JP6094502B2 - Bending shape measuring device and bending shape measuring method of rod-shaped body - Google Patents
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Description
本発明は、丸棒鋼や円管鋼等の棒状体を長手方向に搬送する搬送ラインにおいて、その曲がり量をオンラインで測定する棒状体の曲がり形状測定装置および曲がり形状測定方法に関する。 The present invention relates to a bent shape measuring apparatus and a bent shape measuring method for a rod-shaped body that measures the amount of bending on-line in a conveyance line that conveys a rod-shaped body such as round steel bar or circular pipe steel in the longitudinal direction.
丸棒鋼や円管鋼などの棒状体の曲がりは、品質上重要な管理項目であり、曲がりを精度良く測定するために様々な方法がとられている。
棒状体の曲がりを測定する方法としては、測定者が直尺などを用いて測定する手動測定による測定方法や、距離計等のセンサを用いて曲がりを測定する自動測定による測定方法等がある。一般的に、手動測定による測定方法は、高い精度で測定はできるが、自動測定に比べて作業の手間や時間がかかる。このため、棒状体の曲がりを測定する方法としては、高い精度で曲がりを測定できる自動測定による曲がり測定方法が求められている。
The bending of a rod-like body such as a round steel bar or a circular pipe steel is an important management item in terms of quality, and various methods have been taken to accurately measure the bending.
As a method of measuring the bending of the rod-shaped body, there are a measuring method by manual measurement that is measured by a measurer using a straight scale, a measuring method by automatic measurement that measures bending by using a sensor such as a distance meter, and the like. In general, the measurement method by manual measurement can measure with high accuracy, but requires more labor and time than the automatic measurement. For this reason, as a method for measuring the bending of the rod-like body, there is a demand for a bending measuring method by automatic measurement that can measure the bending with high accuracy.
例えば、特許文献1には、棒状体である円筒状長尺材料の搬送方向に等間隔に設けられた3個以上の変位センサによって、搬送方向と直交する方向の変位を距離d/mだけ搬送される毎に測定し、変位の測定値と形状データを関連付ける行列式を局所的な曲がり量が0と仮定して解くことにより、局所的な曲がりが小さい材料の材料全長に渡る曲がり形状を求める方法が開示されている。
For example, in
しかし、特許文献1に開示された曲がり形状測定方法では、棒状体の曲がりの演算方法が複雑であるため、リアルタイムで演算結果が必要な場合、演算処理時間が長くなるという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、棒状体の曲がり形状を短い演算処理時間で算出することができる棒状体の曲がり形状測定装置および曲がり形状測定方法を提供することを目的としている。
However, the bending shape measuring method disclosed in
Therefore, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and a bent shape measuring device and a bent shape of a rod-like body capable of calculating the bent shape of the rod-like body in a short calculation processing time. The purpose is to provide a measurement method.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る棒状体の曲がり形状測定装置は、搬送される棒状体の搬送経路に沿って、一定距離を保って配設され、棒状体の搬送方向と直交する平面内において互いに交差する2方向から棒状体の位置を連続して検出する少なくとも3つのエッジ検出部と、エッジ検出部の検出結果のうち、一定距離で区切られた棒状体の長手方向の検出位置に対応する複数の検出結果であるエッジデータを抽出するエッジデータ抽出部と、少なくとも、エッジデータに含まれる複数の検出結果のうち、同じ検出位置における検出結果同士を合わせ込むことで、2方向の各々の方向における棒状体の長手方向の曲がりを示すプロフィールを導出するプロフィール導出部と、2方向の各々の方向におけるプロフィールを合成することで、棒状体の長手方向の曲がりを示す合成プロフィールを導出する合成プロフィール導出部と、を備え、エッジデータ抽出部は、検出結果のうち、互いに異なる検出位置に対応した複数のエッジデータを抽出し、プロフィール導出部は、各エッジデータに含まれる複数の検出結果のうち、同じ検出位置における検出結果同士を合わせ込むことで、2方向の各々の方向における棒状体の長手方向の曲がりを示す複数の第1のプロフィールを導出する第1のプロフィール導出部と、複数の第1のプロフィールに基づいて、棒状体の長手方向の曲がりを示す第2のプロフィールをプロフィールとして導出する第2のプロフィール導出部と、を有する。 In order to achieve the above-mentioned object, the bent shape measuring apparatus for a rod-shaped body according to one aspect of the present invention is disposed at a constant distance along the transport path of the transported rod-shaped body, and the transport direction of the rod-shaped body And at least three edge detectors that continuously detect the position of the rod-shaped body from two directions intersecting each other in a plane orthogonal to each other, and the longitudinal direction of the rod-shaped body divided by a certain distance among the detection results of the edge detector By combining the detection results at the same detection position among the plurality of detection results included in the edge data, the edge data extraction unit that extracts edge data that is a plurality of detection results corresponding to the detection position of A profile deriving unit for deriving a profile indicating the bending in the longitudinal direction of the rod-shaped body in each of the two directions and a profile in each of the two directions are combined. In Rukoto comprises a synthetic profile deriving unit that derives a synthetic profiles showing the bending of the longitudinal rod member, the edge data extraction section, among the detection result, a plurality of edge data corresponding to the different detection positions from each other The profile deriving unit extracts the plurality of detection results included in each edge data, and combines the detection results at the same detection position to show the bending in the longitudinal direction of the rod-shaped body in each of the two directions. A first profile derivation unit for deriving a plurality of first profiles, and a second profile derivation for deriving a second profile indicating a longitudinal bending of the rod-like body as a profile based on the plurality of first profiles. and parts, that have a.
また、この曲がり形状測定装置において、第2のプロフィール導出部は、複数の第1のプロフィールを、回転および平行移動により補正し、合成することで第2のプロフィールを導出してもよい。 Further, the curved shape measuring apparatus of this, the second profile deriving unit, a plurality of first profile, corrected by rotation and translation, may derive second profile by synthesizing.
また、本発明の一態様に係る棒状体の曲がり形状測定方法は、搬送される棒状体の搬送経路に沿って、一定距離を保って配設され、棒状体の搬送方向と直交する平面内において互いに交差する2方向から棒状体の位置を一定間隔で連続して検出する3つのエッジ検出装置の検出結果のうち、一定距離で区切られた棒状体の長手方向の検出位置に対応する複数の検出結果であるエッジデータを抽出するエッジデータ抽出工程と、エッジデータ抽出工程の後、少なくとも、エッジデータに含まれる複数の検出結果のうち、同じ検出位置における検出結果同士を合わせ込むことで、2方向の各々の方向における棒状体の長手方向の曲がりを示すプロフィールを導出するプロフィール導出工程と、プロフィール導出工程の後、2方向の各々の方向におけるプロフィールを合成することで、棒状体の長手方向の曲がりを示す合成プロフィールを導出する合成プロフィール導出工程と、を含み、エッジデータ抽出工程の際、検出結果のうち、互いに異なる検出位置に対応した複数のエッジデータを抽出し、プロフィール導出工程の際、各エッジデータに含まれる複数の検出結果のうち、同じ検出位置における検出結果同士を合わせ込むことで、2方向の各々の方向における棒状体の長手方向の曲がりを示す複数の第1のプロフィールを導出し、複数の第1のプロフィールに基づいて、棒状体の長手方向の曲がりを示す第2のプロフィールをプロフィールとして導出する。 Further, the method for measuring the bent shape of the rod-shaped body according to one aspect of the present invention is arranged in a plane perpendicular to the conveyance direction of the rod-shaped body, which is disposed at a constant distance along the conveyance path of the rod-shaped body to be conveyed. Among the detection results of the three edge detection devices that continuously detect the positions of the rod-shaped bodies from two directions intersecting each other at a predetermined interval, a plurality of detections corresponding to the detection positions in the longitudinal direction of the rod-shaped bodies separated by a certain distance Edge data extraction step for extracting the edge data as a result, and after the edge data extraction step, at least two detection results included in the edge data are combined in the two directions by combining the detection results at the same detection position. A profile deriving step for deriving a profile indicating the longitudinal bending of the rod-shaped body in each direction, and after the profile deriving step, in each of the two directions. By combining the profile that, seen containing a synthetic profile deriving step of deriving a synthetic profiles showing the bending of the longitudinal rod member, and when the edge data extraction step, out of the detection result, corresponding to the different detection positions from each other The plurality of edge data is extracted, and in the profile derivation step, among the plurality of detection results included in each edge data, the detection results at the same detection position are combined with each other so that the rod-shaped body in each of the two directions A plurality of first profiles indicating the longitudinal bending of the rod-shaped body are derived as profiles based on the plurality of first profiles .
さらに、この棒状体の曲がり形状測定方法において、エッジデータ抽出工程の際、第2のプロフィール導出工程の際、複数の第1のプロフィールを、回転および平行移動により補正し、合成することで第2のプロフィールを導出してもよい。 Et al is, in bent shape measuring method of the rod-like body, when the edge data extraction step, when the second profile deriving step, a plurality of first profile that is corrected by rotation and translation, to synthesize A second profile may be derived.
