JPS62245144A - 画像入力装置 - 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、溶接トーチ周辺の溶接画一入力装置および光
透過型薄板のピンホール検出装置等に通用して好適な画
像入力装置に係わり、特に光強度の高い画像が入力され
た場合のハレーションを防止する画像入力装置に関する
。

〔従来の技術〕

従来、テレビジョンカメラ（以下、ＴｖｔＪメラと指称
する）を用いて例えば溶接画像を顕像する場合、２通り
の画像入力手段がある。その１つは、交流アーク溶接を
自動化する装置に適用したもので、具体的には、ＴＶカ
メラの前面側にシャッタが配置され、溶接トーチを用い
てアークと短絡とを繰返しながら溶接を行う過程でその
アークの短絡時にシャッタを開いて前記ＴＶカメラによ
り溶接画像を取り込み、この＠像データをコンピュータ
で適宜な処理を行ない、溶接トーチを制御するに必要な
データを得る構成である。

池の１つは、直流溶接を自動化する装置に適用したもの
であって、ＴＶカメラの前面側に２つのフィルタを配置
し、一方のフィルタでアーク光によって形成される１つ
のスペクトルの中から赤外光溶接画像を透過させ、池の
１つのフィルタでは溶接画像を減光透過させ、前記赤外
光溶接画像データを減光溶接画像データを用いて補正処
理し、この補正結果のデータを適宜処理することにより
、溶接トーチを制御するに必要なデータを得るものであ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来のものは、溶接画像の光強度が局部的に極
めて強い場合、その部分に該当するＷｉ像データがハレ
ーションを起こし、極めて悪化した画像が得られること
になる。従って、このような画像を用いて溶接トーチを
制御しても適切な制御が困難である。また、被測定対象
のエツジ形状を測定し、あるいは、エツジ部分のピンホ
ールを検出する場合、その被測定対象のエツジ近傍へ光
を照射し、被測定対象を挟んで光源と対向する位置にＴ
Ｖカメラを配置し、被測定対象のエツジ近傍の光学的画
像をＰｉ像する場合、被測定対象のエツジ外の部分の光
学的画像の光強度が非常に強くなり、このためハレーシ
ョンを起こしてエツジ形状またはピンホールが正確に測
定できない。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、光強度の強
い光学的画像が入力されてもハレーションを起こさずに
所望の画像を正確に取得し得る画像入力装置を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による画像入力装置によれば、ＴＶカメラの前面
側にＬＣＤ素子を配置し、被測定対東側からＬＣＤ素子
を通して入射される光学的画像をテレビジョンカメラで
取り込んで映像データに変換して出力するｉｉｉ像入力
手段と、この画（’ＩＩ入力手段から出力された映像デ
ータのレベルに階調差を持たせ、この階調差レベルに相
反する様に前記しＣＤ素子の光透過度を制御する光透過
度＄り御手段とを備えたのである。

〔作用〕

従って、以上のような手段とすることにより、光強度の
強い光学的画像がＬＣＤ素子を通してＴＶカメラに入射
されると、それに対応してレベルの大きな映像データを
出力するが、この映像データを用いて階調差レベルに変
換し、階ｍｌ差レベルに相反する様に液晶スイッチの光
透過度を制御するので、光強度の強い画像部分が光透過
度が低減され、このためハレーションをなくして本来の
画像を得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明装置の一実施例ついて第１図ないし第２図
を参照して説明する。第１図は本発明装置のブロック図
、第２因はｗＡｙＩ変換回路の変換出力特性図である。

