WO2005035155A1 - 多段圧延機の芯ずれ量測定方法及び測定装置 - Google Patents

多段圧延機の芯ずれ量測定方法及び測定装置 Download PDF

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WO2005035155A1
WO2005035155A1 PCT/JP2004/014826 JP2004014826W WO2005035155A1 WO 2005035155 A1 WO2005035155 A1 WO 2005035155A1 JP 2004014826 W JP2004014826 W JP 2004014826W WO 2005035155 A1 WO2005035155 A1 WO 2005035155A1
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WO
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misalignment
rolling mill
pass line
laser light
captured image
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PCT/JP2004/014826
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hiroshi Kubota
Youichi Suzuki
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries, Ltd.
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/16—Adjusting or positioning rolls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C51/00—Measuring, gauging, indicating, counting, or marking devices specially adapted for use in the production or manipulation of material in accordance with subclasses B21B - B21F
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
    • B21B17/02—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length
    • B21B17/04—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length in a continuous process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/10—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring roll-gap, e.g. pass indicators
    • B21B38/105—Calibrating or presetting roll-gap

Definitions

  • the present invention relates to a multi-stage rolling mill used in a rolling process of a steel tube or a long bar, etc., in which a groove formed by rolling rolls incorporated in each stand (a region surrounded by a groove profile of the rolling rolls).
  • the present invention relates to a method and an apparatus for measuring the amount of misalignment, which can be used to correct the position of a rolling roll by measuring the misalignment and measuring the misalignment direction and the amount of misalignment when the misalignment occurs.
  • the rolling roll when replacing a rolling roll, the rolling roll is incorporated into a spare housing in a roll shop, and the rolling roll is polished in that state so that the gap between the rolling rolls has the same dimension.
  • the housing incorporating the rolls after polishing is mounted on a rolling mill, and centering is not performed through all the stands in a rollable state.
  • the rolling operation may be performed with the center misalignment occurring.
  • the misalignment that occurs in such a case causes a reduction in rolling dimensional accuracy such as a wall thickness, an outer diameter and a shape, and causes flaws caused by a rolling roll.
  • a piano wire is laid along a reference pass line, and the piano wire is A method of measuring a horizontal position of a rolling roll by suspending a weighted piano wire and comparing a position of the suspended piano wire with a position in a design drawing is known. The position in the vertical direction is measured by comparing the measured value of the optical level meter with the dimension on the drawing, and necessary adjustment is appropriately made according to the amount of misalignment.
  • a beam detection unit that receives the emission beam of the laser irradiation unit near the carry-in side of the first stand and the laser irradiation unit near the carry-out side of the final stand.
  • a jig having a center portion corresponding to the center of the space is detachably attached to a substantially circular space formed by each pair of calipers.
  • a method has been proposed in which a pair of rolls is corrected by irradiating a laser beam vertically so that the center of each jig coincides with the center of a laser beam (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. No. 121810).
  • a drum-shaped jig roll having a reference target at the center and held between rolling rolls of each stand of a multi-high rolling mill, and an optical reader for measuring the center position of the reference target (For example, see Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 3-68901).
  • a light source for irradiating parallel rays from the entrance side to the exit side of the rolling roll of the rolling roll of the multi-stage steel pipe rolling machine from the entrance side to the exit side, and a light receiving device for receiving the parallel rays on the exit side of the rolling roll in the direction of transport of the steel pipes There has been proposed a roll roll centering apparatus comprising: a roll display centering device that calculates and displays a centering position based on the position of the roll obtained based on the light receiving result of the light receiving device (for example, an actual flatbed). 4-33401).
  • a light source and a television camera are arranged before and after a hole formed by a pair of rolls of a single rolling mill, and the amount of deviation of the hole taken by the television camera is displayed on a display device.
  • a hole type misalignment measuring device capable of easily knowing the amount of type misalignment (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-19030).
  • a jig is inserted between rolling rolls, and the center of the jig and The positional relationship with the irradiated laser beam also measures the core of the rolling roll.
  • a groove formed by three rolling rolls has a complicated shape, and when only one rolling roll is displaced, the center of the jig is aligned with the core. Since it is structurally difficult to properly hold the jig between the rolling rolls, it is extremely difficult to secure the centering accuracy.
  • the apparatus disclosed in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 33401/1992 measures the core of a rolling roll by projecting the lowest concave portion of the rolling roll, and the positional relationship of the most protruding portion of the roll roll die is measured.
  • the core cannot be measured when the rolling mill is tilted with respect to the optical axis.
  • the light source is installed outside the stand.
  • edge images of a plurality of rolling rolls overlap and it is difficult to distinguish a rolling roll core to be measured from another roll core.
  • the illumination device is moved to the background position of each of the rolling rolls to be measured, and the imaging is sequentially repeated, whereby the multi-stage rolling mill can be used.
  • the core can be measured in a short time and with high accuracy.
  • the imaging device must be arranged so that the pass line of the multi-stage rolling machine and the optical axis of the imaging device substantially coincide with each other.
  • the adjustment is troublesome, and the measurement accuracy is affected by the coincidence of the pass line and the optical axis.
  • a zoom lens is usually used as an imaging optical system of the imaging device.
  • Using a lens with a fixed focal length as the imaging optical system results in a large difference in the imaging field of view between the first and last stands.As a result, the resolution of the stand is far lower and the measurement accuracy deteriorates. Because.
  • the zoom lens generally shifts the imaging visual field when the focal position is changed (the optical axis shifts).
  • the pass line of the multi-high rolling mill substantially coincides with the optical axis of the imaging device. It is necessary to arrange the imaging device in such a way that the adjustment is time-consuming and, especially when a zoom lens is used as the imaging optical system of the imaging device, the path line and the imaging device are used at all focal positions. There is a problem that it is extremely difficult to dispose the imaging device so that the optical axis substantially coincides with the optical axis.
  • the present invention has been made in order to solve such a problem of the prior art, and accurately adjusts the amount of misalignment without making the optical axis of the imaging device coincide with the pass line of the multi-high rolling mill. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for measuring the amount of misalignment that can be measured.
  • the present invention relates to a method for measuring the amount of misalignment of a hole formed by a rolling roll of each stand constituting a multi-high rolling mill, Arranging a reference means, whose positional relationship with the pass line of the multi-high rolling mill has been clarified in advance, between each of the stands or each of the stands; and setting each of the stands from the loading side or the unloading side of the multi-high rolling mill. Imaging the groove formed by the rolling roll and the reference means in the same field of view, and corresponding to the pass line in the captured image based on an area corresponding to the reference means in the captured image.
  • the reference means whose positional relationship with the pass line of the multi-high rolling mill has been clarified in advance, and the die formed by the rolling rolls of each stand are imaged in the same field of view. Calculating the position corresponding to the pass line in the captured image based on the area corresponding to the reference means, calculating the center position of the area corresponding to the hole shape in the captured image, and Based on the calculated position corresponding to the pass line, the misalignment amount of the groove is calculated.
  • the reference means is sequentially arranged in the vicinity of each of the rolling rolls to be measured, and the imaging is sequentially repeated, whereby it is possible to accurately measure the core of the groove of the multi-high rolling mill.
  • the present invention is also an apparatus for measuring the amount of misalignment of a groove formed by rolling rolls of each stand constituting a multi-stage rolling mill, wherein the apparatus is disposed between the stands and includes the multi-stage rolling mill.
  • Reference means whose positional relationship with the pass line of the mill has been clarified in advance, and holes formed on the loading side or the unloading side of the multi-stage rolling mill, which face the multi-stage rolling mill and are formed by the rolling rolls of the respective stands.
  • An imaging device arranged so that a mold and the reference means can be imaged in the same field of view; and a core of the hole type based on an image captured by the imaging device.
  • a signal processing device for calculating a shift amount wherein the signal processing device determines a position corresponding to the pass line in the captured image based on an area corresponding to the reference means in the captured image.
  • the signal processing device determines a position corresponding to the pass line in the captured image based on an area corresponding to the reference means in the captured image.
  • calculating the center position of the area corresponding to the hole shape in the captured image and calculating the center misalignment of the hole shape based on the calculated center position and the position corresponding to the calculated path line.
  • the misalignment amount measuring device includes an illuminating device arranged between the stands and illuminating the hole type from a side opposite to a side on which the imaging device is arranged.
  • the illumination device for illuminating the hole type to be measured is inserted and arranged between the stands, sufficient illuminance can be ensured at the time of imaging, and the illuminating device can be included in the captured image. It is possible to accurately calculate the center position of the area corresponding to the hole shape.
  • the misalignment measuring device includes a first target member arranged between the stands, and a laser beam directed from the side where the imaging device is arranged to the first target member.
  • a laser light source that emits a laser beam, and the reference unit is a laser spot irradiated on the first target member from the laser light source.
  • the laser spot is sequentially formed on the first target member due to the linearity of the laser light. Is irradiated, and by sequentially repeating the imaging of the laser spot and the die, it is possible to accurately measure the core of the die of the multi-high rolling mill.
  • the misalignment amount measuring device is arranged at a position in the two stands of the multi-high rolling mill, within a field of view of the imaging device, at a position where the emitted laser light is irradiated with the laser light source power.
  • a second target member whose positional relationship with the pass line of the multi-high rolling mill is defined in advance.
  • the laser spots are radiated on the second target members provided on the two stands (for example, the foremost stand and the last stand) of the multi-high rolling mill, and the respective laser spots are irradiated.
  • the laser beam and the pass line can be adjusted substantially in parallel by adjusting the laser beam so that the laser beam is irradiated at the same distance in the horizontal and vertical directions with respect to the pass line.
  • each of the second target members is equidistant in the horizontal and vertical directions with respect to the pass line.
  • the laser spot and the pass liner radiated on the first target member will be located at the same distance, so that the first target member will be irradiated with the laser beam. Based on the obtained laser spot, it becomes easy to calculate the position corresponding to the pass line in the captured image.
  • the misalignment amount measuring device includes a movable stage on which the laser light source is mounted and which can adjust a direction of laser light emitted from the laser light source.
  • the laser light source is mounted on a movable stage such as an X-axis stage (horizontal movable stage), a Z-axis stage (vertical movable stage), a tilt stage, and a rotary stage, the light is emitted. It is possible to easily adjust the direction of the laser beam to be emitted.
  • the imaging device is further mounted on the movable stage, and the movable stage integrates a direction of a laser beam emitted from the laser light source with a direction of an optical axis of the imaging device. Adjustable.
  • the direction of the laser beam emitted from the laser light source and the direction of the optical axis of the imaging device can be integrally adjusted by the movable stage, so that the emitted laser beam If the optical axis of the imaging device and the optical axis of the imaging device are adjusted in advance approximately in parallel, the optical axis of the imaging device and the path line are automatically adjusted by adjusting the laser light and the nosline approximately in parallel as described above. It will be adjusted substantially in parallel.
  • the present invention as described above, it is not essential to adjust the optical axis of the imaging device and the pass line in parallel, but if the position is extremely deviated, the hole type and the laser spot will be in the same field of view at each stand. In order to avoid this, it is convenient to automatically adjust the optical axis of the imaging device and the pass line so as to be substantially parallel to each other.
  • the first target member is configured to be movable at least once in a plane substantially perpendicular to an emission direction of the laser light source within an imaging cycle of the imaging device. Made.
