特許 5956411 形状計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5956411

(24)【登録日】2016年6月24日

(45)【発行日】2016年7月27日

(54)【発明の名称】形状計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/24 20060101AFI20160714BHJP

   G01B 11/02 20060101ALI20160714BHJP

   G06T 1/00 20060101ALI20160714BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/24 K

   G01B11/24 A

   G01B11/02 H

   G06T1/00 315

【請求項の数】10

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2013-234580(P2013-234580)

(22)【出願日】2013年11月13日

(65)【公開番号】特開2014-211428(P2014-211428A)

(43)【公開日】2014年11月13日

【審査請求日】2015年9月1日

(31)【優先権主張番号】特願2013-76190(P2013-76190)

(32)【優先日】2013年4月1日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100118049

【弁理士】

【氏名又は名称】西谷 浩治

(72)【発明者】

【氏名】高橋 英二

(72)【発明者】

【氏名】片山 亮

(72)【発明者】

【氏名】真鍋 知多佳

(72)【発明者】

【氏名】迫田 尚和

【審査官】 神谷 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−６８６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０４６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０８２０７５（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物の３次元形状を計測する形状計測装置であって、
所定の搬送方向に搬送される前記測定対象物に対し、前記搬送方向と交差する方向に光切断線を照射する照射部と、
前記光切断線が照射された測定対象物を撮像し、原画像データを取得する撮像部と、
前記光切断線と交差する１水平ラインの原画像データが前記撮像部から入力される都度、前記光切断線の位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部により検出された各水平ラインの光切断線の位置を１次元で配列して１次元配列データを生成し、前記原画像データに埋め込み、合成画像データを生成する画像合成部と、
前記画像合成部によりされた前記合成画像データを送信する送信部と、
前記合成画像データを受信し、前記原画像データに埋め込まれた前記１次元配列データに基づいて、前記測定対象物の３次元形状データを算出する形状算出部とを備える形状計測装置。

【請求項2】

前記位置検出部は、各水平ラインの輝度のピークの位置を前記光切断線の位置として検出する請求項１記載の形状計測装置。

【請求項3】

前記画像合成部は、前記原画像データの端部の１ラインに前記１次元配列データを埋め込む請求項１又は２記載の形状計測装置。

【請求項4】

前記照射部は、複数の前記光切断線を前記測定対象物に照射し、
前記画像合成部は、各光切断線に対応して予め設定された前記原画像データ内の複数の領域から、各光切断線に対応する１次元配列データを同時に算出し、各１次元配列データを、各光切断線に対応して予め定められた前記原画像データの端部の１ラインに埋め込む請求項１〜３のいずれかに記載の形状計測装置。

【請求項5】

前記照射部は２本の光切断線を照射し、
前記画像合成部は、２本の光切断線の位置の差分を算出し、当該差分に基づいて前記１次元配列データを算出する請求項４記載の形状計測装置。

【請求項6】

前記測定対象物は、第１色で自発光した高温状態の物体であり、
前記照射部は、前記１色とは異なる第２色で光切断線を照射し、
前記撮像部は、前記第１色〜第２色のそれぞれに感度を持つカラーの撮像素子により構成され、
前記位置検出部及び画像合成部は、前記撮像部により撮像された前記原画像データの前記第１色〜第２色の画像成分のそれぞれに対して個別に処理を行う請求項１〜５のいずれかに記載の形状計測装置。

【請求項7】

前記位置検出部は、前記第１色の画像成分を構成する１水平ラインの原画像データが入力される都度、当該１水平ラインの輝度の代表値を算出すると共に、前記第２色の画像成分を構成する１水平ラインの原画像データが入力される都度、前記光切断線の位置を検出し、
前記画像合成部は、両画像成分の処理結果に基づいて前記１次元配列データを生成する請求項６記載の形状計測装置。

【請求項8】

前記照射部は、前記撮像部の光軸に対して交差する方向から、前記第１色及び前記第２色とは異なる第３色で前記測定対象物を更に照射し、
前記撮像部は、前記第１色〜第３色のそれぞれに感度を持つカラーの撮像素子により構成され、
前記位置検出部は、第３色の画像成分から前記測定対象物の疵の大きさを検知する請求項６又は７記載の形状計測装置。

【請求項9】

前記位置検出部は、前記第３色の画像成分を構成する１水平ラインの原画像データが入力される都度、当該１水平ラインに含まれる前記測定対象物の疵を示す画素の数をカウントし、
前記画像合成部は、前記疵を示す画素のカウント値に基づいて前記１次元配列データを生成する請求項８記載の形状計測装置。

【請求項10】

前記画像合成部は、前記第１色の画像成分の各水平ラインで算出された輝度の代表値から前記測定対象物の両端を検出し、前記両端から前記測定対象物の幅方向の中心位置を求め、前記中心位置と前記原画像データの垂直方向の中心線とのずれをオフセットとして求め、前記オフセットに基づいて前記光切断線の中心位置が前記中心線に位置するように前記光切断線を示す１次元配列データを補正する請求項６〜９のいずれかに記載の形状計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は測定対象物の３次元形状計測する形状計測装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

移動中の条鋼材に光切断線を照射し、光切断線が照射された条鋼材を撮像装置で撮像し、条鋼材表面の３次元形状を計測し、圧延ラインにて製造された条鋼材を評価することが行われている。この評価においては、条鋼材を撮像装置で連続撮像する都度、撮像した箇所の条鋼材の３次元形状をリアルタイムで計算することが要望されている。

【0003】

例えば、条鋼材の１本毎の３次元形状データをグラフ化して表示することや、良否判定検査を測定直後に行うことが要望されている。

【0004】

特許文献１には、測定対象物の周囲にスリット光を照射する投光器を複数配置し、隣接する投光器同士のスリット光が測定対象物の表面で重ならないように、隣接する投光器の配置位置を変える技術が開示されている。

【0005】

特許文献２には、異形棒鋼に径方向に広がりを有する平行光線を照射し、異形棒鋼により遮光された異形棒鋼のシルエット像を撮像し、得られたシルエット像から異形棒鋼の軸方向の径の変化を検出する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００１−２５５１２５号公報

【特許文献2】特開平５−１８７８２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１は、投光器の配置に関する発明であり、測定対象物の３次元形状をリアルタイムで処理することを考慮した記載が全くなされていない。また、特許文献２では、異形棒鋼のシルエット像から外形やフシ高さ等の特徴量（評価値）を計算することや、軸方向における異形棒鋼の径の変化を検知することは開示されているが、測定対象物の測定結果をリアルタイムで処理することが全く記載されていない。

【0008】

本発明の目的は、測定対象物の３次元形状をリアルタイムで計算することができる形状計測装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（１）本発明の一態様による形状計測装置は、測定対象物の３次元形状を計測する形状計測装置であって、所定の搬送方向に搬送される前記測定対象物に対し、前記搬送方向と交差する方向に光切断線を照射する照射部と、前記光切断線が照射された測定対象物を撮像し、原画像データを取得する撮像部と、前記光切断線と交差する１水平ラインの原画像データが前記撮像部から入力される都度、前記光切断線の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部により検出された各水平ラインの光切断線の位置を１次元で配列して１次元配列データを生成し、前記原画像データに埋め込み、合成画像データを生成する画像合成部と、前記画像合成部によりされた前記合成画像データを送信する送信部と、前記合成画像データを受信し、前記原画像データに埋め込まれた前記１次元配列データに基づいて、前記測定対象物の３次元形状データを算出する形状算出部とを備える。

