JP6707057B2 - 異形鉄筋の表面検査装置及びその表面検査方法 - Google Patents
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Description
この異形鉄筋は、コンクリートやモルタルを用いる建造物や構造物、例えば、鉄筋コンクリート構造をはじめとする鉄骨鉄筋コンクリート構造、鉄骨造の基礎部分、ブロック構造の補強等に用いられるものである。
異形鉄筋の外周面には、コンクリートやモルタルとの付着性を高め、引き抜き力に抵抗する力を増すため、繰り返しパターンの突条(例えば、「リブ」や「節」と呼ばれる凹凸の突起)が形成されている(例えば、特許文献1参照)。この異形鉄筋は製造後に、表面のバリ等の有無が検査されるが、その検査方法としては、例えば、超音波探傷、渦流探傷、漏洩磁束探傷、画像探傷等を用いる方法が挙げられる。
超音波探傷は接触式であるため、水やグリセリン等の接触媒質が必要であり、一方、渦流探傷は非接触式ではあるが、磁性体の検査では磁気飽和が必要である。また、いずれの探傷法も表面にリブ等の凹凸がある場合は測定できない。
漏洩磁束探傷は、凹凸がある場合、その凹凸部分から磁力が漏洩するため、異形鉄筋の検査には適さない。
画像探傷は、表面状態の差による温度差(コントラスト)を利用するものと推定され、冷却工程を必要とするため、冷却ムラや水滴等により誤検出が発生し易い。
搬送される前記異形鉄筋を挟んで対向配置される照明手段及びラインセンサカメラと、該ラインセンサカメラで撮像された前記異形鉄筋の画像データを処理する処理手段とを有し、
前記処理手段は、前記画像データを処理して得られる前記異形鉄筋の輪郭形状と予め設定された標準パターンとを比較して誤差を検出する誤差検出部、及び、該誤差検出部で検出された前記誤差に基づいて前記異形鉄筋の表面状態を評価する判定部を備え、
前記誤差検出部は、前記異形鉄筋の輪郭形状と前記標準パターンとの比較に際し、前記異形鉄筋の輪郭形状の幅の差分、該輪郭形状の幅方向一側の差分、及び、該輪郭形状の幅方向他側の差分のいずれか1又は2以上を用いて、前記誤差を検出し、
前記異形鉄筋の輪郭形状は、該異形鉄筋の軸心方向に重複部分を含んで複数範囲あり、該複数範囲のうちの1範囲の輪郭形状が、前記標準パターンとして用いられる。
間隔を有して対向配置された照明手段とラインセンサカメラの間に前記異形鉄筋を搬送して撮像し、得られた前記異形鉄筋の画像データを処理手段へ送信する撮像工程と、
前記処理手段の誤差検出部により、前記画像データを処理して得られる前記異形鉄筋の輪郭形状と予め設定された標準パターンとを比較して誤差を検出する誤差検出工程と、
前記処理手段の判定部により、前記誤差検出工程で検出された前記誤差に基づいて前記異形鉄筋の表面状態を評価する判定工程とを有し、
前記誤差検出工程では、前記異形鉄筋の輪郭形状と前記標準パターンとの比較に際し、前記異形鉄筋の輪郭形状の幅の差分、該輪郭形状の幅方向一側の差分、及び、該輪郭形状の幅方向他側の差分のいずれか1又は2以上を用いて、前記誤差を検出し、更に、
前記誤差検出工程では、前記異形鉄筋の輪郭形状が、該異形鉄筋の軸心方向に重複部分を含んで複数範囲あり、該複数範囲のうちの1範囲の輪郭形状を、前記標準パターンとして用いる。
図1〜図3に示すように、本発明の一実施の形態に係る異形鉄筋の表面検査装置(以下、単に表面検査装置ともいう)10は、異形鉄筋11の表面状態を精度よく検査可能な装置であり、照明手段12、撮像手段13、及び、コンピュータ(処理手段の一例)14を有している。以下、詳しく説明する。
この異形鉄筋11に形成された突条16は、例えば、「リブ」や「節」と呼ばれる凹凸(螺旋状でもよい)が繰り返された形状であれば(繰り返しパターンで構成されていれば)、特に限定されるものではない。
なお、表面検査装置10は、異形鉄筋11の製造装置より下流側(異形鉄筋11の製造直後の位置)に配置されているが、特に限定されるものではなく、例えば、異形鉄筋11を使用する施工現場に配置してもよい。
照明手段12は、異形鉄筋11を照らす(異形鉄筋11に対して平行光(可視光)を照射可能な)ものであり、例えば、LED照明等で構成できる。
撮像手段13は、受光素子が1次元の線状に配置されたラインセンサカメラであり、線状に配置された受光素子と異形鉄筋11の軸心とが、直交するように配置されている。
