JP2024010811A - Method and device for measuring movement speed of metal object - Google Patents

Method and device for measuring movement speed of metal object Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive and simple technique for measuring movement speed of a metal body without having to attach rollers and other incidental devices for measurement to line equipment itself.
SOLUTION: A method of measuring movement speed of a metal object being conveyed along a pass line P is provided, the method involving use of a camera 2 for capturing images of a surface 1a of a metal object being conveyed from a fixed position, and comprising deriving a displacement of a pattern 11 on the measurement target surface 1a between two captured images of the measurement target captured by the camera 2, and deriving the movement speed of the measurement target from the displacement and an elapsed time period between two captured images.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は、鋼板や鋼管などの搬送される金属体の移動速度を測定する技術に関する。本発明は、例えば、熱延鋼板圧延ラインや冷延鋼板圧延ライン、鋼管製造ラインなどの鋼板製造ラインにおける鋼板の搬送時の移動速度(搬送速度)の測定に好適な技術である。 The present invention relates to a technique for measuring the moving speed of a transported metal object such as a steel plate or a steel pipe. The present invention is a technique suitable for measuring the moving speed (conveying speed) during conveyance of a steel plate in a steel plate production line such as a hot-rolled steel plate rolling line, a cold-rolled steel plate rolling line, a steel pipe production line, etc., for example.

従来の鋼板の速度測定方法としては、例えば、特許文献1~3に記載の方法がある。
特許文献1には、製造ラインに設置された鋼板と接触するロールにおけるロールモーターの回転パルスを用いて鋼板速度を算出する方法が記載されている。
Conventional methods for measuring the speed of steel plates include, for example, the methods described in Patent Documents 1 to 3.
Patent Document 1 describes a method of calculating the speed of a steel plate using rotation pulses of a roll motor in a roll that comes into contact with a steel plate installed on a production line.

また、特許文献2には、非接触型の鋼板速度測定方法が記載されている。その測定方法は、レーザー光を鋼板表面に照射し、ドップラー効果による反射光周波数の速度変化を利用する方法である。 Further, Patent Document 2 describes a non-contact steel plate speed measuring method. The measurement method is to irradiate the surface of the steel plate with laser light and utilize the speed change of the reflected light frequency due to the Doppler effect.

また、特許文献3には、鋼板以外の速度測定方法として、カメラを用いた速度算出方法がある。その方法は、被測定物にマーキングを施し、撮像した画像上のマーク間隔と実際のマーク間隔との関係から、被測定物の移動速度を算出する方法である。 Further, Patent Document 3 describes a speed calculation method using a camera as a speed measurement method other than a steel plate. The method is to mark the object to be measured and calculate the moving speed of the object from the relationship between the mark interval on the captured image and the actual mark interval.

特開昭51-032658公報Japanese Patent Application Publication No. 51-032658 特開平5-123749公報Japanese Patent Application Publication No. 5-123749 特開2001-108695公報Japanese Patent Application Publication No. 2001-108695

しかし、ロールモーターの回転パルスによる鋼板速度の測定方法では、測定対象の製造設備に対し、測定用のロールやその他付帯する装置を大規模改造にて設置する必要がある。このため、ライン(製造設備)によっては、容易には測定装置の設置ができないという問題点があった。 However, in the method of measuring the speed of a steel plate using rotational pulses of a roll motor, it is necessary to install a measuring roll and other incidental equipment on a large scale in the manufacturing equipment to be measured. For this reason, there is a problem in that the measuring device cannot be easily installed on some lines (manufacturing equipment).

また、ドップラー効果を利用したレーザー光を用いる鋼板速度の測定方法では、非接触で測定するため、測定装置を測定対象ラインに後付け可能である。しかし、この測定方法は、導入費用が高価である。また、この測定方法は、圧延ライン環境からの影響を防止するために、エアパージ装置といった付帯品の設置の必要性や、設置位置の制約がある。すなわち、この測定方法は、費用と簡便性について問題があった。 Furthermore, in the method of measuring the speed of a steel plate using a laser beam utilizing the Doppler effect, since the measurement is performed without contact, the measuring device can be retrofitted to the line to be measured. However, this measurement method is expensive to introduce. Furthermore, this measurement method requires the installation of accessories such as an air purge device in order to prevent influences from the rolling line environment, and there are restrictions on the installation position. That is, this measurement method has problems with cost and simplicity.

また、特許文献3のような測定方法は、測定対象に目印としてマーキングを施す必要があり、マーキング装置等の付帯設備の導入も必要となる。 Furthermore, the measurement method as disclosed in Patent Document 3 requires marking the object to be measured as a mark, and also requires the introduction of incidental equipment such as a marking device.

