JP3282745B2 - 2次元距離計を用いた板幅・蛇行測定装置 - Google Patents

2次元距離計を用いた板幅・蛇行測定装置

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JP3282745B2 JP05446493A JP5446493A JP3282745B2 JP 3282745 B2 JP3282745 B2 JP 3282745B2 JP 05446493 A JP05446493 A JP 05446493A JP 5446493 A JP5446493 A JP 5446493A JP 3282745 B2 JP3282745 B2 JP 3282745B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、幅方向のスリット状光
ビームを被測定物に照射し、その乱反射光を2次元画像
走査型カメラで受光して被測定物迄の距離分布を測定す
る2次元距離計を用いた板材の板幅・蛇行測定装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、レーザ光等を被測定物である板
材に照射して、そこからの乱反射光を検出することによ
って、板材の左右のエッジ位置を検出し、板幅を演算す
る形式の幅計、あるいは蛇行計(例えば特開昭62−2
57002号)は、圧延材のエッジ近傍における温度変
化の影響を受け難く、安定して良好なS/N比が得られ
ることと、投光器、受光器一体で非常にコンパクトな構
造のセンサとなることで知られている。
【0003】例えば特開昭62−257002号では、
板幅方向にスリット状に調整したレーザ光を板材に投光
して、その乱反射光を板幅方向と高さ方向のそれぞれの
1次元CCDを用いたカメラで受光することにより検出
した、板材の板エッジ位置を、検出した板材高さで補正
しながら、板幅・蛇行を測定している。この装置では、
投光用レーザ1台、受光用カメラ2台とそれらを駆動す
る電気品を一体で収納する筐体が必要であり、例えば連
続圧延機のスタンド間等のように非常に狭いスペースに
設置するのはかなり困難であった。
【0004】このようなセンサを発展させた形として、
投光器としてはレーザ光等を細いスリット状に集光して
圧延材に照射し、その乱反射光を2次元CCDアレイを
用いたカメラで受光することにより、板材の距離分布を
測定できる2次元距離計が利用されている。この2次元
距離計は、投光器1台と受光用カメラ1台で、センサ単
体としては特開昭62−257002号で示した方式よ
りも更に小型化が可能である。更に、カメラの視野に対
応する範囲内で距離分布が測定できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、2次元
CCDカメラの視野は有限であり、連続圧延機で圧延さ
れる板材の板幅を測定するには、特開平4−60405
号に示すように、板幅方向に移動機構を設ける等、機械
的に複雑にしなければならなかった。
【0006】このようなセンサでは、高さ測定範囲を確
保しつつ、簡単な構造で全製品の板幅を測定するには、
2次元距離計を板幅方向に複数台並べるとよい。このと
き図1に示すように、各2次元距離計10からは、投光
ビーム12が、板材パスライン断面から見ると扇状に、
又、板材パスライン平面から見ると図2に示すようにス
リット状に(これをスリット光14という)、被測定物
である板材に投光されているが、図1及び図2に示すよ
うに、投光ビーム12の一部分が重なり合うように光学
系を設定しなければならなかった。
【0007】ここで問題となるのは、隣り合う2次元距
離計の投光ビーム12が重なり合うことによって、部分
的に急激にS/N比が変化して2次元CCDカメラの露
出を最適値に合わせ難くなって距離分布が測定できなく
なることである。
【0008】更に、2本の異なるスリット状の投光ビー
ム(スリット光)14を完全に一直線になるようにセン
サを設置することが困難であり、2本の投光ビームの微
小なずれによって、2次元CCDカメラの距離算出のた
めの走査方向で観測した場合に、投光ビーム幅が不規則
に拡がることになり、距離測定値に誤差を生じるという
問題がある。
【0009】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、2次元距離計を複数台設置して、板
材の板幅を測定すると共に、隣り合う2次元距離計の投
光ビームが重なり合う部分の距離測定を可能にする、2
次元距離計を用いた板幅・蛇行測定装置を提供すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、幅方向のスリ
ット状光ビームを板材に照射し、その乱反射光を2次元
画像走査型カメラで受光して距離分布を測定する2次元
距離計を用いた板幅・蛇行測定装置において、2次元距
離計を板幅方向に複数台並べ、隣り合う2次元距離計の
投光軸を板流れ方向に少なくとも投光ビーム幅以上ずら
して配置し、隣り合う2次元距離計の距離演算のための
画像走査を互いに逆方向にして、それぞれの2次元距離
計の走査線上で最初に検出する光スポットを処理するこ
とによって投光光源の重なり合った部分での被測定物の
検出を可能にし、板幅方向の測距値の変化から、板材の
