JP2005249542A - 幅測定方法及び幅測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 搬送ライン上の被測定物の幅を、上流側で迅速かつ高精度に測定可能とする幅測定方法及び幅測定装置の提供。
【解決手段】 上流側へ傾斜する光軸２８ａと鋼板１４の搬送方向と直交する視野２６ａを持つ第１の画像入力機器２４ａ、鋼板１４の搬送方向の視野２６ｂを持つ第２の画像入力機器２４ｂ、演算部３４から幅測定装置２２を構成し、視野２６ｂを視野２６ａよりも上流側まで延長し、演算部３４によって、視野２６ａに鋼板１４のエッジ１７が入ってから、視野２６ａに鋼板１４のエッジ１９が入るまでに、鋼板１４が搬送されるべき距離Ｌを計算し、第２の画像入力機器２４ｂにより鋼板１４が実際に搬送される距離が距離Ｌとなる第２のタイミングを検出し、第２のタイミング以降、第１の画像入力機器２４ａの受光時間を制御し、第２のタイミング以降に第１の画像入力機器２４ａが鋼板１４より取得した情報から、鋼板１４の幅を算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、搬送ラインを搬送されてくる被測定物の幅を測定する幅測定方法及び幅測定装置に関するものである。

近年、様々な製品の製造工程においてオートメーション化が進んでおり、オートメーション化が高度に進んだ製造工程では、製造工程に供給される原料に対して厳格な寸法形状を要求する場合が多い。例えば、高度にオートメーション化された製造工程に、鋼板を原料として供給する場合、原料の鋼板の寸法形状を高精度に管理する。このため、製鉄所の熱間圧延工程において鋼板を製造する際、圧延機を出た鋼板の寸法形状を測定し、その測定結果に基づいて圧延機等の熱間圧延工程の各機器を制御し、鋼板の寸法形状を高精度に維持している。

圧延機を出た鋼板は赤熱して高温となっているが、鋼板の製造効率を高めるために、高温状態にある鋼板の寸法形状を非接触でオンライン計測し、その計測結果に基づいて直ちに熱間圧延工程の各機器を制御することが望ましい。高温状態の鋼板の寸法形状を非接触で計測する技術として、１次元ＣＣＤカメラ等の画像入力機器を用いて鋼板の１次元画像を撮像し、取得した画像データを解析して鋼板の幅等の寸法形状を算出するものがある（例えば、特許文献１、非特許文献１、非特許文献２を参照）。

図６及び図７に示すように、複数の搬送ロール１１が並ぶ搬送ライン１０の上流側に、圧延機１２を設置し、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃを圧延機１２の下流側の搬送ライン１０上方に設置し、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃの視野２６ｃを鋼板１４の幅方向とし、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃで鋼板１４を幅方向に走査し、鋼板１４の幅方向の１次元画像を撮像し、取得した画像データＤ３を演算装置３２へ送る。また、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃの光軸２８ｃは搬送ライン１０に対して垂直となっている。したがって、搬送ライン１０上で鋼板１４の一部が反り返る等して浮き上がっていても、鋼板１４の浮き上がり量に影響されることなく、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃは、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃの直下に位置する鋼板１４の上面１８の画像データＤ３のみを取得可能に構成されている。なお、図７中において、圧延機１２の図示は省略されている。

そして、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃが取得した鋼板１４の上面１８の画像データＤ３を、演算装置３２が鋼板１４の幅方向に解析し、鋼板１４の幅を算出する。具体的には、演算装置３２において、鋼板１４の上面１８の輝度の変化を幅方向に連続して求め、輝度の変化波形Ｃ１を求め（図８（ｉ）を参照）、この輝度の変化波形Ｃ１を微分して微分波形Ｃ２を得る（図８（ｉｉ）を参照）。求められた輝度の変化波形Ｃ１中で、鋼板１４の上面１８が存在する部分は輝度が大きく現れている。したがって、輝度の変化波形Ｃ１を微分すると、鋼板１４の上面１８の幅方向両側のエッジ２０に相当する位置にピークが現れる。このピークの位置から、エッジ２０の位置を特定でき、特定されたエッジ２０間の距離から鋼板１４の幅を算出できる。

なお、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃの受光状態を適切な状態に維持し、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃが取得する画像データＤ３において、輝度が弱くなりすぎたり、輝度が飽和してしまうことを防止する必要がある。このため、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃの受光時間や絞りを調整している。
特開平６−２８８７１２号公報 中井康秀、外３名、「赤熱鋼板用光学的幅計の開発」、鉄と鋼、社団法人日本鉄鋼協会、１９８４年、第７０年第９号、ｐ．８２〜８６ 安達祐司、外３名、「高速高精度なレーザー走査型光波距離計の開発−熱間厚鋼板幅および端面プロフィル計測への応用−」、計測と制御、財団法人計測自動制御学会、１９９３年６月、第３２巻、第６号、ｐ．５１１左欄及び図１

鋼板１４の寸法形状の測定位置を搬送ライン１０の上流側に移動させると、測定結果を早く得ることができ、搬送ライン１０の上流側にある圧延機１２等の機器を制御するタイミングが早くなり、圧延ロス時間を削減でき、圧延能率が向上する。しかしながら、圧延機１２の直近の環境中には蒸気等が存在し、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃを圧延機１２の直近に設置すると、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃのレンズが曇る等しやすく、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃが取得する画像データＤ３の精度が低下しやすい。したがって、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃを搬送ライン１０の上流側へ設置することには限界がある。

