step S12.

(画像取込)
ステップS12では、コンピュータ13のCPU131は、カメラ11により撮像された火花画像をカラー画像としてRAM132に取り込んで、ステップS13に進む。
(Image capture)
In step S12, the CPU 131 of the computer 13 loads the spark image captured by the camera 11 into the RAM 132 as a color image, and proceeds to step S13.

定量的な鋼材分類を行うためには、同種の鋼材の火花に差異が発生しないよう、常に同条件で火花を発生させることが好ましい。本実施形態では、定荷重バネや,引張りバネなどの機械的要素(不図示)により、グラインダCに鋼材Bを押し当てる機構を採用した。定荷重バネや,引張りバネなどの機械的要素により,一定の力で、一定の位置で、かつ、一定の角度での鋼材の押し当てを可能とした。   In order to quantitatively classify steel materials, it is preferable to always generate sparks under the same conditions so that sparks of the same type of steel do not differ. In the present embodiment, a mechanism for pressing the steel material B against the grinder C by a mechanical element (not shown) such as a constant load spring or a tension spring is employed. By using mechanical elements such as a constant load spring and a tension spring, it is possible to press the steel material at a constant position and at a constant angle with a constant force.

撮影環境は周囲が薄暗い環境の中、明るい火花を撮影するという特殊な環境であるため、カメラ11にはシャッタースピードや絞りなどをマニュアルで設定できるカメラを使用することが好ましい。また、鋼材BがグラインダCに削られることにより、鋼材BとグラインダCの接触面積が増加して押し当て圧が下がり火花の発生が時間変化するという問題がある。本実施形態のカメラ11では、火花の発生の時間変化の影響を低減するために、短時間で高速の連続撮影(例えば、60fps)が可能なカメラを用いる。   Since the shooting environment is a special environment for shooting a bright spark in an environment where the surroundings are dim, it is preferable to use a camera that can manually set the shutter speed, aperture, and the like as the camera 11. Further, since the steel material B is cut into the grinder C, there is a problem that the contact area between the steel material B and the grinder C increases, the pressing pressure decreases, and the generation of spark changes with time. In the camera 11 of the present embodiment, a camera capable of performing high-speed continuous shooting (for example, 60 fps) in a short time is used in order to reduce the influence of a time change of the occurrence of a spark.

同様に時間経過による火花の変化を避けるため、撮影時間を短くすることが好ましい(例えば1.0秒以下)。また、画像で確認できる火花の流線長さや破裂の数は、シャッタースピードに依存し変化する。このため、解析に適するシャッタースピードの選定(例えば、1/160sなど)をすることが好ましい。   Similarly, it is preferable to shorten the photographing time (for example, 1.0 second or less) in order to avoid a change in spark due to the passage of time. Further, the streamline length and the number of bursts of the spark that can be confirmed in the image change depending on the shutter speed. Therefore, it is preferable to select a shutter speed suitable for analysis (for example, 1 / 160s).

(輝度変換)
ステップS13では、CPU131は、火花画像の各画素の輝度を変換処理して画像を輝度値のみのグレースケール画像に変換し、画像をRAM132に格納して、ステップS14に進む。
(Brightness conversion)
In step S13, the CPU 131 converts the brightness of each pixel of the spark image to convert the image into a grayscale image having only the brightness value, stores the image in the RAM 132, and proceeds to step S14.

図3(a)は、火花画像をグレースケール化した画像の例である。ステップS2では、ステップS1で得られたカラーの火花画像をグレースケール化する。本実施形態では、火花画像中の各画素のRGB値を所定の変換式によってグレースケール値Yへ変換している。例えば、変換式として、Y=R×0.299+G×0.587+B×0.114を用いる。   FIG. 3A is an example of a grayscale image of a spark image. In step S2, the color spark image obtained in step S1 is converted to grayscale. In the present embodiment, the RGB values of each pixel in the spark image are converted to a gray scale value Y by a predetermined conversion formula. For example, Y = R × 0.299 + G × 0.587 + B × 0.114 is used as the conversion formula.

(二値化処理)
ステップS14では、CPU131は、火花画像の二値化処理を実行し、画像をRAM132に格納して、ステップS15に進む。
(Binarization processing)
In step S14, the CPU 131 executes a binarization process of the spark image, stores the image in the RAM 132, and proceeds to step S15.

本実施形態では、二値化処理の対象となる画素毎に所定の閾値で二値化処理を行う。本実施形態では、抽出対象が火花のような線状の場合に適している十字二値化を用いる。   In the present embodiment, the binarization processing is performed at a predetermined threshold for each pixel to be subjected to the binarization processing. In the present embodiment, cross binarization suitable for the case where the extraction target is a linear shape such as a spark is used.

図4は、本実施形態のステップS14で用いる十字二値化を説明する図である。十字二値化法は、十字内の中心画素以外の画素の平均輝度値から十字の中心画素の輝度値を引き、その値が設定した閾値よりも大きい場合に、十字の中心画素を黒とし(図4(a))、そうでなければ白とする(図4(b))手法である。さらに、今回は火花を黒画素とするため、十字二値化画像の白黒の出力を反転させている。図3(b)に十字二値化して白黒反転させた画像の例を示す。   FIG. 4 is a diagram illustrating the cross binarization used in step S14 of the present embodiment. The cross-binarization method subtracts the brightness value of the center pixel of the cross from the average brightness value of the pixels other than the center pixel in the cross, and if the value is greater than a set threshold, sets the center pixel of the cross to black ( FIG. 4 (a)), otherwise it is white (FIG. 4 (b)). Furthermore, in order to make the spark a black pixel, the black and white output of the cross-binarized image is inverted. FIG. 3B shows an example of an image obtained by performing cross-binarization and inverting black and white.

