JP6156253B2

JP6156253B2 - 金属帯エッジ部撮像装置

Info

Publication number: JP6156253B2
Application number: JP2014104361A
Authority: JP
Inventors: 剛毅山田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2034-05-20
Also published as: JP2015219181A

Description

本発明は、鋼帯等の金属帯のエッジ部のトリミング処理において、エッジ部を撮像して品質管理を行うための金属帯エッジ部撮像装置および金属帯エッジ部撮像方法に関する。

一般に、金属帯の製造において、決められた製品幅にするために、サイドトリマーにて金属帯の幅方向の両サイドのエッジ部を剪断するトリミング処理が施され、必要に応じた板幅調整が行なわれる。トリミング処理は、サイドトリマーにおいて、上下一対の回転式トリマー刃が金属帯のエッジ部を挟み込んで剪断する。トリミング処理後には、耳荒れや割れ、特にトリミング処理後に冷間圧延された場合には、エッジ部の割れといった品質不良が発生する場合がある。そのため、トリミング処理においては、剪断後の板幅調整を正確に行なうことに加え、剪断されたエッジ部に耳割れ等の品質不良が発生しないよう、厳格に品質管理を行う必要がある。

上記のような品質不良の要因には、トリマー刃の状態や、クリアランスやオーバーラップ等のトリミング条件や、トリミング屑の付着等が挙げられる。金属帯の剪断に用いられるトリマー刃は、剪断が繰り返されるにつれコーナー部が摩耗して丸みを帯び、クリアランスやオーバーラップが変化して剪断性能が低下する。そこで、従来、エッジ部に関する情報の測定値に基づいて、トリマー刃のクリアランスやオーバーラップの調整が行われてきた。

例えば、特許文献１には、板幅検出器の検出値及びサイドトリミング設定幅の板幅差からクリアランス及びオーバーラップの設定値を算出して制御する技術が記載されている。特許文献２には、トリミング時に刃物に加わる剪断荷重から板厚変化を求め、この板厚変化に応じてトリマー上下刃のクリアランス及びオーバーラップを調整する技術が記載されている。特許文献３には、ギャップ量を調整するためにスピンドルを軸方向に動かすべく設けられた軸シフト駆動系の動作量を計測してスピンドル位置を制御する際、軸シフト駆動系に起因する誤差を抑制して、クリアランスを適正値にするための技術が記載されている。特許文献４には、トリマー刃の剪断用コーナー部側面の表面粗さを小さくすることで耳荒れ・耳割れを防止する技術が記載されている。特許文献５には、サイドトリマーのトリミング速度とトリミング屑の排出速度とを同期させることで耳荒れ・割れを防止する技術が記載されている。

一方、切断面(剪断面および破断面)における剪断面の面積比と耳荒れ・耳割れ発生率に相関があることが知られている。しかしながら、上記技術では、素材や振動等の外乱因子により測定値に変動が生じる可能性があり、エッジ部に関する情報がフィードバックされないために、鋼板の剪断面比率の厳密な管理をすることができない。

そこで、ＣＣＤカメラを用いてエッジ部を撮像することにより、エッジ部の品質管理を行う技術が開示されている。例えば、特許文献６には、ＣＣＤカメラを用いて鋼板端部を撮像してトリミング不良部の検出を行う技術が記載されている。また、特許文献７には、あらかじめ剪断面比率とトリミング後のエッジ部での欠陥発生率との関係を求めておき、エッジ部の端部をＣＣＤカメラで撮像して、あらかじめ求められた適切な剪断面比率となるようにクリアランスを調整する技術が記載されている。この技術によれば、トリマー刃の磨耗を簡便にかつ的確に予測し、耳割れ・耳荒れ等の品質不良の発生を防止することができる。

特開昭６２−２１３９１６号公報特開昭６２−２４２４１１号公報特開平６−３１５２５号公報特開２００６−１１６６６４号公報特開２０００−２８０１１５号公報特開２００１−２７７０３５号公報特開２００４−２６８１７１号公報

しかしながら、特許文献６に記載の技術では、撮像対象のエッジ部を２段階で撮像するための複数台のカメラが必要であり、コストがかかる。さらに、特許文献６，７に記載に技術では、撮像対象の鋼帯が形状不良である場合には、バタつき（鋼帯の移動に伴う上下方向の変動やカメラ方向への変動）を抑制できないため、撮像不良が発生してしまう問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、確実かつ安価に撮像不良の発生を防止して金属帯のエッジ部を撮像してエッジ部の品質管理を行うことが可能な金属帯エッジ部撮像装置および金属帯エッジ部撮像方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る金属帯エッジ部撮像方法は、金属帯のエッジ部の切断面を撮像する撮像手段を備え、該撮像手段により撮像された撮像画像に基づいてエッジ部の品質管理を行う金属帯エッジ部撮像装置において、前記金属帯の長手方向への移動に伴う板厚方向の変動を抑制するサポートロールと、前記金属帯の長手方向への移動に伴う金属帯の幅方向の変動量を示す変動位置データを取得するデータ取得手段と、前記変動位置データに基づいて前記撮像手段の位置を調整する位置調整手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る金属帯エッジ部撮像装置は、上記発明において、前記位置調整手段により位置が調整された撮像手段により撮像された前記金属帯の撮像画像における板厚と、該金属帯の予め測定された板厚とに基づいて、該撮像手段の位置を調整する位置補正手段を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る金属帯エッジ部撮像方法は、金属帯のエッジ部の切断面を撮像する撮像手段により撮像された撮像画像に基づいてエッジ部の品質を管理する金属帯エッジ部撮像方法において、前記金属帯の長手方向への移動に伴う板厚方向の変動を抑制するステップと、前記金属帯の長手方向への移動に伴う金属帯の幅方向の変動量を示す変動位置データを取得するデータ取得ステップと、前記変動位置データに基づいて前記撮像手段の位置を調整する位置調整ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、確実かつ安価に撮像不良の発生を防止して金属帯のエッジ部を撮像してエッジ部の品質管理を行うことができる。

