專利名稱:鋼材的材質(zhì)判斷裝置和鋼材的材質(zhì)判斷方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種辨別鋼材是由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材、還是由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材的鋼材的材質(zhì)判斷裝置和鋼材的材質(zhì)判斷方法。
背景技術(shù):
作為判斷鋼材的含碳量、辨別鋼材是由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材、還是由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材的方法,已知由檢查員通過目視來觀察在用研磨機(jī)等摩擦鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花并由檢查員根據(jù)觀察到的火花的狀態(tài)來進(jìn)行上述判斷、辨別的方法。作為用于提高鋼的強(qiáng)度的添加剤,存在通過提高淬透性、固溶效果等來提高鋼的強(qiáng)度的添加剤。作為這樣的添加劑的具體例子,能夠列舉V、Cr、Mo、Nb、Cu、Ni。但是,上述的判斷、辨別的方法由于判斷結(jié)果、辨別結(jié)果取決于檢查員的技能,因此有以下的問題,即判斷、辨別的精度不穩(wěn)定,另外需要熟練的檢查員。提出了以穩(wěn)定且高精度地進(jìn)行上述判斷為目的的鋼材檢查裝置(例如參照日本專利第3482265號(hào)公報(bào))。但是,日本專利第3482265號(hào)的鋼材檢查裝置并不是以穩(wěn)定且高精度地進(jìn)行上述辨別為目的的裝置,因此依然希望開發(fā)ー種能夠穩(wěn)定且高精度地進(jìn)行上述辨別的裝置和方法。
發(fā)明內(nèi)容
因此,本發(fā)明的目的在于提供一種鋼材的材質(zhì)判斷裝置和鋼材的材質(zhì)判斷方法,能夠穩(wěn)定且高精度地辨別鋼材是由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材、還是由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材。本發(fā)明提供一種鋼材的材質(zhì)判斷裝置,其特征在于,具備攝像單元,其連續(xù)多次拍攝摩擦鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花,生成多個(gè)彩色攝像圖像;檢測單元,其從由上述攝像單元生成的各彩色攝像圖像中檢測與火花對(duì)應(yīng)的火花像素,并且從檢測出的該火花像素中檢測辨別用顏色成分的濃度低于第一濃度閾值的像素來作為低濃度像素,該辨別用顔色成分是從RGB的各顔色成分中選擇的某一個(gè)顏色成分;計(jì)算單元,其針對(duì)全部彩色攝像圖像將由上述檢測単元檢測出的各彩色攝像圖像中的火花像素的個(gè)數(shù)進(jìn)行相加來算出火花像素的總數(shù),針對(duì)全部彩色攝像圖像將由上述檢測單元檢測出的各彩色攝像圖像中的低濃度像素的個(gè)數(shù)進(jìn)行相加來算出低濃度像素的總數(shù),并算出上述低濃度像素的總數(shù)相對(duì)于上述火花像素的總數(shù)的比例;以及辨別單元,在上述比例為辨別用閾值以上的情況下,該辨別単元判斷為上述鋼材是由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材,在上述比例低于上述辨別用閾值的情況下,判斷為上述鋼材是由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼 材。在此,RGB是指紅(Red)、綠(Green)、藍(lán)(Blue) 3 種顏色。
辨別用顔色成分是指為了辨別鋼材是由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材、還是由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材而選擇的RGB各顔色成分中的ー個(gè)成分。第一濃度閾值是指用于從火花像素中檢測出低濃度像素的閾值。辨別用閾值是指用于辨別鋼材是由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材、還是由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材的閾值。