JP2018538544A - ピンホール又はホールの検出装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明の一実施形態によると、素材に存在するホール又はピンホールを検出する検出装置及び検出方法が提供される。本発明の一実施形態による検出装置は、素材の一側から光を照射する照明部と、上記素材の他側において、上記素材に対する映像を取得して検出信号を出力する受光部と、上記検出信号を用いて上記素材にホール又はピンホールが存在するか否かを判断する検出部と、上記照明部を複数の領域に区分し、各領域別に互いに異なる照度を有する光が照射されるように上記照明部を制御する照明制御部と、を含む。

Description

本出願は、様々な種類の鋼板などに存在するピンホール又はホールを検出する装置及び方法に関するものである。

ホール又はピンホールは、通常、鉄鋼工程において冷間圧延を行う工場（例えば、冷延工場、電気鋼板工場、ステンレス工場）などで素材を圧延する際、組織に含まれている介在物の脱落や、その他の工程上の問題により発生する。このようなホール又はピンホールが存在する鋼板で圧力用製品や内容物を収容する製品を製作すると、ホール又はピンホールから圧力が漏れたり、内容物が漏れたりする問題が発生する。よって、鋼板などをユーザに渡す前にホール又はピンホールの有無などに関して徹底的な検査を行う必要がある。

本発明の一実施形態によると、鋼板などの鉄鋼素材や非鉄鋼素材などに存在するホール及び／又はピンホールを正確に検出することができる検出装置を提供する。

本発明の一実施形態によると、鋼板などの鉄鋼素材や非鉄鋼素材などに存在するホール及び／又はピンホールを正確に検出することができる検出方法を提供する。

本発明の一実施形態による検出装置は、素材の一側から光を照射する照明部と、上記素材の他側において、上記素材に対する映像を取得して検出信号を出力する受光部と、上記検出信号を用いて上記素材にホール又はピンホールが存在するか否かを判断する検出部と、上記照明部を複数の領域に区分し、各領域別に互いに異なる照度を有する光が照射されるように上記照明部を制御する照明制御部と、を含む。

本発明の一実施形態による検出装置の上記照明部は、複数のＬＥＤを含むことができる。

本発明の一実施形態による検出装置の上記受光部は、複数のカメラを含むことができる。

本発明の一実施形態による検出装置は、上記照明部と上記素材との間に配置される集光レンズをさらに含むことができる。

本発明の一実施形態による検出装置の上記照明制御部は、上記受光部のカメラの位置と上記素材のエッジの位置に基づいて上記照明部の調整領域を設定することができる。

本発明の一実施形態による検出装置の上記照明制御部は、上記照明部において上記調整領域に含まれない領域を中央領域に設定し、上記調整領域のうち、上記素材のエッジの外側部分に対応する領域を外郭領域に設定し、上記外郭領域と上記中央領域の間をエッジ領域に設定することができる。

本発明の一実施形態による検出装置の上記照明制御部は、上記照明部の上記中央領域が第１照度を有する光を照射し、上記照明部の上記外郭領域が上記第１照度よりも低い第２照度を有する光を照射し、上記照明部の上記エッジ領域が上記第１照度と上記第２照度の間の照度を有する光を照射するように上記照明部を制御することができる。ここで、上記第１照度は、上記素材に存在するホール又はピンホールを検出することができる照度であり、上記第２照度は、上記受光部のカメラに基準光量が入射されるようにする照度であることができる。また、上記基準光量は、上記受光部に含まれるカメラが最大の明るさ値を出力するための最小光量であることができる。また、上記エッジ領域は、外郭から中央へ行くほど上記第２照度から上記第１照度に線形的に増加する照度の光を照射することができる。

本発明の一実施形態による検出装置の上記照明制御部は、上記素材における先行材と後行材が溶接された溶接部が上記検出装置を通過する場合に上記照明部の領域を設定するか、又は上記素材が蛇行する場合に上記照明部の領域を設定することができる。

