WO2024029231A1 - 温度測定装置及び温度測定方法 - Google Patents

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WO2024029231A1
WO2024029231A1 PCT/JP2023/023673 JP2023023673W WO2024029231A1 WO 2024029231 A1 WO2024029231 A1 WO 2024029231A1 JP 2023023673 W JP2023023673 W JP 2023023673W WO 2024029231 A1 WO2024029231 A1 WO 2024029231A1
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wavelengths
steel plate
temperature
radiance
wavelength
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PCT/JP2023/023673
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English (en)
French (fr)
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良仁 伊勢居
真臣 村松
芳章 末松
圭佑 吉田
芳宗 森
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日本製鉄株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/06—Zinc or cadmium or alloys based thereon
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/60—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature

Definitions

  • the technology of the present disclosure relates to a temperature measuring device and a temperature measuring method, and specifically relates to a temperature measuring device and a temperature measuring method that utilize radiance detected from an object.
  • the so-called alloyed hot-dip galvanized steel sheet (hereinafter referred to as "GA steel sheet"), which is produced by heat-treating a hot-dip galvanized steel sheet to form an iron-zinc alloy on its surface, has excellent corrosion resistance, paintability, and press workability. , used for automobile exterior panels, etc.
  • the manufacturing process for manufacturing GA steel sheets involves an alloying process in which the steel sheet is immersed in molten zinc and then heated in an alloying furnace to create a plating alloy layer of zinc and iron on the surface of the steel sheet.
  • the iron content in the plating alloy layer during this alloying process is generally called the degree of alloying. Since this degree of alloying greatly affects the properties of the GA steel sheet such as press formability and durability, it is important to control the degree of alloying within an appropriate range.
  • the degree of alloying is correlated with the heating temperature and heating time during the alloying process, so in order to produce a GA steel sheet with a uniform and high-quality plating alloy layer, it is necessary to adjust the temperature in the width direction during the alloying process. It is important to control the distribution uniformly and within an appropriate temperature range. Therefore, there is a need for a technique to measure the temperature distribution in the width direction during the alloying process.
  • Radiation thermometry is a remote temperature measurement method that can measure the temperature of an object non-contact and at high speed.
  • the radiation thermometry is a method in which a photodetector detects thermal radiation emitted by an object according to its temperature, and the temperature is measured based on its intensity (radiance).
  • the radiation thermometry method in order to accurately measure temperature, it is necessary to understand the emissivity that varies depending on the object and its surface condition.
  • the roughness of the steel sheet surface changes during the process in which molten zinc reacts with iron to form an alloy, and the emissivity of the steel sheet decreases to about 0.2 from before alloying. It changes greatly from 0.8 to about 0.8 after alloying. For this reason, it is difficult to measure the surface temperature of a GA steel sheet during the alloying process using a general radiation thermometer.
  • the temperature T is calculated by taking the ratio of the radiances of two wavelengths (two-color ratio R) as shown in equation (4).
  • the emissivity can also be calculated using equation (1).
  • the surface roughness of the steel sheet changes from a specular state to a rough surface state as alloying progresses.
  • the emissivity varies from about 0.2 (before alloying) to about 0.8 (after alloying). This corresponds to the fact that while molten zinc has a metallic luster, after alloying it becomes solid and has a rough surface at the same time as the FeZn compound is formed.
  • the temperature and emissivity can be calculated by calculating the temperature and emissivity by combining equations (1), (2), and equation (6), which is the relational expression between the emissivity of two wavelengths, and solving numerically. There is.
  • Japanese Patent Application Laid-open No. 9-53992 discloses that by scanning the synchrotron radiation with a rotating mirror and separating it into spectra, the radiance of multiple wavelengths in the scanning direction is detected, and calculations are performed based on the radiance of the multiple wavelengths.
  • a method of measuring temperature distribution is disclosed.
  • a method for rapidly measuring temperature distribution a method is known in which the spatial distribution of thermal radiation emitted from an object is measured using a one-dimensional image sensor or a two-dimensional image sensor.
  • These methods assume that the emissivity is constant within the field of view, and as long as this premise holds true, temperature measurements can be made without any practical problems.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-132442 describes a method of dividing thermal radiation emitted from a measurement object into three wavelengths and capturing a three-wavelength two-dimensional image to measure emissivity and temperature distribution. Disclosed.
  • JP-A-9-53992 detects radiance while scanning with a rotating mirror, so the response speed depends on the rotational speed of the mirror, and it takes time to measure in the width direction. There is a problem.
  • the technology described in Japanese Patent Application Laid-open No. 2012-132442 enables highly responsive temperature distribution measurement because the spatial distribution of radiance can be obtained by one-time imaging.
  • Image sensors have a disadvantage in that they have a lower dynamic range than photodetectors used for temperature measurement.
  • radiance is captured as digital data with 1024 or 4096 gradations. Therefore, if the detected radiance is too high, it will be saturated, and if it is too weak, the brightness will be insufficient and it will not be possible to measure the temperature correctly. Therefore, it is necessary to adjust the sensitivity so that the detected brightness level falls within the temperature measurable range by adjusting the gain and exposure time of the imaging device according to the temperature of the measurement target.
  • an object of the technology of the present disclosure is to provide a temperature measuring device and a temperature measuring method that can measure the temperature distribution of an object whose emissivity changes over a wide range with high response and high accuracy.
  • a first aspect of the technology of the present disclosure is a temperature measuring device that measures the temperature of a steel plate, the field of view being a range including at least a part of the width direction of the steel plate, and each of the surfaces of the steel plate within the field of view.
  • an imaging unit which is a spectroscopic camera that acquires the radiance of the steel plate at a plurality of wavelengths, selects two wavelengths from among the wavelengths at which the imaging unit acquires the radiance of the steel plate
  • the present invention is a temperature measurement device comprising: a calculation processing unit that calculates the temperature at each position on the surface of the steel plate by two-color radiation thermometry using the radiance of the steel plate acquired by the imaging unit at a wavelength.
  • a second aspect of the technology of the present disclosure is that in the temperature measuring device according to the first aspect, the arithmetic processing unit selects a wavelength consisting of two wavelengths among the wavelengths at which the imaging unit acquires the radiance of the steel plate. If the position of the surface of the steel plate where the temperature is to be measured is in a region where the radiance of the steel plate is large, the wavelength sets of the plurality of wavelength sets held are When the position of the surface of the steel plate whose temperature is to be measured is in a region where the radiance of the steel plate is small by selecting two wavelengths that are included in the set of the two shorter wavelengths, selects two wavelengths included in a set in which two wavelengths on the longer wavelength side are combined from the set of the plurality of wavelengths held, and obtains images obtained by the imaging unit at the two selected wavelengths.
  • This temperature measuring device calculates the temperature at each position on the surface of the steel plate by two-color radiation temperature measurement using the radiance of the steel plate.
  • a third aspect of the technology of the present disclosure is the temperature measuring device according to the second aspect, wherein the steel plate is an alloyed hot-dip galvanized steel plate, and the region of high radiance of the steel plate is formed by alloying the surface of the steel plate.
  • the temperature measurement device corresponds to a region where the steel plate has a low radiance and corresponds to a region where alloying of the surface of the steel plate has not progressed.
  • a fourth aspect of the technology of the present disclosure is that in the temperature measuring device according to the second aspect or the third aspect, the arithmetic processing section has a wavelength that is the longest among the plurality of wavelength sets held in the arithmetic processing section. If the radiance of the steel plate obtained with a set of wavelengths including The temperature measurement device reduces the exposure amount of the imaging unit when the radiance of the steel plate acquired with a set of wavelengths including the shortest wavelength exceeds a preset upper limit threshold.
  • a fifth aspect of the technology of the present disclosure is the temperature measuring device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the arithmetic processing unit adjusts the field of view of the imaging unit along the width direction of the steel plate. divided into a plurality of divisions, and determined the range of wavelengths in which the imaging unit was able to acquire the radiance of the steel plate for each division, and the radiance of the steel plate could be acquired for each division. Two wavelengths are selected from a range of wavelengths, and each position on the surface of the steel plate is measured by two-color radiation thermometry using the radiance of the steel plate acquired by the imaging unit at the two selected wavelengths. This is a temperature measuring device that calculates the temperature of
  • the arithmetic processing unit is configured to set two wavelengths at which the radiance of the steel plate is maximum. It is a temperature measurement device that selects a wavelength shorter than the wavelength.
  • the arithmetic processing section calculates the temperature in the sheet width direction of the steel plate from the image acquired by the imaging section.
  • This is a temperature measurement device that detects edge positions on both sides and determines a temperature measurement range based on the detected edge positions.
  • An eighth aspect of the technology of the present disclosure is a temperature measurement method for measuring the temperature of a steel plate, using an imaging unit that is a spectroscopic camera whose field of view is a range including at least a part of the width direction of the steel plate, a brightness acquisition step of acquiring the radiance of the steel plate at a plurality of wavelengths at each position on the surface of the steel plate within the field of view; and a wavelength at which the radiance of the steel plate is acquired by the imaging unit using an arithmetic processing unit. Select two wavelengths from among them, and calculate the temperature at each position on the surface of the steel plate by two-color radiation thermometry using the radiance of the steel plate acquired by the imaging unit at the two selected wavelengths.
  • a temperature measuring method includes a temperature calculating step.
  • a ninth aspect of the technology of the present disclosure is the temperature measurement method according to the eighth aspect, in which the arithmetic processing unit selects a wavelength consisting of two wavelengths among the wavelengths at which the imaging unit acquires the radiance of the steel plate. If the position of the surface of the steel plate where the temperature is to be measured is in a region where the radiance of the steel plate is large, the temperature calculation step may include at least two or more sets.
  • the position of the surface of the steel plate whose temperature is to be measured is such that the radiance of the steel plate is If it is in a small area, select two wavelengths included in a set in which two wavelengths on the long wavelength side are combined from the set of the plurality of wavelengths held, and in the selected two wavelengths,
  • This temperature measurement method calculates the temperature at each position on the surface of the steel plate by two-color radiation thermometry using the radiance of the steel plate acquired by the imaging unit.
  • a tenth aspect of the technology of the present disclosure is a temperature measuring method according to the ninth aspect, wherein the temperature measuring method is a method of measuring the temperature of an alloyed hot-dip galvanized steel sheet as the steel sheet, and the temperature calculating step is , if the position of the surface of the steel plate whose temperature is to be measured is in an area where alloying of the surface of the steel plate has progressed and where the radiance of the steel plate is high, From the set of wavelengths, select two wavelengths included in the set in which the two wavelengths on the short wavelength side are combined, and make sure that the position of the surface of the steel plate whose temperature is to be measured is such that the surface of the steel plate is alloyed.
  • An eleventh aspect of the technology of the present disclosure is a temperature measuring method according to the ninth aspect or the tenth aspect, in which a set of wavelengths including the longest wavelength among the plurality of sets of wavelengths held in the arithmetic processing unit is provided. If the radiance of the steel plate obtained by is below a preset lower limit threshold, the exposure amount of the imaging section is increased, and the shortest wavelength among the plurality of wavelength sets held in the arithmetic processing section is set. In this temperature measurement method, when the radiance of the steel plate obtained with a set of wavelengths including 2 exceeds a preset upper limit threshold, the amount of exposure of the imaging unit is reduced.
  • a twelfth aspect of the technology of the present disclosure is the temperature measuring method according to any one of the eighth to eleventh aspects, in which the temperature calculation step includes adjusting the field of view of the imaging unit in the width direction of the steel plate.
  • the method is divided into a plurality of sections according to Two wavelengths are selected from the resulting wavelength range, and the surface of the steel plate is measured by two-color radiation thermometry using the radiance of the steel plate acquired by the imaging unit at the two selected wavelengths. This is a temperature measurement method that calculates the temperature at each location.
  • a thirteenth aspect of the technology of the present disclosure is the temperature measuring method according to any one of the eighth to twelfth aspects, in which the temperature calculation step is performed using two wavelengths that have a maximum radiance of the steel plate. This is a temperature measurement method that selects a wavelength shorter than the wavelength.
  • a fourteenth aspect of the technology of the present disclosure is the temperature measuring method according to any one of the eighth to thirteenth aspects, in which the temperature calculation step includes calculating the temperature of the steel plate from the image acquired by the imaging unit. This is a temperature measurement method in which edge positions on both sides in the width direction are detected, and a range in which temperature is to be measured is determined based on the detected edge positions.
  • a temperature measurement device and a temperature measurement method are provided that can measure the temperature distribution of an object whose emissivity changes over a wide range with high response and accuracy.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of an arithmetic processing unit of the temperature measuring device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the hardware configuration of an arithmetic processing unit. It is a flowchart which shows the flow of temperature measurement processing in a 1st embodiment.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of an arithmetic processing unit of a temperature measuring device according to a second embodiment. It is a flowchart which shows the flow of temperature measurement processing in a 2nd embodiment. It is a graph showing the relationship between wavelength and blackbody furnace measurement brightness.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of measurement of temperature and emissivity at each position in the width direction.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the characteristics of a detector included in a spectroscopic camera.
  • FIG. 1 shows the configuration of continuous hot-dip galvanizing processing equipment in which a temperature measuring device 10 according to the first embodiment is installed.
  • a steel plate 1 to be plated is continuously annealed (not shown) and then introduced into a hot-dip galvanizing bath 2 containing molten zinc.
  • the steel sheet 1 introduced into the hot-dip galvanizing bath 2 is turned upward by the rolls 3 in the bath and is pulled out from the hot-dip galvanizing bath 2.
  • a wiping gas is sprayed from a wiping nozzle 4 toward both sides of the steel plate 1 to which molten zinc has adhered, thereby adjusting the amount of molten zinc adhered thereto.
  • the steel sheet 1 whose coating weight has been adjusted is passed into an alloying furnace 5.
  • the alloying furnace 5 heats the steel plate 1 to around 500° C. to 550° C., which is the alloying temperature, by induction heating. By the time the heated steel plate 1 reaches the upper roll (not shown), alloying is completed.
  • the temperature measuring device 10 is a device that measures the temperature of a GA steel plate. Specifically, it is an apparatus that can measure the temperature (temperature distribution) in a direction perpendicular to the conveyance direction of the GA steel plate.
  • the temperature measuring device 10 includes an imaging section 12 and an arithmetic processing section 14.
  • the imaging unit 12 has a linear range including at least a part of the direction perpendicular to the conveyance direction of the GA steel sheet shown in FIG. It consists of a hyperspectral camera that acquires the radiance of the GA steel plate at each position on the surface of the GA steel plate for each of multiple wavelengths.
  • the "spectral camera” in the technology of the present disclosure is a camera that can separate light into different wavelengths and obtain information for each wavelength.
  • An RBG camera which is a conventional camera, can instantaneously obtain information regarding the three wavelengths of light of red, blue, and green for each imaged position.
  • information regarding light of, for example, 100 or more wavelengths can be instantaneously acquired for each imaged position.
  • the spectroscopic camera is sometimes called a band hyperspectral camera or a multispectral camera, and hereinafter, the spectroscopic camera will be referred to as a hyperspectral camera.
  • a hyperspectral camera that can be used as the imaging unit 12 is a camera that can capture spectral information obtained by separating light into wavelengths together with spatial information. Since this allows more information to be obtained than can be obtained visually or with an RGB camera, research is progressing in fields such as engineering, biology, and medicine. Furthermore, in recent years, devices have become cheaper and are increasingly being introduced into factory lines, and are also used in fields such as foreign object detection, quality control, and component inspection.
  • a typical hyperspectral camera is a line scan type. This has a line-shaped field of view, and by imaging an object, it acquires detailed spectral information for each pixel that makes up the line.
  • a hyperspectral camera is configured to include a lens, a slit section, a spectrometer, and a two-dimensional image sensor.
  • a lens forms an image of the object onto a slit section, and the light imaged on the slit section is delivered as one-dimensional information (line) to a spectrometer, where the light is divided into multiple wavelengths using a diffraction grating or prism. It separates the light and captures the separated light using a two-dimensional image sensor.
  • the two-dimensional imaging device of the hyperspectral camera acquires the detected intensity of light for each wavelength at each position in the linear field of view as a two-dimensional hyperspectral image of spatial CH (channel) x wavelength CH.
  • a two-dimensional hyperspectral image of spatial CH (channel) x wavelength CH Become.
