CN112313019B - 钢材非压下部宽度检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

提供即使在由轧制水飞散引起的温度降低、压下部与非压下部的温度差小的情况下，也能够适当地检测钢材的非压下部的宽度的钢材非压下部宽度检测装置及其检测方法。在非压下部宽度计算步骤中的步骤S11中进行要计算非压下部宽度的钢材成像的所有像素n的亮度值最大化处理，在步骤S12中进行要计算非压下部宽度的钢材成像的所有像素n的亮度值最小化处理，在步骤S13中提取钢材成像周边的多个钢材成像，并在步骤S14中按像素累计提取的多个钢材成像的亮度值，在步骤S15中对累计的钢材成像的亮度值进行微分计算亮度微分值，在步骤S16中提取该亮度微分值超过规定阈值之处作为非压下部(2)的边缘，在步骤S17中根据提取的非压下部(2)的边缘计算非压下部宽度。

Description

钢材非压下部宽度检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及在炼铁行业中检测在轧制由棒钢或者线材构成的钢材时产生的非压下部的宽度的钢材非压下部宽度检测装置及其检测方法，特别适用于利用一对具有轧槽的轧辊轧制在轧制线上输送的钢材的情况。

背景技术

通过使具有轧槽(caliber)的两个轧辊平行配置，并使钢材通过规定的轧槽来将棒钢或者线材等圆形剖面形状的钢材轧制成形。这里，在压下钢材的两个轧辊中必然存在不与圆形剖面形状的钢材接触的部分，该钢材非接触部分是填充有钢材的部分的逸出部分，被称为辊隙(缝隙)。若从钢材侧观察，则轧槽接触的部分为压下部，轧槽不接触的部分为非压下部。该钢材的非压下部在圆形剖面的钢材中在对置的两个位置，例如在上下两个位置出现。若钢材偏离轧槽的中心(轧制线)地通过轧槽，则在钢材的上下两个位置出现的非压下部的宽度产生差，成为产生钢材的咬痕、折痕的重要因素。因此，从以往开始，检测在轧制由棒钢或者线材构成的钢材时产生的非压下部的宽度。

作为以往的钢材非压下部宽度检测装置，例如已知有专利文献1所示的装置。

专利文献1所示的钢材非压下部宽度检测装置是在利用成对的轧辊对沿着轧制线输送的由棒钢或者线材构成的钢材进行轧制时，使用具有运算处理功能的计算机检测钢材中与轧辊的轧槽非接触的非压下部的钢材径向的宽度的钢材非压下部宽度检测装置，具备：两个成对的拍摄装置，位于轧辊的输出侧且隔着轧制线在与轧辊的压下方向交叉的方向对置地配置并拍摄钢材的表面；钢材边缘提取部，从由两个成对的拍摄装置拍摄到的各个图像提取各个图像的钢材成像中的钢材径向的边缘；钢材成像直径计算部，根据由钢材边缘提取部提取出的各钢材成像的钢材径向边缘分别计算各个钢材成像中的钢材的成像直径；钢材成像直径统一部，将由钢材成像直径计算部计算出的两个钢材成像直径统一为相同的直径；以及非压下部宽度计算部，将由钢材成像直径统一部统一为相同的直径的钢材成像直径作为由拍摄装置拍摄到的钢材的外径，并根据长度成分相对于进行了统一的钢材成像直径的比计算相对于与钢材的外径相当的钢材成像具有不同的亮度的非压下部的宽度。

根据该专利文献1所示的钢材非压下部宽度检测装置，能够适当地检测轧辊输出侧的钢材的非压下部的宽度，并且能够遍及钢材的长边方向全长定量地把握非压下部的宽度。

专利文献1：日本特开2017－177197号公报

然而，在该以往的专利文献1所示的钢材非压下部宽度检测装置中，有以下的问题点。

即，有由于轧制水向钢材的飞散所引起的温度降低，而在拍摄图像上拍摄到黑色的斑点，在拍摄图像上压下部与非压下部的边界变得模糊，而不能够适当地检测非压下部的宽度的情况。

另外，有根据轧制的操作条件而压下部与非压下部的温度差较小，在拍摄图像上压下部与非压下部的边界变得模糊，而不能够适当地检测非压下部的宽度的情况。

发明内容

因此，本发明是为了解决这些以往的问题点而完成的，其目的在于提供即使在轧制水飞散所引起的温度降低或者压下部与非压下部的温度差较小的情况下，也能够适当地检测钢材的非压下部的宽度的钢材非压下部宽度检测装置及其检测方法。

为了实现上述目的，本发明的一方式所涉及的钢材非压下部宽度检测装置是在利用成对的轧辊对沿着轧制线输送的由棒钢或者线材构成的钢材进行轧制时，使用具有运算处理功能的计算机检测上述钢材中与上述轧辊的轧槽非接触的非压下部的钢材径向的宽度的钢材非压下部宽度检测装置，具备：两个成对的拍摄装置，位于上述轧辊的输出侧，隔着上述轧制线在与上述轧辊的压下方向交叉的方向对置配置，并拍摄上述钢材的表面；钢材边缘提取部，从由上述两个成对的拍摄装置拍摄到的各个图像提取各个图像的钢材成像中的上述钢材径向的边缘；钢材成像直径计算部，根据由上述钢材边缘提取部提取出的各个上述钢材成像的钢材径向边缘分别计算各个上述钢材成像中的上述钢材的成像直径；以及非压下部宽度计算部，将由上述钢材成像直径计算部计算出的各个上述钢材的成像直径作为钢材的外径，并根据长度成分相对于上述钢材的各成像直径的比计算相对于各个与上述钢材的外径相当的钢材成像亮度具有高亮度的各个非压下部的宽度，上述非压下部宽度计算部具备：亮度值最大化处理部，搜索要计算上述非压下部的宽度的上述钢材成像的所有像素中的特定像素的周边的规定范围的周边像素，将上述特定像素的亮度值更新为搜索出的周边像素中亮度值最高的像素的亮度值，并对上述钢材成像的所有像素进行该更新；亮度值最小化处理部，搜索由上述亮度值最大化处理部进行了更新后的上述钢材成像的所有像素中的规定像素的周边的规定范围的周边像素，将上述规定像素的亮度值更新为搜索出的周边像素中亮度值最低的像素的亮度值，并对上述所有像素进行该更新；钢材亮度累计部，按像素累计所有像素被上述亮度值最小化处理部更新后的要计算非压下部的宽度的上述钢材成像的周边的多个钢材成像的亮度值；非压下部边缘提取部，在上述非压下部的宽度方向像素位置对由上述钢材亮度累计部累计得到的钢材成像的亮度值进行微分来计算亮度微分值，并提取该亮度微分值超过规定阈值的宽度方向像素位置处作为上述非压下部的边缘；以及非压下部边缘宽度计算部，根据由上述非压下部边缘提取部提取出的非压下部的边缘计算上述非压下部的宽度。

