(57)【要約】   本発明は、金属棒の表面傷の検出に伴う問題、さらに表面傷の非破壊検出のために、メタルフラット検査システムを金属棒に適用することに伴う問題の解決を指向する。前述の目的のために、計算ユニット、ライン光およびデータレートが高い線走査カメラで構成される特別設計の撮像システムが開発された。目標となる用途は、（１）断面積が任意の形状で均一である場合に、４．２５以下の周囲／断面積の比率を有し、（２）円形、楕円形または多角形の形状の断面を有し、（３）断面減少プロセスで機械的に製造される金属棒である。前記金属は、鋼、ステンレス鋼、アルミ、銅、青銅、チタン、ニッケルなど、および／またはその合金でよい。前記金属棒は、製造中の温度でよい。着脱式カセットが様々なミラーを含む。保護管が、移動する金属棒をライン光アセンブリおよび画像収集カメラから隔離する。汚染物質軽減機構が真空を適用して、空中浮遊の汚染物質を除去する。【選択図】  図１
2009507211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造プロセスで長手軸に沿って延び、移動する細長い棒を撮像するシステムであって、
前記棒が移動している間に、前記棒表面の周囲の第１の所定幅を撮像し、画像帯を規定して、それに対応する画像データを生成する視野を有するとともに、線走査カメラを備えるｎ個（ｎは３以上の整数）のデジタルカメラを含み、その組み合わされた視野が前記画像帯に対応するように構成された画像収集アセンブリと、
第２の所定幅を有する光ライン帯を前記棒の表面に投影するように構成され、前記画像帯が前記光ライン帯内にあるように、前記画像収集アセンブリに対して配置され、さらに、光の強度が前記画像帯に沿ってほぼ均一であるように構成される光ラインアセンブリと、
自身のホルダに対して装着位置および脱着位置を有し、（ｉ）複数のライン光源と前記棒の中間の照明誘導ミラーと、（ｉｉ）前記棒と前記カメラの中間にある画像誘導ミラーとを含み、前記装着位置にある場合は、前記照明ミラーと前記画像誘導ミラーが位置合わせされる着脱式カセットと、
前記画像収集アセンブリに結合され、前記棒が前記長手軸に沿って移動すると、前記画像収集アセンブリによって収集された複数の画像帯の画像データを受信するように構成され、さらに、前記画像データを処理して、前記棒の所定の表面特徴を検出するように構成される計算ユニットと、を備えるシステム。
【請求項２】
さらに、前記カセットを前記装着位置に保持するように構成された固定および保持機構を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
製造プロセスで長手軸に沿って延び、移動する細長い棒を撮像するシステムであって、
前記棒が移動している間に、前記棒表面の周囲の第１の所定幅を撮像し、画像帯を規定して、それに対応する画像データを生成する視野を有するとともに、線走査カメラを備えるｎ個のデジタルカメラ（ｎは３以上の整数）を含み、その視野の組合せが前記画像帯に対応するように構成された画像収集アセンブリと、
第２の所定幅を有する光ライン帯を前記棒の表面に投影するように構成され、前記画像帯が前記光ライン帯内にあるように、前記画像収集アセンブリに対して配置され、さらに、光の強度が前記画像帯に沿ってほぼ均一であるように構成される光ラインアセンブリと、
第１部品と、前記長手軸に沿って前記第１部品から間をおきオフセットの位置に配置された第２部品とを有して、アクセススペースを規定するとともに、細長い棒と前記画像収集手段と前記光ラインアセンブリとの中間に配置された管を備え、前記アクセススペースが、（ｉ）前記光ライン帯が入り、（ｉｉ）前記画像帯が出ることができるような大きさおよび形状で構成されている保護装置と、
前記画像収集アセンブリに結合され、前記棒が前記長手軸に沿って移動すると、前記画像収集アセンブリによって収集された複数の画像帯の画像データを受信するように構成され、さらに、前記画像データを処理して、前記棒の所定の表面特徴を検出するように構成される計算ユニットと、を備えるシステム。
【請求項４】
前記管が金属を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
さらに、前記管の前記アクセススペースの近傍のスペースで汚染物質の存在を軽減するように構成された汚染物質軽減機構を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記汚染物質が工場のスケール粉末および水霧の一方を含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記汚染物質軽減機構が、内部真空室を規定する外壁を有し、さらに前記保護装置の前記アクセススペースの近傍に配置された吸引入口を含み、真空源に接続するように構成された真空エンドエフェクタを備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記真空エンドエフェクタが、前記長手軸とほぼ一致する輪の軸線を有する輪形状であり、前記吸引入口が、前記アクセススペースの周囲を制限するような大きさおよび形状で構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記真空エンドエフェクタが、半径方向断面でほぼ長方形であり、前記吸引入口が、前記真空エンドエフェクタの半径方向内側の隅を除去することによって形成される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記真空エンドエフェクタが、１対の輪形の半分の本体部分を備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記真空エンドエフェクタが複数の直線状の棒を備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記汚染物質軽減機構がさらに、前記真空源を前記真空エンドエフェクタに接続する導管を含み、前記真空源が真空ポンプを備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
前記真空ポンプがベンチュリタイプである、請求項１２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概ね、圧延／引き抜き金属棒などの検査対象物の表面細部を撮像することができる撮像システムに関する。
【０００２】
本発明またはその一部は、国立標準技術局（ＮＩＳＴ）によって認められた協同契約第７０ＮＡＮＢＯＨ３０１４号により、米国政府の支援で実行された。米国政府は、本発明に特定の権利を有する。
【０００３】
本出願は、２００５年８月２日出願で「AN APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING SURFACE DEFECTS ON A WORKPIECE SUCH AS A ROLLED/DRAWN BAR」と題された、現在係属中の米国特許出願第１１／１９４，９８５号の部分継続（ＣＩＰ）であり、これは２００２年１２月２７日出願で「APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING SURFACE DEFECTS ON A WORKPIECE SUCH AS A ROLLED/DRAWN METAL BAR」と題され、現在は米国特許第６，９５０，５４６号である米国特許出願第１０／３３１，０５０号の部分継続（ＣＩＰ）であり、これは２００２年１２月３日出願の米国仮特許出願第６０／４３０，５４９号に対する優先権を主張し、これらの開示はそれぞれ参照により全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００４】
