JP2022063136A - 鋼材の撮像画像重ね合わせ方法及び鋼材のマーキング検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長手方向に延びる鋼材を被写体とし、２つの撮像装置を用いて撮像して得た、長手方向に沿って異なる範囲かつ重複する範囲を有する２つの撮像画像を、ワーキングディスタンスに応じて適切に長手方向に重ね合わせることができる鋼材の撮像画像重ね合わせ方法及び鋼材のマーキング検出方法を提供する。【解決手段】鋼材の撮像画像重ね合わせ方法では、被写体となる鋼材Ｓの寸法に応じて２つの撮像装置３ａ，３ｂの各々と鋼材Ｓとの間の距離であるワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２を算出し（ステップＳ２３）、算出したワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２に応じて２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの重ね合わせ位置Ｔを２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々上に設定し（ステップＳ２４）、２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々を、２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々上に設定された重ね位置Ｔ（Ｔ３ａ）、Ｔ（Ｔ３ｂ）で重ね合わせる（ステップＳ２５）。【選択図】図４

Description

本発明は、長手方向に延びる鋼材を被写体とし、少なくとも２つの撮像装置を用いて撮像して得た、長手方向に沿って異なる範囲かつ重複する範囲を有する２つの撮像画像を、長手方向に重ね合わせる鋼材の撮像画像重ね合わせ方法及び鋼材のマーキング検出方法に関する。

一般に、断面が円形の丸鋼材（丸ビレットという）は、直接製造されたり、あるいは分塊圧延によって製造される。そして、丸鋼材は、その製造工程で表面に何らかの疵（鋳造疵、孔、線状疵、切り疵等）が生じていることが多い。これらの疵は、後工程で障害となるため、後工程へ丸鋼材を送る前に、表面疵を研削してなくす所謂「手入れ作業」が行われている。また、丸棒鋼のような条鋼製品や製品鋼管も製造工程で表面疵を生じることがあるため、手入れ作業が行われている。

従来の丸鋼材の表面疵手入れ装置として、例えば、特許文献１に示すものが知られている。
特許文献１に示す丸鋼材の表面疵手入れ装置は、回転している丸鋼材の軸線方向に沿い往復移動自在で、丸鋼材と接触して表面疵を検出する表面疵検査装置と、検出された表面疵の位置にマーキング液を噴射して印を付けるマーキング装置と、マーキングされた表面疵を手入れする作業デッキとを備えている。
この特許文献１に示す丸鋼材の表面疵手入れ装置によれば、検出された表面疵の位置をマーキングするようにしたので、作業者の研削位置判断を正確にし、研削作業を迅速に行うことができる。

しかし、特許文献１に示す丸鋼材の表面疵手入れ装置の場合、検出された表面疵の位置に塗布されたマーキングを作業者が目視により見つけ、その箇所を研削するようにしている。
ここで、丸鋼材の表面疵の位置に塗布されるマーキングは、マーキング液の吹付け具合によりその大きさや形が変わることがあり、作業者が目視で見つけにくい場合がある。従って、作業者の目視によってマーキングを見つける方法では、マーキングを見逃すリスクが大きく、研削能率が低いという問題がある。

この問題を解決するため、自動でマーキングを検出するようにするようにすることが望ましい。
自動でマーキングを検出するためには、１台の撮像装置を丸鋼材の表面が視野範囲となる位置（例えば、丸鋼材の直上位置）に設置し、丸鋼材を回転させることで丸鋼材の全周の測定を行う。その後、丸鋼材を丸鋼材の軸線方法をなす長手方向に移動させ、再度、全周の測定を行う。そして、全周の測定と長手方向の移動を繰り返し、丸鋼材の長手方向の測定を行うことが考えられる。この理由は、１台の撮像装置における丸鋼材の長手方向の視野は、丸鋼材の長手方向において撮像したい範囲の全体をカバーするものではないからである。

特開２００２－２８７２４号公報

しかしながら、１台の撮像装置を用いて丸鋼材の長手方向の測定を行うことにすると、前述したように、丸鋼材の全周の測定と長手方向の移動を繰り返す必要があるため、マーキングの検出に時間が多くかかるという問題がある。
一方、鋼材の長手方向に沿って撮像装置を複数台設置して、各撮像装置で撮像された撮像画像を画像処理により結合する方法が考えられる。
しかし、測定対象の丸鋼材毎にその径が異なった場合などではワーキングディスタンス（丸鋼材の表面と撮像装置との間の距離）が変化することから、その場合に、２つの撮像装置を用いて、長手方向に沿って異なる領域で、かつ重複する領域を撮像して得た２つの撮像画像を重ね合わせる方法が確立されていない。

従って、本発明は、この従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、長手方向に延びる鋼材を被写体とし、少なくとも２つの撮像装置を用いて撮像して得た、長手方向に沿って異なる範囲かつ重複する範囲を有する２つの撮像画像を、ワーキングディスタンスに応じて適切に長手方向に重ね合わせることができる鋼材の撮像画像重ね合わせ方法及び鋼材のマーキング検出方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る鋼材の撮像画像重ね合わせ方法は、長手方向に延びる鋼材を被写体とし、少なくとも２つの撮像装置を用いて撮像して得た、前記長手方向に沿って異なる範囲かつ重複する範囲を有する２つの撮像画像を、前記長手方向に重ね合わせる鋼材の撮像画像重ね合わせ方法であって、前記被写体となる鋼材の寸法に応じて前記２つの撮像装置の各々と前記被写体となる鋼材との間の距離であるワーキングディスタンスを算出し、算出したワーキングディスタンスに応じて前記２つの撮像画像の重ね合わせ位置を前記２つの撮像画像の各々上に設定し、前記２つの撮像画像の各々を、該２つの撮像画像の各々上に設定された重ね位置で重ね合わせることを要旨とする。

