(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール成形機によって連続的に成形された後に走行切断機によって所定長さに切断される金属製品の形状を画像処理によって計測する形状計測システムであって、移動する金属製品の上方からレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、前記金属製品における前記レーザ光が照射されている位置を２４０、４８０または９６０fpsから選択される一の処理レートで撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって得られた画像情報を処理する計算手段とを備え、前記撮像手段は、前記切断機の下流側において前記金属製品を撮像し、前記計算手段は、前記画像情報の時間変化に基づいて、前記金属製品の基準形状に対する変形量を計測する形状計測システムと、
平板状の金属材料を成形するロール成形機と、
成形された金属製品を所定の長さに切断する走行切断機とを備えたロール成形システムであって、
前記ロール成形機には金属製品の形状を矯正するためのタークスヘッドが設けられ、前記形状計測システムによって計測された金属製品の変形量に基づいて前記タークスヘッドの設定をヤコビアンデータベースを用いて調整することを特徴とするロール成形システム。
【請求項２】
前記タークスヘッドの設定は、前記金属製品の搬送経路における位置と回転角度の調整であることを特徴とする請求項１に記載のロール成形システム。
【請求項３】
前記タークスヘッドの調整量は、前記形状計測システムによって得られた金属製品の変形量の各パラメータを、ヤコビアンデータベースによって調整量のパラメータに変換することにより取得することを特徴とする請求項２に記載のロール成形システム。
【請求項４】
前記走行切断機は、一方向に作動するアクチュエータによって切断のための刃物を移動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のロール成形システム。
【請求項５】
前記アクチュエータは電動モータであり、このモータに連結されるクランク機構によって前記刃物を移動させることを特徴とする請求項４に記載のロール成形システム。
【請求項６】
前記電動モータとクランク機構は、前記刃物を支持する切断台車を移動させることを特徴とする請求項５に記載のロール成形システム。
【請求項７】
前記電動モータは、前記金属製品の移動速度に前記切断台車の移動速度を同期させるように制御されることを特徴とする請求項６に記載のロール成形システム。
【請求項８】
前記電動モータは、サーボモータであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載のロール成形システム。
【請求項９】
前記クランク機構は、回転軸が前記電動モータに係合されると共に偏心軸が前記切断台車に係合されることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載のロール成形システム。
【請求項１０】
前記電動モータは、前記撮像手段による撮像中は停止していることを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載のロール成形システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インラインロールの形状計測システムに係り、特に、ロール成形工程の高速化、自動化、高品質化を目指し、ロール成形時における製品のダイナミックな変形を高速度カメラにより瞬時に判断し、その矯正のためのパラメータを自動計算するインラインロールの形状計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、工場の製造ラインにはさまざまな生産機械が導入されているが、その一つの例として冷間ロール成形機がある。冷間ロール成形機は、所定の形状を持った２つの加工ロール間に平金属板を通過させることで、フォーミングロールと呼ばれる長尺な製品を成形する装置である。ところで、ロール成形機による生産物は長尺であることから、環境や機械の磨耗、材料等に起因する製品全体としての反り、曲り、ねじれ等の異常変形が顕著に現れる。