(57)【要約】【課題】Ｈ形鋼やＨ形鋼以外の鋼矢板、山形鋼等の形鋼全般について、長手方向に沿った曲がりを正確に測定することができる形鋼の曲がり測定装置及び曲がり測定方法を提供する。【解決手段】形鋼の曲がり測定装置１０は、形鋼３０１を上方から撮像する撮像装置１１と、撮像装置１１によって撮像された画像から形鋼３０１の長手方向の一定間隔の複数断面における幅方向輝度分布を算出する幅方向輝度分布算出手段１３と、幅方向輝度分布算出手段１３で算出した幅方向輝度分布から各々の断面における形鋼３０１の屈曲部位ｍを検出する屈曲部位検出手段１４と、屈曲部位検出手段１４で検出した各々の断面についての屈曲部位ｍの幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることで形鋼３０１の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出する曲がりプロフィール算出手段１５とを備えている。【選択図】図３
2019178901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形鋼を上方から撮像する撮像装置と、
該撮像装置によって撮像された画像から前記形鋼の長手方向の一定間隔の複数断面における幅方向輝度分布を算出する幅方向輝度分布算出手段と、
該幅方向輝度分布算出手段で算出した幅方向輝度分布から各々の断面における前記形鋼の屈曲部位を検出する屈曲部位検出手段と、
該屈曲部位検出手段で検出した各々の断面についての屈曲部位の幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることで前記形鋼の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出する曲がりプロフィール算出手段とを備えていることを特徴とする形鋼の曲がり測定装置。
【請求項２】
形鋼を上方から撮像する撮像ステップと、
該撮像ステップによって撮像された画像から前記形鋼の長手方向の一定間隔の複数断面における幅方向輝度分布を算出する幅方向輝度分布算出ステップと、
該幅方向輝度分布算出ステップで算出した幅方向輝度分布から各々の断面における前記形鋼の屈曲部位を検出する屈曲部位検出ステップと、
該屈曲部位検出ステップで検出した各々の断面についての屈曲部位の幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることで前記形鋼の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出する曲がりプロフィール算出ステップとを含むことを特徴とする形鋼の曲がり測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形鋼の曲がり測定装置及び曲がり測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
形鋼の種類には、Ｈ形鋼、鋼矢板及び山形鋼などがある。
ここで、Ｈ形鋼は、図１０（ａ）に示すように、長手方向（図１０（ａ）において紙面に対して直交する方向）に直交する断面がＨ形形状の形鋼である。このＨ形鋼１０１は、長手方向かつ長手方向に直交する水平の左右方向（図１０（ａ）における左右方向）に延びるウェブ１０２と、ウェブ１０２の左右方向の両端に接続された一対のフランジ１０３とを備えている。そして、各フランジ１０３はウェブ１０２が延びる左右方向に対し直交する上下方向（図１０（ａ）における上下方向）に延びている。
【０００３】
また、鋼矢板には、図１０（ｂ）に示すＵ形鋼矢板２０１、図１０（ｃ）に示すハット形鋼矢板３０１、及び図１０（ｄ）に示す直線形鋼矢板４０１等がある。ここで、Ｕ形鋼矢板２０１は、図１０（ｂ）に示すように、長手方向に直交する断面がＵ形形状の鋼矢板であり、長手方向かつ左右方向に延びるウェブ２０２と、ウェブ２０２の左右方向の両端に接続された一対のフランジ２０３と、各フランジ２０３の先端に接続された一対の継手部２０４とを備えている。各フランジ２０３は、ウェブ２０２の左右方向端部からウェブ２０２の下面側に下方に向けて外方に傾斜するように形成されている。また、ハット形鋼矢板３０１は、図１０（ｃ）に示すように、長手方向に直交する断面がハット形形状の鋼矢板であり、長手方向かつ左右方向に延びるウェブ３０２と、ウェブ３０２の左右方向の両端に接続された一対のフランジ３０３と、各フランジ３０３の先端に接続された一対の腕部３０４と、各腕部３０４の先端に接続された左右点対称形状の一対の継手部３０５とを備えている。各フランジ３０３は、ウェブ３０２の左右方向端部からに下方に向けて外方に傾斜するように形成され、各腕部３０４は、ウェブ３０２と平行に延びている。また、直線形鋼矢板４０１は、図１０（ｄ）に示すように、長手方向に直交する断面が直線状の鋼矢板であり、長手方向かつ左右方向に直線状に延びるウェブ４０２と、ウェブ４０２の左右方向の両端に接続された一対の継手部４０３とを備えている。
【０００４】
また、山形鋼には、図１０（ｅ）に示す等辺山形鋼５０１や図１０（ｆ）に示す不等辺山形鋼６０１等がある。等辺山形鋼５０１は、長手方向に直交する断面がＬ字状の形鋼であり、一方の辺５０２ａと他方の辺５０２ｂとが互いに直交するように接続されるとともに、一方の辺５０２ａと他方の辺５０２ｂとが同じ長さに形成されている。不等辺山形鋼６０１は、一方の辺６０２ａと他方の辺６０２ｂとが互いに直交するように接続されるとともに、一方の辺５０２ａと他方の辺５０２ｂとが異なる長さに形成されている。
