(57)【要約】【課題】  被測定物の断面形状を、光切断法を用いて精度よく測定する方法とその装置を提供する。【解決手段】  搬送装置２０により所定の速度で搬送される被測定物１にレーザ１１から平面光Ｉを照射し、上記被測定物１の反射部１Ｒからの反射光Ｒを二次元カメラ１２で撮影し、演算装置１４にて、上記撮影された上記被測定物１の複数箇所の画像データを合成するとともに、この合成された画像と搬送速度検出手段１３からの速度信号とに基づいて、当該被測定物１の断面形状を算出するようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物に平面光を照射してその照射箇所を撮影し、上記撮影された映像データから上記被測定物の断面形状を算出する方法であって、上記被測定物に斜め方向から平面光を照射しながら、上記被測定物を照射手段及び撮影手段に対して所定の速度で相対移動させて上記被測定物を撮影し、この撮影された画像データと上記相対速度とに基づいて、上記被測定物の断面形状を求めるようにしたことを特徴とする断面形状の測定方法。
【請求項２】
被測定物に平面光を照射してその照射箇所を撮影し、上記撮影された画像データから上記被測定物の断面形状を算出する装置であって、被測定物を所定の速度で搬送する搬送装置と、この搬送装置の搬送速度を検出する速度検出手段と、上記被測定物に斜め方向から平面光を照射する照射手段と、上記照射箇所の画像を撮影する撮像手段と、上記撮影された画像のデータと上記速度検出手段で検出された搬送速度のデータとに基づいて、上記被測定物の断面形状を算出する断面形状算出手段とを備えたことを特徴とする断面形状の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、押出機から連続して搬送される押出トレッドなどの被測定物の断面形状を非接触にて測定する方法とその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、静止状態または移動状態の断面形状を非接触にて測定する方法として、例えば、図４（ａ）に示すように、レーザなどの投光手段５１により被測定物５２にスリット光などの平面光Ｉを照射し、その照射箇所である反射部５２Ｒからの反射光Ｒを二次元カメラ５３で撮影し、その画素データを演算処理しすることにより、図４（ｂ）に示すような、上記被測定物５２の断面形状を算出する、いわゆる光切断法が多く用いられている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開昭６３−１０８２０７号公報
【特許文献２】特公平５−５６８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、押出機から連続して搬送される押出トレッドなどのように、厚みｄが幅ｗに対して小さな、平たい形状の物体を測定する場合には、図４（ａ）のように、平面光Ｉを被測定物５２の断面方向から照射すると、その反射光Ｒは水平方向には広く分布するが厚み方向には狭く分布する。このため、得られた画像データは、図４（ｂ）の一点鎖線で囲んだ上記被測定物５２の幅方向両端部での画素数が少ない画像データとなるため、断面形状の測定精度が低下してしまうといった問題点があった。
これに対して、図５（ａ）に示すように、平面光Ｉを被測定物５２に対して斜め方向から照射するとその反射光Ｒは広がるので、図５（ｂ）に示すように、得られた画像の幅方向両端部の画素数を多くすることができ、比較的画素数の少ないカメラであっても断面形状を算出することができる。しかしながら、上記平面光Ｉを斜め方向から照射して得られた画像データを用いて算出した断面形状は斜め方向の断面形状であって、その幅Ｗは上記幅ｗに等しいが厚みＤが上記厚みｄよりも大きく、かつ、形状的には図４（ｂ）に示した断面方向から照射して求めた形状を上下方向に引き伸ばした形状となり、上記被測定物５２の真の断面形状とは異なってしまう。
この問題を解決するため、直方体などを基準ゲージとしてその寸法を被測定物と同様の条件で測定し、この測定された基準ゲージの寸法と上記基準ゲージの実際の寸法との関係に基づいて、平面光Ｉを斜め方向から照射したときの断面形状を被測定物の垂直方向の断面形状に変換する方法も提案されているが、このような補正を行うことは、測定作業に時間がかかるだけでなく、押出機から連続して搬送される押出トレッドなどのような移動中の被測定物の断面形状を測定する方法としては、実用的ではなかった。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、被測定物の断面形状を、光切断法を用いて精度よく測定する方法とその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、鋭意検討の結果、被測定物の斜め方向から平面光を照射して幅方向両端部の測定精度を向上させるとともに、被測定物を移動させながら上記被測定物を撮影し、それらの画像を合成した画像を作成し、この合成した画像から上記被測定物の断面形状を算出するようにすれば、上記被測定物の真の断面に近い断面形状を算出することができることを見出し本発明に想到したものである。
