(57)【要約】【課題】  赤外線を発する加熱金属の赤熱加圧成形材の加圧成形中の外形となるエッジを接触することなく継続的に計測して、赤熱加圧成形材である計測物の加圧成形中の状態を正確に計測することにある。【解決手段】  赤外線を発する計測物ａの加圧成形時のエッジｂを継続撮影し且つエッジｂの移動方向に追従して移動する赤外線透過フィルタ１ａを備えた撮影機１を、加圧成形装置の側方に移動自在に配置し、上記撮影機１は赤外線透過フィルタ１ａを通しての計測物ａのエッジｂの撮影であって、撮影機１からの撮影情報に基づき、加圧成形時の計測物の延び方向に細長のエッジ検出エリア４１を指定してエッジ候補を検出し、エッジ候補を挟んでその片方の判別エリアの撮影時におけるグレースケールの値が所定値以上を白とみなしこの白比率が５０％以上、且つ他方の所定値未満を黒とみなしこの黒比率が７０％以上で、そのエッジ候補を計測物のエッジｂと認識すると共に上記撮影機を移動自在に制御する制御装置を備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線を発する加熱金属の赤熱加圧成形材である計測物であって、当該計測物の加圧成形時の外形となるエッジを継続撮影し且つ加圧成形により所定方向に延びて移動する上記エッジの移動方向に追従して移動する赤外線透過フィルタを備えた撮影機を、上記計測物を加圧成形する加圧成形装置の側方に移動自在に配置し、上記撮影機は赤外線透過フィルタを通しての上記計測物のエッジの撮影であって、
上記撮影機からの撮影情報に基づき、加圧成形時の計測物の延び方向に細長のエッジ検出エリアを指定してエッジ候補を検出し、当該エッジ検出エリア内で検出されたエッジ候補を挟んでその片方の判別エリアの撮影時におけるグレースケールの値が所定値以上を白とみなしこの白比率が５０％以上、且つ他方の判別エリアの撮影時におけるグレースケールの値が所定値未満を黒とみなしこの黒比率が７０％以上で、そのエッジ候補を計測物のエッジと認識すると共に上記撮影機を移動自在に制御する制御装置を、
備えたことを特徴とするエッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置。
【請求項２】
エッジ検出エリア内で検出されたエッジ候補を挟んでその片方の判別エリアの撮影時におけるグレースケールの値が所定値以上を白とみなしこの白比率が７０％以上、且つ他方の判別エリアの撮影時におけるグレースケールの値が所定値未満を黒とみなしこの黒比率が８０％以上で、そのエッジ候補を計測物のエッジと認識する請求項１記載のエッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置。
【請求項３】
エッジ検出エリアは計測物の高さ方向に複数指定される請求項１又は請求項２記載のエッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置。
【請求項４】
計測物のエッジを継続撮影する撮影機は、加圧により所定方向に移動する計測物のエッジの移動にエリア基準線がそのエッジに重なるように移動することにより、計測物のエッジの移動に追従する請求項１記載のエッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、赤外線を発する加熱金属例えば鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材である計測物の加圧成形状態を計測する技術に係り、特に、赤外線を発する加熱金属の赤熱加圧成形材の加圧成形中の外形となるエッジを接触することなく継続的に計測して、赤熱加圧成形材である計測物の加圧成形中の状態を正確に計測するエッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
６５０℃以上の高温の鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材、例えばリング圧延を高精度かつ高速に行うには、リング寸法を正確に計測することが重要である。従来の計測方法は計測器を圧延するリングに直接押し当てる接触タイプであった。
この接触タイプで計測すると、鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材である計測物は加圧されて外側に向かって拡がるが、材料の拡がる方向にこれを計測する計測シリンダによる接触型ローラが位置しているので、このローラと接触して赤熱加圧成形材の接触面が傷付き、これが原因となって成形された製品の表面に傷として残り、製品として使い物にならないことが往々にして発生している。または計測器自体が材料からの過大な圧力や高温高熱にさらされて損傷を受けることが多い。また機械的摩耗による定期的なメンテナンスが必要で、計測器の交換費用もかかる。