  • the emission direction of the laser light source is set to the first target member. Because the laser spot moves at least once in a plane substantially perpendicular to the plane (for example, rotates and vibrates), the laser spots that are imaged during the imaging cycle are different from those of the first target member. Is integrated in the imaging cycle. Therefore, the effect of laser speckle caused by the irregularities on the surface of the first target member is mitigated in the imaged laser spot, and a relatively clear spot shape is obtained. The position corresponding to can be calculated with high accuracy.
  • the second target member may be configured to be movable at least once in a plane substantially perpendicular to the emission direction of the laser light source during an imaging cycle of the imaging apparatus. preferable.
  • the signal processing device is configured to perform, based on a region corresponding to the hole shape in the captured image. An edge portion of each of the rolling rolls is extracted, and a groove bottom portion of each of the rolling rolls is extracted based on a distance between the extracted edge portion and a pixel at a position corresponding to the calculated pass line or a neighboring pixel. It is configured to detect and calculate the center position of an imaginary circle passing through at least three groove bottoms among the detected groove bottoms of each rolling roll as the center position of a region corresponding to the groove shape.
  • a region corresponding to the hole shape in the captured image is subjected to a process such as binarization, and a peripheral portion thereof, that is, an edge portion of the rolling roll is extracted.
  • a pixel at a position corresponding to the calculated pass line or a pixel in the vicinity thereof for example, when detecting an edge portion of a rolling roll positioned upward or downward in a captured image, a horizontal
  • the groove bottom of each rolling roll can be detected on the basis of the distance (for example, ⁇ 10 pixels) (for example, the edge where the distance is the longest is detected as the groove bottom). Since there are three or more groove bottoms detected in this way, a virtual circle passing through at least three groove bottoms can be drawn, and the center of the virtual circle is the center of the area corresponding to the hole shape. It can be calculated as a position.
  • the signal processing device is configured to perform the processing based on an area corresponding to the hole shape in the captured image. Extracting an edge portion of each of the rolling rolls, and detecting a groove bottom of each of the rolling rolls based on a distance between the extracted edge portion and a pixel at a position corresponding to the calculated pass line or a pixel in the vicinity thereof. The position of the midpoint of the line connecting the groove bottoms of the detected rolling rolls is calculated as the center position of the area corresponding to the groove shape.
  • a region corresponding to the hole shape in the captured image is subjected to a process such as binarization, and a peripheral portion thereof, that is, an edge portion of the rolling roll is extracted, and the extracted edge is extracted.
  • a process such as binarization
  • a peripheral portion thereof that is, an edge portion of the rolling roll is extracted
  • the extracted edge is extracted.
  • the groove bottom of each rolling roll can be detected (for example, the edge where the distance is the longest is detected as the groove bottom).
  • the position of the midpoint of the line connecting the groove bottoms detected in this way can be calculated as the center position of the area corresponding to the hole shape.
  • the signal processing device extracts an edge portion of each of the rolling rolls by sub-pixel processing based on a density gradient between two adjacent pixels.
  • the edge portion of the rolling roll is extracted by sub-pixel processing based on the density gradient between two adjacent pixels instead of simple binary shading, the extraction accuracy of the edge portion is extracted.
  • the accuracy of calculating the center position of the region corresponding to the hole shape is extracted.
  • the signal processing device includes an image memory having a 10-bit gradation or higher, and is configured to perform the processing on a captured image taken into the image memory from the imaging device. You.
  • the captured image can be reproduced.
  • Density resolution is increased from 256 gradations to 1024 gradations. It is possible to extract each time.
  • the reference means whose positional relationship with the pass line of the multi-high rolling mill has been clarified in advance, and the groove formed by the rolling roll of each stand (by the roll profile of the rolling roll). (Enclosed area) in the same field of view and calculate the position corresponding to the pass line based on the area corresponding to the reference means in the captured image, while calculating the position corresponding to the hole type in the captured image. A center position is calculated, and the misalignment amount of the hole is calculated based on the calculated center position and a position corresponding to the calculated pass line.
  • the present invention even if the path line of the multi-high rolling mill and the optical axis to be imaged do not coincide, as long as the reference means and the die are imaged in the same field of view, the amount of misalignment can be accurately determined. This has an excellent effect that the measurement can be performed.
  • FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a misalignment measuring apparatus according to an embodiment of the present invention in a state where the misalignment measuring apparatus is installed in a multi-high rolling mill.
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a schematic configuration of the lighting device, wherein FIG. 2A is a perspective view, and FIG. 2B is a front view showing a state where the lighting device is arranged between stands.
  • FIGS. 3A and 3B show an example of a captured image of the calibration jig captured by the image capturing device, wherein FIG. 3A shows a raw image, and FIG. Is shown.
  • FIGS. 4A and 4B are enlarged views of a region corresponding to the laser spot S included in the captured image, wherein FIG. 4A illustrates a captured image when the second target member is stationary, and FIG. 2 shows a captured image when the target member is rotated.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example of a captured image.
  • FIGS. 6A and 6B are diagrams for explaining the sub-pixel processing used when extracting the edge portion of each rolling roll.
  • FIG. 6A shows the general concept of binary pixel shading
  • FIG. 6B shows the concept of the sub-pixel processing. Is shown.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a method of detecting the groove bottom of each rolling roll.
  • FIG. 8 is a diagram showing the measured misalignment.
  • FIG. 8A shows the misalignment before correction of misalignment.
  • b) shows the amount of misalignment after the misalignment correction.
  • FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a misalignment measuring apparatus according to an embodiment of the present invention in a state where the misalignment measuring apparatus is installed in a multi-high rolling mill.
  • the multi-high rolling mill M in the present embodiment is a sizer / mill having 12 stands in which three rolling rolls R are incorporated in each housing H.
  • the apparatus for measuring misalignment according to the present embodiment includes a rolling roll R (# 2, # 10 in FIG. 1 for convenience) of each stand (# 1 to # 12) constituting a multi-high rolling mill M. This is for measuring the amount of misalignment of the groove formed by the groove (the area surrounded by the grooved profile of each rolling roll R of each stand) formed by the method shown in FIG.
  • the apparatus includes a device 2 and a signal processing device (image processing device) 3.
  • the misalignment amount measuring apparatus includes the first target member 4 disposed at each stand or between the stands (located at each stand in the present embodiment), and the imaging device 2. And a laser light source 5 for emitting a laser beam L toward the first target member 4.
  • the misalignment measuring apparatus includes an illuminating device 6, a calibration jig 7A including the second target member 7, and a movable stage 8.
  • the reference means 1 is arranged at each stand or between stands (arranged at each stand in the present embodiment), and the positional relationship with the pass line of the multi-high rolling mill M is clarified in advance. More specifically, the reference means 1 according to the present embodiment is a laser spot irradiated on the first target member 4 from the laser light source 5.
  • the laser spot illuminated on the first target member 4 can be recognized. Also, the positional relationship with the pass line of the multi-high rolling mill M is clarified in advance.
  • the first target member 4 is attached to the lighting device 6 and fixed to a predetermined position between the stands as described later, so that the first target member 4 is irradiated onto the first target member 4. It is possible to clarify the positional relationship between the laser spot and the pass line of the multi-high rolling mill M.
  • the imaging device 2 is provided on the loading side or unloading side (the unloading side in the present embodiment) of the multi-high rolling mill M, and is opposed to the multi-high rolling mill M, and has a hole formed by the rolling roll R of each stand.
  • the mold and the laser spot (reference means 1) are arranged so that they can be imaged in the same field of view.
  • the imaging device 2 according to the present embodiment uses a two-dimensional CCD camera, and the camera is provided with a zoom lens 21 and a lens controller 22 for adjusting zooming of the zoom lens 21.
  • the signal processing device 3 includes an image memory having a 10-bit gradation or more, performs image processing on the captured image captured from the imaging device 2 into the image memory, and calculates the hole-shaped misalignment amount. It is configured as follows. More specifically, the signal processing device 3 calculates a position corresponding to the pass line in the captured image based on the position of the laser spot in the loss image.
  • a center position of a region corresponding to the hole shape in the captured image is calculated, and the center misalignment amount of the hole shape is calculated based on the calculated center position and the position corresponding to the calculated pass line. calculate.
  • the imaging device 2 and the signal processing device 3 according to the present embodiment are both configured to have a resolution of 1,000,000 pixels or more (1000 ⁇ 1000) in order to improve measurement accuracy, and the field of view of the imaging device 2 is Each stand (# 11- # 12) is approximately 500 mm square.
  • the laser light source 5 is mounted on the movable stage 8 so that the direction of the laser light L emitted from the laser light source 5 can be adjusted.
  • the movable stage 8 includes a tilt stage and a Z-axis stage (vertical movable stage) for performing vertical adjustment with respect to the laser light L, and a horizontal adjustment with respect to the laser light L. It is composed of a combination of a rotary stage (rotating in the direction perpendicular to the paper surface in Fig. 1) and an X-axis stage (horizontal movable stage: movable in the direction perpendicular to the paper surface in Fig. 1).
  • the laser light source is mounted on 8.
  • the movable stage 8 is further provided with the imaging device 2.
  • the direction of the laser light L emitted from the laser light source 5 and the light of the imaging device 2 are adjusted.
  • the direction of the shaft can be integrally adjusted.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the lighting device, (a) is a perspective view, and (b) is between stands.
  • positioning state is each shown.
  • the illumination device 6 is arranged between the stands, and illuminates the hole from the side opposite to the side where the imaging device 2 is arranged.
  • the lighting device 6 includes a diffuser plate 61 and a plurality of small light sources 62 arranged annularly behind the diffuser plate 61.
  • the power of using a 40 W white light bulb as the small light source 62 is not limited to this.
  • Various light sources such as a halogen lamp can be used.
  • fluorescent lamps require 60Hz flickering in the case of commercial power supply, so it is necessary to use a high frequency power supply that is not preferable.
  • a white resin such as Teflon (registered trademark) is used as a material for forming the diffusion plate 61.
  • Teflon registered trademark
  • it can be selected from various materials. It is possible. Since the diffusion plate 61 can shield the edge of the rolling roll R serving as the background, the signal processing device 3 does not erroneously recognize the edge of the rolling roll 6 to be measured.
  • the lighting device 6 includes a shaft portion 64, and can slide the light source 62 and the diffusion plate 61 along the shaft portion 64. Accordingly, the positions of the light source 62 and the diffusion plate 61 can be adjusted, and illumination can be appropriately performed according to the surface state diameter of the rolling roll R.
  • the lighting device 6 includes a black-based shielding plate 65 that shields light in front of the diffusion plate 61. With such a shielding plate 65, it is possible to prevent a measurement error due to the wrapping of the illumination light onto the rolling roll R to be measured and a halation phenomenon due to an excessive light amount. It is preferable that the shielding plate 65 has an appropriate size according to the size of the rolling roll 6.
  • a calibration window 63 made of the same material as that of the diffusion plate 61 is incorporated at the front end of the central portion of the lighting device 6, and the back force is also illuminated by the light source 66.
  • the first target member 4 is attached to the side of the calibration window 63.
  • the first target member 4 is pivoted to a rotary motor (not shown) so that it can move at least once in a plane substantially perpendicular to the emission direction of the laser light source 5 during the imaging cycle of the imaging device 2. Supported.
