JP6531752B2

JP6531752B2 - 形状評価方法、鋼板形状矯正方法、及び鋼板製造方法

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Publication number: JP6531752B2
Application number: JP2016242450A
Authority: JP
Inventors: 青江　信一郎; 信一郎青江; 順衞藤; 岳則湯浅; 三宅　勝; 勝三宅
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2019-06-19
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Description

本発明は、例えば鋼板などの形状評価対象体の形状評価方法、鋼板の形状矯正方法、鋼板の製造方法に関し、例えば圧延工程或いは加熱冷却工程で鋼板に発生した反り、耳波、歪みなどの形状を圧延ライン横で矯正するのに好適なものである。

鋼板などの形状評価対象体の形状評価方法としては、例えば下記特許文献１に記載されるように、予め設定された長さの差金を形状評価対象体の形状測定面にあてがい、差金と形状側定面との間の隙間を計測するときの周波数応答特性を有するバンドパスフィルタを用い、形状評価対象体の形状測定面上の測定点の位置の点群データにバンドパスフィルタを作用させて隙間を求めるものがある。

特開２０１４−１０４４８３号公報

特許文献１のような形状評価方法は、オペレータ（作業者）が鋼板表面上に予め設定された長さの差金をあてがい、差金と鋼板との間の隙間を観察することで鋼板形状を認識する場合と同等の形状評価を短時間で正確に行なうことができる。
しかしながら、オペレータが実際に差金を鋼板表面上にあてがう場合には、鋼板の先端及び尾端で差金隙間が零に拘束される。すなわち、図１２に示すように、鋼板の先端又は尾端の端部付近では、差金隙間の差金有効長が短くなり、板端では差金隙間が原理的に零となる。この端部付近での差金有効長が短くなることに合わせて、差金長さを短くしていく必要があるが、バンドパスフィルタとして作用させる場合、場所毎で差金長を変更することはできない。

したがって、バンドパスフィルタを使用して差金隙間を演算処理によって計測する場合には、例えば図１０に示すように、鋼板の先端及び尾端の差金隙間が零とはならず、比較的大きな値となってしまい、実際にオペレータが差金を鋼板端部にあてがう場合に比較して差金隙間の誤差が大きくなってしまうという未解決の課題がある。
本発明は、上記のような未解決の課題に着目してなされたものであり、形状評価対象体の測定端部での差金隙間の誤差を抑制して形状を適正に評価することができ、もって形状評価対象体の形状を適正に矯正することが可能な形状評価方法、鋼板形状矯正方法、鋼板製造方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る形状評価方法は、演算処理機能を有する計算機を用いて形状評価対象体の形状測定面の形状評価を行うに際し、予め設定された長さの差金を前記形状評価対象体の形状測定面にあてがい、前記差金と前記形状測定面との間の隙間を計測するときの周波数応答特性を有する位相補償バンドパスフィルタを前記形状評価対象体の形状測定面上の測定点の位置の点群データに作用させて前記隙間を求める形状評価方法であって、前記形状評価対象体の少なくとも一方の測定端から所定長さ内側までの調整領域で射影座標を伸長させるようにしている。

また、本発明に係る鋼板形状矯正方法は、前記形状評価対象体が鋼板である場合、前記形状評価方法で求めた前記隙間の絶対値が予め設定された規定値以上である位置を加圧ラムによるプレス矯正位置として提示するようにしている。
また、本発明に係る鋼板製造方法は、前記鋼板形状矯正方法を鋼板製造工程に用いるようにしたものである。

本発明に係る形状評価方法の一態様によれば、形状評価対象体の端部側の調整領域で射影座標を伸長させてから形状測定面上の測定点の位置の点群データに位相補償用バンドパスフィルタを作用させるようにしている。このため、調整領域での射影座標を伸長させることにより、相対的に差金長さを短くして評価対象体の測定端部の差金隙間を正確に評価することが可能となる。

また、形状評価対象体を鋼板とし、形状評価方法で求めた差金と形状測定面との間の隙間の絶対値が予め設定された規定値以上である位置を加圧ラムによるプレス矯正位置として提示する。これにより、鋼板形状を適正に矯正することができる。
さらに、鋼板形状矯正方法を鋼板製造工程に用いることにより、鋼板形状を正確に矯正した鋼板を製造することができる。

