JP5102437B2

JP5102437B2 - 鋼板の平面形状計測方法および装置

Info

Publication number: JP5102437B2
Application number: JP2005023523A
Authority: JP
Inventors: 幸典斉藤; 行弘岡田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2025-01-31
Also published as: JP2006208297A

Description

この発明は、鋼板の平面形状計測方法および装置、特に、悪環境下でもローラテーブル上を搬送される鋼板の平面形状を自動的且つ高精度に計測可能な、鋼板の平面形状測定方法および装置に関するものである。

厚鋼板の採寸工程において、特に歩留まりを向上させるためには、最適な採寸方法を実現することが重要である。すなわち、例えば、図５に示すように、両端にクロップが形成された鋼板２から切り捨てロスが最小となるような最適な採寸方法（図５中点線で示す）を実現することが重要である。そのためには、鋼板の平面形状を自動的且つ高精度に計測する平面形状計測装置が不可欠である。

従来、平面形状計測装置として、幅計と測長計とを組み合わせたものが特許文献１に開示されている。また、特許文献２には、通板する鋼板の上下の振動に対しても誤差を生じない幅計が開示され、特許文献３および４には、測長精度の向上のためにスリップや摩耗の誤差を補正する方法が開示されている。

特開平８−３２０２１５号公報特開平５−２９６７２９号公報特開平１０−１９５４６号公報特開平７−１６７６３２号公報

しかしながら、特許文献１、２は、鋼板の幅計測の精度向上を図る点に主眼をおいたものであり、測長手段は、鋼板の一定距離進行する毎に発生する駆動信号に基づく信号を利用することが開示されているに過ぎず、特許文献２には測長手段の記載はない。実際の操業においては、ＰＬＧ（Pulse Logic Generater）と測長ロール（メジャーリングロール）とを備えた測長計では、測長ロールの摩耗や鋼板とのスリップ等に起因して、誤差が発生するため、測長に関して、その対策を講じる必要がある。特許文献３、４には、この問題を解決すべく技術として開示されているが、レーザドップラー速度計を使用した測長計は、悪環境の実ラインにおいては、信号がノイズ等により影響を受けて、誤差を生じることがあり、全ての鋼板の完全な測長を実現することはできなかった。

従って、この発明の目的は、悪環境下でもローラテーブル上を搬送される鋼板の平面形状を自動的且つ高精度に計測可能な、鋼板の平面形状測定方法および装置を提供することにある。

この発明は、上記目的を達成するためになされたものであって、下記を特徴とするものである。

請求項１記載の発明は、ローラテーブル上を搬送される鋼板の搬送方向と直交する方向の鋼板の幅を測定すると共に、鋼板の搬送方向の長さを測定し、このようにして測定した鋼板の幅測定値と長さ測定値とに基づいて、鋼板の平面形状を計測する、鋼板の平面形状計測方法において、レーザドップラー速度計および測長ロールに取り付けられたＰＬＧによる鋼板速度に基づいて、鋼板の長さを測定し、前記レーザドップラー速度計による鋼板速度のチェックを、鋼板が数ｍｍ移動する単位毎に行い、このチェックの結果が異常値である場合にのみ、当該所定長さ部分の鋼板長さを前記ＰＬＧによる鋼板速度により測定した鋼板の長さ測定値に置き換えて鋼板の平面形状を計測し、前記異常値は、前記レーザドップラー速度計による前記鋼板速度が０、予め設定した上限速度以上または下限速度以下の値、あるいは、前記レーザドップラー速度計による鋼板速度の今回測定値と前回測定値との偏差であって予め設定した範囲外の値であることに特徴を有するものである。

請求項２記載の発明は、ローラテーブル上を搬送される鋼板の搬送方向と直交する方向の鋼板の幅を測定する幅計と、鋼板の搬送方向の長さを測定する、レーザドップラー速度計を用いた第１測長計と、鋼板の搬送方向の長さを測定する、測長ロールに取り付けられたＰＬＧを用いた第２測長計と、前記第１測長計および前記第２測長計による鋼板の長さ測定値の何れかを、鋼板が数ｍｍ移動する単位毎に選択する判定器と、前記幅計による鋼板の幅測定値と前記判定器により選択された鋼板の長さ測定値とに基づいて、鋼板の平面形状を計測する平面形状計とを備え、前記判定器は、前記レーザドップラー速度計による鋼板速度が異常値である場合に、前記異常値を示す所定長さ部分の鋼板長さについて、前記第２測長計による鋼板の長さ測定値を選択し、前記異常値は、前記レーザドップラー速度計による前記鋼板速度が０、予め設定した上限速度以上、または、下限速度以下の値、あるいは、前記レーザドップラー速度計による鋼板速度の今回測定値と前回測定値との偏差であって予め設定した範囲外の値であることを特徴とする、鋼板の平面形状計測装置。

