JP6733379B2

JP6733379B2 - 鋼片断面形状測定装置及び鋼片断面形状測定方法

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Publication number: JP6733379B2
Application number: JP2016139228A
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Inventors: 洸平大角
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Description

本発明は、搬送中の鋼片の断面形状を計測する鋼片断面形状測定装置及び鋼片断面形状測定方法に関する。

従来、厚鋼板等の厚みの測定に、γ線やＸ線を利用する技術や、レーザ光を利用する技術が採用されている。
γ線やＸ線を利用する技術は、鋼片を通過する際のγ線やＸ線の減衰量から鋼片の厚みを計測するもので、外乱等の影響が少ないという利点がある。一方、γ線やＸ線はビーム形状を絞り込むことができず、特定範囲の平均厚みの測定は可能であるものの、位置によって厚みにばらつきがある鋼片に対して、厚みを高分解能で測定することができない。更に、高精度で計測可能な厚みの上限は、Ｘ線の場合で数十ｍｍ程度、γ線の場合で百数十ｍｍ程度であり、厚みが２００ｍｍ以上の鋼片の厚み測定には適さない。

これに対して、特許文献１、２に具体例が開示されているレーザ光を利用する技術は、三角測量の原理を用いた高精度で応答性の高いレーザ距離計を鋼片の上下に配置し、各レーザ距離計から鋼片までの距離を基に、鋼片の厚みを計測する。レーザ光を利用する技術は、応答性が高く、計測スポット（レーザ光の径や、太さ）が細かく高分解能であり、しかも測定可能な厚みの制限がない。

特開２００４−１０８９６１号公報特開２００９−１０９３５５号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の装置は特定の箇所のみを厚み計測するものであり、厚鋼板のように厚みが均一なものを計測対象とする場合はよいが、幅圧下や表面疵の手入れを受けて、その表面が必ずしも平坦ではない鋼片が測定対象である場合、幅方向の特定箇所の厚みだけではなく幅方向全ての位置の厚み、さらには断面形状の測定が必要であり、それには適さないという課題があった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、幅方向で厚みが異なる鋼片の断面形状を計測可能な鋼片断面形状測定装置及び鋼片断面形状測定方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る鋼片断面形状測定装置は、パスラインを長手方向に搬送中の鋼片の断面形状を計測する鋼片断面形状測定装置であって、前記鋼片の上方から該鋼片の上面に垂直に該鋼片の幅方向に長い第１のライン光を照射して、該鋼片の幅方向に長いライン状の第１の反射光を該鋼片の上面で反射させる第１のレーザ照射部、及び、前記第１の反射光を斜め上方から撮像する第１の撮像部を有し、前記鋼片までの距離の計測値Ｄ１を求める第１の２次元距離計と、前記鋼片の下方の前記第１のレーザ照射部に対向する位置から該鋼片の下面に垂直に該鋼片の幅方向に長い第２のライン光を照射して、該鋼片の幅方向に長いライン状の第２の反射光を該鋼片の下面で反射させる第２のレーザ照射部、及び、前記第２の反射光を斜め下方から撮像する第２の撮像部を有し、前記鋼片までの距離の計測値Ｄ２を求める第２の２次元距離計と、前記計測値Ｄ１、前記計測値Ｄ２、前記第１の２次元距離計から前記パスラインまでの距離として予め定められた値Ｄ３、及び、前記第２の２次元距離計から前記パスラインまでの距離として予め定められた値Ｄ４を基にして、前記鋼片の幅方向の断面形状を導出する断面形状導出手段と、前記第１、第２のライン光の照射タイミングを制御する制御手段とを備え、対向配置された対となる前記第１、第２のレーザ照射部は、前記第１の反射光それぞれの前記鋼片で反射した領域が全て合わせて該鋼片の幅方向全体にわたり、前記第２の反射光それぞれの前記鋼片で反射した領域が全て合わせて該鋼片の幅方向全体にわたるように、前記鋼片の幅方向に複数組配置され、前記各第１の反射光及び前記各第２の反射光は、前記鋼片の同じ搬送位置で該鋼片で反射し、前記制御手段は、対向配置された対となる前記第１、第２のレーザ照射部に、同じタイミングで前記第１、第２のライン光をそれぞれ照射させ、前記鋼片の幅方向の隣り合う前記第１のレーザ照射部に、異なるタイミングで前記第１のライン光を照射させ、前記鋼片の幅方向の隣り合う前記第２のレーザ照射部に、異なるタイミングで前記第２のライン光を照射させる。

