(57)【要約】      （修正有）【課題】高精度に測定できる測定装置及び測定方法を提供する。【解決手段】測定装置１０は、測定対象１３に光を照射する光源１１と、前記光を検出する、すくなくとも６つ以上からなる複数の光検出部１２ａ〜１２ｆと、前記複数の光検出部１２ａ〜１２ｆから少なくとも４つの光検出部を特定検出部として選択し、前記特定検出部で検出された検出結果に基づいて前記測定対象１３の寸法を算出する、処理部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象に光を照射する光源と、
前記光を検出する、すくなくとも６つ以上からなる複数の光検出部と、
前記複数の光検出部から少なくとも４つの光検出部を特定検出部として選択し、前記特定検出部で検出された検出結果に基づいて前記測定対象の寸法を算出する、処理部と、
を備える、測定装置。
【請求項２】
前記光源は前記測定対象の一方側に配置され、
前記複数の光検出部は前記測定対象の他方側に前記測定対象の第１方向に並んで配され、
前記処理部は、前記複数の光検出部で検出された光学情報から、前記測定対象の第１方向の両側のエッジの位置情報を検出し、前記エッジの位置情報と前記光検出部との位置関係に基づいてエッジごとに２つの光検出部を特定検出部として選択し、前記特定検出部で検出された光学情報から算出される前記測定対象の複数の前記エッジの位置情報から、前記測定対象の第１方向の寸法を算出する、請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記複数の光検出部のうち、前記第１方向の両側の前記エッジの外側であって、前記エッジに最も近い前記光検出部を第１の特定検出部として選択する、請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記複数の光検出部のうち、前記第１方向の両側の前記エッジの外側であって、前記エッジに２番目に近い前記光検出部を第２の特定検出部として選択する、請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記複数の光検出部のうち、前記第１の特定検出部からの前記第１方向における距離が所定の条件を満たす前記光検出部を第２の特定検出部として選択する、請求項３に記載の測定装置。
【請求項６】
第１方向において異なる位置に配される６つ以上の光検出部で検出される光学情報から、測定対象のエッジの位置情報を検出し、
前記エッジと前記光検出部の位置関係に基づいて、６つ以上の前記光検出部からエッジごとに２つの光検出部を特定検出部として選択し、
エッジごとに選択された前記特定検出部で検出された検出結果から前記測定対象のエッジの位置情報を検出し、複数の前記エッジの位置情報から前記測定対象の前記第１方向の寸法を算出する測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、測定装置及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板等の測定対象物の幅や長さ等の形状を測定する測定装置及び測定方法において、測定対象物の一方側に配される光源と、測定対象物の他方側に配される光検出部と、を備え、光検出部で検出した光学情報から測定対象物の一対の端部の位置を算出し、一対の端部間の寸法を算出するものが知られている。このような測定装置及び測定方法において、１つの端部を２つの光検出部でステレオ視することで、測定対象物と光検出部との距離の増減によって生じる測定誤差を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−３１３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
測定装置及び測定方法において、より高い精度での測定を可能にすることが望まれている。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、高精度に測定できる測定装置及び測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態にかかる測定装置は、測定対象に光を照射する光源と、前記光を検出する、すくなくとも６つ以上からなる複数の光検出部と、前記複数の光検出部から少なくとも４つの光検出部を特定検出部として選択し、前記特定検出部で検出された検出結果に基づいて前記測定対象の寸法を算出する、処理部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態にかかる測定装置及び測定方法を示す説明図。
【図２】同測定装置の制御部の説明図。
【図３】同測定装置及び測定方法を示す説明図。
【図４】同測定装置における測定方法を示す説明図。
