(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の連続処理ラインにおいて鋼板位置ずれを補正する鋼板位置ずれ補正方法であって、板幅が既知で板幅が異なるサンプル鋼板を複数用意して、サンプル鋼板の幅中心がライン幅方向の中央位置となるようにサンプル鋼板を設置して、該サンプル鋼板に対して下方より照射した光を上方のカメラで撮影し、撮影した画像からサンプル鋼板によって遮られる遮光画素数を計測する、サンプル鋼板での遮光画素数計測ステップと、
該サンプル鋼板での遮光画素数計測ステップで得られたサンプル鋼板での離散データ間を補間するための多項式を求めて板幅と遮光画素数の関係付けを行う、板幅と遮光画素数の関係付けステップと、
対象となる鋼板での遮光画素数を計測する、鋼板での遮光画素数計測ステップと、
計測した遮光画素数を前記多項式に代入して板幅を計算する、多項式補間による板幅の演算ステップと、
計算したワークサイド側のライン中央からの板幅およびドライブサイド側のライン中央からの板幅に基づいてライン中央位置からの鋼板の幅方向中心のずれ量を算出する、ライン中央からのずれ量の算出ステップと、
算出したライン中央位置からの鋼板の幅方向中心のずれ量だけ鋼板を幅方向に移動する、鋼板のずれの補正ステップとを有することを特徴とする鋼板位置ずれ補正方法。
【請求項２】
鋼板の連続処理ラインにおいて鋼板位置ずれを補正する鋼板位置ずれ補正装置であって、
鋼板の下方に設置され、鋼板に向かって光を放つ光源と、
鋼板の上方のワークサイド側に設置され、前記光を受けるワークサイド側カメラと、
鋼板の上方のドライブサイド側に設置され、前記光を受けるドライブサイド側カメラと、
両カメラで撮影した画像から鋼板によって遮られる遮光画素数を求め、この遮光画素数に基づき、ライン中央位置からの鋼板の幅方向中心のずれ量を算出する制御装置と、
前記ずれ量に基づき、鋼板を幅方向に移動させて、鋼板のずれを補正するクランプ装置とを具備し、
ライン中央位置からの鋼板の幅方向中心のずれ量を算出するにあたっては、
事前に板幅が既知で板幅が異なるサンプル鋼板を複数用意して、サンプル鋼板の幅中心がライン幅方向の中央位置となるようにサンプル鋼板を設置して、該サンプル鋼板に対して下方より照射した光を上方の両カメラで撮影し、撮影した画像からサンプル鋼板によって遮られる遮光画素数を計測し、サンプル鋼板での離散データ間を補間するための多項式を求めて板幅と遮光画素数の関係付けを行い、ワークサイド側のライン中央からの板幅およびドライブサイド側のライン中央からの板幅に基づいてライン中央位置からの鋼板の幅方向中心のずれ量を算出することを特徴とする鋼板位置ずれ補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板の連続処理ラインにおいて鋼板位置ずれを補正する、鋼板位置ずれ補正方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼板の連続処理ラインにおいては、先行材と後行材を溶接して連続した鋼板として各種処理を行っている。例えば、溶接にあたっては、先行材と後行材の幅方向中心位置を揃えて溶接するために、先行材と後行材それぞれの幅方向中心がライン中央からどれだけずれているかを検出して、鋼板位置ずれを直すようにしている。
【０００３】
鋼板位置ずれの検出のため、カメラなどを用いて光学的に鋼板を検出する方法がこれまで用いられてきた。その中の一つに、鋼板下方からの光を上方のカメラで撮像する光透過方式で鋼板による遮光から鋼板の両エッジを検出し、鋼板の位置ずれを計測する方法がある。
【０００４】
鋼板の板幅と鋼板による遮光量を関係付けるために、先ず事前調整を行う。板幅が既知で板幅が異なる複数の鋼板をサンプルとして用意して、これらのサンプル鋼板毎に板幅とカメラによる鋼板の遮光量を求めるものである。
【０００５】