また、本発明の別の態様に係る鋼材のマーキング検出方法は、長手方向に延びる鋼材の表面に形成された疵の位置に塗布されたマーキングを検出する鋼材のマーキング検出方法であって、少なくとも２つの撮像装置を用いて前記鋼材の表面を撮像して、前記長手方向に沿って異なる範囲かつ重複する範囲を有する２つの撮像画像を得て、前述の鋼材の撮像画像重ね合わせ方法により、前記２つの撮像装置から得られた２つの撮像画像を長手方向に重ね合わせ、重ね合わされた鋼材の撮像画像からマーキングを抽出することを要旨とする。

本発明に係る鋼材の撮像画像重ね合わせ方法及び鋼材のマーキング検出方法によれば、長手方向に延びる鋼材を被写体とし、少なくとも２つの撮像装置を用いて撮像して得た、長手方向に沿って異なる範囲かつ重複する範囲を有する２つの撮像画像を、ワーキングディスタンスに応じて適切に長手方向に重ね合わせることができる鋼材の撮像画像重ね合わせ方法及び鋼材のマーキング検出方法を提供できる。

本発明の一実施形態に係る鋼材の撮像画像重ね合わせ方法及び鋼材のマーキング検出方法が適用される鋼材のマーキング検出装置の概略構成を正面側から見た図である。 図１に示す鋼材のマーキング検出装置の概略構成を右側面側から見た図である。 図１に示す鋼材のマーキング検出装置を用いた鋼材のマーキング検出方法の手順を示すフローチャートである。 図３に示すフローチャートにおける撮像画像の重ね合わせ処理の手順を示すフローチャートである。 隣り合う撮像装置を１つとして丸鋼材（鋼材）を撮像したときの実物の撮像画像（ａ）、隣り合う撮像装置の各々による撮像画像（ｂ）、隣り合う撮像装置による撮像画像の重ね合わせがずれたパターン１（ｃ）、隣り合う撮像装置による撮像画像の重ね合わせがずれたパターン２（ｄ）、隣り合う撮像装置による撮像画像の重ね合わせが成功したパターン（ｅ）を説明するための図である。 図３に示すフローチャートにおける撮像画像の重ね合わせ処理に際しての重ね合わせ原理を説明するための図である。 撮像装置と丸鋼材（鋼材）との間の距離であるワーキングディスタンスを算出するための説明図である。 マーキング検出の対象となる鋼材が角ビレットの場合の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

図１には、本発明の一実施形態に係る鋼材の撮像画像重ね合わせ方法及び鋼材のマーキング検出方法が適用される鋼材のマーキング検出装置の概略構成が示されている。図１に示す鋼材のマーキング検出装置１は、鋼材としての丸鋼材（丸ビレット）Ｓの表面疵の位置にマーキングするマーキング装置（図示せず）の下流側に設置される。マーキング装置は、丸鋼材Ｓを下流工程へ搬送する搬送ラインの途中に設けられており、マーキング装置で丸鋼材Ｓの表面疵の位置にマーキングを塗布し、マーキングを塗布された丸鋼材Ｓがトランスファー（図示せず）によってマーキング検出装置１に移送される。マーキングされる丸鋼材Ｓの大きさは、本実施形態にあっては最小径φ９０ｍｍから最大径φ４５０ｍｍまでの間の任意の大きさであり、図１及び図２において、最大径の丸鋼材をＳ１、最小径の丸鋼材をＳ２で示している。

マーキング検出装置１は、丸鋼材Ｓの表面疵の位置に塗布されたマーキングＭ（図５（ａ）参照）を検出するものであり、トランスファーによって移送された丸鋼材Ｓを、その長手方向が水平方向に維持されるように支持し、且つ、所定の回転速度（本実施形態にあっては、例えば１５００ｍｍ／ｓ程度で周方向）に回転させる複数のターニングローラ２を備えている。ターニングローラ２には、丸鋼材Ｓの回転角度を検出する回転角度検出装置としてのパルスジェネレータ１８が設置されている。後述するマーキング抽出部９には、パルスジェネレータ１８からターニングローラ２の回転数が入力され、マーキング抽出部９は、入力されたターニングローラ２の回転数から丸鋼材Ｓの撮像開始点からの回転角度を検出する。ターニングローラ２は、図示しない台車上に設置されており、台車が長手方向に移動することでターニングローラ２上に載置されている丸鋼材Ｓを長手方向に移動可能となっている。

そして、マーキング検出装置１は、ターニングローラ２上を周方向に回転する丸鋼材Ｓの表面を撮像する複数（本実施形態にあっては２つ）の撮像装置３ａ，３ｂと、コンピュータシステム７と、表示装置１０とを備えている。
丸鋼材Ｓは、長手方向（軸方向）に延びる断面を円形とした丸ビレットと呼ばれる鋼材である。複数（２つ）の撮像装置３ａ，３ｂは、図２に示すように、丸鋼材Sの長手方向に沿って所定間隔で配置されている。

