JP3083010B2 - 画像による寸法測定方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像による寸法測定方
法及び装置、特に溶融亜鉛めっきラインにおいて被めっ
き鋼板と、該被めっき鋼板に余剰に付着している溶融亜
鉛を吹き払うためのワイピングノズルとの間の隙間を、
映像を通して２次元な分布として測定する際に適用して
好適な画像による寸法測定方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、帯状の被めっき鋼板に連続的に溶
融亜鉛めっきを施す場合は、図９に示すように被めっき
鋼板Ｐを、一旦溶融亜鉛浴１０中に引き入れた後に、こ
の溶融亜鉛浴１０中に配置された浴中ロール１２で方向
転換させて垂直方向に引き上げて行き、溶融亜鉛浴１０
の上方に配設された対向する一対のワイピングノズル１
４の間を通過させ、該ノズル１４から噴射される気流の
力により被めっき鋼板Ｐの表面に付着している余剰の溶
融亜鉛を吹き落とし、該被めっき鋼板Ｐを所要のめっき
厚みに仕上げる設備が一般的に用いられている。

【０００３】このような設備においては、被めっき鋼板
Ｐとワイピングノズル１４との間の隙間が、ワイピング
ノズル１４から噴射される気流の力、即ち余剰に付着し
た溶融亜鉛の吹き払い力に直接関係し、結果として仕上
りめっき厚みに直接的に大きな影響を与えることにな
る。従って、上記被めっき鋼板Ｐに所定の仕上り膜厚で
めっきするためには、該被めっき鋼板Ｐと上記ワイピン
グノズル１４との間隔は所要の値に正確に保たれるよう
にしなければならず、そのためにはワイピングノズル１
４に対する被めっき鋼板Ｐの位置を正確に検出し、把握
することが不可欠である。

【０００４】ワイピングノズル１４に対する被めっき鋼
板Ｐの位置、即ちこれら両者間の隙間を検出する適切な
方法としては、後述する図２に示すように、ワイピング
ノズル１４の気流噴射端部（直線状端部）１４Ａと、該
めっき鋼板Ｐに写るワイピングノズル１４の虚像（反射
像）２４との間の距離２×Ｇを、斜め上方に設置したＣ
ＣＤテレビカメラ２０で撮影し、該テレビカメラ２０か
ら出力される映像信号に基づいて上記ワイピングノズル
１４と被めっき鋼板Ｐとの間の距離Ｇを検出する方法
が、特開平４−１３６１４６や同４−２５９８１０に提
案されている。

【０００５】これまで、上記方法により距離Ｇを検出す
る場合は、ワイピングノズル１４及び被めっき鋼板Ｐ上
の虚像２４の両者を直接的にブラウン管に写し出す方法
や、検出器から出力される映像信号を所要の手順で処理
し、上記距離Ｇを電圧信号として出力させ、その電圧を
メータで表示する方法が採用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、テレビ
カメラ２０で撮影した実映像そのものを直接的にブラウ
ン管に表示した場合には、被めっき鋼板Ｐの幅方向全体
を視野に収めようとすると、検出すべき距離Ｇに対応す
る映像部分は極めて小さくなり、そのために該距離Ｇを
定量的に把握することが困難である。又、上記距離Ｇを
電圧信号で出力する場合には、被めっき鋼板Ｐの幅方向
の多くの点について検出する必要があるが、実際上は多
くとも数点の値しか出力することができず、しかも観測
する際に測定部分とワイピングノズル１４若しくは被め
っき鋼板Ｐの位置との対応が直観的に分り難く、その
上、被めっき鋼板Ｐがその幅方向に複雑な凹凸や反り形
状を有している場合には、全体に亘って形状を正確に検
出するために沢山の測定点、即ちメータ等の表示部が必
要となることから、観測する際の作業が煩雑となり、
又、読み間違いを起こしたりする等の不都合があった。

【０００７】上記問題を解決する技術としては、鏡面を
呈する被めっき鋼板Ｐに近接配置されたワイピングノズ
ル１４の気流噴射端部１４Ａと、上記鏡面による該気流
噴射端部１４Ａの反射像２４とを撮影手段により同一画
面に撮影し、その映像情報に基づいて上記気流噴射端部
１４Ａと被めっき鋼板Ｐとの間の隙間を視覚的に容易に
認識し、測定することを可能とするものが考えられる。
以下、この技術の一例を具体的に説明する。

【０００８】図２は、溶融亜鉛めっきライン（設備）の
ワイピング工程に上記測定技術を適用した一例を説明す
るための概略説明図であり、図３は、該測定技術に適用
される鋼板位置検出装置の構成の概略を、信号処理手順
と共に示すブロック線図であり、図４は、上記鋼板位置
検出装置の各所で処理された信号の波形を示すタイムチ
ャートである。

