JPS6010563B2 - 平板の平坦度測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱間圧延される鋼板等の平板の平坦度を測定す
る方法に関する。

熱間圧延においては鋼板を可及的に平坦にすることが重
要な課題となっており〜 このために種々の圧延形状制
御が試みられてきた。

この圧延形状制御のためには制御の入力情報としての鋼
板の平坦度を測定する必要がある。この平坦度測定技術
としては最近では専ら光学的手法に依るものが種々提案
されているが、夫々に実用上の難点を有していた。本発
明は比較的簡単な構成の装置を用い、移動中又は静止中
の被測定体の幅方向及び長手方向の平坦度を、各種外乱
の影響を排除して測定することを可能とする平坦度測定
方法を提供することを目的とする。

本発明に係る平板の平坦度測定方法は、平板に、その板
幅方向に延び、板長方向に不等間隔離隔する複数本の細
長い光像を非垂直的に投射形成し、該光像を２次元撮像
装置にて一度に濠像し、この撮像画像の光像と、予め記
憶させておいた基準画像の光像との偏差に塞き、一画像
毎に平板の平坦度を認識することを特徴としている。

以下本発明方法を厚鋼板の平坦度測定の場合を例にとっ
て詳述する。

第１図は測定対象の厚鋼板と、本発明方法を実施するた
めの装置の光学系との配道及び該装置の情報処理系の構
成を併せて示したものである。被測定物たる鋼板１はテ
ーブルローラ２上に戦燈されて白抜き失符で示す如くそ
の長手方向に搬送されている。而して、いまこの鋼板搬
送方向「すなわち長手方向を×藤、鋼板ｉの幅方向をＹ
軸、×，Ｙ両軸に直交する方向、すなわち鉛直方向をＺ
軸とする３次元の×−Ｙ−Ｚ座標系を考える。この座標
系の原点は、適宜範囲の鋼板表面領域を撮像し得るよう
に鋼板搬送城の一側上方に配置されたテレビカメラ等の
２次元の撮像装置３の視野中心によって一義的に定まる
。４はしーザビーム発生装置であって、鋼板搬送方向の
上流側の上方においてレーザビームＬＢがＹ軸に平行に
発射されるように配置されている。

５は８角柱状に構成された８面鏡であって、図示しない
駆動手段により中心軸回りに回転するようになっており
「 この中心軸を鋼板搬送方向の下流方向へ若干額け〜
８面の鏡面が回転に伴って額次的に前記レーザビーム
を受光して反射するようにレーザビーム発生装贋４に対
向させて配置している。

第２図は８面鏡５を拡大略示しておりＬ鏡面５５が中心
軸５０１こ対して平行となっているのに対し、この鏡面
５５の右方に順次連接する鏡面５６，５７，５８はこの
順に大きな角度となるように上端部を内方へ傾斜させて
おり、逆に鏡面５５の左方に順次連接する鏡面５亀，５
３，５２，５川まこの順に大きな角度となるように下端
部を内方へ煩斜させている。相隣する鏡面同士の傾斜角
度差は鏡面５１と５８との差が最も大となっていること
は勿論であるが〜他の傾斜角度差は夫々に異っている。
すなわち例えば鏡面５１と５２との傾斜角度差は鏡面５
２と５３との煩斜角度差と不等である。そしてこの８面
鏡５の配設位置及びその中心軸５０のＺ軸に対する配設
時の懐斜角度及び各鏡面の中心軸５川こ対する額斜角度
はも各鏡面によって反射されたレーザビームＬＢがｔこ
の８面鏡５の回転に伴って鋼板１上に投射されて鋼板亀
の全幅に亘り〜鋼板翼の幅方向に延びる細長い光像を順
次反復的に描き、且つこの光像が撮像装置３の視野内に
位置するように定めてある。この光像はレーザビームの
投射により形成されるものであるので瞬時的に見れば光
スポットに過ぎないが、８面鏡５を適当な速さで回転さ
せることにより肉眼による認識は勿論、撮像装置３によ
って捉えられる画像も８本の細長い光像となる。そして
これら８本の光像は、各鏡面５亀，５２…蚤蟹が前述の
ように傾斜されているために第富図に示すように不等間
隔離隔することになり「鏡面５軍，５２・・・５昼夫々
からの反射による各光像■，■州■はこの順に上流側か
ら下流側に向けて位置することになる。なお映像数３の
女ノ秒走、査線数５２５本、飛越走査方式の標準方式で
撮受像を行う場合〜 ８面銭５の回転速度は３比．ｐ．
ｓ．以上とするのが望ましい。なお光像の投射形成は、
上述の如くレーザビームをスキャンニングする方法に限
らず、８本の細長ビームを連続的に投射して行ってもよ
い。６は撮像装置３が糠像した画像を映すモニタであっ
て「 このモニタ画面においては画面中心を原点とし、
これを通る水平藤「垂直軸夫々をｘ軸及びｙ軸とする２
次元のｘ−ｙ座標系を考える。

