JPH055607A - 形状測定装置 - Google Patents

形状測定装置

Info

Publication number
JPH055607A
JPH055607A JP15724891A JP15724891A JPH055607A JP H055607 A JPH055607 A JP H055607A JP 15724891 A JP15724891 A JP 15724891A JP 15724891 A JP15724891 A JP 15724891A JP H055607 A JPH055607 A JP H055607A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measured
light
shadow
shape
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP15724891A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidefumi Saito
英文 斎藤
Isamu Tanaka
勇 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP15724891A priority Critical patent/JPH055607A/ja
Publication of JPH055607A publication Critical patent/JPH055607A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 形鋼などの円形以外の断面を有した素材につ
いても、その形状を高精度に測定できるようにする。 【構成】 被測定物11のエッジ部に光源10より平行
光線を照射し、その影をCCD検出器12によって測定
する。そして、アーム21の揺動運動によって出射光の
角度を変化させ、複数の光源光の角度に対する影の端部
の位置データを求め、得られたデータを最小2乗法によ
って直線近似し、エッジ部の端部A点、B点の座標値を
求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ロール圧延、押し出し
加工、引き抜き加工などによって製造される長尺の材料
で、矩形、板状、その他の断面形状を有したものの形状
を測定する装置であり、かつ、熱間(ほぼ圧延加工が行
われる温度)でも、前記形状の測定が可能な形状測定装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の熱間での測定が可能な形状測定装
置の構造を、図11に示す。この装置による測定原理は
次のとおりである。光源となる高輝度ランプ1から出射
された光は、背面反射鏡2と出射レンズ3とによって平
行光線の光束Lとして出射される。一方、被測定物であ
る丸棒材11Bは、ロール圧延機を通過した後、前記平
行光束Lの中を貫通するように通過する。このとき光束
Lの一部が遮断される。一方、前記光束Lは受光レンズ
5によって受けられた後、一次元に配置されたCCD受
光デバイス12に達する。ここで、被測定物11Bによ
って遮断された光束の幅を測定することにより、この位
置における直径が計測される。さらに、光束の出射部と
受光部とが一体構造となり被測定物11Bの回りを回転
することによって、全方向から被測定物11Bの直径を
計測することが可能となっており、このデータから被測
定物11Bの断面形状を求めることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の形状測定装置
は、エッジ部を持たない円形断面の測定には適していた
が、矩形等の多角形断面を持つ棒材や、平板状の材料の
測定には次の理由により測定が困難であった。従来の測
定方法は、被測定材の幅を計測する構造となっているた
め、エッジと平面で構成された断面形状を有する被測定
物の場合、測定用の光束が被測定物の持つ平面と平行に
近い状態になると影がぼやけてしまい、その幅を測定す
ることは困難となる。
【0004】また、被測定物による影の幅が、測定装置
が1回転する間に大きく変化するため検出器の検出幅を
非常に広く取らなければならずその結果、検出器及び演
算処理が非常に複雑になる。また、幅の広い板材等を被
測定物とした場合、測定装置の回転部を非常に大きなも
のとしなければならず、構造的にも問題がある。本発明
は、上記問題点を解消するために創案されたものであ
り、形鋼などの円形以外の断面を有した素材について
も、その形状を高精度に測定することができる形状測定
装置を提供することを目的とする。
【0005】
【問題点を解決するための手段】上記の目的を達成する
ために、本発明の形状測定装置は外形の一部にエッジ部
を有した被測定物に対し、光線を出射するための光源部
と、この光源より出射される光線の方向を変化させる機
構と、被測定物が前記光線の一部をさえぎることによっ
てできる影の位置を、固定された状態で測定する検出器
とを有する。
【0006】
