TWI504872B - 紅外線溫度計的校正方法與應用此方法之生產控制系統 - Google Patents

Description

紅外線溫度計的校正方法與應用此方法之生產控制系統

本發明是有關於一種校正方法與生產控制系統，且特別是有關於一種紅外線溫度計的校正方法與使用此方法的生產控制系統。

一般來說，在鋁廠的生產線上，需要用紅外線溫度計來量測鋁捲的溫度。在一些應用中必須要將紅外線溫度計設置在軋機的出口側，再用接觸式溫度計來量測鋁捲的側邊溫度。接觸式溫度計所取得的溫度可以用來校正紅外線溫度計，例如用來計算出一倍率，之後便可將紅外線溫度計所取得的溫度乘上該倍率。然而，由於鋁板在盤捲後會復熱，並且盤捲後每顆鋁捲大小不一，外加上紅外線溫度計與盤捲的位置可能有一距離，同時因盤捲完成的鋁捲常因側邊無裁邊，導致接觸式溫度計無法精確地量測盤捲溫度。因此，上述校正的方式並不能有效地提高紅外線溫度計的量測準確性。

本發明的實施例提供一種紅外線溫度計的校正方 法以及金屬的生產控制系統，可以準確地校正紅外線溫度計。

本發明提出一種紅外線溫度計的校正方法，適用於金屬的生產控制系統，此紅外線溫度計設置於生產控制系統中軋機的出口側。校正方法包括：透過加熱器將金屬試片加熱至一預設溫度；將金屬試片設置於紅外線溫度計的量測方向上；透過接觸式溫度計取得金屬試片的多個接觸溫度；透過紅外線溫度計取得金屬試片的多個紅外線溫度；以及根據接觸溫度與紅外線溫度執行迴歸分析演算法以校正紅外線溫度計。

在一實施例中，上述的校正方法更包括；判斷接觸溫度與紅外線溫度之間的差距是否大於一預設溫度差；以及若上述的差距大於預設溫度差，執行所述根據接觸溫度與紅外線溫度來校正紅外線溫度計的步驟。

在一實施例中，上述的接觸溫度與紅外線溫度的個數大於30，金屬試片為鋁試片，並且接觸溫度與紅外線溫度是對應至鋁種與厚度的組合。

在一實施例中，上述的紅外線溫度計是一雙波長式紅外線溫度計，上述的紅外線溫度包括多個第一波長溫度與多個第二波長溫度，並且根據接觸溫度與紅外線溫度來執行迴歸分析演算法以校正紅外線溫度計的步驟包括：根據以下方程式(1)與(2)執行迴歸分析演算法，以取得第一參數與第二參數，並將第一參數與第二參數輸入至生產控制系統。

H5=(C．10⁶ )+500…(2)

其中T為接觸溫度的其中之一，T1為第一波長溫度，T2為第二波長溫度，H4為第一參數，H5為第二參數，C為常數。

在一實施例中，上述的預設溫度為完軋溫度，並且加熱器是用以在20分鐘內將金屬試片加熱至完軋溫度。

本發明一實施例提出一種金屬的生產控制系統，包括加熱器、接觸式溫度計、紅外線溫度計與處理器。加熱器是用以將金屬試片加熱至一預設溫度，其中金屬試片是設置於紅外線溫度計的量測方向上。接觸式溫度計是用以取得金屬試片的多個接觸溫度。紅外線溫度計是設置於生產控制系統中軋機的出口側，用以取得金屬試片的多個紅外線溫度。處理器用以根據接觸溫度與紅外線溫度執行迴歸分析演算法以校正紅外線溫度計。

在一實施例中，上述的處理器更用以根據上述方程式(1)與(2)執行迴歸分析演算法，以取得第一參數與第二參數。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100‧‧‧生產控制系統

