(57)【要約】【課題】被加工材に付された基準マークに基づいて、被加工材と切断装置との相対位置を正確に把握することが可能な鋼板位置検出装置及び切断装置を提供すること。【解決手段】定盤１０と、切断トーチ３０と、駆動部４０と、制御部５０とを備えた切断装置１に適用される鋼板位置検出装置７０であって、ピクセル配列を備え被加工材Ｗに付された基準マークＭ１０を撮像する基準マーク撮像カメラ７１と、相対位置算出部７３とを備え、前記相対位置算出部７３は、前記基準マーク撮像カメラ７１が撮像した基準マーク画像における前記基準マークＭ１０と切断トーチ３０との相対位置を算出することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材を載置する定盤と、
前記被加工材を切断する切断トーチと、
前記切断トーチと前記被加工材とを設定された切断形状と対応させて相対移動させる駆動部と、
前記切断トーチと前記被加工材との相対位置を制御する制御部と、を備え、
前記切断トーチによって前記被加工材を切断する切断装置に適用される鋼板位置検出装置であって、
互いに直交する第１方向及び第２方向に配列されたピクセル配列を備えるとともに前記定盤上で前記被加工材に付された少なくとも一本の線分と基準点とを有する基準マークを撮像する基準マーク撮像部と、
前記基準マーク撮像部が撮像した基準マーク画像に基づいて、前記被加工材と前記基準マーク撮像部との相対位置を自動的に算出する相対位置算出部と、
を備え、
前記相対位置算出部は、
前記基準マーク撮像部が撮像した基準マーク画像における前記基準マークと切断装置の基準との相対位置と、前記基準マークを構成する線分が前記第１方向及び第２方向のそれぞれの方向において占めるピクセル配列数と前記基準マークを構成する線分の実際の長さとを比較して得られた前記基準マーク画像の寸法比に基づいて、前記被加工材に付された基準マークと切断装置の基準との相対位置を算出することを特徴とする鋼板位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼板位置検出装置であって、
前記相対位置算出部は、
前記基準マークとして、長方形の辺を構成する線分と前記長方形のいずれかの位置に配置された基準点を対象とすることを特徴とする鋼板位置検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の鋼板位置検出装置であって、
前記長方形の中心が基準点とされている場合に、
前記相対位置算出部は、
前記長方形において互いに対向する辺のそれぞれの中点同士を結んで形成された交点を前記長方形の基準点として、前記基準マークと切断装置の基準の相対位置を算出することを特徴とする鋼板位置検出装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の鋼板位置検出装置であって、
前記相対位置算出部は、
前記実線が前記ピクセル配列に対して傾いている場合に、
前記実線の前記第１方向及び第２方向におけるピクセル配列数比に基づいて、前記線分の前記ピクセル配列に対する傾きを算出することを特徴とする鋼板位置検出装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の鋼板位置検出装置であって、
前記基準マーク撮像部よりも広範囲を撮像可能とされ、前記基準マーク撮像部を所定範囲に案内するのに用いられる基準マーク撮像部案内手段を備えることを特徴とする鋼板位置検出装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の鋼板位置検出装置であって、
前記被加工材に付された基準マークと切断装置の基準との相対位置に基づいて、前記切断トーチと切断開始位置との相対位置を補正する切断開始位置補正手段を備えることを特徴とする鋼板位置検出装置。
【請求項７】
被加工材を載置する定盤と、
前記被加工材を切断する切断トーチと、
前記切断トーチと前記被加工材とを設定された切断形状と対応させて相対移動させる駆動部と、
前記切断トーチと前記被加工材との相対位置を制御する制御部と、
を備え、
前記切断トーチによって前記被加工材を切断する切断装置であって、
請求項１から６のいずれか１項に記載の鋼板位置検出装置を備えることを特徴とする切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工材に付された基準マークに基づいて、被加工材と切断装置との相対位置を検出する鋼板位置検出装置およびこの鋼板位置検出装置を備えた切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、鋼板等の金属板を切断トーチを用いて切断（ピアシングを含む）する場合、被加工材の表面に、予め切断開始する位置や溶接線、部材の取付線などのマーキングを付することが一般的である。
【０００３】
これらマーキングをするためのＮＣデータは、切断するためのＮＣデータとは別に作成される場合が多く、被加工材の切断作業に際しては、マーキング作業をするための開始点と切断作業をするための開始点を一致させるようになっている。
しかしながら、切断装置上でマーキング作業を行うと、切断装置の稼働率が低下することから、マーキング作業と切断作業とを別々の装置を用いて行うことが一般的である。
【０００４】
一方、マーキング作業と切断作業を異なる装置を用いて行うためには、被加工材をそれぞれの装置の作業ステージに設置して行う必要があり、そのためには、それぞれの装置における被加工材の位置及び向き（傾き）を検出して、マーキング開始位置や切断開始位置等をそれぞれの装置のＮＣプログラムの座標系に合わせて調整する必要がある。
【０００５】
