JPH05273151A - Automatic flaw detecting device - Google Patents

Automatic flaw detecting device

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Publication number
JPH05273151A
JPH05273151A JP10042692A JP10042692A JPH05273151A JP H05273151 A JPH05273151 A JP H05273151A JP 10042692 A JP10042692 A JP 10042692A JP 10042692 A JP10042692 A JP 10042692A JP H05273151 A JPH05273151 A JP H05273151A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inspected
reflecting mirror
image
photoelectric conversion
carriage
Prior art date
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Pending
Application number
JP10042692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Takada
健一 高田
Taizo Yano
泰三 矢野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daido Steel Co Ltd filed Critical Daido Steel Co Ltd
Priority to JP10042692A priority Critical patent/JPH05273151A/en
Publication of JPH05273151A publication Critical patent/JPH05273151A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To precisely and surely detect only surface flaws when irregularities other than the flaws exist on the surface of a specimen in an automatic flaw detecting device detecting the surface flaws based on the pickup image of the surface photographed while the device is moved relatively to the specimen. CONSTITUTION:A rotatable reflecting mirror 44 and a television camera 46 photographing a surface 18 via the reflecting mirror 44 are arranged on a bogie 28 moved in parallel with the surface 18 of a specimen 12. The reflecting mirror 44 is follow-rotated in response to the moving speed so that the surface 18 is photographed in nearly the static image state regardless of the movement of the bogie 28, the image pickup range is shifted by the preset drift quantity during the follow rotation period of the reflecting mirror 44, thus the image signal by irregularities is averaged to increase the S-N ratio, and the detection precision for small flaws is increased.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、磁粉探傷法などを利用
して被検査材の表面傷をその表面の撮像画像に基づいて
検知する自動探傷装置に係り、特に、被検査材に対して
相対移動しつつその表面を撮像する技術の改良に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic flaw detection apparatus for detecting surface flaws of a material to be inspected based on a picked-up image of the surface by using a magnetic particle flaw detection method, etc. The present invention relates to an improvement in a technique for capturing an image of the surface while moving relatively.

【0002】[0002]

【従来の技術】鋼片等の被検査材の表面における傷を検
出する方法のうちで、検出のための表面処理を行った上
で最終的にその表面を観察する探傷法として磁粉探傷法
や浸透探傷法がある。例えばその一例である螢光磁粉探
傷法においては、図8に示すように、予め磁化した鋼片
80の表面に螢光磁粉を散布或いは浸漬により付着さ
せ、紫外線ランプ82の照射によって励起させられる磁
粉の模様を、鋼片80の表面に対向して配置されたテレ
ビカメラ84で撮像することにより画像として捉え、そ
の画像信号に基づいて鋼片80上の表面傷を検知するな
どの手段が採られている。この場合、テレビカメラ84
は、多数の光電変換部を有して位置固定に配設され、鋼
片80の表面からの光がそれ等の光電変換部に入射させ
られることにより、その光電変換部毎の入射光量に対応
した画像信号を予め定められた走査周期、すなわち、総
ての光電変換部から1画面分の画像信号を取り込んで処
理するサイクルタイムであって、例えば1/30秒周期で
出力するようになっている。また、この鋼片80のよう
に被検査材が長尺状である場合、鋼片80およびテレビ
カメラ84の何れか一方を移動装置により長手方向へ直
線移動させつつテレビカメラ84により磁粉模様を連続
的に撮像するようにしている。
2. Description of the Related Art Among the methods for detecting scratches on the surface of a material to be inspected, such as steel slabs, a magnetic particle flaw detection method or a flaw detection method for finally observing the surface after performing surface treatment for detection There is a penetrant inspection method. For example, in the fluorescent magnetic particle flaw detection method which is one example thereof, as shown in FIG. 8, the fluorescent magnetic powder is attached to the surface of the pre-magnetized steel piece 80 by spraying or dipping, and the magnetic powder excited by irradiation of the ultraviolet lamp 82 is excited. The pattern is captured by a television camera 84 arranged facing the surface of the steel piece 80 to capture it as an image, and means for detecting surface scratches on the steel piece 80 based on the image signal is used. ing. In this case, the TV camera 84
Has a large number of photoelectric conversion units and is fixedly arranged, and the light from the surface of the steel piece 80 is incident on these photoelectric conversion units to correspond to the amount of incident light for each photoelectric conversion unit. The image signal is a predetermined scan cycle, that is, the cycle time for capturing and processing one screen of image signal from all photoelectric conversion units, and for example, it is output at a 1/30 second cycle. There is. When the material to be inspected is a long piece such as the steel piece 80, the television camera 84 continuously moves the magnetic powder pattern while linearly moving either the steel piece 80 or the television camera 84 in the longitudinal direction by the moving device. The image is captured.

【0003】ところが、このように相対移動させつつ被
検査材の表面を撮像する場合、その相対移動速度が高速
になると、テレビカメラ等の撮像装置に入射する被検査
材表面からの光の光電変換部に対する入射位置がずれる
ことから、表面傷に対応する部分の光電変換部に蓄積さ
れる光量が減少して画像信号の強度が低下し、特に移動
方向における長さが短い表面傷に対する検出性能が低下
するという問題があった。これに対し、例えば本出願人
が先に出願した特許願平成2年第176893号におい
ては、被検査材の移動方向と直角な回動軸まわりに回動
可能な反射鏡を設け、その反射鏡を介して被検査材の表
面を撮像装置によって撮像するとともに、その撮像範囲
が被検査材表面の略同一範囲に維持されるように反射鏡
を被検査材の移動に応じて追従回動させることにより、
被検査材の移動に拘らず略静止画像状態で表面を撮像
し、表面傷の検出精度を向上させるようにした自動探傷
装置が開示されている。
However, when the surface of the material to be inspected is imaged while being relatively moved in this way, when the relative movement speed becomes high, photoelectric conversion of light from the surface of the material to be inspected incident on an image pickup device such as a television camera is performed. Since the incident position with respect to the surface part is displaced, the amount of light accumulated in the photoelectric conversion part of the part corresponding to the surface scratch is reduced and the intensity of the image signal is lowered, and particularly the detection performance for the surface scratch having a short length in the moving direction is reduced. There was a problem of lowering. On the other hand, for example, in Japanese Patent Application No. 176893 filed by the present applicant earlier, a reflecting mirror which is rotatable around a rotating shaft perpendicular to the moving direction of the material to be inspected is provided and the reflecting mirror is provided. The surface of the material to be inspected is imaged by the imaging device via the, and the reflecting mirror is rotated in accordance with the movement of the material to be inspected so that the imaging range is maintained in substantially the same range as the surface of the material to be inspected. Due to
An automatic flaw detection device is disclosed in which the surface is imaged in a substantially static image state regardless of the movement of the material to be inspected, and the detection accuracy of surface flaws is improved.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように撮像範囲が被検査材表面の同一範囲に維持される
ように反射鏡を回動制御して完全な静止画像状態で表面
を撮像すると、例えば焼入れ処理等に伴う黒皮を除去す
るために被検査材の表面にショットピーニング処理が施
されるなどして被検査材の全面に亘って細かい凹凸が存
在している場合、これらの凹凸に起因する磁粉模様など
の光も比較的鮮明に捉えられて画像信号として出力され
るため、信号処理の上でその凹凸に基づく出力信号と比
較的小さな傷に基づく出力信号との区別が困難になると
いう問題がある。具体的には、出力信号が表面傷による
ものか否かを判断するためのスレッショルドレベルの設
定に際し、スレッショルドレベルを小さめに設定すると
傷に基づく出力信号だけでなく凹凸に基づく出力信号も
検出してしまう一方、大きめに設定すると凹凸に基づく
出力信号を検出しなくなるが小さな傷に基づく出力信号
の検出もれが発生するため、その設定を適正に行うこと
が極めて難しくなるのである。
However, as described above, when the reflecting mirror is rotationally controlled so that the imaging range is maintained in the same range on the surface of the material to be inspected, and the surface is imaged in a completely static image state, For example, if there are fine irregularities over the entire surface of the inspected material, such as shot peening on the surface of the inspected material in order to remove the black skin due to quenching, etc. Since the light such as the magnetic powder pattern caused by it is also captured relatively clearly and output as an image signal, it is difficult to distinguish between an output signal based on the unevenness and an output signal based on a relatively small scratch in the signal processing. There is a problem. Specifically, when setting the threshold level to determine whether the output signal is due to surface scratches, if the threshold level is set to a small value, not only the scratch-based output signal but also the unevenness-based output signal will be detected. On the other hand, if it is set to a large value, the output signal based on the unevenness will not be detected, but the output signal will be missed due to a small flaw, so that it will be extremely difficult to properly set it.

