CN114441540A - 缺陷判断装置及缺陷判断方法 - Google Patents

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CN114441540A CN202111106022.2A CN202111106022A CN114441540A CN 114441540 A CN114441540 A CN 114441540A CN 202111106022 A CN202111106022 A CN 202111106022A CN 114441540 A CN114441540 A CN 114441540A
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小村明宽
金森信弥
山田昌弘
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Abstract

本发明提供一种不使用棒状那样的特殊光源就能够容易地判断金属带板的板表面形状的缺陷的缺陷判断装置及缺陷判断方法。具备：辊，其将旋转轴沿被轧制钢板(1)的宽度方向延伸地设置，将被轧制钢板(1)向上方抬起；摄像头(61、62、63、64)，其对由辊向上方侧抬起的被轧制钢板(1)的包含被抬起的区域在内的图像进行拍摄；和控制装置(60)，其基于摄像头(61、62、63、64)拍摄到的图像，判断被轧制钢板(1)的板表面形状的缺陷。

Description

缺陷判断装置及缺陷判断方法
技术领域
本发明涉及用于检测被轧制金属带板的板形状缺陷的缺陷判断装置及缺陷判断方法。
背景技术
作为能够以高精度计测板材的形状、且容易进行维护的形状计测装置的一个例子，在专利文献1中，记载有如下内容：具备对板状的被计测材料的表面进行照明的棒状光源、对形成于被检查材料表面的棒状光源像进行拍摄的二维摄像头、和根据棒状光源像的位置求出被计测材料的形状的运算装置，棒状光源和二维摄像头在被计测材料的两侧处于相对的位置，将棒状光源的中心和二维摄像头连结的直线向水平的被计测材料面的主投影线相对于沿被计测材料的宽度方向延伸的直线倾斜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-221410号公报
发明内容
在上述专利文献1中，为了得到线状的反射光而使用棒状光源，因此需要使用照度比周围的照明强的棒状光源、或使周围的照明暗。另外，也可以想到将棒状光源与金属带板接近地配置。
但是，对于准备作为消耗品的棒状光源、尤其是照度大的棒状光源，具有从成本来说并不期望这一问题。
另外，对于使周围的照明暗，也具有在作业环境方面并不妥当这一课题。
并且，对于将棒状光源与金属带板接近地配置，具有因也会影响轧制生产线的维护空间而并不期望这一问题。
本发明是鉴于上述那样的课题而做出的，提供一种不使用棒状那样的特殊光源就能够容易地判断金属带板的板表面形状的缺陷的缺陷判断装置及缺陷判断方法。
本发明包含多个解决上述课题的手段，列举其中一个例子，为一种缺陷判断装置，判断通过轧机轧制的金属带板的板形状的缺陷，该缺陷判断装置的特征在于，具备：辊，其将旋转轴沿上述金属带板的宽度方向延伸地设置，将上述金属带板向上方抬起；摄像头，其对由上述辊向上方侧抬起的上述金属带板的包含被抬起的区域在内的图像进行拍摄；和图像处理部，其基于上述摄像头拍摄到的图像，判断上述金属带板的板表面形状的缺陷。
发明效果
根据本发明，不使用棒状那样的特殊光源就能够容易地判断金属带板的板表面形状的缺陷。上述以外的课题、结构及效果将通过以下的实施例的说明而得以明确。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的缺陷判断装置和具备该缺陷判断装置的轧制设备的结构的概略图。
图2是表示对在实施例1的缺陷判断装置中获取的图像进行了解析的状态的一个例子的图，是被轧制钢板的表面平坦的情况。
图3是表示对在实施例1的缺陷判断装置中获取的图像进行了解析的状态的其他一个例子的图，是对被轧制钢板的表面的板形状确认到缺陷的情况。
图4是将在实施例1的缺陷判断装置中解析出的数据进一步处理后得到的结果，将在被轧制钢板的表面能够确认到的反射光区域的边界线转换成二维坐标后的曲线图。
图5是表示本发明的实施例2所示的形状仪、缺陷判断装置及具备该形状仪及缺陷判断装置的轧制设备的结构的概略图。
图6是表示实施例2的轧机中的形状仪的结构的一个例子的图。
附图标记说明
1…被轧制钢板
1A、1B…反射光区域
10…第1机架
11、21、31、41、51、81、83…下压缸
20…第2机架
30…第3机架
40…第4机架
50…第5机架
60、60A…控制装置(图像处理部、显示信号部)
61、62、63、64、65…摄像头
70…显示装置
71、72、73、74…活套
75…形状仪
80、82…轧机
90…通信线
100、100A…轧制设备
301…驱动马达
302…支承轴
303…载台
304…引导部件
305…引导支承部件
306…检测器
307…轴承
311…扇形辊
312…支承臂
313…固定部件
314、315…转矩计
401…前一机架侧边界线
402…下一机架侧边界线
具体实施方式
