JP2017190985A - Tubular body inner surface inspection apparatus, tubular body inner surface inspection method, drift gage, and drift inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、管状体内表面検査装置、管状体内表面検査方法、ドリフトゲージ及びドリフト検査方法に関する。 The present invention relates to a tubular body surface inspection apparatus, a tubular body surface inspection method, a drift gauge, and a drift inspection method.
鋼管のような金属管や樹脂製のパイプ等に代表される管状体の内表面を検査する管状体の内面検査は、特に鋼管のような金属管においては重要な検査項目の一つであり、通常は、管状体の製造工程とは別の工程を別途設けて、目視検査が行われている。 The inner surface inspection of a tubular body for inspecting the inner surface of a tubular body represented by a metal pipe such as a steel pipe or a resin pipe is one of the important inspection items particularly in a metal pipe such as a steel pipe, Usually, a visual inspection is performed by providing a separate process from the manufacturing process of the tubular body.
管状体の目視検査は、検査員の技量に負う部分が大きく、特に、管状体の内表面を検査する内面検査は、目視検査を十分に実施することが困難となる。そのため、特に、管状体の軸方向深部において、破廉恥な疵の流出や重大クレームが発生する可能性がある。また、検査手法によっては、検出困難となる管状体内表面の凹凸も存在するため、管状体の内表面を直接監視することが重要である。 The visual inspection of the tubular body largely depends on the skill of the inspector. In particular, the internal inspection for inspecting the inner surface of the tubular body makes it difficult to sufficiently perform the visual inspection. Therefore, in particular, in the axial direction deep part of the tubular body, there is a possibility that a shameful spilling out of the spear or a serious claim may occur. In addition, depending on the inspection method, there are irregularities on the surface of the tubular body that are difficult to detect, so it is important to directly monitor the inner surface of the tubular body.
このような管状体の内表面の検査方法として、管状体の内表面を全周に亘って撮像する撮像装置や照明装置等といった光学的手段からなる撮像機構を管状体の内部で管軸方向に沿って移動させる、光学的検査が実施されることが多い。 As an inspection method of the inner surface of such a tubular body, an imaging mechanism comprising optical means such as an imaging device or an illuminating device that images the entire inner surface of the tubular body is arranged in the tube axis direction inside the tubular body. Optical inspections are often performed that are moved along.
例えば、以下の特許文献1には、鋼管の端部内面に対して撮影カメラを配置し、全周画像を撮影する際に、撮影カメラを回転させる技術が開示されている。かかる特許文献1では、撮影カメラの回転量をエンコーダにて測定し、得られた回転移動量から管周方向の撮影ピッチ(長さ間隔)を導出し、全周方向を一定ピッチで撮影していく手法が提案されている。 For example, the following Patent Document 1 discloses a technique in which a photographing camera is arranged on the inner surface of an end portion of a steel pipe and the photographing camera is rotated when photographing an entire circumference image. In Patent Document 1, the amount of rotation of the photographing camera is measured by an encoder, the photographing pitch (length interval) in the tube circumferential direction is derived from the obtained rotational movement amount, and the entire circumferential direction is photographed at a constant pitch. A method has been proposed.
以下の特許文献2には、照明とカメラとを配置した撮像部を鋼管の内部へと送入し、照明の投光角を遠隔操作で操作しながら鋼管の内表面全長を撮像する技術が開示されている。かかる特許文献2では、撮像視野を、鋼管の内表面全周分としておらず、鋼管内面360°分を確保しておらず、撮像部を反転させることで、全周方向分の画像を取得するとしている。 The following Patent Document 2 discloses a technique for imaging an entire length of an inner surface of a steel pipe while feeding an imaging unit in which a lighting and a camera are arranged into the inside of the steel pipe and remotely operating a projection angle of the lighting. Has been. In Patent Document 2, the imaging field of view is not for the entire inner surface of the steel pipe, the inner surface of the steel pipe is not secured for 360 °, and an image for the entire circumferential direction is acquired by inverting the imaging unit. It is said.
以下の特許文献3には、管状体の内部に測定器を挿入し、スリットレーザを照射することで得られる光切断画像からレーザ線を検出する技術が開示されている。かかる特許文献3では、レーザ受光強度に応じてレーザ線の色を変え、光切断画像に上書き表示して、鋼管内面の凹凸である溶接ビード部を表示する手法が提案されている。 Patent Document 3 below discloses a technique for detecting a laser beam from a light cut image obtained by inserting a measuring instrument into a tubular body and irradiating a slit laser. Patent Document 3 proposes a method of changing the color of a laser beam in accordance with the laser light reception intensity, overwriting it on a light cut image, and displaying a weld bead portion that is an unevenness on the inner surface of the steel pipe.
以下の特許文献4には、円盤状のレーザを管状体の内面に照射し、光切断画像を形成し、管状体内面の管軸方向に移動しながらこの光切断面を逐次撮像することで、管状体の内面形状を構築する技術が開示されている。 Patent Document 4 below irradiates the inner surface of the tubular body with a disk-shaped laser, forms a light section image, and sequentially images the light section plane while moving in the tube axis direction of the inner surface of the tubular body, A technique for constructing an inner surface shape of a tubular body is disclosed.
以下の特許文献5には、2種の光源を管状体の内面に照射する技術が開示されており、一方の光源から円環状のレーザを周方向に照射して光切断画像を取得するとともに、もう一方の光源から一様な面照明を照射する。かかる特許文献5では、これら異なる照明から発せられた光を受光し、管状体内面の凹凸及び模様を測定する手法が提案されている。 Patent Document 5 below discloses a technique of irradiating the inner surface of a tubular body with two types of light sources, and irradiates an annular laser from one light source in the circumferential direction to obtain a light section image, Uniform surface illumination is emitted from the other light source. Patent Document 5 proposes a method of receiving light emitted from these different illuminations and measuring the unevenness and pattern on the inner surface of the tubular body.
以下の特許文献6には、管状体の管軸方向に沿って移動しながら、管状体の内表面に対して環状のレーザ光を照射して得られる環状ビーム画像から光切断画像を得ることで、内表面の凹凸疵と模様系の疵とを同時に検出する装置について開示されている。 In Patent Document 6 below, a light cut image is obtained from an annular beam image obtained by irradiating an inner surface of a tubular body with an annular laser beam while moving along the tube axis direction of the tubular body. An apparatus for simultaneously detecting irregularities on the inner surface and pattern-type defects is disclosed.
ここで、上記特許文献1に開示されている技術では、管状体端部内面に測定機を送入し、鋼管軸方向からカメラにより撮像を行うものであり、ミラーにて反射された鋼管端部内面が、カメラにより撮像される。このとき、内面全周分の撮像には、カメラ及びミラーを回転させるとともに、エンコーダにてカメラ回転量を測定し、鋼管周方向の取込分解能を一定にするために、エンコーダ測定値から回転量が導出される。しかしながら、上記特許文献1に開示されている技術では、撮像機材の傾きや変化に起因した視野変化を抑制することが困難であるという問題がある。 Here, in the technique disclosed in Patent Document 1, a measuring machine is fed into the inner surface of the end of the tubular body, and imaging is performed by a camera from the axial direction of the steel pipe, and the end of the steel pipe reflected by the mirror The inner surface is imaged by the camera. At this time, for imaging of the entire inner surface, the camera and mirror are rotated, the camera rotation amount is measured by the encoder, and the rotation amount is calculated from the encoder measurement value in order to make the capture resolution in the steel pipe circumferential direction constant. Is derived. However, the technique disclosed in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to suppress a change in visual field due to an inclination or a change in imaging equipment.
また、上記特許文献2に開示されている技術では、撮像部によって鋼管内表面が遮蔽されてしまう影響を排除するために、撮像部を回転させることで全周分の画像を取得するものであるが、撮像部の回転量については言及されておらず、疵の多重カウントを留意するといった手動による操作に依存するものとなっている。そのため、撮像部の姿勢変化に応じて得られた画像を定量的に補正することができないという問題がある。 Further, in the technique disclosed in Patent Document 2, an image for the entire circumference is acquired by rotating the imaging unit in order to eliminate the influence of the imaging unit shielding the inner surface of the steel pipe. However, the rotation amount of the image pickup unit is not mentioned, and it depends on a manual operation such as paying attention to the multiple count of wrinkles. For this reason, there is a problem in that an image obtained according to a change in posture of the imaging unit cannot be quantitatively corrected.
また、上記特許文献3に開示されている技術は、レーザ受光強度に応じてレーザ細線部の色を変えて、鋼管内面光切断画像に表示させるのみであり、鋼管内表面の凹凸形状や、鋼管内表面に存在するビード部を、自動的に検出したり判定したりすることが困難であるという問題がある。 In addition, the technique disclosed in Patent Document 3 only changes the color of the laser thin line portion according to the laser light receiving intensity and displays it on the inner surface light cut image of the steel pipe. There is a problem that it is difficult to automatically detect or determine the bead portion existing on the inner surface.
また、上記特許文献4に開示されている技術では、カメラ及び光源を管軸方向に走査することで管状体内面の形状を連続的に取得しているが、かかる技術では、三次元形状を表示しているのみであって、凹凸疵等の有害/無害の自動判定が困難であるという問題がある。 In the technique disclosed in Patent Document 4, the shape of the inner surface of the tubular body is continuously acquired by scanning the camera and the light source in the tube axis direction. However, in this technique, a three-dimensional shape is displayed. However, there is a problem that it is difficult to automatically determine harmful / innocence such as uneven wrinkles.
また、上記特許文献5に開示されている技術では、形状モニタと状態モニタとを利用して、主として目視により管状体内面の凹凸及び模様を判断しており、有害部の自動判定が困難であるという問題がある。 Further, in the technique disclosed in Patent Document 5, the unevenness and the pattern of the inner surface of the tubular body are mainly determined visually by using the shape monitor and the state monitor, and it is difficult to automatically determine the harmful part. There is a problem.
また、上記特許文献6に開示されている技術では、管状体撮像装置を管軸方向に走査する必要があり、走査時における管状体撮像装置の姿勢変化への追従ができないという問題がある。 In addition, the technique disclosed in Patent Document 6 has a problem in that it is necessary to scan the tubular body imaging device in the tube axis direction, and it is impossible to follow the change in posture of the tubular body imaging device during scanning.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、管状体の内表面を撮像する撮像機材に姿勢変化が生じた場合であっても、管状体の内表面に存在する凹凸疵と模様系の疵とを自動的に検出することが可能な、管状体内表面検査装置、管状体内表面検査方法、ドリフトゲージ及びドリフト検査方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a tubular body even when a posture change occurs in an imaging equipment that images the inner surface of the tubular body. It is an object of the present invention to provide a tubular body surface inspection apparatus, a tubular body surface inspection method, a drift gauge, and a drift inspection method capable of automatically detecting uneven ridges and pattern creases present on the inner surface of the body.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、管状体の管軸方向に沿って移動しながら、当該管状体の内表面の全周方向に対して環状のレーザ光を照射し、当該環状のレーザ光が照射された前記内表面を撮像することで前記内表面における前記環状のレーザ光の撮像画像である環状ビーム画像を、管状体の管軸方向に沿って複数生成する管状体撮像装置と、前記管状体撮像装置により生成された前記環状ビーム画像に対して画像処理を行い、前記管状体の内表面に欠陥が存在するかを判断する演算処理装置と、を備え、前記管状体撮像装置は、前記環状のレーザ光を前記管状体の内表面の全周方向に対して照射するレーザ光照射装置を少なくとも有する照明機構と、前記環状のレーザ光が照射された内表面を撮像する撮像装置と、前記管状体撮像装置の前記管状体の管軸方向に沿った移動の際に生じる前記管状体の管周方向の回転の向き及び大きさを測定する回転量測定装置と、を有しており、前記演算処理装置は、それぞれの前記環状ビーム画像における前記環状のレーザ光の照射部分の重心位置と半径とをそれぞれ算出する環状ビームセンター算出部と、算出された前記重心位置、及び、当該重心位置と前記環状のレーザ光の照射部分との離隔量に基づいて前記環状ビーム画像の座標系を変換し、それぞれの前記環状のレーザ光の照射部分を前記管状体の管周方向に展開した線分である光切断線を含む帯状の領域である光切断画像を複数生成する座標変換部と、前記光切断画像それぞれを前記管軸方向に沿って順に配列させた縞画像フレームに基づいて、前記管状体の内表面の凹凸状態を表す深さ画像と、前記管状体の内表面における前記環状のレーザ光の輝度分布を表す輝度画像と、を算出する画像算出部と、算出された前記深さ画像及び前記輝度画像のそれぞれについて、前記回転量測定装置により測定された前記回転の向き及び大きさを用いて、前記管周方向の回転に伴う管周方向の位置ズレを補正する回転補正部と、補正された前記深さ画像及び前記輝度画像に基づいて、前記管状体の内表面に存在する欠陥を検出する検出処理部と、を有し、前記画像算出部は、前記管周方向に沿った前記光切断線の線幅方向の重心位置を算出し、前記半径を、前記光切断画像に対して予め指定した管軸方向の位置である基準位置として、当該基準位置と前記重心位置との変位量に基づいて前記深さ画像を算出する管状体内表面検査装置が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to an aspect of the present invention, while moving along the tube axis direction of a tubular body, an annular laser beam is irradiated to the entire circumferential direction of the inner surface of the tubular body. Tubular that generates a plurality of annular beam images that are captured images of the annular laser light on the inner surface along the tube axis direction of the tubular body by imaging the inner surface irradiated with the annular laser light A body imaging device, and an arithmetic processing device that performs image processing on the annular beam image generated by the tubular body imaging device and determines whether a defect exists on the inner surface of the tubular body, The tubular body imaging device includes an illumination mechanism having at least a laser light irradiation device that irradiates the annular laser light to the entire circumferential direction of the inner surface of the tubular body, and an inner surface irradiated with the annular laser light. An imaging device for imaging; A rotation amount measuring device for measuring the direction and size of rotation in the tube circumferential direction of the tubular body that occurs when the tubular body of the tubular body imaging device moves along the tube axis direction; The arithmetic processing unit includes an annular beam center calculating unit that calculates a center of gravity position and a radius of an irradiation portion of the annular laser beam in each of the annular beam images, the calculated center of gravity position, and the center of gravity position. The coordinate system of the annular beam image is converted on the basis of the distance between the annular laser beam irradiation portion and the annular laser beam irradiation portion is expanded in the tube circumferential direction of the tubular body. A coordinate conversion unit that generates a plurality of light-cutting images, which are band-like regions including a light-cutting line, and a striped image frame in which each of the light-cutting images is sequentially arranged along the tube axis direction. body An image calculation unit that calculates a depth image representing an uneven state of the inner surface and a luminance image representing a luminance distribution of the annular laser beam on the inner surface of the tubular body, the calculated depth image, and the For each of the luminance images, a rotation correction unit that corrects a positional deviation in the tube circumferential direction due to the rotation in the tube circumferential direction using the rotation direction and magnitude measured by the rotation amount measuring device is corrected. A detection processing unit that detects a defect present on the inner surface of the tubular body based on the depth image and the luminance image, and the image calculation unit includes the light along the tube circumferential direction. The center of gravity position in the line width direction of the cutting line is calculated, and the radius is set as a reference position that is a position in the tube axis direction designated in advance with respect to the light section image, and the displacement amount between the reference position and the center of gravity position is calculated. Calculate the depth image based on A tubular body surface inspection device is provided.
前記深さ画像は、管軸方向のそれぞれの位置での前記凹凸状態の一次元分布が前記管軸方向に沿って順に配列された、二次元の凹凸状態の分布を表す画像であり、前記輝度画像は、管軸方向のそれぞれの位置での前記環状のレーザ光の輝度の一次元分布が前記管軸方向に沿って順に配列された、二次元の輝度分布を表す画像であり、前記回転補正部は、前記深さ画像及び前記輝度画像のそれぞれについて、前記管軸方向のそれぞれの位置での前記一次元分布を、該当する前記管軸方向の位置で測定された前記回転の向きとは逆方向に、測定された前記回転の大きさだけ平行移動させることで、前記位置ズレを補正することが好ましい。 The depth image is an image representing a two-dimensional uneven state distribution in which the one-dimensional distribution of the uneven state at each position in the tube axis direction is sequentially arranged along the tube axis direction, and the luminance The image is an image representing a two-dimensional luminance distribution in which the one-dimensional distribution of the luminance of the annular laser beam at each position in the tube axis direction is sequentially arranged along the tube axis direction, and the rotation correction The unit reverses the one-dimensional distribution at each position in the tube axis direction with respect to each of the depth image and the luminance image from the rotation direction measured at the corresponding position in the tube axis direction. It is preferable to correct the positional deviation by translating in the direction by the measured magnitude of the rotation.
前記回転量測定装置は、加速度計、ジャイロセンサ又はロータリーエンコーダの何れかであってもよい。 The rotation amount measuring device may be an accelerometer, a gyro sensor, or a rotary encoder.
前記管状体撮像装置は、少なくとも前記照明機構及び前記撮像装置の前記管軸方向に沿った移動と前記管周方向の回転とを行う駆動機構を有しており、前記駆動機構は、前記回転量測定装置により測定された前記回転の向きと大きさを用いて、前記回転の大きさが所定の閾値以下となるように前記管周方向の回転を制御しながら、前記照明機構及び前記撮像装置を前記管軸方向に沿って移動させてもよい。 The tubular body imaging device includes a drive mechanism that performs at least movement of the illumination mechanism and the imaging device along the tube axis direction and rotation of the tube circumferential direction, and the drive mechanism includes the rotation amount. Using the direction and magnitude of the rotation measured by the measuring device, the illumination mechanism and the imaging device are controlled while controlling the rotation in the tube circumferential direction so that the magnitude of the rotation is a predetermined threshold value or less. It may be moved along the tube axis direction.
前記回転量測定装置により測定された前記回転の大きさが所定の閾値以上となった場合に、前記管状体撮像装置が回転し過ぎている旨を警告する警告情報が出力されてもよい。 When the magnitude of the rotation measured by the rotation amount measuring device is equal to or greater than a predetermined threshold value, warning information for warning that the tubular body imaging device is rotating too much may be output.
前記検出処理部は、前記深さ画像及び前記輝度画像の画素値が、欠陥部位特定のための第2の閾値以上であるか否かに基づいて欠陥部位を特定し、特定した前記欠陥部位について、当該欠陥部位の形態及び画素値に関する特徴量情報を抽出し、抽出した特徴量情報に基づいて、前記管状体の内表面に存在する欠陥を判別することが好ましい。 The detection processing unit identifies a defective part based on whether the pixel values of the depth image and the luminance image are equal to or greater than a second threshold value for specifying a defective part, and the identified defective part It is preferable that feature amount information relating to the form and pixel value of the defective part is extracted, and a defect present on the inner surface of the tubular body is determined based on the extracted feature amount information.
前記管状体撮像装置は、前記照明機構及び前記撮像装置を連結して固定する1又は複数の連結部材を更に有し、前記管状体撮像装置が前記管状体の内部に送入される際、及び、当該管状体撮像装置が前記管状体の内部から送出される際のそれぞれで、前記連結部材により前記環状のレーザ光が遮蔽されることで生じた遮蔽領域を含む前記環状ビーム画像を生成するとともに、当該管状体撮像装置の送入と送出との間に、送入時の前記環状ビーム画像の遮蔽領域と送出時の前記環状ビーム画像の遮蔽領域とが重ならないように当該管状体撮像装置を回転し、前記座標変換部は、前記管状体の内表面の所定の位置を基準点として送入時及び送出時の前記環状ビーム画像の座標系をそれぞれ変換し、送入時における複数の前記光切断画像及び送出時における複数の前記光切断画像を生成し、前記画像算出部は、送入時の前記光切断画像又は送出時の前記光切断画像を利用して、当該光切断画像における前記遮蔽領域の位置を特定し、送入時又は送出時の前記環状ビーム画像に基づいて算出され、前記回転補正部により補正された前記深さ画像及び前記輝度画像において、前記遮蔽領域を、送出時又は送入時の前記環状ビーム画像に基づいて算出され、前記回転補正部により補正された前記深さ画像及び前記輝度画像を利用して補完することが好ましい。 The tubular body imaging device further includes one or a plurality of connecting members that connect and fix the illumination mechanism and the imaging device, and when the tubular body imaging device is fed into the tubular body; and And generating the annular beam image including a shielding region generated by shielding the annular laser light by the connecting member each time the tubular body imaging device is sent out from the inside of the tubular body. The tubular body imaging device is arranged so that the shielding area of the annular beam image at the time of sending and the shielding area of the annular beam image at the time of sending do not overlap between the sending and sending of the tubular body imaging device. The coordinate conversion unit converts the coordinate system of the annular beam image at the time of sending and at the time of sending with a predetermined position on the inner surface of the tubular body as a reference point, and a plurality of the light at the time of sending Cutting image and sending Generating a plurality of the light-cut images, and the image calculation unit uses the light-cut image at the time of sending or the light-cut image at the time of sending to identify the position of the shielding area in the light-cut image Then, in the depth image and the luminance image calculated based on the annular beam image at the time of sending or sending and corrected by the rotation correction unit, the shielding area is changed to the one at the time of sending or sending. It is preferable to complement using the depth image and the luminance image calculated based on the annular beam image and corrected by the rotation correction unit.
前記照明機構は、前記管状体の内表面の全周方向に対して円錐状の照明光を照射する円錐状照明光源を更に有しており、前記撮像装置は、前記環状のレーザ光及び前記円錐状の照明光が照射された前記内表面を、前記環状のレーザ光の照射部分と、前記円錐状の照明光の照射領域とが同一視野内に収まるように撮像し、前記座標変換部は、更に、前記円錐状の照明光の照射領域を前記管状体の管周方向に展開した帯状の領域である照明光輝度画像を、管状体の管軸方向に沿って複数生成し、前記回転補正部は、算出された前記照明光輝度画像について、前記回転量測定装置により測定された前記回転の向き及び大きさを用いて、前記管周方向の回転に伴う管周方向の位置ズレを補正し、前記検出処理部は、補正された前記照明光輝度画像を更に用いて、前記管状体の内表面に存在する欠陥を検出してもよい。 The illumination mechanism further includes a conical illumination light source that irradiates a conical illumination light with respect to the entire circumferential direction of the inner surface of the tubular body, and the imaging device includes the annular laser light and the cone. The inner surface irradiated with the illumination light is imaged so that the irradiation portion of the annular laser light and the irradiation region of the conical illumination light are within the same field of view, the coordinate conversion unit, Further, a plurality of illumination light luminance images, which are band-like regions obtained by expanding the irradiation region of the conical illumination light in the tube circumferential direction of the tubular body, are generated along the tube axis direction of the tubular body, and the rotation correction unit For the calculated illumination light luminance image, using the direction and magnitude of the rotation measured by the rotation amount measuring device, correct the displacement in the tube circumferential direction accompanying the rotation in the tube circumferential direction, The detection processing unit updates the corrected illumination light luminance image. Using may detect a defect existing on the inner surface of the tubular body.
前記管状体撮像装置の少なくとも前記照明機構及び前記撮像装置が、鋼管のドリフト検査時に当該鋼管の内部を管軸方向に沿って移動するドリフトゲージの送入側の先端部に設けられてもよい。 At least the illumination mechanism and the imaging device of the tubular body imaging device may be provided at a distal end portion on a feeding side of a drift gauge that moves along the tube axis direction in the steel tube during a drift inspection of the steel tube.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、管状体の管軸方向に沿って、当該管状体の管周方向に生じる回転の向き及び大きさを測定しつつ移動しながら、前記管状体の内表面の全周方向に対して環状のレーザ光を照射し、当該環状のレーザ光が照射された前記内表面を撮像することで前記内表面における前記環状のレーザ光の撮像画像である環状ビーム画像を、管状体の管軸方向に沿って複数生成するステップと、それぞれの前記環状ビーム画像における前記環状のレーザ光の照射部分の重心位置と半径とをそれぞれ算出するステップと、算出された前記重心位置、及び、当該重心位置と前記環状のレーザ光の照射部分との離隔量に基づいて前記環状ビーム画像の座標系を変換し、それぞれの前記環状のレーザ光の照射部分を前記管状体の周方向に展開した線分である光切断線を含む帯状の領域である光切断画像を複数生成するステップと、前記光切断画像それぞれを前記管軸方向に沿って順に配列させた縞画像フレームに基づいて、前記管状体の内表面の凹凸状態を表す深さ画像と、前記管状体の内表面における前記環状のレーザ光の輝度分布を表す輝度画像と、を算出するステップと、算出された前記深さ画像及び前記輝度画像のそれぞれについて、測定された前記回転の向き及び大きさを用いて、前記管周方向の回転に伴う管周方向の位置ズレを補正するステップと、補正された前記深さ画像及び前記輝度画像に基づいて、前記管状体の内表面に存在する欠陥を検出するステップと、を含み、前記深さ画像と前記輝度画像とを算出するステップでは、前記周方向に沿った前記光切断線の線幅方向の重心位置が算出され、前記半径を、前記光切断画像に対して予め指定した管軸方向の位置である基準位置として、当該基準位置と前記重心位置との変位量に基づいて前記深さ画像が算出される管状体内表面検査方法が提供される。 In order to solve the above-mentioned problem, according to another aspect of the present invention, movement is performed along the tube axis direction of a tubular body while measuring the direction and magnitude of rotation occurring in the tube circumferential direction of the tubular body. However, the annular laser beam on the inner surface is obtained by irradiating an annular laser beam to the entire circumferential direction of the inner surface of the tubular body and imaging the inner surface irradiated with the annular laser beam. Generating a plurality of annular beam images that are captured images of the annular body along the tube axis direction of the tubular body, and calculating the center-of-gravity position and radius of the irradiated portion of the annular laser light in each annular beam image The coordinate system of the annular beam image is converted based on the step, the calculated center of gravity position, and the distance between the center of gravity position and the irradiation portion of the annular laser light, and the annular laser light of each annular laser light is converted. Irradiation Generating a plurality of light cutting images that are band-like regions including light cutting lines that are line segments developed in the circumferential direction of the tubular body, and arranging each of the light cutting images in order along the tube axis direction. A step of calculating a depth image representing an uneven state of the inner surface of the tubular body and a luminance image representing a luminance distribution of the annular laser light on the inner surface of the tubular body based on the stripe image frame that has been made And, for each of the calculated depth image and luminance image, correcting the positional deviation in the pipe circumferential direction accompanying the rotation in the pipe circumferential direction using the measured rotation direction and magnitude. Detecting a defect present on the inner surface of the tubular body based on the corrected depth image and the luminance image, and calculating the depth image and the luminance image, Previous A barycentric position in the line width direction of the light cutting line along the circumferential direction is calculated, and the radius is set as a reference position that is a position in the tube axis direction designated in advance with respect to the light cutting image. A tubular body surface inspection method is provided in which the depth image is calculated based on the amount of displacement from the position of the center of gravity.
また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、鋼管のドリフト検査時に当該鋼管の内部を管軸方向に沿って移動するドリフトゲージであって、前記管状体内表面検査装置が有する管状体撮像装置のうち、少なくとも照明機構及び撮像装置が、送入側の先端部に設けられており、前記管状体内表面検査装置が有する演算処理装置が、前記鋼管の内部表面に欠陥が存在するかを判断するドリフトゲージが提供される。 In order to solve the above-mentioned problem, according to still another aspect of the present invention, a drift gauge that moves along the pipe axis direction in the steel pipe during a drift inspection of a steel pipe, the surface inspection in the tubular body Among the tubular body imaging devices included in the apparatus, at least the illumination mechanism and the imaging device are provided at the distal end portion on the feeding side, and the arithmetic processing device included in the tubular body surface inspection device has a defect on the inner surface of the steel pipe A drift gauge is provided to determine if exists.
前記演算処理装置は、前記管状体撮像装置の前記管軸方向に沿った移動制御、前記管状体撮像装置における前記照明機構の照射制御、及び、前記撮像装置における撮像制御を含む撮像制御を実施する撮像制御部を更に有し、前記撮像制御部は、前記ドリフトゲージの移動開始に伴い、所定の時間間隔で撮像処理を開始させて、前記ドリフトゲージを中心として前記鋼管と当該鋼管の周囲を撮像した周囲撮像画像を、管状体の管軸方向に沿って複数生成させてもよい。 The arithmetic processing device performs imaging control including movement control of the tubular body imaging device along the tube axis direction, irradiation control of the illumination mechanism in the tubular body imaging device, and imaging control in the imaging device. The imaging control unit further includes an imaging control unit that starts imaging processing at predetermined time intervals as the drift gauge starts moving, and images the steel pipe and the periphery of the steel pipe around the drift gauge. A plurality of surrounding captured images may be generated along the tube axis direction of the tubular body.
前記演算処理装置は、前記周囲撮像画像での輝度分布によって前記鋼管の外径を検出した結果に基づいて、前記撮像装置が前記環状のレーザ光の照射を開始すべき位置まで到達したかを判断するレーザ照射位置判定部を更に有し、前記撮像制御部は、前記レーザ照射位置判定部により前記環状のレーザ光の照射を開始すべき位置に到達したと判断された場合に、前記環状のレーザ光の前記内表面への照射を開始させてもよい。 The arithmetic processing unit determines whether the imaging device has reached a position where the annular laser beam irradiation should start based on a result of detecting an outer diameter of the steel pipe based on a luminance distribution in the surrounding captured image. A laser irradiation position determination unit that performs the annular laser beam when the laser irradiation position determination unit determines that the laser beam irradiation position determination unit has reached a position where irradiation of the annular laser beam should start. You may start irradiation to the said inner surface of light.
前記レーザ照射位置判定部は、前記周囲撮像画像における所定の監視方向について輝度分布を特定し、前記監視方向について、輝度に関する所定の閾値に基づき、設置されている前記鋼管の外径に対応する位置を検出し、検出した前記鋼管の外径の大きさが所定の閾値以上の値を有している場合に、前記環状のレーザ光の照射を開始すべき位置に到達したと判断してもよい。 The laser irradiation position determination unit identifies a luminance distribution with respect to a predetermined monitoring direction in the surrounding captured image, and a position corresponding to an outer diameter of the installed steel pipe based on a predetermined threshold regarding luminance with respect to the monitoring direction. When the detected outer diameter of the steel pipe has a value equal to or greater than a predetermined threshold value, it may be determined that the position where irradiation of the annular laser beam should be started has been reached. .
前記演算処理装置は、前記周囲撮像画像での輝度分布によって前記鋼管の設置位置を検出した結果に基づいて、前記鋼管が前記ドリフトゲージを挿入可能な位置に設置されているかを判断するゲージ送入判定部を更に有し、前記撮像制御部は、前記ゲージ送入判定部により前記鋼管が前記ドリフトゲージを挿入可能な位置に設置されていないと判断された場合に、前記ドリフトゲージの送入動作を停止させてもよい。 The arithmetic processing unit determines whether the steel pipe is installed at a position where the drift gauge can be inserted based on the result of detecting the installation position of the steel pipe based on the luminance distribution in the surrounding captured image. A determination unit, wherein the imaging control unit determines that the steel pipe is not installed at a position where the drift gauge can be inserted by the gauge input determination unit; May be stopped.
前記ゲージ送入判定部は、前記鋼管と前記撮像装置の受光面との間の離隔距離が所定の値となった際の前記周囲撮像画像について、互いに直交する2つの監視方向の輝度分布を特定し、前記2つの監視方向のそれぞれについて、輝度に関する所定の閾値に基づき、設置されている前記鋼管の外径に対応する位置を検出し、検出した前記鋼管の外径の位置が、周囲撮像画像の中心を基準として所定の範囲内に位置している場合に、前記鋼管が前記ドリフトゲージを挿入可能な位置に設置されていると判断してもよい。 The gauge feeding determination unit identifies luminance distributions in two monitoring directions orthogonal to each other for the surrounding captured image when the separation distance between the steel pipe and the light receiving surface of the imaging device becomes a predetermined value. Then, for each of the two monitoring directions, a position corresponding to the outer diameter of the installed steel pipe is detected based on a predetermined threshold relating to luminance, and the detected position of the outer diameter of the steel pipe is a surrounding captured image. When the center is located within a predetermined range, the steel pipe may be determined to be installed at a position where the drift gauge can be inserted.
前記演算処理装置の少なくとも一部は、前記ドリフトゲージの内部に設けられてもよい。 At least a part of the arithmetic processing unit may be provided inside the drift gauge.
また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、鋼管の内部を管軸方向に沿って移動するドリフトゲージを用いて、当該鋼管のドリフト検査を実施するドリフト検査方法であって、送入側の先端部に、前記管状体内表面検査装置が有する管状体撮像装置のうち、少なくとも照明機構及び撮像装置が設けられたドリフトゲージを、前記鋼管の管軸方向に沿って移動させて、環状ビーム画像を、管状体の管軸方向に沿って複数生成し、前記管状体内表面検査装置が有する演算処理装置により、前記鋼管の内部表面に欠陥が存在するかを判断する、ドリフト検査方法 In order to solve the above problems, according to still another aspect of the present invention, a drift inspection method for performing a drift inspection of a steel pipe using a drift gauge that moves inside the steel pipe along the pipe axis direction. In the tubular body imaging device included in the tubular body surface inspection device, a drift gauge provided with at least an illumination mechanism and an imaging device is provided along the tube axis direction of the steel pipe at the distal end portion on the sending side. A plurality of annular beam images are generated along the tube axis direction of the tubular body by moving, and it is determined whether or not there is a defect on the inner surface of the steel pipe by the arithmetic processing device included in the tubular body surface inspection device. Drift inspection method
以上説明したように本発明によれば、管状体の内表面を撮像する撮像機材に姿勢変化が生じた場合であっても、管状体の内表面に存在する凹凸疵と模様系の疵とを自動的に検出することが可能となる。 As described above, according to the present invention, even when the posture of the imaging equipment for imaging the inner surface of the tubular body is changed, the uneven wrinkles and the pattern-based wrinkles present on the inner surface of the tubular body are removed. It can be automatically detected.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
(第1の実施形態)
<管状体内表面検査装置の全体構成について>
まず、図1を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る管状体内表面検査装置10の全体構成について説明する。図1は、本実施形態に係る管状体内表面検査装置10の構成の一例を示した説明図である。
(First embodiment)
<Overall structure of tubular body surface inspection device>
First, the overall configuration of the tubular body surface inspection apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory view showing an example of the configuration of a tubular body surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment.
本実施形態に係る管状体内表面検査装置10は、管状体1の内表面を撮像して、撮像の結果得られる画像を画像処理することにより、管状体1の内表面を検査する装置であり、より詳細には、管状体1の内表面に表面欠陥(凹凸疵及び模様系の疵)が存在するか否かを検査する装置である。 The tubular body surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment is an apparatus that inspects the inner surface of the tubular body 1 by imaging the inner surface of the tubular body 1 and performing image processing on an image obtained as a result of the imaging. More specifically, it is an apparatus for inspecting whether or not surface defects (concave and flaws and pattern-type wrinkles) are present on the inner surface of the tubular body 1.
なお、本実施形態に係る管状体1は、中空部を有する管状のものであれば特に限定されるわけではないが、かかる管状体1の例として、スパイラル鋼管、電縫鋼管、UO鋼管、継目無鋼管(シームレス鋼管)、鍛接鋼管、TIG溶接鋼管等の各種鋼管に代表される金属管やパイプのみならず、熱間押出法で使用されるコンテナと称するシリンダー等の管状物を挙げることができる。 The tubular body 1 according to the present embodiment is not particularly limited as long as the tubular body 1 has a hollow portion, but examples of the tubular body 1 include spiral steel pipes, ERW steel pipes, UO steel pipes, seams. Not only metal pipes and pipes typified by various steel pipes such as non-steel pipes (seamless steel pipes), forged steel pipes, TIG welded steel pipes, but also tubular items such as cylinders used in hot extrusion methods. .
本実施形態に係る管状体内表面検査装置10は、図1に示したように、管状体1の内表面を撮像する管状体撮像装置100と、管状体撮像装置100の管軸方向に沿った移動を制御する駆動制御装置150と、撮像の結果得られる画像に対して画像処理を行う演算処理装置200と、を備える。 As shown in FIG. 1, the tubular body surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment captures an inner surface of the tubular body 1 and moves along the tube axis direction of the tubular body imaging apparatus 100. A drive control device 150 that controls the image and an arithmetic processing device 200 that performs image processing on an image obtained as a result of imaging.
管状体撮像装置100は、管状体1の中空部に設置される。この管状体撮像装置100は、管状体1の管軸方向に沿って位置を随時変更しながら、当該管状体1の内表面を管軸方向に沿って順次撮像し、撮像の結果得られる撮像画像を、演算処理装置200に出力する装置である。管状体撮像装置100は、駆動制御装置150により管軸方向に沿った位置が制御されており、管状体撮像装置100の移動に伴いPLG(Pulse Logic Generator:パルス型速度検出器)等からPLG信号が演算処理装置200に出力される。また、管状体撮像装置100は、演算処理装置200によって、管状体1の撮像タイミング等が制御されている。 The tubular body imaging device 100 is installed in a hollow portion of the tubular body 1. The tubular body imaging device 100 sequentially captures the inner surface of the tubular body 1 along the tube axis direction while changing the position along the tube axis direction of the tubular body 1 as needed, and a captured image obtained as a result of the imaging. Is output to the arithmetic processing unit 200. The position of the tubular body imaging device 100 along the tube axis direction is controlled by the drive control device 150, and a PLG signal from a PLG (Pulse Logic Generator: pulse type velocity detector) or the like as the tubular body imaging device 100 moves. Is output to the arithmetic processing unit 200. In the tubular body imaging device 100, the imaging timing of the tubular body 1 is controlled by the arithmetic processing device 200.
駆動制御装置150は、管状体撮像装置100の管軸方向の移動、及び、管中心軸方向を回転軸とする管状体周方向の回転を制御するアクチュエータ等の装置である。駆動制御装置150は、演算処理装置200による制御のもとで、管状体撮像装置100の管軸方向の移動や管状体周方向の回転といった動作の制御を行う。 The drive control device 150 is a device such as an actuator that controls the movement of the tubular body imaging device 100 in the tube axis direction and the rotation in the tubular body circumferential direction with the tube center axis direction as a rotation axis. The drive control device 150 controls operations such as movement of the tubular body imaging device 100 in the tube axis direction and rotation of the tubular body circumferential direction under the control of the arithmetic processing device 200.
より詳細には、駆動制御装置150は、管状体撮像装置100を管状体内部に送入/送出させる。また、駆動制御装置150は、管状体撮像装置100の管状体周方向の回転が所定の閾値角度以下に抑制されるように、管状体周方向の回転を制御することが好ましい。 More specifically, the drive control device 150 sends / receives the tubular body imaging device 100 to / from the tubular body. Moreover, it is preferable that the drive control device 150 controls the rotation in the tubular body circumferential direction so that the rotation in the tubular body circumferential direction of the tubular body imaging device 100 is suppressed to a predetermined threshold angle or less.
また、演算処理装置200は、管状体撮像装置100によって生成された撮像画像を利用して縞画像フレームを生成し、この縞画像フレームに対して画像処理を行うことで、管状体1の内表面に存在している可能性のある欠陥を検出する装置である。 In addition, the arithmetic processing device 200 generates a striped image frame using the captured image generated by the tubular body imaging device 100 and performs image processing on the striped image frame, whereby the inner surface of the tubular body 1 is obtained. This is a device for detecting a defect that may be present.
<管状体撮像装置100の構成について>
続いて、図2A〜図3Bを参照しながら、本実施形態に係る管状体撮像装置100の構成について、詳細に説明する。図2A〜図2Cは、本実施形態に係る管状体撮像装置100の構成の一例を模式的に示した説明図である。図3A及び図3Bは、本実施形態に係る回転量測定装置の一例を模式的に示した説明図である。
<About the structure of the tubular body imaging device 100>
Next, the configuration of the tubular body imaging apparatus 100 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 3B. 2A to 2C are explanatory diagrams schematically illustrating an example of the configuration of the tubular body imaging apparatus 100 according to the present embodiment. 3A and 3B are explanatory diagrams schematically showing an example of the rotation amount measuring apparatus according to the present embodiment.
図2Aに模式的に示したように、本実施形態に係る管状体撮像装置100は、照明機構110と、撮像装置の一例であるカメラ120と、回転量測定装置130と、照明機構110及びカメラ120のそれぞれが固定される保持基板141と、2つの保持基板141を連結する支柱である連結部材143と、を備える。 As schematically illustrated in FIG. 2A, the tubular body imaging device 100 according to the present embodiment includes an illumination mechanism 110, a camera 120 that is an example of an imaging device, a rotation amount measurement device 130, an illumination mechanism 110, and a camera. The holding substrate 141 to which each of 120 is fixed, and the connection member 143 which is a support | pillar which connects the two holding substrates 141 are provided.
照明機構110は、管状体1の内表面に対して所定の光を照射することで、管状体1の内表面を照明する機構である。この照明機構110は、管状体1の内表面の全周方向に対して環状のレーザ光を照射するレーザ光照射装置を少なくとも有している。 The illumination mechanism 110 is a mechanism that illuminates the inner surface of the tubular body 1 by irradiating the inner surface of the tubular body 1 with predetermined light. The illumination mechanism 110 has at least a laser beam irradiation device that irradiates an annular laser beam with respect to the entire circumferential direction of the inner surface of the tubular body 1.
かかるレーザ光照射装置は、管状体1の内表面の管周方向に沿って環状のレーザ光(以下、「環状ビーム」ともいう。)を照射する装置であり、図2Aに示したように、レーザ光源111と、円錐状の光学素子113と、を有している。 Such a laser beam irradiation device is a device that irradiates an annular laser beam (hereinafter also referred to as “annular beam”) along the tube circumferential direction of the inner surface of the tubular body 1, and as shown in FIG. It has a laser light source 111 and a conical optical element 113.
レーザ光源111は、所定の波長を有するレーザ光を発振する光源である。このようなレーザ光源111として、例えば、連続的にレーザ発振を行うCWレーザ光源を用いることが可能である。レーザ光源111が発振する光の波長は、特に限定されるものではないが、例えば、400nm〜800nm程度の可視光帯域に属する波長であることが好ましい。レーザ光源111は、後述する演算処理装置200から送出される照射タイミング制御信号に基づいて、レーザ光の発振を行う。 The laser light source 111 is a light source that oscillates laser light having a predetermined wavelength. As such a laser light source 111, it is possible to use, for example, a CW laser light source that continuously performs laser oscillation. The wavelength of light oscillated by the laser light source 111 is not particularly limited, but is preferably a wavelength belonging to the visible light band of about 400 nm to 800 nm, for example. The laser light source 111 oscillates laser light based on an irradiation timing control signal sent from the arithmetic processing unit 200 described later.
円錐状の光学素子113は、円錐形状のミラー又はプリズムを備える光学素子であり、円錐部の頂点がレーザ光源111と対向するように設置されている。レーザ光源111から射出されたスポット状のレーザ光は、光学素子113の円錐部の頂点によって反射され、リング状にラインビームが発生することとなる。ここで、円錐部の円錐角が90°である場合には、図2Aに示したように、レーザ光源111からのレーザ入射方向に対して直角方向に、環状ビームが照射されることとなる。 The conical optical element 113 is an optical element including a conical mirror or prism, and is installed so that the apex of the conical portion faces the laser light source 111. The spot-shaped laser light emitted from the laser light source 111 is reflected by the apex of the conical portion of the optical element 113, and a line beam is generated in a ring shape. Here, when the cone angle of the cone portion is 90 °, as shown in FIG. 2A, the annular beam is irradiated in a direction perpendicular to the laser incident direction from the laser light source 111.
撮像装置の一例であるカメラ120は、図2Aに示すように、照明機構110から見て管軸方向後方(被検査材への送入方向の逆側)に設けられていてもよいし、被検査材への送入方向前方に設けられていてもよい。撮像装置の一例であるカメラ120には、CCD(Charge Coupled Device)、又は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子が搭載されている。かかるカメラ120は、モノクロカメラであってもよいし、カラーカメラであってもよい。カメラ120は、管状体1の内表面に垂直に照射された環状ビームを、図2Aに示したように角度φの方向から撮像する。 As shown in FIG. 2A, the camera 120, which is an example of the imaging apparatus, may be provided behind the illumination mechanism 110 in the tube axis direction (on the opposite side to the feeding direction to the material to be inspected). It may be provided in the forward direction in the inspection material. An image pickup device such as a charge coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) is mounted on the camera 120 as an example of an image pickup apparatus. The camera 120 may be a monochrome camera or a color camera. The camera 120 images the annular beam irradiated perpendicularly to the inner surface of the tubular body 1 from the direction of the angle φ as shown in FIG. 2A.
カメラ120に搭載されるレンズの焦点距離や画角、及び、照明機構110とカメラ120の撮像素子との間の距離は特に限定するものではないが、管状体1の内表面に照射された環状ビームの全体像を撮像可能なように選択することが好ましい。また、カメラ120に搭載される撮像素子の大きさや画素サイズも特に限定するものではないが、生成される画像の画質や画像分解能等を考慮すると、サイズの大きな撮像素子を利用することが好ましい。また、以下で説明する画像処理の観点から、環状ビームのライン幅(線幅)は、撮像素子上で1〜3画素程度であるように調整されることが好ましい。 The focal length and angle of view of the lens mounted on the camera 120 and the distance between the illumination mechanism 110 and the image sensor of the camera 120 are not particularly limited, but the ring irradiated on the inner surface of the tubular body 1 is not limited. It is preferable to select so that an entire image of the beam can be captured. Further, the size and pixel size of the image sensor mounted on the camera 120 are not particularly limited, but it is preferable to use a large image sensor in consideration of the image quality, image resolution, and the like of the generated image. Further, from the viewpoint of image processing described below, the line width (line width) of the annular beam is preferably adjusted to be about 1 to 3 pixels on the image sensor.
このような照明機構110とカメラ120とは、照明機構110から照射されるレーザ光の中心軸と、カメラ120の中心軸(光軸)とが同軸となるように配置されて、撮像プローブを構成している。かかる撮像プローブは、図2Aに模式的に示したように、撮像プローブの支持バーによって支持されている。駆動制御装置150によって支持バーが管軸方向に駆動されることで、照明機構110及びカメラ120は、駆動制御装置150によって管状体1の中心軸に略一致するように管軸方向に移動しながら、管状体1の内表面を走査する。 Such an illumination mechanism 110 and the camera 120 are arranged so that the central axis of the laser light emitted from the illumination mechanism 110 and the central axis (optical axis) of the camera 120 are coaxial, and constitute an imaging probe. doing. Such an imaging probe is supported by a support bar of the imaging probe as schematically shown in FIG. 2A. When the support bar is driven in the tube axis direction by the drive control device 150, the illumination mechanism 110 and the camera 120 are moved in the tube axis direction so as to substantially coincide with the central axis of the tubular body 1 by the drive control device 150. The inner surface of the tubular body 1 is scanned.
ここで、後述する演算処理装置200は、管状体撮像装置100が管軸方向に所定距離移動する毎に、カメラ120に対して撮像のためのトリガ信号を出力する。照明機構110及びカメラ120の管軸方向の移動間隔は、適宜設定することが可能であるが、例えば、カメラ120に設けられた撮像素子の画素サイズと同一にすることが好ましい。管軸方向の移動間隔と撮像素子の画素サイズとを一致させることで、撮像された画像において縦方向の分解能と横方向の分解能とを一致させることができる。 Here, the arithmetic processing unit 200 described later outputs a trigger signal for imaging to the camera 120 every time the tubular body imaging device 100 moves a predetermined distance in the tube axis direction. Although the movement interval in the tube axis direction of the illumination mechanism 110 and the camera 120 can be set as appropriate, for example, it is preferable to set the same as the pixel size of the image sensor provided in the camera 120. By matching the movement distance in the tube axis direction with the pixel size of the image sensor, the vertical resolution and the horizontal resolution can be matched in the captured image.