マーキング検出装置１において、図１及び図２に示すように、台座部１２上に立設された複数の支持脚１３に複数の第１支持部材１４が支持脚１３に対して直交するように取り付けられている。そして、これら第１支持部材１４には、第２支持部材１５が第１支持部材１４に直交するように取り付けられている。また、複数の支持脚１３の第１支持部材１４を取り付けた部分より上方の位置には、複数の第３支持部材１６が支持脚１３に直交するように取り付けられている。また、これら第３支持部材１６には、第４支持部材１７が第３支持部材１６に直交するように取り付けられている。
第４支持部材１７の先端は、図２に示すように、丸鋼材Ｓの長手方向に沿って延び、第４支持部材１７の先端に、複数（２つ）の撮像装置３ａ，３ｂが所定間隔で支持されている。

そして、隣り合う撮像装置３ａ，３ｂの各々は、ラインセンサカメラで構成され、図２に示すように２つの撮像装置３ａ，３ｂは撮像ラインが丸鋼材Ｓの長手方向に沿うように設置されている。各撮像装置３ａ，３ｂは、各撮像装置３ａ，３ｂを構成するラインセンサカメラの撮像ラインが延びる方向と丸鋼材Ｓの軸方向とが一致し、且つ、ラインセンサカメラの光軸Ｌ３と丸鋼材Ｓの長手方向とが直角をなし、さらに、且つ図１に示すようにラインセンサカメラの光軸Ｌ３と丸鋼材Ｓの最上位置Ｐに接する接線ＴＬとの成す角度δが９０度となるように設置される。つまり、ラインセンサカメラの光軸Ｌ３は、鉛直方向をなすとともに、光軸Ｌ３が長手方向の水平にして保持された丸鋼材Ｓの頂点を通るように設定されている。

各撮像装置３ａ，３ｂを構成するラインセンサカメラの設置高さは、図６及び図７に示すように、各々のラインセンサカメラのレンズと丸鋼材Ｓとの間のワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２が所定の距離（最大径の丸鋼材Ｓ１の場合の前記ワーキングディスタンスＷＤ１（Φｍａｘ）＝ＷＤ２（Φｍａｘ）：９００ｍｍ、最小径の丸鋼材Ｓ２の場合の前記ワーキングディスタンスＷＤ１（Φｍｉｎ）＝ＷＤ２（Φｍｉｎ）：１２７０ｍｍに設定される。
各撮像装置３ａ，３ｂを構成するラインセンサカメラの選定に際しては、被写界深度を計算し、被写体である最大径の丸鋼材Ｓ１の表面の最上位置Ｐ１と最小径の丸鋼材Ｓ２の表面の最上位置Ｐ２の場合でもピントが合うレンズを有するカメラを選定する。本実施形態の場合、被写界深度を７７１ｍｍとし、最大径の丸鋼材Ｓ１の径がΦ４５０ｍｍ、最小径の丸鋼材Ｓ２の径がΦ９０ｍｍのいずれ場合でもピントが合うレンズを選定している。

そして、各撮像装置３ａ，３ｂを構成するラインセンサカメラは、ターニングローラ２上を周方向に回転する丸鋼材Ｓの表面の周方向の最上位置（特定位置）Ｐを所定周期で丸鋼材Ｓの一周分撮像する。各撮像装置３は、周方向に回転する丸鋼材Ｓの表面の最上位置Ｐ（最大径の丸鋼材Ｓ１の表面の最上位置はＰ１、最小径の丸鋼材Ｓ２の表面の最上位置はＰ２）の位置を所定周期で丸鋼材Ｓの一周分撮像する。ラインセンサカメラで撮像する周期は、本実施形態の場合、丸鋼材Ｓの回転速度が１５００ｍｍ／ｓであり、丸鋼材Ｓの周方向の全面を隙間なく撮像できるように、１／２３８１ｓとなっている。

また、各撮像装置３ａ，３ｂの撮像範囲Ｌ３ａ，Ｌ３ｂ（図６参照）は、丸鋼材Ｓの径によって、即ち各撮像装置３ａ，３ｂと丸鋼材Ｓの表面との間の距離であるワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２（図６及び図７参照）によって変化する。最大径の丸鋼材Ｓ１の場合の撮像装置３ａ，３ｂの撮像範囲は、図２に示すように、Ｌ３ａ（Φｍａｘ），Ｌ３ｂ（Φｍａｘ）、最小径の丸鋼材Ｓ２の場合の撮像装置３ａ，３ｂの撮像範囲はＬ３ａ（Φｍｉｎ），Ｌ３ｂ（Φｍｉｎ）（Ｌ３ｂ（Φｍｉｎ）のみ図示）となる。
そして、２つの撮像装置３ａ，３ｂ間の長手方向に沿った距離（２つの撮像装置３ａ，３ｂの中心線間の距離）Ｈは、各撮像装置３ａ，３ｂの撮像範囲Ｌ３ａ，Ｌ３ｂが丸鋼材Ｓの長手方向において丸鋼材Ｓの径に係らず（最大径の丸鋼材Ｓ１の場合と最小径の丸鋼材Ｓ２の場合の双方の場合に）異なり、かつ常に重複するような大きさに設定される。