(細線化処理)
ステップS15では、CPU131は、火花画像の細線化処理を行い、画像をRAM132に格納して、ステップS16に進む。
(Thinning processing)
In step S15, the CPU 131 performs a spark image thinning process, stores the image in the RAM 132, and proceeds to step S16.

図3(d)に細線化処理を行った画像の例を示す。細線化処理は、火花の中心線である芯線を抽出する処理である。本実施形態では、ステップS14で十字二値化処理された画像(図3(b)、(c))に対して細線化処理を行う。本実施形態の細線化処理では、火花の太さが1pixelとなるように、黒画素を外側から削り、線幅が1pixelになったらそれ以上削らない処理を行う。そして、端点を保存し、図形の連結性を保存する。この処理により、火花の芯線(中央線)が取得され、火花の流線形状の特徴が簡潔に表現される。   FIG. 3D shows an example of an image subjected to the thinning processing. The thinning process is a process of extracting a core line which is the center line of a spark. In the present embodiment, thinning processing is performed on the image (FIGS. 3B and 3C) that has been subjected to the cross-binarization processing in step S14. In the thinning process according to the present embodiment, black pixels are cut from the outside so that the thickness of the spark becomes 1 pixel, and no further cut is performed when the line width becomes 1 pixel. Then, the end points are saved, and the connectivity of the figures is saved. By this processing, the core line (center line) of the spark is obtained, and the characteristics of the streamline shape of the spark are simply represented.

(短直線マッチング)
ステップS16では、CPU131は、火花画像の短直線マッチング処理を行い、マッチングされたテンプレートの種類と位置をRAM132に格納して、ステップS17に進む。
(Short straight line matching)
In step S16, the CPU 131 performs a short straight line matching process on the spark image, stores the type and position of the matched template in the RAM 132, and proceeds to step S17.

図5に示すように、本実施形態の鋼材成分識別装置では、28方向の角度(6.5度毎)に相当する短直線を表すテンプレートT1〜T28を予め用意し、RAM132に格納している。   As shown in FIG. 5, in the steel material component identification device of the present embodiment, templates T1 to T28 representing short straight lines corresponding to angles in 28 directions (every 6.5 degrees) are prepared in advance and stored in the RAM 132.

図6は、短直線マッチング処理の方法を示す図である。細線化画像I5内の細線群a〜dに対し、パターン番号(T1〜T28)の走査を行い、角度を示すパターンテンプレートをマッチングする。あるテンプレートにP(例えば70)[%]以上マッチングしたとき、そのパターン番号を記録する。図では、細線化画像I5内のa、b、c、d、e部に、パターンテンプレートT14、T22、T4、T8、T26の5つのパターンが各々マッチングされている。   FIG. 6 is a diagram illustrating a method of the short straight line matching process. Scanning of pattern numbers (T1 to T28) is performed on the thin line groups a to d in the thin line image I5, and a pattern template indicating an angle is matched. When P (for example, 70) [%] or more is matched with a certain template, the pattern number is recorded. In the figure, five patterns of pattern templates T14, T22, T4, T8, and T26 are respectively matched to portions a, b, c, d, and e in the thinned image I5.

(破裂部抽出処理)
ステップS17では、CPU131は、火花画像から火花の破裂部の抽出を行い、火花の破裂個数のカウントを行う。そして、画像全体の破裂部の数及び各破裂部に存在する短直線の総数をRAM132に格納して、ステップS18に進む。
(Rupture extraction process)
In step S17, the CPU 131 extracts a burst portion of the spark from the spark image and counts the number of burst sparks. Then, the number of rupture portions of the entire image and the total number of short straight lines existing in each rupture portion are stored in the RAM 132, and the process proceeds to step S18.

火花の破裂部においては様々な方向に火花が飛ぶという形態的特徴がある。したがって、短直線の角度から火花が飛ぶ方向を確認することにより、破裂部を抽出することが可能である。本実施形態では、角度の異なる短直線が、例えば4種類以上存在する場合を破裂部とみなす。   The rupture of the spark has a morphological feature that the spark flies in various directions. Therefore, it is possible to extract the rupture portion by checking the direction in which the spark flies from the angle of the short straight line. In the present embodiment, a case where there are, for example, four or more types of short straight lines having different angles is regarded as a rupture portion.

図7に示すように、画像I6内の任意の火花画像の範囲(a×b [pixel])(今回は12×12)について、パターン番号の種類の合計を求め、合計値がm(今回は4)種類以上のとき、その範囲を破裂が存在する範囲とする。図では、T14、T22、T26、T4の4種類のパターンが含まれているため、破裂部と認定できる。そして画像全体で破裂部の数を数えることにより破裂の総数を求める。同時に、マッチングされたテンプレートの総数から画像全体に存在する短直線の総数をカウントする。   As shown in FIG. 7, the total of the types of pattern numbers is obtained for an arbitrary spark image range (a × b [pixel]) (12 × 12) in the image I6, and the total value is m (this time) 4) If more than one type, the range is defined as the range in which rupture exists. In the figure, since four types of patterns T14, T22, T26 and T4 are included, it can be recognized as a rupture. Then, the total number of ruptures is obtained by counting the number of ruptures in the entire image. At the same time, the total number of short straight lines existing in the entire image is counted from the total number of matched templates.

(鋼種の判別処理)
ステップS18では、CPU131は、火花の破裂密度の算出を行い、火花の破裂密度と湿度から鋼材中の炭素量を推定し、鋼材種類の認識を行う。
(Steel type discrimination processing)
In step S18, the CPU 131 calculates the burst density of the spark, estimates the amount of carbon in the steel from the burst density of the spark and the humidity, and recognizes the type of steel.

