JPS596327A - ストリツプカテナリ−検出方法 - Google Patents

ストリツプカテナリ−検出方法

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JPS596327A
JPS596327A JP11249782A JP11249782A JPS596327A JP S596327 A JPS596327 A JP S596327A JP 11249782 A JP11249782 A JP 11249782A JP 11249782 A JP11249782 A JP 11249782A JP S596327 A JPS596327 A JP S596327A
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JP
Japan
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strip
catenary
light
luminous
image sensor
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JP11249782A
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JPS6230247B2 (ja
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Takeshi Katayama
片山 健史
Kiyoshi Matsui
清 松井
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPS596327A publication Critical patent/JPS596327A/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56Continuous furnaces for strip or wire

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

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】 本発明はストリップの処理ライン、例えば連続焼鈍炉内
のストリップパスラインに対するストリップ垂下量(以
下刃テナリー量と記す)づ変動を自動的K tl測する
方法に関するものである。
連続焼鈍炉内のカテナリー量は少なすぎるとストリップ
にかかる張力が過大となシストリップの異常伸び又は破
断を生じるこ七が611)、多すぎるとストリップが炉
床に接触し表面に疵を付けてしまうことがらる。また炉
床への接触を防ぐため炉内を大きくとると、加熱用バー
ナーの直近とこれよシ離れたところでは温度に差が生じ
、炉内の温度分布を均一にすることが困難となるため、
カテナリー量の変化によシストリップの昇温履歴πばら
つきを生じ品質安定化の上で問題があるとともに炉容積
が過大となるため炉の昇温のために無駄な燃料を必要と
する。このため連続焼鈍炉内の大きさはストリップに過
大の張力がかからない程度のカテナリー量を許容する範
囲で可能な限シ小さくする必要がらり、またカテナリー
量はこのような小さな炉内にお、いてもストリップが炉
床に接触せずかつ加熱用バーナーから常に一定距離を通
板するように制御しなければならない。
しかし高温下の炉内ではカテナリー量を自動計測するこ
とが困難でラシ、従来は作業者が炉口から炉内を目視観
察したシ、炉壁に炉内が観察できる窓をあけテレビカメ
ラ等によシ炉内を撮影しその映像を目視観察してカテナ
リー量の適否を判断するという面倒な方法であった。と
ころでストリップカテナリーの自動計測法としては既に
出願中の特願昭56−90213や特願昭57−31.
702による方法がある。本発明は前記先願発明の改良
にかかるものでアシ、該先願発明の方法はストリップ上
に光線を投光しカテナリー量変動によるストリップ上の
光点の移動距離を光点位置検出器により検出し、こ・の
映像信号を処理してカテナリー量を求めるものである。
以下先願方法を図面を使って説明する。
第1図で1は連続焼鈍炉、2はこの中を通板されるスト
リップ、3はストリップ2に光源を投光する投光器とし
てのレーザー発振器、4はストリップ2上にレーザー発
振器3より投光された光点Pの位置を検出する位置検出
器としての固体撮像素子によるイメージセンサカメラで
アシ、5は該イメージセンサカメラ4の映像信号を処理
してカテナリー量を算出する信号処理部、SRはレーザ
ー 光線の進行方向で、SKはイメージセンサカメラ4
0ビツトの電子的な走査方向である。
レーザー発振器3並びにイメージセンサカメラ4は連続
焼鈍炉lの天井あるいは炉壁の上部に炉内を覗ける穴を
設は図示していない耐熱ガラスやエアーパージによシ炉
内の熱を遮断するように取付ける。
レーザー発振器3から出るレーザー光線はストリップ上