近年は、計測シリンダによる接触タイプの機械的計測からレーザセンサのような非接触計測方法へ移行されつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８０９４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レーザセンサのような非接触タイプにはいくつかの欠点がある。
例えば、鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材である計測物とレーザセンサとの距離に計測精度が依存することである。
また、レーザセンサでは計測が点計測となり、このため、同時に赤熱加圧成形材である計測物の複数箇所を計測できない欠点がある。複数箇所を同時に計測するには、同じ数の複数のレーザセンサが必要になり、これらセンサの機材の数が増えてコスト的に非常に高価になる。
さらに、加圧成形装置などの周囲に複数のレーザセンサを設置できるスペースを確保するのが困難である。
これらに加えて、加熱されている赤熱加圧成形材である計測物によって加圧成形装置が過度に加熱されるのを防ぐために、冷却水で加圧成形装置を冷やしているが、このとき、冷却水によって蒸気が発生する。レーザセンサ使用時にはこの水と蒸気が妨げとなって計測不可になるので、これを回避するために、蒸気を飛散させるための別途専用装置を必要としている。
レーザセンサによる前述の欠点を解消する案として、カメラでの計測がある。しかし、カメラの場合には次のような別の欠点がある。
カメラ撮影時に、赤熱加圧成形材である計測物の背景が入り、計測物の外形を明瞭に撮影できないことがある。
これを回避するには、背景が映らないように幕などを赤熱加圧成形材である計測物の後方に取り付けることが必要となるが、工場内で幕などを取り付けるのは非常に面倒であり、又取り付けスペースの確保が困難と思われる。
仮に幕などを取り付けて背景が入らないようにできたとしても、次の欠点は防げない。
（１）建屋の窓、ゲートからの日光の影響。
（２）計測物を上下から挟圧する器具などからの表面光沢の影響。
（３）圧延テーブルなどの摺動部の光沢の影響。
（４）計測物の表面のスケール（つまり表面で冷えてできた酸化被覆物）の影響。
つまり、これらの欠点を解消しない限り、カメラを使っての計測は難しい。
【０００５】
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、赤外線を発する加熱金属の赤熱加圧成形材の加圧成形中の外形となるエッジを接触することなく継続的に計測して、赤熱加圧成形材である計測物の加圧成形中の状態を正確に計測することのできるエッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を達成するために、請求項１の発明は、赤外線を発する加熱金属の赤熱加圧成形材である計測物であって、当該計測物の加圧成形時の外形となるエッジを継続撮影し且つ加圧成形により所定方向に延びて移動する上記エッジの移動方向に追従して移動する赤外線透過フィルタを備えた撮影機を、上記計測物を加圧成形する加圧成形装置の側方に移動自在に配置し、上記撮影機は赤外線透過フィルタを通しての上記計測物のエッジの撮影であって、上記撮影機からの撮影情報に基づき、加圧成形時の計測物の延び方向に細長のエッジ検出エリアを指定してエッジ候補を検出し、当該エッジ検出エリア内で検出されたエッジ候補を挟んでその片方の判別エリアの撮影時におけるグレースケールの値が所定値以上を白とみなしこの白比率が５０％以上、且つ他方の判別エリアの撮影時におけるグレースケールの値が所定値未満を黒とみなしこの黒比率が７０％以上で、そのエッジ候補を計測物のエッジと認識すると共に上記撮影機を移動自在に制御する制御装置を、備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２では、請求項１の好ましい態様として、エッジ検出エリア内で検出されたエッジ候補を挟んでその片方の判別エリアの撮影時におけるグレースケールの値が所定値以上を白とみなしこの白比率が７０％以上、且つ他方の判別エリアの撮影時におけるグレースケールの値が所定値未満を黒とみなしこの黒比率が８０％以上で、そのエッジ候補を計測物のエッジと認識する。
【０００８】