本発明の形状評価方法及び鋼板形状矯正方法を適用した鋼板形状矯正装置の概略構成の一実施形態を示す平面図である。図１の形状計測装置中のレーザ距離計を構成するレーザ照射装置の概略構成図である。図１の制御装置内で行われる鋼板形状矯正のための演算処理を示すフローチャートである。点群データの一例を示す説明図である。差金隙間測定モデルの模式図である。差金隙間測定モデルの周波数応答関数の波長応答特性図である。周波数特性の異なる曲面の差から差金隙間を求める場合の波長特性の説明図である。図４の点群高さデータを測定誤差除去のための平滑化スプライン処理で得られた高さ曲面である。図７の平滑化スプライン曲面を用いて周波数特性の異なる曲面の差から求めた差金隙間の説明図である。図９の差金隙間の側面図である。図９の差金隙間の上面図である。板端における差金測定方法を示す説明図である。伸長率の逆数を表す特性線図である。形状測定装置で実行するフィルタ処理手順の一例を示すフローチャートである。図１４の処理を行なった結果を示す図１０と同様の差金隙間の説明図である。周波数特性の異なる曲面の差から差金隙間を求める形状評価方法の説明図である。

図１６の形状評価方法に従って計算によって求めた差金隙間の説明図である。計算によって求めた差金隙間とオペレータが測定した差金隙間の相関図である。

以下、本発明の実施形態に係る形状評価方法及び鋼板形状矯正方法を適用した鋼板形状矯正装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の鋼板形状矯正装置の概略構成を示す平面図である。この鋼板形状矯正装置は、鋼板Ｓをオフラインで形状矯正するものである。図中の符号１は、鋼板Ｓの形状を矯正するプレス機であり、プレス機１の入側には入側ベッド３、プレス機１の出側には出側ベッド４が配設されている。

ベッド３，４は、何れも鋼板Ｓを搬送するための多数のローラが配設されており、このローラの回転状態を制御することで鋼板Ｓの搬送状態を制御することができる。また、入側ベッド３及び出側ベッド４の側方には、鋼板Ｓの位置を検出する位置検出装置７が設けられている。位置検出装置７は、後述する形状計測装置と同様にレーザ光を鋼板Ｓの搬送方向に走査して鋼板Ｓの搬送方向への形状を計測し、その形状計測結果から鋼板Ｓがどの位置にあるかを検出する。

本実施形態のプレス機１の場合、加圧ラム２で鋼板Ｓを上から加圧し、主として鋼板Ｓに曲げモーメント（３点曲げ）を付与して鋼板の形状を矯正する。鋼板Ｓの形状は、後述する鋼板形状計測装置によって計測する。
鋼板形状矯正のパラメータとしては、例えば鋼板Ｓの形状から求めた差金隙間、加圧ラム２による加圧力、シムと呼ばれる敷板の位置と間隔、鋼板Ｓの位置、即ちベッド３，４による鋼板Ｓの搬送状態などが挙げられる。

本実施形態のプレス機１による鋼板形状矯正は、後述するように、シムを用いて鋼板Ｓを加圧ラム２で加圧する。例えばプレス機１に搭載された鋼板Ｓが上に凸状に曲がっている場合、凸部を挟んだ鋼板Ｓの下に２本のシムを敷き、そのシムの間の凸部を加圧ラム２で加圧する。逆に、例えば鋼板Ｓが下に凸状に曲がっている場合、凸部の下に１本のシムを敷き、凸部を挟んだ鋼板Ｓの両側にシムを介在して加圧ラム２で加圧する。

加圧ラム２による曲げモーメントは、主にシムの間の部分の鋼板Ｓにのみ生じる。この曲げモーメントによる鋼板Ｓの変形量と加圧開放時の戻り量、所謂スプリングバック量を加味して、前述した種々のパラメータを調整する。
入側ベッド３の入側及び出側ベッド４の出側には形状計測装置５を、出側ベッド４の側方には制御装置６を設置した。このうち、形状計測装置５は、レーザ光によって検出点までの距離を検出するレーザ距離計と、レーザ距離計で検出された距離データから鋼板Ｓの形状を計測するコンピュータシステムを備えて構成される。