すなわち、本願の請求項１に記載の発明は、被測定物に平面光を照射してその照射箇所を撮影し、上記撮影された画像データから上記被測定物の断面形状を算出する方法であって、上記被測定物を照射手段及び撮影手段に対して所定の速度で相対移動させるとともに、上記被測定物に斜め方向から平面光を照射しながら上記被測定物を撮影し、この撮影された上記被測定物の複数箇所の画像データと上記相対速度とに基づいて、上記被測定物の断面形状を求めるようにしたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、被測定物に平面光を照射してその照射箇所を撮影し、上記撮影された画像データから上記被測定物の断面形状を算出する装置であって、被測定物を所定の速度で搬送する搬送装置と、この搬送装置の搬送速度を検出する速度検出手段と、上記被測定物に斜め方向から平面光を照射する照射手段と、上記照射箇所の画像を撮影する撮像手段と、上記撮影された上記被測定物の複数箇所の画像データと上記速度検出手段で検出された搬送速度のデータとに基づいて、上記被測定物の断面形状を算出する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光切断法により被測定物の断面形状を算出する際に、上記被測定物に斜め方向から平面光を照射しながら、上記被測定物を照射手段及び撮影手段に対して所定の速度で相対移動させて上記被測定物を撮影し、この撮影された上記被測定物の複数箇所の画像データと上記相対速度とに基づいて、上記被測定物の断面形状を算出するようにしたので、基準ゲージ等による補正を行うことなく、上記被測定物の断面形状を精度よく測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本最良の形態に係る断面形状の測定装置１０の概要を示す図である。この測定装置１０は、搬送装置２０により所定の速度で搬送される、長手方向にはほぼ一様な形状の被測定物１の表面に斜め上方から平面光Ｉを照射するレーザ１１と、上記被測定物１の反射部１Ｒからの反射光Ｒを撮影するための二次元カメラ１２と、上記搬送装置２０の搬送速度を検出する搬送速度検出手段１３と、上記二次元カメラ１２からの映像信号と上記搬送速度検出手段１３からの速度信号とに基づいて、上記被測定物１の被測定物の断面形状を算出する演算装置１４とから構成されるもので、上記演算装置１４は、上記二次元カメラ１２からの映像信号を画像処理して上記撮影された被測定物１の画像を作成する画像処理手段１５と、上記二次元カメラ１２の撮影タイミング信号と上記搬送速度検出手段１３からの速度信号とに基づいて、上記作成された被測定物１の、上記二次元カメラ１２の直下を通過した箇所（以下、計測点）を特定する計測位置算出手段１６と、上記画像処理された複数の画像を合成する画像合成手段１７と、上記合成画像の上記計測点に相当する箇所を結んだ画像を作成して当該被測定物１の垂直方向の断面形状を算出する断面形状算出手段１８とを備えている。
【０００９】
次に、本発明の断面形状の測定方法について説明する。
本例では、被測定物１を所定の速度で搬送しながら、レーザ１１にて、上記被測定物１の表面に斜め上方から平面光Ｉを照射してその反射光Ｒを二次元カメラ１２で撮影する際に、図２（ａ）に示すように、時刻ｔ＝ｔ1において撮影開始が開始されると、二次元カメラ１２からの撮影信号は画像処理手段１５に送られ、撮影開始のタイミング信号は計測位置算出手段１６に送られる。計測位置算出手段１６では、被測定物１の上記計測点Ｋにおける反射部の位置を、両端部の底部の位置の座標Ｋ１に設定する。なお、以下、座標Ｋ１などは、被測定物１の厚み方向成分及び水平方向成分の両方を指すものとする。
次に、図２（ｂ）に示すように、時刻ｔ＝ｔ２において、再度上記被測定物１を撮影する。このとき、搬送速度検出手段２１で計測した搬送装置２０の速度をＶとすると、上記被測定物１の位置は上記計測点ＫからＶ・（ｔ２−ｔ１）だけ搬送方向に動いているので、被測定物１の上記計測点Ｋにおける反射部の位置は、上記底部よりも上面方向及び中心方向にずれた位置にある。この位置は、上記搬送速度Ｖと、上記二次元カメラ１２から送られてきた時刻ｔ１，ｔ２を示すタイミング信号と、予め設定された平面光Ｉの入射角とから算出できるので、上記撮影された被測定物１の画像から上記計測点Ｋにおける反射部の位置の座標Ｋ２を算出することができる。
更に、図２（ｃ）に示すように、時刻ｔ＝ｔ３において、上記被測定物１を撮影する。上記被測定物１の位置は上記計測点ＫからＶ・（ｔ３−ｔ１）だけ搬送方向に動いているので、被測定物１の上記計測点Ｋにおける反射部の位置は、ほぼ上面近傍となる。この計測点Ｋにおける反射部の位置の座標Ｋ３についても、上記と同様に、上記搬送速度Ｖと時刻ｔ１，ｔ３と平面光の入射角とから算出できるので、上記撮影された被測定物１の画像から上記計測点Ｋにおける反射部の位置の座標Ｋ３を算出することができる。