【０００９】図２には、溶融亜鉛浴１０から、被めっき
鋼板（走行帯）Ｐを垂直上方に連続的に走行させている
状態が示してある。上記溶融亜鉛浴１０の上方には、前
記図に示したと同様に、対向配置された一対のワイピン
グノズル１４が、その先端に位置する直線状の気流噴出
端部（直線状端部）１４Ａを互いに対向させて配置され
ており、これらワイピングノズル１４の中間に位置する
走行路を上記被めっき鋼板Ｐが通過するようにしてある
（説明の都合上、図２には右側のみにワイピングノズル
１４を示してある）。即ち、上記ワイピングノズル１４
は、その直線状の気流噴出端部１４Ａを上記被めっき鋼
板Ｐの表面に対向させた状態で、上記走行路の近傍に配
置されている。

【００１０】又、上記ワイピングノズル１４の上方に
は、光学的映像を映像信号に変換する固体撮像素子を用
いて形成されているＣＣＤテレビカメラ（撮影手段、以
下単にカメラともいう）が設置されている。又、溶融亜
鉛浴１０の表面１０Ａを照射する位置に、例えばタング
ステンランプ等の投光器２２が設置されている。

【００１１】上記カメラ２０はワイピングノズル１４と
被めっき鋼板Ｐとの間の隙間、ワイピングノズル１４の
必要とする範囲（少なくとも気流噴出端部１４Ａ）及び
被めっき鋼板Ｐの一部を視野内に収めるように、ワイピ
ングノズル１４の上方で、被めっき鋼板Ｐを斜め下方に
見下ろすように設置されている。

【００１２】従って、ワイピングノズル１４が直接的に
カメラ２０によって映像として撮らえられると共に、被
めっき鋼板Ｐの表面が極めて良好な鏡面状態になってい
るために、該表面に鮮明に写るワイピングノズル１４の
虚像（反射像）２４をも同時に映像として撮らえること
が可能となる。

【００１３】図５は、上記条件の下でカメラ２０で撮え
られる映像画面の一例を示し、ワイピングノズル１４の
映像１４′及び被めっき鋼板Ｐに写るワイピングノズル
１４の虚像（反射像）２４の映像２４′が同時に同一画
面上に得られていることを示している。

【００１４】このように撮影する場合、被めっき鋼板Ｐ
の表面が平坦であると、ワイピングノズル１４の映像１
４′の先端１４Ａ′に対応する反射映像２４′の先端２
４Ａ′も直線になるが、被めっき鋼板Ｐが平坦でなく、
波打った形状になっている場合には、被めっき鋼板Ｐの
表面に写る虚像２４の先端部の映像２４Ａ′は、上記図
５に示すように、被めっき鋼板Ｐの断面方向の表面形状
を反映して波状に曲がって写し出されることになる。そ
のため、上記先端１４Ａ′とその虚像２４Ａ′の間の隙
間g は、被めっき鋼板Ｐの幅方向の位置によって異なっ
ている。

【００１５】前記図３に示した鋼板位置検出装置は、こ
のように撮影される実映像１４′と反射映像２４′との
間の間隔を観測者に分かり易く定量的にモニタ上に表示
することを可能とするものであり、以下この装置につい
て説明する。

【００１６】上記鋼板位置検出装置は、前記図２に示し
たと同様の位置に設置されるカメラ２０と、該カメラ２
０から出力される映像信号を処理する映像信号処理部３
０と、該処理部３０で処理した結果を表示するモニタ３
２とで構成されている。

【００１７】上記テレビカメラ２０は、前述した如くワ
イピングノズル１４と被めっき鋼板Ｐとの間の間隔Ｇ、
及びワイピングノズル１４の長手方向（紙面に垂直方
向）の必要範囲を視野に収めるように、ワイピングノズ
ル１４の上方から斜め下方を見下ろす位置に設置され、
しかも該カメラ２０の水平走査方向は隙間方向（気流噴
出端部１４Ａに直交する方向）、即ち測定方向に一致
し、その垂直走査方向が被めっき鋼板Ｐの幅方向に一致
するように配置されている。

【００１８】上記映像信号処理部３０は、上記テレビカ
メラ２０から入力される映像信号を増幅する映像増幅回
路３４と、該増幅回路３４で増幅された水平走査方向の
映像信号から隙間に対応する信号をパルス信号として切
り出すスライス回路３６と、同水平走査信号から水平同
期信号を分離する同期分離回路３８と、を備えている。

【００１９】又、上記処理部３０は、スライス回路３６
から出力されるパルス信号と、同期分離回路３８から出
力される水平同期信号をフリップフロップ回路４０で処
理して作成した切替信号とを入力し、これら両信号に対
してアンド処理を施すアンド回路４２と、該アンド回路
４２から入力される信号に従って電圧の上昇（充電）、
保持、下降（放電）させる信号を作成する積分回路４４
と、該積分回路４４からの入力信号から無電圧状態を判
定し、リセット信号を作成する比較回路４６と、上記フ
リップフロップ４０からの入力に基づいて放電開始信号
を作成するタイミング回路４８と、上記比較回路４６と
タイミング回路４８からの入力信号に基づいてグラフ信
号を作成するフリップフロップ回路５０と、前記同期分
離回路３８及びフリップフロップ回路５０から入力され
る各信号を合成し、その合成信号を前記モニタ３２に出
力するミキサ回路５２とを備えている。

