WO2016198246A1 - Optische erfassung einer bandgrösse mit bewegungskorrektur - Google Patents

Optische erfassung einer bandgrösse mit bewegungskorrektur Download PDF

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WO2016198246A1
WO2016198246A1 PCT/EP2016/061182 EP2016061182W WO2016198246A1 WO 2016198246 A1 WO2016198246 A1 WO 2016198246A1 EP 2016061182 W EP2016061182 W EP 2016061182W WO 2016198246 A1 WO2016198246 A1 WO 2016198246A1
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deflection
camera
strip
geometric
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Agnes BAUMGÄRTNER
Andreas Lorenz
Arvid Amthor
Ilhom Gafur
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Primetals Technologies Germany GmbH
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Primetals Technologies Germany GmbH
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    • G01B21/045—Correction of measurements

Definitions

  • the present invention is based on a method for determining a band width direction-related geometric size of a rolled in two stands in a respective roll gap, the tape by means of a arranged between the two stands scissor lift from one of the two Rolling nip defined direct connection plane is deflected,
  • the geometric size is determined by mapping the image size to the band taking into account the optical imaging parameters of the camera,
  • the present invention is further based on a computer program for an evaluation device, wherein the
  • Computer program comprises machine code, which is executable by the evaluation device and whose execution causes the evaluation device performs such a method.
  • the present invention is further based on an evaluation device for images acquired by means of a camera, wherein the camera is programmed with such a computer program, so that it carries out such a method during operation.
  • Such a method is known from WO 2012/171 627 AI.
  • a strip is rolled, in particular a metal strip.
  • band characteristics are measured. Examples of such Band characteris ⁇ tiken are a strip center position, a bandwidth and a tape form.
  • the detection of the band characteristics is usually carried out by means of a camera which is arranged above the metal strip and detects part of the intermediate frame area between the two rolling stands. The field of view of the camera covers at least the width of the tape.
  • loop lifters are also often arranged between the rolling stands, which deflect the rolled strip from the joining plane between the two roll nips. This deflection is generally variable in time and therefore leads to a temporally variable imaging geometry. A simple static evaluation of the captured by the camera images is therefore subject to a dynamic error.
  • the object of the present invention is to provide opportunities by which the effected by the loop lifter deflection of the tape from the joint plane can be taken into account in a simple, easy to implement and reliable way be ⁇ .
  • a method of the type mentioned is configured by - that a preliminary geometrical size of the band is determined first by imaging the image size in a Refe rence ⁇ level taking into account the optical imaging parameters of the camera,
  • That the reference plane is related to a predetermined Referenzaus ⁇ steering of the band from the direct connection plane and
  • the geometric quantity is determined from the provisional geometric quantity by taking account of a correction factor which is a function of the deviation of the deflection of the
  • the input quantity for determining the correction factor can directly and directly be the deviation of the deflection of the band from the direct connection plane from the reference deflection.
  • the deflection of the strip from the direct connection plane and subsequently the deviation from the reference deflection are first determined in a manner known per se from the loop lifter angle.
  • a reference loopback angle can be determined at which the reference displacement is effected.
  • the switch is input variable for determining the correction factor from the ⁇ deviation of the looper angle from Referenzschlingenhe ⁇ Berwinkel. Depending on which of these two approaches is taken, different functional relationships result. The principle remains unchanged.
  • the function can usually be designed as a low order polynomial, in particular as a second order polynomial.
  • the belt can be deflected by the ski lifter up to a maximum deflection from the direct connection plane.
  • the reference deflection is preferably in the middle range between a zero deflection and the maximum deflection.
  • the reference deflection may be between 35% and 65% of the maximum deflection.
  • aberrations of the camera are taken into account during the determination of the preliminary geometric size.
  • the accuracy in the determination of the preliminary geometric size can be increased.
  • aberrations are in particular a field curvature and / or distortion in question. Field curvature and distortion are known to those skilled in the field of optics, clearly defined aberrations.
  • the function by which the correction factor is determined is fixed.
  • the function can be parameterized.
  • an autocalibration of the evaluation device takes place. In this case, it is intended
  • At least one parameter of the factor used for determining the correction factor Function is determined and the function is parameterized according to the at least one determined parameter, - that is then transferred to a normal mode in which the inventive method is carried out, and
  • the parameterized according to the at least one determined parameter function is used.
  • the object is further achieved by a computer program having the features of claim 6.
  • the execution of the machine code causes the evaluation device to carry out a method according to the invention.
  • an evaluation device having the features of claim 7.
  • the evaluation device is programmed with a computer program according to the invention, so that it performs during operation a method according OF INVENTION ⁇ dung.
  • the band 1 is a metal band, for example a
  • the rolling train generally has three to eight rolling stands, which are sequentially passed through by the belt 1 sequentially.
  • Figures 1 and 2 are b
  • connection level 5 (in technical language usually referred to as pass line) is defined by the two nips of the two rolling ⁇ scaffolds 2, 3.
  • a camera 6 is arranged above the two rolling stands 2, 3, a camera 6 is arranged. By means of the camera 6, an image B of the tape 1 is detected in each case. The respective captured image B is fed to an evaluation device 7.
  • the evaluation device 7 is usually designed as a software programmable device. Their mode of action is determined by a computer program 8, with which the evaluation device 7 is programmed.
  • the computer program 8 comprises machine code 9, which can be executed by the evaluation device 7.
  • the execution of the machine code 9 by the evaluation device 7 causes the evaluation device 7 to evaluate images B captured by the camera 6 during operation according to a method which will be explained in more detail below in conjunction with FIG.
  • the captured image B shows - see in particular FIG 2 - seen in the transport direction of the tape 1 a portion of the tape 1 and in the bandwidth direction, the entire band 1.
  • the captured image B is the
  • Evaluation device 7 is supplied, which receives it according to FIG 3 in a step Sl.
  • the evaluation device 7 determines an image size g of the band 1 in the accepted image B.