【0010】

この構成によれば、位置検出部は、１水平ラインの原画像データが撮像部から入力される都度、光切断線の位置を検出している。そのため、位置検出部は、１枚の原画像データの取得が終了するのとほぼ同時にその原画像データの各水平ラインにおける光切断線の位置を検出する処理を終了させることができる。

【0011】

また、形状算出部は、送信部から送信された原画像データに対して光切断線の位置を検出する処理を実行する必要がなくなる。これにより、形状計測装置は、測定対象物の３次元形状データをリアルタイムに算出することができる。

【0012】

また、原画像データに１次元配列データが埋め込まれた合成画像データがリアルタイム送信されるため、原画像データのリアルタイムなライブ表示を実現しながら、一方で、３次元形状データの算出結果をリアルタイムで表示することができる。

【0013】

（２）前記位置検出部は、各水平ラインの輝度のピークの位置を前記光切断線の位置として検出してもよい。

【0014】

この構成によれば、光切断線の位置を正確に求めることができる。

【0015】

（３）前記画像合成部は、前記原画像データの端部の１ラインに前記１次元配列データを埋め込んでもよい。

【0016】

この構成によれば、原画像データに含まれる光切断線の情報を毀損することなく、原画像データに１次元配列データを埋め込むことができる。

【0017】

（４）前記照射部は、複数の前記光切断線を前記測定対象物に照射し、前記画像合成部は、各光切断線に対応して予め設定された前記原画像データ内の複数の領域から、各光切断線に対応する１次元配列データを同時に算出し、各１次元配列データを、各光切断線に対応して予め定められた前記原画像データの端部の１ラインに埋め込んでもよい。

【0018】

この構成によれば、複数の１次元配列データを生成した場合においても、原画像データに含まれる光切断線の情報を毀損することなく、原画像データに複数の１次元配列データを埋め込むことができる。

【0019】

（５）前記照射部は２本の光切断線を照射し、前記画像合成部は、２本の光切断線の位置の差分を算出し、当該差分に基づいて前記１次元配列データを算出してもよい。

【0020】

２本光切断線の差分をとることで、測定対象物の前後方向の振動の影響が除去された１次元配列データを生成することができる。よって、測定対象物が前後方向に振動したとしても、測定対象物の３次形状データを正確に求めることができる。

【0021】

（６）前記測定対象物は、第１色で自発光した高温状態の物体であり、前記照射部は、前記１色とは異なる第２色で光切断線を照射し、前記撮像部は、前記第１色〜第２色のそれぞれに感度を持つカラーの撮像素子により構成され、前記位置検出部及び画像合成部は、前記撮像部により撮像された前記原画像データの前記第１色〜第２色の画像成分のそれぞれに対して個別に処理を行ってもよい。

【0022】

この構成によれば、第１色の画像成分から測定対象物の幅の情報を求め、第２色の画像成分から測定対象物の光切断線を検出することができる。

【0023】

（７）前記位置検出部は、前記第１色の画像成分を構成する１水平ラインの原画像データが入力される都度、当該１水平ラインの輝度の代表値を算出すると共に、前記第２色の画像成分を構成する１水平ラインの原画像データが入力される都度、前記光切断線の位置を検出し、前記画像合成部は、両画像成分の処理結果に基づいて前記１次元配列データを生成してもよい。

【0024】

この構成によれば、原画像データを取得する処理が終了するのとほぼ同時に、第１色の画像成分の各水平ラインの輝度の代表値を求める処理と、第２色の画像成分の各水平ラインから光切断線の位置を求める処理とを終了させることができる。

【0025】

（８）前記照射部は、前記撮像部の光軸に対して交差する方向から、前記第１色及び前記第２色とは異なる第３色で前記測定対象物を更に照射し、前記撮像部は、前記第１色〜第３色のそれぞれに感度を持つカラーの撮像素子により構成され、前記位置検出部は、第３色の画像成分から前記測定対象物の疵の大きさを検知してもよい。

【0026】

この構成によれば、第３色の画像成分から測定対象物の疵を検出することができる。また、照射部は第３色を撮像部の光軸と交差する方向から測定対象物に照射しているため、撮像部は測定対象物の疵を正確に撮像できる。

【0027】

（９）前記位置検出部は、前記第３色の画像成分を構成する１水平ラインの原画像データが入力される都度、当該１水平ラインに含まれる前記測定対象物の疵を示す画素の数をカウントし、前記画像合成部は、前記疵を示す画素のカウント値に基づいて前記１次元配列データを生成してもよい。

【0028】

この構成によれば、原画像データを取得する処理が終了するのとほぼ同時に、第３色の画像成分の各水平ラインから測定対象物の疵を示す画素数をカウントする処理を終了させることができる。

【0029】

（１０）前記画像合成部は、前記第１色の画像成分の各水平ラインで算出された輝度の代表値から前記測定対象物の両端を検出し、前記両端から前記測定対象物の幅方向の中心位置を求め、前記中心位置と前記原画像データの垂直方向の中心線とのずれをオフセットとして求め、前記オフセットに基づいて前記光切断線の中心位置が前記中心線に位置するように前記光切断線を示す１次元配列データを補正してもよい。

【0030】

この構成によれば、光切断線の中心位置を原画像データの中心線に一致させる処理が画像合成部により行われている。そのため、形状算出部はより高速に測定対象物の３次元形状データを算出することができる。

【発明の効果】

【0031】

本発明によれば、形状算出部は、送信部から送信された原画像データに対して光切断線の位置を検出する処理を実行する必要がなくなる。これにより、形状計測装置は、測定対象物の３次元形状データをリアルタイムに算出することができる。また、原画像データに１次元配列データが埋め込まれた合成画像データがリアルタイムで送信されるため、原画像データのリアルタイムなライブ表示を実現しながら、一方で、３次元形状データの算出結果をリアルタイムで表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】条鋼を製造する条鋼圧延ラインの全体図である。

【図2】本発明の実施の形態１による形状計測装置の構成を模式的に示した図である。

【図3】図２に示す撮像ユニット及び処理装置の詳細な構成を示すブロック図である。

【図4】撮像部が撮像する原画像データの一例を示す模式図である。

【図5】１次元配列データが埋め込まれた原画像データを示した模式図である。

【図6】本発明の実施の形態２において、撮像部が撮像する原画像データの一例を示す模式図である。

【図7】（Ａ）はカラーの原画像データの一例を示した図であり、（Ｂ）は原画像データに含まれる赤画像成分を示した図であり、（Ｃ）は原画像データに含まれる緑画像成分を示した図である。

【図8】本発明の実施の形態１における形状計測装置の処理を示すフローチャートである。

【図9】本発明の実施の形態６による形状計測装置１０の構成の一例を示した図である。

【図10】（Ａ）はカラーの原画像データの一例を示した図であり、（Ｂ）は原画像データに含まれる赤画像成分を示した図であり、（Ｃ）は原画像データに含まれる緑画像成分を示した図であり、（Ｄ）は原画像データに含まれる青画像成分を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

