JPH04344410A - 長尺加工品の断面寸法自動測定方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、同一断面を有する長
尺加工品、例えば断面コ字状の押出材等の断面寸法を加
工直後に非接触で連続的に測定する長尺加工品の断面寸
法自動測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び課題】アルミニウム（その合金を含む
）等の押出材を製造する場合、押出材は押出条件の変化
等に起因して曲り、反り、捩れ等の変形を生じた状態で
、押出機から押出されてくるのが一般である。例えば、
図５に示すように、開口部（１ａ）を有するアルミニウ
ム押出材（１）の場合、特に幅Ｗに広狭を生じ易く押出
上りのまゝでは所期する断面寸法が得られない。このた
め、所期する寸法形状を得るべく押出材の幅Ｗを押出材
の長さ方向に沿って測定し、押出後に矯正機等による矯
正を施すことが一般に行われている。

【０００３】従来、上記のような押出材の幅Ｗ等の測定
は、作業者が人手で行っていたが測定に長時間を要し作
業性が良くなかった。しかも、測定誤差の発生率も高く
、その後の矯正工程等における作業の円滑を妨げる一因
ともなっていた。

【０００４】しかもまた、人手による測定では、押出材
を押出機から連続的に押出しつつ押出し直後に連続的に
寸法測定を行う所謂オンライン測定が不可能であること
から、かかるオンライン測定の実現が望まれていた。

【０００５】この発明は、このような技術的背景に鑑み
てなされたものであって、押出材等の同一断面を有する
長尺加工品の断面寸法の自動計測を可能とし、しかも加
工直後におけるオンライン測定をも可能とし、かつ寸法
精度の高い長尺加工品の断面寸法自動測定方法を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係る断面寸法自動測定方法は、連続的に
加工されてきた長尺品を、該長尺加工品に対し角度を異
にして設置された複数のＣＣＤカメラにより、該ＣＣＤ
カメラの焦点を前記加工品の１の被測定断面エッジない
しその近傍に個別に合致させた状態で、長さ方向に沿っ
て連続的に撮影する工程と、撮影された画像を解析する
ことによって長尺加工品の所定の複数の断面エッジを認
識する工程と、基準位置から各ＣＣＤカメラと上記各エ
ッヂとを結ぶ線までの角度を求める工程と、求めた角度
を用いて長尺加工品のエッヂ間の距離を算出する工程と
を含むことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】この発明の作用を図面をもとに説明すると、図
１に示すように、連続的に押出されてくる下向きコ字状
の押出材（１）を、その下方に設置した４台のＣＣＤカ
メラ（８ａ）〜（８ｄ）により角度を異にして連続的に
撮影する。撮影は、各ＣＣＤカメラの焦点を加工品の被
測定断面エッジないしその近傍に合致させた状態で行う
。次に、この撮影された画像をコンピュータにより解析
して押出材（１）の幅方向両端のエッジ（Ａ）（Ｂ）を
認識する。各ＣＣＤカメラの焦点は、１の被測定断面エ
ッジないしその近傍に個別に合致されているから、測定
寸法が大きい場合であっても分解能の低下や焦点ボケを
生じることなく被測定断面エッジが高精度に認識される
。次に、図２に示すように、基準位置であるｘ軸から各
ＣＣＤカメラ（８ａ）〜（８ｄ）と上記エッジ（Ａ）（
Ｂ）とを結ぶ線までの角度θ１　、θ２　及びθ３　、
θ４　を求めたのち、これらの角度を用いて後述の式（
ａ）〜（ｅ）により押出材の幅Ｗを算出する。このよう
にして、幅Ｗ等の断面寸法が自動的に測定される。

【０００８】

【実施例】この実施例は、図５に示すような開口部（１
ａ）を有する断面下向きコ字状のアルミニウム押出材（
１）の幅Ｗを測定する場合に適用したものである。

【０００９】図１は上記押出材を押出す押出設備の構成
を示すものである。同図において、（２）はコンテナ、
（３）はダイス、（４）はプラテンであり、コンテナ（
２）に装填されたビレット（５）をステム（６）で押圧
することによりダイス（３）から所定形状の押出材（１
）が連続的に押出されるものとなされている。そして押
出された押出材（１）はプラテン（４）の下流側に配設
されたローラ（７ａ）式の製品テーブル（７）上を連続
的に移送するものとなされている。

