JPS6041285B2 - 被圧廷材の幅寸法・形状測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被圧延材の幅寸法及び幅寸法に関連する形状を
測定する装置に関し、特に熱延工程における鋼板幅寸法
及びキャンバ量を測定する装置を提案したものである。

熱延工程、特に仕上圧延工程においては成品板幅寸法を
厳密に管理するために、幅寸法の高精度の測定が必要で
あることは勿論であるが、更に圧延時に発生する板キャ
ンバを防止するために、鋼板長手方向通長にわたる幅寸
法を測定してキャンバ量を求める必要がある。この板キ
ャンバは鋼板がその幅方向に偏椅して圧延ロール間に通
板された場合に、圧延ロールによって鋼板に印加される
荷重が鋼板の幅方向について不均一となって、鋼板がそ
の幅方向に湾曲する現象であるが、斯かる板キャンバが
発生するとその湾曲部分の切捨等の処置をとる必要があ
り、大幅な歩蟹の低下を招来することになる。而して従
釆に板幅，形状（キャンバ量）の測定装置としては、第
８図〜第１０図に示す如きものが公知であるが、それぞ
れに難点を有している。

即ちまず第８図に示す装置は、圧延時において９００〜
１０００００の温度を有し鍵射光を発している鋼板ＳＴ
の上方にリニアダイオードアレー等の１次元又は２次元
のイメージセンサ，テレビカメラ等を使用した受像装置
６１を鋼板ＳＴに向けて設置し、鍵射光を発している部
分の１次元像又は２次元像を得、この像における鋼板Ｓ
Ｔの幅方向両端縁（両側端緑）間寸法を画像データ処理
によって求め、これに光学的倍率を乗じて換算算出する
ものである。ところが、測定精度に直接影響を及ぼす鋼
板ＳＴの両側端縁の温度が圧延中に変動するので、受像
装置６１に入射する頚射光の発光城が大幅に変動し、板
幅装定値としては極めて誤差が大きい。例えば鋼板ＳＴ
の幅がその長手方向にわたって均一であっても、鋼板Ｓ
Ｔの長手方向前端と後端における板幅が５０〜６仇舷の
変動となって検知される等、この装置は高精度の板幅測
定には供し得ないｏ次に第９図に示す装置は鋼板ＳＴ上
方における鋼板ＳＴの各側端緑直上域に水銀灯，キセノ
ンランプ等の照明灯７２１，７２ｒを設置して鋼板ＳＴ
表面を照射し、鋼板ＳＴ表面からの反射光を受像装置７
１にて捉えることにより板幅寸法を測定するものである
。

この装置による場合は側端緑検出は安定的に行えるが、
受像装置７１を１台のみ使用して鋼板ＳＴの全幅を検知
するため、鋼板幅１８０仇側‘こ対して受像装置７１の
分解能（通常１ノ１０００）を考慮すると測定精度は高
々±２肋程度であるので、この測定値を板幅・形状修正
制御に使用するのには難点がある。次に第１０図に示す
装置は２台の受像装置８１１，８１ｒを鋼板ＳＴの各側
機縁直上城に鋼板ＳＴに向けて設置し、鋼板ＳＴの下方
であってロールＲじ等に遮光されない位置には鋼板ＳＴ
に向けてその幅方向に延びる棒状の照明灯８２を設置し
て鋼板ＳＴの影を得、その各側端縁を含む各側織部の像
を捉え、各側端緑の位置情報と、受像装置８１１，８１
ｒの離隔寸法（受像装置８１１，８１ｒの視野内に入ら
ない鋼板ＳＴ部寸法と一義的に対応する）とにより板幅
寸法を求めるものである。