本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、ライン設備自体に測定のためのロールその他の付帯する装置を取り付けることなく、安価で簡便な金属体の移動速度を測定する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made with attention to the above points, and is an inexpensive and simple technique for measuring the moving speed of a metal object without installing rolls or other incidental devices for measurement on the line equipment itself. The purpose is to provide

課題解決のために、本発明の一態様は、パスラインに沿って搬送される金属体の移動速度を測定する方法であって、定位置で、搬送される金属体の表面を撮像するカメラを有し、上記カメラが撮像した2つの撮像画像間における、上記金属体表面の模様の移動量を算出し、その移動量と、上記2つの撮像画像の撮像時間間隔とから、上記金属体の移動速度を算出する、ことを要旨とする。 In order to solve the problem, one aspect of the present invention is a method for measuring the moving speed of a metal body being conveyed along a path line, the method comprising using a camera that images the surface of the metal body being conveyed at a fixed position. calculate the amount of movement of the pattern on the surface of the metal object between the two images taken by the camera, and calculate the movement of the metal object from the amount of movement and the imaging time interval of the two images. The gist is to calculate the speed.

本発明の態様によれば、搬送される金属体表面を非接触で撮像した2つの撮像画像に帯する画像処理で金属体の移動速度を算出する。この結果、本発明の態様によれば、ライン設備自体に測定のためのロールやその他付帯する装置を取り付ける必要がない。そして、本発明の態様によれば、安価で簡便な金属体の移動速度を測定する技術を提供するが可能となる。 According to the aspect of the present invention, the moving speed of the metal object is calculated by image processing of two captured images of the surface of the metal object being transported in a non-contact manner. As a result, according to the aspect of the present invention, there is no need to attach rolls or other incidental devices for measurement to the line equipment itself. According to the aspect of the present invention, it is possible to provide an inexpensive and simple technique for measuring the moving speed of a metal body.

本発明に基づく実施形態に係る移動速度測定装置を説明するための模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a moving speed measuring device according to an embodiment of the present invention. 本発明に基づく実施形態に係る速度演算部の構成を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of a speed calculation section according to an embodiment based on the present invention. 画像領域などの領域を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating areas such as image areas. 画像処理による移動量の算出方法を説明する模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method of calculating a movement amount by image processing. 実施例の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of an Example.

次に、本発明に基づく実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態では、金属体として鋼板を例に挙げて説明する。また本実施形態では、鋼板圧延ラインにおける、圧延される鋼板の搬送速度(移動速度)を測定する場合を例に挙げて説明する。搬送速度を測定する箇所は、圧延前でも圧延中でも圧延後でも構わない。
なお、鋼板その他の金属板は、その表面全面に金属特有の地合い模様を有する。また、表面処理が施されている場合も、表面処理による地合い模様が形成されている。
Next, embodiments based on the present invention will be described with reference to the drawings.
This embodiment will be described using a steel plate as an example of the metal body. Further, in this embodiment, a case will be described using as an example a case where the conveyance speed (moving speed) of a steel plate to be rolled is measured in a steel plate rolling line. The conveying speed may be measured before rolling, during rolling, or after rolling.
Note that steel plates and other metal plates have texture patterns unique to metals over their entire surface. Furthermore, even when surface treatment is applied, a texture pattern is formed due to the surface treatment.

また、以下の説明では、冷延鋼板圧延ラインを想定して説明するが、適用するラインは、熱延鋼板圧延ラインや表面処理ラインなどでも構わない。また、対象とする金属体は、平板状の鋼板に限定されず、鋼管や形鋼などの金属体であって構わない。予め設定したパスラインに沿って搬送される金属体であり、所定の面を有する物体であれば、本発明は適用可能である。 Further, in the following description, a cold-rolled steel plate rolling line will be assumed, but the applied line may be a hot-rolled steel plate rolling line, a surface treatment line, or the like. Further, the target metal body is not limited to a flat steel plate, but may be a metal body such as a steel pipe or a shaped steel. The present invention is applicable to any object that is a metal object that is transported along a preset path line and has a predetermined surface.

(構成)
本実施形態では、図1に示すように、鋼板1が、パスラインPに沿って搬送されるとする。図1では、鋼板1(金属帯)が右から左に向けて移動する場合である。
本実施形態の移動速度測定装置は、図1に示すように、カメラ2、ストロボ光源3、ストロボ装置5、同期制御部6、及び速度演算部8を備える。
(composition)
In this embodiment, it is assumed that the steel plate 1 is conveyed along a pass line P, as shown in FIG. In FIG. 1, the steel plate 1 (metal band) moves from right to left.
The moving speed measuring device of this embodiment includes a camera 2, a strobe light source 3, a strobe device 5, a synchronization control section 6, and a speed calculation section 8, as shown in FIG.

<カメラ2>
カメラ2は、搬送される鋼板1の表面1a(図1では上面)を撮像する。本実施形態では、カメラ2は、同期制御部6から同期信号が入力される度に撮像を行う。すなわち、カメラ2は、予め設定されたサンプリング周期で鋼板1の表面1aを撮像する。図1中、符号9は、カメラ2を支持する固定アームを、符号10は雲台を示す。
<Camera 2>
The camera 2 images the surface 1a (the top surface in FIG. 1) of the steel plate 1 being transported. In this embodiment, the camera 2 captures an image every time a synchronization signal is input from the synchronization control unit 6. That is, the camera 2 images the surface 1a of the steel plate 1 at a preset sampling period. In FIG. 1, the reference numeral 9 indicates a fixed arm that supports the camera 2, and the reference numeral 10 indicates a pan head.

