(57)【要約】【課題】棒状体の曲がり形状を短時間で測定することができる棒状体の曲がり形状測定装置および曲がり形状測定方法を提供する。【解決手段】棒状体の曲がり形状測定装置２０ａは、一定距離を保って配設され、棒状体１０の搬送方向と直交する平面内において互いに交差する２方向から棒状体１０のエッジ位置を一定間隔で連続して検出する少なくとも３つのエッジ検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、エッジ検出部が検出した検出結果のうち、複数の検出結果であるエッジデータを抽出するエッジデータ抽出部７３ａと、エッジデータに含まれる複数の検出結果を合わせ込むことで、２方向の各々の方向における棒状体１０の長手方向の曲がりを示すプロフィールを導出するプロフィール導出部７４ａと、２方向の各々の方向におけるプロフィールを合成することで、棒状体１０の長手方向の曲がりを示す合成プロフィールを導出する合成プロフィール導出部７５ａ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】
搬送される棒状体の搬送経路に沿って、一定距離を保って配設され、前記棒状体の搬送方向と直交する平面内において互いに交差する２方向から該平面内における前記棒状体のエッジ位置を連続して検出する少なくとも３つのエッジ検出部と、
前記エッジ検出部の検出結果のうち、前記一定距離で区切られた前記棒状体の長手方向の検出位置に対応する複数の前記検出結果であるエッジデータを抽出するエッジデータ抽出部と、
少なくとも、前記エッジデータに含まれる複数の前記検出結果のうち、同じ前記検出位置における前記検出結果同士を合わせ込むことで、前記２方向の各々の方向における前記棒状体の長手方向の曲がりを示すプロフィールを導出するプロフィール導出部と、
前記２方向の各々の方向における前記プロフィールを合成することで、前記棒状体の長手方向の曲がりを示す合成プロフィールを導出する合成プロフィール導出部と、
を備える棒状体の曲がり形状測定装置。
【請求項２】
前記エッジデータ抽出部は、前記検出結果のうち、互いに異なる前記検出位置に対応した複数の前記エッジデータを抽出し、
前記プロフィール導出部は、
各前記エッジデータに含まれる複数の前記検出結果のうち、同じ前記検出位置における前記検出結果同士を合わせ込むことで、前記２方向の各々の方向における前記棒状体の長手方向の曲がりを示す複数の第１のプロフィールを導出する第１のプロフィール導出部と、
複数の前記第１のプロフィールに基づいて、前記棒状体の長手方向の曲がりを示す第２のプロフィールを前記プロフィールとして導出する第２のプロフィール導出部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の棒状体の曲がり形状測定装置。
【請求項３】
前記第２のプロフィール導出部は、複数の前記第１のプロフィールを、回転および平行移動により補正し、合成した後、近似または平滑化処理することで第２のプロフィールを導出することを特徴とする請求項２に記載の棒状体の曲がり形状測定装置。
【請求項４】
搬送される棒状体の搬送経路に沿って、一定距離を保って配設され、前記棒状体の搬送方向と直交する平面内において互いに交差する２方向から該平面内における前記棒状体のエッジ位置を一定間隔で連続して検出する３つのエッジ検出装置の検出結果のうち、前記一定距離で区切られた前記棒状体の長手方向の検出位置に対応する複数の前記検出結果であるエッジデータを抽出するエッジデータ抽出工程と、
前記エッジデータ抽出工程の後、少なくとも、前記エッジデータに含まれる複数の前記検出結果のうち、同じ前記検出位置における前記検出結果同士を合わせ込むことで、前記２方向の各々の方向における前記棒状体の長手方向の曲がりを示すプロフィールを導出するプロフィール導出工程と、
前記プロフィール導出工程の後、前記２方向の各々の方向における前記プロフィールを合成することで、前記棒状体の長手方向の曲がりを示す合成プロフィールを導出する合成プロフィール導出工程と、
を含むことを特徴とする棒状体の曲がり形状測定方法。
【請求項５】
前記エッジデータ抽出工程の際、前記検出結果のうち、互いに異なる前記検出位置に対応した複数の前記エッジデータを抽出し、
前記プロフィール導出工程の際、
各前記エッジデータに含まれる複数の前記検出結果のうち、同じ前記検出位置における前記検出結果同士を合わせ込むことで、前記２方向の各々の方向における前記棒状体の長手方向の曲がりを示す複数の第１のプロフィールを導出し、
複数の前記第１のプロフィールに基づいて、前記棒状体の長手方向の曲がりを示す第２のプロフィールを前記プロフィールとして導出することを特徴とする請求項４に記載の棒状体の曲がり形状測定方法。
【請求項６】
前記第２のプロフィール導出工程の際、複数の前記第１のプロフィールを、回転および平行移動により補正し、合成した後、近似または平滑化処理することで第２のプロフィールを導出することを特徴とする請求項５に記載の棒状体の曲がり形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、丸棒鋼や円管鋼等の棒状体を長手方向に搬送する搬送ラインにおいて、その曲がり量をオンラインで測定する棒状体の曲がり形状測定装置および曲がり形状測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
丸棒鋼や円管鋼などの棒状体の曲がりは、品質上重要な管理項目であり、曲がりを精度良く測定するために様々な方法がとられている。
棒状体の曲がりを測定する方法としては、測定者が直尺などを用いて測定する手動測定による測定方法や、距離計等のセンサを用いて曲がりを測定する自動測定による測定方法等がある。一般的に、手動測定による測定方法は、高い精度で測定はできるが、自動測定に比べて作業の手間や時間がかかる。このため、棒状体の曲がりを測定する方法としては、高い精度で曲がりを測定できる自動測定による曲がり測定方法が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、棒状体である円筒状長尺材料の搬送方向に等間隔に設けられた３個以上の変位センサによって、搬送方向と直交する方向の変位を距離ｄ／ｍだけ搬送される毎に測定し、変位の測定値と形状データを関連付ける行列式を局所的な曲がり量が０と仮定して解くことにより、局所的な曲がりが小さい材料の材料全長に渡る曲がり形状を求める方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９６２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された曲がり形状測定方法では、棒状体の曲がりの演算方法が複雑であるため、リアルタイムで演算結果が必要な場合、演算処理時間が長くなるという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、棒状体の曲がり形状を短い演算処理時間で算出することができる棒状体の曲がり形状測定装置および曲がり形状測定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る棒状体の曲がり形状測定装置は、搬送される棒状体の搬送経路に沿って、一定距離を保って配設され、棒状体の搬送方向と直交する平面内において互いに交差する２方向から棒状体の位置を連続して検出する少なくとも３つのエッジ検出部と、エッジ検出部の検出結果のうち、一定距離で区切られた棒状体の長手方向の検出位置に対応する複数の検出結果であるエッジデータを抽出するエッジデータ抽出部と、少なくとも、エッジデータに含まれる複数の検出結果のうち、同じ検出位置における検出結果同士を合わせ込むことで、２方向の各々の方向における棒状体の長手方向の曲がりを示すプロフィールを導出するプロフィール導出部と、２方向の各々の方向におけるプロフィールを合成することで、棒状体の長手方向の曲がりを示す合成プロフィールを導出する合成プロフィール導出部と、を備える。
【０００７】
