JP4295664B2 - Hot cylindrical workpiece shape measuring apparatus and hot forging method for cylindrical body using the same - Google Patents
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本発明は、熱間円筒形ワークの形状計測装置及びこれを用いた円筒体の熱間鍛造方法に関するものである。 The present invention relates to a shape measuring device for a hot cylindrical workpiece and a method for hot forging a cylindrical body using the same.
熱間鍛造作業においては、高温(一般に900℃以上)に加熱された熱間鍛造用の鋼製のワークをプレス機で加圧することで、目的の形状の熱間鍛造品を得るようにしている。熱間鍛造円筒体品を製造する場合は、熱間円筒形ワークは水平姿勢にて、かつ回転可能に支持された状態でプレス機の下方に位置される。そして、プレス機による熱間円筒形ワークへの加圧工程と、加圧後(すなわち、プレス機の押し型を上昇させた後)に熱間円筒形ワークを一定角度回転させる工程とを、熱間円筒形ワークの外径、内径などが所定値になるまで繰り返すことにより、熱間鍛造を行っている。なお、熱間円筒形ワークは、ワーク中空部に通した円柱状の芯金によって水平姿勢に支持され、チェーン等で芯金を回転させることで一定角度回転されるようになっている。 In the hot forging operation, a hot forged steel product for hot forging heated to a high temperature (generally 900 ° C. or higher) is pressed with a press to obtain a hot forged product having a desired shape. . When manufacturing a hot forged cylindrical product, the hot cylindrical workpiece is positioned below the press in a horizontal posture and rotatably supported. Then, a pressurizing process to the hot cylindrical workpiece by the press machine and a process of rotating the hot cylindrical workpiece by a predetermined angle after pressurization (that is, after raising the press die of the press machine) Hot forging is performed by repeating until the outer diameter and inner diameter of the intermediate cylindrical workpiece reach predetermined values. The hot cylindrical workpiece is supported in a horizontal posture by a cylindrical cored bar that passes through the hollow part of the workpiece, and is rotated by a certain angle by rotating the cored bar with a chain or the like.
このため、熱間鍛造作業中は、熱間円筒形ワークの外径、内径などの値を計測しその値が適正か否かを判断しながら、熱間鍛造を行うことが重要である。また、高温に加熱された熱間円筒形ワークの温度が時間経過とともに下がってくるため、できるだけ迅速な熱間鍛造作業が求められる。従来、熱間円筒形ワークの外径寸法などの計測は、作業者が熱間円筒形ワークに近づきパス(機械式寸法計測器)を接触させて測ることで行われてきた。しかし、この方法では、酷暑作業となり、また作業者による計測値のばらつきが大きかった。 For this reason, during hot forging work, it is important to perform hot forging while measuring values such as the outer diameter and inner diameter of the hot cylindrical workpiece and judging whether the values are appropriate. Further, since the temperature of the hot cylindrical workpiece heated to a high temperature decreases with time, a hot forging operation as quick as possible is required. Conventionally, measurement of the outer diameter of a hot cylindrical workpiece has been performed by an operator approaching the hot cylindrical workpiece and measuring it by contacting a path (mechanical dimension measuring instrument). However, with this method, the work was extremely hot, and the variation in measured values by the workers was large.
一方、従来、熱間鍛造などに供される高温の被測定物を対象とし、画像信号を出力する撮像装置(ITVカメラ、CCDカメラなどの固体カメラ)を用いて、前記被測定物の形状を非接触で測定するようにした測定装置、あるいは測定方法が提案されている。 On the other hand, the shape of the object to be measured is conventionally measured using an imaging device (solid camera such as an ITV camera or CCD camera) that outputs an image signal for a high-temperature object to be subjected to hot forging or the like. A measuring apparatus or a measuring method for measuring in a non-contact manner has been proposed.
例えば、特開平8−304037号公報(特許文献1)には、1台の撮像装置を備え、回転機構で水平姿勢に支持されて一定角度毎に回転される鍛造シャフトの胴部外周面に投光されたスリット光照射部の映像を一定角度回転する毎に撮像装置で撮影して取り込み、取り込んだ映像から鍛造シャフトの各回転角度毎の部分断面形状を求め、これらの部分断面形状の重複部分が最も良く一致するように接続して鍛造シャフトの全体断面形状を得て、鍛造シャフトの外径寸法、芯ずれ、真円度を測定するようにした鍛造シャフトの測定装置が提案されている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-304037 (Patent Document 1) includes a single image pickup device, which is supported on a horizontal posture by a rotating mechanism and is thrown onto the outer peripheral surface of a trunk portion of a forged shaft that is rotated at a predetermined angle. Each time the image of the illuminated slit light irradiation part is rotated by a certain angle, the image is taken and captured by the imaging device, and the partial cross-sectional shape for each rotation angle of the forged shaft is obtained from the captured image, and the overlapping portions of these partial cross-sectional shapes Forging shaft measuring devices have been proposed in which the forging shafts are connected so as to best match to obtain the entire cross-sectional shape of the forging shaft, and the outer diameter size, misalignment, and roundness of the forging shaft are measured.
また、特開平1−239406号公報(特許文献2)には、水平姿勢に支持された高温の中空円筒物体が所定角度回転される毎に、2台の撮像装置によって中空円筒物体の胴部外周面の一部分を相互がその一部において重なるように撮像して中空円筒物体の部分断面形状を得、これら中空円筒物体の回転につれて撮像領域が一部が重なり合う中空円筒物体の部分断面形状を合成することにより、中空円筒物体が一回転したときの全周にわたる全断面形状を得るようにした形状測定方法が提案されている。
しかし前述したこれらの従来技術では、撮像装置を用いることにより、高温の被測定物についてその外径寸法などの外周形状情報を非接触で得ることができるものの、内径寸法などの内周形状情報は得ることができない。このため、円筒体の熱間鍛造に際しては外径寸法のみならず内径寸法をも計測し、それらの計測値に基づいて熱間鍛造を進行させて行く必要があることから、前述した従来技術は、いずれも、熱間鍛造用の熱間円筒形ワークの形状計測には適切ではないものであった。 However, in these conventional technologies described above, by using the imaging device, it is possible to obtain the outer shape information such as the outer diameter of the high-temperature object to be measured in a non-contact manner, but the inner shape information such as the inner diameter is not obtained. Can't get. For this reason, when hot forging a cylindrical body, it is necessary to measure not only the outer diameter dimension but also the inner diameter dimension, and it is necessary to proceed with the hot forging based on those measured values. None of these were suitable for measuring the shape of a hot cylindrical workpiece for hot forging.
また、熱間鍛造においては、鍛造の進行に伴って行うプレス圧下量やワーク回転角度の設定や、鍛造終了時期の見極めのために、熱間ワークの全周にわたる形状を示す寸法情報が重要となる。前述の従来技術では、いずれも、外径寸法を計測するためには、プレス機による加圧をやめた状態で、計測しながら熱間ワークを一定角度回転の繰り返しによって一回転させる必要があり、その間にも、熱間ワークの温度が自然冷却で低下して行き、多数の回数行う計測に手間取ると、熱間ワークの温度が鍛造可能な限界温度を下回ってしまう事態が生じるおそれがある。 Also, in hot forging, dimensional information showing the shape of the hot work over its entire circumference is important for setting the amount of press reduction and work rotation angle performed as the forging progresses and for determining the forging end time. Become. In any of the above-described conventional technologies, in order to measure the outer diameter, it is necessary to rotate the hot work once by repeating a constant angle rotation while measuring with the press machine stopped. In addition, when the temperature of the hot workpiece decreases due to natural cooling and it takes time to perform measurement a number of times, there is a possibility that the temperature of the hot workpiece may fall below the limit temperature at which forging can be performed.