  • the wavelength band of the spectroscopic spectrum is determined by the specifications of the spectroscope, the size of the two-dimensional image sensor, the detection wavelength band, and the number of CHs.
  • the detected intensity of light at each position is acquired as a luminance value of, for example, 4096 gradations (12 bits) in the hyperspectral image.
  • the hyperspectral camera of this embodiment having such a configuration can also be said to have a configuration including a one-dimensional diffraction grating.
  • one hyperspectral camera or multiple hyperspectral cameras it is possible to measure the temperature over the entire width of the GA steel sheet in the sheet width direction, and then sequentially measure the GA steel sheet that is passed in the rolling (longitudinal) direction. Since it is possible to measure the temperature over the entire length of the GA steel sheet, it is also possible to measure the temperature over the entire length and width of the GA steel sheet.
  • the two wavelengths that is, a wavelength set consisting of two wavelengths
  • the two wavelengths used in two-color radiation thermometry can be compared to the wavelength of the spectroscopic spectrum obtained with a hyperspectral camera. You will be able to freely select from among them, and you will also be able to follow changes in the emissivity of the temperature measurement object.
  • the imaging unit 12 captures one hyperspectral image for each line of field of view in the width direction of the GA steel plate. More specifically, the imaging unit 12 captures a hyperspectral image as an image containing radiance of a plurality of wavelengths for each measurement point within the field of view of one line in the width direction of the GA steel plate.
  • the temperature of the GA steel sheet in the alloying process is generally considered to comply with Wien's radiation law, and the wavelength at which the radiance is acquired by the imaging unit 12 is necessarily the same as the Wien radiation law at the temperature of the GA steel sheet. A wavelength shorter than the wavelength at which the radiance shown by the displacement law is maximum is selected.
  • the arithmetic processing unit 14 is a functional unit that calculates the temperature of the GA steel plate based on the hyperspectral image captured by the imaging unit 12, and is realized by the hardware configuration described below.
  • the calculation processing section 14 includes a setting section 26, a selection section 22, and a calculation section 24, as shown in FIG.
  • the setting unit 26 sets the exposure time of the imaging unit 12. Specifically, the setting unit 26 first takes a test photograph of the surface of the GA steel plate under temporary conditions using a piper spectrum camera provided in the imaging unit 12. The setting unit 26 selects a GA steel plate obtained by using a set of wavelengths including the longest wavelength among wavelengths included in a plurality of wavelength sets held in the selection unit 22, which will be described later, regarding the hyperspectral image obtained in the trial shooting. When the radiance of is less than the preset lower limit threshold, the exposure time of the imaging unit 12 is set to be longer than the currently set exposure time. This increases the amount of exposure of the imaging section 12.
  • the setting unit 26 sets a preset upper limit threshold for the radiance of the GA steel plate obtained with the set of wavelengths including the shortest wavelength among the wavelengths included in the plurality of wavelength sets held in the arithmetic processing unit 14. If it exceeds the current exposure time, the exposure time of the imaging unit 12 is set to a shorter time than the currently set exposure time. This reduces the amount of exposure of the imaging section 12.
  • the hyperspectral image used in the following explanation can be an image captured under such determined imaging conditions.
  • the setting section 26 sets the aperture value of the imaging section 12 to the currently set aperture value.
  • the exposure amount of the imaging unit 12 may be increased by setting the value to a value larger than the above value.
  • the setting unit 26 also sets the aperture value of the imaging unit 12 to the currently set aperture value.
  • the exposure amount of the imaging unit 12 may be reduced by setting a value smaller than the above value.
  • the setting unit 26 may not be provided or the processing in the setting unit 26 may not be performed. You may also do so.
  • the detector which is a two-dimensional imaging device included in the hyperspectral camera, can instantly acquire two-dimensional brightness information (brightness value) incident from the GA steel plate, but as shown in FIG. If the value exceeds the proper detection range of the detector, the measured value becomes saturated, and therefore the upper limit of the detectable brightness value is determined. Therefore, it is necessary to make adjustments so that a brightness value that does not exceed the upper limit is detected. In addition, if the brightness value falls below the appropriate detection range of the detector, the measured values will vary, so in order to accurately calculate the temperature, it is necessary to detect a brightness value above a certain level. The lower limit of the value will also be determined. Therefore, it is necessary to make adjustments so that luminance values exceeding the lower limit are detected.
  • the appropriate range (specifically, the brightness lower limit value I'min and the brightness upper limit value I'max ) greatly depends on the model of the hyperspectral camera, etc. The range cannot be determined. Determine the appropriate range depending on the model of hyperspectral camera to be used. In addition, the appropriate range is determined each time the model of the hyperspectral camera is changed.
  • the radiance (radiance at two different wavelengths, as described later) used to calculate the temperature of the GA steel sheet is determined by the hyperspectral camera at each imaged position (i.e., temperature measurement point in the sheet width direction). A set of radiances within this appropriate range is selected from among the radiances of a large number of wavelengths obtained.
  • the brightness value of a low emissivity part can be detected properly, but the brightness value of a high emissivity part is saturated and cannot be detected. , a problem arises in that the detection intensity is insufficient in the low emissivity portion, making it impossible to accurately detect the luminance value.
  • radiance (brightness value) is expressed as a function of temperature and wavelength.
  • the wavelength at which the radiance is maximum is determined by Wien's displacement law, and the wavelength [m] when the temperature is T [K] can be calculated as 0.0028978/T. That is, at shorter wavelengths, the radiance increases monotonically with increasing wavelength. Therefore, in this embodiment, a hyperspectral image in a wavelength range where the radiance monotonically increases with respect to wavelength is acquired using a hyperspectral camera, and when extracting the radiance from the hyperspectral image, the following steps are performed. , two wavelengths (that is, a wavelength set consisting of two wavelengths) used when acquiring radiance are switched depending on the surface position of the GA steel plate.
  • the radiance at a short wavelength is used to lower the radiance compared to the long wavelength side. Therefore, the influence of detector saturation can be prevented.
  • the measurement point is included in an area with low radiance, using the radiance at a long wavelength can increase the intensity of the radiant light compared to the short wavelength side. The effects of insufficient strength can be prevented.
  • the selection unit 22 retains at least two sets of wavelengths each consisting of two wavelengths as the plurality of wavelengths from which the imaging unit 12 acquires the radiance of the GA steel plate. Then, when the surface position of the GA steel plate whose temperature is to be measured is in a region where the radiance of the GA steel plate is large, the selection unit 22 selects the short wavelength side of the set of the plurality of wavelengths held. Two wavelengths included in a set of two wavelengths are selected. On the other hand, when the surface position of the GA steel plate whose temperature is to be measured is in a region where the radiance of the GA steel plate is small, the selection unit 22 selects the longer wavelength side of the set of the plurality of wavelengths held. Two wavelengths included in a set of two wavelengths are selected.
  • the selection unit 22 compares whether the surface position of the GA steel plate whose temperature is to be measured is in a region where the radiance of the GA steel plate is large or small, with a preset appropriate luminance range. Judge by.
  • the appropriate brightness range is set in advance by the setting section 26 described above. That is, the setting unit 26 presets the lower brightness limit value I' min and the brightness upper limit value I' max of the appropriate brightness range.
  • the brightness lower limit value I' min and the brightness upper limit value I' max depend on the performance of the hyperspectral camera to be used, and are therefore set according to the model of the hyperspectral camera to be used.
  • the selection unit 22 determines whether the surface position of the GA steel plate whose temperature is to be measured is in a region where the radiance of the GA steel plate is large or small, by comparing it with a preset appropriate luminance range. to decide. When the selection unit 22 determines that the surface position of the GA steel plate whose temperature is to be measured is in a region where the radiance of the GA steel plate is large, the selection unit 22 selects the radiance of the GA steel plate acquired by the imaging unit 12. Two wavelengths included in a set in which two wavelengths on the short wavelength side are combined are selected from a set of a plurality of retained wavelengths so that the luminance range is within a preset appropriate brightness range.
  • the selection unit 22 determines that the surface position of the GA steel plate whose temperature is to be measured is in a region where the radiance of the GA steel plate is small, the selection unit 22 selects the radiance of the GA steel plate acquired by the imaging unit 12. Two wavelengths included in a set in which two wavelengths on the longer wavelength side are combined are selected from a set of a plurality of retained wavelengths so that the luminance range is within a preset appropriate brightness range. The selection unit 22 selects, as the two wavelengths, wavelengths shorter than the wavelength at which the radiance shown by Wien's displacement law at the temperature of the GA steel plate becomes maximum.
  • the region where the radiance of the GA steel sheet is high corresponds to a region where the surface of the GA steel sheet is alloyed, and may be, for example, a region where the emissivity is about 0.1 to 0.3.
  • the region where the radiance of the GA steel sheet is low corresponds to a region where alloying of the surface of the GA steel sheet has not progressed, and may be, for example, a region where the emissivity is about 0.7 to 0.9.
  • the surface roughness changes during the alloying process, and the emissivity, which was about 0.2 before alloying, changes to about 0.8 after alloying. Therefore, even if the temperature is uniform, the radiance is small in areas where alloying has not progressed, and the radiance is large in areas where alloying has progressed, and the difference in radiance is as much as four times. Therefore, in a GA steel sheet in the alloying process, the longer wavelength set is used in areas where alloying has not progressed, and the shorter wavelength set is used in areas where alloying has progressed.
  • the detection wavelength can be calculated as follows.
  • the emissivity fluctuation ratio (emissivity after change/emissivity before change, 4 in the case of GA steel plate) is the radiance is equal to the ratio L b ( ⁇ max , T)/L b ( ⁇ min , T).
  • L b ( ⁇ , T) is the radiance at temperature T and wavelength ⁇ in black body radiation.
  • the emissivity variation ratio is r e , then by satisfying equations (7) and (8), the emissivity can vary greatly depending on the position within the field of view (i.e., the position within the hyperspectral image). It is also possible to measure temperature stably. In other words, it can be seen that it is better to select a wavelength that satisfies this wavelength range using a hyperspectral camera.
  • the selection unit 22 holds a short wavelength set that includes two shorter wavelengths, and a long wavelength set that includes two longer wavelengths.
  • the order of wavelengths is the first wavelength, second wavelength, third wavelength, and fourth wavelength from the shortest wavelength
  • the set on the short wavelength side consists of the first wavelength and the second wavelength
  • the set on the short wavelength side consists of the first wavelength and the second wavelength
  • the set on the wavelength side consists of a third wavelength and a fourth wavelength.
  • the second wavelength and the third wavelength may be the same or different.
  • the set on the short wavelength side may be used as the first set.
  • the combination of wavelengths may be changed as appropriate, such as configuring one wavelength and a third wavelength, and configuring a long wavelength set with a second wavelength and a fourth wavelength.
  • the radiance monotonically increases as the wavelength increases even at the same temperature.
  • saturation of radiance tends to occur at the fourth wavelength, and shortage of radiance tends to occur at the first wavelength. Therefore, it may be possible to measure even if the second and third wavelengths are the same or the combination of wavelengths is changed, so it is possible to use the same wavelength or change the combination of wavelengths. It is.
  • the calculation unit 24 uses the radiance of the GA steel plate acquired by the imaging unit 12 at the two wavelengths selected by the selection unit 22 to calculate the temperature at each position on the surface of the GA steel plate by two-color radiation thermometry. .
  • the temperature of the GA steel plate to be measured fluctuates greatly on the outlet side of the heating furnace, etc., use the method described above (to determine whether the radiance of the GA steel plate is in a large or small area.
  • a method of obtaining the radiance of two wavelengths selected such that the radiance falls within a preset appropriate brightness range by comparing the radiance with a preset appropriate brightness range), the range imaged at the same time For example, the radiance of two different wavelengths within the appropriate range (hereinafter also referred to as "a set of wavelengths") is obtained at a specific length position in the length direction of the steel plate (the total width of the steel plate).
  • a set of wavelengths is obtained at a specific length position in the length direction of the steel plate (the total width of the steel plate).
  • the temperature of the steel plate is very low or very high at a certain width position of the plate width (or if alloying has not progressed or alloying has progressed), then As a result, the temperature of the steel plate at that width position may not be calculated. Even if it were possible to measure one set of wavelengths within the appropriate range, the two wavelengths would have to be very close, and the calculated temperature of the steel plate would sometimes be inaccurate. In such a case, it is necessary to follow the temperature distribution in the width direction of the steel plate and adjust the sensitivity of the image sensor for detecting the radiance or the exposure time of the hyperspectral camera. As this sensitivity adjustment, it is possible to adjust the analog gain when reading the brightness value from the image sensor, or to control the exposure amount (at least one of the exposure time and the aperture).
  • the radiance when measuring temperatures from 400°C to 600°C by detecting radiance at a near-infrared wavelength of 1500 nm, the radiance doubles every time the temperature increases by 50°C. Therefore, in order to secure a measurement range of 200° C., the measured radiance needs to be within the appropriate range even if the radiance changes by a factor of 16. In this case, assuming that the minimum luminance is required to be about 500 in order to correctly calculate the temperature, it is necessary that the image sensor is not saturated up to a radiance of at least 8000. However, two-dimensional imaging devices generally have a narrow dynamic range (appropriate range of radiance), and for example, in the case of 12 bits, the luminance is saturated at an upper limit of about 4000. Therefore, in actual measurement, it is desirable to control the sensitivity of the image sensor (for example, by changing the exposure time) to ensure a detection intensity that allows accurate temperature calculation.
  • the GA steel plate can be detected from the minimum brightness to the maximum brightness with any of the wavelengths included in the entire set.
  • condition the condition that the GA steel plate can be detected from the minimum brightness to the maximum brightness with any of the wavelengths included in the entire set.
  • the radiance at the long wavelength set (the short wavelengths included in the set) is controlled to be equal to or higher than the minimum luminance, and the short wavelength set is What is necessary is just to control so that the radiance at a set of wavelengths (wavelengths on the long wavelength side included in the set) does not exceed the brightness upper limit value.
  • the radiance at the set of wavelengths on the longer wavelength side is not saturated, use the set of wavelengths on the longer wavelength side, and if the radiance at the set of wavelengths on the longer wavelength side is saturated, then Temperature calculation becomes possible using a set of wavelengths on the short wavelength side. Note that the conditions mentioned here only need to be satisfied at the time when the set of all wavelengths are looked over, and do not need to be satisfied at the time before or after that time.
  • two-color radiation thermometry generally involves calculating temperature from the radiance determined at two wavelengths when the ratio of emissivity at two wavelengths (emissivity ratio) is fixed or can be considered fixed.
  • emissivity ratio the ratio of emissivity at two wavelengths
  • the technology of the present disclosure can be used not only in such cases, but also in cases where the emissivity ratio is not constant but variable (depending on the progress of the reaction, etc.). shall be called.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the hardware configuration of the arithmetic processing unit 14.
  • the arithmetic processing unit 14 includes a CPU (Central Processing Unit) 32, a RAM (Random Access Memory) 34, a storage device 36, an input device 38, an output device 40, a storage medium reading device 42, a communication I/I/ It has an F (Interface) 44 and a bus 46.
  • the bus 46 is a signal line that connects the CPU 32, RAM 34, storage device 36, input device 38, output device 40, storage medium reading device 42, and communication I/F 44 so that they can communicate with each other.
  • the storage device 36 stores a program for executing temperature measurement processing, which will be described later.
  • the CPU 32 is a central processing unit that executes various programs and controls each component. That is, the CPU 32 reads the program from the storage device 36 and executes the program using the RAM 34 as a work area. The CPU 32 controls each of the above components and performs various arithmetic operations according to programs stored in the storage device 36.
  • the RAM 34 temporarily stores programs and data as a work area.
  • the storage device 36 is configured with a ROM (Read Only Memory), an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), or the like, and stores various programs including an operating system and various data.
  • the input device 38 is a device for performing various inputs, such as a keyboard or a mouse.
  • the output device 40 is a device for outputting various information, such as a display or a printer.
  • a touch panel display may be used as the output device 40 to function as the input device 38.
  • the storage medium reading device 42 reads and stores data stored in various storage media such as CD (Compact Disc)-ROM, DVD (Digital Versatile Disc)-ROM, Blu-ray Disc, and USB (Universal Serial Bus) memory. Writes data to the medium, etc.