如上所述,根據(jù)本發(fā)明所涉及的材質(zhì)判斷裝置,根據(jù)低濃度像素的總數(shù)相對(duì)于火花像素的總數(shù)的比例(以下適當(dāng)?shù)胤Q為“低濃度像素占有率”)與辨別用閾值之間的大小關(guān)系,自動(dòng)地辨別鋼材是由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材、還是由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材。因此,根據(jù)本發(fā)明所涉及的材質(zhì)判斷裝置,上 述辨別結(jié)果不取決于進(jìn)行辨別的檢查員的技能,能夠穩(wěn)定地進(jìn)行該辨別。此外,作為用于提高鋼的強(qiáng)度的添加剤,如上所述,能夠列舉通過提高淬透性、固溶效果等來提高鋼的強(qiáng)度的添加剤,作為這樣的添加劑的具體例子,能夠列舉V、Cr、Mo、Nb、Cu、Ni。在分別摩擦由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材、由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花中,存在從RGB各顏色成分中選擇的某ー個(gè)特定顔色成分的濃度低的低濃度部分。在對(duì)摩擦由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花和摩擦由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花進(jìn)行比較時(shí),該摩擦由高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花的低濃度部分相對(duì)于整體火花所占的比例大。換句話說,在對(duì)摩擦由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花和摩擦由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花進(jìn)行比較時(shí),該摩擦由高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花的低濃度像素占有率大。預(yù)先調(diào)查摩擦由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花和摩擦由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花各自的低濃度像素占有率,對(duì)低濃度像素占有率設(shè)定用于辨別高強(qiáng)度鋼和普通鋼的辨別用閾值。由此,本發(fā)明所涉及的材質(zhì)判斷裝置能夠高精度地辨別鋼材是由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材、還是由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材。在分別摩擦由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材和由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花的彩色攝像圖像中,除了與各個(gè)火花對(duì)應(yīng)的火花區(qū)域以外,還存在位于火花區(qū)域周圍的周圍區(qū)域和顯示火花的背景圖像的區(qū)域即背景區(qū)域?;鸹▍^(qū)域的彩色濃度基本上比周圍區(qū)域和背景區(qū)域高。因此,作為從彩色攝像圖像中檢測在計(jì)算上述低濃度像素占有率時(shí)使用的火花像素的方法,能夠考慮火花像素和其它像素的ニ值化。但是,火花的亮度對(duì)于每個(gè)火花都不同,因此,在一幅彩色攝像圖像中存在與多個(gè)火花對(duì)應(yīng)的多個(gè)火花區(qū)域的情況下,在火花區(qū)域之間彩色濃度不同。另外,具有以下的傾向,即火花區(qū)域的彩色濃度越高,則位于該火花區(qū)域周圍的周圍區(qū)域的彩色濃度越高。彩色濃度高的周圍區(qū)域的彩色濃度有時(shí)比彩色濃度低的火花區(qū)域的彩色濃度高。因此,在將上述ニ值化用閾值設(shè)定為比彩色濃度低的火花區(qū)域的彩色濃度還低的彩色濃度時(shí),有可能將構(gòu)成彩色濃度高的周圍區(qū)域的像素檢測為火花像素。另ー方面,在將上述ニ值化用閾值設(shè)定為比彩色濃度高的周圍區(qū)域的彩色濃度還高的彩色濃度時(shí),有可能無法將構(gòu)成彩色濃度低的火花區(qū)域的火花像素檢測為火花像素。