以下使用附图说明本发明的缺陷判断装置及缺陷判断方法的实施例。此外，在本说明书中使用的附图中，对相同或相对应的结构要素标注相同或类似的附图标记，存在对这些结构要素省略重复的说明的情况。
＜实施例1＞
使用图1至图4说明本发明的缺陷判断装置及缺陷判断方法的实施例1。
首先，使用图1说明包含缺陷判断装置在内的轧制设备的整体结构。图1是表示本实施例1的缺陷判断装置和具备该缺陷判断装置的轧制设备的结构的概略图。
在图1中，对被轧制钢板1进行轧制的轧制设备100具备F1机架10、F2机架20、F3机架30、F4机架40、F5机架50、摄像头61、62、63、64、张力控制用的活套(looper)71、72、73、74、控制装置60(图像处理部)、显示装置70等。
其中，通过摄像头61、62、63、64、张力控制用的活套71、72、73、74、控制装置60(图像处理部、显示信号部)、显示装置70构成本发明的缺陷判断装置。
此外，对于轧制设备100，并不限于图1所示那样的设有五个轧制机架的形态，只要是最低两个机架以上即可。
F1机架10、F2机架20、F3机架30、F4机架40、F5机架50分别具备上工作轧辊及下工作轧辊、通过分别与这些上工作轧辊及下工作轧辊接触而进行支承的上支承轧辊、下支承轧辊、设于上支承轧辊的上部的下压缸11、21、31、41、51。此外，能够设为在各工作轧辊与各支承轧辊之间还设置中间轧辊的六级结构。
活套71是张力控制用的辊。该辊以将其旋转轴沿被轧制钢板1的宽度方向延伸的方式设置，作为将被轧制钢板1向铅垂方向的上方抬起的辊而设在F1机架10与F2机架20之间。此外，在本发明中，向上方抬起的辊表示由作用有向上方控制的力的机构支承的辊。作为将辊向上方抬起的机构，可以想到通过弹簧等向上方施力的机构、通过液压缸或马达驱动等抬起的机构等。
摄像头61设在对由活套71向上方侧抬起的被轧制钢板1的包含被抬起的区域在内的图像进行拍摄的位置。摄像头61拍摄到的、由活套71向上方侧抬起的被轧制钢板1的包含被抬起的区域在内的图像的数据经由通信线90被向控制装置60发送。
同样地，张力控制用的活套72设在F2机架20与F3机架30之间，张力控制用的活套73设在F3机架30与F4机架40之间，张力控制用的活套74设在F4机架40与F5机架50之间。
另外，摄像头62设在对由活套72向铅垂方向上方侧抬起的被轧制钢板1的包含被抬起的区域在内的图像进行拍摄的位置，摄像头63设在对由活套73向上方侧抬起的被轧制钢板1的包含被抬起的区域在内的图像进行拍摄的位置，摄像头64设在对由活套74向上方侧抬起的被轧制钢板1的包含被抬起的区域在内的图像进行拍摄的位置。通过摄像头62、63、64拍摄到的图像的数据经由通信线90被向控制装置60发送。
通过这些活套71、72、73、74，执行通过将旋转轴沿被轧制钢板1的宽度方向延伸地设置的辊将被轧制钢板1向上方抬起的工序。
另外，通过这些摄像头61、62、63、64，执行对由辊向上方侧抬起的被轧制钢板1的包含被抬起的区域在内的图像进行拍摄的拍摄工序。
此外，将摄像头61、62、63、64主要拍摄的、由辊向上方侧抬起的被轧制钢板1的被抬起的拍摄区域照亮的照明可以为适当配置于设置有轧制设备100的轧制工厂的天花板等的普通照明，在本发明中不需要特别新式的照明设备，但也可以设置专用照明。
控制装置60是控制轧制设备100内的各机器的动作的装置。在本实施例中，尤其是，控制装置60基于摄像头61、62、63、64拍摄到的图像，判断被轧制钢板1的板表面形状的缺陷，并执行与板形状缺陷的发生状态相应的各种控制。其详情使用图2至图4在后详细地进行说明。
通过该控制装置60，执行基于在拍摄工序中拍摄到的图像判断被轧制钢板1的板表面形状的缺陷的图像处理工序。
显示装置70是显示器等显示设备、警报机等音响设备，例如是用于在由控制装置60判断成板形状缺陷时对操作员传达板形状缺陷的发生及其应对作业的装置，因此作为这样的显示装置70，大多使用显示器。
在此，上述控制装置60包含显示信号部，显示信号部将与要显示于显示装置70的内容相关的信号向显示装置70发送。通过该控制装置60的显示信号部和上述显示装置70执行显示工序。
操作员在操作过程中通过目视显示装置70的显示画面和各机架自身、各机架之间而确认有无板形状缺陷。例如，在显示装置70显示有中浪等板形状缺陷的种类、和弯曲增大(increase bending)、弯曲减小(decrease bending)、WS调平、DS调平、轧辊速度的减速、增速等应该进行的操作的情况下，操作员遵照该指示手动进行操作，由此能够从板形状缺陷的状态恢复成良好的状态。
此外，并不限于向操作员传达板形状的缺陷的方式，能够设为进行显示并且自动进行修正板形状缺陷的操作的方式、或不进行显示而自动进行修正操作的方式。
接下来，以下使用图2至图4说明本发明中的判断被轧制的被轧制钢板1的板形状缺陷的缺陷判断装置、缺陷判断方法的具体例。图2及图3是根据获取的图像对映于被轧制钢板1的表面的反射光区域的边界进行了解析的状态的一个例子，图4是表示对解析后的反射光区域的边界位置数据进一步进行处理、并将其转换成二维坐标的结果的图。