【作用】本発明の形状測定装置は上記のように構成され
ており、被測定物の複数のエッジを1つの範囲として扱
って測定を行う。固定された受光デバイスに前記エッジ
の影ができるように平行光線をあてる。この平行光線の
角度を任意に変えてゆき、その時の光線角度と、その時
できるエッジの影の位置から、エッジの位置(水平方向
x座標と垂直方向y座標)を特定する。このようにして
複数個のエッジの空間内での座標値から被測定物の断面
形状を算出する。
【0007】エッジの座標値を求める方法は次のとおり
である。図2に示すように被測定物11のエッジ部にθ
の角度で平行光線が照射されている。この影は基板13
上に固定された1次元配置のCCD検出器12によって
測定される。影の端部はCCD上xの位置に現れること
になる。ところで平行光線の入射角θを順次変えて行く
と図3a〜dに示すように変化する。すなわち図3a〜
bのように、平行光線の照射角がθ1 →θ2 に変化する
間は、CCD12に現れる影はエッジAの影である。一
方、照射角が増加し、θ3 →θ4 となるときにはCCD
12に現れる影はエッジBの影となる。そこで図4に示
すように位置関係を考えると、エッジAによって影が発
生している場合には、照射角θ1 とCCD検出位置x1
との関係は常に、 (xa −x1 )・ tanθ1 =ya ……………(1) が成り立っていることになる。ここでxa 、ya はエッ
ジAの位置を示す。
【0008】そこで ξ1 =1/ tanθ1 で定義される
変数ξ1 を導入すると −(x1 −xa )=ya ξ1 …………………(2) が得られる。つまり、得られたデータをx1 とξ1 で整
理すると直線状に分布することがわかる。エッジBに対
する関数も同様にξ2=1/ tanθ2 で定義される変数
ξ2 を導入すると (xb −x2 )・ tanθ2 =yb ……………(3) −(x2 −xb )=yb ξ2 …………………(4) となり、データは直線状に分布することになる。
【0009】これをグラフで示すと図5のようになる。
ここで×印は入射光の角度θとその時のCCDの検知値
xをプロットしたものである。そこで、エッジAによっ
て得られたデータ及びエッジBによって得られたデータ
それぞれについて最小2乗法等によるデータ処理を行う
ことで、直線の傾きy0 とx軸切片x0 とが求められ
る。この2つの値は(2)、(4)式から明らかなよう
に、エッジの座標位置を示していることになる。
【0010】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示す。被測定物
である矩形の形鋼11が図の紙面垂直方向に流れ出てい
る。このエッジ部に平行光線Lを照射する光源部10
と、これを受ける検出器である1次元CCD12がペア
になって配置されている。なお、光源部10は図11の
光源部と同様な構造を有している。CCD12はプリン
ト基板13上に固定されさらにベース14に固定されて
いる。このベースは、被測定物のエッジ位置に合わせて
調節できるようにするため、工場内の基礎と一体構造に
はなっていない。一方、ベース14にはヒンジ部20が
取りつけられヒンジピン19を介して、アーム21が回
転移動できるようになっている。アーム21にはモータ
による揺動駆動のための機構が具備されている。これは
モータ15の回転軸に取りつけられた円板16の偏心位
置に、ベアリングを具備したピン17を取りつけるとと
もに、このベアリングにかみ合うようにアーム21に溝
18を設けたものである。このためモータ15が回転す
るとアーム21は、ヒンジピン19を中心に揺動運転が
できる。その結果光源部10は、出射光Lが常にCCD
デバイスに向くように平行光線が出射され、かつ、アー
ム21の揺動運動によって出射光の角度が変化するよう
になっている。
【0011】アーム21のヒンジピン19に装着したロ
ータリエンコーダ22によりアーム21の角度すなわち
出射光源光の角度θを、CCD12から影の端部の位置
xをそれぞれインタフェース23を介して読み込むこと
ができるようになっている。読み込まれたデータはCP
U25を介しメモリ26に書き込まれる。複数の光源光
の角度θに対する影の端部の位置データxを求めて行く
と、図5の×印データポイントが多数得られる。そこ
で、得られたデータのうち、エッジAとエッジBのいず
れの影かが不明となる範囲をたとえば87°<θ<93
°(0.052>ξ>−0.052)とするとこの範囲
のデータを除き、最小2乗法による直線近似を行う。そ
の結果、図5の破線で示す直線の式が求められ、A点、
B点のx座標とy座標を得ることができる。このときの
信号処理のフローチャートの一例を図6に示す。
【0012】さらに、図7に示すように被測定物11の
両端にxの原点がWだけ隔れるように本装置を複数個配
置することによって被測定物11の4つのエッジA,
B,C,Dの座標を全て求めることができ、この結果か
ら被測定物11の全体のプロフィールを求めることがで
きるので、圧延等の制御データとして、また、被測定物
11の品質検査データとして利用することができる。