【００２０】又、アンド回路４２と積分回路４４との間
には充電抵抗Ｒc が設定され、且つ該積分回路４４とフ
リップフロップ回路５０との間には放電抵抗Ｒd が設定
されている。

【００２１】次に、上記装置において、テレビカメラ２
０によって前記図５に示した撮影映像が得られる場合に
ついて説明する。なお、図５（後述する図７も同じ）に
示したモニターに直接的に映し出される映像は、説明を
分り易くするために隙間g の部分を極端に拡大して描い
たものであり、実際には視野範囲が５００mm程度に対し
て、隙間Ｇの値は３〜２０mm程度であるから、画面上で
は隙間g がせいぜい数mm程度でしか映らず、映像２４
Ａ′の曲り具合は勿論のこと、画面を目視することによ
って隙間g を読み取ることは事実上不可能である。

【００２２】まず、上記テレビカメラ２０で撮影した映
像信号は、映像信号処理部３０の映像増幅回路３４に入
力され、該回路３４で後処理がし易い振幅に増幅され
る。

【００２３】図４（Ａ）は、上記増幅回路３４で増幅さ
れた映像信号である。これは、第n水平走査（n は自然
数）から第n ＋３水平走査（それぞれの走査時間を図中
Ｔn〜Ｔn+3 で示してある）毎にカメラ２０から出力さ
れる水平走査方向の映像信号であり、この映像信号は、
前記図５に示した撮影画面における水平走査信号に相当
する。又、上記図４（Ｂ）〜（Ｈ）は、本実施例で信号
処理に使用される各種信号を、同図（Ａ）の映像信号と
同一の時間軸を用いて併記したものである。なお、これ
ら図４（Ａ）〜（Ｈ）に示す各信号が出力される処理工
程をそれぞれＡ〜Ｈの符号で図３に示してある。

【００２４】上記映像増幅回路３４で増幅された図４
（Ａ）に示す映像信号はスライス回路３６に印加され、
ここで同図にＳ−Ｓで示す所定のレベル以上の信号部分
のみがスライスされて、同図（Ｂ）に示す映像パルスと
して取り出される。

【００２５】ここでは、ワイピングノズル１４の部分は
暗く、ワイピングノズル１４と被めっき鋼板Ｐとの間の
隙間部分Ｇは明るくなるように照明されているために、
図４（Ａ）に示した映像信号の白（高）レベル部分は、
前記図５に示したワイピングノズルの実映像部分１４′
と反射像部分２４′との間の隙間g に対応していること
になる。従って、スライス回路３６から出力される図４
（Ｂ）の映像パルスのパルス幅は、測定すべき隙間Ｇの
幅に対応していることになる。

【００２６】上記スライス回路３６から出力された図４
（Ｂ）に示す映像パルス信号は、アンド回路４２に入力
され、該回路４２において前記フリップフロップ回路４
０から入力される同図（Ｇ）に示す切替信号（後述す
る）との間でアンド作用によって処理され、同図（Ｃ）
に示す１つ置きの映像パルスに間引かれる。

【００２７】ここで、図４（Ｃ）に示すような１つ置き
の水平走査（図では第n 、第n ＋２）毎に映像パルスを
取り出す理由は、この取り出された映像パルスの処理
と、その処理結果の表示を次の水平走査（図では第n ＋
１、第n ＋３）期間中に行うようにしているので、この
表示期間中は映像パルスが不要となることにあり、又、
このように１つ置きの水平走査毎に処理結果を表示する
ことによって、回路構成全体を簡略化することにある。

【００２８】積分回路４４は、前記アンド回路４２から
出力される図４（Ｃ）に示す映像パルスの立上り時点か
ら立下り時点まで一定の勾配でその出力電圧を上昇さ
せ、次いで、上昇し終った電圧を保持した後、前記フリ
ップフロップ回路４０から出力される図４（Ｅ）に示す
グラフ信号（後述する）が印加されたときに、その保持
電圧を、電圧上昇速度より遅い一定の速度で無電圧状態
になるまで、その出力電圧を下降させ続ける信号を出力
する。なお、上記積分回路４４からは、電圧下降の勾配
（放電速度）がその上昇勾配（充電速度）に対して所要
の倍率だけ小さくなるように設定された、図４（Ｄ）に
示すような信号波形が出力されるようになっており、こ
れらの勾配の倍率は、実際に撮影される隙間Ｇの実映像
の大きさを定量的にグラフ状に拡大したヒストグラムと
してモニタ上に写し出すために必要とされる。

【００２９】この積分回路４４において、前記アンド回
路４２から出力される信号電圧の上昇勾配の程度は、該
積分回路４４の入力端子とアンド回路４２の出力端子と
の間に継設されている充電抵抗Ｒc によって決まり、こ
の抵抗値が大きいほど遅く、反対に小さいほど速い。