本発明者らの評価の結果、鋼中に含まれる炭素の量が変化した場合でも、破裂の数はほぼ同等であることが判明した。したがって、火花の破裂数だけでは炭素量の判別は難しい。一方、本発明者らの評価の結果、鋼中に含まれる炭素の量が少ない場合には、逆に、火花の量は増大することもわかった。   As a result of the evaluation by the present inventors, it has been found that even when the amount of carbon contained in the steel changes, the number of bursts is almost equal. Therefore, it is difficult to determine the carbon content only from the number of bursting sparks. On the other hand, as a result of the evaluation by the present inventors, it was also found that, when the amount of carbon contained in the steel was small, the amount of spark increased conversely.

そこで、本実施形態では「破裂密度」という評価基準を定義する。本実施形態では破裂密度を以下の式で表し、この破裂密度の数値により、鋼材中の炭素量を確認する。
破裂密度(D)=破裂数(E)/短直線数(L)
Therefore, in this embodiment, an evaluation criterion called “burst density” is defined. In the present embodiment, the burst density is represented by the following equation, and the numerical value of the burst density confirms the amount of carbon in the steel material.
Burst density (D) = number of bursts (E) / number of short straight lines (L)

また、火花の形態は立体的かつ「発生」、「成長」、「破裂」及び「消滅」の動的かつ不安定な形態変化を伴うものであるため、図14に示す火花の根本部、中央部、及び、先端部の各部において火花の明度や密度などの特性には相違が生じる。特許文献1のごとく、特定の時点の火花画像1枚の全体から同時に特徴量を抽出した場合には、成分分析の有効精度を確保した撮像や画像処理を行なうことが困難な場合もある。   Further, since the form of the spark is three-dimensional and accompanied by a dynamic and unstable form change such as “generation”, “growth”, “burst” and “extinction”, the base of the spark shown in FIG. There is a difference in characteristics such as brightness and density of the spark at each part of the part and the tip part. As described in Patent Literature 1, when feature values are simultaneously extracted from the entirety of a single spark image at a specific point in time, it may be difficult to perform imaging or image processing while ensuring effective accuracy of component analysis.

そこで、本実施形態では、複数の火花画像から各々破裂密度を算出し、それらを平均した平均破裂密度を鋼材中の炭素量の確認に使用する。これにより、1枚の火花画像から求めた破裂密度のみで炭素量を確認した場合と比較して、予測の誤差を小さくすることが可能となる。   Therefore, in the present embodiment, the burst densities are calculated from a plurality of spark images, respectively, and the average burst density is used to confirm the carbon content in the steel material. This makes it possible to reduce the prediction error as compared with the case where the carbon amount is confirmed only by the burst density obtained from one spark image.

画像の取得方法としては、複数枚の火花画像を取得する場合には所定の時間間隔で取得したり、火花発生後から所定の時間を経過した後に連続して複数枚の火花画像を取得したりするなどの手法を用いればよい。本実施形態では、評価対象の画像は、1つの鋼材につき10画像の連続撮影を4回行い平均して評価する。   As an image acquisition method, when acquiring a plurality of spark images, acquiring at predetermined time intervals, or acquiring a plurality of spark images continuously after a predetermined time has elapsed after the occurrence of a spark, Such a method may be used. In the present embodiment, the images to be evaluated are evaluated by averaging 10 consecutive images of one steel material four times.

図8は、所定の炭素含有量を有する鋼種に応じた破裂密度と湿度との関係を示す図である。図8(a)に示すように、所定の炭素含有量を有するSCR420、SCR440、SCM420、SCM440、SNCM420、及び、SNCM439においては、破裂密度と湿度とが、鋼種に応じてほぼ直線状の相関関係となる。そして、破裂密度は湿度の増加と共に低下する。このようにして、所定の炭素含有量を有する鋼種に応じた検量線を作成することができる。図8(b)に示すように、所定の炭素含有量を有するS25C、S35C、S45C、及び、S55Cにおいては、破裂密度と湿度とは、鋼種に応じてほぼ直線状の相関関係となる。そして、破裂密度は湿度の増加と共に低下する。このようにして、所定の炭素含有量を有する鋼種に応じた検量線を作成することができる。したがって、破裂密度と湿度と鋼種に応じた検量線とから、鋼種を特定することができる。なお、図8では、直線近似としているが、曲線近似等の他の近似手法を用いてもよい。   FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the burst density and the humidity according to the type of steel having a predetermined carbon content. As shown in FIG. 8A, in SCR420, SCR440, SCM420, SCM440, SNCM420, and SNCM439 having a predetermined carbon content, the burst density and the humidity have a substantially linear correlation according to the steel type. It becomes. The burst density decreases with increasing humidity. In this way, a calibration curve corresponding to a steel type having a predetermined carbon content can be created. As shown in FIG. 8B, in S25C, S35C, S45C, and S55C having a predetermined carbon content, the burst density and the humidity have a substantially linear correlation according to the type of steel. The burst density decreases with increasing humidity. In this way, a calibration curve corresponding to a steel type having a predetermined carbon content can be created. Therefore, the steel type can be specified from the burst density, the humidity, and the calibration curve corresponding to the steel type. In FIG. 8, linear approximation is used, but another approximation method such as curve approximation may be used.