これら図１０（ａ）〜図１０（ｆ）に示す形鋼には、熱間圧延によって前述した断面形状に成形されるものがあり、その場合、矩形断面の鋼片を素材として、複数パスの孔型圧延によって前述したような断面形状に成形を行っていく。例えば、ハット形鋼矢板を熱間圧延で製造する場合の孔型は、上圧延ロールの周面に形成された溝と下圧延ロールの周面に形成された溝とを上下に対向配置することにより形成される。
【０００５】
そして、形鋼を圧延する際に、左右（左右方向に延びるロール胴長方向の両端）の圧下バランスが適正に行われないと、図１１（図１１には圧延後のハット形鋼矢板が示される）に示すように、圧延後の形鋼７０１に長手方向に沿った左右方向の曲がりが発生する。曲がりが生じないように圧延するためには、圧延時の左右の圧下バランスを最適化することが必要であり、即ち、圧延機のレベリングを適正に行う必要がある。
ここで、実圧延を行った後の形鋼の長手方向の曲がりを測定し、その測定された曲がり量に基づいて曲がりのない圧延を行うための圧延機のレベリング修正量を算出し、次材の圧延の際に算出された修正量のレベリング修正を行うフィードバック制御を行うことで、次材以降の曲がりの発生を抑制した圧延が可能となる。
【０００６】
従来、Ｈ形鋼の長手方向の曲がりを含むＨ形鋼の形状測定方法として、例えば、特許文献１に示すものが知られている。
この特許文献１に示すＨ形鋼の形状測定方法は、Ｈ形鋼の走行方向に直交する水平方向に所定の間隔を開けて一対の距離センサを配置し、走行中のＨ形鋼に対して、一方の距離センサで一方のフランジ外面までの距離を測定し、他方の距離センサで端方のフランジ外面までの距離を測定し、それらの測定値からＨ形鋼の曲がり量を検出するようにしている。
【０００７】
また、Ｈ形鋼の曲がり状態判定方法として、従来、例えば、特許文献２に示すものも知られている。
特許文献２に示すＨ形鋼の曲がり状態判定方法は、Ｈ形鋼を静置し、その静置されたＨ形鋼の長手方向に沿って走行可能に距離センサを設置し、その距離センサによってＨ形鋼の長手方向一端から長手方向他端に亘って静置されたＨ形鋼のフランジ面との対向距離を複数箇所で測定し、その複数箇所で測定された対向距離の情報に基づいて、Ｈ形鋼のフランジ面の曲がりの状態を判定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２３４５４０号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２８３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この従来の特許文献１に示すＨ形鋼の形状測定方法及び特許文献２に示すＨ形鋼の曲がり状態判定方法にあっては、以下の問題点があった。
即ち、特許文献１に示すＨ形鋼の形状測定方法及び特許文献２に示すＨ形鋼の曲がり状態判定方法における曲がり測定の対象は、いずれもＨ形鋼であり、鋼矢板や山形鋼などを含む形鋼全般には適用できないという問題があった。
具体的に述べると、図１０（ｂ）に示すＵ形鋼矢板２０１、図１０（ｃ）に示すハット形鋼矢板３０１、及び図１０（ｄ）に示す直線形鋼矢板４０１の長手方向に沿った曲がりを特許文献１や特許文献２に示す方法によって測定する場合、圧延ラインの側方の距離センサからフランジ２０３、３０３あるいは継手部２０４、３０５、４０３までの距離を測定することになる。しかし、フランジ２０３、３０３や継手部２０４、３０５、４０３は、圧延機出側において鉛直方向に延在しているわけではなく、これら形鋼に上下方向の反りが生じていたりすると距離センサから測定点までの距離が変化してしまい、鋼矢板の長手方向に沿った左右方向の曲がりを正確に測定することができない。
【００１０】
また、図１０（ｅ）に示す等辺山形鋼５０１及び図１０（ｆ）に示す不等辺山形鋼６０１の長手方向に沿った曲がりを特許文献１や特許文献２に示す方法によって測定する場合でも、圧延ラインの側方の距離センサから一方の辺５０２ａ、６０２ａあるいは他方の辺５０２ｂ、６０２ｂまでの距離を測定することになるが、各辺５０２ａ、６０２ａ、５０２ｂ、６０２ｂは、圧延機出側において鉛直方向に延在しているわけではないので、鋼矢板の場合と同様の問題が起こる。
また、特許文献１に示すＨ形鋼の形状測定方法及び特許文献２に示すＨ形鋼の曲がり状態判定方法によって、図１０（ａ）に示すＨ形鋼１０１の長手方向に沿った曲がりを測定する場合でも、同様の問題が起こる。実際に圧延後のＨ形鋼１０１では、フランジ１０３の延在方向のウェブ１０２の延在方向に対する角度が長手方向でばらつくことがあり、この場合は、距離センサによるフランジ１０３の外面までの距離測定結果がＨ形鋼１０１の長手方向に沿った曲がりのみを反映したものではなくなるため、正確にＨ形鋼１０１の曲がり量を測定することができない。
【００１１】
従って、本発明はこれら従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、Ｈ形鋼やＨ形鋼以外の鋼矢板、山形鋼等の形鋼全般について、長手方向に沿った曲がりを正確に測定することができる形鋼の曲がり測定装置及び曲がり測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る形鋼の曲がり測定装置は、形鋼を上方から撮像する撮像装置と、該撮像装置によって撮像された画像から前記形鋼の長手方向の一定間隔の複数断面における幅方向輝度分布を算出する幅方向輝度分布算出手段と、該幅方向輝度分布算出手段で算出した幅方向輝度分布から各々の断面における前記形鋼の屈曲部位を検出する屈曲部位検出手段と、該屈曲部位検出手段で検出した各々の断面についての屈曲部位の幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることで前記形鋼の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出する曲がりプロフィール算出手段とを備えていることを要旨とする。