また、この曲がり形状測定装置において、エッジデータ抽出部は、検出結果のうち、互いに異なる検出位置に対応した複数のエッジデータを抽出し、プロフィール導出部は、各エッジデータに含まれる複数の検出結果のうち、同じ検出位置における検出結果同士を合わせ込むことで、２方向の各々の方向における棒状体の長手方向の曲がりを示す複数の第１のプロフィールを導出する第１のプロフィール導出部と、複数の第１のプロフィールに基づいて、棒状体の長手方向の曲がりを示す第２のプロフィールをプロフィールとして導出する第２のプロフィール導出部とを有してもよい。
さらに、この曲がり形状測定装置において、第２のプロフィール導出部は、複数の第１のプロフィールを、回転および平行移動により補正し、合成することで第２のプロフィールを導出してもよい。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る棒状体の曲がり形状測定方法は、搬送される棒状体の搬送経路に沿って、一定距離を保って配設され、棒状体の搬送方向と直交する平面内において互いに交差する２方向から棒状体の位置を一定間隔で連続して検出する３つのエッジ検出装置の検出結果のうち、一定距離で区切られた棒状体の長手方向の検出位置に対応する複数の検出結果であるエッジデータを抽出するエッジデータ抽出工程と、エッジデータ抽出工程の後、少なくとも、エッジデータに含まれる複数の検出結果のうち、同じ検出位置における検出結果同士を合わせ込むことで、２方向の各々の方向における棒状体の長手方向の曲がりを示すプロフィールを導出するプロフィール導出工程と、プロフィール導出工程の後、２方向の各々の方向におけるプロフィールを合成することで、棒状体の長手方向の曲がりを示す合成プロフィールを導出する合成プロフィール導出工程と、を含む。
【０００９】
さらに、この棒状体の曲がり形状測定方法において、エッジデータ抽出工程の際、検出結果のうち、互いに異なる検出位置に対応した複数のエッジデータを抽出し、プロフィール導出工程の際、各エッジデータに含まれる複数の検出結果のうち、同じ検出位置における検出結果同士を合わせ込むことで、２方向の各々の方向における棒状体の長手方向の曲がりを示す複数の第１のプロフィールを導出し、複数の第１のプロフィールに基づいて、棒状体の長手方向の曲がりを示す第２のプロフィールをプロフィールとして導出してもよい。
さらに、この棒状体の曲がり形状測定方法において、エッジデータ抽出工程の際、第２のプロフィール導出工程の際、複数の第１のプロフィールを、回転および平行移動により補正し、合成することで第２のプロフィールを導出してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る棒状体の曲がり形状測定装置および曲がり形状測定方法によれば、棒状体の曲がり形状を短い演算処理時間で算出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る棒状体の曲がり形状測定装置を示す全体構成図である。
【図２】エッジ位置検出部における構成を示す正面図である。
【図３】同実施形態における測定位置と第１のプロフィールとの関係を示す説明図である。
【図４】同実施形態における曲がり形状の測定方法を示すフローチャートである。
【図５】位置検出器の測定原理を説明する説明図である。
【図６】同実施形態における第１のプロフィールの導出方法を示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る曲がり形状測定装置を示す全体構成図である。
【図８】本実施形態における測定位置と第１のプロフィールとの関係を示す説明図である。
【図９】同実施形態における合成プロフィールの導出方法を示すフローチャートである。
【図１０】同実施形態における第１のプロフィールの回帰直線を示すグラフである。
【図１１】同実施形態における第１のプロフィールの回転補正を示すグラフである。
【図１２】同実施形態における第１のプロフィールの平行移動補正を示すグラフである。
【図１３】同実施形態における第２のプロフィールを示すグラフである。
【図１４】同実施形態におけるＸ軸方向の第２のプロフィールの０点補正を示すグラフである。
【図１５】本願発明の実施例における第１のプロフィールを示すグラフである。
【図１６】同実施例における回転および平行移動による補正後の第１のプロフィールを示すグラフである。
【図１７】同実施例におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の第２のプロフィールを示すグラフである。
【図１８】同実施例における合成プロフィールを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜１．第１の実施形態＞
［１−１．装置構成］
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る曲がり形状測定装置２０ａについて説明する。図１に示すように、曲がり形状測定装置２０ａは、長手方向をＺ軸方向としてＺ軸の正方向に搬送される棒状体１０の長手方向の曲がり形状を測定する。棒状体１０は、丸棒鋼や円管鋼等であり、図１に図示した例では、縦断面が円からなり、円の直径が９０〜２６０ミリメートル程度の丸棒鋼である。
【００１３】
本実施形態に係る曲がり形状測定装置２０ａは、案内ロール３０ａ，３０ｂと、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、棒状体検出用センサ５０と、コントローラ６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ，６０ｆと、演算装置７０ａとを備える。
案内ロール３０ａ，３０ｂは、軸方向断面が軸方向の中央部から両端部に行くにしたがって徐々に径が大きくなるＶ字状あるいは鼓状に形成されたロールである。図１に図示した例では、案内ロール３０ａは、棒状体１０の搬送方向の上流側に設けられ、案内ロール３０ｂは、棒状体１０の搬送方向の下流側に設けられる。
【００１４】
３つのエッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、２本の案内ロール３０ａ，３０ｂの間に棒状体１０の搬送方向に並んで、一定距離を保って配設される。このうち、エッジ位置検出部４０ａは棒状体１０の搬送方向の最も上流側に設けられ、エッジ位置検出部４０ｃは棒状体１０の搬送方向の最も下流側に設けられる。本実施形態では、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、互いに５００ミリメートルずつ離れて配設される。
エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、Ｘ軸方向に平行に配設された位置検出器４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、Ｙ軸方向に平行に設けられた位置検出器４４ａ，４４ｂ，４４ｃとを備える。図１に図示した例では、エッジ位置検出部４０ａには位置検出器４２ａと位置検出器４４ａとが設けられ、エッジ位置検出部４０ｂには位置検出器４２ｂと位置検出器４４ｂとが設けられ、エッジ位置検出部４０ｃには位置検出器４２ｃと位置検出器４４ｂとが設けられる。図１および図２に図示した例では、Ｘ軸は水平面から＋４５度傾いた軸であり、Ｙ軸は水平面から＋１３５度傾いた軸である。また、同じエッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃに設けられた位置検出器４２ａ，４２ｂ，４２ｃと位置検出器４４ａ，４４ｂ，４４ｃとは、略同一面内でそれぞれ直交し、棒状体１０の搬送方向に僅かにずれた距離にそれぞれ配置される。
【００１５】
位置検出器４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、それぞれ投光器４２２ａ，４２２ｂ，４２２ｃと、受光器４２４ａ，４２４ｂ，４２４ｃとからなるレーザ式またはＬＥＤ式の投受光式センサであり、棒状体１０の径方向端部（エッジ）を検出することができる。同様に、位置検出器４４ａ，４４ｂ，４４ｃは、それぞれ投光器４４２ａ，４４２ｂ，４４２ｃと、受光器４４４ａ，４４４ｂ，４４４ｃとからなる投受光式センサである。
【００１６】
図２は、エッジ位置検出部４０ａにおける構成を示す正面図である。なお、エッジ位置検出部４０ｂ，４０ｃにおける構成は図示しないが、後述するエッジ位置検出部４０ａと同様の構成を備えるものとする。
