(57)【要約】【課題】  高解像度の画像を得て、検査精度の信頼性を高め、特に、高速で移動しながら長尺物を撮影して検査を行うのに適する画像処理装置を提供する。【解決手段】  被検査物たる長尺物の撮影を行うラインセンサ１１が、長尺物の長手方向に沿って移動する移動体に複数本設けられており、画像処理装置２０が、各ラインセンサ１１にて撮影された各撮影データを取得して、複数枚の撮影データを２次元画像として合成し、この２次元画像を分析して異常箇所の有無を判断する構成である。複数のラインセンサ１１で撮影された複数枚の撮影データを合成するため、得られる２次元画像は解像度が高い。これにより、移動体１０が長尺物１００の長手方向に沿って高速で移動しても、解像度の高い画像が得られることから、異常箇所の有無の検出精度が向上する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物たる長尺物の異常箇所を検査する長尺物用検査装置に用いられる画像処理装置であって、
前記被検査物の長手方向に沿って移動する移動体に複数本設けられ、移動方向と直角方向に単列直線上に並べられた多数の受光体を備えてなる各ラインセンサにて撮影された各撮影データを取得する撮影データ取得手段と、
前記撮影データ取得手段により取得された複数枚の撮影データを、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした２次元画像として合成する画像合成手段と、
前記画像合成手段により合成された２次元画像を分析して異常箇所の有無を判断する異常判断手段と
を具備することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記撮影データ取得手段は、前記撮影データを時刻データと共に記録し、
前記画像合成手段は、前記各撮影データと各撮影データ間の時間間隔から、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした前記２次元画像を合成する請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記異常判断手段は、合成された２次元画像を空間で微分し、その微分値が予め定めたしきい値を超えたか否かにより異常箇所の有無を判断する請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】
被検査物たる長尺物の長手方向に移動可能であると共に、移動方向と直角方向に単列直線上に並べられた多数の受光体を備えた複数本のラインセンサが移動方向に沿って所定間隔毎に配置された移動体と、
前記各ラインセンサにて撮影された各撮影データを取得する撮影データ取得手段、前記撮影データ取得手段により取得された複数枚の撮影データを、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした２次元画像として合成する画像合成手段、及び前記画像合成手段により合成された２次元画像を分析して異常箇所の有無を判断する異常判断手段を有する画像処理装置と
を具備することを特徴とする長尺物用検査装置。
【請求項５】
前記移動体は、前記被検査物に移動しながら紫外光を発光する発光手段を備え、前記各ラインセンサは、当該被検査物からの反射光を撮影する構成である請求項４記載の長尺物用検査装置。
【請求項６】
前記移動体は、前記ラインセンサと被検査物と間に配置され、前記被検査物を拡大した撮影データを取得可能な拡大レンズを備える請求項４又は５記載の長尺物用検査装置。
【請求項７】
前記画像処理装置の前記撮影データ取得手段は、前記撮影データを時刻データと共に記録し、
前記画像合成手段は、前記各撮影データと各撮影データ間の時間間隔から、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした前記２次元画像を合成する請求項４記載の長尺物用検査装置。
【請求項８】
前記画像処理装置の前記異常判断手段は、合成された２次元画像を空間で微分し、その微分値が予め定めたしきい値を超えたか否かにより異常箇所の有無を判断する請求項４記載の長尺物用検査装置。
【請求項９】
被検査物たる長尺物の異常箇所を検査する長尺物用検査装置に用いられる画像処理装置に設定されるコンピュータプログラムであって、
前記被検査物の長手方向に沿って移動する移動体に複数本設けられ、移動方向と直角方向に単列直線上に並べられた多数の受光体を備えてなる各ラインセンサにて撮影された各撮影データを取得する撮影データ取得手順と、
前記撮影データ取得手順により取得された複数枚の撮影データを、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした２次元画像として合成する画像合成手順と、
前記画像合成手順により合成された２次元画像を分析して異常箇所の有無を判断する異常判断手順と
を具備することを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１０】
前記撮影データ取得手順は、前記撮影データを時刻データと共に記録し、