【0005】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、被検査材の表面に比
較的細かい凹凸が存在する場合においても、表面傷を確
実に検出できるようにすることにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reliably detect surface scratches even when relatively fine irregularities are present on the surface of a material to be inspected. Is to

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の要旨とするところは、(a)機枠と、
(b)その機枠と被検査材とをその被検査材の表面と平
行な一直線方向へ相対移動させる移動装置と、(c)前
記一直線方向と直角な一軸心まわりの回動可能に前記機
枠に設けられた該一軸心と平行な鏡面を有する反射鏡
と、(d)多数の光電変換部を有して前記機枠に位置固
定に配設され、前記被検査材の表面からの光が前記反射
鏡を介して上記光電変換部へ入射させられることによ
り、それら光電変換部毎の入射光量に対応した画像信号
を出力する撮像装置と、(e)前記移動装置による相対
移動に拘らず前記被検査材の表面が略静止画像状態で前
記撮像装置によって撮像されるように、その相対移動に
応じて前記反射鏡を前記一軸心まわりに追従回動させる
回動制御手段とを備え、前記撮像装置の各光電変換部か
ら出力された画像信号が表す撮像画像に基づいて前記被
検査材の表面に存在する傷を自動的に検出する自動探傷
装置において、前記回動制御手段が、前記反射鏡の追従
回動時に、前記撮像装置の撮像画像のS/N(傷信号対
雑音比)が大きくなるように予め定められた所定のずれ
量だけその撮像装置の撮像範囲をずらすように構成した
ことにある。
In order to achieve the above object, the gist of the present invention is (a) a machine frame,
(B) a moving device that relatively moves the machine frame and the material to be inspected in a straight line direction parallel to the surface of the inspected material; and (c) rotatably about an axis center perpendicular to the straight line direction. A reflecting mirror provided on the machine frame and having a mirror surface parallel to the one axis, and (d) a large number of photoelectric conversion units, which are fixedly arranged on the machine frame, Light is incident on the photoelectric conversion unit via the reflecting mirror to output an image signal corresponding to the amount of incident light for each photoelectric conversion unit, and (e) relative movement by the moving device. Regardless of the fact that the surface of the material to be inspected is imaged by the imaging device in a substantially still image state, a rotation control means for following and rotating the reflecting mirror around the uniaxial center according to the relative movement thereof. Image signal output from each photoelectric conversion unit of the imaging device In an automatic flaw detection device that automatically detects a scratch existing on the surface of the material to be inspected based on the captured image, the rotation control means, when the follow-up rotation of the reflecting mirror, It is configured to shift the image pickup range of the image pickup device by a predetermined shift amount so that the S / N (scratch signal to noise ratio) becomes large.

【0007】[0007]

【作用および発明の効果】このような自動探傷装置にお
いては、移動装置により機枠と被検査材とがその被検査
材の表面と平行な一直線方向へ相対移動させられるとと
もに、その相対移動に拘らず被検査材の表面が略静止画
像状態で撮像装置によって反射鏡を介して撮像されるよ
うに、回動制御手段によりその相対移動に応じて反射鏡
が追従回動させられることから、相対移動に拘らず被検
査材表面からの光が常に撮像装置における一定の位置の
光電変換部に入射させられて、各光電変換部には移動し
ていないときと同様の光量が蓄積されるようになる。こ
れにより、移動方向に短い表面傷であってもその傷に対
応した強度の画像信号が撮像装置から出力されて、移動
装置により高速移動させられた場合においても、被検査
材の表面における小さな傷を確実に検出することが可能
となる。なお、上記反射鏡の回動制御が機枠と被検査材
との相対移動に伴って繰り返されることにより、被検査
材の表面がその相対移動方向において複数に分割された
状態で撮像装置により順次撮像される。
In such an automatic flaw detector, the moving device relatively moves the machine frame and the material to be inspected in a straight line direction parallel to the surface of the material to be inspected, and is concerned with the relative movement. Instead, since the reflecting mirror is rotated by the rotation control means according to the relative movement so that the surface of the inspected material is imaged through the reflecting mirror by the image pickup device in a substantially still image state, the relative movement is performed. Regardless of this, the light from the surface of the material to be inspected is always incident on the photoelectric conversion unit at a fixed position in the image pickup device, and the same amount of light as when not moving is accumulated in each photoelectric conversion unit. .. As a result, even if the surface scratch is short in the moving direction, an image signal with an intensity corresponding to the scratch is output from the image pickup device, and even when the image is moved at a high speed by the moving device, even a small scratch on the surface of the material to be inspected. Can be reliably detected. The rotation control of the reflecting mirror is repeated along with the relative movement of the machine frame and the inspection material, so that the surface of the inspection material is sequentially divided by the imaging device in the relative movement direction. It is imaged.

【0008】また、上記回動制御手段は、反射鏡の追従
回動時に、予め定められた所定のずれ量だけその撮像装
置の撮像範囲をずらすように構成されているため、被検
査材の表面に比較的細かい凹凸が存在する場合であって
も比較的大きなS/Nが得られるようになる。すなわ
ち、上記予め定められた所定量のずれによって、撮像装
置の各光電変換部における上記凹凸に起因する被検査材
の表面からの入射光量が平均化され、それに伴って各光
電変換部から出力される画像信号の信号強度も平坦にな
る一方、傷による画像信号については、少なくとも傷の
長さ寸法が上記相対移動方向において上記ずれ量よりも
長い場合にはその信号強度の低下が小さくて済むため、
撮像装置による撮像画像のS/Nを向上させることがで
きるのであり、これにより、傷判定のスレッショルドレ
ベルを低くして小さな傷まで良好に検出できるようにな
る。
Further, since the rotation control means is configured to shift the image pickup range of the image pickup device by a predetermined predetermined shift amount when the reflecting mirror is turned following, the surface of the material to be inspected. Even in the case where there are relatively fine irregularities, a relatively large S / N can be obtained. That is, the amount of incident light from the surface of the material to be inspected due to the unevenness in each photoelectric conversion unit of the imaging device is averaged by the deviation of the predetermined amount, and the photoelectric conversion unit outputs the average amount of incident light. While the signal strength of the image signal due to scratches becomes flat, the deterioration of the signal strength of the image signal due to scratches can be small if at least the length dimension of the scratches is longer than the deviation amount in the relative movement direction. ,
It is possible to improve the S / N ratio of the image picked up by the image pickup device, and this makes it possible to lower the threshold level for scratch determination and detect even small scratches satisfactorily.

【0009】なお、上記のように撮像画像のS/Nが大
きくなる所定のずれ量とは、被検査材の表面に存在する
細かい凹凸等に起因するノイズは平均化して低下する
が、傷に起因する画像信号についてはそれ程低下せず、
結果的にS/Nが大きくなるようなずれ量で、検出すべ
き傷の大きさや表面の凹凸ピッチ、撮像装置の撮像形態
等を考慮して適宜定められる。
As described above, the predetermined shift amount at which the S / N of the picked-up image is large is such that the noise caused by fine irregularities present on the surface of the material to be inspected is averaged and reduced, but it may cause scratches. The resulting image signal does not decrease so much,
As a result, the amount of deviation is such that the S / N becomes large, and is appropriately determined in consideration of the size of the scratch to be detected, the pitch of the surface irregularities, the imaging mode of the imaging device, and the like.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0011】図1は、本発明の一実施例である螢光磁粉
探傷法を用いた自動探傷装置10の斜視図である。強磁
性体製の鋼片である被検査材12は、方形断面を有して
長尺状を成しており、複数の検査台14によって長手方
向の稜線が上下左右に位置する略水平な姿勢で位置固定
に支持されている。そして、その被検査材12の長手方
向に移動させられる一対の検査ユニット16によって、
外周の表面18(上側の2面)に存在する傷が検出され
るようになっている。磁粉探傷法は、表面若しくは表面
近傍の傷(欠陥)を迂回して流れる漏洩磁束により、強
磁性体の粉である磁粉をその傷部分に集中的に吸着させ
て、その磁粉模様から傷の有無および位置を調べる方法
であり、上記被検査材12は、図2に示すように、予め
磁化装置20に搬入されて磁場にさらされることにより
磁化されるとともに、磁粉付着装置22に搬入されて螢
光磁粉が油等に分散懸濁させられた液中に浸漬させられ
ることにより、その表面18に螢光磁粉が付着させられ
ている。図2から明らかなように、上記磁化装置20お
よび磁粉付着装置22は自動探傷装置10に対して被検
査材12の長手方向に直角な方向に順次配設されてお
り、図示しないウォーキングビーム等の搬送装置によっ
て被検査材12が搬送され、自動探傷装置10における
探傷作業が終了すると同じ方向へ搬出されるように構成
されている。なお、自動探傷装置10は上記螢光磁粉に
よる磁粉模様をできるだけ明瞭に捉えるために暗室構造
とされている。
FIG. 1 is a perspective view of an automatic flaw detection apparatus 10 using a fluorescent magnetic particle flaw detection method according to an embodiment of the present invention. The material 12 to be inspected, which is a steel piece made of a ferromagnetic material, has an elongated shape with a rectangular cross section, and has a substantially horizontal posture in which ridge lines in the longitudinal direction are positioned vertically and horizontally by a plurality of inspection bases 14. It is fixedly supported by. Then, by the pair of inspection units 16 that are moved in the longitudinal direction of the inspected material 12,
The scratches present on the outer surface 18 (the upper two surfaces) are detected. In the magnetic particle flaw detection method, the magnetic flux, which is a powder of a ferromagnetic substance, is concentratedly attracted to the scratched portion by the leakage magnetic flux flowing around the flaw (defect) on the surface or in the vicinity of the surface, and the presence or absence of scratches from the magnetic powder pattern. 2 and the position of the material to be inspected. As shown in FIG. 2, the material 12 to be inspected is previously loaded into the magnetizing device 20 and magnetized by being exposed to a magnetic field, and is also loaded into the magnetic powder adhering device 22 to be attached to the magnet. The magneto-optical powder is attached to the surface 18 by being immersed in a liquid in which the magneto-optical powder is dispersed and suspended in oil or the like. As is apparent from FIG. 2, the magnetizing device 20 and the magnetic powder adhering device 22 are sequentially arranged in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the material 12 to be inspected with respect to the automatic flaw detector 10, and a walking beam or the like (not shown) is provided. The material 12 to be inspected is conveyed by the conveying device, and is carried out in the same direction when the flaw detection work in the automatic flaw detector 10 is completed. The automatic flaw detection device 10 has a dark room structure in order to capture the magnetic powder pattern of the fluorescent magnetic powder as clearly as possible.