図２に図示したように、位置検出器４２ａは、棒状体１０を挟んでＸ軸方向に対向して配置される投光器４２２ａと受光器４２４ａとかならなる。位置検出器４２ａは、投光器４２２ａから出射されるＹ軸方向に帯状となるレーザ光またはＬＥＤ光を、光電変換素子がＹ軸方向に配列された受光器４２４ａで受けるように構成されている。ここで、投光器４２２ａは、レーザ光またはＬＥＤ光が棒状体１０の下側を照射するように配置される。
位置検出器４２ａは、投光器４２２ａからの光を棒状体１０が遮ることにより生ずる影の部分の長さを受光器４２４ａで検出することによりＹ軸方向の棒状体１０のエッジ位置を測定する。また、位置検出器４２ａは、測定したエッジ位置をエッジ位置検出結果として、コントローラ６０ａに出力する。エッジ位置検出結果は、少なくとも、棒状体１０の先端からの長手方向の長さを示す検出位置と、各検出位置において検出されたエッジ位置と、検出時間とを示すデータである。
【００１７】
また、位置検出器４４ａは、図２に示すように、投光器４４２ａと受光器４４４ａとかならなる。位置検出器４４ａは、位置検出器４２ａに比べ、投光器４４２ａと受光器４４４ａとが対向する方向、レーザ光またはＬＥＤ光が帯状をなす方向、光電変換素子の配列方向、および棒状体１０の位置測定方向が異なるだけで、その他の構成は位置検出器４２ａと同様に構成されている。すなわち、投光器４４２ａと受光器４４４ａとは、Ｘ軸方向の棒状体１０のエッジ位置が測定できるように、Ｙ軸方向に棒状体１０を挟むように対向して配置される。受光器４４４ａは、Ｘ軸方向に配列される光電変換素子により、投光器４４２ａから出射されるＸ軸方向に帯状となるレーザ光を受ける。また、投光器４４２ａは、レーザ光またはＬＥＤ光が棒状体１０の下側を照射するように配置される。
【００１８】
また、位置検出器４２ａおよび位置検出器４４ａは、搬送される棒状体１０のエッジ位置の検出を、一定間隔で連続して検出する。例えば、位置検出器４２ａおよび位置検出器４４ａは、棒状体１０の先端が案内ロール３０ａを通過してから、棒状体１０の尾端が案内ロール３０ｂを通過するまでの間、０．８ミリ秒間隔でエッジ位置を検出する。
コントローラ６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ，６０ｆは、位置検出器４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４４ａ，４４ｂ，４４ｃにそれぞれ接続して設けられる。コントローラ６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ，６０ｆは、接続された位置検出器４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４４ａ，４４ｂ，４４ｃから送信されるエッジ位置検出結果を受信し、受信したエッジ位置検出結果を演算装置７０ａに送信する。
【００１９】
棒状体検出用センサ５０は、接触式、光学反射式または光学透過式の位置検出センサであり、曲がり形状測定装置２０ａの上流側で搬送される棒状体１０を検出する。例えば、棒状体検出用センサ５０は、曲がり形状測定装置２０ａの上流側の所定位置において、棒状体１０の先端や尾端の通過を検出する。棒状体検出用センサ５０の検出結果は、演算装置７０ａに送信される。
演算装置７０ａは、変位量算出部７１ａと、記憶部７２ａと、エッジデータ抽出部７３ａと、プロフィール導出部７４ａと、合成プロフィール導出部７５ａとを有する。
【００２０】
変位量算出部７１ａは、コントローラ６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ，６０ｆから送信されるエッジ位置検出信号と、後述する記憶部７２ａに予め記憶された基準位置とに基づいて、棒状体１０の変位量を変位量算出結果として算出する。変位量は、棒状体１０のエッジ位置の基準位置との差であり、詳細については後述する。
記憶部７２ａは、変位量算出部７１ａで算出された変位量算出結果、後述する基準位置、エッジデータ、プロフィール等の各データを記憶する。
エッジデータ抽出部７３ａは、記憶部７２ａに記憶された変位量算出結果のうち、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃが設けられた一定距離に相当する距離で区切られた検出位置に対応した複数の変位量算出結果をエッジデータとして抽出する。
【００２１】
本実施形態では、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃが５００ミリメートル間隔で配設されているため、エッジデータは、長手方向に５００ミリメートル間隔で区切られた棒状体１０の位置における変位量算出結果となる。例えば、棒状体１０の長手方向の長さが２４００ミリメートルである場合、エッジデータ抽出部７３ａは、０ミリメートル、５００ミリメートル、１０００ミリメートル、１５００ミリメートル、２０００ミリメートルの検出位置を含む変位量算出結果をエッジデータとして抽出する。また、エッジデータ抽出部７３ａは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の２方向それぞれについてのエッジデータを抽出する。
【００２２】
プロフィール導出部７４ａは、エッジデータ抽出部７３ａが抽出したエッジデータに基づいて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向それぞれにおける長手方向の曲がり形状であり、長手方向の複数個所での変位量を示すプロフィールを導出する。本実施形態におけるプロフィール導出部７４ａは、第１のプロフィール導出部７４２ａを備え、プロフィールとして第１のプロフィールを導出する。第１のプロフィール導出部７４２ａは、抽出されたエッジデータに含まれる複数の変位量算出結果のうち、棒状体１０の長手方向の同じ位置における変位量同士を合わせ込むことで、第１のプロフィールを導出する。第１のプロフィールは、１つのエッジデータに基づいて導出されるプロフィールである。
合成プロフィール導出部７５ａは、プロフィール導出部７４ａが導出したＸ軸方向およびＹ軸方向の２方向それぞれについての第１のプロフィールを合成することで、棒状体１０の長手方向の曲がりを示す合成プロフィールを導出する。
【００２３】
［１−２．曲がり形状の測定方法］
（１−２−１．測定方法の概略）
次に、図３を参照して、本実施形態に係る曲がり形状測定装置２０ａにおけるプロフィールの導出方法の概略を説明する。図３は、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃによるエッジ位置検出結果から抽出されるエッジデータ、および導出される第１のプロフィールを示す説明図である。図３に図示した例では、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃが検出したエッジ位置検出結果のうち、エッジデータとして検出時間ｔ１，ｔ４，ｔ７，ｔ１０，ｔ１３におけるエッジ位置検出結果を用い、第１のプロフィールを導出する。
【００２４】
図３に示すように、各検出時間ｔ１，ｔ４，ｔ７，ｔ１０，ｔ１３におけるエッジ位置検出結果は、他の検出時間におけるエッジ位置検出結果と、同じ検出位置での検出結果を有する。例えば、検出時間ｔ１におけるエッジ位置検出結果は、検出時間ｔ４におけるエッジ位置検出結果と同様に、５００ミリメートルおよび１０００ミリメートルの検出位置におけるエッジ位置検出結果を有する。また、例えば、検出時間ｔ４におけるエッジ位置検出結果は、検出時間ｔ１およびｔ７と同様に、５００ミリメートル、１０００ミリメートル、１５００ミリメートルの検出位置におけるエッジ位置検出結果を有する。このとき、異なる検出時間における同じ検出位置の結果同士を合成し、エッジデータとして抽出された複数のエッジ位置検出結果全てに対してこの処理を行うことにより、第１のプロフィールが導出される。
このような導出方法により、図３に図示した例では、棒状体１０の全長３４００ミリメートルのうち、０ミリメートル〜３０００ミリメートルまでの長さの曲がり形状を示す第１のプロフィールを導出することができる。
