JP2022087382A - Inspection method and inspection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検査方法および検査システムに関する。 The present invention relates to an inspection method and an inspection system.
検査対象の表面に凹凸があるか否かの検査をするにあたって、凹凸と黒線のような汚れとを区別するのは容易ではない。この点、特許文献1の表面検査装置によれば、薄鋼板や厚鋼板の表面における凹凸キズと汚れとを識別できるとされている。 When inspecting whether the surface to be inspected has irregularities, it is not easy to distinguish between irregularities and stains such as black lines. In this regard, according to the surface inspection apparatus of Patent Document 1, it is said that uneven scratches and stains on the surface of a thin steel plate or a thick steel plate can be discriminated.
本発明の課題は、より精度よく検査を行える検査方法および検査システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide an inspection method and an inspection system capable of performing an inspection with higher accuracy.
本発明の一態様によれば、被検査面における被検査位置に光を照射した状態で、前記被検査面に対して第1角度で前記被検査位置を撮影して第1画像を取得する第1画像取得ステップと、前記被検査位置に光を照射した状態で、前記被検査面に対して前記第1角度とは異なる第2角度で前記被検査位置を撮影して第2画像を取得する第2画像取得ステップと、前記第1角度と前記第2角度の違いに起因する、前記被検査位置における光の反射量の違いを正規化した上で、前記第1画像と前記第2画像との差を算出する差分算出ステップと、を備える検査方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, in a state where the inspected position on the inspected surface is irradiated with light, the inspected position is photographed at a first angle with respect to the inspected surface to acquire a first image. 1 In the image acquisition step and in a state where the inspected position is irradiated with light, the inspected position is photographed at a second angle different from the first angle with respect to the inspected surface to acquire a second image. After normalizing the difference in the amount of light reflection at the position to be inspected due to the difference between the second image acquisition step and the first angle and the second angle, the first image and the second image An inspection method comprising a difference calculation step for calculating the difference between the two is provided.
検査方法は、前記第1画像と前記第2画像との差に基づいて前記被検査位置に凹凸が存在するか否かを判定する判定ステップを備えてもよい。 The inspection method may include a determination step of determining whether or not the inspected position has irregularities based on the difference between the first image and the second image.
前記第1角度は、前記被検査面と正対する角度であってもよい。 The first angle may be an angle facing the surface to be inspected.
前記第1画像取得ステップおよび前記第2画像取得ステップでは、前記被検査位置に近赤外線光を照射した状態で、前記近赤外線光の波長を通過帯域とする帯域通過フィルタを介して前記被検査位置を撮影することによって、前記第1画像および前記第2画像をそれぞれ取得してもよい。 In the first image acquisition step and the second image acquisition step, in a state where the inspected position is irradiated with near-infrared light, the inspected position is passed through a band pass filter having a wavelength of the near-infrared light as a pass band. The first image and the second image may be acquired by photographing the image.
前記第1画像取得ステップおよび前記第2画像取得ステップでは、前記被検査位置にメッシュ状に光を照射してもよい。 In the first image acquisition step and the second image acquisition step, the light to be inspected may be irradiated with light in a mesh shape.
前記第1画像取得ステップおよび前記第2画像取得ステップでは、移動体に搭載したカメラから撮影することによって前記第1画像および前記第2画像をそれぞれ取得してもよい。 In the first image acquisition step and the second image acquisition step, the first image and the second image may be acquired, respectively, by taking pictures from a camera mounted on the moving body.
前記第1画像取得ステップおよび前記第2画像取得ステップでは、移動体に搭載した光源から前記被検査位置に光を照射してもよい。 In the first image acquisition step and the second image acquisition step, the light source mounted on the moving body may irradiate the position to be inspected with light.
前記第1画像取得ステップおよび前記第2画像取得ステップでは、前記移動体に搭載された光学部材を介して前記光源から前記被検査位置に光を照射してもよい。 In the first image acquisition step and the second image acquisition step, the light source may irradiate the position to be inspected with light via an optical member mounted on the moving body.
本発明の別の態様によれば、被検査面における被検査位置に光を照射する光源と、前記被検査位置に光が照射された状態で、前記被検査面に対して第1角度で前記被検査位置を撮影して第1画像を取得するとともに、前記被検査位置に光が照射された状態で、前記被検査面に対して前記第1角度とは異なる第2角度で前記被検査位置を撮影して第2画像を取得する1以上のカメラと、前記第1角度と前記第2角度の違いに起因する、前記被検査位置における光の反射量の違いを正規化した上で、前記第1画像と前記第2画像との差を算出する差分算出部と、を備える検査システムが提供される。 According to another aspect of the present invention, a light source that irradiates a position to be inspected with light on the surface to be inspected, and a state in which the position to be inspected is irradiated with light, at a first angle with respect to the surface to be inspected. The position to be inspected is photographed to acquire a first image, and the position to be inspected is at a second angle different from the first angle with respect to the surface to be inspected while the position to be inspected is irradiated with light. After normalizing the difference in the amount of light reflected at the position to be inspected due to the difference between the first angle and the second angle, and one or more cameras that capture the second image. An inspection system including a difference calculation unit for calculating the difference between the first image and the second image is provided.
