JP7552642B2 - METHOD FOR MEASURING THE AMOUNT OF BENDING OF METAL MATERIAL AND APPARATUS FOR MEASURING THE AMOUNT OF BENDING OF METAL MATERIAL - Google Patents
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Description
本発明は、金属材料曲がり量測定方法、及び、金属材料曲がり量測定装置に関する。 The present invention relates to a method for measuring the amount of bending of metal materials and a device for measuring the amount of bending of metal materials.
従来、金属材料として、山形鋼、H形鋼及び鋼矢板のような特徴的な形状を示す形状特徴部を有する形鋼などの鋼材は、長さが20[m]以上あるものも存在することが知られている。このような鋼材を出荷する際、真直度が重要視される。一方で、例えば、熱間圧延により製造された鋼材には曲がりが生じるため、鋼材の曲がりを矯正する必要があり、この曲がりの矯正を実施するためには、鋼材の曲がり量を測定することが重要である。特許文献1には、形鋼などの被測定物の近傍に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複数のレーザ光学センサと被測定物と間の距離を演算し、被測定物の曲がりを測定する技術が開示されている。
It is known that, as a metal material, there are steel materials such as shaped steel having a characteristic shape such as angle steel, H-shaped steel, and steel sheet piles, some of which are 20 m or longer in length. When shipping such steel materials, straightness is important. On the other hand, for example, steel materials manufactured by hot rolling are curved, so it is necessary to correct the curve of the steel material, and in order to perform this curve correction, it is important to measure the amount of curvature of the steel material.
しかしながら、特許文献1に開示された技術には、鋼材の曲がり量の測定精度を向上させるために検討の余地がある。また、複数位置での距離計測を同時に行うため、計測位置の設定に時間を要する。さらに、異なるサイズ、複数の形状の鋼材を対象とすると、鋼材形状等にあわせて対象毎に距離計測位置を変更する必要があるため、セッティング変更の時間を要し、能率低下の原因につながる。このほか、金属材料としては、鋼材に限らず、例えば、特徴的な形状を示す形状特徴部を有する長尺なアルミニウム材などの他の金属材料においても同様の課題がある。
However, the technology disclosed in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、金属材料の曲がり量の測定精度を向上させ、かつ高能率に測定することができる金属材料曲がり量測定方法、及び、金属材料曲がり量測定装置を提供することである。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and its purpose is to provide a method and device for measuring the amount of bending of metal materials that can improve the measurement accuracy of the amount of bending of metal materials and perform measurements with high efficiency.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る金属材料曲がり量測定方法は、形状特徴部が上方から認識可能に載置された金属材料に対し、前記金属材料の長手方向の複数箇所において、前記形状特徴部の位置を測定する形状特徴部位置測定工程と、測定した複数の前記形状特徴部の位置に関する情報に基づいて、前記金属材料の曲がり量を演算する曲がり量演算工程と、を有することを特徴とするものである。 In order to solve the above problems and achieve the objective, the method for measuring the amount of bending of a metal material according to the present invention is characterized by comprising a shape feature position measuring process for measuring the positions of shape feature portions at multiple locations in the longitudinal direction of a metal material on which a shape feature portion is placed so that it can be recognized from above, and a bending amount calculation process for calculating the amount of bending of the metal material based on information regarding the measured positions of the multiple shape feature portions.
また、本発明に係る金属材料曲がり量測定方法は、上記の発明において、前記形状特徴部位置測定工程は、前記金属材料の長手方向の複数箇所において、前記長手方向に直交する方向である幅方向に線状光を照射する照射工程と、前記金属材料の長手方向で前記金属材料よりも前方または後方であって、前記金属材料よりも上方に設置された撮像機器により、複数の前記線状光が照射された複数の照射部を含むように前記金属材料の全体を撮像する撮像工程と、撮像された前記複数の照射部のそれぞれの画像データから前記複数の照射部にそれぞれ属する前記形状特徴部の幅方向位置を決定する幅方向位置決定工程と、を有し、前記曲がり量演算工程は、前記形状特徴部位置測定工程によって決定された複数の前記形状特徴部の幅方向位置と、前記幅方向位置が決定された前記形状特徴部が属する前記照射部の長手方向位置とに基づいて、前記金属材料の曲がり量を演算することを特徴とするものである。 In addition, in the above invention, the metal material bending amount measuring method according to the present invention includes an irradiation step of irradiating linear light in a width direction perpendicular to the longitudinal direction at multiple locations of the metal material, an imaging step of imaging the entire metal material to include multiple irradiation parts irradiated with the linear light by an imaging device installed in front of or behind the metal material in the longitudinal direction of the metal material and above the metal material, and a width direction position determination step of determining the width direction positions of the shape feature parts belonging to each of the multiple irradiation parts from the image data of each of the multiple irradiation parts that have been imaged, and the bending amount calculation step is characterized in that it calculates the bending amount of the metal material based on the width direction positions of the multiple shape feature parts determined by the shape feature part position measurement step and the longitudinal direction position of the irradiation part to which the shape feature part whose width direction position has been determined belongs.