  • the lighting device 6 having the above-described configuration uses the hook 68 provided at the end of the arm 67 extending radially from the shaft portion 64 to the cooling roll R provided for cooling the rolling roll R provided on the side wall of each stand. By being engaged with the water pipe, it is attached between the stands.
  • the mounting position of the illuminating device 6 is preferably located at the center of the hole as much as possible, but it is only necessary that the illuminating device 6 be positioned in a range where the laser spot does not deviate from the first target member 4.
  • the second target member 7 is provided between the two stands (# 1 and # 11 in the present embodiment) of the multi-high rolling mill M within the field of view of the imaging device 2 and the laser light source. 5 Force It is arranged at the position where the emitted laser light L is irradiated. Thereby, the positional relationship between the second target member and the pass line of the multi-high rolling mill M becomes clear in advance.
  • the calibration jig 7A is fixed at a predetermined position of the # 1 stand and the # 11 stand, and the positional relationship with the pass line of the multi-high rolling mill M is previously defined. Accordingly, the positional relationship between the second target member 7 included in the calibration jig 7A and the pass line of the multi-high rolling mill M is clarified in advance.
  • the second target member 7 is pivotally supported by a rotary motor (not shown) so as to move at least once in a plane substantially perpendicular to the emission direction of the laser light source 5 during the imaging cycle of the imaging device 2. ing.
  • the calibration jig 7A is illuminated by the illumination 9.
  • Step 1 Adjustment of laser beam direction
  • the direction of the laser light L is adjusted using the movable stage 8 so that the laser light L emitted from the laser light source 5 and the nosline of the multi-high rolling mill M are parallel.
  • the laser light source 5 and the imaging device 2 are placed on the movable stage 8, and the laser light L emitted from the laser light source 5 and the optical axis of the imaging device 2 are set in advance in a substantially parallel manner.
  • the housing of the laser light source 5 and the housing of the imaging device 2 are mechanically arranged in parallel), and these are installed on the unloading side of the multi-high rolling mill M.
  • the calibration jig 7A is attached to each of the two stands (# 1 and # 11) of the multi-high rolling mill M. Specifically, the calibration jig 7A is pressed to one side and attached with bolts to the jigs provided on both sides of the side wall of each stand in advance so that it can be positioned with respect to the pass line, and illuminated by the illumination 9. .
  • Each of the above calibration jigs 7A is a second target member provided in each of the calibration jigs 7A.
  • the mechanical dimensions and the mounting position are determined in advance so that the position of the center of gravity of 7 is equidistant in the horizontal and vertical directions from the pass line.
  • the imaging device 2 takes an image of one of the calibration jigs 7A, stores the taken image in the signal processing device 3, and then changes the zoom of the zoom lens 21 (when the magnification is approximately Then, image the other calibration jig 7A.
  • FIGS. 3A and 3B show an example of a captured image of the calibration jig captured by the image capturing device, wherein FIG. 3A shows a raw image, and FIG. Is shown.
  • the captured image in FIG. 3 is an example of one of the calibration jigs 7A (the calibration jig attached to # 11) .
  • the captured image includes the calibration jig 7A. And a region corresponding to the laser spot S irradiated on the second target member 7 to be irradiated.
  • the calibration jig 7A has an opening 7B at the center, the other calibration jig 7A (the calibration jig attached to # 1) can be imaged through the opening 7B. is there.
  • the center of gravity (Xl, Y1) of the area corresponding to the second target member 7 and the center of gravity (X2, Y2) of the area corresponding to the laser spot S are calculated.
  • the calculated center-of-gravity positions (Xl, Y1) and (X2, Y2) are taken as the actual size of the second target member 7 (diameter 20 mm ⁇ in this embodiment) so that adjustment by the movable stage 8 becomes easy.
  • the actual size is converted based on the relationship between the size (pixel unit) of the second target member 7 in the image.
  • the laser beam L emitted from the light source 5 and the nosline of the multi-high rolling mill M can be adjusted substantially in parallel.
  • the procedure for moving the movable stage 8 includes, for example, (a) vertical adjustment (after adjusting the tilt of the tilt stage so that the difference between Y1 and Y2 is substantially equal for each captured image, and then adjusting the difference between Y1 and Y2). After adjusting the height of the Z-axis stage to approach the force ⁇ ), (b) horizontal adjustment (rotation angle of the rotation stage so that the difference between XI and X2 is almost the same for each captured image) After adjusting the position, adjust the position of the X-axis stage so that the difference between XI and X2 approaches 0) .However, the procedure for reversing the order of (a) and (b) above may be considered. Adoption is possible.
  • the calculation of the center of gravity position (Xl, Y1) and (X2, Y2), the adjustment amount in the vertical direction (the adjustment amount of the tilt stage, the adjustment amount of the Z-axis stage), and the adjustment amount in the horizontal direction (the rotation stage) are automatically calculated by the signal processing device 3, which makes it possible to perform the adjustment work extremely easily.
  • the image pickup device 2 is also mounted on the same movable stage 8 as the laser light source 5, so that the optical axis and the pass line of the image pickup device 2 are automatically set. It will be adjusted substantially in parallel.
  • the second target member 7 is supported by a rotating motor (not shown), and when the imaging device 2 captures an image of the calibration jig 7A, the second motor 7 is driven. Thus, the second target member 7 can be rotated.
  • FIGS. 4A and 4B are enlarged views of a region corresponding to the laser spot S included in the captured image, wherein FIG. 4A illustrates a captured image when the second target member 7 is stationary, and FIG. 3 shows a captured image when the second target member 7 is rotated.
  • Calibration work is performed so that the amount of misalignment of the rolling roll R can be calculated as an actual dimension. Specifically, first, after the lighting device 6 is inserted behind the rolling roll R to be measured, the light sources 62 and 66 are turned on. Next, the zoom of the zoom lens 21 is changed, and the visual field at the installation position of the rolling roll R to be measured is adjusted.
  • the zoom of the zoom lens 21 may be changed by manually operating a predetermined switch of the lens controller 22, or the lens controller 22 may have a preset function, and the number of the stand to be measured may be input. When the zooming is completed automatically with, a simple method may be used.
  • the signal processing device 3 has a function of calculating a density profile / density histogram for an arbitrary region in the captured image and displaying the histogram on a monitor screen.
  • the brightness adjustment of the illumination device 6 and the like can be easily performed. After turning on the lighting device 6 and changing the zoom of the zoom lens 21, the imaging device 2 captures an image of the hole formed by the rolling roll R.
  • an area corresponding to the calibration window 63 which is imaged at the same time, is extracted by the signal processing device 3 (extracted by binarization or the like). Subsequently, the dimensions of the extracted calibration window 63 are compared with the actual dimensions (100 mm diameter in the present embodiment) determined at the time of manufacture, and a correction rate (conversion rate) to the actual dimensions is calculated. .
  • a method of calculating the dimension (diameter) of the calibration window 63 so that the calibration error is reduced even if the calibration window 63 is inclined a method of selecting the maximum diameter on a captured image is preferable.
  • the misalignment amount of the hole type is calculated for each stand. Specifically, first, while emitting laser light from the laser light source 5 toward the rotated first target member 4, uniform light is emitted from the light source 62 to the rolling roll R to be measured via the diffusion plate 61. Irradiate to image the mold.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example of a captured image.
  • the position corresponding to the pass line in the captured image is calculated by the signal processing device 3 based on the area corresponding to the laser spot 1 in the captured image. More specifically, the position of the center of gravity of the area corresponding to the laser spot 1 is calculated first, and the captured image is calculated based on the positional relationship between the center of gravity of the laser spot 1 and the pass line stored in the signal processing device 3 in advance. Calculate the position (mechanical mill center) corresponding to the pass line in the inside.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating sub-pixel processing used when extracting the edge portion of each rolling roll in the misalignment amount measuring apparatus according to the present embodiment.
  • (B) shows the concept of sub-pixel processing.
  • the signal processing device 3 according to the present embodiment employs an algorithm for extracting an edge portion of each roll by performing sub-pixel processing based on a density gradient between two adjacent pixels.
  • the density of three consecutive pixels A, B, and C near the edge is 30, 70, and 100, respectively, and the binarization threshold (binary level ) Is 90, the edge portion detected by ordinary binary shading is the pixel C, and the resolution is one pixel unit (0.5 mm in the present embodiment).
  • the edge portion can be detected with a resolution of one pixel unit or less.
  • the average density of the area corresponding to the calibration window 63 in the captured image is adopted as the 2 ⁇ level for performing the sub-pixel processing.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a method of detecting a groove bottom.
  • a groove bottom of each of the rolls is detected based on a distance between the extracted edge portion and a pixel corresponding to the calculated mechanical mill core or a pixel in the vicinity thereof.
  • the edge E1 of the extracted rolling roll R1 and the mechanical mill core P1 are detected.
  • the pixel adjacent to the pixel corresponding to the mechanical mill core P1 in the present embodiment, ⁇ 10 in the horizontal direction with respect to the mechanical mill core P1). Calculate the vertical distance from (pixel + 10 pixels), and detect the pixel at the edge E1 where the calculated distance is the longest as the groove bottom B1.
  • the entire image is rotated 120 ° clockwise around the mechanical mill core P1.
  • the pixel of the edge portion E2 where the calculated distance becomes the longest is detected as the groove bottom B2.
  • the entire image was rotated 120 ° counterclockwise around the mechanical mill core P1.
  • the pixel at the edge portion E3 where the calculated distance is the longest is detected as the groove bottom B3.
  • the signal processing device 3 sets the center position of the virtual circle C passing through the groove bottoms Bl, B2, and B3 of the detected rolls to the center position of the area corresponding to the mold (the mold core). It is calculated as P2 (X2, Y2).
  • the misalignment amount is calculated based on the mechanical mill core P1 (X1, Y1) and the hole-shaped core ⁇ 2 ( ⁇ 2, ⁇ 2). More specifically, the amount of misalignment in the horizontal direction is calculated by Y ⁇ 2, and the amount of misalignment in the vertical direction is calculated by Y1—2.
  • L1 is the distance between the groove bottom B1 and the mechanical mill core P1
  • L2 is the distance between the groove bottom B2 and the mechanical mill core PI
  • L3 is the distance between the groove bottom B3 and the mechanical mill core PI.
  • the present invention is not limited to this.
  • Two rolling rolls facing each stand are not limited to this.
  • the present invention is also applicable to the arranged multi-high rolling mill. However, in the case of such a multi-high rolling mill, since only two groove bottoms can be detected, a virtual circle passing through the groove bottoms cannot be uniquely determined.
  • the entire image is set at a predetermined angle around the mechanical mill core P1 such that the two extracted edge portions are located above and below in the captured image, respectively. Then, the bottom of the groove of each rolling roll is detected in the same manner as in the case where the three rolling rolls are arranged as described above. Subsequently, it is possible to calculate the position of the midpoint of the detected line connecting the groove bottoms of the rolling rolls as the center position of the area corresponding to the groove shape.
  • step 3 the lighting device 6 is removed, and the process is performed from step 2 on the roll R to be measured next.
  • steps are used in multi-high rolling mills By performing the process on all the rolling rolls R constituting M, it is possible to calculate the position coordinates of the core in all the stands.
