JP2019020238A - Non-contact external shape measuring system of red-hot press molding material by means edge measurement - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、赤外線を発する加熱金属例えば鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材である計測物の加圧成形状態を計測する技術に係り、特に、赤外線を発する加熱金属の赤熱加圧成形材の加圧成形中の外形となるエッジを接触することなく継続的に計測して、赤熱加圧成形材である計測物の加圧成形中の状態を正確に計測するエッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置に関するものである。 The present invention relates to a technique for measuring the pressure forming state of a measurement object that is a heated metal that emits infrared rays, for example, a red hot pressing material such as a forged material or a rolled material, and in particular, red hot pressing of a heated metal that emits infrared rays. Red-hot pressurization by edge measurement that measures the state during press-molding of a measurement object, which is a red hot press molding material, by continuously measuring the edge that is the outer shape during press molding of the material without contact The present invention relates to a non-contact type outer shape measuring apparatus for a molding material.
650℃以上の高温の鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材、例えばリング圧延を高精度かつ高速に行うには、リング寸法を正確に計測することが重要である。従来の計測方法は計測器を圧延するリングに直接押し当てる接触タイプであった。
この接触タイプで計測すると、鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材である計測物は加圧されて外側に向かって拡がるが、材料の拡がる方向にこれを計測する計測シリンダによる接触型ローラが位置しているので、このローラと接触して赤熱加圧成形材の接触面が傷付き、これが原因となって成形された製品の表面に傷として残り、製品として使い物にならないことが往々にして発生している。または計測器自体が材料からの過大な圧力や高温高熱にさらされて損傷を受けることが多い。また機械的摩耗による定期的なメンテナンスが必要で、計測器の交換費用もかかる。
近年は、計測シリンダによる接触タイプの機械的計測からレーザセンサのような非接触計測方法へ移行されつつある。
It is important to accurately measure the ring dimensions in order to perform red hot pressing materials such as high-temperature forging materials and rolled materials having a temperature of 650 ° C. or higher, for example, ring rolling with high accuracy and high speed. The conventional measuring method is a contact type in which the measuring instrument is directly pressed against a ring for rolling.
When measured with this contact type, the measurement object, which is a red hot pressing material such as forging or rolling material, is pressurized and spreads outward, but the contact type roller with a measuring cylinder that measures this in the direction of material expansion Therefore, the contact surface of the red hot press molding material is scratched by contact with this roller, and this often causes the surface of the molded product to remain as a scratch and not be used as a product. Has occurred. Alternatively, the measuring instrument itself is often damaged by being exposed to excessive pressure from the material or high temperature and heat. Also, regular maintenance due to mechanical wear is necessary, and the replacement cost of the measuring instrument is also high.
In recent years, there is a shift from contact-type mechanical measurement using a measurement cylinder to a non-contact measurement method such as a laser sensor.
しかしながら、レーザセンサのような非接触タイプにはいくつかの欠点がある。
例えば、鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材である計測物とレーザセンサとの距離に計測精度が依存することである。
また、レーザセンサでは計測が点計測となり、このため、同時に赤熱加圧成形材である計測物の複数箇所を計測できない欠点がある。複数箇所を同時に計測するには、同じ数の複数のレーザセンサが必要になり、これらセンサの機材の数が増えてコスト的に非常に高価になる。
さらに、加圧成形装置などの周囲に複数のレーザセンサを設置できるスペースを確保するのが困難である。
これらに加えて、加熱されている赤熱加圧成形材である計測物によって加圧成形装置が過度に加熱されるのを防ぐために、冷却水で加圧成形装置を冷やしているが、このとき、冷却水によって蒸気が発生する。レーザセンサ使用時にはこの水と蒸気が妨げとなって計測不可になるので、これを回避するために、蒸気を飛散させるための別途専用装置を必要としている。
レーザセンサによる前述の欠点を解消する案として、カメラでの計測がある。しかし、カメラの場合には次のような別の欠点がある。
カメラ撮影時に、赤熱加圧成形材である計測物の背景が入り、計測物の外形を明瞭に撮影できないことがある。
これを回避するには、背景が映らないように幕などを赤熱加圧成形材である計測物の後方に取り付けることが必要となるが、工場内で幕などを取り付けるのは非常に面倒であり、又取り付けスペースの確保が困難と思われる。
仮に幕などを取り付けて背景が入らないようにできたとしても、次の欠点は防げない。
(1)建屋の窓、ゲートからの日光の影響。
(2)計測物を上下から挟圧する器具などからの表面光沢の影響。
(3)圧延テーブルなどの摺動部の光沢の影響。
(4)計測物の表面のスケール(つまり表面で冷えてできた酸化被覆物)の影響。
つまり、これらの欠点を解消しない限り、カメラを使っての計測は難しい。
However, the non-contact type such as a laser sensor has several drawbacks.
For example, the measurement accuracy depends on the distance between a laser sensor and a measurement object that is a red hot pressing material such as a forged material or a rolled material.
Further, the laser sensor has a drawback that the measurement is a point measurement, and therefore, at the same time, it is impossible to measure a plurality of locations of the measurement object which is a red hot pressing material. In order to measure a plurality of locations at the same time, the same number of laser sensors is required, and the number of equipment for these sensors increases, resulting in a very high cost.
Furthermore, it is difficult to secure a space where a plurality of laser sensors can be installed around a pressure molding apparatus or the like.
In addition to these, in order to prevent the pressure molding apparatus from being overheated by the measurement object that is a heated red pressure molding material, the pressure molding apparatus is cooled with cooling water. Steam is generated by the cooling water. When the laser sensor is used, the water and steam are obstructed and measurement is impossible. Therefore, in order to avoid this, a separate dedicated device for scattering the steam is required.