なお、図2Aに示した角度φは、任意の値に設定することが可能であるが、例えば30〜60度程度とすることが好ましい。かかる角度をあまり大きくすると環状ビームの管状体1の内面からの散乱光(反射光)が弱くなり、また小さくすると、検査対象物である管状体1の深さ変化量に対して、後述する縞画像における縞の移動量が小さくなり、管状体1の内表面に存在する凹部の深さ(又は、凸部の高さ)に関する情報が劣化するためである。 The angle φ shown in FIG. 2A can be set to an arbitrary value, but is preferably about 30 to 60 degrees, for example. If the angle is too large, the scattered light (reflected light) of the annular beam from the inner surface of the tubular body 1 becomes weak. This is because the amount of movement of the stripes in the image is reduced, and information on the depth of the concave portion (or the height of the convex portion) existing on the inner surface of the tubular body 1 is deteriorated.
回転量測定装置130は、照明機構110及びカメラ120が管状体1の管軸方向に沿って移動の際に生じる、照明機構110及びカメラ120の管状体周方向の回転の向き及び大きさを測定する装置である。回転の向き及び大きさは、それぞれ、所定の基準位置から変化した方向、及び、所定の基準位置からの変化量を表している。以下で詳述するように、本実施形態では、カメラ120による撮像を開始したタイミングでの回転量測定装置130の測定結果を、基準位置として取り扱う。かかる回転量測定装置130は、図2Aに模式的に示したように、例えば、カメラ120が固定されている保持基板141に対して配置される。なお、図2Aでは、回転量測定装置130は、カメラ120が固定されている保持基板141に対して配置されているが、照明機構110が固定されている保持基板141に配置されていても良いことは、言うまでもない。 The rotation amount measuring device 130 measures the direction and magnitude of rotation of the illumination mechanism 110 and the camera 120 in the circumferential direction of the tubular body 1 that occur when the illumination mechanism 110 and the camera 120 move along the tube axis direction of the tubular body 1. It is a device to do. The direction and magnitude of the rotation represent the direction changed from the predetermined reference position and the amount of change from the predetermined reference position, respectively. As will be described in detail below, in the present embodiment, the measurement result of the rotation amount measurement device 130 at the timing when imaging by the camera 120 is started is handled as the reference position. As shown schematically in FIG. 2A, the rotation amount measuring device 130 is disposed, for example, with respect to the holding substrate 141 to which the camera 120 is fixed. In FIG. 2A, the rotation amount measuring device 130 is arranged with respect to the holding substrate 141 to which the camera 120 is fixed, but may be arranged to the holding substrate 141 to which the illumination mechanism 110 is fixed. Needless to say.
ここで、後述する演算処理装置200は、管状体撮像装置100が管軸方向に所定距離移動する毎に、回転量測定装置130に対して測定のためのトリガ信号を出力し、回転量測定装置130により回転の向き及び大きさが測定される。このような回転量測定装置130は、特に限定されるものではないが、加速度計、ジャイロセンサ、ロータリーエンコーダ等といった、姿勢検出用センサとして用いられる公知の様々な測定装置を適宜利用することが可能である。 Here, every time the tubular body imaging device 100 moves a predetermined distance in the tube axis direction, the arithmetic processing device 200 described later outputs a trigger signal for measurement to the rotation amount measuring device 130, and the rotation amount measuring device. 130 determines the direction and magnitude of the rotation. Such a rotation amount measuring device 130 is not particularly limited, but various known measuring devices used as posture detecting sensors such as an accelerometer, a gyro sensor, and a rotary encoder can be appropriately used. It is.
なお、加速度計やジャイロセンサ等のような回転角を測定可能な装置を回転量測定装置130として利用する場合、これらの回転量測定装置130を、図2Aに示したように、照明機構110及びカメラ120と同軸となるように配置することが好ましい。加速度計やジャイロセンサ等のような測定装置は、互いに直交する3本の座標軸が規定されていることが多いが、本実施形態に係る回転量測定装置130では、図3Aに模式的に示したように、同一平面内で互いに直交する2つの座標軸を利用することが好ましい。 When a device capable of measuring a rotation angle, such as an accelerometer or a gyro sensor, is used as the rotation amount measurement device 130, the rotation amount measurement device 130 is connected to the illumination mechanism 110 and the rotation amount measurement device 130 as shown in FIG. It is preferable to arrange so as to be coaxial with the camera 120. A measuring device such as an accelerometer or a gyro sensor often has three coordinate axes that are orthogonal to each other, but the rotation amount measuring device 130 according to the present embodiment is schematically shown in FIG. 3A. Thus, it is preferable to use two coordinate axes orthogonal to each other in the same plane.
いま、互いに直交する2つの座標軸をそれぞれA軸及びB軸とし、回転角度が0度である状態で、A軸正方向が鉛直方向下向きであり、B軸正方向が水平方向右向きであるものとする(図3A 中央の図)。この状態では、A軸では、重力加速度Gの大きさである9.80665m/s2という値が、鉛直方向下向きに検出され、B軸では、加速度は検出されない。一方、回転量測定装置130が時計周りに45度回転した場合(+45度回転とする。図3A 左図)、A軸及びB軸は、鉛直方向下向きに、9.80665m/s2×20.5の大きさの加速度を検出し、回転量測定装置130が反時計周りに45度回転した場合(−45度回転とする。図3A 右図)、A軸は、鉛直方向下向きに、9.80665m/s2×20.5の大きさの加速度を検出するとともに、B軸は、鉛直方向上向きに、9.80665m/s2×20.5の大きさの加速度を検出する。このように、加速度計やジャイロセンサ等のような回転角を測定可能な装置は、各軸で検出される重力加速度の大きさ及び方向に基づいて、回転角度(向き及び大きさ)を測定することが可能となる。なお、図3Aでは、回転量測定装置130において、互いに直交する2つの座標軸が規定されている場合について図示を行っているが、原理的には、2つの座標軸は、互いに平行となる位置関係でさえなければ、直交していなくともよい。 Now, two coordinate axes that are orthogonal to each other are the A axis and the B axis, respectively, and in a state where the rotation angle is 0 degree, the positive direction of the A axis is downward in the vertical direction, and the positive direction of the B axis is in the horizontal direction to the right. (FIG. 3A, center diagram). In this state, a value of 9.80665 m / s 2 that is the magnitude of the gravitational acceleration G is detected downward in the vertical direction on the A axis, and no acceleration is detected on the B axis. On the other hand, if the rotation amount measuring device 130 is rotated 45 degrees clockwise (+45 degrees to rotate. FIG. 3A left view), A-axis and B-axis, downward in the vertical direction, 9.80665m / s 2 × 2 0 .5 , when the rotation measuring device 130 rotates 45 degrees counterclockwise (-45 degrees rotation, right figure in FIG. 3A), the A axis is 9 detects the magnitude acceleration of .80665m / s 2 × 2 0.5, B axis in the upward vertical direction, for detecting the acceleration of the magnitude of 9.80665m / s 2 × 2 0.5. Thus, a device capable of measuring a rotation angle such as an accelerometer or a gyro sensor measures a rotation angle (direction and size) based on the magnitude and direction of gravity acceleration detected on each axis. It becomes possible. In FIG. 3A, the rotation amount measuring device 130 is illustrated with respect to a case where two coordinate axes orthogonal to each other are defined, but in principle, the two coordinate axes are in a positional relationship in which they are parallel to each other. If not, they need not be orthogonal.
また、図3Bに模式的に示した、タッチロールを有するロータリーエンコーダ等のような回転に伴って測定対象物が移動した長さそのものを測定する装置を、回転量測定装置130として利用する場合、これらの回転量測定装置130を、測定対象物(すなわち、本実施形態では、照明機構110及びカメラ120)と同一の回転が生じている部分に装着することが好ましい。例えば図2Bに模式的に示したように、ロータリーエンコーダ等の回転量測定装置130を、照明機構110及びカメラ120と同一の回転が生じている支持バーそのものや支持バー保持部に対して装着することが可能である。 In addition, when the apparatus for measuring the length of the object to be moved with rotation such as a rotary encoder having a touch roll schematically shown in FIG. 3B is used as the rotation amount measuring apparatus 130, These rotation amount measuring devices 130 are preferably mounted on a portion where the same rotation as that of the measurement object (that is, the illumination mechanism 110 and the camera 120 in the present embodiment) occurs. For example, as schematically shown in FIG. 2B, the rotation amount measuring device 130 such as a rotary encoder is mounted on the support bar itself or the support bar holding portion in which the same rotation as the illumination mechanism 110 and the camera 120 is generated. It is possible.
照明機構110及びカメラ120は、それぞれ保持基板141に固定されており、これら2つの保持基板141は、1又は複数の連結部材143により連結されている。照明機構110及びカメラ120が、保持基板141及び連結部材143により固定されることで、管状体1の内表面を撮像するための撮像プローブが形成される。 The illumination mechanism 110 and the camera 120 are each fixed to a holding substrate 141, and these two holding substrates 141 are connected by one or a plurality of connecting members 143. The illumination mechanism 110 and the camera 120 are fixed by the holding substrate 141 and the connecting member 143, whereby an imaging probe for imaging the inner surface of the tubular body 1 is formed.
保持基板141の素材については、管状体撮像装置100に求められる強度等に応じて適宜選択することが好ましい。また、連結部材143については、ガラス製等のような、環状ビームの波長に対して透明とみなすことができる素材を用いることが好ましい。また、連結部材143の本数は、管状体撮像装置100に求められる強度に応じて適宜設定すればよく、1本であってもよいし、複数本であってもよい。なお、照明機構110及びカメラ120が重量化し、連結部材143に十分な強度が求められる場合には、連結部材143は、例えば金属等のような、環状ビームの波長に対して透明とみなすことができない素材を利用して形成されることとなる。しかしながら、このような場合には、以下で説明する第2の実施形態に係る処理を実施することで、撮像を行うことが可能となる。 The material of the holding substrate 141 is preferably selected as appropriate according to the strength required for the tubular body imaging device 100. For the connecting member 143, it is preferable to use a material that can be regarded as transparent to the wavelength of the annular beam, such as glass. Further, the number of the connecting members 143 may be set as appropriate according to the strength required of the tubular body imaging device 100, and may be one or plural. If the illumination mechanism 110 and the camera 120 are weighted and the connection member 143 is required to have sufficient strength, the connection member 143 may be regarded as transparent to the wavelength of the annular beam, such as metal. It will be formed using materials that cannot. However, in such a case, it is possible to perform imaging by performing the processing according to the second embodiment described below.
ここで、複数本の連結部材143を設ける場合、それぞれの連結部材143は、例えば図2Cに示したように、保持基板141の縁部に当該保持基板141の管周方向に沿って等間隔に配置されることが好ましい。 Here, when a plurality of connecting members 143 are provided, the connecting members 143 are arranged at equal intervals along the tube circumferential direction of the holding substrate 141, for example, as shown in FIG. 2C. Preferably they are arranged.
以下に、本実施形態に係る管状体撮像装置100の有する各装置について、その具体的な構成や設定値等を列挙する。かかる構成や設定値等はあくまでも一例であって、本発明に係る管状体撮像装置100が、以下の具体例に限定されるわけではない。 Hereinafter, specific configurations, set values, and the like of the devices included in the tubular body imaging device 100 according to the present embodiment are listed. Such a configuration and set values are merely examples, and the tubular body imaging device 100 according to the present invention is not limited to the following specific examples.
○管状体
内径50mm〜500mm、長さ10m〜20m
○照明機構
100mWの出力でレーザ光源111から赤色レーザ光を照射。円錐状の光学素子113(円錐角90度)により、50mWの環状ビームとなって管状体の内表面に照射される。管状体の内表面に照射されるラインビーム幅は、0.25mmである。ただし、この場合のラインビーム幅とは、ピーク強度値から13.5%で定義されるものである。
○カメラ
1024画素×1024画素のCCD(画素サイズ:5.5μm×5.5μm)を撮像素子として搭載されており、フレームレートは、90fpsである。レンズの焦点距離は1.81mmであり、画角は180°である。撮影される画像の画素サイズは0.5mm×0.5mm、ラインビーム幅は、撮像画像上では、1〜3画素の輝線の幅で撮影される。
○回転量測定装置
16bitの3軸加速度計(±6G)、サンプリング周期:最大1000Hz
カメラにより実現される0.5mm/画素の撮像分解能に対して、約20倍程度の優れた角度分解能を有している。
○カメラ120は、管状体の内表面を、管軸方向に0.5mm進む毎に撮像し、回転量測定装置130は、管状体の内表面を管軸方向に0.5mm進む毎に、回転角度の測定値を出力する。
○ Tubular body inner diameter 50mm ~ 500mm, length 10m ~ 20m
○ Illumination mechanism The laser light source 111 emits red laser light with an output of 100 mW. The conical optical element 113 (conical angle 90 degrees) is irradiated as an annular beam of 50 mW onto the inner surface of the tubular body. The line beam width irradiated on the inner surface of the tubular body is 0.25 mm. However, the line beam width in this case is defined as 13.5% from the peak intensity value.
○ Camera A CCD (pixel size: 5.5 μm × 5.5 μm) of 1024 pixels × 1024 pixels is mounted as an image sensor, and the frame rate is 90 fps. The focal length of the lens is 1.81 mm, and the angle of view is 180 °. The captured image has a pixel size of 0.5 mm × 0.5 mm and a line beam width of 1 to 3 pixels on the captured image.
○ Rotation amount measuring device 16bit 3-axis accelerometer (± 6G), Sampling cycle: Max 1000Hz
It has an excellent angular resolution of about 20 times the imaging resolution of 0.5 mm / pixel realized by the camera.
The camera 120 takes an image of the inner surface of the tubular body every 0.5 mm in the direction of the tube axis, and the rotation amount measuring device 130 rotates each time it advances the inner surface of the tubular body by 0.5 mm in the direction of the tube axis. Outputs the measured angle value.
<演算処理装置200の全体構成について>
以上、本実施形態に係る管状体撮像装置100の構成について説明した。続いて、再び図1に戻って、本実施形態に係る演算処理装置200の全体構成について説明する。
<About Overall Configuration of Arithmetic Processing Device 200>
The configuration of the tubular body imaging apparatus 100 according to the present embodiment has been described above. Next, returning to FIG. 1 again, the overall configuration of the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment will be described.
本実施形態に係る演算処理装置200は、例えば図1に示したように、撮像制御部201と、画像処理部203と、表示制御部205と、記憶部207と、を主に備える。 For example, as illustrated in FIG. 1, the arithmetic processing device 200 according to the present embodiment mainly includes an imaging control unit 201, an image processing unit 203, a display control unit 205, and a storage unit 207.
撮像制御部201は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、通信装置等により実現される。撮像制御部201は、本実施形態に係る管状体撮像装置100による検査対象物の撮像制御を実施する。より詳細には、撮像制御部201は、管状体1の撮像を開始する場合に、照明機構110に対してレーザ光の発振を開始させるための制御信号を送出する。 The imaging control unit 201 is realized by a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a communication device, and the like. The imaging control unit 201 performs imaging control of the inspection object by the tubular body imaging apparatus 100 according to the present embodiment. More specifically, the imaging control unit 201 sends a control signal for starting oscillation of laser light to the illumination mechanism 110 when imaging of the tubular body 1 is started.
また、管状体撮像装置100が管状体1の撮像を開始すると、管状体撮像装置100からPLG信号が定期的に(例えば、管状体撮像装置100が0.5mm移動する毎に1パルスのPLG信号)送出されるが、撮像制御部201は、PLG信号を取得する毎にカメラ120に対して撮像を開始するためのトリガ信号を送出するとともに、回転量測定装置130に対して回転量の測定を開始するためのトリガ信号を送出する。 Further, when the tubular body imaging apparatus 100 starts imaging the tubular body 1, a PLG signal is periodically transmitted from the tubular body imaging apparatus 100 (for example, every time the tubular body imaging apparatus 100 moves 0.5 mm, one pulse of the PLG signal). However, every time the PLG signal is acquired, the imaging control unit 201 sends a trigger signal for starting imaging to the camera 120 and measures the rotation amount with respect to the rotation amount measuring device 130. Send a trigger signal to start.
画像処理部203は、例えば、CPU、ROM、RAM、通信装置等により実現される。画像処理部203は、管状体撮像装置100(より詳細には、管状体撮像装置100のカメラ120)から取得した撮像データを利用して、後述する縞画像フレームを生成する。その後、生成した縞画像フレームに対して、以下で説明するような画像処理を行い、測定対象物である管状体の内表面に存在する可能性のある欠陥を検出する。画像処理部203は、管状体1の内表面の欠陥検出処理を終了すると、得られた検出結果に関する情報を、表示制御部205に伝送する。 The image processing unit 203 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, a communication device, and the like. The image processing unit 203 uses the imaging data acquired from the tubular body imaging device 100 (more specifically, the camera 120 of the tubular body imaging device 100) to generate a fringe image frame to be described later. Thereafter, image processing as described below is performed on the generated fringe image frame to detect defects that may exist on the inner surface of the tubular body that is the measurement object. When the image processing unit 203 finishes the defect detection process on the inner surface of the tubular body 1, the image processing unit 203 transmits information about the obtained detection result to the display control unit 205.
なお、この画像処理部203については、以下で改めて詳細に説明する。 The image processing unit 203 will be described in detail later again.
表示制御部205は、例えば、CPU、ROM、RAM、出力装置等により実現される。表示制御部205は、画像処理部203から伝送された、検査対象物である管状体1の欠陥検出結果を、演算処理装置200が備えるディスプレイ等の出力装置や演算処理装置200の外部に設けられた出力装置等に表示する際の表示制御を行う。これにより、欠陥検出装置10の利用者は、検査対象物(管状体1)の内表面に存在する各種の欠陥に関する検出結果を、その場で把握することが可能となる。 The display control unit 205 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, an output device, and the like. The display control unit 205 is provided outside the arithmetic processing device 200 and the output device such as a display provided in the arithmetic processing device 200, and the defect detection result of the tubular body 1 that is the inspection object transmitted from the image processing unit 203. Display control when displaying on the output device. Thereby, the user of the defect detection apparatus 10 can grasp the detection results regarding various defects existing on the inner surface of the inspection object (tubular body 1) on the spot.
記憶部207は、例えば本実施形態に係る演算処理装置200が備えるRAMやストレージ装置等により実現される。記憶部207には、本実施形態に係る演算処理装置200が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、または、各種のデータベースやプログラム等が、適宜記録される。この記憶部207は、撮像制御部201、画像処理部203、表示制御部205等が、リード/ライト処理を実行することが可能である。 The storage unit 207 is realized by, for example, a RAM or a storage device included in the arithmetic processing device 200 according to the present embodiment. The storage unit 207 stores various parameters, intermediate progress of processing, and various databases and programs that need to be saved when the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment performs some processing, as appropriate. To be recorded. The storage unit 207 allows the imaging control unit 201, the image processing unit 203, the display control unit 205, and the like to execute read / write processing.
<画像処理部203について>
続いて、図4を参照しながら、本実施形態に係る演算処理装置200が備える画像処理部203について、詳細に説明する。図4は、本実施形態に係る演算処理装置が有する画像処理部の構成を示したブロック図である。
<Regarding Image Processing Unit 203>
Next, the image processing unit 203 included in the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of an image processing unit included in the arithmetic processing apparatus according to the present embodiment.
本実施形態に係る画像処理部203は、図4に示したように、A/D変換部211と、環状ビームセンター算出部213と、座標変換部215と、縞画像フレーム生成部217と、画像算出部219と、検出処理部229と、を主に備える。 As shown in FIG. 4, the image processing unit 203 according to the present embodiment includes an A / D conversion unit 211, an annular beam center calculation unit 213, a coordinate conversion unit 215, a fringe image frame generation unit 217, and an image. A calculation unit 219 and a detection processing unit 229 are mainly provided.
A/D変換部211は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。A/D変換部211は、カメラ120から出力された撮像画像をA/D変換し、図5に示したようなデジタル多値画像データ(すなわち、環状ビーム画像)として出力する。かかるデジタル多値画像データは、記憶部207等に設けられた画像メモリに記憶される。これらのデジタル多値画像データを管状体の管軸方向に沿って順次利用することにより、後述するような縞画像フレームが形成される。 The A / D conversion unit 211 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The A / D conversion unit 211 performs A / D conversion on the captured image output from the camera 120, and outputs it as digital multi-valued image data (that is, an annular beam image) as shown in FIG. Such digital multivalued image data is stored in an image memory provided in the storage unit 207 or the like. By using these digital multi-valued image data sequentially along the tube axis direction of the tubular body, a stripe image frame as described later is formed.
図5に示したように、環状ビーム画像は、管状体1の内表面の管軸方向に沿ったある位置において、管状体の内表面に照射された環状ビームを撮像したものである。環状ビーム画像は、予めカメラのゲインやレンズの絞りを適切に設定することにより、例えば図5に示したように、環状ビームが照射された部分が白く表示され、その他の部分は黒く表示されている濃淡画像になっている。また、環状ビームの円周上に重畳している凹凸が、管状体の内表面の断面形状と、内表面に存在する欠陥に関する情報を含んでいる。 As shown in FIG. 5, the annular beam image is an image of the annular beam irradiated on the inner surface of the tubular body at a certain position along the tube axis direction of the inner surface of the tubular body 1. In the annular beam image, by appropriately setting the camera gain and the lens aperture in advance, as shown in FIG. 5, for example, the portion irradiated with the annular beam is displayed in white, and the other portions are displayed in black. It is a gray image. Further, the unevenness superimposed on the circumference of the annular beam includes information on the cross-sectional shape of the inner surface of the tubular body and the defects existing on the inner surface.
A/D変換部211は、カメラ120から出力された撮像画像に基づいて図5のような環状ビーム画像を生成すると、生成した環状ビーム画像に対応するデータを、後述する環状ビームセンター算出部213に出力する。 When the A / D conversion unit 211 generates an annular beam image as shown in FIG. 5 based on the captured image output from the camera 120, data corresponding to the generated annular beam image is converted into an annular beam center calculation unit 213 described later. Output to.
環状ビームセンター算出部213は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。環状ビームセンター算出部213は、A/D変換部211から出力された各環状ビーム画像について、環の重心位置と環の半径をそれぞれ算出する。 The annular beam center calculation unit 213 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The annular beam center calculation unit 213 calculates the center of gravity position of the ring and the radius of the ring for each annular beam image output from the A / D conversion unit 211.
環の重心位置及び半径を算出する方法は、特に限定されるわけではなく、公知のあらゆる方法を利用することが可能である。環の重心位置及び半径を算出する方法の具体例としては、例えば、環状ビーム画像が真円に近い場合は、以下のような2つの方法を挙げることができる。 The method for calculating the center of gravity position and the radius of the ring is not particularly limited, and any known method can be used. As specific examples of the method for calculating the center of gravity position and the radius of the ring, for example, when the annular beam image is close to a perfect circle, the following two methods can be cited.
・2値化した環状ビーム画像上の任意の3点を抽出し、この3点の位置座標の重心を算出する。得られた重心位置と3点のうち任意の1点との間の距離が環の半径となる。
・ハフ(Hough)変換による円抽出を行い、円(すなわち、環状ビーム)の重心と半径とを算出する。
Extract any three points on the binarized annular beam image and calculate the center of gravity of the position coordinates of these three points. The distance between the obtained barycentric position and any one of the three points is the radius of the ring.
-Circle extraction by Hough transformation is performed, and the center of gravity and radius of the circle (that is, the annular beam) are calculated.
環状ビームセンター算出部213は、各環状ビーム画像について環の重心位置及び半径を算出すると、環の重心位置及び半径に関する情報をそれぞれ生成して、後述する座標変換部215に出力する。 When the annular beam center calculation unit 213 calculates the center of gravity position and radius of the ring for each annular beam image, the annular beam center calculation unit 213 generates information about the center of gravity position and radius of the ring, and outputs the information to the coordinate conversion unit 215 described later.
なお、本実施形態においては、管状体1の内面の断面形状が真円に近い場合について説明しているが、任意の断面形状に対して適用可能であり、例えば、断面形状が楕円や角丸長方形等であってもよい。このような場合の重心は、環状ビームの形状から求めることが可能であり、求めた重心との距離の最大値と最小値の平均値を半径として用いることで、後述する座標変換を同じ手順で実施することができる。 In addition, in this embodiment, although the case where the cross-sectional shape of the inner surface of the tubular body 1 is close to a perfect circle is described, it can be applied to any cross-sectional shape. For example, the cross-sectional shape is an ellipse or a rounded corner. It may be a rectangle or the like. The center of gravity in such a case can be obtained from the shape of the annular beam, and by using the average value of the maximum value and the minimum value of the distance to the obtained center of gravity as the radius, coordinate conversion described later is performed in the same procedure. Can be implemented.
座標変換部215は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。座標変換部215は、算出された重心位置、及び、当該重心位置と環状ビームの照射部分との離隔距離に基づいて、環状ビーム画像の座標系を変換する。その後、座標変換部215は、環状ビームの照射部分を管状体の管周方向に展開した線分として表した光切断画像を生成する。 The coordinate conversion unit 215 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The coordinate conversion unit 215 converts the coordinate system of the annular beam image based on the calculated gravity center position and the separation distance between the gravity center position and the irradiated portion of the annular beam. Thereafter, the coordinate conversion unit 215 generates a light section image that represents the irradiated portion of the annular beam as a line segment developed in the tube circumferential direction of the tubular body.
環状ビームの重心位置が算出されることで、環状ビームの照射位置に対応する画素の存在位置を、重心位置を原点とした極座標(r,θ)で表すことができる。座標変換部215は、図6に示したように、環状ビームセンター算出部213で算出された半径rに動径方向に±Δrの余裕を設けたうえで(すなわち、r−Δr〜r+Δrの範囲で)、0°≦θ≦360°として座標変換を実施する。ここで、θ=0°の位置は、撮像開始時において回転量測定装置130により測定される回転角度の値の位置とする。なお、本実施形態では、動径方向のr−Δr〜r+Δrの範囲で座標変換を実施する場合について説明しているが、余裕Δrの値は、環状ビームの照射部分を含む範囲で、プラス方向とマイナス方向とで異なった値であってもよい。かかる場合、例えば、座標変換を行う範囲は、r−Δr1〜r+Δr2などと表現することができる。ただし、本実施形態においては、プラス方向とマイナス方向とで同じ値Δrを用いる場合について、以降の説明を行う。 By calculating the position of the center of gravity of the annular beam, the pixel position corresponding to the irradiation position of the annular beam can be represented by polar coordinates (r, θ) with the center of gravity position as the origin. As shown in FIG. 6, the coordinate conversion unit 215 provides a margin of ± Δr in the radial direction with respect to the radius r calculated by the annular beam center calculation unit 213 (that is, a range of r−Δr to r + Δr). ), Coordinate transformation is performed with 0 ° ≦ θ ≦ 360 °. Here, the position of θ = 0 ° is the position of the value of the rotation angle measured by the rotation amount measuring device 130 at the start of imaging. In the present embodiment, the case where coordinate transformation is performed in the range of r−Δr to r + Δr in the radial direction has been described. However, the value of the margin Δr is a range including the irradiated portion of the annular beam and is in the plus direction. The value may be different in the minus direction. In such a case, for example, the range in which the coordinate conversion is performed can be expressed as r−Δr 1 to r + Δr 2 . However, in the present embodiment, the following description will be given for the case where the same value Δr is used in the plus direction and the minus direction.
このような座標変換を行うことで、図6の右側に示したように、動径方向には半径rを中心として2Δrの高さを有し、角度方向には360°分の長さを有する帯状の画像が抽出されることとなる。以上の説明からも明らかなように、抽出された帯状の画像は、環状ビームの照射部分を管状体の管周方向に展開した線分(以下、「光切断線」とも称する。)を含むこととなる。また、動径方向に関して、半径rを中心として2Δrの範囲を抽出することで、環状ビームの周に凹凸が存在していたとしても、かかる凹凸を含む環状ビームの周をもれなく抽出することが可能となる。このようにして得られた帯状の画像を、以下では光切断画像と称することとする。 By performing such coordinate conversion, as shown on the right side of FIG. 6, the radial direction has a height of 2Δr around the radius r, and the angular direction has a length of 360 °. A band-like image is extracted. As is clear from the above description, the extracted belt-like image includes a line segment (hereinafter, also referred to as “light cutting line”) in which the irradiated portion of the annular beam is developed in the tube circumferential direction. It becomes. Further, by extracting a range of 2Δr with the radius r as the center in the radial direction, it is possible to extract the entire circumference of the annular beam including the irregularities even if irregularities exist around the circumference of the annular beam. It becomes. The band-like image obtained in this way is hereinafter referred to as a light section image.
なお、Δrの大きさは、管状体1に存在しうる凹凸の高さの範囲を過去の操業データ等に基づいて予め大まかに算出しておくことで、決定することが可能である。 The magnitude of Δr can be determined by roughly calculating in advance the range of the height of the unevenness that can exist in the tubular body 1 based on past operation data and the like.
上述のような管状体撮像装置100により撮像された環状ビーム画像は、約300画素に相当する半径を有する環を含むこととなる。そこで、r=300画素、Δr=25画素として、0°≦θ≦360°の範囲で光切断画像の抽出を行うと、横1885画素×高さ50画素の光切断画像が生成されることとなる。 The annular beam image captured by the tubular body imaging device 100 as described above includes a ring having a radius corresponding to about 300 pixels. Therefore, when r = 300 pixels and Δr = 25 pixels and a light section image is extracted in a range of 0 ° ≦ θ ≦ 360 °, a light section image having a width of 1,855 pixels × height of 50 pixels is generated. Become.
また、座標変換部215は、抽出された光切断画像における各画素の座標(r,θ)を利用することで、光切断画像に含まれる画素の座標を直交座標(rcosθ,rsinθ)に変換する。ここで、座標変換部215が実施する座標値の変換は、極座標系から直交座標系への変換であるため、極座標系における格子点(すなわち、画素の中心位置)が、直交座標系において必ず格子点に対応するとは限らず、非格子点に対応するものも存在することとなる。そこで、座標変換部215は、直交座標系における非格子点の濃度(画素値)を補間するために、着目している点の近傍に位置する他の格子点の濃度に基づいて補間する、いわゆる画像補間法を併せて実施することが好ましい。 In addition, the coordinate conversion unit 215 converts the coordinates of the pixels included in the light cut image into orthogonal coordinates (r cos θ, rsin θ) by using the coordinates (r, θ) of each pixel in the extracted light cut image. . Here, since the coordinate value conversion performed by the coordinate conversion unit 215 is conversion from the polar coordinate system to the orthogonal coordinate system, the lattice point (that is, the center position of the pixel) in the polar coordinate system is always a lattice in the orthogonal coordinate system. It does not necessarily correspond to a point, and there also exists a thing corresponding to a non-grid point. Therefore, in order to interpolate the density (pixel value) of the non-grid points in the orthogonal coordinate system, the coordinate conversion unit 215 performs interpolation based on the density of other grid points located in the vicinity of the point of interest. It is preferable to implement the image interpolation method together.
かかる画像補間法は、特に限定されるものではなく、例えば、「昭晃堂 画像処理ハンドブック」等に記載されている公知の画像補間法を利用することが可能である。このような画像補間法の例として、最近傍(nearest neighbor)法、双線形補間(bi−linear interpolation)法、3次補間(bi−cubic convolution)法等を挙げることができる。これらの方法のうち、前者ほど処理速度が速く、後者ほど高品質の結果を得ることができる。そこで、座標変換部215は、利用する画像補間法の種別を、処理に用いることのできるリソース量や処理時間等に応じて適宜決定すればよい。本実施形態において示す光切断画像の具体例では、画像補間法として3次補間法を適用している。 Such an image interpolation method is not particularly limited, and for example, a well-known image interpolation method described in “Shokudo Image Processing Handbook” or the like can be used. Examples of such an image interpolation method include a nearest neighbor method, a bi-linear interpolation method, and a cubic interpolation method. Of these methods, the former has a higher processing speed, and the latter has a higher quality result. Therefore, the coordinate conversion unit 215 may determine the type of image interpolation method to be used as appropriate according to the amount of resources that can be used for processing, the processing time, and the like. In the specific example of the light section image shown in the present embodiment, the cubic interpolation method is applied as the image interpolation method.
座標変換部215は、上述のような座標変換処理や画像補間処理を終了すると、得られた光切断画像に対応する画像データを、記憶部207等に設けられた画像メモリに、管状体の管軸方向に沿って順次格納していく。 When the coordinate conversion unit 215 completes the coordinate conversion process and the image interpolation process as described above, the image data corresponding to the obtained light-cut image is stored in the image memory provided in the storage unit 207 or the like in the tubular body. Store sequentially along the axial direction.
縞画像フレーム生成部217は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。縞画像フレーム生成部217は、記憶部207等に設けられた画像メモリから、管状体の管軸方向に沿って格納された光切断画像を順に取得する。その後、縞画像フレーム生成部217は、取得した各光切断画像を管状体の管軸方向に沿って順に配列して、縞画像フレームを生成する。 The stripe image frame generation unit 217 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The fringe image frame generation unit 217 sequentially acquires the light section images stored along the tube axis direction of the tubular body from the image memory provided in the storage unit 207 or the like. Thereafter, the fringe image frame generation unit 217 sequentially arranges the acquired light section images along the tube axis direction of the tubular body to generate a fringe image frame.
1つの縞画像フレームを構成する光切断画像の個数は、適宜設定すればよいが、例えば、256個の光切断画像で1つの縞画像フレームを構成するようにしてもよい。各光切断画像は、上述のように環状ビーム画像の撮像間隔毎(例えば、0.5mm間隔)に存在している。そのため、0.5mm間隔で撮像された環状ビーム画像に基づく、256個の光切断画像からなる1つの縞画像フレームは、管状体の内表面の全周を、管軸方向に沿って128mm(=256×0.5mm)の範囲で撮像した結果に相当する。 The number of light section images constituting one striped image frame may be set as appropriate. For example, one striped image frame may be composed of 256 light section images. Each light section image exists at every imaging interval (for example, 0.5 mm interval) of the annular beam image as described above. Therefore, one striped image frame composed of 256 light section images based on an annular beam image captured at intervals of 0.5 mm is 128 mm (=) along the tube axis direction along the entire inner surface of the tubular body. This corresponds to the result of imaging in a range of 256 × 0.5 mm.
図7に、縞画像フレーム生成部217によって生成される縞画像フレームの一例を示した。図7に示した縞画像フレームは、256個の光切断画像のうち、16個の光切断画像を示したものである。図7に示した縞画像フレームにおいて、図面の横方向に伸びた1本の線分が、1枚の環状ビーム画像を展開したものに相当しており、図面の横方向が環状ビームの管周方向に対応している。また、図7に示した縞画像フレームにおいて、図面の縦方向が、管状体1の管軸方向に相当している。 FIG. 7 shows an example of a stripe image frame generated by the stripe image frame generation unit 217. The fringe image frame shown in FIG. 7 shows 16 light cut images out of 256 light cut images. In the striped image frame shown in FIG. 7, one line segment extending in the horizontal direction of the drawing corresponds to a developed annular beam image, and the horizontal direction of the drawing is the tube circumference of the annular beam. It corresponds to the direction. In the striped image frame shown in FIG. 7, the vertical direction of the drawing corresponds to the tube axis direction of the tubular body 1.
縞画像フレーム生成部217は、図7に示したような縞画像フレームを生成すると、生成した縞画像フレームを、後述する画像算出部219に出力する。また、縞画像フレーム生成部217は、生成した縞画像フレームに対応するデータに、当該縞画像フレームを生成した日時等に関する時刻情報を関連付けて、履歴情報として記憶部207等に格納してもよい。 When the stripe image frame generation unit 217 generates the stripe image frame as illustrated in FIG. 7, the stripe image frame generation unit 217 outputs the generated stripe image frame to the image calculation unit 219 described later. Further, the fringe image frame generation unit 217 may associate the time information related to the date and time when the fringe image frame is generated with the data corresponding to the generated fringe image frame, and store the data as history information in the storage unit 207 or the like. .
画像算出部219は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。画像算出部219は、縞画像フレーム生成部217が生成した縞画像フレームに基づいて、管状体の内表面の凹凸状態を表す深さ画像と、管状体の内表面における環状ビームの輝度の分布を表す輝度画像と、を算出する。この画像算出部219は、図4に示したように、光切断線処理部221と、深さ画像算出部223と、輝度画像算出部225と、回転補正部227と、を備える。 The image calculation unit 219 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. Based on the fringe image frame generated by the fringe image frame generation unit 217, the image calculation unit 219 calculates the depth image representing the uneven state of the inner surface of the tubular body and the luminance distribution of the annular beam on the inner surface of the tubular body. And a luminance image to be expressed. As shown in FIG. 4, the image calculation unit 219 includes a light section line processing unit 221, a depth image calculation unit 223, a luminance image calculation unit 225, and a rotation correction unit 227.
光切断線処理部221は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。光切断線処理部221は、縞画像フレームに含まれる各光切断線について、光切断線の変位量(輝線の曲がり具合)を含む光切断線特徴量を算出する。以下では、図8A及び図8Bを参照しながら、光切断線処理部221が実施する処理及び算出する光切断線特徴量について、詳細に説明する。図8Aは、縞画像フレームを模式的に示した説明図である。図8Bは、光切断線処理部が実施する光切断線処理について説明するための説明図である。 The light section line processing unit 221 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The light section line processing unit 221 calculates, for each light section line included in the fringe image frame, a light section line feature amount including a displacement amount of the light section line (bending degree of the bright line). Hereinafter, the processing performed by the light section line processing unit 221 and the calculated light section line feature amount will be described in detail with reference to FIGS. 8A and 8B. FIG. 8A is an explanatory diagram schematically showing a fringe image frame. FIG. 8B is an explanatory diagram for explaining the optical section line processing performed by the optical section line processing unit.
図8Aでは、1つの縞画像フレームの中にN本の光切断線が存在しており、縞画像フレームの横方向の長さは、M画素であるものとする。また、1本の光切断線を含む1つの光切断画像は、縦2Δr画素×横M画素から構成されている。 In FIG. 8A, it is assumed that there are N light cutting lines in one striped image frame, and the horizontal length of the striped image frame is M pixels. In addition, one light section image including one light section line is composed of vertical 2Δr pixels × horizontal M pixels.
ここで、説明の便宜上、縞画像フレームの管周方向(図8Aにおける横方向)にX軸をとり、縞画像フレームの管軸方向(図8Aにおける縦方向)にY軸をとって、縞画像フレーム中の画素の位置をXY座標で表すものとする。以下の説明では、縞画像フレーム中に存在するj(1≦j≦N)番目の光切断線の左側からm画素目(1≦m≦M)の位置(すなわち、Xj,mで表される位置)に着目する。 Here, for convenience of explanation, the X-axis is taken in the tube circumferential direction (horizontal direction in FIG. 8A) of the stripe image frame, and the Y-axis is taken in the tube axis direction (vertical direction in FIG. 8A) of the stripe image frame. Assume that the position of a pixel in a frame is expressed by XY coordinates. In the following description, the position of the m-th pixel (1 ≦ m ≦ M) from the left side of the j (1 ≦ j ≦ N) th light section line existing in the fringe image frame (ie, represented by X j, m ). The position).
光切断線処理部221は、まず、着目すべき光切断線(以下、単に「ライン」とも称する。)の着目すべきX座標位置(本説明では、Xj,mで表される位置)を選択すると、図8Bに示したように、着目したラインの着目したX座標位置における画素に対応付けられている画素値(すなわち、環状ビームの輝度値)の分布を参照する。この際、光切断線処理部221は、光切断画像中の当該X座標位置における全ての画素について、以下で説明する処理を実施するのではなく、光切断画像中におけるY座標の基準位置Ysの前後Wの範囲に属する画素(すなわち、Ys−W〜Ys+Wの範囲に属する画素)について、以下で説明する処理を実施する。 The light section line processing unit 221 first determines an X coordinate position (a position represented by X j, m in the present description) of a light section line to be focused (hereinafter also simply referred to as “line”). When the selection is made, as shown in FIG. 8B, the distribution of the pixel values (that is, the luminance value of the annular beam) associated with the pixel at the focused X coordinate position of the focused line is referred to. At this time, the light section line processing unit 221 does not perform the process described below for all the pixels at the X coordinate position in the light section image, but the Y coordinate reference position Y s in the light section image. The processing described below is performed on pixels belonging to the range of W before and after (that is, pixels belonging to the range of Y s −W to Y s + W).
ここで、Y座標の基準位置Ysは、縞画像フレームのjライン目の光切断画像に対して予め指定される管軸方向の位置であり、例えば光切断画像の管軸方向の中心を指定すれば、先述のようにプラス方向とマイナス方向とで同じ余裕値Δrを用いる場合には、環状ビームセンター算出部が算出した半径r(すなわち光切断線の位置)に等しくなる。また、処理範囲を規定するパラメータWは、管状体1に存在しうる凹凸の高さの範囲を過去の操業データ等に基づいて、光切断画像中におけるY座標の基準位置Ysの前後Wの範囲が光切断画像に収まるように、予め大まかに算出しておき、適宜決定すればよい。パラメータWの値を小さくすることができれば、後述する光切断線処理部221の処理負荷の低減を図ることができる。 Here, the reference position Y s Y-coordinate is the tube axis direction of the position designated in advance for j-th line of the light section image of the fringe image frame, for example, specify the tube axis direction of the center of the optical section image If the same margin value Δr is used in the plus direction and the minus direction as described above, it becomes equal to the radius r (that is, the position of the light cutting line) calculated by the annular beam center calculation unit. The parameter W defining a processing range based on the height range of the irregularities which may be present in the tubular body 1 in the past operation data, the Y coordinate in the light section images before and after W reference position Y s A rough calculation may be performed in advance so that the range fits in the light-cut image, and the range may be determined as appropriate. If the value of the parameter W can be reduced, the processing load of the optical section line processing unit 221 to be described later can be reduced.
光切断線処理部221は、まず、Ys−W〜Ys+Wの範囲に含まれる画素の中から、光切断線に対応する画素を特定するための第1の閾値の一例である所定の閾値Th以上の画素値を有する画素を特定する。図8Bに示した例では、Yj,k、Yj,k+1、Yj,k+2で表される3つの画素が、それぞれ閾値Th以上の画素値Ij,k、Ij,k+1、Ij,k+2を有している。従って、光切断線処理部221は、所定の閾値Th以上の画素値を有する画素を線幅方向に加算した数pj,m=3と設定する。この所定の閾値Th以上の画素値を有する画素を線幅方向に加算した数pj,mは、いわば位置(j,m)における輝線の画素数に対応する値であり、光切断線特徴量の一つである。また、光切断線処理部221は、以下の処理において、抽出された画素に関する情報(Yj,k、Ij,k)、(Yj,k+1、Ij,k+1)、(Yj,k+2、Ij,k+2)(以下、単に(Y,I)と略記することもある。)の情報を利用して、更なる光切断線特徴量を算出していく。 Light section line unit 221, first, from among the pixels included in the range of Y s -W~Y s + W, the first threshold value for specifying the pixels corresponding to the light section line given as an example A pixel having a pixel value equal to or greater than the threshold Th is specified. In the example shown in FIG. 8B, three pixels represented by Y j, k , Y j, k + 1 , Y j, k + 2 have pixel values I j, k , I j, k + 1 , I j that are equal to or greater than the threshold Th, respectively. , K + 2 . Accordingly, the light section line processing unit 221 sets the number p j, m = 3 obtained by adding pixels having pixel values equal to or greater than the predetermined threshold Th in the line width direction. The number p j, m obtained by adding pixels having pixel values equal to or greater than the predetermined threshold Th in the line width direction is a value corresponding to the number of pixels of the bright line at the position (j, m). one of. In addition, the light section line processing unit 221 performs information (Y j, k , I j, k ), (Y j, k + 1 , I j, k + 1 ), (Y j, k + 2 ) regarding the extracted pixels in the following processing. , I j, k + 2 ) (hereinafter, sometimes simply abbreviated as (Y, I)), further light section line feature quantities are calculated.
また、光切断線処理部221は、パラメータpj,m及び抽出した画素に関する情報(Y,I)を利用して、抽出された画素の輝度の総和Kj,mを算出する。図8Bに示した例の場合、光切断線処理部221が算出する輝度の総和は、Kj,m=Ij,k+Ij,k+1+Ij,k+2となる。この輝度の総和Kj,mも、光切断線特徴量の一つである。 Further, the light section line processing unit 221 calculates the total sum K j, m of the luminances of the extracted pixels using the parameters p j, m and the information (Y, I) regarding the extracted pixels. In the case of the example shown in FIG. 8B, the sum of the luminances calculated by the light section line processing unit 221 is K j, m = I j, k + I j, k + 1 + I j, k + 2 . This total luminance K j, m is also one of the features of the light section line.
更に、光切断線処理部221は、抽出された画素に関する情報(Y,I)とY座標の基準位置Ysとを利用して、抽出された画素のY方向の重心位置YC(j,m)を算出するとともに、重心位置YC(j,m)の基準位置Ysからの変位量Δdj,m=Ys−YC(j,m)を算出する。 Further, the light section line processing unit 221 uses the information (Y, I) regarding the extracted pixel and the reference position Y s of the Y coordinate, and the barycentric position Y C (j, m) and a displacement amount Δd j, m = Y s −Y C (j, m) of the center of gravity Y C (j, m) from the reference position Y s are calculated.
ここで、重心位置YC(j,m)は、抽出された画素の集合をAと表すこととすると、以下の式101で表される値となる。従って、図8Bに示した例の場合、重心位置YC(j,m)は、以下の式101aで表される値となる。 Here, the center-of-gravity position Y C (j, m) is a value represented by the following expression 101, where A is a set of extracted pixels. Therefore, in the case of the example shown in FIG. 8B, the center-of-gravity position Y C (j, m) is a value represented by the following expression 101a.
ここで、画素に対応する管軸方向の位置は、いわば管状体撮像装置100の移動幅(例えば、0.5mm)で量子化された値である。他方、上記式101で示したような演算により算出される重心位置YC(j,m)は、割り算という数値演算を利用することで算出される値であるため、管状体撮像装置100の移動幅(いわば量子化単位)よりも小さな値となりうる。従って、かかる重心位置YC(j,m)を利用して算出される変位量Δdj,mについても、移動幅よりも小さな値を有しうる値となる。このようにして算出される変位量Δdj,mも、光切断線特徴量の一つである。 Here, the position in the tube axis direction corresponding to the pixel is a value quantized by the movement width (for example, 0.5 mm) of the tubular body imaging device 100. On the other hand, the center-of-gravity position Y C (j, m) calculated by the calculation shown in the above equation 101 is a value calculated by using a numerical calculation called division. The value can be smaller than the width (so-called quantization unit). Therefore, the displacement amount Δd j, m calculated using the center-of-gravity position Y C (j, m) is also a value that can have a value smaller than the movement width. The displacement amount Δd j, m calculated in this way is also one of the light section line feature amounts.
光切断線処理部221は、以上のような3種類の特徴量を、各切断線に含まれるM個の要素に関して算出する。その結果、図9A〜図9Cに示したように、光切断線の変位量Δd、輝度の総和K、及び、輝線の画素数pに関して、M列×N行の二次元配列が生成される。図7に示したような本実施形態に係る縞画像フレームの具体例の場合、M=1885、N=256であるため、各光切断線特徴量を構成するデータの個数は、1885×256個となる。 The light section line processing unit 221 calculates the above three types of feature amounts with respect to M elements included in each section line. As a result, as shown in FIGS. 9A to 9C, a two-dimensional array of M columns × N rows is generated with respect to the displacement Δd of the light section line, the luminance sum K, and the number of pixels p of the bright line. In the specific example of the striped image frame according to the present embodiment as shown in FIG. 7, since M = 1888 and N = 256, the number of data constituting each light section line feature amount is 1885 × 256. It becomes.
光切断線処理部221は、算出した光切断線特徴量のうち、光切断線の変位量Δdに関する特徴量を、後述する深さ画像算出部223に出力する。また、光切断線処理部221は、算出した光切断線特徴量のうち、輝度の総和K、及び、輝線の画素数pに関する特徴量を、後述する輝度画像算出部225に出力する。 The light section line processing unit 221 outputs the feature amount related to the displacement amount Δd of the light section line among the calculated light section line feature amounts to the depth image calculation unit 223 described later. In addition, the light section line processing unit 221 outputs, to the brightness image calculation unit 225, which will be described later, among the calculated light section line feature quantities, the brightness sum K and the feature quantity related to the number p of bright line pixels.
