JPH1052778A - 鋼板の切断可能健全部認識方法及び装置並びに健全部の切断方法及び装置 - Google Patents

鋼板の切断可能健全部認識方法及び装置並びに健全部の切断方法及び装置

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JPH1052778A
JPH1052778A JP9058983A JP5898397A JPH1052778A JP H1052778 A JPH1052778 A JP H1052778A JP 9058983 A JP9058983 A JP 9058983A JP 5898397 A JP5898397 A JP 5898397A JP H1052778 A JPH1052778 A JP H1052778A
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cutting
steel sheet
cut
end surface
steel plate
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JP9058983A
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English (en)
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Masayoshi Saito
政義 斉藤
Toshikatsu Ishizu
年勝 石津
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04Steel or steel alloys

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切断対象鋼板の切断可能な健全部を精度良く
自動的に、かつ短時間で認識する。 【解決手段】 レーザー光による光切断法又は測距法を
利用して、切断対象鋼板2の端面2a全周囲における位
置座標の検出と端面形状の認識を行うべく、端面2aに
レーザー光11aを投射する投光器11と、投光器11
から端面2aに投射されたレーザー光11aの軌跡の形
状又はレーザー照射点までの距離をとらえるCCDカメ
ラ12と、投光器11及びCCDカメラ12からなる検
出部を切断対象鋼板2の端面全周囲に沿って移動させる
移動機構13と、前記検出部により検出及び認識した鋼
板端面全周囲の位置座標と切断対象鋼板2の端面変形に
基づいて健全部を判定する演算判定装置14と切断対象
鋼板2の健全部と当該切断対象鋼板2における必要切り
出し寸法を比較して切り出しの可否を判定する判定装置
15及び切断対象鋼板2を切断するNC切断機13ab
を具備した構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板をオフライン
で切断するに際し、切断線を決定する前段階として当該
鋼板における切断可能な健全部を認識する方法及びこの
方法を実施する装置、並びにこの方法で認識した健全部
を切断する方法及びこの切断方法を実施する装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】製鉄所で製造される厚板鋼板は切断設備
によって所定の製品寸法に切断されるが、オンラインの
切断設備では切断時間の関係から切断可能厚みに限界が
あり、また、1枚の切断対象鋼板から何枚もの鋼板を板
取りして切断する場合にはオンラインの切断設備では無
理がある。従って、オフライン切断場においてガス切断
や最近ではレーザーを用いた切断等が行われている。
【0003】その際、切断対象鋼板の切断可能寸法(以
下、「健全部寸法」という)の認識は、作業員の板端面
検査による健全部の特定作業と、その健全部寸法が切断
計画寸法を満足するか否か、すなわち板取りが可能か否
かを判定する確認作業によって行われており、この判定
作業の後に切断計画寸法のけがきを行い、オフライン切
断設備による切断作業に移行する。
【0004】しかしながら、従来はこのオフラインにお
ける健全部寸法を認識するために、数名の作業員が手作
業で幅及び長さ方向の寸法を実測していたので、この作
業に要する時間が長くかかる。また、1枚の切断対象鋼