從高精度地檢測火花像素的觀點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選上述檢測單元進(jìn)行以下處理 第一處理,從構(gòu)成上述各彩色攝像圖像的各像素行中檢測火花候選像素群,該火花候選像素群由沿著上述各像素行相互連續(xù)并且檢測用顔色成分的濃度為第二濃度閾值以上的像素構(gòu)成,該檢測用顔色成分是從RGB各顔色成分中選擇的某一個(gè)顏色成分;以及第二處理,檢測構(gòu)成各上述火花候選像素群的像素的上述檢測用顔色成分的最高濃度,從構(gòu)成各上述火花候選像素群的像素中檢測上述檢測用顔色成分的濃度為第三濃度閾值以上的像素來作為火花像素,該第三濃度閾值低于上述最高濃度并且大于上述第二濃度閾值。在此,像素行是指在攝像圖像的橫方向或縱方向上從攝像圖像的一端側(cè)到另一端側(cè)連接為直線狀的像素的列,列的寬度方向的像素?cái)?shù)是I個(gè)。檢測用顔色成分是指為了從攝像圖像中檢測出火花候選像素群而選擇的RGB各顏色成分中的ー個(gè)成分。第二濃度閾值是指為了從攝像圖像中檢測出火花候選像素群而設(shè)定的像素的濃度的閾值?;鸹ê蜻x像素群是指有可能是火花區(qū)域的像素的群。第三濃度閾值是指為了從構(gòu)成火花候選像素群的像素中檢測出構(gòu)成火花像素群的像素而設(shè)定的像素的濃度的閾值。第一處理是以下的處理,即從各彩色攝像圖像的各像素行中,檢測由沿著構(gòu)成各彩色攝像圖像的像素行相互連續(xù)并且檢測用顔色成分的濃度為第二濃度閾值以上的像素構(gòu)成的火花候選像素群,該檢測用顔色成分是從RGB各顔色成分中選擇的某一個(gè)顏色成分。對(duì)于檢測用顏色成分的濃度,基本上是火花區(qū)域最高,其次是周圍區(qū)域高,背景區(qū)域最低。在將在第一處理中使用的第二濃度閾值可取值的上限值設(shè)為檢測用顔色成分的濃度最低的火花區(qū)域的檢測用顔色成分的濃度以下時(shí),能夠防止?jié)舛鹊偷幕鸹▍^(qū)域從被檢測為火花候選像素群的像素中漏棹。另外,通過將第二濃度閾值可取值的下限值設(shè)為比構(gòu)成背景區(qū)域的像素中的檢測用顔色成分的濃度最高的像素的檢測用顔色成分的濃度高,能夠排除將構(gòu)成背景區(qū)域的像素檢測為構(gòu)成火花候選像素群的像素的情況。但是,與火花區(qū)域的彩色濃度一祥,火花區(qū)域的檢測用顔色成分的濃度在火花區(qū)域間是不同的。具有以下傾向,即火花區(qū)域的檢測用顔色成分的濃度越高,則位于該火花區(qū)域周圍的周圍區(qū)域的檢測用顏色成分的濃度越高。存在相比于檢測用顔色成分的濃度低的火花區(qū)域,檢測用顔色成分的濃度高的周圍區(qū)域的檢測用顏色成分的濃度高的情況。因此,在將第二濃度閾值設(shè)定在上述上限值和下限值之間的情況下,在存在檢測用顔色成分的濃度比火花區(qū)域的檢測用顔色成分的濃度高的周圍區(qū)域時(shí),將構(gòu)成周圍區(qū)域的像素與構(gòu)成該周圍區(qū)域位于周圍的火花區(qū)域的火花像素一起檢測為構(gòu)成火花候選像素群的像素。第二處理是以下的處理,即檢測構(gòu)成各火花候選像素群的像素的檢測用顔色成分的最高濃度,從構(gòu)成各火花候選像素群的像素中檢測檢測用顏色成分的濃度為第三濃度閾值以上的像素來作為火花像素,該第三濃度閾值低于該最高濃度并且大于第二濃度閾值。 火花區(qū)域比位于該火花區(qū)域周圍的周圍區(qū)域檢測用顔色成分的濃度高。因此,即使構(gòu)成火花區(qū)域的像素和構(gòu)成位于該火花區(qū)域周圍的周圍區(qū)域的像素被檢測為火花候選像素群,也通過將第三濃度閾值設(shè)定在構(gòu)成周圍區(qū)域的像素的檢測用顔色成分的濃度與構(gòu)成火花區(qū)域的火花像素的檢測用顔色成分的濃度之間,由此能夠排除將構(gòu)成周圍區(qū)域的像素檢測為火花像素的情況。即,由此,能夠高精度地從彩色攝像圖像中檢測火花像素。另外,由于對(duì)每個(gè)火花候選像素群都進(jìn)行第二處理,所以能夠針對(duì)對(duì)各火花候選像素群進(jìn)行的每個(gè)第二處理設(shè)定各自的第三濃度閾值。因此,即使在構(gòu)成各火花候選像素群的火花區(qū)域之間檢測用顔色成分的濃度不同,也能夠?qū)⒌谌凉舛乳撝翟O(shè)定在構(gòu)成各火花候選像素群的火花區(qū)域的檢測用顔色成分的濃度與周圍區(qū)域的檢測用顔色成分的濃度之間,能夠從構(gòu)成各火花候選像素群的像素中高精度地檢測火花像素。