另外，本发明的其它方式所涉及的钢材非压下部宽度检测方法是在利用成对的轧辊对沿着轧制线输送的由棒钢或者线材构成的钢材进行轧制时，利用位于上述轧辊的输出侧并隔着上述轧制线在与上述轧辊的压下方向交叉的方向对置配置的两个成对的拍摄装置拍摄上述钢材的表面，并使用具有运算处理功能的计算机检测上述钢材中与上述轧辊的轧槽非接触的非压下部的钢材径向的宽度的钢材非压下部宽度检测方法，包含：钢材边缘提取步骤，从由上述两个成对的拍摄装置拍摄到的各个图像提取各个图像的钢材成像中的上述钢材径向的边缘；钢材成像直径计算步骤，根据通过上述钢材边缘提取步骤提取出的各个上述钢材成像的钢材径向边缘分别计算各个上述钢材成像中的上述钢材的成像直径；以及非压下部宽度计算步骤，将通过上述钢材成像直径计算步骤计算出的各个上述钢材的成像直径作为钢材的外径，并根据长度成分相对于各个上述钢材的成像直径的比计算相对于各个与上述钢材的外径相当的钢材成像亮度具有高亮度的各个非压下部的宽度，上述非压下部宽度计算步骤包含：亮度值最大化处理步骤，搜索要计算上述非压下部的宽度的上述钢材成像的所有像素中的特定像素的周边的规定范围的周边像素，将上述特定像素的亮度值更新为搜索出的周边像素中亮度值最高的像素的亮度值，并对上述钢材成像的所有像素进行该更新；亮度值最小化处理步骤，搜索通过上述亮度值最大化处理步骤进行了更新后的上述钢材成像的所有像素中的规定像素的周边的规定范围的周边像素，将上述规定像素的亮度值更新为搜索出的周边像素中亮度值最低的像素的亮度值，并对上述所有像素进行该更新；钢材亮度累计步骤，按像素累计所有像素通过上述亮度值最小化处理步骤更新后的要计算非压下部的宽度的上述钢材成像的周边的多个钢材成像的亮度值；非压下部边缘提取步骤，在上述非压下部的宽度方向像素位置对通过上述钢材亮度累计步骤累计得到的钢材成像的亮度值进行微分来计算亮度微分值，并提取该亮度微分值超过规定阈值的宽度方向像素位置处作为上述非压下部的边缘；以及非压下部边缘宽度计算步骤，根据通过上述非压下部边缘提取步骤提取出的非压下部的边缘计算上述非压下部的宽度。

根据本发明所涉及的钢材非压下部宽度检测装置及其检测方法，能够提供即使在轧制水飞散所引起的温度降低、压下部与非压下部的温度差较小的情况下，也能够适当地检测钢材的非压下部的宽度的钢材非压下部宽度检测装置及其检测方法。

附图说明

图1是应用本发明的一实施方式所涉及的钢材非压下部宽度检测装置及其检测方法的钢材轧制设备的示意结构图。

图2是图1所示的钢材轧制设备中的轧辊的说明图。

图3是在轧制后的钢材产生的非压下部的说明图。

图4是设置于图1所示的钢材轧制设备的钢材非压下部宽度检测装置的示意结构图。

图5是由图4所示的钢材非压下部宽度检测装置中的拍摄装置拍摄到的钢材图像的说明图，图5(a)是在标准轧制线通材的钢材成像图像，图5(b)是靠近照相机侧通材的(轧制线变动)状态的钢材成像图像，图5(c)是相对于标准轧制线靠右侧通材的(横向摆动)状态的钢材成像图像。

图6是由图4所示的钢材非压下部宽度检测装置中的计算机系统执行的用于钢材非压下部宽度计算的运算处理的流程图。

图7是在图6的运算处理中进行的子流程处理的流程图。

图8是由图4所示的钢材非压下部宽度检测装置中的计算机系统执行的用于钢材非压下部宽度显示的运算处理的流程图。

图9是在图6的运算处理中进行的成像区域的切出的说明图。

图10是在图6的运算处理中进行的钢材成像边缘提取以及钢材成像直径计算的说明图。

图11是在图6的运算处理中进行的钢材成像直径统一化的说明图。

图12是在图6的运算处理中进行的中心偏移修正的说明图。

图13是沿钢材长度方向排列通过图6的运算处理得到的钢材成像的图像的说明图，图13(a)示出在钢材成像上压下部与非压下部的边界明确的情况，图13(b)示出在钢材成像上压下部与非压下部的边界模糊的情况。

图14是用于说明在图13所示的图像中，由于轧制水向钢材的飞散所引起的温度降低而拍摄到黑色的斑点，而在图像上压下部与非压下部的边界变得模糊的部分的图。

图15是用于说明在图7的运算处理中进行的亮度值最大化处理的图。

图16是用于说明在图7的运算处理中进行的亮度值最小化处理的图，图16(a)示出黑色的斑点以外的本来不为噪声的部分的像素的亮度值不变高的状态，图16(b)示出黑色的斑点以外的本来不为噪声的部分的像素的亮度值变高变白，而犹如非压下部的宽度变宽的状态。

