JPS61501339A - 校正方法 - 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】 校　正　方　法 本発明は、物品の寸法を測定するセンサ装置を校正する方法および装置、物品の 寸法を測定する方法および装置、ならびに、センサ装置の照準を定めて物体の像 の端縁位置を検出する方法および装置に関する。

鋼スラブのような製品の品質管理および歩どまり最大化のためには、高温スラブ の寸法を監視する必要がある。伝統的には、この寸法はパスを用いて手作業によ って測定されてきた。この作業においては、スラブが静止していることが必要で 、作業者は測定のため高温の材料に接近しなければならない。従って、この手作 業が多くの欠点ｔ−Ｗすることは明らかである。

埃在の電子技術によれば、高温の鋼製品の寸法の測定を、生産ライン内において 非接触的に行なう装置を開発することが可能である。例えば、Ｇｅｒａｌａ　Ｂ 、　Ｗｉｌｌｉａｍ８に発行された米国特許第４．２７１，４７７号には、スラ ブの寸法の測定方法が開示されている。この特許においては、スラブの検出のた めに、生産ライン内でカメラなどのセンサが利用される。これらのカメラは、ス ラブの像がカメラ内のダイオード群上に形成されるように、スラブ上に焦点を合 わされている。カメラ内において、スラブの像により照明されたダイオードの数 を決定することによって、スラブの寸法は適当な処理回路により算出されうる。

従来技術の方法により正確な測定が行なわれるためには、カメラ内のホトダイオ ードアレイが、被測定スラブ面に平行になっている必要がある。もし、アレイが 被測定スラブ面に平行になっていなければ、従来技術を用いた場合は、遠近法的 ゆがみにより、スラブの諸寸法に対し正しくない測定値が得られる。遠近法的ゆ ゛がみとは、物体平面内における物体座標間の相対変位の、像平面内における対 応した像座標間の相対変位に対する非厘蕨性に起因するゆがみである。カメラの ホトダイオードアレイが被測定スラブ面に正確に平行になるように諸カメラを配 置することは啄めて困難であり、本発明の目的は、スラブ面に対しアレイを厳密 に平行に配置する必要のない校正方法を提供することである。さらに、本発明に よって、ホトダイオードアレイをスラブ面に正確に平行に配置すると、カメラの 視界の大きい部分が無駄になることが明らかになった。

アレイを傾けてスラブ面に平行でないようにすれば、カメラをスラブに接近させ て視界を無駄にならないよ５にすることが可能であり、本発明の第１の１徴をな す方法によれば、アレイをスラブ面に平行にしようとする時、またはアレイをス ラブ面とある角をなさしめて配置し、カメラの視界を無駄にならないようにする 時、に生じるゆがみが自動的に補償される。

従って、本発明の第１の！￥ｆ徴は、測定段階において被測定物品を検出するよ うに配置され該物品の寸法測定に用いられるセンサ装置の校正方法にある。この センナの校正方法は、少なくとも５つの基準位置を有する参照基準体を、該少な くとも５つの基準位置が前記センサ装置により検出されうるように、かつ該基準 位置の少なくとも３つが（ここで定義される）１直線上に存在し、該基準位置の 少なくとも２つが該直線に平行な第２線上に存在し、該第２線が前記直線から前 記センサ装置と前記参照基準体との間の仮想線の方向へ離れているように、位置 せしめる段階と、前記センサ装置と前記参照基準体との間の位置関係に起因する 遠近法的ゆがみを考慮するために、該参照基準体内の諸基準位置間の既知の変位 を利用して、該センサ装置内の諸基準位置の像位置に関する校正値を決定する段 階と、を含む。

ここでは、直線とは、全ての方向から見た時まっすぐである線として定義される 。

本発明の第１特徴によれば、センサ装置は、センサ装置と参照基準体との間の位 置関係に起因する遠近法的ゆがみを補償するように校正されるので、センサ装置 は被測定物品を観察しうるように配置しさえすれば・よく、決定された校正値を 物品の所望寸法の計算に利用すれば、その寸法の測定精度を改善することができ る。

本発明の第１″＃徴はまた、物品の寸法測定に用いろれるセンサ装置の校正装置 にあるということもでき、この装置は、少なくとも５つの基準位置を■する参照 基準体であって、全ての該基準位置が該センサ装置により検出されうるようにな っており、該位置の少なくとも６つが（ここで定義された）１直線上に存在し、 該位置の少なくとも２つが該直線に平行な第２線上に存在し、該第２籾が前記直 線から前記センサ装置と前記参照基準体との間の仮想線の方向へ離れている、前 記参照基準体と、使用中に前記基準位置を検出するようになっている前記センサ 装置と、該センナ装置と前記参照基準体との間の位置関係に起因する遠近法的ゆ がみを考慮するために、該参照基準体内の諸基準位置間の既知の変位を利用して 、前記センナ装置内の諸基準位置の像位置に関する校正値を決定する処理装置と 、好ましくは、前記校正値の前記決定段階は、前記セ、　ンサ装置内のセンサア レイに対する垂線の射影からの物体座像の変位を示すための、その像座標に関す る該校正値を含む方程式を形成する段階と、これらの方程式を解いて該校正値を 決定する段階と、該校正値を記憶させ、ゆがみを考慮して前記物品の寸法または 諸寸法を与える方程式または諸方程式に用いる段階と、を含む。好ましくは、前 記センサ装置の前記校正方法は、さらに、像座標間の変位のスケーリングを対応 する物体座標間の変位と比較して決定し、かつ、さらに前記センサ装置と他のセ ンサ装置との間の未知の相対変位をも決定するようになっているものとする。