【0012】図1において、被検査材12の上方には、
その被検査材12の長手方向、すなわち表面18と平行
な一直線方向に被検査材12の全長よりも所定量長い寸
法の一対のガイドレール24および26が図示しないフ
レーム部材を介して配設されている。前記検査ユニット
16は、この一対のガイドレール24および26上を走
行させられる台車28に配設されることにより、被検査
材12の全長に亘って探傷走査するようになっている。
本実施例ではこの台車28が機枠に相当する。台車28
には、制御装置56(図5参照)から供給される駆動信
号SD1によって正逆両方向へ回転駆動させられるサー
ボモータ30が配設されており、このサーボモータ30
の駆動力がタイミングベルト32を介して駆動輪34お
よび36に伝達されることにより、台車28はガイドレ
ール24,26上を所定の移動速度Vで走行させられ
る。サーボモータ30にはエンコーダ38が設けられて
おり、サーボモータ30の回転角度に基づいて駆動輪3
4の回転角度、更には台車28の移動速度Vを検出でき
るように、エンコーダ38からその回転角度を表す回転
角度信号SA1が制御装置56に供給される。一方のガ
イドレール24にはその上面に噛合歯40が形成されて
いるとともに、そのガイドレール24上を転動する一方
の駆動輪34の外周には、上記噛合歯40と噛み合う噛
合歯42が形成されており、それらの噛合歯40および
42の噛合いによって、台車28が駆動輪34の回転角
度に正確に対応してガイドレール24上を移動するよう
になっている。本実施例では、上記ガイドレール24,
26、駆動輪34,36、およびサーボモータ30等に
より移動装置が構成されている。
In FIG. 1, above the material 12 to be inspected,
A pair of guide rails 24 and 26 having a length longer than the entire length of the material 12 to be inspected by a predetermined amount in the longitudinal direction of the material 12 to be inspected, that is, a straight line direction parallel to the surface 18, are arranged via a frame member (not shown). There is. The inspection unit 16 is arranged on a carriage 28 that can be run on the pair of guide rails 24 and 26, so that flaw detection scanning is performed over the entire length of the inspection target material 12.
In this embodiment, the carriage 28 corresponds to the machine frame. Trolley 28
Is provided with a servo motor 30 that is rotationally driven in both forward and reverse directions by a drive signal SD1 supplied from a control device 56 (see FIG. 5).
Is transmitted to the drive wheels 34 and 36 via the timing belt 32, so that the carriage 28 travels on the guide rails 24 and 26 at a predetermined moving speed V. The servo motor 30 is provided with an encoder 38, and the drive wheel 3 is determined based on the rotation angle of the servo motor 30.
The rotation angle signal SA1 representing the rotation angle is supplied from the encoder 38 to the control device 56 so that the rotation angle of 4 and the moving speed V of the carriage 28 can be detected. A meshing tooth 40 is formed on the upper surface of one of the guide rails 24, and a meshing tooth 42 that meshes with the meshing tooth 40 is formed on the outer periphery of the one drive wheel 34 rolling on the guide rail 24. By the meshing of the meshing teeth 40 and 42, the carriage 28 moves on the guide rail 24 accurately in correspondence with the rotation angle of the drive wheel 34. In this embodiment, the guide rails 24,
26, the drive wheels 34, 36, the servomotor 30, and the like constitute a moving device.

【0013】一対の検査ユニット16は、上記台車28
内において予め定められた所定の位置関係に配置された
反射鏡44、テレビカメラ46、紫外線ランプ48等を
それぞれ含んで構成されている。一対の検査ユニット1
6は被検査材12の表面18のうち斜め上方を向いた2
面を同時に探傷するようになっており、それぞれの反射
鏡44、テレビカメラ46、紫外線ランプ48等は、被
検査材12の軸心を通る鉛直な平面に対してそれぞれ対
称に配置されている。反射鏡44はサーボモータ50の
出力軸に取り付けられて、その出力軸の軸心Oを含む平
面内に形成された鏡面52が軸心Oまわりに回動させら
れるようになっており、サーボモータ50は、上記軸心
Oが被検査材12の長手方向すなわち台車28の移動方
向と直角で且つ被検査材12の表面18と平行となる姿
勢で台車28に固定されている。また、テレビカメラ4
6は、その撮像レンズの光軸が台車28の移動方向と平
行で上記軸心Oと直交するように取り付けられており、
被検査材12の表面18からの光が反射鏡44を介して
入射させられることにより、表面18の磁粉模様を撮像
するようになっている。このテレビカメラ46は、固体
撮像素子(CCD)或いは撮像管等を備えた一般的な撮
像装置であり、撮像レンズを通して多数の光電変換部の
1つ1つに光が入射させられると、その入射光量に対応
する画像信号SVを予め定められた走査周期で各光電変
換部毎に前記制御装置56へ出力する。ここでの走査周
期とは、総ての光電変換部から1画面分の画像信号SV
を取り込んで処理するサイクルタイムで例えば1/30秒
程度に定められ、各光電変換部から出力される画像信号
SVは、それぞれその走査周期の間の受光量に対応す
る。
The pair of inspection units 16 includes the carriage 28.
Each of them includes a reflecting mirror 44, a television camera 46, an ultraviolet lamp 48 and the like which are arranged in a predetermined positional relationship inside. A pair of inspection units 1
6 is a surface of the material 12 to be inspected 2
The surfaces are simultaneously flaw-detected, and the respective reflecting mirrors 44, television cameras 46, ultraviolet lamps 48 and the like are arranged symmetrically with respect to a vertical plane passing through the axis of the material 12 to be inspected. The reflecting mirror 44 is attached to the output shaft of the servomotor 50, and a mirror surface 52 formed in a plane including the axis O of the output shaft is adapted to be rotated around the axis O. The reference numeral 50 is fixed to the carriage 28 in such a manner that the axis O is perpendicular to the longitudinal direction of the material 12 to be inspected, that is, the moving direction of the carriage 28 and is parallel to the surface 18 of the material 12 to be inspected. Also, the TV camera 4
6 is attached such that the optical axis of the imaging lens is parallel to the moving direction of the carriage 28 and is orthogonal to the axis O.
Light from the surface 18 of the material 12 to be inspected is made incident through the reflecting mirror 44, so that the magnetic powder pattern on the surface 18 is imaged. The television camera 46 is a general image pickup device provided with a solid-state image pickup device (CCD), an image pickup tube, or the like. When light is made incident on each of a large number of photoelectric conversion units through an image pickup lens, the incident light enters the photoelectric conversion unit. The image signal SV corresponding to the amount of light is output to the control device 56 for each photoelectric conversion unit at a predetermined scanning cycle. The scanning cycle here means the image signal SV for one screen from all photoelectric conversion units.
The image signal SV output from each photoelectric conversion unit corresponds to the amount of light received during the scanning cycle.

【0014】図3は、上記軸心Oと平行な方向から見た
具体的な位置関係を示す図で、反射鏡44は鏡面52と
被検査材12の表面18とがなす角度が45゜となる位
置Mcを中心として、±θ/2の角度範囲Ms〜Meで
回動させられるようになっている。反射鏡44がMcの
位置にあるとき、軸心Oから被検査材12の表面18へ
の垂線を下した点Pcからの光の鏡面52上への入射角
および反射角は45゜となり、テレビカメラ46の撮像
範囲の中心、すなわち撮像光軸上に点Pcが位置させら
れるため、反射鏡44がMsの位置からMeの位置まで
回動させられると、テレビカメラ46の撮像光軸が表面
18上の点Psから点Peまで移動することとなる。前
記サーボモータ50にはエンコーダ54が設けられ、上
記反射鏡44の軸心Oまわりにおける予め定められた基
準位置からの回動角度を表す回動角度信号SA2を制御
装置56に供給するようになっており、サーボモータ5
0は、その回動角度信号SA2に基づいて制御装置56
によりフィードバック制御される。
FIG. 3 is a diagram showing a specific positional relationship as seen from a direction parallel to the axis O. The reflecting mirror 44 forms an angle of 45 ° between the mirror surface 52 and the surface 18 of the material 12 to be inspected. The position Mc can be rotated within an angle range Ms to Me of ± θ / 2. When the reflecting mirror 44 is at the position of Mc, the incident angle and the reflecting angle of the light from the point Pc, which is a perpendicular line from the axis O to the surface 18 of the material 12 to be inspected, onto the mirror surface 52 are 45 °, and the television Since the point Pc is located at the center of the image pickup range of the camera 46, that is, on the image pickup optical axis, when the reflecting mirror 44 is rotated from the position Ms to the position Me, the image pickup optical axis of the television camera 46 is changed to the surface 18. It moves from the upper point Ps to the point Pe. The servomotor 50 is provided with an encoder 54, and supplies a rotation angle signal SA2 indicating a rotation angle from the predetermined reference position around the axis O of the reflecting mirror 44 to the control device 56. The servo motor 5
0 indicates the control device 56 based on the rotation angle signal SA2.
Is feedback controlled by.

