(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材を摩擦した際に生じる火花の画像を入力する火花画像入力装置において、
火花発生部の直前に設けられ、流線を二分するガイドと、
このガイドにより二分された上部と下部の火花の各飛散領域に流線が通過し得るスリットが形成されるようにそれぞれ配設された第１および第２スリット形成体と、
この第１および第２スリット形成体により形成された前記スリットを通過した火花を異なる位置でそれぞれ撮像する２個の撮像手段と
を具備したことを特徴とする火花画像入力装置。
【請求項２】
２個の撮像手段は、その撮像方向が第１スリット形成体および第２スリット形成体により形成されたスリットに対してそれぞれ交差する方向になるように配設したことを特徴とする請求項１記載の火花画像入力装置。
【請求項３】
第１および第２スリット形成体は、尖鋭部を有する複数個の単位スリット形成体を、その各尖鋭部間で火花の飛散方向に一部の流線を通過し得るスリットが形成されるようにそれぞれ配設して構成されたものである請求項１記載の火花画像入力装置。
【請求項４】
各単位スリット形成体を駆動源により伝達媒体を介して回動可能に構成し、尖鋭部の傾斜角度を調整してスリット間隔を設定可能にしたことを特徴とする請求項３記載の火花画像入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば鋼材を摩擦した際に生ずる火花の形状等から鋼材の炭素含有量を判定するための火花画像を入力する火花画像入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すように鋼材１をグラインダ２により摩擦した際に生じる火花３の形状が鋼材１に含まれる元素（炭素等）の量に応じて異なることは従来より知られている。そして、このような性質を利用し、鋼材１をグラインダ２により摩擦した際に生ずる火花３の形状を検査員が目視で認識し、鋼材１の組成（炭素含有量等）、あるいは鋼材１の種類を判断することが従来より行われている。
【０００３】
しかし、上述したような目視による判断では、検査員の経験則や勘によって鋼材１の炭素含有量等を判断しているため、熟練した検査員を必要とする上、判断結果が不正確になるおそれがあった。
【０００４】
そこで、最近では火花をＣＣＤカメラ等の電子カメラによって撮像して入力し、コンピュータ等を用いて画像処理することで鋼材の種別を判定する画像処理装置が考えられている。
【０００５】
この画像処理装置は、火花の画像から処理に必要な部分あるいは全体を画像データとして捉えて処理を行ない、画像データから火花の流線や破裂部分に関する特徴を抽出して判別を行うものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような画像処理装置において、グラインダによる摩擦により発生する火花は束になっているため、目的とする流線及び破裂の画像を単独あるいは鮮明な画像として捉えるには次のような問題がある。
（１）火花の流線は連続的に発生し変化するため、電子カメラによって入力される火花画像においては例えば図５に示すように１画面中で火花が重なりあって判別しにくい。
（２）図５に示すように火花の流線、破裂が重なると、画像として本来の形状とは異なる形状として誤って捉えてしまう。
（３）火花の流線を電子カメラによりクローズアップして画像データを得ると、流線の重なりは減るが、１画面中に写る場合と写らない場合が起こる。
（４）火花の流線は先端部になるに従って徐々に暗くなるため、コントラストの調整が難しい。
（５）流線の細かな部分まで撮影するには解像度が足りない。
【０００７】
従って、入力した画像データを用いて火花の識別をするには誤差が生じることを前提に処理を行う必要があり、検査精度を大きく左右するという影響があった。  本発明は上記のような問題点を解消するためなされたもので、火花の流線、破裂の重なり合わない安定した入力画像を互いに異なる位置で得ることができ、もって鋼材の炭素含有量の識別精度の向上を図ることができる火花画像入力装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段により火花画像入力装置を構成するものである。
