JPH03162604A - 板材寸法測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は連続帯状板材の板幅、又は切板材の剪断長、板
幅及び直角度等を高精度に測定する、寸法測定装置に関
するものである． 〔従来の技術〕 現在、板材寸法を高精度に測定する場合には、高分解能
１次元イメージセンサを検出器とするカメラをカメラ移
動用ステージに設置しカメラ中央ビット付近で板エッジ
部を検出するようにカメラを移動させ、その時のステー
ジ原点からのカメラ位置データと該カメラの板材エッジ
位置データより基準点からの板材寸法エッジ位置を測定
し、板幅、剪断長等を算出している、基準点からのカメ
ラ位置は高精度直線形変位検出器を１本使用し、カメラ
移動ステージの移動量を測定している．第６図（ａ）は
従来の高精度板エッジ検出機構を用いて、板材の移動距
離を測定する例を示す．カメラ移動機構ｌはスライドテ
ーブル２、このスライドテーブル２を摺動自由に保持す
るガイドレール３及び３゜、パルスモーター５により回
転駆動される送りネジ４より構威されている．マグネス
ケール等の直線形変位検出器６は、その検出器の原点位
置６・からのスライドテープノレ２の現在位置を測定で
きるように設置されている．マグネスケールからの出力
パルスＡ相１４、Ｂ相１５及び原点信号ｌ６は方向判別
回路７を介してアノプ・ダウンカウンター７ａに入力す
ることにより位置表示部７ｂにスライドテーブル位置、
すなわちカメラ位置が表示される．光源１０により板材
９を照射している。

図示のように１次元イメージセンサを検出器とするカメ
ラ８をスライドテーブル上に真上に向けて固定し、その
時のレンズ中心を通る直線をａ０〜ａ１とする． 板材エッジの初期位置では、マグネスケール６の原点６
・　とカメラ中心線ａ０〜ａ０・間の距離Δ２は、なる
べく原点６゜　に近い位置とする。

板材９のエッジ部９゜　は一次元イメージセンサカメラ
８の中央ビットで検出される位置にセノトされている．
この時一次元イメージセンサカメラのビデオ信号ｌ１は
第６図（ｂ）に示すようにセンサの中央ビットで明視野
レヘルと暗視野レベルが切り替わっている．次にカメラ
８及び板材エッジ部９を距離２，移動させると、ガイド
レール３．３′の曲がりの影響でカメラ中心軸が傾きを
生じる．この時のカメラ中心軸をａ１〜ａ１・とする。

