JP2004170363A - 長尺材のエッジ位置計測方法及びこれを用いた形状計測方法並びにエッジ位置計測装置及びこれを用いた形状計測装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】作業効率に優れた長尺材のエッジ位置計測方法及びこれを用いた形状計測方法並びにエッジ位置計測装置及びこれを用いた形状計測装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るエッジ位置計測方法を適用したエッジ位置計測装置１は、被計測対象からの自発光又は反射光を受光することによって当該被計測対象の所定部位の位置を光学的に検出し得る位置検出装置１１と、位置検出装置１１の検出可能領域内であって、且つ、長尺材Ｓの幅方向に沿って長尺材Ｓに並置された基準部材１２とを備えている。位置検出装置１１は、基準部材１２の所定部位の位置を検出すると共に、長尺材Ｓの幅方向エッジ位置を検出し、検出した基準部材１２の所定部位の位置と、検出した長尺材Ｓの幅方向エッジ位置との距離を演算することにより、長尺材Ｓの幅方向エッジ位置を計測する。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明に係るエッジ位置計測方法を適用したエッジ位置計測装置１は、被計測対象からの自発光又は反射光を受光することによって当該被計測対象の所定部位の位置を光学的に検出し得る位置検出装置１１と、位置検出装置１１の検出可能領域内であって、且つ、長尺材Ｓの幅方向に沿って長尺材Ｓに並置された基準部材１２とを備えている。位置検出装置１１は、基準部材１２の所定部位の位置を検出すると共に、長尺材Ｓの幅方向エッジ位置を検出し、検出した基準部材１２の所定部位の位置と、検出した長尺材Ｓの幅方向エッジ位置との距離を演算することにより、長尺材Ｓの幅方向エッジ位置を計測する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺材（例えば、鋼板や棒鋼など）の幅方向のエッジ位置を計測する方法及びこれを用いた形状（キャンバー量など）計測方法、並びに、長尺材の幅方向のエッジ位置を計測する装置及びこれを用いた形状計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、長尺材の平面形状（キャンバー量など）を計測する方法として、種々のものが提案されている。
【０００３】
例えば、長尺材の移送方向に間隔をおいて設けた、いわゆるバックライト方式の３台の光学寸法検出装置で、移送ライン面上に定めた測定基準線からの長尺材側縁の偏位をそれぞれ同時に検出し、所定の信号処理を施すことにより曲り量を計測する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、３台以上のエッジ位置検出センサを帯状体の長手方向に沿って配置し、上記３台以上のエッジ位置検出センサでもって検出基準線から帯状体の板端までの距離を検出し、検出点の相対位置から帯状体のキャンバーを推定する方法において、エッジ位置検出センサの配設間隔に工夫を施した帯状体のキャンバー検出方法が提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
さらに、搬送される熱鋼板の長手方向に直交した視野を持ち、該鋼板片側エッジ部の長手方向に直列配置され前記鋼板の自発光を感受する２個のセンサーを備え、センサ信号の差分演算、積分演算を行うことで板幅方向の形状（曲り、うねり等）を計測する装置が提案されている（例えば、特許文献３）。
【０００６】
このように、従来の形状計測方法乃至装置は、いずれも被計測対象の幅方向エッジ位置をエッジ位置検出装置（センサ）で光学的に検出し、検出したエッジ位置に基づいてキャンバー量等の平面形状を計測するものであり、エッジ位置検出装置自体の取り付け位置（検出視野）は変化しないことを前提とした方法乃至装置である。
【０００７】
【特許文献１】
特公昭５９−１１８４４号公報
【特許文献２】
特開平５−１５７５４９号公報
【特許文献３】
特開平７−１９８３０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際には、被計測対象（鋼板や棒鋼）の搬送時に生じる振動等が、エッジ位置検出装置が取り付けられている架台に伝搬し、これにより、エッジ位置検出装置の取り付け位置、ひいては、当該装置の検出視野にずれが生じる場合がある。斯かる取り付け位置のずれ（検出視野のずれ）は、被計測対象のエッジ位置検出誤差、ひいては平面形状の計測誤差を生じさせることになる。これを回避するには、エッジ位置検出装置を校正する必要があるが、頻繁な校正を実施することは作業効率の低下を招き、実用上好ましくないという問題がある。
【０００９】
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、作業効率に優れた長尺材のエッジ位置計測方法及びこれを用いた形状計測方法並びにエッジ位置計測装置及びこれを用いた形状計測装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するべく、本発明は、請求項１に記載の如く、長尺材の幅方向エッジ位置を光学的に計測する方法であって、長尺材の幅方向に沿って、当該長尺材及び基準部材を並置するステップと、前記基準部材の所定部位の位置を所定の位置検出手段で光学的に検出するステップと、前記基準部材を並置した状態で、前記長尺材の幅方向エッジ位置を前記位置検出手段で光学的に検出するステップと、前記検出した基準部材の所定部位の位置と、前記検出した長尺材の幅方向エッジ位置との距離を演算することにより、長尺材の幅方向エッジ位置を計測するステップとを備えることを特徴とする長尺材のエッジ位置計測方法を提供するものである。
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、位置検出手段により長尺材の幅方向に沿って当該長尺材に並置された基準部材の所定部位の位置を光学的に検出すると共に、同じ位置検出手段で長尺材の幅方向エッジ位置を検出し、両者の距離から幅方向エッジ位置を計測することになる。従って、位置検出手段の位置ずれが生じた場合であっても、当該位置検出手段の位置ずれに応じて、基準部材の所定部位の位置と長尺材の幅方向エッジ位置とが共に同程度に位置ずれした状態で検出されるため、両者の距離としては位置検出手段の位置ずれの影響が相殺され、計測誤差が生じないことになる。これは、従来のように、頻繁な校正が不要になることを意味し、結果として作業効率に極めて優れた長尺材のエッジ位置計測方法が提供されることになる。なお、基準部材の所定部位の位置と、長尺材の幅方向エッジ位置とは、必ずしも同時に検出する必要はなく、いずれか一方を先に検出した後、他方を検出する構成であっても、少なくとも位置検出手段の定常的な位置ずれの影響を低減することが可能である。
【００１２】
好ましくは、請求項２に記載の如く、前記基準部材の所定部位の位置と、前記長尺材の幅方向エッジ位置とは、略同時に検出される。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、基準部材の所定部位の位置と、長尺材の幅方向エッジ位置とが略同時に検出されるため、位置検出手段の定常的な位置ずれのみならず、比較的高周波の振動の影響をも効果的に低減することが可能である。
【００１４】
また、本発明は、請求項３に記載の如く、前記長尺材のエッジ位置計測方法によって、長尺材の長手方向に沿って複数箇所の幅方向エッジ位置を計測するステップと、前記計測した複数箇所の幅方向エッジ位置に基づき、前記長尺材の形状を計測するステップとを備えることを特徴とする長尺材の形状計測方法としても提供される。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、前記長尺材のエッジ位置計測方法によって、長尺材の長手方向に沿って複数箇所の幅方向エッジ位置を計測し、計測した複数箇所の幅方向エッジ位置に基づき、長尺材の形状（キャンバーなど）が計測される。前述のように、各幅方向エッジ位置の計測に際しては、頻繁な校正が不要であるため、計測した複数箇所の幅方向エッジ位置に基づき長尺材の形状を計測する際にも、頻繁な校正は当然に不要であり、作業効率に優れるという利点を有する。
【００１６】