このように、それぞれの装置で被加工材の位置決めをする際には、マーキング作業を行うマーキング装置や切断作業を行う切断装置に設置したスポットやＩＴＶカメラを用いて、被加工材の角部や被加工材表面に描かれた基準マークを検出して、これら角部や基準マークに基づいた位置決めが広く行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−０３９５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、被加工材の角部や基準マークに基づいて位置決めする場合、オペレータが手動送りモードによって目視で機械を動かして被加工材の角部や基準マークを検出して、機械側の基準点を被加工材の角部や基準マーク等に重ね合わせる必要があった。そのため、正確な位置合わせを行おうとすると、機械の移動速度を極力遅くして、被加工材の基準と機械の基準とのずれを小さくして位置合わせを行う必要があり、多くの時間と労力を必要としていた。
【０００８】
また、被加工材の角部が丸みを帯びていたり、基準マークが正確に描かれていない場合には、基準マークと切断装置の基準点（切断開始位置）にずれが生じて、正確な切断がし難くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被加工材に付された基準マークに基づいて、被加工材と切断装置との相対位置を正確に把握することができ、ひいては被加工材を正確に切断することが可能な鋼板位置検出装置及び切断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】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、被加工材を載置する定盤と、前記被加工材を切断する切断トーチと、前記切断トーチと前記被加工材とを設定された切断形状と対応させて相対移動させる駆動部と、前記切断トーチと前記被加工材との相対位置を制御する制御部と、を備え、前記切断トーチによって前記被加工材を切断する切断装置に適用される鋼板位置検出装置であって、互いに直交する第１方向及び第２方向に配列されたピクセル配列を備えるとともに前記定盤上で前記被加工材に付された少なくとも一本の線分と基準点とを有する基準マークを撮像する基準マーク撮像部と、前記基準マーク撮像部が撮像した基準マーク画像に基づいて、前記被加工材と前記基準マーク撮像部との相対位置を自動的に算出する相対位置算出部と、を備え、前記相対位置算出部は、前記基準マーク撮像部が撮像した基準マーク画像における前記基準マークと切断装置の基準との相対位置と、前記基準マークを構成する線分が前記第１方向及び第２方向のそれぞれの方向において占めるピクセル配列数と前記基準マークを構成する線分の実際の長さとを比較して得られた前記基準マーク画像の寸法比に基づいて、前記被加工材に付された基準マークと切断装置の基準との相対位置を算出することを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、被加工材を載置する定盤と、前記被加工材を切断する切断トーチと、前記切断トーチと前記被加工材とを設定された切断形状と対応させて相対移動させる駆動部と、前記切断トーチと前記被加工材との相対位置を制御する制御部と、を備え、前記切断トーチによって前記被加工材を切断する切断装置であって、請求項１から６のいずれか１項に記載の鋼板位置検出装置を備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る鋼板位置検出装置及び切断装置によれば、基準マーク撮像部が撮像した基準マーク画像に基づいて、被加工材と基準マーク撮像部との相対位置を自動的に算出する相対位置算出部と、を備え、相対位置算出部は、基準マーク撮像部が撮像した基準マーク画像における基準マークと切断装置の基準との相対位置と、基準マークを構成する線分が第１方向及び第２方向のそれぞれの方向において占めるピクセル配列数と基準マークを構成する線分の実際の長さとを比較して得られた基準マーク画像の寸法比に基づいて、被加工材に付された基準マークと切断装置の基準との相対位置を算出するので、被加工材の厚さの違いによる基準マーク画像の大きさに関わらず、被加工材に付された基準マークに基づいて、被加工材と切断装置との（例えば、第１方向及び第２方向における）相対位置を正確に把握することができる。
その結果、切断トーチを切断開始位置に効率的に移動させることができる。
【００１３】
この明細書において、基準マークとは、少なくとも一本の線分と基準点とを有していて切断装置と被加工材の相対位置を特定可能であればよく、例えば、線分の長さ寸法が予め既知であれば、基準点は線分に対して離間した位置に配置されていてもよいし、基準点が線分上に配置された構成とされもよい。
【００１４】
また、この明細書において、切断装置の基準とは、被加工材と切断装置との相対位置を特定することが可能な切断装置の任意の位置（例えば、第１方向及び第２方向で特定される点）であり、例えば、基準マーク撮像部に設定され、基準マーク撮像部が撮像した基準マーク画像との相対位置を特定することが可能とされる位置、切断トーチの指標、基準マーク撮像部との相対位置が特定可能とされて基準マーク撮像部が撮像した基準マーク画像と間接的に相対位置を特定することが可能な位置を含む。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の鋼板位置検出装置であって、前記相対位置算出部は、前記基準マークとして、長方形の辺を構成する線分と前記長方形のいずれかの位置に配置された基準点を対象とすることを特徴とする。
【００１６】
この発明に係る鋼板位置検出装置によれば、相対位置算出部は、基準マークとして、長方形の辺を構成する線分と長方形のいずれかの位置に配置された基準点を対象とするので、基準マークの構成が簡単で、かつ被加工材に容易かつ効率的に付することができる。