板エッジ位置を検出すると共に、板エッジ位置の測距値
と板エッジ位置を用いて演算することにより、板材のパ
スライン変動の補正を外部から加えることなく板幅・蛇
行を測定するようにして前記目的を達成したものであ
る。
【0011】
【作用】本発明によれば、2次元距離計を複数台並べて
板幅・蛇行測定装置を構成すると共に、隣り合う2次元
距離計の投光軸を板流れ方向に少なくとも投光ビーム幅
以上ずらして配置し、且つ隣り合う2次元距離計の距離
演算のための画像走査を互いに逆方向にして、それぞれ
の2次元距離計の走査線上で最初に検出する光スポット
を処理することによって投光光源の重なり合った部分で
の被測定物の距離測定が可能となり、それを利用して、
外部から圧延材のパスライン変動の補正を加えることな
く正確に板幅・蛇行を測定でき、本発明を利用すれば、
狭幅から広幅まで広範囲に亘って、板幅・蛇行測定を行
うことができる。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。
【0013】図3は、2次元距離計を用いて構成する板
幅・蛇行計に、本発明を適用したときの各2次元距離計
の配置を示す平面図であり、2次元距離計を板幅方向に
左右2個ずつ並べた例である。
【0014】図3において、16は2次元距離計の投光
軸中心、18は2次元CCDカメラ、10はラインセン
タに対してエッジ部に設置された2次元距離計である。
各2次元距離計からは板材パスライン断面から見ると図
1に示すように扇状の光が、又、板材パスライン平面か
ら見ると図2に示すようにスリット状の光(スリット光
14)が、被測定物である板材に投光されている。スリ
ット光14の大きさは、板流れ方向には十分に細く集光
され、板幅方向には有限であるため、板材の板幅を全て
の製品に対して測定するためには、2次元距離計を複数
個並べてセンサを構成しなければならない。又、このと
き隣り合う2次元距離計の光軸は、図3あるいは図2に
示すようにΔLだけ板流れ方向にずらせて配置してい
る。
【0015】このようなセンサでは、板材のパスライン
平面上に、図2に示すようにスリット光14が投光さ
れ、製品の板幅に対応してスリット光14が板材と当っ
た部分で光の乱反射が起こり、2次元CCDカメラ18
上にスリット状の光の像を結ぶ。
【0016】板材のパスラインが上下すると、図4に示
すように、2次元CCDカメラの画像22、24、2
6、28の中では、上下方向30、32、34、36
に、上記スリット光14の像が動く。2次元CCDカメ
ラには、例えば上下方向30、32、34、36に約5
00本、左右方向38、40に約500本の走査線があ
り、このうち上下方向の走査線上でスリット光14の像
の位置を検出することにより、被測定物迄の距離を測定
することができる。更に、左右方向に走査して行き、ス
リット光14の像の切れ目を見付けることによって、圧
延材のエッジ位置を測定することができる。
【0017】このとき、製品の板幅によっては、図5に
示すように、ライン内側のCCDカメラの画像24、2
6に、ライン内側の2次元距離計のみによる光の像1本
が得られる場合や、図6に示すように、両方のCCDカ
メラの画像22、24、26、28に、ライン外側の2
次元距離計の光の像とライン内側の2次元距離計の光の
像の2本が得られる場合がある。
【0018】ここで問題となるのは、1つの2次元CC
Dカメラの視野にライン内側の2次元距離計の光の像
と、ライン外側の2次元距離計の光の像が2本得られる
図6のような場合である。この場合、幅方向の各走査線
上で、上下方向に単純に走査していくと、例えば図6の
場合では、ライン内側の2次元距離計のカメラにおい
て、ライン外側の2次元距離計のスリット光による反射
光の像が入射するため、ライン内側の2次元距離計で測
定距離を誤検出することになり、製品のある板幅の範囲
において正確な板エッジ検出、距離測定ができなくな
る。
【0019】このため本発明では、図7に示すように、
距離測定のための2次元CCDカメラの上下方向の走査
方向を、CCDカメラの画像24における42、画像2
6における44のように、隣り合う2次元距離計で互い
に逆にすることによって、必ず2次元距離計自分自信の
光による反射光の像を自分自信の2次元CCDカメラで
最初に捉えることができるようにしている。
【0020】従って、後段の信号処理において、常に最
初に検出した反射光の像を処理し、距離計算すれば、図
5に示すような、ライン内側の2次元距離計のみによる
光の像1本が得られる場合と、全く同様に処理すること
ができる。このようにして、板材の板エッジがどちらの
2次元距離計の視野に入っても、正確に板材迄の距離分
布を測定することができる。又、得られた距離分布デー
タに対して、2次元CCDカメラの左右方向38、40
(板幅方向)に走査していくと、板材の板エッジ部分に
対応する所で急激に距離測定値が変化するので、実際の
板エッジを見出すことができる。
【0021】しかも、本発明では、板エッジ位置と圧延
材迄の距離分布が同時に測定できるため、次のようにし
て板幅や蛇行を外部からルーパ角度等のパスライン変動
を示す情報を与えることなく計算することができる。
【0022】まず板エッジ位置の計算については、今、
仮に図8にような圧延材46を測定し、本発明による方
法で検出した板エッジ位置を左右エッジ部に設置された