本実施形態では、カメラ2の撮像軸は、搬送される鋼板1の表面1aに対し垂直方向(本実施形態では鉛直方向)を向いている。撮像範囲を多くするために、カメラ2の撮像軸は、上記垂直方向に対し搬送方向へ傾いていてもよい。撮像軸を傾けた場合、画像を射影変換することで、撮像画像を標準化(真上から見た画像)とすればよい。 In this embodiment, the imaging axis of the camera 2 is oriented in a direction perpendicular to the surface 1a of the steel plate 1 being conveyed (vertical direction in this embodiment). In order to increase the imaging range, the imaging axis of the camera 2 may be inclined toward the transport direction with respect to the above-mentioned vertical direction. When the imaging axis is tilted, the captured image may be standardized (an image viewed from directly above) by projective transformation of the image.

<ストロボ光源3>
ストロボ光源3は、撮像領域中の鋼板1の表面1aに向けて発光可能に設置される。図1中、符号4は、ストロボ光源3を支持する三脚を示す。ストロボ光源3は、ストロボ装置5からの信号によって、カメラ2の撮像と同期をとって発光可能となっている。
<Strobe light source 3>
The strobe light source 3 is installed so that it can emit light toward the surface 1a of the steel plate 1 in the imaging area. In FIG. 1, reference numeral 4 indicates a tripod that supports the strobe light source 3. The strobe light source 3 is capable of emitting light in synchronization with the imaging by the camera 2 in response to a signal from the strobe device 5.

<同期制御部6>
同期制御部6は、所定サンプリングで、カメラ2及びストロボ装置5に同期をとって、信号を送る処理を実行する。
<Synchronization control unit 6>
The synchronization control unit 6 synchronizes and sends signals to the camera 2 and the strobe device 5 at predetermined sampling.

同期制御部6は、例えば図1に示すように、ファンクションジェネレータ6Aと信号変換回路6Bとを備える。 For example, as shown in FIG. 1, the synchronization control section 6 includes a function generator 6A and a signal conversion circuit 6B.

ファンクションジェネレータ6Aは、トリガー信号を生成する。信号変換回路6Bは、トリガー信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号をストロボ装置5及びカメラ2に出力する。ファンクションジェネレータ6Aは、パーソナルコンピューター7に有線で接続される。 Function generator 6A generates a trigger signal. The signal conversion circuit 6B converts the trigger signal (analog signal) into a digital signal and outputs the converted digital signal to the strobe device 5 and camera 2. Function generator 6A is connected to personal computer 7 by wire.

そして、トリガー信号がΔT秒間隔で生成され、ファンクションジェネレータ6Aから生成したトリガー信号によって、ストロボ発光とカメラ2での撮像が同時に実施される。これによって、ΔT秒間隔で撮像が実施され、撮像された撮像画像はパーソナルコンピューター7へ転送される。 Then, a trigger signal is generated at intervals of ΔT seconds, and strobe light emission and imaging by the camera 2 are simultaneously performed by the trigger signal generated from the function generator 6A. As a result, imaging is performed at intervals of ΔT seconds, and the captured images are transferred to the personal computer 7.

<速度演算部8>
速度演算部8は、パーソナルコンピューター7で実行されるプログラムとして構成される。パーソナルコンピューター7は、画像処理機能を備える。
速度演算部8は、図2に示すように、画像取得部8A、画像処理部8B、及び速度算出部8Cを備える。
<Speed calculation section 8>
The speed calculation section 8 is configured as a program executed by the personal computer 7. The personal computer 7 has an image processing function.
As shown in FIG. 2, the speed calculation section 8 includes an image acquisition section 8A, an image processing section 8B, and a speed calculation section 8C.

[画像取得部8A]
画像取得部8Aは、カメラ2が撮像した撮像画像を所定サンプリング周期で取得する。
[Image acquisition unit 8A]
The image acquisition unit 8A acquires images captured by the camera 2 at a predetermined sampling period.

ここで、カメラ2が撮像する撮像領域は、例えば、鋼板1の幅方向全体の領域を含み、図3に示すように、搬送方向(パスラインP)に沿って所定長さまで鋼板1が入るように設定する。若しくは、撮像領域の搬送方向の長さに応じて、サンプリング周期を設定する。 Here, the imaging area captured by the camera 2 includes, for example, the entire area in the width direction of the steel plate 1, and as shown in FIG. Set to . Alternatively, the sampling period may be set depending on the length of the imaging area in the transport direction.

例えば、撮像領域の搬送方向の長さを、相対的に、鋼板1の搬送速度の想定される上限値に、サンプリング時間を掛けた値以上に設定する。例えば、鋼板1の搬送速度の想定される上限値に、サンプリング時間の2倍を掛けた値に設定する。
このように設定することで、一の撮像画像での鋼板1上流側の半分が、次の撮像画像に確実に存在させることができる。
For example, the length of the imaging region in the conveyance direction is relatively set to be equal to or greater than the value obtained by multiplying the assumed upper limit value of the conveyance speed of the steel plate 1 by the sampling time. For example, it is set to a value obtained by multiplying the assumed upper limit value of the conveyance speed of the steel plate 1 by twice the sampling time.
By setting in this way, the upstream half of the steel plate 1 in one captured image can be reliably present in the next captured image.

