WO2018003144A1

WO2018003144A1 - 形状測定装置及び形状測定方法

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Publication number: WO2018003144A1
Application number: PCT/JP2016/087904
Authority: WO
Inventors: 厚裕日比; 今野　雄介; 赤木　俊夫; 古家　順弘; 朋広黒岩; 昭仁中崎
Original assignee: 新日鐵住金株式会社
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2018-01-04
Also published as: KR101945662B1; JP6350747B2; EP3454004B1; US20180283850A1; KR20180116127A; CN107787438A; US10247544B2; EP3454004A1; JPWO2018003144A1; EP3454004A4

Abstract

【課題】帯状体の幅方向の反り量をより高感度に測定することが可能な形状測定装置を提供する。【解決手段】移動する帯状体の表面に対して所定の入射角で線状光を照射する光源と、帯状体の表面での線状光の反射光が投影されるスクリーンと、スクリーンに投影された線状光の反射光を撮像する撮像部と、撮像部にて撮像された線状光の反射光の線長さに基づいて、帯状体の幅方向の反り量を取得する演算処理部と、を備える、形状測定装置が提供される。

Description

形状測定装置及び形状測定方法

　本発明は、帯状体の幅方向の反り量を測定する形状測定装置及び形状測定方法に関する。

　測定対象物の表面形状を測定する方法の一つに、レーザ光等を利用した照明光を用い、照明光の測定対象物からの反射光を撮像することで、測定対象物の表面形状を測定する方法がある。

　例えば、特許文献１では、移動する鋼板等の帯状体を被測定対象とし、光切断の原理に基づいて、帯状体の表面形状を測定する技術が開示されている。特許文献１では、被測定対象の幅方向に沿って照射した線状光の反射光をエリアカメラにて撮像し、撮像された線状光の反射光（すなわち光切断線）の変位量から被測定対象の表面凹凸情報を取得している。

特許第５４８８９５３号公報

Ｐ．Ｂｅｃｋｍａｎｎ，"Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　ｂｙ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｒｏｕｇｈ　ｓｕｒｆａｃｅｓ"，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＥＥＥ，ｖｏｌ．５３，ｉｓｓｕｅ．８，１９６５，Ｐ．１０１２－１０１５．

　しかし、上記特許文献１では、光切断線の変位量を直接測定するため、被測定対象が微小な反りを持つ場合は反り量の計測が困難であるという問題があった。

　そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、帯状体の幅方向の反り量をより高感度に測定することが可能な、新規かつ改良された形状測定装置及び形状測定方法を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、移動する帯状体の表面に対して所定の入射角で線状光を照射する光源と、帯状体の表面での線状光の反射光が投影されるスクリーンと、スクリーンに投影された線状光の反射光を撮像する撮像部と、撮像部にて撮像された線状光の反射光の線長さに基づいて、帯状体の幅方向の反り量を取得する演算処理部と、を備える、形状測定装置が提供される。

　光源は、帯状体の表面に対して、２００ｎｍ以上１７００ｎｍ以下の波長の線状光を、７４°以上８８°以下の入射角で照射し、帯状体の表面における帯状体の長手方向に沿った線状光の線幅が２ｍｍ以下となるように設定されてもよい。

　また、光源は、帯状体の移動方向上流側または下流側から、帯状体の表面に対して斜めに線状光を照射するように設置されてもよい。あるいは、光源は、帯状体が移動するラインサイドから、帯状体の表面に対して線状光を照射するように設置されてもよい。

　演算処理部は、撮像部により取得された撮像画像に含まれる、帯状体の反射光であるスクリーン像の線長さを取得するスクリーン像長さ取得部と、予め取得された帯状体の反射光の線長さと帯状体の幅方向における反り量との関係から、スクリーン像長さ取得部にて取得されたスクリーン像の線長さに基づいて、帯状体の幅方向における反り量を演算する反り演算部と、を備えてもよい。

　また、光源は、当該光源の光軸周りに所定の角度だけ回転して設置されてもよい。

　光源が当該光源の光軸周りに所定の角度だけ回転して設置されているとき、演算処理部は、撮像部により取得された撮像画像に含まれる、帯状体の反射光であるスクリーン像の線長さを取得するスクリーン像長さ取得部と、予め取得された帯状体の反射光の線長さと帯状体の幅方向における反り量との関係から、スクリーン像長さ取得部にて取得されたスクリーン像の線長さに基づいて、帯状体の幅方向における反り量を演算する反り演算部と、を備え、反り演算部は、予め取得された帯状体の反射光の線長さと帯状体の幅方向における反り量との関係と、撮像部により取得された撮像画像中のスクリーン像の傾きとに基づいて、帯状体の反り量を特定してもよい。

　また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、光源を用いて、移動する帯状体の表面に対して所定の入射角で線状光を照射して、帯状体の表面での線状光の反射光が投影されたスクリーンを撮像部により撮像し、帯状体の反射光であるスクリーン像が含まれる撮像画像を取得する第１のステップと、撮像画像に含まれるスクリーン像の線長さに基づいて、帯状体の幅方向の反り量を取得する第２のステップと、を含む、形状測定方法が提供される。

　以上説明したように本発明によれば、帯状体の幅方向の反り量をより高感度に測定することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る形状測定装置の概略構成を示すブロック図である。同実施形態に係る形状測定装置のスクリーン像取得装置の一構成例を模式的に示す説明図である。スクリーンと撮像部との位置関係を模式的に示す平面図である。スクリーンと撮像部との位置関係を模式的に示す側面図である。撮像部により得られたスクリーン像を含む撮像画像の一例を示す説明図である。本発明の第１の実施形態に係る形状測定装置のスクリーン像取得装置の一構成例を示す説明図である。線状光源の入射角を説明する説明図である。線状光源の拡がり角を説明する説明図である。同実施形態に係る形状測定方法を示すフローチャートである。帯状体の幅方向における反りに応じたスクリーン像の形状変化を説明する説明図である。帯状体の幅方向における反り量（凹凸量）とスクリーン像長さとの関係の一例を示すグラフである。本発明の第２の実施形態に係る形状測定装置のスクリーン像取得装置の一構成例を示す説明図である。同実施形態に係る線状光源の入射角及び拡がり角を説明する説明図である。同実施形態に係る形状測定装置のスクリーン像取得装置の一構成例であって、線状光源が光軸回りに回転させた状態で配置されている場合を示す説明図である。図１４Ａに示す線状光源の光軸回りの回転状態を示す説明図である。線状光源を光軸回りに回転させたときの、帯状体の表面に照射された線状光の状態を説明する説明図である。帯状体の幅方向における反り量（凹凸量）の変化によるスクリーン像の線長さ変化を示す説明図である。帯状体の幅方向における反り量（凹凸量）とスクリーン像長さとの関係の一例を示すグラフである。線状光源を光軸周りにひねり角を与えたときの、スクリーン像の変化を説明する説明図である。本発明の実施形態に係る演算処理装置として機能する情報処理装置のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。