另外,本發(fā)明提供一種鋼材的材質(zhì)判斷方法,其特征在于,包括如下步驟攝像步驟,連續(xù)多次拍攝摩擦鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花,生成多個(gè)彩色攝像圖像;檢測步驟,從在上述攝像步驟中生成的各彩色攝像圖像中檢測與火花對(duì)應(yīng)的火花像素,并且從檢測出的該火花像素中檢測辨別用顏色成分的濃度低于第一濃度閾值的像素來作為低濃度像素,該辨別用顏色成分是從RGB各顔色成分中選擇的某一個(gè)顏色成分;計(jì)算步驟,針對(duì)全部彩色攝像圖像將在上述檢測步驟中檢測出的各彩色攝像圖像中的火花像素的個(gè)數(shù)進(jìn)行相加來算出火花像素的總數(shù),針對(duì)全部彩色攝像圖像將在上述檢測步驟中檢測出的各彩色攝像圖像中的低濃度像素的個(gè)數(shù)進(jìn)行相加來算出低濃度像素的總數(shù),并算出上述低濃度像素的總數(shù)相對(duì)于上述火花像素的總數(shù)的比例;以及辨別步驟,在上述比例為辨別用閾值以上的情況下,判斷為上述鋼材是由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材,在上述比例低于上述辨別用閾值的情況下,判斷為上述鋼材是由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材。優(yōu)選在上述攝像步驟中,拍攝利用以2. 94N以上且9. SN以下的力按壓于上述鋼材的摩擦構(gòu)件摩擦上述鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花。
在將摩擦構(gòu)件按壓于鋼材的カ設(shè)為2.94N以上時(shí),所產(chǎn)生的合金火花的個(gè)數(shù)穩(wěn)定。因此,根據(jù)上述優(yōu)選的方法,能夠穩(wěn)定地辨別鋼材是由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材、還是由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材。另外,在將按壓カ設(shè)為9. SN以下時(shí),能夠不對(duì)鋼材造成嚴(yán)重?fù)p傷地摩擦鋼材。因此,根據(jù)上述的優(yōu)選的方法,能夠不對(duì)鋼材造成嚴(yán)重?fù)p傷地穩(wěn)定且高精度地進(jìn)行上述辨別。本發(fā)明能夠提供一種鋼材的材質(zhì)判斷裝置和鋼材的材質(zhì)判斷方法,其能夠穩(wěn)定且高精度地辨別鋼材是由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材、還是由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材。
圖I是本實(shí)施方式的鋼材的材質(zhì)判斷裝置的示意圖。圖2是由攝像単元拍攝得到的彩色攝像圖像的示意圖。圖3是表示像素行X的檢測用顔色成分的濃度分布的曲線圖。圖4是表示分別摩擦由高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材和由普通鋼構(gòu)成的鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花的低濃度像素占有率的曲線圖。圖5是表示研磨機(jī)對(duì)鋼材的按壓カ與火花的產(chǎn)生個(gè)數(shù)和對(duì)鋼材造成的損傷的嚴(yán)重度之間的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式以下,說明通過本實(shí)施方式的鋼材的材質(zhì)判斷裝置(以下稱為“材質(zhì)判斷裝置”)辨別鋼材是由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼(以下適當(dāng)?shù)睾喎Q為“高強(qiáng)度鋼”)構(gòu)成的鋼材還是由沒有添加上述添加劑的普通鋼(以下適當(dāng)?shù)睾喎Q為“普通鋼”)構(gòu)成的鋼材。圖I是本實(shí)施方式的材質(zhì)判斷裝置的示意圖。如圖I所示,材質(zhì)判斷裝置I具備攝像單元11。摩擦構(gòu)件(在本實(shí)施方式中是研磨機(jī)17)按壓鋼材18,攝像單元11連續(xù)多次地拍攝由于摩擦而從鋼材18產(chǎn)生的火花19,生成多個(gè)彩色攝像圖像。研磨機(jī)17按壓于鋼材18的カ為2. 94N以上且9. 8N以下。研磨機(jī)17的磨石的圓周速度為30m/sec。攝像單元11的曝光時(shí)間為4msec,攝像單元11在Isec的期間以5msec的間_對(duì)火花19連續(xù)拍攝200 次。 圖2是由攝像単元11拍攝得到的彩色攝像圖像2的示意圖。在圖2的上下方向上排列M個(gè)像素行構(gòu)成彩色攝像圖像2,該像素行在圖2的左右方向上排列有N個(gè)像素。在彩色攝像圖像2中,存在由與火花19對(duì)應(yīng)的火花像素構(gòu)成的火花區(qū)域21、22、23、位于各火花區(qū)域21、22、23周圍的周圍區(qū)域21’、22’、23’、以及與各火花區(qū)域21、22、23分離的背景區(qū)域20。