なお、本実施形態では、破裂密度と湿度と鋼種に応じた検量線とから、直接的に鋼種を特定しているが、これに限られない。例えば、実験により、破裂密度と湿度と鋼中の炭素含有量との相関を求め、炭素含有量に応じた検量線を作成し、破裂密度と湿度と炭素含有量に応じた検量線とから、炭素含有量を特定し、当該炭素含有量に対応する鋼種を特定することでもよい。   In the present embodiment, the steel type is directly specified from the burst density, the humidity, and the calibration curve corresponding to the steel type, but is not limited thereto. For example, by an experiment, the correlation between the burst density and the humidity and the carbon content in the steel was determined, and a calibration curve corresponding to the carbon content was created.From the calibration curve corresponding to the burst density and the humidity and the carbon content, The carbon content may be specified, and a steel type corresponding to the carbon content may be specified.

本実施形態では、予め実測した、所定の鋼材における湿度と破裂密度との関係を検量線とした、1以上の検量線データをRAM132にデータベースとして記憶し、CPU131は、算出された破裂密度と計測された周囲の湿度とを、RAM132に記憶された1以上の検量線データを参照して当てはめ、1以上の検量線データの内、該当する検量線データから鋼材を識別する。   In the present embodiment, one or more calibration curve data is stored in the RAM 132 as a database, and a relationship between the humidity and the burst density in a predetermined steel material, which is measured in advance, is stored as a database. The obtained ambient humidity is applied with reference to one or more calibration curve data stored in the RAM 132, and a steel material is identified from the corresponding one of the one or more calibration curve data.

(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態である鋼材成分識別装置及びその方法について、図を参照して詳細に説明をする。なお、第1実施形態である鋼材成分識別装置及びその方法と構成及び処理が共通する部分については説明を適宜省略する。
(2nd Embodiment)
Hereinafter, a steel component identification device and a method thereof according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the description of the parts having the same configuration and processing as the steel material component identification device and the method thereof according to the first embodiment will be appropriately omitted.

図9は、本発明の実施形態の鋼材成分識別装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の鋼材成分識別装置は、検査対象の鋼材BとグラインダCとが接触して発生した火花を撮像するカメラ21と、周囲環境の湿度を計測する湿度検出部22と、カメラ21で撮像された火花画像及び湿度検出部22で計測された湿度に基づいて火花を定量化するコンピュータ23と、を備える。コンピュータ23は、演算処理を行うCPU231と、データのワークエリアであるRAM232と、CPU231の制御プログラムを記憶するROM233を備えている。以上のように構成された本実施形態の鋼材成分識別装置は、次の処理を行うことにより、鋼材の火花の定量化を行う。   FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of the steel component identification device according to the embodiment of the present invention. The steel material component identification device according to the present embodiment includes a camera 21 that captures an image of a spark generated when the steel B to be inspected comes into contact with the grinder C, a humidity detector 22 that measures the humidity of the surrounding environment, and an image captured by the camera 21. A computer 23 for quantifying sparks based on the detected spark image and the humidity measured by the humidity detection unit 22. The computer 23 includes a CPU 231 that performs arithmetic processing, a RAM 232 that is a work area for data, and a ROM 233 that stores a control program of the CPU 231. The steel material component identification device of the present embodiment configured as described above quantifies the spark of the steel material by performing the following processing.

図10は、コンピュータ23のCPU231が実行する鋼材成分識別ルーチンを示すフローチャートである。本実施形態の鋼材成分識別装置は、ROM233に格納された制御プログラムをCPU231が実行することにより、湿度取込処理部と、画像取込処理部と、輝度変換処理部と、二値化処理部と、短直線マッチング処理部と、破裂部抽出処理部と、鋼材識別処理部とを有する装置として動作する。   FIG. 10 is a flowchart illustrating a steel component identification routine executed by the CPU 231 of the computer 23. The steel material component identification device according to the present embodiment includes a humidity capture processing unit, an image capture processing unit, a luminance conversion processing unit, a binarization processing unit by executing a control program stored in the ROM 233 by the CPU 231. , A short straight line matching processing unit, a rupture part extraction processing unit, and a steel material identification processing unit.

以下、上記各ステップS21からS27の詳細な処理について説明する。   Hereinafter, the detailed processing of each of steps S21 to S27 will be described.

(湿度取込)
ステップS21では、コンピュータ23のCPU231は、湿度検出部22により計測された周囲環境の湿度をRAM232に取り込んで、ステップS22に進む。
(Humidity intake)
In step S21, the CPU 231 of the computer 23 loads the humidity of the surrounding environment measured by the humidity detector 22 into the RAM 232, and proceeds to step S22.

(画像取込)
ステップS22では、コンピュータ23のCPU231は、カメラ21により撮像された火花画像をカラー画像としてRAM232に取り込んで、ステップS23に進む。
(Image capture)
In step S22, the CPU 231 of the computer 23 loads the spark image captured by the camera 21 into the RAM 232 as a color image, and proceeds to step S23.

(輝度変換)
ステップS23では、CPU231は、火花画像の各画素の輝度を変換処理して画像を輝度値のみのグレースケール画像に変換し、画像をRAM232に格納して、ステップS24に進む。
(Brightness conversion)
In step S23, the CPU 231 converts the brightness of each pixel of the spark image to convert the image into a grayscale image having only the brightness value, stores the image in the RAM 232, and proceeds to step S24.

図3(a)は、火花画像をグレースケール化した画像の例である。図3(a)より、火花画像は火花の線(芯線)や破裂部を含むことがわかる。ステップS23では、ステップS22で得られたカラーの火花画像をグレースケール化する。本実施形態では、火花画像中の各画素のRGB値を所定の変換式によってグレースケール値Yへ変換している。例えば、変換式として、Y=R×0.299+G×0.587+B×0.114を用いる。   FIG. 3A is an example of a grayscale image of a spark image. FIG. 3A shows that the spark image includes a spark line (core line) and a burst portion. In step S23, the color spark image obtained in step S22 is converted to grayscale. In the present embodiment, the RGB values of each pixel in the spark image are converted to a gray scale value Y by a predetermined conversion formula. For example, Y = R × 0.299 + G × 0.587 + B × 0.114 is used as the conversion formula.