　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

　（１．形状測定装置の概略構成）
　まず、図１～図５を参照して、本発明の一実施形態に係る形状測定装置１０の概略構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る形状測定装置１０の概略構成を示すブロック図である。図２は、同実施形態に係る形状測定装置１０のスクリーン像取得装置１００の一構成例を模式的に示す説明図である。図３は、スクリーン１０３と撮像部１０５との位置関係を模式的に示す平面図である。図４は、スクリーン１０３と撮像部１０５との位置関係を模式的に示す側面図である。図５は、撮像部により得られたスクリーン像５５を含む撮像画像５０の一例を示す説明図である。

　本発明の一実施形態に係る形状測定装置１０は、移動する鋼板等の帯状体の表面に対して線状の照明光を照射して、帯状体の表面において反射した照明光の反射光が投影されたスクリーンを撮像し、撮像画像を解析して帯状体の表面形状を測定する装置である。形状測定装置１０は、図１に示すように、スクリーン像取得装置１００と、演算処理装置２００とからなる。

　（１－１．スクリーン像取得装置）
　スクリーン像取得装置１００は、搬送ライン上を移動する帯状体の表面を、当該帯状体の長手方向（すなわち、移動方向）に沿って順次撮像し、得られた撮像画像を演算処理装置２００に出力する。かかるスクリーン像取得装置１００は、図１に示すように、線状光源１０１と、スクリーン１０３と、撮像部１０５とを有する。線状光源１０１は、移動する鋼板等の帯状体の表面に対して線状の照明光を照射する。スクリーン１０３は、線状光源１０１から照射された線状の照明光が帯状体の表面において反射した照明光の反射光が投影される。撮像部１０５は、スクリーン１０３を撮像し、スクリーン１０３に投影された照明光の反射光をスクリーン像として含む撮像画像を取得する。

　スクリーン像取得装置１００を構成する線状光源１０１、スクリーン１０３、及び撮像部１０５は、例えば図２～図４に示すように、帯状体Ｓが搬送されるライン上に設置される。

　線状光源１０１は、搬送ライン上を移動する帯状体Ｓの表面に対して、線状光を照射する。このような線状光源１０１は、例えば、連続発振を行うＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｗａｖｅ）レーザ光源、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　Ｄｉｏｄｅ）光源またはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）光源等の光源部と、ロッドレンズ等のレンズ部とを組み合わせて構成することができる。線状光源１０１は、光源部から出射された光は、レンズ部によって帯状体Ｓの表面に向かって扇状の面に広げられる。これにより、線状光源１０１から帯状体Ｓの表面に対して照射された光が線状となる。なお、本発明において、線状光源１０１は、射出光が扇状に広がるものであればよく、例えばレンズ部に、シリンドリカルレンズあるいはパウエルレンズ等の、ロッドレンズ以外のレンズを利用することも可能である。

　線状光源１０１の設定に関する詳細な説明は後述する。また、図２に示す例では、線状光源１０１は、帯状体Ｓに対して、帯状体Ｓの移動方向（Ｙ方向）上流側から帯状体Ｓの幅方向に延びる線状光を照射しているが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、後述するように、帯状体Ｓの移動方向（Ｙ方向）下流側から帯状体Ｓの幅方向に延びる線状光を照射してもよいし、帯状体Ｓの搬送ラインのラインサイドから、帯状体Ｓの表面に対して斜めに線状光を照射するようにしてもよい。

　スクリーン１０３は、図２に示すように、線状光源１０１に対向する位置に設けられており、帯状体Ｓの表面により反射された線状光の反射光が投影される。スクリーン１０３は、その横幅が線状光の広がり角とスクリーンまでの投影距離に応じて、帯状体Ｓの全幅分の反射光を投影可能な幅を有している。また、スクリーン１０３の高さは、帯状体Ｓの形状、帯状体Ｓの移動に伴って発生する振動、あるいは帯状体Ｓの厚みの変化等に起因して反射光の投影位置が変化した場合であっても、反射光がスクリーン１０３の投影面上に存在するように設定されている。

　撮像部１０５は、図２に示すように、スクリーン１０３と対向し、スクリーン１０３を撮像可能な位置に設けられている。撮像部１０５としては、エリアカメラが用いられる。エリアカメラは、所定の焦点距離を有するレンズと、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子と、を搭載している。撮像部１０５は、帯状体Ｓの表面からの線状光の反射光が投影されたスクリーン１０３の投影面１０３ａを撮像して、撮像画像を生成する。なお、スクリーン１０３の投影面１０３ａに投影された帯状体Ｓの表面からの線状光の反射光をスクリーン像ともいう。

　撮像部１０５は、スクリーン１０３に投影された線状光の反射光が視野内に含まれるように、過去の操業データ等を参考に撮像対象領域が予め調整されており、スクリーン１０３の投影面を同一の撮像条件で撮像するように設定されている。ここで、図３及び図４に示すような、撮像部１０５に固定されたｘ－ｙ－ｚ座標系を定義する。かかる座標系において撮像部１０５の撮像視野の幅方向をｘ軸方向とし、撮像部１０５の光軸方向をｙ軸方向とし、撮像部１０５の撮像視野の高さ方向をｚ軸方向とする。

　図３及び図４に示すように、スクリーン１０３は、ｘ－ｙ－ｚ座標系で表現される投影面の法線ベクトルがｘ成分を持たない（換言すれば、ｘ成分の値がゼロとなる）ように配置される。すなわち、図３に示すように平面視した際に、実線で示すように、撮像部１０５の光軸方向（ｙ軸）と帯状体Ｓの移動方向（Ｙ軸）とが平行な状態で上記位置関係を満たしていてもよい。また、図３に二点鎖線で示すように、実線で示した状態から、上記位置関係を満たしたまま、スクリーン１０３と撮像部１０５とをｚ軸まわりに回転させた状態としてもよい。これにより、撮像部１０５の視野内において、幅方向に沿った画像分解能を揃えることが可能となる。

　また、幅方向に沿った画像分解能が揃っていればよいため、スクリーン１０３と撮像部１０５との位置関係は、例えば図４に示すように側面視した際に、実線で示すように、撮像部１０５の光軸方向（ｙ軸）と帯状体Ｓの移動方向（Ｙ軸）とが平行な状態で、撮像部１０５の光軸Ｃがスクリーン１０３の投影面１０３ａに対して直交する位置関係であればよい。また、図４に二点鎖線で示すように、実線で示した状態から、上記位置関係を満たしたまま、スクリーン１０３と撮像部１０５とをｘ軸まわりに回転させた状態としてもよい。これにより、撮像部１０５の視野内において、幅方向に沿った画像分解能を揃えることが可能となる。さらに、図４においては、幅方向に沿った画像分解能が揃うため、スクリーン１０３と撮像部１０５とのうちいずれか一方が実線で示した位置に配置され、他方が二点鎖線で示した位置に配置されてもよい。

　このように設置された撮像部１０５により取得される撮像画像は、例えば図５に示したように、フルフレームの画像サイズ内に、線状光の反射光（すなわち、スクリーン像）５５が写り込んだものとなる。撮像部１０５は、取得した撮像画像を、演算処理装置２００へ出力する。