本発明の第１特徴は、さらに、物品の寸法の決定方法にもあり、この寸法決定方 法は、物品が測定位置にある時該物品を検出するように少なくとも１つのセンサ 装置を配置する段階と、該センサ装置を校正するために、該センサ装置が検出し うるように参照基準体を前記測定位置に置いて、遠近法的ゆがみと該センサ装置 の該参照基準体からの変位とを補償するための校正値を含んだ校正方程式を決定 する段階と、該校正方程式を解き該校正値を決定する段階と、該校正値を記憶さ せる段階と、前記参照基準体を取去った後前記物品を前記センサ装置により検出 して該物品に関する情報を得、前記校正値と該物品に関する該情報とを含む測定 方程式または方程式群により該物品の寸法または諸寸法を算出する段階と、を含 む。

好ましくは、校正値の１つは、センサ装置内のセンサアレイに対する垂線の射影 からの参照基準体内の基準位置の変位を示すためのもので、センサアレイ内のそ の像厘標に関するものとする。

高温スラブのような細長い物体の寸法測定におけるもう１つの困難は、高温スラ ブが圧延機を出てからロールチーデルの縦軸とわすかな角をなしてロールテーブ ルに沿い移動することによる。スラブの幅を正しく決定するためには、従って、 テーブルの縦軸のような既知の軸に対するスラブの斜交角を決定する必要がある 。

物理的関係に起因したゆがみを補償するための、上述のセンサ装置の校正方法は 、従来技術に存在した重要問題を克服するものの、スラブがロールテーブルの縦 軸と斜交していることによる、スラブの少なくとも１つの寸法の不正確な測定の 可能性は補償しえない。

本発明の第２特徴の目的は、従って、細長い物品の寸法を、その物品が所定軸に 対しである角をなしている事実にかかわらず、正確に測定しうる方法および装置 を提供することである。

本発明の第２特徴は、従って、細長い物品の寸法測定方法にあるということがで き、この寸法測定方法は、該物品を検出するための少なくとも２つのセンサ装置 を配置する段階と、該センサ装置と該物品との間の物理的関係に起因するゆがみ を補償するためにそれぞれの該センサ装置を校正する段階と、細長い該物品が所 定軸と角をなしているかどうかを決定するための情報をそれぞれの該センナ装置 から受ける段階と、該情報を利用して前記寸法を与え、またはそれから該寸法を 得られるようにする段階と、を含む。

本発明の第２特徴はまた、細長い物品の寸法測定装置にあるということができ、 この寸法測定装置は、該物品を検出するための少なくとも２つのセンナ装置と、 それぞれの該センサ装置と該物品との間の物理的関係に起因する遠近法的ゆがみ を補償するためにそれぞれの該センナ装置を校正し、かつ細長い該物品が所定軸 と角をなしているかどうかを決定するための情報を該センサ装置から受け、それ を用いて前記寸法を与え、またはそれから該寸法を得られるようにする処理装置 と、を含む。

好ましくは、前記細長い物品はスラブであり、前記所定軸ハ該スラブを支持する スラブテーブルの縦軸テあるものとする。

好ましくは、前記２つのセンサ装置は前記物品が斜めに置かれる平面の上方に配 置され、該センサ装置は互いに他に対し、前記所定軸に沿い、所定距離だけ変位 せしめられており、前記物品の前記斜交角は、前記センサ装置の間の距離と、そ れぞれの該センサ装置と前記スラブの中心点との間の、前記所定軸に垂直な線に 沿っての距離とから決定される。

本発明はまた、物品の寸法を測定するのに用いられるセンサ装置を校正するため に使用される参照基準体を提供する。この参照基準体は、支持フレームを有し、 該支持フレームは少なくとも５つの基部°位置を、その６つの基準位置が該参照 基準体の使用時における該参照基準体と該センサ装置との間の仮想線を横切る直 線上に配置され、その２つの基準位置が該直線に平行で、かつ該直線から該仮想 線の方向へ離れている線上に存在するように、支持する。