圧延または引き抜きなどの機械的プロセスで金属棒を生産することが知られている。このような金属棒は、金属のスラブ、ブルームまたはストリップ（以降、メタルフラットと呼ぶ）とは異なり、断面の外周／断面積の比率が小さいので、長手方向に前進しながら長手軸の周囲で回転／捻ることができる。例えば、図２に示す棒の形状は、所与の形状で断面積が均一である場合、４．２５以下の外周と断面積との比率を有する。このような金属棒の形状は、断面で見ると、図２の円形（参照符号１０２）、楕円形（参照符号１０４）、または六角形（参照符号１０６）、八角形（参照符号１０８）または正方形（参照符号１１０）に示すような多角形でよい。さらに、このような金属棒は、長さが長いことに特徴がある。長さと外周との比率は一般的に１０を超え、長さと断面限界寸法（円形の棒の直径または正方形の棒の側部幅など）は３０を超える。このタイプの金属棒は一般的に、関連産業では「平材」ではなく「長材」と呼ばれる。本開示で用いられ以降で断面減少プロセスと呼ばれる圧延、引き抜き、押し出しなどは、圧延機および引き抜き型などの適用可能な工具と検査対象物との機械的接触を通して金属検査対象物の断面寸法を減少させる方法である。これらの断面減少プロセスは一般的に、連続的またはほぼ連続的な性質を有する。
【０００５】
金属製造産業では、表面傷の有無は、金属製品を評価する適切な基準である。例えば、表面傷は、鋼棒および棒材産業の外部不合格品（つまり顧客によって不合格とされる）の半分を占める。しかし、従来技術は、このような欠陥を検出する確実な手段を提供しない。従来の検査方法で克服できなかった幾つかの難問がある。
【０００６】
第１に、金属棒製品が「熱い」うちに検査を実行する場合、温度は１，１００℃という高温になることもあり、多くの検査技術を使用することができない。第２に、このような金属棒が上述したような長手軸に沿って移動する速度は、現在のところ１００ｍ／ｓという高速になることもあり、金属ストリップの速度より数倍速く、金属のスラブまたはブルームより１００倍近くも速い。さらに、近い将来に、１５０ｍ／ｓから２００ｍ／ｓの範囲で速度の上昇が予想される。従来通りの検査方法は、このような高い移動速度に全く対応することができない。第３に、上述したような高温の金属棒は、通常、導管内に制限されて移動するので、棒はコッブル（cobble）状態にはならない。コッブルとは、高温、高速の金属棒が導管の外側を無拘束に走り回る事象である。したがって、検査装置のためのスペースが極めて限られる。最後に、このような金属棒の長さと、長手方向に動くということから、棒の取り扱いが困難で、費用がかかるようになる。
【０００７】
鋳造または圧延メタルフラットをライン内で検査するために様々な撮像方法を適用することが知られているが、可視光撮像技術はこれまでライン内の長材（つまり有意の長さの金属棒）検査に使用されていない。従来の撮像システムは、金属棒などの検査に使用できないと考えられている。というのは、金属棒の幾何学的形状のせいで、平坦な表面の欠陥を強化／捕捉するために使用する照明および撮像設計が無効になるからである。図４は、平坦な検査対象物（つまり像の線３１８がフラット３１６の照明線に集束する）と円形の検査対象物における照明および像捕捉の違いを示す。平坦でない検査対象物では、対象物が平坦な表面を有していない場合、光学位置合わせおよび光学作業範囲の自由がなくなる。例えば像の線１８と照明の線１８’は、光またはカメラを傾けると、図４に例示的に示すように重ならないことがある。先行技術の１つの方法は、棒の表面を検査するために区域（area）カメラを使用している。しかし、撮像中に棒が静止している必要がある。先行技術の別の方法は、線走査カメラを使用しているが、それでも平坦な照明設計のせいで、走査するには棒を回転する必要がある。長手方向の高い移動速度に対応するために、さらに別の先行技術では撮像センサではなく感光ダイオードを使用している。感光ダイオードを使用すると、棒表面の短い幅方向の傷を検出する能力が制限される。この方法は、鋼棒の長くて細い傷（シームなど）を検出することができない。
【０００８】
照明の問題を回避するために、赤外線（ＩＲ）撮像デバイスの使用が報告されている。この方法では、ＩＲカメラを使用して、長材からの自己放射光を捕捉する。この方法は、表面温度のみに基づく表面傷検出に制限される。高温の対象物の表面窪みは、これらの窪みが隣接部分と同じ温度であっても、空洞理論のせいで隣接部分より高温になるように見えることが知られている。この方法は、ＩＲ放射の集束解像限界のせいで、その検出能力がさらに制限される。光学集束解像度は、放射の波長に反比例することが、当業者には知られている。典型的なＩＲカメラは、可視光カメラより１０倍近く高価であり、ＩＲカメラはセンサ特性のせいで、撮像速度が制限される。その結果、この方法は、今日の長材の速度に対応することができない。
【０００９】
温度も、長材を平材と異なるものにする。金属棒は一般的にメタルフラットより高温である。対象物の放熱は、周囲空気または散水などの冷却媒体に曝露した面積に比例する。メタルフラットと棒が両方とも同じ材料で作成され、両方が同じ長手方向の単位密度および断面積を有すると仮定すると、メタルフラットの面積は、金属棒のそれの数倍大きい。
【００１０】
しかし、棒ゲージ測定／制御（陰影測定）、棒の存在、および断面減少プロセスの棒移動速度測定に、撮像に基づく計器を使用することが知られている。
【００１１】
長材の評価に、渦電流式計器などの電磁装置を使用することも知られている。渦電流式感知システムは、ライン内検査で断面減少プロセスの表面欠陥を検出するために使用される。この方法は高い反応率を有し、高いスループットの生産ライン環境（例えば１分に高温鋼棒が１キロメートル）で作業することができる。しかし、この方法は幾つかの欠点を有する。第１に、高温表面に非常に近くなければならない（一般的に２．５ｍｍ未満）。したがって、振動に敏感で、温度に敏感である。さらに、検出された傷の性質を示すことができないという意味で、定量的でない。最後に、渦電流の方法は、特定タイプの傷を検出することができない。その結果、渦電流装置からの検査結果は、金属産業では特定の製品の品質に関する決定的判断に使用されない。むしろ、渦電流式計器の出力は、例えば断面減少プロセスでプロセス制御目的のみに、「この鋼棒のバッチは、先週生産したバッチより全体的に低品質だ」などの定量的分析に使用されるだけである。
【００１２】
当技術分野で試みられている別の方法は、超音波感知を使用する。これは、渦電流センサを超音波センサに置き換える方法である。しかし、短い作業距離などの、渦電流式計器に伴う制約の多くが、同じ程度に当てはまる。
【００１３】
当技術分野で使用されている他の検査技術は、磁気浸透液、表面漏洩磁束（circumflux）、および誘導加熱での赤外線撮像を含む。しかし、これらの技術の使用は限られている。第１に、これらの技術は、「常温」金属棒にしか使用することができない。つまり、これらの技術は、高温圧延の適用中、またはその直後のライン内検査に使用することができない。また、検査前に金属棒のスケールを除去しなければならない。また、磁気浸透液を使用すると、汚れるので取扱いが厄介である。このプロセスは一般的に、自動撮像および検出ではなく、人間が紫外線照明で観察する。表面漏洩磁束（circumflux）装置は渦電流式ユニットであり、回転する検出ヘッドを有するように設計されている。このような回転機構は、高速で移動する金属棒の検査におけるこの装置の用途を制限し、一般的に約３ｍ／ｓで使用される。このような装置は、感知ヘッドが移動する設計のせいで、高価でもある。誘導加熱と赤外線撮像との組合せは、誘導電流が金属棒の表面にしか形成されず、金属棒の表面傷の結果、電気抵抗が高くなるという事実に基づく。したがって、表面傷のスポットは他の区域より速く高温になる。この方法には、（ａ）このように速く高温になるのは過渡的効果であり、したがってタイミング（像を取得する時間）が非常に重要であり、（ｂ）非常に高いデータレートに対しては赤外線センサが使用不可能であり、したがって高速で移動する金属棒に適用できないという点で、問題がある。
