(57)【要約】【課題】  迅速且つ低廉なコストで板状被測定物の四隅のコーナーの角度を測定可能とする板状被測定物の形状測定方法及び形状測定装置の提供。【解決手段】  搬送ライン１４上方にある画像入力装置３０Ｒ、３０Ｌを用いて、鋼板の縁１２Ｒ、１２Ｌを検出し、搬送ライン１４上方にあり搬送方向と交差する方向に並ぶ光スイッチ２６が鋼板１０の縁１２Ｆ、１２Ｂに反応するタイミングを検出し、光スイッチ２６が反応するタイミングと、光スイッチ２６の位置と、鋼板１０の搬送速度とから、鋼板１０の縁１２Ｆ、１２Ｂの位置を算出し、検出された鋼板１０の縁１２Ｒ、１２Ｌ、１２Ｆ、１２Ｂの各位置から、鋼板１０の四隅のコーナーの各角度θ１、θ２、θ３、θ４を算出する。【選択図】  図１
2005241361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送ライン上を搬送されてくる板状の被測定物体の形状を測定する方法であって、
搬送ライン上方に設置された画像入力装置が取得する画像データを用いて、被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置を検出し、
搬送ライン上方に設置され、且つ、被測定物体の搬送方向と交差する方向に並ぶ複数個の光スイッチを用いて、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁にこれらの各光スイッチが反応するタイミングをそれぞれ検出し、各光スイッチが反応するタイミングと、各光スイッチの位置と、被測定物体の搬送速度とから、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置を算出し、
検出された被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置と、算出された被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置とから、被測定物体の搬送方向に延びる縁と、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁との間の交角を算出することを特徴とする板状被測定物の形状測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の板状被測定物の形状測定方法であって、前記搬送ライン上方において前記画像入力装置の位置を被測定物体の搬送方向と交差する方向に動かし、この画像入力装置の視野内に被測定物体の搬送方向に延びる縁を入れることを特徴とする板状被測定物の形状測定方法。
【請求項３】
搬送ライン上を搬送されてくる板状の被測定物体の形状を測定する測定装置であって、
搬送ライン上方に設置されており、被測定物体の搬送方向に延びる縁の画像データを取得する画像入力装置と、
搬送ライン上方に設置されており、被測定物体の搬送方向と交差する方向に並び、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁に反応する複数個の光スイッチと、
画像入力装置が取得した画像データから被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置を検出し、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁に複数の光スイッチがそれぞれ反応するタイミングと、各光スイッチの位置と、被測定物体の搬送速度とから、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置を算出し、検出された被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置と、算出された被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置とから、被測定物体の搬送方向に延びる縁と、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁との間の交角を算出する演算部とを備えることを特徴とする板状被測定物の形状測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の板状被測定物の形状測定装置であって、前記画像入力装置が前記搬送ライン上方において被測定物体の搬送方向と交差する方向に移動可能に構成されていることを特徴とする板状被測定物の形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送ライン上を搬送されてくる被測定物体の搬送方向に伸びる縁と、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁との間の交角を測定する板状被測定物の形状測定方法及び形状測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種製品の製造ラインは自動化・省力化が高度に進んでおり、この製造ラインに供給される原料には高精度の寸法形状が求められるようになってきている。鋼板等の矩形の板状物が高度に自動化・省力化された製造ラインに原料として供給される場合、板状物の幅、長さ、歪、四隅のコーナーの角度について高精度の寸法形状が求められる。
