JPH02643B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、コイルの巻形状測定方法及び装置に
係り、特に、ホツトストリツプやコールドストリ
ツプ等のストリツプコイルの巻形状を、コイル移
動中に測定する際に用いるのに好適な、コイル端
面に対向して配置した距離計によつて検出され
る、コイル端面との距離のコイル径方向の変化か
ら、コイルの巻形状を測定するようにしたコイル
の巻形状測定方法及び装置の改良に関する。

一般に、最終圧延機を出たホツトストリツプや
コールドストリツプは、巻取コイラによつてコイ
ル状に巻取られた後、第１図に示す如く、その一
端面を下側にして転倒され、いわゆるアツプエン
ド状でコンベヤ上を搬送されるが、巻取られたコ
イル１０には、種々の要因により巻不良が発生し
ており、その軸方向断面形状（いわゆる巻形状）
は、例えば第２図に示す如くとなつている。この
巻形状は、コイル品質の重要な項目の一つであ
り、これは、巻きのよさを数値で表現するため
の、第３図に示すような、多分割したコイル径方
向各部における段差（凹凸量）を表わすテレスコ
ープ量（以下テレスコ量と称する）と、コイル軸
方向断面における積層したストリツプ端面が作り
出す形状である、第４図Ａ〜Ｄに示すような巻形
状パターンによつて表わされる。即ち、前記テレ
スコ量は、例えば第３図に示した如く、コイル１
０の全巻長さＰにおけるテレスコ量Tp、外巻部
Ｘにおけるテレスコ量Tx、中巻部Ｙにおけるテ
レスコ量Ty、内巻部Ｚにおけるテレスコ量Tzに
よつて表わされる。又、前記巻形状パターンの代
表的な例としては、第４図Ａに示すようなぎざぎ
ざ、第４図Ｂに示すような凸型又は凹型、第４図
Ｃに示すような内テレ型又は外テレ型、第４図Ｄ
に示すような直線型等がある。

前記のようなテレスコ量や巻形状パターンを測
定する方法としては、いくつかの方法が提案され
ているが、いずれも実用化されておらず、従来
は、人手による測定が行われていた。しかしなが
ら、巻取り直後のホツトストリツプコイルは、温
度が500℃程度と高温であるため、十分接近でき
ず、目視による判定となり、測定精度がよくない
ものであつた。

又、特公昭53−15018には、光切断法によりコ
イル端面の形状の変化量を測定し、パターン認識
により形状の良否を測定するものが提案されてい
るが、検出信号をコンピユータ等によりパターン
認識して判定を行うため、コンピユータの容量が
多く必要となり、又、光切断法を利用するので精
度が悪いという問題点を有していた。

このような問題点を解消するべく、コイル端面
に対向して配置したレーザ距離計によつて検出さ
れる、コイル端面との距離のコイル径方向の変化
から、コイルの巻形状を測定することが考えられ
るが、レーザ距離計の出力をそのまま距離測定値
としたのでは、第５図に示すような、ストリツプ
端面の丸みＡと積層されたストリツプ間の隙間Ｂ
によつて、特にデータをサンプリングした場合
に、サンプリングタイミングによつて大きな誤差
を生じ、精度のよいテレスコ量の測定や正確な巻
形状パターンの判定が困難であるという問題点を
有していた。

このような問題点を解消するべく、例えば、隙
間Ｂによる異常データを判定するために、今回サ
ンプリングされたデータとその直前の複数回にサ
ンプリングされたデータの平均値とを比較し、そ
の差があるしきい値より大きい場合は、隙間Ｂに
よる異常データであるとして、除外することが考
えられるが、実際のコイルにおいても、テレスコ
量が相当に大きなものがあり、本来必要なデータ
まで除外されてしまう恐れがあつた。

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくな
されたもので、テレスコ量を精度よく測定するこ
とができ、しかも、巻形状パターンを容易且つ正
確に判定することができるコイルの巻形状測定方
法及び装置を提供することを目的とする。