また、前記課題を解決するべく、本発明は、請求項４に記載の如く、長尺材の幅方向エッジ位置を光学的に計測する装置であって、被計測対象からの自発光又は反射光を受光することによって当該被計測対象の所定部位の位置を光学的に検出し得る位置検出装置と、前記位置検出装置の検出可能領域内であって、且つ、前記長尺材の幅方向に沿って当該長尺材に並置された基準部材とを備え、前記位置検出装置は、前記基準部材の所定部位の位置を検出すると共に、前記長尺材の幅方向エッジ位置を検出し、前記検出した基準部材の所定部位の位置と、前記検出した長尺材の幅方向エッジ位置との距離を演算することにより、長尺材の幅方向エッジ位置を計測することを特徴とする長尺材のエッジ位置計測装置としても提供される。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、位置検出装置の位置ずれが生じた場合であっても、当該位置検出装置の位置ずれに応じて、基準部材の所定部位の位置と長尺材の幅方向エッジ位置とが共に同程度に位置ずれした状態で検出されるため、両者の距離としては位置検出装置の位置ずれの影響が相殺され、計測誤差が生じないことになる。これは、従来のように、頻繁な校正が不要になることを意味し、結果として作業効率に極めて優れた長尺材のエッジ位置計測装置が提供されることになる。なお、請求項４に係る位置検出装置としては、被計測対象の自発光を利用する場合であれば、長尺材の幅方向に延びる視野を有する１次元ラインセンサ等の１次元撮像装置の他、２次元ＣＣＤカメラ等の２次元撮像装置を適用することが可能である。また、被計測対象からの反射光を利用する場合であれば、長尺材の幅方向に沿って線状に照明する線状光源と２次元撮像装置（線状光源の線幅をある程度大きくすれば１次元撮像装置とすることも可能）との組み合わせの他、面状光源と１次元撮像装置（２次元撮像装置とすることも可能）との組み合わせなど、種々の構成を適用することが可能である。
【００１８】
好ましくは、請求項５に記載の如く、前記位置検出装置は、前記基準部材の所定部位の位置と、前記長尺材の幅方向エッジ位置とを、略同時に検出するように構成される。
【００１９】
請求項５に係る発明によれば、基準部材の所定部位の位置と、長尺材の幅方向エッジ位置とが略同時に検出されるため、位置検出装置の定常的な位置ずれのみならず、比較的高周波の振動の影響をも効果的に低減することが可能である。なお、前記位置検出装置が、基準部材の所定部位と長尺材の幅方向エッジとを撮像する撮像装置を具備し、当該撮像装置による撮像画に信号処理を施すことによって位置を検出する構成である場合には、「略同時に検出」とは、少なくとも略同時に両者を撮像する（同一の撮像画に信号処理を施すことによって両位置を検出する場合を含む）ことを意味し（略同時に両者を撮像すれば、振動の影響を効果的に低減することが可能）、略同時に撮像した後に、撮像画から前記所定部位の位置と幅方向エッジ位置とを検出する信号処理は、必ずしも略同時に行う必要はない。
【００２０】
好ましくは、請求項６に記載の如く、前記位置検出装置は、前記長尺材表面に対向する方向から、前記長尺材及び前記基準部材の表面を前記長尺材の幅方向に沿って線状に照明する線状光源と、前記長尺材及び前記基準部材の表面からの反射光を受光する２次元撮像装置と、前記２次元撮像装置の出力信号を信号処理することにより、前記基準部材の所定部位の位置を検出すると共に、前記長尺材の幅方向エッジ位置を検出し、前記検出した基準部材の所定部位の位置と、前記検出した長尺材の幅方向エッジ位置との距離を演算することにより、長尺材の幅方向エッジ位置を計測する信号処理装置とを備えるように構成される。
【００２１】
請求項６に係る発明によれば、線状光源による線状照明の反射光を２次元撮像装置で受光する構成であるため、長尺材の幅方向エッジでは、線状照明の反射光を受光しない（反射光が途切れる）ため、エッジとして検出できる一方、基準部材の所定部位（例えば、基準部材の幅方向エッジ）でも反射光を受光しないこと等により、当該所定部位を検出することが可能である。なお、２次元撮像装置からの出力信号をビデオ信号として外部に取り出せる構成とした場合には、当該ビデオ信号をモニタ表示することにより、長尺材の幅方向エッジ位置や基準部材の所定部位の位置を正確に検出できているか否かを容易に確認可能であるという利点も有する。
【００２２】
好ましくは、請求項７に記載の如く、前記線状光源は、前記２次元撮像装置の撮像方向とは異なる方向から前記長尺材及び前記基準部材を照明するように配置され、前記基準部材は、前記線状光源の照明方向に沿って前記長尺材と高低差を有するように配置される。
【００２３】
請求項７に係る発明によれば、２次元撮像装置の撮像方向とは異なる方向から長尺材及び基準部材が照明されるため、いわゆる三角法（光切断法）の原理により、２次元撮像装置と長尺材又は基準部材との距離に応じて、線状照明の反射光の結像位置が異なることになる。従って、基準部材を、線状光源の照明方向に沿って長尺材と高低差を有するように配置すれば、長尺材からの反射光と基準部材からの反射光とは、２次元撮像装置の異なる位置にそれぞれ線状に結像する（両結像線に段差が生じる）ことになり、長尺材の幅方向エッジ位置と基準部材の所定部位の位置とを正確に検出することが可能である。請求項７に係る発明は、例えば、長尺材の幅方向の位置ずれによって、基準部材の一部が長尺材に遮蔽されたような場合（２次元撮像装置の撮像方向に対して手前側に長尺材が位置する場合）であっても、長尺材からの反射光と基準部材からの反射光とは、２次元撮像装置の異なる位置にそれぞれ線状に結像するため、長尺材の幅方向エッジ位置と基準部材の所定部位の位置とを正確に検出できる点で有効である。
【００２４】
また、本発明は、請求項８に記載の如く、長尺材の長手方向に沿って複数箇所に配設された前記長尺材のエッジ位置計測装置と、前記複数箇所に配設された長尺材のエッジ位置計測装置によってそれぞれ計測された長尺材の長手方向に沿った複数箇所の幅方向エッジ位置に基づき、前記長尺材の形状を計測する形状計測手段とを備えることを特徴とする長尺材の形状計測装置としても提供される。
【００２５】
請求項８に係る発明によれば、前記長尺材のエッジ位置計測装置によって、長尺材の長手方向に沿って複数箇所の幅方向エッジ位置を計測し、計測した複数箇所の幅方向エッジ位置に基づき、長尺材の形状（キャンバーなど）が計測される。前述のように、各幅方向エッジ位置の計測に際しては、頻繁な校正が不要であるため、計測した複数箇所の幅方向エッジ位置に基づき長尺材の形状を計測する際にも、頻繁な校正は当然に不要であり、作業効率に優れるという利点を有する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係るエッジ位置計測方法及び形状計測方法を適用した形状計測装置の概略構成を模式的に示す図であり、（ａ）は斜視図を、（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。図１に示すように、本実施形態に係る形状計測装置は、搬送ローラＲ（図１（ｂ））上に停止状態で載置された長尺材Ｓの幅方向エッジ位置を光学的に計測するエッジ位置計測装置１が長尺材（本実施形態では、厚鋼板）Ｓの長手方向に沿って複数箇所に配設された構成を有する。より具体的には、後述するように、エッジ位置計測装置１を構成する線状光源１１１、２次元撮像装置１１２及び基準部材１２が、長尺材Ｓの長手方向両側に沿って複数箇所に配設される一方、各２次元撮像装置１１２からの出力信号は、共通の画像処理装置１１３に入力される。なお、図１では、長尺材Ｓの長手方向片側に沿って配設された１つのエッジ位置計測装置１のみを図示している。
【００２８】
エッジ位置計測装置１は、被計測対象からの反射光を受光することによって当該被計測対象の所定部位の位置を光学的に検出し得る位置検出装置１１と、位置検出装置１１の検出可能領域内であって、且つ、長尺材Ｓの幅方向に沿って当該長尺材Ｓに並置された基準部材１２とを備えている。
【００２９】
位置検出装置１１は、基準部材１２の所定部位（本実施形態では一方の幅方向エッジＥ１）の位置を検出すると共に、長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置を検出し、検出した基準部材１２のエッジＥ１の位置と、検出した長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置との距離（長尺材Ｓの幅方向に沿った距離成分）Ｄを演算することにより、長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置を計測する（当該エッジＥ２の位置を前記距離Ｄとして算出する）ように構成されている。従って、位置検出装置１１の位置ずれ（具体的には、後述する２次元撮像装置１１２の位置ずれ）が生じた場合であっても、当該位置検出装置１１の位置ずれに応じて、基準部材１２のエッジＥ１の位置と長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置とが共に同程度に位置ずれした状態で検出されるため、両者の距離としては位置検出装置１１の位置ずれの影響が相殺され、計測誤差が生じないことになる。これは、従来のように、頻繁な校正が不要になることを意味し、結果として作業効率に極めて優れるという利点を有する。
