JPH08189821A - 長尺材の曲がり測定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多方向の曲がりを測定することが可能であ
り、且つ、被測定物が高温であっても測定が可能な長尺
材の曲がり測定装置を提供すること。 【構成】 被測定物３の近傍に被測定物３の長手方向に
沿って任意の間隔で複数のレーザ光学センサ５を配置
し、各レーザ光学センサ５により被測定物３にレーザ光
を照射して反射させその反射時間により複数のレーザ光
学センサ５と被測定物３間の距離を演算し被測定物３の
曲がりを測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷間鋳片や熱間鋳片や
形鋼等の長尺材の曲がりを測定する曲がり測定装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、圧延工場においては、形鋼製
造過程における材料である冷間鋳片や熱間鋳片の加熱炉
前後での曲がりや反りを測定し、異常なものを排除した
りあるいは圧延機の設定など行ったり、形鋼製造工程中
の圧延機の圧下量の設定、製品の品質検査を行なってい
る。

【０００３】この鋳片の曲がりを測定するための装置や
方法が従来から種々提案されている。

【０００４】たとえば、特公昭５９−１１８４４号公報
には、搬送ローラにより搬送される長尺材等の被測定物
を下側から照明して、背景と被測定物との間に明暗のコ
ントラストを付けた状態で、搬送方向に関してそれぞれ
異なる位置における被測定物の側縁の変位を３台の光学
寸法検出装置により被測定物の上方から検出して単位長
曲がりを求め、この単位長曲がりを被測定物の全長にわ
たって合成することにより全長曲がりを求める長尺材の
曲がり測定方法が記載されている。

【０００５】しかしながら、上記特公昭５９−１１８４
４号公報の測定方法においては、被測定物の上方から被
測定物の側縁の変位を検出しているので、水平方向の曲
がりしか測定することができないという不都合がある。
また、被測定物が高温である場合には、被測定物から放
射されるエネルギと背景となる照明光のエネルギとの差
異が少なくなり、被測定物の側縁を検出することが困難
となり、実際上測定が不可能であるという問題がある。
更に、被測定物の走行中に測定を行なっているので、被
測定物の高速走行中の振れによる測定誤差が生じ、ま
た、被測定物の縁を精度よく捕らえるのは難しいという
問題がある。

【０００６】また、特開昭５４−１５８２６１号公報に
は、溶接芯線等の棒状の被測定物をベルトコンベアで回
転させながら搬送し、この被測定物の両端部と中央部の
３点から基準位置までの各距離をイメージセンサ等に測
定することにより、被測定物の曲がりを測定する方法が
記載されている。

【０００７】上記特開昭５４−１５８２６１号公報に記
載の方法は、多方向の曲がりを測定することが可能であ
るが、一つの被測定物に対して３点の測定を行なうもの
であるので、溶接芯線等の比較的全長が短い被測定物の
曲がりの測定には適用することができるが、冷間鋳片や
熱間鋳片等の長尺材の曲がりを正確に測定することはで
きない。また、被測定物が高温である場合には、上記特
公昭５９−１１８４４号公報の測定方法と同様の理由
で、被測定物の曲がりを測定できない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、多方向の曲がりを測定することが可能であり、且
つ、被測定物が高温であっても測定が可能な長尺材の曲
がり測定装置及び方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の長尺材の曲がり
測定装置は、前記課題を解決するため、被測定物の近傍
に該被測定物の長手方向に沿って任意の間隔で複数のレ
ーザ光学センサを配置し、各レーザ光学センサにより前
記被測定物にレーザ光を照射して反射させその反射時間
により前記複数のレーザ光学センサと前記被測定物間の
距離を演算し前記被測定物の曲がりを測定することを特
徴とする。

【００１０】また、本発明は、前記被測定物の側面及び
上面もしくは下面にレーザ光学センサを配置することに
より前記被測定物の水平曲がり及び上下曲がりを同時に
測定することを特徴とする。

【００１１】また、本発明は、前記レーザ光学センサを
前記被測定物の長手方向に沿って移動可能とする移動装
置を設けると共に、前記レーザ光学センサの移動距離を
測定する移動距離測定装置を設け、前記レーザ光学セン
サを前記被測定物の長手方向に沿って移動させながら前
記被測定物までの距離を測定すると共に前記移動距離測
定装置により測定点の位置を求め、各測定点における測
定位置と前記被測定物までの距離から前記被測定物の全
長の曲がりを測定することを特徴とする。