在摄像头61、62、63、64中，在被轧制钢板1的轧制操作中，例如在一秒期间不停地拍摄由活套71、72、73、74向上方侧抬起的被轧制钢板1的区域三十次，并将其取入到控制装置60。此外，能够设为以动态画面形式进行拍摄并适当作为静止图像取入到控制装置60的形式。
例如如图2所示，拍摄到的图像照出了由活套71、72、73、74向上方抬起的被轧制钢板1的被抬起的区域，包含大致长方形形状的反射光区域1A。除此以外，如图3所示，在照出了由活套71、72、73、74向上方抬起的被轧制钢板1的被抬起的区域的图像中，包含不定形形状的反射光区域1B。
在此，反射光区域1A是指照出了被轧制钢板1的范围中的、得到比其他部分强的反射光的区域，主要显现由活套71、72、73、74抬起的地方。以拍摄图像中包含反射光区域1A的方式设置摄像头镜头朝向，配置摄像头61、62、63、64。
对于这些图2、图3等每一张静止图像，按照以下所示那样的步骤找出被轧制钢板1上表面的亮度比某阈值高的区域。
首先，对图2、图3等每一张静止图像定义X坐标及Y坐标。例如，将被轧制钢板1的轧制方向定义成X坐标，将与轧制方向垂直的被轧制钢板1的板宽方向定义成Y坐标。在此，将X坐标及Y坐标的单位设为构成静止图像的光的一点即像素单位。
然后，将Y坐标固定成特定值，例如Y＝0。
接着，从左向右扫描Y＝0时的X坐标(像素)，在从X＝0到X＝10000(从被轧制钢板1被拍摄的图像的左端到右端为止的像素)之间，一像素一像素地改变X坐标，并判断该位置处的亮度是否超过了阈值。例如，若将超过了阈值的情况设为“亮”、将没有超过阈值的情况设为“暗”，则会判断成“暗→暗→暗→暗”→“亮→亮→亮→亮→亮→亮→亮”→“暗→暗→暗→暗”。在此，在“暗”→“亮”、“亮”→“暗”这样的亮度发生变化的地方具有反射光区域的边界线。此外，由于实际的像素数极多，所以为了便于说明而减少数量进行简化。
接着，将Y坐标的像素+1而成为Y＝1，与先前同样地，从左向右扫描X坐标。例如，判断成“暗→暗→暗”→“亮→亮→亮→亮→亮→亮→亮”→“暗→暗→暗→暗→暗”。与Y＝0相比，在Y＝1的情况下，刚开始的暗的持续数从四个减为三个，亮的持续数同为7个，之后的暗的持续数从四个增加到五个，因此表示反射光区域的边界整体上向左侧偏移。此外，在此也是为了便于说明而使像素数比实际的像素数少来进行简化。
在被轧制钢板1的板宽方向上反复进行该依次改变Y坐标并从左向右扫描X坐标的作业，当在板宽方向所有的区域中完成该作业后，能够求出在前一机架侧(反射光区域的左侧)和下一机架侧(反射光区域的右侧)的被判断成超过了所设定的阈值的亮度的反射光区域的边界线，且能够在得到的图像内求出图2的反射光区域1A和图3的反射光区域1B的边界的像素坐标的值。
图4是包含基于某时刻下的图3的拍摄图像的反射光区域1B的边界、且以像素为单位的二维坐标曲线图，是将“亮”与“暗”的边界线的坐标以像素为单位图解化后的图，处于由活套71、72、73、74向上方抬起的被轧制钢板1的被抬起的区域的反射光区域的边界被识别成前一机架侧边界线401和下一机架侧边界线402。
将构成前一机架侧边界线401的点Left(i)的坐标(x，y)设为(xLi，yLi)，将构成下一机架侧边界线402的点Right(i)的坐标设为(xRi，yRi)。另外，Y坐标方向与板宽方向一致。
板宽方向上的每规定间隔的点为从Y＝1到N，在此使其与像素单位一致。构成前一机架侧边界线401和下一机架侧边界线402的点为N(i＝1～N)个。在后述的算式(3)等的其他说明中，N(i＝1～N)也是同样的意思。
在该情况下，由于在对构成前一机架侧边界线401和下一机架侧边界线402的点进行扫描时，将Y坐标固定地进行，所以构成左侧的前一机架侧边界线401的点和构成右侧的下一机架侧边界线402的点的数量相同，为N个。
前一机架侧边界线401的坐标xLi(左侧的边界线的X坐标)如以下的算式(1)那样表示。
【算式1】
xLi＝f(yLi)(i＝1～N)…(1)
另外，下一机架侧边界线402的坐标xRi(右侧的边界线的X坐标)如以下的算式(2)那样表示。
【算式2】
xRi＝g(yRi)(i＝1～N)…(2)
然后，控制装置60在图像中表示实际的边界的位置与预先确定的边界的位置不同的情况下判断成板形状缺陷。例如，如以下说明那样，在判断成被轧制钢板1的表面上的亮度示出一定值以上的区域分成两处以上时，判断成发生了板形状缺陷。
例如，若被轧制钢板1的板形状良好，则例如如图2所示那样，关于反射光区域1A、1B的边界线，在图像中，左侧的前一机架侧边界线401的一根大致直线和右侧的下一机架侧边界线402的一根大致直线、共两根大致直线大致平行。反射光区域成为被这两根大致直线包围的一个部位。
与此相对，关于在图像内具有两个亮度示出一定值以上的区域的情况，是若从左向右按每像素扫描X坐标则例如能够判断成“暗→···→暗”→“亮→···→亮”→“暗→···→暗”→“亮→···→亮”→“暗→···→暗”、且除了图2所示的反射光区域1A和图3所示的反射光区域1B以外还具有其他反射光区域的状态，是前一机架侧边界线401与下一机架侧边界线402具有两组的状态。在此，上述的“···”是将相对于左边的像素位置和亮度的阈值的上下关系相同的亮度的像素具有多个这一情况简化地表述的符号。
这样的被观察到两处以上的反射光区域在正常的轧制状态下不会产生，是发生了被轧制钢板1的板形状产生了波浪的轧制板形状缺陷的状态。在被拍摄到该图像的机架之间的后段侧，在从轧机出来的被轧制钢板1中有可能会发生蜿蜒压弯(轧制缺陷)。
