JP7204307B2

JP7204307B2 - 形状測定装置

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Publication number: JP7204307B2
Application number: JP2019178982A
Authority: JP
Inventors: 昌之杉山; 公平射場
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2023-01-16
Anticipated expiration: 2039-09-30
Also published as: JP2021056087A

Description

本発明の実施形態は、形状測定装置に関する。

厚板や、丸棒、角材、薄板等の鋼材の圧延工程においては、圧延工程を経ることにより、被圧延材のエッジが円弧状に湾曲する曲りが発生し得る。このような曲りを抑制したり、曲りの規格に対する良否判定を行ったりする場合に、曲り量を正確に測定する形状測定装置が用いられる。

形状測定装置では、被測定材を搬送しながら、そのエッジの位置を長さ方向にわたって、測定することによって、曲り量を測定する手法が知られている（特許文献１～３等参照）。

搬送される被測定材の長さ（板長さ）は、さまざまであり、短いものから長いものまで、その相違は、１桁程度に及ぶ場合もある。このような広い範囲の板長さを有する鋼材の曲り量を精度よく測定できる形状測定装置が望まれている。

特許第２６９０４３１号公報特開２０１８－２７５６０号公報特開２０１８－１４１７０７号公報

実施形態は、長さの相違する被測定材の曲り量を正確に測定する形状測定装置を提供する。

実施形態に係る形状測定装置は、鋼材である被測定材の曲り量を測定する。この形状測定装置は、被測定材のエッジの位置のうち、少なくとも３点のエッジの位置を検出する検出部と、上位計算機から前記被測定材の板長さの情報を受信し前記検出部に送信し、前記検出部に前記板長さに応じた設定をするように指示を送信する制御部と、を備える。前記検出部は、第１長さを有する前記板長さの場合の前記３点のエッジの位置の間隔が、前記第１長さよりも短い第２長さを有する前記板長さの場合の前記３点のエッジの位置の間隔よりも広くなるように設定する。前記制御部は、前記検出部で検出された前記少なくとも３点のエッジの位置にもとづいて前記被測定材の曲り量を算出する。前記検出部は、前記被測定材の搬送方向に沿って配列され、スリット状光をそれぞれ出射する少なくとも４台のレーザ投光器と、前記少なくとも４台のレーザ投光器が出射する前記スリット状光が前記搬送方向に交差し相互に平行になるように照射されている前記被測定材の表面を撮像するカメラと、を含む。前記検出部は、前記板長さの情報にもとづいて、前記少なくとも４台のレーザ投光器から少なくとも３台のレーザ投光器を選択して動作させ、前記カメラによって撮像された画像データを解析して、前記スリット状光の先端から、前記スリット状光が前記被測定材のエッジに交差する点までの長さにもとづいて、前記エッジの位置を検出し、第１長さを有する前記板長さの場合の、前記選択された少なくとも３台のレーザ投光器のうち隣接するレーザ投光器の間の離間距離が、前記第１長さよりも短い第２長さを有する前記板長さの場合の、前記隣接するレーザ投光器の間の離間距離よりも広く設定する。

本実施形態では、長さの相違する被測定材の曲り量を正確に測定する形状測定装置が実現される。

第１の実施形態に係る形状測定装置を例示する模式的なブロック図である。図２（ａ）は、第１の実施形態の形状測定装置の一部を例示する模式的な平面図である。図２（ｂ）は、第１の実施形態の形状測定装置の一部を例示する模式的な側面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）に示された構成要素の一部を省略して表示した模式的な平面図である。第１の実施形態の形状測定装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。図４（ａ）および図４（ｂ）は、曲り量の定義を説明するための模式的な平面図である。被測定材の曲り量を測定する手法の例を説明するための模式的な平面図である。図６（ａ）は、被測定材の曲り量を測定する手法の例を説明するための被測定材のエッジの位置を表す模式図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の一部を拡大した模式図である。被測定材の曲り量を測定する手法を説明するための例を表す表およびエッジの位置を示す模式図である。図８（ａ）は、被測定材の曲り量を測定する手法を説明するための模式的な平面図である。図８（ｂ）は、被測定材の曲り量を測定する場合に発生する誤差を説明するための模式図である。被測定材の曲り量を測定した場合に発生した誤差の累積について説明するための表および被測定材のエッジの位置を示す模式図である。図１０（ａ）は、第２の実施形態の形状測定装置の一部を例示する模式的な平面図である。図１０（ｂ）は、第２の実施形態の形状測定装置の一部を例示する模式的な側面図である。図１０（ｃ）は、図１０（ａ）に示された構成要素の一部を省略して表示した模式的な平面図である。図１１（ａ）は、第３の実施形態の形状測定装置の一部を例示する模式的な平面図である。図１１（ｂ）は、第３の実施形態の形状測定装置の一部を例示する模式的な側面図である。図１２（ａ）は、第４の実施形態の形状測定装置の一部を例示する模式的な平面図である。図１２（ｂ）は、第４の実施形態の形状測定装置の一部を例示する模式的な側面図である。第５の実施形態に係る形状測定装置の一部を例示する模式的な平面図である。第５の実施形態に係る形状測定装置を例示する模式的なブロック図である。第５の実施形態の形状測定装置の動作を説明するためのフローチャートの一部の例である。第５の実施形態の形状測定装置の動作を説明するためのフローチャートの一部の例である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
以下では、主として、厚板工場で製造される板材を測定対象とする場合について説明するが、以下説明する各実施形態の形状測定装置は、周知の技術を付加等することによって、板材のほか、丸棒や角材、薄板等を含む鋼材の曲り量についても、測定可能とすることができる。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る形状測定装置を例示する模式的なブロック図である。
図１には、後述する他の実施形態の構成のための表記がなされている。具体的には、他の実施形態に対応する、形状測定装置、制御部および検出部の符号は、かっこ書きで表記されている。
図１に示すように、形状測定装置１０は、被測定材１の曲り量を測定する。被測定材１は、上述したとおり、板材、丸棒や角材、薄板等を含む鋼材である。形状測定装置１０は、板有無検知部２および搬送位置検出部３に接続されている。

板有無検知部２は、被測定材１の先端を検知したときに、板有検知信号を形状測定装置１０に送信する。板有無検知部２は、被測定材１の尾端が抜けたことを検知したときに、板有検知信号の形状測定装置１０への送信を終了する。つまり、形状測定装置１０は、板有検知信号がアクティブの期間に被測定材１の曲り量を測定し、板有検知信号が非アクティブとなることによって、被測定材１の曲り量の測定を終了する。板有無検知部２は、上述に限らず、先端検知時に板有信号を送信し、尾端検知時に板無信号を送信する等としてももちろんかまわない。

搬送位置検出部３は、被測定材１の搬送位置を検出して、搬送位置のデータを形状測定装置１０に送信する。搬送位置検出部３は、たとえばパルスジェネレータおよびパルスカウンタを含む移動距離演算回路（図示せず）を有する。パルスジェネレータは、テーブルローラ（図示せず）に結合されている。パルスジェネレータは、テーブルローラの回転に応じてパルスを生成し、生成されたパルス数をパルスカウンタによって計測する。位相距離演算回路は、パルスパウンタによって計測されたパルス数にもとづいて、被測定材１の移動距離を計算する。移動距離演算回路は、初期値に移動距離を積算することによって、被測定材１の搬送位置を計算する。搬送位置検出部３は、計算した移動距離を制御部２０に送信して、制御部２０によって被測定材１の搬送位置を計算するようにしてもよい。

本実施形態の形状測定装置１０は、少なくとも１つの局所曲り量を計算する。被測定材１の曲り量は、１つの局所曲り量、または複数の局所曲り量を連結計算することにより求められる。搬送位置検出部３で検出された被測定材１の搬送位置によって、形状測定装置１０は、局所曲り量を計算するための測定データを順次切り換える。