また、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃを圧延機１２から距離をおいて下流側に設置し、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃの光軸２８ｃを上流側へ向け、鋼板１４の寸法形状の測定位置を上流側に移動させることが考えられる。しかし、これは以下の問題が生じて好ましくない。
すなわち、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃの光軸２８ｃを上流側へ向けると、鋼板１４の下流側端面１６が１次元ＣＣＤカメラ２４ｃの視野２６ｃ内に入り、鋼板１４の下流側端面１６の画像データをも１次元ＣＣＤカメラ２４ｃが画像データＤ３として取得してしまう。鋼板１４の幅を測定するのに必要な画像データＤ３は、鋼板１４の上面１８の画像データＤ３であり、鋼板１４の下流側端面１６の画像データＤ３は、鋼板１４の幅を測定するためには用いられず、不要である。鋼板１４の厚さが薄い場合、鋼板１４の下流側端面１６が１次元ＣＣＤカメラ２４ｃの視野２６ｃ内に入る時間はきわめて短く、鋼板１４の下流側端面１６の画像データＤ３の量もきわめて少なく無視することも可能である。しかし、鋼板１４の厚さが厚くなると、鋼板１４の下流側端面１６が１次元ＣＣＤカメラ２４ｃの視野２６ｃ内に入る時間が長くなり、鋼板１４の下流側端面１６の画像データＤ３の量が多くなり、これを無視しきれなくなってしまう。

また、鋼板１４の一部が浮き上がっている場合、浮き上がった部分が１次元ＣＣＤカメラ２４ｃの視野２６ｃ内に入るタイミングが、その浮き上がり量によって前後して変化する。このため、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃが取得した画像データＤ３と、画像データＤ３が取得された鋼板１４上の位置とを、互いに一致させることが難しくなり、鋼板１４上で幅を測定された位置が正確に特定されないこととなる。

さらに、鋼板１４の下流側端面１６は、鋼板１４の下面２１の下流側端のエッジ１７近傍よりも高温となっており、下流側端面１６の輝度は、下面２１の下流側端のエッジ１７近傍の輝度よりも大きい。このため、鋼板１４の下流側端のエッジ１７から画像データＤ３を取得した１次元ＣＣＤカメラ２４ｃが、連続して鋼板１４の下流側端面１６から画像データＤ３を取得する場合、鋼板１４の下流側端面１６で１次元ＣＣＤカメラ２４ｃの受光時間や絞りの制御が輝度の変化に追いつかず、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃが取得する画像データＤ３中で輝度の飽和が生じやすい。

画像データＤ３中で輝度の飽和が生じると、画像データＤ３から得られる輝度の変化波形Ｃ１において、輝度の飽和を生じている部分の波形が他の部分の波形にも影響する（図９（ｉ）を参照）。かかる輝度の変化波形Ｃ１を微分して微分波形Ｃ２を得ても、微分波形Ｃ２中のピークの位置が鋼板１４の上面１８の幅方向両側のエッジ２０の位置と正確に対応しておらず、エッジ２０の位置を誤って特定することとなる（図９（ｉｉ）を参照）。鋼板１４の下流側端面１６における１次元ＣＣＤカメラ２４ｃの受光時間や絞りの制御が適切なものとなっていない場合、これらを適切なものとするためにはある程度の調整時間が必要である。この調整時間中も鋼板１４は搬送されているので、受光時間や絞りの制御が適切なものとなる前に、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃが鋼板１４の上面１８の下流側端のエッジ１９近傍から画像データＤ３を取得してしまう。したがって、鋼板１４の上面１８の下流側端のエッジ１９近傍においても、１次元ＣＣＤカメラ２４ｃの受光時間や絞りの制御が適切なものとならず、鋼板１４の幅を高精度に算出できない。

本発明は、上記した従来の技術の問題点を除くためになされたものであり、その目的とするところは、搬送ラインを搬送される被測定物の幅を、搬送ラインの上流側で迅速かつ高精度に測定可能とする幅測定方法及び幅測定装置を提供することである。

本発明はその課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明に係る幅測定方法は、搬送ライン上を搬送されてくる被測定物の幅測定方法であって、搬送ライン上方から被測定物をその搬送方向と交差する方向に走査する第１の画像入力機器の視野よりも、搬送ライン上方から被測定物をその搬送方向に走査する第２の画像入力機器の視野を、搬送ラインの上流側まで延長するとともに、第１の画像入力機器から搬送ラインへ至る光軸を搬送ラインの上流側へ向けて傾斜させ、第１の画像入力機器の視野内に被測定物の下流側端面の下端のエッジが入る第１のタイミングから、第１の画像入力機器の視野内に被測定物の上面の下流側端のエッジが入る第２のタイミングまでに、被測定物が搬送ライン上を搬送されるべき距離を計算し、第１のタイミングを起点として、被測定物が実際に搬送ライン上を搬送される距離を第２の画像入力機器により計測して、第２のタイミングを捉え、第１の画像入力機器が第２のタイミング以降に被測定物を走査して取得した情報から、被測定物の上面の幅方向両側のエッジを検出し、検出したエッジの位置から被測定物の幅を算出する。