  • the image size g is related to the bandwidth direction and corresponds to a geometric size g 'of the band 1, which is also related to the bandwidth direction can be determined in the captured image B, the position of a side edge 10 of the belt 1. It can also be the positions of both side edges 10 of the belt 1 are determined. From the positions of both side edges 10, as far as necessary, further sizes of the band 1 can be derived, for example the center layer 11 of the band 1 or its width b.
  • the image size g of the band 1 is determined by the evaluation device 7 in the coordinate system of the image B. Based on the image size g, the evaluation device 7 therefore determines in a step S3 by mapping the image size g in a Re ⁇ ferenzebene continue a preliminary geometric size g "of the belt 1.
  • the determination of step S3 is taking into account the optical Imaging Parameters of the Camera 6.
  • the optical imaging parameters of the camera 6 determine how individual points of the real three-dimensional space are imaged into the plane of the two-dimensional image B. Due to the mapping from the three-dimensional to the two-dimensional, each point of the image B corresponds to a line in the three-dimensional Space by determining the respective
  • Intersection of the lines with a plane in the three-dimensional space can thus be made an Irl mapping from a point of the image B in a point of the three-dimensional space.
  • step S3 Preferably not only an ideal imaging geometry of the camera 6, but also Abbil ⁇ -making errors of the camera 6 to be considered as part of step S3.
  • the field curvature and / or the distortion can be taken into account.
  • the implementation of step S3 (with or without consideration of the aberrations of the camera 6) is
  • the reference plane is related to a predetermined reference deflection of the belt 1 from the direct connection plane 5.
  • the reference deflection of the belt 1 can be chosen arbitrarily.
  • the reference deflection of the belt 1 may be a non-deflection from the direct connection plane 5 be.
  • the reference deflection of the belt 1 is determined differently.
  • the band 1 can be deflected by means of the loop lifter 4 up to a maximum deflection out of the direct connection plane 5.
  • the maximum deflection is essentially determined by the length 1 of the loop lifter arm 12, the diameter d of the loop lifter roller 13 and the distance a of the foot 14 of the loop lifter arm 12 from the connection plane 5. Furthermore, a distance of the foot point 14 from the maximum deflection Roll stand 3 a.
  • the maximum deflection is due to simple geometric relationships and therefore need not be detailed.
  • the reference deflection of the belt 1 is determined such that it is in the middle region between the
  • Non-deflection and the maximum deflection is.
  • the reference deflection can be between 35% and 65% of the maximum deflection.
  • Preferred values are between 40% and 60%, in particular between 45% and 55% of the maximum deflection.
  • the evaluation device 7 counteracts a deviation of the deflection of the belt 1 from the direct connection plane 5 of the reference deflection.
  • the evaluation device 7 determines a correction factor k.
  • the correction factor k is a function of the deviation of the deflection of the band 1 from the direct connection plane 5 from the reference deflection. In the event that (coincidentally) the deflection of the strip 1 from the direct connection plane 5 coincides with the reference deflection, the correction factor k therefore has the value 1.
  • the reference deflection can be determined, for example, by an angle which the band 1 forms with the direct connection plane 5.
  • the correction factor k is corresponding the representation in Figure 3 is a function of an angle ⁇ , the band 1 forms with the reference deflection.
  • the Schlingenheberarm 12 forms with the connection plane 5.
  • the deviation of the deflection of the belt 1 from the direct connection plane 5 of the reference deflection can therefore alternatively be a function of an angle ⁇ , which forms the Schlingenheberarm 12 with the angle ß.
  • a length L of the hydraulic cylinder unit 15 also corresponds to the reference deflection.
  • the deviation of the deflection of the band 1 from the direct connection plane 5 from the reference deflection may therefore alternatively also have a function a length difference 5L, by which the hydraulic cylinder unit 15, starting from the length L, ver ⁇ drive.
  • the correction factor k has the value 1 if the deflection of the band 1 from the direct connection plane 5 coincides with the reference deflection.
  • the function by which the correction factor k is determined can be determined as needed. According to the representation in FIG. 3, it is preferably a second-order polynomial. This applies regardless of whether-as shown in FIG. 3-the function is defined as a function of the angle ⁇ or-alternatively-is defined as a function of the angle ⁇ or the difference in length 5L.
  • the evaluation device 7 determines the geometric variable g 'from the provisional geometric variable g ".
  • the evaluation device 7 takes into account the correction factor k when determining the geometric variable g'.
  • the evaluation device 7 multiplies the preliminary geometric variable g" by the Correction factor k.
  • the product corresponds to the geometric size g '.
  • the function by means of which the correction factor k is determined can be parameterized.
  • it depends on two parameters kl and k2.
  • the parameters k1, k2 of the evaluation device 7 it depends on two parameters kl and k2.
  • the parameters k1, k2 of the evaluation device 7 it depends on two parameters kl and k2.
  • the parameters k1, k2 of the evaluation device 7 it depends on two parameters kl and k2.
  • the parameters k1, k2 of the evaluation device 7 it depends on two parameters kl and k2.
  • the parameters k1, k2 of the evaluation device 7 it depends on two parameters kl and k2.
  • the parameters k1, k2 of the evaluation device 7 it depends on two parameters kl and k2.
  • the parameters k1, k2 of the evaluation device 7 it depends on two parameters kl and k2.
  • the parameters k1, k2 of the evaluation device 7 it depends on two parameters kl and k2.
  • step S11 the evaluation device 7 first sets an index n to the value 0. Furthermore, the evaluation device 7 accepts an actual value g0 of the geometric variable g in step S12. The default can be done for example by an operator 16 or by means of a measuring device 17.
  • step S13 the evaluation device 7 receives from the camera 6 an image B captured by the camera 6.
  • step S14 the evaluation device 7 determines in the captured image B an image size g of the band 1.
  • step S15 the The evaluation device 7 counteracts a deviation of the deflection of the strip 1 from the direct connection plane 5 from the reference deflection in step S16
  • Steps S13 to S16 correspond 1: 1 with steps S1 to S4 of FIG. 3.
