JP2020139907A - 異形形鋼の直角断面形状の測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な形状をなす異形形鋼の直角断面形状の測定を精度良く行うことできる異形形鋼の直角断面形状の測定方法の提供を課題とする。【解決手段】異形形鋼１００の同一直角断面内にて異形形鋼１００の軸線Ｊに直交する方向にレーザー光を投受光する拡散反射型センサーを、異形形鋼１００の軸線Ｊの周囲に所定の間隔で２台以上８台以下を固定配置し、２台以上８台以下の拡散反射型センサーにより、異形形鋼１００に対してレーザー光を投受光して異形形鋼１００の直角断面形状の画像データを取得する画像データ取得工程を備える異形形鋼１００の直角断面形状の測定方法である。【選択図】 図１

Description

本発明は、異形形鋼の直角断面形状の測定方法に関する。

熱間圧延鋼の製造においては、圧延鋼の寸法精度の確認を行う場合、最終圧延機を通過した圧延鋼からサンプルを切り出し、冷却後に作業員が寸法計測を行うことで確認することが一般的であった。
このような作業員による確認は、労力や時間が必要となることから、近年においては各種センサーを用いてインラインでの測定により圧延鋼の直角断面形状の測定を行い、寸法精度の確認を行う技術も各種開発されている。
このようなインライン測定により圧延鋼の直角断面形状及び寸法の測定を行う従来技術として、例えば下記特許文献１がある。

特許第３８４５２５５号公報

上記特許文献１の技術は、３ロール圧延材のプロフィル測定方法に関する発明で、棒材や鋼線材など金属材料の圧延材を３ロール圧延機によって圧延後、圧延材直角断面プロフィルをインラインにおいて高精度に測定することができるというメリットがある。
しかしながら上記特許文献１の技術においては、圧延材の同一直角断面内にて圧延材の軸線に垂直にビームを投受光する投光器と受光器の対からなる投影ビーム法によるセンサーを６対固定配置する構成を備えるものであり、各センサーによって圧延材の外周点位置を同時に検出する点測定を行うものであることから、丸鋼や平鋼などの単純形状の圧延材の測定には対応できるものの、複雑な形状をなす異形形鋼の測定に使用する場合には、センサー数が莫大となり、測定が困難になることから、異形形鋼の測定には対応できないという問題があった。

そこで本発明は上記従来における問題点を解決し、複雑な形状をなす異形形鋼の直角断面形状の測定を精度良く行うことできる異形形鋼の直角断面形状の測定方法の提供を課題とする。

上記課題を達成するため、本発明の異形形鋼の直角断面形状の測定方法は、異形形鋼の熱間圧延製造過程において、前記異形形鋼の直角断面形状を圧延機出側においてインラインで測定するための異形形鋼の直角断面形状の測定方法であって、異形形鋼の同一直角断面内にて異形形鋼の軸線に直交する方向にレーザー光を投受光する拡散反射型センサーを、異形形鋼の軸線の周囲に所定の間隔で２台以上８台以下を固定配置し、前記２台以上８台以下の拡散反射型センサーにより、異形形鋼に対してレーザー光を投受光して異形形鋼の直角断面形状の画像データを取得する画像データ取得工程を備えることを第１の特徴としている。
また本発明の異形形鋼の直角断面形状の測定方法は、上記第１の特徴に記載の画像データ取得工程と、前記画像データ取得工程により取得した拡散反射型センサー毎の各画像データを表計算ソフトにおいて読み込み可能な座標データに変換するデータ変換工程と、前記データ変換工程により取得した拡散反射型センサー毎の各座標データを表計算ソフトに読み込ませた後に、前記表計算ソフトに読み込ませた各座標データを利用して二次元図形を作図可能な作図ソフトにより、拡散反射型センサー毎の二次元図形を作図し、表示させる二次元図形表示工程と、前記二次元図形表示工程により作図され、表示された拡散反射型センサー毎の二次元図形に対して、補正を行い再表示させる二次元図形補正表示工程と、前記二次元図形補正表示工程により補正された拡散反射型センサー毎の二次元図形を結合させて表示する二次元図形結合表示工程とを備える異形形鋼の直角断面形状の測定方法であって、前記二次元図形補正表示工程においては、拡散反射型センサー毎の二次元図形の原点座標をオフラインの校正作業にて算出する原点座標算出処理と、前記原点位置を基準として、拡散反射型センサー毎の二次元図形を所定角度回転させる二次元図形回転処理とを行うことを第２の特徴としている。
また本発明の異形形鋼の直角断面形状の測定方法は、上記第２の特徴に加えて、二次元図形結合表示工程の後に、データ変換工程により取得した拡散反射型センサー毎の各座標データに、熱間寸法値を冷間寸法値に換算するために予め規定してある補正係数値を掛け合わせることで、拡散反射型センサー毎の二次元図形を作図するための新たな各座標データを算出し、前記新たな各座標データを用いて、二次元図形結合表示工程において既に結合表示されている二次元図形を再表示させる冷間図形表示工程を備えることを第３の特徴としている。
また本発明の異形形鋼の直角断面形状の測定方法は、上記第３の特徴に加えて、補正係数値は、異形形鋼の最終圧延後温度に基づく熱膨張率と、異形形鋼の化学成分含有量とに基づく熱膨張率とを組み合わせて算出したものであることを第４の特徴としている。