請求項１の発明によると、第２の画像入力機器の視野が、第１の画像入力機器の視野よりも、搬送ラインの上流側まで延長されているので、搬送ライン上を搬送されてくる被測定物は、第２の画像入力機器の視野内に入ってから、第１の画像入力機器の視野内に入る。また、第１の画像入力機器から搬送ラインへ至る光軸を搬送ラインの上流側へ向けて傾斜させているので、被測定物の下流側端面の下端のエッジ、被測定物の下流側端面、被測定物の上面の下流側端のエッジ、被測定物の上面が、順番に第１の画像入力機器の視野内に入る。

第１の画像入力機器の視野内に被測定物の下流側端面の下端のエッジが入る第１のタイミングから、第１の画像入力機器の視野内に被測定物の上面の下流側端のエッジが入る第２のタイミングまでに、被測定物が搬送ライン上を搬送されるべき距離は、被測定物の厚さと、第１の画像入力機器の光軸と搬送ラインとがなす角度とから算出できる。
そして、被測定物が搬送ライン上を実際に搬送される距離を第２の画像入力機器により検出して、第２のタイミングを捉えることができる。被測定物が搬送ライン上を実際に搬送される距離を第２の画像入力機器が検出し、この検出された距離を第１のタイミングから第２のタイミングまでの間に被測定物が搬送されるべき距離と比較しているだけであり、被測定物が搬送ライン上で浮き上がっているか否かが、第２のタイミングを正確に捉えることに影響することはない。

第２のタイミング以降、第１の画像入力機器の視野内に入っているのは被測定物の上面である。第２のタイミング以降に第１の画像入力機器が被測定物から取得した情報を解析して、被測定物の上面の幅方向両側のエッジを検出でき、検出したエッジの位置から被測定物の幅を算出できる。
なお、第１の画像入力機器が走査する方向と被測定物の搬送方向とが交差する角度は、９０°であることが最も好ましい。

請求項２の発明に係る幅測定方法は、請求項１に記載の幅測定方法であって、前記第２のタイミングを起点として、第１の画像入力機器の受光状態の制御を開始する。
第２のタイミングよりも前に第１の画像入力機器が取得する情報は、被測定物の上面から取得されるものではなく、被測定物の上面の幅方向両側のエッジに関する情報を含んでいない。第２のタイミング以降に第１の画像入力機器が被測定物から取得した情報は、被測定物の上面から取得されるものであり、被測定物の上面の幅方向両側のエッジに関する情報を含む。したがって、第２のタイミングから、第１の画像入力機器の受光状態の制御を開始することにより、第１の画像入力機器は被測定物の幅を算出するのに必要な情報を適切な受光状態の下で取得できる。

また、第２のタイミングよりも前には、第１の画像入力機器の受光状態の制御していないので、第２のタイミング以降の第１の画像入力機器の受光状態の制御が、第２のタイミングよりも前の第１の画像入力機器の受光状態の制御に影響されることはなく、制御に遅れが生じることが防止される。したがって、第１の画像入力機器が取得する被測定物の上面の下流側端のエッジ近傍から取得される情報中で、輝度の飽和等が生じることは防止される。

請求項３の発明に係る幅測定方法は、請求項２に記載の幅測定方法であって、第１の画像入力機器の受光時間を制御することにより、第１の画像入力機器の受光状態の制御を行う。
請求項３の発明によると、被測定物の上面から第１の画像入力機器に入る光量が少なすぎる場合、第１の画像入力機器の受光時間を長くし、第１の画像入力機器が取得する情報中で受光量の不足が生じることを防止できる。被測定物の上面から第１の画像入力機器に入る光量が多すぎる場合、第１の画像入力機器の受光時間を短くし、第１の画像入力機器が取得する情報中で輝度の飽和等が生じることを防止できる。

請求項４の発明に係る幅測定方法は、請求項２に記載の幅測定方法であって、第１の画像入力機器が有する絞り機構を制御することにより、第１の画像入力機器の受光状態の制御を行う。
請求項４の発明によると、被測定物の上面から第１の画像入力機器に入る光量が少なすぎる場合、絞り機構を開放し、第１の画像入力機器が取得する情報中で受光量の不足が生じることを防止できる。被測定物の上面から第１の画像入力機器に入る光量が多すぎる場合、絞り機構を絞り込み、第１の画像入力機器の受光時間を短くし、第１の画像入力機器が取得する情報中で輝度の飽和等が生じることを防止できる。

請求項５の発明に係る幅測定方法は、請求項１から請求項４のいずれか１つの請求項に記載の幅測定方法であって、第１の画像入力機器から搬送ラインへ至る光軸と、搬送ラインとがなす角度を５０〜７０°とする。
請求項５の発明において、第１の画像入力機器から搬送ラインへ至る光軸を搬送ラインの上流側へ向けると、第１の画像入力機器の視野は、搬送ラインの上流側へ移動し、第１の画像入力機器による走査位置が、搬送ラインの上流側へ移動する。第１の画像入力機器による走査位置を上流側に移動させると、被測定物の幅の測定を搬送ラインの上流側に存在する機器の近くで行うことが可能となり、被測定物の幅の測定結果を上流側の機器の制御に迅速に反映させることができる。また、搬送ラインの上流側の環境が第１の画像入力機器にとって好ましいものではない場合であっても、第１の画像入力機器を搬送ラインの下流側に位置させたまま、第１の画像入力機器は搬送ラインの上流側にある被測定物を走査できる。

