WO2024013976A1 - クロップシャーの切断制御システム - Google Patents

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WO2024013976A1
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crop shear
cut
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cutting
control system
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Inventor
憲幸 桑村
Original Assignee
東芝三菱電機産業システム株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D36/00—Control arrangements specially adapted for machines for shearing or similar cutting, or for sawing, stock which the latter is travelling otherwise than in the direction of the cut

Definitions

  • the present disclosure relates to a crop shear cutting control system.
  • a crop shear is installed, for example, in a hot rolling line of a steel plant, and is used to crop a defective portion at the tip or tail end of a material to be cut (steel material) that is being transported.
  • a crop shear uses a drive device such as an electric motor as a drive source, and is configured to cut a material with upper and lower cutting blades via a transmission. In order to improve the yield of the material to be cut, it is necessary to accurately cut the material at a desired setting position using a crop shear.
  • a shape measuring device is installed on the exit side of the rough rolling mill of the hot rolling line, and measures the shape of the tip or tail end of the material to be cut.
  • the cutting position of the material to be cut is set based on the measured shape.
  • the material to be cut is moved using the speed detected by a programmable logic controller (hereinafter referred to as "PLC"), a speed detector such as a resolver attached to the conveyance table, and a measuring roll attached to the output side of the crop shear.
  • PLC programmable logic controller
  • the amount of movement is calculated, tracking control is performed by PLC from this movement amount, drive timing of the crop shear is calculated, and cutting is performed at a set cutting position.
  • the timing to start the crop shear is calculated after the workpiece is detected by the workpiece detector.
  • the activation timing of the crop shear is calculated based on the speed of the material to be cut at the time of detection and the current position of the material to be cut.
  • L CUT L MS - L SET - L S ... (1)
  • L MS and L SET in the above formula (1) are fixed values. Therefore, if L S does not include any errors, the material to be cut can be cut at the set cutting position.
  • L S includes a speed function as shown in equation (2) below.
  • Lc is the distance (constant) that the crop shear rotates from when it starts until it cuts
  • V is the amount of movement of the material to be cut (set value)
  • K is: is the lead rate (set value)
  • ⁇ is the Cropshire acceleration (constant).
  • V corresponds to the material velocity. If the material speed V is constant, the error in L s is small, but if the material speed V fluctuates, the error in L s becomes large.
  • a cutting point tracking control that compares the crop shear circumferential speed after starting the crop shear and the material speed, and performs speed correction based on the crop shear speed reference.
  • the time ts from when the crop shear is activated until the cutting blade starts cutting is expressed as in the following equation (3).
  • l s is the distance (arc length) from the bottom dead center of the crop shear cutting blade
  • ⁇ L s is the distance (arc length) from the crop shear cutting start point to the bottom dead center.
  • V b is the crop shear cutting speed.
  • the crop shear cutting speed V b corresponds to a speed standard described later.
  • the time t b required for the point to be cut of the material to reach the cutting start point at the same time is expressed as in the following equation (4).
  • lb is the distance from the cutting point of the material to the bottom dead center
  • lb is expressed as in the following formula (5).
  • L CUT is the distance from the start of cutting tracking to the cut start position
  • L TRK is the distance to the cut point position after starting the crop shear.
  • the speed of the cutting blade may be controlled so that the amount of movement of the cutting blade always has a constant relationship with the amount of movement of the material.
  • the cutting blade speed correction amount v by the above control is expressed as in the following equation (7).
  • Patent Document 2 listed below discloses a method of improving cutting accuracy at a set cutting point by measuring the cutting length L SET of a material to be cut using a shape detector in order to improve yield. ing.
  • the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and even if speed fluctuations occur in the material to be cut, cutting errors in the material to be cut at a set cutting point can be suppressed as much as possible.
  • the purpose of the present invention is to provide a crop shear cutting control system that can perform the following operations.
  • the first aspect relates to a cutting control system for a crop shear that cuts a workpiece that is being transported through a hot rolling line.
  • the cutting control system is disposed on the entry side of the crop shear and includes an image detector that detects an image of the material to be cut while it is being transported.
  • the tip position or tail end position and amount of movement of the material to be cut are determined from the image data detected by the image detector, and the cutting blade of the crop shear is determined based on the obtained tip position or tail end position and amount of movement of the material to be cut. Correct the drive speed.