そして、これらの異常変形の量は、製品の良否判定における検査基準となっている。現在のフォーミングロール成形工程においては、加工が完了した生産物について変形計測を行った上で、異常変形と判断された場合には製造ラインを停止させ、熟練工が成形機の加工ロールの位置を経験に基づき変更し、形状を矯正している。このような矯正法は、熟練した経験者の手動による微細な調整が不可欠であり、熟練工の経験に頼る部分が多く時間もかかる。このため、長い調整時間による稼働率低下を招き、また熟練工の勘に頼った非定量的な品質管理にならざるを得ない。このような背景から、変形を短時間で定量的に検出し加工位置を全自動で調整するロール形状矯正システムが強く要求されている。
【０００３】
上記のような、高速生産が可能な冷問ロール成形機では、高生産性と高品質の両立が求められている。このような、製造ライン検査工程における生産性、品質保障の問題に対しては、画像処理による非接触でかつ全自動の検査が有効であり、これまで、多くの研究が行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、冷間ロール成形機を高速連続運転させる場合には、その長尺な形状にも起因し、高速な振動を伴いながら成形品が搬送されている。このため、測定対象物が準静的であることを仮定した従来の画像検査技術では、その断面形状や位置を正確に計測することは難しい。一方で、画像処理分野においては近年、人間の認識速度を遥かに上回る視覚能力をもつ、高速度カメラの研究が数多くなされ、1000［fps］を超える処理能力を実現した例も報告されている。
【０００５】
また、従来の形状検査システムでは、２台のカメラを搬送経路に沿って配置し、各カメラから得られる画像情報の差異を算出し、これによって形状の計測をしていた。
【０００６】
本発明では、少なくとも一台以上のカメラで製品の変形量を定量的に検出し、矯正に必要な加工設定値を自動的に推定するインライン形状検査方法を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、ロール成形機によって連続的に成形された後に走行切断機によって所定長さに切断される金属製品の形状を画像処理によって計測する形状計測システムであって、移動する金属製品の上方からレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、前記金属製品における前記レーザ光が照射されている位置を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって得られた画像情報を処理する計算手段とを備え、前記撮像手段は、前記切断機の下流側において前記金属製品を撮像し、前記計算手段は、前記画像情報の時間変化に基づいて、前記金属製品の基準形状に対する変形量を計測する、という構成を採っている。
【０００８】
また、前記撮像手段による撮像は、切断された前記金属製品の先端部から開始する、という構成を採っている。
【０００９】
また、前記前記撮像手段による撮像は、前記走行切断機が停止している間に行う、という構成を採っている。
【００１０】
また、前記レーザ光照射手段は前記金属製品の真上からレーザ光を照射し、前記撮像手段は前記金属製品の表面を水平面に対して所定の角度方向から撮像する、という構成を採っている。
【００１１】
また、前記金属製品は所定の幅を有する板状の部材であり、前記計算手段は前記画像情報から得られる金属製品の幅方向両端部の座標の時間変化に基づいて、前記金属製品の変形量を計測する、という構成を採っている。
【００１２】
また、前記変形量は、前記金属製品の長さ方向に沿った反り、曲がりおよび捩れのうちの少なくとも１つについての変形量である、という構成を採っている。
【００１３】
また、前記計算手段は、反りの変形量を評価するための反りパラメータＷ(t)として、Ｗ(t)＝−（Ｚ１(t)＋Ｚ２(t)）／２による計算値を用い、前記Ｚ１(t)は時刻ｔ１における前記金属製品の幅方向における一端部の高さ方向の座標値であり、前記Ｚ２(t)は時刻ｔ２における前記金属製品の幅方向における他端部の高さ方向の座標値である、という構成を採っている。
【００１４】