第１の画像入力機器の光軸と搬送ラインの面とがなす角度を５０°よりも小さくすると、被測定物の上面の単位面積から第１の画像入力機器へ入る光量が少なくなり好ましくない。また、第１の画像入力機器の光軸と搬送ラインの面とがなす角度を７０°よりも大きくすると、第１の画像入力機器の視野が搬送ラインの上流側へほとんど移動せず、好ましくない。したがって、第１の画像入力機器の光軸と搬送ラインの面とがなす角度を５０〜７０°とすることが好ましい。なお、第１の画像入力機器の光軸と搬送ラインの面とがなす角度において、最も好ましい角度は５６°である。

請求項６の発明に係る幅測定方法は、請求項１から請求項５のいずれか１つの請求項に記載の幅測定方法であって、第２の画像入力機器から搬送ラインへ至る光軸と、搬送ラインとがなす角度を４５〜６０°とする。
請求項６の発明によると、第２の画像入力機器から搬送ラインへ至る光軸を搬送ラインの上流側に向けると、第２の画像入力機器の視野が搬送ラインの上流側へ延長され、第２の画像入力機器による走査範囲が搬送ラインの上流側まで延長されて、第２の画像入力機器による情報の取得範囲が搬送ラインの上流側まで延長される。第２の画像入力機器による情報の取得範囲を上流側に延長することで、被測定物からの情報の取得を搬送ラインの上流側に存在する機器の近くで行うことが可能となる。また、搬送ラインの上流側の環境が第２の画像入力機器にとって好ましいものではない場合であっても、第２の画像入力機器を搬送ラインの下流側に位置させたまま、第２の画像入力機器は搬送ラインの上流側にある被測定物を走査できる。

第２の画像入力機器の光軸と搬送ラインの面とがなす角度を４５°よりも小さくすると、第２の画像入力機器の分解能が視野の上流側部分において悪くなってしまい、好ましくない。また、第２の画像入力機器の光軸と搬送ラインの面とがなす角度を６０°よりも大きくすると、第２の画像入力機器の視野が搬送ラインの上流側へほとんど移動せず、好ましくない。したがって、第２の画像入力機器の光軸と搬送ラインの面とがなす角度を４５〜６０°とすることが好ましい。なお、第２の画像入力機器の光軸と搬送ラインの面とがなす角度において、最も好ましい角度は５０°である。

請求項７の発明に係る幅測定装置は、搬送ライン上を搬送されてくる被測定物の幅測定装置であって、搬送ライン上方に、被測定物の搬送方向と交差する方向の視野を有する第１の画像入力機器と、第１の画像入力機器の視野よりも上流側まで延長されており、且つ、被測定物の搬送方向の視野を有する第２の画像入力機器とを備え、第１の画像入力機器は搬送ラインの上流側へ向けて傾斜する光軸を有し、第１の画像入力機器の視野内に被測定物の下流側端面の下端のエッジが入ってから、第１の画像入力機器の視野内に被測定物の上面の下流側端のエッジが入るまでに、被測定物が搬送ライン上を搬送されるべき距離を計算し、第１の画像入力機器の視野内に被測定物の下流側端面の下端エッジが入る第１のタイミングを起点として、被測定物が実際に搬送ライン上を搬送される距離を第２の画像入力機器により計測し、この計測された距離が前記計算された距離となる第２のタイミングを検出し、第１の画像入力機器が第２のタイミング以降に被測定物を走査して取得した情報から、被測定物の上面の幅方向両側のエッジを検出し、検出したエッジの位置から被測定物の幅を算出する演算部を備える。

請求項７の発明により、請求項１に記載の発明が実施される。
なお、第１の画像入力機器の設置基数は、１基であっても、複数基であってもよい。ただし、第１の画像入力機器の視野内に被測定物の上面の幅方向両側のエッジが入るように第１の画像入力機器の設置基数を決定する。
また、第２の画像入力機器の設置基数は、１基であっても、複数基であってもよい。ただし、被測定物の幅が長くなる場合、第２の画像入力機器の設置基数を多くし、各第２の画像入力機器を被測定物の幅方向に並べると、第２のタイミングをより正確に検出できて好ましい。

請求項８の発明に係る幅測定装置は、請求項７に記載の幅測定装置であって、前記第２のタイミングを起点として、第１の画像入力機器の受光状態の制御を開始する受光制御装置を第１の画像入力機器が備える。
請求項８の発明により、請求項２に記載の発明が実施される。
請求項９の発明に係る幅測定装置は、請求項８に記載の幅測定装置であって、前記受光制御装置が、第１の画像入力機器による光の受光時間を制御可能に構成されている。
請求項９の発明により、請求項３に記載の発明が実施される。

請求項１０の発明に係る幅測定装置は、請求項８に記載の幅測定装置であって、前記受光制御装置が、絞り機構である。
請求項１０の発明により、請求項４に記載の発明が実施される。
請求項１１の発明に係る幅測定装置は、請求項７から請求項１０のいずれか１つの請求項に記載の幅測定装置であって、第１の画像入力機器の光軸と、搬送ラインとがなす角度が５０〜７０°である。
請求項１１の発明により、請求項５に記載の発明が実施される。
請求項１２の発明に係る幅測定装置は、請求項７から請求項１１のいずれか１つの請求項に記載の幅測定装置であって、第２の画像入力機器の光軸と、搬送ラインとがなす角度が４５〜６０°である。
請求項１２の発明により、請求項６に記載の発明が実施される。