本発明の一実施形態による検出方法は、素材の下部に配置された照明部と上記素材の上部に配置された受光部を用いて上記素材に存在するホール又はピンホールを検出する検出方法において、上記照明部を複数の領域に区分する段階と、上記複数の領域別に異なる照度の光が照射されるように照明部を制御する段階と、を含む。

本発明の一実施形態による検出方法の上記区分する段階は、上記受光部に含まれるカメラの位置と上記素材のエッジの位置に基づいて調整領域を設定する段階と、上記調整領域に含まれない領域を中央領域に設定し、上記調整領域のうち、上記素材のエッジの外側部分に対応する領域を外郭領域に設定し、上記外郭領域と上記中央領域の間をエッジ領域に設定する段階と、を含むことができる。

本発明の一実施形態による検出方法の上記照明部を制御する段階は、上記中央領域が第１照度を有する光を照射し、上記外郭領域が上記第１照度よりも低い第２照度を有する光を照射し、上記エッジ領域が上記第１照度と上記第２照度の間の照度を有する光を照射するように上記照明部を制御することができる。

本発明の一実施形態による検出方法の上記区分する段階は、上記素材における先行材と後行材が溶接された溶接部が上記照明部及び上記受光部を通過する場合に行われるか、又は上記素材が蛇行する場合に行われることができる。

本発明の一実施形態によると、鋼板などの鉄鋼素材や非鉄鋼素材などに存在するホール及び／又はピンホールを正確に検出することができる。特に、本発明の一実施形態による検出装置及び検出方法は、素材のエッジ近くに存在するホール及び／又はピンホールも正確に検出することができる。

本発明の一実施形態による検出装置を概略的に示した図である。 本発明の一実施形態による検出装置及び検出方法において、照明部のエッジ部を設定する方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態による検出装置及び検出方法において、照明部の明るさを設定する方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態による検出装置及び検出方法により照明部を制御する方法の一実施例を概略的に示した図である。 本発明の一実施形態による検出装置及び検出方法により照明部を制御する方法の一実施例を概略的に示した図である。 本発明の一実施形態による検出装置及び検出方法において、照明部の領域を設定する時点を説明するための図である。 本発明の一実施形態による検出装置の受光部により取得された鋼板のイメージの実施例を示したものである。 本発明の一実施形態による検出方法を説明するための動作の流れ図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による検出装置及び検出方法について説明する。

図１は、本発明の一実施形態による検出装置を概略的に示した図であって、本発明の一実施形態による検出装置は、照明部１０、受光部３０、照明制御部４０、及び検出部５０を含む。本発明の一実施形態による検出装置は、レンズ２０をさらに含むことができる。照明部１０は、複数のＬＥＤ１１を含むことができる。受光部３０は少なくとも一つ以上のカメラ３１、３２、３３を含むことができる。

照明部１０は、素材１の下部に配置され、光を照射することができる。照明部１０は、照明制御部４０の制御により領域別に照度が異なる光を照射することができる。例えば、素材１の中央部分に対応する位置である照明部１０の中央領域は、第１照度を有する光を照射することができ、素材１の外側部分に対応する位置である照明部１０の外郭領域は、第１照度よりも低い第２照度を有する光を照射することができ、中央領域と外郭領域の間の照明部１０のエッジ領域は、上記第１照度と上記第２照度の間の照度を有する光を照射することができる。

上記第１照度は、素材１に存在するホール及び／又はピンホールを検出することができる照度であって、十分に高い照度であることができ、上記第２照度は、受光部３０のカメラ３１又は３３に基準光量が入射されるようにする照度であることができる。