As a proposal for solving the above-mentioned drawbacks caused by the laser sensor, there is a measurement with a camera. However, the camera has another drawback as follows.
When photographing with a camera, there is a case where the background of the measurement object that is a red hot pressing material is entered, and the outer shape of the measurement object cannot be clearly imaged.
In order to avoid this, it is necessary to attach a curtain etc. behind the measurement object, which is a red hot press molding material, so that the background is not reflected, but it is very troublesome to attach the curtain etc. in the factory. Also, it seems difficult to secure the installation space.
Even if a curtain is attached to prevent the background from entering, the following drawbacks cannot be prevented.
(1) The effect of sunlight from the windows and gates of the building.
(2) Influence of surface gloss from an instrument that clamps the measurement object from above and below.
(3) Influence of gloss of sliding parts such as rolling tables.
(4) Influence of the scale of the surface of the measurement object (that is, the oxide coating formed by cooling on the surface).
In other words, measurement using a camera is difficult unless these drawbacks are eliminated.
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、赤外線を発する加熱金属の赤熱加圧成形材の加圧成形中の外形となるエッジを接触することなく継続的に計測して、赤熱加圧成形材である計測物の加圧成形中の状態を正確に計測することのできるエッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置を提供することにある。 In view of the above-mentioned problems, the present invention has been devised to solve the problems. The object of the present invention is during the pressure molding of a hot metal red-hot pressure molding material that emits infrared rays. The non-contact of the red pressure molding material by the edge measurement that can measure the state during the pressure molding of the measurement object that is the red heat pressure molding material accurately by continuously measuring the edge that becomes the outer shape. The object is to provide a contact-type outer shape measuring apparatus.
以上の課題を達成するために、請求項1の発明は、赤外線を発する加熱金属の赤熱加圧成形材である計測物であって、当該計測物の加圧成形時の外形となるエッジを継続撮影し且つ加圧成形により所定方向に延びて移動する上記エッジの移動方向に追従して移動する赤外線透過フィルタを備えた撮影機を、上記計測物を加圧成形する加圧成形装置の側方に移動自在に配置し、上記撮影機は赤外線透過フィルタを通しての上記計測物のエッジの撮影であって、上記撮影機からの撮影情報に基づき、加圧成形時の計測物の延び方向に細長のエッジ検出エリアを指定してエッジ候補を検出し、当該エッジ検出エリア内で検出されたエッジ候補を挟んでその片方の判別エリアの撮影時におけるグレースケールの値が所定値以上を白とみなしこの白比率が50%以上、且つ他方の判別エリアの撮影時におけるグレースケールの値が所定値未満を黒とみなしこの黒比率が70%以上で、そのエッジ候補を計測物のエッジと認識すると共に上記撮影機を移動自在に制御する制御装置を、備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above-described problems, the invention of
また、請求項2では、請求項1の好ましい態様として、エッジ検出エリア内で検出されたエッジ候補を挟んでその片方の判別エリアの撮影時におけるグレースケールの値が所定値以上を白とみなしこの白比率が70%以上、且つ他方の判別エリアの撮影時におけるグレースケールの値が所定値未満を黒とみなしこの黒比率が80%以上で、そのエッジ候補を計測物のエッジと認識する。 Further, according to a second aspect of the present invention, as a preferable aspect of the first aspect, the gray scale value at the time of photographing in one of the discrimination areas is regarded as white when the edge candidate detected in the edge detection area is sandwiched. When the white ratio is 70% or more and the gray scale value at the time of shooting in the other discrimination area is less than a predetermined value, the black ratio is 80% or more, and the edge candidate is recognized as the edge of the measurement object.
また、請求項3では、請求項1又は請求項の好ましい態様として、エッジ検出エリアは計測物の高さ方向に複数指定される。
Further, in
また、請求項4では、請求項1の好ましい態様として、計測物のエッジを継続撮影する撮影機は、加圧により所定方向に移動する計測物のエッジの移動にエリア基準線がそのエッジに重なるように移動することにより、計測物のエッジの移動に追従する。 According to a fourth aspect of the present invention, as a preferred aspect of the first aspect, in the photographing apparatus for continuously photographing the edge of the measurement object, the area reference line overlaps the edge of the movement of the edge of the measurement object that moves in a predetermined direction by pressurization. Thus, the movement of the edge of the measurement object is followed.
