JPH01232258A - 周期疵検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、圧延ライン等において鋼板、アルミ板、銅板
等の帯状走行物に圧延ロールに存在するロール疵により
形成される周期的な表面疵を検出する周期疵検出装置に
関する。

（従来の技術） 圧延ラインにおいては、ロールに存在するロール疵によ
って帯状走行物として被′圧延材に周期的な表面疵が形
成されることがある。そして、径の異なる複数のロール
を使用する圧延ラインでは周期の異なる各表面疵が被圧
延材に形成される。

そこで、このような各表面疵を検出するもめとして例え
ば特願昭５７−４０５０６号に開示されている技術があ
る。この技術は表面疵データの自己相関関数を求めて各
周期の表面疵を検出するもので、ここでこの技術の原理
について焼切する。−第７図（ａ）に示すようにロール
１で圧延される帯状走行物（以下、ストリップと指称す
る）２は矢印の方向に走行し、その終端において巻取ら
れてコイル３となる。この過程においてロール１に疵が
存在する場合にはストリップ２の表面に表面疵が形成さ
れるが、その表面疵信号４　（同図（ｂ））は周期性を
有するものとなる。この表面疵の発生状態は第８図に示
す如くであり同図中入はストリップ２の全幅に亙って形
成された表面疵信号を示し、Ｂは前記幅の例えば１／８
幅の表面疵信号を示している。又、「↓」は検出対象と
なる表面疵信号を示しており周期性を有していることが
分かる。他の線はランダム疵による信号を示している。

なお、各「↓」の相互間の間隔τはロール１の周長に等
しい。

このような表面疵信号の自己相関関数を求めた場合、第
９図に示すようにロール１の周長に対応する周期τで高
いピークが現われる。従って、このピークに着目するこ
とにより対象表面疵の周期性を正確に検出することがで
きる。

第１０図は表面疵信号を時間Δｔごとに求めてヒストグ
ラムで表わしたものである。ヒストグラムの包絡線を時
間ｔについての関数ｆ　（ｔ）とした場合、自己相関関
数φ（τ）は、 ・・・（１） で表わされる。Ｔは自己関数を求める区間である。

具体的に自己関数を求める場合には次のような演算過程
をとる。

この第（２）式に基づいて各瞬間時Δｔごとに順次演算
を繰返す。つまり、 一−げ（ｏ）・ｆ（ｏ＋Ｎ・Δｔ）　　　　　　　　　
−（４−０）＋ｆ’（Δｔ）　−ｆ（Δｔ＋Ｍ　−Δｔ
）　　　　　　−＜４−１＞十ｒＣ２−Δｔ）−１’（
２−Δｔ＋Ｍ　−Δｔ）　　・（４−２）＋ｆ’（３−
Δｔ）　−ｆ（３−Ａｔ＋Ｍ　−Δｔ）　　−＜４−３
）＋ｒ＜Ｎ・Δｔ）・ｆ（Ｎ・Δを十翼・Δｔ）・・・
（４−Ｎ）この第（４）式において（４−０）〜（４−
Ｎ）に示すようにストリップ２がΔを進行するごとにロ
ール１の周長Ｍ・Δを前の表面疵信号の積を求め、前の
回の演算値に加えていけば自己相関を求めることができ
る。そして、このようにして求められた自己相関値に対
して一定の設定値で比較して各周期の表面疵を検出しよ
うとするものである。これによって、全ての周期の表面
疵が同時に検出される。

ところが、圧延ラインにおいてはロールの粗度に違いが
あるためにストリップ２の幅方向に走査を行なう検出ヘ
ッドから出力される表面疵信号に時間的にレベルの変化
する背景ノイズが現われる。

従って、本来の表面疵信号が背景ノイズに重畳して大き
く変化してしまう。しかるに、表面疵信号を２値化して
画像メモリに記憶する場合、２値化レベルが変動するの
と等価となら、自己相関値が変動する。このため、自己
相関値をＣＲＴ表示装置で表示する場合、背景ノイズが
変動し、検出しようとする周期疵がノイズに埋もれたり
して全く検出できない画像となってしまう。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように背景ノイズの影響により正確に自己相関値
が求められず、又表示画面が背景ノイズの影響を受けた
ものとなってしまう。

