JP2641597B2 - A method for detecting the shape of a plate using multiple slits - Google Patents

A method for detecting the shape of a plate using multiple slits

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克彦 新蔵
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼板の圧延等、板状体の処理に際して処理
板材の表面状態を評価するため、処理板材の表面の凹
凸、耳波等を検出して形状を評価する技術に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention evaluates the surface condition of a treated plate material during the treatment of a plate-like body such as rolling of a steel plate by examining the unevenness of the surface of the treated plate material, ear waves, and the like. The present invention relates to a technology for detecting and evaluating a shape.

〔従来の技術〕 従来から、かかる鋼板形状を光学的に検出する方法と
して、大別してレーザーのように指向性を持つ光源を使
用する方法と散乱光源を使用する方法の2つがある。
[Prior Art] Conventionally, there are two methods for optically detecting the shape of such a steel sheet, a method using a light source having directivity like a laser and a method using a scattering light source.

レーザー光源を用いる方法は断面形状をその形のまま
検出する利点はあるが、例えばブリキ板のように反射が
著しい被検板ではレーザー光が被検板に当たった像が写
らないことや、レーザー光が幅をもっていることから、
曲りの検出が難しいという欠点があり、鋼板等の圧延に
際しての形状検知の点からは、散乱光源を使用する方法
が優れていると言える。
The method using a laser light source has the advantage of detecting the cross-sectional shape as it is, but for example, on a test plate such as a tin plate that has a remarkable reflection, the image where the laser beam hits the test plate is not reflected, Because light has width,
There is a drawback that it is difficult to detect bending, and it can be said that a method using a scattered light source is excellent in terms of shape detection in rolling a steel plate or the like.

この散乱光源を用いる検出法としては、特開昭57−17
2204号公報に開示されている方式のものがある。これは
板材表面の特性によって棒状光源と点光源を使い分け
て、板材表面上の反射像の歪みを観測することにより、
板材の形状を評価するものである。
As a detection method using this scattered light source, JP-A-57-17
There is a method disclosed in Japanese Patent Publication No. 2204. This is achieved by observing the distortion of the reflected image on the plate material surface by using a rod-shaped light source and a point light source depending on the characteristics of the plate material surface.
This is to evaluate the shape of the plate material.

また、特開昭62−117505号公報に開示された方式は、
棒状光源と一本のスリットの位置関係を変え、その時の
2本の照射線の間隔から鋼板形状を推定するものであ
る。
Also, the method disclosed in JP-A-62-117505 is
The positional relationship between the rod-shaped light source and one slit is changed, and the shape of the steel plate is estimated from the interval between the two irradiation lines at that time.

いずれにしても、この散乱光源を用いた検出法は、単
一の光源の反射像を時間的にずらせて撮像し、面として
形状を捉えて断面形状を推定している。
In any case, the detection method using the scattered light source captures a reflected image of a single light source with a temporal shift, captures a shape as a surface, and estimates a cross-sectional shape.

しかし、この散乱光源を用いた方式のものにおいて
は、被検出体が振動している場合には、反射像にブレを
生じ、面を推定するには種々の異なった条件で撮像され
たものを合成することになってしまい、合成処理に手間
を要するばかりではなく、正確度を欠くという欠点があ
る。
However, in the method using the scattered light source, when the object to be detected is vibrating, the reflected image is blurred, and the image obtained under various different conditions is used to estimate the surface. In this case, there is a disadvantage that not only the combining process is troublesome but also the accuracy is low.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

本発明はかかる従来の散乱光源を用いた形状検出方法
の欠点を解消して、検出対象板が振動していても簡単に
且つ正確に形状を把握するための手段を確立するもので
ある。
The present invention solves the drawbacks of the conventional shape detection method using a scattered light source and establishes a means for easily and accurately grasping the shape even when the detection target plate is vibrating.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、板状体をはさんで鉛直方向に切られた複数
スリットと高速撮像器とを配置し、複数スリットからの
散乱光の板状体表面における正反射像を高速撮像器によ
って撮像し、この撮像結果から反射点の位置を算出し、
その算出結果からその反射点における被検板の長手方向
の傾斜を推定し、各スリットの反射像について同様の処
理を施し、それらの結果を連結することによって形状を
検出するものである。
The present invention arranges a plurality of slits vertically cut across a plate and a high-speed imager, and captures a regular reflection image of the scattered light from the plurality of slits on the surface of the plate by the high-speed imager. Calculate the position of the reflection point from this imaging result,
The longitudinal inclination of the test plate at the reflection point is estimated from the calculation result, the same processing is performed on the reflection image of each slit, and the shape is detected by connecting the results.