在圖2中,用黑色表示火花區(qū)域21、22、23,用灰色表示周圍區(qū)域21’、22’、23’,用白色表示背景區(qū)域20。進(jìn)而,在摩擦鋼材18時(shí)產(chǎn)生的火花中,存在從RGB各顔色成分中選擇的某ー個(gè)特定顔色成分的濃度低于火花中的其他部分的低濃度部分。在彩色攝像圖像2的各火花區(qū)域21、22、23中,存在與上述低濃度部分對(duì)應(yīng)的低濃度區(qū)域。攝像單元11將所生成的彩色攝像圖像2輸入到檢測單元12。檢測單元12在被攝像單元11輸入彩色攝像圖像2時(shí),進(jìn)行第一處理。第一處理是以下的處理,即從構(gòu)成所輸入的各彩色攝像圖像的各像素行中檢測由沿著各像素行相互連續(xù)并且檢測用顔色成分的濃度為第二濃度閾值以上的像素構(gòu)成的火花候選像素群,該檢測用顏色成分是從RGB各顔色成分中選擇的某一個(gè)顏色成分。對(duì)于檢測用顏色成分,希望從火花19所具有的RGB各顏色成分中選擇濃度最高的成分。在濃度高時(shí),火花區(qū)域的濃度與背景區(qū)域的濃度之差變大,因此,此后進(jìn)行的火花候選像素群、火花像素的檢測容易進(jìn)行。在本實(shí)施方式中,在各火花區(qū)域中,采用濃度最高的R顔色成分作為檢測用顔色成分。以下,說明通過第一處理從像素行X(參照?qǐng)D2)中檢測火花候選像素群的情況。圖3是表示圖2中的像素行X的檢測用顔色成分(R顔色成分)的濃度分布的曲線圖。如圖2所示,在像素行X上,存在火花區(qū)域21、22、23、周圍區(qū)域21’、22’、23’、以及其背景區(qū)域20。如圖3所示,關(guān)于彩色攝像圖像2中的檢測用顔色成分的濃度,火花區(qū)域21比位于火花區(qū)域21周圍的周圍區(qū)域21’高,火花區(qū)域22比位于火花區(qū)域22周圍的周圍區(qū)域22’高,火花區(qū)域23比位于火花區(qū)域23周圍的周圍區(qū)域23’高,背景區(qū)域20比任意的火花區(qū)域21、22、23和任意的周圍區(qū)域21’、22’、23’低。火花區(qū)域21、22、23的檢測用顏色成分的濃度在火花區(qū)域之間是不同的。此外,如圖3所示,像素X0、在圖中存在于像素XO的右側(cè)的像素X2、以及位于這些像素之間的像素是構(gòu)成周圍區(qū)域21’的像素。另外,在像素行X中存在于像素X2的右側(cè)的像素X3、在像素行X中存在于像素X3的右側(cè)的像素X6、以及位于這些像素之間的像素也是構(gòu)成周圍區(qū)域21’的像素。另外,位于像素X2和像素X3之間的像素(不包含像素X2和像素X3)是構(gòu)成火花區(qū)域21的像素。在進(jìn)行上述第一處理時(shí),檢測単元12首先針對(duì)構(gòu)成像素行X的像素,從接近像素行X—側(cè)(在本實(shí)施方式中是圖3的左側(cè))的端部的像素開始依次判斷檢測用顔色成分的濃度是否為第二濃度閾值TH2以上。該第二濃度閾值TH2是低于等于構(gòu)成各火花區(qū)域21、22、23的各火花像素所具有的檢測用顔色成分的濃度中最低的濃度并且高于構(gòu)成背景區(qū)域20的各像素所具有的檢測用顏色成分的濃度中最高的濃度的濃度。此外,作為將第二濃度閾值TH2設(shè)定為上述范圍內(nèi)的濃度的方法,例如能夠列舉在沒有產(chǎn)生火花時(shí)由攝像単元11拍攝得到的彩色攝像圖像2中,將稍高于具有最高濃度的像素的檢測用顔色成分的濃度的濃度設(shè)定為第ニ濃度閾值的方法。如圖3所示,構(gòu)成像素行X并且檢測用顏色成分的濃度為第二濃度閾值TH2以上的像素中的最接近像素行X —側(cè)的端部的像素是存在于像素XO和像素X2之間的像素XI。 因此,檢測単元12最初將像素X I檢測為檢測用顔色成分的濃度為第二濃度閾值TH2以上的像素。檢測單元12將最初檢測出的像素Xl認(rèn)定為開始檢測到火花候選像素群的像素即起點(diǎn)像素。在將像素Xl認(rèn)定為起點(diǎn)像素吋,檢測單元12針對(duì)存在于起點(diǎn)像素Xl的像素行X另ー側(cè)的像素,從接近起點(diǎn)像素Xl的像素開始依次判斷檢測用顔色成分的濃度是否低于第二濃度閾值TH2。如圖3所示,在起點(diǎn)像素X I的像素行X另ー側(cè),檢測用顔色成分的濃度低于第二濃度閾值TH2的像素中的最接近起點(diǎn)像素Xl的像素是位于像素X3與像素X6之間的像素X5。因此,檢測単元12最初將像素X5檢測為檢測用顔色成分的濃度低于第二濃度閾值TH2的像素。檢測單元12將在檢測出的像素X5的像素行X —側(cè)與該像素X5相鄰的像素X4認(rèn)定為結(jié)束檢測到火花候選像素群的像素即終點(diǎn)像素。檢測單元12將由起點(diǎn)像素XI、終點(diǎn)像素X4、以及位于它們之間的各像素構(gòu)成的像素群檢測為火花候選像素群31 (參照?qǐng)D3)。