上記第１の特徴による異形形鋼の直角断面形状の測定方法によれば、異形形鋼の同一直角断面内にて異形形鋼の軸線に直交する方向にレーザー光を投受光する拡散反射型センサーを、異形形鋼の軸線の周囲に所定の間隔で２台以上８台以下を固定配置する構成とすることで、異形形鋼の直角断面形状の画像データを精度良く取得することができる。よって、異形形鋼の直角断面形状の測定を精度良く行うことができる。

また上記第２の特徴による異形形鋼の直角断面形状の測定方法によれば、上記第１の特徴による作用効果に加えて、画像データ取得工程と、データ変換工程と、二次元図形表示工程と、二次元図形補正表示工程と、二次元図形結合表示工程とを備えると共に、二次元図形補正表示工程においては、原点座標算出処理と二次元図形回転処理とを行う構成とすることで、各拡散反射型センサーで取得した各画像データに基づいて作図を行った各二次元図形を精度良く補正表示させることができる。よって二次元図形結合表示工程において各二次元図形を精度良く結合表示させることができる。従って異形形鋼の直角断面形状の測定を一段と精度良く行うことができる。

また上記第３の特徴による異形形鋼の直角断面形状の測定方法によれば、上記第２の特徴による作用効果に加えて、冷間後の異形形鋼の直角断面形状を精度良く把握することができる。

また上記第４の特徴による異形形鋼の直角断面形状の測定方法によれば、冷間後の異形形鋼の直角断面形状を、異形形鋼の圧延直後の温度及び種類に合わせて精度良く算出して、把握することができる。

本発明の実施形態に係る異形形鋼の直角断面形状の測定方法を説明するための図で、（ａ）は測定対象となる異形形鋼を示す斜視図、（ｂ）は画像データ取得工程において異形形鋼にレーザー光を投光する状態を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係る異形形鋼の直角断面形状の測定方法を説明するための図で、測定方法の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る異形形鋼の直角断面形状の測定方法を説明するための図で、測定方法の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る異形形鋼の直角断面形状の測定方法を説明するための図で、（ａ）は各センサーによる異形形鋼の撮像領域を模式的に示す図、（ｂ）は二次元図形表示工程において第１の二次元図形１が表示画面に表示されている状態を示す図、（ｃ）は二次元図形表示工程において第２の１の二次元図形２−１と第２の２の二次元図形２−２とが表示画面に表示されている状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る異形形鋼の直角断面形状の測定方法を説明するための図で、（ａ）は二次元図形表示工程において第３の１の二次元図形３−１と第３の２の二次元図形３−２とが表示画面に表示されている状態を示す図、（ｂ）は二次元図形表示工程において第４の二次元図形４が表示画面に表示されている状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る異形形鋼の直角断面形状の測定方法を説明するための図で、（ａ）は二次元図形補正表示工程において第１の二次元図形１が補正されて表示画面に表示されている状態を示す図、（ｂ）は二次元図形補正表示工程において第２の１の二次元図形２−１と第２の２の二次元図形２−２とが補正されて表示画面に表示されている状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る異形形鋼の直角断面形状の測定方法を説明するための図で、（ａ）は二次元図形補正表示工程において第３の１の二次元図形３−１と第３の２の二次元図形３−２とが補正されて表示画面に表示されている状態を示す図、（ｂ）は二次元図形補正表示工程において第４の二次元図形４が補正されて表示画面に表示されている状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る異形形鋼の直角断面形状の測定方法を説明するための図で、二次元図形結合表示工程においてセンサー毎に作図された二次元図形が結合されて表示画面に表示されている状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る異形形鋼の直角断面形状の測定方法を説明するための図で、（ａ）は原点座標を求めるためのオフラインでの校正時における測定装置の状態を示す図、（ｂ）は異形形鋼の形状を測定するためのインラインでの測定時における測定装置の状態を示す図である。 本発明の実施例を説明するためのグラフ図である。

以下、図１〜図８を参照して、本発明の実施形態に係る異形形鋼の直角断面形状の測定方法を説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は特許請求の範囲に記載の本発明を限定するものではない。

本発明の実施形態に係る異形形鋼の直角断面形状の測定方法は、異形形鋼の熱間圧延製造過程において、測定装置を用いて異形形鋼の直角断面形状を圧延機（図示しない。）出側においてインラインで測定するためのものである。そして測定した直角断面形状を基にして、製品の形状確認や寸法精度の確認を行うためのものである。
なお、本実施形態においては、異形形鋼として、鉄とその他の化学成分を含有した合金からなる異形形鋼を用いる構成としてある。