  • the cutting control system further includes a speed detector that detects the speed of the material to be cut.
  • a speed reference for the cutting blade is calculated from the speed detected by the speed detector, and the speed reference is corrected using the tip position or tail end position and the amount of movement of the material to be cut.
  • the third aspect further has the following characteristics in addition to the first or second aspect.
  • the cutting control system is configured to compare the amount of movement with the amount of arc length movement of the crop shear and make a correction after starting the crop shear.
  • the fourth aspect further has the following characteristics in addition to the second aspect.
  • the cutting control system is configured to account for and compensate for transmission delays in image data from the image detector.
  • cropping is performed not based on the speed of the workpiece detected by each speed detector, but based on the position and movement amount of the workpiece obtained from image data of the workpiece detected by the image detector. It is configured to correct the driving speed of the cutting blade of the shear. Thereby, even if the speed of the material to be cut varies, it is possible to suppress cutting errors in the material to be cut as much as possible at the set cutting point.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a hot rolling line including a crop shear cutting control system according to an embodiment.
  • 1 is a diagram showing an example of the configuration of an image identification device.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a hardware configuration of a cutting control device. It is a figure for explaining correction of cutting blade speed of a crop shear.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a hot rolling line equipped with a crop shear cutting control system according to an embodiment.
  • a rough rolling mill 1 and a finishing rolling mill 2 are installed in the hot rolling line L.
  • the rough rolling mill 1 will be referred to as the upstream side
  • the finishing rolling mill 2 will be referred to as the downstream side.
  • a conveying table 3 is installed between the rough rolling mill 1 and the finishing rolling mill 2, which conveys the steel material (rolled material) that is the material to be cut M, and is equipped with a speed detector such as a resolver (not shown).
  • the hot rolling line L is further provided with a crop shear 4 capable of cropping the tip or tail end of the workpiece M being transported on the transport table 3.
  • the crop shear 4 is driven by a crop shear drive device 40.
  • a case where the tip of a material to be cut M is cut will be described as an example.
  • a shape detector 5 capable of measuring the shape of the material to be cut M is installed on the exit side of the rough rolling mill 1.
  • a steel material end detector 6 is installed as a workpiece detector capable of detecting passage of the tip of the workpiece M.
  • a measuring roll 7 capable of detecting the tail end speed of the material to be cut M is installed.
  • the hot rolling line L is provided with a cutting control system according to this embodiment.
  • the cutting control system includes an image detector 8 that detects an image of the material to be cut M, an image identification device 80, and a cutting control device 10.
  • the image detector 8 is, for example, a CCD camera set on the downstream side of the steel material end detector 5 and on the inlet side of the crop shear 4. Image detector 8 is connected to image identification device 80 .
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the image identification device 80.
  • the image identification device 80 includes an image input section 81 , a facility length input section 82 , a pixel/length conversion section 83 , a material position detection section 84 , and a material speed detection section 85 .
  • the image input unit 81 captures image data (image information) from the image detector 8 in real time and outputs it to the material position detection unit 84.
  • the equipment length input section 82 takes in length information of a preset image area and outputs it to the pixel/length conversion section 83 .
  • the pixel/length converter 83 derives the length per pixel of the image and outputs it to the material position detector 84 .
  • the material position detection unit 84 detects the tip of the material to be cut M from the image data input from the image input unit 81, and uses the detected tip of the material to be cut as tracking information to control the cutting point tracking control unit 17 and material speed detection. 85.
  • the material speed detection unit 85 calculates the amount of movement of the material to be cut M from the tip of the material to be cut M and the length per pixel of the image. That is, the actual amount of movement (speed) of the material to be cut M is calculated from the frame rate of the image data (number of frames per second) and the amount of movement per frame of the position of the end of the material to be cut. It will be done.
  • the material speed detection unit 85 outputs the determined movement amount of the material to be cut M as tracking information to the cutting point tracking control unit 17, which will be described later.
  • the cutting control device 10 includes a cutting point setting section 11, a tip speed detection section 12, a tail end speed detection section 13, a crop shear calculation timing generation section 14, a crop shear start calculation section 15, and a crop shear drive control section. 16 and a connection point tracking control section 17.