在將第二濃度閾值TH2設(shè)定為以上的大小時(shí),能夠排除將構(gòu)成背景區(qū)域的像素檢測為構(gòu)成火花候選像素群的像素的情況,并且能夠防止?jié)舛鹊偷幕鸹ㄏ袼貜谋粰z測為火花候選像素群的像素中漏掉。在檢測出火花候選像素群31吋,檢測單元12從存在于終點(diǎn)像素X4的像素行X另一側(cè)的像素中認(rèn)定起點(diǎn)像素和終點(diǎn)像素,檢測其它火花候選像素群。此外,在本實(shí)施方式中,設(shè)為檢測單元12檢測出由構(gòu)成火花區(qū)域22的像素和構(gòu)成周圍區(qū)域22’的像素構(gòu)成的火花候選像素群32、以及由構(gòu)成火花區(qū)域23的像素和構(gòu)成周圍區(qū)域23’的像素構(gòu)成的火花候選像素群33。檢測單元12在結(jié)束了第一處理時(shí),針對(duì)檢測出的全部火花候選像素群進(jìn)行第二處理。對(duì)每個(gè)火花候選像素群進(jìn)行第二處理。第二處理是從構(gòu)成各火花候選像素群的像素中檢測出火花像素的處理。以下,說明對(duì)火花候選像素群31進(jìn)行的第二處理。如圖3所示,檢測單元12根據(jù)低于構(gòu)成火花候選像素群31的像素的檢測用顔色成分的最高濃度Cmaxl并且高于等于第ニ濃度閾值TH2的第三濃度閾值TH3,對(duì)構(gòu)成火花候選像素群31的像素進(jìn)行ニ值化。檢測単元12將檢測用顔色成分的濃度為第三濃度閾值TH3以上的像素檢測為火花像素。在本實(shí)施方式中,第三濃度閾值TH3被設(shè)定為高于構(gòu)成周圍區(qū)域21’的各像素所具有的檢測用顔色成分的濃度中的最高濃度并且低于等于構(gòu)成火花區(qū)域21的各火花像素所具有的檢測用顔色成分的濃度中的最低濃度的濃度。因此,能夠排除在通過第二處理檢測為火花像素的像素中包含構(gòu)成周圍區(qū)域21’的像素的情況,而高精度地檢測出火花像素。此外,能夠如下這樣計(jì)算第三濃度閾值TH3。預(yù)先通過樣本的調(diào)查獲取構(gòu)成火花區(qū)域的各火花像素所具有的檢測用顔色成分的濃度中的最低濃度相對(duì)于最高濃度的比例,將比獲取到的比例稍低的值存儲(chǔ)在檢測單元12中,由檢測單元12將所存儲(chǔ)的值乘以最高濃度來乘法算出第三濃度閾值TH3。另外,對(duì)每個(gè)火花候選像素群進(jìn)行第二處理,因此,能夠針對(duì)對(duì)各火花候選像素群進(jìn)行的每個(gè)第二處理設(shè)定各自的第三濃度閾值。因此,即使在構(gòu)成各火花候選像素群的火花區(qū)域之間檢測用顔色成分的濃度不同,也能夠在對(duì)各火花候選像素群進(jìn)行的第二處理中,將第三濃度閾值設(shè)定在上述范圍內(nèi),從各火花候選像素群中檢測出火花像素。
檢測單元12在結(jié)束了第二處理時(shí),從通過第二處理檢測出的火花像素中檢測辨別用顏色成分的濃度低于第一濃度閾值的低濃度像素,該辨別用顔色成分是從RGB各顔色成分中選擇的某一個(gè)顏色成分。在選擇辨別用顏色成分時(shí),希望預(yù)先對(duì)每個(gè)用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑調(diào)查RGB各顔色成分的低濃度區(qū)域的幅度,選擇低濃度區(qū)域最廣的成分。調(diào)查高強(qiáng)度鋼和普通鋼的火花像素所具有的檢測用顔色成分的濃度,確定第一濃度閾值使得能根據(jù)后述的低濃度像素占有率來判斷鋼材18是由高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材還是由普通鋼構(gòu)成的鋼材。計(jì)算單元13算出由檢測單元12檢測出的火花像素和低濃度像素各自的總數(shù)。然后,計(jì)算單元13算出所算出的低濃度像素的總數(shù)相對(duì)于所算出的火花像素的總數(shù)的比例(低濃度像素占有率)。在由計(jì)算單元13算出的低濃度像素占有率為辨別用閾值以上的情況下,辨別單元14判斷為鋼材18是由高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材,在低濃度像素占有率低于辨別用閾值的情況下,辨別單元14判斷為鋼材18是由普通鋼構(gòu)成的鋼材。與摩擦普通鋼時(shí)產(chǎn)生的火花相比,摩擦高強(qiáng)度鋼時(shí)產(chǎn)生的火花的低濃度部分相對(duì)于整體火花所占的比例大。因此,在對(duì)摩擦高強(qiáng)度鋼時(shí)產(chǎn)生的火花和摩擦普通鋼時(shí)產(chǎn)生的火花進(jìn)行比較時(shí),摩擦高強(qiáng)度鋼時(shí)產(chǎn)生的火花的低濃度像素占有率大。