本発明は、コイル端面に対向して配置した距離
計によつて検出される、コイル端面との距離のコ
イル径方向の変化から、コイルの巻形状を測定す
るようにしたコイルの巻形状測定方法において、
前記距離計出力の極小値をトレースして、コイル
径方向位置に対応した距離測定値とすると共に、
前記距離計出力がその測定範囲の上限以上となつ
ているコイル径方向長さが設定値以上である時
に、測定終了と判定し、測定終了後、コイル径方
向位置に対応づけられた前記距離測定値からコイ
ル巻形状のテレスコープ量を求めると共に、前記
距離測定値とコイル径方向位置との関係を２次回
帰曲線で近似演算して、該２次回帰曲線と前記距
離測定値の偏差の２乗和及び該２次回帰曲線の係
数からコイル巻形状のパターンを判定することと
して、前記目的を達成したものである。

本発明は、又、コイルの巻形状測定装置におい
て、アツプエンド状のコイルの下側端面に対向し
て配置された、コイルの下側端面との距離を検出
するためのレーザ距離計と、該レーザ距離計とコ
イル間の、コイル径方向の相対移動量を検出する
ための移動計と、前記レーザ距離計出力の極小値
をトレースして、前記相対移動量に対応した距離
測定値とするピークトレース手段と、前記レーザ
距離計出力がその測定範囲の上限以上となつてい
る相対移動量が設定値以上である時に、測定終了
と判定する測定終了判定手段と、前記相対移動量
に対応づけられた、測定終了後の前記距離測定値
から、コイル巻形状のテレスコープ量を求めるテ
レスコープ量演算手段と、前記距離測定値と相対
移動量の関係を２次回帰曲線で近似演算して、該
２次回帰曲線と前記距離測定値の偏差の２乗和及
び該２次回帰曲線の係数を求める回帰演算手段
と、前記偏差の２乗和、係数及びテレスコープ量
から、コイル巻形状のパターンを判定するパター
ン判定手段と、を備えることにより、前記目的に
加えて、更に、ゆらぎの影響を受けることなく、
より正確なコイル巻形状の測定が行えるようにし
たものである。

本発明においては、距離計出力の極小値をトレ
ースして、コイル径方向位置に対応した距離測定
値とするようにしたので、ストリツプ端面の丸み
やストリツプ間の隙間に拘わらず、精度のよいコ
イル巻形状の測定を行うことができる。又、前記
距離計出力がその測定範囲の上限以上となつてい
るコイル径方向長さが設定値以上である時に、測
定終了と判定するようにしたので、前記極小値の
トレースによつて、コイルがなくなつても最終値
を保持してしまうことが防止される。従つて、正
確な距離測定値を得ることができ、測定終了後、
コイル径方向位置に対応づけられた正確な距離測
定値から、コイル巻形状のテレスコープ量を精度
よく求めることができる。更に、前記距離測定値
とコイル径方向位置との関係を２次回帰曲線で近
似演算して、該２次回帰曲線と前記距離測定値の
偏差の２乗和、該２次回帰曲線の係数、及び、必
要に応じて前記テレスコープ量から、コイル巻形
状のパターンを判定するようにしたので、巻形状
のパターンを、容易且つ正確に判定することがで
きる。又、前記距離計をレーザ距離計とし、アツ
プエンド状のコイルの下側端面に対向して配置し
た場合には、ゆらぎの影響を受けることなく、よ
り正確な巻形状の測定が可能となる。