形状測定装置１０は、上位計算機４に接続される。上位計算機４は、被測定材１である鋼板が流れている圧延ライン全体を管理する。上位計算機４は、圧延する鋼板に関する製造条件や製品規格等のデータベースを有している。このデータベースには、被測定材１である鋼板の板長さのデータも含まれている。上位計算機４は、被測定材１の板長さのデータをデータベースから抽出して、形状測定装置１０に送信する。形状測定装置１０は、受信した板長さのデータにもとづいて、より少ない局所曲り量の演算回数となるように動作する。

後に詳述するように、板長さが長い場合であっても、少ない局所曲り量の演算回数とすることによって、本実施形態の形状測定装置１０は、被測定材１の曲り量を精度よく測定、演算することができる。

形状測定装置１０は、算出した曲り量のデータを上位計算機４に送信する。上位計算機４は、受信した曲り量のデータをデータベースに格納する。なお、データベースに格納された曲り量のデータを含む品質データは、たとえば、別に設けられた製品品質管理システム等により製品の検査や品質管理等のために用いられる。

形状測定装置１０は、表示部５に接続される。表示部５は、たとえば液晶ディスプレイ等の画像表示装置である。表示部５は、形状測定装置１０から出力された曲り量に関するデータを表示する。

本実施形態の形状測定装置１０の構成について説明する。
本実施形態の形状測定装置１０は、制御部２０と、検出部３０と、を備える。形状測定装置１０は、制御部２０を介して、板有無検知部２、搬送位置検出部３、上位計算機４および表示部５に接続される。制御部２０は、検出部３０に接続されている。制御部２０は、検出部３０、板有無検知部２、搬送位置検出部３、上位計算機４および表示部５との間のデータ等の出力、送受信や処理の手順を制御する。

制御部２０は、演算処理部２２を有する。演算処理部２２は、検出部３０によって取得された被測定材１のエッジ位置のデータにもとづいて、被測定材１の曲り量を演算する。

制御部２０および演算処理部２２は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＣＰＵによって動作するプログラムを含むコンピュータ装置やプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）である。制御部２０および演算処理部２２は、以下説明する、形状測定装置１０の動作を統括的に制御する。形状測定装置１０の動作には、後述するフローチャートの各ステップを含んでおり、各ステップを含むプログラムがインストールされたコンピュータ装置は、制御部２０として動作する。

検出部３０は、被測定材１のエッジの位置を少なくとも３点測定する。被測定材１のエッジとは、被測定材１の搬送方向に沿う縁をいう。エッジは、たとえば板材の場合には、板材の側面である。被測定材１のエッジの位置は、パスラインに平行な平面上の座標のデータとして表される。この座標のデータは、レーザ投光器の設置位置と、レーザ投光器から被測定材１の表面に照射されたスリット状光の一端から被測定材１のエッジまでの距離と、を用いて表される。

図２（ａ）は、本実施形態の形状測定装置の一部を例示する模式的な平面図である。図２（ｂ）は、本実施形態の形状測定装置の一部を例示する模式的な側面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）に示された構成要素の一部を省略して表示した模式的な平面図である。
図２（ａ）および図２（ｂ）には、検出部３０の具体的な構成例が、被測定材１とともに示されている。図２（ｃ）は、図の煩雑さを避けるために、図２（ａ）に示されたレーザ投光器３２ａ～３２ｅおよびカメラ３４を省略して図示している。図２（ｃ）では、被測定材１、スリット状光ＳＬａ～ＳＬｅおよびカメラ３４の視野ＣＶの関係がより明確に示されている。

被測定材１は、パスライン上を搬送される。図上、ＸＹ平面は、パスラインに平行な平面である。Ｘ軸は、搬送方向に平行な方向に延伸し、Ｙ軸は、Ｘ軸に直交する。特に断らない限り、Ｘ軸の正方向を被測定材１の搬送方向とする。Ｚ軸は、Ｘ軸およびＹ軸に直交する。この三次元座標系は、右手系の直交座標系にしたがうものとする。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、検出部３０は、複数のレーザ投光器３２ａ～３２ｅと、カメラ３４と、を含む。本実施形態では、レーザ投光器は、少なくとも４台用いられる。この例では、検出部３０は、５台のレーザ投光器３２ａ～３２ｅを有している。レーザ投光器は、４台、５台に限られず、６台以上であってもよい。レーザ投光器の台数が多い場合には、曲り量を測定する被測定材１の板長さの種類を多くとったときでも、いずれも精度よく曲り量を測定し、算出することができる。

レーザ投光器３２ａ～３２ｅは、Ｘ軸方向に沿って、ほぼ等間隔で、一列に配列されている。レーザ投光器３２ａ～３２ｅは、被測定材１の上方（Ｚ軸の正方向側）から被測定材１の表面に向けてレーザ光ＳＢを出射する。レーザ投光器３２ａ～３２ｅの発光面には、スリット状に開口が設けられている。スリット状の開口から出射されたレーザ光は、直線状の輝線として被測定材１の表面に照射される。以下では、被測定材１のエッジを含む表面上に照射された直線状の輝線を、スリット状光と呼ぶこととする。

スリット状光ＳＬａ～ＳＬｅは、Ｙ軸方向にほぼ平行するように被測定材１に照射される。スリット状光ＳＬａ～ＳＬｅは、被測定材１の一方のエッジを横切るように被測定材１に照射される。

カメラ３４は、被測定材１の上方（Ｚ軸の正方向側）に設置されている。カメラ３４の視野ＣＶは、スリット状光ＳＬａ～ＳＬｅおよび被測定材１の少なくとも一方のエッジを含むように設定されている。カメラ３４が設置される被測定材１からの高さは、上述の視野ＣＶが実現されるように、カメラ３４の解像度に応じて決定される。カメラ３４が設置される高さは、たとえば数ｍ程度であり、たとえば５ｍ程度である。被測定材１が非常に長く、カメラ３４の解像度および設置高さを適切に設定しても、測定範囲を視野ＣＶに収めることが困難な場合には、複数のカメラを用いて、撮像データを合成して、測定範囲の全景を取得するようにしてもよい。

図２（ｃ）に示すように、視野ＣＶは、被測定材１の表面に照射されるスリット状光ＳＬａ～ＳＬｅを含むように設定される。カメラ３４は、視野ＣＶの範囲にある画像を撮像する。検出部３０は、図示しないが、画像処理回路を有している。画像処理回路は、カメラ３４が撮像した画像データを画像処理して、被測定材１の表面上のスリット状光ＳＬａ～ＳＬｅの先端からエッジに交差する点までをそれぞれ抽出し、そのときの光線の長さをエッジ位置のデータとする。この場合のエッジの位置のデータは、Ｙ座標のデータとされる。Ｘ座標のデータは、レーザ投光器３２ａ～３２ｅが設置された位置にもとづいて、あらかじめ設定される。Ｘ座標の基準は、たとえば搬送方向のもっとも前方側のレーザ投光器３２ａとすることができる。

本実施形態では、検出部３０は、被測定材１の板長さに応じて、動作するレーザ投光器３２ａ～３２ｅが選択される。曲り量の測定時には、少なくとも３台のレーザ投光器が選択される。選択されるレーザ投光器は、被測定材１の板長さが長い場合には、離れた位置に設置されたレーザ投光器が選択される。たとえば、この例では、選択されるレーザ投光器は、３２ａ，３２ｃ．３２ｅなどとなる。図２（ａ）および図２（ｃ）の実線で示したように、スリット状光ＳＬａ，ＳＬｃ，ＳＬｅが被測定材１上に照射される。この場合には、破線で示したスリット状光ＳＬｂ，ＳＬｄは照射されない。被測定材１の板長さが短い場合には、より近い位置に設置されたレーザ投光器が選択される。たとえば、この例では、選択されるレーザ投光器は、３２ａ，３２ｂ，３２ｃなどとなる。