また、長方形において隣接する辺が直交する四つの線分であるので、第１方向及び第２方向における位置等が一義的に特定しやすい形状であるため、被加工材に付された基準マークと切断装置の基準との相対位置を正確に把握することができる。この明細書において、長方形とは、当然に正方形が含まれる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の鋼板位置検出装置であって、前記長方形の中心が基準点とされている場合に、前記相対位置算出部は、前記長方形において互いに対向する辺のそれぞれの中点同士を結んで形成された交点を前記長方形の基準点として、前記基準マークと切断装置の基準の相対位置を算出することを特徴とする。
【００１８】
この発明に係る鋼板位置検出装置によれば、長方形の中心が基準点とされている場合に、相対位置算出部は、長方形において互いに対向する辺のそれぞれの中点同士を結んで形成された交点を長方形の基準点として、基準マークと切断装置の基準の相対位置を算出するので、辺をなす線分の長さ寸法に誤差がある場合や、対向する辺（線分）が完全な平行でない場合でも、これら寸法誤差や線分相互の傾きの影響を小さくして基準マークに対する切断装置の基準の位置を高精度に取得することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の鋼板位置検出装置であって、前記相対位置算出部は、前記実線が前記ピクセル配列に対して傾いている場合に、前記実線の前記第１方向及び第２方向におけるピクセル配列数比に基づいて、前記線分の前記ピクセル配列に対する傾きを算出することを特徴とする。
【００２０】
この発明に係る鋼板位置検出装置によれば、相対位置算出部は、実線がピクセル配列に対して傾いている場合に、実線の第１方向及び第２方向におけるピクセル配列数比に基づいて、線分のピクセル配列に対する傾きを算出するので、定盤に載置された被加工材がピクセル配列に対して傾きを有している場合でも、その傾きを効率的に把握することができ、ひいては、ピクセル配列に対して傾いて配置された被加工材の切断開始位置に切断トーチを正確に移動させることができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の鋼板位置検出装置であって、前記基準マーク撮像部よりも広範囲を撮像可能とされ、前記基準マーク撮像部を所定範囲に案内するのに用いられる基準マーク撮像部案内手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
この発明に係る鋼板位置検出装置によれば、基準マーク撮像部よりも広範囲を撮像可能とされ、基準マーク撮像部を所定範囲に案内するのに用いられる基準マーク撮像部案内手段を備えているので、基準マークを撮像可能な範囲に基準マーク撮像部を効率的に移動することができ、ひいては基準マークを効率的に撮像することができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の鋼板位置検出装置であって、前記被加工材に付された基準マークと切断装置の基準との相対位置に基づいて、前記切断トーチと切断開始位置との相対位置を補正する切断開始位置補正手段を備えることを特徴とする。
【００２４】
この発明に係る鋼板位置検出装置によれば、鋼板位置検出装置が被加工材に付された基準マークと切断装置の基準との相対位置に基づいて、切断トーチの切断開始位置を補正する切断開始位置補正手段を備えて制御部が、被加工材に付された基準マークと切断装置の基準との相対位置に基づいて、切断トーチと切断開始位置との相対位置を補正する切断開始位置補正手段を備えているので、被加工材を切断する際に、切断トーチを切断開始位置に自動的に移動させることができる。
その結果、被加工材を効率的かつ正確に切断することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る鋼板位置検出装置及び切断装置によれば、被加工材に付された基準マークに基づいて、被加工材と切断装置との相対位置を正確に把握することができ、ひいては、被加工材を正確に切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る切断装置の概略構成の一例を説明する斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る鋼板位置検出装置の概略構成の一例を説明するブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る切断装置が対象とする基準マークの概略構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る切断装置における動作の概略の一例を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態に係る切断装置におけるガイド用画像撮像カメラによる動作の概略を説明する図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る被加工材と切断装置とずれ量及び傾き量を基準マークを用いて算出する手順の概略の一例を説明する概念図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る被加工材と切断装置とずれ量及び傾き量を基準マークを用いて算出する手順の概略の一例を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図１から図５を参照して、本発明の第１実施形態に係る切断装置について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る切断装置の概略構成を説明する斜視図であり、図１において符号１は切断装置を示している。
