JPH04136146A - 走行帯の位置・形状の測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野２ 本発明は、表面が鏡面を呈している走行帯の位置、形状
及び変位を検出する走行帯の位置・形状の測定方法及び
装置に関し、特に溶融亜鉛めっきラインのワイピング装
置内においてワイピングノズルの前方を走行する被めっ
き帯の通過位置、その断面方向の形状（変位を含む）を
正確且つ高速で検出することができる走行帯の位置・形
状の測定方法及び装置に関する。 【従来の技術】 従来、帯状の薄鋼板波めっき帯に連続的に溶融亜鉛めっ
きを施す場合は、第８図に示すように被めっき鋼板Ｓを
、−旦溶融亜鉛浴１ｏ中に引き入れた後に、このＭ耐亜
鉛浴１０中に配置された浴中ロール１２で方向転換させ
て垂直方向に引き上げて行き、溶融亜鉛浴１０の上方に
配設された対向する一対のワイピングノズル１４の間を
通過させ、該ノズル１４から噴射される気流の力によっ
て被めっき鋼板Ｓの表面に付着して上がってきた溶融亜
鉛の余剰な分を吹き落とし、原波めっき鋼板Ｓを所要の
めっき厚みに仕上げる設備が一般的に用いられている。 このような設備においては、被めっき鋼板Ｓとワイピン
グノズル１４との間の間隔が、ワイピングノズル１４か
ら噴射される気流の力、即ち余剰に付着した溶融亜鉛の
吹き払い力に直接関係し、結果として仕上りめっき厚み
に直接的に大きな影響を与えることになるなめ、上記両
者の間隔は所要の値に正確に保たれるようにしなければ
ならない。 この設備において、被めっき鋼板Ｓは、浴中ロール１２
と、これの遥か上方に配置され搬送ロール（図示省略）
との間で張力をかけた状態で張り渡されているので、こ
の被めっき鋼板Ｓの通過位置は平均的には一定の位置を
保ちながら走行していると考えられる。ところが、実際
には被めっき鋼板Ｓ自身の形状が完全には平坦でなく、
複雑に凹凸形状をなしたり、図中破線で示すように反っ
たりしていること、及び被めっき鋼板Ｓが高速度で走行
することによる機械的振動等のために、ワイピングノズ
ル１４の位置から見た場合の被めっき鋼板Ｓは、これが
通過するのに応じて常に矢印で示す不規則な位置変動を
している。その上に、被めっき鋼板Ｓの溶融亜鉛浴１０
中への侵入温度や溶融亜鉛浴１０内の温度等の変動等に
よる外乱も加わるために被めっき鋼板Ｓに施される仕上
りぬっき膜厚は一定とはならない。 従って、所要の均一なめつき膜厚を得るためには、外乱
要因を排除すると共に、ワイピングノズル１４と被めっ
き鋼板Ｓの間の間隔を常に正確に検知し、この検知信号
に基づいてワイピングノズル１４の位置を被めっき鋼板
Ｓに対して離反・接近する方向に調節したり、若しくは
被めっき鋼板Ｓの形状を事前に矯正処理したりすること
が必要とされる。 従来から、被めっき鋼板Ｓの位置を検出するなめに、例
えば過電流式、レーザー式、赤外線式、超音波式等の検
出器を用いることが試みられてきている。具体的には、
特開昭５３−１４１１２６、特開昭５７−１４７０１等
に開示されている間隙測定技術があるが、従来用いられ
ているこれらの検出器の多くは、被めっき鋼板Ｓの性状
や、検出器自体が晒される雰囲気に適合できなかったり
、又は設置するためのスペース上の間ｕ等のためにかな
りの不都合を許容しない限り採用できない欠点を有して
る。 特に、通常、操業中に３〜１０１ｎ位しか開いていない
ワイピングノズル１４と被めっき鋼板Ｓとの間の隙間近
くに検出器を設置するには、該検出器の外形寸法があま
りにも大き過ぎるばかりでなく、検出器本体がワイピン
グ用気体の噴射流の滑らかな流れ方を阻害してしまう、
そのなめに、必然的に第９図に示すように検出器１６を
ワイピングノズル１４よりも著しく上方に離した位置に
設置さぜるを得ない。 このような場合の大きな問題点は、ワイピングノズル１
４の前方のワイピング点Ｐの位置と、検出器５の前方に
