JPH10122837A - 形鋼のオンライン測定装置の校正方法および装置、並びに校正治具搭載用架台 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定物の形状や寸法を光切断法により直接
人手を介さずに、オンラインで安全かつ容易に測定する
に当り、計算による誤差や温度変化に伴う誤差等を除去
し、測定の精度や信頼性を高め、より高精度の測定がで
きるようにする。 【解決手段】 まず、被測定物である形鋼７と同材質で
断面の形状寸法が大略同じであり、かつ各部の正確な形
状寸法が別の手段により測定されて既知である校正治具
８を校正治具搭載用架台９に搭載することにより空間上
の所定位置に配置し、この状態で校正治具８の形状寸法
を測定し、その測定結果と形状寸法の既知の値とに基づ
いて測定装置を校正し、被測定物である形鋼７の形状寸
法をより精度よく測定可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工業用に使用す
る形鋼の形状や寸法を、オンライン、すなわち製造ライ
ンを稼働させた状態において被測定物に非接触で精密測
定する形鋼のオンライン測定装置の校正方法および装
置、並びに校正治具搭載用架台に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】断面形状を山形、溝形、Ｉ形、Ｈ形など
に圧延した鋼材を形鋼という。工業用に使用する形鋼の
形状や寸法の精密測定は、従来、オフライン、つまり製
造ラインの稼働を停止した状態で、マイクロメータ等の
寸法測定器を使用し、被測定物である形鋼に接触して人
手により行われていた。

【０００３】上記構成の従来の人手に頼る測定方法は、
形状や寸法を測定しようとするたびに製造ラインを停止
させなければならないので、測定に時間がかかり非能率
的であり、また、被測定物である形鋼に直接人が接近し
て測定するので、安全性の面でも問題があり、改善の必
要があった。

【０００４】上記問題点を解消する方法として、光切断
法を利用し、ファンビームレーザ光源から発射される一
定長さの直線レーザ光を、製造ライン上を連続して移動
する形鋼の各部に対し、上下、前後共に略斜め４５°の
方向から照射し、照射位置における法線に対してレーザ
光源と対称な位置に設けられたＣＣＤテレビカメラなど
の撮像手段で、レーザ光が当った位置や形状（角度）お
よび長さを撮影して得られる映像データとＣＣＤテレビ
カメラの位置データとから、形鋼の寸法や形状を計算に
より求める方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記方法によれば、被
測定物の形状や寸法を、直接人手を介さずに、しかもオ
ンライン、つまり製造ラインを稼働させ被測定物が製造
ライン上を流れている状態で、安全、かつ容易に測定す
ることができる。しかし、形鋼の寸法や形状を前記デー
タから計算により求める方法の場合、計算による誤差や
温度変化に伴う誤差等を含み、測定の精度や信頼性が十
分でなかった。

【０００６】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたものであり、被測定物の形状や寸法を、
直接人手を介さずに、オンラインで簡単に測定できるば
かりでなく、校正治具を使用し、計算による誤差や温度
変化に伴う誤差等を除去し、測定の精度や信頼性を高
め、形鋼の形状寸法をより精度よく測定することができ
るようにする形鋼のオンライン測定装置の校正方法およ
び装置を得ることを第一の目的とするものである。

【０００７】また、製造ライン上において、形鋼は、前
後に設けられた搬送用ローラに支えられながら搬送され
ており、測定位置では空中に浮かんでいる状態となって
いる。一方、形状寸法が既知の校正治具を測定すること
により形鋼のオンライン測定装置を校正する場合、テレ
ビカメラやファンビームレーザ光源の位置の関係から、
校正治具を形鋼が通る位置と同じ位置に設置して測定を
行うことが望ましい。しかし、そのために形鋼の場合と
同じように前後の形鋼搬送用ローラにまたがるような大
きな校正治具を用いるのでは、設定や運搬がしにくく、
作業性がよくなかった。