  • the communication I/F 44 is an interface for communicating with other devices by wire or wirelessly, and uses, for example, a standard such as Ethernet (registered trademark), FDDI, or Wi-Fi (registered trademark).
  • a computer is configured by the CPU 32, RAM 34, and storage device 36.
  • the computer may be configured as a subcomputer that controls the operation of a part of the temperature measurement device 10, or may be configured as a main computer that controls the entire operation of the temperature measurement device 10.
  • an integrated circuit such as an LSI (Large Scale Integration) or an IC (Integrated Circuit) chipset may be used for part or all of the computer.
  • LSI Large Scale Integration
  • IC Integrated Circuit
  • the processor referred to here is a processor in a broad sense, and may be a general-purpose processor, or a dedicated processor such as a GPU (Graphics Processing Unit), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field Programmable Gate Array). It may also include a processor. Further, the operation of the processor may not only be performed by a single processor, but also performed by a plurality of processors located at physically separate locations in cooperation with each other.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the flow of temperature measurement processing executed by the CPU 32 of the arithmetic processing unit 14.
  • the CPU 32 reads a program for executing the temperature measurement process from the storage device 36, expands it to the RAM 34, and executes it, so that the CPU 32 functions as each functional unit of the arithmetic processing unit 14, and executes the temperature measurement process shown in FIG. is executed. Thereby, the temperature measuring method is executed in the temperature measuring device 10.
  • step S10 the selection unit 22 acquires the hyperspectral image captured by the imaging unit 12.
  • step S12 the selection unit 22 determines whether the position (measurement point) on the GA steel plate where the temperature is to be measured is in a region with high radiance or in a region with low radiance, and in step Proceed to S14.
  • the magnitude of the radiance at a predetermined arbitrary wavelength ⁇ i at the measurement point can be used as a criterion for the judgment from the hyperspectral image.
  • the measurement point is determined to be in a region with large radiance; In this case, it may be determined that the measurement point is in a region with low radiance.
  • a threshold value for example, when the emissivity is between 0.1 and 0.3 (that is, in a region where alloying has not progressed), it is determined that the measurement point is in a region with high radiance, and the emissivity is A threshold value may be determined in advance such that when the value is 0.7 to 0.9 (that is, in a region where alloying has progressed), the measurement point is determined to be in a region with low radiance.
  • a predetermined appropriate range of radiance specifically, a lower luminance value I' min and an upper luminance value I' max ) may be used depending on the model of the hyperspectral camera. good.
  • step S14 (i) If it is determined in step S12 that the measurement point is in a region with high radiance, two wavelength sets used for temperature calculation are selected from among the plurality of wavelength sets held by the selection unit 22. As the wavelengths, a set on the shorter wavelength side (that is, two shorter wavelengths) is selected. On the other hand, (ii) if it is determined in step S12 that the measurement point is in a region with low radiance, select two wavelengths from among the plurality of wavelength sets held by the selection unit 22 to be used for temperature calculation. , select the longer wavelength set (ie, the two longer wavelengths).
  • step S16 the calculation unit 24 uses the radiance at the two wavelengths selected in step S14 to calculate the temperature at the measurement point on the surface of the GA steel plate by two-color radiation thermometry.
  • the radiance (two) at the two wavelengths selected in step S14 can be acquired from the brightness value of the hyperspectral image captured by the imaging unit 12.
  • step S18 the calculation unit 24 determines whether or not to end the processing on the hyperspectral image currently being processed. For example, since steps S12 to S16 are processed for each measurement point, step S18 detects that the measurement point has reached the end of the hyperspectral camera in the hyperspectral image acquired in step S10. In this case, it is determined that the processing of all measurement points in the hyperspectral image has been completed, and the process proceeds to step S20. On the other hand, if it is determined that the processing of all measurement points has not been completed and the processing of the hyperspectral image currently being processed cannot be completed, the process returns to step S12, changes the measurement points, and performs the steps from step S14 onwards. Perform processing.
  • step S20 it is determined whether all the hyperspectral images to be measured have been processed. If it has not been processed, the process returns to step S10, the imaging position is changed, etc., the hyperspectral image is acquired again, and the processing from step S12 onwards is performed. On the other hand, if it is determined in step S20 that all hyperspectral images to be measured have been processed, the temperature measurement process ends.
  • Step S10 is an example of a "brightness acquisition step” according to the technology of the present disclosure
  • steps S12 to S16 are examples of a "temperature calculation step” according to the technology of the present disclosure.
  • the temperature measuring device measures the GA steel plate by the two-color radiation thermometry method using the two wavelengths while changing the combination of the two wavelengths depending on the radiance of the GA steel plate. Calculate the temperature at each location on the surface. Specifically, for measurement points in areas with large radiance, two wavelengths on the shorter wavelength side are selected from among the plurality of wavelengths, and for measurement points in areas with small radiance, among the plurality of wavelengths, two wavelengths are selected. Two wavelengths on the longer wavelength side are selected to calculate the temperature. Thereby, the temperature distribution of an object whose emissivity changes over a wide range can be measured with high response and high accuracy.
  • a temperature measuring device 210 includes an imaging section 12 and an arithmetic processing section 214.
  • the arithmetic processing unit 214 is a functional unit that calculates the temperature of the GA steel plate based on the hyperspectral image captured by the imaging unit 12, and is realized by the same hardware configuration as the first embodiment (FIG. 3).
  • the calculation processing section 214 includes a selection section 222 and a calculation section 224, as shown in FIG.
  • the selection unit 222 divides the field of view (that is, the range of the hyperspectral image) of the imaging unit 12 into a plurality of sections along the width direction of the GA steel sheet, and the imaging unit 12 acquires the radiance of the GA steel sheet for each section. Find the range of wavelengths that can be detected. Then, the selection unit 222 selects two wavelengths from the range of wavelengths for which radiance can be obtained (that is, there is no saturation of brightness values or lack of brightness values) for each category. .
  • the divisions can be determined at any length, but the range of one division is determined so that the degree of alloying of the GA steel sheets within the range does not become too large, that is, the radiance does not change too much. It is preferable.
  • the distribution of temperature measurement points in the board width direction does not need to be particularly limited, but may be, for example, 5 mm or less.
  • the measured length of the GA steel plate in the conveyance direction does not need to be particularly limited, but may be set to about 5 mm, for example.
  • the range in the width direction of the GA steel sheet that is divided into a plurality of sections is the entire range in the width direction.
  • To determine the full range in the sheet width direction first obtain a hyperspectral image, detect the edge positions on both sides of the GA steel sheet in the sheet width direction from the hyperspectral image, and then determine the width of the GA steel sheet on the hyperspectral image based on the detected edge positions. Detection is possible by understanding the range in which it exists. The edge position can be detected by differentiating the distribution of radiance in the board width direction and searching for its maximum and minimum values. Note that the method of identifying both edge positions in the board width direction in this embodiment is also applicable to other embodiments.
  • the detector which is a two-dimensional image sensor included in a hyperspectral camera, can instantaneously acquire two-dimensional brightness information (brightness value) incident from the GA steel plate, but the brightness value cannot be detected properly by the detector. If the range is exceeded, the measured value becomes saturated, so the upper limit of the detectable brightness value is determined. Therefore, it is necessary to make adjustments so that a brightness value that does not exceed the upper limit is detected. Furthermore, in order to accurately calculate the temperature, it is necessary to detect a brightness value above a certain level, and the lower limit of the brightness value to be detected is also determined. Therefore, it is necessary to make adjustments so that luminance values exceeding the lower limit are detected.
  • the wavelength at which the brightness value was measured will be It can also be said that it cannot be used for temperature measurement. Conversely, it can be said that any wavelength for which some measurement data was obtained does not exceed the upper or lower limit of the detector and can be used for temperature measurement.
  • the field of view of the hyperspectral camera is divided into a plurality of small For each category, two wavelengths are selected from the wavelengths for which the brightness could be obtained (that is, the wavelengths do not exceed the upper limit or fall below the lower limit of the detector). This enables stable and accurate temperature measurement.
  • the calculation unit 224 calculates each position on the surface of the GA steel plate by two-color radiation thermometry using the radiance of the GA steel plate acquired by the imaging unit 12 at the two wavelengths selected by the selection unit 222 for each category. Calculate temperature.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the flow of temperature measurement processing executed by the CPU 32 of the arithmetic processing unit 214.
  • the CPU 32 reads a program for executing the temperature measurement process from the storage device 36, expands it to the RAM 34, and executes it, so that the CPU 32 functions as each functional unit of the arithmetic processing unit 214, and executes the temperature measurement process shown in FIG. is executed. Thereby, the temperature measuring method is executed in the temperature measuring device 210.
  • step S10 the selection unit 222 acquires the hyperspectral image captured by the imaging unit 12.
  • step S210 the selection unit 222 specifies, for each of a plurality of divisions in the field of view of the imaging unit 12, a range of wavelengths for which radiance could be acquired. More specifically, the selection unit 222 specifies the range in which the radiance has been acquired for the section that includes the position (measurement point) where the temperature is to be measured.
  • step S212 the selection unit 222 selects two wavelengths ⁇ A and ⁇ B from the specified wavelength range for each division.
  • the calculation unit 224 uses the radiance E A and E B at the two selected wavelengths ⁇ A and ⁇ B for each section to measure the GA steel plate by the two-color radiation thermometry method. Calculate the surface temperature.
  • step S216 the calculation unit 224 determines whether or not to end the processing on the hyperspectral image currently being processed. If the process is to be terminated, the process proceeds to step S218; if the process is not to be terminated, the process is returned to step S210, the measurement point is changed, and the processes from step S210 onwards are performed.
  • step S2108 it is determined whether all the hyperspectral images to be measured have been processed. If it has not been processed, the process returns to step S10, the imaging position is changed, etc., the hyperspectral image is acquired again, and the processing from step S12 onwards is performed. On the other hand, if it is determined in step S218 that all the hyperspectral images to be measured have been processed, the temperature measurement process ends. Steps S210 to S214 are an example of a "temperature calculation step" according to the technology of the present disclosure.
  • the temperature measuring device divides the field of view of the imaging unit into a plurality of sections along the width direction of the GA steel plate, and the imaging unit acquires the radiance of the GA steel plate for each section. Find the range of wavelengths that can be used. Then, for each category, two wavelengths are selected from the range of wavelengths for which radiance can be obtained, and the temperature is calculated. Thereby, the temperature distribution of an object whose emissivity changes over a wide range can be measured with high response and high accuracy.
  • the brightness values in low emissivity areas can be detected appropriately, but the brightness values in high emissivity areas are saturated.
  • the detection strength of low emissivity parts is insufficient and the brightness values cannot be detected with high accuracy.
  • the range in which the temperature distribution is measured is determined in the width direction of the GA steel sheet, and the field of view of the imaging unit 12 is divided into a plurality of sections along the width direction of the GA steel sheet.
  • Table 1 shows the required specifications for the temperature measuring device.
  • the temperature of the GA steel sheet during the target alloying process is 400°C to 600°C, and the emissivity changes from about 0.2 (before alloying) to about 0.8 (after alloying) due to alloying. This is because while molten zinc has a metallic luster, after alloying it becomes solid and has a rough surface at the same time as the FeZn compound is formed.
  • the distribution of temperature measurement points in the sheet width direction is 5 mm or less, and the temperature measurement period in the sheet width direction ( The response speed) was set at 20 Hz, and the measurement accuracy was aimed at a difference of ⁇ 10°C from the actual measurement value.
  • Table 2 shows the specifications of the hyperspectral camera used as the imaging unit 12.
  • a hyperspectral camera using an InGaAs photodetector element with sensitivity from 900 nm to 1650 nm to ensure sufficient sensitivity to detect synchrotron radiation even at a target temperature of 400°C and an emissivity of 0.2. did.
  • the number of channels in the spatial direction is 640 CH, and if a lens with a viewing angle of 65° in the spatial direction is used and the distance to the measurement point is 1670 mm, the field of view in the board width direction will be 2000 mm, and the resolution in the board width direction will be approximately 3 mm.
  • the wavelength CH is 224 CH
  • spectra can be obtained in the range from 900 nm to 1700 nm at a pitch of 3.5 nm.
  • the maximum frame rate is 50 fps, and sensitivity can be controlled by setting the exposure time.
  • the hyperspectral image output from the hyperspectral camera is output as an image of 640 horizontal pixels (spatial direction CH) ⁇ 224 vertical pixels (wavelength CH) and 4096 gradations (12 bits), and is taken into the arithmetic processing unit 14.
  • the arithmetic processing unit 14 calculates the radiance E i of a plurality of wavelengths and uses it for temperature measurement.
  • temperature measurement is performed by selecting two wavelengths from the four wavelengths acquired by a hyperspectral camera, but the number of wavelengths is not limited to four in order to widen the temperature measurement range. As long as the number of wavelengths is significant within the wavelength range of the hyperspectral camera, more wavelengths, such as six wavelengths, may be selected.
  • FIG. 7 shows the spectra (for each wavelength) of the blackbody radiation measured by a hyperspectral camera in the high-temperature part of the blackbody furnace at approximately 400°C, 500°C, and 600°C, which are included in the measurement temperature range of the GA steel sheet. (brightness measured by a blackbody furnace).
  • FIG. 7 shows values after background correction (detected brightness value in a state where no light enters, caused by dark current of the two-dimensional image sensor).
  • the exposure time of the blackbody furnace is set so that the intensity of the emitted light (luminance measured in the blackbody furnace) is almost the same at any temperature.
  • a temperature increase of about 100° C. corresponds to 1/4 times the exposure time.
  • the intensity of the emitted light increases as the wavelength increases, and reaches its maximum near 1600 nm due to the sensitivity characteristics of the detection element (InGaAs) used.
  • sensitivity decreases when the wavelength interval is narrow.
  • a wavelength interval of 100 nm was provided.
  • the background may vary depending on the exposure time
  • IBG is background.
  • FIG. 9 shows the results of the radiance E i (corresponding to an exposure time of 4096 ⁇ s) with the horizontal axis arranged by 1/T.
  • the plating original plate was electrically heated to be alloyed with the Fe base material, and the thermal radiation spectrum at that time was measured using a hyperspectral camera.
  • the original plated plate was a 0.4 mm thick mild steel plate coated with molten zinc and allowed to solidify as it was.
  • FIG. 10 shows the configuration of the test equipment.
  • the plating original plate is heated to the alloying temperature (around 500° C.) by electrical heating, kept at a constant temperature for alloying, and the radiation intensity at the time of alloying is measured with a hyperspectral camera.
  • the area directly behind the measurement point was painted with black body paint, and the actual temperature was measured with a radiation thermometer and compared with the temperature value measured with a hyperspectral camera.
  • the actual temperature T is calculated using the calculated emissivity ⁇ A.
  • the temperature T is calculated using the equation (16) obtained by converting the equation (15) using the temperature calibration coefficients ⁇ i and ⁇ i , the calculated emissivity ⁇ A , and the radiance E A. .
  • FIG. 11 shows the results of measuring the brightness values at wavelengths ⁇ 1 to ⁇ 4 by fixing the temperature at 530°C and adjusting the exposure time so that the wavelength ⁇ 4 , which has the maximum intensity, would not be saturated during the alloying process. show.
  • FIG. 11(a) shows the luminance value extracted from the hyperspectral image
  • FIG. 11(b) shows the radiance after background correction and conversion to the standard exposure time (4096 ⁇ s).
  • ET indicates exposure time (unit: ⁇ s).
  • I1 to I4 indicate the brightness value of each wavelength.
  • E1 to E4 indicate the radiance of each wavelength. As shown in Fig.
  • the emissivity increased during the alloying process and the luminance value increased, so when the time on the horizontal axis in Fig. 11(a) was around 41 seconds, we made sure that the radiance did not deviate from the appropriate range.
  • the exposure time was changed from 4096 ⁇ s to 2560 ⁇ s.
  • the brightness values at wavelengths ⁇ 1 to ⁇ 4 decrease in accordance with the rate of change in exposure time.
  • FIG. 11(b) by converting to the equivalent of the reference exposure time (4096 ⁇ s), it is possible to obtain continuously changing luminance values. Therefore, temperature calculation processing can be performed using equation (10).
  • FIG. 13 shows the results of measurements performed with the temperature fixed at 480° C. and sensitivity settings (exposure time of about 10,000 ⁇ s) that can ensure sufficient radiance at the temperature before alloying.