そこで本発明は、背景ノイズを均一化して周期底を精度
高く安定して検出できる周期底検出装置を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、ロールが圧接された状態で走行する帯状走行
物の幅方向に走査する検出ヘッドからの表面疵信号を２
値化して表面疵データとし、この後この表面疵データの
自己相関値を求めて帯状走行物に形成される周期的な表
面疵を検出する周期底検出装置において、検出ヘッドか
らの表面疵信号を受けて帯状走行物に対する所定大きさ
のノイズ制御領域における平均ノイズレベルを逐次求め
る平均ノイズ算出手段と、この平均ノイズ算出手段で求
められた平均ノイズレベルと目標ノイズレベルとの偏差
に応じて表面疵信号を２値化する２値化設定レベルを可
変制御する２値化制御手段とを備えて上記目的を達成し
ようとする周期底検出装置である。

（作用） このような手段を備えたことにより、検出ヘッドから出
力される表面疵信号は平均ノイズ算出手段に送られ、こ
の平均ノイズ算出手段で帯状走行物に対する所定大きさ
のノイズ制御領域における平均ノイズレベルが求められ
る。そして、この平均ノイズレベルと目標ノイズレベル
との偏差に応じて２値化制御手段は表面疵信号に対する
２値化設定信号のレベルを可変制御する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は周期底検出装置の構成図である。ストリップ１
０は矢印で示す方向に一定速度で移動しており、このス
トリップ１０は径ｄｉ、　ｄ２とそれぞれ異なるロール
Ｒ１、Ｒ２で圧接されている。このストリップ１０の上
方には光学的な検出へラド１１が配置されている。この
検出へラド１１はストリップ１０の進行方向と直角の方
向すなわちストリップ１０の幅方向に光学的に走査して
予め設定された単位長領域の表面疵信号ｇを出力するも
のとなっている。なお、単位長領域はストリップ１０の
信号方向の単位長Δτとストリップ１０の幅方向長さ（
ΔωＸｍ）で定まる。ここで、Δτ×Δωで１つの画素
Ｓｌｊが形成される。表面疵信号ｇは２値化回路１２を
通してストアレジスタ１３に送られている。又、ストリ
ップ１０には同期信号発生器１４が配置されており、こ
の同期信号発生器１４からストリップ１０の移動速度に
同期した同期信号ｃｋが出力されるようになっている。

この２値化回路１２は表面疵信号ｇに重畳される背景ノ
イズのレベルに応じて２値化設定レベルを可変制御する
機能を持ったものである。その構成は、検出へラド１１
からの表面疵信号ｇ及び２値化設定信号ｅが入力される
コンパレータ１２１が設けられ、このコンパレータ１２
１の出力が平均ノイズレベル算出手段１２２に送られる
ようになっている。この平均ノイズレベル算出手段１２
２は幅方向単位回路１２３及び走行方向同期化回路１２
４から構成されるもので、具体的には第２図に示すよう
に幅方向単位化回路１２３はストリップ１０の幅方向長
さ（ΔωＸｍ）分の表面疵データをΔτ×Δωで１画素
として記憶するものである。又、走行方向同期化回路１
２４は第３図に示すようにストリップ１０に対するノイ
ズ制御領域Ｓａに対応する記憶領域Ｗｌ−Ｗｆ’を有す
る画像メモリ１２５が備えられ、幅方向単位化回路１２
３から並列出力される１列（ストリップ１０の幅方向）
の表面疵データを受けて記憶し、かつ既に記憶されてい
る表面疵データを１列づつ並列にシフトしてストアレジ
スタ１３へ送出するものとなっている。又、画像メーモ
リ１２５には平均化回路１２６が接続され、この平均化
回路１２６は同期信号発生器１４からの同期信号ｃｋを
受けてストリップ１０がΔτ走行するごとに画像メモリ
１２５の全画素Ｗ１〜Ｗｆの表面疵データを受け取り、
これら表面疵データを平滑して平均ノイズレベルを算出
する機能を持ったものである。

この平均ノイズレベルは次の２値化制御手段１２７に送
られるようになっており、この２値化制御手段１２７は
目標設定回路１２８からの目標ノイズレベルを受けて偏
差カウンタ１２９が平均ノイズレベルとの偏差を求め、
この偏差に応じたレベルの２値化設定信号を作成するも
のとなっている。この２値化設定信号はＤ／Ａ変換器１
３０でアナログ化され２値化設定信号ｅとしてコンパレ
ータ１２１に送られるようになっている。

ストアレジスタ１３は表面疵信号を順次画素（Δτ×Δ
ω）ごとに同期信号発生器１４からの同期信号ｃｋに同
期して格納するもので、この格納される表面疵データは
ストリップ１０の幅方向１列分のデータ（８１０〜Ｓ　
ｍＯ，すなわちΔω×ｍ画素分画素−タ）である。この
１列分データは並列出力されて画像メモリ１５に送られ
るようになっている。

この画像メモリ１５はストリップ１０が単位長Δτ進ご
とに１列分データを並列入力で記憶するとともに既に記
憶されている１列分データを順次シフトして出力するも
のとなっている。なお、記憶容量はｍＸｎ画素分必要で
あり、ここにｍ≧ストリップ１０の幅／Δω ｎ−最大ロール周長πｄ２／Δτ となっている。又、１列分のデータの記憶状態は、Ｓ　
ｌｊ４−　Ｓ　、（ｊ、） 但し、ｉ＝１〜ｍ、ｊ−１〜ｎ で示され、Ｓｉｊは１つの画素を表わす。なお、表面疵
データはストリップ１０の走行方向っまりＳ　１１．　
　Ｓ　１２．　　Ｓ　１３−Ｓ　Ｉｎを行方向とし、ス
トリップ１０の幅方向つまりＳｌｌ、　　Ｓ２１．　　
Ｓ３１・・・８口１を列方向とする。

従って、画像メモリ１５には順次ストップ１０の単位長
Δτごとの１列分データがロールの１周長分蓄積される
ことになる。

一方、ストアレジスタ１３から出力される１列分データ
は自己相関演算手段１６に入力されるようになっている
。この自己相関演算手段１６は前記第（４）式の演算を
実行する機能を持ったもので、乗算器１７．加算器１８
．演算値レジスタ１９により構成されている。乗算器１
７と加算器１８とで第（５）式の演算を実行し、 Ｃ１ｊ　　４＝　　Ｓ　ｉＯｘ　Ｓ　ｉｊ＋　Ｃｌｊ　
　　　　　・・・（５）（ｉ−１〜”　＋　　Ｊ　＝　
１〜ｎ）その演算結果Ｃ１ｊを演算値レジスタ１９に蓄
積し、その結果、演算値レジスタ１９には第（４）式の
右辺、の演算値が蓄積されるようになっている。なお、
データバス２０は第（５）式のおける右辺のＣ１ｊを加
算するためにフィードバックするものである。そして、
このようにして求められた自己相関値データは次の比較
器２１に送られるようになっている。

この比較器２１は１行分の自己相関値データ。

例えばＣ１ｌ、　　Ｃ，＋１〜Ｃ１ｎに対して予め定め
られた閾値を有する設定値りと順次比較し、１行分の自
己相関演算値データ中の最大値を出力する機能をもった
ものである。この比較演算は１行分の各自己相関値デー
タごとに行なわれる。なお、実際の圧延ラインにはロー
ルとストリップ１０とのすべり等に起因する周期の変動
があるため、この変動分を補償するために補償回路２２
が設けられている。この補償回路２２は予め経験的に求
められた周期変動分±γ［ｉａ＋］に基づいて次の補償
演算を実行する。

ｓ　１ｊ−（Ｓｌ（ｊ−ｐ）・８１（ｊ−ｐ＋１）〜Ｓ
１ｊ’　ＳＩ　（ｊ＋１）　〜ｓ１＋ｐ　’最大値）　
　−（６）但し、ｐ−γ／Δτで与えるれる。

２２はラッチ手段であって、このラッチ手段２２は同期
信号発生器１４からの同期信号ｃｋを受けてストリップ
１０がロールＲ２の周長πｄ２分進行したことを検出し
、この検出時に比較器２１の比較結果出力をラッチして
保持する機能を有するもので、プリセットカウンタ２３
及びＣＲＴメモリ２４から構成されている。プリセット
カウンタ２３にはストリップ１０がロール周長πｄ２分
進行したときの同期信号ｃｋの設定カウント値ｎＯがプ
リセットされ、同期信号ｃｋのカウント値がこの設定カ
ウント値ｎｏに達したときにラッチ信号ｒをＣＲＴメモ
リ２４に送出するものとなっている。

ＣＲＴメモリ２４はこのラッチ信号ｒを受けたときに比
較器２１の比較結果をラッチして記憶保持するものであ
る。

このＣＲＴメモリ２４には各行ごとに接点２５−１．２
５−２〜２５−ｍを有するチャンネルセレクト２５が接
続され、このチャンネルセレクト２５にＣＲＴインタフ
ェース２６を介してＣＲＴ表示装置２７が接続されてい
る。

次に上記の如く構成された装置の作用について説明する
。ストリップ１０が矢印の方向に走行すると、検出へラ
ド１１はストリップ１０の幅方向に光学的に走査して表
面疵信号ｇとして出力する。

この表面疵信号ｇはコンパレータ１２１で２値化されて
幅方向単位化回路１２３に送られてΔτＸΔωを１画素
としてストリップ１００幅方向長さ分の表面疵データと
して記憶される。そして、ストリップ１０がΔτ定走行
る毎に表面疵データが幅方向単位化回路１２３に記憶さ
れるとともに画像メモリ１２５に送られる。このように
してストリップ１０がΔτ定走行るごとに平均化回路１
２６は画像メモリ１２５に記憶されている表面疵データ
を受け、そのレベルを平滑してノイズ制御領域Ｓａにお
ける平均ノイズレベルを算出する。

この平均ノイズレベルは偏差カウンタ１２９に送られ、
この偏差カウンタ１２９で目標に応じたレベルの２値化
設定信号が作成される。そうして、この２値化設定信号
がＤ／Ａ変換器１３０でアナログ化されてコンパレータ
１２１に送られる。かくして、表面疵信号ｇは背景ノイ
ズのレベルに応じたレベルの２値化設定信号ｅで２値化
され、この２値化された表面疵データが画像メモリ１２
５からストアレジスタ１３に送出される。これにより、
表面疵データは同期信号ｃｋに同期してストリップ１０
の幅方向１列分ＳＩＯ〜Ｓａ＋０つまり画素Δω×ｍの
表面疵データとしてストアレジスタ１３に記憶される。

そして、ストリップ１０が単位長Δτ走行するごとに同
期信号ｃｋによって次のストリップ１０の幅方向１列分
の表面疵データが順次ストアレジスタ１３に記憶される
。このように幅方向１列分の表面疵データが順次ストア
レジスタ１３に送られるごとにストアレジスタ１３に記
憶されていた前回の表面疵データは順次画像メモリ１５
に並列出力される。この画像メモリ１５では１列分の表
面疵データを受けるたびに既に記憶されている各１列分
の表面疵データを並列にシフトする。そこで、画像メモ
リ１５は行方向の記憶容量がロール周長πｄ２に相当し
ているので、ストリップ１０がロール周長πｄ２だけ走
行する、つまり最大ロール周長πｄ２／Δτ回だけシフ
トすると、各１列分の表面疵データ番゛よ補償回路２２
を通して自己相関演算手段１６へ出力される。

この自己相関演算手段１６における乗算器１７は画像メ
モリ１５からの１列分の表面疵データ例えば５ｌｒｌ、
Ｓ２ｎ・・・Ｓｍｎとストアレジスタ１３からの１列分
の表面疵データＳＩＯ，Ｓ２０・・・ＳｍＯとをそれぞ
れ各画素ごとに乗算して次の加算器１８に送出する。こ
の加算器１８は演算値レジスタ１９からの演算結果例え
ばＣ１ｎ、Ｃ２ｎ・・・Ｃｌ１Ｉｎと乗算器１７からの
乗算結果とをそれぞれ各画素ごとに加算して演算値レジ
スタ１９に送る。かくして、この演算値レジスタ１９に
は前記第（４）式の右辺の演算値が蓄積される。ところ
で、この演算値は第４図に示す如くの値となっている。

例えば、演算値Ｃ１，ｆｆ’　　Ｃ１１！＋１”ｌ、ｆ
’＋２’　”・Ｃ１ｎによりストリップ１０の走行方向
の自己相関値φａｔとなり、演算値Ｃ２，ＩＩ”　　Ｃ
１＋Ｌ、Ｃ２，ｌ？＋２．’・・Ｃ２ｎにより同走行方
向の自己相関値φｂｌ　（不図示）となる。ここで、Ｚ
ｌはロール径ｄｉのロールＲ１による表面疵を示し、Ｚ
２はロール径ｄ２のロールＲ２による表面疵を示してい
る。

そして、これら自己相関値φａｔ、　　φｂ１・・・は
それぞれ比較器２１に一括して移されて設定値りと比較
される。

ところで、同期信号発生器１４から出力される同期信号
ｃｋはプリセットカウンタ２３に入力され、このプリセ
ットカウンタ２３は同期信号ｃｋをカウントしている。

そして、ストリップ１０がロールＲ２の周長πｄ２分走
行するとプリセットカウンタ２３のカウント値はプリセ
ットされた設定カウント値ｎに到達し、このときプリセ
ットカウンタ２３はラッチ信号ｒをＣＲＴメモリ２４に
送出する。このラッチ信号ｒを受けたＣＲＴメモリ２４
は比較器２１の比較結果をラッチして記憶保持する。従
って、ＣＲＴメモリ２４には各行ごとの自己相関演算値
φａ１と設定値りとの比較結果、自己相関演算値φｂｌ
と設定値りとの比較結果・・・が記憶保持される。ここ
で、チャンネルセレクト２５が２５−１に接続されてい
れば、自己相関値φａｌと設定値りとの比較結果がＣＲ
Ｔインタフェース２６に送られ、このインタフェース２
６で１ラスタＱ１の画像信号に変換されて第５図に示す
ようにＣＲ７表示装置２７に送られて表示される。そう
して、次のラッチ信号ｒがＣＲＴメモリ２４に入力する
と、このときの自己相関値φａ２と設定値りとの比較結
果がＣＲＴインタフェース２６に送られ、このインタフ
ェース２６で１ラスタＱ２の画像信号に変換されて第５
図に示すようにＣＲ７表示装置２７に送られる。この結
果、ロール周長πｄ２に相当する検出領域つまり画素Ｓ
Ｌｌ〜Ｓｉｎの１行分の表面疵データの自己相関値φａ
１．　　φａ２・・・がストリップ１０がロール周長π
ｄ２走行するだびに１ラスタＱ１、Ｑ２・・・で表示さ
れる。ここで、この表示画面には背景ノイズが重畳され
ておらず表面疵Ｚｌ、Ｚ２が明瞭に映し出される。なお
、ＣＲＴインタフェース２６では各自己相関演算値φａ
１、φａ２・・・φａｋのヒストグラムΣφａｋを求め
ており、表示の切換よってこのヒストグラムを表示する
ようになっている。

このように上記一実施例においては、検出ヘッド１１か
ら出力される表面疵信号ｇのストリップ１０に対する所
定大きさのノイズ制御領域Ｓａにおける平均ノイズレベ
ルを求め、この平均ノイズレベルと目標ノイズレベルと
の偏差に応じて表面疵信号ｇに対する２値化設定信号ｅ
のレベルを可変制御する構成としたので、背景ノイズを
目標ノイズレベルに従って均一に押えることができ安定
して表面疵信号ｇを２値化することができる。なお、第
６図は背景ノイズを一定に押える手段を備えなかった場
合のＣＲＴ表示画面であって、表面疵Ｚ１．Ｚ２のが連
続的に現われていることが不明瞭となっている。そして
、背景ノイズのレベルが低周波数で変動しても、この変
動を一定に押えることができてＣＲ７表示装置２７の表
示画面は一定のＳ／Ｎ比の画像とすることができる。従
って、画質の向上したＣＲＴ表示画面で表面疵を検出で
きて表面疵の検出能力を十分発揮させることができる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、比
較器において設定値りで２値化したが、この設定値を複
数段階設定して多値化する構成としてもよい。

［発明の効果コ 以上詳記したように本発明によれば、背景ノイズの影響
を無くした高精度の周期疵検出装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる周期疵検出装置の一実施例を示
す構成図、第２図は同装置における走行方向同期化回路
の構成図、第３図は同回路の作用を説明するための図、
第４図は同装置で求められる自己相関値を示す模式図、
第５図及び第６図は同装置での表示作用を説明するため
の図、第７図乃至第１０図は従来装置を説明するための
図である。 １０・・・ストリップ、１１・・・検出ヘッド、１２・
・・２値化回路、１２１・・・コンパレータ、１２２・
・・平均ノイズレベル算出手段、１２３・・・幅方向単
位化回路、１２４・・・走行方向同期化回路、１２７・
・・２値化制御手段、１２８・・・目標設定回路、１２
９・・・偏差カウンタ、１３０・・・Ｄ／Ａ変換器、１
３・・・ストアレジスタ、１４・・・同期信号発生器、
１５・・・画像メモリ、１６・・・自己相関演算手段、
１７・・・乗算器、１８・・・加算器、１９・・・演算
値レジスタ、２１・・・比較器、２２・・・ラッチ手段
、２３・・・プリセットカウンタ、２４・・・ＣＲＴメ
モリ、２６・・・ＣＲＴインタフェース、２７・・・Ｃ
ＲＴ表示装置。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ５ａ 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロールに圧接された状態で走行する帯状走行物の幅方向
   に走査する検出ヘッドからの表面疵信号を２値化して表
   面疵データとし、この後この表面疵データの自己相関値
   を求めて前記帯状走行物に形成される周期的な表面疵を
   検出する周期疵検出装置において、前記検出ヘッドから
   の表面疵信号を受けて前記帯状走行物に対する所定大き
   さのノイズ制御領域における平均ノイズレベルを逐次求
   める平均ノイズ算出手段と、この平均ノイズ算出手段で
   求められた平均ノイズレベルと目標ノイズレベルとの偏
   差に応じて前記表面疵信号を２値化する２値化設定レベ
   ルを可変制御する２値化制御手段とを具備したことを特
   徴とする周期疵検出装置。