【図５】同測定装置における測定方法を示すフローチャート。
【図６】同実施形態にかかる測定装置における検出位置と誤差との関係を示すグラフ。
【図７】同測定装置の構成及び測定方法を示す説明図。
【図８】同測定装置の構成及び測定方法を示す説明図。
【図９】他の実施形態にかかる測定装置における検出位置と誤差との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の第１実施形態に係る測定装置１０及び測定方法について、図１乃至図６を参照して説明する。図１及び図３は測定装置１０の構成及び測定方法を示す説明図である。図１はワーク１３、図３はワーク１１３を測定対象とした場合を例示している。図２は演算処理部である制御部２０の説明図である。図４は本実施形態にかかる測定方法を示す説明図であり、図５はフローチャートである。図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに直交する３方向を示しており、Ｘは第１方向、Ｙは第２方向、Ｚは第３方向に沿っている。
【０００９】
図１及び図２に示すように、測定装置１０は、測定対象であるワーク１３の寸法を計測する装置であり、ワーク１３に光を照射する光源１１と、光源１１からの光を検出する光検出部としての複数のＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆと、制御部（処理部）２０と、を備える。測定装置１０は、ワーク１３の第１方向の寸法である幅Ｗを算出する装置である。
【００１０】
ワーク１３は、例えば所定の幅Ｗ及び厚さｔを有する鋼板であり、長手方向がＹ方向に沿って延びている。ワーク１３は、並行な搬送経路に沿って送られる。
【００１１】
光源１１は、ワーク１３の第３方向における一方側である下側に配されている。光源１１は、例えば第１方向に沿って延びる線状光源である。
【００１２】
ＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆは、ワーク１３の第３方向における他方側、ここでは上側において、第１方向に沿って複数並列配置されている。光検出部として、例えば本実施形態においてはワーク１３の第１方向の両側のエッジ１３ａ，１３ｂに対してそれぞれ３つずつ、合計６つのＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆが、所定の間隔で配列されている。ＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆは、ラインスキャン型のカメラであり、光学情報として、直下に延びる光軸を中心とした所定の撮像範囲の撮像信号を取得可能に構成されている。各ＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆは制御部２０に接続されている。
【００１３】
ＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆは光源１１からの光をワーク１３越しに検出し、検出した光の明度や画素数に応じた撮像信号を出力する。撮像信号は、例えば測定対象部の幅の部分が影（暗レベル）となり、信号の立下りまたは立上り形状となる位置をエッジ位置（標）として検出することができる。ＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆは検出結果としての撮像信号を制御部２０に送信する。
【００１４】
制御部２０は、エッジ検出部２１と、座標検出部２２と、校正テーブル２３と、カメラ選択部２４と、寸法算出部２５と、を備える。
【００１５】
エッジ検出部２１は、各カメラ１２ａ〜１２ｆから送られる撮像信号から、信号の立上り及び立下りが現れる場所のピクセルアドレスをエッジ位置に対応するピクセルアドレスとして検出する処理部である。
【００１６】
座標検出部２２は、予め採集されている校正テーブル２３のデータを参照して、ピクセルアドレスから、エッジ位置（標）Ｗａ〜Ｗｆを算出する処理部である。具体的には、個々のＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆでそれぞれ検出された複数のピクセルアドレスと、校正テーブル２３に記憶された情報とに基づいて、各エッジ１３ａ，１３ｂの座標情報（エッジ位置）を検出する。
【００１７】
校正テーブル２３は、ＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆで検出されるピクセルアドレスと、エッジ１３ａ，１３ｂの座標との対応関係が予め記憶されたデータテーブルであり、予め収集されたデータに基づいて作成されている。
【００１８】