そこで本発明の課題は、熱間鍛造などに供され、一定角度毎に回転される高温の熱間円筒形ワークについて外径寸法のみならず内径寸法をも非接触で計測することができ、また、ワーク一回転でなく半周回転することで熱間円筒形ワークの全周にわたる形状を示す外径寸法と内径寸法を得ることができる熱間円筒形ワークの形状計測装置及びこれを用いた円筒体の熱間鍛造方法を提供することにある。 Therefore, the problem of the present invention is that it is possible to measure not only the outer diameter dimension but also the inner diameter dimension in a non-contact manner for a high-temperature hot cylindrical workpiece that is subjected to hot forging or the like and rotated at a constant angle. , Hot cylindrical workpiece shape measuring device capable of obtaining outer diameter and inner diameter showing the shape of the entire circumference of the hot cylindrical workpiece by rotating the workpiece half a round instead of one rotation, and a cylindrical body using the same It is to provide a hot forging method.
前記課題を解決するために、本発明は次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
請求項1の発明は、水平姿勢、かつ回転可能に支持され、一定角度毎に回転される高温の熱間円筒形ワークの形状計測装置であって、赤外透過フィルタが装着され、前記熱間円筒形ワークの円環形正面視形状を撮像する撮像装置と、前記熱間円筒形ワークに対する視差が生じるように前記撮像装置を左右方向に所定距離往復移動させる移動機構と、前記撮像装置に撮像指令を与えるとともに前記移動機構に移動指令を与えて、一定角度回転される毎の前記熱間円筒形ワークの円環形正面視形状を撮像してその左右の画像を得て格納する画像撮像部と、前記左画像と前記右画像とについて、それぞれ、特徴点検出用ウィンドウを設定して、前記熱間円筒形ワークの円環形正面視形状における特徴点として外径エッジ点、内径エッジ点及び奥側内径エッジ点を検出する特徴点検出部と、前記左画像での前記特徴点と該特徴点に対応する前記右画像での前記特徴点とから、ステレオ法に基づいて前記熱間円筒形ワークの径寸法計測値として外径寸法、内径寸法及び奥側内径を求める径寸法算出部と、前記熱間円筒形ワークの一定角度回転毎に求められた前記径寸法計測値をワーク半周回転分記憶して、前記熱間円筒形ワークの全周にわたる形状を示す径寸法情報を得る全体形状算出部と、を備えたことを特徴とする熱間円筒形ワークの形状計測装置である。
The invention of
請求項2の発明は、水平姿勢、かつ回転可能に支持され、一定角度毎に回転される高温の熱間円筒形ワークの形状計測装置であって、赤外透過フィルタが装着されて、前記熱間円筒形ワークの円環形正面視形状を撮像する第1の撮像装置と、前記熱間円筒形ワークに対する視差が生じるように前記第1の撮像装置に対してその右側に所定距離離れた位置に配置され、赤外透過フィルタが装着されて、前記熱間円筒形ワークの円環形正面視形状を撮像する第2の撮像装置と、前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置とに同時に撮像指令を与えて、一定角度回転される毎の前記熱間円筒形ワークの円環形正面視形状をステレオ撮像して前記第1の撮像装置による左画像と前記第2の撮像装置による右画像とを得て格納する画像撮像部と、前記左画像と前記右画像とについて、それぞれ、特徴点検出用ウィンドウを設定して、前記熱間円筒形ワークの円環形正面視形状における特徴点として外径エッジ点、内径エッジ点及び奥側内径エッジ点を検出する特徴点検出部と、前記左画像での前記特徴点と該特徴点に対応する前記右画像での前記特徴点とから、ステレオ法に基づいて前記熱間円筒形ワークの径寸法計測値として外径寸法、内径寸法及び奥側内径寸法を求める径寸法算出部と、前記熱間円筒形ワークの一定角度回転毎に求められた前記径寸法計測値をワーク半周回転分記憶して、前記熱間円筒形ワークの全周にわたる形状を示す径寸法情報を得る全体形状算出部と、を備えたことを特徴とする熱間円筒形ワークの形状計測装置である。
The invention of
請求項3の発明は、水平姿勢、かつ回転可能に支持した高温の熱間円筒形ワークに、プレス機による加圧工程と加圧後に一定角度回転させる工程とを繰り返し施すことにより、円筒体品を得る熱間鍛造を行うに際し、請求項1又は2に記載の熱間円筒形ワークの形状計測装置を用いて熱間円筒形ワークの径寸法を計測しつつ、その計測値に基づいて熱間鍛造を行うことを特徴とする円筒体の熱間鍛造方法である。
The invention according to
請求項1の発明による熱間円筒形ワークの形状計測装置は、一定角度回転される毎の熱間円筒形ワークについて、1台の撮像装置を移動させて、熱間円筒形ワークの円環形をなす正面視形状を左右の異なる位置から撮像し、得られたその左画像と右画像とにおける対応する特徴点として外径エッジ点、内径エッジ点及び奥側内径エッジ点をそれぞれ検出し、これらの対応する特徴点からステレオ法に基づいて熱間円筒形ワークの径寸法計測値として外径寸法、内径寸法及び奥側内径寸法を求めるように構成されている。このように熱間円筒形ワークの円環形正面視形状を撮像し、ステレオ法に基づいて熱間円筒形ワークの径寸法を計測するようにしたので、高温の熱間円筒形ワークについて外径寸法のみならず内径寸法及び奥側内径寸法をも計測することができ、また、熱間円筒形ワークが一定角度回転を繰り返して一回転でなく半周回転することで熱間円筒形ワークの全周にわたる形状を示す径寸法情報を得ることができる。
The shape measuring device for a hot cylindrical workpiece according to the invention of
請求項2の発明による熱間円筒形ワークの形状計測装置は、一定角度回転される毎の熱間円筒形ワークについて、2台の撮像装置を用いて、熱間円筒形ワークの円環形をなす正面視形状をステレオ撮像し、第1の撮像装置による左画像と第2の撮像装置による右画像とにおける対応する特徴点として外径エッジ点、内径エッジ点及び奥側内径エッジ点をそれぞれ検出し、これらの対応する特徴点からステレオ法に基づいて熱間円筒形ワークの径寸法計測値として外径寸法、内径寸法及び奥側内径寸法を求めるように構成されている。よって、高温の熱間円筒形ワークについて外径寸法のみならず内径寸法及び奥側内径寸法をも計測することができるとともに、熱間円筒形ワークが一回転でなく半周回転することで熱間円筒形ワークの全周にわたる形状を示す径寸法情報を得ることができる。また、これらの効果に加え、撮像装置を移動させることなく2台の撮像装置によるステレオ撮像が可能なことから、リアルタイム計測を行うことができる。これにより、熱間鍛造時の形状計測に適用された場合、撮像装置の移動時間なしでリアルタイムに計測を行うことができ、熱間円筒形ワークの計測用の撮像を行うために、プレス機による熱間円筒形ワークの加圧工程、あるいは熱間円筒形ワークを一定角度回転させる工程の開始を遅らせなくてすむ。 A hot cylindrical workpiece shape measuring apparatus according to a second aspect of the present invention forms an annular shape of a hot cylindrical workpiece by using two imaging devices for each hot cylindrical workpiece rotated by a certain angle. Stereoscopic imaging of the frontal view shape, and detecting the outer diameter edge point, the inner diameter edge point, and the inner diameter edge point as corresponding feature points in the left image by the first imaging device and the right image by the second imaging device, respectively From these corresponding feature points, the outer diameter dimension, the inner diameter dimension, and the inner diameter dimension on the back side are obtained as measured diameter values of the hot cylindrical workpiece based on the stereo method. Therefore, it is possible to measure not only the outer diameter dimension but also the inner diameter dimension and the inner diameter dimension on the inner side of the hot cylindrical workpiece at a high temperature, and the hot cylindrical workpiece is rotated by a half rotation instead of one rotation. It is possible to obtain diameter dimension information indicating the shape of the entire workpiece. In addition to these effects, stereo imaging can be performed by two imaging devices without moving the imaging device, so that real-time measurement can be performed. As a result, when applied to shape measurement during hot forging, it is possible to perform measurement in real time without moving time of the imaging device, and to perform imaging for measurement of hot cylindrical workpieces, There is no need to delay the start of the pressurizing step of the hot cylindrical workpiece or the step of rotating the hot cylindrical workpiece by a certain angle.