したがって、製鉄所で鋼板を製造する場合、製造された鋼板の幅、長さ、歪、四隅のコーナーの角度が厳密に検査され、鋼板の寸法形状が高精度に維持されている。例えば、鋼板の四隅のコーナーの角度を測定する場合、作業員が鋼板の製造ラインに立ち入り、直角スコヤを鋼板の四隅のコーナーに押し当てて鋼板の各コーナーの角度を測定する。
【０００３】
直角スコヤを用いて鋼板の四隅のコーナー角度を検査を測定する方法を以下に説明する。図６に示すように、測定に用いられる直角スコヤ５０は直角三角形をなし、辺５２ａと辺５２ｂとが直角の頂点５４ａを挟んでおり、頂点５４ａと頂点５４ｂとが直角の辺５２ｂを挟んでおり、辺５２ｂの長さはＬ１となっている。この直角スコヤ５０を用いて、鋼板１０の縁１２ａと縁１２ｂとの間に挟まれたコーナー１１の角度を測定する場合、まず、直角スコヤ５０を鋼板１０上に置き、直角スコヤ５０の辺５２ａを鋼板１０の縁１２ａに沿わせつつ、直角スコヤ５０の頂点５４ａを鋼板１０のコーナー１１に一致させる。そして、直角スコヤ５０の辺５２ｂに垂直な線分を、直角スコヤ５０の頂点５４ｂから、鋼板１０の縁１２ｂまで引き、この線分において頂点５４ｂから縁１２ｂまでの距離Ｌ２を測定する。距離Ｌ２を測定したら、次式（１）を用いて、コーナー１１の直角度αを算出する。
α＝Ｌ２／Ｌ１×Ｗ  ・・・（１）
ただし、Ｗ：縁１２ｂの長さ（ｍｍ）
鋼板１０のコーナー１１の角度が９０°である場合、コーナー１１の直角度αの値は０ｍｍとなる。コーナー１１の角度が９０°よりも小さな場合、コーナー１１の直角度αの値は負値となる。コーナー１１の角度が９０°よりも大きな場合、コーナー１１の直角度αの値は正値となる。
【０００４】
また、自動化された測定装置を用いて鋼板のコーナーの角度を測定することも行われている。自動化された測定装置として、ＣＣＤカメラ等の画像入力装置を用いて鋼板の画像データを取得し、取得した画像データを解析し、鋼板のコーナーの角度を測定するものがある（例えば、特許文献１、非特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平１１−４４５１６号公報
【非特許文献１】八若徹、「平面形状計の開発、厚板平面形状検査の自動化」、材料とプロセス、社団法人日本鉄鋼協会、１９９５年、第１８巻、第５号、ｐ．１１６２〜１１６３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、作業員が検査対象の板状物の製造ラインに立ち入り、手作業で板状物の四隅のコーナーの角度を測定する場合、以下の問題点がある。
すなわち、作業員が手作業で板状物の四隅のコーナーの角度を測定するに際して、製造ライン内における板状物の搬送を一時的に停止させる必要が生じる。製造ライン内で板状物の搬送を停止すると、板状物の製造効率が低下して好ましくない。
【０００６】
また、作業員の熟練度に応じて、測定精度がばらつきやすく、製造される板状物のコーナーの角度を高精度に維持できないおそれもある。
さらに、熱間圧延工程を出た鋼板のように、板状物が高温状態にある場合、手作業による鋼板のコーナーの角度の測定を注意深く行わねばならず、作業効率が良くない。
さらに、ＣＣＤカメラ等の画像入力装置を備える測定装置を用いて、板状物の四隅のコーナーの角度を測定する場合、以下の問題点がある。
【０００７】
すなわち、ＣＣＤカメラ等の画像入力装置を備える測定装置を用いるので、測定精度を向上させるためには、高精度の画像データが必要となる。このためには、画素数の多く解像度が高い高価なＣＣＤカメラを使用し、大容量の画像データを取得する必要があり、取得した大容量の画像データを処理速度の速い演算装置を用いて解析し処理しなければならない。したがって、ＣＣＤカメラや演算装置のコストが高くなり、板状物の四隅のコーナーの角度の測定を低廉なコストで行うことが困難となる。
【０００８】
特に、製鉄所においは、様々な寸法の鋼板が製造されており、これらの鋼板が同じ製造ラインを搬送されている。ＣＣＤカメラを備える測定装置により鋼板の四隅のコーナーの角度を高精度に測定する場合、ＣＣＤカメラの位置を各鋼板の寸法に対応させて移動させていたのでは、鋼板の搬送速度が低下し、鋼板の製造効率が低下してしまう。したがって、鋼板の製造効率を低下させることなく、全ての鋼板の四隅のコーナーの角度をそれぞれ高精度で測定するためには、多数台のＣＣＤカメラを設置しなければならず、鋼板の四隅のコーナーの角度の測定を低廉なコストで行うことが困難となっている。
