JPH04143608A - 鋼板の平坦度測定装置 - 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］ 本発明は、レーザ距離計を用いた鋼板の平坦度測定装置
に関する。

［従来の技術］ 本出願人は先に、非接触式距離計を使用した鋼板の平坦
度測定装置について提案した（特願平２−１６２７１９
号）。この出願に係る装置の構成を第５図に示す。図に
おいて、１は鋼板１０の搬送テーブル、２ｍ、２ｂは搬
送テーブル１を構成する搬送ロール、５ａ、５ｂ、５ｃ
は搬送ロール間に配設されたアイドルころ、６は隣接す
る搬送ロール間で板幅方向に等間隔に配置された複数の
非接触式距離計、８はコントローラ、１１は非接触式距
離計６の出力信号波形から鋼板の振動の影響成分を除去
するローパスフィルタ、１２はアンプ、１３は鋼板のパ
スラインの変動の影響成分を非接触式距離計６の出力信
号波形から除去する、コントローラ８内の第１の演算器
、１６は第１の演算器１３の出力に基づき鋼板の平坦度
に関する長手方向歪、幅方向正答各種の歪を演算する、
コントローラ８内の第２の演算器、１４．１５は鋼板の
歪演算上必要なロール周期を求めるためのパルス発生器
とパルスカウンタである。そして求められた歪はＣＲＴ
１７．プリンタ２０等に出力される。なお、２１は鋼板
通過中を検出する通板検出器である。

上記装置では非接触式距離計６としてレーザ距離計が使
用され、レーザ距離計６の出力はまずローパスフィルタ
１１に入力され、その後節１の演算器１３．第２の演算
器１６に入力され各種の歪が演算される。

ところで、−船釣なレーザ距離計は第６図のように構成
されており、レーザ距離計６内のレーザ駆動回路２２が
駆動されると、レーザ光２３が半導体レーザの投光器２
４より投光レンズ２５を通して被測定物２６に照射され
反射するので、その反射光２７を集光レンズ２８を通し
て位置検出素子の受光器２９で受光し、その受光量をア
ンプ３０で初段増幅して出力するようになっている。こ
の出力は、上述のようにローパスフィルタ１１を通して
演算器１３．１６に入力され、歪演算が行われる。

またこのとき、レーザ距離計の動作距離と出力電圧との
関係は第７図のようになっており、動作距離と出力電圧
は一定の比例関係にあるが、同じ動作距離範囲内でも、
受光量の過不足によって、レーザ距離計の出力は通常の
出力電圧範囲外のアラーム信号を出力する。なお、同図
の動作距離は標準距離を７５■ｌに設定した場合である
。

［発明が解決しようとする課題〕 しかし、対象物体の鋼板表面が黒く汚れていたり、表面
に第８図のような疵があると、その上をレーザ距離計の
レーザ光スポットが通るとき乱反射の異常が生じ、その
ため受光量が不足したり、過大になったりすることがあ
る。例えば鋼板１０の縦スリ疵３２にレーザ光２３が当
たった場合、Ｃ方向（板幅方向）に強い乱反射が発生す
る（第８図（ｂ）参照）。このような受光量の過不足に
より、レーザ距離計は上述のように通常の出力電圧範囲
外のアラーム信号を出力することになる。

このアラーム信号は通常短い時間で出力されるが、歪演
算の障害となるものである。すなわち、アラーム信号の
出力波形が第９図中の点線Ａのようであるとき、ローパ
スフィルタ通過後の信号波形は同図中の実線Ｂのように
なる。

第９図（ａ）〜（ｆ）は入力パルス幅ｔ（１＠圧７、Ｏ
Ｖ）がそれぞれ１ｍｓ、４０ｍ５，１００ｍ５，２００
ｍ５，３００ｍ５．及び６００ｍ５のときのローパスフ
ィルタのステップ応答特性を示したものである。入力パ
ルス幅ｔ　が１〜２０ｍｓの場合は表のようになり、ｔ
　が２ｍｓ以上になると距離計のピーク変位が０．７關
以上となり無視できなくなる。

第５図で示した演算器１３．１６は搬送距離５０細毎に
距離信号をサンプルするので、搬送速度にもよるが通常
、アラーム信号復帰後数点はその影響が残る。この結果
、鋼板形状波形には第１０図に示すようなスパイク状の
ノイズ３４が現れ、歪演算に非常な悪影響を及ぼす。