前記画像合成手順は、前記各撮影データと各撮影データ間の時間間隔から、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした前記２次元画像を合成する請求項９記載のコンピュータプログラム。
【請求項１１】
前記異常判断手順は、合成された２次元画像を空間で微分し、その微分値が予め定めたしきい値を超えたか否かにより異常箇所の有無を判断する請求項９記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺物の表面の欠損や変形等による異常箇所の有無を検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、プリンタヘッドのように発光点を複数有する被測定物に対し、発光点ごとの光量を測定して発光点の欠陥を検出する装置を開示している。具体的には、ラインセンサを移動させながら発光点を撮影し、その画像から個々の発光点の光量値を算出すると共に、レーザー変位計により測定した撮影距離に基づいて光量値を補正し、光量値の測定精度を向上させる技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７６１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術は、ラインセンサを移動させながら被測定物を撮影しているが、ラインセンサによる撮影画像を光量値の算出に利用し、レーザー変位計による距離測定の結果を加味して光量値の算出精度を上げているものに過ぎない。つまり、光量値の精度を上げるための手法が開示されているのみであり、長尺物の異常箇所の検査精度を向上させるために、ラインセンサから得られる撮影データの解像度を高めることに関する具体的な記述はない。
【０００５】
本発明は上記に鑑みなされたものであり、ラインセンサの画像を用いて被検査物たる長尺物の検査を行うものであって、高解像度の画像を得て、検査精度の信頼性を高めることができ、特に、高速で移動しながら撮影して長尺物の異常箇所を検出するのに適する画像処理装置、長尺物用検査装置及びコンピュータプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するため、本発明は、被検査物たる長尺物の異常箇所を検査する長尺物用検査装置に用いられる画像処理装置であって、前記被検査物の長手方向に沿って移動する移動体に複数本設けられ、移動方向と直角方向に単列直線上に並べられた多数の受光体を備えてなる各ラインセンサにて撮影された各撮影データを取得する撮影データ取得手段と、前記撮影データ取得手段により取得された複数枚の撮影データを、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした２次元画像として合成する画像合成手段と、前記画像合成手段により合成された２次元画像を分析して異常箇所の有無を判断する異常判断手段とを具備することを特徴とする画像処理装置を提供する。
【０００７】
前記画像処理装置は、前記撮影データ取得手段が、前記撮影データを時刻データと共に記録し、前記画像合成手段は、前記各撮影データと各撮影データ間の時間間隔から、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした前記２次元画像を合成する構成であることが好ましい。前記異常判断手段は、合成された２次元画像を空間で微分し、その微分値が予め定めたしきい値を超えたか否かにより異常箇所の有無を判断する構成であることが好ましい。
【０００８】
また、本発明は、被検査物たる長尺物の長手方向に移動可能であると共に、移動方向と直角方向に単列直線上に並べられた多数の受光体を備えた複数本のラインセンサが移動方向に沿って所定間隔毎に配置された移動体と、前記各ラインセンサにて撮影された各撮影データを取得する撮影データ取得手段、前記撮影データ取得手段により取得された複数枚の撮影データを、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした２次元画像として合成する画像合成手段、及び前記画像合成手段により合成された２次元画像を分析して異常箇所の有無を判断する異常判断手段を有する画像処理装置とを具備することを特徴とする長尺物用検査装置を提供する。
【０００９】
前記長尺物用検査装置は、前記移動体が、前記被検査物に移動しながら紫外光を発光する発光手段を備え、前記各ラインセンサが、当該被検査物からの反射光を撮影する構成であることが好ましい。また、前記移動体は、前記ラインセンサと被検査物と間に配置され、前記被検査物を拡大した撮影データを取得可能な拡大レンズを備えることが好ましい。
【００１０】