この装置による場合は各受像装置８１１，８１ｒは各側
端部のみを検知すればよいので、２台の受像装置８１
１，８１ｒ夫々の撮像視野を極めて狭く（例えば約２０
仇吻中）することができ、（即ち狭い領域を拡大撮影す
ることができ）、測定分解能の向上が図れて士１柵の高
精度の測定が可能である。ところがラインによっては種
々の幅の銅板を圧延するので、測定精度を維持するため
に２台の受像装置８１ １，８１ｒを板幅に応じて幅方
向に移動させる必要があり、このために受像装置８１１
，８１ｒの移動手段を要し、また照明灯８２を鋼板ＳＴ
通過城の下方に設置する必要があるので、装置が大型化
し、連続圧延機のスタンド間のような狭隣な場所に配置
することは不可能である。つまり仕上圧延機の出側（最
終スタンドの出側）に第１０図の装置を設けることは可
能であるが、該装置による仕上圧延機（連続圧延機）の
フィードバック制御においては、圧延速度が早いために
制御の遅れ時間が問題となり制御精度が十分得られず、
さらに各スタンドの出側での板幅はマスフローー定側を
用いる方法等による間接的な測定にならざるを得ず、各
スタンド‘こついての精細な制御は不可能である。従っ
て、圧延機制御を行うには圧延スタンドの入側において
寸法，形状を測定し、これをフィードフオーワードする
ことが必要となる。このために各スタンド間に配設し得
る程度の小型であって、高精度の板幅寸法測定装置又は
形状測定装置の開発が望まれていた。本発明は斯かる事
情に鑑みてなされたものであって、光学系の工夫により
圧延スタンド間のような狭随な場所にも設置可能であり
、板幅・形状修正制御にも利用し得る高精度の測定が可
能な被圧延材の幅寸法・形状測定装置を提供するにある
。以下本発明をその実施例を示す図面に基いて詳述する
。第１図は本発明に係る被圧延材の幅寸法・形状測定装
置の光学系要部を略示する模式図である。ＳＴはロール
ＲＬ上を移送される鋼板である。また鋼板ＳＴの各側端
部上方の夫々には鋼板ＳＴ‘こ向けて水銀灯，キセノン
ランプ等の照明灯２１，公が設置してあり、少くとも鋼
板ＳＴの側端部を明瞭に照明し得るようにしてある。鋼
板ＳＴの上方には鋼板ＳＴの幅方向中心線とその中心線
とを整合するようにして２面鏡体３が配設してあり、こ
の２面銭体３は照明灯２１，２ｒにて照明された鋼板Ｓ
Ｔからの光を水平方向（第１図の場合は鋼板ＳＴの移送
方向と直交する方向）へ反射するようにしてあり、２面
鏡体３による反射光を捉えるように受像装置たるテレビ
カメラーが配設してある。即ち２面鏡体３に映じた鋼板
ＳＴの像を水平方向に向けたテレビカメラーで撮嫁する
ようにしてある。２面銭体３は支持板３４に２枚の矩形
の平面鏡３０１，３０ｒを取付けてなるものであって、
両平面鏡３０１，３０ｒは夫々の鏡面を支持板３４とは
反対側に向け、夫々の一辺の背面側（支持板３４側）に
て蝶番により枢支連結されており、この辺を鋼板ＳＴの
移送方向と平行にしてある。

この蝶番は通長の連続板３３を介して支持板３４の中央
部に固定されており、前記一辺と各対向する平面鏡３０
１，３０ｒ夫々の池辺寄りの位置には適宜の係止部村３
２１，３２ｒが取付けられており、この係止部村３２１
，３２ｒには支持板３４の対向位置に蝶合貫通させた調
節ネジ３１１，３１ｒの先端部が連繋されている。この
ような構造としたことにより平面鏡３０１，３０ｒは蝶
番にて枢支された各一辺を中心として一定範囲内で回動
可能となっており、上記各一辺に係る平面鏡３０１，３
０ｒが同一平面をなす状態（平面鏡３０１，３０ｒにて
一枚の平面鏡となる如き状態）、即ち両平面鏡３０１，
３０ｒの鏡面のなす角度ａが１８０ｏをなす状態から適
当な範囲の鈍角をなすようにしてある。この２面鏡体３
は図示しない支持部材に取付けられており、鋼板ＳＴ通
過域及びテレビカメラーに対する離隔距離を夫々可変と
してあり、また２面鏡体全体として、その中心を通る鉛
直線をを中心として下方から任意の側方に９００の範囲
で向きを変じ得、且つその位置で固定し得るようにして
ある。而して第１図の場合ははａ＝１８００の状態（平
面鏡３０１，３０ｒが１面銭を形成するようにした状態
。２点頭線で示す）で鉛直線とす角度が４５０、従って
また水平設置したテレビカメラーの光熱とのなす角度が
４５０となるように２面鏡体３の姿勢を定めている。