【００１４】
言うまでもなく、金属棒の製造後に検査することは可能である。しかし、製品が非常に長く、巻き付けられており、常温検査技術のために棒の表面にアクセスできなくなるので、製造後検査は往々にして不可能である。
【００１５】
現在、断面減少プロセスで製造された金属棒の実時間検査は、非常に限られている。金属棒は通常、従来のライン内渦電流検査システムによって傷信号が書き込まれていても、製造業者から顧客へと出荷される。したがって、顧客には即座に現れない金属棒製品の表面傷のせいで、顧客の苦情が、３ヶ月から６ヶ月後に現れることがある。このような苦情は、金属棒供給業者（つまり製造業者）にとって高くつく。金属棒供給業者は、顧客にコイル／バッチ全体の分を払い戻すか、金属棒のコイル／バッチから製造した部品を検査するための追加の労働費を分担することになる。
【００１６】
したがって、上述した１つまたは複数の問題を最小限に抑えるか、解消する装置および方法が必要である。
【特許文献１】米国特許出願第１１／１９４，９８５号
【特許文献２】米国特許出願第１０／３３１，０５０号
【特許文献３】米国特許第６，９５０，５４６号
【特許文献４】米国仮特許出願第６０／４３０，５４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
圧延／引き抜き金属棒の表面傷を検出するためにライン内またはオフラインで使用するのに適切な撮像式装置に関して、従来の方法に伴う１つまたは複数の上述した問題の克服が、本発明の１つの目的である。
【００１８】
本発明は、従来通りの金属棒検査システムに伴う１つまたは複数の問題、さらに撮像システムによる金属棒表面傷の非破壊検査のために金属棒にメタルフラット検査システムを適用することに伴う問題を解決することを指向する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の１つの利点は、上述した特性の金属棒、つまり製造温度、恐らく自己放出する放射を生成するほど十分に高温の金属棒、さらに長手軸に対して回転し、潜在的に非常に高速で移動する金属棒の生産に、効果的に使用できることである。本発明の他の利点は、（ｉ）非平面の傷を撮像し、検出するために効果的に使用され、（ｉｉ）温度に関係なく金属棒の検査に使用され、（ｉｉｉ）１００ｍ／ｓ以上の速度で移動する金属棒の検査に使用され、（ｉｖ）金属棒表面に対する作業距離が増加し、したがって渦電流式計器について技術分野で述べた問題を最小限に抑えるか、解消し、（ｖ）実証可能な傷部位の像がある定量的データを含む出力を提供し、（ｖｉ）表面にスケールが形成する前でも、検査対象物を検査し、（ｖｉｉ）過渡的効果に影響されず、それを使用もせずに、断面減少プロセスの任意の段階で（絞りスタンド間またはラインの最後で）検査に使用するのに適切であり、（ｖｉｉｉ）実時間またはほぼ実時間で表面品質情報を提供し、（ｉｘ）可動感知ヘッドがないシステムを提供し、したがって技術分野で述べた可動構成要素の問題を最小限に抑えるか、解消し、（ｘ）非常に小さいギャップ（５０ｎｍ未満）しか必要とせず、金属棒案内導管の区間の間で作動することができるシステムを提供し、（ｘｉ）追加の棒取り扱い機構／装置を必要としないことを含む。しかし、装置および／または方法は、上述した利点の全ては、またはその大部分も有する必要はない。本発明は、添付の請求の範囲によってのみ制限される。
【００２０】
長手軸に沿って延びる細長い棒を撮像するシステムが提供される。システムは、画像収集アセンブリ、ライン光アセンブリ、および計算ユニットを含む。画像収集アセンブリは、棒の表面の周にわたって第1の所定幅を撮像して、画像帯を規定するように構成された視野を有する。画像収集アセンブリはさらに、収集した画像帯に対応する画像データを生成するように構成される。
【００２１】
ライン光アセンブリは、第２の所定幅を有する光ライン帯を棒の表面に投影するように構成される。光ラインアセンブリは、例えば位置合わせによって、画像収集アセンブリに対して、画像帯が光ライン帯内になるように配置される。光ラインアセンブリはさらに、各画像収集センサによって光を収集すると、光の強度が画像帯に沿ってほぼ均一であるように構成される。
【００２２】
パッケージングのために、ライン光アセンブリは、設計された投影角度を達成するようにミラーなどの反射要素の集まりを含んでよい。保守性のために、反射要素の集まりは着脱式であるように設計される。
【００２３】
最後に、計算ユニットは、画像収集アセンブリに結合され、棒が長手軸に沿って移動するにつれ、画像収集アセンブリによって収集された複数の画像帯の画像データを受信するように構成される。計算ユニットはさらに、画像データを処理して、棒の所定の表面特徴を検出するように構成される。好ましい実施形態では、検出される特徴は傷であり、画像収集アセンブリはｎ個のデジタルカメラを含み、ここでｎは整数の３以上であり、カメラの組み合わせた視野が画像帯に対応するように構成される。
【００２４】
金属棒の撮像方法についても提示する。
【００２５】
次に、本発明を添付図面に関して例示によって説明する。同様の参照番号は、幾つかの図で同一の構成要素を特定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明により、金属棒の圧延、引き抜きなど（つまり技術分野で述べた断面減少プロセス）を行いながら、棒の追加的な取り扱いをせずに、金属棒の表面傷を自動的に検査することができる。図１は、本発明による好ましい実施形態を概略的に示す。
【００２７】
図面で指示された本発明の詳細な説明に進む前に、全体的な概要を述べる。本発明は、以下の特徴を提供する。
１．断面減少プロセスを通して製造された金属棒を、様々な幾何断面形状で作動することができる。
２．最高１，６５０℃の棒温度で、金属棒に対しライン内で作動することができる。
３．１００ｍ／ｓ以上で移動する金属棒に対し作動することができる。
４．わずか０．０２５ｍｍの限界寸法を有する表面傷を検出することができる。
５．大きさ、（棒上の）位置、画像などの傷の性質を報告することができる。
６．例えばわずか５ｍｍから２５０ｍｍまでなどの様々な大きさの棒に、最小限の調節で対応することができる。
７．実時間またはほぼ実時間で検査結果を提供することができる。
８．ターゲット対象物への小さいアクセス窓（５０ｍｍ未満）で作動することができる。
９．検査中に動いている部品がない。
１０．追加的な棒の取り扱いがない。
１１．商業的な重工業の金属製造工場で連続的に作業する。
【００２８】
図１は、本発明によるシステムの単純化した概略図およびブロック図である。図１は、光ラインアセンブリを示し、これは少なくとも１つの光源２、光導管４、複数のライン光６、および対応する複数の光学ブースタ８を含んでよい。図１はさらに、計算ユニット１０と、それぞれが対応するレンズ１４を有する複数のカメラ１２を含む画像収集アセンブリとを示す。
【００２９】
