JP3073374B2

JP3073374B2 - 形鋼材の寸法測定装置

Info

Publication number: JP3073374B2
Application number: JP05250879A
Authority: JP
Inventors: 厚三大場; 藤田　　勉; 正生木下; 晴彦吉田; 慶人長友; 吾朗山本; 悟石田; 雅昭坂本; 烈史山田
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1993-01-27
Filing date: 1993-10-07
Publication date: 2000-08-07
Anticipated expiration: 2015-08-07
Also published as: JPH06281429A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、形鋼材の寸法測定装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、形鋼材の熱間圧延製造工程におい
ては、圧延された製品の寸法を測定する場合、その一部
をホットソーなどで切り出して製造ラインからサンプル
を取り出し、そしてこのサンプルを冷却した後、作業員
が、レーザ距離計などを使用して、外形寸法を測定して
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
に、切り出されたサンプルをレーザ距離計を使用して、
その都度、作業員が測定するという作業は効率が悪く、
また形鋼材のエッジ部分などをレーザ光で測定する場
合、例えば表面粗度などの表面状態の影響を受け易く、
したがってその測定精度が充分に得られないという問題
があった。

【０００４】そこで、本発明は上記問題を解消し得る形
鋼材の寸法測定装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１の形鋼材の寸法測定装置は、ウエブと
フランジとから形鋼材のフランジに対して所定の光を照
射する光源部と、上記フランジの各端部に対応して９０
度異なる方向で２個づつ配置されたラインセンサーと、
上記ウエブの各表面に対応して２個づつ配置された光波
距離計と、上記各ラインセンサーで受光した受光信号を
入力してフランジのエッジ位置を検出するためのエッジ
位置検出部と、このエッジ位置検出部からのエッジ位置
信号および上記光波距離計からの距離信号を入力して、
少なくとも形鋼材におけるフランジの厚さ、フランジの
幅、ウエブの高さおよびウエブの厚さを演算する演算処
理部とから構成したものである。また、本発明の第２の
形鋼材の寸法測定装置は、ウエブとフランジとからなる
形鋼材のフランジに対して所定の光を照射する光源部
と、上記フランジの各端部に対応して配置されたライン
センサーと、上記フランジの各端部の表面およびこの表
面と９０度異なる端面に対応して２個づつ配置された光
波距離計と、上記ウエブの各表面に対応して２個づつ配
置された光波距離計と、上記ラインセンサーで受光した
受光信号を入力してフランジのエッジ位置を検出するた
めのエッジ位置検出部と、このエッジ位置検出部からの
エッジ位置信号および上記光波距離計からの距離信号を
入力して、少なくとも形鋼材におけるフランジの厚さ、
フランジの幅、ウエブの高さおよびウエブの厚さを演算
する演算処理部とから構成したものである。

【０００６】

【作用】上記の各構成によると、通常の光を受光し得る
複数個のラインセンサーにより、形鋼材のエッジ位置を
検出するようにしたので、レーザ光を使用してエッジ位
置を検出する場合に比べて、その表面状態に影響を受け
ることなく測定をすることができるとともに、その測定
信号を演算処理部に入力して形鋼材の所定の外形寸法を
検出するようにしたので、形鋼材の所定の外形寸法を、
精度良くかつ連続して測定することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１〜図４に
基づき説明する。本実施例においては、熱間圧延ライン
を移動するＨ形鋼の外形寸法を、連続的に測定する寸法
測定装置について説明する。

【０００８】この寸法測定装置は、図１および図２に示
すように、Ｈ形鋼１のフランジ２の各端部に対応して、
９０度異なる方向において２個づつ、計８個配置された
ラインセンサー（ＣＣＤにより構成されたもので、例え
ば５０００画素程度のもの）１１と、上記各ラインセン
サー１１に対応して計８箇所に配置されて、フランジ２
の端部に光を照射する光源部（図２に示し、キセノンラ
ンプ，ハロゲンランプなどが使用される）１２と、Ｈ形
鋼１のウエブ３の各表面に対応して２個づつ配置された
レーザ距離計（光波距離計の一例で、例えば三角測量を
応用したもの）１３と、上記各ラインセンサー１１で受
光した受光信号を入力するとともに、各フランジ２の端
部位置、すなわちエッジ位置を検出するためのエッジ位
置検出回路（エッジ位置検出部）１４と、このエッジ位
置検出回路１４からのエッジ位置信号および上記レーザ
距離計１３からの距離信号を入力して、Ｈ形鋼１の外形
寸法を演算する演算処理部１５とから構成されている。