  • the evaluation device 7 stores-as a rule, internally-the provisional geometric variable g "determined and the associated deviation of the deflection of the belt 1 from the direct connection plane 5 from the reference deflection as a data pair Furthermore, the evaluation device 7 increases in one step S18 the index n by 1.
  • a step S19 the evaluation device 7 checks whether the index n has already reached a final value N.
  • the final value N can be determined as needed. At least the final value N corresponds to the number of parameters kl, k2 to be determined. But it can be bigger too.
  • the evaluation device 7 returns to step S13 or to step S20.
  • step S20 the evaluation device 7 determines the parameters kl, k2 of the function on the basis of the actual value gO of the geometric variable g ', the preliminary geometric variables g "and the respective associated deflection of the belt 1 (or the deviation from the reference deflection) , which are used to determine the correction factor k.
  • step S20 With the execution of step S20, the calibration mode is completed. From step S20, the evaluation device 7 changes to the normal mode. In the normal mode, the evaluation device 7, as already mentioned, carries out the steps S1 to S6. In the normal mode, the evaluation device 7 is used, however, for determining the respective correction factor k is the function such as in accordance with the at least one he ⁇ mediated parameters kl, k2 is configured.
  • the present invention thus relates to the following facts:
  • a strip 1 is rolled in two rolling stands 2, 3 in a respective nip.
  • the belt 1 is deflected by means of a arranged between the two rolling stands 2, 3 Schiingenhebers 4 from a defined by the two roll gaps direct connection plane 5.
  • an image B of the tape 1 is detected by means of a roll stands above the 2, 3 arranged camera. 6
  • the image B is received by an evaluation device 7.
  • a image size g of the band 1 corresponding to a coordinate system of the image B and corresponding to the geometric quantity g 'is determined.
  • a preliminary geometric variable g "of the belt 1 is first determined by mapping the image size g into a reference plane taking into account the optical imaging parameters of the camera 6.
  • the reference plane is related to a predetermined reference deflection of the belt 1 from the direct connection plane 5 geometric quantity g 'is determined from the provisional geometric quantity g "by taking into account a correction factor k which is a function of the deviation of the deflection of the strip 1 from the direct connection plane 5 from the reference deflection.
  • the present invention has many advantages.
  • the deflection of the strip 1 by the loop lifter 4 can be taken into account in a reliable and simple manner.

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Abstract

Ein Band (1) wird in zwei Walzgerüsten (2, 3) in einem jeweiligen Walzspalt gewalzt. Das Band (1) wird mittels eines zwischen den beiden Walzgerüsten (2, 3) angeordneten Schlingenhebers (4) aus einer durch die beiden Walzspalte definierten direkten Verbindungsebene (5) ausgelenkt. Zur Ermittlung einer auf eine Bandbreitenrichtung bezogene geometrischen Größe (g') des Bandes (1) wird mittels einer oberhalb der Walzgerüste (2, 3) angeordneten Kamera (6) ein Bild (B) des Bandes (1) erfasst. Das Bild (B) wird von einer Auswertungseinrichtung (7) entgegengenommen. In dem entgegengenommenen Bild (B) wird eine auf ein Koordinatensystem des Bildes (B) bezogene, mit der geometrischen Größe (g') korrespondierende Bild-Größe (g) des Bandes (1) ermittelt. Durch Abbilden der Bild-Größe (g) auf das Band (1) wird unter Berücksichtigung der optischen Abbildungsparameter der Kamera (6) die geometrische Größe (g') ermittelt. Hierzu wird zunächst durch Abbilden der Bild-Größe (g) in eine Referenzebene unter Berücksichtigung der optischen Abbildungsparameter der Kamera (6) eine vorläufige geometrische Größe (g") des Bandes (1) ermittelt. Die Referenzebene ist auf eine vorbestimmte Referenzauslenkung des Bandes (1) aus der direkten Verbindungsebene (5) bezogen. Die geometrische Größe (g') wird aus der vorläufigen geometrischen Größe (g") durch Berücksichtigung eines Korrekturfaktors (k) ermittelt, der eine Funktion der Abweichung der Auslenkung des Bandes (1) aus der direkten Verbindungsebene (5) von der Referenzauslenkung ist.

Description

Beschreibung / Description
Optische Erfassung einer Bandgröße mit Bewegungskorrektur Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Ermittlung einer auf eine Bandbreitenrichtung bezogenen geometrischen Größe eines in zwei Walzgerüsten in einem jeweiligen Walzspalt gewalzten Bandes, wobei das Band mittels eines zwischen den beiden Walzgerüsten angeordneten Schiingenhebers aus einer durch die beiden Walzspalte definierten direkten Verbindungsebene ausgelenkt wird,
- wobei ein mittels einer oberhalb der Walzgerüste angeordneten Kamera erfasstes Bild des Bandes entgegengenommen wird,
- wobei in dem entgegengenommenen Bild eine auf ein Koordi- natensystem des Bildes bezogene, mit der geometrischen Größe korrespondierende Bild-Größe des Bandes ermittelt wird,
- wobei durch Abbilden der Bild-Größe auf das Band unter Be¬ rücksichtigung der optischen Abbildungsparameter der Kamera die geometrische Größe ermittelt wird,
- wobei im Rahmen der Ermittlung der geometrischen Größe eine durch den Schiingenheber bewirkte Auslenkung des Bandes aus der direkten Verbindungsebene berücksichtigt wird.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Com- puterprogramm für eine Auswertungseinrichtung, wobei das
Computerprogramm Maschinencode umfasst, der von der Auswertungseinrichtung ausführbar ist und dessen Ausführung bewirkt, dass die Auswertungseinrichtung ein derartiges Verfahren ausführt .
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Auswertungseinrichtung für mittels einer Kamera erfasste Bilder, wobei die Kamera mit einem derartigen Computerprogramm programmiert ist, so dass sie im Betrieb ein derartiges Verfahren ausführt.
