JPS636729Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は光ビームを利用して、例えば鋼板表面
をスキヤニングし、その表面形状を検出し、また
鋼板の幅，長さ、或いは平坦度を測定するのに用
いる回転鏡装置に関するものである。

一般に光ビームを利用して表面形状を検出し、
また平坦度等を測定するのに用いる回転鏡装置と
しては従来第５図に示す如きものが知られている
（特願昭53−113781号）。第５図は従来の回転鏡装
置を示す斜視図であり、図中６１は軸、６２は基
板、６３ａ〜６３ｈは鏡面を示している。軸６１
は図示しない駆動手段によつて高速（数千回転／
分）で回転駆動されるようにしてあり、この軸６
１にその軸長方向に所要寸法を隔てて一対の基板
６２（図には片側のみ表われている）が固定さ
れ、そしてこの両基板６２間に渡した状態で略８
角柱の外周面を形成する如くに８枚の鏡面６３ａ
〜６３ｈが配設されている。鏡面６３ａ〜６３ｈ
のうち、鏡面６３ａは軸６１と平行であり、この
鏡面６３ａの右方に順次連接されている鏡面６３
ｂ，６３ｃ，６３ｄはこの順に上端部を内方、即
ち軸６１側により大きく傾斜させてあり、また逆
に鏡面６３ａの左方に連接されている鏡面６３
ｈ，６３ｇ，６３ｆ，６３ｅはこの順序に下端部
を軸６１側により大きく傾斜させてあり、相隣す
る鏡面同士の傾斜角度差も夫々に異つている。

第６図は第５図に示す如き回転鏡装置を用いた
鋼板の平坦度側定方法の実施状態を示す模式図で
あり、図中７０は平坦度の被測定対象物たる鋼
板、７１はレーザビーム発生装置、７２は回転鏡
装置を示している。鋼板７０は白抜矢符方向に移
動されるようにしてあり、この鋼板７０よりも高
い位置に鋼板７０の移動方向と直交する向きにレ
ーザビーム発生装置７１が配設され、このレーザ
ビーム発生装置７１から発射されるレーザビーム
の光路中に第５図に示す如き回転鏡装置７２が配
設されている。レーザビーム発生装置７１から発
せられたレーザビームは軸６１回りに高速回転さ
れている鏡体６３ａ〜６３ｈの回転により、順次
的に鋼板７０に向けて反射され、鋼板７０表面に
細長い複数の光条を各鏡体６３ａ〜６３ｈの傾斜
角に応じて方向及び間隔が異なる状態で描くよう
にしてある。鋼板７０表面に描かれた光条はテレ
ビカメラ７３にて撮像され、予め定めてある基準
画像と比較され、その差異から鋼板７０表面の平
坦度を測定するようにしてある。

ところでこのような方法の実施に際して採用さ
れる回転鏡装置７２における各鏡面７３ａ等の角
度は一部に可変としたものもあるが、その殆んど
は固定構造が採用されており、また可変構造とし
たものもいずれも手動にて作業開始に先立ち初期
設定し得る構造に留つており、鏡面７３ａ等の回
転中において、その角度を変更し得るようにした
ものは高速回転中の鏡面の角度変更が回転モーメ
ントを変化させ回転バランスを崩し、振動発生原
因となること、また構造的にも大掛りになりがち
であるなどの未解決問題が多く、従来は全く具体
的な提案はなされていなかつた。このため、例え
ば鋼板のトツプ部，ボトム部、その他特別な部分
の形状を認識したい場合、或いは精度を変えて認
識したい場合等には第７図に示す如き装置が用い
られていた。第７図は従来の形状認識装置の例を
示す模式図であり、図中８１はレーザビーム発生
器、８２はビーム拡散器、８３ａ，８３ｂはハー
フミラ、８３ｃは全反射ミラ、８４ａ，８４ｂ，
８４ｃはプリズム等にて構成されているスキヤナ
を示している。レーザビーム発生器８１から発射
されたビームはビーム拡散器８２によつてスリツ
ト透過光の如く所要の幅を有する帯状のビームと
してその光路中に配設されたビームスプリツター
たるハーフミラ８３ａ，８３ｂ及び８３ｃに入射
させて分岐し、分岐した各ビームをスキヤナ８４
ａ，８４ｂ，８４ｃに入射せしめ、スキヤナ８４
ａ，８４ｂ，８４ｃを通して鋼板等の表面に夫々
垂直、或いは垂直線に対し逆向きに夫々θ₁，θ₂の
投射角度にて鋼板等の表面の異なる部分を同時的
に照光走査し得るようにしてある。