【０００９】また、この演算処理部１５には、図示しな
いが、演算を実行する処理回路と、制御タイミングを制
御する制御回路とが設けられている。さらに、この演算
処理部１５で得られたＨ形鋼１の外形寸法のデータは、
外部インターフース１６を介して、例えば中央制御室に
設けられた表示装置および各種制御機器に出力されてお
り、また逆に、中央制御室からは、現在のＨ形鋼１の状
態（例えば現時点におけるＨ形鋼の温度、移動速度など
の各種データが、外部インターフース１６を介して、演
算処理部１５、エッジ位置検出回路１４、ラインセンサ
ー１１、レーザ距離計１３および光源部１２に、それぞ
れ制御信号が出力されている。

【００１０】なお、図示していないが、各機器にはその
他の必要なもの、例えばラインセンサーとエッジ位置検
出回路との間には信号変換器（Ａ／Ｄ変換器）が設けら
れ、レーザ距離計側にはアンプが設けられ、さらに光源
部にはコントローラが設けられている。

【００１１】次に、Ｈ形鋼の具体的な測定作業を、図３
および図４に基づき説明する。例えば、図３（ａ）に示
すように、Ｈ形鋼１のあるエッジ部分Ａ，Ｂに着目して
説明すると、光源部１２からエッジ部分Ａ，Ｂに対して
光が照射され、この反射光が第１ラインセンサー１１Ａ
とこの第１ラインセンサー１１Ａに対して９０度異なる
方向で配置された第２ラインセンサー１１Ｂにより、図
３（ｂ）に示すような受光信号が得られる。

【００１２】このように、受光された受光信号はエッジ
位置検出回路１４に送られて、図４に示すように、ここ
でまず両エッジ部分Ａ，Ｂの位置が抽出され、そして第
１ラインセンサー１１Ａと第２ラインセンサー１１Ｂと
の交点から一方のエッジ部分Ａの位置座標が検出され
る。

【００１３】次に、この一方のエッジ部分Ａの位置座標
と、第１ラインセンサー１１Ａにより抽出された両エッ
ジ部分Ａ，Ｂの位置から他方のエッジ部分Ｂの位置座標
が検出される。

【００１４】このような測定作業を、Ｈ形鋼１の全ての
エッジ部分で行うことにより、全てのエッジ部分の位置
座標を知ることができる。また、Ｈ形鋼１のウエブ３に
ついては、その両側面に対応する位置に、それぞれ２個
づつ配置されたレーザ距離計１３によりウエブ３表面ま
での距離を測定することにより、このウエブ３の厚みを
測定することができる。

【００１５】これらの測定（図４の黒丸印にて、測定箇
所を示す）により、Ｈ形鋼１の全体についての必要箇所
の位置測定が行われたことになり、これらの測定データ
により、フランジの厚さ、フランジの幅、ウエブの高
さ、ウエブの厚さ、ウエブ中心偏り、フランジ直角度な
どを演算により求めることができ、またその測定精度
は、例えば±0.1 〜±0.3 mmの範囲内に納めることがで
きる。

【００１６】また、この測定は、従来のように、圧延ラ
インから被測定物である形鋼材を取り出すことなく、圧
延ラインを移動する形鋼材を、そのままの状態で測定す
ることができる。

【００１７】次に、本発明の第２の実施例を図５〜図７
に基づき説明する。上記第１の実施例においては、各フ
ランジの端部に２個づつで計８個のラインセンサーを設
けて、Ｈ形鋼のエッジ部の位置を検出するようになし、
かつＨ形鋼のウエブの各表面に対応して２個づつで計４
個のレーザ距離計を設けて、ウエブの厚みを検出するよ
うにしたのに対し、本第２の実施例では、４個のライン
センサーと、Ｈ形鋼の各フランジに対応して２個づつで
計８個のレーザ距離計とを設け、またＨ形鋼のウエブの
各表面に対応して２個づつで計４個のレーザ距離計を設
けることにより、Ｈ形鋼のフランジのエッジ位置の座標
を検出するとともに、フランジの幅およびフランジの表
面間距離（Ｈ形鋼の高さに相当）を検出するようにした
ものである。

