(57)【要約】      （修正有）【課題】山形鋼の幅方向端部形状をより確実に計測して検出可能とする方法を提供する。【解決手段】長手方向に長軸を向けて延在し且つ幅方向に向けて山形形状が形成された山形鋼２における、当該山形鋼２の幅方向端部を検出する山形鋼２の端部形状を検出する。対象とする幅方向端部である計測端部２０に対し、計測端部２０の端面２０Ａの上角部２０ａを中心にして上下方向に延びるシート光を第１光源８から照射すると共に、計測端部２０の端面２０Ａの下角部２０ｂを中心して上下方向に延びるシート光を第２光源９から照射し、上記計測端部２０位置での各照射によるプロフィールを個別に撮影し、その撮影により取得した２つのプロフィールを合成して上記計測端部２０の断面プロフィールを求める。【選択図】図２
2013134198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に長軸を向けて延在し且つ幅方向に向けて山形形状が形成された山形鋼における、当該山形鋼の幅方向端部を検出する山形鋼の端部形状検出方法であって、
対象とする幅方向端部である計測端部に対し、計測端部の端面の上角部を中心にして上下方向に延びるシート光を第１光源から照射すると共に、計測端部の端面の下角部を中心にして上下方向に延びるシート光を第２光源から照射し、上記計測端部位置での各照射によるプロフィールを個別に撮影し、その撮影により取得した２つのプロフィールを合成して上記計測端部のプロフィールを求めることを特徴とする山形鋼の端部形状検出方法。
【請求項２】
上記山形鋼を上記長手方向に沿った方向に搬送しながら上記計測端部のプロフィールを求めることを特徴とする請求項１に記載した山形鋼の端部形状検出方法。
【請求項３】
上記第１光源からの照射によるプロフィールのうち、上記山形鋼の上面幅方向に沿って延びるプロフィール部分を直線に一次近似すると共に、上記第２光源からの照射によるプロフィールのうち、上記山形鋼の下面幅方向に沿って延びるプロフィール部分を直線に一次近似し、
上記一次近似した２つの直線を対向配置し且つその２つの直線間の距離が予め設定された厚さ寸法となるように設定して、上記２つのプロフィールを合成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した山形鋼の端部形状検出方法。
【請求項４】
上記計測端部の目標プロフィールを取得し、
上記一次近似した２つの直線がそれぞれ、上記目標プロフィールにおける上面幅方向及び下面幅方向に沿って延びる各プロフィール部分と一致するようにして、上記求めた２つのプロフィールの位置関係を特定して、当該２つのプロフィールを合成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した山形鋼の端部形状検出方法。
【請求項５】
上記計測端部の端面と対向し、その厚さ方向全面に照射可能な位置から第３光源によって当該厚さ方向に延在する第３のシート光を照射して、その照射によるプロフィールを撮影し、その撮影により取得した第３のプロフィールによって、上記２つのプロフィールの合成を補間することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した山形鋼の端部形状検出方法。
【請求項６】
上記請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載した山形鋼の端部形状検出方法によって計測端部のプロフィールを求め、その求めたプロフィールによって、上記計測端部の診断を行うことを特徴とする山形鋼の端部形状検査方法。
【請求項７】
長手方向に長軸を向けて延在し且つ幅方向に山形形状が形成された山形鋼における、当該山形鋼の幅方向端部を検出する山形鋼の端部形状検出装置であって、
対象とする幅方向端部である計測端部に対し、計測端部の端面の上角部を中心にして上下に延びるシート光を照射する第１光源と、
対象とする幅方向端部である計測端部に対し、計測端部の端面の下角部を中心にして上下方向に延びるシート光を照射する第２光源と、
上記計測端部位置での各照射によるプロフィールを撮影するカメラと、
上記カメラが撮影した画像を画像処理して各光源に対応するシート状のプロフィールを個別に求める画像プロフィール取得部と、
上記画像プロフィール取得部が取得した２つのプロフィールを合成して、上記計測端部のプロフィールを求める端部プロフィール取得部と、
を備えることを特徴とする山形鋼の端部形状検出装置。
【請求項８】
上記山形鋼を上記長手方向に沿った方向に搬送する搬送ラインに対し設けられていることを特徴とする請求項７に記載した山形鋼の端部形状検出装置。
【請求項９】
上記第１光源及び第２光源の少なくとも一方の光源の照射方向を上下方向に回転変位可能とする回転機構を備えることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載した山形鋼の端部形状検出装置。
【請求項１０】
上記端部プロフィール取得部は、第１光源によるプロフィールにおける、上記山形鋼の上面幅方向に沿って延びるプロフィール部分を直線に一次近似すると共に、第２光源によるプロフィールにおける、上記山形鋼の下面幅方向に沿って延びるプロフィール部分を直線に一次近似し、
上記一次近似した２つの直線を対向配置し且つその２つの直線間の距離が予め設定された厚さ寸法となるように設定して、上記２つのプロフィールを合成することを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載した山形鋼の端部形状検出装置。
【請求項１１】
上記計測端部の目標プロフィールを取得する目標プロフィール取得部を備え、