Ein derartiges Verfahren ist aus der WO 2012/171 627 AI bekannt. In Fertigstraßen wird oftmals ein Band gewalzt, insbesondere ein Metallband. Während des Walzens werden Bandcharakteristiken messtechnisch erfasst. Beispiele derartiger Bandcharakteris¬ tiken sind eine Bandmittenlage, eine Bandbreite und eine Bandform. Die Erfassung der Bandcharakteristiken erfolgt in der Regel mittels einer Kamera, die oberhalb des Metallbandes angeordnet ist und einen Teil des Zwischengerüstbereichs zwischen den beiden Walzgerüsten erfasst. Der Sichtbereich der Kamera umfasst mindestens die Breite des Bandes.
Bei Fertigstraßen sind weiterhin zwischen den Walzgerüsten oftmals Schiingenheber angeordnet, welche das gewalzte Band aus der Verbindungsebene zwischen den beiden Walzspalten auslenken. Diese Auslenkung ist in der Regel zeitlich variabel und führt daher zu einer zeitlich variablen Abbildungsgeometrie. Eine einfache statische Auswertung der mittels der Kamera erfassten Bilder ist daher mit einem dynamischen Fehler behaftet.
In der WO 2012/171 627 AI wird vorgeschlagen, bei der Ermittlung der geometrischen Größe insbesondere die Stellung des
Schiingenhebers und damit die Auslenkung des Bandes aus der Verbindungsebene zu berücksichtigen. Nähere Ausführungen zur Implementierung finden sich jedoch nicht. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer auf einfache, leicht zu implementierende und zuverlässige Weise die vom Schiingenheber bewirkte Auslenkung des Bandes aus der Verbindungsebene be¬ rücksichtigt werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 5.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, - dass zunächst durch Abbilden der Bild-Größe in eine Refe¬ renzebene unter Berücksichtigung der optischen Abbildungsparameter der Kamera eine vorläufige geometrische Größe des Bandes ermittelt wird,
- dass die Referenzebene auf eine vorbestimmte Referenzaus¬ lenkung des Bandes aus der direkten Verbindungsebene bezogen ist und
- dass die geometrische Größe aus der vorläufigen geometrischen Größe durch Berücksichtigung eines Korrekturfaktors ermittelt wird, der eine Funktion der Abweichung der Auslenkung des
Bandes aus der direkten Verbindungsebene von der Refe¬ renzauslenkung ist.
Es wird also zunächst von einer statischen Abbildungsgeometrie ausgegangen und die zugehörige geometrische Größe (= vorläufige geometrische Größe) ermittelt. Die (endgültige) geometrische Größe wird dann ausgehend von der vorläufigen geometrischen Größe in einem zweiten Schritt durch Berücksichtigung eines Korrekturfaktors ermittelt.
Die Eingangsgröße für die Ermittlung des Korrekturfaktors kann direkt und unmittelbar die Abweichung der Auslenkung des Bandes aus der direkten Verbindungsebene von der Referenzauslenkung sein. In diesem Fall wird zunächst in an sich bekannter Weise aus dem Schlingenheberwinkel die Auslenkung des Bandes aus der direkten Verbindungsebene und daran anschließend die Abweichung von der Referenzauslenkung ermittelt. Alternativ kann ein Referenzschlingenheberwinkel ermittelt werden, bei dem die Referenzauslenkung bewirkt wird. In diesem Fall ist die Ein- gangsgröße für die Ermittlung des Korrekturfaktors die Ab¬ weichung des Schlingenheberwinkels vom Referenzschlingenhe¬ berwinkel. Je nachdem, welche dieser beiden Vorgehensweisen ergriffen wird, ergeben sich zwar unterschiedliche funktionale Beziehungen. Das Prinzip bleibt jedoch unverändert.
Die Funktion kann in der Regel als Polynom niedriger Ordnung ausgebildet sein, insbesondere als Polynom zweiter Ordnung. Das Band ist mittels des Schiingenhebers bis zu einer maximalen Auslenkung aus der direkten Verbindungsebene auslenkbar. Die Referenzauslenkung liegt vorzugsweise im mittleren Bereich zwischen einer Nullauslenkung und der maximalen Auslenkung. Beispielsweise kann die Referenzauslenkung zwischen 35 % und 65 % der maximalen Auslenkung liegen. Bevorzugt ist ein Bereich zwischen 40 % und 60 %, insbesondere zwischen 45 % und 55 %.
Vorzugsweise werden im Rahmen der Ermittlung der vorläufigen geometrischen Größe Abbildungsfehler der Kamera berücksichtigt. Dadurch kann die Genauigkeit bei der Ermittlung der vorläufigen geometrischen Größe gesteigert werden. Als Abbildungsfehler kommen insbesondere eine Bildfeldwölbung und/oder eine Verzeichnung in Frage. Bildfeldwölbung und Verzeichnung sind für Fachleute auf dem Gebiet der Optik bekannte, eindeutig definierte Abbildungsfehler .
