KR20180116127A - 형상 측정 장치 및 형상 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

띠 형상체의 폭 방향의 휨량을 보다 고감도로 측정하는 것이 가능한 형상 측정 장치를 제공한다.
이동하는 띠 형상체의 표면에 대하여 소정의 입사각으로 선상 광을 조사하는 광원과, 띠 형상체의 표면에서의 선상 광의 반사광이 투영되는 스크린과, 스크린에 투영된 선상 광의 반사광을 촬상하는 촬상부와, 촬상부에 의해 촬상된 선상 광의 반사광의 선 길이에 기초하여, 띠 형상체의 폭 방향의 휨량을 취득하는 연산 처리부를 구비하는, 형상 측정 장치가 제공된다.

Description

형상 측정 장치 및 형상 측정 방법
본 발명은 띠 형상체의 폭 방향의 휨량을 측정하는 형상 측정 장치 및 형상 측정 방법에 관한 것이다.
측정 대상물의 표면 형상을 측정하는 방법의 하나로, 레이저광 등을 이용한 조명광을 사용하여, 조명광의 측정 대상물로부터의 반사광을 촬상함으로써, 측정 대상물의 표면 형상을 측정하는 방법이 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에서는, 이동하는 강판 등의 띠 형상체를 피측정 대상으로 하고, 광 절단의 원리에 기초하여, 띠 형상체의 표면 형상을 측정하는 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는, 피측정 대상의 폭 방향을 따라 조사된 선상 광의 반사광을 영역 카메라로 촬상하여, 촬상된 선상 광의 반사광(즉, 광 절단선)의 변위량으로부터 피측정 대상의 표면 요철 정보를 취득하고 있다.
일본 특허 제5488953호 공보
P. Beckmann, "Scattering by composite rough surfaces", Proceedings of the IEEE, vol. 53, issue. 8, 1965, P. 1012-1015.
그러나, 상기 특허문헌 1에서는, 광 절단선의 변위량을 직접 측정하기 때문에, 피측정 대상이 미세한 휨을 갖는 경우는 휨량의 계측이 곤란하다는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적으로 하는 바는, 띠 형상체의 폭 방향의 휨량을 보다 고감도로 측정하는 것이 가능한, 신규이면서도 개량된 형상 측정 장치 및 형상 측정 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 어느 관점에 의하면, 이동하는 띠 형상체의 표면에 대하여 소정의 입사각으로 선상 광을 조사하는 광원과, 띠 형상체의 표면에서의 선상 광의 반사광이 투영되는 스크린과, 스크린에 투영된 선상 광의 반사광을 촬상하는 촬상부와, 촬상부에 의해 촬상된 선상 광의 반사광의 선 길이에 기초하여, 띠 형상체의 폭 방향의 휨량을 취득하는 연산 처리부를 구비하는, 형상 측정 장치가 제공된다.
광원은, 띠 형상체의 표면에 대하여, 200㎚ 이상 1700㎚ 이하의 파장의 선상 광을, 74° 이상 88° 이하의 입사각으로 조사하고, 띠 형상체의 표면에 있어서의 띠 형상체의 길이 방향을 따르는 선상 광의 선폭이 2㎜ 이하가 되도록 설정되어도 된다.
또한, 광원은, 띠 형상체의 이동 방향 상류측 또는 하류측으로부터, 띠 형상체의 표면에 대하여 사선으로 선상 광을 조사하도록 설치되어도 된다. 혹은, 광원은, 띠 형상체가 이동하는 라인 사이드로부터, 띠 형상체의 표면에 대하여 선상 광을 조사하도록 설치되어도 된다.
연산 처리부는, 촬상부에 의해 취득된 촬상 화상에 포함되는, 띠 형상체의 반사광인 스크린 화상의 선 길이를 취득하는 스크린 화상 길이 취득부와, 미리 취득된 띠 형상체의 반사광의 선 길이와 띠 형상체의 폭 방향에 있어서의 휨량과의 관계로부터, 스크린 화상 길이 취득부에 의해 취득된 스크린 화상의 선 길이에 기초하여, 띠 형상체의 폭 방향에 있어서의 휨량을 연산하는 휨 연산부를 구비해도 된다.
또한, 광원은, 해당 광원의 광축 주위에 소정의 각도만큼 회전하도록 설치되어도 된다.
광원이 해당 광원의 광축 주위에 소정의 각도만큼 회전하도록 설치되어 있을 때, 연산 처리부는, 촬상부에 의해 취득된 촬상 화상에 포함되는, 띠 형상체의 반사광인 스크린 화상의 선 길이를 취득하는 스크린 화상 길이 취득부와, 미리 취득된 띠 형상체의 반사광의 선 길이와 띠 형상체의 폭 방향에 있어서의 휨량과의 관계로부터, 스크린 화상 길이 취득부에 의해 취득된 스크린 화상의 선 길이에 기초하여, 띠 형상체의 폭 방향에 있어서의 휨량을 연산하는 휨 연산부를 구비하고, 휨 연산부는, 미리 취득된 띠 형상체의 반사광의 선 길이와 띠 형상체의 폭 방향에 있어서의 휨량과의 관계와, 촬상부에 의해 취득된 촬상 화상 중의 스크린 화상의 기울기에 기초하여, 띠 형상체의 휨량을 특정해도 된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 광원을 이용하여, 이동하는 띠 형상체의 표면에 대하여 소정의 입사각으로 선상 광을 조사하여, 띠 형상체의 표면에서의 선상 광의 반사광이 투영된 스크린을 촬상부에 의해 촬상하고, 띠 형상체의 반사광인 스크린 화상이 포함되는 촬상 화상을 취득하는 제1 스텝과, 촬상 화상에 포함되는 스크린 화상의 선 길이에 기초하여, 띠 형상체의 폭 방향의 휨량을 취득하는 제2 스텝을 포함하는, 형상 측정 방법이 제공된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 띠 형상체의 폭 방향의 휨량을 보다 고감도로 측정하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 형상 측정 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 동 실시 형태에 관한 형상 측정 장치의 스크린 화상 취득 장치의 일 구성예를 모식적으로 나타내는 설명도.
도 3은 스크린과 촬상부의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 평면도.
도 4는 스크린과 촬상부의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 측면도.
도 5는 촬상부에 의해 얻어진 스크린 화상을 포함하는 촬상 화상의 일례를 나타내는 설명도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 형상 측정 장치의 스크린 화상 취득 장치의 일 구성예를 나타내는 설명도.
도 7은 선상 광원의 입사각을 설명하는 설명도.
도 8은 선상 광원의 확대각을 설명하는 설명도.
도 9는 동 실시 형태에 관한 형상 측정 방법을 나타내는 흐름도.
도 10은 띠 형상체의 폭 방향에 있어서의 휨에 따른 스크린 화상의 형상 변화를 설명하는 설명도.
도 11은 띠 형상체의 폭 방향에 있어서의 휨량(요철량)과 스크린 화상 길이의 관계의 일례를 나타내는 그래프.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 형상 측정 장치의 스크린 화상 취득 장치의 일 구성예를 나타내는 설명도.
도 13은 동 실시 형태에 관한 선상 광원의 입사각 및 확대각을 설명하는 설명도.
도 14a는 동 실시 형태에 관한 형상 측정 장치의 스크린 화상 취득 장치의 일 구성예이며, 선상 광원이 광축 주위로 회전시킨 상태에서 배치되어 있는 경우를 나타내는 설명도.
도 14b는 도 14a에 나타내는 선상 광원의 광축 주위의 회전 상태를 나타내는 설명도.
도 15는 선상 광원을 광축 주위로 회전시켰을 때의, 띠 형상체의 표면에 조사된 선상 광의 상태를 설명하는 설명도.
도 16은 띠 형상체의 폭 방향에 있어서의 휨량(요철량)의 변화에 의한 스크린 화상의 선 길이 변화를 나타내는 설명도.
도 17은 띠 형상체의 폭 방향에 있어서의 휨량(요철량)과 스크린 화상 길이의 관계의 일례를 나타내는 그래프.
도 18은 선상 광원을 광축 주위에 비틀림 각을 부여했을 때의, 스크린 화상의 변화를 설명하는 설명도.
도 19는 본 발명의 실시 형태에 관한 연산 처리 장치로서 기능하는 정보 처리 장치의 하드웨어 구성을 설명하기 위한 블록도.
이하에 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복된 설명을 생략한다.
(1. 형상 측정 장치의 개략 구성)
먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 형상 측정 장치(10)의 개략 구성에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 형상 측정 장치(10)의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2는, 동 실시 형태에 관한 형상 측정 장치(10)의 스크린 화상 취득 장치(100)의 일 구성예를 모식적으로 나타내는 설명도이다. 도 3은, 스크린(103)과 촬상부(105)의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 도 4는, 스크린(103)과 촬상부(105)의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 측면도이다. 도 5는, 촬상부에 의해 얻어진 스크린 화상(55)을 포함하는 촬상 화상(50)의 일례를 나타내는 설명도이다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 형상 측정 장치(10)는, 이동하는 강판 등의 띠 형상체의 표면에 대하여 선상의 조명광을 조사하여, 띠 형상체의 표면에서 반사된 조명광의 반사광이 투영된 스크린을 촬상하고, 촬상 화상을 해석하여 띠 형상체의 표면 형상을 측정하는 장치이다. 형상 측정 장치(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스크린 화상 취득 장치(100)와, 연산 처리 장치(200)로 이루어진다.
