TWI826106B - 檢測系統與檢測方法 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種檢測系統，包括待測物、多個旋轉模組、攝影模組與計算模組。旋轉模組旋轉待測物的同時，攝影模組從待測物的側邊擷取矩形側面影像。計算模組用以將矩形側面影像轉換為圓形側面影像，並在使用者介面中提供圓形側面影像。

Description

檢測系統與檢測方法

本揭露是有關於透過旋轉來掃描待測物側面的檢測系統與檢測方法。

在鋼廠中，鋼帶在經過冷軋以後的厚度較薄，容易產生邊裂或鋸齒邊缺陷，為了避免有邊緣缺陷的鋼帶進入後續的製程產生問題，必須依照檢測系統來檢查鋼帶的邊緣是否有缺陷。一種做法是將鋼帶盤捲為鋼卷以後利用攝影機來拍攝鋼卷的側面，但由於鋼卷的半徑相當大，攝影機難以涵蓋整個鋼卷的範圍。

本揭露的實施例提出一種檢測系統，包括待測物、多個旋轉模組、攝影模組與計算模組。旋轉模組用以將待測物繞著軸線旋轉，待測物從軸線視之的輪廓為圓形。攝影模組設置在待測物在軸線的一側，用以取得矩形側面影像，其中攝影模組的掃瞄範圍小於圓形的直徑。計算模組通訊連接至旋轉模組與攝影模組，用以將矩形側面影像轉換為圓形側面影像，並在使用者介面中提供圓形側面影像。

在一些實施例中，待測物為圓筒狀的鋼卷。

在一些實施例中，攝影模組包含線掃描器，此線掃描器具有取樣頻率。

在一些實施例中，計算模組根據取樣頻率、圓形的半徑以及預定像素密度來決定待測物的旋轉速度，並根據旋轉速度控制旋轉模組。

在一些實施例中，計算模組用以將圓形側面影像的直角座標轉換至圓形側面影像的極座標。

以另一個角度來說，本揭露的實施例提出一種檢測方法，適用於電腦系統。此檢測方法包括：透過多個旋轉模組將待測物繞著軸線旋轉，此待測物從軸線視之的輪廓為圓形；透過攝影模組取得矩形側面影像，此攝影模組設置在待測物在軸線的一側，攝影模組的掃瞄範圍小於圓形的直徑；以及將矩形側面影像轉換為圓形側面影像，並在使用者介面中提供圓形側面影像。

在一些實施例中，待測物為圓筒狀的鋼卷。

在一些實施例中，攝影模組包含線掃描器，線掃描器具有取樣頻率。

在一些實施例中，檢測方法還包括：根據取樣頻率、圓形的半徑以及預定像素密度來決定待測物的旋轉速度，並根據旋轉速度控制旋轉模組。

在一些實施例中，檢測方法還包括將圓形側面影像的直角座標轉換至圓形側面影像的極座標。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

關於本文中所使用之「第一」、「第二」等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

圖1是根據一實施例繪示檢測系統的示意圖。請參照圖1，檢測系統100包括了待測物110、多個旋轉模組121~122、攝影模組130與計算模組140。待測物110例如為圓筒狀的鋼卷，但本揭露並不限於此，在其他實施例中待測物110也可以是圓柱狀、圓盤狀、圓球狀，待測物110的材料可以包含任意金屬、有機物、金屬化合物等材質。旋轉模組121~122可包括滾子以及馬達，用以將待測物110繞著軸線150旋轉。

攝影模組130可包含掃描器與立體資訊感測器，此立體資訊感測器可包含結構光模組、紅外光模組、雙攝影機模組或任意可以感測到場景深度的模組。待測物110在軸線150上有兩側，攝影模組130設置在其中一側，用以拍攝待測物110的側面。在一些實施例中，上述的掃描器為線掃描器，所拍攝到的影像稱為矩形側面影像。從軸線150來觀察，待測物110的輪廓(最外圍的形狀)為圓形。特別的是，攝影模組130的掃瞄範圍小於此圓形的直徑，例如只需要大於等於圓形的半徑。當待測物110旋轉時，攝影模組130只需要拍攝局部的側面，當待測物110旋轉一圈以後，所拍攝到的影像可以組成待測物110的完整側面(即矩形側面影像)。

