JPH0613143B2 - フレームプレーナ - Google Patents

フレームプレーナ

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JPH0613143B2
JPH0613143B2 JP1003918A JP391889A JPH0613143B2 JP H0613143 B2 JPH0613143 B2 JP H0613143B2 JP 1003918 A JP1003918 A JP 1003918A JP 391889 A JP391889 A JP 391889A JP H0613143 B2 JPH0613143 B2 JP H0613143B2
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JP
Japan
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steel plate
frame
sensor
target
planar
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一治 花崎
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、鋼板の切断工程において用いられるフレーム
プレーナーに関する。
(従来の技術) 従来より熱間圧延・矯正を終えた厚板鋼板は、切断を行
って所望の寸法に仕上げられている。
特に厚板鋼板の切断に際しては従来から、オフラインで
たとえばガス切断またはプラズマ切断が行われていた
が、その後厚板鋼板の需要が増加するとともに、このオ
フラインにおける切断法では多大な工数を必要とし生産
性が低いため、生産性の向上を目的として省力化・自動
化が推進されてきた。
そして、近年に至り、たとえばフレームプレーナーと呼
ばれる鋼板切断装置を用いて鋼板をオンラインで切断す
る方法が広く行われている。この方法は、鋼板の周囲に
大型の門形台車用のレールを設置し、前記門形台車に複
数台のガス切断装置またはプラズマ切断装置を搭載し、
同時に多数の鋼板の切断を可能とする方法である。この
方法は、オペレーターである作業者が、切断する鋼板の
寸法を切断開始前に採寸した後に、この寸法を手作業で
フレームプレーナーの制御部に入力して、前記フレーム
プレーナーに鋼板を切断させる方法である。
またいわゆる光切断法を用いて、フレームプレーナーに
取りつけられたセンサーが切断しようとする鋼板の外周
囲全てをトレースして鋼板の全体形状を認識することに
より切断位置を決定して、鋼板の切断を行う方法が広く
知られている。
(発明が解決しようとする課題) しかしこれらの公知方法では、高精度で短時間でかつ製
造コストを上昇させずに鋼板を切断することはできな
い。
すなわち鋼板の寸法をオペレーターが実際に採寸してか
らフレームプレーナーの制御部に入力する方法では、鋼
板の形状をオペーレーターが測定した後にフレームプレ
ーナーに入力する必要があるため、鋼板の寸法の測定に
時間がかかり、多くの工数を要するとともに、測定の際
に誤差が生じるため正確な寸法を入力することが困難で
ある。したがってその改善が望まれる。
また光切断法を用いた方法では、切断しようとする鋼板
の全周囲を切断前に計測する必要があるため、計測およ
び計測に先行するセンシングに多くの時間を要する。
又、まくれ込み、表面キズ等の切下げは、オペレータの
目視判断による入力により行われており、形状のみ自動
測定するのはあまり効果がなかった。したがってやはり
その改善が望まれる。
以上詳述してきた公知方法では、鋼板を高精度に短時間
でかつコストを上昇さぜずに切断することはできなかっ
たのである。
ここに本発明の目的は、上記の課題を解決することが可
能なフレームプレーナーを提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は者は上記の課題を解決するため種々検討を重ね
た結果、 (a)フレームプレーナー上に設置する2次元センサーと (b)鋼板上に設置する少なくとも四角形を認識するに足
る数のターゲットと (c)前記のセンサーが測定するターゲットの測定値とこ
の時のフレームプレーナーの位置とから鋼板の正確な切
断位置を演算する演算器と を具備するフレームプレーナーを用いることにより、上
記の課題を解決することが可能であることを知見した。
すなわち 鋼板のセンシングを行うに際して、鋼板上のフレーム
プレーナーに設置された2次元センサーを用いてセンシ
ングを行うとともに 鋼板の形状を上記のセンサーに正確に検出させるため
に、鋼板上の複数の部位にターゲットを設置しておき、