引き続き図１を参照すると、長手軸に沿って延びる細長い金属棒１６などの検査対象物が、図示され、これは棒１６が断面減少プロセスを通過する間、最高１００ｍ／ｓ以上の速度で長手方向２０に移動する。金属棒１６は、鋼、ステンレス鋼、アルミ、チタン、ニッケル、銅、青銅、または任意の他の金属および／またはその合金を含むグループから選択された１つで形成することができる。棒１６は中実または中空でよい。一般的に、このような金属棒１６は、図５の導管２４でさらに詳細に図示されているように、導管内を移動するが、これは図１には図示されていない。図５に示すギャップ２６は、２つの隣接する導管２４の間に規定され、金属棒１６が高速で通過するために、一般的に非常に小さく、例えば軸方向で測ると約２０ｍｍから５０ｍｍである。金属棒１６は、高温圧延法のために高温、例えば１，１００℃もあってよいことを理解されたい。金属棒１６は、その幾何形状から、方向２０に移動すると、図１の矢印２１で示す方向に制御不能の状態で長手軸を中心に捩れる／回転する傾向があることも認識されたい。特にこのように制御不能な回転がある可能性があるので、従来の撮像システムには問題が生じていた。以下でさらに詳細に説明するように、本発明は、この問題を克服し、捻れ／回転に対して堅牢である撮像システムを提供している。
【００３０】
棒１６の表面傷を検出するために、以下で説明するような特定の特徴を有する、本発明による撮像システムが提供される。引き続き図１を参照すると、撮像システムは、好ましくはｎ個のカメラ１２を備える画像収集アセンブリを含み、ここでｎは３以上の整数である。パラメータｎは、以下で述べる分析に基づいて、３以上になるように選択される。各カメラ１２は、棒１６の表面全体を撮像するために、周方向の広がりの少なくとも１２０°をカバーするように構成される。つまり、画像収集アセンブリは、棒１６の表面の全周を撮像して、画像帯１８を規定するように構成された複合または組合せ視野を有する。以下でさらに詳細に説明するように、画像収集アセンブリはさらに、画像帯１８に基づいて画像データを生成するように構成される。次に、カメラの数のパラメータｎに関する分析について説明する。
【００３１】
図６に示すように、カメラ１２に付随する標準レンズ１４は、レンズ１４の焦点から棒１６の表面まで延びる２本の接線視線２８によって形成された視角（視野）を有する。この視角は、図６に示すような非平面の表面に投影すると、周方向の有効範囲３０が１８０°未満になり、レンズがテレセントリック系でない場合は、２つのレンズ／カメラだけで３６０°をカバーするには不十分である。
【００３２】
図７は、テレセントリックレンズ１４’での構成を示す。実際のテレセントリックレンズは、平行の視線を集めるもので、これを使用しても、アーク長の変動のせいで、実際的に２レンズ／カメラシステムを提供しない。特に、テレセントリックレンズ１４’をレンズ１４に追加した状態で、視線２８は平行である。この場合、周方向の有効範囲３０は３６０°である。理論的に言うと、円形の棒１６の全表面を、２レンズ／カメラユニットしか使用せずにカバーすることができる。しかし、以上で言及したように、ピクセルの大きさが不均一になるという問題が生じる。
【００３３】
図８に示すように、複数のピクセルを有する等間隔の撮像センサ３２から引き出されたような等間隔の視線３４があると、棒１６の表面上のアーク長３６がピクセル毎に不均一になることがある。等間隔は、ＣＣＤチップなどの撮像センサで非常に一般的な構成である。アーク長３６は、以下のように式（１）を使用して計算することができる。
【００３４】
【数１】
2009507211.tif 000003
【００３５】
ここで、Ｓは位置ｙのピクセルに写像されるアーク長３６であり、ｐはピクセルアレイのピッチまたはピクセル大きさ、θは
【００３６】
【数２】
2009507211.tif 000004
【００３７】
から導き出すことができる投影角度であり、ここでｙ≦ｒであり、ｒは金属棒１６の半径である。
【００３８】
図８から、ｙ→ｒになるにつれ、θ→９０°であることが分かる。θ→９０°になるにつれ、Ｓアーク長３６は式（１）に基づいて無限大に近づく。実際には、Ｓはなお有限数である。しかし、Ｓはかなり(数倍) ｐすなわちピクセルの大きさより大きい。つまり、この区域の画像解像度は、この方法が実行不可能になるほど低下する。同じアーク長分析を、図８の下半分にも適用できることに留意されたい。この場合はｙ→−ｒになる。
カメラが３個の場合、θは６０°で確立することができる。θ＝６０°の場合、（図８の１２時および６時の位置における）Ｓアーク長３６は２ｐにすぎず、画像解像度の劣化は許容可能で制御可能である。これより良好な画像解像度が望ましい場合は、４個のカメラまたは５個のカメラ、またはさらに多くを使用することができる（つまり、上記で言及したパラメータｎは、４，５またはそれより大きい整数でよい）。図１に示したようなレンズ１４／カメラ１２の組合せは全て、作業距離、つまり各レンズ１４から最も近い金属表面までの距離が、全てのレンズ／カメラの組合せで同じであるか、ほぼ同じであるように、全てのこのようなレンズ／カメラの組合せが、例示的金属棒１６の円形の幾何形状に対して同心である円形円経路２２に沿って配置されるように構成することが好ましい。円経路２２は、全体的に同じ製造ラインに対して働くために、金属棒が非円形、例えば六角形である場合に、円形のままでよいことに留意されたい。円経路２２は、所望に応じて実際の棒の幾何形状に一致するように作成できることが、当業者には認識できる。
【００３９】
金属棒１６の潜在的に非常に高い移動速度に対応するために、データレートが高いカメラ１２を使用することが好ましい。したがって、システムのカメラ１２は、計算ユニット１０にデジタル出力するデジタルカメラであることが好ましい。このデジタル出力のフォーマットは、信号忠実度の過酷な環境に対応することが望ましい。このデジタルフォーマットの画像信号は、ＩＥＥＥ−１３９４（ファイアワイヤとしても知られる）、カメラリンクまたはＵＳＢポート、またはフレームグラッバとして知られる特殊なインタフェースなどの標準的通信路を通して計算ユニット１０で受信することができる。各カメラ１２は、０．０２５ｍｍ×０．５ｍｍの傷特徴を識別できるように、少なくとも毎秒１０，０００，０００（または１０メガ）のピクセルを生成できることが好ましい。しかし、より大きい特徴を検出するために、解像度が低下、したがってデータレート（１秒当たりのピクセル数）が低下する必要があることを認識されたい。棒１６が高速で移動しない場合は、順次（非インタレース形）区域走査カメラを使用できても、線走査カメラが好ましい。線走査カメラは、線走査カメラが照明の区域ではなく照明の線しか必要としないという点で、区域走査カメラに対して有利である。これは、非平面の表面によって引き起こされる照明の複雑さを単純にする。線走査を使用する場合、図１の全カメラは、その撮像線が棒１６上に周方向の輪、つまり画像帯１８を形成するように位置合わせされる。この位置合わせは、捻れおよび／または回転（参照符号２１）の問題に対処するために必要である。この位置合わせが維持されないと、捻れまたは回転運動の結果、棒表面のカバーが不完全になることがある。
【００４０】
再び図１に戻ると、各カメラは、棒表面から反射した光を集めるレンズ１４を有する。標準的レンズを使用することができても、アーク長の分布がさらに均一になるために、テレセントリックレンズ（図７に示すように、平行な画像光線を集めるレンズ）が好ましい。また、カメラ１２は、露光を制御するためにレンズ絞りを含むように構成することができ、さらに、（含まれている場合は）用途で焦点／被写界深度を改善するために所定のレンズ絞り設定を使用して構成することが好ましい。
【００４１】