調(diào)查高強(qiáng)度鋼和普通鋼的火花像素所具有的辨別用顔色成分的低濃度像素占有率,確定辨別用閾值使得判斷鋼材18是由高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材還是由普通鋼構(gòu)成的鋼材。因而,根據(jù)材質(zhì)判斷裝置1,能夠辨別鋼材18是由高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材還是由普通鋼構(gòu)成的鋼材。作為比較摩擦高強(qiáng)度鋼時(shí)產(chǎn)生的火花和摩擦普通鋼時(shí)產(chǎn)生的火花的低濃度像素占有率的例子,圖4示出添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑(在本例子中是V)的高強(qiáng)度鋼和沒有添加上述添加劑的普通鋼的低濃度像素占有率。圖4示出分別摩擦由高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的6個(gè)鋼材時(shí)產(chǎn)生的各火花和分別摩擦由普通鋼構(gòu)成的3個(gè)鋼材時(shí)產(chǎn)生的各火花的低濃度像素占有率。此外,在添加劑是V的情況下,作為辨別用顔色成分優(yōu)選B顔色。圖4所示的低濃度像素占有率是B顔色成分的濃度比規(guī)定值低的低濃度像素相對(duì)于火花像素的總數(shù)的比例(以下稱為“B顔色成分的低濃度像素占有率”)。如圖4所示,在對(duì)摩擦由高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花和摩擦由普通鋼構(gòu)成的鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花進(jìn)行比較時(shí),摩擦由高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花的B顏色成分的低濃度像素占有率高。如果選擇B顏色成分作為辨別用顔色成分,則材質(zhì)判斷裝置I能夠根據(jù)B顔色成分的低濃度像素占有率和辨別用閾值,辨別鋼材是由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材、還是由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材。這樣,根據(jù)材質(zhì)判斷裝置I,能夠根據(jù)低濃度像素占有率和辨別用閾值之間的大小關(guān)系自動(dòng)地辨別是由高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材還是由普通鋼構(gòu)成的鋼材。因此,根據(jù)材質(zhì)判斷裝置I,上述辨別結(jié)果能夠不取決于檢查員的技能,穩(wěn)定地進(jìn)行該辨別。另外,辨別單元14將上述辨別結(jié)果顯示在監(jiān)視器等結(jié)果顯示単元15上,或者存儲(chǔ)在硬盤、存儲(chǔ)器等存儲(chǔ)單元16中。
如上所述,在本實(shí)施方式中,研磨機(jī)17按壓于鋼材18的カ為2.94N以上且9· 8N以下。在將研磨機(jī)17按壓于鋼材18的カ設(shè)為2. 94N以上時(shí),如圖5所示,火花的產(chǎn)生個(gè)數(shù)穩(wěn)定。因此,通過將研磨機(jī)17按壓于鋼材18的カ設(shè)在上述范圍內(nèi),能夠穩(wěn)定地辨別鋼材是由普通鋼構(gòu)成的鋼材還是由高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材。另外,在將按壓カ設(shè)為9. SN以下時(shí),如圖5所示,能夠不對(duì)鋼材18造成嚴(yán)重?fù)p傷地摩擦鋼材18。因此,通過將研磨機(jī)17按壓于鋼材18的カ設(shè)在上述范圍內(nèi),能夠不對(duì)鋼材18造成嚴(yán)重?fù)p傷地,穩(wěn)定且高精度地進(jìn)行上述辨別。如以上說明的那樣,在本實(shí)施方式中,使用RGB各顏色成分中的在火花區(qū)域中濃度最高的R顔色成分作為檢測用顔色成分。由此,與將其它顔色成分用作檢測用顔色成分的情況相比,能夠降低火花區(qū)域與周圍區(qū)域或其它區(qū)域在檢測用顔色成分的濃度上的可取值的范圍重疊的可能性。因此,能夠更可靠地排除在第一處理中將其它區(qū)域的像素檢測為構(gòu)成火花候選像素群的像素的情況,并且能夠更可靠地排除在第二處理中將構(gòu)成周圍區(qū)域的像素檢測為火花像素的情況。
權(quán)利要求