また、前記計算手段は、曲がりの変形量を評価するための曲がりパラメータＣ(t)として、Ｃ(t)＝（Ｙ１(t)＋Ｙ２(t)）／２による計算値を用い、前記Ｙ１(t)は時刻ｔ１における前記金属製品の幅方向における一端部の幅方向の座標値であり、前記Ｙ２(t)は時刻ｔ２における前記金属製品の幅方向における他端部の幅方向の座標値である、という構成を採っている。
【００１５】
また、前記計算手段は、捩れの変形量を評価するための捩れパラメータＴ(t)として、Ｔ(t)＝Ｚ１(t)＋Ｚ２(t)による計算値を用い、前記Ｚ１(t)は時刻ｔ１における前記金属製品の幅方向における一端部の高さ方向の座標値であり、前記Ｚ２(t)は時刻ｔ２における前記金属製品の幅方向における他端部の高さ方向の座標値である、という構成を採っている。
【００１６】
また、前記変形量の各パラメータは、金属製品について時間の経過に伴って得られる複数の計測結果に対し、最小自乗法による４次近似を施したものである、という構成を採っている。
【００１７】
また、上記した形状計測システムと、平板状の金属材料を成形するロール成形機と、成形された金属製品を所定の長さに切断する走行切断機とを備えたロール成形システムであって、前記ロール成形機には金属製品の形状を矯正するためのタークスヘッドが設けられ、前記形状計測システムによって計測された金属製品の変形量に基づいて前記タークスヘッドの設定を調整することを特徴とするロール成形システム、という構成を採っている。
【００１８】
また、前記タークスヘッドの設定は、前記金属製品の搬送経路における位置と回転角度の調整である、という構成を採っている。
【００１９】
また、前記タークスヘッドの調整量は、前記形状計測システムによって得られた金属製品の変形量の各パラメータを、ヤコビアンデータベースによって調整量のパラメータに変換することにより取得する、という構成を採っている。
【００２０】
また、前記走行切断機は、一方向に作動するアクチュエータによって切断のための刃物を移動させる、という構成を採っている。
【００２１】
また、前記アクチュエータは電動モータであり、このモータに連結されるクランク機構によって前記刃物を移動させる、という構成を採っている。
【００２２】
また、前記電動モータとクランク機構は、前記刃物を支持する切断台車を移動させる、という構成を採っている。
【００２３】
また、前記電動モータは、前記金属製品の移動速度に前記切断台車の移動速度を同期させるように制御される、という構成を採っている。
【００２４】
また、前記電動モータは、サーボモータである、という構成を採っている。
【００２５】
また、前記クランク機構は、回転軸が前記電動モータに係合されると共に偏心軸が前記切断台車に係合される、という構成を採っている。
【００２６】
更に、前記電動モータは、前記撮像手段による撮像中は停止している、という構成を採っている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明の一実施形態に係る形状計測システムについて、図面を参照しながら説明する。
［システムの概要］
図１は、本実施形態に係る形状計測システム２１の概要を示す。本システム２１では、ロール成形機３から高速に搬出される金属製品７に対して、レーザ光を照射するレーザ光照射手段２５と、照射された金属製品７の表面の反射光を撮像する撮像手段としての高速度カメラ２３と、撮像手段で得られた画像情報を受信して処理する計算手段としてのコンピュータ２６と、を用いた三次元計測によりその形状を瞬時に計測する。また、高速度カメラ２３で得られた画像を表示するモニタ２７を備えてもよい。そして、良品に対する異常変形量を定量評価した上で、形状矯正に必要な補正値（調整値）をロール成形機３ヘフィードバックする。
【００２８】
［高速度カメラシステム］
本実施形態における高速度カメラ２３は、光切断法に基づく３次元位置計測用として、ＩＮＣＳ１０３０を用いた。ＩＮＣＳ１０３０は、652×494画素のＣＭＯＳセンサを搭載したカメラシステムであり、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)により画像処理を行った上で、その画像特徴量のみをＬＡＮ出力することができる。処理レートは、640×400画素で240［fps］、640×200画素で480［fps］、640×100画素で960［fps］である。