請求項3の発明による円筒体の熱間鍛造方法では、一定角度回転が繰り返されて熱間円筒形ワークが半周回転する毎に、熱間円筒形ワークの全周にわたる形状を示す径寸法情報を知ることができる。したがって、これらの径寸法情報に基づいて、プレス機のオペレータによるプレス圧下量やワーク回転角度の設定、また、鍛造終了時期の見極めを行うことができるので、寸法精度の良い熱間鍛造円筒体品を得ることができる。
In the method for hot forging a cylindrical body according to the invention of
また、請求項1に記載の熱間円筒形ワークの形状計測装置を用いる円筒体の熱間鍛造方法では、前述の効果に加え、計測のために1台の撮像装置を数秒間程度移動させることですむことから、熱間円筒形ワークの撮像後に行う、熱間円筒形ワークを一定角度回転させる工程、あるいはプレス機による熱間円筒形ワークの加圧工程の開始を極めてわずか遅らせることですみ、生産性良く熱間鍛造を行うことができる。また、請求項2に記載の熱間円筒形ワークの形状計測装置を用いる円筒体の熱間鍛造方法では、前述の効果に加え、2台の撮像装置によるステレオ撮像によってリアルタイム計測を行うことができるので、形状計測のために熱間鍛造にかかる工程が遅れることがなく、より生産性良く熱間鍛造を行うことができる。
In addition, in the hot forging method of a cylindrical body using the hot cylindrical workpiece shape measuring device according to
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明が適用される円筒体の熱間鍛造を説明するための図であって、その(a)は側面図、その(b)は正面図である。図2は図1と同じく、本発明が適用される円筒体の熱間鍛造を説明するための図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view for explaining hot forging of a cylindrical body to which the present invention is applied, in which (a) is a side view and (b) is a front view. 2 is a view for explaining hot forging of a cylindrical body to which the present invention is applied, as in FIG.
図1に示すように、高温(一般に900℃以上)に加熱された鋼製の熱間円筒形ワーク21に芯金22を通し、この状態で芯金支持台(受台)23上に載置することにより、熱間円筒形ワーク21は、水平姿勢、かつ回転可能に支持されており、熱間円筒形ワーク21をワーク外周面側から加圧するプレス機24の下方に位置されている。芯金22はワーク回転用チェーン25によって回転可能でおり、ワーク回転用チェーン25が駆動すると、それにより熱間円筒形ワーク21も回転するようになっている。円筒体品の熱間鍛造では、プレス機24の押し型による熱間円筒形ワーク21の加圧工程と、ワーク回転用チェーン25を駆動して熱間円筒形ワーク21を一定角度回転させる工程とを繰り返して、目標の外径寸法、内径寸法、真円度を有する円筒体品を得る熱間鍛造を行う(図2参照)。
As shown in FIG. 1, a
図3は本発明の第1実施形態による熱間円筒形ワークの形状計測装置の全体構成を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing the overall configuration of the hot cylindrical workpiece shape measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図3に示すように、空間座標系X−Y−Zが設定されおり、熱間円筒形ワーク21は、その軸心線がZ軸方向(前後軸方向)になるように支持されている。7は熱間円筒形ワーク21の一方の端部側の方に配置され、赤外透過フィルタ7aが装着され、熱間円筒形ワーク21の円環形正面視形状を撮像するための撮像装置としてのCCDカメラである。8は移動機構であり、熱間円筒形ワーク21に対する視差が生じるようにCCDカメラ7をX軸方向(左右軸方向)に一定距離L移動させるものである。CCDカメラ7は、第1撮像位置において熱間円筒形ワーク21の円環形正面視形状を撮像した左画像VLを得、次いで、架台上に設けられた移動機構8により直ちに、前記第1撮像位置によりも右側(図3における紙面奥側)に位置するようにX軸方向に一定距離Lだけ移動され、その第2撮像位置において熱間円筒形ワーク21の円環形正面視形状を撮像した右画像VRを得、しかる後、前記移動機構8により直ちに前記第1撮像位置に戻されるようになっている。
As shown in FIG. 3, a spatial coordinate system XYZ is set, and the hot
この移動機構8は、図示省略しているが、パルスモータによって回転駆動されるボールねじと、これに噛合しているボールねじナットに連結されたスライドプレートと、このスライドプレートをX軸方向に案内するガイドなどにより構成されている。CCDカメラ7は、移動機構8のスライドプレートに取り付けられている。
Although not shown, the moving
2は画像撮像部、3は特徴点検出部、4は径寸法算出部、5は全体形状算出部、6は表示部をそれぞれ示す。これら後述する、画像撮像部2、特徴点検出部3、径寸法算出部4、全体形状算出部5及び表示部6は、画像計測部1を構成し、この画像計測部1は、パーソナルコンピュータにより構成されている。
図4は図3における赤外透過フィルタが装着されたCCDカメラによる熱間円筒形ワークの円環形正面視形状の画像を説明するための模式図である。 FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an image of an annular front view shape of a hot cylindrical workpiece by a CCD camera equipped with the infrared transmission filter in FIG.