图17是用于说明在图7的运算处理中进行的亮度值最小化处理的图。

图18是用于说明在图7的运算处理中进行的多个钢材成像的提取以及多个钢材成像的亮度值的累计的图，图18(a)示出在时刻t10是要计算非压下部的宽度的钢材成像的情况下，提取了与其相比在钢材输送方向前方的时刻t1～t9的钢材成像及在钢材输送方向后方的时刻t11～t20的钢材成像的状态，图18(b)示出对每个像素累计时刻t1～t20的钢材成像的亮度值的状态。

图19是在图7的运算处理中进行的亮度微分值的计算、非压下部边缘提取、以及非压下部宽度计算的说明图。

图20是不累计多个钢材成像的亮度值而进行单独(累计张数为一张)的钢材图像中的亮度微分值的计算、非压下部边缘提取、以及非压下部宽度计算的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。以下所示的实施方式是例示用于使本发明的技术思想具体化的装置、方法的实施方式，本发明的技术思想并不将构成部件的材质、形状、结构、配置等限定于下述的实施方式。

另外，附图为示意的附图。因此，应该注意厚度与平面尺寸的关系、比率等与现实的内容不同，在附图彼此间也包含彼此的尺寸的关系、比率不同的部分。

在图1示出应用本发明的一实施方式所涉及的钢材非压下部宽度检测装置及其检测方法的钢材轧制设备的示意结构，钢材轧制设备是在沿长边方向输送由棒钢或者线材构成的钢材1的同时进行轧制的轧制设备。该钢材轧制设备从钢材1的入口侧起具有共计十九台轧制机A、B、#1～#16以及作为四辊轧制机的C。在该钢材轧制设备中，依次由轧制机A、B、#1～#16、C对由加热炉11加热至预先设定的温度的钢材1进行轧制而成为最终的形状。在将棒钢、线材作为钢材1的轧制设备中，每次通过轧制机则逐渐使直径成形并且最终完成产品直径。此外，将钢材1的输送线称为轧制线。另外，也将钢材1的输送称为通材。

例如如图2所示，A、B、#1～#16的各轧制机利用左右(或者上下)成对的两辊的轧辊4来轧制钢材1。在各轧辊4形成有与相应的轧制机，也就是轧制进度表对应的轧槽5。对置的轧槽5与要轧制的棒钢、线材的钢材1的圆形剖面形状配合地具有大致圆孔形状。另外，在成对的轧辊4的入口侧配置有成对的导辊6。由此，沿着轧制线输送的钢材1通过导辊6被导向轧辊4，由成对的轧辊4的对置的轧槽5进行轧制并运出。一般而言，导辊6的对置方向配置为与钢材1被这些导辊6引导的轧辊4的对置方向错开90°方向。例如，在如图2那样轧辊4在轧制线的左右对置的情况下导辊6在上下对置，在轧辊4在轧制线的上下对置的情况下导辊6在左右对置。另外，各机架的轧辊4的配置方向配置为与前一机架的轧辊4的配置方向错开90°。即，各机架的轧辊4的配置方向交替为上下方向和左右方向。

这样的具有轧槽5的轧辊4一般而言也被称为孔型轧辊，为夹持钢材1的结构。例如在图2的轧辊4形成有剖面形状大致为圆形的轧槽5，但在从图的左右方向压下钢材1的轧槽5中，相对于图的左右方向的钢材接触部分，在图的上下方向有不与钢材1接触的部分。该轧槽5的钢材非接触部分是钢材接触部分即填充钢材1的部分的逸出部分，被称为辊隙(缝隙)。从钢材侧起，轧槽5接触的部分为压下部，轧槽5的非接触部分为非压下部。在图3示出在钢材1产生的压下部3以及非压下部2的状态。如上述那样，通过导辊6规定相对于轧制线的钢材1的通材位置，所以若假设在导辊6的设置产生误差、不良，则在轧槽5的中心也就是轧制线与通材中心产生偏移。由于该通材中心的偏移，例如在图2中，相对于钢材1的上下的辊隙量不同，而在钢材1的上下产生的非压下部宽度产生差，对完成轧制形状造成影响。因此，例如需要适当地检测完成轧制机的入口侧的钢材1的非压下部宽度。

因此，在该实施方式中，在图1的#16机架的轧辊的输出侧配置钢材非压下部宽度检测装置。在图4示出该实施方式的钢材非压下部宽度检测装置的示意结构。该钢材非压下部宽度检测装置在#16机架的轧辊的输出侧具有两个成对的照相机7作为拍摄轧制线上的钢材1的拍摄装置。在该例子中，相对于#16机架的轧辊在左右方向对置，两个成对的照相机7在与#16机架的轧辊的压下方向交叉的方向，更具体而言相对于基于#16机架的轧辊的从左右的压下方向在上下方向对置地配置。另外，在轧制线的上下对置地配置的两个成对的照相机7分别配置在距轧制线等距离的位置，例如在高度上配置在上下400mm的位置。这些照相机7是使用了CCD传感器、CMOS传感器等拍摄元件的所谓的数字照相机，集成的各元件检测亮度、色调作为像素并记录。另外，该实施方式的照相机7能够进行帧速度为1000张以上/秒的高速拍摄。在该实施方式中，使用这些两个成对的照相机7，以取样周期0.05sec.(帧速度20张/sec.)在钢材输送方向(钢材长边方向)为3mm，且轧制线左右方向(钢材径向)为120mm的区域拍摄钢材1的表面。

照相机7的拍摄图像经由照相机控制装置10读入例如配置在轧制运转室内的计算机系统(计算机)8。该计算机系统8具有高级的运算处理功能，与公知的计算机系统相同，构成为除了显示信息、运算处理结果的显示部9之外，还具备未图示的输入各种信息的输入部、进行各种运算处理的运算处理部、实际控制各装置的驱动源的驱动状态的控制部等。即，在该计算机系统8内执行的程序(运算处理)构建该实施方式的钢材非压下部宽度检测装置及其检测方法。