【００２８】
切断装置１は、図１に示すように、例えば、鋼板等の被加工材Ｗを載置する定盤１０と、定盤１０の上をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能とされた加工ヘッド２０と、被加工材Ｗを切断する切断トーチ３０と、被加工材Ｗに形成する切断形状に対応した軌跡に沿って切断トーチ３０を移動させる駆動部４０と、制御部５０と、被加工材Ｗに付された基準マークＭ１０に基づいて切断装置１に対する被加工材Ｗのずれを検出する鋼板位置検出装置７０とを備えている。
【００２９】
定盤１０は、例えば、平面視互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に延在する矩形形状に形成されている。
【００３０】
加工ヘッド２０は、例えば、切断トーチ３０及び鋼板位置検出装置７０の撮像部が搭載されていて、定盤１０の上方に配置され定盤１０に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能とされている。
【００３１】
切断トーチ３０は、例えば、プラズマアークによって被加工材Ｗを切断するプラズマトーチとされている。
また、切断トーチ３０は、駆動部４０により加工ヘッド２０とともに定盤１０上をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能とされるとともに、Ｚ軸方向に移動して被加工材Ｗに対する高さが変化可能とされ、制御部５０に格納されたＮＣプログラムに基づいて、被加工材Ｗに形成する切断形状に沿って移動するようになっている。
また、切断トーチ３０は、必要に応じて鉛直方向に対する傾きを変えることができるようになっている。
なお、切断トーチ３０は、プラズマトーチに限定されることなく、レーザトーチ、ガストーチとされてもよい。
【００３２】
駆動部４０は、例えば、定盤１０の左右に配置された一対のレール４１に配置されてＸ軸方向に移動する走行台車４２と、左右の走行台車４２の間に形成されたビーム４３に設けられてＹ軸方向に移動する横行台車４４と、Ｘ軸方向駆動部４０Ｘと、Ｙ軸方向駆動部４０Ｙと、Ｚ軸方向駆動部４０Ｚと、Ｘ軸方向位置検出センサ４５Ｘと、Ｙ軸方向位置検出センサ４５Ｙと、Ｚ軸方向位置検出センサ４５Ｚとを備えている。
【００３３】
Ｘ軸方向駆動部４０Ｘは、例えば、Ｘ軸方向位置検出センサ４５Ｘとセットで構成され、走行台車４２に対応して設けられている。また、Ｘ軸方向位置検出センサ４５ＸによりＸ軸方向位置を検出して、走行台車４２をＸ軸方向の所望の位置に移動するようになっている。
【００３４】
Ｙ軸方向駆動部４０Ｙは、例えば、Ｙ軸方向位置検出センサ４５Ｙとセットで構成され、横行台車４４に対応して設けられている。また、Ｙ軸方向位置検出センサ４５ＹによりＹ軸方向位置を検出して、横行台車４４をＹ軸方向の所望の位置に移動するようになっている。
【００３５】
Ｚ軸方向駆動部４０Ｚは、例えば、Ｚ軸方向位置検出センサ４５Ｚとセットで構成され、切断トーチ３０に対応して設けられている。また、Ｚ軸方向位置検出センサ４５ＺによりＺ軸方向位置（高さ方向位置）を検出して、切断トーチ３０を所望の高さに進退するようになっている。
【００３６】
また、この実施形態では、Ｘ軸方向駆動部４０Ｘ、Ｙ軸方向駆動部４０Ｙ、Ｚ軸方向駆動部４０ＺはＤＣモータとされ、Ｘ軸方向位置検出センサ４５Ｘ、Ｙ軸方向位置検出センサ４５Ｙ、Ｚ軸方向位置検出センサ４５Ｚは、ＤＣモータの回転角度を検出するエンコーダとされている。
【００３７】
制御部５０は、例えば、切断機駆動部５１を備え、鋼板位置検出装置７０と接続されている。
切断機駆動部５１は、記憶装置（不図示）に格納されたＮＣデータに基づいて、Ｘ軸方向駆動部４０Ｘ、Ｙ軸方向駆動部４０Ｙ、Ｚ軸方向駆動部４０Ｚに駆動信号を出力して、切断形状に沿って切断トーチ３０をＸＹＺ軸方向に移動させるとともに、切断トーチ３０にプラズマアークを形成させて被加工材Ｗを切断するようになっている。
また、切断機駆動部５１は、必要に応じて、切断トーチ３０を鉛直方向に対して傾けることが可能とされている。
【００３８】
次に、図２を参照して、鋼板位置検出装置７０の概略構成について説明する。
図２は、第１実施形態に係る鋼板位置検出装置７０の概略構成の一例を説明するブロック図である。
【００３９】
鋼板位置検出装置７０は、図２に示すように、例えば、基準マーク撮像カメラ（基準マーク撮像部）７１と、ガイド用画像撮像カメラ（基準マーク撮像部案内手段）７２と、相対位置算出部７３とを備えている。
【００４０】
相対位置算出部７３は、例えば、Ｘ軸方向駆動部４０Ｘ、Ｙ軸方向駆動部４０Ｙ、Ｚ軸方向駆動部４０Ｚに設けられたＸ軸方向位置検出センサ４５Ｘ、Ｙ軸方向位置検出センサ４５Ｙ、Ｚ軸方向位置検出センサ４５Ｚから加工ヘッド２０のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置データが入力されるとともに、切断機駆動部５１に信号を出力するようになっている。
【００４１】
そして、鋼板位置検出装置７０は、被加工材Ｗと切断装置１との相対位置、より具体的には被加工材Ｗと切断トーチ３０とのずれ（相対位置、ＸＹ平面上における傾き）を検出するようになっている。
また、鋼板位置検出装置７０は、検出した被加工材Ｗと切断トーチ３０とのずれに基づいて、被加工材Ｗに対する切断トーチ３０の位置を補正するようになっている。
【００４２】
基準マーク撮像カメラ７１及びガイド用画像撮像カメラ７２は、図１に示すように、加工ヘッド２０に設けられており、それぞれ切断トーチ３０とのＸ軸方向及びＹ軸方向における相対位置が所定寸法に設定されて固定とされている。