【0013】以上の例は実施例の1つであり、本発明の
主旨の範囲内で様々な変形例が考えられる。たとえば、
本実施例では光源ユニットの位置を変えることによって
光の照射の方向を変えているが、光源を固定しポリゴン
ミラー等可動ミラーによって光の照射の方向を変える方
法を用いてもよい。さらに図8に示すように本装置を縦
方向と横方向に配置し、L形断面を有する被測定物11
のエッジA,B,Cを測定する方式などの変形例が可能
となる。また、この例のように複数の光源22α,22
βを1つのモータで駆動する機構を具備してもよい。
【0014】また、上記実施例では平行光線を利用する
ことを行っていたが、平行光線を使用する代わりに略点
光源からの放射光を利用することでその光源の位置とC
CDに現れた影の位置xから影を作り出す光の角度θ
は、次式から求めることができる。 tanθa =Y/(xa −X) ここに、X,Yは光源の座標位置である。
【0015】すなわち ξa =1/ tanθa =(xa −X)/Y によって、変数ξの値を求めることができる。これを利
用した実施例を図9に示す。光源は複数個配置したスト
ロボ管球22A,22B……22Jを用いる。これらの
管球は固定アーム21Xに固定されており、それぞれに
ついて光源位置の座標(XA ,YA ),(XB ,YB
……(XJ ,YJ )が決まっている。
【0016】CPU25からの命令により、インタフェ
ース28、アンプ29A,29B……29Jを介してス
トロボ管球22A,22B……22Jのうち1つずつが
順に点灯される。たとえば、いま仮に管球22aの点灯
信号が出されたとすると、これに従って管球22aが点
灯し、エッジBの影がxb として測定されたとすれば xb とξb =1/ tanθb =YA/(xb −XA ) の値が求められ、図5の測点ポイント×印が1つ与えら
れることになる。以下第1の実施例と同じ方法によって
エッジBの位置が求められることになる。なお、30は
ストロボ管球用高圧パルス発生源を示す。また、ストロ
ボ管球22には図10のように光の出射角を絞るレンズ
3を具備してもよい。
【0017】さらに、この第2の実施例では、多数のス
トロボ光源を具備した形となっているが、この代わりに
略点光源を移動させる方式とし、その点光源の位置を検
出する方法を用いてもよく、また、ストロボ管球の代わ
りに短時間で立ち上げ、立ち下げの可能な管球やシャッ
タ機構を具備した管球などを使用することもできる。
【0018】
【発明の効果】本発明の形状測定装置は以上のように構
成されており、次に示す効果を得ることができる。従来
のように、平行光線で発生する影の幅のみを測定する方
式では、測定が困難であった形鋼などのような円形以外
の断面を有した素材についても、その寸法の測定が可能
となる。また、その測定には従来と同様な強力な可視光
を利用しているため、水蒸気などによる散乱が問題とな
るレーザ光、分解能が問題となる超音波、安全性が問題
となるX線と異なり、従来品同様熱間圧延工程のライン
に組み込むことが可能である。そのため、圧延ロールが
作動している途中でも測定データが得られロールの制御
操作などにも利用できる。
【0019】また、従来の方法では平行光線の影の幅を
直接読み込んでいたため、CCD検出素子の精度(素子
配列ピッチ)以上の精度で測定することは不可能であっ
た。しかし、本発明による処理方法では、複数個の測定
データに基づき真値を最小2乗法などで計算するため、
影のぼやけやCCDの配列ピッチの精度等の問題を解決
することが可能となる。さらに、従来の装置に比べると
可動部の大きさが小さくなり、作動のための動力を小さ
くできるだけでなく、装置全体のコンパクト化、サンプ
リング周期の短縮などが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の形状測定装置の一実施例を示す図であ
る。
【図2】本発明の形状測定装置の測定原理を示す図であ
る。
【図3】本発明の形状測定装置の測定原理を示す図であ
る。
【図4】本発明の形状測定装置の測定原理を示す図であ
る。
【図5】本発明の形状測定装置により得られる測定デー
タの一例を示す図である。
【図6】本発明の形状測定装置による信号処理のフロー
タャートの一例を示す図である。
【図7】本発明の形状測定装置の他の実施例を示す図で
ある。
【図8】本発明の形状測定装置の他の実施例を示す図で
ある。
【図9】本発明の形状測定装置の他の実施例を示す図で
ある。
【図10】本発明の形状測定装置の他の実施例を示す図
である。
【図11】従来の形状測定装置を示す図である。
【符号の説明】
11…被測定物 12…1次元C
CD 15…アーム駆動モータ 17…偏心回転
ピン 18…偏心回転ヨーク 21…アーム 22…ロータリエンコーダ 23…信号入力
インタフェース 24…データバス 25…CPU 26…メモリ 27…演算結果
出力インタフェース

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 外形の一部にエッジ部を有した被測定物
