JP2004294247A - 形鋼材の断面寸法測定装置及びその方法 - Google Patents
形鋼材の断面寸法測定装置及びその方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004294247A JP2004294247A JP2003086603A JP2003086603A JP2004294247A JP 2004294247 A JP2004294247 A JP 2004294247A JP 2003086603 A JP2003086603 A JP 2003086603A JP 2003086603 A JP2003086603 A JP 2003086603A JP 2004294247 A JP2004294247 A JP 2004294247A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaped steel
- steel material
- laser
- cross
- section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
【課題】構成を簡単にして、Ｈ形鋼の断面寸法を精度よく測定することができる。
【解決手段】寸法測定システムは、Ｈ形鋼１００の表面にレーザ光を照射し、そのＨ形鋼１００の表面からの反射光を受光して、当該形鋼材の表面との間の距離を計測する検出ヘッド３７，５７と、直交する２軸方向で移動可能に検出ヘッド３７，５７を支持し、かつ前記２軸を含む平面内で回転可能に検出ヘッド３７，５７を支持する２軸ステージ機構２０，４０及び回転機構と、検出ヘッド３７，５７がＨ形鋼１００の断面を含む平面内を当該Ｈ形鋼１００の表面上に倣って移動しつつ、レーザ光がＨ形鋼１００の表面上に照射されるように２軸ステージ機構２０，４０及び回転機構を制御する図示しない制御部とを備える。
【選択図】 図２
【解決手段】寸法測定システムは、Ｈ形鋼１００の表面にレーザ光を照射し、そのＨ形鋼１００の表面からの反射光を受光して、当該形鋼材の表面との間の距離を計測する検出ヘッド３７，５７と、直交する２軸方向で移動可能に検出ヘッド３７，５７を支持し、かつ前記２軸を含む平面内で回転可能に検出ヘッド３７，５７を支持する２軸ステージ機構２０，４０及び回転機構と、検出ヘッド３７，５７がＨ形鋼１００の断面を含む平面内を当該Ｈ形鋼１００の表面上に倣って移動しつつ、レーザ光がＨ形鋼１００の表面上に照射されるように２軸ステージ機構２０，４０及び回転機構を制御する図示しない制御部とを備える。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、形鋼材の断面寸法を測定する形鋼材の断面寸法測定装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、形鋼材の断面寸法測定装置として、例えば特許文献１、特許文献２或いは特許文献３に記載されている装置がある。
ここで、特許文献１には、Ｈ形鋼の断面寸法測定方法及び装置が開示されている。図６は、このＨ形鋼の断面寸法測定装置の構成概略を示す。図６に示すように、Ｈ形鋼の断面寸法測定装置は、２個のレーザ距離計２０１，２０２を対向して配置しており、各レーザ距離計２０１，２０２を水平方向に往復走行させながら、Ｈ形鋼の断面寸法を測定する装置である。ここで、往路走行の際には、レーザ光を所定の角度でＨ形鋼１００に照射するようにして、２個のレーザ距離計２０１，２０２を水平方向Ｘ１，Ｘ２に移動させている。そして、復路走行の際には、２個のレーザ距離計２０１，２０２を回転（図６中Ｒ１，Ｒ２方向に回転）させることで、レーザ光の照射角度を変更して、２個のレーザ距離計２０１，２０２を水平方向Ｘ１，Ｘ２に移動させている。
【０００３】
また、特許文献２には、形鋼材の熱間形状測定装置が開示されている。図７は、この形鋼材の熱間形状測定装置の構成概略を示す。図７に示すように、形鋼材の熱間寸法測定装置は、Ｈ形鋼１００を挟むようにして、測定部が対向して配置されている。すなわち、一方側に、フランジ厚等の水平方向変位測定用として、２個のレーザ変位計２１１，２１２を対向して配置した厚み計２１３を備え、さらに、ウエブ高さ等の垂直方向変位測定用として、レーザ変位計２１４を備えている。また、他方側に、フランジ厚等の水平方向変位測定用として、２個のレーザ変位計２２１，２２２を対向して配置した厚み計２２３を備え、さらに、ウエブ高さ等の垂直方向変位測定用として、レーザ変位計２２４を備えている。
【０００４】
この形鋼材の熱間寸法測定装置では、厚み計２１３，２２３及びレーザ変位計２１４，２２４を垂直方向Ｙ１１，Ｙ１２，Ｙ１３，Ｙ１４に移動操作可能にして、さらに水平方向Ｘ１１，Ｘ１２に移動操作可能にすることで、Ｈ形鋼の断面寸法を測定している。
また、特許文献３には、形鋼の寸法測定装置が開示されている。図８は、この形鋼の寸法測定装置の構成概略を示す。図８に示すように、形鋼の寸法測定装置は、２軸ステージ機構により、２個の検出ヘッド２３１，２３２を水平方向Ｘ２１，Ｘ２２及び垂直方向Ｙ２１，Ｙ２２に移動可能に支持しており、当該２個の検出ヘッド２３１，２３２がそれぞれ水平方向で旋回（図８中に示すＲ２１，Ｒ２２方向に旋回）するようになっている。これにより、Ｈ形鋼１００の表面に沿って検出ヘッド２３１，２３２を移動させて、Ｈ形鋼の断面寸法を測定している。
【０００５】
【特許文献１】
実開平６−７４９０９号公報
【特許文献２】
特開平８−３２７３２９号公報
【特許文献３】
特開平７−１２０２２５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１のＨ形鋼の断面寸法測定装置では、レーザ距離計２０１，２０２をＨ形鋼１００から一定の距離をおいて水平方向に移動させている。よって、レーザ距離計２０１，２０２とＨ形鋼１００との間が離れていることで、Ｈ形鋼の断面寸法の測定精度が低くなる。
【０００７】
また、特許文献２の形鋼材の熱間形状測定装置では、水平方向変位測定用としてのレーザ変位計２１１，２１２，２２１，２２２と、垂直方向変位測定用としてのレーザ変位計２１４，２２４とが必要であり、少なくともレーザ変位計が６個必要になる。このように、特許文献２の形鋼材の熱間形状測定装置では、レーザ変位計が多く必要となる。
【０００８】
また、特許文献２の形鋼材の熱間形状測定装置では、少なくとも水平方向変位測定用としてのレーザ変位計２１１，２１２，２２１，２２２については、水平方向Ｘ１１，Ｘ１２及び垂直方向Ｙ１１，Ｙ１３への移動操作が必要であり、また、垂直方向変位測定用としてのレーザ変位計２１４，２２４については、垂直方向Ｙ１２，Ｙ１４への移動操作が必要であり、すなわち計６軸の移動操作についての精度の確保が必要になる。このように、特許文献２の形鋼材の熱間形状測定装置では、計６軸の移動操作について精度を管理する必要があるため、装置構成が複雑になる。これにより、設備コストも高くなる。
【０００９】
また、特許文献３の形鋼の寸法測定装置では、２個の検出ヘッド２３１，２３２をそれぞれ水平方向で旋回（図８中に示すＲ２１，Ｒ２２方向に旋回）させている。よって、検出ヘッド２３１，２３２からＨ形鋼１００の表面へのレーザ光の照射が途切れる場合ある。例えば、フランジ端部に沿って検出ヘッド２３１，２３２を迂回させる場合や一方のフランジの内面側を計測して、ウエブ上に検出ヘッド２３１，２３２を移動し、その後、当該ウエブ上から他方のフランジの内面側を測定する場合、レーザ光の照射が測定対象面から一端外れてしまう。このような余分な動作がＨ形鋼の断面寸法の精度に影響を与えてしまう。
【００１０】
また、特許文献３の形鋼の寸法測定装置では、各検出ヘッド２３１，２３２には、３個のレーザ変位計を備えている。これでは、装置構成が複雑であり、装置コストも高くなる。