【００１３】
また、本発明の別の態様に係る形鋼の曲がり測定方法は、形鋼を上方から撮像する撮像ステップと、該撮像ステップによって撮像された画像から前記形鋼の長手方向の一定間隔の複数断面における幅方向輝度分布を算出する幅方向輝度分布算出ステップと、該幅方向輝度分布算出ステップで算出した幅方向輝度分布から各々の断面における前記形鋼の屈曲部位を検出する屈曲部位検出ステップと、該屈曲部位検出ステップで検出した各々の断面についての屈曲部位の幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることで前記形鋼の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出する曲がりプロフィール算出ステップとを含むことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る形鋼の曲がり測定装置及び測定方法によれば、Ｈ形鋼やＨ形鋼以外の鋼矢板、山形鋼等の形鋼全般について、長手方向に沿った曲がりを正確に測定することができる形鋼の曲がり測定装置及び曲がり測定方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る形鋼の曲がり測定装置が設置される形鋼の熱間圧延設備の概略構成図である。
【図２】仕上圧延の最終パスにおける孔型形状をハット形鋼矢板とともに示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る形鋼の曲がり測定装置の概略構成図である。
【図４】図３に示す形鋼の曲がり測定装置を用いた形鋼の曲がり測定方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】図４に示すフローチャートにおける幅方向輝度分布算出ステップの手順を示すフローチャートである。
【図６】幅方向輝度分布算出手段による斜影変換処理の例を説明するもので、（ａ）は撮像手段で撮像され、幅方向算出手段に取りこまれた画像を示す図、（ｂ）は当該画像を鋼矢板の真上から見た真上画像に斜影変換処理した後の画像を示す図である。
【図７】幅方向輝度分布算出手段による幅方向輝度分布算出処理の例を説明するもので、（ａ）は図６（ｂ）と同様に斜影変換処理した後の画像を示す図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿って切断した断面における幅方向輝度分布を示すグラフである。
【図８】屈曲部位検出手段による屈曲部位検出処理の例を説明するもので、図７（ｂ）で示した幅方向輝度分布を示すグラフにおいて屈曲部位検出処理の例を示している。
【図９】曲がりプロフィール算出手段による曲がりプロフィール算出処理の例を説明するもので、鋼矢板の長手方向位置に対する曲がり（曲がりプロフィール）を示すグラフである。
【図１０】形鋼の種類を説明するもので、（ａ）はＨ形鋼の断面図、（ｂ）はＵ形鋼矢板の断面図、（ｃ）はハット形鋼矢板の断面図、（ｄ）は直線形鋼矢板の断面図、（ｅ）は等辺山形鋼の断面図、（ｆ）は不等辺山形鋼の断面図である。
【図１１】ハット形鋼矢板の曲がりを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
【００１７】
図１には、本発明の一実施形態に係る形鋼の曲がり測定装置が設置される形鋼の熱間圧延設備の概略構成が示されており、熱間圧延設備１は、形鋼としてのハット形鋼矢板（図１０（ｃ）参照）３０１を熱間圧延して製造するものである。この熱間圧延設備１は、上流側から下流側に向けて順に、加熱炉２、粗圧延機３、中間圧延機４、仕上圧延機５及びホットソー６を備えている。中間圧延機４は、２台の圧延機をタンデムに配置して構成されている。
【００１８】
加熱炉２は、連続鋳造された素材であるスラブやブルームを所定の温度に加熱する。加熱された素材は、粗圧延機３、中間圧延機４及び仕上圧延機５の順に熱間で孔型圧延が施され、図１０（ｃ）に示すハット形の製品形状に仕上げられる。ホットソー６では、圧延で延ばされた製品を熱間で所定の長さに切断する。
そして、仕上圧延機５の出側であってホットソー６の入側には、ハット形鋼矢板３０１の長手方向に沿った左右方向の曲がりを測定する曲がり測定装置１０が設置されている。この曲がり測定装置１０は、仕上圧延機５から搬送されるハット形鋼矢板３０１の曲がりを測定するものであり、本実施形態にあっては、図３に示すように先端から尾端までの長さが１０ｍのハット形鋼矢板３０１の長手方向に沿った曲がりを測定するようになっている。
【００１９】