このように、検出部３０は、被測定材１の板長さが長い場合に、動作するレーザ投光器の間隔を広く設定する。そのため、演算処理部２２は、局所曲り量を演算する回数を少なくすることができる。形状測定装置１０は、局所曲り量の演算回数を少なくすることによって、被測定材１のエッジ位置のデータの誤差の累積を抑制して、高精度な曲り量の計算をすることができる。

図３は、本実施形態の形状測定装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。
本実施形態の形状測定装置１０の動作についてフローチャートを参照しつつ説明する。
図３に示すように、ステップＳ１において、制御部２０は、上位計算機４から被測定材１の板長さの情報（データ）を受信する。

ステップＳ２において、制御部２０は、被測定材１の板長さのデータにもとづいて、検出部３０に対して、板長さに応じた設定をするように指示する。

ステップＳ３において、検出部３０は、制御部２０からの指示にもとづいて、エッジの位置を測定するための設定をし、完了させる。図２（ａ）～図２（ｃ）の例では、検出部３０は、板長さが長い場合には、レーザ投光器３２ａ，３２ｃ，３２ｅを動作させるように設定する。検出部３０は、板長さが短い場合には、レーザ投光器３２ａ，３２ｂ，３２ｃを動作させるように設定する。検出部３０は、制御部２０から測定開始の指示を受けるまで待機する。

ステップＳ４において、板有無検知部２は、搬送されてきた被測定材１の先端を検知する。板有無検知部２は、板有検知信号を生成し、制御部２０に送信する。

ステップＳ５において、制御部２０は、板有検知信号を受信する。制御部２０は、板有検知信号により、被測定材１が測定領域内に進入したものと判断し、検出部３０に測定開始を指示する。たとえば、測定領域は、図２（ａ）等に示した視野ＣＶである。板有無検知部２は、視野ＣＶの搬送方向のもっとも前方側に設けられており、被測定材１の全体が視野ＣＶに入り、被測定材１の先端が板有無検知部２を通過したときに、板有無検知部２は、板有検知信号を生成し、エッジ位置の測定が開始される。

ステップＳ６において、搬送位置検出部３は、被測定材１の搬送距離にもとづいて、被測定材１の搬送位置情報を制御部２０に出力する。制御部２０が板有検知信号を受信した時点から、搬送距離を算出することにより、制御部２０において被測定材１の搬送位置を計算するようにしてもよい。検出部３０は、視野ＣＶ内のスリット状光を撮像し、画像処理回路によって、被測定材１のエッジの位置の座標を抽出する。検出部３０は、抽出したエッジ位置の座標データを制御部２０に出力する。制御部２０は、取得したエッジの位置座標のデータを演算処理部２２に供給する。

ステップＳ７において、演算処理部２２は、搬送位置検出部３から取得した被測定材１の搬送位置の情報およびエッジ位置の座標データにもとづいて、局所曲り量を順次演算する。制御部２０は、たとえば、搬送位置情報に関連付けて、演算した局所曲り量を図示しない記憶部に記憶する。

ステップＳ８において、板有無検知部２は、被測定材１の尾端の抜けを検知する。板有無検知部２は、板有検知信号の生成を終了する。

ステップＳ９において、制御部２０は、板有検知信号が非アクティブとなったことを受けて、検出部３０に対してエッジ位置の測定終了を指示する。

ステップＳ１０において、演算処理部２２は、搬送位置情報および搬送位置情報に関連付けられた局所曲り量にもとづいて、被測定材１の曲り形状を復元演算する。

ステップＳ１１において、制御部２０は、算出された曲り形状のデータを上位計算機４に送信する。制御部２０は、算出された曲り形状のデータを表示部５に出力する。

本実施形態の形状測定装置１０の動作について、その原理を含めて詳細に説明する。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、曲り量の定義を説明するための模式的な平面図である。
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、被測定材１の曲り量の定義は、主に２種類ある。用途、目的等に応じて、いずれかの定義が用いられる。

図４（ａ）の定義では、被測定材１の有効長における曲り量として定義される。すなわち、被測定材１の曲り量は、有効長の先端Ｔ１および尾端Ｔ２を結ぶ直線と、板長さ方向の中央位置との偏差と定義される。ここで、有効長とは、被測定材１の板長さ方向の全長である。曲り量を、キャンバー量と表記することがある。なお、この定義では、有効長の１／２（中央）の位置において曲り量が最大になる例を示したが、一般には、先端Ｔ１と尾端Ｔ２との間で、最大の曲り量をその被測定材１の曲り量とする。

図４（ｂ）の定義では、被測定材１ａの基準長さにおける曲り量として定義される。ここで、被測定材１ａの基準長さとは、被測定材１ａの先端Ｔ１ａから、あらかじめ設定された長さをいう。基準長さは、たとえば材ごとに設定されている。この定義においては、曲り量は、先端Ｔ１ａから板長さ方向に基準長さ分の位置Ｔ２ａにおける、被測定材１ａの有効幅の中心線からの偏差で定義される。曲り量は、先端Ｔ１ａにおいて、被測定材１ａの有効幅の中心線からの偏差である。

以下では、図４（ａ）に示した定義の曲り量の測定について説明するが、図４（ｂ）に示した定義の曲り量についても、以下の説明を適切に適用することによって、同様に測定、算出することができる。

図５は、被測定材の曲り量を測定する手法の例を説明するための模式的な平面図である。
図５に示すように、曲り量は、端部Ｔ１，Ｔ２を有する被測定材１の両端にわたって、直線性が維持できる部材Ｓを設けて、端部Ｔ１，Ｔ２および中央部のそれぞれにおける部材Ｓと被測定材１のエッジとの距離にもとづいて、測定することができる。ここで、具体的に測定する場合には、部材Ｓは、たとえば糸やピアノ線等である。

端部Ｔ１における部材Ｓとエッジとの距離をａ、中央部のおける部材Ｓとエッジとの距離をｂ、端部Ｔ２における部材Ｓとエッジとの距離をｃとすると、曲り量は、以下のように求められる。
曲り量＝ｂ－（ａ＋ｃ）／２

このように、３か所のエッジの位置（実際には、部材Ｓの位置を基準とする長さａ，ｂ，ｃ）を検出することができれば、曲り量を算出することができる。なお、部材Ｓは、端部Ｔ１，Ｔ２間で直線となればよく、この例のように、Ｘ軸に平行になる必要はない。部材ＳがＸ軸から傾きを有していても、上式によって、曲り量を計算できる。また、この手法は、人手による測定方法として採用され得る。

より長い板長さの曲り量を測定するには、被測定材１を仮想的いくつかに分割して、分割された部分の曲り量を局所曲り量として測定し、局所曲り量を連結することによって、板長さ全体の曲り量を算出することができる。本実施形態の形状測定装置１０では、少なくとも３点のエッジ位置のデータを測定し、これらにもとづいて局所曲り量を演算し、すべての局所曲り量を連結するように復元演算することによって、曲り量を算出する。

３点のエッジ位置は、画像処理技術を用いることによって、人手によらず、測定されることができる。圧延ライン中を搬送される被測定材１は、搬送中に振動したり、回転したりするために、エッジの位置を計測するためには、これらの時間による変動分を除去する必要がある。被測定材１のエッジの位置（軌跡）を関数Ｆ（ｘ，ｔ）と表すと、Ｆ（ｘ，ｔ）は、式（１）のように表すことができる。

ここで、ｆ（ｘ）は、被測定材１のキャンバープロフィール、すなわち被測定材１のエッジ位置を表しており、曲り量のデータを含んでいる。Ｒ（ｔ）は、回転による被測定材１の傾きを表しており、時間ｔによって変化する。Ｒ（ｔ）・ｘは、時間移動を表しており、時間ｔおよび座標ｘの関数である。Ｖ（ｔ）は、平行の斜行移動を表しており、具体的にはＸＹ平面上での振動であり、時間によって変動する。