おける検知点Ｗの位置とでは、被めっき鋼板Ｓの通過位
置に無視し得ない程に差が生じているために、この検知
点Ｗの位置で検出された値は、目的とする値即ちワイピ
ングノズル１４の位置での正確な値として用いることが
できない不都合が生じることである。このような不都合
は、被めっき鋼板Ｓの平坦度の悪さを表す急峻度の値が
大きい程順著に現れる。 近年、めっき膜厚の均一性、薄めつき膜厚、めっき面の
美麗さ、高速めっき、低騒音操業等がこれまで以上に厳
しく要求されてきており、そのためにワイピングノズル
１４を極端なまでに被めっき鋼板Ｓに接近させた状態で
操業することが不可欠となっている。 そのためには、ワイピングノズル１４の配置位置におい
て正確に被めっき鋼板Ｓの通過位置、形状及び変位を把
握し、ワイピングノズル１４と被めっき鋼板Ｓとの間の
間隔制御を適切に行うと共に、把握された結果を基に被
めっき鋼板Ｓの形状、変位の矯正を事前に厳しく行って
おくことが必要とされる。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、これまでは、ワイピングノズル１４の配
置位置において被めっき鋼板Ｓの通過位置、形状及び変
位を正確に検出ができなかったために上述のような要求
に十分に応えることができなかったのが実状である。 本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたし
ので、ワンピングノズルの前方を通過する被めっき鋼板
（被めっき帯）のように、基準体の直線状端部の前方を
通過する走行帯について、該基準体の配置位置における
走行帯の通過位置及びその断面方向の形状（以下、単に
位置・形状ともいう）を正確に検出することができる走
行帯の位置・形状の測定方法及び装置を提供することを
目的とする。

【課題を解決するための手段】

本発明は、鏡面を呈する走行帯が通過する走行路の近傍
に、直線状端部を有する基準体を、該直線状端部を上記
走行帯に対向させて配置し、該走行帯の通過位置及びそ
の断面方向の形状を非接触でモニタする走行帯の位置・
形状の測定方法であって、上記直線状端部と、該直線状
端部の上記鏡面による反射像とを同一画面に撮影し、そ
の撮影画面から得られる画像情報に基づいて上記走行帯
の通過位置及びその断面方向の形状を検出することによ
り、前記課題を達成したものである。 本発明は、又、溶融亜鉛めつきラインのワイピング工程
における、被めっき帯が通過する。走行路の近傍に、被
めっき帯に直線状の気流噴射端部を対向させて配置され
たワイピングノズルと、上記気流噴射端部と、該気流噴
射端部の被めっき畳表面による反射像とを、同一画面に
撮影できる位置に設置された撮影手段と、その撮影画面
から得られる画像情報を処理し、上記波めっき帯の通過
位置及びその断面方向の形状を検出する画像処理手段と
を備えていることにより、同様に前記課題を達成したも
のである。

【作用及び効果】

本発明においては、基準体の直線状端部と、該直線状端
部の鏡面による反射像とを、同一画面に撮影するように
したので、その撮影画面に上記直線状端部の実像と虚像
とを同時に捕えることが可能となり、この実像と虚像と
の位置関係から、上記基準体の配置位置において上記走
行帯の通過位置及びその断面方向の形状等を正確且つ高
速に検出することが可能となる。 又、溶融亜鉛めっきラインのワイピング工程において、
ワイピングノズルの直線状の気流噴射端部、該気流噴射
端部の被めっき畳表面（鏡面）による反射像とを、同一
画面に撮影するようにしたので、同様にしてワイピング
ノズルの配置位置において上記波めっき帯の通過位置及
びその断面方向の形状等を正確且つ高速に検出すること
が可能となる。従って、本発明は、製品の品質向上と生
産性向上に極めて多大な貢献をもたらし、工業的価値が
大きいという効果を有している。

【実施例】