上記基準光量は、カメラ３１又は３３が取得した映像の明るさ値が最大となるようにする光量であることができる。例えば、カメラ３１又は３３が各ピクセルの明るさ値を８ビットで出力する場合、上記基準光量は、カメラ３１又は３３が明るさ値で２５５を出力するようにする最小光量であることができる。このような基準光量は、カメラ３１又は３３のイメージセンサの自己特性と絞り値などにより決定されることができる。仮に、基準光量以上の光量がカメラ３１又は３３に入射される場合、イメージセンサが劣化する可能性がある。よって、本発明の一実施形態による検出装置及び検出方法は、照明部１０の外郭領域から照射される光の照度を第２照度に調整することで、カメラのイメージセンサの劣化を防止することができる。

照明部１０のエッジ領域は、外側から中央へ行くほど、第２照度から第１照度に線形的に増加する照度の光を照射することができる。

受光部３０は、素材１の上部に配置されることができる。受光部３０には、素材１を通過した光が入射され、受光部３０は、入射される光量により検出信号を出力することができる。上述したように、受光部３０は、少なくとも一つ以上のカメラ３１、３２、３３を含むことができ、この場合、カメラ３１、３２、３３のそれぞれが出力する映像信号が上記検出信号となることができる。カメラの数は、検出しようとするホール及び／又はピンホールの大きさと素材の大きさなどによって決定されることができる。

照明制御部４０は、素材１の幅に応じて照明部１０の領域を設定し、照明部１０が領域別に適切な照度の光を照射するように照明部１０を制御することができる。

検出部５０は、受光部３０から受信した検出信号に基づいて素材１にホール及び／又はピンホールが存在するか否かを判断することができる。検出部５０は、ホール及び／又はピンホールが存在する場合、ホール及び／又はピンホールの位置を把握することもできる。

検出部５０は、検出信号に基づいて素材１のエッジの位置を把握することもできる。この場合、検出部５０は、素材１のエッジの位置を照明制御部４０に提供し、照明制御部４０は、素材１のエッジの位置を用いて照明部１０の領域を設定することができる。

本発明の一実施形態による検出装置は、素材１と照明部１０との間に集光レンズ２０をさらに含むことができる。集光レンズ２０を用いることで、光の使用効率を高めることができる。

図示しないが、照明制御部４０及び／又は検出部５０は、少なくとも一つのプロセッシングユニット及びメモリを含むことができる。ここで、プロセッシングユニットは、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理処置（ＧＰＵ）、マイクロプロセッサ、注文型半導体（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）、Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙｓ（ＦＰＧＡ）などを含むことができ、複数のコアを有することができる。メモリは、揮発性メモリ（例えば、ＲＡＭなど）、不揮発性メモリ（例えば、ＲＯＭ、フラッシュメモリなど）又はこれらの組み合わせであることができる。上記メモリに、本発明の一実施形態による検出方法を行うためのプログラムがローディングされることができる。

また、照明制御部４０及び／又は検出部５０は、さらにストレージを含むことができる。ストレージは、磁気ストレージ、光学ストレージなどを含むが、これに限定されない。ストレージには、本発明の一実施形態による無線電力送信方法を実現するためのコンピュータ読み取り可能な命令が保存されることができ、運営システム、アプリケーションプログラムなどを実現するための他のコンピュータ読み取り可能な命令も保存されることができる。ストレージに保存されたコンピュータ読み取り可能な命令は、プロセッシングユニットにより実行されるためにメモリにローディングされることができる。

また、照明制御部４０と検出部５０は、一つのプロセッシングユニットと一つのメモリで実現されることもできる。

図２は、本発明の一実施形態による検出装置及び検出方法において、照明部の明るさ調整領域、すなわち、外郭領域とエッジ領域を設定する方法を説明するための図である。図２において、識別符号１−１は最小幅を有する素材を示し、識別符号１−２は最大幅を有する素材を示す。

図２において、第１調整領域と第２調整領域が照明部１０において明るさを調整する領域を意味し、これらの領域は、素材の最小幅に対して素材の内側に約数十ｍｍ程度までであることができる。第１調整領域と第２調整領域は、素材と照明との距離、及びカメラと素材との距離などによって決定されることができる。