このターゲットが設置された部位のみを前記のセンサ
ーでセンシングを行うことにより、現状オペレータの判
断にたよっている切下判断処理を含めて、鋼板の切断を
高精度で短時間でかつコストを上昇させずに行うことが
可能なフレームプレーナーを提供できることを知見し
て、本発明を完成した。
ここに、本発明の要旨とするところは、鋼板の上方に設
置され、鋼板の上方を縦横に移動して鋼板を所望の寸法
に切断する切断機を有するフレームプレーナーであっ
て、 (i)前記フレームプレーナーの枠に設置されたセンサー
と、 (ii)鋼板上の任意の部位に設置された少なくとも四角形
を認識するに足りる複数のターゲットと、 (iii)前記センサーが感知するセンサー座標内の前記タ
ーゲット位置と、このときのセンサー座標内のフレーム
プレーナーの位置とからターゲットのフレームプレーナ
ーに対する絶対的位置をそれぞれ算出し、算出結果を基
に、ターゲットに囲まれた鋼板形状を多角形として記憶
し、この記憶した多角形とオペレータが予め入力した切
断しようとする鋼板の形状、寸法とを比較演算し、前記
の切断しようとする鋼板の形状、寸法が前記の記憶した
多角形内に収容されるように切断位置を決定し、この決
定した切断位置によりフレームプレーナー移動信号をフ
レームプレーナーの駆動部に出力する演算器と を備えたことを特徴とするフレームプレーナーである。
(作用) 以下本発明を実施例とともに詳述する。なおこれはあく
までも本発明の例示であり、これにより本発明が不当に
制限されるものではない。
本発明の構成は前述したように、フレームプレーナーに
設置されたセンサー、鋼板表面の複数の部位に設置され
たターゲットおよび演算器を具備するフレームプレーナ
ーである。
この構成を第1図を用いて詳述する。
第1図は本発明にかかるフレームプレーナーを示す略式
斜視図である。鋼板4の上方にあって鋼板の上方を縦横
に移動し鋼板を切断するフレームプレーナー1には、鋼
板4の表面を走査するセンサー2が設置されている。ま
た鋼板4の表面にはターゲット3が複数設置されてい
る。さらに第1図において5はフレームプレーナー1に
取り付けられたガス切断器であり、6はフレームプレー
ナー1の演算器である。
まずセンサー2を第2図を用いて説明する。
第2図は本発明にかかるセンサーを示す略式説明図であ
る。このセンサー2としては非分割型素子(PSD)を用
いた、光スポットの2次位置を計測することが可能な光
点位置計測センサーを用いることが望ましい。すなわち
一般的に位置計測を行うことが可能なセンサーとして
は、ビジコンやCCD 等の走査型映像素子によるもの、フ
ォトダイオードアレイ等の分割素子によるもの等が知ら
れているが、本発明においては応答速度が高い点や連続
的に計測することが可能な点からたとえば半導体等を用
いた非分割型素子を具備するセンサーを用いることが望
ましい。第2図においてセンサー本体2の先端部のセン
サーヘッド21の内部には赤外フィルター22と背景光除去
回路(図示しない)とが内蔵されており、後述するター
ゲット3が発する光以外の光の影響を受けることなく、
正確にターゲット3の位置を検出することができる構造
となっている。
このようにしてセンサーヘッド21に検出されたターゲッ
ト3から入射した光は、前述した非分割型素子に入力さ
れる。この非分割型素子は矩形の平板状シリコンの表面
にP 層、裏面にN 層およびその中間にI 層を具備する構
造が例示され、入射された光に比例した電荷を発生す
る。発生した電荷は光電流となってP 層の表面を通過
し、各辺に設置された複数の電極から出力される。P 層
はその全面について一様な電気抵抗値を有するように作
られているため、光電流は複数の電極までの距離に逆比
例して分割されて電極から取り出される。
このようにして複数の電極から取り出された光電流は、
光スポットの電流として、すなわちセンサーの視野内に
おけるターゲットの設置位置を正確に伝える電流として
演算器(第1図中の6)に出力される。そして演算器に
おいて、後述する、フレームプレーナー1のこの時の位
置データとともに電圧変換、除算が行われ、フレームプ
レーナー1に対するターゲット3の設置位置に対応した
2次元座標電圧が作られる。そして鋼板の形状・寸法を
このターゲット設置位置を頂点とする多角形として演算
機は記憶し、オペレーターより入力された。切断しよう
とする鋼板の形状・寸法と前記記憶した多角形の形状・
寸法と比較して鋼板の切断位置を決定する。そしてこの
決定した切断位置によりフレームプレーナー移動信号を
フレームプレーナー1の駆動部に出力する。
センサー2の、フレームプレーナー1における取りつけ
位置は特に制限を要するものではないが、センサーの処