  • FIG. 13(a) shows the luminance value extracted from the hyperspectral image
  • FIG. 13(b) shows the radiance after background correction and conversion to the standard exposure time (4096 ⁇ s).
  • ET indicates exposure time (unit: ⁇ s).
  • I1 to I4 indicate the brightness value of each wavelength.
  • E1 to E4 indicate the radiance of each wavelength. It can be seen that since the emissivity changes from about 0.2 to about 0.8 due to alloying, the brightness value at 1600 nm on the long wavelength side exceeds the brightness upper limit value of 4096 and is saturated. On the other hand, since the brightness value on the short wavelength side increased due to alloying, it was possible to obtain a brightness value sufficient for temperature calculation.
  • FIG. 14 shows an example of the temperature calculation results.
  • FIG. 14(a) shows the results of calculating the temperature using the radiance on the long wavelength side (1500 nm and 1600 nm)
  • FIG. 14(b) shows the result of calculating the temperature using the radiance on the short wavelength side (1300 nm and 1400 nm).
  • the same width position (however, a hyperspectral camera
  • the temperature measurement results on the back surface are shown in FIG. 14 as a back surface thermometer.
  • the emissivity can be reduced.
  • the temperature of the high alloyed part is calculated using the shorter wavelength set, and the temperature of the lower emissivity pre-alloyed part is calculated using the longer wavelength set. It can be seen that stable and highly accurate temperature measurement is possible.
  • a hyperspectral image is acquired, the left and right edge positions of the GA steel plate are detected from the hyperspectral image, and the range where the GA steel plate exists is grasped on the hyperspectral image.
  • the edge position can be detected by differentiating the distribution of radiance in the board width direction and searching for its maximum and minimum values.
  • Dp is the exposure time during imaging of the acquired hyperspectral image.
  • the exposure time of the hyperspectral camera is changed by selecting an exposure time between D min and D max . If there is no settable exposure time for the hyperspectral camera between D min and D max , select the exposure time closest to the settable exposure time.
  • Example of measurement results For the acquired hyperspectral image, look at the brightness values I 1 to I 4 at each position in the board width direction and determine the combinations of wavelengths that provide effective brightness ( ⁇ 1 and ⁇ 2 , ⁇ 2 and ⁇ 3 , ⁇ 3 and ⁇ 4 ) was selected, and the temperature was measured by two-color radiation thermometry.
  • the detected brightness at the two wavelengths used needs to be large relative to the measurement resolution and not saturated. That is, the lower limit value I' min and the upper limit value I' max of brightness are set in advance so that the brightness range is appropriate.
  • the lower limit value I'min of brightness is about 500 after background correction
  • the upper limit value I'max of brightness is about 3500.
  • Hyperspectral cameras can detect radiance at multiple wavelengths, so when calculating temperature at two wavelengths, we selected a combination of wavelengths based on the detected luminance at the two wavelengths.
  • FIG. 15 shows an example of measurement when there is uneven alloying in the width direction.
  • the temperature and emissivity of the GA steel sheet were measured in the width direction of the sheet, and it was clearly confirmed that alloying was delayed near the edge of the GA steel sheet due to a decrease in temperature.
  • this temperature distribution meter can grasp the alloying state in addition to the temperature distribution in the width direction, and is therefore effective in improving the manufacturing conditions in the alloying process of GA steel sheets.
  • the technology of the present disclosure can be applied not only to GA steel plate but also to steel plates in general. It is possible. In particular, when the spectral emissivity of the steel plate changes greatly depending on the situation, the technology of the present disclosure can be suitably applied.

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Abstract

鋼板の温度を測定する温度測定装置において、分光カメラである撮像部が、鋼板の板幅方向の少なくとも一部を含む範囲を視野とし、視野内の鋼板の表面の各位置において、複数の波長における鋼板の放射輝度を取得し、演算処理部１４が、撮像部で鋼板の放射輝度を取得した波長のうちから２つの波長を選択し、選択した２つの波長における、撮像部で取得した鋼板の放射輝度を用いて、２色放射測温により鋼板の表面の各位置の温度を算出する。

Description

温度測定装置及び温度測定方法
　本開示の技術は、温度測定装置及び温度測定方法に関し、詳しくは、物体から検出される放射輝度を利用した温度測定装置及び温度測定方法に関する。
　溶融亜鉛めっき鋼板を熱処理し、表面に鉄亜鉛合金を生成させた、いわゆる合金化溶融亜鉛めっき鋼板（以下、「ＧＡ鋼板」という）は、耐食性や塗装性、プレス加工性に優れており、例えば、自動車の外板等に用いられる。
　ＧＡ鋼板を製造する際の製造プロセスには、鋼板を溶融亜鉛に浸漬した後に合金化炉により加熱を行うことで、鋼板表面に亜鉛と鉄とのめっき合金層をつくる、合金化過程があり、この合金化過程におけるめっき合金層中の鉄含有率は、一般に合金化度と呼ばれている。この合金化度は、プレス成形性や耐久性等のＧＡ鋼板の特性に大きく影響するため、合金化度を適切な範囲に制御することが重要である。
　合金化度は、合金化処理時の加熱温度及び加熱時間と相関があるため、均一で品質の良いめっき合金層を備えたＧＡ鋼板を製造するためには、合金化過程において、幅方向の温度分布を均一に制御することや、適正な温度範囲に制御することが重要である。そのため、合金化過程において、幅方向の温度分布を測定する技術が求められている。
　対象物に対して非接触かつ高速で温度を測定可能な遠隔測温方法として、放射測温法がある。放射測温法は、物体がその温度に応じて放出する熱放射光を光検出器により検出し、その強度（放射輝度）により温度を測定する方法である。放射測温法では、正確に温度測定を行うために、対象物やその表面状態毎に異なる放射率を把握する必要がある。しかし、ＧＡ鋼板の製造プロセスにおいては、溶融した亜鉛が鉄と反応して合金化する過程で、鋼板表面の粗度に変化が生じるとともに、鋼板の放射率が、合金化前の約０．２から合金化後の約０．８に大きく変化する。このことから、一般的な放射温度計を用いて、合金化過程のＧＡ鋼板の表面温度を測定することは困難である。
　放射測温法を用いた温度測定方法として、２色放射測温法がある。温度Ｔ［Ｋ］の測定対象物から放出される放射光の放射輝度の内、２つの波長λＡ及びλＢでの放射輝度ＥＡ及びＥＢは、２つの波長λＡ及びλＢでの放射率をεＡ及びεＢとすると、（１）式及び（２）式で表すことができる。ここで、Ｌｂ（λ，Ｔ）はプランク則に従った黒体放射における温度Ｔかつ波長λでの放射輝度であり、（３）式のように表すことができる。なお、ｃ１及びｃ２はプランクの放射定数である。
　２色放射測温法では、（４）式のように２つの波長の放射輝度の比（２色比Ｒ）をとることで、温度Ｔを算出する。特に、εＡ＝εＢの場合は灰色体と呼ばれ、εＡとεＢとを相殺することで放射率の影響を排除することができるため、温度Ｔを容易に測定することが可能である。
　さらに、算出された温度Ｔと放射輝度とから、（１）式により、放射率も算出可能である。２つの波長の差が大きいほど（波長同士が離れているほど）感度が向上するメリットがあるが、その場合、一般には灰色体の条件を満たすのが難しくなる。そのような場合には、別途何らかの方法で放射率を求め、正しい放射率の比を用いれば、温度を計算することが可能である。
　上述したように、ＧＡ鋼板においては、溶融亜鉛を塗布した鋼板を加熱し合金層を成長させると、合金化の進行に伴い、鋼板の表面粗さが鏡面状態から粗面状態に変化していく。この場合に、放射率は約０．２（合金化前）から約０．８（合金化後）まで変化する。これは、溶融した亜鉛が金属光沢をしているのに対し、合金化後はＦｅＺｎ化合物の生成と同時に固体になり粗面となることに対応している。
　溶融した亜鉛及び合金化後亜鉛の波長λｉ［μｍ］における放射率εｉは、（５）式のように波長依存の式で表され、経験的に波長依存係数Ａ１＝０．１であることが知られている。このため、合金化過程の鋼板において、一般に、２つの波長λＡ及びλＢにおける放射率は等しくなく、（６）式のような関係となるため、灰色体を念頭に置いた２色放射測温法では温度を算出できない。このため、例えば、特開平２－８５７３０号公報及び特開平５－２３１９４４号公報に示されるように、従来の合金化過程のＧＡ鋼板を対象とした放射温度計では、２波長以上で放射輝度を測定し、（１）式、（２）式、及び、２波長の放射率間の関係式である（６）式を連立させ、数値解析的に解くことで、温度及び放射率を算出している。
　上記のような温度測定方法を用いて、放射率が変動する対象の温度分布を測定する方法が提案されてきた。例えば、特開平９－５３９９２号公報には、回転ミラーにより放射光を走査し、分光することによって、走査方向の多波長の放射輝度を検出し、多波長の放射輝度に基づく演算を行うことで温度分布を測定する方法が開示されている。
　また、温度分布を高速に測定する方法として、物体から放出される空間的な熱放射光の分布を、１次元撮像素子や２次元撮像素子で測定する方法が知られている。こうした方法では、放射率が視野内で一定であることを前提としており、そうした前提が成り立つ範囲であれば、実用上問題のない温度測定が可能である。例えば、特開２０１２－１３２４４２号公報には、測定対象から放出される熱放射光を３つの波長に分けて３波長の２次元画像として撮像して、放射率及び温度の分布を測定する方法が開示されている。
　しかしながら、特開平９－５３９９２号公報に記載の技術は、回転ミラーによって走査しながら放射輝度を検出するため、ミラーの回転速度に応じた応答速度となり、幅方向の測定を行うには時間がかかるという問題がある。
　また、特開２０１２－１３２４４２号公報に記載の技術は、１度の撮像で放射輝度の空間分布が得られるため高応答な温度分布測定が可能であるが、分布画像の撮像に用いられる２次元撮像素子は、温度計測に用いられる光検出器に比べてダイナミックレンジが低いという欠点がある。例えば、放射輝度は、１０２４階調や４０９６階調のデジタルデータとして取り込まれる。このため、検出した放射輝度が高過ぎると飽和し、弱過ぎると輝度が不足し正しい温度を測定できないことになる。そこで、測定対象の温度に合わせて、撮像装置のゲインや露光時間を調整することで、検出輝度レベルが温度測定可能な範囲に入るように感度調整を行う必要がある。しかしながら、合金化過程のＧＡ鋼板のように放射率の差が４倍もある場合には、同一の視野範囲（画像）内に、放射率の大きい部分と小さい部分とが混在することになる。このような場合、感度調整を行ったとしても、両方の部分で同時に、放射輝度を過不足なく安定して取得し、温度を正確に測定することは困難である。
　そこで、本開示の技術は、広い範囲で放射率が変化する対象の温度分布を高応答かつ高精度に測定することができる温度測定装置及び温度測定方法を提供することを目的とする。
　本開示の技術の第一態様は、鋼板の温度を測定する温度測定装置であって、前記鋼板の板幅方向の少なくとも一部を含む範囲を視野とし、前記視野内の前記鋼板の表面の各位置において、複数の波長における前記鋼板の放射輝度を取得する分光カメラである撮像部と、前記撮像部で前記鋼板の放射輝度を取得した波長のうちから２つの波長を選択し、選択した２つの波長における、前記撮像部で取得した前記鋼板の放射輝度を用いて、２色放射測温により前記鋼板の表面の各位置の温度を算出する演算処理部と、を有する温度測定装置である。
