JPS63134903A - 圧延材の平坦度測定装置 - 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】 〔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、ロールペンタ−等トいった圧延機が
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ってくる。

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、渦流センサ一式、分割
ルーバロール式のほか、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５Ｂ−１１７０８号、同６
１−４０５０３公報にみられるように、精度的にも優れ
たものをもっている。しかし、スタンド間にルーバロー
ルがある場合はレーザ光式に替えて一般に分割ルーバロ
ール弐が多く採用されている。

この分割ルーバロール式は、ルーパロールを幅方向に分
割し、各分割中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、分割ルーバロール方式は、分割単位数が限定さ
れるため、幅方向分解能がレーザ式に比べて劣り、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っているため、これら製造幅全部を
１つの分割ルーバ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っている。

上記分割ルーパロール弐に替わるものとして、精度的に
も優れたレーザ先代が有望であるが、しかしスタンド間
にルーバロールがあるため、従来のレーザ先代をそのま
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先代で測
定する圧延材の平ｌｕ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
する装置であって、該装置は、−」二記圧延材表面にレ
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０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っ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
ションメータと、ポテンショ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（牧と
する。

〔作　用〕

ポテンションメータにより、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バロー
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
を保って照射され、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。

この態率軌跡の演算は、ポテンショ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、細線化処理等を行っ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シて両軌
跡の隔たりを演算し、更に圧延材の傾き角変及びレーザ
光の照射角度を用いて中伸び閏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操り返し行なう。画
素の幅は、実寸法に換算して数Ｉ１１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、中伸び形状に沿って少なくとも
圧延方向に異っ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０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ｌとＦｆスタンド２との間にルー
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
するポテンションメータ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、フィードバンク制御され
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、敢えてポテンション
メータを設ける必要がなく、上記したポテンションメー
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
光を照射し、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
レーザ光ＬＩ３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０本に分割される。伸び率の演算には、レーザ光Ｌ
Ｂ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υ１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−の特性を利用したもの
で、１つの反射ミラー５ａと分割に見合った複数のハー
フミラ−５ｂ〜５ｄによって構成されている。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５ａで一部受けるようにしているため、各ノ＼−
フミラ−５ｂ〜５ｄは、反射ミラー５ａによって反射さ
れた反射光ＬＢの通路に沿って配置されている。各ハー
フミラ−５ｂ〜５ｄはレーザ光ＬＢの一部を後続のハー
フミラ−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（、実施例では、その機能を有す
る複数のガルバノミラ−６ｂ〜６ｄがハーフミラ−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
−６ｂ〜６ｄの動きに従って圧延材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、ｒＴｖ？ａの前
面には可能な限すレーザ光のみを捉えるために、干渉フ
ィルター７ｃが設けられている。ＩＴＶ７ａは圧延材Ｍ
の幅方向全域にわたって実軌跡Ｂ、・・・を捉えること
ができる位置に配置される。

描像信号は、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によっ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、細線化処理等を行った後、その結果を一
部メモリに格納する。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はポテンションメータ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ψ１゜ψ２・・・と、Ｆ　ｉ−＋スタンド川から
レーザ光ＬＢが水平面ＰＬに到達する距離りと、ルーバ
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。これらのファクター
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Ｐ　Ｌとなす角度φは次のように表わされる。

ψ−ｊａｎ−’　（（ｒ　ｓｉｎ　θ＋ｄ−Ｈ）／（３
＋ｒｃｏｓθ）・・・（１） したがって、φ、ψ、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の幅方向に沿っ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、Ｆ　ｉ
−＋スタンド１の位置を原点にとってライン方向をＸ軸
によると、軌跡ＡのＸ、Ｚ座標は Ｘ　＝　　Ｌ　ｔａｎ　　ψ／　　（ｔａｎ　　φ　＋
ｔａｎ　　ψ）　　　　・（２１Ｚ　＝　Ｘ　ｔａｎ　
φ　　　　　　　　　　　・（３１によって表わされる
。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ビット（画素）ずれたものとすると、画素の
分解能をｋｍｍ／ビットとすれば、基準軌跡Ａからの隔
りｌは、 １２＝に−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＝ｆｓｉｎ（φ＋ψ）　　　　　　・（５）となる。

ただし、φ＋ψ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木の実軌跡Ｂ１〜Ｂ３を利用し
て伸び率が演算される。

伸び率εは、 ε−（ＢｌＢｚ　＋Ｂ２Ｂｆｆ　−ＢｆｆＢＩ　）／Ｂ
３ＢＩＸ１００　　・・・（６） によって表わされる。各線分の長さは次の式によって求
められる。すなわら、 ＢＩ３２−（（ＸＲＩ　　Ｘ８２）２＋（ＺＢＩ　　Ｚ
！＋□）　２）　１／２　　・・・（７）Ｂ、Ｆロー（
（Ｘｌｌ□−Ｘ　１１３）　”　＋（Ｚ　Ｉｌｚ　　　
　２１３）　２）　　重”　　　　　−（８１Ｂ３Ｂ１
　−（（ＸＩｌ：＋　　Ｘａ＋）”（Ｚ１１３　２１１
）”）　””　　・・・（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ィードバ
ックあるいはフィードフォワードされ、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
ーバ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、
ワークロールヘンダー圧ヘフィードパソクすることによ
り、また後段スタンドＶＣ、ベンダー圧にフィードフォ
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１最像エ
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６１．２・・・スタンド、３・・・ルーパローラ
装置、３Ｃ・・・ポテンションメータ、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。 第１図 第２図 第３図 り、、　　　−＝ 第４図 θ；アームめ角又 φ；、ｉ玖栽の色度 戸　；　レーサ霜０ヒｆｌ吏 第５図 第６図 第７図

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って、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ってレーザ
   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ョンメータと、ポテンションメー
   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。