【0015】図4は、自動探傷装置10を被検査材12
の長手方向から見た断面図であり、前記紫外線ランプ4
8は、反射鏡44の回動によるテレビカメラ46の撮像
光軸の前記点Psから点Peまでの移動範囲に対応する
実際の撮像範囲を、適度な紫外線量で照射できるように
取り付けられている。また、被検査材12の長手方向に
延びる4本の稜線のうち左右に位置する一対の稜線58
および60の下方には、一対のエッジ照射ランプ62が
台車28の移動方向において前記反射鏡44と略同じ位
置に配設されており、稜線58および60にそれぞれ可
視光を照射することにより、撮像画面における稜線58
および60のエッジを明確にする。そのほか、被検査材
12を挟んで両側に位置して一対の投光器64および受
光器66が配設されている。これらの投光器64および
受光器66は光電スイッチとして機能するもので、投光
器64から受光器66に向かって発せられた光が遮られ
ていない初期位置から、台車28が移動を開始したあと
被検査材12の探傷開始側の端末68を通過することに
よってその光が遮られることを検出し、この検出信号S
Pに基づいて被検査材12の探傷開始時点を制御装置5
6が判断できるようになっている。
FIG. 4 shows the automatic flaw detector 10 with a material 12 to be inspected.
FIG. 4 is a cross-sectional view seen from the longitudinal direction of the ultraviolet lamp 4.
Reference numeral 8 is attached so that the actual image pickup range corresponding to the moving range from the point Ps to the point Pe of the image pickup optical axis of the television camera 46 by the rotation of the reflecting mirror 44 can be irradiated with an appropriate amount of ultraviolet rays. .. Further, of the four ridge lines extending in the longitudinal direction of the inspected material 12, a pair of ridge lines 58 located on the left and right sides.
Below 60 and 60, a pair of edge irradiation lamps 62 are arranged at substantially the same position as the reflecting mirror 44 in the moving direction of the carriage 28, and by irradiating the ridge lines 58 and 60 with visible light, respectively, an image is picked up. Edge 58 on the screen
And the edges of 60 are defined. In addition, a pair of light projector 64 and light receiver 66 are arranged on both sides of the material 12 to be inspected. The light projector 64 and the light receiver 66 function as a photoelectric switch, and after the carriage 28 starts moving from the initial position where the light emitted from the light emitter 64 toward the light receiver 66 is not blocked, the material to be inspected is started. It is detected that the light is blocked by passing through the terminal 68 on the flaw detection start side of 12 and the detection signal S
Based on P, the control device 5 determines the flaw detection start time of the material 12 to be inspected.
6 can be judged.

【0016】制御装置56は、CPU、ROM、RAM
等を有するマイクロコンピュータを備えて構成されてお
り、図5に示すように、入力された信号に基づいて、予
めROMに記憶されたプログラムに従ってRAMの一時
記憶機能を利用しつつ演算処理を行い、駆動信号等を出
力するようになっている。前記反射鏡44の回動制御に
関連する制御内容を具体的に説明すると、制御装置56
は、前記エンコーダ38から供給される回転角度信号S
A1に基づいて台車28の移動速度Vを算出し、その移
動速度Vが予め定められた目標速度と一致するように駆
動信号SD1を出力してサーボモータ30をフィードバ
ック制御するとともに、台車28の移動に拘らずテレビ
カメラ46によって被検査材12の表面18が略静止画
像状態で撮像されるように、上記移動速度Vに応じて反
射鏡44の回動角速度ωを算出し、反射鏡44がその回
動角速度ωで回動するように、前記エンコーダ54から
の回動角度信号SA2を読み込みつつサーボモータ50
に駆動信号SD2を出力してフィードバック制御する。
The control device 56 includes a CPU, a ROM and a RAM.
It is configured to include a microcomputer having, etc., as shown in FIG. 5, based on the input signal, according to the program stored in the ROM in advance, while performing the arithmetic processing while using the temporary storage function of the RAM, It is designed to output drive signals and the like. The control contents related to the rotation control of the reflecting mirror 44 will be described in detail.
Is the rotation angle signal S supplied from the encoder 38.
The moving speed V of the carriage 28 is calculated based on A1, and the drive signal SD1 is output so that the moving speed V matches a predetermined target speed, and the servomotor 30 is feedback-controlled, and the carriage 28 moves. Regardless of this, the rotation angular velocity ω of the reflecting mirror 44 is calculated according to the moving speed V so that the surface 18 of the material 12 to be inspected is imaged by the television camera 46 in a substantially still image state, and the reflecting mirror 44 then The servo motor 50 is read while reading the rotation angle signal SA2 from the encoder 54 so as to rotate at the rotation angular velocity ω.
The drive signal SD2 is output to the feedback control.

【0017】つまり、前記図3において、反射鏡44お
よびテレビカメラ46が台車28の移動に伴って図3の
右側へ移動する場合、すなわち被検査材12が図3の左
側へ相対移動する場合を考えると、反射鏡44がMcの
位置からMeの位置まで回動角速度ωで回動させられた
ときに、テレビカメラ46の撮像中心は点Pcから点P
eまでの距離xだけ移動させられるため、その距離xと
略同じ距離だけ台車28が移動するように、移動速度V
と上記角速度ωとの関係が規定されるのである。ここ
で、直線O−Pcと直線O−Psとがなす角度をθ、軸
心Oから点Pcまでの距離をyとすると、x=y tanθ
の関係が成り立つが、反射における光学上の関係からテ
レビカメラ46の撮像光軸の回動角度は反射鏡44の回
動角度の2倍であって、角度θは2ωに対応するととも
に、距離xは移動速度Vに対応することから、移動速度
Vおよび角速度ωが次式(1)を満足するように、実際
の移動速度Vに応じて角速度ωが定められれば良い。な
お、2ωすなわちθが90゜以上になると(1)式は成
立しなくなるため、上記移動速度V、角速度ωとして
は、例えばフィードバック制御の制御サイクル時間当た
りの移動量、回動角度などを用いることとなる。
That is, in FIG. 3, the case where the reflecting mirror 44 and the television camera 46 move to the right side in FIG. 3 as the carriage 28 moves, that is, the material 12 to be inspected relatively moves to the left side in FIG. Considering this, when the reflecting mirror 44 is rotated from the position of Mc to the position of Me at the rotation angular velocity ω, the image pickup center of the television camera 46 is from the point Pc to the point P.
Since the carriage 28 is moved by the distance x to e, the moving speed V is set so that the carriage 28 moves by a distance substantially the same as the distance x.
And the angular velocity ω is defined. Here, when the angle formed by the straight line O-Pc and the straight line O-Ps is θ and the distance from the axis O to the point Pc is y, x = y tan θ
From the optical relationship in reflection, the rotation angle of the imaging optical axis of the television camera 46 is twice the rotation angle of the reflecting mirror 44, the angle θ corresponds to 2ω, and the distance x Corresponds to the moving speed V, the angular speed ω may be determined according to the actual moving speed V so that the moving speed V and the angular speed ω satisfy the following expression (1). When 2ω, that is, θ becomes 90 ° or more, the equation (1) is not satisfied. Therefore, as the moving speed V and the angular speed ω, for example, a moving amount per control cycle time of feedback control, a rotation angle, or the like should be used. Becomes

【0018】[0018]

【数1】V=y tan(2ω) ・・・(1)[Formula 1] V = y tan (2ω) (1)