より具体的には図１に示すように、異形形鋼１００の同一直角断面内にて異形形鋼１００の軸線Ｊに直交する方向にレーザー光を投受光する拡散反射型センサーを、異形形鋼１００の軸線Ｊの周囲に所定の間隔で２台以上８台以下を固定配置し、前記複数台の拡散反射型センサーにより、異形形鋼１００に対してレーザー光を投受光して直角断面形状の画像データを取得して、異形形鋼１００の直角断面形状の測定を行うものである。
本実施形態においては、図１に示すように、拡散反射型センサーを異形形鋼１００の周囲に４台（第１のセンサーＱ１〜第４のセンサーＱ４）固定配置する構成としてある。勿論、測定対象となる異形形鋼の形状と、拡散反射型センサーの数は、本実施形態のものに限るものではなく、測定対象となる異形形鋼の形状に合わせて適宜変更可能である。但し、拡散反射型センサーの数は、２台以上８台以下であることが必要である。
また拡散反射型センサーとしては、汎用されている各種拡散反射型センサーを用いることができる。
なお、各拡散反射型センサーは、図示していない測定装置内の所定位置に配設されている。

図２を参照して、本発明の実施形態に係る異形形鋼の直角断面形状の測定方法は、画像データ取得工程Ｄと、データ変換工程Ｅと、二次元図形表示工程Ｆと、二次元図形補正表示工程Ｇと、二次元図形結合表示工程Ｈと、冷間図形表示工程Ｉとで構成される。

以下、図３〜図９も参照して、前記各工程の詳細を説明する。

前記画像データ取得工程Ｄは、拡散反射型センサーを用いて測定対象となる異形形鋼１００を撮像し、直角断面形状の画像データを取得する工程である。

本実施形態においては、図１に示すように、異形形鋼１００の軸線Ｊに直交する方向にレーザー光を投受光する第１のセンサーＱ１〜第４のセンサーＱ４の４台の拡散反射型センサーを、異形形鋼１００の同一直角断面内で、且つ異形形鋼１００の軸線Ｊと直交する方向の周囲に所定の間隔で固定配置してある。具体的には、図示しない測定装置内において、図１（ｂ）に示すように、異形形鋼１００の周囲に、時計まわりで９０度の間隔を空けて、第１のセンサーＱ１が異形形鋼１００の上面を通る垂線から４５度の位置、第２のセンサーＱ２が異形形鋼１００の上面を通る垂線から１３５度の位置、第３のセンサーＱ３が異形形鋼１００の上面を通る垂線から２２５度の位置、第４のセンサーＱ４が異形形鋼１００の上面を通る垂線から３１５度の位置に配置してある。

このように配置してある４台の拡散反射型センサーにより、異形形鋼１００の直角断面形状の撮像を行い、拡散反射型センサーに付随するソフトウェアにより、画像データとして取得する（図３のステップＳ１）。
なお、画像データのデータ形式は、使用する拡散反射型センサーに付随するソフトウェアにより適宜変更可能である。

前記データ変換工程Ｅは、拡散反射型センサーにより取得された画像データを表計算ソフトで読み込み可能なデータ形式に変換するための工程である。
本実施形態においては、表計算ソフトとして、市販のエクセル（登録商標）を用いる構成としていることから、拡散反射型センサーに付随するソフトウェアを用いて、取得した画像データを座標データとしてのＣＳＶファイルに変換させる（図３のステップＳ２）。
なお、表計算ソフトとしては、本実施形態のようにエクセル（登録商標）などの市販の表計算ソフトを用いる構成としてもよいし、独自にプログラミングされた表計算ソフトを用いる構成としてもよい。このように、本発明における表計算ソフトとは、市販の表計算ソフトと、独自にプログラミングされた表計算ソフトとの何れも含む概念である。

前記二次元図形表示工程Ｆは、データ変換工程Ｅにより取得した拡散反射型センサー毎の各座標データを表計算ソフトに読み込ませた後に、表計算ソフトに読み込ませた各座標データを利用して二次元図形を作図可能な作図ソフトにより、拡散反射型センサー毎の二次元図形を作図し、表示させる工程である。
本実施形態においては、データ変換工程Ｅにより取得した拡散反射型センサー毎の各座標データ（ＣＳＶファイル）をエクセル（登録商標）に読み込ませた後に、エクセル（登録商標）に読み込ませた各座標データを利用して二次元図形を作図可能な作図ソフトにより、拡散反射型センサー毎の二次元図形を作図し、作図図形を表示可能なディスプレイ上に表示させる（図３のステップＳ３）。なお、この処理を行うためには、エクセル（登録商標）との連携動作が可能な作図ソフトを用いることが必要である。本実施形態においては、作図ソフトとして市販のＣＡＤソフトを用いる構成としてある。

具体的には、本実施形態においては、第１のセンサーＱ１により取得された座標データを基に、図４（ｂ）に示す第１の画面Ｐ１に第１の二次元図形１が表示される。また第２のセンサーＱ２により取得された座標データを基に、図４（ｃ）に示す第２の画面Ｐ２に第２の二次元図形２が表示される。また第３のセンサーＱ３により取得された座標データを基に、図５（ａ）に示す第３の画面Ｐ３に第３の二次元図形３が表示される。また第４のセンサーＱ４により取得された座標データを基に、図５（ｂ）に示す第４の画面Ｐ４に第４の二次元図形４が表示される。

