JP2005500547A

JP2005500547A - 光沢金属のストリップ上の距離を測定するための方法と装置

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Publication number: JP2005500547A
Application number: JP2003523934A
Authority: JP
Inventors: マークシヤン，; セシルマシイ，
Original assignee: サントルドルシェルシュメタリュルジク，アー．エス．ベー．エル．
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2005-01-06
Anticipated expiration: 2022-05-28
Also published as: CA2426188C; KR20040030448A; BR0205972B1; ES2303858T3; US7054013B2; JP3935469B2; CA2426188A1; ATE391894T1; EP1421330B1; KR100890355B1; EP1421330A1; US20040095584A1; BE1014355A3; WO2003019114A1; DE60226039D1; BR0205972A; DE60226039T2

Abstract

光沢金属の鏡面または準鏡面ストリップ（１）上の距離を光学手段により測定するための方法であって、次の段階：
− 入射光ビームが測定ヘッド（１０）中に組み込まれた光源（７）により放射され、前記光源が金属表面の移動方向に本質的に垂直な軸に沿って配置された複数の点好ましくは線の形のパターン（１１）を設備の固定部分（５）、好ましくは非鏡面の部分上に入射方向に投映する；
− 第一に、前記ビームが本質的に入射ビームと同じ経路に沿ってかつ前記測定ヘッド（１０）に属しかつ前記光源（７）の直ぐ近くに設けられた検出器（８）に向けて反対方向に前記固定部分（５）により部分的に反射される；
− 第二に、前記ビームが前記金属ストリップ（１）に向けて部分的に反射され、そこから更に前記検出器（８）の方向に反射される；
を特徴とする方法。
【選択図】図３

Description

【０００１】
発明の主題
本発明は光沢または鏡面金属のストリップ上の距離を測定するための方法に関する。
【０００２】
特に、本発明は浸漬亜鉛メッキストリップの形状を乾燥器の出口で測定するための方法に関する。
【０００３】
本発明はこの方法を実施するための装置にも関する。
【０００４】
技術背景
亜鉛、亜鉛合金または鉄−亜鉛合金で被覆された鋼またはガルバニール鋼と呼ばれるアニールされた亜鉛メッキ鋼の熱浸漬製造はここ数年知られている。自動車産業におけるこれらの製品の明らかな関心はこれらの被覆製品の使用における製品の均質性及び性能特性に関して高い基準を導いた。
【０００５】
熱浸漬亜鉛メッキラインにおいて、亜鉛浴の出口を出て来るストリップは“エアナイフ”を用いて乾燥される。エアナイフはストリップの各側に沿って圧縮空気を溶融亜鉛上に吹き付ける。エアナイフの圧力及びナイフとストリップ間の距離は理想的には堆積の厚さがストリップの各側の希望の値にできるだけ近く維持されるような方式でリアルタイムで調整されるべきである。
【０００６】
均一被覆を確実とする観点で、乾燥装置のリップに対向して移動するストリップの正しい形状と位置を維持することが必須である。もちろん、ナイフに対向して移動方向に横断的な方向におけるストリップの位置の変動は堆積物の厚さの変動を生ずるであろう。これらの厚さの変動は最終製品の品質に影響する。特に、ガルバニーリング法において、亜鉛の重量の変動は堆積物の鉄含量の変動を必然的に導き、従って使用者により要求される特性の不均質を導く。
【０００７】
しかし、熱的及び機械的応力、空気圧または構造的振動における不安定性のため、リップの前方を移動するストリップの平面性は完全ではない。堆積物の厚さの大きな差は横及び縦方向に観察される。
【０００８】
加工中の被覆の重量の変動のため、消費者により要求される堆積物の最小重量を得る観点で十分に高い設定ポイント値を確立することが必要である。
【０００９】
亜鉛被覆の重量の１ｇ／ｍ^２の減少が作り出すであろう利益を計算してみる。
【００１０】
Ｔは年当り生産されるトン数、Ｅｍはストリップの平均厚（ｍ）、Ｐは亜鉛のＫｇ当りの価格、そしてＤは鋼の相対密度（Ｋｇ／ｍ^３）とする。
【００１１】
結果は：
節約亜鉛（トン／年）２Ｔ／（Ｄ×Ｅｍ×１０００）
節約亜鉛（Ｋｇ／鋼のトン）２／（Ｄ×Ｅｍ）
節約金額（ユーロ／鋼のトン）２×Ｐ／（Ｄ×Ｅｍ）