また、本発明に係る金属材料曲がり量測定方法は、上記の発明において、前記曲がり量演算工程は、前記形状特徴部の幅方向位置と、前記幅方向位置が決定された前記形状特徴部が属する前記照射部の長手方向位置と、前記金属材料の幅方向の長さとに基づいて、前記形状特徴部の実座標を演算する実座標演算工程と、前記形状特徴部の前記実座標に基づいて、前記金属材料の実際の曲がり量を演算する実曲がり量演算工程と、を有することを特徴とするものである。 The metal material bending amount measuring method according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the bending amount calculation process includes an actual coordinate calculation process for calculating the actual coordinates of the shape characteristic part based on the width direction position of the shape characteristic part, the longitudinal direction position of the irradiation part to which the shape characteristic part whose width direction position has been determined belongs, and the width direction length of the metal material, and an actual bending amount calculation process for calculating the actual bending amount of the metal material based on the actual coordinates of the shape characteristic part.
また、本発明に係る金属材料曲がり量測定装置は、形状特徴部が上方から認識可能に載置された金属材料の長手方向の複数箇所に、前記長手方向と直交する方向である幅方向に線状光を照射する、前記長手方向に配置された複数の線状光源と、前記金属材料の長手方向で前記金属材料よりも前方または後方であって、前記金属材料よりも上方に設置され、複数の前記線状光が照射された複数の照射部を含むように前記金属材料の全体を撮像するた撮像機器と、前記撮像機器によって撮像された画像に基づいて、前記金属材料の曲がり量を演算する曲がり量演算装置と、を備えることを特徴とするものである。 The metal material bending amount measuring device according to the present invention is characterized by comprising: a plurality of linear light sources arranged in the longitudinal direction of the metal material, which is placed so that the shape characteristic portion can be recognized from above, and which irradiate linear light in the width direction, which is a direction perpendicular to the longitudinal direction, at a plurality of locations in the longitudinal direction of the metal material; an imaging device that is installed in front of or behind the metal material in the longitudinal direction of the metal material and above the metal material, and which images the entire metal material so as to include a plurality of irradiation portions to which the linear light is irradiated; and a bending amount calculation device that calculates the bending amount of the metal material based on the image captured by the imaging device.
また、本発明に係る金属材料曲がり量測定装置は、上記の発明において、前記曲がり量演算装置は、前記画像に基づいて、複数の前記形状特徴部の位置を演算する特徴部位置演算部と、複数の前記形状特徴部の位置に基づいて、前記金属材料の曲がり量を演算する曲がり量演算部と、を有すること特徴とするものである。 The metal material bending amount measuring device according to the present invention is characterized in that in the above invention, the bending amount calculation device has a feature position calculation unit that calculates the positions of the multiple shape feature parts based on the image, and a bending amount calculation unit that calculates the bending amount of the metal material based on the positions of the multiple shape feature parts.
また、本発明に係る金属材料曲がり量測定装置は、上記の発明において、前記特徴部位置演算部は、前記画像に基づいて、複数の前記形状特徴部の幅方向位置を決定する幅方向位置決定部と、複数の前記線状光の長手方向位置に関する情報が記憶された長手方向位置情報記憶部と、複数の前記形状特徴部の長手方向及び幅方向の二次元位置を演算する二次元位置演算部と、を有することを特徴とするものである。 The metal material bending amount measuring device according to the present invention is characterized in that in the above invention, the characteristic part position calculation unit has a width direction position determination unit that determines the width direction positions of the plurality of shape characteristic parts based on the image, a longitudinal direction position information storage unit that stores information on the longitudinal positions of the plurality of linear lights, and a two-dimensional position calculation unit that calculates the two-dimensional positions in the longitudinal direction and width direction of the plurality of shape characteristic parts.
本発明に係る金属材料曲がり量測定方法、及び、金属材料曲がり量測定装置は、金属材料の曲がり量の測定精度を向上させ、かつ高能率に測定することができるという効果を奏する。 The method and device for measuring the amount of bending of metal materials according to the present invention have the effect of improving the accuracy of measuring the amount of bending of metal materials and enabling highly efficient measurement.
以下に、本発明に係る金属材料曲がり量測定方法、及び、金属材料曲がり量測定装置の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、本発明に係る金属材料曲がり量測定方法、及び、金属材料曲がり量測定装置によって、計測対象の金属材料が搬送ライン上を搬送中のときに曲がり量を計測する場合を例に挙げて説明するが、計測対象の金属材料がオンラインまたはオフラインで停止中に曲がり量を計測する場合にも本発明を適用できる。また、本実施形態においては、金属材料として長尺な形鋼などの鋼材を例に挙げて説明するが、例えば、形状特徴部を有する長尺なアルミニウム材などの他の金属材料においても本発明を適用することができる。 Below, an embodiment of the metal material bending amount measuring method and metal material bending amount measuring device according to the present invention will be described. Note that the present invention is not limited to this embodiment. For example, in this embodiment, a case will be described in which the bending amount of the metal material to be measured is measured while the metal material to be measured is being transported on a transport line using the metal material bending amount measuring method and metal material bending amount measuring device according to the present invention, but the present invention can also be applied to a case in which the bending amount of the metal material to be measured is measured while the metal material is stopped online or offline. Also, in this embodiment, a steel material such as a long steel section will be described as an example of the metal material, but the present invention can also be applied to other metal materials such as a long aluminum material having a shape feature.