【００２５】
（１−２−２．測定方法の詳細説明）
次に、図３〜６を参照して、本実施形態に係る曲がり形状測定装置２０ａにおける棒状体１０の曲がり形状の測定方法の詳細を説明する。本実施形態では、棒状体１０の曲がり形状として、第１のプロフィールおよび合成プロフィールを導出する。合成プロフィールは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のプロフィールを合成して得られるプロフィールであり、棒状体１０の搬送方向に垂直なＸ−Ｙ平面に平行な面において棒状体１０のエッジ位置の基準位置からずれている最大値を示す。
【００２６】
まず、図４に示すように、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の棒状体１０のエッジ位置を検出する（Ｓ１００）。検出したエッジ位置検出結果は、コントローラ６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ，６０ｆをそれぞれ介して送信され、記憶部７２ａに記憶される。なお、エッジ位置検出結果は、スケールやバリ等による異常値の影響を少なくするために、検出した値を均した値であってもよい。例えば、エッジ位置の検出結果は、０．８ミリ秒間隔で検出した値を連続した１０点毎に平均して１点の値とした、８ミリ秒間隔のデータであってもよい。
【００２７】
ステップＳ１００において、エッジ位置の検出動作は、棒状体１０の全長が検出されるように行われる。例えば、エッジ位置の検出動作は、棒状体１０の先端が案内ロール３０ａを通過してから、棒状体１０の尾端が案内ロール３０ｂを通過するまで行われる。ここで、棒状体１０が案内ロール３０ａ，３０ｂを通過したか否かは、棒状体検出用センサ５０の検出結果に基づいて判断される。例えば、棒状体１０の先端が案内ロール３０ａを通過したか否かは、棒状体検出用センサ５０が案内ロール３０ａ上を棒状体１０の先端が通過したことを検出することで判断される。また、例えば、案内ロール３０ｂを尾端が通過したか否かの判断は、棒状体検出用センサ５０が案内ロール３０ａ上を棒状体１０の尾端が通過したことを検出した後、搬送速度に応じて所定時間経過したことで判断される。
【００２８】
ステップＳ１００の後、変位量算出部７１ａは、エッジ位置検出結果からＸ軸方向およびＹ軸方向における変位量を算出する（Ｓ１０４）。変位量は、エッジ位置検出結果と予め記憶部７２ａに記憶された基準位置との差として算出される。算出された変位量は、変位量算出結果として記憶部７２ａに記憶される。
ここで、図５を参照して、本実施形態における変位量の算出方法について詳細に説明する。変位量は、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃのそれぞれの検出位置において、棒状体１０のＸ軸方向およびＹ軸方向の径方向端部であるエッジが基準位置からどの程度ずれているかを示す値である。
【００２９】
図５は、位置検出器４２ａで検出されるエッジ位置に基づいて棒状体１０のＹ軸方向の変位量を算出する方法を説明する説明図である。棒状体１０のＹ軸方向おける変位量Ｙ１は、Ｙ軸方向の下側のエッジ位置ｙｍと予め設定されている基準位置ｙｏとの差として算出される。
ここで、基準位置ｙｏは、搬送ラインを停止させた状態で、曲がりがないとみなせる基準棒１２を図１に示した２つの案内ロール３０ａ，３０ｂ上に設置したときの基準棒１２のエッジ位置である。本実施形態における曲がり形状測定方法では、基準棒１２が案内ロール３０ａ，３０ｂにセットされ、棒状体１０と同様にエッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃによりエッジ位置が測定される。測定された基準棒１２のエッジ位置は、基準位置ｙｏとして記憶部７２ａに記憶される。
また、Ｘ軸方向の変位量Ｘ１は、Ｙ軸方向と同様に、位置検出器４４ａで検出されるエッジ位置ｘｍと予め設定されている基準位置ｘｏとの差として算出される。なお、Ｘ軸方向における基準位置ｘｏについてもＹ軸方向と同様に、基準棒１２を用いて測定されたＸ軸方向のエッジ位置が、基準位置ｘｏとして記憶部７２ａに記憶される。
【００３０】
上記の算出方法を用いて、変位量算出部７１ａは、エッジ位置検出部４０ａにおけるＸ軸方向の変位量Ｘ１およびＹ軸方向の変位量Ｙ１を算出する。同様に、変位量算出部７１ａは、エッジ位置検出部４０ｂにおけるＸ軸方向の変位量Ｘ２およびＹ軸方向の変位量Ｙ２を算出し、エッジ位置検出部４０ｃにおけるＸ軸方向の変位量Ｘ３およびＹ軸方向の変位量Ｙ３を算出する。
ステップＳ１０４の後、エッジデータ抽出部７３ａは、算出されたＸ軸方向およびＹ軸方向の変位量算出結果のうち、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃの設置間隔に対応した一定間隔の複数の変位量算出結果をエッジデータとして抽出する（Ｓ１０８）。抽出された複数の変位量算出結果は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のエッジデータとして、記憶部７２ａに記憶される。
【００３１】
本実施形態ではエッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃが５００ミリメートル間隔で設けられているため、エッジデータは、５００ミリメートル間隔の検出位置における変位量算出結果となる。図３に図示した例では、エッジデータは、０ミリメートル、５００ミリメートル、１０００ミリメートル、１５００ミリメートル、２０００ミリメートル、２５００ミリメートル、３０００ミリメートルの検出位置における変位量算出結果となる。なお、本実施形態では、全てのエッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃにおいて、エッジ位置が検出された変位量算出結果を用いる。このため、全てのエッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃにおける変位量が算出された、検出時間ｔ１，ｔ４，ｔ７，ｔ１０，ｔ１３における変位量算出結果がエッジデータとして抽出される。
【００３２】
ステップＳ１０８の後、プロフィール導出部７４ａの第１のプロフィール導出部７４２ａは、抽出されたエッジデータからＸ軸方向およびＹ軸方向の第１のプロフィールを導出する（Ｓ１１２）。第１のプロフィールは、エッジデータに含まれる複数の変位量算出結果のうち、同じ検出位置における変位量を合わせ込むことで導出される。
ステップＳ１１２におけるプロフィールの導出方法の詳細について、図６を参照して説明する。図６は、図４の検出時間ｔ１，ｔ４，ｔ７におけるＸ軸方向の変位量算出結果と、変位量算出結果から導出されるＸ軸方向の第１のプロフィールを示すグラフである。図６に図示したグラフにおいて、横軸は検出位置を示し、縦軸は各検出位置における変位量を示す。図６に図示した例では、検出時間ｔ１，ｔ４，ｔ７における変位量算出結果として、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃのＸ軸方向のエッジ位置検出結果から算出される各検出位置におけるＸ軸方向の変位量がそれぞれ示される。図６に示す、変位量Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、検出時間ｔ１におけるエッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃでのエッジ位置検出結果から算出される変位量である。また、変位量Ｘ’１，Ｘ’２，Ｘ’３は、検出時間ｔ４におけるエッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃでのエッジ位置検出結果から算出される変位量である。さらに、変位量Ｘ’’１，Ｘ’’２，Ｘ’’３は、検出時間ｔ７におけるエッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃでのエッジ位置検出結果から算出される変位量である。
【００３３】
