WO2022176119A1 - 異常判断装置、制御装置、および圧延設備、並びに異常判断方法、および制御方法 - Google Patents

異常判断装置、制御装置、および圧延設備、並びに異常判断方法、および制御方法 Download PDF

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abnormality
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智俊 望月
明寛 小村
信弥 金森
ピーター シャーク
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Ｐｒｉｍｅｔａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｊａｐａｎ 株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/04—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness specially adapted for measuring length or width of objects while moving

Definitions

  • the present invention relates to an abnormality determination device and an abnormality determination method for detecting an abnormality in the width of a metal strip that is a material to be rolled.
  • Patent Document 1 discloses a device for finishing a hot rolling line in addition to the hot rolling line.
  • a camera is installed to continuously image the material to be rolled passing between the rolling stands, and the tail end image of the material to be rolled is detected from the continuous images of the material to be rolled taken by the camera.
  • the edge image seen obliquely to the rolling direction is converted to the edge image seen from the direction perpendicular to the rolling direction. It is described that the shape of the trailing end crop of the material to be rolled is recognized by converting it into an image that is similar to that of the material to be rolled.
  • the meandering amount of the strip obtained by imaging with a camera installed in the hot rolling line, and the load detected by the load detector (load cell) installed in the rolling mill.
  • Leveling control is performed using the left-right difference.
  • Patent Document 1 in order to perform appropriate rolling control, an edge portion is extracted from the surface image of the material to be rolled taken by an imaging means, and luminance information analysis, binarization processing, position It is disclosed that an operator can easily recognize the shape of a tail end crop by accurately detecting a tail end image by correction or the like and displaying it on a monitor.
  • the present invention provides an abnormality determination device, a control device for a rolling mill, a rolling facility, an abnormality determination method, and a control method that can uniformly determine an abnormality in the width of a metal strip of any width. I will provide a.
  • the present invention includes a plurality of means for solving the above-described problems.
  • a camera that captures an image including the strip
  • an image processing unit that determines an abnormality in the width of the strip based on the image captured by the camera, wherein the image processing unit is configured to capture the image of the metal strip with the camera.
  • the strip width of the stationary part of rolling is W 0
  • the strip width of the metal strip of the part successively imaged by the camera is W
  • the rate of change in the strip width (W 0 -W)/ W0 is equal to or greater than a threshold, it is determined that there is an abnormal portion in which the strip width narrows.
  • FIG. 4 is an image diagram of a control stop operation at the time of abnormality in the control device of the embodiment; The figure which shows an example of the control action by the control apparatus of an Example.
  • FIG. 1 An embodiment of an abnormality determination device, a control device, a rolling facility, an abnormality determination method, and a control method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • FIG. 1 An embodiment of an abnormality determination device, a control device, a rolling facility, an abnormality determination method, and a control method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • FIG. 1 In the drawings used in this specification, the same or corresponding components are denoted by the same or similar reference numerals, and repeated descriptions of these components may be omitted.
  • the metal strip that is the material to be rolled in the present invention is generally a strip of a metal material that can be rolled, and its type is not particularly limited. be able to.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an abnormality determination device and a rolling facility equipped with the same according to the first embodiment.
  • a rolling facility 100 shown in FIG. 1 is a facility for rolling a material 1 to be rolled, and includes an F1 stand 10, an F2 stand 20, an F3 stand 30, an F4 stand 40, an F5 stand 50, an F6 stand 60, and an F7 stand 70. , cameras 81 and 82, a control unit 90, a display device 95, and the like.
  • the camera 81 and the image processing unit 91 of the control unit 90 constitute an abnormality determination device that determines an abnormality in the width of the material 1 to be rolled by the rolling mill.
  • the camera 81 and an abnormality determination device constituted by the image processing section 91 of the control section 90, the command section 92 of the control section 90, and the tracking calculation section 93 of the control section 90 constitute a control device.
  • the rolling facility 100 is not limited to the configuration in which seven rolling stands are provided as shown in FIG. 1, and may have at least two stands.
  • Each of the F1 stand 10, the F2 stand 20, the F3 stand 30, the F4 stand 40, the F5 stand 50, the F6 stand 60, and the F7 stand 70 has an upper work roll and a lower work roll, and the upper work roll and the lower work roll, respectively.
  • the camera 81 is provided at a position capable of capturing an image including the material 1 to be rolled on the entry side of the F1 stand 10. For example, the camera 81 are captured at intervals of 0.1 seconds. Data of an image including the material to be rolled 1 captured by the camera 81 is transmitted to the control section 90 via the communication line 85 .
  • the camera 82 is provided at a position where it is possible to capture an image including the material to be rolled 1 between the exit side of the F4 stand 40 and the entrance side of the F5 stand 50.
  • An image including the material 1 to be rolled is taken from directly above the material 1 to be rolled or from obliquely above at an interval of 0.1 seconds.
  • Data of an image captured by the camera 82 is also transmitted to the control section 90 via the communication line 85 .
  • the camera 81 performs an imaging step of capturing an image including the material 1 to be rolled.
  • the cameras are provided at two locations, one on the entrance side of the F1 stand 10 and the other between the F4 stand 40 and the F5 stand 50, it is sufficient that the cameras are provided at least one location. It can be one, or two or more, and may be provided on the entry side of all the stands.
  • the control unit 90 is a device that controls the operation of each device in the rolling mill 100, and has an image processing unit 91, a command unit 92, and a tracking calculation unit 93.
  • the image processing unit 91 is a part that determines an abnormality in the board width based on the image captured by the camera 81 .
  • Fig. 3 shows changes in strip width, leveling amount, and gap at the camera position and the rolling mill position with respect to time.