Es ist möglich, dass die Funktion, anhand derer der Korrekturfaktor bestimmt wird, fest vorgegeben ist. Alternativ ist es möglich, dass die Funktion parametrierbar ist. In diesem Fall können die Parameter unter Umständen von einem Operator (= Mensch) nach Bedarf eingestellt werden. Vorzugsweise erfolgt jedoch eine Autokalibrierung der Auswertungseinrichtung. In diesem Fall ist vorgesehen,
- dass zunächst in einem Kalibriermodus
-- für eine Anzahl an Auslenkungen des Bandes jeweils ein mittels der Kamera erfasstes Bild des Bandes entgegen¬ genommen wird, in dem jeweils entgegengenommenen Bild eine jeweilige Bild-Größe des Bandes ermittelt wird und unter Berücksichtigung der optischen Abbildungsparameter der
Kamera eine jeweilige vorläufige geometrische Größe des Bandes ermittelt wird,
-- weiterhin ein tatsächlicher Wert der geometrischen Größe vorgegeben wird und
-- anhand des tatsächlichen Wertes der geometrischen Größe, der vorläufigen geometrischen Größen und der jeweils zugehörigen Auslenkung des Bandes mindestens ein Parameter der zur Ermittlung des Korrekturfaktors verwendeten Funktion ermittelt wird und die Funktion entsprechend dem mindestens einen ermittelten Parameter parametriert wird, - dass sodann in einen Normalmodus übergegangen wird, in dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird, und
- dass im Normalmodus zur Ermittlung des jeweiligen Korrekturfaktors die entsprechend dem mindestens einen ermittelten Parameter parametrierte Funktion verwendet wird.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Ausführung des Maschinencodes, dass die Auswertungseinrichtung ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Auswertungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Auswertungseinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Computerprogramm programmiert, so dass sie im Betrieb ein erfin¬ dungsgemäßes Verfahren ausführt. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
FIG 1 einen Teilbereich einer Walzstraße zum Walzen eines
Bandes von der Seite,
FIG 2 den Teilbereich von FIG 1 von oben,
FIG 3 ein Ablaufdiagramm,
FIG 4 eine Abbildungsgeometrie und
FIG 5 ein weiteres Ablaufdiagramm.
In einer Walzstraße wird ein Band 1 gewalzt. Oftmals handelt es sich bei dem Band 1 um ein Metallband, beispielsweise ein
Stahlband oder ein Aluminiumband. Die Walzstraße weist in der Regel drei bis acht Walzgerüste auf, die von dem Band 1 se- quenziell nacheinander durchlaufen werden. In den FIG 1 und 2 sind b
zwei unmittelbar aufeinander folgende Walzgerüste 2, 3 dargestellt, wobei das Band 1 zunächst im Walzgerüst 2 und sodann im Walzgerüst 3 in einem jeweiligen Walzspalt des jeweiligen Walzgerüsts 2, 3 gewalzt wird. Zwischen den beiden Walzgerüsten 2, 3 ist ein Schiingenheber 4 angeordnet, mittels dessen das Band 1 aus einer direkten Verbindungsebene 5 ausgelenkt wird. Die Verbindungsebene 5 (in der Fachsprache in der Regel als pass line bezeichnet) ist durch die beiden Walzspalte der beiden Walz¬ gerüste 2, 3 definiert.
Oberhalb der beiden Walzgerüste 2, 3 ist eine Kamera 6 angeordnet. Mittels der Kamera 6 wird jeweils ein Bild B des Bandes 1 erfasst. Das jeweils erfasste Bild B wird einer Auswertungseinrichtung 7 zugeführt .
Die Auswertungseinrichtung 7 ist in der Regel als softwareprogrammierbare Einrichtung ausgebildet. Ihre Wirkungsweise wird durch ein Computerprogramm 8 bestimmt, mit dem die Auswertungseinrichtung 7 programmiert ist. Das Computerprogramm 8 umfasst Maschinencode 9, der von der Auswertungseinrichtung 7 ausführbar ist. Die Ausführung des Maschinencodes 9 durch die Auswertungseinrichtung 7 bewirkt, dass die Auswertungseinrichtung 7 im Betrieb von der Kamera 6 erfasste Bilder B gemäß einem Verfahren auswertet, das nachstehend in Verbindung mit FIG 3 näher erläutert wird.
Zunächst erfasst die Kamera 6 ein Bild B. Das erfasste Bild B zeigt - siehe insbesondere FIG 2 - in Transportrichtung des Bandes 1 gesehen einen Abschnitt des Bandes 1 und in Bandbreitenrichtung gesehen das gesamte Band 1. Das erfasste Bild B wird der
Auswertungseinrichtung 7 zugeführt, welche es gemäß FIG 3 in einem Schritt Sl entgegennimmt.
In einem Schritt S2 ermittelt die Auswertungseinrichtung 7 in dem entgegengenommenen Bild B eine Bild-Größe g des Bandes 1. Die Bild-Größe g ist auf die Bandbreitenrichtung bezogen und korrespondiert mit einer ebenfalls auf die Bandbreitenrichtung bezogenen geometrischen Größe g' des Bandes 1. Beispielsweise kann in dem erfassten Bild B die Lage einer Seitenkante 10 des Bandes 1 ermittelt werden. Es können auch die Lagen beider Seitenkanten 10 des Bandes 1 ermittelt werden. Aus den Lagen beider Seitenkanten 10 können, soweit erforderlich, weitere Größen des Bandes 1 abgeleitet werden, beispielsweise die Mittellage 11 des Bandes 1 oder dessen Breite b.
Die Bild-Größe g des Bandes 1 wird von der Auswertungseinrichtung 7 im Koordinatensystem des Bildes B ermittelt. Anhand der Bild-Größe g ermittelt die Auswertungseinrichtung 7 daher in einem Schritt S3 durch Abbilden der Bild-Größe g in eine Re¬ ferenzebene weiterhin eine vorläufige geometrische Größe g" des Bandes 1. Die Ermittlung des Schrittes S3 erfolgt unter Be¬ rücksichtigung der optischen Abbildungsparameter der Kamera 6. Die optischen Abbildungsparameter der Kamera 6 legen fest, wie einzelne Punkte des realen dreidimensionalen Raumes in die Ebene des zweidimensionalen Bildes B abgebildet werden. Aufgrund der Abbildung vom Dreidimensionalen ins Zweidimensionale korrespondiert weiterhin jeder Punkt des Bildes B mit einer Linie im dreidimensionalen Raum. Durch Ermitteln des jeweiligen
Schnittpunktes der Linien mit einer Ebene im dreidimensionalen Raum (Referenzebene) kann somit eine Irl-Abbildung von einem Punkt des Bildes B in einen Punkt des dreidimensionalen Raumes vorgenommen werden.
