JP4154295B2 - マーキング位置検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、マーキング位置検出方法に関し、詳細には角ビレットや角材などの角鋼材の表面の疵部を、予め蛍光物質を含んだマーキング材でマーキング（蛍光磁粉による疵部のマーキングあるいはその疵部の位置を示す蛍光マーキング材によるマーキングなど）を行い、そのマーキング位置を検出する技術に関するものである。

従来、角鋼材を対象とした探傷工程においては、角鋼材を搬送する途中において、角鋼材の被探傷面の疵部を、予め蛍光物質を含んだマーキング材でマーキング（蛍光磁粉による疵部のマーキングあるいはその疵部の位置を示す蛍光マーキング材によるマーキングなど）を行い、その被探傷面に紫外線照射光源より紫外線を照射し、被探傷面を撮像して蛍光マーキングによるマーキングの位置を検出することが行われているが、角鋼材自身の曲りなどによって角鋼材の搬送方向と直交する横方向の振れに伴う被探傷面の幅方向の振れを避けることができず、角鋼材を直線的に撮像することができない。そのため、マーキング位置の幅方向の位置検出精度が低下する問題がある。

このような角鋼材の幅方向の振れを補正する方法として、特開平６−２０７９２６号公報（特許文献１）、特開平２００１−１０８６３５号公報（特許文献２）などに提案されているものがある。

特許文献１には、被探傷面を撮像するＣＣＤカメラの撮像側から角鋼材の幅方向よりも長い帯状の平行光を角鋼材に照射し、その反射光がＣＣＤカメラで得られない境界を角鋼材のエッジとして検出し、検出したエッジを元にマーキング位置を検出する方法が提案されている。

また、特許文献２には、角鋼材（角ビレット）の隣り合った二面にレーザ距離センサ（距離計）を対向設置して、それぞれの面までの距離を測定することで、角鋼材の幅方向の横振れに対する表面疵部の位置補正を行う方法が提案されている（特許文献２の段落［００３２］参照）。
特開平６−２０７９２６号公報 特開平２００１−１０８６３５号公報

ところで、上記特許文献２に提案の方法では、平面カメラ（ＣＣＤカメラ）に対して角鋼材（角ビレット）の横方向の移動補正は行っているが、前後方向（ＣＣＤカメラと被探傷面との間隔）の補正は行っていない。ＣＣＤカメラに対して角鋼材が前後方向に移動すると、ＣＣＤカメラに写る像倍率が異なるため、角鋼材の大きさが変化して撮像され、表面疵部の正確な位置補正ができない。像倍率の影響を低減させる方法として焦点距離を長くする方法もあるが、焦点距離を長くするにはＣＣＤカメラを遠くに離す必要があり、工場などのスペースの限られた場所での実現は難しい。

一方、特許文献１に提案の方法で、ＣＣＤカメラに対して角鋼材の前後方向の移動補正を行うには、図４示すように両エッジまでの長さを測定し、既知である角鋼材の幅と比較することによって計算することは可能と推定される。しかし、実際の角鋼材では幅は一定ではなく変動している。角鋼材の幅の変動を角鋼材の前後方向の移動と誤認してしまう危険性がある。なお、この特許文献１には、段落［００２３］に「カメラと被検査材との間の距離が変動し、撮像画像上における被検査材の大きさが変化しても正確に定められる。」と記載されているものの、カメラと被検査材との間の前後方向の補正を行っている具体的な手法（計算方法）の記載は無い。

また、角鋼材は、搬送方向に対して横方向に移動するだけでなく、角鋼材の軸中心に回転することによって傾くことも予想される。その場合、傾き量を補正しなければ、正確な疵部分（マーキング）の位置の検出が困難である。

本発明は、上記の問題点に鑑みなしたものであって、その目的は、角鋼材の疵部分を蛍光物質を含んだ磁粉やマーキング材でマーキングする場合において、その角鋼材の疵部分（マーキング）の位置を正確に検出し得るマーキング位置検出方法を提供するものである。