CCDカメラ7のレンズには、前述したように赤外透過フィルタ7aが装着されている。これにより、レンズに入る可視光をできるだけカットし、高温の熱間円筒形ワーク21からの赤外光を多く取り込むことができるので、画像として背景の明るさを抑えて熱間円筒形ワーク21の明るさがより際立つような画像を得ることができる。図4に模式的に示すように、背景は暗く、高温の熱間円筒形ワーク21は明るくなる。この場合、熱間円筒形ワーク21の一方の端部側の近くにCCDカメラ7を配置しているので、通常、熱間円筒形ワーク21の周端面部(周縁部)21aのみならず内周面部21bも撮像される。この内周面部21bは、相対向する壁面側からの輻射熱のために温度が下がりにくい。その結果、内周面部21bは、周端面部21aより温度が高く、得られる熱間円筒形ワーク21の画像においても、図4に示すように、内周面部21bはその明るさレベルが周端面部21aよりも高くなる。なお、図4に示すように、内周については、手前側(CCDカメラ7側)の円形をなす内周縁の像のみならず、奥側(CCDカメラ7の反対側)の円形をなす内周縁の像も捉えることができる。
As described above, the
前記の画像計測部1の各部の各々について以下に説明する。
Each part of the
画像撮像部2は、CCDカメラ7に撮像指令を与えるとともに移動機構8に移動指令を与えて、一定角度回転される毎の熱間円筒形ワーク21の円環形正面視形状を撮像してその左画像VLと右画像VRを得て格納するものである。画像撮像部2は、画像VL,VRを格納する画像入力ボードや、移動機構8の前記パルスモータのドライバに指令を与える移動機構制御部などにより構成されている。
The
図5は外径エッジ検出ウィンドウの説明図であって、その(a)は左画像VLに設定された外径エッジ検出ウィンドウWPL1,WQL1の説明図、その(b)は右画像VRに設定された外径エッジ検出ウィンドウWPR1,WQR1の説明図である。図6は内径エッジ検出ウィンドウの説明図であって、その(a)は左画像VLに設定された内径エッジ検出ウィンドウWPL2,WQL2の説明図、その(b)は右画像VRに設定された内径エッジ検出ウィンドウWPR2,WQR2の説明図である。図7は奥側内径エッジ検出ウィンドウの説明図であって、その(a)は左画像VLに設定された奥側内径エッジ検出ウィンドウWPL3,WQL3の説明図、その(b)は右画像VRに設定された奥側内径エッジ検出ウィンドウWPR3,WQR3の説明図である。 FIG. 5 is an explanatory diagram of the outer diameter edge detection window. FIG. 5A is an explanatory diagram of the outer diameter edge detection windows WP L1 and WQ L1 set in the left image VL, and FIG. 5B is the right image VR. It is explanatory drawing of the set outer diameter edge detection window WP R1 and WQ R1 . FIG. 6 is an explanatory diagram of an inner diameter edge detection window, in which (a) is an explanatory diagram of inner diameter edge detection windows WP L2 and WQ L2 set in the left image VL, and (b) is set in the right image VR. and is an explanatory view of the inner diameter edge detection window WP R2, WQ R2. FIG. 7 is an explanatory diagram of the inner diameter edge detection window on the back side, in which (a) is an explanatory diagram of the inner diameter edge detection windows WP L3 and WQ L3 set in the left image VL, and (b) is the right image. It is explanatory drawing of the back inner diameter edge detection window WP R3 and WQ R3 set to VR.
特徴点検出部3は、CCDカメラ7によって撮像された左画像VLと右画像VRとについて、それぞれ、特徴点検出用ウィンドウを設定して熱間円筒形ワーク21の円環形正面視形状における特徴点を検出するものである。すなわち、図5(a)に示すように、左画像VLにおいて特徴点検出用ウィンドウとしての外径エッジ検出ウィンドウWPL1,WQL1を設定する。左画像VLにおいて、前記ウィンドウWPL1は外径左エッジ点(外径左最外点)PL1を検出するためのものであり、前記ウィンドウWQL1は外径右エッジ点(外径右最外点)QL1を検出するためのものである。同様にして、図5(b)に示すように、右画像VRにおいて特徴点検出用ウィンドウとしての外径エッジ検出ウィンドウWPR1,WQR1を設定する。右画像VRにおいて、前記ウィンドウWPR1は外径左エッジ点PR1を検出するためのものであり、前記ウィンドウWQR1は外径右エッジ点QR1を検出するためのものである。
The feature
また、図6(a)に示すように、左画像VLにおいて特徴点検出用ウィンドウとしての内径エッジ検出ウィンドウWPL2,WQL2を設定する。左画像VLにおいて、前記ウィンドウWPL2は内径左エッジ点(内径左最外点)PL2を検出するためのものであり、前記ウィンドウWQL2は内径右エッジ点(内径右最外点)QL2を検出するためのものである。同様にして、図6(b)に示すように、右画像VRにおいて特徴点検出用ウィンドウとしての内径エッジ検出ウィンドウWPR2,WQR2を設定する。右画像VRにおいて、前記ウィンドウWPR2は内径左エッジ点PR2を検出するためのものであり、前記ウィンドウWQR2は内径右エッジ点QR2を検出するためのものである。 Further, as shown in FIG. 6A, inner edge detection windows WP L2 and WQ L2 are set as feature point detection windows in the left image VL. In the left image VL, the window WP L2 is for detecting an inner diameter left edge point (inner diameter left outermost point) P L2 , and the window WQ L2 is an inner diameter right edge point (inner diameter right outermost point) Q L2 It is for detecting. Similarly, as shown in FIG. 6B, inner diameter edge detection windows WP R2 and WQ R2 are set as feature point detection windows in the right image VR. In the right image VR, the window WP R2 is for detecting the inner diameter left edge point P R2 , and the window WQ R2 is for detecting the inner diameter right edge point Q R2 .
さらに、図7(a)に示すように、左画像VLにおいて特徴点検出用ウィンドウとしての奥側内径エッジ検出ウィンドウWPL3,WQL3を設定する。左画像VLにおいて、前記ウィンドウWPL3は奥側内径左エッジ点(奥側内径左最外点)PL3を検出するためのものであり、前記ウィンドウWQL3は奥側内径右エッジ点(奥側内径右最外点)QL3を検出するためのものである。同様にして、図7(b)に示すように、右画像VRにおいて特徴点検出用ウィンドウとしての奥側内径エッジ検出ウィンドウWPR3,WQR3を設定する。右画像VRにおいて、前記ウィンドウWPR3は奥側内径左エッジ点PR3を検出するためのものであり、前記ウィンドウWQR3は奥側内径右エッジ点QR3を検出するためのものである。 Further, as shown in FIG. 7A, the inner diameter edge detection windows WP L3 and WQ L3 are set as feature point detection windows in the left image VL. In the left image VL, the window WP L3 is for detecting a back inner diameter left edge point (back inner diameter left outermost point) P L3 , and the window WQ L3 is a rear inner diameter right edge point (back side). This is to detect Q L3 (the innermost right innermost point). Similarly, as shown in FIG. 7B, the inner diameter edge detection windows WP R3 and WQ R3 are set as feature point detection windows in the right image VR. In the right image VR, the window WP R3 is for detecting the back inner diameter left edge point P R3 , and the window WQ R3 is for detecting the back inner diameter right edge point Q R3 .
図8は左画像VLに設定された外径エッジ検出ウィンドウWPL1における外径左エッジ点PL1の検出を説明するための図である。 FIG. 8 is a diagram for explaining the detection of the outer diameter left edge point P L1 in the outer diameter edge detection window WP L1 set in the left image VL.