なおこの際、図１に示すように、異形形鋼１００に凹み１０１があることから、第２のセンサーＱ２及び第３のセンサーＱ３を介して取得される撮像画像に死角領域が存在し、第２のセンサーＱ２及び第３のセンサーＱ３を介して取得される座標データを基に作図される二次元図形が２つに分割された状態で作図される。
具体的には、第１のセンサーＱ１〜第４のセンサーＱ４によって、図４（ａ）に示す各撮像領域にて撮像が行われるところ、第２のセンサーＱ２及び第３のセンサーＱ３では、撮像方向に異形形鋼１００の出っ張り部分（第２のセンサーＱ２では異形形鋼１００の右下の出っ張り部分、第３のセンサーＱ３では異形形鋼１００の左下の出っ張り部分）があることから、撮像領域に死角領域（出っ張り部分と重なって撮像されない領域）が存在することになる。よって図４（ｃ）に示すように、第２のセンサーＱ２では、死角領域Ｎ１を挟んで、第２の１の二次元図形２−１と、第２の２の二次元図形２−２とが作図される。同様に、図５（ａ）に示すように、第３のセンサーＱ３では、死角領域Ｎ２を挟んで、第３の１の二次元図形３−１と、第３の２の二次元図形３−２とが作図される。

更に図４、図５に示すように、各センサーで取得された座標データを基に作図された各二次元図形は、各センサーの配置角度に伴って、異形形鋼１００の直角断面形状の正規の位置から回転された状態で作図されて表示されることになる。

本実施形態においては、拡散反射型センサーにより取得された画像データを基に作図を行う作図ソフトとして、市販のＣＡＤソフトを用いる構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、エクセル（登録商標）と互換性のあるものであれば、他の市販の作図ソフトを用いる構成としてもよい。
また作図ソフトとしては、本実施形態のように、ＣＡＤソフトなどの市販の作図ソフトを用いる構成としてもよいし、独自にプログラミングされた作図ソフトを用いる構成としてもよい。このように、本発明における作図ソフトとは、市販の作図ソフトと、独自にプログラミングされた作図ソフトとの何れも含む概念である。

前記二次元図形補正表示工程Ｇは、二次元図形表示工程Ｆにより作図され、表示された拡散反射型センサー毎の二次元図形に対して、補正を行って再表示させるための工程である。本実施形態においては、二次元図形補正表示工程Ｇとして、以下の三つの処理を行う構成としてある。

一つは、拡散反射型センサー毎に取得した座標データを基に作図を行った各二次元図形の原点座標を算出する原点座標算出処理である（図３のステップＳ４）。他の一つは、原点座標算出処理で算出された原点座標を基準として、拡散反射型センサー毎の二次元図形を所定角度回転させる二次元図形回転処理である（図３のステップＳ４）。この処理により、回転された状態で表示されている、各センサーで取得された座標データを基に作図された各二次元図形が、実際の異形形鋼１００の直角断面形状に対応した配置角度に配置される。
残る一つは、後工程となる二次元図形結合表示工程Ｈにおいて、各センサーで取得された座標データを基に作図された各二次元図形を相互に結合させる際に、図形の重なりや断絶をなくすため、センサー毎に作図された二次元図形において、読み込んでディスプレイ上に表示させる情報と、削除してディスプレイ上に表示させない情報とを選択する二次元図形表示選択処理である（図３のステップＳ５）。

以下、原点座標算出処理、二次元図形回転処理、二次元図形表示選択処理を更に詳細に説明する。

まず原点座標算出処理において、第１のセンサーＱ１〜第４のセンサーＱ４の各センサーで取得された座標データを基に作図された各二次元図形を回転させるための原点座標（回転させる際の回転中心となる座標）を求める。
この際、原点座標は、図９に示すように、圧延後の異形形鋼１００の形状測定を行う圧延機出側テーブル６の所定位置から測定装置１０を可動アーム２０及びスライド台３０を介して移動させ、オフラインの校正作業にて求める。なお、この作業は、基本的にはインラインでの対象異形形鋼測定毎に実施することが望ましいが、測定対象の異形形鋼の断面形状や、圧延条件により、校正頻度を減らすことも可能である。
校正作業による原点座標の求め方は、以下の要領で実施する。
予め、測定装置１０の各センサーＱ１〜Ｑ４からの絶対位置（座標）が固定されている校正ワークＷを、圧延機出側テーブル６の所定位置から移動してきた測定装置１０で、各センサーＱ１〜Ｑ４と校正ワークＷとの実位置（座標）を測定し、校正ワークＷの絶対座標と実座標との差異をＸ軸、Ｙ軸毎に算出し、その結果を当初の原点座標の補正値として取り込み、新たな原点座標とする。
各センサーの当初の原点座標を（Ｘ_ｎｇ，Ｙ_ｎｇ）とし、校正後の新たな原点座標を（Ｘ_ｎ０，Ｙ_ｎ０）とし、各センサーの校正ワークＷとの絶対座標と実座標との差をＸ軸で、Ｘ_ｎｄ、Ｙ軸でＹ_ｎｄとすると、校正後の原点座標Ｘ_ｎ０とＹ_ｎ０は、以下のように求められる。なお、ｎは各センサーの番号Ｑ１〜Ｑ４に対応している。
Ｘ_ｎ０＝Ｘ_ｎｇ＋Ｘ_ｎｄ
Ｙ_ｎ０＝Ｙ_ｎｇ＋Ｙ_ｎｄ
そして上記オフラインの校正作業にて算出する原点座標算出処理により、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すように、第１の二次元図形１に対して第１の原点Ｒ１、第２の二次元図形２に対して第２の原点Ｒ２が求められる。また図５に示すように、第３の二次元図形３に対して第３の原点Ｒ３、第４の二次元図形４に対して第４の原点Ｒ４が求められる。