【００３０】又、この積分回路４４から出力される信号
電圧の下降勾配の程度は、その入力端子とフリップフロ
ップ回路５０の出力端子との間に継設されている放電抵
抗Ｒd によって決まる。

【００３１】比較回路４６は、上記積分回路４４の出力
が無電圧状態になった時点で放電終了信号を発し、次段
のフリップフロップ回路５０をリセットするための働き
をする。このフリップフロップ回路５０は、タイミング
回路４８から入力される図４（Ｈ）に示す放電開始信号
によってセットされて高レベルとなり、又、上記比較回
路４６から入力される放電終了信号によってリセットさ
れて低レベルとなるような、同図（Ｅ）に示すグラフ信
号を出力する。

【００３２】この図４（Ｅ）に示したグラフ信号の幅
は、前記積分回路４４の出力が下降し始めた時点から下
降し終るまでの時間に、換言すれば隙間の実映像を所要
の倍率（充電速度／放電速度）で拡大した値に対応して
いる。

【００３３】前記同期分離回路３８は、映像増幅回路３
４から出力される前記図４（Ａ）に示す映像信号の中か
ら同図（Ｆ）に示す水平同期信号のみを分離する働きを
し、ここで分離された上記水平同期信号はフリップフロ
ップ回路４０及びミキサ回路５２に送出される。

【００３４】上記フリップフロップ回路４０は、同期分
離回路３８から入力される上記図４（Ｆ）に示す水平同
期信号を１／２に分周し、且つ水平同期パルス信号毎に
高低する同図（Ｇ）に示す切替信号として出力し、前記
アンド回路４２及びタイミング回路４８に送出する。こ
のタイミング回路４８では、上記図４（Ｇ）の切替信号
の立下りから所定のディレータイムＴ′だけ遅れて同図
（Ｈ）に示す放電開始信号をフリップフロップ回路５０
に出力する。このディレータイムＴ′は、後述する図６
の画面映像に示すヒストグラムの左端の基準位置を決め
る働きをする。

【００３５】前記ミキサ回路５２は、同期分離回路３８
から出力される前記図４（Ｆ）に示した水平同期信号
と、フリップフロップ回路５０から出力される同図
（Ｅ）に示すグラフ信号とを１つの合成映像信号に加工
し、その合成映像信号をモニタ３２に出力することによ
り、該モニタ３２の画面に表示する。

【００３６】図６は、前記ミキサ回路５４において加工
された合成映像信号をモニタ３２の画面上に写し出した
映像であり、このヒストグラム映像では、各ヒストグラ
ムの左端を基準にして右側に延びる線の長さが実映像の
隙間Ｇの値に対応しており、前記積分回路４４における
（充電速度／放電速度）の倍率で拡大されて表示されて
いる。

【００３７】以上詳述した前記図３に示した測定装置に
よれば、水平走査線の一本飛びに測定と表示を順次繰り
返すようにしているため、視野内の全ての部分を隈な
く、しかも極めて細かい間隔で全ての位置を同時に測定
することができるため、複雑な形状の被めっき鋼板Ｐの
場合でも極めて正確に隙間を測定することができる。

【００３８】又、この場合、画面上に目盛線（図示せ
ず）を書き込んでおくことにより、ヒストグラムの長さ
を目盛線と重ねて読むことによって定量的に測定すべき
隙間の値を知ることもできる。

【００３９】しかしながら、本発明者等が上述した鋼板
位置検出技術について詳細に検討した結果、以下に説明
する新たな問題があることを見出した。

【００４０】ワイピングノズル１４と被めっき鋼板Ｐと
の間の隙間Ｇをテレビカメラ２０で撮影し、その映像
を、前記図５の場合と同様にモニタ画面に直接表示する
場合、テレビカメラ２０の撮像面に上記隙間Ｇを光学的
な歪みがない状態で結像させることができれば、被めっ
き鋼板Ｐが平坦で且つワイピングノズル１４と該被めっ
き鋼板Ｐとが互いに平行である場合には、全体に亘って
両者間の隙間の寸法が同一であることから、モニタの画
面上に映し出される映像は図７（Ａ）に示すように、映
像１４Ａ′と、映像２４Ａ′との間の隙間g は全体的に
同一で互いに平行な状態で映るはずである。

【００４１】ところが、実際にはカメラ２０は、その撮
像面に撮影対象を結像させるためのレンズ（光学系）を
備えており、このレンズには多かれ少なかれ収差がある
ために、モニタ上に映し出される映像は図７（Ｂ）に示
すように、これらの間の隙間g の映像は平行ではなく、
画面中央部より上下両方向に向かって徐々に狭まった状
態となって映し出され、このような現象はレンズが広角
度視野のものであるほど著しい。

【００４２】例えば、焦点距離が１２．５mmの一般に用
いられるカメラ用レンズを用いて６００mm程度離れた位
置を撮影する場合には、視野範囲の周辺部の歪みは約５
％近くにも達してしまう。従って、ワイピングノズル１
４と被めっき鋼板Ｐとの間のように極めて狭い隙間をこ
のようなレンズを用いて検出する場合には、あまりにも
精度が悪いため、何等かの方法で補正を加えることが不
可欠となるが、このような光学的映像の歪みはレンズの
特性改善によって補正するには限界がある。