(二値化処理)
ステップS24では、CPU231は、火花画像の二値化処理を実行し、画像をRAM232に格納して、ステップS25に進む。
(Binarization processing)
In step S24, the CPU 231 executes a spark image binarization process, stores the image in the RAM 232, and proceeds to step S25.

本実施形態では、二値化処理の対象となる画素毎に所定の閾値で二値化処理を行う。二値化を行うことにより火花の線(芯線)がより明瞭となる。本実施形態では、抽出対象が火花のような線状の場合に適している十字二値化を用いる。   In the present embodiment, the binarization processing is performed at a predetermined threshold for each pixel to be subjected to the binarization processing. By performing binarization, spark lines (core lines) become clearer. In the present embodiment, cross binarization suitable for the case where the extraction target is a linear shape such as a spark is used.

図4は、本実施形態のステップS3で用いる十字二値化を説明する図である。十字二値化法は、十字内の中心画素以外の画素の平均輝度値から十字の中心画素の輝度値を引き、その値が設定した閾値よりも大きい場合に、十字の中心画素を黒とし(図4(a))、そうでなければ白とする(図4(b))手法である。さらに、今回は火花を黒画素とするため、十字二値化画像の白黒の出力を反転させている。図3(b)に十字二値化して白黒反転させた画像の例を示す。   FIG. 4 is a diagram illustrating the cross binarization used in step S3 of the present embodiment. The cross-binarization method subtracts the brightness value of the center pixel of the cross from the average brightness value of the pixels other than the center pixel in the cross, and if the value is greater than a set threshold, sets the center pixel of the cross to black ( FIG. 4 (a)), otherwise it is white (FIG. 4 (b)). Furthermore, in order to make the spark a black pixel, the black and white output of the cross-binarized image is inverted. FIG. 3B shows an example of an image obtained by performing cross-binarization and inverting black and white.

(短直線マッチング)
ステップS25では、CPU231は、火花画像の短直線マッチング処理を行い、マッチングされたテンプレートの種類(パターン番号)と位置をRAM232に格納して、ステップS26に進む。
(Short straight line matching)
In step S25, the CPU 231 performs a short straight line matching process on the spark image, stores the type (pattern number) and position of the matched template in the RAM 232, and proceeds to step S26.

図5に示すように、本実施形態の鋼材成分識別装置では、28方向の角度(6.5度毎)に相当する短直線を表すテンプレートT1〜T28を予め用意し、RAM22に格納している。本実施形態のテンプレートT1〜T28は、太さ1pixel、長さ10pixelの短直線をそれぞれ含む。   As shown in FIG. 5, in the steel material component identification device of the present embodiment, templates T1 to T28 representing short straight lines corresponding to angles in 28 directions (every 6.5 degrees) are prepared in advance and stored in the RAM 22. The templates T1 to T28 of this embodiment include short straight lines each having a thickness of 1 pixel and a length of 10 pixels.

図11は、短直線マッチング処理の方法を示す図である。図11の二値化画像I5は、ステップS25を説明するために、火花画像中の特定の火花の破裂位置を例示したものである。本実施形態のステップS25では、火花画像に存在する他の火花の芯線について、短直線マッチングを行う。   FIG. 11 is a diagram illustrating a method of the short straight line matching process. The binarized image I5 in FIG. 11 illustrates a burst position of a specific spark in the spark image in order to explain step S25. In step S25 of the present embodiment, short straight line matching is performed on the core lines of other sparks present in the spark image.

二値化画像I5内の芯線群a〜dに対し、パターン番号(T1〜T28)の走査を行い、角度を示すパターンテンプレートをマッチングする。なお、本実施形態のステップS4では、パターンテンプレートを用いたマッチングは、線の角度のみのマッチングを行い、線の長さのマッチングは行なわない。また、図11は、パターンテンプレートを用いたマッチング方法のいくつかの例を説明する図であり、図でパターンテンプレートがマッチングされていない芯線についてもマッチングを行う。   Scanning of pattern numbers (T1 to T28) is performed on the skeleton groups a to d in the binarized image I5, and a pattern template indicating an angle is matched. In step S4 of the present embodiment, the matching using the pattern template is performed only for the angle of the line, and is not performed for the length of the line. FIG. 11 is a diagram illustrating some examples of a matching method using a pattern template. Matching is also performed on a core line in which no pattern template is matched in the figure.

図12は、本実施形態の複数のテンプレートを用いた短直線マッチング処理の方法を示す図である。図5に示す、テンプレートT1〜T28の短直線画像を用い、火花画像の芯線Aに当てはめることで火花情報の抽出を行う。マッチングする短直線が複数ある場合(例えば、図5のT1、T3、T5)には、各テンプレートの短直線を延長し、より合致するものを選択する。図12では、テンプレートT5の短直線延長したもののみ、芯線Aの幅からはみ出さず、芯線A内に留まるため、テンプレートT5が選択されることとなる。   FIG. 12 is a diagram illustrating a method of a short straight line matching process using a plurality of templates according to the present embodiment. Using the short straight line images of the templates T1 to T28 shown in FIG. 5, the spark information is extracted by fitting to the core line A of the spark image. When there are a plurality of short straight lines to be matched (for example, T1, T3, and T5 in FIG. 5), the short straight lines of each template are extended, and a better match is selected. In FIG. 12, only the template T5, which is a short straight line extension, does not protrude from the width of the core line A and stays within the core line A, so that the template T5 is selected.