本発明は、上記した従来の技術の問題点を除くためになされたものであり、その目的とするところは、迅速且つ低廉なコストで板状被測定物の四隅のコーナーの角度を測定可能とする板状被測定物の形状測定方法及び形状測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明はその課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明に係る板状被測定物の形状測定方法は、搬送ライン上を搬送されてくる板状の被測定物体の形状を測定する方法であって、搬送ライン上方に設置された画像入力装置が取得する画像データを用いて、被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置を検出し、搬送ライン上方に設置され、且つ、被測定物体の搬送方向と交差する方向に並ぶ複数個の光スイッチを用いて、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁にこれらの各光スイッチが反応するタイミングをそれぞれ検出し、各光スイッチが反応するタイミングと、各光スイッチの位置と、被測定物体の搬送速度とから、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置を算出し、検出された被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置と、算出された被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置とから、被測定物体の搬送方向に延びる縁と、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁との間の交角を算出する。
【００１０】
請求項１の発明によると、板状被測定物の四隅のコーナーの角度を測定するにあたって、被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置は、ＣＣＤカメラ等の画像入力装置によって検出されており、画像入力装置の解像度を向上させることにより、被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置が高精度で検出される。他方、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置は、複数個の光スイッチによって検出されており、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁に各光スイッチが反応するタイミングは、正確かつ容易に検出可能であり、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置が高精度で算出される。高精度に検出された被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置と、高精度に算出された被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置とから、これらの縁の間の交角を高精度で算出できる。
【００１１】
光スイッチとして、例えば、レーザー反射式の光スイッチを用いることができ、レーザー光を投光し、投光したレーザー光が被測定物体の縁に当たって反射された場合に、その反射光を受光して被測定物体の縁の存在を検出できる。
また、光スイッチとして、レーザー透過式の光スイッチを用いることもでき、レーザー光を投光し、投光したレーザー光が途中で散乱されることなく受光されるか否かによって、被測定物体の縁の存在を検出できる。これらの光スイッチは、レーザー光の受光の有無によってオン状態とオフ状態が切り替わるだけなので、オン状態とオフ状態とが切り替わるタイミングを正確に検出することはきわめて容易である。
【００１２】
光スイッチは高解像度の画像入力装置と比べて安価であるので、搬送ラインの搬送方向と交差する方向に複数個の光スイッチを並べて設置しても、その設置コストは低廉なものとなる。したがって、搬送ラインを搬送される被測定物体の寸法に対応して、必要且つ十分な個数の光スイッチを低廉なコストで設置でき、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置を高精度で算出できる。
【００１３】
光スイッチよりも高価な画像入力装置は、被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置を検出するために用いられるだけであり、画像入力装置の設置台数を減らすことができ、板状被測定物の四隅のコーナーの角度を測定するにために必要とされる設備のコストは低廉なものとなる。
画像入力装置を用いて被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置を検出するときは、画像入力装置によって取得した画像データを解析し、画像データ中の輝度の変化や、色彩の濃淡や変化等から、被測定物体の搬送方向に延びる縁の中から少なくとも３箇所以上の点の位置を特定し、これらの特定された各箇所の点の位置から例えば最小二乗法を用いて、被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置を決定する。
