JPS58156842A - ロ−ル疵検出装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、圧延ライン等において鋼板、アルミＩＱ　　
） 板、銅板等の帯状走行物に圧延ロールに存在するロール
疵により付着した表面疵を検出し、その検出値に基づい
てロール疵を検出する装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

圧延ラインにおいては、圧延ロールの圧接により被圧延
材である帯状走行物の表面に疵が付着されることがある
。この表面疵には多くの種類の疵が含まれるが、本発明
は四−ルの軸方向に延びるロール疵によって生じた表面
疵に着目したものである。したがって、かかる表面疵は
ロール周長に対応した周期性を何する（第１図参照）。

従来、上記のような周期性表面疵を検出する方法として
、特公昭５２−１３５９２号公報に開示されたようなも
のがある。すなわち、この方法は移動中の被検査材（圧
延材）の表面疵の検査Ｙ光学系を含む検出装置により行
うに際し、前記検出装置より被検査材の表面疵を表わす
・ぞルス信号を得。

このパルス信号を複数のレジスタ回路からなるシフトレ
ジスタに入力し、このシフトレジスタに被検査材の移動
速度に同期したシフトノソルス信号な供給して各レジス
タ回路をシフトさせ、前記複数のレジスタ回路のうち定
間隔のレジスタ回路の出力の論理積を条件として、前記
入力、ｅルス信号のうち周期性を有するパルス信号を検
知することによって、被検査材の表面疵のうち周期性’
Ｙ！する疵を判別するようにしたものである。

この方法によれば、外乱ノイズや他の疵による疵信号が
偶発的に周期性表面疵と同じ間隔で発生した場合に真の
周期性疵か否かを判別することができず、またロール疵
が検出レベルに達しないほどに小レベルであり、かつ、
間引的なものであった場合には論理積を演算することが
できず、検出不可能となるおそれがある。これは、上記
方法には統計的にＳ／Ｎ比を向上させるという考えが配
属されていないことに起因するものである。

一方、統計的手法を用いてＳ／Ｎ比を改善し、前述の方
法よりも一歩進んだ方式を用いたものがある（実願昭５
５−１３７３９１号）。しかし、この方式には次のよう
な欠点がある。

第１に１表面疵の付着周期がわずかずつ変動す（４） る場合に表面疵の周期性がずれるので自動検出が困帷と
なる。疵付着周期の変動の発生は主として圧延ロールと
圧延材とのすべり等に起因する。第２に、２以上の異径
ロールが混在する場合に検査対象ロールが１つに限定さ
れてしまうこと１Ｃより、かかる混在状態にあっては’
ｌした疵の弁別ができな（なる。第３には、統計的処理
を行っているが故に圧延材コイルが短いものである場合
Ｋ　ＳｌＮ比の向上が期待できない。充分なデータが得
られないからである。

〔発明の目的〕

そこで、本発明は２以上の異径ロールによって付着され
た表面疵であってもそれぞれ同時かつ正確に検出しつる
ロール疵検山襞ｆを提供することを主な目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明のロール疵検出装置
は検出ヘッドにより得た表面疵信号に基づいて表面疵信
号の自己相関をリアルタイムで演算し、求めるよう圧し
た点に主な特徴を有する。

［発明の効果］ ヒ記％堂を有する本発明によれば、ロール疵又は表面疵
の周期性を自己相関演算により求めることができるため
、異径ロールによる疵が混在していても各疵の弁別を行
うことができ、正確な検出を行うことができる。加えて
、各疵の弁別によって得られる効果は疵の発生原因たる
ロールを特定できることである。

〔発明の実施例〕

ｍ　　原理説明 まず、本発明の特徴である自己相関演算の原理について
説明する。第１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）　ＩＪツゾという）２は
矢印の方向に走行し、終端において巻取られてコイル３
となる。この過程１ｃおいて、ロール１に疵があった場
合にはストリップ２の表面に表面疵が発生するが、その
表面疵信号４は同期性を有する（第１図（ｂｌ参照）。

この表面疵の発生状態は第２図に示してあり、１図中人
はストリップ２の全幅にわたって付着した表面疵信号を
示し、Ｂは全幅の例えば１／８幅の表面疵信号を示して
いる。また、↓印は検出対象となる表面疵信号を示して
おり、周期性を有することがわかる。他の線はランダム
疵による信号を示している。各↓部相互間の間隔τはロ
ール１の周長に等しい。

このような表面疵信号４の自己相関関数な求めた場合、
ロール１の周長に対応する周期τで強いピークが表われ
ることがわかった（第１図（Ｃ）参照）。

したがって、このピークに着目することにより対象表面
疵の周期性乞正確に検出することができる。

第３図は表面疵検出信号を時間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、 で表わされる。Ｔは自己相関を求める区間である。

具体的に自己相関を求める場合には次のような演算過程
をとる。

（７） この（２）式に基づき、各瞬時Δｔごとに順次演算を繰
返す。つまり、 ＝’（ｆ（０１・ｆ（ｏ＋ｕ・Δｔ）　　　　　・・・
（４−０）＋ｆ（Δｔ）・ｆ（Δｔ＋Ｍ・Δｔ）　　・
・・（４−１）十ｆ（２・Δｔ）・ｆ（２・Δｔ＋Ｍ拳
Δｔ）　・・・（４−２）＋ｆ（３・Δｔ）−ｆＣ３・
Δを十讐・Δｔ）・・・（４−３）（８） ＋ｆ（ｘ・Δｔ）・ｆ（ｗ−Δｔ＋Ｍ・Δｔ））　　・
・・（４−Ｎ）上記（４）式において、（４−０）〜（
４−Ｎ）に示すように、ストリップ２がΔｔ１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。

（２）　　第１の実権例 次に、上述した原理を応用して構成されたロール疵検出
装置の第１の実施例について述べる。その例を第４１図
に示す。

第４図において、ス）　ＩＪツブ２は矢印で示す方向に
一定速度で移動するものとする。このストリップ２上の
表面疵は光学的に検出ヘッド５により検出される。

検出ヘッド５はストリップ２の進行方向と直角の方向（
すなわち、ストリップ１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ケ出力する。

拳位艮領誠は、ス）　ＩＪツゾ２の進行方向の単位長Δ
τ　とストリップ２０幅方向長さくΔω×ｍ）で特定さ
れる。このΔτ×Δωで１つの画素（Ｓｉｊ）を形成す
る。表面疵信号は増幅回路６により増幅され、かつ〜勺
変換され、２値化信号で第１のメモリＣ以下、ストアレ
ジスタという）７に送られる。

ストアレジスタ７は表面疵信号を順次画素（Δτ×Δω
）ごとに同期信号発生装置８からの同期信号ＣＫに同期
して格納する。この格納される表面疵データはス）　Ｉ
Ｊツブ２の幅方向１列分のデータ（Ｓ１０””−”’ｍ
ｏ、すなわちΔω×ｍ画累分のデータ）である。この１
列分データは並列出力で第２のメモリ（以下１画像メモ
リという）９に与えられる。

画像メモリ９はストリップ２が単位長（Δτ）進むごと
に１列分データを並列入力で記憶する。この場合の記憶
容量はｍｘｎ画素分必要であり、ここに、 ｍ≧（ストリップ２の幅／Δω） １′ｌｌ’ｌ≧（最大ロール周長／Δτ）で力）る。こ
のｍｘｎ画素分に相当するストリップ２上の領域が前述
の検出領域Ｔに相当する。なお、１列分のデータの記憶
状態は、 Ｓｉｊぐ８ｉ（ｊ−１） 但し、（１２１〜ｍ、ｊ＝ｌ−〇） で示され、Ｓ、ｊは１つの画素を表わす。

このようにして画像メモリ９には、順次ストリップ２０
単位長Δτごとの１列分データがロール１０１周長分の
データ（ｎデータ）が蓄積されることとなる。すなわち
、自己相関をとる区間Ｔがこれで決定される訳である。

一方、ストアレジスタ７から出力される１列分データは
自己相関演算回路に入力される。自己相関演算回路は乗
算器１０．加算器１１．第３のメモリ（以下、演算値レ
ジスタという）１２により構成され、前記（４）式の演
算を行う。

乗算器１０と加１引ｌは次の（５）式の演算を行い、Ｃ
ｉｊ　＋５ｔｏＸＳｉｊ＋ｃ１ｊ−曲・（５）（ｉ−１
〜ｍ、ｊ＝ｌ〜ｎ） その演算結果Ｃ１１を演算値レジスタ１２に蓄積する。

その結果、演算値レジスタ１２には前記（４）式の右辺
Σｆ（ｎ−Δｔ）ａｊ’（ｎ−１ｅΔｔ）−Ｑ の演算値が蓄積されたことになる。なお、データ／９ス
１３は（５）式における右辺のＣｉｊを加算するために
フィートノ々ツクするものである。このようにして求め
られた自己相関演算値データは比較器１４に送られる。

比較器１４は１列分の自己相関演算値データ（例えばＣ
１ｎ−Ｃｍｎ）について予め定められた閾値を■する設
定値りとを順次比較し、１列分の自己相関演算値データ
中の最大値を出力する。この比較演算は１列分の自己相
関演算値データ中の各データ（例えば、ｃｌｎ　ｔ　Ｃ
２ｎ・・・Ｃｍｎ）ごとに行われる。