形状計測装置５の具体的な鋼板形状計測方法は、本出願人が先に提案した特開２０１０−１５５２７２号公報に記載されているものと同様である。すなわち、本実施形態の形状計測装置５は、３次元にレーザ光を走査して距離を計測するレーザ距離計を備えている。なお、鋼板Ｓは、一般に搬送方向に長手で、搬送方向と直交方向に短い。つまり、鋼板Ｓには長辺と短辺があり、本実施形態では、長辺方向を長手方向（ｘ方向ともいう）とし、短辺方向を幅方向（ｙ方向ともいう）と定義する。また、高さ方向をｚ方向ともいう。

本実施形態のレーザ距離計は、図２に示すように、レーザ光源１１を回転台１２の上に搭載し、レーザ光源１１のレーザ出射口に周知のガルバノミラー１３を配設した。ガルバノミラー１３の回転軸はレーザ光源１１のレーザ出射口からのレーザ光に一致し、ガルバノミラー１３の回転軸は回転台１２の回転軸と直交する。
本実施形態では、ガルバノミラー１３を回転させることにより、レーザ光源１１からのレーザ光を、例えば鋼板Ｓの長手方向、即ち図１の鋼板Ｓの搬送方向に偏光し、回転台１２を回転させることにより、ガルバノミラー１３から偏光されるレーザ光を、主として鋼板Ｓの幅方向、即ち図１の鋼板Ｓの搬送方向と直交方向に走査する。そのため、例えば鋼板Ｓの表面に向けて出射したレーザ光の再帰反射光を受光することにより、その表面の測定点までの距離を求めることができる。この距離は、測定点の長手方向（ｘ方向）の位置及び幅方向（ｙ方向）の位置を規定すると、誤差を含む高さ方向（ｚ方向）の位置情報に変換することができる。従って、鋼板Ｓの表面を形状測定面とすると、形状測定面上のｘ、ｙ座標上の高さ（ｚ）位置を形状測定面の形状として認識することができる。

なお、本実施形態の形状計測装置５は、入側ベッド３上や出側ベッド４上だけでなく、プレス機１の加圧ラム２下でも鋼板Ｓの形状を計測することが可能である。また、前記位置検出装置７も、同様にして鋼板Ｓの形状を検出し、その形状がどこにあるのかで鋼板Ｓの位置を検出する。
さらに、形状計測装置５としては、鋼板Ｓの搬送を停止した状態で形状計測を行なう場合に限らず、鋼板Ｓを例えば長手方向に搬送させながら幅方向にレーザ光を走査することにより、ｘ、ｙ座標上の高さ（ｚ）位置を形状測定面の形状として認識するようにしてもよい。

制御装置６は、ホストコンピュータなどのコンピュータシステムを備えて構築され、形状計測装置５によって鋼板Ｓ表面、即ち形状測定面の形状評価を行うと共に、プレス機１及びベッド３，４の稼動状態を制御して鋼板Ｓの形状矯正を行う。この演算処理は、図３に示すように、例えば鋼板形状矯正開始指令と同時に行われ、まずステップＳ１で、入側ベッド３や出側ベッド４により鋼板Ｓをプレス機１の加圧ラム２の下に搬入する。次にステップＳ２に移行して、前記形状計測装置５によって鋼板Ｓの形状測定面である表面の形状評価を行う。次にステップＳ３に移行して、前記ステップＳ２で得られた鋼板Ｓの形状評価に基づき、プレス機１及びベッド３，４の稼働状態を制御して鋼板Ｓの形状矯正制御を行う。次にステップＳ４に移行して、鋼板Ｓの形状矯正が完了したことを判定する。次にステップＳ５に移行して、入側ベッド３や出側ベッド４により鋼板Ｓを加圧ラム２下から払い出し、制御を終了する。