撮像装置３により得えれた画像信号はアナログスイッチ
７を経て情報処理系に入力されるのであるがその情報処
理は光像■，■・・・■のモニタ画面上における光像■
′，■′・・・■′の線上を離散的にサンプリングした
点の前記ｘ−ｙ座標系の座標に基いて行われる。この情
報処理は２次元撮像装置の視野に相当する鋼板の適当な
搬送距離毎に一回，１ノ３硯皆毎にすりかわる画像の中
から任意に選び出して行う。噂ａはいずれかのテーフル
ローラ２に連動連繋されたロータリエンコーダであって
、テーフルｏ−ラ２の回転数、すなわち鋼板１の搬送量
に比例する個数のパルスを発するものである。８ｂは搬
送されてくる鋼板１の前端及び後端を検出するためのフ
オトセンサである。

ロータリェンコーダ８ａ及びフオトセンサ８ｂの出力は
いずれも搬送監視装涜８に入力されるようになっている
。この搬送監視装置８は２つの入力信号に基き「 ８本
の光像が搬送されてきた鋼板１上に投射形成され始めた
時点からＬ最上流側の光像■が、鋼板１が通過し去った
ために鋼板１上に形成されなくなる迄の時点の間前記の
情報処理のタイミング時のみアナログスイッチ７を閉路
させるべく制御を行う外「鋼板軍の先端からの鋼板移動
量を積算するものであって、この積算情報は後述する記
憶装置９８１こ入力され「 この記憶装置９８において
は前記積算情報に基き１枚の鋼板について撮像された多
数の画像についての平坦度に関する情報とト各画像に対
応する鋼板１上の位置とを対応づけて記憶する。而して
磯像装鷹３によって得られた画像信目はアナログスイッ
チ７及びビデオーデイジタル変換記憶器９１を経て光像
座標論取器９２に入力される。

光像座標謙取器９２は画像上の光像■′，■′…■′の
形状をディジタル情報として読取るものであって、具体
的には例えば次のようにして行われる。すなわち、モニ
タ６において適当に離隔する例えば１８本の水平走査線
を選び「 これらの水平走査線と８本の光像■′，■′
，…■′との交点のｘ−ｙ座駿系上の座標（ｘｉｉ，ｙ
ｉｉ）を求めることによって行われる。なお添字のｉは
光像■′，■′・・・■′に対応する番号（ｉ＝１，２
…８）、ｊは選ばれた水平走査線の番号（ｉ＝１，２・
・・１８）であり、モニタ６の画面に示すＰ点が第５番
目の水平走査線と光像■′との交点である場合はこのＰ
点は（ｘ５８，柊８）と記される。そして刈，めｊの値
そのものは原点よりのｘ軸方向、ｙ軸方向夫々の距離で
ある。なおこの（ｘｉｊ，ｙｉｊ）の議取りは穣像装置
３が出力する合成画像信号をビデオーディジタル変換記
憶器９１により一旦ディジタル信号に変換し、記憶した
上で行われることは勿論である。このようにして８本の
光像■′，■′・・・■′は夫々（ｘ，．，ｙ，．），
（ｘ財，ｙ泣）…（ｘ，．８， ｙＭ），（ｘａ，均，
），（×２， ｙ２２），．．（均，８，ｙ２，８），
．．（ね，，ｙ８，），（ｘ８２，ｙ母）…（ｘ８，８
，ｙ乳８）の各１８個のサンプリングデータ群によって
表わされることになる。而して画像上における光像情薮
たる座標 （刈，匁ｊ）は座標変換器９３に入力されここで鋼板１
における×−Ｙ−Ｚ座標系のＸ−Ｙ平面における座標（
刈，ｙｉｉ）に変換される。

