JPH032402B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 技術分野 この発明は圧延工程を経た薄鋼板などの薄板状
移動体の幅をイメージセンサカメラを用いて測定
する装置に関する。

(b) 従来技術とその欠点 圧延設備を通過した薄鋼板の走行中の幅測定
は、薄鋼板の走行速度が時速数十キロメートルで
非常に速く、上下のおどりが激しく、左右の蛇行
も相当あるため極めて難しい問題である。厚板の
幅測定等に利用され、板の側面に光や音波等をあ
て、その反射をとる測定方式は、薄板の幅測定に
対しては板が薄いため殆ど適用不可能である。そ
こで、薄板の幅測定を行うのに現在実用されてい
る唯一の方式は、第７図に示すようなバツクライ
ト方式である。この方式では、ローラテーブル３
５に載置されている板３０のすぐ下に螢光灯のよ
うな長い下部光源３１を設け、上方に光を照射す
る。この光を、板の上方で回転スリツト３２を介
して電子増倍管３３で受光すると板３０の端の影
の位置を検知出来るわけで、この両端の位置を検
知して板３０の幅を測定することが可能になる。
しかしながら、この方式は次の欠点を持つてい
る。

(1) 測定器を板３０のパスラインの真上高い位置
に設置しなくてはならないことから、工場の諸
震動の影響から逃げるために丈夫な大きな取付
架台が必要になり、このための費用が非常に嵩
む。

(2) 光源に拡散光を使つているので板の上下動に
よる誤差を避けるためには板端の真上の狭い範
囲に測定器を設ける必要があり、かつ測定器の
視野Ｓを極めて狭くしないと十分な精度が得ら
れない。そのため板３０の幅に応じてモータ３
４を駆動する等して測定器のリセツテイングが
必要であり、さらに蛇行の酷いときには自動的
にモータ３４を駆動制御して測定器の位置を板
端に追尾させなくてはならず、このリセツテン
グおよび追尾に高い精度を要求されるので、そ
の費用も嵩む。

(3) 測定装置のセンサ部が天井の高所にあるため
保守に不便なのは勿論、そのための足場および
それに対する安全対策も構じておかなければな
らない。

また、これとは別の方法として測定物体が赤
熱発光しているときに限つて、その熱線を検出
して、その物体の寸法を測る方式も発表はされ
ているが、輝度差、表面のスケール、周囲の熱
等の影響で誤差が大きく殆ど実用されていな
い。

(c) 発明の目的 この発明の目的は、上記の諸欠点を除去し、高
速で走行する薄板の幅を精度よく測定することの
出来る装置を提供することにある。

(d) 発明の構成 第１図はこの発明の原理を説明する図である。

今、イメージセンサカメラＭで物体ABを写す
と、その像がabとなり、さらにAB上のＰの位置
に光スポツトまたは影があれば、そのＰの位置が
ab上のｐの位置に写し出される。また第１図Ｂ
に示す配置においてもA′B′の像は、イメージセ
ンサカメラM′においてa′b′となり、P′の位置に光
スポツトまたは影があれば、その位置はa′b′の
p′の位置に写しだされる。従つてab，a′b′に沿わ
せてイメージセンサカメラＭ，M′を設け、ｐ，
p′がそのイメージセンサの何ビツト目にあるかを
計測すれば、AB上のＰの位置およびA′B′上の
P′の位置を測定することができる。

ところで以上の測定が正確に行われるために
は、Ｐ，P′がAB直線上またはA′B′直線上になけ
ればならない。Ｐ，P′の位置がこの直線上を外れ
ると正確な測定を行うことが出来ない。例えば、
αβ線上、α′β′線上の点の位置は付確に測定するこ
とが出来ず、γδ線上、γ′δ′線上では、全く測定す
ることが出来ない。一方、薄板の幅を測定するた
めに、第１図Ｃに示すように、薄板の上方に光源
Ｓを配置し、その両端部Ｅ１，Ｅ２をイメージセ
ンサカメラＭ１，Ｍ２で測定しようとすると、上
記第１図Ａ，Ｂと同様の理由からＥ１，Ｅ２がＸ
１Ｘ２上に無ければ、その正確な測定は不可能で
ある。すなわち、Ｅ１，Ｅ２が直線Ｘ１Ｘ２上に
有る間は、その位置を正確に測定することができ
る。しかし、Ｅ１がＥ１′またはＥ１″，Ｅ２がＥ
２′またはＥ２″の直線Ｘ１Ｘ２を外れた位置にく
ると、正確な測定はもはやできなくなつてしま
う。すなわち、第１図Ｃに示す方法で薄板の幅測
定を行おうとすると、Ｅ１，Ｅ２がＸ１Ｘ２上に
なければその幅測定を行うことができない。した
がつて上下に始終踊つている薄板をこの方法で正
確に測定しようとすることは不可能である。