また、取得した撮像画像について、エッジ強調処理などを実行して、鋼板1の領域(鋼板領域ARA2)の切り取り処理(画像処理)を実行する。この処理は、画像処理部8Bでも構わない。鋼板領域ARA2は、鋼板領域ARA2の中心と画像領域ARA1の中心とが一致するように設定され、図3に示すように、長辺がパスラインPと平行な矩形の領域とする。以降、この鋼板領域ARA2を基準に、処理を実行する。この鋼板領域ARA2に鋼板1の幅方向外方を含んでいても良いし、鋼板領域ARA2は、鋼板1の幅方向端部よりも内側に設定しても良い。つまり、鋼板領域ARA2の幅方向の寸法は、鋼板1の幅よりも広くても狭くても構わない。 Furthermore, edge enhancement processing and the like are performed on the acquired captured image, and cutting processing (image processing) of the area of the steel plate 1 (steel plate area ARA2) is executed. This processing may be performed by the image processing section 8B. The steel plate area ARA2 is set so that the center of the steel plate area ARA2 and the center of the image area ARA1 coincide with each other, and is a rectangular area whose long sides are parallel to the pass line P, as shown in FIG. Thereafter, processing is performed based on this steel plate area ARA2. This steel plate area ARA2 may include the outside of the steel plate 1 in the width direction, or the steel plate area ARA2 may be set inside the widthwise ends of the steel plate 1. That is, the widthwise dimension of the steel plate area ARA2 may be wider or narrower than the width of the steel plate 1.

また、撮像画像は、シェーディング補正による輝度むら除去と輝度強調処理を実施することにより、鋼板地合い模様を識別容易となるようにしている。また、ストロボ撮影も鋼板地合い模様を識別容易とするために実行している。 In addition, the captured image is subjected to brightness unevenness removal through shading correction and brightness enhancement processing, so that the steel plate texture pattern can be easily identified. In addition, strobe photography was also carried out to make it easier to identify the texture pattern of the steel plate.

[画像処理部8B]
画像処理部8Bは、画像取得部8Aが取得した撮像時刻の異なる2つの撮像画像について画像処理を行う。具体的には、画像処理部8Bは、デジタル画像相関法によって、上記2つの撮像画像間における、測定対象表面1aの模様の移動量を算出する。2つの撮像画像は、時刻が先の1の撮像画像(第1撮像画像)と、その次に画像取得部8Aが取得したΔT秒後の撮像画像(第2撮像画像)とである。
[Image processing unit 8B]
The image processing section 8B performs image processing on two captured images obtained by the image acquisition section 8A and taken at different imaging times. Specifically, the image processing unit 8B calculates the amount of movement of the pattern on the measurement target surface 1a between the two captured images using a digital image correlation method. The two captured images are the first captured image (first captured image) and the next captured image ΔT seconds later (second captured image) acquired by the image acquisition unit 8A.

この処理を、画像処理部8Bは繰り返し実行する。例えば、上記の第2撮像画像を第1撮像画像として次の画像処理を繰り返す。又は、例えば、連続して取得する2つの撮像画像毎に組を構成して、組毎に上記の画像処理を実行する。 The image processing unit 8B repeatedly executes this process. For example, the following image processing is repeated using the second captured image as the first captured image. Alternatively, for example, a set is formed for every two captured images that are consecutively acquired, and the above image processing is executed for each set.

画像処理部8Bにおける、移動量に算出方法例について説明する。
本実施形態では、鋼板1に固有の地合い模様を検出し、移動量を算出するとする。
An example of a method for calculating the amount of movement in the image processing unit 8B will be described.
In this embodiment, it is assumed that a texture pattern unique to the steel plate 1 is detected and the amount of movement is calculated.

予め、鋼板領域ARA2中の所定の位置(予め設定した位置)に対し、テンプレート領域ARA3を設定しておく(図3参照)。テンプレート領域ARA3は、鋼板領域ARA2の幅方向中央部に設定することが好ましい。また、テンプレート領域ARA3の大きさは、他の地合い模様と区別可能な模様を取得可能な大きさとする。
なお、鋼板領域ARA2を設定せずに、画像領域ARA1に対し直接テンプレート領域ARA3を設定しても良い。
A template area ARA3 is set in advance at a predetermined position (a preset position) in the steel plate area ARA2 (see FIG. 3). It is preferable that the template area ARA3 is set at the center in the width direction of the steel plate area ARA2. Further, the size of the template area ARA3 is set so that a pattern that can be distinguished from other texture patterns can be obtained.
Note that the template area ARA3 may be directly set in the image area ARA1 without setting the steel plate area ARA2.

そして、画像処理部8Bは、図4(a)のように、第1撮像画像の画像領域ARA1からテンプレート領域ARA3に位置する、地合い模様11(鋼板1の模様パターン)を取得する。 Then, the image processing unit 8B acquires the texture pattern 11 (pattern of the steel plate 1) located in the template area ARA3 from the image area ARA1 of the first captured image, as shown in FIG. 4(a).