本発明に係る棒状体の曲がり形状測定装置および曲がり形状測定方法によれば、棒状体の曲がり形状を短い演算処理時間で算出することが可能となる。 According to the bent shape measuring apparatus and the bent shape measuring method of the present invention, the bent shape of the rod-like body can be calculated in a short calculation processing time.
以下、本発明を実施するための形態(以下、実施形態という。)を、図面を参照しながら詳細に説明する。
<1.第1の実施形態>
[1−1.装置構成]
まず、図1および図2を参照して、本発明の第1の実施形態に係る曲がり形状測定装置20aについて説明する。図1に示すように、曲がり形状測定装置20aは、長手方向をZ軸方向としてZ軸の正方向に搬送される棒状体10の長手方向の曲がり形状を測定する。棒状体10は、丸棒鋼や円管鋼等であり、図1に図示した例では、縦断面が円からなり、円の直径が90〜260ミリメートル程度の丸棒鋼である。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the drawings.
<1. First Embodiment>
[1-1. Device configuration]
First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the bending
本実施形態に係る曲がり形状測定装置20aは、案内ロール30a,30bと、エッジ位置検出部40a,40b,40cと、棒状体検出用センサ50と、コントローラ60a,60b,60c,60d,60e,60fと、演算装置70aとを備える。
案内ロール30a,30bは、軸方向断面が軸方向の中央部から両端部に行くにしたがって徐々に径が大きくなるV字状あるいは鼓状に形成されたロールである。図1に図示した例では、案内ロール30aは、棒状体10の搬送方向の上流側に設けられ、案内ロール30bは、棒状体10の搬送方向の下流側に設けられる。
The bending
The guide rolls 30a and 30b are rolls formed in a V shape or a drum shape in which the diameter gradually increases from the axial center to both ends. In the example illustrated in FIG. 1, the
3つのエッジ位置検出部40a,40b,40cは、2本の案内ロール30a,30bの間に棒状体10の搬送方向に並んで、一定距離を保って配設される。このうち、エッジ位置検出部40aは棒状体10の搬送方向の最も上流側に設けられ、エッジ位置検出部40cは棒状体10の搬送方向の最も下流側に設けられる。本実施形態では、エッジ位置検出部40a,40b,40cは、互いに500ミリメートルずつ離れて配設される。
エッジ位置検出部40a,40b,40cは、X軸方向に平行に配設された位置検出器42a,42b,42cと、Y軸方向に平行に設けられた位置検出器44a,44b,44cとを備える。図1に図示した例では、エッジ位置検出部40aには位置検出器42aと位置検出器44aとが設けられ、エッジ位置検出部40bには位置検出器42bと位置検出器44bとが設けられ、エッジ位置検出部40cには位置検出器42cと位置検出器44bとが設けられる。図1および図2に図示した例では、X軸は水平面から+45度傾いた軸であり、Y軸は水平面から+135度傾いた軸である。また、同じエッジ位置検出部40a,40b,40cに設けられた位置検出器42a,42b,42cと位置検出器44a,44b,44cとは、略同一面内でそれぞれ直交し、棒状体10の搬送方向に僅かにずれた距離にそれぞれ配置される。
The three
The
位置検出器42a,42b,42cは、それぞれ投光器422a,422b,422cと、受光器424a,424b,424cとからなるレーザ式またはLED式の投受光式センサであり、棒状体10の径方向端部(エッジ)を検出することができる。同様に、位置検出器44a,44b,44cは、それぞれ投光器442a,442b,442cと、受光器444a,444b,444cとからなる投受光式センサである。
The
図2は、エッジ位置検出部40aにおける構成を示す正面図である。なお、エッジ位置検出部40b,40cにおける構成は図示しないが、後述するエッジ位置検出部40aと同様の構成を備えるものとする。
図2に図示したように、位置検出器42aは、棒状体10を挟んでX軸方向に対向して配置される投光器422aと受光器424aとかならなる。位置検出器42aは、投光器422aから出射されるY軸方向に帯状となるレーザ光またはLED光を、光電変換素子がY軸方向に配列された受光器424aで受けるように構成されている。ここで、投光器422aは、レーザ光またはLED光が棒状体10の下側を照射するように配置される。
位置検出器42aは、投光器422aからの光を棒状体10が遮ることにより生ずる影の部分の長さを受光器424aで検出することによりY軸方向の棒状体10のエッジ位置を測定する。また、位置検出器42aは、測定したエッジ位置をエッジ位置検出結果として、コントローラ60aに出力する。エッジ位置検出結果は、少なくとも、棒状体10の先端からの長手方向の長さを示す検出位置と、各検出位置において検出されたエッジ位置と、検出時間とを示すデータである。
FIG. 2 is a front view showing the configuration of the
As illustrated in FIG. 2, the
The
また、位置検出器44aは、図2に示すように、投光器442aと受光器444aとかならなる。位置検出器44aは、位置検出器42aに比べ、投光器442aと受光器444aとが対向する方向、レーザ光またはLED光が帯状をなす方向、光電変換素子の配列方向、および棒状体10の位置測定方向が異なるだけで、その他の構成は位置検出器42aと同様に構成されている。すなわち、投光器442aと受光器444aとは、X軸方向の棒状体10のエッジ位置が測定できるように、Y軸方向に棒状体10を挟むように対向して配置される。受光器444aは、X軸方向に配列される光電変換素子により、投光器442aから出射されるX軸方向に帯状となるレーザ光を受ける。また、投光器442aは、レーザ光またはLED光が棒状体10の下側を照射するように配置される。
Further, the
また、位置検出器42aおよび位置検出器44aは、搬送される棒状体10のエッジ位置の検出を、一定間隔で連続して検出する。例えば、位置検出器42aおよび位置検出器44aは、棒状体10の先端が案内ロール30aを通過してから、棒状体10の尾端が案内ロール30bを通過するまでの間、0.8ミリ秒間隔でエッジ位置を検出する。
コントローラ60a,60b,60c,60d,60e,60fは、位置検出器42a,42b,42c,44a,44b,44cにそれぞれ接続して設けられる。コントローラ60a,60b,60c,60d,60e,60fは、接続された位置検出器42a,42b,42c,44a,44b,44cから送信されるエッジ位置検出結果を受信し、受信したエッジ位置検出結果を演算装置70aに送信する。
Further, the
The
棒状体検出用センサ50は、接触式、光学反射式または光学透過式の位置検出センサであり、曲がり形状測定装置20aの上流側で搬送される棒状体10を検出する。例えば、棒状体検出用センサ50は、曲がり形状測定装置20aの上流側の所定位置において、棒状体10の先端や尾端の通過を検出する。棒状体検出用センサ50の検出結果は、演算装置70aに送信される。
演算装置70aは、変位量算出部71aと、記憶部72aと、エッジデータ抽出部73aと、プロフィール導出部74aと、合成プロフィール導出部75aとを有する。
The rod-like
The
変位量算出部71aは、コントローラ60a,60b,60c,60d,60e,60fから送信されるエッジ位置検出信号と、後述する記憶部72aに予め記憶された基準位置とに基づいて、棒状体10の変位量を変位量算出結果として算出する。変位量は、棒状体10のエッジ位置の基準位置との差であり、詳細については後述する。
記憶部72aは、変位量算出部71aで算出された変位量算出結果、後述する基準位置、エッジデータ、プロフィール等の各データを記憶する。
エッジデータ抽出部73aは、記憶部72aに記憶された変位量算出結果のうち、エッジ位置検出部40a,40b,40cが設けられた一定距離に相当する距離で区切られた検出位置に対応した複数の変位量算出結果をエッジデータとして抽出する。
Based on the edge position detection signal transmitted from the
The storage unit 72a stores the displacement amount calculation result calculated by the displacement amount calculation unit 71a, and each data such as a reference position, edge data, and profile, which will be described later.