110‧‧‧輕型剪

120、170‧‧‧紅外線溫度計

130‧‧‧入口端厚度量測器

140‧‧‧軋機

150‧‧‧出口端多重量測器

160‧‧‧側邊裁剪機

180‧‧‧捲取機

190‧‧‧加熱器

191‧‧‧金屬試片

192‧‧‧接觸式溫度計

210‧‧‧第一層級

220‧‧‧第二層級

H4‧‧‧第一參數

H5‧‧‧第二參數

230、240、250‧‧‧檔案

S301~S305‧‧‧步驟

第1圖是根據一實施例繪示鋁廠中生產控制系統的示 意圖；第2圖是根據一實施例繪示生產控制系統的運作示意圖；以及第3圖是根據一實施例繪示紅外線溫度計的校正方法

第1圖是根據一實施例繪示生產控制系統的示意圖。請參照第1圖，生產控制系統100是用以生產金屬捲(例如，鋼捲或是鋁捲)，生產控制系統100包括輕型剪(light gauge shear)110、紅外線溫度計120、入口端厚度量測器(entry side thickness Gauge)130、軋機(finishing mill)140、出口端多重量測器(delivery multi gauge)150、側邊裁剪機(side trimmer)160、紅外線溫度計170與捲取機(coiler)180。其中，紅外線溫度計170是設置於軋機140出口側。生產控制系統100還包括了一電腦(未繪示)，用以控制生產控制系統100中至少部分的設備。此電腦至少包括了記憶體、處理器、與人機介面。

在本實施例中是在生產控制系統100暫停運作時進行紅外線溫度計170的校正。為了模擬生產時金屬板的溫度，在紅外線溫度計170的下方還設置了加熱器190，加熱器190是用以加熱生產線所生產的一金屬試片191至一預設溫度(可達450℃)。例如，此預設溫度為金屬板在經過軋機140後的完軋溫度。在一實施例中，加熱器190會被設計以能在20分鐘內將金屬試片191加熱至完軋溫度，並且控制金屬試片191的平均溫度的誤差在10℃以內。

在此實施例中，生產控制系統100是用以生產鋁捲，因此金屬試片191為鋁試片。然而，在其他實施例中，生產控制系統100也可以用以生產鋼捲或是其他產品，而金屬試片191也可以是鋼試片或其他金屬的試片，本發明並不在此限。

接下來，金屬試片191會被設置於紅外線溫度計170的一個量測方向上。在此實施例中，紅外線溫度計170是設置於產線的上方，並且量測方向朝下，因此金屬試片191會被設置於紅外線溫度計170的正下方。

生產控制系統100還包括一接觸式溫度計192，用以取得金屬試片191的多筆接觸溫度，但本發明並不限制接觸式溫度計192的類型與規格。同時，紅外線溫度計170也會取得金屬試片191的多筆紅外線溫度。在一實施例中，若接觸溫度與紅外線溫度之間的差距大於一個預設溫度差(例如為10℃)，則生產控制系統100中的處理器會開始根據這些接觸溫度與紅外線溫度來執行一迴歸分析演算法，藉此校正紅外線溫度計170。然而，本發明並不限制預設溫度差為多少，或者在另一實施例中也可以定期或不定期地校正紅外線溫度計170，而不去判斷接觸溫度與紅外線溫度之間的差距是否大於預設溫度差。

在一實施例中，所取得的接觸溫度與紅外線溫度是對應至鋁種與厚度的一種組合。詳細來說，鋁板具有不同的鋁種，不同的鋁種可能有不同的成分(例如，鎂或鋁的比例可能不相同)，使得鋁板可能有不同的放射率。此外，鋁 板的厚度也可能影響放射率。因此，對於不同的鋁種與厚度，紅外線溫度計170必須使用不同的參數來量測溫度。在此實施例中，對於每一個鋁種與厚度的組合，都會收集多筆接觸溫度與紅外線溫度，在一實施例中這些接觸溫度與紅外線溫度的個數都會大於30。也就是說，若鋁種與厚度共有100種組合，則至少會收集到100*30=3000筆接觸溫度與紅外線溫度。以下將對某一個組合來說明如何執行迴歸分析演算法，對於其他組合都可採用相同的步驟，將不再贅述。