なお、ここでは、上記したように、表面検査装置10が異形鉄筋11の製造装置より下流側に配置され、製造された(製造装置からでてきた)異形鉄筋11が、照明手段12と撮像手段13の間に連続的に搬送されるため、異形鉄筋11の2次元画像を得ることができるが、異形鉄筋11に対して撮像手段13を移動させることもできる。
・分解能:100μm
・異形鉄筋11の移動速度が20m/秒であれば、スキャンレート80kHzで撮像した場合、250μmピッチで画像を取得可能。
画像処理部は、記憶部に記憶された異形鉄筋11の画像データ18を処理して、異形鉄筋11の凹凸状の輪郭(稜線)を得るための処理を行う。この処理は、異形鉄筋11の輪郭形状が、異形鉄筋11の軸心方向に複数範囲(図3においては、エッジ1(長さL)とエッジ2(長さL+D))得られるように行うが、このとき、軸心方向に隣り合う範囲の端部が重複するように(図3に示す重複部分Dが含まれるように)行う。この重複部分Dは、例えば、1つ又は2つ以上の複数の凹凸を有する。
ここで、標準パターンには、検査対象となる異形鉄筋11の種類と同じ種類の異形鉄筋について、予め取得しておいた凹凸状の輪郭形状(過去の実績データやサンプル等)を用いることができるが、上記した画像処理部で得られた複数範囲の異形鉄筋の輪郭形状のうちの、1範囲(図3ではエッジ1)の輪郭形状を用いることが好ましい。
異形鉄筋は、通常、圧延機で連続的に製造されている。この圧延機は、対向配置されたロールを備え、このロール表面に突条に対応した形状の溝が形成されている。
異形鉄筋の製造に際しては、対向するロール間に加熱された棒材を送り込むことで、棒材が圧延されて異形鉄筋となる。
また、凹凸状の輪郭形状のデータを予め取得しておく必要もなくなる。
例えば、軸心方向に隣り合う2つの範囲について、先に処理した(上流側の)範囲の異形鉄筋の輪郭形状を標準パターンとし、次に処理した(下流側の)範囲の異形鉄筋の輪郭形状との比較を行うこともできる。このように、比較する範囲の直前(直近)の範囲の輪郭形状を標準パターンとして使用することで、変化する突条の形状に対応した検査を実施できる。
そして、エッジ1をオフセット分移動した位置で、エッジ1とエッジ2との差分(誤差)を計算する。
このため、エッジ1とエッジ2との差分は、まず、異形鉄筋の輪郭形状の幅の差分により、きず発生の可能性(位置)を判定し、次に、きずが発生した可能性がある位置において、左側の差分と右側の差分のいずれが大きいかを判断して、検出することが好ましい。
これにより、判定部は、誤差検出部で検出された誤差が、入力した値より大きければ、きずが発生したと判定し、入力した値以下であれば、きずがないと判定する。なお、検出される誤差は、エッジ1とエッジ2との差分であり、エッジ1も画像処理部で得られた異形鉄筋の輪郭形状であるため、エッジ1とエッジ2の双方のきずの発生の有無を判定できる。
表面検査装置10は、異形鉄筋11の製造工程で使用する圧延機より下流側に配置されている。これにより、製造工程で異形鉄筋11を製造しながら、製造された異形鉄筋11を照明手段12と撮像手段13の間に連続的に搬送して撮像手段13で撮像し、画像データ18を得ることができる。なお、照明手段12と撮像手段13はそれぞれ、異形鉄筋11の軸心を中心として周方向に複数設けられているため、異形鉄筋11の外周面を複数方向から同時に撮像できる。
しかし、表面検査装置10は、異形鉄筋11を挟んで撮像手段13と対向する位置に照明手段12を配置しているため、異形鉄筋11の輪郭形状を明確にできる。
取得した画像データ18は、コンピュータ14へ送信される(以上、撮像工程)。
このとき、軸心方向に隣り合う範囲の端部を重複(図3に示す重複部分D)させる。この重複部分は、例えば、1つ又は2つ以上の複数の凹凸を有する。
上記した異形鉄筋の輪郭形状と標準パターンとの比較は、まず、図3に示すように、エッジ1とエッジ2との偏差の二乗和が最も小さくなるように(最小二乗法で算出)、エッジ1をエッジ2に対してオフセット分だけ移動させ、繰り返しパターンによる凹凸を一致させる。
なお、エッジ1とエッジ2との差分は、まず、異形鉄筋の輪郭形状の幅の差分により、きず発生の可能性(位置)を判定し、次に、きずが発生した可能性がある位置において、左側の差分と右側の差分のいずれが大きいかを判断して、検出することが好ましい。
上記した操作、即ち、画像処理部で処理して得られた異形鉄筋の輪郭形状と、標準パターンとの比較を、エッジ3以降についても同様の方法で行う(以上、誤差検出工程)。