本発明は、上述したようにレーザ距離計を用いた平坦度
測定装置において、対象物体である鋼板の疵、汚れ等に
よる光学的表面性状の異常部に起因する測定不良を解消
することを目的に改良を加えたものであり、上記アラー
ム信号を検出し、その信号の検出中、及びその検出を止
めても一定時間は、レーザ７距離計からの出力信号をマ
スクして歪演算を行うようにすることにより、高精度の
歪演算を可能にした平坦度測定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］ 上記の目的を達成するため、本発明に係る鋼板の平坦度
測定装置は、搬送される鋼板の平坦度をレーザ距離計を
用いて測定する装置において、該レーザ距離計の出力か
ら鋼板の振動の影響成分を除去するローパスフィルタと
、該ローパスフィルタを通過後の出力に基づき鋼板の平
坦度に関する歪の演算を行う演算器とを備え、さらに鋼
板の疵、汚れ等による光学的表面性状の異常部の存在に
よってレーザ距離計がアラーム信号を出力したときには
、該アラーム信号の出力をローパスフィルタをバイパス
して検出するとともに、アラーム信号検出中及び該ロー
パスフィルタの時定数に相当する時間は上記演算器に対
してレーザ距離計からの出力信号をマスクして演算する
ように指令するアラーム信号検出回路を設けたものであ
る。

［作　用］ 搬送される鋼板に対する距離データはレーザ距離計によ
り得られ、このときのレーザ距離計の出力信号波形は、
まずローパスフィルタにより鋼板の振動の影響成分を除
去し、さらに第１の演算器により鋼板のパスライン変動
の影響成分を除去してのち第２の演算器に入力され、こ
の第２の演算器にて所要の歪演算が行われ、その演算結
果が鋼板の平坦度に関する測定値として出力される。

ここで、レーザ距離計からの距離データは、鋼板の表面
に疵や汚れ等がなく、正常な鋼板に対するものとして、
レーザ光の良好な乱反射光量の出力から得られるもので
ある。

しかし、鋼板の表面に疵や汚れ等があることも十分に予
想されるため、本発明ではさらに、レーザ距離計のアラ
ーム信号の検出回路を付加したものである。

このアラーム信号検出回路は、ローパスフィルタと並列
に設けられており、鋼板の光学的表面性状の異常部によ
ってレーザ距離計がアラーム信号を出力したときには、
その出力をローパスフィルタを介さずに検出し、第１の
演算器に対してアラーム信号検出の信号を出力する。ア
ラーム信号検出回路はアラーム信号の検出中継続して信
号を出力し、第１の演算器はその信号の受信中継続して
レーザ距離計からの出力信号をマスクする。このマスク
する時間はアラーム信号の検出時間とローパスフィルタ
の時定数に相当する時間を加えたものである。したがっ
て、この時間はレーザ距離計の距離データはブランクと
して処理されることになる。第２の演算器はこの部分的
にブンクになった距離データをもとに各種の歪演算を行
う。そのため、歪演算結果に上述のようなスパイク状の
ノイズは現れなくなる。

［実施例］ 第１図は本発明に係る鋼板の平坦度測定装置の一実施例
を示す概略構成図である。

この実施例は、それぞれのレーザ距離計６に対し、ロー
パスフィルタ１１と並列にアラーム信号検出回路３６を
設けた構成となっている。３７はアラーム信号用のアン
プである。その他の構成は第５図と同じであるので同一
符号を用いる。

この実施例装置において、測定対象の鋼板１０が搬送テ
ーブル１上で搬送され、レーザ距離計６の上方を通過す
るとき、各レーザ距離計６はその鋼板１０に対しレーザ
光を照射し、その反射光を受光することにより距離デー
タが得られる。この距離データは鋼板搬送方向（Ｌ方向
）及び板幅方向（Ｃ方向）に所定のピッチで得られるよ
うになっている。例えば、Ｌ方向には５０關ピツチ、Ｃ
方向には２５０〜２８０　＊ｖｓピッチ（レーザ距離計
６の個数は１６個）である。

各レーザ距離計６の出力は、それぞれローパスフィルタ
１１．アンプ１２を通してコントローラ８内の第１の演
算器１３に入力され、さらに第２の演算器１６に入力さ
れ、この演算器１６にて所要の歪演算が行われる。