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。 第１図は、本発明方法を溶融亜鉛めっきライン（設備）
のワイピング工程に適用した一実施例を説明するための
概略説明図である。 第１図には、溶融亜鉛浴１０から、走行帯である被めっ
き鋼板（被めっき帯）Ｓを垂直上方に連続的に走行させ
ている状態が示しである。上記溶融亜鉛浴１０の上方に
は、前記第８図に示したと同様に、一対のワンピングノ
ズル１４が、その先端に位置する直線状の気流噴出端部
（直線状端部）１４Ａを互いに対向させて配置されてお
り、これらワイピングノズル１４の中間に位置する走行
路を上記波めっき鋼板Ｓが通過するようにしである（説
明の都合上、第１図は右側のみにワイピングノズル１４
を示しな）、即ち、上記ワイピングノズル１４は、その
直線状の気流噴出端部１４Ａを上記波めっき鋼板Ｓの表
面に対向させた状態で、上記走行路の近傍に配置されて
いる。 又、上記ワイピングノズル１４の上方には、光学的映像
を映ｔｊＡ信号に変換する固体撮像素子を用いて形成さ
れているＣＯＤテレビカメラ（撮影手段、以下単にカメ
ラともいう）が設置されている。 又、溶融亜鉛浴１０の表面１０Ａを照射する位置に、例
えばタングステンランプ等の投光器２２が設置されてい
る。 上記カメラ２０はワイピングノズル１４と被めっき鋼板
Ｓとの間の隙間、ワイピングノズル１４の必要とする範
囲（少なくとも気流噴出端部１４Ａ）及び被めっき鋼板
Ｓの一部を視野内に収めるように、ワイピングノズル１
４の上方で、被めっき鋼板Ｓの幅方向の中央に斜め下方
を見下ろすように設置されている。又、上記カメラ２０
は、垂直走査方向が被めっき鋼板Ｓの幅方向に、水平走
査方向が隙間方向、即ち測定方向に一致するように配置
されている。 本実施例においては、上記カメラの設置位置等の設置条
件が極めて重要である。 即ち、−数的に、垂直に設置された一つの平面物体と、
その前に置かれた基準となる基準物体との間の間隔を光
学的映像として撮えようとする場合には、第２図に示す
ようにカメラ２０を、平面物体３０に沿って上方に延長
された線りの上か、若しくはこれに極く近い位置に設置
して、平面物体３０の上端部３０Ａと、基準物体３２の
先端部３２Ａとが画像としてダるようにしなければなら
ない、しかし、本実施例を適用しようとする対象設備に
おいては、平面物体３０に相当するものは連続した実質
的に無限長とみなせる被めっき鋼板Ｓである。従って、
上端部３０Ａに相当するようなものは無く、Ｘ線りの上
、若しくはこれの至近位置にカメラ２０を設置すること
は、被めっき鋼板Ｓとの干渉若しくは接触が生じるなめ
に、このようなやり方を実機に適用することはできない
。 又、第３図に示すように、カメラ２０上を上方に置いて
斜め下方を見下ろすようにして平面物体３０と基準物体
３２の先端部３２Ａとの間の隙間を写すようにした場合
には、基２Ｆ、物体３２の直前の平面物体３０の表面上
に何らかの基準、例えば点Ｒのようなものが記されてい
ない限り基？、物体３２の前方の平面物体３０１１！！
Ｉの測定対象となるべき映像が得られない、従って、カ
メラ２０で得られる画面から平面物体３０と基準物体３
２との間の隙間の間隔等を知ることは不可能である。 そこで、本発明者は、本実施例で検出対象とする被めっ
き鋼板Ｓが、ワイピング点Ｐにおいて、その表面に付着
している溶融亜鉛のために極めて良好な鏡面状態になっ
ていることに着目し、上述のような問題に影響されるこ
となくカメラで撮らえた映像から隙間を検知することが
できることを見い出した。 即ち、前記第８図と同様の溶融亜鉛めっき設備において
、第１図に示すように、カメラ２０を、斜め下方を見下
ろすようにしてワイピングノズル１４と被めっき鋼板Ｓ
との間の隙間を視野の略中夫に収めることができる位置
に設置する。その結果、ワイピングノズル１４が直接的