2次元距離計の2次元CCDカメラ10のビット番号で
それぞれBR 、BL とすると、図8のΔXL 、ΔXR
次式で計算できる。
【0023】 ΔXL =(a・lL +b)・(BL −BC ) …(1) ΔXR =(c・lR +d)・(BR −BC ) …(2)
【0024】ここで、aは、2次元CCDカメラの板幅
方向の分解能の高さ方向の変化率、bは、2次元CCD
カメラの基準高さにおける板幅方向の分解能、cは、反
対側のエッジを検出する2次元CCDカメラの板幅方向
の分解能の高さ方向の変化率、dは、反対側のエッジを
検出する2次元CCDカメラの基準高さにおける板幅方
向の分解能、lL 、lR は、左側又は右側の基準高さか
らの距離、BC は、2次元距離計の鉛直直下に対応する
ビット番号である。
【0025】次に、板幅Wは、図8において、左右の2
次元距離計の機械的な据付間隔をLとすると、パスライ
ン断面に対して板材が傾いている場合でも、次式により
正確に計算できる。
【0026】 W=√{(L+ΔXL +ΔXR 2 +(lL −lR 2 } …(3)
【0027】最後に、蛇行(横振れ)の計算について
は、ラインセンタに対する板材センタのずれを蛇行(又
は横振れ)Dとするならば、Dは次式で計算できる。
【0028】 D=(ΔXL −ΔXR )/2 …(4)
【0029】又、図9は、本発明による測定例である。
連続圧延機出側に設置されている幅計と、図3の2次元
距離計を用いた板幅・蛇行計を連続圧延機スタンド間に
設置して、その測定結果を比較したチャートであり、本
発明により精度良く測定できることが確認できた。
【0030】なお、上記実施例では、2次元距離計を板
幅方向に片側2台ずつ並べて配置した例を示したが、3
台以上並べた場合でも、本発明を適用することができる
ことは明らかである。
【0031】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、コ
ンパクトな2次元距離計を幅方向に複数台並べて板幅・
蛇行計を構成できるので、ラインで生産される板材製品
の幅全てを、狭幅から広幅迄測定できるようになり、得
られた測定結果を使って板幅制御、蛇行制御を新たに開
発することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による2次元距離計の投光ビームの様子
を示す側面図
【図2】本発明による2次元距離計の投光ビームの様子
を示す平面図
【図3】本発明による2次元距離計を複数台利用した板
幅・蛇行計を示す平面図
【図4】2次元距離計のCCDカメラ画像で、従来技術
を適用したときの画像走査方向を示す線図
【図5】図4で、狭い板幅の板材を測定したときに得ら
れる反射光像を示す線図
【図6】図4で、広い板幅の板材を測定したときに得ら
れる反射光像を示す線図
【図7】本発明による2次元CCDカメラ画像の走査方
向を示す線図
【図8】本発明を用いて板幅・蛇行を計算する方法を示
すための側面図
【図9】本発明を用いて構成した板幅の測定例を示すチ
ャート
【符号の説明】
10…2次元距離計 12…投光ビーム 14…スリット光 16…投光軸中心 18…2次元CCDカメラ 22、24、26、28…CCDカメラの画像 30、32、34、36、38、40、42、44…画
像走査方向 46…圧延材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 雅彦 兵庫県神戸市中央区明石町32番地 三波 工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−205305(JP,A) 特開 昭62−257002(JP,A) 特開 平4−60405(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 102

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】幅方向のスリット状光ビームを板材に照射
    し、その乱反射光を2次元画像走査型カメラで受光して
    距離分布を測定する2次元距離計を用いた板幅・蛇行測
    定装置において、 2次元距離計を板幅方向に複数台並べ、隣り合う2次元
    距離計の投光軸を板流れ方向に少なくとも投光ビーム幅
    以上ずらして配置し、 隣り合う2次元距離計の距離演算のための画像走査を互
    いに逆方向にして、それぞれの2次元距離計の走査線上
    で最初に検出する光スポットを処理することによって投
    光光源の重なり合った部分での被測定物の検出を可能に
    し、 板幅方向の測距値の変化から、板材の板エッジ位置を検
    出すると共に、 板エッジ位置の測距値と板エッジ位置を用いて演算する
    ことにより、板材のパスライン変動の補正を外部から加
    えることなく板幅・蛇行を測定することを特徴とする2
    次元距離計を用いた板幅・蛇行測定装置。
JP05446493A 1993-03-16 1993-03-16 2次元距離計を用いた板幅・蛇行測定装置 Expired - Fee Related JP3282745B2 (ja)

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