JPH0933233A - 長尺ワークの曲がり計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人手を要さず、効率的に精度よく長尺ワーク
の曲がりを計測する装置を提供する。 【解決手段】 曲がり計測装置は、ワークＷを載せる長
い検査台１０を備え、この検査台の上方には、検査台の
長手方向に沿って直線上に間隔をおいて３台以上のカメ
ラＳ１〜Ｓ４が設置されている。このカメラは、ワーク
Ｗのエッジを長手方向の複数箇所でそれぞれ撮影する。
画像処理コンピュータＧＣ１〜ＧＣ４は、カメラＳ１〜
Ｓ４の画像を画像処理することで、カメラ毎のエッジの
座標を検出する。ホストコンピュータＨＣは、画像処理
コンピュータより得られる複数のエッジ座標の相互関係
によりワークＷの曲がりを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接Ｈ形鋼等の長
尺ワークの曲がりの度合を計測する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のワークの曲がり検査は、
図１１に示すように、検査員による矢印Ａ方向からの目
視確認に頼っていた。目視確認が困難な場合は、水糸Ｂ
をワークＷの両端間に張り、水糸ＢとワークＷとの最大
隙間εを測定して規格の許容値と比較していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、検査員によ
る目視検査は、感覚的なものであるため、熟練を要する
上に、ばらつきが大きいという問題があった。また、ワ
ーク毎に水糸を張って検査する方法は、検査員が３名以
上（水糸の両端を押さえる人が２名、最大隙間を測定す
る人が１名）必要であり、非効率であった。

【０００４】本発明は、上記事情を考慮し、人手を要さ
ずに、効率的に精度よくワークの曲がりの度合を計測す
ることができる長尺ワークの曲がり計測装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の曲がり
計測装置は、直線上に間隔をおいて配設され、この直線
に沿って延びるワークのエッジを撮影する３台以上のカ
メラと、各カメラで得られた画像情報から各カメラ毎の
エッジの座標を検出する画像処理手段と、上記画像処理
手段より得られたエッジの座標情報に基づき、ワークの
曲がりの度合を算出する曲がり算出手段と、を備えたこ
とを特徴とする。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１に記載の長尺
ワークの曲がり計測装置において、さらに、上記ワーク
の斜め上方からワークを照らす照明手段を備え、この照
明手段により、ワークの上面を明るくするとともにワー
クの横に影を形成し、上記カメラで、上記エッジを境界
として明暗に別れる画像を得ることを特徴とする。

【０００７】請求項３の発明は、請求項１または２に記
載の長尺ワークの曲がり計測装置において、上記画像処
理手段は、上記各カメラ毎の画像において複数の検索ラ
インを設定し、この検索ラインと画像に含まれるエッジ
との交差点を、エッジの座標として検出し、この座標情
報を曲がり算出手段に送ることを特徴とする。

【０００８】請求項４の発明は、請求項３に記載の長尺
ワークの曲がり計測装置において、上記画像処理手段
は、カメラで撮影された真の直線の画像から基準線の座
標情報を得て上記曲がり算出手段に送り、上記曲がり算
出手段は、この基準線の座標情報を記憶しておき、上記
画像処理手段から送られてきた実際のワークのエッジの
座標を、この基準線の座標情報に基づいて補正すること
により、この基準線に対するエッジの絶対座標を求め、
この絶対座標に基づいて、ワークの曲がりを算出するこ
とを特徴とする。

【０００９】請求項５の発明は、請求項４に記載の長尺
ワークの曲がり計測装置において、上記曲がり算出手段
は、上記絶対座標から、ワークの傾きを表す比較直線を
求め、その比較直線からの絶対座標の位置として比較座
標を算出し、この比較座標の相互関係により、ワークの
曲がりの度合を算出することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。図１，図２に示すように、曲がり計
測装置は、Ｙ軸方向に直線状に長く延びる検査台１０
と、この検査台１０の上方においてＹ軸方向に沿って間
隔をおいて設置された４台のＣＣＤカメラ（３台以上で
あれば何台でもよい）Ｓ１〜Ｓ４と、検査台１０の上方
において、検査台１０からＸ軸方向に外れるとともにカ
メラＳ１〜Ｓ４にそれぞれ対応して設置された４つの照
明器（照明手段）Ｒ１〜Ｒ４と、カメラＳ１〜Ｓ４にそ
れぞれ接続された４つの画像処理コンピュータ（画像処
理手段）ＧＣ１〜ＧＣ４と、画像処理コンピュータＧＣ
１〜ＧＣ４からのデータを処理するホストコンピュータ
ＨＣ（曲がり算出手段）と、ホストコンピュータＨＣの
処理内容を表示するＣＲＴ等のディスプレイ２０とを備
えている。図２，図３に示すように、カメラＳ１〜Ｓ４
は真下を向いており、照明器Ｒ１〜Ｒ４は斜め下すなわ
ち検査台１０を向いている。