この変換にあたっては下記‘１｝，（２｝式の演算が施
される。但しｃ：撮像装置３のレンズ位置とＸ−Ｙ一Ｚ
座標系原点との距離ｆ：糠像装置３のレンズの焦点距離 ８：撮像装置３のレンズの光藤と×一Ｙ平面とのなす角
度 ９４は前記【１ー及び■式の変換係数に使用されるｃ，
ｆ，０を記憶しておく変換係数演算記憶器である。

実際にはとおけるので、×−ｙ鮫正処理によって、ｃ’
ｆ”０に相当するａ′，ｂ′，ｃ′を求め、９４に記憶
しておく。

７ａは×−Ｙ鮫正用の切替スイッチである。

Ｘ一Ｙ鮫正時は予め寸法のわかっている良好な形状の鋼
板を準備し、７ａを鮫正側（図示の位置）に切替えて撮
像する。この鮫正画像と、実寸法の関係からす，ｂ′，
ｃ′を演算記憶してから７３を矢符の如く測定側に切替
える。次に座標（Ｘｉｉ，Ｙｉｉ）は光像■，■，・・
・■のＸ一Ｙ−Ｚの３次元座標系における座標（Ｘｉｉ
，Ｙｉｉ，Ｚｉｉ）を求めるために３次元座標変換器９
５へ入力される。

補助演算器９６には基準座標（×ｏｉｉ，Ｙｏｉｊ，次
ｉｉ）及び△Ｘｉｉを△Ｚｉｊに変換する際の変換係数
Ｍｉｉが予め与えられている。

この基準座標（Ｘｏｉｉ，Ｙｏｉｉ，Ｚｏｉｉ）は×−
Ｙ平面上に平坦で厚さｔの基準板ＣＡＬ（第３図参照）
を戦層した場合において前述の如くして８本の光像を形
成した場合に、これを撮像装置３８こより捉えた基準画
像中の８本の光像夫々につき各１針固のサンプリングし
た点の×−Ｙ一Ｚ座標系における座標であって、松ｉｉ
＝ｔである。ところで光像■，■・・・■は×鯛方向に
適宜の階角をもって投射されたし−ザ・ビームＬＢによ
って形成されたものであるから前述の如くして求めたＸ
ｉｉとＸｏｉｊとは第３図に示すように△Ｘｉｉ（Ｘｉ
ｉ−Ｘｏｉｉ）のずれを有することになる。３次元座標
演算器９５は補助演算器９６より基準座標（Ｘｏｉｉ，
Ｙｏｉｊ，ゐｉｊ）を引出して、まずこの△Ｘｊｊを演
算する。

そして鋼板１の表面のＺ藤座標Ｚｉｉ（鋼板ｍが平坦で
その表面がＸ−Ｙ平面に一致している場合はＺｉｊ＝０
）とＺｏｉｊ＝ｔとの差△Ｚｉｉを下式により求める。
△Ｚｉｉ＝△Ｘｉｉ／Ｍｉｉ 但し、ＭｉｉはしーザビームＬＢの俺角、サンプリング
点等によって定まる定数であり、補助演算器９６より引
出して使用する。

７ｂはＺ較正用の切替スイッチである。

前記基準座標（Ｘｏｉｉ，Ｙｏｉｉ，松ｉｉ）及び変換
係数Ｍｊｊを基準板ＣＡＬを用い、切替スイッチ７ｂを
鮫正側（図示の位置）に切替えて撮像し、補助演算器９
６にて演算し記憶する。この較正処理時以外は切替スイ
ッチ７ｂは矢符の如くして測定側に切替っている。３次
元座標変換器９５は△Ｚｉｊに基きＺｉｊ＝△Ｚｉｉ＋
ＺｏｉｉとしてＺｉｉを求め、座標変換器９３から入力
された座標（Ｘｉｉ，Ｙｉｉ）のデータと絹合せて光像
■，■，…■のＸ−Ｙ−Ｚ座標系における３次元の座標
（Ｘｉｉ，Ｙｉｉ，Ｚｉｉ）を得る。