【００１４】
また、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置を算出するときは、各光スイッチが反応するタイミングと、各光スイッチの位置と、被測定物体の搬送速度とから、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の中から少なくとも３箇所以上の点の位置を算出し、これらの算出された各箇所の点の位置から例えば最小二乗法を用いて、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置を決定する。したがって、算出される被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置の誤差を小さく抑えるために、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁に反応する光スイッチの個数を３個以上とすることが好ましい。
【００１５】
請求項２の発明に係る板状被測定物の形状測定方法は、請求項１に記載の板状被測定物の形状測定方法であって、前記搬送ライン上方において前記画像入力装置の位置を被測定物体の搬送方向と交差する方向に動かし、この画像入力装置の視野内に被測定物体の搬送方向に延びる縁を入れる。
請求項２の発明によると、搬送ライン上方において、画像入力装置の位置が被測定物体の搬送方向と交差する方向に移動するので、板状被測定物の寸法に応じて画像入力装置の位置を変更することが可能となる。したがって、画像入力装置の設置台数を増やすことなく、搬送ラインを搬送されてくる様々な寸法の被測定物体の被測定物体に対応することが可能となり、各被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置を検出できる。
なお、搬送ラインを様々な寸法の被測定物体が搬送されてくる場合、算出される被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置の誤差を小さく抑制するために、各被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁のうち、最も短いもの縁に反応する光スイッチの個数が３個以上となるように、光スイッチの個数を定めることが好ましい。
【００１６】
請求項３の発明に係る板状被測定物の形状測定装置は、搬送ライン上を搬送されてくる板状の被測定物体の形状を測定する測定装置であって、搬送ライン上方に設置されており、被測定物体の搬送方向に延びる縁の画像データを取得する画像入力装置と、搬送ライン上方に設置されており、被測定物体の搬送方向と交差する方向に並び、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁に反応する複数個の光スイッチと、画像入力装置が取得した画像データから被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置を検出し、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁に複数の光スイッチがそれぞれ反応するタイミングと、各光スイッチの位置と、被測定物体の搬送速度とから、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置を算出し、検出された被測定物体の搬送方向に延びる縁の位置と、算出された被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁の位置とから、被測定物体の搬送方向に延びる縁と、被測定物体の搬送方向と交差する方向に延びる縁との間の交角を算出する演算部とを備える。
請求項３の発明により、請求項１に記載の板状被測定物の形状測定方法を実施することができる。
【００１７】
請求項４の発明に係る板状被測定物の形状測定装置は、請求項３に記載の板状被測定物の形状測定装置であって、前記画像入力装置が前記搬送ライン上方において被測定物体の搬送方向と交差する方向に移動可能に構成されている。
請求項４の発明により、請求項２に記載の板状被測定物の形状測定方法を実施することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、上記のような板状被測定物の形状測定方法及び形状測定装置であるので、迅速且つ低廉なコストで板状被測定物の四隅のコーナーの角度を測定可能とする板状被測定物の形状測定方法及び形状測定装置を提供できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態を図１〜図３を参照しつつ説明する。
