JPH051883B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高温の金属塊の幅方向位置を検出す
る際に検出器の視野中を水や水蒸気等の外乱が遮
つた場合でも、良好な精度で金属塊の幅端位置を
検出し得るようにした、金属塊の幅方向位置検出
方法及びその装置に関するものである。

［従来の技術］ 圧延又は連続加工では、製品歩留りを向上する
うえで精密な板幅管理が望まれる。特に熱間圧延
の場合は、圧延器で水平圧下するために圧延材に
幅広がりが生じるが、これを放置したまま圧延を
繰返すと、製品板幅が設定値よりも極めて大きい
ものとなり、後工程のサイドトリミング等で切捨
てる部分が増大し、歩留りの低下を招来する。

一方、シングルスタンドにおけるリバース圧
延、連続スタンドにおける先後端部通過時等の無
張力圧延においては、蛇行が生じ易いため、圧延
材の蛇行量を検出して、左右のロールギヤツプの
調整を行う必要がある。ところが、従来の圧延荷
重差に基づいて蛇行を検出して制御する方式で
は、圧延材の端折れによる端部２枚噛みや先後端
の不規則形状部の圧延時に発生する圧延荷重差等
を蛇行現象と判断し、圧下レベル調整を狂わし、
かえつて圧延作業を中断させる、等の致命的な欠
陥があつた。

そこで、最近では、熱間圧延材、連鋳材等の加
熱金属塊の板幅或いは蛇行等を高精度で制御する
ことが望まれ、その基になる板幅或いは蛇行等の
検出手段として光学的幅方向位置検出器が開発さ
れている。この装置は第４図に示す原理に基づい
ている。

すなわち、圧延材１の下方から投光器２により
圧延材１を投光し、上方、つまり圧延材１の表面
方向部位に設けた受光部３によつて圧延材１に遮
蔽されない部分の受光量を測定し、板幅を検出す
るものである。受光器３には、光電素子（フオト
ダイオード）を利用したもの、テレビカメラ式撮
像管を利用したもの等があるが、以下、光電素子
を利用したものについて説明する。テレビカメラ
式撮像管を用いた場合も原理的には変らない。光
電素子４は投光器２と平行に、複数個、直線状に
配列し（個数単位として一般に「ビツト」を用い
る）、レンズ５を通して集光した像の受光量に比
例した電気信号６を発する。この受光量を所定の
変換器により一定レベルでスレツシユホールドす
ることにより、電気信号をオン、オフ２種類の同
期信号７に変換する。１ビツト当りの集光距離は
レンズ５の集光角度2α（又は集光範囲Ｌ）及び被
測定物としての圧延材１とレンズ５との間の距離
Ｈによつて定まるので、全光電素子数をＮビツト
とすると、板幅Ｗは次式で求めることができる。

Ｗ＝Ｌ×｛Ｎ−（N₁＋N₂）｝／Ｎ ＝2Htan2×｛Ｎ−（N₁＋N₂）｝／Ｎ ………(i) 而して、このような板幅検出手段を圧延材等の
蛇行検出に適用することも考えられ、既に一部で
は実施されているが、特に熱間圧延では圧延材自
体が800℃前後の高温であるため、第４図に示す
投光器２を廃して圧延材自体の光を検知する方式
が有効である。この場合の原理を第５図により説
明すると、圧延材１の左右両側、すなわち、ワー
クサイドとドライブサイドの夫夫に受光器８，９
を設け、該受光器８，９により圧延材１の光を検
知するようにする。検知時には、受光素子１０，
１１の各ビツトごとに集光が行われ、各ビツトご
とに集光された光の強さに比例する電圧が発生す
る。例えば、受光素子１０で検出された電圧と受
光素子１０の各ビツトとの関係を図示すると第６
図に示すようになり、電圧差が発生し始めた位置
が圧延材１のワークサイド側端部として検知され
る。なお、第６図を映像信号と称する。第６図に
おいて、tsは夫々の受光素子１０，１１の全ビツ
トの走査に要する走査周期、Ｖは圧延材幅端光量
差を表わす電圧である。