【0019】この関係から台車28の移動速度Vに応じ
て反射鏡44の回動角速度ωを決定して反射鏡44の撮
像光軸が表面18上の一点に対して追従するように回動
制御することにより、被検査材12の表面18の略同じ
範囲が台車28と共に移動するテレビカメラ46によっ
て撮像される。図6は、上記の考え方によって回動制御
される反射鏡44の角度(45゜の中心位置に対する回
動位置)の変化の一例を示すタイムチャートである。前
記受光器66からの検出信号SPにより被検査材12の
端末68が通過したことを検知した時間に同期して反射
鏡44の回動制御が開始され、反射鏡44の角度が前記
Msの位置における−θ/2から上記角速度ωで前記M
eの位置における+θ/2まで追従回動させられる。こ
の間に実際には、例えば図3において反射鏡44が軸心
Oの位置においてMsの位置にある状態から二点鎖線で
示す反射鏡44までの距離2xだけ検査ユニット16が
移動速度Vで右方へ進むことになるが、静止している被
検査材12上の点Psの位置にテレビカメラ46の撮像
光軸が追従させられることにより、被検査材12の表面
18を点Psが画面の中央に位置する静止画像状態で捉
えることが可能となる。これにより、台車28の移動に
拘らず傷による磁粉模様をテレビカメラ46によって鮮
明に撮像できるようになり、その画像信号SVの信号強
度から傷の有無や位置を高い精度で判定できるようにな
る。
From this relationship, the turning angular velocity ω of the reflecting mirror 44 is determined according to the moving speed V of the carriage 28, and the turning control is performed so that the imaging optical axis of the reflecting mirror 44 follows one point on the surface 18. By doing so, substantially the same range of the surface 18 of the inspection target material 12 is imaged by the television camera 46 that moves together with the carriage 28. FIG. 6 is a time chart showing an example of changes in the angle (rotational position with respect to the central position of 45 °) of the reflecting mirror 44 which is rotationally controlled according to the above concept. The rotation control of the reflecting mirror 44 is started in synchronization with the time when the passage of the terminal 68 of the inspected material 12 is detected by the detection signal SP from the light receiver 66, and the angle of the reflecting mirror 44 is at the position of Ms. From -θ / 2 at the angular velocity ω
It is rotated to + θ / 2 at the position e. During this period, the inspection unit 16 actually moves to the right at the moving speed V by a distance 2x from the state where the reflecting mirror 44 is at the position of Ms at the position of the axis O in FIG. 3 to the reflecting mirror 44 shown by the chain double-dashed line. As the image pickup optical axis of the television camera 46 is made to follow the position of the point Ps on the stationary inspection target material 12, the point Ps is displayed on the surface 18 of the inspection target material 12 at the center of the screen. It is possible to capture in the still image state located at. As a result, the magnetic powder pattern caused by the scratch can be clearly captured by the television camera 46 regardless of the movement of the carriage 28, and the presence or absence of the scratch and the position can be determined with high accuracy from the signal intensity of the image signal SV.

【0020】一方、焼入れ処理等に伴う黒皮を除去する
ために被検査材12の表面18にショットピーニング処
理が施されるなどして全面に亘って細かい凹凸が存在し
ていると、完全な静止画像状態で表面18を撮像した場
合、これらの凹凸に起因する磁粉模様もテレビカメラ4
6によって比較的鮮明に捉えられる。このため、そのよ
うな凹凸による画像信号SVN と傷による画像信号SV
S とのS/N(傷信号対雑音比)が低下し易くなり、傷
判定のスレッショルドレベルを比較的大きめに設定しな
ければならず、小さな傷の検出精度が低下する。
On the other hand, if the surface 18 of the material 12 to be inspected is subjected to shot peening treatment in order to remove the black skin caused by the quenching treatment, etc. When the surface 18 is imaged in the still image state, the magnetic powder pattern caused by these irregularities is also seen in the TV camera 4.
It is captured relatively clearly by 6. Therefore, the image signal SV N due to such unevenness and the image signal SV due to the scratch
The S / N (scratch signal-to-noise ratio) with S is likely to decrease, the threshold level for scratch determination must be set relatively large, and the accuracy of detecting small scratches decreases.

【0021】これに対し、本実施例では、反射鏡44の
表面18に対する追従回動の期間、具体的には表面18
が略静止した状態の画像を少なくとも2画面分以上取り
込み得るよう、例えば前記画面走査周期の3周期分程度
の時間内において、テレビカメラ46による撮像範囲が
予め定められた微小量だけずれるようにし、小さな傷に
対する検出精度を維持するようにしている。すなわち、
テレビカメラ46の各光電変換部における上記凹凸によ
る磁粉模様からの入射光量は上記微小量のずれにより平
均化され、それに伴って各光電変換部から出力される画
像信号SVN の信号強度も平坦になる一方、傷による画
像信号SVS については、台車28の移動方向において
少なくとも画像のずれ量より傷寸法が長ければ信号強度
の低下が小さくて済むため、画像信号SVの総合的なS
/Nを向上させることができるとともに、傷判定のスレ
ッショルドレベルを低くして小さな傷まで良好に検出で
きるようになるのである。上記微小量は、例えば撮像画
像における傷の検出能(検出できる最小値)や、表面1
8に存在する凹凸の大きさなどに基づいて予め実験等に
より定められる。また、被検査材12は圧延加工等によ
って長尺状とされているため、傷形状も一般に被検査材
12の長手方向に長く、その長手方向への画像のずれに
拘らず良好に検出される。従って、実際の回動角速度ω
0 は、完全な静止画像状態で撮像する場合の前記(1)
式において、移動速度Vすなわち所定の単位時間当たり
の移動量に上記微小量に対応する調整値αを加算した次
式(2)に従って決定される。調整値αは、サーボモー
タ50の制御サイクルタイムおよびテレビカメラ46の
走査周期を考慮して定められる。なお、調整値αを移動
速度Vから減算するようにしても差支えない。
On the other hand, in the present embodiment, the period of the follow-up rotation of the reflecting mirror 44 with respect to the surface 18, specifically, the surface 18
So that an image in a substantially stationary state can be captured for at least two screens, for example, within a time period of about three screen scanning periods, the image pickup range of the television camera 46 is shifted by a predetermined minute amount, The detection accuracy for small scratches is maintained. That is,
The amount of incident light from the magnetic powder pattern due the asperities in the photoelectric conversion unit of the television camera 46 is averaged by the deviation of the minute amount, the signal intensity of the image signal SV N also flat output with it from the photoelectric conversion portion On the other hand, with respect to the image signal SV S due to the scratch, if the scratch dimension is at least longer than the displacement amount of the image in the moving direction of the carriage 28, the decrease in the signal strength is small, so the total S of the image signal SV is small.
/ N can be improved, and the threshold level for scratch determination can be lowered so that even small scratches can be detected satisfactorily. The minute amount is, for example, the detectability of a flaw in a captured image (minimum detectable value) or the surface 1
It is determined in advance by experiments or the like based on the size of the unevenness existing in No. 8 and the like. Further, since the material 12 to be inspected has a long shape by rolling or the like, the flaw shape is generally long in the longitudinal direction of the material to be inspected 12 and can be satisfactorily detected regardless of the displacement of the image in the longitudinal direction. .. Therefore, the actual rotation angular velocity ω
0 is the above (1) when capturing in a completely still image state.
In the formula, it is determined according to the following formula (2) in which the moving speed V, that is, the moving amount per predetermined unit time, is added with the adjustment value α corresponding to the minute amount. The adjustment value α is determined in consideration of the control cycle time of the servo motor 50 and the scanning cycle of the television camera 46. The adjustment value α may be subtracted from the moving speed V.

【0022】[0022]

【数2】V+α=y tan(2ω0 ) ・・・(2)(2) V + α = y tan (2ω 0 ) ... (2)

【0023】因に、ショットピーニングによる凹みが被
検査材12の表面18の略一面に存在するとともに、深
さが0.4mm程度で長さが20mm程度の傷が長手方向に存
在する場合に、反射鏡44の追従回動期間における撮像
範囲のずれ量が1mmとなる角速度ω0 で反射鏡44を回
動制御したところ、表1に示すように傷部分の画像信号
SVS の強度は約15で、他の部分の画像信号SVN
強度は約4.5であり、S/Nは約3.33 であった。これ
に対し、完全な静止画像状態、すなわち撮像範囲のずれ
が零の場合には、画像信号SVS の強度は約23、画像
信号SVN の強度は約7.5、S/Nは約3.07 であり、
信号強度は高いもののS/Nは1mmずらした場合の方が
優れていることが判る。なお、反射鏡44の追従回動期
間における撮像範囲のずれ量が2mmとなる角速度ω0
反射鏡44を回動制御した場合には、画像信号SVS
強度は約13、画像信号SVN の強度は約4.2、S/N
は約3.12 となり、1mmずらした場合に比較すると、画
像信号SVN は殆ど変化しないのに対して画像信号SV
S は低下し、S/Nは静止画像状態で撮像する場合と同
等となる。
Incidentally, when a depression due to shot peening is present on almost one surface 18 of the material to be inspected 12 and a flaw having a depth of about 0.4 mm and a length of about 20 mm exists in the longitudinal direction, When the reflection mirror 44 is rotationally controlled at an angular velocity ω 0 at which the deviation amount of the imaging range during the follow-up rotation period of the reflection mirror 44 is 1 mm, the intensity of the image signal SV S of the scratched portion is about 15 as shown in Table 1. Then, the intensity of the image signal SV N of the other part was about 4.5, and the S / N was about 3.33. On the other hand, in a completely static image state, that is, when the shift of the image pickup range is zero, the intensity of the image signal SV S is about 23, the intensity of the image signal SV N is about 7.5, and the S / N is about 3. .07,
It can be seen that although the signal strength is high, the S / N is better when it is shifted by 1 mm. When the reflecting mirror 44 is rotationally controlled at the angular velocity ω 0 at which the deviation amount of the imaging range during the follow-up rotation period of the reflecting mirror 44 is 2 mm, the intensity of the image signal SV S is about 13, and the image signal SV N Strength is about 4.2, S / N
Is about 3.12, and compared with the case of shifting by 1 mm, the image signal SV N hardly changes, but the image signal SV N
S decreases, and S / N becomes equivalent to that in the case of capturing an image in a still image state.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】そして、以上のように決定された回動角速
度ω0 で反射鏡44が追従回動させられ、反射鏡44が
図3におけるMsの位置からMeの位置まで回動する間
に僅かにずれを生じる状態で被検査材12の表面18に
おける所定範囲が撮像される一方、台車28の移動方向
において被検査材12の前記端末68を基準に複数に分
割された移動方向前方の次のブロック(撮像範囲)を撮
像するために、例えば図6のタイムチャートにおけるT
e〜Ts間において、反射鏡44がMeの位置からMs
の位置へ速やかに戻り回動させられ、その後再び回動角
速度ω0 でMsの位置からMeの位置まで追従回動させ
られて同様に撮像が行われる。このような制御が繰り返
して行われることにより、被検査材12の全長に亘って
探傷作業が進められる。本実施例においては、前記した
一連の信号演算処理を行う制御装置56が、反射鏡44
を実際に回動させるサーボモータ50と共に回動制御手
段を構成している。
Then, the reflecting mirror 44 is made to follow the turning angular velocity ω 0 determined as described above, and slightly while the reflecting mirror 44 is turning from the position Ms to the position Me in FIG. A predetermined range on the surface 18 of the material 12 to be inspected is imaged in a state where there is a shift, while the next block in the front direction of movement divided into a plurality of portions based on the terminal 68 of the material 12 to be inspected in the direction of movement of the carriage 28. To capture the (imaging range), for example, in the time chart of FIG.
Between e and Ts, the reflecting mirror 44 moves from the position of Me to Ms.
The position is swiftly returned and rotated, and then the position is again swung at the rotational angular velocity ω 0 from the position of Ms to the position of Me, and imaging is similarly performed. By repeating such control, the flaw detection work is advanced over the entire length of the material 12 to be inspected. In the present embodiment, the control device 56 that performs the series of signal calculation processing described above is the reflection mirror 44.
The rotation control means is configured together with the servo motor 50 that actually rotates the.