（実施の形態１）
図１は、条鋼を製造する条鋼圧延ライン１の全体図である。図１に示すように、条鋼圧延ライン１は、条鋼材Ｗを製造するものである。なお、条鋼圧延ライン１が製造する条鋼材Ｗは、棒材であってもよく線材であってもよい。

【0034】

条鋼圧延ライン１は、上流側から下流側に向けて順に、ビレットなどの鋼片を加熱する加熱炉２、粗圧延装置３、中間列圧延装置４、仕上げ圧延装置５、及び冷却装置６（水冷帯）が順番に設置されている。

【0035】

粗圧延装置３、中間列圧延装置４、及び仕上げ圧延装置５は、それぞれ複数の圧延スタンド８を備えていて、圧延スタンド８には条鋼材Ｗを圧延するための圧延ロール７が設けられている。

【0036】

条鋼圧延ライン１においては、まず、加熱炉２内に条鋼の元となるビレット（鋼片）を導入して加熱し、加熱したビレットをデスケーリングする。そして、デスケーリングした鋼片を粗圧延装置３で所定の大きさに粗圧延する。粗圧延装置３の圧延ロール７はＨＶ配列となっており、圧下方向が交互に変更されながら圧延される。中間列圧延装置４や仕上げ圧延装置５では、各圧延ロール７によって断面形状が楕円から丸状になるように圧延されて、最終的に目標とする形状（例えば、丸形状）に圧延される。丸形状に圧延された条鋼材Ｗは、冷却装置６にて冷却されて、線材であれば巻き取り装置９によって巻き取られ、棒鋼材であれば、デバイディングシャー（図示せず）により所定の長さに切断される。

【0037】

加えて、本発明の条鋼圧延ライン１には、圧延中の条鋼材Ｗの形状や断面幅寸法（材幅と呼ぶこともある）を検出するために、形状計測装置１０が設置されている。形状計測装置１０は、例えば、仕上げ圧延装置５の出側に設けられているが、設置場所は限定されるものではない。

【0038】

図２は、本発明の実施の形態１による形状計測装置１０の構成を模式的に示した図である。形状計測装置１０は、２個の照射部１０１、１０２、撮像ユニット１０４、及び処理装置１０５を備えている。照射部１０１は、圧延方向に沿って搬送される条鋼材Ｗ（測定対象物の一例）の表面に対し、条鋼材Ｗの幅方向（移送方向に略直角方向）に光切断線を照射する。照射部１０２は、照射部１０１に対して圧延方向の下流側に設けられ、照射部１０１と同様、条鋼材Ｗに対して光切断線を照射する。

【0039】

照射部１０１、１０２は、レーザ光源及びシリンドリカルレンズ等を備えている。レーザ光源は、スポット状のレーザ光を照射する。シリンドリカルレンズは、レーザ光源が照射したスポット光を、シート状のレーザ光に拡げて条鋼材Ｗに導く。

【0040】

光切断線は、例えば、条鋼材Ｗの幅と同程度の幅を有する。レーザ光の波長としては、例えば波長５３２ｎｍ程度の緑の波長帯のレーザ光が採用される。但し、これは一例であり、青の波長帯のレーザ光が採用されてもよい。

【0041】

撮像ユニット１０４は、撮像部１０３を備えている。撮像部１０３は、光切断線が照射された条鋼材Ｗの表面を撮像する。撮像部１０３は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のカメラにより構成され、所定のフレームレートで条鋼材Ｗを撮像する。

【0042】

照射部１０１、１０２及び撮像部１０３は、照射部１０１、１０２の光軸Ｚ１と撮像部１０３の光軸Ｚ２との挟み角がαとなるように配置されている。これにより、条鋼材Ｗに照射される光切断線が条鋼材Ｗの形状に応じて彎曲し、条鋼材Ｗの３次元形状データを算出することができる。

【0043】

撮像部１０３に取り付けられた撮像レンズとしては、例えばテレセントリックレンズが採用されている。これにより、条鋼材Ｗが前後に多少移動する、或いは上下に多少ぶれたとしても、条鋼材Ｗのサイズを変動させることなく被写体を撮像できる。

【0044】

処理装置１０５は、例えば、パーソナルコンピュータにより構成され、撮像部１０３により撮像された原画像データを取り込んで、条鋼材Ｗの３次元形状を算出する。

【0045】

図３は、図２に示す撮像ユニット１０４及び処理装置１０５の詳細な構成を示すブロック図である。撮像ユニット１０４は、撮像部１０３、撮像制御部３０１、位置検出部３０２、画像合成部３０３、及び通信部３０４を備えている。以下の説明では、照射部１０１のみ点灯させ、照射部１０２は消灯しているものとして説明する。したがって、条鋼材Ｗには１本の光切断線が照射されている。

【0046】

撮像部１０３は、所定のフレームレートで条鋼材Ｗを撮像し、得られた原画像データを位置検出部３０２に出力する。ここで、撮像部１０３は、例えば、モノクロの撮像素子を備えており、モノクロの原画像データを取得する。また、撮像部１０３は、１枚の原画像データを撮像すると、例えば、左上の頂点の画素から右下の頂点の画素に向けてラスタ走査するように１画素単位で原画像データを位置検出部３０２に出力する。

【0047】

撮像制御部３０１は、撮像部１０３に制御信号を送信し、撮像部１０３に撮像動作を行わせる。制御信号としては、例えば、撮像部１０３が所定のフレームレートで条鋼材Ｗを撮像するための信号が含まれる。

【0048】

位置検出部３０２は、光切断線と交差する１水平ラインの原画像データが撮像部１０３から入力される都度、光切断線の位置を検出する。

【0049】

図４は、撮像部１０３が撮像する原画像データの一例を示す模式図である。図４に示すように原画像データには、光切断線Ｌ１が含まれている。光切断線Ｌ１は、条鋼材Ｗの表面形状に応じて彎曲した形状を持っている。原画像データは、例えば、左上の頂点が原点とされ、垂直方向にＶ軸が設定され、水平方向にＨ軸が設定され、各画素の位置がＨ座標とＶ座標とによって規定される２次元の画像データである。

【0050】

図４の例では、位置検出部３０２は、まず、Ｖ＝０の１水平ラインの原画像データを取得し、次に、Ｖ＝１の１水平ラインの原画像データを取得するというようにして、１水平ラインの原画像データを取得する。１水平ラインとは、原画像データの水平方向の１ラインの画像データを指す。

【0051】

ここで、位置検出部３０２は、Ｖ＝ｉ（ｉは１水平ラインを特定するためのインデックス）の１水平ラインの原画像データの取得する処理と、取得済みのＶ＝ｉ−１の１水平ラインの原画像データから光切断線の位置を検出する処理とを並行して行う。そのため、位置検出部３０２は、１枚の原画像データの取得が終了するのとほぼ同時にその原画像データの各水平ラインにおける光切断線の位置を検出する処理を終了させることができる。

【0052】

ここで、位置検出部３０２は、原画像データを構成する各水平ラインにおいて輝度のピーク位置を検出し、その位置を光切断線Ｌ１の位置とする。具体的には、位置検出部３０２は、原画像データにおいて、Ｖ＝０の１水平ラインにおいて、輝度のピークの位置を検出し、次に、Ｖ＝１の１水平ラインラインにおいて、輝度のピークの位置を検出するというようにして、原画像データを構成する各水平ラインの輝度のピークの位置を検出する。