第１図において１１は例えば固体素子または＃Ｉ像管等
を用いたＴＶカメラであって、このカメラ１１の前面側
に光透過型のＬＣＤ（ＬｉＱｕｉｄ　　ｃｒｙｓｔａ＋
　　Ｄｉｓｐｌｙ）素子１２が配置されている。このＬ
ＣＤ素子１２としては例えばＴＮ（ＴＷｉＳｔｅｄ　　
ＮｅｍａｔｉＣ）型液晶表示素子と呼ばれるもの等が使
用され、被測定対象（図示せず）側から凸レンジ１３を
通って入射される光学的画像のレベルが零の時には黒色
を呈して透明度が低下し、いわゆる光透過度が極端に低
下し、光学的画像のレベルが高くなるにつれて透明度を
増して光透過度が徐々に高くなる機能を持っている。１
４は画像解析部およびＣＲＴディスプレイ装置等を含む
ＣＲＴモニタ、１５は光透過度制御手段であって、具体
的には、ＴＶカメラ１１から出力されるアナログ映像信
号をディジタル化した映像データに変換するＡ／Ｄ変換
回路１５１および撮像調信号をディジタルデータに変換
するＡ／Ｄ変換回路１５２と、これら両回路１５１．１
５２の出力を加算する加算回路１５３と、複数の画像メ
モリ１５４，１５５および各画像メモリ出力をアナログ
信号に変換するＤ／Ａ変換回路１５６．１５７と、これ
ら画像メモリ１５４，１５５の入力側およびＤ／Ａ変換
回路１５６．１５７の出力側に設けられ、互いに相反す
る画像メモリ１５４．１５５を所定の周期で交互に選択
する入側スイッチ１５８および出側スイッチ１５９と、
前記画像メモリ１５４または１５５から出側スイッチ１
５９の選択側端子を介して入力される映像データのレベ
ルに応じた階調差レベルに変換する階調変換回路１６０
と、このｒ＠調変換回路１６０の出力データの大きさに
相反する様に前記ＬＣＤ素子１２の光透過度を制御する
ＬＣＤ素子制御回路１６１と、前記入側スイッチ１５８
および出側スイッチ１５９を例えば３３ｍ５ｅｃの標準
ビデオレートをもって連動的に切換え制御するスイッチ
駆動制御回路１６２とによって構成されている。１７は
カメラコントローラの一部を構成する同期信号発生部で
あって、前記ＴＶカメラ１１．ＬＣＤ素子１２１画像メ
モリ１５４゜１５５等にタイミング信号として入力する
。

次に、以上のように構成された装置の動作を説明する。

先ず、初期状態においては、カメラコントローラ（図示
せず）および同期信号発生部１７から発生する同期信号
によってＴＶカメラ１１およびＬＣＤ素子１２が動作状
態となり、また、同期信号発生部１７からスイッチ駆動
制御回路１６２を経由してスイッチ駆動制御信号が入側
スイッチ１５８および出側スイッチ１５９に与えられ、
これにより各スイッチ１５８，１５９は図示状態に切換
え設定されるものとする。

しかして、以上のような状態において１フレーム目の時
、ＬＣＤ素子１２は非制御状態つまりＬＣＤ素子制御回
路１６１の出力が零であるために全面が透明な状態とな
っている。従って、被測定対象側からの光学的画像は凸
レンズ１３を通ってＬＣＤ素子１２の透明部分をそのま
ま通ってＴＶカメラ１１に入射され、ここでアナログ映
像信号に変換されて出力される。このアナログ映像信号
はＡ／Ｄ変換回路１５１でディジタル化され、このディ
ジタル映像データが初期時のＡ／Ｄ変挽変格回路１５２
出力データとともに加算回路１５３に入力され、ここで
加算されて得られた映像データが１フレームについて入
側スイッチ１５８を通って一方の画像メモリ１５４に格
納される。

この１フレ一ム分のデータの格納終了後、スイッチ駆動
制御回路１６２からスイッチ駆動制御信号を受けて入側
スイッチ１５８および出側スイッチ１５９が図示位置と
は反対側の接点側に切換え制御され、ＴＶカメラ１１か
らの２フレーム目の映像信号がＡ／Ｄ変換回路１５１に
供給される。

このとき、１フレーム目の加算映像データが画像メモリ
１５４から読み出され、Ｄ／Ａ変換回路１５６および出
側スイッチ１５９を介し−ｃ階調変換回路１６に送られ
、ここで加算映像データのレベルに応じた階調差信号に
変換され、ＬＣＤ素子制御回路１６１およびＡ／Ｄ変換
回路１５２にそれぞれ供給される。この結果、２フレー
ム目においては、１フレーム目の階調差信号と２フレー
ム目の映像データが加算回路１５３により加算され、こ
の加算結果の映像データが他方の画像メモリ１５５に格
納される。