撮影角度に起因する被検査位置における光の反射量の違いを正規化するため、精度よく検査できる。 Since the difference in the amount of light reflected at the position to be inspected due to the shooting angle is normalized, the inspection can be performed with high accuracy.
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
上述した特許文献1に開示された手法は光切断法を応用したものであって、照射する光のラインの位置ずれをカメラで識別しているが、薄鋼板や厚鋼板といった検査対象における光の反射量が反射角度に依存することを考慮していない。加えて、光切断法においては、照射する光のライン幅より小さな凹凸を検知するのは極めて困難である。そのため、特許文献1の手法では、必ずしも精度よく被検査物における凹凸を検出できるとは限らないことに本願発明者らは気づいた。 The method disclosed in Patent Document 1 described above is an application of the optical cutting method, and the misalignment of the line of irradiating light is identified by a camera. It does not consider that the amount of reflection depends on the angle of reflection. In addition, in the light cutting method, it is extremely difficult to detect unevenness smaller than the line width of the irradiated light. Therefore, the inventors of the present application have noticed that the method of Patent Document 1 cannot always detect unevenness in the inspected object with high accuracy.
そこで、本実施形態では、光の反射量が反射角度に依存することを考慮し、より高精度に被検査面の凹凸を検出できるようにした。まずは、その原理を説明する。 Therefore, in the present embodiment, considering that the amount of light reflected depends on the reflection angle, it is possible to detect the unevenness of the surface to be inspected with higher accuracy. First, the principle will be explained.
図1は、反射面における理想的な拡散反射モデルを模式的に示す図である。本明細書では、反射面の法線方向を基準とする角度を「反射面に対する角度」と呼ぶ。なお、前提として、反射量は光の入射角度には依存しない。 FIG. 1 is a diagram schematically showing an ideal diffuse reflection model on a reflecting surface. In the present specification, the angle with respect to the normal direction of the reflecting surface is referred to as an "angle with respect to the reflecting surface". As a premise, the amount of reflection does not depend on the incident angle of light.
図示のように、法線方向への反射量は高く、反射面に対する角度θが大きいほど反射量は低くなる。具体的には、法線方向への反射量(光の強度)がI0である場合、反射面に対して角度θをなす方向への反射量(光の強度)はI0cosθとなる(ランベルトの原理)。 As shown in the figure, the amount of reflection in the normal direction is high, and the larger the angle θ with respect to the reflecting surface, the lower the amount of reflection. Specifically, when the amount of reflection (light intensity) in the normal direction is I0, the amount of reflection (light intensity) in the direction forming an angle θ with respect to the reflecting surface is I0cosθ (Lambert's principle). ).
図2は、本実施形態における測定手法の概略を説明する図である。同図における被検査位置は、被検査面Tにおける点Aと点Bとの間である(以下「被検査位置A-B」という)とする。 FIG. 2 is a diagram illustrating an outline of the measurement method in the present embodiment. The position to be inspected in the figure is assumed to be between the points A and B on the surface T to be inspected (hereinafter referred to as "positions AB to be inspected").
本実施形態の一例では、被検査位置A-Bに光を照射した状態で、被検査位置A-BをカメラCx,Cyで撮影して2つの画像IMGx,IMGyをそれぞれ取得する。ここで、被検査面Tに対するカメラCx,Cyの撮影角度(カメラCx,Cyの光軸と法線方向とのなす角、以下同じ)は互いに異なる。説明を簡略化するため、カメラCxの撮影角度を0度(すなわち、被検査面Tに正対)とし、カメラCyの撮影角度をθとする。そして、撮影角度が異なる2つの画像を以下のような正規化を行った上で比較することによって、黒線を検出することなく、凹凸を検出できる。 In one example of the present embodiment, the inspected positions A and B are photographed by the cameras Cx and Cy while the inspected positions A and B are irradiated with light, and two images IMGx and IMGy are acquired, respectively. Here, the shooting angles of the cameras Cx and Cy with respect to the surface T to be inspected (the angle formed by the optical axis of the cameras Cx and Cy and the normal direction, the same applies hereinafter) are different from each other. In order to simplify the explanation, the shooting angle of the camera Cx is 0 degrees (that is, facing the surface T to be inspected), and the shooting angle of the camera Cy is θ. Then, by comparing two images having different shooting angles after performing the following normalization, unevenness can be detected without detecting a black line.