【００１２】また、本発明は、前記被測定物を挟んだ両
側面或いは上下に前記レーザ光学センサを配置し前記被
測定物の両側面、上下面あるいは４面の曲がりを測定
し、各面の曲がりから前記被測定物の厚み中心を演算
し、曲がりを測定することを特徴とする。

【００１３】また、本発明は、前記被測定物を該被測定
物の長手方向の軸の回りに回転させる転回装置を設け、
水平及び上下曲がりを測定することを特徴とする。

【００１４】また、本発明は、レーザ光学センサに代え
て、レーザ発光装置とＣＣＤカメラの対からなる撮像ユ
ニットを複数個設け、前記レーザ発光装置からのレーザ
光を直接前記被測定物に照射した状態で前記ＣＣＤカメ
ラにより撮像し、撮像された画像から前記被測定物の外
形を検出し、前記被測定物の曲がりを測定することを特
徴とする。

【００１５】

【作用】本発明においては、静止状態とされた被測定物
に対してレーザ光学センサからレーザ光が照射され、被
測定物で反射したレーザ光はレーザ光学センサに戻る。
レーザ光の反射時間は被測定物とレーザ光学センサとの
距離に比例するので、レーザ光学センサにおいてレーザ
光の反射時間を測定することにより、被測定物とレーザ
光学センサの距離を測定することができる。この距離は
被測定物の長手方向に関して複数箇所で測定され、各測
定点の位置から被測定物の曲がりを近似する直線又は曲
線が求められる。そして、この近似直線又は曲線と、前
記被測定物の長手方向の両端点の測定点を結んで作られ
る直線との距離に基づいて被測定物の曲がり量が求めら
れる。

【００１６】レーザ光は自然界に存在しないので、他の
光や熱と容易に区別することができ、被測定物の温度、
背景輻射、外乱光等の影響を受けることなく、被測定物
の曲がりを正確に測定することができる。

【００１７】また、被測定物を被測定物の長手方向の軸
の回りに回転させることにより水平及び上下曲がりを測
定することができる。

【００１８】また、レーザ発光装置からのレーザ光を直
接前記被測定物に照射した状態でＣＣＤカメラにより撮
像し、撮像された画像から前記被測定物の外形を検出す
るこによっても同様に、被測定物の曲がりを正確に測定
することができる。

【００１９】また、レーザー、光学センサ、撮像装置を
固定し、被測定物を長手方向に移動させながら同様の方
法で被測定物の曲がりを演算測定することができる。

【００２０】

【実施例】

〔実施例１〕図１（ａ），（ｂ）は、本発明の長尺材の
曲がり測定装置の第１の実施例の概略断面図及び概略平
面図である。

【００２１】ローラ・スタンド１により支持された複数
の受ローラ２上に被測定物３が静止状態で載置される。
なお図１（ｂ）においては、複数の受ローラ２は、ロー
ラ・テーブル２ａとして一つの集合体で図示されてい
る。本実施例では、被測定物３の温度は、常温〜１００
０°Ｃ程度である。以下の他の実施例においても、被測
定物の温度は同様である。ローラ・スタンド１の近傍に
は、被測定物３の側面にレーザ光４を照射して被測定物
３までの距離を測定するレーザ光学センサ５が設けられ
ている。

【００２２】このレーザ光学センサ５は、被測定物３の
長手方向に沿って配置された長手状のセンサ架台６上に
任意の間隔で複数個取り付けられている。

【００２３】各レーザ光学センサ５は、二つのレーザダ
イオードと共通の受光部を備えており、二つのレーザダ
イオードから発射されたレーザ光の内、１つは基準信号
として直接受光部に入り、もう一つはレンズ中央より外
部に出て被測定物３から反射して同じレンズで集光され
受光部に入る。この二つのレーザ光の受光するまでの時
間差から距離を割り出すものである。

【００２４】複数個設けられたレーザ光学センサ５によ
り、被測定物３の各測定点Ｐ１〜Ｐ５（図１（ｂ）にお
いて×印で示す）と個々のレーザ光学センサ５間の距離
が測定される。

【００２５】次に、被測定物３の長手方向の両端でのレ
ーザ光学センサ５の測定点Ｐ１，Ｐ５を結んで仮想直線
Ｌを描き、この仮想直線Ｌと、最も遠い測定点（図１
（ｂ）の例では測定点Ｐ３）との距離εもしくは各測定
点を基に描いた近似曲線の上で最も遠い点との距離を演
算することにより、被測定物３の大体の全長水平曲がり
を測定することができる。

【００２６】レーザ光学センサ５において使用されるレ
ーザ光は、特定の波長を有し、且つ、ビーム幅も非常に
狭いという、自然光には存在しない性質を有している。
したがって、被測定物３が高熱である場合でも、被測定
物３から反射してきたレーザ光と、被測定物３自体から
放射された可視光或いは赤外線とを容易に区別すること
ができる。