Vorzugsweise werden im Rahmen des Schrittes S3 nicht nur eine ideale Abbildungsgeometrie der Kamera 6, sondern auch Abbil¬ dungsfehler der Kamera 6 berücksichtigt. Insbesondere können die Bildfeldwölbung und/oder die Verzeichnung berücksichtigt werden. Die Implementierung des Schrittes S3 (mit oder ohne Berücksichtigung der Abbildungsfehler der Kamera 6) ist
Fachleuten allgemein bekannt und geläufig.
Die Referenzebene ist auf eine vorbestimmte Referenzauslenkung des Bandes 1 aus der direkten Verbindungsebene 5 bezogen.
Prinzipiell kann die Referenzauslenkung des Bandes 1 beliebig gewählt sein. Beispielsweise kann die Referenzauslenkung des Bandes 1 eine Nicht-Auslenkung aus der direkten Verbindungsebene 5 sein. Vorzugsweise ist die Referenzauslenkung des Bandes 1 jedoch andersartig bestimmt.
Wie insbesondere aus FIG 4 erkennbar ist, ist das Band 1 mittels des Schiingenhebers 4 bis zu einer maximalen Auslenkung aus der direkten Verbindungsebene 5 auslenkbar. Die maximale Auslenkung ist im Wesentlichen bestimmt durch die Länge 1 des Schlin- genheberarms 12, den Durchmesser d der Schlingenheberrolle 13 und den Abstand a des Fußpunkts 14 des Schlingenheberarms 12 von der Verbindungsebene 5. Weiterhin geht in die maximale Auslenkung ein Abstand des Fußpunkts 14 vom Walzgerüst 3 ein. Die maximale Auslenkung ergibt sich durch einfache geometrische Beziehungen und muss daher nicht im einzelnen dargelegt werden. Vorzugsweise ist die Referenzauslenkung des Bandes 1 derart bestimmt, dass sie im mittleren Bereich zwischen der
Nicht-Auslenkung und der maximalen Auslenkung liegt. Diese Auslenkung entspricht der in FIG 4 strichpunktiert einge¬ zeichneten Linie (= Referenzebene) . Insbesondere kann die Referenzauslenkung zwischen 35 % und 65 % der maximalen Auslenkung liegen. Bevorzugte Werte sind zwischen 40 % und 60 %, insbesondere zwischen 45 % und 55 % der maximalen Auslenkung.
In einem Schritt S4 nimmt die Auswertungseinrichtung 7 eine Abweichung der Auslenkung des Bandes 1 aus der direkten Verbindungsebene 5 von der Referenzauslenkung entgegen. In einem Schritt S5 ermittelt die Auswertungseinrichtung 7 einen Korrekturfaktor k. Der Korrekturfaktor k ist eine Funktion der Abweichung der Auslenkung des Bandes 1 aus der direkten Ver- bindungsebene 5 von der Referenzauslenkung. In dem Fall, dass (rein zufällig) die Auslenkung des Bandes 1 aus der direkten Verbindungsebene 5 mit der Referenzauslenkung übereinstimmt, weist der Korrekturfaktor k also den Wert 1 auf. Die Referenzauslenkung kann beispielsweise durch einen Winkel bestimmt sein, den das Band 1 mit der direkten Verbindungsebene 5 bildet. In diesem Fall ist der Korrekturfaktor k entsprechend der Darstellung in FIG 3 eine Funktion eines Winkels δ , den das Band 1 mit der Referenzauslenkung bildet.
Mit der Referenzauslenkung korrespondiert auch ein Winkel ß, den der Schlingenheberarm 12 mit der Verbindungsebene 5 bildet. Die Abweichung der Auslenkung des Bandes 1 aus der direkten Verbindungsebene 5 von der Referenzauslenkung kann daher alternativ auch eine Funktion eines Winkels δβ sein, den der Schlingenheberarm 12 mit dem Winkel ß bildet. Wenn der Schlingenheberarm 12, wie allgemein üblich, mittels einer Hydraulikzylindereinheit 15 verstellt wird, korrespondiert mit der Referenzauslenkung weiterhin auch eine Länge L der Hydraulikzylindereinheit 15. Die Abweichung der Auslenkung des Bandes 1 aus der direkten Verbindungsebene 5 von der Referenzauslenkung kann daher alternativ auch eine Funktion eines Längenunterschieds 5L sein, um den die Hydraulikzylindereinheit 15, ausgehend von der Länge L, ver¬ fahren wird. Unabhängig von der konkreten Wahl der Funktionalität weist der Korrekturfaktor k jedoch den Wert 1 auf, wenn die Auslenkung des Bandes 1 aus der direkten Verbindungsebene 5 mit der Referenzauslenkung übereinstimmt.
Die Funktion, anhand derer der Korrekturfaktor k ermittelt wird, kann nach Bedarf bestimmt sein. Vorzugsweise handelt es sich entsprechend der Darstellung in FIG 3 um ein Polynom zweiter Ordnung. Dies gilt unabhängig davon, ob - wie in FIG 3 dargestellt - die Funktion als Funktion des Winkels δ definiert ist oder - alternativ - als Funktion des Winkels δβ oder des Längenunterschieds 5L definiert ist. In einem Schritt S6 ermittelt die Auswertungseinrichtung 7 aus der vorläufigen geometrischen Größe g" die geometrische Größe g' . Die Auswertungseinrichtung 7 berücksichtigt bei der Ermittlung der geometrischen Größe g' den Korrekturfaktor k. Insbesondere multipliziert die Auswertungseinrichtung 7 die vorläufige geometrische Größe g" mit dem Korrekturfaktor k. Das Produkt entspricht der geometrischen Größe g'. Im Ergebnis werden somit durch die Vorgehensweise von FIG 3 im Rahmen der Ermittlung der geometrischen Größe g' nicht nur die optischen Abbildungsparameter der Kamera 6 berücksichtigt, sondern es wird zusätzlich auch die durch den Schiingenheber 4 bewirkte Auslenkung des Bandes 1 aus der direkten Verbindungsebene 5 berücksichtigt. Durch die sequenzielle Ermittlung zunächst der vorläufigen geometrischen Größe g" und erst danach der geometrischen Größe g' durch einfache Multiplikation mit dem Korrekturfaktor k ergibt sich jedoch gegenüber einer direkten Anpassung der Abbildungsgeometrie ein deutlich verringerter Rechenaufwand bei gleichzeitig hoher Genauigkeit.