以下図面を参照して、本発明が採用されたコイ
ルの巻形状測定装置の実施例を詳細に説明する。

本発明の第１実施例は、第６図に示す如く、コ
ンベヤ２０上を矢印Ｃ方向に一定速度で移動され
ているアツプエンド状のコイル１０の下側端面１
０Ａに対向して配置された、コイル１０の下側端
面１０Ａとの距離を検出するためのレーザ距離計
２２と、前記コンベヤ２０によるコイル１０の径
方向移動量を検出するためのパルス発信器２４
と、前記レーザ距離計２２出力の極小値をトレー
スして、前記移動量に対応した距離測定値とする
ピークトレース手段の機能、前記レーザ距離計２
２出力がその測定範囲の上限以上となつている持
続回数（移動量）が設定値以上である時に、測定
終了と判定する測定終了判定手段の機能、前記移
動量に対応づけられた、測定終了後の前記距離測
定値から、コイル巻形状のテレスコープ量を求め
るテレスコープ量演算手段の機能、前記距離測定
値と移動量の関係を２次回帰曲線で近似演算し
て、該２次回帰曲線と前記距離測定値の偏差の２
乗和及び該２次回帰曲線の係数を求める回帰演算
手段の機能、及び、前記偏差の２乗和、係数及び
テレスコープ量から、コイル巻形状のパターンを
判定するパターン判定手段の機能を有するマイク
ロコンピユータ２８と、から構成されている。

前記レーザ距離計２２は、例えば第７図に詳細
に示す如く、コイル１０の表面（下側端面１０
Ａ）に、レンズ２２Ｂを介してレーザ光線を照射
するためのレーザ光源２２Ａと、コイル１０の表
面で反射されたレーザ光線を、レンズ２２Ｃを介
して受光するためのリニアイメージセンサ２２Ｄ
から主に構成されており、コイル１０の表面が例
えば実線の位置から破線の位置に移動した場合、
これに伴つてレーザ光線も破線の如く移動して、
リニアイメージセンサ２２Ｄ上の入射位置が変化
することとなるので、レーザ光線の受光位置に応
じて変化するリニアイメージセンサ２２Ｄの出力
から、コイル表面の変動、即ち、コイル１０の表
面との距離を検出するものである。このレーザ距
離計２２による距離測定は、例えば１秒間に500
回程度行われている。

以下、第１実施例の作用を説明する。

この第１実施例において、レーザ距離計２２の
出力は、コンベヤ２０に設けられたパルス発信器
２４の信号を用いて、コイル１０の単位移動量
毎、例えば約0.5mm毎にマイクロコンピユータ２
８に取り込まれる。なお、コイル１０の移動速度
が一定である場合には、一定周期でマイクロコン
ピユータ２８に取り込むことも可能である。マイ
クロコンピユータ２８に取り込まれたデータに対
して、第８図に示す如く、まず、ステツプ100で、
その極小値をトレースすることによつてピークト
レース処理が行われる。このピークトレース処理
は、前出第５図に示した如く、ストリツプの端面
が矩形でなく丸みＡがあるため、テレスコ量Ｔを
正確に求めるのに必要なエツジの頂点Ｄのみを検
出するためのものである。これは、ストリツプの
隙間Ｂにおけるスケールオーバの除外にも有効で
ある。

次いでステツプ200に進み、取り込まれたデー
タが、レーザ距離計２２の測定範囲上限以上とな
つている持続回数が設定値以上であることから、
測定終了判定を行う。これは、前出第５図に示し
た如く、コイル１０の最外部C₀の測定開始は、
レーザ距離計２２の上部にコイル１０が移動して
きた時のレーザ距離計出力データの変化より判定
できるが、コイル１０の最内部Ciでは、前記ピー
クトレース処理によつて、コイル１０がなくなつ
ても最終値が保持されてしまうため、これをクリ
ヤするためのものである。

前記ピークトレース処理100及び測定終了判定
処理200は、具体的には、例えば第９図に示すよ
うな手順に従つて実行される。即ち、まずステツ
プ112で、測定値を読込む。次いでステツプ114
で、レーザ距離計２２の出力が、測定範囲の上限
以上、即ち、スケールオーバ量であるか否かを判
定する。判定結果が否である場合には、ステツプ
116に進み、ピークトレース処理を行う。次いで
ステツプ118で、データを格納して、前出ステツ
プ112に戻り、測定を継続する。一方、前出ステ
ツプ114の判定結果が正である場合、即ち、レー
ザ距離計２２の出力がスケールオーバ量である場
合には、ステツプ120に進み、連続するスケール
オーバの回数Ｇを計数する。次いでステツプ122
に進み、スケールオーバ回数Ｇが設定値Gs（例え
ば25回）を越えているか否かを判定する。判定結
果が否である場合には、隙間Ｂであると判断し
て、前出ステツプ112に戻り、測定を継続する。
一方、前出ステツプ122の判定結果が正である場
合には、コイル１０がレーザ距離計２２の上部に
存在しないと判断して、測定終了と判定する。従
つて、測定終了時点におけるデータは、第１０図
に示す如く、コイル厚さ部分に相当する有効デー
タL₁〜Lnと、コイル１０の内巻き終了後のピー
クホールドデータL_o+1o+1〜Ln＋Gsで構成される
ものとなる。