なお、基準マーク撮像カメラ７１、ガイド用画像撮像カメラ７２、切断トーチ３０は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の相対位置を検出可能な状態で相対に移動可能な構成としてもよい。
【００４３】
基準マーク撮像カメラ７１は、互いに直交するＰＸ方向（第１方向）及びＰＹ方向（第２方向）に配列されたピクセル配列ＰＸＹを備えていて、基準マークＭ１０を撮像するようになっている。
また、この実施形態において、ピクセル配列ＰＸＹにおけるＰＸ方向及びＰＹ方向は、それぞれ定盤１０のＸ軸方向及びＹ軸方向と対応するように配置されている。
なお、ピクセル配列ＰＸＹのＰＸ方向及びＰＹ方向をＸ軸方向及びＹ軸方向と対応させるかどうかは、任意に設定することができる。
【００４４】
ガイド用画像撮像カメラ７２は、この実施形態において、例えば、基準マーク撮像カメラ７１と同様のピクセル配列を備えていて、基準マークＭ１０を基準マーク撮像カメラ７１より広い範囲を撮像することが可能とされている。
なお、ガイド用画像撮像カメラ７２のピクセル配列をＸ軸方向及びＹ軸方向と対応させるかどうか、また、基準マーク撮像カメラ７１のピクセル配列ＰＸＹと合わせるかどうかは任意に設定することができる。
【００４５】
相対位置算出部７３は、図２に示すように、例えば、ガイド用画像入力部７０１と、基準マーク画像入力部７０２と、位置データ入力部７０３と、撮像エリア算出部７０４と、基準マーク撮像カメラ移動量算出部７０５と、駆動出力部７０６と、基準マーク位置・傾き量算出部７０７と、切断トーチ補正量算出部７０８とを備えている。
【００４６】
ガイド用画像入力部７０１は、ガイド用画像撮像カメラ７２と接続されていて、ガイド用画像撮像カメラ７２が撮像したガイド用画像を取得するようになっている。
【００４７】
基準マーク画像入力部７０２は、基準マーク撮像カメラ７１と接続されていて、基準マーク撮像カメラ７１が撮像した基準マーク画像を取得するようになっている。
【００４８】
位置データ入力部７０３は、Ｘ軸方向位置検出センサ４５Ｘ、Ｙ軸方向位置検出センサ４５Ｙ、Ｚ軸方向位置検出センサ４５Ｚと接続されていて、Ｘ軸方向位置検出センサ４５Ｘ、Ｙ軸方向位置検出センサ４５Ｙ、Ｚ軸方向位置検出センサ４５Ｚが検出した加工ヘッド２０のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置データを取得するようになっている。
【００４９】
撮像エリア算出部７０４は、ガイド用画像入力部７０１から取得したガイド用画像及び位置データ入力部７０３から取得した加工ヘッド２０の位置データに基づいて、基準マーク撮像カメラ７１の撮像範囲の基準位置と、予め設定された基準マークＭ１０を適切に撮像できる撮像エリアの基準位置とのＸ軸方向及びＹ軸方向における相対位置を算出するようになっている。
【００５０】
基準マーク撮像カメラ移動量算出部７０５は、撮像エリア算出部７０４から取得した基準マーク撮像カメラ７１の撮像範囲の基準位置と撮像エリアの基準位置のＸ軸方向及びＹ軸方向の相対位置に基づいて、基準マーク撮像カメラ７１の撮像範囲が撮像エリア内となるように、加工ヘッド２０のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動量を算出するようになっている。
【００５１】
駆動出力部７０６は、被加工材Ｗに付された基準マークＭ１０と加工ヘッド２０に取付けられた切断トーチ（切断装置の基準）３０との相対位置と対応する移動量を、切断機駆動部５１に出力ようになっている。
【００５２】
基準マーク位置・傾き量算出部７０７は、基準マーク画像入力部７０２から取得した基準マーク画像及び位置データ入力部７０３から取得した加工ヘッド２０の位置データに基づいて、切断トーチ３０に対するＸ軸及びＹ軸方向における基準マークＭ１０のずれ量及びＸＹ平面上における（少なくともＸ軸方向とＹ軸方向のいずれか一方に対する）基準マークＭ１０の傾き量を算出するようになっている。
【００５３】
切断トーチ補正量算出部７０８は、基準マーク位置・傾き量算出部７０７から取得した切断トーチ３０に対するＸ軸及びＹ軸方向における基準マークＭ１０のずれ量及びＸＹ平面上における基準マークＭ１０の傾き量に基づいて、被加工材Ｗの切断開始位置に切断トーチ３０を移動させるための補正量（移動量）を算出して、駆動出力部７０６に出力するようになっている。
【００５４】
次に、図３を参照して、第１実施形態に係る基準マークの概略構成について説明する。
図３は、第１実施形態に係る基準マークの概略構成の一例を示す図である。
基準マークＭ１０は、図３に示すように、例えば、設定寸法に形成された四つの辺（線分）Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３、Ｌ１０４からなる正方形（長方形）Ｓ１０と、正方形Ｓ１０の四つの角部Ｐ１０１、Ｐ１０２、Ｐ１０３、Ｐ１０４と、各辺Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３、Ｌ１０４の中点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４と、正方形Ｓ１０において互いに対向する辺Ｌ１０１と辺Ｌ１０３のそれぞれの中点Ｐ１１、Ｐ１３同士を結んで形成される線分Ｌ３１と、互いに対向する辺Ｌ１０２と辺Ｌ１０４のそれぞれの中点Ｐ１２、Ｐ１４同士を結んで形成される線分Ｌ４２と、線分Ｌ３１と線分Ｌ４２が交差する交点（基準点）Ｍ０と、交点Ｍ０を中心として描かれた円Ｃ１０とを備えている。
基準マークＭ１０を円Ｃ１０を組み入れて構成しているので、基準マークを直線だけで構成するのに比較して、基準マークを容易にパターン認識することが可能となり、パターン認識の信頼性を向上する点で好適であるためである。
【００５５】
ここで、正方形Ｓ１０の各辺の長さＬ０１（＝Ｌ０２）は、例えば、１００ｍｍに設定されている。
