TWI657873B - 行進鋼帶彎曲的檢測方法 - Google Patents

Abstract

一種行進鋼帶彎曲的檢測方法，包含一取像步驟、一影像分析步驟、一鋼帶影像判斷步驟、一鋼帶邊緣判斷步驟、一鋼帶外形計算步驟、一鋼帶彎曲計算步驟、一彎曲值過量判斷步驟、一鋼帶尾端判斷步驟及一累積數據步驟。利用檢測行進一預設距離的該鋼帶是否有超出彎曲閥值，藉此調整該鋼帶在行進中的彎曲值。

Description

行進鋼帶彎曲的檢測方法

本發明係關於一種檢測方法，特別是關於一種行進鋼帶彎曲的檢測方法。

近年來，國內外已經發展出許多有關鋼帶外形之光學量測系統。一習知鋼帶外形之光學量測系統是利用光學投射器及感測元件進行鋼帶外形量測。通常，光學投射器可設置於鋼帶上方，而感測元件設置於鋼帶下方。其量測原理為，計算感測元件感光強度的位置以對應出鋼帶之寬度。但因其量測精度是依感測元件數目多寡而定，如需較高的量測精度，則需裝置較多的感測元件，價格亦會隨之提高許多。

另一習知鋼帶外形之光學量測系統是利用電耦合元件(CCD)攝影機搭配背光燈源進行立體量測。一般而言，CCD攝影機可架設於鋼帶上方，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(pixel)與鋼帶實際位置之關係，然後利用此關係將CCD攝影機得到的鋼帶像素反推到鋼帶實際位置，以量測鋼帶之外形。

然而，因熱軋屬於高溫作業環境，鋼帶表面溫度較高，不容易透過一般取向感測單元獲得鋼帶的外形數據，因而無法立即得知行進中的鋼帶的彎曲值是否過量而影響鋼帶的產品規格需求。

因此，有必要提供改良的一種行進鋼帶彎曲的檢測方法，以解決上述習用技術所存在的問題。

本發明之主要目的在於提供一種行進鋼帶彎曲的檢測方法，利用檢測鋼帶沿著該第一方向行進一預設距離時，判斷是否有超出彎曲閥值，藉此來調整該鋼帶在行進中的彎曲值，以避免該鋼帶的彎曲值超出規範，進而提升該鋼帶的產品品質。

為達上述之目的，本發明提供一種行進鋼帶彎曲的檢測方法，包含一取像步驟、一影像分析步驟、一鋼帶影像判斷步驟、一鋼帶邊緣判斷步驟、一鋼帶外形計算步驟、一鋼帶彎曲計算步驟、一彎曲值過量判斷步驟、一鋼帶尾端判斷步驟及一累積數據步驟；在該取像步驟中，利用多個影像感測單元對沿著一第一方向行進的一鋼帶進行影像掃描，以獲得一個二維影像；在該影像分析步驟中，利用一影像分析單元對該二維影像進行比對，依據該二維影像的多個像素將該二維影像區分為至少一亮區及至少一暗區；在該鋼帶影像判斷步驟中，判斷該二維影像的暗區的一暗區寬度是否大於一預設暗區寬度，若是，則偵測到該鋼帶的一影像並進行下一個步驟；若否，則回到該取像步驟；在該鋼帶邊緣判斷步驟中，利用該影像分析單元找出該二維影像的該亮區及該暗區交接的一鋼帶邊緣，以獲得該鋼帶邊緣的一鋼帶邊緣座標；在該鋼帶外形計算步驟中，利用該影像分析單元依據該鋼帶邊緣座標計算出該鋼帶的一寬度及一鋼帶中心線；在該鋼帶彎曲計算步驟中，利用該影像分析單元依據該鋼帶邊緣座標計算出該鋼帶的一量測線及一彎曲值，其中該鋼帶的前端的一中心及後端的一 中心點連成該量測線，該鋼帶中心線距離該量測線的一最遠點用以求得該彎曲值；在該彎曲值過量判斷步驟中，在該鋼帶沿著該第一方向行進一預設距離中，利用該影像分析單元判斷該鋼帶的彎曲值是否超過一彎曲閥值，若是，則驅動一警示聲音或一警示畫面；若否，則進行下一步驟；在該鋼帶尾端判斷步驟中，利用該影像分析單元判斷是否為該鋼帶的一尾端，若是，則儲存該鋼帶的彎曲值；若否，則進行下一步驟；在該累積數據步驟中，利用該影像分析單元累積該鋼帶的彎曲值。

