JPH03233306A - 棒状構造物の照明・観察装置 - 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 本発明はＨ形鋼、レール、矢板その他方抜材のように細
長く延伸された棒状構造物の面取りされた断面形状を画
像としてとらえる照明・観察装置に関するものである。

従来の技術 従来、形鋼、バイブ、引抜材等の同形で細長く延伸され
た棒状構造物の断面形状を照明・観察する方法としては
、例えば第１５図に示すような方法が用いられてきた。

この方法は棒状構造物の観察対象である断面形状に対し
て正面に照明装置２２及び観察又は撮影装置２３を設置
し、照明装置２２から均一に照明光を当て、この照明に
よる反射光により周辺と断面形状との間にコントラスト
差を作り、この差を利用することによって観察する方法
である。照明装置２２としては均一に投光でき、光量が
豊富なハロゲンランプ等のスポット光が用いられてきた
。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記のような従来例においては、棒状構造物の
断面からの反射光は正面の端面部分からの反射光の他、
断面のエツジ部分や側面の付属物からの反射光もあって
これら相互間のコントラスト差が弱く、境界が明確にと
らえられない難点があった。

例えば、切断、切削、押し付は等により生じた端面部分
のキズやムラからくる反射光と、棒状構造物の側面や模
様からの反射光とが混在するので観察したい断面形状を
誤認する危険性がある。

又１周辺の付帯した構造物（例えば搬送機等）を照明し
、観察する対象とのコントラスト比に悪影響を及ぼすこ
とがあった。さらに、この方法によって断面形状を観察
すると、面取りされた部分は光ってはいるが、反射面が
傾斜し、入射光が反射輝度として十分に反映されず、面
取りエツジ部も粗く、角度も一定になっていないために
均一な反射ができず、端面部分のキズやムラと比べても
エツジ部からの反射光の輝度が低く、精密な観察ができ
ないという難点がみられた。

本発明の目的は上記のような従来の問題点を解消するも
ので、第１の目的は断面形状の周縁にある面取りエツジ
部分からの反射光を明確にとらえるため、観察又は撮影
位置を棒状構造物の断面形状の正面側とし、照明装置の
位置を側面側に規正しようとするものであり、第２の目
的は観察する対象物の移動経路を妨げない照明装置を提
供しようとするものであり、第３の目的は観察の精度を
向上させるために直線や定点その他の基準スケールを用
いて観察結果の誤差補正をする観察装置を提供しようと
するものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的達成のため、第１の発明は、Ｈ形鋼、
レールその他細長く延伸された棒状構造物の端部で周縁
を面取りされた断面に対向する正面に設けた観察又は撮
影装置と、前記棒状構造物の側面から照明するように設
けた照明装置とを備え、この照明装置は前記棒状構造物
の正面の端面より後方で且つ面取りされたエツジ部の傾
斜角の延長線までの間で囲まれた範囲に設置した棒状構
造物の照明・観察装置とした。

第２の発明では、自動搬送装置により棒状構造物が移動
される場合に、この搬送経路を妨げない照明装置として
、棒状構造物が自動搬送装置によって運ばれ、測定点に
到達し、測定後再び自動搬送装置によって離脱する間に
、棒状構造物の移動経路を妨げない状態で、照明装置が
移動するか又は光学系経路を変更することにより、照明
光源を棒状構造物の端面より後方で且つ面取りされたエ
ツジ部の傾斜角の延長線で囲まれた範囲に設置するよう
にした照明・観察装置とした。

第３の発明では、観察の誤差を補正する手段として、照
明された棒状構造物の断面形状と直線や定点その他の基
準スケールとを同時に観察することにより観察される対
象物との距離変化、撮影レンズによる画像の歪その他ビ
デオ映像信号により取込んだ画素間の歪等に起因する誤
差の補正手段を備えた照明・観察装置とした。

作用 本発明の第１の発明では、棒状構造物の端部に対向して
観察又は撮影装置を設置し、照明装置は棒状構造物の側
面より照明するようにし、反射光による画像の観察がで
きるようにした。従って、照明装置は棒状構造物の端部
周縁の輪郭としてのエツジ部を明確に照明し、端面には
照明光が当らないので、このエツジ部と端面とのコント
ラスト比が明確になり、断面形状を精密に抽出すること
ができるようになった。特に、端面より後方で且つ面取
りされたエツジ部の傾斜角の延長線までの間で囲まれた
範囲内に照明装置を設けることにより、端面には照明光
が当らなくなり、端面のキズやムラからの反射光が周縁
輪郭のエツジ部からの反射光に作用しなくなった。