のP点に照射される。この状態でカテナリー量が変動し
、第2図に示すように該カテナリー量がしたけ小さくな
るとストリップ上の光点PはPlからP2へ移動する。
このときの光点の水平方向移動量lをイメージセンサカ
メラ4で検出し映像信号を処理して(1)式によシカテ
ナリー変動量りを求めることができる。
L= 1! / tanθ         ・・・・
・・(1)ここでθはレーザー光線の入射角である。ま
たイメージセンサカメラが第2図の4′のようにφ度の
傾きをもって取付けられている場合は、l′:傾きφ度
の角度で取付けら れたイメージセンサカメラから みたみかけの光点の移動距離 となシ(2)式を(1)式に代入し で求めることができる。
第3図は第1図で示したカテナリー量自動計測法の実施
例Qでおいて、固体撮像素子として一次元うイン走査形
イメージセンサを使用した場合の平面図を示す。レーザ
ー光線の進行方向sRK対し、−次元ライン走査形イメ
ージセンサカメラ4の走査方向SKを完全に一致させる
ことによシ、カテナリー量が変ることによるストリップ
上の光点Pを検出し、−次元ライン走査形イメージセン
サ−の何ビット目の位置で検出したかを映像の信号処理
部−5で判断することによシヵテナリー量を求めること
ができる。
このfS号処理法としては第4図に示すように、−次元
ライン走査形イメージセンサ−の映像信号[6る一定の
しきい値T−Lを設けて、この値を超える映像信号を有
するビット位置ba−’bbを求め、中央値bXを(4
)式によシ求めこれを光点位置とするものである。
鴫= (bb= ba ) / 2       ・・
・・・(4)なお第4図のす。は、−次元ライン走査形
イメージセンザの最初のビット位置で視野の上限であり
、またす。は該七ンサの最後のビット位置で視野の下限
である。また視野の上限及び下限はカテナリー量が変動
することによる光点の移動範囲と同じかあるいはそれ以
上広くしておく。つまり第5図のカテナリー量が最小か
ら最大へ変化することによる光点位置p、からPnのみ
かけの移動距離Sが視野内に入るようにする。また−次
元ライン走査形イメージセンサで検出された光点P1の
ピント位置をblとし、光点P。のビット位置をb2と
すると、(4)式に↓シ求められたbXから(5)式に
より一次元うイン走査形イメージセンサからみたPlと
Pxのみかけの移動距離l′を求めることができる。
なお(5)式のSはレーザー光線の入射角θ及び計測し
だいカテナリー量の最大値CMAXと最小値CM1Nを
前もって決めておけば(6)式により決定することがで
きる。
S= (CMAX  CMI N ) / tanθ 
  −=・= (6)そして前述の(1)式又は(3)
式によシ最小カテナリー量を基準としだカテナリー量を
得ることができる。
また(1)式、(3)式、(5)式及び(6)式の演算
をアナログ的に行なう方法として、−次元ライン走査形
イメージセンサのビット位置に対応したアナログ出力を
出力する電子回路を設けておき、カテナリー量が最少値
CM1Nのところで零点を調整し、カテナリー量が最大
値CMAXのところでスパンを調整することによシ、カ
テナリー変動量LK対応したアナログ出力を得ることが
できる。
さらK(1)式、(3)式、(5)式及び(6)式の演
算式を使用する他に、前もってカテナリー量と映像信号
のビット位置との対応を取シ、ビット位置にカテナリー
量を目盛シ直読できるようにしたシ、ビット位置からカ
テナリー量を換算する表を作っておき、ビット位置に対
応したカテナリー量を読み取る方法としても良く、さら
にこの換算表をマイクロコンピュータ−のメモリー((
記憶させておき、このメモリーのアドレスをビット位置
信号によシ自動検索してカテナリー量として表示出力す
るようにしても良い。
また本装置の光源はス) I)ツブが低温で赤熱してい
ないところでは白色可視光を使用しコリメーターで光を
収束させスポット光としたものが使用可能であるが、こ
の場合は外乱光に対し充分な光量の光源を使用し、S 
/ Nの改善を削る必要がらる。またHe −Neガス
レーザーのような比較的安価なレーザー発振器を使用し
、イメージセンサカメラの前にフィルターを設けるなど
して外乱光をしゃ断することによシ容易KS/Nの改善
を計ることができる。
なおストリップが高温で赤熱しているところではストリ
ップの放射光をしゃ断することが困難な場合は、レーザ
ー光線、例えばArイオンレーザ−のようにその波長が
ストリップの放射光との差が大きいレーザー光線を使用
することによりストリップの放射光をしゃ断することが
できる。
なお以上の説明はストリップの進行方向あるいは進行方
向と逆の方向に入射角θで入射するようにし〜ザー光線
を投光し、−次元ライン走査形イメージセンサの進行方
向にストリップが流れるようにテレビカメラを取付ける
方法を説明したが、この設備配置を同一平面上で90度
回転させた状態つまシ第6図に示すように、ストリップ
2の進行方向12ニ対し直角方向に入射角θでレーザー
光線が入射するようにレーザー発振器3を配置し、−次