本発明は、上記のような幅測定方法及び幅測定装置であるので、搬送ラインを搬送される被測定物の幅を、搬送ラインの上流側で迅速かつ高精度に測定可能とする幅測定方法及び幅測定装置を提供できるという効果がある。

本発明を実施するための最良の形態を図１〜図５を参照しつつ説明する。
図１及び図２に示すように、熱間圧延工程の搬送ライン１０は複数の搬送ロール１１が並んで形成されており、従来あるものと同様の圧延機１２が設置されており、圧延機１２が加熱炉（図示せず）で加熱されたスラブを厚さｔの鋼板１４に圧延し、圧延された鋼板１４が搬送ライン１０上を下流側へ搬送される構成となっている。また、圧延機１２は、演算装置３２とつながっており、圧延機１２は演算装置３２から制御可能に構成されている。

圧延機１２よりも下流側で、搬送ライン１０の上方には、第１の画像入力機器２４ａと第２の画像入力機器２４ｂが設置されている。第１の画像入力機器２４ａ、第２の画像入力機器２４ｂ及び後述する演算装置３２が幅測定装置２２を構成している。
第１の画像入力機器２４ａと第２の画像入力機器２４ｂは、ともに従来ある１次元ＣＣＤカメラからなる。第１の画像入力機器２４ａは、その視野２６ａ内を鋼板１４の搬送方向と直行する方向に走査して、１次元画像を撮像可能に構成されている。第２の画像入力機器２４ｂは、その視野２６ｂ内を鋼板１４の搬送方向に走査して、１次元画像を撮像可能に構成されている。搬送方向の搬送ライン１０上において、視野２６ｂの上流側端は位置Ｘａまで延長されており、視野２６ａは位置Ｘｂにある。位置Ｘａは位置Ｘｂよりも上流側に位置している。

第１の画像入力機器２４ａの光軸２８ａと第２の画像入力機器２４ｂの光軸２８ｂは、それぞれ、搬送ライン１０の上流側を向いており、光軸２８ａと搬送ライン１０とがなす角度αは５０〜７０°の範囲内にあり、光軸２８ｂと搬送ライン１０とがなす角度βは４５〜６０°の範囲内にある。
第１の画像入力機器２４ａと第２の画像入力機器２４ｂは、それぞれ、演算装置３２の演算部３４とつながっており、第１の画像入力機器２４ａが撮像した画像データＤ１と第２の画像入力機器２４ｂが撮像した画像データＤ２は演算部３４へ送られる構成となっている。

また、第１の画像入力機器２４ａは受光制御装置３０を有し、受光制御装置３０は第１の画像入力機器２４ａが撮像する際の受光時間を制御可能に構成されている。
演算装置３２の演算部３４はプログラムＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６を有している。
プログラムＰ１は、第１の画像入力機器２４ａが取得した画像データＤ１を解析して、第１の画像入力機器２４ａの視野２６ａ内に、搬送ライン１０を搬送される鋼板１４の下流側端面１６の下端のエッジ１７が入るタイミングを検出し、このタイミングを第１のタイミングＴ１とするプログラムである。

プログラムＰ２は、第１のタイミングＴ１から、第１の画像入力機器２４ａの視野２６ａ内に鋼板１４の上面１８の下流側端のエッジ１９が入る第２のタイミングＴ２までの間に、鋼板１４が搬送ライン１０上を搬送されるべき距離Ｌ０を算出するプログラムである。プログラムＰ２は、次式（１）を用いて距離Ｌ０を算出する構成となっている。
Ｌ０＝ｔ／ｔａｎα ・・・（１）

プログラムＰ３は、鋼板１４が搬送ライン１０上を実際に搬送される距離Ｌ１を画像データＤ２から検出し、第１のタイミングＴ１を起点として鋼板１４が距離Ｌ０だけ搬送ライン１０上を実際に搬送されたタイミングを検出し、このタイミングを第２のタイミングＴ２とするプログラムである。具体的には、プログラムＰ３は、第２の画像入力機器２４ｂが取得した画像データＤ２から、第２の画像入力機器２４ｂの走査方向の輝度の変化波形Ｃ３を作成し、作成した輝度の変化波形Ｃ３から、鋼板１４の下流側先端の位置を特定し、鋼板１４の下流側先端の位置の経時的移動距離Ｌ１を検出し、Ｌ１がＬ０となるタイミングを第２のタイミングＴ２として検出する構成となっている（図３を参照）。

プログラムＰ４は、第２のタイミングＴ２より受光制御装置３０の制御を開始し、画像データＤ１に基づいて受光制御装置３０をフィードバック制御するプログラムである。
プログラムＰ５は、鋼板１４の幅Ｗ１を画像データＤ１から算出するプログラムである。具体的には、プログラムＰ５は、第２のタイミングＴ２以降に第１の画像入力機器２４ａが取得した画像データＤ１から、第１の画像入力機器２４ａの走査方向の輝度の変化波形Ｃ１を作成し（図４（ｉ）を参照）、作成した輝度の変化波形Ｃ１を微分して微分波形Ｃ２を作成し（図４（ｉｉ）を参照）、微分波形Ｃ２中に現れるピークの位置を鋼板１４の上面１８の幅方向両側のエッジ２０の位置として特定し、鋼板１４の上面１８の幅方向両側のエッジ２０間の距離から鋼板１４の幅Ｗ１を算出する構成となっている。
プログラムＰ６は、プログラムＰ５が算出した鋼板１４の幅Ｗ１と鋼板１４の目標幅Ｗ０とを比較して、圧延機１２の運転条件をフィードバック制御するプログラムである。