にカメラ２０によって映像として撮らえられることは勿
論のこと、被めっき鋼板Ｓの表面か極めて良好な鏡面状
態になっているために、該表面に鮮明に写るワイピング
ノズル１４の虚像（反射像）２４をも同時に映像として
撮らえることが可能となる。 第４図は、上記条件の下でカメラ２０で撮えられる映像
画面を示し、ｉ！：１線部分はワイピングノズル１４の
映像１４’及び被めっき鋼板Ｓに写るワイピングノズル
１４の虚像２４の映像２４′が同時に同一画面上に得ら
れていることを示している。 この画面の例では、被めっき鋼板Ｓの表面が平坦である
ため、ワイピングノズル１４の映像１４′の先端１４Ａ
′に対応する虚像映像２４′の先端２４Ａ′も直線にな
っている。 しかし、被めっき鋼板Ｓが平坦でなく、波打った形状に
なっている場合には、同一条件で撮影すると、当然のこ
とながら被めっき鋼板Ｓの表面に写る虚像２４の先端部
の映（ｌｉ２４Ａ′は、第５図に示すように、被めっき
鋼板Ｓの断面方向の表面形状を反映して波状に曲がって
写し出されることになる。 言うまでもなく−ワイピングノズル１４の先端部（気流
噴出端部）１４Ａと、虚像２４の先端部２４Ａとの間の
距離はワイピングノズル１４の先端部１４Ａと被めっき
鋼板Ｓとの間の間隔Ｇの２倍に相当しており、従ってこ
の間隔Ｇは、第４図又は第５図に示す画面の映像先端部
１４Ａ′と、虚像側の映像先端部２４Ａ′との間隔ｇか
らＧ＝ｏ／２の関係として間接的に求められることは明
らかである。 但し、カメラ２０が斜め上方から見下ろしていること、
及び視覚の大きさ等による測定値の補正が必要あること
は言うまでもない。 以上詳述した如く、本実施例によれば、前記第４図又は
第５図のような撮影画面から得られる画像情報を利用す
ることにより、ワイピングノズル１４の先端部１４Ａか
ら被めっき鋼板Ｓの表面までの距離を正確に検出するこ
とができる。従って、ワイピングノズル１４の配置位置
における被めっき鋼板Ｓの通過位置を正確に検出するこ
とができ、又、その断面方向の形状、例えば被めっき鋼
板Ｓの変形、反り又は表面の凹凸等をも正確に検出する
ことができる。 次に、前記走行帯の位置・形状の測定方法に適用して好
適な一実施例の測定装置について説明する。第６図は、
上記走行帯の位置・形状の測定装置の構成の概略を示す
ブロック線図である。 上記装置は、前記第１図に示した、被めっき鋼板Ｓとワ
イピングノズル１４の先端部１４Ａとの間の隙間を視野
の略中央にして設置されたカメラ２０と、以下に詳述す
る画像処理手段とを備えている。上記カメラ２０から出
力された画像信号は、画像処理手段を構成する映像増幅
回路４０、比較回路４２、波形整形回路４４を経てアン
ド回路４６に入力されるようになされている。上記アン
ド回路４６にはクロックパルス回路４８からパルス信号
が入力され、上記信号と処理された後、その処理信号は
カウンタ回路５０、ラッチ回＃Ｉ５２に入力される。 又、上記ラッチ回路５２には、前記映像増幅回路４０か
らの出力信号が同期分離回路５４、タイミンクパルス回
路５６を経て入力されるようになされている。上記ラッ
チ回路５２で処理された信号は、更にデコーダ回路５８
を経て表示装置６０に出力される。 更に、前記カメラ２０からの画像信号の一部は、前記波
形整形回路４４からの波形信号とミキサー回路６２で合
成され、その合成信号はモニター６４へ出力され、その
画面に表示するようになされている。 次に、本実施例の測定装置の作用を説明する。 上記カメラ２０から入力された合成映像信号は、先ず映
像増幅回路４０で後処理のし易い振幅に増幅された後に
比較回路４２で所定のレベル以上の信号のみがスライス
されて取り出され、更に波形整形回路４４で完全な矩形
波に整形される。 なお、本実施例においては、前述の如く、上記カメラ２
０を、その水平走査方向がワイピングノズル１４と被め
っき鋼板Ｓとの間の隙間、即ち測定方向に一致するよう
