JP2005241361A - Profile measuring method and profile measuring system for slab shape object to be measured - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、搬送ライン上を搬送されてくる被測定物体の搬送方向に伸びる縁と、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁との間の交角を測定する板状被測定物の形状測定方法及び形状測定装置に関するものである。 The present invention relates to a plate-like object to be measured for measuring an intersection angle between an edge extending in the conveying direction of an object to be measured conveyed on a conveying line and an edge extending in a direction intersecting the conveying direction of the object to be measured. The present invention relates to a shape measuring method and a shape measuring apparatus.
近年、各種製品の製造ラインは自動化・省力化が高度に進んでおり、この製造ラインに供給される原料には高精度の寸法形状が求められるようになってきている。鋼板等の矩形の板状物が高度に自動化・省力化された製造ラインに原料として供給される場合、板状物の幅、長さ、歪、四隅のコーナーの角度について高精度の寸法形状が求められる。
したがって、製鉄所で鋼板を製造する場合、製造された鋼板の幅、長さ、歪、四隅のコーナーの角度が厳密に検査され、鋼板の寸法形状が高精度に維持されている。例えば、鋼板の四隅のコーナーの角度を測定する場合、作業員が鋼板の製造ラインに立ち入り、直角スコヤを鋼板の四隅のコーナーに押し当てて鋼板の各コーナーの角度を測定する。
In recent years, production lines for various products are highly automated and labor-saving, and raw materials supplied to the production lines are required to have high-precision dimensional shapes. When a rectangular plate such as a steel plate is supplied as a raw material to a highly automated / labor-saving production line, high-precision dimensional shapes are available for the width, length, strain, and corner angles of the four corners. Desired.
Therefore, when manufacturing a steel plate at an ironworks, the width, length, strain and angle of the four corners of the manufactured steel plate are strictly inspected, and the dimensional shape of the steel plate is maintained with high accuracy. For example, when measuring the angles of the four corners of a steel sheet, an operator enters the steel sheet production line, presses right angle skewers against the four corners of the steel sheet, and measures the angle of each corner of the steel sheet.
直角スコヤを用いて鋼板の四隅のコーナー角度を検査を測定する方法を以下に説明する。図6に示すように、測定に用いられる直角スコヤ50は直角三角形をなし、辺52aと辺52bとが直角の頂点54aを挟んでおり、頂点54aと頂点54bとが直角の辺52bを挟んでおり、辺52bの長さはL1となっている。この直角スコヤ50を用いて、鋼板10の縁12aと縁12bとの間に挟まれたコーナー11の角度を測定する場合、まず、直角スコヤ50を鋼板10上に置き、直角スコヤ50の辺52aを鋼板10の縁12aに沿わせつつ、直角スコヤ50の頂点54aを鋼板10のコーナー11に一致させる。そして、直角スコヤ50の辺52bに垂直な線分を、直角スコヤ50の頂点54bから、鋼板10の縁12bまで引き、この線分において頂点54bから縁12bまでの距離L2を測定する。距離L2を測定したら、次式(1)を用いて、コーナー11の直角度αを算出する。
α=L2/L1×W ・・・(1)
ただし、W:縁12bの長さ(mm)
鋼板10のコーナー11の角度が90°である場合、コーナー11の直角度αの値は0mmとなる。コーナー11の角度が90°よりも小さな場合、コーナー11の直角度αの値は負値となる。コーナー11の角度が90°よりも大きな場合、コーナー11の直角度αの値は正値となる。
A method for measuring the inspection of the corner angles of the four corners of the steel sheet using a right angle skewer will be described below. As shown in FIG. 6, the
α = L2 / L1 × W (1)
W: Length of
When the angle of the
また、自動化された測定装置を用いて鋼板のコーナーの角度を測定することも行われている。自動化された測定装置として、CCDカメラ等の画像入力装置を用いて鋼板の画像データを取得し、取得した画像データを解析し、鋼板のコーナーの角度を測定するものがある(例えば、特許文献1、非特許文献1を参照)。
しかしながら、作業員が検査対象の板状物の製造ラインに立ち入り、手作業で板状物の四隅のコーナーの角度を測定する場合、以下の問題点がある。
すなわち、作業員が手作業で板状物の四隅のコーナーの角度を測定するに際して、製造ライン内における板状物の搬送を一時的に停止させる必要が生じる。製造ライン内で板状物の搬送を停止すると、板状物の製造効率が低下して好ましくない。
However, when an operator enters a production line for a plate-like object to be inspected and manually measures the angles of the four corners of the plate-like object, there are the following problems.
That is, when the worker manually measures the angles of the four corners of the plate-like object, it is necessary to temporarily stop the conveyance of the plate-like object in the production line. If the conveyance of the plate-like object is stopped in the production line, the production efficiency of the plate-like substance is lowered, which is not preferable.
また、作業員の熟練度に応じて、測定精度がばらつきやすく、製造される板状物のコーナーの角度を高精度に維持できないおそれもある。
さらに、熱間圧延工程を出た鋼板のように、板状物が高温状態にある場合、手作業による鋼板のコーナーの角度の測定を注意深く行わねばならず、作業効率が良くない。
さらに、CCDカメラ等の画像入力装置を備える測定装置を用いて、板状物の四隅のコーナーの角度を測定する場合、以下の問題点がある。
In addition, the measurement accuracy is likely to vary depending on the skill level of the worker, and the corner angle of the manufactured plate-like object may not be maintained with high accuracy.
Further, when the plate-like product is in a high temperature state, such as a steel plate that has been subjected to the hot rolling process, it is necessary to carefully measure the angle of the corner of the steel plate by hand, resulting in poor work efficiency.
Furthermore, when measuring the angles of the four corners of the plate-like object using a measuring device including an image input device such as a CCD camera, there are the following problems.