また、請求項３では、請求項１又は請求項の好ましい態様として、エッジ検出エリアは計測物の高さ方向に複数指定される。
【０００９】
また、請求項４では、請求項１の好ましい態様として、計測物のエッジを継続撮影する撮影機は、加圧により所定方向に移動する計測物のエッジの移動にエリア基準線がそのエッジに重なるように移動することにより、計測物のエッジの移動に追従する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明に係るエッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置によれば、次のような極めて新規的有益なる効果を奏するものである。
鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材である計測物の端部のエッジの複数箇所を、一台の計測装置で同時に非接触の状態で計測することができる。このため、計測物の外形に傷を付けることもなく、成形された製品の表面に傷として残って製品として使い物にならない不良品を作り出すこともない。また、複数の計測装置を必要とせず、これら計測装置の台数が増えてコスト的に非常に高価になることもない。また、機械的摩耗が発生しないため定期的なメンテナンスも不要であり、計測器の交換費用もかからない。
撮影機での撮影時に、加熱されている鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材である計測物によって加圧成形装置が過度に加熱されるのを防ぐために、冷却水で加圧成形装置を冷やす際に、冷却水によって蒸気が発生することになるが、赤外線透過フィルタを通しての撮影のため、６５０℃以上の高温金属のように赤外線を発しているものは白色撮影され、従来のレーザセンサのように蒸気が撮影の妨げとなることがないので、蒸気を飛散させるための装置を省略できる。これにより、飛散装置の設置スペースの確保が不要となり、又その装置のコストを省略することができる。
赤外線透過フィルタの使用により、鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材である測定物の背景に影響されることなく、使用することができる。このため、背景が映らないように幕などを計測物の後方に取り付ける必要もなく、また幕などを取り付けるスペースの確保も不要にできる。
また、撮影機での撮影にあたっては、赤外線透過フィルタを通しての撮影であるため、赤外線を発していないものは黒色撮影となり、撮影の外乱要因となる例えば、建屋の窓、ゲートからの日光の影響、計測物を上下から挟圧する器具などの表面光沢の影響、圧延テーブルなどの摺動部の光沢の影響、計測物のリング表面に付着したスケールの影響などは、何れも赤外線を発しない６５０℃以下のため、これらの影響を防ぐことができる。
赤熱加圧成形材である計測物の加圧成形中の外形の変位量は撮影機の走行した距離と一致するため、撮影機の移動方向の位置精度がそのまま計測物の計測精度となる。
請求項２においては、前記請求項１の効果に加えて、計測物のエッジをさらに確実に計測することができる。
請求項３においては、前記請求項１の効果に加えて、計測物のエッジのポイントを同時により多く計測でき、複雑形状の計測物をさらに精密に計測することができる。
請求項４においては、前記請求項１の効果に加えて、撮影機の移動を計測物のエッジの移動に、より正確に合わせて移動させることにより、計測物の外形を精密に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明を実施するための形態を示すエッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置の概略全体構成図である。
【図２】この発明を実施するための形態を示すリングミルの平面図である。
【図３】（Ａ）はこの発明を実施するための形態を示す撮影機移動装置の平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）の側面図、（Ｃ）は同図（Ａ）の正面図である。
【図４】この発明を実施するための形態を示す計測物のエッジ検出エリアのモニタ図である。
【図５】この発明を実施するための形態を示すエッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置のシステム構成図である。
【図６】この発明を実施するための形態を示すエッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置のフローチャートである。