このピークトレース処理及び測定終了判定処理
によつて、コイル１０の端面位置の正確な距離変
動が求められる。

前出ステツプ200による測定終了判定後、ステ
ツプ300に進み、テレスコ量を算出する。このテ
レスコ量の算出には、前出第１０図に示すよう
な、ピークトレース処理によつて得られたデータ
L₁〜Ln＋Gsのうち、コイル部のみの測定データ
L₁〜Lnが用いられる。具体的には、前出第３図
に示した如く、全体厚さＰ内での最大値の差とし
てテレスコ量Tpを求め、外巻部Ｘ内での最大値
と最小値の差としてテレスコ量Txを求め、中巻
部Ｙ内での最大値と最小値の差としてテレスコ量
Tyを求め、内巻部Ｚ内での最大値と最小値の差
としてテレスコ量Tzを求める。

前出ステツプ300によるテレスコ量算出終了後、
ステツプ400に進み、巻形状のパターンを判定す
る。具体的には、第１１図に示す如く、まずステ
ツプ410で、距離測定値とコイル移動量ｘの関係
を、２次関数式ax²＋bx＋ｃの２次回帰をして、
係数ａ、ｂ、ｃを求める。次いでステツプ412に
進み、各距離測定値の２次回帰曲線からの偏差の
２乗和Ｓを求める。次いでステツプ414に進み、
第１２図に示す如く、２次回帰曲線ax²＋bx＋ｃ
から設定偏差±ｅ以上離れている一塊のデータの
数を計数することによつて、コイル巻き内にある
山の数Ｎ（第１２図の場合はＮ＝12）を求める。
次いで、ステツプ416で、２次回帰曲線の係数ａ、
ｂ、偏差の２乗和Ｓ、山の数Ｎ及びテレスコ量
Tx，Tzを巻形状のパラメータとして、例えばツ
リー法により、第１３図に示す如く、巻形状のパ
ターン判定を行う。第１３図において、a₀、S₀
は、凸凹判定をするためのしきい値、N₀は、ぎ
ざぎざ判定をするためのしきい値、S₁（＜S₀）は、
その他の判定をするためのしきい値、Toは、外
テレを判定するためのしきい値、Tiは内テレを
判定するためのしきい値であり、これらのしきい
値は、巻形状管理内容、即ち、検出形状パターン
の優先度や許容テレスコ量によつて決められてい
る。なお、第１３図に示したパターン判定ツリー
は、代表的なパターンの判定をするためのもので
あり、更に詳細に分類したい場合には、より複雑
なパターン判定ツリーを用いることが可能であ
る。

パターン判定終了後、ステツプ500に進み、出
力処理が行われる。

この第１実施例においては、マイクロコンピユ
ータ２８内で、すべての処理を行うようにしてい
るため、構成が単純である。

次に、本発明の第２実施例を詳細に説明する。

この第２実施例は、第１４図に示す如く、前記
第１実施例と同様のコンベヤ２０、レーザ距離計
２２、パルス発信器２４及びマイクロコンピユー
タ２８を有するコイルの巻形状測定装置におい
て、ピークトレース処理及び測定終了判定処理を
行う信号処理装置３６をレーザ距離計２２とマイ
クロコンピユータ２８の中間に設けると共に、前
記マイクロコンピユータ２８内で、前記ピークト
レース処理及び測定終了判定処理以外の処理を行
い、更に、該マイクロコンピユータ２８を上位コ
ンピユータ４０に接続すると共に、マイクロコン
ピユータ２８の演算結果及び判定結果を表示す
る、プリンタ等の表示装置４２を設けたものであ
る。