【００１０】前記プラテン（４）の直後の近接位置にお
いて、前記製品テーブル（７）の下方には４台のＣＣＤ
カメラ（８ａ）〜（８ｄ）が設置されている。これらＣ
ＣＤカメラは、図２に示すように押出方向と垂直な面内
の同一高さ位置において，押出材（１）の開口部（１ａ
）の幅方向に所定距離を隔てゝ２台ずつ対称配置されて
いる。 そして、対称配置された各２台のうちのそれぞれ１台（
８ａ）（８ｃ）は、カメラ中心すなわち焦点が、押出材
（１）の一方の断面エッジ（Ａ）ないしその近傍を指向
し、他のそれぞれ１台（８ｂ）（８ｄ）は、いずれもカ
メラ中心が他方の断面エッジＢないしその近傍を指向し
た状態に配置されている。これにより異なる２方向から
それぞれ２台のカメラで押出材（１）の断面エッジ（Ａ
）（Ｂ）を個別に撮影できるものとなされている。なお
，左右両側のＣＣＤカメラを結ぶ基準線ｘ（図２に示す
）に対するＣＣＤカメラ（８ａ）〜（８ｄ）の設置角度
は、ＣＣＤカメラの焦点を種々の被測定押出材の断面形
状に合致させうるようにサーボモータにて自在に可変制
御可能となされると共に、その角度はロータリーエンコ
ーダーで正確に測定可能となされている。

【００１１】ところで、上記のように、異なる２方向か
らそれぞれ２台のＣＣＤカメラの焦点を断面エッジ（Ａ
）（Ｂ）に合致させて、各ＣＣＤカメラで個別に撮影す
るのは次の理由による。即ち、図７に示すように、押出
材の幅方向に左右２台のＣＣＤカメラ（１０１　）（１
０２　）を設置するとともに、各カメラのカメラ中心を
押出材（１）の幅方向中央を指向させて撮影を行うこと
により、押出材（１）の両端エッジ（Ａ）（Ｂ）を各Ｃ
ＣＤカメラにより同時に撮影して両端エッジ（Ａ）（Ｂ
）の認識を行い、これから角度α１　〜α４を求めるこ
とも可能である。しかし、この場合、分解能がＣＣＤカ
メラの画素数によって制限されるため、測定寸法（Ｗ）
が大きくなると測定精度が悪化してしまう。また、測定
寸法が大きくなるほどカメラ画像の焦点ボケも大きくな
ることからも測定精度が悪化する。そこで、図７に示す
左右各１台のＣＣＤカメラを２台ずつに分けて断面エッ
ジ（Ａ）（Ｂ）を個別に撮影することにより分解能の向
上と焦点ボケの防止を図り、より高精度な測定を可能と
したものである。なおこの実施例では、押出材の幅方向
の左右両側に各１対のＣＣＤカメラ（８ａ）（８ｂ）と
（８ｃ）（８ｄ）を設置し、各エッジをそれぞれ２台の
カメラで撮影した場合を示したが、両側に各１台のカメ
ラのみを設置し、各カメラを首振りさせることによりエ
ッジ（Ａ）と（Ｂ）とに順次的に焦点を合わせて撮影す
る構成を採用しても良い。

【００１２】かかるＣＣＤカメラ（８ａ）〜（８ｄ）を
用いた押出材（１）の幅Ｗの測定方法を図６のフローチ
ャートを参照しつゝ説明する。

【００１３】まず、押出を開始した後（ステップ■）、
押出機から押出され製品テーブル（７）へ移送されてき
た押出材を２台のＣＣＤカメラにより下方から同時に撮
影する（ステップ■）。撮影された画像情報は図４に示
すようにビデオボード（９）を介してコンピュータ（１
０）に送られ、ＣＲＴ（１１）に表示されると共に（ス
テップ■）、コンピュータにより画像の濃淡データが取
り込まれ、画像処理される（ステップ■）。その結果に
基いて、コンピュータ内で押出材（１）の幅方向両端エ
ッジ（Ａ）（Ｂ）の認識が行われ、押出材（１）の幅Ｗ
が算出される（ステップ■）。この算出は具体的に以下
の手順で行われる。即ち、例えば図３に示すＣＣＤカメ
ラ（８ａ）のカメラ画像において、縦軸をＹ軸、横軸を
Ｘ軸とし、図２に示すように左右１対のＣＣＤカメラ（
８ａ）（８ｂ）と（８ｃ）（８ｄ）を結ぶ水平軸をｘ軸
、垂直軸をｙ軸とする。すると図２に示すようにｘ軸か
らＣＣＤカメラ（８ａ）と押出材（１）の被測定エッジ
（Ｂ）を結ぶ各線までの角度θ１　と、図３のカメラ画
像のＹ座標とは相関関係にある。従って、この関係を利
用し、エッジ（Ｂ）に相当するカメラ画像のＹ軸成分Ｙ
２　とＣＣＤカメラ（８ａ）の設置角度とからθ１　を
求める。θ２　〜θ４　についても、同様にして求める
ことができる。

【００１４】次に上記のθ１　〜θ４　と両側の１対の
ＣＣＤカメラ（８ａ）（８ｂ）と（８ｃ）（８ｄ）との
離間距離Ｌを用いて、図２に示すように押出材の幅方向
両端エッジ（Ａ）（Ｂ）の座標Ａ（ｘ１　、ｙ１　）、
Ｂ（ｘ２　、ｙ２　）を求める。具体的にはｘ１　、ｘ
２　、ｙ１　、ｙ２　は、次式で与えられる。