そこで、本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、構成を簡単にして、Ｈ形鋼の断面寸法を精度よく測定することができる形鋼材の断面寸法測定装置及びその方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述の問題を解決するために、請求項１記載の発明に係る形鋼材の断面寸法測定装置は、形鋼材の表面にレーザ光を照射し、その形鋼材の表面からの反射光を受光して、当該形鋼材の表面との間の距離を計測するレーザ距離計と、直交する２軸方向で移動可能に前記レーザ距離計を支持し、かつ前記２軸を含む平面内で回転可能に前記レーザ距離計を支持する支持手段と、前記レーザ距離計が前記形鋼材の断面を含む平面内を当該形鋼材の表面上に倣って移動しつつ、前記レーザ光が前記形鋼材の表面上に照射されるように前記支持手段を制御する制御手段と、前記レーザ距離計の計測結果と、前記レーザ距離計の移動結果とに基づいて、前記形鋼材の断面寸法を算出する算出手段と、を備える。
【００１２】
また、請求項２記載の発明に係る形鋼材の断面寸法測定方法は、形鋼材の表面にレーザ光を照射し、その形鋼材の表面からの反射光を受光して、当該形鋼材の表面との間の距離を計測するレーザ距離計を、支持手段により、直交する２軸方向で移動可能に支持し、かつ前記２軸を含む平面内で回転可能に支持しており、前記レーザ距離計を前記形鋼材の断面を含む平面内を当該形鋼材の表面上に倣って移動させつつ、前記レーザ光が前記形鋼材の表面上に照射されるように前記支持手段を操作し、前記レーザ距離計の計測結果と、前記レーザ距離計の移動結果とに基づいて、前記形鋼材の断面寸法を算出する。
本発明では、レーザ距離計を、２軸で移動可能に、当該２軸を含む平面内で回転可能に支持している。そして、レーザ距離計を形鋼材の断面を含む平面内を当該形鋼材の表面上に倣って移動させつつ、レーザ光を形鋼材の表面上に照射している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
この実施の形態は、本発明を適用したＨ形鋼の寸法測定システムである。
図１は、その寸法測定システムの構成を示し、図２は、その寸法測定システムの寸法測定装置の構成を示す。
【００１４】
図１に示すように、寸法測定システムは、制御部１、寸法測定部１０、寸法算出部２及び出力部３を備えている。
制御部１は、寸法測定装置１０を制御する部分である。この制御部１は、例えば測定対象のＨ形鋼についてのデータや寸法測定装置１０により後述の検出ヘッド３７，５７を移動操作するためのプログラムを保持している。
【００１５】
寸法測定装置１０は、図２に示すように、中央に配置された形鋼材の一例であるＨ型鋼１００を挟んで配置された２軸ステージ機構２０，４０と、この２軸ステージ機構２０，４０を支える略Ｃ字形状のフレーム６１とを備えている。
なお、本実施の形態では、寸法測定装置１０を据え置き型として構成しており、これにより、寸法測定装置１０により、位置を固定したＨ型鋼１００の寸法を計測している。また、本実施の形態では、一方の２軸ステージ機構２０がＨ型鋼１００に対して上方に配置されており、他方の２軸ステージ機構４０がＨ型鋼１００に対して下方に配置されている。以下の説明では、前記一方の２軸ステージ機構２０を上側２軸ステージ機構２０といい、前記他方の２軸ステージ機構４０を下側２軸ステージ機構４０ということにする。
【００１６】
２軸ステージ機構２０，４０はともに、水平移動機構２１，４１と、垂直移動機構垂直移動機構３１，５１とから構成されている。
水平移動機構２１，４１は、水平移動部材２２，４２をリニアガイド２３，４３で水平方向に案内するとともに、当該水平移動部材２２，４２に螺合させたボールねじ２４，４４をサーボモータ２５，４５で駆動することで、当該水平移動部材２２，４２を水平方向に移動させることができる。水平移動部材２２，４２上に、垂直移動機構３１，５１が設置されている。
【００１７】
垂直移動機構３１，５１も、基本的には、前記水平移動機構２１，４１と同様な構成をなしている。すなわち、垂直移動機構３１，５１は、垂直移動部材３２，５２をリニアガイド３３，５３で垂直方向に案内するとともに、当該垂直移動部材３２，５２に螺合させたボールねじ３４，５４をサーボモータ３５，５５で駆動することで、当該垂直移動部材３２，５２を垂直方向に移動させることができる。よって、垂直移動機構３１，５１自体が水平方向に移動可能とされていることから、結果的に、垂直移動部材３２，５２は、水平方向及び垂直方向の２軸方向で移動することができるようになっている。
【００１８】
ここで、前記サーボモータ２５，３５，４５，５５は、前記制御部１によりその駆動が制御されている。また、サーボモータ２５，３５，４５，５５は、当該モータの回転速度や回転位置を得るためのセンサ、すなわちエンコーダを備えている。サーボモータ２５，３５，４５，５５は、このエンコーダにより得たモータの回転速度や回転位置の情報を制御部１や寸法算出部２に出力する。制御部１では、入力された回転速度や回転位置の情報に基づいて、サーボモータ２５，３５，４５，５５の駆動をフィードバック制御する。なお、サーボモータ２５，３５，４５，５５の回転位置による寸法算出部２の処理については後で詳述する。
【００１９】
また、上側２軸ステージ機構２０の前記垂直移動部材３２には、下方向に伸びる支持部材３６が取り付けられており、さらに、その支持部材３６の先端に上側検出ヘッド３７が取り付けられている。上側検出ヘッド３７は、回転機構により、前記２軸方向が含まれる平面内を回転するようになっている。
一方、下側２軸ステージ機構４０についても、前記垂直移動部材５２に、下方向に伸びる支持部材３６が取り付けられており、さらに、その支持部材５６の先端に上側検出ヘッド５７が取り付けられている。下側検出ヘッド５７についても、回転機構により、前記２軸方向が含まれる平面内を回転するようになっている。
【００２０】
ここで、回転機構は、例えば垂直移動部材３２，５２側に設置されている回転モータ等の回転駆動部３８，５８と検出ヘッド３７，５７とに回転ベルトを掛け渡して、回転駆動部３８，５８を回転させることで検出ヘッド３７，５７を回転させるような構造になっている。そして、回転機構は、前記制御部１によりその駆動が制御されている。なお、前記回転機構は、前述の構造に限定されるものではなく、例えば検出ヘッド３７，５７そのものに対して、或いは支持部材３６，５６の先端に対して回転駆動部を備えることで、検出ヘッド３７，５７を回転させるようにしてもよい。
【００２１】
前記検出ヘッド３７，５７は、図示しない半導体レーザ素子からのレーザ光を測定物体の表面に照射し、その測定物体の表面からの反射光を受光することで、測定物体の表面までの距離を図示しない測定部が測定するように構成されている。そして、検出ヘッド３７，５７は、その測定した距離情報を寸法算出部２に出力する。
【００２２】
ここで、上側検出ヘッド３７は、基準位置で下方向にレーザ光を照射して、測定物体までの距離を測定するようになっている。また、下側検出ヘッド５７は、基準位置で下方向にレーザ光を照射して、測定物体までの距離を測定するようになっている。前記回転機構は、その基準位置に対して各検出ヘッド３７を少なくとも左右にそれぞれ９０度回転させることができるように構成されている。すなわち、回転機構は、各検出ヘッド３７，５７を１８０度の範囲内で回転操作できるように構成されている。
【００２３】
以上のように寸法測定装置１０が構成されている。
この寸法測定装置１０では、制御部１からの制御信号により、サーボモータ２５，３５，４５，５５を駆動させて、検出ヘッド３７，５７を水平方向及び垂直方向の２軸方向に移動させる。また、寸法測定装置１０では、制御部１からの制御信号により、前記回転機構を駆動させて、検出ヘッド３７，５７を前記２軸方向が含まれる平面内で回転させる。これにより、検出ヘッド３７，５７が、水平方向及び垂直方向への移動並びに当該水平方向と垂直方向とを含む平面内で回転することで、レーザ光をＨ型鋼１００の表面を倣うようにして、当該検出ヘッド３７，５７を移動させることできる。
【００２４】
寸法計算部２は、各検出ヘッド３７，５７からの前記距離情報が入力される他に、前述したようにサーボモータ２５，３５，４５，５５から回転位置の情報が入力される。
寸法計算部２では、前記距離情報及び回転位置情報に基づいて、測定対象物であるＨ型鋼１００の寸法を算出する。例えば、寸法計算部２は、前記回転位置情報に基づいて、各検出ヘッド３７，５７の移動軌跡を算出して、その算出した移動軌跡と前記距離情報とに基づいて、Ｈ型鋼１００の表面形状プロフィールを算出する。そして、寸法計算部２は、その算出した表面形状プロフィールに基づいて、Ｈ型鋼１００の断面形状の寸法を算出する。寸法計算部２は、その算出した断面形状寸法を出力部３に出力して、出力部３は、その断面形状寸法をモニタやプリンタ等により外部出力する。
