(57)【要約】【課題】  計測装置自体が走行する時に生じる蛇行、うねりがあっても、それを補正して板状製品の反りやうねり及びねじれを安価に精度良く計測できることを目的とする。【解決手段】  静止した鋼板１の上方に位置し、鋼板の長さ方向に移動する計測台車７と、計測台車の移動量を計測するＰＬＧ９と、計測台車に設置され、静止した鋼板表面までの距離を計測する３つの平面部距離計１０ｃ、１０ｄと、計測台車の側方位置にそれぞれ設けられたピアノ線２１ｂと、計測台車に設置され、ピアノ線に対して垂直方向の変動量を検出する垂直位置検出器１１ｃ、１１ｄと、ＰＬＧと平面部距離計と垂直位置検出器との計測値に基づき、鋼板の長さ方向における各位置の鋼板表面までの距離を、計測台車が走行するときに生じる蛇行やうねりの影響を除去するように補正演算するデータ解析演算処理装置３２とを備えて構成されている。【選択図】        図１
2006010519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止した被計測対象物の上方に位置し、被計測対象物の長さ方向に移動する計測台車と、
計測台車の移動量を計測する台車移動量計測装置と、
計測台車に設置され、静止した被計測対象物表面までの距離を計測する複数の平面部距離計と
計測台車の側方位置に設けられた少なくとも１つの直線基準計測用基準線と、
計測台車に設置され、直線基準計測用基準線に対して垂直方向の変動量を検出する垂直位置検出器と、
台車移動量計測装置と複数の平面部距離計と垂直位置検出器との計測値に基づき、被計測対象物の長さ方向における各位置の被計測対象物表面までの距離を、計測台車が走行するときに生じる蛇行やうねりの影響を除去するように補正演算する演算手段と、
を備えたことを特徴とする板状製品のプロフィール計測装置。
【請求項２】
前記直線基準計測用基準線は計測台車の側方位置に水平に張設され、張力制御されるピアノ線であり、前記演算手段は該ピアノ線の長さ、自重及び張力に基づいて該ピアノ線のカテナリー量を演算し、該カテナリー量を前記各位置の被計測対象物表面までの距離の補正演算に用いることを特徴とする請求項１記載の板状製品のプロフィール計測装置。
【請求項３】
前記演算手段は、被計測対象物の長さ方向における各位置の被計測対象物表面までの距離のデータに基づいて被計測対象物の反り、うねり及びねじれの少なくとも１つ以上を演算することを特徴とする請求項１又は２記載の板状製品のプロフィール計測装置。
【請求項４】
前記平面部距離計は被計測対象物の幅方向における所定領域の距離を計測することができる二次元距離計であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の板状製品のプロフィール計測装置。
【請求項５】
前記計測台車に設置され、各平面部距離計を被計測対象物の幅方向に移動させる距離計駆動装置と、
距離計駆動装置の駆動量から平面部距離計の移動量を計測する距離計移動量計測装置と、
前記計測台車に設置され、静止した被計測対象物のエッジ部までの距離を計測する少なくとも１つのエッジ部距離計と、
計測台車に設置され、直線基準計測用基準線に対して水平方向の変動位置を検出する水平位置検出器とを備え、
前記演算手段は、前記エッジ部距離計と前記水平位置検出器との計測値に基づき、前記平面部距離計の移動量を演算し、その演算値により前記距離計駆動装置を駆動することを特徴とする請求項１〜４記載の板状製品のプロフィール計測装置。
【請求項６】
前記距離計駆動装置と前記距離計移動量計測装置とは移動量計測器を内蔵したサーボ機構で構成されていることを特徴とする請求項５記載の板状製品のプロフィール計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状製品の鋼板・アルミ・ガラス・紙・特殊鋼等を生産するライン、検査ライン等において、高精度で且つ安価な板状製品のプロフィール計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
板状製品の鋼板・アルミ・ガラス・特殊鋼等を生産するラインや検査ライン等において、形状を計測する装置は、広く一般的に存在するが、高い精度を実現するには、被計測対象物までの距離を計測するセンサーの固有計測精度は勿論必要であるが、他に機械構造物の剛性、据付時の据付精度、距離計を搭載した台車の走行による動的位置変化、外乱による振動、環境による構造物の膨張、歪み等あらゆる要因が重なり、計測精度を維持することは極めて困難であった。
