JP2002286419A

JP2002286419A - 被搬送材料の端部位置検出方法および装置

Info

Publication number: JP2002286419A
Application number: JP2001092143A
Authority: JP
Inventors: Osamu Takehisa; 修竹久; Jiro Katayama; 二郎片山
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2002-10-03
Anticipated expiration: 2021-03-28
Also published as: JP4595226B2

Abstract

(57)【要約】【課題】端部温度の変化が大きい場合でも、高精度に
端部位置の検出を行うことができると共に、メンテナン
スが容易で、かつ設置場所の制約が少ない端部位置検出
装置およびその方法を提供する。【解決手段】被搬送材料の端部からの自発光を搬送ラ
インの上方に配置されたカメラのイメージセンサで受光
し、受光して得られる自発光の受光光量に基づいて端部
の位置を検出する被搬送材料の端部位置検出方法におい
て、イメージセンサで受光する自発光の受光光量が不足
する場合に、上方に配置された光源から光を端部に照射
し、端部に反射して得られる反射光を自発光に加えてイ
メージセンサで受光し、受光して得られる反射光の受光
光量を自発光の受光光量に加えて端部の位置を検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被搬送材料、特
に、搬送される熱間材料の端部位置を検出するのに好適
な被搬送材料の端部位置検出方法並びにその装置、およ
びそれを用いた測定方法並びに測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】帯板や管等の材料を搬送しつつ、寸法を
精度良く測定することは、その材料を製造するうえで重
要であり、例えば、搬送される熱延帯板は幅や長さを測
定して圧延を行って製造されている。被搬送材料の幅や
長さを測定する方法として、搬送テーブルの上方にＣＣ
Ｄカメラ（以下、イメージセンサを有するカメラ、また
は単にカメラという）を設け、カメラと対向する搬送テ
ーブルの下方に光源を設けて、熱間材料の位置検出を行
うことが知られている。

【０００３】しかし、このようにして熱間材料の位置検
出を行う場合、搬送テーブルの下方に設けた光源は、レ
ンズが熱間材料から飛散したスケール等により汚れやす
いために、メンテナンスを高頻度で行わなければなら
ず、メンテナンス作業が大変であるという欠点があり、
また、装置を設置しようとした場合、例えば、付帯装置
の多い圧延機の近くでは下方の光源の光が搬送テーブル
に遮光されるなどの制約により、設置できない場合があ
る。

【０００４】このような問題点を解消する方法として、
被搬送材料からの自発光をイメージセンサで受光し、被
搬送材料の端部位置を検出する方法が広く知られてい
る。たとえば、特開昭55-12478号公報には、図５に示す
長さ測定装置に上記の方法を適用していることが示され
ている。図５において、１は被搬送材料であり、図中矢
印で示す方向に搬送されるようになっており、２’は所
定の視野角イを有するカメラであり、14a 、14b 、14c
はそれぞれスポット状の微小視野ロ、ハ、ニを有する光
電スイッチである。

【０００５】ここで、カメラ２’は先端部位置を検出す
るように構成された端部位置検出装置であって、カメラ
２’は、図６に示すように１次元のイメージセンサ2aと
結像系2bを有する。一方、この長さ測定装置では、光電
スイッチ14a 、14b 、14c は、複数対の投光器および受
光器で構成され、被搬送材料１が視野にない状態と視野
にある状態の差を光学的に検出して、被搬送材料１の後
端位置を検出する後端位置検出装置を構成している。そ
して、光電スイッチ14a 、14b 、14c およびカメラ２’
の信号は演算処理手段15に入力されている。

【０００６】この装置における長さの測定原理について
説明すると、この長さ測定装置では、被搬送材料１が搬
送されていき、後端が後端位置検出装置のいずれかの光
電スイッチ14a 、14b 、14c で検出されたときに、先端
がカメラ２’の視野内に入っている状態において被搬送
材料１の長さを測定するようになっている。すなわち、
図５（ｃ）の状態では光電スイッチが14b が被搬送材料
１の後端位置を検出した瞬間であるが、先端がカメラ
２’の視野内に入っていないので被搬送材料１の長さは
測定できず、図５（ｂ）の状態でも先端がカメラ２’の
視野内に入っていないので同様に測定できないが、図５
（ａ）の状態となって初めて、光電スイッチ14a が後端
を検出した瞬間に先端がカメラ２’の視野内に入り、被
搬送材料１の長さが測定できる状態となっている。