本発明装置による測定を行う場合にはａを鈍角１８００
十２３（８はａ＝１８００の場合の平面鏡３０１，３０
ｒの鏡面となす角度）とするが、この場合にはテレビカ
メラーに近い平面鏡３０ｒが鉛直線に対して４５０十８
、平面鏡３０１が４５０−Ｂの角度をなすことになる。
さて前述の如く２面鏡体３及びテレビカメラーを配置し
たことにより、テレビカメラーは平面鏡３０１，３０ｒ
に映じた鋼板ＳＴの像を撮像し得るが、８を鈍角１８０
０十２８としたことにより、鋼板ＳＴの中央の遼幅の部
分は撮像されず、平面鏡３０ｒによって鋼板ＳＴの幅方
向中Ｄよりもテレビカメラー寄りの領域が、また平面鏡
３０１によって反対側の領域が夫々撮像されることにな
る。而して平面鏡３０１，３０ｒにて撮嫁される鋼板Ｓ
Ｔ通過領域は第１図に破線ハッチングで示す如く、少く
とも夫々が鋼板ＳＴの一側及び他側の端緑のみを含むよ
うに鋼板ＳＴからテレビカメラーに到る光路長、即ち鋼
板ＳＴと２面鏡体３との離隔距離○、及び２面銭体３と
テレビカメラ１との光学的離隔距離ＢＴ並びにＢの値を
選定する。このようにしてテレビカメラ１により撮像さ
れた鋼板ＳＴの画像を第２図に示す。鋼板ＳＴの通過領
域のレベルにおける平面鏡３０１（又は３０ｒ）を介し
ての撮像領域の鋼板Ｓ岬塙方向寸法をＷＬ（又はＷＲ）
その内の鋼板ＳＴ部分の幅方向寸法をＷＬ（又はＥＲ）
とし、鋼板ＳＴの非撮像領域の幅方向寸法をＥｏとする
と、テレビカメラーによって撮像される画像はＥｏの部
分が欠落した鋼板ＳＴの画像則ち、画面中央に平面鏡３
０１，３０ｒの狭幅の対向辺間隙（幅寸法Ｅ。′）が現
れ、その両側に幅Ｅ１，Ｅｒの鋼板ＳＴ部分が明像とし
て現れ、またそれらの両側に幅ＷＩ−Ｅ，，Ｗｒ−Ｅｒ
の背景が賭像として現れた画像となる。テレビカメラ１
が出力するビデオ信号は公知の如く波形整形された後、
白レベル，黒レベルに２値化され画面の各位直（画素）
にそのアドレスを対応づけたメモ川こストアされ、その
後所要のメモリデータをマイクロコンピュータ等を用い
てなるデータ処理装置５３（第７図参照）に読出して幅
寸法の算出又は形状を特定するための指標（例えばキャ
ンバ量）の算出が行われる。例えば幅寸法は画面垂直方
向の中心線（第２図に１点鎖線で示す）と交又する鋼板
ＳＴ像の側端緑の位置間の画面上の水平向寸法を算出し
、これからＥ。′を減じてＥ，十Ｅｒを得、これに予め
与えられた光学系の倍率を乗じてＥＬ＋ＥＲを得、更に
鋼板ＳＴの幅寸法に拘らず一定のＥｏ（予め与えておく
）を加算することによって、逐次算出される。また形状
測定はサンプリング周期毎に変化する画像を２次元的に
グラフィカルデータ処理してその平面形状そのものを認
識し、プリンタ等を用いて適当な形態で鋼板形状を表示
記録することとしてもよいが、簡便には前述の方法にて
サンプリング周期毎に逐次得られる幅寸法と、その長手
方向分布からキャンバ量をその定義式に基いて算出する
こととすればよい。叙上の如き構成の光学系による場合
は鋼板ＳＴの幅方向の長さＥ。