深さ画像算出部223は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。深さ画像算出部223は、光切断線処理部221が生成した光切断線特徴量(特に、変位量Δdに関する特徴量)に基づいて、管状体の内表面の凹凸状態を表す深さ画像を算出する。 The depth image calculation unit 223 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The depth image calculation unit 223 generates a depth image representing the uneven state of the inner surface of the tubular body based on the optical section line feature amount (particularly, the feature amount related to the displacement amount Δd) generated by the optical section line processing unit 221. calculate.
具体的には、深さ画像算出部223は、図9Aに示したような変位量Δdに関する特徴量(二次元配列)と、環状ビームの垂直成分入射角(図2Aにおける角度φ)と、を利用して、深さ画像を算出する。かかる深さ画像は、管軸方向のそれぞれの位置での凹凸状態の一次元分布が管軸方向に沿って順に配列された、二次元の凹凸状態の分布を表す画像である。 Specifically, the depth image calculation unit 223 obtains the feature amount (two-dimensional array) related to the displacement amount Δd as shown in FIG. 9A and the vertical component incident angle (angle φ in FIG. 2A) of the annular beam. Using this, a depth image is calculated. The depth image is an image representing a two-dimensional uneven state distribution in which the one-dimensional distribution of the uneven state at each position in the tube axis direction is sequentially arranged along the tube axis direction.
まず、図10を参照しながら、管状体の内表面に存在する凹凸の高さと、光切断線の変位量Δdとの関係について説明する。図10は、光切断線の変位と欠陥の高さとの関係を示した説明図である。 First, the relationship between the height of the unevenness present on the inner surface of the tubular body and the amount of displacement Δd of the light cutting line will be described with reference to FIG. FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between the displacement of the optical cutting line and the height of the defect.
図10では、管状体1の内表面に凹みが存在した場合を模式的に示している。ここで、内表面に凹みが存在しない場合の表面位置の高さと凹みの底部の高さとの差分をΔhと表すこととする。垂直入射した環状ビームが表面反射をする場合に着目すると、内表面に凹みが存在しない場合には、図10の光線Aのように反射光は伝播することとなるが、内表面に凹みが存在する場合には、図10の光線Bのように反射光が伝播することとなる。光線Aと光線Bとのズレが、本実施形態において光切断線の変位量Δdとして観測されることとなる。ここで、幾何学的な位置関係から明らかなように、光切断線の変位量Δdと凹みの深さΔhとは、Δd=Δh・sinφの関係が成立する。 In FIG. 10, the case where the dent exists in the inner surface of the tubular body 1 is shown typically. Here, the difference between the height of the surface position and the height of the bottom of the dent when there is no dent on the inner surface is represented by Δh. Paying attention to the case where the vertically incident annular beam reflects the surface, if there is no dent on the inner surface, the reflected light propagates as shown by the light ray A in FIG. 10, but there is a dent on the inner surface. In this case, the reflected light propagates like the light beam B in FIG. The deviation between the light beam A and the light beam B is observed as the displacement Δd of the light cutting line in this embodiment. Here, as is apparent from the geometrical positional relationship, the relationship Δd = Δh · sinφ is established between the displacement Δd of the light cutting line and the depth Δh of the recess.
なお、図10では、管状体の内表面に凹みが存在する場合について説明したが、管状体の内表面に凸部が存在する場合であっても、同様の関係が成立する。 In addition, in FIG. 10, although the case where a dent exists in the inner surface of a tubular body was demonstrated, even if it is a case where a convex part exists in the inner surface of a tubular body, the same relationship is materialized.
深さ画像算出部223は、以上説明したような関係を利用して、光切断線処理部221が算出した光切断線の変位量Δdに関する特徴量に基づき、管状体の内表面の凹凸に関する量Δhを算出する。 The depth image calculation unit 223 uses the relationship as described above, and based on the feature amount related to the displacement Δd of the optical cutting line calculated by the optical cutting line processing unit 221, the amount related to the unevenness of the inner surface of the tubular body Δh is calculated.
ここで、深さ画像の算出に用いられる光切断線の変位量Δdは、先に説明したように光切断線の重心位置に基づいて算出されたものであり、移動幅よりも小さな値を有しうる値となっている。従って、深さ画像算出部223により算出される深さ画像は、撮像素子の画素サイズよりも細かい分解能で凹凸が再現されている画像となる。 Here, the displacement amount Δd of the optical cutting line used for the calculation of the depth image is calculated based on the barycentric position of the optical cutting line as described above, and has a value smaller than the moving width. It is a possible value. Therefore, the depth image calculated by the depth image calculation unit 223 is an image in which unevenness is reproduced with a resolution finer than the pixel size of the image sensor.
本実施形態で示した縞画像フレームの具体例は、撮影ピッチ0.5mmで撮像された光切断線の変位を積み上げたものであるため、それぞれの変位量ΔdをΔhに変換すると、幅0.5mm×高さ0.5mmの深さ画像が算出されることとなる。また、かかる具体例では、角度φ=45°であるため、Δd=(1/20.5)・Δhの関係が成立している。 The specific example of the striped image frame shown in the present embodiment is obtained by accumulating the displacements of the optical cutting lines imaged at an imaging pitch of 0.5 mm. Therefore, when each displacement amount Δd is converted to Δh, the width is 0. A depth image of 5 mm × 0.5 mm height is calculated. In this specific example, since the angle φ = 45 °, the relationship Δd = (1/2 0.5 ) · Δh is established.
なお、被検査体である管状体の内表面の形状の変化や、カメラ走査方向軸が管状体の中心からずれることにより、図11に示したように、光切断線に湾曲等の歪みが生じる場合がある。他方、本実施形態に係る欠陥検出方法では、光切断線に重畳している凹凸が、管状体の内表面の断面形状と内表面に存在する表面欠陥に関する情報となっている。そのため、深さ画像算出部223は、光切断線の変位量Δdに基づいて深さ画像を算出する際に、光切断線毎に歪み補正処理を行って、光切断線に重畳している凹凸に関する情報のみを抽出してもよい。このような歪み補正処理を実施することにより、カメラ走査方向軸が管状体の中心軸に正確に一致していない場合や、内表面の形状が円でない場合であっても、内表面に存在する凹凸疵の情報のみを得ることが可能となる。 In addition, as shown in FIG. 11, distortion such as curvature occurs in the optical cutting line due to a change in the shape of the inner surface of the tubular body that is the object to be inspected and the camera scanning direction axis deviating from the center of the tubular body. There is a case. On the other hand, in the defect detection method according to the present embodiment, the unevenness superimposed on the light cutting line is information on the cross-sectional shape of the inner surface of the tubular body and the surface defect existing on the inner surface. Therefore, when the depth image calculation unit 223 calculates the depth image based on the displacement amount Δd of the light cutting line, the depth image calculation unit 223 performs distortion correction processing for each light cutting line, and the unevenness superimposed on the light cutting line. Only the information regarding may be extracted. By performing such a distortion correction process, even if the camera scanning direction axis does not exactly coincide with the central axis of the tubular body or the shape of the inner surface is not a circle, it exists on the inner surface. It is possible to obtain only the information on the uneven surface.
かかる歪み補正処理の具体例として、(i)多次元関数や各種の非線形関数を利用したフィッティング処理を行い、得られたフィッティング曲線と観測された光切断線との差分演算を行う処理や、(ii)凹凸に関する情報が高周波成分であることを利用して、浮動フィルタやメディアンフィルタ等のローパスフィルタを適用する処理等を挙げることができる。このような歪み補正処理を実施することにより、内表面に存在する凹凸疵の情報を保持したまま、光切断線の平坦化を図ることが可能となる。 As specific examples of such distortion correction processing, (i) a fitting process using a multidimensional function or various nonlinear functions, and a difference calculation between the obtained fitting curve and the observed light cutting line, ii) A process of applying a low-pass filter such as a floating filter or a median filter by using the fact that the information on the unevenness is a high-frequency component can be mentioned. By performing such a distortion correction process, it is possible to flatten the light section line while maintaining the information on the uneven surface existing on the inner surface.
深さ画像算出部223は、以上説明したようにして算出した深さ画像に関する情報を、後述する回転補正部227に出力する。 The depth image calculation unit 223 outputs information on the depth image calculated as described above to the rotation correction unit 227 described later.
輝度画像算出部225は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。輝度画像算出部225は、光切断線処理部221が生成した光切断線特徴量(特に、輝度の総和K及び輝線の画素数pに関する特徴量)に基づいて、管状体の内表面における環状ビームの輝度の分布を表す輝度画像を算出する。 The luminance image calculation unit 225 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The luminance image calculation unit 225 generates an annular beam on the inner surface of the tubular body based on the optical cutting line feature amount generated by the optical cutting line processing unit 221 (particularly, the feature amount relating to the luminance sum K and the number of pixels p of the bright line). A luminance image representing the luminance distribution is calculated.
具体的には、輝度画像算出部225は、図9Bに示したような輝度の総和Kに関する特徴量(二次元配列)、及び、図9Cに示したような輝線の画素数pに関する特徴量(二次元配列)を利用して、総和輝度の線幅方向の平均値である平均輝度KAVE(j,m)=Kj,m/pj,m(1≦j≦N、1≦m≦M)を算出する。その後、輝度画像算出部225は、算出した平均輝度KAVE(j,m)からなるデータ配列を、着目している管状体の輝度画像とする。かかる輝度画像は、管軸方向のそれぞれの位置での環状のレーザ光の輝度の一次元分布が管軸方向に沿って順に配列された、二次元の輝度分布を表す画像である。 Specifically, the luminance image calculation unit 225 performs the feature amount (two-dimensional array) regarding the luminance sum K as illustrated in FIG. 9B and the feature amount regarding the pixel number p of the bright line as illustrated in FIG. 9C ( The average luminance K AVE (j, m) = K j, m / p j, m (1 ≦ j ≦ N, 1 ≦ m ≦), which is the average value of the total luminance in the line width direction. M) is calculated. Thereafter, the luminance image calculation unit 225 sets the data array including the calculated average luminance K AVE (j, m) as the luminance image of the focused tubular body. Such a luminance image is an image representing a two-dimensional luminance distribution in which a one-dimensional distribution of the luminance of the annular laser beam at each position in the tube axis direction is sequentially arranged along the tube axis direction.
輝度画像算出部225は、以上説明したようにして算出した輝度画像に関する情報を、後述する回転補正部227に出力する。 The luminance image calculation unit 225 outputs information on the luminance image calculated as described above to the rotation correction unit 227 described later.
次に、本実施形態に係る回転補正部227について説明するに先立ち、回転補正部227により実施される回転補正処理の意義について、図12及び図13を参照しながら、具体的に説明する。図12及び図13は、管状体撮像装置の回転による影響を説明するための説明図である。 Next, prior to describing the rotation correction unit 227 according to the present embodiment, the significance of the rotation correction process performed by the rotation correction unit 227 will be specifically described with reference to FIGS. 12 and 13. 12 and 13 are explanatory diagrams for explaining the influence of the rotation of the tubular body imaging device.
カメラと円環状レーザを管状体1の内部に送入し、いわゆる光切断方式による管状体内面の凹凸検査を実施する際、管状体1の内部に送入したカメラの姿勢が変化(管状体に対してカメラが管周方向に回転)した場合、連続的に撮像される(すなわち、異なるタイミングで撮像される)画像は、管周方向の同一場所を撮像していることにはならず、疵の連続性及び模様の見逃し等が発生し得る。図2Aに示したような管状体撮像装置100を管状体1の内部に送入して管軸方向の連続画像を取得する場合においても、管状体撮像装置100の姿勢が管周方向に変化(回転)した場合には、疵や模様の連続性が消失する可能性がある。また、管状体撮像装置100を手動又は自動で送入する際において、上記のような回転が意図せずに生じてしまうことも考えられ、特に、手動で管状体撮像装置100を送入する場合には、手動故に顕著な未検査領域の発生が生じてしまう可能性がある。従って、管状体1の内表面について、全周・全長に亘って品質保証・管理に必要な定量的な疵検査をする場合には、管状体撮像装置100の姿勢を検知し、姿勢を制御することが重要となる。 When the camera and the annular laser are sent into the tubular body 1 and the irregularity inspection of the inner surface of the tubular body is performed by the so-called optical cutting method, the posture of the camera sent into the tubular body 1 changes (to the tubular body) In contrast, when the camera rotates in the tube circumferential direction), images that are continuously captured (that is, captured at different timings) are not captured at the same location in the tube circumferential direction. The continuity of the pattern and the oversight of the pattern may occur. Even when the tubular body imaging device 100 as shown in FIG. 2A is sent into the tubular body 1 to obtain a continuous image in the tube axis direction, the attitude of the tubular body imaging device 100 changes in the tube circumferential direction ( In the case of rotation), the continuity of wrinkles and patterns may be lost. In addition, when the tubular body imaging device 100 is manually or automatically sent, the above-described rotation may occur unintentionally. In particular, when the tubular body imaging device 100 is manually fed. May cause a significant uninspected area due to manual operation. Therefore, when performing a quantitative wrinkle inspection necessary for quality assurance and management over the entire circumference and the entire length of the inner surface of the tubular body 1, the attitude of the tubular body imaging device 100 is detected and the attitude is controlled. It becomes important.
いま、図12に模式的に示したように、管状体1の内表面の管周方向の一部に、矩形状の凸部が、直線状に管軸方向の先端から後端まで一様に分布しているものとする。まず、管状体撮像装置100(特に、照明機構110及びカメラ120からなる撮像プローブ)が管状体1の管周方向に回転することなく、管状体1の内面を管軸方向に沿って走査可能な場合を考える。この場合、管状体撮像装置100の管周方向の回転が存在しないため、矩形状の凸部は、各光切断線において同じ位置に存在することとなり、図13の上段に示したような縞画像フレームが得られることとなる。図13上段に示した図から明らかなように、このような場合には、矩形状の凸部の管周方向位置の管軸方向に対する連続性は保持されており、このような凸部が所定の検出判定長さ以上に連続して存在している場合には、欠陥として検出されることとなる。 Now, as schematically shown in FIG. 12, a rectangular convex portion is linearly formed on a part of the inner surface of the tubular body 1 in the tube circumferential direction from the front end to the rear end in a straight line. It is assumed that it is distributed. First, the tubular body imaging device 100 (particularly, an imaging probe including the illumination mechanism 110 and the camera 120) can scan the inner surface of the tubular body 1 along the tube axis direction without rotating in the tube circumferential direction of the tubular body 1. Think about the case. In this case, since there is no rotation in the tube circumferential direction of the tubular body imaging device 100, the rectangular convex portion exists at the same position in each light cutting line, and a striped image as shown in the upper part of FIG. A frame will be obtained. As is apparent from the diagram shown in the upper part of FIG. 13, in such a case, the continuity of the tube-shaped position of the rectangular convex portion in the tube axis direction is maintained, and such a convex portion is predetermined. If it exists continuously for more than the detection judgment length, it will be detected as a defect.
一方、管状体撮像装置100(特に、照明機構110及びカメラ120からなる撮像プローブ)が管状体1の管周方向に(意図的か否かによらず)回転してしまう場合、矩形状の凸部は、回転によって各光切断線の様々な管周方向位置に存在することとなり、図13の下段に示したような縞画像フレームが得られることとなる。図13下段に示した図から明らかなように、このような場合には、矩形状の凸部に位置ズレが生じることで矩形状の凸部の管周方向位置の管軸方向に対する連続性は保持されておらず、矩形状の凸部を欠陥として検出できない場合が生じうる。 On the other hand, when the tubular body imaging device 100 (particularly, an imaging probe including the illumination mechanism 110 and the camera 120) rotates in the tube circumferential direction of the tubular body 1 (whether intentional or not), a rectangular protrusion The part exists at various positions in the tube circumferential direction of each light cutting line by rotation, and a fringe image frame as shown in the lower part of FIG. 13 is obtained. As is apparent from the diagram shown in the lower part of FIG. 13, in such a case, the positional deviation of the rectangular convex portion causes the continuity of the rectangular convex portion in the pipe circumferential direction to the tube axis direction. There is a case where a rectangular convex portion is not held as a defect and is not held.
そこで、本実施形態に係る回転補正部227は、以下で詳述するような回転補正処理を実施して、深さ画像及び輝度画像における管周方向位置の管軸方向に対する連続性を担保する。 Therefore, the rotation correction unit 227 according to the present embodiment performs rotation correction processing as will be described in detail below, and ensures continuity of the tube circumferential direction position in the depth image and the luminance image with respect to the tube axis direction.
かかる回転補正部227は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。回転補正部227は、深さ画像算出部223により算出された深さ画像、及び、輝度画像算出部225により算出された輝度画像のそれぞれについて、回転量測定装置130により測定された回転の向き及び大きさを用いて、管周方向の回転に伴う位置ズレを補正する。 The rotation correction unit 227 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The rotation correction unit 227 performs the rotation direction measured by the rotation amount measuring device 130 and the depth image calculated by the depth image calculation unit 223 and the luminance image calculated by the luminance image calculation unit 225, and Using the size, the positional deviation accompanying the rotation in the pipe circumferential direction is corrected.
より詳細には、回転補正部227は、深さ画像及び輝度画像のそれぞれについて、それぞれの管軸方向の位置での凹凸状態の一次元分布及び輝度の一次元分布を、該当する管軸方向の位置で測定された回転の向きとは逆方向に、測定された回転の大きさだけ平行移動させることで、位置ズレを補正する。 More specifically, for each of the depth image and the luminance image, the rotation correcting unit 227 calculates the one-dimensional distribution of the uneven state and the one-dimensional distribution of the luminance at the respective positions in the tube axis direction in the corresponding tube axis direction. The positional deviation is corrected by translating the measured rotation amount in the opposite direction to the rotation direction measured at the position.
以下、図14A〜図16を参照しながら、かかる回転補正処理について、詳細に説明する。図14A及び図14Bは、本実施形態に係る回転量特定処理の一例を示した説明図であり、図15及び図16は、本実施形態に係る回転補正処理を説明するための説明図である。 Hereinafter, the rotation correction process will be described in detail with reference to FIGS. 14A to 16. 14A and 14B are explanatory diagrams showing an example of the rotation amount specifying process according to the present embodiment, and FIGS. 15 and 16 are explanatory diagrams for explaining the rotation correction process according to the present embodiment. .
回転補正部227は、まず、回転量測定装置130からの測定結果を利用して、管状体撮像装置100に生じた回転の向き及び大きさを特定する。この際、回転補正部227は、検査開始時における管状体撮像装置100の角度を基準(すなわち、回転角度=0°)とし、かかる基準からの相対的な回転の向き及び大きさを特定する。 First, the rotation correction unit 227 specifies the direction and magnitude of rotation generated in the tubular body imaging device 100 using the measurement result from the rotation amount measurement device 130. At this time, the rotation correction unit 227 uses the angle of the tubular body imaging device 100 at the start of the inspection as a reference (that is, the rotation angle = 0 °), and specifies the relative rotation direction and magnitude from the reference.
回転量測定装置130として、加速度計やジャイロセンサのような回転角度を測定する装置が設けられている場合における回転量の特定処理を、図14Aを参照しながら説明する。いま、図14Aに示したように、A軸正方向を鉛直方向下向きとし、B軸正方向を水平方向右向きとし、検査開始時からある時間が経過した後に、管状体撮像装置100が反時計方向にθ度回転した(−θ度回転した)ものとする。A軸正方向が鉛直方向下向きに向いている場合、回転量測定装置130は、重力加速度をG[m/s2]と表わすとすると、−Gの値を出力するものとする。同様に、B軸正方向が鉛直方向下向きに向いている場合、回転量測定装置130は、−Gの値を出力するものとする。 With reference to FIG. 14A, a description will be given of a process for specifying the rotation amount when a device for measuring a rotation angle such as an accelerometer or a gyro sensor is provided as the rotation amount measurement device 130. Now, as shown in FIG. 14A, the A-axis positive direction is set to the vertical downward direction, the B-axis positive direction is set to the right in the horizontal direction, and after a certain time has elapsed from the start of the inspection, the tubular body imaging device 100 is rotated counterclockwise. It is assumed that the angle is rotated by θ degrees (rotated by −θ degrees). When the positive direction of the A-axis is directed downward in the vertical direction, the rotation amount measuring device 130 outputs a value of −G if the gravitational acceleration is expressed as G [m / s 2 ]. Similarly, when the B-axis positive direction is directed downward in the vertical direction, the rotation amount measuring device 130 outputs a value of −G.
いま、A軸の出力値をgAと表わし、B軸の出力値をgBと表わすものとし、管状体の内径をφ[mm]とし、撮像画素分解能をα[mm/画素]とすると、回転補正部227は、cosθ=gA/Gより、θ=Arccos(gA/G)により回転角度θを算出することができる。また、回転補正部227は、gBの出力値が0以下である場合には、回転の向きは時計回りであり、gBの出力値が0超である場合には、回転の向きは反時計回りであると判断することができる。 Now, if the output value of the A axis is expressed as g A , the output value of the B axis is expressed as g B , the inner diameter of the tubular body is φ [mm], and the imaging pixel resolution is α [mm / pixel], The rotation correction unit 227 can calculate the rotation angle θ from θ = Arcos (g A / G) from cos θ = g A / G. Further, the rotation correction unit 227 rotates the rotation direction clockwise when the output value of g B is 0 or less, and reverses the rotation direction when the output value of g B exceeds 0. It can be determined to be clockwise.
ここで、回転による管状体内面(被検査面)での移動量をLr[mm]と表わすこととすると、Lr=2πφ/{2×(θ/360)}となる。そこで、回転補正部227は、回転による移動量Lrを、画素分解能αで除することで、画素単位の補正量を算出することができる。すなわち、画素単位の補正量=Lr/αとなる。 Here, if the movement amount on the inner surface of the tubular body (surface to be inspected) due to rotation is expressed as L r [mm], L r = 2πφ / {2 × (θ / 360)}. Therefore, the rotation correction unit 227 can calculate the correction amount in units of pixels by dividing the movement amount L r due to rotation by the pixel resolution α. That is, the correction amount in pixel units = L r / α.
次に、回転量測定装置130として、ロータリーエンコーダのような回転による移動量を測定する装置が設けられている場合における回転量の特定処理を、図14Bを参照しながら説明する。この場合、回転補正部227は、検査開始時における管状体撮像装置100の移動量を0mmとして、規格化していく。いま、ロータリーエンコーダを設置した位置(例えば、照明機構110及びカメラ120と同一の回転が生じている支持バーそのものや支持バー保持部)が、管外径Φ[mm]に対応する位置であるとし、ロータリーエンコーダのような回転量測定装置130から出力される回転量L0[mm]とすると、回転角度θは、θ=L0/(πΦ)により算出される。従って、回転による内径相当移動量Lrは、内径をφ[mm]としたとき、Lr=2πφ/{2×(θ/360)}となる。そこで、回転補正部227は、回転による内径相当移動量Lrを、画素分解能αで除することで、画素単位の補正量を算出することができる。すなわち、画素単位の補正量=Lr/αとなる。 Next, the rotation amount specifying process in the case where a device for measuring the amount of movement by rotation such as a rotary encoder is provided as the rotation amount measuring device 130 will be described with reference to FIG. 14B. In this case, the rotation correction unit 227 normalizes the movement amount of the tubular body imaging device 100 at the start of the inspection as 0 mm. Now, it is assumed that the position where the rotary encoder is installed (for example, the support bar itself or the support bar holding portion in which the same rotation as the illumination mechanism 110 and the camera 120 is generated) corresponds to the pipe outer diameter Φ [mm]. Assuming that the rotation amount L 0 [mm] is output from the rotation amount measuring device 130 such as a rotary encoder, the rotation angle θ is calculated by θ = L 0 / (πΦ). Accordingly, the inner diameter equivalent movement amount L r due to the rotation is L r = 2πφ / {2 × (θ / 360)}, where the inner diameter is φ [mm]. Therefore, the rotation correction unit 227 can calculate the correction amount in pixel units by dividing the inner diameter equivalent movement amount L r due to rotation by the pixel resolution α. That is, the correction amount in pixel units = L r / α.
回転補正部227は、このような画素単位の補正量の大きさ及び補正の向きを、深さ画像及び輝度画像における管軸方向の各位置について、算出していく。 The rotation correction unit 227 calculates the magnitude of the correction amount in pixel units and the correction direction for each position in the tube axis direction in the depth image and the luminance image.
管状体撮像装置100を用いて管状体1の内表面を管軸方向に走査している際には、駆動制御装置150により管周方向の回転を制御していた場合であっても、管周方向の僅かな回転が生じている可能性があり、管周方向の回転を制御せずに走査を行っている際には、管周方向の回転は、必ず生じているものと考えられる。その結果、例えば図12に示したような矩形の凸部に対応する画素(図15において、ハッチングで示している画素)の位置は、図15に模式的に示したように、管軸方向のそれぞれで相違している可能性がある。そこで、回転補正部227は、図16に模式的に示したように、算出した画素単位の補正量と、特定した回転の向きと、を用いて、管軸方向の各位置での画素の管周方向の配列を、画素単位で管周方向に平行移動していくことで、位置ズレを補正していく。例えば、ある管軸方向位置において、反時計回りの方向に1画素分だけ回転が生じているものとすると、回転補正部227は、深さ画像及び輝度画像において、該当する管軸方向位置に対応する行を構成している画素群について、時計回りに対応する管周方向に1画素分だけ平行移動させる。これにより、この管軸方向位置における管周方向の回転によって生じた位置ズレが補正される。 When the inner surface of the tubular body 1 is scanned in the tube axis direction using the tubular body imaging device 100, even if the rotation in the tube circumferential direction is controlled by the drive control device 150, There is a possibility that slight rotation in the direction has occurred, and when scanning is performed without controlling the rotation in the tube circumferential direction, it is considered that rotation in the tube circumferential direction is always occurring. As a result, for example, the positions of the pixels corresponding to the rectangular protrusions as shown in FIG. 12 (the pixels indicated by hatching in FIG. 15) are arranged in the tube axis direction as schematically shown in FIG. Each may be different. Therefore, as schematically shown in FIG. 16, the rotation correction unit 227 uses the calculated correction amount in pixel units and the specified rotation direction to perform pixel tube at each position in the tube axis direction. The positional displacement is corrected by translating the circumferential array in the tube circumferential direction in units of pixels. For example, assuming that one pixel is rotated counterclockwise at a certain tube axis direction position, the rotation correction unit 227 corresponds to the corresponding tube axis direction position in the depth image and the luminance image. A group of pixels constituting a row to be translated is translated by one pixel in the tube circumferential direction corresponding to the clockwise direction. As a result, the positional deviation caused by the rotation in the pipe circumferential direction at the position in the pipe axis direction is corrected.
このような回転補正部227による回転補正処理は、駆動制御装置150によって管周方向の回転が制御されている場合においても実施することが好ましい。駆動制御装置150によって管周方向の回転が制御されている場合、生じている位置ズレは小さな値となっていると考えられるが、完全に位置ズレを無くすことは必ずしもできず、このような回転補正処理を更に実施することで、位置ズレに伴う誤差が更に補正され、より正確な検査を実施することが可能となる。 Such rotation correction processing by the rotation correction unit 227 is preferably performed even when rotation in the tube circumferential direction is controlled by the drive control device 150. When the rotation in the pipe circumferential direction is controlled by the drive control device 150, it is considered that the generated positional deviation is a small value, but it is not always possible to completely eliminate the positional deviation. By further performing the correction process, the error due to the positional deviation is further corrected, and a more accurate inspection can be performed.
回転補正部227は、以上説明したような回転補正処理を、深さ画像及び輝度画像のそれぞれに対して実施すると、補正された深さ画像及び輝度画像を、検出処理部229へと出力する。また、回転補正部227は、補正された深さ画像及び輝度画像に関する情報を、当該情報を補正した日時等に関する時刻情報と関連づけて、記憶部207等に履歴情報として格納してもよい。更に、回転補正部227は、補正された深さ画像及び輝度画像に関する情報を表示制御部205に出力して、表示部(図示せず。)に出力させてもよい。 The rotation correction unit 227 outputs the corrected depth image and luminance image to the detection processing unit 229 when the rotation correction processing as described above is performed on each of the depth image and the luminance image. The rotation correction unit 227 may store information regarding the corrected depth image and luminance image as history information in the storage unit 207 or the like in association with time information regarding the date and time when the information is corrected. Further, the rotation correction unit 227 may output information regarding the corrected depth image and luminance image to the display control unit 205 and output the information to the display unit (not shown).
更に、回転補正部227は、以上のようにして算出した回転の向き及び大きさに関する情報を、撮像制御部201に対して出力して、撮像制御部201による駆動制御装置150の管状体撮像装置100に対する回転制御に供するようにしてもよい。撮像制御部201は、回転補正部227から出力された回転の向き及び大きさに関する情報を利用して、管状体撮像装置100を支持するとともに駆動させている駆動制御装置150での支持バーの径に相当する回転方向及び回転の大きさを演算する。回転の制御を司る支持バーの径をφ”とすると、測定された回転角度θに対して、制御を司る支持バー部での回転の大きさは、かかる回転の大きさをLsとしたときに、Ls=2πφ”/{2×(θ/360)}となる。この算出された支持バーでの回転大きさLsに相当する量に対して、逆向きの方向に駆動制御装置150をフィードバック制御することで、管状体撮像装置100の回転の大きさが所定の閾値以下となるように制御しながら、管状体撮像装置100を移動させることが可能となる。 Further, the rotation correction unit 227 outputs information on the rotation direction and magnitude calculated as described above to the imaging control unit 201, and the tubular body imaging device of the drive control device 150 by the imaging control unit 201. You may make it use for rotation control with respect to 100. FIG. The imaging control unit 201 uses the information regarding the rotation direction and magnitude output from the rotation correction unit 227 to support and drive the tubular body imaging device 100 and the diameter of the support bar in the drive control device 150 that is driven. The direction of rotation and the magnitude of the rotation are calculated. Assuming that the diameter of the support bar that controls the rotation is φ ″, with respect to the measured rotation angle θ, the magnitude of the rotation at the support bar that controls the rotation is L s. L s = 2πφ ″ / {2 × (θ / 360)}. The drive control device 150 is feedback-controlled in the opposite direction with respect to the calculated amount corresponding to the rotation size L s at the support bar, so that the rotation size of the tubular body imaging device 100 is a predetermined value. The tubular body imaging device 100 can be moved while being controlled to be equal to or less than the threshold value.
また、撮像制御部201は、回転補正部227から出力された回転の大きさが、所定の基準閾値以上となった場合に、管状体撮像装置100が回転し過ぎている旨を警告する警告情報(例えば、警告音、警告表示、振動等のような、視覚、聴覚、触覚等に訴えかける警告情報)を出力するようにしてもよい。これにより、管状体内表面検査装置10の管理者や、管状体撮像装置100を手動で使用している使用者は、管状体撮像装置100が回転し過ぎている旨をその場で把握することが可能となる。 Further, the imaging control unit 201 warns that the tubular body imaging device 100 is rotating too much when the magnitude of the rotation output from the rotation correction unit 227 is equal to or greater than a predetermined reference threshold. (For example, warning information appealing to sight, hearing, touch, etc., such as warning sound, warning display, vibration, etc.) may be output. Thereby, the administrator of the tubular body surface inspection apparatus 10 or the user who manually uses the tubular body imaging apparatus 100 can grasp on the spot that the tubular body imaging apparatus 100 is rotating too much. It becomes possible.
再び図4に戻って、検出処理部229について説明する。
検出処理部229は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。検出処理部229は、回転補正部227により補正された深さ画像及び輝度画像に基づいて、管状体の内表面に存在する欠陥を検出する。
Returning to FIG. 4 again, the detection processing unit 229 will be described.
The detection processing unit 229 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The detection processing unit 229 detects a defect present on the inner surface of the tubular body based on the depth image and the luminance image corrected by the rotation correction unit 227.
かかる検出処理部229は、深さ画像及び輝度画像に基づいて欠陥部位を特定する欠陥部位特定機能と、特定した欠陥部位の形態及び画素値に関する特徴量を抽出する特徴量抽出機能と、抽出した特徴量に基づいて欠陥の種別や有害度等を判別する欠陥判別機能と、を有している。以下、これらの機能について、簡単に説明する。 The detection processing unit 229 extracts a defective part specifying function that specifies a defective part based on the depth image and the luminance image, a feature quantity extracting function that extracts a feature quantity relating to the form and pixel value of the specified defective part, and A defect discrimination function for discriminating the type of defect, the degree of harmfulness, and the like based on the feature amount. Hereinafter, these functions will be briefly described.
○欠陥部位特定機能
検出処理部229は、取得した深さ画像及び輝度画像の各画素に対して、周辺画素との画素値(深さを表す値、又は、輝度値)の線形和を得るフィルタ処理によって縦線状疵、横線状疵、微小疵等の領域を強調し、得られた値が、欠陥部位特定のための第2の閾値以上となるか否かの判定を行う。このようなフィルタ処理及び当該フィルタ処理結果に基づく判定処理を実施することで、検出処理部229は、欠陥部位を特定するための2値化画像を生成することができる。かかる2値化画像において、算出した値が第2の閾値未満であった画素が正常箇所(すなわち、2値化画像の画素値=0)に該当し、算出した値が第2の閾値以上であった画素が欠陥箇所(すなわち、2値化画像の画素値=1)に該当する。更に、検出処理部229は、連続して発生している欠陥箇所を結合していくことで、一つ一つの欠陥部位を特定する。
Defect site identification function The detection processing unit 229 obtains a linear sum of pixel values (values representing depths or luminance values) with peripheral pixels for each pixel of the acquired depth image and luminance image. Regions such as vertical line wrinkles, horizontal line wrinkles, and fine wrinkles are emphasized by the processing, and it is determined whether or not the obtained value is equal to or greater than a second threshold value for specifying a defect site. By performing such a filtering process and a determination process based on the filtering process result, the detection processing unit 229 can generate a binarized image for specifying a defective part. In such a binarized image, a pixel whose calculated value is less than the second threshold corresponds to a normal location (that is, pixel value of the binarized image = 0), and the calculated value is equal to or greater than the second threshold. The pixel in question corresponds to a defective portion (that is, the pixel value of the binarized image = 1). Furthermore, the detection processing unit 229 identifies each defective portion by combining consecutively generated defect portions.
○特徴量抽出機能
検出処理部229は、欠陥部位特定機能により深さ画像及び輝度画像の欠陥部位を特定すると、特定した欠陥部位ごとに、欠陥部位の形態及び画素値に関する特徴量を抽出する。欠陥部位の形態に関する特徴量として、例えば、欠陥部位の幅、欠陥部位の長さ、欠陥部位の周囲長、欠陥部位の面積、欠陥部位の外接長方形の面積等を挙げることができる。また、欠陥部位の画素値に関する特徴量として、深さ画像に関しては、欠陥部位の深さの最大値、最小値、平均値等を挙げることができ、輝度画像に関しては、欠陥部位の輝度の最大値、最小値、平均値等を挙げることができる。
Feature amount extraction function When the defect processing part 229 specifies a defect part in the depth image and the luminance image by the defect part specifying function, the feature processing unit 229 extracts a feature value regarding the form and pixel value of the defect part for each specified defect part. Examples of the feature quantity related to the form of the defective part include the width of the defective part, the length of the defective part, the peripheral length of the defective part, the area of the defective part, and the area of the circumscribed rectangle of the defective part. In addition, as the feature amount related to the pixel value of the defective part, for the depth image, the maximum value, the minimum value, the average value, etc. of the depth of the defective part can be mentioned. Value, minimum value, average value, and the like.
○欠陥判別機能
検出処理部229は、特徴量抽出機能により各欠陥部位の特徴量を抽出すると、欠陥部位ごとに、抽出した特徴量に基づいて欠陥の種別や有害度等を判別する。特徴量に基づく欠陥の種別や有害度等の判別処理は、例えば図17に示したようなロジックテーブルを利用して行われる。すなわち、検出処理部229は、図17に例示したようなロジックテーブルによって表される判別条件に基づき、欠陥の種別や有害度を判別する。
Defect determination function When the detection processing unit 229 extracts the feature amount of each defective portion by the feature amount extraction function, the detection processing unit 229 determines the type of defect, the degree of harm, and the like for each defective portion based on the extracted feature amount. The determination processing such as the type of defect and the degree of harmfulness based on the feature amount is performed using a logic table as shown in FIG. That is, the detection processing unit 229 determines the type of defect and the degree of harmfulness based on the determination condition represented by the logic table illustrated in FIG.
図17に例示したように、ロジックテーブルの縦方向の項目として、欠陥の種別(欠陥A1〜欠陥An)が記載されており、ロジックテーブルの横方向の項目として、特徴量の種類(特徴量B1〜特徴量Bm)が記載されている。また、欠陥の種別及び特徴量により規定されるテーブルの各セルには、対応する特徴量の大小による判別条件式(条件式C11〜条件式Cnm)が記述されている。このようなロジックテーブルの各行が一組となって、一つ一つの欠陥の種別の判別条件となる。判別処理は、最上位の行に記載された種別から順に行われ、何れか一つの行に記載された判別条件を全て満たした時点で終了する。 As illustrated in FIG. 17, defect types (defects A1 to An) are described as vertical items in the logic table, and feature types (feature amounts B1) are displayed as horizontal items in the logic table. To feature quantity Bm). Also, in each cell of the table defined by the defect type and the feature amount, a discrimination conditional expression (conditional expression C11 to conditional expression Cnm) based on the size of the corresponding feature amount is described. Each row of such a logic table is a set, and becomes a determination condition for each type of defect. The determination process is performed in order from the type described in the top line, and ends when all the determination conditions described in any one line are satisfied.
このようなロジックテーブルは、過去の操業データ及び当該操業データに基づく検定員による欠陥の種別及び有害度の特定結果を教師データとした学習処理により構築されたデータベースを利用して、公知の方法により生成することが可能である。 Such a logic table is obtained by a known method using a database constructed by a learning process in which past operation data and a result of specifying a defect type and a hazard level by an examiner based on the operation data are used as teacher data. It is possible to generate.
検出処理部229は、このようにして検出した欠陥部位ごとに欠陥の種別及び有害度を特定し、得られた検出結果を表示制御部205に出力する。これにより、検出対象物である管状体の内表面に存在する欠陥に関する情報が、表示部(図示せず。)に出力されることとなる。また、検出処理部229は、得られた検出結果を、製造管理用プロコン等の外部の装置に出力してもよく、得られた検出結果を利用して、製品の欠陥帳票を作成してもよい。また、検出処理部229は、欠陥部位の検出結果に関する情報を、当該情報を算出した日時等に関する時刻情報と関連づけて、記憶部207等に履歴情報として格納してもよい。 The detection processing unit 229 specifies the type of defect and the degree of harm for each defective part detected in this way, and outputs the obtained detection result to the display control unit 205. Thereby, the information regarding the defect which exists in the inner surface of the tubular body which is a detection target will be output to a display part (not shown). In addition, the detection processing unit 229 may output the obtained detection result to an external device such as a manufacturing control process control computer or create a product defect form using the obtained detection result. Good. Further, the detection processing unit 229 may store the information related to the detection result of the defective part as history information in the storage unit 207 or the like in association with time information related to the date and time when the information is calculated.
なお、以上の説明では、ロジックテーブルを利用して欠陥の種別や有害度を判別する場合について説明したが、欠陥の種別や有害度を判別する方法は上記例に限定されるわけではない。例えば、過去の操業データ及び当該操業データに基づく検定員による欠陥の種別及び有害度の特定結果を教師データとした学習処理により、ニューラルネットやサポートベクターマシン(SVM)等の判別器を生成し、かかる判別器を欠陥の種別や有害度の判別に利用してもよい。 In the above description, the case where the type of the defect and the harmfulness are determined using the logic table has been described. However, the method for determining the type of the defect and the harmfulness is not limited to the above example. For example, a discriminator such as a neural network or a support vector machine (SVM) is generated by learning processing using past operation data and a result of specifying a defect type and a hazard level by a tester based on the operation data as teacher data, Such a discriminator may be used for discriminating the type of defect and the degree of harm.
以上、本実施形態に係る演算処理装置200が有する画像処理部203の構成について、詳細に説明した。 The configuration of the image processing unit 203 included in the arithmetic processing device 200 according to the present embodiment has been described above in detail.
なお、上述の説明では、深さ画像算出部223が深さ画像を算出する際に、差分演算処理やローパスフィルタ処理等の近似補正処理を実施する場合について説明した。しかしながら、かかる近似補正処理は、光切断線処理部221が光切断線特徴量を算出するに先立って、当該光切断線処理部221が実施してもよい。 In the above description, when the depth image calculation unit 223 calculates the depth image, the case where the approximate correction process such as the difference calculation process or the low-pass filter process is performed has been described. However, the optical cutting line processing unit 221 may perform the approximate correction process before the optical cutting line processing unit 221 calculates the optical cutting line feature amount.
以上、本実施形態に係る演算処理装置200の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、CPU等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。 Heretofore, an example of the function of the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment has been shown. Each component described above may be configured using a general-purpose member or circuit, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. In addition, the CPU or the like may perform all functions of each component. Therefore, it is possible to appropriately change the configuration to be used according to the technical level at the time of carrying out the present embodiment.
なお、上述のような本実施形態に係る演算処理装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。 A computer program for realizing each function of the arithmetic processing apparatus according to the present embodiment as described above can be produced and installed in a personal computer or the like. In addition, a computer-readable recording medium storing such a computer program can be provided. The recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like. Further, the above computer program may be distributed via a network, for example, without using a recording medium.
以上、本実施形態に係る管状体内表面検査装置10の構成について、詳細に説明した。本実施形態に係る管状体内表面検査装置10を利用することで、管状体の内表面を管周方向全周、管軸方向全長にわたって検査することが可能となり、微小な凹凸形状の欠陥や模様状の欠陥を、管状体撮像装置100に回転が生じているか否かに依らず、高精度で同時に検出することができる。また、本実施形態に係る管状体内表面検査装置10により、欠陥の発生位置を正確に特定することが可能となるため、鋼管等の管状体の生産性や歩留まりの向上や、品質保証に大きく寄与することができる。 The configuration of the tubular body surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment has been described in detail above. By utilizing the tubular body surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment, it becomes possible to inspect the inner surface of the tubular body over the entire circumference in the tube circumferential direction and over the entire length in the tube axis direction. These defects can be simultaneously detected with high accuracy regardless of whether or not the tubular body imaging apparatus 100 is rotated. In addition, since the tubular body surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment can accurately identify the position where the defect occurs, it greatly contributes to improvement of productivity and yield of tubular bodies such as steel pipes and quality assurance. can do.
<管状体内表面検査方法について>
続いて、図18を参照しながら、本実施形態に係る管状体内表面検査方法の流れを簡単に説明する。図18は、本実施形態に係る管状体内表面検査方法の流れの一例を示した流れ図である。
<About the tubular body surface inspection method>
Next, the flow of the tubular body surface inspection method according to the present embodiment will be briefly described with reference to FIG. FIG. 18 is a flowchart showing an example of the flow of the tubular body surface inspection method according to the present embodiment.
まず、管状体内表面検査装置10の管状体撮像装置100は、環状ビームを用いて処理対象物である管状体の内表面を撮像して、撮像画像を演算処理装置200に出力する。また、かかる撮像処理とあわせて、回転量測定装置130は、管状体撮像装置100に生じている回転を随時測定して、演算処理装置200に出力する。演算処理装置200が備える画像処理部203のA/D変換部211は、取得した撮像画像に対してA/D変換処理を行い、環状ビーム画像を生成する(ステップS101)。 First, the tubular body imaging device 100 of the tubular body surface inspection apparatus 10 captures an inner surface of a tubular body that is a processing target using an annular beam, and outputs the captured image to the arithmetic processing device 200. In addition to the imaging processing, the rotation amount measuring device 130 measures the rotation generated in the tubular body imaging device 100 as needed and outputs the measured rotation to the arithmetic processing device 200. The A / D conversion unit 211 of the image processing unit 203 included in the arithmetic processing device 200 performs A / D conversion processing on the acquired captured image to generate an annular beam image (step S101).
次に、環状ビームセンター算出部213は、A/D変換部211が生成した環状ビーム画像を利用して環状ビーム画像の重心位置及び半径を算出し(ステップS103)、得られた算出結果を、座標変換部215に出力する。 Next, the annular beam center calculation unit 213 calculates the center of gravity position and radius of the annular beam image using the annular beam image generated by the A / D conversion unit 211 (Step S103), and the obtained calculation result is The data is output to the coordinate conversion unit 215.
続いて、座標変換部215は、算出された重心位置や半径等を利用して環状ビーム画像を座標変換し、光切断画像を生成する(ステップS105)。生成された光切断画像は、管状体の管軸方向に沿って、記憶部207等に設けられた画像メモリに順次格納されていく。 Subsequently, the coordinate conversion unit 215 performs coordinate conversion of the annular beam image using the calculated center of gravity position, radius, and the like, and generates a light section image (step S105). The generated light section images are sequentially stored in an image memory provided in the storage unit 207 and the like along the tube axis direction of the tubular body.
その後、縞画像フレーム生成部217は、生成された光切断画像を管状体の管軸方向に沿って順に配列して、縞画像フレームを生成する(ステップS107)。縞画像フレーム生成部217は、生成した縞画像フレームを、光切断線処理部221に出力する。 Thereafter, the fringe image frame generation unit 217 sequentially arranges the generated light section images along the tube axis direction of the tubular body to generate a fringe image frame (step S107). The striped image frame generation unit 217 outputs the generated striped image frame to the light section line processing unit 221.
光切断線処理部221は、生成された縞画像フレームを利用し、各光切断線について、所定の閾値Th以上の輝度を有する画素の画素数、当該画素の輝度の総和及び光切断線の変位量を算出する(ステップS109)。これら算出結果が、光切断線特徴量として利用される。算出された光切断線特徴量は、深さ画像算出部223及び輝度画像算出部225にそれぞれ出力される。 The light section line processing unit 221 uses the generated striped image frame, and for each light section line, the number of pixels having a luminance equal to or higher than a predetermined threshold Th, the sum of the brightness of the pixels, and the displacement of the light section line. The amount is calculated (step S109). These calculation results are used as the feature value of the light section line. The calculated light section line feature amount is output to the depth image calculation unit 223 and the luminance image calculation unit 225, respectively.
深さ画像算出部223は、算出された光切断線特徴量(特に、光切断線の変位量に関する特徴量)を利用して、深さ画像を算出する(ステップS111)。また、輝度画像算出部225は、算出された光切断線特徴量(特に、閾値以上の輝度を有する画素の画素数に関する特徴量、及び、輝度の総和に関する特徴量)を利用して、輝度画像を算出する(ステップS111)。深さ画像算出部223及び輝度画像生成部225は、算出した各画像を、回転補正部227に出力する。 The depth image calculation unit 223 calculates a depth image using the calculated light section line feature amount (particularly, a feature amount related to the displacement amount of the light section line) (step S111). In addition, the luminance image calculation unit 225 uses the calculated light section line feature amount (particularly, the feature amount related to the number of pixels having a luminance equal to or higher than the threshold and the feature amount related to the sum of luminance) to obtain a luminance image. Is calculated (step S111). The depth image calculation unit 223 and the luminance image generation unit 225 output the calculated images to the rotation correction unit 227.
回転補正部227は、回転量測定装置130から出力された回転の方向及び大きさに関する情報に基づき、先だって説明した方法により、深さ画像及び輝度画像を補正する(ステップS113)。これにより、管状体撮像装置100の管周方向の回転によって生じている位置ズレを補正することが可能となる。回転補正部227は、補正された深さ画像及び輝度画像を、検出処理部229へと出力する。 The rotation correction unit 227 corrects the depth image and the luminance image by the method described above based on the information about the direction and magnitude of the rotation output from the rotation amount measuring device 130 (step S113). Thereby, it is possible to correct the positional deviation caused by the rotation of the tubular body imaging device 100 in the tube circumferential direction. The rotation correction unit 227 outputs the corrected depth image and luminance image to the detection processing unit 229.
その後、検出処理部229は、補正された深さ画像及び輝度画像を利用して、管状体の内表面に存在する欠陥部位を検出し、検出した欠陥部位の欠陥の種別及び有害度を特定する(ステップS115)。以上のような流れにより、管状体の内表面に存在する欠陥が検出されることとなる。 Thereafter, the detection processing unit 229 detects a defect site existing on the inner surface of the tubular body using the corrected depth image and the luminance image, and specifies the type of defect and the harmfulness of the detected defect site. (Step S115). By the flow as described above, defects existing on the inner surface of the tubular body are detected.