(1-1. 스크린 화상 취득 장치)
스크린 화상 취득 장치(100)는, 반송 라인 위를 이동하는 띠 형상체의 표면을, 해당 띠 형상체의 길이 방향(즉, 이동 방향)을 따라 순차적으로 촬상하고, 얻어진 촬상 화상을 연산 처리 장치(200)에 출력한다. 이러한 스크린 화상 취득 장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 선상 광원(101)과, 스크린(103)과, 촬상부(105)를 갖는다. 선상 광원(101)은, 이동하는 강판 등의 띠 형상체의 표면에 대하여 선상의 조명광을 조사한다. 스크린(103)은, 선상 광원(101)으로부터 조사된 선상의 조명광이 띠 형상체의 표면에서 반사된 조명광의 반사광이 투영된다. 촬상부(105)는, 스크린(103)을 촬상하고, 스크린(103)에 투영된 조명광의 반사광을 스크린 화상으로서 포함하는 촬상 화상을 취득한다.
스크린 화상 취득 장치(100)를 구성하는 선상 광원(101), 스크린(103), 및 촬상부(105)는, 예를 들어 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 띠 형상체(S)가 반송되는 라인 위에 설치된다.
선상 광원(101)은, 반송 라인 위를 이동하는 띠 형상체(S)의 표면에 대하여, 선상 광을 조사한다. 이러한 선상 광원(101)은, 예를 들어 연속 발진을 행하는 CW(Continuous Wave) 레이저 광원, SLD(Super Luminescent Diode) 광원 또는 LED(Light Emitting Diode) 광원 등의 광원부와, 로드 렌즈와 같은 렌즈부를 조합하여 구성할 수 있다. 선상 광원(101)은, 광원부로부터 출사된 광은, 렌즈부에 의해 띠 형상체(S)의 표면을 향하여 부채 형상의 면으로 확산된다. 이에 따라, 선상 광원(101)으로부터 띠 형상체(S)의 표면에 대하여 조사된 광이 선상이 된다. 또한, 본 발명에 있어서, 선상 광원(101)은, 사출광이 부채 형상으로 퍼지는 것이면 되고, 예를 들어 렌즈부에, 실린드리컬 렌즈 혹은 파월 렌즈 등의 로드 렌즈 이외의 렌즈를 이용하는 것도 가능하다.
선상 광원(101)의 설정에 관한 상세한 설명은 후술한다. 또한, 도 2에 나타내는 예에서는, 선상 광원(101)은, 띠 형상체(S)에 대하여, 띠 형상체(S)의 이동 방향(Y 방향) 상류측으로부터 띠 형상체(S)의 폭 방향으로 연장되는 선상 광을 조사하고 있지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 후술하는 바와 같이, 띠 형상체(S)의 이동 방향(Y 방향) 하류측으로부터 띠 형상체(S)의 폭 방향으로 연장되는 선상 광을 조사해도 되고, 띠 형상체(S)의 반송 라인의 라인 사이드로부터, 띠 형상체(S)의 표면에 대하여 사선으로 선상 광을 조사하도록 해도 된다.
스크린(103)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 선상 광원(101)에 대향하는 위치에 설치되어 있고, 띠 형상체(S)의 표면에서 반사된 선상 광의 반사광이 투영된다. 스크린(103)은, 그의 가로 폭이 선상 광의 확대각과 스크린까지의 투영 거리에 따라, 띠 형상체(S)의 전체 폭에 걸친 반사광을 투영 가능한 폭을 갖고 있다. 또한, 스크린(103)의 높이는, 띠 형상체(S)의 형상, 띠 형상체(S)의 이동에 수반하여 발생하는 진동, 혹은 띠 형상체(S)의 두께의 변화 등에 기인하여 반사광의 투영 위치가 변화한 경우에도, 반사광이 스크린(103)의 투영면 위에 존재하도록 설정되어 있다.
촬상부(105)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 스크린(103)과 대향하고, 스크린(103)을 촬상 가능한 위치에 설치되어 있다. 촬상부(105)로서는, 영역 카메라가 사용된다. 영역 카메라는, 소정의 초점 거리를 갖는 렌즈와, CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등의 촬상 소자를 탑재하고 있다. 촬상부(105)는, 띠 형상체(S)의 표면으로부터의 선상 광의 반사광이 투영된 스크린(103)의 투영면(103a)을 촬상하고, 촬상 화상을 생성한다. 또한, 스크린(103)의 투영면(103a)에 투영된 띠 형상체(S)의 표면으로부터의 선상 광의 반사광을 스크린 화상이라고도 한다.
촬상부(105)는, 스크린(103)에 투영된 선상 광의 반사광이 시야 내에 포함되도록, 과거의 조업 데이터 등을 참고로 촬상 대상 영역이 미리 조정되어 있고, 스크린(103)의 투영면을 동일한 촬상 조건에서 촬상하도록 설정되어 있다. 여기서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은, 촬상부(105)에 고정된 x-y-z 좌표계를 정의한다. 이러한 좌표계에 있어서 촬상부(105)의 촬상 시야의 폭 방향을 x축 방향으로 하고, 촬상부(105)의 광축 방향을 y축 방향으로 하고, 촬상부(105)의 촬상 시야의 높이 방향을 z축 방향으로 한다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 스크린(103)은, x-y-z 좌표계로 표현되는 투영면의 법선 벡터가 x성분을 갖지 않도록(다시 말해, x성분의 값이 제로가 되도록) 배치된다. 즉, 도 3에 나타낸 바와 같이 평면에서 봤을 때에, 실선으로 나타낸 바와 같이, 촬상부(105)의 광축 방향(y축)과 띠 형상체(S)의 이동 방향(Y축)이 평행한 상태로 상기 위치 관계를 만족시키고 있어도 된다. 또한, 도 3에 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 실선으로 나타낸 상태로부터, 상기 위치 관계를 만족한 채, 스크린(103)과 촬상부(105)를 z축계에 회전시킨 상태로 해도 된다. 이에 의해, 촬상부(105)의 시야 내에서의, 폭 방향을 따른 화상 분해능을 정렬시키는 것이 가능해진다.
또한, 폭 방향을 따른 화상 분해능이 정렬되어 있으면 되기 때문에, 스크린(103)과 촬상부(105)의 위치 관계는, 예를 들어 도 4에 나타낸 바와 같이 측면에서 보았을 때에, 실선으로 나타낸 바와 같이, 촬상부(105)의 광축 방향(y축)과 띠 형상체(S)의 이동 방향(Y축)이 평행한 상태에서, 촬상부(105)의 광축 C가 스크린(103)의 투영면(103a)에 대하여 직교하는 위치 관계이면 된다. 또한, 도 4에 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 실선으로 나타낸 상태로부터, 상기 위치 관계를 만족한 채, 스크린(103)과 촬상부(105)를 x축 주위로 회전시킨 상태로 해도 된다. 이에 의해, 촬상부(105)의 시야 내에서, 폭 방향을 따른 화상 분해능을 정렬시키는 것이 가능해진다. 또한, 도 4에 있어서는, 폭 방향을 따른 화상 분해능이 정렬되기 때문에, 스크린(103)과 촬상부(105) 중 어느 한쪽이 실선으로 나타낸 위치에 배치되고, 다른 쪽이 이점 쇄선으로 나타낸 위치에 배치되어도 된다.
이와 같이 설치된 촬상부(105)에 의해 취득되는 촬상 화상은, 예를 들어 도 5에 나타낸 바와 같이, 풀 프레임의 화상 사이즈 내에, 선상 광의 반사광(즉, 스크린 화상)(55)을 촬영한 것이 된다. 촬상부(105)는, 취득된 촬상 화상을, 연산 처리 장치(200)에 출력한다.
이상 설명한 스크린 화상 취득 장치(100)는, 예를 들어 연산 처리 장치(200)에 의해 제어되어도 된다. 일반적으로, 측정 대상물인 띠 형상체(S)를 반송하는 반송 라인에는, 띠 형상체(S)의 이동 속도를 검출하기 위하여, 예를 들어 PLG(Pulse Logic Generator: 펄스형 속도 검출기) 등이 설치되어 있다. 그래서, 연산 처리 장치(200)는, PLG로부터 입력되는 1펄스의 PLG 신호에 기초하여, 정기적으로 제어 신호를 스크린 화상 취득 장치(100)의 촬상부(105)에 대하여 송신하고, 제어 신호를 촬상 타이밍으로서 촬상부(105)를 기능시킬 수 있다. 이에 의해, 띠 형상체(S)가 소정의 거리만큼 이동할 때마다, 스크린(103)에 투영된 선상 광의 반사광이 촬상되어, 정기적으로 촬상 화상을 취득하는 것이 가능해진다.
(1-2. 연산 처리 장치)
연산 처리 장치(200)는, 스크린 화상 취득 장치(100)에 의해 취득된 촬상 화상을 해석하고, 띠 형상체의 폭 방향의 휨량을 산출한다. 연산 처리 장치(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스크린 화상 길이 취득부(210)와, 휨 연산부(220)와, 출력부(230)와, 기억부(240)를 갖는다.