図１は、本発明が適用されるサイドトリマーにおける鋼帯のトリミング処理を説明するための図である。図２は、本発明の一実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す模式図である。図３は、本実施形態のカメラおよび照明の設置方法を説明するための説明図である。図４は、本実施形態のカメラおよび照明の位置を調整する機構を示す模式図である。図５は、本実施形態の撮像処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である撮像装置および撮像処理を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

まず、図１を参照して本実施の形態の対象とするサイドトリマーにおけるトリミング処理について説明する。図１に示すように、サイドトリマー１において、鋼帯Ｓは、ｘ軸で示す長手方向に搬送されながら、ｙ軸で示す幅方向の両サイドのエッジ部が剪断され、板幅が調整される。サイドトリマー１のｚ軸方向に上下一対の回転式のトリマー刃２が鋼帯Ｓのエッジ部を挟み込んで剪断する。剪断された両サイドのエッジ部はトリミング屑Ｐとなる。トリミング処理の際、トリマー刃２の上刃２１と下刃２２とは、クリアランス（上刃２１と下刃２２とのｙ軸方向の間隔）Ｌｃとオーバーラップ（上刃２１と下刃２２とのｚ軸方向の重なり）Ｌｏとが所定の値に保持されるように調整される。

次に、図２〜４を参照して、本実施の形態による撮像装置１０の概略構成について説明する。図２に示すように、撮像装置１０は、カメラ（エリアＣＣＤ）１１と、照明（高輝度光源）１２と、電動シリンダー１３と、サポートロール１４と、各構成部を制御する制御装置１５とを備える。

カメラ１１は、図３に示すように、ｘ軸で示す鋼帯Ｓの長手方向に沿う搬送路（搬送方向ｄ）の外側に、サイドトリマー１より下流にｙ軸方向に向けて設置され、トリミング処理後の鋼帯Ｓのエッジ部の切断面を撮像する。照明１２は、撮像対象を照らすように配置される。

また、図４に示すように、カメラ１１が設置されるカメラボックス１６と照明１２が設置される架台１７とは、電動シリンダー１３により、搬送路Ｒ上の鋼帯Ｓの幅方向（ｙ軸方向）ａ１に前後させたり板厚方向（ｚ軸方向）ａ２に上下させたりすることができる。これにより、カメラ１１の位置が調整される。ケーブルベア（登録商標）１８は、各構成部を制御装置１５に接続するケーブルを収納し、電動シリンダー１３による移動に付随して各ケーブルを移動させる。

上下一対のサポートロール１４は、カメラ１１の撮像可能範囲外の位置に設置され、鋼帯Ｓがｘ軸で示す長手方向の下流（搬送方向ｄ）に搬送される際に、ｚ軸で示す板厚方向に上下に変動することを抑制する。

制御装置１５は、カメラ１１とはカメラコントローラーを介して、照明１２とは照明回路を介して、また、電動シリンダー１３とは電動シリンダーコントローラーを介して接続されている。また、制御装置１５は、サイドトリマー１の上流に配置されたＣＰＣ（センターポジションニングコントローラー）３とデータ通信可能に接続されている。

このＣＰＣ３は、ｙ軸方向に沿って鋼帯Ｓの幅方向の端部を検出するサイドガイド４に接続され、鋼帯Ｓの両サイドの端部の位置を検知することができる。これにより、ＣＰＣ３は、サイドガイド４の設置位置における鋼帯Ｓの長手方向（ｘ軸方向）への移動に伴う幅方向（ｙ軸方向）の変動量を変動位置データとして算出している。この変動位置データに基づいて、ＣＰＣ３は、鋼帯Ｓに形状不良があっても鋼帯Ｓがｘ軸方向の下流（搬送方向ｄ）に搬送される際に幅方向（ｙ軸方向）の中心位置が変動しないように、トリミング処理前に鋼帯Ｓの幅方向（ｙ軸方向）の位置を制御している。