節約金額（ユーロ／年）２×Ｐ×Ｔ（Ｄ×Ｅｍ）
【００１２】
例えば、もしＴ＝３５００００トン／年、Ｅｍ＝０．０００７ｍ、Ｄ＝７８００Ｋｇ／ｍ^３そしてＰ＝０．８５ユーロ／Ｋｇ（１０５０＄／トン）とすれば、以下の節約が１ｇ／ｍ^２の減少により得られるであろう：
節約亜鉛：１２８トン亜鉛／年
節約亜鉛：０．３６６Ｋｇ亜鉛／鋼のトン
節約金額：０．３１ユーロ／鋼のトンまたは１０８５００ユーロ／年
【００１３】
これらのデータは被覆厚の制御を増やすことができる解法を探索する価値があることを示す。
【００１４】
従来技術
多くの方法が距離と形状を測定するために用いられることができる。光学的方法はそれらが物質特性の定数の変動に対してあまり敏感でないので容量的及び誘導的方法を越えて好ましいことが多い。しかし、熱浸漬亜鉛メッキの特定の応用のためには、光センサの性能に影響するかもしれない幾つかの要因を考慮に入れねばならない。
【００１５】
考慮される主な要因は次の如くである：
− ストリップの高反射係数；
− 支持体の振動；
− センサの光軸に関するストリップ表面の傾斜；
− 大気条件（温度、湿度、圧力）のための屈折率の変動；
− 光学窓上への亜鉛蒸気の堆積。
【００１６】
乾燥装置から出て来るストリップは非常に反射性が高い表面を持つので、正確な測定を得るために特別の注意がとられねばならない。かくして、滑らかな（鏡面）表面の場合、表面により反射される光線の角度はそれらの入射角度に等しい。対照的に、粗い表面組織を持つ表面は入射光線を散乱させる。この表面はそれが光をほとんどあらゆる角度で反射するので曇って見える。
【００１７】
普通の亜鉛メッキラインでは、移動中のストリップと乾燥装置のリップとの間の距離は５から１５ｍｍの範囲に及ぶ。先に開発された数学的モデルを用いることにより、エアナイフ間のストリップの位置のピーク値における１ｍｍの不安定性は標準操業条件で９ｇ／ｍ^２までの変動を生ずることが見出される。これは被覆厚の１ｇ／ｍ^２の変動を識別するためには０．１ｍｍの分解能が到達されねばならないことを意味する。
【００１８】
上述の範囲と感度のためには、センサの二つの主要形式が非接触式度量衡利用でしばしば用いられる。すなわち、レーザー三角法センサとその縞投映法への拡張及び共軸または自動焦点レーザーセンサである。レーザー干渉法は同様に非常に高い分解能測定で慣例上用いられる。しかし、干渉法はある時には敏感すぎる。かくして、環境の妨害が測定の信頼性を限定する。光ファイバー変位センサはそれらの限られた測定範囲のためそれ程広く用いられていない。
【００１９】
三角法センサ
三角法センサは二つの範疇に、すなわちそれぞれ散乱形式と鏡面形式に属する。
【００２０】
散乱センサの場合、レーザービームは目標表面上に法線的に投映され、目標表面により散乱されたビームは三角法角度にあるレンズを通して検出器に戻される。散乱センサの一つの利点は表面の高さに関係なくレーザースポットが表面上の同じ横位置に投映されることである。しかし、本出願におけるような鏡面（正反射）表面の場合、かかるセンサは問題を差し出す。なぜならレーザービームは本質的に後方に光学機器源に向けて反射されるからである。
【００２１】
鏡面レーザーに対しては、受光光学機器の収集角度にある光学機器源の表面の法線に関する角度と同じ角度でレーザービームは投射される。これらのセンサの利点はそれらが光沢表面上の測定に対し使用されることができることである。しかし、表面上に投映されたレーザースポットは測定された表面からの距離が変わるとき横方向に動く。別の不利はわずかに傾斜した表面でさえも測定誤差または不足が発生することである。亜鉛メッキラインで発生する“クロス−バウ（ｃｒｏｓｓ−ｂｏｗ）”または振動はかかる状況をもたらすに十分であるかもしれない。
【００２２】
文献ＷＯ−Ａ−９４／０２６５８及びＪＰ−Ａ−５５１４１５５６においては、クロス−バウを評価するためにストリップの幅の方向にかかるセンサが移動される。この場合、二つの主な不利がある：
− 測定の不確定性が移動機構により発生する（摩耗等）；
− 移動時間のため、ストリップの迅速な変動が評価できない。
【００２３】
投映縞技術
投映された縞の像は種々の方法により形成されることができる。一般的な場合、格子または干渉像の形の構造が試験表面上に投映される。高さの変動は投映された縞の変形を導き、この縞が次に元のまたは合成格子構造と比較される。縞投映による表面の地形図を測定するための殆んどのシステムは大体等しい高さの輪郭を表わすモアレ縞を発生させるために第二格子を用いる。多くの装置において、ＣＣＤカメラ、像処理表並びにマイクロプロセッサー及びコンピュータが縞の自動解析のために組み入れられた。しかし、縞の像の投映は本出願の場合のような鏡面反射表面を測定するためには適していない。
