形状测定装置以及形状测定方法制造方法及图纸

即使在输送时发生高度方向的平行移动、绕长度方向轴的旋转以及绕宽度方向轴的旋转这三个干扰中的任一个的情况下，也更准确地测定被测定刚体的表面高度。本发明专利技术所涉及的形状测定装置利用形状测定用光切线、第一校正用光切线以及第二校正用光切线，其中，该形状测定用光切线是沿被测定刚体的宽度方向延伸的光切线，用于计算被测定刚体的表面形状，该第一校正用光切线与被测定刚体的长度方向平行且与形状测定用光切线交叉，用于对作用于被测定刚体的干扰的影响进行校正，该第二校正用光切线与被测定刚体的长度方向平行，且与形状测定用光切线交叉，且存在于被测定刚体的与第一校正用光切线不同的宽度方向位置。基于两种校正用光切线来估计形状测定用光切线与校正用光切线的交点处的干扰的大小，对根据形状测定用光切线得到的形状数据进行校正。

Shape measuring device and shape measurement method

Even in the case of three parallel disturbances in the height direction, the rotation around the length axis and the rotation around the width axis, the surface height of the measured rigid body is more accurately determined. The invention relates to a shape measuring device using shape measured by the light, the first light correction tangent tangent and second correction with light tangent, the shape of the light is measured by the light tangent tangent extends along the width direction of the rigid body is measured and used to calculate the rigid surface shape is determined, the first correction in the length direction light is parallel to the tangent line and determination of rigid body and shape measured by the light effect on the tangent intersection, for in the rigid body is measured for interference correction, the correction for the length of second light and measured parallel to the tangent rigid body, and the shape was determined by light tangent cross, and exist in the rigid body is measured with the first for the calibration of different width position light tangent. Based on the two corrections, we use optical tangent to estimate the size of the interference between the optical tangent line and the corrected tangent line for the shape measurement, and calibrate the shape data based on the shape tangent.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】形状测定装置以及形状测定方法
本专利技术涉及一种形状测定装置以及形状测定方法。
技术介绍