  • Step 5 misalignment status display
  • the status of misalignment across all stands is displayed to visually grasp the amount of misalignment at each stand. Specifically, after the measurement is completed for all the stands to be measured in accordance with the above procedure 2-4, the amount of misalignment of the hole type of each stand with respect to the noise line is displayed on the monitor screen connected to the image processing apparatus 3. Is displayed in a list.
  • FIGS. 8A and 8B are diagrams showing the measured misalignment, wherein FIG. 8A shows the misalignment before the misalignment is corrected, and FIG. 8B shows the misalignment after the misalignment is corrected.
  • the position correction amount of each rolling roll required for correcting the misalignment is calculated by the signal processing device 3 as described above, the position correction amount may be displayed on a monitor screen. As shown in Fig. 8 (b), by applying the misalignment measuring device according to the present embodiment, the centering accuracy which was initially about ⁇ lmm can be adjusted to ⁇ 0.5mm or less. Noh.
  • the misalignment measuring force which usually takes about once every three months and takes two to three days, is at least once a month at the time of setup change or the like. With this frequency, the force could be measured within two hours.
  • adjustments are made based on the measurement results, thereby reducing product defects such as uneven thickness and flaws due to misalignment, and improving product quality. Possibility of industrial use has been improved
  • a reference means whose positional relationship with the pass line of the multi-high rolling mill is defined in advance, and a roll formed by each stand. While capturing the same die shape (the area surrounded by the die profile of the rolling roll) in the same field of view, and calculating the position corresponding to the noise line based on the region corresponding to the reference means in the captured image, Corresponding to the hole type in the captured image The center position of the region to be calculated is calculated, and the misalignment amount of the hole type can be calculated based on the calculated center position and the calculated position corresponding to the pass line.
  • the amount of misalignment can be accurately measured as long as the reference means and the die are imaged in the same field of view.
  • the holding force By adjusting the holding force based on the measurement result, product defects such as uneven thickness and flaws due to misalignment can be reduced and the quality of the product can be improved. it can.

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Abstract

　多段圧延機のパスラインとの位置関係が予め明確にされた参照手段と、各スタンドの圧延ロールによって形成された孔型（圧延ロールの孔型プロフィールによって囲繞された領域）とを同一視野内で撮像し、撮像画像内における前記参照手段に対応する領域に基づきパスラインに相当する位置を算出する一方、撮像画像内における前記孔型に対応する領域の中心位置を算出し、前記算出した中心位置と、前記算出したパスラインに相当する位置とに基づき、前記孔型の芯ずれ量が算出できる。これにより、多段圧延機のパスラインと撮像する光軸とを一致させなくとも、参照手段と孔型とを同一視野内で撮像する限りにおいて、精度良く芯ずれ量を測定することができる。

Description

明 細 書
多段圧延機の芯ずれ量測定方法及び測定装置
技術分野
[0001] 本発明は、鋼管ゃ条鋼の圧延工程等で使用する多段圧延機において、各スタンド に組み込まれた圧延ロールによって形成される孔型 (圧延ロールの孔型プロフィール によって囲繞された領域)の芯を計測し、芯ずれが生じている場合に、そのずれ方向 とずれ量を計測して圧延ロールの位置を修正するのに利用し得る、芯ずれ量測定方 法及び測定装置に関する。
背景技術
[0002] 従来から、継目無鋼管の圧延工程にぉ 、て、各種の圧延機（多スタンドミル、定径 機等）が使用されているが、これら圧延機の圧延ロールは、常時、高温の加工材料に 圧接されているため、比較的消耗が早ぐまた圧延ロール表面に症が発生することも あるので、時々交換する必要がある。また、圧延機によっては加工材料の大きさに応 じて圧延ロールを交換することもある。
[0003] 上記のような理由で圧延ロールを交換する場合、圧延ロール交換後の圧延機のハ ウジングに組み込まれた各圧延ロールによって形成される孔型の芯は、すべて同一 線上にあることが必須である。
[0004] 従来、圧延ロールを交換する際には、ロールショップで予備のハウジングに圧延口 ールを組み込み、その状態で圧延ロールを研磨し、各圧延ロール間のギャップが同 じ寸法になるように調整するのみであった。すなわち、通常、研磨後の圧延ロールを 組み込んだハウジングを圧延機に取り付けて、圧延可能な状態での全スタンドを通し ての芯出しは行わない。
[0005] 前述のように、複数スタンドを通しての芯出しを行わないため、芯ずれが生じたまま で圧延作業を行う場合がある。斯かる場合に発生する芯ずれは、肉厚、外径や形状 などの圧延寸法精度の低下を招いたり、圧延ロールに起因する疵を発生させる原因 となっていた。
[0006] 上述した問題に対処すベぐ従来から種々の芯測定方法や芯出し方法が提案され 、実施されている。
[0007] まず、一般的な方法として、保全または修理等の工事のため、操業を長期に亘つて 停止する場合には、基準となるパスラインに沿ってピアノ線を張設し、該ピアノ線から 錘を付けたピアノ線を吊設して、該吊設したピアノ線の位置と設計図面での位置とを 対比することにより圧延ロールの水平方向の位置を測定する方法が知られている。 また、垂直方向の位置については、光学式レベル計の測定値と前記図面上の寸法 とを比較することにより測定され、芯ずれ量に応じて適宜必要な調整がなされる。
[0008] 他の芯出し方法として、第 1スタンドの搬入側に近接してレーザ照射部を、また、最 終スタンドの搬出側に近接して前記レーザ照射部の発射ビームを受信するビーム検 出器を設け、各一対のカリバーによって形成された略円形の空間に、それぞれ該空 間の中心と一致する中心部を有する治具を着脱自在に取り付け、前記レーザ照射部 力 第 1スタンドの側壁と垂直にレーザービームを照射し、前記各治具の中心部がレ 一ザ一ビームのセンターと一致するように各一対のロールを修正する方法が提案さ れている（たとえば、特開昭 57-121810号公報参照)。
[0009] また、中心に基準ターゲットを有し、多段圧延機の各スタンドの圧延ロール間に狭 持された鼓型状の治具ロールと、前記基準ターゲットの中心位置を測定する光学式 読み取り装置からなる通り芯測定装置が提案されている（たとえば、実開平 3-6890 1号公報参照)。
[0010] さらに、多段鋼管圧延機の圧延ロールの鋼管搬送方向入側から出側に向けて平行 光線を照射する光源と、該平行光線を前記圧延ロールの鋼管搬送方向出側で受光 する受光器と、該受光器の受光結果に基づき得られた前記圧延ロールの位置により 芯出し位置を求めて表示する演算表示装置とを備えた圧延ロール芯出し装置が提 案されている（たとえば、実開平 4-33401号公報参照)。
[0011] その他に、単一圧延機の一対のロールにより形成された孔型の前後に光源とテレ ビカメラとを配置し、テレビカメラが撮影した孔型のズレ量を表示装置に表示し、孔型 のずれ量を容易に知ることができる孔型ずれ測定装置が開示されている（たとえば、 特開昭 59— 19030号公報参照)。
[0012] し力しながら、上記のピアノ線を張設する方法では、圧延ロールがパスラインに対し てどのような位置にあるかが間接的にしか測定できず、加工材料が実際に接触する 部位との位置関係を直接確認できないという問題がある。このため、上記の従来方法 では、多段圧延ロールの相対位置のずれによる芯ずれに起因する偏肉が生じても、 必要な修正量を測定できず、間接的に計算するしかない。さらに、このような調整方 法は、時間を要するために頻繁に実施することができず、また、芯出し精度は ± lm m程度に留まる。