部分を撮像しないので、撮像視野範囲を実質的に狭くし
て、つまり幅寸法測定に不要の部分を除いて要部のみを
捉え、鋼板を水平方向に圧縮した形として撮像し、恰も
実際よりも狭幅の鋼板を撮像するのと等価の状態として
いるので、その分だけ測定精度を向上することができる
。ちなみに圧延機に通板される鋼板の最大幅が１８０仇
舷、最小幅が６０比収の場合、これらの範囲にある鋼板
全てを角度８を一定にして測定しようとすると、２面鏡
体３と鋼板ＳＴとの離隔距離Ｄが５０００であるときに
、Ｂｏ＝６００肌，ＷＬ＝ＷＲ＝６０仇舷の撮像の視野
を得るためにはＰは約２０となる。而して撮像視野がこ
の程度の大きさであれば、テレビカメラ１の画像処理分
解熊を１／１０００とすると、鋼板ＳＴの側端緑の検出
部鱗能は約１．２側となって実用上十分な分解能が得ら
れる。また圧延機に通板される鋼板ＳＴの板幅に応じて
８を変更する場合は、テレビカメラ１と２面鏡体３との
光学的離隔距離ＥＴ又は２面鏡体３と鋼板ＳＴとの離隔
距離○を適当に選択することにより、鋼板の大きさによ
らず常にＷＬ及びＷＲを２００柵とすることができ、こ
れによって第１０図に示した従来の装置と同様の検出部
鱗能０．４柳を、１台のテレビカメラを使用するだけで
得ることができる。なお上述の実施例においては受像装
置としてテレビカメラを使用しているが２次元のイメー
ジセンサ又は鋼板ＳＴの幅方向を捉え得るように配した
１次元のイメージセンサを用いてもよい。第３図〜第５
図は光学系の他の使用態様を示しており、２面鏡体３と
テレビカメラーとの対向方向を鋼板ＳＴの移動方向と一
致させるようにしている。

第３図は鋼板ＳＴの横断面と、また第４図は鋼板ＳＴの
一側面と、更に第５図は第４図の白抜矢符方向、即ち２
面鏡体３の鏡面と平行な方向から見た鋼板ＳＴの表面と
共に示すテレビカメラーと２面鏡体３の穣式的配置図で
ある。テレビカメラーはその受光部が鋼板ＳＴの移動方
向と同方向を向くようにして水平設置されており、前同
様の構造の２面銭体３は鋼板ＳＴの側端部をテレビカメ
ラーにて撮像させ得るように全体として水平線と４５ｏ
の角度をなすように配置してある。この場合も第１図の
ようにテレビカメラ１と２面鏡体３との対向方向を鋼板
ＳＴの幅方向とした場合と同効を奏することは勿論であ
る。なお圧延機に通板される鋼板ＳＴの幅寸法範囲ＥＴ
，Ｅｏ，Ｗし，ＷＲの各条件を前述したところと同様と
するとこ場合の角度８は６〜８ｏとなる。また上述の２
つの実施例においては、いずれもテレビカメラ１と２面
鏡体３との対向方向を鋼板ＳＴの表面に平行としたが、
測定位置周辺の装置設置スペース等に応じて適当に煩斜
させてもよいことは勿論である。更に上述の２つの実施
例における角度８は左右の平面鏡に対して異なる値を採
用してもよい。さて圧延スタンド間には通常鋼板の張力
制御用のルーパが設置されており、圧延中には上下動を
反復し、これに伴って被測幅物体たる鋼板も上下動する
。従って前記鋼板ＳＴと２面鏡体３との離隔距離Ｄが板
幅測定中に変動し、これが板幅測定値の誤差要因となる
ので、本発明装置においては、上述の光学系に以下の如
くしてこのＤの変動を補正する機能を付加する。第６図
は補正原理の説明図、第７図は補正機能を付加した装置
の模式図である。テレビカメラ１，２面鏡体３の配置は
第３図〜第５図に示した態様に類似している。鋼板ＳＴ
は白抜矢符で示した方向に進行するものとし、上流側圧
延スタンドＭＳＩの中心（上下対向するワークロールの
中心間を結ぶ線と鋼板ＳＴとの交点。なお鋼板ＳＴの厚
みは無視する）を原点○，０，０、上流側圧延スタンド
ＭＳＩ中心から下流側圧延スタンドＭＳ２中心へ向う方
向をｘ軸、上流側圧延スタンドＭＳＩ中心から鉛直上方
をｙ軸とするｘ−ｙ直交座標系を考える。ルーパＬＰは
基端を支点Ｐ４（ｘ４，ｙ４）に回敷可能に支承された
アームＡＭの先端にルーパロールＬＰＲ（半径ｒ）を枢
支してなり、このルーパロールＬＰＲはこれを押上げる
方向に付勢され、鋼板ＳＴに転接している。アームＡＭ
の長さを１，、その水平方向からの回動角度（以下動作
角度という）をＱとする。２面鏡体３によって得られる
テレビカメラ１の像が点Ｐ，（ｘ，，ｙ，）に位置し、
その光軸が点Ｐ，（ｘ，，ｙ，）からｘ軸上の点Ｐ２（
私，０）に向うものとすると、ルーパＬＰが存在せず鋼
板ＳＴがｘ軸上に位置する場合はテレビカメラ１は点Ｐ
，（海，０）にて鋼板ＳＴの像をその視野中心に捉える
ことになる。