스크린 화상 길이 취득부(210)는, 스크린 화상 취득 장치(100)의 촬상부(105)에 의해 취득된 촬상 화상에 기초하여, 해당 촬상 화상에 포함되는 띠 형상체(S)에 조사된 선상 광의 반사광(스크린 화상)의 선 길이를 취득한다. 스크린 화상 길이 취득부(210)는, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 통신 장치 등에 의해 실현된다. 본 실시 형태에 관한 형상 측정 장치(10)에서는, 스크린 화상의 선 길이에 기초하여, 띠 형상체(S)의 폭 방향의 휨량을 취득한다. 스크린 화상의 선 길이는, 촬상 화상의 화상 해석에 의해 취득 가능하다.
여기서, 스크린 화상의 선 길이는, 촬상 화상 중의 스크린 화상을, 그 한쪽 의 단부점에서 다른 한쪽의 단부점을 향하여 본 뜬 길이를 말한다. 예를 들어, 도 2에 나타낸 바와 같이, 띠 형상체(S)의 이동 방향의 상류측으로부터 선상 광원(101)으로부터 출사되는 선상 광을 띠 형상체(S)의 표면에 조사한 경우, 스크린 화상의 선 길이는, 스크린 화상을 띠 형상체(S)의 폭 방향(X 방향)에 대응하는 방향을 따라서 본 뜬 길이가 된다. 또한, 예를 들어 후술하는 바와 같이, 반송 라인의 라인 사이드로부터 선상 광원(101)으로부터 출사되는 선상 광을 띠 형상체(S)의 표면에 조사한 경우도 마찬가지이며, 스크린 화상의 선 길이는, 스크린 화상을 띠 형상체(S)의 폭 방향(X 방향)에 대응하는 방향을 따라서 본 뜬 길이가 된다.
스크린 화상 길이 취득부(210)는, 예를 들어 촬상 화상의 각 화소의 휘도값에 기초하여, 촬상 화상에 포함되는 띠 형상체(S)에 조사된 선상 광의 반사광(스크린 화상)을 특정한다. 그리고, 스크린 화상 길이 취득부(210)는, 스크린 화상으로서 특정 영역의 화소수를 스크린 화상의 선폭으로 나눈 값을 산출함으로써, 스크린 화상의 선 길이를 취득하고, 휨 연산부(220)에 출력한다.
휨 연산부(220)는, 스크린 화상 길이 취득부(210)로부터 입력된 스크린 화상의 선 길이에 기초하여, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨량을 연산한다. 휨 연산부(220)는, 예를 들어 CPU, ROM, RAM, 통신 장치 등에 의해 실현된다. 휨 연산부(220)는, 기억부(240)에 기억된 띠 형상체(S)의 반사광의 선 길이와 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨량의 관계를 참조하고, 스크린 화상 길이 취득부(210)에 의해 취득된 스크린 화상의 선 길이에 대응하는 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨량을 취득한다. 또한, 촬상 화상이, 광축에 대하여 소정의 비틀림 각을 갖고 설치된 선상 광원(101)으로부터의 선상 광의 반사광을 촬상한 경우에는, 휨 연산부(220)는, 그 스크린 화상의 기울기에 따라, 띠 형상체(S)의 휨의 방향도 특정 가능하다. 휨 연산부(220)에 의해 취득된 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨에 관한 정보는, 출력부(230)에 출력한다.
출력부(230)는, 휨 연산부(220)에 의해 취득된 띠 형상체(S)의 폭 방향에서의 휨에 관한 정보를, 표시 장치, 기억 장치, 다른 기기(모두 도시하지 않음)에 출력한다. 출력부(230)는, 예를 들어 CPU, ROM, RAM, 통신 장치 등에 의해 실현된다.
기억부(240)는, 연산 처리 장치(200)가 구비하는 기억 장치의 일례이며, 예를 들어 ROM, RAM, 스토리지 장치 등에 의해 실현된다. 기억부(240)는, 띠 형상체(S)의 폭 방향의 휨에 관한 정보를 취득하기 위하여 사용하는 정보를 기억한다. 예를 들어, 기억부(240)는, 미리 취득된 띠 형상체(S)의 반사광의 선 길이와 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨량과의 관계를 기억하고 있다. 또한, 기억부(240)에, 미리 취득된 스크린 화상의 기울기와 띠 형상체(S)의 휨의 방향의 관계성을 기억시켜도 된다.
본 실시 형태에 관한 연산 처리 장치(200)는, 스크린 화상 취득 장치(100)에 의한 띠 형상체(S)의 표면에 있어서의 선상 광의 반사광인 스크린 화상을 촬상하는 촬상 처리를 제어 가능하게 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 연산 처리 장치(200)는, 예를 들어 선상 광원(101)의 발광 제어, 촬상부(105)의 촬상 제어 등을 행하는 촬상 제어부(도시되지 않음)를 구비하고 있어도 된다. 촬상 제어부는, 예를 들어 CPU, ROM, RAM, 통신 장치 등에 의해 실현된다.
(2. 형상 측정 방법)
이하, 상술한 형상 측정 장치(10)를 이용한 띠 형상체(S)의 폭 방향에서의 휨의 상태를 측정하는 형상 측정 방법에 대하여, 상세하게 설명한다.
(2-1. 제1 실시 형태: 띠 형상체의 이동 방향 상류 측으로부터의 선상 광 조사)
먼저, 도 6 내지 도 11에 기초하여, 제1 실시 형태에 관한 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨의 상태를 측정하는 형상 측정 방법을 설명한다. 도 6은, 본 실시 형태에 관한 형상 측정 장치(10)의 스크린 화상 취득 장치(100)의 일 구성예를 나타내는 설명도이다. 도 7은, 선상 광원(101)의 입사각을 설명하는 설명도이다. 도 8은, 본 실시 형태에 관한 선상 광원(101)의 확대각을 설명하는 설명도이다. 도 9는, 본 실시 형태에 관한 형상 측정 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 10은, 띠 형상체의 폭 방향에 있어서의 휨에 따른 스크린 화상의 형상 변화를 설명하는 설명도이다. 도 11은, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨량(요철량)과 스크린 화상 길이의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
본 실시 형태에서는, 띠 형상체(S)의 이동 방향의 상류측으로부터 띠 형상체(S)의 표면에 대하여 선상 광을 조사하는 경우의 형상 측정 방법에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 관한 형상 측정 장치(10)의 스크린 화상 취득 장치(100)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 띠 형상체(S)의 이동 방향의 상류측에 선상 광원(101)이 배치되고, 선상 광원(101)보다도 띠 형상체(S)의 이동 방향 하류측에 선상 광원(101)과 대향하여 스크린(103)이 배치되어 있다. 선상 광원(101)으로부터 출사되는 선상 광의 입사각, 선상 광의 파장, 및 띠 형상체의 표면에서의 선폭은, 이하와 같이 설정된다. 또한, 띠 형상체(S)의 이동 방향 하류측에 선상 광원(101)이 배치되고, 선상 광원(101)보다도 띠 형상체(S)의 이동 방향의 상류측에 선상 광원(101)과 대향하여 스크린(103)이 배치되어 있어도 된다. 이 경우에도, 이하에 나타내는 설명은 동일하게 성립된다.
먼저, 도 7에 나타낸 바와 같이, 선상 광원(101)의 광축과 띠 형상체(S)의 표면의 법선 방향(Z축 방향)의 이루는 각 α를, 선상 광의 입사각(α)으로 한다. 또한, 선상 광원(101)으로부터 조사되는 선상 광은, 도 7에 모식적으로 도시된 것 같이, 어느 유한 선폭(W)을 갖고 있는 것으로 한다. 또한, 선폭(W)의 선상 광이 입사각(α)으로 띠 형상체(S)의 표면에 입사하면, 해당 선상 광의 선폭(W)은, 띠 형상체(S)의 표면에 있어서 선폭(LW)이 되는 것으로 한다.
[선상 광의 파장(상한)]
우선, 선상 광원(101)으로부터 띠 형상체(S)의 표면에 조사되는 선상 광의 파장의 상한값은, 촬상부(105)에 탑재된 촬상 소자의 특성에 의해 규정된다. 일반적으로 사용되는 CCD나 CMOS 등의 촬상 소자는, Si나 InGaAs와 같은 반도체 재료를 사용하여 형성되어 있지만, 이들 반도체 재료는, 일반적으로 파장 1700㎚ 초과의 광을 검출할 수 없다. 그로 인하여, 본 실시 형태에 관한 선상 광원(101)으로부터 띠 형상체(S)의 표면에 조사되는 선상 광의 파장의 상한값은, 1700㎚로 하는 것이 바람직하다.
[선상 광의 입사각(상한), 띠 형상체의 표면에서의 선폭(상한)]
다음에, 도 7에 모식적으로 나타낸 띠 형상체(S)의 표면에서의 선폭(LW)은, 이동 방향을 따라서 어느 정도의 측정 피치로 휨량을 측정하고 싶은지에 따라 설정된다. 본 실시 형태에 관한 형상 측정 장치(10)에 있어서 주목하는 휨량의 이동 방향을 따른 측정 피치는 조업상 2㎜ 이하인 것이 요구되는 경우가 일반적이다. 이로 인해, 띠 형상체(S)의 표면에서의 선상 광의 선폭(LW)은, 최대 2㎜로 하는 것이 바람직하다.