請求項１に対応する発明は、鋼材を摩擦した際に生じる火花の画像を入力する火花画像入力装置において、火花発生部の直前に設けられ、流線を二分するガイドと、このガイドにより二分された火花の各飛散領域に流線が通過し得るスリットが形成されるようにそれぞれ配設された第１および第２スリット形成体と、この第１および第２スリット形成体により形成された前記スリットを通過した火花を異なる位置でそれぞれ撮像する２個の撮像手段とを具備する。
【０００９】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明の２個の撮像手段をその撮像方向が第１スリット形成体および第２スリット形成体により形成されたスリットに対してそれぞれ交差する方向になるように配設する。
【００１０】
請求項３に対応する発明は、請求項１に対応する発明において、第１および第２スリット形成体は、尖鋭部を有する複数個の単位スリット形成体を、その各尖鋭部間で火花の飛散方向に一部の流線を通過し得るスリットが形成されるようにそれぞれ配設して構成されたものである。
【００１１】
請求項４に対応する発明は、請求項３に対応する発明において、各単位スリット形成体を駆動源により伝達媒体を介して回動可能に構成し、尖鋭部の傾斜角度を調整してスリット間隔を設定可能にする。
【００１２】
従って、請求項１に対応する発明の火花画像入力装置にあっては、鋼材を摩擦した際に生じる火花がガイドにより二分され、その一方の火花は第１スリット形成体により形成されたスリットを通過し、また他方の火花は第１スリット形成体とは異なる位置に配設された第２スリット形成体により形成されたスリットを通過し、これらのスリットを通過した火花は２個の撮像手段によってそれぞれ撮像されるので、流線や破裂の重なり合わない安定した、しかも火花の破裂の形態の異なる入力火花画像が得られる。
【００１３】
請求項２に対応する発明の火花画像入力装置にあっては、第１および第２スリット形成体によりそれぞれ形成されたスリットに対して各撮像手段の撮像方向を交差させているので、スリットを複数の流線が通過してもこれらが重ならずに撮像することができる。
【００１４】
請求項３に対応する発明の火花画像入力装置にあっては、第１および第２スリット形成体を尖鋭部を有する複数個の単位スリット形成体により、その各尖鋭部間で火花の飛散方向に一部の流線が通過し得るスリットを形成しているので、撮影に必要とする火花の一部だけを抽出することが可能となる。
【００１５】
請求項５に対応する発明の火花画像入力装置にあっては、第１および第２スリット形成体を構成する各単位スリット形成体を駆動源により回動させることにより、尖鋭部の傾斜角度を調整することが可能となり、スリット間隔を最適な状態に設定することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本実施の形態に係る火花画像入力装置を適用した鋼材種類判定装置の要部構成図であり、図４と同一部分には同一符号を付して示す。
【００１７】
図１において、検査対象となる鋼材１を摩擦して火花３を発生させるグラインダ２の直前に流線を上部と下部に二分するガイド４を設け、その上部および下部に二分された火花３の各飛散領域に流線が通過し得るスリットを形成するための上部および下部スリット形成体５ａ，５ｂを流線の通過方向にそれぞれ配設される。
【００１８】
上部および下部スリット形成体５ａ，５ｂは、尖鋭部を有するナイフエッジ状の複数個の単位スリット形成体５−１，５−２，５−３を、その各尖鋭部間で火花の飛散方向に一部の流線を通過し得るスリットが形成されるように上、下交互に複数段にしてそれぞれ配設されたものである。
【００１９】
この場合、火花の束に最も近い部分を根元部、火花から離れた部分を先端部およびその中間を中間部とすると、上部スリット形成体５ａは火花３の束の根元部に配置され、また下部スリット形成体５ｂは火花３の束の中央部に配置される。さらに、上部および下部スリット形成体５ａ，５ｂとも、各単位スリット形成体５−１，５−２，５−３の尖鋭部を火花３の束の中心に向けてそれぞれ設けられる。
【００２０】
また、上部および下部の各スリット形成体５ａ，５ｂの各単位スリット形成体５−１，５−２，５−３の後端部は、図２に示すようにリンク６ａ〜６ｃの一端部に連結すると共に、最終段の単位スリット形成体５−３の後方に垂直に配設された遮蔽板７に水平に取付けられた支持棒８にそれぞれ枢支される。