引き続き図１を参照すると、本発明による撮像システムは、金属棒１６の表面に光ライン帯を投影するように構成されたライン光アセンブリ（光ラインアセンブリ）も含む。ライン光アセンブリは、複数のライン光６を含むことが好ましい。これらのライン光６は、レーザなどの個別の光源、または図１に示すような光ファイバ光などの光送出装置でよい。光送出装置は、図１に示すように少なくとも１つの光源で作業しなければならない。照明用にさらに高い光の強度が必要な場合は、複数の光源を使用することができる。非常に高速で移動する金属棒１６では、比較的短い露光時間に匹敵する非常に高い線／フレーム率のせいで、カメラは光が欠乏することがある。したがって、各ライン光が光を集中させ、光の強度を上げるために、光学ブースタ８を使用することができる。この光学ブースタ８は円筒形レンズまたは半円筒形レンズでよい。高温の金属棒１６に、本発明による撮像システムを使用するには、ライン光およびブースタは、このような高温に耐えるように構成された特殊な材料から作成しなければならない。例えば、各ライン光６は、この目的のために働く自身のガラス窓を有するように構成することができる。光ファイバのライン光の場合、ファイバを相互に結束する材料は、高温エポキシなど、高温に耐えられなければならない。光学ブースタ８も、高温に耐えられる材料で作成しなければならない。有用な材料は、パイレックス（登録商標）、水晶、サファイアなどを含む。
【００４２】
図９は、図１に示した好ましい実施形態の上面図である。光の欠乏に対処するために、ライン光とカメラとの位置合わせが重要である。図９に示すように、断面減少プロセスの後で、例えばスケール除去プロセスの前の金属棒１６の表面は、反射表面として処理することができる。したがって、式（３）で示される光学的法則が当てはまる。
【００４３】
【数３】
2009507211.tif 000005
【００４４】
式（３）は、複数のカメラ１２によって捕捉される反射光を最大にするために、好ましい実施形態で使用することが好ましい。ライン光６はそれぞれ光線４０を放出し、これは光学ブースタ８によって増強され、金属棒１６の表面に投影される。光線４０は路４２へと反射し、レンズ１４によって、および最終的にカメラ１２によって受け取られる。図９では、金属棒１６が方向２０に移動することに留意されたい。投影され、反射した光線４０および４２は、金属棒１６の表面に対する法線によって等分割された角度４４を形成する。この角度４４は、図４に示すような非平面の表面に伴う上述の照明問題のせいで、可能な限り小さくなければならない。図４では、光線１８’と撮像線１８が非平面の表面上で重ならない。図９の角度４４が０°になることが理想的ケースである。これは、ビームスプリッタを使用してのみ可能であるので、例えばビームスプリッタの使用によって引き起こされる固有の電力損のせいで、システムの光が欠乏している場合、こうすることはそれほど実際的でない。ビームスプリッタで達成できる最高の効率は、伝送損を０％とすると、２０％である。したがって、角度４４は、１°またはその近傍のように、十分に小さくなるよう選択することが好ましい。必要に応じて、反射ミラー３８を使用して、カメラのパッキングおよび小さい角度４４の光を補助することができる。これが、この用途に線走査カメラを使用するもう一つの理由である。線走査カメラは、５０から３０ミクロンなどの、小さい幅の画像路４２しか必要としない。角度４４は、この小さい画像路の特徴により、非常に小さく維持することができる。
【００４５】
図１０は、図９の照明構成の一部をさらに詳細に示す。上述したように、角度４４はビームスプリッタを使用しない限り、０°ではない。したがって、各ライン光６は有意の幅Ｗ（図１０の参照符号４１）を有していなければならない。図１０で、金属棒１６は中心線４６を有することが分かる。線４８は、棒表面の６０°のマークを示し、これは図１０に示すように棒の左手側の接線境界から始まり、右側へと増加する。１個のカメラが、この６０°のマーク線４８の上半分について、金属棒１６を撮像可能でなければならない。カメラ３個の実施形態では、上記の計算が当てはまる。これより多くのカメラを使用する場合、線４８は、カメラ４個のシステムでは４５°を、カメラ５個のシステムでは３６°を表し、以下同様となる。対称に設計した場合、カメラは、金属棒１６の下半分の６０°も撮像することができる。この有効範囲を達成するために、光ラインの幅Ｗは下式に基づく閾値より大きくなければならない。
【００４６】
【数４】
2009507211.tif 000006
【００４７】
ここでｒは棒の半径、αは入射角（角度４４の半分）である。本発明の撮像システムで、３個以外の異なる数のカメラを使用する場合は、６０°の代わりに別の角度にすることができる。この概念は、図１１でさらに図示され、ここでは画像ライン４２の湾曲が明らかに異なるが、それでも光ライン４０によってカバーされている。つまり、画像収集アセンブリ（例えば好ましい実施形態の複数のカメラ）が、棒１６の表面の全周にわたって、第1の所定幅を有する画像帯１８を捕捉する。ライン光アセンブリ（例えば好ましい実施形態の複数のライン光源）は、第２の所定幅を有する光ライン帯を棒１６の表面に投影する。ライン光アセンブリは、画像帯が光ライン帯内に入るように、画像収集アセンブリに対して配置され、位置合わせされる。以上から、非平面の表面での問題が克服される。
【００４８】
また、これらのライン光は、棒表面の点からその点をカバーするカメラへと反射した状態の光の強度が、画像帯１８上の全ての点で均一であるように配置しなければならない（図１）。より詳細な図が、図１２に図示されている。全ての照明は、式（３）で述べた法則に従わなければならない。図１２は、カメラ１個のこの構成を示す。このような構成は、本発明の撮像システムで使用する他のカメラで再現してもよいことを認識されたい。式（３）に基づき、入射光線４０と反射光線４２によって形成される角度は、表面の法線５０によって均等に分割しなければならない。図１２のように、照明装置は湾曲表面を含むことが好ましい。照明装置５２は、式（３）に基づいて棒１６の表面からカメラ１２の撮像センサおよびレンズ１４へと反射する放出光線（放出点においてこの湾曲した表面に直角）を有する装置である。曲線５２は円曲線である必要はないことに留意されたい。この曲線５２は、曲線５２と棒１６（つまりターゲット）の表面との間の距離に依存する。曲線５２は、棒が円形でない場合、滑らかな曲線でないことがある。曲線５２がある照明装置は、現代の技術で作成することができるが、このような照明装置は、指定された直径の棒１６にしか使用することができない。用途によっては、これは実際的ではない。代替方法は、図１２に示すように、光ライン６および８のアレイで、このような照明効果を刺激することである。異なる直径のターゲットに対応するために、参照符号５４で示すように方向を再転換できるように、光ライン／ブースタの各組合せを調節可能にすることができる。光ラインの方法は、棒１６が円形ではない場合にも有利である。
【００４９】
図１３Ａは、本発明によるシステムの別の実施形態の単純化した概略図およびブロック図である。この実施形態は、検査対象物／移動する棒１６が封じ込められ、導管２４などを通って方向２０に長手方向に移動する状態で、小さいアクセスギャップ２６（図５に最もよく図示）内で作動可能であるように、比較的小さいスペース（例えば２０から５０ｍｍ）にパッケージされた反射要素を封じ込め、非常に簡単に保守可能なカセットを提供する。図１３Ａは、ライン光アセンブリ６、光学ブースタ８、カメラ１２、レンズ１４、入射照明光線４０用の反射ミラー３８、棒表面の像を表す反射（像）光線４２用の第２反射ミラー３８’、および第１部品４３ａ、および軸線「Ａ」に沿って第１部品４３ａから間をおいて配置され、オフセット位置に配置された第２部品４３ｂを有し、アクセススペース４３ｃを規定する管４３などの保護装置を示す。保護部品４３ａ、４３ｂは、比較的脆弱な撮像および照明構成要素を、（上述したように）高温なこともある移動棒１６から発生する熱、衝撃（例えば接触）および他の汚染（例えば粒子）から保護するように構成される。部品４３ａおよび４３ｂは周方向でもよい。口４３ｃは、照明光線４０および反射（像）光線４２が出入りできるような大きさおよび形状で構成することができる。保護管４３は、高温の鋼棒１６を本発明のシステムの残りの部分から隔離するのに適切な金属または他の耐久性のある材料から形成することができる。