  • the width of the plate may change rapidly as shown in FIG. 3(B).
  • W 0 is the strip width of the stationary portion of the rolled material 1 imaged by the camera 81
  • W is the strip width at an arbitrary position of the rolled material 1 of the portion sequentially imaged by the camera 81.
  • the image processing unit 91 determines that there is an abnormal portion in which the strip width narrows when the rate of change in strip width (W 0 ⁇ W)/W 0 is greater than or equal to the threshold value W th .
  • the image processing unit 91 executes an image processing process for judging an abnormality in the board width based on the image captured in the image capturing process.
  • the method of obtaining the width W of the material 1 to be rolled is not particularly limited. drive side and working side), determine the number of pixels between the two ends, and regard the determined number of pixels as the strip width W.
  • the method of obtaining the strip width W0 of the stationary portion of the rolling material captured by the camera 81 of the material to be rolled 1 is not particularly limited, either.
  • the distance between the side end and the drive side end can be set to the value of the stable portion in the rolling direction of the material 1 to be rolled within a range that satisfies a predetermined standard. Further, it is possible to set the value of the part where the gap between the working side end and the driving side end of the material to be rolled 1 is stable within a range satisfying a predetermined standard in the rolling direction for a certain time.
  • the camera 81 The distance between the working-side end and the driving-side end of the material to be rolled 1 obtained from the image captured in 1 can be used as the strip width W0 of the steady rolling portion.
  • the strip width W0 of the obtained rolling stationary portion is stored as a reference value.
  • the threshold value W th used as a criterion for determination can be, for example, a rate of change of 3% in the strip width W 0 of the stationary portion of rolling, but is not particularly limited, and can be a larger value or a smaller value. It can be appropriately determined according to the type of the material 1 to be rolled, the pass schedule, and the like.
  • this image processing unit 91 it is possible to determine that there is an abnormal portion of the strip width when it is determined that the rate of change in the strip width was equal to or greater than the threshold only once at a certain time A. is greater than or equal to the threshold, in the image taken by the camera 81 after a certain time A, preferably at time B immediately after, when the rate of change in strip width at time B is less than the threshold , it can be determined that the plate width is normal. That is, it is possible to perform a process of judging that an abnormal portion exists only after it is judged that an abnormal portion exists at least two times in succession. In this case, at time B, it is determined that an abnormal portion exists.
  • the command unit 92 performs leveling control of the rolling mill provided downstream of the abnormal portion in the conveying direction of the material to be rolled 1 at the determined time. is stopped after the judgment time.
  • tracking is started starting from the time of the determination, and from the abnormal portion to the downstream side in the conveying direction of the material to be rolled 1.
  • a command step is executed to stop the leveling control of the provided rolling mill at the timing when the abnormal part reaches the rolling mill.
  • the instruction unit 92 As shown in (D), at the timing when the abnormal portion reaches the F1 stand 10, a control signal is sent to the screw down cylinder 11 to stop the leveling control of the rolling mill of the F1 stand 10 (control mill (1)). Output.
  • the command unit 92 can also operate any multiple post-stage rolling mills (controlled rolling mills (2): F2 stand 20, F3 stand 30, F4 stand 40, F5 At least one or more of the stand 50, F6 stand 60, and F7 stand 70), similarly to the F1 stand 10, the screw-down cylinders 21, 31, and 41 are installed to stop the leveling control at the timing when the abnormal portion reaches each stand. , 51, 61, and 71.
  • command unit 92 can open the gap of the rolls of the rolling mill whose leveling control has been stopped according to predetermined conditions at the same time when the leveling control is stopped.
  • both the stop of leveling control and the opening of the roll gap are used, but it is also possible to stop only the leveling control.
  • leveling of the rolling mill provided downstream in the conveying direction of the material to be rolled 1 is stopped, and the roll gap is not opened. It is also possible to only open the roll gap.
  • the gap between the rolls of the rolling mill provided on the downstream side in the conveying direction of the material to be rolled 1 is opened according to predetermined conditions. , to continue leveling control of all rolling mills.
  • the timing at which the roll gap is opened may be the timing at which it is determined that there is an abnormal portion. Timing is desirable.
  • the timing at which the abnormal portion reaches the F1 stand 10 is determined from the time when it is determined that the abnormal portion exists.
  • the "predetermined condition" that determines the amount of gap opening when the position where the strip width is narrowed reaches each stand can be determined according to the type of the material to be rolled 1 and the pass schedule. It is desirable to decide in advance for each
  • the roll gap of each stand is set to be smaller than the roll gap when the leveling control in the rolling mill provided one upstream side in the conveying direction is stopped, and the upper and lower work rolls are placed on the material 1 to be rolled. It can be a contact range.
  • the image processing unit 91 determines that the strip width change rate (W 0 ⁇ W)/W 0 is less than the threshold value W th in the “during stable rolling” as shown in FIG. No particular signal is output, or a signal to the effect that it is a normal part is output to the command section 92 . In this case, the command unit 92 continues leveling control and roll gap control.
  • the tracking calculation unit 93 calculates the amount of movement of the abnormal portion in the conveying direction based on the image captured by the camera 81, and determines the timing at which the abnormal portion reaches the subsequent rolling mill (each stand). .
  • the tracking calculation unit 93 executes a tracking calculation process for calculating the amount of movement of the abnormal portion in the conveying direction.
  • this tracking calculation unit 93 based on the image captured by the camera 82, the positions of the following rolling mills (F5 stand 50, F6 stand 60, F7 stand 70) determined to be abnormal in strip width are located in each stand. You can modify the timing of your arrival.