　以上説明したスクリーン像取得装置１００は、例えば演算処理装置２００によって制御されてもよい。一般に、測定対象物である帯状体Ｓを搬送する搬送ラインには、帯状体Ｓの移動速度を検出するため、例えばＰＬＧ（Ｐｕｌｓｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：パルス型速度検出器）等が設けられている。そこで、演算処理装置２００は、ＰＬＧから入力される１パルスのＰＬＧ信号に基づき、定期的に制御信号をスクリーン像取得装置１００の撮像部１０５に対して送信し、制御信号を撮像タイミングとして撮像部１０５を機能させることができる。これにより、帯状体Ｓが所定の距離だけ移動する毎に、スクリーン１０３に投影された線状光の反射光が撮像され、定期的に撮像画像を取得することが可能となる。

　（１－２．演算処理装置）
　演算処理装置２００は、スクリーン像取得装置１００により取得された撮像画像を解析し、帯状体の幅方向の反り量を算出する。演算処理装置２００は、図１に示すように、スクリーン像長さ取得部２１０と、反り演算部２２０と、出力部２３０と、記憶部２４０とを有する。

　スクリーン像長さ取得部２１０は、スクリーン像取得装置１００の撮像部１０５により取得された撮像画像に基づいて、当該撮像画像に含まれる帯状体Ｓに照射された線状光の反射光（スクリーン像）の線長さを取得する。スクリーン像長さ取得部２１０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、通信装置等により実現される。本実施形態に係る形状測定装置１０では、スクリーン像の線長さに基づき、帯状体Ｓの幅方向の反り量を取得する。スクリーン像の線長さは、撮像画像の画像解析により取得可能である。

　ここで、スクリーン像の線長さは、撮像画像中のスクリーン像を、その一方の端点からもう一方の端点に向かってなぞった長さをいう。例えば、図２に示すように、帯状体Ｓの移動方向上流側から線状光源１０１から出射される線状光を帯状体Ｓの表面に照射した場合、スクリーン像の線長さは、スクリーン像を帯状体Ｓの幅方向（Ｘ方向）に対応する方向に沿ってなぞった長さとなる。また、例えば後述するように、搬送ラインのラインサイドから線状光源１０１から出射される線状光を帯状体Ｓの表面に照射した場合も同様であり、スクリーン像の線長さは、スクリーン像を帯状体Ｓの幅方向（Ｘ方向）に対応する方向に沿ってなぞった長さとなる。

　スクリーン像長さ取得部２１０は、例えば撮像画像の各画素の輝度値に基づき、撮像画像に含まれる帯状体Ｓに照射された線状光の反射光（スクリーン像）を特定する。そして、スクリーン像長さ取得部２１０は、スクリーン像として特定した領域の画素数をスクリーン像の線幅で除した値を算出することにより、スクリーン像の線長さを取得し、反り演算部２２０へ出力する。

　反り演算部２２０は、スクリーン像長さ取得部２１０から入力されたスクリーン像の線長さに基づいて、帯状体Ｓの幅方向における反り量を演算する。反り演算部２２０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。反り演算部２２０は、記憶部２４０に記憶された帯状体Ｓの反射光の線長さと帯状体Ｓの幅方向における反り量との関係を参照し、スクリーン像長さ取得部２１０にて取得されたスクリーン像の線長さに対応する帯状体Ｓの幅方向における反り量を取得する。さらに、撮像画像が、光軸に対して所定のひねり角を持って設置された線状光源１０１からの線状光の反射光を撮像したものである場合には、反り演算部２２０は、そのスクリーン像の傾きに応じて、帯状体Ｓの反りの方向も特定可能である。反り演算部２２０により取得された帯状体Ｓの幅方向における反りに関する情報は、出力部２３０へ出力される。

　出力部２３０は、反り演算部２２０により取得された帯状体Ｓの幅方向における反りに関する情報を、表示装置、記憶装置、その他の機器（いずれも図示せず。）へ出力する。出力部２３０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。

　記憶部２４０は、演算処理装置２００が備える記憶装置の一例であり、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ストレージ装置等により実現される。記憶部２４０は、帯状体Ｓの幅方向の反りに関する情報を取得するために用いる情報を記憶する。例えば、記憶部２４０は、予め取得された帯状体Ｓの反射光の線長さと帯状体Ｓの幅方向における反り量との関係を記憶している。また、記憶部２４０に、予め取得されたスクリーン像の傾きと帯状体Ｓの反りの方向との関係性を記憶させてもよい。

　本実施形態に係る演算処理装置２００は、スクリーン像取得装置１００による帯状体Ｓの表面における線状光の反射光であるスクリーン像を撮像する撮像処理を制御可能に構成されていてもよい。この場合、演算処理装置２００は、例えば線状光源１０１の発光制御、撮像部１０５の撮像制御等を行う撮像制御部（図示せず。）を備えていてもよい。撮像制御部は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。

　（２．形状測定方法）
　以下、上述の形状測定装置１０を用いた帯状体Ｓの幅方向における反りの状態を測定する形状測定方法について、詳細に説明する。

　（２－１．第１の実施形態：帯状体の移動方向上流側からの線状光照射）
　まず、図６～図１１に基づいて、第１の実施形態に係る帯状体Ｓの幅方向における反りの状態を測定する形状測定方法を説明する。図６は、本実施形態に係る形状測定装置１０のスクリーン像取得装置１００の一構成例を示す説明図である。図７は、線状光源１０１の入射角を説明する説明図である。図８は、本実施形態に係る線状光源１０１の拡がり角を説明する説明図である。図９は、本実施形態に係る形状測定方法を示すフローチャートである。図１０は、帯状体の幅方向における反りに応じたスクリーン像の形状変化を説明する説明図である。図１１は、帯状体Ｓの幅方向における反り量（凹凸量）とスクリーン像長さとの関係の一例を示すグラフである。

　本実施形態では、帯状体Ｓの移動方向上流側から帯状体Ｓの表面に対して線状光を照射する場合の形状測定方法について説明する。本実施形態に係る形状測定装置１０のスクリーン像取得装置１００は、図６に示すように、帯状体Ｓの移動方向上流側に線状光源１０１が配置され、線状光源１０１よりも帯状体Ｓの移動方向下流側に線状光源１０１と対向してスクリーン１０３が配置されている。線状光源１０１から出射される線状光の入射角、線状光の波長、及び、帯状体の表面での線幅は、以下のように設定される。なお、帯状体Ｓの移動方向下流側に線状光源１０１が配置され、線状光源１０１よりも帯状体Ｓの移動方向上流側に線状光源１０１と対向してスクリーン１０３が配置されていてもよい。この場合にも、以下に示す説明は同様に成り立つ。

　まず、図７に示すように、線状光源１０１の光軸と帯状体Ｓの表面法線方向（Ｚ軸方向）とのなす角αを、線状光の入射角αとする。また、線状光源１０１から照射される線状光は、図７に模式的に示したように、ある有限の線幅Ｗを有しているものとする。また、線幅Ｗの線状光が入射角αで帯状体Ｓの表面に入射すると、当該線状光の線幅Ｗは、帯状体Ｓの表面において線幅ＬＷとなるものとする。