【００２７】図２は、図１に示される長尺材の曲がり測
定装置の使用態様を示す説明図である。本実施例の曲が
り測定装置８は、ローラ・テーブル２ａに隣接して配置
されている。ローラ・テーブル２ａには、トランスファ
ー・コンベヤ１１から、転回装置１２或いは移載装置に
より、被測定物３が１本づつ搬入されて、ローラ・テー
ブル２ａ上に静止状態で載置される。

【００２８】被測定物３はこの静止状態で、上述した曲
がり測定装置８により測定される。測定された曲がり量
が規定よりも大きい場合には、不良品としてリジェクト
・ローラ・テーブル１３側に排除される。また、測定さ
れた曲がり量が規定よりも小さい場合には、良品として
ローラ・テーブル１４により、加熱炉或いは圧延設備に
送られる。

【００２９】〔実施例２〕図３は、本発明の長尺材の曲
がり測定装置の第２の実施例の概略断面図である。な
お、第１の実施例と対応する部材には、同一符号を付し
説明は省略する。第２の実施例においては、被測定物３
の長手方向に沿って伸延する断面逆Ｌ字状のセンサ架台
１５が配置され、このセンサ架台１５上に、複数のレー
ザ光学センサが、被測定物３の長手方向に沿って任意の
間隔で取り付けられている。

【００３０】センサ架台１５においては、垂直部１５ａ
の中間近傍に水平曲がり測定用レーザ光学センサ５ａが
設けられ、水平部１５ｂの先端近傍に上下曲がり測定用
レーザ光学センサ５ｂが設けられている。水平曲がり測
定用レーザ光学センサ５ａは、レーザ光が被測定物３の
側面に照射される位置に配置され、上下曲がり測定用レ
ーザ光学センサ５ｂはレーザ光が被測定物３の上面に照
射される位置に配置される。また、レーザ光学センサ５
ｂは、ロールによりレーザ光が妨げられない範囲でロー
ル下面に設置し、被測定物３の下面に照射される位置の
配置も考えられる。

【００３１】被測定物３の水平方向の曲がりは、第１の
実施例と同様に水平曲がり測定用レーザ光学センサ５ａ
により測定される。また、被測定物３の上下方向の曲が
りは、上下曲がり測定用レーザ光学センサ５ｂにより測
定される。これにより、被測定物３の大体の全長水平曲
がり及び上下曲がりを測定することができる。

【００３２】〔実施例３〕図４（ａ）は、本発明の長尺
材の曲がり測定装置の第３の実施例の概略断面図であ
る。なお、先に説明した各実施例と対応する部材には、
同一符号を付し説明は省略する。

【００３３】先に説明した第２の実施例においては、レ
ーザ光学センサの位置は固定されているので、被測定物
３の長手方向の長さによっては、測定に使われないレー
ザ光学センサも生じ、測定精度が低下する恐れがある。
そこで第３の実施例においては、複数のレーザ光学セン
サ５ａ，５ｂの各々を移動可能とすると共に、各レーザ
光学センサ５ａ，５ｂの移動距離を測定する移動距離測
定装置を設けている。各レーザ光学センサ５ａ，５ｂ
は、センサ架台１５上に被測定物３の長手方向に沿って
設けられた移動レール１６ａ，１６ｂにより、被測定物
３の長手方向と平行に移動可能となっている。

【００３４】図４（ｂ）は、移動機構の詳細を示す斜視
図である。レーザ光学センサ５ａを例に挙げて説明する
と、レーザ光学センサ５ａは可動ベース１７の上に固定
されており、この可動ベース１７の底部に形成された案
内部材１８が、移動レール１６ａに摺動自在に嵌合して
レーザ光学センサ５ａが被測定物３の長手方向と平行に
移動可能となっている。また、センサ受け部１５ｃに
は、レーザ光学センサ５ａを移動レール１６ａに沿って
駆動するための送りねじ等のアクチュエータ１９が設け
られている。このアクチュエータ１９には、センサ受け
部１５ｃの基準位置に対する移動量を検出するための移
動距離測定装置が設けられている。基準位置に対する移
動量が検出できれば、レーザ光学センサ５ａの位置は特
定できる。

【００３５】第３の実施例においては、被測定物３の長
手方向の長さに応じてレーザ光学センサ５ａ，５ｂを移
動して、被測定物３の全長にわたって全てのレーザ光学
センサを配置することにより、測定精度が低下するのを
防止することができる。

【００３６】〔実施例４〕図５（ａ）は、本発明の長尺
材の曲がり測定装置の第４の実施例の概略断面図であ
る。なお、先に説明した各実施例と対応する部材には、
同一符号を付し説明は省略する。

【００３７】第４の実施例においては、被測定物３を挟
んだ両側面及び上下に、レーザ光学センサ５ａ，５ｃ及
び５ｂ，５ｄを配置し両側面、上下面あるいは４面での
曲がりを先に述べた方法と同じ方法て測定し、水平、上
下それぞれでの対の曲がり測定値を平均化する事によ
り、図５（ｂ）に示すように、被測定物３の厚み中心
（破線で示す）の曲がり量εを測定することができる。

【００３８】〔実施例５〕図６（ａ），（ｂ）は、本発
明の長尺材の曲がり測定装置の第５の実施例のそれぞれ
異なる動作状態を示す模式断面図である。なお、先に説
明した各実施例と対応する部材には、同一符号を付し説
明は省略する。

【００３９】第５の実施例においては、ローラ・テーブ
ル２ａ（図２参照）に隣接して、被測定物３を搬送する
ためのトランスファー・コンベヤ１１と、このトランス
ファー・コンベヤ１１により搬送されてきた被測定物３
を、この被測定物３の長手方向の中心軸の回りで９０度
回転させる転回装置１２を設けている。

【００４０】第５の実施例においては、図６（ａ）に示
す状態で被測定物３の水平曲がりを測定した後、トラン
スファー・コンベヤ１１により転回装置１２の位置まで
移動させ、転回装置１２により被測定物３を９０度回転
させて図６（ｂ）に示す状態とし、この状態での水平
（上下）曲がりをレーザ光学センサ５により測定する。
これにより、被測定物３の側面に配置したレーザ光学セ
ンサ５のみにて、水平及び上下曲がりを測定することが
できる。なお、被測定物３の上面にレーザ光学センサを
配置した場合には、このレーザ光学センサのみにて、上
下及び水平曲がりを測定することができる。

【００４１】〔実施例６〕図７（ａ），（ｂ）は、本発
明の長尺材の曲がり測定装置の第６の実施例の概略断面
図及び概略正面図である。なお、先に説明した各実施例
と対応する部材には、同一符号を付し説明は省略する。

【００４２】第６の実施例においては、被測定物３の上
方に、二つのレーザ光発生装置２１と一つのＣＣＤカメ
ラ２２の対からなる撮像ユニット２３を配置している。
この撮像ユニット２３は、センサ架台１５の水平部１５
ｂに、被測定物３の長手方向に沿って任意の間隔で複数
個配置されている。そして、各撮像ユニット２３におい
て、レーザ光発生装置２１から直接被測定物３にレーザ
光を照射し、被測定物３からの散乱光を同レーザ光のみ
通過させる干渉フィルタを通してＣＣＤカメラ２２で受
け、このＣＣＤカメラ２２で撮像された被測定物３の映
像を２値化する画像処理を施すことにより、エッジ部を
明確化し被測定材の形状を検出する。

【００４３】第６の実施例においては、被測定物３をレ
ーザ光で照射し、被測定物３をレーザ光に対してのみ応
答するＣＣＤカメラ２２で撮像するようにしているの
で、常温〜１０００°Ｃ前後の被測定物３に対し、温度
変化、背景輻射、外乱光等の影響を受けることなく、被
測定物３のエッジを正確に検出することができる。

【００４４】次に、第４の実施例と同様に、検出された
被測定物３の各エッジ部より被測定物３の幅方向のそれ
ぞれの中心点を求める。次に、被測定物３の長手方向の
両端点での前記中心点Ｐ₁ とＰ₅ を結んで仮想直線Ｌを
描き、その仮想直線と、最も遠い前記中心点との距離も
しくは各前記中心点を基に描いた曲線の上で最も遠い点
との距離を演算することにより、各測定点での被測定物
３の水平曲がりを測定することができる（図５（ｂ）参
照）。

【００４５】また、図７（ａ）において破線で示すよう
に、レーザ光発生装置とＣＣＤカメラの対からなる撮像
ユニット２３を被測定物３の側方に設け、被測定物３の
側面を撮像するようにすれば、水平曲がりと同様に上下
曲がりを測定することもできる。

【００４６】〔実施例７〕更に、レーザ光発生装置とＣ
ＣＤカメラの対からなる撮像ユニット２３を、第３の実
施例に示されている移動機構と同様な移動機構を使用し
て、被測定物３の長手方向に移動可能とすることによ
り、第３の実施例と同様に曲がり測定の精度を高めるこ
とができる。

【００４７】〔実施例８〕また、図８に示すように、被
測定物３の水平曲がりを測定した後、被測定物３を回転
させる転回装置１２を設けて９０度被測定物３を回転さ
せ、この状態での水平（上下）曲がりを測定することに
より、被測定物３の上面に配置した撮像ユニット２３の
みにて、水平及び上下曲がりを測定することができる。
なお、撮像ユニット２３を被測定物３の側面に配置した
場合には、この撮像ユニット２３のみにて、上下及び水
平曲がりを測定することができる。

【００４８】〔実施例９〕第３の実施例で使用したよう
な移動機構を使用して、レーザ光学センサ５またはレー
ザ発生装置とＣＣＤカメラの対からなる撮像ユニット２
３を被測定物３の長手方向に、単数或いは複数個、被測
定物３の長手方向に移動可能に配置する。

【００４９】先ず、レーザ光学センサ５または撮像ユニ
ット２３は、最初の位置で被測定物３を測定或いは撮像
し、被測定物３までの距離の測定もしくはエッジ部の捕
捉をする。次に、レーザ光学センサ５または撮像ユニッ
ト２３を一定距離長手方向に移動させ、その位置にて同
じ測定を行う。この手順を被測定物３の長手方向全長に
わたり繰り返す。これにより、被測定物３の長手方向全
長にわたって曲がりを正確に測定することができる。或
いは、被測定物３を定速度で移動させながら各レーザ光
学センサ５または撮像ユニット２３にて一定時間間隔で
測定を被測定物３の長手方向全長にわたり行うことによ
り、被測定物３の長手方向全長にわたって曲がりを正確
に測定することができる。

【００５０】このように測定点を移動させて各点で測定
を行なうことにより、多数のレーザ光学センサ或いは撮
像ユニットで測定することと等価になる。したがって、
物理的に存在するレーザ光学センサや撮像ユニットの数
よりも多い数の測定データを得ることができ、これらの
データを曲がり演算に使用出来るので精密な全長曲がり
が測定できる。

【００５１】次に、上述した長尺材の曲がり測定装置に
おいて曲がりを測定するための全体システムについて説
明する。

【００５２】図９は、測定手段としてレーザ光学センサ
を使用した場合の全体システムを示す概念図である。

【００５３】複数の受ローラ２により支持される被測定
物３の長手方向に沿って任意の間隔を空けて複数のレー
ザ光学センサ５が配列されている。これらの複数のレー
ザ光学センサ５は、必要に応じてエアー或いは冷却水を
使用した冷却装置（図示せず）により冷却される。各レ
ーザ光学センサ５の出力は演算処理装置３１に供給され
る。演算処理装置３１は、インタフェース３２を介して
測定開始信号が供給されると、記憶装置３３に記憶され
ている演算式や演算パラメータを使用して曲がり量等の
演算を行なう。演算結果は、インタフェース３２を介し
て出力される。なお、演算処理装置３１からは、曲がり
量のデータの他に、測定装置が正常に動作可能であるこ
とを示すデータ、曲がりを測定中であることを示すデー
タ、曲がりの方向が左右何方であるかを示すデータ、曲
がり測定が終了したことを示すデータ等が出力される。
またこれらのデータは必要に応じてＣＲＴ３４に表示さ
れる。

【００５４】図１０は、測定手段としてレーザ光発生装
置２１とＣＣＤカメラ２２の対からなる撮像ユニット２
３を使用した場合の全体システムを示す概念図である。

【００５５】図１０に示す構成は、図９に示す構成と略
同一であるが、ＣＣＤカメラ２２と演算処理部３１との
間に画像処理装置３５が設けられている点が異なってい
る。この画像処理装置３５は、ＣＣＤカメラ２２により
撮像された映像に対して２値化処理を施し、被測定物の
エッジを明確にして被測定物の外形を確実に検出できる
ようにするために設けられている。また、画像処理装置
３５は２値化された被測定物の映像に基づいて被測定物
の位置を求める。以後の処理は、図９の場合と同様であ
る。

【００５６】次に、曲がり量の測定手順の一例について
説明する。ここでは、被測定物３の片面を測定し、その
測定結果から直線近似を用いて曲がり量を求める例につ
いて、図１１を参照して説明する。但し、ｉ（１〜Ｎ）
は各レーザ光学センサ番号、Ｙ_i は各レーザ光学センサ
での距離測定値、Ｘ_i は各レーザ光学センサの被測定物
長手方向の位置、Ｋ_i は補正値である。

【００５７】先ず、下式により各測定点と、測定点のう
ち被測定点の長手方向両端部である点（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ）と
点（Ｘ_N ，Ｙ_N ）を結ぶ仮想直線との距離ε_i と仮想直
線の傾き角θが求められる。

【００５８】ε_i ＝Ｙ_i −｛（（Ｙ_N −Ｙ₁ ）／（Ｘ_N
−Ｘ₁ ））×（Ｘ_i −Ｘ₁ ）＋Ｙ₁ ｝＋Ｋ_i θ＝ｔａｎ^-1 （Ｙ_N −Ｙ₁ ）／（Ｘ_N −Ｘ₁ ）） そして曲がり量Ｄは、 Ｄ＝（正のε_i の最大値＋｜負のε_i の最大値｜）×ｃ
ｏｓθ から求める。なお、ここでいう負のε_i の最大値とは、
絶対値でみたときの最大値である。

【００５９】次に、被測定物３の両面を測定する場合に
ついて図１２を参照して説明する。なお、ここでは便宜
上、被測定物３の側面の一方の側をＡ側と呼び、他方の
側をＢ側と呼ぶものとする。また、Ｙ_AiはＡ側レーザ光
学センサでの距離測定値、ＹＢ_i はＢ側レーザ光学セン
サでの距離測定値、Ｙ_Ciは厚み中心位置、Ｘ_i は各ＡＢ
対レーザ光学センサの被測定物長手方向の位置、Ｙ_C は
対となるＡ側レーザ光学センサとＢ側レーザ光学センサ
との間隔である。

【００６０】先ず、下式により各測定点における厚み中
心位置ＹＣ_i が求められる。

【００６１】 Ｙ_Ci＝（Ｙ_C −（Ｙ_Ai＋Ｙ_Bi））／２＋Ｙ_Ai 次に、下式により各厚み中心点と、厚み中心点のうち、
被測定物の長手方向両端部である点（Ｘ₁ ，Ｙ_C1）と点
（Ｘ_N ，Ｙ_CN）とを結ぶ仮想直線との距離ε_iと仮想直
線の傾き角θが求められる。

【００６２】ε_i ＝Ｙ_Ci−｛（（Ｙ_CN−Ｙ_C1）／（Ｘ_N
−Ｘ₁ ））×（Ｘ_i −Ｘ₁ ）＋Ｙ_C1｝＋Ｋ_i θ＝ｔａｎ^-1 （Ｙ_CN−Ｙ_C1）／（Ｘ_N −Ｘ₁ ）） そして曲がり量Ｄは、 Ｄ＝（正のε_i の最大値＋｜負のε_i の最大値｜）×ｃ
ｏｓθ から求める。

【００６３】更に、被測定物３の上面よりレーザ光発生
装置とＣＣＤカメラの対からなる撮像ユニットにより撮
像し、その画像から被測定物の外形を検出し、曲がりの
量を求める例について図１３を用いて説明する。

【００６４】但し、ｉ（１〜Ｎ）は各レーザ光発生装置
番号、Ｘ_i は各レーザ光発生装置の被測定物長手方向位
置、Ｙ_AiはＡ側での被測定物エッジ部の直角方向位置、
Ｙ_BiはＢ側での被測定物エッジ部の直角方向位置、Ｙ_Ci
はＹ_Ai，Ｙ_Biより求められる厚み中心位置である。な
お、ここでは便宜上、被測定物３の側面の一方の側をＡ
側と呼び、他方の側をＢ側と呼ぶものとする。

【００６５】ここでＹ_Ciは、 Ｙ_Ci＝（Ｙ_Bi−Ｙ_Ai）／２＋Ｙ_Ai となるが、以下、前記の曲がりと同様にε_i ，θ_i が求
められ、曲がりＤが求められる。

【００６６】なお、上述の説明においては、被測定物３
の曲がりを直線で近似し、各測定点もしく厚み中心点と
仮想直線との距離より曲がり量を求めたが、これに限定
されるものではなく、被測定物３の曲がりを放物線や多
次曲線で近似し、その放物線や多次曲線と前記仮想曲線
との距離から曲がりを求めるようにしてもよい。

【００６７】なお、曲がりの方向は、前記ε_i の正負に
より判断され、たとえば、 （正のε_i の最大値−｜負のε_i の最大値｜）＞０ ： 右曲がり （正のε_i の最大値−｜負のε_i の最大値｜）＜０ ： 左曲がり となる。

【００６８】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明において
は、被測定物を非接触で光学的に測定するための光源と
して、自然界に存在しないレーザ光を使用したので、被
測定物の温度、背景輻射、外乱光等の影響を受けること
なく、被測定物を正確に測定することができる。

【００６９】また、被測定物を静止させた状態で測定で
きるので、振動や振れの影響を受けることなく、被測定
物を正確に測定することができる。

【００７０】また、被測定物を９０度回転させて測定す
ることにより、被測定物の水平曲がりと上下曲がりの双
方を共通の装置を使用して測定することができる。

【００７１】また、測定装置を被測定物の長手方向に移
動可能とすることにより、測定点を増やすことができ、
曲がり測定精度が高くなる。

【００７２】また、被測定物の両面から同時に測定する
ことにより、被測定物の表面性状に影響を受けることな
く被測定物の曲がりを測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ），（ｂ）は、本発明の長尺材の曲がり
測定装置の第１の実施例の概略断面図及び概略平面図で
ある。

【図２】 図１に示される長尺材の曲がり測定装置の使
用態様を示す説明図である。

【図３】 本発明の長尺材の曲がり測定装置の第２の実
施例の概略断面図である。

【図４】 （ａ）は、本発明の長尺材の曲がり測定装置
の第３の実施例の概略断面図、（ｂ）は移動機構を示す
斜視図である。

【図５】 （ａ）は、本発明の長尺材の曲がり測定装置
の第４の実施例の概略断面図、（ｂ）は測定装置の使用
態様を示す説明図である。

【図６】 （ａ），（ｂ）は、本発明の長尺材の曲がり
測定装置の第５の実施例のそれぞれ異なる動作状態を示
す模式断面図である。

【図７】 （ａ），（ｂ）は、本発明の長尺材の曲がり
測定装置の第６の実施例の概略断面図及び概略正面図で
ある。

【図８】 被測定物を回転させる転回装置を設けた本発
明の長尺材の曲がり測定装置の第７の実施例の概略断面
図である。

【図９】 測定手段としてレーザ光学センサを使用した
場合の全体システムを示す概念図である。

【図１０】 測定手段としてレーザ光発生装置２１とＣ
ＣＤカメラ２２の対からなる撮像ユニット２３を使用し
た場合の全体システムを示す概念図である。

【図１１】 被測定物の片面をレーザ光学センサにて測
定して曲がり量を求める手順を示す説明図である。

【図１２】 被測定物の両面をレーザ光学センサにて測
定して曲がり量を求める手順を示す説明図である。

【図１３】 被測定物の一面をレーザ光発生装置とＣＣ
Ｄカメラの対からなる撮像ユニットにて測定し、曲がり
量を求める手順を示す説明図である。

【符号の説明】

１…ローラ・スタンド、２…受けローラ、２ａ…ローラ
・テーブル、３…被測定物、４…レーザ光、５，５ａ，
５ｂ，５ｃ，５ｄ…レーザ光学センサ、６…センサ架
台、７…レール、８…曲がり測定装置、１１…トランス
ファー・コンベヤ、１２…転回装置、１３…リジェクト
・ローラ・テーブル、１４…ローラ・テーブル、１５…
センサ架台、１５ａ…垂直部、１５ｂ…水平部、１５ｃ
…センサ受け部、１６ａ，１６ｂ…移動レール、１７…
可動ベース、１８…案内部材、１９…アクチュエータ、
２１…レーザ光発生装置、２２…ＣＣＤカメラ、２３…
撮像ユニット、３１…演算処理装置、３２…インタフェ
ース、３３…記憶装置、３４…ＣＲＴ、３５…画像処理
装置