なお、本実施形態では、カメラCx,Cyと被検査面Tとの距離が10m程度、カメラCx,Cyの画角が30度程度であることを想定している。この場合、被検査位置A-B間における任意の位置と、カメラCx,Cyとの距離はほぼ一定とみなせる。 In this embodiment, it is assumed that the distance between the cameras Cx and Cy and the surface T to be inspected is about 10 m, and the angle of view of the cameras Cx and Cy is about 30 degrees. In this case, the distance between the arbitrary position between the inspected positions AB and the cameras Cx and Cy can be regarded as substantially constant.
図3Aおよび図3Bは、被検査位置A-Bに凹凸も黒線もない場合を説明する図である。 3A and 3B are diagrams illustrating a case where the inspected positions AB have neither unevenness nor black lines.
図3A(a)および図3A(b)は、それぞれ、カメラCx,Cyからの画像IMGx,IMGyにおける被検査位置A-B間に対応する画素の明るさIx,Iyを示している。被検査位置A-B間に凹凸も黒線もない場合、両画像IMGx,IMGyにおける被検査位置A-B間に対応する画素の明るさIx,Iyは一定値である。より具体的には、図1で述べた理由により、画像IMGxにおける明るさIxがI0である場合、画像IMGyにおける明るさIyはI0cosθである。なお、図3Aの符号aで示すベクトルの大きさが明るさI0に対応しており、符号bで示すベクトルの大きさが明るさI0cosθに対応している。 3A (a) and 3A (b) show the brightness Ix and Iy of the corresponding pixels between the inspected positions AB in the images IMGx and IMGy from the cameras Cx and Cy, respectively. When there is no unevenness or black line between the inspected positions A and B, the brightness Ix and Iy of the pixels corresponding to the inspected positions A and B in both images IMGx and IMGy are constant values. More specifically, for the reason described in FIG. 1, when the brightness Ix in the image IMGx is I0, the brightness Iy in the image IMGy is I0cosθ. The size of the vector indicated by the reference numeral a in FIG. 3A corresponds to the brightness I0, and the size of the vector indicated by the reference numeral b corresponds to the brightness I0 cos θ.
図3B(a)は図3A(a)の再掲である。 FIG. 3B (a) is a reprint of FIG. 3A (a).
図3B(b)は、図3A(b)に示す画像IMGyにおける被検査位置A-B間に対応する画素の明るさIyを正規化した明るさIy’を示している。ここでの正規化とは、カメラCx,Cyの撮影角度の違いをキャンセルするための処理であり、具体的には明るさIyをcosθで割ることでIy’が算出される。すなわち、Iy’=Iy/cosθである。図3A(b)に示したように、被検査位置A-Bに凹凸も黒線もない場合、明るさIy=I0cosθであるから、明るさIy’=Iy/cosθ=I0である。 FIG. 3B (b) shows the brightness Iy ′ obtained by normalizing the brightness Iy of the pixels corresponding to the inspection positions AB in the image IMGy shown in FIG. 3A (b). The normalization here is a process for canceling the difference in the shooting angles of the cameras Cx and Cy. Specifically, Iy'is calculated by dividing the brightness Iy by cosθ. That is, Iy'= Iy / cosθ. As shown in FIG. 3A (b), when there are no irregularities or black lines at the inspected positions AB, the brightness is Iy = I0cosθ, so the brightness Iy'= Iy / cosθ = I0.
なお、正規化として、アフィン変換などにより、撮影角度の違いに起因する被検査位置の歪みを正規化する処理をさらに行ってもよい。 As normalization, a process of normalizing the distortion of the position to be inspected due to the difference in the photographing angle may be further performed by affine transformation or the like.
図3B(c)は、明るさIx,Iy’の差dIを示している。上述したように、被検査位置A-Bに凹凸も黒線もない場合、明るさIx=Iy’=I0であるから、差dI=Ix-Iy’=0となる。 FIG. 3B (c) shows the difference dI between the brightness Ix and Iy'. As described above, when there are no irregularities or black lines at the inspected positions AB, the brightness Ix = Iy'= I0, so the difference dI = Ix-Iy'= 0.
このように、被検査位置A-Bに凹凸も黒線もない場合、差dIは0となる。 As described above, when there are no irregularities or black lines at the inspected positions AB, the difference dI is 0.
図4Aおよび図4Bは、被検査位置A-Bに凹凸がある場合を説明する図である。図4Aは、被検査位置A-Bのうち、位置A-C間およびD-B間には凹凸も黒線もないが、位置C-Dに凹部(クラック)がある例を示している。説明を簡略化するため、この凹部の断面は位置C-D間の中央である位置Mが最も深い二等辺三角形状としている。 4A and 4B are views for explaining the case where the inspected positions AB have irregularities. FIG. 4A shows an example in which there are no irregularities or black lines between positions A and C and between positions A and B, but there are recesses (cracks) at positions C and D. For the sake of simplicity, the cross section of this recess is an isosceles triangle with the deepest position M, which is the center between positions CD.