カメラ選択部２４は、個々のエッジ１３ａ，１３ｂにそれぞれ対向配置される３つのＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｃ、１２ｄ〜１２ｆから、特定検出部として、演算処理に利用する一対の特定カメラを選択する。
【００１９】
カメラ選択部２４は、各エッジ１３ａ，１３ｂに対応する全てのＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆで検出したエッジ位置の情報に基づいて、各ＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆとエッジ１３ａ，１３ｂと位置関係に基づき、例えば、光軸がエッジ１３ａ，１３ｂの外側であって、エッジ１３ａに最も近いＣＣＤカメラ１２ｃとエッジ１３ｂに最も近いＣＣＤカメラ１２ｄを第１の特定カメラ（第１の特定検出部）とし、光軸がエッジ１３ａ，１３ｂの外側であって、エッジ１３ａに２番目に近いＣＣＤカメラ１２ｂとエッジ１３ｂに２番目に近いＣＣＤカメラ１２ｅとを、第２の特定カメラ（第２の特定検出部）として、それぞれ特定する。
【００２０】
寸法算出部２５は、選択した特定カメラの検出結果から算出された両エッジ１３ａ，１３ｂの位置情報に基づいて、測定対象の第１方向の寸法である幅Ｗを算出する。
【００２１】
次に、測定装置１０を用いた測定方法について、図１乃至図６を参照して説明する。
【００２２】
本実施形態にかかる測定方法は、６つ以上のＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｃ、１２ｅ〜１２ｆで検出される光学情報（撮像データ）から、ワーク１３の幅寸法Ｗのエッジ１３ａ，１３ｂの位置情報を検出することと、エッジとＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆの位置関係に基づいて、２組、すなわち４つの特定カメラを選択することと、２組の特定カメラで検出された検出結果からワーク１３のエッジの位置情報を検出することと、複数のエッジ１３ａ，１３ｂの位置情報からワーク１３の幅寸法Ｗを算出することと、を備える。
【００２３】
具体的には、まず、図４及び図５に示す様に、測定装置１０の制御部２０は、ワーク１３を支持してＹ方向に送る搬送装置を駆動することでワーク１３を移動させるとともに、全てのＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆを駆動して、ワーク１３の撮像データを取得する（ＳＴ１）。例えば、撮像データとして、ＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆの明，暗部の画素数等の光学情報を検出する。
【００２４】
次に制御部２０は、ＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆにて撮像された撮像データに基づき、エッジ検出部２１において、両エッジ１３ａ，１３ｂの位置に対応するカメラピクセルデータを検出する（ＳＴ２）。例えば明度が急激に増加する部位と急激に減少する部位がそれぞれエッジ１３ａ，１３ｂに対応する位置として、そのカメラピクセルデータを検出する。
【００２５】
さらに、制御部２０は、座標検出部２２において、エッジに対応するカメラピクセルデータと、校正テーブル２３とに基づき、両エッジ１３ａ、１３ｂのエッジ位置情報である座標情報を検出する（ＳＴ３）。
【００２６】
このとき、例えばワークサイドである一方側に配される３つのＣＣＤカメラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃのカメラピクセルデータから、校正テーブル２３を参照し、一方のエッジ１３ａの座標情報として、Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃを算出する。ドライブサイドである他方側に配される３つのＣＣＤカメラ１２ｄ、１２ｅ、１２ｆのカメラピクセルデータから、校正テーブル２３を参照し、他方のエッジ１３ｂの座標情報として、エッジ位置Ｗｄ，Ｗｅ，Ｗｆを算出する。
【００２７】
制御部２０は、カメラ選択部２４にて、エッジ１３ａ，１３ｂ毎に、特定カメラを判定する（ＳＴ４）。
【００２８】