【0053】

ここで、位置検出部３０２は、輝度のピークの位置をピクセルレベルで検出してもよいし、サブピクセルレベルで検出してもよい。

【0054】

図３に戻り、画像合成部３０３は、位置検出部３０２により検出された各水平ラインの光切断線Ｌ１の位置を１次元で配列して１次元配列データを生成し、原画像データに埋め込み、合成画像データを生成する。

【0055】

例えば、位置検出部３０２が、Ｖ＝０、１、２、・・・の各水平ラインの輝度のピークの位置として、それぞれ、Ｈ＝ａ（０）、ａ（１）、ａ（２）、・・・を検出したとする。この場合、画像合成部３０３は、ａ（０）、ａ（１）、ａ（２）、・・・のデータ群をＶ軸方向に沿って配列し、１次元配列データを生成する。

【0056】

そして、画像合成部３０３は、この１次元配列データを原画像データの端部の１ラインに埋め込み、合成画像データを生成する。なお、原画像データにおいて光切断線Ｌ１が存在しない領域が存在する。この領域において、位置検出部３０２は、光切断線の位置を検出しない。具体的には、位置検出部３０２は、１水平ラインにおいて輝度が閾値以下であれば、その１水平ラインには光切断線Ｌ１が表れていないと判定する。この場合、画像合成部３０３は、位置検出部３０２により光切断線Ｌ１が検出されなかった水平ラインの１次元配列データについては、値を０とすればよい。

【0057】

図５は、１次元配列データが埋め込まれた原画像データ４００を示した模式図である。図５の例では、光切断線Ｌ１の位置を示す１次元配列データは、原画像データ４００の右端４０１の１ラインに埋め込まれている。ここで、右端４０１の１ラインとは、水平方向の座標が最大であって、垂直方向と平行な１ラインを指す。このように、１次元配列データは、右端４０１の１ラインに投影されて、原画像データに埋め込まれている。

【0058】

具体的には、右端４０１の１ラインの画素位置をＰ（Ｈｎ、０）、Ｐ（Ｈｎ、１）、Ｐ（Ｈｎ、２）、・・・とすると、１次元配列データを構成する、ａ（０）、ａ（１）、ａ（２）、・・・は、それぞれ、Ｐ（Ｈｎ、０）、Ｐ（Ｈｎ、１）、Ｐ（Ｈｎ、２）、・・・に格納される。但し、Ｈｎは原画像データ４００において、水平方向の右端の座標を示す。

【0059】

なお、図５の例では、右端４０１の１ラインに１次元配列データは埋め込まれていたが、本発明はこれに限定されず、左端４０２の１ラインに埋め込まれてもよいし、上端の１ラインに埋め込まれてもよいし、下端の１ラインに埋め込まれてもよい。すなわち、１次元配列データは、原画像データにおいて、光切断線Ｌ１が表れないことが明白な所定の位置に埋め込まれればよい。

【0060】

従来の形状計測装置では、撮像ユニット１０４は、原画像データを取得する処理と、光切断線Ｌ１の位置を検出する処理とを並行して行っていなかった。そのため、図４に示すように、撮像ユニット１０４は、撮像部１０３により撮像された原画像データをそのまま、処理装置１０５に送信し、光切断線Ｌ１の位置を検出する処理を処理装置１０５に委ねていた。

【0061】

その結果、従来の形状計測装置は、撮像ユニット１０４から処理装置１０５への原画像データの送信が終了した後でなければ、光切断線Ｌ１の位置を検出する処理を開始することができなかった。そのため、従来の形状計測装置１０は、条鋼材Ｗの３次元形状データをリアルタイムに算出することが困難であった。

【0062】

そこで、本実施の形態では、撮像ユニット１０４は、１枚の原画像データを取得する処理と、光切断線Ｌ１の位置を検出する処理とを並行して実行する。そのため、処理装置１０５は、撮像ユニット１０４から送信された原画像データに対して光切断線Ｌ１の位置を検出する処理を実行する必要がなくなる。これにより、形状計測装置１０は、条鋼材Ｗの３次元形状データをリアルタイムに算出することができる。

【0063】

また、原画像データに１次元配列データが埋め込まれた合成画像データがリアルタイムで送信されるため、原画像データのリアルタイムなライブ表示を実現しながら、一方で、３次元形状データの算出結果をリアルタイムで表示することができる。

【0064】

図３に戻り、通信部３０４は、例えば、ＧｉｇＥやＣａｍｅｒａＬｉｎｋといった通信規格に準拠した通信回路により構成されている。そして、通信部３０４は、画像合成部３０３によりされた合成画像データを処理装置１０５に送信する。ここで、通信部３０４は、撮像部１０３のフレームレートと同程度の通信速度で、合成画像データを処理装置１０５に送信する。

【0065】

処理装置１０５は、通信部３１１、形状算出部３１２、保存部３１３、及び表示部３１４を備える。通信部３１１は、撮像ユニット１０４から送信された原画像データを受信する。

【0066】

形状算出部３１２は、通信部３１１により受信された原画像データに埋め込まれた１次元配列データを用いて、三角測量の原理を用いて条鋼材Ｗの３次元形状データを算出する。ここで、形状算出部３１２は、１枚の原画像データを取得すると、次に１枚の原画像データを取得するまでの期間内に、取得した１枚の原画像データに埋め込まれた１次元配列データから１ライン分の３次元形状データを算出する。そのため、形状算出部３１２は、リアルタイムで条鋼材Ｗの３次元形状データを算出することができる。

【0067】

保存部３１３は、例えば、ハードディスクや、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性の記憶装置により構成され、形状算出部３１２により算出された３次元形状データを保存する。また、保存部３１３は、通信部３１１により受信された原画像データを記憶する。

【0068】

表示部３１４は、例えば、液晶ディスプレイにより構成され、形状算出部３１２により算出された３次元形状データを表示したり、保存部３１３に記憶されている原画像データを表示したりする。ここで、表示部３１４は、形状算出部３１２が１ラインの３次元形状データを算出する都度、その算出結果を表示する。これにより、ユーザは、３次元形状データの算出結果をリアルタイムで確認することができる。また、表示部３１４は、通信部３１１が合成画像データを受信する都度、その合成画像データを表示する。そのため、条鋼材Ｗの測定結果がリアルタイムに表示部３１４に表示される。

【0069】

図８は、本発明の実施の形態１における形状計測装置１０の処理を示すフローチャートである。まず、撮像部１０３は、光切断線Ｌ１が照射された搬送状態にある条鋼材Ｗを撮像し、１枚の原画像データを取得する（Ｓ７０１）。なお、撮像部１０３は、取得した原画像データを１画素ずつ位置検出部３０２に出力する。

