特開 2024-72088 鋼材の曲り反り計測装置、鋼材の異常通知システム、コンピュータプログラム、鋼材の曲り反り計測方法及び鋼材の異常通知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024072088

(43)【公開日】2024-05-27

(54)【発明の名称】鋼材の曲り反り計測装置、鋼材の異常通知システム、コンピュータプログラム、鋼材の曲り反り計測方法及び鋼材の異常通知方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/24 20060101AFI20240520BHJP

【ＦＩ】

G01B11/24 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022182714

(22)【出願日】2022-11-15

(71)【出願人】

【識別番号】501120122

【氏名又は名称】スチールプランテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】中田 祥成

(72)【発明者】

【氏名】高橋 春希

【テーマコード（参考）】

2F065

【Ｆターム（参考）】

2F065AA46

2F065AA53

2F065CC07

2F065DD03

2F065FF16

2F065GG04

2F065JJ05

2F065MM14

2F065MM24

2F065PP22

2F065QQ21

2F065QQ28

2F065SS04

2F065SS09

2F065TT03

(57)【要約】

【課題】鋼材の曲り反り量をより精度良く自動計測できる鋼材の曲り反り計測装置、鋼材の曲り反り計測方法及び鋼材の異常通知方法を提供する。
【解決手段】鋼材の曲り反り計測装置は、鋼材を支持する支持台と、鋼材の長さ方向における複数の計測位置で、長さ方向と交差する交差面上における鋼材の長さ方向に沿って配置された線状材の二次元位置及び鋼材の二次元位置を計測する二次元位置計測部と、計測した線状材及び鋼材それぞれの二次元位置に基づいて鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方を算出する算出部とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼材を支持する支持台と、
前記鋼材の長さ方向における複数の計測位置で、前記長さ方向と交差する交差面上における前記鋼材の長さ方向に沿って配置された線状材の二次元位置及び前記鋼材の二次元位置を計測する二次元位置計測部と、
前記二次元位置計測部で計測した前記線状材及び前記鋼材それぞれの二次元位置に基づいて前記鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方を算出する算出部と
を備える、
鋼材の曲り反り計測装置。

【請求項2】

前記算出部は、
前記線状材の二次元位置を基準とする前記鋼材の二次元位置を鋼材位置情報として生成し、前記複数の計測位置の位置情報及び前記鋼材位置情報に基づいて前記鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方を算出する、
請求項１に記載の鋼材の曲り反り計測装置。

【請求項3】

前記線状材が複数配置されており、
前記算出部は、
前記複数の線状材の前記交差面上の二次元位置に基づいて前記交差面上で水平基準軸及び鉛直基準軸を設定し、前記鋼材位置情報を前記水平基準軸上及び前記鉛直基準軸上それぞれの座標に変換して前記鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方を算出する、
請求項２に記載の鋼材の曲り反り計測装置。

【請求項4】

前記算出部は、
前記鋼材位置情報の前記水平基準軸上及び鉛直基準軸上での座標及び前記複数の計測位置の位置情報に基づいて曲り反り近似曲線を生成し、前記曲り反り近似曲線と、前記曲り反り近似曲線が前記鋼材の両端と交差する両端部を結ぶ直線との距離に基づいて前記鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方を算出する、
請求項３に記載の鋼材の曲り反り計測装置。

【請求項5】

前記算出部は、
前記複数の線状材の前記二次元位置に基づいて前記複数の線状材の間の相対位置を算出し、前記相対位置の経時変化に基づいて線状材の異常を判定する、
請求項３に記載の鋼材の曲り反り計測装置。

【請求項6】

前記算出部は、
前記判定部で異常と判定された線状材を除外した残りの線状材の二次元位置に基づいて前記鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方を算出する、
請求項５に記載の鋼材の曲り反り計測装置。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の鋼材の曲り反り計測装置と、
前記鋼材の曲り反り計測装置が算出した鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方が所定の許容値を超える場合、異常を通知する通知装置と
を備える、
鋼材の異常通知システム。

【請求項8】

支持台によって支持された鋼材の長さ方向における複数の計測位置で、前記長さ方向と交差する交差面上における前記鋼材の長さ方向に沿って配置された線状材の二次元位置及び前記鋼材の二次元位置を取得し、
取得した前記線状材及び前記鋼材それぞれの二次元位置に基づいて前記鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方を算出する、
処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。

【請求項9】

支持台によって支持された鋼材の長さ方向に沿って線状材を配置し、
前記長さ方向における複数の計測位置で、前記長さ方向と交差する交差面上における前記線状材の二次元位置及び前記鋼材の二次元位置を計測し、
計測した前記線状材及び前記鋼材それぞれの二次元位置に基づいて前記鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方を算出する、
鋼材の曲り反り計測方法。

【請求項10】

請求項９に記載の鋼材の曲り反り計測方法によって算出した鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方が所定の許容値を超える場合、異常を通知する、
鋼材の異常通知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼材の曲り反り計測装置、鋼材の異常通知システム、コンピュータプログラム、鋼材の曲り反り計測方法及び鋼材の異常通知方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鋼材の形状に関する検査工程では、目視検査による曲り反り等の検査が行われている。目視検査の結果、鋼材の反りや曲りが著しい場合は、オフラインで検査員による曲り反り等の測定が行われる。検査員による手測定では、水糸、ピアノ線又は直尺などが用いられる。

【0003】

手測定では長い測定時間を要し（例えば、鋼材一本につき数十分程度）、また測定結果の検査員によるばらつきや測定結果の記載ミスなども生じやすい。特許文献１には、鋼材の搬送中に鋼材の曲り反りを自動測定する技術が開示されている。特許文献２には、鋼材を載置台の上に静止した状態で載置し、計測装置を移動させながら自動計測することにより、鋼材の曲り反りを自動測定する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－２３４５４０号公報