請求項1の発明に係るエッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置によれば、次のような極めて新規的有益なる効果を奏するものである。
鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材である計測物の端部のエッジの複数箇所を、一台の計測装置で同時に非接触の状態で計測することができる。このため、計測物の外形に傷を付けることもなく、成形された製品の表面に傷として残って製品として使い物にならない不良品を作り出すこともない。また、複数の計測装置を必要とせず、これら計測装置の台数が増えてコスト的に非常に高価になることもない。また、機械的摩耗が発生しないため定期的なメンテナンスも不要であり、計測器の交換費用もかからない。
撮影機での撮影時に、加熱されている鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材である計測物によって加圧成形装置が過度に加熱されるのを防ぐために、冷却水で加圧成形装置を冷やす際に、冷却水によって蒸気が発生することになるが、赤外線透過フィルタを通しての撮影のため、650℃以上の高温金属のように赤外線を発しているものは白色撮影され、従来のレーザセンサのように蒸気が撮影の妨げとなることがないので、蒸気を飛散させるための装置を省略できる。これにより、飛散装置の設置スペースの確保が不要となり、又その装置のコストを省略することができる。
赤外線透過フィルタの使用により、鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材である測定物の背景に影響されることなく、使用することができる。このため、背景が映らないように幕などを計測物の後方に取り付ける必要もなく、また幕などを取り付けるスペースの確保も不要にできる。
また、撮影機での撮影にあたっては、赤外線透過フィルタを通しての撮影であるため、赤外線を発していないものは黒色撮影となり、撮影の外乱要因となる例えば、建屋の窓、ゲートからの日光の影響、計測物を上下から挟圧する器具などの表面光沢の影響、圧延テーブルなどの摺動部の光沢の影響、計測物のリング表面に付着したスケールの影響などは、何れも赤外線を発しない650℃以下のため、これらの影響を防ぐことができる。
赤熱加圧成形材である計測物の加圧成形中の外形の変位量は撮影機の走行した距離と一致するため、撮影機の移動方向の位置精度がそのまま計測物の計測精度となる。
請求項2においては、前記請求項1の効果に加えて、計測物のエッジをさらに確実に計測することができる。
請求項3においては、前記請求項1の効果に加えて、計測物のエッジのポイントを同時により多く計測でき、複雑形状の計測物をさらに精密に計測することができる。
請求項4においては、前記請求項1の効果に加えて、撮影機の移動を計測物のエッジの移動に、より正確に合わせて移動させることにより、計測物の外形を精密に計測することができる。
According to the non-contact type outer shape measuring apparatus of the red hot press molding material by the edge measurement according to the first aspect of the invention, the following extremely new and beneficial effects are obtained.
A plurality of edges at the edge of a measurement object that is a red hot pressing material such as a forged material or a rolled material can be simultaneously measured in a non-contact state with a single measuring device. For this reason, it does not damage the outer shape of the measurement object, and does not create a defective product that remains as a scratch on the surface of the molded product and cannot be used as a product. Further, a plurality of measuring devices are not required, and the number of these measuring devices is not increased and the cost is not very high. In addition, since mechanical wear does not occur, regular maintenance is not necessary, and there is no cost for replacing the measuring instrument.
In order to prevent the pressure forming device from being heated excessively by the measurement object that is a red hot pressure forming material such as a heated forging material or rolled material at the time of photographing with a photographing machine, the pressure forming device with cooling water. When water is cooled, steam is generated by the cooling water, but because of photographing through the infrared transmission filter, those emitting infrared rays such as high-temperature metals of 650 ° C. or higher are photographed in white, and conventional laser sensors As described above, since the vapor does not hinder the photographing, a device for scattering the vapor can be omitted. Thereby, it is not necessary to secure a space for installing the scattering device, and the cost of the device can be omitted.
By using the infrared transmission filter, the filter can be used without being influenced by the background of a measurement object that is a red hot pressing material such as a forged material or a rolled material. For this reason, it is not necessary to attach a curtain or the like behind the measurement object so that the background is not reflected, and it is also possible to eliminate the need for a space for attaching the curtain or the like.
Also, when shooting with a camera, since it is shooting through an infrared transmission filter, those that do not emit infrared light will be black shooting, which will be a disturbance factor of shooting, such as the influence of sunlight from the building window, gate, The influence of the surface gloss of the instrument that clamps the measurement object from above and below, the influence of the gloss of the sliding part such as a rolling table, and the influence of the scale attached to the ring surface of the measurement object all do not emit infrared rays 650 ° C or less Therefore, these effects can be prevented.
Since the amount of displacement of the outer shape during pressure molding of the measurement object, which is a red hot pressing material, coincides with the distance traveled by the photographing machine, the positional accuracy in the moving direction of the photographing machine directly becomes the measurement precision of the measurement object.
In the second aspect, in addition to the effect of the first aspect, the edge of the measurement object can be more reliably measured.
According to the third aspect, in addition to the effect of the first aspect, more edge points of the measurement object can be simultaneously measured, and the measurement object having a complicated shape can be measured more precisely.
In the fourth aspect, in addition to the effect of the first aspect, it is possible to accurately measure the outer shape of the measurement object by moving the movement of the photographing machine more precisely in accordance with the movement of the edge of the measurement object. it can.
以下、図面に記載の発明を実施するための形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
図において、エッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置は、例えば650℃以上の赤外線を発する加熱金属例えば鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材である計測物aの加圧成形状態を計測するもので、特に、計測物aの加圧成形中の外形であるエッジbを接触することなく継続的に計測して、赤熱加圧成形材である計測物aの加圧成形中の状態を正確に計測するものである。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on embodiments for carrying out the invention described in the drawings.
In the figure, a non-contact type external shape measuring device for a red hot press molding material by edge measurement is applied to a measuring object a which is a red metal press forming material such as a heated metal such as a forged material or a rolled material, for example, emitting infrared rays at 650 ° C. Measures the pressure forming state, in particular, continuously measures without contacting the edge b which is the outer shape of the measurement object a during pressure molding, and pressurizes the measurement object a which is a red hot pressing molding material. It accurately measures the state during molding.
エッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置には、計測物aの加圧成形時の外形となるエッジbを継続撮影する撮影機1を有している。撮影機1は、赤熱加圧成形材である計測物aを加圧成形する加圧成形装置の例えばリングミル101の側方に移動自在に配置されている。撮影機1には例えば2100万画素イメージングCCDカメラが使用される。また、撮影機1は、例えば0.05秒で1枚撮影するという高速性能を備えている。
The non-contact type outer shape measuring device for red hot press-molded material by edge measurement has a photographing
リングミル101の側方には、撮影機1を移動させるための撮影機移動装置2が設けられている。撮影機移動装置2は、例えば、走行路21、リニアガイド22、ケーブル誘導具23などから構成されている。
A photographing
撮影機1が移動する走行路21は、上部に走行板21aが取り付けられている。走行板21aは計測物の加圧成形中の外形であるエッジbの移動方向に平行に取り付けられている。走行板21aはその下部が例えば3基の支持脚21bによって支持されている。
A
走行路21の走行板21aの上には、計測物aのエッジbの移動方向に平行に例えば直線状に移動させるリニアガイド22が設置されている。リニアガイド22は例えばACサーボモータ22aで制御される。撮影機1はこの直線状に移動させるリニアガイド22により、計測物aのエッジbの移動方向に平行に追従して移動し、エッジbを継続撮影できる構造になっている。ケーブル誘導具23は撮影機1の移動範囲を往復する。ケーブル誘導具23は走行板21aの上面のリニアガイド22の隣に並設されている。
On the traveling
撮影機1は、計測物aの加圧成形により所定方向に延びて移動するエッジbの移動速度と同じ速度で追従しながら移動するように制御されている。すなわち、移動する撮影機1は、その撮影レンズの真正面位置に、加圧成形で延びて移動中の計測物aのエッジbが位置するようにリニアガイド22のACサーボモータ22aによって駆動制御されている。
The photographing
撮影機1には赤外線透過フィルタ1aが備えられている。赤外線透過フィルタ1aは赤外線を透過し、可視光線は遮断する。つまり、加圧成形で延びて移動中の計測物aは赤外線を発し続けるので、撮影機1で白色撮影される。その一方で、計測物aでない部分は可視光線の範囲になるため、赤外線透過フィルタ1aによって遮断され、撮影機1には黒色撮影されることになる。
The photographing
即ち、撮影機1は、赤外線透過フィルタ1aを通じて、加圧成形で延びて移動する計測物aのエッジbを白黒撮影する。そして、上記したように、エッジbを含む計測物aの部分は白色撮影され、計測物aでない部分は黒色撮影となり、白と黒との境界線部分がエッジbとなる。
That is, the photographing
制御装置3は、上記撮影機1からの撮影情報に基づき、計測物aのエッジbを検出し、撮影機1を移動自在に制御するもので、例えばパソコンなどのコンピュータが使用される。この制御装置3には、画像処理部4、中央処理部5、駆動処理部6などが含まれる。
The
制御装置3の画像処理部4は、上記撮影機1からの撮影情報に基づき、計測物aのエッジbを検出して処理する機能を有する。エッジbの検出処理結果は中央処理部5に送られる。またエッジ検出情報から、エッジ検出エリア41の枠内に設けられた後記のエリア基準線42とエッジbとの偏差を演算する機能も備えている。この偏差情報も中央処理部5に送られる。
The
計測物aのエッジbを検出するために、画像処理部4にはエッジ検出エリア41が指定される。画像処理部4のエッジ検出エリア41は、赤外線透過フィルタ1aを通じて撮影機1で撮影された計測物aのエッジbを含むように指定される。
In order to detect the edge b of the measurement object a, an
エッジ検出エリア41は加圧成形時の計測物aの延び方向に細長の長方形の枠から構成される。このエッジ検出エリア41は計測物aの高さ方向に少なくとも一つ以上の複数指定できる。エッジ検出エリア41の枠の高さは例えば5mmから計測物aの高さまでの範囲である。エッジ検出エリア41の指定の数が多いほど、複雑形状の計測物aのエッジbをより緻密に計測可能となる。エッジ検出エリア41が一つの場合はそのエリアを、複数指定される場合にはそのうちの一つを代表として指定する。つまり、エッジ検出エリアが一つの場合はそのエリアを、複数指定される場合にはそのうちの一つを代表として指定し、そのエッジ検出情報に基づいて撮影機を移動させる。その他のエッジ検出エリアの検出情報は撮影機の移動には使用せず、参考値として表示器に表示しておくに留める。
The
エッジ検出エリア41の枠内にはエリア基準線42が設けられている。エリア基準線42は計測物aのエッジbの方向と平行に形成されている。エリア基準線42によって、エッジ検出エリア41の枠内は2つに分けられる。エリア基準線42は、代表となるエッジ検出エリア41の計測物aのエッジbと常に重なるように制御される。
An
制御装置3の中央処理部5は、後記のHMI処理装置7を通じて入力された計測パラメータ情報を画像処理部4へ送り、画像処理部4から送られてきた計測物aのエッジbの検出情報を後記のHMI処理装置7の表示装置71へ送り、また画像処理部4からの計測物aのエッジbの検出情報を基に撮影機1を駆動させるための情報に変換して駆動処理部6に送るなどの機能を果たす。