在此實施例中，紅外線溫度計170是一種雙坡長式紅外線溫度計，也就是說紅外線溫度計170是測量兩種波長的電磁波來計算出溫度。因此，上述的紅外線溫度可以分為第一波長溫度與第二波長溫度(分別都超過30筆)。生產控制系統100中的處理器可以根據以下方程式(1)與(2)來執行迴歸分析演算法以取得第一參數H4與第二參數H5。在此，第一參數H4與第二參數H5亦為放射率的函數。

H5=(C．10⁶ )+500...(2)

其中T為接觸溫度，T₁ 為第一波長溫度，T₂ 為第二波長溫度，C為常數。在一實施例中，生產控制系統100可以將上述方程式(2)代入方程式(1)，將H4與H5設定為變數，將方程式(1)等式左邊與等式右邊之間的一目標誤差設定為目標函數(objective function)，在進行迴歸分析演算 法時會找到H4與H5，使得目標誤差會最小。然而，此目標誤差可以是絕對值誤差、平方差或其他計算方式的誤差，本發明並不在此限。

舉例來說，參照以下表1，第一列中的數字代表欄位編號，第1欄是第一波長溫度T₁ ，第2欄是第二波長溫度T₂ ，第3欄是第一參數H4，第4欄是第二參數H5，第5欄是常數C，第6欄是紅外線溫度計170計算出的溫度(其計算方式並不在此實施例討論的範圍)，第7欄是接觸溫度T，第8欄是第6欄減去第7欄的數值，最後一欄表示鋁種。值得注意的是，表1只繪示了部分的實驗數據，在執行回歸分析時可使用更多數據。此外，第一參數H4、第二參數H5與常數C是迴歸分析演算法後計算出的數值，因此在表1中的每一列都為相同的數值。從表1中可以看到，在第8欄中誤差的絕對值都會小於10。

第2圖是根據一實施例繪示生產控制系統的運作 示意圖。請參照第2圖，生產控制系統100的運作至少可以分為兩個層級，第一層級210屬於控制層，例如可用可程式邏輯控制器(programmable logic controller，PLC)來實作，第二層級220屬於邏輯層級，例如可以實作為軟體。第一層級210會透過接觸式溫度計192取得接觸溫度，透過紅外線溫度計170取得紅外線溫度，再把這些資料送給第二層級220，成為檔案230。第二層級220會把不同鋁種與厚度所對應的檔案230彙整成為檔案240。例如，檔案240可儲存為.csv檔。接下來，第二層級220會執行迴歸分析演算法以取得檔案250，其中紀錄了特定的鋁種與厚度所對應的第一參數H4與第二參數H5。當要生產某一鋁種與厚度的鋁捲時，第二層級220便可以把對應的第一參數H4與第二參數H5傳送給第一層級210，藉此第一層級210可以控制紅外線溫度計170，準確地量測到鋁板溫度。在一實施例中，在校正紅外線溫度計170時與生產鋁捲時，鋁廠的現場光源、溫度、濕度基本上會相同，藉此紅外線溫度計170的準確度會更好。

第3圖是根據一實施例繪示紅外線溫度計的校正方法。在步驟S301中，透過加熱器將金屬試片加熱至一預設溫度。在步驟S302中，將金屬試片設置於紅外線溫度計的量測方向上。在步驟S303中，透過接觸式溫度計取得金屬試片的多個接觸溫度。在步驟S304中，透過紅外線溫度計取得金屬試片的多個紅外線溫度。在步驟S305中，根據上述的接觸溫度與紅外線溫度執行迴歸分析演算法以校正 紅外線溫度計。然而，第3圖中各步驟已詳細說明如上，在此便不再贅述。值得注意的是，第3圖中各步驟可以實作為多個程式碼或是電路，本發明並不在此限。本發明也不限制第3圖中各步驟的順序，例如步驟S301與步驟S302可以互換、步驟S303與步驟S304也可以互換。此外，第3圖的方法可以搭配以上實施例使用，也可以單獨使用。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