The edge data extraction unit 73a includes a plurality of detection positions corresponding to detection positions separated by a distance corresponding to a fixed distance provided with the edge
本実施形態では、エッジ位置検出部40a,40b,40cが500ミリメートル間隔で配設されているため、エッジデータは、長手方向に500ミリメートル間隔で区切られた棒状体10の位置における変位量算出結果となる。例えば、棒状体10の長手方向の長さが2400ミリメートルである場合、エッジデータ抽出部73aは、0ミリメートル、500ミリメートル、1000ミリメートル、1500ミリメートル、2000ミリメートルの検出位置を含む変位量算出結果をエッジデータとして抽出する。また、エッジデータ抽出部73aは、X軸方向およびY軸方向の2方向それぞれについてのエッジデータを抽出する。
In this embodiment, since the edge
プロフィール導出部74aは、エッジデータ抽出部73aが抽出したエッジデータに基づいて、X軸方向およびY軸方向それぞれにおける長手方向の曲がり形状であり、長手方向の複数個所での変位量を示すプロフィールを導出する。本実施形態におけるプロフィール導出部74aは、第1のプロフィール導出部742aを備え、プロフィールとして第1のプロフィールを導出する。第1のプロフィール導出部742aは、抽出されたエッジデータに含まれる複数の変位量算出結果のうち、棒状体10の長手方向の同じ位置における変位量同士を合わせ込むことで、第1のプロフィールを導出する。第1のプロフィールは、1つのエッジデータに基づいて導出されるプロフィールである。
合成プロフィール導出部75aは、プロフィール導出部74aが導出したX軸方向およびY軸方向の2方向それぞれについての第1のプロフィールを合成することで、棒状体10の長手方向の曲がりを示す合成プロフィールを導出する。
Based on the edge data extracted by the edge data extraction unit 73a, the
The composite
[1−2.曲がり形状の測定方法]
(1−2−1.測定方法の概略)
次に、図3を参照して、本実施形態に係る曲がり形状測定装置20aにおけるプロフィールの導出方法の概略を説明する。図3は、エッジ位置検出部40a,40b,40cによるエッジ位置検出結果から抽出されるエッジデータ、および導出される第1のプロフィールを示す説明図である。図3に図示した例では、エッジ位置検出部40a,40b,40cが検出したエッジ位置検出結果のうち、エッジデータとして検出時間t1,t4,t7,t10,t13におけるエッジ位置検出結果を用い、第1のプロフィールを導出する。
[1-2. Measuring method of bent shape]
(1-2-1. Overview of Measurement Method)
Next, with reference to FIG. 3, the outline of the profile derivation method in the bending
図3に示すように、各検出時間t1,t4,t7,t10,t13におけるエッジ位置検出結果は、他の検出時間におけるエッジ位置検出結果と、同じ検出位置での検出結果を有する。例えば、検出時間t1におけるエッジ位置検出結果は、検出時間t4におけるエッジ位置検出結果と同様に、500ミリメートルおよび1000ミリメートルの検出位置におけるエッジ位置検出結果を有する。また、例えば、検出時間t4におけるエッジ位置検出結果は、検出時間t1およびt7と同様に、500ミリメートル、1000ミリメートル、1500ミリメートルの検出位置におけるエッジ位置検出結果を有する。このとき、異なる検出時間における同じ検出位置の結果同士を合成し、エッジデータとして抽出された複数のエッジ位置検出結果全てに対してこの処理を行うことにより、第1のプロフィールが導出される。
このような導出方法により、図3に図示した例では、棒状体10の全長3400ミリメートルのうち、0ミリメートル〜3000ミリメートルまでの長さの曲がり形状を示す第1のプロフィールを導出することができる。
As shown in FIG. 3, the edge position detection results at the detection times t1, t4, t7, t10, and t13 have detection results at the same detection positions as the edge position detection results at other detection times. For example, the edge position detection result at the detection time t1 has the edge position detection result at the detection positions of 500 millimeters and 1000 millimeters, similarly to the edge position detection result at the detection time t4. Further, for example, the edge position detection result at the detection time t4 has the edge position detection result at the detection positions of 500 millimeters, 1000 millimeters, and 1500 millimeters similarly to the detection times t1 and t7. At this time, the first profile is derived by combining the results of the same detection positions at different detection times and performing this process on all of the plurality of edge position detection results extracted as edge data.
With such an derivation method, in the example illustrated in FIG. 3, it is possible to derive the first profile indicating a bent shape with a length of 0 to 3000 mm out of the total length of 3400 mm of the rod-shaped
(1−2−2.測定方法の詳細説明)
次に、図3〜6を参照して、本実施形態に係る曲がり形状測定装置20aにおける棒状体10の曲がり形状の測定方法の詳細を説明する。本実施形態では、棒状体10の曲がり形状として、第1のプロフィールおよび合成プロフィールを導出する。合成プロフィールは、X軸方向およびY軸方向のプロフィールを合成して得られるプロフィールであり、棒状体10の搬送方向に垂直なX−Y平面に平行な面において棒状体10のエッジ位置の基準位置からずれている最大値を示す。
(1-2-2. Detailed Description of Measurement Method)
Next, with reference to FIGS. 3-6, the detail of the measuring method of the bending shape of the rod-shaped
まず、図4に示すように、エッジ位置検出部40a,40b,40cは、X軸方向およびY軸方向の棒状体10のエッジ位置を検出する(S100)。検出したエッジ位置検出結果は、コントローラ60a,60b,60c,60d,60e,60fをそれぞれ介して送信され、記憶部72aに記憶される。なお、エッジ位置検出結果は、スケールやバリ等による異常値の影響を少なくするために、検出した値を均した値であってもよい。例えば、エッジ位置の検出結果は、0.8ミリ秒間隔で検出した値を連続した10点毎に平均して1点の値とした、8ミリ秒間隔のデータであってもよい。
First, as shown in FIG. 4, the
ステップS100において、エッジ位置の検出動作は、棒状体10の全長が検出されるように行われる。例えば、エッジ位置の検出動作は、棒状体10の先端が案内ロール30aを通過してから、棒状体10の尾端が案内ロール30bを通過するまで行われる。ここで、棒状体10が案内ロール30a,30bを通過したか否かは、棒状体検出用センサ50の検出結果に基づいて判断される。例えば、棒状体10の先端が案内ロール30aを通過したか否かは、棒状体検出用センサ50が案内ロール30a上を棒状体10の先端が通過したことを検出することで判断される。また、例えば、案内ロール30bを尾端が通過したか否かの判断は、棒状体検出用センサ50が案内ロール30a上を棒状体10の尾端が通過したことを検出した後、搬送速度に応じて所定時間経過したことで判断される。
In step S100, the edge position detection operation is performed so that the entire length of the rod-shaped
ステップS100の後、変位量算出部71aは、エッジ位置検出結果からX軸方向およびY軸方向における変位量を算出する(S104)。変位量は、エッジ位置検出結果と予め記憶部72aに記憶された基準位置との差として算出される。算出された変位量は、変位量算出結果として記憶部72aに記憶される。
ここで、図5を参照して、本実施形態における変位量の算出方法について詳細に説明する。変位量は、エッジ位置検出部40a,40b,40cのそれぞれの検出位置において、棒状体10のX軸方向およびY軸方向の径方向端部であるエッジが基準位置からどの程度ずれているかを示す値である。
After step S100, the displacement amount calculation unit 71a calculates displacement amounts in the X-axis direction and the Y-axis direction from the edge position detection result (S104). The displacement amount is calculated as a difference between the edge position detection result and a reference position stored in advance in the storage unit 72a. The calculated displacement amount is stored in the storage unit 72a as a displacement amount calculation result.
Here, with reference to FIG. 5, the calculation method of the displacement amount in this embodiment is demonstrated in detail. The displacement amount indicates how much the edge, which is the radial end of the rod-shaped
図5は、位置検出器42aで検出されるエッジ位置に基づいて棒状体10のY軸方向の変位量を算出する方法を説明する説明図である。棒状体10のY軸方向おける変位量Y1は、Y軸方向の下側のエッジ位置ymと予め設定されている基準位置yoとの差として算出される。
ここで、基準位置yoは、搬送ラインを停止させた状態で、曲がりがないとみなせる基準棒12を図1に示した2つの案内ロール30a,30b上に設置したときの基準棒12のエッジ位置である。本実施形態における曲がり形状測定方法では、基準棒12が案内ロール30a,30bにセットされ、棒状体10と同様にエッジ位置検出部40a,40b,40cによりエッジ位置が測定される。測定された基準棒12のエッジ位置は、基準位置yoとして記憶部72aに記憶される。
また、X軸方向の変位量X1は、Y軸方向と同様に、位置検出器44aで検出されるエッジ位置xmと予め設定されている基準位置xoとの差として算出される。なお、X軸方向における基準位置xoについてもY軸方向と同様に、基準棒12を用いて測定されたX軸方向のエッジ位置が、基準位置xoとして記憶部72aに記憶される。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a method of calculating the amount of displacement of the rod-shaped
Here, the reference position yo is the edge position of the
Further, the displacement amount X1 in the X-axis direction is calculated as a difference between the edge position xm detected by the
上記の算出方法を用いて、変位量算出部71aは、エッジ位置検出部40aにおけるX軸方向の変位量X1およびY軸方向の変位量Y1を算出する。同様に、変位量算出部71aは、エッジ位置検出部40bにおけるX軸方向の変位量X2およびY軸方向の変位量Y2を算出し、エッジ位置検出部40cにおけるX軸方向の変位量X3およびY軸方向の変位量Y3を算出する。
ステップS104の後、エッジデータ抽出部73aは、算出されたX軸方向およびY軸方向の変位量算出結果のうち、エッジ位置検出部40a,40b,40cの設置間隔に対応した一定間隔の複数の変位量算出結果をエッジデータとして抽出する(S108)。抽出された複数の変位量算出結果は、X軸方向およびY軸方向のエッジデータとして、記憶部72aに記憶される。
Using the above calculation method, the displacement amount calculation unit 71a calculates the displacement amount X1 in the X-axis direction and the displacement amount Y1 in the Y-axis direction in the edge