前記目的に沿う第２の発明に係る鋼片断面形状測定方法は、パスラインを長手方向に搬送中の鋼片の断面形状を計測する鋼片断面形状測定方法であって、第１の２次元距離計が、前記鋼片の上方から該鋼片の幅方向に長い第１のライン光を該鋼片の上面に垂直に照射して、該鋼片の上面で反射させた該鋼片の幅方向に長いライン状の第１の反射光を、該鋼片の上面に対し斜め上方から撮像して、前記鋼片までの距離の計測値Ｄ１を求め、前記第１の２次元距離計に対向して配置された第２の２次元距離計が、前記鋼片の下方から該鋼片の幅方向に長い第２のライン光を該鋼片の下面に垂直に照射して、該鋼片の下面で反射させた該鋼片の幅方向に長いライン状の第２の反射光を、該鋼片の下面に対し斜め下方から撮像して、前記鋼片までの距離の計測値Ｄ２を求める工程と、前記計測値Ｄ１と前記第１の２次元距離計から前記パスラインまでの距離として予め定められた値Ｄ３とから前記鋼片の上面の形状を導出し、前記計測値Ｄ２と前記第２の２次元距離計から前記パスラインまでの距離として予め定められた値Ｄ４とから前記鋼片の下面の形状を導出し、導出された前記鋼片の上面及び下面の形状を基に前記鋼片の幅方向の断面形状を導出する工程とを有し、対向配置された対となる前記第１、第２の２次元距離計は、前記鋼片の幅方向に複数組配置されており、前記鋼片の上面でそれぞれ反射する前記第１の反射光の領域は、全て合わせて前記鋼片の幅方向全体にわたり、前記鋼片の下面でそれぞれ反射する前記第２の反射光の領域は、全て合わせて前記鋼片の幅方向全体にわたり、前記各第１の反射光及び前記各第２の反射光は、前記鋼片の同じ搬送位置で該鋼片で反射し、対向配置された対となる前記第１、第２の２次元距離計は、同じタイミングで前記第１、第２のライン光をそれぞれ照射し、前記鋼片の幅方向の隣り合う前記第１の２次元距離計は、異なるタイミングで前記第１のライン光を照射し、前記鋼片の幅方向の隣り合う前記第２の２次元距離計は、異なるタイミングで前記第２のライン光を照射する。

第１の発明に係る鋼片断面形状測定装置及び第２の発明に係る鋼片断面形状測定方法は、鋼片の上面側と下面側に対向配置された対となる第１、第２の２次元距離計（第１、第２のレーザ照射部）が、鋼片の上下の表面でそれぞれ反射されたライン状の第１、第２の反射光の領域が全て合わせて鋼片の幅方向全体にわたるように、複数組配置されているので、幅方向で厚みが異なる鋼片の断面形状を計測可能である。

本発明の一実施の形態に係る鋼片断面形状測定装置の説明図である。鋼片に対する２次元距離計の配置を示す説明図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、異なるタイミングにおける反射光の反射の様子を示す説明図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、２次元距離計のライン光の照射タイミングを示す説明図である。鋼片の厚みの算出を示す説明図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、反射光が鋼片の幅方向の隣り合う位置で反射するタイミングを示す説明図である。鋼片の断面形状を計測した実験結果を示す説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２、図５に示すように、本発明の一実施の形態に係る鋼片断面形状測定装置１０は、パスラインＧを長手方向に搬送中の鋼片１１の上面１１ａに鋼片１１の幅方向に長いライン光Ｐ１（第１のライン光）を照射して、鋼片１１までの距離の計測値Ｄ１を求める複数の２次元距離計１７（第１の２次元距離計）と、鋼片１１の下面１１ｂに鋼片１１の幅方向に長いライン光Ｐ２（第２のライン光）を照射して、鋼片１１までの距離の計測値Ｄ２を求める複数の２次元距離計１８（第２の２次元距離計）と、計測値Ｄ１、計測値Ｄ２、２次元距離計１７からパスラインＧまでの距離として予め定められた値Ｄ３、及び、２次元距離計１８からパスラインＧまでの距離として予め定められた値Ｄ４を基にして、鋼片１１の幅方向の断面形状を導出する断面形状導出手段２２とを備えている。以下、これらについて詳細に説明する。