  • the cutting point setting unit 11 sets a cutting point (cutting position) from the shape of the material to be cut M measured by the shape detector 5.
  • the tip speed detection unit 12 is connected to the conveyance table 3 and detects the tip speed of the material M to be cut.
  • the tail end speed detection unit 13 is connected to the measuring roll 7 and detects the tail end speed of the material to be cut M.
  • the crop shear calculation timing generating section 14 receives the detection of the tip (or tail end) of the material to be cut M by the steel material edge detector 6 as input, and generates calculation timing for the crop shear 4 .
  • the crop shear start calculation unit 15 calculates the start timing of the crop shear 4 from the cutting point of the material to be cut M and the tip speed and tail end speed of the material to be cut M.
  • the crop shear drive control unit 16 reaches the activation timing that is the calculation result, it calculates a speed standard according to the tip speed or tail speed of the material to be cut M.
  • the cutting point tracking control unit 17 calculates the speed correction amount of the crop shear 4 from the position information of the material to be cut M inputted from the image identification device 80, that is, the end portion and the amount of movement of the material to be cut.
  • the calculated speed correction amount is output to the crop shear drive control section 16.
  • the crop shear drive control section 16 adds the speed correction amount input from the cutting point tracking control section 17 to the calculated speed reference, and drives the crop shear drive device 40.
  • the speed error can be determined from the delay time.
  • the cutting point tracking control unit 17 can take this speed error into consideration in the speed correction amount.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the cutting control device 10.
  • the functions of the cutting control device 10 can be realized by the processing circuit shown in FIG.
  • the functions of the image identification device 80 can also be realized by the processing circuit shown in FIG.
  • This processing circuit may be dedicated hardware 10a.
  • This processing circuit may include a processor 10b and a memory 10c.
  • This processing circuit may be partially formed as dedicated hardware 10a and may further include a processor 10b and a memory 10c.
  • part of the processing circuit is formed as dedicated hardware 10a, and the processing circuit also includes a processor 10b and a memory 10c.
  • At least a part of the processing circuit may be at least one piece of dedicated hardware 10a.
  • the processing circuit can be, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA, or a combination thereof.
  • the processing circuit may include at least one processor 10b and at least one memory 10c.
  • each function of the process computer 21 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • Software and firmware are written as programs and stored in the memory 10c.
  • the processor 10b realizes the functions of each section by reading and executing programs stored in the memory 10c.
  • the processor 10b is also called a CPU (Central Processing Unit), central processing unit, processing unit, arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, or DSP.
  • the memory 10c is, for example, a nonvolatile or volatile semiconductor memory such as RAM, ROM, flash memory, EPROM, EEPROM, or the like. Note that it is also possible to configure the memory 10c to also serve as the database 23. In this way, the processing circuit can implement each function of the cutting control device 10 using hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining correction of the cutting blade speed of the crop shear 4.
  • crop shears 4a, 4b, and 4c are shown in different postures.
  • 4a shows the crop shear at the starting point P1
  • 4b shows the crop shear at the cutting start point P2
  • 4c shows the crop shear at the bottom dead center P3.
  • the length (setting value) of the cutting tip part (hatched part) of the material M to be cut is L SET
  • the material speed is V
  • the center of the crop shear 4 is measured from the steel material end detector 6
  • L S is the distance that the material to be cut M travels from when the crop shear 4a is activated until cutting is performed by the crop shear 4b.
  • P1 is the crop shear starting point.
  • LTRK of the cutting point of the material to be cut M from the crop shear starting point P1 is tracked. Tracking of the L TRK is performed from the crop shear starting point P1 to the cutting start point P2 of the crop shear 4b. In other words, the amount of movement of the material to be cut M determined from the image data is compared with the arc length l s of the crop shear 4.
  • the correction amount v of the cutting blade speed of the crop shear 4 by the cutting point tracking control unit 17 can be determined by the following equation (9).
  • ⁇ LS is the arc length movement amount of the crop shear 4 from the cutting start point P2 of the crop shear 4b to the bottom dead center P3 of the crop shear 4c.