【００３０】
本実施形態に係る位置検出装置１１は、長尺材Ｓ表面に対向する方向から、長尺材Ｓ及び基準部材１２の表面を長尺材Ｓの幅方向に沿って線状（本実施形態では、線幅０．１５ｍｍ〜５０ｍｍ、線長１００ｍｍ）に照明する線状光源１１１を備えている。なお、本実施形態に係る線状光源１１１は、所定の光源からの光を、光ファイバを断面矩形状に束ねたバンドルファイバーに導き、当該バンドルファイバーから出射する構成とされているが、これに限るものではなく、ＬＥＤ、蛍光灯、レーザなど種々の光源や導光部材を用いた線状光源とすることが可能である。
【００３１】
また、本実施形態に係る位置検出装置１１は、線状光源１１１によって照明された長尺材Ｓ及び基準部材１２の表面からの反射光を受光する２次元撮像装置１１２を備えている。本実施形態に係る２次元撮像装置１１２は、２次元ＣＣＤカメラとされており、撮像視野が長尺材Ｓの長手方向に７５ｍｍ（分解能０．１５ｍｍ／画素）、幅方向に１００ｍｍ（分解能０．１５ｍｍ／画素）となるように配置されている。なお、外乱光による計測誤差が生じるのを防止するべく、２次元撮像装置１１２には、線状光源１１１の発光波長領域に相当する光のみを透過させるバンドパスフィルタを装着するのが好ましい。
【００３２】
本実施形態に係る線状光源１１１は、２次元撮像装置１１２の撮像方向（本実施形態では鉛直下方向）とは異なる方向（本実施形態では撮像方向となす角度θ＝１０°の方向）から長尺材Ｓ及び基準部材１２を照明するように配置されていると共に、基準部材１２は、線状光源１１１の照明方向に沿って長尺材Ｓと高低差を有するように配置（本実施形態では長尺材Ｓの下方５０ｍｍの位置に配置）されている。
【００３３】
斯かる配置によれば、いわゆる三角法（光切断法）の原理により、２次元撮像装置１１２と長尺材Ｓ又は基準部材１２との距離に応じて、線状照明の反射光の結像位置が異なることになる。本実施形態では、基準部材１２が、線状光源１１１の照明方向に沿って長尺材Ｓと高低差を有するように配置されているため、長尺材Ｓからの反射光と基準部材１２からの反射光とは、２次元撮像装置１１２の異なる位置にそれぞれ線状に結像する（両結像線に段差が生じる）ことになる。
【００３４】
図２は、本実施形態に係る２次元撮像装置１１２によって撮像される撮像画像の例を模式的に示す図であり、（ａ）は長尺材Ｓと基準部材１２とが長尺材Ｓの幅方向に離間して配置されている状態の撮像画像の例を、（ｂ）は基準部材１２の一部が長尺材Ｓに遮蔽されている状態の撮像画像の例をそれぞれ示す。図２に示すように、長尺材Ｓからの反射光が結像した結像線Ｌ２と、基準部材１２からの反射光が結像した結像線Ｌ１とが段差を生じる（同一直線上にない）ため、結像線Ｌ２のエッジ位置（長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置）と、結像線Ｌ１のエッジ位置（基準部材１２のエッジＥ１の位置）とを識別することが容易であり、ひいては、両エッジ位置を正確に検出することが可能である。
【００３５】
なお、本実施形態に係る線状光源１１１と２次元撮像装置１１２との配置関係、並びに長尺材Ｓに対する基準部材１２の配置によれば、図２（ｂ）に示すように、長尺材Ｓの幅方向の位置ずれによって、基準部材１２の一部が長尺材Ｓに遮蔽されたような場合（２次元撮像装置１１２の撮像方向に対して手前側に長尺材Ｓが位置する場合）であっても、長尺材Ｓからの反射光が結像した結像線Ｌ２と、基準部材１２からの反射光が結像した結像線Ｌ１とが段差を生じる（同一直線上にない）ため、両エッジ位置を正確に検出することが可能である点で特に有効である。
【００３６】
さらに、本実施形態に係る位置検出装置１１は、信号処理装置としての画像処理装置１１３を備えている。画像処理装置１１３は、予め設定された画像処理アルゴリズムに従って、２次元撮像装置１１２の出力信号を信号処理し（本実施形態では、図２に示すような２次元撮像装置１１２の撮像画像を画像処理する）、基準部材１２のエッジＥ１の位置を検出すると共に、長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置を検出し、検出した基準部材１２のエッジＥ１の位置と、検出した長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置との距離Ｄを演算することにより、長尺材Ｓの幅方向エッジＥ１の位置を計測するように構成されている。
【００３７】
前記画像処理アルゴリズムをより具体的に説明すれば、本実施形態に係る画像処理装置１１３は、（１）２次元撮像装置１１２の撮像画像を入力し、（２）結像線Ｌ１、Ｌ２を抽出するべく、当該撮像画像を所定のしきい値で２値化した後、（３）ノイズ除去（小面積除去）を施し、（４）さらに、ラベリング後に各対象の特徴（幅や濃度等）に基づいて結像線Ｌ１、Ｌ２を識別し、各結像線のエッジ位置を計測することにより、基準部材１２のエッジＥ１と長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置を検出し、（５）両者の距離Ｄを演算するように構成されている。
【００３８】
ここで、本実施形態では、基準部材１２のエッジＥ１の位置と、長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置とが、略同時に検出されるように構成されている。換言すれば、エッジＥ１の位置とエッジＥ２の位置とを検出するために使用される撮像画像は、同一のタイミングで撮像された同一の撮像画像とされている。従って、２次元撮像装置１１２の定常的な位置ずれのみならず、比較的高周波の振動の影響をも効果的に低減することが可能である。
【００３９】
さらに、本実施形態に係る画像処理装置１１３は、複数箇所に配設された各エッジ位置計測装置１によってそれぞれ計測された長尺材Ｓの長手方向に沿った複数箇所の幅方向エッジ位置（すなわち距離Ｄ）に基づき、長尺材Ｓの形状を計測する形状計測手段としての機能も奏している。換言すれば、画像処理装置１１３には、長尺材Ｓの長手方向に沿って複数箇所に配設された２次元撮像装置１１２から出力された撮像画像がそれぞれ入力され、各撮像画像に基づき幅方向エッジ位置がそれぞれ計測され、当該複数の幅方向エッジ位置に基づき、キャンバー量が計測される。
【００４０】
より具体的に説明すれば、長尺材Ｓの長手方向片側にそって配設された３つのエッジ位置計測装置１によって、長尺材Ｓの先端部、中央部及び後端部の幅方向エッジ位置をそれぞれ計測する場合、先端部のエッジ位置をＤ１、中央部のエッジ位置をＤ２、後端部のエッジ位置をＤ３とすると、キャンバー量は、Ｄ２−（Ｄ１＋Ｄ３）／２で演算される。
【００４１】
前述のように、各幅方向エッジ位置Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の計測に際しては、頻繁な校正が不要であるため、計測した複数箇所の幅方向エッジ位置に基づき長尺材Ｓの前記キャンバー量を計測する際にも、頻繁な校正は当然に不要であり、作業効率に優れるという利点を有する。
【００４２】
なお、以上に説明した本実施形態では、被計測対象である長尺材Ｓを厚鋼板とした例について説明したが、本発明は無論これに限るものではなく、他の鋼板や棒鋼などの金属材料の他、非金属材料や紙製品等に適用することも可能である。
【００４３】
また、本実施形態では、停止状態の長尺材Ｓの幅方向エッジ位置ひいてはキャンバー量を計測する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、搬送中の長尺材Ｓを被計測対象とすることも可能である。この場合、長尺材Ｓの長手方向（搬送方向）に沿って片側に１つ（両側で計２つ）のエッジ位置計測装置１のみを設置し、所定のタイミング毎に、長尺材Ｓの複数箇所の幅方向エッジ位置を順次計測する（２次元撮像装置１１２で順次撮像する）ことにより、キャンバー量を計測することも可能である。ただし、この場合、キャンバー量を精度良く計測するためには、長尺材Ｓの蛇行量が小さいことが条件となる。
【００４４】
本実施形態では、線状光源１１１によって、長尺材Ｓ及び基準部材１２を共に照明し、２次元撮像装置１１２によって、その反射光を受光する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、長尺材Ｓが高温材の場合には、長尺材Ｓについてはその自発光を受光する一方、基準部材１２のみを照明してその反射光を受光する構成とすることも可能である。或いは、基準部材１２をＬＥＤ等の発光体で構成することも可能である。
【００４５】
また、本実施形態では、基準部材１２のエッジＥ１の位置と、長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置とが、略同時に検出される構成（エッジＥ１の位置とエッジＥ２の位置とを検出するために使用される撮像画像が同一のタイミングで撮像された同一の撮像画像とされている構成）について説明したが、本発明は必ずしもこれに限るものではなく、いずれか一方を先に検出した後、他方を検出する構成とすることも可能である。より具体的には、例えば、長尺材Ｓを載置する前に撮像した撮像画像に基づき基準部材１２のエッジＥ１の位置を検出した後、長尺材Ｓを載置した後に撮像した撮像画像に基づき長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置を検出する構成を採用することも可能である。斯かる構成によっても、少なくとも２次元撮像装置１１２の定常的な位置ずれの影響を低減することは可能である。
【００４６】
本実施形態では、２次元撮像装置装置１１２として２次元ＣＣＤカメラを適用した例について説明したが、本発明は無論これに限るものではなく、他のデバイスからなる２次元撮像装置を適用することも可能である。また、長尺材Ｓの幅方向に延びる視野を有するように配置された１次元ラインセンサ等の１次元撮像装置を適用することも可能である（この場合、線状光源１１１の線幅をある程度大きくするか、或いは、面状光源を使用すれば良い）。さらに、本実施形態では、２次元撮像装置１１２によって撮像された撮像画像を画像処理装置１１３で画像処理することにより、基準部材１２のエッジＥ１の位置と、長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置とを検出する構成について説明したが、いわゆる２次元距離計（線状光源と２次元撮像装置を具備し、２次元撮像装置の出力信号を信号処理することにより、線状光源の照射された領域の距離測定値を出力する装置）を適用し、当該２次元距離計から出力された距離測定値の急変点を両エッジＥ１、Ｅ２として検出する構成を採用することも可能である。
【００４７】
また、本実施形態では、長尺材Ｓの長手方向両側に沿って複数箇所に配設された各２次元撮像装置１１２からの出力信号を、共通の画像処理装置１１３に入力する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、各２次元装置１１２に対応付けて、それぞれ別個の画像処理装置１１３を設置する構成とすることも可能である。さらに、本実施形態では、画像処理装置１１３が、計測した複数の幅方向エッジ位置に基づきキャンバー量を計測する形状計測手段としての機能を兼ね備える構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、画像処理装置１１３とは別個に形状計測手段を設ける（画像処理装置１１３から形状計測手段に対して幅方向エッジ位置を出力し、当該形状計測手段でキャンバー量を演算する）ことも可能である。
【００４８】
本実施形態では、長尺材Ｓの形状として、キャンバ−量を計測する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、単にエッジ位置の計測に供することができる他、計測したエッジ位置に基づき、板幅など他の平面形状を演算するように構成することも可能である。
【００４９】
また、本実施形態では、画像処理装置１１３において、結像線Ｌ１、Ｌ２を抽出するべく、撮像画像を所定のしきい値で２値化処理する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、撮像画像を２値化処理することなく、当該撮像画像について結像線Ｌ１、Ｌ２に直交する方向に沿って順次濃度値のピーク位置を検出することにより、結像線Ｌ１、Ｌ２を抽出するなど、種々の画像処理アルゴリズムを適用することが可能である。
【００５０】
また、本実施形態では、線状光源１１１の照明方向に沿って長尺材Ｓと高低差を有するように基準部材１２を配置する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、長尺材Ｓと基準部材１２とを略同一の高さに配置することも可能である。この場合、前記結像線Ｌ１とＬ２とは、略同一直線上に位置することになるが、両者を識別するには、長尺材Ｓからの受光強度（撮像画像における濃度値に相当する）と基準部材１２からの受光強度に差が生じるように、例えば、長尺材Ｓ表面の反射率とは明らかに反射率の異なる材料（例えば白色塗料）を基準部材１２の表面に塗布すればよい。斯かる構成によれば、２次元撮像装置１１２の撮像画像において、結像線Ｌ１の濃度値の方が結像線Ｌ２の濃度値よりも大きくなるため、２つのしきい値で２値化処理（低い方のしきい値で結像線Ｌ１、Ｌ２を抽出し、さらに高い方のしきい値で結像線Ｌ１のみを抽出する）することにより、結像線Ｌ１、Ｌ２を識別し、基準部材１２のエッジＥ１と長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置を検出することが可能である。また、白色塗料の代わりに、長尺材Ｓ表面とは色相の異なる塗料を塗布し、２次元撮像装置１１２としてカラー撮像装置（或いは、カラーフィルタを装着したモノクロ撮像装置）を用い、反射光の色相の差異によって結像線Ｌ１、Ｌ２を識別することも可能である。さらに、前述したように、基準部材１２をＬＥＤ等の発光体で構成することにより、長尺材Ｓからの受光強度と基準部材１２からの受光強度に差を生じさせることも可能である。
【００５１】
さらに、本実施形態では、基準部材１２の所定部位として、一方の幅方向エッジＥ１の位置を検出し、これを距離Ｄを算出するための基準とする構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、基準部材１２の幅方向両エッジの位置を検出し、この中点を距離Ｄを算出するための基準とする構成を採用することも可能である。また、基準部材１２の表面に凹部を形成し、当該凹部のエッジ位置を検出し、これを距離Ｄを算出するための基準とすることも可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る長尺材のエッジ位置計測方法によれば、位置検出手段により長尺材の幅方向に沿って当該長尺材に並置された基準部材の所定部位の位置を光学的に検出すると共に、同じ位置検出手段で長尺材の幅方向エッジ位置を検出し、両者の距離から幅方向エッジ位置を計測することになる。従って、位置検出手段の位置ずれが生じた場合であっても、当該位置検出手段の位置ずれに応じて、基準部材の所定部位の位置と長尺材の幅方向エッジ位置とが共に同程度に位置ずれした状態で検出されるため、両者の距離としては位置検出手段の位置ずれの影響が相殺され、計測誤差が生じないことになる。これは、従来のように、頻繁な校正が不要になることを意味し、結果として作業効率に極めて優れた長尺材のエッジ位置計測方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るエッジ位置計測方法及び形状計測方法を適用した形状計測装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示す２次元撮像装置よって撮像される撮像画像の例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１…エッジ位置計測装置 １１…位置検出装置 １２…基準部材
１１１…線状光源 １１２…２次元撮像装置 １１３…画像処理装置
Ｓ…長尺材
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺材（例えば、鋼板や棒鋼など）の幅方向のエッジ位置を計測する方法及びこれを用いた形状（キャンバー量など）計測方法、並びに、長尺材の幅方向のエッジ位置を計測する装置及びこれを用いた形状計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、長尺材の平面形状（キャンバー量など）を計測する方法として、種々のものが提案されている。
【０００３】