本実施の形態において、鋼片１１は、図１、図２に示すように、搬送方向Ｓに長い板状物であり、図示しないローラコンベア上を長手方向に搬送される。パスラインＧは、本実施の形態において、ローラコンベアの鋼片１１が接する面の位置を意味する。
鋼片１１の幅方向に配置された各２次元距離計１７は、図１、図２、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、搬送中の鋼片１１の上方から鋼片１１の上面１１ａに対して垂直にライン光Ｐ１を照射して、鋼片１１の幅方向に長いライン状の反射光Ｌ１（第１の反射光）を鋼片１１の上面１１ａで反射させるレーザ照射部１２（第１のレーザ照射部）、及び、反射光Ｌ１を斜め上方から撮像する撮像部１３（第１の撮像部）を有している。

鋼片１１の幅方向に配置された各２次元距離計１８は、搬送中の鋼片１１の下方から鋼片１１の下面１１ｂに対して垂直にライン光Ｐ２を照射して、鋼片１１の幅方向に長いライン状の反射光Ｌ２（第２の反射光）を鋼片１１の下面１１ｂで反射させるレーザ照射部１４（第２のレーザ照射部）、及び、反射光Ｌ２を斜め下方から撮像する撮像部１５（第２の撮像部）を有している。各２次元距離計１８は各２次元距離計１７に対向して配置され、各レーザ照射部１４は各レーザ照射部１２に対向して配置されている。よって、レーザ照射部１４は、鋼片１１の下方のレーザ照射部１２に対向する位置から鋼片１１にライン光Ｐ２を照射することとなる。

複数のレーザ照射部１２は、図１に示すように、パスラインＧの上方で鋼片１１の幅方向に所定の間隔で配列され、複数のレーザ照射部１４は、パスラインＧの下方で鋼片１１の幅方向に所定の間隔で配列されている。各対となるレーザ照射部１２、１４は、鋼片１１の幅方向の異なる位置に設けられている。本実施の形態では、各レーザ照射部１２及び各レーザ照射部１４は、鋼片１１の搬送方向Ｓの同位置に配されている。

レーザ照射部１２からのライン光Ｐ１の照射によって、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、鋼片１１の上面１１ａで鋼片１１の幅方向に長い反射光Ｌ１が反射され、レーザ照射部１４からのライン光Ｐ２の照射によって、鋼片１１の下面１１ｂで鋼片１１の幅方向に長い反射光Ｌ２が反射される。これによって、各反射光Ｌ１は、鋼片１１の搬送方向Ｓの同位置（鋼片１１の同じ搬送位置）で鋼片１１の上面１１ａで反射し、各反射光Ｌ２は、鋼片１１の搬送方向Ｓの同位置で鋼片１１の下面１１ｂで反射する。反射光Ｌ１はライン光Ｐ１が鋼片１１の上面１１ａに当たっている光であり、反射光Ｌ２はライン光Ｐ２が鋼片１１の下面１１ｂに当たっている光である。

複数組の対向配置された対となるレーザ照射部１２、１４は、反射光Ｌ１それぞれの鋼片１１で反射した領域が全て合わせて鋼片１１の幅方向全体にわたり、反射光Ｌ２それぞれの鋼片１１で反射した領域が鋼片１１の幅方向全体にわたるように、鋼片１１の幅方向に沿って配置されている。
本実施の形態では、対向配置された対となるレーザ照射部１２、１４の各組においては、反射光Ｌ１の中心及び反射光Ｌ２の中心が、それぞれ鋼片１１の幅方向の同位置に配される。

撮像部１３は、図２に示すように、鋼片１１の上面１１ａに対し撮像方向を斜めに配して、反射光Ｌ１を鋼片１１の上方から撮像し、撮像部１５は、鋼片１１の下面１１ｂに対し撮像方向を斜めに配して、反射光Ｌ２を鋼片１１の下方から撮像する。
２次元距離計１７は、撮像部１３が撮像した画像を基に三角測量の原理を用いて、２次元距離計１７から鋼片１１の上面１１ａで反射している反射光Ｌ１までの距離を測定し、計測値Ｄ１を得る。２次元距離計１８は、撮像部１５が撮像した画像を基に三角測量の原理を用いて、２次元距離計１８から鋼片１１の下面１１ｂで反射している反射光Ｌ２までの距離を測定し、計測値Ｄ２を得る。