作为钢铁半成品的板坯(slab)、利用所述板坯制造的厚板等在其制造过程中在由多个辊构成的制造线上被输送。此时，为了测定这些板坯或厚板等刚体的表面高度，利用所谓的光切法进行形状测定。然而，在板坯或厚板之类的刚体在制造线上被输送时，存在以下问题：因刚体的上下移动、旋转(下面称为“干扰”。)引起的表面高度的变动会叠加于所测定的表面高度，无法测定真正的表面高度。为了应对上述问题，在下面的专利文献1所示的技术中，提出了以下内容：除了在被测定刚体的宽度方向上形成的原本的用于形状测定的光切线以外，还在相对于该光切线倾斜的方向(彼此不平行的方向)上形成另外的光切线。在所述技术中，分别对不同的长度方向位置、不同的宽度方向位置的多个点，各实施两次测定，该测定是本应具有相同的表面高度的被测定刚体的同一点的测定。之后，通过优化计算来推导出使上述多个点的表面高度一致得最好的干扰(上下移动、旋转)的大小，从测定结果去除干扰的影响。专利文献1：日本特开2013-221799号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在上述专利文献1所示的技术中，当在各测定点的表面高度测定中测定误差大时，优化计算有时没有正确地收敛。另外，上述专利文献1所示的技术存在以下问题：在有可能作为干扰而存在的上下移动(高度方向的平行移动)、绕长度方向轴的旋转、绕宽度方向轴的旋转这三个同时存在的情况下，在测定结果中叠加有误差。因此，本专利技术是鉴于上述问题而完成的，本专利技术的目的在于提供一种即使在输送时发生高度方向的平行移动、绕长度方向轴的旋转以及绕宽度方向轴的旋转这三个干扰中的任一个的情况下也能够更准确地测定被测定刚体的表面高度的形状测定装置以及形状测定方法。用于解决问题的方案为了解决上述问题，根据本专利技术的某个观点，提供一种形状测定装置，利用多道线状激光的多个光切线来测定被测定刚体的形状，所述多道线状激光是从沿着该被测定刚体的长度方向相对于该被测定刚体进行相对移动的多个线状激光光源照射到所述被测定刚体的表面的激光，所述形状测定装置具备：摄像装置，其对沿着长度方向相对移动的所述被测定刚体的表面照射三道所述线状激光，并且以规定的长度方向间隔对三道所述线状激光的来自所述被测定刚体的表面的反射光进行拍摄；以及运算处理装置，其对通过所述摄像装置拍摄到的与所述光切线有关的摄像图像实施图像处理，来计算所述被测定刚体的表面形状，其中，所述摄像装置具有：第一线状激光光源，其射出用于计算所述被测定刚体的表面形状的形状测定用光切线，该形状测定用光切线是沿所述被测定刚体的宽度方向延伸的所述光切线；第二线状激光光源，其射出用于对作用于所述被测定刚体的干扰的影响进行校正的第一校正用光切线，该第一校正用光切线与所述被测定刚体的长度方向平行，且与所述形状测定用光切线交叉；第三线状激光光源，其射出用于对作用于所述被测定刚体的干扰的影响进行校正的第二校正用光切线，该第二校正用光切线与所述被测定刚体的长度方向平行，且与所述形状测定用光切线交叉，且存在于所述被测定刚体的与所述第一校正用光切线不同的宽度方向位置；第一摄像机，其在与规定的长度方向间隔对应的各时刻对所述形状测定用光切线进行拍摄，生成各时刻的各个所述形状测定用光切线的摄像图像；以及第二摄像机，其在与规定的长度方向间隔对应的各时刻对所述校正用光切线进行拍摄，生成各时刻的各个所述校正用光切线的摄像图像，所述运算处理装置具有：形状数据计算部，其基于由所述第一摄像机生成的各时刻的所述形状测定用光切线的摄像图像，来计算表现出所述被测定刚体的表面的三维形状、且叠加有因所述干扰引起的测定误差的形状数据；干扰估计部，其使用所述第一校正用光切线的摄像图像来对该第一校正用光切线的不同的长度方向位置的多个点实施高度变化值获取处理，并且，使用所述第二校正用光切线的摄像图像来对该第二校正用光切线的不同的长度方向位置的多个点实施所述高度变化值获取处理，其中，该高度变化值获取处理是根据在不同的两个时刻针对所述被测定刚体的同一位置获取到的与所述被测定刚体的表面高度有关的高度测定值来获取该位置处的因所述干扰引起的高度变化值的处理，所述干扰估计部利用根据所述第一校正用光切线的摄像图像得到的多个因所述干扰引起的高度变化值以及根据所述第二校正用光切线的摄像图像得到的多个因所述干扰引起的高度变化值，来估计所述形状数据中叠加的因所述干扰引起的高度变动量；以及校正部，其通过从所述形状数据减去所述高度变动量，来对因所述干扰引起的测定误差进行校正。优选的是，所述干扰估计部对所述第一校正用光切线上的多个点处的因所述干扰引起的高度变化值进行直线近似，来估计该直线与所述形状测定用光切线的交点处的因所述干扰引起的高度变化值，所述干扰估计部对所述第二校正用光切线上的多个点处的因所述干扰引起的高度变化值进行直线近似，来估计该直线与所述形状测定用光切线的交点处的因所述干扰引起的高度变化值，所述干扰估计部利用将两个所述交点处的因所述干扰引起的高度变化值连接的直线，来估计所述高度变动量。优选的是，所述第一摄像机和所述第二摄像机在与规定的长度方向间隔对应的各时刻进行拍摄，来分别生成N张(N为2以上的整数。)摄像图像，所述干扰估计部假设第一张摄像图像中未产生所述干扰，来计算所述高度变动量。优选的是，对所述第一摄像机和所述第二摄像机的拍摄定时进行控制，使得所述第二摄像机在彼此相邻的拍摄时刻拍摄到的摄像图像中存在共同照射区域，该共同照射区域是所述被测定刚体的被共同地照射所述校正用光切线的部分，所述干扰估计部针对所述第一校正用光切线和所述第二校正用光切线各自的与所述共同照射区域相当的所述多个点，计算因所述干扰引起的高度变化值。