図4A(a)はカメラCxからの画像IMGxにおける被検査位置A-B間に対応する画素の明るさIxを示している。位置A-C間および位置D-B間には凹凸も黒線もないので、明るさIxは一定値I0である。 FIG. 4A (a) shows the brightness Ix of the pixels corresponding to the inspection positions AB in the image IMGx from the camera Cx. Since there are no irregularities or black lines between positions A and C and between positions D and B, the brightness Ix is a constant value I0.
位置C-M間では、位置C-Mを含む面に対するカメラCxの撮影角度は法線方向からずれる(0度でなくなる)ため、明るさIxはI0より小さくなる。同様に、位置M-D間でも、位置M-Dを含む面に対するカメラCxの撮影角度は法線方向からずれるため、明るさIxはI0より小さくなる。なお、図4Aの符号cで示すベクトルの大きさが位置C-M間およびM-D間の明るさIxに対応している。 Between the positions C and M, the shooting angle of the camera Cx with respect to the surface including the positions C and M deviates from the normal direction (it is no longer 0 degrees), so that the brightness Ix is smaller than I0. Similarly, even between the positions MD, the shooting angle of the camera Cx with respect to the surface including the positions MD deviates from the normal direction, so that the brightness Ix is smaller than I0. The size of the vector represented by the reference numeral c in FIG. 4A corresponds to the brightness Ix between the positions CM and MD.
図4A(b)はカメラCyからの画像IMGyにおける被検査位置A-B間に対応する画素の明るさIyを示している。位置A-C間および位置D-B間には凹凸も黒線もないので、明るさIyは一定値I0cosθである。 FIG. 4A (b) shows the brightness Iy of the pixels corresponding to the inspection positions AB in the image IMGy from the camera Cy. Since there are no irregularities or black lines between positions A and C and between positions D and B, the brightness Iy is a constant value I0cosθ.
位置C-M間では、位置C-Mを含む面に対するカメラCyの撮影角度は法線方向に近づく(θより小さくなる)ため、明るさIyはI0cosθより大きくなる。なお、図4Aの符号dで示すベクトルの大きさが位置C-M間の明るさIyに対応している。 Between the positions C and M, the shooting angle of the camera Cy with respect to the surface including the positions C and M approaches the normal direction (smaller than θ), so that the brightness Iy is larger than I0cosθ. The size of the vector indicated by the reference numeral d in FIG. 4A corresponds to the brightness Iy between the positions CM.
位置M-D間では、位置M-Dを含む面に対するカメラCyの撮影角度は法線方向から大きくずれてほとんど90度となる(撮影角度が位置M-Dを含む面とほぼ平行となる)ため、明るさIyはほとんど0となる。 Between the positions MD, the shooting angle of the camera Cy with respect to the surface including the position MD is largely deviated from the normal direction to be almost 90 degrees (the shooting angle is almost parallel to the surface including the position MD). Therefore, the brightness Iy is almost 0.
図4B(a)は図4A(a)の再掲である。 FIG. 4B (a) is a reprint of FIG. 4A (a).
図4B(b)は、図4A(b)に示す画像IMGyにおける被検査位置A-B間に対応する画素の明るさIyを正規化した明るさIy’を示している。同図に示すように、被検査位置A-Bのうち位置A-C間およびD-B間には凹凸も黒線もないため、明るさIy’=Iy/cosθ=I0である。被検査位置A-Bのうち位置C-M間では、明るさIy>I0cosθであるから、Iy’>I0である。被検査位置A-Bのうち位置M-D間では、明るさIy<I0cosθであるから、Iy’<I0である。いずれにしても、位置C-D間では、明るさIy’≠I0である。 4B (b) shows the brightness Iy'normalized to the brightness Iy of the pixel corresponding to the area between the inspected positions AB in the image IMGy shown in FIG. 4A (b). As shown in the figure, the brightness Iy'= Iy / cosθ = I0 because there are no irregularities or black lines between the positions A and C and between the positions A and B among the positions A and B to be inspected. Of the positions A to B to be inspected, between positions C and M, the brightness is Iy> I0cosθ, so Iy'> I0. Of the positions A to B to be inspected, between positions M and D, the brightness is Iy <I0cosθ, so Iy'<I0. In any case, the brightness Iy'≠ I0 between the positions C and D.
図4B(c)は、明るさIx,Iy’の差dIを示している。上述したように、被検査位置A-Bのうち位置A-C間およびD-B間では、明るさIx=Iy’=I0であるから、差dI=Ix-Iy’=0となる。一方、凹凸がある位置C-D間は明るさIy’≠I0であるから、差dI≠0となる。 FIG. 4B (c) shows the difference dI between the brightness Ix and Iy'. As described above, since the brightness Ix = Iy'= I0 between the positions A and C and between the positions A and B among the positions A and B to be inspected, the difference dI = Ix-Iy'= 0. On the other hand, since the brightness Iy'≠ I0 between the positions C and D having irregularities, the difference dI ≠ 0.