次に、形状計測装置５による鋼板Ｓの形状測定面、即ち表面の形状評価方法について説明する。この形状計測装置５では、前述したレーザ光の出射・受光によって、例えば図４に示すような位置データの点群データを取得することができる。位置データは、長手方向（ｘ方向）、幅方向（ｙ方向）が規定されており、高さ方向（ｚ方向）に誤差を有する。このような点群データに対しては、例えば本出願人が先に提案した特開２０１２−３７３１３号公報に記載の平滑化スプライン曲面を応用することができる。

平滑化スプライン曲面は、スプライン次数ｌ、平滑化パラメータγで点群データを平滑化したスプライン状の曲面であり、その周波数応答関数ｈ（ω_１，ω_２）は下記式（１）で表される。

式（１）中のω_１は長手方向（鋼板Ｓの長手方向とは必ずしも一致しない）に対応する角周波数、ω_２は幅方向（鋼板Ｓの幅方向とは必ずしも一致しない）に対応する角周波数である。式（１）から、平滑化スプライン曲面が位相補償ローパスフィルタとして機能することが分かる。
この平滑化スプライン曲面を活用して、差金で形状評価することを考える。差金は、凡そその差渡し方向のみ形状評価するもので、この差金の差渡し方向を長手方向と考えると、長手方向と直行する幅方向は評価しない。更にスプライン次数ｌを１として、差金隙間推定方法を考える。

この周波数応答関数ｈ（ω_１，ω_２）は、平滑化パラメータγを前記式（１）とした場合に、差金長さがＬであるときのローパスフィルタであるから、これと長さの異なる差金長さのローパスフィルタの出力、即ち平滑化スプライン曲面と前記式（１）で表される平滑化スプライン曲面との差は、即ちバンドパスフィルタの出力となる。例えば、点群データの誤差を遮断するための比較的短い差金長さＬ_Ｈ、つまり前記差金長さＬより短い差金長さＬ_Ｈの差金を考え、この差金長さＬ_Ｈの差金による平滑化スプライン曲面から前記式（１）で表される差金長さＬの差金による平滑化スプライン曲面を差し引くことにより差金隙間が得られる。この差金隙間の周波数応答関数をｆ_１（ω_１，ω_２）とすると、周波数応答関数ｆ_１（ω_１，ω_２）は下記式（２）で表される。なお、前記式（１）で表される平滑化スプライン曲面の周波数応答関数ｈ（ω_１，ω_２）は差金長さがＬであるときのローパスフィルタであるから、この周波数応答関数ｈ（ω_１，ω_２）の長手方向の角周波数ω_１をＬ_Ｈ／Ｌ倍すれば、差金長さＬ_Ｈの差金による平滑化スプライン曲面の周波数応答関数が得られる。

前記式（２）を展開すると、下記式（３）式が得られる。

この式（３）で幅方向の角周波数ω_２を無視してω_２＝０とおくと下記式（４）が得られる。

この式（４）の周波数応答関数ｆ_１（ω_１，０）は、位相補償バンドパスフィルタである。上記の演算は、任意のスプライン次数に対して一般化は可能である。

また、差金の長さ（差金長さ）をＬとし、この差金長さＬの差金を鋼板Ｓの表面（形状測定面）、即ち平滑化スプライン曲面にあてがって差金隙間を測定するときの周波数応答関数は、共振周波数が２π／Ｌのとき、最大利得が２になると考えることができる。即ち、鋼板の撓みをｙ（ｘ）、差金隙間測定値をＹ（ｘ）、差金長さをＬとしたとき、図５の差金隙間測定モデルの模式図から、下記式（５）が成立する。

この式（５）をラプラス変換して下記式（６）を得る。

前記式（６）から、差金隙間測定値の伝達関数Ｇ（ｓ）は下記式（７）で表される。

更に、差金隙間測定値の伝達関数Ｇ（ｓ）の周波数応答関数Ｇ（ω）は下記式（８）で表される。

図６には、前記式（８）で表される差金隙間測定値の周波数応答関数Ｇ（ω）の波長応答特性を示す。このモデルでは、波長が短い領域では、利得がギザギザになる。オペレータは、波長の短い凹凸をより短い長さの差金で測定しようとするので、この部分は無視してよい。従って、前記式（８）の周波数応答関数の共振周波数ω_０は下記式（９）で、共振周波数ω_０における最大利得は下記式（１０）で表される。