【００１１】検査対象として長尺のワークＷは、図３に
示すように、例えば歪み矯正処理後の溶接Ｈ型鋼であ
り、一対のフランジ１２と、これらフランジ１２を連結
するウエブ１１とを有している。ワークＷは、両方のフ
ランジ１２、１２を垂直に立てた姿勢で検査台１０上に
載せられる。この状態で、両フランジ１２の端面１２ａ
は水平をなして上を向いている。ワークＷの長手方向
は、検査台１０の長手方向すなわちＹ軸方向とほぼ一致
する。

【００１２】図３に最も良く示されているように、カメ
ラＳ１〜Ｓ４は、ワークＷの幅方向中心より右寄りの位
置にある。照明器Ｒ１〜Ｒ４はワークＷの左に位置し、
ワークＷの表面を斜めから照らすことにより、右側フラ
ンジ１２の端面１２ａのエッジＥより右に影ＳＷを形成
する。その結果、図４に示すようにエッジＥを、照らさ
れた端面１２ａの明るい領域と影ＳＷの暗い領域の境界
として、際立たせるようになっている。

【００１３】このような配置により、カメラＳ１〜Ｓ４
は、ワークＷのエッジＥを含む領域を、ワークＷの長手
方向の複数箇所でそれぞれ撮影し、図４に示すような画
像Ｇ１〜Ｇ４を得る。なお、両端のカメラＳ１、Ｓ４
は、ワークＷの両端を撮影できる位置にある。

【００１４】画像処理コンピュータＧＣ１〜ＧＣ４は、
それぞれカメラＳ１〜Ｓ４で得られた画像を処理するこ
とで、各カメラＳ１〜Ｓ４毎のエッジＥの座標を検出す
る機能を有している。すなわち、画像処理コンピュータ
ＧＣ１〜ＧＣ４は、図４に示すように、各カメラＳ１〜
Ｓ４の画像データＧ１〜Ｇ４を、Ｘ方向に平行な複数の
検索ラインＦ上で検索することによりエッジＥの座標
（エッジＥと検索ラインＦの交差点）を検出する。な
お、この検索ラインＦは、各カメラＳ１〜Ｓ４におい
て、その走査線の中から選択され、互いに等間隔離れて
いる。

【００１５】ホストコンピュータＨＣは、画像処理コン
ピュータＧＣ１〜ＧＣ４により得られるエッジＥの座標
に基づいてワークＷの曲がりの度合を算出し、その良否
を判定する機能を有している。

【００１６】上記ワークＷの曲がりを計測する前に、図
５に示すように、検査台１０の長手方向、すなわちＹ軸
に沿って水糸１（真の直線）を張る。画像処理コンピュ
ータＧＣ１〜ＧＣ４は、カメラＳ１〜Ｓ４の画像Ｇ１〜
Ｇ４において、検索ラインＦの一端から水糸１までの距
離（画素数）を、各カメラＳ１〜Ｓ４における基準線の
座標として検出し、ホストコンピュータＨＣに送る。こ
のホストコンピュータＨＣでは、この基準線１の座標情
報を記憶しておく。なお、各カメラ毎の基準線１の座標
は検索ラインＦの数と同数得られるが、図５では図を簡
略化するため、カメラ毎に１つの符号δ１〜δ４で示し
ている。基準線として水糸の代わりにレーザ光線等を用
いてもよい。

【００１７】ホストコンピュータＨＣでは、上記ワーク
Ｗの曲がり計測時に、上記基準線座標δ１〜δ４に基づ
いて、画像処理コンピュータＧＣ１〜ＧＣ４から送られ
てくるエッジＥの座標を補正することにより、上記基準
線に対する絶対座標を求める。これら絶対座標からワー
クＷの傾きを表す比較直線を求め、その比較直線に対す
るエッジＥの比較座標を得、この比較座標の相互関係に
より、ワークＷの曲がりの度合を算出する。

