JP6924626B2 - 圧延材のトラッキング装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、鉄鋼熱間圧延ラインの圧延材料の先端および／または尾端のトラッキング位置を検出する圧延材のトラッキング装置に関する。

一般的な熱間圧延ラインにおいては、加熱炉にて加熱されたスラブを粗圧延し、粗圧延後の鋼板を仕上圧延し、コイラーで巻取、次工程に送る。このとき、加熱炉にて加熱されたスラブ（圧延材料）の先端および尾端のトラッキング位置が認識される必要がある。

図４は、一般的な圧延材のトラッキング装置を例示するブロック図である。
図４に示すように、トラッキング装置１１０は、ホットメタルディテクター（ＨＭＤ）１を有している。たとえば圧延工程では、ＨＭＤ１によって、圧延材３の先端位置を検出し、トラッキング位置とする。ここで、ＨＭＤ１の検出領域に、水蒸気やミスト等が存在する周囲環境では、水蒸気等はＨＭＤ１によるトラッキング位置の検出に悪影響を及ぼす恐れがある。

トラッキング装置１１０は、パルスジェネレータ（ＰＬＧ）２を有している。ＰＬＧ２は、ロール４の回転数に応じて、パルスを生成し、生成されたパルスを演算装置５に供給する。演算装置５は、パルス数およびロール４の半径等のパラメータを用いてトラッキング位置を演算することができる。ただし、ＰＬＧ２によるトラッキング位置は、圧延される材料の伸び等を考慮して補正計算することが可能であるが、演算結果は誤差を含む推定値となる。そのため、トラッキング位置の検出には、ＨＭＤ１が優先される。

そこで、オペレータが圧延工程における水蒸気等の状況を目視等により判断し、ＨＭＤ１またはＰＬＧ２によるトラッキング位置検出を手動で切り替えている。

特開平３−２１６２１４号公報

上述のように、ＨＭＤ１を用いたトラッキング位置検出では、赤外線(熱線)を受光することによって先端、尾端の検出を行う。ＨＭＤ１の検出領域の付近に水蒸気等が存在する場合には、赤外線の検出が不能となるため、手動でトラッキング位置検出をＰＬＧ２に切り替えている。そのため、システムの運用が煩雑になるとの問題がある。

実施形態では、赤外線放射が遮られても、手動でパルス生成器に切り替えることなく、トラッキング位置を検出できる圧延材のトラッキング装置を提供することを目的とする。

実施形態に係る圧延材のトラッキング装置は、圧延材が放出する赤外線を受光することによって前記圧延材の有無を検出する第１ホットメタルディテクターの検出領域を含む第１画像データを取得する第１画像情報収集モニターと、前記圧延材の搬送にしたがって回転する第１ロールの回転数に応じたパルスを生成する第１パルス生成器が生成するパルス数にもとづいて、前記圧延材の先端または尾端の位置を計算する演算装置と、を備える。前記演算装置は、前記第１画像データから水蒸気を検出した場合には、前記検出領域よりも上流で検出された前記圧延材の先端または尾端の通過によって前記圧延材の先端または尾端の位置を初期化して前記位置を演算し、前記第１画像データから前記水蒸気を検出しない場合には、前記圧延材の有無を検出した前記第１ホットメタルディテクターの出力によって前記位置を演算する。

本実施形態では、演算装置が、第１ホットメタルディテクターの検出領域を含む第１画像データに水蒸気を含むか否かを判別し、水蒸気を含む場合には、第１パルス生成器が生成するパルス数にもとづいて圧延材の先端または尾端の位置を計算する。そのため、オペレータが第１ホットメタルディテクターの検出領域付近の水蒸気の状況を目視等で確認して手動による切り替えをすることなく、トラッキング位置を計算することができる。

第１の実施形態に係る圧延材のトラッキング装置を例示するブロック図である。 第２の実施形態に係る圧延材のトラッキング装置を例示するブロック図である。 第３の実施形態に係る圧延材のトラッキング装置を例示するブロック図である。 一般的な圧延材のトラッキング装置を例示するブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る圧延材のトラッキング装置を例示するブロック図である。
図１に示すように、本実施形態では、圧延材のトラッキング装置１０は、ホットメタルディテクター１と、パルスジェネレータ２と、画像情報収集モニター１１と、演算装置５と、を備える。

ホットメタルディテクター（ＨＭＤ）１は、圧延材３の先端３Ｔを検出する位置に設けられる。ＨＭＤ１は、圧延材３を検出しているときにはＯＮ信号を出力し、圧延材３のないときにはＯＦＦ信号を出力する。演算装置５は、ＨＭＤ１のＯＮ信号またはＯＦＦ信号を入力し、トラッキング位置判断している。

パルスジェネレータ（ＰＬＧ）２は、圧延ロール等のロール４に接続されている。ＰＬＧ２は、ロール４の回転角度や回転数に応じたパルスを出力する。演算装置５は、ＰＬＧ２で生成されたパルスを入力信号として取り込む。演算装置５は、ＰＬＧ２からの入力信号にもとづいて圧延材３の先端３Ｔの位置を算出し、トラッキング位置を判断する。

なお、ＰＬＧ２によって計算されるトラッキング位置については、演算装置５は、たとえばロール４が圧延材３を噛みこんだときに、ロール４の駆動装置（図示せず）の出力電流が急激に増大するタイミングを取得し、そのタイミングでＰＬＧ２のデータを初期化することによって得ることができる。

画像情報収集モニター１１は、ＨＭＤ１の検出領域１２を撮像範囲に含む撮像装置である。画像情報収集モニター１１は、たとえば２次元ＣＣＤやＣＭＯＳエリアセンサ等を備えたカメラである。画像情報収集モニター１１は、ＨＭＤ１の検出領域１２の水蒸気やミスト等（以下、水蒸気等という）の周囲環境を含む画像データを取得する。画像情報収集モニター１１は、取得した画像データを演算装置５に供給する。

演算装置５は、画像情報収集モニター１１の画像データに水蒸気等の画像データが含まれていない場合には、ＨＭＤ１によるトラッキングを行う。演算装置５は、画像情報収集モニター１１の画像データに水蒸気等の画像データを含む場合には、ＨＭＤ１のトラッキングをＰＬＧ２によるトラッキングに切り替える。

本実施形態のトラッキング装置１０の効果について説明する。
本実施形態のトラッキング装置１０は、画像情報収集モニター１１と、ＰＬＧ２と、演算装置５と、を備えている。画像情報収集モニター１１は、ＨＭＤ１の検出領域１２を含む画像データを取得することができる。演算装置５によって検出領域１２に水蒸気等の画像データが含まれている場合には、演算装置５は、ＰＬＧ２の演算データによるトラッキング演算に切り替えることができる。したがって、水蒸気等によってＨＭＤ１による圧延材３の検出が困難な場合であっても、ＰＬＧ２による圧延材３のトラッキングが可能となる。

ＰＬＧ２による圧延材３のトラッキングでは、圧延ロールによって圧延材３が引き延ばされるので、圧延材３の長さ方向の寸法が圧延ロール噛み込み前後で異なる。そのため、演算装置５によって、圧延材３の寸法を補正してトラッキング位置を演算する。この場合には、補正に用いるパラメータや補正式等の精度によって誤差が生じることがある。そこで、本実施形態のトラッキング装置１０では、検出領域１２に水蒸気等の画像データを含まない場合には、ＨＭＤ１によるトラッキングを行うので、より正確に圧延材３の先端または尾端の位置を検出することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態では、ＨＭＤ、ＰＬＧ、および画像情報収集モニターをそれぞれ２つずつ備えた組を１組とすることによって、先行材の尾端と後行材の先端との間の距離を制御し、先行材と後行材の衝突を防止することができる。

図２は、本実施形態に係るトラッキング装置を例示するブロック図である。
図２に示すように、本実施形態のトラッキング装置２１０は、ＨＭＤ１ａ，１ｂと、ＰＬＧ２ａ，２ｂと、画像情報収集モニター１１ａ，１１ｂと、演算装置２０５と、を備える。

本実施形態のトラッキング装置２１０では、先行する圧延材、すなわち先行材３ａの尾端３Ｔａの位置、および、先行材３ａに続いて搬送される圧延材、すなわち後行材３ｂの先端３Ｔｂの位置がそれぞれ検出される。

先行材３ａが検出領域１２ａにある場合には、ＨＭＤ１ａは、ＯＮ信号を出力する。先行材３ａが検出領域１２ａにない場合には、ＨＭＤ１ａは、ＯＦＦ信号を出力する。ＯＮ信号およびＯＦＦ信号は、演算装置２０５に入力される。演算装置２０５は、入力された信号がＯＮからＯＦＦに切り替わることによって、尾端３Ｔａを検出することができる。

後行材３ｂが検出領域１２ｂにない場合には、ＨＭＤ１ｂは、ＯＦＦ信号を出力する。後行材３ｂが検出領域１２ｂにある場合には、ＨＭＤ１ｂは、ＯＮ信号を出力する。ＯＦＦ信号およびＯＮ信号は、演算装置２０５に入力される。演算装置２０５は、入力された信号がＯＦＦからＯＮに切り替わることによって、先端３Ｔｂを検出することができる。

ＰＬＧ２ａは、先行材３ａのロール４ａに接続されている。ＰＬＧ２ａは、ロール４ａの回転角度や回転数に応じたパルスを出力する。ＰＬＧ２ｂは、後行材３ｂのロール４ｂに接続されている。ＰＬＧ２ｂは、ロール４ｂの回転角度や回転数に応じたパルスを出力する。演算装置２０５は、ＰＬＧ２ａ，２ｂが生成するパルスをそれぞれ入力して、尾端３Ｔａの位置および先端３Ｔｂの位置を計算する。

画像情報収集モニター１１ａは、尾端３Ｔａの検出領域１２ａを撮像範囲に含む撮像装置である。画像情報収集モニター１１ｂは、先端３Ｔｂの検出領域１２ｂを撮像範囲に含む撮像装置である。画像情報収集モニター１１ａ，１１ｂは、検出領域１２ａ，１２ｂの水蒸気等を撮像して、画像データを演算装置２０５にそれぞれ供給する。

演算装置２０５は、検出領域１２ａにおいて水蒸気等を検出した場合には、ＨＭＤ１ａからＰＬＧ２ａにトラッキングの制御を切り替える。演算装置２０５は、検出領域１２ｂにおいて水蒸気等を検出した場合には、ＨＭＤ１ｂからＰＬＧ２ｂにトラッキングの制御を切り替える。

先行材３ａのトラッキングおよび後行材３ｂのトラッキングは、それぞれ独立して制御される。つまり、尾端３Ｔａの検出領域１２ａにおいて、水蒸気等が検出され、先端３Ｔｂの検出領域１２ｂにおいて水蒸気等が検出されない場合には、尾端３Ｔａ側では、ＰＬＧ２ａによるトラッキングを行い、先端３Ｔｂ側では、ＨＭＤ１ｂによるトラッキングを行う。

尾端３Ｔａ側の検出領域１２ａにおいて、水蒸気等が検出されず、先端３Ｔｂ側の検出領域１２ｂにおいて水蒸気等が検出された場合には、尾端３Ｔａ側では、ＨＭＤ１ａによるトラッキングを行い、先端３Ｔｂ側では、ＰＬＧ２ｂによるトラッキングを行う。

尾端３Ｔａ側および先端３Ｔｂ側ともに水蒸気等が検出されない場合には、いずれの側でもＨＭＤ１ａ，１ｂによるトラッキングを行えばよい。尾端３Ｔａ側および先端３Ｔｂ側ともに水蒸気等を検出した場合には、いずれの側でもＰＬＧ２ａ，２ｂによるトラッキングを行えばよい。

なお、ＨＭＤ１ａ，１ｂまたはＰＬＧ２ａ，２ｂいずれかのトラッキング中に水蒸気等が発生あるいは消失した場合には、その時点でトラッキングの制御を切り替えればよい。

本実施形態の圧延材のトラッキング装置２１０の効果について説明する。
本実施形態の圧延材のトラッキング装置２１０では、ＨＭＤ１ａ，１ｂと、ＰＬＧ２ａ，２ｂと、画像情報収集モニター１１ａ，１１ｂと、演算装置２０５と、を備えている。ＨＭＤ１ａ、ＰＬＧ２ａ、および画像情報収集モニター１１ａは、水蒸気等の発生状況に応じて切り替わってトラッキングを行う。また、ＨＭＤ１ｂ、ＰＬＧ２ｂ、および画像情報収集モニター１１ｂも、水蒸気等の発生状況に応じて切り替わってトラッキングを行う。したがって、圧延工程中の水蒸気等の発生有無にかかわらず、先行材３ａの尾端３Ｔａおよび後行材３ｂの先端３Ｔｂをそれぞれトラッキングすることができる。尾端位置および先端位置は、演算装置２０５によって認識されているので、演算装置２０５は、ロール４ａ，４ｂの速度を適切に制御することによって、先行材と後行材との間の距離を適切に維持することができる。そのため、トラッキング装置２１０では、先行材３ａと後行材３ｂの衝突を防止することができる。

また、本実施形態のトラッキング装置２１０では、上述のとおりに先行材３ａと後行材３ｂとの間の距離を適切に維持できるので、この距離を短縮することによって、単位時間当たりの生産数（スループット）を向上させることも可能になる。

（第３の実施形態）
ＨＭＤを用いたトラッキング制御では、波長が長い赤外線を検出することによって圧延材の有無を検出し、その検出結果を入力された演算装置によって先端位置等が判定される。波長の長い赤外線は屈折率が大きいので、圧延材が赤外線を放出しても、検出領域の近傍に水蒸気等の光学的な遮蔽物がある場合には、圧延材から放出された赤外線が遮蔽されてしまい、圧延材の有無を適切に検出することができないことがある。

そこで、赤外線よりも短い波長、たとえば可視光を用いれば屈折率の観点から水蒸気のような光学的な遮蔽物を透過して検出することができる。本実施形態では、可視光のカメラを画像情報収集モニターに用いることによって、圧延材の有無を検出し、水蒸気等が発生する環境下でもトラッキングを行うことを可能にする。

図３は、本実施形態に係る圧延材のトラッキング装置を例示するブロック図である。
図３に示すように、トラッキング装置３１０は、画像情報収集モニター３１１ａ，３１１ｂと、演算装置３０５と、を備える。画像情報収集モニター３１１ａの撮像範囲は、先行材３ａの尾端３Ｔａが通過する範囲に設定されている。画像情報収集モニター３１１ｂの撮像範囲は、後行材３ｂの先端３Ｔｂが通過する範囲に設定されている。

画像情報収集モニター３１１ａ，３１１ｂは、赤外線よりも短い波長を有する画像データを取得することができる。画像情報収集モニター３１１ａ，３１１ｂは、たとえば可視光のカメラである。水蒸気等の発生状況に応じて、たとえばフィルタ等を用いて、取得できる波長を調整するようにしてもよい。

画像情報収集モニター３１１ａ，３１１ｂの出力は、演算装置３０５にそれぞれ接続されている。演算装置３０５は、画像情報収集モニター３１１ａ，３１１ｂが取得した画像データを入力して画像処理して、先行材３ａおよび後行材３ｂの形状を解析する。解析結果から、演算装置３０５は、尾端３Ｔａおよび先端３Ｔｂを検出する。

図示しないが、先行材３ａおよび後行材３ｂは、いずれも圧延ロール等のロールによって搬送される。演算装置３０５は、尾端３Ｔａおよび先端３Ｔｂのトラッキング結果にもとづいて、先行材３ａおよび後行材３ｂの搬送速度等を制御して、先行材３ａと後行材３ｂとの間の距離を制御して、衝突を防止することができる。

以上説明した実施形態によれば、赤外線放射が遮られても、手動でＰＬＧに切り替えることなく、トラッキング位置を検出できる圧延材のトラッキング装置を実現することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１，１ａ，１ｂ ホットメタルディテクター、２，２ａ，２ｂ パルスジェネレータ、３，３ａ，３ｂ 圧延材、４，４ａ，４ｂ ロール、５，２０５，３０５ 演算装置、１０，２１０，３１０ トラッキング装置、１１，１１ａ，１１ｂ 画像情報収集モニター、１２，１２ａ，１２ｂ 検出領域

Claims (2)

1. 圧延材が放出する赤外線を受光することによって前記圧延材の有無を検出する第１ホットメタルディテクターの検出領域を含む第１画像データを取得する第１画像情報収集モニターと、
   前記圧延材の搬送にしたがって回転する第１ロールの回転数に応じたパルスを生成する第１パルス生成器が生成するパルス数にもとづいて、前記圧延材の先端または尾端の位置を計算する演算装置と、
   を備え、
   前記演算装置は、
   前記第１画像データから水蒸気を検出した場合には、前記検出領域よりも上流で検出された前記圧延材の先端または尾端の通過によって前記圧延材の先端または尾端の位置を初期化して前記位置を演算し、
   前記第１画像データから前記水蒸気を検出しない場合には、前記圧延材の有無を検出した前記第１ホットメタルディテクターの出力によって前記位置を演算する圧延材のトラッキング装置。
2. 圧延材が放出する赤外線を受光することによって前記圧延材の有無を検出する第１ホットメタルディテクターの第１検出領域を含む第１画像データを取得する第１画像情報収集モニターと、
   前記圧延材に先行して搬送される他の圧延材の有無を検出する第２ホットメタルディテクターの第２検出領域を含む第２画像データを取得する第２画像情報収集モニターと、
   前記圧延材の搬送にしたがって回転する第１ロールの回転数に応じたパルスを生成する第１パルス生成器が生成するパルス数にもとづいて、前記圧延材の先端の位置を計算し、前記他の圧延材の搬送にしたがって回転する第２ロールの回転数に応じたパルスを生成する第２パルス生成器が生成するパルス数にもとづいて、前記他の圧延材の尾端の位置を計算する演算装置と、
   を備え、
   前記演算装置は、
   前記第１画像データから水蒸気を検出した場合には、前記第１検出領域よりも上流で検出された前記圧延材の先端の通過によって前記圧延材の先端の位置を初期化して前記圧延材の位置を演算し、
   前記第１画像データから水蒸気を検出しない場合には、前記圧延材の有無を検出した前記第１ホットメタルディテクターの出力によって前記圧延材の位置を演算し、
   前記第２画像データから水蒸気を検出した場合には、前記第２検出領域の下流で検出された前記他の圧延材の先端の通過によって前記他の圧延材の先端の位置を初期化して前記他の圧延材の尾端の位置を演算し、
   前記第２画像データから水蒸気を検出しない場合には、前記他の圧延材の有無を検出した前記第２ホットメタルディテクターの出力によって前記他の圧延材の尾端の位置を演算する圧延材のトラッキング装置。

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