JP7047995B1 - 鋼板の蛇行量測定装置、鋼板の蛇行量測定方法、熱間圧延鋼帯の熱間圧延設備、及び熱間圧延鋼帯の熱間圧延方法 - Google Patents
鋼板の蛇行量測定装置、鋼板の蛇行量測定方法、熱間圧延鋼帯の熱間圧延設備、及び熱間圧延鋼帯の熱間圧延方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
「差荷重方式の蛇行制御」は、制御対象の圧延スタンドのレベリング量(制御対象の圧延スタンドにおける操作側及び駆動側のロールギャップの開度差であるロール開度差)を、当該圧延スタンドに設けられた荷重検出器から検出された操作側及び駆動側の差荷重に比例するように変更するものである。
また、「センサ方式の蛇行制御」は、制御対象の圧延機スタンドのレベリング量を、当該制御対象の圧延スタンドよりも一つ前の圧延スタンドと当該制御対象の圧延スタンドとの間に設置された蛇行量測定装置で測定された蛇行量に比例するように変更するものである。
この問題を解決するために、従来、前述の非特許文献1では、カメラの走査線毎に微分強度が最大となる点(鋼板のエッジに対応)を算出した後、微分強度を重率とした重み付き最小二乗法でエッジ線を推定する方式を提案している。
特許文献1に示す板材の蛇行測定方法は、パスラインの垂線に対して圧延方向に傾斜した方向から2次元撮像装置で板材の表面を撮像するステップと、撮像画像について、板幅方向の走査線毎に濃度値の変化を検出することにより、板材のエッジ位置を走査線毎に検出するステップと、走査線毎に検出した各エッジ位置に対して最小二乗法を適用することにより近似直線を算出するステップと、近似直線と所定の走査線との交点の位置を算出するステップと、交点の位置に基づき、蛇行量を算出するステップとを備えている。
特許文献2に示すエッジ検出方法は、走行する部材のエッジ線を含む領域を撮像手段により複数撮像する撮像工程と、撮像工程により得られた時間的に連続する複数の画像それぞれについて、画像における画素の微分強度を求めて微分画像を生成する微分画像生成工程と、微分画像生成工程により得られた時間的に連続する複数の微分画像を合成し、合成部分画像を生成する合成微分画像生成工程とを備えている。また、当該エッジ検出方法は、合成微分画像生成工程により得られた合成微分画像において、直線上に存在する画素の微分強度和が最大となる直線を特定する直線特定工程と、画素の微分強度が閾値よりも大きいか否かを判断する判定工程とを備えている。
ここで、従来の非特許文献1、特許文献1に示す板材の蛇行測定方法、及び特許文献2に示すエッジ検出方法のいずれの手法においても、鋼板の両側のエッジが検出できた場合のみに蛇行量を算出する方法であるため、片方のエッジの検出ができず、もう片方のエッジが検出できる場合において、鋼板の蛇行量を検出できないという課題がある。
熱間圧延鋼帯の熱間圧延設備1では、加熱炉(図示せず)で加熱されたスラブが粗圧延工程、仕上圧延工程及び冷却工程を経て、所定の板幅及び板厚の鋼板が製造され、巻き取られる。つまり、熱間圧延設備1は、加熱炉と、粗圧延機(図示せず)と、仕上圧延機2(図1参照)と、冷却設備(図示せず)と、巻取設備(図示せず)と、仕上圧延機2に備えられた蛇行量測定装置4とを備えている。
各レベリング装置3は、各圧延スタンドF1~Fnの操作側に取り付けられた圧下装置(図示せず)による圧下量と、各圧延スタンドF1~Fnの駆動側に取り付けられた圧下装置(図示せず)による圧下量とを調整する。
また、修正前エッジ検出部62は、撮像画像取得部61が取得した複数の撮像画像20のそれぞれの幅方向に隣接する輝度差を計算し、その輝度差が鋼板10の幅方向のドライブサイドで最大となる箇所を鋼板10のドライブサイドエッジ箇所zdsとして複数検出し、その輝度差が鋼板10の幅方向のワークサイドで最大となる箇所を鋼板10のワークサイドエッジ箇所zwsとして複数検出する。
また、測定信頼性判定部64は、修正前エッジ保持部63で保持された複数の鋼板10のドライブサイドエッジ箇所zds及びワークサイドエッジ箇所zwsから抽出された現時刻を含めた過去N回の鋼板10のドライブサイドエッジ箇所(zds(i),i=1,2,・・・N)及びワークサイドエッジ箇所(zws(i),i=1,2,・・・N)のそれぞれの下記(1)、(2)式で示す変化量絶対値の和αds、αwsのそれぞれが、所定の閾値β以上となった場合には、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)、ワークサイドエッジ箇所zws(N)を信頼性が低いと判定し、所定の閾値β未満となった場合には、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)、ワークサイドエッジ箇所zws(N)を信頼性が高いと判定する。
そして、測定信頼性判定部64は、その取得した複数の鋼板10のドライブサイドエッジ箇所zdsから現時刻を含めた過去N回のドライブサイドエッジ箇所(zds(i),i=1,2,・・・N)を抽出し、その抽出した現時刻を含めた過去N回のドライブサイドエッジ箇所(zds(i),i=1,2,・・・N)の前述の(1)式で示す変化量絶対値の和αdsを算出する。また、同様に、測定信頼性判定部64は、その取得した複数の鋼板10のワークサイドエッジ箇所zwsから現時刻を含めた過去N回のワークサイドエッジ箇所(zws(i),i=1,2,・・・N)を抽出し、その抽出した過去N回のワークサイドエッジ箇所(zws(i),i=1,2,・・・N)の前述の(2)式で示す変化量絶対値の和αwsを算出する。
そして、測定信頼性判定部64は、ドライブサイドエッジ箇所の変化量絶対値の和αdsが所定の閾値β以上である場合には、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)を信頼性が低いと判定し、ワークサイドエッジ箇所の変化量絶対値の和αwsが所定の閾値β以上である場合には、現時刻のワークサイドエッジ箇所zws(N)を信頼性が低いと判定する。また、測定信頼性判定部64は、ドライブサイドエッジ箇所の変化量絶対値の和αdsが所定の閾値β未満である場合には、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)を信頼性が高いと判定し、ワークサイドエッジ箇所の変化量絶対値の和αwsが所定の閾値β未満である場合には、現時刻のワークサイドエッジ箇所zws(N)を信頼性が高いと判定する。
具体的には、蛇行量算出部66は、表1に示すように、測定信頼性判定部64において、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)の双方が信頼性が高いと判定された場合(ケース1の場合)、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)を用いて鋼板の蛇行量を算出する。具体的に、蛇行量算出部66は、このケース1の場合、ミル中心座標を0とすれば鋼板10の中央部の座標量が蛇行量なので、zds(N)とzws(N)の平均値=(zds(N)+zws(N))/2を鋼板10の蛇行量として算出する。
また、蛇行量算出部66は、表1に示すように、測定信頼性判定部64において、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)の双方が信頼性が低いと判定された場合(ケース4の場合)、鋼板10の蛇行量を算出しない。
蛇行制御装置7は、蛇行量演算装置6の出力部67からの鋼板10の蛇行量に基づいて、制御対象の圧延スタンドFnにおける操作側及び駆動側のロールギャップの開度差であるロール開度差を演算し、演算されたロール開度差を制御対象の圧延スタンドFnに設けられたレベリング装置3に送出する。
また、蛇行量演算装置6は、蛇行量算出部66で算出された鋼板10の蛇行量を蛇行制御装置7に出力する出力部67を備えている。これにより、蛇行量測定装置4で測定された蛇行量に基づいて、蛇行制御装置7は、制御対象の圧延スタンドFnのレベリングを適切に制御することができる。
先ず、鋼板10の仕上圧延が開始され、ステップS1において、ラインセンサカメラ5が鋼板10の先端部を検出したか否かを判定する。ラインセンサカメラ5には鋼板10の先端部及び尾端部を検出する鋼板検出センサ(図示せず)が付設されている。
そして、ラインセンサカメラ5による判定結果がYESの場合(先端部を検出した場合)、ステップS2に移行し、当該判定結果がNoの場合(先端部を検出しない場合)、ステップS1に戻る。
ステップS2では、ラインセンサカメラ5が、圧延中に走行する鋼板10の表面を鋼板10の幅方向に横断するように周期的に撮像する(撮像ステップ)。
次いで、ステップS4に移行し、修正前エッジ検出部62は、ステップS3で取得した複数の撮像画像20のそれぞれの幅方向に隣接する輝度差を計算し、その輝度差が鋼板10の幅方向のドライブサイドで最大となる箇所を鋼板10のドライブサイドエッジ箇所zdsとして検出し、その輝度差が鋼板10の幅方向のワークサイドで最大となる箇所を鋼板10のワークサイドエッジ箇所zwsとして検出する(修正前エッジ検出ステップ)。
次いで、ステップS6に移行し、測定信頼性判定部64は、ステップS4で保持された複数の鋼板10のドライブサイドエッジ箇所zds及びワークサイドエッジ箇所zwsから抽出された現時刻を含めた過去N回の鋼板10のドライブサイドエッジ箇所(zds(i),i=1,2,・・・N)及びワークサイドエッジ箇所(zws(i),i=1,2,・・・N)のそれぞれの前述(1)、(2)式で示す変化量絶対値の和αds、αwsのそれぞれが、所定の閾値β以上となった場合には、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)、ワークサイドエッジ箇所zws(N)を信頼性が低いと判定し、所定の閾値β未満となった場合には、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)、ワークサイドエッジ箇所zws(N)を信頼性が高いと判定する(測定信頼性判定ステップ)。
最後に、ステップS10に移行し、ラインセンサカメラ5は、鋼板10の先端部を検出したか否かを判定する。そして、ラインセンサカメラ5による判定結果がYESの場合(尾端部を検出した場合)、処理は終了し、当該判定結果がNoの場合(尾端部を検出しない場合)、ステップS2に戻る。
これにより、蛇行量測定装置4による処理は終了する。
また、本実施形態に係る蛇行量測定方法は、蛇行量算出ステップ(ステップS8)で算出された鋼板10の蛇行量を蛇行制御装置に出力する出力ステップ(ステップS9)を含んでいる。これにより、蛇行量測定ステップで測定された蛇行量に基づいて、蛇行制御装置7は、制御対象の圧延スタンドFnのレベリングを適切に制御することができる。
例えば、撮像装置は、ラインセンサカメラ5である必要はなく、エリアセンサカメラであってもよい。
また、修正前エッジ検出部62(修正前検出ステップ)において、撮像画像20の幅方向で隣接する画素の輝度差を計算する場合、当該撮像画像20の幅方向中央部から幅方向両端のドライブサイド及びワークサイドのそれぞれにかけて隣接する画素の輝度差を計算する場合のみならず、撮像画像10の幅方向方端のワークサイドから幅方向中央部にかけて、及び撮像画像20の幅方向方端のドライブサイドにかけて、隣接する画素の輝度差を計算するようにしてもよい。
また、第1実施形態及び第2実施形態に係る蛇行量測定装置4及び蛇行量測定方法は、熱間圧延設備1の仕上圧延機2により圧延中の鋼板10の蛇行量を測定するのに適用してあるが、冷間圧延設備の連続式冷間圧延機により圧延中の鋼板の蛇行量を測定する際に適用するようにしても良い。
比較例では、次のステップで鋼板10の蛇行量を算出した。
ステップ1:2次元画像の幅方向に隣接する輝度差を計算し、その輝度差の絶対値が鋼板10の幅方向のドライブサイドで最大となる箇所を鋼板10のドライブサイドエッジ箇所zdsとして複数検出し、輝度差の絶対値が鋼板10の幅方向のワークサイドで最大となる箇所を鋼板のワークサイドエッジ箇所zwsとして複数検出した。
ステップ2:現時刻を含めた過去100回のドライブサイドエッジ箇所(zds(i),i=1,2,・・・100)及びワークサイドエッジ箇所(zws(i),i=1,2,・・・100)のそれぞれを回帰し、ドライブサイドエッジ箇所(zds(i),i=1,2,・・・100)及びワークサイドエッジ箇所(zws(i),i=1,2,・・・100)のそれぞれの近似直線を求め、この近似直線から現時刻のドライブサイドエッジ箇所及びワークサイドエッジ箇所を推定した。
ステップ3:ステップ2で推定した現時刻のドライブサイドエッジ箇所及びワークサイドエッジ箇所を用いて鋼板10の蛇行量を算出した。
ステップ1:2次元画像の幅方向に隣接する輝度差を計算し、その輝度差の絶対値が鋼板10の幅方向のドライブサイドで最大となる箇所を鋼板10のドライブサイドエッジ箇所zdsとして複数検出し、輝度差の絶対値が鋼板10の幅方向のワークサイドで最大となる箇所を鋼板のワークサイドエッジ箇所zwsとして複数検出した。
一方、本発明例を用いて鋼板10の蛇行量を算出した結果を図10に示す。図10においても、ドライブサイドエッジ箇所、ワークサイドエッジ箇所、及び蛇行量の単位はpx(画素数)で表示されている。図10(c)に示すように、本発明例においては、蛇行量の測定値はほぼ均一となっており、蒸気による蛇行量の測定値は緩和されている。比較例を見れば、データ順が約4000付近での鋼板10のドライブサイドで蒸気やヒュームに覆われてドライブサイドエッジの検出が行えないところである。
なお、本発明例において、データ順が14000以降について蛇行量が0pxとなっている箇所は両エッジ箇所の信頼性が低い箇所であり、蛇行制御装置7に制御出力されないため、実害はない。
2 仕上圧延機(圧延機)
3 レベリング装置
4 蛇行量測定装置
5 ラインセンサカメラ(撮像装置)
6 蛇行量演算装置
7 蛇行制御装置
10 鋼板
20 撮像画像
61 撮像画像取得部
62 修正前エッジ検出部
63 修正前エッジ保持部
64 測定信頼性判定部
65 板幅更新部
66 蛇行量算出部
67 出力部
F1~Fn 圧延スタンド
Claims (10)
- 複数の圧延スタンドを有する圧延機により圧延中の鋼板の蛇行量を測定する鋼板の蛇行量測定装置であって、
隣接する前記圧延スタンド間に設置され、圧延中に走行する前記鋼板の表面を周期的に撮像する撮像装置と、該撮像装置で撮像された複数の撮像画像に基づいて前記鋼板の蛇行量を算出する蛇行量演算装置とを備え、
該蛇行量演算装置は、
前記撮像装置で周期的に撮像された複数の撮像画像のそれぞれの幅方向に隣接する輝度差を計算し、その輝度差の絶対値が前記鋼板の幅方向のドライブサイドで最大となる箇所を前記鋼板のドライブサイドエッジ箇所zdsとして複数検出し、前記輝度差の絶対値が前記鋼板の幅方向のワークサイドで最大となる箇所を前記鋼板のワークサイドエッジ箇所zwsとして複数検出する修正前エッジ検出部と、
前記修正前エッジ検出部で検出された複数のドライブサイドエッジ箇所zds及びワークサイドエッジ箇所zwsから抽出された現時刻を含めた過去N回のドライブサイドエッジ箇所(zds(i),i=1,2,・・・N)及びワークサイドエッジ箇所(zws(i),i=1,2,・・・N)のそれぞれの下記(1)、(2)式で示す変化量絶対値の和αds、αwsのそれぞれが、所定の閾値以上である場合には、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)、ワークサイドエッジ箇所zws(N)を信頼性が低いと判定し、所定の閾値未満である場合には、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)、ワークサイドエッジ箇所zws(N)を信頼性が高いと判定する測定信頼性判定部と、
該測定信頼性判定部において、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)の双方が信頼性が高いと判定された場合、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)の双方から算出した板幅に相当する画素数W’を算出し、板幅に相当する画素数Wをこの算出したW’に更新し、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)の少なくとも一方が信頼性が低いと判定された場合、板幅に相当する画素数Wをこの画素数Wのままとする板幅更新部と、
前記測定信頼性判定部において、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)の双方が信頼性が高いと判定された場合、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)を用いて前記鋼板の蛇行量を算出し、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)の一方のみが信頼性が高いと判定された場合、信頼性の高い現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)あるいはワークサイドエッジ箇所zws(N)を基準として、もう片側のエッジ箇所を前記板幅更新部からの前記画素数Wを用いて補間計算し、信頼性の高い現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)あるいはワークサイドエッジ箇所zws(N)と補間計算されたもう片側のエッジ箇所とを用いて前記鋼板の蛇行量を算出し、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)の双方が信頼性が低いと判定された場合、前記鋼板の蛇行量を算出しない蛇行量算出部とを備えていることを特徴とする鋼板の蛇行量測定装置。
- 前記板幅更新部では、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)の双方から算出した板幅に相当する画素数W’を算出した際に、この算出したW’が予め設定した上下限範囲内の場合には、板幅に相当する画素数Wをこの算出したW’に更新し、前記算出したW’が予め設定した上下限範囲を外れる場合には、板幅に相当する画素数Wをこの画素数Wのままとすることを特徴とする請求項1に記載の鋼板の蛇行量測定装置。
- 前記蛇行量演算装置は、前記修正前エッジ検出部で検出された複数の前記鋼板のドライブサイドエッジ箇所zds及びワークサイドエッジ箇所zwsを保持する修正前エッジ保持部を備え、前記測定信頼性判定部は、前記修正前エッジ保持部で保持された複数の前記鋼板のドライブサイドエッジ箇所zds及びワークサイドエッジ箇所zwsのそれぞれを取得することを特徴とする請求項1又は2に記載の鋼板の蛇行量測定装置。
- 前記蛇行量演算装置は、前記蛇行量算出部で算出された前記鋼板の蛇行量を蛇行制御装置に出力する出力部を備えていることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項に記載の鋼板の蛇行量測定装置。
- 請求項1乃至4のうちいずれか一項に記載の鋼板の蛇行量測定装置を備えていることを特徴とする熱間圧延鋼帯の熱間圧延設備。
- 複数の圧延スタンドを有する圧延機により圧延中の鋼板の蛇行量を測定する鋼板の蛇行量測定方法であって、
隣接する前記圧延スタンド間に設置された撮像装置により、圧延中に走行する前記鋼板の表面を周期的に撮像する撮像ステップと、
該撮像ステップで周期的に撮像された複数の撮像画像のそれぞれの幅方向に隣接する輝度差を計算し、その輝度差の絶対値が前記鋼板の幅方向のドライブサイドで最大となる箇所を前記鋼板のドライブサイドエッジ箇所zdsとして複数検出し、前記輝度差の絶対値が前記鋼板の幅方向のワークサイドで最大となる箇所を前記鋼板のワークサイドエッジ箇所zwsとして複数検出する修正前エッジ検出ステップと、
前記修正前エッジ検出ステップで検出された複数のドライブサイドエッジ箇所zds及びワークサイドエッジ箇所zwsから抽出された現時刻を含めた過去N回のドライブサイドエッジ箇所(zds(i),i=1,2,・・・N)及びワークサイドエッジ箇所(zws(i),i=1,2,・・・N)のそれぞれの下記(1)、(2)式で示す変化量絶対値の和αds、αwsのそれぞれが、所定の閾値以上である場合には、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)、ワークサイドエッジ箇所zws(N)を信頼性が低いと判定し、所定の閾値未満である場合には、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)、ワークサイドエッジ箇所zws(N)を信頼性が高いと判定する測定信頼性判定ステップと、
該測定信頼性判定ステップにおいて、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)の双方が信頼性が高いと判定された場合、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)の双方から算出した板幅に相当する画素数W’を算出し、板幅に相当する画素数Wをこの算出したW’に更新し、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)の少なくとも一方が信頼性が低いと判定された場合、板幅に相当する画素数Wをこの画素数Wのままとする板幅更新ステップと、
前記測定信頼性判定ステップにおいて、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)の双方が信頼性が高いと判定された場合、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)を用いて前記鋼板の蛇行量を算出し、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)の一方のみが信頼性が高いと判定された場合、信頼性の高い現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)あるいはワークサイドエッジ箇所zws(N)を基準として、もう片側のエッジ箇所を前記板幅更新ステップからの前記板幅更新ステップからの画素数Wを用いて補間計算し、信頼性の高い現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)あるいはワークサイドエッジ箇所zws(N)と補間計算されたもう片側のエッジ箇所とを用いて前記鋼板の蛇行量を算出し、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)の双方が信頼性が低いと判定された場合、前記鋼板の蛇行量を算出しない蛇行量算出ステップとを含むことを特徴とする鋼板の蛇行量測定方法。
- 前記板幅更新ステップでは、現時刻のドライブサイドエッジ箇所zds(N)及びワークサイドエッジ箇所zws(N)の双方から算出した板幅に相当する画素数W’を算出した際に、この算出したW’が予め設定した上下限範囲内の場合には、板幅に相当する画素数Wをこの算出したW’に更新し、前記算出したW’が予め設定した上下限範囲を外れる場合には、板幅に相当する画素数Wをこの画素数Wのままとすることを特徴とする請求項6に記載の鋼板の蛇行量測定方法。
- 前記修正前エッジ検出ステップで検出された複数の前記鋼板のドライブサイドエッジ箇所zds及びワークサイドエッジ箇所zwsを保持する修正前エッジ保持ステップを含み、前記測定信頼性判定ステップでは、前記修正前エッジ保持ステップで保持された複数の前記鋼板のドライブサイドエッジ箇所zds及びワークサイドエッジ箇所を取得することを特徴とする請求項6又は7に記載の鋼板の蛇行量測定方法。
- 前記蛇行量算出ステップで算出された前記鋼板の蛇行量を蛇行制御装置に出力する出力ステップを含むことを特徴とする請求項6乃至8のうちいずれか一項に記載の鋼板の蛇行量測定方法。
- 請求項6乃至9のうちいずれか一項に記載の鋼板の蛇行量測定方法によって複数の圧延スタンドを有する圧延機により圧延中の鋼板の蛇行量を測定する工程を含むことを特徴とする熱間圧延鋼帯の熱間圧延方法。
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