JPH0515202B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧延材がスタンド間のルーパローラ
により絶えず変動している状態において、その圧
延材の平坦度を測定する平坦度測定装置に関す
る。

〔従来の技術〕

熱間圧延においては、鋼板の平坦度制御のため
に、VCロール、HCミル、ロールベンダー等と
いつた圧延機が近年開発され、実用化されてい
る。鋼板を平坦に仕上げることは、製品価値を高
める上で重要であり、上記圧延機を最適に作動さ
せるためには平坦度を適確に測定することが必要
となつてくる。

この種の測定装置としては、現在のところ、
種々の方式が開発され、実際にも使用されてい
る。たとえば、棒状光源式、水柱式、渦流センサ
ー式、分割ルーパロール式のほか、レーザ光式が
ある。この中でも、レーザ光式が特開昭56−
124006号、同55−40924号、同58−11708号、同61
−40503公報にみられるように、精度的にも優れ
たものをもつている。しかし、スタンド間にルー
パロールがある場合はレーザ光式に替えて一般に
分割ルーパロール式が多く採用されている。

この分割ルーパロール式は、ルーパロールを幅
方向に分割し、各分割単位毎に加わる荷重を測定
するようにしたものであるから、上記圧延設備に
適した方式であると云える。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、分割ルーパロール方式は、分割単位数
が限定されるため、幅方向分解能がレーザ式が比
べて劣り、また、熱間圧延ラインにおいては一般
に圧延幅の異なる数種の材料を連続して扱つてい
るため、これら製造幅全部を１つの分割ルーパロ
ールでまかなうことは困難である。

また、上記方式は、圧延中においてバー内板幅
変動や圧延材の蛇行が始まると、幅方向の同一箇
所を捉えることが困難となり、平坦度の測定に誤
差が生じる。また価格的にみても、非常に高価な
ものとなつている。

上記分割ルーパロール式に替わるものとして、
精度的にも優れたレーザ光式が有望であるが、し
かしスタンド間にルーパロールがあるため、従来
のレーザ光式をそのまま採用することは困難であ
る。

そこで、本発明の目的は、スタンド間にルーパ
ロールがある圧延設備において圧延材の平坦度を
レーザ光式で測定する圧延材の平坦度測定装置を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、スタンド
間のルーパロールにより張力が与えられた圧延材
の平坦度を測定する装置であつて、該装置は、上
記圧延材表面にレーザ光を照射するレーザ発生装
置と、その照射途中においてレーザ光をｎ本に分
割する分割手段と、分割された各レーザ光を圧延
材の幅方向に走査する走査手段と、圧延材の幅方
向全域にわたつてレーザ反射光の位置を撮像する
撮像装置と、ルーパローラの位置を測定するポテ
ンシヨンメータと、ポテンシヨンメータからのル
ーパローラ位置情報、各レーザ光の照射角度情報
及び撮像装置からのビデオ信号情報を取り込んで
処理し、圧延材の平坦度を計算する演算処理装置
とを具備することを特徴とする。

〔作 用〕

ポテンシヨンメータにより、ルーパローラの位
置情報が入力されると、そのときにおけるスタン
ドとルーパロール間の圧延材の傾きを知ることが
できる。そして圧延材表面に照射されるレーザ光
は水平面からある一定の角度を保つて照射され、
圧延材の幅方向に走査されるから、圧延材の傾き
に応じたレーザ光の基準軌跡が一義的に定まる。
この基準軌跡の演算は、ポテンシヨンメータより
ルーパロールの位置情報を得て演算処理装置内で
行なわれる。その演算結果はメモリに格納され
る。

一方、走行中の圧延材に中伸び又は耳波がある
と、レーザ光の反射位置が変わり、その実軌跡が
撮像装置により映し出される。ここで得られた実
軌跡はビデオ信号化され、演算処理装置に入力さ
れる。演算処理装置は処理のし易いように入力信
号を二値化処理した後、ノイズ除去、欠測部補
間、細線化処理等を行つて実軌跡を明瞭にし、そ
の結果を一旦メモリに格納する。次いでメモリさ
れた基準軌跡と実軌跡との間の画素数をカウント
して両軌跡の隔たりを演算し、更に圧延材の傾き
角度及びレーザ光の照射角度を用いて中伸び高さ
又は耳波高さを演算する。

本発明においては、圧延材の幅を画素単位ある
いはその数倍単位で分割して上記演算処理を繰り
返し行なう。画素の幅は、実寸法に換算して数mm
程度であるから、本発明では、幅方向の分解能を
数mm単位で任意に変えることができる。

伸び率を演算するには、中伸び形状に沿つて少
なくとも圧延方向に異つた三点の座標を知る必要
がある。本発明においては分割手段により分割さ
れたｎ本のレーザ光線の中から任意の三本を取
り、その反射光の位置を測定して伸び率の演算が
行なわれる。伸び率は三点の座標より数学的公式
を用いて簡単に求めることができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して実施例を説明する。

第１図にみられるように、本発明が実施される
圧延設備は、Fi_-1スタンド１とFiスタンド２との
間にレーパロール装置３が組み込まれている。ル
ーパロール装置３は、スタンド間の圧延状態を安
定させるため、圧延材Ｍに適切な張力を与えるよ
うにした装置であり、通常ルーパロール３ａがア
ーム３ｂにより支持され、図示しないサーボ機構
により制御される。このルーパロール装置３は通
常アーム３ｂの傾き角度を検出するポテンシヨン
メータ３ｃが付随して設けられ、その出力がサー
ボ機構に入力され、フイードバツク制御される。

本発明は、ルーパローラ３ａの位置情報を得て
圧延材Ｍの平坦度を測定するものであるが、敢え
てポテンシヨンメータを設ける必要がなく、上記
したポテンシヨンメータ３ｃの出力を利用するこ
とができる。

従来においては、ルーパロール３ａを幅方向に
分割し、それぞれに加わる荷重を測定して圧延材
Ｍの平坦度を求めていたが、本発明においては圧
延材Ｍの表面にレーザを照射し、その走査軌跡か
ら圧延材Ｍの平坦度が測定される。

以下、その構成について説明すると、第１図に
みられるように圧延ラインの近傍にレーザ発生装
置４が配設される。レーザ発生装置４の位置は特
に限定されるものではなく、屈折、反射等を利用
して少なくとも圧延材表面にレーサ光LBを照射
できる位置にあればよい。またその種類も限定さ
れるものでなく、例えばArイオンによるレーザ
発生装置を用いることができる。

本発明においては圧延速度を検出することな
く、伸び率の演算が行なわれるため、レーザ発生
装置４より発射されたレーザ光LBは照射途中に
配置された分割手段５によりｎ本に分割される。
伸び率の演算には、レーザ光LBを少なくとも３
本以上に分割することが必要であり、各レーザ光
LB、…を圧延材Ｍの幅方向に走査して反射位置
の実軌跡を得る必要がある。

実施例では、第２図にみられるように、分割手
段５が走査手段６と一体的に構成されている。具
体的に説明すると、分割手段５はハーフミラーの
特性を利用したもので、１つの反射ミラー５ａと
分割に見合つた複数のハーフミラー５ｂ〜５ｄに
よつて構成されている。実施例ではレーザ発生装
置４から発射されたレーザ光LBを反射ミラー５
ａで一旦受けるようにしているため、各ハーフミ
ラー５ｂ〜５ｄは、反射ミラー５ａによつて反射
された反射光LBの通路に沿つて配置されている。
各ハーフミラー５ｂ〜５ｄはレーザ光LBの一部
を後続のハーフミラーに透過させるとともに、他
の一部を反射して走査手段６に投射する。

ここで用いられる走査手段６は、分割手段５に
より分割された各レーザ光LB、…を圧延材Ｍの
幅方向に走査する機能があればよく、実施例で
は、その機能を有する複数のガルバノミラー６ｂ
〜６ｄがハーフミラー５ｂ〜５ｄと対をなして配
置されている。

分割された各レーザ光LB、…は上記ガルバノ
ミラー６ｂ〜６ｄの動きに従つて圧延材Ｍの幅を
走査し、第３図にみられるように反射位置におい
て複数の実軌跡Ｂ、…を描く。この実軌跡Ｂ、…
はライン上方に配置された撮像装置７により撮像
される。撮像装置７は第１図にみられるように、
ITV７ａと、これを操作するカメラコントロー
ラ７ｂとから成り、ITV７ａの前面には可能な
限りレーザ光のみを捉えるために、干渉フイルタ
ー７ｃが設けられている。ITV７ａは圧延材Ｍ
の幅方向全域にわたつて実軌跡Ｂ、…を捉えるこ
とができる位置に配置される。

撮像信号は、ビデオ信号として、一旦演算処理
装置８に入力された後、モニターテレビ９に映し
出され、次いで演算処理装置８により画像処理さ
れる。最終的に演算された結果、例えば中伸び高
さやその伸び率はプリンター１０により表示され
る。

演算処理装置８はITV７ａによつて撮像され
た画像を処理し易いようにまず二値化処理し、次
いでノイズ除去、欠測部補間、細線化処理等を行
つた後、その結果を一旦メモリに格納する。他の
メモリには画像撮影時における基準軌跡Ａ、…の
データが格納される。この基準軌跡Ａはポテンシ
ヨンメータ３ｃから得られるルーパロール３ａの
位置情報θと、各レーザ光LB、…の照射角度φ₁，
φ₂…と、Fi_-1スタンド１からレーザ光LBが水平
面PLに到達する距離Ｌと、ルーパロール３ａの
半径Ｒ及びアーム３ｂの長さｒを知ることにより
容易に求めることができる。これらのフアクター
は既知であるから、第４図のように作図でき、圧
延材Ｍが水平面PLとなす角度φは次のように表
わされる。

φ＝tan^-1｛（ｒ sinθ＋ｄ−Ｈ）／（ａ＋ｒ
cosθ｝ …(1) したがつて、φ，φ，Ｌにより基準軌跡Ａの一
点を頂点とする三角形の一辺両角が決まるため、
基準軌跡Ａの位置を圧延材Ｍの幅方向に沿つて求
めることができる。すなわち、水平面PLより高
さ方向をＺ軸にとり、Fi_-1スタンド１の位置を原
点にとつてライン方向をＸ軸によると、軌跡Ａの
Ｘ，Ｚ座標は Ｘ＝Ｌ tan φ／（tanφ＋tanφ） …(2) Ｚ＝Ｘ tan φ …(3) によつて表わされる。これらのデータは圧延材Ｍ
の表面に照射される各レーザ光LB、…毎に分け
てメモリに格納される。

次いで、演算処理装置８により基準軌跡Ａと実
軌跡Ｂとの隔たりが演算される。この演算処理
は、第５図にみられるように、圧延材Ｍの幅方向
を画素単位あるいはその数倍単位に分けて行なわ
れる。第５図においては圧延材Ｍの幅が１〜ｍラ
インに分けられている。仮りに、ｃラインにおい
て実軌跡Ｂが基準軌跡Ａよりｓビツト（画素）ず
れたものとすると、画素の分解能をｋmm／ビツト
とすれば、基準軌跡Ａからの隔りｌは、 ｌ＝ｋ・ｓ …(4) となる。

また、中伸び高さＺは、第６図に示された作図
より、 Ｚ＝ｌ sin（φ＋φ） …(5) となる。ただし、φ＋φの角度は圧延材Ｍとレー
ザ光LBとがなす角度である。

以上のような演算がなされた後、第７図にみら
れるように少なくともレーザ光３本の実軌跡B₁
〜B₃を利用して伸び率が演算される。

伸び率εは、 ε＝（_{1 2}＋_{2 3}−_{3 1}）／_{3 1}×100…(6) によつて表わされる。各線分の長さは次の式によ
つて求められる。すなわち、_{1 2} ＝｛（X_B1−X_B2）²＋（Z_B1−Z_B2）²｝^1/2 …(7)_{2 3} ＝｛（X_B2−X_B3）²＋（Z_B2−Z_B3）²｝^1/2 …(8) B₃B₁＝｛（X_B3−X_B1）²＋ （Z_B3−Z_B1）²｝^1/2 …(9) である。

上記した伸び率ε及び、前述した中伸び及び耳
波の高さＺはプリンター１０により表示される。

また、上記データは第８図にみられるようにフ
イードバツクあるいはフイードフオワードされ、
圧延材Ｍが平坦になるように各スタンドの制御因
子として利用される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、スタン
ド間にルーパロールがある場合においても圧延材
の平坦度を測定でき、かつ測定データを前段スタ
ンド、VCロール圧、ワークロールベンダー圧へ
フイードバツクすることにより、また後段スタン
ドVC、ベンダー圧にフイードフオワードするこ
とにより、精度の良い平坦度制御が実現可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示した概要図、
第２図は分割手段と走査手段を示した斜視図、第
３図は撮像エリアを示した平面図、第４図はレー
ザ光の軌跡と圧延材との関係を示した説明図、第
５図は圧延材の幅をｍ分割した平面図、第６図は
中伸び高さを求める作図、第７図は伸び率を求め
る作図、第８図は応用例を示した概要図である。 １，２…スタンド、３…ルーパローラ装置、３
ｃ…ポテンシヨンメータ、４…レーザ発生装置、
５…分割手段、６…走査手段、７…撮像装置、８
…演算処理装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スタンド間のルーパローラにより張力が与え
   られた圧延材の平坦度を測定する装置であつて、
   該装置は、上記圧延材表面にレーザ光を照射する
   レーザ発生装置と、その照射途中においてレーザ
   光をｎ本に分割する分割手段と、分割された各レ
   ーザ光を圧延材の幅方向に走査する走査手段と、
   圧延材の幅方向全域にわたつてレーザ反射光の位
   置を撮像する撮像装置と、ルーパローラの位置を
   測定するポテンシヨンメータと、ポテンシヨンメ
   ータからのルーパローラ位置情報、各レーザ光の
   照射角度情報及び撮像装置からのビデオ信号情報
   を取り込んで処理し、圧延材の平坦度を計算する
   演算処理装置とを具備することを特徴とする圧延
   材の平坦度測定装置。