The
制御装置3の駆動処理部6は、中央処理部5からの情報に基づき、リニアガイド22のACサーボモータ22aを駆動制御する機能を果たす。撮影機1は駆動処理部6からの制御情報によりACサーボモータ22aを通じて駆動制御される。
The
HMI処理装置7は、(Human Machine Interface)処理装置で、コンピュータで人間が機械を操作したり、機械が現在の状態や人間に知らせるための装置で、表示装置71や入力装置72などが含まれる。表示装置71には例えば液晶ディスプレーが使用され、入力装置72には例えばキーボードやマウスが使用される。
The
また、HMI処理装置7の表示装置71は、中央処理部5で受けたエッジ検出の情報を作業員に目で確認理解できるように映像表示する機器である。入力装置72は、計測パラメータなど入力するための機器で、このHMI処理装置7より計測パラメータが中央処理部5に読み込まれる。
The
計測物aが加圧成形で延びてエッジbが移動すると、エリア基準線42もこのエッジbに重なるようにして同じ方向に移動する。このエリア基準線42の移動は、リニアガイド22のACサーボモータ22aを制御して撮影機1を移動させることで達成される。ACサーボモータ22aは駆動処理部6から制御情報により駆動制御される。
When the measurement object a extends by pressure molding and the edge b moves, the
制御装置3の画像処理部4では、エッジ計測エリア41内で検出されたエッジ候補を挟んで、その片方、例えば白の判別エリア41aの撮影時における、例えば0〜255でのグレースケールの値が所定値以上、仮に100以上を白とみなしこの白比率が50%以上、且つ他方、例えば黒の判別エリア41bの撮影時における、例えば0〜255でのグレースケールの値が所定値未満、仮に100未満を黒とみなしこの黒比率が70%以上のときには、そのエッジを計測物aのエッジbと認識する。検出するのに掛かる時間は例えば0.05秒である。なお、0〜255でのグレースケールの所定値としては100としているが、この値に限定されることはなく、所定値として例えば90〜110の範囲の値の何れでも可能である。
In the
また、制御装置3の画像処理部4では、上記よりもさらに確実に計測物aのエッジbを認識したい場合には、エッジ候補を挟んで、その片方、例えば白の判別エリア41aの撮影時における、例えば0〜255でのグレースケールの値が所定値以上、仮に100以上を白とみなしこの白比率が70%以上、且つ他方、例えば黒の判別エリア41bの撮影時における、例えば0〜255でのグレースケールの値が所定値未満、仮に100未満を黒とみなしこの黒比率が80%以上のときとする。なお、同様に、0〜255でのグレースケールの所定値としては100としているが、この値に限定されることはなく、所定値として例えば90〜110の範囲の値の何れでも可能である。
In addition, when the
ところで、制御装置3の画像処理部4では、エッジ候補を挟んで、その片方、例えば白の判別エリア41aの撮影時における、例えば0〜255でのグレースケールの値が所定値以上、仮に100以上を白とみなしこの白比率が50%以下、或いは他方、例えば黒の判別エリア41bの撮影時における、例えば0〜255でのグレースケールの値が所定値未満、仮に100未満を黒とみなしこの黒比率が70%以下のときには、そのエッジ候補は計測物aのエッジbでないとする。
By the way, in the
この場合には、制御装置3の画像処理部4では、複数のエッジ候補が検出されていれば、隣のエッジ候補を挟んでその両側の判別エリア41a,41bの白黒比率が再度求められ、例えば0〜255でのグレースケールの値が所定値以上、仮に100以上を白とみなしこの白比率が50%以上で、且つ例えば0〜255でのグレースケールの値が所定値未満、仮に100未満を黒とみなしこの黒比率が70以上になるエッジが見つかるまで、エッジbを探し求めることになる。検出された全てのエッジ候補に対して白黒比率判定が否、またはエッジ候補が1本も検出されなかったときは、計測物aの端部であるエッジbは見つからなかったものとする。
In this case, if a plurality of edge candidates are detected, the
次に、上記発明を実施するための形態の構成に基づく使用方法について以下説明する。
赤外線を発する加熱金属例えば鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材料を加熱炉から取り出す。この赤熱加圧成形材料が計測物aである。赤熱加圧成形材料である計測物aは650℃以上に加熱されているので、その表面からは赤外線を発する。この赤外線は撮影機1に備えられた赤外線透過フィルタ1aを透過し、撮影機1により白色として撮影される。一方、赤熱加圧成形材料である計測物aの周囲の温度は650℃以下であるため、その周囲の可視光線は赤外線透過フィルタ1aを透過できず、撮影機1には黒色に撮影されることになる。
Next, the usage method based on the structure of the form for implementing the said invention is demonstrated below.