すなわち、CCDカメラ等の画像入力装置を備える測定装置を用いるので、測定精度を向上させるためには、高精度の画像データが必要となる。このためには、画素数の多く解像度が高い高価なCCDカメラを使用し、大容量の画像データを取得する必要があり、取得した大容量の画像データを処理速度の速い演算装置を用いて解析し処理しなければならない。したがって、CCDカメラや演算装置のコストが高くなり、板状物の四隅のコーナーの角度の測定を低廉なコストで行うことが困難となる。 That is, since a measuring device including an image input device such as a CCD camera is used, high-accuracy image data is required to improve measurement accuracy. For this purpose, it is necessary to use an expensive CCD camera with a large number of pixels and a high resolution, and to acquire a large amount of image data. The acquired large amount of image data is analyzed using an arithmetic device having a high processing speed. Must be processed. Therefore, the cost of the CCD camera and the arithmetic unit increases, and it becomes difficult to measure the angles of the four corners of the plate-like object at a low cost.
特に、製鉄所においは、様々な寸法の鋼板が製造されており、これらの鋼板が同じ製造ラインを搬送されている。CCDカメラを備える測定装置により鋼板の四隅のコーナーの角度を高精度に測定する場合、CCDカメラの位置を各鋼板の寸法に対応させて移動させていたのでは、鋼板の搬送速度が低下し、鋼板の製造効率が低下してしまう。したがって、鋼板の製造効率を低下させることなく、全ての鋼板の四隅のコーナーの角度をそれぞれ高精度で測定するためには、多数台のCCDカメラを設置しなければならず、鋼板の四隅のコーナーの角度の測定を低廉なコストで行うことが困難となっている。
本発明は、上記した従来の技術の問題点を除くためになされたものであり、その目的とするところは、迅速且つ低廉なコストで板状被測定物の四隅のコーナーの角度を測定可能とする板状被測定物の形状測定方法及び形状測定装置を提供することである。
In particular, in steelworks, steel sheets of various dimensions are manufactured, and these steel sheets are transported on the same manufacturing line. When measuring the angles of the four corners of the steel plate with a measuring device equipped with a CCD camera with high accuracy, if the position of the CCD camera was moved in correspondence with the dimensions of each steel plate, the conveying speed of the steel plate decreased, The manufacturing efficiency of the steel sheet is reduced. Therefore, in order to measure the angles of the four corners of all the steel plates with high accuracy without reducing the manufacturing efficiency of the steel plates, a large number of CCD cameras must be installed. It is difficult to measure the angle at a low cost.
The present invention has been made in order to eliminate the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is to be able to measure the angles of the four corners of a plate-like object to be measured quickly and at a low cost. It is providing the shape measuring method and shape measuring apparatus of a plate-shaped to-be-measured object.
本発明はその課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項1の発明に係る板状被測定物の形状測定方法は、搬送ライン上を搬送されてくる板状の被測定物体の形状を測定する方法であって、搬送ライン上方に設置された画像入力装置が取得する画像データを用いて、被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置を検出し、搬送ライン上方に設置され、且つ、被測定物体の搬送方向と交差する方向に並ぶ複数個の光スイッチを用いて、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁にこれらの各光スイッチが反応するタイミングをそれぞれ検出し、各光スイッチが反応するタイミングと、各光スイッチの位置と、被測定物体の搬送速度とから、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置を算出し、検出された被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置と、算出された被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置とから、被測定物体の搬送方向に延びる縁と、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁との間の交角を算出する。
The present invention has the following configuration in order to solve the problem. The shape measuring method of a plate-like object to be measured according to the invention of
請求項1の発明によると、板状被測定物の四隅のコーナーの角度を測定するにあたって、被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置は、CCDカメラ等の画像入力装置によって検出されており、画像入力装置の解像度を向上させることにより、被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置が高精度で検出される。他方、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置は、複数個の光スイッチによって検出されており、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁に各光スイッチが反応するタイミングは、正確かつ容易に検出可能であり、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置が高精度で算出される。高精度に検出された被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置と、高精度に算出された被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置とから、これらの縁の間の交角を高精度で算出できる。
According to the invention of
光スイッチとして、例えば、レーザー反射式の光スイッチを用いることができ、レーザー光を投光し、投光したレーザー光が被測定物体の縁に当たって反射された場合に、その反射光を受光して被測定物体の縁の存在を検出できる。
また、光スイッチとして、レーザー透過式の光スイッチを用いることもでき、レーザー光を投光し、投光したレーザー光が途中で散乱されることなく受光されるか否かによって、被測定物体の縁の存在を検出できる。これらの光スイッチは、レーザー光の受光の有無によってオン状態とオフ状態が切り替わるだけなので、オン状態とオフ状態とが切り替わるタイミングを正確に検出することはきわめて容易である。
As the optical switch, for example, a laser reflection type optical switch can be used. When the laser beam is projected and the projected laser beam hits the edge of the object to be measured and is reflected, the reflected light is received. The presence of the edge of the measured object can be detected.
In addition, a laser transmission type optical switch can be used as the optical switch. The laser light is projected, and depending on whether the projected laser light is received without being scattered on the way, The presence of an edge can be detected. Since these optical switches only switch between an on state and an off state depending on whether or not laser light is received, it is extremely easy to accurately detect the timing at which the on state and the off state are switched.
光スイッチは高解像度の画像入力装置と比べて安価であるので、搬送ラインの搬送方向と交差する方向に複数個の光スイッチを並べて設置しても、その設置コストは低廉なものとなる。したがって、搬送ラインを搬送される被測定物体の寸法に対応して、必要且つ十分な個数の光スイッチを低廉なコストで設置でき、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置を高精度で算出できる。 Since an optical switch is less expensive than a high-resolution image input apparatus, even if a plurality of optical switches are installed side by side in a direction crossing the conveyance direction of the conveyance line, the installation cost is low. Therefore, the necessary and sufficient number of optical switches can be installed at low cost corresponding to the dimensions of the object to be measured conveyed on the conveyance line, and the position of the edge extending in the direction intersecting the conveyance direction of the object to be measured is determined. It can be calculated with high accuracy.