ここで、先ず、図２を参照して曲がりの測定対象について説明する。ハット形鋼矢板３０１は、前述したように、長手方向（図２において紙面に対して直交する方向）に直交する断面がハット形形状の鋼矢板であり、長手方向かつ長手方向に直交する水平の左右方向（図２における左右方向）に延びるウェブ３０２と、ウェブ３０２の左右方向の両端に接続された一対のフランジ３０３と、各フランジ３０３の先端に接続された一対の腕部３０４と、各腕部３０４の先端に接続された左右点対称形状の一対の継手部３０５とを備えている。そして、各フランジ３０３は、ウェブ３０２の左右方向端部からに下方に向けて外方に傾斜するように形成され、各腕部３０４は、ウェブ３０２と平行に延びている。図２において、符号５ａは上圧延ロール、５ｂは下圧延ロール、５ｃは孔型である。
【００２０】
このハット形鋼矢板３０１において、どこを測定すれば正確な曲がりを測定できるかについて述べると、先ず、継手部３０５の最外側部分は鋼材と搬送ローラ２０（図３参照）との温度差が大きいため、温度差を利用する検出手段による検出は容易である。しかし、ハット形鋼矢板３０１の仕上圧延における最終パスの圧延は、図２に示すように主に継手部３０５の爪部３０５ａの曲げを行う圧延である。図２において、斜線でハッチングした部分が最終パス圧延後のハット形鋼矢板３０１の断面形状であり、破線が最終パス圧延前の継手部３０５の断面形状である。最終の数パスの爪部３０５ａの曲げを行う圧延では、それまでに形成した爪部３０５ａの材の厚さ等のばらつきによって、爪部３０５ａの曲げの程度にもばらつきが生じる。このため、ハット形鋼矢板３０１の長手方向に沿った継手部３０５の最外側部分の幅方向位置変化と、ハット形鋼矢板３０１の長手方向に沿った全体的な曲がりと必ずしも一致するわけではない。従って、継手部３０５の最外側部分は、曲がりを測定する際の測定対象としては妥当ではない。
【００２１】
一方、ハット形鋼矢板３０１において、ウェブ３０２とフランジ３０３との接続部分である肩部や、フランジ３０３と腕部３０４との接続部分は、ウェブ３０２からフランジ３０３にかけて屈曲あるいはフランジ３０３から腕部３０４にかけて屈曲し、ウェブ３０２とフランジ３０３との境界あるいはフランジ３０３と腕部３０４との境界に位置し、厚みが周囲よりも厚く、温度が高いため最も輝度値が高くなる。このため、ウェブ３０２とフランジ３０３との接続部分である肩部などの屈曲部位は、温度差を利用する検出手段による検出は容易である。また、当該屈曲部位は、圧延時において、図２に示すように、全ての面を上圧延ロール５ａ及び下圧延ロール５ｂに拘束されているため、曲がりとの相関が強いと考えられる。このため、ハット形鋼矢板３０１において屈曲部位を測定対象とすることが好ましい。本実施形態にあっては、ウェブ３０２とフランジ３０３との接続部分である肩部を屈曲部位ｍとして測定対象とした。
【００２２】
そして、本実施形態にあっては、測定対象となる屈曲部位ｍをハット形鋼矢板３０１の長手方向の全長わたって検出し、ハット形鋼矢板３０１の長手方向に沿った左右方向の曲がりを測定するために、曲がり測定装置１０は、図３に示すような構成を備えている。
即ち、曲がり測定装置１０は、撮像装置１１と、画像処理装置１２と、表示装置１６とを備えている。
【００２３】
撮像装置１１は、仕上圧延機５から出て複数の搬送ローラ２０によって搬送されてくるハット形鋼矢板３０１を上方から撮像するものであり、パスラインの上方であって搬送ローラ２０の胴長方向中央部（左右方向中央部）に対応する位置に、パスラインからの高さｈが５ｍとなるように傾斜配置されている。この高さｈは、ハット形鋼矢板の全幅が撮像装置１１の視野内に入るよう決定されている。撮像装置１１の長手方向の視野Ｌは１０ｍである。そして、撮像装置１１は、撮像した画像（ハット形鋼矢板３０１を上方から見た画像）を画像処理装置１２に対して出力する。
撮像装置１１としては、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳ等のエリアセンサカメラを用いることができる。
【００２４】
本実施形態の場合、ハット形鋼矢板３０１の先端から尾端までの長さが１０ｍ、撮像装置１１の長手方向の視野Ｌが１０ｍで同じであるため、撮像装置１１の長手方向の視野の下端に対応するパスラインの側方位置にハット形鋼矢板３０１の先端検出用センサ１７を設置し、撮像装置１１の長手方向の視野の上端に対応するパスラインの側方位置にハット形鋼矢板３０１の尾端検出用センサ１８を設置している。そして、先端検出用センサ１７及び尾端検出用センサ１８のそれぞれはトリガ回路１９に接続され、トリガ回路１９は撮像装置１１接続されている。そして、先端検出用センサ１７がハット形鋼矢板３０１の先端を検出してＯＦＦから切り替わってＯＮ信号を発するともに、尾端検出用センサ１８がハット形鋼矢板３０１の尾端を検出してＯＦＦから切り替わってＯＮ信号を発した場合に、トリガ回路１９がトリガ信号を撮像装置１１に送出し、撮像装置１１がハット形鋼矢板３０１の撮像を行う。これにより、撮像装置１１による１回の撮像でハット形鋼矢板３０１の長手方向の全長を撮像することができる。先端検出用センサ１７がハット形鋼矢板３０１の先端を検出してＯＦＦから切り替わってＯＮ信号を発するともに、尾端検出用センサ１８がハット形鋼矢板３０１の尾端を検出してＯＦＦから切り替わってＯＮ信号を発した場合には、後述するステップＳ１（検出ステップ）で撮像装置１１の長手方向の視野Ｌ内に「鋼矢板あり」とされる。
【００２５】