【００１８】次に、上記曲がり計測の詳細について説明
する。まず、画像処理コンピュータＧＣ１〜ＧＣ４の処
理内容を、図９のフローチャートに基づいて説明する。
処理が開始すると、カメラの画像データを取込み（ステ
ップＳ１）、図４に示すような検索ラインＦの本数を決
定し（ステップＳ２）、検索ラインＦ上の明度値（輝度
値）を格納する（ステップＳ３）。ここでは、誤差吸収
のため、検索ラインＦの両側１画素ずれた走査ラインの
明度値の和を検索ラインの明度値とする。

【００１９】次に、差分処理つまり検索ラインＦに沿っ
て隣り合う画素の明度値の差分を求め（ステップＳ
４）、差分の結果から、「差分の最大値」、「明度
が低下する」の条件を満たす画素位置を、エッジＥの仮
座標として決定し（ステップＳ５）、４本の検索ライン
Ｆ上の４つの仮座標から最小二乗法によって仮想直線を
得、この仮想直線に対し一定範囲の検索幅を決定する
（ステップＳ６）。そして、格納してある明度値のデー
タのうち、検索幅内のデータのみを画像処理を行うため
のメモリ領域へコピーする（ステップＳ７）。これは画
像処理の効率化のためである。

【００２０】次に、上記メモリ領域にコピーしたデータ
の中から、最大明度値と最小明度値を検出し（ステップ
Ｓ８）、これら最大明度値と最小明度値を基にエッジ判
定の基準となるしきい値（境界明度値）slice を求める
（ステップＳ９）。そして、このしきい値slice によ
り、検索ラインＦ毎にエッジ位置の検索を行う（ステッ
プＳ１０）。エッジ位置の検索は、隣り合った画素の明
度値を順次しきい値slice と比較して行い、 ｄ１≧slice ｄ２≦slice の条件を満足した画素位置ｄ１，ｄ２をエッジＥの座標
として決定する。

【００２１】画素位置ｄ２と画素位置ｄ１が一致しない
とき、次式の比例計算によりエッジ位置ｄを求める（図
６参照）。 ｄ＝ｄ１＋（ｄ１ｃ−slice ）／（ｄ１ｃ−ｄ２ｃ） ただし、ｄ１ｃ＝画素ｄ１の明度値 ｄ２ｃ＝画素ｄ２の明度値 この方式により、１画素に満たない分解能でエッジＥと
検索ラインＦの交点である座標が求められる。

【００２２】次いで、エッジＥの座標のデータを格納し
（ステップＳ１１）、必要に応じてデータを表示し（ス
テップＳ１２）、ホストコンピュータＨＣにデータを転
送して（ステップＳ１３）、処理を終える。

【００２３】次に、ホストコンピュータＨＣの処理内容
を、図１０に基づいて説明する。処理が開始すると、画
像処理コンピュータＧＣ１〜ＧＣ４からのデータを受信
し（ステップＳ２１）、ファイルに保存する（ステップ
Ｓ２２）。保存するデータは、検索ライン数×カメラ数
分のエッジＥの座標である。なお、このファイルには予
め前述したカメラＳ１〜Ｓ４毎の基準線の座標情報が格
納されている。上記受信されたエッジＥの座標を図で表
すと、図７（ａ）に符号Ｄ１１〜Ｄ１４、Ｄ２１〜Ｄ２
４、Ｄ３１〜Ｄ３４、Ｄ４１〜Ｄ４４で示すようにな
る。座標Ｄ１１〜Ｄ１４はカメラＳ１で得られたもので
あり、同様に座標Ｄ２１〜Ｄ２４はカメラＳ２で、Ｄ３
１〜Ｄ３４はカメラＳ３で、Ｄ４１〜Ｄ４４はカメラＳ
４でそれぞれ得られたものである。

【００２４】次に、受信したエッジＥの座標から絶対基
準線の座標を引いて、図７（ｂ）に示すように、絶対基
準線に対するエッジＥの座標（絶対座標）を求める（ス
テップＳ２３）。これにより、カメラＳ１〜Ｓ４の設置
ずれが吸収される。そして、エッジＥの絶対座標を、画
素単位からミリ単位に変換するとともに、カメラピッチ
データを基に、この絶対座標にＹ軸座標成分の情報を加
える。（ステップＳ２４）。