このように、被検査位置A-Bのうち、凹凸も黒線もない位置では差dIが0となり、凹凸がある位置では差dIが0でなくなる。よって、差dIに基づいて凹凸があること、および、その位置を特定できる。 As described above, among the positions AB to be inspected, the difference dI is 0 at the position where there is no unevenness or the black line, and the difference dI is not 0 at the position where there is unevenness. Therefore, it is possible to specify the unevenness and its position based on the difference dI.
図5Aおよび図5Bは、被検査位置A-Bに黒線がある場合を説明する図である。図5Aは、被検査位置A-Bのうち、位置A-C間およびD-B間には凹凸も黒線もないが、位置C-Dに黒線がある例を示している。 5A and 5B are diagrams illustrating a case where there is a black line at the inspected position AB. FIG. 5A shows an example in which there are no irregularities or black lines between positions A and C and between positions A and B, but there are black lines at positions C and D among the positions A and B to be inspected.
図5A(a)はカメラCxからの画像IMGxにおける被検査位置A-B間に対応する画素の明るさIxを示している。位置A-C間および位置D-B間には凹凸も黒線もないので、明るさIx=I0である。 FIG. 5A (a) shows the brightness Ix of the pixels corresponding to the inspection positions AB in the image IMGx from the camera Cx. Since there are no irregularities or black lines between positions A and C and between positions D and B, the brightness is Ix = I0.
一方、位置C-D間では、黒線によって反射量が低くなる(ここでは1/kになるとする)。よって、明るさIx=I0/kとなる。なお、図5Aの符号eで示すベクトルの大きさが位置C-D間の明るさIx(=I0/k)に対応している。 On the other hand, between positions C and D, the amount of reflection is reduced by the black line (here, it is assumed to be 1 / k). Therefore, the brightness Ix = I0 / k. The size of the vector represented by the reference numeral e in FIG. 5A corresponds to the brightness Ix (= I0 / k) between the positions C and D.
図5A(b)はカメラCyからの画像IMGyにおける被検査位置A-B間に対応する画素の明るさIyを示している。位置A-C間および位置D-B間には凹凸も黒線もないので、明るさIyは一定値I0cosθである。 FIG. 5A (b) shows the brightness Iy of the pixels corresponding to the inspection positions AB in the image IMGy from the camera Cy. Since there are no irregularities or black lines between positions A and C and between positions D and B, the brightness Iy is a constant value I0cosθ.
一方、位置C-D間では、黒線によって反射量が1/kになる。よって、明るさIy=I0cosθ/kとなる。なお、図5Aの符号fで示すベクトルの大きさが位置C-D間の明るさIy(=I0cosθ/k)に対応している。
図5B(a)は図5A(a)の再掲である。
On the other hand, between positions C and D, the amount of reflection is 1 / k due to the black line. Therefore, the brightness Iy = I0cosθ / k. The magnitude of the vector indicated by the reference numeral f in FIG. 5A corresponds to the brightness Iy (= I0cosθ / k) between the positions C and D.
FIG. 5B (a) is a reprint of FIG. 5A (a).
図5B(b)は、図5A(b)に示す画像IMGyにおける被検査位置A-B間に対応する画素の明るさIyを正規化した明るさIy’を示している。同図に示すように、被検査位置A-Bのうち位置A-C間およびD-B間には凹凸も黒線もないため、明るさIy’=Iy/cosθ=I0である。被検査位置A-Bのうち位置C-D間では、明るさIy=I0cosθ/kであるから、Iy’=I0/kである。 5B (b) shows the brightness Iy'normalized to the brightness Iy of the pixels corresponding to the inspection positions AB in the image IMGy shown in FIG. 5A (b). As shown in the figure, the brightness Iy'= Iy / cosθ = I0 because there are no irregularities or black lines between the positions A and C and between the positions A and B among the positions A and B to be inspected. Of the positions A to B to be inspected, between positions C and D, the brightness is Iy = I0cosθ / k, so Iy'= I0 / k.
図5B(c)は、明るさIx,Iy’の差dIを示している。上述したように、被検査位置A-Bのうち位置A-C間およびD-B間では、明るさIx=Iy’=I0であるから、差dI=Ix-Iy’=0となる。一方、黒線ある位置C-D間は明るさIx=Iy’=I0/kであるから、差dI=0となる。 FIG. 5B (c) shows the difference dI between the brightness Ix and Iy'. As described above, since the brightness Ix = Iy'= I0 between the positions A and C and between the positions A and B among the positions A and B to be inspected, the difference dI = Ix-Iy'= 0. On the other hand, since the brightness Ix = Iy'= I0 / k between the positions C and D where the black line is located, the difference dI = 0.
