JP4797060B2 - 棒鋼計数装置 - Google Patents

Description

本発明は、結束した任意束の棒鋼の一端面の撮影画像から棒鋼の本数を計数する棒鋼計数装置に関する。

鉄筋コンクリートの構造物などに用いられる、結束された棒鋼を対象に、任意束の棒鋼の本数を計数する手段として、一定長の棒鋼の重量をもとに、束ねられた棒鋼の本数を推定する手段と、束ねられた棒鋼の一端面の撮影画像をもとに棒鋼の本数を計数する手段とが考えられる。

結束した任意束の棒鋼の一端面の撮影画像から棒鋼の本数を計数する場合、照明装置の照射光を棒鋼の一端面に反射させて、その撮影画像を取得することにより、束ねられた棒鋼の本数を結束したままの状態で計数することが可能となる。

この場合、束ねられた棒鋼の端面が軸方向に対して一様に揃わず、軸方向のずれ（端面の凹凸）による不揃いの状態（端面が軸方向に不揃いの状態）にあると、束ねられた棒鋼のうち、周囲の棒鋼から凹んだ棒鋼の端面に光が到達せず、これによってカメラで捉えた画像に欠測が生じ、計数誤差を招くという問題があった。

画像処理による棒鋼の計数技術として、従来では、切断後の棒材の本数を計数する圧延ライン１次計数部と、結束前の棒材の本数を計数する圧延ライン２次計数部とを備えたシステムが存在した（特許文献１）。また、他の計数手段として、棒材を照明し、照明した配列棒材を撮影して、その撮影画像に対し、平滑化処理、細線化処理、横方向微分処理、膨張処理、および２値化処理の各画像処理を行い、この画像処理した画像から棒材の本数を計数する計数手段が存在した（特許文献２）。
特開２００５−７８４６５号公報 特開２００３−２１６９２２号公報

上述したように、照明装置の照射光を棒鋼の一端面に反射させて、結束した任意束の棒鋼の一端面の撮影画像から棒鋼の本数を計数する場合、束ねられた棒鋼のうち、周囲の棒鋼から凹んだ棒鋼の端面に光が到達せず、これによってカメラで捉えた画像に欠測が生じ、計数誤差を招くという問題があった。

本発明は上記問題を解消し、結束した任意束の棒鋼の一端面の撮影画像から棒鋼の本数を計数する場合に、端面が軸方向に不揃いの状態で束ねられた棒鋼に対しての欠測率を低減して、信頼性の高い計数機能を実現した棒鋼計数装置を提供することを目的とする。

本発明は、結束した任意束の棒鋼の一端面の撮影画像から前記棒鋼を計数する棒鋼計数装置であって、前記棒鋼の一端面の像を取り込む開口部と、前記開口部から取り込んだ像に対して、その像を伝送し、光路を延長する光路延長手段と、前記光路延長手段を経た像を撮影する撮像カメラと、前記開口部を介して、前記棒鋼の一端面に、前記棒鋼の軸方向に平行する方向から照射光を照射する照明手段とを具備したことを特徴とする。

本発明によれば、結束した任意束の棒鋼の一端面の撮影画像から棒鋼の本数を計数する場合に、端面が軸方向に不揃いの状態で束ねられた棒鋼に対しての欠測率を低減して、信頼性の高い計数機能を実現できる。

以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

本発明の実施形態に係る棒鋼計数装置の構成を図１乃至図６に示す。図１は本発明の実施形態に係る棒鋼計数装置の外観構成を示す斜視図、図２は同装置のバックパネルを外した背面側の斜視図、図３は同装置の外観構成を示す正面図、図４は同装置の内部構成を示す背面図、図５は同装置の内部構成を示す側断面図、図６は同装置の回路構成を示すブロック図である。

本発明の実施形態に係る棒鋼計数装置は、結束した任意束の棒鋼ＰＡの一端面の撮影画像から棒鋼を計数する棒鋼計数装置であって、図１および図３に示す第１の照明手段１０と、図２および図４に示す第２の照明手段２０とを具備する。