即，本实施方式的钢材非压下部宽度检测装置及其检测方法通过在计算机系统8内执行程序(运算处理)来实现钢材边缘提取部(钢材边缘提取步骤，后述的步骤S3)、钢材成像直径计算部(钢材成像直径计算步骤，后述的步骤S4)、钢材成像直径统一部(钢材成像直径统一步骤，后述的步骤S5)、中心偏移修正部(中心偏移修正步骤，后述的步骤S6)、非压下部宽度计算部(非压下部宽度计算步骤，后述的步骤S7)、亮度值最大化处理部(亮度值最大化处理步骤，后述的步骤S11)、亮度值最小化处理部(亮度值最小化处理步骤，后述的步骤S12)、钢材亮度累计部(钢材亮度累计步骤，后述的步骤S13以及步骤S14)、非压下部边缘提取部(非压下部边缘提取步骤，后述的步骤S15以及步骤S16)、以及非压下部边缘宽度计算部(非压下部边缘宽度计算步骤，后述的步骤S17)的各功能。

在对由该计算机系统8执行的运算处理进行说明之前，使用图5(a)、图5(b)、图5(c)对照相机7的钢材成像图像进行说明。图5(a)、图5(b)、图5(c)均为通过在计算机系统8内构建的或者在外部独立构建的图像处理装置，显示照相机的钢材成像图像的亮度的图(亮度图像)。在图5(a)、图5(b)、图5(c)中，看起来为白色的部分是上述的成像区域内的钢材成像(以下，将图像中的物体的像称为成像)。该看起来为白色的钢材成像部分中亮度较高，其结果，看起来更白的部分是钢材的非压下部。在钢材的轧制中，由于伴随由轧制引起的塑性变形的热量而钢材的温度上升，但由于例如与轧辊的接触热传递而压下部与非压下部相比温度较低，相对地非压下部比压下部温度高。因此，非压下部的亮度比压下部的亮度高，在亮度图像上看起来比压下部白。例如若图5(a)是在标准轧制线通材的钢材的成像，则图5(b)是靠近照相机侧通材(轧制线变动)的状态，图5(c)是在图像中，靠近右侧通材(横向摆动)的状态。

接下来，使用图6的流程图对在计算机系统中为了检测钢材非压下部宽度而执行的运算处理进行说明。该运算处理例如每隔一秒这样的规定周期反复执行，首先在步骤S1中，获取通过两个成对的照相机得到的钢材图像。

接下来移至步骤S2，从获取的钢材图像切出包含钢材成像的成像区域。在该步骤S2中，例如如图9所示，切出由照相机7拍摄到的图像中在图中以白色的虚线表示的钢材成像区域。

接下来移至步骤S3，例如通过公知的二值化处理等，提取切出的成像区域中的钢材成像中钢材径向的两端部作为边缘。这里，在步骤S2中，在从配置在轧制线的上方的照相机7的图像切出的钢材成像区域如图10的(上)所示，从配置在轧制线的下方的照相机7的图像切出的钢材成像区域如图10的(下)所示的情况下，在步骤S3中，对这些钢材成像区域的亮度进行二值化处理，并对亮度的上升和下降位置进行二值化处理并提取钢材成像的边缘。

接下来移至步骤S4，根据提取出的钢材成像的边缘间的距离(像素数)计算钢材的成像直径。

接下来移至步骤S5，通过使两个成对的照相机的图像中的钢材的成像直径统一化，来进行轧制线变动抑制处理。如图5(b)所示，若钢材比轧制线更靠近照相机侧通材则钢材的成像直径增大，相反若远离照相机通材则钢材的成像直径变小。因此，为了抑制这样的轧制线变动，例如通过求出两个图像中的钢材的成像直径的平均值，并以与该平均值一致的方式对钢材成像进行放大或者缩小来使钢材的成像直径统一化。

这里，在图10的(上)和(下)的钢材成像中，在(上)的钢材成像中，钢材比轧制线更靠近照相机侧通材而钢材的成像直径增大。与此相对，在(下)的钢材成像中，钢材远离照相机靠近轧制线侧通材而钢材的成像直径变小。

因此，在步骤S5中，如图11所示，将两个成对(上下一对)的照相机的图像中的钢材的成像直径统一化，进行轧制线变动抑制处理。

接下来移至步骤S6，通过进行使两个成对的照相机的图像中的钢材成像的中心一致的中心偏移修正，来进行横向摆动抑制处理。在该实施方式中，例如通过上下反转地获取两个成对的照相机的图像，从而使图5(c)所示的钢材的横向摆动的方向在两个图像中沿相反的方向产生。因此，能够通过使这两个图像中的钢材成像的中心一致来使钢材的通材位置与轧制线一致或者大致一致，由此能够抑制钢材的横向摆动。

这里，在步骤S5中进行了轧制线变动抑制处理的图11的(上)和(下)的钢材成像中，钢材成像的中心分别向左右偏移，产生横向摆动。

因此，在步骤S6中，如图12所示，进行使两个成对的照相机的图像中的钢材成像的中心一致的中心偏移修正，进行横向摆动抑制。

接下来移至步骤S7，例如通过后述的图7的运算处理，计算钢材的非压下部的宽度，然后移至步骤S1。在该实施方式中，例如将在步骤S5统一为相同的直径的钢材成像直径作为钢材的外径，并根据长度成分(像素数)相对于进行了统一后的钢材成像直径的比计算相对于与该钢材的外径相当的钢材成像亮度具有高亮度的各个非压下部2的宽度。

接下来，对在图6的运算处理的步骤S7执行的图7的运算处理进行说明。

在该运算处理中，首先，在步骤S11中，搜索要计算非压下部2的宽度的钢材成像的所有像素n(参照图15)中的特定像素n1(参照图15)的周边的规定范围的周边像素N1(参照图15)，将上述的特定像素n1的亮度值更新为搜索出的周边像素N1中亮度值最高的像素的亮度，并对钢材成像的所有像素n进行该更新(亮度值最大化处理步骤)。