本発明は第１図Ｄに示すように薄板Ｄの左右両
端部上方に薄板の面に垂直に平行光線を照射する
光源Ｎ１，Ｎ２を配置し、また薄板Ｄの下方に光
の反射板Ｚを配置し、反射板Ｚからの反射光をイ
メージセンサカメラＭ１，Ｍ２で受光するように
構成したものである。このように構成することに
よつて薄板ＤのＫ１，Ｋ２が上下に動いてＫ１ｋ
１，Ｋ２ｋ２の距離が変化しても、Ｎ１，Ｎ２の
投光する光が完全な平行光線であればＺ１，Ｚ２
方向（水平方向））のＫ１，Ｋ２の位置が変わら
ない限りｋ１，ｋ２の位置は変化しない。すなわ
ち、ｋ１，ｋ２の位置の計測値はとりもなおさず
Ｋ１，Ｋ２のＺ１，Ｚ２方向の位置を正確に表す
ことになる。このように、光源Ｎ１，Ｎ２からの
完全な平行光線を薄板Ｄの両端部に当て、反射板
Ｚからの反射光をイメージセンサカメラＭ１，Ｍ
２で受光することによつて薄板Ｄが上下に踊りな
がら進行してもＫ１Ｋ２の長さを正確に測定する
ことができる。

なお、反射板Ｚは正反射せず、乱反射をする反
射板、例えば白色ペンキを塗つた板等が使用され
る。

第２図Ａ，Ｂはこの発明のより詳しい構成を示
す図である。第２図において薄板１の上方に、そ
の左端部および右端部周辺に平行光線を照射する
光源２，３が配置され、また薄板１の左右端部周
辺の下方に反射板４，５が配置される。また斜め
上方にイメージセンサカメラ６，７が配置され
る。薄板１は矢印Ａ方向に走行し、上記反射板
４，５との間隔はほぼＨに保たれている。なお、
この場合Ｈは可能な限り小さくする。光源２，３
からの平行光線は薄板１の左右両端の影をそれぞ
れ反射板４，５の上に落とし、イメージセンサカ
メラ６，７はその影の位置を検知し、計数器８，
９はそれぞれイメージセンサカメラ６，７の受光
信号よりＬ２，Ｌ３を実質的に計数する。演算器
１０は、計数器８，９からの出力と、基準値とし
て与えられる反射板４，５上のそれぞれL2＝０，
L3＝０の２点の幅Ｌ１とに基づいて、Ｌ＝L1−
（L2＋L3）を実質的に演算して薄板１の幅Ｌを求
める。表示器１１は演算器１０で求めた薄板１の
幅Ｌを表示する。

以上の構成において、反射板４，５上の薄板１
の端部の影の位置は、光源２，３から照射される
光束が平行であるために、板の上下動が余り大き
くない限り薄板１の端から反射板４，５に下した
垂線の位置、すなわち図のＬ２，Ｌ３の位置にな
る。したがつて、計数器８，９の計数出力は上記
間隔Ｌ２，Ｌ３に対応する値となり、薄板１と反
射板４，５との間隔Ｈが変動してもその変動が余
り大きくない限り演算器１０による幅Ｌが求めら
れることになる。

ところで上記の構成において光源２，３から投
射される光線を完全な平行光線にすることは実際
上困難である。

今、第３図において Ｌ：光源 Ｌ１，Ｌ２：光源の両端 Ｂ：薄板 Ｅ：薄板の端部 Ｒ：反射板 B′：反射板上へ薄体の端部Ｅから引いた垂線 E″：反射板Ｒ上における端部Ｅの影の滲みの端 （Ｌ２とＥとを結んだ線の延長と反射板Ｒとの
交点。E″より左方は直影となる。） Δx：E″とE′との間隔 とした場合、 光源Ｌの投射する光が完全に平行光線であれば
光はE′より左方には入らないわけでE′のところが
影の端になるはずであるが、完全な平行光線では
ないためにE′より左方に光が入つていき、だんだ
ん弱くはなるが、E″まで光が滲んでいく。この
滲んでいく間隔Δxが測定誤差の原因となる。Δx
が小さい程この誤差は小さくΔxが大きい程この
誤差は大きくなる。