図１から図３に示すように、鋼板１０の搬送ライン１４の上流側に、鋼帯を矩形に剪断して所定の寸法の鋼板１０を製造可能に構成された剪断装置１６が設置されている。剪断装置１６は従来あるものと同様の構成を有している。搬送ライン１４は、基台１８と基台１８に支承された複数の搬送ロール２０とから形成されており、剪断装置１６を出た鋼板１０を下流側に搬送可能に構成されている。
【００２０】
搬送ライン１４の下流側に架台２２が設置されている。架台２２は上下２本の腕木２４Ｕ、２４Ｄを有しており、各腕木２４Ｕ、２４Ｄが搬送ライン１４の搬送方向と直交して搬送ライン１４を跨いで搬送ライン１４の上方に位置している。
上側の腕木２４Ｕには、形状測定装置１の一部をなす複数個の光スイッチ２６が等間隔で並んで支承されている。各光スイッチ２６はレーザー反射式の光スイッチである。各光スイッチ２６は投光部（図示せず）からレーザー光を下方の搬送ライン１４に向けて投光し、光スイッチ２６の直下の搬送ライン１４上に鋼板１０が存在するとき、投光部から投光されたレーザー光が鋼板１０に当たって反射し、反射したレーザー光が光スイッチ２６の受光部２８によって受光され、受光部２８がレーザー光を受光すると光スイッチ２６がオン状態となり、受光部２８がレーザー光を受光しないと光スイッチ２６がオフ状態となる構成を有している。光スイッチ２６のオン／オフ状態は形状測定装置１の一部をなす演算装置３６に送られている。
【００２１】
下側の腕木２４Ｄには、形状測定装置１の一部をなす２台の画像入力装置３０Ｒ、３０Ｌが並んで支承されている。各画像入力装置３０は従来あるものと同様のＣＣＤカメラであり、各画像入力装置３０は、下方の搬送ライン１４を撮像して画像データを取得し、取得した画像データを演算装置３６に送る構成となっている。腕木２４Ｄの端部には移動装置３２が設置されており、移動装置３２によって各画像入力装置３０Ｒ、３０Ｌが腕木２４Ｄ沿いにそれぞれ移動可能に構成されている。
なお、図３は下流側から見た形状測定装置１の正面図であり、剪断装置１６の図示を省略したものであるが、図３において、画像入力装置３０Ｒは右側に位置し、画像入力装置３０Ｌは左側に位置している。
【００２２】
架台２２の脇には、速度計３４が設置されており、搬送ロール２０の回転量を検出して、架台２２の腕木２４Ｕ、２４Ｄの下を通過する鋼板１０の搬送速度を算出し、算出した鋼板１０の搬送速度を演算装置３６に送る構成となっている。
演算装置３６は架台２２の脇に設置されており、形状測定装置１の一部を構成している。演算装置３６は演算部３８を有し、演算部３８はプログラムＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５を有している。
プログラムＰ１は、移動装置３２を制御し、各画像入力装置３０Ｒ、３０Ｌの各視野内に鋼板１０の搬送方向に延びる縁１２Ｒ、１２Ｌがそれぞれ入るように、画像入力装置３０Ｒ、３０Ｌの位置を定めるプログラムである。なお、図３において、鋼板１０の縁１２Ｒは右側に位置し、鋼板１０の縁１２Ｌは左側に位置している。
【００２３】
具体的には、プログラムＰ１は、画像入力装置３０Ｒが取得した画像データを解析し、その画像データ中に鋼板１０が存在していないと判断した場合、移動装置３２により画像入力装置３０Ｒを図３の左方へ移動させ、画像入力装置３０Ｒの視野内に鋼板１０の縁１２Ｒが入るように画像入力装置３０Ｒの位置を制御する構成を有している。
また、プログラムＰ１は、画像入力装置３０Ｒが取得した画像データを解析し、その画像データ中に鋼板１０が存在しているが、鋼板１０の縁１２Ｒが存在していないと判断した場合、移動装置３２により画像入力装置３０Ｒを図３の右方へ移動させ、画像入力装置３０Ｒの視野内に鋼板１０の縁１２Ｒが入るように、画像入力装置３０Ｒの位置を制御する構成を有する。
【００２４】
さらに、プログラムＰ１は、画像入力装置３０Ｌが取得した画像データを解析し、その画像データ中に鋼板１０が存在していないと判断した場合、移動装置３２により画像入力装置３０Ｌを図３の右方へ移動させ、画像入力装置３０Ｌの画像データ中に鋼板１０が存在しているが、鋼板１０の縁１２Ｌが存在していないと判断した場合、移動装置３２により画像入力装置３０Ｌを図３の右方へ移動させ、画像入力装置３０Ｌの視野内に鋼板１０の縁１２Ｌが入るように、画像入力装置３０Ｌの位置を制御する構成を有している。
【００２５】
なお、プログラムＰ１は、画像入力装置３０Ｒ、３０Ｌからの画像データを解析するに際して、画像データ中の輝度の変化、色調の変化等から、鋼板１０や鋼板１０の縁１２Ｒ、１２Ｌの存在を検出する構成を有している。
プログラムＰ２は、各画像入力装置３０Ｒ、３０Ｌからの画像データを解析し、搬送ライン１４上の鋼板１０の搬送方向に延びる縁１２Ｒ、１２Ｌの位置を算出するプログラムである。