第１の照明手段１０は、計測（計数）対象となる、束ねた棒鋼ＰＡの一端面に対して、上記棒鋼ＰＡの軸方向に平行しない方向、すなわち上記棒鋼ＰＡの軸方向に対して傾斜した方向から散乱照明を行う傾斜照明手段であり、以下、この照明手段をローアングル照明部と呼称する。このローアングル照明部１０の照射光を図５に符号ＲＢで示している。

第２の照明手段２０は、上記束ねた棒鋼ＰＡの一端面に対して、上記棒鋼ＰＡの軸方向に平行する方向から照明を行う直進照明手段であり、以下、ストレート照明部と呼称する。このストレート照明部２０の照射光を図５に符号ＲＡで示している。

ローアングル照明部１０は、図１、図３および図５に示すように、棒鋼計数装置本体（以下、装置本体と称す）１の前面部１Ａに設けられた矩形状の開口部２を囲むように設けられている。

ストレート照明部２０は、図２、図４および図５に示すように、上記開口部２に連通して装置本体１の内部に設けられている。開口部２は上記棒鋼ＰＡの一端面の像を取り込む撮像窓と、ストレート照明部２０の照射窓を構成する。

ローアングル照明部１０は、開口部２の周囲の四辺に、外方に拡がる所定の傾斜角を有して設けられた散乱光照射面１０ａ，１０ａ，…と、散乱用光源１１，１１，…とを具備して構成される。散乱光照射面１０ａ，１０ａ，…は、ここでは透明若しくは半透明のアクリル板を用いて構成される。散乱用光源１１，１１，…は、複数の照明用ＬＥＤを直線状に配列したＬＥＤ光源若しくは蛍光ランプを用いて構成される。このローアングル照明部１０の散乱用光源１１，１１，…は、後述する制御部７の点灯駆動制御により、上記四辺の各辺毎に、照明が所定の点灯／消灯パターンで切り替えられ（全点灯／部分点灯／消灯）、または各辺毎に、照度が切り替えられる。

ストレート照明部２０は、上記開口部２に連通する開口面Ｗ１，Ｗ２を有した箱形のランプフレーム２０Ｆと、このランプフレーム２０Ｆの天面にマトリクス状に配置された複数個（ここでは１６個）の照明用ＬＥＤ光源２１，２１，…と、ランプフレーム２０Ｆに介挿して設けられたハーフミラー２２とを具備して構成される。ランプフレーム２０Ｆは、互いに隣り合う二面に開口面Ｗ１，Ｗ２を形成し、その一方の開口面Ｗ１を装置本体１の開口部２に連通させ、他方の開口面Ｗ２を装置本体１内の上方に向けて、装置本体１に固定されている。このランプフレーム２０Ｆの開口面Ｗ１と対向する天面に、１６個の照明用ＬＥＤ光源２１，２１，…をマトリクス状に配置し、開口面Ｗ２と対向する下面（底面）に光吸収面（Ｓ）を設けている。開口面Ｗ１は、上記棒鋼ＰＡの一端面の像（棒鋼端面像）を取り込む棒鋼端面像の導入窓を構成するとともに、ＬＥＤ光源２１，２１，…の照射窓を構成する。開口面Ｗ２は、開口面Ｗ１に取り込まれハーフミラー２２により反射された像（棒鋼端面像）を後述する光路延長手段に導く棒鋼端面像の導出窓を構成する。照明用ＬＥＤ光源２１，２１，…は、ここでは青色ＬＥＤを用いて構成される。ハーフミラー２２は、箱形のランプフレーム２０Ｆの内部を、開口面Ｗ１，Ｗ２が形成された棒鋼端面像の伝送路となる領域と、ストレート照明の領域とに二分するようにランプフレーム２０Ｆ内に対角線状にミラー面を形成して設けられている。このハーフミラー２２により、開口面Ｗ１とＷ２との間に、図５に示すように、直角の伝送光路（撮影対象となる像の入射光路）を形成している。さらに上記ハーフミラー２２により、照明用ＬＥＤ光源２１，２１，…の照射光を、光吸収面（Ｓ）に吸収された光を除き棒鋼ＰＡの軸方向（延出方向）と平行する方向に照射するストレート照明の照射面を形成している。

また、装置本体１の内部には、上記ハーフミラー２２で反射され、開口面Ｗ２から導出された棒鋼ＰＡの一端面の像（棒鋼端面像）を伝送し、その伝送光路を延長する光路延長手段（２３〜２５）と、光路延長手段を経た像（棒鋼端面像）を撮影する撮像カメラ４０が設けられている。