【図７】この発明を実施するための形態を示すエッジ認識のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に記載の発明を実施するための形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
図において、エッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置は、例えば６５０℃以上の赤外線を発する加熱金属例えば鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材である計測物ａの加圧成形状態を計測するもので、特に、計測物ａの加圧成形中の外形であるエッジｂを接触することなく継続的に計測して、赤熱加圧成形材である計測物ａの加圧成形中の状態を正確に計測するものである。
【００１３】
エッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置には、計測物ａの加圧成形時の外形となるエッジｂを継続撮影する撮影機１を有している。撮影機１は、赤熱加圧成形材である計測物ａを加圧成形する加圧成形装置の例えばリングミル１０１の側方に移動自在に配置されている。撮影機１には例えば2100万画素イメージングＣＣＤカメラが使用される。また、撮影機１は、例えば0.05秒で１枚撮影するという高速性能を備えている。
【００１４】
リングミル１０１の側方には、撮影機１を移動させるための撮影機移動装置２が設けられている。撮影機移動装置２は、例えば、走行路２１、リニアガイド２２、ケーブル誘導具２３などから構成されている。
【００１５】
撮影機１が移動する走行路２１は、上部に走行板２１ａが取り付けられている。走行板２１ａは計測物の加圧成形中の外形であるエッジｂの移動方向に平行に取り付けられている。走行板２１ａはその下部が例えば３基の支持脚２１ｂによって支持されている。
【００１６】
走行路２１の走行板２１ａの上には、計測物ａのエッジｂの移動方向に平行に例えば直線状に移動させるリニアガイド２２が設置されている。リニアガイド２２は例えばＡＣサーボモータ２２ａで制御される。撮影機１はこの直線状に移動させるリニアガイド２２により、計測物ａのエッジｂの移動方向に平行に追従して移動し、エッジｂを継続撮影できる構造になっている。ケーブル誘導具２３は撮影機１の移動範囲を往復する。ケーブル誘導具２３は走行板２１ａの上面のリニアガイド２２の隣に並設されている。
【００１７】
撮影機１は、計測物ａの加圧成形により所定方向に延びて移動するエッジｂの移動速度と同じ速度で追従しながら移動するように制御されている。すなわち、移動する撮影機１は、その撮影レンズの真正面位置に、加圧成形で延びて移動中の計測物ａのエッジｂが位置するようにリニアガイド２２のＡＣサーボモータ２２ａによって駆動制御されている。
【００１８】
撮影機１には赤外線透過フィルタ１ａが備えられている。赤外線透過フィルタ１ａは赤外線を透過し、可視光線は遮断する。つまり、加圧成形で延びて移動中の計測物ａは赤外線を発し続けるので、撮影機１で白色撮影される。その一方で、計測物ａでない部分は可視光線の範囲になるため、赤外線透過フィルタ１ａによって遮断され、撮影機１には黒色撮影されることになる。
【００１９】
即ち、撮影機１は、赤外線透過フィルタ１ａを通じて、加圧成形で延びて移動する計測物ａのエッジｂを白黒撮影する。そして、上記したように、エッジｂを含む計測物ａの部分は白色撮影され、計測物ａでない部分は黒色撮影となり、白と黒との境界線部分がエッジｂとなる。
【００２０】
制御装置３は、上記撮影機１からの撮影情報に基づき、計測物ａのエッジｂを検出し、撮影機１を移動自在に制御するもので、例えばパソコンなどのコンピュータが使用される。この制御装置３には、画像処理部４、中央処理部５、駆動処理部６などが含まれる。
【００２１】
制御装置３の画像処理部４は、上記撮影機１からの撮影情報に基づき、計測物ａのエッジｂを検出して処理する機能を有する。エッジｂの検出処理結果は中央処理部５に送られる。またエッジ検出情報から、エッジ検出エリア４１の枠内に設けられた後記のエリア基準線４２とエッジｂとの偏差を演算する機能も備えている。この偏差情報も中央処理部５に送られる。
【００２２】
計測物ａのエッジｂを検出するために、画像処理部４にはエッジ検出エリア４１が指定される。画像処理部４のエッジ検出エリア４１は、赤外線透過フィルタ１ａを通じて撮影機１で撮影された計測物ａのエッジｂを含むように指定される。
【００２３】