【０００３】
従来より幅計や距離計を固定し被計測対象物を移動させながら計測する方法が知られている。
このようなものとしての従来の板の形状計は、板の幅を測定する幅計を一定間隔離して２台設置し、これら２台の幅計から得られる幅座標情報と板が上記一定間隔を走行する毎に発生する基準信号とから板のすべり量を演算し、一方の幅計で測定したデータを板の横すべり量で補正するようにしたものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、それ以外の従来の長尺物のプロフィール測定方法は、測定方法に沿って配列した少なくとも３台の距離計で、対向する長尺物表面までの各距離を測定し、その３点以上の距離測定値に基づき測定位置でのプロフィールを多次曲線に近似することを、測定方向に沿って順次、測定位置を変更して行い、順次求めた多次曲線から長尺物のプロフィールを測定するものである（例えば、特許文献２参照。）。
さらに、それ以外の従来の板状製品の反り計測方法は、板状製品の進行方向に対して直角となる線上に、光学距離計３台以上を、同製品より一定の距離を保って設置し、これにより得られる変位量の計測データをもって板状製品の反りを計測するものである（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
このように特許文献１〜３に示すものは、長尺物のうねり（平面度）や曲り（側面の直線性）の計測に対して、計測装置を固定して被計測対象物をライン内に通過させながら計測する方法であるが、それとは逆に、被計測対象物をライン内に静止させた状態で計測装置を走行させて計測する方法がある。
【特許文献１】特開平５９−４４６１２号公報（第３頁、第３図）
【特許文献２】特開平１０−４７９５０号公報（第２頁、第１図）
【特許文献３】特開平０６−８２２３７号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前者の計測装置を固定して被対象材をライン内に通過させながら計測する方法では、被計測対象物を搬送させるテーブルはローラテーブルや、コンベアテーブル等が一般的で、このようなテーブルでは、被計測対象物自身のうねり（平面度）や曲り（側面の直線性）に加えて、搬送中にテーブル上での上下変動が問題となる。
【０００７】
また、後者の被計測対象物をライン内に静止させた状態で計測装置を走行させて計測する方法では、計測装置を走行させるレールの芯出し精度もさることながら、気温や計測環境の違いによりレールの撓りや曲げ等が発生する。
また、計測装置自体の自重によっても計測装置を走行させることによって計測装置自体が直線的な動きをしない。つまり、これらの現象から計測装置自体が蛇行、うねりをもった動きとなり、絶対距離計測を要求される装置では、精度を充分に維持することができない。
このため、形状を計測する装置の周辺設備を含め、外乱である温度変化の除去、計測装置自身の蛇行、うねりを最小限に抑えるため、充分な環境外乱に対する保護と剛性が要求され、非常に大掛かりな装置となり、非常に高価となる問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、被計測対象物である板状製品をライン内に静止させた状態で計測装置を走行させて計測する場合に、計測装置自体が走行する時に生じる蛇行、うねりをがあっても、それを補正して板状製品の反りやうねり及びねじれの形状を精度良く計測できる安価な板状製品のプロフィール計測装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る板状製品のプロフィール計測装置は、静止した被計測対象物の上方に位置し、被計測対象物の長さ方向に移動する計測台車と、計測台車の移動量を計測する台車移動量計測装置と、計測台車に設置され、静止した被計測対象物表面までの距離を計測する複数の平面部距離計と、計測台車の側方位置に設けられた少なくとも１つの直線基準計測用基準線と、計測台車に設置され、直線基準計測用基準線に対して垂直方向の変動量を検出する垂直位置検出器と、台車移動量