【００２９】
高速度カメラ２３は、図２または図４に示すように、ロール成形機３の下流側に設置された走行切断機５の更に下流に設置されている。これは、成形された金属製品７の反り、曲がりおよびねじれが現れやすい場所だからである。つまり、本実施形態では、金属製品７の一端部が切断金型で固定されて固定端となるのに対し、他端部は自由端となっており、固定端−固定端による支持構造に比べて変形が現れやすいのである。実際の画像取得にあたっては、金属製品７が切断されて、次の金属製品７が搬送されてきた時点で行う。より詳しくは、走行切断機５によって金属製品７が切断されて、走行台車（切断歯を保持する台車）が待機位置に戻ってから画像取得を開始する。これは、走行台車が移動中であると、その走行台車の移動によって振動が発生し、この振動が金属製品７に伝わってしまうからである。
【００３０】
ＩＮＣＳ１０３０の処理機能については、以下のとおりである。先ず、はじめに、あるフレームにおいて撮像された画像を二値化し、原画像Ｉ（Ｘ，Ｙ）に対する二値画像Ｂ（Ｘ，Ｙ）を生成する。次に、生成された二値画像Ｂ（Ｘ，Ｙ）に対して、ｉ（１，２，３，・・・640）行について、各行ごとに０次モーメントｉＭ０，１次モーメントｉＭ１を計算する。これらのモーメント特徴に基づいて重心位置ｉＣｙ＝ｉＭ１／ｉＭ０を計算する。次に、指定した閾値ｍに従い、画像のＸ方向に対する始端座標、終端座標を以下のように計算する。
【００３１】
０次モーメンドｉＭ０をｉ＝０から順に走査し、ｉＭ０が閾値ｍを初めて超えたときのｉ＝ｉｓおよびｉｓＣｙを始端座標とする。
【００３２】
０次モーメントｉＭ０をｉ＝０から順に走査し、ｉＭ０が閾値ｍを最後に超えたときのｉ＝ｉeおよびｉｅＣｙを終端座標とする。
【００３３】
本実施形態では、成形され搬送される金属製品７に線状のレーザ光を照射し、その端部座標をＩＮＣＳ１０３０で各フレームについて計測することにより、反り、曲り、ねじれといった変形を高速に捉えるものとする。すなわち、１台の高速度カメラで製品の形状変形を計測することができるようになっている。
【００３４】
［ロール成形機］
本実施形態では、ロール成形機３のうち、冷間ロール成形機を一例として用いて、本実施形態について説明する。なお、本発明は冷間ロール成形機だけではなく、温間あるいはい熱間ロール成形機にも同様に適用できることは言うまでもないことである。実際に用いた冷間ロール成形機２３を図３に示す。実際の冷間ロール成形機２３は、図４に示すように、鋼板コイル材の巻き出しを行うアンコイラ２と、ライン速度に同期（ＮＣ）しての金属製品７の切断を行う走行切断機５とが組み合わせられている。この冷間ロール成形機２３は、所定の速度でのロールの生産が可能である。また、成形品における上下反り、左右曲り、ねじれ等の変形は、冷間ロール成形機２３の最下流部に設置されたタークスヘッドと呼ばれる機構の上下、左右、回転方向の調整により補正可能である（図５参照）。このため、冷間ロール成形機２３における自動矯正を行う上では、このような補正処理を行う場合に、タークスヘッド３ａの調整による金属製品７の変形がどのように変化するかを知る必要がある。本実施形態によれば、タークスヘッド３ａの調整による変形量の変化を解析するとともに、計測された金属製品７の変形から適切なタークスヘッド３ａの位置調整量を推定することができる。
【００３５】
［処理の流れ］
以下に、本実施形態に係る形状計測システム２１の処理の流れを説明する。搬送される金属製品７に照射された線状のレーザ光（図６参照）は、高速度カメラ２３によって、図７に示されるように撮像される。なお、本実施形態では、計測座標系を図８に示すように設定した。
【００３６】
(1)高速度カメラからのデータ受信
高速度カメラ２３より、金属製品７に照射されたレーザ光の始端座標、終端座標を、各フレームで連続的に取得する。
【００３７】
(2)三次元座標、変形パラメータの計算
原点（ｘ，ｙ，ｚ）＝(０，０，０)をそれぞれ金属製品７の搬送方向の先端、幅方向の中点、地面に対する高さとする。このとき、時刻ｔにおける始端座標ｘ１(t)，ｙ１(t)，ｚ１(t)は画像上の点Ｘ1(t)，Ｙ1(t)を用いて以下の様に求められる。
