JP4956673B2 - エンドレス熱間圧延工程における鋼板の接合部の検出装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明の一側面はエンドレス熱間圧延工程における鋼板の接合部の検出装置及び方法に関し、特に、エンドレス熱間圧延工程で鋼板の接合部を正確に検出するための装置及び方法に関する。

エンドレス圧延作業を行う場合、粗圧延機（ｒｏｕｇｈｉｎｇ ｍｉｌｌ）を通じて圧延された１個の熱間圧延材の圧延が終わった後、その次の熱間圧延材を圧延するまで数十秒を待機する既存方式に比べて、作業がわずか１秒内外で終わる等作業時間が画期的に短縮されるため、生産性の向上はもちろん品質向上と各種設備事故の防止が可能であると期待される。また、作業時に、コイルの最初と終わりの部分で発生する品質不良とスクラップ損失が減り、一般熱間圧延工場では圧延が難しい広さと厚さの製品生産の可能な長所がある。

図１は従来のエンドレス熱間圧延設備の構成図である。図１を参照すると、粗圧延機１を通じて圧延された熱間圧延材がコイルボックス２に巻き取られ、その巻き取られたコイルボックス２から引き出される先行材の後段と後行材の先端をクロップ切断機３を利用して切断する。そして、後行材を加速させて後行材の先端が先行材の後端の上方へ重なるように重畳し、接合機４を利用して接合し、仕上げ圧延機５を通じて仕上げ圧延した後、巻取機７のせん断の高速切断機６で切断して製品を生産する。

エンドレス熱間圧延設備の高速切断機６で接合部を切断するにあたり、接合部の位置の正確なトラッキングが保障され、切断長さ（接合部と切断点の間の距離）の誤差が少ないほど実際の歩留まり率が高いため、エンドレス圧延材の接合点を検出するための技術が求められている。

エンドレス圧延材の接合点の検出に関する従来技術では、圧延材を接合するとき、接合点を生成し、圧延速度と仕上げ圧延機の入出側の鋼板の厚さを利用して該当の接合点をトラッキングする方法（特許文献１）と、圧延材の動的荷重変動または厚さ方向変位により先行材と後行材の接合部を検出する接合部検出方法（特許文献２）などが知られている。

しかし、このような方法は、仕上げ圧延機の各スタンドが出る側の板圧とスタンドロールの速度を利用した計算により接合部の位置を求める。接合機４または圧延荷重変動に存在する仕上げ圧延機５の上流側のスタンド（例えば、一番目または二番目のスタンド）で接合部を正確に検出しても下流側の仕上げ圧延機５（例えば、三番目ないし七番目のスタンド）では計算により接合部の位置を求めるため、仕上げ圧延機５の最終スタンドが出る側では接合部の位置に誤差が発生する。

また、エンドレス接合部の板幅がずれた程度、または亀裂の長さで接合部を判定する方法もあるが、このような方法は、同一幅の素材を正確に重畳し接合するか、接合部の縁の接合強度が十分な場合には、板幅のずれや亀裂が発生しない可能性があるため、接合部を判定するのに限界がある。

韓国登録特許第０２３１９８０号公報 韓国登録特許第０５４３２５８号公報

本発明の一側面は、エンドレス熱間圧延工程で鋼板のエッジラインを検出し、鋼板の先行材と後行材の間の接合部を正確に検出することができる装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラから鋼板のグレーレベル（ｇｒａｙ ｌｅｖｅｌ）のピクセル（ｐｉｘｅｌ）を有する映像信号の入力を受ける映像信号収集部と、上記映像信号収集部から上記映像信号を受信し、鋼板のエッジライン（ｅｄｇｅ ｌｉｎｅ）を検出するエッジライン検出部と、上記エッジライン検出部からエッジライン検出情報を受信し、エッジラインが検出されると、鋼板の幅方向に鋼板のエッジラインまでのグレーレベルの和を計算するプロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）計算部と、上記プロファイル計算部から現プロファイルの値を示す上記グレーレベルの和に関する情報を受信し、現プロファイルの平均値と旧プロファイルの平均値の割合が既設定値以下であれば、接合部と判定する接合部判定部と、上記接合部判定部から接合部判定情報を受信し、接合部と判定されると、接合部検出信号を出力する出力部と、を含むことを特徴とするエンドレス熱間圧延工程における接合部の検出装置を提供する。