【０００８】そこで、サイズが大きく取扱が困難な校正
治具を使用する必要をなくし、測定時の設定や運搬が容
易であり、かつ、製造ライン上で測定する場合と同じ条
件で、広い範囲の測定点について校正のための測定を可
能にする校正治具搭載用架台を得ることがこの発明の他
の目的である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る形鋼の形
状寸法のオンライン測定装置を校正する校正方法は、被
測定物である形鋼の測定面に対し所定の角度でファンビ
ーム状の光線を照射して得られる輝線を正反射方向から
観測し、測定面の形状寸法を製造ライン上にて非接触で
精密測定する形鋼のオンライン測定装置を校正する校正
方法であって、まず、被測定物と同材質で断面の形状寸
法が大略同じであり、かつ各部の正確な形状寸法が別の
手段により測定されて既知である校正治具を校正治具搭
載用架台に搭載することにより空間上の所定位置に配置
し、この状態で校正治具の形状寸法を測定し、前記校正
治具の形状寸法の既知の値と測定結果とを基準にして測
定装置を校正し、被測定物である形鋼の形状寸法をより
精度よく測定可能にするものである。

【００１０】また、この発明に係る形鋼のオンライン測
定装置用の校正装置は、被測定物である形鋼の測定面に
対し所定の角度で細いスリット状の輝線を投影する光源
と、その輝線を正反射方向から撮影し測定面の形状寸法
を光学的に測定する撮影手段とを備える形鋼のオンライ
ン測定装置用の校正装置であって、被測定物と同材質で
断面の形状寸法が大略同じであり、かつ各部の正確な形
状寸法が別の手段により測定されて既知である校正治具
と、この校正治具を搭載し、被測定物である形鋼の測定
位置と同じ位置になるように配置する校正治具搭載用架
台とを備え、校正治具の形状寸法を測定した後、前記校
正治具の形状寸法の既知の値と測定値とに基づいて形鋼
の測定装置を校正し、被測定物の形状寸法をより精度よ
く測定可能にするものである。

【００１１】さらに、この発明の校正治具搭載用架台
は、直方体の各稜を柱状部材により形成し側面および内
部に光線を通過させる空間を有する構成とし、上面に校
正治具を載置して空間上の所定位置に前記校正治具を配
置することにより、大きな校正治具を使用することな
く、製造ライン上で測定する場合と同じ条件で、校正治
具搭載用架台に邪魔されることなく、校正治具の比較的
広い範囲を測定し校正することができるようにするもの
である。

【００１２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図２は、光切断法を利用し、製造ライン
上を流れている形鋼の形状寸法の測定装置の測定原理を
示す斜視説明図であり、図において、１は被測定物であ
る溝形鋼、２はファンビームレーザ光源であり、薄く扇
形に広がるファンビーム状のレーザ光線２ａを、被測定
物である溝形鋼１の測定面に対し所定の角度（通常約４
５度）で照射し、細いスリット像をなすレーザ輝線３
ａ、３ｂ、３ｃを投影するためのものである。また、４
は、前記レーザ輝線３ａ、３ｂ、３ｃを撮影し測定面の
形状寸法を光学的に測定する撮影手段としてのテレビカ
メラである。

【００１３】テレビカメラ４は、ファンビームレーザ光
源２に対してファンビームレーザ光線２ａの正反射方
向、つまり、照射位置に立てた法線に対し対称な斜め反
対方向の位置に設置され、ファンビームレーザ光線２ａ
を被測定物１に照射して得られるレーザ輝線３ａ、３
ｂ、３ｃを含むテレビカメラ撮影範囲５を撮影する。得
られるレーザ輝線３ａ、３ｂ、３ｃの画像は図３のよう
になり、この画像におけるレーザ輝線３ａ、３ｂ、３ｃ
の位置や形状（角度）および長さから被測定物である溝
形鋼１のプロフィール、つまり表面の形状を求めること
ができる。