S301~S305‧‧‧步驟

Claims (7)

1. 一種紅外線溫度計的校正方法，適用於一生產控制系統，其中該紅外線溫度計設置於該生產控制系統中一軋機的出口側，該校正方法包括：透過一加熱器，將一金屬試片加熱至一預設溫度；將該金屬試片設置於該紅外線溫度計的一量測方向上；透過一接觸式溫度計取得該金屬試片的多個接觸溫度；透過該紅外線溫度計取得該金屬試片的多個紅外線溫度；以及根據該些接觸溫度與該些紅外線溫度執行一迴歸分析演算法以校正該紅外線溫度計，其中該紅外線溫度計是一雙波長式紅外線溫度計，該些紅外線溫度包括多個第一波長溫度與多個第二波長溫度，並且根據該些接觸溫度與該些紅外線溫度來執行該迴歸分析演算法以校正該紅外線溫度計的步驟包括：根據以下方程式(1)與(2)執行該迴歸分析演算法，以取得一第一參數與一第二參數，並將該第一參數與該第二參數輸入至該控制系統， H5=(C．10⁶ )+500...(2)，其中T為該些接觸溫度的其中之一，T₁ 為該些第一波 長溫度的其中之一，T₂ 為該些第二波長溫度的其中之一，H4為該第一參數，H5為該第二參數，C為一常數。
2. 如請求項1所述之紅外線溫度計的校正方法，更包括；判斷該些接觸溫度與該些紅外線溫度之間的一差距是否大於一預設溫度差；以及若該差距大於該預設溫度差，執行所述根據該些接觸溫度與該些紅外線溫度執行該迴歸分析演算法以校正該紅外線溫度計的步驟。
3. 如請求項1所述之紅外線溫度計的校正方法，其中該些接觸溫度與該些紅外線溫度的個數大於30，該金屬試片為鋁試片，並且該些接觸溫度與該些紅外線溫度是對應至一鋁種與一厚度的組合。
4. 如請求項1所述之紅外線溫度計的校正方法，其中該預設溫度為一完軋溫度，並且該加熱器是用以在20分鐘內將該金屬試片加熱至該完軋溫度。
5. 一種生產控制系統，包括：一加熱器，將一金屬試片加熱至一預設溫度；一接觸式溫度計，取得該金屬試片的多個接觸溫度；以及 一紅外線溫度計，設置於該生產控制系統中一軋機的出口側，用以取得該金屬試片的多個紅外線溫度，其中該金屬試片是設置於該紅外線溫度計的一量測方向上；一處理器，用以根據該些接觸溫度與該些紅外線溫度執行一迴歸分析演算法以校正該紅外線溫度計，其中該紅外線溫度計是一雙波長式紅外線溫度計，該些紅外線溫度包括多個第一波長溫度與多個第二波長溫度，並且該處理器更用以根據以下方程式(1)與(2)執行該迴歸分析演算法，以取得一第一參數與一第二參數， H5=(C．10⁶ )+500...(2)，其中T為該些接觸溫度的其中之一，T₁ 為該些第一波長溫度的其中之一，T₂ 為該些第二波長溫度的其中之一，H4為該第一參數，H5為該第二參數，C為一常數。
6. 如請求項5所述之生產控制系統，其中該些接觸溫度與該些紅外線溫度的個數大於30，該金屬試片為鋁試片，並且該些接觸溫度與該些紅外線溫度是對應至一鋁種與一厚度的組合。
7. 如請求項5所述之生產控制系統，其中該預設溫度為一完軋溫度，並且該加熱器是用以在20分鐘內將該金屬試片加熱至該完軋溫度。