또한, 현시점에 있어서, 본 발명에서 주목하는 파장 대역에서의, 현실적으로 산업상 실현 가능한 광선의 선폭(W)의 하한값은 70㎛정도이다. 이로 인해, 띠 형상체(S)의 표면에 있어서 2㎜의 선폭(LW)을 실현하기 위해서는, 입사각(α)은, arccos(70㎛/2000㎛)로부터, 약 88°가 된다. 또한, 도 7에 나타낸 기하학적인 관계로부터 알 수 있는 바와 같이, 입사각(α)이 88° 초과가 되는 경우에는, 선폭(LW)은 2㎜ 초과가 되어 버린다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 스크린 화상 취득 장치(100)에서는, 허용되는 선상 광의 입사각(α)의 상한값을, 88°로 하는 것이 바람직하다.
[선상 광의 입사각(하한), 선상 광의 파장(하한)]
자세한 것은 후술하지만, 선상 광원(101)으로부터 출사된 선상 광이 띠 형상체(S)의 표면에서 경면 반사되도록, 입사각(α)은 설정된다. 측정 대상물의 표면 조도 및 측정에 이용되는 광의 파장에 기인하는, 측정 대상물의 표면 경면성에 대한 영향은, 상기 비특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 이하의 식 1로 표현되는 파라미터(g)에 기초하여 논의할 수 있다.
Figure pct00001
또한, 상기 식 1에 있어서,
σ: 측정 대상물의 표면에서의 요철의 표준 편차 [㎛]
θ: 입사각[°]
λ: 측정에 사용하는 광의 파장 [㎛]
이다.
상기 식 1로 표현되는 파라미터(g)가 1 보다 큰 경우에는, 확산 반사 성분이 급격하게 증대하는 것이 알려져 있다. 이로 인해, 본 실시 형태에 관한 스크린 화상 취득 장치(100)에 있어서 선상 광이 띠 형상체(S)의 표면에서 경면 반사하기 위해서는, 파라미터(g)가 1 이하가 되는 것이 바람직하다. 예를 들어 철강 제품으로 대표되는 표준 편차 σ가 0.5㎛ 정도의 금속체인 경우, 선상 광을 띠 형상체(S)의 표면에서 경면 반사시키기 위해서는, 입사각 θ 및 선상 광의 파장 λ는 이하의 식 2를 민족시키는 것이 바람직하다.
Figure pct00002
입사각(α)이 상한값의 88°인 경우, 파라미터(g)가 1 이하인 것이 보증되는 파장은, 상기 식 2로부터, 약 200㎚이다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 스크린 화상 취득 장치(100)에 있어서, 선상 광의 파장 하한은 200㎚으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 선상 광의 파장의 상한값인 1700㎚에서, 파라미터(g)가 1 이하인 것이 보증되는 입사각(α)의 하한값은, 상기 식 2로부터 약 74°가 된다. 따라서, 일반적인 CCD나 CMOS 등의 촬상 소자를 갖는 영역 카메라 등의 촬상부를 사용하는 경우, 입사각(α)은 74° 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 도 8에 나타내는 선상 광원(101)으로부터 출사되는 선상 광의 확대각(β)은, 띠 형상체(S)의 폭 방향 전체에 선상 광이 조사되도록 설정된다.
이러한 스크린 화상 취득 장치(100)를 사용하여 실행되는 형상 측정 방법은, 도 9에 나타낸 바와 같이, 먼저, 반송 라인을 이동하고 있는 띠 형상체(S)의 표면에 대하여, 선상 광원(101)으로부터 선상 광을 조사한다(S100). 선상 광원(101)으로부터 광이 출사되면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 띠 형상체(S)의 표면에 선상 광이 조사된다. 그리고, 띠 형상체(S)의 표면에서 반사된 선상 광의 반사광이, 스크린 화상(35)으로서 스크린(103)의 투영면(103a)에 투영된다.
다음에, 촬상부(105)에 의해, 띠 형상체(S)의 표면에서 반사된 선상 광의 반사광이 투영된 스크린(103)을 촬상하고, 스크린 화상(35)을 포함하는 촬상 화상을 취득한다(S110). 여기서, 스크린(103)에 투영되어 있는 스크린 화상(35)은, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨의 형상을 따라 변화한다.
예를 들어, 도 10에 나타낸 바와 같이, 띠 형상체(S)의 폭 방향 중앙부가 하부로 볼록해진 하부 휨의 상태에서는, 오목 거울의 작용에 의해, 띠 형상체(S)의 표면에 조사된 선상 광(15)의 반사광이 스크린(103)에 투영된 스크린 화상(35)의 선 길이(L2)는, 띠 형상체(S)가 평탄한, 즉 휨이 없는 경우에 얻어지는 스크린 화상(35f)의 선 길이보다도 짧아진다. 한편, 띠 형상체(S)의 폭 방향 중앙부가 상부로 볼록해진 상부 휨의 상태에서는, 볼록 거울의 작용에 의해, 띠 형상체(S)의 표면에 조사된 선상 광(15)의 반사광이 스크린(103)에 투영된 스크린 화상(35)의 선 길이(L2)는, 띠 형상체(S)가 평탄한, 즉 휨이 없는 경우에 얻어지는 스크린 화상(35f)의 선 길이보다도 길어진다. 본 실시 형태에 관한 형상 측정 방법에서는 이러한 특성을 이용하여 띠 형상체(S)의 휨의 방향 및 휨량을 취득한다. 그래서, 스텝 S110에서는, 띠 형상체(S)의 휨의 방향 및 휨량을 취득하기 위한 정보로서, 스크린(103)을 촬상하여, 스크린 화상(35)을 포함하는 촬상 화상을 취득한다. 촬상부(105)는, 취득된 촬상 화상을 연산 처리 장치(200)에 출력한다.
연산 처리 장치(200)는, 촬상부(105)로부터 촬상 화상이 입력되면, 스크린 화상 길이 취득부(210)에 의해, 촬상 화상에 포함되는 스크린 화상의 선 길이를 취득한다(S120). 스크린 화상의 선 길이는, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 대응하는 방향을 따라서 본 뜬 길이이며, 본 실시 형태에서는, 도 6에 나타내는 스크린(103) 위에서의 스크린 화상(35)의 선 길이(L2)에 대응한다. 연산 처리 장치(200)는, 촬상 화상 중의 스크린 화상의 선 길이를 취득하고, 취득된 촬상 화상 중의 스크린 화상의 선 길이를 스크린(103) 위의 스크린 화상(35)의 선 길이로 환산함으로써, 실제의 스크린 화상(35)의 선 길이(L2)를 취득할 수 있다. 또한, 촬상 화상 중의 스크린 화상의 선 길이에 촬영 분해능을 곱한 값이 스크린(103) 위의 스크린 화상(35)의 선 길이이며, 그의 촬영 분해능은 미리 취득되어 있는 것으로 한다.
그리고, 연산 처리 장치(200)는, 휨 연산부(220)에 의해, 스텝 S120에서 취득된 스크린 화상(35)의 선 길이(L2)로부터 띠 형상체(S)의 폭 방향에서의 요철량을 산출한다(S130). 띠 형상체(S)의 폭 방향에서의 요철량은, 즉, 띠 형상체(S)의 폭 방향에서의 휨의 방향 및 휨량이다. 휨 연산부(220)는, 기억부(240)를 참조하여, 미리 취득되어 있는 스크린 화상(35)의 선 길이와 띠 형상체(S)의 폭 방향에서의 요철량의 관계에 기초하여, 스텝 S120에서 취득된 스크린 화상(35)의 선 길이(L2)에 대응하는 띠 형상체의 요철량을 산출한다.
예를 들어, 도 11에, 기억부(240)에 기억되어 있는 스크린 화상(35)의 선 길이와 띠 형상체(S)의 폭 방향에서의 요철량의 관계의 일례를 나타낸다. 도 11은, 도 6에 나타낸 스크린 화상 취득 장치(100)에 있어서, 띠 형상체(S)의 폭(W)을 1000㎜, 길이 방향(Y 방향)에서의 선상 광원(101)으로부터 띠 형상체(S)의 선상 광의 조사 위치까지의 거리(d1)를 1000㎜, 띠 형상체(S)의 선상 광의 조사 위치에서 스크린(103)의 투영면(103a)까지의 거리(d2)를 1500㎜로 하고, 스크린 화상(35)의 선 길이(L2)와 띠 형상체(S)의 폭 방향에서의 요철량(H)의 관계를 시뮬레이션에 의해 취득한 것이다. 또한, 요철량(H)은, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서 두께 방향의 위치 차의 최댓값이다. 도 11에서는, 요철량(H)을, 띠 형상체(S)에 폭 방향으로 휨이 생기지 않을 때의 상태를 제로로 하고, 띠 형상체(S)가 상부로 휘어 있는 상태(도 11 중, 「볼록」이라고 표기)를 양(+)의 값으로 나타내고, 띠 형상체(S)가 하부로 휘어 있는 상태(도 11 중, 「오목」이라고 표기)를 음의 값으로 나타내고 있다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 요철량(H)의 절댓값이 커질수록, 즉, 휨량이 커질수록, 볼록 거울 효과 또는 오목 거울 효과에 의해, 스크린 화상의 선 길이는 단조롭게 증가하거나 또는 감소한다. 이 관계로부터, 촬상 화상의 화상 해석에 의해 취득된 스크린 화상의 길이(L2)로부터, 띠 형상체(S)의 길이 방향에 있어서 촬상 화상이 취득된 위치에서의 폭 방향의 휨 상태를 취득할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 형상 측정 방법에서는, 옵티컬 레버의 원리를 이용하고 있어, 상체 S의 폭 방향을 따라 조사된 선상 광이 경면 반사하여 스크린(103)에 투영된 반사광의 길이로부터, 띠 형상체(S)의 폭 방향의 요철량을 취득하고 있다.