理範囲を最適にするためにはフレームプレーナー1の幅
方向の中央部であることが望ましい。またターゲット3
までの距離を500〜1000mm程度とすると、センサー2の
視野範囲は鋼板4上において500 ×500 mm程度の矩形と
なり、ターゲット3を検知することが容易となって好適
である。
またセンサーの取り付け方法としてはフレームプレーナ
ー1の動きによりぐらついたり、最悪の場合に脱落した
りしないように、ボルトおよび固定板等を介して確実に
しっかりと固定しておくことが望ましい。
さらにその設置数も特に制限はなく1個でもよいが、検
出に要する時間を短縮化するとともに検出精度を高める
ためには、フレームプレーナーのトーチヘッドに4個程
度の個数設置しておくことがさらに望ましい。
次に鋼板4の表面上に設置されるターゲット3について
説明する。第1図において切断される鋼板4の表面に
は、前記センサー2によりその位置を検出させるための
ターゲット3が複数設置されている。本発明において用
いるターゲットは前述のセンサー2によりその存在位置
を確認されることができるものであればよく、その型式
等については特に制限を必要とするものではないが、本
発明においてターゲット3として赤外LED の点光源のタ
ーゲットを用いることが望ましい。すなわち前述したセ
ンサーのヘッド21には、赤外フィルター22と背景光除去
回路とを用いているため、このLED ターゲット3以外の
発する光を完全に除去してターゲット3の設置位置を正
確に得ることができるからである。
このLED ターゲット3の設置数は特に制限を要するもの
ではなく、切断しようとする鋼板4の形状・寸法等にあ
わせて適宜選定すればよいが、鋼板4の正確な形状を認
識するためには、オペーレータは目視で鋼板4の概形を
認識・判断して、LED ターゲット3が凸形多角形の頂点
となるように、LED ターゲット3を鋼板4上に設置する
ことが望ましい。
また鋼板4上にキズ部の不良等が存在する場合には、こ
の不良部と良部との境界部へターゲット3を設置すれば
よい。
つまり最終的には四角形の鋼板を切り出すことを目的と
するため、その母材の形状は凸形の多角形として簡略化
を図ればよいのである。
さらに、切断前の母材の概形寸法データを、例えば生産
管理CPU からフレームプレーナーの演算機に伝送させる
ことにより、母材上の一点にターゲット3を設置すれば
母材を凸形の多角形として認識することもできる。
また鋼板4の表面への設置はオペレーターが行うが、従
来のフレームプレーナーの切断法における鋼板4の採寸
のように、多大な工数を必要とせず、LED ターゲットを
単に鋼板4上に設置するだけでよいため、大幅な工数低
減をはかることができる。また従来の方法にかかる演算
機においては鋼板のコーナー部における演算論理が複雑
で処理時間の遅延を生じていたが、本発明にかかる処理
装置においては、鋼板を凸図形として認識されるため演
算論理が極めて簡略であり、演算処理時間を大幅に低減
することができる。
なお鋼板4の上方を縦横に移動するフレームプレーナー
1の位置検出は、鋼板の長さ方向の位置の検出はフレー
ムプレーナーの枠の外に設置した位置検出器で、また鋼
板の幅方向の位置の検出はフレームプレーナー1の枠に
設置された検出器によることが例示される。これらの検
出器の設置位置についても特に制限を要さないことはい
うまでもない。また検出器としては、レーザー干渉計、
門型台車の車両の回転数をカウントとするPLG またはフ
レームプレーナー1の駆動モーターのコンミテータが発
するパルス波の検出器等を用いればよく、制限を必要と
するものではない。
このようにして鋼板4に対して最適な切断位置を提供さ
れたフレームプレーナー1は、事前に教示された、鋼板
4の上方における移動データを前記最適値に変換して、
鋼板4の切断を行うのである。これを第3図を用いてさ
らに詳細に説明する。
第3図は本発明にかかるフレームプレーナー1の平面図
であり、第3図の矢印方向に鋼板4は送られてきて、フ
レームプレーナー1により所望の寸法に切断されてい
る。
また鋼板上のA点、B点、C点およびD点はLED ターゲ
ット3が設置される位置を示す。
まず搬送されてきた鋼板4がフレームプレーナー1内の
所定の位置に停止すると、オペレーターが前記A点ない
しD点にLED ターゲット3を設置する。ここでは、LED
ターゲット3の設置位置は、4点であるが、特にこれに
限定されるものではなく、切断しようとする鋼板の形状
に合わせて適宜選定すればよい。
そしてフレームプレーナー1はまず鋼板の上方を縦横に
移動して、フレームプレーナー1に取りつけられたセン
サー2が前記LED ターゲット3の設置位置A点ないしD