ここで、搬送中の棒状体１０には、動的な挙動である横振れや縦振れ（バウンド）等が生じるため、同じ検出位置について測定した変位量であっても、検出時間が異なることで変位量がずれる場合がある。このような横振れや縦振れは、棒状体１０が曲がり形状を有することで、より発生しやすくなる。
【００３４】
図６において、変位量Ｘ２と変位量Ｘ’１とは、共に棒状体１０の先端から５００ミリメートルの検出位置における変位量を示す。また、変位量Ｘ３と変位量Ｘ’２とＸ’’１とは、共に棒状体１０の先端から１０００ミリメートルの検出位置における変位量を示す。さらに、変位量Ｘ’３と変位量Ｘ’’２とは、共に棒状体１０の先端から１５００ミリメートルの検出位置における変位量を示す。これらの変位量は、棒状体１０の搬送中に動的な挙動がなければ、各検出位置において異なる検出時間であっても同じ値を示す。しかし、図６のように動的な挙動が生じた場合、５００ミリメートル、１０００ミリメートル、１５００ミリメートルの各検出位置における異なる検出時間での変位量は、それぞれ異なる値を示すことになる。
【００３５】
ステップＳ１１２では、このような動的挙動の影響を除くため、以下の方法で変位量算出結果を合わせ込むことで、第１のプロフィールを導出する。
まず、第１のプロフィール導出部７４２ａは、検出時間ｔ１における変位量算出結果に、検出時間ｔ４における変位量算出結果を合わせ込む処理をする。このとき、検出時間ｔ４における変位量Ｘ’１および変位量Ｘ’２を結ぶ直線を長手方向の長さ１５００ミリメートルの位置まで延長させたときの変位量Ａ’が算出される。変位量Ａ’が算出された後、変位量Ａ’と変位量Ｘ’３の差分である変化量ｌ１が算出される。次に、検出時間ｔ１における変位量Ｘ２および変位量Ｘ３を結ぶ直線を長手方向の長さ１５００ミリメートルの位置まで延長させたときの変位量Ａが算出される。変位量Ａが算出された後、変位量Ａに変化量ｌ１が足し合わされた変位量Ｂが算出される。変位量Ｂは、検出時間ｔ４における変位量Ｘ’３を、検出時間ｔ１における変位量算出結果に合わせ込んだ値である。このため、変位量Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｂからなる第１の補正エッジデータは、長手方向の長さが０ミリメートル〜１５００ミリメートルにおけるＸ軸方向の変位量に相当する。
【００３６】
次いで、第１のプロフィール導出部７４２ａは、算出された第１の補正エッジデータに、検出時間ｔ７における変位量算出結果を合わせ込む処理をする。このとき、検出時間ｔ７における変位量Ｘ’’１および変位量Ｘ’’２を結ぶ直線を長手方向の長さ２０００ミリメートルの位置まで延長させたときの変位量Ａ’’が算出される。変位量Ａ’’が算出された後、変位量Ａ’’と変位量Ｘ’’３の差分である変化量ｌ２が算出される。次に、変位量Ｘ３および変位量Ｂを結ぶ直線を長手方向の長さ２０００ミリメートルの位置まで延長させたときの変位量Ｃ’’が算出される。変位量Ｃ’’が算出された後、変位量Ｃ’’に変化量ｌ２を足し合わせることにより、変位量Ｂ’が算出される。これにより、長手方向の長さが０ミリメートル〜２０００ミリメートルにおけるＸ軸方向の変位量であるに相当する、変位量Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｂ，Ｂ’からなる第２の補正エッジデータが算出される。
【００３７】
さらに、第２の補正エッジデータが算出された後、算出される補正エッジデータに変位量算出結果が合わせ込まれる処理が繰り返されることで、最終的に抽出された変位量算出結果が全て合わせ込まれる。本実施形態では、図３に示すように、検出時間ｔ１，ｔ４，ｔ７，ｔ１０，ｔ１３における変位量算出結果が合わせ込まれることで、図３の下に示す、Ｘ軸方向の第１のプロフィールが導出される。
なお、第１のプロフィール導出部７４２ａは、Ｙ軸方向の第１のプロフィールについても、上記のＸ軸方向の第１のプロフィールと同様の導出方法で導出する。
【００３８】
ステップＳ１１２の後、合成プロフィール導出部７５ａは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の第１のプロフィールから、合成プロフィールを導出する（Ｓ１１６）。合成プロフィールは、各検出位置において変位量Ｚで示され、第１のプロフィールであるＸ軸方向およびＹ軸方向における各検出位置での変位量を幾何学的な計算により合成することで算出される。例えば、ｍミリメートルの検出位置における、Ｘ軸方向の変位量がＸｍ、Ｙ軸方向の変位量がＹｍである場合、合成プロフィールとなる変位量Ｚｍは、数式１で算出される。
【００３９】
【数１】
2015141179.tif 000003
合成プロフィール導出部７５ａは、第１のプロフィールに含まれる、全ての検出位置について同様に変位量Ｚを算出することで、合成プロフィールを導出する。
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る曲がり形状測定装置２０ａは、一定距離で区切られた検出位置の変位量算出結果であるエッジデータを抽出し、エッジデータに同じ検出位置における変位量算出結果同士を合わせ込むことで、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の第１のプロフィールを導出し、さらに合成プロフィールを導出する。これにより、本実施形態では、局部的な曲がり量を０として行列式を解くことで曲がり形状を算出する従来の曲がり形状の算出方法に対し、エッジデータを複雑な計算式を使用せずにプロフィールを幾何学的に近似することによって曲がり形状を容易に算出することができる。このため、曲がり形状を算出するための演算時間を削減でき、リアルタイムで測定結果を得ることができる。また、本実施形態では、エッジデータとして複数の変位量算出結果を用いることで、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃが設けられた距離の全長よりも長い距離での棒状体１０の曲がりを検出することができる。さらに、本実施形態では、搬送中の棒状体１０の動的な挙動の影響を受けずに、曲がり形状を測定することができる。
【００４０】
＜２．第２の実施形態＞
［２−１．装置構成］
次に、図７〜１６を参照して、本発明の第２の実施形態に係る曲がり形状測定装置２０ｂについて説明する。
図７に示すように、本実施形態に係る曲がり形状測定装置２０ｂは、案内ロール３０ａ，３０ｂと、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、棒状体検出用センサ５０と、コントローラ６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ，６０ｆと、演算装置７０ｂとを備える。ここで、本実施形態における、案内ロール３０ａ，３０ｂ、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃ、棒状体検出用センサ５０、およびコントローラ６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ，６０ｆのそれぞれの構成は、第１の実施形態と同じである。
【００４１】
演算装置７０ｂは、変位量算出部７１ｂと、記憶部７２ｂと、エッジデータ抽出部７３ｂと、プロフィール導出部７４ｂと、合成プロフィール導出部７５ｂとを備える。本実施形態における変位量算出部７１ｂおよび記憶部７２ｂのそれぞれの構成は、第１の実施形態の変位量算出部７１ａおよび記憶部７２ａと同じである。
エッジデータ抽出部７３ｂは、初期位置を含むエッジデータと、初期位置を含むエッジデータから数２で算出される距離ｄｎだけ移動した位置を含む少なくとも1つのエッジデータとの複数のエッジデータを記憶部７２ｂに記憶された変位量算出結果から抽出する。本実施形態におけるエッジデータは、第１の実施形態と同様に、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃが設けられた一定距離に相当する距離で区切られた棒状体１０の長手方向の検出位置に対応した複数の変位量算出結果である。初期位置は、棒状体１０の先端となる、０ミリメートルの検出位置である。
【００４２】
【数２】
2015141179.tif 000004