여기서, 측정 대상의 표면 형상을 측정하는 다른 방법으로서, 측정 대상의 표면에 대하여 수직인 방향으로부터 선상 광을 직접 조사하여, 측정 대상의 표면에서의 경사 방향에 대한 반사광을 취득함으로써 얻어진 높이 데이터에 의해 표면 형상을 측정하는 광 절단법이 있다. 띠 형상체(S)의 폭 방향의 휨 상태의 측정에 광 절단법을 적용한 경우, 띠 형상체(S) 위의 선상 광(15)의 조사 위치에 있어서의 띠 형상체(S)의 요철량을 직접 취득할 수 있다. 그러나, 바꾸어 말하면, 띠 형상체(S) 위의 선상 광(15)의 조사 위치에 있어서의 띠 형상체(S)의 요철 자체의 양을 측정하기 때문에, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 요철량의 변화에 대한 감도는 최대 1배이다.
한편, 본 실시 형태에 관한 형상 측정 방법은, 띠 형상체(S) 위의 선상 광의 선 길이보다도 스크린 화상(35)의 선 길이(L2)의 쪽이 커지는 경우와 같이, 작은 변화를 확대하는 옵티컬 레버의 원리를 이용하고 있다. 따라서, 띠 형상체(S)의 폭 방향의 요철량에 대한 스크린 화상(35)의 선 길이(L2)의 변화의 비율도, 예를 들어 띠 형상체(S)의 폭 방향의 요철량에 대한 띠 형상체(S) 위의 선상 광의 선 길이의 변화의 비율보다도 크게 할 수 있고, 요철량의 변화에 대한 감도를 높일 수 있다.
예를 들어, 도 11에 나타내는, 스크린 화상(35)의 선 길이와 띠 형상체(S)의 폭 방향에서의 요철량의 관계를 나타내는 근사 직선의 기울기는 약 2.5이다. 따라서, 예를 들어 띠 형상체(S)의 폭 방향의 요철량이 +10㎜가 되면, 스크린 화상(35)의 선 길이(L2)는, 휨이 없는 상태에서의 길이보다 25㎜ 길어진다. 한편, 광 절단법을 이용한 경우에는, 측정되는 띠 형상체(S)의 폭 방향의 요철량을 직접 측정하기 때문에, 그 측정 감도는 최대 1배이다. 이와 같이, 본 실시 형태에 관한 형상 측정 방법에 의하면, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨의 상태를 고감도로 측정하는 것이 가능해진다. 또한, 금회의 설계 조건에서는 근사 직선의 기울기는 약 2.5였지만, 스크린(103)을 분리하는 등의 장치 구성의 변경에 의해 근사 직선의 기울기를 크게 할 수 있기 때문에, 광 절단법에 비하여 고감도의 측정이 더 가능해진다.
(2-2. 제2 실시 형태: 라인 사이드로부터의 선상 광 조사)
다음에, 도 12 내지 도 18에 기초하여, 제2 실시 형태에 관한 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨의 상태를 측정하는 형상 측정 방법을 설명한다. 본 실시 형태에서는, 띠 형상체(S)가 반송되는 반송 라인의 라인 사이드(폭 방향(X 방향)측부측)로부터 띠 형상체(S)의 표면에 대하여 선상 광을 조사하는 경우의 형상 측정 방법에 대하여, 선상 광원의 설치 상태가 상이한 2개의 형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하에서, 제1 실시 형태와 동일한 구성, 처리 등에 대해서는, 상세한 설명을 생략한다.
(A) 선상 광원의 비틀림 없음
먼저, 도 12 및 도 13에 기초하여, 선상 광원(101)의 확산 방향이 띠 형상체(S)의 폭 방향(X 방향)과 평행이 되도록 선상 광원(101)이 배치되어 있는 스크린 화상 취득 장치(100)를 이용한, 형상 측정 방법에 대하여 설명한다.
또한, 도 12는, 본 실시 형태에 관한 형상 측정 장치(10)의 스크린 화상 취득 장치(100)의 일 구성예를 나타내는 설명도이다. 도 13은, 선상 광원(101)의 입사각(α) 및 확대각(β)을 설명하는 설명도이다.
본 실시 형태에서는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 띠 형상체(S)가 반송되는 반송 라인의 라인 사이드로부터 띠 형상체(S)의 표면에 대하여 선상 광을 조사한다. 즉, 스크린 화상 취득 장치(100)는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 라인 사이드에 선상 광원(101)이 배치되고, 선상 광원(101)과 폭 방향으로 대향하도록 스크린(103)이 배치되어 있다. 선상 광원(101)으로부터 출사되는 선상 광은, 띠 형상체(S)의 폭 방향으로 연장되도록 띠 형상체(S)의 표면에 조사되고, 그 반사광은 선상 광원(101)과 대향하여 배치되는 스크린(103)의 투영면(103a)에 투영된다.
본 실시 형태에 있어서도, 제1 실시 형태에서의 선상 광의 파장의 상하한, 선상 광의 입사각의 상하한, 띠 형상체의 표면에서의 선폭의 상한 범위 내로 들어가도록, 도 13에 나타내는 선상 광원(101)을 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 도 13에 나타내는 선상 광원(101)으로부터 출사되는 선상 광의 확대각(β)은, 띠 형상체(S)의 폭 방향 전체에 선상 광이 조사되도록 설정된다. 구체적으로는, 띠 형상체(S)의 폭 방향(X 방향)에서의 선상 광원(101)으로부터 띠 형상체(S)의 표면에서 조사 위치까지의 거리와, 띠 형상체(S)의 폭(W)에 따라, 확대각(β)은 결정된다. 또한, 도 12에 나타내는 예에서, 선상 광원(101)은, 확대 방향이 띠 형상체(S)의 폭 방향(X 방향)과 평행해지도록 배치되어 있다. 이러한 선상 광원(101)의 설치 상태를, 선상 광원(101)의 광축 주위의 비틀림 없는 상태로 한다. 즉, 띠 형상체(S)의 표면에 조사된 선상 광은, 띠 형상체(S)의 폭 방향과 평행이 된다. 따라서, 띠 형상체(S)의 표면에 조사된 선상 광의 반사광이, 스크린(103)의 투영면(103a)에 투영되면, 스크린(103)의 두께 방향(Z 방향)에 연장하는 선상의 스크린 화상(35)이 나타난다.
이러한 스크린 화상 취득 장치(100)를 사용하여 실행되는 형상 측정 방법은, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 도 9에 나타낸 처리 수순으로 행해진다. 즉, 우선, 반송 라인을 이동하고 있는 띠 형상체(S)의 표면에 대하여, 선상 광원(101)으로부터 선상 광을 조사한다(S100). 선상 광원(101)으로부터 광이 출사되면, 도 12에 나타낸 바와 같이, 띠 형상체(S)의 표면에 선상 광이 조사된다. 그리고, 띠 형상체(S)의 표면에서 반사된 선상 광의 반사광이, 스크린 화상(35)으로서 스크린(103)의 투영면(103a)에 투영된다.
이어서, 촬상부(105)에 의해, 띠 형상체(S)의 표면에서 반사된 선상 광의 반사광이 투영된 스크린(103)을 촬상하여, 스크린 화상(35)을 포함하는 촬상 화상을 취득한다(S110). 스크린(103)에 투영되어 있는 스크린 화상(35)은, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨의 형상을 따라 변화한다. 예를 들어, 띠 형상체(S)의 폭 방향 중앙부가 하부로 볼록해진 하부 휨의 상태에서는, 오목 거울의 작용에 의해, 스크린(103)에 투영된 스크린 화상(35)의 선 길이는, 띠 형상체(S)가 평탄, 즉 휨이 없는 경우에 얻어지는 스크린 화상의 선 길이보다도 짧아진다. 한편, 띠 형상체(S)의 폭 방향 중앙부가 상부로 볼록해진 상부 휨의 상태에서는, 볼록 거울의 작용에 의해, 스크린(103)에 투영된 스크린 화상(35)의 선 길이는, 띠 형상체(S)가 평탄, 즉 휨이 없는 경우에 얻어지는 스크린 화상의 선 길이보다도 길어진다. 본 실시 형태에 관한 형상 측정 방법에서는 이러한 특성을 이용하여 띠 형상체(S)의 휨의 방향 및 휨량을 취득한다. 그래서, 스텝 S110에서는, 띠 형상체(S)의 휨의 방향 및 휨량을 취득하기 위한 정보로 하여, 스크린(103)을 촬상하여, 스크린 화상(35)을 포함하는 촬상 화상을 취득한다. 촬상부(105)는, 취득된 촬상 화상을 연산 처리 장치(200)에 출력한다.
연산 처리 장치(200)는, 촬상부(105)로부터 촬상 화상이 입력되면, 스크린 화상 길이 취득부(210)에 의해, 촬상 화상에 포함되는 스크린 화상의 선 길이를 취득한다(S120). 스크린 화상의 선 길이는, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 대응하는 방향을 따라서 본 뜬 길이이며, 본 실시 형태에서는, 도 12에 나타내는 스크린(103) 위에서의 스크린 화상(35)의 선 길이에 대응한다. 연산 처리 장치(200)는, 촬상 화상 중의 스크린 화상의 선 길이를 취득하고, 취득된 촬상 화상 중의 스크린 화상의 선 길이를 스크린(103) 위의 스크린 화상(35)의 선 길이로 환산함으로써, 실제의 스크린 화상(35)의 선 길이를 취득할 수 있다. 또한, 촬상 화상 중의 스크린 화상의 선 길이에 촬영 분해능을 곱한 값이 스크린(103) 위의 스크린 화상(35)의 선 길이이며, 그 촬영 분해능은 미리 취득되어 있는 것으로 한다.