上記の目的を達成するために、本発明（請求項１）に係るマーキング位置検出方法は、角鋼材の表面の疵部を、予め蛍光物質を含んだマーキング材でマーキングを行い、搬送した上で、紫外線照射光源により紫外線を照射して前記マーキングを蛍光発光させ、蛍光発光された光信号をＣＣＤカメラに撮影し、得られた画像データを処理することによってマーキング位置を検出する方法において、前記角鋼材の四面のうち、一つの面に二つ以上の距離計と隣り合った面に少なくとも一つの距離計をそれぞれ面に対向させて設けるとともに、これら距離計により求まる距離計から角鋼材までの距離を基に、ＣＣＤカメラに対する角鋼材の前後方向の移動量とＣＣＤカメラで撮影される角鋼材の像倍率と角鋼材の傾きを求めて前記マーキング位置の補正を行うものである。

上記本発明では、角鋼材の四面のうち、一つの面に二つ以上の距離計と隣り合った面に少なくとも一つの距離計をそれぞれ面に対向させて備えているので、これらの距離計によって距離計から角鋼材の面（被探傷面）までの距離を測定することができる。これにより、ＣＣＤカメラに対して角鋼材の被探傷面の幅方向の移動量とＣＣＤカメラに対する前後方向の移動量とをそれぞれ算出して求めることができ、前後方向の移動量からはＣＣＤカメラに撮像される像倍率を、また幅方向の移動量からは幅方向の振れ量をそれぞれ算出して求めることができ、これらの値でＣＣＤカメラで得られた画像上のマーキング位置を補正して求めることができる。従って、ＣＣＤカメラに対して前後方向に角鋼材が移動して、ＣＣＤカメラとの距離が変化しても、その影響を受けることなく、また、角鋼材の幅変動や幅方向の振れがあっても、その影響を受けることなく、角鋼材上に蛍光マーキングされた位置を検出することができ、マーキング位置の検出精度の向上が図れる。そして、このような精度の向上を図るためには、角鋼材の隣り合う面の少なくとも一方の面には二つ以上の距離計を設置する必要がある。

本発明によれば、角鋼材の疵部分を蛍光物質を含んだ磁粉やマーキング材でマーキングする場合において、その角鋼材の疵部分（マーキング）の位置を、角鋼材が傾いても精度良く検出することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のマーキング位置検出装置の模式的説明図であって、ａは平面図、ｂは正面図、ｃはＸ−Ｘ断面図である。

マーキング位置検出装置１は、角鋼材２を搬送するエンコーダ付きのテーブルローラ３を備えるとともに、そのテーブルローラ３の側方及び上方を覆うように設置された遮光フード４を備える。遮光フード４内の上方部にはＣＣＤカメラ５と、紫外線照射光源６が設置されている。また、ＣＣＤカメラ５の上流側（角鋼材の搬送方向の上手側）には角鋼材２の上面（被探傷面）と対向させてレーザ変位計（距離計）７が、また角鋼材２の側面にはその側面と対向させて二つのレーザ変位計（距離計）８、９がそれぞれ位置固定して設置されている。なお、前記テーブルローラ３のエンコーダによって角鋼材２の通材速度や長手方向の進行位置を検出することができる。また、図において、１０は角鋼材２の感知センサであって、角鋼材２が所定位置に搬送されてきたことを検知する。

上記装置によるマーキング位置の検出要領を、図２の処理流れの大要を示すフロー図を参照して説明する。
（１）角鋼材２は、予め上工程で蛍光磁粉探傷が行われ、その疵部分には、蛍光物質を含んだマーキング材を用いてマーキング１１がなされている。その角鋼材２がテーブルローラ３上を上流側から搬送開始するとともに、感知センサ１０で角鋼材２を検知する（ステップＳ１）。