ところで、一般的には圧延材の種類によつて温
度が異なるため、第５図に示す受光器８，９へ入
る光量に温度により差が生じる。すなわち、温度
の高い圧延材で走査時間tsを大きくすると、受光
素子１０，１１への入光時間が長くなり、圧延材
から発せられるローラーテーブル等に反射した弱
い光も多量に受光素子１０，１１に受光される結
果、第７図のイに示すように、電圧Ｖが圧延材１
から離れた位置で急激に立上り、幅端部の検出精
度が悪化する。又逆に走査時間tsが短かすぎる
と、受光素子１０，１１の各ビツトへの入光時間
が短くなり、光が十分に受光素子１０，１１に受
光されない結果、第７図のロに示すように電圧Ｖ
のレベルが低下し、板幅端部検出の信号が基準と
なるスレツシユレベル電圧V_Lに達せず、検出が
不可能となる虞れがある。従つて、走査時間tsを
自動的にコントロールし、受光素子１０，１１に
受光される光量を常に一定に保持し、電圧Ｖを第
７図のハに示すように調節することが必要とな
る。

そこで、本願発明者は、例えば特願昭59−
77214号明細書に示すように、加熱された金属塊
の発する光を受光する受光素子群とレンズとより
構成された検出器により金属塊幅端位置を検出す
る際に、受光素子を金属塊の中央側より幅端方向
へ走査し、該走査により得られた映像信号中、予
め設定されたレベルの電圧を発生する受光素子近
傍の受光素子が受けている光量から走査周期を決
定し、前記検出器の受光素子を金属塊の中央側よ
り幅方向へ、決定された走査周期により走査を行
ない、予め設定されたレベルの電圧を発生する受
光素子の番地を求めて金属塊の幅方向位置を正確
に検出する方法及びその装置について提案を行つ
た。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述の金属塊の幅方向位置検出
方法及びその装置にあつては、検出器の視野中を
水蒸気、水、酸化スケール等の外乱により遮られ
ると、正確に金属塊の幅端位置を検出することが
できないという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑み、金属塊の幅端位置
を外乱の影響を受けずに正確に検出し得るように
することを目的としてなしたものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は加熱された金属塊の発する光を受光す
る受光素子群とレンズとから成り金属塊を受光素
子により幅方向へ走査し得るようにした検出器
と、検出された所定番地の映像信号と一番地前の
映像信号の電圧差を比較演算する比較器と、該比
較器から送られて来た現時点の映像信号の電圧差
と一時点前の映像信号の電圧差を比較演算する比
較器と、現時点の映像信号の電圧差の絶対値が現
時点の絶対値が一時点前の映像信号の電圧差の絶
対値より大きい場合には現時点の映像信号の電圧
差が得られた受光素子の番地を記憶する記憶回路
と、現時点の映像信号の電圧差と一時点前の映像
信号の電圧差の正負の符号を判別し符号が変化し
た場合には、前記記憶回路に記憶されている番地
を棄却する指令を出す符号判別回路を設けてい
る。

［作用］ 従つて、本発明では受光素子は金属塊の幅方向
へ走査されて１ビツトごとの映像信号の電圧差が
演算され、現時点の映像信号の電圧差と一時点前
の映像信号の電圧差とが比較演算され、現時点の
映像信号の電圧差の絶対値が一時点前の映像信号
の電圧差の絶対値より大きい場合には現時点の映
像信号の電圧差が得られた受光素子の番地が記憶
され、現時点の映像信号の電圧差の差と一時点前
の映像信号の電圧差の正負に符号変化が生じた場
合には、前記記憶していた受光素子の番地が棄却
される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ
説明する。

先ず、本発明の原理を第２図及び第３図により
説明すると、第２図に示す映像信号は水蒸気、
水、酸化スケール等の外乱の影響を受けていない
もの、第３図に示す映像信号は外乱の影響を受け
ているものであり、何れも例えばフオトダイオー
ドを使用した光電素子を圧延材１の幅方向に所定
の走査周期で走査し、得られたものである。な
お、走査の仕方、走査周期の調節の仕方は特願昭
58−238540号明細書、特願昭59−77214号明細書
等に開示してあるので説明は省略する。