【０００７】この状態において、被搬送材料１の長さＸ
は式（１）で表される。Ｘ＝Ｌ₁＋ΔＬ＋ｎ・Ｌ₂ ・・・・・・・（１）なお、Ｌ₁は光電スイッチ14a からカメラ２’の基準位
置（始点）までの距離、Ｌ₂は光電スイッチ間の距離で
あり、ｎはどの光電センサーが対象材料１の後端位置を
検出したか（図５では光電スイッチ14a ）を示し、14a
、14b 、14c の場合それぞれ０、１、２となる。

【０００８】また、ΔＬは、カメラ２’の基準位置から
被搬送材料１の先端までの距離であり、先端位置検出装
置として構成されたカメラ２’により検出する。先端位
置検出装置であるカメラ２’においては、図６に示すよ
うに、被搬送材料１の端部からの自発光を受光している
イメージセンサの長さΔＳ（受光素子No.1〜No. Ｊ）が
被搬送材料１の端部長さΔＬと対応するように構成され
ている。

【０００９】そこで、先端位置検出装置であるカメラ
２’では、端部からの自発光の受光光量が検出レベル以
上となっている受光素子の数Ｊを検出することによっ
て、数Ｊを被搬送材料１の端部位置検出値とし、式
（２）によりΔＬを求め、被搬送材料１の端部位置を検
出する。なお、ΔＬは被搬送材料１の端部長さでもあ
る。 ΔＬ＝300 ／1024・ｊ・・・・・・・・（２）但し、イメージセンサ2aの受光素子数は1024個とし、カ
メラ２’の視野は300mm とした。

【００１０】この長さ測定装置では、検出された被搬送
材料１の端部位置ΔＬが演算処理手段15に送られて、演
算処理手段15で式（１）によりＸを演算するように構成
されているので、被搬送材料１の長さＸが測定できるの
である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記と
同様に端部位置を検出できるように構成したイメージセ
ンサを有するカメラを用い、鋼板を熱間圧延するライン
において測定された幅や長さが実測値と異なる場合があ
るという問題点があった。そこで、本発明者らは、上記
の原因を究明するために、イメージセンサを有するカメ
ラ２を上記と同様に端部位置を検出できるように構成
し、鋼板の先端部からの自発光を図７に示すようにして
イメージセンサ2aで受光し、イメージセンサ2aの受光素
子位置と端部からの受光光量との関係を調査した。その
結果、測定された長さが実測値と異なる原因は、材料に
よって端部の温度が大きく変わるために、端部からの自
発光強度が大きく変化し、端部の温度が低いときには、
カメラ２の視野内に端部入っているにもかかわらず、全
ての受光素子の受光光量が検出レベル未満となって、位
置検出が行えていない場合があることが判明した。

【００１２】なお、図７に示すカメラ２は、受光素子の
受光波長が0.8 μm で、受光素子数が1024個の１次元イ
メージセンサを有し、かつ視野が搬送ライン上で300mm
であるものを使用した。上記結果の一例を説明すると、
端部位置を検出できるように構成しカメラ２の絞り条件
を高温に合わせ、イメージセンサの受光時間を１msに設
定してあった場合に、例えば、端部の温度が低くて、自
発光強度が1/1000になるようなときには、図８（ａ）に
示すように、カメラ２の視野内に端部が入っているにも
かかわらず、全ての受光素子の受光量が検出レベル未満
となって、端部位置の検出が行えていないのである。

【００１３】ところで、これを回避するために、絞り条
件を高温に合わせた状態で、端部の温度が低いときに、
例えば、イメージセンサの受光時間を１秒と長時間に設
定したのでは、検出間隔が長くなって、その間での材料
移動量が大きく、高精度な位置検出が行えないだけでな
く、端部の検出が行えない場合も発生するので、このよ
うな方法は採用することができない。

【００１４】また、上記の検出条件とは反対に、カメラ
２の絞り条件を低温に合わせ、イメージセンサの受光時
間を１msに設定した場合には、端部温度が高いときに受
光素子の受光光量が過多となってしまい、図８（ｂ）に
示すように、受光素子の受光光量が適正な場合（図８
（ｃ）参照）の位置検出値ｊと異なってしまい、高精度
な端部位置の検出が行えないので、この方法も採用する
ことができない。