A heating metal that emits infrared rays, such as a red hot pressing material such as a forged material or a rolled material, is taken out of the heating furnace. This red hot pressure molding material is the measurement object a. Since the measurement object a which is a red hot pressure molding material is heated to 650 ° C. or higher, infrared rays are emitted from the surface thereof. The infrared light passes through an
つまり、赤外線透過フィルタ1aを備えた撮影機1を通して、赤外線を発する加熱金属の赤熱加圧成形材料である計測物aの形状のみが撮影可能となる。しかも、その際に、赤熱加圧成形材料である計測物aの周囲の背景などは可視光線で認識されるが、可視光線は既に触れたように赤外線透過フィルタ1aで遮断されるため、計測物aの周囲の背景などが計測物aの形状を認識する際の障害になることがない。
That is, only the shape of the measurement object a, which is a heated metal red-hot pressure molding material that emits infrared rays, can be photographed through the photographing
また、赤外線を発する加熱金属の赤熱加圧成形材料である計測物aを加圧成形するために使用する装置の一部が、この高温によって傷むのを防ぐために、一部の装置を冷水で冷却している。冷却する際に水蒸気が発生するが、赤外線を発する加熱金属の赤熱加圧成形材料である計測物aの表面から発する赤外線は、この水蒸気を透過するため、撮影機1で撮影する際の妨げになることはない。
In addition, in order to prevent a part of the apparatus used for pressure-molding the measurement object a which is a red-hot pressure molding material of heated metal that emits infrared rays from being damaged by this high temperature, a part of the apparatus is cooled with cold water. doing. Although water vapor is generated during cooling, infrared rays emitted from the surface of the object to be measured, which is a red hot pressing molding material of a heated metal that emits infrared rays, pass through the water vapor, thereby hindering photographing with the
この加熱された赤熱加圧成形材料である計測物aを加圧成形する加圧成形装置としての例えばリングミル101にセットする。このとき、加圧成形時に延びて移動する赤熱加圧成形材料である計測物aのエッジbの側方には前述した撮影機1が位置している。撮影機1は走行路21上をエッジbの移動方向に追従して移動できるように取り付けられている。撮影機1は走行路21上に取り付けられているリニアガイド22のACサーボモータ22aによって移動が制御される。
The measurement object a which is the heated red hot pressure molding material is set on, for example, a
例えばリングミル101にセットされた赤熱加圧成形材料である計測物aの外形であるエッジbを、赤外線透過フィルタ1aを備えた撮影機1で撮影しながら、指定したエッジ検出エリア41内に設けられたエリア基準線42に重ね合うように、走行路21上のリニアガイド22のACサーボモータ22aにより撮影機1を移動させて制御する。このACサーボモータ22aは制御装置3の駆動処理部6からの制御情報によって駆動制御される。
For example, the edge b which is the outer shape of the measurement object a which is a red hot pressing molding material set on the
赤熱加圧成形材料の計測物aの外形であるエッジbをエリア基準線42に一致させた後、例えばリングミル101を駆動させて、赤熱加圧成形材料である計測物aを圧延などの加圧成形をおこなう。赤熱加圧成形材料である計測物aは、直径方向に延ばされる。これにより、計測物aのエッジbは所定方向に延びて移動する。
After aligning the edge b which is the outer shape of the measurement object a of the red hot pressing molding material with the
赤熱加圧成形材料である計測物aの圧延作業が開始すると、撮影機1は例えば0.05秒で計測物aのエッジbを1枚撮影し、これをもとに制御装置3の画像処理部4では0.05秒でエッジ検出エリア41内で検出されたエッジ候補が計測物aのエッジbであるか否かを判断し認識する。このとき、計測物aのリングは、小さいもので時間にして1分間で成形され、大きいもので3分間で成形されるが、撮影機1による撮影時間は成形時間によらず一定で0.1秒単位で撮影を繰り返すことができるため、応答性は満たされる。
When the rolling operation of the measurement object a, which is a red hot pressing material, starts, the photographing
また、検出はその確度によって、使用する数値が異なることがある。エッジ計測エリア41内で候補となるエッジを検出するが、それを挟んで、その片方、例えば白の判別エリア41aの撮影時における、例えば0〜255でのグレースケールの値が所定値以上、仮に100以上を白とみなしこの白比率が50%以上、且つ他方、例えば黒の判別エリア41bの撮影時における、例えば0〜255でのグレースケールの値が所定値未満、仮に100未満を黒とみなしこの黒比率が70%以上のときには、そのエッジ候補を計測物aのエッジbと認識する。
In addition, the numerical value used for detection may differ depending on the accuracy. A candidate edge is detected in the
上記よりも、確実にエッジ候補から計測物aのエッジbを選別するには、使用する数値は次のものが使用される。検出されたエッジ候補挟んで、その片方、例えば白の判別エリア41aの撮影時における、例えば0〜255でのグレースケールの値が所定値以上、仮に100以上を白とみなしこの白比率が70%以上、且つ他方、例えば黒の判別エリア41bの撮影時における、例えば0〜255でのグレースケールの値が所定値未満、仮に100未満を黒とみなしこの黒比率が80%以上のときには、そのエッジを計測物aのエッジbと認識する。
In order to reliably select the edge b of the measurement object a from the edge candidates, the following numerical values are used. When the detected edge candidate is sandwiched, for example, when the
圧延される計測物aのエッジbは、圧延成形を受けて、所定方向に延びて移動するため、撮影機1もこの移動に追従して移動することになる。撮影機1は、前記したように代表となるエッジ検出エリア41内のエリア基準線42が移動するエッジbに重なるように、移動を続けることなる。リニアガイド22のACサーボモータ22aを制御することによって、撮影機1はエリア基準線42が移動する計測物aのエッジbに重なることになる。このACサーボモータ22aは制御装置3の駆動処理部6からの制御情報によって駆動制御される。
Since the edge b of the measurement object a to be rolled is rolled and moved in a predetermined direction, the photographing
このとき、計測物aのエッジbと判断しなかった場合には、複数のエッジ候補が検出されていれば、隣のエッジ候補で再び白黒比率の検出を行って、計測物aのエッジbを探し出す。検出された全てのエッジ候補に対する白黒比率判定が全て否のときは計測物aのエッジbは検出されなかったものとし、エリア基準線42とエッジbとの偏差を零とする。つまり、エリア基準線42はすでにエッジbに重なっているとみなされるので、撮影機1は一時停止する。撮影機1の停止は、制御装置3の駆動処理部6からの制御情報によって、リニアガイド22のACサーボモータ22aを停止制御することでなされる。
At this time, if the edge b of the measurement object a is not determined, if a plurality of edge candidates are detected, the black and white ratio is detected again with the adjacent edge candidate, and the edge b of the measurement object a is determined. Find out. When all the black-and-white ratio determinations for all detected edge candidates are negative, the edge b of the measurement object a is not detected, and the deviation between the
エッジ候補が1本も検出されなかった場合にも計測物aのエッジbは検出されなかったものとし、エリア基準線42とエッジbとの偏差を零とする。つまり、エリア基準線42はすでにエッジbに重なっているとみなされるので、撮影機1は一時停止する。
Even when no edge candidate is detected, the edge b of the measurement object a is not detected, and the deviation between the
撮影機1が一時停止した後、次の撮影でエッジbが検出された場合には、そのエッジ検出情報に基づく偏差をもとにリニアガイド22のACサーボモータ22aが駆動制御され、再び撮影機1は計測物aのエッジbにエリア基準線42が重なるように追従して移動する。
When the edge b is detected in the next photographing after the photographing
このようにして、赤熱加圧成形材である計測物aの加圧成形中の外形の変位量は撮影機1が走行した距離と一致するため、撮影機1の移動方向の位置精度がそのまま計測物aの計測精度となる。つまり、撮影機1の移動距離を基にして計測物aの例えば成形リングの外形を非接触の状態で正しく測定できるのである。
In this way, the displacement amount of the outer shape during the pressure molding of the measurement object a which is a red hot pressure molding material coincides with the distance traveled by the
続いて、図6のエッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置のフローチャートに基づいて計測の手順について以下説明する。
計測スタートに先立ち、計測するポイント、つまり計測エリアの個数と各エリアの高さを設定入力する。入力は例えばキーボードやマウスなどの入力装置72を通じて行われる。入力漏れがある場合には、入力されるまで待機状態となる。
Next, the measurement procedure will be described based on the flowchart of the non-contact type outer shape measuring apparatus for the red hot-pressed molding material by edge measurement in FIG.