各テンプレートの短直線の延長長さは、火花の芯線の幅に応じて決定すればよく、好ましくは、芯線の幅の0.5倍以上とするのがよい。それより短いと全方向のテンプレートを配置しても芯線内に留まり、一本もはみ出さない可能性があるからである。延長長さは、より好ましくは、芯線の幅の1倍以上、さらに好ましくは、2〜3倍以上とするのがよい。   The extension length of the short straight line of each template may be determined according to the width of the core wire of the spark, and is preferably 0.5 times or more the width of the core wire. If the length is shorter than that, even if the templates in all directions are arranged, they may remain within the core wire and may not protrude even one. The extended length is more preferably at least one time, more preferably at least two to three times the width of the core wire.

また、図12に示すように、各テンプレートの短直線の延長は、火花芯線内に任意の1点を配置し、芯線からはみ出した短直線(例えばT1)を選び、これを基準線とし、芯線からはみ出していない他の短直線(例えばT3、T5)に、基準線(T1)より長い短直線を配置することで、はみ出した短直線を基準にして他の短直線を延長することでもよい。また、短直線の延長は、既存の短直線を延長してもよいし、短直線をより長い直線に置換することや、より長い直線を重ね合わせてもよい。   As shown in FIG. 12, the short line of each template is extended by arranging an arbitrary point within the spark core line, selecting a short straight line (for example, T1) protruding from the core line, and using this as a reference line. By arranging a short straight line longer than the reference line (T1) on another short straight line (for example, T3, T5) which does not protrude, the other short straight line may be extended based on the short straight line. In addition, the extension of the short straight line may extend an existing short straight line, replace the short straight line with a longer straight line, or overlap a longer straight line.

本実施形態では、短直線マッチング(テンプレートマッチング)を用いて火花の認識を行っている。従来の短直線マッチングでは、ある程度幅を持った芯線を認識する際に正確な傾きを採ることができず、誤認識を起こすことがある。本実施形態の短直線マッチングでは、角度の異なる複数のテンプレートが合致した場合、その短直線を仮想的に延長し、より合致するものを選択する。こうすることで、より正確な芯線の角度を得ることができる。   In the present embodiment, spark recognition is performed using short straight line matching (template matching). In the conventional short straight line matching, an accurate inclination cannot be taken when recognizing a core line having a certain width, which may cause erroneous recognition. In the short straight line matching according to the present embodiment, when a plurality of templates having different angles match, the short straight line is virtually extended, and a more matching one is selected. By doing so, a more accurate core wire angle can be obtained.

そして、マッチングしたテンプレートのパターン番号を記録する。図11では、上記図12に示す手法により、二値化画像I5内のa、b、c、d、e部に、パターンテンプレートT14、T22、T4、T8、T26の5つのパターンが各々マッチングされている。   Then, the pattern number of the matched template is recorded. In FIG. 11, five patterns of pattern templates T14, T22, T4, T8 and T26 are respectively matched to the a, b, c, d and e portions in the binarized image I5 by the method shown in FIG. ing.

(破裂部抽出処理)
ステップS26では、CPU231は、火花画像から火花の破裂部の抽出を行い、火花の破裂個数のカウントを行う。そして、画像全体の破裂部の数及び各破裂部に存在する短直線の総数をRAM232に格納して、ステップS27に進む。
(Rupture extraction process)
In step S26, the CPU 231 extracts a burst portion of the spark from the spark image, and counts the number of burst sparks. Then, the number of rupture portions of the entire image and the total number of short straight lines existing in each rupture portion are stored in the RAM 232, and the process proceeds to step S27.

火花の破裂部においては様々な方向に火花が飛ぶという形態的特徴がある。したがって、短直線の角度から火花が飛ぶ方向を確認することにより、破裂部を抽出することが可能である。本実施形態では、角度の異なる短直線が、例えば4種類以上存在する場合を破裂部とみなす。   The rupture of the spark has a morphological feature that the spark flies in various directions. Therefore, it is possible to extract the rupture portion by checking the direction in which the spark flies from the angle of the short straight line. In the present embodiment, a case where there are, for example, four or more types of short straight lines having different angles is regarded as a rupture portion.

図13の画像I6は、ステップS26を説明するために、火花画像中の特定の火花の破裂位置の芯線を例示したものである。図13に示すように、画像I6内の任意の火花画像の範囲(a×b [pixel])(今回は12×12)について、走査が行われたパターン番号の種類の合計を求め、合計値がm(今回は4)種類以上のとき、その範囲を破裂が存在する範囲とする。   An image I6 in FIG. 13 illustrates a core line at a burst position of a specific spark in the spark image in order to explain step S26. As shown in FIG. 13, for the range of an arbitrary spark image (a × b [pixel]) (12 × 12 in this case) in the image I6, the total of the types of the pattern numbers scanned is obtained, and the total value If there are m or more (4 in this case) types, that range is defined as the range in which rupture exists.