【００２１】
さらに、各リンク６ａ〜６ｃの他端部はモータ等の駆動源９ａ〜９ｃにそれぞれ回動可能に接続され、これら駆動源９ａ〜９ｃによりリンク６ａ〜６ｃを回動させると単位スリット形成体５−１〜５−３は枢支点を中心に回動し、その尖鋭部の傾斜角度を適宜可変することにより、スリットの間隔を調整することが可能になっている。
【００２２】
また、火花３の直前に配設された１段目の単位スリット形成体５−１の尖鋭部と２段目の単位スリット形成体５−２の尖鋭部との間隔をｄ1 とし、２段目の単位スリット形成体５−２の尖鋭部と３段目の単位スリット形成体５−３の尖鋭部との間隔をｄ2 とすると、これらｄ1 とｄ2 との関係がｄ2 ≧ｄ1 になるように設定してある。
【００２３】
一方、１０ａ，１０ｂは２次元のＣＣＤカメラで、ＣＣＤカメラ１０ａは上部のスリット形成体５ａにより形成されたスリットを通過する火花３の根元部を、ＣＣＤカメラ１０ｂは下部のスリット形成体５ｂにより形成されたスリットを通過する火花３の中央部をそれぞれ撮像し、これら両ＣＣＤカメラ１０ａ，１０ｂで撮像された画像信号は画像処理装置１１に与えられる。
【００２４】
この場合、ＣＣＤカメラ１０ａ，１０ｂはスリット形成体５ａ，５ｂにより形成されたスリットを通過する火花３の束を下方から垂直方向に撮像するようにそれぞれ配置されている。
【００２５】
上記画像処理装置１１は、ＣＣＤカメラ１０ａ，１０ｂから入力される画像信号を処理し、火花の特徴から鋼材１の種類を判定する処理を行うものである。
次に上記のように構成された火花画像入力装置を適用した鋼材種類判定装置の作用を述べる。
【００２６】
まず、被写体となる火花に対して、ＣＣＤカメラ１０ａにより火花の根元部を、ＣＣＤカメラ１０ｂにより火花の中央部をそれぞれ撮影できるよう撮像範囲を定める。そして、火花３の根元部と中央部に対して、図２に示すようにそれぞれ配置された上部および下部スリット形成体５ａ，５ｂを構成するナイフエッジ状の単位スリット形成体５−１〜５−３の尖鋭部の角度をそれぞれの駆動源６ａ〜６ｃにより設定すると共に、スリット間隔を前述したｄ2 ≧ｄ1 の関係になるように調整する。次にスリットに２分された火花の束の中心が当るようにグラインダ２と鋼材１とガイド４を調整する。
【００２７】
このような状態でグラインダ２を高速回転させて鋼材１を摩擦すると、火花３が生じる。この火花３の殆どは各スリット形成体５−１〜５−３とその後方の遮蔽板７によって遮蔽され、ＣＣＤカメラ１０ａ，１０ｂの撮像範囲には到達しない。
【００２８】
しかし、火花の根元部の飛散範囲の中央付近を流れる流線のうちの一部は上部のスリット形成体５ａにより形成されたスリットを通過してＣＣＤカメラ１０ａの撮像範囲へと到達し、その飛沫により生じる流線と破裂とがＣＣＤカメラ１０ａによって撮像される。
【００２９】
また、同様に火花の中央部の飛散範囲の中央付近を流れる流線の一部は下部のスリット形成体５ｂにより形成されたスリットを通過してＣＣＤカメラ１０ｂの撮像範囲へと到達し、その飛沫により生じる流線と破裂とがＣＣＤカメラ１０ｂによって撮像される。
【００３０】
この場合、上部および下部スリット形成体５ａ，５ｂにより形成されるスリットはそれぞれ水平方向に沿って形成され、またＣＣＤカメラ１０ａ，１０ｂの撮像方向は垂直方向なので、ＣＣＤカメラ１０ａ，１０ｂでは複数の流線を同時に撮像されるが、図２に示すように各単位スリット形成体５−１〜５−３の尖鋭部により形成されるスリット間隔がｄ2 ≧ｄ1 の関係になるように調整されているので、１段目と２段目のスリット形成体５−１，５−２の尖鋭部間を通過した流線が３段目のスリット形成体５−３の尖鋭部で跳ね返されずに通過することになり、スリットを通過する流線が重なり合うようなことがない。
【００３１】
これにより、ＣＣＤカメラ１０ａ，１０ｂの撮像範囲で流線が交差したり、あるいは重なりあったりすることは殆どない。
従って、ＣＣＤカメラ１０ａでは図３（ａ）に、ＣＣＤカメラ１０ｂでは図３（ｂ）にそれぞれ示すように流線の重なりのない火花画像が得られることが可能となり、その画像信号が画像処理装置１１へと与えられる。この画像信号を受けて画像処理装置１１は流線や破裂の個々の特徴を必要に応じて抽出し、それらの特徴に基づいて鋼材１の種類を判断できる。特に火花３の根元部と中央部の流線を撮像していることから、流線をコントラストの調整の不要な火花画像を撮像することができる。