【特許文献2】特開２０１３－２２８３２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

搬送中の鋼材は、上下左右のぶれや振動があり、計測中における鋼材のぶれや振動を除去することは困難である。また、静止状態の鋼材を長さ方向に計測する場合でも、計測装置の移動に伴うぶれや振動によって鋼材の曲り反りを精度良く計測することは困難である。

【0006】

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、鋼材の曲り量・反り量をより精度良く自動計測できる鋼材の曲り反り計測装置、鋼材の異常通知システム、コンピュータプログラム、鋼材の曲り反り計測方法及び鋼材の異常通知方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、鋼材の曲り反り計測装置は、鋼材を支持する支持台と、前記鋼材の長さ方向における複数の計測位置で、前記長さ方向と交差する交差面上における前記鋼材の長さ方向に沿って配置された線状材の二次元位置及び前記鋼材の二次元位置を計測する二次元位置計測部と、前記二次元位置計測部で計測した前記線状材及び前記鋼材それぞれの二次元位置に基づいて前記鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方を算出する算出部とを備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、鋼材の曲り量・反り量をより精度良く自動計測できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態の鋼材の曲り反り計測装置の構成の平面視を示す図である。

【図2】図１の鋼材の曲り反り計測装置のＸ－Ｘ線に沿って取った断面図である。

【図3】本実施形態のコントローラの構成の一例を示す図である。

【図4】鋼材の被計測面の一例を示す図である。

【図5】鋼材及び水糸の二次元位置と鋼材の長さ方向の計測位置の一例を示す図である。

【図6】鋼材位置情報の一例を示す図である。

【図7】ライン距離計の座標系における二次元位置を示す図である。

【図8】基準座標系における二次元位置を示す図である。

【図9】座標変換後の鋼材位置情報の一例を示す図である。

【図10】鋼材の曲り反りを示す図である。

【図11】鋼材の稜線上の座標群の一例を示す図である。

【図12】鋼材の曲り量の算出方法の一例を示す図である。

【図13】本実施形態の鋼材の曲り反り計測装置による処理手順の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態の鋼材の曲り反り計測装置の構成の平面視を示す図であり、図２は図１の鋼材の曲り反り計測装置のＸ－Ｘ線に沿って取った断面図である。鋼材の曲り反り計測装置は、鋼材Ｓを支持する支持台１０、鋼材Ｓの長さ方向に沿って配置された線状材として機能する水糸２０、二次元位置計測部として機能するライン距離計３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを備える。また、本実施形態の鋼材の曲り反り計測装置は、駆動装置４０、ベルト４１、軌道４２、及び移動装置４３を備えている。鋼材Ｓは、例えば、Ｈ形鋼（Ｈ鋼）であるが、これに限定されるものではなく、Ｉ形鋼、Ｔ形鋼、Ｌ形鋼、山形鋼、溝形鋼、又は帯鋼などの一定の断面形状に形成され、材軸方向（長さ方向）に長く、曲りや反りが生じ得る鋼材であればよい。本明細書では、Ｈ形鋼を例に挙げて説明する。尚、鋼材Ｓの長さに特に制限はないが、例えばＨ形鋼やＣ形鋼の一般的な長さは５～２０ｍの範囲内にあり、本発明はこのような範囲内の長さを有するＨ形鋼やＣ形鋼の曲り反りを計測する際に特に有効である。

【0011】

水糸２０は、線状材であればよいが、金属線材や樹脂製の糸等を用いることが好ましい。水糸２０は、鋼材Ｓから適長離隔して鋼材Ｓの長さ方向と平行に配置されている。図１及び図２では水糸２０を１本配置しているが、後述のように複数（例えば、２本、３本など）の水糸を互いに適長離隔して鋼材Ｓの長さ方向と平行に配置してもよい。また、水糸２０は、直線の基準として用いられるため、たるみが生じないような一定の張力がかけられた状態で支持されている。

【0012】

支持台１０は、鋼材Ｓの長さ方向に沿って一定の間隔を空けて並べられた支持部材を複数有しており、複数の箇所で鋼材Ｓを静止状態で支持する。支持部材の幅、配置数、及び材質等は、鋼材Ｓの種類や長さに応じて適宜設定する。本実施形態においては、長さ６～１９ｍのＨ形鋼を鋼材Ｓとすることを想定し、鋼材Ｓの長さ方向に沿う方向の幅が約１４０ｍｍの鋼鉄製の支持部材を１２台配置している。このような構成とすれば、支持台１０が鋼材Ｓを支持するために十分な強度を有するとともに、ライン距離計３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃによる計測を行う複数の計測位置の設定の自由度を高くすることができる。

【0013】

鋼材Ｓの長さ方向と平行に軌道４２が配置されている。軌道４２は、移動装置４３の不図示の両輪の間に配置されることで、移動装置４３は、軌道４２に沿って移動することができる。移動装置４３にはベルト４１が連結され、駆動装置４０によってベルト４１を移動させることで移動装置４３を移動させることができる。１台の駆動装置４０により、３台の移動装置４３を連動させて同時に移動させることができる。駆動装置４０は、通信モジュールを備え、後述のコントローラとの間で情報やデータの授受を行うことができる。

【0014】

図１及び図２の例では、軌道４２上の３台の移動装置４３が適長離隔して配置されている。３台の移動装置４３には、それぞれライン距離計３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが取り付けられている。ライン距離計３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、それぞれ鋼材Ｓの複数面の二次元位置を計測して各面内の複数の位置の二次元位置情報を取得できる。ライン距離計３０Ａは、鋼材Ｓの符号Ａで示す範囲の二次元位置情報を取得し、ライン距離計３０Ｂは、鋼材Ｓの符号Ｂで示す範囲の二次元位置情報を取得し、ライン距離計３０Ｃは、鋼材Ｓの符号Ｃで示す範囲の二次元位置情報を取得できる。隣接するライン距離計で計測された二次元位置は、鋼材Ｓの長さ方向に沿って水糸２０の位置を基準に連結処理され、鋼材Ｓの一端から他端に亘る連結した二次元位置情報に統合される。