【００２４】
自動焦点センサ
自動焦点センサの動力学的焦点合わせ態様のため、スポット寸法はセンサと対象表面との間の距離がどうであろうと一定に維持される。光分布は全スポットに渡り均一である。従って、これらのセンサの分解能は三角法センサの分解能より一オーダー程大きい。しかし、自動焦点センサは不利をも持つ。スポットの小さな寸法のため、それらは表面組織における小さな変化の存在でさえ誤差を起こす傾向がある。それらはあまり丈夫でなく、焦点誤差信号をゼロにするために必要とされる高度に正確な機械的可動部のため三角法センサより長い応答時間を持つ。
【００２５】
光ファイバー変位センサ
これらのセンサは目標表面に光を発射しそこから光を受けるためにガラスファイバーの束を用いる変位変換器である。プローブの端部で、非平行光線が円錐形の各発信ファイバーから外向きに発散される。光線は目標表面上で反射され隣接した受信ファイバーに向けられる。反射された光の強度の検出に基づいて、光源、ファイバーの形式、ファイバー束の形状と寸法、光を発射し受けるファイバーの分布及び光を発射し受ける束の配置の組合せにより種々の変位感度が作られることができる。表面が滑らかな程、センサの期待される性能は良好である。
【００２６】
光ファイバーセンサには二つの形式があり、一つは反射率に依存し、他は補正反射率を特徴とする。
【００２７】
補正反射率を特徴とするセンサは少なくとも二つのファイバーの束で構成される。各束は変位と共に変わる感度曲線を持つ別個のセンサであると考えられることができる。反射率の補正は別個のファイバーを持つこれらのプローブの出力強度の比に基づいて得られる。目標の反射率は広い範囲に渡って変わるので、個々の検出器の出力強度は比例して増減し、出力の比が反射率の変化により影響を受けないようにする。より正確な反射率の補正を確保するために、光ファイバー束の全表面内の目標表面は均一に反射しなければならない。通常、連続ストリップの場合、反射率の変動は光ファイバーセンサによりカバーされる小さな表面積に渡っては無視できる。かかるセンサは迅速な応答を持ち、丈夫で、非常に小さくかつ安価である。従ってエアナイフノズルの直ぐ近くのストリップの形状を得るために多重の幾つかのセンサが考えられることができる。ガルバニーリングの場合、これらのセンサにより取られる測定は誘導加熱により発生する強い電磁界により影響されないであろう。しかし、実施される測定の形式（光ファイバー）により要求されるそれらのストリップへの接近のため、亜鉛蒸気が光ファイバーの端部上に堆積されるであろうという危険があり、これが測定を妨害するであろう。
【００２８】
発明の目的
本発明は従来技術の不利を持たない解決策を提供することを目的とする。
【００２９】
特に、本発明は移動中の金属の準鏡面反射ストリップと例えば熱浸漬亜鉛メッキラインの乾燥器のような固定装置との間の距離を測定することを目的とする。
【００３０】
当然の結果として、本発明はあらゆる所定の瞬間に前記金属ストリップの形状とその移動方向に関して直交する面内のその変位との両者を決定することを目的とする。
【００３１】
さらに、本発明は熱浸漬亜鉛メッキラインで、特に“カッピング効果”のためのストリップ上の被覆の重量の変動を減らすこと、及びとにかく設定点値と消費者により要求される最低重量との間の差を減らすことを目的とする。
【００３２】
最後に、本発明は熱浸漬亜鉛メッキ法により被覆されたシートの製造費用を減らすことを目的とする。
【００３３】
本発明の主な特徴的要素
本発明はある設備、好ましくは熱浸漬鋼亜鉛メッキ設備内の連続移動中の鏡面または準鏡面金属ストリップまたは表面上の距離を光学手段、好ましくはレーザー三角法により測定するための方法に関し、それは次の段階により特徴付けられる：
− 入射ビームと呼ばれる光ビームが測定ヘッド中に組み込まれた光源、好ましくはレーザー光源により放射され、前記光源が金属表面の移動方向に本質的に垂直な軸に沿って配置された複数の点、好ましくは線の形のパターンを前記設備の固定部分、好ましくは非鏡面の部分上に入射方向に投映する；
− 第一に、前記ビームが本質的に入射ビームと同じ経路に沿ってかつ前記測定ヘッドに属しかつ前記光源のすぐ近くに設けられた検出器に向けて反対方向に前記固定部分により部分的に反射される；
− 第二に、前記ビームが前記金属ストリップに向けて部分的に反射され、そこから更に前記検出器の方向に反射される。
【００３４】