　本開示の技術の第二態様は、第一態様に係る温度測定装置において、前記演算処理部は、前記撮像部で前記鋼板の放射輝度を取得する波長の中の、２つの波長からなる波長のセットを、少なくとも２つ以上保持しており、温度を測定しようとする前記鋼板の表面の位置が、前記鋼板の放射輝度が大きい領域にある場合には、保持された複数の前記波長のセットのうち、短波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択し、温度を測定しようとする前記鋼板の表面の位置が、前記鋼板の放射輝度が小さい領域にある場合には、保持された複数の前記波長のセットのうち、長波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択し、選択した前記２つの波長における、前記撮像部で取得した前記鋼板の放射輝度を用いて、２色放射測温により前記鋼板の表面の各位置の温度を算出する、温度測定装置である。
　本開示の技術の第三態様は、第二態様に係る温度測定装置において、前記鋼板は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板であり、前記鋼板の放射輝度が大きい領域は、前記鋼板の表面の合金化が進んだ領域に相当し、前記鋼板の放射輝度が小さい領域は、前記鋼板の表面の合金化が進んでいない領域に相当する、温度測定装置である。
　本開示の技術の第四態様は、第二態様又は第三態様に係る温度測定装置において、前記演算処理部は、前記演算処理部に保持された複数の前記波長のセットのうち、最も長波長を含む波長のセットで取得した前記鋼板の放射輝度が予め設定した下限閾値を下回った場合には、前記撮像部の露光量を増やし、前記演算処理部に保持された複数の前記波長のセットのうち、最も短波長を含む波長のセットで取得した前記鋼板の放射輝度が予め設定した上限閾値を上回った場合には、前記撮像部の露光量を減らす、温度測定装置である。
　本開示の技術の第五態様は、第一態様から第四態様のいずれか一つの態様に係る温度測定装置において、前記演算処理部は、前記撮像部の前記視野を前記鋼板の幅方向に沿って複数の区分に分け、前記区分毎に前記撮像部が前記鋼板の放射輝度を取得することができた波長の範囲を求め、前記区分毎に、前記鋼板の放射輝度を取得することができた波長の範囲の中から、２つの波長を選択し、選択した前記２つの波長における、前記撮像部で取得した前記鋼板の放射輝度を用いて、２色放射測温により前記鋼板の表面の各位置の温度を算出する、温度測定装置である。
　本開示の技術の第六態様は、第一態様から第四態様のいずれか一つの態様に係る温度測定装置において、前記演算処理部は、２つの波長として、前記鋼板の放射輝度が極大となる波長より短い波長を選択する、温度測定装置である。
　本開示の技術の第七態様は、第一態様から第六態様のいずれか一つの態様に係る温度測定装置において、前記演算処理部は、前記撮像部で取得した画像から前記鋼板の板幅方向両側のエッジ位置を検出し、検出した前記エッジ位置に基づいて温度を測定する範囲を決定する、温度測定装置である。
　本開示の技術の第八態様は、鋼板の温度を測定する温度測定方法であって、前記鋼板の板幅方向の少なくとも一部を含む範囲を視野とする分光カメラである撮像部を用いて、前記視野内の前記鋼板の表面の各位置において、複数の波長における前記鋼板の放射輝度を取得する輝度取得ステップと、演算処理部を用いて、前記撮像部で前記鋼板の放射輝度を取得した波長のうちから２つの波長を選択し、選択した２つの波長における、前記撮像部で取得した前記鋼板の放射輝度を用いて、２色放射測温により前記鋼板の表面の各位置の温度を算出する温度算出ステップと、を有する温度測定方法である。
　本開示の技術の第九態様は、第八態様に係る温度測定方法において、前記演算処理部は、前記撮像部で前記鋼板の放射輝度を取得する波長の中の、２つの波長からなる波長のセットを、少なくとも２つ以上保持しており、前記温度算出ステップは、温度を測定しようとする前記鋼板の表面の位置が、前記鋼板の放射輝度が大きい領域にある場合には、保持された複数の前記波長のセットのうち、短波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択し、温度を測定しようとする前記鋼板の表面の位置が、前記鋼板の放射輝度が小さい領域にある場合には、保持された複数の前記波長のセットのうち、長波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択し、選択した前記２つの波長における、前記撮像部で取得した前記鋼板の放射輝度を用いて、２色放射測温により前記鋼板の表面の各位置の温度を算出する、温度測定方法である。
　本開示の技術の第十態様は、第九態様に係る温度測定方法において、前記温度測定方法は、前記鋼板としての合金化溶融亜鉛めっき鋼板の温度を測定する方法であり、前記温度算出ステップは、温度を測定しようとする前記鋼板の表面の位置が、前記鋼板の表面の合金化が進んだ領域であって、前記鋼板の放射輝度が大きい領域にある場合には、保持された複数の前記波長のセットのうち、短波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択し、温度を測定しようとする前記鋼板の表面の位置が、前記鋼板の表面の合金化が進んでいない領域であって、前記鋼板の放射輝度が小さい領域にある場合には、保持された複数の前記波長のセットのうち、長波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択する、温度測定方法である。
　本開示の技術の第十一態様は、第九態様又は第十態様に係る温度測定方法において、前記演算処理部に保持された複数の前記波長のセットのうち、最も長波長を含む波長のセットで取得した前記鋼板の放射輝度が予め設定した下限閾値を下回った場合には、前記撮像部の露光量を増やし、前記演算処理部に保持された複数の前記波長のセットのうち、最も短波長を含む波長のセットで取得した前記鋼板の放射輝度が予め設定した上限閾値を上回った場合には、前記撮像部の露光量を減らす、温度測定方法である。
　本開示の技術の第十二態様は、第八態様から第十一態様のいずれか一つの態様に係る温度測定方法において、前記温度算出ステップは、前記撮像部の前記視野を前記鋼板の幅方向に沿って複数の区分に分け、前記区分毎に前記撮像部が前記鋼板の放射輝度を取得することができた波長の範囲を求め、前記区分毎に、前記鋼板の放射輝度を取得することができた波長の範囲の中から、２つの波長を選択し、選択した前記２つの波長における、前記撮像部で取得した前記鋼板の放射輝度を用いて、２色放射測温により前記鋼板の表面の各位置の温度を算出する、温度測定方法である。
　本開示の技術の第十三態様は、第八態様から第十二態様のいずれか一つの態様に係る温度測定方法において、前記温度算出ステップは、２つの波長として、前記鋼板の放射輝度が極大となる波長より短い波長を選択する、温度測定方法である。
　本開示の技術の第十四態様は、第八態様から第十三態様のいずれか一つの態様に係る温度測定方法において、前記温度算出ステップは、前記撮像部で取得した画像から前記鋼板の板幅方向両側のエッジ位置を検出し、検出した前記エッジ位置に基づいて温度を測定する範囲を決定する、温度測定方法である。
　本開示の技術によれば、広い範囲で放射率が変化する対象の温度分布を高応答かつ高精度に測定することができる温度測定装置及び温度測定方法が提供される。
第１及び第２実施形態に係る温度測定装置が設置された連続溶融亜鉛めっき処理設備の構成を示す図である。 第１実施形態に係る温度測定装置の演算処理部の機能ブロック図である。 演算処理部のハードウェア構成を示すブロック図である。 第１実施形態における温度測定処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態に係る温度測定装置の演算処理部の機能ブロック図である。 第２実施形態における温度測定処理の流れを示すフローチャートである。 波長と黒体炉測定輝度との関係を示すグラフである。 黒体炉温度と放射輝度との関係を示すグラフである。 温度の逆数と放射輝度との関係を示すグラフである。 実施例における試験装置構成を示す図である。 輝度値及び放射輝度の時間変化を示すグラフである。 温度の算出結果の一例を示すグラフである。 輝度値及び放射輝度の時間変化を示すグラフである。 温度の算出結果の一例を示すグラフである。 幅方向位置毎の温度及び放射率の測定例を示す図である。 分光カメラに含まれる検出器の特性を示す模式図である。
　以下、本開示の技術の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
（温度測定装置の構成の説明）
　図１に、第１実施形態に係る温度測定装置１０が設置された連続溶融亜鉛めっき処理設備の構成を示す。めっき処理される鋼板１は、連続焼鈍（図示省略）された後に、溶融した亜鉛が入った溶融亜鉛めっき浴２に導入される。溶融亜鉛めっき浴２に導入された鋼板１は、浴中ロール３により上向きの方向に転換され、溶融亜鉛めっき浴２から引き出される。溶融亜鉛が付着した鋼板１は、その両面に向けてワイピングノズル４からワイピングガスが吹き付けられ、溶融亜鉛の付着量が調整される。その後、めっき付着量が調整された鋼板１は合金化炉５の内に通板される。合金化炉５は、誘導加熱により、鋼板１を合金化温度である５００℃～５５０℃付近にまで加熱する。上部ロール（図示省略）に到達するまでに、加熱された鋼板１は合金化が完了する。
　第１実施形態に係る温度測定装置１０は、ＧＡ鋼板の温度を測定する装置である。具体的には、ＧＡ鋼板の搬送方向に対して直交する方向の温度（温度分布）を測定可能な装置である。温度測定装置１０は、撮像部１２と、演算処理部１４とを含む。
　撮像部１２は、図１に示すＧＡ鋼板の搬送方向に対して直交する方向（以下、「板幅方向」ともいう）の少なくとも一部を含むライン状の範囲を視野とし、視野内のＧＡ鋼板の表面の各位置において、複数の波長毎の、ＧＡ鋼板の放射輝度を取得するハイパースペクトルカメラで構成される。なお、本開示の技術の「分光カメラ」とは、光を分光し波長毎の情報を取得できるカメラである。従来のカメラであるＲＢＧカメラにより、撮像した位置毎に、赤と青と緑の３つの波長の光に関する情報を瞬時に取得できる。しかし、分光カメラを用いると、撮像した位置毎に、例えば１００以上の波長の光に関する情報を瞬時に取得できる。分光カメラは、バンドのハイパースペクトルカメラ又はマルチスペクトルカメラなどと呼ばれることもあり、以下では、分光カメラを、ハイパースペクトルカメラという。
　撮像部１２として利用可能なハイパースペクトルカメラは、光を波長毎に分光して得られる分光情報を空間情報と共に撮像することができるカメラである。それにより、目視やＲＧＢカメラで得られるよりも多くの情報が得られるために、工学、生物学、医学分野等の領域で研究が進んでいる。さらに、近年は、デバイスが安価になり、工場のラインへの導入も進み、異物検知、品質管理、成分検査等の分野でも用いられている。
　一般的なハイパースペクトルカメラはラインスキャン型である。これは、ライン状の視野を持ち、対象を撮像することで、ラインを構成する画素毎に、細かなスペクトル情報を取得する。ハイパースペクトルカメラは、この機能を実現するために、レンズ、スリット部、分光器、及び２次元撮像素子を含んで構成されている。まず、レンズにより対象の像をスリット部に結像させ、スリット部に結像された光を１次元情報（ライン）として分光器に届け、分光器において回折格子やプリズムにより光を複数の波長に分光し、２次元撮像素子で分光された光を捉える。
　結果的に、ハイパースペクトルカメラの２次元撮像素子は、ライン状視野における各位置の波長毎の光の検出強度を、空間ＣＨ（チャネル）×波長ＣＨの２次元のハイパースペクトル画像として取得することになる。空間ＣＨ数としては、一般に３２０、６４０等が用いられ、波長ＣＨ数としては、１００、２００等が用いられる。分光スペクトルの波長帯域は、分光器の仕様、２次元撮像素子のサイズ、検出波長帯域、及びＣＨ数により決まる。各位置の光の検出強度は、ハイパースペクトル画像において、例えば４０９６階調（１２ｂｉｔ）の輝度値として取得される。このような構成である本実施形態のハイパースペクトルカメラは、１次元回析格子を備える構成とも言える。
　このような特徴を持つハイパースペクトルカメラを用いれば、ＧＡ鋼板の板幅方向の広範囲にわたる分光放射スペクトルを、一回の撮像で高速に取得できるため、高速な温度測定が可能な温度測定装置１０を実現することが可能である。
　また、ハイパースペクトルカメラを１台又は適宜複数台用いることで、ＧＡ鋼板の板幅方向の全幅にわたる温度測定も可能となり、そのうえで、圧延（長手）方向に通板されるＧＡ鋼板を順次測定することで、ＧＡ鋼板の全長にわたる温度測定が可能であるため、ＧＡ鋼板の全長、全幅にわたる温度測定も可能となる。
　さらに、温度測定に２色放射測温法を用いることで、２色放射測温で用いる２波長（つまり、２つの波長からなる波長セット）を、ハイパースペクトルカメラで得られた分光スペクトルの波長の中から自由に選択できるようになり、測温対象物の放射率の変化にも追従できるようになる。
　撮像部１２は、ＧＡ鋼板の板幅方向の１ラインの視野毎に、ハイパースペクトル画像を１つ撮像する。より具体的には、撮像部１２は、ＧＡ鋼板の板幅方向の１ラインの視野内における各測定点毎に、複数の波長の放射輝度が含まれる画像として、ハイパースペクトル画像を撮像する。
　なお、合金化過程にあるＧＡ鋼板の温度は、一般的にウィーンの放射法則に従うと見なせる温度であり、必然的に、撮像部１２で放射輝度を取得する波長には、ＧＡ鋼板の温度におけるウィーンの変位則によって示される放射輝度が極大となる波長より短い波長が選択されることになる。
　演算処理部１４は、撮像部１２で撮像されたハイパースペクトル画像に基づいてＧＡ鋼板の温度を算出する機能部であり、後述するハードウェア構成により実現される。演算処理部１４は、機能的には、図２に示すように、設定部２６と、選択部２２と、算出部２４とを含む。
　設定部２６は、撮像部１２の露光時間を設定する。具体的には、設定部２６は、はじめに、撮像部１２に設けられたパイパースペクトルカメラで、ＧＡ鋼板の表面を仮の条件の下で試し撮りする。設定部２６は、試し撮りで得られたハイパースペクトル画像について、後述する選択部２２に保持された複数の波長のセットに含まれる波長のうち、最も長波長を含む波長のセットで取得したＧＡ鋼板の放射輝度が予め設定した下限閾値を下回った場合には、撮像部１２の露光時間を現在設定されている露光時間よりも長い時間に設定する。これにより、撮像部１２の露光量が増える。また、設定部２６は、演算処理部１４に保持された複数の波長のセットに含まれる波長のうち、最も短波長を含む波長のセットで取得したＧＡ鋼板の放射輝度が予め設定した上限閾値を上回った場合には、撮像部１２の露光時間を現在設定されている露光時間よりも短い時間に設定する。これにより、撮像部１２の露光量が減る。
　そして、新たに設定された仮の条件で再び撮像し、再び放射輝度と閾値との関係を確認するといった動作を、撮像部１２の撮像条件が測温に見合う条件となるまで繰り返す。
　そうすることで、撮像部１２の撮像条件として、適切な条件を確定することができる。以下の説明で用いるハイパースペクトル画像は、こうした確定した撮像条件の下で撮像した画像を用いることができる。
　なお、設定部２６は、撮像部１２の露光時間を現在設定されている露光時間よりも長い時間に設定することに加え、又は、代わりに、撮像部１２の絞り値を現在設定されている絞り値よりも大きい値に設定することにより、撮像部１２の露光量を増やしてもよい。また、設定部２６は、撮像部１２の露光時間を現在設定されている露光時間よりも短い時間に設定することに加え、又は、代わりに、撮像部１２の絞り値を現在設定されている絞り値よりも小さい値に設定することにより、撮像部１２の露光量を減らしてもよい。
　また、撮像部１２の撮像条件に余裕がある場合や、後述する算出部２４で精度よく温度が算出できている場合には、設定部２６を設けない又は設定部２６での処理を行わないようにしてもよい。
　ここで、ハイパースペクトルカメラに含まれる２次元撮像素子である検出器は、ＧＡ鋼板から入射する２次元的な輝度情報（輝度値）を瞬時に取得できるが、図１６に示すように、輝度値が検出器の適正検出範囲を超えると、測定値が飽和する範囲になるため、検出可能な輝度値の上限が決まることになる。そのため、その上限を超えない輝度値が検出されるように調整する必要がある。また、輝度値が検出器の適正検出範囲を下回ると、測定値にばらつきが生じるため、温度を精度良く算出するためには、ある程度以上の輝度値が検出される必要があり、検出すべき輝度値の下限も決まることになる。そのため、その下限を超える輝度値が検出されるように調整する必要がある。
　図１６のとおり、実際の放射輝度と測定された放射輝度がほぼ一致する適正範囲が存在するが、ハイパースペクトルカメラではその範囲は比較的狭い。そこで、使用するハイパースペクトルカメラの適正範囲を予め決定する必要がある。その適正範囲（具体的には、輝度下限値Ｉ’ｍｉｎ及び輝度上限値Ｉ’ｍａｘ）は、ハイパースペクトルカメラの機種などに大きく依存するため、本実施形態の温度測定装置で固定した一つの適正範囲を決定することはできない。使用するハイパースペクトルカメラの機種などに応じて、適正範囲を決定する。また、ハイパースペクトルカメラの機種などを変更する毎に、適正範囲を決定する。その上で、ＧＡ鋼板の温度の算出に用いる放射輝度（後述するが、２つの異なる波長の放射輝度）は、撮像された位置（つまり、板幅方向の温度測定点）毎に、ハイパースペクトルカメラで得られた多数の波長の放射輝度の中から、この適正範囲内の１組の放射輝度が選択される。