なお、ハット形鋼矢板３０１の先端から尾端までの長さが撮像装置１１の長手方向の視野Ｌよりも長い場合には、先端検出用センサ１７及び尾端検出用センサ１８のそれぞれの設置位置を変えずに、先端検出用センサ１７がハット形鋼矢板３０１の先端を検出してＯＦＦから切り替わってＯＮ信号を発するともに、尾端検出用センサ１８がハット形鋼矢板３０１の尾端を検出せずにＯＦＦ信号を発しているときに、トリガ回路１９がトリガ信号を撮像装置１１に送出し、撮像装置１１がハット形鋼矢板３０１の撮像を行う。そして、尾端検出用センサ１８がハット形鋼矢板３０１の尾端を検出してＯＦＦから切り替わってＯＮ信号を発するまで、撮像装置１１がハット形鋼矢板３０１の撮像を周期的に行い、複数の画像を撮像するようにすればよい。
【００２６】
また、ハット形鋼矢板３０１の先端から尾端までの長さが撮像装置１１の長手方向の視野Ｌよりも短い場合には、ハット形鋼矢板３０１の先端から尾端までの長さが撮像装置１１の長手方向の視野Ｌと同じ場合と同様の処理により、撮像装置１１がハット形鋼矢板３０１の撮像を行えばよい。
また、画像処理装置１２は、撮像装置１１によって撮像されたハット形鋼矢板３０１の画像（ハット形鋼矢板３０１を上方から見た画像）を画像処理し、その画像に基づいてハット形鋼矢板３０１の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出するものである。
【００２７】
このため、画像処理装置１２は、撮像装置１１によって撮像された画像からハット形鋼矢板３０１の長手方向の一定間隔の複数断面における幅方向輝度分布を算出する幅方向輝度分布算出手段１３と、幅方向輝度分布算出手段１３で算出した幅方向輝度分布から上記の複数断面各々におけるハット形鋼矢板３０１の屈曲部位ｍを検出する屈曲部位検出手段１４と、屈曲部位検出手段１４で検出した各々の断面についての屈曲部位ｍの幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることでハット形鋼矢板３０１の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出する曲がりプロフィール算出手段１５とを備えている。
【００２８】
ここで、幅方向輝度分布算出手段１３は、先ず、撮像装置１１によって撮像された画像を取り込む。撮像装置１１によって撮像された画像は、撮像装置１１のレンズの光軸がパスラインとのなす角が直角ではなく傾斜していることから、ハット形鋼矢板３０１を上方から撮像するといっても、図６（ａ）に示すように、斜め上からの撮像画像となり、画像上の視野下端のハット形鋼矢板３０１の横画素の幅が視野上端の横画素の幅よりも大きくなっている。このため、幅方向輝度分布算出手段１３が取りこむ画像も、視野下端の横画素の幅が視野上端の横画素の幅よりも大きくなっている。
【００２９】
このため、幅方向輝度分布算出手段１３は、取りこんだ画像を、図６（ｂ）に示すように、斜影変換処理を行う。この斜影変換処理に際し、予め登録しておいたカメラ視野内の画素位置と実距離の座標とを用いて斜め上からの撮像画像を真上からの真上画像に変換する。この斜影変換処理により、後に述べる幅方向輝度分布の算出を適切に行うことができる。
次いで、幅方向輝度分布算出手段１３は、斜影変換処理を行った画像からハット形鋼矢板３０１の長手方向の一定間隔の複数断面における幅方向輝度分布を算出する。
【００３０】
斜影変換処理を行った画像は、例えば、図７（ａ）に示すようになっており、ハット形鋼矢板３０１の長手方向の所定位置のＡ−Ａ線に沿って切断した断面における幅方向輝度分布は、図７（ｂ）に示すようになる。この輝度分布は、グレースケール画像上の画素毎に２５６諧調の輝度値（濃淡値）をハット形鋼矢板３０１の幅方向（左右方向）にプロットしたものである。幅方向輝度分布算出手段１３は、ハット形鋼矢板３０１の長手方向の一断面における幅方向輝度分布のみならず、長手方向の一定間隔の複数断面における幅方向輝度分布を算出する。幅方向輝度分布算出手段１３は、幅方向輝度分布の算出結果を屈曲部位検出手段１４に対して出力する。なお、幅方向輝度分布算出手段１３が幅方向輝度分布を算出するハット形鋼矢板３０１の長手方向の一定間隔は、特に定めるものではないが、当該一定間隔を短くすればするほど、ハット形鋼矢板３０１の長手方向に沿った曲がりの測定精度が向上する。
【００３１】
そして、屈曲部位検出手段１４は、幅方向輝度分布算出手段１３で算出した幅方向輝度分布から屈曲部位ｍを検出する。ここで、図８には、図７（ｂ）で示した幅方向輝度分布を示すグラフにおいて屈曲部位検出処理の例が示されている。本実施形態において、測定対象としての屈曲部位ｍであるハット形鋼矢板３０１の肩部は、ウェブ３０２とフランジ３０３との境界に位置し、厚みが厚く、温度が高いため最も輝度値が高くなる。算出した幅方向輝度分布から屈曲部位ｍを検出するため、輝度分布のピーク値を検出する。そのピーク値の幅方向位置が屈曲部位ｍの幅方向位置として検出される。屈曲部位検出手段１４は、長手方向の一定間隔の複数断面における屈曲部位ｍの幅方向位置を検出する。そして、屈曲部位検出手段１４は、検出した複数断面における屈曲部位ｍの幅方向位置を曲がりプロフィール算出手段１５に対して出力する。
【００３２】
また、曲がりプロフィール算出手段１５は、屈曲部位検出手段１４で検出した複数断面における屈曲部位ｍの幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることでハット形鋼矢板３０１の長手方向に沿った左右方向の曲がりプロフィールを算出する。曲がりプロフィールは、ハット形鋼矢板３０１の長手方向の各位置における屈曲部位ｍの幅方向位置、即ち曲がりを長手方向に繋ぎ合せたプロフィール（形状）であり、例えば図９に示される。また、曲がりプロフィール算出手段１５は、算出した曲がりプロフィールを円弧で近似し、その近似された円弧の曲率半径及び曲率を算出する。そして、曲がりプロフィール算出手段１５は、算出した曲がりプロフィール、曲率半径及び曲率を表示装置１６に対して出力する。