次に、画像処理部8Bは、デジタル画像相関法によって、第2撮像画像の鋼板領域ARA2における、取得した鋼板1の模様パターンの領域が位置する領域を相関領域ARA3-1と認識する(図4(b)参照)。そして鋼板領域ARA2における、テンプレート領域ARA3から相関領域ARA3-1までのパスラインPに沿った移動量を、移動画素量として算出し、1画素当りの移動量に基づき鋼板1の移動量を求める。
なお、相関領域ARA3-1の抽出は、画像領域ARA1全域に行う必要がなく、少なくとも鋼板領域ARA2内だけに実行すれば良い。また、パスラインPの沿った移動の際の鋼板幅方向への揺動量(蛇行量)が所定範囲内に収まるようであれば、その所定範囲の安全代分だけテンプレート領域ARA3よりも幅が広い領域を、鋼板領域ARA2の幅に設定してもよい。この場合、鋼板1の幅よりも鋼板領域ARA2の幅が狭く設定される。
Next, the image processing unit 8B uses the digital image correlation method to recognize, in the steel plate area ARA2 of the second captured image, the area where the area of the acquired pattern of the steel plate 1 is located as the correlation area ARA3-1 (FIG. (see (b)). Then, the amount of movement along the path line P from the template area ARA3 to the correlation area ARA3-1 in the steel plate area ARA2 is calculated as the amount of moving pixels, and the amount of movement of the steel plate 1 is determined based on the amount of movement per pixel.
Note that the extraction of the correlation area ARA3-1 does not need to be performed over the entire image area ARA1, and may be performed at least only within the steel plate area ARA2. In addition, if the amount of swinging (meandering amount) in the width direction of the steel plate when moving along the pass line P is within a predetermined range, the width is wider than the template area ARA3 by the safety margin of the predetermined range. The area may be set to the width of the steel plate area ARA2. In this case, the width of the steel plate area ARA2 is set narrower than the width of the steel plate 1.

[速度算出部8C]
速度算出部8Cは、画像処理部8Bが算出した移動量と、上記2つの撮像画像の撮像時間間隔ΔTとから、測定対象の移動速度を算出する。速度算出部8Cは、具体的には、移動量をΔTで除すことで、移動速度(=移動量/ΔT)を算出する。
[Speed calculation unit 8C]
The speed calculation unit 8C calculates the moving speed of the measurement target from the movement amount calculated by the image processing unit 8B and the imaging time interval ΔT of the two captured images. Specifically, the speed calculating unit 8C calculates the moving speed (=moving amount/ΔT) by dividing the moving amount by ΔT.

(動作その他)
本実施形態によれば、鋼板1の移動速度(搬送速度)を測定するために、搬送設備(ライン)自体に付帯設備を設置する必要が無い。本実施形態では、搬送速度を測定するための情報として、カメラ2が非接触で撮像する撮像画像を用いる。
(Other operations)
According to the present embodiment, in order to measure the moving speed (transport speed) of the steel plate 1, there is no need to install ancillary equipment on the transport equipment (line) itself. In this embodiment, a captured image captured by the camera 2 in a non-contact manner is used as information for measuring the conveyance speed.

本実施形態では、撮像画像中の鋼板地合い模様11を識別容易とするために、ストロボ撮影としているが、ストロボ光源3が無くても良い。また、ストロボ光源3は、カメラ2が有していてもよい。ただし、ストロボによる発光を行った方が、鋼板1の表面1aの地合い模様11が明瞭となり、より測定精度が向上する。 In this embodiment, in order to easily identify the steel plate texture pattern 11 in the captured image, strobe photography is used, but the strobe light source 3 may not be used. Furthermore, the camera 2 may include the strobe light source 3. However, when light is emitted by a strobe, the texture pattern 11 on the surface 1a of the steel plate 1 becomes clearer, and the measurement accuracy is further improved.

このように、本実施形態では、製造ライン上に設置可能なカメラ2と、ストロボ光源3による光学機器構成を非接触でライン近傍に設置するだけである。この結果、本実施形態の装置は、容易に設置可能であり、簡便に鋼板1速度の測定ができる。 In this way, in this embodiment, the optical equipment configuration including the camera 2 and the strobe light source 3, which can be installed on the production line, is simply installed near the line in a non-contact manner. As a result, the device of this embodiment can be easily installed and can easily measure the speed of one steel plate.

そして、本実施形態では、時刻をずらして取得した2組の撮像画像中の鋼板1の表面1aの地合い模様11の移動量を画像処理で演算するため、予めマーキング処理を実行する必要がない。またこのとき、撮像画像中の領域に対し、予めテンプレート領域ARA3を設定しておくことで、地合い模様11の選定、及び移動後の地合い模様11の位置の認識処理が容易となる。 In the present embodiment, the amount of movement of the texture pattern 11 on the surface 1a of the steel plate 1 in the two sets of captured images acquired at different times is calculated by image processing, so there is no need to perform marking processing in advance. Further, at this time, by setting the template area ARA3 in advance for the area in the captured image, it becomes easy to select the texture pattern 11 and to recognize the position of the texture pattern 11 after movement.

