JP2009248182A - マーキング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設備を大型化することなく、板材の表面及び裏面に、高精度のマーキングを行うことができるマーキング装置を提供する。
【解決手段】板材１０１の表面に板材１０１の上方よりマーキングを行うマーキング用トーチ６と、板材１０１の２つの縁部を上方より撮像するカメラ５と、カメラ５により撮像された板材１０１の２つの縁部の延長線の交点として板材１０１の角部を検出する画像処理装置８と、板材１０１の表面に行われたマーキングの基準座標と画像処理装置８により検出された角部の位置座標との関係を記録する記録手段と、板材１０１を反転させる反転装置７とを備え、反転装置７により板材１０１を反転させた後、カメラ５及び画像処理装置８により再び板材１０１の角部を検出し、検出された角部の位置座標と、この位置座標及びマーキングの基準座標の関係とに基づき、板材１０１の裏面に上方よりマーキングを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶建造用など重量と寸法の大きな板材に対してマーキングを行う工程において、表と裏の両面のマーキング座標の整合性を取るためのマーキング装置及びマーキング方法に関する。

船舶建造用など重量及び寸法の大きな鋼板等の板材に対して、切断等の加工のためのマーキングを行うマーキング工程においては、搬送されてきた板材は、マーキング装置の基準座標から、左右、上下及び傾き方向についてズレを生じている。また、板材の形状は、正確な長方形ではない。

そのため、このマーキング工程では、例えば、特許文献１に記載されているように、板材の周縁をティーチングしたティーチングデータを用いて、板材の位置を特定してマーキングすることが行われている。

あるいは、基準座標（板材予定位置）の周辺における板材の有無をスキャナによりスキャンし、スキャンしたデータに基づいて板材の位置及び傾きを大まかに決定し、板材位置に補正した座標系を用いてマーキングすることが行われている。

ここで、マーキングに用いる座標系の補正が大まかでよいのは、板材の周縁に余裕があり、また、マーキングに続いて行う切断工程では、マーキング線を基準としてマーキング装置が決定した座標系に従って切断を行うからである。

一方、板材のマーキング工程においては、切断によって分離される部材の識別記号の他に、配材や組立工程で部材同士を溶接する際に基準とする溶接線も描画される。部材によっては裏面に溶接を行うものもあり、このような部材に対しては、溶接線は、板材の表面のみならず、裏面にも描画する必要がある。

従来、裏面の溶接線は、部材を切断した後に、手作業により、部材の形状と図面とを突き合わせて描画しているため、作業効率が悪い。このように裏面の溶接線を手作業により描画しているのは、部材の裏面へのマーキング時には、表面へのマーキングと同じ座標系を反転させた座標系を基準とする必要があるが、マーキング線が表面に描画されているため裏面側からは見えず、座標系の基準とすることができないためである。また、部材の裏面にマーキングをするために鋼材を反転させると、当初の姿勢及び位置から、左右、上下及び傾き方向にズレが生じてしまうため、十分な精度が確保できないためでもある。

なお、板材の裏面へのマーキングのための技術としては、特許文献２に、板材を高精度位置決め可能なワーク保持部に固定し、ワーク保持部ごと板材を反転させる技術が記載されている。

また、特許文献３には、下方（板材の裏面側）から、カメラを用いて既になされたマーキングを撮像し、画像処理装置を用いて、板材の位置を検出する技術が記載されている。

特許第３１０９９４７号公報 特開２００６−００７２９３公報 特許第２７５７０３６号公報

ところで、前述した特許文献２に記載された技術においては、小型軽量なプリント基板などに対するマーキングにおいては有効であるが、例えば、１０ｔ以上の重量を持つ鋼板と保持部とを高精度に位置決めすることは困難であり、位置決めを行うには、極めて巨大な設備が必要となってしまう。

また、前述した特許文献３に記載された技術においては、部材の下方（板材の裏面側）からマーキングが撮像できるように、板材を載せる台を透明とし、もしくは、板材の下方に十分な隙間を確保する必要がある。しかし、鋼板は重量が大きいため、これらの構成を採ることは、困難であり、また、大きな板材の下方に、カメラを支持したＸＹ位置決め装置を設置することは、設備が大型化してしまう。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであり、設備を大型化することなく、板材の表面及び裏面に、高精度のマーキングを行うことができるマーキング装置を提供することを目的とする。