数２において、ｎは１からｋ−１までの自然数を示し、Ｄはエッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃがそれぞれ離れて設けられた一定距離を示し、ｋはＤの距離内でエッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃがエッジ位置を検出するサンプル数を示す。サンプル数ｋは、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃがエッジ位置を検出する一定間隔と、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃが設けられた一定距離Ｄと、棒状体１０の搬送速度とから算出される自然数である。
【００４３】
本実施形態では、第１の実施形態と同様にエッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃが５００ミリメートル間隔で配設されているため、エッジデータは、長手方向に５００ミリメートル間隔で区切られた棒状体１０の位置における変位量算出結果となる。
例えば、棒状体１０の長手方向の長さが２４００ミリメートルである場合、エッジデータ抽出部７３ｂは、まず初期位置を含むエッジデータとして、棒状体１０の長手方向の位置が０ミリメートル、５００ミリメートル、１５００ミリメートル、２０００ミリメートルにおける変位量算出結果を第１のエッジデータとして抽出する。次に、エッジデータ抽出部７３ｂは、棒状体１０の長手方向の位置が（０＋ｄ１）ミリメートル、（５００＋ｄ１）ミリメートル、（１５００＋ｄ１）ミリメートル、（２０００＋ｄ１）ミリメートルにおける変位量算出結果を第２のエッジデータとして抽出する。この抽出処理が繰り返され、最終的に、エッジデータ抽出部７３ｂは、棒状体１０の長手方向の位置が（０＋ｄｋ−１）ミリメートル、（５００＋ｄｋ−１）ミリメートル、（１５００＋ｄｋ−１）ミリメートル、（２０００＋ｄｋ−１）ミリメートルにおける変位量算出結果を第ｋのエッジデータとして抽出し、合計でｋ個のエッジデータを抽出する。
【００４４】
プロフィール導出部７４ｂは、第１のプロフィール導出部７４２ｂと、第２のプロフィール導出部７４４ｂとを有する。本実施形態におけるプロフィール導出部７４ｂは、最終的に第２のプロフィール導出部７４４ｂにて導出される第２のプロフィールを導出する。ここで、第１のプロフィールは、第１の実施形態と同様に、１つのエッジデータに基づいて導出される第１のプロフィールである。また、第２のプロフィールは、複数の第１のプロフィールを合成することで導出されるＸ軸方向およびＹ軸方向それぞれについてのプロフィールである。導出された第２のプロフィールは、記憶部７２ｂに記憶される。
合成プロフィール導出部７５ｂは、プロフィール導出部７４ｂが導出したＸ軸方向およびＹ軸方向の２方向それぞれについてのプロフィールである、第２のプロフィールから、棒状体１０の長手方向の曲がりを示す合成プロフィールを導出する。
【００４５】
［２−２．曲がり形状の測定方法］
（２−２−１．測定方法の概略）
次に、図８を参照して、本実施形態に係る曲がり形状測定装置２０ｂにおけるプロフィールの導出方法の概略を説明する。図８は、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃによるエッジ位置検出結果から抽出されるエッジデータ、および導出される複数のプロフィールを示す説明図である。図８に図示した例では、全長が３４００ミリメートルの棒状体１０について、サンプル数が３の条件でエッジ位置が検出される。このとき、数２で算出される距離ｄｎは、ｄ１が１６７ミリメートル、ｄ２が３３３ミリメートルとそれぞれ算出される。
【００４６】
本実施形態におけるプロフィールの導出方法では、まず、第１のプロフィール導出部７４２ｂは、検出時間ｔ１，ｔ４，ｔ７，ｔ１０，ｔ１３でのエッジ位置検出結果である第１のエッジデータを用いて、第１のエッジデータにおける第１のプロフィールを導出する。同様に、第１のプロフィール導出部７４２ｂは、検出時間ｔ２、ｔ５、ｔ８、ｔ１１、ｔ１４でのエッジ位置検出結果である第２のエッジデータを用いて、第２のエッジデータにおける第１のプロフィールを導出する。さらに、第１のプロフィール導出部７４２ｂは、検出時間ｔ３、ｔ６、ｔ９、ｔ１２、ｔ１５でのエッジ位置検出結果である第３のエッジデータを用いて、第３のエッジデータにおける第１のプロフィールを導出する。
【００４７】
上記３つの第１のプロフィールが導出された後、第２のプロフィール導出部７４４ｂは、これら３つの第１のプロフィールを合成することで、第２のプロフィールを導出する。ここで、搬送中に棒状体１０の動的挙動がある場合、図８に示すように、異なる第１のプロフィールにおいて同じ検出位置でも異なる変位量を示す。そこで、本実施形態では、第１のプロフィールそれぞれについて、後述する回転補正および平行移動補正により、動的挙動の影響をなくすことが可能となる。
このような導出方法により、図８に図示した例では、棒状体１０の全長３４００ミリメートルのうち、０ミリメートル〜３３３３ミリメートルまでの長さの曲がり形状を示す第１のプロフィールを導出することができる。
【００４８】
（２−２−２．測定方法の詳細説明）
次に、図８〜１６を参照して、本実施形態に係る曲がり形状測定装置２０ｂにおける棒状体１０の曲がり形状の測定方法の詳細を説明する。本実施形態では、棒状体１０の曲がり形状として、第１のプロフィール、第２のプロフィールおよび合成プロフィールを導出方法する。
まず、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の棒状体１０のエッジ位置を検出する（Ｓ２００）。検出したエッジ位置検出結果は、コントローラ６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ，６０ｆをそれぞれ介して送信され、記憶部７２ｂに記憶される。ステップＳ２００は、ステップＳ１００と同じ処理である。
【００４９】
次いで、変位量算出部７１ｂは、エッジ位置検出結果からＸ軸方向およびＹ軸方向における変位量を算出する（Ｓ２０４）。算出された変位量は、変位量算出結果として記憶部７２ｂに記憶される。ステップＳ２０４は、ステップＳ１０４と同じ処理である。
さらに、エッジデータ抽出部７３ｂは、算出された変位量算出結果のうち、初期位置を含むＸ軸方向およびＹ軸方向の第１のエッジデータを抽出する（Ｓ２０８）。エッジデータは、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃの設置間隔に対応した一定間隔の複数の変位量算出結果である。また、初期位置は、棒状体１０の先端となる、０ミリメートルの検出位置である。抽出されたエッジデータは、記憶部７２ｂに記憶される。
【００５０】
その後、第１のプロフィール導出部７４２ｂは、直前に抽出されたエッジデータからＸ軸方向およびＹ軸方向の第１のプロフィールを導出する（Ｓ２１２）。ステップＳ２１２では、直前にステップＳ２０８の処理が行われている場合、第１のプロフィール導出部７４２ｂは、第１のエッジデータにおける第１のプロフィールを導出する。また、直前に後述するステップＳ２２０の処理が行われている場合、第１のプロフィール導出部７４２ｂは、ステップＳ２２０で抽出されたエッジデータにおける第１のプロフィールを導出する。なお、ステップＳ２１２での、第１のプロフィールを導出する処理は、ステップＳ１１２での第１のプロフィール導出方法と同じである。
【００５１】
次いで、エッジデータ抽出部７３ｂは、直前のステップＳ２１２で用いられたエッジデータが第ｋのエッジデータか否かを判断する（Ｓ２１６）。
ステップＳ２１６において直前のステップＳ２１２で用いられたエッジデータが、第ｋのエッジデータでない場合、エッジデータ抽出部７３ｂは、直前のステップＳ２１２で用いられたエッジデータから数２で算出される距離ｄ１を移動した検出位置の変位量を含むエッジデータを抽出する（Ｓ２２０）。