しかしながらルー／ぐＬＰにより鋼板ＳＴが特上げられ
ているため、鋼板ＳＴの撮像位置はＰ，，Ｐ２上の点Ｐ
３（ｘ３，ｙ３）となる。従って点Ｐ，と点Ｐ２、及び
真Ｐ，と点Ｐ３との離隔距離を夫々Ｌｏ，ＬＱとすると
、テレビカメラーにて捉えられた鋼板ＳＴの画像は、鋼
板ＳＴが水平である場合に比してＬ。／ＬＱ情に大きく
なる。而してＬｏ，ＬＱ‘ま下記｛１｝，｛２｝式の如
く幾何学的に求められる。Ｌ。＝ノ（ｘ．−×２）２十
ｙ，２ …｛１｝ＬＱニノ（ｘ，一為）
９十（ｙ，一ｙ３）２ ．，．■一方点Ｐ３の座
標（ｘ３，ｙ３）は、ルーパロールＬＰＲの半径ｒが支
点Ｐ４のｙ座標の絶対値ｌｙ４ｌに等しい（即ちルー／
比Ｐの動作角度Ｑが零のときに鋼板ＳＴが水平になる）
と仮定し、更に支点Ｐ４のｘ座標（即ち支点Ｐ４とｙ軸
との離隔距離）が２であるとすると、動作角度Ｑの関数
として下記糊，‘４｝式の如く幾何学的に求められる。
ｙ，Ｘ２ｏ２十１，ｃｏｓＱ） ．．．｛３｝
梅ニｙ，０２十１．ｃｏｓＱ）一（ｘ，一×２）１．ｓ
ｉｎＱｙ，＆１．ｓｉｎＱ …‘４｝
ｙ３＝ｙ，（１２十１，ｃｏｓＱ）−（ｘ，一×２）１
，ｓｉｎＱ従って動作角度がＱである場合にテレビカメ
ラ１にて捉えられた画像の幅ＥＱ′は、鋼板ＳＴが水平
である場合に捉えられる画像幅Ｅ′に下記｛５）式によ
って補正される。

８＝（ＬＱ／Ｌ。

）ＥＱ′ …｛５１このようにして、動作角
度Ｑを計測し、後述するデータ処理装にて補正演算を行
うことにより、ルーパーロールＬＰＲの上下移動に伴う
板幅測定値の誤差を排除した板幅測定が可能となる。第
７図において５１はテレビカメラ１のビデオ信号出力系
としてのテレビカメラ制御回路であり、テレビカメラ制
御回路５１の出力、即ちアナログのビデオ信号は画像処
理回路５２へ入力され、ここで撮像画像全体について画
像上の位置とその位置における明暗に関するデータとが
対応づけられたディジタルデータを得て、マイクロコン
ピュータよりなるデータ処理装置５３へりァルタィムで
入力される。