エッジ検出エリア４１は加圧成形時の計測物ａの延び方向に細長の長方形の枠から構成される。このエッジ検出エリア４１は計測物ａの高さ方向に少なくとも一つ以上の複数指定できる。エッジ検出エリア４１の枠の高さは例えば５mmから計測物ａの高さまでの範囲である。エッジ検出エリア４１の指定の数が多いほど、複雑形状の計測物ａのエッジｂをより緻密に計測可能となる。エッジ検出エリア４１が一つの場合はそのエリアを、複数指定される場合にはそのうちの一つを代表として指定する。つまり、エッジ検出エリアが一つの場合はそのエリアを、複数指定される場合にはそのうちの一つを代表として指定し、そのエッジ検出情報に基づいて撮影機を移動させる。その他のエッジ検出エリアの検出情報は撮影機の移動には使用せず、参考値として表示器に表示しておくに留める。
【００２４】
エッジ検出エリア４１の枠内にはエリア基準線４２が設けられている。エリア基準線４２は計測物ａのエッジｂの方向と平行に形成されている。エリア基準線４２によって、エッジ検出エリア４１の枠内は２つに分けられる。エリア基準線４２は、代表となるエッジ検出エリア４１の計測物ａのエッジｂと常に重なるように制御される。
【００２５】
制御装置３の中央処理部５は、後記のＨＭＩ処理装置７を通じて入力された計測パラメータ情報を画像処理部４へ送り、画像処理部４から送られてきた計測物ａのエッジｂの検出情報を後記のＨＭＩ処理装置７の表示装置７１へ送り、また画像処理部４からの計測物ａのエッジｂの検出情報を基に撮影機１を駆動させるための情報に変換して駆動処理部６に送るなどの機能を果たす。
【００２６】
制御装置３の駆動処理部６は、中央処理部５からの情報に基づき、リニアガイド２２のＡＣサーボモータ２２ａを駆動制御する機能を果たす。撮影機１は駆動処理部６からの制御情報によりＡＣサーボモータ２２ａを通じて駆動制御される。
【００２７】
ＨＭＩ処理装置７は、（Ｈｕｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）処理装置で、コンピュータで人間が機械を操作したり、機械が現在の状態や人間に知らせるための装置で、表示装置７１や入力装置７２などが含まれる。表示装置７１には例えば液晶ディスプレーが使用され、入力装置７２には例えばキーボードやマウスが使用される。
【００２８】
また、ＨＭＩ処理装置７の表示装置７１は、中央処理部５で受けたエッジ検出の情報を作業員に目で確認理解できるように映像表示する機器である。入力装置７２は、計測パラメータなど入力するための機器で、このＨＭＩ処理装置７より計測パラメータが中央処理部５に読み込まれる。
【００２９】
計測物ａが加圧成形で延びてエッジｂが移動すると、エリア基準線４２もこのエッジｂに重なるようにして同じ方向に移動する。このエリア基準線４２の移動は、リニアガイド２２のＡＣサーボモータ２２ａを制御して撮影機１を移動させることで達成される。ＡＣサーボモータ２２ａは駆動処理部６から制御情報により駆動制御される。
【００３０】
制御装置３の画像処理部４では、エッジ計測エリア４１内で検出されたエッジ候補を挟んで、その片方、例えば白の判別エリア４１ａの撮影時における、例えば０〜２５５でのグレースケールの値が所定値以上、仮に１００以上を白とみなしこの白比率が５０％以上、且つ他方、例えば黒の判別エリア４１ｂの撮影時における、例えば０〜２５５でのグレースケールの値が所定値未満、仮に１００未満を黒とみなしこの黒比率が７０％以上のときには、そのエッジを計測物ａのエッジｂと認識する。検出するのに掛かる時間は例えば0.05秒である。なお、０〜２５５でのグレースケールの所定値としては１００としているが、この値に限定されることはなく、所定値として例えば９０〜１１０の範囲の値の何れでも可能である。
【００３１】
また、制御装置３の画像処理部４では、上記よりもさらに確実に計測物ａのエッジｂを認識したい場合には、エッジ候補を挟んで、その片方、例えば白の判別エリア４１ａの撮影時における、例えば０〜２５５でのグレースケールの値が所定値以上、仮に１００以上を白とみなしこの白比率が７０％以上、且つ他方、例えば黒の判別エリア４１ｂの撮影時における、例えば０〜２５５でのグレースケールの値が所定値未満、仮に１００未満を黒とみなしこの黒比率が８０％以上のときとする。なお、同様に、０〜２５５でのグレースケールの所定値としては１００としているが、この値に限定されることはなく、所定値として例えば９０〜１１０の範囲の値の何れでも可能である。
【００３２】