　しかし、同じハイパースペクトル画像内で、位置によって放射率に大きな差がある場合には、検出される輝度値の上限と下限を同時に満たすことができず、ＧＡ鋼板の板幅方向の広い範囲にわたり正確な温度を算出できない場合が生じる。例えば、低放射率部分の輝度値は適切に検出可能であるが、高放射率部分は輝度値が飽和し検出できない、といった問題や、高放射率部分の輝度値は適切に検出可能であるが、低放射率部分は検出強度が不足し精度良く輝度値を検出できない、といった問題が生じる。
　ところで、放射輝度（輝度値）は、温度と波長との関数で表される。放射輝度が最大となる波長は、ウィーンの変位則によって決まり、温度Ｔ［Ｋ］のときの波長［ｍ］は、０．００２８９７８／Ｔで計算できる。すなわち、これより短い波長では、放射輝度は、波長の増加に応じて単調に増加することになる。そこで、本実施形態では、ハイパースペクトルカメラにより波長に対して放射輝度が単調増加する波長域のハイパースペクトル画像を取得しておき、そのハイパースペクトル画像から放射輝度を抽出する際に、以下のように、ＧＡ鋼板表面位置によって放射輝度を取得する際に用いる２つの波長（つまり、２つの波長からなる波長セット）を切り替えるようにしている。
　まず、ＧＡ鋼板上の温度を測定すべき測定点が、放射輝度の大きい領域に含まれる場合には、短波長での放射輝度を使用することで、長波長側に比べて放射輝度を低くすることができるため、検出器飽和の影響を防ぐことができる。また、測定点が、放射輝度の小さい領域に含まれる場合には、長波長での放射輝度を使用することで、短波長側に比べて放射光強度を大きくすることができるため、放射光の強度不足の影響を防ぐことができる。
　そこで、選択部２２は、撮像部１２でＧＡ鋼板の放射輝度を取得する複数の波長として、２つの波長からなる波長のセットを、少なくとも２つ以上保持する。そして、選択部２２は、温度を測定しようとするＧＡ鋼板の表面の位置が、ＧＡ鋼板の放射輝度が大きい領域にある場合には、保持された複数の波長のセットのうち、短波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択する。一方、選択部２２は、温度を測定しようとするＧＡ鋼板の表面の位置が、ＧＡ鋼板の放射輝度が小さい領域にある場合には、保持された複数の波長のセットのうち、長波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択する。
　選択部２２は、温度を測定しようとするＧＡ鋼板の表面の位置が、ＧＡ鋼板の放射輝度が大きい領域にあるのか又は小さい領域にあるのかを、予め設定された適正な輝度範囲と比較することで判断する。適正な輝度範囲は、上述の設定部２６によって予め設定される。つまり、設定部２６は、適正な輝度範囲の輝度下限値Ｉ’ｍｉｎ及び輝度上限値Ｉ’ｍａｘを予め設定する。輝度下限値Ｉ’ｍｉｎ及び輝度上限値Ｉ’ｍａｘは、使用するハイパースペクトルカメラの性能に依存するため、使用するハイパースペクトルカメラの機種などに応じて設定される。選択部２２は、予め設定された適正な輝度範囲と比較して、温度を測定しようとするＧＡ鋼板の表面の位置が、ＧＡ鋼板の放射輝度が大きい領域にあるのか又は小さい領域にあるのかを判断する。そして、選択部２２は、温度を測定しようとするＧＡ鋼板の表面の位置が、ＧＡ鋼板の放射輝度が大きい領域にあると判断した場合には、撮像部１２で取得されるＧＡ鋼板の放射輝度が予め設定された適正な輝度範囲となるように、保持された複数の波長のセットのうち、短波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択する。また、選択部２２は、温度を測定しようとするＧＡ鋼板の表面の位置が、ＧＡ鋼板の放射輝度が小さい領域にあると判断した場合には、撮像部１２で取得されるＧＡ鋼板の放射輝度が予め設定された適正な輝度範囲となるように、保持された複数の波長のセットのうち、長波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択する。選択部２２は、２つの波長として、ＧＡ鋼板の温度におけるウィーンの変位則によって示される放射輝度が極大となる波長より短い波長を選択する。
　なお、ＧＡ鋼板の放射輝度が大きい領域は、ＧＡ鋼板の表面の合金化が進んだ領域に相当し、例えば、放射率が０．１～０．３程度の領域としてよい。また、ＧＡ鋼板の放射輝度が小さい領域は、ＧＡ鋼板の表面の合金化が進んでいない領域に相当し、例えば、放射率が０．７～０．９程度の領域としてよい。
　合金化過程のＧＡ鋼板の場合、合金化過程において、表面粗さが変化するとともに、合金化前に約０．２であった放射率が合金化後に約０．８へと変化する。そのため、温度が均一であっても、合金化が進んでいない部分は放射輝度が小さく、合金化が進んだ部分は放射輝度が大きくなり、その放射輝度の差は４倍にもなる。そのため、合金化過程のＧＡ鋼板においては、合金化が進んでいない領域は長波長側の波長のセットを使用し、合金化が進んだ領域は短波長側の波長のセットを使用することで、合金化が進んでいない領域において輝度が小さいことで温度測定に必要な輝度が得られなかったり、合金化が進んだ領域において輝度が強すぎて輝度が飽和してしまったりといったことなくなり、輝度を撮像部のダイナミックレンジ（適正範囲）内に収めることが可能となるので、精度良く、安定して板幅方向の温度分布が測定可能となる。
　このように、位置による放射率の差異が大きい測定対象の場合における検出波長の目安は、以下のように算出することができる。
　温度Ｔ［Ｋ］における検出波長の最短波長をλｍｉｎ、最長波長をλｍａｘとすると、放射率変動比率（変化後の放射率／変化前の放射率、ＧＡ鋼板の場合４）は、放射輝度の比率Ｌｂ（λｍａｘ，Ｔ）／Ｌｂ（λｍｉｎ，Ｔ）に等しい。なお、Ｌｂ（λ，Ｔ）は、黒体放射における温度Ｔかつ波長λでの放射輝度である。すなわち、放射率変動比率をｒｅとすると、（７）式及び（８）式を満たすことで、視野内の位置（即ち、ハイパースペクトル画像内の位置）によって放射率が大きく異なることがあっても、安定して温度を測定することができる。つまり、この波長範囲を満たすような波長を、ハイパースペクトルカメラを用いて選択するとよいことが分かる。
　例えば、選択部２２は、波長の短い側の２つの波長を含む短波長側のセットと、波長の長い側の２つの波長を含む長波長側のセットとを保持している。この場合に、波長の短い側から、第１波長、第２波長、第３波長、第４波長の順であるとすると、短波長側のセットは第１波長及び第２波長で構成され、長波長側のセットは第３波長及び第４波長で構成される。この場合、第２波長と第３波長とが同じであってもよく、異なっていてもよい。
　また、合金化が進んでいない領域は長波長側を使用し、合金化が進んだ領域は短波長側を使用することで、合金化が進んでいない領域において輝度が小さいことで温度測定に必要な輝度が得られなかったり、合金化が進んだ領域において輝度が強すぎて輝度が飽和してしまったりといったことを防止するという本開示の技術の趣旨に沿う限り、短波長側のセットを第１波長及び第３波長で構成し、長波長側のセットを第２波長及び第４波長で構成する等、適宜、波長の組み合わせを変えてもよい。
　前述の通り、ＧＡ鋼板の合金化の過程においては、同じ温度であっても、波長の増加に応じて放射輝度が単調に増加することになる。撮像部１２において放射輝度の飽和は第４波長で生じ易く、放射輝度の不足は第１波長で生じ易い。そのため、第２波長と第３波長が同じであったり、波長の組み合わせを変えたりしても測定可能な場合があり得るため、このように同じ波長を用いたり、波長の組み合わせを変えることが可能である。
　算出部２４は、選択部２２により選択された２つの波長における、撮像部１２で取得したＧＡ鋼板の放射輝度を用いて、２色放射測温によりＧＡ鋼板の表面の各位置の温度を算出する。
　ここで、加熱炉の出側などで、測定対象のＧＡ鋼板の温度が大きく変動している場合には、前述の方法（ＧＡ鋼板の放射輝度が大きい領域にあるのか又は小さい領域にあるのかを、予め設定された適正な輝度範囲と比較して、放射輝度が予め設定された適正な輝度範囲となるように選択された２つの波長の放射輝度を得る方法）では、同時に撮像された範囲（例えば、鋼板の長さ方向の特定の長さ位置における、鋼板の全板幅）において、適正範囲内の２つの異なる波長の放射輝度（以下、「１組の波長セット」ともいう。）を得られないことがある。例えば、板幅の一部の幅位置において、鋼板の温度が非常に低い場合又は鋼板の温度が非常に高い場合（若しくは、合金化が進んでいない場合又は合金化が進んだ場合）、その位置の放射輝度が適正範囲外となり、その結果、その幅位置の鋼板の温度を算出できなくなることがある。仮に適正範囲内の１組の波長セットを測定できたとしても、２つの波長が非常に近くならざるをえなくなり、算出された鋼板の温度が不正確となることがある。このような場合、鋼板の板幅方向の温度分布に追従して、放射輝度を検出するための撮像素子の感度またはハイパースペクトルカメラの露光時間などを調整する必要がある。この感度調整としては、撮像素子から輝度値を読み出す際のアナログゲインを調整すること、又は、露光量（露光時間及び絞りの少なくとも一方）を制御することが考えられる。
　例えば、４００℃から６００℃の温度を、近赤外の波長１５００ｎｍでの放射輝度を検出することで測定する場合、温度が５０℃上昇する毎に放射輝度は２倍になる。そのため、２００℃の測定範囲を確保するためには、放射輝度が１６倍変化しても、測定される放射輝度が適正範囲内である必要がある。この場合、温度を正しく算出するための最低輝度が５００程度必要であるとすると、少なくとも放射輝度８０００までは撮像素子が飽和しない必要がある。しかしながら、一般に２次元撮像素子はダイナミックレンジ（放射輝度の適正範囲）が狭く、例えば１２ｂｉｔの場合、約４０００を輝度上限値として飽和してしまう。このため、実際の測定は撮像素子の感度を制御して（例えば、露光時間を変更して）、温度を精度良く算出可能な検出強度を確保することが望ましい。
　その際に、測定対象である板幅方向のどこの位置においても、少なくともいずれか１組の波長のセットは、その位置における放射輝度を検出できないといけないことから、全波長のセットを見渡した場合に、全セットの中に含まれる波長のいずれかで、ＧＡ鋼板の最小輝度から最大輝度までを検出可能であるという条件（以下、単に「条件」ともいう）を満たす必要がある。具体的には、放射率の最大変化比率（ＧＡ鋼板の場合、０．８／０．２＝４）よりも、測定温度において最も短波長で検出される放射輝度と最も長波長で検出される放射輝度の比率が大きい分光カメラを用いたうえで、長波長側の波長のセット（に含まれる短波長側の波長）での放射輝度が最低輝度以上となるように制御し、短波長側の波長のセット（に含まれる長波長側の波長）での放射輝度が輝度上限値を超えないように制御すればよい。そうすることで、長波長側の波長のセットでの放射輝度が飽和していない場合は長波長側の波長のセットを用い、長波長側の波長のセットでの放射輝度が飽和した場合は、短波長側の波長のセットを用いて温度算出が可能となる。なお、ここで言う条件は、全波長のセットを見渡した時点で満たしていればよく、その時点の前後の時間では満たしていなくてもよい。
　ところで、２色放射測温といえば、一般に、２波長における放射率の比（放射率比）が固定であるか又は固定であると見なせる場合に、２波長で求めた放射輝度から温度を算出する手法のことを指すことが多いが、本開示の技術では、そういった場合ばかりでなく、放射率比が一定ではなく（反応の進捗等に応じて）可変である場合についても、２色放射測温と称するものとする。本実施形態に係る温度測定では、用いる波長（用いる波長のセット）によって、放射率比がどのような値を取るか、予め調べておくことが望ましい。
　図３は、演算処理部１４のハードウェア構成を示すブロック図である。図３に示すように、演算処理部１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２、ＲＡＭ（Random Access Memory）３４、記憶装置３６、入力装置３８、出力装置４０、記憶媒体読取装置４２、通信Ｉ／Ｆ（Interface）４４、及びバス４６を有する。バス４６は、ＣＰＵ３２、ＲＡＭ３４、記憶装置３６、入力装置３８、出力装置４０、記憶媒体読取装置４２、及び通信Ｉ／Ｆ４４を相互に通信可能に接続する信号線である。
　記憶装置３６には、後述する温度測定処理を実行するためのプログラムが格納されている。ＣＰＵ３２は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各構成を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ３２は、記憶装置３６からプログラムを読み出し、ＲＡＭ３４を作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵ３２は、記憶装置３６に記憶されているプログラムに従って、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。
　ＲＡＭ３４は、作業領域として一時的にプログラム及びデータを記憶する。記憶装置３６は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、又はＳＳＤ（Solid State Drive）等により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム及び各種データを格納する。
　入力装置３８は、例えば、キーボードやマウス等の、各種の入力を行うための装置である。出力装置４０は、例えば、ディスプレイやプリンタ等の、各種の情報を出力するための装置である。出力装置４０として、タッチパネルディスプレイを採用することにより、入力装置３８として機能させてもよい。
　記憶媒体読取装置４２は、ＣＤ（Compact Disc）－ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）－ＲＯＭ、ブルーレイディスク、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の各種の記憶媒体に記憶されたデータの読み込みや、記憶媒体に対するデータの書き込み等を行う。通信Ｉ／Ｆ４４は、他の機器と有線又は無線により通信するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット（登録商標）、ＦＤＤＩ又はＷｉ－Ｆｉ（登録商標）等の規格が用いられる。
　ＣＰＵ３２、ＲＡＭ３４、及び記憶装置３６によってコンピュータが構成される。コンピュータは、温度測定装置１０の一部の動作を制御するサブコンピュータとして構成されてもよいし、温度測定装置１０の全体の動作を制御するメインコンピュータとして構成されてもよい。コンピュータの一部又は全部には、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路又はＩＣ（Integrated Circuit）チップセットが用いられてもよい。コンピュータの集積化には、ＬＳＩに限らず、専用回路又はプロセッサが用いられてもよい。また、ここで言うプロセッサは、広義的なプロセッサであり、汎用的なプロセッサでもよいし、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの専用のプロセッサを含むものでもよい。また、プロセッサの動作は、１つのプロセッサによって成すのみでなく、物理的に離れた位置に存在する複数のプロセッサが協働して成すものであってもよい。
（温度測定方法の説明）
　図４は、演算処理部１４のＣＰＵ３２により実行される温度測定処理の流れを示すフローチャートである。ＣＰＵ３２が記憶装置３６から温度測定処理を実行するためのプログラムを読み出して、ＲＡＭ３４に展開して実行することにより、ＣＰＵ３２が演算処理部１４の各機能部として機能し、図４に示す温度測定処理が実行される。これにより、温度測定装置１０において温度測定方法が実行される。
　ステップＳ１０で、選択部２２が、撮像部１２で撮像されたハイパースペクトル画像を取得する。次に、ステップＳ１２で、選択部２２が、温度を測定しようとするＧＡ鋼板上の位置（測定点）が、放射輝度が大きい領域にあるのか放射輝度が小さい領域にあるのかを判断し、ステップＳ１４に進む。この判断を行う際には、ハイパースペクトル画像から、当該測定点における、予め定めた任意の波長λｉにおける放射輝度の大小を、判断の基準として用いることができる。例えば、測定点の波長λｉにおける放射輝度が、予め定めた閾値以上の場合には、当該測定点は放射輝度が大きい領域にあると判定し、予め定めた（別の）閾値以下の場合には、当該測定点は放射輝度が小さい領域にあると判定するようにしてよい。閾値としては、例えば、放射率が０．１～０．３の場合に（すなわち、合金化が進んでいない領域である場合に）、放射輝度が大きい領域の測定点と判定され、放射率が０．７～０．９の場合に（すなわち、合金化が進んだ領域である場合に）、放射輝度が小さい領域の測定点と判定されるような閾値を予め求めておけばよい。これ以外の閾値として、例えば、ハイパースペクトルカメラの機種などに応じて、予め決めた放射輝度の適正範囲（具体的には、輝度下限値Ｉ’ｍｉｎ及び輝度上限値Ｉ’ｍａｘ）を用いてもよい。