【００１４】プロフィールの変化量は、ファンビームレ
ーザ光線２ａと被測定面のなす角度とテレビカメラ４と
被測定面とがなす角度で一義的に決る倍率値に比例す
る。したがって、カメラ原点位置を決め、上記倍率値を
決定すれば、プロフィールの変化量の絶対値を得ること
ができる。

【００１５】実際の測定装置においては、一つの測定箇
所について一組のファンビームレーザ光源とテレビカメ
ラなどの撮影手段の組み合せを、前後方向、上下方向共
約４５度の角度を付けて設置する必要があり、したがっ
て、測定箇所が増えればファンビームレーザ光源と撮影
手段の多数の組み合せが必要になる。図４では、被測定
物であるＨ形鋼７の垂直部分７ａの表裏対称の位置にフ
ァンビームレーザ光源２０１、２０２とテレビカメラ４
０１、４０２の組み合せと、ファンビームレーザ光源２
０３、２０４とテレビカメラ４０３、４０４の組み合せ
とを設置し、同時測定を行って互いの画像を合成するこ
とにより、断面形状の絶対値を求めることができるよう
になっている。ファンビームレーザ光源２０１〜２０４
とテレビカメラ４０１〜４０４は、それぞれの原点位置
のみを示している。なお、図示は省略したが、形鋼７の
垂直部分７ｂ、７ｃについても同様に測定を行うことが
できる。

【００１６】測定装置の校正を行うには、図１に示すよ
うに、被測定物である形鋼７とほぼ同じ形状寸法に形成
され、かつ、その形状寸法が予め別手段により既に正確
に測定された校正治具８を、実際の被測定物である形鋼
の測定位置と同じ位置に置き、校正治具８の測定箇所に
ファンビームレーザ光源２０２、２０４、２０５からの
レーザ光線を当て、テレビカメラ４の撮像面であるＣＣ
Ｄ素子（図示せず）により撮影区域内の位置とパターン
を特定する。そして、このようにして得られたデータを
基にして校正治具寸法の計算値と既に測定済の実寸法と
を比較し、測定装置の校正を行い、実際の被測定物の測
定時に得られたデータに反映させて、被測定物の形状や
寸法の測定値を正確に求めることができるようにする。

【００１７】上記校正方法を必要に応じ実際の製造ライ
ン上における測定に適用することにより、ファンビーム
レーザ光源とテレビカメラとの位置関係から計算のみで
寸法を求める方法に比べ、測定の信頼性を高めることが
できる。すなわち、校正治具の形状寸法を光学的に測定
した結果と既知の実寸法とを比較することにより、計算
による誤差や温度による誤差等を求め、その結果を考慮
に入れて測定装置を校正することにより、実際の被測定
物である形鋼の形状寸法をより正確に測定することがで
きる。

【００１８】実施の形態２．一方、実際の被測定物であ
る形鋼の測定位置と同じ測定空間に校正治具を配置する
手段として、図５に示すように、校正治具８を校正治具
搭載用架台９上に載置する。そして、この場合の校正治
具搭載用架台９は、複数のファンビームレーザ光源によ
るレーザ光線の照射と、複数のテレビカメラの視界とを
遮らないようにするために、直方体の各稜を柱状部材９
ａ等により構成し内部をファンビームレーザ光線が通過
できるようにする中空部を設けた構成になっている。そ
して、位置出しピン１０ａを植設したテーブル１０上
に、その側面を前記位置出しピン１０ａに当接させるこ
とにより位置決めして設置する構成となっている。

【００１９】このようにすることにより、形鋼搬送用ロ
ーラ（図示せず）にまたがるような巨大な校正治具を使
用する必要がなく、製造ライン上での測定と同条件で校
正治具８を測定することができる。また、位置出しピン
１０ａに当接させて位置出しする構成により、校正治具
の設置位置の再現性を容易に図ることができ、さらに、
校正治具搭載用架台９の裏側方向からのファンビームレ
ーザ光線であっても、校正治具搭載用架台９の内部を通
過させ、レーザ輝線３０３を生じさせることができるの
で、測定可能範囲を広げることができる。