【００５０】
図１３Ａはさらに、真空を使用して、保護管４３のアクセススペース４３ｃの近傍または付近のスペースに存在するような工場のスケール粉末または微小な水霧などの、空中浮遊の比較的小さい大きさの汚染物質６２（つまり、保護管の内部で移動する金属棒から発する汚染物質）の存在を減少させるように構成された汚染軽減機構を示す。この汚染物質軽減機構は、アクセス４３ｃ内およびその周囲で、大きめの参照符号がアクセススペース４３ｃから十分に出るのを阻止するように構成されたエアナイフまたはエアワイプなどと組み合わせて作動することができる。真空式の汚染物質軽減機構の１つの利点は、光学構成要素を相対的に（つまり汚れた光学構成要素と比較して）汚染物質がない状態、または低い汚染物質レベルに維持し、それによって比較的清浄に維持し、光学性能を改善することである。また、この汚染軽減機構は、撮像路の空中浮遊汚染物質を減少させるように作動可能であり、これは画像収集手段の可視性を改善することができる。
【００５１】
汚染物質軽減機構は、真空コネクタ６６を有する真空エンドエフェクタ６４、コネクタ６６に接続するように構成された第１の端を有するパイプまたは他の真空導管６６’、および導管６６’の他方の端と結合する真空ポンプ７２などの真空源を含む。
【００５２】
真空エンドエフェクタ６４は、図面で示すように輪形であることが好ましく、輪の軸線を中心に形成され、保護管４３のアクセススペース４３ｃ内およびその周囲のスペースを制限する真空吸引入口７０を有する。設置した状態で、エンドエフェクタ６４の輪の軸線は、金属棒が移動する長手軸とほぼ一致する。エンドエフェクタ６４は薄肉構成で、内部真空室６８を規定する複数の連続的な外部薄肉側部を有する全体的に閉じた幾何形状である。好ましい実施形態では、輪形の真空エンドエフェクタ６４は、半径方向の断面で長方形の形状であることを特徴とする（図１３Ｅで最もよく図示）。しかし、真空エンドエフェクタ６４は様々な形状をとることができ、例えばアクセススペース４３ｃの周囲に真空の有効範囲を提供するように協働状態で構成された半分の輪が１対であってよい。また、真空エンドエフェクタ６４は、アクセススペース４３ｃの周囲に配置された複数の直線の棒の形態をとることができる。本発明の概念および範囲に入る他の変形も可能である。
【００５３】
真空源（ポンプ７２）は、導管６６’、真空室６８を通り、最終的に吸引入口７０を介して作動し、小さい空中浮遊の汚染物質６２を含むアクセススペース４３ｃの近傍のスペースに真空を適用する（したがってほぼ排気される）。
【００５４】
図１３Ｂは、着脱式カセット１５２内に構成された複数の反射ミラー３８（照明を誘導）を示す略正面斜視図である。図１３Ｂは、対応する数のミラー座１３８によって支持された８つの反射ミラー３８を示す。カセット１５２は着脱式であり、設置した位置（図１３）およびほぼ完全に脱着位置（図１３Ｃで最もよく図示）で図示されている。カセット１５２は、板１５０などのホルダに装着されて図示されている。板１５０は、底板１５４を通して本発明の撮像システムの他の要素と連結することができる。
【００５５】
図示の実施形態では、板１５０は、板１５０の内周に滑動溝１５６を含むように構成される。カセット１５２は、溝１５６と対合するような大きさおよび形状で構成された複数の取り付けタブ１５８（対角線上反対側に対になって配置された４つを図示）を含む。寸法公差は、カセット１５２が装着位置にある場合に、カセット１５２、特にそのミラー３８が、構成要素１４／１２および構成要素６／８と適切に位置合わせされるような寸法公差である。カセット１５２は受動的構成要素、つまり照明検出ミラー３８および像反射ミラー３８’（図１３Ｅおよび図１３Ｆで最もよく図示）を含み、したがって本発明の照明および撮像システムを備えるカセット１５２の外部の他の要素に、ケーブル、電線などを介して一切接続する必要がないことを認識されたい。これは、例えば、カセット１５２が、接続がないことによって、比較的簡単に洗浄のための取り外し、及び取り付けができる利点がある。
【００５６】
カセット１５２は、同様に溝１５６内で滑動し、そこに保持される適切な対合特徴（例えば締結具）を有する単純な閉鎖部材１５３（図１３Ｂの想像線で図示）など、適切な固定および保持機構を通して装着位置（つまり位置合わせ状態）に維持することができる。多種多様な代わりの適切な固定および保持機構があることが、当業者には認識される。
【００５７】
図１３Ｂの実施形態では、４個のカメラ１２が使用されている。
【００５８】
図１３Ｂはさらに、汚染物質軽減機構の輪の実施形態を斜視図で図示している。
【００５９】
図１３Ｃは、脱着位置にあるカセット１５２の単純化した略図である。カセット１５２は、例えば保守（例えば洗浄、修理、再位置合わせ）のために、使用中の固定および保持機構１５２があれば全て最初に無効／無能化し、矢印１６０の方向にカセットを外すことによって、簡単に外すことができる。カセット１５２は、上述した手順を逆にすることによって、簡単に再装着／再設置することができる。
【００６０】
図１３Ｄは、図１３Ｂの実施形態の略正面斜視図であり、管形の保護装置４３ａおよび４３ｂを示す。図１３Ｄは、設置し、固定した位置にある固定および保持機構１５３も示す。図示のような装着位置で、照明検出ミラー３８および像誘導ミラー３８’は、それぞれ光ラインアセンブリ（光源６およびブースタ８）およびレンズ１４／カメラ１２と位置合わせされている。
【００６１】
図１３Ｄはさらに、中央を通る半径方向断面で切り取ったエンドエフェクタ６４も図示している（明快さを期して、輪の半分は削除されている）。図示のように、エンドエフェクタ６４は、内部の真空室６８を規定する複数の薄肉側部を含む。吸引入口７０も図示され、これは吸引入口７０が現れるように半径方向内向きの隅部を除去することによって形成することができる。
【００６２】
図１３Ｅは、カセット１５２が装着位置にある状態の、図１３Ｂの実施形態の略側面図である。図１３Ｅは、レンズ１４およびカメラ１２と位置合わせされた像誘導ミラー３８’を示す。図１３Ｅは、保護管の部分４３ａと４３ｂの間に規定されたカメラを見るギャップ４３ｃも図示している。
【００６３】
図１３Ｅはさらに、図１３Ｄの断面を切り取った真空エンドエフェクタ６４の側面図も示す。図１３Ｅは、内部真空室６８および真空吸引入口７０を側面図として示す。入口７０は、概ね半径方向内側に面し、さらにアクセススペース４３ｃの周囲を制限している。
【００６４】
真空エンドエフェクタ６４は、従来通りの構築技術および材料（例えば金属または他の耐久性がある材料）を使用して形成することができる。真空コネクタ６６および導管６６’も、当業者に知られている従来通りの構築技術および材料を備えてよい。また、真空ポンプ７２は、当業者に知られている従来通りの装置も備えてよい。例えば、真空ポンプ７２は、ベンチュリまたは電動タイプまたは当技術分野で知られている他のタイプでよい。
【００６５】
予め選択される望ましい印加真空レベル（つまり吸引入口７０で観察される真空レベル）は、小さい汚染物質６２の特定の程度、存在およびタイプ、および吸引入口７０の幾何形状、そのアクセススペース４３ｃに対する方向および近接性によって決定することができる。真空ポンプ７２の対応する性能特性は、エンドエフェクタ６４の特定の幾何形状および大きさ／容積、さらにコネクタ６６および導管６６’の大きさおよび長さに鑑みて、以上で決定した望ましい印加真空レベルに基づいて決定することができる。