例えば、長尺材の移送方向に間隔をおいて設けた、いわゆるバックライト方式の３台の光学寸法検出装置で、移送ライン面上に定めた測定基準線からの長尺材側縁の偏位をそれぞれ同時に検出し、所定の信号処理を施すことにより曲り量を計測する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、３台以上のエッジ位置検出センサを帯状体の長手方向に沿って配置し、上記３台以上のエッジ位置検出センサでもって検出基準線から帯状体の板端までの距離を検出し、検出点の相対位置から帯状体のキャンバーを推定する方法において、エッジ位置検出センサの配設間隔に工夫を施した帯状体のキャンバー検出方法が提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
さらに、搬送される熱鋼板の長手方向に直交した視野を持ち、該鋼板片側エッジ部の長手方向に直列配置され前記鋼板の自発光を感受する２個のセンサーを備え、センサ信号の差分演算、積分演算を行うことで板幅方向の形状（曲り、うねり等）を計測する装置が提案されている（例えば、特許文献３）。
【０００６】
このように、従来の形状計測方法乃至装置は、いずれも被計測対象の幅方向エッジ位置をエッジ位置検出装置（センサ）で光学的に検出し、検出したエッジ位置に基づいてキャンバー量等の平面形状を計測するものであり、エッジ位置検出装置自体の取り付け位置（検出視野）は変化しないことを前提とした方法乃至装置である。
【０００７】
【特許文献１】
特公昭５９−１１８４４号公報
【特許文献２】
特開平５−１５７５４９号公報
【特許文献３】
特開平７−１９８３０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際には、被計測対象（鋼板や棒鋼）の搬送時に生じる振動等が、エッジ位置検出装置が取り付けられている架台に伝搬し、これにより、エッジ位置検出装置の取り付け位置、ひいては、当該装置の検出視野にずれが生じる場合がある。斯かる取り付け位置のずれ（検出視野のずれ）は、被計測対象のエッジ位置検出誤差、ひいては平面形状の計測誤差を生じさせることになる。これを回避するには、エッジ位置検出装置を校正する必要があるが、頻繁な校正を実施することは作業効率の低下を招き、実用上好ましくないという問題がある。
【０００９】
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、作業効率に優れた長尺材のエッジ位置計測方法及びこれを用いた形状計測方法並びにエッジ位置計測装置及びこれを用いた形状計測装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するべく、本発明は、請求項１に記載の如く、長尺材の幅方向エッジ位置を光学的に計測する方法であって、長尺材の幅方向に沿って、当該長尺材及び基準部材を並置するステップと、前記基準部材の所定部位の位置を所定の位置検出手段で光学的に検出するステップと、前記基準部材を並置した状態で、前記長尺材の幅方向エッジ位置を前記位置検出手段で光学的に検出するステップと、前記検出した基準部材の所定部位の位置と、前記検出した長尺材の幅方向エッジ位置との距離を演算することにより、長尺材の幅方向エッジ位置を計測するステップとを備えることを特徴とする長尺材のエッジ位置計測方法を提供するものである。
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、位置検出手段により長尺材の幅方向に沿って当該長尺材に並置された基準部材の所定部位の位置を光学的に検出すると共に、同じ位置検出手段で長尺材の幅方向エッジ位置を検出し、両者の距離から幅方向エッジ位置を計測することになる。従って、位置検出手段の位置ずれが生じた場合であっても、当該位置検出手段の位置ずれに応じて、基準部材の所定部位の位置と長尺材の幅方向エッジ位置とが共に同程度に位置ずれした状態で検出されるため、両者の距離としては位置検出手段の位置ずれの影響が相殺され、計測誤差が生じないことになる。これは、従来のように、頻繁な校正が不要になることを意味し、結果として作業効率に極めて優れた長尺材のエッジ位置計測方法が提供されることになる。なお、基準部材の所定部位の位置と、長尺材の幅方向エッジ位置とは、必ずしも同時に検出する必要はなく、いずれか一方を先に検出した後、他方を検出する構成であっても、少なくとも位置検出手段の定常的な位置ずれの影響を低減することが可能である。
【００１２】
好ましくは、請求項２に記載の如く、前記基準部材の所定部位の位置と、前記長尺材の幅方向エッジ位置とは、略同時に検出される。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、基準部材の所定部位の位置と、長尺材の幅方向エッジ位置とが略同時に検出されるため、位置検出手段の定常的な位置ずれのみならず、比較的高周波の振動の影響をも効果的に低減することが可能である。
【００１４】
また、本発明は、請求項３に記載の如く、前記長尺材のエッジ位置計測方法によって、長尺材の長手方向に沿って複数箇所の幅方向エッジ位置を計測するステップと、前記計測した複数箇所の幅方向エッジ位置に基づき、前記長尺材の形状を計測するステップとを備えることを特徴とする長尺材の形状計測方法としても提供される。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、前記長尺材のエッジ位置計測方法によって、長尺材の長手方向に沿って複数箇所の幅方向エッジ位置を計測し、計測した複数箇所の幅方向エッジ位置に基づき、長尺材の形状（キャンバーなど）が計測される。前述のように、各幅方向エッジ位置の計測に際しては、頻繁な校正が不要であるため、計測した複数箇所の幅方向エッジ位置に基づき長尺材の形状を計測する際にも、頻繁な校正は当然に不要であり、作業効率に優れるという利点を有する。
【００１６】
また、前記課題を解決するべく、本発明は、請求項４に記載の如く、長尺材の幅方向エッジ位置を光学的に計測する装置であって、被計測対象からの自発光又は反射光を受光することによって当該被計測対象の所定部位の位置を光学的に検出し得る位置検出装置と、前記位置検出装置の検出可能領域内であって、且つ、前記長尺材の幅方向に沿って当該長尺材に並置された基準部材とを備え、前記位置検出装置は、前記基準部材の所定部位の位置を検出すると共に、前記長尺材の幅方向エッジ位置を検出し、前記検出した基準部材の所定部位の位置と、前記検出した長尺材の幅方向エッジ位置との距離を演算することにより、長尺材の幅方向エッジ位置を計測することを特徴とする長尺材のエッジ位置計測装置としても提供される。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、位置検出装置の位置ずれが生じた場合であっても、当該位置検出装置の位置ずれに応じて、基準部材の所定部位の位置と長尺材の幅方向エッジ位置とが共に同程度に位置ずれした状態で検出されるため、両者の距離としては位置検出装置の位置ずれの影響が相殺され、計測誤差が生じないことになる。これは、従来のように、頻繁な校正が不要になることを意味し、結果として作業効率に極めて優れた長尺材のエッジ位置計測装置が提供されることになる。なお、請求項４に係る位置検出装置としては、被計測対象の自発光を利用する場合であれば、長尺材の幅方向に延びる視野を有する１次元ラインセンサ等の１次元撮像装置の他、２次元ＣＣＤカメラ等の２次元撮像装置を適用することが可能である。また、被計測対象からの反射光を利用する場合であれば、長尺材の幅方向に沿って線状に照明する線状光源と２次元撮像装置（線状光源の線幅をある程度大きくすれば１次元撮像装置とすることも可能）との組み合わせの他、面状光源と１次元撮像装置（２次元撮像装置とすることも可能）との組み合わせなど、種々の構成を適用することが可能である。
【００１８】
好ましくは、請求項５に記載の如く、前記位置検出装置は、前記基準部材の所定部位の位置と、前記長尺材の幅方向エッジ位置とを、略同時に検出するように構成される。
【００１９】
請求項５に係る発明によれば、基準部材の所定部位の位置と、長尺材の幅方向エッジ位置とが略同時に検出されるため、位置検出装置の定常的な位置ずれのみならず、比較的高周波の振動の影響をも効果的に低減することが可能である。なお、前記位置検出装置が、基準部材の所定部位と長尺材の幅方向エッジとを撮像する撮像装置を具備し、当該撮像装置による撮像画に信号処理を施すことによって位置を検出する構成である場合には、「略同時に検出」とは、少なくとも略同時に両者を撮像する（同一の撮像画に信号処理を施すことによって両位置を検出する場合を含む）ことを意味し（略同時に両者を撮像すれば、振動の影響を効果的に低減することが可能）、略同時に撮像した後に、撮像画から前記所定部位の位置と幅方向エッジ位置とを検出する信号処理は、必ずしも略同時に行う必要はない。
