1312705 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 統，特別是指一 種鋼 本發明是有關於一種鋼帶偵測系 帶外形、孔洞及邊裂之光學偵測系統、。 【先前技術】 二長d以來並無鋼帶外形量 僅能依賴操作人員以人工方1 '系統， 八工方式利用捲尺進行鋼帶之寬 測’由於量測完整鋼帶外开彡童 X里
卿外形數據所需之時間相當長 作人員一般只能對鋼帶就邱八 又栎 州带就刀位置進行取樣量 鋼帶外形之孔洞缺陷及邊裂址伙^ 對於 丨曰及邊叙缺陷，在鋼帶高速行進之 下’亦無法仰賴人工目視全面檢測出來。 近年來’國内外已經發展出許多有關鋼帶外形 量測系統。一習知鋼帶外形之光學量測系統是利用光學： 射器及感測元件進行鋼帶外形量測。通常，光又 設置於鋼帶上方，而感心件設置於鋼帶下方。其量測: 理為’計算感測it件感光強度的位置以對應出鋼帶之寬产 。但因其量測精度是依感測元件數目多募而定，如需較； 的里測精度’則需裝置較多的感測元件’價格亦會隨之 高許多。 攸
另一習知鋼帶外形之光學量測系統是利用電轉合元件 (CCD)攝影機搭配f光燈源進行立體量測。—般而言，咖 攝〜機可木β又於鋼帶上方，而背光燈源設置於鋼帶下方。 其量測原理為，計算出CCD攝影機掃描感光得到的鋼帶像 素（—Ο與鋼帶實際位置之㈣，_利用此_將CCD 1312705 攝影機得μ 之外形。太/ w象素反推到鋼帶實際位置，以量測鋼帶 影機每㈣^在量測資料的處理方面，採用的是咖攝 帶像素之差I人即β十算鋼帶寬度，並無比較每次掃描間鋼 統可經由判斷三所以無法做到邊裂缺陷偵測。且雖然本系 ，以判斷鋼帶鋼帶像素中是否有被感光的像素 ，故益法禮〜，、有孔洞，但無法計算孔洞面積的大小 確認偵測到的孔洞是否為孔洞缺陷。 鋼帶=該Γ1知鋼帶外形量測方法與系統多半僅能對 並即時通知2測，無法偵測鋼帶之孔洞缺陷及邊裂缺陷 上述之^操作人員’故有必要尋求—解決之道，以改善 【發明内容】 及邊裂之光明之㈣，即在提供一種鋼帶外形、孔洞 帶統’—行進…鋼 裝置用以產生-第一：， 早7^。該第-摘測 以將該第一鋼’貝訊組。該人機介面單元用 肿^弟鋼▼外形資訊組提供給一操作人員。 該第-偵測裝置包括一影像感測單元組、 二-影像分析處理單元。該鋼帶位於該背景光源= 像感測早讀之間。該影像感測單元 二 f得到複數像素。該影像分析處理單元具有 、，且、一孔洞偵測模組邊裂㈣模組。該鋼帶侦測模 1312705 ”且用以依據母像素之灰度值判斷是否仙到該鋼帶之影 像，若侦測到該鋼帶之影像，則該孔洞_模組用以依據 每一像素之灰度值判斷是否偵測到—孔洞缺陷並產生一孔 洞谓測資訊’該邊们貞測模㈣以判斷是 缺陷並產生-邊裂制資訊。該第-鋼帶外形資二 该孔洞偵測資訊及該邊裂偵測資訊。 本發明利用該孔洞偵测模組及該邊裂偵測模組，以偵 測孔洞缺陷及邊裂缺陷’並藉由該人機介面單元將包括該 孔洞制資訊及該邊裂偵測f訊之第—鋼帶外形資訊組提 供給_乍人員，的確可以達到本發明之目的。 【實施方式】 、有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之—個較佳實施例的詳細說明中，將可 清楚的呈現。 ，阅圓1與圖2 ’本發明鋼帶外形、孔洞及邊裂之光: :貞測系統之較佳實施例包含_第一偵測裝i丄、一第二偵: ^置2’及—人機介面單元3。該第—仙裝1 !用以產 —第—鋼帶外形資訊組；該第二偵測裝置2用以產生一 二鋼帶外形資訊組；該第-及第二鋼帶外形資訊組可透 網際網路傳輪給該人機介面單元3,並藉由該人機介面單 3提供給—操作人員。 包括—背景光源11、一影像感測單 該第一偵測裝置 凡組12’及—影像分析處理單％ 13。該影像分析處理單元 13具有一鋼帶偵測模組131、—孔洞偵測模組m、一邊裂 1312705 座標計算模組134,及一外形數據計算模 本發明之系統適用於對一產線上沿一第一方向Y行進 中之一鋼帶4進行立體量測。其中，該鋼帶4在該產線上 以一速度移動。在本較佳實施例中，該第一偵測裝 置1是架設於該產線上之一鄰近進料端處5丨，該第二偵測 裝置2疋架设於該產線上之一鄰近出料端處52。該第二偵
測裝置2之組成單元與模組如同該第一偵測裝置丨，僅其架 設之位置有所不同。
