JPH02194305A - 発光物体の２次元形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば圧延中の鋼材等のように、被測定物
自身が発光する物体の２次元形状を測定する装置に関し
、特に、処理速度の高速化がなされるようにしたもので
ある。

〔従来の技術〕

物体の２次元形状を測定する技術としては、例えば、被
測定物体の２次元形状を撮影し、この撮影された影像を
２値化することにより影像中の被測定物体と背景とを区
別して２次元形状を測定する技術が従来から提案されて
いる（例えば、特開昭５！Ｉｆ−８５９０３号公報や、
特公昭６３−１．８６８３号公報等参照。）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の技術にあっては、撮影装置に
入射される光量が、被測定物体の発光光量の変動と、撮
影装置の画角に占める被測定物体の割合の変化とに応じ
て変動してしまい、得られる影像が不安定になってしま
った。このため、影像を得た後の画像処理（例えば、２
値化レヘルの決定等）が複雑化してしまい、これが処理
全体の高速化を困難にしていた。しかも、八ＧＣ（自動
ゲインコントロール）等の自動絞り調整機能を設む」て
も、主に撮影装置の画角内に占める被測定物体の割合の
変化が原因となゲて、充分安定した影像を得ることはで
きなかった。

ここで、ＡＧＣを使用した場合について説明する。第３
図（ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれ撮影装置の画角であゲて
、同図（ａ）は発光物体としての鋼板ｌの先端部が画角
内に表れ始めた状態（光量少、従ゲで絞りの開度は大き
くなる。）、同図（ｂ）は鋼板１の先端が画角の中央部
に達した状態（光量中）、同図（Ｃ）は鋼板１が画角の
大部分を占めた状態（光量釜、従って絞りの開度は小さ
くなる。）を示している。

そして、それぞれの状態で得られた影像における、鋼板
１に対して同じ位置（同図（ａ）のＡ−Ａ線、（ｂ）の
Ｂ−Ｂ線、（Ｃ）のＣ−Ｃ線）の明るさの分布を示すと
、第４図（ａ）乃至（Ｃ）のようになる。

これによると、綱板１に対して同し位置の明るさの分布
であるのに、それぞれの光量の違いによって絞りの開度
が異なるので、得られる明るさの分布が安定しない。即
ち、例えば、第３図（ａ）の状態では、第４図（ａ）に
示すよ痕こ綱板１の影像の明るさは飽和すると共に、背
景の明るさのレー、ルもト昇するから、釦１板１と背景
との明度差が小さくなるが、第３図（Ｃ）の状態では絞
りの開度が小さくなるから、第４図（ｃ）　ｌこ示ずよ
うに背景のレヘルは低くなる。つまり、ＡＧＣでは、画
角内の平均の明るさ（第４Ｈ（ａ）乃至（Ｃ）中の破線
参照）を一定に保つ機能はあるか、鋼板１　（被測定物
体）の影響については、なノＬ２ら保証しないのである
。

従って、釦・１十反１と背景との境界、即ら鋼板１の２
次元形状を精度良く抽出するための２稙化レヘルは、そ
れぞれの場合によって異なるので、２値化の最適化ロジ
ックは別途必要となるから、１−述したようにこれが処
理全体の高速化を困ｎ乙こする原因の一つであった。し
かも、第（）図（ａ）のような状態では、鋼板１と背景
との明度差は必ず小さくなってしまうため、測定精度の
劣化は避けられなかった。

この発明は、このよ−）な従来技術におりる未解決の課
題に着目してなされたものであり、画角内に占める発光
物体の割合によらず、安定した影像を得られるようにし
、もって、処理の高速化が行える発光物体の２次元形状
測定装置を提供することを１０勺としている。