【００３２】
上記のような実施の形態によれば、鋼材１を摩擦した際に生じる火花３がガイド４により上部と下部に二分され、その上部の火花は上部スリット形成体５ａにより形成されたスリットを通過し、また下部の火花は上部とは異なる位置に配設された下部スリット形成体５ｂにより形成されたスリットを通過し、これらのスリットを通過した火花はＣＣＤカメラ１０ａ，１０ｂによってそれぞれ撮像されるので、ＣＣＤカメラ１０ａ，１０ｂに対して流線や破裂の交差や重なりが殆どない火花画像を入力可能であり、画像処理装置１１においては流線や破裂の個々の特徴，つまり火花の破裂の形態の異なる火花画像を容易且つ正確に抽出でき、鋼材の種類を確実に判定することができる。
【００３３】
また、上部および下部スリット形成体５ａ，５ｂにより形成されるスリットが火花３の根元部と中央部の飛散範囲のそれぞれ中央付近に位置するので、鋼材１から多数飛散する飛沫のうちで、飛散範囲の中央付近を飛翔する飛沫、すなわち火花３の上部と下部のそれぞれの中心部分がスリットを通過することになる。火花は飛散範囲の中央部分の方が端部より状態が安定しているので、ＣＣＤカメラ１０ａ，１０ｂで撮像された火花画像には火花３の特徴が安定的に表れることになり、鋼材１の種類を確実に判定する上で有効な特徴を安定的に抽出することが可能となる。
【００３４】
さらに、本実施の形態では図２に示すようにナイフエッジ状の単位スリット形成体５−１〜５−３を火花３の飛散方向に上、下交互に配設して水平方向のスリットを形成するようにしているので、飛沫の付着等によってスリットの間隔が狭まったり、流線の進行方向が変化したりするようなことがなく、常に安定した流線を確保できる。
【００３５】
また、スリット形成体５−１〜５−３は駆動源９ａ〜９ｃによりリンク６ａ〜６ｃを介してスリット形成体５−１〜５−３を回動し、その尖鋭部の角度を調整できるようにしたので、スリットの間隔を容易に設定することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えばスリット形成体としてナイフエッジ状のものを使用したが、尖鋭部を有するものであれば必ずしもナイフエッジ状のものでなくても同様に実施することができる。また、スリット形成体を３段構成にしてスリットを形成するようにしたが、スリット形成体を４段以上配設してスリットを形成してもよい。
【００３７】
また、上記実施の形態では、スリット形成方向とＣＣＤカメラ１０ａ，１０ｂの撮像方向とを直交させるようにしたが、必ずしも直交させる必要はなく、スリット形成方向とＣＣＤカメラ１０ａ，１０ｂの撮像方向とが交差していればよい。ただし、スリット形成方向とＣＣＤカメラ１０ａ，１０ｂとのなす角度は大きい程よい。
この他、本発明はその要旨を変更しない範囲内で種々変形して実施できるものである。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、火花の流線、破裂の重なり合わない安定した入力画像を得ることができる火花画像入力装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る火花画像入力装置を適用した鋼材種類判定装置の要部構成を示す図。
【図２】同実施の形態におけるスリット形成体の配置構成例を詳細に示す図。
【図３】図１中のＣＣＤカメラによって得られる火花画像の一例を示す図。
【図４】鋼材をグラインダにより摩擦した様子を示す図。
【図５】図４に示す火花を電子カメラで撮像して得られる火花画像の一例を示す図。
【符号の説明】
１……鋼材、２……グラインダ、３，３１……火花、４……ガイド、５ａ，５ｂ……上部、下部スリット形成体、５−１〜５−３……単位スリット形成体、６ａ〜６ｃ……リンク、７……遮蔽板、８……支持棒、９ａ〜９ｃ……駆動源、１０ａ，１０ｂ……ＣＣＤカメラ、１１……画像処理装置。
【図１】
0003708192.tif 000002
【図２】
0003708192.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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