（２）感知センサ１０からの信号を基に、角鋼材２が所定位置に搬送されたかどうかを検知する（ステップＳ２）。

（３）ステップＳ２で角鋼材２が所定位置に搬送されステップＳ３〜Ｓ５のデータ取り込みのタイミングがよければ、まず、エンコーダのデータを取り込む（ステップＳ３）。次いで、レーザ変位計（距離計）７〜９の距離データを取り込み（ステップＳ４）、更にＣＣＤカメラ５による画像データを取り込む（ステップＳ５）。

（４）ステップＳ５の画像データを基に、画像処理を行い、画像処理によってマーキングされたマーキング１１の部位を検出（抽出）し、画像上の位置座標を記録する（ステップＳ６）。次いで、ステップＳ４のレーザ変位計７〜９による距離データを基に、角鋼材２の位置補正を行い、前記検出されたマーキング１１の幅方向の位置座標変換を、詳細を後記する演算により行う（ステップＳ７）。この後、感知センサ１０で角鋼材２を引き続き検知し（ステップＳ８）、この検知で角鋼材２が検知されなくなるまで、所定量を搬送しつつステップＳ３〜Ｓ８を繰り返す（ステップＳ９）。

（５）ステップＳ９で角鋼材２が全て通過し、検知されなくなったら、エンコーダデータによる角鋼材２の長手方向でのマーキング１１の位置座標を整理する（ステップＳ１０）。次いで、整理されたデータを基にダブルカウントしたマーキング１１を除去し、個々のマーキング１１を統合するとともに、その角鋼材２上のマーキング位置を記録する（ステップＳ１１）。

上述の検出要領によってマーキング位置が検出されるため、ＣＣＤカメラ５に対して前後方向に角鋼材２が移動して、ＣＣＤカメラ５との距離が変化しても、その影響を受けることなく、また、角鋼材２の幅変動や幅方向の振れがあっても、その影響を受けることなく、角鋼材２上に蛍光マーキングされた位置を精度よく検出することができる。なお、ステップＳ３〜Ｓ５はそれぞれ順序立ててフローを記載しているが、ステップＳ３〜Ｓ５を同時タイミングで行えば、ズレなどが生じず精度の高いデータが得られる。但し、同時タイミングで行うには専用のトリガーを設けるなど新たな装置を設ける必要がある。

次に、マーキング位置を演算して求める方法を、図３を参照して説明する。但し、図３中に示す符号などは下記を意味するものである。
ＸＹ軸の原点：ＣＣＤカメラ５に付属したレンズの主点
ｂ０：原点からＣＣＤ受光面までの距離
ａ０：原点からレーザー変位計までの距離
ｂ１：レーザー変位計７から角鋼材２までの距離
ａ１：レーザー変位計８から角鋼材２までの距離
ａ２：レーザー変位計９から角鋼材２までの距離
ｋ０：Ｘ軸からレーザー変位計８までの距離
ｋ：レーザー変位計８からレーザー変位計９までの距離
θ：角鋼材２の傾き角
α１：角鋼材２のエッジからマーキング位置までの距離
ｃ０：ＣＣＤ受光面の中心からＣＣＤに撮像される角鋼材２のエッジまでの距離
ｃ０−α０：ＣＣＤ受光面の中心からＣＣＤに撮像されるマーキング位置までの距離

点Ｐｂ１：レーザー変位計７の角鋼材２の測定位置座標
点Ｐａ１：レーザー変位計８の角鋼材２の測定位置座標
点Ｐａ２：レーザー変位計９の角鋼材２の測定位置座標
点Ｐｅ：両面の接する角鋼材２のコーナー座標
点Ｐｍ：マーキング位置座標
直線Ａ：角鋼材２の横面の接線
直線Ｂ：角鋼材２の上面（ＣＣＤカメラ５側の面）の接線