板から何枚もの鋼板を板取りして切断する場合には、複
雑な取り合わせとなってなかなか正確な対応ができない
ので、生産性に対する阻害要因となっていた。
【0005】そこで、これらの問題を改善する方法とし
て、特開平1−95872号や特開平7−75911号
等が提案されている。このうち、特開平1−95872
号に記載された方法は、図9に示すように、オフライン
におけるガス切断作業の前に、切断場1に載置された切
断対象鋼板2の平面形状を、切断対象鋼板2の上方に配
置した複数のCCDカメラ3で認識することで、切断対
象鋼板2の健全部寸法を割り出し、切断するものであ
る。なお、図9中の4はガス切断機、5はテーブルロー
ラである。
【0006】また、特開平7−75911号に記載され
た方法は、切断対象鋼板の健全部を前もって作業員が確
認して切断対象鋼板の表面にチョーク等でその位置をマ
ーキングし(ティーチング)、そのマークと切断対象鋼
板の外縁をCCDカメラでとらえて健全部の寸法を認識
し、切断するものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、圧延された
鋼板(アズール鋼板)は端面形状が不均一で、特にまく
れ込みや突き出しといったケースではその部分も考慮し
ないと健全部の認識としては十分でないが、特開平1−
95872号に記載された方法のように、切断対象鋼板
の上方に配置したCCDカメラでは切断対象鋼板の端面
は死角となるので、端面形状を正確に認識することがで
きない。特に最近は、歩留り向上の観点から切断余裕代
も小さくなってきているので、端面形状を正確に認識す
ることなく自動認識することは不可能である。
【0008】また、特開平7−75911号に記載され
た方法では、健全部を特定するために相変わらず作業
員による検査やマーキング作業が必要であり、生産性の
面でのさらなる改善が望まれている。また、作業員の
視覚による認識とチョーク等によるマーキング作業が必
要であるから、健全部の認識精度はそれほど良いとは言
い難い。特に、特開平7−75911号の実施例に示さ
れたように、健全部の特定及びマーキング作業の場所、
マークの読み取りから切断データ指示を行う場所、切断
の実行場所のそれぞれが個別に分離されているもので
は、健全部の認識精度は最終的には相当の誤差を有する
ものと考えられる。
【0009】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、切断対象鋼板における切断可能な
健全部を精度良く自動的に、しかも短時間で認識する方
法及びこの方法を実施する装置、並びにこの方法で認識
した健全部を切断する方法及びこの方法を実施する装置
を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、レーザー投光器とレーザー受光器
を切断対象鋼板の全周囲に沿って移動可能に配置すると
ともに、レーザー投光器から投射されるレーザー光の軌
跡またはレーザー照射点までの距離をレーザー受光器で
とらえることとしている。そして、レーザー光による光
切断法または測距法を利用して切断対象鋼板の端面全周
囲の位置座標の検出と端面形状の認識を行い、健全部を
決定する。また、この健全部と必要切り出し寸法を比較
して切り出しの可否を判定し、可であれば切断する。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の鋼板の切断可能健全部認
識装置は、レーザー光による光切断法または測距法を利
用して、鋼板の端面全周囲における位置座標の検出と端
面形状の認識を行うべく、鋼板端面にレーザー光を投射
する投光器と、この投光器から鋼板端面に投射されたレ
ーザー光の軌跡の形状またはレーザー照射点までの距離
をとらえる受光器と、これら投光器及び受光器からなる
検出部を鋼板の端面全周囲に沿って移動させる移動機構
と、前記検出部により検出及び認識した鋼板端面全周囲
の位置座標と鋼板の端面変形に基づいて健全部を判定す
る演算判定装置を具備した構成である。
【0012】また、本発明の鋼板の切断可能健全部認識
方法は、上記したような構成の本発明認識装置を用い、
レーザー光による光切断法または測距法を利用して、鋼
板の端面全周囲の位置座標の検出と端面形状の認識を行
い、前記端面全周囲の位置座標から端面形状変形部の寸