〔課題を解決するだめの手段］ 」二記目的を達成するために、この発明は、発光物体の
２次元形状を測定する装置であって、撮影条件可変で前
記発光物体の２次元形状を撮影する撮影装置と、この撮
影装置の撮影範囲内の前記発光物体が発光する光量を予
測する光量予測手段と、この光量予測手段で予測された
光量に基づいて、前記撮影装置が撮影する影像に表れる
前記発光物体が所定の明るさとなるように前記撮影装置
の撮影条件を決定する撮影条件決定手段と、この撮影条
件決定手段で決定された撮影条件に応じて前記撮影装置
を制御する撮影装置制御手段と、前記撮影装置で撮影さ
れた影像を所定レヘルを境に２値化する２値化手段と、
を備えた。

〔作用〕

撮影装置の撮影範囲内の発光物体が発光する光量が光量
予測手段で予測され、この予測された光量に鵡づいて、
撮影装置が撮影する影像に表れる発光物体が所定の明る
さとなるような撮影装置の撮影条（′１（例えば、シャ
ッタ速度）が、撮影条件決定手段で決定される。そして
、撮影装置制御手段が、この撮影条件決定手段で決定さ
れた撮影条件に応じて撮影装置を制御して、発光物体を
撮影する。

すると、得られる影像における発光物体の明るさは、画
角内に占める発光物体の割合（即ち、撮影装置に入射さ
れる光量の多少）によらず所定の明るさに調整されるか
ら、影像を２値化する２値化手段の２値化レベルを一定
（！　（例えば、上記所定の明るさの８０％）とするこ
とができるので、２値化手段のロジンクが簡易化され、
処理全体が高速化される。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図で１）；’
Ｉ、この実施例は、圧延中の釦ｊ板１の２．次元形状を
測定し７て、鋼板１の外形的な形状不良を検出する装置
１として本発明を採用し、たちのである。

即ち、圧延中の鋼板１は、撮影装置としてのカメラ２０
画角内を通過する１般送路１．（し１示１１ず）を所定
速度で移躬ＪするものＣある。

カメ−′−２は、撮影条件としてのう田・、・夕速度を
外部から供給される制御１５号によって変えられる可変
速高速シャッタカメラを使用し°ζいて、撮影装置制御
１段とし、ての二１ンｌ−ｔ：＋−ラ３から供給される
制御信℃に応して所定のンヤ；・夕速度で撮影を行い、
その撮影した光学的な像を電気的な信号に変換した画像
データを画像メモリ５に出力するよ一′＋乙こ構成され
ている。なお、カメラ２の絞りは、適当な値で固定とし
ている。

゛１ントシ】−ラ３は、後述するプロセスコンビュ々７
で決定された最適なシャッタ速度を表１信号と、鋼板１
の搬送路近傍に設置されているｉ（Ｍ丁）　（ｉｌｏｔ
　Ｍｅｔａｌ　Ｄｅｔｅｃｔｅｒ）　　８から供給され
る鋼板１がカメラ２の画角内の所定（！装置に達したと
いう検知信号とに基づいて、カメラ２を制御するように
構成されでいろ。尺体的Ｑこは、コシ川・ローラ３は、
Ｉ−ｊ　Ｍ　Ｄ　８から検知信号が供給された時から所
定間隔（例えば、１秒）毎にカメラ２を作動さゼるもの
であり、ブｌコセス」ンビュータ７ば、それら各撮影時
におけるカメラ２の画角内に位置する鋼板１が発光する
光！ｒｌＪこ基づいて２カメラ２が撮影する影像に表れ
る鋼板１が、所定の明るさとなる（つまり、画像メモリ
５に供給される画像データに含まれるシ、１板］を表ず
データの値が、都合のよい・定の値となる）最適なシャ
ッタ速度（」−配光量が少ない場合にはシャッタ速度を
遅めにし、光量が多い場合にはシャッタ速度を速めにす
る）を演算し、コントローラ３に供給するものである。

例えば、一画素分の画像メモリ５を８ビツトで構成した
場合には、得られる影像の明るさは２５６段階（０〜２
５５）で表すことができるから、鋼板１を表１データが
、その最高値近傍の稙（例えば、２５０）となるように
、シャンク速度を適宜調整すればよい。