この座標（Ｘｉｉ，Ｙｉｉ，Ｚｉｉ）のデータは鋼板の
平坦化制御情報として使用し得るのに適した特性値に変
換するために特性値化演算器９７へ出力される。この特
性値としては例えば非平坦部（耳波部分、中伸び部分）
の正負の急峻度が適当である。また座標（Ｘｉｉ，Ｙｉ
ｉ，Ｚｉｉ）のデータは記憶袋燈９８にも入力される。
この記憶装置９８はＸｉｉを鋼板１の全長に亘って共通
の×鞠方向座標Ｘｉｉ′に換算するものである。すなわ
ち鋼板１はＸ軸方向に搬送されているが、その搬送は撮
像タイミングと非同期的であることは勿論、搬送速度は
１／３硯砂‘こつき１枚の画像すり変り速度に比して十
分遅いので同じ領域が複数回に亘つて測定されることに
なる。従って搬送監視装置８から入力された鋼板１の移
動量の積算情報に基き鋼板１の全長に亘つて共通のＸ軸
座標系を導入してＸｉｊをこの座標系における座標Ｘｉ
ｉ′に変換する。そして記憶装置は座標（Ｘｉｉ′，Ｙ
ｉｊ，Ｚｉｉ）を記憶し、記憶情報をＸ−Ｙプロッタ等
の出力装置９９に表穂させる。表示フオームは横麹（×
軸）方向の長さが鋼板翼の長手方向寸法に対応し、縦軸
（Ｙ軸）方向の長さが鋼板１の幅方向寸法に対応するス
ペース上において（Ｘｉｉ，Ｙｉｉ）に各対応する位置
にＺｊｉの値をプリントアウトする等の方式とする。以
上のように本発明方法による場合は目視によっては不可
能な平板の平坦度の認識を極めて正確に行うことが可能
となる。

また、複数の光像を一度に撮像するものであるので〜各
光像の相対的関係からその撮像された平板の部分全体の
平坦度を測定できてデータ処理が容易に行え、また平板
が上下動する場合でも撮像画像の全ての光像が上下鰯す
ることになって各光像の相対的関係は変化せず、従って
平板の平坦度を振動に影響されず正確に検出できる。し
かも本発明方法においては複数の光像を不等間隔離隔さ
せて形成させているので鋼板表面に存在する凹凸が周期
的変動をしても、またその周波数が広範に変化しても、
これらに影響されることなく所定の精度で平坦度の測定
を行える利点がある。即ち、平板表面に一定の周期を有
する凹凸が存在する場合（鋼板ではこのような場合が多
い）に、光像が等間隔であれば、その間隔と凹凸の波長
とが一致する塵があり、一致すると平板の凹凸は検出さ
れず平板は平坦であると認識される。また情報処理のた
めに用いる撮像画像の抽出タイミング間の平板移動量が
平板の凹凸の周期に同期すると、各画像からは平坦度の
検出ができない篤がある。しかしながら本発明では、光
像が不等間隔とすることにより、これらの藻がなく正確
に平坦度が測定できる。このように本発明は鋼板等の平
板の平坦度の測定を正確に行わせることを可能とし、こ
の測定結果により圧延制御を行う場合は製品品位が向上
する利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第愚図は本
発明方法の実施に使用する装置の光学系及び情報処理系
の構成図、第２図は８面銭の斜視図「第３図は２次元座
標から３次元座標への変換原理の説明図である。 ３・・・糠像装置、４…レーザビーム発生装置、５…８
面銭「 ６・・・モニタ「 ８・・・搬送監視装置、９
２…光像座標読取器、９３・・・座標変換器、９５・・
・３次元座標変換器、９８…記憶装置。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 平板に、その板幅方向に延び、板長方向に不等間隔
   離隔する複数本の細長い光線を非垂直的に投射形成し、
   該光像を２次元撮像装置にて一度に撮像し、この撮像画
   像の光像と、予め記憶させておいた基準画像の光像との
   偏差に基き、一画像毎に平板の平坦度を認識することを
   特徴とする平板の平坦度測定方法。