〔作用〕[Action]

散乱光源の前面に複数スリットを用いることによって
散乱光を板幅方向に線状に且つ均一に鋼板表面を照射す
ることになり、その反射光の歪みを連結することによっ
て形状が推定できる。
By using a plurality of slits in front of the scattered light source, the scattered light is linearly and uniformly irradiated on the steel sheet surface in the plate width direction, and the shape can be estimated by connecting the distortion of the reflected light.

すなわち、反射像はスリットと同じ本数の線状の像と
なる。これに画像処理を加え、画像データより反射点の
位置情報を得る。反射点の傾斜は、反射点の位置情報の
関数となるから、この関数から反射点での傾斜は算出さ
れる。各反射点について同様の処理を施し、鋼板の長手
方向に連結することによって表面形状を検出する。振動
による画像のブレは高速シャッターカメラのような高速
撮像器を使用することによって防止できる。
That is, the reflection image is a linear image of the same number as the slits. Image processing is applied to this, and position information of the reflection point is obtained from the image data. Since the inclination of the reflection point is a function of the position information of the reflection point, the inclination at the reflection point is calculated from this function. The same process is performed for each reflection point, and the surface shape is detected by connecting the steel plates in the longitudinal direction. Image blur due to vibration can be prevented by using a high-speed imager such as a high-speed shutter camera.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の実施例を示す。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

同図において、1は高速撮像器を、また2は図示しな
い散乱光源の前面に設置した鉛直な複数のスリット3を
有するスリット板を示し、4は検知対象となる鋼板であ
る。同図に示す座標系はy軸方向と鋼板長手方向が一致
し、かつxy平面と鋼板平面とが一致するようにとられて
おり、z軸は鋼板平面と鉛直方向の軸である。
In the figure, 1 is a high-speed imager, 2 is a slit plate having a plurality of vertical slits 3 installed on the front of a scattered light source (not shown), and 4 is a steel plate to be detected. In the coordinate system shown in the figure, the y-axis direction and the longitudinal direction of the steel sheet coincide with each other, and the xy plane and the steel sheet plane coincide with each other, and the z-axis is an axis perpendicular to the steel sheet plane.

この設定条件の下で複数スリットのうちの左からi番
目のスリット3iからの光は鋼板4上の点5において正反
射し、高速撮像器1に入射することとなる。
Under this setting condition, the light from the i-th slit 3 i from the left among the plurality of slits is specularly reflected at the point 5 on the steel plate 4 and enters the high-speed imaging device 1.

同図を参照して、このスリット3i、鋼板上の点5、高
速撮像器1のそれぞれの座標を、(xs,ys,zs)、(xw,y
p,zp)、(xc,0,zc)とする。
With reference to the figure, a slit 3 i, points on the steel plate 5, the respective coordinates of the high-speed imaging device 1, (x s, y s , z s), (x w, y
p, z p), and (x c, 0, z c ).

第2図は第1図の方式によって得られた各スリット3
からの反射像の画像を示す。同図を参照して同画像は上
記鋼板上位置xWに対応する上端からの画素数Nrとして横
軸方向に走査する。こうして得られた横軸方向(幅方
向)の左端からの位置データのうちi番目のデータNr
ら反射点5のy座標ypを算出する。
FIG. 2 shows each slit 3 obtained by the method of FIG.
5 shows an image of a reflection image from the camera. Referring to the image drawing is scanned in the horizontal direction as a pixel number N r from the top corresponding to the steel plate on the position x W. From the i-th data N r of position data from the left end of the thus obtained horizontal direction (width direction) is calculated y-coordinate y p of the reflection point 5.

点5における鋼板の法線ベクトル(ax,ay,az)は、 k1={(xw−xc+yp 2+zp 2−1/2 k2= {(xw−xs+(yp−ys+(zp−zs−1/2 と表される。The normal vector of the steel sheet at point 5 (a x, a y, a z) is k 1 = {(x w -x c) 2 + y p 2 + z p 2} -1/2 k 2 = {(x w -x s) 2 + (y p -y s) 2 + (z p -z s ) It is expressed as 2−1/2 .