したがって、画像合成手段１７により、上記ｔ＝ｔ１，ｔ２，ｔ３で撮影した画像を合成するとともに、断面形状算出手段１８により、上記各座標Ｋ１〜Ｋ３を二次元の平面上にプロットすれば、図２（ｄ）に示すように、上記被測定物１の垂直方向の断面形状を精度よく測定することができる。
なお、上記例では、説明を簡単にするため、撮影回数を３回としているが、撮影回数は多いほど断面形状の測定精度が高くなる。一方、撮影回数が多いと画像処理が増えるので、撮影回数としては、予め設定した精度に必要な最小限の回数とすればよい。
【００１０】
図３は、上記断面形状の測定装置１０を押出トレッドの搬送ラインに適用した例を示す図で、押出トレッド１Ｔを搬送するコンベヤ２０Ｃに、上記押出トレッド１Ｔの進行方向に対して斜め上方４５°からレーザ光を照射する上部レーザ１１Ａと、この上部レーザ１１Ａからのレーザ光の反射光を、上記押出トレッド１Ｔの上部垂直方向から撮影する上部形状撮影用カメラ１２Ａとを備えた上部撮影ユニット１０Ａと、斜め下方４５°からレーザ光を照射する下部部レーザ１１Ｂと、この下部レーザ１１Ｂからのレーザ光の反射光を、上記押出トレッド１Ｔの下部垂直方向から撮影する下部形状撮影用カメラ１２Ｂとを備えた下部撮影ユニット１０Ａを設置するとともに、上記押出トレッド１Ｔを搬送するコンベヤ２０Ｃのロール２２に、上記ロールの回転位置を検出してパルス信号を発生するロールパルス発生装置１３Ｐを取付け、上記上部形状撮影用カメラ１１Ａと下部形状撮影用カメラ１１Ｂとで撮影した押出トレッド１Ｔの上側及び下側の画像と、上記ロールパルス発生装置１３Ｐの出力信号とを上記演算装置１４と同様の構成のトレッド断面形状算出装置３０に送り、上記押出トレッド１Ｔの断面形状を算出する。
これにより、従来は精度が悪かった押出トレッド１Ｔの幅方向両端部についても、中央部分とほぼ同等の精度で垂直方向の断面形状を算出することができる。
【００１１】
このように、本最良の形態によれば、搬送装置２０により所定の速度で搬送される被測定物１にレーザ１１から平面光Ｉを照射し、上記被測定物１の反射部１Ｒからの反射光Ｒを二次元カメラ１２で撮影し、演算装置１４にて、上記撮影された上記被測定物１の複数箇所の画像データを合成するとともに、この合成された画像と搬送速度検出手段１３からの速度信号とに基づいて、当該被測定物１の垂直方向の断面形状を算出するようにしたので、簡単な構成で、かつ、基準ゲージなどを用いることなく、通常の光切断法では難しい、平たい形状の被測定物１の断面形状を精度よく算出することができる。
【００１２】
なお、上記最良の形態では、搬送物１として、押出機から連続して搬送される押出トレッドのような、平たい形状の物体を測定する場合にについて説明したが、これに限るものではなく、被測定物が長手方向にはほぼ一様な形状であれば、そのの断面形状を精度良く測定することができる。
また、上記例では、二次元カメラ１２を被測定物１に垂直な方向に設置したが、斜め方向に設置した場合であっても、多少精度は低下するが、上記被測定物の真の断面に近い断面形状を算出することができる。
また、本発明は、押出トレッドのような移動体のみならず、静止した物体を測定することも可能である。なお、この場合には、被測定物が静止しているので、投光器であるレーザ１１と撮像手段である二次元カメラ１２とを、その位置関係を保ちながら、所定の速度で移動させながら上記被測定物を撮影すれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
このように、本発明によれば、例えば、押出機から連続して搬送される押出トレッドなどのように、平たい形状の物体の断面形状についても、少ないカメラ台数、あるいは、比較的画素数の少ないカメラを用いて断面形状を精度よくかつ容易に算出することができるので、断面形状の測定精度を向上させることができるとともに、システムを安価に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の最良の形態に係る断面形状の測定方法を示す図である。
【図２】断面形状の算出方法を説明するための図である。
【図３】本発明による押出トレッドの断面形状測定装置の一例を示す図である。
【図４】従来の光切断法による断面形状の測定方法の一例を示す図である。
【図５】従来の光切断法による断面形状の測定方法の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  被測定物、１Ｔ  押出トレッド、１０  断面形状の測定装置、１１  レーザ、
１２  二次元カメラ、１３  搬送速度検出手段、１４  演算装置、１５  画像処理手段、１６  計測位置算出手段、１７  画像合成手段、１８  断面形状算出手段、
２０  搬送装置。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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