【００３３】
そして、表示装置１６は、ハット形鋼矢板３０１の長手方向に沿った左右方向の曲がりプロフィール、曲率半径及び曲率を、例えば数値または図表等によって表示する。表示装置１６に対して出力された情報は、例えば、仕上圧延機５の図示しないレベリング制御装置に出力され、レベリング制御装置はハット形鋼矢板３０１の曲がり、特に曲率を用いてレベリング量を修正する。
なお、本実施形態に係る形鋼の曲がり測定装置１０により、図１０（ａ）に示すＨ形鋼１０１の長手方向に沿った曲がりを測定する場合、屈曲部位検出手段１４で、ウェブ１０２の左右方向（幅方向）両端部と一対のフランジ１０３の内面側との接続部位のうち上側２箇所の接続部位を屈曲部位ｍとして検出し、曲がりプロフィール算出手段１５で、屈曲部位ｍの幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることでＨ形鋼１０１の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出することができる。
【００３４】
また、本実施形態に係る形鋼の曲がり測定装置１０により、図１０（ｂ）示すＵ形鋼矢板２０１の長手方向に沿った曲がりを測定する場合、屈曲部位検出手段１４で、ウェブ２０２とフランジ２０３との接続部分である肩部を屈曲部位ｍとして検出し、曲がりプロフィール算出手段１５で、屈曲部位ｍの幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることでＵ形鋼矢板２０１の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出することができる。
更に、本実施形態に係る形鋼の曲がり測定装置１０により、図１０（ｄ）に示す直線形鋼矢板４０１の長手方向に沿った曲がりを測定する場合、屈曲部位検出手段１４で、ウェブ４０２の左右方向両端部と継手部４０３との接続部位のうち上側２箇所の接続部位を屈曲部位ｍとして検出し、曲がりプロフィール算出手段１５で、屈曲部位ｍの幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることで直線形鋼矢板４０１の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出することができる。
【００３５】
また、本実施形態に係る形鋼の曲がり測定装置１０により、図１０（ｅ）に示す等辺山形鋼５０１の長手方向に沿った曲がりを測定する場合、屈曲部位検出手段１４で、一方の辺５０２ａと他方の辺５０２ｂとの接続部分の上側角部を屈曲部位ｍとして検出し、曲がりプロフィール算出手段１５で、屈曲部位ｍの幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることで等辺山形鋼５０１の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出することができる。
更に、本実施形態に係る形鋼の曲がり測定装置１０により、図１０（ｆ）に示す不等辺山形鋼６０１の長手方向に沿った曲がりを測定する場合、屈曲部位検出手段１４で、一方の辺６０２ａと他方の辺６０２ｂとの接続部分の上側角部を屈曲部位ｍとして検出し、曲がりプロフィール算出手段１５で、屈曲部位ｍの幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることで不等辺山形鋼６０１の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出することができる。
【００３６】
このように、本実施形態に係る形鋼の曲がり測定装置によれば、形鋼としてのＨ形鋼１０１、Ｕ形鋼矢板２０１、ハット形鋼矢板３０１、直線形鋼矢板４０１、等辺山形鋼５０１、及び不等辺山形鋼６０１を上方から撮像する撮像装置１１と、撮像装置１１によって撮像された画像から形鋼の長手方向の一定間隔の複数断面における幅方向輝度分布を算出する幅方向輝度分布算出手段１３と、幅方向輝度分布算出手段１３で算出した幅方向輝度分布から屈曲部位ｍを検出する屈曲部位検出手段１４と、屈曲部位検出手段１４で検出した屈曲部位ｍの幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることで形鋼の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出する曲がりプロフィール算出手段１５とを備えている。これにより、Ｈ形鋼１０１やＨ形鋼１０１以外の鋼矢板２０１、３０１、４０１、山形鋼５０１、６０１等の形鋼全般について、長手方向に沿った曲がりを正確に測定することができる。
【００３７】
次に、図３に示す形鋼の曲がり測定装置１０を用いた本実施形態に係る形鋼の曲がり測定方法について、図４及び図５を参照して説明する。
まず、ステップＳ１において、撮像装置１１の長手方向の視野内に入った形鋼としてのハット形鋼矢板３０１の有無を検出する（検出ステップ）。ここで、先端検出用センサ１７がハット形鋼矢板３０１の先端を検出してＯＦＦから切り替わってＯＮ信号を発するともに、尾端検出用センサ１８がハット形鋼矢板３０１の尾端を検出してＯＦＦから切り替わってＯＮ信号を発した場合には、撮像装置１１の長手方向の視野内に「鋼矢板あり」とされ（ステップＳ１でＹｅｓ）、ステップＳ２でトリガ回路１９は撮像装置１１に対してトリガ信号を出力する（トリガ信号出力ステップ）。一方、ハット形鋼矢板３０１が検出されない場合（ステップＳ１でＮｏ）、先端検出用センサ１７及び尾端検出用センサ１８はステップＳ１の処理を繰り返す。