例えば、直前のステップＳ２１２において第１のエッジデータが用いられた場合、エッジデータ抽出部７３ｂは、第２のエッジデータを抽出する。第２のエッジデータは、数２から算出される距離ｄ１ミリメートルの検出位置の変位量を少なくとも含むエッジデータである。また、例えば、直前のステップＳ２１２において第２のエッジデータが用いられた場合、エッジデータ抽出部７３ｂは、第３のエッジデータを抽出する。第３のエッジデータは、数２から算出される距離ｄ２ミリメートルの検出位置の変位量を少なくとも含むエッジデータである。
【００５２】
このように、ステップＳ２１２〜Ｓ２２０の処理が繰り返されることで、第１のエッジデータから第ｋのエッジデータまでのｋ個のエッジデータが抽出され、最終的にｋ個の第１のプロフィールがＸ軸方向およびＹ軸方向それぞれについて導出される。
一方、ステップＳ２１６において直前のステップＳ２１２で用いられたエッジデータが、第ｋのエッジデータである場合、第２のプロフィール導出部７４４ｂは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向についてそれぞれ導出されたｋ個の第１のプロフィールからＸ軸方向およびＹ軸方向の基準プロフィールを抽出する（Ｓ２２４）。ここで、図８および図１０を参照して、基準プロフィールの抽出方法について説明する。
【００５３】
図１０は、図８に示した第１のプロフィールの導出結果について、第１のプロフィールとその回帰直線を示す説明図である。図１０に示すように、第１のエッジデータ、第２のエッジデータおよび第３のエッジデータにおける第１のプロフィールの回帰直線は、最小二乗法を用いた１次近似によりそれぞれ算出される。基準プロフィールは、算出された回帰直線の傾きの大きさが中央値となるいずれか一つの第１のプロフィールである。図１０に示したＸ軸方向の処理例では、回帰直線の傾きが中央値となる第１のエッジデータにおける第１のプロフィールが基準プロフィールとして抽出される。
【００５４】
ステップＳ２２４の後、第２のプロフィール導出部７４４ｂは、基準プロフィールに基づいて、第１のプロフィールを回転補正する（Ｓ２２８）。回転補正は、基準プロフィールの回帰直線の傾きに合わせて、基準プロフィール以外の第１のプロフィールの各プロットを回転させる処理である。図１０に図示した例では、長手方向の位置を示す軸をＰ軸とし、変位量であるプロフィールを示す軸をＱ軸とした場合、基準プロフィールを除いた第１のプロフィールを示すＰ−Ｑ平面内の各プロットについて数３で示す処理が行われる。
【００５５】
【数３】
2015141179.tif 000005
数３において、（ｐｉ，ｑｉ）は第１のプロフィールの１つのプロットを示すＰ−Ｑ平面内の座標であり、（ｐ１，ｑ１）は各第１のプロフィールにおける初期測定位置のプロットを示すＰ−Ｑ平面内の座標であり、θは基準プロフィールと各第１のプロフィールとの回帰直線の傾きの差から算出される角度である。初期測定位置は、各第１のプロフィールの検出位置のうち、最も先端に近い検出位置である。例えば、初期測定位置は、第２のエッジデータにおける第１のプロフィールの場合、長手方向の長さが数２で算出される距離ｄ１となる位置である。
【００５６】
回転補正では、基準プロフィールを除いた各第１のプロフィールについて、各第１のプロフィールの初期測定位置を中心として、各プロットが角度θ分だけ回転される。図１０に示す例では、第２のエッジデータにおける第１のプロフィールの回帰直線の傾きから算出される角度はαとなり、基準プロフィールである第１のエッジデータにおける第１のプロフィールの回帰直線の傾きから算出される角度はβとなる。したがって、第１のエッジデータにおける第１のプロフィールの各プロットが回転する角度θは、−（α−β）となる。このように、基準プロフィールを除いた各第１のプロフィールについて、回転補正が行われることにより、図１０の状態から図１１の状態に補正される。
【００５７】
ステップＳ２２８の後、第２のプロフィール導出部７４４ｂは、基準プロフィールに基づいて、第１のプロフィールを平行移動補正する（Ｓ２３２）。平行移動補正は、回転補正後の第１のプロフィールの各プロットをＱ軸方向に平行移動する処理である。各プロットがＱ軸方向へ平行移動する移動量は、各プロットのＰ座標における、第１のプロフィールの回帰直線から算出されるＱ座標の値と、基準プロフィールの回帰直線から算出されるＱ座標の値との差分から算出される。
図１１を参照して、本実施形態における平行移動補正の詳細について、第２のエッジデータにおける第１のプロフィールについて平行移動補正する場合を例として説明する。
【００５８】
まず、各プロットについて第１のプロフィールの回帰直線および基準プロフィールの回帰直線から、各プロットのＰ座標に対応したＱ座標の値が算出される。例えば、初期測定位置であるＥ１点の場合、座標が（ｐＥ１，ｑＥ１）であるので、第１のプロフィールの回帰直線および基準プロフィールの回帰直線の一次式から、Ｐ座標の値がｐＥ１におけるＹ座標の値となるｐ’Ｅ１，ｐ’’Ｅ１がそれぞれ算出される。
次いで、算出されたｐ’Ｅ１，ｐ’’Ｅ１から（ｐ’Ｅ１−ｐ’’Ｅ１）で示される差分ＬＥ１が算出される。このような差分ＬＥの算出処理が、Ｅ１〜Ｅ７の各プロットについて行われ、各プロットに対応した差分ＬＥ１〜ＬＥ７が算出される。
【００５９】
さらに、算出された各プロットに対応した差分ＬＥ１〜ＬＥ７が平均されることで、平均の差分ＬＥＡが算出される。
その後、各プロットについて、平均の差分ＬＥＡだけＱ軸方向に平行移動する処理が行われる。図１２は、図１１の状態から、第２のエッジデータおよび第３のエッジデータにおける第１のプロフィールについて、平行移動する処理がそれぞれ行われた後の状態を示すグラフである。図１１および図１２に図示した例では、第２のエッジデータにおける第１のプロフィールをＱ軸の負方向側に平行移動し、第３のエッジデータにおける第１のプロフィールをＱ軸の正方向側に平行移動する処理が行われる。
【００６０】
ステップＳ２３２の後、第２のプロフィール導出部７４４ｂは、第１のプロフィールからＸ軸方向およびＹ軸方向の第２のプロフィールを導出する（Ｓ２３６）。第２のプロフィールは、回転補正および平行移動補正された第１のプロフィールおよび基準プロフィールの複数の第１のプロフィールの各プロットが、最小二乗法により近似、あるいは平滑化処理されることで導出される。第２のプロフィールは、第１のプロフィールに比べ、棒状体１０の長手方向に長い距離でプロフィールを示すことができ、検出位置の間隔を短くすることができる。したがって、第１のプロフィールでは、端部に不感体が生じる可能性があるのに対して、第２のプロフィールではサンプル数ｋを多くすることで端部の不感体をなくすことができる。さらに、検出間隔を短くすることで、曲がり形状の検出精度を高くすることができる。
【００６１】
本実施形態では、図１３に示すように、第２のプロフィール導出部７４４ｂは、６次の基底関数で近似することで、第２のプロフィールとなる６次関数の曲線を導出する。なお、ステップＳ２３６では、スケールやバリ等による異常値の影響を少なくするために、Ｑ座標であるプロフィールの値が所定範囲を超えるプロットを除外し、プロフィールの値が所定範囲のプロットのみを用いて処理が行われてもよい。例えば、所定範囲は、プロフィールの値が±３２．５ミリメートルの範囲であってもよい。
ステップＳ２３６の後、合成プロフィール導出部７５ｂは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の第２のプロフィールを０点補正する（Ｓ２４０）。０点補正は、第２のプロフィールに含まれるデータのうち、棒状体１０の先端に最も近い検出位置のデータと、棒状体１０の尾端に最も近い検出位置のデータとのプロフィールが同じ値となるように第２のプロフィールを回転させる処理である。
【００６２】
図１４に図示した例では、棒状体１０の先端に最も近い検出位置のデータとなるＸｔ点のプロフィールと、尾端に最も近い検出位置のデータとなるＸｂ点のプロフィールとが同じ値となるように、Ｘｔ点を支点とした回転をすることで０点補正が行われる。このとき、回転補正は、ステップＳ２３２と同様に行われ、Ｘｔ点およびＸｂ点を通過する直線と、Ｘｔ点を通過しＰ軸に平行な直線とから成る角度θｘを回転角度として処理が行われる。なお、Ｙ軸方向の第２のプロフィールについても、Ｘ軸方向と同様に０点補正が行われる。
【００６３】