式（１）を２回微分することによって、式（２）を得る。

式（２）に示すように、Ｆ（ｘ，ｔ）を位置ｘで２回微分することによって、時間ｔの項が除去される。式（２）を２回積分することによって式（３）を得ることができる。

このように、局所曲り量の測定、演算では、被測定材１の回転や振動による擾乱情報を含んでいるため、これらを除去するために２回微分する。そのため、座標データは、少なくとも３点必要となる。本実施形態では、離散的に配置されたレーザ投光器によって、被測定材１のエッジの座標を測定する。以下説明するように、式（１）～式（３）の関係は、離散データの関係に変換されて用いられる。

図６（ａ）は、被測定材の曲り量を測定する手法の例を説明するための被測定材のエッジの位置を表す模式図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の一部を拡大した模式図である。
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、被測定材１の全長はＬである。ここで、Ｘ座標は、上述したように、被測定材１の搬送方向に平行なＸ軸に関する座標である。Ｙ座標は、被測定材１の幅方向の座標であり、Ｘ軸がＹ座標の基準となる。実際の形状測定装置１０の座標測定では、Ｙ座標の基準は、被測定材１の表面に照射されているスリット状光の先端である。なお、この基準は、絶対的なものではなく、レーザ投光器の設置精度やレーザ投光器におけるスリット状光を出射する出射孔の形成精度等によって定まるものであり、誤差要因となり得る。

形状測定装置１０は、全長Ｌをｎ等分した長さΔｘごとにＹ軸方向の座標ｙ_０，ｙ_１，ｙ_２，ｙ_３，…，ｙ_ｎ－２，ｙ_ｎ－１，ｙ_ｎを順次測定する。Ｘ座標は、図２（ａ）等に示したレーザ投光器３２ａ，…の配置位置の座標である。測定される座標は、この例では、（ｘ_０，ｙ_０），（ｘ_１，ｙ_１），（ｘ_２，ｙ_２），（ｘ_３，ｙ_３）…，（ｘ_ｎ－２，ｙ_ｎ－２），（ｘ_ｎ－１，ｙ_ｎ－１），（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）である。なお、Δｘは、レーザ投光器３２ａ…の設置間隔であり、測定間隔ΔＬ＝Ｌ／_ｎとはほぼ等しい。以下では、Δｘ＝ΔＬとして説明する。

隣接するＸ座標におけるＹ座標の差は、曲り変位差Δｙ_１，Δｙ_２，…，Δｙ_ｎとされる。Δｙ_１＝ｙ_１－ｙ_０，Δｙ_２＝ｙ_２－ｙ_１，…，Δｙ_ｎ＝Δｙ_ｎ－Δｙ_ｎ－１である。局所曲り量は、以下の式（４）で表すことができる。

式（２）からΔｘを消去することにより、以下の式（５）を得る。

なお、ｙ_ｉ－２，ｙ_ｉ－１，ｙ_ｉの組は、同時刻に測定される。時刻ｔ_ｉにｙ_ｉ－２，ｙ_ｉ－１，ｙ_ｉの組が同時に測定され、式（５）より、Δ２ｙ_ｉ＝Δｙ_ｉ－Δｙ_ｉ－１が計算される。その後、時刻ｔ_ｉ＋１にｙ_ｉ－１，ｙ_ｉ，ｙ_ｉ＋１の組は、同時に測定され、式（５）より、Δ２ｙ_ｉ＋１＝Δｙ_ｉ＋１－Δｙ_ｉが計算される。

式（５）によって求めた局所曲り量を用いて、以下のように曲り形状復元式を導く。まず、以下の式（６）を用いて、座標ｘ_ｉにおける局所曲り量を座標ｘ_ｉにおける局所傾きを求める。

式（６）により求めた座標ｘ_ｉにおける局所傾きを、以下の式（７）を用いて、座標ｘ_ｉにおける局所曲り量を求める。

式（６）の演算結果を、以下の式（８）を用いて、ｉ＝２～ｎ－１にわたって積算する。

式（７）および式（８）より、以下の式（９）で局所傾きをｉ＝１～ｎにわたって積算し、曲り量を求める。

このようにして、３点の座標データから求めた局所曲り量にもとづいて、被測定材１の曲り量を求めることができる。

被測定材の曲り量を測定する手法を説明するための例を表す表およびエッジの位置を示す模式図である。
図７は、被測定材の曲り量を測定する手法を説明するための例を表す表およびエッジの位置を示す模式図である。
図７は、上述の式（４）～式（９）を用いた曲り量の具体的な計算例を示している。この例では、図７の下の図は、曲り量が５．０［ｍｍ］で、全長Ｌが１０，０００［ｍｍ］（＝１０［ｍ］）の曲り形状を有する被測定材１のエッジのＹ座標の例であり、具体的な座標データを表計算ソフトウェアに入力してグラフ表記したものである。図７の上の表は、この具体的な座標データを式（４）～式（９）にあてはめて、曲り量の復元計算をして、グラフ表記したデータと比較した結果を示したものである。

図７の表中、ＩＮＤＥＸは、Ｘ座標を表しており、ＩＮＤＥＸが“０”は座標ｘ_０、ＩＮＤＥＸが“１”は座標ｘ_１、のように表されている。そして、座標ｘ_０からの距離が２列目のＬで表されている。３列目は、Ｙ座標の値であり、座標ｘ_ｉにおける座標ｙ_ｉの値である。この値は、この図の下のグラフで表されている。４列目のΔ２ｙ_ｎは、上述の式（５）により求めた座標ｘ_ｉにおける局所曲り量の計算値である。５列面のΔｙ_ｎは、式（８）により求めた局所傾きの計算値である。６列目のｙ_ｎは、式（９）により求めた復元された曲り量の計算値である。最右列の換算差は、３列目のｙと６列目のｙ_ｎの差である。

図７に示すように、式（４）～式（９）を用いて、被測定材１の曲り量を計算で求めた値は、実際の値と一致することが示される。

上述したとおり、この例は、レーザ投光器が、Ｘ軸に平行な直線上に配列されている理想的な条件の例である。実際には、レーザ投光器やスリット状光は、Ｙ座標上の配置ずれ（オフセット）を生じ得る。以下では、レーザ投光器の配置がずれた場合の影響について説明する。

図８（ａ）は、被測定材の曲り量を測定する手法を説明するための模式的な平面図である。図８（ｂ）は、被測定材の曲り量を測定する場合に発生する誤差を説明するための模式図である。
図８（ａ）に示すように、３台のレーザ投光器によって、スリット状光ＳＬａ，ＳＬｂ，ＳＬｃは、被測定材１上に照射される。スリット状光と被測定材１のエッジとの交点がエッジのＹ座標である。この例では、スリット状光ＳＬａ，ＳＬｂの間の距離Ｌａｂ、スリット状光ＳＬｂ，ＳＬｃの間の距離Ｌｂｃであり、図７で説明した例のように、たとえば、Ｌａｂ＝Ｌｂｃ＝１［ｍ］である。全長Ｌａｌｌは、たとえば１０［ｍ］である。

ここで、３台のレーザ投光器のうち１台がＸ軸に平行な直線上からずれて配置された場合には、被測定材１の表面に、スリット状光の一端の位置がずれて照射される。他のスリット状光の一端の位置からのずれがＹ座標の測定値の誤差となる。

図８（ｂ）の例では、３台のレーザ投光器のうち、いちばん右のレーザ投光器の配置位置にオフセットがあり、たとえば、他のレーザ投光器とのオフセットが０．５［ｍｍ］である。カメラ３４（図２）は、被測定材１が１［ｍ］移動するたびに、視野ＣＶのスリット状光を撮像する。

図８（ｂ）の「１ｍごとの測定結果」とある３本の折れ線は、３本のスリット状光によって測定されるＹ座標を表している。Ｙ座標の測定点は、被測定材１が１［ｍ］移動するごとに測定されるので、３本のスリット状光の上から下に示されるように、Ｙ座標の測定点が１［ｍ］ごとにずれていく。上述した復元演算では、これらの３本の折れ線に相当するＹ座標の測定点を連結するようにして曲り形状の演算を行う。そのため、Ｙ座標の測定値にオフセットがある場合には、測定ごと（撮像ごと）にオフセットの値が積算されていくこととなる。