今、第２図において、圧延材１の中央から幅方
向へ走査するとして、現在より一番地手前の受光
素子で得られた映像信号の電圧をVi、現在の番
地の受光素子で得られた映像信号の電圧をVi＋
１とすると、電圧差ΔVi＋１＝Vi−Vi＋１を順
次演算し、この電圧差ΔVi＋１が最大になる受光
素子の番地N_Eを幅端と判定する。

ところで、第３図に示すように、例えば圧延材
１に水１２が載つてその部分から受光素子へ入光
する光量が減少した場合、対応する受光素子の映
像信号の電圧が下降する。この状態で、圧延材１
の幅端位置を第２図で説明した方法で求めると、
水１２の載つた部分を幅端位置として求めてしま
うので、検出に大きなエラーが生じることにな
る。

本発明では、これを防止するために、上記計算
で得られたΔVi＋１の各時点ごとの符号変化を調
べ、符号変化が生じた場合、その時点で得られて
いるΔVi＋１の最大値を棄却する。すなわち、第
３図において、ｉ＝ｋ＋１の時点で ΔVk＋１＝Vk−１＞０ を求めると、これが幅端位置での電圧差ΔVより
大きければ、番地Nk＋１を幅端位置と判断して
しまう。しかし、次のｉ＝ｋ＋２時点目では、 ΔVk＋２＝Vk＋１−Vk＋２＜０ となり、符号が正から負へ変化する。第３図を見
ても分るように、このような符号変化は幅端位置
では決して起こらない。

従つて、この符号変化を検出してそれが生じた
場合には、これまでのΔVi＋１の最大値を棄却す
る。こうすることによつて、精度良く受光素子上
の圧延材幅端位置に相当する番地を求めることが
できる。第２図、第３図では、走査方向を圧延材
１の中央から幅端方向へ走査する場合を示してい
るが、逆に幅端から中央方向へ走査する場合も同
様に適用できる。この場合には、幅端位置で電圧
差とΔVi＋１は負の最大値を取る。従つていずれ
の走査方向に対しても、電圧差ΔVi＋１の絶対値
の最大値が得られた所が圧延材の幅端位置であ
る。

次に第１図を参照しつつ本発明の具体例につき
説明する。

図中Ａは上述の既出願明細書に開示したよう検
出器の光電素子を圧延材幅方向へ走査させること
により得られた映像信号、１３はクロツクパルス
Ｃの１パルスごとに現在走査中の番地の受光素子
で得られた映像信号の電圧Vi＋１とシフトレジ
スタ１４から送られて来た１番地手前の受光素子
で得られた映像信号の電圧Viとを比較演算する
比較器、１５は比較器１３から送られて来た電圧
差ΔVi＋１＝Vi＋１−Viとシフトレジスタ１６
から送られて来た一時点前の電圧差ΔVi＝Vi−
Vi−１とを比較演算する比較器、１７は比較器
１５の演算結果の符号を判別する符号判別回路、
１８は符号判別回路１７からの信号を基に圧延材
幅端位置に相当する受光素子の番地を記憶する記
憶回路、１９はクロツクパルスＣの数をカウント
し、その数を番地として記憶回路１８に送るカウ
ンタである。

圧延材幅端位置の検出に際しては、圧延材の映
像信号Ａの電圧Vi＋１及びシフトレジスタ１４
に記憶されていた１番地手前の映像信号の電圧
ViがクロツクパルスＣの１パルスごとに比較器
１３に送られ、両者の差がΔVi＋１＝Vi−Vi＋
１として比較演算され、電圧差ΔVi＋１が比較器
１３から比較器１５及びシフトレジスタ１６へ出
力される。又シフトレジスタ１４ではクロツクパ
ルスＣの１パルスごとに映像信号Ａの値が更改さ
れる。