光スイッチよりも高価な画像入力装置は、被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置を検出するために用いられるだけであり、画像入力装置の設置台数を減らすことができ、板状被測定物の四隅のコーナーの角度を測定するにために必要とされる設備のコストは低廉なものとなる。
画像入力装置を用いて被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置を検出するときは、画像入力装置によって取得した画像データを解析し、画像データ中の輝度の変化や、色彩の濃淡や変化等から、被測定物体の搬送方向に延びる縁の中から少なくとも3箇所以上の点の位置を特定し、これらの特定された各箇所の点の位置から例えば最小二乗法を用いて、被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置を決定する。
An image input device that is more expensive than an optical switch is only used for detecting the position of an edge extending in the conveyance direction of the object to be measured, and the number of installed image input devices can be reduced. The cost of equipment required to measure the angles of the four corners is low.
When using the image input device to detect the position of the edge extending in the conveyance direction of the object to be measured, analyze the image data acquired by the image input device, change the brightness in the image data, change the shade of the color, etc. From the edges extending in the conveyance direction of the object to be measured, the positions of at least three points are specified, and the position of the object to be measured is determined from the positions of the points of the specified points using, for example, the least square method. The position of the edge extending in the transport direction is determined.
また、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置を算出するときは、各光スイッチが反応するタイミングと、各光スイッチの位置と、被測定物体の搬送速度とから、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の中から少なくとも3箇所以上の点の位置を算出し、これらの算出された各箇所の点の位置から例えば最小二乗法を用いて、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置を決定する。したがって、算出される被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置の誤差を小さく抑えるために、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁に反応する光スイッチの個数を3個以上とすることが好ましい。 In addition, when calculating the position of the edge extending in the direction intersecting the transport direction of the object to be measured, the measurement target is determined from the timing at which each optical switch reacts, the position of each optical switch, and the transport speed of the object to be measured. The positions of at least three or more points are calculated from the edges extending in the direction intersecting the object conveyance direction, and the measured object position is calculated from the calculated positions of the points using the least square method, for example. The position of the edge extending in the direction crossing the transport direction is determined. Therefore, in order to suppress the error of the position of the edge extending in the direction intersecting the transport direction of the measured object to be calculated, the number of optical switches that react to the edge extending in the direction intersecting the transport direction of the object to be measured is 3 It is preferable to use more than one.
請求項2の発明に係る板状被測定物の形状測定方法は、請求項1に記載の板状被測定物の形状測定方法であって、前記搬送ライン上方において前記画像入力装置の位置を被測定物体の搬送方向と交差する方向に動かし、この画像入力装置の視野内に被測定物体の搬送方向に延びる縁を入れる。
請求項2の発明によると、搬送ライン上方において、画像入力装置の位置が被測定物体の搬送方向と交差する方向に移動するので、板状被測定物の寸法に応じて画像入力装置の位置を変更することが可能となる。したがって、画像入力装置の設置台数を増やすことなく、搬送ラインを搬送されてくる様々な寸法の被測定物体の被測定物体に対応することが可能となり、各被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置を検出できる。
なお、搬送ラインを様々な寸法の被測定物体が搬送されてくる場合、算出される被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置の誤差を小さく抑制するために、各被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁のうち、最も短いもの縁に反応する光スイッチの個数が3個以上となるように、光スイッチの個数を定めることが好ましい。
A shape measuring method for a plate-like object to be measured according to the invention of
According to the second aspect of the present invention, the position of the image input device moves above the transport line in a direction that intersects the transport direction of the object to be measured. It becomes possible to change. Therefore, it is possible to correspond to the measurement object of the measurement object of various dimensions conveyed through the conveyance line without increasing the number of installed image input devices, and the edge extending in the conveyance direction of each measurement object The position can be detected.
When objects to be measured of various dimensions are conveyed along the conveyance line, each object to be measured is suppressed in order to suppress errors in the position of the edge extending in the direction intersecting the calculated object conveyance direction. It is preferable to determine the number of optical switches so that the number of optical switches that react to the shortest edge among the edges extending in the direction intersecting with the transport direction is three or more.
請求項3の発明に係る板状被測定物の形状測定装置は、搬送ライン上を搬送されてくる板状の被測定物体の形状を測定する測定装置であって、搬送ライン上方に設置されており、被測定物体の搬送方向に延びる縁の画像データを取得する画像入力装置と、搬送ライン上方に設置されており、被測定物体の搬送方向と交差する方向に並び、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁に反応する複数個の光スイッチと、画像入力装置が取得した画像データから被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置を検出し、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁に複数の光スイッチがそれぞれ反応するタイミングと、各光スイッチの位置と、被測定物体の搬送速度とから、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置を算出し、検出された被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置と、算出された被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置とから、被測定物体の搬送方向に延びる縁と、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁との間の交角を算出する演算部とを備える。
請求項3の発明により、請求項1に記載の板状被測定物の形状測定方法を実施することができる。
A shape measuring apparatus for a plate-like object to be measured according to a third aspect of the invention is a measuring apparatus for measuring the shape of a plate-like object to be measured conveyed on a conveying line, and is installed above the conveying line. And an image input device that acquires image data of an edge extending in the transport direction of the measured object, and is installed above the transport line, aligned in a direction intersecting the transport direction of the measured object, and the transport direction of the measured object A plurality of optical switches that react to edges extending in a direction intersecting the line and the position of the edge extending in the conveyance direction of the measured object are detected from the image data acquired by the image input device, and intersect the conveyance direction of the measured object The position of the edge extending in the direction intersecting the conveyance direction of the object to be measured is calculated from the timing at which each of the optical switches reacts to the edge extending in the direction, the position of each optical switch, and the conveyance speed of the object to be measured. , Inspection An edge extending in the transport direction of the measured object from the position of the edge extending in the transport direction of the measured object and the position of the edge extending in the direction intersecting the calculated transport direction of the measured object; A calculation unit that calculates an intersection angle between the edge extending in the direction intersecting with the conveyance direction.