各２次元距離計１７、１８は、図１に示すように、アンプ１９を介して制御機２０に接続されている。制御機２０は、制御機２０に接続された鋼片搬送制御機２１から発信される指令信号に従って、各レーザ照射部１２、１４にそれぞれライン光Ｐ１、Ｐ２を照射させ、各撮像部１３、１５にそれぞれ反昇光Ｌ１、Ｌ２を撮像させる。
本実施の形態では、制御機２０にＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｏｇｉｃｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）が採用され、主として制御機２０及び鋼片搬送制御機２１によって、各レーザ照射部１２、１４のライン光Ｐ１、Ｐ２の照射タイミングを決定する制御手段が構成されている。

また、各２次元距離計１７、１８には、鋼片１１の断面形状を求める断面形状導出手段２２がアンプ１９を介して接続されており、２次元距離計１７、１８がそれぞれ求めた計測値Ｄ１、Ｄ２は、断面形状導出手段２２に送られる。断面形状導出手段２２は、例えば、ソフトウェアプログラムがインストールされた電子計算機によって構成できる。
断面形状導出手段２２には、各２次元距離計１７についての値Ｄ３（２次元距離計１７からパスラインＧまでの距離として設定された値）及び各２次元距離計１８についての値Ｄ４（２次元距離計１８からパスラインＧまでの距離として設定された値）が登録されている（図５参照）。本実施の形態では、断面形状導出手段２２に、断面形状導出手段２２とデータのやり取りを行う電子計算機２３が接続されている。

制御機２０は、対向配置された対となる２次元距離計１７、１８（具体的には、レーザ照射部１２、１４）に対し、同じタイミングでライン光Ｐ１、Ｐ２を照射させ、鋼片１１で同じタイミングで反射光Ｌ１、Ｌ２が反射するように指令信号を送信する。そのため、対向配置された対となる２次元距離計１７、１８は、搬送中の鋼片１１に対し、鋼片１１の長手方向同位置で反射光Ｌ１、Ｌ２を反射させることとなる。そして、鋼片１１の上面１１ａで反射する反射光Ｌ１の領域が、複数の反射光Ｌ１全体で、鋼片１１の幅方向全体にわたり、鋼片１１の下面１１ｂに当たる反射光Ｌ２の領域が、複数の反射光Ｌ２全体で、鋼片１１の幅方向全体にわたる。

断面形状導出手段２２は、各２次元距離計１７から得た計測値Ｄ１全体及び各２次元距離計１７に対応する値Ｄ３全体を基にして、鋼片１１の幅方向全体について鋼片１１の上面１１ａの形状を導出し、各２次元距離計１８から得た計測値Ｄ２全体及び各２次元距離計１８に対応する値Ｄ４全体を基にして、鋼片１１の幅方向全体について鋼片１１の下面１１ｂの形状を導出し、導出された鋼片１１の上面１１ａの形状及び鋼片１１の下面１１ｂの形状を基に鋼片１１の幅方向全体にわたる鋼片１１の断面形状を導出できる。

ここで、仮に、鋼片１１の幅方向に隣り合う位置で反射する反射光Ｌ１が、同じタイミングで鋼片１１で反射すると、一方の反射光Ｌ１の鋼片１１の幅方向一側が他方の反射光Ｌ１の鋼片１１の幅方向他側に重なることになる（図１参照）。反射光Ｌ１が重なった部分では、光の干渉が生じ、計測値Ｄ１を正確に計測することができない。これは、反射光Ｌ２と計測値Ｄ２の関係においても同じである。

そこで、制御機２０は、鋼片１１の幅方向の隣り合う２次元距離計１７（レーザ照射部１２）に、異なるタイミングでライン光Ｐ１を照射させ、鋼片１１の幅方向の隣り合う２次元距離計１８（レーザ照射部１４）に、異なるタイミングでライン光Ｐ２を照射させるように制御し、反射光Ｌ１、Ｌ２に干渉が生じるのを回避している。本実施の形態では、具体的に、ライン光Ｐ１、Ｐ２を以下のタイミングで照射するように制御している。