Wie aus der Darstellung in FIG 3 ersichtlich ist, ist die Funktion, anhand derer der Korrekturfaktor k bestimmt wird, parametrierbar . Insbesondere ist sie in dem konkreten Fall der Verwendung eines Polynoms zweiter Ordnung von zwei Parametern kl und k2 abhängig. Es ist möglich, dass die Parameter kl, k2 der Auswertungseinrichtung 7 direkt vorgegeben werden, insbesondere im Rahmen der Inbetriebnahme. Alternativ ist es entsprechend der Darstellung in FIG 5 möglich, dass die Auswertungseinrichtung 7 zum einen in einem Kalibriermodus betreibbar ist, zum anderen in einem Normalmodus. Im Normalmodus führt die Auswertungsein¬ richtung 7 die bereits obenstehend in Verbindung mit FIG 3 erläuterten Schrittes Sl bis S6 aus. Im Kalibriermodus führt die Auswertungseinrichtung 7 zusätzliche Schritte Sil bis S20 aus, die nachstehend näher erläutert werden.
Im Schritt Sil setzt die Auswertungseinrichtung 7 zunächst einen Index n auf den Wert 0. Weiterhin nimmt die Auswertungsein- richtung 7 im Schritt S12 einen tatsächlichen Wert gO der geometrischen Größe g entgegen. Die Vorgabe kann beispielsweise von einem Operator 16 oder mittels einer Messeinrichtung 17 erfolgen . Im Schritt S13 nimmt die Auswertungseinrichtung 7 von der Kamera 6 ein von der Kamera 6 erfasstes Bild B entgegen. Im Schritt S14 ermittelt die Auswertungseinrichtung 7 in dem erfassten Bild B eine Bild-Größe g des Bandes 1. Im Schritt S15 ermittelt die Auswertungseinrichtung 7 auf eine ein Koordinatensystem des Bildes B bezogene, vorläufige geometrische Größe g" des Bandes 1. Im Schritt S16 nimmt die Auswertungseinrichtung 7 eine Abweichung der Auslenkung des Bandes 1 aus der direkten Ver- bindungsebene 5 von der Referenzauslenkung entgegen. Die
Schritte S13 bis S16 korrespondieren 1:1 mit den Schritten Sl bis S4 von FIG 3.
In einem Schritt S17 speichert die Auswertungseinrichtung 7 - in aller Regel intern - die ermittelte vorläufige geometrische Größe g" und die zugehörige Abweichung der Auslenkung des Bandes 1 aus der direkten Verbindungsebene 5 von der Referenzauslenkung als Datenpaar ab. Weiterhin erhöht die Auswertungseinrichtung 7 in einem Schritt S18 den Index n um 1.
In einem Schritt S19 prüft die Auswertungseinrichtung 7, ob der Index n bereits einen Endwert N erreicht hat. Der Endwert N kann nach Bedarf bestimmt sein. Minimal korrespondiert der Endwert N mit der Anzahl an zu bestimmenden Parametern kl, k2. Er kann jedoch auch größer sein. Je nach Ergebnis der Prüfung geht die Auswertungseinrichtung 7 zum Schritt S13 zurück oder zum Schritt S20 über. Im Schritt S20 ermittelt die Auswertungseinrichtung 7 anhand des tatsächlichen Wertes gO der geometrischen Größe g', der vorläufigen geometrischen Größen g" und der jeweils zu- gehörigen Auslenkung des Bandes 1 (bzw. der Abweichung von der Referenzauslenkung) die Parameter kl, k2 der Funktion, die zur Ermittlung des Korrekturfaktors k verwendet werden.
Mit der Ausführung des Schrittes S20 ist der Kalibriermodus abgeschlossen. Vom Schritt S20 aus geht die Auswertungseinrichtung 7 in den Normalmodus über. Im Normalmodus führt die Auswertungseinrichtung 7, wie bereits erwähnt, die Schritte Sl bis S6 aus. Im Normalmodus verwendet die Auswertungseinrichtung 7 jedoch zur Ermittlung des jeweiligen Korrekturfaktors k die Funktion, so wie sie entsprechend dem mindestens einen er¬ mittelten Parameter kl, k2 parametriert ist. Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung somit folgenden Sachverhalt:
Ein Band 1 wird in zwei Walzgerüsten 2, 3 in einem jeweiligen Walzspalt gewalzt. Das Band 1 wird mittels eines zwischen den beiden Walzgerüsten 2, 3 angeordneten Schiingenhebers 4 aus einer durch die beiden Walzspalte definierten direkten Verbindungsebene 5 ausgelenkt. Zur Ermittlung einer auf eine Band¬ breitenrichtung bezogene geometrischen Größe g' des Bandes 1 wird mittels einer oberhalb der Walzgerüste 2, 3 angeordneten Kamera 6 ein Bild B des Bandes 1 erfasst. Das Bild B wird von einer Auswertungseinrichtung 7 entgegengenommen. In dem entgegengenommenen Bild B wird eine auf ein Koordinatensystem des Bildes B bezogene, mit der geometrischen Größe g' korrespondierende Bild-Größe g des Bandes 1 ermittelt. Durch Abbilden der
Bild-Größe g auf das Band 1 wird unter Berücksichtigung der optischen Abbildungsparameter der Kamera 6 die geometrische Größe g' ermittelt. Hierzu wird zunächst durch Abbilden der Bild-Größe g in eine Referenzebene unter Berücksichtigung der optischen Abbildungsparameter der Kamera 6 eine vorläufige geometrische Größe g" des Bandes 1 ermittelt. Die Referenzebene ist auf eine vorbestimmte Referenzauslenkung des Bandes 1 aus der direkten Verbindungsebene 5 bezogen. Die geometrische Größe g' wird aus der vorläufigen geometrischen Größe g" durch Be- rücksichtigung eines Korrekturfaktors k ermittelt, der eine Funktion der Abweichung der Auslenkung des Bandes 1 aus der direkten Verbindungsebene 5 von der Referenzauslenkung ist.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere kann auf zuverlässige und einfache Weise die Auslenkung des Bandes 1 durch den Schiingenheber 4 berücksichtigt werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Bezugs zeichenliste