Δxを小さくするには、 (1) 光源Ｌと薄板Ｂとの距離を大きくする。

(2) 薄板Ｂと反射板Ｒとを近づける。

(3) 光源Ｌの投射光を平行光線に近づける。

(4) 光源Ｌの大きさを小さくする。（Ｌ１，Ｌ２
を小さくする。） のそれぞれを実施すればよい。ところが、このう
ち光源を小さくすると測定範囲もそれに応じて狭
くなつてしまう。そこで誤差を小さくし、且つ測
定範囲を広くするためには光源を次のように構成
すればよい。

すなわち、光源を薄板に平行に一直線に配列さ
せた複数の光源部で構成し、薄板の両端部直上の
光源部のみを点灯するようにする。このようにす
ることによつて薄板を測定している距離、すなわ
ち第３図のＥの位置に応じてそのＥの真上の唯一
の光源だけが点灯し、その他は消灯するために
Δxを大きくすることなく測定範囲を広げること
ができる。

(e) 実施例 第４図はこの発明の実施例である幅測定装置の
各部分の位置関係図である。平行光線を照射する
光源２としては、例えば薄板に平行に一直線に配
列した複数個のスポツトライトを使用し、複数個
のスポツトライトの内、板端部の直上にある１ケ
だけを点灯するように制御する。本実施例では３
個のスポツトライトＬ１〜Ｌ３を配置している。
また、反射板２０は薄板１の最大幅よりも長く、
かつ表面に反射をよくする白色塗料を塗布したも
のを使用する。イメージセンサカメラ６はセンサ
素子６０および光学系レンズ６１を含み、センサ
素子６０は、その受光面が反射光の結像位置に沿
うように光軸に垂直な面Ｓに対し角度θにて斜め
に設置されている。このようにすることによつて
所謂「あおり」を利用して、測定範囲を拡大する
ことが出来る。なお、イメージセンサカメラ６は
薄板１の端部から１メートル前後離れた斜め上方
に設置される。第５図はセンサ素子６０の受光状
態の一例を示す図である。図において間隔Ｗ１は
第４図の幅Ｌ２に対応する。薄板１が矢印Ｂ方向
に移動すれば間隔Ｗ１は狭くなり、Ｃ方向に移動
すれば間隔Ｗ１は広くなる。また、薄板１の左端
部に配置したイメージセンサカメラ（図示せず）
のセンサ受光面では、移動体１が矢印Ｂ方向に移
動すれば幅Ｗ１は広くなり、矢印Ｃ方向に移動す
れば幅Ｗ１は狭くなる。

第６図は上記反射板２０からの反射信号より長
さを計測し、さらにその結果から薄板１の幅を求
める装置のブロツク図を示す。

図において、センサ素子６０からの信号はシフ
トレジスタ６２に入力し、発振器６３のタイミン
グによりカウンタ６４およびサンプルホールド回
路６５に導かれる。コンパレータ回路６６はサン
プルホールドされた信号と一定の基準レベルとを
比較し、基準レベル以上の信号、すなわち明の部
分に対応する信号のあるときにはハイ信号を、ま
た一定の基準レベル以下の信号、すなわち暗の部
分に対応する信号に対してはロー信号を出力す
る。第７図にコンパレータ出力ａの波形の一例を
示す。図において、パルス幅Ｗ１′は第５図の間
隔Ｗ１に対応し、パルス幅Ｗ２′は第５図の間隔
Ｗ２に対応する。カウンタ６４は、コンパレータ
出力信号ａのＷ１′ゲート信号としてその期間の
シフトレジスタ出力を計数する。薄板１の右側に
配置されるセンサ部SRでは以上の構成によつて、
カウンタ６４の出力として幅Ｌ２に対応するパル
ス幅Ｗ１′の計数値を得る。また、同様にして薄
板１の左側部に配置されるセンサ部SLでは、カ
ウンタ７２によつて幅Ｌ３に対応するパルス幅Ｗ
１′の計数値を得る。

加算器６６は上記カウンタ６４，７２のそれぞ
れの計数値を加算する。また、減算器６７は幅Ｌ
１に対応する一定の値Ｋから上記加算結果を減じ
て表示器６８に出力する。

以上の構成によつて、加算器６６および減算器
６７でＬ＝L1−（L2＋L3）の演算が実質的に行
われることになるため、表示器６８には常に薄板
１の幅Ｌに相当する値が表示されるようになる。

以上の実施例では、薄板１の幅を反射板２０か
らの反射信号より長さを計数することによつて求
めるようにしたが、第５図に示すように暗部の幅
Ｗ２は反射板２０に対する薄板１の高さＨ１に対
応する間隔となるため、この幅Ｗ２の期間での発
振出力を計数することによつて幅Ｗ２、すなわち
高さＨ１に対応する値も得ることが可能である。

なお、本実施例において、例えば一つのスポツ
トライトの口径を30mmφとし、２ｍ上方から投光
し、さらに薄板と反射板との間隔を100mmにする
と、薄板が50mm位踊つたとき、実際のエラーは
0.3〜0.4mm位に押えることができる。また、上記
の平行光線は実際には完全な理想的な平行光線で
ないために、上記の測定では薄板１と反射板２０
との間隔Ｈ１が変化すれば、Ｌ１およびＬ２にも
それに応じた誤差が生ずるが、上記の暗部の幅Ｗ
２を利用して、この誤差をある程度補正出来るの
で、特に精度の高い測を要求される場合には、こ
の補正を使用すればよい。

(f) 発明の効果 以上のようにこの発明によれば、 (1) 測定器であるイメージセンサカメラは薄板の
両端部の斜め上方に設置すればよいので、測定
器を天井部に取付ける必要のある従来のバツク
ライト方式を利用する装置に比較して工場の諸
震動の影響を回避することがかるかに容易であ
る。

(2) 平行光線による影の位置の測定から板幅を計
る構成であるため、測定器の視野を特に絞る必
要がない。すなわち視野を広げておけるために
板幅によるリセツテイングが不要である。した
がつて測定器は固定状態にしておけばよく、し
かも測定精度が上る。

(3) 光源だけを天井部に設置し、測定器を含む制
御盤などの装置の主要部はすべて地上に設置出
来るため、保守、修理などに特別な配慮が不要
であるなどの効果があり、薄板の測定分野にお
いて極めて有益な幅測定装置を得ることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理を説明する図である。
第２図はこの発明の構成を説明する図であり、同
図Ａは薄板を正面から見たときの幅測定装置の配
置図兼回路ブロツク図であり、同図Ｂは薄板を上
方から見たときの幅測定装置の配置図である。ま
た第３図は測定誤差を説明するための図である。
第４図はこの発明の実施例である幅測定装置の要
部配置図、第５図は同測定装置でのイメージセン
サ受光面の受光状態の一例を示す図、第６図は同
幅測定装置の回路ブロツク図、第７図はコンパレ
ータ出力波形図である。また、第８図は従来の薄
板幅測定装置の概略構成図である。 １……薄板、２，３……光源、４，５，２０…
…反射板、６，７……イメージセンサカメラ、
８，９……計数器、１０……演算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 搬送路上を長手方向に走行する薄板の左右両
   端部の上方に、薄板の面に垂直に平行光線を照射
   する光源を、前記両端部の下方に光を乱反射する
   反射板を、また前記両端部の斜め上方で且つ前記
   薄板に対して前記光線より外側にイメージセンサ
   カメラを配置し、前記薄板が前記反射板に落とす
   前記平行光線による影の位置を、前記イメージセ
   ンサカメラ内のイメージセンサによつて計測する
   手段と、その計測値と予め設定した基準値とに基
   づいて前記薄板の幅を求める演算手段と、を備え
   てなる薄板の幅測定装置。 ２ 前記光源が薄板に平行に一直線に配列された
   複数の光源部からなり、薄板の両端部真上の光源
   部のみを点灯させるようにした特許請求の範囲第
   １項記載の薄板の幅測定装置。