次に、図19を参照しながら、回転量測定装置130から出力された回転の方向及び大きさに関する情報を用いた回転判定処理の流れの一例について、簡単に説明する。図19は、回転の方向及び大きさに関する情報を用いた回転判定処理の流れの一例を示した流れ図である。 Next, an example of the flow of the rotation determination process using the information regarding the direction and magnitude of rotation output from the rotation amount measuring device 130 will be briefly described with reference to FIG. FIG. 19 is a flowchart illustrating an example of the flow of the rotation determination process using information on the direction and size of rotation.
演算処理装置200の回転補正部227は、回転量測定装置130から出力された測定値を取得すると(ステップS121)、先だって説明したような方法により、検査開始点からの回転の向き及び大きさを特定する(ステップS123)。その後、回転補正部227は、特定した回転の向き及び大きさに関する情報を、撮像制御部201に随時出力する。 When the rotation correction unit 227 of the arithmetic processing device 200 acquires the measurement value output from the rotation amount measurement device 130 (step S121), the rotation direction and magnitude from the inspection start point are determined by the method described above. Specify (step S123). Thereafter, the rotation correction unit 227 outputs information regarding the specified rotation direction and magnitude to the imaging control unit 201 as needed.
撮像制御部201は、特定された回転の大きさが所定の範囲内であるかを判断する(ステップS125)。ここで、特定された回転の大きさが所定の範囲内である場合(例えば、回転補正部227による回転補正処理で対処可能な範囲内である場合)には、撮像制御部201は、管状体撮像装置100の角度は適切であると判断し(ステップS127)、管状体撮像装置100による内表面の撮像処理を継続させる(ステップS129)。 The imaging control unit 201 determines whether the specified magnitude of rotation is within a predetermined range (step S125). Here, when the specified magnitude of the rotation is within a predetermined range (for example, within a range that can be dealt with by the rotation correction processing by the rotation correction unit 227), the imaging control unit 201 is a tubular body. The angle of the imaging device 100 is determined to be appropriate (step S127), and the inner surface imaging process by the tubular body imaging device 100 is continued (step S129).
一方、ステップS125において、特定された回転の大きさが所定の範囲外であると判断された場合には、撮像制御部201は、特定された回転の向き及び大きさを用いて、管状体撮像装置100の角度を制御する(ステップS131)。具体的には、撮像制御部201は、特定された回転方向及び回転の大きさを用いた駆動制御装置150をフィードバック制御し、管状体撮像装置100の角度を制御するとともに、回転量測定装置130から検出結果を出力させる。その後、撮像制御部201は、回転補正部227に、再度、回転の向き及び大きさを特定させて、撮像制御部201に出力させる。 On the other hand, when it is determined in step S125 that the specified rotation magnitude is outside the predetermined range, the imaging control unit 201 uses the specified rotation direction and magnitude to capture the tubular body. The angle of the apparatus 100 is controlled (step S131). Specifically, the imaging control unit 201 feedback-controls the drive control device 150 using the specified rotation direction and rotation magnitude, controls the angle of the tubular body imaging device 100, and rotates amount measurement device 130. Output the detection result. Thereafter, the imaging control unit 201 causes the rotation correction unit 227 to specify the direction and magnitude of the rotation again, and causes the imaging control unit 201 to output it.
続いて、撮像制御部201は、再度特定された回転の大きさを用いて、再度特定された回転の大きさが所定の範囲内であるかを判断する(ステップS133)。特定された回転の大きさが所定の範囲内である場合(例えば、回転補正部227による回転補正処理で対処可能な範囲内である場合)には、撮像制御部201は、管状体撮像装置100の角度は適切であると判断し(ステップS127)、管状体撮像装置100による内表面の撮像処理を継続させる(ステップS129)。一方、ステップS133において、特定された回転の大きさが所定の範囲外であると判断された場合には、撮像制御部201は、警告情報を出力して、撮像処理を停止させる(ステップS135)。これにより、管状体1の内表面の検出精度を維持したまま、検査処理を実施することが可能となる。 Subsequently, the imaging control unit 201 determines whether the re-specified rotation magnitude is within a predetermined range using the re-specified rotation magnitude (step S133). When the specified magnitude of the rotation is within a predetermined range (for example, within a range that can be dealt with by the rotation correction process by the rotation correction unit 227), the imaging control unit 201 may detect the tubular body imaging device 100. Is determined to be appropriate (step S127), and the imaging process of the inner surface by the tubular body imaging device 100 is continued (step S129). On the other hand, if it is determined in step S133 that the specified rotation magnitude is outside the predetermined range, the imaging control unit 201 outputs warning information and stops the imaging process (step S135). . Thereby, it becomes possible to carry out the inspection process while maintaining the detection accuracy of the inner surface of the tubular body 1.
以上、本発明の第1の実施形態に係る管状体内表面検査装置及び管状体内表面検査方法について、詳細に説明した。 Heretofore, the tubular body surface inspection apparatus and the tubular body surface inspection method according to the first embodiment of the present invention have been described in detail.
(第2の実施形態)
本発明の実施形態において着目する管状体内表面検査装置が備える管状体撮像装置は、管状体の軸方向に沿って移動しながら管状体の内表面に対して環状のレーザ光を照射することで、環状ビーム画像を複数撮像する。このためには、管状体撮像装置において、前述のように、照明機構とカメラ等の撮像装置とを同軸上に配置することが求められる。ここで、管状体の内径が比較的小さい場合には、レーザ光出力はそれほど高くなくともよく、また、撮像装置に求められる分解能もそれほど高くなくともよいため、比較的小型なレーザ光源及び撮像装置をガラス製等の透明の連結部材を用いて互いに連結することで、第1の実施形態で説明した方法により撮像及び検査を行うことが可能である。
(Second Embodiment)
The tubular body imaging device provided in the tubular body surface inspection device of interest in the embodiment of the present invention irradiates the inner surface of the tubular body with an annular laser beam while moving along the axial direction of the tubular body, A plurality of annular beam images are taken. For this purpose, in the tubular body imaging device, as described above, it is required to arrange the illumination mechanism and the imaging device such as a camera on the same axis. Here, when the inner diameter of the tubular body is relatively small, the laser light output does not have to be so high, and the resolution required for the imaging device does not have to be so high. By connecting each other using a transparent connecting member made of glass or the like, it is possible to perform imaging and inspection by the method described in the first embodiment.
しかしながら、管状体の内径が大きい場合には、レーザ光出力の高出力化や分解能の向上(すなわち、撮像画像の画素数の増加)を図るために、レーザ光源や撮像装置を大型化することが求められる。また、撮像視野を確保するために、撮像装置とレーザ光源との離隔距離も大きくなることから、照明機構及び撮像装置を連結する、より頑強な連結部材が必要となる。その結果、支柱等の連結部材が、例えば各種金属のような、レーザ光の波長にとって透明ではない素材となる他、場合によっては信号/電源ケーブル等が環状レーザ光照射を遮り、かつ、撮像視野も遮ることとなるため、環状ビーム画像に不感帯が生じてしまう。そのため、環状ビーム画像に不感帯が生じている場合であっても、管状体内面を全周囲にわたって検査して欠陥を検出することが可能な技術が求められることとなる。 However, when the inner diameter of the tubular body is large, it is possible to increase the size of the laser light source and the imaging device in order to increase the output of the laser light and improve the resolution (that is, increase the number of pixels of the captured image). Desired. Further, in order to secure the imaging field of view, the separation distance between the imaging device and the laser light source is also increased, so that a more robust connecting member that connects the illumination mechanism and the imaging device is required. As a result, the connecting member such as a support becomes a material that is not transparent to the wavelength of the laser beam, such as various metals, and in some cases, the signal / power cable or the like blocks the annular laser beam irradiation, and the imaging field of view. Therefore, a dead zone is generated in the annular beam image. Therefore, even when a dead zone is generated in the annular beam image, a technique capable of detecting defects by inspecting the inner surface of the tubular body over the entire periphery is required.
以下に示す本発明の第2の実施形態では、環状ビーム画像に不感帯が生じている場合であっても、管状体内面を全周囲にわたって検査して欠陥を検出することが可能な欠陥検出装置及び欠陥検出方法について、詳細に説明する。 In the second embodiment of the present invention described below, a defect detection device capable of detecting a defect by inspecting the entire inner surface of the tubular body even when a dead zone is generated in the annular beam image, and The defect detection method will be described in detail.
<管状体内表面検査装置の全体構成について>
本実施形態に係る管状体内表面検査装置10の全体構成は、図1に示した第1の実施形態に係る管状体内表面検査装置10の全体構成と同様の構成を有しているため、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
<Overall structure of tubular body surface inspection device>
The overall configuration of the tubular body surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment has the same configuration as the overall structure of the tubular body surface inspection apparatus 10 according to the first embodiment shown in FIG. The difference from the embodiment will be mainly described.
本実施形態に係る管状体内表面検査装置10は、管状体1の内表面を、管状体撮像装置100が管状体の内部に送入される際、及び、管状体の内部から送出される際の双方で管状体の内表面を撮像して、撮像の結果得られる画像を画像処理することにより、管状体1の内表面に表面欠陥(凹凸疵及び模様系の疵)が存在するか否かを検査する装置である。 The tubular body surface inspection device 10 according to the present embodiment is used when the tubular body imaging device 100 is fed into the tubular body and when the tubular body imaging device 100 is fed out of the tubular body. Whether the surface defect (uneven surface wrinkles and pattern type wrinkles) exists on the inner surface of the tubular body 1 by imaging the inner surface of the tubular body on both sides and processing the image obtained as a result of the imaging. It is a device to inspect.
本実施形態に係る管状体撮像装置100は、上記のように、管状体内部に送入される際に管状体1の内表面を撮像するとともに、管状体内部から送出される際にも管状体1の内表面を撮像する。 As described above, the tubular body imaging device 100 according to the present embodiment images the inner surface of the tubular body 1 when being fed into the tubular body, and also when being sent from the inside of the tubular body. The inner surface of 1 is imaged.
また、駆動制御装置150は、管状体撮像装置100を管状体内部に送入させるとともに、管状体撮像装置100が検査対象となる内表面の撮像を終了すると、管状体撮像装置100の送入動作を停止する。その後、駆動制御装置150は、管状体撮像装置100の中心軸を回転軸として管状体の管周方向に管状体撮像装置100を回転させる。その後、駆動制御装置150は、管状体撮像装置100を管状体内部から送出させる。以上のような一連の制御において、駆動制御装置150は、第1の実施形態と同様に、移動中の管状体撮像装置100に生じる管周方向の回転が所定の閾値角度以下となるように、管周方向の回転を抑制する制御を実施する。 Further, the drive control device 150 sends the tubular body imaging device 100 into the tubular body, and when the tubular body imaging device 100 finishes imaging the inner surface to be inspected, the feeding operation of the tubular body imaging device 100 is performed. To stop. Thereafter, the drive control device 150 rotates the tubular body imaging device 100 in the tube circumferential direction of the tubular body with the central axis of the tubular body imaging device 100 as a rotation axis. Thereafter, the drive control device 150 causes the tubular body imaging device 100 to be sent out from the inside of the tubular body. In the series of controls as described above, the drive control device 150 is configured so that the rotation in the tube circumferential direction generated in the moving tubular body imaging device 100 is equal to or less than a predetermined threshold angle, as in the first embodiment. Control to suppress rotation in the pipe circumferential direction is performed.
また、演算処理装置200は、管状体撮像装置100によって生成された撮像画像を利用して縞画像フレームを生成し、この縞画像フレームに対して画像処理を行うことで、管状体1の内表面に存在している可能性のある欠陥を検出する装置である。 In addition, the arithmetic processing device 200 generates a striped image frame using the captured image generated by the tubular body imaging device 100 and performs image processing on the striped image frame, whereby the inner surface of the tubular body 1 is obtained. This is a device for detecting a defect that may be present.
この際、本実施形態に係る演算処理装置200は、管状体撮像装置100において照明機構と撮像装置とを連結する連結部材に起因する不感帯をなくすように、送出時に撮像した撮像画像から生成された画像を利用して、送入時に撮像した撮像画像から生成された画像を補完する。これにより、送入時又は送出時に撮像した撮像画像に不感帯が存在する場合であっても、管状体の内表面を、全周囲にわたって検査することが可能となる。 At this time, the arithmetic processing device 200 according to the present embodiment is generated from the captured image captured at the time of transmission so as to eliminate the dead zone due to the connecting member that connects the illumination mechanism and the imaging device in the tubular body imaging device 100. Using the image, an image generated from the captured image captured at the time of sending is complemented. Thereby, even when there is a dead zone in the captured image captured at the time of sending or sending, the inner surface of the tubular body can be inspected over the entire periphery.
<管状体撮像装置100の構成について>
また、本実施形態に係る管状体撮像装置100の構成についても、連結部材143が、レーザ光にとって透明ではない素材となる以外は、第1の実施形態に係る管状体撮像装置100と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものであるため、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
<About the structure of the tubular body imaging device 100>
The configuration of the tubular body imaging apparatus 100 according to the present embodiment is the same as that of the tubular body imaging apparatus 100 according to the first embodiment, except that the connecting member 143 is a material that is not transparent to laser light. Therefore, the following description will focus on the differences from the first embodiment.
本実施形態に係る管状体撮像装置100では、連結部材143等により撮像画像に不感帯が存在する可能性が高くなる。そこで、連結部材143の太さ(例えば、円柱状の連結部材143である場合には管径)は、環状ビームの照射領域(以下、「ビーム照射領域」とも称する。)が、環状ビームや撮像視野が連結部材143によって遮蔽される領域(以下、「遮蔽領域」とも称する。)よりも広くなるように設定する。また、連結部材143を複数本設置する場合には、遮蔽領域がなるべく狭くなるように本数を決定することが好ましい。 In the tubular body imaging device 100 according to the present embodiment, there is a high possibility that a dead zone exists in the captured image due to the connecting member 143 and the like. Therefore, the thickness of the connecting member 143 (for example, the tube diameter in the case of the cylindrical connecting member 143) is determined by the annular beam irradiation region (hereinafter also referred to as “beam irradiation region”). The field of view is set so as to be wider than the area shielded by the connecting member 143 (hereinafter also referred to as “shielding area”). Further, when a plurality of connecting members 143 are installed, it is preferable to determine the number so that the shielding area is as narrow as possible.
本実施形態に係る管状体撮像装置100は、駆動制御装置150によって管状体1の中心軸に略一致するように管軸方向に移動しながら、管状体1の内表面を送入時と送出時の双方で走査する。 The tubular body imaging device 100 according to the present embodiment moves the inner surface of the tubular body 1 at the time of feeding and sending while moving in the tube axis direction so as to substantially coincide with the central axis of the tubular body 1 by the drive control device 150. Scan both.
ここで、駆動制御装置150は、送入時の管状体内表面の撮像が終了すると、連結部材143の本数に応じて管状体撮像装置100を管周方向に回転させる。この回転角の大きさは、管状体内表面に仮想的に設定した基準線を基準として考えた場合に、連結部材143の配置により生じる遮蔽領域が送入時と送出時とで異なる位置となるように(換言すれば、送入時における遮蔽領域と、送出時における遮蔽領域とが重ならないように)設定される。具体的には、連結部材143の本数が1本である場合には、駆動制御装置150は、管状体撮像装置100を管周方向に沿って例えば180°回転させる。また、駆動制御装置150は、連結部材143が等間隔に2本設置されている場合には、管状体撮像装置100を管周方向に例えば90°回転させ、等間隔に3本設置されている場合には、管周方向に例えば60°回転させる。また、図2Cに示したように、連結部材143が等間隔に4本設置されている場合には、駆動制御装置150は、管状体撮像装置100を管周方向に例えば45°回転させる。 Here, when the imaging of the surface of the tubular body at the time of feeding is completed, the drive control device 150 rotates the tubular body imaging device 100 in the tube circumferential direction according to the number of the connecting members 143. The magnitude of this rotation angle is such that the shielding area produced by the arrangement of the connecting member 143 is different at the time of feeding and at the time of sending when the reference line virtually set on the surface of the tubular body is taken as a reference. (In other words, the shielding area at the time of sending and the shielding area at the time of sending do not overlap). Specifically, when the number of connecting members 143 is one, the drive control device 150 rotates the tubular body imaging device 100 by, for example, 180 ° along the tube circumferential direction. Further, when two connecting members 143 are installed at equal intervals, the drive control device 150 rotates the tubular body imaging device 100 by 90 ° in the pipe circumferential direction, for example, and is installed at three equal intervals. In that case, it is rotated by 60 ° in the pipe circumferential direction, for example. As shown in FIG. 2C, when four connecting members 143 are installed at equal intervals, the drive control device 150 rotates the tubular body imaging device 100 by, for example, 45 ° in the tube circumferential direction.
<演算処理装置200の構成について>
本実施形態に係る演算処理装置200は、図1に示した第1の実施形態に係る演算処理装置200と同様に、撮像制御部201と、画像処理部203と、表示制御部205と、記憶部207と、を主に備える。
<Configuration of Arithmetic Processing Device 200>
Similar to the arithmetic processing apparatus 200 according to the first embodiment illustrated in FIG. 1, the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment includes an imaging control unit 201, an image processing unit 203, a display control unit 205, and a storage. And 207 mainly.
ここで、本実施形態に係る表示制御部205及び記憶部207については、第1の実施形態に係る演算処理装置200が備える表示制御部205及び記憶部207と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものであるため、以下では詳細な説明は省略する。 Here, the display control unit 205 and the storage unit 207 according to the present embodiment have the same configurations as the display control unit 205 and the storage unit 207 included in the arithmetic processing device 200 according to the first embodiment, and the same Since this produces an effect, a detailed description is omitted below.
また、本実施形態に係る撮像制御部201は、駆動制御装置150に対して、管状体撮像装置100の移動や回転を実施させるための制御信号を更に送出する以外は、第1の実施形態に係る撮像制御部201と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものである。従って、以下では詳細な説明は省略する。 In addition, the imaging control unit 201 according to the present embodiment is the same as the first embodiment except that the drive control device 150 further transmits a control signal for causing the tubular body imaging device 100 to move and rotate. It has the same configuration as the imaging control unit 201 and has the same effect. Therefore, detailed description is omitted below.
画像処理部203は、例えば、CPU、ROM、RAM、通信装置等により実現される。画像処理部203は、管状体撮像装置100(より詳細には、管状体撮像装置100のカメラ120)から取得した撮像データを利用して、縞画像フレームを生成する。その後、生成した縞画像フレームに対して、以下で説明するような画像処理を行い、測定対象物である管状体の内表面に存在する可能性のある欠陥を検出する。画像処理部203は、管状体1の内表面の欠陥検出処理を終了すると、得られた検出結果に関する情報を、表示制御部205に伝送する。 The image processing unit 203 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, a communication device, and the like. The image processing unit 203 uses the imaging data acquired from the tubular body imaging apparatus 100 (more specifically, the camera 120 of the tubular body imaging apparatus 100) to generate a fringe image frame. Thereafter, image processing as described below is performed on the generated fringe image frame to detect defects that may exist on the inner surface of the tubular body that is the measurement object. When the image processing unit 203 finishes the defect detection process on the inner surface of the tubular body 1, the image processing unit 203 transmits information about the obtained detection result to the display control unit 205.
また、本実施形態に係る管状体撮像装置100が撮像した画像には、前述のように、連結部材143に起因する遮蔽領域が存在している。そこで、本実施形態に係る画像処理部203は、送入時に撮像した縞画像フレームから生成した画像を、送出時に撮像した縞画像フレームから生成した画像を利用して補完し、遮蔽領域の存在しない画像を生成した上で、内表面に存在する欠陥を検出する。 Further, in the image captured by the tubular body imaging apparatus 100 according to the present embodiment, as described above, the shielding region caused by the connecting member 143 exists. Therefore, the image processing unit 203 according to the present embodiment complements the image generated from the striped image frame captured at the time of sending using the image generated from the striped image frame captured at the time of sending, and there is no shielding area. After generating an image, a defect present on the inner surface is detected.
画像処理部203で実施される画像処理については、以下で改めて詳細に説明する。 The image processing performed by the image processing unit 203 will be described in detail later.
<画像処理部203について>
続いて、図20を参照しながら、本実施形態に係る演算処理装置200が備える画像処理部203について、詳細に説明する。図20は、本実施形態に係る演算処理装置が有する画像処理部の構成を示したブロック図である。
<Regarding Image Processing Unit 203>
Next, the image processing unit 203 included in the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 20 is a block diagram illustrating a configuration of an image processing unit included in the arithmetic processing apparatus according to the present embodiment.
本実施形態に係る画像処理部203は、図20に示したように、A/D変換部251と、環状ビームセンター算出部253と、座標変換部255と、縞画像フレーム生成部257と、画像算出部259と、検出処理部273と、を主に備える。 As shown in FIG. 20, the image processing unit 203 according to the present embodiment includes an A / D conversion unit 251, an annular beam center calculation unit 253, a coordinate conversion unit 255, a fringe image frame generation unit 257, and an image. A calculation unit 259 and a detection processing unit 273 are mainly provided.
A/D変換部251は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。A/D変換部251は、カメラ120から出力された、送入時及び送出時の撮像画像をA/D変換し、デジタル多値画像データ(すなわち、環状ビーム画像)として出力する。かかるデジタル多値画像データは、記憶部207等に設けられた画像メモリに記憶される。これらのデジタル多値画像データを管状体の管軸方向に沿って順次利用することにより、後述するような縞画像フレームが形成される。 The A / D conversion unit 251 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The A / D conversion unit 251 performs A / D conversion on the captured images output from the camera 120 at the time of sending and sending, and outputs them as digital multivalued image data (that is, an annular beam image). Such digital multivalued image data is stored in an image memory provided in the storage unit 207 or the like. By using these digital multi-valued image data sequentially along the tube axis direction of the tubular body, a stripe image frame as described later is formed.
環状ビーム画像は、前述のように、管状体1の内表面の管軸方向に沿ったある位置において、管状体の内表面に照射された環状ビームを撮像したものである。環状ビーム画像は、予めカメラのゲインやレンズの絞りを適切に設定することにより、環状ビームが照射された部分が白く表示され、その他の部分は黒く表示されている濃淡画像になっている。また、環状ビームの円周上に重畳している凹凸が、管状体の内表面に存在する欠陥に関する情報を含んでいる。 As described above, the annular beam image is obtained by imaging the annular beam irradiated on the inner surface of the tubular body at a certain position along the tube axis direction of the inner surface of the tubular body 1. The annular beam image is a grayscale image in which the portion irradiated with the annular beam is displayed in white and the other portions are displayed in black by appropriately setting the camera gain and the lens aperture in advance. Further, the unevenness superimposed on the circumference of the annular beam includes information on defects existing on the inner surface of the tubular body.
ここで、本実施形態に係る環状ビーム画像は、図21に模式的に示したように、環状ビームが内表面に照射されているビーム照射領域と、連結部材143により環状ビームが遮蔽された不感帯である遮蔽領域と、が存在したものとなる。また、送入状態から送出状態へと切り替わる際に、管状体撮像装置100が管状体の管周方向に所定の角度回転する(図21では時計方向に45度回転している)ため、管状体内表面のある仮想的な基準点Kに着目すると、遮蔽領域の位置は送入時と送出時とで異なることとなる。 Here, as schematically illustrated in FIG. 21, the annular beam image according to the present embodiment includes a beam irradiation region where the annular beam is irradiated on the inner surface, and a dead zone where the annular beam is shielded by the connecting member 143. There is a shielding area. Further, when switching from the sending state to the sending state, the tubular body imaging device 100 rotates by a predetermined angle in the tube circumferential direction of the tubular body (in FIG. 21, it rotates 45 degrees clockwise), so When attention is paid to a virtual reference point K having a surface, the position of the shielding region is different between the sending time and the sending time.
A/D変換部251は、カメラ120から出力された2種類の撮像画像に基づいて図21に模式的に示したような送入時及び送出時の環状ビーム画像をそれぞれ生成すると、生成した各環状ビーム画像に対応するデータを、後述する環状ビームセンター算出部253に出力する。 When the A / D conversion unit 251 generates the annular beam images at the time of sending and sending as schematically shown in FIG. 21 based on the two types of captured images output from the camera 120, Data corresponding to the annular beam image is output to an annular beam center calculation unit 253 described later.
環状ビームセンター算出部253は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。環状ビームセンター算出部253は、A/D変換部251から出力された送入時及び送出時におけるそれぞれの環状ビーム画像について、環の重心位置と環の半径をそれぞれ算出する。 The annular beam center calculation unit 253 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The annular beam center calculation unit 253 calculates the center of gravity of the ring and the radius of the ring for each of the annular beam images output from the A / D conversion unit 251 at the time of sending and at the time of sending.
ここで、環の重心位置及び半径を算出する方法は、特に限定されるわけではなく、公知のあらゆる方法を利用することが可能である。環の重心位置及び半径を算出する方法の具体例としては、例えば、第1の実施形態で示したような2つの方法を挙げることができ、遮蔽領域の有無によらず利用することが可能である。 Here, the method of calculating the center of gravity position and the radius of the ring is not particularly limited, and any known method can be used. As specific examples of the method for calculating the center of gravity position and radius of the ring, for example, the two methods shown in the first embodiment can be cited, which can be used regardless of the presence or absence of a shielding region. is there.
環状ビームセンター算出部253は、送入時及び送出時における各環状ビーム画像について環の重心位置及び半径を算出すると、環の重心位置及び半径に関する情報をそれぞれ生成して、後述する座標変換部255に出力する。 When the annular beam center calculation unit 253 calculates the center of gravity position and radius of the ring for each annular beam image at the time of sending and sending, the annular beam center calculation unit 253 generates information on the center of gravity position and radius of the ring, respectively, and a coordinate conversion unit 255 described later. Output to.
座標変換部255は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。座標変換部255は、算出された重心位置、及び、当該重心位置と環状ビームの照射部分との離隔距離に基づいて、環状ビーム画像の座標系を変換する。その後、座標変換部255は、環状ビームの照射部分を管状体の管周方向に展開した線分として表した光切断画像を生成する。 The coordinate conversion unit 255 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The coordinate conversion unit 255 converts the coordinate system of the annular beam image based on the calculated gravity center position and the separation distance between the gravity center position and the irradiated portion of the annular beam. Thereafter, the coordinate conversion unit 255 generates a light section image that represents the irradiated portion of the annular beam as a line segment developed in the tube circumferential direction of the tubular body.
ここで、本実施形態に係る座標変換部255は、座標系の変換を行う際に、管状体内表面に仮想的に設定された基準点Kを基準として、変換処理を実施する。この基準点Kは、回転量測定装置130によって測定された、送入開始時における管状体撮像装置100の角度に対応する位置とすることが簡便である。この基準点Kは、管軸方向の各位置で撮像された環状ビーム画像の間で互いに同一の位置となるように選択される。 Here, the coordinate conversion unit 255 according to the present embodiment performs the conversion process with reference to the reference point K virtually set on the surface of the tubular body when performing the conversion of the coordinate system. The reference point K is conveniently set to a position corresponding to the angle of the tubular body imaging device 100 at the start of feeding, measured by the rotation amount measuring device 130. The reference point K is selected so as to be the same position between the annular beam images captured at each position in the tube axis direction.
なお、送入開始時の環状ビーム画像上での基準点Kの座標が特定された場合、送出時の環状ビーム画像における基準点Kの位置は、送入時における基準点Kの座標を所定の角度回転させることで特定することができる。すなわち、送出開始時において回転量測定装置130から得られる回転角度の値と、送入開始時の回転角度と、の角度差が、時計方向を正方向としたときに+X度である場合には、送入時における基準点Kの位置を−X度回転させることで、送出時における基準点Kの位置を特定することができる。 When the coordinates of the reference point K on the annular beam image at the start of feeding are specified, the position of the reference point K in the annular beam image at the time of sending is set to the coordinates of the reference point K at the time of feeding. It can be specified by rotating the angle. That is, when the angle difference between the rotation angle value obtained from the rotation amount measuring device 130 at the start of delivery and the rotation angle at the start of delivery is + X degrees when the clockwise direction is the positive direction. By rotating the position of the reference point K at the time of sending by −X degrees, the position of the reference point K at the time of sending can be specified.
図22は、送入時及び送出時に管状体撮像装置100によって撮像される環状ビーム画像を模式的に図示したものである。図21に示した例の場合、管状体撮像装置100は、時計方向に45度回転された後に送出時の環状ビーム画像が生成される。ここで、管状体撮像装置100の照明機構110及びカメラ120は一体に形成されているため、管状体撮像装置100の回転にあわせてカメラ120も回転することとなる。従って、図22に示した環状ビーム画像では、基準点Kは反時計方向に45度回転する。 FIG. 22 schematically illustrates an annular beam image captured by the tubular body imaging apparatus 100 at the time of sending and sending. In the case of the example shown in FIG. 21, the tubular body imaging device 100 generates an annular beam image at the time of transmission after being rotated 45 degrees clockwise. Here, since the illumination mechanism 110 and the camera 120 of the tubular body imaging apparatus 100 are integrally formed, the camera 120 also rotates in accordance with the rotation of the tubular body imaging apparatus 100. Therefore, in the annular beam image shown in FIG. 22, the reference point K rotates 45 degrees counterclockwise.
座標変換部255は、基準点K(すなわち、送入開始時における回転角度=0度に対応する位置)を基準とした座標変換処理や、第1の実施形態で説明したような画像補間処理を終了すると、得られた光切断画像に対応する画像データを、記憶部207等に設けられた画像メモリに、管状体の管軸方向に沿って順次格納していく。 The coordinate conversion unit 255 performs a coordinate conversion process based on the reference point K (that is, a position corresponding to the rotation angle at the start of feeding = 0 °) or an image interpolation process as described in the first embodiment. When the processing is completed, the image data corresponding to the obtained light section image is sequentially stored in the image memory provided in the storage unit 207 and the like along the tube axis direction of the tubular body.
縞画像フレーム生成部257は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。縞画像フレーム生成部257は、記憶部207等に設けられた画像メモリから、管状体の管軸方向に沿って格納された光切断画像を順に取得する。その後、縞画像フレーム生成部257は、取得した各光切断画像を管状体の管軸方向に沿って順に配列して、送入時の縞画像フレーム及び送出時の縞画像フレームをそれぞれ生成する。 The stripe image frame generation unit 257 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The fringe image frame generation unit 257 sequentially acquires the light section images stored along the tube axis direction of the tubular body from the image memory provided in the storage unit 207 or the like. Thereafter, the fringe image frame generation unit 257 sequentially arranges the obtained light section images along the tube axis direction of the tubular body, and generates a fringe image frame at the time of sending and a fringe image frame at the time of sending, respectively.
1つの縞画像フレームを構成する光切断画像の個数は、適宜設定すればよいが、例えば、256個の光切断画像で1つの縞画像フレームを構成するようにしてもよい。各光切断画像は、上述のように環状ビーム画像の撮像間隔毎(例えば、0.5mm間隔)に存在している。そのため、0.5mm間隔で撮像された環状ビーム画像に基づく、256個の光切断画像からなる1つの縞画像フレームは、管状体の内表面の全周を、管軸方向に沿って128mm(=256×0.5mm)の範囲で撮像した結果に相当する。 The number of light section images constituting one striped image frame may be set as appropriate. For example, one striped image frame may be composed of 256 light section images. Each light section image exists at every imaging interval (for example, 0.5 mm interval) of the annular beam image as described above. Therefore, one striped image frame composed of 256 light section images based on an annular beam image captured at intervals of 0.5 mm is 128 mm (=) along the tube axis direction along the entire inner surface of the tubular body. This corresponds to the result of imaging in a range of 256 × 0.5 mm.
図23は、このようにして生成された送入時の縞画像フレームを模式的に示した説明図であり、図24は、このようにして生成された送出時の縞画像フレームを模式的に示した説明図である。 FIG. 23 is an explanatory diagram schematically showing the in-strip stripe image frame generated in this way, and FIG. 24 schematically shows the in-strip stripe image frame generated in this way. It is explanatory drawing shown.
縞画像フレーム生成部257により生成される送入時及び送出時の縞画像フレームには、図23及び図24に示したように、管状体撮像装置100に設けられた連結部材143の本数に応じて、遮蔽領域が存在することとなる。また、各縞画像フレームの管周方向の原点は、座標変換部255により共通した基準点K(すなわち、送入開始時における回転角度=0度に対応する位置)を起点として座標変換が実施されているため、互いに等しい基準点となる。 The striped image frames generated by the striped image frame generation unit 257 at the time of sending and at the time of sending depend on the number of connecting members 143 provided in the tubular body imaging device 100 as shown in FIGS. Thus, there is a shielding area. Also, the origin of the fringe image frame in the tube circumferential direction is coordinate-converted by using the common reference point K (that is, the position corresponding to the rotation angle at the start of feeding = 0 degree) by the coordinate conversion unit 255 as a starting point. Therefore, the reference points are equal to each other.
縞画像フレーム生成部257は、送入時の縞画像フレーム及び送出時の縞画像フレームをそれぞれ生成すると、生成したこれらの縞画像フレームを、後述する画像算出部259に出力する。また、縞画像フレーム生成部257は、生成した各縞画像フレームに対応するデータに、当該縞画像フレームを生成した日時等に関する時刻情報を関連付けて、履歴情報として記憶部207等に格納してもよい。 When the fringe image frame generation unit 257 generates a fringe image frame at the time of sending and a fringe image frame at the time of sending, the fringe image frame is output to the image calculation unit 259 described later. Further, the fringe image frame generation unit 257 associates time information related to the date and time when the fringe image frame is generated with the data corresponding to each of the generated fringe image frames, and stores the data in the storage unit 207 or the like as history information. Good.
画像算出部259は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。画像算出部259は、縞画像フレーム生成部257が生成した、送入時及び送出時における2種類の縞画像フレームに基づいて、管状体の内表面の凹凸状態を表す深さ画像と、管状体の内表面における環状ビームの輝度の分布を表す輝度画像と、を算出する。この画像算出部259は、図20に示したように、光切断線処理部261と、深さ画像算出部263と、輝度画像算出部265と、回転補正部267と、深さ画像補完部269と、輝度画像補完部271と、を備える。 The image calculation unit 259 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The image calculation unit 259 includes a depth image representing the uneven state of the inner surface of the tubular body, the tubular body based on the two types of striped image frames generated by the striped image frame generation unit 257 at the time of sending and sending. And a luminance image representing the distribution of the luminance of the annular beam on the inner surface. As shown in FIG. 20, the image calculation unit 259 includes a light section line processing unit 261, a depth image calculation unit 263, a luminance image calculation unit 265, a rotation correction unit 267, and a depth image complementing unit 269. And a luminance image complementing unit 271.
光切断線処理部261は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。光切断線処理部261は、縞画像フレームに含まれる各光切断線について、光切断線の変位量(輝線の曲がり具合)、輝線の画素数及び輝度の総和に関する3種類の光切断線特徴量を算出する。 The light section line processing unit 261 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The light cutting line processing unit 261 has three types of light cutting line feature values regarding the amount of displacement of the light cutting line (bending degree of the bright line), the number of pixels of the bright line, and the sum of the luminance for each light cutting line included in the stripe image frame. Is calculated.
これら3種類の光切断線特徴量の算出方法については、第1の実施形態に係る光切断線処理部221が実施する算出方法と同様であるため、詳細な説明は省略する。 Since the calculation method of these three types of light section line feature values is the same as the calculation method performed by the light section line processing unit 221 according to the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
本実施形態に係る光切断線処理部261は、上記3種類の光切断線特徴量に加えて、遮蔽領域の位置を特定する処理を実施する。以下、遮蔽領域の位置を特定する処理について、詳細に説明する。 The light section line processing unit 261 according to the present embodiment performs a process of specifying the position of the shielding region in addition to the above three types of light section line feature values. Hereinafter, the process of specifying the position of the shielding area will be described in detail.
連結部材143による遮蔽領域ではカメラ120によって環状レーザ光が撮像されないため、図25に模式的に示したように、所定の閾値Thよりも輝度の大きい輝線は存在しない。従って、上記光切断線特徴量の算出過程において、遮蔽領域では輝線の画素数についての光切断線特徴量pj,mがゼロとなる。 Since the annular laser beam is not imaged by the camera 120 in the shielding region by the connecting member 143, there is no bright line having a luminance higher than the predetermined threshold Th as schematically shown in FIG. Accordingly, in the process of calculating the light section line feature amount, the light section line feature amount p j, m for the number of pixels of the bright line is zero in the shielding region.
そこで、本実施形態に係る光切断線処理部261は、それぞれの管周方向(X方向)位置における輝線の画素数に着目して、遮蔽領域の範囲を示す管周方向座標(X座標)を特定する。以下では、縞画像フレーム画像において、左から1番目に存在する遮蔽領域の開始位置Xs1s及び終了位置Xs1eを算出する場合を例にとって、説明を行うものとする。 Therefore, the light section line processing unit 261 according to the present embodiment pays attention to the number of pixels of the bright line in each tube circumferential direction (X direction) position, and calculates the tube circumferential direction coordinate (X coordinate) indicating the range of the shielding region. Identify. In the following, description will be given by taking as an example the case of calculating the start position X s1s and the end position X s1e of the shielding area present first from the left in the striped image frame image.
光切断線処理部261は、送入時の環状ビーム画像を構成するN本の光切断線それぞれについて、遮蔽領域が開始するX座標の位置Xs1js、及び、遮蔽領域が終了するX座標の位置Xs1je(j=1〜N)を特定する。その上で、管状体撮像装置100に生じた振動の影響等で、遮蔽領域の開始位置及び終了位置にズレが生じる場合を考慮して、特定されたN個の遮蔽領域開始位置Xs1jsのうちの最小値をXs1sとするとともに、遮蔽領域終了位置Xs1jeの最大値をXs1eとする。 The optical cutting line processing unit 261, for each of the N optical cutting lines constituting the annular beam image at the time of transmission, the X coordinate position X s1js at which the shielding area starts and the X coordinate position at which the shielding area ends. X s1je (j = 1 to N) is specified. In addition, in consideration of the case where the start position and the end position of the shielding area are shifted due to the influence of the vibration generated in the tubular body imaging device 100, among the identified N shielding area start positions X s1js Is set to X s1s, and the maximum value of the shielding region end position X s1je is set to X s1e .
また、jライン目における左から1番目の遮蔽領域の開始位置Xs1js及び終了位置Xs1jeは、以下のようにして特定することができる。以下、遮蔽領域の開始位置Xs1js及び終了位置Xs1jeの特定方法を、図26を参照しながら具体的に説明する。 Further, the start position X s1js and the end position X s1je of the first shielding area from the left in the j-th line can be specified as follows. Hereinafter, a method for specifying the start position X s1js and the end position X s1je of the shielding area will be specifically described with reference to FIG.
光切断線処理部261は、jライン目の光切断線の各X座標において、輝線の画素数pj,m(m=1〜M)に着目する。その上で、光切断線処理部261は、各X位置における輝線の画素数pj,mについて、pj,m=0となるX位置が出現するかを判断していく。pj,m=0となったX位置が存在した場合、光切断線処理部261は、その座標Xmを記憶するとともに、それ以降のX座標についてpj,m=0である状態の連続数をカウントしていく。ここで、図26に模式的に示したように、pj,m=0である状態の連続数が、所定の閾値THs(例えば、THs=10等)以上となった場合、光切断線処理部261は、記憶しておいたX座標Xmを、jライン目における左から1番目の遮蔽領域の開始位置Xs1jsとして特定する。 The light cutting line processing unit 261 pays attention to the pixel number p j, m (m = 1 to M) of the bright line in each X coordinate of the jth light cutting line. Then, the light section line processing unit 261 determines whether or not an X position where p j, m = 0 appears for the number of bright line pixels p j, m at each X position. When there is an X position where p j, m = 0, the optical cutting line processing unit 261 stores the coordinate X m and continues the state in which p j, m = 0 for the subsequent X coordinates. Count the number. Here, as schematically shown in FIG. 26, when the number of consecutive states in which p j, m = 0 is equal to or greater than a predetermined threshold TH s (for example, TH s = 10), light cutting is performed. line processing unit 261, the X coordinate X m which had been stored is specified as the start position X S1js of the first shielding area from the left in the j-th line.
また、遮蔽領域の開始位置Xs1jsが特定された状態の中で、X方向に輝線の画素数を探索していくうちに、pj,m≠0となるX座標Xnが出現したとする。この場合、光切断線処理部261は、その座標Xnを記憶するとともに、それ以降のX座標についてpj,m≠0である状態の連続数をカウントしていく。ここで、図26に模式的に示したように、pj,m≠0である状態の連続数が、所定の閾値THs(例えば、THs=10等)以上となった場合、光切断線処理部261は、記憶しておいたX座標Xnの一つ手前のX位置を、jライン目における左から1番目の遮蔽領域の終了位置Xs1jeとして特定する。ここで、上記閾値THsは、連続数判定用の第3の閾値、及び、連続数判定用の第4の閾値の一例であり、第3の閾値と第4の閾値とが同一の値である場合に相当する。なお、上記説明では、遮蔽領域の開始位置を特定するために用いられる閾値THsと、遮蔽領域の終了位置を特定するために用いられる閾値THsとが同一の値である場合について示したが、これら2つの閾値は互いに異なる値であってもよい。 Also, in the state where the start position X s1js of the shielding area is specified, it is assumed that an X coordinate X n where p j, m ≠ 0 appears while searching for the number of bright line pixels in the X direction. . In this case, the light section line processing unit 261 stores the coordinates Xn and counts the number of consecutive states where p j, m ≠ 0 for the subsequent X coordinates. Here, as schematically shown in FIG. 26, when the number of consecutive states in which p j, m ≠ 0 is equal to or greater than a predetermined threshold value TH s (for example, TH s = 10), the optical cutting is performed. The line processing unit 261 specifies the X position immediately before the stored X coordinate X n as the end position X s1je of the first shielding region from the left in the j-th line. Here, the threshold value TH s is an example of the third threshold value for determining the continuous number and the fourth threshold value for determining the continuous number, and the third threshold value and the fourth threshold value are the same value. This is the case. In the above description has shown the case with the threshold value TH s used to identify the start position of the shielding region, and the threshold value TH s used to identify an end position of the shielding region is the same value The two threshold values may be different from each other.
また、遮蔽領域の開始位置Xs1s及び終了位置Xs1eを決定する別の方法として以下のようにしてもよい。
jライン目の光切断線の各X座標において、座標位置を移動させながら、輝線の画素数pj,m(m=1〜M)の所定の左右k個分(例えば、k=3等)の平均値qj,m(m=1〜M)を順次求める(移動平均処理)。次に、求めた平均値qj,mが予め設定した閾値A(例えばA=0.5等)未満となるX座標位置を遮蔽領域の開始位置Xs1sとする。また、遮蔽領域の開始位置Xs1sが特定されており、かつ、求めた平均値qj,mが予め設定した閾値A以上となるX座標位置を遮蔽領域の終了位置Xs1eとする。なお、上記閾値Aは、移動平均判定用の第5の閾値の一例である。
Further, another method for determining the start position X s1s and the end position X s1e of the shielding area may be as follows.
For each X coordinate of the light cutting line of the j-th line, while moving the coordinate position, predetermined left and right k pixels (for example, k = 3 etc.) of the number of bright line pixels p j, m (m = 1 to M). Average values q j, m (m = 1 to M) are sequentially obtained (moving average processing). Next, an X coordinate position at which the obtained average value q j, m is less than a preset threshold A (for example, A = 0.5) is set as a start position X s1s of the shielding area. In addition, an X coordinate position where the start position X s1s of the shielding area is specified and the obtained average value q j, m is equal to or greater than a preset threshold A is defined as an end position X s1e of the shielding area. The threshold A is an example of a fifth threshold for moving average determination.
以上のような処理をj=1〜Nの各光切断線に対して実施することで、光切断線処理部261は、左から1番目の遮蔽領域の開始位置Xs1s及び終了位置Xs1eを決定することができる。また、左から2番目以降の遮蔽領域についても、同様の処理を行うことで、遮蔽領域の開始位置や終了位置を決定することができる。 By performing the above processing for each optical cutting line with j = 1 to N, the optical cutting line processing unit 261 determines the start position X s1s and the end position X s1e of the first shielding region from the left. Can be determined. Further, the same processing is performed on the second and subsequent shielding areas from the left, whereby the start position and end position of the shielding area can be determined.
なお、光切断線処理部261は、遮蔽領域における光切断線の変位量についての光切断線特徴量Δdj,m、及び、遮蔽領域における輝度の総和についての光切断線特徴量Kj,mは、それぞれゼロとして取り扱う。 The light section line processing unit 261 uses the light section line feature amount Δd j, m for the amount of displacement of the light section line in the shielding region and the light section line feature amount K j, m for the sum of luminance in the shielding region. Are each treated as zero.
従って、例えば左から1番目の遮蔽領域について、輝線の画素数pj,mの二次元配列、輝線の輝度の総和Kj,mの二次元配列、及び、輝線の変位量Δdj,mの二次元配列は、それぞれ以下のようになる。 Therefore, for example, for the first shielding region from the left , a two-dimensional array of bright line pixels p j, m, a two-dimensional array of bright line luminance sums K j, m , and a bright line displacement amount Δd j, m The two-dimensional arrays are as follows.
pj,m=0(j=1〜N,m=Xs1s,・・・,Xs1e)
Kj,m=0(j=1〜N,m=Xs1s,・・・,Xs1e)
Δdj,m=0(j=1〜N,m=Xs1s,・・・,Xs1e)
p j, m = 0 (j = 1 to N, m = X s1s ,..., X s1e )
K j, m = 0 (j = 1 to N, m = X s1s ,..., X s1e )
Δd j, m = 0 (j = 1 to N, m = X s1s ,..., X s1e )
光切断線処理部261は、例えば図22に示したような、4本の連結部材143が映りこんだ送入時の環状ビーム画像に対応する縞画像フレームに対して、以上のような処理を実施することで、図23に示したように、4カ所の遮蔽領域それぞれの開始位置及び終了位置を特定することができる。 For example, the optical section line processing unit 261 performs the above-described processing on the fringe image frame corresponding to the annular beam image at the time of feeding in which the four connecting members 143 are reflected as shown in FIG. By implementing, as shown in FIG. 23, the start position and the end position of each of the four shielding areas can be specified.
また、光切断線処理部261は、図24に例示した送出時の縞画像フレームについても、第1の実施形態と同様にして光切断線特徴量を算出する。しかしながら、送出時の縞画像フレームについては、遮蔽領域の開始位置及び終了位置を特定しなくともよい。ここで、送出時の縞画像フレームについて輝線の画素数pj,m=0であるX位置が出現すると、光切断線処理部261は、対応するX位置の輝度の総和Kj,m、及び、輝線の変位量Δdj,mをゼロとして取り扱う。 In addition, the light section line processing unit 261 calculates the light section line feature amount for the striped image frame at the time of transmission illustrated in FIG. 24 as in the first embodiment. However, for the striped image frame at the time of transmission, the start position and end position of the shielding area need not be specified. Here, when an X position where the number of bright line pixels p j, m = 0 appears in the striped image frame at the time of transmission, the light cutting line processing unit 261 causes the luminance sum K K , m , and The displacement amount Δd j, m of the bright line is treated as zero.
光切断線処理部261は、算出した光切断線特徴量のうち、光切断線の変位量Δdに関する特徴量を、後述する深さ画像算出部263に出力する。また、光切断線処理部261は、算出した光切断線特徴量のうち、輝度の総和K、及び、輝線の画素数pに関する特徴量を、後述する輝度画像算出部265に出力する。 The light section line processing unit 261 outputs the feature amount related to the displacement amount Δd of the light section line among the calculated light section line feature amounts to the depth image calculation unit 263 described later. In addition, the light section line processing unit 261 outputs, to the brightness image calculation unit 265, which will be described later, among the calculated light section line feature quantities, the brightness sum K and the feature quantity regarding the number of pixels p of the bright line.
更に、光切断線処理部261は、送入時の縞画像フレームに存在する各遮蔽領域の開始位置及び終了位置を示した情報(例えば図23におけるXs1s〜Xs4eを示した情報)を、後述する回転補正部267に出力する。 Furthermore, the light section line processing unit 261 includes information indicating the start position and end position of each shielding region present in the striped image frame at the time of sending (for example, information indicating X s1s to X s4e in FIG. 23). It outputs to the rotation correction part 267 mentioned later.