図８（ｂ）の「上記測定結果の連結」とある折れ線は、３本の折れ線で示されるＹ座標の測定点の連結された復元データを示している。被測定材１が２［ｍ］移動した場合には、オフセットは、３回積算されている。この例では、オフセットは０．５［ｍｍ］なので、被測定材１の２［ｍ］分では、累積される誤差は、０．５［ｍｍ］×３＝１．５［ｍｍ］となる。Ｙ座標の位置のデータのオフセットの絶対値が十分に小さくても、局所曲り量を繰り返し復元演算することによって、オフセットによる誤差が累積されて、最終的な曲り量の計算値には、大きな誤差が含まれることとなる。

具体的に説明すると、最初のＹ座標の測定点Ｅａ１，Ｅｂ１，Ｅｃ１があり、Ｅｂ１，Ｅｃ１に対して、Ｅａ１は、０．５［ｍｍ］のオフセットを有している。次に測定される測定点Ｅａ２，Ｅｂ２，Ｅｃ２についても、Ｅｂ２，Ｅｃ２に対して、Ｅａ２は、０．５［ｍｍ］のオフセットを有している。さらの次の測定点Ｅａ３，Ｅｂ３，Ｅｃ３についても、Ｅｂ３，Ｅｃ３に対して、Ｅａ３は、０．５［ｍｍ］のオフセットを有している。これらの各測定値にもとづいて、局所曲り量を演算し、連結して復元演算することによって、０．５［ｍｍ］のオフセットが測定回数分、積算される。

図９は、被測定材の曲り量を測定した場合に発生した誤差の累積について説明するための表および被測定材のエッジの位置を示す模式図である。
図９の下の図は、図７で示したグラフと同じグラフである。
図９の上の図は、図７で示した表と同じ演算を行っているが、最右列の局所曲り値の累積される積算数の値が示されている。測定されるＹ座標が１［ｍ］間隔であり、被測定材１が１［ｍ］移動するごとに、３つのＹ座標の組が測定されるとすると、局所曲り値の演算回数は、４５回となる。０．５［ｍｍ］のオフセットがある場合には、計算上の誤差は、０．５［ｍｍ］×４５回＝２２．５［ｍｍ］となる。鋼材の圧延工程では、１０［ｍ］の鋼材で、曲り量が５．０［ｍｍ］以下とするような場合もあり、５．０［ｍｍ］の要求値に対して、オフセットによる累積誤差が２２．５［ｍｍ］となるのでは、曲り量を測定する意義が認められないこととなってしまう。

本実施形態では、被測定材１の板長さに応じて、動作するレーザ投光器３２ａ…の位置を設定している。すなわち、板長さが短い場合には、レーザ投光器３２ａ…の相互の間隔が狭くなるようにレーザ投光器が選択され、板長さが長い場合には、レーザ投光器３２ａ…の相互の間隔が広くなるようにレーザ投光器が選択される。そのため、板長さが長い場合であっても、局所曲り値の演算回数を少なくすることができる。したがって、Ｙ座標の測定値のオフセットの累積積算数を低減することができ、精度の高い曲り量を算出することができる。

図５において説明した例において、人手で曲り量を測定する場合には、圧延工程中を搬送されている被測定材を一旦停止させて、作業者が測定する必要がある。また、作業者が搬送ラインに入って測定するため、安全上の処置をする必要があり、多大な時間を要する。そのため、操業の効率が著しく低下する。

本実施形態の形状測定装置１０では、上述のごとく、手動で行うべき作業はなく、効率よく、かつ、精度よく被測定材１の曲り量を測定することができる。

（第２の実施形態）
図１０（ａ）は、本実施形態の形状測定装置の一部を例示する模式的な平面図である。図１０（ｂ）は、本実施形態の形状測定装置の一部を例示する模式的な側面図である。図１０（ｃ）は、図１０（ａ）に示された構成要素の一部を省略して表示した模式的な平面図である。
本実施形態では、検出部２３０の構成が第１の実施形態の場合と相違する。本実施形態では、検出部２３０の相違により、検出部２３０を制御する制御部２２０の構成が第１の実施形態の場合と相違する。図１には、本実施形態の場合の構成（符号）も合わせて示されている。本実施形態に係る形状測定装置２１０は、制御部２２０と、検出部２３０と、を備える（図１）。

図１０（ａ）および図１０（ｂ）には、検出部２３０の具体的な例が、被測定材１とともに示されている。図１０（ｃ）は、図の煩雑さを回避するために、図１０（ａ）に示されたレーザ投光器３２およびミラー２３６を除いて示している。そのため、図１０（ｃ）では、被測定材１、スリット状光ＳＬａ～ＳＬｅおよびカメラ３４の視野ＣＶの関係がより明確に示されている。

図１０（ａ）～図１０（ｃ）に示すように、検出部２３０は、レーザ投光器３２と、カメラ３４と、ミラー２３６と、を含む。レーザ投光器３２は、カメラ３４の視野ＣＶの上方に設けられている。レーザ投光器３２は、スリット状のレーザ光ＳＢを出力する。レーザ光ＳＢの面は、ＸＹ平面にほぼ平行となるように設定されている。

ミラー２３６は、レーザ投光器３２がレーザ光ＳＢを出射する方向に配置されている。ミラー２３６は、被測定材１の搬送方向にほぼ直交する方向（Ｘ軸に平行な方向）に沿った回転軸を有している。ミラー２３６は、この回転軸を中心に回転することができる。ミラー２３６は、図示しない回転制御機構によって、所望の回転位置、つまり角度となるように設定される。回転制御機構は、図１の制御部２２０から指示された被測定材１の板長さに応じたミラー角度となるように動作する。

カメラ３４は、被測定材１のエッジおよびスリット状光ＳＬａ～ＳＬｃの先端を視野ＣＶに含むような位置に配置される。この例では、被測定材１の搬送方向前方斜め上方に配置されている。カメラ３４の配置位置は、これに限らず、視野ＣＶに被測定材１のエッジが入るようにされていればよく、被測定材１の上方に配置されてもよい。

ミラー２３６は、レーザ投光器３２から出射されるスリット状光の反射像を視野ＣＶに結ぶようにレーザ光ＳＢを反射する。レーザ投光器３２およびミラー２３６は、スリット状光の反射像（スリット状光ＳＬａ，ＳＬｂ，ＳＬｃという）が被測定材１のエッジにほぼ直交して交差するように、その位置が設定される。

ミラー２３６の角度は、３本のスリット状光ＳＬａ，ＳＬｂ，ＳＬｃのそれぞれが被測定材１のエッジに交差するように設定される。スリット状光ＳＬａは、被測定材１の搬送方向の前方側に照射され、スリット状光ＳＬｃは、被測定材１の搬送方向の後方側に照射される。スリット状光ＳＬｂは、スリット状光ＳＬａ，ＳＬｃの間に照射される。

スリット状光ＳＬａ，ＳＬｂ，ＳＬｃの照射位置は、被測定材１の板長さに応じて、制御部２２０によって設定される。被測定材１の板長さが長い場合には、スリット状光ＳＬａ，ＳＬｂ，ＳＬｃの間隔は、広くなるように設定され、被測定材１の板長さが短い場合には、スリット状光ＳＬａ，ＳＬｂ，ＳＬｃの間隔がより短くなるように設定される。

なお、スリット状光ＳＬａの一部が視野ＣＶ外となると、オフセットの要因となり得るので、カメラ３４は、視野ＣＶにスリット状光の先端が十分に含まれるように設定されることが好ましい。