上記端部プロフィール取得部は、上記一次近似した２つの直線が、上記目標プロフィールにおける上面幅方向及び下面幅方向に沿って延びる各プロフィール部分位置と一致するようにして、上記画像プロフィール取得部が取得した２つのプロフィールの位置関係を特定して、当該２つのプロフィールを合成することを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載した山形鋼の端部形状検出装置。
【請求項１２】
上記第１光源の高さと第２光源の高さとの間の高さ位置であって上記計測端部の端面の厚さ方向全面に照射可能な位置から当該厚さ方向に沿って延在する第３のシート光を照射する第３光源と、その第３光源からの照射による上記計測端部位置での照射によるプロフィールを撮影する第３のカメラと、を備え、
上記画像プロフィール取得部は、第３のカメラが撮影した画像を画像処理して第３光源に対応するシート状のプロフィールを第３プロフィールとして取得し、
上記端部プロフィール取得部は、上記画像プロフィール取得部が取得した第３プロフィールによって、上記２つのプロフィールの合成を補間することを特徴とする請求項７〜請求項１１のいずれか１項に記載した山形鋼の端部形状検出装置。
【請求項１３】
上記請求項７〜請求項１２のいずれか１項に記載した山形鋼の端部形状検出装置と、その端部形状検出装置で求めた計測端部のプロフィールに基づき当該計測端部を診断する形状判定部と、を備えることを特徴とする山形鋼の端部形状検査装置。
【請求項１４】
上記第１光源若しくは第２光源の少なくとも一方の光源からの照射によるプロフィールに対し、上記山形鋼の幅方向に沿って延びるプロフィール部分を直線に一次近似し、その一次近似した直線に対する上記プロフィールの偏差によって、計測端部の上面側若しくは下面側の凹凸の有無を診断することを特徴とする請求項１３に記載した山形鋼の端部形状検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、幅方向に山形形状を形成する長辺及び短辺を向けた形状からなる不等辺不等厚山形鋼（ＮＡＢとも呼ぶ。）などの山形鋼における、上記長辺及び短辺の少なくとも一方の辺の端部形状を検出するための山形鋼の検出技術、及びその検出技術を利用した検査技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のように、例えば、不等辺不等厚山形鋼の長辺先端部に耳（耳出しとも呼ばれる。）が生じている場合には、その耳が溶接時の障害となる。また短辺先端部に耳が生じているなど、端部形状が不良の場合には剥離その他の塗装不良の原因となる。このように、不等辺不等厚山形鋼の長辺及び短辺の端部が目標形状になっているか否かは、製品として重要な事項である。
【０００３】
不等辺不等厚山形鋼の端部形状の検査は、一般には特許文献２に記載のように、専用の測定治具を使用して検査員が手測定によって実施することで、不等辺不等厚山形鋼の厚みなどを測定して検査しているのが現状である。
ここで、特許文献１には、搬送ローラで送られてくる不等辺不等厚山形鋼をピンチロールで拘束して、上記長辺及び短辺先端にそれぞれ存在しているであろう上記耳の削除を行うことが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、静置した山形鋼に対しレーザ距離計を走査することで、当該山形鋼の厚みや反りなどを測定することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２９１１１４号公報
【特許文献２】特開２００８−１８５４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
仕上圧延終了後など、不等辺不等厚山形鋼を搬送する場合には、複数の搬送ロールを備えた搬送ローラで搬送することが一般的である。
しかし、不等辺不等厚山形鋼を搬送ローラで搬送すると、不等辺不等厚山形鋼自体の反り、曲がりといった形状不良などの原因によって、上下左右に変位や揺動を起こしながら搬送される。このため、搬送速度を早くするほど、ピンチロールで拘束したとしても不等辺不等厚山形鋼の揺動は避けられず、特許文献１のように耳を削除する場合には、搬送速度を遅くする必要がある。また、特許文献１の技術は端部形状を測定するものでは無い。
【０００７】
また、不等辺不等厚山形鋼の端部の不良形状は、上記突出した耳だけでなく、カエリ、逆Ｒ、凹凸などの他の不良形状も存在する。
また、特許文献２の方法では、検出対象の不等辺不等厚山形鋼を静止して検出する必要がある。また、レーザ距離計では、例えば０．１ｍｍ程度の微小凹凸からなる不良を検出することは困難である。０．１ｍｍ程度の微小凹凸は、上記塗装不良の原因となる。
【０００８】
なお、発明者らは、不等辺不等厚山形鋼の幅方向端部を、単純に撮影した画像データを画像処理して検査することも考えたが、光沢については分かるものの、上記微小凹凸を検出することが困難であった。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、搬送中の不等辺不等厚山形鋼の幅方向端部形状をより確実に計測して検出可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、長手方向に長軸を向けて延在し且つ幅方向に向けて山形形状が形成された山形鋼における、当該山形鋼の幅方向端部を検出する山形鋼の端部形状検出方法であって、
対象とする幅方向端部である計測端部に対し、計測端部の端面の上角部を中心にして上下方向に延びるシート光を第１光源から照射すると共に、計測端部の端面の下角部を中心にして上下方向に延びるシート光を第２光源から照射し、上記計測端部位置での各照射によるプロフィールを個別に撮影し、その撮影により取得した２つのプロフィールを合成して上記計測端部のプロフィールを求めることを特徴とする。
【００１０】
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記山形鋼を上記長手方向に沿った方向に搬送しながら上記計測端部のプロフィールを求めることを特徴とする。