【００６６】
図１３Ｆは、図１３Ｂの実施形態の略背面斜視図である。図１３Ｆは、カセット１５２内の３つの像誘導ミラー３８’（レンズ１４／カメラ１２の組合せ毎に１つのミラー３８’）を示す。図１３Ｆでは、対応するレンズ１４／カメラ１２の組合せと同様に、１つのミラー３８’が見えなくなっていることに留意されたい。
【００６７】
図１に戻ると、計算ユニット１０は複数のカメラ１２に結合されている。計算ユニット１０は、棒１６が長手軸に沿って方向２０（方向２０は図１で最もよく図示）に移動するにつれ、カメラ１２によって連続的に収集された複数の画像帯１８の画像データを受信するように構成されている。フレームグラッバ（Frame Grabber）を使用して、画像信号を受信することができる。しかし、システム内のカメラ１２は、上述したようにデジタルカメラであることが好ましい。計算ユニットは、画像データを処理するために十分な計算力を有するために、１つまたは複数のコンピュータを備えてよい。計算速度を上げるために、画像処理ハードウェアをソフトウェアと組み合わせて使用することができる。複数のコンピュータを使用する場合、これらのコンピュータは、ＴＣＰ／ＩＰなどのコンピュータ間リンクを通して相互にリンクすることができる。
【００６８】
いかなる場合も、計算ユニット１０は、棒１６の表面の所定の特徴を検出するために、画像データを処理するように構成される。好ましい実施形態では、この特徴は表面傷である。したがって、画像データは傷を求めて処理され、このような傷は、図１４Ａから図１４Ｂに例示的に図示されている。画像は一般的に、実際の傷（例えば参照符号３０２）と引っ掻き傷（例えば参照符号３０４）などのノイズとの両方を含む。Ｃ、Ｃ＋＋、機械言語などのコンピュータコードに組み込まれるか、ハードウェアの論理に組み込まれた画像処理アルゴリズムを使用して、ノイズを除去し、３０６に示すような真の傷を検出する。識別すべき傷は、図１５Ａから図１５Ｃに示すように、大きい縦横比を有することがあり、ここで参照符号３０８は長さが１０００ｍｍあり、参照符号３１０は０．０５０ｍｍの幅を示すことがある。あるいは、図１６Ａから図１６Ｃに示すように、傷は短く、ほぼ１：１の縦横比を有することがある。これらのアルゴリズムは当技術分野で知られているが、以下で概略を説明する。処理の第１層は、例えば第１所定閾値を局所的コントラストと比較することにより、画像の局所的コントラストを比較することを含む。処理の第２層は、第２所定閾値を適用して、大きさ、位置、長さおよび幅などの傷の性質を検出することを含む。
【００６９】
図１に関して説明し、図示した好ましい実施形態は、高温圧延工場または冷間引き抜き工場などの典型的な金属処理工場で、埃、水、振動、および他の有害な要素に対する防護装置も有する。
【００７０】
検査するために、棒をさらに制限し、断面減少プロセスライン内で３つ以上のカメラ１個のシステムを別個に使用する可能性があることを、当業者は認識されたい。
【００７１】
断面減少プロセスラインでは、統計的なプロセス制御の目的で、全周ではなく棒表面の一部をカバー（例えば検査）しても有用なことがあることも、当業者は認識されたい。
【００７２】
処理するために各区域走査画像の特定の部分しか使用しない場合は、線走査カメラの代わりに非常に高速（高いデータレートおよび高いフレーム率）の区域走査カメラを使用できることも、当業者は理解されたい。
【００７３】
金属棒が高温の場合は、金属棒の表面情報を伝達するために、（図１２の）反射光線４２の特定の波長しか使用しないように、光学フィルタをレンズと組み合わせて使用できることも理解できる。このような波長は、前記高温で金属棒が放出しないかまたは優勢には放出しない波長である。１，６５０℃以下の金属棒では、４３６ｎｍの波長を使用することができる。この場合は、レンズに４３６ｎｍの干渉フィルタを使用する。この波長は、温度とともに変更することができる。温度が低下した場合は、これより長い波長を使用することができる。
【００７４】
さらなる変形では、光ラインアセンブリは、ストロボ光を含むように構成することができ、ここで計算ユニット１０は、照明（つまりストロボ）を、画像収集アセンブリ（例えば好ましい実施形態ではカメラ１２）によって実行される画像捕捉機能と同期させる。
【００７５】
さらなる実施形態では、計算ユニット１０は、検出された傷の実行中の記録をとるように構成され、これは（ｉ）金属棒の断面積を機械的に減少させるプロセスを通して製造されている棒１６の先端などの「開始」位置に対して、検出された各傷の個々の位置、（ｉｉ）大きさ、形状、コントラストなど、検出された傷の性質に関する個々の記述、および（ｉｉｉ）任意選択で、検出された傷の部位およびその周囲の実際の画像を含む。この記録は、供給業者／製造業者が、例えば前払いの値引きを決定するために有用なことがあり、例えば棒のどの部分を回避するか、追跡加工するかなど、さらなる処理に使用するために、顧客に（例えばディスケットまたは他の電子的手段で）提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施形態の概略図およびブロック図である。
【図２】本発明による実施形態で検査するのに適切な検査対象物の例示的幾何形状の断面図である。
【図３】メタルフラットの幾何断面形状を示す。
【図４】メタルフラットおよび棒に適用した状態の従来通りの照明体系を示す略図である。
【図５】移動中に導管によって制約された棒、および本発明による実施形態を配置できる隣接導管間のギャップを示す単純化した斜視図である。
【図６】１つのカメラを使用した金属棒の撮像有効範囲を示す単純化した平面図である。
【図７】１つのカメラおよびテレセントリックレンズでの金属棒の撮像有効範囲を示す単純化した平面図である。
【図８】ピクセルのラインなどの同大きさのグリッドを棒の輪郭に投影することに基づくアーク長変化を示す単純化した平面図である。
【図９】本発明による棒表面の照明構成を示す単純化した平面図である。
【図１０】さらに、図９の照明構成をさらに詳細に示す単純化した平面図である。
【図１１】本発明の照明構成の使用と関連した金属棒の単純化した斜視図である。
【図１２】棒の表面に向けられた状態で周方向の照明構成を示す単純化した平面図である。
【図１３Ａ】本発明による棒表面の照明および撮像構成の別の実施形態を示す平面図である。
【図１３Ｂ】反射要素の集まりを洗浄するために簡単に回収し、機能するために回復できるように、設置された位置で図示された図１３Ａの照明構成の略図である。
【図１３Ｃ】部分的に除去した位置で図示された反射要素の集まりを含む、図１３Ｂの照明構成の略図である。
【図１３Ｄ】保護管を示す、図１３Ｂの実施形態の略斜視図である。
【図１３Ｅ】図１３Ｂの実施形態の略側面図である。
【図１３Ｆ】図１３Ｄに対して反対側から見た図１３Ｂの実施形態の略斜視図である。
【図１４Ａ】幾つかの表面ノイズとともに表面傷を示す。
【図１４Ｂ】図１４Ａの画像に適用した状態の、本発明による画像処理ステップの例示的結果を示す。
【図１５Ａ】金属棒上に見られ、本発明による実施形態で検出できる長い表面傷の例を示す。
【図１５Ｂ】金属棒上に見られ、本発明による実施形態で検出できる長い表面傷の例を示す。
【図１５Ｃ】金属棒上に見られ、本発明による実施形態で検出できる長い表面傷の例を示す。
【図１６Ａ】金属棒上に見られ、本発明による実施形態で検出できる比較的短い表面傷を示す。
【図１６Ｂ】金属棒上に見られ、本発明による実施形態で検出できる比較的短い表面傷を示す。
【図１６Ｃ】金属棒上に見られ、本発明による実施形態で検出できる比較的短い表面傷を示す。
【符号の説明】
【００７７】
２    光源
４    光導管
６    複数のライン光
８    光学ブースタ