前述の課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係るマーキング装置は、以下の構成のいずれか一を有するものである。

〔構成１〕
板材の表面及び裏面に該板材への加工のためのマーキングを行うマーキング装置であって、板材の表面に対してこの板材の上方よりマーキングを行うマーキング手段と、板材の少なくとも２つの縁部を上方より撮像するカメラと、カメラにより撮像された板材の２つの縁部の延長線の交点として該板材の角部を検出する画像処理手段と、板材の表面にマーキング手段により行われたマーキングの基準座標と画像処理手段により検出された角部の位置座標との関係を記録する記録手段と、板材を反転させる反転手段と、マーキング手段、カメラ、画像処理手段及び記録手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、反転手段により板材が反転された後、カメラ及び画像処理手段により再び板材の角部を検出し、検出された角部の位置座標と、この位置座標及びマーキングの基準座標の関係とに基づいて、板材の裏面に対して、マーキング手段により板材の上方よりマーキングを行うことを特徴とするものである。

〔構成２〕
板材の表面及び裏面に該板材への加工のためのマーキングを行うマーキング装置であって、板材の表面に対してこの板材の上方よりマーキングを行うマーキング手段と、マーキング手段により行われたマーキングの基準座標に従って板材の縁部近傍の一部を切断する切断手段と、板材の切断手段により切断された少なくとも２つの縁部を上方より撮像するカメラと、カメラにより撮像された板材の２つの縁部の延長線の交点として該板材の角部を検出する画像処理手段と、板材の表面にマーキング手段により行われたマーキングの基準座標と画像処理手段により検出された角部の位置座標との関係を記録する記録手段と、板材を反転させる反転手段と、マーキング手段、カメラ、画像処理手段及び記録手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、反転手段により板材が反転された後、カメラ及び画像処理手段により再び板材の角部を検出し、検出された角部の位置座標と、この位置座標及びマーキングの基準座標の関係とに基づいて、板材の裏面に対して、マーキング手段により板材の上方よりマーキングを行うことを特徴とするものである。

本発明に係るマーキング装置においては、制御手段は、反転手段により板材が反転された後、カメラ及び画像処理手段により再び板材の角部を検出し、検出された角部の位置座標と、この位置座標及びマーキングの基準座標の関係とに基づいて、板材の裏面に対して、マーキング手段により板材の上方よりマーキングを行うので、反転後の板材の位置決め精度が十分でなくても、表面に対するマーキングと対応のとれた裏面マーキングが可能である。

また、このマーキング装置においては、板材の２つの縁部の延長線の交点として数値演算により該板材の角部を検出するので、角部が直角でなくても、高精度の検出を行うことができる。

さらに、このマーキング装置は、従来のマーキング装置に画像処理手段等を追加することにより構成することが可能であり、装置構成が大型化、複雑化することがない。

すなわち、本発明は、設備を大型化することなく、板材の表面及び裏面に、高精度のマーキングを行うことができるマーキング装置を提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明に係るマーキング装置の構成を示す平面図である。

本発明に係るマーキング装置は、例えば鋼板等の板材の表面及び裏面に該板材への加工のためのマーキングを行うマーキング装置であって、図１に示すように、板材１０１を搬送するためのコンベア１０２の両側に並行して設置された一対の走行レール１，１に支持されて、該コンベア１０２上に設置される。

一対の走行レール１，１には、それぞれ走行サドル２，２が取付けられている。これら走行サドル２，２は、走行レール１，１に沿って走行可能となっている。これら走行サドル２，２間に架け渡されて、ガーダー３が設置されている。このガーダー３上には、横行キャリッジ４が設置されている。この横行キャリッジ４は、ガーダー３に沿って、すなわち、コンベア１０２による板材１０１の搬送方向に交差する方向に移動可能となっている。

横行キャリッジ４には、コンベア１０２により搬送される板材１０１を撮像するカメラ５及びマーキング手段となるマーキング用トーチ６が設けられている。カメラ５は、コンベア１０２により板材１０１を移動させるとともに、ガーダー３に沿って横行キャリッジ４を移動させることにより、板材１０１の任意の箇所を撮像することができる。カメラ５は、後述するように、板材１０１の少なくとも２つの縁部（エッジ）を上方より撮像する。