　ステップＳ１４では、（ｉ）ステップＳ１２で、測定点が放射輝度が大きい領域にあると判定された場合には、選択部２２が保持する複数の波長のセットのうちから、温度算出に用いる２つの波長として、短波長側のセット（即ち、短波長の２つの波長）を選択する。一方、（ｉｉ）ステップＳ１２で、測定点が放射輝度が小さい領域にあると判定された場合には、選択部２２が保持する複数の波長のセットのうちから、温度算出に用いる２つの波長として、長波長側のセット（即ち、長波長側の２つの波長）を選択する。
　次に、ステップＳ１６で、算出部２４が、ステップＳ１４で選択された２つの波長における放射輝度を用いて、２色放射測温法によりＧＡ鋼板の表面の当該測定点の温度を算出する。なお、ステップＳ１４で選択された２つの波長における放射輝度（２つ）は、撮像部１２で撮像されたハイパースペクトル画像の輝度値から取得することができる。
　次に、ステップＳ１８で、算出部２４が、現在処理対象としているハイパースペクトル画像についての処理を終了するか否かを判定する。例えば、ステップＳ１２～ステップＳ１６については各測定点毎に処理を行っているため、ステップＳ１８では、ステップＳ１０で取得したハイパースペクトル画像について、測定点がハイパースペクトルカメラの端部に到達したことを検知するなどした場合に、当該ハイパースペクトル画像における全測定点の処理が終了したと判定し、ステップＳ２０に進む。一方、全測定点の処理が終わっておらず、現在処理対象としているハイパースペクトル画像についての処理が終了できないと判定された場合には、ステップＳ１２に戻り、測定点を変えて、ステップＳ１４以下の処理を行う。
　次に、ステップＳ２０で、測定すべきハイパースペクトル画像が全て処理されたか否かを判定する。処理されていない場合には、ステップＳ１０に戻り、撮像位置を変える等して、再度ハイパースペクトル画像を取得し、ステップＳ１２以下の処理を行うようにする。一方、ステップＳ２０で、測定すべきハイパースペクトル画像が全て処理されたと判定された場合には、温度測定処理は終了する。ステップＳ１０は、本開示の技術に係る「輝度取得ステップ」の一例であり、ステップＳ１２～ステップＳ１６は、本開示の技術に係る「温度算出ステップ」の一例である。
（温度測定装置の効果）
　以上説明したように、第１実施形態に係る温度測定装置は、ＧＡ鋼板の放射輝度によって２つの波長の組み合わせを変えながら、当該２つの波長を用いた２色放射測温法により、ＧＡ鋼板の表面の各位置の温度を算出する。具体的には、放射輝度が大きい領域の測定点については、複数の波長のうち、短波長側の２つの波長を選択し、放射輝度が小さい領域の測定点については、複数の波長のうち、長波長側の２つの波長を選択して温度を算出する。これにより、広い範囲で放射率が変化する対象の温度分布を高応答かつ高精度に測定することができる。
＜第２実施形態＞
（温度測定装置の構成の説明）
　次に、第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態に係る温度測定装置において、第１実施形態に係る温度測定装置１０と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
　図１に示すように、第２実施形態に係る温度測定装置２１０は、撮像部１２と演算処理部２１４とを含む。
　演算処理部２１４は、撮像部１２で撮像されたハイパースペクトル画像に基づいてＧＡ鋼板の温度を算出する機能部であり、第１実施形態と同様のハードウェア構成（図３）により実現される。演算処理部２１４は、機能的には、図５に示すように、選択部２２２と、算出部２２４とを含む。
　選択部２２２は、撮像部１２の視野（即ち、ハイパースペクトル画像の範囲）をＧＡ鋼板の板幅方向に沿って複数の区分に分け、区分毎に撮像部１２がＧＡ鋼板の放射輝度を取得することができた波長の範囲を求める。そして、選択部２２２は、区分毎に、放射輝度を取得することができた（即ち、輝度値の飽和や、輝度値不足が生じていない）波長の範囲の中から、２つの波長を選択する。
　なお、区分は任意の長さで決めることができるが、一つの区分の範囲では、範囲内のＧＡ鋼板の合金化度があまり大きくならないように、即ち、放射輝度があまり大きく変化しないように決めることが好ましい。例えば、板幅方向における温度測定点の分布（幅方向分解能）を特に限定する必要はないが、例えば５ｍｍ以下としてもよい。また、ＧＡ鋼板の搬送方向の測定長さを特に限定する必要はないが、例えば約５ｍｍとしてもよい。
　また、複数の区分に分けるＧＡ鋼板の板幅方向の範囲（すなわち、温度を測定する範囲）は、板幅方向の全範囲であることが好ましい。板幅方向の全範囲は、まず、ハイパースペクトル画像を取得し、ハイパースペクトル画像からＧＡ鋼板の板幅方向両側のエッジ位置を検出し、検出したエッジ位置に基づいてハイパースペクトル画像上でＧＡ鋼板の存在する範囲を把握することで検出可能である。エッジ位置の検出方法としては、放射輝度の板幅方向分布を微分して、その極大値と極小値とを探索する等が使用できる。なお、本実施形態での板幅方向の両エッジ位置の同定方法は、他の実施形態にも適用可能である。
　前述のとおり、ハイパースペクトルカメラに含まれる２次元撮像素子である検出器は、ＧＡ鋼板から入射する２次元的な輝度情報（輝度値）を瞬時に取得できるが、輝度値が検出器の適正検出範囲を超えると、測定値が飽和する範囲になるため、検出可能な輝度値の上限が決まることになる。そのため、その上限を超えない輝度値が検出されるように調整する必要がある。また、温度を精度良く算出するためには、ある程度以上の輝度値が検出される必要があり、検出すべき輝度値の下限も決まることになる。そのため、その下限を超える輝度値が検出されるように調整する必要がある。見方を変えれば、調整が十分でなく、ある測定点の輝度値が検出器の上限又は下限を超え、測定エラーとなるような場合には、そうした輝度値を測定した当該波長は、当該測定点の測温には使用できないともいえる。逆に言えば、何らかの測定データが得られた波長であれば、検出器の上限又は下限を超えてはおらず、測温に使用できるともいえる。
　そこで、本実施形態では、ハイパースペクトルカメラの広い波長帯域で分光スペクトルがとれる特徴を生かして、ハイパースペクトルカメラの視野を、その幅方向に沿って、あまり合金化度の違いがないと見なせる小さな複数の区分に分け、その区分毎に、輝度を取得できた（即ち、検出器の上限を超えてないし、下限を下回ってない）波長から、２つの波長を選択するものである。これにより、安定した精度の良い温度測定が可能となる。
　算出部２２４は、区分毎に、選択部２２２により選択された２つの波長における、撮像部１２で取得したＧＡ鋼板の放射輝度を用いて、２色放射測温によりＧＡ鋼板の表面の各位置の温度を算出する。
（温度測定方法の説明）
　図６は、演算処理部２１４のＣＰＵ３２により実行される温度測定処理の流れを示すフローチャートである。ＣＰＵ３２が記憶装置３６から温度測定処理を実行するためのプログラムを読み出して、ＲＡＭ３４に展開して実行することにより、ＣＰＵ３２が演算処理部２１４の各機能部として機能し、図６に示す温度測定処理が実行される。これにより、温度測定装置２１０において温度測定方法が実行される。
　ステップＳ１０で、選択部２２２が、撮像部１２で撮像されたハイパースペクトル画像を取得する。次に、ステップＳ２１０で、選択部２２２が、撮像部１２の視野における複数の区分毎に、放射輝度を取得することができた波長の範囲を特定する。より具体的には、選択部２２２は、温度を測定しようとする位置（測定点）が含まれる区分について、放射輝度が取得できた範囲を特定する。
　次に、ステップＳ２１２で、選択部２２２が、区分毎に、特定した波長の範囲から、２つの波長λＡ及びλＢを選択する。次に、ステップＳ２１４で、算出部２２４が、区分毎に、選択された２つの波長λＡ及びλＢでの放射輝度ＥＡ及びＥＢを用いて、２色放射測温法によりＧＡ鋼板の表面の温度を算出する。
　次に、ステップＳ２１６で、算出部２２４が、現在処理対象としているハイパースペクトル画像についての処理を終了するか否かを判定する。処理を終了する場合にはステップＳ２１８に進み、処理を終了しない場合には、ステップＳ２１０に戻り、測定点を変えて、ステップＳ２１０以下の処理を行う。
　次に、ステップＳ２１８で、測定すべきハイパースペクトル画像が全て処理されたか否かを判定する。処理されていない場合には、ステップＳ１０に戻り、撮像位置を変える等して、再度ハイパースペクトル画像を取得し、ステップＳ１２以下の処理を行うようにする。一方、ステップＳ２１８で、測定すべきハイパースペクトル画像が全て処理されたと判定された場合には、温度測定処理を終了する。ステップＳ２１０～ステップＳ２１４は、本開示の技術に係る「温度算出ステップ」の一例である。
（温度測定装置の効果）
　以上説明したように、第２実施形態に係る温度測定装置は、撮像部の視野をＧＡ鋼板の板幅方向に沿って複数の区分に分け、区分毎に撮像部がＧＡ鋼板の放射輝度を取得することができた波長の範囲を求める。そして、区分毎に、放射輝度を取得することができた波長の範囲の中から、２つの波長を選択して温度を算出する。これにより、広い範囲で放射率が変化する対象の温度分布を高応答かつ高精度に測定することができる。
(より好ましい形態について）
　以上詳述した通り、ハイパースペクトルカメラを用いてＧＡ鋼板の幅方向の温度分布を測定する場合、低放射率部分の輝度値は適切に検出可能であるが、高放射率部分は輝度値が飽和し検出できない、といった問題や、高放射率部分の輝度値は適切に検出可能であるが、低放射率部分は検出強度が不足し精度良く輝度値を検出できない、といった問題が生じる。この課題を解決するため、より好ましい形態では、ＧＡ鋼板の板幅方向について、温度分布を測定する範囲を決定し、撮像部１２の視野をＧＡ鋼板の板幅方向に沿って複数の区分に分け、使用するハイパースペクトルカメラの性能に応じて適正な輝度範囲を設定し、撮像部１２で取得したＧＡ鋼板の放射輝度が適正な輝度範囲に収まるように露光量を調整し、区分毎に撮像部１２がＧＡ鋼板の放射輝度を取得することができた波長の範囲を求め、区分毎に、放射輝度を取得することができた（即ち、輝度値の飽和や、輝度値不足が生じていない）波長の範囲の中から、２つの波長を選択し、区分毎に、選択した２つの波長における、撮像部１２で取得したＧＡ鋼板の放射輝度を用いて、２色放射測温によりＧＡ鋼板の表面の各位置の温度を算出する。
＜実施例＞
　合金化過程におけるＧＡ鋼板を対象とした実施例について説明する。
（センサに要求される仕様及び使用したハイパースペクトルカメラ）
　表１に、温度測定装置の要求仕様を示す。対象とする合金化過程のＧＡ鋼板の温度は、４００℃～６００℃であり、合金化により放射率は約０．２（合金化前）から約０．８（合金化後）に変化する。これは、溶融した亜鉛が金属光沢しているのに対し、合金化後はＦｅＺｎ化合物の生成と同時に固体になり粗面となるためである。通板されつつ合金化していく鋼板の各部位でめっき品質との関連を把握できるように、板幅方向における温度測定点の分布（幅方向分解能）は５ｍｍ以下、板幅方向の温度測定周期（応答速度）は２０Ｈｚとし、測定精度を実測値との差が±１０℃となることを目標とした。
　表２に、撮像部１２として使用したハイパースペクトルカメラの仕様を示す。２次元撮像素子として、対象温度４００℃、放射率０．２でも十分に放射光を検出できる感度を確保するために、９００ｎｍから１６５０ｎｍに感度を有する光検出素子ＩｎＧａＡｓを用いたハイパースペクトルカメラを選定した。空間方向のＣＨ数は６４０ＣＨであり、空間方向の画角６５°のレンズを用い、測定点まで距離１６７０ｍｍ離すと、板幅方向の視野は２０００ｍｍとなり、板幅方向の分解能は約３ｍｍとなる。一方、波長ＣＨは２２４ＣＨであり、９００ｎｍから１７００ｎｍの範囲を、３．５ｎｍピッチで分光スペクトルを取得できる。最大のフレームレートは５０ｆｐｓであり、露光時間を設定することにより感度を制御できる。
　ハイパースペクトルカメラから出力されたハイパースペクトル画像は、横６４０画素（空間方向ＣＨ）×縦２２４画素（波長ＣＨ）、４０９６階調（１２ｂｉｔ）の画像として出力され、演算処理部１４に取り込まれる。演算処理部１４では、複数波長の放射輝度Ｅｉを算出して、温度の測定に利用する。
　以下の実施例では、ハイパースペクトルカメラで取得した４波長から２波長を選択して温度測定を行う例を示すが、温度測定範囲を広くするうえでは波長数は４に限定されない。ハイパースペクトルカメラの波長範囲内で有意な波長数であれば、例えば６波長等のように、より多くの波長から選択するようにしてもよい。
（波長の選定）
　図７に、ＧＡ鋼板の測定温度範囲に含まれる約４００℃、５００℃、及び６００℃の各々について、ハイパースペクトルカメラにより黒体炉高温部の黒体輻射を測定した際の分光スペクトル（波長毎の黒体炉測定輝度）を示す。図７では、バックグラウンド（全く光が入らない状態での検出輝度値、２次元撮像素子の暗電流により生じる）補正後の値を示している。いずれの温度でも、放射光強度（黒体炉測定輝度）がほぼ同じになるように黒体炉の露光時間を設定している。約１００℃の温度上昇は露光時間１／４倍に相当する。放射光強度は長波長側ほど大きく、使用検出素子（ＩｎＧａＡｓ）の感度特性により１６００ｎｍ付近で最大となる。検出波長は、λ１＝１３００ｎｍ、λ２＝１４００ｎｍ、λ３＝１５００ｎｍ、λ４＝１６００ｎｍの４つとした。２色放射測温法においては、波長の間隔が狭いと感度が低下する。今回の要求精度を満たすに十分な感度を確保するために、１００ｎｍの波長間隔を設けた。合金化温度は５００℃付近であり、Ｌｂ（１６００ｎｍ，５００℃）／Ｌｂ（１３００ｎｍ，５００℃）＝５．１８である。この値は、合金化前後での放射率の変化倍率４（＝０．８／０．２）より大きく、視野内に合金化むらが存在していても、いずれかの波長を用いることで温度測定が可能である。なお、ハイパースペクトル画像からの輝度値（放射光強度）の抽出においては、輝度値を安定化するために、波長方向で複数ＣＨ（例えば５ＣＨ）の平均値を使用してもよい。
（黒体炉での温度校正）
　図８に、黒体炉（Ｔ［℃］＝３００～６００）を設定された露光時間毎に撮像して、ハイパースペクトル画像から各波長の放射輝度を抽出して、温度との関係をグラフにした結果を示す。設定された露光時間ｔｄ［μｓ］は、ｔｄ［μｓ］＝１０００、１６００、２５６０、４０９６、６５５３、１０４８５、１６７７７、２６４８９であり、検出波長は、λ１＝１３００ｎｍ、λ２＝１４００ｎｍ、λ３＝１５００ｎｍ、λ４＝１６００ｎｍである。図８では、バックグラウンドは減算済みの値を示している。バックグラウンドは露光時間によって異なる場合があるので、露光時間毎にシャッターを閉めて光が２次元撮像素子に入らない状態として測定した。露光時間が異なるとハイパースペクトルカメラの感度が異なるため、温度との相関が取れなくなる。そこで、ハイパースペクトル画像から抽出される輝度値Ｉｉを、（９）式により基準露光時間ｔｄｓｔ＝４０９６μｓ相当に換算して放射輝度Ｅｉとした。ＩＢＧはバックグラウンドである。図９に、横軸を１／Ｔで整理した放射輝度Ｅｉ（露光時間４０９６μｓ相当）の結果を示す。
　次に、黒体炉温度Ｔと各波長の放射輝度Ｅｉとの関係を調べ、曲線回帰により、（１０）式の温度校正係数αｉ及びβｉを求めた結果を表３に示す。この温度校正係数を用いることで、露光時間毎に校正曲線を使用する必要なく、各波長１つの校正曲線で、放射輝度と温度との換算処理が可能となる。
（温度測定精度の検証）
　実施例における温度測定の測定精度を検証するために、めっき原板を通電加熱しＦｅ母材と合金化させて、ハイパースペクトルカメラにより、その際の熱放射光スペクトルを測定することで、合金化過程の温度測定性能を評価した。めっき原板は、０．４ｍｍ厚みの軟鋼鋼板に溶融亜鉛を塗布しそのまま凝固させた鋼板である。図１０に、試験装置構成を示す。通電加熱により、めっき原板を合金化温度（５００℃前後）にまで加熱し、一定温度に保持し合金化させて、合金化時の放射強度をハイパースペクトルカメラで測定する。この際、測定点真裏を黒体塗料で塗装し、放射温度計にて測定して実測温度とし、ハイパースペクトルカメラによる測温値と比較した。
（温度の算出方法）
　本実施例における、ＧＡ鋼板の板幅方向のある位置における温度の算出方法を説明する。
　まず、温度測定部位の放射輝度Ｅｉをハイパースペクトル画像から取得する。具体的には、得られた２次元のハイパースペクトル画像から、温度測定位置における波長λｉ（ｉ＝１，２，３，４）の輝度値Ｉｉを抽出する。そして、（９）式により、輝度値Ｉｉを基準露光時間ｔｄｓｔ＝４０９６μｓ相当に換算して、放射輝度Ｅｉを取得する。
　次に、波長の放射率が等しい場合の見掛けの温度Ｔｅ及び見掛けの放射率εｅを算出する。具体的には、算出した放射輝度Ｅｉの内、２つの波長λＡ及びλＢの放射輝度ＥＡ及びＥＢを選択し、両波長での放射率が等しいと仮定した際の温度及び放射率を算出する。より具体的には、見掛けの温度Ｔｅと強度比Ｒ（＝ＥＡ／ＥＢ）との関係は（１１）式のようになるため、（１２）式により見掛けの温度Ｔｅを算出することができる。さらに、算出した見掛けの温度Ｔｅを用いて、（１３）式により見掛けの放射率εｅを算出する。
　次に、（１４）式の近似式により、実際の放射率εＡを算出する。具体的には、ａ＝Ａ１（１／λＡ－１／λＢ）、ｂ＝λＢ／（λＢ－λＡ）としたときに、εｅを用いて、（１４）式によりεＡを算出する。ここで、Ａ１は予め実験により求めておいた値を用いる。ＧＡ鋼板の場合はＡ１＝０．１０である。
　そして、最後に、算出した放射率εＡを用いて実際の温度Ｔを算出する。具体的には、温度校正係数αｉ及びβｉと、算出された放射率εＡと、放射輝度ＥＡとを用いて、（１５）式を変換した（１６）式により温度Ｔを算出する。