优选的是，所述干扰估计部使用根据所述第二摄像机的第i+1张(i＝1，2，…，N-1)摄像图像得到的包含所述高度变化值的表观的表面高度以及根据所述第二摄像机的第i张摄像图像得到的、去除该摄像图像的所述共同照射区域中的所述高度变化值后的表面高度，来计算所述第i+1张摄像图像中的所述高度变化值以及去除该高度变化值后的表面高度。优选的是，所述干扰估计部以所述第二摄像机的第一张摄像图像为基准，来计算所述第二摄像机的第i张(i＝2，…，N)摄像图像中的所述高度变化值。优选的是，所述第一线状激光光源、所述第二线状激光光源以及所述第三线状激光光源被配设成各个光源的光轴与由所述被测定刚体的长度方向及宽度方向规定的平面垂直。优选的是，所述第一摄像机的光轴与所述第一线状激光光源的光轴所成的角、所述第二摄像机的视线与所述第二线状激光光源的光轴所成的角以及所述第二摄像机的视线与所述第三线状激光光源的光轴所成的角相互独立地为30度以上且60度以下。另外，为了解决上述问题，根据本专利技术的另一观点，提供一种形状测定方法，利用多道线状激光的多个光切线来测定被测定刚体的形状，所述多道线状激光是从沿着该被测定刚体的长度方向相对于该被测定刚体进行相对移动的多个线状激光光源照射到所述被测定刚体的表面的激光，所述形状测定方法包括以下步骤：摄像步骤，从摄像装置对沿着长度方向相对移动的所述被测定刚体的表面照射三道所述光切线，以规定的长度方向间隔对三道所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形状测定装置，利用多道线状激光的多个光切线来测定被测定刚体的形状，所述多道线状激光是从沿着该被测定刚体的长度方向相对于该被测定刚体进行相对移动的多个线状激光光源照射到所述被测定刚体的表面的激光，所述形状测定装置具备：摄像装置，其对沿着长度方向相对移动的所述被测定刚体的表面照射三道所述线状激光，并且以规定的长度方向间隔对三道所述线状激光的来自所述被测定刚体的表面的反射光进行拍摄；以及运算处理装置，其对通过所述摄像装置拍摄到的与所述光切线有关的摄像图像实施图像处理，来计算所述被测定刚体的表面形状，其中，所述摄像装置具有：第一线状激光光源，其射出用于计算所述被测定刚体的表面形状的形状测定用光切线，该形状测定用光切线是沿所述被测定刚体的宽度方向延伸的所述光切线；第二线状激光光源，其射出用于对作用于所述被测定刚体的干扰的影响进行校正的第一校正用光切线，该第一校正用光切线与所述被测定刚体的长度方向平行，且与所述形状测定用光切线交叉；第三线状激光光源，其射出用于对作用于所述被测定刚体的干扰的影响进行校正的第二校正用光切线，该第二校正用光切线与所述被测定刚体的长度方向平行，且与所述形状测定用光切线交叉，且存在于所述被测定刚体的与所述第一校正用光切线不同的宽度方向位置；第一摄像机，其在与规定的长度方向间隔对应的各时刻对所述形状测定用光切线进行拍摄，生成各时刻的各个所述形状测定用光切线的摄像图像；以及第二摄像机，其在与规定的长度方向间隔对应的各时刻对所述校正用光切线进行拍摄，生成各时刻的各个所述校正用光切线的摄像图像，所述运算处理装置具有：形状数据计算部，其基于由所述第一摄像机生成的各时刻的所述形状测定用光切线的摄像图像，来计算表现出所述被测定刚体的表面的三维形状、且叠加有因所述干扰引起的测定误差的形状数据；干扰估计部，其使用所述第一校正用光切线的摄像图像来对该第一校正用光切线的不同的长度方向位置的多个点实施高度变化值获取处理，并且，使用所述第二校正用光切线的摄像图像来对该第二校正用光切线的不同的长度方向位置的多个点实施所述高度变化值获取处理，其中，该高度变化值获取处理是根据在不同的两个时刻针对所述被测定刚体的同一位置获取到的与所述被测定刚体的表面高度有关的高度测定值来获取该位置处的因所述干扰引起的高度变化值的处理，所述干扰估计部利用根据所述第一校正用光切线的摄像图像得到的多个因所述干扰引起的高度变化值以及根据所述第二校正用光切线的摄像图像得到的多个因所述干扰引起的高度变化值，来估计所述形状数据中叠加的因所述干扰引起的高度变动量；以及校正部，其通过从所述形状数据减去所述高度变动量，来对因所述干扰引起的测定误差进行校正。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.22 JP 2015-0875171.