ところで、制御装置３の画像処理部４では、エッジ候補を挟んで、その片方、例えば白の判別エリア４１ａの撮影時における、例えば０〜２５５でのグレースケールの値が所定値以上、仮に１００以上を白とみなしこの白比率が５０％以下、或いは他方、例えば黒の判別エリア４１ｂの撮影時における、例えば０〜２５５でのグレースケールの値が所定値未満、仮に１００未満を黒とみなしこの黒比率が７０％以下のときには、そのエッジ候補は計測物ａのエッジｂでないとする。
【００３３】
この場合には、制御装置３の画像処理部４では、複数のエッジ候補が検出されていれば、隣のエッジ候補を挟んでその両側の判別エリア４１ａ，４１ｂの白黒比率が再度求められ、例えば０〜２５５でのグレースケールの値が所定値以上、仮に１００以上を白とみなしこの白比率が５０％以上で、且つ例えば０〜２５５でのグレースケールの値が所定値未満、仮に１００未満を黒とみなしこの黒比率が７０以上になるエッジが見つかるまで、エッジｂを探し求めることになる。検出された全てのエッジ候補に対して白黒比率判定が否、またはエッジ候補が１本も検出されなかったときは、計測物ａの端部であるエッジｂは見つからなかったものとする。
【００３４】
次に、上記発明を実施するための形態の構成に基づく使用方法について以下説明する。
赤外線を発する加熱金属例えば鍛造材や圧延材などの赤熱加圧成形材料を加熱炉から取り出す。この赤熱加圧成形材料が計測物ａである。赤熱加圧成形材料である計測物ａは６５０℃以上に加熱されているので、その表面からは赤外線を発する。この赤外線は撮影機１に備えられた赤外線透過フィルタ１ａを透過し、撮影機１により白色として撮影される。一方、赤熱加圧成形材料である計測物ａの周囲の温度は６５０℃以下であるため、その周囲の可視光線は赤外線透過フィルタ１ａを透過できず、撮影機１には黒色に撮影されることになる。
【００３５】
つまり、赤外線透過フィルタ１ａを備えた撮影機１を通して、赤外線を発する加熱金属の赤熱加圧成形材料である計測物ａの形状のみが撮影可能となる。しかも、その際に、赤熱加圧成形材料である計測物ａの周囲の背景などは可視光線で認識されるが、可視光線は既に触れたように赤外線透過フィルタ１ａで遮断されるため、計測物ａの周囲の背景などが計測物ａの形状を認識する際の障害になることがない。
【００３６】
また、赤外線を発する加熱金属の赤熱加圧成形材料である計測物ａを加圧成形するために使用する装置の一部が、この高温によって傷むのを防ぐために、一部の装置を冷水で冷却している。冷却する際に水蒸気が発生するが、赤外線を発する加熱金属の赤熱加圧成形材料である計測物ａの表面から発する赤外線は、この水蒸気を透過するため、撮影機１で撮影する際の妨げになることはない。
【００３７】
この加熱された赤熱加圧成形材料である計測物ａを加圧成形する加圧成形装置としての例えばリングミル１０１にセットする。このとき、加圧成形時に延びて移動する赤熱加圧成形材料である計測物ａのエッジｂの側方には前述した撮影機１が位置している。撮影機１は走行路２１上をエッジｂの移動方向に追従して移動できるように取り付けられている。撮影機１は走行路２１上に取り付けられているリニアガイド２２のＡＣサーボモータ２２ａによって移動が制御される。
【００３８】
例えばリングミル１０１にセットされた赤熱加圧成形材料である計測物ａの外形であるエッジｂを、赤外線透過フィルタ１ａを備えた撮影機１で撮影しながら、指定したエッジ検出エリア４１内に設けられたエリア基準線４２に重ね合うように、走行路２１上のリニアガイド２２のＡＣサーボモータ２２ａにより撮影機１を移動させて制御する。このＡＣサーボモータ２２ａは制御装置３の駆動処理部６からの制御情報によって駆動制御される。
【００３９】
赤熱加圧成形材料の計測物ａの外形であるエッジｂをエリア基準線４２に一致させた後、例えばリングミル１０１を駆動させて、赤熱加圧成形材料である計測物ａを圧延などの加圧成形をおこなう。赤熱加圧成形材料である計測物ａは、直径方向に延ばされる。これにより、計測物ａのエッジｂは所定方向に延びて移動する。
【００４０】
赤熱加圧成形材料である計測物ａの圧延作業が開始すると、撮影機１は例えば0.05秒で計測物ａのエッジｂを１枚撮影し、これをもとに制御装置３の画像処理部４では0.05秒でエッジ検出エリア４１内で検出されたエッジ候補が計測物ａのエッジｂであるか否かを判断し認識する。このとき、計測物ａのリングは、小さいもので時間にして１分間で成形され、大きいもので３分間で成形されるが、撮影機１による撮影時間は成形時間によらず一定で0.1秒単位で撮影を繰り返すことができるため、応答性は満たされる。
【００４１】