ステップＳ２４０の後、合成プロフィール導出部７５ｂは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の第２のプロフィールから、合成プロフィールを導出する（Ｓ２４４）。合成プロフィールは、ステップＳ２４０で補正された第２のプロフィールの各データについて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の同じ検出位置での変位量が、ステップＳ１１６と同様に合成されることで導出される。
【００６４】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る曲がり形状測定装置２０ｂは、互いに異なる検出位置に対応した複数のエッジデータを抽出し、複数のエッジデータから導出される複数の第１のプロフィールを補正し、補正した複数の第１のプロフィールを合成することで第２のプロフィールを導出し、さらに合成プロフィールを導出する。これにより、本実施形態では、第１の実施形態における効果に加え、第１の実施形態よりも長い距離で測定ができ、不感体がないため、棒状体１０の全長に渡って曲がり形状を測定することができる。また、本実施形態では、第１の実施形態よりも検出位置の間隔を短くすることができるので、より高い精度で曲がり形状を測定することができる。
【００６５】
＜３．まとめ＞
以上のように、本発明の上記実施形態に係る曲がり形状測定装置２０ａ，２０ｂは、搬送される棒状体１０の搬送経路に沿って、一定距離を保って配設され、棒状体１０の搬送方向と直交する平面内において互いに交差する２方向から該平面内における棒状体１０のエッジ位置を一定間隔で連続して検出する少なくとも３つのエッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃが検出した検出結果のうち、一定距離で区切られた棒状体１０の長手方向の位置に対応する複数の検出結果であるエッジデータを抽出するエッジデータ抽出部７３ａ，７３ｂと、少なくとも、エッジデータに含まれる複数の検出結果のうち、棒状体１０の長手方向の同じ位置における検出結果同士を合わせ込むことで、２方向の各々の方向における棒状体１０の長手方向の曲がりを示すプロフィールを導出するプロフィール導出部７４ａ，７４ｂと、２方向の各々の方向におけるプロフィールを合成することで、棒状体１０の長手方向の曲がりを示す合成プロフィールを導出する合成プロフィール導出部７５ａ，７５ｂとをそれぞれ備える。これにより、棒状体１０の曲がり形状を短い演算処理時間で算出することができる。
【００６６】
また、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態では、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、Ｚ軸方向に並んで３つ設けられるとしたが、かかる例に限定されない。例えば、エッジ位置検出部は、Ｚ軸方向に並んで３つ以上設けられてもよい。
【実施例】
【００６７】
次に、本発明者が行った実施例を説明する。
実施例では、曲がり形状測定装置２０ｂの構成および曲がり形状測定方法は、第２の実施形態と同様とし、棒状体１０として長さ５５３０ミリメートル、直径１６０ミリメートルの丸棒の曲がり形状の測定を行った。
まず、図９に示すステップＳ２００〜Ｓ２０８の処理が行われ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の各検出位置における変位量が算出された。本実施例では、エッジ位置検出部４０ａ，４０ｂ，４０ｃが５００ミリメートルずつ離れて配置され、０．８ミリ秒間隔で棒状体１０のエッジ位置が検出された。検出されたエッジ位置は、連続した１０点毎に平均化され、８ミリ秒間隔の変位量算出結果として出力される。
【００６８】
次いで、ステップＳ２０８の処理が行われ、その後ステップＳ２１２〜Ｓ２２０の処理が繰り返し行われた。本実施例では、サンプル数を３６とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向でそれぞれ３６個の第１のプロフィールが導出された。図１５は、ステップＳ２０８〜Ｓ２２０の処理により導出されたＸ軸方向の３６個の第１のプロフィールを示すグラフである。
さらに、ステップＳ２２４〜Ｓ２３２の処理が行われ、基準プロフィールに基づいて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の第１のプロフィールが補正された。図１６は、ステップＳ２３２の平行移動補正後のＸ軸方向の３６個の第１のプロフィールを示すグラフである。
【００６９】
その後、ステップＳ２３６〜Ｓ２４０の処理が行われ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の第２のプロフィールが導出され、０点補正された。なお、ステップＳ２３６において、プロフィールの値が±３２．５ミリメートルの範囲のプロットを用いて第２のプロフィールの導出が行われた。図１７は、ステップＳ２４０の０点補正後のＸ軸方向およびＹ軸方向の第２のプロフィールを示すグラフである。
次いで、ステップＳ２４４の処理が行われ、合成プロフィールが導出された。
本実施例では、比較として、本実施例で用いた棒状体１０について、ダイヤルゲージを用いた曲がり精密測定を行った。曲がり精密測定は、定盤上を長手方向に対して平行に走査可能なダイヤルゲージにより、長手方向に２０ミリメートル間隔で棒状体１０の曲がりの精密測定を行った。
【００７０】
図１８は、本実施例により導出された合成プロフィールと、比較例である曲がり精密測定による計測プロフィールである。本実施例による合成プロフィールは、比較例に対して同様な曲がり形状を有し、変位量である曲がり量の差は、平均で−１．０１ミリメートル、最大で−１．８２ミリメートルと、許容誤差となる±２ミリメートル以内になった。また、本実施例では、上記の条件を用いることで、棒状体１０の０ミリメートル〜５５３０ミリメートルの全長に渡って曲がり形状を測定することができた。さらに、本実施例では、棒状体１０の曲がり形状をオンラインで測定することができ、従来の測定方法に比べて短時間かつ簡便に測定できた。
【００７１】
以上の結果から、本発明に係る曲がり形状測定装置および測定方法により、棒状体の曲がり形状をオンラインで簡便に測定することができることが確認できた。
【符号の説明】
【００７２】
１０    棒状体
１２    基準棒
２０ａ，２０ｂ    曲がり形状測定装置
３０ａ，３０ｂ    案内ロール
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ    エッジ位置検出部
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４４ａ，４４ｂ，４４ｃ    位置検出器
４２２ａ，４２２ｂ，４２２ｃ，４４２ａ，４４２ｂ，４４２ｃ    投光器
４２４ａ，４２４ｂ，４２４ｃ，４４４ａ，４４４ｂ，４４４ｃ    受光器
５０    棒状体検出センサ
６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ，６０ｆ    コントローラ
７０ａ，７０ｂ    演算装置
７１ａ，７１ｂ    変位量算出部
７２ａ，７２ｂ    記憶部
７３ａ，７３ｂ    エッジデータ抽出部
７４ａ，７４ｂ    プロフィール導出部
７４２ａ，７４２ｂ    第１のプロフィール導出部
７４４ａ，７４４ｂ    第２のプロフィール導出部
７５，７５ａ，７５ｂ    合成プロフィール導出部
【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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【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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【図１７】
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【図１８】
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