本実施形態の形状測定装置２１０の動作について説明する。
本実施形態の形状測定装置２１０は、上述した他の実施形態の場合と検出部２３０の構成が異なっているが、ほぼ同様に動作する。
すなわち、図３のステップＳ２において、制御部２２０は、被測定材１の板長さの情報にもとづいて、検出部２３０に対して、板長さの情報に応じた設定をするように指示する。

ステップＳ３において、検出部２３０は、制御部２２０からの指示にもとづいて、被測定材１のエッジの位置の測定をするための設定をする。検出部２３０は、被測定材１の板長さに応じて、回転制御部に対して、ミラー２３６の角度を調整し、スリット状光ＳＬａ，ＳＬｂ，ＳＬｃの間隔を設定する。ステップＳ５以降の処理は、上述と同様に実行される。

本実施形態では、ミラー２３６の角度を調整することによって、被測定材１の表面に照射されるスリット状光ＳＬａ，ＳＬｂ，ＳＬｃの位置を設定することができる。そのため、１台のレーザ投光器３２を用いて、少なくとも３点のエッジ位置を測定することができる。

（第３の実施形態）
図１１（ａ）は、本実施形態の形状測定装置の一部を例示する模式的な平面図である。図１１（ｂ）は、本実施形態の形状測定装置の一部を例示する模式的な側面図である。
本実施形態では、検出部３３０の構成が上述の他の実施形態の場合と相違する。本実施形態では、検出部３３０の相違により、検出部３３０を制御する制御部３２０の構成が上述の他の実施形態の場合と相違する。図１には、本実施形態の場合の構成（符号）も合わせて示されている。本実施形態に係る形状測定装置３１０は、制御部３２０と、検出部３３０と、を備える（図１）。

図１１（ａ）および図１１（ｂ）には、検出部３３０の具体的な例が、被測定材１とともに示されている。
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、検出部３３０は、レーザ距離計３３３ａ，３３３ｂ，３３３ｃを含む。レーザ距離計３３３ａ～３３３ｃは、被測定材１の側面に配置されている。レーザ距離計は、搬送方向（Ｘ軸に平行な方向）に沿って一列に配列されている。レーザ距離計３３３ａ～３３３ｃは、被測定材１の搬送方向にほぼ直交する方向にレーザ光を出射し、被測定材１の側面からのレーザ光の反射光を受光できるよう配置されている。このようにして、レーザ距離計３３３ａ～３３３ｃは、レーザ距離計３３３ａ～３３３ｃが設置された位置から、被測定材の側面までの距離をそれぞれ測定して、被測定材１のエッジの位置のデータを取得する。

レーザ距離計３３３ａ～３３３ｃは、図示しない位置設定駆動機構によって、その配置位置が設定される。位置設定駆動機構は、制御部３２０から供給された被測定材１の板長さの情報にもとづいて、レーザ距離計３３３ａ～３３３ｃの位置を設定する。より具体的には、被測定材１の板長さが長い場合には、２つの隣接するレーザ距離計の間の距離を長くなるように設定する。被測定材１の板長さが短い場合には、２つの隣接するレーザ距離計の間の距離をより短くなるように設定する。

たとえば、この例では、被測定材１の板長さがＬの場合には、レーザ距離計３３３ａは、被測定材１の搬送方向の前方側の端部付近に設けられている。レーザ距離計３３３ｂは、レーザ距離計３３３ａからＬ／２だけ搬送方向の後方側に配置されている。レーザ距離計３３３ｃは、レーザ距離計３３３ｂからＬ／２だけ搬送方向Ｌ／２だけ搬送方向の後方側に配置されている。レーザ距離計３３３ｂ，３３３ｃは、Ｌに応じて、位置設定駆動機構によって、エッジの位置の測定前に上述の位置になるように駆動される。

本実施形態の形状測定装置３１０の動作について説明する。
本実施形態の形状測定装置３１０は、上述した他の実施形態の場合と検出部３３０の構成が異なっているが、ほぼ同様に動作する。
すなわち、図３のステップＳ２において、制御部３２０は、被測定材１の板長さの情報にもとづいて、検出部３３０に対して、板長さの情報に応じた設定をするように指示する。

ステップＳ３において、検出部３３０は、制御部３２０からの指示にもとづいて、被測定材１のエッジの位置の測定をするための設定をする。検出部３３０は、被測定材１の板長さに応じて、レーザ距離計３３３ｂ，３３３ｃの位置を設定する。たとえば、レーザ距離計３３３ａ，３３３ｂ間の距離は、板長さＬの１／２の位置であり、レーザ距離計３３３ｂ，３３３ｃ間の距離は、板長さＬの１／２の位置である。これらの位置の設定は、たとえば、検出部３３０に設けられた位置設定駆動機構によって行われる。

本実施形態では、被測定材１の板長さに応じて、レーザ距離計３３３ａ～３３３ｃの相互の離間距離を設定するので、簡便な位置設定駆動機構を導入することによって、容易に高精度な曲り量を測定を行うことができる。

（第４の実施形態）
図１２（ａ）は、本実施形態の形状測定装置の一部を例示する模式的な平面図である。図１２（ｂ）は、本実施形態の形状測定装置の一部を例示する模式的な側面図である。
本実施形態では、検出部４３０の構成が上述の他の実施形態の場合と相違する。本実施形態では、検出部４３０の相違により、検出部４３０を制御する制御部４２０の構成が上述の他の実施形態の場合と相違する。図１には、本実施形態の場合の構成（符号）も合わせて示されている。本実施形態に係る形状測定装置４１０は、制御部４２０と、検出部４３０と、を備える（図１）。

図１２（ａ）および図１２（ｂ）には、検出部４３０の具体的な例が、被測定材１とともに示されている。
図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、検出部４３０は、カメラ４３４ａ，４３４ｂ，４３４ｃと、目盛り盤４３８と、を含む。カメラ４３４ａ～４３４ｃは、被測定材１の側面に配置されている。カメラ４３４ａ～４３４ｃは、搬送方向（Ｘ軸に平行な方向）に沿って一列に配列されている。カメラ４３４ａ～４３４ｃは、被測定材１のエッジを視野に含むように配置されている。カメラ４３４ａ～４３４ｃは、その視野に目盛り盤４３８上に設けられた目盛りも含むように配置されている。

目盛り盤４３８は、パスラインに設けられている。目盛り盤４３８は、被測定材１の搬送方向に平行な目盛りを有している。カメラ４３４ａ～４３４ｃの視野には、この目盛りの基準から被測定材１のエッジまでが少なくとも含まれるように設定されている。目盛りの基準となる基準目盛りは、たとえば目盛り盤４３８の下端の目盛りに設定される。目盛り盤４３８の下端とは、目盛り盤４３８のうち、カメラ４３４ａ～４３４ｃの配置されている位置にもっとも近い目盛りである。カメラ４３４ａ～４３４ｃの配置されている位置にもっとも近い目盛りに限らず、他の目盛りよりも太さの太い線とする等によって他の線から区別できるようにしてもよい。

被測定材１が搬送方向に搬送されると、カメラ４３４ａ～４３４ｃは、基準目盛りから、被測定材１のエッジに覆われている目盛りまでを撮像する。検出部４３０は、カメラ４３４ａ～４３４ｃによって撮像された画像データは、図示しない画像処理機能によって、画像処理され、画像データに含まれる目盛りの数にもとづいて、基準目盛りから被測定材１のエッジまでの距離を求める。検出部４３０は、この距離をエッジの位置のデータとして、制御部４２０に出力する。

カメラ４３４ａ～４３４ｃは、図示しない位置設定駆動機構によって、その配置位置が設定される。位置設定駆動機構は、制御部４２０から供給された被測定材１の板長さの情報にもとづいて、カメラ４３４ａ～４３４ｃの位置を設定する。より具体的には、被測定材１の板長さが長い場合には、２つの隣接するカメラの間の距離を長くなるように設定する。被測定材１の板長さが短い場合には、２つの隣接するカメラの間の距離をより短くなるように設定する。