【0015】

駆動装置４０は、不図示の移動量検出器（エンコーダ）を備え、各移動装置４３の移動に伴う移動量を計測して取得できる。これにより、ライン距離計３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの位置（本明細書では軌道４２の方向をｚ軸方向とし、ライン距離計３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが計測する計測点のｚ座標での位置とする）を取得できる。なお、ライン距離計３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃをライン距離計３０とも称する。ライン距離計３０の台数は３台に限定されるものではなく、鋼材Ｓの長さに応じて所要の台数を設ければよく、１台でもよいが、計測時間の短縮の観点からは複数のライン距離計３０を設けることが好ましい。

【0016】

図２に示すように、ライン距離計３０の計測領域は、図中の直線Ｍ１とＭ２との間の領域とすることができる。ライン距離計３０の計測領域には、水糸２０、鋼材Ｓの複数の面（被計測面）が含まれる。鋼材Ｓは、支持台１０に載置され静止した状態で二次元位置が計測される。また、鋼材Ｓの静止位置は、ライン距離計３０に近い鋼材Ｓのエッジ部（図では左下角）が鋼材Ｓの寸法、形状に依らず同じ位置であるので、ライン距離計３０を昇降あるいは横移動させることなく、どの種類の鋼材Ｓに対しても計測できる。

【0017】

鋼材の曲り反り計測装置は、算出部として機能するコントローラ５０を備える。

【0018】

図３は本実施形態のコントローラ５０の構成の一例を示す図である。コントローラ５０は、コントローラ５０全体を制御する制御部５１、インタフェース部５２、メモリ５３、通信部５４、及び記憶部５５を備える。

【0019】

制御部５１は、ＩＣ（Integrated Circuit）チップ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等が所要数組み込まれて構成されてもよい。また、制御部５１は、ＤＳＰ（Digital Signal Processors）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Arrays）等を組み合わせて構成してもよい。

【0020】

インタフェース部５２は、インタフェースモジュールを備え、ライン距離計３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、及び駆動装置４０との間のインタフェース機能を実現する。具体的には、インタフェース部５２は、ライン距離計３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃから鋼材Ｓの二次元位置情報、及び水糸２０の二次元位置情報を取得する。インタフェース部５２は、駆動装置４０からライン距離計３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの移動量（ｚ軸方向の位置情報）を取得する。また、インタフェース部５２は、駆動装置４０に対して、移動装置４３の移動指令を出力する。

【0021】

通信部５４は、通信モジュールを備え、外部の装置との間で有線通信又は無線通信を行う機能を有する。

【0022】

記憶部５５は、例えば、ハードディスク又は半導体メモリ等で構成することができ、コンピュータプログラム５６（プログラム製品）、及び所要の情報（例えば、鋼材Ｓ及び水糸２０の二次元位置情報、鋼材Ｓの曲り量、反り量、鋼材Ｓの合否判定結果など）を記憶する。

【0023】

コンピュータプログラム５６は、通信部５４を介して外部の装置からダウンロードして記憶部５５に記憶してもよい。また、記録媒体（例えば、ＣＤ－ＲＯＭ等の光学可読ディスク記憶媒体）に記録されたコンピュータプログラム５６を記録媒体読取部で読み取って記憶部５５に記憶してもよい。

【0024】

メモリ５３は、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリで構成することができる。コンピュータプログラム５６をメモリ５３に展開して、制御部５１がコンピュータプログラム５６を実行することでコントローラ５０の機能を実現できる。制御部５１は、コンピュータプログラム５６で定められた処理を実行することができる。すなわち、制御部５１による処理は、コンピュータプログラム５６による処理でもある。

【0025】

図４は鋼材Ｓの被計測面の一例を示す図である。ライン距離計３０は、ライン距離計３０に設けられた発光部から、例えばレーザ光を照射し、反射したレーザ光を受光部で受光することで被計測面内の任意の計測点までの距離を計測する。例えば、ライン距離計３０の計測領域を定める直線Ｍ１とＭ２の間の中心線の方向をｘ軸とし、ｘ軸と直交する方向をｙ軸とすることで、計測した距離をｘｙ平面上の二次元位置に変換できる。前述の図１及び図２に示したように鋼材Ｓを支持台１０に支持した場合、鋼材Ｓの被計測面は、図４に示すように、ｘｙ平面上でラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、及びＬ６で示す面となる。ラインＬ４とＬ５との間が離隔しているのは、ライン距離計３０が照射するレーザ光が水糸２０によって遮られるからである。ライン距離計３０は、各被計測面Ｌ１～Ｌ６内の計測点の二次元位置を計測できる。ライン距離計３０をｚ軸方向（鋼材Ｓの長さ方向）に所定の距離だけ移動させて二次元位置を計測することを繰り返すことで、鋼材Ｓの被計測面の全長に亘って計測を行うことができる。なお、鋼材Ｓの二次元位置を計測する場合、被計測面Ｌ１～Ｌ６のうちの少なくともいずれか１つに関する二次元位置を計測すればよいが、計測の精度を向上させるため、直交する少なくとも２つの被計測面（例えば、被計測面Ｌ１とＬ２）の二次元位置を計測するのが好ましい。