  • v k s ⁇ (l s - ⁇ L s )/K-(L MS -L CUT -L TRK -l c ) ⁇ ...(9)
  • the output signals of the material position detection section 84 and the material speed detection section 85 of the image identification device 80 are input to LTRK of the above equation (9). Then, the correction amount v determined by the above equation (9) is output to the crop shear drive control section 16. Thereby, even if the speed V of the material to be cut M fluctuates, the actual position of the material to be cut M can be tracked. Thereby, errors in tracking control by the cutting control device 10 can be suppressed as much as possible.
  • the position and actual speed of the material to be cut M are determined from the image data of the image detector 8 provided downstream of the steel material end detector 6, and the determined position and By determining the correction amount v of the speed of the cutting blade of the crop shear 4 from the actual speed, it is possible to suppress the cutting error of the material to be cut as much as possible at the set cutting point.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present invention.
  • the case where the tip of the material to be cut M is cut is explained as an example, but the present invention can also be applied to the case where the tail end of the material to be cut M is cut.
  • the mentioned number does not apply.
  • This invention is not limited.
  • the structures described in the above-described embodiments are not necessarily essential to the present invention, unless explicitly stated or clearly specified in principle.

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Abstract

本開示は、被切断材の速度変動が生じたとしても、設定された切断点での被切断材の切断誤差を可及的に抑制することが可能なクロップシャーの切断制御システムを提供する。熱間圧延ラインを搬送走行中の被切断材を切断するクロップシャーの切断制御システムは、クロップシャーの入側に配置され、搬送走行中の被切断材の画像を検出する画像検出器を備える。画像検出器により検出された画像データから被切断材の先端位置あるいは尾端位置及び移動量を求め、求めた被切断材の先端位置あるいは尾端位置及び移動量に基づいてクロップシャーの切断刃の駆動速度を補正する。

Description

クロップシャーの切断制御システム
　本開示は、クロップシャーの切断制御システムに関する。
　クロップシャーは、例えば鉄鋼プラントの熱間圧延ラインに設置され、搬送走行中の被切断材（鋼材）の先端あるいは尾端の形状不良部をクロップ切断するために用いられる。クロップシャーは、電動機のような駆動装置を駆動源とし、変速機を介して上下の切断刃で被切断材を切断するように構成されている。被切断材の歩留まりを向上させるためには、クロップシャーにより被切断材を所望の設定位置で精度良く切断する必要がある。