に配置し、且つ投光器２２からの光を溶融亜鉛の表面で
反射させることにより、隙間を明部、ワイピングノズル
１４の上面部を暗部として撮影するようにしているため
、整形された上記矩形波の幅は第４図又は第５図におけ
る、映像先端部１４Ａ′と２４Ａ′との間Ｑ、即ちワイ
ピングノズル１４と被めっき鋼板Ｓとの間の間隔Ｇの２
＠に相当することになる。 上記矩形波の幅は、クロックパルス回ｒ＃１４８で作ら
れたクロックパルスによってアンド回路４６を介して刻
まれた後に、パルスの数としてカウンター回路５０でカ
ウントされる。このカウンター回路５０は水平走査周期
の１回毎にリセットとカウントを繰返し、そこでカウン
トされた数はカウント終了直後にその都度ラッチ回路５
２でラッチされ、更にこのカウント数はデコーダ回路５
８で解読された後に表示器６０で表示された測定値とな
る。 又、上記ラッチ回路５２のラッチタイミング動作は、合
成映像信号から同期分離回路５４によって分離された水
平同期信号及び垂直同期信号を基にタイミングパルス回
路５６で作られたタイミングパルスによって行われ、こ
のタイミングパルスの周期の選択によって、撮影画面上
の垂直走査方向の任意の１位置で間欠的又は連続的に、
又はその画面上の垂直走査方向の全ての位置で間欠的又
は連続的に測定値を得ることができる。 −数的にはラッチ回路でラッチされた出力を、直接デジ
タル信号として外部に出力したり、ＤＡコンバータ（図
示省略）を介してアナログ信号として出力して、これを
前記ワイピングノズル１４の位を調節用として用いたり
、又は被めっき鋼板Ｓの形状矯正操作用として用いたり
する。 又、前記ミキサー回路６２は、カメラ２０から入力され
た合成映像信号と、波形整形回１１４４から入力された
矩形波を混合し、抽出された測定すべき映像に相当する
部分を明確になるようにして撮影視野範囲をモニター上
に写し出す面きをしている。 前述した本実施例の測定装置のカメラ２０として、水平
解像度５７０本のＣＣＤテレビカメラを用い、水平方向
の光学的視野範囲を４５０１１１１、クロックパルスを
２０ＭＩＩｚとして実際に測定したところ、０．５ｎｎ
以下の誤差でワイピングノズル１４と被めっき鋼板Ｓと
の間の間隔を連続的に測定することができた。 又、前記カメラ２０として垂直走査周波数が６０Ｈｚの
一般的に用いられている汎用カメラを用いた場合でも１
／６０秒毎に測定値を得ることができ、実用上十分に高
速検出が達成できた。 以上、本発明にって具体的に説明したが、本発明は前記
実施例に示したものに限定されるものでなく、その要旨
を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまで
もない。 例えば、本発明は、溶融亜鉛めっきラインでワイピング
を行う被めっき鋼板Ｓに適用するものに限られるもので
なく、表面か鏡面を呈していれば任意の走行帯に適用可
能であることは言うまでらない。 又、前記実施例では、投光器２２で浴面１０Ａを照射し
、そこからの反射光で間接的に下方からワイピングノズ
ル１４と被めっき鋼板Ｓとの間の隙間を明るく照し出す
ようにしたため、この状態で斜め上方のカメラ２０で撮
影した場合には、ワイピングノズル１４の上面部及びこ
れの虚像６の上面部を暗部（黒レベル）として、又隙間
部を明部（白レベル）として、前記第４図、第５図の画
像の、ように明瞭なコントラストで写ずことができた。 しかしながら、場合によっては投光器２２をワイピング
ノズルの上方、即ちカメラ２０側に設けて、直接的にワ
イピングノズル１４の上面部を照射するようにしてもよ
い、但し、この場合には暗部と明部が逆の状態で撮影さ
れるので、比較回路の出力信号を反転させることによっ
て対処する必要がある。 又、前記実施例においては、カメラ２０の水平走査方向
を隙間方向即ち測定方向に合わせたが、これはカメラの
解像度が一般的には水平走査方向の方が垂直走査方向よ