そし２で、最適なシャンク速度を決定するプロセスコン
ピュータ７は、例えば加熱炉（開示−けず）の出側にお
ける鋼板１の温度１ｍ板１の搬送速度鋼板１の鋼種及び
加熱炉から撮影位置までの距離等に基づいて、カメラ２
の画角内に位置する鋼板１の温度を予測する数学的な温
度モデル１１と、この数学モデル１１で予測された鋼板
１の温度に基づいて、鋼板１が上記画角内の所定位２１
こ達した時から所定間隔毎に発光する光量を予測する光
量予測手段どしての光量予測モデル１２と、この光量予
測モデル１２が予測した光量に応じて、上述したような
最適なシャッタ速度を算出する撮影条件決定手段として
のシャッタ速度決定モデル１３と、このシャッタ速度決
定モデル１３で算出されたシャッタ速度を順次又は−時
的に記憶する記憶装置１４とを有している。

従って、コントローラ３は、ＨＭ　Ｄ　８から検知信号
が送信されてから所定時間後に記憶装置Ｉ４からシャッ
タ速度を読み込んで、その読み込んだシャッタ速度に応
じてカメラ２に制御信号を出力するものである。記憶装
置１４は、省略することもできる。

そして、画像メモリ５に供給された画像データは、２値
化手段としての２値化処理装置１Ｇによって「ＩＪ又は
「０」の何れかに変換される。

ここで、２値化処理装置１６は、画像メモリ５に記憶さ
れ”ζいるデータを、予め決められた２値化レー・ルを
境に２値化するものであり、その２値化レヘルは、鋼板
】の位置とは無関係に、鋼板１を表す値（上述の例では
２５０）の例えば８０％（従って、２００）程度の定数
でよ（，２値化レヘル以上のデータをｒｌ、１．２値化
レベル未満のデータを「０」とする。

そして、２値化処理装置１６で２値化された画像データ
は、形状認識用のコンピュータ１８に供給され、このコ
ンピュータ１８は、ＣＲＴ等の表示装置２０に２値化デ
ータを出力（例えば、「１」のデータを明るく、「０」
のデータを暗くする。）して、鋼板１の形状を管理者等
に認識させると共に、鋼板１の板幅やクロップ量等を演
算するものである。

ここで、上記実施例の装置で、」一連した第３図（ａ）
乃至（Ｃ）の状態の綱板１の形状を測定する場合を考え
る。

先ず、第３図（ａ）の状態であると、鋼板１が画角内に
占める割合は小さいため、プロセスコンピュータ７の光
量予測モデル１２で鋼板１がカメラ２に放射する光景は
少ないと判断されるから、シャッタ速度決定モデル１３
では、比較的遅いシャンク速度が算出される。

また、第３図（Ｃ）の状態となれば、鋼板１が画角内に
占める割合が大きくなるため、光景予測モデル１２で鋼
板１がカメラ２に放射する光量は多いと判断されて、シ
ャッタ速度決定モデル１３では比較的速いシャッタ速度
が算出される。

なお、第３図（ｂ）の状態では、同図（ａ）及び（Ｃ）
の中間のシャッタ速度が算出される。

このように、鋼板１がカメラ２に放射する光量に基づい
て、鋼板１の影像データが所定の値となるような最適な
シャッタ速度が求められ、この最適なシャンク速度に応
じてコントローラ３がカメラ２を制御して鋼板１の影像
を撮影し、画像データを得る。

そのため、第３図（ａ）乃至（Ｃ）を撮影して得られる
画像データ内の平均の明るさは、鋼板１が画角内に占め
る割合によって異なるが、同割合が異なっても、第２図
（ａ）乃至（Ｃ）（Ｊ二連した第４図（ａ）乃至（０）
に対応）に示すように、画像データ中の１００％近傍の
値が鋼板１を表すようになるため、鋼板１と背景との明
度差が充分大きくなる。

従って、上述したように２値化処理を行う際の２値化レ
ベルを一定の値としても、上記割合によらず、充分な分
離能力を持って鋼板１の形状を測定することができる。

第２図中に、２（ｌｉ化レベルを一定値とした場合の、
従来法と不法による２値化のレベルの違いを示す。

破線が従来法で、鋼板１が画角内に占める割合によゲて
、２値化の相対レベルが大きく変動し、測定値も変わっ
てくる。不法（鎖線参照）では、２値化の相対レベルが
常に一定に保たれるため、測定値もバラツキが抑えられ
る。