  • strip width abnormality is determined based only on the image captured by the camera 81, but based on the image captured by the camera 82, the subsequent rolling mills (F5 stand 50, F6 stand 60 , F7 stand 70).
  • the display device 95 is a display device such as a display and an audio device such as an alarm device. For example, when the control unit 90 determines that the strip width is abnormal, the operator is notified of the occurrence of the strip width abnormality and the countermeasure work. It is a device for
  • the operator checks the display screen of the display device 95, each stand itself, and between the stands to see if there is an abnormality in the strip width. For example, when the strip width abnormality is displayed on the display device 95 and the operation to be performed is displayed, the operator can perform control for the strip width abnormality by manually performing the operation according to the instruction.
  • FIG. 3 An abnormality determination method for determining an abnormality in the width of the material to be rolled 1 in this embodiment and a flow of control using the method will be described below with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 3 An abnormality determination method for determining an abnormality in the width of the material to be rolled 1 in this embodiment and a flow of control using the method will be described below with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the control unit 90 constantly executes the flow shown in FIG. 4 during operation.
  • control unit 90 sets a threshold value (W th ) for the change rate of strip width on the entry side of the control rolling mill (1) (detection stand) (step S41).
  • the image processing unit 91 executes a determination process of abnormality of the strip width based on the image captured by the camera 81, and the strip width of the rolling steady portion of the material to be rolled 1 is W 0 , and the camera 81 successively captures the image. It is determined whether or not the rate of change in width (W 0 ⁇ W)/W 0 is equal to or greater than a threshold value W th (step S42).
  • step S43 normal rolling control
  • step S42 when the shape of the material 1 to be rolled changes and the rate of change in width becomes equal to or greater than the threshold value Wth (Yes in step S42), the image processing unit 91 determines that there is an abnormal portion where the strip width narrows, and the tracking calculation unit 93 starts tracking the abnormal portion (step S44).
  • step S45 the leveling control is promptly stopped (step S45), and the roll gap is opened to the open stop position according to predetermined conditions (step S46). , to complete the process.
  • the abnormality determination device of the present embodiment described above is a device for determining an abnormality in the width of the material to be rolled 1 rolled by the rolling mill. and an image processing unit 91 that determines an abnormality in the strip width based on the image captured by the image processing unit 91. is W 0 , and W is the width of the rolled material 1 in the portion sequentially imaged by the camera 81, when the rate of change in the width (W 0 ⁇ W)/W 0 is equal to or greater than the threshold, It is determined that there is an abnormal portion where the strip width narrows.
  • the strip width change can be detected with the index of the same ratio. It is possible to uniformly judge the abnormalities in the width of metal strips of all widths. Therefore, even if the strip width suddenly decreases at the trailing end portion or the like, for example, it is possible to accurately and reliably determine an abnormality in the strip width for metal strips of all widths.
  • the strip width may have coincidentally changed for some reason. It is often the case that the shape should be judged to be normal just because the portion is thinned, rather than a shape that induces unstable control like a so-called tapered shape.
  • the camera 81 continuously captures images at different times A and B (A ⁇ B), and the image processing unit 91 determines that the strip width change rate at time A is equal to or greater than the threshold, and When it is determined that an abnormal portion exists two or more times consecutively, such as when the rate of change in width is equal to or greater than a threshold value, false detection is prevented by formally determining that an abnormal portion exists at time B. It is possible to prevent the operation from being judged to be abnormal more than necessary, and to prevent the operation from being stopped due to the existence of an abnormal time that does not require the operation to be stopped.
  • the control device is provided with the abnormality determination device, and when the abnormality determination device determines that there is an abnormal portion, it is provided downstream of the abnormal portion in the conveying direction of the material to be rolled 1 at the determined time.
  • the command unit 92 stops the leveling control of the rolling mill after the judgment time, unstable control can be avoided, and occurrence of abnormalities such as tail end reduction can be reduced.
  • the command unit 92 is made to open the gap of the roll after the judgment time in accordance with a predetermined condition, so that a roll such as tail end narrowing is already performed. Even if there is a plate width defect that damages the roll surface, damage to the roll surface can be reduced.
  • the command unit 92 stops the leveling control and opens the gap of the rolls of the rolling mill in accordance with predetermined conditions, so as to prevent the rolls from being damaged such as tail end drawing. Damage to the roll surface can be reduced even if a width defect occurs.
  • a tracking calculation unit 93 for calculating the amount of movement of the abnormal portion in the conveying direction is further provided. By stopping the control, it is possible to prevent rolling defects due to inappropriate leveling control at the portion where the strip width is narrowed.
  • the command unit 92 opens the gap of the rolls of the rolling mill according to predetermined conditions, thereby narrowing down the strip due to the abnormal portion of the material to be rolled 1. It is possible to suppress the occurrence and the like, and to reduce the occurrence of damage to the work roll surface.
  • the command unit 92 sets the gap to be smaller than the gap when the leveling control in the rolling mill provided on the upstream side in the conveying direction is stopped, and to make it a range that contacts the material 1 to be rolled. As a result, the material to be rolled 1 passing through the rolling mill is transported in a state of being lightly sandwiched between the upper and lower rolls. can be reduced.