After step S104, the edge data extraction unit 73a has a plurality of constant intervals corresponding to the installation intervals of the edge
本実施形態ではエッジ位置検出部40a,40b,40cが500ミリメートル間隔で設けられているため、エッジデータは、500ミリメートル間隔の検出位置における変位量算出結果となる。図3に図示した例では、エッジデータは、0ミリメートル、500ミリメートル、1000ミリメートル、1500ミリメートル、2000ミリメートル、2500ミリメートル、3000ミリメートルの検出位置における変位量算出結果となる。なお、本実施形態では、全てのエッジ位置検出部40a,40b,40cにおいて、エッジ位置が検出された変位量算出結果を用いる。このため、全てのエッジ位置検出部40a,40b,40cにおける変位量が算出された、検出時間t1,t4,t7,t10,t13における変位量算出結果がエッジデータとして抽出される。
In this embodiment, since the edge
ステップS108の後、プロフィール導出部74aの第1のプロフィール導出部742aは、抽出されたエッジデータからX軸方向およびY軸方向の第1のプロフィールを導出する(S112)。第1のプロフィールは、エッジデータに含まれる複数の変位量算出結果のうち、同じ検出位置における変位量を合わせ込むことで導出される。
ステップS112におけるプロフィールの導出方法の詳細について、図6を参照して説明する。図6は、図4の検出時間t1,t4,t7におけるX軸方向の変位量算出結果と、変位量算出結果から導出されるX軸方向の第1のプロフィールを示すグラフである。図6に図示したグラフにおいて、横軸は検出位置を示し、縦軸は各検出位置における変位量を示す。図6に図示した例では、検出時間t1,t4,t7における変位量算出結果として、エッジ位置検出部40a,40b,40cのX軸方向のエッジ位置検出結果から算出される各検出位置におけるX軸方向の変位量がそれぞれ示される。図6に示す、変位量X1,X2,X3は、検出時間t1におけるエッジ位置検出部40a,40b,40cでのエッジ位置検出結果から算出される変位量である。また、変位量X’1,X’2,X’3は、検出時間t4におけるエッジ位置検出部40a,40b,40cでのエッジ位置検出結果から算出される変位量である。さらに、変位量X’’1,X’’2,X’’3は、検出時間t7におけるエッジ位置検出部40a,40b,40cでのエッジ位置検出結果から算出される変位量である。
After step S108, the first profile deriving unit 742a of the
Details of the profile derivation method in step S112 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a graph showing the displacement amount calculation result in the X-axis direction at the detection times t1, t4, and t7 of FIG. 4 and the first profile in the X-axis direction derived from the displacement amount calculation result. In the graph illustrated in FIG. 6, the horizontal axis indicates the detection position, and the vertical axis indicates the amount of displacement at each detection position. In the example illustrated in FIG. 6, the X-axis at each detection position calculated from the edge position detection results in the X-axis direction of the edge
ここで、搬送中の棒状体10には、動的な挙動である横振れや縦振れ(バウンド)等が生じるため、同じ検出位置について測定した変位量であっても、検出時間が異なることで変位量がずれる場合がある。このような横振れや縦振れは、棒状体10が曲がり形状を有することで、より発生しやすくなる。
Here, in the rod-
図6において、変位量X2と変位量X’1とは、共に棒状体10の先端から500ミリメートルの検出位置における変位量を示す。また、変位量X3と変位量X’2とX’’1とは、共に棒状体10の先端から1000ミリメートルの検出位置における変位量を示す。さらに、変位量X’3と変位量X’’2とは、共に棒状体10の先端から1500ミリメートルの検出位置における変位量を示す。これらの変位量は、棒状体10の搬送中に動的な挙動がなければ、各検出位置において異なる検出時間であっても同じ値を示す。しかし、図6のように動的な挙動が生じた場合、500ミリメートル、1000ミリメートル、1500ミリメートルの各検出位置における異なる検出時間での変位量は、それぞれ異なる値を示すことになる。
In FIG. 6, both the displacement amount X <b> 2 and the displacement amount X ′ <b> 1 indicate the displacement amount at the detection position of 500 mm from the tip of the rod-shaped
ステップS112では、このような動的挙動の影響を除くため、以下の方法で変位量算出結果を合わせ込むことで、第1のプロフィールを導出する。
まず、第1のプロフィール導出部742aは、検出時間t1における変位量算出結果に、検出時間t4における変位量算出結果を合わせ込む処理をする。このとき、検出時間t4における変位量X’1および変位量X’2を結ぶ直線を長手方向の長さ1500ミリメートルの位置まで延長させたときの変位量A’が算出される。変位量A’が算出された後、変位量A’と変位量X’3の差分である変化量l1が算出される。次に、検出時間t1における変位量X2および変位量X3を結ぶ直線を長手方向の長さ1500ミリメートルの位置まで延長させたときの変位量Aが算出される。変位量Aが算出された後、変位量Aに変化量l1が足し合わされた変位量Bが算出される。変位量Bは、検出時間t4における変位量X’3を、検出時間t1における変位量算出結果に合わせ込んだ値である。このため、変位量X1,X2,X3,Bからなる第1の補正エッジデータは、長手方向の長さが0ミリメートル〜1500ミリメートルにおけるX軸方向の変位量に相当する。
In step S112, in order to remove the influence of such dynamic behavior, the first profile is derived by combining the displacement amount calculation results by the following method.
First, the first profile deriving unit 742a performs processing for combining the displacement amount calculation result at the detection time t4 with the displacement amount calculation result at the detection time t1. At this time, the displacement amount A ′ when the straight line connecting the displacement amount X′1 and the displacement amount X′2 at the detection time t4 is extended to a position having a length of 1500 millimeters in the longitudinal direction is calculated. After the displacement amount A ′ is calculated, a change amount 11 that is a difference between the displacement amount A ′ and the displacement amount X′3 is calculated. Next, a displacement amount A is calculated when a straight line connecting the displacement amount X2 and the displacement amount X3 at the detection time t1 is extended to a position having a length of 1500 millimeters in the longitudinal direction. After the displacement amount A is calculated, a displacement amount B obtained by adding the change amount l1 to the displacement amount A is calculated. The displacement amount B is a value obtained by matching the displacement amount X′3 at the detection time t4 with the displacement amount calculation result at the detection time t1. Therefore, the first correction edge data composed of the displacement amounts X1, X2, X3, and B corresponds to the displacement amount in the X-axis direction when the length in the longitudinal direction is 0 millimeters to 1500 millimeters.
次いで、第1のプロフィール導出部742aは、算出された第1の補正エッジデータに、検出時間t7における変位量算出結果を合わせ込む処理をする。このとき、検出時間t7における変位量X’’1および変位量X’’2を結ぶ直線を長手方向の長さ2000ミリメートルの位置まで延長させたときの変位量A’’が算出される。変位量A’’が算出された後、変位量A’’と変位量X’’3の差分である変化量l2が算出される。次に、変位量X3および変位量Bを結ぶ直線を長手方向の長さ2000ミリメートルの位置まで延長させたときの変位量C’’が算出される。変位量C’’が算出された後、変位量C’’に変化量l2を足し合わせることにより、変位量B’が算出される。これにより、長手方向の長さが0ミリメートル〜2000ミリメートルにおけるX軸方向の変位量であるに相当する、変位量X1,X2,X3,B,B’からなる第2の補正エッジデータが算出される。
Next, the first profile deriving unit 742a performs a process of combining the displacement amount calculation result at the detection time t7 with the calculated first correction edge data. At this time, the displacement amount A ″ when the straight line connecting the displacement amount X ″ 1 and the displacement amount X ″ 2 at the detection time t7 is extended to a position having a length of 2000 millimeters in the longitudinal direction is calculated. After the displacement amount A ″ is calculated, a
さらに、第2の補正エッジデータが算出された後、算出される補正エッジデータに変位量算出結果が合わせ込まれる処理が繰り返されることで、最終的に抽出された変位量算出結果が全て合わせ込まれる。本実施形態では、図3に示すように、検出時間t1,t4,t7,t10,t13における変位量算出結果が合わせ込まれることで、図3の下に示す、X軸方向の第1のプロフィールが導出される。
なお、第1のプロフィール導出部742aは、Y軸方向の第1のプロフィールについても、上記のX軸方向の第1のプロフィールと同様の導出方法で導出する。
Further, after the second correction edge data is calculated, the process of combining the displacement amount calculation result with the calculated correction edge data is repeated, so that all the finally extracted displacement amount calculation results are combined. It is. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the displacement amount calculation results at the detection times t1, t4, t7, t10, and t13 are combined, so that the first profile in the X-axis direction shown at the bottom of FIG. Is derived.
Note that the first profile deriving unit 742a also derives the first profile in the Y-axis direction by the same derivation method as the first profile in the X-axis direction.