従って、オペレータが差金隙間を測定するときの周波数応答関数は、共振周波数が２π／Ｌのとき、最大利得が２になると考えられる。前記差金隙間の周波数応答関数と差金を鋼板表面にあてがって差金隙間を測定するときの周波数応答関数の特性を可能な限り一致させるためには、互いの共振周波数及び最大利得を一致させればよい。

この２つの平滑化スプライン曲面の差から求めた差金隙間の周波数応答関数ｆ_１（ω_１，ω_２）の波長応答特性を図７に示す。ここでは、差金長さＬを２ｍ、誤差を遮断するための差金長さＬ_Ｈを０．２ｍ、平滑化パラメータを０．１９ｍ^４として計算した。２つの平滑化スプライン曲面の差から差金隙間を求めた場合の周波数応答関数ｆ_１（ω_１，ω_２）は、波長０．２ｍ〜２ｍの範囲で利得が大きくなっていることから、バンドパスフィルタの帯域幅が広い。つまり、２つの平滑化スプライン曲面の差から差金隙間を求めることにより、より鋭角な（細かい）凹凸（変形）を認識（評価）できることになる。

主として鋼板Ｓを長手方向に搬送して形状矯正を行う形状矯正装置では、鋼板Ｓの長手方向の方がより細かい変形まで矯正できるという特性がある。
ところで、形状計測装置５では、前述したレーザ光の出射・受光によって、例えば図４に示すような位置データの点群データを取得することができる。位置データは、長手方向（ｘ方向）、幅方向（ｙ方向）が規定されており、高さ方向（ｚ方向）に誤差を有する。

この点群データをローパスフィルタ周波数応答関数で平滑化した鋼板形状は、図８に示すようになる。ここで、誤差遮断波長を０．２５ｍとした。この図８から計測誤差成分の「凸凹」が除去されていることが分かる。
図４の点群データをバンドパスフィルタｆ１（高周波誤差遮断波長０．２５ｍ、低周波遮断波長（差金長さ）２．０ｍ）の周波数応答関数で推定するとともに、グレースケール処理した差金隙間を図９及び図１０に示す。差金隙間の正値は凹、負値は凸を示している。

図１０の差金隙間は、前記図８の差金隙間を鋼板の表面と平行な視点で表したものであり、正値は凸、つまり上に凸、負値は凹、つまり下に凸を表している。この差金隙間は、全体として鋼板の表面（形状測定面）の凹凸（変形）を認識しやすいが、オペレータにとっては、どの箇所をどの程度プレス矯正してよいか分かりにくい。そこで、図１０の差金隙間を、長手方向及び幅方向の平面状に表したのが図１１である。このようにして、差金隙間の絶対値が予め設定された規定値以上である箇所を、例えば白っぽく表したり、黒っぽく表したりすることで、それらの箇所をプレス矯正すればよいことが分かる。

凸形状については、前述のような凸部挟んだ鋼板の下に２本のシムを敷き、そのシムの間の凸部を加圧ラムで加圧する。凹形状については、凹部の下に１本のシムを敷き、凹部を挟んだ鋼板の両側にシムを介在させて加圧ラムで加圧する。
ところで、図１０では、板先端及び板尾端で、差金隙間が比較的大きな値となっているが、実際は零に拘束されなければいけない。図１２に示すように、板端部付近では、差金隙間の差金有効長が短くなり、板端では、差金間が原理的に零となる。

したがって、板端付近では、作業者の隙間測定値と合わせるために、差金長さを順次短くして行く必要がある。しかしながら、バンドパスフィルタを作用させる場合、鋼板Ｓの場所毎に差金長さを変更することはできない。そこで、逆に長手方向位置と幅を成分とする射影平面を長手方向に伸長させることで、鋼板Ｓの場所毎での差金長さを相対的に変更することができる。

このためには、ｘを伸長前の鋼板Ｓの形状測定面における長手方向座標とし、Ｘを伸長後の鋼板Ｓの形状測定面における長手方向座標とし、伸長率の逆数をρとすると、鋼板Ｓを長手方向に伸長させる場合には、伸長前長手方向座標ｘ、伸長後長手方向座標Ｘ及び伸長率の逆数ρについて、下記（１１）式が成り立つ。
ｄｘ／ｄＸ（ｘ）＝ρ ・・・式(１１)