前記信号処理装置３６は、例えば第１５図に示
す如く、一定周期で出力される前記レーザ距離計
２２の出力、又は、一定周期でサンプリングされ
た前記レーザ距離計２２の出力を記憶する第１の
メモリ３６Ａと、該第１のメモリ３６Ａから転送
されてくる前回のデータを記憶する第２のメモリ
３６Ｂと、前記第１のメモリ３６Ａに記憶されて
いる今回のデータから、前記第２のメモリ３６Ｂ
に記憶されている前回のデータを引いて、その差
を求め、且つ、その差が負ならば極小データを記
憶する第３のメモリ３６Ｇに今回値をメモリする
ための指令信号を出力する引算器３６Ｃと、出力
変更を行う必要があるか否かを判断するためのし
きい値を設定するための落差設定器３６Ｄと、前
記引算器３６Ｃの出力が前記落差設定器３６Ｄで
設定されたしきい値より大きい場合に出力変更指
令信号を出力する比較器３６Ｅと、該比較器３６
Ｅから出力変更指令信号が入力された時に、それ
までの出力値を記憶している第４のメモリ３６Ｈ
に出力データを記憶させるための出力制御回路３
６Ｆと、極小値を記憶するための第３のメモリ３
６Ｇと、出力値を記憶するための第４のメモリ３
６Ｈと、該第４のメモリ３６Ｈの内容を出力する
ための出力回路３６Ｊとから構成されている。
又、前記出力制御回路３６Ｆは、前記比較器３６
Ｅ出力の出力変更指令信号があつた場合、その時
点から時間を計測し、設定時間ts以上比較器３６
Ｅから出力変更指令信号が入力されていない時に
は、コイル１０がレーザ距離計２２の上部にない
と判断して、出力を零にクリヤする機能を有して
いる。この出力制御回路３６Ｆの零クリヤが解か
れるのは、次のコイル１０が測定され始め、一巻
き目のコイルの頂点が検出された時である。な
お、零クリヤの代りに、オーバースケールにして
も、実用上差支えない。

このような信号処理装置３６を用いることによ
つて、例えば第１６図に一点鎖線Ｆで示したよう
なレーザ距離計２２の出力が、同じく第１６図に
実線Ｇで示したような、段階的に変化する距離測
定値となる。従つて、ストリツプ端面の丸みＡや
ストリツプ間の隙間Ｂに拘わらず、正確な距離測
定値を得ることができる。又、サンプリングタイ
ミングの変化によつて、距離測定値が変つてしま
うこともなくなる。第１７図は、レーザ距離計２
２出力と信号処理装置３６出力の実測値を比較し
て示すものである。

この第２実施例の作用は、前記第１実施例と基
本的に同一であるが、ピークトレース処理及び測
定終了判定処理は、信号処理装置３６で行われて
いる。又、この信号処理装置３６における測定終
了判定は、コイル移動速度が安定しているため、
スケールオーバの持続時間により行うようにして
いる。更に、巻形状パターンの判定は、コイル１
０の中巻部Ｙのみで行うようにしている。そし
て、巻形状パターン判定に用いる偏差の２乗和Ｓ
と山の数Ｎは、単位長さ当りの値を求め、しきい
値と比較するようにしている。このため、コイル
１０の外径、内径を上位コンピユータ４０から入
力し、中巻部Ｙの予想データ数を計算して、次の
計算を行うようにしている。

S′＝Ｓ＋（500／予想データ数） ……(1) N′＝Ｎ×（500／予想データ数） ……(2) この方法により、テレスコ量を±２mmの測定精
度で測定することができた。又、巻形状のパター
ン判定は、ぎざぎざ、凹凸、直線、斜め、外テ
レ、内テレ等約15パターンの分類を、目視判定と
の合致率約90％で行うことが可能となつた。これ
らの測定結果は、表示装置４２で表示される。

