JPH0894334A - 形状測定方法 - Google Patents

形状測定方法

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JPH0894334A
JPH0894334A JP23469694A JP23469694A JPH0894334A JP H0894334 A JPH0894334 A JP H0894334A JP 23469694 A JP23469694 A JP 23469694A JP 23469694 A JP23469694 A JP 23469694A JP H0894334 A JPH0894334 A JP H0894334A
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二郎 片山
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被測定物の表面からの乱反射光の強度を適切
に調整して該乱反射光を検出し、形状、寸法、位置を高
精度に測定する。 【構成】 熱間圧延されるH形鋼Sの表面に光源14か
ら帯状光Lbを照射し、該表面からの乱反射光を受光カ
メラ16で検出して該H形鋼Sの形状を測定する際、H
形鋼Sに、吹付装置18、20、22、24から酸化促
進剤Ox を吹付けてその表面の酸化を促進し、該表面か
らの乱反射光強度を測定に適した状態にした後に、乱反
射を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、形状測定装置、特に被
測定物の表面からの乱反射を検出してその形状、寸法及
び位置の少なくとも1つを高精度に測定でき、しかも被
測定物の製造工程に適用する場合には製造の初期段階か
ら完了時まで常時測定することができる形状測定装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】温度が300度〜1200度にもなる熱
間材の形状や寸法を測定する方法は非接触であることが
基本である。この種の測定方法としては、放射線の透過
性を利用したり、超音波、マイクロ波若しくは光の伝搬
時間を利用したりして、寸法や位置を測定する方法や、
光の反射を利用して形状、寸法、位置を測定する方法等
が存在する。これらは非接触の代表的な測定方法であ
り、これらの中から金属・非金属又は固体・液体の如何
に拘らず広い範囲の測定対象に対して最適な測定方法が
選定され、適用されている。
【0003】更に、温度が900度〜1200度にもな
る、例えば熱間圧延中の形鋼等の熱間材(被測定物)の
形状や寸法を測定する方法には、光の乱反射を利用す
る、いわゆる光切断法や光学式三角測量法が最も高精度
な測定方法として採用されている。この測定方法で問題
となるのは、被測定物の表面状態によって反射光の強度
が大きく影響されることである。
【0004】この問題に対して、スポット光を被測定物
の表面に当て、その反射光を斜め方向からカメラ等の受
光装置で受光して被測定物の寸法や位置を測定する上記
光学式三角測量法では、検出される乱反射光の受光強度
から投光の強度を調整する方法が一般に用いられてい
る。
【0005】又、表面光沢が強いために形状測定が難し
い測定対象に対して鏡面反射抑制剤を塗布して、その測
定精度を向上する技術が特開平3−218404に開示
されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述したように温度が
900度〜1200度にもなる熱間材の形状、寸法を測
定する場合は、光の乱反射を利用する光切断法や光学式
三角測量法が最も測定精度に優れているが、被測定物の
表面状態で反射光の強度が大きく影響されるため、光の
乱反射率が大きい適度な表面粗さの状態の場合に対し
て、光の正反射が大きい鏡面の場合には光の乱反射の強
度が数十分の1にも低下し、上記方法を使用する形状計
による測定精度が低下したり、場合によっては測定が不
可能になったりする。
【0007】即ち、光切断法を使用して、例えば熱間圧
延された形鋼等の被測定物の形状、寸法を測定する場合
に、一度に検出する乱反射の受光面積が広いため、一度
の測定範囲内においても、表面各部の圧延条件の差異等
が原因で表面粗さが場所によって異なっているため、カ
メラ等の分解能相当で分割した場合のカメラ内検出素子
それぞれに対応する被測定物の表面粗さは大きく異なっ
ている。そのため、帯状の光を被測定物にあて、その反