このように、本実施形態では、撮像画像中に含まれる測定対象物固有の模様11を捉え、撮像画像間で測定対象物にみられる模様11の移動量を演算することにより、対象物の速度を算出する。 In this way, in this embodiment, the speed of the object is determined by capturing the pattern 11 unique to the measurement object included in the captured image and calculating the amount of movement of the pattern 11 seen on the measurement object between the captured images. Calculate.

以上のように、本実施形態によれば、搬送される金属体表面1aを撮像した2つの撮像画像の画像処理で金属体の移動速度を算出する。この結果、本実施形態によれば、ライン設備自体に測定のためのロールやその他付帯する装置を取り付ける必要がない。そして、本実施形態によれば、安価で簡便な金属体の移動速度を測定する技術を提供するが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the moving speed of the metal body is calculated by image processing of two captured images of the surface 1a of the metal body being transported. As a result, according to this embodiment, there is no need to attach rolls for measurement or other incidental devices to the line equipment itself. According to this embodiment, it is possible to provide an inexpensive and simple technique for measuring the moving speed of a metal body.

(その他)
本開示は、次の構成も取り得る。
(1)パスラインに沿って搬送される金属体の移動速度を測定する方法であって、
定位置で、搬送される金属体の表面を撮像するカメラを有し、
上記カメラが撮像した2つの撮像画像間における、上記金属体表面の模様の移動量を算出し、その移動量と、上記2つの撮像画像の撮像時間間隔とから、上記金属体の移動速度を算出する。
(2)上記2つの撮像画像に基づく移動量の算出は、デジタル画像相関法によって実行する。
(3)上記模様は、上記金属体表面に有する金属体固有の模様とする。
(4)上記2つの撮像画像のうちの、時刻が先の撮像画像の画像領域に予め設定されたテンプレート領域ARA3に存在する画像を上記模様とし、画像処理によって、その模様の模様パターンと同じ画像の領域を、時刻が後の撮像画像の画像領域から抽出することとで、上記移動量を算出する。
(5)所定サンプリング周期で撮像画像を取得して、上記移動速度の算出を連続して実行する。
(6)パスラインに沿って搬送される金属体の移動速度測定装置であって
搬送される金属体の表面を撮像するカメラと、
上記カメラが撮像した撮像画像を取得する画像取得部と、
上記画像取得部が取得した撮像時刻の異なる2つの撮像画像について、デジタル画像相関法によって画像処理を行い、上記2つの撮像画像間における、金属体表面の模様の移動量を算出する画像処理部と、
上記画像処理部が算出した移動量と、上記2つの撮像画像の撮像時間間隔とから、測定対象の移動速度を算出する速度算出部と、を備える。
(7)上記カメラの撮像位置に光を発光するストロボ光源と、
上記カメラの撮像に同期をとって、上記ストロボ光源を起動する同期制御部と、を備える。
(8)上記模様は、上記金属体表面に有する金属体固有の模様である。
(others)
The present disclosure can also take the following configuration.
(1) A method for measuring the moving speed of a metal object conveyed along a pass line, the method comprising:
It has a camera that images the surface of the metal object being transported at a fixed position,
The amount of movement of the pattern on the surface of the metal object between the two images taken by the camera is calculated, and the speed of movement of the metal object is calculated from the amount of movement and the imaging time interval of the two images. do.
(2) The calculation of the amount of movement based on the two captured images is performed by a digital image correlation method.
(3) The above pattern is a pattern unique to the metal body that is present on the surface of the metal body.
(4) Of the above two captured images, the image existing in the template area ARA3 preset in the image area of the captured image with the earlier time is set as the above pattern, and image processing is performed to create an image that is the same as the pattern pattern of the pattern. The amount of movement is calculated by extracting the area from the image area of the captured image taken at a later time.
(5) Captured images are acquired at a predetermined sampling period, and the calculation of the moving speed is continuously performed.
(6) A moving speed measuring device for a metal body being conveyed along a path line, comprising a camera that images the surface of the metal body being conveyed;
an image acquisition unit that acquires an image taken by the camera;
an image processing unit that performs image processing using a digital image correlation method on two captured images acquired by the image acquisition unit at different imaging times, and calculates the amount of movement of the pattern on the surface of the metal body between the two captured images; ,
A speed calculating section that calculates the moving speed of the measurement target from the moving amount calculated by the image processing section and the imaging time interval of the two captured images.
(7) a strobe light source that emits light at the imaging position of the camera;
A synchronization control unit that activates the strobe light source in synchronization with imaging by the camera.
(8) The above-mentioned pattern is a pattern unique to the metal body, which is formed on the surface of the metal body.

次に、本実施形態に基づく実施例について説明する。
本実施例は、図1に示すような、冷延鋼板圧延ラインに適用し、図1に示すような装置構成で速読の測定を行った。
Next, an example based on this embodiment will be described.
This example was applied to a cold-rolled steel plate rolling line as shown in FIG. 1, and fast reading measurements were performed using the apparatus configuration as shown in FIG.