Abstract

異常判断装置は、圧延機により圧延される被圧延材１の板幅の異常を判断する装置であって、被圧延材１を含む画像を撮像するカメラ８１と、カメラ８１が撮像した画像に基づき、板幅の異常を判断する画像処理部９１と、を備え、画像処理部９１は、被圧延材１の圧延定常部の板幅をＷ０、カメラ８１で逐次撮像された部分の被圧延材１の板幅をＷとしたときに、板幅の変化率（Ｗ０－Ｗ）／Ｗ０が閾値以上となったときに、板幅が狭まる異常部が存在すると判断する。これにより、あらゆる幅の金属帯板に対して板幅の異常を画一的に判断することが可能な異常判断装置、圧延機の制御装置、および圧延設備、並びに異常判断方法、および制御方法が提供される。

Description

異常判断装置、制御装置、および圧延設備、並びに異常判断方法、および制御方法
　本発明は、被圧延材である金属帯板の板幅異常を検出するための異常判断装置および異常判断方法に関する。
　費用面及びメンテナンス面で好適な構成で、適切に尾端クロップを検出することができる尾端クロップ検出装置の一例として、特許文献１には、熱間圧延ライン外に、熱間圧延ラインの仕上圧延スタンド間を通過する被圧延材を連続的に撮像するカメラを設置して、カメラで撮像した被圧延材の連続画像から被圧延材の尾端画像を検出し、その尾端画像から被圧延材の尾端のエッジ部を抽出し、さらに、そのエッジ画像に対して画角合わせ処理を施すことで、圧延方向に対して斜めから見たエッジ画像を圧延方向に対して直交する方向から見た画像に変換し、被圧延材の尾端クロップ形状を認識することが記載されている。
特開２０１２－１５９４３１号公報
　熱間圧延では、張力の作用しない板尾端部を安定して搬送することが重要である。通常、板を安定して搬送させるためには、熱間圧延ラインに設けたカメラにて撮像して求めた板蛇行量や、圧延機に設置した荷重検出器（ロードセル）にて検出した荷重の左右差を用いて、レベリング制御を行っている。
　しかしながら、特に、仕上げ圧延機の入側にクロップシャー装置がないプラントでは、尾端部に曲がりや幅の狭まりが存在すると、板蛇行量や荷重の左右差などの検出値が急激に変化するなどして、安定した制御が難しくなり、尾端絞りが起きやすくなる。同様に、尾端部に限らず金属帯板の定常部を圧延する際においても、安定して搬送することは重要である。
　これに対し、上述した特許文献１には、適切な圧延制御をするために、撮像手段で撮像した被圧延材の表面画像からエッジ部を抽出し、輝度情報の解析や２値化処理、位置補正等により精度良く尾端画像を検出してモニタ表示することで、作業者が容易に尾端クロップの形状を認識することが開示されている。
　しかし、上記の従来技術では、あらゆる板幅の尾端部に対してクロップの発生を作業者が画一的に判断することは難しく、品質の均質性には改良の余地があり、更なる技術改良が待たれていた。
　本発明は、あらゆる幅の金属帯板に対して板幅の異常を画一的に判断することが可能な異常判断装置、圧延機の制御装置、および圧延設備、並びに異常判断方法、および制御方法を提供する。
　本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、圧延機により圧延される金属帯板の板幅の異常を判断する異常判断装置であって、前記金属帯板を含む画像を撮像するカメラと、前記カメラが撮像した前記画像に基づき、前記板幅の異常を判断する画像処理部と、を備え、前記画像処理部は、前記金属帯板の前記カメラで撮像された部分のうち、圧延定常部の板幅をＷ０、前記カメラで逐次撮像された部分の前記金属帯板の板幅をＷとしたときに、前記板幅の変化率（Ｗ０－Ｗ）／Ｗ０が閾値以上となったときに、前記板幅が狭まる異常部が存在すると判断することを特徴とする。
　本発明によれば、あらゆる幅の金属帯板に対して、板幅異常を画一的に判断することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
本発明の実施例の異常判断装置とそれを備えた圧延設備の構成を示す概略図。 実施例の制御装置における異常時の制御ストップ操作のイメージ図。 実施例の制御装置による制御動作の一例を示す図。 実施例の制御装置における制御フローチャート。
　本発明の異常判断装置、制御装置、および圧延設備、並びに異常判断方法、および制御方法の実施例について図１乃至図４を用いて説明する。本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一、または類似の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。
　なお、本発明における圧延の対象材料の金属帯板は、一般に圧延が可能な金属材料の帯板であり、その種類は特に限定されず、鋼板に加えて、アルミや銅などの非鉄材料とすることができる。
　最初に、異常判断装置や制御装置、圧延機を含めた圧延設備の全体構成について図１を用いて説明する。図１は本実施例１の異常判断装置とそれを備えた圧延設備の構成を示す概略図である。
　図１に示した圧延設備１００は被圧延材１を圧延するための設備であって、Ｆ１スタンド１０、Ｆ２スタンド２０、Ｆ３スタンド３０、Ｆ４スタンド４０、Ｆ５スタンド５０、Ｆ６スタンド６０、Ｆ７スタンド７０、カメラ８１，８２、制御部９０、表示装置９５等を備えている。
　このうち、カメラ８１、および制御部９０の画像処理部９１により圧延機により圧延される被圧延材１の板幅の異常を判断する異常判断装置が構成される。また、カメラ８１、および制御部９０の画像処理部９１により構成される異常判断装置、制御部９０の指令部９２、制御部９０のトラッキング演算部９３により制御装置が構成される。