在本發明之一實施例中，在該取像步驟中，該等影像感測單元為多個感光耦合元件線性攝影機，該等感光耦合元件線性攝影機對該鋼帶進行影像掃描累積400至600條掃描線而形成具有2048×400至2048×600畫素的該二維影像。

在本發明之一實施例中，在該影像分析步驟中，比對該二維影像是否符合以下條件：具備至少一暗區以及一暗區排列在二亮區之間。

在本發明之一實施例中，在該鋼帶影像判斷步驟中，該預設暗區寬度W的計算方式如下：

在本發明之一實施例中，在該鋼帶邊緣判斷步驟中，利用一次像素方法計算該鋼帶邊緣的一影像座標，再將該影像座標轉換至對應的一笛卡兒座標而獲得該鋼帶邊緣座標。

在本發明之一實施例中，在該鋼帶外形計算步驟中，利用該影像分析單元計算出該鋼帶的一偏移量，其中該偏移量為該鋼帶中心線與一產線中心線的一距離。

在本發明之一實施例中，在該鋼帶彎曲計算步驟中，該量測線的一直線方程式為：x=my+b；其中m為直線斜率，b為截距，(Xc,Yc)為最遠點；以及該彎曲值C的計算方式如下：

在本發明之一實施例中，在該鋼帶彎曲計算步驟中，該影像分析單元是透過一人機介面單元顯示該彎曲值。

在本發明之一實施例中，在該彎曲值過量判斷步驟中，當該鋼帶沿著該第一方向行進的預設距離設定為2至5公尺時，該彎曲閥值設定為2至20公釐。

在本發明之一實施例中，在該鋼帶外形計算步驟中，該影像分析單元是依據該鋼帶的相對二側的鋼帶邊緣座標計算出該寬度及該鋼帶中心線。

如上所述，本發明行進鋼帶彎曲的檢測方法透過檢測該鋼帶沿著該第一方向行進該預設距離時，判斷是否有超出彎曲閥值，藉此來調整該鋼帶在行進中的彎曲值，以避免該鋼帶的彎曲值超出規範，進而提升該鋼帶的產品品質，另外，該影像感測單元的掃瞄頻率設定每秒9000次以上，而該鋼帶每行進0.5公尺即計算並儲存該鋼帶邊緣座標，強化該鋼帶 的取樣量，可提供精確的數據來計算該鋼帶的彎曲值，進而能夠縮減該鋼帶的彎曲值在一預定範圍內。

S201‧‧‧取像步驟

S202‧‧‧影像分析步驟

S203‧‧‧鋼帶影像判斷步驟

S204‧‧‧鋼帶邊緣判斷步驟

S205‧‧‧鋼帶外形計算步驟

S206‧‧‧鋼帶彎曲計算步驟

S207‧‧‧彎曲值過量判斷步驟

S208‧‧‧鋼帶尾端判斷步驟

S209‧‧‧累積數據步驟

2‧‧‧鋼帶

L1‧‧‧鋼帶中心線

L2‧‧‧產線中心線

L3‧‧‧量測線

△X‧‧‧距離

第1圖是依據本發明行進鋼帶彎曲的檢測方法的一較佳實施例的一流程圖。

第2圖是依據本發明行進鋼帶彎曲的檢測方法的一較佳實施例計算偏移量的一示意圖。

第3圖是依據本發明行進鋼帶彎曲的檢測方法的一較佳實施例計算彎曲值的一示意圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考物件一般放置的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照第1圖所示，為本發明行進鋼帶彎曲的檢測方法的一較佳實施例，本發明行進鋼帶彎曲的檢測方法適用於對一產線上沿一第一方向行進中的一鋼帶進行立體量測，其中，該鋼帶在該產線上以一速度V(mm/s)移動。該行進鋼帶彎曲的檢測方法包含一取像步驟S201、一影像分析步驟S202、一鋼帶影像判斷步驟S203、一鋼帶邊緣判斷步驟S204、一鋼 帶外形計算步驟S205、一鋼帶彎曲計算步驟S206、一彎曲值過量判斷步驟S207、一鋼帶尾端判斷步驟S208及一累積數據步驟S209。本發明將於下文詳細說明各步驟的運作原理。

續參照第1圖所示，在該取像步驟S201中，利用多個影像感測單元對沿著該第一方向行進的一鋼帶進行影像掃描，以獲得一個二維影像(未繪示)，其中該影像感測單元的掃瞄頻率需設定至每秒9000次以上，該等影像感測單元累積N條掃描線，每一掃描線具有M像素，以形成一個N×M的二維影像。在本實施例中，該等影像感測單元為多個感光耦合元件線性攝影機，該等感光耦合元件線性攝影機對該鋼帶進行影像掃描累積400至600條掃描線而形成具有2048×400至2048×600畫素的該二維影像，較佳地，該等感光耦合元件線性攝影機對該鋼帶進行影像掃描累積500條掃描線而形成具有2048×500畫素的該二維影像。