ステップS112の後、合成プロフィール導出部75aは、X軸方向およびY軸方向の第1のプロフィールから、合成プロフィールを導出する(S116)。合成プロフィールは、各検出位置において変位量Zで示され、第1のプロフィールであるX軸方向およびY軸方向における各検出位置での変位量を幾何学的な計算により合成することで算出される。例えば、mミリメートルの検出位置における、X軸方向の変位量がXm、Y軸方向の変位量がYmである場合、合成プロフィールとなる変位量Zmは、数式1で算出される。
After step S112, the synthesis
以上のように、本発明の第1の実施形態に係る曲がり形状測定装置20aは、一定距離で区切られた検出位置の変位量算出結果であるエッジデータを抽出し、エッジデータに同じ検出位置における変位量算出結果同士を合わせ込むことで、X軸方向およびY軸方向の第1のプロフィールを導出し、さらに合成プロフィールを導出する。これにより、本実施形態では、局部的な曲がり量を0として行列式を解くことで曲がり形状を算出する従来の曲がり形状の算出方法に対し、エッジデータを複雑な計算式を使用せずにプロフィールを幾何学的に近似することによって曲がり形状を容易に算出することができる。このため、曲がり形状を算出するための演算時間を削減でき、リアルタイムで測定結果を得ることができる。また、本実施形態では、エッジデータとして複数の変位量算出結果を用いることで、エッジ位置検出部40a,40b,40cが設けられた距離の全長よりも長い距離での棒状体10の曲がりを検出することができる。さらに、本実施形態では、搬送中の棒状体10の動的な挙動の影響を受けずに、曲がり形状を測定することができる。
As described above, the bending
<2.第2の実施形態>
[2−1.装置構成]
次に、図7〜16を参照して、本発明の第2の実施形態に係る曲がり形状測定装置20bについて説明する。
図7に示すように、本実施形態に係る曲がり形状測定装置20bは、案内ロール30a,30bと、エッジ位置検出部40a,40b,40cと、棒状体検出用センサ50と、コントローラ60a,60b,60c,60d,60e,60fと、演算装置70bとを備える。ここで、本実施形態における、案内ロール30a,30b、エッジ位置検出部40a,40b,40c、棒状体検出用センサ50、およびコントローラ60a,60b,60c,60d,60e,60fのそれぞれの構成は、第1の実施形態と同じである。
<2. Second Embodiment>
[2-1. Device configuration]
Next, with reference to FIGS. 7-16, the bending shape measuring apparatus 20b which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated.
As shown in FIG. 7, the bending shape measuring apparatus 20b according to the present embodiment includes guide rolls 30a and 30b, edge
演算装置70bは、変位量算出部71bと、記憶部72bと、エッジデータ抽出部73bと、プロフィール導出部74bと、合成プロフィール導出部75bとを備える。本実施形態における変位量算出部71bおよび記憶部72bのそれぞれの構成は、第1の実施形態の変位量算出部71aおよび記憶部72aと同じである。
エッジデータ抽出部73bは、初期位置を含むエッジデータと、初期位置を含むエッジデータから数2で算出される距離dnだけ移動した位置を含む少なくとも1つのエッジデータとの複数のエッジデータを記憶部72bに記憶された変位量算出結果から抽出する。本実施形態におけるエッジデータは、第1の実施形態と同様に、エッジ位置検出部40a,40b,40cが設けられた一定距離に相当する距離で区切られた棒状体10の長手方向の検出位置に対応した複数の変位量算出結果である。初期位置は、棒状体10の先端となる、0ミリメートルの検出位置である。
The
The edge data extraction unit 73b stores a plurality of edge data including edge data including an initial position and at least one edge data including a position moved from the edge data including the initial position by the distance dn calculated by
本実施形態では、第1の実施形態と同様にエッジ位置検出部40a,40b,40cが500ミリメートル間隔で配設されているため、エッジデータは、長手方向に500ミリメートル間隔で区切られた棒状体10の位置における変位量算出結果となる。
例えば、棒状体10の長手方向の長さが2400ミリメートルである場合、エッジデータ抽出部73bは、まず初期位置を含むエッジデータとして、棒状体10の長手方向の位置が0ミリメートル、500ミリメートル、1500ミリメートル、2000ミリメートルにおける変位量算出結果を第1のエッジデータとして抽出する。次に、エッジデータ抽出部73bは、棒状体10の長手方向の位置が(0+d1)ミリメートル、(500+d1)ミリメートル、(1500+d1)ミリメートル、(2000+d1)ミリメートルにおける変位量算出結果を第2のエッジデータとして抽出する。この抽出処理が繰り返され、最終的に、エッジデータ抽出部73bは、棒状体10の長手方向の位置が(0+dk−1)ミリメートル、(500+dk−1)ミリメートル、(1500+dk−1)ミリメートル、(2000+dk−1)ミリメートルにおける変位量算出結果を第kのエッジデータとして抽出し、合計でk個のエッジデータを抽出する。
In the present embodiment, since the edge
For example, when the longitudinal length of the rod-shaped
プロフィール導出部74bは、第1のプロフィール導出部742bと、第2のプロフィール導出部744bとを有する。本実施形態におけるプロフィール導出部74bは、最終的に第2のプロフィール導出部744bにて導出される第2のプロフィールを導出する。ここで、第1のプロフィールは、第1の実施形態と同様に、1つのエッジデータに基づいて導出される第1のプロフィールである。また、第2のプロフィールは、複数の第1のプロフィールを合成することで導出されるX軸方向およびY軸方向それぞれについてのプロフィールである。導出された第2のプロフィールは、記憶部72bに記憶される。
合成プロフィール導出部75bは、プロフィール導出部74bが導出したX軸方向およびY軸方向の2方向それぞれについてのプロフィールである、第2のプロフィールから、棒状体10の長手方向の曲がりを示す合成プロフィールを導出する。
The
The composite profile deriving unit 75b generates a composite profile indicating the bending in the longitudinal direction of the rod-shaped
[2−2.曲がり形状の測定方法]
(2−2−1.測定方法の概略)
次に、図8を参照して、本実施形態に係る曲がり形状測定装置20bにおけるプロフィールの導出方法の概略を説明する。図8は、エッジ位置検出部40a,40b,40cによるエッジ位置検出結果から抽出されるエッジデータ、および導出される複数のプロフィールを示す説明図である。図8に図示した例では、全長が3400ミリメートルの棒状体10について、サンプル数が3の条件でエッジ位置が検出される。このとき、数2で算出される距離dnは、d1が167ミリメートル、d2が333ミリメートルとそれぞれ算出される。
[2-2. Measuring method of bent shape]
(2-2-1. Overview of Measurement Method)
Next, an outline of a profile derivation method in the bending shape measuring apparatus 20b according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram showing edge data extracted from the edge position detection results by the edge
本実施形態におけるプロフィールの導出方法では、まず、第1のプロフィール導出部742bは、検出時間t1,t4,t7,t10,t13でのエッジ位置検出結果である第1のエッジデータを用いて、第1のエッジデータにおける第1のプロフィールを導出する。同様に、第1のプロフィール導出部742bは、検出時間t2、t5、t8、t11、t14でのエッジ位置検出結果である第2のエッジデータを用いて、第2のエッジデータにおける第1のプロフィールを導出する。さらに、第1のプロフィール導出部742bは、検出時間t3、t6、t9、t12、t15でのエッジ位置検出結果である第3のエッジデータを用いて、第3のエッジデータにおける第1のプロフィールを導出する。 In the profile derivation method in the present embodiment, first, the first profile derivation unit 742b uses the first edge data that is the edge position detection result at the detection times t1, t4, t7, t10, and t13, to A first profile in one edge data is derived. Similarly, the first profile deriving unit 742b uses the second edge data that is the edge position detection results at the detection times t2, t5, t8, t11, and t14, and uses the first profile in the second edge data. Is derived. Furthermore, the first profile deriving unit 742b uses the third edge data that is the edge position detection results at the detection times t3, t6, t9, t12, and t15 to obtain the first profile in the third edge data. To derive.
上記3つの第1のプロフィールが導出された後、第2のプロフィール導出部744bは、これら3つの第1のプロフィールを合成することで、第2のプロフィールを導出する。ここで、搬送中に棒状体10の動的挙動がある場合、図8に示すように、異なる第1のプロフィールにおいて同じ検出位置でも異なる変位量を示す。そこで、本実施形態では、第1のプロフィールそれぞれについて、後述する回転補正および平行移動補正により、動的挙動の影響をなくすことが可能となる。
このような導出方法により、図8に図示した例では、棒状体10の全長3400ミリメートルのうち、0ミリメートル〜3333ミリメートルまでの長さの曲がり形状を示す第1のプロフィールを導出することができる。
After the three first profiles are derived, the second
According to such a derivation method, in the example illustrated in FIG. 8, it is possible to derive the first profile indicating a bent shape having a length from 0 millimeters to 3333 millimeters out of the total length of 3400 millimeters of the rod-
(2−2−2.測定方法の詳細説明)
次に、図8〜16を参照して、本実施形態に係る曲がり形状測定装置20bにおける棒状体10の曲がり形状の測定方法の詳細を説明する。本実施形態では、棒状体10の曲がり形状として、第1のプロフィール、第2のプロフィールおよび合成プロフィールを導出方法する。
まず、エッジ位置検出部40a,40b,40cは、X軸方向およびY軸方向の棒状体10のエッジ位置を検出する(S200)。検出したエッジ位置検出結果は、コントローラ60a,60b,60c,60d,60e,60fをそれぞれ介して送信され、記憶部72bに記憶される。ステップS200は、ステップS100と同じ処理である。
(2-2-2. Detailed Description of Measurement Method)
Next, with reference to FIGS. 8-16, the detail of the measuring method of the bending shape of the rod-shaped
First, the edge
次いで、変位量算出部71bは、エッジ位置検出結果からX軸方向およびY軸方向における変位量を算出する(S204)。算出された変位量は、変位量算出結果として記憶部72bに記憶される。ステップS204は、ステップS104と同じ処理である。
さらに、エッジデータ抽出部73bは、算出された変位量算出結果のうち、初期位置を含むX軸方向およびY軸方向の第1のエッジデータを抽出する(S208)。エッジデータは、エッジ位置検出部40a,40b,40cの設置間隔に対応した一定間隔の複数の変位量算出結果である。また、初期位置は、棒状体10の先端となる、0ミリメートルの検出位置である。抽出されたエッジデータは、記憶部72bに記憶される。
Next, the displacement amount calculation unit 71b calculates displacement amounts in the X-axis direction and the Y-axis direction from the edge position detection result (S204). The calculated displacement amount is stored in the storage unit 72b as a displacement amount calculation result. Step S204 is the same process as step S104.