　熱間圧延ラインの粗圧延機出側には形状測定装置が設置され、被切断材の先端あるいは尾端の形状が測定される。測定した形状から被切断材の切断位置が設定される。プログラマブルロジックコントローラ（以下、「ＰＬＣ」と記す）と搬送テーブルに取り付けられたレゾルバ等の速度検出器やクロップシャー出側に取り付けられたメジャーリングロールにより検出された速度を用いて被切断材の移動量を求め、この移動量からトラッキング制御をＰＬＣにて行いクロップシャーの駆動タイミングを演算し、設定された切断位置で切断されるように構成されている。
　例えば、下記特許文献１に開示された制御装置によりクロップシャーを制御するときは、被切断材検出器により被切断材を検出した後に、クロップシャーを起動するタイミングを演算する。この演算では、クロップシャー及び被切断材の加速率が一定であるものとして、被切断材の検出時点の速度と、被切断材の現在位置とに基づいて、クロップシャーの起動タイミングを算出する。以下、クロップシャーの起動タイミングの演算方法について説明する。
　先ず、クロップシャーの起動タイミングを生成するための距離ＬＣＵＴは、下式（１）のように表される。下式（１）中、ＬＭＳは、被切断材検出器からクロップシャーの中心までの距離（設備上の絶対距離＝一定値）であり、ＬＳＥＴは、被切断材の切断長さ（設定値）であり、ＬＳは、クロップシャーが起動してから切断が実行されるまでに被切断材が進む距離である。
［式１］
　　ＬＣＵＴ＝ＬＭＳ－ＬＳＥＴ－ＬＳ・・・（１）
　上式（１）中のＬＭＳ及びＬＳＥＴは固定値である。このため、ＬＳに誤差が含まれていなければ、設定した切断位置通りに被切断材を切断することができる。しかし、ＬＳは、下式（２）の通り速度の関数を含んでいる。下式（２）中、Ｌｃは、クロップシャーが起動してから切断するまでに回転する距離（一定）であり、Ｖは、被切断材の移動量（設定値）であり、Ｋは、リード率（設定値）であり、αは、クロップシャーの加速度（一定）である。Ｖは、材料速度に相当する。材料速度Ｖが一定であればＬｓの誤差が小さいが、材料速度Ｖが変動するとＬｓの誤差が大きくなる。
［式２］
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　材料速度Ｖの変動分を補正するために、クロップシャー起動後のクロップシャー周速度と材料速度を比較し、クロップシャーの速度基準に速度補正を行う切断点追跡制御がある。クロップシャーが起動し、切断刃が切断を開始するまでの時間ｔｓは、下式（３）のように表される。下式（３）中、ｌｓは、クロップシャー切断刃の下死点までの距離（弧長）であり、ΔＬｓは、クロップシャー切断開始点から下死点までの距離（弧長）であり、Ｖｂは、クロップシャー切断速度である。クロップシャー切断速度Ｖｂは、後述する速度基準に対応する。
［式３］
　　ｔｓ＝（ｌｓ－ΔＬｓ）／Ｖｂ＝（ｌｓ－ΔＬｓ）／Ｋ・Ｖ・・・（３）
　一方、同一時刻における材料の被切断点が切断開始点に達するまでに要する時間ｔｂは、下式（４）のように表される。下式（４）中、ｌｂは、被切断材被切断点が下死点に達するまでの距離であり、ｌｃは、被切断材被切断点の切断開始点から下死点までの距離である。
［式４］
　　ｔｂ＝（ｌｂ－ｌｃ）／Ｖ・・・（４）
　ｌｂは、下式（５）のように表される。下式（５）中、ＬＣＵＴは、切断トラッキング開始からカット開始位置までの距離であり、ＬＴＲＫは、クロップシャー起動後におけるカット切断点位置までの距離である。
［式５］
　　ｌｂ＝ＬＭＳ－ＬＣＵＴ－ＬＴＲＫ・・・（５）
　上式（３）と上式（４）が等しくなるように、即ち、ｔｓ＝ｔｂとなるように制御すれば良く、これにより下式（６）が得られる。
［式６］
　　（ｌｓ－ΔＬｓ）／Ｋ－（ｌｂ－ｌｃ）＝０・・・（６）
　上式（６）より、材料の移動量に対し切断刃の移動量が常に一定の関係になるように切断刃速度を制御すれば良い。
　以上の制御による切断刃速度の補正量ｖは、下式（７）のように表される。下式（７）中、ｋｓは、位置制御ゲイン（＝Δｃ／３）である。
［式７］
　　ｖ＝ｋｓ｛（ｌｓ－ΔＬｓ）／Ｋ－（ｌｂ－ｌｃ）｝
　　　＝ｋｓ｛（ｌｓ－ΔＬｓ）／Ｋ－（ＬＭＳ－ＬＣＵＴ－ＬＴＲＫ－ｌｃ）｝・・・（７）
　また、下記特許文献２には、歩留まり向上させるために、被切断材の切断長さＬＳＥＴを形状検出器によって測定することで、設定された切断点での切断精度を向上させる方法が開示されている。
日本特開２０１２－６６３１３号公報 日本特開２０１２－１７０９９７号公報