ここで、撮像装置３ａ，３ｂをラインセンサカメラとしたのは、丸鋼材Ｓの表面は円形となっているため、撮像装置３ａ，３ｂをエリアセンサカメラとした場合、エリアセンサカメラから丸鋼材Ｓの表面までの距離が周方向に沿って異なり、丸鋼材Ｓの表面に塗布されたマーキングの形状の見え方が変化するからである。撮像装置３ａ，３ｂを、ラインセンサカメラで構成し、周方向に回転する丸鋼材Ｓの表面の最上位置Ｐの位置を軸方向に沿って撮像するようにすれば、ラインセンサカメラから丸鋼材Ｓの表面の最上位置Ｐの位置までの距離に変化はなく、このような不都合はない。従って、撮像装置３ａ，３ｂをラインセンサカメラとすることにより、撮像対象である丸鋼材Ｓの表面に塗布されたマーキングの形状を適切に検出することができる。
各撮像装置３ａ，３ｂを構成するラインセンサカメラは、図示しない電源及び撮像周期等を制御するカメラ制御装置４に接続されている。

また、マーキング検出装置１は、図１及び図２に示すように、撮像装置３ａ，３ｂ毎に照明装置５を備えている。
各照明装置５は、前述した第１支持部材１４の先端に回転可能に取り付けられている。
この各照明装置５は、丸鋼材Ｓの表面、特に撮像される最上位置Ｐの近傍を連続的に点灯する２列のバー照明で構成されている。照明の色は白色に近似した色である。そして、図１に示すように、照明装置５の光軸Ｌ５と垂直線ＶＬとのなす角度θは、最小径の丸鋼材Ｓ２の最上位置Ｐ２の近傍から最大径の丸鋼材Ｓ１の最上位置Ｐ１の近傍に至るまですべての場合に照射できるように、調節可能となっている。

各照明装置５には、図示しない照明電源及び照明の輝度等を制御する照明制御装置６に接続されている。
また、コンピュータシステム７は、各撮像装置３ａ，３ｂを構成するラインセンサカメラの各々で撮像された複数の最上位置（特定位置）Ｐの撮像画像を周方向に繋ぎ合わせて得られた２つの撮像画像の各々を、長手方向に重ね合わせる撮像画像重ね合わせ部８と、撮像画像重ね合わせ部８で重ね合わされた撮像画像からマーキングＭを抽出するマーキング抽出部９とを備えている。各撮像装置３ａ，３ｂを構成するラインセンサカメラの各々、パルスジェネレータ１８及び上位計算機１１は、コンピュータシステム７に接続されている。上位計算機１１からコンピュータシステム７に、２つの撮像装置３ａ，３ｂ間の距離Ｈ（図６（ａ）参照）や検出対象となるマーキングＭが塗布された丸鋼材Ｓの径などの情報が入力される。

このコンピュータシステム７は、撮像画像重ね合わせ部８及びマーキング抽出部９の各機能をコンピュータソフトウェア上でプログラムを実行することで実現するための演算処理機能を有するコンピュータシステムである。そして、このコンピュータシステムは、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵ等を備えて構成され、ＲＯＭ等に予め記憶された各種専用のプログラムを実行することにより、前述した各機能をソフトウェア上で実現する。
また、表示装置１０は、マーキング抽出部９で抽出されたマーキングＭ、及びマーキングＭの周方向位置及び長手方向位置等を表示する。

次に、図３及び図４を参照して丸鋼材Ｓのマーキング検出装置１を用いた鋼材の撮像画像重ね合わせ方法及び鋼材のマーキング検出方法を説明する。
先ず、図３に示すステップＳ１において、丸鋼材Ｓの長手方向に沿って配置された複数（本実施形態にあっては２つ）の撮像装置３ａ，３ｂを構成するラインセンサカメラの各々が丸鋼材Ｓの表面を撮像する（撮像ステップ）。

この撮像ステップでは、丸鋼材Ｓの長手方向に沿って配置された撮像装置３ａ，３ｂを構成するラインセンサカメラの各々が、ターニングローラ２上を周方向に回転する丸鋼材Ｓの表面の周方向の最上位置（特定位置）Ｐを所定周期で丸鋼材Ｓの一周分撮像する。その際の撮像装置３ａの撮像範囲は、図６（ａ）に示すように、Ｌ３ａ、撮像装置３ｂの撮像範囲はＬ３ｂである。２つの撮像装置３ａ、３ｂを用いて撮像した２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂ（図６（ｂ）、（ｃ）参照）は、丸鋼材Ｓの長手方向に沿って異なる範囲かつ重複する範囲を有する。

次いで、ステップＳ２において、コンピュータシステム７の撮像画像重ね合わせ部８は、丸鋼材Ｓの長手方向に沿って配置された撮像装置３ａ，３ｂを構成するラインセンサカメラの各々から得られる撮像された丸鋼材Ｓの２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂを長手方向に重ね合わせる（撮像画像重ね合わせステップ）。
この撮像画像重ね合わせステップでは、撮像画像重ね合わせ部８は、具体的に、各撮像装置３ａ，３ｂを構成するラインセンサカメラの各々で撮像された複数の最上位置（特定位置）Ｐの撮像画像を周方向に繋ぎ合わせて得られた２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々を、長手方向に重ね合わせる。

ここで、図５に示すように、隣り合う撮像装置３ａ，３ｂを１つとして丸鋼材Ｓを撮像したときの実物の撮像画像Ｅ（図５（ａ）参照）としたとき、一方の撮像装置３ａの撮像画像（周方向に繋ぎ合わせた画像）Ｅ３ａと、他方の撮像装置３ｂの撮像画像（周方向に繋ぎ合わせた画像）Ｅ３ｂとを重ね合わせたとき、その重ね合わせが成功した時（図５ｅ）参照）には、実物の撮像画像Ｅと、撮像画像Ｅ３ａと撮像画像Ｅ３ｂとを重ね合わせせた画像が同一となる。