　［線状光の波長（上限）］
　まず、線状光源１０１から帯状体Ｓの表面に照射される線状光の波長の上限値は、撮像部１０５に搭載された撮像素子の特性により規定される。一般的に用いられるＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子は、ＳｉやＩｎＧａＡｓ等の半導体材料を用いて形成されているが、これらの半導体材料は、一般的に波長１７００ｎｍ超の光を検出することができない。そのため、本実施形態に係る線状光源１０１から帯状体Ｓの表面に照射される線状光の波長の上限値は、１７００ｎｍとすることが望ましい。

　［線状光の入射角（上限）、帯状体の表面での線幅（上限）］
　次に、図７に模式的に示した帯状体Ｓの表面での線幅ＬＷは、移動方向に沿ってどの程度の測定ピッチで反り量を測定したいかに応じて設定される。本実施形態に係る形状測定装置１０において着目する反り量の移動方向に沿った測定ピッチは操業上２ｍｍ以下とすることが求められる場合が一般的である。このため、帯状体Ｓの表面での線状光の線幅ＬＷは、最大２ｍｍとすることが望ましい。

　また、現時点において、本発明で着目するような波長帯域での、現実的に産業上実現可能な光線の線幅Ｗの下限値は７０μｍ程度である。このため、帯状体Ｓの表面において２ｍｍの線幅ＬＷを実現するためには、入射角αは、ａｒｃｃｏｓ（７０μｍ／２０００μｍ）より、約８８°となる。また、図７に示した幾何学的な関係から明らかなように、入射角αが８８°超となる場合には、線幅ＬＷは２ｍｍ超となってしまう。したがって、本実施形態に係るスクリーン像取得装置１００では、許容される線状光の入射角αの上限値を、８８°とすることが望ましい。

　［線状光の入射角（下限）、線状光の波長（下限）］
　詳細は後述するが、線状光源１０１から出射された線状光が帯状体Ｓの表面で鏡面反射されるように、入射角αは設定される。測定対象物の表面粗度及び測定に用いる光の波長に起因した、測定対象物の表面の鏡面性への影響は、上記非特許文献１に記載されているように、以下の式１で表わされるパラメータｇに基づき議論できる。

　なお、上記式１において、
　　σ：測定対象物の表面における凹凸の標準偏差［μｍ］
　　θ：入射角［°］
　　λ：測定に用いる光の波長［μｍ］
である。

　上記式１で表わされるパラメータｇが１より大きくなる場合には、拡散反射成分が急激に増大することが知られている。このため、本実施形態に係るスクリーン像取得装置１００において線状光が帯状体Ｓの表面で鏡面反射するには、パラメータｇが１以下となることが望ましい。例えば鉄鋼製品に代表される標準偏差σが０．５μｍ程度の金属体の場合、線状光を帯状体Ｓの表面で鏡面反射させるためには、入射角θ及び線状光の波長λは以下の式２を満足することが望ましい。

　入射角αが上限値の８８°である場合において、パラメータｇが１以下であることが保証される波長は、上記式２から、約２００ｎｍである。したがって、本実施形態に係るスクリーン像取得装置１００において、線状光の波長の下限は２００ｎｍとすることが望ましい。一方、線状光の波長の上限値である１７００ｎｍにおいて、パラメータｇが１以下であることが保証される入射角αの下限値は、上記式２から約７４°となる。したがって、一般的なＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を持つエリアカメラ等の撮像部を用いる場合、入射角αは７４°以上に設定することが望ましい。

　なお、図８に示す線状光源１０１から出射される線状光の拡がり角βは、帯状体Ｓの幅方向全体に線状光が照射されるように設定される。

　このようなスクリーン像取得装置１００を用いて実行される形状測定方法は、図９に示すように、まず、搬送ラインを移動している帯状体Ｓの表面に対して、線状光源１０１から線状光を照射する（Ｓ１００）。線状光源１０１から光が出射されると、図６に示すように、帯状体Ｓの表面に線状光が照射される。そして、帯状体Ｓの表面で反射された線状光の反射光が、スクリーン像３５としてスクリーン１０３の投影面１０３ａに投影される。

　次いで、撮像部１０５により、帯状体Ｓの表面で反射された線状光の反射光が投影されたスクリーン１０３を撮像し、スクリーン像３５を含む撮像画像を取得する（Ｓ１１０）。ここで、スクリーン１０３に投影されているスクリーン像３５は、帯状体Ｓの幅方向における反りの形状によって変化する。

　例えば、図１０に示すように、帯状体Ｓの幅方向中央部が下に凸となった下反りの状態では、凹面鏡の作用により、帯状体Ｓの表面に照射された線状光１５の反射光がスクリーン１０３に投影されたスクリーン像３５の線長さＬ_２は、帯状体Ｓが平坦、すなわち反りがない場合に得られるスクリーン像３５ｆの線長さよりも短くなる。一方、帯状体Ｓの幅方向中央部が上に凸となった上反りの状態では、凸面鏡の作用により、帯状体Ｓの表面に照射された線状光１５の反射光がスクリーン１０３に投影されたスクリーン像３５の線長さＬ_２は、帯状体Ｓが平坦、すなわち反りがない場合に得られるスクリーン像３５ｆの線長さよりも長くなる。本実施形態に係る形状測定方法ではかかる特性を利用して帯状体Ｓの反りの方向及び反り量を取得する。そこで、ステップＳ１１０では、帯状体Ｓの反りの方向及び反り量を取得するための情報として、スクリーン１０３を撮像し、スクリーン像３５を含む撮像画像を取得する。撮像部１０５は、取得した撮像画像を演算処理装置２００へ出力する。

　演算処理装置２００は、撮像部１０５より撮像画像が入力されると、スクリーン像長さ取得部２１０により、撮像画像に含まれるスクリーン像の線長さを取得する（Ｓ１２０）。スクリーン像の線長さは、帯状体Ｓの幅方向に対応する方向に沿ってなぞった長さであり、本実施形態では、図６に示すスクリーン１０３上でのスクリーン像３５の線長さＬ_２に対応する。演算処理装置２００は、撮像画像中のスクリーン像の線長さを取得し、取得した撮像画像中のスクリーン像の線長さをスクリーン１０３上のスクリーン像３５の線長さに換算することで、実際のスクリーン像３５の線長さＬ_２を取得することができる。なお、撮像画像中のスクリーン像の線長さに撮影分解能を乗じた値がスクリーン１０３上のスクリーン像３５の線長さであり、その撮影分解能は予め取得されているものとする。

　そして、演算処理装置２００は、反り演算部２２０により、ステップＳ１２０にて取得されたスクリーン像３５の線長さＬ_２から帯状体Ｓの幅方向における凹凸量を算出する（Ｓ１３０）。帯状体Ｓの幅方向における凹凸量は、すなわち、帯状体Ｓの幅方向における反りの方向及び反り量である。反り演算部２２０は、記憶部２４０を参照し、予め取得されているスクリーン像３５の線長さと帯状体Ｓの幅方向における凹凸量との関係に基づき、ステップＳ１２０で取得されたスクリーン像３５の線長さＬ_２に対応する帯状体の凹凸量を算出する。