因此，当存在两处以上的反射光区域时，控制装置60在该时间点判断成板形状缺陷，期望执行经由显示装置70向操作员通知发生板形状缺陷、经由显示装置70敦促操作员以抑制蜿蜒压弯的方式进行基于下压缸11、21、31、41、51等对下压量的修正等轧制条件的变更、自动变更轧制条件、或停止轧制等各种对策。
此外，既存在沿着活套71、72、73、74的反射光成为多个区域的情况，也存在沿着板长方向反射光成为多个区域的情况，在任一情况下均判断成板形状缺陷。
另外，期望控制装置60将在得到的图像中被判断成映于被轧制钢板1的表面的反射光区域的亮度为一定值以上的区域的边界位置获取为图像内的二维坐标数据，对该坐标数据通过规定的数学处理计算出评价值，对评价值和规定的评价值的阈值进行比较，判断成板形状缺陷。
若增大该评价值的阈值则能够判断板形状缺陷的程度大的情况，若减小该评价的阈值则能够判断板形状缺陷的程度小的情况，因此可以基于评价值示出缺陷的程度，也可以呈阶段地设置阈值而呈阶段地表示缺陷的程度。
例如，控制装置60在被轧制钢板1的板宽方向的一侧板端(例如Y＝1)处的前一机架侧边界线401与下一机架侧边界线402之间的间隔长度与另一侧的板端(例如Y＝N)处的前一机架侧边界线401与下一机架侧边界线402之间的间隔长度之差的数值比预先确定的阈值大的情况下，能够判断成板形状缺陷。
这是因为工作侧或驱动侧的一侧的轧制长度方向的反射光区域的长度发生变化的情况被判断成在被轧制钢板1的工作侧或驱动侧的一侧发生了边浪而被轧制钢板1的板表面形状产生了波浪的情况，能够简单地判断有无板形状缺陷。此外，板形状缺陷级别的大小通过比较评价值和阈值而进行判断。
另外，控制装置60在从差值(按板宽方向得到的示出实际的前一机架侧边界线401和下一机架侧边界线402的位置的值、与从示出前一机架侧边界线401和下一机架侧边界线402的位置的近似直线式得到的值之差)得到的方差值σ2和、标准差σ比预先确定的阈值大的情况下，能够判断成板形状缺陷。
若被轧制钢板1的板表面形状没有波浪等而为平坦的状态，则能够得到沿着活套71、72、73、74的接近长方形的反射光区域的图像，因此图像上的实际的前一机架侧边界线401和下一机架侧边界线402具有与近似直线大致一致的倾向，方差值变小。
另一方面，在被轧制钢板1的板表面形状具有波浪等的情况下，到达活套71、72、73、74部分的被轧制钢板1的反射光区域的轮廓发生变动，反射光区域的轧制方向的间隔会变宽或变窄，因此前一机架侧边界线401与下一机架侧边界线402之间的长度分布成为与表面形状平坦的情况不同的长度分布。
因此，图像上的实际的前一机架侧边界线401和下一机架侧边界线402具有从近似直线远离的倾向，因此方差值变大。该方差值能够分别在前一机架侧边界线401和下一机架侧边界线402中得到。对该方差值设置阈值，能够根据是否超过了该阈值来判定轧制板形状缺陷的级别的大小。另外，无论是根据一方的方差值的判断还是根据两方的方差值的判断均可。另外，也可以将方差值转换成标准差后进行判断。
即使是正常的情况，根据摄像头61、62、63、64与活套71、72、73、74的位置关系，图像的反射光区域并不一定是长方形，有时会接近梯形，因此也有可能存在前机架侧和下一机架侧的近似直线并不一定平行的情况。
关于近似直线式，为了提高板形状缺陷检测精度，而期望使用基于过去的正常的被轧制钢板1轧制时的数据预先生成的近似直线式。并不限于此，根据基于当前检测中的数据生成的近似直线式，也能够以可进行板形状缺陷判断的精度检测是否发生了板形状缺陷。
另外，根据照明与摄像头61、62、63、64的位置关系，也存在上游侧和下游侧中的一方的边界线的坐标相对于板形状变化示出了灵敏度高的变化的情况，因此也优选仅利用容易检测到板形状缺陷的一侧的边界线的坐标。
作为具体的处理，在将前一机架侧边界线401的X坐标的平均值通过以下所示的算式(3)表示，
【算式3】
Figure BDA0003272397680000121
将前一机架侧边界线401与该前一机架侧边界线401的X坐标的平均值之差的方差通过以下所示的算式(4)表示，
【算式4】
Figure BDA0003272397680000122
将前一机架侧边界线401与该前一机架侧边界线401的X坐标的平均值之差的标准差通过以下所示的算式(5)表示，
【算式5】
Figure BDA0003272397680000123
将下一机架侧边界线402的X坐标的平均值通过以下所示的算式(6)表示，
【算式6】
Figure BDA0003272397680000131
将下一机架侧边界线402与该下一机架侧边界线402的X坐标的平均值之差的方差通过以下所示的算式(7)表示，
【算式7】
Figure BDA0003272397680000132
将下一机架侧边界线402与该下一机架侧边界线402的X坐标的平均值之差的标准差通过以下所示的算式(8)表示时，
【算式8】
Figure BDA0003272397680000133
在算式(5)或算式(8)所示的标准差的值超过了某阈值的情况下，判断成有可能是发生了板形状缺陷的不稳定的轧制，而进行经由显示装置70发出警告等的处理。