射光を斜め方向からカメラ等で受光してその形状を測定
する場合には、乱反射の受光強度が大きく変化し、例え
ば熱間圧延中の熱間材の形状、寸法を測定することがで
きなくなったり、測定精度が低下したりしていた。
【0008】又、光学式三角測量法を利用する測定方法
の場合には、前述した如く乱反射光の受光強度から投光
の強度を適切に調整する必要があるが、この方法でも表
面状態が急激に変化する場合には、その変化に調整が追
従できないために測定不能になったり、測定精度が低下
したりしていた。
【0009】又、前記特開平3−218404に開示さ
れている鏡面反射抑制剤を塗布する技術の場合には、被
測定物の表面に光の反射が抑制される程度に厚く異物を
付着させることになるため、製品品質に影響が生じる恐
れがある上に、予め測定不可能領域のマップを作成し、
そのマップに従って塗布していることから、塗布作業が
繁雑であり、更には鏡面反射抑制剤を別途用意する必要
があるためコストアップの原因となるという問題があ
る。
【0010】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、被測定物の表面からの乱反射光の強
度を適切に調整した状態で、該乱反射光を検出すること
による、形状、寸法及び位置の少なくとも1つを高精度
に測定することができる形状測定方法を提供することを
課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、高温金属から
なる被測定物の表面からの乱反射光を受光手段で検出し
て被測定物の形状、寸法及び位置の少なくとも1つを測
定する形状測定方法において、被測定物の表面の酸化を
促進し、該表面からの乱反射光強度を測定に適した状態
にした後に乱反射光を検出することにより、前記課題を
解決したものである。
【0012】本発明は、又、上記形状測定方法におい
て、被測定物を、圧延機で熱間圧延された被圧延材とし
たものである。
【0013】本発明は、又、上記形状測定方法におい
て、被圧延材の表面の酸化を、圧延機と受光手段の間に
設置した噴射手段により酸化促進剤を該表面に吹き付け
て促進するようにしたものである。
【0014】本発明は、更に、上記形状測定方法におい
て、酸化促進剤として、酸素を過剰に含む空気、水蒸気
又は水含有ミストを使用したものである。
【0015】
【作用】本発明者等は、被測定物からの乱反射光を検出
してその形状等を安定して測定することを可能にするた
めに種々検討した結果、検出前に表面を強制的に酸化す
ることにより、乱反射光の強度が安定することを知見し
た。
【0016】本発明は、上記知見によりなされたもの
で、被測定物からの乱反射光を検出して該被測定物の形
状、寸法及び位置の少なくとも1つを測定する際に、測
定前の乱反射光の強度が不安定な状態の被測定物の表面
を、強制的に酸化して乱反射光の強度を測定に適した状
態にした後、該乱反射光を検出するようにしたので、常
に安定した測定が可能となる。
【0017】又、本発明において、被測定物が、圧延機
で熱間圧延された被圧延材である場合には、熱間圧延の
最初から最後まで、H形鋼等の被圧延材の形状、寸法、
位置を確実にしかも高精度に測定することができる。
【0018】又、本発明において、被圧延材の表面の酸
化を、圧延機と受光手段の間に設置した噴射手段により
酸化促進剤を該表面に吹き付けて促進する場合には、乱
反射光を検出するまでに確実にH形鋼等の被圧延材の表
面の酸化を促進しておくことができるため、測定精度を
確実に上げることができる。
【0019】更に、本発明において、酸化促進剤とし
て、酸素を過剰に含む空気、水蒸気又は水含有ミストを
使用する場合には、被圧延材の表面を測定に適した状態
に確実に酸化することができる。
【0020】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。
【0021】図1は、本発明に係る第1実施例に適用さ
れる圧延設備と、該圧延設備により圧延される被測定物
のH形鋼との関係を示す概略斜示図であり、図2はH形
鋼の形状を測定している様子を示す拡大斜示図である。
【0022】上記圧延設備は、被圧延材であるH形鋼S
を圧延するための水平ロール10と垂直ロール12とを
備え、又、該圧延設備の近傍にはH形鋼Sの形状・寸法
を光切断法を用いて測定する、帯状光源14と斜め方向
から乱反射光を検出する受光カメラ16とを備えた形状