　しかしながら、レゾルバやメジャーリングロールのような速度検出器を用いても、実際には被切断材の速度変動が生じ、その結果として、各速度検出器を使用してのトラッキングに誤差が存在することになり、設定された切断点での切断精度に誤差が発生してしまう。このような速度変動は、仕上圧延機の圧下率変動、被切断材の表面の凹凸（平坦でないこと）、速度検出器における被切断材の滑りなどに起因する。しかも、切断トラッキング開始以降、被切断材の実際の位置を検出し補正する仕組みがないため、各速度検出器で検出した被切断材の速度を使用してトラッキング制御を行わざるを得ない。
　本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、被切断材の速度変動が生じたとしても、設定された切断点での被切断材の切断誤差を可及的に抑制することが可能なクロップシャーの切断制御システムを提供することを目的とする。
　第１の観点は、熱間圧延ラインを搬送走行中の被切断材を切断するクロップシャーの切断制御システムに関連する。切断制御システムは、クロップシャーの入側に配置され、搬送走行中の被切断材の画像を検出する画像検出器を備える。画像検出器により検出された画像データから被切断材の先端位置あるいは尾端位置及び移動量を求め、求めた被切断材の先端位置あるいは尾端位置及び移動量に基づいてクロップシャーの切断刃の駆動速度を補正する。
　第２の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する。切断制御システムは、被切断材の速度を検出する速度検出器を更に備える。速度検出器で検出された速度から切断刃の速度基準を算出し、被切断材の先端位置あるいは尾端位置及び移動量を用いて速度基準を補正する。
　第３の観点は、第１または第２の観点に加えて、次の特徴を更に有する。切断制御システムは、クロップシャーを起動した後に、移動量をクロップシャーの弧長移動量と比較して補正を行うように構成される。
　第４の観点は、第２の観点に加えて、次の特徴を更に有する。切断制御システムは、画像検出器からの画像データの伝送遅れを考慮して補正を行うように構成される。
　本開示によれば、各速度検出器で検出された被切断材の速度ではなく、画像検出器で検出された被切断材の画像データから求めた被切断材の位置及び移動量に基づいてクロップシャーの切断刃の駆動速度を補正するように構成した。これにより、被切断材の速度変動が生じたとしても、設定された切断点での被切断材の切断誤差を可及的に抑制することが可能である。
実施の形態によるクロップシャーの切断制御システムを備える熱間圧延ラインの構成を説明するための図である。 画像識別装置の構成の一例を示す図である。 切断制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 クロップシャーの切断刃速度の補正について説明するための図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
　図１は、実施の形態によるクロップシャーの切断制御システムを備える熱間圧延ラインの構成を説明するための図である。
　熱間圧延ラインＬには、粗圧延機１と仕上圧延機２が設置されている。以下の説明では、粗圧延機１を上流側、仕上圧延機２を下流側とする。粗圧延機１と仕上圧延機２の間には、被切断材Ｍである鋼材（圧延材）を搬送し、図示省略するレゾルバ等の速度検出器が付設された搬送テーブル３が設置されている。熱間圧延ラインＬには、搬送テーブル３上を搬送走行中の被切断材Ｍの先端あるいは尾端をクロップ切断可能なクロップシャー４が更に配置されている。クロップシャー４は、クロップシャー駆動装置４０により駆動される。本実施の形態では、被切断材Ｍの先端を切断する場合を例に説明する。
　粗圧延機１の出側には、被切断材Ｍの形状を測定可能な形状検出器５が設置されている。形状検出器５の下流側には、被切断材Ｍの先端の通過を検出可能な被切断材検出器としての鋼材端検出器６が設置されている。クロップシャー４の下流側、且つ、仕上圧延機２の入側には、被切断材Ｍの尾端速度を検出可能なメジャーリングロール７が設置されている。
　熱間圧延ラインＬには、本実施の形態による切断制御システムが設けられている。切断制御システムは、被切断材Mの画像を検出する画像検出器８と、画像識別装置８０と、切断制御装置１０を有する。
　画像検出器８は、鋼材端検出器５の下流側、且つ、クロップシャー４の入側に設定される例えばＣＣＤカメラである。画像検出器８は、画像識別装置８０に接続されている。
　図２は、画像識別装置８０の構成の一例を示す図である。画像識別装置８０は、画像入力部８１と、設備長入力部８２と、ピクセル・長さ変換部８３と、材料位置検出部８４と、材料速度検出部８５を備える。