カメラ選択部２４は、各エッジ１３ａ，１３ｂに対応する全てのＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆで検出したエッジ位置Ｗａ〜Ｗｃ、Ｗｄ〜Ｗｆの情報に基づいて、各ＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆとエッジ１３ａ，１３ｂの位置関係に基づき、特定カメラの判定を行う。例えば、光軸がエッジ１３ａ，１３ｂの外側であって、エッジ１３ａに最も近いＣＣＤカメラ１２ｃとエッジ１３ｂに最も近いＣＣＤカメラ１２ｄを第１の特定カメラ（第１の特定検出部）とし、光軸がエッジ１３ａ，１３ｂの外側であって、エッジ１３ａに２番目に近いＣＣＤカメラ１２ｂとエッジ１３ｂに２番目に近いＣＣＤカメラ１２ｅとを、第２の特定カメラ（第２の特定検出部）として、それぞれ特定する。なお、エッジ１３ａ，１３ｂよりも外側のＣＣＤカメラを利用する条件とすることで、いずれの場合にもワーク１３の下側のエッジ１３ａ，１３ｂを検出することが可能となる。
【００２９】
なお、図３は、ワーク１３とは幅の異なるワーク１１３を対象とした例を示す説明図である。本実施形態において、例えば図３に示す様に測定対象であるワーク１１３のエッジ１３ａ，１３ｂの位置がＣＣＤカメラ１２ｃ，１２ｄよりも外側にある場合には、ＣＣＤカメラ１２ａ，１２ｂ、及びＣＣＤカメラ１２ｅ，１２ｆをそれぞれ特定カメラとして選択する。
【００３０】
制御部２０は、カメラ選択部２４で選択した特定カメラを用いて算出されたエッジ位置の座標データに基づき、寸法算出部２５においてワーク１３の幅寸法Ｗを算出する（ＳＴ５）。
寸法算出部２５は、式（１）〜（４）により、ワーク１３の幅寸法Ｗを算出する。
Ｗ＝Ｌ−Ｗｄｓ−Ｗｗｓ  ・・・・式（１）
Ｗ：板総幅（ワーク１３の第１方向の寸法）
Ｌ：カメラ設置距離（ＣＣＤカメラ１２ｃと１２ｄの間隔）
Ｗｄｓ：エッジ１３ｂの座標（ＣＣＤカメラ１２ｄの光軸とエッジ１３ｂとの第１方向の距離）
Ｗｗｓ：エッジ１３ａの座標（ＣＣＤカメラ１２ｃの光軸とエッジ１３ａとの第１方向の距離）
具体的には、図１に示すように、一対のＣＣＤカメラ１２ｄ、１２ｅで、一方のエッジ１３ｂをステレオ視する場合、Ｗｄｓは一対のＣＣＤカメラ１２ｄ、１２ｅで検出されたエッジ位置（Ｗｄｓの場合はＷｄ，Ｗｅ）より２眼式の原理により演算される。
ＣＣＤカメラ１２ｄ側においては式（２）を用いてＷｄｓを算出する。
Ｗｄｓ：Ｗｄ＝（ａ−ｈ）：ａ  ・・・・式（２）
ＣＣＤカメラ１２ｅ側においては式（３）を用いてＷｄｓを算出する。
【００３１】
（Ｗｄｓ＋Ｌｄｓ）：（Ｗｅ＋Ｌｄｓ）＝（ａ−ｈ）：ａ  ・・・・・式（３）
式（２），  （３）より、
Ｗｄｓ＝Ｗｄ＊Ｌｄｓ／（Ｗｅ−Ｗｄ＋Ｌｄｓ）    ・・・・式（４）
である。
【００３２】
エッジ１３ａについても、上記エッジ１３ｂと同様に特定カメラ１２ｂ，１２ｃの検出結果を用いて式（１）、式（２）、式（３）、式（４）と同様の式から、Ｗｗｓを算出する。
【００３３】
具体的には、図１に示すように、一対のＣＣＤカメラ１２ｃ、１２ｂで、一方のエッジ１３ａをステレオ視する場合、Ｗｗｓは一対のＣＣＤカメラ１２ｃ、１２ｂで検出されたエッジ位置（Ｗｗｓの場合はＷｃ，Ｗｂ）より２眼式の原理により演算される。
ＣＣＤカメラ１２ｃ側においては式（２）を用いてＷｗｓを算出する。
Ｗｄｓ：Ｗｃ＝（ａ−ｈ）：ａ  ・・・・式（２’）
ＣＣＤカメラ１２ｂ側においては式（３）を用いてＷｗｓを算出する。
【００３４】
（Ｗｗｓ＋Ｌｄｓ）：（Ｗｂ＋Ｌｄｓ）＝（ａ−ｈ）：ａ  ・・・・・式（３’）
式（２’），  （３’）より、
Ｗｗｓ＝Ｗｃ×Ｌｄｓ／（Ｗｂ−Ｗｃ＋Ｌｄｓ）    ・・・・式（４’）
となる。
以上により算出されたＷｄｓ及びＷｗｓを用いて、式（１）により、ワーク１３の第１方向の寸法である幅寸法Ｗが算出される。
Ｗ＝Ｌ−Ｗｄｓ−Ｗｗｓ  ・・・・式（１）
本実施形態にかかる測定装置１０及び測定方法によれば、ワーク１３とＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆとの位置関係に応じて、複数のＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆから演算に利用する２組を特定して、最も誤差が少なくなるような条件の特定カメラを選択することで、浮上り補正演算によって生じる幅寸法の測定誤差を緩和することが可能となる。
【００３５】
また、本実施形態においては、ワーク１３の１つの端部（エッジ）１３ａ，１３ｂをそれぞれ２つのＣＣＤカメラでステレオ視することで、浮き上り補正を含めて幅を演算し、ワーク１３とＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆとの距離の増減によって生じる測定誤差を低減できる。
【００３６】
ここで、（４）式の中で、Ｗｄ，Ｗｅに誤差ΔＷｄ，ΔＷｅを含んでいるとき、演算結果Ｗｄｓに含まれる誤差ΔＷｄｓを表すと、次のような式になる。
【００３７】
Ｗｄｓ＋ΔＷｄｓ＝（Ｗｅ＋ΔＷｅ）＊Ｌｄｓ／［（Ｗｄ＋ΔＷｄ）−（Ｗｅ＋ΔＷｅ）＋Ｌｄｓ］・・・・・・・  （５）
ここで、誤差ΔＷｄ，ΔＷｅをパラメータとしたときのエッジ位置（＝Ｗｄ＝Ｗｅ）と誤差ΔＷｄｓの関係をグラフ化したものを図６に示す。なお、一対の特定カメラの間隔はＬｄｓ＝４００ｍｍとする。
【００３８】
このグラフから分かるように、式（４）では、エッジ位置Ｗｄ，ＷｅがＣＣＤカメラの直下から離れる程、すなわちＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆが検出したエッジ位置Ｗａ〜ｗｆが大きい程Ｗｄｓが大きくなり、演算結果であるＷｄｓの誤差ΔＷｄｓが強調される。
【００３９】
たとえば、図７に示すように、ＣＣＤカメラ１２ｅ，１２ｆの０．１ｍｍの誤差（ΔＷｅ＝−０．１ｍｍ，ΔＷｆ＝０．１ｍｍ）であれば、エッジ位置Ｗｄｓ＝１２００ｍｍにおいて−０．７ｍｍの誤差（ΔＷｄｓ＝−０．７ｍｍ）となる。
【００４０】
ところが、図８に示すように、ＣＣＤカメラ１２ｄ，１２ｅの検出結果を用いてエッジ位置を検出した場合、エッジ位置ＷｄｓはＬｄｓだけ小さくなるため、誤差は減少する。例えば、Ｌｄｓ＝４００ｍｍとすると、エッジ位置Ｗｄｓ＝８００ｍｍにおける誤差は−０．５ｍｍとなる。
【００４１】
一方、図３に示すように、幅の広いワーク１１３を測定対象とした場合に、ＣＣＤカメラ１２ｅ，１２ｆの検出結果を用いてエッジを検出すると、エッジ位置Ｗｄｓは小さくなるため、少ない誤差となる。
【００４２】
すなわち、本実施形態においては、ワーク１３とＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆとの位置関係に応じて、複数のＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆから、誤差が少なくなるような条件の特定カメラを選択することで、浮上り補正演算によって生じる幅寸法の測定誤差を緩和できる。
【００４３】
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態においては１つのエッジ１３ａ，１３ｂに対して３つのＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｃ、１２ｄ〜１２ｆをそれぞれ配し、この中から一対ずつのＣＣＤカメラ１２ｂ、１２ｃ、及びＣＣＤカメラ１２ｅ，１２ｆを選んだが、これに限られるものではなく、１つのエッジ１３ａ，１３ｂに対して４つ以上のＣＣＤカメラを設けてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態においては、特定カメラとして、光軸がエッジ１３ａ，１３ｂに一番近いＣＣＤカメラ１２ｃ，１２ｄと、２番目に近いＣＣＤカメラ１２ｂ，１２ｆをそれぞれ選択したが、これに限られるものではない。
【００４５】
例えば他の実施形態として、エッジ１３ａ，１３ｂの外側であって、エッジ１３ａ，１３ｂに最も近いＣＣＤカメラ１２ｃ、１２ｄを第１の特定検出部とするとともに、第１の特定カメラからの距離が所定の条件を満たすＣＣＤカメラを第２の特定カメラとすることも可能である。
【００４６】
図９は他の実施形態にかかる測定装置における検出位置と誤差との関係を示すグラフである。（５）式では、ΔＷｄｓがペアのＣＣＤカメラの間隔Ｌｄｓにも関係していることから、各エッジ１３ａ，１３ｂに対応する一対のＣＣＤカメラの間隔Ｌｗｓ，Ｌｄｓを２倍にすることで、演算誤差ΔＷｗｓ，ΔＷｄｓを減少させることもできる。したがって、ＬｗｓとＬｄｓが２倍となるようなＣＣＤカメラ１２ａと１２ｃ、１２ｄと１２ｆを選択することも可能であり、この場合には図９に示すように、Ｗｄｓ＝１２００ｍｍの場合の誤差ΔＷｄｓを４／７倍に減少できる効果が得られる。
【００４７】
また、上記実施形態においては、ワーク１３が搬送経路の中央に配置され、左右の両エッジ１３ａ，１３ｂに対して選択するＣＣＤカメラが中央を基準として対称となる位置関係にある例を示したが、これに限られるものではない。例えばワーク１３が一方に偏って配されている場合には、各エッジ１３ａ，１３ｂに関して、中心からの距離が異なる位置関係のペアのＣＣＤカメラを、それぞれ選択する。また、複数のＣＣＤカメラ１２ａ〜１２ｆは、等間隔に配列されているものに限らず、異なる間隔で配列されていてもよい。
【００４８】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４９】
１０…測定装置、１１…光源、１２ａ〜１２ｆ…ＣＣＤカメラ（光検出部）、１３，１１３…ワーク（測定対象）、１３ａ、１３ｂ…エッジ、２０…制御部、２１…エッジ検出部、２２…座標検出部、２３…校正テーブル、２４…カメラ選択部、２５…寸法算出部。
【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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