ｘ1(t)＝Ｓt                                                   (1)
ｙ1(t)＝（Ｘ１(t)ｐ(ｄ／cosθ−ｆ＋ｚ(t))／f                  (2)
ｚ1(t)＝（Ｙ１(t)ｐ(ｄ／cosθ−ｆ)）／(ｆsinθ＋ｐcosθ)      (3)
ここで、Ｓは金属製品７の搬送速度、ｄは高速度カメラ２３と金属製品７との距離、θはＸ軸と高速度カメラ２３の光軸が成す角、ｆはレンズ焦点距離、ｐはイメージセンサの画素ピッチである。終端座標ｘ２(ｔ)，ｙ２(ｔ)，ｚ２(ｔ)についても、Ｘ２(ｔ)，Ｙ２(ｔ)を用いて同様に求められる。
【００３８】
また、金属製品７の反りパラメータＷ(ｔ)、曲りパラメータＴ(ｔ)、ねじれパラメータＴ(ｔ)を、金属製品７の幅方向の両端の座標情報を用いて定義すると、以下のようになる。
Ｗ(ｔ)＝−（ｚ１(t)＋ｚ２(t)）／２                          (4)
Ｃ(ｔ)＝(y１(ｔ)＋y２(ｔ))／２                              (5)
Ｔ(t)＝ｚ２(ｔ)−ｚ１(t)                                    (6)
本実施形態では、上記の３パラメータを算出することにより、金属製品の変形量を評価する。
【００３９】
(3)振動成分の除去
高速な製品成形においては、搬送中の金属製品７に高周波振動が生じる。この高周波振動に基づく振動成分を除去するために、上記した処理(2)で得られた時系列の変形量に対して、最小二乗法による４次近似を施した上で、この近似値を変形量Ｗ(ｔ)，Ｃ(ｔ)，Ｔ(ｔ)として用いる。
【００４０】
(4)基準値との差分値ベクトルｄＸの計算
反り、曲り、ねじれ形状のそれぞれにおいて、正常な形状を基準とした差分ベクトルｄＸを求める。ただし、基準値としては、タークスヘッド位置0.00（初期位置）で成形した場合の金属製品７の複数の測定値を加算平均したものを用いる。
【００４１】
(5)矯正ベクトルｄＹの計算
タークスヘッド３ａの調整量である矯正ベクトルｄＹ＝［ＴＨ（Ｗ）ＴＨ（Ｃ）ＴＨ（Ｔ）]ｔは、変形量ベクトルｄＸ＝=[Ｗ(ｔ)Ｃ(ｔ)Ｔ(ｔ)]ｔを用いてｄＹ＝ＪｄＸと記述される。ここで、Ｊは矯正ベクトルへの変換行列であり、ｄＸとｄＹの解析データベース（ヤコビアンデータベース）を基に、重回帰分析を用いて求めておくものとし、計測されたｄＸを代入することにより矯正ベクトルｄＹを算出する（図９参照）。
【００４２】
［検証実験］
本実施形態に係る形状計測システム２１により、(1)基準値に対する金属製品７の変形についての、手動計測と比較した検出精度，(2)手動計測との整合性，(3)タークスヘッド位置調整値の評価、について検証実験を行った。計測対象物は、幅58.5［ｍｍ］、長さ2000［ｍｍ］のシャッターの成形工程とした。この金属製品７の良品は、長さ1000［ｍｍ］につき、変形量が、反り±0.5［ｍｍ］、曲がり±1.0［ｍｍ］、ねじれ±0.75［ｍｍ］以内のものである。設定パラメータは、ｆ＝17[ｍｍ]、ｄ＝170[ｍｍ]、θ=π／4[rad]である。評価する計測地点は、計測開始後100[ｍｍ]地点とした。各タークスヘッド位置ごとに、反り計測対象物としての金属製品７を５本、曲り形状用を１０本、ねじれ形状用を１０本用意し、本実施形態に係る形状計測システム２１による計測、および従来生産ラインで行われてきた手動計測を行った。なお、本実施形態の形状計測システム２１により計測された、変形パラメータをそれぞれＷｖ，Ｃｖ，Ｔｖとする。なお金属製品７の変形は、タークスヘッド３ａの位置を調整可能な最小きざみで変化させ加工する事で生じさせた。
【００４３】
［手動計測と比較した検出精度］
［実験方法］
本実施形態の形状計測システム２１と手動計測の間で、ばらつきの比較を行った。ここで、本実施形態の形状計測システム２１と手動計測では、計測環境が異なるため、Ｗｖ，Ｃｖ，Ｔｖ、および静止計測についての反り、曲り、ねじれの変形パラメータＷｍ，Ｃｍ，Ｔｍについて、それぞれの最小値が０、最大値が１となるように正規化した上で比較を行った。
【００４４】