【００４３】特に、溶融亜鉛めっきラインにおいては、
分解能力や設置スペース等の制限上、カメラ２０を測定
点にかなり近い位置に設置しなければならない上に、広
い範囲を視野内に収めなければならない等のために、焦
点距離の短い広角度視野のレンズを使わざるを得ず、そ
のために著しく光学的歪みが生じ易い条件下にある。

【００４４】従って、溶融亜鉛めっきラインで、被めっ
き鋼板とワイピングノズルとの間の隙間を、前記図３に
示した測定装置で測定する場合には、仮にワイピングノ
ズル１４と被めっき鋼板Ｐとの間の間隔Ｇがどの部分で
も同一であったとしても、モニタ３２の画面上に表示さ
れるグラフ（ヒストグラム）の端部は、直線状になら
ず、図８に示すように、中央部から上方及び下方に向か
って徐々に短くなり、実際とは異なる測定結果となって
しまうという問題がある。

【００４５】本発明は、前記問題点を解決するべく成さ
れたもので、測定対象を撮影手段で撮影し、その撮像面
に結像した平面画像に基づいて測定対象の寸法を測定す
る際に、撮影手段が有する光学系を通してその撮像面に
結像させることから、必然的に生じる光学的映像歪みに
起因する測定寸法の誤差を補正し、高精度に測定対象の
寸法を測定することができる画像による寸法測定方法を
提供することを第１の課題とする。

【００４６】本発明は、又、ワイピングノズルの気流噴
射端部と、被めっき鋼板の鏡面上の該気流噴射端部の反
射像とを同一画面に撮影し、被めっき鋼板と気流噴射端
部との間の隙間を測定する際に、同様に光学的映像歪に
起因する測定寸法の誤差を補正し、高精度に上記隙間を
測定することができる画像による寸法測定装置を提供す
ることを第２の課題とする。

【００４７】

【課題を解決するための手段】本発明は、画像による寸
法測定方法において、測定対象を視野内に収める位置に
配された撮影手段で該測定対象を撮影することにより、
光学系を通して撮像面に結像させた平面画像に基づい
て、走査方向の測定対象の寸法と、該寸法の走査方向と
交差する方向の分布を測定するに際し、撮影手段から出
力される映像信号を、光学系による映像の歪量に応じて
補正するに当り、撮影手段で水平方向に走査して測定対
象の寸法に対応する映像信号を抽出すると共に、撮影手
段を作動させる垂直同期信号に同期して、光学系による
映像の歪量に応じた波形で変化する補正信号を生成し、
該補正信号により水平走査周期毎に出力される上記映像
信号を補正することにより、前記第１の課題を達成した
ものである。

【００４８】

【００４９】本発明は、又、前記画像による寸法測定方
法おいて、水平走査時に抽出される映像信号に基づいて
充電し、所定時間経過後に放電する積分回路を用い、放
電速度に対する充電速度の比で上記映像信号を拡大する
と共に、充電速度又は放電速度を、垂直同期信号に同期
して、光学系による映像の歪量に応じて変化する補正信
号で制御するようにしたものである。

【００５０】又、本発明は、前記画像による寸法測定方
法において、積分回路における充電速度又は放電速度の
制御を、ホトカプラの抵抗値を変化させて行うようにし
たものである。

【００５１】又、本発明は、溶融金属浴から引き上げら
れた鏡面を呈する被めっき鋼板に、直線状の気流噴射端
部を対向させて配置されたワイピングノズルと、被めっ
き鋼板の鏡面上の気流噴射端部の反射像とを視野に収め
る位置に配された撮影手段により、その水平走査方向を
ワイピングノズルの気流噴射端部に直交させ、該気流噴
射端部と、その反射像とを同一画面に撮影し、被めっき
鋼板の幅方向の断面形状を非接触でモニタする画像によ
る寸法測定装置において、上記撮影手段から出力される
水平走査信号から気流噴射端部と被めっき鋼板との間の
隙間に対応する映像信号を抽出する抽出手段と、上記隙
間に対応する映像信号を拡大する信号拡大手段と、上記
隙間に対応する映像信号を、撮影手段が有する光学系に
よる映像の歪量に応じて補正する補正手段と、を備えて
いると共に、上記補正手段が、撮影手段を作動させる垂
直同期信号に同期して、光学系による映像の歪量に応じ
た波形で変化する補正信号を生成し、該補正信号により
水平走査周期毎に出力される上記隙間に対応する映像信
号を補正するようになされている構成とすることによ
り、前記第２の課題を達成したものである。

【００５２】

【００５３】本発明は、又、前記画像による寸法測定装
置において、信号拡大手段が、水平走査時に抽出される
隙間に対応する映像信号に基づいて充電し、所定時間経
過後に放電する積分回路で形成され、該積分回路におけ
る放電速度に対する充電速度の比で上記映像信号が拡大
され、且つ充電速度又は放電速度が、映像手段を作動さ
せる垂直同期信号に同期して、光学系による映像の歪量
に応じて変化する補正信号で制御されるようにしたもの
である。