【0026】図7は、上記したように検査ユニット16
の移動に伴って反射鏡44の角度が制御された際の実際
の撮像状況を、撮像範囲が手前向きとなるように部分的
に展開して示したものである。この図における(a)で
は反射鏡44が前記Msの位置にあって被検査材12の
端末68からn番目のブロックnの表面18を撮像開始
するところである。そして、速度Vで図の右方向へ走行
する台車28の移動に伴って反射鏡44が回動角速度ω
0 で追従回動させられ、(b)では反射鏡44が前記M
cの位置となり、続いて(c)では反射鏡44が前記M
eの位置に達してブロックnの撮像を終了する図6のT
eに対応する時点の状態である。この(c)の状態から
反射鏡44が戻り回動させられ、(d)においては、反
射鏡44が上記Msの位置に復帰して次のブロック(n
+1)の撮像を開始する。このため、テレビカメラ46
による撮像画像は、(a)から(c)に至るまでの間に
おいては、ブロックnの表面18が略静止画像状態で捉
えられる。なお、上記戻り回動においては、少なくとも
ブロックnとブロック(n+1)との境目に撮像されな
い部分が生じないように、台車28の移動速度Vに応じ
て上記角速度ω0 よりも速い所定以上の回動角速度で戻
される。
FIG. 7 shows the inspection unit 16 as described above.
7 is an actual imaging situation when the angle of the reflecting mirror 44 is controlled in accordance with the movement of the image, which is partially developed so that the imaging range faces forward. In (a) of this figure, the reflecting mirror 44 is located at the position of Ms and starts imaging the surface 18 of the n-th block n from the terminal 68 of the inspected material 12. Then, with the movement of the carriage 28 that travels to the right in the figure at the speed V, the reflecting mirror 44 rotates the angular velocity ω.
It is made to follow and rotate at 0 , and in FIG.
Then, in (c), the reflecting mirror 44 is moved to the position M.
When the position of e is reached and the imaging of the block n is finished, T of FIG.
This is the state at the time corresponding to e. From the state of (c), the reflecting mirror 44 is returned and rotated, and in (d), the reflecting mirror 44 returns to the position of Ms and the next block (n
Imaging of +1) is started. Therefore, the TV camera 46
In the image picked up by (1) to (c), the surface 18 of the block n is captured in a substantially still image state. In the return rotation, at least a predetermined number of rotations faster than the angular velocity ω 0 according to the moving speed V of the carriage 28 is performed so that at least a portion not imaged at the boundary between the block n and the block (n + 1) does not occur. It is returned at a dynamic angular velocity.

【0027】このようにして撮像された画像信号SVが
テレビカメラ46から制御装置56に供給されると、前
記エッジ照射ランプ62の光による撮像画面上での表面
18のエッジラインを1画面ずつ基準位置に合わせるよ
うに画面補正が行われるとともに、その補正された画像
に基づいて各ブロック毎に傷の有無および傷位置を示す
傷マップが作成される。
When the image signal SV thus picked up is supplied from the television camera 46 to the control device 56, the edge lines of the front surface 18 on the picked up image by the light of the edge irradiation lamp 62 are used as a reference screen by screen. Screen correction is performed so as to match the position, and a scratch map indicating the presence / absence of a scratch and the scratch position is created for each block based on the corrected image.

【0028】このように、本実施例においては、被検査
材12の表面18と平行な方向へサーボモータ30等の
移動装置により直線移動させられる台車28に、その台
車28の移動方向と直角で表面18と平行な軸心Oまわ
りの回動可能とされた反射鏡44、およびその反射鏡4
4を介して被検査材12の表面18を撮像するテレビカ
メラ46などからなる検査ユニット16が設けられると
ともに、その台車28の移動に拘らずテレビカメラ46
によって被検査材12の表面18が略静止画像状態で撮
像されるように、制御装置56によって台車28の移動
速度Vに応じて上記反射鏡44の回動角速度ω0 が決定
されてその反射鏡44が回動制御される。このため、台
車28の移動に拘らず、表面18上の螢光磁粉模様から
の光が常にテレビカメラ46における一定の位置の光電
変換部に入射させられて、各光電変換部には移動してい
ないときと同様の光量がそれぞれ蓄積されるようにな
る。これにより、台車28の移動方向に短い表面傷であ
ってもその傷に対応した強度の画像信号SVがテレビカ
メラ46から出力されて、台車28が高速で移動させら
れた場合においても、被検査材12の表面18における
小さな傷を確実に検出することが可能となる。
As described above, in this embodiment, the carriage 28 is linearly moved by the moving device such as the servomotor 30 in the direction parallel to the surface 18 of the material 12 to be inspected, at a right angle to the moving direction of the carriage 28. A reflecting mirror 44 that is rotatable about an axis O parallel to the surface 18, and the reflecting mirror 4 thereof.
The inspection unit 16 including a television camera 46 that captures an image of the surface 18 of the material 12 to be inspected via the camera 4 is provided, and the television camera 46 is provided regardless of movement of the carriage 28.
The controller 56 determines the rotational angular velocity ω 0 of the reflecting mirror 44 according to the moving speed V of the carriage 28 so that the surface 18 of the inspection object 12 is imaged in a substantially still image state by the controlling device 56. 44 is rotationally controlled. Therefore, irrespective of the movement of the carriage 28, the light from the fluorescent magnetic powder pattern on the surface 18 is always made incident on the photoelectric conversion portions of the television camera 46 at certain positions and is moved to each photoelectric conversion portion. The same amount of light as when there is no light will be accumulated. As a result, even if the surface damage is short in the moving direction of the carriage 28, the image signal SV having an intensity corresponding to the scratch is output from the television camera 46, and even if the carriage 28 is moved at high speed, the object to be inspected. It is possible to reliably detect a small scratch on the surface 18 of the material 12.

【0029】また、本実施例では、反射鏡44を追従回
動させるための回動角速度ω0 が、表面18に存在する
凹凸の大きさや傷の検出能に応じて予め定められた微小
量(例えば反射鏡44の追従回動期間におけるずれ量が
1mm)だけテレビカメラ46による撮像範囲がずれるよ
うに、前記(2)式に従って求められる。このため、凹
凸による磁粉模様からの入射光量が上記微小量のずれに
より平均化されて各光電変換部から出力される画像信号
SVN の信号強度が平坦になる一方、台車28の移動方
向において画像のずれ量よりも長い寸法の傷による画像
信号SVS については信号強度の低下が小さく抑えられ
るため、画像信号SVの総合的なS/Nが向上する。こ
れにより、傷判定のスレッショルドレベルを低く設定し
て小さな傷まで良好に検出することが可能となり、凹凸
に起因する未検出傷の発生や傷の誤検出を良好に回避で
きる。
Further, in this embodiment, the rotational angular velocity ω 0 for rotating the reflecting mirror 44 in a follow-up manner is a predetermined small amount (corresponding to the size of the irregularities present on the surface 18 and the detectability of scratches ( For example, it is calculated according to the above equation (2) so that the image pickup range of the television camera 46 is shifted by 1 mm in the following rotation period of the reflecting mirror 44. Therefore, the amount of incident light from the magnetic powder pattern due to the unevenness is averaged due to the deviation of the minute amount, and the signal intensity of the image signal SV N output from each photoelectric conversion unit becomes flat, while the image in the moving direction of the carriage 28 is displayed. With respect to the image signal SV S due to a scratch having a size longer than the deviation amount, the decrease in the signal strength is suppressed to a small level, so that the overall S / N of the image signal SV is improved. As a result, the threshold level for scratch determination can be set low, and even small scratches can be satisfactorily detected, and the occurrence of undetected scratches and erroneous detection of scratches due to unevenness can be favorably avoided.