しかも、２値化レベルを定数にできると、２値化レベル
の最適化ロジック（例えば、明度ヒストグラムを作成す
るような比較的時間のかかる処理等）が不要となるので
、リアルタイムでの画像処理が可能となって、短い間隔
（１秒程度）で鋼板１の形状を測定することができる。

そして、極短い間隔での形状測定が可能になると、不良
形状の見落としの恐れや正常形状の誤認等が低減できる
から、信頼性の向上にもつながる。

なお、上記実施例では、カメラ２のシャッタ速度によっ
てカメラ２への入射光量を適宜調整しているが、この入
射光量は、カメラ２の絞り開度によっても調整すること
ができる。しかし、シャッタ速度の方が、よりきめ細か
な設定が可能であるから、絞り開度を固定として、シャ
ッタ速度を調整する上記実施例の構成が望ましい。

また、上記実施例では、圧延中の鋼板１の形状を測定す
る装置に本発明を採用した場合について説明したが、本
発明の用途はこれに限定されるものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、撮影装置の画角
内に占める発光物体の割合によらず、安定した影像を得
ることができるから、影像データに対して行われる２値
化処理が簡易化され、その結果、処理全体の高速化が容
易となるので、リアルタイム（極短い間隔）での形状測
定も可能になり、それに伴い、形状測定の信頼性も向上
するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第２図（
ａ）乃至（Ｃ）は本実施例の効果を説明するグラフであ
り、同図（ａ）は第３図（ａ）のＡ−Ａ線」二の明るさ
の分布、同図（ｂ）は第３図（ｂ）のＢ−Ｂ線上の明る
さの分布、同図（Ｃ）は第３図（Ｃ）のＣ−Ｃ線上の明
るさの分布をそれぞれ示している。第３図（ａ）乃至（
Ｃ）は、撮影装置の画角を示した図であり、同図（ａ）
は鋼板の先端部が画角内に表れ始めた状態、同図（ｂ）
は柵板の先端が両角の中央部に達した状態、同図（Ｃ１
は鋼板が画角の大部分を占めた状態をそれぞれ示してい
る。第４図（ａｌ乃至（Ｃ）は従来のＡＧＣを用いた場
合の結果を示すグラフであり、同図（ａ）は第３図（ａ
）の、ｋＡ綿線上明るさの分布、同図（ｂ’ｌは第３Ｕ
；ｊＪ（ｂ）のＢ−Ｂ線上の明るさの分布、同図（Ｃ）
は第３図（０）のＣ−Ｃ線上の明るさの分布をそれぞれ
示している。 Ｉ・・・鋼板（発光物体）、２・・・カメラ（撮影装置
）、３・・・コントローラ（撮影装置制御手段）、５・
・・画像メモリ、７・・・プロセスコンピュータ、１１
・・・温度モデル、１２・・・光量予測モデル（光量予
測手段）、■３・・・シャッタ速度決定モデル（撮影条
件決定手段）、１６・・・２値化処理装置（２値化手段
）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光物体の２次元形状を測定する装置であって、
   撮影条件可変で前記発光物体の２次元形状を撮影する撮
   影装置と、この撮影装置の撮影範囲内の前記発光物体が
   発光する光量を予測する光量予測手段と、この光量予測
   手段で予測された光量に基づいて、前記撮影装置が撮影
   する影像に表れる前記発光物体が所定の明るさとなるよ
   うに前記撮影装置の撮影条件を決定する撮影条件決定手
   段と、この撮影条件決定手段で決定された撮影条件に応
   じて前記撮影装置を制御する撮影装置制御手段と、前記
   撮影装置で撮影された影像を所定レベルを境に２値化す
   る２値化手段と、を備えたことを特徴とする発光物体の
   ２次元形状測定装置。