このように、被検査位置A-Bのうち、凹凸も黒線もない位置でも、黒線がある位置でも、いずれにしても差dIが0となる。よって、黒線は検出されない。 As described above, the difference dI is 0 in any of the positions A to B to be inspected, regardless of whether the position has no unevenness or black line or has a black line. Therefore, the black line is not detected.
以上、図3A~図5Bを用いて説明したように、本実施形態では、被検査面Tにおける被検査位置A-Bを2つの角度から撮影した2つの画像を、角度の違いに起因する光の反射量の違いを正規化した上で比較する。これにより、黒線を検出することなく、精度よく凹凸を検出できる。 As described above with reference to FIGS. 3A to 5B, in the present embodiment, two images of the inspected positions AB on the inspected surface T taken from two angles are captured by light due to the difference in angle. The difference in the amount of reflection is normalized and then compared. As a result, unevenness can be detected accurately without detecting black lines.
図6は、一実施形態に係る検査システムの概略構成を示すブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of an inspection system according to an embodiment.
検査システムは、上述したカメラCx,Cyに加え、光源LSを備え得る。光源LSは、例えばレーザであって、被検査面における被検査位置に光を照射する。光の種類に特に制限はなく、可視光でもよいが、近赤外光であるのが望ましい。特に屋外で検査を行う場合に、太陽光などの外光の影響を受けにくいためである。この場合、近赤外光の波長を通過帯域とする帯域通過フィルタFx,Fyを介してカメラCx,Cyが撮影を行うのが望ましい。 The inspection system may include a light source LS in addition to the cameras Cx and Cy described above. The light source LS is, for example, a laser, and irradiates light at a position to be inspected on the surface to be inspected. The type of light is not particularly limited, and visible light may be used, but near-infrared light is preferable. This is because it is not easily affected by external light such as sunlight, especially when inspecting outdoors. In this case, it is desirable that the cameras Cx and Cy take pictures through the band-passing filters Fx and Fy whose passband is the wavelength of near-infrared light.
光照射の一例として、検査システムが光学部材OMを備え、光源LSからの光が光学部材OMを介して被検査位置に照射されてもよい。光学部材OMは、例えば、ポリゴンミラーなどのミラーである。光源LSからのレーザ光はコリメートされている。よって、ポリゴンミラーなどの光学部材OMを用いる場合、光源LSから被検査位置への距離において光の拡がりはごく僅かであり、また、被検査位置に到達するまでの光の減衰は無視できる程度である。 As an example of light irradiation, the inspection system may include an optical member OM, and light from the light source LS may be irradiated to the inspection position via the optical member OM. The optical member OM is, for example, a mirror such as a polygon mirror. The laser beam from the light source LS is collimated. Therefore, when an optical member OM such as a polygon mirror is used, the spread of light is very small at the distance from the light source LS to the inspected position, and the attenuation of the light until it reaches the inspected position is negligible. be.
光照射の別の例として、光学部材OMが、ロッドレンズ、シリンドリカルレンズ、パウエルレンズなどのレンズであって、光源LSからの光が光学部材OMを介して光を拡げられることにより、ラインビームを被検査位置に照射してもよい。仮に光源LSからの光が減衰したとしても、光を意図的に拡げることで検査が可能となる。ラインビームの強度分布が一定となるようレンズ系を設計することにより、被検査位置におけるいずれの点においても一定強度の光が照射される。 As another example of light irradiation, the optical member OM is a lens such as a rod lens, a cylindrical lens, or a Powell lens, and the light from the light source LS spreads the light through the optical member OM to generate a line beam. The position to be inspected may be irradiated. Even if the light from the light source LS is attenuated, the inspection can be performed by intentionally spreading the light. By designing the lens system so that the intensity distribution of the line beam is constant, light of constant intensity is irradiated at any point in the inspected position.
また、照射する光の形状はライン状に限らず、例えば、互いに直交する複数のライン(縦方向のラインと横方向のライン)から構成されるメッシュ状(格子状)でもよい。メッシュ状とすることで、1度の撮影でより多くの位置を検査できる。 Further, the shape of the irradiated light is not limited to the line shape, and may be, for example, a mesh shape (lattice shape) composed of a plurality of lines (vertical lines and horizontal lines) orthogonal to each other. By making it mesh-like, more positions can be inspected in one shooting.
なお、被検査位置において照射される光の強度にムラがある場合、強度分布を予め取得してキャリブレーションすることによって、強度ムラの影響を抑制できる。 If the intensity of the light emitted at the inspected position is uneven, the influence of the intensity unevenness can be suppressed by acquiring and calibrating the intensity distribution in advance.