【００１５】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の
被搬送材料の端部位置検出方法における問題点を解消す
ることにあり、端部温度の変化が大きい場合でも、高精
度に端部位置の検出を行うことができると共に、メンテ
ナンスが容易で、かつ設置場所の制約が少ない端部位置
検出装置およびその方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、被搬送材料の
端部からの自発光を搬送ラインの上方に配置されたカメ
ラのイメージセンサで受光し、受光して得られる前記自
発光の受光光量に基づいて前記端部の位置を検出する被
搬送材料の端部位置検出方法において、前記イメージセ
ンサで受光する自発光の受光光量が不足する場合に、前
記搬送ラインの上方に配置された光源から光を前記端部
に照射し、前記端部に反射して得られる反射光を前記自
発光に加えて前記イメージセンサで受光し、受光して得
られる前記反射光の受光光量を前記自発光の受光光量に
加えて前記端部の位置を検出することを特徴とする被搬
送材料の端部位置検出方法である。

【００１７】このように構成することにより、端部温度
が低い場合でも、高精度な位置検出を行うことができる
ようになり、上記課題を解決できる。また、本発明は、
上記において、前記端部の位置を検出する前に、前記端
部の温度を測定し、得られる温度に基づいて前記光源か
ら照射する光の強度を設定するか、もしくは、前記端部
に上方の光源から光を照射し、受光して得られる前記反
射光の受光光量と前記自発光の受光光量との和に基づい
て前記光源から照射する光の強度を調整することが、よ
り高精度な位置検出を行うことができるので好ましく、
さらに、両者を併用するようにするのが、一段と高精度
な位置検出を行うことができるので好ましい。

【００１８】さらにまた、本発明は、上記のいずれかに
記載の被搬送材料の端部位置検出方法を用いて検出され
た前記端部の位置に基づいて、前記被搬送材料の長さ、
あるいは前記被搬送材料の幅を測定することを特徴とす
る被搬送材料の寸法測定方法とすることもできる。上記
方法に用いる本発明は、搬送ラインの上方に配置された
イメージセンサを有するカメラと、該カメラの視野内に
光を照射できるように、前記搬送ラインの上方に配置さ
れた光源とを備え、前記イメージセンサの受光光量に基
づいて被搬送材料の端部位置を検出するように構成して
なることを特徴とする被搬送材料の端部位置検出装置で
ある。

【００１９】また、本発明は、上記の被搬送材料の端部
位置検出装置を後端部位置検出装置より搬送ラインの下
流側に配置し、前記被搬送材料の先端部の位置を検出す
る先端部位置検出装置として構成してなることを特徴と
する被搬送材料の長さ測定装置とすることもできる。あ
るいは、本発明は、上記の被搬送材料の端部位置検出装
置を搬送ラインを挟んで両側に配置し、前記被搬送材料
の幅端部の位置を検出する幅端部位置検出装置として構
成してなることを特徴とする被搬送材料の幅測定装置と
することもできる。

【００２０】

【発明の実施の形態】まず、図１〜図３を用いて、本発
明に係る被搬送材料の端部位置検出方法およびその装置
について説明する。図１〜図３では、被搬送材料１の先
端部を検出する場合について示してあるが、本発明で
は、検出する端部位置は先端に限定されない。また、本
発明に用いるカメラ２は１次元または２次元のイメージ
センサを有し、かつ適宜な視野角θを有するするもの
で、従来と同様に搬送材料の端部を検出できるように構
成されている。そのイメージセンサの受光素子の素子数
並びに受光波長は端部位置の検出精度によって適宜定め
ることができる。光源３としては、イメージセンサーの
受光波長と同じ波長の光を照射できるものとされてい
る。

【００２１】なお、本発明の検出対象である被搬送材料
１は熱間状態にあり、その材質は鋼材に限定されない。
本発明に係る端部位置検出装置は、図１（ａ）に示すよ
うに、被搬送材料１の搬送ラインの上方に配置されたイ
メージセンサを有するカメラ２と、このカメラ２の視野
内に光を照射できるように、搬送ラインの上方に配置さ
れた光源３とを備え、上記のイメージセンサの受光光量
に基づいて端部位置を検出するように構成してある。