たとえば、この例では、被測定材１の板長さがＬの場合には、カメラ４３４ａは、被測定材１の搬送方向の前方側の端部付近に設けられている。カメラ４３４ｂは、隣接するカメラ４３４ａからＬ／２だけ搬送方向の後方側に配置されている。カメラ４３４ｃは、隣接するカメラ４３４ｂからＬ／２だけ搬送方向にＬ／２だけ搬送方向の後方側に配置されている。カメラ４３４ｂ，４３４ｃは、Ｌに応じて、位置設定駆動機構によって、エッジの位置の測定前に上述の位置になるように駆動される。

本実施形態の形状測定装置４１０では、基準目盛りを有する目盛り盤４３８を用いて、カメラ４３４ａ～４３４ｃによって、被測定材１のエッジの位置を測定するので、カメラ４３４ａ～４３４ｃの配置に多少のずれを生じても、エッジ位置の測定に誤差を含みにくくなるので、高精度な曲り量を測定することが可能になる。

（第５の実施形態）
第４の実施形態において説明したように、被測定材１のエッジの位置を測定する際に、少なくとも３台設置するレーザ投光器等の設置位置にずれが生じると、局所曲り量を繰り返し測定、演算して曲り量を復元すると、設置位置ずれによる誤差の累積が生じ得る。そこで、本実施形態では、エッジ位置の測定時の基準位置を提供して、実際のエッジ位置測定時に、あらかじめ測定した基準位置にもとづいて、エッジ位置の補正をすることによって、より高精度の曲り量を測定することを可能にする。

図１３は、本実施形態に係る形状測定装置の一部を例示する模式的な平面図である。
図１３に示すように、本実施形態では、形状測定装置１０は、直線基準補正器５００を備える。直線基準補正器５００は、検出部に設けられる。この例では、第１の実施形態の場合の検出部３０に設けた場合について説明する。

直線基準補正器５００は、支柱５０１ａ，５０１ｂと、直線基準部材５０２と、を含む。支柱５０１ａ，５０１ｂは、支柱５０１ａ，５０１ｂ間に、視野ＣＶが入るように搬送方向の前方および後方に設けられる。支柱５０１ａ，５０１ｂには、直線基準部材５０２の両端が結合されている。直線基準部材５０２は、両端に張力をかけると直線基準となる部材で形成されている。たとえば直線基準部材５０２は、金属製のワイヤ（ピアノ線等）からなる。

支柱５０１ａ，５０１ｂには、図示しないが、張力調整機構が設けられている。支柱５０１ａ，５０１ｂのそれぞれの張力調整機構は、直線基準部材５０２の両端に接続されている。張力調整機構を調整することによって、直線基準部材５０２に張力をかけて、直線基準を提供できるようにする。

直線基準部材５０２は、搬送方向にほぼ平行になるように、視野ＣＶにわたって設けられる。直線基準部材５０２は、支柱５０１ａ，５０１ｂの張力調整機構によって、十分な張力がかけられ、直線の状態が維持される。

第１の実施形態の場合には、直線基準部材５０２は、各スリット状光ＳＬａ～ＳＬｅと交差するように設けられる。カメラ３４は、被測定材１を含む画像を撮像するのに先駆けて、被測定材１を撮像することに代えて、直線基準部材５０２および各スリット状光ＳＬａ～ＳＬｅの画像を撮像する。カメラ３４は、各スリット状光ＳＬａ～ＳＬｅの少なくとも先端を含み、直線基準部材５０２および各スリット状光ＳＬａ～ＳＬｅが交差している様子を撮像する。

詳細は、後述するが、たとえば検出部３０は、撮像した画像データを画像処理して、スリット状光ＳＬａの先端から、直線基準部材５０２とスリット状光ＳＬａとの交点までの長さを測定する。他のスリット状光についても、スリット状光の先端から直線基準部材５０２との交点までの長さを測定する。検出部３０は、たとえば、あらかじめ設定された長さと、直線基準部材５０２と各スリット状光との交点までの長さの差分を計算して、補正値として、各スリット状光に紐づける。

図１４は、本実施形態に係る形状測定装置を例示する模式的なブロック図である。
図１４に示すように、本実施形態では、第１の実施形態の場合の形状測定装置１０に直線基準補正器５００が追加されている。図１３において説明したように、検出部３０は、被測定材１の測定に先立って、あらかじめ、直線基準補正器５００を用いて、基準位置の補正値のデータを取得する。補正値は、演算処理部２２に出力され、演算処理部２２は、補正値を用いて、被測定材１のエッジの位置を計算し、局所曲り量を演算する。

本実施形態の形状測定装置１０の動作について、フローチャートを参照して説明する。
図１５は、本実施形態の形状測定装置の動作を説明するためのフローチャートの一部の例である。
図１５に示すように、ステップＳ５０１において、所定の位置に直線基準補正器５００がセッティングされる。所定の位置は、たとえば上述したように、カメラ３４の視野ＣＶ内であって、各スリット状光ＳＬａ～ＳＬｅの先端から、直線基準部材５０２とスリット状光との交点までを撮像できる位置である。

たとえば、形状測定装置１０を構成するプログラムがインストールされたコンピュータ端末は、操作者がデータ取込操作の指令を受け付ける。ステップＳ５０２において、コンピュータ端末は、データ取込操作を制御部２０に対して指示する。

ステップＳ５０３において、制御部２０は、データ取込操作を検出部３０に指示する。

ステップＳ５０４において、検出部３０は、各スリット状光ＳＬａ～ＳＬｅの先端から、直線基準部材５０２とスリット状光との交点までの画像を撮像し、各スリット状光ＳＬａ～ＳＬｅの先端から、直線基準部材５０２とスリット状光との交点までの長さのデータを取得する。検出部３０は、取得した長さのデータを演算処理部２２に送信する。

Ｓ５０５において、演算処理部２２は、あらかじめ設定された基準長さを、検出部３０から受信した各スリット状光ＳＬａ～ＳＬｅに対応する長さのデータから差し引いて、差分を計算する。演算処理部２２は、計算した差分を、各スリット状光ＳＬａ～ＳＬｅに対応する補正データとして保存する。

図１６は、本実施形態の形状測定装置の動作を説明するためのフローチャートの一部の例である。
図１６のフローチャートにおいて、ステップＳ１～Ｓ７は、すでに説明した図３のフローチャートと同じ処理を行っている。また、ステップＳ８以降についても、図３のフローチャートと同じ処理を行っている。本実施形態では、ステップＳ７の後に、上述のステップＳ５０１～Ｓ５０５において、取得された補正データを用いて、被測定材１のエッジの位置を補正する処理が追加されている。

すなわち、ステップＳ７の後にステップＳ５００において、演算処理部２２は、スリット状光に対応するエッジの位置のデータを、補正データで補正して、補正後のエッジの位置のデータとする。演算処理部２２は、補正後のエッジの位置のデータを用いて、局所曲り量を演算する。

以降、ステップＳ８において、第１の実施形態の場合と同様に、処理が進められる。

上述では、第１の実施形態の場合の検出部３０に対して、適用することを説明したが、第２の実施形態や第３の実施形態の場合であっても、同様に適用することができるのはいうまでもない。第３の実施形態に適用する場合に、直線基準部材５０２を細いワイヤにした場合に、距離検出が難しくなるような場合には、直線基準部材５０２として、板状の部材を利用するようにしてもよい。

また、第４の実施形態の場合にも、本実施形態を適用してももちろんかまわない。第４の実施形態の場合に、各カメラ４３４ａ～４３４ｃのすべての視野に、規準目盛りが入らないような場合には、直線基準補正器５００を用いることによって、正確に基準値を取得することができ、高精度な曲り量を測定することができる。