検査システムが移動体1を備え、カメラCx,Cy、光源LS、光学部材OMの一部または全部が移動体1に搭載されてもよい。カメラCx,Cyを移動体1に固定することで、撮影角度を一定に保てる。この場合、カメラCx,Cyは光軸が互いに非平行になるよう配置されるのがよい。移動体1に特に制限はないが、例えば検査対象が道路である場合には車両が好適であり、検査対象が風力発電装置のブレードである場合はドローンが好適である。 The inspection system may include the moving body 1, and the camera Cx, Cy, the light source LS, and a part or all of the optical member OM may be mounted on the moving body 1. By fixing the cameras Cx and Cy to the moving body 1, the shooting angle can be kept constant. In this case, the cameras Cx and Cy are preferably arranged so that their optical axes are not parallel to each other. The moving body 1 is not particularly limited, but for example, when the inspection target is a road, a vehicle is suitable, and when the inspection target is a blade of a wind power generation device, a drone is suitable.
また、検査システムは検査装置2を備える。検査装置2は、画像取得部21と、正規化部22と、差分算出部23と、判定部24と、制御部25とを有する。これら各部の一部または全部は、ハードウェアで実装されてもよいし、プロセッサが所定のプログラムを実行することによって実現されてもよい。また、検査装置2の各部は、一台の装置に設けられてもよいし、複数の装置に分散して設けられてもよい。
Further, the inspection system includes an
画像取得部21は、カメラCxによる撮影で得られた画像IMGxと、カメラCyによる撮影で得られた画像IMGyとを取得する。画像IMGx,IMGyは不図示のディスプレイに表示されてもよい。
The
正規化部22は、カメラCx,Cyによる撮影角度の違いを正規化して、画像IMGyを正規化した正規化画像を生成する。
The
具体的には、正規化部22は、撮影角度の違いに起因する、被検査面における光の反射量の違いを正規化する。さらに具体的には、カメラCxによる撮影角度がθ1で、カメラCyによる撮影角度がθ2である場合、正規化部22は、画像IMGyの各画素の明るさを(cosθ1/cosθ2)倍することによって、正規化画像を生成する。正規化画像は不図示のディスプレイに表示されてもよい。
Specifically, the
また、正規化部22は撮影角度の違いに起因する被検査位置の歪みを正規化してもよい。具体的には、正規化部22は、画像IMGyに対してアフィン変換を行って、撮影方向を揃えてもよい。
Further, the
差分算出部23は、画像IMGxと正規化画像との差を算出し、差分画像を生成する。すなわち、差分算出部23は、カメラCx,Cyの撮影角度の違いに起因する、被検査位置における光の反射量の違いを正規化した上で、画像IMGxと画像IMGyとの差を算出する。差分画像は不図示のディスプレイに表示されてもよい。
The
判定部24は、差分画像(すなわち、画像IMGxと正規化画像との差)に基づいて、被検査位置に凹凸が存在するか否かを判定する。具体的には、判定部24は、差分画像における明るさと、所定の閾値との比較によって判定を行う。例えば、判定部24は、被検査位置のうち、明るさが閾値未満である画素に対応する位置には凹凸がないと判定し、明るさが閾値以上である画素に対応する位置には凹凸があると判定する。このような判定により、凹凸の有無および凹凸がある場合の位置を検出できる。
The
制御部25はカメラCx,Cyおよび光源LSを制御する。具体的には、制御部25は、カメラCx,Cyによる撮影タイミングや、光源LSによる光照射タイミングを制御する。
The
図7は、検査システムの処理動作の一例を示すフローチャートである。光源LSから被検査位置に光を照射した状態で、カメラCxが所定の撮影角度(例えば正対する角度)で被検査位置を撮影して得られる画像IMGxを画像取得部21が取得する(ステップS21)。また、光源LSから被検査位置に光を照射した状態で、カメラCyが所定の撮影角度(例えば正対から外れた角度)で被検査位置を撮影して得られる画像IMGyを画像取得部21が取得する(ステップS22)。なお、画像IMGx,IMGyの取得は順次に行ってもよいし、同時に行ってもよい。
FIG. 7 is a flowchart showing an example of the processing operation of the inspection system. The
続いて、正規化部22は、カメラCxによる撮影角度とカメラCyによる撮影角度を正規化する(ステップS23)。特に、正規化部22は、撮影角度の違いに起因する、被検査位置における光の反射量を正規化し、カメラCyからの画像IMGyを正規化して正規化画像を生成する。そして、差分算出部23はカメラCxからの画像IMGxと正規化画像との差を算出し、差分画像を生成する(ステップS24)。差分画像に基づいて、判定部24は被検査位置に凹凸が存在するか否か、存在する場合にはその位置を判定する。
Subsequently, the
以上述べたように、本実施形態では、互いに異なる撮影角度で被検査位置を撮影して2つの画像を生成し、撮影角度の違いを正規化した上で2つの画像を比較する。そのため、精度よく被検査位置における凹凸を検出できる。 As described above, in the present embodiment, the inspection positions are photographed at different shooting angles to generate two images, the difference in the shooting angles is normalized, and then the two images are compared. Therefore, unevenness at the inspected position can be detected with high accuracy.