【0026】

すなわち、ライン距離計３０は、鋼材Ｓの長さ方向における複数の計測位置（ｚ座標）で当該長さ方向と交差する交差面上の、水糸２０の二次元位置（ｘｙ座標）及び鋼材Ｓの二次元位置（ｘｙ座標）を計測する。ライン距離計３０は、計測した二次元位置（ｘｙ座標）をコントローラ５０へ出力し、駆動装置４０は、鋼材Ｓの長さ方向における複数の計測位置（ｚ座標）をコントローラ５０へ出力する。交差面は、鋼材Ｓの長さ方向と直交していることが好ましい。これにより、鋼材の曲り量及び反り量の算出に要する計算量を少なくすることができる。

【0027】

上述のように、本実施形態によれば、静止した鋼材Ｓの長さ方向に沿ってライン距離計３０を複数台配置し、または移動させて、ライン距離計３０によって鋼材Ｓの一端から他端に亘って複数の位置で交差面上の二次元位置を計測するので、搬送中の鋼材に対する測定と異なり、鋼材に上下左右方向のぶれが生じることがなく、鋼材搬送に伴って発生する振動の影響も受けない。

【0028】

また、上述のように、コントローラ５０（制御部５１）は、計測された水糸２０の二次元位置（ｘｙ座標）、鋼材Ｓの二次元位置（ｘｙ座標）及び計測点のｚ座標に基づいて鋼材Ｓの曲り量及び反り量を算出する。

【0029】

鋼材Ｓの複数面の二次元位置と同時に計測される水糸の二次元位置を基準とすることにより、複数のライン距離計３０のデータを正しく点群データとして長さ方向に統合できるので、複数のライン距離計を計測領域が重複するように広い領域を移動させる必要がなく、計測時間を短縮できる。また、長さ方向の途中に障害物が存在しても、複数のライン距離計３０のデータを統合し補完できる。

【0030】

また、単に鋼材Ｓの二次元位置を計測するだけでなく、曲り反りのない線状材としての水糸２０の二次元座標を同時に計測することで、水糸２０の位置を基準位置として、曲り反りのない基準位置に対する鋼材Ｓの二次元位置情報（本明細書では、鋼材位置情報とも称する）を生成することができる。これにより、ライン距離計３０（移動装置４３）の移動に起因する上下左右方向のぶれや振動の影響を除外することができ、鋼材の曲り量・反り量をより精度良く自動計測できる。本実施形態においては、鋼材位置情報は、水糸２０の中心の二次元位置を基準位置とした鋼材Ｓの二次元位置情報である。なお、水糸の中心（中心座標）としては、例えば、ライン距離計３０の計測結果から水糸の上端点と下端点の座標を求め、これらの中点の座標を求めることで算出したものが使用できる。

【0031】

また、仮にライン距離計３０（移動装置４３）の移動に起因する上下左右方向のぶれや振動が生じたとしても、鋼材Ｓの二次元位置から水糸２０の二次元位置を差し引くことで、鋼材Ｓの二次元位置の変動分を、水糸２０の二次元位置の変動分で相殺（補正）することができ、ライン距離計３０（移動装置４３）の移動に起因する上下左右方向のぶれや振動の影響を除外することができ、鋼材の曲り量・反り量をより精度良く自動計測できる。

【0032】

また、ライン距離計３０を用いるので、サイズの異なる複数種類の鋼材Ｓでも複数面の二次元位置を計測することができ、鋼材Ｓの種類に応じて、ライン距離計３０の配置位置（例えば、高さや距離など）を調整する必要がない。

【0033】

次に、鋼材Ｓの曲り量・反り量の算出方法について具体的に説明する。なお、以下では、便宜上鋼材Ｓの被計測面として被計測面Ｌ１（図４参照）を用いて説明するが他の被計測面も同様である。

【0034】

図５は鋼材Ｓ及び水糸２０の二次元位置と鋼材Ｓの長さ方向の計測位置の一例を示す図である。駆動装置４０によって移動装置４３を鋼材Ｓの長さ方向（ｚ軸方向）に移動させることにより、ライン距離計３０による計測点のｚ座標を移動させることができる。図５の例では、ライン距離計３０の計測位置（すなわち計測点のｚ座標）をｚ₁ ，ｚ₂ 、…ｚ_i 、…で表す。ライン距離計３０の計測位置ｚ₁ での鋼材Ｓの二次元位置を、ラインＬ１に沿って、（ｘ₁₁，ｙ₁₁）、（ｘ₂₁，ｙ₂₁）、…、（ｘ_j1，ｙ_j1）、…で表し、水糸２０の二次元位置を、（ｘ_s1 ，ｙ_s1 ）で表す。また、ライン距離計３０の計測位置ｚ₂ での鋼材Ｓの二次元位置を、ラインＬ１に沿って、（ｘ₁₂，ｙ₁₂）、（ｘ₂₂，ｙ₂₂）、…、（ｘ_j2，ｙ_j2）、…で表し、水糸２０の二次元位置を、（ｘ_s2 ，ｙ_s2 ）で表す。同様に、ライン距離計３０の計測位置ｚ_i での鋼材Ｓの二次元位置を、ラインＬ１に沿って、（ｘ_1i，ｙ_1i）、（ｘ_2i，ｙ_2i）、…、（ｘ_ji，ｙ_ji）、…で表し、水糸２０の二次元位置を、（ｘ_si ，ｙ_si ）で表す。

【0035】

なお、図５は模式的に図示したものであり、計測位置のｚ座標方向の間隔（比率）はこれに限定されない。複数の計測位置については、後述の近似曲線の生成のために十分な数を鋼材の長さに応じて設定すればよく、例えば等間隔で設定された数十点程度とすることが好ましい。また、ラインＬ１に沿った二次元位置については、鋼材Ｓの被計測面上の少なくとも１つの計測点は鋼材Ｓの稜線上の点とすることが好ましい。また、鋼材Ｓの被計測面上の二次元位置の計測点は被計測面の中心線上の点を含むことが好ましい。特に鋼材Ｓの稜線上の点は、計測結果から特定することが容易であるため、稜線は鋼材Ｓの曲り量や反り量を精度よく算出するために用いる代表線として有用である。また、被計測面の中心線は、２本の稜線の中点の集合であるため、同様の理由から代表線として有用である。さらに、例えば等間隔で設定された数十点程度で二次元位置を計測することにより、鋼材Ｓの曲りと反りを含む歪みをより詳細に把握することができる。