第２～第４の実施形態に適用する場合においては、カメラ等のセンサが移動し得るすべての位置における補正データが取得されるべきであることはいうまでもない。

以上説明した実施形態によれば、長さの相違する被測定材の曲り量を正確に測定する形状測定装置を実現することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１被測定材、２板有無検知部、３搬送位置検出部、４上位計算機、５表示部、１０，２１０，３１０，４１０形状測定装置、２０，２２０，３２０，４２０制御部、２２演算処理部、３０，２３０，３３０，４３０演出部、３２，３２ａ～３２ｅレーザ投光器、３４，４３４ａ～４３４ｃカメラ、２３６ミラー、３３３ａ～３３３ｃレーザ距離計、４３８目盛り盤、５００直線基準補正器、５０１ａ，５０１ｂ支柱、５０２直線基準部材

Claims

鋼材である被測定材の曲り量を測定する形状測定装置であって、
被測定材のエッジの位置のうち、少なくとも３点のエッジの位置を検出する検出部と、
上位計算機から前記被測定材の板長さの情報を受信し前記検出部に送信し、前記検出部に前記板長さに応じた設定をするように指示を送信する制御部と、
を備え、
前記検出部は、第１長さを有する前記板長さの場合の前記３点のエッジの位置の間隔が、前記第１長さよりも短い第２長さを有する前記板長さの場合の前記３点のエッジの位置の間隔よりも広くなるように設定し、
前記制御部は、前記検出部で検出された前記少なくとも３点のエッジの位置にもとづいて前記被測定材の曲り量を算出し、
前記検出部は、
前記被測定材の搬送方向に沿って配列され、スリット状光をそれぞれ出射する少なくとも４台のレーザ投光器と、
前記少なくとも４台のレーザ投光器が出射する前記スリット状光が前記搬送方向に交差し相互に平行になるように照射されている前記被測定材の表面を撮像するカメラと、
を含み、
前記検出部は、前記板長さの情報にもとづいて、前記少なくとも４台のレーザ投光器から少なくとも３台のレーザ投光器を選択して動作させ、
前記カメラによって撮像された画像データを解析して、前記スリット状光の先端から、前記スリット状光が前記被測定材のエッジに交差する点までの長さにもとづいて、前記エッジの位置を検出し、
第１長さを有する前記板長さの場合の、前記選択された少なくとも３台のレーザ投光器のうち隣接するレーザ投光器の間の離間距離が、前記第１長さよりも短い第２長さを有する前記板長さの場合の、前記隣接するレーザ投光器の間の離間距離よりも広く設定する形状測定装置。
鋼材である被測定材の曲り量を測定する形状測定装置であって、
被測定材のエッジの位置のうち、少なくとも３点のエッジの位置を検出する検出部と、
上位計算機から前記被測定材の板長さの情報を受信し前記検出部に送信し、前記検出部に前記板長さに応じた設定をするように指示を送信する制御部と、
を備え、
前記検出部は、第１長さを有する前記板長さの場合の前記３点のエッジの位置の間隔が、前記第１長さよりも短い第２長さを有する前記板長さの場合の前記３点のエッジの位置の間隔よりも広くなるように設定し、
前記制御部は、前記検出部で検出された前記少なくとも３点のエッジの位置にもとづいて前記被測定材の曲り量を算出し、
前記検出部は、
スリット状光を出射するレーザ投光器と、
前記スリット状光を反射して、反射された前記スリット状光が前記被測定材の表面に前記搬送方向に交差する方向に互いに平行に照射するように設けられたミラーと、
前記反射されたスリット状光が照射された前記被測定材の表面を撮像可能に配置されたカメラと、
を含み、
前記ミラーは、前記板長さの情報にもとづいて、前記被測定材の表面の異なる位置に少なくとも３本の前記反射されたスリット状光を順次照射するように角度を順次設定され、
前記カメラは、前記少なくとも３本の前記反射されたスリット状光を撮像し、
前記検出部は、前記カメラによって撮像された画像データを解析して、前記少なくとも３本の前記反射されたスリット状光の先端から、前記反射されたスリット状光が前記被測定材のエッジに交差する点までの長さにもとづいて、前記エッジの位置を検出し、
第１長さを有する前記板長さの場合の、前記少なくとも３本の前記反射されたスリット状光のうち、隣接する前記反射されたスリット状光の間の離間距離が、前記第１長さよりも短い第２長さを有する前記板長さの場合の、前記隣接する前記反射されたスリット状光の間の離間距離よりも広くするように前記ミラーの角度を設定する請求項１記載の形状測定装置。
鋼材である被測定材の曲り量を測定する形状測定装置であって、
被測定材のエッジの位置のうち、少なくとも３点のエッジの位置を検出する検出部と、
上位計算機から前記被測定材の板長さの情報を受信し前記検出部に送信し、前記検出部に前記板長さに応じた設定をするように指示を送信する制御部と、
を備え、
前記検出部は、第１長さを有する前記板長さの場合の前記３点のエッジの位置の間隔が、前記第１長さよりも短い第２長さを有する前記板長さの場合の前記３点のエッジの位置の間隔よりも広くなるように設定し、
前記制御部は、前記検出部で検出された前記少なくとも３点のエッジの位置にもとづいて前記被測定材の曲り量を算出し、
前記検出部は、
前記被測定材の搬送方向に沿って配列され、前記搬送方向に交差する方向の前記被測定材の側面までの距離を計測し、前記搬送方向にそれぞれ可動する少なくとも３台の光学距離計と、
前記３台の光学距離計のそれぞれの配置位置を設定して移動させる位置設定駆動機構と、
を含み、
前記検出部は、
前記板長さの情報にもとづいて、前記少なくとも３台の光学距離計のうち隣接する光学距離計の離間距離を設定し、
第１長さを有する前記板長さの場合の、前記少なくとも３台の光学距離計のうち、隣接する光学距離計の間の離間距離が、前記第１長さよりも短い第２長さを有する前記板長さの場合の、前記隣接する光学距離計の間の離間距離よりも広く設定して、前記位置設定駆動機構によって前記隣接する光学距離計を移動させる形状測定装置。
鋼材である被測定材の曲り量を測定する形状測定装置であって、
被測定材のエッジの位置のうち、少なくとも３点のエッジの位置を検出する検出部と、
上位計算機から前記被測定材の板長さの情報を受信し前記検出部に送信し、前記検出部に前記板長さに応じた設定をするように指示を送信する制御部と、
を備え、
前記検出部は、第１長さを有する前記板長さの場合の前記３点のエッジの位置の間隔が、前記第１長さよりも短い第２長さを有する前記板長さの場合の前記３点のエッジの位置の間隔よりも広くなるように設定し、
前記制御部は、前記検出部で検出された前記少なくとも３点のエッジの位置にもとづいて前記被測定材の曲り量を算出し、
前記検出部は、
前記搬送方向に沿って設けられた目盛り線を有し、前記目盛り線上を搬送されている前記被測定材によって前記目盛りの一部を覆われる目盛り盤と、
前記被測定材の搬送方向に沿って配列され、前記目盛り盤および前記被測定材のエッジを撮像する少なくとも３台のカメラと、
を含み、
前記検出部は、
前記板長さの情報にもとづいて、前記少なくとも３台のカメラのうち隣接するカメラの離間距離を設定し、
前記少なくとも３台のカメラによって撮像された画像データを解析して、撮像されている前記目盛り線の数にもとづいて、前記エッジの位置を検出し、
第１長さを有する前記板長さの場合の、前記少なくとも３台のカメラのうち、隣接するカメラの間の離間距離が、前記第１長さよりも短い第２長さを有する前記板長さの場合の、前記隣接するカメラの間の離間距離よりも広く設定する形状測定装置。
前記エッジの位置の基準を提供する直線基準補正器
をさらに備え、
前記検出部は、
前記エッジの位置の基準にもとづいて、前記エッジの位置を補正する補正データをあらかじめ検出し、
前記制御部は、
前記補正データにもとづいて、実際に検出された前記エッジの位置のデータを補正する請求項１～４のいずれか１つに記載の形状測定装置。