データ処理装置５３は、画像処理回路５２よりの入力デ
ータにより鋼板ＳＴの両側端緑の位置を認識することが
できるから、これを予め与えられたＢにて定まる非撮像
部分の幅Ｅ。′に塞き、見掛け上の（鋼板ＳＴが水平移
動しているとしての）鋼板ＳＴの画像上の幅寸法、即ち
｛５）式のＥＱ′を算出する。４はルーパＬＰのアーム
肌４の基端部にアームＡＭと連動回動するようにしたポ
テンショメータよりなるルーパの動作角度計測器であり
、その動作角度ばを示す出力データはデータ処理装置５
３へ入力される。

一方ｘ，，ｙ，，も，ｙ２，１，，１２はデータ処理装
置５３に予め与えられており、データ処理装置５３はこ
れらのデータと逐次入力されるＱ及び前述の如くして逐
次算出されるＥ′Ｑとに塞き、｛１｝〜■式によって８
を算出し、これに予め与えられた光学的倍率Ｋを案じ、
更に鋼板の非撮像領域の幅方向寸法Ｅ。を加算して、自
際の板幅値に変換する。このようにして変換算出された
鋼板ＳＴの板幅データは記録計５４へ出力されて記録さ
れ、また板幅修正制御のために上位コンピュータ５５へ
出力される。なおキャンバ量は上述のようにして逐次算
出される板幅データの鋼板ＳＴの長手方向分布に塞いて
データ処理装置５３にて算出され、記録計５４へ出力さ
れ、また形状修正制御データとして上位コンピュータ５
５へ出力される。叙上の如き本発明装置による場合は ‘１｝ 光学系構成部材としては、テレビカメラ等の受
像装置１台と、２面鏡体と、照明灯２台とを要するのみ
であるので仕上圧延機等、設置スペースの狭陣な圧延ス
タンド間にも容易に設置し得る。

（２｝ ２面銭体を介在させて幅方向中央部分を撮像し
ないこととしたので、側端縁の検出が高分解能で行え、
測定精度が極めて高い。

｛３’ 圧延スタンド間に種々の幅寸法の鋼板が通板さ
れる場合にも、２面鏡体を構成する両平面鏡のなす角度
、その他の光学的条件を若干調節するのみで対応でき、
しかも幅寸法の広狭に拘らず一定以上の精度を確保でき
る。

（４｝ 圧延スタンド間に配置されているルーパの動作
に応じた補正を行えるようにしているので高精度の測定
が可能である。

等の優れた効果を奏し、特に各圧延スタンド間に配設し
得、また高精度の測定が行えるようになったことにより
、板幅，板形状の制御精度を格段に高め得る実益がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の光学系を示す模式図、第２図は撮
像画像の一例を示す説明図、第３図，第４図，第５図は
本発明装置の光学系の他の使用態様を示す榛式図、第６
図はルーパ動作角度に応じた補正の原理説明図「第７図
は本発明装置の模式図、第８図，第９図，第１０図はい
ずれも従来装置の光学系の模式図である。 １・・・・・・テレビカメラ、２・・・・・・照明灯、
３・・・・・・２面鏡体、３０１，３０ｒ・…・・平面
鏡、４・・・・・・角度計、ＳＴ・・・・・・鋼板、Ｌ
Ｐ・・…・ルーパ、ＬＰＲ・・・・・・ルー／ぐロール
、ＡＭ”““アーム。 努’図 第２図 第３図 多４図 第５図 第６図 弟ワ図 多８図 努ｑ図 券の図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被圧延材の適長部分における幅方向両端部を照明す
   る照明灯と、１台の１次元又は２次元の受像装置と、２
   つの鏡面を有する２面鏡体と、前記受像装置が捉えたデ
   ータに基づき被圧延材の幅方向両端縁に関する位置情報
   を演算するデータ処理装置と、被圧延材の張力を付与す
   べく動作するルーパの動作角度計測器とを具備し、前記
   受像装置及び２面鏡体は、前記照明灯にて照明された被
   圧延材幅方向の各端部の端縁を夫々にのみ含む適宜領域
   の、前記２面鏡体の各鏡面に映じた像を受像装置が捉え
   るべく配してなり、また前記データ処理装置には前記動
   作角度計測器の計測データを、前記位置情報の補正デー
   タとして入力すべく構成してなることを特徴とする被圧
   延材の幅寸法・形状測定装置。