而して各スキヤナ８４ａ等にて鋼板表面に光条
を描き、これを図示しないテレビカメラ等にて捉
え、予め設定した基準画像と比較することによつ
て表面性状を認識する。なお各スキヤナ８４ａ，
８４ｂ，８４ｃによる光条の形成位置，走査周期
等は異なつており、鋼板等の必要個所を夫々に応
じた適切な光条にて捉え得ることとなる。

ところがこのような構成では装置自体大がかり
なものとなる外、ビームの分岐に際して分配光量
の不均一、或いは各鏡面での反射損失のばらつき
が生じる等のために測定精度にも限界があるなど
の欠点があつた。

本考案はかかる事情に鑑みなされたものであつ
て、その目的とするところは軸回りに回転される
鏡体に直接又は間接に圧電素子の一端部を臨ませ
又は固定し、該圧電素子に対する課電制御によつ
て軸に対する鏡体の向きを連続的に変更し得るこ
ととし、被測定対象物の各部を必要に応じた適切
な精度にてその形状を認識し、また平坦度等を測
定し得るようにした回転鏡装置を提供するにあ
る。

以下その本考案をその実施例を示す図面に基い
て具体的に説明する。第１図は本考案に係る回転
鏡装置（以下本案装置という）を示す斜視図、第
２図は縦断面図であり、図中１は軸、２，２は基
板、３は鏡体を示している。軸１は図示しない駆
動源によつて高速回転されるようにしてあり、こ
の軸１にその軸長方向に一定間隔を隔てて基板
２，２が固定されている。各基板２，２は８角形
状をなす金属板にて形成され、その各辺部を相対
応させた状態で軸１に同心状に固定されており、
この各基板２，２の全辺部にわたつて鏡体押え部
材４が固定されている。鏡体押え部材４は適正な
弾性を備えたゴム等を素材として断面３角形であ
つて、その１頂点部側をナイフエツジ形となるよ
う形成されており、基板２，２の全辺部端面にナ
イフエツジ形とした部分４ａを夫々相対向する側
に適長突出せしめた状態で接着剤又は止ねじにて
一体的に固定されている。鏡体３は矩形状のガラ
ス板の片面をアルミニウム等の蒸着により鏡体に
仕上げて形成してあつて、その横幅は各基板２，
２の一辺の長さよりも若干短かく、また縦方向の
長さは基板２，２間の離隔寸法より若干短かく形
成されている。

各鏡体３はその鏡体を外方に向けた状態で縦方
向の両端部を鏡体押え部材４にその内方側より当
接せしめてあり、裏面側（軸１側）はその四隅部
近傍を圧電素子５に直接（間接でもよい）固定さ
れている。圧電素子５は各鏡体３における縦方向
の両端部であつて、且つ横方向の両側縁寄りの位
置にあつて、その一端は鏡体３に直接（間接的に
でもよい）固定（単に臨ませてもよい）され、ま
た他端は基板２，２の内面側に突出させたブラケ
ツト２ａ，２ａに直接（間接的にでもよい）固定
されている。各圧電素子５には夫々その両端側寄
りの位置に電極板５ａ，５ａが固定され、そのリ
ード線５ｂは各鏡体３毎にその上端側，下端側各
２本がまとめられ、両基板２，２間にて軸１内に
導入され、軸１内を通して両基板２，２間の外側
において軸１に設けた互い逆極性の電圧が印加さ
れるよう各個別のスリツプリング６に接続され、
夫々図示しないブラシに連らなる課電回路７から
適切な直流電圧が印加されるようにしてある。