Further, the edge data extraction unit 73b extracts first edge data in the X-axis direction and the Y-axis direction including the initial position from the calculated displacement amount calculation result (S208). The edge data is a plurality of displacement amount calculation results at regular intervals corresponding to the installation intervals of the edge
その後、第1のプロフィール導出部742bは、直前に抽出されたエッジデータからX軸方向およびY軸方向の第1のプロフィールを導出する(S212)。ステップS212では、直前にステップS208の処理が行われている場合、第1のプロフィール導出部742bは、第1のエッジデータにおける第1のプロフィールを導出する。また、直前に後述するステップS220の処理が行われている場合、第1のプロフィール導出部742bは、ステップS220で抽出されたエッジデータにおける第1のプロフィールを導出する。なお、ステップS212での、第1のプロフィールを導出する処理は、ステップS112での第1のプロフィール導出方法と同じである。 Thereafter, the first profile deriving unit 742b derives the first profiles in the X-axis direction and the Y-axis direction from the edge data extracted immediately before (S212). In step S212, when the process of step S208 is performed immediately before, the first profile deriving unit 742b derives the first profile in the first edge data. In addition, when the process of step S220 described later is performed immediately before, the first profile deriving unit 742b derives the first profile in the edge data extracted in step S220. Note that the process of deriving the first profile in step S212 is the same as the first profile deriving method in step S112.
次いで、エッジデータ抽出部73bは、直前のステップS212で用いられたエッジデータが第kのエッジデータか否かを判断する(S216)。
ステップS216において直前のステップS212で用いられたエッジデータが、第kのエッジデータでない場合、エッジデータ抽出部73bは、直前のステップS212で用いられたエッジデータから数2で算出される距離d1を移動した検出位置の変位量を含むエッジデータを抽出する(S220)。
例えば、直前のステップS212において第1のエッジデータが用いられた場合、エッジデータ抽出部73bは、第2のエッジデータを抽出する。第2のエッジデータは、数2から算出される距離d1ミリメートルの検出位置の変位量を少なくとも含むエッジデータである。また、例えば、直前のステップS212において第2のエッジデータが用いられた場合、エッジデータ抽出部73bは、第3のエッジデータを抽出する。第3のエッジデータは、数2から算出される距離d2ミリメートルの検出位置の変位量を少なくとも含むエッジデータである。
Next, the edge data extraction unit 73b determines whether the edge data used in the immediately preceding step S212 is the kth edge data (S216).
In step S216, when the edge data used in the immediately preceding step S212 is not the k-th edge data, the edge data extracting unit 73b calculates the distance d 1 calculated from
For example, when the first edge data is used in the immediately preceding step S212, the edge data extraction unit 73b extracts the second edge data. The second edge data is edge data including at least the displacement amount of the detection position with a distance d 1 millimeter calculated from
このように、ステップS212〜S220の処理が繰り返されることで、第1のエッジデータから第kのエッジデータまでのk個のエッジデータが抽出され、最終的にk個の第1のプロフィールがX軸方向およびY軸方向それぞれについて導出される。
一方、ステップS216において直前のステップS212で用いられたエッジデータが、第kのエッジデータである場合、第2のプロフィール導出部744bは、X軸方向およびY軸方向についてそれぞれ導出されたk個の第1のプロフィールからX軸方向およびY軸方向の基準プロフィールを抽出する(S224)。ここで、図8および図10を参照して、基準プロフィールの抽出方法について説明する。
As described above, by repeating the processes of steps S212 to S220, k pieces of edge data from the first edge data to the kth edge data are extracted, and finally the k first profiles are represented by X. It is derived for each of the axial direction and the Y-axis direction.
On the other hand, when the edge data used in step S212 immediately before in step S216 is the k-th edge data, the second
図10は、図8に示した第1のプロフィールの導出結果について、第1のプロフィールとその回帰直線を示す説明図である。図10に示すように、第1のエッジデータ、第2のエッジデータおよび第3のエッジデータにおける第1のプロフィールの回帰直線は、最小二乗法を用いた1次近似によりそれぞれ算出される。基準プロフィールは、算出された回帰直線の傾きの大きさが中央値となるいずれか一つの第1のプロフィールである。図10に示したX軸方向の処理例では、回帰直線の傾きが中央値となる第1のエッジデータにおける第1のプロフィールが基準プロフィールとして抽出される。 FIG. 10 is an explanatory diagram showing the first profile and its regression line for the derivation result of the first profile shown in FIG. As shown in FIG. 10, the regression lines of the first profile in the first edge data, the second edge data, and the third edge data are respectively calculated by first-order approximation using the least square method. The reference profile is any one of the first profiles in which the calculated magnitude of the slope of the regression line is the median value. In the processing example in the X-axis direction shown in FIG. 10, the first profile in the first edge data in which the slope of the regression line becomes the median value is extracted as the reference profile.
ステップS224の後、第2のプロフィール導出部744bは、基準プロフィールに基づいて、第1のプロフィールを回転補正する(S228)。回転補正は、基準プロフィールの回帰直線の傾きに合わせて、基準プロフィール以外の第1のプロフィールの各プロットを回転させる処理である。図10に図示した例では、長手方向の位置を示す軸をP軸とし、変位量であるプロフィールを示す軸をQ軸とした場合、基準プロフィールを除いた第1のプロフィールを示すP−Q平面内の各プロットについて数3で示す処理が行われる。
After step S224, the second
回転補正では、基準プロフィールを除いた各第1のプロフィールについて、各第1のプロフィールの初期測定位置を中心として、各プロットが角度θ分だけ回転される。図10に示す例では、第2のエッジデータにおける第1のプロフィールの回帰直線の傾きから算出される角度はαとなり、基準プロフィールである第1のエッジデータにおける第1のプロフィールの回帰直線の傾きから算出される角度はβとなる。したがって、第1のエッジデータにおける第1のプロフィールの各プロットが回転する角度θは、−(α−β)となる。このように、基準プロフィールを除いた各第1のプロフィールについて、回転補正が行われることにより、図10の状態から図11の状態に補正される。 In the rotation correction, for each first profile excluding the reference profile, each plot is rotated by an angle θ around the initial measurement position of each first profile. In the example shown in FIG. 10, the angle calculated from the slope of the regression line of the first profile in the second edge data is α, and the slope of the regression line of the first profile in the first edge data that is the reference profile. The angle calculated from is β. Therefore, the angle θ at which each plot of the first profile in the first edge data rotates is − (α−β). As described above, the rotation correction is performed on each first profile excluding the reference profile, whereby the state shown in FIG. 10 is corrected to the state shown in FIG.
ステップS228の後、第2のプロフィール導出部744bは、基準プロフィールに基づいて、第1のプロフィールを平行移動補正する(S232)。平行移動補正は、回転補正後の第1のプロフィールの各プロットをQ軸方向に平行移動する処理である。各プロットがQ軸方向へ平行移動する移動量は、各プロットのP座標における、第1のプロフィールの回帰直線から算出されるQ座標の値と、基準プロフィールの回帰直線から算出されるQ座標の値との差分から算出される。
図11を参照して、本実施形態における平行移動補正の詳細について、第2のエッジデータにおける第1のプロフィールについて平行移動補正する場合を例として説明する。
After step S228, the second
With reference to FIG. 11, the details of the translation correction in the present embodiment will be described by taking as an example the case of performing the translation correction on the first profile in the second edge data.
まず、各プロットについて第1のプロフィールの回帰直線および基準プロフィールの回帰直線から、各プロットのP座標に対応したQ座標の値が算出される。例えば、初期測定位置であるE1点の場合、座標が(pE1,qE1)であるので、第1のプロフィールの回帰直線および基準プロフィールの回帰直線の一次式から、P座標の値がpE1におけるY座標の値となるp’E1,p’’E1がそれぞれ算出される。
次いで、算出されたp’E1,p’’E1から(p’E1−p’’E1)で示される差分LE1が算出される。このような差分LEの算出処理が、E1〜E7の各プロットについて行われ、各プロットに対応した差分LE1〜LE7が算出される。
First, for each plot, the value of the Q coordinate corresponding to the P coordinate of each plot is calculated from the regression line of the first profile and the regression line of the reference profile. For example, in the case of the E1 point that is the initial measurement position, the coordinates are (p E1 , q E1 ), so that the value of the P coordinate is p E1 from the linear expression of the regression line of the first profile and the regression line of the reference profile. P ′ E1 and p ″ E1 which are the values of the Y coordinate at are respectively calculated.