入力する誤差の値は、過去の実績や誤検出を考慮して設定する。なお、設定は、例えば、誤差の大きさと、異形鉄筋11の軸心方向の長さについて行う。
なお、検出される誤差は、エッジ1とエッジ2との差分であり、エッジ1も画像処理部で得られた異形鉄筋の輪郭形状の複数範囲のうちの1範囲であるため、エッジ1とエッジ2の双方のきずの発生を判定できる(以上、判定工程)。
以上のことから、本発明の異形鉄筋の表面検査装置及びその表面検査方法を用いることで、異形鉄筋の表面状態を精度よく検査できる。
前記実施の形態においては、異形鉄筋の撮像に、撮像手段としてラインセンサカメラを用いたが、異形鉄筋の輪郭形状を得ることができれば、他のカメラでもよい。
また、前記実施の形態においては、画像処理部で処理して得られた異形鉄筋の輪郭形状と、予め設定された標準パターンとの比較に、偏差の二乗和を用いたが、この方法に限定されるものではない。
これは、螺旋状の凹凸の場合、幅の差分のみの最小二乗法では、繰り返しパターンの中間付近で差分が最小値となることが考えられることによる。
Claims (6)
- 鉄筋本体の外周面に繰り返しパターンからなる突条が形成された異形鉄筋の表面検査装置であって、
搬送される前記異形鉄筋を挟んで対向配置される照明手段及びラインセンサカメラと、該ラインセンサカメラで撮像された前記異形鉄筋の画像データを処理する処理手段とを有し、
前記処理手段は、前記画像データを処理して得られる前記異形鉄筋の輪郭形状と予め設定された標準パターンとを比較して誤差を検出する誤差検出部、及び、該誤差検出部で検出された前記誤差に基づいて前記異形鉄筋の表面状態を評価する判定部を備え、
前記誤差検出部は、前記異形鉄筋の輪郭形状と前記標準パターンとの比較に際し、前記異形鉄筋の輪郭形状の幅の差分、該輪郭形状の幅方向一側の差分、及び、該輪郭形状の幅方向他側の差分のいずれか1又は2以上を用いて、前記誤差を検出し、
前記異形鉄筋の輪郭形状は、該異形鉄筋の軸心方向に重複部分を含んで複数範囲あり、該複数範囲のうちの1範囲の輪郭形状が、前記標準パターンとして用いられることを特徴とする異形鉄筋の表面検査装置。 - 請求項1記載の異形鉄筋の表面検査装置において、前記照明手段と前記ラインセンサカメラはそれぞれ、前記異形鉄筋の軸心を中心として周方向に複数設けられていることを特徴とする異形鉄筋の表面検査装置。
- 請求項1又は2記載の異形鉄筋の表面検査装置において、前記異形鉄筋の製造装置より下流側に配置されていることを特徴とする異形鉄筋の表面検査装置。
- 鉄筋本体の外周面に繰り返しパターンからなる突条が形成された異形鉄筋の表面検査方法であって、
間隔を有して対向配置された照明手段とラインセンサカメラの間に前記異形鉄筋を搬送して撮像し、得られた前記異形鉄筋の画像データを処理手段へ送信する撮像工程と、
前記処理手段の誤差検出部により、前記画像データを処理して得られる前記異形鉄筋の輪郭形状と予め設定された標準パターンとを比較して誤差を検出する誤差検出工程と、
前記処理手段の判定部により、前記誤差検出工程で検出された前記誤差に基づいて前記異形鉄筋の表面状態を評価する判定工程とを有し、
前記誤差検出工程では、前記異形鉄筋の輪郭形状と前記標準パターンとの比較に際し、前記異形鉄筋の輪郭形状の幅の差分、該輪郭形状の幅方向一側の差分、及び、該輪郭形状の幅方向他側の差分のいずれか1又は2以上を用いて、前記誤差を検出し、更に、
前記誤差検出工程では、前記異形鉄筋の輪郭形状が、該異形鉄筋の軸心方向に重複部分を含んで複数範囲あり、該複数範囲のうちの1範囲の輪郭形状を、前記標準パターンとして用いることを特徴とする異形鉄筋の表面検査方法。 - 請求項4記載の異形鉄筋の表面検査方法において、前記照明手段と前記ラインセンサカメラをそれぞれ、前記異形鉄筋の軸心を中心として周方向に複数設け、前記異形鉄筋をその軸心を中心として複数方向から撮像することを特徴とする異形鉄筋の表面検査方法。
- 請求項4又は5記載の異形鉄筋の表面検査方法において、前記異形鉄筋を製造しながら、該異形鉄筋を前記照明手段と前記ラインセンサカメラの間に連続的に搬送して、前記異形鉄筋を前記ラインセンサカメラで撮像することを特徴とする異形鉄筋の表面検査方法。
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