【００２５】
以上のように寸法測定システムが構成されている。
次に寸法測定システムにおける作用及び動作を説明する。
図３は、寸法測定システムにおける寸法測定のための処理手順を示す。
先ずステップＳ１において搬送が停止されたＨ型鋼１００を、ステップＳ２において、倣い走査する。
【００２６】
図４は、倣い走査の手順を示す。なお、説明を簡単にするために、上側検出ヘッド３７による倣い走査を代表して説明する。
先ず、制御部１は、測定対象であるＨ型鋼１００の形状データに基づいて、検出ヘッド３７，５７の初期位置決めを行う。なお、このとき、測定するＨ型鋼１００の断面を含む平面内で、水平方向及び垂直方向に移動するように、検出ヘッド３７，５７を配置する。これにより、検出ヘッド３７，５７は、Ｈ型鋼１００の断面を含む平面内で回転するようになる。
【００２７】
また、制御部１は、検出ヘッド３７，５７をＨ型鋼１００の表面上を倣って走査するための移動経路を算出する。そして、制御部１は、その算出した移動経路に基づいて、寸法測定装置１０に制御信号を出力して、以下のように寸法測定装置１０の水平移動機構２１、垂直移動機構３１及び前記回転機構の各部を制御する。
【００２８】
制御部１は、図４中（Ａ）から図４中（Ｂ）への変化として示すように、垂直移動機構３１のサーボモータ３５を駆動することで、上側検出ヘッド３７を初期位置から垂直上方向に移動して、上側検出ヘッド３７によりＨ型鋼１００のフランジ１００ａの外側表面を走査する。
続いて、制御部１は、図４中（Ｂ）から図４中（Ｃ）への変化として示すように、前記回転機構を駆動することで、上側検出ヘッド３７を時計回りに９０度回転させて、上側検出ヘッド３７によりＨ型鋼１００のフランジ１００ａの端部を走査する。このとき、場合によっては、水平移動機構２１のサーボモータ２５を駆動する。
【００２９】
続いて、制御部１は、図４中（Ｃ）から図４中（Ｄ）への変化として示すように、前記回転機構を駆動することで、上側検出ヘッド３７をさらに時計回りに９０度回転させる。
続いて、制御部１は、図４中（Ｄ）から図４中（Ｅ）への変化として示すように、垂直移動機構３１のサーボモータ３５を駆動することで、上側検出ヘッド３７を垂直下方向に移動して、上側検出ヘッド３７によりＨ型鋼１００のフランジ１００ａの内側表面を走査する。
【００３０】
続いて、制御部１は、図４中（Ｅ）から図４中（Ｆ）への変化として示すように、前記回転機構を駆動することで、上側検出ヘッド３７を反時計回りに９０度回転させる。例えば、フランジＲ部（フィレット部）近傍で上側検出ヘッド３７を回転させる。
続いて、制御部１は、図４中（Ｆ）から図４中（Ｇ）への変化として示すように、水平移動機構２１のサーボモータ２５を駆動することで、上側検出ヘッド３７を水平右方向に移動して、上側検出ヘッド３７によりＨ型鋼１００のウエブ１００ｂの表面を走査する。
【００３１】
続いて、制御部１は、図４中（Ｇ）から図４中（Ｈ）への変化として示すように、前記回転機構を駆動することで、上側検出ヘッド３７を反時計回りに９０度回転させる。例えば、フランジＲ部（フィレット部）近傍で上側検出ヘッド３７を回転させる。
続いて、制御部１は、図４中（Ｈ）から図４中（Ｉ）への変化として示すように、垂直移動機構３１のサーボモータ３５を駆動することで、上側検出ヘッド３７を垂直上方向に移動して、上側検出ヘッド３７によりＨ型鋼１００のフランジ１００ｂの内側表面を走査する。
【００３２】
続いて、制御部１は、図４中（Ｉ）から図４中（Ｊ）への変化として示すように、前記回転機構を駆動することで、上側検出ヘッド３７を時計回りに９０度回転させて、上側検出ヘッド３７によりＨ型鋼１００のフランジ１００ｂの端部を走査する。このとき、場合によっては、水平移動機構２１のサーボモータ２５を駆動する。
【００３３】
続いて、制御部１は、図４中（Ｊ）から図４中（Ｋ）への変化として示すように、前記回転機構を駆動することで、上側検出ヘッド３７を時計回りに９０度回転させる。
続いて、制御部１は、図４中（Ｋ）から図４中（Ｌ）への変化として示すように、垂直移動機構３１のサーボモータ３５を駆動することで、上側検出ヘッド３７を垂直下方向に移動して、上側検出ヘッド３７によりＨ型鋼１００のフランジ１００ｂの外側表面を走査する。
【００３４】
ステップＳ２では、以上のように、上側検出ヘッド３７によりＨ型鋼１００の表面を倣うように走査させる。
なお、下側検出ヘッド５７については、前述した上側検出ヘッド３７についてした操作と反対の操作をすることで、上側検出ヘッド５７によりＨ型鋼１００の他方の表面を倣うように走査することができる。
【００３５】
また、そのように走査する際の検出ヘッド３７，５７とＨ型鋼１００とのスタンドオフ距離を例えば６０〜８０ｍｍの範囲内としている。
以上の倣い走査処理により、検出ヘッド３７，５７をＨ形鋼１００の断面を含む平面内を当該Ｈ形鋼１００の表面上に倣って移動させつつ、レーザ光をＨ形鋼１００の表面上に照射している。これにより、検出ヘッド３７，５７により、Ｈ形鋼１００の表面までの距離情報を得ている。
【００３６】
続いてステップＳ３において、寸法算出処理をする。具体的には、寸法計算部２は、前記ステップＳ２の倣い走査の際のサーボモータ２５，３５，４５，５５からの回転位置情報と、各検出ヘッド３７，５７からの距離情報とに基づいて、測定対象物であるＨ型鋼１００の寸法を算出する。すなわち、寸法計算部２は、前記回転位置情報に基づいて、各検出ヘッド３７，５７の移動軌跡を算出して、その算出した移動軌跡と前記距離情報とに基づいて、Ｈ型鋼１００の表面形状プロフィールを算出する。そして、寸法計算部２は、その算出した表面形状プロフィールに基づいて、Ｈ型鋼１００の断面形状の寸法を算出する。
【００３７】
具体的には、算出するＨ型鋼１００の断面形状の寸法としては、図５に示すように、フランジ幅ａ１，ａ２、ウエブ高さａ３及びウエブ厚さａ４が挙げられる。
続いてステップＳ４において、出力部３により、ステップＳ３で算出したＨ型鋼１００の断面形状の寸法を外部出力する。
【００３８】
続いてステップＳ５において、Ｈ型鋼１００は、搬送停止が解除されて、搬送が開始される。
以上のように、寸法測定システムにより、Ｈ型鋼１００の断面形状の寸法を得ることができる。
例えば、寸法測定システムは、Ｈ型鋼１００を走査している際の各検出ヘッド３７，５７の出力を連続的に検出することで、連続した表面形状プロフィールを得るようにしてもよいが、断片的なものとして表面形状プロフィールを得るようにしてもよい。
【００３９】
これにより、フランジＲ部（フィレット部）近傍での測定結果を採用しないでＨ形鋼１００の断面形状の寸法を得ることができる。これにより、誤差を含むことなく、精度よくＨ形鋼１００の断面形状の寸法を得ることができる。
例えば、図５に示すように、上側検出ヘッド３７により、一方のフランジ１００ａについて測定点Ｐ１、Ｐ２の順で測定し、その後、ウエブ１００ｂについて測定点Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５の順で測定し、そして、一方のフランジ１００ａについて測定点Ｐ６、Ｐ７の順で測定する。
【００４０】
一方、下側検出ヘッド５７により、一方のフランジ１００ａについて測定点Ｐ８を測定し、その後、ウエブ１００ｂについて測定点Ｐ９、Ｐ１０、Ｐ１１の順で測定し、そして、一方のフランジ１００ａについて測定点Ｐ１２を測定する。このように、予め決められた測定点だけを測定して、断片的なものとして表面形状プロフィールを得るようにして、Ｈ型鋼１００の断面形状の寸法を算出することができる。
【００４１】
ここで、例えば、ＪＩＳで決められているＨ型鋼１００の断面形状の寸法評価として、中心偏りがある。下記（１）式及び（２）式は中心偏りＳ１，Ｓ２の算出式を示す。
Ｓ１＝（ｂ１＋ｂ２）／２ ・・・（１）
Ｓ２＝（ｂ３＋ｂ４）／２ ・・・（２）
ここで、図５に示すように、ｂ１，ｂ２は、一方のフランジ１００ａの各脚長であり、ｂ３，ｂ４は、他方のフランジ１００ａの各脚長である。
【００４２】
前述した、測定点Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ９、Ｐ１１、Ｐ１２を測定すれば、前記各脚長ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４の値を得ることができ、中心偏りＳ１，Ｓ２を得ることができる。