光路延長手段は、近い距離から画角の広い光学系で撮影した場合の欠測による不具合（後述する）を解消するために設けられたもので、光路をミラーで幾重にも反射させることにより、限られた狭い筐体内の空間の中で、光路長を延長し、撮像カメラ４０の焦点距離（測定距離）を長くしている。ここでは、実機による具体例として、３枚のミラー２３，２４，２５により、光路を５８００mm延長している。この光路を図２および図４に符号ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４で示している。なお、画角の広い光学系で撮影した場合の欠測による不具合については、図７を参照して後述する。

撮像カメラ４０は、上記光路延長手段で光路が延長された、棒鋼ＰＡの一端面の像（棒鋼端面像）を撮像する個体撮像素子を用いたカラーカメラであり、このカメラ４０で撮影した画像は後述する制御部７に入力される。

装置本体１の一側面部１Ｂには、キーボードおよびポインティングデバイスを有する操作盤３、撮像カメラ４０で撮影した、束ねた棒鋼ＰＡの一端面の像（棒鋼端面像）をモニタ画像として表示する表示部４、ペルティエ素子（Peltier device）を用いた電子クーラー６等が設けられ、上面部には標識灯５が設けられている。

装置本体１の内部には、図６に示すように、操作盤３の操作指示に従い装置の動作を制御する、ＣＰＵを備えた制御部７、制御部７の制御の下にローアングル照明部１０の散乱用光源１１，１１，…を点灯駆動制御する点灯駆動制御部８、制御部７の制御の下にストレート照明部２０のＬＥＤ光源２１，２１，…を点灯駆動制御する点灯駆動制御部９等が設けられている。

制御部７は、カメラ４０で撮影した画像を入力し、表示部４にモニタ画像として表示するとともに、この撮像カメラ４０から取り込んだ画像をもとに、プログラム処理により、束ねた棒鋼ＰＡの本数を計数し、その計数値を記録するとともに表示部４に表示する処理機能をもつ。なお、この画像による計数処理については本発明の要件に直接関係しないので、ここではその説明を省略する。また、制御部７は、操作盤３の操作指示に従い、点灯駆動制御部８を制御して、開口部２の周囲に設けられたローアングル照明部１０の散乱用光源１１，１１，…を、各辺毎に制御する。ここでは、複数の照明パターンを備え、操作盤３の操作指示に従い選択した照明パターンにより、散乱用光源１１，１１，…を、各辺毎に点灯制御する。この照明パターンは、全点灯パターンと、照明切り替えパターンと、照度切り替えパターンとに分けられ、さらに照明切り替えパターンと、照度切り替えパターンについて、それぞれ複数の切り替えパターンが用意される。

なお、本発明の実施形態に係る棒鋼計数装置の計測（計数）対象となる、結束された任意束の棒鋼ＰＡは、図示しない棒鋼搬送路のベルトコンベアにより、棒鋼計数装置本体の前面１Ａに、一端面を前面１Ａに向け、所定の距離を存して搬送される。また、上記した装置本体１は、開口部２に図示しない防塵ガラスがはめ込まれ、裏面にバックパネルが設けられて箱型の密閉構造体を構成しており、装置内部で発生した熱は、装置本体１の側面１Ｂに設けた電子クーラー６により外部に放熱される。