此外，关于算式(3)和算式(6)，X坐标为固定值，成为与Y轴平行的直线。
除此以外，控制装置60针对板宽方向的所有部位(从Y＝1到N)求出前一机架侧边界线401与下一机架侧边界线402之间的间隔长度，在根据该间隔长度整体的平均值与板宽方向的某一个部位(Y＝i)的间隔长度的离差求出的方差或标准差比预先确定的阈值大的情况下，能够判断成发生了板形状缺陷。
具体而言，在将前一机架侧边界线401与下一机架侧边界线402之间的间隔Di用以下所示的算式(9)表示，
【算式9】
Di＝|xRi-xLi|(i＝1～N)…(9)
将前一机架侧边界线401与下一机架侧边界线402之间的间隔的平均值用以下所示的算式(10)表示，
【算式10】
Figure BDA0003272397680000141
将前一机架侧边界线401与下一机架侧边界线402之间的间隔的方差用以下所示的算式(11)表示，
【算式11】
Figure BDA0003272397680000142
将前一机架侧边界线401与下一机架侧边界线402之间的间隔的标准差用以下所示的算式(12)表示时，
【算式12】
Figure BDA0003272397680000143
在以算式(11)表示的方差、或以算式(12)表示的标准差的值超过了某阈值的情况下，判定成是发生了板形状缺陷的不稳定的轧制，而进行经由显示装置70发出警告等处理。
另外，控制装置60对算式(9)的Di的值进行评价，若板宽中央部的Di为比其他位置大的值，则判断成中浪，若板宽的两端的Di为比板宽中央部大的值则判断成双边浪，若板宽的工作侧(以下也记载成“WS”)的Di的值为比其他位置大的值则判断成WS的边浪，若板宽驱动侧的(以下也记载成“DS”)的Di的值为比其他位置大的值则判断成DS的边浪，若WS与板宽中央之间的位置的Di的值为比其他位置大的值则判断成靠WS的四分之一浪，另外若DS与板宽中央之间的位置的Di的值为比其他位置大的值则判断成靠DS的四分之一浪。
控制装置60的显示信号部将示出控制装置60的判断结果的信号向显示装置70发送。由此，操作员能够在操作中从显示装置70容易掌握板的状态。
若设为以数学方式进行处理了的说明，则在亮度为一定以上的区域的从板长方向(轧制方向)的一端侧的边界到另一端侧的边界为止的长度中，将板宽方向上的板中央的中央长度设为ML，将板宽方向上的工作侧的板端的长度设为WSL，将板宽方向上的驱动侧的板端的长度设为DSL时，控制装置60能够在这些ML、WSL、DSL之间的关系为(1)ML＞WSL且ML＞DSL的情况下判断成中浪，在为(2)ML＜WSL且ML＜DSL的情况下判断成双边浪，在为(3)ML≥WSL且ML＜DSL的情况下判断成驱动侧边浪，在为(4)ML＜WSL且ML≥DSL的情况下判断成工作侧边浪。期望对这些情况均进行判断，但也可以仅判断某一种情况。
控制装置60的显示信号部对于向显示装置70发送的内容，例如在控制装置60中判断成中浪的情况下，使以将弯曲向负值侧变更、即减弱弯曲增大或加强弯曲减小的方式进行指示的显示中的某一方显示或任一方均显示。
另外，在控制装置60中判断成双边浪的情况下，使以将弯曲向正值侧变更、即加强弯曲增大或减弱弯曲减小的方式进行指示的显示中的某一方、或任一方显示。
并且，在控制装置60中判断成WS的边浪的情况下，显示成以调平的WS侧的工作轧辊间隙(工作轧辊的间隔)扩大的方式进行指示、或以DS侧的工作轧辊间隙缩小的方式进行指示、或者指示该双方。
而且，在控制装置60中判断成DS的边浪的情况下，显示成以调平的DS侧的工作轧辊间隙扩大的方式进行指示、或以WS侧的工作轧辊间隙缩小的方式进行指示、或指示该双方。
本实施例的控制装置60通过执行与上述的判断相应的显示，而促使操作员加以注意。虽然期望显示所有这些内容，但也可以仅显示某一个或两个、三个。
而且，控制装置60在根据从某瞬间之前的特定时间内的边界线的平均位置与该瞬间的边界线的位置的离差求出的方差或标准差比预先确定的阈值大的情况下，能够判断成发生了板形状缺陷。
例如，假设1秒期间为30个静止图像数据，则0.5秒期间要评价的静止图像的数据数为15个数据。也就是说，t秒期间的静止图像的数据数Q为Q＝α·t。在此，将α设为1秒期间的静止图像数据的数量。
在t秒期间发生变化的静止图像数据的边界线的左侧和右侧(前一机架侧边界线401和下一机架侧边界线402)的X坐标xLi_m和xRi_m成为如下那样的算式(13)及算式(14)所表示的关系。
若将t秒期间的某瞬间的前一机架侧边界线401的X坐标通过以下所示的算式(13)定义，
【算式13】
xLi_m(m＝1～Q)…(13)
将t秒期间的某瞬间的下一机架侧边界线402的X坐标通过以下所示的算式(14)定义，
【算式14】
xRi_m(m＝1～Q)…(14)
则t秒期间的前一机架侧边界线401的坐标的平均值能够如以下的算式(15)那样表示，t秒期间的下一机架侧边界线402的坐标的平均值能够如以下的算式(16)那样表示。其中，假设满足Q＝α×t的关系。
【算式15】
Figure BDA0003272397680000171
【算式16】
Figure BDA0003272397680000172
开始该情况下的评价的图像数据为t秒以后的图像数据。