【００２５】次いで、ワークＷの一端近傍に対応する絶
対座標Ｄ１１と、他端近傍の絶対座標Ｄ４４とを結ぶ直
線（比較直線）、換言すれば傾き補正式を求める（ステ
ップＳ２５）。この比較直線は、ワークＷの全体の傾き
を表している。次に、この比較直線３１に対応する絶対
座標の位置（比較座標）を求める。換言すれば、絶対座
標から傾き成分を除去した比較座標を算出する（ステッ
プＳ２６）。つまり、図７（ｃ）はこの比較座標を示
す。

【００２６】次に、上記比較座標の相互関係により、ワ
ークＷの曲がり形状を判定し（ステップＳ２７）、曲が
り量を算出し（ステップＳ２８）、ワークＷの良否判定
をして、その判定結果を表示し（ステップＳ２９）、処
理を終了する。

【００２７】曲がり形状としては、図８（ａ）に示すよ
うな「大曲がり」タイプ、図８（ｂ）に示すような「Ｓ
曲がり」タイプ、図８（ｃ）に示すような「鼻曲がり」
タイプがあり、エッジ座標データの分布によって形状判
定を行う。

【００２８】例えば、図８（ａ）に示すように、両端の
比較座標Ｄ１１、Ｄ４４を結ぶ直線３３に対して、それ
らの間の比較座標Ｄ１２〜Ｄ４３が、すべて一方側にあ
る場合、つまりすべて同符号の場合は、大曲がり形状と
判定する。あるいは、両端近傍の比較座標の勾配が異符
号である場合（図では左端近傍が右上がりの勾配、右端
近傍が右下がりの勾配で、勾配の向きが異なる）、大曲
がりと判定することもできる。大曲がりの場合は、両端
の比較座標Ｄ１１、Ｄ４４を結ぶ直線３３と、最も離れ
た比較座標（図では比較座標Ｄ３１）間の距離ε１を演
算する。換言すれば、最も大きい比較座標の絶対値ε１
を求める。全長Ｌ（大体１２ｍ程度）に対するその距離
ε１の比率が、規格値（例えば１／１０００）以上のと
き、不良品と判定する。

【００２９】また、図８（ｂ）に示すように（Ｘ座標ゼ
ロの直線を符号Ｌで示す）、両端近傍の比較座標間の勾
配が同符号である場合（図では左端近傍が右下がりの勾
配、右端近傍も右下がりの勾配で、勾配の向きが同じ）
は、Ｓ曲がりと判定する。その場合は、図示例では、両
端のデータＤ１１、Ｄ４４から最大、最小の比較座標Ｄ
３４、Ｄ２１にそれぞれ直線３４、３５を引く。そし
て、その直線３４、３５に対する最小、最大比較座標ま
での距離ε２、ε３を求め、全長Ｌに対するそれらの距
離ε２、ε３の比率のどちらかが規格値１／１０００以
上のとき、不良品と判定する。

【００３０】また、図８（ｃ）に示すように、比較座標
を結ぶ線が一端近傍だけで曲がり、他では直線の場合は
鼻曲がりと判定する。この鼻曲がりの判定はなくてもよ
い。図８（ｃ）に示すように、一端からＮ番目の比較座
標Ｄ２４と、Ｎ＋１番目の座標Ｄ３１とを結ぶ直線と、
一端での比較座標Ｄ１１との間の距離ε４を求め、全長
Ｌに対する距離ε４の比率が規格値１／１０００以上の
とき、不良品と判定する。この良否判定は、両端につい
て行い、また、大曲がり、Ｓ曲がりの場合にも行う。

【００３１】このように構成された計測装置では、人手
を要さずに、効率的に精度よく曲がりが計測され、正確
な良否判定が行われ、全数検査が可能になる。また、計
測データはファイルに格納しておくことができるので、
品質管理に利用することができる。