なお、ここで、「任意」の火花画像の範囲としているのは、画像の倍率、サイズ、芯線の太さ等によって、選択された画像内に含まれる火花パターンが変わるためである(図3(b)参照)。「任意」の火花画像の範囲を選定する手段としては、図13のように画像からピクセル数を選ぶか、または、ピクセル数を予め複数選択して、図13と合わせ込みを行うということもできる。以上の作業は、画像全体から、火花画像を判断することによって予測精度を向上させるための前段階として、画像を分割する手段である。また、1つの選択された火花画像の範囲において、この範囲自体の上下左右への移動や、範囲のサイズ、芯線の太さによって、破裂数は変化するが、通常行う上記作業によって、選択範囲が原因となって、極端に破裂数が変化することはない。   Here, the range of the “arbitrary” spark image is set because the spark pattern included in the selected image changes depending on the magnification, size, thickness of the core line, and the like of the image (FIG. 3 ( b)). As means for selecting the range of the “arbitrary” spark image, it is also possible to select the number of pixels from the image as shown in FIG. 13 or to select a plurality of pixels in advance and perform the matching with FIG. . The above operation is a means for dividing an image as a preliminary step for improving the prediction accuracy by determining a spark image from the entire image. Further, in the range of one selected spark image, the number of bursts changes depending on the movement of the range itself up and down, left and right, the size of the range, and the thickness of the core wire. It does not cause an extreme change in the number of bursts.

図13では、T14、T22、T26、T4の4種類のパターンが含まれているため、破裂部と認定できる。そして画像全体で破裂部の数を数えることにより破裂の総数を求める。同時に、パターンテンプレートを用いてマッチングされたテンプレートの総数から火花画像全体に存在する短直線の総数をカウントする。   In FIG. 13, since four types of patterns T14, T22, T26, and T4 are included, it can be recognized as a rupture portion. Then, the total number of ruptures is obtained by counting the number of ruptures in the entire image. At the same time, the total number of short straight lines existing in the entire spark image is counted from the total number of templates matched using the pattern template.

(鋼種の判別処理)
ステップS27では、CPU231は、火花の破裂密度の算出を行い、火花の破裂密度と湿度から鋼材中の炭素量を推定し、鋼材種類の認識を行う。
(Steel type discrimination processing)
In step S27, the CPU 231 calculates the burst density of the spark, estimates the amount of carbon in the steel from the burst density and the humidity of the spark, and recognizes the type of steel.

本実施形態では、予め実測した、所定の鋼材における湿度と破裂密度との関係を検量線とした、1以上の検量線データをRAM232にデータベースとして記憶し、CPU231は、算出された破裂密度と計測された周囲の湿度とを、RAM232に記憶された1以上の検量線データを参照して当てはめ、1以上の検量線データの内、該当する検量線データから鋼材を識別する。   In the present embodiment, one or more calibration curve data, in which the relationship between humidity and burst density in a predetermined steel material measured in advance is used as a calibration curve, is stored in the RAM 232 as a database, and the CPU 231 calculates the calculated burst density and the measured burst density. The obtained ambient humidity is applied with reference to one or more calibration curve data stored in the RAM 232, and a steel material is identified from the corresponding one of the one or more calibration curve data.

以上、実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although the embodiment has been described above, the embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. The new embodiment can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and equivalents thereof.

11:カメラ
12:湿度検出部
13:コンピュータ
131:CPU
132:RAM
133:ROM
11: Camera 12: Humidity detector 13: Computer 131: CPU
132: RAM
133: ROM

Claims (11)