【００２０】

【発明の効果】この発明は、以上述べたように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。

【００２１】光切断法と、被測定物と同形状で各部の正
確な形状寸法が既知である校正治具を用いることによ
り、被測定物の形状や寸法を、直接人手を介さずに、オ
ンラインで安全かつ容易に測定できると共に、測定する
際の計算による誤差や温度変化に伴う誤差等を除去し、
測定の精度や信頼性を高め、より精度よく確実に測定で
きる。

【００２２】また、中空に形成した校正治具搭載用架台
を用いることにより、大きな校正治具を使用することな
く、製造ライン上で測定する場合と同じ条件で、かつ、
校正治具搭載用架台自体に光線の通過を邪魔されること
なく、校正治具の比較的広い範囲を正確に測定すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１における、測定装置
を校正するために校正治具を測定している状態を示す斜
視説明図である。

【図２】 光切断法による形状寸法の測定原理を示す斜
視説明図である。

【図３】 図２におけるレーザ輝線をテレビカメラで捉
えた画面を示す図である。

【図４】 形鋼の測定箇所の表裏面の測定状態を示す斜
視説明図である。

【図５】 この発明の実施の形態２を示す校正治具搭載
用架台を用いて校正治具を測定する状態を示す斜視説明
図である。

【符号の説明】

１ 被測定物（溝形鋼）、２ ファンビームレーザ光
源、３ａ、３ｂ、３ｃレーザ輝線（スリット像）、４
テレビカメラ、５ テレビカメラ撮影範囲、７被測定物
である形鋼（Ｈ形鋼）、８ 校正治具、９ 校正治具搭
載用架台、９ａ 柱状部材、１０ テーブル、１０ａ
位置出しピン、２０１〜２０５ ファンビームレーザ光
源の原点、３０１〜３０５ それぞれのレーザ光源によ
るレーザ輝線、４０１〜４０５ それぞれのテレビカメ
ラの原点（なお、図中、同一符号は同一または同等部分
を示す）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物である形鋼の測定面に対し所定
   の角度でファンビーム状の光線を照射して得られる輝線
   を正反射方向から観測し、測定面の形状寸法を製造ライ
   ン上にて非接触で精密測定する形鋼のオンライン測定装
   置を校正する校正方法において、 被測定物と同材質で断面の形状寸法が大略同じであり、
   かつ各部の正確な形状寸法が別の手段により測定されて
   既知である校正治具を校正治具搭載用架台に搭載するこ
   とにより空間上の所定位置に配置し、この状態で校正治
   具の形状寸法を測定し、 前記校正治具の形状寸法の既知の値と測定結果とを基準
   にして測定装置を校正し、被測定物である形鋼の形状寸
   法をより精度よく測定可能にすることを特徴とする形鋼
   のオンライン測定装置の校正方法。
2. 【請求項２】 被測定物である形鋼の測定面に対し所定
   の角度で細いスリット状の輝線を投影する光源と、その
   輝線を正反射方向から撮影し測定面の形状寸法を光学的
   に測定する撮影手段とを備える形鋼のオンライン測定装
   置用の校正装置において、 被測定物と同材質で断面の形状寸法が大略同じであり、
   かつ各部の正確な形状寸法が別の手段により測定されて
   既知である校正治具と、 この校正治具を搭載し、被測定物である形鋼の測定位置
   と同じ位置になるように配置する校正治具搭載用架台と
   を備え、 校正治具の形状寸法を測定した後、前記校正治具の形状
   寸法の既知の値と測定値とに基づいて形鋼の測定装置を
   校正し、被測定物の形状寸法をより精度よく測定可能に
   することを特徴とする形鋼のオンライン測定装置用の校
   正装置。
3. 【請求項３】 直方体の各稜を柱状部により形成し側面
   および内部に光線を通過させる空間を有する構成とし、
   上面に校正治具を載置して空間上の所定位置に前記校正
   治具を配置することを特徴とする、形鋼のオンライン測
   定装置に用いる校正治具搭載用架台。