なお、図6に示した検査システムの構成および図7に示した検査システムの処理動作は例示にすぎず、種々の変形が可能である。 The configuration of the inspection system shown in FIG. 6 and the processing operation of the inspection system shown in FIG. 7 are merely examples, and various modifications are possible.
例えば、図8に示すように、2つのカメラCx,Cyの光軸が平行になるよう配置し、画角における異なる位置に被検査位置A-Bが位置するようにしてもよい。 For example, as shown in FIG. 8, the two cameras Cx and Cy may be arranged so that the optical axes are parallel to each other so that the inspected positions AB are located at different positions in the angle of view.
また、カメラは1台でもよい。すなわち、被検査位置に光を照射した状態で、カメラを用いてある撮影角度で撮影を行い、続いて、撮影角度を変更して同一カメラを用いて撮影を行ってもよい。あるいは、カメラは固定で被検査面が移動してもよい。すなわち、図9に示すように、被検査面がある場所P1にある時に被検査位置A-Bに光を照射した状態でカメラが撮影を行い、続いて、被検査面が移動して別の場所P2にある時に被検査位置A-Bに光を照射した状態でカメラが撮影を行ってもよい。 Further, one camera may be used. That is, in a state where the position to be inspected is irradiated with light, a camera may be used to shoot at a certain shooting angle, and then the shooting angle may be changed and the same camera may be used for shooting. Alternatively, the camera may be fixed and the surface to be inspected may move. That is, as shown in FIG. 9, when the surface to be inspected is in the place P1, the camera takes a picture in a state where the positions A and B to be inspected are irradiated with light, and then the surface to be inspected moves to another. The camera may take a picture while irradiating the inspected positions AB with light when the place P2 is located.
さらに、図7に示した処理動作の一部を人が行ってもよい。例えば、検査装置2によって生成された差分画像を見ながら、人が凹凸の有無や凹凸の位置を判定してもよい。
Further, a person may perform a part of the processing operation shown in FIG. 7. For example, a person may determine the presence or absence of unevenness and the position of unevenness while looking at the difference image generated by the
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。 The above-described embodiments have been described for the purpose of allowing a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to carry out the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Accordingly, the invention is not limited to the described embodiments and should be the broadest scope in accordance with the technical ideas defined by the claims.
Cx,Cy カメラ
LS 光源
OM 光学部材
Fx,Fy 帯域通過フィルタ
1 移動体
2 検査装置
21 画像取得部
22 正規化部
23 差分算出部
24 判定部
25 制御部
Cx, Cy Camera LS Light source OM Optical member Fx, Fy Bandpass filter 1
Claims (9)
前記被検査位置に光を照射した状態で、前記被検査面に対して前記第1角度とは異なる第2角度で前記被検査位置を撮影して第2画像を取得する第2画像取得ステップと、
前記第1角度と前記第2角度の違いに起因する、前記被検査位置における光の反射量の違いを正規化した上で、前記第1画像と前記第2画像との差を算出する差分算出ステップと、を備える検査方法。 A first image acquisition step of photographing the inspected position at a first angle with respect to the inspected surface and acquiring a first image while the inspected position on the inspected surface is irradiated with light.
A second image acquisition step of photographing the inspected position at a second angle different from the first angle with respect to the inspected surface while irradiating the inspected position with light to acquire a second image. ,
Difference calculation for calculating the difference between the first image and the second image after normalizing the difference in the amount of light reflected at the position to be inspected due to the difference between the first angle and the second angle. Inspection method with steps.
前記被検査位置に光が照射された状態で、前記被検査面に対して第1角度で前記被検査位置を撮影して第1画像を取得するとともに、前記被検査位置に光が照射された状態で、前記被検査面に対して前記第1角度とは異なる第2角度で前記被検査位置を撮影して第2画像を取得する1以上のカメラと、
前記第1角度と前記第2角度の違いに起因する、前記被検査位置における光の反射量の違いを正規化した上で、前記第1画像と前記第2画像との差を算出する差分算出部と、を備える検査システム。 A light source that irradiates the inspected position on the inspected surface with light,
In a state where the inspected position was irradiated with light, the inspected position was photographed at a first angle with respect to the inspected surface to acquire a first image, and the inspected position was irradiated with light. In the state, one or more cameras that capture the position to be inspected at a second angle different from the first angle with respect to the surface to be inspected and acquire a second image.
Difference calculation for calculating the difference between the first image and the second image after normalizing the difference in the amount of light reflected at the position to be inspected due to the difference between the first angle and the second angle. Inspection system equipped with a department.
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