法を減じて鋼板の健全部を決定するものである。
【0013】また、本発明の鋼板の切断可能健全部切断
装置は、上記したような構成の本発明認識装置に、鋼板
の健全部と当該鋼板における必要切り出し寸法を比較し
て切り出しの可否を判定する判定装置及び鋼板の切断手
段を具備させた構成である。
【0014】また、本発明の鋼板の切断可能健全部切断
方法は、上記した本発明認識方法で決定した鋼板の健全
部と、当該鋼板における必要切り出し寸法を比較して切
り出しの可否を判定し、可であれば当該鋼板を切断し、
否であれば当該鋼板は切断しないこととするものであ
る。
【0015】
【実施例】以下、本発明に係る鋼板の切断可能健全部切
断装置を図1〜図4に示す一実施例に基づいて説明する
とともに、図5〜図7を参照しつつ前記本発明装置を用
いて切断可能健全部を認識し、切断する方法に及ぶ。図
1は本発明に係る鋼板の切断可能健全部切断装置の概略
斜視図、図2は本発明に係る鋼板の切断可能健全部切断
装置における検出部の首振り動作の説明図、図3は本発
明に係る鋼板の切断可能健全部切断装置における各部の
構造の一例を示す図で、(a)は横行機構を正面方向か
ら見た図、(b)は横行機構における移動部の斜視図、
図4は本発明に係る鋼板の切断可能健全部切断装置にお
ける検出部の首振り機構の説明図、図5は本発明に係る
鋼板の切断可能健全部認識方法による健全部の測定原理
を示す図、図6は本発明に係る鋼板の切断可能健全部認
識方法の測定動作を示す図、図7は本発明に係る鋼板の
切断可能健全部認識方法による健全部の判定方法説明図
である。
【0016】図1〜図4において、11は例えばスリッ
ト状のレーザー光11aを、天井走行クレーン等を用い
てオフラインの切断場1に載置された切断対象鋼板2の
端面2aに向けて投射する投光器、12はこの投光器1
1から前記端面2aに投射されたレーザー光11aの軌
跡をとらえる受光器である例えばCCDカメラである。
そして、このCCDカメラ12でとらえたレーザー光1
1aの軌跡の形状を後述する演算判定装置14で画像処
理することで、切断対象鋼板2における端面全周囲の位
置座標と端面形状を認識する。
【0017】13は前記投光器11及びCCDカメラ1
2を前記切断対象鋼板2の端面2aの全周囲に沿って移
動させる移動機構であり、例えば切断場1の長手方向の
移動機構である走行機構13aと、切断場1の幅方向の
移動機構である横行機構13bとからなっている。な
お、図示省略したが、これら走行機構13aと横行機構
13bの位置はそれぞれの位置検出器によって検出さ
れ、演算判定装置14に出力されるようになっている。
【0018】そして、本実施例では、走行機構13aと
して、図1に示すように、案内レール13aa上を移動
するNC切断機13abを、また、横行機構13bとし
て、図1,3に示すように、モータ13baに接続した
ボールねじ13bbの両端部を、軸受け13bcによっ
て回転が自在なようにNC切断機13ab上に取り付け
るとともに、これに螺合しかつ投光器11及びCCDカ
メラ12を載置した横行台13bdを、前記ボールねじ
13bbの正逆回転によって移動させる、いわゆる親ね
じ送り機構を開示している。この図3に示す実施例で
は、ボールねじ13bbの正逆回転によって横行台13
bdが円滑に横行できるように、横行台13bdをガイ
ド13beで案内するものを開示している。
【0019】ところで、図1に示す実施例ではNC切断
機13abに2組の横行機構13bを並列状に設置し、
これらそれぞれの横行機構13bに投光器11とCCD
カメラ12を載置した横行台13bdを装備し、2組の
投光器11とCCDカメラ12で切断対象鋼板2におけ
る端面2aの全周囲の位置座標と端面変形を検出及び認
識するものを開示している。
【0020】14は前記した投光器11とCCDカメラ
12からなる検出部によって検出及び認識した切断対象
鋼板2における端面全周囲の位置座標と端面変形に基づ
いて切断対象鋼板2の健全部を判定する演算判定装置で
あり、例えば切断対象鋼板2における四隅P1〜P4の
位置座標と端面形状から、切断可能な健全部の寸法を算
出するものである。
【0021】15は判定装置であり、前記演算判定装置
14によって算出された切断対象鋼板2の健全部と、予
め入力されている作業データのうちの当該切断対象鋼板