測定ヘッドの検出器は有利にはカメラであり、それは一方では前記固定部分からのかつ他方では金属ストリップからの前記投映パターンの像を受け、金属ストリップから来る像の各点は虚像点に対応するように出現し、この虚像点は本質的に前記ストリップを通過する中心面に関して前記固定部分の上に入射したビームの対応する点と対象的な点である。更に、好ましくは断面におけるストリップの位置と形状の決定は前記検出器により捕えられた像から演繹され、前記測定はリアルタイムで実施される。
【００３５】
なお本発明によれば、設備の固定部分はエアナイフを含む連続熱浸漬亜鉛メッキラインの出口の乾燥器であり、測定ヘッドはこの乾燥器上に乾燥器のエアナイフに本質的に平行な発光線を投映する。
【００３６】
好適実施例によれば、本発明の方法は次の段階により特徴付けられる：
− 設備が操業に入る前の測定ヘッドの検量；
− リアルタイムでの像の取得；
− 検量を考慮に入れての得られた像の処理；
− ストリップと乾燥ナイフとの間の距離の複数の点での計算。
【００３７】
好ましくは、検量はその上少なくとも次の段階により特徴付けられる：
− 複数の水平ブラック線、すなわち乾燥器のリップに平行な線と、複数の垂直ブラック線、すなわち前記リップに垂直な線とを含む基準に対応する像の取得（ただし、前記基準は乾燥器の固定部分上の光ビームの反射面内に置かれかつ固定参照点に関してマークされている）；
− 像上の処理される帯域の抽出及び前記帯域の二次元グレースケール表中への変換；
− 処理される帯域中の固定された横座標に対応する前記表からの複数の列の抽出；
− 前記横座標におけるそれらの縦座標の検出による前記水平線の位置の決定；
− 前記水平線の決定された位置の関数として計算された縦座標でのグレースケール表からの幾つかの行の抽出；
− 計算された縦座標でのそれらの横座標の検出による前記垂直線の位置の決定；
− 前記段階で得られた座標に基づいて多項式最適化による格子の種々の線のための方程式の決定；
− それらの方程式により示された前記水平線と前記垂直線の交点の計算。
【００３８】
なお別の好適態様では、本発明の方法は次の段階を含む：
− 検量工程の垂直線の方程式による一連の座標に対応するグレースケールの、像上の処理される前記帯域からの抽出（ただし、この操作は複数の虚像の垂直線に対し繰り返される）；
− これらの虚像線に沿った二つのレーザー反射の位置の検出；
− 像上の二つのレーザー反射の位置を与える座標の前記参照点に対する真の座標への変換；
− ストリップ位置の計算。
【００３９】
座標変換のために、検量格子の異なる水平線を持つ交点の一連の縦座標上の与えられた垂直線、すなわち与えられた横座標に対し内挿法が有利には実施され、前記点は検量により供給される。
【００４０】
なお別の好適態様において、ストリップ位置、すなわち二つの前記反射の縦座標の中間点に相当する与えられた横座標に対するストリップ上の各点の計算された縦座標、を計算するとき、前記点の横座標が、検出器、好ましくはカメラの結節点をレーザー線の虚像の対応する点へ結合する直線の方程式を確立することによりかつ縦座標が前記計算された縦座標に対応する点を抽出することにより決定される。
【００４１】
本発明の別の特徴によれば、圧縮空気のジェットの強度は閉ループでかつリアルタイムで各ナイフに対しリップの端部とストリップ間の距離の関数として制御され、それによりストリップ上の被覆の厚さにおける変動を減らしまたは最小とし、または実際に有効被覆厚が設定点値に接近するのを確実とする。
【００４２】
本発明の方法の特別な実施例によれば、少なくとも二つのレーザー線が発生源により検出器、好ましくはカメラ上に第一レーザー反射に対する二つの曲線と、ストリップ上の反射に対する二つの曲線を得るような方式で放射され、各対の線の位置が対の二つの線を分離する距離として決定され、得られた情報が前記ストリップの傾斜を決定するために処理される。
【００４３】
本発明の別の様態はレーザー源と検出カメラを含む測定ヘッドに関し、それらは単一の保護ケーシング内で隣接しかつそれらの軸は平行である。
【００４４】
レーザーとカメラは好ましくは水冷取り付け板上に配置され、保護ケーシングは光学窓を持ち、それに対向してケーシング内の空気を放出する開口が作られている。
【００４５】
図面の簡略な説明
図１は従来技術による浸漬亜鉛メッキ設備を示す。
【００４６】
図２は本発明による検出ヘッドを示す。
【００４７】
図３は本発明による装置の光線の反射を概略的に示す。
【００４８】
図４は操作者のキャビン内に設けられたモニター上の未処理ビデオ画像を示す。
【００４９】
図５は本発明のための検量装置の一例を概略的に示す。
【００５０】
図６はカメラ対物レンズの光学的収差を概略的に示す。
【００５１】
図７は水平面の第一反射の投映を概略的に示す。
【００５２】
発明の好適実施例の説明
図１に示された設備のような通常の熱亜鉛メッキ設備において、鋼ストリップ１は溶融亜鉛２の浴に入り、底部ロール３の水準で方向を変え、ストリップを案内しその形状を正すためのロール４間を通すことにより浴から再び出て来る。浴の出口でストリップは最終製品上の亜鉛層の正確な厚さを確保することを意図した空気乾燥装置のナイフ５間を通過する。
【００５３】
浴の温度は典型的には４６０℃であり、ストリップのそれは乾燥器の出口で４３０℃であり、一方環境温度は１００℃に達するかもしれない。
【００５４】
底部ロール３はストリップを強制的に曲げる。そのときのストリップ上の張力は一般的に“カッピング効果”または“クロス−バウ”を起こす。ストリップのプロファイルは平坦でないので、堆積した亜鉛層の厚さの変動がこの平坦性の欠乏のため観察され、それが金属とエアナイフとの間の距離９の変動を起こす。
【００５５】
本発明は溶融亜鉛の浴から新しく被覆されて出て来るストリップが鏡面状または準鏡面状表面を持つという事実の恩恵を被ること−またはとにかくその事実に順応することにある。
【００５６】
本発明の好適実施例によれば、測定ヘッド１０は単一の保護ケーシング６内に収容された光源７とカメラ８を含む。図２は検出ヘッドの詳細を示す。レーザー７はエアナイフ５に平行な、乾燥器の固定部分上に線状光ビームを投映する。
【００５７】
測定ヘッド１０から出て来た光ビームはこの固定部分により一度目の反射が行われ（１３）、次にカメラにより受像される前に移動中のストリップ１により二度目の反射が行われる（１４）。虚像点１５はストリップ１に関するミラー効果により構成される（図３）。
【００５８】
カメラにより取得された各像はかくして図４に示されるように、二つの線を含む：
− レーザーにより乾燥装置の固定部分上に直接投映されてカメラに向けて直接反射された線１１；
− カッピング効果のため変形されて見える移動中の被覆ストリップにより反射された線１２。
【００５９】
この装置は幾つかの主要な利点を持つ：
− 通常の三角法センサでは移動中のストリップが反射的である範囲まで正確な測定を実施することは困難である。もちろん、光源とストリップ間の時間経過による位置（距離、角度）の変動のため、受像器、例えばカメラにより受けられねばならないレーザースポットの位置が同様に変化し、時には受像器の水準で表面により反射された小さすぎるエネルギーを受けることを導く。事実、この特別な状況は粗い目標表面の場合には問題を提起しないが、鏡面状表面に対しては非常に問題である。もちろん、エネルギー分配ローブは後者の場合かなり狭い。発生された信号、例えば像は無視できない時間の間検出できなくなることさえあるかもしれない。この不利を解決しようと試みるためには、その結果が確実であるとは必ずしも言えないが、レーザーの出力及び／または受像器、例えばカメラの利得を増やすことが必要である；
− 測定誤差の減少：光源の支持体と受像器の支持体との間の通常の三角法により起こる偶発的または妨害的相対移動のため、測定誤差が起こるかもしれない。光源の光軸と受像器の光軸との間の角度が減少するとき、特にセンサの感度は減少する。この誤差の源は単一のケーシング内の固定された距離に二つの要素を一緒に集めることにより減少されることができる；
− 多数の要素の減少による簡素化：全ての感熱要素が単一の囲い内にあるという事実のおかげで、単一の冷却システムがシステムを保護するために必要である。
【００６０】
図２はレーザーとカメラのための取付け板が流体６１、好ましくは水の循環により冷却されることを示す。ケーシングの内側の中性ガス雰囲気６２、好ましくは窒素がケーシングの光学窓の反対側の開口を介して連続的に放出される。この放出の目的は二つあり：冷却効果を増やすことと光学窓への亜鉛蒸気の堆積を避けることである。
【００６１】
乾燥器とストリップ間の距離を計算するために取得像を処理するための特別のソフトウエアが開発され、検量システムが同様に作られた。検量装置１６は例えば図５に示されるように、ある数の印（線）を含むフライス削りされた表面である。検量は設備が操業に入る前に実施される。
【００６２】
対物レンズ絞りの適切な取り付けのおかげで、像はストリップ形状の大ざっぱな評価を得るために直接使用されることができる。図４は未処理ビデオ画像の例を示す（１６００ｍｍ帯域）。図の上部曲線はストリップ形状に関して“クロス−バウ”を示し、一方下部画像は参照線である。
【００６３】
本発明の装置はオンラインでエアナイフ間を移動する高反射ストリップの形状と位置の両者を測定することができる。この装置は次の利点を提供する：
− 迅速な応答時間；
− 無接触；
− 高反射能との適合性；
− ストリップの反射変化に対する低感度；
− 乾燥装置のリップに非常に接近した測定；
− 低い環境影響。
【００６４】
被覆の変動を減らす観点で、被覆の厚さが設定点値に近接して保たれるような方式でパラメーターをオンラインで調整することができる閉ループ制御のためのシステム中にセンサが一体化される。
【００６５】
二つの方策が本質的に続く。より通常の方策は亜鉛浴内の案内ロール上にストリップ形状の測定の関数として作用することによりエアナイフ間のストリップを平坦に保つことからなる。最近開発された可変スリットを持つエアナイフ（ダイナミックエアナイフ、ＤＡＫ）のおかげで、別の方策は均一な堆積厚さを確保するという観点でストリップ形状の測定の関数としてオンラインで乾燥リップのプロファイルを変えることからなる。
【００６６】
ストリップ上の亜鉛堆積の厚さの変動を避けるための当業者に既知の方法は従ってストリップに影響するカッピングを浴中に沈められた調整ロールの位置を変えることにより矯正することである。この方法は完全な形状矯正を確実とせず、従って完全に効果的ではない。電磁乾燥は同様に既知であり、ストリップの安定化に好ましい影響を持ち、それは電磁石によるストリップのくせ取りによって実施される。
【００６７】
更に、今までこれらの方法を用いることは望ましくなかった。なぜならばストリップの“クロス−バウ”の発生が亜鉛メッキ浴の出口でより安定なストリップを得る観点でまさに望ましいことであったからである。
【００６８】
本発明によれば、圧縮空気のジェットはまた、ストリップの一端からの横断距離の関数として有利に適合されることができる。かくして、エアナイフはストリップの移動方向に関して可変幾何学的配置を持つ一連の帯域（図示せず）に横断的に再分される。従って、各個別のリップの出口における空気圧は、本発明の方法のおかげで“クロス−バウ”からもたらされる過剰亜鉛を殆んど厳密に排除するような方式で適合されかつ調節されることができる。
【００６９】
本発明は鋼板の熱被覆または亜鉛メッキの分野に限定されず、移動中の高反射性または鏡面ストリップの場合の距離または形状の測定に適用されることができる。
【００７０】
検量法の例の説明
光学システムにより導入される種々の変形を考慮に入れて、総合的な検量が実施される。
【００７１】
検量システムの好適な実施例が図５に示される。
【００７２】
図５は２５ｍｍの間隔を置いて離れたかつ４ｍｍの幅の乾燥器のリップに平行な１２本の“水平”ブラック線と１６０ｍｍの間隔を置いて離れたかつ４ｍｍの幅のリップに垂直な１４本の“垂直”ブラック線とを含む格子を示す。この格子は乾燥器の固定部分上の光ビームの水平反射面内に置かれる。その位置はリップの一端のような固定点に関してマークされる。
【００７３】
格子が決った場所に置かれたら、像が取得される。得られた像はもちろん規則正しい格子ではなく事実光学システムにより導入された変形を示す曲線の集合である。結果は図６に示される。
【００７４】
検量は格子上の真実の位置と像中の位置との間の対応を樹立することからなるであろう。総合的検量法は次の段階を含む：
− 取得した像の回収；
− 処理される帯域の抽出及び二次元表中への変換（表の各セルは対応する画素のグレースケール値を含む）；
− 処理される帯域内の固定横座標での幾つかの列、典型的には１５個の列、の抽出；
− 考察下の横座標でのそれらの縦座標の検出による１２本の水平線の位置の決定；
− １２本の水平線、典型的にはこれらの線の間の決定された位置の関数として計算された縦座標でのグレースケール表からの幾つかの行の抽出；
− 考察下の縦座標でのそれらの横座標の検出による１４本の垂直線の位置の決定；
− 先の段階で得られた座標に基づいて多項式最適化による格子の種々の垂直及び水平線のための方程式の決定；
− それらの方程式により示された１２本の水平線と１４本の垂直線の交点の計算。
【００７５】
この検量のおかげで、レーザービームの第一反射の点（図３のマーク１３及び図７のマーク１７）の像（画素の）上のマークされた位置が参照点に関してｍｍでの真の位置に変換されることができる。
【００７６】
ストリップ上の第二反射（図３のマーク１４及び図７のマーク２０）の像に対し、“虚像”１５の真の位置がこの対応により第一反射の水平面内で得られる。ストリップの位置を決定するのに用いられる幾何学的論拠は与えられた像を作ったストリップ上の点の縦座標がこれらの二つの像（図３参照）の縦座標の中間点に相当することを示す。
【００７７】
しかし、この点の横座標はカメラの軸上に正確にある一点を除き、これらの二つの像のそれらと同じではない。この横座標の片寄りを正すために、第一反射の水平面内のカメラの結節点１９の投映座標を持つことが必要である（図７参照）。
【００７８】