本発明の他の側面は、映像信号収集部がＣＣＤカメラから鋼板のグレーレベルのピクセルを有する映像信号の入力を受ける第１段階と、エッジライン検出部が上記映像信号収集部から上記映像信号を受信し、鋼板のエッジラインを検出する第２段階と、プロファイル計算部が上記エッジライン検出部からエッジライン検出情報を受信し、エッジラインが検出されると、鋼板の幅方向に鋼板のエッジラインまでのグレーレベルの和を計算する第３段階と、接合部判定部が上記プロファイル計算部から現プロファイルの値を示す上記グレーレベルの和に関する情報を受信し、現プロファイルの平均値と旧プロファイルの平均値の割合が既設定値以下であれば、接合部と判定する第４段階と、出力部が上記接合部判定部から接合部判定情報を受信し、接合部検出信号を出力する第５段階と、を含むエンドレス熱間圧延工程における接合部検出方法を提供する。

本発明の一側面によれば、鋼板の先行材と後行材の間の接合部の位置をトラッキングして誤差範囲以内の映像のみを測定し、エッジラインまでのグレーレベルの和を利用し、ノイズ（ｎｏｉｓｅ）の影響を受けずに鋼板の先行材と後行材の間の接合部を迅速、かつ正確に判断できるようにする。

従来のエンドレス熱間圧延設備の構成図である。 本発明の鋼板の接合部を検出するためのエンドレス熱間圧延設備の構成図である。 図２の接合部検出システムのブロック図である。 図２のＣＣＤカメラが光源から映像信号の入力を受ける状態を示した状態図である。 本発明の鋼板の接合部の映像と幅方向のプロファイル値を示したグラフである。 本発明の鋼板のプロファイル値の計算の例示を示したグラフである。 本発明の鋼板３枚を接合してエンドレス熱間圧延した後、全長に対して幅方向のプロファイルを求めたグラフである。 本発明のエンドレス熱間圧延工程における鋼板の接合部検出方法の流れ図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下で説明する実施形態にのみ限定されるものではない。図面上に同じ符号で表示される要素は同じ要素である。

図２は、本発明の鋼板の接合部を検出するためのエンドレス熱間圧延設備の構成図である。図２を参照すると、粗圧延機１０を通じて圧延された熱間圧延材がコイルボックス２０に巻き取られ、その巻き取られたコイルボックス２０から引き出される先行材の後段と後行材の先端をクロップ切断機３０を利用して切断する。また、後行材を加速させて後行材の先端が先行材の後段の上方へ重なるように重畳し、接合機４０を利用して接合し、仕上げ圧延機５０を通じて仕上げ圧延した後、巻取機７０のせん断の高速切断機６０で切断して製品を生産する。

本発明で、エンドレス熱間圧延工程における鋼板の接合部の検出装置は、ＣＣＤカメラ８０、光学フィルター８５、光源９０、トラッキング（ｔｒａｃｋｉｎｇ）手段９５及び接合部検出システム１００を含む。

ＣＣＤカメラ８０は、仕上げ圧延機５０の最終スタンドが出る側に設けられているが、鋼種によって最終スタンドの出る側の素材温度が異なり、コイルの縁の温度が他の部位より低くてエッジラインを検出することが困難であるため、仕上げ圧延機５０の作業ロールの下部に光源９０を設け、コイルのエッジラインの検出の程度を高める。

光学フィルター８５は、ＣＣＤカメラ８０の下部に設けられて光源の波長を通過させ、光源が透過された領域を上記ＣＣＤカメラ８０で一定の照度以上で表示させる。

トラッキング手段９５は、鋼板の接合部の位置をトラッキングして接合部検出区間信号を発生させ、接合部検出システム１００に伝送する。粗圧延、コイルボックス、デスケール及び仕上げ圧延工程で、冷却水制御の異常要因などのような非正常的な要因により鋼板の中間位置で温度の下落が生じ、映像のグレーレベルが暗い場合に接合部と誤判断する可能性がある。これを解決するためにトラッキング手段９５は、接合部検出システム１００に接合部検出区間信号を伝送する。トラッキング手段９５は内部的に接合部の位置をトラッキングするが、誤差がある。このトラッキング情報は、正確ではないが、接合部検出システム１００に接合部を検出するためのモニタリング区間情報として活用することができる。例えば、トラッキング手段９５で発生することができる最大のトラッキング誤差が１４ｍで、仕上げ圧延機のスタンド間隔が５ｍであれば、最終スタンドから上流側の３番目のスタンドに接合部があるとトラッキングする。このとき、トラッキング手段９５は、接合部のモニタリング信号をＯＮにし、ＣＣＤカメラ８０を通過したと判断されると、接合部のモニタリング信号をＯＦＦにするため、トラッキング手段９５のトラッキング情報は接合部検出システム１００の検出区間として活用することができる。