【００３８】
次いで、ステップＳ３において、撮像装置１１は、トリガ信号に基づいて、搬送ローラ２０によって搬送されているハット形鋼矢板３０１を上方から撮像する（撮像ステップ）。
続いて、ステップＳ４において、画像処理装置１２の幅方向輝度分布算出手段１３は、撮像装置１１によって撮像された画像からハット形鋼矢板３０１の長手方向の一定間隔の複数断面における幅方向輝度分布を算出する（幅方向輝度分布算出ステップ）。
このステップＳ４（幅方向輝度分布算出ステップ）について、図５を参照して具体的に述べると、先ず、ステップＳ４１において、幅方向輝度分布算出手段１３は、撮像装置１１によって撮像された画像を取り込む。
【００３９】
次いで、ステップＳ４２において、幅方向輝度分布算出手段１３は、取りこんだ画像を斜影変換処理する。この斜影変換処理は、前述したように、予め登録しておいたカメラ視野内の画素位置と実距離の座標とを用いて、取りこんだ斜め上からの撮像画像を真上からの真上画像に変換するものである。
続いて、ステップＳ４３において、幅方向輝度分布算出手段１３は、斜影変換処理を行った画像からハット形鋼矢板３０１の長手方向の一定間隔の複数断面における幅方向輝度分布を算出する。そして、幅方向輝度分布算出手段１３は、幅方向輝度分布の算出結果を屈曲部位検出手段１４に対して出力する。これにより、ステップＳ４は終了する。
【００４０】
ステップＳ４の後、ステップＳ５において、画像処理装置１２の屈曲部位検出手段１４は、ステップＳ４（幅方向輝度分布算出ステップ）で算出した幅方向輝度分布から屈曲部位ｍを検出する（屈曲部位検出ステップ）。この屈曲部位算出ステップでは、幅方向輝度分布算出ステップで算出した各断面についての幅方向輝度分布から各断面についてのハット形鋼矢板３０１の屈曲部位ｍを検出するため、輝度分布のピーク値を検出する。そして、そのピーク値の幅方向位置を屈曲部位ｍとして検出する。そして、屈曲部位検出手段１４は、検出した複数断面における屈曲部位ｍの幅方向位置を曲がりプロフィール算出手段１５に対して出力する。
【００４１】
次いで、ステップＳ６において、画像処理装置１２の曲がりプロフィール算出手段１５は、ステップＳ５（屈曲部位検出ステップ）で検出した複数断面における屈曲部位ｍの幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることでハット形鋼矢板３０１の長手方向に沿った左右方向の曲がりプロフィールを算出する（曲がりプロフィール算出ステップ）。また、曲がりプロフィール算出手段１５は、算出した曲がりプロフィールを円弧で近似し、その近似された円弧の曲率半径及び曲率を算出する。
最後に、ステップＳ７において、画像処理装置１２の曲がりプロフィール算出手段１５は、ステップＳ６（曲がりプロフィール算出ステップ）で算出した曲がりプロフィール、曲率半径及び曲率を表示装置１６に対して出力する。これにより、ハット形鋼矢板３０１の曲がり測定が終了する。
【００４２】
そして、この形鋼の曲がり測定方法により、図１０（ａ）に示すＨ形鋼１０１の長手方向に沿った曲がりを測定する場合、屈曲部位検出ステップで、ウェブ１０２の左右方向（幅方向）両端部と一対のフランジ１０３の内面側との接続部位のうち上側２箇所の接続部位を屈曲部位ｍとして検出し、曲がりプロフィール算出ステップで、屈曲部位ｍの幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることでＨ形鋼１０１の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出することができる。
また、この形鋼の曲がり測定方法により、図１０（ｂ）示すＵ形鋼矢板２０１の長手方向に沿った曲がりを測定する場合、屈曲部位検出ステップ（ステップＳ５）で、ウェブ２０２とフランジ２０３との接続部分である肩部を屈曲部位ｍとして検出し、曲がりプロフィール算出ステップ（ステップＳ６）で、屈曲部位ｍの幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることでＵ形鋼矢板２０１の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出することができる。
【００４３】
更に、この形鋼の曲がり測定方法により、図１０（ｄ）に示す直線形鋼矢板４０１の長手方向に沿った曲がりを測定する場合、屈曲部位検出ステップ（ステップＳ５）で、ウェブ４０２の左右方向両端部と継手部４０３との接続部位のうち上側２箇所の接続部位を屈曲部位ｍとして検出し、曲がりプロフィール算出ステップ（ステップＳ６）で、屈曲部位ｍの幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることで直線形鋼矢板４０１の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出することができる。