計測装置と複数の平面部距離計と垂直位置検出器との計測値に基づき、被計測対象物の長さ方向における各位置の被計測対象物表面までの距離を、計測台車が走行するときに生じる蛇行やうねりの影響を除去するように補正演算する演算手段とを備えて構成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、演算手段が、静止した被計測対象物の上方に位置し、被計測対象物の長さ方向に移動する計測台車の移動量を計測する台車移動量計測装置と、計測台車に設置され、静止した被計測対象物表面までの距離を計測する複数の平面部距離計と、計測台車に設置され、直線基準計測用基準線に対して垂直方向の変動量を検出する垂直位置検出器との計測値に基づき、被計測対象物の長さ方向における各位置の被計測対象物表面までの距離を、計測台車が走行するときに生じる蛇行やうねりの影響を除去するように補正演算するので、計測台車が走行したときに蛇行やうねりがあった場合にも、被計測対象物の長さ方向における各位置の被計測対象物表面までの距離を精度良く計測し、且つ安価な装置を提供することができる。
従って、被計測対象物の長さ方向における各位置の被計測対象物表面までの距離のデータに基づいて被計測対象物の反り、うねり及びねじれの少なくとも１つ以上を演算により求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の実施の形態に係る板状製品のプロフィール計測装置を示す平面図、図２は同板状製品のプロフィール計測装置を示す正面図、図３は同板状製品のプロフィール計測装置の計測台車の側面図、図４はピアノ線のカテナリーを示す説明図、図５はピアノ線の計算で求めたカテナリー量を示すグラフ、図６はピアノ線の張力制御の構成を示すブロック図、図７は同板状製品のプロフィール計測装置のシステム構成を示すブロック図、図８は垂直位置検出器の検出原理を示す説明図、図９は直線基準計測用基準線から被計測対象物の表面までの距離の補正方法を示す説明図、図１０はエッジ部距離計の計測結果に基づき平面部距離計を追従させない状態を示す説明図、図１１はエッジ部距離計の計測結果に基づき平面部距離計を追従させた状態を示す説明図、図１２は計測台車自重による計測台車用梁の撓みを示す説明図、図１３は計測台車の補正後の軌跡を示す説明図、図１４は板状製品の反りを示す説明図、図１５は板状製品のうねりを示す説明図、図１６は板状製品のねじれを示す説明図である。
【００１２】
図１〜図３において、１は被計測対象物である鋼板、２は鋼板１を搬送する搬送ローラである。搬送ローラ２により搬送される鋼板１は、自重により移動と共にその形状が変化するため、それを防止するために搬送ローラ２を極力密に配置する必要がある。
３は搬送ローラ２の両側上方に平行に架設された計測台車用梁で、左右４本の架台支柱４によって支持されている。５は両端に車輪６を有する走行軸で、その車輪６が計測台車用梁３に転接して計測台車用梁３上を走行する。
【００１３】
７は走行軸５の両端側から吊り下げられた門型の計測台車である。この計測台車７は水平な梁部材７ａと梁部材７ａの両端に接続された垂直な柱部材７ｂとで構成されている。その梁部材７ａには走行用モータ８が設けられており、その走行用モータ８が図示省略の動力伝達機構を介して走行軸５を回転駆動する。
【００１４】
９は走行用モータ８に直結されて、モータ回転数をパルスに変換するパルスジェネレータ（以下、ＰＬＧという）である。このＰＬＧ９は、この実施の形態では、計測台車７の通常停止（ホーム）位置から計測台車７の移動位置までの出力パルスをカウントすることでＸ座標位置を確定することができるものである。ここに、Ｘ座標位置とは被計測対象物１の長さ方向をＸ軸方向とした場合における被計測対象物１の長さ方向の座標位置をいう。なお、ＰＬＧ９の出力単位はＸＸ(mm/Pulse)であり、これによりＸ座標分解能が決定される。そして、被計測対象物１の幅方向はＹ軸方向である。
【００１５】
１０ａ、１０ｂは計測台車７の柱部材７ｂの内側の下方位置に設けられ、被計測対象物１のエッジ部までの距離をそれぞれ計測する２つのエッジ部距離計、１０ｃは計測台車７の梁部材７ａの下面中央に設けられ、被計測対象物１の中央表面までの距離を計測する１つの平面部距離計、１０ｄは計測台車７の梁部材７ａの下面両側に設けられ、被計測対象物１の両側表面までの距離を計測する２つの平面部距離計である。