　例えば、図１１に、記憶部２４０に記憶されているスクリーン像３５の線長さと帯状体Ｓの幅方向における凹凸量との関係の一例を示す。図１１は、図６に示したスクリーン像取得装置１００において、帯状体Ｓの幅Ｗを１０００ｍｍ、長手方向（Ｙ方向）における線状光源１０１から帯状体Ｓの線状光の照射位置までの距離ｄ_１を１０００ｍｍ、帯状体Ｓの線状光の照射位置からスクリーン１０３の投影面１０３ａまでの距離ｄ_２を１５００ｍｍとして、スクリーン像３５の線長さＬ_２と帯状体Ｓの幅方向における凹凸量Ｈとの関係をシミュレーションにより取得したものである。なお、凹凸量Ｈは、帯状体Ｓの幅方向において厚み方向の位置の差の最大値である。図１１では、凹凸量Ｈを、帯状体Ｓに幅方向に反りが生じていないときの状態をゼロとして、帯状体Ｓが上反りしている状態（図１１中、「凸」と表記）を正の値で表し、帯状体Ｓが下反りしている状態（図１１中、「凹」と表記）を負の値で表している。

　図１１に示すように、凹凸量Ｈの絶対値が大きくなるほど、すなわち、反り量が大きくなるほど、凸面鏡効果または凹面鏡効果により、スクリーン像の線長さは単調に増加または減少する。この関係から、撮像画像の画像解析により取得されたスクリーン像の長さＬ_２より、帯状体Ｓの長手方向において撮像画像が取得された位置での幅方向の反りの状態を取得することができる。

　このように、本実施形態に係る形状測定方法では、光てこの原理を用いており、状体Ｓの幅方向に沿って照射した線状光が鏡面反射してスクリーン１０３に投影された反射光の長さから、帯状体Ｓの幅方向の凹凸量を取得している。

　ここで、測定対象の表面形状を測定する他の方法として、測定対象の表面に対して垂直な方向から線状光を直接照射し、測定対象の表面での斜め方向への反射光を取得することで得られた高さデータより表面形状を測定する光切断法がある。帯状体Ｓの幅方向の反り状態の測定に光切断法を適用した場合、帯状体Ｓ上の線状光１５の照射位置における帯状体Ｓの凹凸量を直接取得することができる。しかし、言い換えれば、帯状体Ｓ上の線状光１５の照射位置における帯状体Ｓの凹凸量そのものを測定するため、帯状体Ｓの幅方向における凹凸量の変化に対する感度は最大でも１倍である。

　一方、本実施形態に係る形状測定方法は、帯状体Ｓ上の線状光の線長さよりもスクリーン像３５の線長さＬ_２の方が大きくなるといったように、小さい変化を拡大させる光てこの原理を利用している。したがって、帯状体Ｓの幅方向の凹凸量に対するスクリーン像３５の線長さＬ_２の変化の割合も、例えば帯状体Ｓの幅方向の凹凸量に対する帯状体Ｓ上の線状光の線長さの変化の割合よりも大きくすることができ、凹凸量の変化に対する感度を高めることができる。

　例えば、図１１に示す、スクリーン像３５の線長さと帯状体Ｓの幅方向における凹凸量との関係を表す近似直線の傾きは約２．５である。したがって、例えば、帯状体Ｓの幅方向の凹凸量が＋１０ｍｍとなると、スクリーン像３５の線長さＬ_２は、反りのない状態での長さより２５ｍｍ長くなる。一方、光切断法を利用した場合には、測定される帯状体Ｓの幅方向の凹凸量を直接測定するため、その測定感度は最大でも１倍である。このように、本実施形態に係る形状測定方法によれば、帯状体Ｓの幅方向における反りの状態を高感度に測定することが可能となる。なお、今回の設計条件では近似直線の傾きは約２．５であったが、スクリーン１０３を離す等の装置構成の変更により近似直線の傾きを大きくすることができるため、光切断法に比べてさらに高感度な測定が可能となる。

　（２－２．第２の実施形態：ラインサイドからの線状光照射）
　次に、図１２～図１８に基づいて、第２の実施形態に係る帯状体Ｓの幅方向における反りの状態を測定する形状測定方法を説明する。本実施形態では、帯状体Ｓが搬送される搬送ラインのラインサイド（幅方向（Ｘ方向）側部側）から帯状体Ｓの表面に対して線状光を照射する場合の形状測定方法について、線状光源の設置状態が異なる２つの形態について説明する。なお、以下において、第１の実施形態と同様の構成、処理等については、詳細な説明を省略する。

（Ａ）線状光源ひねりなし
　まず、図１２及び図１３に基づいて、線状光源１０１の拡がり方向が帯状体Ｓの幅方向（Ｘ方向）と平行となるように線状光源１０１が配置されているスクリーン像取得装置１００を用いた、形状測定方法について説明する。なお、図１２は、本実施形態に係る形状測定装置１０のスクリーン像取得装置１００の一構成例を示す説明図である。図１３は、線状光源１０１の入射角α及び拡がり角βを説明する説明図である。

　本実施形態では、図１２に示すように、帯状体Ｓが搬送される搬送ラインのラインサイドから帯状体Ｓの表面に対して線状光を照射する。すなわち、スクリーン像取得装置１００は、図１２に示すように、ラインサイドに線状光源１０１が配置され、線状光源１０１と幅方向に対向するようにスクリーン１０３が配置されている。線状光源１０１から出射される線状光は、帯状体Ｓの幅方向に延びるように帯状体Ｓの表面に照射され、その反射光が線状光源１０１と対向して配置されるスクリーン１０３の投影面１０３ａに投影される。

　本実施形態においても、第１の実施形態での線状光の波長の上下限、線状光の入射角の上下限、帯状体の表面での線幅の上限の範囲内に収まるよう、図１３に示す線状光源１０１を設定することが望ましい。

　なお、図１３に示す線状光源１０１から出射される線状光の拡がり角βは、帯状体Ｓの幅方向全体に線状光が照射されるように設定される。具体的には、帯状体Ｓの幅方向（Ｘ方向）における線状光源１０１から帯状体Ｓの表面での照射位置までの距離と、帯状体Ｓの幅Ｗとに応じて、拡がり角βは決定される。また、図１２に示す例において、線状光源１０１は、拡がり方向が帯状体Ｓの幅方向（Ｘ方向）と平行となるように配置されている。このような線状光源１０１の設置状態を、線状光源１０１の光軸回りのひねりなし状態とする。すなわち、帯状体Ｓの表面に照射された線状光は、帯状体Ｓの幅方向と平行となる。したがって、帯状体Ｓの表面に照射された線状光の反射光が、スクリーン１０３の投影面１０３ａに投影されると、スクリーン１０３の厚み方向（Ｚ方向）に延びる線状のスクリーン像３５が現れる。