そして、実際に鋼板位置を検出するにあたっては、先に求めたサンプル鋼板による離散データ（板幅と遮光量）を元にして離散データ間を線形補間して、計測した遮光量から鋼板位置を演算している。
【０００６】
離散データ間を線形補間する技術については、例えば、特許文献１に、欠陥画素補正技術として、欠陥画素の周辺の画素を線形補間することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１７９９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、使用されるカメラレンズや防塵カバーに付属するレンズなどのレンズの収差があるため、上述のような線形補間による補間では正確な鋼板位置を演算することができず、鋼板位置ずれを正確に補正できないという問題がある。
線形補間を用いる場合、理想的には、サンプル点を限りなく多く取ることで、サンプル点間を限りなく小さくすることによって、線形補間による誤差の影響を小さくすることも考えられる。しかしながら、多数のサンプル鋼板を準備して事前調整に時間をかけることは現実的ではない。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、鋼板の板幅と鋼板による遮光量を関係付けるための事前調整において、サンプル鋼板による離散データ間の補正に線形補間を用いることなく、正確に鋼板位置ずれを補正することができる、鋼板位置ずれ補正方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、以下の発明によって解決できる。
【００１１】
［１］  鋼板の連続処理ラインにおいて鋼板位置ずれを補正する鋼板位置ずれ補正方法であって、
板幅が既知で板幅が異なるサンプル鋼板を複数用意して、サンプル鋼板の幅中心がライン幅方向の中央位置となるようにサンプル鋼板を設置して、該サンプル鋼板に対して下方より照射した光を上方のカメラで撮影し、撮影した画像からサンプル鋼板によって遮られる遮光画素数を計測する、サンプル鋼板での遮光画素数計測ステップと、
該サンプル鋼板での遮光画素数計測ステップで得られたサンプル鋼板での離散データ間を補間するための多項式を求めて板幅と遮光画素数の関係付けを行う、板幅と遮光画素数の関係付けステップと、
対象となる鋼板での遮光画素数を計測する、鋼板での遮光画素数計測ステップと、
計測した遮光画素数を前記多項式に代入して板幅を計算する、多項式補間による板幅の演算ステップと、
計算した板幅に基づいてライン中央位置からの鋼板の幅方向中心のずれ量を算出する、ライン中央からのずれ量の算出ステップと、
算出したライン中央位置からの鋼板の幅方向中心のずれ量だけ鋼板を幅方向に移動する、鋼板のずれの補正ステップとを有することを特徴とする鋼板位置ずれ補正方法。
［２］  鋼板の連続処理ラインにおいて鋼板位置ずれを補正する鋼板位置ずれ補正装置であって、
鋼板の下方に設置され、鋼板に向かって光を放つ光源と、
鋼板の上方のワークサイド側に設置され、前記光を受けるワークサイド側カメラと、
鋼板の上方のドライブサイド側に設置され、前記光を受けるドライブサイド側カメラと、
両カメラで撮影した画像から鋼板によって遮られる遮光画素数を求め、この遮光画素数に基づき、ライン中央位置からの鋼板の幅方向中心のずれ量を算出する制御装置と、
前記ずれ量に基づき、鋼板を幅方向に移動させて、鋼板のずれを補正するクランプ装置とを具備し、
ライン中央位置からの鋼板の幅方向中心のずれ量を算出するにあたっては、