計算模組140通訊連接至攝影模組130與旋轉模組121~122，此通訊連接可以用任意的有線或無線通訊手段來達成。計算模組140例如為中央控制器、處理器、電腦系統、伺服器、或任意有計算能力的電子裝置。計算模組140會控制旋轉模組121~122，藉此決定待測物110旋轉的角速度。計算模組140也會從攝影模組130接收矩形側面影像，將此矩形側面影像轉換為圓形側面影像。計算模組140可以在一顯示器(未繪示)顯示一個使用者介面，並在此使用者介面中顯示圓形側面影像。

圖2是根據一實施例繪示轉換影像的示意圖。請參照圖2，攝影模組130中的線掃描器所擷取到的是矩形側面影像210，其中第一方向201是線掃描器的取樣方向，以另一個角度來說第一方向201是從待測物110側面的圓心指向邊緣，而第二方向202是待測物的旋轉方向。計算模組140會將矩形側面影像210轉換為圓形側面影像220。具體來說，可根據以下數學式1以及數學式2來進行轉換。 [數學式1] [數學式2]

其中(x,y)為矩形側面影像210上一個像素的直角座標。( , )為圓形側面影像220上一個像素的極座標。 、 為常數。常數 表示第一方向201上的縮放，可由人為設定。假設矩形側面影像210中待測物旋轉一圈時的Y座標為P，此時旋轉的角度為360度，因此任意一個直角座標y可以對應至 的極座標，因此上述數學式2的 。在一些實施例中，如果矩形側面影像210中有多個像素的直角坐標被轉換至相同的極座標，則可以將這些像素的灰階取平均。

在上述實施例所採用的是線掃描器(一維掃描器)，但在其他實施例中也可以採用二維掃描器，也就是說每次擷取一張影像，此影像會涵蓋待測物110側面的一小部分。在待測物110旋轉的同時，二維掃描器可不斷擷取影像，而計算模組140可以拼接這些影像以形成矩形側面影像210。

當待測物110旋轉得較快時，線掃描器每秒取得的像素個數較少，這會降低影像的解析度，而解析度又跟線掃描器的取樣頻率有關。由於圓形側面影像220中靠近圓心的地方會感測到較多的像素，邊緣會感測到較少的像素，因此也可以根據邊緣的預定像素密度來決定旋轉速度。具體來說，假設每單位長度必須要有m個像素，其中m為正整數，而圓形側面影像220的邊緣共需要 個像素，其中R為圓的半徑。線掃描器的取樣頻率為f次/每秒，這可代入以下數學式3計算出待測物110旋轉一周的時間T。 [數學式3]

如果待測物110旋轉一周的時間小於T，則表示待測物110旋轉得太快，每一單位長度的像素個數會小於m，這會降低影像的品質。在一些實施例中，預設像素密度也可以是每一徑度的像素個數，假設每徑度需要n個像素，其中n為正整數，則待測物110旋轉一周的時間便如以下數學式4所示。 [數學式4]

在一些實施例中，也可以由人員決定時間T，例如透過多次實驗來判斷影像品質是否足夠。在決定時間T以後，便可以根據以下數學式5來決定待測物110的旋轉速度，此旋轉速度也是待測物110與旋轉模組121~122之間接觸點的切線速度。 [數學式5]

其中V為上述的切線速度。計算模組140會控制旋轉模組121~122，使得待測物110與旋轉模組121~122的旋轉速度會固定在速度V。在一些實施例中，旋轉速度需要維持不變，讓待測物110維持定速，用以確保攝影模組130每次取樣的間距相同。

圖3是根據一實施例繪示檢測方法的流程圖。請參照圖3，在步驟301，透過多個旋轉模組將待測物繞著軸線旋轉，此待測物從軸線視之的輪廓為圓形。在步驟302，透過攝影模組取得矩形側面影像，此攝影模組設置在待測物在軸線的一側，攝影模組的掃瞄範圍小於圓形的直徑。在步驟303，將矩形側面影像轉換為圓形側面影像，並在使用者介面中提供圓形側面影像。然而，圖3中各步驟已詳細說明如上，在此便不再贅述。值得注意的是，圖3中各步驟可以實作為多個程式碼或是電路，本發明並不在此限。此外，圖3的方法可以搭配以上實施例使用也可以單獨使用，換言之，圖3的各步驟之間也可以加入其他的步驟。