2における必要切り出し寸法を比較して切り出しの可否
を判定し、NC切断機13abに切断情報を指示するも
のである。
【0022】本発明の鋼板の切断可能健全部切断装置は
上記したような構成であり、次にこの装置を用いて切断
対象鋼板2の健全部を算出し、必要切り出し寸法に切断
する方法について説明する。
【0023】 先ず、天井走行クレーン等によってオ
フラインの切断場1に載置された切断対象鋼板2のおお
まかな四隅P1〜P4の座標を、概ね±100mm程度
の精度で演算判定装置14に入力する。なお、この時、
投光器11及びCCDカメラ12を設置した2つの横行
台13bdは、図1に示すように、それぞれNC切断機
13abの幅方向両側に配置されている。
【0024】 この状態、すなわち、2つの横行台1
3bdを上記予め配置しておいた状態のままで、図1の
右側に配置した横行台13bdに設置した投光器11か
らレーザー光11aを投射しつつ、NC切断機13ab
の移動を開始し、前記横行台13bdに設置したCCD
カメラ12でそのレーザー光11aの軌跡の形状をとら
えながら、先ず四隅のうちの1つ目の隅P1をサーチ
し、図1における右側に配置された横行台13bd上の
CCDカメラ12のX,Y方向における初期位置決めを
行う(図7におけるX1,Y1)。
【0025】 隅P1をサーチした後(図7における
X2)は、NC切断機13abの移動を停止し、この隅
P1をサーチした投光器11を設置した横行台13bd
を、図2に示すように90°回転させる。なお、この回
転によりCCDカメラ12の位置座標が変わる場合には
その補正を行うことは言うまでもない。このことは、横
行台13bdを90°回転させた場合は常に同じであ
る。この回転機構は、例えば図4に示すように、横行台
13bdにおける投光器11とCCDカメラ12を設置
した水平部13bfに対して垂直部13bgを分離し、
この分離した垂直部13bgにモータ13bhを設置す
るとともに、このモータ13bhの出力軸を前記水平部
13bfにキー着することで、水平部13bfのみ水平
方向に回転させるものである。なお、図4中の13bi
は軸受けを示す。
【0026】 横行台13bdを図2に示すように9
0°回転した後は、横行機構13bを駆動し、切断対象
鋼板2の2つ目の隅P2付近まで、横行台13bdを図
1の左方向に横行させつつ切断対象鋼板2の当該端面を
CCDカメラ12で認識し、その位置座標を演算判定装
置14に記憶する。これと同時に、端面形状(まくれ込
みや突き出しの値)も認識して、幅方向の不健全な寸法
を演算判定装置14に記憶する(図6における実線矢印
参照)。すなわち、不健全な部分(変形のある部分)
は、図5に示すように、レーザー光11aの軌跡が直線
にならずに折れ曲がるので、この折れ曲がりのある部分
を不健全な部分と判定して、その折れ曲がり部分が本来
の直線からどの位ずれているかによって不健全部の量を
算出し、その寸法を演算判定装置14に記憶するのであ
る。なお、前記した端面の位置座標とは、NC切断機1
3abの走行位置、すなわち、平面上のX軸方向の座標
をいう。
【0027】 前記端面を認識した後は、その横行機
構13bを逆方向に駆動し、前記した横行台13bdを
元の位置に復帰させる(図6における破線矢印参照)
とともに、横行台13bdを元の状態に復帰すべく再度
90°回転させる。 次に、NC切断機13abの移動を再開し、それぞ
れの横行台13bdに設置した投光器11からレーザー
光11aを投射しつつ、これら横行台13bdに設置し
たCCDカメラ12でそのレーザー光11aの軌跡の形
状をとらえ、切断対象鋼板2の当該端面をそれぞれのC
CDカメラ12で認識し、その位置座標を演算判定装置
14に記憶するとともに、端面形状も認識して幅方向の
不健全な部分の寸法を演算判定装置14に記憶する(図
6における実線矢印参照)。これら位置座標と端面形
状の認識は、四隅のうちの3つ目の隅P3と4つ目の隅
P4をサーチするまで続ける。なお、ここでいう端面の
位置座標とは、CCDカメラ12の横行位置、すなわ
ち、平面上のY軸方向の座標をいう。
【0028】 隅P3,P4をサーチした後は、NC
切断機13abの移動を停止した後、このうち隅P4を
サーチした投光器11を設置した横行台13bdを、前
記したのと同様に90°回転させる。横行台13bdを