According to the invention of claim 3, the shape measuring method of the plate-like object to be measured according to
請求項4の発明に係る板状被測定物の形状測定装置は、請求項3に記載の板状被測定物の形状測定装置であって、前記画像入力装置が前記搬送ライン上方において被測定物体の搬送方向と交差する方向に移動可能に構成されている。
請求項4の発明により、請求項2に記載の板状被測定物の形状測定方法を実施することができる。
A shape measuring apparatus for a plate-like object to be measured according to a fourth aspect of the invention is the shape measuring apparatus for a plate-like object to be measured according to claim 3, wherein the image input device is an object to be measured above the conveying line. It is configured to be movable in a direction that intersects the transport direction.
According to the invention of
本発明は、上記のような板状被測定物の形状測定方法及び形状測定装置であるので、迅速且つ低廉なコストで板状被測定物の四隅のコーナーの角度を測定可能とする板状被測定物の形状測定方法及び形状測定装置を提供できるという効果がある。 Since the present invention is a shape measuring method and a shape measuring apparatus for a plate-like object to be measured as described above, the plate-like object that can measure the corners of the four corners of the plate-like object at a low speed and at a low cost. There is an effect that it is possible to provide a shape measuring method and a shape measuring apparatus of a measurement object.
本発明を実施するための最良の形態を図1〜図3を参照しつつ説明する。
図1から図3に示すように、鋼板10の搬送ライン14の上流側に、鋼帯を矩形に剪断して所定の寸法の鋼板10を製造可能に構成された剪断装置16が設置されている。剪断装置16は従来あるものと同様の構成を有している。搬送ライン14は、基台18と基台18に支承された複数の搬送ロール20とから形成されており、剪断装置16を出た鋼板10を下流側に搬送可能に構成されている。
The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 to 3, a
搬送ライン14の下流側に架台22が設置されている。架台22は上下2本の腕木24U、24Dを有しており、各腕木24U、24Dが搬送ライン14の搬送方向と直交して搬送ライン14を跨いで搬送ライン14の上方に位置している。
上側の腕木24Uには、形状測定装置1の一部をなす複数個の光スイッチ26が等間隔で並んで支承されている。各光スイッチ26はレーザー反射式の光スイッチである。各光スイッチ26は投光部(図示せず)からレーザー光を下方の搬送ライン14に向けて投光し、光スイッチ26の直下の搬送ライン14上に鋼板10が存在するとき、投光部から投光されたレーザー光が鋼板10に当たって反射し、反射したレーザー光が光スイッチ26の受光部28によって受光され、受光部28がレーザー光を受光すると光スイッチ26がオン状態となり、受光部28がレーザー光を受光しないと光スイッチ26がオフ状態となる構成を有している。光スイッチ26のオン/オフ状態は形状測定装置1の一部をなす演算装置36に送られている。
A
A plurality of
下側の腕木24Dには、形状測定装置1の一部をなす2台の画像入力装置30R、30Lが並んで支承されている。各画像入力装置30は従来あるものと同様のCCDカメラであり、各画像入力装置30は、下方の搬送ライン14を撮像して画像データを取得し、取得した画像データを演算装置36に送る構成となっている。腕木24Dの端部には移動装置32が設置されており、移動装置32によって各画像入力装置30R、30Lが腕木24D沿いにそれぞれ移動可能に構成されている。
なお、図3は下流側から見た形状測定装置1の正面図であり、剪断装置16の図示を省略したものであるが、図3において、画像入力装置30Rは右側に位置し、画像入力装置30Lは左側に位置している。
Two
3 is a front view of the
架台22の脇には、速度計34が設置されており、搬送ロール20の回転量を検出して、架台22の腕木24U、24Dの下を通過する鋼板10の搬送速度を算出し、算出した鋼板10の搬送速度を演算装置36に送る構成となっている。
演算装置36は架台22の脇に設置されており、形状測定装置1の一部を構成している。演算装置36は演算部38を有し、演算部38はプログラムP1、P2、P3、P4、P5を有している。
プログラムP1は、移動装置32を制御し、各画像入力装置30R、30Lの各視野内に鋼板10の搬送方向に延びる縁12R、12Lがそれぞれ入るように、画像入力装置30R、30Lの位置を定めるプログラムである。なお、図3において、鋼板10の縁12Rは右側に位置し、鋼板10の縁12Lは左側に位置している。
A
The
The program P1 controls the moving
具体的には、プログラムP1は、画像入力装置30Rが取得した画像データを解析し、その画像データ中に鋼板10が存在していないと判断した場合、移動装置32により画像入力装置30Rを図3の左方へ移動させ、画像入力装置30Rの視野内に鋼板10の縁12Rが入るように画像入力装置30Rの位置を制御する構成を有している。
また、プログラムP1は、画像入力装置30Rが取得した画像データを解析し、その画像データ中に鋼板10が存在しているが、鋼板10の縁12Rが存在していないと判断した場合、移動装置32により画像入力装置30Rを図3の右方へ移動させ、画像入力装置30Rの視野内に鋼板10の縁12Rが入るように、画像入力装置30Rの位置を制御する構成を有する。
Specifically, when the program P1 analyzes the image data acquired by the
When the program P1 analyzes the image data acquired by the