1 Band
2, 3 Walzgerüste
4 Schiingenheber
5 Verbindungsebene
6 Kamera
7 Auswertungseinrichtung
8 Computerprogramm
9 Maschinencode
10 Seitenkanten
11 Mittellage
12 Schlingenheberarm
13 Schlingenheberrolle
14 Fußpunkt
15 Hydraulikzylindereinheit
16 Operator
17 Messeinrichtung
Abstand
Bilder
Breite
Durchmesser
Bild-Größe
geometrische Größe
vorläufige geometrische Größe
Wert der geometrischen Größe
Korrekturfaktor
Parameter
Längen
Index
Endwert
Schritte
Oi , Winkel
δ , Winkel
5L Längenunterschied

Claims

Patentansprüche / Patent Claims
1. Verfahren zur Ermittlung einer auf eine Bandbreitenrichtung bezogenen geometrischen Größe (g') eines in zwei Walzgerüsten (2, 3) in einem jeweiligen Walzspalt gewalzten Bandes (1) , wobei das Band (1) mittels eines zwischen den beiden Walzgerüsten (2, 3) angeordneten Schiingenhebers (4) aus einer durch die beiden Walzspalte definierten direkten Verbindungsebene (5) ausgelenkt wird,
- wobei ein mittels einer oberhalb der Walzgerüste (2, 3) angeordneten Kamera (6) erfasstes Bild (B) des Bandes (1) entgegengenommen wird,
- wobei in dem entgegengenommenen Bild (B) eine auf ein Koordinatensystem des Bildes (B) bezogene, mit der geometrischen Größe (g') korrespondierende Bild-Größe (g) des Bandes (1) ermittelt wird,
- wobei durch Abbilden der Bild-Größe (g) auf das Band (1) unter Berücksichtigung der optischen Abbildungsparameter der Kamera (6) die geometrische Größe (g') ermittelt wird,
- wobei im Rahmen der Ermittlung der geometrischen Größe (g') eine durch den Schiingenheber (4) bewirkte Auslenkung des Bandes (1) aus der direkten Verbindungsebene (5) berück¬ sichtigt wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- dass zunächst durch Abbilden der Bild-Größe (g) in eine
Referenzebene unter Berücksichtigung der optischen Abbildungsparameter der Kamera (6) eine vorläufige geometrische Größe (g") des Bandes (1) ermittelt wird,
- dass die Referenzebene auf eine vorbestimmte Referenzaus- lenkung des Bandes (1) aus der direkten Verbindungsebene (5) bezogen ist und
- dass die geometrische Größe (g') aus der vorläufigen geo¬ metrischen Größe (g") durch Berücksichtigung eines Korrekturfaktors (k) ermittelt wird, der eine Funktion der Abweichung der Auslenkung des Bandes (1) aus der direkten Verbindungsebene
(5) von der Referenzauslenkung ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Funktion ein Polynom zweiter Ordnung ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Band (1) mittels des Schiingenhebers (4) bis zu einer maximalen Auslenkung aus der direkten Verbindungsebene (5) auslenkbar ist und dass die Referenzauslenkung zwischen 35 % und 65 % der maximalen Auslenkung liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass im Rahmen der Ermittlung der vorläufigen geometrischen Größe (g") Abbildungsfehler der Kamera (6) berücksichtigt werden.
5. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- dass zunächst in einem Kalibriermodus
-- für eine Anzahl an Auslenkungen des Bandes (1) jeweils ein mittels der Kamera (6) erfasstes Bild (B) des Bandes (1) entgegengenommen wird, in dem jeweils entgegengenommenen Bild (B) eine jeweilige Bild-Größe (g) des Bandes (1) ermittelt wird und unter Berücksichtigung der optischen Abbildungsparameter der Kamera (6) eine jeweilige vorläufige geometrische Größe (g") des Bandes (1) ermittelt wird,
-- weiterhin ein tatsächlicher Wert (gO) der geometrischen Größe (g') vorgegeben wird und
-- anhand des tatsächlichen Wertes (gO) der geometrischen
Größe (g'), der vorläufigen geometrischen Größen (g") und der jeweils zugehörigen Auslenkung des Bandes (1) mindestens ein Parameter (kl, k2) der zur Ermittlung des Korrekturfaktors (k) verwendeten Funktion ermittelt wird und die Funktion entsprechend dem mindestens einen er¬ mittelten Parameter (kl, k2) parametriert wird,
- dass sodann in einen Normalmodus übergegangen wird, in dem das Verfahren nach einem der obigen Ansprüche ausgeführt wird, und - dass im Normalmodus zur Ermittlung des jeweiligen Korrekturfaktors (k) die entsprechend dem mindestens einen er¬ mittelten Parameter (kl, k2) parametrierte Funktion verwendet wird .
6. Computerprogramm für eine Auswertungseinrichtung (7), wobei das Computerprogramm Maschinencode (9) umfasst, der von der Auswertungseinrichtung (7) ausführbar ist und dessen Ausführung bewirkt, dass die Auswertungseinrichtung (7) ein Verfahren nach einem der obigen Ansprüche ausführt.
7. Auswertungseinrichtung für mittels einer Kamera (6) erfasste Bilder (B) , wobei die Auswertungseinrichtung mit einem Computerprogramm (8) nach Anspruch 6 programmiert ist, so dass sie im Betrieb ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausführt .
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