　なお、圧延設備１００については、図１に示すような７つの圧延スタンドが設けられている形態に限られず、最低２スタンド以上であればよい。
　Ｆ１スタンド１０や、Ｆ２スタンド２０、Ｆ３スタンド３０、Ｆ４スタンド４０、Ｆ５スタンド５０、Ｆ６スタンド６０、Ｆ７スタンド７０の各々は、上ワークロールおよび下ワークロール、これら上ワークロールおよび下ワークロールにそれぞれ接触することで支持する上バックアップロール、下バックアップロール、上バックアップロールの上部に設けられた圧下シリンダ１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１と荷重検出器１２，２２，３２，４２，５２，６２，７２とを備えている圧延機である。なお、各々の上下ワークロールと各々の上下バックアップロールとの間に、更に上下中間ロールを各々設けた６段の構成とすることができる。
　カメラ８１は、Ｆ１スタンド１０の入側の被圧延材１を含む画像を撮像することが可能な位置に設けられており、例えば、被圧延材１の真上、あるいは斜め上方から被圧延材１を含む画像を０．１秒間隔で撮像する。カメラ８１により撮像された被圧延材１を含む画像のデータは、通信線８５を介して制御部９０に送信される。
　カメラ８２はＦ４スタンド４０の出側、かつＦ５スタンド５０の入側のうち、被圧延材１を含む画像を撮像することが可能な位置に設けられており、カメラ８１と同様に、例えば、被圧延材１の真上、あるいは斜め上方から被圧延材１を含む画像を０．１秒間隔で撮像する。カメラ８２により撮像された画像のデータも、通信線８５を介して制御部９０に送信される。
　これらカメラ８１，８２のうち、カメラ８１により、被圧延材１を含む画像を撮像する撮像工程が実行される。
　なお、カメラがＦ１スタンド１０の入側と、Ｆ４スタンド４０とＦ５スタンド５０との間の２か所に設けられている場合について説明するが、カメラは最低１カ所に設けられていればよく、１個、あるいは２個以上とすることができ、すべてのスタンドの入側に設けてもよい。
　制御部９０は、圧延設備１００内の各機器の動作を制御する装置であり、画像処理部９１、指令部９２、およびトラッキング演算部９３を有する。
　画像処理部９１は、カメラ８１が撮像した画像に基づき、板幅の異常を判断する部分である。
　図３は、カメラの位置と圧延機の位置における板幅やレベリング量、ギャップの変化を時刻に対して示す。ここで、被圧延材１が駆動側に移動したりするなどの板の蛇行に関係なく、図３（Ａ）に示すように形状が変化した場合、カメラで逐次撮像された部分の金属帯板の板幅が、図３（Ｂ）に示すように急激に変化する場合もあり得る。
　このような場合、被圧延材１のカメラ８１で撮像された圧延定常部の板幅をＷ０、カメラ８１で逐次撮像された部分の被圧延材１の任意の位置における板幅をＷとしたときに、画像処理部９１は、板幅の変化率（Ｗ０－Ｗ）／Ｗ０が閾値Ｗｔｈ以上となったときには、板幅が狭まる異常部が存在すると判断する。この画像処理部９１により、撮像工程で撮像された画像に基づき、板幅の異常を判断する画像処理工程が実行される。
　被圧延材１の板幅Ｗの求め方については特に限定されないが、例えば撮像された被圧延材１を含む画像をピクセルごとに輝度を閾値と比較して被圧延材１の２つの端部（駆動側および作業側）を検出し、２つの端部の間のピクセル数を求め、求めたピクセル数を板幅Ｗとみなす処理とする。
　被圧延材１のカメラ８１で撮像された圧延定常部の板幅Ｗ０の求め方についても特に限定されないが、例えば、ある時刻にカメラ８１で撮像された画像から求められる被圧延材１の作業側の端部と駆動側の端部との間隔が、被圧延材１の圧延方向で所定基準を満たす範囲で安定している部分の値とすることができる。また、ある一定時刻の間、被圧延材１の作業側の端部と駆動側の端部との間隔が圧延方向で所定基準を満たす範囲で安定している部分の値とすることができる。更には、操業条件に規定されている被圧延材１の板幅が、最終仕上圧延機の出側に設置された板幅計において、安定して板幅が検出されている時刻に、カメラ８１で撮像された画像から求められる被圧延材１の作業側の端部と駆動側の端部との間隔を、圧延定常部の板幅Ｗ０として用いることができる。得られた圧延定常部の板幅Ｗ０を基準値として保存する。
　判断基準となる閾値Ｗｔｈは、例えば、圧延定常部の板幅Ｗ０の変化率３％などとすることができるが、特に限定されず、より大きな値、あるいは小さな値とすることができ、被圧延材１の種類やパススケジュールなどに応じて適宜決定することができる。
　この画像処理部９１では、ある時刻Ａで一回だけ板幅の変化率が閾値以上であったと判断されたときに板幅の異常部が存在すると判断することができるが、時刻Ａにおける板幅の変化率が閾値以上であっても、ある時刻Ａより後、好適には直後の時刻Ｂにおいてカメラ８１で撮像された画像で、時刻Ｂにおける板幅の変化率が閾値未満となったときは、板幅が正常部であると判断することができる。すなわち、少なくとも２回以上連続して異常部が存在すると判断されて初めて異常部が存在すると判断する処理とすることができる。この場合は、時刻Ｂにて、異常部が存在すると判断する。
　指令部９２は、画像処理部９１において異常部が存在すると判断されたときは、その判断された時刻に異常部より被圧延材１の搬送方向の下流側に設けられている圧延機のレベリング制御を判断時刻後に停止する部分である。この指令部９２により、異常判断方法における画像処理工程において異常が存在すると判断されたときに、その判断時刻を起点として、トラッキングを開始し、異常部より被圧延材１の搬送方向の下流側に設けられている圧延機のレベリング制御を、異常部が、その圧延機に到達したタイミングで停止する指令工程が実行される。