【0036】

図６は鋼材位置情報の一例を示す図である。鋼材位置情報は、水糸２０の中心の二次元位置を基準とする鋼材Ｓの二次元位置情報である。コントローラ５０は、水糸２０の中心の二次元位置及び鋼材Ｓの二次元位置に基づいて、ライン距離計３０の計測位置それぞれでの鋼材位置情報を生成する。図６に示すように、ライン距離計３０の計測位置ｚ₁ での鋼材Ｓの鋼材位置情報を（ｘｐ₁₁，ｙｐ₁₁）で表すと、ｘｐ₁₁＝ｘ₁₁－ｘ_s1 、ｙｐ₁₁＝ｙ₁₁－ｙ_s1 で求めることができる。ここで、（ｘ₁₁，ｙ₁₁）は鋼材Ｓの二次元位置であり、（ｘ_s1 ，ｙ_s1 ）は水糸２０の中心の二次元位置である。同様に、ライン距離計３０の計測位置ｚ_i での鋼材Ｓの鋼材位置を（ｘｐ_1i，ｙｐ_1i）で表すと、ｘｐ_1i＝ｘ_1i－ｘ_si 、ｙｐ_1i＝ｙ_1i－ｙ_si で求めることができる。ここで、（ｘ_1i，ｙ_1i）は鋼材Ｓの二次元位置であり、（ｘ_si ，ｙ_si ）は水糸２０の中心の二次元位置である。

【0037】

図７はライン距離計３０の座標系における二次元位置を示す図である。ライン距離計３０の座標系は、ライン距離計３０の計測領域を定める直線Ｍ１とＭ２の間の中心線の方向をｘ軸とし、ｘ軸と直交する方向をｙ軸とすることができる。図５及び図６に示した、鋼材Ｓ及び水糸２０の二次元位置は、ライン距離計３０の座標系における二次元位置である。図７に示すように、ライン距離計３０の座標系のｘ軸方向及びｙ軸方向は、鋼材Ｓの各面と平行ではない。鋼材Ｓの各面が水平方向又は鉛直方向と平行となるように配置した場合、鋼材Ｓの曲り反りは、水平方向における面上の位置の変位、あるいは鉛直方向における面上の位置の変位として捉えることができる。別言すれば、ライン距離計３０の座標系における二次元位置から直接鋼材Ｓの曲り反りを求めることができない。このため、鋼材Ｓの各面が水平方向又は鉛直方向となるように座標系を変換する必要がある。そこで、本実施形態においては、図７に示すように、２本の水糸２０ａ、２０ｂが適長離隔して配置されている。

【0038】

座標変換を行うため、図７に示すように、水糸２０ａの中心から水糸２０ｂの中心へ向かうベクトルを考える。ベクトルは必ずしも水平方向又は鉛直方向と平行ではない。水糸２０ａ、２０ｂを配置する際に、障害物や設置時の困難さが生じる場合があるからである。

【0039】

図８は基準座標系における二次元位置を示す図である。基準座標系の水平方向をｘ′軸とし、鉛直方向をｙ′軸とする。図７に示したベクトル（図８中、破線で示す矢印）と鉛直方向のベクトル（図８中、実線で示す矢印）とのなす角をαとすると、水糸２０ａの中心を起点として角度αだけ回転させることでｘｙ座標系をｘ′ｙ′座標系に変換できる。図８に示すように、基準座標系では、鋼材Ｓの各面は水平方向又は鉛直方向と平行になる。すなわち、鋼材Ｓの被計測面の二次元位置（鋼材位置）から直接曲り反りを求めることが可能となる。

【0040】

図９は座標変換後の鋼材位置情報の一例を示す図である。ライン距離計３０の計測位置ｚ₁ での鋼材Ｓの座標変換前の鋼材位置情報（ライン距離計３０の座標系における鋼材位置情報）を、（ｘｐ₁₁，ｙｐ₁₁）、（ｘｐ₂₁，ｙｐ₂₁）、…、（ｘｐ_j1，ｙｐ_j1）、…とする。ライン距離計３０の計測位置ｚ₁ での鋼材Ｓの座標変換後の鋼材位置情報を（ｘ′ｐ₁₁，ｙ′ｐ₁₁）、（ｘ′ｐ₂₁，ｙ′ｐ₂₁）、…、（ｘ′ｐ_j1，ｙ′ｐ_j1）、…の如く表すことができる。鋼材位置情報のｘ′成分は水平方向の成分であり、ｙ′成分は鉛直方向の成分である。

【0041】

図１０は鋼材Ｓの曲り反りを示す図である。鋼材Ｓ（Ｈ形鋼）のウェブ（中央の橋渡し部分）の幅方向を水平成分（ｘ′成分）とし、ウェブと垂直な方向を鉛直成分（ｙ′成分）とし、鋼材Ｓの長さ方向をｚ成分とする。曲りはウェブの面に平行な面内（ｘ′ｚ面内）での鋼材位置情報のｘ′成分の変化によって表され、反りはウェブの面に垂直な面内（ｙ′ｚ面内）での鋼材位置情報のｙ′成分の変化によって表される。