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載した構成に対し、上記第１光源からの照射によるプロフィールのうち、上記山形鋼の上面幅方向に沿って延びるプロフィール部分を直線に一次近似すると共に、上記第２光源からの照射によるプロフィールのうち、上記山形鋼の下面幅方向に沿って延びるプロフィール部分を直線に一次近似し、
上記一次近似した２つの直線を対向配置し且つその２つの直線間の距離が予め設定された厚さ寸法となるように設定して、上記２つのプロフィールを合成することを特徴とする。
【００１１】
次に、請求項４に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載した構成に対し、
上記計測端部の目標プロフィールを取得し、
上記一次近似した２つの直線がそれぞれ、上記目標プロフィールにおける上面幅方向及び下面幅方向に沿って延びる各プロフィール部分と一致するようにして、上記求めた２つのプロフィールの位置関係を特定して、当該２つのプロフィールを合成することを特徴とする。
【００１２】
次に、請求項５に記載した発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した構成に対し、上記計測端部の端面と対向し、その厚さ方向全面に照射可能な位置から第３光源によって当該厚さ方向に延在する第３のシート光を照射して、その照射によるプロフィールを撮影し、その撮影により取得した第３のプロフィールによって、上記２つのプロフィールの合成を補間することを特徴とする。
【００１３】
次に、請求項６に記載した発明は、上記請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載した山形鋼の端部形状検出方法によって計測端部のプロフィールを求め、その求めたプロフィールによって、上記計測端部の診断を行うことを特徴とする山形鋼の端部形状検査方法を提供するものである。
次に、請求項７に記載した発明は、長手方向に長軸を向けて延在し且つ幅方向に山形形状が形成された山形鋼における、当該山形鋼の幅方向端部を検出する山形鋼の端部形状検出装置であって、
対象とする幅方向端部である計測端部に対し、計測端部の端面の上角部を中心にして上下に延びるシート光を照射する第１光源と、
対象とする幅方向端部である計測端部に対し、計測端部の端面の下角部を中心にして上下方向に延びるシート光を照射する第２光源と、
上記計測端部位置での各照射によるプロフィールを撮影するカメラと、
上記カメラが撮影した画像を画像処理して各光源に対応するシート状のプロフィールを個別に求める画像プロフィール取得部と、
上記画像プロフィール取得部が取得した２つのプロフィールを合成して、上記計測端部のプロフィールを求める端部プロフィール取得部と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
次に、請求項８に記載した発明は、請求項７に記載した構成に対し、上記山形鋼を上記長手方向に沿った方向に搬送する搬送ラインに対し設けられていることを特徴とする。
次に、請求項９に記載した発明は、請求項７又は請求項８に記載した構成に対し、上記第１光源及び第２光源の少なくとも一方の光源の照射方向を上下方向に回転変位可能とする回転機構を備えることを特徴とする。
【００１５】
次に、請求項１０に記載した発明は、請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載した構成に対し、上記端部プロフィール取得部は、第１光源によるプロフィールにおける、上記山形鋼の上面幅方向に沿って延びるプロフィール部分を直線に一次近似すると共に、第２光源によるプロフィールにおける、上記山形鋼の下面幅方向に沿って延びるプロフィール部分を直線に一次近似し、
上記一次近似した２つの直線を対向配置し且つその２つの直線間の距離が予め設定された厚さ寸法となるように設定して、上記２つのプロフィールを合成することを特徴とする。
【００１６】
次に、請求項１１に記載した発明は、請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載した構成に対し、上記計測端部の目標プロフィールを取得する目標プロフィール取得部を備え、
上記端部プロフィール取得部は、上記一次近似した２つの直線が、上記目標プロフィールにおける上面幅方向及び下面幅方向に沿って延びる各プロフィール部分位置と一致するようにして、上記画像プロフィール取得部が取得した２つのプロフィールの位置関係を特定して、当該２つのプロフィールを合成することを特徴とする。
【００１７】
次に、請求項１２に記載した発明は、請求項７〜請求項１１のいずれか１項に記載した構成に対し、上記第１光源の高さと第２光源の高さとの間の高さ位置であって上記計測端部の端面の厚さ方向全面に照射可能な位置から当該厚さ方向に沿って延在する第３のシート光を照射する第３光源と、その第３光源からの照射による上記計測端部位置での照射によるプロフィールを撮影する第３のカメラと、を備え、
上記画像プロフィール取得部は、第３のカメラが撮影した画像を画像処理して第３光源に対応するシート状のプロフィールを第３プロフィールとして取得し、
上記端部プロフィール取得部は、上記画像プロフィール取得部が取得した第３プロフィールによって、上記２つのプロフィールの合成を補間することを特徴とする。
【００１８】
次に、請求項１３に記載した発明は、上記請求項７〜請求項１２のいずれか１項に記載した山形鋼の端部形状検出装置と、その端部形状検出装置で求めた計測端部のプロフィールに基づき当該計測端部を診断する形状判定部と、を備えることを特徴とする山形鋼の端部形状検査装置を提供するものである。
次に、請求項１４に記載した発明は、請求項１３に記載した構成に対し、上記第１光源若しくは第２光源の少なくとも一方の光源からの照射によるプロフィールに対し、上記山形鋼の幅方向に沿って延びるプロフィール部分を直線に一次近似し、その一次近似した直線に対する上記プロフィールの偏差によって、計測端部の上面側若しくは下面側の凹凸の有無を診断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光切断法によって不等辺不等厚山形鋼などの山形鋼の幅方向端部の形状プロフィールをより確実に検出できる。この結果、より確実に幅方向端部形状の診断を実施することが可能となる。
特に搬送中の山形鋼に対し幅方向端部形状の検出をより確実に実施することが可能となる。搬送中に実施することで、長手方向に沿った幅方向端部形状全体の検出及び診断をより短時間で実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に基づく実施形態に係る搬送ロールと装置との関係を上面からみた模式的構成図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係る装置を正面からみた概略構成図である。
【図３】光源とカメラとの関係を示す上面図である。
【図４】検出される各プロフィール位置を説明する図である。
【図５】画像処理部の構成を示す図である。
【図６】プロフィールの合成を説明する図である。
【図７】プロフィールの合成を説明する図である。
【図８】端部不良形状の一例を示す図である。
【図９】計測端部に対する光源の照射軸及びカメラの撮像軸を示す図である。
【図１０】光源とカメラの位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態では、山形鋼２として不等辺不等厚山形鋼２を例示して説明する。本発明は他の形状の山形鋼２であっても適用可能である。
上記不等辺不等厚山形鋼２は、形鋼圧延工程によって目的とする形鋼形状に成型され、その後、検査設備で搬送中に検査される。
（構成）
本実施形態の検査設備は、搬送ラインに設置された搬送装置と、端部形状検出装置を含む端部形状検査装置とを備える。そして、本実施形態では、搬送装置で検査対象の不等辺不等厚山形鋼２を搬送中に、当該不等辺不等厚山形鋼２の幅方向端部を検出して診断する。なお、不等辺不等厚山形鋼２の厚さその他の検査装置が別途設置されていても良いが、本実施形態ではその説明を省略する。
【００２２】
搬送装置は、図１に示すように、上記不等辺不等厚山形鋼２を長手方向に沿って搬送するための装置である。本実施形態の搬送装置は、搬送方向に沿って配列した複数の搬送ロール１ａで搬送面を形成した搬送ローラ１からなる。そして、複数の搬送ロール１ａによって上記不等辺不等厚山形鋼２を下側から支持して、当該不等辺不等厚山形鋼２を長手方向に向けて搬送可能となっている。
【００２３】
また、上記複数列の搬送ロール１ａの上側には、図２に示すように、不等辺不等厚山形鋼２の幅方向で対応する左右一対のサイドガイド３が配置されている。すなわち、その一対のサイドガイド３は、上記搬送ロール１ａ上に配置された不等辺不等厚山形鋼２を挟んで対向配置している。この一対のサイドガイド３によって、搬送中の不等辺不等厚山形鋼２の幅方向への揺動が小さくなるように規制される。ここで、上記一対のサイドガイド３間の距離は、搬送する不等辺不等厚山形鋼２の寸法に応じて変更する。本実施形態では、一対のサイドガイド３のうちの一方のサイドガイド３ａの位置を変更することで、上記一対のサイドガイド３間の距離を変更することとする。本実施形態では、長辺２Ａ側のサイドガイド３の位置を変更することとする。
【００２４】
本実施形態では、図２に示すように、山形形状の頂点２ａが上方を向くように、すなわち、長辺２Ａ及び短辺２Ｂの幅方向先端部（幅方向端部の先端部分）だけが上記搬送ロール１ａの面に当接した状態で、当該不等辺不等厚山形鋼２を搬送することとする。このようにすると、搬送中の搬送ロール１ａと、不等辺不等厚山形鋼２の上下表面との間の摺接を抑えることが可能となる。また、従来例のように長辺２Ａ側を水平にした状態で当該不等辺不等厚山形鋼２を搬送ロール１ａ上に載せた場合に比べて、不等辺不等厚山形鋼２の重心点が幅方向中央寄りとなって、その分、搬送中に不等辺不等厚山形鋼２に発生する蛇行（幅方向への揺動）を抑えることが可能となる。
【００２５】
次に、端部形状検査装置の構成について説明する。
端部形状検査装置は、検出部４，５、及び画像処理部１４を備える。
端部形状検査装置の検出部４，５は、図１に示すように、搬送方向で隣り合う搬送ロール１ａ間の空間に配置される。
本実施形態の端部形状検査装置の検出部４，５は、図２に示すように、長辺２Ａ側の幅方向端部形状を検出する長辺側検出部４と、短辺２Ｂ側の幅方向端部形状を検出する短辺側検出部５と、上記短辺側検出部５及び長辺側検出部４を案内する横行レール６とを備える。
【００２６】
上記横行レール６は、搬送ローラ１の上方位置を当該搬送ローラ１の幅方向に延びるように敷設されている。
上記長辺側検出部４は、図２に示すように、上記横行レール６に沿って移動可能な第１移動体７と、その第１移動体７に取り付けられた３台の光源８，９，１０と、上記第１移動体７に取り付けられて上記各光源８，９，１０と組をなす３台のカメラ１１，１２，１３とを備える。なお、図２では、各カメラ１１，１２，１３は、組をなす光源とは紙面方向裏側に配置されていて図示されていない。
【００２７】
上記第１移動体７は、上記横行レール６に支持される支持部７ａと、その支持部７ａに連続し且つ上記搬送ローラ１上の不等辺不等厚山形鋼２と形鋼幅方向で対向可能な位置に配置される垂直部７ｂと、その垂直部７ｂの下部から搬送ローラ１側に突出して上記搬送ローラ１上の不等辺不等厚山形鋼２に下側から対向可能な水平部７ｃとを備える。
上記第１移動体７は、不図示の駆動装置若しくは手動によって上記横行レール６に沿って移動可能となっており、対象とする計測端部２０との形鋼幅方向距離を変更可能となっている。なお、上記支持部７ａにシリンダ機構などの昇降装置を設けることで、計測端部２０と水平部７ｃとの間の上下方向の対向距離を変更可能に構成しても良い。これによって、後述の回転機構と共に、計測端部２０に対する上記各光源８，９，１０の配置の最適化がよりやりやすくなる。
【００２８】
上記３台の光源８，９，１０はそれぞれ、上下方向（本実施形態では板厚方向である鉛直方向とする。）に延在するシート状のレーザ光を、上記不等辺不等厚山形鋼２の長手側の幅方向端部である計測端部２０に向けて照射可能となっている。ここで、上記３台の光源８，９，１０を区別して説明する場合には、第１光源８、第２光源９、第３光源１０と呼ぶ。また、各光源８，９，１０に組をなすカメラ１１，１２，１３を区別する場合には、それぞれ第１カメラ１１、第２カメラ１２、第３カメラ１３と呼ぶ。
【００２９】
第１光源８は、上記計測端部２０の端面２０Ａの上角部２０ａよりも上方の位置で上記垂直部７ｂに支持されていて、少なくとも上記計測端部２０の端面２０Ａの上角部２０ａと対向可能な位置に配置されている。本実施形態の第１光源８は、上記計測端部２０の端面２０Ａに対し斜め上方となる位置に配置されている。そして、第１光源８は、照射軸８Ｌを上記計測端部２０の端面２０Ａの上角部２０ａ若しくはその近傍に向くように設定されて、上記端面２０Ａの上角部２０ａを中心に上下に延びて、少なくとも形鋼上面の幅方向に沿って延びるシート状のレーザ光を照射可能に設定されている。ここで、端面２０Ａにおいては形鋼の厚さ方向に延在する方向に、レーザ光は当該端面２０Ａに照射されることとなる。
【００３０】
ここで、照射軸は、照射光の中心位置を通過する軸とする。
なお、上記第１光源８は、回転機構１５によって上下方向に照射軸８Ｌを回転変位可能となっている。
また、上記第１光源８の照射軸８Ｌは、上面視において、図３に示すように、上記不等辺不等厚山形鋼２の幅方向に対し搬送方向に向けて予め設定した角度θだけ傾いて配置されている。本実施形態では、上記照射軸８Ｌを搬送方向上流側に傾けている。
【００３１】
ここで、照射軸８Ｌを搬送方向に傾けてはいるが、シート状の光は、シート状の方向が鉛直方向となるように設定されていると共に、照射軸８Ｌを計測端部２０の端面２０Ａの上角部２０ａ若しくはその近傍に向くように配置していることから、第１光源８から照射されて計測端部２０で反射するシート状の光は、図４に示すように、少なくとも長辺２Ａの上面に沿って幅方向に延びるプロフィール部分２１ａと、それに連続して端面２０Ａを下方に延びるプロフィール部分２１ｂとを有する。
【００３２】
ここで、図４では、照射による３本のプロフィール２１，２２，２３を形鋼長手方向にずらして表示しているが、実際には同じ位置（同じ断面位置）に照射されている。もっとも、図４のように、各光源からの照射位置を形鋼長手方向にずらしておいても問題はない。
また、上記第１光源８と組をなす第１カメラ１１は、上記垂直部７ｂにおける上記計測端部２０の端面２０Ａに対して斜め上方となる位置に支持されている。第１カメラ１１は、その撮像軸１１Ｌを上記計測端部２０の端面２０Ａの上角部２０ａ若しくはその近傍に向くように設定されている。その第１カメラ１１の撮像軸１１Ｌは、上面視において、図３に示すように、上記不等辺不等厚山形鋼２の幅方向から搬送方向に向けて予め設定した角度φだけ傾けて配置されている。本実施形態では、第１カメラ１１の撮像軸１１Ｌは、上記幅方向に対し、搬送方向に向けて、上記第１光源８の照射軸８Ｌとは反対方向に傾けていて、上記第１光源８から照射されて計測端部２０で反射したシート状の光を撮像可能に設定されている。
【００３３】
第１カメラ１１は、撮像した画像を画像処理部１４に供給する。
また、第２光源９は、上記計測端部２０の端面２０Ａの下角部よりも下方位置にある上記水平部７ｃに支持されて、上記計測端部２０の端面２０Ａの少なくとも下角部と対向可能な位置に配置されている。本実施形態では、第２光源９の照射軸９Ｌが、上記計測端部２０の端面２０Ａの下角部若しくはその近傍に向くように設定されて、上記端面２０Ａの下角部を中心に上下（本実施形態では鉛直方向）に延びている。
【００３４】
なお、上記第２光源９は、回転機構１６によって上下方向に照射軸９Ｌを回転変位可能となっている。
上記第２光源９の照射軸９Ｌは、第１光源８と同様に、上面視において、上記不等辺不等厚山形鋼２の幅方向から搬送方向に向けて予め設定した角度だけ傾いて配置されている。本実施形態では、上記照射軸９Ｌを搬送方向上流側に傾けている。ただし、照射軸９Ｌを搬送方向に傾けてはいるが、シート状の光は、シート状の方向が鉛直方向となるように設定されていると共に、照射軸９Ｌを計測端部２０の端面２０Ａの下角部２０ｂ若しくはその近傍に向くように配置していることから、第２光源９から照射さて計測端部２０で反射するシート状の光は、少なくとも長辺２Ａの下面に沿って幅方向に延びるプロフィール部分２２ａと、それに連続して端面２０Ａを上方に延びるプロフィール部分２２ｂとを有する。
【００３５】
また、上記第２光源９と組をなす第２カメラ１２（図２では不図示）は、上記水平部７ｃにおける上記計測端部２０の端面２０Ａに対して斜め下方となる位置に支持されている。第２カメラ１２は、その撮像軸を上記計測端部２０の端面２０Ａの下角部２０ｂ若しくはその近傍となるように設定されている。その第２カメラ１２の撮像軸は、第１カメラ１１と同様に、上面視において、上記不等辺不等厚山形鋼２の幅方向から搬送方向に向けて予め設定した角度だけ傾いて配置されている。本実施形態では、第２カメラ１２の撮像軸は、上記幅方向に対し、搬送方向に向けて、上記第２光源９の照射軸９Ｌとは反対方向に傾いていて、上記第２光源９から照射されて計測端部２０で反射するシート状の光を撮像可能に設定されている。
【００３６】
第２カメラ１２は、撮像した画像を画像処理部１４に供給する。
以上の設定で、上記第１光源８からのシート状の光は、少なくとも計測端部２０の端面２０Ａの上角部２０ａを含む、長辺２Ａの上面の一部及び端面２０Ａの一部又は全部に照射可能な位置に設定される。同様に、上記第２光源９からのシート状の光は、少なくとも計測端部２０の端面２０Ａの下角部２０ｂを含む、長辺２Ａの下面の一部及び端面２０Ａの一部又は全部に照射可能な位置に設定される。
【００３７】
また、上記第１光源８による計測端部２０への照射位置と、上記第２光源９による計測端部２０への照射位置とが、計測端部２０に対して同一断面位置となるように調整しておく。
また、第３光源１０は、上記垂直部７ｂに支持されて、上記計測端部２０の端面２０Ａと対向可能な位置に配置されている。本実施形態の第３光源１０は、計測端部２０の端面２０Ａと形鋼の幅方向で対向可能な位置に配置されて、当該第３光源１０の照射軸１０Ｌが上記計測端部２０の端面２０Ａの厚さ方向中央部若しくはその近傍を向くように設定されている。なお、上記第３光源１０は、回転機構１７によって上下方向に照射軸１０Ｌを回転変位可能となっている。
【００３８】
上記第３光源１０の照射軸１０Ｌは、第１光源８と同様に、上面視において、上記不等辺不等厚山形鋼２の幅方向から搬送方向に向けて予め設定した角度だけ傾いて配置されている。本実施形態では、上記照射軸１０Ｌを搬送方向上流側に傾けている。ただし、照射軸１０Ｌを搬送方向に傾けてはいるが、シート状の光は、シート状の方向が鉛直方向となるように設定されているため、第３光源１０から上記計測端部２０に照射されたシート状の光は、該計測端部２０の端面２０Ａを上下に横断するように照射される。すなわち、第３光源１０から照射されて計測端部２０で反射するシート状の光は、図４に示すように、少なくとも端面２０Ａを厚さ方向全体に渡って上下に横断するプロフィール部分２３を有する。
【００３９】
また、上記第３光源１０と組をなす第３カメラ１３（図２では不図示）は、上記垂直部７ｂにおける上記計測端部２０の端面２０Ａと形鋼幅方向で対向可能な位置に支持されている。第３カメラ１３は、その撮像軸を上記計測端部２０の端面２０Ａの厚さ方向中央部若しくはその近傍に向くように設定されている。その第３カメラ１３の撮像軸は、第１カメラ１１と同様に、上面視において、上記不等辺不等厚山形鋼２の幅方向から搬送方向に向けて予め設定した角度だけ傾いて配置されている。本実施形態では、第３カメラ１３の撮像軸は、上記幅方向に対し、搬送方向に向けて、上記第３光源１０の照射軸１０Ｌとは反対方向に傾いていて、上記第３光源１０から照射されて計測端部２０で反射するシート状の光を撮像可能に設定されている。
【００４０】
第３カメラ１３は、撮像した画像を画像処理部１４に供給する。
ここで、上記説明では、３つの光源８，９，１０で同一断面位置を照射するように説明しているが、３つの光源８，９，１０で照射する位置を別々の搬送ロール１ａ間に設定しても良い。この場合には、山形鋼２の搬送速度などによって、同一断面位置の各画像を特定して後述の合成処理を実施すればよい。
【００４１】
また、本実施形態では、第３光源１０及び第３カメラ１３も使用して検出する場合で説明しているが、第３光源１０及び第３カメラ１３を使用した情報を使用しなくても良い。すなわち、第１光源８及び第２光源９による光断面だけを使用しても良い。
以上が長辺側検出部４の構成である。短辺側検出部５の構成は、上記長辺側検出部４の構成と同様な構成となっている。このため、その構成の説明は省略する。
【００４２】
画像処理部１４は、各カメラ１１，１２，１３が撮像した画像に基づき、光切断法によって上記計測端部２０の断面形状を求め、さらに、その求めた形状に基づき上記計測端部２０に形状不良が存在するか否かを診断する。
ここで、本実施形態では、長辺２Ａの幅方向端部と短辺２Ｂの幅方向端部との両方をそれぞれ個別の計測端部２０として検出する構成になっており、各計測端部２０に対する画像処理部１４での処理内容は同じである。このため、以下の説明では、長辺２Ａの幅方向端部を計測端部２０とする場合だけを例として、画像処理部１４の処理を説明する。同様に、短辺２Ｂの幅方向端部を計測端部とする場合についても実施する。
【００４３】
画像処理部１４は、図５に示すように、画像取得部１４Ａ、画像プロフィール取得部を構成する形状取得処理部１４Ｂ、端部プロフィール取得部を構成するプロフィール合成部１４Ｃ、形状判定部１４Ｄを備える。
画像取得部１４Ａは、予め設定したサンプリング周期で、上記各カメラ１１，１２，１３が撮影した画像を取得し、取得した各画像をそれぞれ記憶部に記憶する。記憶する際に、同一端面位置の３つの画像、及び形鋼長手方向における検査位置をそれぞれ関連付けして記憶すると良い。
【００４４】
形状取得処理部１４Ｂは、記憶部から同一の計測端部２０の位置（同一断面位置）に対して、第１〜第３カメラ１１，１２、１３で撮影した各画像（３つの画像）を特定し、その特定した３つの画像に撮像されている各計測端部位置でのプロフィール形状を求める。
形状取得処理部１４Ｂは、まず、各画像毎に対象とする測定光以外の輝点などのノイズを画像データが除去する。
【００４５】
次に、形状取得処理部１４Ｂは、画像データ中でシート状の光が作る輝線から、予め設定した方向の画素列毎にシート形状となる点を求めることで、対象とする光源からの照射により計測端部２０で反射した計測端部２０の幅方向及び端面２０Ａ方向に沿ったシート状のプロフィール２１，２２，２３を抽出する。
プロフィールの抽出方法は、例えば２値化処理などの公知の画像処理方法で実施すればよい。２値化処理では、明暗のエッジ処理をして、暗画素と明画素の境界からなるプロフィールのエッジ部を検出することで対象とするプロフィールを抽出する。
【００４６】
以上の処理を各画像データ毎に実施する。
また、プロフィール合成部１４Ｃは、上記形状取得処理部１４Ｂが抽出した３つのプロフィール２１，２２，２３のうちの少なくとも２つのプロフィール２１，２２に基づき対象位置の計測端部２０の断面形状を算出する。なお、対象とする不等辺不等厚山形鋼２の目標とする製品寸法の情報、特に長辺２Ａの厚さ情報を取得する。
【００４７】
プロフィール合成部１４Ｃは、第１カメラ１１から取得した画像から抽出したプロフィール（第１プロフィール２１と呼ぶ。）を対象として、当該プロフィール２１のうち、形鋼上面に沿って幅方向に延びるプロフィール部分である上幅方向プロフィール部分２１ａを、図６のように、直線３０に一次近似する。
またプロフィール合成部１４Ｃは、第２カメラ１２から取得した画像から抽出したプロフィール（第２プロフィール２２と呼ぶ。）を対象として、当該プロフィール２２のうち、形鋼下面に沿って幅方向に延びるプロフィール部分である下幅方向プロフィール部分２２ａを、図６のように、直線３１に一次近似する。
【００４８】
そして、予め設定した同一座標系において、上記上幅方向プロフィール部分２１ａと下幅方向プロフィール部分２２ａとを対向配置するように上記第１プロフィール２１と第２プロフィール２２とを合成する。このとき、一次近似した２本の直線間の距離が予め取得した形鋼の厚さｄとなるように設定するように座標変化することで、上記第１プロフィール２１と第２プロフィール２２との形鋼厚さ方向のマッチング処理を行う。
【００４９】
また、上記第１プロフィール２１の端面プロフィール部分２１ｂと第２プロフィール２２の端面プロフィール部分２２ｂとが、一致するように形鋼幅方向位置のマッチング処理を行う。本実施形態では、更に第３プロフィール２３で特定される端面２０Ａの形状とマッチングするように、第１プロフィール２１と第２プロフィール２２との形鋼幅方向位置の補間処理を行う。第３プロフィール２３を使用しない場合には、第１プロフィール２１と第２プロフィール２２の端面部分のプロフィール２１ｂ、２２ｂが重なるように、重なりが無い場合には両者の線が滑らかに接続するようにフィッティング処理を実施する。
【００５０】
ここで、上記実施形態では、目標とする製品寸法のうち長辺２Ａの厚さ情報だけを使用する例を示した。これに代えて、次のように実施しても良い。
すなわち、図７に示すような、目標とする製品形状から特定される計測端部２０の目標プロフィール３２の形状を予め取得しておく。
そして、上記一次近似した２本の直線３０，３１が、それぞれ目標プロフィール３２における上面幅方向及び下面幅方向に沿って延びる各プロフィール部分３２ａ、３２ｂの位置と一致するようにして、第１プロフィール２１と第２プロフィール２２の合成処理を行う。
【００５１】
このとき、端面２０Ａの位置においては、例えば目標プロフィール３２の端面厚さ方向中央部位置若しくはその近傍で当該目標プロフィール３２と一致するように第１プロフィール２１と第２プロフィール２２との形鋼幅方向位置のマッチング処理を行う。若しくは、上述のように、第３プロフィール２３で特定される端面２０Ａ形状とマッチングするように画像の補間処理をしても良い。
【００５２】
形状判定部１４Ｄは、上記合成した計測端部２０の断面プロフィールに対し、目標とする製品形状から特定される計測端部２０の目標プロフィール３２の形状をフィッティングさせ（重ね合わせ）、図７に示すような、目標プロフィールからの予め設定した偏差以上の部分の凹凸、欠け、膨れ部分などの偏差部分４０を不良部として検出する。
または、形状判定部１４Ｄは、図６に示すような、上記一次近似した直線３０，３１に対する予め設定した偏差Δｄ以上の部分の凹凸、欠け、膨れ部分の偏差部分４１を、計測端部２０における上面若しくは下面に存在する不良部として検出する。
【００５３】
検出した不良の有無、不良情報は例えば表示部１８に表示する。
ここで、幅方向端部に発生する代表的な端部不良形状を図８に示す。これらの端部形状不良は、前述したように、溶接不良や剥離などの塗装不良の原因となる。
この図８から分かるように、端部不良形状は、計測端部２０の端面２０Ａの上角部２０ａ若しくは下角部２０ｂの近傍位置に発生している。このため、角部近傍を中心に不良検出を実施しても良い。
【００５４】
また、上記実施形態では、搬送中に幅方向端部形状の不良を検出する場合を例示しているが、山形鋼２を静止した状態で上記幅方向端部形状を検出しても良い。
ただし、搬送中に幅方向端部形状の不良を連続して検出した方が、全長に渡って端部形状の不良の有無を短時間で検出することが可能となる。そして、本実施形態では、揺動しながら搬送される不等辺不等厚山形鋼２の幅方向端部形状を所定の精度で検出することが可能である。
【００５５】
（動作その他について）
対象とする不等辺不等厚山形鋼２に応じて、サイドガイド３の幅を設定すると共に、横行レール６に案内させて、長辺側検出部４及び短辺側検出部５の形鋼幅方向位置を調整する。また、各回転機構を操作して、各光源の照射軸８Ｌ、９Ｌ、１０Ｌを調整する。
【００５６】
そして、長辺２Ａ及び短辺２Ｂの幅方向端部の形状を検出する際に、それぞれ少なくとも第１光源８と第２光源９からの２方向からレーザ光を端部に照射し、その照射によるレーザ光切断断面を対応するカメラで計測することによる光切断手法により、端部形状および端部の凹凸を計測する。そして診断を行う。
すなわち、不等辺不等厚山形鋼２の長手方向（搬送方向）に対し、レーザ光を幅方向端部に直交する方向（上下方向）に照射する。このとき、幅方向端部に対して、少なくとも上方、下方の２方向から照射することで、端部全体の断面形状を取得することが可能となる。
【００５７】
なお、搬送中に幅方向端部の断面形状を取得しているため、取得した断面形状は、幅方向端部に直交する位置から若干傾くこともあるが、形状不良の検出に問題はない。
ここで、不等辺不等厚山形鋼２の一般的な使用用途は、造船の船底に使用する鋼材としての使用である。この不等辺不等厚山形鋼２の形状はＬ字型をしており、辺の長い部分を長辺２Ａ、辺の短い部位を短辺２Ｂと呼ぶ。また辺の端部形状は長辺２Ａ部分が直角、短辺２Ｂ部分は一片がＲを持った形状になっている。