　例えば、図１および図２に示すように、カメラ８１がＦ１スタンド１０の入側にあるときに、画像処理部９１において異常部が存在すると判断されたときは、この指令部９２は、図３（Ｄ）に示すように、異常部がＦ１スタンド１０に到達するタイミングで、Ｆ１スタンド１０（制御圧延機（１））の圧延機のレベリング制御をストップするよう圧下シリンダ１１に対して制御信号を出力する。
　また、指令部９２は、加えて、図２や図３（Ｇ）に示すように、任意の後段複数圧延機（制御圧延機（２）：Ｆ２スタンド２０やＦ３スタンド３０、Ｆ４スタンド４０、Ｆ５スタンド５０、Ｆ６スタンド６０、Ｆ７スタンド７０のうち少なくとも１つ以上）についてもＦ１スタンド１０と同様に、異常部が各スタンドに到達するタイミングで、レベリング制御をストップするよう圧下シリンダ２１，３１，４１，５１，６１，７１に対して制御信号を出力する。
　また、指令部９２は、レベリング制御を停止すると同時に、レベリング制御を停止した圧延機のロールのギャップをあらかじめ定められた条件に応じて開放することができる。
　本実施例では、レベリング制御の停止とロールのギャップの開放を併用しているが、レベリング制御の停止のみを行うこともできる。この場合は、異常部が各スタンドに到達するタイミングで、被圧延材１の搬送方向の下流側に設けられている圧延機のレベリングを停止し、ロールギャップの開放は行わない。また、ロールのギャップの開放のみを行うこともできる。この場合は、異常部が各スタンドに到達するタイミングで、被圧延材１の搬送方向の下流側に設けられている圧延機のロールのギャップを、あらかじめ定められた条件に応じて開放する一方で、全ての圧延機のレベリング制御を引き続き行うものである。
　ロールギャップを開くタイミングは、異常部が存在すると判断された時刻のタイミングでも良いが、後述するトラッキング演算部９３により板幅異常部のトラッキングを行い、板幅異常部が対象制御圧延機に到達するタイミングとすることが望ましい。
　例えば、Ｆ１スタンド１０であれば図３（Ｅ）に示すように異常部が存在すると判断された時刻を起点として、異常部がＦ１スタンド１０に到達するタイミングとする。
　後段複数圧延機（Ｆ２スタンド２０やＦ３スタンド３０、Ｆ４スタンド４０、Ｆ５スタンド５０、Ｆ６スタンド６０、Ｆ７スタンド７０のうち少なくとも１つ以上）であれば、図３（Ｈ）に示すように、制御圧延機（２）のスタンドに異常部が到達するタイミングとする。
　この板幅が狭くなった位置が各スタンドに到達した際のギャップを開く量を決める「あらかじめ定められた条件」は、被圧延材１の種類やパススケジュールに応じて決定することができ、スタンドごとに事前に決めておくことが望ましい。
　この際、各スタンドのロールギャップは、搬送方向の一つ上流側に設けられた圧延機におけるレベリング制御の停止したときのロールギャップより小さくなるように、且つ被圧延材１に上下のワークロールが接触する範囲とすることができる。
　なお、「あらかじめ定められた条件」によっては、板幅が狭くなってもギャップを開かず、定常圧延時のギャップ量を維持するケースもあり得る。
　また、画像処理部９１は、図３に示すような「安定圧延時」では、板幅の変化率（Ｗ０－Ｗ）／Ｗ０は閾値Ｗｔｈ未満と判断されることから、この場合は特段何も信号を出力しないか、正常部である旨の信号を指令部９２に出力する。指令部９２では、この場合は、レベリング制御を継続するとともに、ロールギャップの制御を継続する。
　トラッキング演算部９３は、カメラ８１により撮像された画像に基づいて異常部の搬送方向への移動量を演算して、異常部が後段の圧延機（各スタンド）へ到達するタイミングを求める部分である。このトラッキング演算部９３により、異常部の搬送方向への移動量を演算するトラッキング演算工程が実行される。
　このトラッキング演算部９３では、カメラ８２により撮像された画像に基づいて、それ以降の圧延機（Ｆ５スタンド５０、Ｆ６スタンド６０、Ｆ７スタンド７０）に板幅異常と判断された箇所が各々のスタンドに到着するタイミングを修正することができる。
　なお、カメラ８１により撮像された画像のみに基づいて板幅異常の判断を行う場合について説明するが、カメラ８２により撮像された画像に基づいて、それ以降の圧延機（Ｆ５スタンド５０、Ｆ６スタンド６０、Ｆ７スタンド７０）の制御を行う形態とすることができる。
　表示装置９５は、ディスプレイなどの表示機器や警報機などの音響機器であり、例えばオペレータに対して制御部９０が板幅異常であると判断したときに板幅異常の発生やその対処作業について伝えるための装置である。
　オペレータは、操業中、表示装置９５の表示画面や各スタンド自体、各スタンド間を目視することで板幅異常の有無を確認する。例えば、オペレータは、表示装置９５に、板幅異常と行うべき操作が表示されている場合、その指示に従って手動で操作をすることにより、板幅異常に対する制御を行うことができる。
　なお、オペレータに板幅異常を伝えてその操作を待つ形態である必要はなく、表示装置９５に表示するとともに制御部９０側で板幅異常に対する操業を自動で行う形態や、表示せずに自動で操業する形態であることが望ましい。
　次いで、本実施例における被圧延材１の板幅異常を判断する異常判断方法とそれを用いた制御の流れについて以下図３および図４を用いて説明する。
　制御部９０は、操業中は図４に示すフローを絶えず実行する。
　まず、図４に示すように、制御部９０では、制御圧延機（１）（検出スタンド）での入側の板幅の変化率の閾値（Ｗｔｈ）を設定する（ステップＳ４１）。