また、検出はその確度によって、使用する数値が異なることがある。エッジ計測エリア４１内で候補となるエッジを検出するが、それを挟んで、その片方、例えば白の判別エリア４１ａの撮影時における、例えば０〜２５５でのグレースケールの値が所定値以上、仮に１００以上を白とみなしこの白比率が５０％以上、且つ他方、例えば黒の判別エリア４１ｂの撮影時における、例えば０〜２５５でのグレースケールの値が所定値未満、仮に１００未満を黒とみなしこの黒比率が７０％以上のときには、そのエッジ候補を計測物ａのエッジｂと認識する。
【００４２】
上記よりも、確実にエッジ候補から計測物ａのエッジｂを選別するには、使用する数値は次のものが使用される。検出されたエッジ候補挟んで、その片方、例えば白の判別エリア４１ａの撮影時における、例えば０〜２５５でのグレースケールの値が所定値以上、仮に１００以上を白とみなしこの白比率が７０％以上、且つ他方、例えば黒の判別エリア４１ｂの撮影時における、例えば０〜２５５でのグレースケールの値が所定値未満、仮に１００未満を黒とみなしこの黒比率が８０％以上のときには、そのエッジを計測物ａのエッジｂと認識する。
【００４３】
圧延される計測物ａのエッジｂは、圧延成形を受けて、所定方向に延びて移動するため、撮影機１もこの移動に追従して移動することになる。撮影機１は、前記したように代表となるエッジ検出エリア４１内のエリア基準線４２が移動するエッジｂに重なるように、移動を続けることなる。リニアガイド２２のＡＣサーボモータ２２ａを制御することによって、撮影機１はエリア基準線４２が移動する計測物ａのエッジｂに重なることになる。このＡＣサーボモータ２２ａは制御装置３の駆動処理部６からの制御情報によって駆動制御される。
【００４４】
このとき、計測物ａのエッジｂと判断しなかった場合には、複数のエッジ候補が検出されていれば、隣のエッジ候補で再び白黒比率の検出を行って、計測物ａのエッジｂを探し出す。検出された全てのエッジ候補に対する白黒比率判定が全て否のときは計測物ａのエッジｂは検出されなかったものとし、エリア基準線４２とエッジｂとの偏差を零とする。つまり、エリア基準線４２はすでにエッジｂに重なっているとみなされるので、撮影機１は一時停止する。撮影機１の停止は、制御装置３の駆動処理部６からの制御情報によって、リニアガイド２２のＡＣサーボモータ２２ａを停止制御することでなされる。
【００４５】
エッジ候補が１本も検出されなかった場合にも計測物ａのエッジｂは検出されなかったものとし、エリア基準線４２とエッジｂとの偏差を零とする。つまり、エリア基準線４２はすでにエッジｂに重なっているとみなされるので、撮影機１は一時停止する。
【００４６】
撮影機１が一時停止した後、次の撮影でエッジｂが検出された場合には、そのエッジ検出情報に基づく偏差をもとにリニアガイド２２のＡＣサーボモータ２２ａが駆動制御され、再び撮影機１は計測物ａのエッジｂにエリア基準線４２が重なるように追従して移動する。
【００４７】
このようにして、赤熱加圧成形材である計測物ａの加圧成形中の外形の変位量は撮影機１が走行した距離と一致するため、撮影機１の移動方向の位置精度がそのまま計測物ａの計測精度となる。つまり、撮影機１の移動距離を基にして計測物ａの例えば成形リングの外形を非接触の状態で正しく測定できるのである。
【００４８】
続いて、図６のエッジ計測による赤熱加圧成形材の非接触型外形計測装置のフローチャートに基づいて計測の手順について以下説明する。
計測スタートに先立ち、計測するポイント、つまり計測エリアの個数と各エリアの高さを設定入力する。入力は例えばキーボードやマウスなどの入力装置７２を通じて行われる。入力漏れがある場合には、入力されるまで待機状態となる。
【００４９】
計測スタートにより、ＨＭＩ処理装置７から中央処理部５へ計測パラメータが送信されて読み込まれる。この読み込まれた計測パラメータは制御装置３の中央処理部５に情報として送られ、送られてきた計測パラメータより中央処理部５は撮影条件を設定する。撮影機１によりリングミル１０１で圧延成形される計測物ａのエッジｂの撮影がなされる。撮影機１で撮影された撮影情報は制御装置３の画像処理部４に送られ、その撮影情報に基づき画像処理部４でエッジ検出が行われて、エッジｂが認識される。
【００５０】
制御装置３の画像処理部４では、上記したように、エッジ認識情報から、エリア基準線４２とエッジｂとの偏差を演算し、この偏差情報として中央処理部５に送る。エッジ認識情報は、制御装置３の画像処理部４から中央処理部５へ送られる。中央処理部５で受けたエッジ認識情報に基づく偏差情報は、ＨＭＩ処理装置７の表示装置７１で作業員に目で確認理解できるように映像表示される。
【００５１】