具体的には、プログラムＰ２は、画像データ中の輝度の変化、色調の変化等から、各縁１２Ｒ、１２Ｌの中の３箇所以上の点の位置をそれぞれ検出し、検出された各箇所の点が搬送ライン１４上である時刻に占める位置を算出し、算出された各箇所の点の位置に最小二乗法を適用して直線を引き、この直線を鋼板１０の縁１２Ｒ、縁１２Ｌとする構成を有している。
【００２６】
プログラムＰ３は、各光スイッチ２６の設置位置と、各光スイッチ２６のオン／オフ状態となるタイミングと、速度計３４が算出した鋼板１０の搬送速度とから、搬送ライン１４上の鋼板１０の搬送方向と交差する方向に延びる縁１２Ｆ、１２Ｂの位置を検出するプログラムである。
なお、図１及び図２において、鋼板１０の縁１２Ｆは下流側に位置し、鋼板１０の縁１２Ｂは上流側に位置している。
具体的には、プログラムＰ３は、各光スイッチ２６がオン状態とオフ状態との間で切り替わるタイミングと、速度計３４が検出した鋼板１０の搬送速度とから、各光スイッチ２６の直下を通過した鋼板１０の縁１２Ｆ又は縁１２Ｂの中の各箇所の点が搬送ライン１４上である時刻に占める位置を算出し、算出された各箇所の点の位置に最小二乗法を適用して直線を引き、この直線を鋼板１０の縁１２Ｆ又は縁１２Ｂとする構成を有している。
【００２７】
プログラムＰ４は、鋼板１０の四隅のコーナー角度を算出するプログラムである。
具体的には、プログラムＰ４は、プログラムＰ２が算出した鋼板１０の縁１２Ｒ、１２Ｌの位置と、プログラムＰ３が検出した鋼板１０の縁１２Ｆ、１２Ｂの位置とから、縁１２Ｒと縁１２Ｆとの間のコーナーの角度θ１、縁１２Ｌと縁１２Ｆとの間のコーナーの角度θ２、縁１２Ｌと縁１２Ｂとの間のコーナーの角度θ３、縁１２Ｒと縁１２Ｂとの間のコーナーの角度θ４をそれぞれ算出する構成を有している。
プログラムＰ５は、各光スイッチ２６の設置位置と画像入力装置３０Ｒ、３０Ｌの位置とを比較して、画像入力装置３０Ｒ、３０Ｌの直上にいずれかの光スイッチ２６が位置している場合には、その光スイッチ２６の作動を停止させるプログラムである。
【００２８】
本実施の形態は上記のように構成されており、次に、その作用について説明する。
鋼帯が剪断装置１６に供給され、剪断装置１６が鋼帯を剪断して所定の寸法の矩形の鋼板１０とし、剪断装置１６を出た鋼板１０は搬送ライン１４を下流側へ搬送され、架台２２の腕木２４Ｕ、２４Ｄの下を通過する。腕木２４Ｕ、２４Ｄの下を通過する鋼板１０の搬送速度は速度計３４によって算出され、算出された鋼板１０の搬送速度が演算装置３６に送られる。
【００２９】
搬送ライン１４を搬送される鋼板１０において、鋼板１０の搬送方向に延びる縁１２Ｒ、１２Ｌが、鋼板１０の長手方向の縁となっており、縁１２Ｒ、１２Ｌが延びる方向は鋼板１０の搬送方向とおおよそ同じ方向となっている。また、鋼板１０において、鋼板１０の搬送方向と交差する方向に延びる縁１２Ｆ、１２Ｂのうち、縁１２Ｆが搬送ライン１４の下流側に位置し、縁１２Ｂが搬送ライン１４の上流側に位置している。
【００３０】
架台２２の腕木２４Ｄに支承されている画像入力装置３０Ｒ、３０Ｌが、搬送ライン１４上を撮像しており、画像入力装置３０Ｒ、３０Ｌが取得した画像データがそれぞれ演算装置３６へ送られる。
演算装置３６において、プログラムＰ１が、画像入力装置３０Ｒ、３０Ｌより送られてくる画像データ中の輝度の変化、色調の変化等を解析しており、解析結果に応じて移動装置３２によって腕木２４Ｄにおける画像入力装置３０Ｒ、３０Ｌの位置を調整し、画像入力装置３０Ｒの視野内に鋼板１０の縁１２Ｒを入れ、画像入力装置３０Ｌの視野内に鋼板１０の縁１２Ｌを入れる。
【００３１】
演算装置３６において、プログラムＰ２が、画像入力装置３０Ｒより送られてくる画像データを解析し、鋼板１０の縁１２Ｒ中の３箇所以上の点の位置をそれぞれ検出し、検出された各箇所の点が搬送ライン１４上である時刻に占める位置を算出し、算出された各箇所の点の位置に最小二乗法を適用して直線を引き、この直線を鋼板１０の縁１２Ｒとする。
【００３２】
同様に、プログラムＰ２が、画像入力装置３０Ｌより送られてくる画像データを解析し、鋼板１０の縁１２Ｌ中の３箇所以上の点の位置をそれぞれ検出し、検出された各箇所の点が搬送ライン１４上である時刻に占める位置を算出し、算出された各箇所の点の位置に最小二乗法を適用して直線を引き、この直線を鋼板１０の縁１２Ｌとする。
架台２２の腕木２４Ｕにおいては、各光スイッチ２６の投光部からレーザー光が直下に向かって投光されている。光スイッチ２６の直下の搬送ライン１４上に鋼板１０が存在していない場合、その光スイッチ２６から投光されたレーザー光はそのまま直進して、その光スイッチ２６はオフ状態となっている。腕木２４Ｕの下に鋼板１０の縁１２Ｆが入ってくると、レーザー光が鋼板１０の縁１２Ｆに当たって反射し、反射したレーザー光はそのレーザー光を投光した光スイッチ２６の受光部２８によって受光され、レーザー光を受光した光スイッチ２６はオフ状態からオン状態に切り替わる。
【００３３】