次に効果を説明する。
前述したように、寸法測定システムでは、検出ヘッド３７，５７をＨ形鋼１００の断面を含む平面内を当該Ｈ形鋼１００の表面上に倣って移動させつつ、レーザ光をＨ形鋼１００の表面上に照射することで、Ｈ形鋼１００の断面形状の寸法を得ている。
【００４３】
このとき、検出ヘッド３７，５７のレーザ照射部を常にＨ形鋼１００の表面に向かうようにして、当該検出ヘッド３７，５７をＨ形鋼１００の表面上に倣って走査している。これにより、Ｈ形鋼１００の断面形状の寸法の測定の際の検出ヘッド３７，５７の無駄な動作をなくすことができ、結果として、Ｈ形鋼の断面寸法の測定精度を向上させることができる。
【００４４】
また、その構成は、２個の検出ヘッド３７，５７で済み、また、計６軸の移動操作で済むので、装置構成も簡単であり、装置コストを抑えることができる。例えば、前記特許文献３（特開平７−１２０２２５号公報）では、２個の検出ヘッド３７，５７であるが、それに応じて計６個のレーザ変位計（測定部）を備えている。しかし、本発明を適用した寸法測定システムでは、２個の検出ヘッド３７，５７に対して、２個の測定部で済む構成となっている。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施の形態として実現されることに限定されるものではない。
すなわち、前述の実施の形態では、レーザ距離計として、２個の検出ヘッド３７，５７を備えた場合を説明した。しかし、これに限定されるものではない。例えば、１個の検出ヘッドにより、Ｈ形鋼の断面形状を計測するようにしてもよい。この場合、支持手段は、検出ヘッドをＨ形鋼の表面上を１周させることができるような構成になる。
また、前述の実施の形態では、形鋼材がＨ形鋼である場合について説明した。しかし、他の形状の形鋼材、例えばＩ形鋼であってもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、構成を簡単にして、Ｈ形鋼の断面寸法を精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の寸法測定システムの構成を示すブロック図である。
【図２】前記寸法測定システムの寸法測定装置１０を示す図である。
【図３】前記寸法測定システムの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】倣い走査の説明に使用した図である。
【図５】倣い走査によるＨ形鋼の断面形状の寸法計測の一例の説明に使用した図である。
【図６】前記特許文献１（実開平６−７４９０９号公報）の装置構成の概略を示す図である。
【図７】前記特許文献２（特開平８−３２７３２９号公報）の装置構成の概略を示す図である。
【図８】前記特許文献３（特開平７−１２０２２５号公報）の装置構成の概略を示す図である。
【符号の説明】
１ 制御部
２ 寸法算出部
３ 出力部
１０ 寸法測定装置
２０，４０ ２軸ステージ機構
２１，４１ 水平移動機構
３１，５１ 水平移動機構
３７，５７ 検出ヘッド
３８，５８ 回転駆動部
【発明の属する技術分野】
本発明は、形鋼材の断面寸法を測定する形鋼材の断面寸法測定装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、形鋼材の断面寸法測定装置として、例えば特許文献１、特許文献２或いは特許文献３に記載されている装置がある。
ここで、特許文献１には、Ｈ形鋼の断面寸法測定方法及び装置が開示されている。図６は、このＨ形鋼の断面寸法測定装置の構成概略を示す。図６に示すように、Ｈ形鋼の断面寸法測定装置は、２個のレーザ距離計２０１，２０２を対向して配置しており、各レーザ距離計２０１，２０２を水平方向に往復走行させながら、Ｈ形鋼の断面寸法を測定する装置である。ここで、往路走行の際には、レーザ光を所定の角度でＨ形鋼１００に照射するようにして、２個のレーザ距離計２０１，２０２を水平方向Ｘ１，Ｘ２に移動させている。そして、復路走行の際には、２個のレーザ距離計２０１，２０２を回転（図６中Ｒ１，Ｒ２方向に回転）させることで、レーザ光の照射角度を変更して、２個のレーザ距離計２０１，２０２を水平方向Ｘ１，Ｘ２に移動させている。
【０００３】
また、特許文献２には、形鋼材の熱間形状測定装置が開示されている。図７は、この形鋼材の熱間形状測定装置の構成概略を示す。図７に示すように、形鋼材の熱間寸法測定装置は、Ｈ形鋼１００を挟むようにして、測定部が対向して配置されている。すなわち、一方側に、フランジ厚等の水平方向変位測定用として、２個のレーザ変位計２１１，２１２を対向して配置した厚み計２１３を備え、さらに、ウエブ高さ等の垂直方向変位測定用として、レーザ変位計２１４を備えている。また、他方側に、フランジ厚等の水平方向変位測定用として、２個のレーザ変位計２２１，２２２を対向して配置した厚み計２２３を備え、さらに、ウエブ高さ等の垂直方向変位測定用として、レーザ変位計２２４を備えている。
【０００４】
この形鋼材の熱間寸法測定装置では、厚み計２１３，２２３及びレーザ変位計２１４，２２４を垂直方向Ｙ１１，Ｙ１２，Ｙ１３，Ｙ１４に移動操作可能にして、さらに水平方向Ｘ１１，Ｘ１２に移動操作可能にすることで、Ｈ形鋼の断面寸法を測定している。
また、特許文献３には、形鋼の寸法測定装置が開示されている。図８は、この形鋼の寸法測定装置の構成概略を示す。図８に示すように、形鋼の寸法測定装置は、２軸ステージ機構により、２個の検出ヘッド２３１，２３２を水平方向Ｘ２１，Ｘ２２及び垂直方向Ｙ２１，Ｙ２２に移動可能に支持しており、当該２個の検出ヘッド２３１，２３２がそれぞれ水平方向で旋回（図８中に示すＲ２１，Ｒ２２方向に旋回）するようになっている。これにより、Ｈ形鋼１００の表面に沿って検出ヘッド２３１，２３２を移動させて、Ｈ形鋼の断面寸法を測定している。
【０００５】
【特許文献１】
実開平６−７４９０９号公報
【特許文献２】
特開平８−３２７３２９号公報
【特許文献３】
特開平７−１２０２２５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１のＨ形鋼の断面寸法測定装置では、レーザ距離計２０１，２０２をＨ形鋼１００から一定の距離をおいて水平方向に移動させている。よって、レーザ距離計２０１，２０２とＨ形鋼１００との間が離れていることで、Ｈ形鋼の断面寸法の測定精度が低くなる。
【０００７】
また、特許文献２の形鋼材の熱間形状測定装置では、水平方向変位測定用としてのレーザ変位計２１１，２１２，２２１，２２２と、垂直方向変位測定用としてのレーザ変位計２１４，２２４とが必要であり、少なくともレーザ変位計が６個必要になる。このように、特許文献２の形鋼材の熱間形状測定装置では、レーザ変位計が多く必要となる。
【０００８】
また、特許文献２の形鋼材の熱間形状測定装置では、少なくとも水平方向変位測定用としてのレーザ変位計２１１，２１２，２２１，２２２については、水平方向Ｘ１１，Ｘ１２及び垂直方向Ｙ１１，Ｙ１３への移動操作が必要であり、また、垂直方向変位測定用としてのレーザ変位計２１４，２２４については、垂直方向Ｙ１２，Ｙ１４への移動操作が必要であり、すなわち計６軸の移動操作についての精度の確保が必要になる。このように、特許文献２の形鋼材の熱間形状測定装置では、計６軸の移動操作について精度を管理する必要があるため、装置構成が複雑になる。これにより、設備コストも高くなる。
【０００９】
また、特許文献３の形鋼の寸法測定装置では、２個の検出ヘッド２３１，２３２をそれぞれ水平方向で旋回（図８中に示すＲ２１，Ｒ２２方向に旋回）させている。よって、検出ヘッド２３１，２３２からＨ形鋼１００の表面へのレーザ光の照射が途切れる場合ある。例えば、フランジ端部に沿って検出ヘッド２３１，２３２を迂回させる場合や一方のフランジの内面側を計測して、ウエブ上に検出ヘッド２３１，２３２を移動し、その後、当該ウエブ上から他方のフランジの内面側を測定する場合、レーザ光の照射が測定対象面から一端外れてしまう。このような余分な動作がＨ形鋼の断面寸法の精度に影響を与えてしまう。
【００１０】
また、特許文献３の形鋼の寸法測定装置では、各検出ヘッド２３１，２３２には、３個のレーザ変位計を備えている。これでは、装置構成が複雑であり、装置コストも高くなる。