また、中央処理部５では、画像処理部４から送られてきたエッジ認識情報に基づく偏差情報を、駆動処理部６で処理できる情報に変換して駆動処理部６に送る。制御装置３の駆動処理部６では、送られてきたエッジ認識情報による偏差情報に基づき、リニアガイド２２のＡＣサーボモータ２２ａを駆動制御して、圧延成形を受けて所定方向に延びて移動する計測物ａのエッジｂにエリア基準線４２が重なるように撮影機１を追従させて移動させる。
【００５２】
リングミル１０１での圧延成形が完了すると、制御装置３の駆動処理部６はリニアガイド２２のＡＣサーボモータ２２ａの駆動を停止し、計測終了となる。
【００５３】
計測終了でないときは、引き続き、中央処理部５により撮影パラメータが設定され、撮影機１によりリングミル１０１で圧延成形される計測物ａのエッジｂの撮影がなされ、前述した作業が繰り返される。
【００５４】
また、図７のエッジ認識のフローチャートに基づいて制御装置３の画像処理部４におけるエッジ認識の手順について以下説明する。
このエッジ認識は全てのエッジ検出エリアの一つずつに対して繰り返し処理される。さらに、エッジ検出エリア内で検出された複数のエッジ候補の一つずつに対してエッジ判別が繰り返されて計測物ａのエッジｂは認識される。
【００５５】
エッジ認識は１番目のエッジ検出エリアから順次処理される。それぞれのエッジ検出エリアではまずエッジ候補の検出を行う。エッジ検出エリアにおけるエッジ候補が１本以上のときは判別処理へ進む。これに対してエッジ候補が一本もないときは、エッジは無しと認識し、エッジ判別処理は行わず、偏差を零として次のエッジ検出エリアへ移る。
【００５６】
エッジ候補が１本以上のとき、先ず１本目のエッジ候補から順次判別する。順次それぞれのエッジ候補の一方の判別エリアのグレースケールの値が所定値以上を白とみなしこの白比率が５０％（精度が高いときは７０％）以上のときで、且つ他方の判別エリアのグレースケールの値が所定値未満を黒とみなしこの黒比率が７０％（精度が高いときは８０％）以上のときには、エッジ有りとしそのエッジ候補を計測物ａのエッジｂと認識し、次のエッジ検出エリアへ移る。
【００５７】
これに対して、順次それぞれのエッジ候補の白比率が５０％（精度が高いときは７０％）未満のときは、エッジ無しとしそのエッジ候補は計測物ａのエッジｂでないと判別する。同様に、黒比率が７０％（精度が高いときは８０％）未満のときもエッジ無しとしそのエッジ候補は計測物ａのエッジｂでないと判別する。エッジ候補が計測物ａのエッジｂでないと判別されたとき、エッジ判別が行われていない他のエッジ候補があれば、そのエッジ候補に対し再びエッジ判別処理を行う。全てのエッジ候補に対しエッジ判別が行われていればエッジ判別処理を終了する。
上記により、検出されたエッジ候補のうち、１本でもエッジ有りとなれば、そのエッジ候補が計測物ａのエッジｂと認識される。これに対して、全てのエッジ候補に対しエッジ無しであれば、そのエッジ検出エリア内における計測物ａのエッジｂは無しと認識される。
【００５８】
このようにして、一つのエッジ検出エリア内において、一つのエッジｂが認識されるか否かの結果が得られる。
【００５９】
一つのエッジ検出エリア内において、エッジ有りのときは、エッジｂと認識されたエッジと基準線との偏差を演算する。これに対して、エッジ無しのときは、偏差は零とする。
【００６０】
順次認識されたそれぞれのエッジ検出エリアの認識結果と偏差情報は保持されながら、全てのエッジ検出エリアでのエッジの認識は繰り返される。
そして、全てのエッジ検出エリアの認識結果は、画像処理部４から演算部５に送信されるのである。
【００６１】
なお、この発明は上記発明を実施するための形態に限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６２】
１    撮影機
１ａ  赤外線透過フィルタ
２    撮影機移動装置
２１    走行路
２１ａ  走行板
２１ｂ  支持脚
２２    リニアガイド
２２ａ  ＡＣサーボモータ
２３    ケーブル誘導具
３    制御装置
４    画像処理部
４１    エッジ検出エリア
４１ａ  白の判別エリア
４１ｂ  黒の判別エリア
４２    エリア基準線
５    中央処理部
６    駆動処理部
７    ＨＭＩ処理装置
７１    表示装置
７２    入力装置
ａ    計測物
ｂ    エッジ
１０１    リングミル
【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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