なお、画像入力装置３０Ｒ、３０Ｌの直上に位置する光スイッチ２６は、プログラムＰ５によって特定されており、画像入力装置３０Ｒ、３０Ｌの直上に位置する光スイッチ２６の作動は停止している。プログラムＰ５によって作動を停止している光スイッチ２６を除いて、各光スイッチ２６のオン／オフ状態がそれぞれ演算装置３６へ送られる。
演算装置３６において、プログラムＰ３が、各光スイッチ２６の設置位置と、各光スイッチ２６がオフ状態からオン状態に切り替わるタイミングと、速度計３４が算出した鋼板１０の搬送速度とから、各光スイッチ２６の直下を通過した鋼板１０の縁１２Ｆ中の各箇所の点が搬送ライン１４上である時刻に占める位置を算出し、算出された各箇所の点の位置に最小二乗法を適用して直線を引き、この直線を鋼板１０の縁１２Ｆとする。
【００３４】
腕木２４Ｕの下から鋼板１０の縁１２Ｂが搬送ライン１４の下流側へ出て行くと、各光スイッチ２６の下には鋼板１０が存在しない状態となり、それまで、オン状態にあった光スイッチ２６はオフ状態に切り替わる。
演算装置３６において、プログラムＰ３が、各光スイッチ２６の設置位置と、各光スイッチ２６がオン状態からオフ状態に切り替わるタイミングと、速度計３４が算出した鋼板１０の搬送速度とから、各光スイッチ２６の直下を通過した鋼板１０の縁１２Ｂ中の各箇所の点が搬送ライン１４上である時刻に占める位置を算出し、算出された各箇所の点の位置に最小二乗法を適用して直線を引き、この直線を鋼板１０の縁１２Ｂとする。
【００３５】
鋼板１０の縁１２Ｒ、１２Ｌ、１２Ｆ、１２Ｂの各位置がプログラムＰ２、Ｐ３によって検出されたら、プログラムＰ４が、縁１２Ｒ、１２Ｌ、１２Ｆ、１２Ｂの各位置から、縁１２Ｒと縁１２Ｆとの間のコーナーの角度θ１、縁１２Ｌと縁１２Ｆとの間のコーナーの角度θ２、縁１２Ｌと縁１２Ｂとの間のコーナーの角度θ３、縁１２Ｒと縁１２Ｂとの間のコーナーの角度θ４をそれぞれ算出する。
なお、本実施の形態において、画像入力装置３０Ｒ、３０Ｌはともに移動装置３２によって腕木２４Ｄ沿いを移動可能であるが、一方の画像入力装置を固定し、他方の画像入力装置が腕木２４Ｄ沿いを移動可能としてもよいことは勿論である。
【００３６】
次に、本発明に係る形状測定装置及び形状測定方法を用いて実施した検証試験の結果を報告する。
発明例として、上述した構成を有する形状測定装置と形状測定方法とを用いて、搬送ラインを搬送されてくる１０枚の鋼板に対し、各鋼板の四隅のコーナーのうちの１つのコーナーの角度を測定した。なお、発明例の形状測定装置において、光スイッチの個数を１６個とし、一方の画像入力装置をなすＣＣＤカメラを固定し、他方の画像入力装置をなすＣＣＤカメラのみを移動可能とし、固定されたＣＣＤカメラの視野内に、鋼板の搬送方向に延びる縁が必ず入るように、鋼板を搬送した。
【００３７】
また、比較例の形状測定装置において、発明例の形状測定装置の全光スイッチを１台のＣＣＤカメラに置き換え、合計３台のＣＣＤカメラを備え、光スイッチと置き換えたＣＣＤカメラを用いて搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁を検出する構成とし、他の構成は発明例の形状測定装置と同じ構成のものとした。そして、この比較例の形状測定装置を用いて、発明例で測定した１０枚の鋼板に対して、発明例と同じ部分のコーナーの角度を測定した。
【００３８】
比較例の形状測定装置を用いて鋼板のコーナーの角度を測定するにあたって、以下の点を除いて、発明例の形状測定方法と同じ方法を用いた。すなわち、光スイッチと置き換えたＣＣＤカメラが取得した画像データから、搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁の中の３箇所以上の点が搬送ライン上である時刻に占める位置を算出し、算出された各箇所の点の位置に最小二乗法を適用して直線を引き、この直線を搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁とした。
なお、発明例の形状測定装置及び比較例の形状測定装置が備える各ＣＣＤカメラの画素数はそれぞれ４８０×５１２（垂直×水平）である。
【００３９】
さらに、実測値として、発明例及び比較例において測定された各鋼板のコーナー角度を直角スコヤを用いて直接測定した。
発明例及び比較例で測定された鋼板のコーナーの角度を、直角度αに換算し、発明例における測定結果を図４に示し、比較例における測定結果を図５に示す。図４の縦軸は、実測値における直角度αをとっており、横軸は、発明例の測定値における直角度αをとっている。また、図５の縦軸は、実測値における直角度αをとっており、横軸は、比較例の測定値における直角度αをとっている。
【００４０】
発明例の測定値の直角度αと実測値の直角度αとが一致していれば、図４中のプロットは同一直線上に乗り、比較例の測定値の直角度αと実測値の直角度αとが一致していれば、図５中のプロットは同一直線上に乗るはずであり、発明例の測定値の直角度αと実測値の直角度αとの間の隔たりが大きくなると図４中のプロットは大きく散らばり、比較例の測定値の直角度αと実測値の直角度αとの間の差が大きくなると図５中のプロットは大きく散らばるはずである。