その結果１例えばデータＣｋｔｆＪ′−最大値であった
とすると、Δτ×Ｌの周長を１゛するロールにより生じ
た疵であるとしてロールを特定することができ、かつス
トリップ２の幅方向位置Δω×にの位置に表面疵が発生
したことを検出することができる。

なお、演算値レジスタ１２の内容（Ｃ１ｊ）は自己相関
をとる区間（Ｔ）に比例して大きな値となるが、これは
サンプル数Ｎ（＝Ｔ／Δτ）で割ることにより平均化さ
れ、真の自己相関値Ｃ’（＝Ｃ／Ｎ’）で与えられるも
のとする。すなわち、　　１／Ｎすることにより（４）
式の演算と一致することとなる。

このようにして、順次各列の自己相関演算値が求められ
、比較器１４により最大値が求められ、その周期性が検
出されるが、実際の圧延ラインにはロール１とストリッ
プ２とのすべり等圧起因する周期の変動があることは先
に述べた通りである。

この変動分を補償するものとして補償回路１５が設けら
れている。

補償回路１５は予め経験的に求められた周期変動分±γ
〔闘〕　に基づいて次の補償演算を行う。

Ｓ”　＝（ｓｉ（ｊ−ｐ）＊””１（ｊ−ｐ＋ｘ）〜Ｊ Ｂ　Ｉ　Ｊ　ｍ　Ｓｔ　（Ｊ　”　”　）〜Ｓｉ＋ｐ−
最大値）・・・（６）ただし、ｐ＝ｒ／Δτで与えられ
る。

（３）第２の実施例 次に、第５図に第１芙施例（第４図）よりもさらに具体
化したロール疵検出装置の第２の実施例を示す。なお、
信号処理は２値化して行うことが前提である。＠４図と
同様の部分については同一の符号を用いて説明する。

まず、第１実柿例（第４図）と第２実施例（第５図）と
の異る部分を説明する。第４図におけるストアレジスタ
７に相当する部分は第５図においてゲート１６．シフト
レジスタ１７．ゲート１８．シフトレジスタ１９で構成
される。以下同様に、画像メモリ９はその容−（ｍＸｎ
）と同じくなる数のシフトレジスタ２０−１〜２０−ｍ
　および入力段にゲート２シ、〜２し。１で構成される
。補償回路１５はシフトレジスタ２２−□〜２２−□□
およびＯＲゲート７３−□〜２３−　ｎ、で構成される
。乗算器１０はＡＮＤゲート２４−１〜２４−ｍに対応
し、加算器１１は加算器２５−□〜謳−□に対応する。

演算値レジスタ１２はシフトレジスタ２６−１〜２６−
ｍで構成される。シフトレジスタ２６−１〜２６−　ｎ
ｌの出力はセレクタ２７を介して比較器１４に送られる
。セレクタｎは各し、クスタ２６−１〜２６−ｍを順次
切替えることによって１列分データ中の各画素を個々に
比較するために必要なものである。

欠に一連の動作を説明する。検出ヘッド５により検出さ
れた表面疵信号は増幅回路６にて増幅され、かつ２値化
されてゲート１６を介してシフトレジスタ１７に入力さ
れる。ラインが単位長Δτだけ進む間、複数回走査して
得られる表面疵信号はゲート１６で論理和演算されてシ
フトレジスタ１７ニ蓄えられる。このシフトレ・クスタ
１７のビット数ｍは周期性疵の他にストリップ２上に生
ずるランダム発生疵との分嘔が充分段くなろよ５に選ぶ
必要がある。

例えば、第２図に示すように全幅の疵信号Ａが多（て検
出すべき表面疵信号との分離が期待できない場合でもス
トリップ幅を８分割して得られる疵信号別に、例えば表
面疵が発生しているＢ帯のものを見ればその周期性から
ランダム発生疵との分離が充分期待できることが叩解さ
れよう。

次に、ストリップ２が単位長Δτ進むと、シフトレジス
タ］７の内容はゲート１８を介してシフトレＬ　ＩＪノ ジスタ１９に転送される。この内容はゲート２１−０〜
２】−□を介して並列にシフトレジスタか一□〜加−□
のまず第１ビツト目に転送される。

ここで、ストリップ２が次の単位長Δτだけ進むまでの
間に、シフトレジスタ２２−１〜２２−ｍおよびＯＲゲ
ート２３−□〜２３−ｍから構成される補償回路と、Ａ
ＮＤゲート２４−０〜２４−ｍ、加算器５−０〜２５□
。およびレジスタ２６−１〜２６−ｍから構成される自
己相関演算回路は、次の（７）式の演算ヲ実行する。

Ｃ１ｊ＝Ｓｉｏ＠Ｓｉｊ′十ｃｉｊ・・曲　（７）但し
、ｉ　＝　１〜ｍ、ｊ＝ｌ〜ｎ Ｃ１ｊ　：レジスタＺＬｉ中の１番目のレジスタ５ｉｏ
＝シフトレジスタ１９のｉ番目のビット内容Ｓｉｊ　：
シフトレ・クスタ加中の１番目のビットの内容また、Ｓ
ｉｊ′は表面疵信号の周期変動分±ｒ　［０１乞補償す
る値で、補償回路（２２−□〜η−□、２３−０〜２Ｌ
ｎ１）　　により、次の（８）式にて求められる。

（１６） Ｓ・・’＝ｓ・　・　　　ＶＳ・　・ ＩＪ　　山−ｐ）　山−ｐ＋１）”” ＶＳｉｊ■８１’（ｊ＋１）ｉ（ｊ＋ｐ）　　””８）
■・・・ＶＳ ここに、■は論理和を意味し、ｐ＝γ／Δτである。

この（８）式の演算はシフトレジスタ加−□〜２０−□
およびシフトレジスタ２２−□〜匹−，ｎをリング状に
シフトすることにより簡単に実行することができる。

このようにして求められた値ｃｉｊはサンプル数Ｎ　（
＝Ｔ／Δτ）で割ったものが真の意味の自己相関を与え
るものである。なお、自己相関の演算原理は第３図およ
び（１）〜（４）式に示した通りである。

次いで、レジスタ２６−１〜％−□の内容は各１列分デ
ータについて各ビットごとにセレクタｎの切替えにより
比較器１４に入力され、設定値りと比較され、その結果
信号０が出力される。

以下同様にして順次ｎｘ（ＪｒｘＪωｘｍ）分のデー　
　　−タについて比較の結果、得られた信号中、同期性
表面疵がストリップ２０幅方向ωに対応するレジスタ内
容１番目で、かつ進行方向τの内容ｊ番目のものであっ
た場合、ピーク値として自己相関値が得られる。この状
態を第６図に示す。このようなピーク信号はロール疵で
あれば周期的に発生するはずであり、したがってロール
疵を容易に検出することができる。

以上に示した構成により得られる効果は次の通りである
。

■　圧延ライン中の異径ロールによる疵が混在しても、
各表面疵を明確に判別し、検出することができる。これ
は、本発明の特徴である表面疵信号の自己相関を求める
ことにより、信号のエネルギスペクトルにおいて周期性
をもつ表面疵信号部分がピークとなって現われることに
より判別することができるからである。

■　同期性表面疵の周期性が変動したとしても、正確な
検出を行うことができる。これは、既知の変動分±γ〔
寓杓　により自己相関演算のためのデータに補正を加え
る補償回路を備えたことに基づ（ものである。

げ　っ ■　検出に当ってのＳハ比を向上させることができる。

すなわち、自己相関を求める区間Ｔ（又はＣ１ｑ） Δτ×ｎ）はストリップ２の幅方向に複数（ｍ）に分割
されているためより細かなデータが得られ、その結果演
算値の正確さを向上することができるからである。この
ことは、ランダム発生疵や非周期性疵の信号と周期性疵
の信号との分離をよくすることを可能とし、さらには従
来のように短いストリップの場合に充分な精度を得られ
ないという点を改良しうる。

■　表面疵の発生をライン稼動中において自動検出する
ことができる。これは、検出ヘッドにより常時ストリッ
プ表面上を走査させておくことで順次性しいデータにつ
いてリアルタイムで自己相関値を求めることができるか
らである。

■　ロールに関する情報を容易に得ることができる。こ
れは上述した自己相関原理により各ロールの疵の周期性
を判別することができるため、その周期に対応する周長
のロールン特定できることを意味する。さらに、自己相
関を求める領域をストリップの幅方向に複数分割してい
るため疵の幅方向位置（つまり、ロールの軸方向位置）
を特定することかできる。

■　自己相関演算に当ってのデータを蓄積するメモリ（
第２のメモリ）は少なくて済む。つまり、自己相関ｔと
る区間Ｔをラインに存在する最大径ロールの周長に対応
させ、かつ演算をストリップの嚇位長Δ丁ごとに更新す
ることで、充分な精度を得られるからである。

■　さらに、自己相関演算を行う区間を表面疵の周期変
動分子γ〔關〕の相当分だけ波長することによって一層
精度の高い、ＳＡ比の良い検出が可能となる。

（４）第２実施例の変形例 第５圀の実施例に示したロール疵検出装置は第７図のよ
うにも変形しうる。すなわち、第５図のレジスタ２２　
〜２２　　　０Ｒゲート２３−１〜２３−ｍ。

−１−１７１’ ＡＮＤゲート２４−１〜２４−　ｍ　％加算器５−０〜
２５−ｍに代えて、セレクタ２６　、３４により各レジ
スタ２１−０〜２２−１ｎヲ順次走査することにより、
いわば時分割で処理するようにしたものである。したが
って信号処理はシリアルに行われ、処理速度が遅（なる
（ΔＪＪ が、シフトレジスタ２８、ＯＲゲート四、　ＡＮＤゲー
ト加、加算器３１を各レジスタ２１−１〜２２−ｍごと
に設ける必要はな（、単一でよいから構成が簡略化され
るという利点がある。３２　、３３はセレクタであり、
あ、２７と同期的に動作するものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は圧延ラインの概略図、（ｂ）は表面疵発
生状態と圧延ラインとの関係を示した説明図、（Ｃ）は
表面疵信号の自己相関数を示す説明図、第２図はストリ
ップに付着した表面疵の態様を示す説明図、 第３図は表面疵検出信号を時間Δｔ　ごとに求めてヒス
トグラムで表わした説明図、 第４図は本発明によるロール疵検出装置の第１の実施例
７示すブロック図、 第５図は本発明によるロール疵検出装置の２ｇ２の実施
例を示すブロック図。 第６図はストリップ上のある自己相関区間における表面
疵信号のエネルギスペクトルを３次元で示した説明図、 第７図は第２の実１八例の変形例を示すブロック図であ
る。 １・・・ロール、２・・・ストリップ（帯状走行物）、
５・・・検出ヘッド、７・・・ストアレ、ジスタ（第１
のメモリ）、９・・・画像メモリ（第２のメモリ）、１
０・・・乗算器、　１１・・・加算器、１２・・・演算
値レジスタ（第３のメモリ）、１４・・・比較器、Δτ
・・・単位長、Δω・・・幅方向単位長、Ｄ・・・設定
値。 出頼人代理人　　　猪　　股　　　　　清（２３） ２３５−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、走行する帯状走行物に圧接されたロールにより当該
   帯状走行物に付着した表面疵を検出する装置において。 前記帯状走行物の表面をその幅方向に走査して表面疵を
   検出する検出ヘッドと、 前記表面疵の検出信号を入力して帯状走行物の走行方向
   単位長領域内の表面疵データを記憶する第１のメモリと
   、 前記第１のメモリからその記憶された表面疵データを順
   次読出して少なくとも前記単位長領域よりも大なる一定
   の検出領域における表面疵データを蓄積する第２のメモ
   リと、 前記第２のメモＩＪ　Ｋ蓄積された表面疵データにより
   表面疵信号の自己相関乞リアルタイムで演算する自己相
   関演算回路と、 各自己相関演算値と予め設定された設定値とを順次比較
   して自己相関演算値の最大値を求める比較器と、 を備えたことを特徴とするロール疵検出装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の検出装置において、単
   位長領域は帯状走行物の走行方向単位長さと幅方向長さ
   とで特定される領域であることを特徴とするロール疵検
   出装置。 ３゜特許請求の範囲第１項または第２項記載の検出装置
   において、検出領域は前記ロールのうち最大径ロールの
   周長に相当する長さと帯状走行物の幅方向長さとで特定
   される領域であることを特徴とするロール疵検出装置。 ４、特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の
   検出装置におい【、自己相関演算回路における演算は次
   式で行われることＷｔ特徴とするロール疵検出装置。 ここに、φ（τ）二表面疵の自己相関関数Ｔ　：検出領
   域 τ　：ロール局長（表面疵の周期） ５、特許請求の範囲第４項記載の検出装置において、自
   己相関演算は帯状走行物が単位長領域進行するごとに行
   うことを特徴とするロール疵検出装置。 ６、％許端求の範囲第４項または第５項記載の検出装置
   において、自己相関演算を行う区間である検出領域Ｔを
   表面疵の周期変動分だけ拡長じて自己相関演算を行うこ
   とケ特徴とするロール疵検出装置。 ７、特許請求の範囲第４項、第５項または第６項記載の
   検出装置において、自己相関演算は単位長領域を帯状走
   行物の幅方向に複数分割し、分割された各領域ごとに行
   うことを特徴とするロール疵検出装置。