90°回転した後は、横行機構13bを駆動し、切断対
象鋼板2の3つ目の隅P3付近まで、横行台13bdを
図1の右方向に横行させつつ切断対象鋼板2の当該端面
をCCDカメラ12で認識し、その位置座標を演算判定
装置14に記憶する。これと同時に、端面形状も認識し
て、幅方向の不健全な部分の寸法も演算判定装置14に
記憶する(図6における実線矢印参照)。
【0029】 前記端面を認識した後は、その横行機
構13bを逆方向に駆動し、前記した横行台13bdを
元の位置に復帰させる(図6における破線矢印参照)
とともに、横行台13bdを元の状態に復帰すべく再度
90°回転させて一連の測定動作が終了する。
【0030】 以上の一連の動作で記憶した四隅P1
〜P4の位置座標と不健全な部分の寸法は、演算判定装
置14で減算したうえで切断対象鋼板2の健全部の寸法
が算出され、健全部の四辺の座標が導き出される。ま
た、演算判定装置14で算出された切断対象鋼板2の健
全部の寸法は、判定装置15に出力される。そして、判
定装置15では、前記健全部と、当該切断対象鋼板2に
おける必要切り出し寸法を比較して切り出しの可否を判
定し、可であれば当該切断対象鋼板2を切断すべくNC
切断機13abにその旨を指示し、否であれば当該切断
対象鋼板2は切断しないこととする。
【0031】上記した本実施例では、検出部として、レ
ーザー光による光切断法を利用した方法について説明し
たが、レーザー光による測距法を利用した方法でもよ
い。この場合は、図8に示すように、レーザー距離計1
6を切断対象鋼板2に対して斜めに設置する構成とな
る。この場合、レーザー距離計16から切断対象鋼板2
に投光されたレーザースリット光16aによる切断対象
鋼板2の各部の位置変化を、水平距離xと垂直距離yと
に分割して認識できるので、例えば端面2aの上部すな
わち板エッジ部の認識の信頼性が向上し、事実上、寸法
認識精度が向上することと等価となる。
【0032】また、本実施例では、切断対象鋼板2の切
断可能健全部切断装置及びこの装置を用いて切断可能健
全部を認識し切断する方法について説明したが、判定装
置15を設置せず、切断対象鋼板2の切断可能健全部を
認識するだけの装置としてもよく、またこの装置を用い
て切断対象鋼板2の切断可能健全部を認識するものでも
よい。
【0033】また、本実施例では投光器11とCCDカ
メラ12及び横行機構13bをそれぞれ2台ずつ設置し
たものを開示したが、これらを1台としたものでも良
い。これらを1台とすれば、切断可能健全部を認識する
のに要する時間は多少長くなるが、構成部品が少なくな
るのでその分安価となる。また、本実施例では投光器1
1とCCDカメラ12及び横行機構13bをNC切断機
13abに設置したものを開示したが、これらを専用台
車に設置し、切断可能健全部の認識作業と、切断機によ
る切断作業のタイミングを平行して行うようにしても良
い。このようにすれば、切断可能健全部の認識作業に要
する時間が短縮できる。
【0034】ちなみに、本発明と、作業員による人為的
作業と、特開平7−75911号で提案された方法(従
来技術)を用いて、長さ10m、幅2.5mの切断対象
鋼板2の切断可能健全部を認識した場合、認識に要する
時間は下記表1に示す通りであり、本発明の生産性の高
さが確認できた。なお、本発明による場合は、切断対象
鋼板2の端面2a測定時における最高走行速度が20m
/min、切断対象鋼板2の四隅P1〜P4付近測定時
における低速速度が0.5m/minで行った。
【0035】
【表1】
【0036】また、上記した切断可能健全部の認識に際
し、従来技術では長さ方向及び幅方向の認識精度は±1
0mm程度(長さ方向、幅方向とも)であったものが、
検出部としてレーザー光による光切断法を利用した本発
明によれば長さ方向及び幅方向ともほぼ±0.5mm/
m以内の精度で、また、検出部としてレーザー光による
測距法を利用した本発明によれば長さ方向及び幅方向と
もほぼ±0.3mm/m以内の精度で認識できた。
【0037】なお、本実施例では、横行台13bdの横
行機構13bとして親ねじ送り機構を開示したが、所定
範囲を円滑に移動及び停止できるものであれば、エアー
シリンダを使用する等適宜の機構を採用してもよいこと
は言うまでもない。また、本実施例では、横行台13b
dを90°回転させる機構としてモータ13bhの出力