【0070】

次に、位置検出部３０２は、１水平ラインの原画像データが入力されると（Ｓ７０２）、その１水平ラインに含まれている光切断線Ｌ１の位置を検出する（Ｓ７０３）。そして、位置検出部３０２は、１枚の原画像データの全ての１水平ラインの入力が終了していなければ（Ｓ７０４でＮＯ）、処理をＳ７０２に戻し、次に入力される１水平ラインに対して光切断線Ｌ１の位置を検出する。一方、位置検出部３０２は、１枚の原画像データを構成する全水平ラインの原画像データの入力が完了した場合（Ｓ７０４でＹＥＳ）、処理をＳ７０５に進める。

【0071】

Ｓ７０５において、画像合成部３０３は、位置検出部３０２により検出された光切断線の位置を垂直方向に配列して１次元配列データを生成する（Ｓ７０５）。

【0072】

次に、画像合成部３０３は、図５に示すように、１次元配列データを原画像データの右端４０１の１ラインに埋め込み、合成画像データを生成する（Ｓ７０６）。次に、通信部
３０４は、合成画像データを処理装置１０５に送信する（Ｓ７０７）。

【0073】

次に、計測終了の指示がユーザにより入力されると（Ｓ７０８でＹＥＳ）、処理が終了される。一方、計測終了の指示がユーザにより入力されない場合（Ｓ７０８でＮＯ）、処理がＳ７０１に戻され、撮像部１０３により次の１枚の原画像データが取得され、Ｓ７０２以降の処理が継続される。

【0074】

Ｓ７１１において、通信部３１１が１枚の原画像データを受信すると（Ｓ７１１でＹＥＳ）、形状算出部３１２は、受信された原画像データに埋め込まれた１次元配列データから１ライン分の３次元形状データを算出し（Ｓ７１２）、保存部３１３に保存する（Ｓ７１３）。そして、処理がＳ７１１に戻される。

【0075】

一方、計測が終了され、通信部３１１が原画像データを受信することができなかった場合（Ｓ７１１でＮＯ）、処理が終了される。ここで、通信部３１１は、１枚の原画像データを取得してから次の原画像データを取得するまでの期間が規定値を超えた場合、Ｓ７１１でＮＯと判定すればよい。

【0076】

（実施の形態２）
実施の形態２による形状計測装置１０は、条鋼材Ｗに対して２本の光切断線を照射することを特徴とする。なお、本実施の形態において実施の形態１と同じものは説明を省略する。

【0077】

本実施の形態において、図２に示すように照射部１０１に加えて照射部１０２も条鋼材Ｗに光切断線を照射する。以下、照射部１０１が照射する光切断線をＬ１とし、照射部１０２が照射する光切断線をＬ２として説明する。撮像部１０３は、光切断線Ｌ１、Ｌ２を同時に撮像する。これにより、１枚の原画像データには、２本の光切断線Ｌ１、Ｌ２が含まれることになる。これを実現するために、照射部１０１及び照射部１０２の圧延方向の間隔は、撮像部１０３の画角内に２本の光切断線Ｌ１、Ｌ２が含まれる間隔に設定されている。

【0078】

図６は、本発明の実施の形態２において、撮像部１０３が撮像する原画像データの一例を示す模式図である。図６に示すように１枚の原画像データには２本の光切断線Ｌ１、Ｌ２が含まれている。

【0079】

本実施の形態では、位置検出部３０２は、各水平ラインにおいて光切断線の位置を２箇所検出する。具体的には、図６に示すように、原画像データ４００は、水平方向の中心線４３０に対して２つの領域４１０、４２０に予め分けられている。領域４１０は光切断線Ｌ１に対応する領域であり、領域４２０は光切断線Ｌ２に対応する領域である。

【0080】

そして、領域４１０、４２０には、それぞれ、左上の頂点に原点が設定されている。また、領域４１０、４２０のそれぞれにおいて、条鋼材Ｗの形状が同じであれば、水平方向の同じ座標に光切断線Ｌ１、Ｌ２が表れるように、照射部１０１、１０２の間隔が設定されている。つまり、光切断線Ｌ１、Ｌ２が、形状を同じとする条鋼材Ｗの２箇所に照射されたとすると、光切断線Ｌ１と光切断線Ｌ２との水平方向の差分が０となるように、照射部１０１、１０２の間隔が設定されている。

【0081】

画像合成部３０３は、光切断線Ｌ１の位置を示す１次元配列データと光切断線Ｌ２の位置を示す１次元配列データとを生成する。ここで、画像合成部３０３は、領域４１０に表れる光切断線を光切断線Ｌ１、領域４２０に表れる光切断線を光切断線Ｌ２として、２つの１次元配列データを生成すればよい。

【0082】

そして、画像合成部３０３は、光切断線Ｌ１の１次元配列データを原画像データ４００の左端４０２の１ラインに埋め込み、光切断線Ｌ２の１次元配列データを原画像データ４００の右端４０１の１ラインに埋め込み、合成画像データを生成する。

【0083】

以降の処理は実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。このように実施の形態２によれば、２本の光切断線のそれぞれに対応する１次元配列データが生成されて原画像データに埋め込まれる。そのため、２本の光切断線を使用した場合においても１次元配列データをリアルタイムで送信することができる。

【0084】

なお、上記説明では、２本の光切断線を照射するとしたが、本発明はこれに限定されず、３本以上の光切断線を照射してもよい。この場合、３本の光切断線のそれぞれに対応する１次元配列データを、原画像データにおいて光切断線が表れていない領域に埋め込めばよい。画像合成部３０３は、３つの１次元配列データを原画像データの例えば、左端、右端、及び、上端の１ラインに埋め込めばよい。こうすることで、原画像データに表れる光切断線の情報を消失させることなく、合成画像データを生成することができる。

【0085】

また、４本の光切断線を照射し、４つの１次元配列データが生成された場合は、これら４つの１次元配列データをそれぞれ原画像データの左端、右端、上端、下端に埋め込めばよい。また、５本以上の光切断線を照射した場合は、５本目の光切断線に対応する１次元配列データは１本目の１次元配列データが埋め込まれた１ラインに隣接する内側の１ラインに埋め込み、６本目の光切断線に対応する１次元配列データは２本目の１次元配列データが埋め込まれた１ラインに隣接する内側の１ラインに埋め込むというようにして、１次元配列データをサイクリックに原画像データに埋め込めばよい。

【0086】

（実施の形態３）
実施の形態３による形状計測装置１０は、条鋼材Ｗの前後方向の振動が光切断線に与える影響を除去することを特徴とする。図２に示すように、条鋼材Ｗは前後方向に振動することがある。ここで、前後方向とは、光軸Ｚ１と平行な方向である。

【0087】

本実施の形態では、実施の形態２と同様、２本の光切断線Ｌ１、Ｌ２を条鋼材Ｗに照射する。また、図６に示すように、位置検出部３０２は、実施の形態２と同様、領域４１０、４２０の各々の座標系で光切断線Ｌ１、Ｌ２の位置を検出する。

【0088】

条鋼材Ｗが前後方向に振動すると、光切断線Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ同じ量だけ、水平方向に平行移動する。したがって、光切断線Ｌ１、Ｌ２の差分をとると、条鋼材Ｗの前後方向の振動が除去された値（基本的には０）が得られる。一方、光切断線Ｌ１が表す形状と光切断線Ｌ２が表す形状とが異なる場合、光切断線Ｌ１、Ｌ２の差分をとると、０以外の値が出力される。