事前に板幅が既知で板幅が異なるサンプル鋼板を複数用意して、サンプル鋼板の幅中心がライン幅方向の中央位置となるようにサンプル鋼板を設置して、該サンプル鋼板に対して下方より照射した光を上方の両カメラで撮影し、撮影した画像からサンプル鋼板によって遮られる遮光画素数を計測し、サンプル鋼板での離散データ間を補間するための多項式を求めて板幅と遮光画素数の関係付けを行うことを特徴とする鋼板位置ずれ補正装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、鋼板の板幅と鋼板による遮光量を関係付けるための事前調整において、サンプル鋼板による離散データ間の補正に線形補間を用いることなく多項式補間を用いるようにしたので、多数のサンプル鋼板を準備して予備調整に時間をかけることなく、正確に鋼板位置ずれを補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る鋼板位置ずれ補正装置の装置構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る鋼板位置ずれ補正方法の処理手順例を示す図である。
【図３】板幅と遮光画素数の関係付けを説明する図である。
【図４】本実施例を説明する図である。
【図５】実施例における多項式補間の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る鋼板位置ずれ補正装置の装置構成例を示す図である。また、図２は、本発明に係る鋼板位置ずれ補正方法の処理手順例を示す図である。図中、１はワークサイド側カメラ、２はドライブサイド側カメラ、３は光源、４は鋼板、５はワークサイド側カメラ視野内通光部、６はワークサイド側カメラ視野内遮光部、１０は処理装置、１１は制御装置、および１２はクランプ装置をそれぞれ表す。
【００１５】
先ず、図１は、鋼板４の搬送方向の正面から見た図であり、鋼板４の下方に設置した光源３からの光を、鋼板４の上方のワークサイド側に設置した、ワークサイド側カメラ１で捕えている様子を示している。同様に、鋼板４の上方のドライブ側でもドライブサイド側カメラ２で光源３からの光を捕えている。
【００１６】
両カメラと光源３の中間に鋼板４が置かれているので、例えば、ワークサイド側カメラ１では、ワークサイド側カメラ視野内通光部５からの光は届き、ワークサイド側カメラ視野内遮光部６からの光は鋼板４に遮られて届かない。反対のドライブサイド側に設置したドライブサイド側カメラ２でも同様である。
【００１７】
ワークサイド側カメラ１およびドライブサイド側カメラ２での遮光情報（遮光画素数）は、処理装置１０に送られて、以下で説明する処理によって鋼板４の位置ずれ量が演算される。演算された位置ずれ量に基づいて、制御装置１１を介してクランプ装置１２にて鋼板４の位置ずれが補正される。クランプ装置１２は、図では形状など省略しているが、鋼板４を掴んで板幅方向に移動させる機能を有している。
【００１８】
次に、図２にて、本発明に係る鋼板位置ずれ補正方法の処理手順を説明していく。先ず、事前調整として、Step01としてサンプル鋼板での遮光画素数計測を行う。板幅が既知で板幅が異なるサンプル鋼板を複数用意して、それぞれにてカメラによる遮光画素数を測定する。
【００１９】
サンプル測定に当たっては、幅W1[mm]のサンプル鋼板の幅中心をライン幅方向の中央位置に設置して、ワークサイド側カメラ１での遮光画素数を測定する。この際、ワークサイド側カメラ１での遮光画素数がX1w[bit]と測定されると、ワークサイド側の板幅vs遮光画素数として［(W1)/2、X1w］とのデータセットを１点得ることができる。
本発明では、板幅が既に分っているサンプル鋼板の幅中心をライン幅方向の中央位置に正確に設置することによって、サンプル鋼板のワークサイド側エッジはラインライン幅方向の中央位置から板幅の1/2の位置にあることが分り、ワークサイド側カメラ１でのサンプル鋼板の遮光画素数を測定することによって、ワークサイド側でのサンプル鋼板のエッジと遮光画素数を、例えば、上述の［(W1)/2、X1w］のように紐付けることができる。
同様に、同じ状態でのサンプル鋼板によるドライブサイド側カメラ２の遮光画素数をX1d[bit]とすると、ドライブサイド側の板幅vs遮光画素数として［(W1)/2、X1d］とのデータセットを１点得ることができる。