因此，根据边界线的位置的离差求出的方差或标准差如以下那样求出。其中，“xLi_tave”是作为对象的“xLi”的之前的t秒期间的平均值。因此，“xLi_tave”会逐步变化下去。前一机架侧边界线401的X坐标的与t秒期间平均值的方差能够通过算式(17)表示，
【算式17】
Figure BDA0003272397680000173
与前一机架侧边界线401同样地，下一机架侧边界线402的X坐标的与t秒期间平均值的方差能够通过算式(18)表示，
【算式18】
Figure BDA0003272397680000174
前一机架侧边界线401的X坐标的与t秒期间平均值的标准差能够通过算式(19)表示，
【算式19】
Figure BDA0003272397680000181
下一机架侧边界线402的X坐标的与t秒期间平均值的标准差能够通过算式(20)表示，
【算式20】
Figure BDA0003272397680000182
在以这些算式(17)、(18)表示的方差或以算式(19)、(20)表示的标准差的值超过了某阈值的情况下判定成是发生了板形状缺陷的不稳定的轧制，而进行经由显示装置70发出警告等处理。
接下来，说明本实施例的效果。
上述的本发明的实施例1的对通过F1机架10、F2机架20、F3机架30、F4机架40、F5机架50轧制的被轧制钢板1的板形状的缺陷进行判断的缺陷判断装置具备：活套71、72、73、74，其将旋转轴沿被轧制钢板1的宽度方向延伸地设置，将被轧制钢板1向上方抬起；摄像头61、62、63、64，其对由活套71、72、73、74向上方侧抬起的被轧制钢板1的包含被抬起的区域在内的图像进行拍摄；和控制装置60，其基于摄像头61、62、63、64拍摄到的图像，判断被轧制钢板1的板表面形状的缺陷。
被轧制钢板1在轧制过程中被辊向上方推压而成为施加有张力的状态，但在该被轧制钢板1的表面没有产生波浪而为平坦的板形状、即良好的板形状的情况下，从辊通过的被轧制钢板1的反射光区域的摄像头图像成为照出了沿着辊整齐的带状亮度高的区域的图像。实际上，根据摄像头与被轧制钢板1表面的反射光区域的位置关系，虽然带状的反射光区域不会成为完全的长方形，但能够得到在大致相同的地方示出了时间上连续比较稳定的大致带状的反射光区域的图像。
另一方面，在被轧制钢板1的表面为边浪、中浪等产生了波浪那样的板形状的情况下，亮度高的区域会与正常时的大致带状的反射光区域不同而成为发生了变形的区域，另外，伴随着被轧制钢板1的移动，亮度高的反射光区域不会稳定地处在特定的位置，而是反复进行变动。
像这样，在通过辊被向上方抬起的区域中，关于良好的板形状的情况和缺陷的板形状的情况，由于图像的反射光区域的变动显著地显现出不同，所以通过得到被向上方抬起的从辊部分通过的被轧制钢板1的图像，即使不使用棒状光源等特殊光源，在被轧制板形状良好的情况下也能够得到大致带状的反射光区域，在板形状缺陷的情况下也能够得到发生了变形的反射光区域，从而能够判断被轧制钢板1的板表面形状的良好和缺陷，因此与以往相比能够以简单的结构执行板形状缺陷的判断。
另外，关于在多个F1机架10、F2机架20、F3机架30、F4机架40、F5机架50之间具备张力控制用的活套71、72、73、74的轧机，现有的轧机也较多，另外，通常天花板也会有照明。只要该照明以足够的照度照射至张力控制用的活套71、72、73、74，则通过将摄像头61、62、63、64朝向对包含来到活套71、72、73、74的位置的被轧制钢板1的上表面在内的图像进行拍摄的方向配置，就能够准备轧机周围所需的有形要素。因此，能够非常容易适用于现有的设备。此外，在不是足够照度的照明的情况下，只要变更摄像头61、62、63、64的设置位置、或提高摄像头的灵敏度、或以成为足够照度的方式变更照明设备即可，适用于现有设备没有难度。
而且，控制装置60将在图像中亮度为一定值以上的区域的边界的位置获取为二维的坐标数据，并对二维坐标数据通过规定的数学处理计算出评价值，因此能够基于评价值判断板形状缺陷。而且，由于是对评价值及该评价值的规定阈值进行比较来判断板形状缺陷，所以能够容易掌握板形状缺陷。而且，控制装置60通过在图像中沿板宽方向按每规定间隔得到亮度，而按被轧制钢板1板的板宽方向得到反射强的区域与弱的区域的边界的位置，从而能够以数学方式简易地处理板宽方向上的位置的不同程度并得到评价值，另外，将该评价值与成为基准的规定评价值进行比较，而能够判断板形状缺陷。
此外，能够采用不仅考虑了相同时刻下的板宽方向上的边界的位置的不同程度、还考虑了伴随着时间经过的每个不同时间的板宽方向的边界的位置的不同程度的数学处理。
另外，控制装置60通过对计算出的评价值和规定阈值进行比较来判断缺陷，而能够进行更准确的缺陷判断。
而且，控制装置60通过在图像中沿板宽方向按每规定间隔得到亮度，而能够可靠地检测各种板宽方向上的缺陷，例如中浪、双边浪等。
另外，还具备发送与要在显示装置70中显示的内容相关的信号的控制装置60，通过将显示判断的信号向显示装置70发送，而能够对操作员敦促实施对策，从而能够抑制缺陷扩大。
而且，还具备发送与要在显示装置70中显示的内容相关的信号的控制装置60，通过将显示与判断相应的操作的信号向显示装置70发送，而能够对操作员敦促进行针对所产生的缺陷的正确处理，因此能够更有效地抑制缺陷扩大。