そこで、本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、構成を簡単にして、Ｈ形鋼の断面寸法を精度よく測定することができる形鋼材の断面寸法測定装置及びその方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述の問題を解決するために、請求項１記載の発明に係る形鋼材の断面寸法測定装置は、形鋼材の表面にレーザ光を照射し、その形鋼材の表面からの反射光を受光して、当該形鋼材の表面との間の距離を計測するレーザ距離計と、直交する２軸方向で移動可能に前記レーザ距離計を支持し、かつ前記２軸を含む平面内で回転可能に前記レーザ距離計を支持する支持手段と、前記レーザ距離計が前記形鋼材の断面を含む平面内を当該形鋼材の表面上に倣って移動しつつ、前記レーザ光が前記形鋼材の表面上に照射されるように前記支持手段を制御する制御手段と、前記レーザ距離計の計測結果と、前記レーザ距離計の移動結果とに基づいて、前記形鋼材の断面寸法を算出する算出手段と、を備える。
【００１２】
また、請求項２記載の発明に係る形鋼材の断面寸法測定方法は、形鋼材の表面にレーザ光を照射し、その形鋼材の表面からの反射光を受光して、当該形鋼材の表面との間の距離を計測するレーザ距離計を、支持手段により、直交する２軸方向で移動可能に支持し、かつ前記２軸を含む平面内で回転可能に支持しており、前記レーザ距離計を前記形鋼材の断面を含む平面内を当該形鋼材の表面上に倣って移動させつつ、前記レーザ光が前記形鋼材の表面上に照射されるように前記支持手段を操作し、前記レーザ距離計の計測結果と、前記レーザ距離計の移動結果とに基づいて、前記形鋼材の断面寸法を算出する。
本発明では、レーザ距離計を、２軸で移動可能に、当該２軸を含む平面内で回転可能に支持している。そして、レーザ距離計を形鋼材の断面を含む平面内を当該形鋼材の表面上に倣って移動させつつ、レーザ光を形鋼材の表面上に照射している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
この実施の形態は、本発明を適用したＨ形鋼の寸法測定システムである。
図１は、その寸法測定システムの構成を示し、図２は、その寸法測定システムの寸法測定装置の構成を示す。
【００１４】
図１に示すように、寸法測定システムは、制御部１、寸法測定部１０、寸法算出部２及び出力部３を備えている。
制御部１は、寸法測定装置１０を制御する部分である。この制御部１は、例えば測定対象のＨ形鋼についてのデータや寸法測定装置１０により後述の検出ヘッド３７，５７を移動操作するためのプログラムを保持している。
【００１５】
寸法測定装置１０は、図２に示すように、中央に配置された形鋼材の一例であるＨ型鋼１００を挟んで配置された２軸ステージ機構２０，４０と、この２軸ステージ機構２０，４０を支える略Ｃ字形状のフレーム６１とを備えている。
なお、本実施の形態では、寸法測定装置１０を据え置き型として構成しており、これにより、寸法測定装置１０により、位置を固定したＨ型鋼１００の寸法を計測している。また、本実施の形態では、一方の２軸ステージ機構２０がＨ型鋼１００に対して上方に配置されており、他方の２軸ステージ機構４０がＨ型鋼１００に対して下方に配置されている。以下の説明では、前記一方の２軸ステージ機構２０を上側２軸ステージ機構２０といい、前記他方の２軸ステージ機構４０を下側２軸ステージ機構４０ということにする。
【００１６】
２軸ステージ機構２０，４０はともに、水平移動機構２１，４１と、垂直移動機構垂直移動機構３１，５１とから構成されている。
水平移動機構２１，４１は、水平移動部材２２，４２をリニアガイド２３，４３で水平方向に案内するとともに、当該水平移動部材２２，４２に螺合させたボールねじ２４，４４をサーボモータ２５，４５で駆動することで、当該水平移動部材２２，４２を水平方向に移動させることができる。水平移動部材２２，４２上に、垂直移動機構３１，５１が設置されている。
【００１７】
垂直移動機構３１，５１も、基本的には、前記水平移動機構２１，４１と同様な構成をなしている。すなわち、垂直移動機構３１，５１は、垂直移動部材３２，５２をリニアガイド３３，５３で垂直方向に案内するとともに、当該垂直移動部材３２，５２に螺合させたボールねじ３４，５４をサーボモータ３５，５５で駆動することで、当該垂直移動部材３２，５２を垂直方向に移動させることができる。よって、垂直移動機構３１，５１自体が水平方向に移動可能とされていることから、結果的に、垂直移動部材３２，５２は、水平方向及び垂直方向の２軸方向で移動することができるようになっている。
【００１８】
ここで、前記サーボモータ２５，３５，４５，５５は、前記制御部１によりその駆動が制御されている。また、サーボモータ２５，３５，４５，５５は、当該モータの回転速度や回転位置を得るためのセンサ、すなわちエンコーダを備えている。サーボモータ２５，３５，４５，５５は、このエンコーダにより得たモータの回転速度や回転位置の情報を制御部１や寸法算出部２に出力する。制御部１では、入力された回転速度や回転位置の情報に基づいて、サーボモータ２５，３５，４５，５５の駆動をフィードバック制御する。なお、サーボモータ２５，３５，４５，５５の回転位置による寸法算出部２の処理については後で詳述する。
【００１９】
また、上側２軸ステージ機構２０の前記垂直移動部材３２には、下方向に伸びる支持部材３６が取り付けられており、さらに、その支持部材３６の先端に上側検出ヘッド３７が取り付けられている。上側検出ヘッド３７は、回転機構により、前記２軸方向が含まれる平面内を回転するようになっている。
一方、下側２軸ステージ機構４０についても、前記垂直移動部材５２に、下方向に伸びる支持部材３６が取り付けられており、さらに、その支持部材５６の先端に上側検出ヘッド５７が取り付けられている。下側検出ヘッド５７についても、回転機構により、前記２軸方向が含まれる平面内を回転するようになっている。
【００２０】
ここで、回転機構は、例えば垂直移動部材３２，５２側に設置されている回転モータ等の回転駆動部３８，５８と検出ヘッド３７，５７とに回転ベルトを掛け渡して、回転駆動部３８，５８を回転させることで検出ヘッド３７，５７を回転させるような構造になっている。そして、回転機構は、前記制御部１によりその駆動が制御されている。なお、前記回転機構は、前述の構造に限定されるものではなく、例えば検出ヘッド３７，５７そのものに対して、或いは支持部材３６，５６の先端に対して回転駆動部を備えることで、検出ヘッド３７，５７を回転させるようにしてもよい。
【００２１】
前記検出ヘッド３７，５７は、図示しない半導体レーザ素子からのレーザ光を測定物体の表面に照射し、その測定物体の表面からの反射光を受光することで、測定物体の表面までの距離を図示しない測定部が測定するように構成されている。そして、検出ヘッド３７，５７は、その測定した距離情報を寸法算出部２に出力する。
【００２２】
ここで、上側検出ヘッド３７は、基準位置で下方向にレーザ光を照射して、測定物体までの距離を測定するようになっている。また、下側検出ヘッド５７は、基準位置で下方向にレーザ光を照射して、測定物体までの距離を測定するようになっている。前記回転機構は、その基準位置に対して各検出ヘッド３７を少なくとも左右にそれぞれ９０度回転させることができるように構成されている。すなわち、回転機構は、各検出ヘッド３７，５７を１８０度の範囲内で回転操作できるように構成されている。
【００２３】
以上のように寸法測定装置１０が構成されている。
この寸法測定装置１０では、制御部１からの制御信号により、サーボモータ２５，３５，４５，５５を駆動させて、検出ヘッド３７，５７を水平方向及び垂直方向の２軸方向に移動させる。また、寸法測定装置１０では、制御部１からの制御信号により、前記回転機構を駆動させて、検出ヘッド３７，５７を前記２軸方向が含まれる平面内で回転させる。これにより、検出ヘッド３７，５７が、水平方向及び垂直方向への移動並びに当該水平方向と垂直方向とを含む平面内で回転することで、レーザ光をＨ型鋼１００の表面を倣うようにして、当該検出ヘッド３７，５７を移動させることできる。
【００２４】
寸法計算部２は、各検出ヘッド３７，５７からの前記距離情報が入力される他に、前述したようにサーボモータ２５，３５，４５，５５から回転位置の情報が入力される。