初期のカメラ軸心ａ．〜ａ０・に対し移動カメラ中心軸
ａ，〜ａ１　は角θ１の傾きを生し、カメラ中心軸ａ１
〜ａ１・　は視野位置で板材エッジ部９・からΔＸ＃れ
ることになる．すなわち一次元イメージセンサ上に結像
する板材エッジ部９・の像はセンサー中央ビットから（
ΔＸ／視野位置におけるカメラセンサの分解能）ビット
分ズレを生じることになり、そのビデオ信号ｌ２を第６
図（Ｃ）に示す．マグネスケールとイメージセンサのデ
ータを組合わせると、 ＭＯ６Ｋ＋＋（（カメラセンサのエノジ位置データ）１
八（センサ全ビット数）ｌＫｔ　　　　　　　（ｔ）Ｍ
Ｄｔｈ：マグネスケールデータ ＫＩ：マグネスケール分解能 Ｋ８　：視野位置におけるカメラセンサの分解能（１）
式は板材エッジ部のマグネスケール原点６に対する位置
を表している．しかし、カメラ中心軸の傾きθ１による
板材エッジ部９・を検出しているセンサの中央ビットか
らのズレ量はそのまま測定誤差となってしまう． 〔発明が解決しようとする課題〕 上述のように、カメラ移動機構の直線性が問題となるが
、機械的精度をあげるためには機構部全体の剛性を上げ
る必要があり、装置の大型化及び価格アップの問題があ
った． また、カメラ移動用ステージに曲りが有った場合、カメ
ラ視野は左右（又は前後）にずれて測定誤差となる． 一方、最近の薄物鋼板の寸法精度向上の要求が強く、測
定装置の精度向上が必要となっている．因って、本発明
は前記従来の技術における問題点並びに要望に鑑みて開
発されたもので、カメラ移動用ステージの非直線性によ
り生じる誤差を複数の高精度直線形変位検出器によりス
テージの上下位置（カメラの上下位置）を測定すること
によりカメラの傾斜を演算し補正を行うことを可能とし
た板材寸法測定装置の提供を目的とするものである． 〔課題を解決するための手段〕 本発明の板材寸法測定装置は１次元イメージセンサを検
出器とするカメラと該カメラを測定位置に移動させるカ
メラ移動機構を備えた板材寸法測定装置において、カメ
ラ移動機構に複数の直線形変位検出用スケールを設け各
スケール間の測定値の差を用いて測定値を補正すること
を特徴とする．また、補正の１方法として、カメラ移動
機構に設けた直線変位検出器を用いてカメラの傾斜を検
出して測定誤差を補正することを特徴とする．〔作用〕 第ｌ図に板材の移動距離を測定する場合について例示す
る． 第１図に示すようにカメラ中心軸の傾斜を検出するため
のマグネスケール等の直線変位検出器を新たに設けるこ
とによりガイドレール３及び３′の曲がりによる一次元
イメージセンサを検出器とするカメラ８の傾きを測定し
補正を加えるものである． 第１図によってその原理を説明する． 先ず、カメラ移動機構ｌによりカメラ８を左側の後退限
からマグネスケール原点６・及び１３・をわずかに通過
した点Δｌに移動する．そのとき、板材エッジ部９・も
カメラの中央ビット上に結像するような位置とする。こ
の時の両マグネスケール６及びｌ３の原点に対する移動
距離データΔｌは原点直近であるため等しいとみなすこ
とができる．この位置でのカメラ中心軸をａ０〜ａ．゛
　で表す． その位置よりカメラをｌｌ移動した場合、マグネスケー
ル６の表示値がｌ，、マグ不スケールｌ３の表示値が１
−．となった場合、この位置でのカメラ中心軸をａ１〜
ａ１とすると、両マグネスケール６及びｌ３の取付ピ，
チＰ，の間でカメラ中心軸ａ＋”−ａ．”　　はａｏ　
〜ａ．’　に対し、（ｌＸ−１１）Ｋ．ｍｍの傾きを発
生していることになる。

Ｐ１　：マグネスケール６と１３の取付ピソチＰ，：マ
グネスケール６とカメラ視野位置間距離 とすると、カメラ中心軸の傾斜によって発生するカメラ
視野位置におけるズレは、（１ｘ　−ｆｆｉ′Ｘ　）″
ｈ１となり視野位置が離れる程誤差は大きくなる． 本装置はこのズレ分を測定データに加減して補正を行う
ものである． すなわち、補正を行う場合の演算式は次の（２）式で表
される． ｛ｊ！Ｘ＋（ＮＸ　　　ｊ！コ）　”／ＰＩ｝　Ｋ＋　
＋　（　（カメラの仮エッジ位置データ）−１八　・　
（センサ全ビソト数）ＩＫ．　　　　　　　　　　　　
　　（２）〔実施例〕 以下本発明の実施例について説明する．（第ｌ実施例） 本発明の第１実施例を高精度板幅測定装置に通用した場
合について第２図および第３図により説明する， 前述と同様に、１次元イメージセンサを検出器とするカ
メラ２８．４８を設置した２個のカメラ移動機構２１お
よび４１は剛性の高いベースｌ９に固定され、被測定材
であるシート状鋼板材が搬送されるラインのセンタに対
し、対溝に配置されている． この時、マグネスケール原点間距離すなわち原点２６゜
と４６゛の間隔は最大測定範囲より多少大きく設置され
る． シート状調板が流れるレベルすなわちパスラインで１７
を２点鎖線で示す． 照明用蛍光灯２０はパスラインｌ７に対してカメラと反
対側に設置されている。校正板ｌ８は測定範囲最大限近
くのものを用意し、パスライン上にラインの流れ方向と
直角にカメラの直下に設置し、校正を行う． 図示省略の制御装置によりカメラ移動機構は次のように
制御される． 操作盤上の原点復帰押釦スイッチをＯＮすると両カメラ
は一度後退限センサ２６″及び４６”が作動する迄後退
し、その後、前進して原点センサ２６″及び４６゛を通
過した時点で停止し原点出し動作を完了する． この時の両カメラ位置表示を０とする。すなわちこの位
置を基準に各カメラの移動距離はマグネスケール２６．
２７及び４６．４７により測定される。