【００２０】
次に、鋼板の中心をライン幅方向の中央位置に合わせた、幅W2[mm]のサンプル鋼板によるワークサイド側カメラ１での遮光画素数がX2w[bit]と、同じ鋼板によるドライブサイド側カメラ２での遮光画素数がX2d[bit]と測定される。すると、［(W2)/2、X2w］、［(W2)/2、X2d］とのデータセットが、ワークサイド側、ドライブサイド側それぞれで得ることができる。
【００２１】
このように幅Wn[mm](n=1, 2, 3, ・・・,n)のサンプル鋼板と、ワークサイド側のカメラでの遮光画素数Xnw[bit]、ドライブサイド側のカメラでの遮光画素数Xnd[bit]の関係を、n種類のサンプル鋼板で、離散的にワークサイド側、ドライブサイド側それぞれでn点の計測をする。
【００２２】
そして、Step02として、先に計測したサンプルデータを用いた多項式補間により、板幅と遮光画素数の関係付けを行う。n種類のサンプル鋼板の板幅と遮光画素数のデータを元にして、処理装置１０では、データ補間のための多項式を式（１）のように求める。
Ｙ＝ａｎ−１Ｘｎ−１＋・・・＋ａ１Ｘ１＋ａ０・・・（１）
ここで、Ｙは遮光画素数［bit］、Ｘは板幅［ｍｍ］、ａｎ−１〜ａ０は係数
具体的には、サンプル鋼板のn点のデータセット（Ｙ、Ｘ）を用いてn個の連立方程式から、ａｎ−１〜ａ０の係数を求める。ワークサイド側およびドライブサイド側の両方で行う。なお、多項式補間以外には、スプライン補間を用いるようにしてもよい。
【００２３】
図３は、板幅と遮光画素数の関係付けを説明する図であり、（ａ）は従来の板幅と遮光画素数の関係付けを、（ｂ）は本発明の板幅と遮光画素数の関係付けを示す図である。それぞれ、横軸に板幅［ｍｍ］、縦軸に遮光画素数［bit］をとり、片側、すなわちワークサイド側カメラでの板幅と遮光画素数の関係付けを示している。
【００２４】
図３では、５種類の板幅［板幅中心からワークサイドエッジまで300、500、700、900、1100mm］の異なったサンプル鋼板での遮光画素数を離散データとして黒丸として示している。５点の間の幅を有する鋼板による遮光画素数は計測していないので、従来は、その間を線形補間している（図３（ａ））。
【００２５】
使用されるカメラレンズや防塵カバーに付属するレンズなどのレンズの収差があるため、線形補間による補間では正確な板幅を求めることができない。なお、線形補間による補間誤差を少なくするために、サンプル鋼板を多数用意して事前に計測することも理論的には可能であるものの、多数のサンプル鋼板を準備すること、そして予備調整に時間をかけることは現実的ではない。
【００２６】
そこで、本発明では、図３（ｂ）に示すように、５点間の補正に下に凸となる多項式補間として、４次の多項式；Ｙ＝ａ４Ｘ４＋ａ３Ｘ３＋ａ２Ｘ２＋ａ１Ｘ１＋ａ０としている。なお、多項式補間としては、必要に応じて、ｎ次（ｎは自然数）として求めても良い。
【００２７】
以上で、サンプル鋼板を用いた事前調整を終了して、次に、位置ずれを検出する対象である鋼板をカメラ位置に搬送して、ライン幅方向の中央位置からの鋼板位置ずれ量の検出を開始する（Step03）。なお、事前調整については、サンプル鋼板を新たに代えて事前調整を行うまでは再度行うことなく、Step03からEndまでの処理をずれ検出の対象である鋼板ごとに繰り返して行う。
【００２８】
Step04の鋼板での遮光画素数計測では、Step01と同様に、ワークサイド側カメラ１およびドライブサイド側カメラ２によって、対象となる鋼板に対してライン中央位置から両側の遮光画素数を計測する。
【００２９】
そして、Step05の多項式補間による板幅の演算では、計測した両側の遮光画素数から事前調整のStep02で求めた補間のための多項式である前記（１）式を用いて、ワークサイド側およびドライブサイド側のライン中央からの板幅を計算する。
【００３０】