【００５４】本発明は、又、前記画像による寸法測定装
置において、積分回路における充電速度又は放電速度の
制御が、ホトカプラの抵抗値を変化させて行うようにし
たものである。

【００５５】

【作用】本発明においては、光学系を通して撮像面に結
像させた平面画像に基づいて、走査方向の測定対象の寸
法と、該寸法の走査方向と交差する方向の分布を測定す
るに際し、撮影手段から出力される映像信号を、光学系
による映像の歪量に応じて補正するようにしたので、必
然的に伴なう光学的歪を、光学的映像を電気的映像信号
に変換した後の信号処理段階で補正することが可能とな
り、その結果、画像を介して任意の測定対象の寸法を２
次元的な分布として極めて高精度に測定することが可能
となる。

【００５６】又、上記補正に当り、撮影手段で水平方向
に走査して測定対象の寸法に対応する映像信号を抽出す
ると共に、撮影手段を作動させる垂直同期信号に同期し
て、光学系による映像の歪量に応じた波形で変化する補
正信号を生成し、該補正信号により水平走査周期毎に出
力される上記映像信号を補正するようにしたので、レン
ズの収差等に起因する光学的歪を、確実に補正すること
が可能となる。

【００５７】本発明において、水平走査時に抽出される
映像信号に基づいて充電し、所定時間経過後に放電する
積分回路を用い、放電速度に対する充電速度の比で上記
映像信号を拡大すると共に、充電速度又は放電速度を、
垂直同期信号に同期して、光学系による映像の歪量に応
じて変化する補正信号で制御する場合には、光学的歪を
電気的映像信号の段階で確実に補正することが可能とな
る。

【００５８】その際、ホトカプラを積分回路に接続し、
その抵抗値を変化させることにより充電又は放電の速度
を正確に制御することが可能となる。

【００５９】本発明においては、撮影手段で、その水平
走査方向をワイピングノズルの気流噴射端部に直交さ
せ、該気流噴射端部と、その反射像とを同一画面に撮影
し、被めっき鋼板の断面方向の形状を非接触でモニタす
る寸法測定装置が、上記撮影手段から出力される水平走
査信号から気流噴射端部と被めっき鋼板との間の隙間に
対応する映像信号を抽出し、該映像信号を拡大すると共
に、その際に、上記隙間に対応する映像信号を、撮影手
段が有する光学系による映像の歪量に応じて補正するよ
うにしたので、画像を介して被めっき鋼板とワイピング
ノズルとの隙間の寸法をその２次元的分布として正確に
測定することが可能となる。

【００６０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００６１】図１は、本発明に係る一実施例の鋼板位置
検出装置（寸法測定装置）の概略構成を示すブロック図
である。

【００６２】本実施例の検出装置は、積分回路４４とフ
リップフロップ回路５０の間にホトカプラ５４を介設す
ると共に、同期分離回路３８からの信号が入力される垂
直同期信号回路５６、該回路５６からの信号が入力され
る単安定発信器５８、及び該発信器５８からの信号が入
力される積分回路６０とを備え、該回路６０から上記ホ
トカプラ５４に信号入力が可能になされている以外は、
前記図３に示した検出装置と実質的に同一である。従っ
て、図３に示したと同一部分についての説明は省略す
る。

【００６３】この図１において、ホトカプラ５４はＣd
Ｓ型式であり、これは前記図３に示した放電抵抗器Ｒd
の代わりに設置したものであり、入力電流が大きくなれ
ば出力抵抗が小さくなり、又反対に入力電流が小さくな
れば出力抵抗が大きくなる特性を有している。

【００６４】従って、このホトカプラ５４の入力電流を
大きくすれば積分回路４４の放電速度は速まり、出力信
号の下降速度は速くなる。これは、とりもなおさずモニ
タ３２の画面上に映るヒストグラムの長さが短くなるこ
とを意味し、タイミングを考慮しながらホトカプラ５４
に適度の電流を印加することにより、モニタ３２上に表
示されるヒストグラムの長さを補正することが可能とな
る。

【００６５】垂直同期信号回路５６は、同期分離回路３
８から出力される同期信号の中から垂直同期信号のみを
抽出する働きをする。又、単安定発信器５８は、垂直同
期信号回路５６から出力される垂直同期信号によってト
リガーされ、垂直走査周期の半分の時間幅のパルスを出
力する働きをする。

【００６６】更に、積分回路６０は、単安定発信器５８
から出力されるパルスが印加されることによって、垂直
走査周期に同期し、且つ垂直同期信号に対して１８０°
の位相がずれた時点で最大電圧になるような三角形状の
波形の信号を、所要のレベルのバイアス電圧に重畳した
状態で出力する働きをする。