寸法計算部２では、前記距離情報及び回転位置情報に基づいて、測定対象物であるＨ型鋼１００の寸法を算出する。例えば、寸法計算部２は、前記回転位置情報に基づいて、各検出ヘッド３７，５７の移動軌跡を算出して、その算出した移動軌跡と前記距離情報とに基づいて、Ｈ型鋼１００の表面形状プロフィールを算出する。そして、寸法計算部２は、その算出した表面形状プロフィールに基づいて、Ｈ型鋼１００の断面形状の寸法を算出する。寸法計算部２は、その算出した断面形状寸法を出力部３に出力して、出力部３は、その断面形状寸法をモニタやプリンタ等により外部出力する。
【００２５】
以上のように寸法測定システムが構成されている。
次に寸法測定システムにおける作用及び動作を説明する。
図３は、寸法測定システムにおける寸法測定のための処理手順を示す。
先ずステップＳ１において搬送が停止されたＨ型鋼１００を、ステップＳ２において、倣い走査する。
【００２６】
図４は、倣い走査の手順を示す。なお、説明を簡単にするために、上側検出ヘッド３７による倣い走査を代表して説明する。
先ず、制御部１は、測定対象であるＨ型鋼１００の形状データに基づいて、検出ヘッド３７，５７の初期位置決めを行う。なお、このとき、測定するＨ型鋼１００の断面を含む平面内で、水平方向及び垂直方向に移動するように、検出ヘッド３７，５７を配置する。これにより、検出ヘッド３７，５７は、Ｈ型鋼１００の断面を含む平面内で回転するようになる。
【００２７】
また、制御部１は、検出ヘッド３７，５７をＨ型鋼１００の表面上を倣って走査するための移動経路を算出する。そして、制御部１は、その算出した移動経路に基づいて、寸法測定装置１０に制御信号を出力して、以下のように寸法測定装置１０の水平移動機構２１、垂直移動機構３１及び前記回転機構の各部を制御する。
【００２８】
制御部１は、図４中（Ａ）から図４中（Ｂ）への変化として示すように、垂直移動機構３１のサーボモータ３５を駆動することで、上側検出ヘッド３７を初期位置から垂直上方向に移動して、上側検出ヘッド３７によりＨ型鋼１００のフランジ１００ａの外側表面を走査する。
続いて、制御部１は、図４中（Ｂ）から図４中（Ｃ）への変化として示すように、前記回転機構を駆動することで、上側検出ヘッド３７を時計回りに９０度回転させて、上側検出ヘッド３７によりＨ型鋼１００のフランジ１００ａの端部を走査する。このとき、場合によっては、水平移動機構２１のサーボモータ２５を駆動する。
【００２９】
続いて、制御部１は、図４中（Ｃ）から図４中（Ｄ）への変化として示すように、前記回転機構を駆動することで、上側検出ヘッド３７をさらに時計回りに９０度回転させる。
続いて、制御部１は、図４中（Ｄ）から図４中（Ｅ）への変化として示すように、垂直移動機構３１のサーボモータ３５を駆動することで、上側検出ヘッド３７を垂直下方向に移動して、上側検出ヘッド３７によりＨ型鋼１００のフランジ１００ａの内側表面を走査する。
【００３０】
続いて、制御部１は、図４中（Ｅ）から図４中（Ｆ）への変化として示すように、前記回転機構を駆動することで、上側検出ヘッド３７を反時計回りに９０度回転させる。例えば、フランジＲ部（フィレット部）近傍で上側検出ヘッド３７を回転させる。
続いて、制御部１は、図４中（Ｆ）から図４中（Ｇ）への変化として示すように、水平移動機構２１のサーボモータ２５を駆動することで、上側検出ヘッド３７を水平右方向に移動して、上側検出ヘッド３７によりＨ型鋼１００のウエブ１００ｂの表面を走査する。
【００３１】
続いて、制御部１は、図４中（Ｇ）から図４中（Ｈ）への変化として示すように、前記回転機構を駆動することで、上側検出ヘッド３７を反時計回りに９０度回転させる。例えば、フランジＲ部（フィレット部）近傍で上側検出ヘッド３７を回転させる。
続いて、制御部１は、図４中（Ｈ）から図４中（Ｉ）への変化として示すように、垂直移動機構３１のサーボモータ３５を駆動することで、上側検出ヘッド３７を垂直上方向に移動して、上側検出ヘッド３７によりＨ型鋼１００のフランジ１００ｂの内側表面を走査する。
【００３２】
続いて、制御部１は、図４中（Ｉ）から図４中（Ｊ）への変化として示すように、前記回転機構を駆動することで、上側検出ヘッド３７を時計回りに９０度回転させて、上側検出ヘッド３７によりＨ型鋼１００のフランジ１００ｂの端部を走査する。このとき、場合によっては、水平移動機構２１のサーボモータ２５を駆動する。
【００３３】
続いて、制御部１は、図４中（Ｊ）から図４中（Ｋ）への変化として示すように、前記回転機構を駆動することで、上側検出ヘッド３７を時計回りに９０度回転させる。
続いて、制御部１は、図４中（Ｋ）から図４中（Ｌ）への変化として示すように、垂直移動機構３１のサーボモータ３５を駆動することで、上側検出ヘッド３７を垂直下方向に移動して、上側検出ヘッド３７によりＨ型鋼１００のフランジ１００ｂの外側表面を走査する。
【００３４】
ステップＳ２では、以上のように、上側検出ヘッド３７によりＨ型鋼１００の表面を倣うように走査させる。
なお、下側検出ヘッド５７については、前述した上側検出ヘッド３７についてした操作と反対の操作をすることで、上側検出ヘッド５７によりＨ型鋼１００の他方の表面を倣うように走査することができる。
【００３５】
また、そのように走査する際の検出ヘッド３７，５７とＨ型鋼１００とのスタンドオフ距離を例えば６０〜８０ｍｍの範囲内としている。
以上の倣い走査処理により、検出ヘッド３７，５７をＨ形鋼１００の断面を含む平面内を当該Ｈ形鋼１００の表面上に倣って移動させつつ、レーザ光をＨ形鋼１００の表面上に照射している。これにより、検出ヘッド３７，５７により、Ｈ形鋼１００の表面までの距離情報を得ている。
【００３６】
続いてステップＳ３において、寸法算出処理をする。具体的には、寸法計算部２は、前記ステップＳ２の倣い走査の際のサーボモータ２５，３５，４５，５５からの回転位置情報と、各検出ヘッド３７，５７からの距離情報とに基づいて、測定対象物であるＨ型鋼１００の寸法を算出する。すなわち、寸法計算部２は、前記回転位置情報に基づいて、各検出ヘッド３７，５７の移動軌跡を算出して、その算出した移動軌跡と前記距離情報とに基づいて、Ｈ型鋼１００の表面形状プロフィールを算出する。そして、寸法計算部２は、その算出した表面形状プロフィールに基づいて、Ｈ型鋼１００の断面形状の寸法を算出する。
【００３７】
具体的には、算出するＨ型鋼１００の断面形状の寸法としては、図５に示すように、フランジ幅ａ１，ａ２、ウエブ高さａ３及びウエブ厚さａ４が挙げられる。
続いてステップＳ４において、出力部３により、ステップＳ３で算出したＨ型鋼１００の断面形状の寸法を外部出力する。
【００３８】
続いてステップＳ５において、Ｈ型鋼１００は、搬送停止が解除されて、搬送が開始される。
以上のように、寸法測定システムにより、Ｈ型鋼１００の断面形状の寸法を得ることができる。
例えば、寸法測定システムは、Ｈ型鋼１００を走査している際の各検出ヘッド３７，５７の出力を連続的に検出することで、連続した表面形状プロフィールを得るようにしてもよいが、断片的なものとして表面形状プロフィールを得るようにしてもよい。
【００３９】
これにより、フランジＲ部（フィレット部）近傍での測定結果を採用しないでＨ形鋼１００の断面形状の寸法を得ることができる。これにより、誤差を含むことなく、精度よくＨ形鋼１００の断面形状の寸法を得ることができる。
例えば、図５に示すように、上側検出ヘッド３７により、一方のフランジ１００ａについて測定点Ｐ１、Ｐ２の順で測定し、その後、ウエブ１００ｂについて測定点Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５の順で測定し、そして、一方のフランジ１００ａについて測定点Ｐ６、Ｐ７の順で測定する。
【００４０】
一方、下側検出ヘッド５７により、一方のフランジ１００ａについて測定点Ｐ８を測定し、その後、ウエブ１００ｂについて測定点Ｐ９、Ｐ１０、Ｐ１１の順で測定し、そして、一方のフランジ１００ａについて測定点Ｐ１２を測定する。このように、予め決められた測定点だけを測定して、断片的なものとして表面形状プロフィールを得るようにして、Ｈ型鋼１００の断面形状の寸法を算出することができる。
【００４１】
ここで、例えば、ＪＩＳで決められているＨ型鋼１００の断面形状の寸法評価として、中心偏りがある。下記（１）式及び（２）式は中心偏りＳ１，Ｓ２の算出式を示す。
Ｓ１＝（ｂ１＋ｂ２）／２ ・・・（１）
Ｓ２＝（ｂ３＋ｂ４）／２ ・・・（２）