第２の発明では、棒状構造物のような対象物が順次自動
搬送装置により間欠的に搬送されてきて観察位置にある
間に、この搬送経路を妨げないように照明装置を設置し
たり移動したりすることができ、又は光学系経路の変更
によって、搬送経路とは関係なく棒状構造物の端部を均
一に照明するようにした。照明装置の位置は端面より後
方で且つエツジ部の傾斜角の延長線までの間で囲まれた
範囲である。

第３の発明では、直線や定点その他の基準スケールと同
時に棒状構造物を観察することにより、観察装置と対象
物との距離の変動、撮影レンズによる画像歪その他複数
の画素間の歪等に起因する誤差を画像処理することによ
り補正して極めて精密な観察ができるようにした。

実施例 以下、本発明の実施例として示した照明装置、観察又は
撮影装置等につき図面に基づいて説明する。

第１図は棒状構造物の斜視図であり、■は棒状構造物と
してのレール、２は端面、３はエツジ部である。本発明
で照明・観察される断面形状は。

上記端面２とその周縁の面取りされたエツジ部３を含め
た棒状構造物ｌの外形をいう。この断面形状を精密に観
察することにより、製造工程における棒状構造物の形状
を計測したり、異常部の発見に応用することができる。

棒状構造物ｌはレールに限らずＨ形鋼やパイプその他の
引抜材等細長く延伸された形状をしたものをいう。

第２図は本発明装置における棒状構造物１と観察・撮影
装置及び照明装置の配置関係を示すもので、４は観察・
撮影装置で、棒状構造物１の端面２の正面側に配置され
、端面２とエツジ部３を含めた断面形状全体又はその一
部を観察・撮影するようになっており、例としてはカメ
ラやビデオ撮影装置が用いられる。５は照明装置で、棒
状構造物１の側面において、特に端面２の後方でエツジ
部３の傾斜角の延長線までの間で囲まれた範囲に設置さ
れている。照明装置５による側面からの照明は端面２を
照射せず、又、側面の反射光はそのまま側面側に反射す
るので、観察・撮影装置４には断面形状のエツジ部３か
らの反射光が極めて明確にとらえられ、端面２部とのコ
ントラスト比も明らかであって精密に観察できる。

第３図は照明装置の一例を示すもので、リング状照明装
置６を示す。この場合、棒状構造物ｌの中心７より等距
離にあって且つ等輝度を有する。

例えば、サークライン蛍光灯（円管式蛍光灯）が用いら
れる。

又、照明装置の他の例として、第４図に示すように照明
装置８を観察・撮影側に固定設置し、対象物の側面には
反射鏡９を設けて側面からの照明とすることができる。

ＩＯはフードで、端面２には照射しないように設けてい
る。＋１は観察又は撮影装置である。

第５図〜第８図は第２発明に用いられる照明装置の例を
示す。棒状構造物ｌは自動搬送機によって、自動的に観
察位置に到達し、撮影後自動的に離脱するよう間欠搬送
されるので、この対象物の移動を妨げないように照明装
置を設けた。第５図において、照明装置Ｉ２は撮影装置
の光軸方向に移動可能に設けた。測定時にのみ対象物を
くぐらせるようにしたもので、撮影装置と照明装置を一
体とするか又個別的に移動させることもできる。

第６図の照明装置１３は撮影光軸を中心に回転させるよ
うにした。第７図の照明装置１４は固定式、照明装置１
５は上下方向に移動式とした。第８図の照明装置１６は
、対象物の移動経路付近において、照射方向の異なる光
源を複数個配置して照明光のとぎれを防止した。照射方
向は撮影装置の光軸中心に向き、光量は同一とすること
が必要である。

上記第５図〜第８図の方法を組合せることもできる。

第９図〜第１４図は第３発明の実施例を示すもので、こ
れらは（イ）撮影装置の光軸方向の倍率変化（撮影距離
変化）、（ロ）光学系による撮影歪。

（ハ）取込み画像の歪等に起因する観察誤差を棒状構造
物と同時に基準スケールを重畳して観察結果を補正する
か又は観察撮影された画像処理によって補正する手段を
示すものである。

第９図及び第１０図は基準スケールとして、位置ポイン
ター１７となるＬＥＤやＬＤ等を対象物と同時に撮影す
る場合、第１１図及び第１２図はライン１８としてレー
ザー光によるスキャナー機能やスリット光或は機械的な
スケールを対象物と同時撮影して対象物の測定結果を補
正するものである。

上記のように基準スケールとなるポインターを観察対象
面と同位置に設定し、対象物と共に撮影してポインター
間を計測し、基準スケールとの数値変化を演算し、これ
から倍率変化を求め、観察結果に対して倍率補正を行な
う。又、対象物面上に一定間隔を持つラインを投射して
対象面上での倍率変化を計測する。連続した指標を用い
た補正対象を持つことで、信号分解能（画素）単位での
補正を行なうことが可能である。ラインの発生には直進
性の高いレーザー光をスキャンさせる方法を用いるとよ
い。ラインをグリッドとする方法（第１２図）、サーク
ルとする方法（第１３図）も用いられる。その他、対象
面上に一定の比率で異なった間隔のスリット光を２方向
から投射し、スリット間隔の変化を比率計測して対象面
と観察位置の位置変化を求め、倍率誤差を補正すること
もできる。