[0013] また、上記特開昭 57-121810号公報や実開平 3— 68901号公報に開示された技 術は、いずれも圧延ロール間に治具を挿嵌し、該治具の中心と、照射したレーザー ビームとの位置関係力も圧延ロールの芯を測定するものである。しかし、たとえば、 3 つの圧延ロールによって形成される孔型は、その形状が複雑であり、しかも 1つの圧 延ロールだけがずれているような場合に、治具の中心が芯に一致するように圧延ロー ル間に治具を適切に狭持させることは構造上困難であるため、芯出しの精度を確保 することは極めて困難である。
[0014] さらに、上記実開平 4 33401号公報に開示された装置は、圧延ロールの最凹部 の投影により圧延ロールの芯を測定するものであって、圧延ロール孔型の最凸部の 位置関係しか判定できないため、圧延機が光軸に対して傾いた場合の芯を測定する ことができな 、と 、う問題がある。
[0015] また、上記特開昭 59— 19030号公報に開示された装置については、光源をスタン ドの外側に設置するため、多段鋼管圧延機のように圧延機が複数段も続く場合には 、複数の圧延ロールのエッジ画像が重なり、測定対象の圧延ロール芯と他のロール 芯とを区別し難 、と 、う問題がある。
[0016] 上述した従来技術の問題点を解決し、芯出し測定を短時間に精度良く行うために、 多段圧延機の搬入側又は搬出側において、該多段圧延機に対向し、且つ該多段圧 延機のパスラインと光軸とが略一致するように配置された撮像装置と、前記多段圧延 機を構成する各スタンド間に挿入配置され、前記撮像装置側と反対側から測定対象 である圧延ロールを照明する照明装置と、前記撮像装置による前記圧延ロールの撮 像画像に基づき、該圧延ロールの芯ずれ量を算出する信号処理装置とを備えた芯 ずれ量測定装置が提案されている (たとえば、特開 2002-35834号公報参照)。 [0017] 上記特開 2002-35834号公報に開示された装置によれば、照明装置を測定対象 とする各圧延ロールの背景位置まで移動させ、順次、撮像を繰り返すことにより、多 段圧延機の芯を短時間で、且つ精度良く測定することができるという利点を有する。
[0018] し力しながら、上記特開 2002-35834号公報に開示された装置において、多段圧 延機のパスラインと撮像装置の光軸とが略一致するように撮像装置を配置しなけれ ばならず、調整に手間が掛カると共に、測定精度がパスラインと光軸との一致状況に 左右されること〖こなる。
また、最前段スタンドから最後段スタンドまでの圧延ロールによって形成された各孔 型を一つの撮像装置で撮影する構成であるため、通常、撮像装置の撮像光学系とし てズームレンズを用いる。撮像光学系として焦点距離が一定のレンズを用いたので は、最前段スタンド及び最後段スタンドでそれぞれ撮像視野が大きく異なる結果、撮 像装置力も遠方のスタンドでは分解能が低下し、測定精度が悪くなるからである。 ここで、ズームレンズは、一般的に焦点位置を変更すると撮像視野にずれが生じる (光軸がずれることになる）ことが知られている。これは、ズームレンズの所定の焦点位 置において、パスラインと光軸とがー致するように調整したとしても、他の焦点位置で はパスラインと光軸とがずれてしまうことを意味する。したがって、多段圧延機のパスラ インと撮像装置の光軸とが全ての焦点位置において略一致するように撮像装置を配 置することが極めて困難になる。
発明の開示
[0019] 上述の通り、従来技術の問題点を解決すべく提案された上記特開 2002— 35834 号公報に開示された装置において、多段圧延機のパスラインと撮像装置の光軸とが 略一致するように撮像装置を配置する必要があるが、その調整に手間が掛かると共 に、特に撮像装置の撮像光学系としてズームレンズを用いた場合には、全ての焦点 位置においてパスラインと撮像装置の光軸とが略一致するように撮像装置を配置す ることが極めて困難になるという問題がある。
[0020] 本発明は、斯カる従来技術の問題を解決するためになされたものであり、多段圧延 機のパスラインと撮像装置の光軸とを一致させなくとも、精度良く芯ずれ量を測定す ることができる芯ずれ量測定方法及び測定装置を提供することを課題としている。 [0021] 前述の課題を解決するために、本発明は、多段圧延機を構成する各スタンドの圧 延ロールによって形成された孔型の芯ずれ量を測定する芯ずれ量測定方法であつ て、前記多段圧延機のパスラインとの位置関係が予め明確にされた参照手段を前記 各スタンド乃至前記各スタンド問に配置するステップと、前記多段圧延機の搬入側又 は搬出側から、前記各スタンドの圧延ロールによって形成された孔型と前記参照手 段とを同一視野内で撮像するステップと、前記撮像画像内における前記参照手段に 対応する領域に基づき、前記撮像画像内における前記パスラインに相当する位置を 算出するステップと、前記掘像画像内における前記孔型に対応する領域の中心位置 を算出するステップと、前記算出した中心位置と、前記算出したパスラインに相当す る位置とに基づき、前記孔型の芯ずれ量を算出するステップとを含むことを特徴とす る芯ずれ量測定方法を提供するものである。
[0022] 斯カる発明によれば、多段圧延機のパスラインとの位置関係が予め明確にされた 参照手段と、各スタンドの圧延ロールによって形成された孔型とを同一視野内で撮像 し、撮像画像内における前記参照手段に対応する領域に基づきパスラインに相当す る位置を算出する一方、撮像画像内における前記孔型に対応する領域の中心位置 を算出し、前記算出した中心位置と、前記算出したパスラインに相当する位置とに基 づき、前記孔型の芯ずれ量が算出される。
したがって、多段圧延機のパスラインと撮像する光軸とを一致させなくとも、参照手 段と孔型とを同一視野内で撮像する限りにおいて、精度良く芯ずれ量を測定すること ができる。この構成において、参照手段を測定対象とする各圧延ロール近傍に順次 配置し、順次撮像を繰り返すことにより、多段圧延機の孔型の芯を精度良く測定する ことが可能になる。
[0023] また、本発明は、多段圧延機を構成する各スタンドの圧延ロールによって形成され た孔型の芯ずれ量を測定する装置であって、前記各スタンド間に配置され、前記多 段圧延機のパスラインとの位置関係が予め明確にされた参照手段と、前記多段圧延 機の搬入側又は搬出側において、前記多段圧延機に対向し、且つ前記各スタンドの 圧延ロールによって形成された孔型と前記参照手段とを同一視野内で撮像できるよ うに配置された撮像装置と、前記撮像装置による撮像画像に基づき、前記孔型の芯 ずれ量を算出する信号処理装置とを備えており、前記信号処理装置は、前記撮像画 像内における前記参照手段に対応する領域に基づき、前記撮像画像内における前 記パスラインに相当する位置を算出する一方、前記撮像画像内における前記孔型に 対応する領域の中心位置を算出し、前記算出した中心位置と、前記算出したパスラ インに相当する位置とに基づき、前記孔型の芯ずれ量を算出する処理を施すことを 特徴とする芯ずれ量測定装置としても提供される。
[0024] 好ましくは、前記芯ずれ量測定装置は、前記各スタンド間に配置され、前記撮像装 置が配置された側と反対側から前記孔型を照明する照明装置を備える。
[0025] 斯カる発明によれば、測定対象である孔型を照明する照明装置が各スタンド間に 挿入配置されるため、撮像に際し十分な照度を確保することができ、撮像画像内に おける孔型に対応する領域の中心位置を精度良く算出することが可能である。
[0026] また、好ましくは、前記芯ずれ量測定装置は、前記各スタンド間に配置される第 1タ ーゲット部材と、前記撮像装置が配置された側から前記第 1ターゲット部材に向けて レーザ光を出射するレーザ光源とを備え、前記参照手段は、前記レーザ光源から前 記第 1ターゲット部材上に照射されたレーザスポットとされる。
[0027] 斯カる発明によれば、第 1ターゲット部材を測定対象とする各圧延ロールの近傍ま で順次移動させれば、レーザ光の直進性によって、第 1ターゲット部材上に順次レー ザスポットが照射されることになり、当該レーザスポットと孔型との撮像を順次繰り返す ことによって、多段圧延機の孔型の芯を精度良く測定することが可能である。
[0028] 好ましくは、前記芯ずれ量測定装置は、前記多段圧延機の 2つのスタンドにおいて 、前記撮像装置の視野内であって、前記レーザ光源力 出射されたレーザ光が照射 される位置に配置され、前記多段圧延機のパスラインとの位置関係が予め明確にさ れた第 2ターゲット部材をそれぞれ備える。
[0029] 斯カる発明によれば、多段圧延機の 2つのスタンド (たとえば、最前段スタンド及び 最後段スタンド）にそれぞれ備えられた第 2ターゲット部材上にレーザスポットを照射 し、当該各レーザスポットがパスラインを基準として水平方向及び垂直方向に等距離 に照射されるように調整することにより、レーザ光とパスラインとを略平行に調整するこ とが可能である。 換言すれば、各第 2ターゲット部材は多段圧延機のパスラインとの位置関係が予め 明確にされて ヽるため、パスラインを基準として水平方向及び垂直方向に等距離に ある各第 2ターゲット部材の所定位置にレーザスポットが照射されるように、撮像装置 によって撮像されたレーザスポットを観察しながらレーザ光の方向を調整することによ り、レーザ光とパスラインとを略平行にすることが可能である。
そして、レーザ光とパスラインとを略平行に調整すれば、第 1ターゲット部材上に照 射されるレーザスポットもパスラインカも等距離に位置することになるため、当該第 1タ ーゲット部材上に照射されたレーザスポットに基づき、撮像画像内におけるパスライ ンに相当する位置を算出することが容易になる。
[0030] また、好ましくは、前記芯ずれ量測定装置は、前記レーザ光源が搭載され、前記レ 一ザ光源から出射されるレーザ光の方向を調整可能とする可動ステージを備える。
[0031] 斯カる発明によれば、 X軸ステージ (水平方向可動ステージ）、 Z軸ステージ (垂直 方向可動ステージ）、傾斜ステージ、回転ステージ等の可動ステージにレーザ光源 が搭載されるため、出射されるレーザ光の方向を容易に調整することが可能である。
[0032] 好ましくは、前記可動ステージには前記撮像装置が更に搭載され、前記可動ステ ージは、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の方向と前記撮像装置の光軸の方 向とを一体的に調整可能とする。
[0033] 斯カる発明によれば、可動ステージによって、レーザ光源から出射されるレーザ光 の方向と撮像装置の光軸の方向とを一体的に調整可能であるため、出射されるレー ザ光と撮像装置の光軸とを予め略平行に調整しておけば、前述のようにレーザ光と ノ スラインとを略平行に調整することにより、撮像装置の光軸とパスラインとが自動的 に略平行に調整されることになる。
本発明においては、前述のように、撮像装置の光軸とパスラインとを平行に調整す ることは必須では無いものの、極端にずれると、各スタンドにおいて孔型とレーザスポ ットとを同一視野内で撮像することができなくなるため、これを回避する上で撮像装置 の光軸とパスラインとが自動的に略平行に調整されることは好都合である。
[0034] また、好ましくは、前記第 1ターゲット部材は、前記撮像装置の撮像周期内におい て、前記レーザ光源の出射方向と略垂直な平面内で少なくとも 1回可動するように構 成される。
[0035] 斯カる発明によれば、撮像装置の撮像周期 (たとえば、撮像装置の出力信号が NT SC信号の場合には、 1Z60秒）内において、第 1ターゲット部材がレーザ光源の出 射方向と略垂直な平面内で少なくとも 1回可動 (たとえば、回転や振動)するため、撮 像周期内で撮像されるレーザスポットは、第 1ターゲット部材の異なる部位にそれぞ れ照射された各レーザスポットの反射光を撮像周期内において積分したものとなる。 したがって、撮像されるレーザスポットは、第 1ターゲット部材表面の凹凸に起因し て生じるレーザスペックルの影響が緩和され、比較的、明確なスポット形状として得ら れるため、当該レーザスポットに基づきノ スラインに相当する位置を高精度に算出す ることが可能である。