元ライン走査形イメージセンサカメラ4はストリップ進
行方向12に直角に走査するような配置としても良く、
また任意の角度に回転させて配置しても良い。レーザー
光線はストリップに垂直に当るように、すなわちθ−0
で投光し、イメー・/センザカメラを斜め方向から撮影
できるように取付ける方法を取っても良いし又は両者に
傾きを持たせても良(・。
以上説明した方法によシカテナリー量を連続して定量的
に自動検出ができ目視に頼った定性的な判定を解消する
ことが可能になる。
しかじ前記特願昭57−31702号の方法を現場で実
施する場合の問題を以下に説明する。
第7図は特願昭57 31702号のカテナリー検出方
法を実施するための装置を連続焼鈍炉の炉上に設置した
例を示す。レーザー発振器3、イメージセンサ・カメラ
4は冷却可能な収納箱7に内設され、温度上昇や粉じん
の堆積による誤動作や故障の発生が防止されている。1
0.12は該収納箱7に設けられた窓ガラス、11.1
3は炉天井8に設けられ炉内の高温をしゃ断するための
耐熱性の窓ガラスである。レーザ発振器3からの光がス
トリップ2上に投光されて生じる光点がイメージセンサ
カメラ4にて検出できるように配設されている。
第8図は第7図のカテナリー検出装置を各方向から見た
図であシ、(alは正面図、(blは側面図、(C1は
平面図でろる。SKはイメージセンサカメラ4の走査方
向で、SRはレーザー発振器3から投光された光線の投
光軸である。またPlはカテナリー量がC1のときのス
トリップ上にできる光点の位置で、P2はカテナリー量
が02の表きのストリツブ上にできる光点の位置である
。カテナリーを検出するイメージセンサカメラ4は一次
元ライン走査型のりニアアレーセンサで構成しているた
め、この走査方向SKと直角方向にずれた光は検出でき
ない。このため第8図(C1の平面図に示すようにレー
ザー発振器3から投光された光の進行方向鞠とイメージ
センサカメラ4の走査方向SKはA、Bを結ぶ軸上にな
ければならない。こうすることによシ光点の動きは軸A
−B上を変動しイメージセンサカメラ4で検出すること
ができる。
ところがA−Hの軸方向からみたカテナリー検出装置、
つまり第8図(blの側面図では窓ガラス10゜]1.
に対しレーザー発振器3から投光された光が垂直に入射
している。このため第8図(alの窓ガラス10、1.
1間の多重反射によって生じる光点p’、p”。
P″、・・・・・・は、第8図(C1の平面図に示すよ
うにカテナリー量がC1からC2へ変動するときに生じ
る光点P1+p2間に生じる為どれが真の光点でらるの
か判別が困難となシ、カテナリー計測に支障を生じる。
またストリップの表面性状が鏡面状態の場合に、第8図
(alの14のように何らかの外乱でストリップが傾き
を生じた場合、イメージセンサカメラ4にレーザー発振
器3から投光された光の正反射光S が入射し、通常の
入射光量をはるかに超える光量が入光し計測不良となる
これらの対策として第8図fal[おける光の投光軸S
RK対し、各窓ガラス10.11を直交する方向に設置
する方法や、窓ガラスにコーティングを施し反射が生じ
ないようにしたり、あるいは真の光点を検出する為真の
光点とその他の光点を弁別する信号処理回路を設ける方
法が考えられるが、前者の方法は設置誤差、設置後の変
動等がl)、完全に防止できずまた後者の2つの方法も
充分な効果を得られない。さらにこれらの方法は正反射
光の入射に対しては何の効果も得られない。
本発明は前記2つの問題を同時に解決し安定なカテナリ
ー計測を可能にする方法であυ、その要旨とするところ
は位置検出器の視点の走査方向を投光器の投光軸を含む
平面上に重ね、該平面が鉛直方向に対して傾斜するよう
に前記位置検出器および投光器を配置し、該投光器から
の投射光のストリヅ゛プ上の光点の移動距離を該位置検
出器にて検知することを特徴とするカテナリー検出方法
でるる。
以下本発明を図面を使って説明する。
第9図は第7図、第8図のカテナリー検出装置を本発明
(てよる方法で配置したところを各方向からみた図で、
(a)は正面図、(b)は側面図、tc+は平面図であ
る。第9図(t))の側面図に示すように位置検出器と
してのイメージセンサカメラ4の視点の走査方向SKが
投光器としてのレーザー発振器3の投光軸鞠を含む平面
上に重なって配置され、かつ該平面が鉛直線lVC対し
てX度の角度をもって傾斜するように取付けられている
。このようにして取付けることにより、第9図(b)の
投光軸5Rvc対し多重反射の光軸が右方向へずれる。
その結果第9図(C)(て示すように、カテナリー量が
変動することによる光点P1からP2の動きの方向から
ずれた方向に、多重反射による光点P′・P″・P“′
、・・・・・・力発生ずる。イメージセンサカメラ4は
一次元ライン走査型のりニアアレーセンサであるため、
光点P1とP2を結ぶ線上以外[6る光点は検出しない
。このため多重反射による光点にじゃまされることなく
真の光点のみを検出することができる。
またストリップの表面性状が鏡面状態の場合で第9図(