図４及び図５を調べると、発明例の図４における各プロットの標準偏差σは１．８となっており、比較例の図５における各プロットの標準偏差σは４．７となっており、比較例における各プロットの散らばり具合のほうが大きい。したがって、発明例の測定精度が、比較例の測定精度よりも優れていることがわかる。
【００４１】
発明例の測定精度が、比較例の測定精度よりも優れている理由として、以下のことが考えられる。
搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁を検出するに際して、発明例では、光スイッチのオン状態とオフ状態とが切り替わるタイミングを用いて、搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁の中の点の位置を算出している。この場合、光スイッチのオン状態とオフ状態とが切り替わるタイミングは高精度で検出されており、搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁の位置も高精度で検出されることとなる。
【００４２】
他方、比較例では、ＣＣＤカメラが撮像した画像データを解析して、搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁の中の点の位置を算出している。この場合、ＣＣＤカメラが撮像した画像データの精度はＣＣＤカメラの解像度に左右され、画素数が４８０×５１２（垂直×水平）のＣＣＤカメラの画像データの精度は高くはなく、搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁の位置の誤差も大きくなってしまう。したがって、発明例のほうが、搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の縁の検出精度において優れている。
【００４３】
また、発明例の図４において標準偏差σが１．８となっているのは、搬送方向に延びる鋼板の縁を検出するに際して、ＣＣＤカメラが撮像した画像データを解析して、搬送方向に延びる鋼板の縁の中の点の位置を算出しているからであり、この算出される位置に誤差が含まれていることが原因となっている。したがって、発明例においてコーナー角度の測定精度を高めるためには、発明例の形状測定装置が備える２台のＣＣＤカメラの画素数を多くし、ＣＣＤカメラの解像度を向上させればよい。
【００４４】
これに対して、比較例においてコーナー角度の測定精度を高めるためには、比較例の形状測定装置が備える３台のＣＣＤカメラの解像度を向上させなければならない。すなわち、発明例の形状測定装置が高解像度のＣＣＤカメラを２台備えることとすれば、その測定精度を高めることができるが、比較例の形状測定装置にあっては、高解像度のＣＣＤカメラを３台備えることとしなければ、その測定精度を高めることができない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る形状測定装置を備える搬送ラインの上面図である。
【図２】本発明に係る形状測定装置を備える搬送ラインの側面図である。
【図３】本発明に係る形状測定装置を下流側から見た正面図である。
【図４】発明例の測定結果の説明図である。
【図５】比較例の測定結果の説明図である。
【図６】直角スコヤを用いて鋼板のコーナー角度を測定する方法の説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１    形状測定装置
１０    鋼板
１１    鋼板のコーナー
１２ａ、１２ｂ    鋼板の縁
１２Ｒ、１２Ｌ    搬送方向に延びる鋼板の縁
１２Ｆ    搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の下流側の縁
１２Ｂ    搬送方向と交差する方向に延びる鋼板の上流側の縁
１４    搬送ライン
１６    剪断装置
１８    基台
２０    搬送ロール
２２    架台
２４Ｕ、２４Ｄ    腕木
２６    光スイッチ
２８    光スイッチの受光部
３０Ｒ、３０Ｌ    画像入力装置
３２    移動装置
３４    速度計
３６    演算装置
３８    演算部
５０    直角スコヤ
５２ａ、５２ｂ    直角スコヤの辺
５４ａ、５４ｂ    直角スコヤの頂点
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５    プログラム
θ１、θ２、θ３、θ４    鋼板の四隅のコーナー角度
【図１】
2005241361.tif 000003
【図２】
2005241361.tif 000004
【図３】
2005241361.tif 000005
【図４】
2005241361.tif 000006
【図５】
2005241361.tif 000007
【図６】
2005241361.tif 000008