即ち、制御機２０は、鋼片１１の幅方向一側から奇数番目に対向配置された対となる２次元距離計１７、１８の奇数グループと偶数番目に対向配置された対となる２次元距離計１７、１８の偶数グループとに分け、まず、図４（Ａ）に示すように、奇数グループの２次元距離計１７、１８にそれぞれライン光Ｐ１、Ｐ２を照射させ、図３（Ａ）に示すように、反射光Ｌ１が間隔を空けて鋼片１１の上面１１ａで反射され、反射光Ｌ２が間隔を空けて鋼片１１の下面１１ｂで反射されるようにする。

次に、制御機２０は、図４（Ｂ）に示すように、奇数グループの２次元距離計１７、１８にそれぞれライン光Ｐ１、Ｐ２の照射を停止させ、偶数グループの２次元距離計１７、１８にそれぞれライン光Ｐ１、Ｐ２を照射させる。これによって、図３（Ｂ）に示すように、反射光Ｌ１が間隔を空けて鋼片１１の上面１１ａで反射され、反射光Ｌ２が間隔を空けて鋼片１１の下面１１ｂで反射される。

そして、本実施の形態では、鋼片１１の幅方向に隣り合う一方の２次元距離計１７によるライン光Ｐ１の照射を停止してから他方の２次元距離計１７によるライン光Ｐ１の照射を開始するまでの時間及び鋼片１１の幅方向に隣り合う一方の２次元距離計１８によるライン光Ｐ２の照射を停止してから他方の２次元距離計１８によるライン光Ｐ２の照射を開始するまでの時間をそれぞれ△ｔとし、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、反射光Ｌ１、Ｌ２の鋼片１１の搬送方向の長さをそれぞれＬｗとし、鋼片１１の搬送速度をＶとして、制御機２０は、△ｔ＜Ｌｗ／Ｖの関係を充足するタイミングで、各２次元距離計１７、１８によるライン光Ｐ１、Ｐ２の照射を制御する。
なお、図６（Ａ）、（Ｂ）には、鋼片１１が移動した距離Ｒを図中に示すため、鋼片１１の搬送方向Ｓの特定位置に配した仮想点Ｕを記している。

△ｔ＜Ｌｗ／Ｖの関係を満たすことによって、鋼片１１の幅方向に隣り合う一方の２次元距離計１７によるライン光Ｐ１の照射を停止してから他方の２次元距離計１７によるライン光Ｐ１の照射を開始するまでに鋼片１１が搬送方向Ｓに移動する距離ＲはＬｗ未満（△ｔ×Ｖ＜Ｌｗ）になる。なお、これは２次元距離計１８及びライン光Ｐ２に対しても同様である。従って、鋼片１１の幅方向に隣り合う２次元距離計１７（２次元距離計１８についても同じ）で照射タイミングが異なっていても、断面形状導出手段２２は、反射光Ｌ１、Ｌ２全体で、実質的に、鋼片１１の長手方向同位置における鋼片１１の幅方向の断面形状を導出可能である。

以上より、鋼片断面形状測定装置１０を用いた本発明の一実施の形態に係る鋼片断面形状測定方法は、以下に記すようになる。
即ち、当該鋼片断面形状測定方法は、２次元距離計１７が、鋼片１１の上方からライン光Ｐ１を鋼片１１の上面１１ａに垂直に照射して、鋼片１１の上面１１ａで反射させた反射光Ｌ１を、鋼片１１の上面１１ａに対し斜め上方から撮像して、鋼片１１の上面１１ａまでの距離の計測値Ｄ１を求め、２次元距離計１７に対向して配置された２次元距離計１８が、鋼片１１の下方からライン光Ｐ２を鋼片１１の下面１１ｂに垂直に照射して、鋼片１１の下面１１ｂで反射させた反射光Ｌ２を、鋼片１１の下面１１ｂに対し斜め下方から撮像して、鋼片１１の下面１１ｂまでの距離の計測値Ｄ２を求める工程と、計測値Ｄ１と値Ｄ３とから鋼片１１の上面１１ａの形状を導出し、計測値Ｄ２と値Ｄ４とから鋼片１１の下面１１ｂの形状を導出し、導出された鋼片１１の上面１１ａ及び下面１１ｂの形状を基に鋼片１１の幅方向の断面形状を導出する工程とを有する。