在上述的檢測系統與檢測方法中，藉由讓待測物旋轉，攝影模組的掃瞄範圍可以不用涵蓋整個待測物，可以降低攝影模組的硬體需求或是提升掃描精確度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:檢測系統

110:待測物

121,122:旋轉模組

130:攝影模組

140:計算模組

150:軸線

201:第一方向

202:第二方向

210:矩形側面影像

220:圓形側面影像

301~303:步驟

圖1是根據一實施例繪示檢測系統的示意圖。 圖2是根據一實施例繪示轉換影像的示意圖。 圖3是根據一實施例繪示檢測方法的流程圖。

100:檢測系統

110:待測物

121,122:旋轉模組

130:攝影模組

140:計算模組

150:軸線

Claims (6)

1. 一種檢測系統，包括：一待測物，該待測物為圓筒狀的鋼卷；多個旋轉模組，用以將該待測物繞著一軸線旋轉，其中該待測物從該軸線視之的輪廓為圓形；一攝影模組，該攝影模組包含線掃描器，該攝影模組設置在該待測物在該軸線的一側，當該待測物旋轉一圈以後該攝影模組取得矩形側面影像，其中該攝影模組的掃瞄範圍小於該圓形的直徑；以及一計算模組，通訊連接至該些旋轉模組與該攝影模組，用以將該矩形側面影像的一直角座標轉換至一圓形側面影像的一極座標，並在一使用者介面中提供該圓形側面影像。
2. 如請求項1所述之檢測系統，其中該計算模組執行以下數學式1以及數學式2以將該矩形側面影像的該直角座標轉換至該圓形側面影像的該極座標：[數學式1]r=k ₁×x [數學式2]θ=k ₂×y其中(x,y)為該矩形側面影像中一像素的該直角座標，(r,θ)為該圓形側面影像上一像素的該極座標，k ₁ 、k ₂ 為常數。
3. 如請求項2所述之檢測系統，其中該線掃描器具有一取樣頻率，該計算模組根據以下數學式3計算該待測物旋轉一周的時間T：

   

   其中R為圓的半徑，m為一預定像素密度，f為該取樣頻率，其中該計算模組根據以下數學式4計算該待測物的一旋轉速度，並根據該旋轉速度控制該些旋轉模組，

   

   其中V為該旋轉速度。
4. 一種檢測方法，適用於一電腦系統，該檢測方法包括：透過多個旋轉模組將一待測物繞著一軸線旋轉，其中該待測物為圓筒狀的鋼卷，該待測物從該軸線視之的輪廓為圓形；當該待測物旋轉一圈以後透過一攝影模組取得一矩形側面影像，其中該攝影模組包含線掃描器，該攝影模組設置在該待測物在該軸線的一側，該攝影模組的掃瞄範圍小於該圓形的直徑；以及將該矩形側面影像的一直角座標轉換至一圓形側面影像 的一極座標，並在一使用者介面中提供該圓形側面影像。
5. 如請求項4所述之檢測方法，還包括：執行以下數學式1以及數學式2以將該矩形側面影像的該直角座標轉換至該圓形側面影像的該極座標：[數學式1]r=k ₁×x [數學式2]θ=k ₂×y其中(x,y)為該矩形側面影像中一像素的該直角座標，(r,θ)為該圓形側面影像上一像素的該極座標，k ₁ 、k ₂ 為常數。
6. 如請求項5所述之檢測方法，其中該線掃描器具有一取樣頻率，該檢測方法還包括：根據以下數學式3計算該待測物旋轉一周的時間T：

   

   其中R為圓的半徑，m為一預定像素密度，f為該取樣頻率；以及根據以下數學式4計算該待測物的一旋轉速度，並根據該旋轉速度控制該些旋轉模組，

   

   其中V為該旋轉速度。

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