【0089】

したがって、本実施の形態では、画像合成部３０３は、光切断線Ｌ１と光切断線Ｌ２との差分をとり、その差分結果を表す１次元配列データを生成し、原画像データに埋め込む。例えば、Ｖ＝０、１、２、・・・における光切断線Ｌ１の位置がａ１（０）、ａ１（１）、ａ１（２）、・・・で表され、Ｖ＝０、１、２、・・・における光切断線Ｌ２の位置がａ２（０）、ａ２（１）、ａ２（２）、・・・で表されたとする。この場合、画像合成部３０３は、例えば、Δａ（０）＝ａ１（０）−ａ２（０）、Δａ（１）＝ａ１（１）−ａ２（１）、Δａ（２）＝ａ１（２）−ａ２（２）、・・・からなるデータ群を求め、このデータ群を１次元配列データとして生成する。

【0090】

但し、Δａ（０）、Δａ（１）、Δａ（２）、・・・からなるデータ群は、光切断線Ｌ１、Ｌ２の相対的な形状の情報しか含んでおらず、条鋼材Ｗ自身の形状を示す情報を含んでいない。そこで、画像合成部３０３は、ａ３（０）＝ａ１（０）＋Δａ（０）、ａ１（１）＋Δａ（１）、ａ１（２）＋Δａ（２）、・・・からなるデータ群を１次元配列データとして生成してもよい。

【0091】

このように、光切断線Ｌ１、Ｌ２の差分をとることで、条鋼材Ｗの前後方向の振動の影響が除去された１次元配列データを生成することができる。よって、形状算出部３１２は、条鋼材Ｗが前後方向に振動したとしても、条鋼材Ｗの３次形状データを正確に求めることができる。

【0092】

（実施の形態４）
実施の形態４による形状計測装置１０は、条鋼材Ｗの上下方向の振動の影響を除去することを特徴とする。図２に示すように、条鋼材Ｗは上下方向に振動することがある。ここで、上下方向とは圧延方向に対する条鋼材Ｗのロール方向の振動を表す。条鋼材Ｗが上下方向に振動すると、図７（Ａ）に示すように光切断線Ｌ１が垂直方向にずれてしまう。そこで、この垂直方向のずれを除去するために、本実施の形態では、撮像部１０３としてカラーの撮像素子を備えるものを採用する。ここで、カラーの撮像素子としては、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタを備える画素が例えばベイヤー配列されたものを採用することができる。本実施の形態では、赤が第１色の一例であり、Ｇが第２色の一例に相当する。

【0093】

また、照射部１０１、１０２は、実施の形態１と同様、緑のレーザ光を照射する。また、条鋼材Ｗは圧延工程にあり、赤色で自発光しているものとする。なお、以下の説明では、照射部１０１のみが照射し、照射部１０２は消灯しているものとする。

【0094】

本実施の形態では、条鋼材Ｗの幅を検出するために原画像データの赤画像成分（第１色の画像成分）を用い、条鋼材Ｗの３次元形状データを算出するために原画像データの緑画像成分（第２色の画像成分）を用いる。

【0095】

図７（Ａ）はカラーの原画像データ５００の一例を示した図であり、（Ｂ）は原画像データ５００に含まれる赤画像成分６００を示した図であり、（Ｃ）は原画像データ５００に含まれる緑画像成分７００を示した図である。赤で自発光している条鋼材Ｗに緑色の光切断線を照射し、撮像部１０３で撮像すると、条鋼材Ｗを示す赤の領域５０１と背景の領域５０２とを含む原画像データ５００が得られる。また、領域５０１には、緑色の光切断線Ｌ１が表れている。

【0096】

したがって、赤画像成分６００には、条鋼材Ｗが存在していることを赤で示す帯状の領域５０１が含まれる。一方、緑画像成分７００には緑の光切断線Ｌ１が含まれる。

【0097】

そのため、赤画像成分６００からは条鋼材Ｗの幅を検出し、緑画像成分７００からは条鋼材Ｗの３次元形状データを求めることができる。

【0098】

しかしながら、従来の形状計測装置では、原画像データ５００が、そのまま、処理装置１０５に送信されていたため、条鋼材Ｗの幅の検出が処理装置１０５側で行われ、リアルタイム処理が困難であった。

【0099】

そこで、本実施の形態では、撮像ユニット１０４側で、条鋼材Ｗの幅の検出を行う。具体的には、位置検出部３０２は、赤画像成分６００を構成する１水平ラインの原画像データが撮像部１０３から入力される都度、当該１水平ラインの輝度の代表値を算出する。また、位置検出部３０２は、緑画像成分７００を構成する１水平ラインの原画像データが入力される都度、光切断線Ｌ１の位置を検出する。ここで、輝度の代表値としては、１水平ラインにおける輝度の積算値や平均値が採用される。

【0100】

ここで、位置検出部３０２は、Ｖ＝ｉの１水平ラインの赤画像成分を取得する処理と、取得済みのＶ＝ｉ−１の１水平ラインの赤画像成分の輝度度の代表値を算出する処理とを並行して行う。

【0101】

同時に、位置検出部３０２は、Ｖ＝ｉの１水平ラインの緑画像成分を取得する処理と、取得済みのＶ＝ｉ−１の１水平ラインの緑画像成分から光切断線Ｌ１の位置を検出する処理とを並行して行う。そのため、１枚の原画像データの取得が終了するのとほぼ同時に、輝度の代表値を算出する処理と、その原画像データの各水平ラインにおける光切断線Ｌ１の位置を検出する処理とを終了させることができる。

【0102】

画像合成部３０３は、各水平ラインにおいて算出された輝度の代表値を垂直方向に配列して赤の１次元配列データを生成し、図７（Ｂ）に示すように、赤画像成分６００の右端６０１の１ラインに埋め込み、合成赤画像成分を生成する。

【0103】

また、画像合成部３０３は、各水平ラインにおいて算出された光切断線Ｌ１の位置を垂直方向に配列して緑の１次元配列データを生成し、図７（Ｃ）に示すように、緑画像成分７００の右端７０１の１ラインに埋め込み、合成緑画像成分を生成する。

【0104】

通信部３０４は、合成赤画像成分、合成緑画像成分、及び青画像成分を含む原画像データを処理装置１０５に送信する。

【0105】

形状算出部３１２は、図７（Ｂ）に示すように、合成赤画像成分に含まれる赤の１次元配列データから条鋼材Ｗの端部６０２、６０２を検出し、端部６０２、６０２から条鋼材Ｗの幅方向（垂直方向）の中心位置６０３を求める。ここで、形状算出部３１２は、例えば、赤の１次元配列データに含まれる輝度の代表値を微分し、微分値が所定の閾値より大きい位置を端部６０２、６０２として求めればよい。

【0106】

そして、形状算出部３１２は、合成赤画像成分（原画像データ５００）の垂直方向の中心線６０４と中心位置６０３との垂直方向の差分をオフセット６０５として求める。

【0107】

また、形状算出部３１２は、合成緑画像成分に含まれる緑の１次元配列データ、つまり、光切断線Ｌ１の位置を示すデータにオフセット６０５を加算し、光切断線Ｌ１の中心位置７０２が中心線６０４に位置するように緑の１次元配列データを垂直方向にずらす。