　その後、画像処理部９１は、カメラ８１が撮像した画像に基づき、板幅の異常の判断処理を実行して、被圧延材１の圧延定常部の板幅をＷ０、カメラ８１で逐次撮像された部分の被圧延材１の板幅をＷとしたときに、板幅の変化率（Ｗ０－Ｗ）／Ｗ０が閾値Ｗｔｈ以上となったか否かを判定する（ステップＳ４２）。
　例えば図３に示すように、被圧延材１が「安定圧延時」の時は、板幅が狭まる異常部が存在せずに板幅の変化率（Ｗ０－Ｗ）／Ｗ０は閾値Ｗｔｈ未満となる（ステップＳ４２のＮｏ）ため、指令部９２は、通常の圧延制御を継続して（ステップＳ４３）、処理を完了させる。
　これに対し、図３（Ａ）に示すように被圧延材１の形状に変化が生じて板幅の変化率が閾値Ｗｔｈ以上となった（ステップＳ４２のＹｅｓ）ときは、画像処理部９１は板幅が狭まる異常部が存在すると判断し、トラッキング演算部９３は異常部のトラッキングを開始する（ステップＳ４４）。
　その後は、各々の対象スタンドに異常部が到達するタイミングで、レベリング制御を速やかにストップし（ステップＳ４５）、ロールギャップを予め定められた条件に応じて開放停止位置まで開放して（ステップＳ４６）、処理を完了させる。
　次に、本実施例の効果について説明する。
　上述した本実施例の異常判断装置は、圧延機により圧延される被圧延材１の板幅の異常を判断する装置であって、被圧延材１を含む画像を撮像するカメラ８１と、カメラ８１が撮像した画像に基づき、板幅の異常を判断する画像処理部９１と、を備え、画像処理部９１は、被圧延材１のカメラ８１で撮像された部分のうち、圧延定常部の板幅をＷ０、カメラ８１で逐次撮像された部分の被圧延材１の板幅をＷとしたときに、板幅の変化率（Ｗ０－Ｗ）／Ｗ０が閾値以上となったときに、板幅が狭まる異常部が存在すると判断する。
　このように撮像画像から板幅を求め、その板幅の変化率で判定をすることにより、金属帯板の板幅の絶対値が変わったとしても同じ比率の指標で板幅変化を検出することができ、あらゆる幅の金属帯板に対して板幅の異常を画一的に判断することができる。従って、例えば尾端部等における急激な板幅減少が生じても、あらゆる幅の金属帯板に対して板幅の異常を精度良く確実に判断することができる。
　また、ある時刻で板幅が細くなっていることを検出したとしても、その後の時刻で板幅が所定値以上に復帰していることが検出された場合は、板幅が何らかの要因でたまたま一部が細くなっただけで、いわゆる先細りの形状の様に不安定な制御を誘発する形状ではなく、形状は正常と判断すべき場合が多い。そこで、カメラ８１は、異なる時刻Ａと時刻Ｂ（Ａ＜Ｂ）における画像を連続して撮像し、画像処理部９１は、時刻Ａにおける板幅の変化率が閾値以上であり、時刻Ｂにおける板幅の変化率も閾値以上となったときのように、２回以上連続して異常部が存在すると判断された場合に、時刻Ｂで異常部が存在すると正式に判断することによって、誤検知を防止し、必要以上に異常と判定されることを抑制し、操業を停止するまでもない異常時の存在により操業が停止されてしまうことを抑制することができる。
　更に、板幅の異常、特に尾端部に異常がある場合は不安定な制御となり、蛇行、ひいては尾端絞りが起きやすくなる。そのため、制御装置が、異常判断装置と、異常判断装置において異常部が存在すると判断されたときは、その判断された時刻に異常部より被圧延材１の搬送方向の下流側に設けられている圧延機のレベリング制御を判断時刻後に停止する指令部９２と、を備えることで、不安定な制御を回避して、尾端絞り等の異常の発生を低減することができる。いち早く不安定な制御を回避するため、異常部が存在すると判断されると同時に異常部より被圧延材の搬送方向の下流側に設けられている圧延機のレベリング制御を停止することもできる。
　また、指令部９２を、レベリング制御を停止するかわりに、あるいは加えて、ロールのギャップをあらかじめ定められた条件に応じて判断時刻後に開放するものとすることにより、既に尾端絞りのようなロールに損傷を与えるような板幅不良が発生していたとしても、ロール表面の損傷を低減することができる。
　また、指令部９２は、レベリング制御を停止し、かつ、圧延機のロールのギャップをあらかじめ定められた条件に応じて開放することにより、既に尾端絞りのようなロールに損傷を与えるような板幅不良が発生していたとしても、ロール表面の損傷を低減することができる。
　更に、異常部の搬送方向への移動量を演算するトラッキング演算部９３を更に備え、指令部９２は、トラッキング演算部９３が演算した移動量に基づき圧延機に異常部が到達するタイミングで、レベリング制御を停止することにより、板幅が狭くなった箇所の不適切なレベリング制御による圧延不良を防止することができる。また、指令部９２は、レベリング制御を停止するかわりに、あるいは加えて、圧延機のロールのギャップをあらかじめ定められた条件に応じて開放することで、被圧延材１の異常部による板の絞り込み発生等を抑制し、ワークロール表面の損傷発生も低減することができる。
　また、指令部９２は、ギャップが、搬送方向の一つ上流側に設けられた圧延機におけるレベリング制御の停止したときのギャップより小さくなるように、且つ被圧延材１に接触する範囲とすることにより、当該圧延機を通過する被圧延材１は、上下ロールに軽く挟まれた状態で搬送されることになるので、被圧延材１の蛇行を低減すると共に、異常部によるロール表面の損傷も低減することができる。
　＜その他＞　
　なお、本発明は上記の実施例に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。
１…被圧延材（金属帯板）
１０…第１スタンド
１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１…圧下シリンダ