図1は、実施形態に係る鋼材曲がり量測定装置1の概略構成を示した図である。図2は、カメラ12の水平方向における視野FVの一例を示した図である。図3は、カメラ12の鉛直方向における視野FVの一例を示した図である。
Figure 1 is a diagram showing the schematic configuration of a steel bending
図1に示すように、実施形態に係る鋼材曲がり量測定装置1は、複数の線状光源11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11hと、撮像機器であるカメラ12と、演算処理装置13とを備えている。
As shown in FIG. 1, the steel bending
実施形態に係る鋼材曲がり量測定装置1は、例えば、熱間圧延後に、複数の搬送ローラ3によって形成された搬送ライン上を、形状特徴部が上側となって(形状特徴部が上方から認識可能に)載置されて搬送される金属材料である鋼材2の曲がり量を測定するものである。なお、実施形態に係る鋼材曲がり量測定装置1によって曲がりを測定させる測定対象の鋼材2としては、例えば、山形鋼やH形鋼や鋼矢板などのような特徴的な形状を有する形鋼である。ここでは、鋼材2として不等辺不等厚山形鋼(NAB)の曲がりを、実施形態に係る鋼材曲がり量測定装置1によって測定する場合について説明するが、H形鋼や鋼矢板などの他の形鋼の曲がりを測定する場合も同様である。不等辺不等厚山形鋼の形状特徴部としては、例えば、長さの異なる2辺の互いの端部が直角に接続されて形成された角部(山部)である。
The steel bending
複数の線状光源11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11hは、それぞれラインLED照明と集光レンズとを組み合わせて構成されている。複数の線状光源11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11hは、それぞれ搬送ライン上に設定された所定の測定領域であって、搬送ライン上を搬送される鋼材2の上方に位置し、鋼材2の長手方向に鋼材進行方向で前方から後方に向かって所定間隔をあけて配置されている。なお、複数の線状光源11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11hの配置間隔は、測定精度や設置場所によって任意に変更可能であるが等間隔であることが好ましい。また、図1では、8個の線状光源11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11hを配置しているが、これに限定されるものではなく、少なくとも3個以上配置すればよい。
Each of the
複数の線状光源11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11hは、搬送ライン上に設定された所定の測定領域に搬送された鋼材2の上方から、鋼材2の長手方向の複数箇所において形状特徴部を含むように鋼材2に向かって、鋼材2の長手方向に直交する方向である幅方向に延びる線状光LLa,LLb,LLc,LLd,LLe,LLf,LLg,LLhを照射する。言い換えると、複数の線状光源11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11hは、形状特徴部を含むように鋼材2に向かって線状光LLa,LLb,LLc,LLd,LLe,LLf,LLg,LLhを照射できる位置に設置されている。
The multiple
なお、以下の説明において、複数の線状光源11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11hを特に区別しない場合には、単に線状光源11とも記す。また、線状光LLa,LLb,LLc,LLd,LLe,LLf,LLg,LLhを特に区別しない場合には、単に線状光LLとも記す。
In the following description, when there is no particular distinction between the multiple
カメラ12は、図1に示すように、搬送ライン上に設定された所定の測定領域に搬送された鋼材2に対して、鋼材2の長手方向の先端よりも鋼材進行方向で前方であって、鋼材2よりも上方に位置するように配置されている。また、カメラ12は、鋼材2の長手方向及び幅方向の全ての部分が視野FVに入るように向きが設定されている。
As shown in FIG. 1, the
ここで、実施形態に係る鋼材曲がり量測定装置1が曲がり量を測定する測定対象の鋼材2としては、例えば、鋼材2の長手方向の長さL1が6[m]~24[m]であり、鋼材2の幅方向の長さが200[mm]~500[mm]である形鋼としている。この場合のカメラ12の設置位置については、図2に示すように、カメラ中心から鋼材2の長手方向に5[m](図2中の距離L2)の位置にて鋼材2の幅方向に幅1[m](図2中の幅W1)の視野FVを確保でき、且つ、カメラ中心から鋼材2の長手方向に9[m](図2中の距離L3)の位置にて鋼材2の幅方向に幅5.8[m](図2中の幅W2)の視野FVを確保することができる、カメラ12における視野FVの水平角度Φ1が得られる位置とする。
Here, the
また、図3に示すように、カメラ12の光軸OXが鋼材2を望む視野角度Φ2は、鉛直方向に対して鋼材2の前方から後方に向かって86.7[°]の角度となるようにカメラ12を設置する。これにより、カメラ中心から鋼材2の長手方向に29[m](図3の距離L)の位置までの視野FVを確保することができる。なお、カメラ12に波長フィルターを挿入することによって、鋼材2の長手方向における複数箇所の照射部で反射されたレーザ光(反射光)のみを撮像できる手法とする。
As shown in Figure 3, the
カメラ12は、複数の線状光源11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11hから線状光LLa,LLb,LLc,LLd,LLe,LLf,LLg,LLhが照射された鋼材2の長手方向における複数の照射部を含むように鋼材2の全体を撮像する。カメラ12が撮像した画像のデータは、有線または無線によって演算処理装置13に送信される。
The
なお、実施形態に係る鋼材曲がり量測定装置1において、カメラ12の設置位置の種々の条件は、測定対象の鋼材2のサイズやカメラ12の視野角が異なれば、適宜に変更されるものであり、少なくともカメラ12の視野FVに測定対象の鋼材2の全長及び全幅が入るように、カメラ12の仕様とカメラ12の設置位置とが決められることはいうまでもない。また、カメラ12は、複数の照射部を含むように鋼材2の全体を撮像することができれば、鋼材2の長手方向で前方または後方のどちらの上方に配置されていてもよい。
In the steel bending
演算処理装置13は、例えば、ワークステーションやパーソナルコンピュータ等の汎用コンピュータであり、カメラ12から受信した画像データを用いて、鋼材2の曲がり量演算処理を実施する。