本実施の形態は上記のように構成されており、次に、その作用について説明する。
搬送ライン１０の上流側から、図示しない加熱炉で加熱されたスラブが圧延機１２に搬送され、圧延機１２が加熱されたスラブを圧延して厚さｔの鋼板１４とし、圧延機１２を出た鋼板１４が搬送ライン１０を下流側へ搬送される。圧延機１２を出た鋼板１４は赤熱して高温状態にある。また、搬送ライン１０上の鋼板１４において、鋼板１４の下流側端面１６は、鋼板１４の上面１８の下流側端のエッジ１９近傍よりも高温となっており、下流側端面１６の輝度は、上面１８の下流側端のエッジ１９近傍の輝度よりも大きくなっている。

搬送ライン１０において、第１の画像入力機器２４ａはその視野２６ａ内を連続して走査している。また、第２の画像入力機器２４ｂもその視野２６ｂ内を連続して走査している。
鋼板１４は搬送ライン１０を搬送されて位置Ｘａに達し、第２の画像入力機器２４ｂの視野２６ｂ内に入る。鋼板１４の下流側端面１６の下端のエッジ１７、下流側端面１６、上面１８の下流側端のエッジ１９、上面１８が順番に第２の画像入力機器２４ｂの視野２６ｂ内に入る。第２の画像入力機器２４ｂは、視野２６ｂ内に入った鋼板１４を鋼板１４の搬送方向に走査し、視野２６ｂ内の鋼板１４を撮像し、鋼板１４の画像データＤ２を取得し、取得した画像データＤ２を演算装置３２へ送る。

鋼板１４は搬送ライン１０をそのまま搬送されて位置Ｘｂに達し、第１の画像入力機器２４ａの視野２６ａ内に入る。鋼板１４の下流側端面１６の下端のエッジ１７、下流側端面１６、上面１８の下流側端のエッジ１９、上面１８が順番に第１の画像入力機器２４ａの視野２６ａ内に入る。第１の画像入力機器２４ａは、視野２６ａ内に入った鋼板１４を鋼板１４の搬送方向と直交する方向に走査し、視野２６ａ内の鋼板１４を撮像し、鋼板１４の画像データＤ１を取得し、取得した画像データＤ１を演算装置３２へ送る。

第１の画像入力機器２４ａの光軸２８ａと第２の画像入力機器２４ｂの光軸２８ｂはともに上流側を向いて傾斜しているので、圧延機１２の近傍の搬送ライン１０が第１の画像入力機器２４ａの視野２６ａ内と第２の画像入力機器２４ｂの視野２６ｂ内に入っている。したがって、第１の画像入力機器２４ａ及び第２の画像入力機器２４ｂは、圧延機１２を出た直後の鋼板１４の画像データＤ１、Ｄ２を取得できる。

また、第１の画像入力機器２４ａ及び第２の画像入力機器２４ｂは、圧延機１２から距離をおいて搬送ライン１０の下流側の位置に設置されているので、圧延機１２の直近の環境中に存在する蒸気等が、第１の画像入力機器２４ａ及び第２の画像入力機器２４ｂに悪影響を及ぼすことは防止されている。
演算装置３２の演算部３４では、プログラムＰ１が画像データＤ１を連続して解析しており、鋼板１４の下流側端面１６の下端のエッジ１７が位置Ｘｂに達して、第１の画像入力機器２４ａの視野２６ａ内に入るタイミングを検出し、この検出したタイミングを第１のタイミングＴ１とする（図５のＳ１）。

プログラムＰ１が第１のタイミングＴ１を検出したら、第１のタイミングＴ１から、第１の画像入力機器２４ａの視野２６ａ内に鋼板１４の上面１８の下流側端のエッジ１９が入る第２のタイミングＴ２までの間に、鋼板１４が搬送ライン１０上を搬送されるべき距離Ｌ０を、プログラムＰ２が前記式（１）を用いて算出する（図５のＳ２）。
プログラムＰ３が画像データＤ２を連続して解析しており、画像データＤ２から鋼板１４の上面１８の下流側端のエッジ１９の移動距離Ｌ１を検出しており（図５のＳ３）、第１のタイミングＴ１を起点として鋼板１４が距離Ｌ０だけ搬送ライン１０上を実際に搬送され、距離Ｌ０と距離Ｌ１が一致するタイミングを検出し、このタイミングを第２のタイミングＴ２とする（図５のＳ４）。

プログラムＰ３が第２のタイミングＴ２を検出したら、プログラムＰ４が第２のタイミングＴ２から第１の画像入力機器２４ａの受光制御装置３０の制御を開始する（図５のＳ５）。プログラムＰ４は、画像データＤ１中の輝度を解析して受光制御装置３０をフィードバック制御し、画像データＤ１中の輝度が飽和したり、小さくなりすぎないように、第１の画像入力機器２４ａの受光時間を制御する。