さらに、プログラムP1は、画像入力装置30Lが取得した画像データを解析し、その画像データ中に鋼板10が存在していないと判断した場合、移動装置32により画像入力装置30Lを図3の右方へ移動させ、画像入力装置30Lの画像データ中に鋼板10が存在しているが、鋼板10の縁12Lが存在していないと判断した場合、移動装置32により画像入力装置30Lを図3の右方へ移動させ、画像入力装置30Lの視野内に鋼板10の縁12Lが入るように、画像入力装置30Lの位置を制御する構成を有している。
Furthermore, when the program P1 analyzes the image data acquired by the
なお、プログラムP1は、画像入力装置30R、30Lからの画像データを解析するに際して、画像データ中の輝度の変化、色調の変化等から、鋼板10や鋼板10の縁12R、12Lの存在を検出する構成を有している。
プログラムP2は、各画像入力装置30R、30Lからの画像データを解析し、搬送ライン14上の鋼板10の搬送方向に延びる縁12R、12Lの位置を算出するプログラムである。
具体的には、プログラムP2は、画像データ中の輝度の変化、色調の変化等から、各縁12R、12Lの中の3箇所以上の点の位置をそれぞれ検出し、検出された各箇所の点が搬送ライン14上である時刻に占める位置を算出し、算出された各箇所の点の位置に最小二乗法を適用して直線を引き、この直線を鋼板10の縁12R、縁12Lとする構成を有している。
Note that when analyzing the image data from the
The program P2 is a program that analyzes image data from the
Specifically, the program P2 detects the positions of three or more points in each of the
プログラムP3は、各光スイッチ26の設置位置と、各光スイッチ26のオン/オフ状態となるタイミングと、速度計34が算出した鋼板10の搬送速度とから、搬送ライン14上の鋼板10の搬送方向と交差する方向に延びる縁12F、12Bの位置を検出するプログラムである。
なお、図1及び図2において、鋼板10の縁12Fは下流側に位置し、鋼板10の縁12Bは上流側に位置している。
具体的には、プログラムP3は、各光スイッチ26がオン状態とオフ状態との間で切り替わるタイミングと、速度計34が検出した鋼板10の搬送速度とから、各光スイッチ26の直下を通過した鋼板10の縁12F又は縁12Bの中の各箇所の点が搬送ライン14上である時刻に占める位置を算出し、算出された各箇所の点の位置に最小二乗法を適用して直線を引き、この直線を鋼板10の縁12F又は縁12Bとする構成を有している。
The program P3 transfers the
1 and 2, the
Specifically, the program P3 passes directly under each
プログラムP4は、鋼板10の四隅のコーナー角度を算出するプログラムである。
具体的には、プログラムP4は、プログラムP2が算出した鋼板10の縁12R、12Lの位置と、プログラムP3が検出した鋼板10の縁12F、12Bの位置とから、縁12Rと縁12Fとの間のコーナーの角度θ1、縁12Lと縁12Fとの間のコーナーの角度θ2、縁12Lと縁12Bとの間のコーナーの角度θ3、縁12Rと縁12Bとの間のコーナーの角度θ4をそれぞれ算出する構成を有している。
プログラムP5は、各光スイッチ26の設置位置と画像入力装置30R、30Lの位置とを比較して、画像入力装置30R、30Lの直上にいずれかの光スイッチ26が位置している場合には、その光スイッチ26の作動を停止させるプログラムである。
The program P4 is a program for calculating the corner angles of the four corners of the
Specifically, the program P4 determines the distance between the
The program P5 compares the installation positions of the
本実施の形態は上記のように構成されており、次に、その作用について説明する。
鋼帯が剪断装置16に供給され、剪断装置16が鋼帯を剪断して所定の寸法の矩形の鋼板10とし、剪断装置16を出た鋼板10は搬送ライン14を下流側へ搬送され、架台22の腕木24U、24Dの下を通過する。腕木24U、24Dの下を通過する鋼板10の搬送速度は速度計34によって算出され、算出された鋼板10の搬送速度が演算装置36に送られる。
The present embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described next.
The steel strip is supplied to the
搬送ライン14を搬送される鋼板10において、鋼板10の搬送方向に延びる縁12R、12Lが、鋼板10の長手方向の縁となっており、縁12R、12Lが延びる方向は鋼板10の搬送方向とおおよそ同じ方向となっている。また、鋼板10において、鋼板10の搬送方向と交差する方向に延びる縁12F、12Bのうち、縁12Fが搬送ライン14の下流側に位置し、縁12Bが搬送ライン14の上流側に位置している。
In the
架台22の腕木24Dに支承されている画像入力装置30R、30Lが、搬送ライン14上を撮像しており、画像入力装置30R、30Lが取得した画像データがそれぞれ演算装置36へ送られる。
演算装置36において、プログラムP1が、画像入力装置30R、30Lより送られてくる画像データ中の輝度の変化、色調の変化等を解析しており、解析結果に応じて移動装置32によって腕木24Dにおける画像入力装置30R、30Lの位置を調整し、画像入力装置30Rの視野内に鋼板10の縁12Rを入れ、画像入力装置30Lの視野内に鋼板10の縁12Lを入れる。
The
In the
演算装置36において、プログラムP2が、画像入力装置30Rより送られてくる画像データを解析し、鋼板10の縁12R中の3箇所以上の点の位置をそれぞれ検出し、検出された各箇所の点が搬送ライン14上である時刻に占める位置を算出し、算出された各箇所の点の位置に最小二乗法を適用して直線を引き、この直線を鋼板10の縁12Rとする。
In the
同様に、プログラムP2が、画像入力装置30Lより送られてくる画像データを解析し、鋼板10の縁12L中の3箇所以上の点の位置をそれぞれ検出し、検出された各箇所の点が搬送ライン14上である時刻に占める位置を算出し、算出された各箇所の点の位置に最小二乗法を適用して直線を引き、この直線を鋼板10の縁12Lとする。
架台22の腕木24Uにおいては、各光スイッチ26の投光部からレーザー光が直下に向かって投光されている。光スイッチ26の直下の搬送ライン14上に鋼板10が存在していない場合、その光スイッチ26から投光されたレーザー光はそのまま直進して、その光スイッチ26はオフ状態となっている。腕木24Uの下に鋼板10の縁12Fが入ってくると、レーザー光が鋼板10の縁12Fに当たって反射し、反射したレーザー光はそのレーザー光を投光した光スイッチ26の受光部28によって受光され、レーザー光を受光した光スイッチ26はオフ状態からオン状態に切り替わる。