８は鏡体傾斜角制御回路であつて、上位の制御
装置（図示せず）からの信号に基いて、各鏡体３
毎の傾斜角を決定し、且つこの傾斜角を実現する
に際して必要とされる各鏡体３毎の上，下端部に
おける圧電素子５に印加すべき直流電圧を演算
し、課電回路７に指令信号を発するようにしてあ
る。課電回路７は指令信号に応じて各圧電素子に
所定の直流電圧を印加することとなる。各圧電素
子５は一の極性の電圧が印加されると伸長し、逆
極性の電圧を印加されると収縮する性質を備えて
おり、その伸長量，収縮量は印加電圧値に応じて
変化する。各鏡体３における縦方向両端部の圧電
素子５には互いに逆極性の電圧が印加されるよう
にしてあるから、例えば鏡体３の一端部における
圧電素子５が伸長して、鏡体押え部材４の弾性に
抗して鏡体３の一端部を外方に押し出すと同時に
他端部の圧電素子５は収縮して鏡体３の他端部を
内方に引き込むこととなり鏡体３はその縦方向の
中央部を回転中心Ｏとして回転されてその傾斜角
を変更されることとなる。

各鏡体３の傾斜角変更が上述した如くその縦方
向の中央部を中心にして行なわれる結果、回転鏡
装置が高速回転中において、その各鏡体３の傾斜
角を変更する場合も、回転モーメントが変化せず
回転バランスが保たれて振動等が発生することは
ない。勿論鏡体３の一端部のみ、或いは他端部の
みに圧電素子を設けて鏡体３を一端部或いは他端
部を中心にして回転させることによりその傾斜角
を変更することとしてもよいことは勿論である。

第３図は本案品を用いて鋼板の平坦度の測定を
実施している状態を示す模式図であり、図中３０
は被測定対象物たる鋼板を示している。この鋼板
３０はローラテーブル３１上を白抜矢符方向に移
動せしめられるようにしてあり、鋼板３０の移動
域上方にはレーザビーム発生装置３２が鋼板３０
の移動方向と直交する向きにレーザビームを発射
するよう配置されている。そして鋼板３０の移動
域上方であつてレーザビーム発生装置３２からの
レーザビームの光路中に本案装置たる回転鏡装置
がその軸１を鋼板移動方向に対して若干傾けた状
態で配設されており、図示しない駆動手段にて軸
１回りに高速で回転されている。

レーザビーム発生装置３２から発せられたレー
ザビームは回転鏡装置の鏡体３の回転によつて順
次的に鋼板３０表面に向けて反射され、鋼板３０
表面にその幅方向に延びる光条，，……
を描いてゆく。各光条，等相互の間隔及び光
条等の向きは鏡体角度制御回路８による鏡体３
の傾斜角制御に応じて変化せしめ得るから、鋼板
３０表面の状態を最もきわだたせ得るよう光条
等の向き，間隔を設定する。テレビカメラ３４は
鋼板３０表面に描かれる光条〜を視野内に捉
え得るよう配設されており、これによつて光条
〜を撮像してゆく。撮像された画像は適宜サン
プリングして予め定めた基準画像と比較し、その
平坦度を認識する外、図示しないモニタ上に映さ
れる。

本案装置を上述した如き平坦度の測定に用いる
場合は鋼板３０表面に描く光条〜相互の間隔
及び光条〜の向きを任意に設定し得ることと
なつて、鋼板３０表面をその各部分に応じて適切
な精度で測定し得ることとなる。