【００２２】そして、本発明に係る端部位置検出方法に
おいては、被搬送材料１の端部位置を検出する際に、イ
メージセンサで受光する自発光1Aの受光光量が不足する
場合に、端部に上方に配置された光源３から光を照射
し、端部に反射して得られる反射光3Aを自発光1Aに加え
てイメージセンサで受光し、受光して得られる反射光3A
の受光光量を自発光1Aの受光光量に加えて端部の位置を
検出する。

【００２３】このために、イメージセンサの受光光量を
補うことができるので、端部温度が低い場合でも高精度
な端部位置の検出を行うことができる。図中の矢印は、
搬送方向を示している。本発明による端部位置の検出結
果の一例を示すと、受光素子の受光波長が0.8μm で、
受光素子数が1024個の１次元のイメージセンサを有し、
かつ視野が搬送ライン上で300mm であるカメラ２を使用
し、カメラ２の絞り条件を高温に合わせ、イメージセン
サの受光時間を１msに設定しておいて、端部の温度の低
い被搬送材料１の端部位置を検出したところ、図１
（ｂ）に示すように、光源３から光を照射した発明例で
は、イメージセンサーの受光光量が検出レベルを上回
り、高精度な端部位置の検出が行えた。

【００２４】これに対して、光を照射せずに、それ以外
は発明例と同じ条件で端部位置を検出したところ、端部
からの自発光のみでは、受光光量がイメージセンサーの
検出レベルに対して20％程度であり、端部位置を検出で
きなかった。このように、本発明では、端部の温度が低
い場合であってもイメージセンサーの受光光量を検出レ
ベル以上にすることができ、端部の温度が高い場合には
光を照射せずとも受光光量を検出レベル以上にすること
ができるから、端部温度の変化が大きい場合でも、端部
位置を精度良く検出できる。

【００２５】また、本発明では、カメラ２および光源３
を搬送ラインの下方に配置していないので、メンテナン
スが容易で、かつ設置場所の制約が少ない装置とそれを
もちいた方法とすることができる。なお、本発明では、
図２に示すように、温度計４をカメラ２の視野より搬送
ラインの上流側に配置して、端部位置を検出する前に端
部の温度を測定し、得られる温度に基づいて光源３から
照射する光の強度を設定することがイメージセンサーの
受光光量をより適切な光量にできるので好ましい。

【００２６】あるいは、本発明では、図３に示すよう
に、光源３から光を照射した後、カメラ２のイメージセ
ンサーで受光した受光光量に基づいて、光源３から照射
する光の強度を調整するように、フィードバックして
も、上記と同様に、イメージセンサーにおける受光量を
適切な受光光量にできるので好ましい。さらには、上記
の両者を併用するようにするのが、一段と高精度な位置
検出を行うことができるのでさらに好ましい。なお、温
度計４を設置できないような場合には、プロセスコンピ
ューター等より端部温度を受信し、光源３から照射する
光の強度を設定するようもできる。

【００２７】図２、図３において、21、31は、温度計４
による被搬送材料１の端部の温度、あるいはイメージセ
ンサーで受光した被搬送材料１の端部の自発光の光量に
基づいてそれぞれ光源３の光の強度を変える可変抵抗器
である。ところで、上記の本発明に係る端部位置検出装
置を図５（ａ）に示したカメラ２’の代わりに配置し、
先端部の位置を検出する先端位置検出装置として構成し
てなる本発明に係る長さ測定装置は、端部温度の変化が
大きい場合でも、被搬送材料１の長さを高精度に測定で
きるものであり、かつメンテナンスが容易で、かつ設置
場所の制約が少ない装置とすることができる。

【００２８】また、上記の本発明に係る端部位置検出装
置を搬送ラインを挟んで両側に配置し、被搬送材料１の
幅端部の位置を検出する幅端部位置検出装置として構成
してなる本発明に係る幅測定装置は、上記の長さ測定装
置と同様な効果が発揮できることは説明するまでもな
い。図４は、本発明に係る幅測定装置の一例の構成図で
ある。