この発明によれば、鋼板の幅測定値と長さ測定値とに基づいて、鋼板の平面形状を計測する際に、鋼板長さを、レーザドップラー速度計を用いた第１測長計と、測長ロールに取り付けられたＰＬＧを用いた第２測長計とを併用して測定し、通常は、第１測長計による鋼板の長さ測定値に基づいて鋼板の平面形状を計測し、レーザドップラー速度計により測定した鋼板速度が異常値であるか、あるいは、レーザドップラー速度計による鋼板速度により測定した鋼板の長さ測定値と、ＰＬＧによる鋼板速度により測定した鋼板の長さ測定値とを比較し、その較差が所定値以上の場合に、第２測長計による鋼板の長さ測定値に基づいて、鋼板の平面形状を測定し、かくして、悪環境下においても、鋼板の長さ測定値に誤差が生じず、高精度な鋼板の形状計測が行える。

次に、この発明の、鋼板の平面形状計測装置の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、この発明の、鋼板の平面形状計測装置を示す概略図、図２は、この発明に使用する幅計による測定方法を示す概略斜視図、図３は、この発明に使用する幅計による測定方法を示す概略側面図、図４は、この発明の、鋼板の平面形状計測方法を示すフロー図である。

図１に示すように、この発明の平面形状計測装置は、ローラテーブル１上を搬送される鋼板２の、搬送方向に対して直交する方向の幅を測定する幅計３と、搬送方向の鋼板２の長さを測定する第１測長計４および第２測長計５と、判定器６と、平面形状計７とから構成されている。

幅計３は、例えば、図２および図３に示すような構成のものを使用する。この幅計３は、鋼板２の下方部に設置された光源８（バックライト）からの透過光を鋼板２の上方部に設けられたリニアアレイＣＣＤカメラＡ〜Ｈによって検出するものである。カメラＡ〜Ｈ、光源８は、鋼板２の搬送方向と直交する方向、すなわち、幅方向に設置されている。

また、より高精度を確保するために、先後端クロップ部の上下振れがあった場合でも、鋼板２の浮き上がり補正が可能な２眼のステレオ方式を採用している。図２に示すように、カメラＡ、Ｂが搬送基準側幅エッジ用カメラで、カメラＣ〜Ｈが搬送反基準側幅エッジ用カメラであり、カメラＡ、Ｂ、Ｅ、ＦとカメラＣ、Ｄ、Ｇ、Ｈとが搬送方向に間隔をあけて設置されている。

第１測長計４は、レーザドップラー速度計を用いた非接触型のものであり、第２測長計５は、搬送テーブルロール（測長ロール）９に取り付けられたＰＬＧ（図示せず）を用いた接触型のものである。

レーザドップラー速度計を用いた測長計のメリットとしては、以下の４点があげられる。

（１）非接触型のために、鋼板の一旦停止によるロスタイムがない。
（２）ＰＬＧを用いた接触型の測長計のように、測長ロールのスリップおよび測長ロールの膨張や摩耗による計測誤差がなく、高精度である。
（３）測長ロールは、板波に沿って転動して測長するため、採寸時の鋼板長より長めに測定するが、レーザドップラー速度計を使用した測長計では、そのようなことはない。
（４）スペース面で測長ロールの設置工事費が高く、両測長計のトータルコストは同等である。

また、第１測長計４のレーザドップラー速度計は、幅計３と同じ位置に設置できないので、レーザドップラー速度計は、幅計３の鋼板２の搬送方向上流側と下流側に２台設置する必要がある。この例では、鋼板２の先端が上流側速度計４Ａを通過してから下流側速度計４Ｂに到達するまでは、上流側速度計４Ａにより鋼板速度を測定し、到達後は、下流側速度計４Ｂにより測定するよう、切り替えるようになっている。これにより、鋼板２の全長さ位置と幅測定値との対応が可能となる。

また、レーザドップラー速度計を鋼板２の上方部に設置して測定面を鋼板上面とすると、レーザドップラー速度計を固定した場合、鋼板２の板厚種類の違いによりパスラインが変化して測定精度が低下する。従って、測定面は、板厚によるパスライン変動がない鋼板下面とする。