次に測定開始押釦スイッチをＯＮにするとカメラは校正
板１日が視野内に入る迄はポールネジ２４及び４４を介
してパルスモーター２５及び４５により高速で内側へ送
られ視野内に校正板１８が入ると低速に切替り、カメラ
２８及び４８の中央ビットが被測定物を検出した時点す
なわち中央ビット位置でビデオ信号レベルが暗視野レベ
ルから明視野レベルに変化した時点（第６図（ロ）参照
）で停止する．この場合カメラの停止した位置はマグネ
スケール原点２６゜及び４６゜の直近であるためガイド
レール等の曲りによる影響は無視できるのでマグネスケ
ール２６．２７及び４６．４７のの表示値は一致してい
る．カメラは移動台２２．４２上に設置してある． 第３図は各検出器からの信号の流れを示す．カメラ２８
．４８の移動に伴い、マグネスケール２６．２７及び４
６．４７から発生するパルス列は位相判別回路３１．３
２及び３１ａ．３２ａにより移動方向を判別し、アノプ
・ダウンカウンター３３．３４及び３３ａ，３４ａにア
ップ入力、又はダウン入力としてカメラ移動距離に比例
したパルス数が人力される．すなわち、アップ・ダウン
カウンター３３．３４及び３３ａ，３４ａの内容は常に
原点２６゜　２７゜及び４６゜．４７゛からのカメラ位
置に比例したパルス数になる．各カウンターの内容は表
示器３３゜，３４゜及び３３ａ　　＋３４ａ’に表示さ
れる． 尚、第３図中、３５．３５ａ，３６．３６ａ，３７．３
７ａはビデオ信号、５１は原点間設定器、５２は演算器
、５３は表示器、５４はコンバータ、５５は記録計であ
る． 当装置では、マグネスケール２６．２７及び４６．４７
の分解能は１パルス−１μ−に設定してある． 各カメラ２８、４日の現在位置はアノプダウンカウンタ
ーのデータ３３″．３４”及び３３ａ３４ａ”で表すパ
ラレルデータとしてマイコンシ？テム５２へ人力される
． マイコンシステム５２は各検出器からのデータ、すなわ
ち両カメラ２８及び４８の仮エッジ位置データ３７′，
３７ａ’各カメラ移動位置検出用マグネスケールデータ
３３″．３４″及び３３ａ３４ａ”のデータ及びマグネ
スケール原点２６゛４６゛間距離設定器５ｌのデータ５
１’すなわち第２図のＬ０等を下記の（３）式により演
算し仮幅を算出している．測定板幅データ５２゜及び設
定板幅データと測定板幅データとの差５２”は表示器５
３にデジタル表示される．また設定板幅データと測定板
幅データの差５２″は９八コンバータ５４によりアナロ
グ信号として記録計５５に記録している． 測定板幅ｗ＝　Ｌｌｌ−　ｅ．．−　ｊ！ｘｔ　　　　
　　（３）ここにｌ■は左側カメラ移動機構のマグネス
ケール原点に対する被測定板材の右エッジ部位置で、１
−ｘ＋＝　（ｌｏｚｍ　＋　（ｌｏｔｈ　　Ｉ−ｏｚｔ
　）”／　ＦｌｌＫＩ＋（（右側カメラエッジ位置デー
タ）−１八・　（センサ全ビット数））Ｋ２ ｌｘｚは左側カメラ移動機構のマグネスケール原点に対
する被測定板材左エッジ位置で、ｌｘｚ＝　（１−ｂａ
ｈ　＋　Ｃｌｏａｂ　　ｌｏａｑ　）”／　ｒ＋ＩＫ＋
＋（（左側カメラエッジ位置データ）一区八・　（セン
サ全ビット数）｝Ｋよ Ｐ１　：マグネスケール２６と２７または４６と４７の
取付間隔 Ｐ２　：マグネスケール２６または４６とパスライン間
の距離 Ｋ１　：マグネスケール分解能 Ｋ！　：ｌ次元カメラセンサの視野位置における分解能 Ｌ０　：マグネスケール２６と４６の原点距離ここで原
点間距ＨＬ０は機械的取付状態により設計値に対して多
少の違いが生じるため原点間設定器５１により任意に原
点間距離の設定が可能となっている、校正板１８を測定
しその測定値、すなわち板幅表示器の表示値が校正板実
測長Ｌ＋に一致するように原点間距ＭＬ０を原点間設定
器５ｌにより設定することにより校正は完了する．その
後は任意の板幅に対し測定することができガイドレール
の非直線性に起因する誤差は（３）式により補正され高
精度測定が可能である。