ここで、図５に示すように、ｂ１，ｂ２は、一方のフランジ１００ａの各脚長であり、ｂ３，ｂ４は、他方のフランジ１００ａの各脚長である。
【００４２】
前述した、測定点Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ９、Ｐ１１、Ｐ１２を測定すれば、前記各脚長ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４の値を得ることができ、中心偏りＳ１，Ｓ２を得ることができる。
次に効果を説明する。
前述したように、寸法測定システムでは、検出ヘッド３７，５７をＨ形鋼１００の断面を含む平面内を当該Ｈ形鋼１００の表面上に倣って移動させつつ、レーザ光をＨ形鋼１００の表面上に照射することで、Ｈ形鋼１００の断面形状の寸法を得ている。
【００４３】
このとき、検出ヘッド３７，５７のレーザ照射部を常にＨ形鋼１００の表面に向かうようにして、当該検出ヘッド３７，５７をＨ形鋼１００の表面上に倣って走査している。これにより、Ｈ形鋼１００の断面形状の寸法の測定の際の検出ヘッド３７，５７の無駄な動作をなくすことができ、結果として、Ｈ形鋼の断面寸法の測定精度を向上させることができる。
【００４４】
また、その構成は、２個の検出ヘッド３７，５７で済み、また、計６軸の移動操作で済むので、装置構成も簡単であり、装置コストを抑えることができる。例えば、前記特許文献３（特開平７−１２０２２５号公報）では、２個の検出ヘッド３７，５７であるが、それに応じて計６個のレーザ変位計（測定部）を備えている。しかし、本発明を適用した寸法測定システムでは、２個の検出ヘッド３７，５７に対して、２個の測定部で済む構成となっている。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施の形態として実現されることに限定されるものではない。
すなわち、前述の実施の形態では、レーザ距離計として、２個の検出ヘッド３７，５７を備えた場合を説明した。しかし、これに限定されるものではない。例えば、１個の検出ヘッドにより、Ｈ形鋼の断面形状を計測するようにしてもよい。この場合、支持手段は、検出ヘッドをＨ形鋼の表面上を１周させることができるような構成になる。
また、前述の実施の形態では、形鋼材がＨ形鋼である場合について説明した。しかし、他の形状の形鋼材、例えばＩ形鋼であってもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、構成を簡単にして、Ｈ形鋼の断面寸法を精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の寸法測定システムの構成を示すブロック図である。
【図２】前記寸法測定システムの寸法測定装置１０を示す図である。
【図３】前記寸法測定システムの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】倣い走査の説明に使用した図である。
【図５】倣い走査によるＨ形鋼の断面形状の寸法計測の一例の説明に使用した図である。
【図６】前記特許文献１（実開平６−７４９０９号公報）の装置構成の概略を示す図である。
【図７】前記特許文献２（特開平８−３２７３２９号公報）の装置構成の概略を示す図である。
【図８】前記特許文献３（特開平７−１２０２２５号公報）の装置構成の概略を示す図である。
【符号の説明】
１ 制御部
２ 寸法算出部
３ 出力部
１０ 寸法測定装置
２０，４０ ２軸ステージ機構
２１，４１ 水平移動機構
３１，５１ 水平移動機構
３７，５７ 検出ヘッド
３８，５８ 回転駆動部
Claims (2)
- 形鋼材の表面にレーザ光を照射し、その形鋼材の表面からの反射光を受光して、当該形鋼材の表面との間の距離を計測するレーザ距離計と、直交する２軸方向で移動可能に前記レーザ距離計を支持し、かつ前記２軸を含む平面内で回転可能に前記レーザ距離計を支持する支持手段と、
前記レーザ距離計が前記形鋼材の断面を含む平面内を当該形鋼材の表面上に倣って移動しつつ、前記レーザ光が前記形鋼材の表面上に照射されるように前記支持手段を制御する制御手段と、
前記レーザ距離計の計測結果と、前記レーザ距離計の移動結果とに基づいて、前記形鋼材の断面寸法を算出する算出手段と、を備えたことを特徴とする形鋼材の断面寸法測定装置。 - 形鋼材の表面にレーザ光を照射し、その形鋼材の表面からの反射光を受光して、当該形鋼材の表面との間の距離を計測するレーザ距離計を、支持手段により、直交する２軸方向で移動可能に支持し、かつ前記２軸を含む平面内で回転可能に支持しており、
前記レーザ距離計を前記形鋼材の断面を含む平面内を当該形鋼材の表面上に倣って移動させつつ、前記レーザ光が前記形鋼材の表面上に照射されるように前記支持手段を操作し、前記レーザ距離計の計測結果と、前記レーザ距離計の移動結果とに基づいて、前記形鋼材の断面寸法を算出することを特徴とする形鋼材の断面寸法測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003086603A JP2004294247A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | 形鋼材の断面寸法測定装置及びその方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003086603A JP2004294247A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | 形鋼材の断面寸法測定装置及びその方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004294247A true JP2004294247A (ja) | 2004-10-21 |
Family
ID=33401181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003086603A Pending JP2004294247A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | 形鋼材の断面寸法測定装置及びその方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004294247A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019214059A (ja) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | 株式会社ワイテック | 溶接部検査装置及び溶接部検査方法 |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6469911A (en) * | 1987-09-10 | 1989-03-15 | Sumitomo Metal Ind | Method for measuring dimension and shape by robot |
| JPH01187403A (ja) * | 1988-01-22 | 1989-07-26 | Central Glass Co Ltd | ガラスエッジ検出装置 |
| JPH0146275B2 (ja) * | 1983-12-14 | 1989-10-06 | Hitachi Ltd | |
| JPH02122310U (ja) * | 1989-03-20 | 1990-10-05 | ||
| JPH0343173A (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-25 | Hitachi Ltd | ロボット位置決め方法及び制御装置 |
| JPH03140813A (ja) * | 1989-10-27 | 1991-06-14 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 形状測定装置 |
| JPH03264804A (ja) * | 1990-03-15 | 1991-11-26 | Anritsu Corp | 表面形状測定装置 |
| JPH0599636A (ja) * | 1991-10-11 | 1993-04-23 | Honda Motor Co Ltd | 非接触式３次元測定機 |