Then, the difference L E1 represented by the calculated p 'E1, p''from E1 (p' E1 -p '' E1) is calculated. Calculation of such difference L E is performed for each plot of
さらに、算出された各プロットに対応した差分LE1〜LE7が平均されることで、平均の差分LEAが算出される。
その後、各プロットについて、平均の差分LEAだけQ軸方向に平行移動する処理が行われる。図12は、図11の状態から、第2のエッジデータおよび第3のエッジデータにおける第1のプロフィールについて、平行移動する処理がそれぞれ行われた後の状態を示すグラフである。図11および図12に図示した例では、第2のエッジデータにおける第1のプロフィールをQ軸の負方向側に平行移動し、第3のエッジデータにおける第1のプロフィールをQ軸の正方向側に平行移動する処理が行われる。
Further, the average difference L EA is calculated by averaging the differences L E1 to L E7 corresponding to the calculated plots.
Thereafter, for each plot, a process of translating in the Q-axis direction by the average difference LEA is performed. FIG. 12 is a graph showing a state after the process of translating the first profile in the second edge data and the third edge data from the state of FIG. 11 is performed. In the example illustrated in FIGS. 11 and 12, the first profile in the second edge data is translated to the negative direction side of the Q axis, and the first profile in the third edge data is converted to the positive direction side of the Q axis. The process of translating to is performed.
ステップS232の後、第2のプロフィール導出部744bは、第1のプロフィールからX軸方向およびY軸方向の第2のプロフィールを導出する(S236)。第2のプロフィールは、回転補正および平行移動補正された第1のプロフィールおよび基準プロフィールの複数の第1のプロフィールの各プロットが、最小二乗法により近似、あるいは平滑化処理されることで導出される。第2のプロフィールは、第1のプロフィールに比べ、棒状体10の長手方向に長い距離でプロフィールを示すことができ、検出位置の間隔を短くすることができる。したがって、第1のプロフィールでは、端部に不感体が生じる可能性があるのに対して、第2のプロフィールではサンプル数kを多くすることで端部の不感体をなくすことができる。さらに、検出間隔を短くすることで、曲がり形状の検出精度を高くすることができる。
After step S232, the second
本実施形態では、図13に示すように、第2のプロフィール導出部744bは、6次の基底関数で近似することで、第2のプロフィールとなる6次関数の曲線を導出する。なお、ステップS236では、スケールやバリ等による異常値の影響を少なくするために、Q座標であるプロフィールの値が所定範囲を超えるプロットを除外し、プロフィールの値が所定範囲のプロットのみを用いて処理が行われてもよい。例えば、所定範囲は、プロフィールの値が±32.5ミリメートルの範囲であってもよい。
ステップS236の後、合成プロフィール導出部75bは、X軸方向およびY軸方向の第2のプロフィールを0点補正する(S240)。0点補正は、第2のプロフィールに含まれるデータのうち、棒状体10の先端に最も近い検出位置のデータと、棒状体10の尾端に最も近い検出位置のデータとのプロフィールが同じ値となるように第2のプロフィールを回転させる処理である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 13, the second
After step S236, the composite profile deriving unit 75b corrects the second profile in the X-axis direction and the Y-axis direction by 0 points (S240). In the zero point correction, among the data included in the second profile, the data of the detection position closest to the tip of the rod-shaped
図14に図示した例では、棒状体10の先端に最も近い検出位置のデータとなるXt点のプロフィールと、尾端に最も近い検出位置のデータとなるXb点のプロフィールとが同じ値となるように、Xt点を支点とした回転をすることで0点補正が行われる。このとき、回転補正は、ステップS232と同様に行われ、Xt点およびXb点を通過する直線と、Xt点を通過しP軸に平行な直線とから成る角度θxを回転角度として処理が行われる。なお、Y軸方向の第2のプロフィールについても、X軸方向と同様に0点補正が行われる。
In the example illustrated in FIG. 14, the profile of the point Xt that is the data of the detection position closest to the tip of the rod-
ステップS240の後、合成プロフィール導出部75bは、X軸方向およびY軸方向の第2のプロフィールから、合成プロフィールを導出する(S244)。合成プロフィールは、ステップS240で補正された第2のプロフィールの各データについて、X軸方向およびY軸方向の同じ検出位置での変位量が、ステップS116と同様に合成されることで導出される。 After step S240, the synthesis profile deriving unit 75b derives a synthesis profile from the second profiles in the X-axis direction and the Y-axis direction (S244). The synthesized profile is derived by synthesizing the displacement amounts at the same detection position in the X-axis direction and the Y-axis direction for each data of the second profile corrected in step S240 in the same manner as in step S116.
以上のように、本発明の第2の実施形態に係る曲がり形状測定装置20bは、互いに異なる検出位置に対応した複数のエッジデータを抽出し、複数のエッジデータから導出される複数の第1のプロフィールを補正し、補正した複数の第1のプロフィールを合成することで第2のプロフィールを導出し、さらに合成プロフィールを導出する。これにより、本実施形態では、第1の実施形態における効果に加え、第1の実施形態よりも長い距離で測定ができ、不感体がないため、棒状体10の全長に渡って曲がり形状を測定することができる。また、本実施形態では、第1の実施形態よりも検出位置の間隔を短くすることができるので、より高い精度で曲がり形状を測定することができる。
As described above, the bending shape measuring apparatus 20b according to the second embodiment of the present invention extracts a plurality of edge data corresponding to different detection positions, and a plurality of first data derived from the plurality of edge data. The profile is corrected, a second profile is derived by combining the corrected first profiles, and a composite profile is further derived. Thereby, in this embodiment, in addition to the effect in 1st Embodiment, since it can measure at a distance longer than 1st Embodiment and there is no dead body, it measures a curved shape over the full length of the rod-shaped
<3.まとめ>
以上のように、本発明の上記実施形態に係る曲がり形状測定装置20a,20bは、搬送される棒状体10の搬送経路に沿って、一定距離を保って配設され、棒状体10の搬送方向と直交する平面内において互いに交差する2方向から該平面内における棒状体10のエッジ位置を一定間隔で連続して検出する少なくとも3つのエッジ位置検出部40a,40b,40cと、エッジ位置検出部40a,40b,40cが検出した検出結果のうち、一定距離で区切られた棒状体10の長手方向の位置に対応する複数の検出結果であるエッジデータを抽出するエッジデータ抽出部73a,73bと、少なくとも、エッジデータに含まれる複数の検出結果のうち、棒状体10の長手方向の同じ位置における検出結果同士を合わせ込むことで、2方向の各々の方向における棒状体10の長手方向の曲がりを示すプロフィールを導出するプロフィール導出部74a,74bと、2方向の各々の方向におけるプロフィールを合成することで、棒状体10の長手方向の曲がりを示す合成プロフィールを導出する合成プロフィール導出部75a,75bとをそれぞれ備える。これにより、棒状体10の曲がり形状を短い演算処理時間で算出することができる。
<3. Summary>
As described above, the bent
また、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態では、エッジ位置検出部40a,40b,40cは、Z軸方向に並んで3つ設けられるとしたが、かかる例に限定されない。例えば、エッジ位置検出部は、Z軸方向に並んで3つ以上設けられてもよい。
Moreover, although the preferred embodiment of this invention was described in detail, referring an accompanying drawing, this invention is not limited to this example. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
For example, in the above embodiment, the three edge
次に、本発明者が行った実施例を説明する。
実施例では、曲がり形状測定装置20bの構成および曲がり形状測定方法は、第2の実施形態と同様とし、棒状体10として長さ5530ミリメートル、直径160ミリメートルの丸棒の曲がり形状の測定を行った。
まず、図9に示すステップS200〜S208の処理が行われ、X軸方向およびY軸方向の各検出位置における変位量が算出された。本実施例では、エッジ位置検出部40a,40b,40cが500ミリメートルずつ離れて配置され、0.8ミリ秒間隔で棒状体10のエッジ位置が検出された。検出されたエッジ位置は、連続した10点毎に平均化され、8ミリ秒間隔の変位量算出結果として出力される。
Next, an example performed by the present inventor will be described.
In the example, the configuration of the bent shape measuring apparatus 20b and the bent shape measuring method were the same as those in the second embodiment, and the bent shape of a round bar having a length of 5530 mm and a diameter of 160 mm was measured as the rod-
First, the processes of steps S200 to S208 shown in FIG. 9 were performed, and the displacement amount at each detection position in the X-axis direction and the Y-axis direction was calculated. In the present embodiment, the
次いで、ステップS208の処理が行われ、その後ステップS212〜S220の処理が繰り返し行われた。本実施例では、サンプル数を36とし、X軸方向およびY軸方向でそれぞれ36個の第1のプロフィールが導出された。図15は、ステップS208〜S220の処理により導出されたX軸方向の36個の第1のプロフィールを示すグラフである。
さらに、ステップS224〜S232の処理が行われ、基準プロフィールに基づいて、X軸方向およびY軸方向の第1のプロフィールが補正された。図16は、ステップS232の平行移動補正後のX軸方向の36個の第1のプロフィールを示すグラフである。
Next, the process of step S208 was performed, and then the processes of steps S212 to S220 were repeatedly performed. In this example, the number of samples was 36, and 36 first profiles were derived in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively. FIG. 15 is a graph showing 36 first profiles in the X-axis direction derived by the processes in steps S208 to S220.