接合部検出システム１００は鋼板の接合部を検出する。鋼板の接合部が検出されると、高速切断機６０で接合部を切断する。エンドレス熱延鋼板の速度は約１０〜２０ｍ／ｓで、高速切断機６０でも稼働準備及び切断指令を受けて切断するまでに時間遅延があるため、これを勘案し、接合部検出システム１００は仕上げ圧延機５０の最終スタンドと高速切断機６０の間に位置する。接合部検出システム１００の詳細な構成は図３で説明する。

図３は図２の接合部検出システムのブロック図である。図３を参照すると、接合部検出システム１００は映像信号収集部１１０、エッジライン検出部１２０、プロファイル計算部１３０、接合部判定部１４０及び出力部１５０を含むことができる。

映像信号収集部１１０は、ＣＣＤカメラ８０から鋼板のグレーレベルのピクセルを有する映像信号の入力を受ける。

エッジライン検出部１２０は、映像信号収集部１１０から映像信号を受信し、鋼板のエッジラインを検出する。

プロファイル計算部１３０は、エッジライン検出部１２０からエッジライン検出情報を受信し、エッジラインが検出されると、鋼板の幅方向に鋼板のエッジラインまでのグレーレベルの和を計算する。

接合部判定部１４０は、プロファイル計算部１３０から現プロファイルの値を示すグレーレベルの和に関する情報を受信し、現プロファイルの平均値と旧プロファイルの平均値の割合が既設定値以下であれば、接合部と判定する。現プロファイルの平均値は現在の長さ方向の位置を含んだ最近のプロファイル値の平均値であるが、好ましくは、映像イメージで長さ方向の接合部区間のライン個数の１／１０個のプロファイルの平均プロファイル値とする。また、旧プロファイルの平均値は、長さ方向の接合部区間の長さに該当するライン個数の以前のプロファイルの平均値とする。接合部を判定するための現プロファイルの平均値と旧プロファイルの平均値の割合である既設定値は０．５〜０．７の範囲を有する。

出力部１５０は、接合部判定部１４０から接合部判定情報を受信し、接合部と判定されると、接合部検出信号を出力する。

図４は、図２のＣＣＤカメラが光源から映像信号の入力を受けている状態を示した状態図である。図４を参照すると、鋼板９のエッジラインの検出力を向上するために仕上げ圧延機の作業ロールの下部に光源９０を設け、鋼板９の映像のグレーレベルを利用し、鋼板の接合部を検出するために赤外線領域が遮断できるように光学フィルター８５を設けた。

一般的に、エッジの検出力を高めるためには、光源９０の波長のみを通過させる光学フィルター８５を使用して光源９０が透過された領域は、ＣＣＤカメラ８０で明るく表示され、鋼板９は非常に暗く表示されて鋼板９の中央部の表面の明暗が区分できない。８００℃以上の熱延鋼板は、可視光線領域だけではなく、赤外線領域の光を強く放出し、ＣＣＤカメラ８０も赤外線領域に対して感度が強いため、赤外線を遮断することができる光学フィルター８５を使用すると、光源９０がＣＣＤカメラ８０に投影され、鋼板９のエッジラインを区分することが可能となり、鋼板９の表面の明暗も区分できる映像を得ることができる。

図５は、本発明の鋼板の接合部の映像と幅方向のプロファイル値を示したグラフである。図５を参照すると、鋼板９の幅方向のプロファイル値は、鋼板９の幅方向にエッジライン９ａまでの鋼板９の映像のグレーレベルの和であるため、Ｐｒｏｆｉｌｅ（ｙ）は長さ方向の位置ｙにおける幅方向のプロファイル値であり、数学式１のように表すことができる。

エンドレス熱間圧延工程で先行材と後行材を重畳し、超変形せん断接合方式で接合した接合部は、他の部位に比べて厚さが薄くなるため、仕上げ圧延過程を経って温度が低くなり、暗いグレーレベルになる。本発明では、接合部が鋼板の他の部位に比べて暗くなり、幅方向における接合部全体が低いグレーレベルを有するという特徴を利用したもので、幅方向のノイズまたは鋼板９の染みによる影響を除去するために、一部領域のピクセルのグレーレベルではない幅方向のグレーレベルの和を鋼板９の接合部検出に利用する。