カメラ１０の対物レンズの結節点の位置を決定するために、検量の第一部分のために取得された像が用いられる。格子の種々の線の位置と真の距離が正確に知られており、対応する像上に得られる距離はかかる像を供給することができたカメラの位置を再計算するために用いられる（２本の水平線と２本の垂直線で十分である）。
【００７９】
検量を用いる検出法の例の説明
ストリップ位置はレーザービームの二つの像の位置の検出により検出される：第一反射に対する真の位置と第二反射に対する同じ水平面内の“虚像”位置。これらの二つの反射のそれぞれは曲線の形である。
【００８０】
検量格子の垂直線に相当する虚像の垂直線を持つ二つの曲線の交点位置はカメラにより与えられた像上にマークされる。これらの虚像垂直線は検量時に規定されたそれらの方程式により説明される。これらの位置は光学システムにより導入された変形を考慮に入れるため修正されねばならない。
【００８１】
総合的検出法は以下の段階を含む：
− 検量法からの垂直線の方程式による一連の座標に対応するグレースケールの像を代表する表からの抽出：真の垂直線がかくして像から抽出される；この操作は１４本の垂直線に対し繰り返される；
− これらの１４本の垂直線に沿ってレーザービームの二つの反射の位置の検出；
− レーザービームの二つの反射の像上の位置を与えるこれらの座標の参照点に関する真の座標中への変換。この変換を実施するための工程は次の如くである：与えられた垂直線、すなわち横座標、に対し、検量は検量格子の種々の水平線を持つ交点の一連の縦座標を供給した。かくしてそれはこの一連の点で内挿するに十分である；
− ストリップ位置の計算：
１．１４の点のそれぞれの縦座標は二つの反射のそれぞれの真の縦座標の平均値である；
２．これらの１４の点の横座標に対し、カメラの対物レンズ１９の結節点をレーザー線の虚像１８上の対応する点に結合する直線の方程式が確立され、上で計算された縦座標に対応する縦座標を持つ点２０がそれから抽出される（図７）。
【００８２】
本発明の特に有利な実施例によれば、二つのレーザー線が上記の単一線の代りに投映される。像は二つの第一レーザー反射に対し二つの曲線とストリップ上の反射に対し二つの曲線を含む。各対の線に対し、対の二つの線を分離するそれらの位置と距離が決定される。当初のレーザー線を二つに分割する利益はそれが上述のようにデータの処理後に補足的情報：ストリップの傾斜を得ることを可能とすることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技術による浸漬亜鉛メッキ設備を示す。
【図２】
本発明による検出ヘッドを示す。
【図３】
本発明による装置の光線の反射を概略的に示す。
【図４】
操作者のキャビン内に設けられたモニター上の未処理ビデオ画像を示す。
【図５】
本発明のための検量装置の一例を概略的に示す。
【図６】
カメラ対物レンズの光学的収差を概略的に示す。
【図７】
水平面の第一反射の投映を概略的に示す。

Claims

設備、好ましくは熱浸鋼漬亜鉛メッキ設備内で連続移動中の鏡面または準鏡面金属ストリップまたは表面（１）上の距離を光学手段、好ましくはレーザー三角法により測定する方法において、次の段階：
− 入射ビームと呼ばれる光ビームが測定ヘッド（１０）中に組み込まれた光源（７）、好ましくはレーザー光源により放射され、前記光源が金属表面の移動方向に本質的に垂直な軸に沿って配置された複数の点、好ましくは線の形のパターン（１１）を前記設備の固定部分（５）、好ましくは非鏡面の部分上に入射方向に投映する；
− 第一に、前記ビームが本質的に入射ビームと同じ経路に沿ってかつ前記測定ヘッド（１０）に属しかつ前記光源（７）の直ぐ近くに設けられた検出器（８）に向けて反対方向に前記固定部分（５）により部分的に反射される；
− 第二に、前記ビームが前記金属ストリップ（１）に向けて部分的に反射され、そこから更に前記検出器（８）の方向に反射される；
を特徴とする方法。
測定ヘッド（１０）の検出器がカメラ（８）であり、それが一方では前記固定部分（５）からの、他方では金属ストリップ（１）からの前記投映されたパターン（１１）の像を受け、金属ストリップ（１）から来る像（１２）の各点が虚像点（１５）に対応するように見え、この虚像点が本質的に前記ストリップ（１）を通過する中心面に関して前記固定部分上の入射ビームの対応する点と対称的である点であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
ストリップの位置と形状、好ましくは断面でのストリップの位置と形状の決定が、前記検出器により捕えられた像（１１，１２）から演繹されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