深さ画像算出部263は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。深さ画像算出部263は、光切断線処理部261が生成した光切断線特徴量(特に、変位量Δdに関する特徴量)に基づいて、送入時及び送出時のそれぞれについて、管状体の内表面の凹凸状態を表す深さ画像を算出する。以下では、送入時における深さ画像を、送入時深さ画像とも称することとし、送出時における深さ画像を、送出時深さ画像とも称することとする。 The depth image calculation unit 263 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The depth image calculation unit 263 determines whether the inside of the tubular body at the time of feeding and at the time of sending based on the optical cutting line feature amount (particularly, the feature amount related to the displacement amount Δd) generated by the optical cutting line processing unit 261. A depth image representing the uneven state of the surface is calculated. Hereinafter, the depth image at the time of sending is also referred to as a depth image at the time of sending, and the depth image at the time of sending is also referred to as a depth image at the time of sending.
ここで、深さ画像算出部263が送入時深さ画像及び送出時深さ画像を算出する方法は、第1の実施形態に係る深さ画像算出部223が実施する深さ画像の算出方法と同様であるため、以下では詳細な説明は省略する。 Here, the depth image calculation unit 263 calculates the in-feed depth image and the send-out depth image in the depth image calculation method performed by the depth image calculation unit 223 according to the first embodiment. Therefore, detailed description will be omitted below.
深さ画像算出部263は、送入時深さ画像及び送出時深さ画像を算出すると、算出したこれらの画像に関する情報を、後述する回転補正部267に出力する。 When the depth image calculation unit 263 calculates the sending depth image and the sending depth image, the depth image calculation unit 263 outputs information about the calculated images to the rotation correction unit 267 described later.
輝度画像算出部265は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。輝度画像算出部265は、光切断線処理部261が生成した光切断線特徴量(特に、輝度の総和K及び輝線の画素数pに関する特徴量)に基づいて、送入時及び送出時のそれぞれについて、管状体の内表面における環状ビームの輝度の分布を表す輝度画像を算出する。以下では、送入時における輝度画像を、送入時輝度画像とも称することとし、送出時における輝度画像を、送出時輝度画像とも称することとする。 The luminance image calculation unit 265 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The luminance image calculation unit 265 is based on the light cutting line feature amount generated by the light cutting line processing unit 261 (particularly, the feature amount relating to the luminance sum K and the number of pixels p of the bright line). A luminance image representing the luminance distribution of the annular beam on the inner surface of the tubular body is calculated. Hereinafter, the luminance image at the time of sending is also referred to as a luminance image at the time of sending, and the luminance image at the sending time is also referred to as a luminance image at the time of sending.
ここで、輝度画像算出部265が送入時輝度画像及び送出時輝度画像を算出する方法は、第1の実施形態に係る輝度画像算出部225が実施する輝度画像の算出方法と同様であるため、以下では詳細な説明は省略する。 Here, the method by which the luminance image calculation unit 265 calculates the in-transmission luminance image and the transmission luminance image is the same as the luminance image calculation method performed by the luminance image calculation unit 225 according to the first embodiment. Detailed description will be omitted below.
輝度画像算出部265は、送入時輝度画像及び送出時輝度画像を算出すると、算出したこれらの画像に関する情報を、後述する回転補正部267に出力する。 When the luminance image calculation unit 265 calculates the transmission luminance image and the transmission luminance image, the luminance image calculation unit 265 outputs information about the calculated images to the rotation correction unit 267 described later.
ここで、本実施形態に係る管状体撮像装置100において、撮像処理を実施している際に、管状体1の管周方向に沿った回転が発生していない場合であれば、以下で図27を参照しながら説明するような補完処理を実施することで、連結部材143等によって生じた遮蔽領域に該当する部分を補完することが可能である。以下では、まず、深さ画像を例にとって、図27を参照しながら補完処理の概略を簡単に説明する。 Here, in the tubular body imaging device 100 according to the present embodiment, when the imaging process is being performed and the rotation along the tube circumferential direction of the tubular body 1 has not occurred, FIG. It is possible to complement a portion corresponding to the shielding region generated by the connecting member 143 and the like by performing a complementing process as described with reference to FIG. In the following, first, the outline of the complementing process will be briefly described with reference to FIG.
深さ画像算出部263が算出した送入時深さ画像及び送出時深さ画像において、連結部材143による遮蔽領域に該当する部分は、画素値の変化が存在しない部分となっており、この部分からは管状体の内表面の凹凸状態に関する正確な知見を得ることができない。そこで、これら2種類の深さ画像を利用して、遮蔽領域の深さ情報を補完する処理が実施される。 In the depth image at the time of sending and the depth image at the time of sending calculated by the depth image calculating unit 263, the portion corresponding to the shielding region by the connecting member 143 is a portion where there is no change in the pixel value. Therefore, it is impossible to obtain accurate knowledge about the uneven state of the inner surface of the tubular body. Therefore, processing for complementing the depth information of the shielding area is performed using these two types of depth images.
以下では、図23、図24及び図27を参照しながら、深さ画像において左から1番目に存在する遮蔽領域に対応する部分の補完処理について、具体的に説明する。 Hereinafter, with reference to FIG. 23, FIG. 24, and FIG. 27, the supplement processing for the portion corresponding to the shielding region that exists first from the left in the depth image will be specifically described.
本実施形態に係る管状体撮像装置100では、送入時の環状ビーム画像を撮像する状態から送出時の環状ビーム画像を撮像する状態へと切り替わる際に、管状体撮像装置100の全体が所定の角度だけ回転する。また、管状体撮像装置100では、先だって説明したように、ビーム照射領域が遮蔽領域よりも広くなるように、連結部材143の太さや配置位置が決定されている。 In the tubular body imaging apparatus 100 according to the present embodiment, the entire tubular body imaging apparatus 100 is predetermined when switching from the state of capturing an annular beam image at the time of sending to the state of capturing the annular beam image at the time of sending. Rotate by an angle. Further, in the tubular body imaging device 100, as described above, the thickness and the arrangement position of the connecting member 143 are determined so that the beam irradiation region is wider than the shielding region.
以上のような設定のために、本実施形態に係る管状体内表面検査装置10では、図23及び図24の縞画像フレームに示したように、送入時と送出時とでフレーム内で遮蔽領域の位置が変化することとなる。また、図23及び図24から明らかなように、ビーム照射領域が遮蔽領域よりも広いため、一方の縞画像フレーム(例えば送入時の縞画像フレーム)における遮蔽領域は、他方の縞画像フレーム(例えば、送出時の縞画像フレーム)における非遮蔽領域に包含されることとなる。 Because of the above settings, in the tubular body surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment, as shown in the striped image frames of FIGS. The position of will change. As apparent from FIGS. 23 and 24, since the beam irradiation region is wider than the shielding region, the shielding region in one striped image frame (for example, the striped image frame at the time of sending) is the other striped image frame ( For example, it is included in a non-shielding area in a striped image frame at the time of transmission.
そこで、例えば図27に示したように、送出時深さ画像を利用して、送入時深さ画像の遮蔽領域を補完することで、遮蔽領域に対応する部分が存在しない深さ画像を生成することが可能となる。 Therefore, for example, as shown in FIG. 27, the depth image at the time of sending is used to complement the shielding area of the depth image at the time of sending to generate a depth image that does not have a portion corresponding to the shielding area. It becomes possible to do.
図27では、左から1番目に存在する遮蔽領域を補完する処理について、模式的に図示している。
送入時の画像における遮蔽領域の開始位置Xs1s及び終了位置Xs1eは、光切断線処理部261により特定されている。そこで、送出時深さ画像を参照して、送入時深さ画像の遮蔽領域に対応する部分(Xs1s〜Xs1e)の深さ情報を取得し、送入時深さ画像の遮蔽領域に対応する部分に、取得した深さ情報を代入する。
In FIG. 27, the process for complementing the shielding area present first from the left is schematically illustrated.
The start position X s1s and the end position X s1e of the shielding area in the image at the time of sending are specified by the light section line processing unit 261. Therefore, the depth information of the part (X s1s to X s1e ) corresponding to the shielding area of the in-feed depth image is acquired with reference to the sending-out depth image, and the depth information in the sending-in depth image is obtained. The acquired depth information is substituted into the corresponding part.
ここで、管状体撮像装置100の動作からも明らかなように、送入時の縞画像フレームにおけるN本目の光切断線と、送出時の縞画像フレームにおける1本目の光切断線とが、同一の管軸方向位置に対応している。そこで、送入時深さ画像の1ライン目に対応する深さ情報を補完する場合には、送出時深さ画像のNライン目に対応する深さ画像を利用して、補完処理が実施される。同様に、送入時深さ画像のjライン目に対応する深さ情報を補完する場合には、送出時深さ画像の(N+1−j)ライン目に対応する深さ画像を利用して補完処理が実施される。 Here, as is apparent from the operation of the tubular body imaging apparatus 100, the Nth light cutting line in the striped image frame at the time of sending is the same as the first light cutting line in the striped image frame at the time of sending. It corresponds to the position of the tube axis direction. Therefore, when the depth information corresponding to the first line of the depth image at the time of sending is complemented, a complementing process is performed using the depth image corresponding to the Nth line of the depth image at the time of sending. The Similarly, when the depth information corresponding to the j-th line of the sending depth image is complemented, the depth information corresponding to the (N + 1−j) -th line of the sending depth image is complemented. Processing is performed.
このような補完処理を、1ライン目〜Nライン目に対応する部分に対して実施することで、送入時深さ画像において左から1番目に存在する遮蔽領域の深さ情報を補完することができる。また、同様の補完処理を、左から2番目以降に存在する遮蔽領域に対応する部分にも適用することによって、送入時深さ画像に存在する全ての遮蔽領域に対応する部分の深さ情報を補完することができる。 By performing such a complementing process on the part corresponding to the 1st to Nth lines, the depth information of the shielding area existing first from the left in the in-feed depth image is complemented. Can do. In addition, by applying the same complement processing to the portion corresponding to the second and subsequent occluded regions from the left, the depth information of the portions corresponding to all the occluded regions existing in the in-feed depth image Can be complemented.
更に、送入時輝度画像及び送出時輝度画像についても、同様の補完処理を実施することで、送入時輝度画像に存在する全ての遮蔽領域に対応する部分の深さ情報を補完することができる。 Further, the same complement processing is performed for the in-transmission luminance image and the in-transmission luminance image, so that the depth information of the portions corresponding to all the shielding areas existing in the in-transmission luminance image can be supplemented. it can.
しかしながら、本発明で着目しているような、管状体撮像装置100が管軸方向に沿って移動している際に管状体の管周方向に回転が生じてしまう場合には、かかる補完処理に際しても、回転の補正を行うことが重要となる。 However, when the tubular body imaging device 100 as noted in the present invention is rotated along the tube axis direction, rotation in the tube circumferential direction of the tubular body is performed in the complementing process. However, it is important to correct the rotation.
そこで、本実施形態に係る回転補正部267について説明するに先立ち、回転補正部267により実施される回転補正処理の意義について、図28〜図33を参照しながら、具体的に説明する。 Therefore, prior to describing the rotation correction unit 267 according to the present embodiment, the significance of the rotation correction processing performed by the rotation correction unit 267 will be specifically described with reference to FIGS. 28 to 33.
図2Aに示したような管状体撮像装置100を管状体1の内部に送入して管軸方向の連続画像を取得する場合において、管状体撮像装置100の姿勢が管周方向に変化(回転)した場合には、疵や模様の連続性が消失する可能性があるとともに、連結部材143による遮蔽領域の逐次変化によって、遮蔽領域による疵の連続性消失が生じたり、疵そのものの撮像が不可能となる場合が生じたりする。 When the tubular body imaging device 100 as shown in FIG. 2A is sent into the tubular body 1 to acquire continuous images in the tube axis direction, the attitude of the tubular body imaging device 100 changes (rotates) in the tube circumferential direction. ), There is a possibility that the continuity of the wrinkles and the pattern may be lost, and the continuity of the wrinkles may be lost due to the sequential change of the shielding areas by the connecting member 143, or imaging of the wrinkles itself may be impossible. Sometimes it becomes possible.
また、遮蔽領域があるがために、上記のような送入時と送出時とで管状体撮像装置100を回転させることで遮蔽領域の位置を変更したとしても、送出時は、送入時とは異なる回転挙動となる可能性が高いため、送出時の遮蔽領域は、送入時における未遮蔽領域と一致させることが不可能となる可能性が高い。送入時と送出時とで管状体撮像装置100の向きを回転により変更することで得られた画像から遮蔽領域のみを排除することは、必要検査部分も排除することとなり、好ましくない。 In addition, since there is a shielding area, even if the position of the shielding area is changed by rotating the tubular body imaging device 100 between the above-described sending and sending, the sending time is the same as the sending time. Are likely to have different rotational behaviors, it is highly possible that the shielded area at the time of delivery cannot be matched with the unshielded area at the time of delivery. Excluding only the shielding area from the image obtained by changing the direction of the tubular body imaging device 100 by rotation at the time of sending and sending is not preferable because it also eliminates a necessary inspection part.
管状体撮像装置100を手動又は自動で送入/送出する場合において、上記のような走査中の回転が意図せずに生じてしまうことも考えられ、特に、手動で管状体撮像装置100を送入/送出する場合には、手動故に顕著な未検査領域の発生が生じてしまう可能性がある。そこで、管状体1の内表面について、全周・全長に亘って品質保証・管理に必要な定量的な疵検査をする場合には、管状体撮像装置100の姿勢を検知し、姿勢を制御することが重要となる。 In the case where the tubular body imaging apparatus 100 is manually or automatically sent / sent out, the above-described rotation during scanning may occur unintentionally. In particular, the tubular body imaging apparatus 100 is manually sent. When entering / sending out, there is a possibility that a significant uninspected area may be generated due to manual operation. Therefore, when performing a quantitative wrinkle inspection necessary for quality assurance and management over the entire circumference and the entire length of the inner surface of the tubular body 1, the attitude of the tubular body imaging device 100 is detected and the attitude is controlled. It becomes important.
いま、図28に模式的に示したように、管状体1の内表面の管周方向の一部に、矩形状の凸部及び三角状の凸部が、互いに45度の間隔で離隔した状態で、直線状に管軸方向の先端から後端まで一様に分布しているものとする。 Now, as schematically shown in FIG. 28, a rectangular convex portion and a triangular convex portion are separated from each other at an interval of 45 degrees on a portion of the inner surface of the tubular body 1 in the tube circumferential direction. Thus, it is assumed that the pipe is uniformly distributed from the front end to the rear end in the tube axis direction.
まず、管状体撮像装置100(特に、照明機構110及びカメラ120からなる撮像プローブ)が管状体1の管周方向に回転することなく、管状体1の内面を管軸方向に沿って走査可能な場合を考える。 First, the tubular body imaging device 100 (particularly, an imaging probe including the illumination mechanism 110 and the camera 120) can scan the inner surface of the tubular body 1 along the tube axis direction without rotating in the tube circumferential direction of the tubular body 1. Think about the case.
この場合、図29の上段に示したように、送入時には、矩形状の凸部が連結部材143bによって隠れてしまい、三角状の凸部のみが撮像されることとなる。また、送入時の撮像が終了すると、管状体撮像装置100は、管状体の管周方向に45度回転することとなるため、送出時には、三角状の凸部が連結部材143bによって隠れてしまう一方で、矩形状の凸部のみが撮像されるようになる。その結果、図30に模式的に示したような縞画像フレームが生成されることとなる。 In this case, as shown in the upper part of FIG. 29, at the time of feeding, the rectangular convex portion is hidden by the connecting member 143b, and only the triangular convex portion is imaged. Moreover, since the tubular body imaging device 100 is rotated 45 degrees in the tube circumferential direction of the tubular body when the imaging at the time of feeding is completed, the triangular convex portion is hidden by the connecting member 143b at the time of delivery. On the other hand, only a rectangular convex part is imaged. As a result, a fringe image frame as schematically shown in FIG. 30 is generated.
この場合、管状体撮像装置100の管周方向の回転が存在しないため、送入時に撮像される三角状の凸部は、図30上段に示したように、各光切断線において同じ位置に存在することとなり、図30の上段に示したような縞画像フレームが得られることとなる。同様に、管状体撮像装置100の管周方向の回転が存在しないため、送出時に撮像される矩形状の凸部についても、図30下段に示したように、各光切断線において同じ位置に存在することとなり、図30の下段に示したような縞画像フレームが得られることとなる。 In this case, since there is no rotation in the tube circumferential direction of the tubular body imaging device 100, the triangular convex portion imaged at the time of feeding is present at the same position in each light cutting line as shown in the upper part of FIG. As a result, a fringe image frame as shown in the upper part of FIG. 30 is obtained. Similarly, since there is no rotation in the tube circumferential direction of the tubular body imaging device 100, the rectangular convex portion imaged at the time of delivery also exists at the same position in each light cutting line as shown in the lower part of FIG. As a result, a fringe image frame as shown in the lower part of FIG. 30 is obtained.
図30に示した図から明らかなように、このような場合には、三角状の凸部及び矩形状の凸部の管周方向位置の管軸方向に対する連続性は保持されており、このような凸部が所定の検出判定長さ以上に連続して存在している場合には、欠陥として検出されることとなる。 As is clear from the diagram shown in FIG. 30, in such a case, the continuity of the triangular circumferential portion and the rectangular convex portion with respect to the tube axis direction of the tube circumferential direction position is maintained. If a convex portion is continuously present longer than a predetermined detection determination length, it is detected as a defect.
次に、図31〜図33を参照しながら、送入時及び送出時の双方において、管状体撮像装置100の姿勢が逐次変化する場合を考える。なお、以下では、管状体撮像装置100が、管状体1の内部への送入/送出時において、姿勢が3種類の状態へと変化する場合を取り上げる。 Next, with reference to FIGS. 31 to 33, consider a case where the posture of the tubular body imaging device 100 changes sequentially both at the time of sending and at the time of sending. In the following, a case will be described in which the tubular body imaging apparatus 100 changes its posture into three types at the time of feeding / sending into the tubular body 1.
管状体撮像装置100は、管状体1の内部を移動する際に、自然回転が生じてしまい、管周方向に回転しているものとする。このため、管状体撮像装置100が管状体1の内部を移動するとともに、撮像画像内における2種類の凸部の位置が変化することとなる。 It is assumed that the tubular body imaging device 100 rotates in the tube circumferential direction because natural rotation occurs when moving inside the tubular body 1. For this reason, while the tubular body imaging device 100 moves inside the tubular body 1, the positions of the two types of convex portions in the captured image change.
図31は、送入時における撮像画像の変化を模式的に示したものである。図31上段の図に示したような送入開始時には、三角状の凸部は、撮像画像の鉛直方向下方に存在しており、かつ、矩形状の凸部は、連結部材143によって遮蔽されている。この後、管状体撮像装置100が管状体1の内部を移動するのにあわせて、時計方向に45度の回転が生じたとする。その結果、図31中段の図に示したように、三角状の凸部は、連結部材143によって遮蔽されるとともに、送入開始時には連結部材143によって遮蔽されていた矩形状の凸部が、非遮蔽領域に現れるようになる。その後、管状体撮像装置100が時計方向に更に45度回転したとすると、図31下段の図に示したように、遮蔽されていた三角状の凸部は、再び非遮蔽領域に現れると共に、矩形状の凸部が、再び連結部材143によって遮蔽されるようになる。 FIG. 31 schematically shows changes in captured images at the time of sending. At the start of feeding as shown in the upper diagram of FIG. 31, the triangular convex portion exists below the captured image in the vertical direction, and the rectangular convex portion is shielded by the connecting member 143. Yes. Thereafter, as the tubular body imaging apparatus 100 moves inside the tubular body 1, it is assumed that rotation of 45 degrees in the clockwise direction occurs. As a result, as shown in the middle diagram of FIG. 31, the triangular convex portion is shielded by the connecting member 143, and the rectangular convex portion that is shielded by the connecting member 143 at the start of feeding is not Appears in the occluded area. Thereafter, if the tubular body imaging device 100 is further rotated 45 degrees in the clockwise direction, the shielded triangular convex portion appears again in the non-shielding region as shown in the lower part of FIG. The convex portion having the shape is again shielded by the connecting member 143.
送入時の走査が終了すると、管状体撮像装置100は、45度時計回りに回転されて、送出時の走査が開始されることとなる。図32は、送出時における撮像画像の変化を模式的に示したものである。図32上段の図に示したような送出開始時には、矩形状の凸部は、撮像画像の鉛直方向上方に存在しており、かつ、三角状の凸部は、連結部材143によって遮蔽されている。この後、管状体撮像装置100が管状体1の内部を移動するのにあわせて、時計方向に45度の回転が生じたとする。その結果、図32中段の図に示したように、矩形状の凸部は、連結部材143によって遮蔽されるとともに、送出開始時には連結部材143によって遮蔽されていた三角状の凸部が、非遮蔽領域に現れるようになる。その後、管状体撮像装置100が時計方向に更に45度回転したとすると、図32下段の図に示したように、遮蔽されていた矩形状の凸部は、再び非遮蔽領域に現れると共に、三角状の凸部が、再び連結部材143によって遮蔽されるようになる。 When the scanning at the time of sending is completed, the tubular body imaging device 100 is rotated clockwise by 45 degrees, and the scanning at the time of sending is started. FIG. 32 schematically shows changes in captured images at the time of transmission. At the start of sending as shown in the upper diagram of FIG. 32, the rectangular convex portion is present vertically above the captured image, and the triangular convex portion is shielded by the connecting member 143. . Thereafter, as the tubular body imaging apparatus 100 moves inside the tubular body 1, it is assumed that rotation of 45 degrees in the clockwise direction occurs. As a result, as shown in the middle diagram of FIG. 32, the rectangular convex portion is shielded by the connecting member 143, and the triangular convex portion that was shielded by the connecting member 143 at the start of delivery is not shielded. Appears in the area. Thereafter, if the tubular body imaging device 100 is further rotated 45 degrees clockwise, as shown in the lower diagram of FIG. 32, the shielded rectangular convex portion appears again in the non-shielding region, and the triangle The convex portion is again shielded by the connecting member 143.
図31及び図32に模式的に示したような状態で生成される縞画像フレームの一例を、図33に示した。なお、図33では、送入時及び送出時共に、図28において三角状の凸部が存在している管周方向の位置を回転角度0度として、基準化している。図33から明らかなように、撮像される画像中に遮蔽領域が存在し、かつ、管状体撮像装置100において意図しない自然回転が生じたとすると、管状体1の内表面に存在する凸部の管周方向位置の管軸方向に対する連続性が消失するだけでなく、一部の凸部が遮蔽領域に埋没したり、埋没していた凸部が再び現れたりする結果となる。 An example of a fringe image frame generated in the state schematically shown in FIGS. 31 and 32 is shown in FIG. In FIG. 33, the position in the pipe circumferential direction where the triangular convex portion is present in FIG. As is apparent from FIG. 33, if there is a shielding area in the image to be captured and an unintended natural rotation occurs in the tubular body imaging apparatus 100, the convex tube existing on the inner surface of the tubular body 1. Not only does the continuity of the circumferential position with respect to the tube axis direction disappear, but part of the convex portions are buried in the shielding region, or the buried convex portions appear again.
このような状態の縞画像フレームから深さ画像及び輝度画像を生成し、先だって説明したような補完処理を実施したとしても、送入時から送出時へと切り替える際の管状体撮像装置100の回転、及び、送入時及び送出時での意図しない不連続回転により、本来の管周方向位置の管軸方向に対する連続性が失われるだけでなく、遮蔽領域への進入における長さ情報の欠落又は凸部の未撮影も生じることになる。また、管周方向位置の管軸方向に対する連続性が消失しているため、画像中に存在する凸部の長さが検出判定長さ未満となる場合も考えられ、本来は存在している凸部が見逃される場合も生じうる。 Even if the depth image and the luminance image are generated from the striped image frame in such a state, and the complementary processing as described above is performed, the rotation of the tubular body imaging device 100 when switching from the sending time to the sending time is performed. In addition, due to unintended discontinuous rotation at the time of sending and sending, not only the continuity of the original pipe circumferential direction position to the pipe axis direction is lost, but also the lack of length information at the approach to the shielding area or The non-photographing of the convex portion also occurs. In addition, since the continuity of the tube circumferential direction position with respect to the tube axis direction has disappeared, the length of the convex portion existing in the image may be less than the detection determination length. There may be cases where parts are missed.
そこで、本実施形態に係る回転補正部267は、第1の実施形態で説明したような回転補正処理を実施して、送入時及び送出時での深さ画像及び輝度画像における管周方向位置の管軸方向に対する連続性を担保する。 Accordingly, the rotation correction unit 267 according to the present embodiment performs the rotation correction process as described in the first embodiment, and the position in the tube circumferential direction in the depth image and the luminance image at the time of sending and sending. Ensures continuity in the tube axis direction.
かかる回転補正部267は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。回転補正部267は、深さ画像算出部263により算出された送入時及び送出時の深さ画像、並びに、輝度画像算出部265により算出された送入時及び送出時の輝度画像のそれぞれについて、回転量測定装置130により測定された回転の向き及び大きさを用いて、管周方向の回転に伴う位置ズレを補正する。 The rotation correction unit 267 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The rotation correction unit 267 performs the depth image at the time of sending and sending calculated by the depth image calculating unit 263 and the luminance image at the time of sending and sending calculated by the luminance image calculating unit 265. Using the rotation direction and magnitude measured by the rotation amount measuring device 130, the positional deviation accompanying the rotation in the pipe circumferential direction is corrected.
また、第1の実施形態で説明したような回転補正処理を実施することで、遮蔽領域の位置も補正前とは変化することとなる。従って、回転補正部267は、各深さ画像及び各輝度画像のみならず、光切断線処理部261により特定された、各画像における各遮蔽領域の開始位置及び終了位置を示した情報についても、同様に補正する。 In addition, by performing the rotation correction process as described in the first embodiment, the position of the shielding area also changes from that before the correction. Therefore, the rotation correction unit 267 not only includes each depth image and each luminance image, but also information indicating the start position and the end position of each shielding region in each image specified by the light section line processing unit 261. Correct in the same way.
なお、本実施形態で着目しているような、撮像画像中に遮蔽領域が存在する状況では、遮蔽領域の位置が、走査中の回転により視野内で変化してしまう。そのため、先だって説明したような補完処理を実施するためには、回転に伴って遮蔽領域が互いに干渉しないようにすることが重要である。 Note that, in a situation where there is a shielding area in the captured image as noted in the present embodiment, the position of the shielding area changes within the field of view due to rotation during scanning. Therefore, in order to perform the complementary processing as described above, it is important that the shielding regions do not interfere with each other with the rotation.
図34は、管状体の位置を固定して考えた場合における、送入開始時の連結部材143(図34において、黒色で示した位置の連結部材143)と、送出開始時の連結部材143(図34において、白色で示した位置の連結部材143)と、の位置関係を模式的に示したものである。図34において、送入開始時における連結部材143の位置と、送出開始時における連結部材143の位置と、の角度差をωとすると、回転に伴って遮蔽領域が互いに干渉しないようにするためには、走査時に生じてしまう回転の大きさをβとすると、β≦ω/2を満足することが重要となる。 FIG. 34 shows a connecting member 143 at the start of feeding (the connecting member 143 at the position shown in black in FIG. 34) and a connecting member 143 at the start of sending (when the position of the tubular body is fixed). FIG. 34 schematically shows the positional relationship with the connecting member 143) in the position shown in white. In FIG. 34, when the angle difference between the position of the connecting member 143 at the start of feeding and the position of the connecting member 143 at the start of sending is ω, the shielding regions do not interfere with each other with rotation. It is important to satisfy β ≦ ω / 2, where β is the magnitude of rotation that occurs during scanning.
走査時に生じてしまう回転の大きさβがω/2を超えると、送入時及び送出時の双方において、撮像されない内表面の領域が存在することとなってしまい、先だって説明したような補完処理を実施したとしても、管状体の全ての内表面を検査することが出来ない。 If the amount of rotation β that occurs during scanning exceeds ω / 2, there will be a region of the inner surface that is not imaged both at the time of sending and at the time of sending, and the complementary processing as described above Even if it implements, it cannot test | inspect all the inner surfaces of a tubular body.
図35に、送入時に生成される深さ画像及び輝度画像を模式的に示し、図36に、送出時に生成される深さ画像及び輝度画像を模式的に示した。走査時に生じてしまう回転の大きさβが、β≦ω/2という関係を満足することで、一方の深さ画像/輝度画像(例えば送入時の深さ画像/輝度画像)における遮蔽領域は、他方の深さ画像/輝度画像(例えば、送出時の深さ画像/輝度画像)における非遮蔽領域に包含されることとなる。 FIG. 35 schematically shows a depth image and a luminance image generated at the time of sending, and FIG. 36 schematically shows a depth image and a luminance image generated at the time of sending. When the magnitude β of rotation that occurs during scanning satisfies the relationship β ≦ ω / 2, the shielding region in one depth image / luminance image (for example, the depth image / luminance image at the time of sending) is The other depth image / luminance image (for example, the depth image / luminance image at the time of transmission) is included in the non-shielding region.
回転補正部267は、これらの画像に対して、第1の実施形態で説明したような回転補正処理を実施することで、図37に示したような補正された送入時深さ画像及び送入時輝度画像と、図38に示したような補正された送入時深さ画像及び送出時輝度画像を生成する。 The rotation correction unit 267 performs a rotation correction process as described in the first embodiment on these images, thereby correcting the in-feed depth image and the transmission image as shown in FIG. The incoming luminance image and the corrected incoming depth image and outgoing luminance image as shown in FIG. 38 are generated.
ここで、送入時及び送出時における深さ画像及び輝度画像の回転補正方法、並びに、各遮蔽領域の開始位置及び終了位置を示した情報の回転補正方法については、第1の実施形態で説明した回転補正方法と同様であるため、詳細な説明は省略する。 Here, a rotation correction method for depth images and luminance images at the time of sending and sending, and a rotation correction method for information indicating the start position and end position of each shielding area will be described in the first embodiment. Since this is the same as the rotation correction method described above, detailed description is omitted.
以上のような回転補正処理を終了すると、回転補正部267は、補正された送入時深さ画像と、補正された送出時深さ画像と、補正された各遮蔽領域の開始位置及び終了位置を示した情報と、を、深さ画像補完部269に出力する。また、回転補正部267は、補正された送入時輝度画像と、補正された送出時輝度画像と、補正された各遮蔽領域の開始位置及び終了位置を示した情報と、を、輝度画像補完部271に出力する。 When the rotation correction process as described above is completed, the rotation correction unit 267 performs the corrected in-feed depth image, the corrected in-feed depth image, and the corrected start position and end position of each shielding region. Is output to the depth image complementing unit 269. In addition, the rotation correction unit 267 performs luminance image complementation on the corrected in-transmission luminance image, the corrected in-transmission luminance image, and information indicating the corrected start position and end position of each shielding area. Output to the unit 271.
なお、回転補正部267は、第1の実施形態と同様の方法で算出した回転の向き及び大きさに関する情報を、撮像制御部201に対して出力して、撮像制御部201による駆動制御装置150の管状体撮像装置100に対する回転制御に供するようにすることが重要である。撮像制御部201は、回転補正部267から出力された回転の向き及び大きさに関する情報を利用して、駆動制御装置150を第1の実施形態と同様にフィードバック制御することで、管状体撮像装置100の回転の大きさθがθ≦ω/2の関係を満足するように制御しながら、管状体撮像装置100を移動させることが可能となる。 Note that the rotation correction unit 267 outputs information on the rotation direction and magnitude calculated by the same method as in the first embodiment to the imaging control unit 201, and the drive control device 150 by the imaging control unit 201. It is important to provide rotation control for the tubular body imaging device 100. The imaging control unit 201 uses the information regarding the rotation direction and magnitude output from the rotation correction unit 267 to feedback-control the drive control device 150 in the same manner as in the first embodiment, so that the tubular body imaging device The tubular body imaging apparatus 100 can be moved while controlling the rotation magnitude θ of 100 to satisfy the relationship θ ≦ ω / 2.
また、撮像制御部201は、回転補正部267から出力された回転の大きさが、ω/2を超えた場合に、管状体撮像装置100が回転し過ぎている旨を警告する警告情報(例えば、警告音、警告表示、振動等のような、視覚、聴覚、触覚等に訴えかける警告情報)を出力するようにしてもよい。これにより、管状体内表面検査装置10の管理者は、管状体撮像装置100が回転し過ぎている旨をその場で把握することが可能となる。 Further, the imaging control unit 201 warns that the tubular body imaging device 100 is rotating too much (for example, when the magnitude of the rotation output from the rotation correction unit 267 exceeds ω / 2) (for example, Warning information appealing to sight, hearing, touch, etc., such as warning sound, warning display, vibration, etc. may be output. Thereby, the administrator of the tubular body surface inspection apparatus 10 can grasp on the spot that the tubular body imaging apparatus 100 is rotating too much.
深さ画像補完部269は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。深さ画像補完部269は、回転補正部267により補正された送入時深さ画像及び送出時深さ画像を利用して、深さ画像において遮蔽領域に対応する部分の補完処理を実施する。ここで、深さ画像補完部269により実施される補完処理は、回転補正部267により補正された送入時深さ画像及び送出時深さ画像を利用する以外は、図27を参照しながら説明した補完処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。 The depth image complementing unit 269 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The depth image complementing unit 269 performs the complementing process of the portion corresponding to the shielding area in the depth image using the depth image at the time of sending and the depth image at the time of sending corrected by the rotation correcting unit 267. Here, the complementing process performed by the depth image complementing unit 269 is described with reference to FIG. 27 except that the in-feed depth image and the sending-out depth image corrected by the rotation correcting unit 267 are used. The detailed description is omitted because it is the same as the above complement processing.
なお、本実施形態で生成される深さ画像及び輝度画像は、送入開始時における管状体撮像装置100の姿勢を回転角度0度として基準化されているため、補正された各遮蔽領域の開始位置及び終了位置を示した情報を利用することで、送入時の画像における遮蔽領域と、送出時の画像における非遮蔽領域と、の位置関係を容易に対応づけることが可能である。そのため、図27を参照しながら説明した補完処理を、同様に実施することができる。 Note that the depth image and the luminance image generated in the present embodiment are standardized with the attitude of the tubular body imaging device 100 at the start of feeding as the rotation angle of 0 degrees, and thus the start of each corrected shielding area By using the information indicating the position and the end position, it is possible to easily associate the positional relationship between the shielding area in the image at the time of sending and the non-shielding area in the image at the time of sending. Therefore, the complementing process described with reference to FIG. 27 can be similarly performed.
深さ画像補完部269は、以上説明したような補完処理により、遮蔽領域に対応する部分の深さ情報を補完すると、補完された深さ画像に関する情報を、後述する検出処理部273に出力する。また、深さ画像補完部269は、補完された深さ画像に関する情報を、当該情報を算出した日時等に関する時刻情報と関連づけて、記憶部207等に履歴情報として格納してもよい。更に、深さ画像補完部269は、補完された深さ画像に関する情報を表示制御部205に出力して、表示部(図示せず。)に出力させてもよい。 When the depth image complementing unit 269 complements the depth information of the portion corresponding to the shielding region by the complementing process described above, the depth image complementing unit 269 outputs information regarding the complemented depth image to the detection processing unit 273 described later. . In addition, the depth image complementing unit 269 may store information regarding the supplemented depth image as history information in the storage unit 207 or the like in association with time information regarding the date and time when the information is calculated. Further, the depth image complementing unit 269 may output information regarding the complemented depth image to the display control unit 205 and may cause the display unit (not shown) to output the information.
輝度画像補完部271は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。輝度画像補完部271は、回転補正部267により補正された送入時輝度画像及び送出時輝度画像を利用して、輝度画像において遮蔽領域に対応する部分の補完処理を実施する。ここで、輝度画像補完部271により実施される補完処理は、回転補正部267により補正された送入時輝度画像及び送出時輝度画像を利用する以外は、深さ画像補完部265による補完処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。 The luminance image complementing unit 271 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The luminance image complementing unit 271 uses the in-transmission luminance image and the in-transmission luminance image corrected by the rotation correction unit 267 to perform a complementing process of a portion corresponding to the shielding area in the luminance image. Here, the complementing process performed by the brightness image complementing unit 271 is the same as the complementing process by the depth image complementing unit 265 except that the sending-in brightness image and the sending-out brightness image corrected by the rotation correcting unit 267 are used. Since it is the same, detailed description is abbreviate | omitted.
輝度画像補完部271は、上記の補完処理により、遮蔽領域に対応する部分の輝度情報を補完すると、補完された輝度画像に関する情報を、後述する検出処理部273に出力する。また、輝度画像補完部271は、補完された輝度画像に関する情報を、当該情報を算出した日時等に関する時刻情報と関連づけて、記憶部207等に履歴情報として格納してもよい。更に、輝度画像補完部271は、補完された輝度画像に関する情報を表示制御部205に出力して、表示部(図示せず。)に出力させてもよい。 When the luminance image complementing unit 271 completes the luminance information of the portion corresponding to the shielding region by the above complementing process, the luminance image complementing unit 271 outputs information on the complemented luminance image to the detection processing unit 273 described later. Further, the luminance image complementing unit 271 may store information regarding the complemented luminance image as history information in the storage unit 207 or the like in association with time information regarding the date and time when the information is calculated. Further, the luminance image complementing unit 271 may output information regarding the complemented luminance image to the display control unit 205 and output the information to the display unit (not shown).
深さ画像補完部269及び輝度画像補完部271によって、上記のような補完処理が実施されることで、図39に模式的に示したような、補完された深さ画像及び輝度画像が生成されることとなる。 The depth image complementing unit 269 and the brightness image complementing unit 271 perform the above-described complementing process, thereby generating the complemented depth image and the brightness image as schematically illustrated in FIG. The Rukoto.
再び図20に戻って、本実施形態に係る検出処理部273について説明する。
本実施形態に係る検出処理部273は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。検出処理部273は、深さ画像補完部269により補完された深さ画像と、輝度画像補完部271により補完された輝度画像とに基づいて、管状体の内表面に存在する欠陥を検出する。
Returning to FIG. 20 again, the detection processing unit 273 according to the present embodiment will be described.
The detection processing unit 273 according to the present embodiment is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The detection processing unit 273 detects a defect present on the inner surface of the tubular body based on the depth image complemented by the depth image complementing unit 269 and the luminance image supplemented by the luminance image complementing unit 271.
ここで、本実施形態に係る検出処理部273が実施する欠陥検出処理は、第1の実施形態に係る検出処理部229が実施する欠陥検出処理と同様のものであるため、以下では詳細な説明は省略する。 Here, the defect detection process performed by the detection processing unit 273 according to the present embodiment is the same as the defect detection process performed by the detection processing unit 229 according to the first embodiment, and thus will be described in detail below. Is omitted.
以上、本実施形態に係る演算処理装置200が有する画像処理部203の構成について、詳細に説明した。 The configuration of the image processing unit 203 included in the arithmetic processing device 200 according to the present embodiment has been described above in detail.
なお、上記説明では、送入時深さ画像及び送入時輝度画像の遮蔽領域に対応する部分を、送出時深さ画像及び送出時輝度画像のビーム照射領域に対応する部分を利用して補完する場合について説明したが、逆の処理を行うことも可能である。
すなわち、光切断線処理部261は、送出時の縞画像フレームに着目して、送出時の縞画像フレームにおける遮蔽領域の開始位置及び終了位置を特定する。その上で、深さ画像補完部269及び輝度画像補完部271は、送入時深さ画像及び送入時輝度画像のビーム照射領域に対応する部分を利用して、送出時深さ画像及び送出時輝度画像の遮蔽領域に対応する部分を補完してもよい。
In the above description, the portion corresponding to the shielding area of the depth image at the time of sending and the luminance image at the time of sending is complemented by using the portion corresponding to the beam irradiation area of the depth image at sending time and the luminance image at sending time. However, the reverse process can also be performed.
That is, the light section line processing unit 261 pays attention to the stripe image frame at the time of transmission, and specifies the start position and the end position of the shielding area in the stripe image frame at the time of transmission. In addition, the depth image complementing unit 269 and the luminance image complementing unit 271 use the portion corresponding to the beam irradiation area of the in-feed depth image and the in-feed luminance image, and send out the depth image and send out. A portion corresponding to the occluded area of the temporal luminance image may be complemented.
以上、本実施形態に係る演算処理装置200の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、CPU等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。 Heretofore, an example of the function of the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment has been shown. Each component described above may be configured using a general-purpose member or circuit, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. In addition, the CPU or the like may perform all functions of each component. Therefore, it is possible to appropriately change the configuration to be used according to the technical level at the time of carrying out the present embodiment.
なお、上述のような本実施形態に係る演算処理装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。 A computer program for realizing each function of the arithmetic processing apparatus according to the present embodiment as described above can be produced and installed in a personal computer or the like. In addition, a computer-readable recording medium storing such a computer program can be provided. The recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like. Further, the above computer program may be distributed via a network, for example, without using a recording medium.
以上、本実施形態に係る管状体内表面検査装置10の構成について、詳細に説明した。本実施形態に係る管状体内表面検査装置10を利用することで、管状体の内表面を管周方向全周、管軸方向全長にわたって検査することが可能となり、微小な凹凸形状の欠陥や模様状の欠陥を、高精度で同時に検出することができる。また、本実施形態に係る管状体内表面検査装置10により、欠陥の発生位置を正確に特定することが可能となるため、鋼管等の管状体の生産性や歩留まりの向上や、品質保証に大きく寄与することができる。 The configuration of the tubular body surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment has been described in detail above. By utilizing the tubular body surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment, it becomes possible to inspect the inner surface of the tubular body over the entire circumference in the tube circumferential direction and over the entire length in the tube axis direction. Can be detected simultaneously with high accuracy. In addition, since the tubular body surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment can accurately identify the position where the defect occurs, it greatly contributes to improvement of productivity and yield of tubular bodies such as steel pipes and quality assurance. can do.
<欠陥検出方法について>
続いて、図40を参照しながら、本実施形態に係る管状体内表面検査方法の流れを簡単に説明する。図40は、本実施形態に係る管状体内表面検査方法の流れの一例を示した流れ図である。
<About defect detection method>
Subsequently, the flow of the tubular body surface inspection method according to the present embodiment will be briefly described with reference to FIG. FIG. 40 is a flowchart showing an example of the flow of the tubular body surface inspection method according to the present embodiment.
まず、管状体内表面検査装置10の管状体撮像装置100は、プローブから照射される環状ビームを用いて、プローブの送入及びプローブの送出時に管状体の内表面を撮像して、プローブ送入時及びプローブ送出時の2種類の撮像画像を演算処理装置200に出力する。また、かかる撮像処理とあわせて、回転量測定装置130は、管状体撮像装置100に生じている回転を随時測定して、演算処理装置200に出力する。演算処理装置200が備える画像処理部203のA/D変換部251は、取得した2種類の撮像画像に対してA/D変換処理を行い、送入時環状ビーム画像及び送出時ビーム画像を生成する(ステップS201)。 First, the tubular body imaging device 100 of the tubular body surface inspection apparatus 10 uses the annular beam irradiated from the probe to image the inner surface of the tubular body at the time of feeding the probe and sending the probe, and at the time of feeding the probe. And two types of captured images when the probe is sent out are output to the arithmetic processing unit 200. In addition to the imaging processing, the rotation amount measuring device 130 measures the rotation generated in the tubular body imaging device 100 as needed and outputs the measured rotation to the arithmetic processing device 200. The A / D conversion unit 251 of the image processing unit 203 included in the arithmetic processing device 200 performs A / D conversion processing on the two types of acquired captured images, and generates an annular beam image at the time of transmission and a beam image at the time of transmission. (Step S201).
次に、環状ビームセンター算出部253は、A/D変換部251が生成した送入時及び送出時の環状ビーム画像を利用して、各環状ビーム画像の重心位置及び半径を算出し(ステップS203)、得られた算出結果を、座標変換部255に出力する。 Next, the annular beam center calculation unit 253 calculates the position of the center of gravity and the radius of each annular beam image using the annular beam images at the time of transmission and transmission generated by the A / D conversion unit 251 (step S203). ), And outputs the obtained calculation result to the coordinate conversion unit 255.
続いて、座標変換部255は、算出された重心位置や半径等を利用して、送入時環状ビーム画像及び送出時環状ビーム画像を座標変換し、光切断画像を生成する(ステップS505)。この際、座標変換部255は、送入時における管状体撮像装置100の姿勢を基準として座標変換処理を実施する。これにより、後段で生成される送入時及び送出時の縞画像フレームにおいて、各光切断線の管周方向の位置座標の原点を統一することが可能となる。生成された光切断画像は、管状体の管軸方向に沿って、記憶部207等に設けられた画像メモリに順次格納されていく。 Subsequently, the coordinate conversion unit 255 performs coordinate conversion of the in-feed annular beam image and the in-transit annular beam image using the calculated center of gravity position, radius, and the like, and generates a light section image (step S505). At this time, the coordinate conversion unit 255 performs coordinate conversion processing based on the posture of the tubular body imaging apparatus 100 at the time of sending. This makes it possible to unify the origins of the position coordinates in the tube circumferential direction of the respective light cutting lines in the stripe image frames generated at the subsequent stage and at the time of transmission. The generated light section images are sequentially stored in an image memory provided in the storage unit 207 and the like along the tube axis direction of the tubular body.
その後、縞画像フレーム生成部257は、生成された光切断画像を管状体の管軸方向に沿って順に配列して、送入時及び送出時の縞画像フレームをそれぞれ生成する(ステップS207)。縞画像フレーム生成部257は、生成した縞画像フレームを、光切断線処理部261に出力する。 After that, the fringe image frame generation unit 257 sequentially arranges the generated light section images along the tube axis direction of the tubular body, and generates the fringe image frames at the time of sending and at the time of sending (step S207). The striped image frame generation unit 257 outputs the generated striped image frame to the light section line processing unit 261.
光切断線処理部261は、生成された送入時及び送出時の縞画像フレームを利用し、各光切断線について、閾値以上の輝度を有する画素の画素数、当該画素の輝度の総和及び光切断線の変位量を算出する(ステップS209)。これら算出結果が、光切断線特徴量として利用される。算出された光切断線特徴量は、深さ画像算出部263及び輝度画像算出部265にそれぞれ出力される。 The light section line processing unit 261 uses the generated stripe image frames at the time of sending and sending, and for each light section line, the number of pixels having a luminance equal to or higher than the threshold, the sum of the luminance of the pixels, and the light A displacement amount of the cutting line is calculated (step S209). These calculation results are used as the feature value of the light section line. The calculated light section line feature amount is output to the depth image calculation unit 263 and the luminance image calculation unit 265, respectively.
また、光切断線処理部261は、上記光切断線特徴量の算出とあわせて、送入時の縞画像フレームについて、遮蔽領域の位置(すなわち、遮蔽領域の開始位置及び終了位置)を特定する(ステップS211)。その後、光切断線処理部261は、特定した遮蔽領域の位置に関する情報を、回転補正部267に出力する。 The light section line processing unit 261 also specifies the position of the shielding area (that is, the start position and the end position of the shielding area) for the striped image frame at the time of sending, along with the calculation of the feature value of the light section line. (Step S211). Thereafter, the light section line processing unit 261 outputs information regarding the position of the identified shielding area to the rotation correction unit 267.
深さ画像算出部263は、算出された光切断線特徴量(特に、光切断線の変位量に関する特徴量)を利用して、送入時深さ画像及び送出時深さ画像を算出する(ステップS213)。また、輝度画像算出部265は、算出された光切断線特徴量(特に、閾値以上の輝度を有する画素の画素数に関する特徴量、及び、輝度の総和に関する特徴量)を利用して、送入時輝度画像及び送出時輝度画像を算出する(ステップS213)。深さ画像算出部263は、算出した送入時深さ画像及び送出時深さ画像を、回転補正部267に出力する。また、輝度画像算出部265は、算出した送入時輝度画像及び送出時輝度画像を、回転補正部267に出力する。 The depth image calculation unit 263 calculates the depth image at the time of sending and the depth image at the time of sending using the calculated optical section line feature amount (particularly, the feature amount related to the displacement amount of the optical section line) ( Step S213). In addition, the luminance image calculation unit 265 uses the calculated light section line feature amount (particularly, the feature amount related to the number of pixels having luminance equal to or higher than the threshold and the feature amount related to the sum of luminance) to send in A time luminance image and a transmission time luminance image are calculated (step S213). The depth image calculation unit 263 outputs the calculated sending depth image and sending depth image to the rotation correction unit 267. In addition, the luminance image calculation unit 265 outputs the calculated transmission luminance image and transmission luminance image to the rotation correction unit 267.