　画像入力部８１は、画像検出器８の画像データ（画像情報）をリアルタイムで取り込み、材料位置検出部８４に出力する。設備長入力部８２は、予め設定した画像エリアの長さ情報を取り込み、ピクセル・長さ変換部８３に出力する。ピクセル・長さ変換部８３は、画像１ピクセル当たりの長さを導き出し、材料位置検出部８４に出力する。材料位置検出部８４は、画像入力部８１から入力される画像データから被切断材Ｍの先端を検出し、検出した被切断材Ｍの先端をトラッキング情報として切断点追跡制御部１７及び材料速度検出部８５に出力する。材料速度検出部８５は、被切断材Ｍの先端と、画像１ピクセル当たりの長さとから、被切断材Ｍの移動量を演算する。即ち、画像データのフレームレート（１秒当たりのコマ数）と、被切断材Ｍの端部の位置の１フレーム当たりの移動量とから、被切断材Ｍの実際の移動量（速度）が求められる。材料速度検出部８５は、求めた被切断材Ｍの移動量をトラッキング情報として後述の切断点追跡制御部１７に出力する。
　切断制御装置１０は、切断点設定部１１と、先端速度検出部１２と、尾端速度検出部１３と、クロップシャー演算タイミング発生部１４と、クロップシャー起動演算部１５と、クロップシャー駆動制御部１６と、接続点追跡制御部１７を備える。
　切断点設定部１１は、形状検出器５により測定された被切断材Mの形状から切断点（切断位置）を設定する。先端速度検出部１２は、搬送テーブル３に接続され、被切断材Mの先端速度を検出する。尾端速度検出部１３は、メジャーリングロール７に接続され、被切断材Mの尾端速度を検出する。クロップシャー演算タイミング発生部１４は、鋼材端検出器６による被切断材Mの先端（または尾端）の検出を入力とし、クロップシャー４の演算タイミングを発生する。クロップシャー起動演算部１５は、クロップシャーの演算タイミングが入力されると、被切断材Ｍの切断点並びに被切断材Ｍの先端速度及び尾端速度からクロップシャー４の起動タイミングを演算する。クロップシャー駆動制御部１６は、演算結果である起動タイミングに到達すると、被切断材Ｍの先端速度あるいは尾端速度に応じた速度基準を演算する。切断点追跡制御部１７は、画像識別装置８０から入力された被切断材Ｍの位置情報、即ち、被切断材Ｍの端部及び移動量から、クロップシャー４の速度補正量を演算し、演算した速度補正量をクロップシャー駆動制御部１６に出力する。クロップシャー駆動制御部１６は、演算した速度基準に、切断点追跡制御部１７から入力された速度補正量を足しこみ、クロップシャー駆動装置４０を駆動する。
　ここで、画像データはデジタルデータであることから伝送遅れは生じるが、定周期処理であるため、遅れ時間からの速度誤差は求めることができる。切断点追跡制御部１７は、この速度誤差分を速度補正量に加味することができる。
　切断制御装置１０の具体的構造に限定はないが、一例として次のようなものであってもよい。図３は、切断制御装置１０のハードウェア構成の一例を示す図である。切断制御装置１０の機能は、図３に示す処理回路により実現することができる。同様に、画像識別装置８０の機能も、図３に示す処理回路により実現することができる。この処理回路は、専用ハードウェア１０ａであってもよい。この処理回路は、プロセッサ１０ｂ及びメモリ１０ｃを備えていてもよい。この処理回路は、一部が専用ハードウェア１０ａとして形成され、更にプロセッサ１０ｂ及びメモリ１０ｃを備えていてもよい。図３の例は、処理回路の一部が専用ハードウェア１０ａとして形成されるとともに、処理回路がプロセッサ１０ｂ及びメモリ１０ｃをも備えている。
　処理回路の少なくとも一部が、少なくとも１つの専用ハードウェア１０ａであってもよい。この場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はこれらを組み合わせたものが該当する。処理回路が、少なくとも１つのプロセッサ１０ｂ及び少なくとも１つのメモリ１０ｃを備えてもよい。この場合、プロセス計算機２１の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ１０ｃに格納される。プロセッサ１０ｂは、メモリ１０ｃに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。プロセッサ１０ｂは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰとも呼ばれる。メモリ１０ｃは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ等が該当する。なお、メモリ１０ｃがデータベース２３を兼用するように構成することもできる。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、切断制御装置１０の各機能を実現することができる。