特徴点検出部3では、まず、左画像VLについて、前記の外径エッジ検出ウィンドウWPL1,WQL1を設定して、熱間円筒形ワーク21の円環形正面視形状における特徴点としての外径左エッジ点PL1と外径右エッジ点QL1とを検出する。この特徴点検出について次に説明する。この特徴点検出は、プログラムされたパーソナルコンピュータにより実施されるようになっている。
In the feature
外径エッジ検出ウィンドウWPL1,WQL1内においては、背景が暗く、熱間円筒形ワーク21の周端面部21aは明るい。すなわち、ウィンドウWPL1内の外径左エッジ点PL1については、外周縁を境としてその左側が暗く、右側が明るいので、以下の(1)から(4)の画像処理手順にて、外径左エッジ点PL1を検出する。
In the outer diameter edge detection windows WP L1 and WQ L1 , the background is dark and the peripheral
(1)外径エッジ検出ウィンドウWPL1内の画像データに対し、横方向の明暗を検出する横方向ソーベルフィルタを適用し、図8に示すような、微分画像を生成する。表1に横方向ソーベルフィルタの係数(重み付け用の値)を示す。 (1) A horizontal Sobel filter for detecting the brightness in the horizontal direction is applied to the image data in the outer diameter edge detection window WP L1 to generate a differential image as shown in FIG. Table 1 shows the coefficients (weighting values) of the horizontal Sobel filter.
(2)微分画像に対し、水平方向に走査して最大値検索を行い、図8に示すように、ピーク点列を生成する。(3)このピーク点列に対し、5次関数(Y=aX5+bX4+cX3+dX2+eX+f)による近似を行ってピーク点近似曲線を求める。なお、この場合、図8に示す座標系X−Yは、図3における座標系のX−Y面とは無関係のものである。(4)そして、求めた前記ピーク点近似曲線の最左端を外径左エッジ点PL1とする。 (2) The differential image is scanned in the horizontal direction to search for the maximum value, and a peak point sequence is generated as shown in FIG. (3) A peak point approximate curve is obtained by approximating this peak point sequence with a quintic function (Y = aX 5 + bX 4 + cX 3 + dX 2 + eX + f). In this case, the coordinate system XY shown in FIG. 8 is unrelated to the XY plane of the coordinate system in FIG. (4) Then, the leftmost end of the obtained peak point approximate curve is set as the outer diameter left edge point P L1 .
次に、ウィンドウWQL1内の外径右エッジ点QL1については、ウィンドウWQL1内における外周縁を境として左側が明るく、右側が暗いので、以下の(1)から(4)の画像処理手順にて、外径右エッジ点QL1を検出する。 Next, the outer径右edge point Q L1 in the window WQ L1, bright left as a boundary the outer peripheral edge of the window WQ L1, because the right is dark, the image processing procedure of the following (1) (4) The outer right edge point Q L1 is detected.
(1)外径エッジ検出ウィンドウWQL1内の画像データに対し、横方向の明暗を検出する横方向ソーベルフィルタを適用し、微分画像を生成する。(2)微分画像に対し、水平方向に走査して最小値検索を行い、下向きに凸のピーク点列を生成する。(3)このピーク点列に対し、5次関数(Y=aX5+bX4+cX3+dX2+eX+f)による近似を行ってピーク点近似曲線を求める。(4)そして、求めた前記ピーク点近似曲線の最右端を外径右エッジ点QL1とする。 (1) A differential image is generated by applying a horizontal Sobel filter that detects the contrast in the horizontal direction to the image data in the outer diameter edge detection window WQ L1 . (2) The differential image is scanned in the horizontal direction to perform a minimum value search, and a downwardly convex peak point sequence is generated. (3) A peak point approximate curve is obtained by approximating this peak point sequence with a quintic function (Y = aX 5 + bX 4 + cX 3 + dX 2 + eX + f). (4) Then, the rightmost end of the obtained peak point approximate curve is set as an outer diameter right edge point Q L1 .
このように、各エッジ検出ウィンドウWPL1,WQL1によって、「暗→明」エッジ(境界)を検出するのか、逆に「明→暗」エッジを検出するのかにより、ソーベルフィルタによる微分画像に対して最小値検索を行うのか、あるいは最大値検索を行うのかが異なる。表2に、外径、内径及び奥側内径の各エッジ検出ウィンドウ(図5〜図7参照)においての、「暗→明」エッジ検出と「明→暗」エッジ検出を示す。 As described above, depending on whether the “dark → bright” edge (boundary) is detected by the edge detection windows WP L1 and WQ L1 , or conversely, the “bright → dark” edge is detected, the differential image by the Sobel filter is obtained. The difference is whether the minimum value search or the maximum value search is performed. Table 2 shows “dark → light” edge detection and “bright → dark” edge detection in each edge detection window (see FIGS. 5 to 7) of the outer diameter, the inner diameter, and the inner diameter on the back side.
さて、このようにして、左画像VLについて、外径左エッジ点PL1と外径右エッジ点QL1とを検出する。同様にして、右画像VRについて、左画像VLにおける前記外径左エッジ点PL1に対応する点として外径左エッジ点PR1と、左画像VLにおける前記外径右エッジ点QL1に対応する点として外径右エッジ点QR1とを検出する。 In this way, the outer diameter left edge point P L1 and the outer diameter right edge point Q L1 are detected for the left image VL. Similarly, the right image VR corresponds to the outer diameter left edge point P R1 as the point corresponding to the outer diameter left edge point P L1 in the left image VL and the outer diameter right edge point Q L1 in the left image VL. detecting an outer径右edge point Q R1 as a point.
また、同様に特徴点検出処理を行って、左画像VLでの内径左エッジ点PL2と内径右エッジ点QL2とを検出するとともに、右画像VRでの内径左エッジ点PR2と右画像VRでの内径右エッジ点QR2とを検出する(図6参照)。また、同様に特徴点検出処理を行って、左画像VLでの奥側内径左エッジ点PL3と左画像VLでの奥側内径右エッジ点QL3とを検出するとともに、右画像VRでの奥側内径左エッジ点PR3と右画像VRでの奥側内径右エッジ点QR3を検出する(図7参照)。 Similarly, the feature point detection process is performed to detect the inner diameter left edge point P L2 and the inner diameter right edge point Q L2 in the left image VL, and the inner diameter left edge point P R2 and the right image in the right image VR. detecting the inner diameter right edge point Q R2 in VR (see FIG. 6). Similarly, a feature point detection process is performed to detect a back side inner diameter left edge point P L3 in the left image VL and a back side inner diameter right edge point Q L3 in the left image VL, and in the right image VR. The back side inner diameter left edge point P R3 and the back side inner diameter right edge point Q R3 in the right image VR are detected (see FIG. 7).
径寸法算出部4は、左画像VLでの前記外径エッジ点PL1,QL1と右画像VRでの前記外径エッジ点PR1,QR1とから、ステレオ法に基づいて熱間円筒形ワーク21の外径寸法D1を求めるものである。また、径寸法算出部4は、左画像VLでの前記内径エッジ点PL2,QL2と右画像VRでの前記内径エッジ点PR2,QR2とから、ステレオ法に基づいて熱間円筒形ワーク21の内径寸法を求めるとともに、左画像VLでの前記奥側内径エッジ点PL3,QL3と右画像VRでの前記奥側内径エッジ点PR3,QR3とから、ステレオ法に基づいて熱間円筒形ワーク21の奥側内径寸法を求めるものである。熱間円筒形ワーク21の外径寸法D1、内径寸法D2及び奥側内径寸法D3の計算による求め方については、いずれも同じ手順なので、ここでは、外径寸法D1の求め方について以下に説明する。この径寸法算出は、プログラムされたパーソナルコンピュータにより実施されるようになっている。
The diameter size calculation unit 4 is a hot cylindrical shape based on the stereo method from the outer diameter edge points P L1 and Q L1 in the left image VL and the outer diameter edge points P R1 and Q R1 in the right image VR. The outer diameter dimension D1 of the
図9は熱間円筒形ワークの外径寸法の求め方を説明するための図である。 FIG. 9 is a diagram for explaining how to obtain the outer diameter of the hot cylindrical workpiece.