ここで、xc,zc,xsは設定時与えられる定数で、ys,xw
は反射点の選択時に決まる定数であり、また、鋼板のz
軸方向の変位はzc,zsに比較して微小であると考える
と、 zp=0 となる。さらに、x軸方向の傾きを無視すると、ax=0
より、 となる。よってypを画像データより計算すれば法線ベク
トル(ah,ay,az)が求められる。
Here, x c , z c , x s are constants given at the time of setting, and y s , x w
Is a constant determined when the reflection point is selected, and z of the steel sheet
Assuming that the displacement in the axial direction is small compared to z c and z s , z p = 0. Furthermore, ignoring the tilt in the x-axis direction, a x = 0
Than, Becomes Therefore, if y p is calculated from the image data, the normal vector (a h , a y , a z ) can be obtained.

鋼板の傾斜θは、 によって求められる。The inclination θ of the steel sheet is Required by

幅方向位置x=xwにおける各スリットからの光の正反
射点のy座標y1,y2,・・・,ynとそれに対応する傾斜
θ12,・・・,θが求められると、x=xwでの鋼板
の断面は第3図のように検出される。
Widthwise position x = y-coordinate y 1 of the specular reflection point of the light from the slits in the x w, y 2, ···, inclination theta 1 and the corresponding y n, θ 2, ···, is theta n When determined, the cross section of the steel sheet at x = x w is detected as Figure 3.

以上の処理を例えば20mm間隔でxwを変化させて実行す
ることにより、鋼板表面の形状が検出される。
By executing by changing the x w in the above processing, for example 20mm spacing, the shape of the steel sheet surface is detected.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によって、散乱光源による撮像結果の一画面か
ら鋼板の表面形状をその形状のまま再現する。このため
従来のように形状を急崚度等の代表値で表現するのでは
なく、形状の特徴を捉えることが可能となる。また同一
時刻の撮像結果から表面形状を推定するので高速シャッ
ターカメラを使用することによって振動による精度劣化
を僅少にすることが可能となる。したがって、非接触で
振動に強い鋼板表面形状検出を三次元的に行うことがで
きる。
According to the present invention, the surface shape of the steel sheet is reproduced as it is from one screen of the imaging result obtained by the scattered light source. For this reason, it is possible to capture the feature of the shape, instead of expressing the shape with a representative value such as the degree of sharpness as in the related art. In addition, since the surface shape is estimated from the imaging result at the same time, the use of a high-speed shutter camera makes it possible to minimize deterioration in accuracy due to vibration. Therefore, it is possible to three-dimensionally detect a non-contact and vibration-resistant steel sheet surface shape.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の鋼板表面形状検出法の概要を示す。第
2図は撮像結果の例を示し、第3図は、形状再現のため
の説明図である。 1:撮像器、2:スリット板 3:スリット、4:鋼板 5:鋼板上の反射点
FIG. 1 shows an outline of the steel sheet surface shape detection method of the present invention. FIG. 2 shows an example of an imaging result, and FIG. 3 is an explanatory diagram for reproducing a shape. 1: Imager, 2: Slit plate 3: Slit, 4: Steel plate 5: Reflection point on steel plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田原 伸一郎 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本製鐵株式會社八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭57−172204(JP,A) 特開 昭61−241612(JP,A) 実開 昭62−117505(JP,U) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Shinichiro Tahara 1-1, Hibata-cho, Tobata-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka Prefecture Nippon Steel Corporation Yawata Works (56) References JP-A-57-172204 (JP, A) JP-A-61-241612 (JP, A) JP-A-62-117505 (JP, U)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】板状体をはさんで鉛直方向に切られた複数
スリットと高速撮像器とを配置し、複数スリットからの
散乱光の板状体表面における正反射像を高速撮像器によ
って撮像し、この撮像結果から反射点の位置を算出し、
その算出結果からその反射点における長手方向の傾斜を
推定し、各スリットの反射像について同様の処理を施
し、それらの結果を連結することによって形状を推定す
る複数スリットによる板状体の形状検出方法。
1. A high-speed imager and a plurality of slits cut in a vertical direction across a plate-like body, and a regular reflection image of scattered light from the plurality of slits on a surface of the plate-like body is taken by the high-speed imager. Then, the position of the reflection point is calculated from the imaging result,
Estimating the longitudinal inclination at the reflection point from the calculation result, performing the same processing on the reflection image of each slit, and estimating the shape by connecting the results, a plate-like body shape detection method using multiple slits .
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