【0042】

コントローラ５０（制御部５１）は、複数の計測位置の位置情報（ｚ座標）及び鋼材位置情報に基づいて鋼材Ｓの曲り量及び反り量を算出することができる。

【0043】

より具体的には、図８及び図９に示したように、コントローラ５０（制御部５１）は、ライン距離計３０の座標系における複数の水糸２０ａ、２０ｂの位置に基づいて交差面上で水平基準軸及び鉛直基準軸（すなわち、基準座標系）を設定することができる。コントローラ５０（制御部５１）は、鋼材Ｓの長さ方向における複数の計測位置で計測した鋼材位置情報を水平基準軸上及び鉛直基準軸上それぞれの座標に変換し、それらの鋼材Ｓの長さ方向における変化に基づいて鋼材Ｓの曲り量及び反り量を算出することができる。

【0044】

上述の構成により、鋼材Ｓの二次元位置を計測することにより鋼材位置情報を水平成分と鉛直成分に分離することができ、鋼材Ｓの曲り量及び反り量を分離して算出できるとともに、曲り反りを同時に求めることができる。

【0045】

次に、座標変換後の鋼材位置情報（図９参照）から鋼材の曲り量及び反り量を算出する方法について説明する。

【0046】

本実施形態においては、まず、座標変換後の鋼材位置情報の中から、鋼材Ｓの２面Ｌ１とＬ２が交差する稜線上の計測点の座標群を抽出する。具体的には、面Ｌ１の一方の端（面Ｌ２側の端）の計測点について、複数の計測位置における計測点の座標群を抽出する。その後、その稜線上の計測点から数えて１番目、２番目、…の計測点（二次元位置）について、複数の計測位置における計測点の座標群を順次抽出する。

【0047】

図１１は鋼材Ｓの稜線上の計測点の座標群の一例を示す図である。図１１の例では、座標変換後の鋼材位置情報の中から座標群（ｘ′ｐ_j1，ｙ′ｐ_j1，ｚ₁ ）、（ｘ′ｐ_j2，ｙ′ｐ_j2，ｚ₂ ）、…、（ｘ′ｐ_ji，ｙ′ｐ_ji，ｚ_i ）、…が抽出されている。そして、抽出された座標群に基づいて水平成分（ｘ′）及び鉛直成分（ｙ′）の座標群を求める。水平成分の座標群は、（ｘ′ｐ_j1，ｚ₁ ）、（ｘ′ｐ_j2，ｚ₂ ）、…、（ｘ′ｐ_ji，ｚ_i ）、…であり、鉛直成分の座標群は、（ｙ′ｐ_j1，ｚ₁ ）、（ｙ′ｐ_j2，ｚ₂ ）、…、（ｙ′ｐ_ji，ｚ_i ）、…である。

【0048】

図１２は鋼材Ｓの曲り量の算出方法の一例を示す図である。曲りはウェブの面に平行な面内（ｘ′ｚ面内）での鋼材位置情報のｘ′成分の変化によって表される（図１０参照）。そこで、ｘ′ｚ面内の座標群を近似する近似曲線を求める。近似する際の曲線の式としては、多次曲線（例えば、３次、４次、５次など）として、最小二乗近似により、ｘ′＝ΣＫ_kｚ^k ＋Ｋ₀（ｋ＝１～ｍ）の形の近似式を算出すればよい。ｍは次数である。図１２中、近似曲線を破線で図示している。

【0049】

次に、近似曲線が鋼材Ｓの両端と交差する両端部の座標を求める。図１２の例では、鋼材Ｓの一端側の座標を（ｘ′ｐ_j1，ｚ₁ ）とし、他端側の座標を（ｘ′ｐ_jn，ｚ_n ）としている。そして、鋼材Ｓの両端の座標を結ぶ直線を求める。図１２中、直線を実線で図示している。近似曲線と鋼材Ｓの両端の座標を結ぶ直線との距離Δｘ′を求め、距離Δｘ′の最大値Δｘ′_maxを鋼材Ｓの第１の曲り量として算出する。

【0050】

なお、図示していないが、鋼材Ｓの反り量は、以下のようにして求めることができる。すなわち、ｙ′ｚ面内の座標群を近似する近似曲線を求める。近似する際の曲線の式としては、最小二乗近似により、ｙ′＝ΣＫ_kｚ^k ＋Ｋ₀（ｋ＝１～ｍ）の形の近似式を算出すればよい。次に、近似曲線が鋼材Ｓの両端と交差する両端部の座標を求める。そして、鋼材Ｓの両端の座標を結ぶ直線を求める。近似曲線と鋼材Ｓの両端の座標を結ぶ直線との距離Δｙ′を求め、距離Δｙ′の最大値Δｙ′_maxを鋼材Ｓの第１の反り量として算出できる。

【0051】

その後、稜線上の計測点の座標群について行った上記の計算と同様にして、稜線上の計測点から数えて１番目、２番目、…の計測点についての複数の計測位置における計測点の座標群に対する計算を行い、第２の曲り量と反り量、第３の曲り量と反り量、…が算出できる。

【0052】

上述のように、コントローラ５０（制御部５１）は、鋼材位置情報の水平基準軸上及び鉛直基準軸上での座標及び複数の計測位置の位置情報に基づいて曲り反り近似曲線を生成する。コントローラ５０（制御部５１）は、曲り反り近似曲線と、当該曲り反り近似曲線が鋼材Ｓの両端と交差する両端部を結ぶ直線との距離に基づいて鋼材Ｓの曲り量及び反り量を算出することができる。

【0053】

図１３は本実施形態の鋼材の曲り反り計測装置による処理手順の一例を示す図である。コントローラ５０は、搬送された鋼材Ｓが支持台１０上での所定位置で静止したことを検出し、上位システムより予め取得した鋼材Ｓの種類、寸法情報に基づいて求められる計測位置及び移動計測範囲を設定する。コントローラ５０は、移動装置４３を計測開始位置にセットする。