一种形状测定装置，利用多道线状激光的多个光切线来测定被测定刚体的形状，所述多道线状激光是从沿着该被测定刚体的长度方向相对于该被测定刚体进行相对移动的多个线状激光光源照射到所述被测定刚体的表面的激光，所述形状测定装置具备：摄像装置，其对沿着长度方向相对移动的所述被测定刚体的表面照射三道所述线状激光，并且以规定的长度方向间隔对三道所述线状激光的来自所述被测定刚体的表面的反射光进行拍摄；以及运算处理装置，其对通过所述摄像装置拍摄到的与所述光切线有关的摄像图像实施图像处理，来计算所述被测定刚体的表面形状，其中，所述摄像装置具有：第一线状激光光源，其射出用于计算所述被测定刚体的表面形状的形状测定用光切线，该形状测定用光切线是沿所述被测定刚体的宽度方向延伸的所述光切线；第二线状激光光源，其射出用于对作用于所述被测定刚体的干扰的影响进行校正的第一校正用光切线，该第一校正用光切线与所述被测定刚体的长度方向平行，且与所述形状测定用光切线交叉；第三线状激光光源，其射出用于对作用于所述被测定刚体的干扰的影响进行校正的第二校正用光切线，该第二校正用光切线与所述被测定刚体的长度方向平行，且与所述形状测定用光切线交叉，且存在于所述被测定刚体的与所述第一校正用光切线不同的宽度方向位置；第一摄像机，其在与规定的长度方向间隔对应的各时刻对所述形状测定用光切线进行拍摄，生成各时刻的各个所述形状测定用光切线的摄像图像；以及第二摄像机，其在与规定的长度方向间隔对应的各时刻对所述校正用光切线进行拍摄，生成各时刻的各个所述校正用光切线的摄像图像，所述运算处理装置具有：形状数据计算部，其基于由所述第一摄像机生成的各时刻的所述形状测定用光切线的摄像图像，来计算表现出所述被测定刚体的表面的三维形状、且叠加有因所述干扰引起的测定误差的形状数据；干扰估计部，其使用所述第一校正用光切线的摄像图像来对该第一校正用光切线的不同的长度方向位置的多个点实施高度变化值获取处理，并且，使用所述第二校正用光切线的摄像图像来对该第二校正用光切线的不同的长度方向位置的多个点实施所述高度变化值获取处理，其中，该高度变化值获取处理是根据在不同的两个时刻针对所述被测定刚体的同一位置获取到的与所述被测定刚体的表面高度有关的高度测定值来获取该位置处的因所述干扰引起的高度变化值的处理，所述干扰估计部利用根据所述第一校正用光切线的摄像图像得到的多个因所述干扰引起的高度变化值以及根据所述第二校正用光切线的摄像图像得到的多个因所述干扰引起的高度变化值，来估计所述形状数据中叠加的因所述干扰引起的高度变动量；以及校正部，其通过从所述形状数据减去所述高度变动量，来对因所述干扰引起的测定误差进行校正。2.根据权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，所述干扰估计部对所述第一校正用光切线上的多个点处的因所述干扰引起的高度变化值进行直线近似，来估计该直线与所述形状测定用光切线的交点处的因所述干扰引起的高度变化值，所述干扰估计部对所述第二校正用光切线上的多个点处的因所述干扰引起的高度变化值进行直线近似，来估计该直线与所述形状测定用光切线的交点处的因所述干扰引起的高度变化值，所述干扰估计部利用将两个所述交点处的因所述干扰引起的高度变化值连接的直线，来估计所述高度变动量。3.根据权利要求1或2所述的形状测定装置，其特征在于，所述第一摄像机和所述第二摄像机在与规定的长度方向间隔对应的各时刻进行拍摄，来分别生成N张摄像图像，其中，N为2以上的整数，所述干扰估计部假设第一张摄像图像中未产生所述干扰，来计算所述高度变动量。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的形状测定装置，其特征在于，对所述第一摄像机和所述第二摄像机的拍摄定时进行控制，使得所述第二摄像机在彼此相邻的拍摄时刻拍摄到的摄像图像中存在共同照射区域，该共同照射区域是所述被测定刚体的被共同地照射所述校正用光切线的部分，所述干扰估计部针对所述第一校正用光切线和所述第二校正用光切线各自的与所述共同照射区域相当的所述多个点，计算因所述干扰引起的高度变化值。5.根据权利要求4所述的形状测定装置，其特征在于，所述干扰估计部使用根据所述第二摄像机的第i+1张摄像图像得到的包含所述高度变化值的表观的表面高度以及根据所述第二摄像机的第i张摄像图像得到的、去除该摄像图像的所述共同照射区域中的所述高度变化值后的表面高度，来计算所述第i+1张摄像图像中的所述高度变化值以及去除该高度变化值后的表面高度，其中，i＝1，2，…，N-1。6.根据权利要求4或5所述的形状测定装置，其特征在于，所述干扰估计部以所述第二摄像机的第一张摄像图像为基准，来计算所述第二摄像机的第i张摄像图像中的所述高度变化值，其中，i＝2，…，N。7.根据权利要求1～6中的任一项所述的形状测定装置，其特征在于，所述第一线状激光光源、所述第二线状激光光源以及所述第三线状激光光源被配设成各个光源的光轴与由所述被测定刚体的长度方向及宽度方向规定的平面垂直。8.根据权利要求1～7中的任一项所述的形状测定装置，其特征在于，所述第一摄像机的光轴与所述第一线状激光光源的光轴所成的角、所述第二摄像机的视线与所述第二线状激光光源的光轴所成的角以及所述第二摄像机的视线与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：日比厚裕，今野雄介，古家顺弘，黑岩朋广，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP