JP6813004B2 - 鋼材非圧下部幅検出装置及びその検出方法 - Google Patents
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Description
特許文献1に示す鋼材非圧下部幅検出装置は、対をなす圧延ロールでパスラインに沿って搬送される棒鋼又は線材からなる鋼材を圧延する際に、演算処理機能を有する計算機を用いて鋼材のうち圧延ロールの孔型と非接触な非圧下部の鋼材径方向の幅を検出する鋼材非圧下部幅検出装置であり、圧延ロールの出側にあってパスラインを挟んで圧延ロールの圧下方向と交差する方向に対向配置されて鋼材の表面を撮像する二個一対の撮像装置と、二個一対の撮像装置で撮像された画像の夫々の鋼材撮像における鋼材径方向のエッジを夫々の画像から抽出する鋼材エッジ抽出部と、鋼材エッジ抽出部で抽出された鋼材撮像の夫々の鋼材径方向エッジから夫々の鋼材撮像における鋼材の撮像径を夫々算出する鋼材撮像径算出部と、鋼材撮像径算出部で算出された二個の鋼材撮像径を同じ径に統一する鋼材撮像径統一部と、鋼材撮像径統一部で同じ径に統一された鋼材撮像径を撮像装置で撮像された鋼材の外径として鋼材の外径相当の鋼材撮像輝度に対し、それと輝度の異なる非圧下部の幅を統一された鋼材撮像径に対する長さ成分の比から算出する非圧下部幅算出部とを備えている。
即ち、鋼材への圧延水飛散による温度低下により、撮像画像上で黒い斑点が映り込み、撮像画像上において圧下部と非圧下部の境界が曖昧となり、非圧下部の幅を適正に検出できないことがあった。
また、圧延の操業条件によっては圧下部と非圧下部との温度差が小さく、撮像画像上において圧下部と非圧下部の境界が曖昧となり、非圧下部の幅を適正に検出できないことがあった。
また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
次にステップS2に移行して、取得した鋼材画像から鋼材撮像を含む撮像領域を切出す。このステップS2では、例えば、図9に示すように、カメラ7で撮像された画像のうち、図に白の破断線で示す鋼材撮像領域を切出す。
次にステップS5に移行して、2個一対のカメラの画像における鋼材の撮像径を統一化することにより、パスライン変動抑止処理を行う。図5(b)に示すように、鋼材がパスラインよりもカメラ側に寄って通材していれば鋼材の撮像径は大きくなり、逆にカメラから遠ざかって通材すれば鋼材の撮像径は小さくなる。そこで、このようなパスライン変動を抑止するために、例えば2個の画像における鋼材の撮像径の平均値を求め、その平均値に一致するように鋼材撮像を拡大又は縮小することにより鋼材の撮像径を統一化する。
従って、ステップS5においては、図11に示すように、2個一対(上下一対)のカメラの画像における鋼材の撮像径を統一化し、パスライン変動抑止処理を行う。
次にステップS6に移行して、2個一対のカメラの画像における鋼材撮像の中心を一致する中心ズレ補正を行うことにより、横振れ抑止処理を行う。この実施形態では、例えば2個一対のカメラによる画像の上下を逆転して取得することにより、図5(c)に示す鋼材の横振れの方向を2個の画像で逆方向に発生させる。従って、これら2個の画像における鋼材撮像の中心を一致させることで鋼材の通材位置をパスラインに一致又はほぼ一致させることができ、これにより鋼材の横振れを抑止することができる。
従って、ステップS6では、図12に示すように、2個一対のカメラの画像における鋼材撮像の中心を一致する中心ズレ補正を行い、横振れ抑止を行う。
次にステップS7に移行して、例えば後述する図7の演算処理によって、鋼材の非圧下部の幅を算出してからステップS1に移行する。この実施形態では、例えばステップS5で同じ径に統一された鋼材撮像径を鋼材の外径として、この鋼材の外径相当の鋼材撮像輝度に対し、それよりも輝度の高い非圧下部2の夫々幅を、統一された鋼材撮像径に対する長さ成分(画素数)の比から算出する。
この演算処理では、先ず、ステップS11で、非圧下部2の幅を算出しようとする鋼材撮像の全ての画素n(図15参照)のうちの特定の画素n1(図15参照)の周辺の所定範囲の周辺画素N1(図15参照)を探索し、探索された周辺画素N1のうち最も輝度値の高いものに前述の特定の画素n1の輝度値を更新し、この更新を鋼材撮像の全ての画素nについて行う(輝度値最大化処理ステップ)。
圧下部と非圧下部の境界が曖昧となる原因は、図14に示すように、鋼材1への圧延水飛散による温度低下により、鋼材撮像上で黒い斑点2aが映り込み、撮像画像上において圧下部3と非圧下部2の境界が曖昧となる場合と、また、鋼材1の圧延速度、鋼材1の温度、鋼材1の鋼種、圧延ロール4の状態等の圧延の操業条件により圧下部3と非圧下部2との温度差が小さく、これにより圧下部3と非圧下部2との輝度差が小さく、鋼材撮像上において圧下部3と非圧下部2の境界が曖昧となる場合とがある。
そこで、ステップS7(非圧延部幅算出ステップ)におけるステップS11(輝度値最大化処理ステップ)では、図14における黒い斑点2aを鋼材撮像上で消去する処理を行う。
次に、この特定の画素n1の輝度値の更新を鋼材撮像の全ての画素nについて行う。
これにより、鋼材撮像上における温度低下による黒い斑点2aのところが白くなり、当該斑点2aを全て消去することができる。
そして、ステップS11(輝度値最大化処理ステップ)が終了したら、ステップS12に移行し、ステップS11(輝度値最大化処理ステップ)で更新された鋼材撮像の全ての画素nうちの所定の画素n2(図17参照)の周辺の所定範囲の周辺画素N2を探索し、探索された周辺画素N2のうち最も輝度値の低いものに所定の画素n2の輝度値を更新し、この更新を全ての画素nについて行う(輝度値最小化処理ステップ)。
そこで、ステップS12(輝度値最小化処理ステップ)では、16(b)の矢印で示すように、白くなった圧下部3の部分を元の状態に戻し、非圧下部2の幅を元の状態に戻す処理を行う必要がある。
次に、所定の画素n2の輝度値を、探索された周辺画素N2のうち最も輝度値の低いものに更新する。
次に、この所定の画素n2の輝度値の更新を鋼材撮像の全ての画素nについて行う。
これにより、鋼材撮像上において、ステップS11で白くなった圧下部3の部分を元の状態に戻し、非圧下部2の幅を元の状態に戻すことができる。
ステップS11で輝度値最大化処理を行い、ステップS12で輝度値最小化処理を行っても、圧延の操業条件により圧下部3と非圧下部2との温度差が小さく、これにより圧下部3と非圧下部2との輝度差が小さく、鋼材撮像上において圧下部3と非圧下部2の境界が曖昧となる場合がある。非圧下部2は圧下部3に対して表面温度が20〜40℃程度(輝度値差で数十の差)しか高くなく、鋼材撮像上において圧下部3と非圧下部2の境界が判明しづらい。
前述のステップS13では、例えば図18(a)に示すように、例えば、時刻t10が非圧下部2の幅を算出しようとする鋼材撮像である場合に、それよりも鋼材搬送方向前方の時刻t1〜t9の鋼材撮像並びに鋼材搬送方向後方の時刻t11〜t20の鋼材撮像を抽出する。
そして、ステップS14では、図18(a)に示すステップS13で抽出された例えば時刻t1〜t20の鋼材撮像の輝度値を、図18(b)に示すように、画素毎に積算する。
なお、鋼材撮像の抽出数、即ち積算数は、多ければ多いほど圧下部3と非圧下部2との輝度差が際立つが、処理時間との兼ね合いを考慮して決定することが好ましい。但し、鋼材1の非圧下部2の幅は鋼材1本の圧延中に一律の幅で発生するものであり、その非圧下部幅の測定において高速性は高いレベルで求められていないため、圧下部3と非圧下部2との輝度差を際立たせるのに十分な20枚としている。
非圧下部2の幅を測定するということは、非圧下部2と圧下部3との境界(非圧下部2のエッジ)を抽出することであるが、輝度値の大きさは鋼材の温度に依存することから、輝度値の絶対値でエッジを抽出する場合、鋼材の温度が異なると適切なエッジを抽出することができない。
ステップS15では、ステップS14で積算された例えば18(b)に示す鋼材撮像の輝度値を、図19に示すように、非圧下部2の幅方向画素位置で微分して輝度微分値を算出する。
このステップS15における鋼材撮像の輝度値の微分は、鋼材撮像の幅方向中心から両端に向けて行う。この際、輝度値が増加すると微分値は正となり、輝度値が減少すると微分値が負となるが、本実施形態の場合、図19に示すように、輝度値が増加しても減少しても輝度微分値としては正となるようにしている。
非圧下部2のエッジは、非圧下部2が鋼材1の長手方向に沿って所定の幅で形成されていることから、2つ抽出される。
この非圧下部2の幅の算出は、ステップS5で統一化された鋼材の撮像径(鋼材撮像のエッジ間の画素数)に対する抽出された非圧下部2のエッジ間の長さ(画素数)の比によって算出する。
この演算処理では、先ず、ステップS21において、非圧下部2の幅の算出が鋼材1の全長にわたって完了したか否かを判定し、非圧下部2の幅の算出が鋼材1の全長にわたって完了した場合にはステップS22に移行し、そうでない場合には待機する。
ステップS22では、図6、図7の演算処理による非圧下部2の幅の算出結果を、鋼材1の全長にわたって読込む。
次に、ステップS23に移行して、図示しない別個の演算処理に従って、鋼材1の中心を全長にわたって合わせ、非圧下部2の幅を高輝度、その他の部分を低輝度として、鋼材1の全長にわたって表示部9に表示してから復帰する。
また、ステップS7(非圧下部幅算出ステップ、非圧下部幅算出部)におけるステップS13(鋼材輝度積算ステップ、鋼材輝度積算部)では、ステップS12で全ての画素が更新された非圧下部2の幅を算出しようとする鋼材撮像の周辺の複数の鋼材撮像を抽出し、また、ステップS14(鋼材輝度積算ステップ、鋼材輝度積算部)では、抽出された複数の鋼材撮像の輝度値を画素毎に積算する。
また、ステップS7(非圧下部幅算出ステップ、非圧下部幅算出部)におけるステップS15(非圧下部エッジ抽出ステップ、非圧下部エッジ抽出部)では、ステップS14で積算された鋼材撮像の輝度値を非圧下部2の幅方向画素位置で微分して輝度微分値を算出し、ステップS16(非圧下部エッジ抽出ステップ、非圧下部エッジ抽出部)では、当該輝度微分値が所定の閾値を超えた幅方向画素位置のところを非圧下部2のエッジとして抽出する。
そして、ステップS7(非圧下部幅算出ステップ、非圧下部幅算出部)におけるステップS17(非圧下部エッジ幅算出ステップ、非圧下部エッジ幅算出部)では、ステップS16で抽出された非圧下部2のエッジから非圧下部2の幅を算出する。
以上のことから、本実施形態に係る鋼材非圧下部幅検出装置及びその検出方法によれば、圧延水飛散による温度低下や圧下部3と非圧下部2との温度差が小さい場合であっても、鋼材1の非圧下部2の幅を適正に検出することができる鋼材非圧下部幅検出装置及びその検出方法を提供できる。
また、本実施形態に係る鋼材非圧下部幅検出装置及びその検出方法によれば、ステップS6(中心ずれ補正ステップ、中心ずれ補正部)において、ステップS7で非圧下部2の幅を算出する前に、ステップS5で同じ径に統一された二個の鋼材1の撮像径の鋼材撮像が鋼材径方向にずれている場合に、それらの鋼材撮像の中心を一致させる。これにより、鋼材1の横振れを抑止することができる。
例えば、ステップS5(鋼材撮像径統一ステップ、鋼材撮像径統一部)及びステップS6(中心ずれ補正ステップ、中心ずれ補正部)を省略し、ステップS4(鋼材撮像径算出ステップ、鋼材撮像径算出部)からステップS7(非圧下部幅算出ステップ、非圧下部幅算出部)を直接実行するようにしてもよい。この場合、ステップS7(非圧下部幅算出ステップ、非圧下部幅算出部)では、ステップS4(鋼材撮像径算出ステップ、鋼材撮像径算出部)で算出された鋼材1の撮像径の夫々を鋼材の外径として鋼材の外径相当の鋼材撮像輝度の夫々に対し、輝度が高い非圧下部2の夫々の幅を、鋼材1の撮像径の夫々に対する長さ成分の比から算出するようにする。
2 非圧下部
3 圧下部
4 圧延ロール
5 孔型
6 ガイドロール
7 カメラ(撮像装置)
8 コンピュータシステム(計算機)
9 表示部
10 カメラ制御装置
11 加熱炉
Claims (6)
- 対をなす圧延ロールでパスラインに沿って搬送される棒鋼又は線材からなる鋼材を圧延する際に、演算処理機能を有する計算機を用いて前記鋼材のうち前記圧延ロールの孔型と非接触な非圧下部の鋼材径方向の幅を検出する鋼材非圧下部幅検出装置であって、
前記圧延ロールの出側にあって前記パスラインを挟んで前記圧延ロールの圧下方向と交差する方向に対向配置されて前記鋼材の表面を撮像する二個一対の撮像装置と、
前記二個一対の撮像装置で撮像された画像の夫々の鋼材撮像における前記鋼材径方向のエッジを夫々の画像から抽出する鋼材エッジ抽出部と、
前記鋼材エッジ抽出部で抽出された前記鋼材撮像の夫々の鋼材径方向エッジから夫々の前記鋼材撮像における前記鋼材の撮像径を夫々算出する鋼材撮像径算出部と、
前記鋼材撮像径算出部で算出された前記鋼材の撮像径の夫々を鋼材の外径として前記鋼材の外径相当の鋼材撮像輝度の夫々に対し、輝度が高い非圧下部の夫々の幅を、前記鋼材の撮像径の夫々に対する長さ成分の比から算出する非圧下部幅算出部とを備え、
前記非圧下部幅算出部は、
前記非圧下部の幅を算出しようとする前記鋼材撮像の全ての画素のうちの特定の画素の周辺の所定範囲の周辺画素を探索し、探索された周辺画素のうち最も輝度値の高いものに前記特定の画素の輝度値を更新し、この更新を前記鋼材撮像の全ての画素について行う輝度値最大化処理部と、
前記輝度値最大化処理部で更新された前記鋼材撮像の全ての画素うちの所定の画素の周辺の所定範囲の周辺画素を探索し、探索された周辺画素のうち最も輝度値の低いものに前記所定の画素の輝度値を更新し、この更新を前記全ての画素について行う輝度値最小化処理部と、
前記輝度値最小化処理部で全ての画素が更新された非圧下部の幅を算出しようとする前記鋼材撮像の周辺の複数の鋼材撮像の輝度値を画素毎に積算する鋼材輝度積算部と、
前記鋼材輝度積算部で積算された鋼材撮像の輝度値を前記非圧下部の幅方向画素位置で微分して輝度微分値を算出し、当該輝度微分値が所定の閾値を越えた幅方向画素位置のところを前記非圧下部のエッジとして抽出する非圧下部エッジ抽出部と、
前記非圧下部エッジ抽出部で抽出された非圧下部のエッジから前記非圧下部の幅を算出する非圧下部エッジ幅算出部とを備えたことを特徴とする鋼材非圧下部幅検出装置。 - 前記非圧下部幅算出部で非圧下部の幅を算出する前に、前記鋼材撮像径算出部で算出された二個の前記鋼材の撮像径を同じ径に統一する鋼材撮像径統一部を備え、