１２，２２，３２，４２，５２，６２，７２…荷重検出器
２０…第２スタンド
３０…第３スタンド
４０…第４スタンド
５０…第５スタンド
６０…第６スタンド
７０…第７スタンド
８１，８２…カメラ（異常判断装置）
８５…通信線
９０…制御部（制御装置）
９１…画像処理部（異常判断装置）
９２…指令部
９３…トラッキング演算部
９５…表示装置
１００…圧延設備

Claims (11)

  1. 　圧延機により圧延される金属帯板の板幅の異常を判断する異常判断装置であって、
    　前記金属帯板を含む画像を撮像するカメラと、
    　前記カメラが撮像した前記画像に基づき、前記板幅の異常を判断する画像処理部と、を備え、
    　前記画像処理部は、前記金属帯板の前記カメラで撮像された部分のうち、圧延定常部の板幅をＷ０、前記カメラで逐次撮像された部分の前記金属帯板の板幅をＷとしたときに、前記板幅の変化率（Ｗ０－Ｗ）／Ｗ０が閾値以上となったときに、前記板幅が狭まる異常部が存在すると判断する
    　ことを特徴とする異常判断装置。
  2. 　請求項１に記載の異常判断装置において、
    　前記カメラは、異なる時刻Ａと時刻Ｂ（Ａ＜Ｂ）における前記画像を連続して撮像し、
    　前記画像処理部は、前記時刻Ａにおける前記板幅の変化率が前記閾値以上であり、かつ前記時刻Ｂにおける前記板幅の変化率が前記閾値以上であるときに、前記異常部が存在すると判断する
    　ことを特徴とする異常判断装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の異常判断装置を備えた制御装置において、
    　前記異常判断装置において前記異常部が存在すると判断されたときは、その判断された時刻に前記異常部より前記金属帯板の搬送方向の下流側に設けられている圧延機のレベリング制御を前記時刻後に停止する、又は／かつ、前記圧延機のロールのギャップをあらかじめ定められた条件に応じて前記時刻後に開放する指令部と、を備える
    　ことを特徴とする制御装置。
  4. 　請求項３に記載の制御装置において、
    　前記異常部の前記搬送方向への移動量を演算するトラッキング演算部を更に備え、
    　前記指令部は、前記トラッキング演算部が演算した移動量に基づき、前記圧延機に前記異常部が到達するタイミングで、前記レベリング制御を停止する、又は／かつ、前記圧延機のロールのギャップをあらかじめ定められた条件に応じて開放する
    　ことを特徴とする制御装置。
  5. 　請求項３又は４に記載の制御装置において、
    　前記指令部は、前記ギャップを、前記搬送方向の一つ上流側に設けられた圧延機における前記レベリング制御の停止したときのギャップより小さくなるように、且つ前記金属帯板に上下のワークロールが接触する範囲とする
    ことを特徴とする制御装置。
  6. 　請求項３乃至５の何れか１項に記載の制御装置と、
    　金属帯板を圧延する圧延機と、を備える
    　ことを特徴とする圧延設備。
  7. 　圧延機により圧延される金属帯板の板幅の異常を判断する異常判断方法であって、
    　前記金属帯板を含む画像を撮像する撮像工程と、
    　前記撮像工程で撮像された前記画像に基づき、前記板幅の異常を判断する画像処理工程と、を備え、
    　前記画像処理工程では、前記金属帯板の前記撮像工程で撮像された部分のうち、圧延定常部での板幅をＷ０、前記撮像工程で逐次撮像された部分の前記金属帯板の板幅をＷとしたときに、前記板幅の変化率（Ｗ０－Ｗ）／Ｗ０が閾値以上となったときに、前記板幅が狭まる異常部が存在すると判断する
    　ことを特徴とする異常判断方法。
  8. 　請求項７に記載の異常判断方法において、
    　前記撮像工程では、異なる時刻Ａと時刻Ｂ（Ａ＜Ｂ）において前記画像を連続して撮像し、
    　前記画像処理工程では、前記時刻Ａにおける前記板幅の変化率が前記閾値以上であり、かつ前記時刻Ｂにおける前記板幅の変化率が前記閾値以上であるときに、前記異常部が存在すると判断する
    　ことを特徴とする異常判断方法。
  9. 　請求項７又は８に記載の異常判断方法を有する制御方法において、
    　前記異常判断方法における前記画像処理工程において前記異常部が存在すると判断されたときは、その判断された時刻に前記異常部より前記金属帯板の搬送方向の下流側に設けられている圧延機のレベリング制御を前記時刻後に停止する、又は／かつ、前記圧延機のロールのギャップをあらかじめ定められた条件に応じて前記時刻後に開放する指令工程と、を備える
    　ことを特徴とする制御方法。
  10. 　請求項９に記載の制御方法において、
    　前記異常部の前記搬送方向への移動量を演算するトラッキング演算工程を更に備え、
    　前記指令工程では、前記トラッキング演算工程が演算した移動量に基づき、前記圧延機に前記異常部が到達するタイミングで、前記レベリング制御を停止する、又は／かつ、前記圧延機のロールのギャップをあらかじめ定められた条件に応じて開放する
    　ことを特徴とする制御方法。
  11. 　請求項１０に記載の制御方法において、
    　前記指令工程では、前記ギャップを、前記搬送方向の一つ上流側に設けられた圧延機における前記レベリング制御の停止したときのギャップより小さくなるように、且つ前記金属帯板に上下のワークロールが接触する範囲とする
    　ことを特徴とする制御方法。
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