しかし、レーザドップラー速度計を用いただけでは、生産現場の悪環境のため、空気中のゴミ等の影響でレーザ光量が減少し、計測データが正常に得られないケースがある。それを防止するために、鋼板２の長さ測定のために、搬送テーブルロールを測長ロールとし、このロールにＰＬＧを設置したものを第２測長計５とし、第１測長計４と第２測長計５とを併用する構成とした。

しかし、搬送テーブルロールに取り付けられたＰＬＧは、温度補正などの機能は有していないため、鋼板温度が高温（最高６００℃程度）の場合、搬送テーブルロール９の熱膨張が誤差要因となる。すなわち、搬送テーブルロール９が熱膨張すると、ロール径が大きくなるため、実際の移動距離に対してＰＬＧによる測定距離は短くなる。

また、搬送テーブルロール９は、鋼板２に接触しているため、鋼板２の板厚方向の歪みやロール摩耗の影響を受けるため、ＰＬＧを用いた測長計で鋼板２の全長を測定する場合には、誤差が大きくなる。すなわち、搬送テーブルロール９が摩耗してロール径が小さくなると、実際の移動距離に対してＰＬＧによる測定距離は長くなる。なお、鋼板２の板厚方向の歪みにより鋼板２が搬送テーブルロール９に接触しない場合は、測定不能になる。

従って、この発明では、通常は、レーザドップラー速度計を用いた第１測長計４によって鋼板２の全長を測定するが、レーザドップラー速度計による鋼板速度の測定値に誤差が生じた箇所のみ、ＰＬＧを用いた第２測長計５による鋼板速度を採用する。

この発明では、鋼板毎に、レーザドップラー速度計とＰＬＧとによる鋼板速度に基づいて鋼板の長さを測定し、例えば、図４に示す処理ロジックに基づいて、所定長さ、例えば、数ｍｍ単位毎に、合理性チェックを行う。なお、合理性チェックとは、異常値であるかないかをチェックすることであり、異常値でない場合は、合理性があることを意味し、異常値である場合には、合理性がないことを意味する。

雰囲気中のゴミ等にレーザが照射され、鋼板２にレーザが十分に照射されないような場合には、レーザドップラー速度計では正しい測定値が行えず、鋼板の速度測定値に誤差が生じる。このような場合には、速度測定値のデータが得られないか、あるいは、正しい速度測定値が得られなくなる。速度測定値が得られない場合には、速度値０（ゼロ）や測定エラーが発生する。また、速度測定値が正しくない場合には、例えば、＋１００ｍｐｍや−１００ｍｐｍ等の鋼板の実移動速度範囲から大きく外れた異常値となる。

また、レーザドップラー速度計による鋼板速度の今回測定値と前回測定値とを比較し、その較差が所定値以上である場合には、異常値とする。なお、所定値とは、鋼板速度の規定される変化量以上の値である。

通常、鋼板の移動速度は、数１０ｍｐｍ程度であるので、対応する移動速度範囲外になる場合は、レーザドップラー速度計を用いた第１測長計４による鋼板の長さ測定値でなく、ＰＬＧを用いた第２測長計５による鋼板の長さ測定値を採用する。平面形状計７は、幅計３による鋼板２の幅測定値と第２測長計５による鋼板の長さ測定値とに基づいて、鋼板２の平面形状を計測する。

第１測長計４による鋼板２の長さ測定値を採用するか、第２測長計５による鋼板２の長さ測定値を採用するかは、判定器６が判定する。すなわち、図４に示すように、判定器６は、レーザドップラー速度計による鋼板速度Ｖが０か、Ｖが予め設定した上限速度以上か、または、Ｖが予め設定した下限速度以下か、あるいは、レーザドップラー速度計による鋼板速度Ｖの前回測定値と今回測定値とを比較し、その較差が所定範囲以上かを判断し、これらの条件の何れも満足しない場合には、第１測長計４による鋼板の長さ測定値を平面形状計７に送る。一方、これらの条件の何れかを満足する場合には、第２測長計５による鋼板の長さ測定値を平面形状計７に送る。

ＰＬＧによる測定値には上述したような誤差はあるが、ＰＬＧの測定値を採用する距離は数ｍｍから数１０ｍｍの範囲としているので、その範囲での誤差はせいぜい１ｍｍ以下であり、鋼板全長（数１０ｍ）トータルに対する精度への影響は小さく、その精度確保には問題ない。

また、前述の速度測定値そのものでなく、レーザドップラー速度計自身が有する異常検出機能のエラー出力信号を入力して、判断し、エラー信号があったときにＰＬＧの測定値を採用するようにしても良い。