以下、！！鋼工場で製造される高温スラブの寸法測定に用いられる本発明の実施 例を、添付図面を参照しつつ説明する。添付図面において、 第１図は、高温スラブの寸法測定装置の概略図全示し、 第２図は、第１図に用いられている２つのカメラにおける写像幾何学図を示し、 第６図は、スラブの斜交度測定配置の平面図、第４図は、カメラの写像幾何学図 で、平行アレイおよび斜交アレイの場合の写像の比較２示し、第５図は、ロール テーブル上の校正フレームの形式の参照基準の端面図、 第５Ａ図は、第１図のフレームの側面図、第６図は、第５図および第５Ａ図の校 正フレームを観察°する時の、カメラ９１つにおける写像幾何学図、第７図は、 カメラの校正に用いられるカメラの写像幾何学図、 第８図は、カメラの校正に用いられる２つのカメラにおける写像幾何学図、 第９図は、斜交校正配置の平面図、 第１０図は、スラブ端縁の劣化した、および理想的像応答を示す図、 第１１図は、処理装置のブロック図、 第１２図は、主制御プログラムの流れ図、第１′５図は、カメラ照準装置の図、 第１４図は、第１３図の装置の側面図である。

第１図には、３つのカメラ１ないし３が、高温スラブの周囲に配置され℃示され ている。これらのカメラは、マイクロプロセッサ装置１２に接続されている。

カメラ１および２は、高温スラブ１０の厚さおよび福音決定しうるように配置さ れている。カメラ３は、ロールテーブル上のスラブ１０の斜向配ｔ’を補償する ために配設されている。カメラ１ないし３は、好ましくは、物体の像をホトダイ オードの直線的アレイ上に集束セしめる通常のカメラレンズから成る線走査カメ ラとする。従って、ホトダイオードが受ける像は、視界内の物体の単一線すなわ ち狭い帯域となる。

ホトダイオードは、入射光の強度に比例した電気信号を発生する。カメラ内に付 加された電子装置は、それぞれのホトダイオードから発生した電気信号を直列に サンプルし、時間的に変化する電気（ビデオ）信号を発生する。この後者の信号 は、従って、アレイの長さに沿って変化する像強度のファクシミリとなる。

カメラは全て、それらの観察線が適当なスラブ面を横切って、スラブの移動方向 に垂直になるように向けられている。

それぞれのカメラによって検出されるスラブ端縁の像の位置によって決定される 、スラブ面の見掛けの幅は、その面の真の幅と、カメラからそこまでの距離との 双方によってきまる。従って、スラブの断面の寸法を測定するためには、それぞ れのカメラからスラブ面までの距離を決定する必要がある。これは、同一平面内 においてスラブの上面および側面を観察する２つのカメラから同時に測定を行な うことにより達成される。

寸法は、第２図から得られる下記の連立方程式を解くことによって得られる。距 離ｄ工およびｄアはレンズの通常の焦点距離ではなく、レンズの主点からアレイ までの距離であることに注意すべきである。

ｘ ｙ （Ｌｙ ロールテーブル上に斜交的に横たわるスラブにおいては、カメラ２の観察線が幅 方向に対して平行になっていないので、スラブの幅の測定に誤差を生じる。斜交 配置は、スラブの厚さの寸法に対しては影？に与えない。真の幅Ｗと見掛けの幅 Ｗ′との間の関係は、斜交角βの場合　。

Ｗ　＝　Ｗ’　ｃｏ日β　（Ｖｌ となる。

斜交の大きさ、従って見掛けのスラブ幅の決定は、第６図に示されているように 、カメラ２から既知距離能れて上面を観察する第３のカメラを使用することによ って行なわれる。斜交角は下記の式によって定められる。ｘｍおよびｚｍは、カ メラの観察線に沿っての、上面の中央と、カメラ２および３のそれぞれとの間の 距離であり、ｚｄはカメラ２および３の間の変位である。

上記の方程式（１）ないしくｖｌ）は、カメラのアレイが視界内のスラブ面に平 行になっている場合にのみ成立する。

これはカメラの極めて正確な向きを必要とし、実際に実現することは困難である 。しかも、このような向きがカメラの有する測定視界をもっとも良く利用するも のであるとは限らない。例えば、もしカメラ１のプレイをスラブの側面に平行に し、かつスラブ下面の上方５０風貫の高さに配置して、最も薄い厚さ１００社貫 のスラブが置かれ１０時に上面および下面が見えないようにすれば、最も厚い厚 さ３００ｉ菖のスラブを観察するためには、５００ｍｍの全視界全必要とするこ とになる。

これによって無駄になる視界およびその結果としての解像度の低下は、同一レン ズを有するカメラ全傾斜させてスラブ面に近づげ、第４図に示されているように ３００　ｍ１１の視界を実現すれば避けることができる。

検出アレイと観察面との間に角度を与えれば、遠近法的誤差が導入される。遠近 法的誤差は、像の見掛けの寸法が検出アレイ上の位置によることによって示され る。

カメラの検出アレイを観察スラブ面に平行に配置すべきことに関連する問題を克 服するために、本発明は、カメラとスラブとの間の物理的関係によって導入され る遠近法的ゆがみの影響を補償する校正技術を提供する。