The
図4は、演算処理装置13の概略構成を示したブロック図である。図4に示すように、演算処理装置13は、特徴部位置演算部130と曲がり演算部131とを有している。
Figure 4 is a block diagram showing the schematic configuration of the
特徴部位置演算部130は、鋼材2の長手方向の複数箇所において、鋼材2における形状特徴部の長手方向位置及び幅方向位置を演算する。また、特徴部位置演算部130は、幅方向位置決定部1301と、長手方向位置情報記憶部1302と、二次元位置演算部1303とを有している。幅方向位置決定部1301は、カメラ12によって撮像された画像(カメラ12から受信した画像データ)から鋼材2における形状特徴部の幅方向位置を決定する。長手方向位置情報記憶部1302には、線状光LL(照射部)の長手方向位置に関する情報が記憶されている。二次元位置演算部1303は、鋼材2における形状特徴部の長手方向及び幅方向の二次元位置を演算する。
The characteristic part position calculation unit 130 calculates the longitudinal and widthwise positions of the shape characteristic part in the
曲がり演算部131は、特徴部位置演算部130で演算された複数の形状特徴部の位置情報から鋼材2の曲がり量を演算する。
The bending calculation unit 131 calculates the amount of bending of the
次に、実施形態に係る鋼材曲がり量測定装置1に適用される、実施形態に係る鋼材曲がり量測定方法について説明する。
Next, we will explain the steel bend amount measurement method according to the embodiment, which is applied to the steel bend
図5は、実施形態に係る鋼材の曲がり量測定方法が有する工程の一例を示したフローチャートである。図6は、形状特徴部位置測定工程の一例を示したフローチャートである。図7は、曲がり量演算工程の一例を示したフローチャートである。 Figure 5 is a flowchart showing an example of the process of the method for measuring the amount of bending of steel material according to the embodiment. Figure 6 is a flowchart showing an example of the process for measuring the position of a shape characteristic part. Figure 7 is a flowchart showing an example of the process for calculating the amount of bending.
実施形態に係る鋼材曲がり量測定方法は、図5に示すように、形状特徴部位置測定工程と曲がり量演算工程とを有している。また、図6に示すように、形状特徴部位置測定工程は、照射工程と撮像工程と幅方向位置決定工程とを有している。また、図7に示すように、曲がり量演算工程は、実座標演算工程と実曲がり量演算工程とを有している。そして、実施形態に係る鋼材曲がり量測定方法では、形状特徴部位置測定工程を実施し、その後、曲がり量演算工程を実施することによって、鋼材2の曲がり量を測定する。
As shown in FIG. 5, the method for measuring the amount of bending of steel material according to the embodiment includes a shape characteristic part position measurement process and a bending amount calculation process. As shown in FIG. 6, the shape characteristic part position measurement process includes an irradiation process, an imaging process, and a width direction position determination process. As shown in FIG. 7, the bending amount calculation process includes an actual coordinate calculation process and an actual bending amount calculation process. In the method for measuring the amount of bending of steel material according to the embodiment, the shape characteristic part position measurement process is performed, and then the bending amount calculation process is performed to measure the amount of bending of
具体的に、実施形態に係る鋼材曲がり量測定方法では、図5に示すように、まず、形状特徴部位置測定工程を実行する(ステップS1)。次に、演算処理装置13は、図6に示すように、形状特徴部位置測定工程を開始すると、まず、搬送ライン上に設定された所定の測定領域に搬送された鋼材2の長手方向の複数箇所において、鋼材2の幅方向に複数の線状光源11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11hから線状光LLa,LLb,LLc,LLd,LLe,LLf,LLg,LLhを照射する照射工程を実行する(ステップS11)。また、この照射工程では、測定対象の鋼材2が、搬送ライン上に設定された所定の測定領域に搬送されたことを、不図示の鋼材検知センサによって検知して、その検知したことを示す信号を、鋼材検知センサから演算処理装置13に出力する。
Specifically, in the steel material bending amount measurement method according to the embodiment, as shown in FIG. 5, first, a shape characteristic part position measurement process is performed (step S1). Next, as shown in FIG. 6, when the