그리고, 연산 처리 장치(200)는, 휨 연산부(220)에 의해, 스텝 S120에 의해 취득된 스크린 화상(35)의 선 길이로부터 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 요철량을 산출한다(S130). 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 요철량은, 즉, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨의 방향 및 휨량이다. 휨 연산부(220)는, 기억부(240)를 참조하고, 미리 취득되어 있는 스크린 화상(35)의 선 길이와 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 요철량과의 관계에 기초하여, 스텝 S120에서 취득된 스크린 화상(35)의 선 길이에 대응하는 띠 형상체의 요철량을 산출한다.
이러한 형상 측정 방법에 있어서도, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 옵티컬 레버의 원리를 사용하고 있고, 상체 S의 폭 방향을 따라 조사된 선상 광이 경면 반사하여 스크린(103)에 투영된 반사광의 길이로부터, 띠 형상체(S)의 폭 방향의 요철량을 취득하고 있다. 따라서, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨의 상태를 고감도로 측정하는 것이 가능하다.
(B) 선상 광원 비틀기 있음
다음으로, 도 14a 내지 도 18에 기초하여, 선상 광원(101)이 광축 주위로 회전시킨 상태에서 배치되어 있는 스크린 화상 취득 장치(100)를 이용한 형상 측정 방법에 대하여 설명한다. 또한, 도 14a는, 본 실시 형태에 관한 형상 측정 장치(10)의 스크린 화상 취득 장치(100)의 일 구성예이며, 선상 광원(101)이 광축 주위로 회전시킨 상태에서 배치되어 있는 경우를 나타내는 설명도이다. 도 14b는, 도 14a에 나타내는 선상 광원(101)의 광축 주위의 회전 상태를 나타내는 설명도이다. 도 15는, 선상 광원(101)을 광축 주위로 회전시켰을 때의, 띠 형상체(S)의 표면에 조사된 선상 광의 상태를 설명하는 설명도이다. 도 16은, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨량(요철량)의 변화에 의한 스크린 화상의 선 길이 변화를 나타내는 설명도이다. 도 17은, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨량(요철량)과 스크린 화상 길이의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 18은, 선상 광원(101)을 광축 주위에 비틀림 각을 부여했을 때의, 스크린 화상의 변화를 설명하는 설명도이다.
본 예에서도, 도 14a에 도시된 바와 같이, 띠 형상체(S)가 반송되는 반송 라인의 라인 사이드로부터 띠 형상체(S)의 표면에 대하여 선상 광을 조사한다. 즉, 스크린 화상 취득 장치(100)는, 라인 사이드에 선상 광원(101)이 배치되고, 선상 광원(101)과 폭 방향으로 대향하도록 스크린(103)이 배치되어 구성되어 있다. 선상 광원(101)으로부터 출사되는 선상 광은, 띠 형상체(S)의 폭 방향으로 연장되도록 띠 형상체(S)의 표면에 조사되고, 그 반사광이 선상 광원(101)과 대향하여 배치되는 스크린(103)의 투영면(103a)에 투영된다.
또한, 본 예에 있어서도 선상 광원(101)은 상기 (A)의 경우와 마찬가지로, 제1 실시 형태에서의 선상 광의 파장의 상하한, 선상 광의 입사각의 상하한, 띠 형상체의 표면에서의 선폭의 상한 범위 내에 포함되도록 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 선상 광원(101)으로부터 출사되는 선상 광의 확대각(β)(도 13 참조)은, 띠 형상체(S)의 폭 방향 전체에 선상 광이 조사되도록 설정된다.
여기서, 본 예에 있어서, 선상 광원(101)은, 도 14b에 도시된 바와 같이, 확대 방향이 띠 형상체(S)의 폭 방향(X 방향)과 평행해지도록 배치되어 있는 상기 (A)의 상태로부터, 당해 선상 광원(101)의 광축 주위에 소정의 비틀림 각(γ)만큼 회전된 상태로 설치되어 있다. 도 15는, 선상 광원(101)을 광축 주위로 회전시켰을 때의, 띠 형상체(S)의 표면에 조사된 선상 광의 상태를 나타내는 설명도이다. 도 15의 좌측에 도시된 바와 같이, 상기 (A)에 있어서의 선상 광원(101)의 비틀림 없는 상태에서는, 선상 광원(101)으로부터 출사된 선상 광은, 띠 형상체(S)의 표면에 대하여 수직으로, 또한, 폭 방향으로 연장되는 면을 넓히면서, 띠 형상체(S)의 표면에 조사된다. 따라서, 띠 형상체(S)의 표면에서 반사된 반사광은, 스크린(103)에 투영되었을 때, 두께 방향(Z 방향)에 평행한 직선상의 스크린 화상으로서 나타난다.
한편, 본 예와 같이, 선상 광원(101)을 광축 주위로 회전시킨 비틀린 상태로 배치된 경우에는, 도 15의 우측에 도시된 바와 같이, 선상 광원(101)으로부터 출사된 선상 광은, 띠 형상체(S)의 표면에 대하여 수직으로, 또한, 폭 방향으로 연장되는 면을 비틀림 각(γ)만큼 회전시킨 면을 확장하면서, 띠 형상체(S)의 표면에 조사된다. 이로 인해, 띠 형상체(S)의 표면에 있어서, 선상 광(15)은, 띠 형상체(S)의 폭 방향(X 방향)에 대하여 기울여서 조사된다. 따라서, 띠 형상체(S)의 표면에서 반사된 반사광은, 스크린(103)에 투영되었을 때, 두께 방향(Z 방향)에 대하여 경사진 선상의 스크린 화상으로서 나타난다. 이 스크린 화상은, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨의 상태에 따라, 선 길이 및 기울기가 변화한다.
도 16은, 도 14b에서 설명한 비틀기와는 역회전 방향으로 비틀기를 더한 경우의 스크린 화상의 선 길이 변화를 나타내고 있다. 예를 들어, 도 16의 상측에 도시된 바와 같이, 띠 형상체(S)에 폭 방향의 휨이 없고, 표면 형상이 평탄한 경우에는, 선상 광원(101)으로부터 출사된 선상 광은, 띠 형상체(S)의 표면에서 반사하여 스크린(103)에 투영되면, 우측 상승의 선상 스크린 화상으로서 나타낸다. 이 표면 형상이 평탄할 때의 스크린 화상을 기준으로 하여, 띠 형상체(S)가 폭 방향에 있어서 상부로 볼록해지는 상부 휨이 커짐에 따라, 스크린 화상이 우측 상승인 채로 선 길이가 커진다(도시되지 않음). 한편, 표면 형상이 평탄할 때의 스크린 화상을 기준으로 하여, 띠 형상체(S)가 폭 방향에 있어서 하부로 볼록해지는 하부 휨이 커지면, 스크린 화상의 우측 상승의 선은 짧아져 가고, 스크린 위치에서 결상하는 휨량이 되었을 때, 도 16의 중앙에 도시된 바와 같이, 스크린 화상의 선 길이는 최소가 된다. 그리고, 하부 휨의 상태에서 휨량이 더 커지면 결상 관계가 역전하고, 도 16의 하측에 도시된 바와 같이, 선상의 스크린 화상의 기울기가 우측으로 하강하게(즉, 좌측 상승)되어, 휨량이 커짐에 따라, 우측으로 하강한 채로 선 길이가 커진다.
이와 같이, 선상 광원(101)에 비틀림 각(γ)을 부여하여 설치하고, 띠 형상체(S)의 표면에 선상 광을 조사함으로써, 제1 실시 형태 및 상기 (A)의 경우와 마찬가지로 스크린 화상의 선 길이에 의해 휨량(요철량)을 취득하는 것이 가능하게 되고, 또한, 선상의 스크린 화상의 기울기의 변화에 의해, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨의 방향 및 그의 크기의 정도를 특정할 수 있다. 비틀림 각(γ)은, 스크린 화상의 기울기의 변화를 인식 가능한 정도의 각도를 실험 등에 의해 취득하여 설정하면 되며, 예를 들어 10° 정도로 설정하면 된다.
이러한 스크린 화상 취득 장치(100)를 사용하여 실행되는 형상 측정 방법도, 도 9에 나타내는 처리 수순으로 행해진다. 먼저, 반송 라인을 이동하고 있는 띠 형상체(S)의 표면에 대하여, 선상 광원(101)으로부터 선상 광을 조사한다(S100).
선상 광원(101)으로부터 광이 출사되면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 띠 형상체(S)의 표면에 선상 광이 조사된다. 그리고, 띠 형상체(S)의 표면에서 반사된 선상 광의 반사광이, 스크린 화상(35)으로서 스크린(103)의 투영면(103a)에 투영된다.