【0108】

そして、形状算出部３１２は、垂直方向にずらした緑の１次元配列データから三角測量の原理を用いて条鋼材Ｗの１ライン分の３次元形状データを算出する。

【0109】

このように、本実施の形態によれば、光切断線Ｌ１の中心位置７０２が緑画像成分（原画像データ５００）の中心線６０４に位置するように、光切断線Ｌ１が補正されるため、条鋼材Ｗが上下方向に振動することによる影響が測定結果に表れることを防止することができる。

【0110】

また、撮像ユニット１０４は、１枚の原画像データの取得が終了するのとほぼ同時に、輝度の代表値を算出する処理と、その原画像データの各水平ラインにおける光切断線Ｌ１の位置を検出する処理とを終了させている。そのため、処理装置１０５は、条鋼材Ｗの上下方向の振動の影響が除去された３次元形状データをリアルタイムに算出することができる。

【0111】

なお、上記説明では、緑画像成分を用いて光切断線Ｌ１の位置を検出したが、本発明はこれに限定されず、青画像成分を用いて光切断線Ｌ１の位置を検出してもよい。この場合、画像合成部３０３は、青画像成分の右端の１ラインに光切断線Ｌ１の位置を示す１次元配列データを埋め込めばよい。

【0112】

なお、本実施の形態では、光切断線Ｌ１のみ用いたが、光切断線Ｌ２も用いて、実施の形態３と同様に上下方向の振動による影響を光切断線から除去してもよい。具体的には、画像合成部３０３は、緑画像成分に表れる光切断線Ｌ１と光切断線Ｌ２との差分を求め、その差分から実施の形態３の手法を用いて１次元配列データを生成し、緑画像成分の端部に埋め込めばよい。この変形例は、実施の形態５にも適用可能である。

【0113】

（実施の形態５）
実施の形態５は、実施の形態４において、条鋼材Ｗの上下方向の振動による影響を光切断線Ｌ１から除去する処理を撮像ユニット１０４側で行うことを特徴とする。本実施の形態において、赤画像成分６００から各水平ラインの輝度の代表値と、緑画像成分７００から光切断線Ｌ１の位置とを求めるまでの処理は実施の形態４と同じである。

【0114】

本実施の形態において、画像合成部３０３は、図７（Ｂ）に示すように、各水平ラインにおいて算出された輝度の代表値から条鋼材Ｗの端部６０２、６０２を検出し、端部６０２、６０２から条鋼材Ｗの幅方向（垂直方向）の中心位置６０３を求める。ここで、画像合成部３０３は、例えば各水平ラインの輝度の代表値を微分し、微分した値が所定の閾値より大きい位置を端部６０２、６０２として求めればよい。

【0115】

そして、画像合成部３０３は、原画像データ５００の垂直方向の中心線６０４と中心位置６０３との垂直方向の差分をオフセット６０５として求める。

【0116】

また、画像合成部３０３は、図７（Ｃ）に示すように緑画像成分７００から検出された光切断線Ｌ１の位置を示すデータにオフセット６０５を加算し、光切断線Ｌ１の中心位置７０２が中心線６０４に位置するように光切断線Ｌ１を垂直方向にずらす。

【0117】

そして、画像合成部３０３は、垂直方向にオフセット６０５分だけずらした光切断線Ｌ１から１次元配列データを生成し、緑画像成分７００に埋め込み、赤、緑、及び青の画像成分からなる合成画像データを処理装置１０５に送信する。

【0118】

一方、形状算出部３１２は、この合成画像データに含まれる１次元配列データに含まれる光切断線Ｌ１の位置を示すデータから三角測量の原理を用いて条鋼材Ｗの１ライン分の３次元形状データを算出する。

【0119】

このように、本実施の形態では、光切断線Ｌ１の中心位置７０２を原画像データ５００の中心線６０４に一致させる処理が撮像ユニット１０４側で行われている。そのため、処理装置１０５はより高速に条鋼材Ｗの３次元形状データを算出することができる。

【0120】

なお、上記説明では、緑画像成分７００を用いて光切断線Ｌ１の位置を検出したが、本発明はこれに限定されず、青画像成分を用いて光切断線Ｌ１の位置を検出してもよい。

【0121】

（実施の形態６）
実施の形態６による形状計測装置１０は、実施の形態４の形状計測装置１０において、条鋼材Ｗに更に青（第３の色）の光を照射し、原画像データに含まれる青画像成分（第３色の画像成分）を用いて条鋼材Ｗに含まれる疵を検知することを特徴とする。

【0122】

図９は、本発明の実施の形態６による形状計測装置１０の構成の一例を示した図である。照射部１０１、１０２は、圧延方向に並んで配置されている。図２では、照射部１０１、１０２は共に光切断線を照射したが、図９では、照射部１０１は青のスポット光を照射するものとし、照射部１０２は緑の光切断線を照射するものとする。ここで、青のスポット光の条鋼材Ｗにおける照射領域９０１は少なくとも条鋼材Ｗの幅方向のサイズよりも大きなサイズを持つ。

【0123】

撮像部１０３は、青のスポット光による照射領域９０１と緑の光切断線Ｌ１とを同時に撮像する。これにより、照射領域９０１の光像と光切断線Ｌ１の光像とが圧延方向に並んで撮像された１枚の画像データが得られる。これを実現するために、照射領域９０１と光切断線Ｌ１とが撮像部１０３の画角内に収まるように照射部１０１、１０２が配置されている。

【0124】

本実施の形態において、照射部１０１は、例えば、青のレーザ光を出力するレーザ光源と、レーザ光源から出力された青のレーザ光を照射領域９０１のサイズに広げて条鋼材Ｗに導く光学系で構成されている。但し、これは一例であり、レーザ光源に代えてＬＥＤ等のレーザ光源以外の光源が照射部１０１の光源として採用されてもよい。照射部１０２の構成の詳細は図２に示す照射部１０２と同じである。照射部１０１、１０２は、光軸Ｚ１が圧延方向と直行するように配置されている。

【0125】

また、照射部１０１は、光軸Ｚ１と撮像部１０３の光軸Ｚ２との挟み角がαとなるように配置されている。これにより、条鋼材Ｗには撮像部１０３の光軸Ｚ２に対して交差する方向に青のスポット光が照射される。その結果、撮像部１０３は条鋼材Ｗに含まれる疵を精度よく撮像できる。

【0126】

図１０（Ａ）はカラーの原画像データ５００の一例を示した図であり、（Ｂ）は原画像データ５００に含まれる赤画像成分６００を示した図であり、（Ｃ）は原画像データ５００に含まれる緑画像成分７００を示した図であり、（Ｄ）は原画像データ５００に含まれる青画像成分８００を示した図である。本実施の形態では、赤で自発光している条鋼材Ｗに緑色の光切断線に加えて、青のスポット光を照射している。そのため、原画像データ５００には、条鋼材Ｗを示す赤の領域５０１と背景の領域５０２とを含む原画像データ５００が得られる。また、領域５０１には、緑の光切断線Ｌ１に加えて青の疵を示す画素から構成される疵領域５０３が表れている。

【0127】

そこで、本実施の形態では、位置検出部３０２は、赤画像成分６００を構成する１水平ラインの原画像データが撮像部１０３から入力される都度、当該１水平ラインの輝度の代表値を算出する。