第４図は本案装置を可逆圧延機等にて圧延中の
厚板の平面形状を圧延方向が逆転される際の余剰
時間中に測定する方法に適用した状態を示す模式
図であり、図中４０は被測定対象物たる鋼板を示
している。鋼板４０は図示しない可逆圧延機を出
て白抜矢符方向に送られ、略一定の位置に停止さ
れた後、再び逆送されてゆくようにしてある。

可逆圧延機を出た鋼板４０が逆送のために一旦
停止する位置の上方には3511〜5145Åの範囲の波
長のレーザビームを発するレーザビーム発生装置
４１，５１が配設されており、夫々の前方には凸
レンズ４２，５２を介在させて本案品たる回転鏡
装置４３，５３が、夫々軸１を鋼板４０表面及び
レーザビームの光路に対して適切に傾斜せしめて
配設されている。即ち、回転鏡装置４３はレーザ
ビーム発生装置４１から発せられ、レンズ４２で
拡散されたレーザビームを鏡体３にて鋼板４０の
幅方向の中心を長手方向に照射走査して適幅の光
条₁を描くように、また回転鏡装置５３はレー
ザビーム発生装置５１から発せられ、レンズ５２
で拡散されたレーザビームを鋼板４０の長手方向
の中心を幅方向に照射走査して適幅の光条₂を
描くようにしてある。４４はテレビジヨンカメラ
であつて、鋼板４０表面に描かれる光条₁，₂
を視野内に捉え得るよう配設されており、２本の
光条₁，₂を撮像し、その画像をデータ処理し
て光条₁，₂の各両端縁、換言すれば鋼板４０
の幅方向，長手方向の端縁を求め、次いでこの端
縁位置に基いて、各回転鏡装置４３，５３に連ら
なる課電回路７，鏡体角度制御回路８をして鏡体
３の角度を設定変更し、光条₁を鋼板４０にお
ける幅方向の両端縁部における₁₁，₁₂に、ま
た光条₂を鋼板４０における長手方向の両側縁
部における₂₁，₂₂の位置に振らせるべく鏡体
３に連結した圧電素子に所要の極性をもつ電圧を
印加する。これによつて鋼板４０のトツプ部，一
側縁部及びボトム部，他側縁部が順次照射される
こととなる。而してこの光条をテレビジヨンカメ
ラ４４にて撮像し、その撮像画像のデータ処理に
よつて、鋼板４０の端縁形状を求め、これを圧延
機制御データとしてその制御部に入力するように
してある。

上述した如き形状認識方法に本案装置を適用す
ることによつて、被測定対象物たる鋼板の長，
短、広，狭の如何にかかわらず鋼板逆送のための
僅かの停止時間を利用して迅速に、しかも正確に
その平面的形状を認識し得ることとなり、またこ
れを圧延制御に反映させることによつて、鋼板自
体の圧延制御精度も大幅に向上し得ることとな
る。

以上の如く本案装置にあつては鏡体の高速回転
中において、その鏡体の角度を適宜変更し得るこ
とから被測定対象物に対するレーザビーム等の投
射位置を広い範囲にわたつて変換させることが出
来ることは勿論、各測定対象位置に対する測定精
度の変更も可能であり、また装置自体の構成も極
めて簡略化され、設備コストの大幅な低減を図り
得るなど、本考案は優れた効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案装置の斜視図、第２図は縦断面
図、第３，４図は本案装置の使用例を示す模式
図、第５図は従来装置の斜視図、第６図は従来装
置の使用状態を示す模式図、第７図は従来装置の
他の例を示す模式図である。 １……軸、２……基板、３……鏡体、４……鏡
体押え部材、５……圧電素子、５ａ……極板、５
ｂ……リード線、７……課電回路、８……鏡体角
度制御回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 軸回りに回転される鏡体に直接又は間接に圧電
   素子の一端部を臨ませ、又は固定し、該圧電素子
   に対する課電制御によつて、軸に対する鏡体の向
   きを変更するようにしたことを特徴とする回転鏡
   装置。