したがって、第２のタイミングＴ２以降に第１の画像入力機器２４ａが取得した画像データＤ１は、受光量を適切に制御されたものとなっており、受光量が大きすぎて輝度が飽和することは防止され、受光量が小さすぎて画像データＤ１が暗くなりすぎたりすることも防止されている。
また、第２のタイミングＴ２から第１の画像入力機器２４ａの受光制御装置３０の制御を開始するので、受光制御装置３０には第２のタイミングＴ２から直ちに適切な制御量が与えられる。第２のタイミングＴ２において、受光制御装置３０に与えられる制御量の変化が大きくなることはなく、受光制御装置３０の反応が遅れてしまうこともない。したがって、鋼板１４の上面１８の下流側端のエッジ１９近傍の画像データＤ１における受光量が不適切な量となることは防止されている。

プログラムＰ３が第２のタイミングＴ２を検出したら、プログラムＰ５が、第２のタイミングＴ２以降に第１の画像入力機器２４ａが取得した画像データＤ１を解析し、第１の画像入力機器２４ａの走査方向の輝度の変化波形Ｃ１を作成し、作成した輝度の変化波形Ｃ１を微分して微分波形Ｃ２を作成し、微分波形ｃ２中に現れるピークの位置を鋼板１４の上面１８の幅方向両側のエッジ２０の位置として特定し、鋼板１４の上面１８の幅方向両側のエッジ２０間の距離から鋼板１４の幅Ｗ１を算出する（図５のＳ６）。

プログラムＰ５が鋼板１４の幅Ｗ１を算出するために用いる画像データＤ１は、鋼板１４の上面１８の画像データのみであり、鋼板１４の下流側端面１６の画像データは用いられておらず、鋼板１４の下流側端面１６の画像データが鋼板１４の幅Ｗ１の算出に影響することはない。したがって、鋼板１４の上面１８の下流側端のエッジ１９近傍においても、鋼板１４の幅Ｗ１を正確に算出できる。

また、鋼板１４の一部がバウンド等して浮き上がっている場合、その浮き上がり量によって、鋼板１４が第１の画像入力機器２４ａの視野２６ａ内及び第２の画像入力機器２４ｂの視野２６ｂ内に入るタイミングが変化する。しかし、第１のタイミングＴ１及び第２のタイミングＴ２は、第１の画像入力機器２４ａと第２の画像入力機器２４ｂとによって正確に検出されるので、鋼板１４の浮き上がり量が鋼板１４の幅Ｗ１の算出に影響することはない。

プログラムＰ５が鋼板１４の幅Ｗ１を算出したら、プログラムＰ６が算出された鋼板１４の幅Ｗ１を鋼板１４の目標幅Ｗ０と比較し、圧延機１２の運転条件をフィードバック制御する（図５のＳ７）。
したがって、熱間圧延工程において、高温状態にある鋼板１４の幅Ｗ１を非接触でオンライン計測し、計測結果に基づいて直ちに圧延機１２を制御でき、高精度の幅Ｗ１を有する鋼板１４を製造することが可能となる。
なお、本実施の形態において、第１の画像入力機器２４ａの受光制御装置３０は、第１の画像入力機器２４ａの受光時間を制御可能に構成されているが、受光制御装置３０を従来ある画像入力機器に用いられている絞り機構とし、第１の画像入力機器２４ａの受光量を制御することが可能であることは勿論である。

実施の形態に係る幅測定装置を備える熱間圧延工程の搬送ラインの構成図である。 実施の形態に係る幅測定装置を備える熱間圧延工程の搬送ラインの下流側の側面図である。 第２の画像入力機器が取得した画像データを解析して得られる輝度の変化波形の波形図である。 第１の画像入力機器が取得した画像データの解析の説明図であり、（ｉ）は輝度の変化波形の波形図、（ｉｉ）は輝度の変化波形を微分して得られる微分波形の波形図である。 演算部における演算の流れ図である。 従来ある幅測定装置を備える熱間圧延工程の搬送ラインの構成図である。 従来ある幅測定装置を備える熱間圧延工程の搬送ラインを下流側から見た構成図である。 画像データの解析の説明図であり、（ｉ）は輝度の変化波形の波形図、（ｉｉ）は輝度の変化波形を微分して得られる微分波形の波形図である。 画像データ中で輝度の飽和が生じている場合における解析の説明図であり、（ｉ）は輝度の変化波形の波形図、（ｉｉ）は輝度の変化波形を微分して得られる微分波形の波形図である。