　このようなスクリーン像取得装置１００を用いて実行される形状測定方法は、第１の実施形態と同様、図９に示した処理手順で行われる。すなわち、まず、搬送ラインを移動している帯状体Ｓの表面に対して、線状光源１０１から線状光を照射する（Ｓ１００）。線状光源１０１から光が出射されると、図１２に示すように、帯状体Ｓの表面に線状光が照射される。そして、帯状体Ｓの表面で反射された線状光の反射光が、スクリーン像３５としてスクリーン１０３の投影面１０３ａに投影される。

　次いで、撮像部１０５により、帯状体Ｓの表面で反射された線状光の反射光が投影されたスクリーン１０３を撮像し、スクリーン像３５を含む撮像画像を取得する（Ｓ１１０）。スクリーン１０３に投影されているスクリーン像３５は、帯状体Ｓの幅方向における反りの形状によって変化する。例えば、帯状体Ｓの幅方向中央部が下に凸となった下反りの状態では、凹面鏡の作用により、スクリーン１０３に投影されたスクリーン像３５の線長さは、帯状体Ｓが平坦、すなわち反りがない場合に得られるスクリーン像の線長さよりも短くなる。一方、帯状体Ｓの幅方向中央部が上に凸となった上反りの状態では、凸面鏡の作用により、スクリーン１０３に投影されたスクリーン像３５の線長さは、帯状体Ｓが平坦、すなわち反りがない場合に得られるスクリーン像の線長さよりも長くなる。本実施形態に係る形状測定方法ではかかる特性を利用して帯状体Ｓの反りの方向及び反り量を取得する。そこで、ステップＳ１１０では、帯状体Ｓの反りの方向及び反り量を取得するための情報として、スクリーン１０３を撮像し、スクリーン像３５を含む撮像画像を取得する。撮像部１０５は、取得した撮像画像を演算処理装置２００へ出力する。

　演算処理装置２００は、撮像部１０５より撮像画像が入力されると、スクリーン像長さ取得部２１０により、撮像画像に含まれるスクリーン像の線長さを取得する（Ｓ１２０）。スクリーン像の線長さは、帯状体Ｓの幅方向に対応する方向に沿ってなぞった長さであり、本実施形態では、図１２に示すスクリーン１０３上でのスクリーン像３５の線長さに対応する。演算処理装置２００は、撮像画像中のスクリーン像の線長さを取得し、取得した撮像画像中のスクリーン像の線長さをスクリーン１０３上のスクリーン像３５の線長さに換算することで、実際のスクリーン像３５の線長さを取得することができる。なお、撮像画像中のスクリーン像の線長さに撮影分解能を乗じた値がスクリーン１０３上のスクリーン像３５の線長さであり、その撮影分解能は予め取得されているものとする。

　そして、演算処理装置２００は、反り演算部２２０により、ステップＳ１２０にて取得されたスクリーン像３５の線長さから帯状体Ｓの幅方向における凹凸量を算出する（Ｓ１３０）。帯状体Ｓの幅方向における凹凸量は、すなわち、帯状体Ｓの幅方向における反りの方向及び反り量である。反り演算部２２０は、記憶部２４０を参照し、予め取得されているスクリーン像３５の線長さと帯状体Ｓの幅方向における凹凸量との関係に基づき、ステップＳ１２０で取得されたスクリーン像３５の線長さに対応する帯状体の凹凸量を算出する。

　かかる形状測定方法においても、上記第１の実施形態と同様、光てこの原理を用いており、状体Ｓの幅方向に沿って照射した線状光が鏡面反射してスクリーン１０３に投影された反射光の長さから、帯状体Ｓの幅方向の凹凸量を取得している。したがって、帯状体Ｓの幅方向における反りの状態を高感度に測定することが可能である。

（Ｂ）線状光源ひねりあり
　次に、図１４Ａ～図１８に基づいて、線状光源１０１が光軸回りに回転させた状態で配置されているスクリーン像取得装置１００を用いた形状測定方法について説明する。なお、図１４Ａは、本実施形態に係る形状測定装置１０のスクリーン像取得装置１００の一構成例であって、線状光源１０１が光軸回りに回転させた状態で配置されている場合を示す説明図である。図１４Ｂは、図１４Ａに示す線状光源１０１の光軸回りの回転状態を示す説明図である。図１５は、線状光源１０１を光軸回りに回転させたときの、帯状体Ｓの表面に照射された線状光の状態を説明する説明図である。図１６は、帯状体Ｓの幅方向における反り量（凹凸量）の変化によるスクリーン像の線長さ変化を示す説明図である。図１７は、帯状体Ｓの幅方向における反り量（凹凸量）とスクリーン像長さとの関係の一例を示すグラフである。図１８は、線状光源１０１を光軸周りにひねり角を与えたときの、スクリーン像の変化を説明する説明図である。

　本例においても、図１４Ａに示すように、帯状体Ｓが搬送される搬送ラインのラインサイドから帯状体Ｓの表面に対して線状光を照射する。すなわち、スクリーン像取得装置１００は、ラインサイドに線状光源１０１が配置され、線状光源１０１と幅方向に対向するようにスクリーン１０３が配置されて構成されている。線状光源１０１から出射される線状光は、帯状体Ｓの幅方向に延びるように帯状体Ｓの表面に照射され、その反射光が線状光源１０１と対向して配置されるスクリーン１０３の投影面１０３ａに投影される。

　なお、本例においても線状光源１０１は上記（Ａ）の場合と同様に、第１の実施形態での線状光の波長の上下限、線状光の入射角の上下限、帯状体の表面での線幅の上限の範囲内に含まれるよう設定することが望ましい。また、線状光源１０１から出射される線状光の拡がり角β（図１３参照）は、帯状体Ｓの幅方向全体に線状光が照射されるように設定される。

　ここで、本例において、線状光源１０１は、図１４Ｂに示すように、拡がり方向が帯状体Ｓの幅方向（Ｘ方向）と平行となるように配置されている上記（Ａ）の状態から、当該線状光源１０１の光軸回りに所定のひねり角γだけ回転された状態で設置されている。図１５は、線状光源１０１を光軸回りに回転させたときの、帯状体Ｓの表面に照射された線状光の状態を示す説明図である。図１５左側に示すように、上記（Ａ）における線状光源１０１のひねりなし状態では、線状光源１０１から出射した線状光は、帯状体Ｓの表面に対して垂直で、かつ、幅方向に延びる面を広がりながら、帯状体Ｓの表面に照射される。したがって、帯状体Ｓの表面で反射された反射光は、スクリーン１０３に投影されたとき、厚さ方向（Ｚ方向）に平行な直線状のスクリーン像として現れる。

　一方、本例のように、線状光源１０１を光軸回りに回転させたひねり状態で配置した場合には、図１５右側に示すように、線状光源１０１から出射した線状光は、帯状体Ｓの表面に対して垂直で、かつ、幅方向に延びる面をひねり角γだけ回転させた面を広がりながら、帯状体Ｓの表面に照射される。このため、帯状体Ｓの表面において、線状光１５は、帯状体Ｓの幅方向（Ｘ方向）に対して傾いて照射される。したがって、帯状体Ｓの表面で反射された反射光は、スクリーン１０３に投影されたとき、厚さ方向（Ｚ方向）に対して傾いた線状のスクリーン像として現れる。このスクリーン像は、帯状体Ｓの幅方向における反りの状態に応じて、線長さ及び傾きが変化する。