また、本実施の形態では、反射光Ｌ１、Ｌ２の全てが鋼片１１の同じ搬送位置（パスラインＧに対し相対的に同じ位置）で鋼片１１で反射するが、鋼片１１の長手方向の特定位置における鋼片１１の幅方向全体の断面形状を求める点においては、反射光Ｌ１、Ｌ２の全てが鋼片１１の同じ搬送位置で鋼片１１で反射する必要は必ずしもない。
例えば、鋼片１１の幅方向一側から奇数番目に配された２次元距離計１７からのライン光Ｐ１の照射によって鋼片１１で反射する反射光Ｌ１と、鋼片１１の幅方向一側から偶数番目に配された２次元距離計１７からのライン光Ｐ１の照射によって鋼片１１で反射する反射光Ｌ１を、鋼片１１の異なる搬送位置で反射させるように、各レーザ照射部１２を配置し、各２次元距離計１８についても同様にした場合でも、各ライン光Ｐ１、Ｐ２の照射タイミングを調整することで、各ライン光Ｐ１、Ｌ２を全て鋼片１１の長手方向同位置に当てることができ、鋼片１１の幅方向全体の断面形状を導出可能である。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実験について説明する。
実験においては、厚さ約２５０ｍｍ、幅約２０００ｍｍの鋼片を対象として、第１、第２の反射光が全て、鋼片の同じ搬送位置で鋼片で反射するように、第１、第２の２次元距離計を配置し、各第１の２次元距離計（各第２の２次元距離計についても同じ）は、鋼片の幅方向の隣り合う位置へタイミングをずらして第１のライン光（第２の２次元距離計については、第２のライン光）を照射するようにして、鋼片の幅方向全体について鋼片の幅方向の断面形状を計測した。
計測結果を図７に示す。図７において、縦軸はパスラインを基準とした鋼片の厚みの方向位置を示し、横軸は鋼片の幅方向一側を基準とした鋼片の幅方向の位置を示す。そして、鋼片の厚み方向の２５０ｍｍ付近にプロットされた複数の丸印は、計測された鋼片の上面であり、鋼片の厚み方向０ｍｍ付近にプロットされた複数の丸印は、計測された鋼片の下面を表している。図７に示す結果より、鋼片の幅方向の断面形状を、鋼片の上面及び下面の凹凸も含めて安定的に導出できることが確認された。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、対向配置された第１、第２の２次元距離計それぞれが第１、第２のライン光を異なる搬送位置で鋼片に当てるようにしてもよい。この場合、第１、第２の２次元距離計それぞれが第１、第２のライン光を照射するタイミングをずらして、第１、第２の反射光が鋼片の長手方向同位置で反射するようにすればよい。
また、鋼片は、板状物に限定されない。

１０：鋼片断面形状測定装置、１１：鋼片、１１ａ：上面、１１ｂ：下面、１２：レーザ照射部、１３：撮像部、１４：レーザ照射部、１５：撮像部、１７、１８：２次元距離計、１９：アンプ、２０：制御機、２１：鋼片搬送制御機、２２：断面形状導出手段、２３：電子計算機、Ｄ１、Ｄ２：計測値、Ｄ３：第１の２次元距離計からパスラインまでの距離、Ｄ４：第２の２次元距離計からパスラインまでの距離、Ｇ：パスライン、Ｌ１、Ｌ２：反射光、Ｌｗ：ライン光の鋼片の搬送方向の長さ、Ｐ１、Ｐ２：ライン光、Ｒ：距離、Ｓ：搬送方向、Ｕ：仮想点