前記長尺部用検査装置は、前記画像処理装置の前記撮影データ取得手段が、前記撮影データを時刻データと共に記録し、前記画像合成手段が、前記各撮影データと各撮影データ間の時間間隔から、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした前記２次元画像を合成する構成であることが好ましい。前記画像処理装置の前記異常判断手段は、合成された２次元画像を空間で微分し、その微分値が予め定めたしきい値を超えたか否かにより異常箇所の有無を判断する構成であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、被検査物たる長尺物の異常箇所を検査する長尺物用検査装置に用いられる画像処理装置に設定されるコンピュータプログラムであって、前記被検査物の長手方向に沿って移動する移動体に複数本設けられ、移動方向と直角方向に単列直線上に並べられた多数の受光体を備えてなる各ラインセンサにて撮影された各撮影データを取得する撮影データ取得手順と、前記撮影データ取得手順により取得された複数枚の撮影データを、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした２次元画像として合成する画像合成手順と、前記画像合成手順により合成された２次元画像を分析して異常箇所の有無を判断する異常判断手順とを具備することを特徴とするコンピュータプログラムを提供する。
【００１２】
前記コンピュータプログラムは、前記撮影データ取得手順が、前記撮影データを時刻データと共に記録し、前記画像合成手順が、前記各撮影データと各撮影データ間の時間間隔から、前記被検査物の幅方向の長さと撮影した時間とを次元とした前記２次元画像を合成する構成であることが好ましい。前記異常判断手順は、合成された２次元画像を空間で微分し、その微分値が予め定めたしきい値を超えたか否かにより異常箇所の有無を判断する構成であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、被検査物たる長尺物の撮影を行うラインセンサが、長尺物の長手方向に沿って移動する移動体に複数本設けられており、画像処理装置が、各ラインセンサにて撮影された各撮影データを取得して、複数枚の撮影データを２次元画像として合成し、この２次元画像を分析して異常箇所の有無を判断する構成である。複数のラインセンサで撮影された複数枚の撮影データを合成するため、得られる２次元画像は解像度が高い。これにより、移動体が長尺物の長手方向に沿って高速で移動しても、解像度の高い画像が得られることから、異常箇所の有無の検出精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一の実施形態に係る長尺物用検査装置の全体構成を示した概念図である。
【図２】図２は、上記長尺物用検査装置の移動体と被測定物である長尺物とを示した平面図である。
【図３】図３は、上記長尺物用検査装置の移動体と被測定物である長尺物とを示した側面図である。
【図４】図４は、画像処理装置の構成を説明するための概念図である。
【図５】図５は、撮影データ取得手段により取得した複数枚の撮影データを示した図である。
【図６】図６は、複数枚の撮影データを合成する工程を説明するための図である。
【図７】図７は、合成した撮影データ中に異常箇所を有する場合の出力結果の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の長尺物用検査装置１は、図１に示したように、移動体１０と画像処理装置２０とを備えて構成されている。
【００１６】
移動体１０は、被検査物である長尺物１００の長手方向に沿って移動可能に設けられている。図１においては、長尺物１００の両側部に沿って、走行レール２００が敷設され、この走行レール２００に沿って移動体１０が移動するように設けられているが、これはあくまで一例であり、長尺物１００の長手方向に沿って移動できる限り移動手段は限定されるものではない。
【００１７】
移動体１０には、該移動体１０の移動方向である矢印Ａ方向に沿って、複数本のラインセンサ１１が設けられている。各ラインセンサ１１は、移動方向と直角方向に単列直線上に並べられた多数の受光体（撮像素子）１１ａを備えてなる。受光体１１ａは、例えば、ＣＣＤ撮像素子、Ｃ−ＭＯＳ撮像素子から構成される。
【００１８】
移動体１０は、図２及び図３に示したように、長尺物１００に向かって紫外光を発光する発光手段としての紫外線発光ランプ１２を備えていることが好ましい。これにより、各ラインセンサ１１を構成する受光体１１ａは、長尺物１００によって反射された紫外光の反射光を撮影する。また、ラインセンサ１１と長尺物１００との間に位置するように、拡大レンズ１３を移動体１０に取り付けた構成とすることが好ましい。拡大画像が得られるため、微細な欠損箇所等の検出に役立つ。
【００１９】
画像処理装置２０は、図４に示したように、移動体１０の各ラインセンサ１１と制御部を介して電気的に接続されていると共に、その記憶部には、コンピュータプログラムとしての撮影データ取得手段（撮影データ取得手順）２１、画像合成手段（画像合成手順）２２、異常判断手段（異常判断手順）２３等が設定されている。なお、これらのコンピュータプログラムは、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ（光磁気ディスク）、ＤＶＤ−ＲＯＭなどの記録媒体へ記憶させて提供することもできるし、通信回線を通じて伝送することも可能である。
【００２０】