前記測定がリアルタイムで実施されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。
設備の前記固定部分が連続熱浸漬亜鉛メッキラインの出口のエアナイフを含む乾燥器（５）であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の方法。
測定ヘッド（１０）が本質的に乾燥器のエアナイフに平行な発光線を前記乾燥器上に投映することを特徴とする請求項５に記載の方法。
次の段階：
− 設備が操業に入る前の測定ヘッドの検量；
− リアルタイムでの像の取得；
− 検量を考慮に入れての得られた像の処理；
− ストリップと乾燥ナイフとの間の距離の複数の点での計算；
を特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の方法。
前記検量が少なくとも次の段階：
− 複数の水平ブラック線、すなわち乾燥器（５）のリップに平行な線と、複数の垂直ブラック線、すなわち前記リップに垂直な線とを含む基準に対応する像の取得（ただし、前記基準は乾燥器（５）の固定部分上の光ビームの反射面内に置かれかつ固定参照点に関してマークされている）；
− 像上の処理される帯域の抽出及び前記帯域の二次元グレースケール表中への変換；
− 処理される帯域中の固定された横座標に対応する前記表からの複数の列の抽出；
− 前記横座標におけるそれらの縦座標の検出による前記水平線の位置の決定；
− 前記水平線の決定された位置の関数として計算された縦座標でのグレースケール表からの幾つかの行の抽出；
− 計算された縦座標でのそれらの横座標の検出による前記垂直線の位置の決定；
− 前記段階で得られた座標に基づいて多項式最適化による格子の種々の線のための方程式の決定；
− それらの方程式により示された前記水平線と前記垂直線の交点の計算；
により特徴付けられることを特徴とする請求項７に記載の方法。
次の段階：
− 検量工程の垂直線の方程式による一連の座標に対応するグレースケールの、像上の処理される前記帯域からの抽出（ただし、この操作は複数の虚像の垂直線に対し繰り返される）；
− これらの虚像線に沿った二つのレーザー反射の位置の検出；
− 像上の二つのレーザー反射の位置を与える座標の前記参照点に対する真の座標への変換；
− ストリップ位置の計算；
を含むことを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
座標変換のために、検量格子の異なる水平線を持つ交点の一連の縦座標上の与えられた垂直線、すなわち与えられた横座標に対し内挿法が実施され、前記点は検量により供給されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
ストリップ位置、すなわち二つの前記反射の縦座標の中間点に相当する与えられた横座標に対するストリップ上の各点の計算された縦座標、を計算するとき、前記点の横座標が、検出器（８）、好ましくはカメラ（８）の結節点（１９）をレーザー線の虚像（１８）の対応する点へ結合する直線の方程式を確立することによりかつ縦座標が前記計算された縦座標に対応する点（２０）を抽出することにより決定されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
圧縮空気のジェットの強度は閉ループでかつリアルタイムで各ナイフに対しリップの端部とストリップ間の距離の関数として制御され、それによりストリップ上の被覆の厚さにおける変動を減らしまたは最小とし、または実際に有効被覆厚が設定点値に接近するのを確実とすることを特徴とする請求項７から１１のいずれか一つに記載の方法。
少なくとも二つのレーザー線が発生源（７）により検出器（８）、好ましくはカメラ上に第一レーザー反射に対する二つの曲線と、ストリップ上の反射に対する二つの曲線を得るような方式で放射されること、及び各対の線の位置が対の二つの線を分離する距離として決定され、得られた情報が前記ストリップの傾斜を決定するために処理されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一つに記載の方法。
請求項１から１３のいずれか一つに記載の方法を実施するための測定ヘッドにおいて、それがレーザー源（７）と検出カメラ（８）を含み、それらは単一の保護ケーシング（６）内で隣接しておりかつそれらの軸が平行であることを特徴とする測定ヘッド。
レーザー（７）とカメラ（８）が水冷取り付け板上に配置されていること、及び保護ケーシングが光学窓を持ち、それに対向してケーシング内の空気を放出する開口が作られていることを特徴とする請求項１４に記載の測定ヘッド。