【００２９】本発明に係る長さ測定装置により、長さを
測定するには、図５（ａ）に示した演算処理手段15と同
様に式（１）により長さＸを演算するようにすればよ
く、また、本発明に係る幅測定装置により、幅を測定す
るには、短周期で刻々と演算処理器41によりΔＷ₀＋Δ
Ｗ₁＋ΔＷ₂を演算すればよい。図４において、ΔＷ₀
は左右のカメラ２間の基準幅、ΔＷ₁、ΔＷ₂は、本発
明に係る端部位置検出装置により検出した端部位置であ
る。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、熱間材料の端部位置を
検出するに当たり、メンテナンスが容易で、かつ設置場
所の制約が少ない装置とすることができ、かつ端部温度
の変化が大きい場合でも、高精度に端部位置を検出する
ことができる。その結果、長さや幅等の寸法精度が良好
な材料を製造できるという産業上有利な効果を奏するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係る端部位置検出装置の構成
図、（ｂ）は本発明による検出結果を従来例と比較した
グラフである。

【図２】本発明に用いる好ましい端部位置検出装置の構
成図である。

【図３】本発明に用いる他の好ましい端部位置検出装置
の構成図である。

【図４】本発明に係る幅測定装置の構成図である。

【図５】従来の長さ測定装置の構成図である。

【図６】イメージセンサを有するカメラの説明図であ
る。

【図７】本発明に用いたイメージセンサを有するカメラ
の一例の配置図である。

【図８】図７に示したカメラによる端部位置検出結果の
一例のグラフである。

【符号の説明】

１被搬送材料（熱間材料）２、２’ カメラ 2a イメージセンサ 2b 結像系（レンズ）３光源 1A 自発光 3A 反射光４温度計 14a 、14b 、14c 光電スイッチ 15 演算処理手段 21、31 可変抵抗器 41 演算処理器 ΔＬ、ΔＷ端部の位置

フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA12 BB13 BB15 CC06 DD03 FF42 FF69 GG09 GG21 HH12 JJ02 JJ03 JJ09 JJ25 JJ26 NN02 NN17 QQ25 QQ27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被搬送材料の端部からの自発光を搬送ラ
インの上方に配置されたカメラのイメージセンサで受光
し、受光して得られる前記自発光の受光光量に基づいて
前記端部の位置を検出する被搬送材料の端部位置検出方
法において、前記イメージセンサで受光する自発光の受
光光量が不足する場合に、前記搬送ラインの上方に配置
された光源から光を前記端部に照射し、前記端部に反射
して得られる反射光を前記自発光に加えて前記イメージ
センサで受光し、受光して得られる前記反射光の受光光
量を前記自発光の受光光量に加えて前記端部の位置を検
出することを特徴とする被搬送材料の端部位置検出方
法。
【請求項２】前記端部の位置を検出する前に、前記端
部の温度を測定し、得られる温度に基づいて前記光源か
ら照射する光の強度を設定することを特徴とする請求項
１に記載の被搬送材料の端部位置検出方法。
【請求項３】前記端部に上方の光源から光を照射し、
受光して得られる前記反射光の受光光量と前記自発光の
受光光量との和に基づいて前記光源から照射する光の強
度を調整することを特徴とする請求項１または２に記載
の被搬送材料の端部位置検出方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の被搬送
材料の端部位置検出方法を用いて検出された前記端部の
位置に基づいて、前記被搬送材料の長さ、あるいは前記
被搬送材料の幅を測定することを特徴とする被搬送材料
の寸法測定方法。
【請求項５】搬送ラインの上方に配置されたイメージ
センサを有するカメラと、該カメラの視野内に光を照射
できるように、前記搬送ラインの上方に配置された光源
とを備え、前記イメージセンサの受光光量に基づいて被
搬送材料の端部位置を検出するように構成してなること
を特徴とする被搬送材料の端部位置検出装置。
【請求項６】請求項５に記載の被搬送材料の端部位置
検出装置を後端部位置検出装置より搬送ラインの下流側
に配置し、前記被搬送材料の先端部の位置を検出する先
端部位置検出装置として構成してなることを特徴とする
被搬送材料の長さ測定装置。
【請求項７】請求項５に記載の被搬送材料の端部位置
検出装置を搬送ラインを挟んで両側に配置し、前記被搬
送材料の幅端部の位置を検出する幅端部位置検出装置と
して構成してなることを特徴とする被搬送材料の幅測定
装置。