この第２実施例においては、信号処理装置３６
が独立しているので、マイクロコンピユータ２８
内のプログラムが単純化される。

以上説明した通り、本発明によれば、テレスコ
ープ量を精度よく測定すると共に、巻形状パター
ンを容易且つ正確に判定することができるという
優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ストリツプコイルの巻形状を示す斜
視図、第２図は、第１図の−線に沿う横断面
図、第３図は、前記コイルに発生するテレスコー
プ量を説明するための線図、第４図Ａ〜Ｄは、同
じく巻形状パターンの代表的な例を示す線図、第
５図は、同じくストリツプの丸み及び隙間を示す
断面図、第６図は、本発明に係るコイルの巻形状
測定装置の第１実施例の構成を示すブロツク線
図、第７図は、前記第１実施例で用いられている
レーザ距離計の主な構成を示すブロツク線図、第
８図は、前記第１実施例で用いられているマイク
ロコンピユータの主な処理手順を示す流れ図、第
９図は、前記処理手順におけるピークトレース処
理及び測定終了判定処理の手順を詳細に示す流れ
図、第１０図は、測定終了判定時のデータの例を
示す線図、第１１図は、前記処理手順におけるパ
ターン判定処理の手順を詳細に示す流れ図、第１
２図は、前記パターン判定処理で山の数を求めて
いる状態を示す線図、第１３図は、前記パターン
判定処理で用いられているパターン判定ツリーの
一例を示す流れ図、第１４図は、本発明に係るコ
イルの巻形状測定装置の第２実施例の構成を示す
ブロツク線図、第１５図は、前記第２実施例で用
いられている信号処理装置の構成を示すブロツク
線図、第１６図は、前記信号処理装置によつて保
持されたデータを示す線図、第１７図は、前記信
号処理装置の入力と出力の関係の例を比較して示
す線図である。 １０……コイル、１０Ａ……下側端面、Tp，
Tx，Ty，Tz……テレスコ量、２０……コンベ
ヤ、２２……レーザ距離計、２４……パルス発信
器、２８……マイクロコンピユータ、３６……信
号処理装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コイル端面に対向して配置した距離計によつ
   て検出される、コイル端面との距離のコイル径方
   向の変化から、コイルの巻形状を測定するように
   したコイルの巻形状測定方法において、前記距離
   計出力の極小値をトレースして、コイル径方向位
   置に対応した距離測定値とすると共に、前記距離
   計出力がその測定範囲の上限以上となつているコ
   イル径方向長さが設定値以上である時に、測定終
   了と判定し、測定終了後、コイル径方向位置に対
   応づけられた前記距離測定値からコイル巻形状の
   テレスコープ量を求めると共に、前記距離測定値
   とコイル径方向位置との関係を２次回帰曲線で近
   似演算して、該２次回帰曲線と前記距離測定値の
   偏差の２乗和及び該２次回帰曲線の係数からコイ
   ル巻形状のパターンを判定することを特徴とする
   コイルの巻形状測定方法。 ２ アツプエンド状のコイルの下側端面に対向し
   て配置された、コイルの下側端面との距離を検出
   するためのレーザ距離計と、該レーザ距離計とコ
   イル間の、コイル径方向の相対移動量を検出する
   ための移動計と、前記レーザ距離計出力の極小値
   をトレースして、前記相対移動量に対応した距離
   測定値とするピークトレース手段と、前記レーザ
   距離計出力がその測定範囲の上限以上となつてい
   る相対移動量が設定値以上である時に、測定終了
   と判定する測定終了判定手段と、前記相対移動量
   に対応づけられた、測定終了後の前記距離測定値
   から、コイル巻形状のテレスコープ量を求めるテ
   レスコープ量演算手段と、前記距離測定値と相対
   移動量の関係を２次回帰曲線で近似演算して、該
   ２次回帰曲線と前記距離測定値の偏差の２乗和及
   び該２次回帰曲線の係数を求める回帰演算手段
   と、前記偏差の２乗和、係数及びテレスコープ量
   から、コイル巻形状のパターンを判定するパター
   ン判定手段と、を備えたことを特徴とするコイル
   の巻形状測定装置。