なお、複数の線状光源11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11hは、鋼材2が前記所定の測定領域に搬送されたか否かにかかわらず、線状光LLa,LLb,LLc,LLd,LLe,LLf,LLg,LLhを常時照射しているが、これに限定されるものではない。例えば、鋼材検知センサによって鋼材2が所定の測定領域に搬送されたことが検知されたら、演算処理装置13によって複数の線状光源11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11hから線状光LLa,LLb,LLc,LLd,LLe,LLf,LLg,LLhを照射するようにしてもよい。
The multiple linear
次に、演算処理装置13は、鋼材検知センサから受信した前記信号に基づいて、所定のタイミングでトリガー信号をカメラ12に出力し、複数の照射部を含む鋼材2の全体をカメラ12によって撮像する撮像工程を実行する(ステップS12)。また、この撮像工程では、カメラ12から演算処理装置13に画像データが有線または無線によって送信され、演算処理装置13の記憶部、例えば、長手方向位置情報記憶部1302に画像データが記憶される。
Next, the
次に、演算処理装置13は、カメラ12から受信した画像データに基づいて、複数箇所の照射部における鋼材2の形状特徴部の幅方向位置をそれぞれ求める幅方向位置決定工程を実行する(ステップS13)。
Next, the
まず、演算処理装置13は、図8(a)に示すように、カメラ12から受信した画像データに対してラベリング処理を行うことにより、線状光LLに対応する色情報が存在する画素が隣り合って繋がった画素の塊を1つの照射部として認識し、複数の線状光源11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11hがそれぞれ照射された複数の照射部31,32,33,34,35,36,37,38を抽出する。
First, as shown in FIG. 8(a), the
また、このように抽出された複数の照射部31,32,33,34,35,36,37,38には、複数の形状特徴部P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8がそれぞれ属している。なお、複数の形状特徴部P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8は、鋼材2の長手方向に鋼材進行方向で前方から後方に向かって、1番目~8番目の順番とする。
The
次に、演算処理装置13は、抽出した照射部の画像データについて、v軸方向で最小値となる最小画素を算出することによって、その最小画素のu軸方向の値を特定し、当該照射部に属する形状特徴部の幅方向位置(鋼材2の幅方向における位置)を決定する。ここで、線状光源の照射された測定対象鋼材の照射部の画素位置を横軸u、縦軸vとして位置を特定している(図8参照)。また、ここでは、原点を左上端点としているので、図8においては、uは右方向に、vは下方向に向かって数値が増加する座標系としている。そして、これにより、形状特徴部のv軸方向(鋼材2の長手方向)及びu軸方向(鋼材2の幅方向)の二次元位置の座標が決定される。
Next, the
例えば、図8(b)及び図8(c)に示すように、抽出した形状特徴部P1が属する照射部31の画像データに基づいて、v軸方向で最小値v0となる最小画素を算出し、その最小画素のu軸方向の値u0を特定し、照射部31に属する形状特徴部P1の幅方向位置を決定する。また、これにより、形状特徴部P1のv軸方向(鋼材2の長手方向)及びu軸方向(鋼材2の幅方向)の二次元位置の座標(v0,u0)が決定される。
8(b) and 8(c), the minimum pixel having the minimum value v0 in the v-axis direction is calculated based on the image data of the
このようにして、複数の照射部31,32,33,34,35,36,37,38のそれぞれに属する複数の形状特徴部P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8のそれぞれの幅方向位置を決定し、複数の形状特徴部P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8のv軸方向(鋼材2の長手方向)及びu軸方向(鋼材2の幅方向)の二次元位置の座標を決定した後、演算処理装置13は、形状特徴部位置測定工程を終了し、図5に示すように、曲がり量演算工程を実行する(ステップS2)。
In this way, the width direction positions of the multiple shape characteristic parts P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, and P8 belonging to each of the
図7に示すように、演算処理装置13は、曲がり量演算工程を開始すると、まず、形状特徴部の幅方向位置と、形状特徴部が属する照射部の長手方向位置の情報と、鋼材2の幅方向の長さとに基づいて、形状特徴部の実座標を演算する実座標演算工程を実行する(ステップS21)。
As shown in FIG. 7, when the
この実座標演算工程では、例えば、搬送ラインで複数の搬送ローラ3によって形成される搬送面からカメラ12までの高さをA、鋼材2の長手方向におけるカメラ12と線状光源11との間の距離をB、カメラ12の水平角度をΦ1(図2参照)、鋼材2の幅方向(u軸方向)のカメラ分解能(u軸方向の画素数)をz、形状特徴部を示す画素の鋼材2の幅方向における座標(形状特徴部の幅方向位置)をu0としたとき、下記数式(1)で表せる実際位置変換式によって、形状特徴部を示す画素のu軸方向(鋼材2の幅方向)の座標(前記最小画素のv軸方向の最小値の位置のuの値)を、搬送ライン上に設定された所定の測定領域での鋼材2の幅方向における実際位置(実座標)Xに変換することができる。なお、形状特徴部を示す画素の鋼材2の長手方向における実際位置(実座標)Yは、線状光源11の設置位置から換算できる。
In this actual coordinate calculation process, for example, when the height from the conveying surface formed by the conveying
次に、演算処理装置13は、演算した各形状特徴部の鋼材2の長手方向における実際位置(実座標)に基づいて、各形状特徴部での実際の曲がり量を演算する実曲がり量演算工程を実行する(ステップS22)。
Next, the
図9は、各形状特徴部での実際の曲がり量の算出方法の一例を示した図である。 Figure 9 shows an example of how to calculate the actual amount of bending at each shape feature.