フロントページの続き (72)発明者 赤星 光昭 福岡県北九州市戸畑区大字中原46番地の59 日鐵プラント設計株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物の近傍に該被測定物の長手方向に
   沿って任意の間隔で複数のレーザ光学センサを配置し、
   各レーザ光学センサにより前記被測定物にレーザ光を照
   射して反射させその反射時間により前記複数のレーザ光
   学センサと前記被測定物間の距離を演算し前記被測定物
   の曲がりを測定することを特徴とする長尺材の曲がり測
   定装置。
2. 【請求項２】被測定物の側面及び上面に該被測定物の長
   手方向に沿って任意の間隔で複数のレーザ光学センサを
   配置し、各レーザ光学センサにより前記被測定物にレー
   ザ光を照射して反射させその反射時間により前記複数の
   レーザ光学センサと前記被測定物間の距離を演算し前記
   被測定物の水平曲がり及び上下曲がりを同時に測定する
   ことを特徴とする長尺材の曲がり測定装置。
3. 【請求項３】前記レーザ光学センサを前記被測定物の長
   手方向に沿って移動可能とする移動装置を設けると共
   に、前記レーザ光学センサの移動距離を測定する移動距
   離測定装置を設け、前記レーザ光学センサを前記被測定
   物の長手方向に沿って移動させながら前記被測定物まで
   の距離を測定すると共に前記移動距離測定装置により測
   定点の位置を求め、各測定点における測定位置と前記被
   測定物までの距離から前記被測定物の全長の曲がりを測
   定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の
   曲がり測定装置。
4. 【請求項４】前記被測定物を挟んだ両側面及び上下の少
   なくとも一方に前記レーザ光学センサを配置し前記被測
   定物の両側面、上下面あるいは４面の曲がりを測定し、
   各面の曲がりから前記被測定物の厚み中心の曲がりを演
   算測定することを特徴とする請求項１，請求項２又は請
   求項３のいずれか１項に記載の曲がり測定装置。
5. 【請求項５】前記被測定物を該被測定物の長手方向の軸
   の回りに回転させる転回装置を設け、水平及び上下曲が
   りを測定することを特徴とする請求項１，請求項３又は
   請求項４に記載の曲がり測定装置。
6. 【請求項６】被測定物の近傍に該被測定物の長手方向に
   沿って任意の間隔でレーザ発光装置とＣＣＤカメラの対
   からなる撮像ユニットを複数個設け、前記レーザ発光装
   置からのレーザ光を直接前記被測定物に照射した状態で
   前記ＣＣＤカメラにより撮像し、撮像された画像から前
   記被測定物の外形を検出し、前記被測定物の曲がりを測
   定することを特徴とする長尺材の曲がり測定装置。
7. 【請求項７】前記撮像ユニットを前記被測定物の長手方
   向に沿って移動可能とする移動装置を設けると共に、前
   記撮像ユニットの移動距離を測定する移動距離測定装置
   を設け、前記撮像ユニットを前記被測定物の長手方向に
   沿って移動させながら前記被測定物の外形を検出すると
   共に前記移動距離測定装置により測定点の位置を求め、
   各測定点における測定位置と前記被測定物の外形から前
   記被測定物の全長の曲がりを測定することを特徴とする
   請求項６記載の曲がり測定装置。
8. 【請求項８】前記被測定物を該被測定物の長手方向の軸
   の回りに回転させる転回装置を設け、水平及び上下曲が
   りを測定することを特徴とする請求項６または請求項７
   記載の曲がり測定装置。
9. 【請求項９】被測定物の長手方向に沿って移動可能に少
   なくとも一つのレーザ光学センサを配置し、該レーザ光
   学センサを前記被測定物の長手方向に沿って移動させな
   がら前記被測定物にレーザ光を照射して反射させその反
   射時間により各測定点における前記レーザ光学センサと
   前記被測定物間の距離を演算し前記被測定物の曲がりを
   測定することを特徴とする長尺材の曲がり測定装置。
10. 【請求項１０】被測定物の長手方向に沿って移動可能に
    少なくとも一つのレーザ発光装置とＣＣＤカメラの対か
    らなる撮像ユニットを配置し、該撮像装置を前記被測定
    物の長手方向に沿って移動させながら前記レーザ発光装
    置からのレーザ光を直接前記被測定物に照射した状態で
    前記ＣＣＤカメラにより撮像し、撮像された画像から前
    記被測定物の外形を検出し、前記被測定物の曲がりを測
    定することを特徴とする長尺材の曲がり測定装置。
11. 【請求項１１】請求項１，請求項２，請求項３，請求項
    ４，請求項５又は請求項９のいずれか１項に記載の長尺
    材の曲がり測定装置を使用した測定方法であって、前記
    レーザ光学センサにより測定された各測定点の位置の情
    報から前記被測定物の曲がりを近似する直線又は曲線を
    求め、この近似直線又は曲線と、前記被測定物の長手方
    向両端点の測定点を結んで作られる直線との距離に基づ
    いて前記被測定物の曲がり量を求めることを特徴とする
    長尺材の曲がり測定方法。
12. 【請求項１２】請求項６，請求項７，請求項８，請求項
    ９又は請求項１０のいずれか１項に記載の長尺材の曲が
    り測定装置を使用した測定方法であって、前記撮像ユニ
    ットにより撮像された前記被測定物の外形から、幅方向
    厚み中心点を求め、この厚み中心点より前記被測定物の
    曲がりを近似する直線又は曲線を求め、この近似直線又
    は曲線と、前記被測定物の長手方向両端点の厚み中心点
    を結んで作られる直線との距離に基づいて前記被測定物
    の曲がり量を求めることを特徴とする長尺材の曲がり測
    定方法。