この伸長率の逆数ρを“１”に設定すると、伸長や伸縮を行なわない状態となり、伸長率の逆数ρを“１”より小さい値に設定すると伸長状態となり、“１”より大きい値に設定する縮小状態となる。このため、図１３に示すように、先端側及び尾端側に設定した調整領域Ａａ内で内側から板端に向かうに従い順次“１”より小さい値に順次減少させ、板端で例えば１／４程度のρ＝０．２５に設定することにより、調整領域Ａａ内で射影平面を伸長させることができる。調整領域Ａａを除く他の領域では、ρ＝１に設定することにより、伸長及び縮小を行なわない状態とする。

ここで、調整領域Ａａは、差金隙間の計測を図５に示すように差金長さＬの半分の長さＬ／２の位置で行なうので、鋼板Ｓの長手方向の先端及び尾端と、これら先端及び尾端から差金長さの１／２の距離だけ内側にとった先端及び尾端と平行な線Ｌ１と、幅方向の両端とで囲まれる射影領域である。しかしながら、調整領域Ａａの設定は、厳密にＬ／２に設定する必要はなく、板端からＬ／２以上の長さをとった位置から板端までの間に設定することができる。また、調整領域Ａａは、要求される差金隙間の計測精度が低い場合には、板端からＬ／２より小さい長さをとった位置から板端までの間に設定することができる。

この調整領域Ａａでの伸長率の逆数ρの設定は、図１３で実線図示の上に凸の２次曲線Ｌ２で示すように、線Ｌ１上のρ＝１から板端側に行くに従い順次減少させ、板端でρ＝０．２５＝１／４となるように設定されている。したがって、伸長率の逆数ρが“１”から徐々に減少することにより、調整領域Ａａの長手方向の各点データの射影座標が線Ｌ１から板端に向かうにしたがって長手方向に伸長され、板端で長手方向に４倍に伸長された射影座標となる。

なお、調整領域Ａａでの伸長率の逆数ρの設定は、図１３で実線図示のように上に凸の円弧状に設定する場合に限らず、図１３で点線図示のように折れ線状に減少させるように設定するようにしてもよく、図１３で一点鎖線図示のように直線状に減少するように設定するようにしてもよく、図１３で破線図示のように下側に凸の２次曲線に設定するようにしてもよい。

また、板端での伸長率の逆数ρは、ρ≧０．２５に設定することが好ましく、ρ＜０．２５に設定すると、測定点がまばらになりすぎ、却って精度が悪くなる。
したがって、上記式（１１）から、伸長後の長手方向座標値Ｘ（ｘ）は、下記式（１２）で計算することができる。

そして、鋼板Ｓの点群データの調整領域Ａａにおける長手方向座標値ｘを式（１２）で伸長後の長手方向座標値Ｘに変換する。ここで、任意のρに対応できるように、式（１２）は数値積分で計算する。
この点群データの長手方向座標値の変換が終了した後の点群データに対して前述した式（２）の右辺第２項のローパスフィルタを作用させた結果を、座標変換前の点群データに対して式（２）の右辺第２項のローパスフィルタを作用させた結果から減算してバンドパスフィルタ処理を行なう。

したがって、形状計測装置５で、図１４に示すフィルタ処理を実行することにより、差金隙間を算出することができる。
すなわち、先ず、ステップＳ１１でレーザ距離計から鋼板Ｓの位置データの点群データを取得し、次いでステップＳ１２に移行して、取得した点群データに対して前記（２）式の右辺第１項の高周波数域側のローパスフィルタを作用させて高周波数域ローパスフィルタ処理を行い、フィルタ処理結果をメモリ等の記憶領域に記憶する。