[0036] 同様にして、前記第 2ターゲット部材は、前記撮像装置の撮像周期内において、前 記レーザ光源の出射方向と略垂直な平面内で、少なくとも 1回可動するように構成す ることが好ましい。
[0037] 前記多段圧延機を構成する各スタンドに少なくとも 3つの圧延ロールが配置されて いる場合、好ましくは、前記信号処理装置は、前記撮像画像内における前記孔型に 対応する領域に基づいて、前記各圧延ロールのエッジ部を抽出し、前記抽出したェ ッジ部と、前記算出したパスラインに相当する位置の画素乃至その近傍画素との距 離に基づき、前記各圧延ロールの溝底部を検出し、前記検出した各圧延ロールの溝 底部の内、少なくとも 3つの溝底部を通る仮想円の中心位置を前記孔型に対応する 領域の中心位置として算出するように構成される。
[0038] 斯カる発明によれば、撮像画像内における孔型に対応する領域に 2値化等の処理 を施して、その周縁部、すなわち圧延ロールのエッジ部を抽出し、前記抽出したエツ ジ部と、前記算出したパスラインに相当する位置の画素乃至その近傍画素 (たとえば 、撮像画像内において上方向または下方向に位置する圧延ロールのエッジ部を検 出する際には、水平方向に ± 10画素等）との距離に基づき各圧延ロールの溝底部 が検出できる (たとえば、当該距離が最も長くなるエッジ部を溝底部として検出する)。 このようにして検出される溝底部は 3つ以上存在するため、少なくとも 3つの溝底部 を通る仮想円を描くことができ、斯カる仮想円の中心を孔型に対応する領域の中心 位置として算出することが可能である。
[0039] 一方、前記多段圧延機を構成する各スタンドに 2つの圧延ロールが配置されている 場合、好ましくは、前記信号処理装置は、前記撮像画像内における前記孔型に対応 する領域に基づいて、前記各圧延ロールのエッジ部を抽出し、前記抽出したエッジ 部と、前記算出したパスラインに相当する位置の画素乃至その近傍画素との距離に 基づき、前記各圧延ロールの溝底部を検出し、前記検出した各圧延ロールの溝底部 を結ぶ線分の中点の位置を前記孔型に対応する領域の中心位置として算出するよう に構成される。
[0040] 斯かる発明によれば、撮像画像内における孔型に対応する領域に 2値化等の処理 を施して、その周縁部、すなわち圧延ロールのエッジ部を抽出し、前記抽出したエツ ジ部と、前記算出したパスラインに相当する位置の画素乃至その近傍画素 (たとえば 、撮像画像内において上下方向に位置する 2つの圧延ロールのエッジ部を検出する 際には、水平方向に ± 10画素等）との距離に基づき各圧延ロールの溝底部が検出 できる (たとえば、当該距離が最も長くなるエッジ部を溝底部として検出する)。
このようにして検出される溝底部を結ぶ線分の中点の位置を孔型に対応する領域 の中心位置として算出することが可能である。
[0041] 好ましくは、前記信号処理装置は、前記各圧延ロールのエッジ部を隣接する 2画素 間の濃度勾配に基づくサブピクセル処理によって抽出する。
[0042] 斯カる発明によれば、圧延ロールのエッジ部を、単純な 2値ィ匕ではなぐ隣接する 2 画素間の濃度勾配に基づくサブピクセル処理によって抽出するため、エッジ部の抽 出精度、ひいては孔型に対応する領域の中心位置算出精度を高めることが可能で ある。
[0043] さらに好ましくは、前記信号処理装置は、 10ビット階調以上の画像メモリを具備し、 前記撮像装置から前記画像メモリに取り込まれた撮像画像にっ ヽて前記処理を施す ように構成される。
[0044] 斯カゝる発明によれば、 10ビット階調以上の画像メモリに取り込んだ撮像画像につい て処理を施すため、通常の 8ビット階調の画像メモリを用いる場合に比べ、撮像画像 の濃度分解能が 256階調力も 1024階調以上に増し、圧延ロールのエッジ部を高精 度に抽出することが可能である。
[0045] 本発明によれば、多段圧延機のパスラインとの位置関係が予め明確にされた参照 手段と、各スタンドの圧延ロールによって形成された孔型 (圧延ロールの孔型プロフィ ールによって囲繞された領域)とを同一視野内で撮像し、撮像画像内における前記 参照手段に対応する領域に基づきパスラインに相当する位置を算出する一方、撮像 画像内における前記孔型に対応する領域の中心位置を算出し、前記算出した中心 位置と、前記算出したパスラインに相当する位置とに基づき、前記孔型の芯ずれ量 が算出される。
したがって、本発明を適用することにより、多段圧延機のパスラインと撮像する光軸 とを一致させなくとも、参照手段と孔型とを同一視野内で撮像する限りにおいて、精 度良く芯ずれ量を測定することができるという優れた効果を奏するものである。
図面の簡単な説明
[0046] 図 1は、本発明の実施形態に係る芯ずれ量測定装置の概略構成を多段圧延機に 設置した状態で示す側面図である。
図 2は、照明装置の概略構成を示す図であり、（a)は斜視図を、（b)はスタンド間に 配置された状態を示す正面図を示して!/ヽる。
図 3は、撮像装置によって撮像した校正用治具の撮像画像を図示した一例であり、 (a)は生画像を図示し、 (b)は信号処理装置 3によって 2値ィ匕した画像を図示してい る。
図 4は、撮像画像に含まれるレーザスポット Sに相当する領域を拡大し図示した図 であり、（a)は第 2ターゲット部材を静止させた場合の撮像画像を図示し、（b)は第 2 ターゲット部材を回転させた場合の撮像画像を図示している。
図 5は、撮像画像の一例を模式的に図示した図である。
図 6は、各圧延ロールのエッジ部を抽出する際に用いるサブピクセル処理を説明す る図であり、（a)は通常の 2値ィ匕の概念を、（b)はサブピクセル処理の概念を示してい る。
図 7は、各圧延ロールの溝底部の検出方法を説明する図である。
図 8は、測定した芯ずれ量を示した図であり、（a)は芯ずれ修正前の芯ずれ量を、 ( b)は芯ずれ修正後の芯ずれ量を示している。
発明を実施するための最良の形態
[0047] 以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
図 1は、本発明の実施形態に係る芯ずれ量測定装置の概略構成を多段圧延機に 設置した状態で示す側面図である。本実施形態における多段圧延機 Mは、 3つの圧 延ロール Rが各ハウジング H内に組み込まれた計 12スタンドのサイザ一ミルである。 図 1に示すように、本実施形態に係る芯ずれ量測定装置は、多段圧延機 Mを構成 する各スタンド（# 1一 # 12)の圧延ロール R (便宜上、図 1では # 2、 # 10にのみ図 示して 、る）によって形成された孔型（各スタンドの各圧延ロール Rの孔型ブロフィー ルによって囲繞された領域)の芯ずれ量を測定するものであり、参照手段 1と、撮像 装置 2と、信号処理装置 (画像処理装置) 3とを備えている。
また、本実施形態に係る芯ずれ量測定装置は、各スタンドまたは各スタンド間に配 置 (本実施形態では各スタンドに配置)される第 1ターゲット部材 4と、撮像装置 2が配 置された側力 第 1ターゲット部材 4に向けてレーザ光 Lを出射するレーザ光源 5とを 備えている。
さらに、本実施形態に係る芯ずれ量測定装置は、照明装置 6と、第 2ターゲット部材 7を具備する校正用治具 7Aと、可動ステージ 8とを備えて 、る。
[0048] 参照手段 1は、各スタンドまたは各スタンド間に配置 (本実施形態では各スタンドに 配置）され、多段圧延機 Mのパスラインとの位置関係が予め明確にされている。より 具体的に説明すれば、本実施形態に係る参照手段 1は、レーザ光源 5から第 1ター ゲット部材 4上に照射されたレーザスポットである。
レーザ光源 5から出射するレーザ光 Lにつ 、て、予め多段圧延機 Mのパスラインと の位置関係が認識されて 、れば、第 1ターゲット部材 4上に照射されたレーザスポット につ 、ても多段圧延機 Mのパスラインとの位置関係が予め明確にされる。
また、第 1ターゲット部材 4は、後述するように、照明装置 6に取り付けられ、当該照 明装置 6が各スタンド間の所定位置に固定されることからも、第 1ターゲット部材 4上 に照射されたレーザスポットについても多段圧延機 Mのパスラインとの位置関係を明 確〖こすることは可會である。 [0049] 撮像装置 2は、多段圧延機 Mの搬入側又は搬出側 (本実施形態では搬出側）にお いて、多段圧延機 Mに対向し、前記各スタンドの圧延ロール Rによって形成された孔 型とレーザスポット (参照手段 1)とを同一視野内で撮像できるように配置されている。 本実施形態に係る撮像装置 2は、 2次元 CCDカメラを用い、当該カメラには、ズーム レンズ 21と、ズームレンズ 21のズーミングを調整するレンズコントローラ 22とが付設さ れている。
[0050] 信号処理装置 3は、 10ビット階調以上の画像メモリを具備し、撮像装置 2から前記 画像メモリに取り込まれた撮像画像に画像処理を施し、前記孔型の芯ずれ量を算出 するように構成されている。より具体的には、信号処理装置 3は、前記損像画像内に おけるレーザスポットの位置に基づき、前記撮像画像内における前記パスラインに相 当する位置を算出する。
また、前記撮像画像内における前記孔型に対応する領域の中心位置を算出し、前 記算出した中心位置と、前記算出したパスラインに相当する位置とに基づき、前記孔 型の芯ずれ量を算出する。
本実施形態に係る撮像装置 2及び信号処理装置 3は、測定精度を向上させるため に、共に 100万画素（1000 X 1000)以上の分解能を有するように構成されており、 撮像装置 2の視野は、各スタンド（# 1一 # 12)において略 500mm角とされている。
[0051] レーザ光源 5は、当該レーザ光源 5から出射されるレーザ光 Lの方向を調整可能と するべく可動ステージ 8に搭載されている。より具体的に説明すれば、可動ステージ 8 は、レーザ光 Lに関して上下方向の調整を行うための傾斜ステージ及び Z軸ステージ (垂直方向可動ステージ）と、レーザ光 Lに関して水平方向の調整を行うための回転 ステージ（図 1の紙面に垂直な方向に回転)及び X軸ステージ (水平方向可動ステー ジ：図 1の紙面に垂直な方向に可動）とを組み合わせて構成されており、当該可動ス テージ 8にレーザ光源が載置されて 、る。
また、本実施形態に係る可動ステージ 8には、撮像装置 2が更に搭載されており、 可動ステージ 8を調整することにより、レーザ光源 5から出射されるレーザ光 Lの方向 と撮像装置 2の光軸の方向とを一体的に調整可能である。
[0052] 図 2は、照明装置の概略構成を示す図であり、 (a)は斜視図を、 (b)はスタンド間に 配置された状態を示す正面図をそれぞれ示している。照明装置 6は、前記図 1に示 すように、各スタンド間に配置され、撮像装置 2が配置された側と反対側から前記孔 型を照明するものである。そして、図 2に示すように、照明装置 6は、拡散板 61と、拡 散板 61の背後に環状に配置された複数の小型光源 62とを備えている。
本実施形態では、小型光源 62として 40Wの白色電球を使用している力 これに限 らずハロゲンランプ等種々の光源を使用することが可能である。ただし、蛍光灯は商 用電源の場合に 60Hzのチラツキが生じるため好ましくなぐ高周波電源にする必要 がある。
拡散板 61を形成する材料として、 ABSの白濁榭脂を使用している力 テフロン (登 録商標)等の白色系統で光が透過散乱するものである限り、種々の材料から選択す ることが可能である。拡散板 61は背景となる圧延ロール Rのエッジ部を遮蔽し得るた め、信号処理装置 3は測定対象となる圧延ロール 6のエッジ部を誤認識することがな い。
照明装置 6は、軸部 64を備えており、軸部 64に沿って光源 62及び拡散板 61を摺 動させることができる。これにより、光源 62及び拡散板 61の位置を調整することがで き、圧延ロール Rの表面状態ゃ径に応じて適切に照明することが可能になる。