【0030】一方、前記のように、検査台14上に載置
された被検査材12に対して検査ユニット16が被検査
材12と平行に移動させられるため、被検査材12の長
さ寸法と略同じスペースで探傷作業を行うことが可能と
なり、被検査材12を長手方向へ移動させつつ探傷作業
を行う場合に比較して、探傷作業に必要なスペースが小
さくて済む。しかも、本実施例では、被検査材12を台
車28の移動方向に対して直角な方向から自動探傷装置
10へ搬入し、検査後に同じ方向に搬出するように搬送
設備等が構成されているため、台車28の移動方向すな
わち被検査材12の長手方向における設備スペースを節
減できる。
On the other hand, as described above, since the inspection unit 16 is moved in parallel with the inspection target material 12 placed on the inspection table 14, the length dimension of the inspection target material 12 is increased. It is possible to perform the flaw detection work in substantially the same space as in the above, and the space required for the flaw detection work can be smaller than that in the case where the flaw detection work is performed while moving the material 12 to be inspected in the longitudinal direction. Moreover, in the present embodiment, since the material 12 to be inspected is carried into the automatic flaw detector 10 from a direction perpendicular to the moving direction of the carriage 28, and the carrying equipment and the like are constructed so as to be carried out in the same direction after the inspection. The equipment space in the moving direction of the carriage 28, that is, in the longitudinal direction of the material 12 to be inspected can be saved.

【0031】また、台車28およびその台車28に配設
された反射鏡44やテレビカメラ46などの検査ユニッ
ト16は比較的軽量であることから、被検査材12を移
動させる場合に比べて高速で移動させることが可能であ
り、検査能率を一層向上させることが可能となる利点が
ある。
Further, since the carriage 28 and the inspection unit 16 such as the reflecting mirror 44 and the television camera 46 arranged on the carriage 28 are relatively lightweight, the speed is higher than that when the material 12 to be inspected is moved. It has the advantage that it can be moved and the inspection efficiency can be further improved.

【0032】また、本実施例においては、一方のガイド
レール24に噛合歯40が設けられて台車28の駆動輪
34に設けられた噛合歯42と噛み合わされ、台車28
の移動に伴って回転するその噛合歯42の回転角に基づ
いて反射鏡44の回動制御が為されるため、滑りのない
それら噛合歯40および42の噛合いにより反射鏡44
の追従回動制御を台車28の移動に対応させて正確に行
うことが可能となり、撮像画像のぶれ等が防止されて表
面傷の検出精度がより一層向上させられる。
Further, in the present embodiment, one guide rail 24 is provided with the meshing teeth 40 and is meshed with the meshing teeth 42 provided on the drive wheels 34 of the carriage 28 to form the carriage 28.
The rotation of the reflecting mirror 44 is controlled based on the rotation angle of the meshing tooth 42 that rotates with the movement of the reflecting mirror 44. Therefore, the reflecting mirror 44 is meshed with the meshing teeth 40 and 42 without slippage.
It is possible to accurately perform the follow-up rotation control in accordance with the movement of the trolley 28, the blurring of the captured image is prevented, and the surface scratch detection accuracy is further improved.

【0033】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明は他の態様で実施することも
できる。
Although one embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the present invention can be implemented in other modes.

【0034】例えば、前述の実施例においては、反射鏡
44およびテレビカメラ46等からなる検査ユニット1
6が配設された台車28を、位置固定の被検査材12に
対してガイドレール24,26上を走行させて、それら
を相対移動させる場合であったが、検査ユニット16を
位置固定の機枠に配設するとともに、その機枠に対して
被検査材12をコンベア装置等の移動装置により移送す
ることにより、それらを相対移動させるように構成され
た場合においても、同様に本発明を適用することができ
る。
For example, in the above-described embodiment, the inspection unit 1 including the reflecting mirror 44, the television camera 46 and the like.
In the case where the carriage 28 on which 6 is arranged is moved on the guide rails 24 and 26 with respect to the material 12 to be inspected whose position is fixed to move them relative to each other, the inspection unit 16 is fixed to the machine. The present invention is similarly applied to the case where the inspection target material 12 is arranged in a frame and is moved relative to the machine frame by a moving device such as a conveyor device so as to move them relative to each other. can do.

【0035】また、前述の実施例においては、方形断面
を有する長尺状の鋼片である被検査材12が自動探傷さ
れる場合であったが、他の多角形や円形など、被検査材
12の寸法や形状は任意であり、それぞれの寸法や形状
に応じて反射鏡44やテレビカメラ46などが配置され
ることにより、検査ユニット16が適宜台車28ととも
に構成され得る。また、表面18の2面を同時に探傷す
る場合に限らず、1面のみを探傷する場合や、3面以上
を同時に探傷する場合であっても良いことは勿論、1面
に対して複数の検査ユニット16が配設される場合など
であっても良い。
In the above-described embodiment, the inspection material 12 which is a long steel slab having a rectangular cross section is automatically detected, but other inspection materials such as polygons and circles are used. The size and shape of 12 are arbitrary, and the inspection unit 16 can be appropriately configured with the carriage 28 by disposing the reflecting mirror 44, the television camera 46, and the like according to each size and shape. Further, it is not limited to the case where two surfaces 18 of the surface 18 are simultaneously inspected, but the case where only one surface is inspected or the case where three or more surfaces are inspected at the same time may of course be performed. This may be the case where the unit 16 is provided.

【0036】また、前述の実施例においては、予め磁化
装置20において磁化されるとともに磁粉付着装置22
において磁粉模様が形成された被検査材12が自動探傷
装置10に搬入されて自動探傷される場合であったが、
検査台14上において被検査材12が磁化されるととも
に、磁粉が付着させられつつ自動探傷が行われる場合な
どであっても良い。
In the above-described embodiment, the magnetizing device 20 is magnetized in advance and the magnetic powder adhering device 22 is used.
In the case where the inspected material 12 on which the magnetic powder pattern is formed is carried into the automatic flaw detection device 10 for automatic flaw detection,
It may be a case where the material 12 to be inspected is magnetized on the inspection table 14 and automatic flaw detection is performed while the magnetic particles are attached.

【0037】また、前述の実施例においては、台車28
の移動方向と直角で被検査材12の表面18と平行な軸
心Oまわりの回動可能とされ且つその軸心Oを含む鏡面
52を備えた反射鏡44が配設されていたが、軸心Oは
必ずしも被検査材12の表面18と平行でなくても良い
し、鏡面52は軸心Oと平行であればその軸心Oからオ
フセットしていても良く、反射により被検査材12の表
面18からの光をテレビカメラ46に入射させることが
可能であれば、種々の形態の反射鏡が用いられ得る。
Further, in the above-mentioned embodiment, the carriage 28 is used.
The reflecting mirror 44 having a mirror surface 52 which is rotatable about an axis O parallel to the surface 18 of the material 12 to be inspected at a right angle to the moving direction of The center O does not necessarily have to be parallel to the surface 18 of the inspected material 12, and the mirror surface 52 may be offset from the axis O as long as it is parallel to the axis O. Various forms of reflector can be used, provided that the light from surface 18 can be incident on television camera 46.

【0038】また、前述の実施例においては、台車28
の移動速度Vを検出してその移動速度Vに応じて反射鏡
44の回動角速度ω0 を決定するようになっていたが、
これに替えて、被検査材12の端末68からの台車28
の移動距離、或いは被検査材12が位置決めして載置さ
れる予め定められた基準位置からの移動位置を検出する
とともに、その移動距離或いは移動位置に応じてそれら
に対応して予め定められた回動角度となるように、電気
的或いは機械的に反射鏡44の回動位置を制御しても良
い。
Further, in the above-mentioned embodiment, the carriage 28 is used.
The rotational angular velocity ω 0 of the reflecting mirror 44 is determined according to the moving velocity V of the
Instead of this, the dolly 28 from the terminal 68 of the material 12 to be inspected
Of the moving distance from the predetermined reference position on which the material 12 to be inspected is positioned and placed, and is determined in advance according to the moving distance or the moving position. The turning position of the reflecting mirror 44 may be controlled electrically or mechanically so that the turning angle is obtained.