熱間円筒形ワーク21の外径寸法D1を算出するためには、まず、空間座標X−Zでの外径左エッジ点(外径左最外点)P(Xp,Zp)を算出する。図8において、いま、外径左エッジ点Pが左右の画像で観察されたとき、L(mm):CCDカメラ7の移動距離、f(mm):カメラ焦点距離、α(rad):左画像VLを撮像したときのカメラ光軸のずれ量、β(rad):右画像VRを撮像したときのカメラ光軸のずれ量、xL(mm):左画像VLを撮像したときのCCD(カメラ撮像素子)面上における点Pの位置、xR(mm):右画像VRを撮像したときのCCD面上における点Pの位置、とする。
In order to calculate the outer diameter dimension D1 of the hot
前述のように、いま、外径左エッジ点Pが前記第1撮像位置のCCDカメラ7のCCD面上でxLと観察され、前記第2撮像位置のCCDカメラ7のCCD面上でxRと観察されるとき、外径左エッジ点Pは、左カメラ座標系では式(1)で表される。式(1)において、xLは前記左画像VLでの前述した外径左エッジ点PL1に対応する値であり、sはスケーリングパラメータである。左カメラ座標系とは、図9に示すように、左カメラ光軸方向をZ′Lとし、CCD面と平行をなし、かつ左カメラレンズ中心を通る方向をX′Lと設定する座標系である。 As described above, the outer left edge point P is now observed as x L on the CCD surface of the CCD camera 7 at the first imaging position, and x R on the CCD surface of the CCD camera 7 at the second imaging position. Is observed, the outer diameter left edge point P is represented by Expression (1) in the left camera coordinate system. In Expression (1), x L is a value corresponding to the aforementioned outer diameter left edge point P L1 in the left image VL, and s is a scaling parameter. As shown in FIG. 9, the left camera coordinate system is a coordinate system in which the left camera optical axis direction is set to Z ′ L , parallel to the CCD surface, and the direction passing through the center of the left camera lens is set to X ′ L. is there.
同様にして、外径左エッジ点Pは、右カメラ座標系では式(2)で表される。式(2)において、xRは前記右画像VRでの前述した外径左エッジ点PR1に対応する値であり、tはスケーリングパラメータである。右カメラ座標系とは、図8に示すように、右カメラ光軸方向をZ′Rとし、CCD面と平行をなし、かつ右カメラレンズ中心を通る方向をX′Rと設定する座標系である。 Similarly, the outer diameter left edge point P is expressed by Expression (2) in the right camera coordinate system. In Expression (2), x R is a value corresponding to the aforementioned outer diameter left edge point P R1 in the right image VR, and t is a scaling parameter. As shown in FIG. 8, the right camera coordinate system is a coordinate system in which the right camera optical axis direction is set to Z ′ R , parallel to the CCD surface, and the direction passing through the center of the right camera lens is set to X ′ R. is there.
そして、左カメラ座標系での前記XL,ZLと空間座標X−Zでの外径左エッジ点P(Xp,Zp)、及び右カメラ座標系での前記XR,ZRと空間座標X−Zでの外径左エッジ点P(Xp,Zp)は、式(3)の変換式で関係づけられる。 The X L and Z L in the left camera coordinate system, the outer diameter left edge point P (X p , Z p ) in the space coordinate XZ, and the X R and Z R in the right camera coordinate system The outer diameter left edge point P (X p , Z p ) at the spatial coordinates XZ is related by the conversion formula of Formula (3).
式(3)を展開すると式(4)となる。この式(4)におけるカッコ内の項それぞれを式(5)のようにおくと、式(4)は式(6)となる。 When formula (3) is expanded, formula (4) is obtained. If the terms in parentheses in this equation (4) are placed as in equation (5), equation (4) becomes equation (6).
そして、未知数s,tの連立方程式(6)を解くと、s及びtは、式(7)で得られる。よって、式(1),(7)から、XLとZLの値は、それぞれ、式(8)で表される。 Then, when the simultaneous equations (6) of the unknowns s and t are solved, s and t are obtained by the equation (7). Therefore, from Expressions (1) and (7), the values of X L and Z L are expressed by Expression (8), respectively.
したがって、空間座標X−Zでの外径左エッジ点P(Xp,Zp)は、式(9)にて算出できる。 Therefore, the outer diameter left edge point P (X p , Z p ) at the space coordinates XZ can be calculated by the equation (9).
同様に、空間座標X−Zでの外径右エッジ点(外径右最外点)Q(Xq,Zq)は、x′L(mm):左画像VLを撮像したときのCCD面上における点Qの位置、x′R(mm):右画像VRを撮像したときのCCD面上における点Qの位置、とすると、式(10)にて算出できる。なお、前記x′Lは左画像VLでの前記した前述した外径右エッジ点QL1に対応する値であり、前記x′Rは右画像VRでの前述した外径右エッジ点QR1に対応する値である。 Similarly, the outer diameter right edge point (outer diameter right outermost point) Q (X q , Z q ) in the space coordinates XZ is x ′ L (mm): CCD surface when the left image VL is imaged. The position of the point Q above, x ′ R (mm): If the position of the point Q on the CCD surface when the right image VR is imaged, it can be calculated by equation (10). The x ′ L is a value corresponding to the aforementioned outer diameter right edge point Q L1 in the left image VL, and the x ′ R is the same as the aforementioned outer diameter right edge point Q R1 in the right image VR. Corresponding value.
したがって、熱間円筒形ワーク21の外径寸法D1は、式(11)にて算出することができる。
Therefore, the outer diameter D1 of the hot
このように、本実施形態では、プレス機24によって加圧すること、プレス機24の押し型を上昇させた状態で熱間円筒形ワーク21を撮像すること、ワーク回転用チェーン25によって熱間円筒形ワーク21を一定角度回転させることが繰り返し行われ、径寸法算出部4は、一定角度回転される毎の熱間円筒形ワーク21について、外径寸法D1、内径寸法D2及び奥側内径寸法D3が計測される。
As described above, in this embodiment, pressurization is performed by the
そして、全体形状算出部5において、熱間円筒形ワーク21の一定角度回転毎に求められた外径寸法D1、内径寸法D2及び奥側内径寸法D3の各径寸法計測値をワーク半周回転記憶して、熱間円筒形ワーク21の全周にわたる形状を示す寸法情報を得るようにしている。この全体形状算出は、プログラムされたパーソナルコンピュータにより実施されるようになっている。
Then, the overall
図10は熱間円筒形ワークの全周にわたる径寸法情報の説明図である。 FIG. 10 is an explanatory diagram of diameter dimension information over the entire circumference of the hot cylindrical workpiece.