一方、一方の撮像装置３ａの撮像画像Ｅ３ａと他方の撮像画像Ｅ３ｂとを重ね合わせたとき、各撮像画像Ｅ３ａ、Ｅ３ｂ上に設定された重ね合わせ位置が不適切でその重ね合わせが失敗すると、図５（ｃ）や図５（ｄ）に示すように、実物の撮像画像Ｅと、撮像画像Ｅ３ａと撮像画像Ｅ３ｂとを重ね合わせせた画像が不一致となる。この理由は、各撮像装置３ａ，３ｂのワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２に応じて各撮像画像Ｅ３ａ、Ｅ３ｂ上に重ね合わせ位置を設定しなければならないが、そうすることなく一律に重ね合わせ位置を各撮像画像Ｅ３ａ、Ｅ３ｂ上に設定しているからである。

従って、本実施形態における撮像画像重ね合わせステップ、つまり撮像画像重ね合わせ方法では、撮像画像重ね合わせ部８は図４に示すステップＳ２１～ステップＳ２８を実行する。
先ず、ステップＳ２１において、撮像画像重ね合わせ部８は、隣り合う２つの撮像装置３ａ，３ｂを構成するラインセンサカメラの各々で撮像された丸鋼材Ｓの２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂ（図６（ｂ）、（ｃ）参照）を取り込む（画像取込ステップ）。
この画像取込ステップでは、撮像画像重ね合わせ部８は、具体的に、各ラインセンサカメラがターニングローラ２上を周方向に回転する丸鋼材Ｓの周方向の特定位置Ｐを所定周期で撮像した複数の特定位置Ｐの撮像画像を取り込むとともに、取りこんだ各ラインセンサカメラによる複数の特定位置Ｐの撮像画像を周方向に繋ぎ合わせて撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂを得る。

次いで、ステップＳ２２において、撮像画像重ね合わせ部８は、２つの撮像装置３ａ，３ｂを構成するラインセンサカメラの各々間の長手方向に沿った距離Ｈに基づいて、取り込んだ各撮像装置３ａ，３ｂを構成するラインセンサカメラによる丸鋼材Ｓの２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの長手方向の重ね合わせ位置Ｔを決定する（重ね合わせ位置決定ステップ）。２つの撮像装置３ａ，３ｂ間の長手方向に沿った距離Ｈは、２つの撮像装置３ａ，３ｂの中心線ＣＬ３ａ，ＣＬ３ｂ間の距離Ｈ（図６（ａ）参照）である。

この重ね合わせ位置決定ステップでは、撮像画像重ね合わせ部８は、具体的に、それぞれの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂにおける、２つのラインセンサカメラ間の長手方向の中間位置の真下に相当する位置を、周方向に繋ぎ合わされた各ラインセンサカメラによる丸鋼材Ｓの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々の長手方向の重ね合わせ位置Ｔに決定する。２つのラインセンサ間の長手方向の中間位置とは、撮像装置３ａの位置から長手方向に沿って距離Ｈの１／２だけ撮像装置３ｂ側へ寄った位置である。本実施形態においては、２つのラインセンサカメラ間の長手方向に沿った距離Ｈが例えば８００（ｍｍ）に設定されており、それぞれのラインセンサカメラからの、距離Ｈの１/２＝４００（ｍｍ）だけ互いのラインセンサカメラ側に寄った位置が中間位置であり、撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂにおけるこの中間位置の真下に相当する位置が丸鋼材Ｓの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々の長手方向の重ね合わせ位置Ｔに決定される。

ここで、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、撮像装置３ａを構成するラインセンサカメラによる丸鋼材Ｓの撮像画像Ｅ３ａと、撮像装置３ｂを構成するラインセンサカメラによる丸鋼材Ｓの撮像画像Ｅ３ｂとは、丸鋼材Ｓの長手方向で重複している。各撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂを重ね合わせるために前述で決定した重ね合わせ位置Ｔが各撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂ上でどこにくるのかを設定する必要がある。そして、この重ね合わせ位置Ｔの各撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂ上での設定に際し、各ラインセンサカメラと丸鋼材Ｓとの間のワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２（図７参照）によって各ラインセンサカメラの画素分解能が変化することから、ワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２及び各ラインセンサカメラの画素分解能を考慮して設定する必要がある。

このため、ステップＳ２２が終了したらステップＳ２３に移行し、撮像画像重ね合わせ部８は、先ず、被写体となる丸鋼材Ｓの寸法に応じて２つの撮像装置３ａ，３ｂの各々と被写体となる丸鋼材Ｓとの間の距離であるワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２を算出する（ワーキングディスタンス算出ステップ）。
このワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２の算出について、図７を参照して説明する。ここで、ワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２の算出方法は同様であるため、単にワーキングディスタンスＷＤの算出方法として説明する。ワーキングディスタンスＷＤは次の（１）式により算出される。
ＷＤ＝Ｗ－φ－Δｗ ・・・（１）
ここで、Ｗはターニングローラ２の頂点と各撮像装置３ａ，３ｂを構成するラインセンサカメラとの間の距離、Φは検出対象となる丸鋼材Ｓの直径、Δｗはターニングローラ設置による誤差量である。

