JP2016188826A - 温度計測装置、メッキ鋼板の加熱装置、メッキ鋼板のプレス装置、温度計測方法、メッキ鋼板の加熱方法、およびメッキ鋼板のプレス方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】温度計測装置4は、メッキ鋼板1から放射される放射光の光量を検出し、検出光量に応じた値を出力する検出手段43と、検出手段の出力値とメッキ鋼板の実際の温度との間の対応関係を記憶した記憶手段45と、出力値および対応関係に基づいてメッキ鋼板の温度を推定する推定手段44と、を備える。
【選択図】図2
Description
図1から図5を参照して、第1実施形態について説明する。本実施形態は、温度計測装置、メッキ鋼板の加熱装置、メッキ鋼板のプレス装置、温度計測方法、メッキ鋼板の加熱方法、およびメッキ鋼板のプレス方法に関する。図1は、本発明の第1実施形態に係るメッキ鋼板のプレス装置の概略構成図である。
図3の所定の対応関係に基づいてメッキ鋼板1の温度を推定した実施例について説明する。図4は、メッキ鋼板の加熱中における実際の温度に対する検出手段の出力値の推移を示す図、図5は、所定の対応関係に基づく補正後の温度の推移を示す図である。図4の出力値Trの推移は、メッキ鋼板1の表面に熱電対7を溶接し、検出手段43と同期させた状態で加熱装置5によりメッキ鋼板1を加熱し、加熱時における鋼板温度の真値(熱電対7で計測)に対する検出手段43の出力値Trの推移を記録したものである。実施例では、事前実験と異なり、実際の加熱工程においてメッキ鋼板1を加熱する際の温度上昇率でメッキ鋼板1の温度を上昇させた。
図6から図8を参照して、第2実施形態について説明する。第2実施形態については、上記第1実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。第2実施形態において、上記第1実施形態と異なる点は、検出手段43の検出値Trと実際の温度Tが1対1対応していない所定の対応関係にも対応可能な点である。図6は、第2実施形態に係る所定の対応関係を示す図である。図6に示す所定の対応関係では、検出手段43の出力値Trに対して実際の温度Tの候補が複数存在する領域がある。
(1)所定の対応関係から導出された関数Tr=f(T)が極値をとる実際の温度Tの値Ta,Tb,Tc…が導出される。
(2)導出された温度に基づいて、所定の対応関係を示す関数f(T)がTr=fa(T);(To<T<Ta)、Tr=fb(T);(Ta<T<Tb)、Tr=fc(T);(Tb<T<Tc)、…のように複数の温度領域に分割される。分割されたそれぞれの温度領域では、関数fa,fb,fc,…において、出力値Trと実際の温度Tは1対1対応する。
(3)分割された関数fa,fb,fc,…についてそれぞれ温度範囲を示す状態S(Sa,Sb,Sc,…)を定義し、第1の状態Sa→第2の状態Sb→第3の状態Sc→…となる状態遷移モデルと遷移条件を構築する。
図6の所定の対応関係に基づく状態遷移モデルを用いてメッキ鋼板1の温度を推定した実施例について説明する。図7は、第2実施形態のメッキ鋼板の加熱中における実際の温度に対する検出手段の出力値の推移を示す図、図8は、状態遷移モデルを用いた補正後の温度の推移を示す図である。図8に示すように、状態遷移モデルを用いた温度補正により、推定温度T’と実際の温度Tとの乖離量は、出力値Trと実際の温度Tとの乖離量と比較して低減している。出力値Trと実際の温度Tとの差分の標準偏差σは51.9[℃]、補正後の推定温度T’と実際の温度Tとの差分の標準偏差σは11.2[℃]であった。状態遷移モデルを用いることにより、高精度にメッキ鋼板1の温度を推定できることが確認された。
第3実施形態について説明する。第3実施形態については、上記第1実施形態および第2実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。第3実施形態において、上記各実施形態と異なる点は、パターンマッチングを用いてメッキ鋼板1の温度を推定する点である。本実施形態の推定手段44は、加熱開始からの検出手段43の出力値Trの軌跡と、所定の対応関係(例えば、図6に示す対応関係)の一部との一致度を評価し比較することにより、メッキ鋼板1の温度を推定する。
参考文献:内田誠一,”[特別講演]DPマッチング概説 〜基本と様々な拡張〜”,信学技報,PRMU2006−166,Dec.2006.
上記第1実施形態乃至第3実施形態の第1変形例について説明する。上記各実施形態では、所定の対応関係がメッキ鋼板1の実際の温度Tと出力値Trとの関係を示す物であったが、これには限定されない。所定の対応関係は、光量から温度が算出可能なパラメータとの対応関係であって、例えば、メッキ鋼板1の実際の温度Tとメッキ鋼板1の実際の放射率との対応関係であってもよい。この対応関係は、事前実験によって取得することが可能である。熱電対7により計測した実際の温度に対する放射率変動のパターンを事前実験により取得しておき、加熱時にこの変動パターンに基づいて検出手段43の出力値を補正してメッキ鋼板1の温度を推定し、加熱制御することが可能である。
上記第1実施形態乃至第3実施形態の第2変形例について説明する。検出手段43から取得した出力値Trを逐次補正することなく、目標到達温度T1に基づいて加熱終了を判定するようにしてもよい。例えば、加熱装置5は、メッキ鋼板1の加熱プロセスにおいて、出力値Trが目標到達温度T1に対応する値f(T1)に到達するまで加熱を行うようにしてもよい。加熱中のメッキ鋼板1の温度は必ずしも正確に求められないため温度履歴の合わせ込みは出来ないが、加熱途中において実際の温度Tと出力値Trが1対1対応していなくてもメッキ鋼板1の温度を最終的な目標温度に合わせ込むことができる。なお、この加熱制御では、所定の対応関係において目標到達温度T1と出力値Trが1対1対応していることが望ましい。また、目標到達温度T1に対応する放射率を推定して利用しても同様の補正が可能である。
1a 表面
1b 裏面
1c 放射温度計測箇所
2 メッキ鋼板の加熱装置
3 プレス加工手段
4 温度計測装置
41 集光部
42 光ファイバー
43 検出手段
44 推定手段
45 記憶手段
5 加熱装置
51a 第一電極
51b 第二電極
52 電源
53 温度制御部
6 制御装置
61 制御部
7 熱電対
8 データロガー
100 メッキ鋼板のプレス装置
T 実際の温度
Tr 出力値
Tra 第1の極値
Trb 第2の極値
Sa 第1の状態
Sb 第2の状態
Sc 第3の状態
Claims (12)
- メッキ鋼板から放射される放射光の光量を検出し、検出光量に応じた値を出力する検出手段と、
前記検出手段の出力値と前記メッキ鋼板の実際の温度との間の対応関係を記憶した記憶手段と、
前記出力値および前記対応関係に基づいて前記メッキ鋼板の温度を推定する推定手段と、
を備えたことを特徴とする温度計測装置。 - 前記推定手段は、前記出力値に対して前記実際の温度の候補が複数存在する場合、前記出力値の時系列データに基づいて前記メッキ鋼板の温度を推定する
ことを特徴とする請求項1に記載の温度計測装置。 - 前記記憶手段は、前記実際の温度に対する前記検出手段の出力特性を示すモデルパターンを記憶しており、
前記推定手段は、前記出力値の時系列データと前記モデルパターンとのマッチングを行って前記メッキ鋼板の温度を推定する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の温度計測装置。 - 前記記憶手段は、前記実際の温度に対する前記検出手段の出力特性を示す少なくとも1つの極値を有するモデルパターンを記憶しており、
前記推定手段は、前記検出手段から取得した前記出力値に基づいて、前記モデルパターンにおける前記極値を境界とする複数の領域から何れかの領域を選択し、選択した前記領域から前記メッキ鋼板の温度を推定する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の温度計測装置。 - 請求項1から4の何れか1項に記載の温度計測装置と、
前記メッキ鋼板を加熱する加熱装置と、
を備え、前記温度計測装置によって推定された温度に基づいて前記メッキ鋼板を所定温度まで加熱する
ことを特徴とするメッキ鋼板の加熱装置。 - 請求項5に記載のメッキ鋼板の加熱装置と、
前記メッキ鋼板の加熱装置によって前記所定温度まで加熱された前記メッキ鋼板をプレス加工するプレス加工手段と、
を備えることを特徴とするメッキ鋼板のプレス装置。 - メッキ鋼板から放射される放射光の光量を検出し、検出光量に応じた値を出力する検出手段から出力値を取得する検出工程と、
前記検出手段の出力値と前記メッキ鋼板の実際の温度との間の予め記憶している対応関係、および前記検出工程で取得した前記出力値に基づいて前記メッキ鋼板の温度を推定する推定工程と、
を含むことを特徴とする温度計測方法。 - 前記出力値に対して前記実際の温度の候補が複数存在する場合、前記推定工程において、前記検出工程で取得した前記出力値の時系列データに基づいて前記メッキ鋼板の温度を推定する
ことを特徴とする請求項7に記載の温度計測方法。 - 前記対応関係は、前記実際の温度に対する前記検出手段の出力特性を示すモデルパターンであり、
前記推定工程において、前記検出工程で取得した前記出力値の時系列データと前記モデルパターンとのマッチングを行って前記メッキ鋼板の温度を推定する
ことを特徴とする請求項7または8に記載の温度計測方法。 - 前記対応関係は、前記実際の温度に対する前記検出手段の出力特性を示す少なくとも1つの極値を有するモデルパターンであり、
前記推定工程において、前記検出工程で取得した前記出力値に基づいて、前記モデルパターンにおける前記極値を境界とする複数の領域から何れかの領域を選択し、選択した前記領域から前記メッキ鋼板の温度を推定する
ことを特徴とする請求項7または8に記載の温度計測方法。 - 請求項7から10の何れか1項に記載の温度計測方法と、
前記推定工程において推定された温度に基づいて前記メッキ鋼板を所定温度まで加熱する加熱工程と、
を含むことを特徴とするメッキ鋼板の加熱方法。 - 請求項11に記載のプレス鋼板の加熱方法と、
前記加熱工程において前記所定温度まで加熱された前記メッキ鋼板をプレス加工するプレス加工工程と、
を含むことを特徴とするメッキ鋼板のプレス方法。
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