実曲がり量演算工程では、例えば、図9に示すように、まず、1番目の形状特徴部P1を基準にして、1番目の形状特徴部P1の中心と8番目の形状特徴部P8の中心とを結ぶ直線LN1と、1番目の形状特徴部P1の中心を通り鋼材2の幅方向に平行な直線と、でなす角の角度θを算出する。具体的には、1番目の形状特徴部P1の中心と8番目の形状特徴部P8の中心との間の鋼材2の幅方向における距離をXとし、1番目の形状特徴部P1の中心と8番目の形状特徴部P8の中心との間の鋼材2の長手方向における距離をYとして、角度θを下記数式(2)によって算出する。
In the actual bending amount calculation process, as shown in FIG. 9, for example, the first shape characteristic portion P1 is used as a reference to calculate the angle θ between a straight line LN1 connecting the center of the first shape characteristic portion P1 and the center of the eighth shape characteristic portion P8, and a straight line that passes through the center of the first shape characteristic portion P1 and is parallel to the width direction of the
その後、同様の考え方によって、1番目の形状特徴部P1に対して8番目の形状特徴部P8以外の残りの2番目~7番目の形状特徴部P2,P3,P4,P5,P6,P7のそれぞれについて、1番目の形状特徴部P1と算出対象の形状特徴部とを結ぶ直線と、1番目の形状特徴部P1の中心を通り鋼材2の幅方向に平行な直線と、でなす角の角度θ’を算出する。具体的には、1番目の形状特徴部P1の中心と4番目の形状特徴部P4の中心との間の鋼材2の幅方向における距離をX’とし、1番目の形状特徴部P1の中心と4番目の形状特徴部P4の中心との間の鋼材2の長手方向における距離Y’として、角度θ’を下記数式(3)によって算出する。
After that, using a similar approach, for each of the remaining second to seventh shape characteristic parts P2, P3, P4, P5, P6, and P7 other than the eighth shape characteristic part P8, with respect to the first shape characteristic part P1, the angle θ' between the straight line connecting the first shape characteristic part P1 and the shape characteristic part to be calculated and the straight line passing through the center of the first shape characteristic part P1 and parallel to the width direction of the
そして、2番目~7番目の形状特徴部P2,P3,P4,P5,P6,P7について角度θ’を算出した後、1番目の形状特徴部P1に対する2番目~7番目の形状特徴部P2,P3,P4,P5,P6,P7の曲がり量rをそれぞれ算出する。なお、算出する曲がり量rは、1番目の形状特徴部P1と8番目の形状特徴部P8とを基準にして、1番目の形状特徴部P1の中心と8番目の形状特徴部P8の中心とを結ぶ直線LN1に対して垂直方向で、どれだけずれた位置に位置するかを表すものであり、算出対象の形状特徴部の中心から前記直線LN1に下ろした垂線の長さとなる。よって、前記直線LN1上に形状特徴部の中心が位置すれば、その形状特徴部については曲がりが生じておらず、曲がり量rが0である。 After calculating the angle θ' for the second to seventh shape feature portions P2, P3, P4, P5, P6, and P7, the amount of bending r of each of the second to seventh shape feature portions P2, P3, P4, P5, P6, and P7 relative to the first shape feature portion P1 is calculated. The calculated amount of bending r indicates how far the first shape feature portion P1 and the eighth shape feature portion P8 are shifted in the perpendicular direction to the line LN1 connecting the center of the first shape feature portion P1 and the center of the eighth shape feature portion P8, based on the first shape feature portion P1 and the eighth shape feature portion P8, and is the length of the perpendicular line drawn from the center of the shape feature portion to be calculated to the line LN1. Therefore, if the center of a shape feature portion is located on the line LN1, no bending occurs for that shape feature portion, and the amount of bending r is 0.