点Ｐｂ１、Ｐａ１、Ｐａ２のそれぞれの座標は以下の通りである。
点Ｐｂ１＝（０，ｂ１）、点Ｐａ１＝（ａ０−ａ１，ｋ０）、点Ｐａ２＝（ａ０−ａ２，ｋ０＋ｋ）

直線Ａは点Ｐａ１と点Ｐａ２を結ぶ線であり、以下の通りである。
ａ１≠ａ２なら、ｙ＝Ａ１ｘ＋Ｂ１｛但し、Ａ１＝ｋ／（ａ１−ａ２）、Ｂ１＝（（ａ１−ａ２）ｋ０−（ａ０−ａ１）ｋ）／（ａ１−ａ２）｝
ａ１＝ａ２なら、ｘ＝ａ０−ａ１

直線Ｂは直線Ａと直交し点Ｐｂ１を通過する線であり、以下の通りである。
ａ１≠ａ２なら、ｙ＝Ａ２ｘ＋Ｂ２｛但し、Ａ２＝−（ａ１−ａ２）／ｋ、Ｂ２＝ｂ１｝
ａ１＝ａ２なら、ｙ＝ｂ１

点Ｐｅの座標を（Ｅｘ，Ｅｙ）とすると、以下の通りである。
ａ１≠ａ２なら、Ｅｘ＝−（Ｂ１−Ｂ２）／（Ａ１−Ａ２）、Ｅｙ＝（Ａ１・Ｂ２−Ａ２・Ｂ１）／（Ａ１−Ａ２）
ａ１＝ａ２なら、Ｅｘ＝ａ０・ａ１、Ｅｙ＝ｂ１

これによってｃ０は以下のように求まる。
ａ１≠ａ２なら、ｃ０＝Ｅｘ・ｂ０／Ｅｙ
ａ１＝ａ２なら、ｃ０＝（ａ０−ａ１）ｂ０／ｂ１

マーキング位置座標Ｐｍは、以下の通りである。
ａ１≠ａ２なら、Ｐｍ＝（Ｅｘ−α１ｃｏｓθ，Ｅｙ−α１ｓｉｎθ）｛但し、ｔａｎθ＝（Ｅｙ−ｂ１）／Ｅｘ｝
ａ１＝ａ２なら、Ｐｍ＝（ａ０−ａ１−α１，ｂ１）

これによってｃ０−α１は以下のように求まる。
ａ１≠ａ２なら、ｃ０−α１＝（Ｅｘ−α１ｃｏｓθ）／（Ｅｙ−α１ｓｉｎθ）
ａ１＝ａ２なら、ｃ０−α１＝ｂ０（ａ０−ａ１−α１）／ｂ１

このように、三つの距離計（図１における符号７〜９の距離計）を用いれば、角鋼材２が傾いても影響を受けずに正確にマーキング１１された位置を検出することが可能となる。

本発明のマーキング位置検出装置の模式的説明図であって、ａは平面図、ｂは正面図、ｃはＸ−Ｘ断面図である。 本発明に係る処理流れの大要を示すフロー図である。 本発明に係るマーキング位置を演算して求める方法を説明するための模式図である。 従来の探傷処理の際の探傷エリアの設定方法を説明するための図である。

符号の説明

１：マーキング位置検出装置 ２：角鋼材
３：テーブルローラ ４：遮光フード ５：ＣＣＤカメラ
６：紫外線照射光源 ７〜９：レーザ変位計 １０：感知センサ
１１：マーキング

Claims (1)

1. 角鋼材の表面の疵部を、予め蛍光物質を含んだマーキング材でマーキングを行い、搬送した上で、紫外線照射光源により紫外線を照射して前記マーキングを蛍光発光させ、蛍光発光された光信号をＣＣＤカメラに撮影し、得られた画像データを処理することによってマーキング位置を検出する方法において、前記角鋼材の四面のうち、一つの面に二つ以上の距離計と隣り合った面に少なくとも一つの距離計をそれぞれ面に対向させて設けるとともに、これら距離計により求まる距離計から角鋼材までの距離を基に、ＣＣＤカメラに対する角鋼材の前後方向の移動量とＣＣＤカメラで撮影される角鋼材の像倍率と角鋼材の傾きを求めて前記マーキング位置の補正を行うことを特徴とするマーキング位置検出方法。