また、ターニングローラ設置による誤差量Δｗは次の（２）式により算出される。
Δｗ＝ｒ－（ｈ－ｔ） ・・・（２）
ここで、ｒは丸鋼材Ｓの半径、ｈは丸鋼材Ｓの中心からターニングローラ２の中心の垂直高さ、ｔはターニングローラ２の半径である。
また、丸鋼材Ｓの中心からターニングローラ２の中心の垂直高さｈは次の（３）式により算出される。
ｈ＝ｓｉｎβ×（ｒ＋ｔ） ・・・（３）
ここで、βはターニングローラ２の中心と丸鋼材Ｓの中心とを結んだ直線と水平軸とのなす角である。
更に、このβは次の（４）式により算出される。
β＝ａｒｃｃｏｓ（（ｐ／２）／（ｒ+ｔ）） ・・・（４）
ここで、ｐはターニングローラ２の配置ピッチである。

そして、Ｗ、Φ、ｒ、ｔ、及びｐの各値が上位計算機１１より撮像画像重ね合わせ部８に入力され、撮像画像重ね合わせ部８は、入力されたＷ、Φ、ｒ、ｔ、及びｐの各値を（１）式、（２）式、（３）式及び（４）式に導入してワーキングディスタンスＷＤを算出する。ワーキングディスタンスＷＤは、撮像装置３ａと撮像装置３ｂとで同じ値になるように、撮像装置３ａ，３ｂともにＷが同じ値になるようにして撮像装置３ａ，３ｂを設置しておいてもよいし、撮像装置３ａ，３ｂでＷが異なるように設置されている場合は、それぞれの撮像装置３ａ，３ｂについてのワーキングディスタンスを個別に求める。

次いで、撮像画像重ね合わせ部８は、ステップＳ２４において、ステップＳ２２で決定された２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの長手方向の重ね合わせ位置Ｔを、ステップＳ２３で算出したワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２に応じて、ステップＳ２１で取り込んだ２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々上に設定する（重ね合わせ位置設定ステップ）。
ステップＳ２４において、撮像装置重ね合わせ部８は、先ず、ステップＳ２３で算出したワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２に基づいて、各撮像装置３ａ，３ｂを構成するラインセンサカメラの画素分解能（ｍｍ／ｐｉｘ）を算出する。

この算出に際し、各ラインセンサカメラの画素分解能（ｍｍ／ｐｉｘ）について、ワーキングディスタンス（ｍｍ）毎にその値が決められており、コンピュータシステム７の図示しない記憶部に、ワーキングディスタンス（ｍｍ）に対する各ラインセンサカメラの画素分解能（ｍｍ／ｐｉｘ）が記憶されている。本実施形態では、表１に示すように、ワーキングディスタンス（ｍｍ）に対応する丸鋼材Ｓの径ごとに画素分解能（ｍｍ／ｐｉｘ）の値が決められている。例えば、丸鋼材Ｓの径が２００ｍｍである場合、各ラインセンサカメラの画素分解能は０．８０５（ｍｍ／ｐｉｘ）となる。

次いで、撮像画像重ね合わせ部８は、ステップＳ２４において、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、各ラインセンカメラサによる丸鋼材Ｓの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々の端部Ｅ３ａｅ，Ｅ３ｂｅから算出した画素数ｎａｐｉｘ，ｎａｂｐｉｘだけずらした位置を、各ラインセンサによる丸鋼材Ｓの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々の重ね合わせ位置Ｔ３ａ，Ｔ３ｂに設定する。

具体的には、図６（ｂ）に示すように、撮像画像Ｅ３ａにおけるラインセンサカメラ間の長手方向の中間位置の真下に相当する位置を重ね合わせ位置Ｔ（Ｔ３ａ）とし、撮像画像Ｅ３ａの撮像装置３ｂ側の端部Ｅ３ａｅから重ね合わせ位置Ｔ（Ｔ３ａ）までの長手方向に沿った画素数ｎａｐｉｘを求める。この画素数ｎａｐｉｘは、２つの撮像装置３ａ、３ｂ間の距離Ｈ、ステップＳ２３で算出した撮像装置３ａのワーキングディスタンスＷＤ１、画角αａ、及び前記で算出した撮像装置３ａの画素分解能（ｍｍ／ｐｉｘ）から次の（５）式により求められる。
ｎａｐｉｘ＝［ＷＤ１×ｔａｎ（αａ／２）－Ｈ／２］／画素分解能（ＷＤ１）・・・（５）

同様にして、図６（ｃ）に示すように、撮像画像Ｅ３ｂにおけるラインセンサカメラ間の長手方向の中間位置の真下に相当する位置を重ね合わせ位置Ｔ（Ｔ３ｂ）とし、撮像画像Ｅ３ｂの撮像装置３ａ側の端部Ｅ３ｂｅから重ね合わせ位置Ｔ（Ｔ３ｂ）までの長手方向に沿った画素数ｎｂｐｉｘを求める。この画素数ｎｂｐｉｘは、２つの撮像装置３ａ、３ｂ間の距離Ｈ、ステップＳ２３で算出した撮像装置３ｂのワーキングディスタンスＷＤ２、画角αｂ、及び前記で算出した撮像装置３ｂの画素分解能（ｍｍ／ｐｉｘ）から次の（６）式により求められる。
ｎｂｐｉｘ＝［ＷＤ２×ｔａｎ（αｂ／２）－Ｈ／２］／画素分解能（ＷＤ２）・・・（６）
これにより、ステップＳ２４は終了し、ステップＳ２５に移行する。