（近似式による計算の効果）
　図１１に、温度を５３０℃で固定し、合金化過程において、最大強度となる波長λ４が飽和しないように露光時間調整を行って波長λ１～λ４での輝度値を測定した結果を示す。図１１（ａ）は、ハイパースペクトル画像から抽出される輝度値、図１１（ｂ）はバックグラウンド補正及び基準露光時間（４０９６μｓ）相当に換算を行った放射輝度である。ＥＴは露光時間（単位：μｓ）を示している。Ｉ１～Ｉ４は、各波長の輝度値を示している。Ｅ１～Ｅ４は、各波長の放射輝度を示している。図１１（ａ）のとおり、合金化の過程で放射率が上昇し輝度値が上昇したため、図１１（ａ）の横軸の時間が４１秒付近にて、放射輝度が適正範囲を外れないように、露光時間を４０９６μｓから２５６０μｓへ変更した。これに伴い、波長λ１～λ４での輝度値は、露光時間の変更割合に応じて減少している。図１１（ｂ）を見ると、基準露光時間（４０９６μｓ）相当に換算を行うことで、連続的に変化した輝度値を得ることができる。このため、（１０）式による温度計算の処理を行うことができる。
　図１２に、温度及び放射率の算出結果を示す。放射率は合金化前の約０．２から合金化後の約０．８に変化していることが分かる。参考までに、従来の温度測定装置（鋼板の全幅を測定する装置ではなく、鋼板幅位置が１カ所のみの２色放射測温法による温度測定装置）による同じ幅位置（ただし、ハイパースペクトルカメラが撮像した鋼板表面と反対側の裏面側である。）での測温結果が、図１２に裏面温度計として記載されている。図１２（ａ）に示す放射率の波長依存を考慮しないＡ１＝０．００の場合は、合金化後において算出された温度は裏面温度計による実測値と一致しているが、合金化前において、算出された温度が、裏面温度計による測温結果に対し約２０℃ほど高めに出力されている。一方、図１２（ｂ）に示すＧＡ鋼板の波長依存係数Ａ１＝０．１０を用いた場合は、合金化前において算出された温度が裏面温度計による測温結果と一致しており、合金化において算出された温度は裏面温度計による測温結果に対しずれがあるものの、そのずれは５℃程度に抑えられている。つまり、波長依存係数Ａ１＝０．１０として、波長依存を考慮することで、測温精度を向上できることがわかる。
　このように、波長依存係数を用いて温度を算出することで、高精度に合金化前から合金化後までめっき表面の温度を測定可能なことが分かる。また、近似計算であるため、収束演算等の繰り返しの数値演算は不要であり、高速で温度を算出できる。
（波長切り替えの効果）
　上記のように、合金化程度に合わせて露光時間を調整することが望ましいが、一つの撮像素子で、広範囲にわたるＧＡ鋼板の板幅方向の少なくとも一部の情報を取得するため、板幅方向の合金化むらにあわせて幅方向位置毎に露光時間を部分的に調整することができない。そこで、同じ露光時間で、未合金化部と合金化部との両方で安定した測定値を計算する方法を検討した。
　図１３に、温度を４８０℃で固定し、合金化前の温度で十分な放射輝度を確保できる感度設定（露光時間１００００μｓ程度）で測定を行った結果を示す。図１３（ａ）は、ハイパースペクトル画像から抽出される輝度値、図１３（ｂ）はバックグラウンド補正及び基準露光時間（４０９６μｓ）相当に換算を行った放射輝度である。ＥＴは露光時間（単位：μｓ）を示している。Ｉ１～Ｉ４は、各波長の輝度値を示している。Ｅ１～Ｅ４は、各波長の放射輝度を示している。合金化により放射率が約０．２から約０．８に変化するため、長波長側の１６００ｎｍでの輝度値は、輝度上限値の４０９６を超えて飽和してしまっていることが分かる。一方、短波長側の輝度値は、合金化により輝度値が上昇したため、温度算出のために十分な輝度値を得ることができている。
　図１４に、温度の算出結果の一例を示す。図１４（ａ）は長波長側（１５００ｎｍと１６００ｎｍ）、図１４（ｂ）は短波長側（１３００ｎｍと１４００ｎｍ）での放射輝度を用いて温度を算出した結果である。参考までに、従来の温度測定装置（鋼板の全幅を測定する装置ではなく、鋼板幅位置が１カ所のみの２色放射測温法による温度測定装置）による同じ幅位置（ただし、ハイパースペクトルカメラが撮像した鋼板表面と反対側の裏面側である。）での測温結果が、図１４に裏面温度計として記載されている。算出温度のばらつき（ノイズのピークｔｏピークの幅）に着目すると、図１４（ａ）に示すように、長波長側の温度算出結果では、合金化前は、精度良く算出（ばらつき１０℃程度）できている。しかし、合金化後に撮像素子が飽和しているため、温度が算出できていない。一方、図１４（ｂ）に示すように、短波長側の温度測定結果では、合金化後は安定して算出（ばらつき１０℃程度）できているが、合金化前は放射輝度が低いため、温度の算出結果にばらつきが大きく生じている（ばらつき２０℃程度）。このように、同じ露光時間であっても、板幅方向全域において、短波長側（１４００ｎｍ）で高くなる合金化部位の放射輝度が飽和しないように露光時間を制御しておけば、放射率の高い合金化後の部分は短波長側の波長セットにより温度を算出し、放射率の低い合金化前の部分は長波長側の波長セットにより温度を算出することで、ＧＡ鋼板の板幅方向において安定かつ高精度な温度測定が可能なことが分かる。
（露光時間の調整方法）
　上述したように、測定対象範囲内の板幅方向のどこの位置においても、少なくとも１組の波長のセットが、最低輝度から輝度上限値までの放射輝度を検出可能であるという条件を満たす必要がある。板幅方向全域において、いずれかの波長の組み合わせ（λ１とλ２、λ２とλ３、λ３とλ４）で有効な測定を確保するためにハイパースペクトルカメラの露光時間制御を行った。
　まず、ハイパースペクトル画像を取得し、ハイパースペクトル画像からＧＡ鋼板の左右のエッジ位置を検出し、ハイパースペクトル画像上でＧＡ鋼板の存在する範囲を把握する。エッジ位置の検出方法としては、放射輝度の板幅方向分布を微分して、その極大値と極小値とを探索する等が使用できる。
　次に、波長λ３について、測定対象範囲内での最小放射輝度Ｉ３ｍｉｎを探索し、輝度下限値Ｉ’ｍｉｎを下回らない臨界最大露光時間Ｄｍａｘ＝Ｉ’ｍｉｎ／Ｉ３ｍｉｎ・Ｄｐを計算する。Ｄｐは、取得したハイパースペクトル画像の撮像時の露光時間である。次に、波長λ２について、測定対象範囲内での最大放射輝度Ｉ２ｍａｘを探索し、輝度上限値Ｉ’ｍａｘを超えない臨界最小露光時間Ｄｍｉｎ＝Ｉ’ｍａｘ／Ｉ２ｍａｘ・Ｄｐを計算する。そして、ＤｍｉｎからＤｍａｘの間にある露光時間を選択して、ハイパースペクトルカメラの露光時間を変更する。ＤｍｉｎからＤｍａｘの間に、ハイパースペクトルカメラに設定可能な露光時間がない場合は、設定可能な露光時間に最も近い露光時間を選択する。
（測定結果例）
　取得されたハイパースペクトル画像に対して、板幅方向の各位置での輝度値Ｉ１～Ｉ４を見て、有効な輝度を得ている波長の組み合わせ（λ１とλ２、λ２とλ３、λ３とλ４）を一つ選択し、２色放射測温法により温度を測定した。
　２色放射測温法により温度及び放射率を精度良く算出するためには、使用する２つ波長における検出輝度が測定分解能に対して大きく、かつ、飽和していない必要がある。つまり、適正な輝度範囲となるように、輝度下限値Ｉ’ｍｉｎ及び輝度上限値Ｉ’ｍａｘを予め設定しておく。１２ｂｉｔのハイパースペクトルカメラを用いる場合、輝度下限値Ｉ’ｍｉｎはバックグラウン補正後に５００程度、輝度上限値Ｉ’ｍａｘは３５００程度である。ハイパースペクトルカメラは、複数波長で放射輝度を検出できるため、２波長で温度算出を行う際に、その２波長での検出輝度により、波長の組み合わせを選択した。
　ハイパースペクトルカメラの適用及び近似式を用いた算出処理の高速化により、幅方向温度測定結果は１秒間に２０回出力可能である。図１５に幅方向に合金化むらがある場合の測定例を示す。ＧＡ鋼板の板幅方向にわたり温度及び放射率が測定されており、ＧＡ鋼板エッジ付近が温度低下により合金化が遅れた状態が明確に確認できる。このように、この温度分布計は、幅方向の温度分布に加えて合金化状態も把握できるため、ＧＡ鋼板の合金化過程における製造条件の改善に有効である。
　なお、以上の説明では、主にＧＡ鋼板を温度測定対象とする場合を例に挙げて説明を行ったが、本開示の技術は、ＧＡ鋼板に限らず、鋼板全般に対して適用することが可能である。特に、鋼板の分光放射率が状況によって大きく変化する場合には、本開示の技術を好適に適用することができる。
　以上、本開示の技術の一例について説明したが、本開示の技術は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
　日本国特許特願２０２２－１２５７４５の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
１０、２１０　温度測定装置
１２　撮像部
１４、２１４　演算処理部
２２、２２２　選択部
２４、２２２　算出部
２６　設定部
３２　ＣＰＵ
３４　メモリ
３６　記憶装置
３８　入力装置
４０　出力装置
４２　記憶媒体読取装置
４４　通信Ｉ／Ｆ
４６　バス

Claims (14)

  1. 　鋼板の温度を測定する温度測定装置であって、
    　前記鋼板の板幅方向の少なくとも一部を含む範囲を視野とし、前記視野内の前記鋼板の表面の各位置において、複数の波長における前記鋼板の放射輝度を取得する分光カメラである撮像部と、
    　前記撮像部で前記鋼板の放射輝度を取得した波長のうちから２つの波長を選択し、選択した２つの波長における、前記撮像部で取得した前記鋼板の放射輝度を用いて、２色放射測温により前記鋼板の表面の各位置の温度を算出する演算処理部と、
    を有する温度測定装置。
  2. 　前記演算処理部は、
    　前記撮像部で前記鋼板の放射輝度を取得する波長の中の、２つの波長からなる波長のセットを、少なくとも２つ以上保持しており、
    　温度を測定しようとする前記鋼板の表面の位置が、前記鋼板の放射輝度が大きい領域にある場合には、保持された複数の前記波長のセットのうち、短波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択し、温度を測定しようとする前記鋼板の表面の位置が、前記鋼板の放射輝度が小さい領域にある場合には、保持された複数の前記波長のセットのうち、長波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択し、
    　選択した前記２つの波長における、前記撮像部で取得した前記鋼板の放射輝度を用いて、２色放射測温により前記鋼板の表面の各位置の温度を算出する、請求項１に記載の温度測定装置。
  3. 　前記温度測定装置は、前記鋼板としての合金化溶融亜鉛めっき鋼板の温度を測定する装置であり、
    　前記演算処理部は、
    　温度を測定しようとする前記鋼板の表面の位置が、前記鋼板の表面の合金化が進んだ領域であって、前記鋼板の放射輝度が大きい領域にある場合には、保持された複数の前記波長のセットのうち、短波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択し、
    　温度を測定しようとする前記鋼板の表面の位置が、前記鋼板の表面の合金化が進んでいない領域であって、前記鋼板の放射輝度が小さい領域にある場合には、保持された複数の前記波長のセットのうち、長波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択する、請求項２に記載の温度測定装置。
  4. 　前記演算処理部は、
    　前記演算処理部に保持された複数の前記波長のセットのうち、最も長波長を含む波長のセットで取得した前記鋼板の放射輝度が予め設定した下限閾値を下回った場合には、前記撮像部の露光量を増やし、
    　前記演算処理部に保持された複数の前記波長のセットのうち、最も短波長を含む波長のセットで取得した前記鋼板の放射輝度が予め設定した上限閾値を上回った場合には、前記撮像部の露光量を減らす、請求項２又は請求項３に記載の温度測定装置。
  5. 　前記演算処理部は、
    　前記撮像部の前記視野を前記鋼板の幅方向に沿って複数の区分に分け、前記区分毎に前記撮像部が前記鋼板の放射輝度を取得することができた波長の範囲を求め、
    　前記区分毎に、前記鋼板の放射輝度を取得することができた波長の範囲の中から、２つの波長を選択し、
    　選択した前記２つの波長における、前記撮像部で取得した前記鋼板の放射輝度を用いて、２色放射測温により前記鋼板の表面の各位置の温度を算出する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の温度測定装置。
  6. 　前記演算処理部は、２つの波長として、前記鋼板の放射輝度が極大となる波長より短い波長を選択する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の温度測定装置。
  7. 　前記演算処理部は、前記撮像部で取得した画像から前記鋼板の板幅方向両側のエッジ位置を検出し、検出した前記エッジ位置に基づいて温度を測定する範囲を決定する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の温度測定装置。
  8. 　鋼板の温度を測定する温度測定方法であって、
    　前記鋼板の板幅方向の少なくとも一部を含む範囲を視野とする分光カメラである撮像部を用いて、前記視野内の前記鋼板の表面の各位置において、複数の波長における前記鋼板の放射輝度を取得する輝度取得ステップと、
    　演算処理部を用いて、前記撮像部で前記鋼板の放射輝度を取得した波長のうちから２つの波長を選択し、選択した２つの波長における、前記撮像部で取得した前記鋼板の放射輝度を用いて、２色放射測温により前記鋼板の表面の各位置の温度を算出する温度算出ステップと、
    を有する温度測定方法。
  9. 　前記演算処理部は、
    　前記撮像部で前記鋼板の放射輝度を取得する波長の中の、２つの波長からなる波長のセットを、少なくとも２つ以上保持しており、
    　前記温度算出ステップは、
    　温度を測定しようとする前記鋼板の表面の位置が、前記鋼板の放射輝度が大きい領域にある場合には、保持された複数の前記波長のセットのうち、短波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択し、温度を測定しようとする前記鋼板の表面の位置が、前記鋼板の放射輝度が小さい領域にある場合には、保持された複数の前記波長のセットのうち、長波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択し、
    　選択した前記２つの波長における、前記撮像部で取得した前記鋼板の放射輝度を用いて、２色放射測温により前記鋼板の表面の各位置の温度を算出する、請求項８に記載の温度測定方法。
  10. 　前記温度測定方法は、前記鋼板としての合金化溶融亜鉛めっき鋼板の温度を測定する方法であり、
    　前記温度算出ステップは、
    　温度を測定しようとする前記鋼板の表面の位置が、前記鋼板の表面の合金化が進んだ領域であって、前記鋼板の放射輝度が大きい領域にある場合には、保持された複数の前記波長のセットのうち、短波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択し、
    　温度を測定しようとする前記鋼板の表面の位置が、前記鋼板の表面の合金化が進んでいない領域であって、前記鋼板の放射輝度が小さい領域にある場合には、保持された複数の前記波長のセットのうち、長波長側の２つの波長が組み合わされたセットに含まれる２つの波長を選択する、請求項９に記載の温度測定方法。
  11. 　前記温度算出ステップは、
    　前記演算処理部に保持された複数の前記波長のセットのうち、最も長波長を含む波長のセットで取得した前記鋼板の放射輝度が予め設定した下限閾値を下回った場合には、前記撮像部の露光量を増やし、
    　前記演算処理部に保持された複数の前記波長のセットのうち、最も短波長を含む波長のセットで取得した前記鋼板の放射輝度が予め設定した上限閾値を上回った場合には、前記撮像部の露光量を減らす、請求項９又は請求項１０に記載の温度測定方法。
  12. 　前記温度算出ステップは、
    　前記撮像部の前記視野を前記鋼板の幅方向に沿って複数の区分に分け、前記区分毎に前記撮像部が前記鋼板の放射輝度を取得することができた波長の範囲を求め、
    　前記区分毎に、前記鋼板の放射輝度を取得することができた波長の範囲の中から、２つの波長を選択し、
    　選択した前記２つの波長における、前記撮像部で取得した前記鋼板の放射輝度を用いて、２色放射測温により前記鋼板の表面の各位置の温度を算出する、請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の温度測定方法。
  13. 　前記温度算出ステップは、２つの波長として、前記鋼板の放射輝度が極大となる波長より短い波長を選択する、請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の温度測定方法。
  14. 　前記温度算出ステップは、前記撮像部で取得した画像から前記鋼板の板幅方向両側のエッジ位置を検出し、検出した前記エッジ位置に基づいて温度を測定する範囲を決定する、請求項８から請求項１３のいずれか１項に記載の温度測定方法。
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