次に、タークスヘッド３ａの位置を変化させた場合の基準値に対する形状の相違がどの程度判別できるかについて、手動計測と比較した。ここで、基準値と変形量の差が、タークスヘッド位置0.00（初期位置）におけるばらつきの値の２倍以上であった場合、形状差異の判別可とした。手動計測についても同様の検討を行っている。
【００４５】
［実験結果］
反り形状計測用の金属製品７における、各タークスヘッド位置での変形パラメータの平均とばらつきを図１０に示す。図１０は反りに関するばらつきを示し、図１０（Ａ）および（Ｂ）がそれぞれ本実施形態および手動計測のばらつきを示す。反りのばらつきは、手動計測に対し＋６%となり、要求精度と比較して十分小さい値となった。曲り、ねじれ形状については、図１０（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）に示すように、それぞれ手動計測に対し−68%、−47%となり、ばらつきが軽減された。
【００４６】
ここで、基準値と測定傾の判別がどの程度可能であったかを、反り形状についてまとめたものを表１に示す。
【表１】
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ここで、Ｉは本実施形態の形状計測システム２１（振動除去なし）、IIは本実施形態の形状計測システム２１（振動除去あり）、IIIは手動計測を表し、◎は判別率が100%、○は判別率が50%以上、△は判別率が50%未満、×は判別率が0%である。この結果より、振動除去を行うことにより、変形の判別精度が向上していることがわかる。また、曲り、ねじれについても同様に判別精度の向上が確認できた。
【００４７】
［手動計測との整合性］
［実験方法］
本実施形態の形状計測システム２１による計測結果が、従来の製造ラインにおいて実績のある手動計測の結果と合致するかを確認するため、両者の相関を確認した。なお、上記と同様に、Ｗｖ，Ｃｖ，Ｔｖ、およびＷｍ，Ｃｍ，Ｔｍは、それぞれの最小値が０、最大値が１となるように正規化している。
【００４８】
［実験結果］
本実施形態の形状計測システム２１による変形パラメータと手動計測による変形パラメータの関係を図１１に示す。結果より、本実施形態による計測結果と手動計測結果の問の相関係数Ｒは、反り、曲りにおいては、それぞれ0.999、0.984であり、いずれも高い相関が見られた。また、ねじれ形状における両者の相関係数は0.811であった。これは、ねじれ形状はタークスヘッド位置の変化に対して元々の変形が小さかったため、ばらつきが大きく影響したと考えられる。以上の結果により、反り、曲り形状については本実施形態の形状計測システム２１に基づく計測においても、手動計測と同程度の精度での計測が可能であると言える。また、ねじれ形状については、取得サンプル数を増やすことにより、より精度が向上すると考えられる。
【００４９】
［タークスヘッド位置調整値の評価］
［実験方法］
得られた測定値を元にタークスヘッド３ａの位置を推定し、真値との比較を行った。反り形状計測用の金属製品７を4×23本、曲り形状用を9×23本、ねじれ形状用を9×23本の、合計506本分のデータについて、それぞれの３つの変形パラメータを用いて、調整値を求めるための変換式を導出した。また導出した変換式に実計測値を代入し、タークスヘッド推測位置を算出した。
【００５０】
［実験結果］
計測値よりタークスヘッド位置を推定し、真値と比較したものを図１２に示す。ここで、ＴＨ（Ｗ）は反り形状のタークスヘッド位置の真値、ＴＨａ（Ｗ）は反り形状のタークスヘッド位置の推定位置を示す。曲がり，ねじれ形状についても、同様にＴＨ（Ｃ），ＴＨａ（Ｃ），ＴＨ（Ｔ），ＴＨａ（Ｔ）とあらわす。この結果より、反り、曲り形状では、両端では推定値と真値の問に誤差が生じているものの、タークスヘッド位置0.00（基準位置）付近では良好な結果が得られている。実際の現場では、主にタークスヘッド位置0.00付近での微調整を行う事が目的であるので、反り、曲がり形状の矯正については本実施形態の形状計測システム２１で対応できると考えられる。ねじれ形状については、真値ＴＨ（Ｔ）に対する、推定値ＴＨａ（Ｔ）の誤差が大きい。これは、前述の通り、ねじれ形状の変形が小さく、ばらつきが大きく影響しているためと考えられる、今後は分析に用いるサンプルを増やすなど、精度の向上を図る必要がある。