一方、１フレーム目の加算映椴データが一方の画像メモ
リ１５４から読み出されて前述した様に出側スイッチ１
５９を経て階調変換回路１６０によりそのレベルに応じ
た例えば第２図に示すような階：ｌ差信号に変換される
が、この階調差信号は極性反転機能を持ったしＣＤ素子
制御回路１６１でその信号を反転し、光透過度制御信号
としてＬＣＤ素子１２に送って光透過度を制御する。そ
の結果、ＬＣＤ素子１２は光の強い光学的画像部分に相
応する部分の透明度が著しく低下されて黒化状態となり
、このためＴＶカメラ１１には強い光の入射が妨げられ
、ハレーションを防止することができる。

従って、以上のような実施例の構成によれば、ＬＣＤ素
子１２の光透過度非制御時、光学的画像がしＣＤ素子１
２をそのまま通ってＴＶカメラ１１に入り、ここで得ら
れた映像データが一方の画像メモリに格納され、次のフ
レームにおける光学画像入力時、ＬＣＤ素子制御回路１
６１から前回映像データのレベルに応じた階調差信号の
レベルに相反するレベルの光透過度制御信号を出力して
前記ＬＣＤ素子１２の光透過度をｉ、ｌＪｔ［ｌｔ、、
今回映像データと前記階調変換回路１６０出力とを加算
した映像データが他方の画像メモリに格納され、これら
一連のデータ処理を繰り返すようにしたので、光学的画
像の光強度の強い部分に相当するＬＣＤ素子１２部分の
透明度が積極的に低下され、このため光強度の強い部分
でのハレーションを防止することができる。また、ハレ
ーションによって撮像管を破損することがあるが、本装
置を用いることによりその破損をも防止することができ
る。

かくして、以上のような構成の画像入力装置は、例えば
第３図に示す溶接１ヘーチ制御＠置や第５図に示す薄板
におけるピンホール検出装置等に応用することができる
。すなわち、溶接トーチ制御装置は、溶接トーチ２１よ
り発生されたアーク２１ａによる母材２２の溶融池２２
ａの光学的画像を、ＬＣＤ素子１２およびＴＶカメラ１
１等の画像入力手段により取り込んで映像信号に変換す
るとともに、この映像信号を画像解析部２３に送って例
えばアーク光のみによるデータ（アーク近傍画像）と溶
融池光のデータ（溶融池および開先形状等の画像）に分
離し、この画像解析結果の制御信号が溶接電源コントロ
ーラ２４および溶接トーチコントローラ２５へ送出され
る。各コントローラ２４．２５は画急解析部２３の制御
ｌ信号に基づいて溶接１−−チ２１を制御する。しかし
て、光の強い光学的画像が画像入力手段に入射された場
合にはハレーションを起こし、その映像信号の画像解析
結果も当然その影響を受け、この結果、溶接トーチ２１
を正確に！１ｌｔｌｌできない。２６はＣＲＴディスプ
レイである。しかし、光透過度制御手段１５を用いて画
像入力手段を構成するＬＣＤ素子１２の当該光強度の強
い部分の光透過度を低下させることにより、ハレーショ
ンの無い本来の画像を取得でき、その画像解析結果ひい
ては溶接トーチ２１を正確に制御することができる。

因みに、ＬＣＤ素子１２の光透過度非制御時には第４図
（ａ）に示すようにハレーション部２７の画像が得られ
、本来見たい画像を得ることができない。次に、ＬＣＤ
素子１２の光透過度制御時には該ＬＣＤ素子１２は第４
図（ｂ）に示すようにあるコントラスト範囲で中心部２
８が黒化度大となる光透過度分布が得られ、よって第４
図（Ｃ）に示すような画像を得ることができる。２９は
溶融池画像である。

次に、薄板ピンホール検出装置は、第５図に示すように
薄板３１のエツジ近傍の下側にランプの如き点光源や蛍
光管のような線状光源〈以下、光源と指称する）３２お
よびこの先１１１３２からの光を面状光源とする拡散板
３３とが配置され、一方、薄板３１エツジ近傍の上側に
はＬＣＤ素子１２およびＴＶカメラ１１等の画像入力手
段等が配置され、薄板３１を含む薄板に発生するピンホ
ールの光学的画像をＬＣＤ素子１２を通してＴＶカメラ
１１でｍｅし、このＴＶカメラ１１から出力された映像
信号を画像解析部３４で解析してピンホールを検出する
ものであるが、この装置においても薄板３１のエツジ外
から光が直接入射することから当該部分がハレーション
を起こし、本来のピンホールを見失ってしまうが、光透
過度制御手段１５を用いてＬＣＤ素子１２の光透過度を
制御すれば、光が直接入射する光学的画像部分ではＬＣ
Ｄ素子１２の黒化により光の透過が妨げられ、本来のピ
ンホールを正確に検出することができる。