　図４は、クロップシャー４の切断刃速度の補正について説明するための模式図である。図４では、姿勢の異なるクロップシャー４ａ，４ｂ，４ｃが示されている。４ａは、起動点Ｐ１でのクロップシャーを示し、４ｂは、切断開始点Ｐ２でのクロップシャーを示し、４ｃは、下死点Ｐ３でのクロップシャーを示している。
　図４に示すように、被切断材Ｍの切断する先端部分（ハッチングを付した部分）の長さ（設定値）をＬＳＥＴ、材料速度をＶ、鋼材端検出器６からクロップシャー４の中心までの距離（設備上の絶対距離＝一定値）をＬＭＳとすると、クロップシャー４の起動タイミングを生成する距離ＬＣＵＴは、下式（８）のように表される。
［式８］
　　ＬＣＵＴ＝ＬＭＳ－ＬＳＥＴ－Ｌｓ・・・（８）
　ここで、上式（８）中、ＬＳは、クロップシャー４ａが起動してからクロップシャー４ｂによる切断が実行されるまでに被切断材Ｍが進む距離である。鋼材端検出器６から距離ＬＣＵＴだけ離れた位置Ｐ１に被切断材Ｍの切断点が到着すると、クロップシャー４ａを起動する。即ち、Ｐ１は、クロップシャー起動点である。その後、被切断材Ｍの切断点のクロップシャー起動点Ｐ１からの距離ＬＴＲＫをトラッキングする。ＬＴＲＫのトラッキングは、クロップシャー起動点Ｐ１からクロップシャー４ｂの切断開始点Ｐ２まで行われる。言い換えると、画像データから求められた被切断材Ｍの移動量は、クロップシャー４の弧長ｌｓと比較される。
　前述の式（７）のとおり、切断点追跡制御部１７によるクロップシャー４の切断刃速度の補正量ｖは、下式（９）で求めることができる。下式（９）中、ΔＬＳは、クロップシャー４ｂの切断開始点Ｐ２からクロップシャー４ｃの下死点Ｐ３までのクロップシャー４の弧長移動量である。
［式９］
　　ｖ＝ｋｓ｛（ｌｓ－ΔＬｓ）／Ｋ－（ＬＭＳ－ＬＣＵＴ－ＬＴＲＫ－ｌｃ）｝・・・（９）
　本実施の形態では、上式（９）のＬＴＲＫに、画像識別装置８０の材料位置検出部８４及び材料速度検出部８５の出力信号が入力される。そして、上式（９）で求められた補正量ｖがクロップシャー駆動制御部１６に出力される。これにより、被切断材Ｍの速度Ｖが変動したとしても、実際の被切断材Ｍの位置がトラッキングされる。これにより、切断制御装置１０によるトラッキング制御の誤差を可及的抑制することができる。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、鋼材端検出器６の下流側に設けられた画像検出器８の画像データから被切断材Ｍの位置及び実速度を求め、求めた位置及び実速度からクロップシャー４の切断刃の速度の補正量ｖを求めることで、設定された切断点での被切断材の切断誤差を可及的に抑制することができる。
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。上記実施の形態では、被切断材Ｍの先端を切断する場合を例に説明したが、被切断材Ｍの尾端を切断する場合にも適用することができる。上述した実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数にこの発明が限定されるものではない。また、上述した実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
Ｌ…熱間圧延ライン、Ｍ…被切断材、３…搬送テーブル（速度検出器）、４…クロップシャー、７…メジャーリングロール（速度検出器）、８…画像検出器

Claims (4)

  1. 　熱間圧延ラインを搬送走行中の被切断材を切断するクロップシャーの切断制御システムにおいて、
    　前記クロップシャーの入側に配置され、搬送走行中の前記被切断材の画像を検出する画像検出器を備え、
    　前記画像検出器により検出された画像データから前記被切断材の先端位置あるいは尾端位置及び移動量を求め、求めた前記被切断材の前記先端位置あるいは前記尾端位置及び前記移動量に基づいて前記クロップシャーの切断刃の駆動速度を補正するように構成されるクロップシャーの切断制御システム。
  2. 　前記被切断材の速度を検出する速度検出器を更に備え、前記速度検出器で検出された速度から前記切断刃の速度基準を算出し、前記被切断材の前記先端位置あるいは前記尾端位置及び前記速度を用いて前記速度基準を補正するように構成される請求項１に記載のクロップシャーの切断制御システム。
  3. 　前記クロップシャーを起動した後に、前記移動量を前記クロップシャーの弧長移動量と比較して前記補正を行うように構成される請求項１または請求項２に記載のクロップシャーの切断制御システム。
  4. 　前記画像検出器からの前記画像データの伝送遅れを考慮して前記補正を行うように構成される請求項２に記載のクロップシャーの切断制御システム。
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