ここで、図9に示すように、1番目の形状特徴部P1の中心を通り鋼材2の長手方向と平行な直線Bを基準にして、鋼材2の前方から見て鋼材2の幅方向で左側であるN側に、算出対象の形状特徴部の中心が位置する場合、言い換えると、算出対象の形状特徴部の中心がN側且つ8番目の形状特徴部P8の中心がS側に位置する場合、当該算出対象の形状特徴部については、下記数式(4)によって曲がり量rを算出する。
As shown in FIG. 9, when the center of the shape characteristic part to be calculated is located on the N side, which is the left side in the width direction of the
一方、図10に示すように、前記直線Bを基準にして、鋼材2の前方から見て鋼材2の幅方向で右側であるS側に、算出対象の形状特徴部の中心が位置する場合、言い換えると、算出対象の形状特徴部の中心がS側且つ8番目の形状特徴部P8の中心がS側に位置する場合、当該算出対象の形状特徴部については、下記数式(5)によって曲がり量rを算出する。
On the other hand, as shown in FIG. 10, when the center of the shape characteristic part to be calculated is located on the S side, which is the right side in the width direction of the
その後、演算処理装置13は、算出した2番目~7番目の形状特徴部P2,P3,P4,P5,P6,P7の実曲がり量rの大小を比較して、実曲がり量rの最大値を求める。そして、演算処理装置13は、実曲がり量rの最大値を鋼材2の曲がり量の演算結果として、演算処理装置13に設けられたディスプレイなどに出力する。これにより、演算処理装置13は、曲がり量演算工程を終了して、一連の制御を終了する。
Then, the
これにより、実施形態に係る鋼材曲がり量測定方法、及び、実施形態に係る鋼材曲がり量測定装置1では、鋼材2の曲がり量の測定精度を向上させることができる。また、鋼材2の全体を撮像して、形状特徴部に基づいて曲がり量を測定できるので、異なるサイズ、形状の鋼材2に対しても、大きな設定変更が不要であるため、短時間で測定ができ、能率低下を招くことなく、高能率の測定が実現できる。さらに、形状特徴部を有する長尺なアルミニウム材などの他の金属材料においても同様に、本発明の金属材料曲がり量測定方法、及び、金属材料曲がり量測定装置を適用することによって、曲がり量の測定精度を向上させ、かつ高能率化を実現することができる。
As a result, the method for measuring the amount of bending of steel material according to the embodiment and the
次に、本願発明者らは、計測対象の鋼材2である形鋼として、寸法の異なる2種類の不等辺不等厚山形鋼(NAB)と1種類のH形鋼とについて、同じ鋼材2に対して、実施形態に係る鋼材曲がり量測定装置1による曲がり量の計測と、作業者の手作業による曲がり量との計測を行った。その結果を、図11に示す。なお、図11に示す2本の破線は、実施形態に係る鋼材曲がり量測定装置1による曲がり量計測結果と、手測定結果との間で許容する誤差の上下限を示しており、±6[mm]の誤差を目標値としている。また、実施形態に係る鋼材曲がり量測定装置1による曲がり量の計測は、オンラインで搬送されている鋼材2に対して実施し、作業者の手作業による曲がり量の計測は、オフラインで停止している鋼材2に対して実施した。
Next, the inventors of the present application measured the amount of bending of the
図11に示すように、いずれの形鋼においても、実施形態に係る鋼材曲がり量測定装置1による曲がり量計測結果と手測定結果との誤差が、概ね目標値に収まっており、実施形態に係る鋼材曲がり量測定装置1によって、オンラインで鋼材2の曲がり量を適切に計測できることがわかる。
As shown in Figure 11, for all steel sections, the error between the bending amount measurement results obtained by the steel bending
1 鋼材曲がり量測定装置
2 鋼材
3 搬送ローラ
11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11h 線状光源
12 カメラ
13 演算処理装置
31,32,33,34,35,36,37,38 照射部
130 特徴部位置演算部
131 曲がり演算部
1301 幅方向位置決定部
1302 長手方向位置情報記憶部
1303 二次元位置演算部
REFERENCE SIGNS
Claims (4)
測定した複数の前記形状特徴部の位置に関する情報に基づいて、前記金属材料の曲がり量を演算する曲がり量演算工程と、
を有し、
前記形状特徴部位置測定工程は、
前記金属材料の長手方向の複数箇所において、前記長手方向に直交する方向である幅方向に線状光を照射する照射工程と、
前記金属材料の長手方向で前記金属材料よりも前方または後方であって、前記金属材料よりも上方に設置された撮像機器により、複数の前記線状光が照射された複数の照射部を含むように前記金属材料の全体を撮像する撮像工程と、
撮像された前記複数の照射部のそれぞれの画像データから前記複数の照射部にそれぞれ属する前記形状特徴部の幅方向位置を決定する幅方向位置決定工程と、
を有しており、
前記曲がり量演算工程は、
前記形状特徴部位置測定工程によって決定された複数の前記形状特徴部の幅方向位置と、前記幅方向位置が決定された前記形状特徴部が属する前記照射部の長手方向位置と、前記金属材料の幅方向の長さとに基づいて、前記形状特徴部の実座標を演算する実座標演算工程と、
前記形状特徴部の前記実座標に基づいて、前記金属材料の実際の曲がり量を演算する実曲がり量演算工程と、
を有することを特徴とする金属材料曲がり量測定方法。 a shape characteristic portion position measuring step of measuring positions of the shape characteristic portion at a plurality of points in a longitudinal direction of the metal material, the shape characteristic portion being placed on the metal material so that the shape characteristic portion can be recognized from above;
a bending amount calculation step of calculating a bending amount of the metal material based on information regarding the measured positions of the plurality of shape characteristic portions;
having
The shape feature portion position measuring step includes:
an irradiation step of irradiating linear light in a width direction perpendicular to the longitudinal direction of the metal material at a plurality of positions in the longitudinal direction of the metal material;
an imaging step of imaging the entire metal material so as to include a plurality of irradiation portions irradiated with a plurality of the linear light beams by an imaging device installed in front of or behind the metal material in the longitudinal direction of the metal material and above the metal material;
a width direction position determining step of determining width direction positions of the shape characteristic parts that belong to each of the plurality of irradiation parts from image data of each of the plurality of irradiation parts that have been captured;
It has
The bending amount calculation step includes:
an actual coordinate calculation step of calculating actual coordinates of the shape feature parts based on the width direction positions of the plurality of shape feature parts determined in the shape feature part position measurement step, the longitudinal direction positions of the irradiation unit to which the shape feature parts whose width direction positions have been determined belong, and the width direction length of the metal material;
an actual bending amount calculation step of calculating an actual bending amount of the metal material based on the actual coordinates of the shape characteristic portion;
A method for measuring the amount of bending of a metal material, comprising :
前記形状特徴部が、長さの異なる2辺の互いの端部が直角に接続されて形成された角部である、The shape characteristic portion is a corner portion formed by connecting ends of two sides having different lengths at a right angle.
ことを特徴とする請求項1に記載の金属材料曲がり量測定方法。2. The method for measuring the amount of bending of a metallic material according to claim 1.
前記金属材料の長手方向で前記金属材料よりも前方または後方であって、前記金属材料よりも上方に設置され、複数の前記線状光が照射された複数の照射部を含むように前記金属材料の全体を撮像するた撮像機器と、
前記撮像機器によって撮像された画像に基づいて、前記金属材料の曲がり量を演算する曲がり量演算装置と、
を備え、
前記曲がり量演算装置は、
前記画像に基づいて、複数の前記形状特徴部の位置を演算する特徴部位置演算部と、
複数の前記形状特徴部の位置に基づいて、前記金属材料の曲がり量を演算する曲がり量演算部と、
を有し、
前記特徴部位置演算部は、
前記画像に基づいて、複数の前記形状特徴部の幅方向位置を決定する幅方向位置決定部と、
複数の前記線状光の長手方向位置に関する情報が記憶された長手方向位置情報記憶部と、
複数の前記形状特徴部の長手方向及び幅方向の二次元位置を演算する二次元位置演算部と、
を有しており、
前記曲がり量演算装置は、前記特徴部位置演算部によって決定された複数の前記形状特徴部の幅方向位置と、前記幅方向位置が決定された前記形状特徴部が属する前記照射部の長手方向位置と、前記金属材料の幅方向の長さとに基づいて、前記形状特徴部の実座標を演算し、前記実座標に基づいて、前記金属材料の実際の曲がり量を演算する、
ことを特徴とする金属材料曲がり量測定装置。 a plurality of linear light sources arranged in a longitudinal direction, the linear light sources irradiating linear light in a width direction that is a direction perpendicular to the longitudinal direction, at a plurality of locations in the longitudinal direction of the metal material, the metal material being placed so that a shape characteristic portion is recognizable from above;
an imaging device that is installed in front of or behind the metal material in the longitudinal direction of the metal material and above the metal material, and that images the entire metal material so as to include a plurality of irradiation sections to which a plurality of the linear light beams are irradiated;
a bending amount calculation device that calculates a bending amount of the metal material based on the image captured by the imaging device;
Equipped with
The bending amount calculation device is
a feature position calculation unit that calculates positions of the plurality of shape feature portions based on the image;
a bending amount calculation unit that calculates a bending amount of the metal material based on positions of the plurality of shape characteristic portions;
having
The feature portion position calculation unit is
a width direction position determination unit that determines width direction positions of the plurality of shape characteristic features based on the image;
a longitudinal position information storage unit in which information regarding longitudinal positions of the plurality of linear lights is stored;
a two-dimensional position calculation unit that calculates two-dimensional positions in a longitudinal direction and a width direction of the plurality of shape characteristic portions;
It has
the bending amount calculation device calculates actual coordinates of the shape feature parts based on the width direction positions of the plurality of shape feature parts determined by the feature part position calculation unit, the longitudinal direction positions of the irradiation unit to which the shape feature parts whose width direction positions have been determined belong, and the width direction length of the metal material, and calculates an actual amount of bending of the metal material based on the actual coordinates.
1. A metal material bending amount measuring device comprising:
前記形状特徴部が、長さの異なる2辺の互いの端部が直角に接続されて形成された角部である、The shape characteristic portion is a corner portion formed by connecting ends of two sides having different lengths at a right angle.
ことを特徴とする請求項3に記載の金属材料曲がり量測定装置。4. The metallic material bending amount measuring device according to claim 3.
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