【0054】

コントローラ５０は、ライン距離計３０を鋼材Ｓの長さ方向に所定の距離だけ移動させて鋼材Ｓ及び水糸２０の二次元位置を計測することを繰り返す（Ｓ１１）。コントローラ５０は、ライン距離計３０の位置情報（ｚ座標）、鋼材Ｓ及び水糸２０の二次元位置情報（ｘｙ座標）を取得し（Ｓ１２）、水糸２０の二次元位置を基準として鋼材Ｓの鋼材位置情報を生成する（Ｓ１３）。鋼材位置情報は、水糸２０の二次元位置を基準とした鋼材Ｓの二次元位置情報である（図６参照）。

【0055】

コントローラ５０は、水糸２０（より具体的には、水糸２０ａ、２０ｂ）の中心座標に基づいて基準軸（基準座標系）を設定する（Ｓ１４）。コントローラ５０は、基準軸に基づいて鋼材位置情報を座標変換して座標変換後の鋼材位置情報を求める（Ｓ１５）。座標変換後の鋼材位置情報については図９を参照。

【0056】

コントローラ５０は、座標変換後の鋼材位置情報から鋼材Ｓの長さ方向の座標群を抽出する（Ｓ１６）。コントローラ５０は、抽出した座標群のうち、ｘ′ｚ面内及びｙ′ｚ面内それぞれの座標群を近似する近似曲線を生成する（Ｓ１７）。近似曲線は図１２を参照。コントローラ５０は、近似曲線と、近似曲線が鋼材Ｓの両端と交差する両端部を結ぶ直線との距離を算出する（Ｓ１８）。

【0057】

コントローラ５０は、水平成分（ｘ′）の距離の最大値を鋼材Ｓの曲り量とし、鉛直成分（ｙ′）の距離の最大値を鋼材Ｓの反り量とする（Ｓ１９）。コントローラ５０は、算出した第１の曲り量及び第１の反り量、第２の曲り量及び第２の反り量、…のうち、それぞれの最大値（最大の曲り量と最大の反り量）に基づいて鋼材Ｓの合否判定を行い（Ｓ２０）、処理を終了する。

【0058】

鋼材Ｓの合否判定は、例えば、鋼材Ｓの最大の曲り量が曲り許容値を超える場合、曲り不合格と判定し、鋼材Ｓの最大の反り量が反り許容値を超える場合、反り不合格と判定できる。鋼材Ｓの最大の曲り量が曲り許容値以下であり、かつ、鋼材Ｓの最大の反り量が反り許容値以下である場合、鋼材Ｓは合格と判定できる。

【0059】

図１３に示す処理において、計測領域内に支持台１０の支柱などの計測障害物が含まれる場合には、ライン距離計３０と鋼材Ｓ及び水糸２０との距離関係から、鋼材Ｓでもなく水糸２０でもない物体を障害物であると判定し、統合された二次元位置情報から障害物の二次元位置情報を除外できる。

【0060】

上述のように、本実施形態の鋼材の曲り反り計測装置によれば、鋼材Ｓの曲り量・反り量を複雑な機構を用いずに自動計測可能としつつ、より精度良く定量的に把握することができる。また、本実施形態によれば、計測時間が数秒（例えば、５秒など）以下となり、例えば、手測定の場合の計測時間（数十分）に比べて大幅に短縮できる。

【0061】

また、図示していないが、コントローラ５０は、複数の水糸の二次元位置に基づいて当該複数の水糸の間の相対位置を算出し、算出した相対位置の経時変化に基づいて水糸の異常を判定してもよい。具体的には、複数の水糸のうち、基準となる水糸を決定しておき、基準の水糸と他の水糸との間の相対位置が許容範囲を超える場合、あるいは許容範囲を下回る場合、当該水糸が異常であると判定できる。相対位置を水糸の中心間の距離とした場合には、水糸に何かが付着して弛み量が増加し、あるいは切断した場合などの異常を検出できる。また、相対位置を水糸の表面の間の距離（計測された二次元位置の間の距離の最小値）とした場合には、水糸に汚れ等が多く付着する等により形状が変化した場合などの異常を検出できる。水糸が異常であると判定した場合、コントローラ５０は、通信部５４を介して異常であることを通知してもよい。なお、異常を通知する通知装置を、鋼材の曲り反り計測装置とは別の装置として構成し、通信部５４を介して鋼材Ｓの合否判定結果を通知装置に出力し、当該通知装置が異常を通知する異常通知システムを構成してもよい。

【0062】

また、コントローラ５０は、異常と判定された水糸を除外した残りの水糸の二次元位置に基づいて鋼材Ｓの曲り量及び反り量を算出してもよい。これにより、正常な水糸の二次元位置だけを使用することができるので、鋼材Ｓの曲り量及び反り量を精度良く算出できる。

【0063】

コントローラ５０は、複数の水糸の中心座標の標準偏差を算出し、算出した標準偏差が所定の閾値を超える場合、ライン距離計３０又は移動装置４３が異常であると判定してもよい。また、コントローラ５０は、ライン距離計３０又は移動装置４３が異常であると判定した場合、通信部５４を介して異常を通知してもよく、通信部５４を介して判定結果を通知装置へ出力してもよい。この場合、通知装置が異常を通知すればよい。

【0064】

本実施形態の鋼材の曲り反り計測装置によれば、形やサイズの異なる複数種類の鋼材Ｓを、ライン距離計３０の計測領域に収められるので、ライン距離計の高さや水平位置を鋼材Ｓの種類に応じて調整する必要がなく、単純な機構で実現でき、故障率が低く、保守性も優れている。

【0065】

また、水糸の本数に冗長性を持たせることにより、破断や何らかの原因で直線性が損なわれた水糸を検出して二次元位置の計測の基準として使用しないこと、あるいは異常を通知することで保守担当者等に対して必要な処理を促すことができる。また、ライン距離計３０や移動装置４３などの異常に対しても、複数の水糸２０の中心座標の変動から検知することができ、故障予知、保守時期の設定、異常時の通知など保守性を改善できる。