Similarly, the program P2 analyzes the image data sent from the
On the arm 24 </ b> U of the
なお、画像入力装置30R、30Lの直上に位置する光スイッチ26は、プログラムP5によって特定されており、画像入力装置30R、30Lの直上に位置する光スイッチ26の作動は停止している。プログラムP5によって作動を停止している光スイッチ26を除いて、各光スイッチ26のオン/オフ状態がそれぞれ演算装置36へ送られる。
演算装置36において、プログラムP3が、各光スイッチ26の設置位置と、各光スイッチ26がオフ状態からオン状態に切り替わるタイミングと、速度計34が算出した鋼板10の搬送速度とから、各光スイッチ26の直下を通過した鋼板10の縁12F中の各箇所の点が搬送ライン14上である時刻に占める位置を算出し、算出された各箇所の点の位置に最小二乗法を適用して直線を引き、この直線を鋼板10の縁12Fとする。
Note that the
In the
腕木24Uの下から鋼板10の縁12Bが搬送ライン14の下流側へ出て行くと、各光スイッチ26の下には鋼板10が存在しない状態となり、それまで、オン状態にあった光スイッチ26はオフ状態に切り替わる。
演算装置36において、プログラムP3が、各光スイッチ26の設置位置と、各光スイッチ26がオン状態からオフ状態に切り替わるタイミングと、速度計34が算出した鋼板10の搬送速度とから、各光スイッチ26の直下を通過した鋼板10の縁12B中の各箇所の点が搬送ライン14上である時刻に占める位置を算出し、算出された各箇所の点の位置に最小二乗法を適用して直線を引き、この直線を鋼板10の縁12Bとする。
When the
In the
鋼板10の縁12R、12L、12F、12Bの各位置がプログラムP2、P3によって検出されたら、プログラムP4が、縁12R、12L、12F、12Bの各位置から、縁12Rと縁12Fとの間のコーナーの角度θ1、縁12Lと縁12Fとの間のコーナーの角度θ2、縁12Lと縁12Bとの間のコーナーの角度θ3、縁12Rと縁12Bとの間のコーナーの角度θ4をそれぞれ算出する。
なお、本実施の形態において、画像入力装置30R、30Lはともに移動装置32によって腕木24D沿いを移動可能であるが、一方の画像入力装置を固定し、他方の画像入力装置が腕木24D沿いを移動可能としてもよいことは勿論である。
When the positions of the
In the present embodiment, both the
次に、本発明に係る形状測定装置及び形状測定方法を用いて実施した検証試験の結果を報告する。
発明例として、上述した構成を有する形状測定装置と形状測定方法とを用いて、搬送ラインを搬送されてくる10枚の鋼板に対し、各鋼板の四隅のコーナーのうちの1つのコーナーの角度を測定した。なお、発明例の形状測定装置において、光スイッチの個数を16個とし、一方の画像入力装置をなすCCDカメラを固定し、他方の画像入力装置をなすCCDカメラのみを移動可能とし、固定されたCCDカメラの視野内に、鋼板の搬送方向に延びる縁が必ず入るように、鋼板を搬送した。
Next, the result of the verification test carried out using the shape measuring apparatus and the shape measuring method according to the present invention will be reported.
As an example of the invention, using the shape measuring apparatus and the shape measuring method having the above-described configuration, the angle of one corner of the four corners of each steel plate is determined for 10 steel plates conveyed on the transfer line. It was measured. In the shape measuring apparatus of the invention example, the number of optical switches is set to 16, the CCD camera forming one image input device is fixed, and only the CCD camera forming the other image input device is movable and fixed. The steel plate was transported so that an edge extending in the transport direction of the steel plate always entered the field of view of the CCD camera.
また、比較例の形状測定装置において、発明例の形状測定装置の全光スイッチを1台のCCDカメラに置き換え、合計3台のCCDカメラを備え、光スイッチと置き換えたCCDカメラを用いて搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁を検出する構成とし、他の構成は発明例の形状測定装置と同じ構成のものとした。そして、この比較例の形状測定装置を用いて、発明例で測定した10枚の鋼板に対して、発明例と同じ部分のコーナーの角度を測定した。 Further, in the shape measuring apparatus of the comparative example, the all-optical switch of the shape measuring apparatus of the invention example is replaced with one CCD camera, and a total of three CCD cameras are provided. The configuration is such that the edge of the steel plate extending in the direction intersecting with is detected, and the other configuration is the same as that of the shape measuring apparatus of the invention example. And using the shape measuring apparatus of this comparative example, the angle of the corner of the same part as an invention example was measured with respect to ten steel plates measured by the invention example.