續參照第1圖所示，在該影像分析步驟S202中，利用一影像分析單元對該二維影像進行比對，例如：以一預設閥值對該二維影像的像素之灰度值進行比較，接著依據該二維影像的多個像素將該二維影像區分為至少一亮區及至少一暗區(未繪示)。在本實施例中，該影像分析單元配置用以比對該二維影像是否符合以下條件：具備至少一暗區，以及一暗區排列在二亮區之間。

續參照第1圖所示，在該鋼帶影像判斷步驟S203中，利用該影像分析單元判斷該二維影像的暗區的一暗區寬度是否大於一預設暗區寬度，若是，則偵測到該鋼帶的一影像並進行下一個步驟；若否，則回到該取像步驟；在本實施例中，該預設暗區寬度W的計算方式如下：

續參照第1圖所示，在該鋼帶邊緣判斷步驟S204中，利用該影像分析單元找出該二維影像的該亮區及該暗區交接的一鋼帶邊緣，以獲得該鋼帶邊緣的一鋼帶邊緣座標。在本實施例中，利用一次像素方法計算該鋼帶邊緣的一影像座標，再將該影像座標轉換至對應的一笛卡兒座標而獲得該鋼帶邊緣座標，而且該鋼帶每行進0.5公尺即計算並儲存該鋼帶邊緣座標。

續參照第1圖所示，在該鋼帶外形計算步驟S205中，利用該影像分析單元依據該鋼帶邊緣座標計算出該鋼帶的一寬度及一鋼帶中心線，接著再利用該影像分析單元計算出該鋼帶的一偏移量，配合第2圖所示，該第2圖顯示該鋼帶2的一區段、該鋼帶中心線L1及該產線中心線L2，該偏移量為該鋼帶中心線L1與該產線中心線L2的一距離△X。在本實施例中，該影像分析單元是依據該鋼帶2的相對二側的鋼帶邊緣座標計算出該寬度及該鋼帶中心線L1。

續參照第1圖所示，在該鋼帶彎曲計算步驟S206中，利用該影像分析單元依據該鋼帶邊緣座標計算出該鋼帶的一量測線及一彎曲值，並且利用該影像分析單元透過一人機介面單元顯示該彎曲值。配合第3圖所示，該第3圖顯示該鋼帶2的一區段、該鋼帶中心線L1及該量測線L3，其中該鋼帶2的前端的一中心及後端的一中心點連成該量測線L3，該鋼帶中心線L1距離該量測線L3的一最遠點(Xc,Yc)用以求得該彎曲值。在本實施例中， 該量測線的一直線方程式為：x=my+b；其中m為直線斜率，b為截距，(Xc,Yc)為最遠點；以及該彎曲值C的計算方式如下：

續參照第1圖所示，在該彎曲值過量判斷步驟S207中，在該鋼帶沿著該第一方向行進一預設距離中，利用該影像分析單元判斷該鋼帶的彎曲值是否超過一彎曲閥值，若是，則驅動一警示聲音響起或顯示一警示畫面，例如：透過一蜂鳴器驅動該警示聲音響起，或透過一顯示器顯示該警示畫面；若否，則進行下一步驟。在本實施例中，當該鋼帶沿著該第一方向行進的預設距離設定為2至5公尺時，該彎曲閥值設定為2至20公釐，較佳地，當該鋼帶沿著該第一方向行進的預設距離設定為2公尺時，該彎曲閥值設定為2公釐，當該鋼帶沿著該第一方向行進的預設距離設定為5公尺時，該彎曲閥值設定為20公釐。

續參照第1圖所示，在該鋼帶尾端判斷步驟S208中，利用該影像分析單元判斷是否為該鋼帶的一尾端，若是，則儲存該鋼帶的彎曲值並進行參數初始化；若否，則進行下一步驟。

續參照第1圖所示，在該累積數據步驟S209中，利用該影像分析單元累積該鋼帶的彎曲值，並儲存在一儲存器中。在本實施例中，該人機介面單元也能夠顯示顯示所有累積該鋼帶的彎曲值。