【００２０】
好ましくは、請求項６に記載の如く、前記位置検出装置は、前記長尺材表面に対向する方向から、前記長尺材及び前記基準部材の表面を前記長尺材の幅方向に沿って線状に照明する線状光源と、前記長尺材及び前記基準部材の表面からの反射光を受光する２次元撮像装置と、前記２次元撮像装置の出力信号を信号処理することにより、前記基準部材の所定部位の位置を検出すると共に、前記長尺材の幅方向エッジ位置を検出し、前記検出した基準部材の所定部位の位置と、前記検出した長尺材の幅方向エッジ位置との距離を演算することにより、長尺材の幅方向エッジ位置を計測する信号処理装置とを備えるように構成される。
【００２１】
請求項６に係る発明によれば、線状光源による線状照明の反射光を２次元撮像装置で受光する構成であるため、長尺材の幅方向エッジでは、線状照明の反射光を受光しない（反射光が途切れる）ため、エッジとして検出できる一方、基準部材の所定部位（例えば、基準部材の幅方向エッジ）でも反射光を受光しないこと等により、当該所定部位を検出することが可能である。なお、２次元撮像装置からの出力信号をビデオ信号として外部に取り出せる構成とした場合には、当該ビデオ信号をモニタ表示することにより、長尺材の幅方向エッジ位置や基準部材の所定部位の位置を正確に検出できているか否かを容易に確認可能であるという利点も有する。
【００２２】
好ましくは、請求項７に記載の如く、前記線状光源は、前記２次元撮像装置の撮像方向とは異なる方向から前記長尺材及び前記基準部材を照明するように配置され、前記基準部材は、前記線状光源の照明方向に沿って前記長尺材と高低差を有するように配置される。
【００２３】
請求項７に係る発明によれば、２次元撮像装置の撮像方向とは異なる方向から長尺材及び基準部材が照明されるため、いわゆる三角法（光切断法）の原理により、２次元撮像装置と長尺材又は基準部材との距離に応じて、線状照明の反射光の結像位置が異なることになる。従って、基準部材を、線状光源の照明方向に沿って長尺材と高低差を有するように配置すれば、長尺材からの反射光と基準部材からの反射光とは、２次元撮像装置の異なる位置にそれぞれ線状に結像する（両結像線に段差が生じる）ことになり、長尺材の幅方向エッジ位置と基準部材の所定部位の位置とを正確に検出することが可能である。請求項７に係る発明は、例えば、長尺材の幅方向の位置ずれによって、基準部材の一部が長尺材に遮蔽されたような場合（２次元撮像装置の撮像方向に対して手前側に長尺材が位置する場合）であっても、長尺材からの反射光と基準部材からの反射光とは、２次元撮像装置の異なる位置にそれぞれ線状に結像するため、長尺材の幅方向エッジ位置と基準部材の所定部位の位置とを正確に検出できる点で有効である。
【００２４】
また、本発明は、請求項８に記載の如く、長尺材の長手方向に沿って複数箇所に配設された前記長尺材のエッジ位置計測装置と、前記複数箇所に配設された長尺材のエッジ位置計測装置によってそれぞれ計測された長尺材の長手方向に沿った複数箇所の幅方向エッジ位置に基づき、前記長尺材の形状を計測する形状計測手段とを備えることを特徴とする長尺材の形状計測装置としても提供される。
【００２５】
請求項８に係る発明によれば、前記長尺材のエッジ位置計測装置によって、長尺材の長手方向に沿って複数箇所の幅方向エッジ位置を計測し、計測した複数箇所の幅方向エッジ位置に基づき、長尺材の形状（キャンバーなど）が計測される。前述のように、各幅方向エッジ位置の計測に際しては、頻繁な校正が不要であるため、計測した複数箇所の幅方向エッジ位置に基づき長尺材の形状を計測する際にも、頻繁な校正は当然に不要であり、作業効率に優れるという利点を有する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係るエッジ位置計測方法及び形状計測方法を適用した形状計測装置の概略構成を模式的に示す図であり、（ａ）は斜視図を、（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。図１に示すように、本実施形態に係る形状計測装置は、搬送ローラＲ（図１（ｂ））上に停止状態で載置された長尺材Ｓの幅方向エッジ位置を光学的に計測するエッジ位置計測装置１が長尺材（本実施形態では、厚鋼板）Ｓの長手方向に沿って複数箇所に配設された構成を有する。より具体的には、後述するように、エッジ位置計測装置１を構成する線状光源１１１、２次元撮像装置１１２及び基準部材１２が、長尺材Ｓの長手方向両側に沿って複数箇所に配設される一方、各２次元撮像装置１１２からの出力信号は、共通の画像処理装置１１３に入力される。なお、図１では、長尺材Ｓの長手方向片側に沿って配設された１つのエッジ位置計測装置１のみを図示している。
【００２８】
エッジ位置計測装置１は、被計測対象からの反射光を受光することによって当該被計測対象の所定部位の位置を光学的に検出し得る位置検出装置１１と、位置検出装置１１の検出可能領域内であって、且つ、長尺材Ｓの幅方向に沿って当該長尺材Ｓに並置された基準部材１２とを備えている。
【００２９】
位置検出装置１１は、基準部材１２の所定部位（本実施形態では一方の幅方向エッジＥ１）の位置を検出すると共に、長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置を検出し、検出した基準部材１２のエッジＥ１の位置と、検出した長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置との距離（長尺材Ｓの幅方向に沿った距離成分）Ｄを演算することにより、長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置を計測する（当該エッジＥ２の位置を前記距離Ｄとして算出する）ように構成されている。従って、位置検出装置１１の位置ずれ（具体的には、後述する２次元撮像装置１１２の位置ずれ）が生じた場合であっても、当該位置検出装置１１の位置ずれに応じて、基準部材１２のエッジＥ１の位置と長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置とが共に同程度に位置ずれした状態で検出されるため、両者の距離としては位置検出装置１１の位置ずれの影響が相殺され、計測誤差が生じないことになる。これは、従来のように、頻繁な校正が不要になることを意味し、結果として作業効率に極めて優れるという利点を有する。
【００３０】
本実施形態に係る位置検出装置１１は、長尺材Ｓ表面に対向する方向から、長尺材Ｓ及び基準部材１２の表面を長尺材Ｓの幅方向に沿って線状（本実施形態では、線幅０．１５ｍｍ〜５０ｍｍ、線長１００ｍｍ）に照明する線状光源１１１を備えている。なお、本実施形態に係る線状光源１１１は、所定の光源からの光を、光ファイバを断面矩形状に束ねたバンドルファイバーに導き、当該バンドルファイバーから出射する構成とされているが、これに限るものではなく、ＬＥＤ、蛍光灯、レーザなど種々の光源や導光部材を用いた線状光源とすることが可能である。
【００３１】
また、本実施形態に係る位置検出装置１１は、線状光源１１１によって照明された長尺材Ｓ及び基準部材１２の表面からの反射光を受光する２次元撮像装置１１２を備えている。本実施形態に係る２次元撮像装置１１２は、２次元ＣＣＤカメラとされており、撮像視野が長尺材Ｓの長手方向に７５ｍｍ（分解能０．１５ｍｍ／画素）、幅方向に１００ｍｍ（分解能０．１５ｍｍ／画素）となるように配置されている。なお、外乱光による計測誤差が生じるのを防止するべく、２次元撮像装置１１２には、線状光源１１１の発光波長領域に相当する光のみを透過させるバンドパスフィルタを装着するのが好ましい。
【００３２】
本実施形態に係る線状光源１１１は、２次元撮像装置１１２の撮像方向（本実施形態では鉛直下方向）とは異なる方向（本実施形態では撮像方向となす角度θ＝１０°の方向）から長尺材Ｓ及び基準部材１２を照明するように配置されていると共に、基準部材１２は、線状光源１１１の照明方向に沿って長尺材Ｓと高低差を有するように配置（本実施形態では長尺材Ｓの下方５０ｍｍの位置に配置）されている。
【００３３】
斯かる配置によれば、いわゆる三角法（光切断法）の原理により、２次元撮像装置１１２と長尺材Ｓ又は基準部材１２との距離に応じて、線状照明の反射光の結像位置が異なることになる。本実施形態では、基準部材１２が、線状光源１１１の照明方向に沿って長尺材Ｓと高低差を有するように配置されているため、長尺材Ｓからの反射光と基準部材１２からの反射光とは、２次元撮像装置１１２の異なる位置にそれぞれ線状に結像する（両結像線に段差が生じる）ことになる。
【００３４】