对在上述的步骤S5进行了轧制线变动抑制，并且在步骤S6仅进行了横向摆动的抑制的钢材成像例如进行后述的图8的运算处理并沿钢材输送方向并排显示的图像如图13所示。图13(a)示出钢材的非压下部与压下部的亮度差明确，而在钢材成像上压下部与非压下部的边界明确的情况，图13(b)示出钢材的非压下部与压下部的亮度差不明确，而在钢材成像上压下部与非压下部的边界模糊的情况。如图13所示，仅进行了轧制线变动抑制以及横向摆动的抑制的钢材成像有压下部与非压下部的边界明确的情况和压下部与非压下部的边界模糊的情况。

参照图14对图13(b)所示的压下部与非压下部的边界模糊的情况进行说明。

如图14所示，压下部与非压下部的边界模糊的原因有由于轧制水向钢材1的飞散所引起的温度降低，而在钢材成像上拍摄到黑色的斑点2a，在拍摄图像上压下部3与非压下部2的边界变得模糊的情况、和由于钢材1的轧制速度、钢材1的温度、钢材1的钢种、轧辊4的状态等轧制的操作条件而压下部3与非压下部2的温度差减小，由此压下部3与非压下部2的亮度差减小，在钢材成像上压下部3与非压下部2的边界变得模糊的情况。

因此，在步骤S7(非轧制部宽度计算步骤)中的步骤S11(亮度值最大化处理步骤)中，进行在钢材成像上消除图14中的黑色的斑点2a的处理。

若参照图15对此进行具体的说明，则首先进行要计算非压下部2的宽度的钢材成像的所有像素n中的特定像素n1的周边的规定范围(横向：非压下部的宽度方向上的像素数X，纵向：非压下部的长边方向(钢材输送方向)上的像素数Y)的周边像素N1的搜索。这里，周边像素N1的范围只要是能够包围黑色的斑点2a的范围即可，横向的非压下部的宽度方向上的像素数X设定为十个，纵向的非压下部的长边方向(钢材输送方向)上的像素数Y设定为四个。优选横向的像素数X是比黑色的斑点2a所属的像素数多，且比钢材1的宽度的像素数的一半的像素数少的像素数。纵向的像素数Y只要比黑色的斑点2a所属的像素数多即可。若使像素数Y过多，则数据处理耗费时间，所以也可以设置上限。

接下来，将特定像素n1的亮度值更新为搜索到的周边像素N1中最高的亮度值的像素的亮度值。

接下来，对钢材成像的所有像素n进行该特定像素n1的亮度值的更新。

由此，钢材成像上的温度降低所引起的黑色的斑点2a之处变白，能够将该斑点2a全部消除。

然后，若步骤S11(亮度值最大化处理步骤)结束，则移至步骤S12，搜索通过步骤S11(亮度值最大化处理步骤)进行了更新的钢材成像的所有像素n中的规定像素n2(参照图17)的周边的规定范围的周边像素N2，将规定像素n2的亮度值更新为搜索到的周边像素N2中亮度值最低的像素，并对所有像素n进行该更新(亮度值最小化处理步骤)。

若步骤S11结束，则黑色的斑点2a以外的本来不是噪声的部分的像素的亮度值也变高而变白。因此，如图16(a)、(b)所示，压下部3的与非压下部2的边界部的像素的亮度值也变高而该处变白犹如非压下部2的宽度变宽。

因此，在步骤S12(亮度值最小化处理步骤)中，如图16(b)的箭头所示，需要进行使变白的压下部3的部分返回到原来的状态，使非压下部2的宽度返回到原来的状态的处理。

若参照图17对此进行具体的说明，则首先搜索通过步骤S11(亮度值最大化处理步骤)进行了更新的钢材成像的所有像素n中的规定像素n2的周边的规定范围(横向：非压下部的宽度方向上的像素数X，纵向：非压下部的长边方向(钢材输送方向)上的像素数Y)的周边像素N2。这里，使周边像素N2的范围与周边像素N1的范围同等即可。

接下来，将规定像素n2的亮度值更新为搜索出的周边像素N2中亮度值最低的像素的亮度值。

接下来，对钢材成像的所有像素n进行该规定像素n2的亮度值的更新。

由此，在钢材成像上，能够使在步骤S11变白的压下部3的部分返回到原来的状态，使非压下部2的宽度返回到原来的状态。

接下来，若步骤S12(亮度值最小化处理步骤)结束，则移至步骤S13，提取通过步骤S12(亮度值最小化处理步骤)更新了所有像素后的要计算非压下部2的宽度的钢材成像的周边的多个钢材成像。

即使在步骤S11进行亮度值最大化处理，并在步骤S12进行亮度值最小化处理，根据轧制的操作条件也有压下部3与非压下部2的温度差减小，由此压下部3与非压下部2的亮度差减小，而在钢材成像上压下部3与非压下部2的边界变得模糊的情况。非压下部2的表面温度仅相对于压下部3提高20～40℃左右(亮度值差为数十之差)，在钢材成像上难以明确压下部3与非压下部2的边界。

因此，首先，在步骤S13(钢材亮度累计步骤)中，提取在步骤S12(亮度值最小化处理步骤)更新了所有像素后的要计算非压下部2的宽度的钢材成像的周边的多个钢材成像。在钢材成像的周边的多个钢材成像的提取时，提取要计算非压下部宽度的钢材成像的钢材输送方向前方的九个(九张)钢材成像和钢材输送方向后方的十个(十张)钢材成像共计二十个(二十张)钢材成像。此外，钢材输送方向前后的提取数只要是要计算非压下部的宽度的钢材成像的周边的预先设定的多个数目即可，可以为二十个(二十张)以上也可以小于二十个(二十张)。

接下来，移至步骤S14(钢材亮度累计步骤)，按像素累计在步骤S13提取出的多个钢材成像的亮度值。

在上述的步骤S13中，例如如图18(a)所示，例如时刻t10为要计算非压下部2的宽度的钢材成像的情况下，提取与其相比在钢材输送方向前方的时刻t1～t9的钢材成像及在钢材输送方向后方的时刻t11～t20的钢材成像。