ここで、上記各図を参照して、本発明の実施形態に係る棒鋼計数装置の動作を説明する。棒鋼計数装置の計測（計数）対象となる、結束された任意束の棒鋼ＰＡは、図示しない棒鋼搬送路のベルトコンベアにより、棒鋼計数装置本体の前面１Ａに、一端面を前面１Ａに向け、所定の距離を存して搬送される。この棒鋼ＰＡに対して、ローアングル照明部１０が、周囲斜め方向から図５に示す照射光ＲＢにより一端面を散乱照射し、ストレート照明部２０が、束ねた棒鋼ＰＡの軸方向に平行する方向から図５に示す照射光ＲＡにより一端面を照射する。これにより、結束された任意束の棒鋼ＰＡの一端面に、図７に（１），（２），（３），（４）で示すように、端面の向きが一様でない不揃いがあっても、すべての棒鋼ＰＡの一端面が照射光ＲＢにより照明される。また、結束された任意束の棒鋼ＰＡの一端面に、図７に（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）で示すように、束ねた棒鋼ＰＡの軸方向のずれ（端面の凹凸）による不揃いがあっても、この端面が軸方向に不揃いの状態で束ねられた棒鋼に対して、すべての棒鋼ＰＡの一端面が照射光ＲＡにより照明される。これにより、端面の向きの不揃いによる影（照明されない端面）をなくすことができるとともに、端面の軸方向の不揃いによる影をなくすことができる。さらに、このストレート照明部２０は、照明用ＬＥＤ光源２１，２１，…に、青色光を発光する青色ＬＥＤを用いていることから、棒鋼のシャーリングにおいて高温時の切断により切り口（端面）に青色酸化膜が発生し、端面が鈍い青色になった場合に、そのスペクトルを強調した照明手段となる。

上記ローアングル照明部１０およびストレート照明部２０で照明された棒鋼ＰＡの一端面の像は、開口部２から装置本体１の内部に取り込まれ、図５に示すようにハーフミラー２２で偏向され、図２および図４に示す光路ｒ１を経て延長手段を構成するミラー２３に導かれる。ミラー２３に導かれた像は、さらに光路ｒ２を経てミラー２４に導かれ、光路ｒ３を経てミラー２５に導かれ、光路ｒ４を経て撮像カメラ４０に撮像される。この光路延長手段を介在することで、開口部２で直接撮像する場合に比し、欠測率を低減することができる。これを図７を参照して説明する。例えば、図７に示す束ねた棒鋼ＰＡに、（１），（２），（３），（４）で示すように、端面の向きが一様でない不揃いがあった場合、撮像カメラ４０を開口部２（図示下側の位置）に置いた近距離の広角撮影では、棒鋼（３）の端面が棒鋼（２）の端面に隠れ、所定の面積（棒鋼と判定する面積）を有する棒鋼（３）の端面画像を取得できない。これに対して、撮像カメラ４０を光路延長手段（２３〜２５）で延長した位置（図示上側の位置）に置いた焦点距離の長い遠距離の撮影では、棒鋼（３）の端面が棒鋼（２）の端面の影響を殆ど受けず、棒鋼と判定する面積を有する棒鋼（３）の端面画像を取得することができる。また、図７に示す束ねた棒鋼ＰＡに、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）で示すように、束ねた棒鋼ＰＡの軸方向のずれ（端面の凹凸）による不揃いがあった場合、この端面が軸方向に不揃いの状態で束ねられた棒鋼に対して、撮像カメラ４０を開口部２（図示下側の位置）に置いた近距離の広角撮影では、棒鋼（ａ）の端面が棒鋼（ｂ）の端面に隠れ、所定の面積（棒鋼と判定する面積）を有する棒鋼（ａ）の端面画像を取得できない。これに対して、撮像カメラ４０を光路延長手段（２３〜２５）で延長した位置（図示上側の位置）に置いた焦点距離の長い遠距離の撮影では、棒鋼（ａ）の端面が棒鋼（ｂ）の端面の影響を殆ど受けず、棒鋼と判定する面積を有する棒鋼（ａ）の端面画像を取得することができる。

これにより、束ねた棒鋼ＰＡに、（１），（２），（３），（４）で示すように、端面の向きが一様でない不揃いがあった場合の欠測率を低減できるとともに、束ねた棒鋼ＰＡに、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）で示すように、束ねた棒鋼ＰＡの軸方向のずれ（端面の凹凸）による不揃いがあった場合に、この端面が軸方向に不揃いの状態で束ねられた棒鋼に対して、欠測率を低減できることから、信頼性の高い計数機能を実現できる。

さらに、ローアングル照明部１０の照明パターンを、全点灯パターンから、操作盤３の操作指示で選択した各辺毎に点灯制御する照明パターンに切り替えることで、全点灯パターンと異なる照明方向の端面画像を取得でき、これらの画像を合成し、または論理演算することで、より信頼性の高い計数機能を実現できる。例えば、全点灯パターンによる端面の撮影画像に、上辺と左辺を点灯させた端面の撮影画像と、下辺と右辺を点灯させた端面の撮影画像とを加えて、これらの画像を合成し、この画像で計測した棒鋼の本数と、全点灯パターンによる端面の撮影画像計測した棒鋼の本数とを比較することにより、より信頼性の高い計数機能を実現できる。