【００１５】

【数１】

【００１６】

【数２】

【００１７】

【数３】

【００１８】

【数４】

【００１９】次に、上記両端エッジ（Ａ）（Ｂ）の座標
からＡ、Ｂ間の距離つまり、押出材の幅Ｗを次式により
算出する。

【００２０】

【数５】

【００２１】また同時に図５に示すように、押出材の傾
きβ及び両端エッジ（Ａ）（Ｂ）の中点の座標Ｃ（ｘ，
ｙ）を次式により算出することもできる。

【００２２】

【数６】

【００２３】

【数７】

【００２４】このような幅Ｗの寸法測定は、コンピュー
タの処理速度等との兼合いを考慮して例えば１秒程度の
周期で押出しが終了するまで繰返し行う。押出し終了後
（ステップ■）、測定結果がＣＲＴ（１１）に表示され
ると共に（ステップ■）、図示しないプリンターにより
印刷され（ステップ■）、かつフロッピーディスクに保
存される（ステップ■）。

【００２５】また、要すれば、上記の測定結果を逐次押
出条件にフィードバックし、測定結果に応じて例えばス
テムの駆動速度を増減し、あるいはコンテナの温度を制
御することにより押出材の幅Ｗを基準寸法に合致させる
構成を採用しても良い。なお、図４に示す（１２）は、
作動状態を監視できるモニターである。

【００２６】また、図示は省略したが、赤外線温度計を
用いて温度補正を行い、より高精度の測定を行うものと
しても良い。

【００２７】なお、以上の実施例では、押出材の断面寸
法のうち、幅Ｗを測定する場合を示したが、幅の測定に
限定されることはない。また、押出材の断面寸法測定を
行う場合について示したが、この発明は押出材への適用
に限定されることはなく、引抜き材その他の長尺加工品
についても適用可能である。

【００２８】

【発明の効果】この発明は、上述の次第で、押出材等の
ように連続的に加工されてきた長尺品を角度を変えた複
数のＣＣＤカメラにより撮影し、その画像を解析するこ
とによって長尺品の断面エッヂを認識した後、基準位置
から各ＣＣＤカメラと上記エッヂとを結ぶ線までの角度
を求め、この求めた角度を用いて長尺品のエッヂ間の距
離を算出して断面寸法を測定するものである。従って、
このような工程をＣＣＤカメラとコンピュータとで行わ
せることができるから、長尺品の断面寸法の非接触自動
測定が可能となる。その結果、測定時間の短縮と精度の
向上を図ることができる。しかも、加工と同一工程で測
定を行うことができるから、益々作業効率が良くなり、
生産性を向上できる。

【００２９】しかも、この発明では、各ＣＣＤカメラは
被測定断面エッジないしその近傍に焦点を合わせた状態
となされ、この状態で各エッジが個別に撮影されるから
、測定寸法が大きい場合であってもＣＣＤカメラの分解
能の低下や焦点ボケによるエッジ認識の精度低下を防止
しえて高精度のエッジ認識を行うことができ、ひいては
高精度な寸法測定を行うことができる。

【００３０】ちなみに、図２に示すように、４台のＣＣ
Ｄカメラ（８ａ）　〜（８ｄ）　を用いた本発明法と、
図７に示すように押出材（１）の幅方向中央部に焦点を
合わせた２台のＣＣＤカメラ（１０１　）（１０２　）
を用いた比較法とで、押出材（１）の幅（Ｗ）（Ｗ＝４
００ｍｍ）の寸法を測定したところ、本発明法ではσｎ
　＝０．６ｍｍであったのに対し、比較法ではσｎ　＝
６ｍｍであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用する一例としての押出設備の概
略断面図である。

【図２】ＣＣＤカメラと押出材の断面エッヂとの幾何学
的関係を示す説明図である。

【図３】ＣＣＤカメラによる画像を示す説明図である。

【図４】ＣＣＤカメラとその画像情報の処理系統を示す
ブロック図である。

【図５】押出材の断面図である。

【図６】測定手順を説明するためのフローチャートであ
る。

【図７】比較法におけるＣＣＤカメラの設定状態説明図
である。

【符号の説明】

１…押出材 ８ａ〜８ｄ…ＣＣＤカメラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　連続的に加工されてきた長尺品を、該
   長尺加工品に対し角度を異にして設置された複数のＣＣ
   Ｄカメラにより、該ＣＣＤカメラの焦点を前記加工品の
   １の被測定断面エッジないしその近傍に個別に合致させ
   た状態で、長さ方向に沿って連続的に撮影する工程と、
   撮影された画像を解析することによって長尺加工品の所
   定の複数の断面エッジを認識する工程と、基準位置から
   各ＣＣＤカメラと上記各エッヂとを結ぶ線までの角度を
   求める工程と、求めた角度を用いて長尺加工品のエッヂ
   間の距離を算出する工程とを含むことを特徴とする長尺
   加工品の断面寸法自動測定方法。