このようにして、異常測定時にはレーザドップラー速度計を用いた第１測長計４による長さ測定値ではなく、ＰＬＧを用いた第２測長計５の長さ測定値を採用する。また、鋼板の搬送速度が停止状態に近く、非常に遅い速度の場合には、レーザドップラー速度計で測定する生データの速度が異常値（非常に大きな値で、例えば１０００ｍｐｍ）になる場合もあり、その場合も同様に測定された速度計が妥当な値であるかの判断によって、第１測長計４による長さ測定値を採用するか、第２測長計５による長さ測定値を採用するかを判断する。

また、第２測長計５がテーブルロール９の摩耗によるロール径変化を補正する機能を有している場合、レーザドップラー速度計が正常に動作している場合には、第２測長計５による鋼板の長さ測定値がレーザドップラー速度計を用いた第１測長計４による鋼板の長さ測定値に比較して、常に同じか、小さくなる。

この場合には、図４の処理フローを簡略化して、鋼板速度で判断するのでなく、単に、鋼板２が所定距離進む毎に、第１測長計４による鋼板２の長さ測定値と第２測長計５による鋼板２の長さ測定値とを比較し、その較差が予め設定された値（範囲）を超えた場合、例えば、第２測長計５による鋼板２の長さ測定値が第１測長計４による鋼板２の長さ測定値を超えた場合に、レーザドップラー速度計による鋼板速度が異常値であると判断し、第２測長計５による鋼板２の長さ測定値に基づいて、鋼板２の平面形状を計測しても良い。なお、ここで所定値とは、正の値、負の値、正負の範囲を含み、正常と判断される値を示す。

この発明の、鋼板の平面形状計測装置を示す概略図である。この発明に使用する幅計による測定方法を示す概略斜視図である。この発明に使用する幅計による測定方法を示す概略側面図である。この発明の、鋼板の平面形状計測方法を示すフロー図である。鋼板面に示した最適な採寸方法を示す平面図である。

符号の説明

１：ローラテーブル
２：鋼板
３：幅計
４：第１測長計
４Ａ：上流側速度計
４Ｂ：下流側速度計
５：第２測長計
６：判定器
７：平面形状計
８：光源
９：搬送テーブルローラ

Claims

ローラテーブル上を搬送される鋼板の搬送方向と直交する方向の鋼板の幅を測定すると共に、鋼板の搬送方向の長さを測定し、このようにして測定した鋼板の幅測定値と長さ測定値とに基づいて、鋼板の平面形状を計測する、鋼板の平面形状計測方法において、
レーザドップラー速度計および測長ロールに取り付けられたＰＬＧによる鋼板速度に基づいて、鋼板の長さを測定し、前記レーザドップラー速度計による鋼板速度のチェックを、鋼板が数ｍｍ移動する単位毎に行い、このチェックの結果が異常値である場合にのみ、当該所定長さ部分の鋼板長さを前記ＰＬＧによる鋼板速度により測定した鋼板の長さ測定値に置き換えて鋼板の平面形状を計測し、前記異常値は、前記レーザドップラー速度計による前記鋼板速度が０、予め設定した上限速度以上または下限速度以下の値、あるいは、前記レーザドップラー速度計による鋼板速度の今回測定値と前回測定値との偏差であって予め設定した範囲外の値であることを特徴とする、鋼板の平面形状計測方法。
ローラテーブル上を搬送される鋼板の搬送方向と直交する方向の鋼板の幅を測定する幅計と、鋼板の搬送方向の長さを測定する、レーザドップラー速度計を用いた第１測長計と、鋼板の搬送方向の長さを測定する、測長ロールに取り付けられたＰＬＧを用いた第２測長計と、前記第１測長計および前記第２測長計による鋼板の長さ測定値の何れかを、鋼板が数ｍｍ移動する単位毎に選択する判定器と、前記幅計による鋼板の幅測定値と前記判定器により選択された鋼板の長さ測定値とに基づいて、鋼板の平面形状を計測する平面形状計とを備え、前記判定器は、前記レーザドップラー速度計による鋼板速度が異常値である場合に、前記異常値を示す所定長さ部分の鋼板長さについて、前記第２測長計による鋼板の長さ測定値を選択し、前記異常値は、前記レーザドップラー速度計による前記鋼板速度が０、予め設定した上限速度以上、または、下限速度以下の値、あるいは、前記レーザドップラー速度計による鋼板速度の今回測定値と前回測定値との偏差であって予め設定した範囲外の値であることを特徴とする、鋼板の平面形状計測装置。