そして、ステップＳ２５において、撮像画像重ね合わせ部８は、図６（ｄ）に示すように、各ラインセンサカメラによる丸鋼材Ｓの２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々を、各ラインセンサによる丸鋼材Ｓの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々上に設定された重ね合わせ位置Ｔ３ａ，Ｔ３ｂが互いに重ね合わされるように、重ね合わせる（重ね合わせステップ）。これにより、２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂは、重ね合わせ位置Ｔで重ね合わされることになる。

ここで、前述のステップＳ２４（重ね合わせ位置設定ステップ）において、ワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２に基づいて、各ラインセンサカメラの画素分解能（ｍｍ／ｐｉｘ）を算出せずに、一律の画素分解能（ｍｍ／ｐｉｘ）とし、この一律の画素分解能（ｍｍ／ｐｉｘ）に基づいて各ラインセンサカメラによる丸鋼材Ｓの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂにおける画素数ｎａｐｉｘ，ｎａｂｐｉｘを算出したとする。そうすると、各ラインセンサによる丸鋼材Ｓの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々の端部から算出した画素数ｎａｐｉｘ，ｎａｂｐｉｘだけずらした位置を、各ラインセンサによる丸鋼材Ｓの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々の重ね合わせ位置Ｔ３ａ，Ｔ３ｂに設定した際に、撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々の重ね合わせ位置Ｔ３ａ，Ｔ３ｂが不適切な位置となる。

このため、ステップＳ２４において、ワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２に基づいて、各ラインセンサカメラの画素分解能（ｍｍ／ｐｉｘ）を算出するようにすることで、画素分解能の変化に確実に対応し、各ラインセンサによる丸鋼材Ｓの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々の重ね合わせ位置Ｔ３ａ，Ｔ３ｂを適切に設定することができる。
次いで、ステップＳ２６において、撮像画像重ね合わせ部８は、重ね合わされた撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂに対しマーキングＭ（Ｍ３ａ+Ｍ３ｂを含む）以外のノイズ除去処理を行う。
次いで、ステップＳ２７において、撮像画像重ね合わせ部８は、ノイズを除去した重ね合わせ撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂに２値化処理を行う。

その後、ステップＳ２８において、撮像画像重ね合わせ部８は、ノイズを除去した２値化画像をマーキング抽出部９に対し出力する。これにより、ステップＳ２（撮像画像重ね合わせステップ）は終了する。
そして、ステップＳ２が終了した後、図３に示すように、ステップＳ３に移行する。
ステップＳ３では、マーキング抽出部９は、重ね合わされた丸鋼材Ｓの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂからマーキングＭを抽出する（マーキング抽出ステップ）。
このマーキング抽出ステップでは、マーキングＭ、及びマーキングＭの周方向位置及び長手方向位置が抽出される。

最後に、ステップＳ４において、表示装置１０は、コンピュータシステム７のマーキング抽出部９から出力されたマーキング抽出結果、即ち、マーキングＭ、及びマーキングＭの周方向位置及び長手方向位置を表示する。
また、ステップＳ１～ステップＳ４が終了した後、台車を長手方向に移動させて、撮像装置３ｂで撮像された撮像範囲Ｌ３ｂが撮像装置３ａで撮像された撮像範囲Ｌ３ａとなるまでターニングローラ２上に載置されている丸鋼材Ｓを長手方向に移動させ、ステップＳ１～ステップＳ４を行い、鋼材Ｓの全長のマーキングＭを検出するまで、ステップＳ１～ステップＳ４と丸鋼材Ｓの長手方向の移動を繰り返せばよい。

このように、本実施形態に係る撮像画像重ね合わせ方法及びマーキン検出方法によれば、被写体となる丸鋼材Ｓの寸法に応じて２つの撮像装置３ａ，３ｂの各々と被写体となる丸鋼材Ｓとの間の距離であるワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２を算出する（ステップＳ２３）。そして、算出したワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２に応じて２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの重ね合わせ位置Ｔを２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々上に設定する（ステップＳ２４）。更に、２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々を、２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々上に設定された重ね位置Ｔ（Ｔ３ａ）、Ｔ（Ｔ３ｂ）で重ね合わせる（ステップＳ２５）。

これにより、長手方向に延びる丸鋼材Ｓを被写体とし、長手方向に隣り合う２つの撮像装置３ａ，３ｂを用いて撮像して得た、長手方向に沿って異なる範囲かつ重複する範囲を有する２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂを、ワーキングディスタンスＷＤに応じて適切に長手方向に重ね合わせることができる鋼材の撮像画像重ね合わせ方法及び鋼材のマーキング検出方法を提供できる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、本実施形態では、丸鋼材Ｓの長手方向に沿って２台の撮像装置３ａ，３ｂを配置してあるが、２台以上の複数台の撮像装置を配置するようにしてもよい。
この場合、任意の２つの撮像装置から得られる丸鋼材Ｓの長手方向に同一部分を含む２つの撮像画像を長手方向に重ね合わせるに際し、ステップＳ１～Ｓ４を実行すればよく、例えば、全ての長手方向に隣り合う２つの撮像画像を長手方向に重ね合わせるに際し、ステップＳ１～Ｓ４を実行するようにしてもよい。
また、本実施形態では、鋼材を丸鋼材Ｓ、各撮像装置３ａ，３ｂをラインセンサカメラとしてあるが、丸鋼材Ｓ以外の鋼材、ラインセンサカメラ以外の撮像装置としてもよい。