然后，在步骤S14中，如图18(b)所示，按像素累计图18(a)所示的在步骤S13提取出的例如时刻t1～t20的钢材成像的亮度值。

通过步骤S13以及步骤S14的钢材亮度累计步骤，压下部3与非压下部2的亮度差显著，而在钢材成像上压下部3与非压下部2的边界变得明确。

此外，虽然钢材成像的提取数即累计数越多压下部3与非压下部2的亮度差越显著，但优选考虑与处理时间的兼顾来决定。但是，钢材1的非压下部2的宽度在一根钢材的轧制中以同样的宽度产生，在该非压下部宽度的测定中不以较高的水平要求高速性，所以设为足以使压下部3与非压下部2的亮度差显著的二十张。

接下来，移至步骤S15(非压下部边缘提取步骤)，在非压下部2的宽度方向像素位置对在步骤S14进行了累计的钢材成像的亮度值进行微分来计算亮度微分值。

测定非压下部2的宽度是指提取非压下部2与压下部3的边界(非压下部2的边缘)，但由于亮度值的大小取决于钢材的温度，所以在根据亮度值的绝对值提取边缘的情况下，若钢材的温度不同则不能够提取适当的边缘。

因此，在步骤S15中，在非压下部2的宽度方向像素位置对在步骤S14进行了累计的钢材成像的亮度值进行微分来计算亮度微分值，检测亮度值的变化量，不被钢材的温度所左右地提取非压下部2的边缘。

在步骤S15中，如图19所示，在非压下部2的宽度方向像素位置对在步骤S14进行了累计的例如图18(b)所示的钢材成像的亮度值进行微分来计算亮度微分值。

从钢材成像的宽度方向中心朝向两端进行该步骤S15中的钢材成像的亮度值的微分。此时，若亮度值增加则微分值为正，若亮度值减少则微分值为负，但在本实施方式的情况下，如图19所示，无论亮度值增加还是减少作为亮度微分值均为正。

接下来，移至步骤S16(非压下部边缘提取步骤)，提取在步骤S15(非压下部边缘提取步骤)计算出的亮度微分值超过规定阈值的宽度方向像素位置之处作为非压下部2的边缘。

由于沿着钢材1的长边方向以规定的宽度形成非压下部2，所以提取两个非压下部2的边缘。

这里，在本实施方式中，通过步骤S13以及步骤S14的钢材亮度累计步骤，压下部3与非压下部2的亮度差显著，而在钢材成像上压下部3与非压下部2的边界变得明确，并且，在步骤S15以及步骤S16的非压下部边缘提取步骤中计算钢材成像的亮度微分值之后提取亮度微分值超过规定阈值的宽度方向像素位置处作为非压下部2的边缘，所以能够不取决于钢材的温度，即使在压下部3与非压下部2的温度差较小的情况下，也能够可靠地提取非压下部2的边缘。这里，预先基于为了条件设定而预先采取的数据，求出设为何种值能够提取为非压下部2的边缘，并预先设定求出的值作为“规定阈值”。

此外，在不进行基于步骤S13以及步骤S14的钢材亮度累计步骤，提取要计算非压下部2的宽度的一个钢材成像，并通过步骤S15对在非压下部2的宽度方向像素位置进行钢材成像的亮度值进行微分来计算亮度微分值的情况下，压下部3与非压下部2的亮度差较小，如图20所示，其亮度微分值也较小，所以难以提取非压下部2的边缘。

接下来，移至步骤S17(非压下部边缘宽度计算步骤)，根据在步骤S16(非压下部边缘提取步骤)提取出的非压下部2的边缘计算非压下部2的宽度。

根据提取出的非压下部2的边缘间的长度(像素数)相对于在步骤S5进行了统一化的钢材的成像直径(钢材成像的边缘间的像素数)的比来进行该非压下部2的宽度的计算。

接下来，使用图8的流程图对与图6、图7的运算处理独立地，在计算机系统8内执行的用于钢材非压下部显示的运算处理进行说明。

在该运算处理中，首先在步骤S21中，判定是否遍及钢材1的全长完成了非压下部2的宽度的计算，在遍及钢材1的全长完成了非压下部2的宽度的计算的情况下移至步骤S22，否则进行待机。

在步骤S22中，遍及钢材1的全长读入基于图6、图7的运算处理的非压下部2的宽度的计算结果。

接下来，移至步骤S23，根据未图示的独立的运算处理，使钢材1的中心遍及全长对齐，使非压下部2的宽度为高亮度，使其它的部分为低亮度，遍及钢材1的全长在显示部9显示，之后恢复。

这样，根据本实施方式所涉及的钢材非压下部宽度检测装置及其检测方法，在利用成对的轧辊4轧制沿着轧制线输送的由棒钢或者线材构成的钢材1时，利用位于轧辊4的输出侧并隔着轧制线在与轧辊4的压下方向交叉的方向对置地配置的两个成对的照相机(拍摄装置)7拍摄钢材1的表面，使用具有运算处理功能的计算机系统(计算机)8检测钢材1中与轧辊4的轧槽5非接触的非压下部2的钢材径向的宽度。在该检测时，在步骤S3(钢材边缘提取步骤，钢材边缘提取部)中，从利用两个成对的照相机7拍摄到的各个图像提取各个图像的钢材成像上的钢材径向的边缘。然后，在步骤S4(钢材成像直径计算步骤，钢材成像直径计算部)中，根据提取出的各个钢材成像的钢材径向边缘分别计算各个钢材成像上的钢材1的成像直径。然后，在步骤S5(钢材成像直径统一步骤，钢材成像直径统一部)中，使计算出的两个钢材1的成像直径统一为相同的直径。然后，在步骤S6(中心偏移修正步骤，中心偏移修正部)中，在统一为相同的直径的两个钢材1的成像直径的钢材成像向钢材径向偏移的情况下，使这些钢材成像的中心一致。然后，在步骤S7(非压下部宽度计算步骤，非压下部宽度计算部)中，将进行了统一的钢材1的成像直径作为由照相机7拍摄到的钢材1的外径，并根据长度成分相对于进行了统一的钢材的成像直径的比计算相对于与钢材1的外径相当的钢材成像亮度具有高亮度的各个非压下部2的宽度。