【0039】また、前述の実施例においては、ガイドレ
ール24に噛合歯40が設けられるとともに駆動輪34
に噛合歯42が設けられていたが、ガイドレール24、
駆動輪34とは別個にラックおよびギヤを配設し、その
ギヤの回転数に基づいて台車28の移動速度Vを検出す
るようにしたり、ガイドレール24等の位置固定の部材
に転がり接触させられるローラを配設してそのローラの
回転数に基づいて台車28の移動速度Vを検出したり、
台車28の駆動用にリニアモータを配設してそのリニア
モータへの出力信号等に基づいて台車28の移動速度V
を検出したりするように構成することも可能である。
In the above-described embodiment, the guide rail 24 is provided with the meshing teeth 40 and the drive wheel 34 is provided.
Although the meshing teeth 42 are provided on the guide rail 24,
A rack and gears are provided separately from the drive wheels 34, and the moving speed V of the carriage 28 is detected based on the number of rotations of the gears, or the guide rails 24 are brought into rolling contact with a fixed member. A roller is provided and the moving speed V of the carriage 28 is detected based on the number of rotations of the roller.
A linear motor is provided for driving the carriage 28, and the moving speed V of the carriage 28 is determined based on an output signal to the linear motor.
It is also possible to configure to detect.

【0040】また、前述の実施例においては、駆動輪3
4,36等を有してガイドレール24,26上をサーボ
モータ30の駆動により移動させられる台車28が機枠
として用いられた場合であったが、被検査材12の表面
18と平行に配設されたガイドロッド等に案内されて高
速シリンダ等により移動させられるような機枠が用いら
れる場合であっても良い。
Further, in the above embodiment, the drive wheels 3
It was the case where the carriage 28 having 4, 36, etc. and moved on the guide rails 24, 26 by the drive of the servomotor 30 was used as a machine frame. However, the carriage 28 was arranged in parallel with the surface 18 of the material 12 to be inspected. It may be a case where a machine frame that is guided by an installed guide rod or the like and is moved by a high-speed cylinder or the like is used.

【0041】また、前述の実施例においては、反射鏡4
4を追従回動させて1つの検査範囲を撮像している期間
でテレビカメラ46による撮像範囲を1mm程度ずらすこ
とにより、例えば追従回動期間がテレビカメラ46の走
査周期の3周期分程度であれば1画面当たりで約0.3mm
程度ずらすようになっていたが、反射鏡44の追従回動
期間でテレビカメラ46の走査周期当たりのずれ量、上
例では0.3mm程度だけ撮像範囲をずらすようにするとと
もに、その期間内に取り込んだ複数の撮像画像の対応部
分における信号強度をそれぞれ加算若しくは平均する信
号処理を行い、その信号処理後の撮像画像に基づいて傷
判定を行うようにしても良い。また、上記反射鏡44の
追従回動期間中を通してテレビカメラ46の各光電変換
部に光を蓄積しておくとともに、追従回動が終了した後
にその追従回動期間内に蓄積された受光量に対応する画
像信号SVを取り込み、その画像信号SVが表す撮像画
像に基づいて傷判定するようにしても良い。
Further, in the above-mentioned embodiment, the reflecting mirror 4
4 is rotated in a follow-up manner to shift the image pickup range of the TV camera 46 by about 1 mm in a period in which one inspection range is picked up, so that the follow-up rotation period is about three scan cycles of the TV camera 46. For example, about 0.3 mm per screen
However, the image pickup range is shifted by the shift amount per scanning cycle of the television camera 46 in the follow-up rotation period of the reflecting mirror 44, which is about 0.3 mm in the above example, and within the period. You may make it perform the signal processing which adds or averages the signal strength in the corresponding part of the several captured image taken in, and may perform a flaw determination based on the captured image after the signal processing. Further, light is accumulated in each photoelectric conversion unit of the television camera 46 during the follow-up rotation period of the reflecting mirror 44, and the amount of light received is accumulated in the follow-up rotation period after the follow-up rotation is completed. It is also possible to take in the corresponding image signal SV and make a scratch determination based on the captured image represented by the image signal SV.

【0042】また、前述の実施例においては、螢光磁粉
探傷法を利用した自動探傷装置10について説明した
が、他の磁粉探傷法や浸透探傷法などを利用した自動探
傷装置の場合においても、本発明が同様に適用され得
る。
Further, in the above-mentioned embodiment, the automatic flaw detector 10 using the fluorescent magnetic particle flaw detection method has been described, but also in the case of other automatic flaw flaw detectors using the magnetic particle flaw detection method or the penetrant flaw detection method. The invention can be applied as well.

【0043】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更,改良を加えた態様で実
施することができる。
Although not illustrated one by one, the present invention can be implemented in various modified and improved modes based on the knowledge of those skilled in the art.

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

【図1】本発明の一実施例である自動探傷装置の要部構
成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a main part of an automatic flaw detector according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の自動探傷装置により探傷される被検査材
の搬送経路等を説明する平面図である。
FIG. 2 is a plan view illustrating a conveyance path of a material to be inspected which is flaw-detected by the automatic flaw-detection apparatus of FIG.

【図3】図1の自動探傷装置における反射鏡および撮像
装置と被検査材との位置関係を詳しく説明する図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating in detail a positional relationship between a material to be inspected and a reflecting mirror and an imaging device in the automatic flaw detection device of FIG.

【図4】図1の自動探傷装置を被検査材の長手方向から
見た断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the automatic flaw detection apparatus of FIG. 1 viewed from the longitudinal direction of a material to be inspected.

【図5】図1の自動探傷装置における機械的および電気
的構成を説明する図である。
5A and 5B are views for explaining the mechanical and electrical configurations of the automatic flaw detection device of FIG.

【図6】図5の制御装置によって制御される反射鏡の回
動角度変化の一例を示すタイムチャートである。
6 is a time chart showing an example of a change in the rotation angle of the reflecting mirror controlled by the control device of FIG.

【図7】図5の制御装置により反射鏡が回動制御された
際の撮像状況を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an imaging situation when the reflecting mirror is rotationally controlled by the control device of FIG.

【図8】従来の自動探傷装置の一例を説明する図であ
る。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a conventional automatic flaw detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:自動探傷装置 12:被検査材 18:表面 24,26:ガイドレール(移動装置) 28:台車(機枠) 30:サーボモータ(移動装置) 34,36:駆動輪(移動装置) 44:反射鏡 46:テレビカメラ(撮像装置) 50:サーボモータ(回動制御手段) 52:鏡面 56:制御装置(回動制御手段) O:軸心(一軸心) 10: Automatic flaw detector 12: Inspected material 18: Surface 24, 26: Guide rail (moving device) 28: Cart (machine frame) 30: Servo motor (moving device) 34, 36: Drive wheel (moving device) 44: Reflector 46: TV camera (imaging device) 50: Servo motor (rotation control means) 52: Mirror surface 56: Control device (rotation control means) O: Shaft center (uniaxial center)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 機枠と、 該機枠と被検査材とを該被検査材の表面と平行な一直線
方向へ相対移動させる移動装置と、 前記一直線方向と直角な一軸心まわりの回動可能に前記
機枠に設けられた該一軸心と平行な鏡面を有する反射鏡
と、 多数の光電変換部を有して前記機枠に位置固定に配設さ
れ、前記被検査材の表面からの光が前記反射鏡を介して
該光電変換部へ入射させられることにより、該光電変換
部毎の入射光量に対応した画像信号を出力する撮像装置
と、 前記移動装置による相対移動に拘らず前記被検査材の表
面が略静止画像状態で前記撮像装置によって撮像される
ように、該相対移動に応じて前記反射鏡を前記一軸心ま
わりに追従回動させる回動制御手段とを備え、前記撮像
装置の各光電変換部から出力された画像信号が表す撮像
画像に基づいて前記被検査材の表面に存在する傷を自動
的に検出する自動探傷装置において、 前記回動制御手段が、前記反射鏡の追従回動時に、前記
撮像装置の撮像画像のS/Nが大きくなるように予め定
められた所定のずれ量だけ該撮像装置の撮像範囲をずら
すように構成されていることを特徴とする自動探傷装
置。
1. A machine frame, a moving device for relatively moving the machine frame and a material to be inspected in a straight line direction parallel to the surface of the material to be inspected, and rotation about an axis perpendicular to the straight line direction. A reflecting mirror having a mirror surface parallel to the uniaxial center provided on the machine frame, and fixedly arranged on the machine frame with a large number of photoelectric conversion units, and from the surface of the inspected material. Light is incident on the photoelectric conversion unit via the reflecting mirror to output an image signal corresponding to the amount of incident light for each photoelectric conversion unit, and regardless of relative movement by the moving device, Rotation control means for following and rotating the reflecting mirror around the uniaxial center according to the relative movement so that the surface of the material to be inspected is imaged by the imaging device in a substantially still image state. The captured image represented by the image signal output from each photoelectric conversion unit of the imaging device In the automatic flaw detection device for automatically detecting a flaw existing on the surface of the material to be inspected based on the above, the rotation control means, when the reflecting mirror is rotated following, the S / N of the image picked up by the image pickup device. The automatic flaw detection apparatus is configured to shift the image pickup range of the image pickup apparatus by a predetermined shift amount so as to be large.
JP10042692A 1992-03-26 1992-03-26 Automatic flaw detecting device Pending JPH05273151A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI700475B (en) * 2019-06-25 2020-08-01 正修學校財團法人正修科技大學 Device for automatically detecting track using reflection transformation imaging and optical stereoscopic image

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