第５図および第５Ａ図には、いくつかの基準点の配置された校正フレーム２０が 示されている。基準点２２ないし３０は、校正フレームの上方に配置されるカメ ラ、例えば第１図のカメラ２によって観察されうるように、単一平面内に配置さ れている。基準点３２ないし４０は、第１図のカメラ１によって観察されるよう に配置されている。校正フレーム２０は、校正フレームが高温スラブの移動方向 に垂直になるように、校正フレーム２０をロールテーブル上にしつかり支持する ための脚（図示されていない）′ｔ−有する。７ンーム２０は、基準点２０ない し４０を含む４平面を有する。基準点２２ないし２６は１平面内に配置され、基 準点２８ないし３０はもう１つの平面内に配置されて、第１図のカメラ２によっ て観察されるようになっており、基準点３２および３４は１平面内に配置され、 基準点３６ないし４０ばもう１つの平面内に配置され【、第１図のカメラ１によ って観察されるようになっている。最初に述べた２平面はスラブの上面に平行に なっており、他の２平面はスラブの側面に平行になっている。

これらの基準点は、好ましくは光源の形式のものとし、それらをハウジング内に 配設して、それらの光源が、それらを観察するためのカメラの方にだけ光を送る ようにする。基準点２２，２４，２６．２８．３０はカメラ１によって観察され てはならず、他の基準点はカメラ２によって観察されてはならない。基準点は、 好ましくは約６！肩の幅と、それよりやや長い長さとを有するものとする。従っ て、基準点の像は正規分布に近い、極めて鋭い応答とし℃現われる。基準点の像 の中心の位置は従つく、その分布の平均を見出すことにより、決定される。この 分布の偏は、いくつかのホトダイオード素子上に広がっているので、基準点の中 心の位置は、カメラの解像度より高い精度で決定されうる。

基準フレームは、校正カメラ１および２に対し、これらのカメラの観察平面内に 置かれる。これらのカメラは、それぞれ５つの照明基準点を観察するように調節 されるが、それらのうちの３つは最も近い平面内に、２つは最も遠い平面内にあ る。この写像幾何学図は、第６図に示されている。

アレイに対する垂線の射影から物体座標ｙ１までの距離は、その像座標ｍ１と次 式の関係にある。

ＫＸ（ｍｍ−ｍｉ） １こだし、！＝左カメラ主点から測定平面までの距離（距離次元） 入＝斜視度による定数（アレイ座標の次元）で、プレイが測定平面に平行である 時は零になる Ｂ＝主点からアレイまでの距離による定数（アレイ座標の２乗の次元） Ｋ−スケーリング定数（アレイ座標の次元）ｍｍ＝レンズの主点から引かれた、 アレイに直角に交わる線に対応するアレイ座標。こ・　れはアレイの公称中点で ある。

上述の方程式は、第６区および第７図を参照して、次のように導かれる。

第７図において、 ？＝レンズの主点 ○Ｆｍｍ＝アレイと直角に交わる線 ＨＦｍｐ　＝物体平面に直角に交わる線ｍｌ＝物体座標Ｙ１のアレイ上への射影 ＯＦ＝　”Ｆ／　ｃｏｓθ　＝＝ｘ／ｃｏθθＯＢ　＝　ＯＡ　ｃｏｓθ ＡＢ　＝　ＱＡ　ｓｉｎθ Ｂｊｌ　＝　ＡＢ　ｔａｎ　（β＋θ）＝○Ａ　ｓｉｎ　ｆｊ　ｔａｎ（β十θ ）ＯＹ１＝○Ｂ　−１−ＢＹ４　＝○Ａ　Ｃ０ＩＩθ＋ＯＡ　ｓｉｎθｔａｎ（ β＋θ）ｙｌ　＝　ＯＹｉ　＝物体平面内の０から物体座標Ｙ工までの距離。

方程式Ａ１（ｉ）内の未知量の決定は、相対変位が正確に知られている２つの平 行な物体平面内に存在する第５図の５つの基準点の観察によって可能になる。

既知の変位７１ｔ７ｚ＋　およびりおよびアレイ座標ｍ１ないしｍ５によって、 下記の６方程式を形成することができる。

便宜上ｍｍ−ｍよ＝Ｍ工とすると、 Ａｌ（Ｉｔ）およびＡ１（ｉｉｉ）を組合わせてアユを消去すると、ＣｏＳθ（ Ｍｌ　−２Ｍ３　＋Ｍ５　）　−ｓ　ｉｎθ　（２ＭＩＭ５−Ｍ３Ｍｓ−Ｍ、Ｍ ３）　＝　□また　Ｂ＝加１Ｍ５−Ｍ３Ｍ５−ＭＩＭ３Ａｌ（ｖ）をＡＬ　（＋ 　＞に代入すると、次式が得られる。

方程式Ａ１（１ｉｉ）および＊１（ｉｖ）は、定数Ａ、ＢＳＫを用いると、次の ように書き直される。

＋２ｙ工＝ＫｘＥ　ただし　Ｋ　＝　−−Ａｌ（ｖｉｉ）Ｂ−ＡＭＩＢ−ＡＭ５ また 方程式Ａｌ（ｖｉ）およびＡｌ　（ｖｉ）を解くと、ＫおよびＸに対する次式が 得られる。