これらエッジ部距離計１０ａ、１０ｂ、平面部距離計１０ｃ、１０ｄには例えばＣＣＤレーザ変位センサが用いられている。
【００１６】
これら３つの平面部距離計１０ｃ、１０ｄは、計測台車７の梁部材７ａの下面に設けられた３つのサーボ機構１２ａによってそれぞれＹ軸方向に移動させられる。各サーボ機構１２ａは位置検出器を内蔵しており、Ｙ軸方向の座標位置を確定することができるものである。
また、エッジ部距離計１０ａ、１０ｂも図６に示すようにサーボ機構１２ｂによって上下方向に移動させられる。従って、鋼板１の厚さ寸法が異なっても、サーボ機構１２ｂによってエッジ部距離計１０ａ、１０ｂを上下動させることにより、鋼板１のエッジ部の距離計測に対応させることができる。
【００１７】
１１ａ、１１ｂは計測台車７の柱部材７ｂの外側の下方位置に設けられた水平位置検出器で、架台支柱４とは別に配置されたピアノ線支柱２２の下方に渡され、水平に張ったピアノ線２１ａに対しての水平位置検出を行って計測台車７自身の蛇行やうねりを測定するものである。
１１ｃ、１１ｄは計測台車７の柱部材７ｂの外側の上方位置に設けられた垂直位置検出器で、ピアノ線支柱２２の上方に渡され、水平に張ったピアノ線２１ｂに対しての垂直位置検出を行って計測台車７自身の上下方向の蛇行やうねりを測定するものである。
【００１８】
これらのピアノ線２１ａ、２１ｂはその片端を左側のピアノ線支柱２２に結束し、その他端側を右側のピアノ線支柱２２に設けた滑車２３に掛け回し、他端にカウンタウエイト２４を取り付けて吊す構造としている。この場合、水平に張ったピアノ線２１ａ、２１ｂにはカテナリー（撓み）が生じる。このカテナリー量、即ち撓み量は、ワイヤの単位長さ当たり重量、間隔、ワイヤに掛かる張力によって確定するが、これらの値は全て一定であるため、撓み量は温度変化やワイヤ自身の延びに影響を受けることなく一定となる。
【００１９】
図４はこの水平に張ったピアノ線２１ｂのカテナリーを示しており、図５のグラフはφ０．５ｍｍのピアノ線２１ｂを８ｍ水平に張った時のカテナリー量を演算した結果の一例を示している。このカテナリー量の演算は下記に示すカテナリー量演算式に基づいて行ったもので、カウンターウェイト２４、即ち引っ張り応力が一定方向で且つ変化しなければ、カテナリー量演算式でも明白である通り、ｘ軸座標におけるカテナリー量ｙは一定である。
【００２０】
【数１】
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【００２１】
ここで、Ｈはピアノ線の水平張力Ｋｇｆ、Ｗはピアノ線の単位長にかかる荷重Ｋｇｆ／ｍ、ｅは自然対数の底、ｘは０点を基準とした場合のｘ軸座標である。
なお、上記カテナリー量演算式はカテナリー量を求めるための一般的な式の例であり、これ以外にもカテナリー量を求めための種々の式があることが知られており、本実施の形態においてもカテナリー量を求める場合に上記カテナリー量演算式に限定されるものではない。
【００２２】
上記実施の形態では、ピアノ線２１ａ又は２１ｂの張力を一定にするために、ピアノ線の滑車に掛け回した他端にカウンタウエイト２４を取り付けているが、図６に示すような張力制御の構成にしてもよい。
即ち、図６に示すように、ピアノ線２１ａ又は２１ｂの他端を滑車２２に掛け回して固定し、その滑車２２をモータ４１で回転させてピアノ線の張力を調整するようにする。そして、ピアノ線の張力を滑車２２に設けたロードセル４２で計測し、そのロードセル４２の計測値に応じて張力制御装置４３がモータ４１の回転を制御することにより、カウンタウエイト２４の代わりにピアノ線の張力を一定に制御するようにしてもよい。
【００２３】
図７において、３１はプロセス計算機で、計測結果を上位にある上位プロセス計算機や製品管理用に構築した計算機等にデータを送信して他の管理項目と同様に管理するシステムに用いるものである。また、逆に上位プロセス計算機や製品管理用計算機等から鋼板情報を事前に伝送して、予め平面部距離計１０ｃ、１０ｄ等の位置を幅方向に移動させておいてタイムラグを最小にしたり、単独であるいは上位情報と共にデータを管理するものである。なお、上位プロセス計算機との通信では、鋼板の種類、幅、厚み、材質、生産情報、鋼板Ｎｏ等の情報をやりとりする。