【００５１】
以上説明したように、本発明により高速な振動を伴う生産中の製品の各種変形量を、リアルタイムで定量的に検出し矯正に必要となる加工設定値を自動的に推定することができる。実際のロール成形工程において実験を行った結果、高速度カメラを用いた画像処理計測においても、手動計測と同程度の精度で製品を計測し、適切な矯正情報の算出が可能であることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、ロール成形機によって加工されるロールフォーミングの形状を高速で計測するためのシステムに利用でき、また計測結果に基づいてロール成形機の調整を行うシステムにも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係る形状計測システムとロール成形機を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る形状計測システムとロール成形機及び走行切断機の位置関係を説明する概略図である。
【図３】本実施形態の計測対象物である金属製品を成形するロール成形機の斜視図である。
【図４】図３に開示したロール成形機と、アンコイラ及び走行切断機の位置関係を説明する斜視図である。
【図５】ロール成形機に装備されるタークスヘッドを示す図であり、図５（Ａ）は斜視図を示す、図５（Ｂ）はロール成形機内の配置場所を示す概略図である。
【図６】金属製品に照射されたレーザ光及びその座標値を示す斜視図である。
【図７】検出されたレーザ光のＸ−Ｙ座標値の図である。
【図８】金属製品に対する座標系を示す斜視図である。
【図９】取得された金属製品の変形パラメータから矯正値を算出するためのアルゴリズムを示す説明図である。
【図１０】各タークスヘッド位置での変形パラメータの平均とばらつきを示す図であり、図１０（Ａ）は本実施形態の計測による反りに関するばらつきを示すと共に図１０（Ｂ）は手動計測のばらつきを示し、図１０（Ｃ）は本発明の計測による曲りに関するばらつきを示すと共に図１０（Ｂ）は手動計測のばらつきを示し、図１０（Ｅ）は本発明の計測による捩れに関するばらつきを示すと共に図１０（Ｆ）は手動計測のばらつきを示す。
【図１１】本実施形態の形状計測システム２１による変形パラメータと手動計測による変形パラメータの関係を示す図であり、図１１（Ａ）は反りの関係を示し、図１１（Ｂ）は曲がりの関係を示し、図１１（Ｃ）は捩れの関係を示す
【図１２】本実施形態による計測値から推定されるタークスヘッド位置と真値とを比較した図であり、図１２（Ａ）は反りの場合を示し、図１２（Ｂ）は曲がりの場合を示し、図１２（Ｃ）は捩れの場合を示す
【符号の説明】
【００５４】
３  ロール成形機
３ａ  タークスヘッド
５  走行切断機
７  金属製品
２１  形状計測システム
２３  撮像手段（高速度カメラ）
２５  レーザ光照射手段
２６  計算手段
【要約】
【課題】ロール成形時における製品のダイナミックな変形を高速度カメラにより瞬時に判断し、その矯正のためのパラメータを自動計算するインラインロールの形状計測システムを提供すること。
【解決手段】ロール成形機３によって連続的に成形された後に走行切断機５によって所定長さに切断される金属製品７の形状を画像処理によって計測する形状計測システム２１であって、移動する金属製品７の上方からレーザ光を照射するレーザ光照射手段２５と、前記金属製品７における前記レーザ光が照射されている位置を撮像する撮像手段２３と、前記撮像手段２３によって得られた画像情報を処理する計算手段２６とを備え、前記撮像手段２３は、前記走行切断機５の下流側において前記金属製品７を撮像し、前記計算手段２６は、前記画像情報の時間変化に基づいて、前記金属製品７の基準形状に対する変形量を計測する。
【選択図】      図１【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【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９】
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