ワークサイド側カメラ１での遮光画素数がXmw[bit]と計測されれば、ワークサイド用の（１）式からワークサイド側のライン中央からの板幅がYmw[mm]と計算され、このときドライブサイド側カメラ２での遮光画素数がXmd[bit]と計測されれば、ドライブサイド用の（１）式からドライブサイド側のライン中央からの板幅がYmd[mm]として計算される。
【００３１】
Step06のライン中央からのずれ量の算出では、鋼板の幅方向中心のライン中央からのずれ量を算出する。上述のように、ワークサイド側のライン中央からの板幅がYmw[mm]、ドライブサイド側のライン中央からの板幅がYmd[mm]であるとすると、この鋼板の全板幅は、両方を加算したYmw＋Ymd[mm]である。
【００３２】
この時、例えば、Ymw＞Ymdであるとすれば、この鋼板の幅方向中心はライン中央からワークサイド側に（Ymw−Ymd）／２[mm]だけずれており、反対に、Ymw＜Ymdであるとすれば、この鋼板の幅方向中心はライン中央からドライブサイド側に（Ymd−Ymw）／２[mm]だけずれていることとなる。したがって、上述のずれ量だけずれた方向と反対側に鋼板を移動させてやれば、鋼板の幅方向中心をライン中央位置にもってくることができる。
【００３３】
なお、鋼板の長手方向での幅変動を考慮し、複数個所でStep04〜Step06を行いそれぞれの平均値をとるようにしても良い。
【００３４】
以上で、ライン中央位置からの鋼板の幅方向中心のずれ量を正確に求めることができる。そして、最終的にStep07にて、鋼板のずれを補正する。処理装置１０で求めた鋼板ずれ量を、制御装置１１に送って制御装置１１の指示によってクランプ装置１２を用いて鋼板４を幅方向に移動させて、鋼板のずれの補正を終了する。
【００３５】
なお、以上の説明では、処理装置１０と制御装置１１を分けているが、処理装置の機能を制御装置でまかない、装置を統合するようにしてもよい。
【実施例】
【００３６】
本発明を用いて、先行材と後行材の溶接を行う際の、先行材と後行材の中心位置合わせに適用した実施例を以下に示す。図４は、本実施例を説明する図である。
【００３７】
ライン出側の先行材のワーク側およびドライブ側それぞれにカメラ１台ずつと、ライン入側の後行材のワーク側およびドライブ側それぞれにカメラ１台ずつの計４台のカメラを配置し、本発明を適用して先行材および後行材の幅中心をライン中央線にあわせた状態で溶接を行っている。なお、図には光源は図示していないが、ライン出側の先行材のワーク側およびドライブ側カメラの先行材を挟んだ下方、およびライン入側の後行材のワーク側およびドライブ側カメラの先行材を挟んだ下方には、それぞれ光源が板幅方向に１台ずつ設置されている。
【００３８】
図５は、実施例における多項式補間の一例を示す図である。５サンプル鋼板での離散データ（[板幅［ｍｍ］、遮光画素数［bit］]：［300、400］、［500、450］［700、650］、［900、1100］、［1100、2000］）から求めた多項式補間をプロットしたもので、線形補間もあわせて示している。
【００３９】
板幅が大きい領域では、線形補間と多項式補間との差が凸状に大きく現れていることが分る。本発明を用いた鋼板のずれ量の補正は、レンズの収差による誤差を補正すべく上手く行われており、先行材と後行材の位置あわせが精度良くできることを確認した。
【符号の説明】
【００４０】
１    ワークサイド側カメラ
２    ドライブサイド側カメラ
３    光源
４    鋼板
５    ワークサイド側カメラ視野内通光部
６    ワークサイド側カメラ視野内遮光部
１０    処理装置
１１    制御装置
１２    クランプ装置
【図１】
0006439671.tif 000002
【図２】
0006439671.tif 000003
【図３】
0006439671.tif 000004
【図４】
0006439671.tif 000005
【図５】
0006439671.tif 000006