具体的には、冷延鋼板圧延ラインにおいて、カメラ2をライン上の鋼板1からの高さが1250mmの位置に固定アーム9を設け、その固定アーム9に自由雲台10よってカメラ2を定位置に固定した。また、ストロボ光源3をライン横側に三脚4にて設置した。ストロボ光源3は、カメラ2よりもライン後方に400mm、鋼板1からの高さが1250mmの位置となるように設置した。また、カメラ2の撮像軸とストロボ光源3の発光軸との角度が60°となるように設置した。これによって、カメラ2及びストロボ光源3ともに、簡便に設置された。 Specifically, on a cold-rolled steel plate rolling line, a fixed arm 9 is provided to position the camera 2 at a height of 1250 mm from the steel plate 1 on the line, and a free pan head 10 is used to set the camera 2 at a fixed position on the fixed arm 9. Fixed. Further, a strobe light source 3 was installed on a tripod 4 on the side of the line. The strobe light source 3 was installed at a position 400 mm behind the camera 2 on the line and at a height of 1250 mm from the steel plate 1. Further, the camera was installed so that the angle between the imaging axis of the camera 2 and the light emitting axis of the strobe light source 3 was 60°. With this, both the camera 2 and the strobe light source 3 can be easily installed.

このように、ライン周りの設置は、カメラ2とストロボ光源3の設置と各装置の配線を実施するだけで済む。このため、装置は、6時間程度の操業停止で設置可能となった。
設置後のカメラ2の調整としては、絞り調整による光量調整を行った。また、ストロボ発光の調整として、照射方向の微調整を行った。これらの調整も最小限で済むため、簡便な測定手法となる。
In this way, installation around the line only requires installing the camera 2 and strobe light source 3 and wiring each device. As a result, the equipment can be installed with approximately 6 hours of shutdown.
After installation, the camera 2 was adjusted by adjusting the amount of light by adjusting the aperture. Additionally, as part of the strobe light emission adjustment, we made fine adjustments to the irradiation direction. Since these adjustments are also minimal, it is a simple measurement method.

他の計測方法(比較例)として、比較的に取付けの際の設備改造が容易なドップラー板速計を採用した。この比較例と本実施例を比較すると、本実施例は、比較例のコストの1/3で導入可能であった。 As another measurement method (comparative example), we adopted a Doppler plate speed meter, which is relatively easy to modify during installation. Comparing this comparative example and the present example, the present example could be introduced at 1/3 of the cost of the comparative example.

また、ストロボ発光及びカメラ2撮像周期を100Hz(1秒に100回)とし、前後画像間での相関演算をソフトウェアにて実施するため、画像処理部8Bでの演算周期を50Hzとした。この場合、測定により0.02秒間隔の速度データが得られた。 Further, the strobe light emission and camera 2 imaging cycle was set to 100 Hz (100 times per second), and the calculation cycle in the image processing unit 8B was set to 50 Hz to perform correlation calculation between the previous and previous images using software. In this case, the measurements provided velocity data at 0.02 second intervals.

このとき、ストロボ発光及びカメラ2撮像周期は、撮像画像と測定対象(鋼板1)の最高速度を基に決定した。撮像画像中のテンプレート領域ARA3にあった鋼板地合い模様11がΔT秒後に撮像画像内に収まるような周期であればよい。 At this time, the strobe light emission and the imaging period of the camera 2 were determined based on the captured image and the maximum speed of the measurement object (steel plate 1). It is sufficient if the cycle is such that the steel plate texture pattern 11 located in the template area ARA3 in the captured image falls within the captured image after ΔT seconds.

図5は、本発明を実施した際に測定した速度精度を検証するために、既設速度計速度(比較例)と比較したグラフである。なお、既設速度計速度は、ロールモーターの回転パルスにより速度測定を実行した。 FIG. 5 is a graph comparing the speed of an existing speedometer (comparative example) in order to verify the speed accuracy measured when implementing the present invention. The speed of the existing speedometer was measured using the rotation pulse of the roll motor.

図5のグラフは、鋼板1の搬送速度が定常状態となった速度域における、既設の形状計ロール速度をプロットした。また、測定により得られた速度が定常状態となった速度域の0.02秒間隔の速度データに対して前50データによるメジアンフィルタ処理を実施した。すなわち、処理後のデータを0.2秒間隔でサンプリングし、前後3点の移動平均を算出し、算出後のデータを1秒間隔でサンプリングした値をプロットした。 The graph in FIG. 5 plots the existing shape meter roll speed in the speed range where the conveyance speed of the steel plate 1 is in a steady state. In addition, median filter processing using the previous 50 data was performed on the velocity data at 0.02 second intervals in the velocity range where the velocity obtained by measurement was in a steady state. That is, the processed data was sampled at 0.2 second intervals, a moving average of three points before and after was calculated, and the values obtained by sampling the calculated data at 1 second intervals were plotted.

両者の平均値の差は0.04%であった。これから、本実施例での測定は、従来のロールモーターの回転パルスによる速度測定結果と同程度の精度となる良好な結果が得られた。 The difference between the two average values was 0.04%. From this, it can be seen that the measurement in this example achieved good results with accuracy comparable to speed measurement results using rotation pulses of a conventional roll motor.