回転補正部267は、回転量測定装置130から出力された回転の向き及び大きさに関する情報に基づき、第1の実施形態で説明した方法により、送入時及び送出時における深さ画像及び輝度画像のそれぞれを補正する(ステップS215)。これにより、管状体撮像装置100の管周方向の回転によって生じている位置ズレを補正することが可能となる。また、回転補正部267は、光切断線処理部261により特定された、各画像における各遮蔽領域の開始位置及び終了位置を示した情報についても、同様に補正する。その後、回転補正部227は、送入時及び送出時における補正された深さ画像と、各画像における各遮蔽領域の開始位置及び終了位置を示した補正された情報と、を、深さ画像補完部269へと出力するとともに、送入時及び送出時における補正された輝度画像と、各画像における各遮蔽領域の開始位置及び終了位置を示した補正された情報と、を、輝度画像補完部271へと出力する。 The rotation correction unit 267 uses the method described in the first embodiment based on the information about the rotation direction and magnitude output from the rotation amount measuring device 130, and the depth image and the luminance image at the time of sending and sending. Each of these is corrected (step S215). Thereby, it is possible to correct the positional deviation caused by the rotation of the tubular body imaging device 100 in the tube circumferential direction. In addition, the rotation correction unit 267 similarly corrects information indicating the start position and the end position of each shielding area in each image specified by the light section line processing unit 261. Thereafter, the rotation correction unit 227 performs depth image complementation on the corrected depth images at the time of sending and sending and the corrected information indicating the start position and end position of each shielding area in each image. The luminance image complementing unit 271 outputs the corrected luminance image at the time of sending and sending and the corrected information indicating the start position and the end position of each shielding area in each image. To output.
次に、深さ画像補完部269は、補正された遮蔽領域の位置に関する情報と、補正された送出時深さ画像と、を利用し、送入時深さ画像の補完処理を実施する(ステップS217)。また、輝度画像補完部271は、補正された遮蔽領域の位置に関する情報と、補正された送出時輝度画像と、を利用し、送入時輝度画像の補完処理を実施する(ステップS217)。その後、深さ画像補完部269は、補完された深さ画像を検出処理部273に出力するとともに、輝度画像補完部271は、補完された輝度画像を、検出処理部273に出力する。 Next, the depth image complementing unit 269 uses the corrected information regarding the position of the occluded region and the corrected depth image at the time of sending, and performs a process of complementing the depth image at the time of sending (step) S217). Further, the luminance image complementing unit 271 performs the supplementing process of the luminance image at the time of sending using the corrected information on the position of the shielding area and the corrected luminance image at the time of sending (Step S217). Thereafter, the depth image complementing unit 269 outputs the complemented depth image to the detection processing unit 273, and the luminance image complementing unit 271 outputs the complemented luminance image to the detection processing unit 273.
検出処理部273は、補完された深さ画像及び輝度画像を利用して、管状体の内表面に存在する欠陥部位を検出し、検出した欠陥部位の欠陥の種別及び有害度を特定する(ステップS219)。以上のような流れにより、管状体の内表面に存在する欠陥が検出されることとなる。 The detection processing unit 273 detects the defect site existing on the inner surface of the tubular body using the complemented depth image and the luminance image, and specifies the type of defect and the harmfulness of the detected defect site (step) S219). By the flow as described above, defects existing on the inner surface of the tubular body are detected.
以上、本発明の第2の実施形態に係る欠陥検出装置及び欠陥検出方法について、詳細に説明した。 The defect detection apparatus and the defect detection method according to the second embodiment of the present invention have been described above in detail.
(第3の実施形態)
以上説明したような第1の実施形態及び第2の実施形態に係る管状体撮像装置100は、照明機構110として、環状のレーザ光を照射するレーザ光照射装置のみを有するものであった。以下で説明する第3の実施形態に係る管状体撮像装置100は、環状のレーザ光に加えて、円錐状の照明光(以下、「円錐状照明光」ともいう。)を照射する円錐状照明光源を更に有している。このような円錐状照明光源を更に有することで、微小な凹凸形状の疵に加えて、凹凸が無い表面粗度の異なる疵や微細な擦り疵を、地肌模様や汚れ等の過検要因と区別しながら、高精度で、かつ、同時に検出することができ、疵の発生位置を正確に把握することが可能となる。
(Third embodiment)
The tubular body imaging device 100 according to the first embodiment and the second embodiment as described above has only the laser beam irradiation device that irradiates the annular laser beam as the illumination mechanism 110. The tubular body imaging apparatus 100 according to the third embodiment described below radiates conical illumination light (hereinafter also referred to as “conical illumination light”) in addition to the annular laser light. It further has a light source. By having such a conical illumination light source, in addition to fine irregularities of wrinkles, wrinkles with different surface roughness and fine rubbing wrinkles with no irregularities can be distinguished from overexamination factors such as background patterns and dirt. However, it can be detected with high accuracy and at the same time, and the position where wrinkles are generated can be accurately grasped.
<管状体内表面検査装置の全体構成について>
本実施形態に係る管状体内表面検査装置10の全体構成は、図1に示した第1の実施形態に係る管状体内表面検査装置10の全体構成、及び、第2の実施形態に係る管状体内表面検査装置の全体構成と同様の構成を有しているため、以下では詳細な説明は省略する。
<Overall structure of tubular body surface inspection device>
The overall configuration of the tubular body surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment is the entire structure of the tubular body surface inspection apparatus 10 according to the first embodiment shown in FIG. 1 and the tubular body surface according to the second embodiment. Since it has the same configuration as the entire configuration of the inspection apparatus, detailed description will be omitted below.
<管状体撮像装置100の構成について>
また、本実施形態に係る管状体撮像装置100の構成についても、第1の実施形態に係る管状体撮像装置100、又は、第2の実施形態に係る管状体撮像装置100に対して、円錐状の照明光を照射する円錐状照明光源を更に有している以外は、第1の実施形態又は第2の実施形態に係る管状体撮像装置100とほぼ同様の構成を有し、ほぼ同様の効果を奏するものである。そのため、以下では、図41A〜図43Bを参照しながら、第1又は第2の実施形態との相違点を中心に説明する。
<About the structure of the tubular body imaging device 100>
The configuration of the tubular body imaging device 100 according to the present embodiment is also conical with respect to the tubular body imaging device 100 according to the first embodiment or the tubular body imaging device 100 according to the second embodiment. The tubular body imaging apparatus 100 according to the first embodiment or the second embodiment has substantially the same configuration except that it further includes a conical illumination light source that irradiates the illumination light. It plays. Therefore, the following description will be focused on differences from the first or second embodiment with reference to FIGS. 41A to 43B.
本実施形態に係る管状体撮像装置100は、図41A及び図41Bに示したように、第1又は第2の実施形態に係る管状体撮像装置100における照明機構110として、更に、円錐状照明光源115を有している。 As shown in FIGS. 41A and 41B, the tubular body imaging device 100 according to the present embodiment is further provided as a conical illumination light source as the illumination mechanism 110 in the tubular body imaging device 100 according to the first or second embodiment. 115.
円錐状照明光源115は、例えば400nm〜800nm程度の可視光帯域に属する波長を有する円錐状照明光を、管状体内表面の全周にわたって広がり(内表面での広がり幅:d)を持ちながら照射する光源である。円錐状照明光源115は、例えば図42に示したように、円環状の基台117の円周に沿って、照明光の照射方向を制御するためのレンズが設けられた発光素子119が、等間隔に複数配設されている。円錐状照明光は、それぞれの発光素子119から、円環状の基台117の中心に対して放射状に(すなわち、円環の径方向に外側に向かって)射出される。 The conical illumination light source 115 irradiates, for example, conical illumination light having a wavelength belonging to a visible light band of about 400 nm to 800 nm while spreading over the entire circumference of the tubular body surface (expansion width on the inner surface: d). Light source. For example, as shown in FIG. 42, the conical illumination light source 115 includes a light emitting element 119 provided with a lens for controlling the irradiation direction of illumination light along the circumference of an annular base 117, and the like. A plurality are arranged at intervals. The conical illumination light is emitted from each light emitting element 119 radially to the center of the annular base 117 (that is, outward in the radial direction of the ring).
円環状の基台117に設けられる発光素子119の個数や設置間隔は特に限定されるものではなく、着目する内表面の視野が所望の均一な明るさを有するように決定すればよい。また、図42に示したような複数の発光素子119の代わりに、照明光の照射方向を制御するためのレンズが設けられた1つのリング状の発光素子を用いても良い。 The number and installation interval of the light emitting elements 119 provided on the annular base 117 are not particularly limited, and may be determined so that the visual field of the inner surface to be focused has a desired uniform brightness. Further, instead of the plurality of light emitting elements 119 as shown in FIG. 42, one ring-shaped light emitting element provided with a lens for controlling the irradiation direction of the illumination light may be used.
以上のようなレーザ光源111及び円錐状照明光源115は、互いに同心となるように、保持基板141に固定されている。 The laser light source 111 and the conical illumination light source 115 as described above are fixed to the holding substrate 141 so as to be concentric with each other.
また、本実施形態に係るカメラ120に装着されるレンズの焦点距離や画角等は、特に限定するものではないが、管状体1の内表面に照射された環状レーザ光の内表面での反射光、及び、円錐状照明光の内表面での反射光のそれぞれが同一の視野内に位置するように選択される。 Further, the focal length, the angle of view, and the like of the lens mounted on the camera 120 according to the present embodiment are not particularly limited, but the reflection of the annular laser beam irradiated on the inner surface of the tubular body 1 on the inner surface. Each of the light and the reflected light at the inner surface of the conical illumination light is selected to be located in the same field of view.
本実施形態に係るカメラ120は、同一視野内に結像している環状レーザ光の内表面での反射光、及び、円錐状照明光の内表面での反射光を、それぞれ撮像する。これにより、カメラ120は、環状レーザ光や円錐状照明光の内表面での反射光の強度を示すデータを特定することができる。管状体撮像装置100が管状体1の内部を一定距離進む毎にカメラ120で撮像を行う結果、カメラ120は、環状レーザ光の内表面での反射光の管周方向の分布や、円錐状照明光の内表面での反射光の管周方向の分布を特定することができる。 The camera 120 according to the present embodiment images the reflected light on the inner surface of the annular laser beam focused in the same field of view and the reflected light on the inner surface of the conical illumination light, respectively. Thereby, the camera 120 can specify data indicating the intensity of the reflected light on the inner surface of the annular laser light or the conical illumination light. As a result of the imaging performed by the camera 120 every time the tubular body imaging device 100 travels the inside of the tubular body 1 by a certain distance, the camera 120 is able to detect the distribution of the reflected light on the inner surface of the annular laser light in the tube circumferential direction and the conical illumination. The distribution in the tube circumferential direction of the reflected light on the inner surface of the light can be specified.
ここで、図41A及び図41Bに示したように、円錐状照明光の照射領域は、広がりdを有している。そのため、あるタイミングで、環状レーザ光及び円錐状照明光の反射光を同時に撮像したとすると、その後、環状レーザ光が距離dだけ管軸方向に進む間は、円錐状照明光の反射光を撮像しても撮像しなくてもよい。なぜなら、環状レーザ光が距離dだけ管軸方向に進む間の円錐状照明光の反射光は、環状レーザ光と同時に撮像した円錐状照明光の反射光を利用可能だからである。そこで、本実施形態に係る管状体撮像装置100では、環状レーザ光の反射光を撮像する毎に、円錐状照明光の反射光を毎回撮像するようにしてもよいし、環状レーザ光の反射光をdライン分撮像する間(環状レーザ光の照射部分が管軸方向にdだけ進む間)に、円錐状照明光の反射光を1回撮像するようにしてもよい。後者のような構成とすることによって、リソースをより効果的に使用することが可能となるため、処理のより一層の高速化を図ることが可能となる。 Here, as shown in FIGS. 41A and 41B, the irradiation area of the conical illumination light has a spread d. Therefore, if the annular laser light and the reflected light of the conical illumination light are simultaneously imaged at a certain timing, then the reflected light of the conical illumination light is imaged while the annular laser light travels in the tube axis direction by the distance d. However, it is not necessary to take an image. This is because the reflected light of the conical illumination light that is imaged simultaneously with the annular laser light can be used as the reflected light of the conical illumination light while the annular laser light travels in the tube axis direction by the distance d. Therefore, in the tubular body imaging device 100 according to the present embodiment, the reflected light of the conical illumination light may be captured every time the reflected light of the annular laser light is imaged, or the reflected light of the annular laser light. The reflected light of the conical illumination light may be imaged once while the image is captured for d lines (while the irradiation portion of the annular laser light advances by d in the tube axis direction). By adopting the latter configuration, it becomes possible to use resources more effectively, so that the processing speed can be further increased.
続いて、レーザ光源111、円錐状照明光源115及びカメラ120の位置関係について、説明する。本実施形態に係る管状体撮像装置100では、図41Aに模式的に示したように、管状体1の内表面での環状レーザ光の照射位置と、管状体1の内表面での円錐状照明光の照射位置と、が管状体の管軸方向の互いに異なる位置となるように、レーザ光源111及び円錐状照明光源115が配設されていてもよい。また、図41Bに模式的に示したように、管状体1の内表面での円錐状照明光の照射領域の内部に環状レーザ光の照射位置が含まれるように、レーザ光源111及び円錐状照明光源115が配設されていてもよい。 Next, the positional relationship among the laser light source 111, the conical illumination light source 115, and the camera 120 will be described. In the tubular body imaging device 100 according to the present embodiment, as schematically shown in FIG. 41A, the irradiation position of the annular laser beam on the inner surface of the tubular body 1 and the conical illumination on the inner surface of the tubular body 1 The laser light source 111 and the conical illumination light source 115 may be arranged so that the light irradiation position is different from each other in the tube axis direction of the tubular body. As schematically shown in FIG. 41B, the laser light source 111 and the conical illumination are arranged so that the irradiation position of the annular laser light is included in the conical illumination light irradiation region on the inner surface of the tubular body 1. A light source 115 may be provided.
図41A及び図41Bに示した場合のいずれにおいても、円錐状照明光源115は、円錐状照明光が内表面に対して入射角φ2(φ2<90°)で入射するように配設されており、カメラ120は、円錐状照明光の正反射光が結像するように配設されている。すなわち、カメラ120は、内表面の法線方向とカメラ120の光軸とのなす角がφ2と略等しくなるように配設されている。この際、円錐状照明光が照射されている内表面の管軸方向の長さをdと表わすこととする。 In any of the cases shown in FIGS. 41A and 41B, the conical illumination light source 115 is arranged so that the conical illumination light is incident on the inner surface at an incident angle φ 2 (φ 2 <90 °). The camera 120 is arranged so that regular reflection light of conical illumination light forms an image. That is, the camera 120, the angle between the optical axis in the normal direction and the camera 120 of the inner surface are disposed so as to be substantially equal to phi 2. At this time, the length in the tube axis direction of the inner surface irradiated with the conical illumination light is represented by d.
ここで、管状体撮像装置100は、図41Aに示したような構成を採る場合、円錐状照明光源115は、上記の条件に加えて、入射角φ2が環状レーザ光の反射角φ1よりも大きくなる(すなわち、φ2>φ1が成立する)ように配設される。また、環状レーザ光の照射部分と、円錐状照明光の照射領域とは、これらの照射領域がカメラ120の同一視野内に位置する範囲で、なるべく離隔していることが好ましい。環状レーザ光の照射部分を、円錐状照明光の照射領域から離隔させることで、円錐状照明光が背景光になり生じる環状レーザ光のS/Nの低下を、抑制することが可能となる。 Here, when the tubular body imaging device 100 adopts the configuration as shown in FIG. 41A, the conical illumination light source 115 has an incident angle φ 2 based on the reflection angle φ 1 of the annular laser light in addition to the above conditions. (Ie, φ 2 > φ 1 is satisfied). In addition, it is preferable that the irradiation portion of the annular laser beam and the irradiation region of the conical illumination light are separated as much as possible within a range where these irradiation regions are located in the same field of view of the camera 120. By separating the irradiation portion of the annular laser light from the irradiation region of the conical illumination light, it is possible to suppress a decrease in S / N of the annular laser light that is caused by the conical illumination light becoming background light.
また、管状体撮像装置100は、図41Bに示したような構成を採る場合、上記の条件に加えて、φ1≒φ2が成立するように、円錐状照明光源115及びカメラ120は配設される。 Further, when the tubular body imaging device 100 adopts the configuration shown in FIG. 41B, the conical illumination light source 115 and the camera 120 are arranged so that φ 1 ≈φ 2 is satisfied in addition to the above conditions. Is done.
また、レーザ光源111及び円錐状照明光源115から照射される各照明光の波長であるが、管状体撮像装置100が図41Aに示したような構成を採る場合には、環状レーザ光の波長、及び、円錐状照明光の波長は特に限定されるものではなく、環状レーザ光の波長と円錐状照明光の波長とが等しくても良い。なぜなら、環状レーザ光の照射位置と、円錐状照明光の照射位置と、がカメラ120の視野内で異なるように設定されているために、両者の反射光の撮像結果を容易に区別することが可能だからである。この場合、カメラ120としては、カラー撮像が可能なカラーカメラを使用しても良いが、モノクロカメラを使用する方が簡便である。 Further, the wavelength of each illumination light emitted from the laser light source 111 and the conical illumination light source 115. When the tubular body imaging device 100 adopts the configuration shown in FIG. 41A, the wavelength of the annular laser light, The wavelength of the conical illumination light is not particularly limited, and the wavelength of the annular laser light and the wavelength of the conical illumination light may be equal. This is because the irradiation position of the annular laser light and the irradiation position of the conical illumination light are set so as to be different within the field of view of the camera 120, so that the imaging results of the reflected light of both can be easily distinguished. Because it is possible. In this case, a color camera capable of color imaging may be used as the camera 120, but it is easier to use a monochrome camera.
一方、管状体撮像装置100が図41Bに示したような構成を採る場合、環状レーザ光と、円錐状照明光と、は、カメラ120によって互いに区別されながら撮像され、それぞれの反射光強度を別々に特定可能なように、例えば、波長、照射タイミング、又は、偏光が互いに異なるものとすることが必要である。 On the other hand, when the tubular body imaging device 100 adopts the configuration shown in FIG. 41B, the annular laser light and the conical illumination light are imaged while being distinguished from each other by the camera 120, and the reflected light intensities thereof are separately set. For example, the wavelength, the irradiation timing, or the polarization needs to be different from each other.
環状レーザ光と円錐状照明光との波長が異なる場合には、透過帯域の異なるカラーフィルタにより、環状レーザ光の強度と円錐状照明光の強度とを、別々に測定可能である。また、環状レーザ光と円錐状照明光との照射タイミングが異なる場合には、それぞれの照明光が管状体内表面を照射するタイミングが時分割されることとなり、一方の照明光が内表面に照射されている際には、もう一方の照明光は内表面に照射されないこととなる。そこで、環状レーザ光の照射されるタイミングに撮影した画像と円錐状照明光の照射されるタイミングに撮影した画像とを別々に扱うことで、環状レーザ光の強度と円錐状照明光の強度とを別々に測定できる。また、環状レーザ光及び円錐状照明光の偏光が互いに異なるようにするためには、各光源の光軸上に、偏光方向の互いに直交する偏光子を配設すればよい。カメラ120にも互いに直交する検光子を配置することで、環状レーザ光の強度と円錐状照明光の強度とを別々に測定できる。 When the wavelengths of the annular laser light and the conical illumination light are different, the intensity of the annular laser light and the intensity of the conical illumination light can be measured separately by color filters having different transmission bands. In addition, when the irradiation timings of the annular laser light and the conical illumination light are different, the timing at which each illumination light irradiates the surface of the tubular body is time-divided, and one illumination light is irradiated on the inner surface. In this case, the other illumination light is not irradiated on the inner surface. Therefore, the intensity of the annular laser light and the intensity of the conical illumination light are obtained by separately handling the image photographed at the irradiation timing of the annular laser light and the image photographed at the irradiation timing of the conical illumination light. Can be measured separately. Further, in order to make the polarizations of the annular laser beam and the conical illumination light different from each other, polarizers having polarization directions orthogonal to each other may be disposed on the optical axis of each light source. By arranging analyzers orthogonal to each other in the camera 120, the intensity of the annular laser light and the intensity of the conical illumination light can be measured separately.
また、環状レーザ光及び円錐状照明光として、互いに波長の異なる可視光線を利用する場合には、環状レーザ光及び円錐状照明光の色相の組み合わせが、(赤・青)、(青・緑)、(赤・緑)のいずれかとなるように可視光光源を組み合わせることが好ましい。なお、可視光光源として連続スペクトルを有する光源を用いる場合には、発光波長の重なりが少なくなるような光源を選択することが好ましい。この場合、カメラ120として、公知のカラーカメラを利用することが簡便であり、好ましい。これにより、環状レーザ光の反射光及び円錐状照明光の反射光に含まれる赤成分、緑成分、青成分の大きさを、互いに独立して同時に測定することが可能となる。 When visible light beams having different wavelengths are used as the annular laser light and the conical illumination light, the combination of the hues of the annular laser light and the conical illumination light is (red / blue), (blue / green). , (Red / green), it is preferable to combine visible light sources. In addition, when using the light source which has a continuous spectrum as a visible light source, it is preferable to select the light source which the overlap of light emission wavelength decreases. In this case, it is convenient and preferable to use a known color camera as the camera 120. As a result, it is possible to simultaneously measure the sizes of the red component, the green component, and the blue component contained in the reflected light of the annular laser beam and the reflected light of the conical illumination light independently of each other.
なお、赤は波長600〜700nmの光を指し、緑は波長500〜560nmの光を指し、青は波長430nm〜500nmの光を指す。 Note that red indicates light having a wavelength of 600 to 700 nm, green indicates light having a wavelength of 500 to 560 nm, and blue indicates light having a wavelength of 430 nm to 500 nm.
図43A及び図43Bに、撮像される画像の一例を模式的に示した。本実施形態に係る管状体撮像装置100で生成される画像は、図43A及び図43Bに模式的に示したように、画像の中心部分には、照明機構の一部などが写り込む領域が存在しており、この領域の更に外側に、環状レーザ光の照射部分と、円錐状照明光の照射領域と、を含む管状体1の内表面が撮像された領域が存在する。以下では、本実施形態に係る管状体撮像装置100で撮像される2種類の照明光を利用した撮像画像を、管内表面画像とも称することとする。また、環状レーザ光と円錐状照明光との位置関係に応じて、図43Aに示したように、環状レーザ光の照射部分と、円錐状照明光の照射領域と、が分離した画像が得られたり、図43Bに示したように、環状レーザ光の照射部分が円錐状照明光の照射領域に包含される画像が得られたりする。この管状体の内表面に対応する領域のデータが、後述する画像処理装置200において利用されることとなる。 FIG. 43A and FIG. 43B schematically show examples of captured images. As shown schematically in FIGS. 43A and 43B, the image generated by the tubular body imaging apparatus 100 according to the present embodiment has an area where a part of the illumination mechanism is reflected at the center of the image. In addition, a region where the inner surface of the tubular body 1 including the irradiation portion of the annular laser beam and the irradiation region of the conical illumination light is imaged is present further outside this region. Hereinafter, a captured image using two types of illumination light captured by the tubular body imaging device 100 according to the present embodiment is also referred to as a tube inner surface image. Further, according to the positional relationship between the annular laser light and the conical illumination light, as shown in FIG. 43A, an image in which the irradiation portion of the annular laser light and the irradiation area of the conical illumination light are separated is obtained. Or, as shown in FIG. 43B, an image in which the irradiation portion of the annular laser light is included in the irradiation region of the conical illumination light may be obtained. The data of the area corresponding to the inner surface of the tubular body is used in the image processing apparatus 200 described later.
以上、図41A〜図43Bを参照しながら、本実施形態に係る管状体撮像装置100について説明した。 The tubular body imaging device 100 according to the present embodiment has been described above with reference to FIGS. 41A to 43B.
<演算処理装置200の構成について>
本実施形態に係る演算処理装置200は、図1に示した第1の実施形態に係る演算処理装置200、及び、第2の実施形態に係る演算処理装置200と同様に、撮像制御部201と、画像処理部203と、表示制御部205と、記憶部207と、を主に備える。
<Configuration of Arithmetic Processing Device 200>
Similar to the arithmetic processing device 200 according to the first embodiment and the arithmetic processing device 200 according to the second embodiment shown in FIG. The image processing unit 203, the display control unit 205, and the storage unit 207 are mainly provided.
ここで、本実施形態に係る撮像制御部201、表示制御部205及び記憶部207については、第1又は第2の実施形態に係る演算処理装置200が備える撮像制御部201、表示制御部205及び記憶部207と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものであるため、以下では詳細な説明は省略する。 Here, regarding the imaging control unit 201, the display control unit 205, and the storage unit 207 according to the present embodiment, the imaging control unit 201, the display control unit 205, and the like included in the arithmetic processing device 200 according to the first or second embodiment. Since it has the same configuration as the storage unit 207 and has the same effect, a detailed description is omitted below.
画像処理部203は、例えば、CPU、ROM、RAM、通信装置等により実現される。画像処理部203は、管状体撮像装置100(より詳細には、管状体撮像装置100のカメラ120)から取得した撮像データを利用して、後述する2種類の画像フレームを生成する。その後、生成した2種類の画像フレームに対して、以下で説明するような画像処理を行い、測定対象物である管状体の内表面に存在する可能性のある欠陥を検出する。画像処理部203は、管状体1の内表面の欠陥検出処理を終了すると、得られた検出結果に関する情報を、表示制御部205に伝送する。 The image processing unit 203 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, a communication device, and the like. The image processing unit 203 uses the imaging data acquired from the tubular body imaging device 100 (more specifically, the camera 120 of the tubular body imaging device 100) to generate two types of image frames described later. Thereafter, image processing as described below is performed on the two types of generated image frames to detect defects that may exist on the inner surface of the tubular body that is the measurement target. When the image processing unit 203 finishes the defect detection process on the inner surface of the tubular body 1, the image processing unit 203 transmits information about the obtained detection result to the display control unit 205.
なお、第2の実施形態で説明したように、本実施形態に係る管状体撮像装置100が撮像した画像には、連結部材143に起因する遮蔽領域が存在している場合がある。そのため、本実施形態に係る画像処理部203は、管状体撮像装置100が撮像した画像に遮蔽領域が存在する場合、第2の実施形態で説明した方法を利用して、送入時に撮像した画像から生成した画像を、送出時に撮像した画像から生成した画像を利用して補完し、遮蔽領域の存在しない画像を生成した上で、内表面に存在する欠陥を検出する。 Note that, as described in the second embodiment, there may be a shielding region due to the connecting member 143 in the image captured by the tubular body imaging apparatus 100 according to the present embodiment. For this reason, the image processing unit 203 according to the present embodiment uses the method described in the second embodiment to capture an image captured at the time of feeding when the image captured by the tubular body imaging device 100 includes a shielding area. The image generated from the above is complemented using an image generated from the image captured at the time of transmission, and an image having no shielding area is generated, and then a defect existing on the inner surface is detected.
<画像処理部203について>
以下では、第1の実施形態に係る画像処理部203との相違点を中心に、図44〜図45Bを参照しながら、本実施形態に係る演算処理装置200が備える画像処理部203の構成を説明するが、第2の実施形態に係る画像処理部203に対しても、同様にして本実施形態に係る画像処理部203の構成を実現可能であることは、言うまでもない。
<Regarding Image Processing Unit 203>
Hereinafter, the configuration of the image processing unit 203 included in the arithmetic processing device 200 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 44 to 45B with a focus on differences from the image processing unit 203 according to the first embodiment. As will be described, it goes without saying that the configuration of the image processing unit 203 according to the present embodiment can be similarly realized for the image processing unit 203 according to the second embodiment.
本実施形態に係る画像処理部203は、図44に示したように、A/D変換部281と、環状ビームセンター算出部283と、座標変換部285と、縞画像フレーム生成部287と、画像算出部289と、検出処理部301と、を主に備える。 As shown in FIG. 44, the image processing unit 203 according to the present embodiment includes an A / D conversion unit 281, an annular beam center calculation unit 283, a coordinate conversion unit 285, a fringe image frame generation unit 287, an image A calculation unit 289 and a detection processing unit 301 are mainly provided.
A/D変換部281は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。A/D変換部281は、第1の実施形態に係るA/D変換部211と同様にして、カメラ120から出力された撮像画像をA/D変換し、デジタル多値画像データ(すなわち、管内表面画像)として出力する。かかるデジタル多値画像データは、記憶部207等に設けられた画像メモリに記憶される。これらのデジタル多値画像データを管状体の管軸方向に沿って順次利用することにより、後述するような光切断画像フレーム及び円錐状照明光画像フレームが形成される。 The A / D conversion unit 281 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The A / D conversion unit 281 performs A / D conversion on the captured image output from the camera 120 in the same manner as the A / D conversion unit 211 according to the first embodiment, and performs digital multilevel image data (that is, in-tube). (Surface image). Such digital multivalued image data is stored in an image memory provided in the storage unit 207 or the like. By sequentially using these digital multivalued image data along the tube axis direction of the tubular body, a light-cutting image frame and a conical illumination light image frame as described later are formed.
図43A及び図43Bに模式的に示したように、管内表面画像は、管状体1の内表面の管軸方向に沿ったある位置において、管状体の内表面に照射された環状レーザ光及び円錐状照明光の反射光を撮像したものである。管内表面画像は、予めカメラのゲインやレンズの絞りを適切に設定することにより、環状ビーム及び円錐状照明光が照射された部分が例えば白く表示され、その他の部分は黒く表示されているような濃淡画像となる。 As schematically shown in FIG. 43A and FIG. 43B, the tube inner surface image shows the annular laser beam and the cone irradiated to the inner surface of the tubular body at a certain position along the tube axis direction of the inner surface of the tubular body 1. The reflected light of the illumination light is imaged. In the tube surface image, by appropriately setting the camera gain and the lens aperture in advance, the portion irradiated with the annular beam and the conical illumination light is displayed in white, for example, and the other portions are displayed in black. It becomes a grayscale image.
A/D変換部281は、カメラ120から出力された撮像画像に基づいて、図43A又は図43Bに模式的に示したような管内表面画像を生成すると、生成した管内表面画像に対応するデータを、後述する環状ビームセンター算出部283に出力する。 When the A / D conversion unit 281 generates a tube surface image as schematically illustrated in FIG. 43A or 43B based on the captured image output from the camera 120, the A / D conversion unit 281 generates data corresponding to the generated tube surface image. And output to an annular beam center calculation unit 283 described later.
環状ビームセンター算出部283は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。環状ビームセンター算出部283は、第1の実施形態に係る環状ビームセンター算出部213と同様にして、A/D変換部281から出力された各管内表面画像について、環状ビームに対応する環の重心位置と半径をそれぞれ算出する。 The annular beam center calculation unit 283 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The annular beam center calculation unit 283 is similar to the annular beam center calculation unit 213 according to the first embodiment, and the center of gravity of the ring corresponding to the annular beam is obtained for each in-tube surface image output from the A / D conversion unit 281. Calculate the position and radius respectively.
環状ビームセンター算出部283は、各管内表面画像について環の重心位置及び半径を算出すると、環の重心位置及び半径に関する情報をそれぞれ生成して、後述する座標変換部285に出力する。 When the annular beam center calculation unit 283 calculates the center of gravity position and radius of the ring for each tube inner surface image, the annular beam center calculation unit 283 generates information on the center of gravity position and radius of the ring, and outputs the information to the coordinate conversion unit 285 described later.
なお、本実施形態においては、管状体1の内面の断面形状が真円に近い場合について説明しているが、任意の断面形状に対して適用可能であり、例えば、断面形状が楕円や角丸長方形等であってもよい。このような場合の重心は、環状ビームの形状から求めることが可能であり、求めた重心との距離の最大値と最小値の平均値を半径として用いることで、後述する座標変換を同じ手順で実施することができる。 In addition, in this embodiment, although the case where the cross-sectional shape of the inner surface of the tubular body 1 is close to a perfect circle is described, it can be applied to any cross-sectional shape. For example, the cross-sectional shape is an ellipse or a rounded corner. It may be a rectangle or the like. The center of gravity in such a case can be obtained from the shape of the annular beam, and by using the average value of the maximum value and the minimum value of the distance to the obtained center of gravity as the radius, coordinate conversion described later is performed in the same procedure. Can be implemented.
座標変換部285は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。座標変換部285は、算出された重心位置、及び、当該重心位置と環状ビームの照射部分との離隔距離に基づいて、管内表面画像の座標系を変換する。その後、座標変換部285は、環状ビームの照射部分を管状体の管周方向に展開した線分として表した光切断画像を生成するとともに、円錐状照明光の照射領域を管状体の管周方向に展開した円錐状照明光画像を生成する。 The coordinate conversion unit 285 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The coordinate conversion unit 285 converts the coordinate system of the tube inner surface image based on the calculated barycentric position and the separation distance between the barycentric position and the irradiated portion of the annular beam. After that, the coordinate conversion unit 285 generates a light-cut image representing the irradiation portion of the annular beam as a line segment developed in the tube circumferential direction of the tubular body, and the irradiation region of the conical illumination light is changed to the tube circumferential direction of the tubular body. To generate a conical illumination light image.
環状ビームの重心位置が算出されることで、環状ビームの照射位置に対応する画素の存在位置を、重心位置を原点とした極座標(r,θ)で表すことができる。座標変換部285は、図43A及び図43Bに示したように、環状ビームセンター算出部283で算出された半径rに対して、動径方向に所定の余裕を設けたうえで、0°≦Ψ≦360°として、直交座標(rcosΨ,rsinΨ)への座標変換を実施する。 By calculating the position of the center of gravity of the annular beam, the pixel position corresponding to the irradiation position of the annular beam can be represented by polar coordinates (r, θ) with the center of gravity position as the origin. As shown in FIGS. 43A and 43B, the coordinate conversion unit 285 provides a predetermined margin in the radial direction with respect to the radius r calculated by the annular beam center calculation unit 283, and then 0 ° ≦ ψ Coordinate conversion to orthogonal coordinates (r cos Ψ, r sin Ψ) is performed with ≦ 360 °.
この際、管状体撮像装置100が図41Aに示したような構造を有している場合、管内表面画像における環状レーザ光や円錐状照明光の照射位置は、環状ビームの重心位置(半径rに対応する位置)に対して、図43Aに示したような位置関係となっている。そこで、座標変換部285は、図44Aに示したように、環状ビームセンター算出部283で算出された半径rに対して、動径方向に±Δrの余裕を設けた上で、動径方向のr−Δr〜r+Δr+dの範囲で、0°≦Ψ≦360°として座標変換を実施する。この際、余裕Δrの値は、環状ビームの照射部分を含む範囲で、プラス方向とマイナス方向とで異なった値であってもよい。かかる場合、例えば、座標変換を行う範囲は、r−Δr1〜r+Δr2などと表現することができる。ただし、本実施形態においては、プラス方向とマイナス方向とで同じ値Δrを用いる場合について、以降の説明を行う。 At this time, when the tubular body imaging device 100 has a structure as shown in FIG. 41A, the irradiation position of the annular laser light or the conical illumination light in the tube inner surface image is the center of gravity position of the annular beam (with a radius r). The corresponding position is as shown in FIG. 43A. Therefore, as shown in FIG. 44A, the coordinate conversion unit 285 provides a margin of ± Δr in the radial direction with respect to the radius r calculated by the annular beam center calculation unit 283, and then in the radial direction. In the range of r−Δr to r + Δr + d, coordinate transformation is performed with 0 ° ≦ ψ ≦ 360 °. At this time, the value of the margin Δr may be different in the plus direction and the minus direction within a range including the irradiated portion of the annular beam. In such a case, for example, the range in which the coordinate conversion is performed can be expressed as r−Δr 1 to r + Δr 2 . However, in the present embodiment, the following description will be given for the case where the same value Δr is used in the plus direction and the minus direction.
このような座標変換を行うことで、図44Aの右側に示したように、環状レーザ光照射部分については、動径方向には半径rを中心として2Δrの高さを有し、角度方向には360°分の長さを有する帯状の画像が抽出され、円錐状照明光照射領域については、動径方向にはdの高さを有し、角度方向には360°分の長さを有する帯状の画像が抽出される。以上の説明からも明らかなように、環状レーザ光照射部分から抽出された帯状の画像は、環状レーザ光の照射部分を管状体の管周方向に展開した線分(以下、「光切断線」とも称する。)を含むこととなる。また、動径方向に関して、半径rを中心として2Δrの範囲を抽出することで、環状ビームの周に凹凸が存在していたとしても、かかる凹凸を含む環状ビームの周をもれなく抽出することが可能となる。このようにして得られた帯状の画像を、以下では光切断画像と称する。 By performing such coordinate transformation, as shown on the right side of FIG. 44A, the annular laser light irradiated portion has a height of 2Δr centered on the radius r in the radial direction, and in the angular direction. A belt-like image having a length of 360 ° is extracted, and the cone-shaped illumination light irradiation region has a belt-like shape having a height of d in the radial direction and a length of 360 ° in the angular direction. Are extracted. As is clear from the above description, the band-shaped image extracted from the annular laser light irradiated portion is a line segment (hereinafter referred to as “light cutting line”) in which the annular laser light irradiated portion is developed in the tube circumferential direction. Also referred to as). Further, by extracting a range of 2Δr with the radius r as the center in the radial direction, it is possible to extract the entire circumference of the annular beam including the irregularities even if irregularities exist around the circumference of the annular beam. It becomes. The band-like image obtained in this way is hereinafter referred to as a light section image.
また、円錐状照明光照射領域から抽出された帯状の画像は、正反射条件を満たすようにカメラ120に結像した円錐状照明光の反射光に関する画像であり、円錐状照明光の正反射光の輝度分布を管状体の管周方向に展開した画像となっている。このようにして得られた帯状の画像を、以下では円錐状照明光展開画像と称することとする。 Further, the band-shaped image extracted from the conical illumination light irradiation region is an image related to the reflected light of the conical illumination light imaged on the camera 120 so as to satisfy the regular reflection condition, and the regular reflection light of the conical illumination light. This is an image in which the luminance distribution is expanded in the tube circumferential direction of the tubular body. The band-like image obtained in this way is hereinafter referred to as a conical illumination light developed image.
管状体撮像装置100が図41Aに示したような構造を有している場合、円錐状照明光照射領域と、環状レーザ光照射部分とは、予め互いに離隔量b+Δrで分離しているため、後述する光切断画像フレーム生成部287及び照明光輝度画像生成部297は、光切断画像と、円錐状照明光展開画像と、を容易に切り分けることが可能である。 When the tubular body imaging device 100 has a structure as shown in FIG. 41A, the conical illumination light irradiation region and the annular laser light irradiation portion are separated from each other in advance by a separation amount b + Δr. The light-cutting image frame generation unit 287 and the illumination light luminance image generation unit 297 that can perform the separation of the light-cutting image and the conical illumination light development image can be easily performed.
なお、Δrの大きさは、離隔量b>0を満足するように、管状体1に存在しうる凹凸の高さの範囲を過去の操業データ等に基づいて予め大まかに算出しておくことで、決定することが可能である。 In addition, the magnitude | size of (DELTA) r is by calculating roughly the range of the height of the unevenness | corrugation which can exist in the tubular body 1 based on the past operation data etc. so that the separation amount b> 0 may be satisfied. It is possible to determine.
一方、管状体撮像装置100が図41Bに示したような構造を有している場合、管内表面画像における環状レーザ光や円錐状照明光の照射位置は、環状ビームの重心位置に対して、図43Bに示したような位置関係となっている。そこで、座標変換部285は、図44Bに示したように、環状ビームセンター算出部283で算出された半径rに対して、動径方向に±d/2の余裕を設けた上で、動径方向のr−d/2〜r+d/2の範囲で、0°≦Ψ≦360°として座標変換を実施する。 On the other hand, when the tubular body imaging device 100 has a structure as shown in FIG. 41B, the irradiation position of the annular laser light or the conical illumination light in the tube inner surface image is a figure with respect to the center of gravity position of the annular beam. The positional relationship is as shown in 43B. Therefore, as shown in FIG. 44B, the coordinate conversion unit 285 provides a margin of ± d / 2 in the radial direction with respect to the radius r calculated by the annular beam center calculation unit 283, and then adjusts the radial radius. In the range of rd / 2 to r + d / 2 in the direction, coordinate transformation is performed with 0 ° ≦ ψ ≦ 360 °.
このような座標変換を行うことで、図44Bの右側に示したように、動径方向には半径rを中心として高さdを有し、角度方向には360°分の長さを有する帯状の画像が抽出される。 By performing such coordinate transformation, as shown on the right side of FIG. 44B, a belt-like shape having a height d around the radius r in the radial direction and a length of 360 ° in the angular direction. Are extracted.
管状体撮像装置100が図41Bに示したような構造を有している場合、円錐状照明光照射領域と環状レーザ光照射部分とは、互いに重畳している。しかしながら、管状体撮像装置100が図41Bに示したような構造を有している場合、円錐状照明光と環状レーザ光とは、互いに区別可能なように選択されているため、後述する光切断画像フレーム生成部287及び照明光輝度画像生成部297は、光切断画像と、円錐状照明光展開画像と、を容易に分離することが可能となる。 When the tubular body imaging device 100 has a structure as shown in FIG. 41B, the conical illumination light irradiation region and the annular laser light irradiation portion overlap each other. However, when the tubular body imaging device 100 has a structure as shown in FIG. 41B, the conical illumination light and the annular laser light are selected so as to be distinguishable from each other, so that the light cutting described later is performed. The image frame generation unit 287 and the illumination light luminance image generation unit 297 can easily separate the light-cut image and the conical illumination light development image.
上述のような管状体撮像装置100により撮像された管内表面画像は、約300画素に相当する半径rを有する環を含むこととなる。そこで、r=300画素、Δr=25画素として、0°≦Ψ≦360°の範囲で光切断画像の抽出を行うと、横2041画素×高さ50画素の光切断画像が生成されることとなる。また、d=25画素とすると、横2041画素×高さ50画素の正反射展開画像が生成されることとなる。なお、このときの画素サイズは、横0.5mm×縦0.5mmである。 The tube surface image captured by the tubular body imaging device 100 as described above includes a ring having a radius r corresponding to about 300 pixels. Therefore, when r = 300 pixels and Δr = 25 pixels and a light section image is extracted in a range of 0 ° ≦ Ψ ≦ 360 °, a light section image of horizontal 2041 pixels × height 50 pixels is generated. Become. When d = 25 pixels, a regular reflection developed image of horizontal 2041 pixels × height 50 pixels is generated. Note that the pixel size at this time is 0.5 mm wide × 0.5 mm long.
なお、先だって説明したように、本実施形態に係る管状体撮像装置100は、円錐状照明光の照射領域を、環状レーザ光の反射光を撮像する毎に毎回撮像する(すなわち、円錐状照明光が毎回照射される)ようにしてもよいし、環状レーザ光が管軸方向にdだけ進む間に1度だけ円錐状照明光の照射領域を撮像する(すなわち、円錐状照明光を、環状レーザ光が管軸方向にdだけ進む間に1度だけ照射させる)ようにしてもよい。そのため、後者のような円錐状照明光源の照射制御を行っている場合には、円錐状照明光が照射されていない際の管内表面画像には、円錐状照明光の照射領域が存在しないこととなる。その場合、座標変換部285は、環状レーザ光の照射部分のみに対して、上記のような座標変換処理を実施して、光切断画像を生成すればよい。 As described above, the tubular body imaging apparatus 100 according to the present embodiment images the irradiation area of the conical illumination light every time the reflected light of the annular laser light is imaged (that is, the conical illumination light). May be configured so that the irradiation region of the conical illumination light is imaged only once while the annular laser light travels by d in the tube axis direction (that is, the conical illumination light is captured by the annular laser). It is also possible to irradiate the light only once while the light travels by d in the tube axis direction). For this reason, when the irradiation control of the conical illumination light source is performed as in the latter case, there is no irradiation area of the cone illumination light in the tube inner surface image when the cone illumination light is not irradiated. Become. In that case, the coordinate conversion part 285 should just perform the above coordinate conversion processes only with respect to the irradiation part of a cyclic | annular laser beam, and should just produce | generate a light cutting image.
また、円錐状照明光が毎回照射されている場合においても、環状レーザ光が管軸方向にdだけ進む間の1度だけ、環状レーザ光の照射部分及び円錐状照明光の照射領域の双方に対して、上記のような座標変換処理を実施する一方で、その他の場合には、環状レーザ光の照射部分に対してのみ、上記のような座標変換処理を実施するようにしてもよい。 Even when the cone-shaped illumination light is irradiated every time, both the irradiation portion of the ring-shaped laser light and the irradiation region of the cone-shaped illumination light are only once while the ring-shaped laser light travels by d in the tube axis direction. On the other hand, while the coordinate conversion process as described above is performed, in other cases, the coordinate conversion process as described above may be performed only on the portion irradiated with the annular laser beam.
また、座標変換部285は、抽出された光切断画像及び円錐状照明光展開画像における各画素の座標(r,Ψ)を利用することで、光切断画像及び円錐状照明光展開画像に含まれる画素の座標を直交座標(rcosΨ,rsinΨ)に変換する。ここで、座標変換部285が実施する座標値の変換は、極座標系から直交座標系への変換であるため、極座標系における格子点(すなわち、画素の中心位置)が、直交座標系において必ず格子点に対応するとは限らず、非格子点に対応するものも存在することとなる。そこで、座標変換部285は、第1の実施形態と同様にして、直交座標系における非格子点の濃度(画素値)を補間するために、着目している点の近傍に位置する他の格子点の濃度に基づいて補間する、いわゆる画像補間法を併せて実施することが好ましい。 In addition, the coordinate conversion unit 285 uses the coordinates (r, Ψ) of each pixel in the extracted light section image and the conical illumination light developed image to be included in the light section image and the conical illumination light developed image. Pixel coordinates are converted into orthogonal coordinates (r cos Ψ, r sin Ψ). Here, since the coordinate value conversion performed by the coordinate conversion unit 285 is conversion from the polar coordinate system to the orthogonal coordinate system, the lattice point (that is, the center position of the pixel) in the polar coordinate system is always a lattice in the orthogonal coordinate system. It does not necessarily correspond to a point, and there also exists a thing corresponding to a non-grid point. Therefore, in the same manner as in the first embodiment, the coordinate conversion unit 285 uses another grid positioned in the vicinity of the point of interest in order to interpolate the density (pixel value) of the non-grid points in the orthogonal coordinate system. It is preferable to implement a so-called image interpolation method that interpolates based on the density of points.
座標変換部285は、上述のような座標変換処理や画像補間処理を終了すると、得られた光切断画像及び円錐状照明光展開画像に対応する画像データを、記憶部207等に設けられた画像メモリに、管状体の管軸方向に沿って順次格納していく。 When the coordinate conversion unit 285 finishes the coordinate conversion process and the image interpolation process as described above, the image data corresponding to the obtained light-cut image and the conical illumination light developed image is provided in the storage unit 207 or the like. The memory is sequentially stored along the tube axis direction of the tubular body.
縞画像フレーム生成部287は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。縞画像フレーム生成部287は、第1の実施形態に係る縞画像フレーム生成部217と同様にして、記憶部207等に設けられた画像メモリから、管状体の管軸方向に沿って格納された光切断画像を順に取得する。その後、縞画像フレーム生成部287は、取得した各光切断画像を管状体の管軸方向に沿って順に配列して、縞画像フレームを生成する。 The stripe image frame generation unit 287 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The fringe image frame generation unit 287 is stored along the tube axis direction of the tubular body from the image memory provided in the storage unit 207 and the like in the same manner as the fringe image frame generation unit 217 according to the first embodiment. Light cut images are acquired in order. After that, the fringe image frame generation unit 287 sequentially arranges the acquired light section images along the tube axis direction of the tubular body to generate a fringe image frame.