Further, the processes in steps S224 to S232 were performed, and the first profiles in the X-axis direction and the Y-axis direction were corrected based on the reference profile. FIG. 16 is a graph showing 36 first profiles in the X-axis direction after the parallel movement correction in step S232.
その後、ステップS236〜S240の処理が行われ、X軸方向およびY軸方向の第2のプロフィールが導出され、0点補正された。なお、ステップS236において、プロフィールの値が±32.5ミリメートルの範囲のプロットを用いて第2のプロフィールの導出が行われた。図17は、ステップS240の0点補正後のX軸方向およびY軸方向の第2のプロフィールを示すグラフである。
次いで、ステップS244の処理が行われ、合成プロフィールが導出された。
本実施例では、比較として、本実施例で用いた棒状体10について、ダイヤルゲージを用いた曲がり精密測定を行った。曲がり精密測定は、定盤上を長手方向に対して平行に走査可能なダイヤルゲージにより、長手方向に20ミリメートル間隔で棒状体10の曲がりの精密測定を行った。
Then, the process of step S236-S240 was performed, the 2nd profile of the X-axis direction and the Y-axis direction was derived | led-out, and 0 point correction | amendment was carried out. In step S236, the second profile was derived using a plot having a profile value in the range of ± 32.5 millimeters. FIG. 17 is a graph showing the second profiles in the X-axis direction and the Y-axis direction after the zero point correction in step S240.
Next, the process of step S244 was performed, and a synthesis profile was derived.
In this example, as a comparison, bending precision measurement using a dial gauge was performed on the rod-
図18は、本実施例により導出された合成プロフィールと、比較例である曲がり精密測定による計測プロフィールである。本実施例による合成プロフィールは、比較例に対して同様な曲がり形状を有し、変位量である曲がり量の差は、平均で−1.01ミリメートル、最大で−1.82ミリメートルと、許容誤差となる±2ミリメートル以内になった。また、本実施例では、上記の条件を用いることで、棒状体10の0ミリメートル〜5530ミリメートルの全長に渡って曲がり形状を測定することができた。さらに、本実施例では、棒状体10の曲がり形状をオンラインで測定することができ、従来の測定方法に比べて短時間かつ簡便に測定できた。
FIG. 18 shows a composite profile derived according to the present example and a measurement profile obtained by bending precision measurement as a comparative example. The composite profile according to this example has the same bent shape as that of the comparative example, and the difference in the amount of bending, which is the amount of displacement, is an average of −1.01 mm and a maximum of −1.82 mm. Was within ± 2 mm. Moreover, in the present Example, by using said conditions, the bending shape was able to be measured over the full length of the rod-shaped
以上の結果から、本発明に係る曲がり形状測定装置および測定方法により、棒状体の曲がり形状をオンラインで簡便に測定することができることが確認できた。 From the above results, it was confirmed that the bent shape of the rod-shaped body can be easily measured on-line by the bent shape measuring apparatus and the measuring method according to the present invention.
10 棒状体
12 基準棒
20a,20b 曲がり形状測定装置
30a,30b 案内ロール
40a,40b,40c エッジ位置検出部
42a,42b,42c,44a,44b,44c 位置検出器
422a,422b,422c,442a,442b,442c 投光器
424a,424b,424c,444a,444b,444c 受光器
50 棒状体検出センサ
60a,60b,60c,60d,60e,60f コントローラ
70a,70b 演算装置
71a,71b 変位量算出部
72a,72b 記憶部
73a,73b エッジデータ抽出部
74a,74b プロフィール導出部
742a,742b 第1のプロフィール導出部
744a,744b 第2のプロフィール導出部
75,75a,75b 合成プロフィール導出部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記エッジ検出部の検出結果のうち、前記一定距離で区切られた前記棒状体の長手方向の検出位置に対応する複数の前記検出結果であるエッジデータを抽出するエッジデータ抽出部と、
少なくとも、前記エッジデータに含まれる複数の前記検出結果のうち、同じ前記検出位置における前記検出結果同士を合わせ込むことで、前記2方向の各々の方向における前記棒状体の長手方向の曲がりを示すプロフィールを導出するプロフィール導出部と、
前記2方向の各々の方向における前記プロフィールを合成することで、前記棒状体の長手方向の曲がりを示す合成プロフィールを導出する合成プロフィール導出部と、
を備え、
前記エッジデータ抽出部は、前記検出結果のうち、互いに異なる前記検出位置に対応した複数の前記エッジデータを抽出し、
前記プロフィール導出部は、
各前記エッジデータに含まれる複数の前記検出結果のうち、同じ前記検出位置における前記検出結果同士を合わせ込むことで、前記2方向の各々の方向における前記棒状体の長手方向の曲がりを示す複数の第1のプロフィールを導出する第1のプロフィール導出部と、
複数の前記第1のプロフィールに基づいて、前記棒状体の長手方向の曲がりを示す第2のプロフィールを前記プロフィールとして導出する第2のプロフィール導出部と、
を有する棒状体の曲がり形状測定装置。 Along the transport path of the rod-shaped body to be transported, the edge position of the rod-shaped body in the plane is determined from two directions that are arranged at a constant distance and intersect each other in a plane orthogonal to the transport direction of the rod-shaped body. At least three edge detectors that detect in succession;
Among the detection results of the edge detection unit, an edge data extraction unit that extracts a plurality of edge data corresponding to the detection positions in the longitudinal direction of the rod-shaped body divided by the constant distance;
At least a profile showing the bending in the longitudinal direction of the rod-shaped body in each of the two directions by combining the detection results at the same detection position among the plurality of detection results included in the edge data. A profile deriving unit for deriving
A composite profile deriving unit for deriving a composite profile indicating bending in the longitudinal direction of the rod-shaped body by combining the profiles in each of the two directions;
Equipped with a,
The edge data extraction unit extracts a plurality of the edge data corresponding to the different detection positions from the detection result,
The profile deriving unit
By combining the detection results at the same detection position among the plurality of detection results included in each edge data, a plurality of bendings in the longitudinal direction of the rod-shaped body in each of the two directions are shown. A first profile deriving unit for deriving a first profile;
A second profile deriving unit for deriving, as the profile, a second profile indicating a bending in the longitudinal direction of the rod-like body, based on a plurality of the first profiles;
Rod-shaped body of the bending shape measuring apparatus that have a.
前記エッジデータ抽出工程の後、少なくとも、前記エッジデータに含まれる複数の前記検出結果のうち、同じ前記検出位置における前記検出結果同士を合わせ込むことで、前記2方向の各々の方向における前記棒状体の長手方向の曲がりを示すプロフィールを導出するプロフィール導出工程と、
前記プロフィール導出工程の後、前記2方向の各々の方向における前記プロフィールを合成することで、前記棒状体の長手方向の曲がりを示す合成プロフィールを導出する合成プロフィール導出工程と、
を含み、
前記エッジデータ抽出工程の際、前記検出結果のうち、互いに異なる前記検出位置に対応した複数の前記エッジデータを抽出し、
前記プロフィール導出工程の際、
各前記エッジデータに含まれる複数の前記検出結果のうち、同じ前記検出位置における前記検出結果同士を合わせ込むことで、前記2方向の各々の方向における前記棒状体の長手方向の曲がりを示す複数の第1のプロフィールを導出し、
複数の前記第1のプロフィールに基づいて、前記棒状体の長手方向の曲がりを示す第2のプロフィールを前記プロフィールとして導出することを特徴とする棒状体の曲がり形状測定方法。 Along the transport path of the rod-shaped body to be transported, the edge position of the rod-shaped body in the plane is determined from two directions that are arranged at a constant distance and intersect each other in a plane orthogonal to the transport direction of the rod-shaped body. Among the detection results of the three edge detection devices that detect continuously at a constant interval, a plurality of edge data that are the detection results corresponding to the detection positions in the longitudinal direction of the rod-shaped body divided by the predetermined distance are extracted. Edge data extraction process;
After the edge data extraction step, at least among the plurality of detection results included in the edge data, by combining the detection results at the same detection position, the rod-shaped body in each of the two directions A profile derivation step for deriving a profile indicating the longitudinal bending of
After the profile derivation step, by synthesizing the profiles in each of the two directions, a synthesis profile derivation step for deriving a synthesis profile indicating a bending in the longitudinal direction of the rod-shaped body;
Only including,
In the edge data extraction step, a plurality of the edge data corresponding to the detection positions different from each other are extracted from the detection results,
During the profile derivation process,
By combining the detection results at the same detection position among the plurality of detection results included in each edge data, a plurality of bendings in the longitudinal direction of the rod-shaped body in each of the two directions are shown. Deriving the first profile,
A method for measuring a bent shape of a rod-shaped body, wherein a second profile indicating a bending in the longitudinal direction of the rod-shaped body is derived as the profile based on the plurality of first profiles .
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