Prior to the start of measurement, the measurement points, that is, the number of measurement areas and the height of each area are set and input. The input is performed through an
計測スタートにより、HMI処理装置7から中央処理部5へ計測パラメータが送信されて読み込まれる。この読み込まれた計測パラメータは制御装置3の中央処理部5に情報として送られ、送られてきた計測パラメータより中央処理部5は撮影条件を設定する。撮影機1によりリングミル101で圧延成形される計測物aのエッジbの撮影がなされる。撮影機1で撮影された撮影情報は制御装置3の画像処理部4に送られ、その撮影情報に基づき画像処理部4でエッジ検出が行われて、エッジbが認識される。
When the measurement is started, measurement parameters are transmitted from the
制御装置3の画像処理部4では、上記したように、エッジ認識情報から、エリア基準線42とエッジbとの偏差を演算し、この偏差情報として中央処理部5に送る。エッジ認識情報は、制御装置3の画像処理部4から中央処理部5へ送られる。中央処理部5で受けたエッジ認識情報に基づく偏差情報は、HMI処理装置7の表示装置71で作業員に目で確認理解できるように映像表示される。
As described above, the
また、中央処理部5では、画像処理部4から送られてきたエッジ認識情報に基づく偏差情報を、駆動処理部6で処理できる情報に変換して駆動処理部6に送る。制御装置3の駆動処理部6では、送られてきたエッジ認識情報による偏差情報に基づき、リニアガイド22のACサーボモータ22aを駆動制御して、圧延成形を受けて所定方向に延びて移動する計測物aのエッジbにエリア基準線42が重なるように撮影機1を追従させて移動させる。
In the
リングミル101での圧延成形が完了すると、制御装置3の駆動処理部6はリニアガイド22のACサーボモータ22aの駆動を停止し、計測終了となる。
When the rolling forming in the
計測終了でないときは、引き続き、中央処理部5により撮影パラメータが設定され、撮影機1によりリングミル101で圧延成形される計測物aのエッジbの撮影がなされ、前述した作業が繰り返される。
When the measurement is not finished, the photographing parameters are set by the
また、図7のエッジ認識のフローチャートに基づいて制御装置3の画像処理部4におけるエッジ認識の手順について以下説明する。
このエッジ認識は全てのエッジ検出エリアの一つずつに対して繰り返し処理される。さらに、エッジ検出エリア内で検出された複数のエッジ候補の一つずつに対してエッジ判別が繰り返されて計測物aのエッジbは認識される。
Further, the edge recognition procedure in the
This edge recognition is repeatedly performed for each of all edge detection areas. Further, edge discrimination is repeated for each of the plurality of edge candidates detected in the edge detection area, and the edge b of the measurement object a is recognized.
エッジ認識は1番目のエッジ検出エリアから順次処理される。それぞれのエッジ検出エリアではまずエッジ候補の検出を行う。エッジ検出エリアにおけるエッジ候補が1本以上のときは判別処理へ進む。これに対してエッジ候補が一本もないときは、エッジは無しと認識し、エッジ判別処理は行わず、偏差を零として次のエッジ検出エリアへ移る。 Edge recognition is sequentially processed from the first edge detection area. In each edge detection area, edge candidates are first detected. When there are one or more edge candidates in the edge detection area, the process proceeds to a discrimination process. On the other hand, when there is no edge candidate, it recognizes that there is no edge, does not perform edge discrimination processing, and moves to the next edge detection area with zero deviation.
エッジ候補が1本以上のとき、先ず1本目のエッジ候補から順次判別する。順次それぞれのエッジ候補の一方の判別エリアのグレースケールの値が所定値以上を白とみなしこの白比率が50%(精度が高いときは70%)以上のときで、且つ他方の判別エリアのグレースケールの値が所定値未満を黒とみなしこの黒比率が70%(精度が高いときは80%)以上のときには、エッジ有りとしそのエッジ候補を計測物aのエッジbと認識し、次のエッジ検出エリアへ移る。 When there are one or more edge candidates, first, the first edge candidates are discriminated sequentially. When the gray scale value of one discrimination area of each edge candidate is sequentially considered as white when the value is equal to or greater than a predetermined value, this white ratio is 50% (70% when accuracy is high) or more, and the gray of the other discrimination area If the scale value is less than a predetermined value as black and the black ratio is 70% (or 80% when accuracy is high) or more, the edge is recognized as the edge b of the measurement object a, and the next edge Move to the detection area.