【００５８】
上記長辺２Ａ若しくは短辺２Ｂの端部形状の不良は、圧延過程でのロールスラストや圧下バランスの崩れが原因で発生すると言われている。また、形状不良の種類は様々であり、上述した図８に示す代表的な不良形状としては、耳出し、カエリ、逆Ｒ、足先形状不良、足先あたり不良といったものがある。
上記形状不良は次のようになっている。
【００５９】
・耳出し：端部より一部分が迫り出している
・カエリ：端部の一部形状が整っていない、削れている、欠けている
・逆Ｒ：端部の一部形状が整わず、端部中央が中心よりずれている
・足先形状不良：端部より内側の辺の一部分が厚み不足
・足先あたり不良：端部の両端の形状が整っていない
上記不等辺不等厚山形鋼２を造船の船底に使用する際は、船底に長辺２Ａの幅方向端部を直接溶接し、加えて不等辺不等厚山形鋼２全体を塗装することで腐食を防ぐ。このとき、幅方向の端部形状不良がある場合、長辺２Ａについては溶接不良、短辺２Ｂについては塗装剥がれが発生し、船底の強度、腐食に影響を及ぼすといった問題がある。
【００６０】
これに対して、本実施形態を使用すると、幅方向端部形状を精度良く測定し、上記の形鋼不良より確実に検出することが可能となる。
すなわち、不等辺不等厚山形鋼２の搬送方向に対して、レーザ光を幅方向端部と直交する方向に照射し、かつ端部に対して少なくとも上方、下方の２方向から照射することで、長手方向の端部形状が把握できるようになる。なお、シート状のレーザ光は、必ずしも幅方向端部と直交している必要はなく、端面２０Ａにおいて直交方向から傾いた方向になっていてもよい。
【００６１】
また、得られる光切断画像に対し、真の端部形状（製品として目標とする形状）とのフィッティングを行うことで、凹凸形状の特長量および形状不良パターンの判別を行うことができ、加えて、測定結果を圧延もしくはカリバー形状に反映することで端部不良発生を抑止する効果がある。
このとき、中央の第３光源１０によるプロフィールも利用することで、より精度良く端部の端面２０Ａプロフィールを得ることが可能となる。
【００６２】
また、不等辺不等厚山形鋼２の寸法に応じて、レーザ光の照射角度を制御するようにするとより安定した端部形状測定が行えるようになる。また、全サイズの端部形状の計測ができるようになる。製品寸法は予め分かっているので、予め取得することが出来る。
なお、端部形状測定のオフラインに既知の不等辺不等厚山形鋼もしくは基準となるピースを取り付け、測定若しくは定期的にピースを計測することで、各光源及びカメラの位置関係を調整しておくことで、高精度で検出が可能となる。
【実施例１】
【００６３】
本実施形態の実施例について説明する。
上記説明した装置を使用した。なお、製品サイズに応じて、不等辺不等厚山形鋼２の角度が変わるため各光源およびカメラの角度を調整した。
製品サイズは長辺２Ａ×短辺２Ｂと表記した場合、２００×９０、２５０×９０、３００×９０、３５０×１００、４００×１００、４５０×１２５とした。単位はｍｍである。
【００６４】
図９に示す製品サイズは、４００×１００のサイズで、不等辺不等厚山形鋼に対する光源及びカメラの光学配置を示す図である。
図１０は、レーザ光源およびカメラの位置関係である。本実施例では、レーザ光源とカメラの配置に関しては、照射軸８Ｌと撮像軸１１Ｌとの交角を９０度とし、また照射軸８Ｌと不等辺不等厚山形鋼２の幅方向端面２０Ａとの角度は５０度とした。
【００６５】
ここで、各照射軸は計測端部２０の端面に対して４０〜６０の範囲が好ましい。また、撮像軸は、上記照射軸での入光に対する出光方向が好ましい。
搬送中の端面２０Ａに関して、カメラ側シャッター速度を「１／２、０００」として撮像し、２値化処理等でエッジ処理を行ったところ、精度良く形状のプロフィールが検出出来ていることを確認した。
【００６６】
また、上記実施形態で説明したプロフィールの合成をしてみたところ、精度良く断面プロフィールを得る事が出来たことを確認した。また、形状不良も検出できた。
【符号の説明】
【００６７】
１     搬送ローラ
１ａ   搬送ロール
２     不等辺不等厚山形鋼
２Ａ   長辺
２Ｂ   短辺
２ａ   頂点
３     サイドガイド
４     長辺側検出部
５     短辺側検出部
６     横行レール
７     移動体
７ａ   支持部
７ｂ   垂直部
７ｃ   水平部
８     第１光源
８Ｌ   照射軸
９     第２光源
９Ｌ   照射軸
１０   第３光源
１０Ｌ 照射軸
１１   第１カメラ
１１Ｌ 撮像軸
１２   第２カメラ
１３   第３カメラ
１４   画像処理部
１４Ａ 画像取得部
１４Ｂ 形状取得処理部
１４Ｃ プロフィール合成部
１４Ｄ 形状判定部
１８   表示部
２０   計測端部
２０Ａ 端面
２０ａ 上角部
２０ｂ 下角部
２１   第１プロフィール
２１ａ 上幅方向プロフィール部分
２１ｂ 端面のプロフィール部分
２２   第２プロフィール
２２ａ 下幅方向プロフィール部分
２２ｂ 端面のプロフィール部分
２３   第３プロフィール部分
３０，３１    直線
３２   目標プロフィール
４０、４１    偏差部分
【図１】
2013134198.tif 000003
【図２】
2013134198.tif 000004
【図３】
2013134198.tif 000005
【図４】
2013134198.tif 000006
【図５】
2013134198.tif 000007
【図６】
2013134198.tif 000008
【図７】
2013134198.tif 000009
【図８】
2013134198.tif 000010
【図９】
2013134198.tif 000011
【図１０】
2013134198.tif 000012