測定装置が設置され、更に、上記圧延設備と形状測定装
置との間には酸化促進剤吹付装置(噴射手段)18、2
0、22、24が設置され、これら吹付装置により熱間
圧延中のH形鋼Sの表面に酸化促進剤Ox を吹付け、該
表面の酸化を促進させると共に、表面の酸化が促進され
たH形鋼Sを矢印方向に進退動させ、その形状・寸法を
上記帯状光源14及び受光カメラ16を備えた形状測定
装置で測定することが可能となっている。
【0023】本実施例では、上記酸化促進剤Ox とし
て、酸素(O2 )を30%含む空気を使用した。但し、
酸化促進剤Ox としては、水蒸気又は水含有ミストであ
ってもよく、更には酸化性粉体を含むガス、例えばMn
2 粉体を含む空気であってもよい。
【0024】本実施例においては、H形鋼Sを水平ロー
ル10と垂直ロール12による熱間圧延でH形状に圧延
し、その形状・寸法の高精度化を図るべくH形鋼Sの形
状・寸法を測定し、その測定結果を圧延制御システム
(図示せず)に反映させている。この熱間圧延中のH形
鋼Sの形状の測定は、図1、図2に示すように帯状光源
14で帯状光LbをH形鋼Sに投光し、該H形鋼Sの表
面の照射位置S1で反射させると共に、これに対して斜
め方向に設置した受光カメラ16により乱反射光を検出
し、この乱反射光のデータを形状演算装置(図示せず)
でH形鋼Sに対応した形状に演算処理することにより実
行される。
【0025】ここで問題となるのは、測定面全体のイメ
ージを示した図3(A)と、スケールの生成部及び未生
成部を拡大表示した図3(B)とに示すように、乱反射
光Aの強度がH形鋼Sの表面粗さの影響を大きく受ける
ことであり、特に熱間圧延中の熱間材の表面は圧延ロー
ル10、12による変形を受けてから未だ表面スケール
が十分に生成していない過程にあるため、表面の乱反射
強度の変化が大きい状態にある。
【0026】そのため、H形鋼Sの表面には部分的にス
ケール生成部F1やスケール未生成部F2が生じ、この
スケール生成部F1では乱反射光Aの強度が鏡面性が低
いために適度に大きく、正反射光Bの強度と乱反射光A
の強度が全体的に均一で、測定に適した表面状態になっ
ているのに対して、スケール未生成部では鏡面性が高い
ために乱反射光Aの強度が小さく正反射光Bの強度が大
きく乱反射光の強度が小さいため、表面全体としては光
学的に不均一な状態になっている。
【0027】これに対して、本実施例においては、圧延
ロール10、12により加工を受けた直後のH形鋼Sの
フランジSaやウェブSbの表面に前記吹付装置18〜
24により酸化促進剤Ox を吹付けてその表面の酸化を
促進させ、表面全体を前記図3に示したスケール生成部
F1のように測定に適した状態にできた。
【0028】このように、本実施例方法によりH形鋼S
の表面を強制的に酸化することによりその粗度を測定に
適した状態にする表面粗度最適化処理を施した場合と、
その処理を行わない従来の場合のH形鋼Sについて、そ
のフランジSaの表面の場所による乱反射光Aの強度分
布を図4に示した。図4(A)は従来法による、図4
(B)は本実施例法による結果である。
【0029】以上のように、本実施例によれば、H形鋼
Sの表面を乱反射光を受光カメラ16で検出するに適切
な状態にすることが可能となるため、H形鋼Sの圧延初
期から完了迄の各断面の形状検出を確実に且つ高精度
に、しかもその全長にわたって常時行うことが可能とな
る。
【0030】図5は、本発明に係る第2実施例の寸法測
定方法の概要を示した概略斜示図である。本実施例は、
熱間圧延中のH形鋼Sの寸法を、光学式三角測量法を適
用して測定する方法であり、ほぼ逆C形状の寸法計フレ
ーム26で保持された光学式三角測量距離計28A、2
8BからH形鋼Sの表面にスポット光Lsを投光し、厚
み測定位置S2の乱反射光Aを光学式三角測量距離計2
8A、28Bで検出することにより、その厚み測定位置
S2の厚み寸法を測定する方法である。
【0031】本実施例は、前記図1に示した帯状光源1
4と受光カメラ16を備えた形状測定装置の代わりに、
上記図5に示した寸法測定装置を設置し、該寸法測定装
置でH形鋼Sの寸法を測定するようにした以外は、前記
第1実施例と実質的に同一の処理が行われる。
【0032】本実施例方法でも、前記第1実施例に示し
た光切断法と同様に乱反射光を検出して測定する方式で
あることから、乱反射光Aの強度の影響を大きく受ける
が、前記吹付装置18〜24により熱間圧延中のH形鋼
Sの表面に酸化促進剤Ox を吹付け、その表面の酸化を