【００６７】この積分回路６０から出力される波形信号
はホトカプラ５４に印加されると、その波形に応じて積
分回路４４の放電時間の速さ（放電速度）をコントロー
ルする。即ち、積分回路４４の放電速度は垂直同期信号
発生時に遅く、そして時間と共に次第に速くなり、次の
垂直同期信号までの中間時点で最も速くなり、その後時
間と共に次第に遅くなり、次の垂直同期信号発生時には
前と同じように遅くなる。

【００６８】このように放電速度を変化させることは、
モニタ３２の画面上に映るヒストグラムの長さを、画面
垂直方向の上部及び下部に比べて中央部に行くに従って
短くすることに相当する。従って、前記図３に示した装
置では、前記図８に示したようなグラフの表示結果の不
都合、即ち画面の中央部よりも上下両方向に行くに従っ
て短くなるような不都合を補正することが可能となる。

【００６９】実際には、積分回路６０から出力される三
角形状の波形の信号に所要の信号処理を加えて丸みを付
けたり、レベルを変えたりして、ホトカプラ５４の印加
電流に対する出力抵抗値の変化特性がヒストグラムの補
正に対して適切であるようにしている。

【００７０】以上詳述した本実施例によれば、カメラ２
０の撮像面に結像させるためのレンズに起因する防ぎ得
ない光学的歪みによる検出精度の劣化を、映像信号に対
して適切な補正を加えることによって防止できる。即
ち、垂直同期信号に同期して漸増・漸減する補正信号を
生成し、この補正信号によってモニタ画面上に表示され
るグラフ信号を補正することができる。

【００７１】又、上述した新たな補正技術を開発したこ
とによって、これまで許容せざるを得なかった検出精度
の悪さを改善し、その精度を飛躍的に向上させることが
可能となる。従って、高精度な信号に基づいて被めっき
鋼板Ｐに対してワイピングノズル１４を極めて接近させ
て操業することが可能となるため、高品質な薄目付量の
めっき鋼板を安定して生産することが可能となり、その
品質を大幅に向上することが可能となった。

【００７２】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は前記実施例に示したものに限られるもので
なく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。

【００７３】例えば、本発明は、溶融亜鉛めっきライン
でワイピングを行う被めっき鋼板に適用するものに限ら
れるものでなく、表面が鏡面を呈しているものであれば
任意の走行帯に適用可能であることはもとより、他の任
意の測定対象にも適用可能である。

【００７４】又、前記実施例では、ホトカプラ５４を積
分回路４４の放電抵抗Ｒd の代わりに用いたが、他の方
法として、ホトカプラ５４を積分回路４４の充電抵抗Ｒ
c の代わりに用い、且つホトカプラ５４に印加する信号
の変化分を反転させ、垂直同期信号に同期して漸減・漸
増する補正信号を生成することによっても同様に補正作
用を得ることができる。

【００７５】この場合には、積分回路４４に充電される
電荷を隣り合う２つの垂直同期信号のところで最大に、
これらの中間で最小になるようにして、画面垂直方向の
中央部から上部及び下部に行くに従って充電を速やかに
行わせて充電電圧の最高値を高くし、放電時間が長くな
るように、即ちヒストグラムが長くなるようにする。

【００７６】又、前記実施例においては、積分回路４４
の充電時間（速度）又は放電時間（速度）の変化割合を
替えることによってアナログ的に信号の補正を行ってい
るが、これに限られるものでなく、補正のための全ての
信号処理をディジタル的に行ってもよい。

【００７７】又、補正したヒストグラムは、モニタ３２
の画面に表示させるだけでなく、グラフ信号を電圧若し
くは電流に変換して、メータ若しくは記録計に表示させ
てもよいことはいうまでもない。

【００７８】又、モニタ画面上には、目盛線を映像とし
て表示しても、又、目盛線を画面上に直接書込んでもよ
い。

【００７９】又、前記実施例では、投光器２２で浴面１
０Ａを照射し、該浴面１０Ａからの反射光で観察的に下
方からワイピングノズル１４と被めっき鋼板Ｐとの間の
隙間を明るく照らし出すようにし、この状態で斜め上方
のカメラ２０で撮影し、ワイピングノズル１４とその反
射像２４を暗部とし、ワイピングノズル１４と鋼板Ｐと
の間の隙間を明部（白レベル）とすることにより明瞭な
コントラストで写し出す場合を示したが、投光器２２を
ワイピングノズルの上方に設置し、該ワイピングノズル
の上面部を照射するようにしてもよい。但し、この場合
は明部と暗部が前記実施例とは逆になるので、比較回路
からの出力信号を反転させる必要がある。又、前記実施
例では撮影手段としてＣＣＤカメラを用いたが、例えば
ビジコン等の電子走査型の撮像管を用いてもよい。

【００８０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、測
定対象を撮影手段で撮影し、その撮像面に結像した平面
画像に基づいて測定対象の寸法を測定する際に、撮影手
段が有する光学系を通してその撮像面に結像させること
から、必然的に生じる光学的映像歪みに起因する測定寸
法の誤差を補正し、高精度に測定対象の寸法を測定する
ことができる。