θを表わす式は、方程式Ａｊ（ｖｉ）内に与えられたＫの式から得られる。しか し、Ｋは、正確に知られているアレイ座標ｍ。による。ｍ１ｎは、上記の計算に おいては、便宜上プレイの中点であると仮定されている。物体平面内の２点間の 変位に対する方程式は、方程式Ａｌ（ｖｉ）およびＡｌ　（ｖｕ＋）の形の式に よって与えられる。これらの式および方程式Ａｌ（Ｘ）は、全＜ｍｒＱによらな いことを示すことができる。未知のアレイ座標ｍ、から主点を通シ物体平面と直 角に交わる線の交点から物体座標Ｙへの変位は、次の式で与えられ、ｍｍにはよ らないことが示される。

Ｐの式の値は、変位した物体平面内に存在する２つの基準点の相対変位の知識か ら決定される。第６図から、 ２つのカメラ１および２０校正を完成するためには、第８図に示されているよう な校正フレームの配置が必要である。カメラ１に対する校正定数Ａｙ　１Ｂｙ　 １’　Ｋｙ　１Ｘ、Ｃ１Ｐアを決定するためには、上記諸方程式の項Ｙ工、ｙ２ 、Δ”Ｙｌ４にそれぞれ既知変位Ｙ、、Ｙ２、ＸＤ１Ｙ１４　”代入する。同様 にして、カメラ２０校正定数ＡＸ１ＢＸ１ＫＸＸＸｙ１ＰＸｔ−決定する丸めに は、上記諸方程式の項ｙ工、ｙ２、ＢＸ１ｙ工、に既知変位Ｘ工、Ｘ２、ＹＤ１ Ｘ１４ｔ−代入する。これらの既知変位のほかに、−万のカメラに面する平面内 の点の、直角をなす平面に対する変位ＸおよびＹ　も既知である。後述さＣＣ れる測定方程式のために、あらかじめ必要とされるのは、２つのカメラの間の相 対変位ｘＴおよびＹＴの決定であるが、これらは下記の方程式人工（ｘｉｉｉ） およびＡｌ　（ｘｉｖ）によって表わされる。添字Ｘおよびｙは、それぞれ水平 方向および鉛直方向のパラメータを示す。

する方程式を以下に示す。

方程式Ａ１（ｘｉ）から導かれる項Ｘ工およびＹｌは、次式によって与えられる 。

方程式＊１（ｘｖｉｉ）およびＡｌ（ｘｖｉｉ）　ｔ−解けば下記の式が得られ 、これらを方程式Ａｌ（ｘｖ、）およびＡｌ（ＸＶｉ）に代入すればスラブの寸 法が得られる。

第３カメラを校正するには、同じ校正フレーム２０を第１校正位置から、カメラ ２および３の間の公称縦方向変位に相当する距離ＺＤだけ移動させる。フレーム は、その平面をスラブの移動方向に垂直にしたままで、前の位置から横方向へ変 位しないようにして配置される。カメラ３は、２つの水平平面内の５つの照明基 準点を観察するように調節される。

カメラ３の校正定数（Ａ２、Ｂ２、Ｋ２、Ｐ２、ｚＴ）は、カメラ１および２の 校正定数と同様にして決定される。これらの定数のほかに、第９図に示されてい る、カメラ２および３０間の横方向の片寄シＸ０の量を決定する必要がある。ｘ ｏは、カメラ１に対する２つのカメラの横方向変位の差を見出すことによって決 定される。

片寄りｘｏに対する方程式は、次のようになる。

ただし、Ｘ　−第１基準点の校正フレーム何面からの変位 Ｘｘ−カメラ１の校正フレーム側面からの変位 Ｚ　−カメラ３の校正フレーム上面からの変位 斜交角のタンジェントに対する方程式（ｖｌ）は、従って次のようになる。

ＺニーＸニーＸ０ ｔａｎβ＝　（ｖｉｉ） ｄ 不発明の実施例においては、被測定物品は高温スラブであるので、付加照明の必 要はない。しかし、低温の物品が測定される場合には、通常の前部または後部照 明などの付加照明を配設することがある。さらに、高温スラブの温度は９００° Ｃから１２００℃までの間で変化しうるので、カメラが受ける照明は２０倍以上 変化しうる。従って、本発明の実施例においては、カメラの露出時間を調節する ことにより、これを補償する。マイクロプロセッサ回路１２は、カメラへのクロ ック周波数を調節して、得られるビデオ信号を飽和させることなく最大化する。

カメラによって得られるスラブ像の端縁の鮮鋭度は、２つの因子によって劣化せ しめられる。その１つは、物体のカメラからの距離の変化による焦点外れ効果で 、焦点の合った像平面を変位させる。レンズが適当に鮮鋭な像１維持しうる距離 範囲は通常被写界深度と呼ばれ、開口の設定による。

像端縁の鮮鋭度に影響を及ぼす第２因子は、スラブから出る放射が、スラブ面の 唱全体にわたって一定でないことによるものである。スラブの温度は面の端縁に 向かってかなり低下するため、対応する像の強度も次第に減少することになる。