ここで、ローパスフィルタ１１は鋼板のノくタツキに起
因する振動の影響成分を除去するために設けたものであ
り、経験的事実から、鋼板のノ（タツキ振動数は５Ｈｚ
以上であることに基づく。さらに機械的構造の面からは
搬送ロール２ａ、２ｂの近傍にアイドルころ５ｇ、５ｂ
、５ｃを設けることにより、鋼板通過時のショック振動
をできるだけ防止するようにしている。

第１の演算器１３は搬送ロール２ａ、２ｂの曲がり、偏
心、摩耗等のロール形状不良や軸受のガタッキ等に起因
する鋼板のパスラインの変動の影響成分を除去するため
に設けたものである。すなわち、レーザ距離計６より出
力される原信号波形はこれらの鋼板の振動及びパスライ
ン変動の成分を含んだものとなっているので、実際の歪
信号波形を得るためにはこれらの影響成分を原信号波形
から除去する必要があるからである。

そこでまず、ローパスフィルタ１１により鋼板の振動の
影響成分を除去し、またパスライン変動の影響成分は第
１の演算器１３にて信号処理により除去しパスラインを
修正するようにしたものである。

ローパスフィルタ１１を通過したあとの原信号波形ｆ　
（ｉ）は、第２図に示すようにノくスライン変動の影響
成分を含む波打ち波形ｓ　（ｉ）と歪信号波形ｈ　（ｉ
）の重畳したものと考えられるから、歪信号波形ｈ　（
ｉ）は ｈ　（ｉ）　＝ｆ　（ｉ）　−ｓ　（ｉ）　　　　　・
・・（１）から求めることができる。

ここで、波打ち波形ｓ　（ｉ）はロール周長に関係する
周期Ｔの基本波が主体であるので、近似的にと置くこと
ができ、上記（１）式は ・・・（３） と表わすことができる。

ここに、Ａ：振幅 Ｔ：搬送ロール周長相当距離間で等間隔に採るデータ数
（例えばＴ−２０） ｉ：データ番号 ψ：初期位相 よって、第２の演算器１６で（３）式を演算することに
より、求める歪信号波形ｈ　（ｉ）が得られる。

実際には上記（２）式の右辺についてフーリエ級数法を
応用し、その第１項のみ、あるいはより精度を上げるた
め第２項以降の高調波成分をも採用している。

歪演算の対象となる事項は次の５項目としている。

（１）長手方向歪（第３図（ａ）参照）長手方向歪は、
各チャンネルの全最大値と歪最小値の差である。すなわ
ち、 長手方向歪−１歪最大値−歪最小値 さらにその値のチャンネル間での最大値も求める。

（２）幅方向歪（第３図（ｂ）参照） 幅方向歪は、各幅方向断面での全最大値と歪最小値の差
の、全長にわたる最大値である。

幅方向歪−１歪最大値−歪最小値 （３）最大急峻度（第３図（ｃ）参照）最大急峻度は、
山の高さを山のピッチで除した値の金山での最大値であ
る。

最大急峻度−［ｈ　／１１コ全山最大 （４）先端または尾端の反り（第３図（ｄ）参照）先端
または尾端の反りは先端・尾端の不感帯を除く部分での
反り量である。なお、鋼板の先端・尾端では反りが発生
している場合があるので、この部分は不感帯として測定
の対象から除くようにしている。

反り−Δｈ （５）１ｍ歪、２ｍ歪（第３図（ｆ）、（ｅ）参照）１
ｍ歪、２ｍ歪は、それぞれ１ｍ、２ｍの区間にある最も
高い山２つの頂点の間に線分を引き、その間の最も低い
谷とその線分との間隔である。