另外，控制装置60在亮度为一定以上的区域的从板长方向的一端侧的边界到另一端侧的边界为止的长度中，将板宽方向上的板中央的中央长度设为ML，将板宽方向上的工作侧的板端的长度设为WSL，将板宽方向上的驱动侧的板端的长度设为DSL时，在ML＞WSL且ML＞DSL的情况下，判断成中浪，在ML＜WSL且ML＜DSL的情况下，判断成双边浪，在ML≥WSL且ML＜DSL的情况下，判断成驱动侧边浪，在ML＜WSL且ML≥DSL的情况下，判断成工作侧边浪，通过对这其中的至少某一种情况进行判断，而能够进行更准确的板表面形状的缺陷的判断。
而且，控制装置60通过将显示信号(即在判断成中浪的情况下显示成中浪的信号；在判断成双边的边浪的情况下显示成双边浪的信号；在判断成驱动侧边浪的情况下显示成驱动侧边浪的信号；在判断成工作侧边浪的情况下显示成工作侧边浪的信号)中的至少某一个信号向显示装置70发送，将指示信号(即，在判断成中浪的情况下显示关于工作轧辊的弯曲操作而进行减弱弯曲增大的操作的指示、进行加强弯曲减小的操作的指示中的至少一方的指示的信号；在判断成双边浪的情况下显示关于工作轧辊的弯曲操作而进行加强弯曲增大的操作的指示、进行减弱弯曲减小的操作的指示中的至少一方的指示的信号；在判断成驱动侧边浪的情况下显示关于基于配置在辊两侧的下压装置的调平控制而进行驱动侧的工作轧辊的间隔扩大的操作的指示和进行工作侧的工作轧辊的间隔缩小的操作的指示中的至少一方的指示的信号；在判断成工作侧边浪的情况下显示关于调平控制而进行工作侧的工作轧辊的间隔扩大的操作的指示、进行驱动侧的工作轧辊的间隔缩小的操作的指示中的至少一方的指示的信号)中的至少某一个信号向显示装置70发送，而能够对监视操作的操作员敦促准确且迅速的处理，从而能够更有效地抑制缺陷扩大。
另外，控制装置60在判断成在图像中亮度为一定值以上的区域分成两处以上时，判断成缺陷，由此，若被轧制钢板1为高精度的平面，则来自被轧制钢板1的强反射光的区域成为一个区域，与此相对，若在被轧制钢板1中边浪或中浪大，则板表面的波浪凹凸大，因此强反射光的区域会显现为多个区域，因此能够容易判断成缺陷。
＜实施例2＞
使用图5及图6说明本发明的实施例2的缺陷判断装置及缺陷判断方法。图5是表示本实施例2的缺陷判断装置及具备该缺陷判断装置的轧制设备的结构的概略图，图6是表示形状仪的结构的一个例子的图。
在图5所示的轧制设备100A中，轧机80和轧机82为两机架，成为在具备下压缸81的轧机80的出侧、且在具备下压缸83的轧机82的入侧设有将被轧制钢板1向上方侧抬起的形状仪75的配置。通过该形状仪75执行将被轧制钢板1向上方抬起的工序。
形状仪75例如是如下装置：将对象轧机之间的线张力从被轧制钢板1的板形状作用于扇形辊311的轴的两端的力矩经由支承臂312被传递到通过固定部件313连接的支承轴(图示省略)，而该支承轴发生扭转应变，并通过转矩计314、315获取转矩分布。
具体而言，如图6所示，具备与驱动马达301连接且沿被轧制钢板1的宽度方向延伸设置的支承轴302，在该支承轴302上支承有载台303。载台303由引导被轧制钢板1的引导部件304、和支承该引导部件304的引导支承部件305构成，在引导支承部件305的轧制方向下游侧的面上支承有七个检测器306。并且，在载台303的两个侧方的支承轴302上设有支承于框架(图示省略)的轴承307。
各检测器306具备：若与被轧制钢板1接触则被带着旋转的扇形辊311；将该扇形辊311支承在一端之间的一对支承臂312；支承该支承臂312的另一端且支承于载台303的引导支承部件305的固定部件313；支承该支承臂312的另一端、且设置在支承臂312的另一端与固定部件313之间的环状的转矩计314、315；和从该转矩计314、315的开口部贯穿的支承轴(图示省略)。
扇形辊311经由设于支承臂312的一端的自动调心轴承(图示省略)能够旋转地支承在支承臂312之间。另外，在固定部件313中贯穿有支承轴(图示省略)，该支承轴的端部支承在设于支承臂312的另一端的自动调心轴承(图示省略)。
形状仪75对驱动马达301进行驱动而使支承轴302适当地转动，由此使扇形辊311与被轧制钢板1的背面接触，而抬起被轧制钢板1。另外，形状仪75由各检测器306根据检测转矩计算出各力矩、并进一步计算出张力分布，基于张力分布对板形状进行运算。
返回到图5，设有对由形状仪75向上方侧抬起的被轧制钢板1的包含被抬起的区域在内的图像进行拍摄的摄像头65。通过该摄像头65执行拍摄工序。
另外，在本实施例中，控制装置60A基于摄像头65拍摄到的图像，判断被轧制钢板1的表面形状的缺陷。通过该控制装置60A，执行图像处理工序。
其他结构、动作是与上述实施例1的缺陷判断装置及缺陷判断方法大致相同的结构、动作，详情省略。
如本发明的实施例2那样，具备由被分割成多个的扇形辊311构成、包含在一端支承扇形辊311且在另一端设有转矩计314、315的支承框架、且基于根据计测出的各转矩值计算出的张力分布计算出板形状的形状仪75，但在构成本发明的辊即缺陷判断装置及缺陷判断方法中，也能够得到与上述的实施例1的缺陷判断装置及缺陷判断方法大致相同的效果。
＜其他＞
此外，本发明并不限定于上述实施例，包含各种变形例。上述实施例为了易于理解地说明本发明而详细地进行了说明，并不限定于具备所说明的所有结构。