第１０図には、これらの効果が要約されており、スラブ端縁の理想的な像は階段 をなす。しかし、焦点外れによって高周波空間成分が除去されても、ある℃・は 温度低下によって端縁領域の全体的提唱が減少しても、端縁領域内の最も急な勾 配の位置は変わらない。従って、本発明の好ましい形式の装置は、カメラからの アナログビデオ信号の多レベルディジタル化と、像の端縁領域内の最も急な勾配 の位置を決定するだめのマイクロプロセッサによるその後のソフトウェア処理と 、を用いている。

第１１図に示されている主処理装ｆ１２は、Ｉｎｔｅｌの８０８５マイクロプロ セツサを、関連のプログラムメモリ、カメラインタフェース、アナログ−ディジ タル変換器（ＡＤＣ）　、直接メモリアクセス（ＤＭＡ　）形メモリ、直列イン タフェース、前部パネルキーボードおよびディスプレイ、および電源とともに用 いて−・る。

カメラのビデオ信号は、ＡＤＣにようディジタル化されてＤＭＡ　ｉ経てメモリ に記憶される。マイクロプロセッサは、この記憶されたビデオデータを処理して 必要な寸法を計算し、それを前部パネル上に表示する。この情報は、Ｒ３２３２ Ｃ標準直列通信リンクを経て、遠くのディスプレイおよびコンピュータ、または 他の追跡記録装置へ送られる。カメラインタフェースは、カメラクロック制御装 置およびディジタル信号受信装置を含み、これらの装置は、カメラビデオ信号の ディジタル化のタイミングを制御するために使用される。処理装置に対する操作 者の操作は、前部パネルのキーボードを通じて行なわれ、校正などの他の機能も 、これによって開始される。校正定数は、持久メモリに記憶される。電源の故障 まだはカメラの温度透過警報を表示するため、追加の前部パネル表示が与えられ 、これらもマイクロプロセッサによって監視される。

本発明の実施例はまた、高温金属検出器を備えてもよく、これらはローラテーブ ル上の高温スラブの位置および移動方向を定めるために、装置によって使用され る。例えば、カメラ１および２の観察平面の両側に２つの高温金属検出器を配置 すれば、そぎ継ぎされていない端部を除外して、スラブの断面の寸法のみを測定 することができる。

システムソフトウェアは約６にバイトの長さのもので、Ｉｎｔｅ１８０８５アセ ンブラ言語で書かれている。

これはいくつかのモジュールから成る構造のもので、装置の電源を入れると装置 が自動的に入る主制御プログラムの要求に従って実行される。第１２図に流れ図 が示されて℃・るこのプログラムは、カメラからのディジタル化されたビデオデ ータの収集を開始し、この情報を処理してスラブの寸法を計算する。システムソ フトウェアはまた、前部パネルキーボーｒによシ開始せしめられる他の機能も含 んでいる。これらの機能には、−装置のメそりの内容を検査し変更する一装置の 入出力＆−）を検査し変更する一測定（すなわち主制御プログラム）を再開始す る一装置のハードウェアを試験する ーカメラ１および２を校正する 一カメラ３を校正する 一デイゾタル化されたビデオデータを収集するービデオデータを持久メモリ内に コピーするが含まれる。前部パネルまたはコンソールキーボードおよびディスプ レイの動作を制御するもう１つのプログラムは、装置のメモリの内容を動的に表 示し、問題解決中の装置の監視を補助する。この機能が用いられると、装置が測 定を行なっている間に、装置はコンシールディスプレイを選択された記憶場所の 内容にょシ連続的に更新する。選択された記憶場所はまた、動作中にキーボード により変化せしめうる。

装置からホストコンピュータへの直列通信リンクは、寸法データの収集および監 視のために投げられたものである。装置は、それぞれのスラブの始めと終りとに おいて自動的にメツセージを送り、新しい測定結果が得られた時は、それらを連 続的に送る。また、コンピュータからの命令に応答して、状態メツセージ、最新 の測定結果を送シ、あるいはエラーの後のリセットを行なう。

実施例はまた、カメラ１，２．３が校正フレーム２０上の基準点２２ないし４０ を観察しうるように、カメラ１．２．３を正しく向ける方法を提案している。

第１３図および第１４図に示されているように、カメラ１ないし３（例えばカメ ラ１）はレーデ５０を備えている。レーザ５０は、レーデ５０から１次元の広が りをなして広がる光ビームが、カメラの視界に対応して、フレーム２０上の基準 点のようなターデッドと交わるように、カメラに対して配置され固定される。従 って、レーザビームは、線走査カメラの照準位置を視覚的に指示する。ビームを 広げるには、電気光学的または音響光学的走査装置、または円柱レンズを用いれ ばよく、装置化するのには円柱レンズが最も簡単であ実際には、レーデ５０とカ メラ１とは設置前に方向の整合を受ける。この方向整合を維持するためには、そ れらを保持するブラケット（図示されていない）が所定位置に固定される。次に 、レーデ／カメラ組立体は、レーデ光がターピットの所望部分上に当たるように なるまで調節される。その時、カメラは自動的に正しく配置される。