[0053] また、照明装置 6は、拡散板 61の前方に光を遮蔽する黒色系の遮蔽板 65を備えて いる。斯カる遮蔽板 65により、測定対象である圧延ロール Rへの照明光の回り込み に起因する測定誤差や、光量過多によるハレーション現象を防止することができる。 なお、斯カる遮蔽板 65は、圧延ロール 6のサイズに応じて適切な寸法とすることが好 ましい。
[0054] さらに、照明装置 6の中央部先端には、拡散板 61と同様の材質から形成された校 正窓 63が組み込まれており、背後力も光源 66によって照明される。この校正窓 63の 側方には、第 1ターゲット部材 4が取り付けられている。第 1ターゲット部材 4は、撮像 装置 2の撮像周期内にお 、て、レーザ光源 5の出射方向と略垂直な平面内で少なく とも 1回可動するように、回転モータ（図示せず）に軸支されている。
[0055] 上述の構成を有する照明装置 6は、軸部 64から径方向に延びるアーム 67の端部 に設けられたフック 68を、各スタンドの側壁に設けられた圧延ロール R冷却用の冷却 水配管に係合させることにより、各スタンド間に取り付けられる。照明装置 6の取り付 け位置は、可能な限り孔型の中心部にあることが好ましいが、第 1ターゲット部材 4か らレーザスポットが外れな 、範囲に位置決めできれば良!、。
[0056] 前記図 1に示すように、第 2ターゲット部材 7は、多段圧延機 Mの 2つのスタンド (本 実施形態では # 1及び # 11)において、撮像装置 2の視野内であってレーザ光源 5 力 出射されたレーザ光 Lが照射される位置に配置される。これにより、第 2ターゲット 部材は多段圧延機 Mのパスラインとの位置関係が予め明確になる。
より具体的に説明すれば、校正用治具 7Aは、 # 1スタンド及び # 11スタンドの所定 位置に固定され、多段圧延機 Mのパスラインとの位置関係が予め明確にされている 。したがって、校正用治具 7Aが具備する第 2ターゲット部材 7についても、多段圧延 機 Mのパスラインとの位置関係が予め明確にされていることになる。
さらに、第 2ターゲット部材 7は、撮像装置 2の撮像周期内において、レーザ光源 5 の出射方向と略垂直な平面内で少なくとも 1回可動するように、回転モータ（図示せ ず）に軸支されている。また、校正用治具 7Aは、照明 9によって照明される。
[0057] 以下、上記構成を有する芯ずれ量測定装置を用いた芯ずれ量の測定方法につい て説明する。
[0058] (1)手順 1：レーザ光の方向調整
レーザ光源 5から出射されるレーザ光 Lと多段圧延機 Mのノ スラインとが平行になる ように、可動ステージ 8を用いてレーザ光 Lの方向を調整する。具体的には、まず、レ 一ザ光源 5と撮像装置 2とを可動ステージ 8に載置し、レーザ光源 5から出射されるレ 一ザ光 Lと撮像装置 2の光軸とを予め略平行に調整 (たとえば、レーザ光源 5の筐体 と撮像装置 2の筐体とを機械的に平行に配置する）した状態で、これらを多段圧延機 Mの搬出側に設置する。
次に、多段圧延機 Mの 2つのスタンド（# 1及び # 11)のそれぞれに、校正用治具 7 Aを取り付ける。具体的には、パスラインに対して位置決めできるように、予め各スタ ンドの側壁の両側に設けられた治具に、校正用治具 7Aを片側に押し付けてボルトで 取り付け、照明 9によって照明する。
上記の各校正用治具 7Aは、当該各校正用治具 7Aの具備する第 2ターゲット部材 7の重心位置がパスラインから水平方向及び垂直方向に等距離に位置するように、 機械的寸法や取付位置が予め決められている。
[0059] 次に、撮像装置 2で校正用治具 7Aの ヽずれか一方を撮像し、その撮像画像を信 号処理装置 3に記憶させた後、ズームレンズ 21のズームを変更 (倍率が略同一にな るように）して他方の校正用治具 7Aを撮像する。
図 3は、撮像装置によって撮像した校正用治具の撮像画像を図示した一例であり、 (a)は生画像を図示し、 (b)は信号処理装置 3によって 2値ィ匕した画像を図示してい る。図 3の撮像画像は、一方の校正用治具 7A( # 11に取り付けた校正用治具)の一 例であり、図 3に示すように、撮像画像には、校正用治具 7Aが具備する第 2ターゲッ ト部材 7及び第 2ターゲット部材 7に照射されたレーザスポット Sに相当する領域が含 まれる。
さらに、校正用治具 7Aには、中央に開口部 7Bが設けられているため、開口部 7B を介して他方の校正用治具 7A ( # 1に取り付けた校正用治具)を撮像可能である。
[0060] 次に、信号処理装置 3によって、各校正用治具 7Aについて記憶した各撮像画像を 所定のしきい値で 2値ィ匕した後、第 2ターゲット部材 7に相当する領域を切り出して、 第 2ターゲット部材 7に相当する領域の重心位置 (Xl、 Y1)と、レーザスポット Sに相当 する領域の重心位置 (X2、 Y2)を算出する。この際、算出される重心位置 (Xl、 Y1) 及び (X2、 Y2)は、可動ステージ 8による調整が容易になるよう、第 2ターゲット部材 7 の実寸 (本実施形態では直径 20mm φ )と撮像画像における第 2ターゲット部材 7の 寸法 (画素単位)との関係に基づき実寸換算される。
以上のようにして算出された各撮像画像における重心位置 (XI、 Y1)と重心位置 (X 2、 Y2)との差がそれぞれ所定範囲内に収まるように可動ステージ 8を可動させれば 、レーザ光源 5から出射されるレーザ光 Lと多段圧延機 Mのノ スラインとを略平行に 調整することが可能である。
可動ステージ 8の可動手順としては、たとえば、（a)上下方向の調整 (Y1と Y2の差 が各撮像画像について略同等になるように傾斜ステージの傾きを調整した後、 Y1と Y 2の差力^に近づくように Z軸ステージの高さを調整する）をした後、（b)水平方向の調 整 (XIと X2の差が各撮像画像について略同等になるように回転ステージの回転角 を調整した後、 XIと X2の差が 0に近づくように X軸ステージの位置を調整する）をす ることが考えられるが、上記 (a)及び (b)の順序を逆にする手順を採用することも可能 である。
本実施形態では、重心位置 (Xl、 Y1)及び (X2、 Y2)の算出、上下方向の調整量（ 傾斜ステージの調整量、 Z軸ステージの調整量)及び水平方向の調整量（回転ステ ージの調整量、 X軸ステージの調整量)が信号処理装置 3によって自動的に算出さ れるように構成されており、これにより調整作業を極めて簡便に行うことが可能である なお、以上のようにしてレーザ光 Lとパスラインとを略平行に調整すれば、撮像装置 2もレーザ光源 5と同じ可動ステージ 8に載置されているため、撮像装置 2の光軸とパ スラインも自動的に略平行に調整されることになる。
[0061] 前述のように、第 2ターゲット部材 7は、回転モータ（図示せず）に軸支されており、 撮像装置 2で校正用治具 7Aを撮像する際には、前記回転モータを駆動して第 2ター ゲット部材 7を回転させることができる。
図 4は、撮像画像に含まれるレーザスポット Sに相当する領域を拡大し図示した図 であり、（a)は第 2ターゲット部材 7を静止させた場合の撮像画像を図示し、（b)は第 2 ターゲット部材 7を回転させた場合の撮像画像を図示している。
図 4 (a)に示すように、第 2ターゲット部材 7を静止させた場合には、第 2ターゲット部 材 7の表面凹凸に起因して生じるレーザスペックルの影響が生じる。しかし、図 4 (b) に示すように、第 2ターゲット部材 7を回転させた場合には、撮像周期内で撮像される レーザスポット Sは、第 2ターゲット部材 7の異なる部位にそれぞれ照射された各レー ザスポット Sの反射光を撮像周期内において積分したものとなるため、レーザスペック ルの影響が緩和され、明瞭なスポット形状を得ることができる。
[0062] (2)手順 2 :寸法校正
圧延ロール Rの芯ずれ量を実寸法として算出できるように校正作業を行う。具体的 には、まず、照明装置 6を測定対象となる圧延ロール Rの背後に挿入した後、光源 62 、 66を点灯させる。次に、ズームレンズ 21のズームを変更し、測定対象となる圧延口 ール Rの設置位置における視野の調整を行う。 なお、ズームレンズ 21のズーム変更は、レンズコントローラ 22の所定スィッチをマ- ュアル操作することによって行っても良いし、レンズコントローラ 22をプリセット機能を 有するものとし、測定するスタンドの番号を入力することで自動的にズーミングが完了 すると 、う簡便な方法でもよ 、。
このとき、信号処理装置 3には、撮像画像内の任意領域について、濃度ブロフィー ルゃ濃度ヒストグラムを算出し、モニタ画面に表示する機能が備えられており、これを 利用することにより、ズームレンズ 21のピント調整や絞り調整の他、照明装置 6の輝度 調整等を簡便に行うことができる。照明装置 6の点灯及びズームレンズ 21のズーム変 更後、撮像装置 2によって圧延ロール Rによって形成された孔型を撮像する。
この際、同時に撮像される校正窓 63に相当する領域を信号処理装置 3によって抽 出する（2値ィ匕等によって抽出する)。続いて、抽出された校正窓 63の寸法と、予め 製作時に決定しておいた実寸法 (本実施形態では直径 100mm φ )とを比較し、実 寸法への補正率 (換算率)を算出する。校正窓 63が傾 、て 、ても校正誤差が小さく なるように、校正窓 63の寸法 (直径)の算出方法としては、撮像画像上での最大径を 選択する方法が好ましい。
(3)手順 3 :芯ずれ量の算出
スタンド毎に孔型の芯ずれ量を算出する。具体的には、まず、レーザ光源 5から回 転させた第 1ターゲット部材 4に向けてレーザ光を出射しながら、光源 62から拡散板 61を介し、均一な光を測定対象の圧延ロール Rに照射して孔型を撮像する。
図 5は、撮像画像の一例を模式的に図示した図である。次に、信号処理装置 3によ つて、図 5に示すように、撮像画像内におけるレーザスポット 1に対応する領域に基づ き、撮像画像内におけるパスラインに相当する位置を算出する。より具体的には、先 ずレーザスポット 1に相当する領域の重心位置を算出し、信号処理装置 3に予め記 憶されたレーザスポット 1の重心位置とパスラインとの位置関係に基づき、撮像画像 内におけるパスラインに相当する位置 (機械的ミル芯)を算出する。
次に、信号処理装置 3によって、撮像画像内における孔型に対応する領域に対し て以下に説明するサブピクセル処理を施すことにより、各圧延ロール Rのエッジ部を 抽出する。 [0064] 図 6は、本実施形態に係る芯ずれ量測定装置における各圧延ロールのエッジ部を 抽出する際に用いるサブピクセル処理を説明する説明図であり、 (a)は通常の 2値ィ匕 の概念を、（b)はサブピクセル処理の概念を示している。本実施形態に係る信号処 理装置 3は、隣接する 2画素間の濃度勾配に基づくサブピクセル処理によって、各圧 延ロールのエッジ部を抽出するアルゴリズムを採用している。
図 6 (a)に示すように、エッジ部近傍の連続した 3つの画素 A、 B、 Cの濃度がそれぞ れ 30、 70、 100であり、 2値化のしきい値（2値化レベル）が 90である場合、通常の 2 値ィ匕によって検出されるエッジ部は画素 Cであり、その分解能は 1画素単位 (本実施 形態では 0. 5mm)である。
これに対し、図 6 (b)に示すように、隣接する 2画素であって、一方が 2値化レベルよ りも小さな濃度で他方が 2値ィ匕レベルよりも大きな濃度である 2画素（画素 B及び画素 C)間の濃度勾配に基づくサブピクセル処理を施すことにより、換言すれば、隣接す る 2画素間の濃度に基づき、 2値ィ匕レベルの濃度を有する点を内挿することにより、 1 画素単位以下の分解能でエッジ部を検出することができる。本実施形態では、サブ ピクセル処理を施すための 2倍ィ匕レベルとして、撮像画像内の校正窓 63に相当する 領域の平均濃度を採用している。