縞画像フレーム生成部287は、第1の実施形態で説明した方法と同様にして縞画像フレームを生成すると、生成した縞画像フレームを、後述する光切断線処理部291に出力する。また、縞画像フレーム生成部287は、生成した縞画像フレームに対応するデータに、当該縞画像フレームを生成した日時等に関する時刻情報を関連付けて、履歴情報として記憶部207等に格納してもよい。 When the fringe image frame generation unit 287 generates the fringe image frame in the same manner as the method described in the first embodiment, the fringe image frame generation unit 287 outputs the generated stripe image frame to the light section line processing unit 291 described later. Further, the fringe image frame generation unit 287 may associate the time information related to the date and time when the fringe image frame is generated with the data corresponding to the generated stripe image frame, and store the data in the storage unit 207 or the like as history information. .
画像算出部289は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。画像算出部289は、縞画像フレーム生成部287が生成した縞画像フレームに基づいて、管状体の内表面の凹凸状態を表す深さ画像と、管状体の内表面における環状ビームの輝度の分布を表す輝度画像と、を算出する。また、画像算出部289は、座標変換部285により生成された円錐状照明光展開画像を利用して、照明光輝度画像を生成する。この画像算出部289は、図44に示したように、光切断線処理部291と、深さ画像算出部293と、輝度画像算出部295と、照明光輝度画像生成部297と、回転補正部299と、を備える。 The image calculation unit 289 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. Based on the fringe image frame generated by the fringe image frame generation unit 287, the image calculation unit 289 calculates the depth image representing the uneven state of the inner surface of the tubular body and the luminance distribution of the annular beam on the inner surface of the tubular body. And a luminance image to be expressed. The image calculation unit 289 generates an illumination light luminance image using the conical illumination light developed image generated by the coordinate conversion unit 285. As shown in FIG. 44, the image calculation unit 289 includes a light section line processing unit 291, a depth image calculation unit 293, a luminance image calculation unit 295, an illumination light luminance image generation unit 297, and a rotation correction unit. 299.
ここで、本実施形態に係る光切断線処理部291、深さ画像算出部293、及び、輝度画像算出部295は、第1の実施形態に係る光切断線処理部221、深さ画像算出部223、及び、輝度画像算出部295と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものである。従って、以下では、これらの処理部について、詳細な説明は省略する。 Here, the light section line processing unit 291, the depth image calculation unit 293, and the luminance image calculation unit 295 according to the present embodiment are the same as the light section line processing unit 221, the depth image calculation unit according to the first embodiment. 223 and the luminance image calculation unit 295, and have the same effects. Therefore, in the following, detailed description of these processing units is omitted.
照明光輝度画像生成部297は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。照明光輝度画像生成部297は、記憶部207等に設けられた画像メモリから、管状体の管軸方向に沿って格納された円錐状照明光展開画像を順に取得する。この際、縞画像フレーム生成部287によって光切断画像がdライン分配列される間に対応する円錐状照明光展開画像は、先だって言及したように、1ライン目の光切断画像と同時に撮像された円錐状照明光展開画像1枚分で対応することが可能である。そこで、照明光輝度画像生成部297は、dラインごとに円錐状照明光展開画像を取得して、取得した各円錐状照明光展開画像を管状体の管軸方向に沿って順に配列し、照明光輝度画像を生成する。 The illumination light luminance image generation unit 297 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The illumination light luminance image generation unit 297 sequentially acquires conical illumination light developed images stored along the tube axis direction of the tubular body from the image memory provided in the storage unit 207 or the like. At this time, the cone-shaped illumination light developed image corresponding to the d-line arrangement of the light-cut images by the fringe image frame generation unit 287 was captured simultaneously with the light-cut image of the first line as mentioned above. It is possible to cope with one conical illumination light developed image. Therefore, the illumination light luminance image generation unit 297 acquires a conical illumination light development image for each d line, arranges the acquired conical illumination light development images in order along the tube axis direction of the tubular body, and performs illumination. A light intensity image is generated.
照明光輝度画像生成部297は、以上のようにして照明光輝度画像を生成すると、生成した照明光輝度画像を、後述する回転補正部299に出力する。また、照明光輝度画像生成部297は、生成した照明光輝度画像に対応するデータに、当該照明光輝度画像を生成した日時等に関する時刻情報を関連付けて、履歴情報として記憶部207等に格納してもよい。 When the illumination light luminance image generation unit 297 generates the illumination light luminance image as described above, the illumination light luminance image generation unit 297 outputs the generated illumination light luminance image to the rotation correction unit 299 described later. In addition, the illumination light luminance image generation unit 297 associates time information related to the date and time when the illumination light luminance image is generated with the data corresponding to the generated illumination light luminance image, and stores it in the storage unit 207 or the like as history information. May be.
回転補正部299は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。回転補正部299は、第1の実施形態で説明した方法と同様にして、深さ画像算出部293により算出された深さ画像、輝度画像算出部295により算出された輝度画像、及び、照明光輝度画像生成部297により生成された照明光輝度画像のそれぞれについて、回転量測定装置130により測定された回転の向き及び大きさを用いて、管周方向の回転に伴う位置ズレを補正する。 The rotation correction unit 299 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The rotation correction unit 299 is similar to the method described in the first embodiment in that the depth image calculated by the depth image calculation unit 293, the luminance image calculated by the luminance image calculation unit 295, and the illumination light For each of the illumination light luminance images generated by the luminance image generation unit 297, the positional deviation associated with the rotation in the tube circumferential direction is corrected using the rotation direction and size measured by the rotation amount measuring device 130.
ここで、各画像に対して実施される回転補正処理の詳細については、第1の実施形態で説明した方法と同様であるため、以下では詳細な説明は省略する。照明光輝度画像に対しても、第1の実施形態と同様にして回転補正処理を施すことで、管周方向の回転に伴う位置ズレを補正することが可能となる。 Here, the details of the rotation correction processing performed on each image are the same as the method described in the first embodiment, and thus detailed description thereof will be omitted below. By applying the rotation correction process to the illumination light luminance image in the same manner as in the first embodiment, it is possible to correct the positional deviation accompanying the rotation in the tube circumferential direction.
回転補正部299は、以上説明したような回転補正処理を、深さ画像、輝度画像及び照明光輝度画像のそれぞれに対して実施すると、補正された深さ画像、輝度画像及び照明光輝度画像を、検出処理部301へと出力する。また、回転補正部299は、補正された深さ画像、輝度画像及び照明光輝度画像に関する情報を、当該情報を補正した日時等に関する時刻情報と関連づけて、記憶部207等に履歴情報として格納してもよい。更に、回転補正部299は、補正された深さ画像、輝度画像及び照明光輝度画像に関する情報を表示制御部205に出力して、表示部(図示せず。)に出力させてもよい。 When the rotation correction processing as described above is performed on each of the depth image, the luminance image, and the illumination light luminance image, the rotation correction unit 299 performs the corrected depth image, luminance image, and illumination light luminance image. And output to the detection processing unit 301. Further, the rotation correction unit 299 stores information on the corrected depth image, luminance image, and illumination light luminance image as history information in the storage unit 207 or the like in association with time information on the date and time when the information is corrected. May be. Furthermore, the rotation correction unit 299 may output information regarding the corrected depth image, luminance image, and illumination light luminance image to the display control unit 205 and output the information to a display unit (not shown).
更に、回転補正部299は、第1の実施形態と同様に、算出した回転の向き及び大きさに関する情報を、撮像制御部201に対して出力して、撮像制御部201による駆動制御装置150の管状体撮像装置100に対する回転制御に供するようにしてもよい。また、回転補正部299は、第1の実施形態と同様に、回転補正部299から出力された回転の大きさが、所定の基準閾値以上となった場合に、管状体撮像装置100が回転し過ぎている旨を警告する警告情報(例えば、警告音、警告表示、振動等のような、視覚、聴覚、触覚等に訴えかける警告情報)を出力するようにしてもよい。 Further, as in the first embodiment, the rotation correction unit 299 outputs information related to the calculated rotation direction and magnitude to the imaging control unit 201, and the drive control device 150 of the imaging control unit 201 outputs the information. You may make it use for rotation control with respect to the tubular body imaging device 100. FIG. Further, as in the first embodiment, the rotation correction unit 299 rotates the tubular body imaging device 100 when the magnitude of the rotation output from the rotation correction unit 299 exceeds a predetermined reference threshold. Warning information (for example, warning information appealing to sight, hearing, touch, etc. such as warning sound, warning display, vibration, etc.) may be output.
検出処理部301は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。検出処理部301は、回転補正部299により補正された深さ画像、輝度画像及び照明光輝度画像に基づいて、管状体の内表面に存在する欠陥を検出する。 The detection processing unit 301 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The detection processing unit 301 detects a defect existing on the inner surface of the tubular body based on the depth image, the luminance image, and the illumination light luminance image corrected by the rotation correction unit 299.
ここで、本実施形態に係る検出処理部301が実施する欠陥検出処理は、照明光輝度画像を更に利用する点を除いては、第1の実施形態に係る検出処理部229が実施する欠陥検出処理と同様のものであるため、以下では詳細な説明は省略する。 Here, the defect detection processing performed by the detection processing unit 301 according to the present embodiment is the defect detection performed by the detection processing unit 229 according to the first embodiment, except that the illumination light luminance image is further used. Since it is the same as the processing, detailed description is omitted below.
以上、本実施形態に係る演算処理装置200が有する画像処理部203の構成について、詳細に説明した。 The configuration of the image processing unit 203 included in the arithmetic processing device 200 according to the present embodiment has been described above in detail.
以上、本実施形態に係る演算処理装置200の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、CPU等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。 Heretofore, an example of the function of the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment has been shown. Each component described above may be configured using a general-purpose member or circuit, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. In addition, the CPU or the like may perform all functions of each component. Therefore, it is possible to appropriately change the configuration to be used according to the technical level at the time of carrying out the present embodiment.
なお、上述のような本実施形態に係る演算処理装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。 A computer program for realizing each function of the arithmetic processing apparatus according to the present embodiment as described above can be produced and installed in a personal computer or the like. In addition, a computer-readable recording medium storing such a computer program can be provided. The recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like. Further, the above computer program may be distributed via a network, for example, without using a recording medium.
以上、本実施形態に係る管状体内表面検査装置10の構成について、詳細に説明した。なお、上記では、管状体撮像装置100が、環状レーザ光及び円錐状照明光の双方を利用して撮像処理を実施する場合について説明したが、管状体撮像装置100が円錐状照明光のみを利用し、照明光輝度画像のみを利用して検出処理を実施する場合についても、本実施形態に係る回転補正処理を同様に適用可能であることは、言うまでもない。 The configuration of the tubular body surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment has been described in detail above. In the above description, the case where the tubular body imaging apparatus 100 performs the imaging process using both the annular laser light and the conical illumination light has been described. However, the tubular body imaging apparatus 100 uses only the conical illumination light. However, it goes without saying that the rotation correction process according to the present embodiment can be similarly applied to the case where the detection process is performed using only the illumination light luminance image.
(第4の実施形態)
以上説明したような、第1〜第3の実施形態に係る管状体内表面検査装置10を、他の検査機器に装着することで、他の検査機器に対して、第1〜第3の実施形態に係る管状体内表面検査装置10の機能を付加することも可能である。以下では、API規格に従う油井管用鋼管に対して実施されるドリフト検査に利用されるドリフトゲージに対して、第1〜第3の実施形態に係る管状体内表面検査装置10の機能を付加する場合について、簡単に説明する。
(Fourth embodiment)
By mounting the tubular body surface inspection apparatus 10 according to the first to third embodiments as described above on other inspection devices, the first to third embodiments are provided for other inspection devices. It is also possible to add the function of the tubular body surface inspection apparatus 10 according to the above. Below, about the case where the function of the tubular body surface inspection apparatus 10 which concerns on the 1st-3rd embodiment is added with respect to the drift gauge utilized for the drift inspection implemented with respect to the steel pipe for oil country pipes according to API specification. A brief explanation.
API規格に従う油井管用鋼管(以下、単に「鋼管」ともいう。)は、その内径精度及び曲り精度を鋼管の全長に亘って検査するために、規格の外径に仕上げられたドリフトゲージを鋼管全長にわたって通過させる検査(いわゆるドリフト検査)を実施している。特に、大量生産される鋼管に対するドリフト検査では、ドリフトゲージを動力駆動する自動装置が使用される。かかる自動装置を用いてドリフトゲージを被検査鋼管の内部を通過させ、その後、ドリフトゲージを元の位置まで逆方向に通過させることで、ドリフト検査が行われる。 Steel pipes for oil well pipes (hereinafter also simply referred to as “steel pipes”) conforming to the API standard are equipped with drift gauges that have been finished to the standard outer diameter in order to inspect the inner diameter accuracy and bending accuracy over the entire length of the steel pipe. Inspection (so-called drift inspection) is performed. In particular, in a drift inspection for a mass-produced steel pipe, an automatic device for driving a drift gauge is used. The drift inspection is performed by passing the drift gauge through the inside of the steel pipe to be inspected using such an automatic device and then passing the drift gauge in the reverse direction to the original position.
以下では、まず、図46を参照しながら、API規格に従う油井用鋼管に対して実施されるドリフト検査について、簡単に説明する。図46は、ドリフト検査について説明するための説明図である。 Hereinafter, first, a drift inspection performed on an oil well steel pipe according to the API standard will be briefly described with reference to FIG. FIG. 46 is an explanatory diagram for explaining the drift inspection.
ドリフト検査は、油井用鋼管が規定の内径精度や曲がり精度を有しているか否かを検査する検査であり、API規格に従う外径に仕上げられたドリフトゲージを鋼管全長にわたって通過させる。ドリフトゲージが鋼管の内部を全長にわたって通過できた場合には、検査対象とした鋼管が所定のAPI規格に則っていることを意味し、ドリフトゲージが鋼管の内部を通過できなかった場合には、検査対象とした鋼管は、内径精度や曲がり精度がAPI規格を満たしていないことを意味する。 The drift inspection is an inspection for inspecting whether the oil well steel pipe has a prescribed inner diameter accuracy or bending accuracy, and allows a drift gauge finished to an outer diameter in accordance with the API standard to pass through the entire length of the steel pipe. When the drift gauge can pass through the entire length of the steel pipe, it means that the steel pipe to be inspected conforms to a predetermined API standard, and when the drift gauge cannot pass through the inside of the steel pipe, The steel pipe to be inspected means that the inner diameter accuracy and the bending accuracy do not satisfy the API standard.
大量生産される鋼管に対するドリフト検査では、ドリフトゲージを動力駆動する自動装置が使用される。かかる自動装置を用いてドリフトゲージを被検査鋼管の内部を通過させ、その後、ドリフトゲージを元の位置まで逆方向に通過させることで、ドリフト検査が行われる。 In the drift inspection for mass-produced steel pipes, an automatic device for driving a drift gauge is used. The drift inspection is performed by passing the drift gauge through the inside of the steel pipe to be inspected using such an automatic device and then passing the drift gauge in the reverse direction to the original position.
ここで、ドリフト検査に用いられる典型的な自動装置は、例えば図46に示したように、被検査鋼管よりも長い全長のドリフトバーと、かかるドリフトバーの先端部に着脱可能に設けられたドリフトゲージと、から構成されている。ドリフトバーは、鋼管軸方向に沿って水平移動が可能なように、複数のVローラーによって支持されている。かかる自動装置では、モータに接続された駆動ローラーを駆動させてドリフトバーを水平方向に移動させることで、ドリフトバーの先端に装着されたドリフトゲージを鋼管に通過させる。 Here, as shown in FIG. 46, for example, a typical automatic device used for drift inspection includes a drift bar having a full length longer than the steel pipe to be inspected, and a drift detachably provided at the tip of the drift bar. It consists of a gauge. The drift bar is supported by a plurality of V rollers so that it can move horizontally along the axial direction of the steel pipe. In such an automatic apparatus, the drift gauge attached to the tip of the drift bar is passed through the steel pipe by driving the driving roller connected to the motor and moving the drift bar in the horizontal direction.
本発明者は、このようなドリフトゲージを用いたドリフト検査と同時に鋼管内表面の検査を行うための方法について鋭意検討した結果、以下で説明するようなドリフトゲージに想到したのである。 As a result of intensive studies on a method for inspecting a steel pipe inner surface simultaneously with a drift inspection using such a drift gauge, the present inventor has come up with a drift gauge as described below.
<ドリフトゲージの全体構成について>
以下では、まず、図47を参照しながら、本実施形態に係るドリフトゲージの全体構成について、簡単に説明する。
本実施形態に係るドリフトゲージは、API規格に従う鋼管が規格に適切に則って製造されているかを検査するためのドリフト検査に用いられ、また、かかるドリフト検査と同時に、鋼管の内面検査を実施することが可能である。なお、以下の説明では、本実施形態に係るドリフトゲージを、油井用鋼管(鋼管)の検査に適用する場合を例に挙げるが、かかるドリフトゲージを、鋼管以外の各種管状体の検査に適用可能であることは、言うまでもない。
<Overall configuration of drift gauge>
Hereinafter, first, the overall configuration of the drift gauge according to the present embodiment will be briefly described with reference to FIG.
The drift gauge according to the present embodiment is used for a drift inspection for inspecting whether a steel pipe conforming to the API standard is manufactured in conformity with the standard, and at the same time as the drift inspection, an inner surface inspection of the steel pipe is performed. It is possible. In the following description, the drift gauge according to this embodiment is applied to the inspection of steel pipes for oil wells (steel pipes). However, the drift gauge can be applied to the inspection of various tubular bodies other than steel pipes. It goes without saying that.
本実施形態に係るドリフトゲージは、図47に模式的に示したように、第1、第2又は第3の実施形態に係る管状体撮像装置100と、第1、第2又は第3の実施形態に係る駆動制御装置150(図示せず。)と、第1、第2又は第3の実施形態に係る演算処理装置200と、を有している。 As schematically shown in FIG. 47, the drift gauge according to this embodiment includes the tubular body imaging device 100 according to the first, second, or third embodiment, and the first, second, or third implementation. A drive control device 150 (not shown) according to the embodiment, and an arithmetic processing device 200 according to the first, second, or third embodiment.
ここで、ドリフトゲージは、図47に示したようなドリフトバーの先端部に着脱可能に設けられており、ドリフトゲージの長さLd及び直径Ddは、検査対象である鋼管SのAPI規格に則して予め設定される。 Here, drift gauge is provided detachably on the tip portion of the drift bars as shown in FIG. 47, the length L d and the diameter D d of the drift gauge API standard is inspected steel pipe S Is preset in accordance with
ドリフトゲージの鋼管Sに送入される側の先端部は、ドリフトゲージが鋼管Sの内部により確実に送入されるように、テーパ形状となっている。かかるドリフトゲージの先端部には、ドリフトバー及びドリフトゲージの中心軸と同軸となるように、第1、第2又は第3の実施形態に係る管状体撮像装置100が設けられる。ここで、第1、第2又は第3の実施形態に係る管状体撮像装置100は、ドリフトゲージの先端に装着されていても良いし、図47に模式的に示したように、管状体撮像装置100の一部がドリフトゲージの内部に位置するように設けられていても良い。 The tip of the drift gauge on the side fed into the steel pipe S has a tapered shape so that the drift gauge is reliably fed into the steel pipe S. The tip of the drift gauge is provided with the tubular body imaging device 100 according to the first, second, or third embodiment so as to be coaxial with the center axis of the drift bar and the drift gauge. Here, the tubular body imaging device 100 according to the first, second, or third embodiment may be attached to the tip of the drift gauge, or as shown schematically in FIG. 47, the tubular body imaging. A part of the device 100 may be provided so as to be located inside the drift gauge.
ここで、図47に示したように、管状体撮像装置100の一部がドリフトゲージの内部に位置する場合には、管状体撮像装置100からの環状ビームの照射が妨げられないようにすることが好ましい。従って、かかる場合には、管状体撮像装置100の照明機構110が位置する側の端部ではなく、管状体撮像装置100のカメラ120が位置する側の端部が、ドリフトゲージの内部に位置することが好ましい。また、かかる配置の場合には、環状ビームを撮像するカメラ120がドリフトゲージの内部に位置することとなるが、カメラ120の視線を妨げないようにドリフトゲージの先端部に逆テーパ形状の開口部を設け、かかる開口部を介して管状体撮像装置100の一部をドリフトゲージ内に配設することが好ましい。 Here, as shown in FIG. 47, when a part of the tubular body imaging device 100 is located inside the drift gauge, the irradiation of the annular beam from the tubular body imaging device 100 should not be hindered. Is preferred. Therefore, in such a case, the end of the tubular body imaging device 100 on the side where the camera 120 is located is located inside the drift gauge, not the end of the tubular body imaging device 100 on the side where the illumination mechanism 110 is located. It is preferable. In such an arrangement, the camera 120 that captures the annular beam is positioned inside the drift gauge, but an opening portion having a reverse taper shape is provided at the tip of the drift gauge so as not to obstruct the line of sight of the camera 120. It is preferable that a part of the tubular body imaging device 100 is disposed in the drift gauge through the opening.
演算処理装置200は、図47に模式的に示したように、ドリフトゲージの内部に設けられていても良い。本実施形態に係る演算処理装置200は、有線通信又は無線通信を介して、ドリフトゲージの外部に設けられた、ドリフト検査ラインを管理する管理サーバ等の外部サーバと、相互に通信を行うことが可能である。 The arithmetic processing unit 200 may be provided inside the drift gauge as schematically shown in FIG. The arithmetic processing device 200 according to the present embodiment can communicate with an external server such as a management server that manages a drift inspection line, provided outside the drift gauge, via wired communication or wireless communication. Is possible.
また、本実施形態に係る演算処理装置200は、その一部がドリフトゲージの内部に実装され、残りがドリフトゲージ10の外部に、各種コンピュータやサーバ等といった情報処理装置の形態で設けられていても良い。また、本実施形態に係る演算処理装置200は、ドリフトゲージの外部に設けられていても良い。 In addition, a part of the arithmetic processing device 200 according to the present embodiment is mounted inside the drift gauge, and the rest is provided outside the drift gauge 10 in the form of an information processing device such as various computers or servers. Also good. Further, the arithmetic processing device 200 according to the present embodiment may be provided outside the drift gauge.
なお、演算処理装置200の一部又は全てがドリフトゲージの外部に設けられる場合であっても、2以上の演算処理装置間の相互通信や、管状体撮像装置100と演算処理装置200との間の相互通信は、有線通信又は無線通信により実施することが可能である。 Even when a part or all of the arithmetic processing device 200 is provided outside the drift gauge, mutual communication between two or more arithmetic processing devices or between the tubular body imaging device 100 and the arithmetic processing device 200 is possible. The mutual communication can be performed by wired communication or wireless communication.
なお、図47に示した例において、有線通信により装置間の相互通信を実現する場合には、通信ケーブルを、ドリフトゲージやドリフトバーの内部を通過させて、外部へと導くことが考えられる。しかしながら、実際のドリフト検査工程において、かかる通信ケーブルは操業の妨げになると考えられるため、装置間の相互通信は、無線LAN、Bluetooth、Wi−Fi等といった各種の無線通信により実現されることが好ましい。 In the example shown in FIG. 47, when mutual communication between apparatuses is realized by wired communication, it is conceivable that the communication cable is led to the outside through the inside of the drift gauge or the drift bar. However, in the actual drift inspection process, it is considered that such a communication cable hinders operation. Therefore, it is preferable that mutual communication between apparatuses is realized by various types of wireless communication such as wireless LAN, Bluetooth, Wi-Fi, and the like. .
また、演算処理装置200の機能を分散させて実装する場合、演算処理装置200の機能のうち、どの機能までをドリフトゲージの内部に実装させるかについては、適宜設定することが可能である。この際に、ドリフトゲージの内部に実装させる機能については、外部との相互通信の通信速度や管状体撮像装置100のフレームレート等に応じて決定することが好ましい。 When the functions of the arithmetic processing device 200 are distributed and implemented, it is possible to appropriately set up to which of the functions of the arithmetic processing device 200 are to be mounted inside the drift gauge. At this time, it is preferable that the function to be mounted inside the drift gauge is determined according to the communication speed of mutual communication with the outside, the frame rate of the tubular body imaging device 100, and the like.
<管状体撮像装置100の構成について>
次に、本実施形態に係るドリフトゲージに対して着脱可能に設けられる管状体撮像装置100の構成について説明する。
<About the structure of the tubular body imaging device 100>
Next, the structure of the tubular body imaging device 100 provided detachably with respect to the drift gauge which concerns on this embodiment is demonstrated.
本実施形態に係る管状体撮像装置100は、先だって言及しているように、ドリフトゲージの先端部に設けられる。なお、ドリフトゲージによるドリフト検査を妨げないために、管状体撮像装置100の直径は、ドリフトゲージの直径Ddよりも小さくなるように設定される。 The tubular body imaging device 100 according to the present embodiment is provided at the tip of the drift gauge as mentioned above. Incidentally, in order not to interfere with the drift test due to drift gauge, the diameter of the tubular body imaging apparatus 100 is set to be smaller than the diameter D d of the drift gauge.
かかる管状体撮像装置100の構成については、第1、第2又は第3の実施形態に係る管状体撮像装置100の構成と同様であり、同様の効果を奏するものであるため、以下では、相違点を中心に説明を行うものとする。 The configuration of the tubular body imaging device 100 is the same as that of the tubular body imaging device 100 according to the first, second, or third embodiment, and has the same effect. The explanation will focus on points.
本実施形態に係る管状体撮像装置100は、図48に模式的に示したように、鋼管Sの管端と、カメラ120の受光面(カメラ120に設けられたレンズの端面でもある。)との間の離隔距離Lが所定の閾値よりも大きい場合には、管状体撮像装置100が鋼管Sから離れていると判断する。かかる場合に、管状体撮像装置100は、環状ビームの照射を行わずにカメラ120による撮像処理のみを実施して、ドリフトゲージを中心として鋼管と当該鋼管の周囲を撮像した周囲撮像画像を、所定の時間間隔で複数生成する。 As schematically shown in FIG. 48, the tubular body imaging apparatus 100 according to the present embodiment includes a tube end of the steel pipe S, a light receiving surface of the camera 120 (also an end surface of a lens provided in the camera 120). When the separation distance L between is larger than a predetermined threshold value, it is determined that the tubular body imaging device 100 is separated from the steel pipe S. In such a case, the tubular body imaging device 100 performs only an imaging process by the camera 120 without irradiating the annular beam, and obtains a surrounding imaging image obtained by imaging the steel pipe and the periphery of the steel pipe around the drift gauge. Generate multiple times at the time interval.
このようにして生成される周囲撮像画像の例を、図49に模式的に示した。周囲撮像画像は、図49に模式的に示したように、幅Wピクセル×高さHピクセルの画像である。図47に示したような管状体撮像装置100の構成上、周囲撮像画像の中心部には、照明機構110が位置することとなる。また、周囲撮像画像には、図49に示したように、鋼管Sの管端と、鋼管Sの内表面とが撮像されることとなる。 An example of the surrounding captured image generated in this way is schematically shown in FIG. As schematically shown in FIG. 49, the surrounding captured image is an image having a width of W pixels × a height of H pixels. In the configuration of the tubular body imaging device 100 as shown in FIG. 47, the illumination mechanism 110 is located at the center of the surrounding captured image. In addition, as shown in FIG. 49, the pipe end of the steel pipe S and the inner surface of the steel pipe S are imaged in the surrounding captured image.
以下で説明する演算処理装置200は、このようにして得られる周囲撮像画像を利用して、鋼管Sとドリフトゲージとが適切な位置関係にあるか否かを判断したり、環状ビームの点灯・消灯を判断したりする。 The arithmetic processing device 200 described below determines whether or not the steel pipe S and the drift gauge are in an appropriate positional relationship using the surrounding captured image obtained in this way, Judgment is turned off.
また、本実施形態に係る管状体撮像装置100は、前述の離隔距離Lが所定の閾値Ls以下となった場合には、環状ビームの照射を開始するとともに、カメラ120による撮像処理は継続する。かかる閾値Lsは、図50に示すように環状ビームが鋼管Sの管端へと照射される位置に設定される。環状ビームが鋼管Sの内表面に結像することで、カメラ120は、鋼管Sの内表面での環状ビームの反射光を撮像することとなり、環状ビーム画像が生成されることとなる。 Further, the tubular body imaging apparatus 100 according to this embodiment, when the distance L mentioned above is equal to or less than a predetermined threshold value L s is configured to initiate the illumination of the annular beam, the imaging processing by the camera 120 is continued . The threshold value L s is set at a position where the annular beam is irradiated onto the pipe end of the steel pipe S as shown in FIG. When the annular beam forms an image on the inner surface of the steel pipe S, the camera 120 images the reflected light of the annular beam on the inner surface of the steel pipe S, and an annular beam image is generated.
<演算処理装置200の構成について>
次に、本実施形態に係る演算処理装置200の構成について説明する。
本実施形態に係る演算処理装置200の全体構成については、第1〜第3の実施形態で説明した演算処理装置200の全体構成と同様であるため、以下では詳細な説明は省略する。
<Configuration of Arithmetic Processing Device 200>
Next, the configuration of the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment will be described.
Since the overall configuration of the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment is the same as the overall configuration of the arithmetic processing apparatus 200 described in the first to third embodiments, detailed description thereof will be omitted below.
<画像処理部203の構成について>
続いて、図51〜図55Bを参照しながら、本実施形態に係る画像処理部203の構成について説明する。
本実施形態に係る画像処理部203は、第1、第2又は第3の実施形態に係る画像処理部203の構成に対して、以下で説明するようなレーザ照射位置判定部及びゲージ送入判定部を更に付加したものである。そのため、以下では、第1の実施形態に係る画像処理部203の構成との相違点を中心に、図51〜図55Bを参照しながら、簡単に説明する。なお、第2又は第3の実施形態に係る画像処理部203に対しても、同様にして本実施形態に係る画像処理部203の構成を実現可能であることは、言うまでもない。
<Regarding Configuration of Image Processing Unit 203>
Next, the configuration of the image processing unit 203 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 51 to 55B.
The image processing unit 203 according to the present embodiment is different from the configuration of the image processing unit 203 according to the first, second, or third embodiment as described below with a laser irradiation position determination unit and a gauge feed determination. The part is further added. Therefore, in the following, a brief description will be given with reference to FIGS. 51 to 55B with a focus on differences from the configuration of the image processing unit 203 according to the first embodiment. Needless to say, the configuration of the image processing unit 203 according to the present embodiment can be similarly realized for the image processing unit 203 according to the second or third embodiment.
本実施形態に係る画像処理部203は、第1の実施形態に係る画像処理部203が備えるA/D変換部211、環状ビームセンター算出部213、座標変換部215、縞画像フレーム生成部217、画像算出部219、及び、検出処理部229に加えて、レーザ照射位置判定部311及びゲージ送入判定部313を更に有している。 The image processing unit 203 according to the present embodiment includes an A / D conversion unit 211, an annular beam center calculation unit 213, a coordinate conversion unit 215, a fringe image frame generation unit 217, and the image processing unit 203 according to the first embodiment. In addition to the image calculation unit 219 and the detection processing unit 229, a laser irradiation position determination unit 311 and a gauge feed determination unit 313 are further included.
ここで、本実施形態に係るA/D変換部211、環状ビームセンター算出部213、座標変換部215、縞画像フレーム生成部217、画像算出部219、及び、検出処理部229は、第1の実施形態に係る各処理部と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものであるため、以下では、画像算出部219が有する回転補正部227について、簡単な説明を行うとともに、その他の処理部については詳細な説明は省略する。 Here, the A / D conversion unit 211, the annular beam center calculation unit 213, the coordinate conversion unit 215, the fringe image frame generation unit 217, the image calculation unit 219, and the detection processing unit 229 according to the present embodiment include the first Since it has the same configuration as each processing unit according to the embodiment and has the same effect, the rotation correction unit 227 included in the image calculation unit 219 will be briefly described below and other processing will be performed. Detailed description of the parts is omitted.
なお、本実施形態に係る画像算出部219における深さ画像算出部223及び輝度画像算出部225は、第1の実施形態において説明したように、生成した深さ画像と輝度画像とを、回転補正部227に出力する。また、深さ画像算出部223及び輝度画像算出部225は、生成した深さ画像及び輝度画像に対応するデータに、当該深さ画像と輝度画像を生成した日時等に関する時刻情報を関連付けて、履歴情報として記憶部207等に格納してもよい。 Note that, as described in the first embodiment, the depth image calculation unit 223 and the luminance image calculation unit 225 in the image calculation unit 219 according to this embodiment perform rotation correction on the generated depth image and luminance image. Output to the unit 227. In addition, the depth image calculation unit 223 and the luminance image calculation unit 225 associate the time information regarding the date and time when the depth image and the luminance image are generated with the data corresponding to the generated depth image and the luminance image, and record the history. Information may be stored in the storage unit 207 or the like.
また、本実施形態に係る回転補正部227は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。回転補正部227は、第1の実施形態で説明した方法と同様にして、深さ画像算出部223により算出された深さ画像、及び、輝度画像算出部225により算出された輝度画像のそれぞれについて、回転量測定装置130により測定された回転の向き及び大きさを用いて、管周方向の回転に伴う位置ズレを補正する。 Further, the rotation correction unit 227 according to the present embodiment is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The rotation correction unit 227 performs the depth image calculated by the depth image calculation unit 223 and the luminance image calculated by the luminance image calculation unit 225 in the same manner as the method described in the first embodiment. Using the rotation direction and magnitude measured by the rotation amount measuring device 130, the positional deviation accompanying the rotation in the pipe circumferential direction is corrected.
ここで、各画像に対して実施される回転補正処理の詳細については、第1の実施形態で説明した方法と同様であるため、以下では詳細な説明は省略する。得られた深さ画像及び輝度画像に対して、第1の実施形態と同様にして回転補正処理を施すことで、管周方向の回転に伴う位置ズレを補正することが可能となる。 Here, the details of the rotation correction processing performed on each image are the same as the method described in the first embodiment, and thus detailed description thereof will be omitted below. By performing the rotation correction process on the obtained depth image and luminance image in the same manner as in the first embodiment, it is possible to correct the positional deviation accompanying the rotation in the tube circumferential direction.
回転補正部227は、以上説明したような回転補正処理を、深さ画像、輝度画像のそれぞれに対して実施すると、補正された深さ画像、輝度画像を、検出処理部229へと出力する。また、回転補正部227は、補正された深さ画像、輝度画像に関する情報を、当該情報を補正した日時等に関する時刻情報と関連づけて、記憶部207等に履歴情報として格納してもよい。更に、回転補正部227は、補正された深さ画像、輝度画像に関する情報を表示制御部205に出力して、表示部(図示せず。)に出力させてもよい。 The rotation correction unit 227 outputs the corrected depth image and luminance image to the detection processing unit 229 when the rotation correction processing as described above is performed on each of the depth image and the luminance image. In addition, the rotation correction unit 227 may store the information related to the corrected depth image and luminance image as history information in the storage unit 207 or the like in association with time information related to the date and time when the information is corrected. Further, the rotation correction unit 227 may output information regarding the corrected depth image and luminance image to the display control unit 205 and output the information to the display unit (not shown).
更に、回転補正部227は、第1の実施形態と同様に、算出した回転の向き及び大きさに関する情報を、撮像制御部201に対して出力して、撮像制御部201による駆動制御装置150の管状体撮像装置100に対する回転制御に供するようにしてもよい。また、回転補正部227は、第1の実施形態と同様に、回転補正部227から出力された回転量が、所定の基準閾値以上となった場合に、管状体撮像装置100が回転し過ぎている旨を警告する警告情報(例えば、警告音、警告表示、振動等のような、視覚、聴覚、触覚等に訴えかける警告情報)を出力するようにしてもよい。 Further, as in the first embodiment, the rotation correction unit 227 outputs information on the calculated rotation direction and magnitude to the imaging control unit 201, and the drive control device 150 of the imaging control unit 201 performs the operation. You may make it use for rotation control with respect to the tubular body imaging device 100. FIG. Similarly to the first embodiment, the rotation correction unit 227 indicates that the tubular body imaging device 100 has rotated too much when the rotation amount output from the rotation correction unit 227 is equal to or greater than a predetermined reference threshold. Warning information (for example, warning information appealing to sight, hearing, touch, etc., such as warning sound, warning display, vibration, etc.) may be output.
レーザ照射位置判定部311は、例えば、CPU、ROM、RAM、通信装置等により実現される。レーザ照射位置判定部311は、A/D変換部211から出力された周囲撮像画像を参照し、かかる周囲撮像画像での輝度分布によって鋼管Sの外径を検出した結果に基づいて、管状体撮像装置100が環状ビームの照射を開始すべき位置まで到達したか(換言すれば、環状ビームが照射されるであろう照射方向(管状体撮像装置100の中心軸に対して垂直な方向)に鋼管Sの内表面が位置しているか)を判断する。 The laser irradiation position determination unit 311 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, a communication device, and the like. The laser irradiation position determination unit 311 refers to the surrounding captured image output from the A / D conversion unit 211, and based on the result of detecting the outer diameter of the steel pipe S based on the luminance distribution in the surrounding captured image, the tubular body imaging Whether the apparatus 100 has reached the position where irradiation of the annular beam should be started (in other words, the steel pipe in the irradiation direction (direction perpendicular to the central axis of the tubular body imaging apparatus 100) in which the annular beam will be irradiated) Whether the inner surface of S is located).
かかるレーザ照射位置判定部311におけるレーザ照射位置判定処理の詳細について、図52及び図53を参照しながら説明する。 Details of the laser irradiation position determination processing in the laser irradiation position determination unit 311 will be described with reference to FIGS. 52 and 53.
本実施形態に係るドリフトゲージを用いて、ドリフト検査と並行して鋼管Sの内表面の検査を行う場合に、ドリフトゲージの移動開始とともに環状ビームの照射を開始しても良いが、ドリフトゲージが鋼管Sから離れている状態で環状ビームの照射を開始してしまうと、操業の安全上好ましくないことが多い。一方、図52に模式的に示したように、ドリフトゲージの移動開始とともに撮像され始める周囲撮像画像において、鋼管Sの端部との離隔距離Lが小さくなるほど、周囲撮像画像での鋼管Sに対応する領域の面積は増加していく。 When the inner surface of the steel pipe S is inspected in parallel with the drift inspection using the drift gauge according to the present embodiment, the irradiation of the annular beam may be started together with the start of the movement of the drift gauge. If irradiation of the annular beam is started in a state where it is away from the steel pipe S, it is often not preferable in terms of operational safety. On the other hand, as schematically shown in FIG. 52, in the surrounding captured image that starts to be imaged as the drift gauge starts moving, the smaller the distance L from the end of the steel pipe S, the smaller the correspondence to the steel pipe S in the ambient captured image. The area of the area to be increased will increase.
そこで、本実施形態に係るレーザ照射位置判定部311は、周囲撮像画像における鋼管Sに対応する領域の大きさに着目することで、ドリフトゲージが鋼管Sの管端にどれほど近づいたかを見積もって、ドリフトゲージが環状ビームの照射を開始すべき位置に到達したか否かを判断する。 Therefore, the laser irradiation position determination unit 311 according to the present embodiment estimates how close the drift gauge is to the pipe end of the steel pipe S by paying attention to the size of the region corresponding to the steel pipe S in the surrounding captured image, It is determined whether or not the drift gauge has reached a position where irradiation of the annular beam should be started.
ここで、ドリフト検査が実施される環境を考えてみると、ドリフト検査が実施される周囲は、各種の照明によってある程度の明るさが維持されている一方で、鋼管Sの内表面は、鋼管Sの内部に位置しているが故に周囲の環境光が届かず、周囲よりも暗くなって撮像されると考えられる。また、A/D変換部211から出力された画像が、周囲撮像画像ではなく環状ビーム画像である場合、撮像画像における輝度の分布は、周囲撮像画像とは大きく異なることから、周囲撮像画像と環状ビーム画像とを区別することは容易である。 Here, when considering the environment where the drift inspection is performed, while the surroundings where the drift inspection is performed are maintained at a certain level of brightness by various types of lighting, the inner surface of the steel pipe S is the steel pipe S. Therefore, it is considered that the surrounding ambient light does not reach and the image is darker than the surroundings. Further, when the image output from the A / D conversion unit 211 is not an ambient captured image but an annular beam image, the luminance distribution in the captured image is significantly different from the ambient captured image. It is easy to distinguish the beam image.
そこで、本実施形態に係るレーザ照射位置判定部311は、A/D変換部211から出力された画像について輝度の分布に着目する。その上で、レーザ照射位置判定部311は、出力された画像が周囲撮像画像であると判断された場合に、周囲撮像画像の輝度の分布に着目して、ドリフトゲージが環状ビームの照射を開始すべき位置に到達したか否かを判断する。 Therefore, the laser irradiation position determination unit 311 according to this embodiment focuses on the luminance distribution of the image output from the A / D conversion unit 211. Then, when the laser irradiation position determination unit 311 determines that the output image is a surrounding captured image, the drift gauge starts to irradiate the annular beam while paying attention to the luminance distribution of the surrounding captured image. It is determined whether or not the position to be reached has been reached.
より詳細には、本実施形態に係るレーザ照射位置判定部311は、周囲撮像画像における所定の監視方向について輝度分布を特定し、かかる監視方向について、輝度に関する所定の閾値に基づき、設置されている鋼管Sの外径に対応する位置を検出する。その後、レーザ照射位置判定部311は、検出した鋼管Sの外径の大きさが所定の閾値以上の値を有している場合に、管状体撮像装置100が環状ビームの照射を開始すべき位置まで到達したと判断する。 More specifically, the laser irradiation position determination unit 311 according to the present embodiment specifies a luminance distribution with respect to a predetermined monitoring direction in the surrounding captured image, and is installed based on a predetermined threshold regarding luminance with respect to the monitoring direction. A position corresponding to the outer diameter of the steel pipe S is detected. Thereafter, the laser irradiation position determination unit 311 is a position where the tubular body imaging device 100 should start irradiation of the annular beam when the detected outer diameter of the steel pipe S has a value equal to or greater than a predetermined threshold value. It is judged that it has reached.
ここで、レーザ照射位置判定部311が着目するのは、鋼管Sの外径に対応する大きさであり、鋼管Sは、周囲撮像画像の中心を基準としてほぼ対称に撮像されていると考えられる。そこで、レーザ照射位置判定部311は、監視方向として、図52に示したように、周囲撮像画像の中心を通る一つの方向(図52では、周囲撮像画像の幅方向)に着目する。なお、監視方向は、上記のような監視方向に限定されるものではなく、例えば周囲撮像画像の高さ方向や対角線の方向を監視方向にするなど、他の監視方向を採用してもよい。 Here, the laser irradiation position determination unit 311 pays attention to the size corresponding to the outer diameter of the steel pipe S, and the steel pipe S is considered to be captured almost symmetrically with the center of the surrounding captured image as a reference. . Therefore, as shown in FIG. 52, the laser irradiation position determination unit 311 pays attention to one direction passing through the center of the surrounding captured image (in FIG. 52, the width direction of the surrounding captured image). Note that the monitoring direction is not limited to the monitoring direction as described above, and other monitoring directions may be employed, for example, the height direction of the surrounding captured image or the direction of the diagonal line is set as the monitoring direction.
前述のように、ドリフト検査が実施される周囲の環境は鋼管Sに対応する部分よりも明るくなっており、鋼管Sの位置が適切ではなく周囲撮像画像にもう一方の管端が写っている場合には、もう一方の管端の部分も明るくなっていると考えられる。そこで、ドリフト検査が実施される場所の環境光を事前に検証する(具体的には、用いる管状体撮像装置100を利用して、環境光を実際に撮像してみる)ことで、輝度閾値Thを適切に決定することができる。その上で、レーザ照射位置判定部311は、周囲撮像画像の監視方向の両端(例えば、図53において、横軸座標の左端部及び右端部)から、対応する位置の輝度値と閾値Thとの大小比較を実施していく。レーザ照射位置判定部311は、輝度値が初めて閾値Th以下となった位置を、着目している監視方向での鋼管外径に対応する位置として検出することができる。 As described above, the environment where the drift inspection is performed is brighter than the portion corresponding to the steel pipe S, and the position of the steel pipe S is not appropriate, and the other pipe end is reflected in the surrounding captured image. It is considered that the other end of the tube is also brightened. Therefore, by verifying in advance the ambient light at the place where the drift inspection is to be performed (specifically, the ambient light is actually imaged using the tubular body imaging device 100 to be used), thereby obtaining a luminance threshold Th. Can be determined appropriately. In addition, the laser irradiation position determination unit 311 calculates the luminance value of the corresponding position and the threshold value Th from both ends in the monitoring direction of the surrounding captured image (for example, the left end portion and the right end portion of the horizontal axis coordinates in FIG. 53). We will carry out large and small comparisons. The laser irradiation position determination unit 311 can detect the position where the luminance value is equal to or less than the threshold Th for the first time as the position corresponding to the outer diameter of the steel pipe in the monitoring direction of interest.
図53に示したように、着目している監視方向において、鋼管外径に対応している位置の内側に存在する領域の画素数Xdが、鋼管Sの外径の大きさに対応していると判断することができる。ここで、レーザ照射位置判定部311は、図52下段に示したように、環状ビームの照射方向(管状体撮像装置100の中心軸に対して垂直な方向)に鋼管Sの管端がちょうど位置している場合での周囲撮像画像における鋼管Sの外径の画素数Dpを、閾値として利用する。換言すれば、レーザ照射位置判定部311は、鋼管Sの管端とカメラ120の受光面との離隔距離LがLsである場合の周囲撮像画像における鋼管Sの外径の画素数Dpを、閾値として利用する。その上で、レーザ照射位置判定部311は、特定した画素数Xdが所定の閾値Dp以上である(Xd≧Dpが成立する)場合に、環状ビームの照射を開始すべき位置に到達したと判断する。 As shown in FIG. 53, the number of pixels Xd in the region existing inside the position corresponding to the outer diameter of the steel pipe corresponds to the size of the outer diameter of the steel pipe S in the monitoring direction of interest. It can be judged. Here, as shown in the lower part of FIG. 52, the laser irradiation position determination unit 311 has the tube end of the steel pipe S positioned exactly in the irradiation direction of the annular beam (the direction perpendicular to the central axis of the tubular body imaging device 100). In this case, the number of pixels D p of the outer diameter of the steel pipe S in the surrounding captured image is used as a threshold value. In other words, the laser irradiation position determination unit 311, the pixel number D p of the outer diameter of the steel pipe S at the periphery captured image when distance L between the light receiving surface of the pipe end and the camera 120 of the steel pipe S is L s Used as a threshold value. On top of that, the laser irradiation position determination unit 311, when the specified number of pixels Xd is the predetermined threshold value D p or (Xd ≧ D p is satisfied), has reached a position to start the irradiation of the annular beam Judge.
レーザ照射位置判定部311は、管状体撮像装置100が環状ビームの照射を開始すべき位置に到達したと判断した場合、その旨を撮像制御部201及び環状ビームセンター算出部213以降の処理部へと出力する。これにより、撮像制御部201は、管状体撮像装置100の照明機構110に対して、レーザ光の照射を開始させるための制御信号を出力し、環状ビームセンター算出部213以降の処理部は、環状ビームを撮像することで得られる環状ビーム画像に基づいて、鋼管Sの内表面の欠陥検出処理を開始する。 When the laser irradiation position determination unit 311 determines that the tubular body imaging apparatus 100 has reached the position where the irradiation of the annular beam should start, the laser irradiation position determination unit 311 notifies the imaging control unit 201 and the processing unit after the annular beam center calculation unit 213 to that effect. Is output. Thereby, the imaging control unit 201 outputs a control signal for starting the irradiation of the laser light to the illumination mechanism 110 of the tubular body imaging device 100, and the processing units after the annular beam center calculation unit 213 are annular. Based on the annular beam image obtained by imaging the beam, the defect detection process for the inner surface of the steel pipe S is started.
これにより、本実施形態に係るドリフトゲージでは、環状ビームを照射すべき必要最低限の間だけ環状ビームを照射することが可能となり、より安全な検査状況を実現することが可能となる。 Thereby, in the drift gauge according to the present embodiment, it is possible to irradiate the annular beam only for the minimum necessary time to irradiate the annular beam, and it is possible to realize a safer inspection state.