【００１８】すなわち、本第２の実施例における寸法測
定装置は、図５および図６に示すように、Ｈ形鋼１のフ
ランジ２の各端部に対応して、各１個づつで計４個配置
されたラインセンサー（ＣＣＤにより構成されたもの
で、例えば５０００画素程度のもの）２１と、上記各ラ
インセンサー２１に対応して４箇所に配置されて、フラ
ンジ２の端部に光を照射する光源部（図６に示し、キセ
ノンランプ，ハロゲンランプなどが使用される）２２
と、Ｈ形鋼１のフランジ２の各端部に１個づつ、および
各表面に２個づつ、並びにウエブ３の各表面に対応して
２個づつで、計１２個配置されたレーザ距離計（光波距
離計の一例で、例えば三角測量を応用したもの）２３
と、上記各ラインセンサー２１で受光した受光信号を入
力するとともに、各フランジ２の端部位置、すなわちエ
ッジ位置を検出するためのエッジ位置検出回路（エッジ
位置検出部）２４と、このエッジ位置検出回路２４から
のエッジ位置信号および上記レーザ距離計２３からの距
離信号を入力して、Ｈ形鋼１の外形寸法を演算する演算
処理部２５とから構成されている。なお、２６は外部イ
ンタフェースである。

【００１９】次に、Ｈ形鋼の具体的な測定作業を、図６
および図７に基づき説明する。例えば、図７（ａ）に示
すように、Ｈ形鋼１のあるフランジ端部Ｃに着目して説
明すると、光源部１２からフランジ端部Ｃに対して光が
照射され、この反射光が第１ラインセンサー２１Ａに入
り、図７（ｂ）に示すような受光信号が得られる。

【００２０】このように、受光された受光信号はエッジ
位置検出回路２４に送られ、ここで明るく見えているフ
ランジ２の端部の幅Ｗが測定される。なお、上記第１の
実施例についても言えることであるが、レーザ距離計
は、その基準位置とＨ形鋼表面までの距離を測定するも
のであり、それぞれのレーザ距離計の基準位置は空間的
に定まっており、したがって各測定距離からＨ形鋼の各
寸法を求めることができる。

【００２１】すなわち、レーザ距離計２３Ａと２３Ｄお
よびレーザ距離計２３Ｈと２３Ｅで測定された距離か
ら、フランジ２の幅を求めることができる。また、レー
ザ距離計２３Ｂと２３Ｇおよびレーザ距離計２３Ｃと２
３Ｆで測定された距離から、ウエブ３の高さを求めるこ
とができ、またレーザ距離計２３Ｉと２３Ｊおよびレー
ザ距離計２３Ｋと２３Ｌで測定された距離から、ウエブ
３の厚さを求めることができる。

【００２２】そして、上記第１の実施例で説明したよう
に、これらの各測定値を組み合わせることにより、ウエ
ブ３の中心偏り、フランジ２の直角度などが簡単に演算
により求めることができる。

【００２３】なお、上記各実施例においては、距離計と
してレーザを使用したものについて説明したが、形鋼材
の表面までの距離を測定する場合には、レーザ光を使用
しても、エッジ部分とは異なり、その測定精度が低下す
ることはない。

【００２４】ところで、上記第１の実施例においては、
Ｈ形鋼を測定するのに、８個のラインセンサーと４個の
レーザ距離計を使用したが、例えば図８に示すように、
４個のラインセンサー３１と２個のレーザ距離計３３を
使用して測定することもできる。