【００２４】
３２は被計測対象物である鋼板１のプロフィールを演算処理したり、サーボ機構１２ａ、１２ｂを駆動制御するデータ解析演算装置である。このデータ解析演算装置３２には、エッジ部距離計１０ａ１０ｂ、平面部距離計１０ｃ、１０ｄ、ピアノ線水平位置検出器１１ａ、１１ｂ及びピアノ線垂直位置検出器１１ｃ、１１ｄの情報等が入力される。
３３は被計測対象物１のＰＬＧ９の出力結果からＸ・Ｙ座標を演算して走行用駆動モータ８を駆動制御して計測台車７を所定位置に移動させるシステム制御装置である。また、システム制御装置３３はデータ解析演算装置３２に鋼板１における計測台車７のＸＹ座標の位置情報を入力する。
３４はデータ解析演算装置３２の演算結果を印刷する例えばプリンタ等の出力端末である。
【００２５】
次に、垂直位置検出器１１ｃ、１１ｄの検出原理について図８に基づいて説明する。
この垂直位置検出器１１ｃ、１１ｄとしては、例えばレーザ寸法測定器を用いており、図８の（ａ）に示すようにスリット状のレーザ光を照射する発光部１００と、発光部１００が照射したレーザ光を受光する受光部１０１とで構成され、受光部１０１にはレンズ１０２と、受光センサ１０３と、受光センサ１０３の出力を増幅するアンプ１０４とが設けられている。
そして、レーザ寸法測定器はその発光部１００がスリット状のレーザ光を照射し、受光部１０１はその間に有る計測物であるピアノ線２１が遮った部分の状態を受光して出力するものである。
【００２６】
従って、受光部１０１では、図８の（ｂ）に示すように、ベースの基準面から光を遮った部分の中心までの距離Ａ、ベースの基準面から光を遮った部分の下面までの距離Ｂ、ベースの基準面から光を遮った部分の上面までの距離Ｃ、光を遮った部分の範囲Ｄの出力が得られることとなる。
この実施の形態では、ピアノ線２１ｂの位置計測を目的としているので、ベースの基準面から光を遮った部分の中心までの距離Ａ、若しくはベースの基準面から光を遮った部分の下面までの距離Ｂを出力として用いる。これはピアノ線２１ｂの上面以外にはホコリ等の異物が付着しにくいため、異物の付着の影響を考慮したからである。
【００２７】
なお、水平位置検出器１１ａ、１１ｂについても、レーザ寸法測定器を用いており、垂直位置検出器１１ｃ、１１ｄがピアノ線２１ｂに対して水平に配置されているのに対し、水平位置検出器１１ａ、１１ｂがピアノ線２１ａに対して垂直に配置されている点が相違するだけであり、水平位置検出器１１ａ、１１ｂの検出原理は垂直位置検出器１１ｃ、１１ｄと同様であるので、その説明は省略する。
【００２８】
次に、垂直位置検出器１１ｃ、１１ｄでのピアノ線２１ｂから平面部距離計１０ｃ、１０ｄまでの距離Ｈｃの計測原理について図９に基づいて説明する。
まず、垂直位置検出器１１ｃ、１１ｄが設置されたベースの基準面から光を遮った部分であるピアノ線２１ｂの中心までの距離Ａ１の寸法計測は上述の通りである。Ｆ１の寸法はベースの基準面から平面部距離計１０ｃ、１０ｄまでの距離であり、計測台車７に垂直位置検出器１１ｃ、１１ｄ及び平面部距離計１０ｃ、１０ｄを組み込んだ時に決定されるもので、変化しないものである。
【００２９】
また、Ｈｍは平面部距離計１０ｃ、１０ｄから搬送ローラ２上の鋼板１の上面までの距離、即ち平面部距離計１０ｃ、１０ｄが実測した値である。
従って、ピアノ線２１ｂから平面部距離計１０ｃ、１０ｄまでの距離ＨｃはＨｃ＝Ａ１＋Ｆ１であり、基準となるピアノ線２１ｂから鋼板１上面までの距離は、Ｈｃ＋Ｈｍで表わすことができる。
【００３０】
但し、垂直位置検出器１１ｃ、１１ｄ及び平面部距離計１０ｃ、１０ｄを組み込んだ計測台車７は走行に伴って上下動するため、ベースの基準面からピアノ線２１ｂの中心までの距離Ａ１は変化することとなる。また、ピアノ線２１ｂはカテナリーを有するものの、各部位の位置は不変である。
【００３１】
従って、平面部距離計１０ｃ、１０ｄで鋼板１の上面までの距離Ｈｍを計測し、垂直位置検出器１１ｃ、１１ｄでピアノ線２１ｂまでの距離Ｈｃを計測し、これらの計測結果を加算した値Ｈｍ＋Ｈｃがピアノ線２１からの距離となる。この場合、あるＸ座標点でのピアノ線２１のカテナリー量を補正することで、仮想基準直線面から鋼板１の上面までの距離Ｈｓを算出することができることとなる。