1 鋼板(金属体)
1a 表面
2 カメラ
3 ストロボ光源
5 ストロボ装置
6 同期制御部
7 パーソナルコンピューター
8 速度演算部
8A 画像取得部
8B 画像処理部
8C 速度算出部
11 地合い模様
ARA1 画像領域
ARA2 鋼板領域
ARA3 テンプレート領域
P パスライン
1 Steel plate (metal body)
1a Surface 2 Camera 3 Strobe light source 5 Strobe device 6 Synchronization control unit 7 Personal computer 8 Speed calculation unit 8A Image acquisition unit 8B Image processing unit 8C Speed calculation unit 11 Texture pattern ARA1 Image area ARA2 Steel plate area ARA3 Template area P Pass line

Claims (8)

パスラインに沿って搬送される金属体の移動速度を測定する方法であって、
定位置で、搬送される金属体の表面を撮像するカメラを有し、
上記カメラが撮像した2つの撮像画像間における、上記金属体表面の模様の移動量を算出し、その移動量と、上記2つの撮像画像の撮像時間間隔とから、上記金属体の移動速度を算出する、
ことを特徴とする金属体の移動速度測定方法。
A method for measuring the moving speed of a metal object conveyed along a path line, the method comprising:
It has a camera that images the surface of the metal object being transported at a fixed position,
The amount of movement of the pattern on the surface of the metal object between the two images taken by the camera is calculated, and the speed of movement of the metal object is calculated from the amount of movement and the imaging time interval of the two images. do,
A method for measuring the moving speed of a metal object, characterized in that:
上記2つの撮像画像に基づく移動量の算出は、デジタル画像相関法によって実行する、
ことを特徴とする請求項1に記載した金属体の移動速度測定方法。
The calculation of the amount of movement based on the two captured images is performed by a digital image correlation method.
The method for measuring the moving speed of a metal body according to claim 1.
上記模様は、上記金属体表面に有する金属体固有の模様とする、
ことを特徴とする請求項1に記載した金属体の移動速度測定方法。
The pattern is a pattern unique to the metal body on the surface of the metal body,
The method for measuring the moving speed of a metal body according to claim 1.
上記2つの撮像画像のうちの、時刻が先の撮像画像の画像領域に予め設定されたテンプレート領域に存在する画像を上記模様とし、画像処理によって、その模様の模様パターンと同じ画像の領域を、時刻が後の撮像画像の画像領域から抽出することとで、上記移動量を算出する、
ことを特徴とする請求項3に記載した金属体の移動速度測定方法。
Of the above two captured images, an image existing in a template area preset in the image area of the captured image with the earlier time is used as the above pattern, and by image processing, an area of the image that is the same as the pattern pattern of the pattern is created. Calculating the amount of movement by extracting from the image area of the captured image at a later time;
4. The method for measuring the moving speed of a metal body according to claim 3.
所定サンプリング周期で撮像画像を取得して、上記移動速度の算出を連続して実行する、
ことを特徴とする請求項1~請求項4のいずれか1項に記載した金属体の移動速度測定方法。
acquiring captured images at a predetermined sampling period and continuously calculating the moving speed;
The method for measuring the moving speed of a metal body according to any one of claims 1 to 4.
パスラインに沿って搬送される金属体の移動速度測定装置であって
搬送される金属体の表面を撮像するカメラと、
上記カメラが撮像した撮像画像を取得する画像取得部と、
上記画像取得部が取得した撮像時刻の異なる2つの撮像画像について、デジタル画像相関法によって画像処理を行い、上記2つの撮像画像間における、金属体表面の模様の移動量を算出する画像処理部と、
上記画像処理部が算出した移動量と、上記2つの撮像画像の撮像時間間隔とから、測定対象の移動速度を算出する速度算出部と、
を備えることを特徴とする金属体の移動速度測定装置。
A device for measuring the moving speed of a metal object being conveyed along a path line, comprising: a camera that images the surface of the metal object being conveyed;
an image acquisition unit that acquires an image taken by the camera;
an image processing unit that performs image processing using a digital image correlation method on two captured images acquired by the image acquisition unit at different imaging times, and calculates the amount of movement of the pattern on the surface of the metal body between the two captured images; ,
a speed calculation unit that calculates the moving speed of the measurement target from the movement amount calculated by the image processing unit and the imaging time interval of the two captured images;
An apparatus for measuring the moving speed of a metal body, comprising:
上記カメラの撮像位置に光を発光するストロボ光源と、
上記カメラの撮像に同期をとって、上記ストロボ光源を起動する同期制御部と、
を備えることを特徴とする請求項6に記載した金属体の移動速度測定装置。
a strobe light source that emits light at the imaging position of the camera;
a synchronization control unit that activates the strobe light source in synchronization with imaging by the camera;
7. The moving speed measuring device for a metal body according to claim 6, further comprising:
上記模様は、上記金属体表面に有する金属体固有の模様である、
ことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載した金属体の移動速度測定装置。
The pattern is a pattern unique to the metal body on the surface of the metal body,
The apparatus for measuring the moving speed of a metal body according to claim 6 or claim 7.
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