　図１６は、図１４Ｂで説明したひねりとは逆回りにひねりを加えた場合のスクリーン像の線長さ変化を示している。例えば、図１６上側に示すように、帯状体Ｓに幅方向の反りがなく、表面形状が平坦である場合には、線状光源１０１から出射された線状光は、帯状体Ｓの表面で反射してスクリーン１０３に投影されると、右上がりの線状のスクリーン像として現れる。この表面形状が平坦であるときのスクリーン像を基準として、帯状体Ｓが幅方向において上に凸となる上反りが大きくなるにつれ、スクリーン像が右上がりのまま線長さが大きくなる（図示せず。）。一方、表面形状が平坦であるときのスクリーン像を基準として、帯状体Ｓが幅方向において下に凸となる下反りが大きくなると、スクリーン像の右上がりの線は短くなっていき、スクリーン位置で結像する反り量となったとき、図１６中央に示すように、スクリーン像の線長さは最小となる。そして、下反りの状態でさらに反り量が大きくなると結像関係が逆転し、図１６下側に示すように、線状のスクリーン像の傾きが右下がり（すなわち、左上がり）となり、反り量が大きくなるにつれて、右下がりのまま線長さが大きくなる。

　このように、線状光源１０１にひねり角γを与えて設置し、帯状体Ｓの表面に線状光を照射することで、第１の実施形態及び上記（Ａ）の場合と同様にスクリーン像の線長さによって反り量（凹凸量）を取得することが可能となり、さらに、線状のスクリーン像の傾きの変化によって、帯状体Ｓの幅方向における反りの方向及びその大きさの程度を特定することができる。ひねり角γは、スクリーン像の傾きの変化を認識可能な程度の角度を実験等により取得して設定すればよく、例えば１０°程度に設定すればよい。

　このようなスクリーン像取得装置１００を用いて実行される形状測定方法も、図９に示す処理手順で行われる。まず、搬送ラインを移動している帯状体Ｓの表面に対して、線状光源１０１から線状光を照射する（Ｓ１００）。線状光源１０１から光が出射されると、図６に示すように、帯状体Ｓの表面に線状光が照射される。そして、帯状体Ｓの表面で反射された線状光の反射光が、スクリーン像３５としてスクリーン１０３の投影面１０３ａに投影される。

　次いで、撮像部１０５により、帯状体Ｓの表面で反射された線状光の反射光が投影されたスクリーン１０３を撮像し、スクリーン像３５を含む撮像画像を取得する（Ｓ１１０）。スクリーン１０３に投影されているスクリーン像３５は、図１６に示したように、帯状体Ｓの幅方向における反りの形状によって変化する。ステップＳ１１０では、帯状体Ｓの反りの方向及び反り量を取得するための情報として、スクリーン１０３を撮像し、スクリーン像３５を含む撮像画像を取得する。撮像部１０５は、取得した撮像画像を演算処理装置２００へ出力する。

　演算処理装置２００は、撮像部１０５より撮像画像が入力されると、スクリーン像長さ取得部２１０により、撮像画像に含まれるスクリーン像の線長さを取得する（Ｓ１２０）。スクリーン像の線長さは、帯状体Ｓの幅方向に対応する方向に沿ってなぞった長さであり、演算処理装置２００は、撮像画像中のスクリーン像の線長さを取得し、取得した撮像画像中のスクリーン像の線長さをスクリーン１０３上のスクリーン像３５の線長さに換算することで、実際のスクリーン像３５の線長さを取得することができる。なお、撮像画像中のスクリーン像の線長さとスクリーン１０３上のスクリーン像３５の線長さとは撮影分解能を比例定数とする比例関係にあり、その撮影分解能は予め取得されているものとする。また、本例においては、スクリーン像長さ取得部２１０は、撮像画像に含まれるスクリーン像の傾きも取得する。これにより、反りの大きさの程度を把握することが可能となる。

　例えば、図１７に、記憶部２４０に記憶されているスクリーン像３５の線長さと帯状体Ｓの幅方向における凹凸量との関係の一例を示す。図１７は、図１４Ａに示したスクリーン像取得装置１００において、帯状体Ｓの幅Ｗを１０００ｍｍ、幅方向（Ｘ方向）における線状光源１０１から帯状体Ｓの線状光の照射位置までの距離ｗ_１を１０００ｍｍ、帯状体Ｓの線状光の照射位置からスクリーン１０３の投影面１０３ａまでの距離ｗ_２を１５００ｍｍとして、スクリーン像３５の線長さと帯状体Ｓの幅方向における凹凸量Ｈとの関係をシミュレーションにより取得したものである。なお、凹凸量Ｈは、帯状体Ｓの幅方向において厚み方向の位置の差の最大値であり、凹凸量Ｈを、帯状体Ｓに幅方向に反りが生じていないときの状態をゼロとして、帯状体Ｓが上反りしている状態を正の値で表し、帯状体Ｓが下反りしている状態を負の値で表している。図１７では、下反り状態における凹凸量Ｈとスクリーン像の線長さとの関係を示している。また、本シミュレーションにおいては、線状光源１０１の入射角αを１２°、ひねり角γを１０°に設定した。

　図１７に示すように、下反りが大きくなる、すなわち、負の値である凹凸量Ｈの絶対値が大きくなるほど、スクリーン像の線長さは反りのない平坦な状態から短くなっていくが、結像点を境にスクリーン像の線長さは長くなっていく。この関係から、撮像画像の画像解析により取得されたスクリーン像の長さより、帯状体Ｓの長手方向において撮像画像が取得された位置での幅方向の反りの状態を取得することができる。

　ここで、図１７に示すように、スクリーン像の線長さが同一となる場合がある。この場合、スクリーン像の線長さから一意に下反りの反り量を特定することができない。しかし、本例では、線状光源１０１にひねり角γを与えた状態で設置していることから、反り量の大きさに応じてスクリーン像の向きが変化する。例えば、凹凸量が－３５．９ｍｍであるときのスクリーン像の線長さと、凹凸量が－４６．７ｍｍであるときのスクリーン像の線長さとは同一であり、いずれも７０ｍｍとなる。したがって、スクリーン像の線長さのみでは、帯状体Ｓの下反りの大きさの程度を特定することができない。しかし、図１８に示すように、これらのスクリーン像の向きは異なる。これより、線状光源１０１の向きに基づき、下反りの大きさの程度を特定することができる。なお、図１８のようにスクリーン像に曲り部分がある場合も、スクリーン像の線長さは、スクリーン像に沿った曲線の長さをいう。

　かかる形状測定方法においても、上記第１の実施形態と同様、光てこの原理を用いており、状体Ｓの幅方向に沿って照射した線状光が鏡面反射してスクリーン１０３に投影された反射光の長さから、帯状体Ｓの幅方向の凹凸量を取得している。したがって、帯状体Ｓの幅方向における反りの状態を高感度に測定することが可能である。また、線状光源１０１にひねり角γを与えて設置することで、帯状体Ｓの反りの大きさの程度を取得することができる。これにより、スクリーン像の線長さが同一である凹凸量が２つある場合にも、帯状体Ｓの幅方向の凹凸量を特定することが可能となる。