従って、あるＸ座標点における計測台車７自身の上下方向のうねりがない場合の平面部距離計１０ｃ、１０ｄが計測した鋼板１の上面までの距離Ｈｍは次式で表すことができる。
【００３２】
Ｈｓ−（カテナリー量＋Ｈｃ[Ａ１+Ｆ１]）＝Ｈｍ
そして、どのＸ座標点でも計測台車７自身の上下方向のうねりがない場合における上記式におけるＨｓ、Ｈｍは不変であるため、それぞれ基準値となる。また、Ａ１はＸ座標点が変わることによってピアノ線２１のカテナリー量によって相対的に変化する変数であるが、あるＸ座標点が決まれば計算によって求めたカテナリー量からＡ１の変化量を求めることができる。
そうすると、あるＸ座標点で計測台車７自身が上下方向のうねりによって変化した場合には、垂直位置検出器１１ｃ、１１ｄが計測したベースの基準面からピアノ線２１ｂの中心までの距離Ａ１の変化値から変化したカテナリー量に基づくＡ１の変化量を差し引いたものが、計測台車７自身が上下方向のうねりによって変化した場合における実際のＡ１の変化量となる。
そこで、実際のＡ１の変化量を上記式で求めたＨｍから差し引くことにより、あるＸ座標点での真の距離Ｈｍを求めることができることとなる。
【００３３】
次に、水平位置検出器１１ａ、１１ｂでのピアノ線２１ａからエッジ部距離計１０ａ、１０ｂまでの距離Ｗｃの計測原理について図９に基づいて説明する。
まず、Ａ２は水平位置検出器１１ａ、１１ｂが設置されたベースの基準面から光を遮った部分であるピアノ線２１の中心までの距離であり、Ｆ２の寸法はベースの基準面からエッジ部距離計１０ａ、１０ｂまでの距離であり、計測台車７に水平位置検出器１１ａ、１１ｂ及びエッジ距離計１０ａ、１０ｂを組み込んだ時に決定されるもので、変化しないものである。
【００３４】
また、Ｗｍはエッジ部距離計１０ａ、１０ｂから搬送ローラ２上の鋼板１のエッジ部までの距離、即ちエッジ部部距離計１０ａ、１０ｂが実測した値である。
従って、ピアノ線２１ａからエッジ部距離計１０ａ、１０ｂまでの距離ＷｃはＨｃ＝Ａ２＋Ｆ２であり、基準となるピアノ線２１ａから鋼板１のエッジ部までの距離は、Ｗｃ＋Ｗｍで表わすことができる。
【００３５】
但し、水平位置検出器１１ａ、１１ｂ及びエッジ部距離計１０ａ、１０ｂを組み込んだ計測台車７は走行に伴って左右動するため、ベースの基準面からピアノ線２１ａの中心までの距離Ａ２は変化することとなる。また、この場合は水平位置を検出するため、ピアノ線２１ａのカテナリーを考慮する必要はないため、各部位の位置は不変である。
【００３６】
従って、エッジ部距離計１０ａ、１０ｂで鋼板１のエッジ部までの距離Ｗｍを計測し、水平位置検出器１１ａ、１１ｂでピアノ線２１ａまでの距離Ｗｃを計測し、これらの計測結果を加算した値Ｗｍ＋Ｗｃがピアノ線２１ａの基準位置からの距離となる。この場合は、ピアノ線２１ａのカテナリー量を補正する必要はない。
【００３７】
ところで、上述したように、ベースの基準面からピアノ線２１ａの中心までの距離Ａ２が、計測台車７自身の左右方向のうねりによって変化するため、計測台車７自身の左右方向のうねりがない当初のベースの基準面からピアノ線２１ａの中心までの距離Ａ２の値を基準にし、このときのエッジ部距離計１０ａ、１０ｂが計測した鋼板１のエッジ部までの距離Ｗｍを基準値に設定しておく。
そうすれば、計測台車７自身が左右方向のうねりによって変化した場合には、水平位置検出器１１ａ、１１ｂが計測したベースの基準面からピアノ線２１ａの中心までの距離Ａの変化値をエッジ部距離計１０ａ、１０ｂが計測した鋼板１のエッジ部までの距離Ｗｍから差し引くことにより、真の距離Ｗｍを求めることができることとなる。
【００３８】
次に、本発明の実施の形態に係る板状製品のプロフィール計測装置の動作について説明する。
まず、搬送ローラ２上に載置された被計測対象物である鋼板１を図１に示すように板状製品のプロフィール計測装置がある位置まで移送する。
次に、板状製品のプロフィール計測装置の右端にある計測台車７を鋼板１の流れ方向に移動させながら計測点１から計測点ｎまでの各計測点位置で鋼板１の上面までの距離を平面部距離計１０ｃ、１０ｄで計測する。
【００３９】
この場合、図１０に示すように、鋼板１がその流れ方向と一致、即ち搬送ローラ２の中心線と鋼板１の中心線が略一致しているときには、各計測点は鋼板１のエッジ部から外れることはなく、また各平面部距離計１０ｃ、１０ｄが対象とする計測点の位置からもずれることがないため、平面部距離計１０ｃ、１０ｄを計測台車７の所定位置に固定したままとする。