比較器１３から出力された電圧差ΔVi＋１は比
較器１３において、シフトレジスタ１６に記憶さ
れていた一時点前の電圧差ΔViとΔVi−ΔVi＋１
により比較演算され、その信号は符号判別回路１
７に出力され、該符号判別器１７で比較器１５か
らの出力の正負が判別される。すなわち、ΔVi＋
１＞ΔViの場合は、ロードパルスＬが符号判別回
路１７から記憶回路１８へ送られ、その時までカ
ウンタ１９でカウントされたクロシクパルスＣの
数（番地N_k）が記憶回路１８に記憶される。而
して、第２図のように圧延材１に水や酸化スケー
ル等が付着している場合、時の時点で比較器１５
の出力が負になる。そうすると、符号判別回路１
７からクリアパスCEが記憶回路１８へ送られ、
記憶されている番地N_kを棄却する。斯かる操作
によつて、真の圧延材の幅端位置を表わす受光素
子の番地N_Eが記憶回路１８に残る。シフトレジ
スタ１６では、クロツクパルスＣの１パルスごと
に電圧差の値が更改される。

上述のようにして、検出器の視野中が部分的に
水蒸気や水等に遮られたり、圧延材に水や酸化ス
ケール等が残つても正確に圧延材の幅端部が求め
らる。

なお、本発明の実施例においては、圧延材幅端
部の位置を検出する場合について説明したが、圧
延材に限らず高温の金属塊ならいかなる金属に対
しても適用可能なこと、本発明装置はコンプユー
タにより構成することもできるし、或いは電子回
路等のハードウエアで構成することもできるこ
と、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で
種々変更を加え得ること、等は勿論である。

［発明の効果］ 本発明の金属塊の幅方向位置検出方法及びその
装置によれば、水蒸気、水、酸化スケール等、加
熱金属塊の端部位置を光学式検出器で測定する際
に避けることのできない外乱の影響を除去し、精
度の高い測定が可能となるという優れた効果を奏
し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の金属塊の幅方向位置検出方法
及びその装置を具体化した例の説明図、第２図及
び第３図は本発明の金属塊の幅方向位置検出方法
及びその装置の原理の説明図、第４図は金属塊等
の材料の幅方向位置を検出する原理の説明図、第
５図は加熱された金属塊の幅方向位置を検出する
原理の説明図、第６図は第５図で示す幅方向位置
検出の場合に幅端部の生じる光量差を表わす信号
と走査時間との関係を示すグラフ、第７図は加熱
された金属塊の幅端部を検出する場合に走査時間
の変更による出力信号の変化を示す説明図であ
る。 図中１３は比較器、１４はシフトレジスタ、１
５は比較器、１６はシフトレジスタ、１７は符号
判別回路、１８は記憶回路、１９はカウンタを示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱された金属塊の発する光を受光する受光
   素子群とレンズとから成る検出器により金属塊の
   幅端位置を検出する際に、受光素子を金属塊の幅
   方向へ走査して得られた１ビツトごとの映像信号
   の電圧差を演算すると共に現時点の映像信号の電
   圧差の一時点前の映像信号の電圧差とを比較演算
   して現時点の映像信号の電圧差の絶対値が一時点
   前の映像信号の電圧差の絶対値より大きい場合に
   は現時点の映像信号の電圧差が得られた受光素子
   の番地を記憶し、その後同様の演算を行ない数時
   点内でその時点の映像信号の電圧差の差と一時点
   前の映像信号の電圧差の差に正負の符号変化が生
   じた場合には、前記記憶していた受光素子の番地
   を棄却することを特徴とする金属塊の幅方向位置
   検出方法。 ２ 加熱された金属塊の発する光を受光する受光
   素子群とレンズとから成り金属塊を受光素子によ
   り幅方向へ走査し得るようにした検出器と、検出
   された所定番地の映像信号と一番地前の映像信号
   の電圧差を比較演算する比較器と、該比較器から
   送られて来た現時点の映像信号の電圧差と一時点
   前の映像信号の電圧差を比較演算する比較器と、
   現時点の映像信号の電圧差の絶対値が一時点前の
   映像信号の電圧差の絶対値より大きい場合には現
   時点の映像信号の電圧差が得られた受光素子の番
   地を記憶する記憶回路と、現時点の映像信号の電
   圧差と一時点前の映像信号の電圧差の正負の符号
   を判別し符号が変化した場合には、前記記憶回路
   に記憶されている番地を棄却する指令を出す符号
   判別回路を設けたことを特徴とする金属塊の幅方
   向位置検出装置。