また、各辺Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３、Ｌ１０４を構成する線分は、太さが０．８〜１．５ｍｍであることが好適である。
【００５６】
以下、図４、図５を参照して、切断装置１を用いて被加工材Ｗを切断する手順の概略について説明する。
図４は、切断装置１を用いて被加工材Ｗを切断する手順の概略の一例を示すフローチャートである。
被加工物Ｗは、予め切断装置１の外で基準マークＭ１０が付されて、定盤１０の上に載置され、例えば、図５（Ａ）に示すように、ガイド用画像撮像カメラ７２により基準マークＭ１０を撮像することが可能なガイド用画像撮像エリアＡ７２の外方に配置されているものとする。
【００５７】
（１）まず、図５（Ｂ）に示すように、例えば、制御部５０を手動操作して、基準マークＭ１０がガイド用画像撮像エリアＡ７２内となるように加工ヘッド２０を移動させる（Ｓ０１）。
（２）次に、ガイド用画像撮像カメラ７２により基準マークＭ１０を含むガイド用画像を撮像する（Ｓ０２）。
（３）次いで、ガイド用画像に基づいて、基準マークＭ１０が基準マーク撮像エリアＡ７１内となるように加工ヘッド２０の移動量を算出する（Ｓ０３）。
ここで、基準マーク撮像エリアＡ７１とは、基準マーク撮像カメラ７１により基準マークＭ１０の全体を撮像することができるエリアである。
加工ヘッド２０の移動量の算出は、ガイド用画像撮像カメラ７２が撮像したガイド用画像をガイド用画像入力部７０１を経由して撮像エリア算出部７０４に取り込み、撮像エリア算出部７０４において基準マーク撮像カメラ７１と基準マーク撮像エリアの相対位置を算出する。そして、基準マーク撮像カメラ移動量算出部７０５において、基準マークＭ１０を基準マーク撮像エリアＡ７１内に位置させることが可能な加工ヘッド２０のＸ軸方向及びＹ軸方向の最小移動量を算出する。
（４）加工ヘッド２０を移動して、基準マーク撮像エリアＡ７１の内方に基準マークＭ１０を位置させる（Ｓ０４）。
加工ヘッド２０の移動は、例えば、手動操作による指示を受けて開始され、基準マーク撮像カメラ移動量算出部７０５が算出した加工ヘッド２０の移動量に基づいて移動される。
そして、上記指示により、基準マーク撮像カメラ移動量算出部７０５が算出した加工ヘッド２０の移動量が駆動出力部７０６に入力され、駆動出力部７０６がＸ軸方向駆動部４０Ｘ、Ｙ軸方向駆動部４０Ｙ、Ｚ軸方向駆動部４０Ｚに信号を出力して加工ヘッド２０が移動される。
その結果、図５（Ｃ）に示すように、基準マークＭ１０が基準マーク撮像エリアＡ７１の内方に位置される。
（５）基準マーク撮像カメラ７１により基準マークＭ１０を撮像する（Ｓ０５）。
基準マークＭ１０が基準マーク撮像エリアＡ７１の内方に位置されると、基準マーク撮像カメラ７１が基準マークＭ１０を撮像する。
（６）基準マーク撮像カメラ７１が撮像した基準マーク画像に基づいて、基準マークＭ１０と加工ヘッド２０の相対位置を算出する（Ｓ０６）。
加工ヘッド２０の移動量の算出は、基準マーク撮像カメラ７１が撮像した基準マーク画像を基準マーク画像入力部７０２を経由して基準マーク位置・傾き量算出部７０７に取り込み、基準マーク位置・傾き量算出部７０７において切断トーチ３０に対するＸ軸及びＹ軸方向における基準マークＭ１０のずれ量及びＸＹ平面上における（少なくともＸ軸方向とＹ軸方向のいずれか一方に対する）基準マークＭ１０の傾き量を算出する。
（７）被加工材Ｗにおける切断開始位置及び被加工材Ｗの傾きに対する補正量を算出する（Ｓ０７）。
基準マーク位置・傾き量算出部７０７において算出された切断トーチ３０と基準マークＭ１０のずれ量及び基準マークＭ１０の傾き量に基づいて、切断トーチ補正量算出部７０８が切断トーチ３０をＸ軸方向及びＹ軸方向における正しい切断開始位置に移動するための補正量及び傾きに対する補正量を算出する。
（８）加工ヘッド２０を移動して、切断トーチ３０を切断開始位置に移動する（Ｓ０８）。
切断トーチ補正量算出部７０８で算出された切断トーチ３０の補正量が駆動出力部７０６に入力され、駆動出力部７０６からＸ軸方向駆動部４０Ｘ、Ｙ軸方向駆動部４０Ｙ、Ｚ軸方向駆動部４０Ｚに出力された信号に基づいて、切断トーチ３０が切断開始位置に移動される。
（９）切断開始位置に位置された切断トーチ３０は、被加工材Ｗとの間にプラズマを形成して被加工材Ｗの切断を開始する（Ｓ０９）。
（１０）切断トーチ３０を補正しながら被加工材Ｗを切断する（Ｓ１０）。
切断トーチ３０が被加工材Ｗの切断を開始した後は、切断トーチ補正量算出部７０８に入力されるＮＣデータを、ＸＹ平面における傾きに基づいて補正ながら切断トーチ３０を移動して被加工材Ｗを切断する。
Ｓ１０における被加工材Ｗの切断は、切断終了位置に到達するまで、ＮＣデータを受取りながら実行される。
【００５８】
次に、図６を参照して、第１実施形態に係る鋼板位置検出装置７０における基準マークＭ１０のずれ量を算出する手順について説明する。
図６は、第１実施形態において、被加工材Ｗと切断装置１とのＸ軸方向及びＹ軸方向におけるずれ量を、基準マークＭ１０を用いて算出する手順の概略を説明する概念図である。第１実施形態では、図６に示すように、被加工材Ｗに付された基準マークＭ１０を構成する正方形Ｓ１０の四つの辺Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３、Ｌ１０４が、基準マーク撮像カメラ７１のピクセル配列ＰＸＹに対して傾いていない場合の例である。
【００５９】
（１）まず、基準マーク撮像カメラ７１により、基準マークＭ１０の基準マーク画像を取得する。
（２）次に、エッジ検出によって、基準マーク画像から中点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４を算出する。
エッジ検出は、以下のように行われる。