また、マーキング用トーチ６は、コンベア１０２により板材１０１を移動させるとともに、ガーダー３に沿って横行キャリッジ４を移動させることにより、板材１０１の任意の箇所に、板材１０１の上方より、マーキングを描画することができる。

そして、このマーキング装置は、板材を反転させる反転手段となる反転装置７を有している。この反転装置７は、コンベア１０２により搬送された板材１０１が載置される反転台７ａを有し、この反転台７ａ及び反転台７ａに載置された板材１０１を、支軸７ｂ回りに１８０°回転させて反転させるようになっている。なお、この反転装置７は、クレーンなどであってもよく、また、例えば、特開平８−７３０２７号公報や特開平１１−１２９０１４号公報などに記載されている公知の反転装置を用いてもよい。

さらに、このマーキング装置は、画像処理手段となる画像処理装置８と、制御手段となる制御装置９とを有している。画像処理装置８は、カメラ５により撮像された板材１０１の２つの縁部の延長線の交点として、該板材１０１の角部を検出する。

図２は、本発明に係るマーキング装置の構成を示すブロック図である。

制御装置９は、図２に示すように、マーキング用トーチ６、カメラ５の動作及び位置を制御するとともに、画像処理装置８を制御し、また、記録手段を含んでいる。この制御装置９は、板材１０１の表面にマーキング用トーチ６により行われたマーキングの基準座標と、画像処理装置８により検出された板材１０１の角部の位置座標との関係を算出し、記録手段により記録する。

なお、画像処理装置８においては、あらかじめ板材１０１の４つの角部に相当する図形パターンを、それぞれ〔└（左下）エッジ〕、〔┌（左上）エッジ〕、〔┐（右上）エッジ〕及び〔┘（右下）エッジ〕として登録しておき、それぞれのパターンの角部（頂点）の位置を検出するように設定している。登録されたパターンとのマッチング手法には、例えば、正規化相関などを用いることができる。また、角部を検出する方法として、レーザスリット光投光器を併用した光切断法などを用いてもよい。

板材１０１の縁図の検出精度を向上させるため、板材１０１の下にあるコンベア１０２及び地面の色は、板材１０１と明らかに異なるものとしておくことが好ましい。

このマーキング装置においては、まず、カメラ５により、コンベア１０２上の板材１０１の２つの縁部を撮像する。次に、カメラ５により撮像された画像に基づいて、画像処理装置８により、角部の位置座標を検出する。そして、検出された角部の位置座標と、板材１０１の表面に対して行うマーキングの基準座標との関係を記録手段により記録しておく。

そして、制御装置９は、反転装置７により板材１０１が反転された後、カメラ５及び画像処理装置８により再び板材１０１の角部を検出し、検出された角部の位置座標と、この位置座標及びマーキングの基準座標の関係とに基づいて、表面へのマーキングの基準座標との対応を取って、板材１０１の裏面に対して、マーキング用トーチ６により板材１０１の上方よりマーキングを行う。

図３は、板材１０１の表面に対してマーキングを行う動作を示すフローチャートである。

すなわち、このマーキング装置において、板材１０１の表面にマーキングを行うには、図３に示すように、制御装置９は、ステップｓｔ１において、表面マーキングデータ（板材１０１における原点情報と板材１０１の寸法情報を含む）を受信する。次に、ステップｓｔ２において、マーキングデータに基づく板材１０１における原点位置が、カメラ５の中心（光軸上）になるように、板材１０１及びカメラ５を移動操作する。このとき、カメラ５の振動が収まるまで待機する。次に、ステップｓｔ３において、画像処理装置８に〔└（左下）エッジ〕の位置計測指令を送信する。次に、ステップｓｔ４において、画像処理装置８から、〔└（左下）エッジ〕の位置情報を受信する。次に、ステップｓｔ５において、受信した〔└（左下）エッジ〕の位置情報から、板材１０１の原点（基準座標）の水平位置を補正する。

次に、ステップｓｔ６において、補正した板材１０１における原点とマーキングデータとに基づき、〔┌（左上）エッジ〕がカメラ５の中心（光軸上）になるように、板材１０１及びカメラ５を移動操作する。このとき、カメラ５の振動が収まるまで待機する。次に、ステップｓｔ７において、画像処理装置８に〔┌（左上）エッジ〕の位置計測指令を送信する。次に、ステップｓｔ８において、画像処理装置８から、〔┌（左上）エッジ〕の位置情報を受信する。