また、レーザ照射位置判定部311は、管状体撮像装置100が環状ビームの照射を開始すべき位置に到達したと判断した以降も、A/D変換部211から随時出力される画像の輝度の分布に着目して、出力された画像が周囲撮像画像であるか、環状ビーム画像であるかを判断してもよい。その上で、A/D変換部211から出力される画像が、環状ビーム画像から周囲撮像画像に切り替わった場合に、管状体撮像装置100は鋼管Sの内部を通過したと判断し、その旨を撮像制御部201及び環状ビームセンター算出部213以降の処理部に出力してもよい。これにより、撮像制御部201は、レーザ光の照射を停止させる旨の制御信号を出力することができる。 The laser irradiation position determination unit 311 also distributes the luminance of the image output as needed from the A / D conversion unit 211 even after the tubular body imaging apparatus 100 determines that the position where the annular beam irradiation should start is reached. It may be determined whether the output image is a surrounding captured image or an annular beam image. In addition, when the image output from the A / D conversion unit 211 is switched from the annular beam image to the surrounding captured image, the tubular body imaging device 100 determines that the inside of the steel pipe S has been passed, and accordingly. You may output to the imaging control part 201 and the process part after the annular beam center calculation part 213. FIG. Thereby, the imaging control unit 201 can output a control signal for stopping the irradiation of the laser light.
なお、管状体撮像装置100が鋼管Sの内部を通過したか否かは、撮像制御部201が、管状体撮像装置100や駆動制御装置150等から出力されるPLG信号と、検査対象とすべき鋼管Sに関する鋼管の全長等の管理情報とに基づいて、管状体撮像装置100が鋼管の全長以上の長さを移動したか否かを判断することでも特定可能である。 Whether or not the tubular body imaging device 100 has passed through the steel pipe S should be determined by the imaging control unit 201 and the PLG signal output from the tubular body imaging device 100, the drive control device 150, and the like. It can also be specified by determining whether or not the tubular body imaging device 100 has moved a length equal to or greater than the total length of the steel pipe based on management information such as the total length of the steel pipe regarding the steel pipe S.
また、レーザ照射位置判定部311は、上記と同様にして周囲撮像画像における鋼管Sの外径の大きさに着目することで、鋼管Sの管端とカメラ120の受光面との離隔距離Lが、後述するゲージ送入判定処理を実施すべき離隔距離LGとなったか否かを判定することができる。離隔距離Lの大きさがLGとなった場合、レーザ照射位置判定部311は、その旨をゲージ送入判定部313へと出力する。これにより、後述するゲージ送入判定部313において、ゲージ送入判定処理が実施されることとなる。 In addition, the laser irradiation position determination unit 311 pays attention to the outer diameter of the steel pipe S in the surrounding captured image in the same manner as described above, so that the separation distance L between the pipe end of the steel pipe S and the light receiving surface of the camera 120 is increased. , it is possible to determine whether a distance L G should perform gauge infeed determination process will be described later. If the magnitude of the distance L becomes L G, the laser irradiation position determination unit 311 outputs and its effect to the input determination unit 313 transmission gauge. As a result, gauge feeding determination processing is performed in a gauge feeding determination unit 313 described later.
再び図51に戻って、ゲージ送入判定部313について、詳細に説明する。
ゲージ送入判定部313は、例えば、CPU、ROM、RAM、通信装置等により実現される。ゲージ送入判定部313は、A/D変換部211から出力された周囲撮像画像を参照し、かかる周囲撮像画像での輝度分布よって鋼管Sの設置位置を検出した結果に基づいて、鋼管Sがドリフトゲージを挿入可能な位置に適切に設置されているか否かを判断する。
Referring back to FIG. 51 again, the gauge feeding determination unit 313 will be described in detail.
The gauge feeding determination unit 313 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, a communication device, and the like. The gauge feed determination unit 313 refers to the surrounding captured image output from the A / D conversion unit 211, and based on the result of detecting the installation position of the steel pipe S based on the luminance distribution in the ambient captured image, the steel pipe S is Determine if the drift gauge is properly installed at a position where it can be inserted.
かかるゲージ送入判定部313におけるゲージ送入判定処理の詳細について、図54〜図55Bを参照しながら説明する。 Details of the gauge feeding determination process in the gauge feeding determining unit 313 will be described with reference to FIGS. 54 to 55B.
鋼管Sに対してドリフト検査を実施するドリフト検査ラインに対して鋼管Sが搬送される際に、鋼管Sの搬送が適切でなかったり、鋼管Sそのものに曲がり等が生じていたりする場合には、鋼管Sがドリフトゲージを挿入可能な位置に適切に位置しない場合がある。 When the steel pipe S is transported to the drift inspection line for performing the drift inspection on the steel pipe S, when the steel pipe S is not properly transported or the steel pipe S itself is bent, The steel pipe S may not be appropriately positioned at a position where the drift gauge can be inserted.
その場合、周囲撮像画像では、例えば図54に模式的に示したように、照明機構110そのものは中心部に位置するものの、鋼管Sに対応する領域が周囲撮像画像の中心部から偏心することとなる。例えば、鋼管Sに曲がり等が生じている場合には、曲がりの方向に応じて、鋼管Sに対応する領域が上下方向(図54における高さHの方向)や、左右方向(図54における幅Wの方向)に偏心する。また、鋼管Sの搬送が適切ではなく、本来の位置に到達しなかった場合や本来の位置を通りすぎた場合には、鋼管Sに対応する領域が左右方向に偏心する。 In that case, in the surrounding captured image, for example, as schematically shown in FIG. 54, the illumination mechanism 110 itself is located at the center, but the region corresponding to the steel pipe S is decentered from the center of the surrounding captured image. Become. For example, when a bending or the like occurs in the steel pipe S, the region corresponding to the steel pipe S corresponds to the vertical direction (the direction of the height H in FIG. 54) or the horizontal direction (the width in FIG. 54). Eccentric in the direction of W). Further, when the steel pipe S is not properly transported and does not reach the original position or passes through the original position, the region corresponding to the steel pipe S is decentered in the left-right direction.
そこで、本実施形態に係るゲージ送入判定部313は、レーザ照射位置判定部311から、離隔距離LがLGとなった旨の情報が出力されると、A/D変換部211から出力された、該当する位置での周囲撮像画像について輝度の分布に着目する。その上で、ゲージ送入判定部313は、かかる周囲撮像画像の輝度の分布に着目して、鋼管Sがドリフトゲージを挿入可能な位置に適切に位置しているか否かを判定する。 Therefore, the gauge infeed determining unit 313 according to this embodiment, the laser irradiation position determination unit 311, the information indicating that the distance L becomes L G is outputted, output from the A / D converter 211 Further, attention is paid to the luminance distribution of the surrounding captured image at the corresponding position. In addition, the gauge feeding determination unit 313 determines whether or not the steel pipe S is appropriately positioned at a position where the drift gauge can be inserted, paying attention to the luminance distribution of the surrounding captured image.
先だって説明したように、周囲撮像画像において鋼管Sに対応する領域が偏心する方向としては、周囲撮像画像における左右方向及び上下方向、並びに、この2つの方向の組み合わせで規定される方向が考えられる。そこで、本実施形態に係るゲージ送入判定部313は、例えば図54に示したように、互いに直交する2つの方向を監視方向とする。いま、便宜的に、周囲撮像画像の左右方向と平行な方向を、監視方向Aとし、周囲撮像画像の上下方向と平行な方向を、監視方向Bとする。なお、監視方向は、上記のような2つの監視方向に限定されるものではなく、例えば周囲撮像画像の対角線の方向を監視方向にするなど、他の監視方向を採用してもよい。 As described earlier, as the direction in which the region corresponding to the steel pipe S in the surrounding captured image is decentered, the horizontal direction and the vertical direction in the surrounding captured image, and the direction defined by the combination of these two directions are conceivable. Therefore, the gauge feeding determination unit 313 according to the present embodiment sets two directions orthogonal to each other as monitoring directions, as shown in FIG. 54, for example. For convenience, the direction parallel to the left-right direction of the surrounding captured image is defined as a monitoring direction A, and the direction parallel to the vertical direction of the surrounding captured image is defined as a monitoring direction B. Note that the monitoring direction is not limited to the two monitoring directions as described above, and other monitoring directions may be adopted, for example, the diagonal direction of the surrounding captured image is set as the monitoring direction.
ゲージ送入判定部313は、鋼管Sの端部からの離隔距離が所定の値LGである場合の周囲撮像画像を取得すると、所定の輝度閾値Thに基づいて、鋼管Sに対応する領域と周囲との境界(すなわち、鋼管Sの外表面のエッジに対応する部分)を検出する。かかる境界検出処理は、図55A及び図55Bに示したように、2つの監視方向(監視方向A、監視方向B)のそれぞれについて実施される。なお、上記の値LGは、カメラ120の受光面から撮像プローブの先端の保持基板141までの距離に対してドリフトゲージが移動動作から停止に至る停止距離を加えた値以上となるように設定させる。 Gauge infeed determination unit 313, the separation distance from the end portion of the steel pipe S to get around captured image when a predetermined value L G, based on a predetermined luminance threshold value Th, a region corresponding to the steel pipe S A boundary with the surroundings (that is, a portion corresponding to the edge of the outer surface of the steel pipe S) is detected. Such boundary detection processing is performed for each of the two monitoring directions (monitoring direction A and monitoring direction B) as shown in FIGS. 55A and 55B. The above values L G is set from the light receiving surface of the camera 120 as drift gauge is equal to or greater than a value obtained by adding the stopping distance to reach the stop from moving operation for the distance to the holding substrate 141 of the tip of the imaging probe Let
ここで、ゲージ送入判定部313は、周囲撮像画像の監視方向の両端(例えば、図55A及び図55Bにおいて、横軸座標の左端部及び右端部)から、対応する位置の輝度値と閾値Thとの大小比較を実施していく。その上で、ゲージ送入判定部313は、輝度値が初めて閾値Th以下となった位置を、着目している監視方向での鋼管外径に対応する位置として検出することができる。 Here, the gauge feed determining unit 313 determines the luminance value and threshold value Th of the corresponding position from both ends of the surrounding captured image in the monitoring direction (for example, the left end and the right end of the horizontal coordinate in FIGS. 55A and 55B). We will carry out a size comparison with. In addition, the gauge feeding determination unit 313 can detect the position where the luminance value is equal to or less than the threshold Th for the first time as the position corresponding to the outer diameter of the steel pipe in the monitoring direction of interest.
2つの監視方向A,Bに関して、鋼管外径に対応している位置の内側に存在する領域が、鋼管Sに対応する部分であると判断することができる。そこで、ゲージ送入判定部313は、周囲撮像画像の中心(W/2,H/2に対応する位置)を基準として、鋼管Sの端部からカメラ120の受光面までの離隔距離がLGのとき、鋼管Sが最適な位置にある場合の撮像画像上の外径をDs(円中心は、画像中心に等しい。)とすると、鋼管Sに対応する領域の幅がDs〜Ds+αの範囲に収まっているか否かを判断する。ここで、直径がDdであるドリフトゲージが鋼管Sの中心からずれたとしても、先端に設けたテーパ形状の部分(直径DT)が鋼管Sの内部に送入されれば良いことを考慮して、許容範囲αの具体的な大きさが適宜決定される。実際には、(Dd−DT)/2で表わされる大きさが周囲撮像画像において何ピクセルに対応するかに応じて、αの値が決定される。 With respect to the two monitoring directions A and B, it can be determined that the region existing inside the position corresponding to the outer diameter of the steel pipe is a portion corresponding to the steel pipe S. Therefore, the gauge feeding determination unit 313 determines that the separation distance from the end of the steel pipe S to the light receiving surface of the camera 120 is L G with reference to the center of the surrounding captured image (position corresponding to W / 2 and H / 2). When the outer diameter on the captured image when the steel pipe S is in the optimal position is D s (the center of the circle is equal to the image center), the width of the region corresponding to the steel pipe S is D s to D s. It is determined whether it is within the range of + α. Here, considering that the drift gauge diameter of D d is even deviated from the center of the steel pipe S, the portion of the tapered shape provided at a distal end (diameter D T) need be fed to the interior of the steel pipe S Thus, the specific size of the allowable range α is appropriately determined. Actually, the value of α is determined according to how many pixels the size represented by (D d −D T ) / 2 corresponds to in the surrounding captured image.
具体的には、ゲージ送入判定部313は、図55A及び図55Bに示したように、画像中心を通る監視方向Aにおいて、閾値Thで決定される鋼管背景領域(鋼管外径)の左側X1及び右側X2を検出するとともに、画像中心を通る監視方向Bにおいて、閾値Thで決定される鋼管背景領域(鋼管外径)の下側Y1及び上側Y2を検出する。その上で、ゲージ送入判定部313は、以下の式201〜式207で表わされる4つの条件が全て成立する場合に、鋼管Sがドリフトゲージを挿入可能な位置に適切に位置していると判断する。 Specifically, as shown in FIG. 55A and FIG. 55B, the gauge feeding determination unit 313 is the left side X1 of the steel pipe background region (steel pipe outer diameter) determined by the threshold Th in the monitoring direction A passing through the center of the image. And the lower side Y1 and the upper side Y2 of the steel pipe background region (steel pipe outer diameter) determined by the threshold Th in the monitoring direction B passing through the center of the image. In addition, the gauge feed determination unit 313 is appropriately positioned at a position where the steel pipe S can be inserted with the drift gauge when all of the four conditions represented by the following formulas 201 to 207 are satisfied. to decide.
W/2−(Ds+α)/2< X1 < W/2−Ds/2 ・・・(式201)
W/2−(Ds+α)/2< X2 < W/2−Ds/2 ・・・(式203)
H/2−(Ds+α)/2< Y1 < H/2−Ds/2 ・・・(式205)
H/2−(Ds+α)/2< Y2 < H/2−Ds/2 ・・・(式207)
W / 2− (D s + α) / 2 <X1 <W / 2−D s / 2 (Formula 201)
W / 2− (D s + α) / 2 <X2 <W / 2−D s / 2 (Formula 203)
H / 2− (D s + α) / 2 <Y1 <H / 2−D s / 2 (Formula 205)
H / 2− (D s + α) / 2 <Y2 <H / 2−D s / 2 (Formula 207)
ゲージ送入判定部313は、鋼管Sがドリフトゲージを挿入可能な位置に適切に位置していると判断した場合、その旨を撮像制御部201へと出力する。これにより、撮像制御部201は、ドリフトゲージの移動動作を継続させることができる。一方、ゲージ送入判定部313は、鋼管Sがドリフトゲージを挿入可能な位置に適切に位置していないと判断した場合、その旨を撮像制御部201へと出力する。その結果、撮像制御部201は、ドリフトゲージの移動動作を停止させるとともに、警告信号を外部に出力する。これにより、ドリフトゲージが鋼管Sの内部に送入されなかったり、ドリフトゲージが鋼管Sに衝突することで壊れてしまったりする等といった効率的な検査を阻害する要因を排除することができる。その結果、本実施形態に係るドリフトゲージを利用することで、効率的にドリフト検査及び鋼管内面検査を実施することが可能となる。 When the gauge feeding determination unit 313 determines that the steel pipe S is appropriately positioned at a position where the drift gauge can be inserted, the gauge feeding determination unit 313 outputs that fact to the imaging control unit 201. Thereby, the imaging control unit 201 can continue the movement operation of the drift gauge. On the other hand, when the gauge feeding determination unit 313 determines that the steel pipe S is not properly positioned at a position where the drift gauge can be inserted, the gauge feeding determination unit 313 outputs that fact to the imaging control unit 201. As a result, the imaging control unit 201 stops the movement operation of the drift gauge and outputs a warning signal to the outside. As a result, it is possible to eliminate factors that hinder efficient inspection, such as the drift gauge not being fed into the steel pipe S or the drift gauge being broken by colliding with the steel pipe S. As a result, the drift inspection and the steel pipe inner surface inspection can be efficiently performed by using the drift gauge according to the present embodiment.
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ照射位置判定部311及びゲージ送入判定部313では、周囲撮像画像における輝度の分布(輝度プロファイル)に着目することで、上記のような判定処理を行っている。ここで、周囲撮像画像において、環境光の輝度をより確実に高い値として、より正確に上記のような判定処理を行うために、鋼管Sの管端から鋼管内部を照明せずに周囲を照明するための別途の光源を設けても良い。 As described above, the laser irradiation position determination unit 311 and the gauge feed determination unit 313 according to this embodiment perform the determination process as described above by paying attention to the luminance distribution (luminance profile) in the surrounding captured image. Is going. Here, in the ambient captured image, the ambient light is illuminated from the pipe end of the steel pipe S without illuminating the inside of the steel pipe in order to perform the above-described determination processing more accurately by setting the brightness of the ambient light to a more reliably high value A separate light source may be provided.
以上、本実施形態に係る演算処理装置200が有する画像処理部203の構成について、詳細に説明した。 The configuration of the image processing unit 203 included in the arithmetic processing device 200 according to the present embodiment has been described above in detail.
以上、本実施形態に係る演算処理装置200の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、CPU等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。 Heretofore, an example of the function of the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment has been shown. Each component described above may be configured using a general-purpose member or circuit, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. In addition, the CPU or the like may perform all functions of each component. Therefore, it is possible to appropriately change the configuration to be used according to the technical level at the time of carrying out the present embodiment.
なお、上述のような本実施形態に係る演算処理装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。 A computer program for realizing each function of the arithmetic processing apparatus according to the present embodiment as described above can be produced and installed in a personal computer or the like. In addition, a computer-readable recording medium storing such a computer program can be provided. The recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like. Further, the above computer program may be distributed via a network, for example, without using a recording medium.
以上、本実施形態に係るドリフトゲージの構成について、詳細に説明した。本実施形態に係るドリフトゲージを利用することで、鋼管Sに対してドリフト検査を実施すると同時に、鋼管Sの内表面を周方向全周、全長にわたって検査することが可能となり、微小な凹凸形状の欠陥や模様状の欠陥を、高精度で同時に検出することができる。また、本実施形態に係るドリフトゲージにより、欠陥の発生位置を正確に特定することが可能となるため、鋼管Sの生産性や歩留まりの向上や、品質保証に大きく寄与することができる。 The configuration of the drift gauge according to the present embodiment has been described in detail above. By utilizing the drift gauge according to the present embodiment, it is possible to inspect the inner surface of the steel pipe S over the entire circumference in the circumferential direction and at the same time, while performing the drift inspection on the steel pipe S. Defects and pattern-like defects can be detected simultaneously with high accuracy. In addition, since the drift gauge according to the present embodiment can accurately identify the position where the defect occurs, it can greatly contribute to the improvement of the productivity and yield of the steel pipe S and the quality assurance.
(ハードウェア構成について)
次に、図56を参照しながら、本発明の各実施形態に係る演算処理装置200のハードウェア構成について、詳細に説明する。
(About hardware configuration)
Next, the hardware configuration of the arithmetic processing device 200 according to each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
演算処理装置200は、主に、CPU901と、ROM903と、RAM905と、を備える。また、演算処理装置200は、更に、バス907と、入力装置909と、出力装置911と、ストレージ装置913と、ドライブ915と、接続ポート917と、通信装置919とを備える。 The arithmetic processing device 200 mainly includes a CPU 901, a ROM 903, and a RAM 905. The arithmetic processing device 200 further includes a bus 907, an input device 909, an output device 911, a storage device 913, a drive 915, a connection port 917, and a communication device 919.
CPU901は、中心的な処理装置及び制御装置として機能し、ROM903、RAM905、ストレージ装置913、又はリムーバブル記録媒体921に記録された各種プログラムに従って、演算処理装置200内の動作全般又はその一部を制御する。ROM903は、CPU901が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。RAM905は、CPU901が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはCPUバス等の内部バスにより構成されるバス907により相互に接続されている。 The CPU 901 functions as a central processing device and control device, and controls all or a part of the operation in the arithmetic processing device 200 according to various programs recorded in the ROM 903, the RAM 905, the storage device 913, or the removable recording medium 921. To do. The ROM 903 stores programs used by the CPU 901, calculation parameters, and the like. The RAM 905 primarily stores programs used by the CPU 901, parameters that change as appropriate during execution of the programs, and the like. These are connected to each other by a bus 907 constituted by an internal bus such as a CPU bus.
バス907は、ブリッジを介して、PCI(Peripheral Component Interconnect/Interface)バスなどの外部バスに接続されている。 The bus 907 is connected to an external bus such as a PCI (Peripheral Component Interconnect / Interface) bus via a bridge.
入力装置909は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ及びレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置909は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段(いわゆる、リモコン)であってもよいし、演算処理装置200の操作に対応したPDA等の外部接続機器923であってもよい。更に、入力装置909は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、CPU901に出力する入力制御回路などから構成されている。ユーザは、この入力装置909を操作することにより、演算処理装置200に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。 The input device 909 is an operation unit operated by the user, such as a mouse, a keyboard, a touch panel, a button, a switch, and a lever. The input device 909 may be, for example, remote control means (so-called remote control) using infrared rays or other radio waves, or may be an external connection device 923 such as a PDA corresponding to the operation of the arithmetic processing device 200. May be. Furthermore, the input device 909 includes, for example, an input control circuit that generates an input signal based on information input by a user using the operation unit and outputs the input signal to the CPU 901. By operating the input device 909, the user can input various data or instruct processing operations to the arithmetic processing device 200.
出力装置911は、取得した情報をユーザに対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、CRTディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ELディスプレイ装置及びランプなどの表示装置や、スピーカ及びヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置911は、例えば、演算処理装置200が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、演算処理装置200が行った各種処理により得られた結果を、テキスト又はイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。 The output device 911 is configured by a device capable of visually or audibly notifying acquired information to the user. Such devices include display devices such as CRT display devices, liquid crystal display devices, plasma display devices, EL display devices and lamps, audio output devices such as speakers and headphones, printer devices, mobile phones, and facsimiles. The output device 911 outputs results obtained by various processes performed by the arithmetic processing device 200, for example. Specifically, the display device displays the results obtained by various processes performed by the arithmetic processing device 200 as text or images. On the other hand, the audio output device converts an audio signal composed of reproduced audio data, acoustic data, and the like into an analog signal and outputs the analog signal.
ストレージ装置913は、演算処理装置200の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置913は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、又は光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置913は、CPU901が実行するプログラムや各種データ、及び外部から取得した各種のデータなどを格納する。 The storage device 913 is a data storage device configured as an example of a storage unit of the arithmetic processing device 200. The storage device 913 includes, for example, a magnetic storage device such as an HDD (Hard Disk Drive), a semiconductor storage device, an optical storage device, or a magneto-optical storage device. The storage device 913 stores programs executed by the CPU 901, various data, various data acquired from the outside, and the like.
ドライブ915は、記録媒体用リーダライタであり、演算処理装置200に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ915は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体921に記録されている情報を読み出して、RAM905に出力する。また、ドライブ915は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体921に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体921は、例えば、CDメディア、DVDメディア、Blu−ray(登録商標)メディア等である。また、リムーバブル記録媒体921は、コンパクトフラッシュ(登録商標)(CompactFlash:CF)、フラッシュメモリ、又は、SDメモリカード(Secure Digital memory card)等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体921は、例えば、非接触型ICチップを搭載したICカード(Integrated Circuit card)又は電子機器等であってもよい。 The drive 915 is a recording medium reader / writer, and is built in or externally attached to the arithmetic processing unit 200. The drive 915 reads information recorded on a removable recording medium 921 such as a mounted magnetic disk, optical disk, magneto-optical disk, or semiconductor memory, and outputs the information to the RAM 905. The drive 915 can also write a record on a removable recording medium 921 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory. The removable recording medium 921 is, for example, a CD medium, a DVD medium, a Blu-ray (registered trademark) medium, or the like. Further, the removable recording medium 921 may be a compact flash (registered trademark) (CompactFlash: CF), a flash memory, an SD memory card (Secure Digital memory card), or the like. Further, the removable recording medium 921 may be, for example, an IC card (Integrated Circuit card) on which a non-contact type IC chip is mounted, an electronic device, or the like.
接続ポート917は、機器を演算処理装置200に直接接続するためのポートである。接続ポート917の一例として、USB(Universal Serial Bus)ポート、IEEE1394ポート、SCSI(Small Computer System Interface)ポート、RS−232Cポート等がある。この接続ポート917に外部接続機器923を接続することで、演算処理装置200は、外部接続機器923から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器923に各種のデータを提供したりする。 The connection port 917 is a port for directly connecting a device to the arithmetic processing device 200. Examples of the connection port 917 include a USB (Universal Serial Bus) port, an IEEE 1394 port, a SCSI (Small Computer System Interface) port, and an RS-232C port. By connecting the external connection device 923 to the connection port 917, the arithmetic processing apparatus 200 acquires various data directly from the external connection device 923 or provides various data to the external connection device 923.
通信装置919は、例えば、通信網925に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置919は、例えば、有線もしくは無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)、又はWUSB(Wireless USB)用の通信カード等である。また、通信装置919は、光通信用のルータ、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)用のルータ、又は、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置919は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばTCP/IP等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置919に接続される通信網925は、有線又は無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内LAN、社内LAN、赤外線通信、ラジオ波通信又は衛星通信等であってもよい。 The communication device 919 is a communication interface configured with, for example, a communication device for connecting to the communication network 925. The communication device 919 is, for example, a communication card for wired or wireless LAN (Local Area Network), Bluetooth (registered trademark), or WUSB (Wireless USB). The communication device 919 may be a router for optical communication, a router for ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), or a modem for various communication. The communication device 919 can transmit and receive signals and the like according to a predetermined protocol such as TCP / IP, for example, with the Internet and other communication devices. In addition, the communication network 925 connected to the communication device 919 is configured by a wired or wireless network, for example, the Internet, a home LAN, an in-house LAN, infrared communication, radio wave communication, satellite communication, or the like. May be.
以上、本発明の各実施形態に係る演算処理装置200の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。 Heretofore, an example of the hardware configuration capable of realizing the function of the arithmetic processing device 200 according to each embodiment of the present invention has been shown. Each component described above may be configured using a general-purpose member, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. Therefore, it is possible to change the hardware configuration to be used as appropriate according to the technical level at the time of carrying out this embodiment.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
10 管状体内表面検査装置
100 管状体撮像装置
110 照明機構
111 レーザ光源
113 円錐状の光学素子
115 円錐状照明光源
117 円環状の基台
119 発光素子
120 カメラ
130 回転量測定装置
141 保持基板
143 連結部材
150 駆動制御装置
200 演算処理装置
201 撮像制御部
203 画像処理部
205 表示制御部
207 記憶部
211,251,281 A/D変換部
213,253,283 環状ビームセンター算出部
215,255,285 座標変換部
217,257,287 縞画像フレーム生成部
219,259,289 画像算出部
221,261,291 光切断線処理部
223,263,293 深さ画像算出部
225,265,295 輝度画像算出部
227,267,299 回転補正部
229,273,301 検出処理部
269 深さ画像補完部
271 輝度画像補完部
297 照明光輝度画像生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Tubular body surface inspection apparatus 100 Tubular body imaging device 110 Illumination mechanism 111 Laser light source 113 Conical optical element 115 Conical illumination light source 117 Toroidal base 119 Light emitting element 120 Camera 130 Rotation amount measuring device 141 Holding substrate 143 Connecting member DESCRIPTION OF SYMBOLS 150 Drive control apparatus 200 Arithmetic processing apparatus 201 Imaging control part 203 Image processing part 205 Display control part 207 Storage part 211,251,281 A / D conversion part 213,253,283 Annular beam center calculation part 215,255,285 Coordinate conversion Sections 217, 257, 287 Stripe image frame generation section 219, 259, 289 Image calculation section 221, 261, 291 Optical section line processing section 223, 263, 293 Depth image calculation section 225, 265, 295 Luminance image calculation section 227, 267, 299 Rotation correction unit 29,273,301 detection processing unit 269 depth image compensating unit 271 luminance image compensating unit 297 light luminance image generating unit
Claims (18)
前記管状体撮像装置により生成された前記環状ビーム画像に対して画像処理を行い、前記管状体の内表面に欠陥が存在するかを判断する演算処理装置と、
を備え、
前記管状体撮像装置は、
前記環状のレーザ光を前記管状体の内表面の全周方向に対して照射するレーザ光照射装置を少なくとも有する照明機構と、
前記環状のレーザ光が照射された内表面を撮像する撮像装置と、
前記管状体撮像装置の前記管状体の管軸方向に沿った移動の際に生じる前記管状体の管周方向の回転の向き及び大きさを測定する回転量測定装置と、
を有しており、
前記演算処理装置は、
それぞれの前記環状ビーム画像における前記環状のレーザ光の照射部分の重心位置と半径とをそれぞれ算出する環状ビームセンター算出部と、
算出された前記重心位置、及び、当該重心位置と前記環状のレーザ光の照射部分との離隔量に基づいて前記環状ビーム画像の座標系を変換し、それぞれの前記環状のレーザ光の照射部分を前記管状体の管周方向に展開した線分である光切断線を含む帯状の領域である光切断画像を複数生成する座標変換部と、
前記光切断画像それぞれを前記管軸方向に沿って順に配列させた縞画像フレームに基づいて、前記管状体の内表面の凹凸状態を表す深さ画像と、前記管状体の内表面における前記環状のレーザ光の輝度分布を表す輝度画像と、を算出する画像算出部と、
算出された前記深さ画像及び前記輝度画像のそれぞれについて、前記回転量測定装置により測定された前記回転の向き及び大きさを用いて、前記管周方向の回転に伴う管周方向の位置ズレを補正する回転補正部と、
補正された前記深さ画像及び前記輝度画像に基づいて、前記管状体の内表面に存在する欠陥を検出する検出処理部と、
を有し、
前記画像算出部は、前記管周方向に沿った前記光切断線の線幅方向の重心位置を算出し、前記半径を、前記光切断画像に対して予め指定した管軸方向の位置である基準位置として、当該基準位置と前記重心位置との変位量に基づいて前記深さ画像を算出する、管状体内表面検査装置。 While moving along the tube axis direction of the tubular body, irradiating an annular laser beam to the entire circumferential direction of the inner surface of the tubular body, and imaging the inner surface irradiated with the annular laser beam A tubular body imaging device that generates a plurality of annular beam images, which are captured images of the annular laser light on the inner surface, along the tube axis direction of the tubular body;
An arithmetic processing unit that performs image processing on the annular beam image generated by the tubular body imaging device and determines whether a defect exists on the inner surface of the tubular body;
With
The tubular body imaging device comprises:
An illumination mechanism having at least a laser beam irradiation device that irradiates the annular laser beam to the entire circumferential direction of the inner surface of the tubular body;
An imaging device for imaging the inner surface irradiated with the annular laser beam;
A rotation amount measuring device that measures the direction and magnitude of rotation of the tubular body in the tube circumferential direction that occurs when the tubular body imaging device moves along the tube axis direction of the tubular body;
Have
The arithmetic processing unit includes:
An annular beam center calculating unit for calculating the center of gravity position and radius of the irradiated portion of the annular laser beam in each of the annular beam images;
The coordinate system of the annular beam image is converted based on the calculated center-of-gravity position and the distance between the center-of-gravity position and the annular laser light irradiation portion, and each annular laser light irradiation portion is converted. A coordinate conversion unit that generates a plurality of light cutting images that are band-like regions including light cutting lines that are line segments developed in the tube circumferential direction of the tubular body;
Based on a striped image frame in which each of the light-cut images is sequentially arranged along the tube axis direction, a depth image representing an uneven state of the inner surface of the tubular body, and the annular shape on the inner surface of the tubular body A luminance image representing the luminance distribution of the laser light, and an image calculating unit for calculating
For each of the calculated depth image and luminance image, the displacement in the tube circumferential direction accompanying the rotation in the tube circumferential direction is determined using the direction and magnitude of the rotation measured by the rotation amount measuring device. A rotation correction unit to correct,
Based on the corrected depth image and the luminance image, a detection processing unit that detects a defect present on the inner surface of the tubular body;
Have
The image calculation unit calculates a barycentric position in the line width direction of the light cutting line along the tube circumferential direction, and the radius is a reference that is a position in the tube axis direction designated in advance for the light cutting image. A tubular body surface inspection apparatus that calculates the depth image as a position based on a displacement amount between the reference position and the gravity center position.
前記輝度画像は、管軸方向のそれぞれの位置での前記環状のレーザ光の輝度の一次元分布が前記管軸方向に沿って順に配列された、二次元の輝度分布を表す画像であり、
前記回転補正部は、前記深さ画像及び前記輝度画像のそれぞれについて、前記管軸方向のそれぞれの位置での前記一次元分布を、該当する前記管軸方向の位置で測定された前記回転の向きとは逆方向に、測定された前記回転の大きさだけ平行移動させることで、前記位置ズレを補正する、請求項1に記載の管状体内表面検査装置。 The depth image is an image representing a two-dimensional uneven state distribution in which the one-dimensional distribution of the uneven state at each position in the tube axis direction is sequentially arranged along the tube axis direction,
The luminance image is an image representing a two-dimensional luminance distribution in which a one-dimensional distribution of the luminance of the annular laser beam at each position in the tube axis direction is sequentially arranged along the tube axis direction,
The rotation correction unit, for each of the depth image and the brightness image, the one-dimensional distribution at each position in the tube axis direction, and the rotation direction measured at the corresponding position in the tube axis direction. The tubular body surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the positional deviation is corrected by translating the measured amount of rotation in the opposite direction.
前記駆動機構は、前記回転量測定装置により測定された前記回転の向きと大きさを用いて、前記回転の大きさが所定の閾値以下となるように前記管周方向の回転を制御しながら、前記照明機構及び前記撮像装置を前記管軸方向に沿って移動させる、請求項1〜3の何れか1項に記載の管状体内表面検査装置。 The tubular body imaging device includes a drive mechanism that performs at least movement of the illumination mechanism and the imaging device along the tube axis direction and rotation of the tube circumferential direction,
The drive mechanism uses the direction and magnitude of the rotation measured by the rotation amount measuring device, while controlling the rotation in the pipe circumferential direction so that the magnitude of the rotation is a predetermined threshold value or less. The tubular body surface inspection device according to claim 1, wherein the illumination mechanism and the imaging device are moved along the tube axis direction.
前記深さ画像及び前記輝度画像の画素値が、欠陥部位特定のための第2の閾値以上であるか否かに基づいて欠陥部位を特定し、
特定した前記欠陥部位について、当該欠陥部位の形態及び画素値に関する特徴量情報を抽出し、
抽出した特徴量情報に基づいて、前記管状体の内表面に存在する欠陥を判別する、請求項1〜5の何れか1項に記載の管状体内表面検査装置。 The detection processing unit
Identifying a defect site based on whether the pixel values of the depth image and the luminance image are greater than or equal to a second threshold for defect site identification;
For the identified defective part, extract feature quantity information regarding the form and pixel value of the defective part,
The tubular body surface inspection apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a defect existing on an inner surface of the tubular body is determined based on the extracted feature amount information.
前記照明機構及び前記撮像装置を連結して固定する1又は複数の連結部材を更に有し、
前記管状体撮像装置が前記管状体の内部に送入される際、及び、当該管状体撮像装置が前記管状体の内部から送出される際のそれぞれで、前記連結部材により前記環状のレーザ光が遮蔽されることで生じた遮蔽領域を含む前記環状ビーム画像を生成するとともに、当該管状体撮像装置の送入と送出との間に、送入時の前記環状ビーム画像の遮蔽領域と送出時の前記環状ビーム画像の遮蔽領域とが重ならないように当該管状体撮像装置を回転し、
前記座標変換部は、前記管状体の内表面の所定の位置を基準点として送入時及び送出時の前記環状ビーム画像の座標系をそれぞれ変換し、送入時における複数の前記光切断画像及び送出時における複数の前記光切断画像を生成し、
前記画像算出部は、
送入時の前記光切断画像又は送出時の前記光切断画像を利用して、当該光切断画像における前記遮蔽領域の位置を特定し、
送入時又は送出時の前記環状ビーム画像に基づいて算出され、前記回転補正部により補正された前記深さ画像及び前記輝度画像において、前記遮蔽領域を、送出時又は送入時の前記環状ビーム画像に基づいて算出され、前記回転補正部により補正された前記深さ画像及び前記輝度画像を利用して補完する、請求項1〜6の何れか1項に記載の管状体内表面検査装置。 The tubular body imaging device comprises:
It further has one or a plurality of connecting members for connecting and fixing the illumination mechanism and the imaging device,
When the tubular body imaging device is sent into the tubular body and when the tubular body imaging device is sent out from the inside of the tubular body, the annular laser beam is emitted by the connecting member. The annular beam image including the shielding area generated by being shielded is generated, and between the sending and sending of the tubular body imaging device, the shielding area of the annular beam image at the time of feeding and Rotate the tubular body imaging device so as not to overlap the shielded area of the annular beam image,
The coordinate conversion unit converts a coordinate system of the annular beam image at the time of sending and at the time of sending, with a predetermined position on the inner surface of the tubular body as a reference point, and a plurality of the light-cut images at the time of sending and Generating a plurality of the light-cutting images at the time of transmission;
The image calculation unit
Using the light cut image at the time of sending or the light cut image at the time of sending, the position of the shielding area in the light cut image is specified,
In the depth image and the luminance image calculated based on the annular beam image at the time of sending or sending and corrected by the rotation correction unit, the shielded region is defined as the annular beam at the time of sending or sending. The tubular body surface inspection apparatus according to any one of claims 1 to 6, which is complemented using the depth image and the luminance image calculated based on an image and corrected by the rotation correction unit.
前記撮像装置は、前記環状のレーザ光及び前記円錐状の照明光が照射された前記内表面を、前記環状のレーザ光の照射部分と、前記円錐状の照明光の照射領域とが同一視野内に収まるように撮像し、
前記座標変換部は、更に、前記円錐状の照明光の照射領域を前記管状体の管周方向に展開した帯状の領域である照明光輝度画像を、管状体の管軸方向に沿って複数生成し、
前記回転補正部は、算出された前記照明光輝度画像について、前記回転量測定装置により測定された前記回転の向き及び大きさを用いて、前記管周方向の回転に伴う管周方向の位置ズレを補正し、
前記検出処理部は、補正された前記照明光輝度画像を更に用いて、前記管状体の内表面に存在する欠陥を検出する、請求項1〜7の何れか1項に記載の管状体内表面検査装置。 The illumination mechanism further includes a conical illumination light source that emits conical illumination light with respect to the entire circumferential direction of the inner surface of the tubular body,
In the imaging apparatus, the irradiation surface of the annular laser light and the irradiation area of the conical illumination light are within the same field of view on the inner surface irradiated with the annular laser light and the conical illumination light. Image to fit in,
The coordinate conversion unit further generates a plurality of illumination light luminance images, which are band-like regions obtained by expanding the irradiation region of the conical illumination light in the tube circumferential direction of the tubular body along the tube axis direction of the tubular body. And
The rotation correction unit uses the rotation direction and size measured by the rotation amount measurement device for the calculated illumination light luminance image, and causes a displacement in the tube circumferential direction accompanying the rotation in the tube circumferential direction. To correct
The tubular body surface inspection according to any one of claims 1 to 7, wherein the detection processing unit further detects a defect existing on the inner surface of the tubular body using the corrected illumination light luminance image. apparatus.
それぞれの前記環状ビーム画像における前記環状のレーザ光の照射部分の重心位置と半径とをそれぞれ算出するステップと、
算出された前記重心位置、及び、当該重心位置と前記環状のレーザ光の照射部分との離隔量に基づいて前記環状ビーム画像の座標系を変換し、それぞれの前記環状のレーザ光の照射部分を前記管状体の周方向に展開した線分である光切断線を含む帯状の領域である光切断画像を複数生成するステップと、
前記光切断画像それぞれを前記管軸方向に沿って順に配列させた縞画像フレームに基づいて、前記管状体の内表面の凹凸状態を表す深さ画像と、前記管状体の内表面における前記環状のレーザ光の輝度分布を表す輝度画像と、を算出するステップと、
算出された前記深さ画像及び前記輝度画像のそれぞれについて、測定された前記回転の向き及び大きさを用いて、前記管周方向の回転に伴う管周方向の位置ズレを補正するステップと、
補正された前記深さ画像及び前記輝度画像に基づいて、前記管状体の内表面に存在する欠陥を検出するステップと、
を含み、
前記深さ画像と前記輝度画像とを算出するステップでは、前記周方向に沿った前記光切断線の線幅方向の重心位置が算出され、前記半径を、前記光切断画像に対して予め指定した管軸方向の位置である基準位置として、当該基準位置と前記重心位置との変位量に基づいて前記深さ画像が算出される、管状体内表面検査方法。 An annular laser beam with respect to the entire circumferential direction of the inner surface of the tubular body while moving along the tube axis direction of the tubular body while measuring the direction and magnitude of rotation occurring in the circumferential direction of the tubular body And an annular beam image, which is an image of the annular laser light on the inner surface, is taken along the tube axis direction of the tubular body by imaging the inner surface irradiated with the annular laser light. Generating step;
Calculating a center of gravity position and a radius of an irradiation portion of the annular laser beam in each of the annular beam images;
The coordinate system of the annular beam image is converted based on the calculated center-of-gravity position and the distance between the center-of-gravity position and the annular laser light irradiation portion, and each annular laser light irradiation portion is converted. Generating a plurality of light cutting images that are band-like regions including light cutting lines that are line segments developed in the circumferential direction of the tubular body;
Based on a striped image frame in which each of the light-cut images is sequentially arranged along the tube axis direction, a depth image representing an uneven state of the inner surface of the tubular body, and the annular shape on the inner surface of the tubular body Calculating a luminance image representing a luminance distribution of the laser light;
For each of the calculated depth image and the luminance image, using the measured rotation direction and magnitude, correcting the displacement in the tube circumferential direction accompanying the rotation in the tube circumferential direction;
Detecting a defect present on the inner surface of the tubular body based on the corrected depth image and the luminance image;
Including
In the step of calculating the depth image and the luminance image, a barycentric position in the line width direction of the light cutting line along the circumferential direction is calculated, and the radius is designated in advance for the light cutting image. A tubular body surface inspection method in which the depth image is calculated based on a displacement amount between the reference position and the gravity center position as a reference position that is a position in the tube axis direction.
請求項1〜7及び請求項9の何れか1項に記載の管状体内表面検査装置が有する管状体撮像装置のうち、少なくとも照明機構及び撮像装置が、送入側の先端部に設けられており、
請求項1〜7及び請求項9の何れか1項に記載の管状体内表面検査装置が有する演算処理装置は、前記鋼管の内部表面に欠陥が存在するかを判断する、ドリフトゲージ。 A drift gauge that moves inside the steel pipe along the pipe axis direction during drift inspection of the steel pipe,
Among the tubular body imaging devices included in the tubular body surface inspection device according to any one of claims 1 to 7 and claim 9, at least the illumination mechanism and the imaging device are provided at the distal end portion on the feeding side. ,
The arithmetic processing apparatus which the tubular body surface inspection apparatus of any one of Claims 1-7 and Claim 9 has is a drift gauge which judges whether a defect exists in the internal surface of the said steel pipe.
前記撮像制御部は、前記ドリフトゲージの移動開始に伴い、所定の時間間隔で撮像処理を開始させて、前記ドリフトゲージを中心として前記鋼管と当該鋼管の周囲を撮像した周囲撮像画像を、管状体の管軸方向に沿って複数生成させる、請求項11に記載のドリフトゲージ。 The arithmetic processing device performs imaging control including movement control of the tubular body imaging device along the tube axis direction, irradiation control of the illumination mechanism in the tubular body imaging device, and imaging control in the imaging device. An imaging control unit;
The imaging control unit starts imaging processing at a predetermined time interval with the start of movement of the drift gauge, and captures a surrounding captured image obtained by imaging the steel pipe and the periphery of the steel pipe with the drift gauge as a center. The drift gauge according to claim 11, wherein a plurality of drift gauges are generated along the tube axis direction.
前記撮像制御部は、前記レーザ照射位置判定部により前記環状のレーザ光の照射を開始すべき位置に到達したと判断された場合に、前記環状のレーザ光の前記内表面への照射を開始させる、請求項12に記載のドリフトゲージ。 The arithmetic processing unit determines whether the imaging device has reached a position where the annular laser beam irradiation should start based on a result of detecting an outer diameter of the steel pipe based on a luminance distribution in the surrounding captured image. A laser irradiation position determination unit that
The imaging control unit starts irradiation of the inner surface of the annular laser beam when the laser irradiation position determination unit determines that the position where irradiation of the annular laser beam is to start is reached. The drift gauge according to claim 12.
前記周囲撮像画像における所定の監視方向について輝度分布を特定し、
前記監視方向について、輝度に関する所定の閾値に基づき、設置されている前記鋼管の外径に対応する位置を検出し、
検出した前記鋼管の外径の大きさが所定の閾値以上の値を有している場合に、前記環状のレーザ光の照射を開始すべき位置に到達したと判断する、請求項13に記載のドリフトゲージ。 The laser irradiation position determination unit
Specifying a luminance distribution for a predetermined monitoring direction in the surrounding captured image;
For the monitoring direction, based on a predetermined threshold value for brightness, detect a position corresponding to the outer diameter of the installed steel pipe,
It is judged that the position where irradiation of the annular laser beam should be started is determined when the detected outer diameter of the steel pipe has a value equal to or greater than a predetermined threshold value. Drift gauge.
前記撮像制御部は、前記ゲージ送入判定部により前記鋼管が前記ドリフトゲージを挿入可能な位置に設置されていないと判断された場合に、前記ドリフトゲージの送入動作を停止させる、請求項12〜14の何れか1項に記載のドリフトゲージ。 The arithmetic processing unit determines whether the steel pipe is installed at a position where the drift gauge can be inserted based on the result of detecting the installation position of the steel pipe based on the luminance distribution in the surrounding captured image. A determination unit;
The imaging control unit stops the operation of feeding the drift gauge when the gauge feeding determination unit determines that the steel pipe is not installed at a position where the drift gauge can be inserted. The drift gauge of any one of -14.
前記鋼管と前記撮像装置の受光面との間の離隔距離が所定の値となった際の前記周囲撮像画像について、互いに直交する2つの監視方向の輝度分布を特定し、
前記2つの監視方向のそれぞれについて、輝度に関する所定の閾値に基づき、設置されている前記鋼管の外径に対応する位置を検出し、
検出した前記鋼管の外径の位置が、周囲撮像画像の中心を基準として所定の範囲内に位置している場合に、前記鋼管が前記ドリフトゲージを挿入可能な位置に設置されていると判断する、請求項15に記載のドリフトゲージ。 The gauge feeding determination unit
For the surrounding captured image when the separation distance between the steel pipe and the light receiving surface of the imaging device becomes a predetermined value, specify the luminance distribution in two monitoring directions orthogonal to each other,
For each of the two monitoring directions, based on a predetermined threshold value for brightness, a position corresponding to the outer diameter of the steel pipe that is installed is detected,
When the detected position of the outer diameter of the steel pipe is located within a predetermined range with reference to the center of the surrounding captured image, it is determined that the steel pipe is installed at a position where the drift gauge can be inserted. The drift gauge according to claim 15.
送入側の先端部に、請求項1〜7及び請求項9の何れか1項に記載の管状体内表面検査装置が有する管状体撮像装置のうち、少なくとも照明機構及び撮像装置が設けられたドリフトゲージを、前記鋼管の管軸方向に沿って移動させて、環状ビーム画像を、管状体の管軸方向に沿って複数生成し、
請求項1〜7及び請求項9の何れか1項に記載の管状体内表面検査装置が有する演算処理装置により、前記鋼管の内部表面に欠陥が存在するかを判断する、ドリフト検査方法。
A drift inspection method for performing a drift inspection of a steel pipe using a drift gauge that moves along the pipe axis direction inside the steel pipe,
A drift in which at least an illumination mechanism and an imaging device are provided among the tubular body imaging devices included in the tubular body surface inspection device according to any one of claims 1 to 7 and claim 9 at a distal end portion on a sending side. A plurality of annular beam images are generated along the tube axis direction of the tubular body by moving the gauge along the tube axis direction of the steel tube;
The drift inspection method which judges whether the defect exists in the internal surface of the said steel pipe with the arithmetic processing apparatus which the tubular body surface inspection apparatus of any one of Claims 1-7 and Claim 9 has.
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