熱間円筒形ワーク21が一定角度回転される毎に、その角度量を取り込むようにしている。1回に一定角度回転する熱間円筒形ワーク21が180度回転すれば、熱間円筒形ワーク21の全周にわたる形状を知ることができる。図10に示す例では、熱間円筒形ワーク21がN回の一定角度回転で180度回転し、第i番目のときの外径寸法:D1i、内径寸法:D2i及び奥側内径寸法:D3iとすると、熱間円筒形ワーク21の平均外径寸法D1mean、平均内径寸法D2mean、及び平均奥側内径寸法D3meanは、それぞれ、下記の式(12),(13),(14)によって求められる。また、外径の真円度は、外径寸法D1i,i=1〜Nにおける最大値D1maxと最小値D1minとにより知ることができる。同様にして、熱間円筒形ワーク21の内径の真円度は、内径寸法D2i,i=1〜Nにおける最大値D2maxと最小値D2minとにより知ることができ、また、奥側内径の真円度は、内径寸法D3i,i=1〜Nにおける最大値D3maxと最小値D3minとにより知ることができる。なお、図10では、図を見やすくするために、内径寸法と奥側内径寸法とに意識的に寸法差をもたせているが、実際には両者はほぼ一致するものである。
Every time the hot
表示部6は、全体形状算出部5によって得られた熱間円筒形ワーク21の全周にわたる径寸法情報を表示するものであり、例えばCRTディスプレイで構成される。このCRTディスプレイに、熱間円筒形ワーク21についての、図10に示すグラフ、前記の平均外径寸法D1mean、平均内径寸法D2mean、平均奥側内径寸法D3mean、及び外径,内径,奥側内径の各真円度(最大値と最小値で定義)などが表示されるようになっている。
The
このように、この第1実施形態による形状計測装置は、一定角度回転される毎の熱間円筒形ワーク21について、1台のCCDカメラ7を移動させて、熱間円筒形ワーク21の円環形正面視形状を左右の異なる位置から撮像し、得られたその左画像VLと右画像VRとにおける対応する特徴点(外径エッジ点,内径エッジ点,奥側内径エッジ点)をそれぞれ検出し、これらの対応する特徴点からステレオ法に基づいて熱間円筒形ワーク21の径寸法計測値である外径寸法D1、内径寸法D2及び奥側内径寸法D3を求めるように構成されている。このように熱間円筒形ワーク21の円環形正面視形状を撮像し、ステレオ法に基づいて熱間円筒形ワークの径寸法を計測するようにしたので、高温の熱間円筒形ワーク21について外径寸法D1のみならず内径寸法D2,D3をも計測することができ、また、熱間円筒形ワーク21が一定角度回転を繰り返して一回転でなく半周回転することで熱間円筒形ワーク21の全周にわたる形状を示す径寸法情報(D1i,D2i,D3i,i=1〜N、D1mean、D2mean、D3mean及び外径,内径,奥側内径の各真円度)を得ることができる。
As described above, the shape measuring apparatus according to the first embodiment moves the single CCD camera 7 with respect to the hot
よって、円筒体の熱間鍛造に際しては、一定角度回転が繰り返されて熱間円筒形ワーク21が半周回転する毎に、熱間円筒形ワーク21の全周にわたる形状を示す径寸法情報を知ることができる。したがって、これらの径寸法情報に基づいて、プレス機のオペレータによるプレス圧下量やワーク回転角度の設定、また、鍛造終了時期の見極めを行うことができるので、寸法精度の良い熱間鍛造円筒体品を得ることができる。
Therefore, in the hot forging of the cylindrical body, every time the hot
なお、この第1実施形態では、後述の第2実施形態に比べて、高価なCCDカメラ7が1台ですむという利点もある。 The first embodiment has an advantage that only one expensive CCD camera 7 is required as compared with the second embodiment described later.
図11は本発明の第2実施形態による熱間円筒形ワークの形状計測装置の全体構成を示す図である。1台のCCDカメラ7を移動させるのでなく、2台のCCDカメラ9,10を用いて、熱間円筒形ワーク21の円環形正面視形状をステレオ撮像する点以外は、前記第1実施形態の構成と同じなので、両実施形態の共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる点について説明する。
FIG. 11 is a diagram showing an overall configuration of a shape measuring apparatus for a hot cylindrical workpiece according to the second embodiment of the present invention. The first embodiment is the same as the first embodiment except that the single CCD camera 7 is not moved, but the two
図11において、9は熱間円筒形ワーク21の一方の端部側の方に配置され、赤外透過フィルタ9aが装着され、熱間円筒形ワーク21の円環形正面視形状を撮像するための第1のCCDカメラ(第1の撮像装置)である。また、10は熱間円筒形ワーク21に対する視差が生じるように第1のCCDカメラ9に対してその右側(図11における紙面奥側)に所定距離離れた位置に配置され、赤外透過フィルタ10aが装着されて、熱間円筒形ワーク21の円環形正面視形状を撮像する第2のCCDカメラ(第2の撮像装置)である。
In FIG. 11, 9 is arranged toward one end side of the hot
2’は画像撮像部である。画像撮像部2’は、CCDカメラ9,10に同時に撮像指令を与えて、一定角度回転される毎の熱間円筒形ワーク21の円環形正面視形状をステレオ撮像して第1のCCDカメラ9による左画像VLと第2のCCDカメラ10による右画像VRとを得て格納するものである。画像計測部1における画像撮像部2’以外の各部の構成は、第1実施形態の構成と同一である。
Reference numeral 2 'denotes an image capturing unit. The
この第2実施形態による形状計測装置は、一定角度回転される毎の熱間円筒形ワーク21について、2台のCCDカメラ9,10を用いて、熱間円筒形ワーク21の円環形正面視形状をステレオ撮像し、第1のCCDカメラ9による左画像と第2のCCDカメラ10による右画像とにおける対応する特徴点(外径エッジ点,内径エッジ点,奥側内径エッジ点)をそれぞれ検出し、これらの対応する特徴点からステレオ法に基づいて熱間円筒形ワーク21の径寸法計測値である外径寸法D1、内径寸法D2及び奥側内径寸法D3を求めるように構成されている。よって、高温の熱間円筒形ワーク21について外径寸法D1のみならず内径寸法D2,D3をも計測することができるとともに、熱間円筒形ワーク21が一回転でなく半周回転することで熱間円筒形ワーク21の全周にわたる形状を示す径寸法情報(D1i,D2i,D3i,i=1〜N、D1mean、D2mean、D3mean及び外径,内径,奥側内径の各真円度)を得ることができる。
The shape measuring apparatus according to the second embodiment uses the two
また、CCDカメラを移動させることなくステレオ撮像が可能なことから、リアルタイム計測を行うことができる。これにより、熱間円筒形ワーク21の計測用の撮像を行うために、プレス機24による熱間円筒形ワーク21の加圧工程、あるいは熱間円筒形ワーク21を一定角度回転させる工程の開始を遅らせなくてすむ。
In addition, since stereo imaging can be performed without moving the CCD camera, real-time measurement can be performed. Thereby, in order to perform imaging for measurement of the hot
よって、円筒体の熱間鍛造に際しては、一定角度回転が繰り返されて熱間円筒形ワーク21が半周回転する毎に、熱間円筒形ワーク21の全周にわたる形状を示す径寸法情報を知ることができる。したがって、これらの径寸法情報に基づいて、プレス機のオペレータによるプレス圧下量やワーク回転角度の設定、また、鍛造終了時期の見極めを行うことができるので、寸法精度の良い熱間鍛造円筒体品を得ることができる。さらに、2台のCCDカメラ9,10によるステレオ撮像によってリアルタイム計測を行うことができるので、形状計測のために熱間鍛造にかかる工程が遅れることがなく、より生産性良く熱間鍛造を行うことができる。
Therefore, in the hot forging of the cylindrical body, every time the hot
なお、前記第1、第2の実施形態では、撮像装置(CCDカメラ)により、熱間円筒形ワーク21の一方の端部側からの円環形正面視形状を撮像するようにしたが、これに限定されず、本発明では、撮像装置により、熱間円筒形ワーク21の両方の端部側それぞれからの円環形正面視形状を撮像するようにしてもよい。こうすることで、熱間円筒形ワーク21のより正確な全体形状を知ることができる。
In the first and second embodiments, the imaging device (CCD camera) captures an annular front view shape from one end side of the hot
1…画像計測部
2,2’…画像撮像部
3…特徴点検出部
4…径寸法算出部
5…全体形状算出部
6…表示部
7…CCDカメラ
7a…赤外透過フィルタ
9…第1のCCDカメラ
9a…赤外透過フィルタ
10…第2のCCDカメラ
10a…赤外透過フィルタ
8…移動機構
21…熱間円筒形ワーク
22…芯金
23…芯金支持台
24…プレス機
25…ワーク回転用チェーン
VL…左画像
VR…右画像
DESCRIPTION OF
Claims (3)
赤外透過フィルタが装着され、前記熱間円筒形ワークの円環形正面視形状を撮像する撮像装置と、
前記熱間円筒形ワークに対する視差が生じるように前記撮像装置を左右方向に所定距離往復移動させる移動機構と、
前記撮像装置に撮像指令を与えるとともに前記移動機構に移動指令を与えて、一定角度回転される毎の前記熱間円筒形ワークの円環形正面視形状を撮像してその左右の画像を得て格納する画像撮像部と、
前記左画像と前記右画像とについて、それぞれ、特徴点検出用ウィンドウを設定して、前記熱間円筒形ワークの円環形正面視形状における特徴点として外径エッジ点、内径エッジ点及び奥側内径エッジ点を検出する特徴点検出部と、