なお、上記各図に示した構成要素は、図示した構成に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、装置本体１の開口部２に設けたハーフミラー２２により、開口部２を介して撮影対象となる像を取り込む入射光路と、ストレート照明の照射面を形成しているが、開口部２の中心部に、棒鋼端面画像の受光面を形成した光学系を配置し、その周囲に複数のＬＥＤ光源を配置して、上記光学系により棒鋼端面画像を光路延長手段に導通させることにより、ハーフミラーを用いることなく、開口部２を介して、撮影対象となる像を取り込む入射光路と、ストレート照明の照射面を形成することができる。また、上記実施形態では照明用ＬＥＤ光源２１，２１，…に青色ＬＥＤを用いた構成を例示したが、これに限らず、棒鋼の端面画像の取得に適合する、例えば白色、赤色、緑色、黄色、橙色等、他の色のＬＥＤ光源若しくは他のランプ光源であってもよい。また、上記実施形態では、撮像カメラ４０にカラーカメラを用いたが、モノクロームカメラであってもよい。

本発明の実施形態に係る棒鋼計数装置の外観構成を斜視図。 上記実施形態に係る棒鋼計数装置のバックパネルを外した背面側からみた斜視図。 上記実施形態に係る棒鋼計数装置の構成を示す正面図。 上記実施形態に係る棒鋼計数装置の内部構成を示す背面図。 上記実施形態に係る棒鋼計数装置の内部構成を示す側断面図。 上記実施形態に係る棒鋼計数装置の回路構成を示すブロック図。 上記実施形態に係る棒鋼計数装置の光路延長手段の作用を説明する動作説明図。

符号の説明

１…棒鋼計数装置本体（装置本体）、２…開口部、３…操作盤、４…表示部、５…標識灯、６…電子クーラー、７…制御部、８…ローアングル照明部の点灯駆動制御部、９…ストレート照明部の点灯駆動制御部、１０…傾斜照明手段（ローアングル照明部）、１０ａ…散乱光照射面、１１…散乱用光源、２０…ストレート照明部、２０Ｆ…ランプフレーム、２１…ＬＥＤ光源、２２…ハーフミラー、２３…，２４…，２５…ミラー（光路延長用）、４０…撮像カメラ、ＰＡ…棒鋼。

Claims (7)

1. 結束した任意束の棒鋼の一端面の撮影画像から前記棒鋼を計数する棒鋼計数装置であって、
   前記棒鋼の一端面の像を取り込む開口部と、
   前記開口部から取り込んだ像に対して、その像を伝送し、光路を延長する光路延長手段と、
   前記光路延長手段を経た像を撮影する撮像カメラと、
   前記開口部を介して、前記棒鋼の一端面に、前記棒鋼の軸方向に平行する方向から照射光を照射する照明手段と、
   を具備したことを特徴とする棒鋼計数装置。
2. 前記照明手段は、互いに隣り合う二面に開口面を形成し、その一方の開口面を前記開口部に連通させた箱形のランプフレームと、このランプフレームの一方の開口面に対向する面にマトリクス状に配置された複数の直進照明用光源とを具備することを特徴とする請求項１に記載の棒鋼計数装置。
3. 前記直進照明用光源は、青色光を発光する青色ＬＥＤであることを特徴とする請求項２に記載の棒鋼計数装置。
4. 前記ランプフレームの内部に、この内部を、前記各開口面に前記像の伝送路を形成する領域と、直進照明の照射面を形成する領域とに二分するハーフミラーを設けたことを特徴とする請求項２に記載の棒鋼計数装置。
5. 前記棒鋼の一端面に、前記棒鋼の軸方向に平行しない方向から散乱照明を行う補助照明手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１に記載の棒鋼計数装置。
6. 補助照明手段は、前記棒鋼の一端面に対して、四方から散乱照明を行うことを特徴とする請求項５に記載の棒鋼計数装置。
7. 前記光路延長手段は、前記光路を複数の反射ミラーを用いて延長することを特徴とする請求項１に記載の棒鋼計数装置。

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