符号の説明

１０ 熱間圧延工程の搬送ライン
１１ 搬送ロール
１２ 圧延機
１４ 鋼板
１６ 鋼板の下流側端面
１７ 鋼板の下流側端面の下端のエッジ
１８ 鋼板の上面
１９ 鋼板の上面の下流側端のエッジ
２０ 鋼板の上面の幅方向両側のエッジ
２１ 鋼板の下面
２２ 幅測定装置
２４ａ 第１の画像入力機器
２４ｂ 第２の画像入力機器
２４ｃ １次元ＣＣＤカメラ
２６ａ 第１の画像入力機器の視野
２６ｂ 第２の画像入力機器の視野
２６ｃ １次元ＣＣＤカメラの視野
２８ａ 第１の画像入力機器の光軸
２８ｂ 第２の画像入力機器の光軸
２８ｃ １次元ＣＣＤカメラの光軸
３０ 第１の画像入力機器の受光制御装置
３２ 演算装置
３４ 演算部
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６ プログラム
Ｄ１ 第１の画像入力機器が取得する画像データ
Ｄ２ 第２の画像入力機器が取得する画像データ
Ｄ３ １次元ＣＣＤカメラが取得する画像データ
Ｔ１ 第１の画像入力機器の視野に鋼板の下流側端面の下端エッジが入るタイミング
Ｔ２ 第１の画像入力機器の視野に鋼板の上面の下流側端エッジが入るタイミング
Ｌ０ タイミングＴ１からタイミングＴ２の間に鋼板が搬送されるべき距離
Ｌ１ 鋼板が実際に搬送される距離
ｔ 鋼板の厚さ
Ｗ０ 鋼板の幅の目標値
Ｗ１ 鋼板の幅の測定値
Ｘａ、Ｘｂ 搬送ライン上の位置
α 第１の画像入力機器の光軸と搬送ラインとがなす角度
β 第２の画像入力機器の光軸と搬送ラインとがなす角度
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７ ステップ
Ｃ１、Ｃ３ 輝度の変化波形
Ｃ２ 微分波形

Claims (12)

1. 搬送ライン上を搬送されてくる被測定物の幅測定方法であって、搬送ライン上方から被測定物をその搬送方向と交差する方向に走査する第１の画像入力機器の視野よりも、搬送ライン上方から被測定物をその搬送方向に走査する第２の画像入力機器の視野を、搬送ラインの上流側まで延長するとともに、第１の画像入力機器から搬送ラインへ至る光軸を搬送ラインの上流側へ向けて傾斜させ、
   第１の画像入力機器の視野内に被測定物の下流側端面の下端のエッジが入る第１のタイミングから、第１の画像入力機器の視野内に被測定物の上面の下流側端のエッジが入る第２のタイミングまでに、被測定物が搬送ライン上を搬送されるべき距離を計算し、
   第１のタイミングを起点として、被測定物が実際に搬送ライン上を搬送される距離を第２の画像入力機器により計測して、第２のタイミングを捉え、
   第１の画像入力機器が第２のタイミング以降に被測定物を走査して取得した情報から、被測定物の上面の幅方向両側のエッジを検出し、検出したエッジの位置から被測定物の幅を算出することを特徴とする幅測定方法。
2. 請求項１に記載の幅測定方法であって、前記第２のタイミングを起点として、第１の画像入力機器の受光状態の制御を開始することを特徴とする幅測定方法。
3. 請求項２に記載の幅測定方法であって、第１の画像入力機器の受光時間を制御することにより、第１の画像入力機器の受光状態の制御を行うことを特徴とする幅測定方法。
4. 請求項２に記載の幅測定方法であって、第１の画像入力機器が有する絞り機構を制御することにより、第１の画像入力機器の受光状態の制御を行うことを特徴とする幅測定方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つの請求項に記載の幅測定方法であって、第１の画像入力機器から搬送ラインへ至る光軸と、搬送ラインとがなす角度を５０〜７０°とすることを特徴とする幅測定方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１つの請求項に記載の幅測定方法であって、第２の画像入力機器から搬送ラインへ至る光軸と、搬送ラインとがなす角度を４５〜６０°とすることを特徴とする幅測定方法。
7. 搬送ライン上を搬送されてくる被測定物の幅測定装置であって、搬送ライン上方に、被測定物の搬送方向と交差する方向の視野を有する第１の画像入力機器と、第１の画像入力機器の視野よりも上流側まで延長されており、且つ、被測定物の搬送方向の視野を有する第２の画像入力機器とを備え、
   第１の画像入力機器は搬送ラインの上流側へ向けて傾斜する光軸を有し、
   第１の画像入力機器の視野内に被測定物の下流側端面の下端のエッジが入ってから、第１の画像入力機器の視野内に被測定物の上面の下流側端のエッジが入るまでに、被測定物が搬送ライン上を搬送されるべき距離を計算し、第１の画像入力機器の視野内に被測定物の下流側端面の下端エッジが入る第１のタイミングを起点として、被測定物が実際に搬送ライン上を搬送される距離を第２の画像入力機器により計測し、この計測された距離が前記計算された距離となる第２のタイミングを検出し、第１の画像入力機器が第２のタイミング以降に被測定物を走査して取得した情報から、被測定物の上面の幅方向両側のエッジを検出し、検出したエッジの位置から被測定物の幅を算出する演算部を備えることを特徴とする幅測定装置。
8. 請求項７に記載の幅測定装置であって、前記第２のタイミングを起点として、第１の画像入力機器の受光状態の制御を開始する受光制御装置を第１の画像入力機器が備えることを特徴とする幅測定装置。
9. 請求項８に記載の幅測定装置であって、前記受光制御装置が、第１の画像入力機器による光の受光時間を制御可能に構成されていることを特徴とする幅測定装置。
10. 請求項８に記載の幅測定装置であって、前記受光制御装置が、絞り機構であることを特徴とする幅測定装置。
11. 請求項７から請求項１０のいずれか１つの請求項に記載の幅測定装置であって、第１の画像入力機器の光軸と、搬送ラインとがなす角度が５０〜７０°であることを特徴とする幅測定装置。
12. 請求項７から請求項１１のいずれか１つの請求項に記載の幅測定装置であって、第２の画像入力機器の光軸と、搬送ラインとがなす角度が４５〜６０°であることを特徴とする幅測定装置。

Images