点を正確に測定する。センサー2は第4図に示すよう
に、センサーの視野に対応したセンサー座標内のある1
点(第4図中の×印部)として、LED ターゲット3の位
置を2次元座標(x1、y1)、(x2、y2)、(x3、y3)お
よび(x4、y4)として認識する。
そしてこれらの4点の測定時のフレームプレーナー1の
位置すなわちトーチヘッドの位置(X1、Y1)、(X2
Y2)、(X3、Y3)および(X4、Y4)のデータとこれらに
対応するセンサー座標内のターゲット位置(x1、y1)、
(x2、y2)、(x3、y3)および(x4、y4)とから、LED
ターゲット3のフレームプレーナーに対する絶対的な設
置位置(Xp、Yp)を下式に基づいて算出する。すなわち (XPn、YPn)=(xn、yn)+(Xn、Yn) ただしこの例においては、n=1、2、3または4 そして演算器6において鋼板4の形状を、(XP1
YP1)、(XP2、YP2)、(XP3、YP3)および(XP4
YP4)を頂点とする四角形として認識し(第3図中の破
線で囲まれた四角形)、オペレータが予め入力した切断
しようとする形状が前記四角形内に収容されるように比
較演算して、切断位置を決定するのである。
またこの演算の結果、切断しようとする形状が前記四角
形内に収容することが不可能である場合には、演算器が
異常信号を発する回路を演算器に設けておき、前記異常
信号に基づいてオペレーターがLED ターゲット3の設置
位置を変更してから再度センサー2によるターゲット3
の検出、切断位置の決定を繰り返して、鋼板の切断位置
を決定すればよいことは言うまでもない。
(発明の効果) 以上詳述してきたように、本発明により 従来法のように切断前に採寸等の工数の多大な作業を
必要としないため、フレームプレーナーのオペレーター
は1人で十分となり、大幅な省力化を図ることができ
る。
従来法のように鋼板の外周全ての測定を必要としない
ため、測定時間が大幅に短縮されることとなり、生産性
が向上する 鋼板をLED ターゲットが存在する位置を頂点とする、
簡単な形状の多角形として認識するため板取りの演算を
行うときの演算論理が極めて簡素化され、演算速度を高
めることが可能となるとともに、簡単な計算で板取りが
決定されるため誤差が極めて少ない正確な板取りを行う
ことができる。
簡単な構成からなる設備であるため安価であるととも
に、既に設置されているフレームプレーナーに容易に付
加することができる。
という効果を得られることとなった。
かかる効果を有する本発明の実用上の効果は極めて著し
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明にかかるフレームプレーナーを示す略
式斜視図; 第2図は、本発明にかかるフレームプレーナーにおいて
用いるセンサーの略式斜視図; 第3図は、本発明にかかるフレームプレーナーを示す略
式平面図;および 第4図は、センサー視野を示す平面図である。 1:フレームプレーナー、2:センサー 3:ターゲット、4:鋼板 5:ガス切断器、6:演算器 21:センサーヘッド、22:赤外線フィルター

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼板の上方に設置され、鋼板の上方を縦横
    に移動して鋼板を所望の寸法に切断する切断機を有する
    フレームプレーナーであって、 (i)前記フレームプレーナーの枠に設置されたセンサー
    と、 (ii)鋼板上の任意の部位に設置された少なくとも四角形
    を認識するに足りる複数のターゲットと、 (iii)前記センサーが感知するセンサー座標内の前記タ
    ーゲット位置と、このときのセンサー座標内のフレーム
    プレーナーの位置とからターゲットのフレームプレーナ
    ーに対する絶対的位置をそれぞれ算出し、算出結果を基
    に、ターゲットに囲まれた鋼板形状を多角形として記憶
    し、この記憶した多角形とオペレータが予め入力した切
    断しようとする鋼板の形状、寸法とを比較演算し、前記
    の切断しようとする鋼板の形状、寸法が前記の記憶した
    多角形内に収容されるように切断位置を決定し、この決
    定した切断位置によりフレームプレーナー移動信号をフ
    レームプレーナーの駆動部に出力する演算器と を備えたことを特徴とするフレームプレーナー。
JP1003918A 1989-01-11 1989-01-11 フレームプレーナ Expired - Lifetime JPH0613143B2 (ja)

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