３５はＣＲＴディスプレイである。第６図はその例を示
す図である。すなわち、ＬＣＤ素子１２の光透過度非１
ｉ１１′ａ時には第６図（ａ）のようにピンホール３６
およびハレーション部分３７が画像として取得できるが
、一部のピンホール３６ａがハレーション部３７のため
に画撮像として現われない。

しかし、光透過度制御を行った場合、ＬＣＤ素子１２は
第６図（ｂ）に示すようハレーション部３７に相当する
部分を黒化度大とする様に制御することにより、第６図
（Ｃ）に示すようなハレーション部３７で隠れていたピ
ンホール３６ａをも画像として得ることができる。

なお、上記実施例は複数の画像メモリ１５４゜１５５を
用いてフレームごとに交互に映像データを格納するよう
にしたが、例えば２つの画像メモリ１５４．１５５に代
えて１つのバッファメモリを用意し、カメラコントロー
ラを用いて内込みと読出し制御を行うよことによって第
１図と全く同様な機能を得ることができる。この場合に
は前記入側スイッチ１５８および出側スイッチ１５９が
必要なり、書込みおよび読出し制御の工夫により簡単に
実現できる。また、ＬＣＤ素子１２は１段としたが、２
段以上挿入してもよい。その他、本発明はその要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施できる。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、光強度の強い光学
的画像が入力されてもハレーションを起こさずに所望の
画像を正確に取得し得る画像入力装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる画像入力装置の一実施例を示す
構成図、第２図は階調変換特性を示す図、第３図は本発
明ｉｉ＆置を適用した溶接トーチ制ｍ＋装冒の模式的な
構成図、第４図は第３図に示す装置を用いた場合の光透
過度制御を説明する図、第５図は本発明装置を適用した
ピンホール検出装置の模式的な構成図、第６図は第５図
に示す装置を用いた場合の光透過度制御を説明する図で
ある。 １１・・・ＴＶカメラ、１２・・・ＬＣＤ素子、１５・
・・光透過度制神手段、１７・・・同期信号発生部、２
１・・・溶接トーチ、２３・・・画像解析部、２４・・
・溶接電源コントローラ、２５・・・溶接トーチコント
ローラ、３１・・・薄板、３２・・・光源、３３・・・
拡散板、１５１゜１５２・・・Ａ／Ｄ変挽回路、１５３
・・・加算回路、１５４．１５５・・・画像メモリ、１
５８・・・入側スイッチ、１５９・・・出側スイッチ、
１６０・・・階調変換回路、１６１・・・ＬＣＤ素子制
御回路、１６２・・・スイッチ駆動制御回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 入力 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定対象側からＬＣＤ素子を通して入射される
   光学的画像をテレビジョンカメラで撮像し映像データに
   変換して出力する画像入力手段と、この画像入力手段か
   ら出力される映像データのレベルに応じて前記ＬＣＤ素
   子の光透過度を制御する光透過度制御手段とを備えたこ
   とを特徴とする画像入力装置。
2. （２）光透過過度制御手段は、複数の画像メモリと、こ
   れらの画像メモリの入・出力側に設けられ、互いに相反
   する画像メモリを所定の周期で交互に選択する入側スイ
   ッチおよび出側スイッチと、前記画像メモリから出側ス
   イッチの選択側端子を介して入力される加算映像データ
   のレベルに応じて階調差レベルに変換する階調変換回路
   と、この階調変換回路の出力データと前記画像入力手段
   の映像データとを加算して得られる前記加算映像データ
   を前記入側スイッチを径由して前記画像メモリに格納す
   るデータ格納手段と、前記階調変換回路の出力データの
   大きさに相反する様に前記ＬＣＤ素子の光透過度を制御
   するＬＣＤ素子制御回路とを有するものである特許請求
   の範囲第１項記載の画像入力装置。