另外，也能够将某个实施例的结构的一部分置换成其他实施例的结构，另外，也能够对某个实施例的结构追加其他实施例的结构。另外，也能够对各实施例的结构的一部分进行其他结构的追加、删除、置换。
例如，在上述说明中，以被轧制钢板1的情况说明了要被轧制的金属带板，但轧制的对象材料也可以为铝或铜等非铁材料，能够将通常可进行轧制的金属材料的带板设为对象。

Claims (14)

1.一种缺陷判断装置，对通过轧机轧制的金属带板的板形状的缺陷进行判断，所述缺陷判断装置的特征在于，具备：
辊，其将旋转轴沿所述金属带板的宽度方向延伸地设置，将所述金属带板向上方抬起；
摄像头，其对由所述辊向上方侧抬起的所述金属带板的包含被抬起的区域在内的图像进行拍摄；和
图像处理部，其基于所述摄像头拍摄到的图像，判断所述金属带板的板表面形状的缺陷。
2.如权利要求1所述的缺陷判断装置，其特征在于，
所述辊是设在多个所述轧机之间的张力控制用活套。
3.如权利要求1所述的缺陷判断装置，其特征在于，
所述辊由被分割成多个的扇形辊构成，
具备形状仪，该形状仪包括在一端支承各所述扇形辊且在另一端设有转矩计的支承框架，且基于根据计测出的各转矩值计算出的张力分布计算出板形状。
4.如权利要求1所述的缺陷判断装置，其特征在于，
所述图像处理部将在所述图像中亮度为一定值以上的区域的边界的位置获取为二维坐标数据，对所述二维坐标数据通过规定的数学处理计算出评价值并判断缺陷。
5.如权利要求4所述的缺陷判断装置，其特征在于，
所述图像处理部将计算出的评价值与规定的阈值进行比较而判断缺陷。
6.如权利要求4或5所述的缺陷判断装置，其特征在于，
所述图像处理部在所述图像中沿板宽方向按每规定间隔得到亮度。
7.如权利要求1至6中任一项所述的缺陷判断装置，其特征在于，
还具备发送与在显示装置中要显示的内容相关的信号的显示信号部，
所述显示信号部将显示所述图像处理部的判断的信号向所述显示装置发送。
8.如权利要求1至6中任一项所述的缺陷判断装置，其特征在于，
还具备发送与在显示装置中要显示的内容相关的信号的显示信号部，
所述显示信号部将显示与所述图像处理部的判断相应的操作的信号向所述显示装置发送。
9.如权利要求4所述的缺陷判断装置，其特征在于，
所述图像处理部在亮度为一定以上的区域的从板长方向的一端侧的边界到另一端侧的边界为止的长度中，将板宽方向上的板中央的中央长度设为ML，将所述板宽方向上的工作侧的板端的长度设为WSL，将所述板宽方向上的驱动侧的板端的长度设为DSL时，对下述中的至少某一种情形进行判断：
在ML＞WSL且ML＞DSL的情况下，判断成中浪；
在ML＜WSL且ML＜DSL的情况下，判断成双边浪；
在ML≥WSL且ML＜DSL的情况下，判断成驱动侧边浪；
在ML＜WSL且ML≥DSL的情况下，判断成工作侧边浪。
10.如权利要求9所述的缺陷判断装置，其特征在于，
具备发送与要在显示装置中显示的内容相关的信号的显示信号部，
所述显示信号部将下述信号中的至少某一个信号向所述显示装置发送，即：
在所述图像处理部判断成中浪的情况下显示成中浪的信号；
在所述图像处理部判断成双边的边浪的情况下显示成双边浪的信号；
在所述图像处理部判断成驱动侧边浪的情况下显示成驱动侧边浪的信号；
在所述图像处理部判断成工作侧边浪的情况下显示成工作侧边浪的信号。
11.如权利要求9或10所述的缺陷判断装置，其特征在于，
具备发送与要在显示装置中显示的内容相关的信号的显示信号部，
所述显示信号部将下述信号中的至少某一个信号向所述显示装置发送，即：
在所述图像处理部判断成中浪的情况下，显示关于工作轧辊的弯曲操作而进行减弱弯曲增大的操作的指示、进行加强弯曲减小的操作的指示中的至少一方的指示的信号；
在所述图像处理部判断成双边浪的情况下，显示关于所述工作轧辊的弯曲操作而进行加强所述弯曲增大的操作的指示、进行减弱所述弯曲减小的操作的指示中的至少一方的指示的信号；
在所述图像处理部判断成驱动侧边浪的情况下，显示关于基于配置在辊两侧的下压装置的调平控制而进行所述驱动侧的所述工作轧辊的间隔扩大的操作的指示、进行所述工作侧的所述工作轧辊的间隔缩小的操作的指示中的至少一方的指示的信号；
在所述图像处理部判断成工作侧边浪的情况下，显示关于所述调平控制而进行所述工作侧的所述工作轧辊的间隔扩大的操作的指示、进行所述驱动侧的所述工作轧辊的间隔缩小的操作的指示中的至少一方的指示的信号。
12.如权利要求1至11中任一项所述的缺陷判断装置，其特征在于，
所述图像处理部在判断成在所述图像中亮度为一定值以上的区域分成两处以上时，判断成缺陷。
13.一种缺陷判断方法，判断通过轧机轧制的金属带板的板形状的缺陷，所述缺陷判断方法的特征在于，具有：
通过沿所述金属带板的宽度方向设置的辊将所述金属带板向上方抬起的工序；
对由所述辊向上方侧抬起的所述金属带板的包含被抬起的区域在内的图像进行拍摄的拍摄工序；和
基于在所述拍摄工序中得到的图像判断所述金属带板的板表面形状的缺陷的图像处理工序。
14.如权利要求13所述的缺陷判断方法，其特征在于，
在所述图像处理工序之后还具有显示其判断结果的显示工序。
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