次に二次元図形回転処理において、原点座標算出処理により算出した原点座標を用いて、センサー毎に作図された各二次元図形において、全ての座標に対して回転後の座標を求める。なお、ここで１つの二次元図形は、ある一定数の座標データで形成されている。よって二次元図形毎に座標データの全てについて回転後の座標データを算出して、回転後の座標データを基に、ＣＡＤソフトにて回転後の各二次元図形の作図を行う。

この際、回転後の座標データは以下のように求めることができる。
まず各二次元図形において、Ｘ軸とＹ軸を備える二次元座標平面における回転中心の原点座標データを（Ｘ_ｎ０，Ｙ_ｎ０）とする。既述したように、この回転中心の原点座標データ（Ｘ_ｎ０，Ｙ_ｎ０）はオフラインの校正作業により求める。そして求めたい回転後の座標データにおける回転前の座標データと、回転中心の原点座標データとの距離をｌ、求めたい回転後の座標データにおける回転前の座標データと、Ｘ軸とのなす角度をΘとした場合、求めたい回転後の座標データにおける回転前の座標データは、（Ｘ_ｎ０＋ｌＣｏｓΘ，Ｙ_ｎ０＋ｌＳｉｎΘ）で求めることができる。よって回転角度をΘ´とした場合、回転後の座標データは、（Ｘ_ｎ，Ｙ_ｎ）＝（Ｘ_ｎ０＋ｌＣｏｓ（Θ＋Θ´），Ｙ_ｎ０＋ｌＳｉｎ（Θ＋Θ´））で求めることができる。
本実施形態においては、各センサーの配置角度を４５度、１３５度、２２５度、３１５度としてあることから、Θ´には、算出する座標データに対応する各センサーの配置角度を代入する。

従ってオフラインの校正作業にて算出する原点座標算出処理によって、回転させるための原点座標（回転させる際の回転中心となる座標）を算出することができれば、求める回転後の座標データを容易に算出することができる。
なお、上記各二次元図形における回転後の座標データの算出は、例えばエクセル（登録商標）において各二次元図形の回転前の座標データ（本実施形態においては、１つの二次元図形に対してある一定数の座標データ）を記憶させておくと共に、回転中心の座標データを設定することで自動的に各座標データにおける回転後の座標データが算出されるパラメータ（エクセル（登録商標）上のデータ）を設定しておくことで、容易に求める構成とすることができる。

そして上記処理により回転後の座標データを取得した後、二次元図形回転処理によって、ＣＡＤソフトにて回転後の各二次元図形の作図を行う。
具体的には、図６（ａ）に示すように、第１の原点Ｒ１を中心に指定角度（４５度）だけ回転された回転後の第１の二次元図形１が作図される。また図６（ｂ）に示すように、第２の原点Ｒ２を中心に指定角度（１３５度）だけ回転された回転後の第２の１の二次元図形２−１及び第２の２の二次元図形２−２が作図される。
また図７（ａ）に示すように、第３の原点Ｒ３を中心に指定角度（２２５度）だけ回転された回転後の第３の１の二次元図形３−１及び第３の２の二次元図形３−２が作図される。また図７（ｂ）に示すように、第４の原点Ｒ４を中心に指定角度（３１５度）だけ回転された回転後の第４の二次元図形４が作図される。

次に二次元図形表示選択処理によって、後工程である二次元図形結合表示工程Ｈにおいて、各センサーで取得された回転後の座標データを基に作図された各二次元図形を相互に結合させる際に、図形の重なりや断絶を無くすため、センサー毎に作図された二次元図形において、読み込んでディスプレイ上に表示させる情報と削除してディスプレイ上に表示させない情報とを選択する処理を行う。
具体的には、図示していないが、予めセンサー毎に、表示させる座標データの範囲と、削除する座標データの範囲とを設定させてあるパラメータ（エクセル（登録商標）上のデータ）を使用して、センサー毎に作図された二次元図形毎に二次元図形表示選択処理を行い、各二次元図形を再表示させる。