【００４０】
従って、各計測点でエッジ部距離計１０ａ、１０ｂは鋼板１のエッジ部までの距離を計測し、平面部距離計１０ｃ、１０ｄは鋼板１の上面までの距離を計測し、水平位置検出器１１ａ、１１ｂはピアノ線２１ａに対する水平方向のズレ量を計測し、垂直位置検出器１１ｃ、１１ｄはピアノ線２１ｂに対する垂直方向のズレ量を計測し、これらの計測値はデータ解析演算装置３２に入力されることとなる。
【００４１】
しかし、図１１に示すように、鋼板１がその流れ方向と一致しない、即ち搬送ローラ２の中心線に対して鋼板１の中心線が傾斜しているときには、各計測点は鋼板１のエッジ部から外れることとなり、また各平面部距離計１０ｃ、１０ｄが対象とする計測点の位置からもずれることとなる。
【００４２】
この場合には、データ解析演算装置３２は各計測点でエッジ部距離計１０ａ、１０ｂが計測した鋼板１のエッジ部までの距離の計測値に基づいて、鋼板１のエッジ部より一定の値を保つように、また各平面部距離計１０ｃ、１０ｄが対象とする計測点の位置に一致するように各平面部距離計１０ｃ、１０ｄの移動量を演算し、その移動量だけ各々のサーボ機構１２ａを駆動して各平面部距離計１０ｃ、１０ｄを移動させ、各平面部距離計１０ｃ、１０ｄが対象とする計測点の位置に一致するように、各平面部距離計１０ｃ、１０ｄの位置を追従させることができる。
【００４３】
このように各平面部距離計１０ｃ、１０ｄが対象とする計測点の位置に一致する状態における各計測点でのエッジ部距離計１０ａ、１０ｂ、平面部距離計１０ｃ、１０ｄ、水平位置検出器１１ａ、１１ｂ及び垂直位置検出器１１ｃ、１１ｄの計測値がデータ解析演算装置３２に入力されるようになる。
【００４４】
そして、データ解析演算装置３２では各計測点毎に、各平面部距離計１０ｃ、１０ｄの計測値で鋼板１の上面までの距離Ｈｍ、各エッジ部距離計１０ａ、１０ｂの計測値で鋼板１のエッジ部までの距離Ｗｍ、水平位置検出器１１ａ、１１ｂの検出値でピアノ線２１に対する水平方向のズレ量Ａ２、即ち計測台車７自身の蛇行性うねり、垂直位置検出器１１ｃ、１１ｄの検出値でピアノ線２１に対する垂直方向のズレ量Ａ１、即ち計測台車６自身の上下方向のうねりを演算する。
【００４５】
そして、これら垂直方向のズレ量Ａ１及び水平方向のズレ量Ａ２が演算により求まることから、データ解析演算装置３２では、上述したように平面部距離計１０ｃ、１０ｄが計測した鋼板１の上面までの距離Ｈｍから垂直方向のズレ量Ａ１（カテナリー量に基づくズレ量Ａ１の変化量がある場合は、ズレ量Ａ１からその変化量を差し引いた実際のズレ量Ａ１）を差し引く演算をすることにより、真の距離Ｈｍを求めることができることとなる。
【００４６】
図１２は架台支柱４が計測台車７の台車重量によって歪み、計測台車用梁３が大きく撓んだ場合を図示したものである。
また、データ解析演算装置３２では、上述したようにエッジ部距離計１０ａ、１０ｂが計測した鋼板１のエッジ部までの距離Ｗｍから水平方向のズレ量Ａ２を差し引く演算をすることにより、真の距離Ｗｍを求めることができることとなる。
【００４７】
図１３は計測台車７、即ち垂直位置検出器１１ｃ、１１ｄの直線移動が補正されて仮想の直線移動の線と、１つの平面部距離計１１ｃのこの間における各測定点で得られた各座標Ｖ1からＶｎに相当する位置での真の距離計測値Ｈ1からＨnをプロフィールとして示したものである。
【００４８】
この実施の形態の板状製品のプロフィール計測装置では、３つの平面部距離計１１ｃ、１１ｄを用いているので、鋼板１の幅方向の中心と両エッジ部側のプロフィールを得ることができる。
従って、これらのプロフィールのデータから鋼板１の反りやうねりやねじれを演算により求めることができる。
なお、平面部距離計の数を増やせば、鋼板１の幅方向においてそれだけ数多くのプロフィールを得ることができ、反りやうねりやねじれについてきめ細かく計測できることはいうまでもない。
【００４９】
ここで、鋼板１の反りとは、図１４に示すように鋼板１の平坦な中心部に対して端部が上側に曲がることをいう。なお、下側に曲がる場合も含まれる。