1.一種鋼材的材質(zhì)判斷裝置,其特征在于,具備 攝像單元,其連續(xù)多次拍攝摩擦鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花,生成多個(gè)彩色攝像圖像; 檢測單元,其從由上述攝像單元生成的各彩色攝像圖像中檢測與火花對(duì)應(yīng)的火花像素,并且從檢測出的該火花像素中檢測辨別用顏色成分的濃度低于第一濃度閾值的像素來作為低濃度像素,該辨別用顏色成分是從RGB各顏色成分中選擇的某一個(gè)顏色成分; 計(jì)算單元,其針對(duì)全部彩色攝像圖像將由上述檢測單元檢測出的各彩色攝像圖像中的火花像素的個(gè)數(shù)進(jìn)行相加來算出火花像素的總數(shù),針對(duì)全部彩色攝像圖像將由上述檢測單元檢測出的各彩色攝像圖像中的低濃度像素的個(gè)數(shù)進(jìn)行相加來算出低濃度像素的總數(shù),并算出上述低濃度像素的總數(shù)相對(duì)于上述火花像素的總數(shù)的比例;以及 辨別單元,在上述比例為辨別用閾值以上的情況下,該辨別單元判斷為上述鋼材是由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材,在上述比例小于上述辨別用閾值的情況下,該辨別單元判斷為上述鋼材是由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼材的材質(zhì)判斷裝置,其特征在于, 上述檢測單元進(jìn)行以下處理 第一處理,從構(gòu)成上述各彩色攝像圖像的各像素行中檢測火花候選像素群,該火花候選像素群由沿著上述各像素行相互連續(xù)并且檢測用顏色成分的濃度為第二濃度閾值以上的像素構(gòu)成,該檢測用顏色成分是從RGB各顏色成分中選擇的某一個(gè)顏色成分;以及 第二處理,檢測構(gòu)成各上述火花候選像素群的像素的上述檢測用顏色成分的最高濃度,從構(gòu)成各上述火花候選像素群的像素中檢測上述檢測用顏色成分的濃度為第三濃度閾值以上的像素來作為火花像素,該第三濃度閾值低于上述最高濃度并且大于上述第二濃度閾值。
3.一種鋼材的材質(zhì)判斷方法,其特征在于,包括如下步驟 攝像步驟,連續(xù)多次拍攝摩擦鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花,生成多個(gè)彩色攝像圖像; 檢測步驟,從在上述攝像步驟中生成的各彩色攝像圖像中檢測與火花對(duì)應(yīng)的火花像素,并且從檢測出的該火花像素中檢測辨別用顏色成分的濃度低于第一濃度閾值的像素來作為低濃度像素,該辨別用顏色成分是從RGB各顏色成分中選擇的某一個(gè)顏色成分; 計(jì)算步驟,針對(duì)全部彩色攝像圖像將在上述檢測步驟中檢測出的各彩色攝像圖像中的火花像素的個(gè)數(shù)進(jìn)行相加來算出火花像素的總數(shù),針對(duì)全部彩色攝像圖像將在上述檢測步驟中檢測出的各彩色攝像圖像中的低濃度像素的個(gè)數(shù)進(jìn)行相加來算出低濃度像素的總數(shù),并算出上述低濃度像素的總數(shù)相對(duì)于上述火花像素的總數(shù)的比例;以及 辨別步驟,在上述比例為辨別用閾值以上的情況下,判斷為上述鋼材是由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材,在上述比例低于上述辨別用閾值的情況下,判斷為上述鋼材是由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼材的材質(zhì)判斷方法,其特征在于, 在上述攝像步驟中,拍攝利用以2. 94N以上且9. SN以下的力按壓于上述鋼材的摩擦構(gòu)件摩擦上述鋼材時(shí)產(chǎn)生的火花。
全文摘要
能夠穩(wěn)定且高精度地辨別鋼材是由添加了用于提高鋼的強(qiáng)度的添加劑的高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材還是由沒有添加上述添加劑的普通鋼構(gòu)成的鋼材。鋼材的材質(zhì)判斷裝置(1)根據(jù)摩擦鋼材(18)時(shí)產(chǎn)生的火花(19)的彩色攝像圖像(2)檢測火花像素,并且根據(jù)該火花像素檢測辨別用顏色成分的濃度低的像素作為低濃度像素,該辨別用顏色成分是從RGB各顏色成分中選擇的某一個(gè)顏色成分,在低濃度像素的總數(shù)相對(duì)于火花像素的總數(shù)的比例為辨別用閾值以上的情況下,判斷為鋼材是由上述高強(qiáng)度鋼構(gòu)成的鋼材,在該比例小于辨別用閾值的情況下,判斷為鋼材是由上述普通鋼構(gòu)成的鋼材。
文檔編號(hào)G01N21/70GK102667449SQ201080052670
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者中田武男, 內(nèi)田和宏, 池田正美, 藤原健二, 阪本誠 申請(qǐng)人:住友金屬工業(yè)株式會(huì)社