이어서, 촬상부(105)에 의해, 띠 형상체(S)의 표면에서 반사된 선상 광의 반사광이 투영된 스크린(103)을 촬상하여, 스크린 화상(35)을 포함하는 촬상 화상을 취득한다(S110). 스크린(103)에 투영되어 있는 스크린 화상(35)은, 도 16에 도시된 바와 같이, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨의 형상에 따라 변화한다. 스텝 S110에서는, 띠 형상체(S)의 휨의 방향 및 휨량을 취득하기 위한 정보로서, 스크린(103)을 촬상하여, 스크린 화상(35)을 포함하는 촬상 화상을 취득한다. 촬상부(105)는, 취득된 촬상 화상을 연산 처리 장치(200)에 출력한다.
연산 처리 장치(200)는, 촬상부(105)로부터 촬상 화상이 입력되면, 스크린 화상 길이 취득부(210)에 의해, 촬상 화상에 포함되는 스크린 화상의 선 길이를 취득한다(S120). 스크린 화상의 선 길이는, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 대응하는 방향을 따라 본 뜬 길이이며, 연산 처리 장치(200)는, 촬상 화상 중의 스크린 화상의 선 길이를 취득하고, 취득된 촬상 화상 중의 스크린 화상의 선 길이를 스크린(103) 위의 스크린 화상(35)의 선 길이로 환산함으로써, 실제의 스크린 화상(35)의 선 길이를 취득할 수 있다. 또한, 촬상 화상 중의 스크린 화상의 선 길이와 스크린(103) 위의 스크린 화상(35)의 선 길이는 촬영 분해능을 비례 상수로 하는 비례 관계에 있고, 그 촬영 분해능은 미리 취득되어 있는 것으로 한다. 또한, 본 예에 있어서는, 스크린 화상 길이 취득부(210)는, 촬상 화상에 포함되는 스크린 화상의 기울기도 취득한다. 이에 의해, 휨의 크기의 정도를 파악하는 것이 가능해진다.
그리고, 연산 처리 장치(200)는, 휨 연산부(220)에 의해, 스텝 S120에서 취득된 스크린 화상(35)의 선 길이로부터 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 요철량을 산출한다(S130). 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 요철량은, 즉, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨의 방향 및 휨량이다. 휨 연산부(220)는, 기억부(240)를 참조하고, 미리 취득되어 있는 스크린 화상(35)의 선 길이와 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 요철량의 관계에 기초하여, 스텝 S120에서 취득된 스크린 화상(35)의 선 길이에 대응하는 띠 형상체의 요철량을 산출한다.
예를 들어, 도 17에, 기억부(240)에 기억되어 있는 스크린 화상(35)의 선 길이와 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 요철량의 관계의 일례를 나타낸다. 도 17은, 도 14a에 나타낸 스크린 화상 취득 장치(100)에서, 띠 형상체(S)의 폭(W)이 1000㎜, 폭 방향(X 방향)에 있어서의 선상 광원(101)으로부터 띠 형상체(S)의 선상 광의 조사 위치까지의 거리(w1)가 1000㎜, 띠 형상체(S)의 선상 광의 조사 위치로부터 스크린(103)의 투영면(103a)까지의 거리(w2)는 1500㎜로서, 스크린 화상(35)의 선 길이와 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 요철량(H)의 관계를 시뮬레이션에 의해 취득한 것이다. 또한, 요철량(H)은, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서 두께 방향의 위치 차의 최댓값이며, 요철량(H)을, 띠 형상체(S)에 폭 방향으로 휨이 생기지 않을 때의 상태를 제로로 하고, 띠 형상체(S)가 상부가 휘어 있는 상태를 양의 값으로 나타내고, 띠 형상체(S)가 하부가 휘어 있는 상태를 음의 값으로 나타내고 있다. 도 17에서는, 하부 휨 상태에 있어서의 요철량(H)과 스크린 화상의 선 길이의 관계를 나타내고 있다. 또한, 본 시뮬레이션에 있어서는, 선상 광원(101)의 입사각(α)은 12°, 비틀림 각(γ)을 10°로 설정한다.
도 17에 도시된 바와 같이, 하부 휨이 커지는, 즉, 음의 값인 요철량(H)의 절댓값이 커질수록, 스크린 화상의 선 길이는 휨이 없는 평탄한 상태로부터 짧아지지만, 결상점을 경계로 스크린 화상의 선 길이는 길어진다. 이 관계로부터, 촬상 화상의 화상 해석에 의해 취득한 스크린 화상의 길이보다, 띠 형상체(S)의 길이 방향에 있어서 촬상 화상이 취득된 위치에서의 폭 방향의 휨 상태를 취득할 수 있다.
여기서, 도 17에 도시된 바와 같이, 스크린 화상의 선 길이가 동일해지는 경우가 있다. 이 경우, 스크린 화상의 선 길이로부터 일의적으로 하부 휨의 휨량을 특정할 수 없다. 그러나, 본 예에서는, 선상 광원(101)에 비틀림 각(γ)을 부여한 상태로 설치되어 있다는 점에서, 휨량의 크기에 따라 스크린 화상의 방향이 변화한다. 예를 들어, 요철량이 -35.9㎜인 경우의 스크린 화상의 선 길이와, 요철량이 -46.7㎜인 경우의 스크린 화상의 선 길이는 동일하고, 모두 70㎜가 된다. 따라서, 스크린 화상의 선 길이만으로는, 띠 형상체(S) 하부 휨의 크기의 정도를 특정할 수 없다. 그러나, 도 18에 도시된 바와 같이, 이들 스크린 화상의 방향은 상이하다. 이것보다, 선상 광원(101)의 방향에 기초하여, 하부 휨의 크기의 정도를 특정할 수 있다. 또한, 도 18과 같이 스크린 화상에 굴곡 부분이 있는 경우도, 스크린 화상의 선 길이는, 스크린 화상에 따른 곡선의 길이를 말한다.
이러한 형상 측정 방법에 있어서도, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 옵티컬 레버의 원리를 이용하고 있어, 띠 형상체(S)의 폭 방향을 따라 조사된 선상 광이 경면 반사하여 스크린(103)에 투영된 반사광의 길이로부터, 띠 형상체(S)의 폭 방향의 요철량을 취득하고 있다. 따라서, 띠 형상체(S)의 폭 방향에 있어서의 휨의 상태를 고감도로 측정하는 것이 가능하다. 또한, 선상 광원(101)에 비틀림 각(γ)을 부여하여 설치함으로써, 띠 형상체(S)의 휨의 크기의 정도를 취득할 수 있다. 이에 의해, 스크린 화상의 선 길이가 동일한 요철량이 2개 있는 경우에도, 띠 형상체(S)의 폭 방향의 요철량을 특정하는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 관한 형상 측정 장치를 이용한 띠 형상체의 폭 방향에 있어서의 휨의 상태를 측정하는 형상 측정 방법에 대하여 설명했다. 이러한 형상 측정 장치(10)는, 예를 들어 철강 프로세스의 전기 도금 공정에서의 강 대의 표면에 대한 도금의 단위 면적당 중량 측정에 적용 가능하다. 이러한 공정에 있어서, 강대에 폭 방향의 휨이 생기면, 강대와 전극의 거리가 변화되어 버려, 강대 표면에 부착된 도금의 단위 면적당 중량에 변동이 발생한다. 그래서, 상기 형상 측정 장치를 적용함으로써, 강대의 폭 방향에 있어서의 휨량을 고감도로 측정하는 것이 가능하게 되고, 그 결과, 단위 면적당 중량의 변동을 사전에 파악할 수 있다는 조업상의 효과를 기대할 수 있다.
(3. 하드웨어 구성)
도 19에, 본 발명의 실시 형태에 관한 연산 처리 장치(200)의 하드웨어 구성에 대하여, 상세하게 설명한다. 도 19는, 본 발명의 실시 형태에 관한 연산 처리 장치(200)로서 기능하는 정보 처리 장치(900)의 하드웨어 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
연산 처리 장치(200)로서 기능하는 정보 처리 장치(900)는, 주로, CPU(901)와, ROM(903)과, RAM(905)을 구비한다. 또한, 정보 처리 장치(900)는, 또한, 버스 (907)와, 입력 장치(909)와, 출력 장치(911)와, 스토리지 장치(913)와, 드라이브(915)와, 접속 포트(917)와, 통신 장치(919)를 구비한다.
CPU(901)는, 연산 처리 장치 및 제어 장치로서 기능하고, ROM(903), RAM(905), 스토리지 장치(913) 또는 리무버블 기록 매체(921)에 기록된 각종 프로그램에 따라, 정보 처리 장치(900) 내의 동작 전반 또는 그의 일부를 제어한다. ROM(903)은, CPU(901)가 사용하는 프로그램이나 연산 파라미터 등을 기억한다. RAM(905)은, CPU(901)가 사용하는 프로그램이나, 프로그램의 실행에 있어서 적절히 변화하는 파라미터 등을 1차 기억한다. 이들은 CPU 버스 등의 내부 버스에 의해 구성되는 버스(907)에 의해 서로 접속되어 있다.
버스(907)는, 브리지를 통해, PCI(Peripheral Component Interconnect /Interface) 버스와 같은 외부 버스에 접속되어 있다.