周囲環境の湿度を検出する湿度検出部と、
鋼材を研削して発生する火花の画像をグレースケールの火花画像に変換する輝度変換処理部と、
前記グレースケールの火花画像の画素毎に所定の閾値で二値化を行う二値化処理部と、
前記二値化された火花画像に対し、複数の角度に相当する短直線を表す複数のテンプレートを各々マッチングし、当該マッチングされたテンプレートの種類と位置を記憶する短直線マッチング処理部と、
前記マッチングされたテンプレートが任意の火花画像の範囲において所定の数以上である場合に火花の破裂部とみなして破裂部を抽出し、前記火花画像全体の前記破裂部の総数である破裂数、及び、前記火花画像全体の前記マッチングされたテンプレートの総数である短直線数をカウントする破裂部抽出処理部と、
前記破裂数を前記短直線数で除した破裂密度と、前記湿度と、に基づいて鋼材を識別する鋼材識別処理部と、
を有することを特徴とする鋼材成分識別装置。
A humidity detector for detecting the humidity of the surrounding environment;
A brightness conversion processing unit that converts an image of a spark generated by grinding a steel material into a grayscale spark image,
A binarization processing unit that performs binarization at a predetermined threshold for each pixel of the grayscale spark image,
For the binarized spark image, each of a plurality of templates representing short lines corresponding to a plurality of angles is matched, and a short line matching processing unit that stores the type and position of the matched template,
When the matched template is equal to or more than a predetermined number in the range of any spark image, a burst portion is extracted as a burst portion of the spark, and the number of bursts is the total number of the burst portions of the entire spark image, and A burst part extraction processing unit that counts the number of short straight lines that is the total number of the matched templates of the entire spark image,
A burst density obtained by dividing the burst number by the short straight line number, and the humidity, a steel material identification processing unit that identifies a steel material based on the humidity.
A steel material component identification device comprising:
前記鋼材識別処理部は、
前記破裂密度と前記湿度とに基づいて鋼材の炭素含有量を識別し、当該炭素含有量から鋼材を識別する、ことを特徴とする請求項1に記載の鋼材成分識別装置。
The steel material identification processing unit,
The steel material component identification device according to claim 1, wherein a carbon content of the steel material is identified based on the burst density and the humidity, and the steel material is identified from the carbon content.
前記二値化処理部は、十字内の中心画素以外の画素の平均輝度値から十字の中心画素の輝度値を引いた値が、設定した閾値よりも大きい場合に十字の中心画素を黒とし、そうでなければ白とする十字二値化処理を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の鋼材成分識別装置。   The binarization processing unit, when the value obtained by subtracting the luminance value of the center pixel of the cross from the average luminance value of the pixels other than the center pixel in the cross is larger than the set threshold, sets the center pixel of the cross to black, 3. The steel material component identification device according to claim 1, wherein a cross-binarization process of whitening otherwise is performed. 4. 前記二値化処理部で二値化された火花画像の黒画素を外側から削り、所定のピクセル幅とする細線化処理部をさらに含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の鋼材成分識別装置。   4. The thinning processing unit according to claim 1, further comprising a thinning processing unit configured to remove black pixels of the spark image binarized by the binarization processing unit from the outside to have a predetermined pixel width. 5. Steel component identification device. 前記短直線マッチング処理部は、前記火花画像が所定の%以上マッチングしたテンプレートを記録することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の鋼材成分識別装置。   The steel material component identification device according to any one of claims 1 to 4, wherein the short straight line matching processing unit records a template in which the spark image matches a predetermined percentage or more. 前記鋼材識別処理部は、複数の火花画像から各々前記破裂密度を算出し、それらを平均した平均破裂密度から鋼材を識別することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の鋼材成分識別装置。   The steel material component according to any one of claims 1 to 5, wherein the steel material identification processing unit calculates each of the burst densities from a plurality of spark images, and identifies the steel material from an average burst density obtained by averaging the burst densities. Identification device. 前記輝度変換処理部は、
鋼材を研削して発生する破裂部及び所定幅の芯線を含む火花の画像をグレースケールの火花画像に変換し、
前記短直線マッチング処理部は、
前記二値化された火花画像の所定幅の芯線に対し、複数の角度に相当する短直線を表す複数のテンプレートを、前記複数のテンプレートの短直線を延長して各々マッチングし、延長した短直線が芯線に収まるテンプレートの種類と位置を記憶する、
ことを特徴とする請求項1に記載の鋼材成分識別装置。
The brightness conversion processing unit,
Convert the image of the spark including the rupture part generated by grinding the steel material and the core wire of a predetermined width into a grayscale spark image,
The short straight line matching processing unit,
A plurality of templates each representing a short line corresponding to a plurality of angles with respect to a core line having a predetermined width of the binarized spark image are respectively matched by extending the short lines of the plurality of templates, and the extended short lines Memorizes the type and position of the template that fits in the core,
The steel material component identification device according to claim 1, wherein:
前記短直線マッチング処理部は、前記芯線の幅に応じて、前記複数のテンプレートの短直線の延長長さを決定する、ことを特徴とする請求項7に記載の鋼材成分識別装置。   The steel material component identification device according to claim 7, wherein the short straight line matching processing unit determines an extension length of a short straight line of the plurality of templates according to a width of the core wire. 前記短直線マッチング処理部は、前記芯線内に任意の1点を配置し、前記複数のテンプレートの短直線の中より前記芯線からはみ出した短直線を選び、これを基準線とし、前記芯線からはみ出していない他の短直線に、前記基準線より長い短直線を配置することで、前記他の短直線を延長する、ことを特徴とする請求項7に記載の鋼材成分識別装置。   The short straight line matching processing unit arranges an arbitrary point in the core line, selects a short straight line that protrudes from the core line from among the short lines of the plurality of templates, sets this as a reference line, and protrudes from the core line. The steel material component identification device according to claim 7, wherein the other short straight line is extended by arranging a short straight line longer than the reference line on another short straight line that is not present. 前記短直線の延長は、既存の短直線を延長する、短直線をより長い直線に置換する、または、より長い直線を重ね合わせる、ことを特徴とする請求項9に記載の鋼材成分識別装置。   The steel material component identification device according to claim 9, wherein the extension of the short straight line extends an existing short straight line, replaces the short straight line with a longer straight line, or overlaps a longer straight line. コンピュータを、
周囲環境の湿度を取得する湿度取込手段と、
鋼材を研削して発生する火花の画像をグレースケールの火花画像に変換する輝度変換処理手段と、
前記グレースケールの火花画像の画素毎に所定の閾値で二値化を行う二値化処理手段と、
前記二値化された火花画像に対し、複数の角度に相当する短直線を表す複数のテンプレートを各々マッチングし、当該マッチングされたテンプレートの種類と位置を記憶する短直線マッチング処理手段と、
前記マッチングされたテンプレートが任意の火花画像の範囲において所定の数以上である場合に火花の破裂部とみなして破裂部を抽出し、前記火花画像全体の前記破裂部の総数である破裂数、及び、前記火花画像全体の前記マッチングされたテンプレートの総数である短直線数をカウントする破裂部抽出処理手段と、
前記破裂数を前記短直線数で除した破裂密度と、前記湿度と、に基づいて鋼材を識別する鋼材識別処理手段と、
して機能させることを特徴とする鋼材成分識別プログラム。

Computer
Humidity acquisition means for acquiring the humidity of the surrounding environment;
Brightness conversion processing means for converting a spark image generated by grinding steel material into a grayscale spark image,
Binarization processing means for performing binarization at a predetermined threshold for each pixel of the grayscale spark image,
For the binarized spark image, each of a plurality of templates representing short lines corresponding to a plurality of angles is matched, and a short line matching processing unit that stores the type and position of the matched template,
When the matched template is equal to or more than a predetermined number in the range of any spark image, a burst portion is extracted as a burst portion of the spark, and the number of bursts is the total number of the burst portions of the entire spark image, and Rupture portion extraction processing means for counting the number of short straight lines that is the total number of the matched templates of the entire spark image,
Burst density obtained by dividing the number of bursts by the number of short straight lines, and the humidity, steel material identification processing means for identifying a steel material based on,
A steel component identification program characterized by functioning.

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