比較例の形状測定装置を用いて鋼板のコーナーの角度を測定するにあたって、以下の点を除いて、発明例の形状測定方法と同じ方法を用いた。すなわち、光スイッチと置き換えたCCDカメラが取得した画像データから、搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁の中の3箇所以上の点が搬送ライン上である時刻に占める位置を算出し、算出された各箇所の点の位置に最小二乗法を適用して直線を引き、この直線を搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁とした。
なお、発明例の形状測定装置及び比較例の形状測定装置が備える各CCDカメラの画素数はそれぞれ480×512(垂直×水平)である。
In measuring the corner angle of the steel sheet using the shape measuring apparatus of the comparative example, the same method as the shape measuring method of the invention example was used except for the following points. That is, from the image data acquired by the CCD camera replaced with the optical switch, the position occupied by three or more points on the edge of the steel plate extending in the direction intersecting the conveyance direction on the conveyance line is calculated and calculated. A straight line was drawn by applying the least square method to the position of each point, and this straight line was used as the edge of the steel plate extending in the direction intersecting the transport direction.
The number of pixels of each CCD camera included in the shape measuring apparatus of the invention example and the shape measuring apparatus of the comparative example is 480 × 512 (vertical × horizontal).
さらに、実測値として、発明例及び比較例において測定された各鋼板のコーナー角度を直角スコヤを用いて直接測定した。
発明例及び比較例で測定された鋼板のコーナーの角度を、直角度αに換算し、発明例における測定結果を図4に示し、比較例における測定結果を図5に示す。図4の縦軸は、実測値における直角度αをとっており、横軸は、発明例の測定値における直角度αをとっている。また、図5の縦軸は、実測値における直角度αをとっており、横軸は、比較例の測定値における直角度αをとっている。
Furthermore, as an actual measurement value, the corner angle of each steel plate measured in the inventive example and the comparative example was directly measured using a right angle skewer.
The angle of the corner of the steel sheet measured in the inventive example and the comparative example is converted into a square angle α, the measurement result in the inventive example is shown in FIG. 4, and the measurement result in the comparative example is shown in FIG. The vertical axis in FIG. 4 represents the squareness α in the actual measurement value, and the horizontal axis represents the squareness α in the measurement value of the inventive example. Further, the vertical axis in FIG. 5 represents the squareness α in the actual measurement value, and the horizontal axis represents the squareness α in the measurement value of the comparative example.
発明例の測定値の直角度αと実測値の直角度αとが一致していれば、図4中のプロットは同一直線上に乗り、比較例の測定値の直角度αと実測値の直角度αとが一致していれば、図5中のプロットは同一直線上に乗るはずであり、発明例の測定値の直角度αと実測値の直角度αとの間の隔たりが大きくなると図4中のプロットは大きく散らばり、比較例の測定値の直角度αと実測値の直角度αとの間の差が大きくなると図5中のプロットは大きく散らばるはずである。
図4及び図5を調べると、発明例の図4における各プロットの標準偏差σは1.8となっており、比較例の図5における各プロットの標準偏差σは4.7となっており、比較例における各プロットの散らばり具合のほうが大きい。したがって、発明例の測定精度が、比較例の測定精度よりも優れていることがわかる。
If the perpendicularity α of the measured value in the inventive example and the perpendicularity α of the actually measured value match, the plots in FIG. 4 are on the same straight line, and the perpendicularity α of the measured value in the comparative example and the perpendicularity of the actually measured value. If the angle α coincides, the plots in FIG. 5 should be on the same straight line, and when the gap between the measured value perpendicularity α and the measured value perpendicularity α of the invention example increases, The plot in FIG. 5 is greatly scattered, and if the difference between the squareness α of the measured value of the comparative example and the squareness α of the actual measurement becomes large, the plot in FIG. 5 should be greatly scattered.
4 and 5, the standard deviation σ of each plot in FIG. 4 of the invention example is 1.8, and the standard deviation σ of each plot in FIG. 5 of the comparative example is 4.7. The dispersion degree of each plot in the comparative example is larger. Therefore, it can be seen that the measurement accuracy of the inventive example is superior to the measurement accuracy of the comparative example.
発明例の測定精度が、比較例の測定精度よりも優れている理由として、以下のことが考えられる。
搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁を検出するに際して、発明例では、光スイッチのオン状態とオフ状態とが切り替わるタイミングを用いて、搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁の中の点の位置を算出している。この場合、光スイッチのオン状態とオフ状態とが切り替わるタイミングは高精度で検出されており、搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁の位置も高精度で検出されることとなる。
The following can be considered as the reason why the measurement accuracy of the inventive example is superior to the measurement accuracy of the comparative example.
In detecting the edge of the steel sheet extending in the direction intersecting the transport direction, in the invention example, the timing of switching between the ON state and the OFF state of the optical switch is used to detect the edge of the steel sheet extending in the direction intersecting the transport direction. The position of the point is calculated. In this case, the timing at which the optical switch is switched between the on state and the off state is detected with high accuracy, and the position of the edge of the steel sheet extending in the direction intersecting the transport direction is also detected with high accuracy.
他方、比較例では、CCDカメラが撮像した画像データを解析して、搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁の中の点の位置を算出している。この場合、CCDカメラが撮像した画像データの精度はCCDカメラの解像度に左右され、画素数が480×512(垂直×水平)のCCDカメラの画像データの精度は高くはなく、搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁の位置の誤差も大きくなってしまう。したがって、発明例のほうが、搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁の検出精度において優れている。 On the other hand, in the comparative example, the image data captured by the CCD camera is analyzed, and the position of the point in the edge of the steel plate extending in the direction intersecting the transport direction is calculated. In this case, the accuracy of the image data captured by the CCD camera depends on the resolution of the CCD camera, and the accuracy of the image data of the CCD camera having the number of pixels of 480 × 512 (vertical × horizontal) is not high, and intersects the transport direction. The error of the position of the edge of the steel plate extending in the direction also becomes large. Therefore, the invention example is superior in the detection accuracy of the edge of the steel plate extending in the direction intersecting the transport direction.