次に、ステップｓｔ９において、〔└（左下）エッジ〕の位置と〔┌（左上）エッジ〕の位置とを用いて、板材１０１の原点（基準座標）の傾きを補正する。次に、ステップｓｔ１０において、補正した板材１０１の原点上へマーキング用トーチ６を移動させる。次に、ステップｓｔ１１において、マーキング用トーチ６により、板材１０１の表面に対するマーキングを行う。

図５は、表面マーキング座標（ａ）と、裏面においてマーキング座標を機械座標に変換した例（ｂ）を示す平面図である。

ここで、図５中の（ａ）に示すように、図の左下角にあたる〔└（左下）エッジ〕の位置を板材１０１の原点とし、板材１０１の実際の形状にかかわらず、〔└（左下）エッジ〕と図の左上角にあたる〔┌（左上）エッジ〕とを結ぶ直線をＹ軸、板材１０１の原点を通りＹ軸と直角に交わる直線をＸ軸と設定して、表面に対するマーキングを行う。

図４は、板材１０１の裏面に対してマーキングを行う動作を示すフローチャートである。

そして、このマーキング装置において、板材１０１の裏面にマーキングを行うには、図４に示すように、制御装置９は、ステップｓｔ２１において、裏面マーキングデータ（板材１０１における原点情報と板材１０１の寸法情報を含む）を受信する。次に、ステップｓｔ２２において、マーキングデータに基づく板材１０１における原点位置が、カメラ５の中心（光軸上）になるように、板材１０１及びカメラ５を移動操作する。このとき、カメラ５の振動が収まるまで待機する。次に、ステップｓｔ２３において、画像処理装置８に〔┘（右下）エッジ〕の位置計測指令を送信する。次に、ステップｓｔ２４において、画像処理装置８から、〔┘（右下）エッジ〕の位置情報を受信する。次に、ステップｓｔ２５において、受信した〔┘（右下）エッジ〕の位置情報から、板材１０１の原点（基準座標）の水平位置を補正する。

次に、ステップｓｔ２６において、補正した板材１０１における原点とマーキングデータとに基づき、〔┐（右上）エッジ〕がカメラ５の中心（光軸上）になるように、板材１０１及びカメラ５を移動操作する。このとき、カメラ５の振動が収まるまで待機する。次に、ステップｓｔ２７において、画像処理装置８に〔┐（右上）エッジ〕の位置計測指令を送信する。次に、ステップｓｔ２８において、画像処理装置８から、〔┐（右上）エッジ〕の位置情報を受信する。

次に、ステップｓｔ２９において、〔┘（右下）エッジ〕の位置と〔┐（右上）エッジ〕の位置とを用いて、板材１０１の原点（基準座標）の傾きを補正する。次に、ステップｓｔ３０において、裏面マーキングすべきデータを機械座標系に変換し、変換した板材１０１の原点上へマーキング用トーチ６を移動させる。次に、ステップｓｔ３１において、マーキング用トーチ６により、板材１０１の裏面に対するマーキングを行う。

ここで、図５中の（ｂ）に示すように、図の右下にあたる〔┘（右下）エッジ〕が表面マーキング時の板材原点であり、〔┘（右下）エッジ〕と図の右上にあたる〔┐（右上）エッジ〕とを結ぶ直線が表面マーキング時のＹ軸となる。したがって、マーキング装置の機械原点に対して〔┘（右下）エッジ〕の位置が（Ｘ０，Ｙ０）であり、〔┘（右下）エッジ〕と〔┐（右上）エッジ〕とを結ぶ直線と機械Ｙ軸との傾きがθであるとき、表面マーキング座標における任意の位置をマーキング装置の機械座標に変換して、裏面マーキングを行うことが可能となる。

このようにして、本発明に係るマーキング装置においては、反転後の板材の位置決め精度が十分でなくても、表面に対するマーキングと対応のとれた裏面マーキングが可能である。また、このマーキング装置においては、板材の２つの縁部の延長線の交点として数値演算により該板材の角部を検出するので、角部が直角でなくても、高精度の検出を行うことができる。さらに、このマーキング装置は、従来のマーキング装置に画像処理手段等を追加することにより構成することが可能であり、装置構成が大型化、複雑化することがない。