図２は、本実施形態に係る２次元撮像装置１１２によって撮像される撮像画像の例を模式的に示す図であり、（ａ）は長尺材Ｓと基準部材１２とが長尺材Ｓの幅方向に離間して配置されている状態の撮像画像の例を、（ｂ）は基準部材１２の一部が長尺材Ｓに遮蔽されている状態の撮像画像の例をそれぞれ示す。図２に示すように、長尺材Ｓからの反射光が結像した結像線Ｌ２と、基準部材１２からの反射光が結像した結像線Ｌ１とが段差を生じる（同一直線上にない）ため、結像線Ｌ２のエッジ位置（長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置）と、結像線Ｌ１のエッジ位置（基準部材１２のエッジＥ１の位置）とを識別することが容易であり、ひいては、両エッジ位置を正確に検出することが可能である。
【００３５】
なお、本実施形態に係る線状光源１１１と２次元撮像装置１１２との配置関係、並びに長尺材Ｓに対する基準部材１２の配置によれば、図２（ｂ）に示すように、長尺材Ｓの幅方向の位置ずれによって、基準部材１２の一部が長尺材Ｓに遮蔽されたような場合（２次元撮像装置１１２の撮像方向に対して手前側に長尺材Ｓが位置する場合）であっても、長尺材Ｓからの反射光が結像した結像線Ｌ２と、基準部材１２からの反射光が結像した結像線Ｌ１とが段差を生じる（同一直線上にない）ため、両エッジ位置を正確に検出することが可能である点で特に有効である。
【００３６】
さらに、本実施形態に係る位置検出装置１１は、信号処理装置としての画像処理装置１１３を備えている。画像処理装置１１３は、予め設定された画像処理アルゴリズムに従って、２次元撮像装置１１２の出力信号を信号処理し（本実施形態では、図２に示すような２次元撮像装置１１２の撮像画像を画像処理する）、基準部材１２のエッジＥ１の位置を検出すると共に、長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置を検出し、検出した基準部材１２のエッジＥ１の位置と、検出した長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置との距離Ｄを演算することにより、長尺材Ｓの幅方向エッジＥ１の位置を計測するように構成されている。
【００３７】
前記画像処理アルゴリズムをより具体的に説明すれば、本実施形態に係る画像処理装置１１３は、（１）２次元撮像装置１１２の撮像画像を入力し、（２）結像線Ｌ１、Ｌ２を抽出するべく、当該撮像画像を所定のしきい値で２値化した後、（３）ノイズ除去（小面積除去）を施し、（４）さらに、ラベリング後に各対象の特徴（幅や濃度等）に基づいて結像線Ｌ１、Ｌ２を識別し、各結像線のエッジ位置を計測することにより、基準部材１２のエッジＥ１と長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置を検出し、（５）両者の距離Ｄを演算するように構成されている。
【００３８】
ここで、本実施形態では、基準部材１２のエッジＥ１の位置と、長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置とが、略同時に検出されるように構成されている。換言すれば、エッジＥ１の位置とエッジＥ２の位置とを検出するために使用される撮像画像は、同一のタイミングで撮像された同一の撮像画像とされている。従って、２次元撮像装置１１２の定常的な位置ずれのみならず、比較的高周波の振動の影響をも効果的に低減することが可能である。
【００３９】
さらに、本実施形態に係る画像処理装置１１３は、複数箇所に配設された各エッジ位置計測装置１によってそれぞれ計測された長尺材Ｓの長手方向に沿った複数箇所の幅方向エッジ位置（すなわち距離Ｄ）に基づき、長尺材Ｓの形状を計測する形状計測手段としての機能も奏している。換言すれば、画像処理装置１１３には、長尺材Ｓの長手方向に沿って複数箇所に配設された２次元撮像装置１１２から出力された撮像画像がそれぞれ入力され、各撮像画像に基づき幅方向エッジ位置がそれぞれ計測され、当該複数の幅方向エッジ位置に基づき、キャンバー量が計測される。
【００４０】
より具体的に説明すれば、長尺材Ｓの長手方向片側にそって配設された３つのエッジ位置計測装置１によって、長尺材Ｓの先端部、中央部及び後端部の幅方向エッジ位置をそれぞれ計測する場合、先端部のエッジ位置をＤ１、中央部のエッジ位置をＤ２、後端部のエッジ位置をＤ３とすると、キャンバー量は、Ｄ２−（Ｄ１＋Ｄ３）／２で演算される。
【００４１】
前述のように、各幅方向エッジ位置Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の計測に際しては、頻繁な校正が不要であるため、計測した複数箇所の幅方向エッジ位置に基づき長尺材Ｓの前記キャンバー量を計測する際にも、頻繁な校正は当然に不要であり、作業効率に優れるという利点を有する。
【００４２】
なお、以上に説明した本実施形態では、被計測対象である長尺材Ｓを厚鋼板とした例について説明したが、本発明は無論これに限るものではなく、他の鋼板や棒鋼などの金属材料の他、非金属材料や紙製品等に適用することも可能である。
【００４３】
また、本実施形態では、停止状態の長尺材Ｓの幅方向エッジ位置ひいてはキャンバー量を計測する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、搬送中の長尺材Ｓを被計測対象とすることも可能である。この場合、長尺材Ｓの長手方向（搬送方向）に沿って片側に１つ（両側で計２つ）のエッジ位置計測装置１のみを設置し、所定のタイミング毎に、長尺材Ｓの複数箇所の幅方向エッジ位置を順次計測する（２次元撮像装置１１２で順次撮像する）ことにより、キャンバー量を計測することも可能である。ただし、この場合、キャンバー量を精度良く計測するためには、長尺材Ｓの蛇行量が小さいことが条件となる。
【００４４】
本実施形態では、線状光源１１１によって、長尺材Ｓ及び基準部材１２を共に照明し、２次元撮像装置１１２によって、その反射光を受光する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、長尺材Ｓが高温材の場合には、長尺材Ｓについてはその自発光を受光する一方、基準部材１２のみを照明してその反射光を受光する構成とすることも可能である。或いは、基準部材１２をＬＥＤ等の発光体で構成することも可能である。
【００４５】
また、本実施形態では、基準部材１２のエッジＥ１の位置と、長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置とが、略同時に検出される構成（エッジＥ１の位置とエッジＥ２の位置とを検出するために使用される撮像画像が同一のタイミングで撮像された同一の撮像画像とされている構成）について説明したが、本発明は必ずしもこれに限るものではなく、いずれか一方を先に検出した後、他方を検出する構成とすることも可能である。より具体的には、例えば、長尺材Ｓを載置する前に撮像した撮像画像に基づき基準部材１２のエッジＥ１の位置を検出した後、長尺材Ｓを載置した後に撮像した撮像画像に基づき長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置を検出する構成を採用することも可能である。斯かる構成によっても、少なくとも２次元撮像装置１１２の定常的な位置ずれの影響を低減することは可能である。
【００４６】
本実施形態では、２次元撮像装置装置１１２として２次元ＣＣＤカメラを適用した例について説明したが、本発明は無論これに限るものではなく、他のデバイスからなる２次元撮像装置を適用することも可能である。また、長尺材Ｓの幅方向に延びる視野を有するように配置された１次元ラインセンサ等の１次元撮像装置を適用することも可能である（この場合、線状光源１１１の線幅をある程度大きくするか、或いは、面状光源を使用すれば良い）。さらに、本実施形態では、２次元撮像装置１１２によって撮像された撮像画像を画像処理装置１１３で画像処理することにより、基準部材１２のエッジＥ１の位置と、長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置とを検出する構成について説明したが、いわゆる２次元距離計（線状光源と２次元撮像装置を具備し、２次元撮像装置の出力信号を信号処理することにより、線状光源の照射された領域の距離測定値を出力する装置）を適用し、当該２次元距離計から出力された距離測定値の急変点を両エッジＥ１、Ｅ２として検出する構成を採用することも可能である。
【００４７】