図２を参考して、図２において最小幅を有する素材１−１に対してホール及び／又はピンホールを検出しようとする場合、照明部１０の左側部分の明るさ調整領域である第１調整領域を設定する方法を以下に説明する。

図２に示したように、最も左側にあるカメラ３１から最小幅を有する素材１−１の端部を通るように斜線を引いたとき、見える位置の照明よりも僅かに内側に位置するＬＥＤから最も左側に位置するＬＥＤまでが第１調整領域になる。すなわち、素材の中央部に対応する位置の照明部１０は非常に明るいため、この光がカメラに入ると、通常、カメラにはホワイトノイズ（Ｗｈｉｔｅ Ｎｏｉｓｅ）が発生して映像の取得に問題が生じる。したがって、安定的な映像を確保するため、上述したような方法で第１調整領域を設定する。

第２調整領域の設定も第１調整領域の設定と同一の方法で行うことができる。

また、最大幅を有する素材１−２に対してホール及び／又はピンホールを検出しようとする場合も、上述した方法と同一の方法で第１調整領域と第２調整領域が設定されることができる。

図３は、本発明の一実施形態による検出装置及び検出方法において、照明部の明るさを設定する方法を説明するための図である。

図３に示したように、照明部１０は、素材の中央部分に対応する中央領域Ｃ、素材の外側部分に対応する外郭領域ＯＬ、ＯＲ、及び中央領域Ｃと外郭領域ＯＬ、ＯＲの間の領域であるエッジ領域ＥＬ、ＥＲを含む。

上記領域のうち、第１外郭領域ＯＬと第１エッジ領域ＥＬが図２の第１調整領域に該当し、第２外郭領域ＯＲと第２エッジ領域ＥＲが図２の第２調整領域に該当する。

上述したように、照明制御部（図１の４０）は、照明部１０の領域を設定することができる。具体的には、図２で説明した方法で第１調整領域と第２調整領域を設定する。このため、照明制御部（図１の４０）は、カメラ３１又は３３の位置と、検出部（図１の５０）から提供された素材のエッジに対する情報を用いることができる。次に、第１調整領域と第２調整領域でない部分を中央領域Ｃに設定し、第１調整領域と第２調整領域のそれぞれにおいて素材の外側部分に対応する領域を外郭領域ＯＬ、ＯＲに設定し、第１調整領域と第２調整領域のそれぞれにおいて素材の外側部分に対応する領域で外郭領域ＯＬ、ＯＲに設定されていない領域をエッジ領域ＥＬ、ＥＲに設定することができる。

照明制御部（図１の４０）は、照明部１０が領域別に互いに異なる照度を有する光を照射するように照明部１０を制御することができる。すなわち、図３に示したように、照明部１０の中央領域Ｃは、素材１に存在するホール及び／又はピンホールを検出することができる十分に高い照度である第１照度を有する光を照射し、照明部１０の外郭領域ＯＬ、ＯＲは、受光部３０のカメラ３１又は３３に基準光量が入射されるようにする第２照度を有する光を照射し、照明部１０のエッジ領域ＥＬ、ＥＲは、外側から中央へ行くほど第２照度から第１照度に線形的に増加する照度の光を照射することができる。

図４は、本発明の一実施形態による検出装置及び検出方法により照明部を制御する方法の一実施例を概略的に示した図である。

図４に示したように、照明制御部４０−１は、照明部１０−１が図３に示したのと同一のパターンで光を照射するように照明部１０−１を制御し、照明部１０−１は、複数のモジュール１０−１１〜１０−１４に分けられて制御されることができる。

モジュール１０−１１〜１０−１４のそれぞれは、複数のＬＥＤを含むことができる。複数のモジュール１０−１１〜１０−１４のそれぞれの長さは、１０〜２０ｍｍであることができる。照明部１０−１が複数のモジュール１０−１１〜１０−１４に分けられて制御される場合、一つのモジュールのＬＥＤは、全て同一の明るさを有することができる。