当装置による測定精度は測定範囲４００〜１６００ｍｍ
において、±０．０２ｉｏを得ている．（第２実施例） 次に本発明の第２実施例を切板材の直角測定装置に採用
した実施例について以下に説明する．第４図（ａ）にお
いて、２点鎖線で示す切板材７４の直角度を測定する際
、定盤上７１に切板材７４を設置して測定する．切板材
７４の辺７６は位置決め用のストッパー７３に当てられ
る．定盤上の一辺７２は凸起した緑になっており、測定
時の基準辺として高精度に仕上げられている．切板材７
４の辺７５を定盤基準辺７２に押し付けた状態で図上、
左方向にスライドさせて辺７６をストッパー７３に当て
た状態で切板材７４の辺７５を基準に辺７６及び７７の
直角度を測定する．７８．７９は一次元イメージセンサ
を検出器とするカメラでカメラ中心をストッパー７３の
右側ポイント７３”に合わせて固定されている．辺７５
と７６が完全に直角の場合はカメラ７８及び７９が検出
する切板材７４の辺７６のエノジ位置データは同し値と
なる．直角度の定義は第４図（ｂ）に示すようにストソ
バ−７３の右側ポイント７３′を通り辺７２に直角に引
いた直線ｃ−ｃ’に対する辺７６のズレ量で、ピンチＰ
間におけるズレ長さで表す、演算式は次に示す（４）式
となる、｛（カメラ７９エッジデータ）−（カメラ７８
エッジデータ））Ｋｔ　　　　　　　　　　　　（４）
Ｋ，：カメラ視野位置における分解能 本実施例におけるピッチＰは６００ｍｍとなっており、
必ずしもカメラの据付ピノチと一致する必要はなく、比
例計算で算出することも可能である。

辺７７の位置は切板材の剪断長により左右に移動するた
め、カメラ８０．８１はカメラ移動機構８２により移動
可能に構威されている．この場合、従来技術ではカメラ
移動機構のガイドレール等の曲りにより前例同様、カメ
ラ位置によりカメラ中心線の傾きが変化し測定誤差を生
じる．第５図に本発明による直角度計に使用しているカ
メラ移動機構を示す． 該カメラ移動機構は２個の一次元カメラを同時に移動さ
せるため誤差発生要因として、第１に両カメラ８０及び
８ｌの中心を結ぶ直線１０１とカメラ移動機ｔｌｌ８２
の中心線１０３との直角度がカメラ停止位置によって変
化することである．校正位置における両カメラを結ぶ中
心線１０１に対し、移動した後のカメラ停止位置におい
ては中心線は１０１ａ又は１０ｌｂのように傾きを生ず
ることである。

第２の誤差発生要因として各カメラ毎にそれぞれの中心
線１０２又は１０３が１０２ａ，１０２ｂ又は１０３ａ
，１０３ｂのように校正時のカメラ中心線１０２又は１
０３に対し傾きを生ずることである。