また、この形鋼の曲がり測定方法により、図１０（ｅ）に示す等辺山形鋼５０１の長手方向に沿った曲がりを測定する場合、屈曲部位検出ステップ（ステップＳ５）で、一方の辺５０２ａと他方の辺５０２ｂとの接続部分の上側角部を屈曲部位ｍとして検出し、曲がりプロフィール算出ステップ（ステップＳ６）で、屈曲部位ｍの幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることで等辺山形鋼５０１の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出することができる。
【００４４】
更に、この形鋼の曲がり測定方法により、図１０（ｆ）に示す不等辺山形鋼６０１の長手方向に沿った曲がりを測定する場合、屈曲部位検出ステップ（ステップＳ５）で、一方の辺６０２ａと他方の辺６０２ｂとの接続部分の上側角部を屈曲部位ｍとして検出し、曲がりプロフィール算出ステップ（ステップＳ６）で、屈曲部位ｍの幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることで不等辺山形鋼６０１の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出することができる。
【００４５】
このように、本実施形態に係る形鋼の曲がり測定方法によれば、形鋼としてのＨ形鋼１０１、Ｕ形鋼矢板２０１、ハット形鋼矢板３０１、直線形鋼矢板４０１、等辺山形鋼５０１、及び不等辺山形鋼６０１を上方から撮像する撮像ステップ（ステップＳ３）と、撮像ステップ（ステップＳ３）によって撮像された画像から形鋼の長手方向の一定間隔の複数断面における幅方向輝度分布を算出する幅方向輝度分布算出ステップ（ステップＳ４）と、幅方向輝度分布算出ステップ（ステップＳ４）で算出した幅方向輝度分布から屈曲部位ｍを検出する屈曲部位検出ステップ（ステップＳ５）と、屈曲部位検出ステップ（ステップＳ５）で検出した屈曲部位ｍの幅方向位置を長手方向に繋ぎ合せることで形鋼の長手方向に沿った曲がりプロフィールを算出する曲がりプロフィール算出ステッップ（ステップＳ６）とを含む。これにより、Ｈ形鋼１０１やＨ形鋼１０１以外の鋼矢板２０１、３０１、４０１、山形鋼５０１、６０１等の形鋼全般について、長手方向に沿った曲がりを正確に測定することができる。
【００４６】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、曲がり測定装置１は、ハット形鋼矢板３０１の長手方向に沿った曲がりのみならず、前述したように、Ｈ形鋼１０１の長手方向に沿った曲がり、Ｕ形鋼矢板２０１、直線形鋼矢板４０１などの鋼矢板の長手方向に沿った曲がり、等辺山形鋼５０１、不等辺山形鋼６０２などの山形鋼の長手方向に沿った曲がりなど、形鋼全般の長手方向に沿った曲がりの測定に適用することができる。
【００４７】
また、画像処理装置１２の幅方向輝度分布算出手段１３は、取りこんだ画像の斜影変換処理を行っているが、撮像装置１１による撮像画像が形鋼の真上から見た真上画像であるならば、必ずしもこの斜影変換処理を行う必要はない。
また、屈曲部位検出手段１４が検出する屈曲部位ｍは、ハット形鋼矢板３０１においては肩部としてあるが、屈曲している部位であれば他の部位を検出するようにしてもよい。
なお、画像処理装置１２は、幅方向輝度分布算出手段１３、屈曲部位検出手段１４及び曲がりプロフィール算出手段１５の各機能をコンピュータソフトウェア上でプログラムを実行することで実現するための演算処理機能を有するコンピュータシステムである。そして、このコンピュータシステムは、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵ等を備えて構成され、ＲＯＭ等に予め記憶された各種専用のプログラムを実行することにより、前述した各機能をソフトウェア上で実現する。
【符号の説明】
【００４８】
１  熱間圧延設備
２  加熱炉
３  粗圧延機
４  中間圧延機群
４ａ  粗ユニバーサル圧延機
４ｂ  エッジャー圧延機
５  仕上圧延機
５ａ  上圧延ロール
５ｂ  下圧延ロール
５ｃ  孔型
６  ホットソー
１０  曲がり測定装置
１１  撮像装置
１２  画像処理装置
１３  幅方向輝度分布算出手段
１４  屈曲部位検出手段
１５  曲がりプロフィール算出手段
１６  表示装置
１７  先端検出用センサ
１８  尾端検出用センサ
１９  トリガ回路
２０  搬送ローラ
１０１  Ｈ形鋼（形鋼）
１０２  ウェブ
１０３  フランジ
２０１  Ｕ形鋼矢板（形鋼）
２０２  ウェブ
２０３  フランジ
２０４  継手部
３０１  ハット形鋼矢板（形鋼）
３０２  ウェブ
３０３  フランジ
３０４  腕部
３０５  継手部
３０５ａ  爪部
４０１  直線形鋼矢板（形鋼）
４０２  ウェブ
４０３  継手部
５０１  等辺山形鋼（形鋼）
５０２ａ  一方の辺
５０２ｂ  他方の辺
６０１  不等辺山形鋼（形鋼）
６０２ａ  一方の辺
６０２ｂ  他方の辺
ｍ  屈曲部位
【図１】
2019178901.tif 000003
【図２】
2019178901.tif 000004
【図３】
2019178901.tif 000005
【図４】
2019178901.tif 000006
【図５】
2019178901.tif 000007
【図６】
2019178901.tif 000008
【図７】
2019178901.tif 000009
【図８】
2019178901.tif 000010
【図９】
2019178901.tif 000011
【図１０】
2019178901.tif 000012
【図１１】
2019178901.tif 000013