【００２５】また、上記各実施例においては、形鋼材と
してＨ形鋼を説明したが、このＨ形鋼に限定されるもの
ではなく、他の形状の形鋼材の測定にも適用し得るもの
であり、勿論、使用すべきラインセンサーおよびレーザ
距離計の個数は、測定すべき形鋼材の形状に応じて、適
当に選択される。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明の各構成によると、
通常の光を受光し得る複数個のラインセンサーにより、
形鋼材のエッジ位置を検出するようにしたので、従来の
ように、レーザ光を使用してエッジ位置を検出する場合
に比べて、その表面状態に影響を受けることなく測定を
することができるとともに、その測定信号を演算処理部
に入力して形鋼材の所定の外形寸法を検出するようにし
たので、形鋼材の所定の外形寸法を、精度良くかつ連続
して自動的に測定することができる。特に、フランジの
各端部におけるエッジ位置を検出し得るように、フラン
ジの各端部に対応して２個のラインセンサーを９０度異
なる方向で２個づつ配置し、またはフランジの各端部の
表面およびこの表面と９０度異なる端面に対応して光波
距離計を２個づつ配置し、さらにこれらの構成に、ウエ
ブ表面までの距離を測定する光波距離計を各表面に対応
して２個づつ配置したことにより、少なくとも形鋼材に
おけるフランジの厚さ、フランジの幅、ウエブの高さお
よびウエブの厚さを求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における形鋼材の寸法測
定装置の概略構成を示すブロック図である。

【図２】同第１の実施例における形鋼材の寸法測定装置
のセンサーの配置状態を示す正面図である。

【図３】同第１の実施例における形鋼材の寸法測定方法
を説明する斜視図である。

【図４】同第１の実施例における形鋼材の寸法測定方法
を説明する図である。

【図５】本発明の第２の実施例における形鋼材の寸法測
定装置の概略構成を示すブロック図である。

【図６】同第２の実施例における形鋼材の寸法測定装置
のセンサーの配置状態を示す正面図である。

【図７】同第２の実施例における形鋼材の寸法測定方法
を説明する斜視図である。

【図８】本発明の実施例の変形例における形鋼材の寸法
測定装置のセンサーの配置状態を示す正面図である。

【符号の説明】

１Ｈ形鋼２フランジ３ウエブ１１，２１ラインセンサー１２，２２光源部１３，２３レーザ距離計１４，２４エッジ位置検出回路１５，２５演算処理部

フロントページの続き (72)発明者吉田晴彦大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号日立造船株式会社内 (72)発明者長友慶人大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号日立造船株式会社内 (72)発明者山本吾朗大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号日立造船株式会社内 (72)発明者石田悟大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号日立造船株式会社内 (72)発明者坂本雅昭大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号日立造船株式会社内 (72)発明者山田烈史大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号日立造船株式会社内 (56)参考文献特開平３−296605（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−106070（ＪＰ，Ａ) 特開平４−157304（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−142404（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 B21C 51/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ウエブとフランジとからなる形鋼材のフラ
ンジに対して所定の光を照射する光源部と、上記フラン
ジの各端部に対応して９０度異なる方向で２個づつ配置
されたラインセンサーと、上記ウエブの各表面に対応し
て２個づつ配置された光波距離計と、上記各ラインセン
サーで受光した受光信号を入力してフランジのエッジ位
置を検出するためのエッジ位置検出部と、このエッジ位
置検出部からのエッジ位置信号および上記光波距離計か
らの距離信号を入力して、少なくとも形鋼材におけるフ
ランジの厚さ、フランジの幅、ウエブの高さおよびウエ
ブの厚さを演算する演算処理部とから構成したことを特
徴とする形鋼材の寸法測定装置。
【請求項２】ウエブとフランジとからなる形鋼材のフラ
ンジに対して所定の光を照射する光源部と、上記フラン
ジの各端部に対応して配置されたラインセンサーと、上
記フランジの各端部の表面およびこの表面と９０度異な
る端面に対応して２個づつ配置された光波距離計と、上
記ウエブの各表面に対応して２個づつ配置された光波距
離計と、上記各ラインセンサーで受光した受光信号を入
力してフランジのエッジ位置を検出するためのエッジ位
置検出部と、このエッジ位置検出部からのエッジ位置信
号および上記光波距離計からの距離信号を入力して、少
なくとも形鋼材におけるフランジの厚さ、フランジの
幅、ウエブの高さおよびウエブの厚さを演算する演算処
理部とから構成したことを特徴とする形鋼材の寸法測定
装置。