这里，在步骤S7(非压下部宽度计算步骤，非压下部宽度计算部)中的步骤S11(亮度值最大化处理步骤，亮度值最大化处理部)中，搜索要计算非压下部2的宽度的钢材成像的所有像素n中的特定像素n1的周边的规定范围的周边像素N1，将特定像素n1的亮度值更新为搜索出的周边像素N1中亮度值最高的像素的亮度值，并对钢材成像的所有像素n进行该更新。然后，在步骤S7(非压下部宽度计算步骤，非压下部宽度计算部)中的步骤S12(亮度值最小化处理步骤，亮度值最小化处理部)中，搜索在步骤S11进行了更新的钢材成像的所有像素n中的规定像素n2的周边的规定范围的周边像素N2，将规定像素n2的亮度值更新为搜索出的周边像素N2中亮度值最低的像素的亮度值，并对所有像素n进行该更新。

由此，能够消除由于轧制水向钢材1的飞散所引起的温度降低，而在钢材成像上拍摄到的黑色的斑点2a，避免在拍摄图像上压下部3与非压下部2的边界变得模糊。

另外，在步骤S7(非压下部宽度计算步骤，非压下部宽度计算部)中的步骤S13(钢材亮度累计步骤，钢材亮度累计部)中，提取在步骤S12更新了所有像素的要计算非压下部2的宽度的钢材成像的周边的多个钢材成像，然后，在步骤S14(钢材亮度累计步骤，钢材亮度累计部)中，按像素累计提取出的多个钢材成像的亮度值。

由此，即使在压下部3与非压下部2的温度差较小的情况下，压下部3与非压下部2的亮度差也显著，能够使钢材成像上压下部3与非压下部2的边界变得明确。

另外，在步骤S7(非压下部宽度计算步骤，非压下部宽度计算部)中的步骤S15(非压下部边缘提取步骤，非压下部边缘提取部)中，在非压下部2的宽度方向像素位置对在步骤S14进行了累计的钢材成像的亮度值进行微分来计算亮度微分值，在步骤S16(非压下部边缘提取步骤，非压下部边缘提取部)中，提取该亮度微分值超过规定阈值的宽度方向像素位置处为非压下部2的边缘。

由此，能够不取决于钢材的温度，即使在压下部3与非压下部2的温度差较小的情况下，也能够可靠地提取非压下部2的边缘。

然后，在步骤S7(非压下部宽度计算步骤，非压下部宽度计算部)中的步骤S17(非压下部边缘宽度计算步骤，非压下部边缘宽度计算部)中，根据在步骤S16提取出的非压下部2的边缘计算非压下部2的宽度。

根据以上所述，根据本实施方式所涉及的钢材非压下部宽度检测装置及其检测方法，能够提供即使在轧制水飞散所引起的温度降低、压下部3与非压下部2的温度差较小的情况下，也能够适当地检测钢材1的非压下部2的宽度的钢材非压下部宽度检测装置及其检测方法。

另外，根据本实施方式所涉及的钢材非压下部宽度检测装置及其检测方法，在步骤S5(钢材成像直径统一步骤，钢材成像直径统一部)中，在步骤S7计算非压下部2的宽度之前，使在步骤S4计算出的两个钢材1的成像直径统一为相同的直径，所以能够抑制轧制线的变动。

另外，根据本实施方式所涉及的钢材非压下部宽度检测装置及其检测方法，在步骤S6(中心偏移修正步骤，中心偏移修正部)中，在步骤S7计算非压下部2的宽度之前，在步骤S5统一为相同的直径的两个钢材1的成像直径的钢材成像向钢材径向偏移的情况下，使这些钢材成像的中心一致。由此，能够抑制钢材1的横向摆动。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于此，能够进行各种变更、改进。

例如，也可以省略步骤S5(钢材成像直径统一步骤，钢材成像直径统一部)以及步骤S6(中心偏移修正步骤，中心偏移修正部)，在步骤S4(钢材成像直径计算步骤，钢材成像直径计算部)之后直接执行步骤S7(非压下部宽度计算步骤，非压下部宽度计算部)。该情况下，在步骤S7(非压下部宽度计算步骤，非压下部宽度计算部)中，将在步骤S4(钢材成像直径计算步骤，钢材成像直径计算部)计算出的钢材1的各成像直径作为钢材的外径，并根据长度成分相对于钢材1的各成像直径的比计算相对于与钢材的外径相当的各钢材成像亮度具有高亮度的各非压下部2的宽度。

附图标记说明

1…钢材，2…非压下部，3…压下部，4…轧辊，5…轧槽，6…导辊，7…照相机(拍摄装置)，8…计算机系统(计算机)，9…显示部，10…照相机控制装置，11…加热炉。

Claims (6)

1.一种钢材非压下部宽度检测装置，是在利用成对的轧辊对沿着轧制线输送的由棒钢或者线材构成的钢材进行轧制时，使用具有运算处理功能的计算机检测上述钢材中与上述轧辊的轧槽非接触的非压下部的钢材径向的宽度的钢材非压下部宽度检测装置，其特征在于，具备：

两个成对的拍摄装置，位于上述轧辊的输出侧，隔着上述轧制线在与上述轧辊的压下方向交叉的方向对置配置，并拍摄上述钢材的表面；

钢材边缘提取部，从由上述两个成对的拍摄装置拍摄到的各个图像提取各个图像的钢材成像中的上述钢材径向的边缘；

钢材成像直径计算部，根据由上述钢材边缘提取部提取出的各个上述钢材成像的钢材径向边缘分别计算各个上述钢材成像中的上述钢材的成像直径；以及

非压下部宽度计算部，将由上述钢材成像直径计算部计算出的各个上述钢材的成像直径作为钢材的外径，并根据长度成分相对于各个上述钢材的成像直径的比计算相对于各个与上述钢材的外径相当的钢材成像亮度具有高亮度的各个非压下部的宽度，