입력 장치(909)는, 예를 들어 마우스, 키보드, 터치 패널, 버튼, 스위치 및 레버 등 유저가 조작하는 조작 수단이다. 또한, 입력 장치(909)는, 예를 들어 적외선이나 다른 전파를 이용한 리모트 컨트롤 수단(소위, 리모컨)이어도 되고, 정보 처리 장치(900)의 조작에 대응한 PDA 등의 외부 접속 기기(923)여도 된다. 또한, 입력 장치(909)는, 예를 들어 상기의 조작 수단을 사용하여 유저에 의해 입력된 정보에 기초하여 입력 신호를 생성하고, CPU(901)에 출력하는 입력 제어 회로 등으로 구성되어 있다. 정보 처리 장치(900)의 유저는, 이 입력 장치(909)를 조작함으로써, 정보 처리 장치(900)에 대하여 각종 데이터를 입력하거나 처리 동작을 지시하거나 할 수 있다.
출력 장치(911)는, 취득된 정보를 유저에게 시각적으로 또는 청각적으로 통지하는 것이 가능한 장치로 구성된다. 이러한 장치로서, CRT 디스플레이 장치, 액정 디스플레이 장치, 플라스마 디스플레이 장치, EL 디스플레이 장치 및 램프 등의 표시 장치나, 스피커 및 헤드폰 등의 음성 출력 장치나, 프린터 장치, 휴대 전화, 팩시밀리 등이 있다. 출력 장치(911)는, 예를 들어 정보 처리 장치(900)가 행하는 각종 처리에 의해 얻어진 결과를 출력한다. 구체적으로는, 표시 장치는, 정보 처리 장치(900)가 행한 각종 처리에 의해 얻어진 결과를, 텍스트 또는 이미지로 표시한다. 한편, 음성 출력 장치는, 재생된 음성 데이터나 음향 데이터 등을 포함하는 오디오 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다.
스토리지 장치(913)는, 정보 처리 장치(900)의 기억부의 일례로서 구성된 데이터 저장용 장치이다. 스토리지 장치(913)는, 예를 들어 HDD(Hard Disk Drive) 등의 자기 기억부 디바이스, 반도체 기억 디바이스, 광 기억 디바이스 또는 광자기 기억 디바이스 등에 의해 구성된다. 이 스토리지 장치(913)는, CPU(901)에 의해 실행되는 프로그램이나 각종 데이터 및 외부로부터 취득된 각종 데이터 등을 저장한다.
드라이브(915)는, 기록 매체용 리더 라이터이며, 정보 처리 장치(900)에 내장되거나, 혹은 외부에 장착된다. 드라이브(915)는, 장착되어 있는 자기 디스크, 광 디스크, 광 자기 디스크 또는 반도체 메모리 등의 리무버블 기록 매체(921)에 기록된 정보를 판독하여, RAM(905)에 출력한다. 또한, 드라이브(915)는, 장착되어 있는 자기 디스크, 광 디스크, 광자기 디스크 또는 반도체 메모리 등의 리무버블 기록 매체(921)에 기록을 기입하는 것도 가능하다. 리무버블 기록 매체(921)는, 예를 들어 CD 미디어, DVD 미디어, 블루 레이(등록 상표) 미디어 등이다. 또한, 리무버블 기록 매체(921)는, 컴팩트 플래시(등록 상표)(Compact Flash: CF), 플래시 메모리, 또는 SD 메모리 카드(Secure Digital memory card) 등이어도 된다. 또한, 리무버블 기록 매체(921)는, 예를 들어 비접촉형 IC 칩을 탑재한 IC 카드(Integrated Circuit card) 또는 전자 기기 등이어도 된다.
접속 포트(917)는, 기기를 정보 처리 장치(900)에 직접 접속하기 위한 포트이다. 접속 포트(917)의 일례로서, USB(Universal Serial Bus) 포트, IEEE 1394 포트, SCSI(Small Computer System Interface) 포트, RS-232C 포트 등이 있다. 이 접속 포트(917)에 외부 접속 기기(923)를 접속함으로써, 정보 처리 장치(900)는, 외부 접속 기기(923)로부터 직접 각종 데이터를 취득하거나, 외부 접속 기기(923)에 각종 데이터를 제공하거나 한다.
통신 장치(919)는, 예를 들어 통신망(925)에 접속하기 위한 통신 디바이스 등으로 구성된 통신 인터페이스이다. 통신 장치(919)는, 예를 들어 유선 또는 무선 LAN(Local Area Network), 블루투스(등록 상표) 또는 WUSB(Wireless USB)용의 통신 카드 등이다. 또한, 통신 장치(919)는, 광통신용 라우터, ADSL(Asy㎜etric Digital Subscriber Line)용 라우터 또는 각종 통신용 모뎀 등이어도 된다. 이 통신 장치(919)는, 예를 들어 인터넷이나 다른 통신 기기 사이에서, 예를 들어 TCP/IP 등의 소정의 프로토콜에 의거하여 신호 등을 송수신할 수 있다. 또한, 통신 장치(919)에 접속되는 통신망(925)은, 유선 또는 무선에 의해 접속된 네트워크 등에 의해 구성되며, 예를 들어 인터넷, 가정용 LAN, 적외선 통신, 전파 통신 또는 위성 통신 등이어도 된다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 관한 정보 처리 장치(900)의 기능을 실현 가능한 하드웨어 구성의 일례를 나타내었다. 상기의 각 구성 요소는, 범용적인 부재를 이용하여 구성되어 있어도 되며, 각 구성 요소의 기능에 특화된 하드웨어에 의해 구성되어 있어도 된다. 따라서, 본 실시 형태를 실시할 때의 기술 레벨에 따라, 적절히, 이용하는 하드웨어 구성을 변경하는 것이 가능하다.
이상, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하며, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
10: 형상 측정 장치
100: 스크린 화상 취득 장치
101: 선상 광원
103: 스크린
105: 촬상부
200: 연산 처리 장치
210: 스크린 화상 길이 취득부
220: 휨 연산부
230: 출력부
240: 기억부
S: 띠 형상체

Claims (8)

  1. 이동하는 띠 형상체의 표면에 대하여 소정의 입사각으로 선상 광을 조사하는 광원과,
    상기 띠 형상체의 표면에서의 상기 선상 광의 반사광이 투영되는 스크린과,
    상기 스크린에 투영된 상기 선상 광의 반사광을 촬상하는 촬상부와,
    상기 촬상부에 의해 촬상된 상기 선상 광의 반사광의 선 길이에 기초하여, 상기 띠 형상체의 폭 방향의 휨량을 취득하는 연산 처리부
    를 구비하는, 형상 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원은, 상기 띠 형상체의 표면에 대하여, 200㎚ 이상 1700㎚ 이하의 파장의 상기 선상 광을, 74° 이상 88° 이하의 상기 입사각으로 조사하며,
    상기 띠 형상체의 표면에서의 상기 띠 형상체의 길이 방향을 따른 상기 선상 광의 선폭은, 2㎜ 이하인, 형상 측정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광원은, 상기 띠 형상체의 이동 방향 상류측 또는 하류측으로부터, 상기 띠 형상체의 표면에 대하여 사선으로 선상 광을 조사하는, 형상 측정 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광원은, 상기 띠 형상체가 이동하는 라인 사이드로부터, 상기 띠 형상체의 표면에 대하여 상기 선상 광을 조사하는, 형상 측정 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연산 처리부는,
    상기 촬상부에 의해 취득된 촬상 화상에 포함되는, 상기 띠 형상체의 반사광인 스크린 화상의 선 길이를 취득하는 스크린 화상 길이 취득부와,
    미리 취득된 상기 띠 형상체의 반사광의 선 길이와 상기 띠 형상체의 폭 방향에 있어서의 휨량과의 관계로부터, 상기 스크린 화상 길이 취득부에 의해 취득된 상기 스크린 화상의 선 길이에 기초하여, 상기 띠 형상체의 폭 방향에 있어서의 휨량을 연산하는 휨 연산부
    를 구비하는, 형상 측정 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 광원은, 당해 광원의 광축 주위에 소정의 각도만큼 회전하도록 설치되는, 형상 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 연산 처리부는,
    상기 촬상부에 의해 취득된 촬상 화상에 포함되는, 상기 띠 형상체의 반사광인 스크린 화상의 선 길이를 취득하는 스크린 화상 길이 취득부와,
    미리 취득된 상기 띠 형상체의 반사광의 선 길이와 상기 띠 형상체의 폭 방향에 있어서의 휨량과의 관계로부터, 상기 스크린 화상 길이 취득부에 의해 취득된 상기 스크린 화상의 선 길이에 기초하여, 상기 띠 형상체의 폭 방향에 있어서의 휨량을 연산하는 휨 연산부
    를 구비하고,
    상기 휨 연산부는, 미리 취득된 상기 띠 형상체의 반사광의 선 길이와 상기 띠 형상체의 폭 방향에 있어서의 휨량의 관계와, 상기 촬상부에 의해 취득된 촬상 화상 중의 스크린 화상의 기울기에 기초하여, 상기 띠 형상체의 휨량을 특정하는, 형상 측정 장치.
  8. 광원을 이용하여, 이동하는 띠 형상체의 표면에 대하여 소정의 입사각으로 선상 광을 조사하고, 상기 띠 형상체의 표면에서의 상기 선상 광의 반사광이 투영된 스크린을 촬상부에 의해 촬상하고, 상기 띠 형상체의 반사광인 스크린 화상이 포함되는 촬상 화상을 취득하는 제1 스텝과,
    상기 촬상 화상에 포함되는 상기 스크린 화상의 선 길이에 기초하여, 상기 띠 형상체의 폭 방향의 휨량을 취득하는 제2 스텝
    을 포함하는, 형상 측정 방법.
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