【００３２】なお、カメラの台数や曲がり形状の判定の
仕方等は任意に変更可能である。また、エッジを境界と
して認識できる程度のコントラスト画像が得られるなら
ば、照明器Ｒ１〜Ｒ４は必ずしも必要でない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、カメラの画像に基づいて自動的にワークの曲が
りを精度よく計測することができる。従って、熟練者等
の人手を要さずに、効率的に曲がりを計測できる。請求
項２の発明によれば、斜めから照明を当てることによ
り、ワークのエッジを明暗の境界に位置させて際立たせ
ることができるので、正確なエッジの座標を検出でき、
ひいては、曲がりを正確に計測できる。請求項３の発明
によれば、カメラ毎に複数の検索ラインを設定すること
により、エッジ座標の情報をより多くすることができ、
曲がりを高精度に計測できる。請求項４の発明によれ
ば、カメラが正確に一直線上に配置されなくても、基準
線の座標情報に基づいてワークのエッジの座標情報を補
正することができるので、正確な曲がり計測を確保する
ことができる。請求項５の発明によれば、ワークの傾き
を表す比較直線によりエッジの座標を補正することによ
り、曲がり計測の演算処理を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例をなす曲がり計測装置の平面
図である。

【図２】同装置の側面図である。

【図３】同装置におけるカメラ，照明器と，ワークとの
関係を示す正面図である。

【図４】同装置のカメラで得られる画像を示す図であ
る。

【図５】同装置において、カメラ毎の基準線の座標を示
す説明図である。

【図６】同装置において、明度に基づくエッジ検索の方
法を説明する図である。

【図７】同装置で検出されるエッジの座標情報を示す図
で、（ａ）はホストコンピュータに転送された生の座標
情報を示す図、（ｂ）は基準線に対する絶対座標を示す
図、（ｃ）は傾き成分を除去した比較座標を示す図であ
る。

【図８】同装置の形状判定パターンを示す図である。

【図９】同装置の画像処理コンピュータの処理内容を示
すフローチャートである。

【図１０】同装置のホストコンピュータの処理内容を示
すフローチャートである。

【図１１】従来のワークの曲がり計測方法の説明図であ
る。

【符号の説明】

Ｗ ワーク Ｅ エッジ Ｓ１〜Ｓ４ カメラ Ｆ 検索ライン Ｒ１〜Ｒ４ 照明器（照明手段） ＧＣ１〜ＧＣ４ 画像処理コンピュータ（画像処理手
段） ＨＣ ホストコンピュータ（曲がり算出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 誠一 東京都千代田区四番町５番地９ トピー工 業株式会社内 (72)発明者 加納 愛仁 東京都千代田区四番町５番地９ トピー工 業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直線上に間隔をおいて配設され、この直
   線に沿って延びるワークのエッジを撮影する３台以上の
   カメラと、 各カメラで得られた画像情報から各カメラ毎のエッジの
   座標を検出する画像処理手段と、 上記画像処理手段より得られたエッジの座標情報に基づ
   き、ワークの曲がりの度合を算出する曲がり算出手段
   と、 を備えたことを特徴とする長尺ワークの曲がり計測装
   置。
2. 【請求項２】 さらに、上記ワークの斜め上方からワー
   クを照らす照明手段を備え、この照明手段により、ワー
   クの上面を明るくするとともにワークの横に影を形成
   し、上記カメラで、上記エッジを境界として明暗に別れ
   る画像を得ることを特徴とする請求項１に記載の長尺ワ
   ークの曲がり計測装置。
3. 【請求項３】 上記画像処理手段は、上記各カメラ毎の
   画像において複数の検索ラインを設定し、この検索ライ
   ンと画像に含まれるエッジとの交差点を、エッジの座標
   として検出し、この座標情報を曲がり算出手段に送るこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の長尺ワークの
   曲がり計測装置。
4. 【請求項４】 上記画像処理手段は、カメラで撮影され
   た真の直線の画像から基準線の座標情報を得て上記曲が
   り算出手段に送り、上記曲がり算出手段は、この基準線
   の座標情報を記憶しておき、上記画像処理手段から送ら
   れてきた実際のワークのエッジの座標を、この基準線の
   座標情報に基づいて補正することにより、この基準線に
   対するエッジの絶対座標を求め、この絶対座標に基づい
   て、ワークの曲がりを算出することを特徴とする請求項
   ３に記載の長尺ワークの曲がり計測装置。
5. 【請求項５】 上記曲がり算出手段は、上記絶対座標か
   ら、ワークの傾きを表す比較直線を求め、その比較直線
   からの絶対座標の位置として比較座標を算出し、この比
   較座標の相互関係により、ワークの曲がりの度合を算出
   することを特徴とする請求項４に記載の長尺ワークの曲
   がり計測装置。