以上により、二次元図形補正表示工程Ｇが完了する。
なお、二次元図形補正表示工程Ｇが備える処理としては、既述した、原点座標算出処理、二次元図形回転処理、二次元図形表示選択処理とに限るものではなく、他の処理を設ける構成としてもよい。
例えば測定対象となる異形形鋼の種類や最終圧延直後温度に合わせて、予め基準点を規定しておき、前記基準点を基にＸ軸、Ｙ軸の表示の補正を行う処理を設けてもよい。このような構成とすることで、センサー毎の微妙なずれに伴う作図のずれを修正することができる。
また異形形鋼の形状に関係のない座標データ（ノイズや雑データ）が存在するような場合においては、予め規定してあるフィルターを用いて、ＣＡＤソフトで表示させるデータと、表示させずに削除するデータとを選択するような処理を設ける構成としてもよい。フィルターとしては、例えば取得された座標データにおいて、（最大値―最小値）の値を求め、その差異が基準数値を超えるデータは削除、基準数値以下のデータは抽出（ＣＡＤソフトで表示させる。）するような設定とすることができる。このようなフィルターを設定すれば、製品形状と離れたノイズや雑データを効果的に削除することが可能となる。

前記二次元図形結合表示工程Ｈは、二次元図形補正表示工程Ｇにより補正された拡散反射型センサー毎の二次元図形を結合させて表示するための工程である。具体的には、各二次元図形が時計回りで一筆書きとなるように、各二次元図形の配置順番を指定して、配置の並べ替えを行い、各二次元図形を結合表示させるための工程である（図３のステップＳ６）。具体的には、予め設定してあるパラメータ（エクセル（登録商標）上のデータ）を使用して、各二次元図形の並べ替えを行うと共に、各二次元図形を結合させて表示させる処理を行う。なおパラメータとしては、例えば時計回りに各二次元図形の配置順番を規定する項目を設定してあるエクセル（登録商標）上のデータを用いることができる。更に具体的には、本実施形態においては、時計回りで、第１の二次元図形１が第１番目、第２の１の二次元図形２−１が第２番目、第３の２の二次元図形３−２が第３番目、第２の２の二次元図形２−２が第４番目、第３の１の二次元図形３−１が第５番目、第４の二次元図形４が第６番目に配置するパラメータが予め設定されている。

以上の処理により、図８に示すように、第１の二次元図形１、第２の１の二次元図形２−１、第３の２の二次元図形３−２、第２の２の二次元図形２−２、第３の１の二次元図形３−１、第４の二次元図形４が時計回りに配置されると共に、相互に結合された状態でディスプレイ（第５の画面Ｐ５）上に表示される。

なお、本実施形態においては、既述したように４台の拡散反射型センターを用いる構成であることから、第２のセンサーＱ２、第３のセンサーＱ３で撮像した画像データに死角領域Ｎ１、Ｎ２が生じることに伴い、図８に二点鎖線で囲む領域において、結合後においても不図示領域Ｍが生じる。即ち、不図示領域Ｍでは図形が作図されておらず、空白の状態となっている。しかしながら本実施形態における、不図示領域Ｍに本来図示されるべき二次元図形は、直線であることが明らかである。よって本実施形態のように、図示されていない二次元図形を容易且つ明確に把握でき、作図も容易にできる場合においては、この不図示領域Ｍについて、別途、第３の２の二次元図形３−２と第２の２の二次元図形２−２とを結ぶ直線からなる第５の二次元図形５をＣＡＤソフトにて作図する。

このような不図示領域Ｍは、必ずしも発生するものではない。例えば本実施形態においても、拡散反射型センサーの設置台数を５台、６台と増やした場合には、このような不図示領域Ｍの発生を防止することができる。
よって不図示領域Ｍが生じる場合には、別途、不図示領域Ｍの撮像が可能なセンサーを固定配置し、撮像画像を基に新たな二次元図形の作図を行い、結合させる構成としてもよい。勿論、本実施形態のように、図示されていない二次元図形を容易且つ明確に把握でき、作図も容易にできる場合においては、ＣＡＤソフトにて必要な図形の作図を行う構成としてもよい。

以上により、異形形鋼１００についての、直角断面形状の作図が完了する。

前記冷間図形表示工程Ｉは、二次元図形結合表示工程Ｈの後に、データ変換工程Ｅにより取得した拡散反射型センサー毎の各座標データに、熱間寸法値を冷間寸法値に換算するために予め規定してある補正係数値を掛け合わせることで、拡散反射型センサー毎の二次元図形を作図するための新たな各座標データを算出し、新たな各座標データを用いて、二次元図形結合表示工程Ｈにおいて既に結合表示されている二次元図形を再表示させるための工程である（図３のステップＳ７）。