alの正面図の14のように何らかの外乱でストリップ
が傾きを生じた場合でも、正反射光S。
は第9図(b)の側面図や第3図fc)の平面図に示す
ようにイメージセンサカメラ4の位置からはずれたとこ
ろを通るため正反射光Spがイメージセンサカメラ4に
入光することなく安定なカテナリー量の計測が可能にな
る。
本発明における傾斜角1度はこの傾斜と同じ方向にスト
リップが傾斜する場合は、正反射光が入る可能性がある
のでス) IJツブの傾斜角度よυも大きくしておかな
ければならない。また位置検出器の視点の走査方向は位
置検出器がリニアアレーの場合は、その配列方向によっ
て決め、位置検出器自体を移動させる方式ではその移動
方向によって決めることができる。このようにレーザー
発振器30投光軸SRを含む平面上にイメージセンサカ
メラ4の視点の走査方向を重ねて配置しかつ該平面が鉛
直線lK対してX度の角度をもって傾斜するように戦利
けることによシ、前記2つの問題を同時に解決すること
が可能である。
なおレーザ発振器とイメージセンサカメラは同一の収納
箱に取付けておけば、該収納箱自体を傾斜さセて取付る
ことによシ容易に配設することができる。但しこの場合
窓ガラス】0は収納箱に取付けであるので、これもいっ
しょに傾斜をもち第9図(1))の10′のようになる
が、本発明による原理はそのまま適用できる。また光点
の位置検出器に一次元走査形のイメージセンサカメラを
使・た例を説明したが、二次元のイメージセンサカメラ
を使用し不必要な情報を捨てる信号処理を行なっても良
い。
本発明によシカラス間の多重反射よυ複数の光点が生じ
ても検出に支障を生じないはかシか、鏡面状態のストリ
ップが傾斜しても正反射光が入ることなく安定なカテナ
リー計測を可能にするものでらる。
【図面の簡単な説明】
第1図は先願方法のカテナリー量の自動計測法の実施例
を示す断面説明図、第2図はカテナリー量変動を求める
ための説明図、第3図は第1図の平面図、第4図は信号
処理法の説明図、第5図はカテナリー量の最大、最小変
動状態を示す説明図、第6図は上記実施例の別な設備配
置を示す平面図、第7図は上記先願方法の問題点を説明
するための検出装置図、第8図(al 、fb) 、 
(C1は第7図の装置の正面図、側面図、平面図、第9
図は本発明を説明するための配置例を示し、(alは正
面図、(blは側面図、telは平面図である。 1・・・連続焼鈍炉、  2・・・ストリップ、  3
・・・レーザー発振器、 4・・・固体撮像素子による
イメージセンサカメラ、 5・・・信号処理部、 7・
・・収納箱、8・・・連続焼鈍炉の天井、 9・・・連
続焼鈍炉の炉床、10〜13・・・窓ガラス、 14・
・・何らかの外乱で傾きを生じたストリップ 特許出願人代理人 弁理士 矢 葺 知 之 (ほか1
名)第3図 諮4図 115図 レーザ′−光繰進1774萌 ゛・、 ゝ、 *6図 z         3 第8悶 (a) (C) (b) = = c2−一−4P2−−一 = Ct−−−−紅一一−− 竿9 ffi’J (a) (C) (1)) CI−一一一一」色−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 位置検出器の視点の走査方向を投光器の投光軸を含む平
    面上に重ね、該平面が鉛直方向に対して傾斜するように
    前記位置検出器および投光器を配置し、該投光器からの
    投射光のストリップ上の光点の移動距離を該位置検出器
    にて検知することを特徴とするストリップカテナリー検
    出方法。
JP11249782A 1982-07-01 1982-07-01 ストリツプカテナリ−検出方法 Granted JPS596327A (ja)

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JPS596327A true JPS596327A (ja) 1984-01-13
JPS6230247B2 JPS6230247B2 (ja) 1987-07-01

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017172998A (ja) * 2016-03-18 2017-09-28 大同特殊鋼株式会社 非接触式歪測定装置及び冷却処理設備
CN113804112A (zh) * 2021-08-16 2021-12-17 北京华卓精科科技股份有限公司 位移测量系统及光刻设备

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017172998A (ja) * 2016-03-18 2017-09-28 大同特殊鋼株式会社 非接触式歪測定装置及び冷却処理設備
CN113804112A (zh) * 2021-08-16 2021-12-17 北京华卓精科科技股份有限公司 位移测量系统及光刻设备

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