これに対して、順次それぞれのエッジ候補の白比率が50%(精度が高いときは70%)未満のときは、エッジ無しとしそのエッジ候補は計測物aのエッジbでないと判別する。同様に、黒比率が70%(精度が高いときは80%)未満のときもエッジ無しとしそのエッジ候補は計測物aのエッジbでないと判別する。エッジ候補が計測物aのエッジbでないと判別されたとき、エッジ判別が行われていない他のエッジ候補があれば、そのエッジ候補に対し再びエッジ判別処理を行う。全てのエッジ候補に対しエッジ判別が行われていればエッジ判別処理を終了する。
上記により、検出されたエッジ候補のうち、1本でもエッジ有りとなれば、そのエッジ候補が計測物aのエッジbと認識される。これに対して、全てのエッジ候補に対しエッジ無しであれば、そのエッジ検出エリア内における計測物aのエッジbは無しと認識される。
On the other hand, when the white ratio of each edge candidate is sequentially less than 50% (70% when accuracy is high), it is determined that there is no edge and the edge candidate is not the edge b of the measurement object a. Similarly, when the black ratio is less than 70% (80% when accuracy is high), it is determined that there is no edge and the edge candidate is not the edge b of the measurement object a. When it is determined that the edge candidate is not the edge b of the measurement object a, if there is another edge candidate that has not been subjected to edge determination, the edge determination process is performed again on the edge candidate. If the edge determination has been performed for all edge candidates, the edge determination process ends.
As described above, if even one edge is detected among the detected edge candidates, the edge candidate is recognized as the edge b of the measurement object a. On the other hand, if there is no edge for all the edge candidates, it is recognized that there is no edge b of the measurement object a in the edge detection area.
このようにして、一つのエッジ検出エリア内において、一つのエッジbが認識されるか否かの結果が得られる。 In this way, the result of whether or not one edge b is recognized in one edge detection area is obtained.
一つのエッジ検出エリア内において、エッジ有りのときは、エッジbと認識されたエッジと基準線との偏差を演算する。これに対して、エッジ無しのときは、偏差は零とする。 If there is an edge in one edge detection area, the deviation between the edge recognized as edge b and the reference line is calculated. On the other hand, when there is no edge, the deviation is zero.
順次認識されたそれぞれのエッジ検出エリアの認識結果と偏差情報は保持されながら、全てのエッジ検出エリアでのエッジの認識は繰り返される。
そして、全てのエッジ検出エリアの認識結果は、画像処理部4から演算部5に送信されるのである。
While the recognition results and deviation information of the respective edge detection areas that are sequentially recognized are held, the recognition of the edges in all the edge detection areas is repeated.
The recognition results of all edge detection areas are transmitted from the
なお、この発明は上記発明を実施するための形態に限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。 The present invention is not limited to the embodiment for carrying out the invention, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
1 撮影機
1a 赤外線透過フィルタ
2 撮影機移動装置
21 走行路
21a 走行板
21b 支持脚
22 リニアガイド
22a ACサーボモータ
23 ケーブル誘導具
3 制御装置
4 画像処理部
41 エッジ検出エリア
41a 白の判別エリア
41b 黒の判別エリア
42 エリア基準線
5 中央処理部
6 駆動処理部
7 HMI処理装置
71 表示装置
72 入力装置
a 計測物
b エッジ
101 リングミル
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記撮影機からの撮影情報に基づき、加圧成形時の計測物の延び方向に細長のエッジ検出エリアを指定してエッジ候補を検出し、当該エッジ検出エリア内で検出されたエッジ候補を挟んでその片方の判別エリアの撮影時におけるグレースケールの値が所定値以上を白とみなしこの白比率が50%以上、且つ他方の判別エリアの撮影時におけるグレースケールの値が所定値未満を黒とみなしこの黒比率が70%以上で、そのエッジ候補を計測物のエッジと認識すると共に上記撮影機を移動自在に制御する制御装置を、
備えたことを特徴とするエッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置。 An object to be measured that is a red hot pressure molding material of a heated metal that emits infrared rays, and continuously captures an edge that is an outer shape of the measurement object at the time of pressure molding, and the edge moves in a predetermined direction by pressure molding and moves A camera equipped with an infrared transmission filter that moves following the moving direction of the camera is movably disposed on the side of a pressure molding device that press-molds the measurement object, and the camera passes through the infrared transmission filter. Photographing the edge of the measurement object,
Based on the photographing information from the photographing machine, an edge candidate is detected by designating an elongated edge detection area in the extending direction of the measurement object at the time of pressure molding, and the detected edge candidate is sandwiched between the edge detection areas. When the gray scale value at the time of shooting one of the discrimination areas is regarded as white when the gray scale value is more than a predetermined value, the white ratio is 50% or more, and when the gray scale value at the time of shooting the other discrimination area is less than the predetermined value as black A control device for recognizing the edge candidate as an edge of a measurement object and controlling the photographing machine so as to be movable when the black ratio is 70% or more,
A non-contact type external shape measuring device for a red hot press molding material by edge measurement.
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JP2020116052A (en) * | 2019-01-22 | 2020-08-06 | 日機装株式会社 | Fluid sterilizer |
-
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- 2017-07-14 JP JP2017138486A patent/JP2019020238A/en active Pending
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