次いで、ステップＳ１３に移行して、点群データの調整領域Ａａに対応する各長手方向座標値ｘについて前述した図１３で設定される伸長率の逆数ρに基づいて前記式（１２）の演算を行なって伸長後の長手方向座標値Ｘ（ｘ）を算出してからステップＳ１４に移行する。
ステップＳ１４では、点群データの調整領域Ａａに対応する長手方向座標値ｘを伸長後の長手方向座標値Ｘ（ｘ）に変換する座標変換処理を行なってからステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５では、座標変換後の点群データに対して前述した式（２）の右辺第２項の低周波数域ローパスフィルタ処理を行なって、フィルタ処理結果をメモリ等の記憶領域に記憶してからステップＳ１６に移行する。
ステップＳ１６では、高周波数域ローパスフィルタ処理結果から低周波数域ローパスフィルタ処理結果を減算するバンドパスフィルタ処理を行なって差金隙間を算出する。

このように、本実施形態では、鋼板Ｓの先端及び尾端の板端側において、板端から内側へ差金長さの１／２の距離をとった調整領域Ａａで内側から板端に向かうにしたがって伸長率の逆数ρを順次小さく設定することにより、調整領域Ａａの長手方向座標値ｘを伸長させた長手方向座標値Ｘ（ｘ）に変換している。
したがって、相対的に差金長さＬを縮小していることになり、板端では伸長率の逆数ρを０．２５に設定することにより、長手方向座標値を４倍に伸長させている。このため、板端で相対的に差金長さを１／４に縮小していることになる。

したがって、図１４のフィルタ処理を行なった場合の差金隙間は、図１５に示すように、前述した図１０に比較して先端部及び尾端部の双方で“０”に近づき、実際のオペレータの差金による測定時の差金隙間と同等の差金隙間に近づけることができる。このため、鋼板Ｓの長手方向の全面で正確な差金隙間評価が可能となる。
よって、差金隙間評価に基づいて鋼板Ｓをプレス機１で正確な形状矯正を行なうことができる。

図１６には、２つの平滑化スプライン曲面の差から差金隙間を求める方法の具体的な結果を示す。前述のように、本実施形態では、２つの平滑化スプライン曲面の差から差金隙間を求める方法は、鋼板の長手方向に採用しているので、ここでは長手方向の位置と高さ方向の位置を示す。同図に示す誤差遮断曲面は、誤差遮断のための差金長さ（誤差遮断波長）Ｌ_Ｈの差金で平滑化した平滑化スプライン曲面、基準曲面は、差金長さＬの差金で平滑化した平滑化スプライン曲面であり、前者から後者を差し引くと差金隙間が求まる。

このようにして求めた差金隙間を図１７に示す。この差金隙間は、前記図８の差金隙間を鋼板の表面と平行な視点で表したものであり、正値は凸、負値は凹となっている。凸形状については、前述のように凸部を挟んだ鋼板の下に２本のシムを敷き、そのシムの間の凸部を加圧ラムで加圧する。凹形状については、凹部の下に１本のシムを敷き、凹部を挟んだ鋼板の両側にシムを介在して加圧ラムで加圧する。

図１８には、計算によって求めた差金隙間とオペレータが差金を用いて測定した差金隙間との相関を示す。両者の差は、±０．３ｍｍ以内であり、良好な相関が見られる。そのため、オペレータが差金を用いて差金隙間を測定する代わりに、形状測定装置及び制御装置を用いて、差金隙間、即ち鋼板の形状を適正に評価することができ、その結果を用いて鋼板の形状を適正にプレス矯正することが可能となる。

このように本実施形態の形状評価方法及び鋼板形状矯正方法では、演算処理機能を有する計算機を用いて形状評価対象体の形状測定面の形状評価を行う場合に、予め設定された長さの差金を形状評価対象体の形状測定面にあてがい、差金と形状測定面との間の隙間を計測するときの周波数応答特性を有するバンドパスフィルタを用い、形状評価対象体の形状測定面上の測定点の位置の点群データにバンドパスフィルタを作用させて隙間を求める。

このバンドパスフィルタとして、形状測定面にあてがわれる差金長さに相当する平滑化度合で点群データを平滑化して求めた平滑化スプライン曲面と、形状測定面にあてがわれる差金長さより短く且つ誤差を遮断するために予め設定された第２の差金長さに相当する平滑化度合で点群データを平滑化して求めた第２の平滑化スプライン曲面との差から、差金と形状測定面との間の隙間を求める。このため、差金と形状測定面との間の隙間を正確に求めることができ、これにより形状測定面の形状を適正に評価することができる。