Claims

パスラインを長手方向に搬送中の鋼片の断面形状を計測する鋼片断面形状測定装置であって、
前記鋼片の上方から該鋼片の上面に垂直に該鋼片の幅方向に長い第１のライン光を照射して、該鋼片の幅方向に長いライン状の第１の反射光を該鋼片の上面で反射させる第１のレーザ照射部、及び、前記第１の反射光を斜め上方から撮像する第１の撮像部を有し、前記鋼片までの距離の計測値Ｄ１を求める第１の２次元距離計と、
前記鋼片の下方の前記第１のレーザ照射部に対向する位置から該鋼片の下面に垂直に該鋼片の幅方向に長い第２のライン光を照射して、該鋼片の幅方向に長いライン状の第２の反射光を該鋼片の下面で反射させる第２のレーザ照射部、及び、前記第２の反射光を斜め下方から撮像する第２の撮像部を有し、前記鋼片までの距離の計測値Ｄ２を求める第２の２次元距離計と、
前記計測値Ｄ１、前記計測値Ｄ２、前記第１の２次元距離計から前記パスラインまでの距離として予め定められた値Ｄ３、及び、前記第２の２次元距離計から前記パスラインまでの距離として予め定められた値Ｄ４を基にして、前記鋼片の幅方向の断面形状を導出する断面形状導出手段と、
前記第１、第２のライン光の照射タイミングを制御する制御手段とを備え、
対向配置された対となる前記第１、第２のレーザ照射部は、前記第１の反射光それぞれの前記鋼片で反射した領域が全て合わせて該鋼片の幅方向全体にわたり、前記第２の反射光それぞれの前記鋼片で反射した領域が全て合わせて該鋼片の幅方向全体にわたるように、前記鋼片の幅方向に複数組配置され、
前記各第１の反射光及び前記各第２の反射光は、前記鋼片の同じ搬送位置で該鋼片で反射し、
前記制御手段は、対向配置された対となる前記第１、第２のレーザ照射部に、同じタイミングで前記第１、第２のライン光をそれぞれ照射させ、前記鋼片の幅方向の隣り合う前記第１のレーザ照射部に、異なるタイミングで前記第１のライン光を照射させ、前記鋼片の幅方向の隣り合う前記第２のレーザ照射部に、異なるタイミングで前記第２のライン光を照射させることを特徴とする鋼片断面形状測定装置。
パスラインを長手方向に搬送中の鋼片の断面形状を計測する鋼片断面形状測定方法であって、
第１の２次元距離計が、前記鋼片の上方から該鋼片の幅方向に長い第１のライン光を該鋼片の上面に垂直に照射して、該鋼片の上面で反射させた該鋼片の幅方向に長いライン状の第１の反射光を、該鋼片の上面に対し斜め上方から撮像して、前記鋼片までの距離の計測値Ｄ１を求め、前記第１の２次元距離計に対向して配置された第２の２次元距離計が、前記鋼片の下方から該鋼片の幅方向に長い第２のライン光を該鋼片の下面に垂直に照射して、該鋼片の下面で反射させた該鋼片の幅方向に長いライン状の第２の反射光を、該鋼片の下面に対し斜め下方から撮像して、前記鋼片までの距離の計測値Ｄ２を求める工程と、
前記計測値Ｄ１と前記第１の２次元距離計から前記パスラインまでの距離として予め定められた値Ｄ３とから前記鋼片の上面の形状を導出し、前記計測値Ｄ２と前記第２の２次元距離計から前記パスラインまでの距離として予め定められた値Ｄ４とから前記鋼片の下面の形状を導出し、導出された前記鋼片の上面及び下面の形状を基に前記鋼片の幅方向の断面形状を導出する工程とを有し、
対向配置された対となる前記第１、第２の２次元距離計は、前記鋼片の幅方向に複数組配置されており、前記鋼片の上面でそれぞれ反射する前記第１の反射光の領域は、全て合わせて前記鋼片の幅方向全体にわたり、前記鋼片の下面でそれぞれ反射する前記第２の反射光の領域は、全て合わせて前記鋼片の幅方向全体にわたり、
前記各第１の反射光及び前記各第２の反射光は、前記鋼片の同じ搬送位置で該鋼片で反射し、
対向配置された対となる前記第１、第２の２次元距離計は、同じタイミングで前記第１、第２のライン光をそれぞれ照射し、前記鋼片の幅方向の隣り合う前記第１の２次元距離計は、異なるタイミングで前記第１のライン光を照射し、前記鋼片の幅方向の隣り合う前記第２の２次元距離計は、異なるタイミングで前記第２のライン光を照射することを特徴とする鋼片断面形状測定方法。
前記鋼片の幅方向に隣り合う一方の前記第１の２次元距離計による前記第１のライン光の照射を停止してから他方の前記第１の２次元距離計による前記第１のライン光の照射を開始するまでの時間及び前記鋼片の幅方向に隣り合う一方の前記第２の２次元距離計による前記第２のライン光の照射を停止してから他方の前記第２の２次元距離計による前記第２のライン光の照射を開始するまでの時間をそれぞれ△ｔとし、前記第１、第２の反射光の前記鋼片の搬送方向の長さをそれぞれＬｗとし、前記鋼片の搬送速度をＶとして、△ｔ＜Ｌｗ／Ｖの関係を充足することを特徴とする請求項２記載の鋼片断面形状測定方法。