そして、端部が上側に曲がった反りの場合、反りの程度は図１４に示すように、例えば、鋼板１の左端の反りは鋼板１の平坦な中心部でのＴに対するＴｓとして、Ｔｓ／Ｔとして表すことができ、鋼板１の右端の反りはＢに対するＢｓとして、Ｂｓ／Ｂとして表すことができる。Ｔｓ、Ｂｓの値は３つの平面部距離計１１ｃ、１１ｄの計測値を演算することにより求めることができるから、反りの程度を求めることができる。
【００５０】
ここで、鋼板１のうねりとは、図１５に示すように鋼板１が長さ方向の各部分で湾曲していることをいう。
そして、鋼板１のうねりの程度は図１５に示すように、例えば、鋼板１の左端側のうねりは鋼板１の平坦な部分でのＴに対するＴｓとして、Ｔｓ／Ｔとして表すことができ、鋼板１のうねりはＢに対するＢｓとして、Ｂｓ／Ｂとして表すことができる。Ｔｓ、Ｂｓの値は３つの平面部距離計１１ｃ、１１ｄの計測値を演算することにより求めることができるから、反りの程度を求めることができる。
【００５１】
ここで、鋼板１のねじれとは、図１６に示すように鋼板１の端部（トップ部とボトム部）が幅方向で側部が曲がっていることをいう。
そして、鋼板１のねじれの程度は図１６に示すように、例えば、鋼板１のねじれは鋼板１の平坦な部分に対する一方の側部の曲がり量をＡとし、他方の側部の曲がり量をＢとすれば、ＡとＢとの割合で表すことができる。また、鋼板１の平坦な部分に対する側部の曲がりの角度θで表すことができる。ＡとＢとの割合又は角度θの値は３つの平面部距離計１１ｃ、１１ｄの計測値を演算することにより求めることができるから、ねじりの程度を求めることができる。
【００５２】
なお、反り、うねり、ねじれ等の演算結果の出力方法としては、出力端末３４で反り、うねり、ねじれのプロフィールの形状を印刷したり、反り、うねり、ねじれの数値をデータとして印刷することもできる。
【００５３】
この実施の形態では、エッジ部距離計１０ａ、１０ｂ、平面部距離計１０ｃ、１０ｄに例えばＣＣＤレーザ変位センサを用いているが、これは一次元受光素子を用いた距離計であって測定ポイントが微小な点で、広く一般的に採用されているものですが、二次元受光素子を用いた距離計はスリット状の幅方向全体を同時に計測できるものであり、一次元受光素子を用いた距離計の代わりに二次元受光素子を用いた距離計を用いても本発明を実施し得ることはいうまでもない。
このような二次元受光素子を用いた距離計としては、具体的にはレーザスキャン式二次元変位センサや、二次元カメラ等がある。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態に係る板状製品のプロフィール計測装置を示す平面図。
【図２】同板状製品のプロフィール計測装置を示す正面図。
【図３】同板状製品のプロフィール計測装置の計測台車の側面図。
【図４】ピアノ線のカテナリーを示す説明図。
【図５】ピアノ線の計算で求めたカテナリー量を示すグラフ。
【図６】ピアノ線の張力制御の構成を示すブロック図。
【図７】同板状製品のプロフィール計測装置のシステム構成を示すブロック図。
【図８】垂直位置検出器の検出原理を示す説明図。
【図９】直線基準計測用基準線から被計測対象物の表面までの距離の補正方法を示す説明図。
【図１０】エッジ部距離計の計測結果に基づき平面部距離計を追従させない状態を示す説明図。
【図１１】エッジ部距離計の計測結果に基づき平面部距離計を追従させた状態を示す説明図。
【図１２】計測台車自重による計測台車用梁の撓みを示す説明図。
【図１３】計測台車の補正後の軌跡を示す説明図。
【図１４】板状製品の反りを示す説明図。
【図１５】板状製品のうねりを示す説明図。
【図１６】板状製品のねじれを示す説明図。
【符号の説明】
【００５５】
１  鋼板（被計測対象物）、２  搬送ローラ、３  計測台車用梁、４  架台支柱、５  走行軸、６  車輪、７  計測台車、８  走行用モータ、９  パルス  ジェネレータ（ＰＬＧ）、１０ａ、１０ｂ  エッジ部距離計、１０ｃ、１０ｄ  平面部距離計、１１ａ、１１ｂ  水平位置検出器、１１ｃ、１１ｄ  垂直位置検出器、１２ａ、１２ｂ  サーボ機構、２１ａ，２１ｂ  ピアノ線、３１  プロセス計算機、３２  データ解析演算処理装置、３３  システム制御装置、３４  出力端末。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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