鋼板の表面に描かれる基準マークを構成しているラインは、マーキング方法にもよるが、一般的に０．５ｍｍ以上の線幅を有しているので、数学上の線ではなく、線幅とラインの長さからなるエリアで定義される。一方、画像処理で用いるピクセルの各辺の長さ寸法（１ピクセルあたりの長さ寸法）は、この実施形態では、例えば０．０７ｍｍ程度とされるので、各ピクセルの明るさを検出して、明暗の差が大きい部分を各ラインのエッジ（＝ラインの長さ方向に沿って線幅だけ離間して形成されたラインの縁部）と判断できる。
そのうえで、各ラインの長さ方向に沿った２本のエッジの中間位置（線幅方向の中間位置）を各ライン（の中心線）と定義し、各ライン（の中心線）を以って、基準マークの位置を認識する。また、基準マークにおける中点、交点についても、各ライン（の中心線）によって認識する。
このエッジ検出は、基準マークＭ１０の長さ、位置、中点や交点等のポイントの算出に使用するようになっている。
（３）次いで、四つの辺（線分）Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３、Ｌ１０４を近似直線検出して、四つの角部Ｐ１０１、Ｐ１０２、Ｐ１０３、Ｐ１０４と、中心（基準点）Ｍ０を算出する。
（４）次に、基準マークＭ１０の正方形Ｓ１０の寸法Ｌ１１（＝Ｌ１２）に基づいて、ＰＸ方向及びＰＹ方向における１ピクセルあたりの長さ寸法をそれぞれ算出する。
具体的には、ＰＸ方向の１ピクセルあたりの長さ寸法Ｔ１２＝（Ｌ１２（＝１００ｍｍ）／ＰＴ１２）により算出され、ＰＹ方向の１ピクセルあたりの長さ寸法Ｔ１１＝（Ｌ１１（＝１００ｍｍ）／ＰＴ１１）により算出することができる。
ここで、ＰＴ１２は、ＰＸ方向の長さ１００ｍｍあたりに配列されるピクセル配列数であり、ＰＴ１１は、ＰＹ方向の長さ１００ｍｍあたりに配列されるピクセル配列数である。
（５）次いで、基準マークＭ１０の基準点Ｍ０と切断装置１の基準（例えば、基準マーク撮像カメラ７１の基準点Ｃ７１）とのＰＸ方向におけるずれ量Δ１２及びＰＹ方向におけるずれ量Δ１１を算出する。
具体的には、ＰＸ方向におけるずれ量Δ１２＝（ＰＸ方向の１ピクセルあたりの長さ寸法Ｔ１２）×（ＰＸ方向におけるピクセル配列数ＰＮ１２）により算出され、ＰＹ方向におけるずれ量Δ１１＝（ＰＹ方向の１ピクセルあたりの長さ寸法Ｔ１１）×（ＰＸ方向におけるピクセル配列数ＰＮ１１）により算出される。ただし、ＰＸ方向の１ピクセルあたりの長さ寸法Ｔ２１＝ＰＹ方向の１ピクセルあたりの長さ寸法Ｔ１１である。
【００６０】
第１の実施形態に係る切断装置１及び鋼板位置検出装置７０によれば、切断装置１に対する被加工材Ｗの位置を正確に把握することができる。
また、被加工材Ｗの加工面の高さを正確に把握することができる。
その結果、切断トーチ３０を被加工材Ｗの切断開始位置に正確かつ効率的に移動させることができる。
【００６１】
また、第１の実施形態に係る切断装置１及び鋼板位置検出装置７０によれば、正方形Ｓ１０を構成する四つの辺とこれら四つの辺の中点同士を結んで形成された交点（基準点）Ｍ０を有する基準マークＭ１０を対象とするので、基準マークＭ１０の構成が簡単で、かつ被加工材Ｗに容易かつ効率的に表示することができる。
【００６２】
第１の実施形態に係る切断装置１及び鋼板位置検出装置７０によれば、四つの辺の中点同士を結んで形成された交点（基準点）Ｍ０が正方形Ｓ１０の中心とされ、正方形Ｓ１０の互いに対向する辺のそれぞれの中点同士を結んで形成された交点Ｍ０を基準点とするので、四つの辺をなす線分の長さ寸法に誤差がある場合や、対向する辺（線分）が完全に平行でない場合であっても、寸法誤差や線分相互の傾きの影響を小さくして基準マークＭ１０と切断装置１の相対的位置を高精度に取得することができる。
【００６３】
また、基準マークＭ１０が、円Ｃ１０を組み入れて構成されているので、基準マークＭ１０を容易にパターン認識することが可能となり、パターン認識の信頼性を向上することができる。
【００６４】
また、第１の実施形態に係る切断装置１及び鋼板位置検出装置７０によれば、ガイド用画像撮像カメラ７２により基準マーク撮像カメラ７１部よりも広範囲を撮像して、基準マーク撮像カメラ７１を基準マーク撮像エリアＡ７１に自動的に案内することができるので、基準マーク撮像カメラ７１による位置検出を効率的に行うことができる。
【００６５】
また、第１の実施形態に係る切断装置１及び鋼板位置検出装置７０によれば、切断トーチ３０を切断開始位置に補正することが可能とされているので、切断トーチ３０を切断開始位置に自動的に移動させることができる。その結果、被加工材Ｗを効率的かつ正確に切断することができる。
【００６６】
次に、図７を参照して、第２実施形態に係る鋼板位置検出装置７０における基準マークＭ１０のずれ量及びＸＹ平面上における傾き（＝θ）を算出する手順について説明する。
図７は、第２実施形態において、被加工材Ｗと切断装置１とのＸ軸方向及びＹ軸方向におけるずれ量及びＸＹ平面上における傾きを、基準マークＭ１０を用いて算出する手順の概略を説明する概念図である。第２実施形態では、図７に示すように、被加工材Ｗに付された基準マークＭ１０を構成する正方形Ｓ１０の四つの辺Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３、Ｌ１０４が、基準マーク撮像カメラ７１のピクセル配列ＰＸＹに対して傾いている場合の例である。
【００６７】
（１）まず、基準マーク撮像カメラ７１により、基準マークＭ１０の基準マーク画像を取得する。
（２）次に、エッジ検出によって、基準マーク画像から中点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４を算出する。