図５は、本発明の一実施形態による検出装置及び検出方法により照明部を制御する方法の一実施例を概略的に示した図である。

図５に示したように、照明制御部４０−２は、照明部１０を構成するそれぞれのＬＥＤ１１−１〜１１−ｎを個別的に制御することもできる。

図６は、本発明の一実施形態による検出装置及び検出方法において、照明部の領域を設定する時点を説明するための図である。

上述したように、照明制御部（図１の４０など）は、照明部（図１の１０）の領域を設定する。照明制御部は、図６に示したように、先行材の幅と後行材の幅が異なる場合、先行材と後行材が溶接された溶接部が検出装置を通過する時点で照明部の領域を設定することができる。

具体的に、照明制御部は、外部（例えば、全工程を制御するプロセッサ）から先行材と後行材のそれぞれの幅と溶接部の位置などに関する情報の入力を受け、溶接部が検出装置に到逹する数ｍ前、すなわち、図６のＡ１の地点が検出装置に到逹した時点で領域を設定するための動作を始める。例えば、図６のＡ１が検出装置に到逹すると、照明制御部は、照明部全体が素材（特に、後行材）のエッジを検出するための照度を有する光を照射するように照明部を制御する。その後、検出部は素材のエッジの位置を検出し、照明制御部は素材のエッジの位置を用いて照明部の領域、すなわち、中央領域、外郭領域、及びエッジ領域を設定する。領域を設定する方法は、図２から図３の説明を参照すると容易に理解することができる。領域を設定する過程は、溶接部が検出装置を通過してから数ｍ後、すなわち、図６のＡ２の地点が検出装置を通過するまで行われることができる。その後、照明制御部は、設定された領域別に照明部から照射される光の強度を調整する。

図６では、溶接部が検出装置を通過する場合に領域を再設定することを示したが、領域の再設定は必要に応じてその都度行われることもでき、周期的に行われることもできる。例えば、素材の蛇行が生じた場合に領域の再設定が行われることができる。素材の蛇行が生じたか否かは、検出部で受光部から受信した検出信号に基づいて判断されることができる。

図７は、本発明の一実施形態による検出装置の受光部により取得された鋼板のイメージの実施例を示したものである。図７に示したように、エッジ部に存在するピンホールとエッジが映像において非常に鮮明に示されていることが分かる。

図８は、本発明の一実施形態による検出方法を説明するための動作の流れ図である。

先ず、照明部において調整領域を設定する（Ｓ１００の段階）。その後、照明部の領域を中央領域、外郭領域、及びエッジ領域に細分化することができる。これに関する具体的な動作は、図２及び図３の説明を参考にすると容易に理解することができる。

次に、調整領域の明るさを調整する（Ｓ２００の段階）。これに関する具体的な動作は、図３の説明を参考にすると容易に理解することができる。

素材のエッジ部分に存在するホール又はピンホールを検出するために、従来の場合、エッジマスク又はエッジフィルタを用いる例があったが、この場合には、エッジマスク又はエッジフィルタを駆動するためのモータなどが必要であり、検出不可能な領域が存在したり、光の強度変化によって結果にエラーが発生したりするなどの問題があった。しかし、本発明の一実施形態によるピンホール検出装置によると、エッジマスクやエッジフィルタを採用しない。したがって、上述した問題も発生しない。それだけでなく、素材と照明との距離を縮めることができるため、効率的な検出性能の確保が可能となる。

以上、本発明の実施形態ついて詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な修正及び変形が可能であることは当技術分野の通常の知識を有する者には自明である。

Claims (20)