また、発明例の図4において標準偏差σが1.8となっているのは、搬送方向に延びる鋼板の縁を検出するに際して、CCDカメラが撮像した画像データを解析して、搬送方向に延びる鋼板の縁の中の点の位置を算出しているからであり、この算出される位置に誤差が含まれていることが原因となっている。したがって、発明例においてコーナー角度の測定精度を高めるためには、発明例の形状測定装置が備える2台のCCDカメラの画素数を多くし、CCDカメラの解像度を向上させればよい。 In addition, in FIG. 4 of the invention example, the standard deviation σ is 1.8. When detecting the edge of the steel plate extending in the transport direction, the image data captured by the CCD camera is analyzed and the sensor is extended in the transport direction. This is because the position of the point in the edge of the steel plate is calculated, and this is because the calculated position includes an error. Therefore, in order to increase the measurement accuracy of the corner angle in the invention example, the number of pixels of the two CCD cameras included in the shape measuring apparatus of the invention example may be increased to improve the resolution of the CCD camera.
これに対して、比較例においてコーナー角度の測定精度を高めるためには、比較例の形状測定装置が備える3台のCCDカメラの解像度を向上させなければならない。すなわち、発明例の形状測定装置が高解像度のCCDカメラを2台備えることとすれば、その測定精度を高めることができるが、比較例の形状測定装置にあっては、高解像度のCCDカメラを3台備えることとしなければ、その測定精度を高めることができない。 On the other hand, in order to increase the corner angle measurement accuracy in the comparative example, the resolution of the three CCD cameras included in the shape measuring apparatus of the comparative example must be improved. That is, if the shape measuring apparatus of the invention includes two high-resolution CCD cameras, the measurement accuracy can be improved. However, in the shape measuring apparatus of the comparative example, a high-resolution CCD camera is used. Without providing three, the measurement accuracy cannot be increased.
1 形状測定装置
10 鋼板
11 鋼板のコーナー
12a、12b 鋼板の縁
12R、12L 搬送方向に延びる鋼板の縁
12F 搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の下流側の縁
12B 搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の上流側の縁
14 搬送ライン
16 剪断装置
18 基台
20 搬送ロール
22 架台
24U、24D 腕木
26 光スイッチ
28 光スイッチの受光部
30R、30L 画像入力装置
32 移動装置
34 速度計
36 演算装置
38 演算部
50 直角スコヤ
52a、52b 直角スコヤの辺
54a、54b 直角スコヤの頂点
P1、P2、P3、P4、P5 プログラム
θ1、θ2、θ3、θ4 鋼板の四隅のコーナー角度
DESCRIPTION OF
Claims (4)
搬送ライン上方に設置された画像入力装置が取得する画像データを用いて、被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置を検出し、
搬送ライン上方に設置され、且つ、被測定物体の搬送方向と交差する方向に並ぶ複数個の光スイッチを用いて、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁にこれらの各光スイッチが反応するタイミングをそれぞれ検出し、各光スイッチが反応するタイミングと、各光スイッチの位置と、被測定物体の搬送速度とから、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置を算出し、
検出された被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置と、算出された被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置とから、被測定物体の搬送方向に延びる縁と、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁との間の交角を算出することを特徴とする板状被測定物の形状測定方法。 A method for measuring the shape of a plate-like object to be measured conveyed on a conveyance line,
Using the image data acquired by the image input device installed above the transport line, the position of the edge extending in the transport direction of the object to be measured is detected,
A plurality of optical switches that are installed above the conveyance line and arranged in a direction intersecting the conveyance direction of the object to be measured are used, and each of these optical switches is arranged on an edge extending in a direction intersecting the conveyance direction of the object to be measured. The timing of reaction is detected, and the position of the edge extending in the direction intersecting the transport direction of the measured object is calculated from the timing of each optical switch reacting, the position of each optical switch, and the transport speed of the measured object. And
An edge extending in the transport direction of the measured object from the detected position of the edge extending in the transport direction of the measured object and the position of the edge extending in the direction intersecting the calculated transport direction of the measured object; A method for measuring a shape of a plate-like object to be measured, wherein an intersection angle between an edge extending in a direction intersecting with an object conveyance direction is calculated.
搬送ライン上方に設置されており、被測定物体の搬送方向に延びる縁の画像データを取得する画像入力装置と、
搬送ライン上方に設置されており、被測定物体の搬送方向と交差する方向に並び、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁に反応する複数個の光スイッチと、
画像入力装置が取得した画像データから被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置を検出し、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁に複数の光スイッチがそれぞれ反応するタイミングと、各光スイッチの位置と、被測定物体の搬送速度とから、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置を算出し、検出された被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置と、算出された被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置とから、被測定物体の搬送方向に延びる縁と、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁との間の交角を算出する演算部とを備えることを特徴とする板状被測定物の形状測定装置。 A measuring device for measuring the shape of a plate-like object to be measured conveyed on a conveyance line,
An image input device that is installed above the transport line and acquires image data of an edge extending in the transport direction of the object to be measured;
A plurality of optical switches that are installed above the conveyance line, arranged in a direction intersecting the conveyance direction of the object to be measured, and reacting to an edge extending in a direction intersecting the conveyance direction of the object to be measured;
The position of the edge extending in the conveyance direction of the object to be measured is detected from the image data acquired by the image input device, the timing at which each of the plurality of optical switches reacts to the edge extending in the direction intersecting the conveyance direction of the object to be measured, From the position of the optical switch and the conveyance speed of the object to be measured, the position of the edge extending in the direction intersecting the conveyance direction of the object to be measured is calculated, and the position of the edge extending in the conveyance direction of the detected object to be measured; The intersection angle between the calculated edge position extending in the direction intersecting the conveyance direction of the measured object and the edge extending in the conveyance direction of the measurement object and the edge extending in the direction intersecting the conveyance direction of the measurement object An apparatus for calculating a shape of a plate-like object to be measured, comprising:
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