如上所述，本發明行進鋼帶彎曲的檢測方法透過檢測該鋼帶沿著該第一方向行進該預設距離時，判斷是否有超出彎曲閥值，藉此來調整該鋼帶在行進中的彎曲值，以避免該鋼帶的彎曲值超出規範，進而提 升該鋼帶的產品品質，另外，該影像感測單元的掃瞄頻率設定每秒9000次以上，而該鋼帶每行進0.5公尺即計算並儲存該鋼帶邊緣座標，強化該鋼帶的取樣量，可提供精確的數據來計算該鋼帶的彎曲值，進而能夠縮減該鋼帶的彎曲值在一預定範圍內。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種行進鋼帶彎曲的檢測方法，包含：一取像步驟，利用多個影像感測單元對沿著一第一方向行進的一鋼帶進行影像掃描，以獲得一個二維影像；一影像分析步驟，利用一影像分析單元對該二維影像進行比對，依據該二維影像的多個像素將該二維影像區分為至少一亮區及至少一暗區；一鋼帶影像判斷步驟，判斷該二維影像的暗區的一暗區寬度是否大於一預設暗區寬度，若是，則偵測到該鋼帶的一影像並進行下一個步驟；若否，則回到該取像步驟；一鋼帶邊緣判斷步驟，利用該影像分析單元找出該二維影像的該亮區及該暗區交接的一鋼帶邊緣，以獲得該鋼帶邊緣的一鋼帶邊緣座標；一鋼帶外形計算步驟，利用該影像分析單元依據該鋼帶邊緣座標計算出該鋼帶的一寬度及一鋼帶中心線；一鋼帶彎曲計算步驟，利用該影像分析單元依據該鋼帶邊緣座標計算出該鋼帶的一量測線及一彎曲值，其中該鋼帶的前端的一中心及後端的一中心點連成該量測線，該鋼帶中心線距離該量測線的一最遠點用以求得該彎曲值；一彎曲值過量判斷步驟，在該鋼帶沿著該第一方向行進一預設距離中，利用該影像分析單元判斷該鋼帶的彎曲值是否超過一彎曲閥值，若是，則驅動一警示聲音或一警示畫面；若否，則進行下一步驟；一鋼帶尾端判斷步驟，利用該影像分析單元判斷是否為該鋼帶的一尾端，若是，則儲存該鋼帶的彎曲值；若否，則進行下一步驟；及一累積數據步驟，利用該影像分析單元累積該鋼帶的彎曲值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之行進鋼帶彎曲的檢測方法，其中在該取像步驟中，該等影像感測單元為多個感光耦合元件線性攝影機，該等感光耦合元件線性攝影機對該鋼帶進行影像掃描累積400至600條掃描線而形成具有2048×400至2048×600畫素的該二維影像。
3. 如申請專利範圍第1項所述之行進鋼帶彎曲的檢測方法，其中在該影像分析步驟中，比對該二維影像是否符合以下條件：具備至少一暗區以及一暗區排列在二亮區之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之行進鋼帶彎曲的檢測方法，其中在該鋼帶影像判斷步驟中，該預設暗區寬度W的計算方式如下：
5. 如申請專利範圍第1項所述之行進鋼帶彎曲的檢測方法，其中在該鋼帶邊緣判斷步驟中，利用一次像素方法計算該鋼帶邊緣的一影像座標，再將該影像座標轉換至對應的一笛卡兒座標而獲得該鋼帶邊緣座標。
6. 如申請專利範圍第1項所述之行進鋼帶彎曲的檢測方法，其中在該鋼帶外形計算步驟中，利用該影像分析單元計算出該鋼帶的一偏移量，其中該偏移量為該鋼帶中心線與一產線中心線的一距離。
7. 如申請專利範圍第1項所述之行進鋼帶彎曲的檢測方法，其中在該鋼帶彎曲計算步驟中，該量測線的一直線方程式為：x=my+b；其中m為直線斜率，b為截距，(Xc,Yc)為最遠點；以及該彎曲值C的計算方式如下：
8. 如申請專利範圍第1項所述之行進鋼帶彎曲的檢測方法，其中在該鋼帶彎曲計算步驟中，該影像分析單元是透過一人機介面單元顯示該彎曲值。
9. 如申請專利範圍第1項所述之行進鋼帶彎曲的檢測方法，其中在該彎曲值過量判斷步驟中，當該鋼帶沿著該第一方向行進的預設距離設定為2至5公尺時，該彎曲閥值設定為2至20公釐。
10. 如申請專利範圍第1項所述之行進鋼帶彎曲的檢測方法，其中在該鋼帶外形計算步驟中，該影像分析單元是依據該鋼帶的相對二側的鋼帶邊緣座標計算出該寬度及該鋼帶中心線。