【００８１】又、本発明によれば、ワイピングノズルの
気流噴射端部と、被めっき鋼板の鏡面上の該気流噴射端
部の反射像とを同一画面に撮影し、被めっき鋼板と気流
噴射端部との間の隙間を測定する際に、同様に光学的映
像歪に起因する測定寸法の誤差を補正し、高精度に上記
隙間を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の鋼板位置検出装置の概
略構成を示すブロック図

【図２】上記実施例を適用する溶融亜鉛めっき工程を示
す概略説明図

【図３】鋼板位置検出装置の他の例の概略構成を示すブ
ロック線図

【図４】上記鋼板位置検出装置で用いられる各種信号を
示すタイミングチャート

【図５】ワイピングノズルと被めっき鋼板との間の隙間
を撮影した実映像を示す線図

【図６】上記実映像について作成されたヒストグラムか
らなる拡大映像を示す線図

【図７】実映像に生じる光学的歪を説明するための線図

【図８】拡大映像に生じる光学的歪を示す線図

【図９】連続溶融亜鉛めっき工程を示す斜視図

【符号の説明】

１０…溶融亜鉛浴 １４…ワイピングノズル １４Ａ…気流噴出端部（直線状端部） ２０…テレビカメラ ２２…投光器 ２４…反射像（虚像） ２４Ａ…反射像の先端部 ３４…映像増幅回路 ３６…スライス回路 ３８…同期分離回路 ４０、５０…フリップフロップ回路 ４２…アンド回路 ４４、６０…積分回路 ４６…比較回路 ４８…タイミング回路 ５２…ミキサ回路 ５４…ホトカプラ ５６…垂直同期信号回路 ５８…単安定発信器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G06T 1/00 - 9/20 C23C 2/00 C23C 2/20

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定対象を視野内に収める位置に配された
   撮影手段で該測定対象を撮影することにより、光学系を
   通して撮像面に結像させた平面画像に基づいて、走査方
   向の測定対象の寸法と、該寸法の走査方向と交差する方
   向の分布を測定するに際し、 撮影手段から出力される映像信号を、光学系による映像
   の歪量に応じて補正するに当り、撮影手段で水平方向に走査して測定対象の寸法に対応す
   る映像信号を抽出すると共に、 撮影手段を作動させる垂直同期信号に同期して、光学系
   による映像の歪量に応じた波形で変化する補正信号を生
   成し、該補正信号により水平走査周期毎に出力される上
   記映像信号を補正する ことを特徴とする画像による寸法
   測定方法。
2. 【請求項２】請求項１において、 水平走査時に抽出される映像信号に基づいて充電し、所
   定時間経過後に放電する積分回路を用い、放電速度に対
   する充電速度の比で上記映像信号を拡大すると共に、 充電速度又は放電速度を、垂直同期信号に同期して、光
   学系による映像の歪量に応じて変化する補正信号で制御
   することを特徴とする画像による寸法測定方法。
3. 【請求項３】請求項２において、 積分回路における充電速度又は放電速度の制御を、ホト
   カプラの抵抗値を変化させて行うことを特徴とする画像
   による寸法測定方法。
4. 【請求項４】溶融金属浴から引き上げられた鏡面を呈す
   る被めっき鋼板に、直線状の気流噴射端部を対向させて
   配置されたワイピングノズルと、被めっき鋼板の鏡面上
   の気流噴射端部の反射像とを視野に収める位置に配され
   た撮影手段により、その水平走査方向をワイピングノズ
   ルの気流噴射端部に直交させ、該気流噴射端部と、その
   反射像とを同一画面に撮影し、被めっき鋼板の幅方向の
   断面形状を非接触でモニタする画像による寸法測定装置
   において、 上記撮影手段から出力される水平走査信号から気流噴射
   端部と被めっき鋼板との間の隙間に対応する映像信号を
   抽出する抽出手段と、 上記隙間に対応する映像信号を拡大する信号拡大手段
   と、 上記隙間に対応する映像信号を、撮影手段が有する光学
   系による映像の歪量に応じて補正する補正手段と、を備
   えていると共に、 上記補正手段が、撮影手段を作動させる垂直同期信号に
   同期して、光学系による映像の歪量に応じた波形で変化
   する補正信号を生成し、該補正信号により水平走査周期
   毎に出力される上記隙間に対応する映像信号を補正する
   ようになされている ことを特徴とする画像による寸法測
   定装置。
5. 【請求項５】請求項４において、 信号拡大手段が、水平走査時に抽出される隙間に対応す
   る映像信号に基づいて充電し、所定時間経過後に放電す
   る積分回路で形成され、該積分回路における放電速度に
   対する充電速度の比で上記映像信号が拡大され、且つ充
   電速度又は放電速度が、映像手段を作動させる垂直同期
   信号に同期して、光学系による映像の歪量に応じて変化
   する補正信号で制御されるようになされていることを特
   徴とする画像による寸法測定装置。
6. 【請求項６】請求項５において、 積分回路における充電速度又は放電速度の制御が、ホト
   カプラの抵抗値を変化させて行うようになされているこ
   とを特徴とする画像による寸法測定装置。