軸に水平部13bfを取り付け、モータ13bhで水平
部13bfを直接回転させるものを開示したが、所定角
度回転できるものであれば、水平部13bfと垂直部1
3bgを水平方向の回転が自在なように取り付けるとと
もに、この水平部13bfに扇形ギアを設置し、扇形ギ
アに噛合するラックを垂直部13bgに設置したエアー
シリンダで押し引きする構成等、適宜の機構を採用して
もよい。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
切断対象鋼板の健全部を、作業員に代わって自動的に短
時間で、しかも高精度に認識できるととに、この認識に
基づいて必要切り出し寸法と比較して切り出しの可否を
判定し切断できるので、切断余裕代を可及的に少なくで
きて歩留りが向上する。すなわち、本発明によれば、生
産性と品質をともに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る鋼板の切断可能健全部認識切断装
置の概略斜視図である。
【図2】本発明に係る鋼板の切断可能健全部認識切断装
置における検出部の首振り動作の説明図である。
【図3】本発明に係る鋼板の切断可能健全部認識切断装
置における各部の構造の一例を示す図で、(a)は横行
機構を正面方向から見た図、(b)は横行機構における
移動部の斜視図である。
【図4】本発明に係る鋼板の切断可能健全部認識切断装
置における検出部の首振り機構の説明図である。
【図5】本発明に係る鋼板の切断可能健全部認識方法に
よる健全部の測定原理を示す図である。
【図6】本発明に係る鋼板の切断可能健全部認識方法の
測定動作を示す図である。
【図7】本発明に係る鋼板の切断可能健全部認識方法に
よる健全部の判定方法説明図である。
【図8】本発明に係る鋼板の切断可能健全部認識方法
を、レーザー光による測距法を用いて実施する場合の原
理を説明する図である。
【図9】特開平1−95872号に記載された方法の説
明図で、(a)は平面図、(b)は(a)の矢視A−A
図である。
【符号の説明】
1 切断場 2 切断対象鋼板 2a 端面 11 投光器 11a レーザー光 12 CCDカメラ 13 移動機構 13ab NC切断機 14 演算判定装置 15 判定装置 16 レーザー距離計 16a レーザースリット光

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザー光による光切断法または測距法
    を利用して、鋼板の端面全周囲における位置座標の検出
    と端面形状の認識を行い、前記端面全周囲の位置座標か
    ら端面形状変形部の寸法を減じて鋼板の健全部を決定す
    ることを特徴とする鋼板の切断可能健全部認識方法。
  2. 【請求項2】 レーザー光による光切断法または測距法
    を利用して、鋼板の端面全周囲における位置座標の検出
    と端面形状の認識を行うべく、鋼板端面にレーザー光を
    投射する投光器と、この投光器から鋼板端面に投射され
    たレーザー光の軌跡の形状またはレーザー照射点までの
    距離をとらえる受光器と、これら投光器及び受光器から
    なる検出部を鋼板の端面全周囲に沿って移動させる移動
    機構と、前記検出部により検出及び認識した鋼板端面全
    周囲の位置座標と鋼板の端面変形に基づいて健全部を判
    定する演算判定装置を具備したことを特徴とする鋼板の
    切断可能健全部認識装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の方法で決定した鋼板の健
    全部と、当該鋼板における必要切り出し寸法を比較して
    切り出しの可否を判定し、可であれば当該鋼板を切断
    し、否であれば当該鋼板は切断しないことを特徴とする
    鋼板の切断可能健全部切断方法。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の装置に、鋼板の健全部と
    当該鋼板における必要切り出し寸法を比較して切り出し
    の可否を判定する判定装置及び鋼板の切断手段を具備さ
    せたことを特徴とする鋼板の切断可能健全部切断装置。
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