該当鋼板９の接合部を判定するために、鋼板９の現プロファイルの平均値を鋼板９の旧プロファイルの平均値と比較する。

図６は、本発明の鋼板のプロファイル値の計算の例示を示したグラフである。図６を参照すると、上のグラフは鋼板の平均プロファイル値を示したもので、下のグラフは接合部区間を拡大して示したものである。

プロファイル値が低くなる接合部区間の長さが、映像で５００個のライン以下であるため、比較する鋼板の現プロファイルの平均値は、現在のラインｙを含んだ５０個のラインの平均プロファイル値で、比較の基準となる鋼板の旧プロファイルの平均値は、現在のラインｙから５００個のライン以前の１０００個のラインの平均プロファイル値である。好ましくは、比較の基準となる鋼板の旧プロファイルの平均値は、現在のラインｙから接合部区間の長さに該当するライン個数以前の接合部区間の長さの２倍のラインのプロファイル平均値であり、現プロファイルの平均値は、現在のラインｙを含み、接合部区間の長さの１／１０に該当するプロファイルの平均値である。

鋼板全体の平均プロファイル値の計算は、多くの時間がかかるため、鋼板の１０００個のエッジラインの平均プロファイル値が鋼板全体の平均プロファイル値に代わる。そして、鋼板の平均プロファイル値は、接合部の付近でプロファイル値が小さくなり、鋼板の平均プロファイル値に影響を及ぼすため、現在のエッジラインから５００個のエッジライン以前の１０００個のエッジラインの平均プロファイル値で求める。

長さ方向の位置ｙにおける全体鋼板の平均プロファイル値に代わる旧プロファイルの平均値は、数学式２のように表すことができる。

接合部を判定するためには、ノイズによる一部幅方向のプロファイルの搖れが接合部の検出に及ぼす影響を除去するために、現在のラインを含んだ以前の５０個のラインのプロファイル平均値を現プロファイルの平均値で計算し、旧プロファイルの平均値と比較する。好ましくは、現プロファイルの平均値は現在のラインを含んで接合部区間の長さの１／１０に該当するプロファイルの平均値である。

鋼板の幅方向のプロファイル値は、接合材の幅と温度により異なるため、現プロファイルの平均値が鋼板の旧プロファイルの平均値と比較して一定の割合以下になると、接合部と判定する。例えば、一定の割合は０．５〜０．７の範囲を有する。

図７は、本発明の鋼板３枚を接合してエンドレス熱間圧延した後、全長に対して幅方向のプロファイルを求めたグラフである。図７を参照すると、鋼板３枚をエンドレス圧延した場合、２個の接合部が生じることが分かるが、プロファイル値が急に低くなった位置が接合部である。

図８は、本発明のエンドレス熱間圧延工程における鋼板の接合部検出方法の流れ図である。図８を図２及び図３と共に説明すると、エンドレス熱間圧延工程における鋼板の接合部検出方法は以下の通りである。

先に、トラッキング手段９５が鋼板の接合部の位置をトラッキングし、接合部検出区間信号を発生させてエッジライン検出部１２０に伝送する（Ｓ１００）。粗圧延、コイルボックス、デスケール及び仕上げ圧延工程で、冷却水制御の異常要因などのような非正常的な要因により鋼板の中間位置で温度の下落が生じ、映像のグレーレベルが暗い場合、接合部と誤判断する可能性がある。これを解決するために、トラッキング手段９５がエッジライン検出部１２０に接合部検出区間信号を伝送する。

次いで、映像信号収集部１１０がＣＣＤカメラ８０から鋼板のグレーレベルのピクセルを有する映像信号の入力を受ける（Ｓ２００）。

次いで、エッジライン検出部１２０が上記映像信号収集部１１０から上記映像信号を受信し、鋼板のエッジラインを検出する（Ｓ３００）。

次いで、プロファイル計算部１３０が上記エッジライン検出部１２０からエッジライン検出情報を受信し、エッジラインが検出されたか否かを判断する（Ｓ４００）。プロファイル計算部１３０がエッジラインが検出されたか否かを判断し（Ｓ４００）、エッジラインが検出されると、鋼板の幅方向に鋼板のエッジラインまでのグレーレベルの和を計算する（Ｓ５００）。