１０  計算ユニット
１２  カメラ
１４  レンズ
１６  金属棒
１８  画像帯
２２  円形路
【図１】
2009507211.tif 000007
【図２】
2009507211.tif 000008
【図３】
2009507211.tif 000009
【図４】
2009507211.tif 000010
【図５】
2009507211.tif 000011
【図６】
2009507211.tif 000012
【図７】
2009507211.tif 000013
【図８】
2009507211.tif 000014
【図９】
2009507211.tif 000015
【図１０】
2009507211.tif 000016
【図１１】
2009507211.tif 000017
【図１２】
2009507211.tif 000018
【図１３Ａ】
2009507211.tif 000019
【図１３Ｂ】
2009507211.tif 000020
【図１３Ｃ】
2009507211.tif 000021
【図１３Ｄ】
2009507211.tif 000022
【図１３Ｅ】
2009507211.tif 000023
【図１３Ｆ】
2009507211.tif 000024
【図１４Ａ】
2009507211.tif 000025
【図１４Ｂ】
2009507211.tif 000026
【図１５Ａ】
2009507211.tif 000027
【図１５Ｂ】
2009507211.tif 000028
【図１５Ｃ】
2009507211.tif 000029
【図１６Ａ】
2009507211.tif 000030
【図１６Ｂ】
2009507211.tif 000031
【図１６Ｃ】
2009507211.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月19日(2007.10.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造プロセスで長手軸に沿って延び、移動する細長い棒を撮像するシステムであって、
前記棒が移動している間に、前記棒表面の周囲の第１の所定幅を撮像し、画像帯を規定して、それに対応する画像データを生成する視野を有するとともに、線走査カメラを備えるｎ個（nは3以上の整数）のデジタルカメラを含み、その組み合わされた視野が前記画像帯に対応するように構成された画像収集アセンブリと、
第２の所定幅を有する光ライン帯を前記棒の表面に投影するように構成され、前記画像帯が前記光ライン帯内にあるように、前記画像収集アセンブリに対して配置され、さらに、光の強度が前記画像帯に沿ってほぼ均一であるように構成される光ラインアセンブリと、
自身のホルダに対して装着位置および脱着位置を有し、（ｉ）複数のライン光源と前記棒の中間の照明誘導ミラーと、（ｉｉ）前記棒と前記カメラの中間の画像誘導ミラーとを含み、前記装着位置にある場合は、前記照明ミラーと前記画像誘導ミラーが位置合わせされる着脱式カセットと、
前記画像収集アセンブリに結合され、前記棒が前記長手軸に沿って移動すると、前記画像収集アセンブリによって収集された複数の画像帯の画像データを受信するように構成され、さらに、前記画像データを処理して、前記棒の所定の表面特徴を検出するように構成される計算ユニットと、を備えるシステム。
【請求項２】
さらに、前記カセットを前記装着位置に保持するように構成されたロックおよび保持機構を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
製造プロセスで長手軸に沿って延び、移動する細長い棒を撮像するシステムであって、
前記棒が移動している間に、前記棒表面の周囲の第１の所定幅を撮像し、画像帯を規定して、それに対応する画像データを生成するような構成である視野を有するとともに、線走査カメラを備えるｎ個のディジタルカメラ（ｎは３以上の整数）を含み、その視野の組合せが前記画像帯に対応するように構成された画像収集アセンブリと、
第２の所定幅を有する光ライン帯を前記棒の表面に投影するように構成され、前記画像帯が前記光ライン帯内にあるように、前記画像収集アセンブリに対して配置され、さらに、光の強度が前記画像帯に沿ってほぼ均一であるように構成される光ラインアセンブリと、
第１部品と、前記長手軸に沿って前記第１部品から隔置され、片寄った第２部品とを有して、アクセススペースを規定するとともに、細長い棒と前記画像収集手段と前記光ラインアセンブリとの中間に配置された管を備え、前記アクセススペースが、（ｉ）前記光ライン帯が入り、（ｉｉ）前記画像帯が出ることができるような大きさおよび形状で構成されている保護装置と、を備え、前記撮像システムがさらに、（ｉ）複数のライン光源と前記棒との中間の照明誘導ミラー、および（ｉｉ）前記棒と前記カメラの中間の画像誘導ミラーを含み、前記照明誘導ミラーおよび前記画像誘導ミラーが前記アクセススペースに配置され、前記ライン光アセンブリが、前記保護管の前記第１部品および前記第２部品の一方によって前記棒から保護され、前記画像収集アセンブリが、前記保護管の前記第１部品および前記第２部品の一方によって前記棒から保護され、さらに、
前記画像収集アセンブリに結合され、前記棒が前記長手軸に沿って移動すると、前記画像収集アセンブリによって収集された複数の画像帯の画像データを受信するように構成され、さらに、前記画像データを処理して、前記棒の所定の表面特徴を検出するように構成される計算ユニット、を備えるシステム。
【請求項４】
前記管が金属を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
さらに、前記保護管の前記アクセススペースの近傍のスペースで汚染物質の存在を軽減するように構成された汚染物質軽減機構を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記汚染物質が工場のスケール粉末および水霧の一方を含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記汚染物質軽減機構が、内部真空室を規定する外壁を有し、さらに前記保護装置の前記アクセススペースの近傍に配置された吸引入口を含み、真空源に接続するように構成された真空エンドエフェクタを備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記真空エンドエフェクタが、前記長手軸とほぼ一致する輪の軸線を有する輪形状であり、前記吸引入口が、前記アクセススペースの周囲を制限するような大きさおよび形状で構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記真空エンドエフェクタが、半径方向断面でほぼ長方形であり、前記吸引入口が、前記真空エンドエフェクタの半径方向内側の隅を除去することによって形成される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記真空エンドエフェクタが、１対の輪形の半分の本体部分を備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記真空エンドエフェクタが複数の直線状の棒を備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記汚染物質軽減機構がさらに、前記真空源を前記真空エンドエフェクタに接続する導管を含み、前記真空源が真空ポンプを備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
前記真空ポンプがベンチュリタイプである、請求項１２に記載のシステム。
【国際調査報告】
2009507211.tif 000033