しかも、形状評価対象体の先端及び尾端の板端から所定長さ内側にとった調整領域Ａａで計測方向の位置座標を伸長させることにより、相対的に差金長さを縮小することが可能となる。このため、板端での差金隙間を実際のオペレータによる測定時の差金隙間に近づけることができ、鋼板Ｓの計測方向の全面で正確な形状評価を行なうことができる。
また、形状評価対象体の先端又は尾端から差金長さＬの半分の距離Ｌ／２をとった調整領域Ａａでのみ計測方向の座標値を伸長させればよいので、形状評価対象体の長さにかかわらず所定の伸長処理を適用することができる。

また、形状評価対象体を鋼板とし、形状評価方法で求めた差金と形状測定面との間の隙間の絶対値が予め設定された規定値以上である位置を加圧ラムによるプレス矯正位置として提示する。これにより、鋼板形状を適正に矯正した鋼板を製造することができる。
なお、前記実施形態では、鋼板Ｓの長手方向について形状評価した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、幅方向についても同様の手法で形状評価を行なうことができる。

また、前記実施形態では、鋼板Ｓの先端及び尾端の双方について長手方向座標の伸長処理を行なった場合について説明したが、これに限定されるものではなく、形状評価対象体の長さが長い場合には、形状評価対象体の形状測定面を複数に分割して形状評価を行なうことが可能であり、この場合には、先端又は尾端を含む領域について調整領域の座標値伸長処理を行なえばよい。

また、前記実施形態では、圧延ラインの側方でオフライン的に鋼板の形状を評価し、矯正する場合について説明したが、本発明の鋼板形状矯正方法は、圧延ラインの内部にオンライン的に適用することも可能である。
また、前記実施形態では、形状評価対象体として、圧延ラインで圧延された鋼板についてのみ詳述したが、本発明の形状評価方法は、鋼板に限らず、形状測定面上の測定点の位置の点群データを取得できる形状評価対象体であれば、如何様なものにも適用することができる。

１プレス機
２加圧ラム
３入側ベッド
４出側ベッド
５形状計測装置
６制御装置
７位置検出装置
１１レーザ光源
１２回転台
１３ガルバノミラー

Claims

演算処理機能を有する計算機を用いて形状評価対象体の形状測定面の形状評価を行うに際し、予め設定された長さの差金を前記形状評価対象体の形状測定面にあてがい、前記差金と前記形状測定面との間の隙間を計測するときの周波数応答特性を有する位相補償用バンドパスフィルタを前記形状評価対象体の形状測定面上の測定点の位置の点群データに作用させて前記隙間を求める形状評価方法であって、前記形状評価対象体の少なくとも一方の測定端から所定長さ内側までの調整領域で射影座標を伸長させることを特徴とする形状評価方法。
前記調整領域は、前記形状評価対象体の端面から前記差金の１／２の長さ分内側までの領域であることを特徴とする請求項１に記載の形状評価方法。
前記位相補償用バンドパスフィルタは、前記形状測定面にあてがわれる差金長さに相当する平滑化度合で前記点群データを平滑化して求めた平滑化スプライン曲面と、前記形状測定面にあてがわれる差金長さより短く且つ誤差を遮断するために予め設定された第２の差金長さに相当する平滑化度合で前記点群データを平滑化して求めた第２の平滑化スプライン曲面との差から前記隙間を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の形状評価方法。
前記調整領域における射影座標の伸長率は、当該調整領域の内側端から前記形状評価対象体の端面に向かって大きくなるように設定され、前記端面で当該伸長率の逆数が１／４以上に設定されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の形状評価方法。
前記形状評価対象体が鋼板である場合、前記請求項１から４の何れか１項に記載の形状評価方法で求めた前記隙間の絶対値が予め設定された規定値以上である位置を加圧ラムによるプレス矯正位置として提示することを特徴とする鋼板形状矯正方法。
前記請求項５に記載の鋼板形状矯正方法を鋼板製造工程に用いたことを特徴とする鋼板製造方法。