又、光学系である撮影レンズの持った様々な収差（球面
収差、コマ収差、歪点収差）により撮影画像に歪が発生
する場合も上記第９図乃至第１０図の方法が利用される
。

なお、第１２図はライン１９を縦横方向にグリッド状に
配置し、縦横方向の直線の基準を用いて画像歪を連続的
に抽出し歪の補正に利用している。

第１３図はグリッドに変えて同心円のライン２０を発生
させ歪を確認する方法によって、特に画像の中心と周辺
部分との画像歪の変化に対応させたものである。

第１４図はグリッド状（サークル状）のスケール２１を
端面に密着させて画像を取り込み、画面全体の歪を測定
する方法を示す。

上記のような補正をすることにより、画像歪、例えば直
線が曲線となって観察される場合、反射光による輝線像
の太さが変化した場合、輝線像がぼけたり、歪んだり、
流れたりした場合、観察面の中央部と端部との観察倍率
が変化している場合、観察結果に位置誤差や抽出誤差、
形状変形として出力される場合等に対しても有効に補正
を加えることができ、精度の高い観察装置を提供するよ
うになった。

発明の効果 本発明は上記のように、面取りされた棒状構造物の断面
形状を照明・観察するに際して、断面の正面側に観察又
は撮影装置を設置し、照明装置は側面側で、特に端面よ
り後方で面取り角の延長線との間に設置するようにした
ので、面取りした輪郭エツジ部からの反射光を明確にと
らえることができ、コントラスト比が明らかとなり、精
密な観察をすることができるようになった。

又、棒状構造物が観察・撮影位置へ間欠的に搬送され移
動する場合、この搬送経路を妨げることのないよう照明
装置を移動したり、回転させたり、光源の配置状態を考
慮することにより、敏速に且つ面取り輪郭エツジ部の観
察・撮影を容易にできる装置を提供することができた。

さらに、観察又は撮影された画像に生じる誤差の補正を
基準スケールと重畳して観察・撮影することによって、
容易に行うことができるようになった。この場合、観察
・撮影が行われるごとに補正が可能であり、補正精度が
高い。特に基準スケールの精度により補正精度を高める
こともでき、同一スケールを用いることにより、均一な
補正が可能となる。又、光学系による観察撮影の歪を、
観察の対象物と同時に基準スケールを重畳しておくこと
により補正することができるので、極めて精度の高い観
察又は撮影装置を提供した。

【図面の簡単な説明】

第１図は面取りされた棒状構造物の例として示したレー
ルの斜視図、第２図は本発明装置として観察・撮影装置
及び照明装置の配置関係を示す説明図、第３図はリング
状照明装置を配設した正面図、第４図はリング状照明装
置の他実施例を示す側面図、第５図乃至第８図は照明装
置が棒状構造物の搬送経路を妨げないようにした構成を
示す正面図、第９図乃至第１４図は観察装置における画
像処理の実施例を示す正面図、第１５図は従来例の観測
装置と照明装置の配置関係を示す説明図である。 １・・・棒状構造物　　２・・・端面　　３・・・エツ
ジ部４・・・観察・撮影装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｈ形鋼、レールその他細長く延伸された棒状構造
   物の端部で周縁を面取りされた断面に対向する正面に設
   けた観察又は撮影装置と、前記棒状構造物の側面から照
   明するように設けた照明装置とを備え、 この照明装置は前記棒状構造物の正面の端面より後方で
   且つ面取りされたエッジ部の傾斜角の延長線までの間で
   囲まれた範囲に設置したことを特徴とする棒状構造物の
   照明・観察装置。
2. （２）棒状構造物が自動搬送装置によって運ばれ、測定
   点に到達し、測定後再び自動搬送装置によって離脱する
   間に、 棒状構造物の移動経路を妨げない状態で、照明装置が移
   動するか又は光学系経路を変更することにより、照明光
   源を棒状構造物の端面より後方で且つ面取りされたエッ
   ジ部の傾斜角の延長線で囲まれた範囲に設置するように
   したことを特徴とする照明・観察装置。
3. （３）照明された棒状構造物の断面形状と直線や定点そ
   の他の基準スケールとを同時に観察することにより観察
   される対象物との距離変化、撮影レンズによる画像の歪
   その他ビデオ映像信号により取込んだ画素間の歪等に起
   因する誤差の補正手段を備えたことを特徴とする照明・
   観察装置。