本発明の異形形鋼の直角断面形状の測定方法は、熱間圧延製造過程において、異形形鋼の直角断面形状を圧延機出側においてインライン測定するものであることから、二次元図形結合表示工程Ｈにおいて作図が完了した二次元図形は、熱間での寸法データが把握できるものである。しかし最終的には、所定の製品形状、製品寸法を満たすかどうかの判断は冷間での寸法データを取得した上で行う必要があることから、冷間図形表示工程Ｉを備える構成としたものである。

なお、補正係数値としては、異形形鋼の最終圧延後の温度に基づく熱膨張率と、炭素と化学成分や化学物質の含有量に基づく熱膨張率とを組み合わせて算出したものを用いる。これは、鉄に他の金属が添加された合金の場合、添加される金属や化学物質の量によって熱膨張率に差異が生じるという既知の事実と、同じ合金でも圧延直後の温度の違いにより熱膨張率に差異が生じるという本願発明者によって発見された事実に基づき、本願発明者が導き出した補正係数値の考え方を採用するものである。
そして測定対象となる異形形鋼の種別毎に、化学成分含有量と圧延後温度とに基づく熱膨張率の実績値を予め収集し、この実績値を基に異形形鋼の種別毎に予め熱膨張率を規定しておく。

このように予め規定してある熱膨張率を、二次元図形結合表示工程Ｈにおいて結合表示された二次元図形の各座標データに掛け合わすことで、第１のセンサーＱ１〜第４のセンサーＱ４の二次元図形を作図するための新たな各座標データを算出する。そして、算出した新たな各座標データを用いて、二次元図形結合表示工程Ｈにおいて既に結合表示されている二次元図形をＣＡＤソフトにて再表示させる。

以上により、異形形鋼１００の冷間時における直角断面形状が表示される。
そして、この異形形鋼１００の冷間時における直角断面形状を用いることで、製造された異形形鋼１００が、所望の製品形状、製品寸法を満たすかどうかの検証を行うことが可能となる。

このような構成からなる本発明の実施形態に係る異形形鋼１００の測定方法は、以下の効果を奏する。

異形形鋼の同一直角断面内にて異形形鋼１００の軸線Ｊに直交する方向にレーザー光を投受光する拡散反射型センサーを、異形形鋼１００の軸線Ｊの周囲に所定の間隔で複数台（４台）固定配置する構成とすることで、異形形鋼１００の直角断面形状の画像データを精度良く取得することができる。よって異形形鋼の直角断面形状の測定を精度良く行うことができる。また固定配置する拡散反射型センサーの台数を増やして、適切な位置に固定配置すれば、死角領域を減少或いはなくすことができ、異形形鋼１００の直角断面形状の測定を一段と精度良く行うことができる。

また画像データ取得工程Ｄと、データ変換工程Ｅと、二次元図形表示工程Ｆと、二次元図形補正表示工程Ｇと、二次元図形結合表示工程Ｈとを備えると共に、二次元図形補正表示工程Ｇにおいては、原点座標算出処理と、二次元図形回転処理と、二次元図形表示選択処理とを行う構成とすることで、各拡散反射型センサーで取得した各画像データに基づいて作図を行った各二次元図形を精度良く補正表示させることができる。よって二次元図形結合表示工程Ｈにおいて、各二次元図形を精度良く結合表示させることができる。従って異形形鋼１００の直角断面形状の測定を一段と精度良く行うことができる。

また冷間図形表示工程Ｉを備える構成とすることで、冷間後の異形形鋼１００の直角断面形状を精度良く算出して、把握することができる。

更に補正係数値として、異形形鋼１００の最終圧延後温度に基づく熱膨張率と、化学成分含有量に基づく熱膨張率とを組み合わせて予め算出した規定値を用いる構成とすることで、冷間後の異形形鋼１００の直角断面形状を、異形形鋼１００の種別に合わせて精度良く算出して、把握することができる。よって、予め熱膨張率を算出済みの異形形鋼に対しては、様々な種類の異形形鋼に対応可能な測定方法とすることができる。

なお、拡散反射型センサーの数、配置位置は本実施形態のものに限るものではなく、測定対象となる異形形鋼の種別に合わせて適宜変更可能である。但し、拡散反射型センサーの数は、２台以上８台以下であることが必要である。

また本実施形態においては、測定対象となる異形形鋼として、鉄とその他の化学成分を含有した合金からなる異形形鋼を用いる構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではない。例えば異形形鋼として、鉄のみで形成されるものを用いる構成としてもよい。このような場合、冷間図形表示工程においては、鉄のみで形成される異形形鋼の種別と仕上げ温度とに基づく補正係数の実績値を収集し、この収集結果を基に規定した補正係数を用いることが必要である。