当装置では、第１の誤差発生要因に対して中心＄ｌｉｌ
０１の１頃きを測定するたるめにマグネスケール８３及
び８４を設け各マグネスケールデータＭ＋＋ｓｉ　＋　
Ｍｅ．より各カメラ位置を算出し補正を行う． カメラ８０のマグネスケール８３の原点８３゜に対する
位置は次の（５）式により算出される．［ＭＤｌｌ　　
　（Ｍｏｓｓ　　Ｍｕｓｔ　）　Ｘ”／　ｒａ）　Ｋ＋
（５） ？、カメラ８１のマグネスケール８４の原点８４゜に対
する位置は次の（６）式により算出される．｛Ｍ■．−
　（Ｍ．．．−Ｍ．．３　）Ｘ門／■｝Ｋｌ（６） ？こで、Ｐ４：マグネスケール８３と８４の設置間隔 Ｐ５二カメラ８０と８１の設置間隔 第２の誤差発生要因に対しカメラ８０及び８１の視野位
置におけるズレ量は（７）式及び（８）式で表される． カメラ中心位置のかたむきを検出するためにマグネスケ
ール８３及び８５の各々に並列に設置されたマグネスケ
ール８４及び８６のマグネスケールデータＭｏ，・Ｍ■
，を用いて、 Ｋ＋（Ｍｏｓｓ　　Ｍｅｓｓ）Ｘ”／　ＰＩ　　　　　
　　　（７）？ｌ（ＭＤＩ１４　　　ＭＤＩｌ６）　Ｘ
”／　■　　　　　　　　　（８）ここで、Ｐ１：マグ
ネスケール８３と８５及び８４と８６の間隔 Ｐ２：マグネスケール８４及び８５と測定される板材の
面（視野位置）と の距離 従ってカメラ８０及び８１により測定される板材エッジ
位置データは次の（９）式及び００）式により演算する
ことによりカメラ移動機構の非直線性に起因する誤差は
補正されることになる． （ＭＢ．，（Ｍｐ６３　　ＭＤＩ４　）　Ｘ”／　ｒａ
＋　（Ｍｏａ３ＭＤＩＳ）Ｘ”／■｝ＫＩ　＋｛（カメ
ラ８０エッジ位置データ）−１八　（センサ全ビット数
）｝Ｋ２（９） ？ＭＤＩ４　　　（Ｍｏａ４ＭＤＩ！　　）　　Ｘ”／
■＋　（Ｍ．．一Ｍ■，）×ｎノ■｝ＫＩ＋（（カメラ
８１エンジ位置データ）−１八　（センサ全ピント数）
｝Ｋ２当装置において、Ｐ　４”６００　ｍｍ、Ｐ　ｓ
　−４００　ｍｍ、Ｋ＋＝１μｓ、Ｋ．＝２μ閣に設定
した場合切板材７４の辺７５に対する直角度は±０．０
１／６００の精度で測定可能となった． 〔発明の効果〕 以上の説明からなるように、本発明によれば、長凡の板
材であっても、その移動距離や仮の長さの測定をまた、
１ｍを越える広幅の板であってもその板幅をｌＯｔＩ＋
１の誤差内に測定を短時間に自動的に行うことが可能に
なった． また、本発明によれば、大きな板材の直角度を０．０１
／６００内の誤差でしかも短時間に自動的に行うことが
可能になった．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念図、第２図および第３図は本発明
の第１実施例を示し、第２図は装置の構戒図、第３図は
同ブロック図、第４図および第５図は本発明の第２実施
例を示し、第４図ａは装置の構戒図、第４図ｂは同説明
図、第５図ａ．ｂおよびＣは直角度計に使用しているカ
メラ移動機構の平面図，正面図および側面図、第６図ａ
，ｂおよびＣは従来装置の説明図である。 １ ２， ８ ６． ９ ２１．　４１．　８２・・・カメラ移動ａＩＩ２２．　
４２・・・スライドテーブル ２８．　４８，　８０．　８１・・・１次元イメージセ
ンサを検出器とするカメラ １３，　２６．　２７，　４６，　４７，　８３．　８
４，　８５．　８６・・・直線形変位検出用スケール １８．　７４・・・測定される板材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）１次元イメージセンサを検出器とするカメラと該
   カメラを測定位置に移動させるカメラ移動機構を備えた
   板材寸法測定装置において、 前記カメラ移動機構に複数の直線形変位検出用スケール
   を設け、各スケール間の測定値の差を用いて測定値を補
   正することを特徴とする板材寸法測定装置。
2. （２）カメラ移動機構を設けた直線形変位検出器を用い
   て該カメラの傾斜角を検出して測定誤差を補正する請求
   項１記載の板材寸法測定装置。