この場合、画像取込ステップにおいて、２つの撮像装置３ａ，３ｂで撮像された鋼材の撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々を取り込み、重ね合わせ位置決定ステップにおいて、２つの撮像装置３ａ，３ｂ間の長手方向に沿った距離Ｈに基づいて、取り込んだ各撮像装置３ａ，３ｂによる鋼材の撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々の長手方向の重ね合わせ位置Ｔを決定する。また、ワーキングディスタンス算出ステップにおいて、被写体となる丸鋼材Ｓの寸法に応じて２つの撮像装置３ａ，３ｂの各々と被写体となる丸鋼材Ｓとの間の距離であるワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２を算出する。そして、重ね合わせ位置設定ステップにおいて、決定された２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの長手方向の重ね合わせ位置Ｔを、ステップＳ２３で算出したワーキングディスタンスＷＤ１，ＷＤ２に応じて、ステップＳ２１で取り込んだ２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々上に設定する。更に、重ね合わせステップにおいて、各ラインセンサカメラによる丸鋼材Ｓの２つの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々を、各ラインセンサによる丸鋼材Ｓの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々上に設定された重ね合わせ位置Ｔ３ａ，Ｔ３ｂが互いに重ね合わされるように、重ね合わせる。

なお、鋼材を丸鋼材Ｓ以外とする例として、図８に示すような断面正方形の角ビレットＳとする例が挙げられ、この場合、各撮像装置３ａ，３ｂを角ビレットＳの表面を撮像するエリアセンサカメラとすることが好ましい。
また、撮像対象となる鋼材は、その表面に形成された疵の位置にマーキングを塗布してないものであってもよい。
また、重ね合わせ位置決定ステップにおいて、取り込んだ各撮像装置３ａ，３ｂによる鋼材の撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々の長手方向の重ね合わせ位置Ｔを決定するに際し、２つの撮像装置３ａ，３ｂ間の長手方向に沿った距離Ｈに基づく必要は必ずしもない。

また、重ね合わせ位置決定ステップにおいて、それぞれの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂにおける、２つのラインセンサカメラ間の長手方向の中間位置の真下に相当する位置を、周方向に繋ぎ合わされた各ラインセンサカメラによる丸鋼材Ｓの撮像画像Ｅ３ａ，Ｅ３ｂの各々の長手方向の重ね合わせ位置Ｔに決定しているが、２つのラインセンサカメラ間の長手方向の中間位置の真下に相当する位置を重ね合わせ位置Ｔに決定する必要は必ずしもない。
また、２つの撮像装置３ａ，３ｂは、撮像ラインが丸鋼材Ｓの長手方向に沿うように設置されている必要は必ずしもない。

１ マーキング検出装置
２ ターニングローラ
３ａ，３ｂ 撮像装置
４ カメラ制御装置
５ 照明装置
６ 照明制御装置
７ コンピュータシステム
８ 撮像画像重ね合わせ部
９ マーキング抽出部
１０ 表示装置
１１ 上位計算機
１２ 台座部
１３ 支持脚
１４ 第１支持部材
１５ 第２支持部材
１６ 第３支持部材
１７ 第４支持部材
１８ パルスジェネレータ
Ｐ 最上位置（特定位置）
Ｓ 丸鋼材（鋼材）

Claims (5)

1. 長手方向に延びる鋼材を被写体とし、少なくとも２つの撮像装置を用いて撮像して得た、前記長手方向に沿って異なる範囲かつ重複する範囲を有する２つの撮像画像を、前記長手方向に重ね合わせる鋼材の撮像画像重ね合わせ方法であって、
   前記被写体となる鋼材の寸法に応じて前記２つの撮像装置の各々と前記被写体となる鋼材との間の距離であるワーキングディスタンスを算出し、
   算出したワーキングディスタンスに応じて前記２つの撮像画像の重ね合わせ位置を前記２つの撮像画像の各々上に設定し、
   前記２つの撮像画像の各々を、該２つの撮像画像の各々上に設定された重ね位置で重ね合わせることを特徴とする鋼材の撮像画像重ね合わせ方法。
2. 前記鋼材は丸鋼材であり、前記２つの撮像装置の各々はラインセンサカメラであり、前記２つの撮像装置は、撮像ラインが前記長手方向に沿うように設置されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼材の撮像画像重ね合わせ方法。
3. 前記２つの撮像画像の各々を、前記ラインセンサカメラがターニングローラ上を周方向に回転する丸鋼材の周方向の特定位置を所定周期で撮像した複数の特定位置の撮像画像を周方向に繋ぎ合わせて得ることを特徴とする請求項２に記載の鋼材の撮像画像重ね合わせ方法。
4. 前記被写体となる鋼材は、疵の位置にマーキングを塗布してなることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の鋼材の撮像画像重ね合わせ方法。
5. 長手方向に延びる鋼材の表面に形成された疵の位置に塗布されたマーキングを検出する鋼材のマーキング検出方法であって、
   少なくとも２つの撮像装置を用いて前記鋼材の表面を撮像して、前記長手方向に沿って異なる範囲かつ重複する範囲を有する２つの撮像画像を得て、
   請求項４に記載の鋼材の撮像画像重ね合わせ方法により、前記２つの撮像装置から得られた２つの撮像画像を長手方向に重ね合わせ、
   重ね合わされた鋼材の撮像画像からマーキングを抽出することを特徴とする鋼材のマーキング検出方法。

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