　以上、本発明の実施形態に係る形状測定装置を用いた帯状体の幅方向における反りの状態を測定する形状測定方法について説明した。かかる形状測定装置１０は、例えば、鉄鋼プロセスの電気めっき工程における鋼帯表面へのめっきの目付け量の測定に適用可能である。かかる工程において、鋼帯に幅方向の反りが生じると、鋼帯と電極との距離が変化してしまい、鋼帯表面に付着しためっきの目付け量にバラつきが生じる。そこで、上記形状測定装置を適用することで、鋼帯の幅方向における反り量を高感度に測定することが可能となり、その結果、目付け量のバラつきを事前に把握することができるという操業上の効果が期待できる。

　（３．ハードウェア構成）
　図１９に、本発明の実施形態に係る演算処理装置２００のハードウェア構成について、詳細に説明する。図１９は、本発明の実施形態に係る演算処理装置２００として機能する情報処理装置９００のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。

　演算処理装置２００として機能する情報処理装置９００は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、情報処理装置９００は、さらに、バス９０７と、入力装置９０９と、出力装置９１１と、ストレージ装置９１３と、ドライブ９１５と、接続ポート９１７と、通信装置９１９とを備える。

　ＣＰＵ９０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１３、またはリムーバブル記録媒体９２１に記録された各種プログラムに従って、情報処理装置９００内の動作全般またはその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータなどを記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータなどを一次記憶する。これらはＣＰＵバスなどの内部バスにより構成されるバス９０７により相互に接続されている。

　バス９０７は、ブリッジを介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バスに接続されている。

　入力装置９０９は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９０９は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、情報処理装置９００の操作に対応したＰＤＡなどの外部接続機器９２３であってもよい。さらに、入力装置９０９は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。情報処理装置９００のユーザは、この入力装置９０９を操作することにより、情報処理装置９００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。

　出力装置９１１は、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１１は、例えば、情報処理装置９００が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、情報処理装置９００が行った各種処理により得られた結果を、テキストまたはイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データなどからなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。

　ストレージ装置９１３は、情報処理装置９００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１３は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）などの磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイスなどにより構成される。このストレージ装置９１３は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種のデータなどを格納する。

　ドライブ９１５は、記録媒体用リーダライタであり、情報処理装置９００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体９２１に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体９２１に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、ＣＤメディア、ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）メディアなどである。また、リムーバブル記録媒体９２１は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、または、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ　Ｄｉｇｉｔａｌ　ｍｅｍｏｒｙ　ｃａｒｄ）などであってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　ｃａｒｄ）または電子機器などであってもよい。

　接続ポート９１７は、機器を情報処理装置９００に直接接続するためのポートである。接続ポート９１７の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート、ＲＳ－２３２Ｃポートなどがある。この接続ポート９１７に外部接続機器９２３を接続することで、情報処理装置９００は、外部接続機器９２３から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９２３に各種のデータを提供したりする。

　通信装置９１９は、例えば、通信網９２５に接続するための通信デバイスなどで構成された通信インターフェースである。通信装置９１９は、例えば、有線または無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、またはＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ＵＳＢ）用の通信カードなどである。また、通信装置９１９は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ　Ｌｉｎｅ）用のルータ、または、各種通信用のモデムなどであってもよい。この通信装置９１９は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰなどの所定のプロトコルに則して信号などを送受信することができる。また、通信装置９１９に接続される通信網９２５は、有線または無線によって接続されたネットワークなどにより構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信または衛星通信などであってもよい。

　以上、本発明の実施形態に係る情報処理装置９００の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。

　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

　１０　　　形状測定装置
　１００　　スクリーン像取得装置
　１０１　　線状光源
　１０３　　スクリーン
　１０５　　撮像部
　２００　　演算処理装置
　２１０　　スクリーン像長さ取得部
　２２０　　反り演算部
　２３０　　出力部
　２４０　　記憶部
　Ｓ　　　　帯状体

Claims

　移動する帯状体の表面に対して所定の入射角で線状光を照射する光源と、
　前記帯状体の表面での前記線状光の反射光が投影されるスクリーンと、
　前記スクリーンに投影された前記線状光の反射光を撮像する撮像部と、
　前記撮像部にて撮像された前記線状光の反射光の線長さに基づいて、前記帯状体の幅方向の反り量を取得する演算処理部と、
を備える、形状測定装置。
　前記光源は、前記帯状体の表面に対して、２００ｎｍ以上１７００ｎｍ以下の波長の前記線状光を、７４°以上８８°以下の前記入射角で照射し、
　前記帯状体の表面における前記帯状体の長手方向に沿った前記線状光の線幅は、２ｍｍ以下である、請求項１に記載の形状測定装置。
　前記光源は、前記帯状体の移動方向上流側または下流側から、前記帯状体の表面に対して斜めに線状光を照射する、請求項１または２に記載の形状測定装置。
　前記光源は、前記帯状体が移動するラインサイドから、前記帯状体の表面に対して前記線状光を照射する、請求項１または２に記載の形状測定装置。
　前記演算処理部は、
　前記撮像部により取得された撮像画像に含まれる、前記帯状体の反射光であるスクリーン像の線長さを取得するスクリーン像長さ取得部と、
　予め取得された前記帯状体の反射光の線長さと前記帯状体の幅方向における反り量との関係から、前記スクリーン像長さ取得部にて取得された前記スクリーン像の線長さに基づいて、前記帯状体の幅方向における反り量を演算する反り演算部と、
を備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の形状測定装置。
　前記光源は、当該光源の光軸周りに所定の角度だけ回転して設置される、請求項４に記載の形状測定装置。
　前記演算処理部は、
　前記撮像部により取得された撮像画像に含まれる、前記帯状体の反射光であるスクリーン像の線長さを取得するスクリーン像長さ取得部と、
　予め取得された前記帯状体の反射光の線長さと前記帯状体の幅方向における反り量との関係から、前記スクリーン像長さ取得部にて取得された前記スクリーン像の線長さに基づいて、前記帯状体の幅方向における反り量を演算する反り演算部と、
を備え、
　前記反り演算部は、予め取得された前記帯状体の反射光の線長さと前記帯状体の幅方向における反り量との関係と、前記撮像部により取得された撮像画像中のスクリーン像の傾きとに基づいて、前記帯状体の反り量を特定する、請求項６に記載の形状測定装置。
　光源を用いて、移動する帯状体の表面に対して所定の入射角で線状光を照射して、前記帯状体の表面での前記線状光の反射光が投影されたスクリーンを撮像部により撮像し、前記帯状体の反射光であるスクリーン像が含まれる撮像画像を取得する第１のステップと、
　前記撮像画像に含まれる前記スクリーン像の線長さに基づいて、前記帯状体の幅方向の反り量を取得する第２のステップと、
を含む、形状測定方法。