【0066】

（付記１）鋼材の曲り反り計測装置は、鋼材を支持する支持台と、前記鋼材の長さ方向における複数の計測位置で、前記長さ方向と交差する交差面上における前記鋼材の長さ方向に沿って配置された線状材の二次元位置及び前記鋼材の二次元位置を計測する二次元位置計測部と、前記二次元位置計測部で計測した前記線状材及び前記鋼材それぞれの二次元位置に基づいて前記鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方を算出する算出部とを備える。

【0067】

（付記２）鋼材の曲り反り計測装置は、付記１において、前記算出部は、前記線状材の二次元位置を基準とする前記鋼材の二次元位置を鋼材位置情報として生成し、前記複数の計測位置の位置情報及び前記鋼材位置情報に基づいて前記鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方を算出する。

【0068】

（付記３）鋼材の曲り反り計測装置は、付記２において、前記線状材が複数配置されており、前記算出部は、前記複数の線状材の前記交差面上の二次元位置に基づいて前記交差面上で水平基準軸及び鉛直基準軸を設定し、前記鋼材位置情報を前記水平基準軸上及び前記鉛直基準軸上それぞれの座標に変換して前記鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方を算出する。

【0069】

（付記４）鋼材の曲り反り計測装置は、付記３において、前記算出部は、前記鋼材位置情報の前記水平基準軸上及び鉛直基準軸上での座標及び前記複数の計測位置の位置情報に基づいて曲り反り近似曲線を生成し、前記曲り反り近似曲線と、前記曲り反り近似曲線が前記鋼材の両端と交差する両端部を結ぶ直線との距離に基づいて前記鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方を算出する。

【0070】

（付記５）鋼材の曲り反り計測装置は、付記３又は付記４において、前記算出部は、前記複数の線状材の前記二次元位置に基づいて前記複数の線状材の間の相対位置を算出し、前記相対位置の経時変化に基づいて線状材の異常を判定する。

【0071】

（付記６）鋼材の曲り反り計測装置は、付記５において、前記算出部は、前記判定部で異常と判定された線状材を除外した残りの線状材の二次元位置に基づいて前記鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方を算出する。

【0072】

（付記７）鋼材の異常通知システムは、前述の鋼材の曲り反り計測装置と、前記鋼材の曲り反り計測装置が算出した鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方が所定の許容値を超える場合、異常を通知する通知装置とを備える。

【0073】

（付記８）コンピュータプログラムは、支持台によって支持された鋼材の長さ方向における複数の計測位置で、前記長さ方向と交差する交差面上における前記鋼材の長さ方向に沿って配置された線状材の二次元位置及び前記鋼材の二次元位置を取得し、取得した前記線状材及び前記鋼材それぞれの二次元位置に基づいて前記鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方を算出する、処理をコンピュータに実行させる。

【0074】

（付記９）鋼材の曲り反り計測方法は、支持台によって支持された鋼材の長さ方向に沿って線状材を配置し、前記長さ方向における複数の計測位置で、前記長さ方向と交差する交差面上における前記線状材の二次元位置及び前記鋼材の二次元位置を計測し、計測した前記線状材及び前記鋼材それぞれの二次元位置に基づいて前記鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方を算出する。

【0075】

（付記１０）鋼材の異常通知方法は、前述の鋼材の曲り反り計測方法によって算出した鋼材の曲り量及び反り量の少なくとも一方が所定の許容値を超える場合、異常を通知する。

【0076】

各実施形態に記載した事項は相互に組み合わせることが可能である。また、特許請求の範囲に記載した独立請求項及び従属請求項は、引用形式に関わらず全てのあらゆる組み合わせにおいて、相互に組み合わせることが可能である。さらに、特許請求の範囲には他の２以上のクレームを引用するクレームを記載する形式（マルチクレーム形式）を用いているが、これに限るものではない。マルチクレームを少なくとも一つ引用するマルチクレーム（マルチマルチクレーム）を記載する形式を用いて記載してもよい。

【0077】

以上に開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての修正や変形を含むものと意図される。

【0078】

例えば、上記の実施形態では、ライン距離計３０及び移動装置４３を鋼材Ｓの斜め下方に設置する構成であるが、これは冷却床や検査床に鋼材を並べながら計測を行う場合に鋼材の移動や他の設備との干渉を避けることができるからである。そのような干渉がない場合には、ライン距離計３０及び移動装置４３を支持台よりも上方に配置してもよい。

【0079】

ライン距離計は、二次元位置情報を取得できるものであれば、どのようなセンサを用いてもよいが、例えば、レーザ形状センサが好適に使用できる。また、駆動装置４０をそれぞれのライン距離計３０（移動装置４３）毎に設けてもよい。

【0080】

水糸（線状材）を２本配置する好ましい形態を示したが、３本以上配置しても良い。

【0081】

また、支持台の構成は上記の形態に限られず、二次元位置計測部による複数の計測位置での計測が可能なように鋼材を静止状態で支持できればよい。

【0082】

また、上記の実施形態では、鋼材の曲り量及び反り量の双方を算出する場合を示したが、本発明は、鋼材の曲り量及び反り量のうちの一方のみを算出する形態も含むものである。

【符号の説明】

【0083】

１０ 支持台
２０、２０ａ、２０ｂ 水糸
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ ライン距離計
４０ 駆動装置
４１ ベルト
４２ 軌道
４３ 移動装置
５０ コントローラ
５１ 制御部
５２ インタフェース部
５３ メモリ
５４ 通信部
５５ 記憶部
５６ コンピュータプログラム
Ｓ 鋼材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】