〔第２の実施の形態〕
本発明に係るマーキング装置においては、マーキング用トーチ６により行われた板材１０１の表面のマーキング座標に従って、板材１０１の縁部近傍の一部を切断する切断手段を設けてもよい。この場合には、カメラ５及び画像処理装置８は、板材１０１の、切断手段により切断された少なくとも２つの縁部（切断面）を上方より撮像して、板材１０１の角部を検出することができる。

この場合における切断手段による切断は、板材１０１の表面側からの切断面が板材１０１の裏面側から見える状態のものであればよく、例えば、板材１０１の一部を切除するものであってもよいし、丸孔や切り込みを設けるものであってもよい。

この場合には、カメラ５により検出される板材１０１の縁部が、予め表面マーキング座標における決まった位置に形成されるため、角部を検出する演算を簡素化することができる。

〔その他の実施の形態〕
本発明に係るマーキング装置においては、先に裏面マーキングを行い、板材１０１を反転してから、表面マーキングを行うようにしてもよい。この場合、表面マーキング後に、板材１０１を反転することなく、切断工程に搬送することが可能である。

マーキング工程に続く切断工程においては、切断装置が、図２及び図３に示したフローチャートにしたがって、切断装置の機械原点に対する板材原点の位置と傾きを求めるようにすることができる。

また、本発明に係るマーキング装置においては、カメラ５に代えて、二次元レーザ変位センサなどを用いるようにしてもよい。

本発明に係るマーキング装置の構成を示す平面図である。 本発明に係るマーキング装置の構成を示すブロック図である。 本発明に係るマーキング装置において、板材の表面に対してマーキングを行う動作を示すフローチャートである。 本発明に係るマーキング装置において、板材の裏面に対してマーキングを行う動作を示すフローチャートである。 本発明に係るマーキング装置における表面マーキング座標（ａ）と、裏面においてマーキング座標を機械座標に変換した例（ｂ）を示す平面図である。

符号の説明

１ 走行レール
２ 走行サドル
３ ガーダー
４ 横行キャリッジ
５ カメラ
６ マーキング用トーチ
７ 反転装置
８ 画像処理装置
９ 制御装置
１０１ 板材
１０２ コンベア

Claims (2)

1. 板材の表面及び裏面に、該板材への加工のためのマーキングを行うマーキング装置であって、
   前記板材の表面に対して、この板材の上方よりマーキングを行うマーキング手段と、
   前記板材の少なくとも２つの縁部を上方より撮像するカメラと、
   前記カメラにより撮像された前記板材の２つの縁部の延長線の交点として、該板材の角部を検出する画像処理手段と、
   前記板材の表面に前記マーキング手段により行われたマーキングの基準座標と、前記画像処理手段により検出された角部の位置座標との関係を記録する記録手段と、
   前記板材を反転させる反転手段と、
   前記マーキング手段、前記カメラ、前記画像処理手段及び前記記録手段を制御する制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、前記反転手段により前記板材が反転された後、前記カメラ及び前記画像処理手段により、再び前記板材の角部を検出し、検出された角部の位置座標と、この位置座標及び前記マーキングの基準座標の関係とに基づいて、前記板材の裏面に対して、前記マーキング手段により、この板材の上方よりマーキングを行う
   ことを特徴とするマーキング装置。
2. 板材の表面及び裏面に、該板材への加工のためのマーキングを行うマーキング装置であって、
   前記板材の表面に対して、この板材の上方よりマーキングを行うマーキング手段と、
   前記マーキング手段により行われたマーキングの基準座標に従って、前記板材の縁部近傍の一部を切断する切断手段と、
   前記板材の前記切断手段により切断された少なくとも２つの縁部を上方より撮像するカメラと、
   前記カメラにより撮像された前記板材の２つの縁部の延長線の交点として、該板材の角部を検出する画像処理手段と、
   前記板材の表面に前記マーキング手段により行われたマーキングの基準座標と、前記画像処理手段により検出された角部の位置座標との関係を記録する記録手段と、
   前記板材を反転させる反転手段と、
   前記マーキング手段、前記カメラ、前記画像処理手段及び前記記録手段を制御する制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、前記反転手段により前記板材が反転された後、前記カメラ及び前記画像処理手段により、再び前記板材の角部を検出し、検出された角部の位置座標と、この位置座標及び前記マーキングの基準座標の関係とに基づいて、前記板材の裏面に対して、前記マーキング手段により、この板材の上方よりマーキングを行う
   ことを特徴とするマーキング装置。

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