偵測模組133、一 組 135。 該第一價測裝置1之背光燈源u是一線狀高頻背光燈 源（頻率為50kHz)，沿一垂直於該第一方向γ之第二方向X 设置，且位於該鋼帶4之下方。該影像感測單元組12具有 一影像感測單元121，分別為一掃描頻率為之 CCD攝衫機，其中，/=60〇(加心仍。該等影像感測單元η} 設置於該鋼帶4之上方，並以沿—第三方向ζ之錯垂線來 辅助調整該等影㈣測單元121對準鮮紐源u之中心 苐一方向Z垂直於該第一方向Y與第二方向X。 *參閱圖1、圖3與圖4’說明利用本發明之系統對該鋼 平4進仃外形、孔洞及邊裂之偵測。由於該第二偵測裝置2 ^執行步驟如同該第一偵測裝置i，故以下先就該第-偵測 、置1之步驟進行說明。 f步驟411中，該等影像感測單元121累積L條掃描 ^每掃描線具有灰像素，以形成一個WxL之二維（2-D) 象6在本較佳實施例令，[=5⑽且灰=20对。 1312705 在步驟4〗2中’該影像分析處理單元13之鋼帶侦測模 組131，湘-預設閥值對該二維影像6的該等像素之灰度 值進行比較，以將該等像素分類為一亮區及一暗區。若該 二維影像6中有像素被分類為該暗區，繼而進行以下判斷 條件：判斷該亮區之像素與暗區之像素是否依—特定的方 式排列（即’如圖4所示之亮區61、暗區62與亮區61的方 式排mu則判斷-暗區寬度％是否大於1設暗區 見度，右疋，則偵測到該鋼帶4之影像，且該暗區62之像 素屬於該鋼帶4之影像。若已偵測到該鋼帶4之影像，則 繼續進行步驟413之處理；否則，回到步驟411繼續進行取 像。其中’該預設暗區寬度定義為： 最小量測寬度(mm)x-Wipixel)_ 0 Λ ^ ^ ^ ^ 最大寬度量測範圍(mm)在本較佳實施例中， 5亥最小量測寬度為6〇〇mm，該最大寬度量測範圍是依據各 個產線所生產鋼帶4之一最大寬度加上鋼帶4之一最大偏 移量而定。 參閱圖1、圖3與圖5，在步驟413中，該鋼帶偵測模 組U1找出該鋼帶4之影像中’由亮區變暗區，及由暗區 變亮區之鋼帶邊緣71。 在步驟421中，該影像分析處理單元13之孔洞偵測模 1312705 組132判斷在屬於該鋼帶4之影像的暗區之像素内曰 存在被分類為該亮區的像素，若是，㈣測到-孔洞’72疋否 影像。若已_到該孔洞72之影像，則繼續進行步戰= 之處理；否則，進行步驟43之處理。 在步驟422巾，該孔洞伯測模、组m進一步一 =長度卞、一孔洞寬及一孔洞位置(即二鋼= 71與耗洞72中心之—距㈣）。若該孔洞長度k孔洞 寬度广及孔洞位置符合一焊道孔之設定時，則判斷該孔洞 72屬於料孔，_，該孔洞則於孔、騎陷。判斷 心亥孔洞所屬類型後’即可產生—孔洞_資訊。該孔洞 長度乙2、孔洞寬度％，及距離乃之計算方式如下： f {pixelIs) ' =l(p〜/w 真度量測範圍. W {pixel) ’ D = A/jj (v _敢大寬度 1 測範園Vwm). W (pixel) ， 其中為該孔、洞72沿該第—方肖γ之像素數目 A^2為該孔洞72沿該第二方向χ之傻 、 ^ ^ 々像f數目，為該孔 中心沿該第二方向X距離該鋼帶邊緣的像素數目。 在步驟43中，該影像分析處理單元13之座標°計算 組134將該等影像感測單& 121取得之影像座㈣換至 際空間之座標位置，並依據該鋼帶邊緣 逻緣71求得實際空間 10 1312705 一鋼帶邊緣座標組。 在步驟441 +，該影像分析處理單元13之邊裂债測模 組133比較每次掃描量測得到的鋼帶邊緣座標組，當前後 鋼帶邊緣座標組之量測值大於一預設邊裂閥值時，則判斷 為偵測到一邊裂73之影像。若已價測到該邊裂73之影像 ’則繼續進行步驟442之處理；否則，進行步驟Μ之處理 〇 ，在乂驟442巾，该邊裂谓測模組進一步計算一邊 =度Μ及-邊裂寬度％，其計算方式類似於祕洞長度 Γ::咖’故不再資述。若該邊裂長…邊裂寬 否？一開凹之設定時，則判斷該邊裂乃屬於開凹， 型後即=邊裂73屬於邊裂缺陷。判斷完該邊裂所屬類 型後，即可產生一邊裂谓測資訊。 在步驟45中，該影像分析處理 算模組135依攄# _趣Α 卜形數據δ十 、 據_帶邊緣座標㈣算該鋼帶4之一寬度 著曲度、—偏移量’及一頸 參閱圖2盥圖6 #时 刀另J敘述如下。 攝影機: 等影像感測單元121(即，⑽ 僻办璣）鏡心、該鋼帶邊 像素之對肩投#l ，’ ’及該等影像感測單元m内 對應才又衫點遑線，可分別得到 L%。Lh與[心交 l，、UR及队與 。該銅帶4之寬戶A 交點為，厶） 參閱圓2與圖7， 藉由連續求得該鋼帶邊I鋼帶4沿該第—方向γ行進時，可 心線si位置座费。.標組’以計算出該鋼帶4 -尹 π該偏移量即為該鋼帶4尹心線s]與一