| JPH0727518A (ja) * | 1993-07-09 | 1995-01-27 | Kawasaki Steel Corp | 形鋼のオンライン形状測定装置 |
| JPH0780750A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-03-28 | Imamura Kogyo Kk | 型加工装置 |
| JPH08304065A (ja) * | 1995-05-02 | 1996-11-22 | Nikon Corp | 回転ヘッドを用いた三次元座標測定装置 |
| JPH08327329A (ja) * | 1995-03-31 | 1996-12-13 | Kawasaki Steel Corp | Ｈ形鋼の断面寸法測定方法および装置 |
| JPH0989560A (ja) * | 1995-09-28 | 1997-04-04 | Oojisu Soken:Kk | 構造物計測システム |
| JP2000193429A (ja) * | 1998-12-25 | 2000-07-14 | Nissan Motor Co Ltd | 形状測定装置 |
| JP2000330426A (ja) * | 1999-05-17 | 2000-11-30 | Hitachi Ltd | 電子写真装置 |
-
2003
- 2003-03-26 JP JP2003086603A patent/JP2004294247A/ja active Pending
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0146275B2 (ja) * | 1983-12-14 | 1989-10-06 | Hitachi Ltd | |
| JPS6469911A (en) * | 1987-09-10 | 1989-03-15 | Sumitomo Metal Ind | Method for measuring dimension and shape by robot |
| JPH01187403A (ja) * | 1988-01-22 | 1989-07-26 | Central Glass Co Ltd | ガラスエッジ検出装置 |
| JPH02122310U (ja) * | 1989-03-20 | 1990-10-05 | ||
| JPH0343173A (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-25 | Hitachi Ltd | ロボット位置決め方法及び制御装置 |
| JPH03140813A (ja) * | 1989-10-27 | 1991-06-14 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 形状測定装置 |
| JPH03264804A (ja) * | 1990-03-15 | 1991-11-26 | Anritsu Corp | 表面形状測定装置 |
| JPH0599636A (ja) * | 1991-10-11 | 1993-04-23 | Honda Motor Co Ltd | 非接触式３次元測定機 |
| JPH0780750A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-03-28 | Imamura Kogyo Kk | 型加工装置 |
| JPH0727518A (ja) * | 1993-07-09 | 1995-01-27 | Kawasaki Steel Corp | 形鋼のオンライン形状測定装置 |
| JPH08327329A (ja) * | 1995-03-31 | 1996-12-13 | Kawasaki Steel Corp | Ｈ形鋼の断面寸法測定方法および装置 |
| JPH08304065A (ja) * | 1995-05-02 | 1996-11-22 | Nikon Corp | 回転ヘッドを用いた三次元座標測定装置 |
| JPH0989560A (ja) * | 1995-09-28 | 1997-04-04 | Oojisu Soken:Kk | 構造物計測システム |
| JP2000193429A (ja) * | 1998-12-25 | 2000-07-14 | Nissan Motor Co Ltd | 形状測定装置 |
| JP2000330426A (ja) * | 1999-05-17 | 2000-11-30 | Hitachi Ltd | 電子写真装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019214059A (ja) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | 株式会社ワイテック | 溶接部検査装置及び溶接部検査方法 |
| JP7101974B2 (ja) | 2018-06-12 | 2022-07-19 | 株式会社ワイテック | 溶接部検査装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20080249737A1 (en) | Oscillating scanning probe with constant contact force | |
| US20090072774A1 (en) | Displacement sensing method and motor control apparatus | |
| CN109844224B (zh) | 线路上部工程用机械和运行线路上部工程用机械的方法 | |
| CN110193837A (zh) | 轨道巡检机器人 | |
| EP2301441A1 (en) | Radiation imaging apparatus | |
| JP2012229955A (ja) | 厚さ測定装置、及び厚さ測定方法 | |
| JP2005077371A (ja) | タイヤ形状の測定方法及びその装置 | |
| JP3880909B2 (ja) | 厚さ測定装置 | |
| JP4402245B2 (ja) | 鉄道用輪軸の主要寸法測定装置 | |
| JP2004294247A (ja) | 形鋼材の断面寸法測定装置及びその方法 | |
| JP2518740B2 (ja) | コルゲ―トパネルの自動溶接装置 | |
| JP3876758B2 (ja) | Ｈ形鋼の熱間寸法・形状測定装置 | |
| JP2013170897A (ja) | 路面プロファイル測定装置と測定方法 | |
| JPH09159418A (ja) | ３次元曲面成形品の形状計測方法及び装置 | |
| JP3219204B2 (ja) | 路面凹凸計測車 | |
| JPH0711412B2 (ja) | 管体の形状測定装置 | |
| JP2000146564A (ja) | 接触式管内径測定装置の精度確認装置 | |
| JPH04250307A (ja) | 真直度計測装置 | |
| JP3331341B2 (ja) | 形鋼断面の寸法測定装置 | |
| JP3528733B2 (ja) | Ｈ形鋼の断面寸法測定方法 | |
| US6550601B2 (en) | Aligning and feeding device for panel-shaped workpieces | |
| JPH07120226A (ja) | 形鋼の寸法測定装置 | |
| JP2006123787A (ja) | トロリ線の高さ・偏位測定装置 | |
| JPH0979838A (ja) | 真直度測定装置 | |
| JP2607768B2 (ja) | トー角度測定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060222 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071210 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080108 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080507 |