上述非压下部宽度计算部具备：

亮度值最大化处理部，搜索要计算上述非压下部的宽度的上述钢材成像的所有像素中的特定像素的周边的规定范围的周边像素，将上述特定像素的亮度值更新为搜索出的周边像素中亮度值最高的像素的亮度值，并对上述钢材成像的所有像素进行该更新；

亮度值最小化处理部，搜索由上述亮度值最大化处理部进行了更新后的上述钢材成像的所有像素中的规定像素的周边的规定范围的周边像素，将上述规定像素的亮度值更新为搜索出的周边像素中亮度值最低的像素的亮度值，并对上述所有像素进行该更新；

钢材亮度累计部，按像素累计所有像素被上述亮度值最小化处理部更新后的要计算非压下部的宽度的上述钢材成像的周边的多个钢材成像的亮度值；

非压下部边缘提取部，在上述非压下部的宽度方向像素位置对由上述钢材亮度累计部累计得到的钢材成像的亮度值进行微分来计算亮度微分值，并提取该亮度微分值超过规定阈值的宽度方向像素位置处作为上述非压下部的边缘；以及

非压下部边缘宽度计算部，根据由上述非压下部边缘提取部提取出的非压下部的边缘计算上述非压下部的宽度。

2.根据权利要求1所述的钢材非压下部宽度检测装置，其特征在于，

具备钢材成像直径统一部，该钢材成像直径统一部在由上述非压下部宽度计算部计算非压下部的宽度之前，将由上述钢材成像直径计算部计算出的两个上述钢材的成像直径统一为相同的直径，

上述非压下部宽度计算部将由上述钢材成像直径统一部统一为相同的直径的上述钢材的成像直径作为由上述拍摄装置拍摄到的钢材的外径，并根据长度成分相对于统一后的上述钢材的成像直径的比计算相对于与上述钢材的外径相当的钢材成像亮度具有高亮度的各个非压下部的宽度。

3.根据权利要求2所述的钢材非压下部宽度检测装置，其特征在于，

具备中心偏移修正部，该中心偏移修正部在由上述非压下部宽度计算部计算非压下部的宽度之前，在由上述钢材成像直径统一部统一为相同的直径的两个上述钢材的成像直径的钢材成像向钢材径向偏移的情况下，使这些钢材成像的中心一致。

4.一种钢材非压下部宽度检测方法，是在利用成对的轧辊对沿着轧制线输送的由棒钢或者线材构成的钢材进行轧制时，利用位于上述轧辊的输出侧并隔着上述轧制线在与上述轧辊的压下方向交叉的方向对置配置的两个成对的拍摄装置拍摄上述钢材的表面，并使用具有运算处理功能的计算机检测上述钢材中与上述轧辊的轧槽非接触的非压下部的钢材径向的宽度的钢材非压下部宽度检测方法，其特征在于，包含：

钢材边缘提取步骤，从由上述两个成对的拍摄装置拍摄到的各个图像提取各个图像的钢材成像中的上述钢材径向的边缘；

钢材成像直径计算步骤，根据通过上述钢材边缘提取步骤提取出的各个上述钢材成像的钢材径向边缘分别计算各个上述钢材成像中的上述钢材的成像直径；以及

非压下部宽度计算步骤，将通过上述钢材成像直径计算步骤计算出的上述钢材的各成像直径作为钢材的外径，并根据长度成分相对于各个上述钢材的成像直径的比计算相对于各个与上述钢材的外径相当的钢材成像亮度具有高亮度的各个非压下部的宽度，

上述非压下部宽度计算步骤包含：

亮度值最大化处理步骤，搜索要计算上述非压下部的宽度的上述钢材成像的所有像素中的特定像素的周边的规定范围的周边像素，将上述特定像素的亮度值更新为搜索出的周边像素中亮度值最高的像素的亮度值，并对上述钢材成像的所有像素进行该更新；

亮度值最小化处理步骤，搜索通过上述亮度值最大化处理步骤进行了更新后的上述钢材成像的所有像素中的规定像素的周边的规定范围的周边像素，将上述规定像素的亮度值更新为搜索出的周边像素中亮度值最低的像素的亮度值，并对上述所有像素进行该更新；

钢材亮度累计步骤，按像素累计所有像素通过上述亮度值最小化处理步骤更新后的要计算非压下部的宽度的上述钢材成像的周边的多个钢材成像的亮度值；

非压下部边缘提取步骤，在上述非压下部的宽度方向像素位置对通过上述钢材亮度累计步骤累计得到的钢材成像的亮度值进行微分来计算亮度微分值，并提取该亮度微分值超过规定阈值的宽度方向像素位置处作为上述非压下部的边缘；以及

非压下部边缘宽度计算步骤，根据通过上述非压下部边缘提取步骤提取出的非压下部的边缘计算上述非压下部的宽度。

5.根据权利要求4所述的钢材非压下部宽度检测方法，其特征在于，

包含钢材成像直径统一步骤，该钢材成像直径统一步骤在通过上述非压下部宽度计算步骤计算非压下部的宽度之前，将通过上述钢材成像直径计算步骤计算出的两个上述钢材的成像直径统一为相同的直径，

在上述非压下部宽度计算步骤中，将通过上述钢材成像直径统一步骤统一为相同的直径的上述钢材的成像直径作为由上述拍摄装置拍摄到的钢材的外径，并根据长度成分相对于统一后的上述钢材的成像直径的比计算相对于与上述钢材的外径相当的钢材成像亮度具有高亮度的各个非压下部的宽度。

6.根据权利要求5所述的钢材非压下部宽度检测方法，其特征在于，

包含中心偏移修正步骤，该中心偏移修正步骤在通过上述非压下部宽度计算步骤计算非压下部的宽度之前，在通过上述钢材成像直径统一步骤统一为相同的直径的两个上述钢材的成像直径的钢材成像向钢材径向偏移的情况下，使这些钢材成像的中心一致。

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