最初レーデ５０とカメラ１との方向を整合させるために、第１４図に示されてい るように、カメラ１の高さを調節した後、適当なテストターデッド５２にカメラ １の照準を合わせる。ターゲット５２は、カメラの視界の中央部が用いられるよ うに、カメラと同じ高さに整定される。これは、カメラのビデオ出力を監視する ことによって行なわれる。ターゲット５２は、カメラの視界の外に出るまで、上 方および下方へ移動せしめられ、次にこれらの出口点の中央に置かれる。レーデ ５０がオン状態にされ、そのビームがターゲットの中央を通るように調節される 。レーデカメラ組立体は、ターデッドがカメラの視界に入り、さらに出るように 鉛直方向に移動せしめられる。ビデオ出力とレーデ線とを監視することにより、 ターデッドがレーデ線とカメラの視界との双方の外へ同時に出るのを点検するこ とができる。組立体はターゲットからの距離の小さい場所へ移され、この同時性 が再び点検される。レーデ照準の微調節も必要になりうる。この段階は、同時性 が全動作距離にわたって実現されるまで、他の距離に対して反復される。

この技術は、ファインダを持たない、またはファインダを持った＠走査カメラの 使用が、機械的束縛または配置の不自由さのために複雑になっている場合に、そ のようなカメラを用いるいかなる応用にも適している。本発明のこの特徴は、従 って、カメラを、例えば校正フレーム２０上の基準点を観察するように、正しく 向ける簡単で有効な方法を提供するものである。

本技術分野に精通した者ならば、本発明の精神および範囲内において容易に改変 を行ないうるので、本出願は、以上に例として説明した特定の実施例によって限 定されるものではないことを理屏すべきである。