前記非圧下部幅算出部は、前記鋼材撮像径統一部で同じ径に統一された前記鋼材の撮像径を前記撮像装置で撮像された鋼材の外径として前記鋼材の外径相当の鋼材撮像輝度に対し、輝度が高い非圧下部の夫々の幅を、統一された前記鋼材の撮像径に対する長さ成分の比から算出することを特徴とする請求項1に記載の鋼材非圧下部幅検出装置。 - 前記非圧下部幅算出部で非圧下部の幅を算出する前に、前記鋼材撮像径統一部で同じ径に統一された二個の前記鋼材の撮像径の鋼材撮像が鋼材径方向にずれている場合に、それらの鋼材撮像の中心を一致する中心ずれ補正部を備えていることを特徴とする請求項2に記載の鋼材非圧下部幅検出装置。
- 対をなす圧延ロールでパスラインに沿って搬送される棒鋼又は線材からなる鋼材を圧延する際に、前記圧延ロールの出側にあって前記パスラインを挟んで前記圧延ロールの圧下方向と交差する方向に対向配置された二個一対の撮像装置で、前記鋼材の表面を撮像し、演算処理機能を有する計算機を用いて前記鋼材のうち前記圧延ロールの孔型と非接触な非圧下部の鋼材径方向の幅を検出する鋼材非圧下部幅検出方法であって、
前記二個一対の撮像装置で撮像された画像の夫々の鋼材撮像における前記鋼材径方向のエッジを夫々の画像から抽出する鋼材エッジ抽出ステップと、
前記鋼材エッジ抽出ステップで抽出された前記鋼材撮像の夫々の鋼材径方向エッジから夫々の前記鋼材撮像における前記鋼材の撮像径を夫々算出する鋼材撮像径算出ステップと、
前記鋼材撮像径算出ステップで算出された前記鋼材の撮像径の夫々を鋼材の外径として前記鋼材の外径相当の鋼材撮像輝度の夫々に対し、輝度が高い非圧下部の夫々の幅を、前記鋼材の撮像径の夫々に対する長さ成分の比から算出する非圧下部幅算出ステップとを含み、
前記非圧下部幅算出ステップは、
前記非圧下部の幅を算出しようとする前記鋼材撮像の全ての画素のうちの特定の画素の周辺の所定範囲の周辺画素を探索し、探索された周辺画素のうち最も輝度値の高いものに前記特定の画素の輝度値を更新し、この更新を前記鋼材撮像の全ての画素について行う輝度値最大化処理ステップと、
前記輝度値最大化処理ステップで更新された前記鋼材撮像の全ての画素うちの所定の画素の周辺の所定範囲の周辺画素を探索し、探索された周辺画素のうち最も輝度値の低いものに前記所定の画素の輝度値を更新し、この更新を前記全ての画素について行う輝度値最小化処理ステップと、
前記輝度値最小化処理ステップで全ての画素が更新された非圧下部の幅を算出しようとする前記鋼材撮像の周辺の複数の鋼材撮像の輝度値を画素毎に積算する鋼材輝度積算ステップと、
前記鋼材輝度積算ステップで積算された鋼材撮像の輝度値を前記非圧下部の幅方向画素位置で微分して輝度微分値を算出し、当該輝度微分値が所定の閾値を超えた幅方向画素位置のところを前記非圧下部のエッジとして抽出する非圧下部エッジ抽出ステップと、
前記非圧下部エッジ抽出ステップで抽出された非圧下部のエッジから前記非圧下部の幅を算出する非圧下部エッジ幅算出ステップとを含むことを特徴とする鋼材非圧下部幅検出方法。 - 前記非圧下部幅算出ステップで非圧下部の幅を算出する前に、前記鋼材撮像径算出ステップで算出された二個の前記鋼材の撮像径を同じ径に統一する鋼材撮像径統一ステップを含み、
前記非圧下部幅算出ステップでは、前記鋼材撮像径統一ステップで同じ径に統一された前記鋼材の撮像径を前記撮像装置で撮像された鋼材の外径として前記鋼材の外径相当の鋼材撮像輝度に対し、輝度が高い非圧下部の夫々の幅を、統一された前記鋼材の撮像径に対する長さ成分の比から算出することを特徴とする請求項4に記載の鋼材非圧下部幅検出方法。 - 前記非圧下部幅算出ステップで非圧下部の幅を算出する前に、前記鋼材撮像径統一ステップで同じ径に統一された二個の前記鋼材の撮像径の鋼材撮像が鋼材径方向にずれている場合に、それらの鋼材撮像の中心を一致する中心ずれ補正ステップを含んでいることを特徴とする請求項5に記載の鋼材非圧下部幅検出方法。
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