前記左画像での前記特徴点と該特徴点に対応する前記右画像での前記特徴点とから、ステレオ法に基づいて前記熱間円筒形ワークの径寸法計測値として外径寸法、内径寸法及び奥側内径寸法を求める径寸法算出部と、
前記熱間円筒形ワークの一定角度回転毎に求められた前記径寸法計測値をワーク半周回転分記憶して、前記熱間円筒形ワークの全周にわたる形状を示す径寸法情報を得る全体形状算出部と、
を備えたことを特徴とする熱間円筒形ワークの形状計測装置。 A shape measurement device for a hot, hot cylindrical workpiece that is supported in a horizontal position and is rotatable and rotated at a predetermined angle,
An imaging device that is equipped with an infrared transmission filter and that captures an annular front view shape of the hot cylindrical workpiece;
A moving mechanism for reciprocating the imaging device by a predetermined distance in the left-right direction so as to generate a parallax with respect to the hot cylindrical workpiece;
An imaging command is given to the imaging device and a movement command is given to the moving mechanism to capture the circular front view shape of the hot cylindrical workpiece every time it is rotated by a certain angle, and obtain and store the left and right images thereof An image capturing unit to
For each of the left image and the right image, a feature point detection window is set, and an outer diameter edge point, an inner diameter edge point, and a rear inner diameter are feature points in an annular front view shape of the hot cylindrical workpiece. A feature point detector for detecting edge points;
From the feature point in the left image and the feature point in the right image corresponding to the feature point, an outer diameter dimension, an inner diameter dimension, and a diameter dimension measurement value of the hot cylindrical workpiece based on a stereo method. A diameter dimension calculation unit for obtaining the inner diameter dimension on the back side ;
The overall shape calculation for storing the diameter dimension measurement value obtained for each rotation of the hot cylindrical workpiece at a predetermined angle for the half rotation of the workpiece so as to obtain the diameter dimension information indicating the shape of the entire circumference of the hot cylindrical workpiece. And
A shape measuring apparatus for a hot cylindrical workpiece characterized by comprising:
赤外透過フィルタが装着されて、前記熱間円筒形ワークの円環形正面視形状を撮像する第1の撮像装置と、
前記熱間円筒形ワークに対する視差が生じるように前記第1の撮像装置に対してその右側に所定距離離れた位置に配置され、赤外透過フィルタが装着されて、前記熱間円筒形ワークの円環形正面視形状を撮像する第2の撮像装置と、
前記第1の撮像装置と前記第2の撮像装置とに同時に撮像指令を与えて、一定角度回転される毎の前記熱間円筒形ワークの円環形正面視形状をステレオ撮像して前記第1の撮像装置による左画像と前記第2の撮像装置による右画像とを得て格納する画像撮像部と、
前記左画像と前記右画像とについて、それぞれ、特徴点検出用ウィンドウを設定して、前記熱間円筒形ワークの円環形正面視形状における特徴点として外径エッジ点、内径エッジ点及び奥側内径エッジ点を検出する特徴点検出部と、
前記左画像での前記特徴点と該特徴点に対応する前記右画像での前記特徴点とから、ステレオ法に基づいて前記熱間円筒形ワークの径寸法計測値として外径寸法、内径寸法及び奥側内径寸法を求める径寸法算出部と、
前記熱間円筒形ワークの一定角度回転毎に求められた前記径寸法計測値をワーク半周回転分記憶して、前記熱間円筒形ワークの全周にわたる形状を示す径寸法情報を得る全体形状算出部と、
を備えたことを特徴とする熱間円筒形ワークの形状計測装置。 A shape measurement device for a hot, hot cylindrical workpiece that is supported in a horizontal position and is rotatable and rotated at a predetermined angle,
A first imaging device that is mounted with an infrared transmission filter and images the shape of the annular front view of the hot cylindrical workpiece;
A circle of the hot cylindrical workpiece is disposed at a position a predetermined distance away from the first imaging device so that a parallax with respect to the hot cylindrical workpiece is generated, and an infrared transmission filter is attached. A second imaging device for imaging an annular frontal view shape;
An imaging command is simultaneously given to the first imaging device and the second imaging device, and an annular front view shape of the hot cylindrical workpiece is stereo-photographed every time it is rotated by a certain angle, and the first imaging device is provided. An image capturing unit that obtains and stores a left image from the imaging device and a right image from the second imaging device;
For each of the left image and the right image, a feature point detection window is set, and an outer diameter edge point, an inner diameter edge point, and a rear inner diameter are feature points in an annular front view shape of the hot cylindrical workpiece. A feature point detector for detecting edge points;
From the feature point in the left image and the feature point in the right image corresponding to the feature point, an outer diameter dimension, an inner diameter dimension, and a diameter dimension measurement value of the hot cylindrical workpiece based on a stereo method. A diameter dimension calculation unit for obtaining the inner diameter dimension on the back side ;
The overall shape calculation for storing the diameter dimension measurement value obtained for each rotation of the hot cylindrical workpiece at a predetermined angle for the half rotation of the workpiece so as to obtain the diameter dimension information indicating the shape of the entire circumference of the hot cylindrical workpiece. And
A shape measuring apparatus for a hot cylindrical workpiece characterized by comprising:
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