以下、実施例により本発明に係る異形形鋼の直角断面形状の測定方法において、測定対象となる異形形鋼の金属含有量と熱膨張率との間における相関関係と、最終圧延後温度と熱膨張率との間における相関関係とについて具体的に説明する。
図１０（ａ）は、炭素鋼で構成されるサイズが異なる複数種類の異形形鋼において、炭素の含有量を変化させたときの各炭素含有量における熱膨張率の値を示すものである。
また図１０（ｂ）は、炭素鋼で構成されるサイズが異なる複数種類の異形形鋼において、最終圧延後温度を変化させたときの各最終圧延後温度における熱膨張率の値を示すものである。
図１０（ａ）より、炭素の含有量と熱膨張率とには、相関関係があることが判る。
また図１０（ｂ）より、最終圧延後温度と熱膨張率とには、相関関係があることが判る。よって本願においては、図１０（ａ）、図１０（ｂ）で示すグラフの相関関係より、化学成分含有量及び最終圧延後温度別に補正係数値のテーブル値を設定し、これを使用することで冷間図形表示を可能とした。

本発明によれば、異形形鋼の直角断面形状を精度良く測定することができることから、異形形鋼の直角断面形状の測定方法の分野における産業上の利用性が高い。

１ 第１の二次元図形
２ 第２の二次元図形
２−１ 第２の１の二次元図形
２−２ 第２の２の二次元図形
３ 第３の二次元図形
３−１ 第３の１の二次元図形
３−２ 第３の２の二次元図形
４ 第４の二次元図形
５ 第５の二次元図形
６ 圧延機出側デーブル
１０ 測定装置
２０ 可動アーム
３０ スライド台
１００ 異形形鋼
１０１ 凹み
Ｄ 画像データ取得工程
Ｅ データ変換工程
Ｆ 二次元図形表示工程
Ｇ 二次元図形補正表示工程
Ｈ 二次元図形結合表示工程
Ｉ 冷間図形表示工程
Ｊ 軸線
Ｍ 不図示領域
Ｎ１ 死角領域
Ｎ２ 死角領域
Ｐ１ 第１の画面
Ｐ２ 第２の画面
Ｐ３ 第３の画面
Ｐ４ 第４の画面
Ｐ５ 第５の画面
Ｑ１ 第１のセンサー
Ｑ２ 第２のセンサー
Ｑ３ 第３のセンサー
Ｑ４ 第４のセンサー
Ｒ１ 第１の原点
Ｒ２ 第２の原点
Ｒ３ 第３の原点
Ｒ４ 第４の原点
Ｔ１ 第１の撮像領域
Ｔ２ 第２の撮像領域
Ｔ３ 第１の撮像領域
Ｔ４ 第２の撮像領域
Ｗ 校正ワーク

Claims (4)

1. 異形形鋼の熱間圧延製造過程において、前記異形形鋼の直角断面形状を圧延機出側においてインラインで測定するための異形形鋼の直角断面形状の測定方法であって、異形形鋼の同一直角断面内にて異形形鋼の軸線に直交する方向にレーザー光を投受光する拡散反射型センサーを、異形形鋼の軸線の周囲に所定の間隔で２台以上８台以下を固定配置し、前記２台以上８台以下の拡散反射型センサーにより、異形形鋼に対してレーザー光を投受光して異形形鋼の直角断面形状の画像データを取得する画像データ取得工程を備えることを特徴とする異形形鋼の直角断面形状の測定方法。
2. 請求項１に記載の画像データ取得工程と、前記画像データ取得工程により取得した拡散反射型センサー毎の各画像データを表計算ソフトにおいて読み込み可能な座標データに変換するデータ変換工程と、前記データ変換工程により取得した拡散反射型センサー毎の各座標データを表計算ソフトに読み込ませた後に、前記表計算ソフトに読み込ませた各座標データを利用して二次元図形を作図可能な作図ソフトにより、拡散反射型センサー毎の二次元図形を作図し、表示させる二次元図形表示工程と、前記二次元図形表示工程により作図され、表示された拡散反射型センサー毎の二次元図形に対して、補正を行い再表示させる二次元図形補正表示工程と、前記二次元図形補正表示工程により補正された拡散反射型センサー毎の二次元図形を結合させて表示する二次元図形結合表示工程とを備える異形形鋼の直角断面形状の測定方法であって、前記二次元図形補正表示工程においては、拡散反射型センサー毎の二次元図形の原点座標をオフラインの校正作業にて算出する原点座標算出処理と、前記原点位置を基準として、拡散反射型センサー毎の二次元図形を所定角度回転させる二次元図形回転処理とを行うことを特徴とする異形形鋼の直角断面形状の測定方法。
3. 二次元図形結合表示工程の後に、データ変換工程により取得した拡散反射型センサー毎の各座標データに、熱間寸法値を冷間寸法値に換算するために予め規定してある補正係数値を掛け合わせることで、拡散反射型センサー毎の二次元図形を作図するための新たな各座標データを算出し、前記新たな各座標データを用いて、二次元図形結合表示工程において既に結合表示されている二次元図形を再表示させる冷間図形表示工程を備えることを特徴とする請求項２に記載の異形形鋼の直角断面形状の測定方法。
4. 補正係数値は、異形形鋼の最終圧延後温度に基づく熱膨張率と、異形形鋼の化学成分含有量とに基づく熱膨張率とを組み合わせて算出したものであることを特徴とする請求項３に記載の異形形鋼の直角断面形状の測定方法。

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