[0065] 図 7は、溝底部の検出方法を説明する図である。前記抽出したエッジ部と、前記算 出した機械的ミル芯に相当する画素乃至その近傍画素との距離に基づき、前記各圧 延ロールの溝底部を検出する。図 7に示すように、撮像画像内で上方に位置する圧 延ロール R1の溝底部 (溝底 B1)を検出する際には、抽出した圧延ロール R1のエッジ部 E1と、機械的ミル芯 P1 (X1、 Y1)に相当する画素との垂直方向の距離の他、機械的ミ ル芯 P1に相当する画素の近傍画素 (本実施形態では、機械的ミル芯 P1に対して水平 方向に— 10画素一 + 10画素）との垂直方向の距離を算出し、算出した距離が最も長 くなるエッジ部 E1の画素を溝底 B1として検出する。
次に、撮像画像内で左下方に位置する圧延ロール R2の溝底部 (溝底 B2)を検出 する際には、たとえば、機械的ミル芯 P1を中心として、画像全体を時計回りに 120° 回転させた後、前記と同様に、算出した距離が最も長くなるエッジ部 E2の画素を溝 底 B2として検出する。 撮像画像内で右下方に位置する圧延ロール R3の溝底部 (溝底 B3)を検出する際 には、たとえば、機械的ミル芯 P1を中心として、画像全体を反時計回りに 120° 回転 させた後、前記と同様に、算出した距離が最も長くなるエッジ部 E3の画素を溝底 B3 として検出する。
[0066] 次に、信号処理装置 3は、前記検出した各圧延ロールの溝底部 Bl、 B2、 B3を通る 仮想円 Cの中心位置を前記孔型に対応する領域の中心位置 (孔型芯) P2 (X2、Y2 )として算出する。芯ずれ量は、機械的ミル芯 P1(X1、 Y1)と、孔型芯 Ρ2 (Χ2、 Υ2)と に基づき算出される。より具体的には、水平方向の芯ずれ量力 1 Χ2により、垂直 方向の芯ずれ量が Y1— Υ2によって、それぞれ算出される。
このとき、溝底 B1と機械的ミル芯 P1との距離を Ll、溝底 B2と機械的ミル芯 PIとの距 離を L2、溝底 B3と機械的ミル芯 PIとの距離を L3、仮想円 Cの半径を Rとすれば、機 械的ミル芯 P1と孔型芯 P2とを一致させるために必要な各圧延ロール Rl、 R2、 R3の口 ール位置修正量は、それぞれ R— Ll、 R— L2、 R— L3となる。
[0067] 本実施形態では、各スタンドに 3つの圧延ロールが配置されて 、る場合にっ 、て説 明したが、本発明はこれに限るものではなぐ各スタンドに対向する 2つの圧延ロール が配置された多段圧延機に対しても適用可能である。ただし、斯かる多段圧延機の 場合には、溝底部を 2つしか検出できないため、当該溝底部を通る仮想円を一義的 に決定することができない。
したがって、前記多段圧延機の場合には、たとえば、抽出された 2つのエッジ部が それぞれ撮像画像内で上方及び下方に位置するように、機械的ミル芯 P1を中心とし て、画像全体を所定角度だけ回転させた後、前述した 3つの圧延ロールが配置され ている場合と同様にして、各圧延ロールの溝底部を検出する。続いて、検出した各圧 延ロールの溝底部を結ぶ線分の中点の位置を前記孔型に対応する領域の中心位 置として算出することが可能である。
[0068] (4)手順 4：他のスタンドでの測定
次に、全スタンドでの芯ずれ量を算出するべぐ順次、他のスタンドについて孔型芯 を測定する。具体的には、上記手順 3が終了した後、照明装置 6を取り外し、次の測 定対象である圧延ロール Rに対して手順 2から実施する。これらの手順を多段圧延機 Mを構成する全ての圧延ロール Rに対して実施することにより、全スタンドにおける孔 型芯の位置座標を算出できる。
[0069] (5)手順 5：芯ずれ状況表示
最後に、各スタンドでの芯ずれ量を視覚的に把握するべぐ全スタンドを通しての芯 ずれ状況が表示される。具体的には、上記手順 2— 4に従い、測定対象となるスタン ド全てについて測定が完了した後、画像処理装置 3に接続されたモニタ画面に、ノ スラインに対する各スタンドの孔型の芯ずれ量が一覧表示される。
図 8は、測定した芯ずれ量を示した図であり、（a)は芯ずれ修正前の芯ずれ量を、 ( b)は芯ずれ修正後の芯ずれ量を示している。斯カる結果をモニタ画面に表示するこ とにより、各圧延ロール Rの設置状況や互いの位置関係等が一目で確認でき、どの 圧延ロール Rの位置をどれだけ修正すればょ 、かが容易に把握できる。
芯ずれを修正するために必要な各圧延ロールの位置修正量は、前述のように信号 処理装置 3で算出されるため、これをモニタ画面に表示するように構成しても良 、。 図 8 (b)に示すように、本実施形態に係る芯ずれ量測定装置を適用することにより、 当初 ± lmm程度の芯出し精度であったものを ±0. 5mm以下まで調整することが可 能となった。
[0070] 本発明の測定装置を使用することによって、通常 3ヶ月に 1回程度の頻度で、且つ 2— 3日を要していた芯ずれ測定力 段取り替え時等の 1ヶ月に 1回以上の頻度で、 し力も 2時間以内で測定が可能となった。また、オンライン組み込み後の各圧延ロー ル Rの芯ずれ量を測定した後、該測定結果に基づき調整することで、芯ずれに起因 した偏肉ゃ疵等の製品不良が少なくなり、製品の品質向上を図ることが可能になった 産業上の利用の可能性
[0071] 本発明の多段圧延機の芯ずれ量測定方法及び測定装置によれば、多段圧延機の パスラインとの位置関係が予め明確にされた参照手段と、各スタンドの圧延ロールに よって形成された孔型 (圧延ロールの孔型プロフィールによって囲繞された領域）とを 同一視野内で撮像し、撮像画像内における前記参照手段に対応する領域に基づき ノ スラインに相当する位置を算出する一方、撮像画像内における前記孔型に対応す る領域の中心位置を算出し、前記算出した中心位置と、前記算出したパスラインに相 当する位置とに基づき、前記孔型の芯ずれ量を算出できる。
したがって、多段圧延機のパスラインと撮像する光軸とを一致させなくとも、参照手 段と孔型とを同一視野内で撮像する限りにおいて、精度良く芯ずれ量を測定すること ができる。し力も、該測定結果に基づき調整することで、芯ずれに起因した偏肉ゃ疵 等の製品不良が少なくなり、製品の品質向上を図ることが可能になることから、広く適 用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 多段圧延機を構成する各スタンドの圧延ロールによって形成された孔型の芯ずれ 量を測定する芯ずれ量測定方法であって、
前記多段圧延機のパスラインとの位置関係が予め明確にされた参照手段を前記各 スタンド乃至前記各スタンド間に配置するステップと、
前記多段圧延機の搬入側又は搬出側から、前記各スタンドの圧延ロールによって 形成された孔型と前記参照手段とを同一視野内で撮像するステップと、
前記撮像画像内における前記参照手段に対応する領域に基づき、前記撮像画像 内における前記パスラインに相当する位置を算出するステップと、
前記撮像画像内における前記孔型に対応する領域の中心位置を算出するステツ プと、
前記算出した中心位置と、前記算出したパスラインに相当する位置とに基づき、前 記孔型の芯ずれ量を算出するステップと、を含むことを特徴とする芯ずれ量測定方 法。
[2] 多段圧延機を構成する各スタンドの圧延ロールによって形成された孔型の芯ずれ 量を測定する芯ずれ量測定装置であって、
前記各スタンド乃至前記各スタンドに配置され、前記多段圧延機のパスラインとの 位置関係が予め明確にされた参照手段と、
前記多段圧延機の搬入側又は搬出側において、前記多段圧延機に対向し、且つ 前記各スタンドの圧延ロールによって形成された孔型と前記参照手段とを同一視野 内で撮像できるように配置された撮像装置と、
前記撮像装置による撮像画像に基づき、前記孔型の芯ずれ量を算出する信号処 理装置とを備えており、
前記信号処理装置は、前記撮像画像内における前記参照手段に対応する領域に 基づき、前記撮像画像内における前記パスラインに相当する位置を算出する一方、 前記撮像画像内における前記孔型に対応する領域の中心位置を算出し、前記算出 した中心位置と、前記算出したパスラインに相当する位置とに基づき、前記孔型の芯 ずれ量を算出する処理を施すことを特徴とする芯ずれ量測定装置。
[3] 前記各スタンド間に配置され、前記撮像装置が配置された側と反対側から前記孔 型を照明する照明装置が備えられていることを特徴とする請求項 2に記載の芯ずれ 量測定装置。
[4] 前記各スタンド乃至前記各スタンド間に配置される第 1ターゲット部材と、
前記撮像装置が配置された側から前記第 1ターゲット部材に向けてレーザ光を出 射するレーザ光源とを備え、
前記参照手段が前記レーザ光源から前記第 1ターゲット部材上に照射されたレー ザスポットであることを特徴とする請求項 2又は 3に記載の芯ずれ量測定装置。
[5] 前記多段圧延機の 2つのスタンドにおいて、前記撮像装置の視野内であって前記 レーザ光源力 出射されたレーザ光が照射される位置に配置され、前記多段圧延機 のパスラインとの位置関係が予め明確にされた第 2ターゲット部材がそれぞれ備えら れていることを特徴とする請求項 4に記載の芯ずれ量測定装置。
[6] 前記レーザ光源が搭載され、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の方向を調 整可能とする可動ステージが備えられていることを特徴とする請求項 4又は 5に記載 の芯ずれ量測定装置。
[7] 前記可動ステージは、更に前記撮像装置が搭載され、前記レーザ光源から出射さ れるレーザ光の方向と前記撮像装置の光軸の方向とを一体的に調整可能とすること を特徴とする請求項 6に記載の芯ずれ量測定装置。
[8] 前記第 1ターゲット部材は、前記撮像装置の撮像周期内において、前記レーザ光 源の出射方向と略垂直な平面内で可動することを特徴とする請求項 4乃至 7のいず れかに記載の芯ずれ量測定装置。
[9] 前記第 2ターゲット部材は、前記撮像装置の撮像周期内にお 、て、前記レーザ光 源の出射方向と略垂直な平面内で可動することを特徴とする請求項 5乃至 8のいず れかに記載の芯ずれ量測定装置。
[10] 前記多段圧延機を構成する各スタンドには少なくとも 3つの圧延ロールが配置され 前記信号処理装置は、前記撮像画像内における前記孔型に対応する領域に基づ いて、前記各圧延ロールのエッジ部を抽出し、 前記抽出したエッジ部と、前記算出したパスラインに相当する位置の画素乃至その 近傍画素との距離に基づき、前記各圧延ロールの溝底部を検出し、
前記検出した各圧延ロールの溝底部の内、少なくとも 3つの溝底部を通る仮想円の 中心位置を前記孔型に対応する領域の中心位置として算出することを特徴とする請 求項 2乃至 9の 、ずれかに記載の芯ずれ量測定装置。
[11] 前記多段圧延機を構成する各スタンドには 2つの圧延ロールが配置され、
前記信号処理装置は、前記撮像画像内における前記孔型に対応する領域に基づ いて、前記各圧延ロールのエッジ部を抽出し、
前記抽出したエッジ部と、前記算出したパスラインに相当する位置の画素乃至その 近傍画素との距離に基づき、前記各圧延ロールの溝底部を検出し、
前記検出した各圧延ロールの溝底部を結ぶ線分の中点の位置を前記孔型に対応 する領域の中心位置として算出することを特徴とする請求項 2乃至 9のいずれかに記 載の芯ずれ量測定装置。
[12] 前記信号処理装置は、前記各圧延ロールのエッジ部を隣接する 2画素間の濃度勾 配に基づくサブピクセル処理によって抽出することを特徴とする請求項 10又は 11に 記載の芯ずれ量測定装置。
[13] 前記信号処理装置は、 10ビット階調以上の画像メモリを具備し、前記撮像装置から 前記画像メモリに取り込まれた撮像画像にっ ヽて前記処理を施すことを特徴とする 請求項 2乃至 12のいずれかに記載の芯ずれ量測定装置。
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