11 S 1312705 產線中心線82之距離ΔΧ。 參閱圖2與圖8’將該鋼帶4頭尾雨她^上 只尾兩端之中心點連成一 量測線83，該量測線83之直線方裎式盔. 、兩· X =:没jy +办，其中 ，所為直線斜率，6為截距。該鋼帶4 M f 4肀心線81距離該量 測線83最遠點（xc ’ Fc)可用以求得 付°茨考曲值。該彎曲值即 為 7ϊ |-^c ~fnxYc — ί>| + =鋼帶4經過爐區或軋延後，其長度會被拉長，相 ㈣寬度會縮小。該頸縮量即指該鋼帶4寬度上 0 ** 、圖2與圖3’在步驟46中，藉由判斷是否 開凹以判斷是否為該鋼帶4之尾端。若是該鋼 之尾知，則進行步驟48;否則，進行步驟 在步驟47中，該第—谓測 資m細廿、* π 系積3亥弟一鋼帶外形 二=透:網際網路傳給該人機介面單元3,以顯示給該 帶4之孔該第—鋼帶外形資訊組包括對應於該鋼 f 4之孔洞偵測訊、邊 量，及_量。 寬度、彎曲度、偏移 在步驟48中，該第—秸目丨，壯祖 資訊紐<$ “凌置1儲存該第一鋼帶外形 化。所有資料，並進行該第—制農置！之參數初始 步驟==置2亦可經過如同該第-_裝… 外形資訊組。該第二鋼帶外形資訊組 12 1312705 亦包括對應於該鋼帶4之孔洞偵測訊、邊裂〜 度、彎曲度、偏移量，及頸縮量。由於貝汛、寬 是架設於該產線上之鄰近進料端處51 /㈣^貞測裝置！ 資訊組主要是用於提供該操作人員作為一預^^帶外形 二偵測裝置2是架設於該產線上之鄰近出料端處貝：，該第 第二鋼帶外形資訊組主要是用於提供該操作人 j該 認資訊。該第一鋼帶外形資訊組與第二鋼、：確 =際網路傳給該人機介面單元3,以顯示給該摔透 該操作人員可整合並比較該等資訊組，以進行對應之= 紅上所述，該第一鋼帶外形資 ™資訊、軸測資訊，及：::操::: =規劃之參考。而該操作人討藉由該第二 ^ ^進行確認後，以執行真正的分切或其他對應之動作貝 因此，的確可以達到本發明之目的。 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，备不 =以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明中 範圍及發明說明内容所作 銪留 所作之間早的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1疋-方塊圖，說明本發明鋼帶外形、孔洞及邊裂 之光學偵測系統的一較佳實施例； 圖2是一示意圖，說明本發明較佳實施例在一產線上 之架設位置； 13 s ) 1312705 圖3是一流程圖，說明本發明較佳實施例對一鋼帶進 行外形、孔洞及邊裂之偵測； 圖4是一示意圖，說明偵測到該鋼帶之影像時，其亮 區與暗區之排列方式； 圖5是一示意圖，說明該鋼帶之孔洞與邊裂； 圖6是一示意圖，說明該鋼帶之寬度計算原理； 圖7是一示意圖，說明該鋼帶之偏移量計算原理；及 圖8是一示意圖，說明該鋼帶之彎曲度計算原理。
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【主要元件符號說明】 1 第一偵測裝置 3 11 背景光源 4 12 影像感測單元組 51 13 影像分析處理單 52 元 411-413 131 鋼帶偵測模組 421-422 132 孔洞偵測模組 43 133 邊裂彳貞測模組 441-442 134 座標計鼻模組 45-48 135 外形數據計算模 6 組 61 2 第二偵測裝置 62 21 背景光源 71 22 影像感測單元組 72 23 影像分析處理單 73 元 81 231 鋼帶偵測模組 82 232 孔洞偵測模組 83 233 邊裂彳貞測模組 X 234 座標計算模組 Y 235 外形數據計算模 Z 組 人機介面單元 鋼帶 鄰近進料端處 鄰近出料端處 步驟 步驟 步驟 步驟 步驟 二維影像 党區 暗區 鋼帶邊緣 孔洞 邊裂 鋼帶中心線 產線中心線 量測線 第二方向 第一方向 第三方向 15