区 Ｏ＼ 国際調査報告 一１＃１１呻ム軸６丑−篭　Ｐσｌ〜８５１０００４５ＡＮＮＥＸＴｏＴＨＥＩ Ｎ丁εＲＮＡＴＴＯＮＡＬＳＥＡＲＣＨＲＥＰＯＲＴＯＮ■Ｎ丁εＲＮＡＴｌ０ ＮＡＬ　ＡＰＰＬ丁ＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ、ＰＣＴ　ＡＵ　８５１０００４５ＷＯ ／８３１００７３８　Ａｕ８７６３８／８２　ＣＡ　１１８６５０５　εＰ　８ ６２００ＪＰ　５８−２０８６０６　ＪＰ　５８１０８７０４　ＪＰ　５９１０ ０４８５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 本発明を定める請求の範囲は次の通りである１．測定段階において被測定物品を 検出するように配置され該物品の寸法測定に用いられるセンサ装置の校正方法で あつて、少なくとも５つの基準位置を有する参照基準体を、該少なくとも５つの 基準位置が前記センサ装置により検出されうるように、かつ該基準位置の少なく とも３つが（ここで定義された）１直線上に存在し、該基準位置の少なくとも２ つが該直線に平行な第２線上に存在し、該第２線が前記直線から前記センサ装置 と前記参照基準体との間の仮想線の方向へ離れているように、位置せしめる段階 と、前記センサ装置と前記参照基準体との間の位置関係に起因する遠近法的ゆが みを考慮するために、該参照基準体内の諸基準位置間の既知の変位を利用して、 該センサ装置内の諸基準位置の像位置に関する校正値を決定する段階と、を含む 、センサ装置の校正方法。 ２．物品の寸法測定に用いられるセンサ装置の校正装置において、少なくとも５ つの基準位置を有する参照基準体であつて、全ての該基準位置が該センサ装置に より検出されるようになつており、該位置の少なくとも３つが（ここで定義され た）１直線上に存在し、該位置の少なくとも２つが該直線に平行な線上に存在し 、該第２線が前記直線から前記センサ装置と前記参照基準体との間の仮想線の方 向へ離れている、前記参照基準体と、使用中に前記基準位置を検出するようにな つている前記センサ装置と、該センサ装置と前記参照基準体との間の位置関係に 起因する遠近法的ゆがみを考慮するために、該参照基準体内の諸基準位置間の既 知の変位を利用して、前記センサ装置内の藷基準位置の像位置に関する校正値を 決定する処理装置と、を含む、センサ装置の校正装置。 ３．請求の範囲第１項において、前記校正値の前記決定段階が、前記センサ装置 内のセンサアレイに対する垂線の射影からの物体座標の変位を示すための、その 像座標に関する該校正値を含む方程式を形成する段階と、これらの方程式を解い て該校正値を決定する段階と、該校正値を記憶させ、ゆがみを考慮して前記物品 の寸法または諸寸法を与える方程式または諸方程式に用いる段階と、を含む、セ ンサ装置の校正方法。 ４．請求の範囲第１項において、前記センサ装置の前記校正方法がさらに、像座 標間の変位のスケーリングを対応する物体座標間の変位と比較して決定し、かつ 、さらに前記センサ装置と他のセンサ装置との間の未知の相対変位をも決定する ようになつている、センサ装置の校正方法。 ５．物品の寸法の決定方法であつて、物品が測定位置にある時該物品を検出する ように少なくとも１つのセンサ装置を配置する段階と、該センサ装置を校正する ために、該センサ装置が検出しうるように参照基準体を前記測定位置に置いて、 遠近法的ゆがみと該センサ装置の該参照基準体からの変位とを補償するための校 正値を含んだ校正方程式を決定する段階と、該校正方程式を解き該校正値を決定 する段階と、該校正値を記憶させる段階と、前記参照基準体を取去つた後前記物 品を前記センサ装置により検出して該物品に関する情報を得、前記校正値と該物 品に関する該情報とを含む測定方程式または方程式群により該物品の寸法または 諸寸法を算出する段階と、を含む、物品の寸法の決定方法。 ６．細長い物品の寸法測定方法であつて、該物品を検出するための少なくとも２ つのセンサ装置を配置する段階と、該センサ装置と該物品との間の物理的関係に 起因するゆがみを補償するためにそれぞれの該センサ装置を校正する段階と、該 細長い物品が所定軸と角をなしているかどうかを決定するための情報をそれぞれ の該センサ装置から受ける段階と、該情報を利用して前記寸法を与え、またはそ れから該寸法を得られるようにする段階と、を含む、細長い物品の寸法測定方法 。 ７．細長い物品の寸法測定装置であつて、該物品を検出するための少なくとも２ つのセンサ装置と、それぞれの該センサ装置と該物品との間の物理的関係に起因 する遠近法的ゆがみを補償するためにそれぞれの該センサ装置を校正し、かつ該 細長い物品が所定軸と角をなしているかどうかを決定するための情報を該センサ 装置から受け、それを用いて前記寸法を与え、またはそれから該寸法を得られる ようにする処理装置と、を含む、細長い物品の寸法測定装置。 ８．請求の範囲第５項において、前記細長い物品がスラブであり、前記所定軸が 該スラブを支持するスラブテーブルの縦軸である、細長い物品の寸法測定方法。 ９．請求の範囲第５項において、前記２つのセンサ装置が前記物品が斜めに置か れる平面の上方に配置され、該センサ装置が互いに他に対し前記所定軸に沿い所 定距離だけ変位せしめられており、前記物品の前記斜交角が前記センサ装置の間 の距離と、それぞれの該センサ装置と前記スラブの中心点との間の、前記所定軸 に垂直な線に沿つての距離とから決定される、細長い物品の寸法測定方法。 １０．請求の範囲第４項において、少なくとも１つの前記校正値が、前記センサ 装置内のセンサアレイに対する垂線の射影からの前記基準体内の基準位置の変位 を示すための、該センサアレイ内のその像座標に関する校正値である、センサ装 置の校正方法。 １１．請求の範囲第４項において、２つのセンサ装置が使用され、前記物品の厚 さおよび幅を測定するための測定方程式が下記の通りである、センサ装置の校正 方法。 厚さ▲数式、化学式、表等があります▼幅▲数式、化学式、表等があります▼ ただし、Ｋ，Ａ，Ｂは校正値で定数であり、添字ｘおよびｙは互いに直交する２ 平面内のパラメータを示し、ｘ平面は厚さ方向にほぼ平行であり、ｙ平面は幅方 向にほぼ平行である。またＸＴおよびＹＴは次の方程式から決定される。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ただし、Ｘｃ，Ｙｃ，Ｙｙ，Ｘｘは全て既知変位、Ｍ１，Ｍ２はセンサ装置内に おける物品末端部の像の変位であり、Ｐは校正定数である。なお、校正定数Ａ， Ｂ，Ｋ，Ｐは以下の連立方程式によつて定められる。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ただし▲数式、化学式、表等があります▼た だし▲数式、化学式、表等があります▼▲数式、化学式、表等があります▼ ただし、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ４，Ｍ５はセンサ装置内における基準点の像の変位であ り、Ｙ１，Ｙ２，Δｘ，Ｙ１４は参照基準体内における既知変位である。 １１．物品の寸法測定に用いられるセンサ装置の校正用参照基準体であつて、支 持フレームを有し、該支持フレームが少なくとも５つの基準位置を、その３つの 基準位置が該参照基準体の使用時における該参照基準体と該センサ装置との間の 仮想線を横切る直線上に配置され、その２つの基準位置が該直線に平行で、かつ 該直線から該仮想線の方向へ離れている線上に存在するように、支持している、 センサ装置の校正用参照基準体。 １２．請求の範囲第１１項において、前記支持フレームが、前記直線に平行な第 ２直線上に存在する３つの基準位置と、該第２直線に平行で該第２直線から前記 参照基準体と第２センサ装置との間の線方向に離れているもう１つの線上に存在 する２つの基準位置と、を有し、該第２センサ装置が該第２直線および該もう１ つの線上に存在する該基準位置を検出するようになつている、センサ装置の校正 用参照基準体。