次いで、接合部判定部１４０が上記プロファイル計算部１３０から現プロファイルの値を示す上記グレーレベルの和に関する情報を受信し、現プロファイルの平均値と旧プロファイルの平均値の割合が既設定値以下であるか否かを判断する（Ｓ６００）。接合部判定部１４０が現プロファイルの平均値と旧プロファイルの平均値の割合が既設定値以下であると判断すると、接合部と判定する（Ｓ７００）。

次いで、出力部１５０が上記接合部判定部１４０から接合部判定情報を受信し、接合部検出信号を出力する（Ｓ８００）。

本発明は上述した実施形態及び添付の図面により限定されない。添付の請求範囲により権利範囲を限定し、請求の範囲に記載の本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な形態の置換、変形及び変更が可能であるということは当技術分野の通常の知識を有する者に自明である。

１０ 粗圧延機
２０ コイルボックス
３０ クロップ切断機
４０ 接合機
５０ 仕上げ圧延機
６０ 高速切断機
７０ 巻取機
８０ ＣＣＤカメラ
８５ 光学フィルター
９０ 光源
９５ トラッキング手段
１００ 接合部検出システム
１１０ 映像信号収集部
１２０ エッジライン検出部
１３０ プロファイル計算部
１４０ 接合部判定部
１５０ 出力部

Claims (8)

1. ＣＣＤカメラから鋼板のグレーレベルのピクセルを有する映像信号の入力を受ける映像信号収集部と、
   上記映像信号収集部から上記映像信号を受信し、鋼板のエッジラインを検出するエッジライン検出部と、
   上記エッジライン検出部からエッジライン検出情報を受信し、エッジラインが検出されると、鋼板の幅方向に鋼板のエッジラインまでのグレーレベルの和を計算するプロファイル計算部と、
   上記プロファイル計算部から現プロファイルの値を示す上記グレーレベルの和に関する情報を受信し、現プロファイルの平均値と旧プロファイルの平均値の割合が既設定値以下であれば、接合部と判定する接合部判定部と、
   上記接合部判定部から接合部判定情報を受信し、接合部と判定されると、接合部検出信号を出力する出力部と、
   を含むことを特徴とするエンドレス熱間圧延工程における接合部の検出装置。
2. 上記鋼板の接合部の位置をトラッキングし、接合部検出区間信号を発生させて上記エッジライン検出部に伝送するトラッキング手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のエンドレス熱間圧延工程における接合部の検出装置。
3. 光源の波長を通過させ、光源が透過された領域を上記ＣＣＤカメラで一定の照度以上に表示させる光学フィルターをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のエンドレス熱間圧延工程における接合部の検出装置。
4. 上記現プロファイルの平均値は、現在のラインを含み、長さ方向の接合部区間の長さに該当するライン個数の平均プロファイル値であることを特徴とする請求項１に記載のエンドレス熱間圧延工程における接合部の検出装置。
5. 上記旧プロファイルの平均値は、現在のラインから接合部区間の長さ以前の接合部区間の長さの２倍のライン個数の平均プロファイル値であることを特徴とする請求項１に記載のエンドレス熱間圧延工程における接合部の検出装置。
6. 上記既設定値は、０．５〜０．７の範囲を有することを特徴とする請求項１または請求項５に記載のエンドレス熱間圧延工程における接合部の検出装置。
7. 映像信号収集部がＣＣＤカメラから鋼板のグレーレベルのピクセルを有する映像信号の入力を受ける第１段階と、
   エッジライン検出部が上記映像信号収集部から上記映像信号を受信し、鋼板のエッジラインを検出する第２段階と、
   プロファイル計算部が上記エッジライン検出部からエッジライン検出情報を受信し、エッジラインが検出されると、鋼板の幅方向に鋼板のエッジラインまでのグレーレベルの和を計算する第３段階と、
   接合部判定部が上記プロファイル計算部から現プロファイルの値を示す上記グレーレベルの和に関する情報を受信し、現プロファイルの平均値と旧プロファイルの平均値の割合が既設定値以下であれば、接合部と判定する第４段階と、
   出力部が上記接合部判定部から接合部判定情報を受信して接合部検出信号を出力する第５段階と、
   を含むことを特徴とするエンドレス熱間圧延工程における接合部の検出方法。
8. 上記第１段階の前に、トラッキング手段が上記鋼板の接合部の位置をトラッキングし、接合部検出区間信号を発生させて上記映像信号収集部に伝送する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のエンドレス熱間圧延工程における接合部の検出方法。

Images