促進させるようにしたので、熱間圧延中のH形鋼Sの長
手方向全体にわたる乱反射Aの受光強度を均一化するこ
とが可能となり、寸法測定精度を向上することが可能と
なる。
【0033】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に示したものに限られるもの
でなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。
【0034】例えば、前記実施例では、H形鋼の形状を
光切断法を用いた形状測定装置で測定した場合と、H形
鋼の寸法を光学式三角測量法を用いた寸法測定装置で測
定した場合について説明したが、本発明はこれに限られ
るものでなく、熱間圧延全体に適用できる方法であり、
厚板圧延や棒鋼圧延等広範囲にも適用できる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したとおり、請求項1の発明に
よれば、被測定物の表面からの乱反射光の強度を適切に
調整した状態で、該乱反射光を検出することが可能とな
ることにより、形状、寸法及び位置の少なくとも1つを
高精度に測定することが可能となる。
【0036】又、請求項2の発明によれば、熱間圧延の
最初から最後まで、H形鋼等の被圧延材の形状、寸法、
位置を確実にしかも高精度に常時測定することができ
る。
【0037】又、請求項3の発明によれば、乱反射を検
出するまでに確実にH形鋼等の被圧延材の表面の酸化を
促進しておくことができるため、測定精度を確実に向上
することができる。
【0038】更に、請求項4の発明によれば、被圧延材
の表面を測定に適した状態に確実に酸化することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に適用される圧延設備、H
形鋼及び形状測定装置の関係を示す概略斜示図
【図2】第1実施例におけるH形鋼の形状測定の様子を
示す拡大斜示図
【図3】表面からの光の反射の様子を示す説明図
【図4】実施例の効果を示す線図
【図5】本発明に係る第2実施例に適用される寸法測定
装置とH形鋼の関係を示す正面図
【符号の説明】
S…H形鋼 10…水平ロール 12…垂直ロール 14…帯状光源 16…受光カメラ 18、20、22、24…吹付装置 26…寸法計フレーム 28A、28B…距離計 A…乱反射光 B…正反射光 Lb…帯状光 Ls…スポット光

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高温金属からなる被測定物の表面からの乱
    反射光を受光手段で検出して被測定物の形状、寸法及び
    位置の少なくとも1つを測定する形状測定方法におい
    て、 被測定物の表面の酸化を促進し、該表面からの乱反射光
    強度を測定に適した状態にした後に乱反射光を検出する
    ことを特徴とする形状測定方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、 被測定物が、圧延機で熱間圧延された被圧延材であるこ
    とを特徴とする形状測定方法。
  3. 【請求項3】請求項2において、 被圧延材の表面の酸化を、圧延機と受光手段の間に設置
    した噴射手段により酸化促進剤を該表面に吹き付けて促
    進することを特徴とする形状測定方法。
  4. 【請求項4】請求項3において、 酸化促進剤が、酸素を過剰に含む空気、水蒸気又は水含
    有ミストであることを特徴とする形状測定方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997043074A1 (fr) * 1996-05-16 1997-11-20 Fanuc Ltd Procede pour detecter le trajet d'une soudure a l'arc et capteur du trajet d'une soudure a l'arc
JP2011512527A (ja) * 2008-02-18 2011-04-21 ラットゥーンド アンド シーオー ジーエムビーエイチ 光沢度の高い表面のための測定ステーション
JP5978338B1 (ja) * 2015-03-16 2016-08-24 日本碍子株式会社 製品を生産する方法及び立体形状を測定する方法

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