また、本実施形態では、長尺材Ｓの長手方向両側に沿って複数箇所に配設された各２次元撮像装置１１２からの出力信号を、共通の画像処理装置１１３に入力する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、各２次元装置１１２に対応付けて、それぞれ別個の画像処理装置１１３を設置する構成とすることも可能である。さらに、本実施形態では、画像処理装置１１３が、計測した複数の幅方向エッジ位置に基づきキャンバー量を計測する形状計測手段としての機能を兼ね備える構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、画像処理装置１１３とは別個に形状計測手段を設ける（画像処理装置１１３から形状計測手段に対して幅方向エッジ位置を出力し、当該形状計測手段でキャンバー量を演算する）ことも可能である。
【００４８】
本実施形態では、長尺材Ｓの形状として、キャンバ−量を計測する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、単にエッジ位置の計測に供することができる他、計測したエッジ位置に基づき、板幅など他の平面形状を演算するように構成することも可能である。
【００４９】
また、本実施形態では、画像処理装置１１３において、結像線Ｌ１、Ｌ２を抽出するべく、撮像画像を所定のしきい値で２値化処理する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、撮像画像を２値化処理することなく、当該撮像画像について結像線Ｌ１、Ｌ２に直交する方向に沿って順次濃度値のピーク位置を検出することにより、結像線Ｌ１、Ｌ２を抽出するなど、種々の画像処理アルゴリズムを適用することが可能である。
【００５０】
また、本実施形態では、線状光源１１１の照明方向に沿って長尺材Ｓと高低差を有するように基準部材１２を配置する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、長尺材Ｓと基準部材１２とを略同一の高さに配置することも可能である。この場合、前記結像線Ｌ１とＬ２とは、略同一直線上に位置することになるが、両者を識別するには、長尺材Ｓからの受光強度（撮像画像における濃度値に相当する）と基準部材１２からの受光強度に差が生じるように、例えば、長尺材Ｓ表面の反射率とは明らかに反射率の異なる材料（例えば白色塗料）を基準部材１２の表面に塗布すればよい。斯かる構成によれば、２次元撮像装置１１２の撮像画像において、結像線Ｌ１の濃度値の方が結像線Ｌ２の濃度値よりも大きくなるため、２つのしきい値で２値化処理（低い方のしきい値で結像線Ｌ１、Ｌ２を抽出し、さらに高い方のしきい値で結像線Ｌ１のみを抽出する）することにより、結像線Ｌ１、Ｌ２を識別し、基準部材１２のエッジＥ１と長尺材Ｓの幅方向エッジＥ２の位置を検出することが可能である。また、白色塗料の代わりに、長尺材Ｓ表面とは色相の異なる塗料を塗布し、２次元撮像装置１１２としてカラー撮像装置（或いは、カラーフィルタを装着したモノクロ撮像装置）を用い、反射光の色相の差異によって結像線Ｌ１、Ｌ２を識別することも可能である。さらに、前述したように、基準部材１２をＬＥＤ等の発光体で構成することにより、長尺材Ｓからの受光強度と基準部材１２からの受光強度に差を生じさせることも可能である。
【００５１】
さらに、本実施形態では、基準部材１２の所定部位として、一方の幅方向エッジＥ１の位置を検出し、これを距離Ｄを算出するための基準とする構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、基準部材１２の幅方向両エッジの位置を検出し、この中点を距離Ｄを算出するための基準とする構成を採用することも可能である。また、基準部材１２の表面に凹部を形成し、当該凹部のエッジ位置を検出し、これを距離Ｄを算出するための基準とすることも可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る長尺材のエッジ位置計測方法によれば、位置検出手段により長尺材の幅方向に沿って当該長尺材に並置された基準部材の所定部位の位置を光学的に検出すると共に、同じ位置検出手段で長尺材の幅方向エッジ位置を検出し、両者の距離から幅方向エッジ位置を計測することになる。従って、位置検出手段の位置ずれが生じた場合であっても、当該位置検出手段の位置ずれに応じて、基準部材の所定部位の位置と長尺材の幅方向エッジ位置とが共に同程度に位置ずれした状態で検出されるため、両者の距離としては位置検出手段の位置ずれの影響が相殺され、計測誤差が生じないことになる。これは、従来のように、頻繁な校正が不要になることを意味し、結果として作業効率に極めて優れた長尺材のエッジ位置計測方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るエッジ位置計測方法及び形状計測方法を適用した形状計測装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示す２次元撮像装置よって撮像される撮像画像の例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１…エッジ位置計測装置 １１…位置検出装置 １２…基準部材
１１１…線状光源 １１２…２次元撮像装置 １１３…画像処理装置
Ｓ…長尺材
Claims (8)
- 長尺材の幅方向エッジ位置を光学的に計測する方法であって、
長尺材の幅方向に沿って、当該長尺材及び基準部材を並置するステップと、
前記基準部材の所定部位の位置を所定の位置検出手段で光学的に検出するステップと、
前記基準部材を並置した状態で、前記長尺材の幅方向エッジ位置を前記位置検出手段で光学的に検出するステップと、
前記検出した基準部材の所定部位の位置と、前記検出した長尺材の幅方向エッジ位置との距離を演算することにより、長尺材の幅方向エッジ位置を計測するステップとを備えることを特徴とする長尺材のエッジ位置計測方法。 - 前記基準部材の所定部位の位置と、前記長尺材の幅方向エッジ位置とを、略同時に検出することを特徴とする請求項１に記載の長尺材のエッジ位置計測方法。
- 請求項１又は２に記載の長尺材のエッジ位置計測方法によって、長尺材の長手方向に沿って複数箇所の幅方向エッジ位置を計測するステップと、
前記計測した複数箇所の幅方向エッジ位置に基づき、前記長尺材の形状を計測するステップとを備えることを特徴とする長尺材の形状計測方法。 - 長尺材の幅方向エッジ位置を光学的に計測する装置であって、
被計測対象からの自発光又は反射光を受光することによって当該被計測対象の所定部位の位置を光学的に検出し得る位置検出装置と、
前記位置検出装置の検出可能領域内であって、且つ、前記長尺材の幅方向に沿って当該長尺材に並置された基準部材とを備え、
前記位置検出装置は、前記基準部材の所定部位の位置を検出すると共に、前記長尺材の幅方向エッジ位置を検出し、前記検出した基準部材の所定部位の位置と、前記検出した長尺材の幅方向エッジ位置との距離を演算することにより、長尺材の幅方向エッジ位置を計測することを特徴とする長尺材のエッジ位置計測装置。 - 前記位置検出装置は、前記基準部材の所定部位の位置と、前記長尺材の幅方向エッジ位置とを、略同時に検出することを特徴とする請求項４に記載の長尺材のエッジ位置計測装置。
- 前記位置検出装置は、
前記長尺材表面に対向する方向から、前記長尺材及び前記基準部材の表面を前記長尺材の幅方向に沿って線状に照明する線状光源と、
前記長尺材及び前記基準部材の表面からの反射光を受光する２次元撮像装置と、
前記２次元撮像装置の出力信号を信号処理することにより、前記基準部材の所定部位の位置を検出すると共に、前記長尺材の幅方向エッジ位置を検出し、前記検出した基準部材の所定部位の位置と、前記検出した長尺材の幅方向エッジ位置との距離を演算することにより、長尺材の幅方向エッジ位置を計測する信号処理装置とを備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の長尺材のエッジ位置計測装置。 - 前記線状光源は、前記２次元撮像装置の撮像方向とは異なる方向から前記長尺材及び前記基準部材を照明するように配置され、
前記基準部材は、前記線状光源の照明方向に沿って前記長尺材と高低差を有するように配置されていることを特徴とする請求項６に記載の長尺材のエッジ位置計測装置。 - 長尺材の長手方向に沿って複数箇所に配設された請求項４から７のいずれかに記載の長尺材のエッジ位置計測装置と、
前記複数箇所に配設された長尺材のエッジ位置計測装置によってそれぞれ計測された長尺材の長手方向に沿った複数箇所の幅方向エッジ位置に基づき、前記長尺材の形状を計測する形状計測手段とを備えることを特徴とする長尺材の形状計測装置。
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