    に対し、光線を出射するための光源部と、この光源より
    出射される光線の方向を変化させる機構と、被測定物が
    前記光線の一部をさえぎることによってできる影の位置
    を、固定された状態で測定する検出器とを具備したこと
    を特徴とした形状測定装置。
JP15724891A 1991-06-28 1991-06-28 形状測定装置 Pending JPH055607A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15724891A JPH055607A (ja) 1991-06-28 1991-06-28 形状測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15724891A JPH055607A (ja) 1991-06-28 1991-06-28 形状測定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH055607A true JPH055607A (ja) 1993-01-14

Family

ID=15645489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15724891A Pending JPH055607A (ja) 1991-06-28 1991-06-28 形状測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH055607A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010528273A (ja) * 2007-05-24 2010-08-19 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 自由形状面の形状を測定するための装置及び方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010528273A (ja) * 2007-05-24 2010-08-19 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 自由形状面の形状を測定するための装置及び方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2532495C1 (ru) Сканирующее устройство и способ визуализации с обратнорассеянным пучком излучения
EP0319345A2 (en) High power laser beam intensity mapping apparatus
CN102116747A (zh) 一种背散射成像用射线束的扫描装置和方法
US20060091338A1 (en) Image acquisition system for improved DQE
JP2000046760A (ja) X線断層面検査装置
CN112930475B (zh) 用于确定测量面的相对反射率的方法
JPH0318352A (ja) X線診断装置
JPH055607A (ja) 形状測定装置
JPS6267432A (ja) X線ct装置
JP3593161B2 (ja) 回転体上異物位置測定装置
JP2002286658A (ja) X線反射率測定装置およびその方法
JP4926734B2 (ja) 放射線検査装置、放射線検査方法および放射線検査プログラム
JP7294818B2 (ja) 基板検査装置、基板処理装置、基板検査方法および基板処理方法
JP2006522331A (ja) イオン化放射線の走査方式の検知
JP2004117362A (ja) 測定対象物のスペクトル反射率を決定する装置
US3427451A (en) X-ray diffractometer having several detectors movable on a goniometer circle
KR102456998B1 (ko) 폴리곤미러 기반 미세 격자 패턴 생성 장치
JP3584066B2 (ja) 回転体上の異物の位置座標測定装置
JPH04184155A (ja) 全反射スペクトル測定装置
JP2002328102A (ja) 走査型x線顕微鏡
US3501643A (en) Flying image digitizer utilizing means for sweeping the focused image past a linear array of photodetectors and grating means for locating recorded data in space and time
JP2007163262A (ja) エックス線分析装置
JP3027674B2 (ja) レーザ発光放射角度の検出方法
JPH10318883A (ja) レンズの測定装置及び測定方法
JP4155538B2 (ja) X線測定装置及びx線測定方法