撮影データ取得手段（撮影データ取得手順）２１は、各ラインセンサ１１により撮影された各撮影データを、撮影した時刻データと共に取得する。上記したように、各ラインセンサ１１は、移動体１０の移動方向に沿って所定間隔毎に配置されていると共に、移動体１０は所定の速度で走行しているため、この間隔に対応した時間間隔ｔ１〜ｔ３おきに、各ラインセンサ１１から送られる撮影データを取得する。
【００２１】
具体的には、撮影データ取得手段２１は、図２及び図５に示したように、まず、移動方向先頭のラインセンサ１１によって長尺物１００の幅方向長さＸ１の撮影データ（エリア１）を得る。次に、ｔ１の時間間隔をおいて撮影された２番目のラインセンサ１１から長尺物１００の幅方向長さＸ２の撮影データ（エリア２）を得る。同様に、ｔ２の時間間隔、ｔ３の時間間隔をおいて、順に、３番目のラインセンサ１１、４番目のラインセンサ１１から、それぞれ長尺物１００の幅方向長さＸ３、Ｘ４の撮影データ（エリア３，エリア４）を得る。なお、各エリア１〜４には、長尺物１００の表面の欠損（凹み）Ｐが含まれているとする。
【００２２】
画像合成手段（画像合成手順）２２は、撮影データ取得手段２１により取得された複数枚の撮影データを、２次元画像として合成する。エリア１〜４の撮影データは、図５に示したように、ｔ１，ｔ２，ｔ３の時間間隔で撮影されているため、エリア１〜４は同じ領域のデータである。また、Ｘ１〜Ｘ４は、全て同じ長さである。そこで、画像合成手段２２は、図５のように得られた各撮影データから、図６に示したように、時間間隔ｔ１〜ｔ４（あるいは移動体１０の移動速度）を考慮してエリア１〜４を抽出し、それらの撮影データを積算平均して合成する。複数枚（Ｎ枚）の撮影データを積算平均した場合、解像度は、「√Ｎ倍」で向上する。図５及び図６の例では４枚の撮影データを用いているため、１枚の撮影データの場合よりも解像度が２倍高くなる。
【００２３】
異常判断手段（異常判断手順）２３は、２次元画像を分析して異常箇所の有無を判断するが、本実施形態では、合成された２次元画像を空間で微分し、その微分値が予め定めたしきい値を超えたか否かにより異常箇所の有無を判断する。例えば、図５及び図６に示したように、長尺物１００の表面に欠損（凹み）Ｐが存在するとする。この欠損（凹み）Ｐを含んだ合成２次元画像を空間微分すると、欠損（凹み）Ｐの外縁で微分値が大きく変化する。そこで、この微分値を予め定めたしきい値と比較すれば、欠損（凹み）Ｐの存在を検出できる。欠損（凹み）Ｐは、異常判断手段２３により自動的に検出され、人が目視により判断するものではないため、欠損（凹み）Ｐが微細であっても検出できる。
【００２４】
異常判断手段２３は、このように欠損（凹み）Ｐを検出すると、例えば、図７に示したように、欠損（凹み）Ｐの位置情報（長尺物１００におけるＸ座標値、Ｙ座標値）などをディスプレイ２５に表示し、管理者に注意を促す。また、ディスプレイ２５への表示と共に、音声などの警報が発せられるようにしてもよい。
【００２５】
なお、撮影データ取得手段２１は、撮影データを取得したならば、その情報を例えば図５に示したようにディスプレイ２５に表示するようにしてもよい。同様に、画像合成手段２２も、合成処理した撮影データを、例えば図６に示したようにディスプレイ２５に表示するようにしてもよい。
【００２６】
本実施形態によれば、長尺物１００の表面の欠損などの異常箇所を、目視等によることなく速やかに発見できる。しかも、複数枚の撮影データを合成した画像を使用して分析するため、移動体１０が長尺物１００の長手方向に沿って高速で移動して撮影した場合であっても、解像度の高い画像が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は種々の長尺物における異常箇所の正確な検査に効果的であり、例えば、電車のレールや送電線の表面の欠損、変形などの検査に適用することができる。電車のレールの場合、従来は運転中の異音や異常振動などで判断していたが、本発明を適用し、複数本のラインセンサを備えた移動体を被検査物であるレールに沿って移動させて撮影することにより、レールの表面の欠損、変形などを正確に検知することができる。同様に、送電線における外被の破損なども、従来は目視確認や写真撮影により行っていたが、送電線に沿って移動体を移動させることにより、破損箇所等を正確に判断できると共に、目視では見逃していた微細な破損箇所等の検知も確実に行うことができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  長尺物用検査装置
１０  移動体
１１  ラインセンサ
１１ａ  受光体
１２  紫外線発光ランプ
１３  拡大レンズ
２０  画像処理装置
２１  撮影データ取得手段（撮影データ取得手順）
２２  画像合成手段（画像合成手順）
２３  異常判断手段（異常判断手順）
２５  ディスプレイ
１００  長尺物
２００  走行レール
Ｐ  欠損（凹み）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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