1. 素材に存在するホール又はピンホールを検出する検出装置において、
   素材の一側から光を照射する照明部と、
   前記素材の他側において、前記素材に対する映像を取得して検出信号を出力する受光部と、
   前記検出信号を用いて前記素材にホール又はピンホールが存在するか否かを判断する検出部と、
   前記照明部を複数の領域に区分し、各領域別に互いに異なる照度を有する光が照射されるように前記照明部を制御する照明制御部と、を含む検出装置。
2. 前記照明部は、複数のＬＥＤを含む、請求項１に記載の検出装置。
3. 前記受光部は、複数のカメラを含む、請求項１に記載の検出装置。
4. 前記検出装置は、前記照明部と前記素材との間に配置される集光レンズをさらに含む、請求項１に記載の検出装置。
5. 前記照明制御部は、前記受光部のカメラの位置と前記素材のエッジの位置に基づいて前記照明部の調整領域を設定する、請求項１に記載の検出装置。
6. 前記照明制御部は、前記照明部において前記調整領域に含まれない領域を中央領域に設定し、前記調整領域のうち、前記素材のエッジの外側部分に対応する領域を外郭領域に設定し、前記外郭領域と前記中央領域の間をエッジ領域に設定する、請求項１に記載の検出装置。
7. 前記照明制御部は、前記照明部の前記中央領域が第１照度を有する光を照射し、前記照明部の前記外郭領域が前記第１照度よりも低い第２照度を有する光を照射し、前記照明部の前記エッジ領域が前記第１照度と前記第２照度の間の照度を有する光を照射するように前記照明部を制御する、請求項６に記載の検出装置。
8. 前記第１照度は、前記素材に存在するホール又はピンホールを検出することができる照度であり、前記第２照度は、前記受光部のカメラに基準光量が入射されるようにする照度である、請求項７に記載の検出装置。
9. 前記基準光量は、前記受光部に含まれるカメラが最大の明るさ値を出力するための最小光量である、請求項８に記載の検出装置。
10. 前記エッジ領域は、外郭から中央へ行くほど前記第２照度から前記第１照度に線形的に増加する照度の光を照射する、請求項７に記載の検出装置。
11. 前記照明制御部は、前記素材における先行材と後行材が溶接された溶接部が前記検出装置を通過する場合に前記照明部の領域を設定する、請求項１に記載の検出装置。
12. 前記照明制御部は、前記素材が蛇行する場合に前記照明部の領域を設定する、請求項１に記載の検出装置。
13. 素材の下部に配置された照明部と前記素材の上部に配置された受光部を用いて前記素材に存在するホール又はピンホールを検出する検出方法において、
    前記照明部を複数の領域に区分する段階と、
    前記複数の領域別に異なる照度の光が照射されるように照明部を制御する段階と、を含む検出方法。
14. 前記区分する段階は、前記受光部に含まれるカメラの位置と前記素材のエッジの位置に基づいて調整領域を設定する段階と、
    前記調整領域に含まれない領域を中央領域に設定し、前記調整領域のうち、前記素材のエッジの外側部分に対応する領域を外郭領域に設定し、前記外郭領域と前記中央領域の間をエッジ領域に設定する段階と、を含む、請求項１３に記載の検出方法。
15. 前記照明部を制御する段階は、前記中央領域が第１照度を有する光を照射し、前記外郭領域が前記第１照度よりも低い第２照度を有する光を照射し、前記エッジ領域が前記第１照度と前記第２照度の間の照度を有する光を照射するように前記照明部を制御する、請求項１４に記載の検出方法。
16. 前記第１照度は、前記素材に存在するホール又はピンホールを検出することができる照度であり、前記第２照度は、前記受光部のカメラに基準光量が入射されるようにする照度である、請求項１５に記載の検出方法。
17. 前記基準光量は、前記受光部に含まれるカメラが最大の明るさ値を出力するための最小光量である、請求項１６に記載の検出方法。
18. 前記照明部を制御する段階は、前記エッジ領域が外郭から中央へ行くほど前記第２照度から前記第１照度に線形的に増加する照度の光を照射するように照明部を制御する、請求項１５に記載の検出方法。
19. 前記区分する段階は、前記素材における先行材と後行材が溶接された溶接部が前記照明部及び前記受光部を通過する場合に行われる、請求項１３に記載の検出方法。
20. 前記区分する段階は、前記素材が蛇行する場合に行われる、請求項１３に記載の検出方法。

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