（３）次いで、四つの辺（線分）Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３、Ｌ１０４を近似直線検出して、四つの角部Ｐ１０１、Ｐ１０２、Ｐ１０３、Ｐ１０４と、中心（基準点）Ｍ０を算出する。
（４）次に、基準マークＭ１０の正方形Ｓ１０の寸法Ｌ２１（＝Ｌ２２）に基づいて、ＰＸ方向及びＰＹ方向における１ピクセルあたりの長さ寸法をそれぞれ算出する。
具体的には、例えば、ひとつの辺Ｌ１０１を構成する線分がＰＸ方向において占めるピクセル数ＰＳ２２と、ＰＹ方向において占めるピクセル数ＰＳ２１から、Ｌ１０１の長さ寸法（Ｌ２１）＝√（（ＰＳ２２）２＋（ＰＳ２１）２）であるから、ピクセル配列ＰＸＹの１ピクセルあたりの長さ寸法ＴＸＹ＝（（Ｌ２１）（＝１００ｍｍ））／√（（ＰＳ２２）２＋（ＰＳ２１）２）により算出される。
（５）次いで、基準マークＭ１０の基準点Ｍ０と切断装置１の基準（例えば、基準マーク撮像カメラ７１の基準点Ｃ７１）とのＰＸ方向におけるずれ量Δ２２及びＰＹ方向におけるずれ量Δ２１を算出する。
具体的には、ＰＸ方向におけるずれ量Δ２２＝（ピクセル配列ＰＸＹの１ピクセルあたりの長さ寸法ＴＸＹ）×（ＰＸ方向におけるピクセル配列数ＰＮ２２）により算出され、ＰＹ方向におけるずれ量Δ２１＝（ピクセル配列ＰＸＹの１ピクセルあたりの長さ寸法ＴＸＹ）×（ＰＸ方向におけるピクセル配列数ＰＮ２１）により算出される。
また、基準マークＭ１０、具体的には、辺Ｌ１０３のＹ軸方向との傾きθは、θ＝（ＰＮ２２／ＰＮ２１）により算出される。
【００６８】
第２の実施形態に係る切断装置１及び鋼板位置検出装置７０によれば、被加工材Ｗ（基準マークＭ１０）が、ＸＹ平面上で傾いている場合に、切断トーチ３０を切断形状に合わせて補正することができる。
【００６９】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
【００７０】
上記実施の形態においては、基準マークＭ１０が、例えば、長さ１００ｍｍの四つの線分Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３、Ｌ１０４を一辺とする正方形Ｓ１０と、正方形S１０の四つの角部Ｐ１０１、Ｐ１０２、Ｐ１０３、Ｐ１０４と、中点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４と、線分Ｌ３１、Ｌ４２と、交点（基準点）Ｍ０と、円Ｃ１０とを備える場合について説明したが、基準マークは、特定可能な長さに形成された少なくとも１本の線分と基準点が設定されていればよく、例えば、正方形にＳ１０に代えて、異なる長さＬ１、Ｌ２の辺を有する長方形や、長方形以外の形状（例えば、多角形）を適用してもよい。
【００７１】
また、例えば、上記実施の形態においては、基準点が、正方形Ｓ１０の対辺に形成された中点同士を結ぶ線の二つの線分Ｌ３１、Ｌ４２の交点により構成される基準点Ｍ０とされる場合について説明したが、正方形（長方形）を構成する辺（線分）から導き出される点ではなく、いずれかひとつの線分に対して相対位置関係が特定された点を基準点として用いてもよい。
【００７２】
上記実施の形態においては、基準マーク撮像カメラ７１と、ガイド用画像撮像カメラ７２とを備える場合について説明したが、基準マーク撮像カメラ７１、ガイド用画像撮像カメラ７２以外からなる構成としてもよい。例えば、基準マーク撮像部と基準マーク撮像部案内手段を備えた撮像手段を適用してもよい。
【００７３】
また、上記実施の形態においては、切断装置１が基準マーク撮像部案内手段と切断開始位置補正手段を備える場合について説明したが、例えば、いずれも備えない構成やいずれか一方のみを備えた構成としてもよい。
【００７４】
また、上記実施の形態においては、切断装置がガス切断装置である場合について説明したが、ガス切断装置以外の切断装置（プラズマ切断装置やレーザ切断装置等）に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
この発明に係る鋼板位置検出装置及び切断装置によれば、被加工材に付された基準マークに基づいて、被加工材と切断装置との相対位置を正確に把握することができるので、産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００７６】
Ｗ  被加工材
Ｍ１０  基準マーク
Ｍ０  基準点（中点同士を結んで形成された交点）
Ｓ１０  正方形（長方形）
Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３、Ｌ１０４  辺（線分）
Ｌ３１、Ｌ４２  中点同士を結んで形成される線分
Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４  中点
Ｐ１０１、Ｐ１０２、Ｐ１０３、Ｐ１０４  角部
ＰＸ  Ｘ軸方向（第１方向）
ＰＹ  Ｙ軸方向（第２方向）
ＰＸＹ  ピクセル配列
θ  傾き量
１  切断装置
１０  定盤
２０  加工ヘッド
３０  切断トーチ
４０  駆動部
４０Ｘ  Ｘ軸方向駆動部
４０Ｙ  Ｙ軸方向駆動源
４０Ｚ  Ｚ軸方向駆動部
４５Ｘ  Ｘ軸方向位置検出センサ
４５Ｙ  Ｙ軸方向位置検出センサ
４５Ｚ  Ｚ軸方向位置検出センサ
５０  制御部
７０  鋼板位置検出装置
７１  基準マーク撮像カメラ（基準マーク撮像部）
７２  ガイド用画像撮像カメラ（基準マーク撮像部案内手段）
７３  相対位置算出部
【図１】
2017020797.tif 000003
【図２】
2017020797.tif 000004
【図３】
2017020797.tif 000005
【図４】
2017020797.tif 000006
【図５】
2017020797.tif 000007
【図６】
2017020797.tif 000008
【図７】
2017020797.tif 000009