りも良いことを考慮したためである。しかし、検出精度
上許容されるならば垂直走査方向を測定方向に合わせる
こともでき、この場合には信号処理のやり方として、画
面上の測定すべき映像を横切る水平走査線の本数をカウ
ントすることによって計測することができる。 又、前記実施例の測定方法においては、光学的視野を広
く採ればＲ＊蘭度の問題から必然的に検出精度が低下す
ることになるが、広い範囲を測定し、且つ検出精度を必
要とする場合には、視野を広げずに複数台のカメラを並
べて用いることもできる。 又、前記実施例においては、撮影手段として、ＣＣＤカ
メラを用いたが、これに限定されるものでなく、例えば
、映像の歪み、焼き付き、エミッション減退等に配慮し
さえすればビジコン等力電子走査型の撮＠管を用いるこ
とができることは言うまでもない、更に、カメラ２０の
設置位置も実施例の場合に限られるものでなく、ワイピ
ングノズル１４の先端部１４Ａと、該先端部１４Ａの被
めっき鋼板Ｓの表面による反射像とを同時に撮影できる
位置であれば、ワイピングノズルの上方でも、下方でも
よく、又、被めっき鋼板Ｓの幅方向の中央に限らず、更
には被めっき鋼板Ｓの幅方向端部を外れた側方であって
もよい、特に、カメラ２０を、ワイピングノズル１４の
上方又は下方に設置が困難な場合には、例えば、第８図
に仮想線で示した、ワイピングノズル１４の上方で且つ
被めっき鋼板Ｓの幅方向端部を超えた側方に設置するこ
ともできる。但し、この場合は、第７図の部分斜視図に
示すように、ワイピングノズル１４の先端部１４Ａと、
該先端部１４Ａの被めっき鋼板Ｓによる反射１象２４Ａ
との間隔は平行に撮影されないため、画像処理において
被めっき鋼板Ｓの幅方向における傾斜角度による補正が
必要となることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法の一実施例を、作用と共に示す概
略説明図、 第２図及び第３図は、カメラの設置位置を説明するため
の概略説明図、 第４図及び第５図は、それぞれカメラによる撮影画面の
一例を示す平面図、 第６図は、本発明装置の一実施例の構成の概略を示すブ
ロック線図、 第７図は、被めっき鋼板の側方上部にカメラの設置位置
から見た撮影領域の結轍図、 第８図は、溶融亜鉛めっきラインのワイピング工程を示
す斜視図、 第９図は、従来の問題点を説明するための概略説明図で
ある。 １０・・・溶融亜鉛浴、 １４・・・ワイピングノズル、 １４Ａ・・・気流噴出端部（先端部）、２０・・・カメ
ラ、 ２２・・・投光器、 ２４・・・反射＠（虚像）、 ２４Ａ・・・反射像の先端部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鏡面を呈する走行帯が通過する走行路の近傍に、
   直線状端部を有する基準体を、該直線状端部を上記走行
   帯に対向させて配置し、該走行帯の通過位置及びその断
   面方向の形状を非接触でモニタする走行帯の位置・形状
   の測定方法であって、上記直線状端部と、該直線状端部
   の上記鏡面による反射像とを同一画面に撮影し、 その撮影画面から得られる画像情報に基づいて上記走行
   帯の通過位置及びその断面方向の形状を検出することを
   特徴とする走行帯の位置・形状の測定方法。
2. （２）溶融亜鉛めっきラインのワイピング工程における
   、被めっき帯が通過する走行路の近傍に、被めっき帯に
   直線状の気流噴射端部を対向させて配置されたワイピン
   グノズルと、 上記気流噴射端部と、該気流噴射端部の被めっき帯表面
   による反射像とを、同一画面に撮影できる位置に設置さ
   れた撮影手段と、 その撮影画面から得られる画像情報を処理し、上記被め
   っき帯の通過位置及びその断面方向の形状を検出する画
   像処理手段とを備えていることを特徴とする走行帯の位
   置・形状の測定装置。