制御装置１５は、ワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータで実現され、ＣＰＵ、更新記録可能なフラッシュメモリ等のＲＯＭやＲＡＭ等の各種メモリ、内蔵あるいはデータ通信端子で接続されたハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体およびその読み書き装置等の各種記録装置、通信装置、表示装置や印刷装置等の出力装置、入力装置等を備えて構成される。制御装置１５は、処理プログラム等を記憶したメモリおよび処理プログラムを実行するＣＰＵ等を用いて、撮像装置１０の各構成部を制御する。これにより、制御装置１５は、カメラ１１により撮像された鋼帯Ｓのエッジ部の切断面の撮像画像に基づいて、エッジ部の品質管理を行う。制御装置１５は、品質管理として例えば、耳荒れや割れ等の品質不良を検出したり、切断面における剪断面の面積比が適切な値になるようにクリアランスＬｃを調整したりする。制御装置１５は、本実施の形態では、特に後述する撮像処理を実行することにより、カメラ１１の位置を調整して撮像不良の発生を防止する。

ここで、図５のフローチャートを参照して、撮像装置１０による撮像処理手順について説明する。図５のフローチャートは、例えば、操作者により撮像処理開始の指示入力があったタイミングで開始となり、撮像処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、制御装置１５は、ＣＰＣ３から変動位置データを取得する。この変動位置データは、ｘ軸で示す鋼帯Ｓの長手方向への移動に伴うｙ軸で示す幅方向の変動量を示し、ＣＰＣ３で算出されているものである。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、撮像処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、制御装置１５は、ステップＳ１の処理で取得した変動位置データに基づいて、鋼帯Ｓの幅方向（ｙ軸方向）の変動量に応じて、電動シリンダー１３を制御してカメラ１１の位置を調整する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、撮像処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、制御装置１５は、ステップＳ２の処理後にカメラ１１により撮像された撮像画像を取得して、取得した撮像画像における板厚と、予め測定された撮像対象の鋼帯Ｓの板厚とに基づいて、カメラ１１と鋼帯Ｓとの距離を算出する。そして、制御装置１５は、算出されたカメラ１１と鋼帯Ｓとの距離を適切な値にするように、電動シリンダー１３を制御してカメラ１１の位置を調整（補正）する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、一連の撮像処理は終了する。

以上、説明したように、本実施の形態の撮像装置１０では、サポートロール１４が、鋼帯Ｓの形状不良に起因して、鋼帯Ｓの搬送（長手方向への移動）に伴って生じる上下方向（板厚方向）の変動を抑制する。これにより、鋼帯Ｓがカメラ１１の撮像可能範囲から逸脱することを防止できる。

また、制御装置１５が、ＣＰＣ３から変動位置データを取得して、鋼帯Ｓの形状不良に起因して、鋼帯Ｓの搬送（長手方向への移動）に伴って生じるｙ軸方向の横行（鋼帯Ｓの幅の変動）に対応してカメラ１１の位置を調整する。これにより、確実にカメラ１１のピントを撮像対象の鋼帯Ｓに合わせることができ、撮像不良の発生を防止できる。しかも、サイドトリマー１に既設されているＣＰＣ３からデータを取得して利用するので、コストを抑えることができる。

また、制御装置１５が、撮像画像における板厚と、予め測定された撮像対象の鋼帯Ｓの板厚とに基づいて、カメラ１１と鋼帯Ｓとの距離を微調整する。これにより、鋼帯Ｓのエッジ部の切断面をより精細に撮像することができる。このように、本実施の形態の撮像装置１０および撮像処理によれば、確実かつ安価に撮像不良を防止して金属帯のエッジ部を撮像することができる。

上記実施の形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、仕様等に応じて種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは上記記載から自明である。

１サイドトリマー
２トリマー刃
２１上刃
２２下刃
３ＣＰＣ
４サイドガイド
１０撮像装置
１１カメラ
１２照明
１３電動シリンダー
１４サポートロール
１５制御装置
１６カメラボックス
１７架台
１８ケーブルベア（登録商標）
Ｌｃクリアランス
Ｌｏオーバーラップ
Ｐトリミング屑
Ｒ搬送路
Ｓ鋼帯

Claims

金属帯の幅方向に向けて配置され、前記金属帯のエッジ部の切断面を撮像する撮像手段を備え、該撮像手段により撮像された撮像画像に基づいてエッジ部の品質管理を行う金属帯エッジ部撮像装置において、
前記金属帯の長手方向への移動に伴う板厚方向の変動を抑制するサポートロールと、
前記金属帯の長手方向への移動に伴う金属帯の幅方向の変動量を示す変動位置データを取得するデータ取得手段と、
前記金属帯の幅方向および板厚方向に前記撮像手段の位置を調整可能であって、前記変動位置データに基づいて前記撮像手段の位置を前記金属帯の幅方向に調整する位置調整手段と、
前記位置調整手段により位置が調整された撮像手段により撮像された前記金属帯の撮像画像における板厚と、該金属帯の予め測定された板厚とに基づいて、該撮像手段のピントが合うよう、該撮像手段の位置を調整する位置補正手段と、
を備えることを特徴とする金属帯エッジ部撮像装置。