全長について最大値を求める。

１ｍ歪・２ｍ全歪−ｈ１］全長最大 ところで、測定対象の鋼板１０に黒い汚れや線状の引っ
掻き疵があって、レーザ距離計６のレーザ光スポットが
その上を通過したとき、レーザ距離計６の受光量は過小
あるいは過大になることがあり、このときレーザ距離計
６はアラーム信号を通常のアナログ出力に代わって出力
する。このアラーム信号は通常のアナログ出力と掛は離
れた値であるため距離信号と区別することができる。そ
こで、レーザ距離計６がアラーム信号を出力したときに
は、ローパスフィルタ１１と並列に設けたアラーム信号
検出回路３６がそのアラーム信号をローパスフィルタ１
１をバイパスさせて検出し、第１の演算器１３に対して
アラーム信号検出の信号を出力する。アラーム信号検出
回路３６はアラーム信号の検出中継続して第１の演算器
１３に信号を出力し、第１の演算器１３はその信号を受
信中は継続して距離データをブランクとして処理する。

アラーム信号検出回路３６はきわめて短い周期で検出を
行っているので、はとんど時間遅れや見逃しなく検出が
可能である。アラーム信号が停止すると、アラーム信号
検出回路３６は信号出力を止めるが、第１の演算器１３
の方はその後もローパスフィルタ１１の時定数に相当す
る時間はローパスフィルタ１１を通じて採取した距離デ
ータをブランクとして処理する。そして、第２の演算器
１６はこの部分的にブランクになったデータをもとに各
種の歪演算を行う。

第４図はこのようにして求められた歪波形図であり、図
中のＸＸＸ部分３８がブランクになったデータの部分で
ある。

同図に見られるように、アラーム信号の出力によるスパ
イク状のノイズは全く現れなくなり、高精度の歪演算が
可能になる。

［発明の効果コ 以上のように本発明によれば、レーザ距離計を用いた平
坦度測定装置において、上記のように構成され、作用す
るアラーム信号検出回路を付設したので、測定対象の鋼
板に部分的な表面性状不良による測定不可能領域があっ
ても、最小限の範囲でその測定不可能領域をレーザ距離
計の距離データから除去できるため、高精度の歪演算が
可能になるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第２図は
レーザ距離計の出力から歪を得る方法を示す波形図で、
同図（ａ）はレーザ距離計の原信号波形図、同図（ｂ）
は鋼板の振動による波打ち波形図、同図（Ｃ）は鋼板の
実際の歪信号波形図、第３図（、り〜（ｆ）は測定項目
である各種歪の説明図、第４図は本発明による測定デー
タ図、第５図は先願に係る平坦度測定装置の構成図、第
６図は従来のレーザ距離計の構成図、第７図はレーザ距
離計の動作距離と出力電圧の関係を示す特性図、第８図
（ａ）、（ｂ）は鋼板表面の疵にレーザ光スポットが当
たったときの状態を示す説明図、第９図（ａ）〜（ｆ）
はそれぞれレーザ距離計のアラーム信号の入力パルス幅
に対するローパスフィルタ通過後の出力特性図、第１０
図は鋼板表面の疵によるスパイク状ノイズのある測定デ
ータ図である。 １・・・搬送テーブル ６・・・レーザ距離計 ８・・・コントローラ １０・・・鋼板 １１・・・ローパスフィルタ １３・・・第１の演算器 １６・・・第２の演算器 ３６・・・アラーム信号検出回路 代理人　弁理士　　佐々木　宗　治 第 図（ａ） 波打ち波形 第 図（ｂ） 歪信号波形 第 図（Ｃ） 長手方向歪＝ 歪最大− 歪最小価 第 図（ａ） 幅方向量＝ 歪最大価 歪最小価 彫 図（ｂ） 彫 図（Ｃ） ソリ＝Δｈ 第 図（ｄ） ｍ３ｉ 第 図（ｅ） 第 図（ｆ） 第 図 第 図 （ｃ） 第 （Ｖ） （ｄ） （ｆ） 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レーザ距離計を用いた鋼板の平坦度測定装置において、 前記レーザ距離計の出力から鋼板の振動の影響成分を除
   去するローパスフィルタと、 前記ローパスフィルタを通過した前記レーザ距離計の出
   力に基づき鋼板の平坦度に関する歪の演算を行う演算器
   と、 鋼板の光学的表面性状の異常部の存在により発生する前
   記レーザ距離計のアラーム信号の出力を前記ローパスフ
   ィルタをバイパスして検出し、アラーム信号検出中及び
   該ローパスフィルタの時定数に相当する時間、前記演算
   器に対して前記レーザ距離計からの出力信号をマスクし
   て演算するよう指令するアラーム信号検出回路と、 を備えたことを特徴とする鋼板の平坦度測定装置。