【0128】

また、位置検出部３０２は、緑画像成分７００を構成する１水平ラインの原画像データが入力される都度、光切断線Ｌ１の位置を検出する。

【0129】

更に、本実施の形態では、位置検出部３０２は、青画像成分８００を構成する１水平ラインの原画像データが入力される都度、当該１水平ラインにおいて疵を示す画素を抽出し、抽出した画素の個数をカウントする。

【0130】

ここで、位置検出部３０２は、青画像成分８００を構成する１水平ラインに含まれる各画素につき、輝度値が第１閾値以上且つ第２閾値（＞第１閾値）以下の正常範囲内であるかを判定し、正常範囲内であれば、該当する画素は疵を示す画素と判定し、正常範囲外であれば、該当する画素は疵を示す画素ではないと判定する。ここで、第１閾値としては、疵以外を表す正常画素の輝度値として想定される下限値が採用され、第２閾値としては正常画素の輝度値として想定される上限値が採用される。

【0131】

例えば、図１０（Ｄ）に示すＶ＝ｉの１水平ライン８００ｉにおいて、疵領域５０３内に位置する画素数が５個であったとすると、位置検出部３０２は、水平ライン８００ｉにける疵を示す画素数を５とカウントする。

【0132】

ここで、位置検出部３０２は、Ｖ＝ｉの１水平ラインの赤画像成分を取得する処理と、取得済みのＶ＝ｉ−１の１水平ラインの赤画像成分の輝度度の代表値を算出する処理とを並行して行う。

【0133】

同時に、位置検出部３０２は、Ｖ＝ｉの１水平ラインの緑画像成分を取得する処理と、取得済みのＶ＝ｉ−１の１水平ラインの緑画像成分から光切断線Ｌ１の位置を検出する処理とを並行して行う。

【0134】

同時に、位置検出部３０２は、Ｖ＝ｉの１水平ラインの青画像成分を取得する処理と、取得済みのＶ＝ｉ−１の１水平ラインの青画像成分から疵を示す画素をカウントする処理とを並行して行う。

【0135】

そのため、１枚の原画像データの取得が終了するのとほぼ同時に、輝度の代表値を算出する処理と、その原画像データの各水平ラインにおける光切断線Ｌ１の位置を検出する処理と、その原画像データの各水平ラインにおける疵を示す画素をカウントする処理とを終了させることができる。

【0136】

画像合成部３０３は、実施の形態４と同様、赤の１次元配列データを生成し、図１０（Ｂ）に示すように、赤画像成分６００の右端６０１の１ラインに埋め込み、合成赤画像成分を生成する。

【0137】

また、画像合成部３０３は、実施の形態４と同様、各水平ラインにおいて算出された光切断線Ｌ１の位置を垂直方向に配列して緑の１次元配列データを生成し、図１０（Ｃ）に示すように、緑画像成分７００の右端７０１の１ラインに埋め込み、合成緑画像成分を生成する。

【0138】

更に、本実施の形態では、画像合成部３０３は、各水平ラインにおいて算出された疵を示す画素のカウント値を垂直方向に配列して青の１次元配列データを生成し、図１０（Ｄ）に示すように、青画像成分８００の右端８０１の１ラインに埋め込み、合成青画像成分を生成する。

【0139】

通信部３０４は、合成赤画像成分、合成緑画像成分、及び合成青画像成分を含む原画像データを処理装置１０５に送信する。

【0140】

形状算出部３１２は、実施の形態４と同様、図１０（Ｂ）に示す赤の１次元配列データから条鋼材Ｗの端部６０２、６０２を検出し、条鋼材Ｗの幅方向の中心位置６０３を求める。そして、形状算出部３１２は、合成赤画像成分の中心線６０４と中心位置６０３との垂直方向の差分をオフセット６０５として求める。

【0141】

また、形状算出部３１２は、実施の形態４と同様、合成緑画像成分に含まれる緑の１次元配列データにオフセット６０５を加算し、光切断線Ｌ１の中心位置７０２が中心線６０４に位置するように緑の１次元配列データを垂直方向にずらす。そして、形状算出部３１２は、垂直方向にずらされた緑の１次元配列データから１ライン分の３次元形状データを算出し、表示部３１４に表示させると共に保存部３１３に保存する。

【0142】

また、形状算出部３１２は、合成青画像成分に含まれる青の１次元配列データに含まれるカウント値から疵領域５０３の面積を算出する。ここで、形状算出部３１２は、青の１次元配列データにおいて、１以上のカウント値が連続して存在している箇所には１固まりの疵領域５０３が存在していると判定して、疵領域５０３別に面積を算出してもよい。或いは、形状算出部３１２は、１つの青の１次元配列データに含まれているカウント値の合計値を疵領域５０３の面積として算出してもよい。この場合、疵領域５０３が複数存在する場合であっても、疵領域５０３を区別することなく、１枚の合成青画像成分に対して１つの疵領域５０３の面積が求められる。そして、形状算出部３１２は、疵領域５０３の面積を表示部３１４に表示させると共に保存部３１３に保存する。これにより、処理装置１０５が１枚の原画像データを取得する都度、疵領域５０３の面積が表示部３１４に表示され、ユーザは条鋼材Ｗに含まれる疵がどの程度の面積であるかをリアルタイムに認識できる。

【0143】

ここで、形状算出部３１２は、疵領域５０３の面積が規定値よりも大きい場合、表示部３１４にアラームを表示する等して、条鋼材Ｗに大きな疵が含まれていることをオペレータに報知してもよい。これにより、オペレータは条鋼材Ｗの製造を直ちに中止し、大量の不良品が製造されることを未然に防止できる。

【0144】

なお、本実施の形態では、条鋼材Ｗに表れる疵については位置まで知る必要はなく、条鋼材Ｗにどの程度の疵が含まれているかが分かれば充分である。そのため、青の１次元配列データに含まれるカウント値の合計値を疵領域５０３の面積として算出している。

【0145】

このように、実施の形態６では、条鋼材Ｗに青色の光を照射しているため、原画像データに含まれる青画像成分から条鋼材Ｗに含まれる疵の大きさを検出できる。

【0146】

なお、実施の形態６では、条鋼材Ｗに照射するスポット光として青を採用したが、これは一例であり、緑を採用してもよい。この場合、条鋼材Ｗに対して青の光切断線を照射すればよい。

【0147】

また、実施の形態６において、条鋼材Ｗに照射するスポット光として青、条鋼材Ｗに照射する光切断線として緑を採用したが、これは一例であり、自発光している条鋼材Ｗの色である赤系の色とは異なる色であればどのような色が採用されてもよい。この場合、撮像部１０３としては、赤に加えて、条鋼材Ｗに照射したスポット光の色と条鋼材Ｗに照射した光切断線の色に感度を持つものが採用されればよい。

【符号の説明】

【0148】

１０１、１０２ 照射部
１０３ 撮像部
１０４ 撮像ユニット
１０５ 処理装置
３０１ 撮像制御部
３０２ 位置検出部
３０３ 画像合成部
３０４ 通信部
３１１ 通信部
３１２ 形状算出部
３１３ 保存部
３１４ 表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図8】

【図9】

【図7】

【図10】