JPS60196609A - 形状検出装置 - 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】 〔発明の概要〕 この発明は、例えば鉄鋼の熱間圧延工程における圧延時
に生じる鋼材の先端、後端の変形を検出する形状検出装
置に関する。

〔従来技術〕

鉄鋼の熱間圧延時に生じる鋼材先端の変形は、次段以降
の圧延ロールに不均等な荷重をかけ、ロールの損傷の原
因となったり、不良材の生産の原因となっていた。

これを防止するために、従来は作業者が目で観測し適当
な処で切断機を操作して切断していた。

そのため、鋼材の先端の変形を自動的に検出して、変形
部分の必要最小限の切断を行って当該材料を次段のロー
ルへ送や込み、不均等荷重の影響を取り除き、ロールの
損傷を防ぐことを期待して、以下のような形状検出装置
が持分１１１８４７−８５４６９号として提案されてい
る。

第１図に従来の装置のブロック図を示す。

熱間圧延工程を流れる赤熱鋼板１の板巾をレンズ２を使
った光学系とライン状に並べた複数個の光電素子６を使
って測定ライン３ａ上の鋼板の有無を測定する。光７ｄ
素子６は鋼板の温度に比例した出力を発生し、この出力
は、増巾器４で増巾され、アナログデジタル変換回路（
め）５で各光電素子６の出力毎号をディジタル賛に変換
する。

即ち、鋼板１の像が結像された光竜素子乙の部分の信号
は論理値１１１に、鋼板１の像が存在しない光電素子乙
の部分の信号は論理値１０１となる。Ａ／Ｄ５の出力を
カウンター回路で構成する巾測定回路６に論理値１１１
出力の数を計数すると鋼板１の巾に相当する測定値が得
られる。

鋼板１の巾測定値を入力端子７から与えられる巾基準値
Ｗと比較回路８で比較し、鋼板１の板巾が、Ｗよシ小ざ
い一定の許容値内に入った時に比較回路８から切断機制
御装置９に切断信号が与えられ、鋼板１の先端が切断さ
れる。

即ち、第２図に示す如く、鋼板１の中央中の振巾をＷと
すると鋼板１先端部の鎖線で示したｋＷ（ｋ＜１）の板
巾の位置を検出して切断することができる。

従来の装置は以上のように構成きれているので、鋼板上
に発生するスケールや水のりにより鋼板像が不均一な明
るさとなったり、背景や空気中の微粒子による散乱光の
ため鋼板像以外でも明るくなるような場合、鋼板像のデ
ィジタル化に誤差を生じる欠点があった。

このような従来のものの欠点を除去するために、アナロ
グ鋼板像信号を多値で量子化し、メモリへ記憶せしめ、
この量子化信号を空間微分して微分レベルの鋼板信号を
得、以後２値化、ピークホールド等の処理をすることに
よりスケール、水の９信号や散乱信号により誤差の生じ
ない形状検出装置として、第８図に示すものが考えられ
る。同図において、赤熱鋼板１から切断機制御装置９ま
では第１図の形状検出装置のところで述べたものに相当
する。１０はアナログで得られた鋼板像信号を多値で量
子化する量子化回路、１１は量子化された鋼板像信号を
記憶するメモリ、１２はメモリ１１に記憶された鋼板像
信号を読み出し、２次元的に微分する微分回路、１４は
微分された鋼板像信号を事前にめられた固定の閾値で２
値化する２値化回路、１６は２値化鋼板僧侶号を特定の
方向に向かってピークホールドするピークホールド回路
、１５は鋼板１が検出領域で一定距離進行する毎に発生
する駆動信号Ｐを受けて光電素子群６ａを走査し出力を
送出させる走査回路である。

仁のように構成された装置は、Ｎ個の光電素子から成る
光電素子群６の出力（以後ビデオ信号と称する）は走査
回路１５により、鋼板の積（板幅）方向に対する視野を
鋼板が一定距離矢印方向に進む毎Ｖｃ１回づつ走査され
て読み出される。

このビデオ信号は増幅器４を介し、量子化回路１０によ
り多値の量子化レベルを持つディジタル信号に変換され
、上記、走査順に応じてメモリ１１内に記憶はれる。こ
の動作は、事前に設定される検出視野と走査間隔から割
り出される走査回数Ｍ回だけおこなわれ、この結果、例
えばメモリ１１には第４図（ａｌに示すようなビデオ画
像が得られる。

しかしながら、従来装置の欠点の所で述べたような外乱
成分でおるスケールまたは水の９（イ）や、散乱（ロ）
のため生じる信号が混在していて例えば走査線部（ハ）
におけるビデオ信号は第４図（ｂｌのようになり、固定
の閾値に）、（ホ）等では２値化したのでは誤差が大き
くなる。

この装置は、このような温朋レベルのビデオ画像を微分
回路１２により２次元的に微分して信号変化の急峻レベ
ルに変換Ｔることにより第４図（ｃｌに示す急峻度信号
が得られる。すなわち第４図ｆｂｌに示すビデオ信号か
らも明らかなように鋼板１のエツジ部での信号の変化は
大きく散乱部では小さいので区別は容易におこなえるわ
けである。ここで、第４図（ｃｌに示すようにスケール
または水のり部の信号は上述した両者の区別を不可能に
する種に広範囲の急峻度レベルを持つがこれらは鋼板１
内でしか発生しない。つぎにこの急峻度信号を２値化回
路１４により一定の閾値レベル（へ）で２値化し、つい
でピークホールド回路１６でこの２値化信号をピークホ
ールドすることにより第４図ｔｅｌに示すようにスケー
ル、水のりに影響されない鋼板の幅信号を抽出すること
ができる。

この幅信号に基づいて切断信号を発生する動作は従米装
置と同様である。

なお、上記装置では、２値化回路１４は固定の閾値によ
り急峻度信号を２値化するとしたが、鋼板１の温度変化
が大きい場合、閾値の設定が困難になることがある。

第５図はこのような難点を解消するために考えられる装
置のブロック図で、微分回路１２により処理した急峻化
信号をまずピークホールド回路１６によりピークホール
ド処理する。この結果第４図（ｃｌで説明したと同様に
第６図ｆａｔで示すビデオ信号が同図（ｂｌのようにピ
ークホールドされた信号として一部メモリ１１へ格納さ
れる。但しこの場合、ピークホールドの方向は鋼板中央
部に向って、同図（ｂ）の矢印（至））、（す）のよう
に設定される。次に、メモリ１１に格納されているピー
クホールド信号から２値化回路１４により、濃度ヒスト
グラムをめる。第６図（ｃｌはこのようにしてめた濃度
ヒストグラム信号の一例であって、鋼板部四と散乱部し
）がヒストグラム信号の山としてめられるのでこの２つ
の山の間、すなわち谷の部分ｖ１の１直を閾値として２
値化して得られる同図（ｄ）ｚ値化（ｉ号から鋼板の幅
信号のみが抽出できる。この実施例によれば鋼板１の温
度に応じて閾値Ｖ１をめる浮動ｚ値化法であるので安定
して鋼板像の抽出がおこなえる。なお幅信号から切断信
号を得るのは第１図の従米装置と同様である。

以上説明した装置において、２次元的微分処理は、対象
鋼板の形状や、温度分布によって、微分異常値が生じる
ことがある。

今、２次元微分の方法をメモリの８×８画素を１単位と
′１−る壁間微分処理を実行する場合を例にとって説明
する。第７図に各メモリに符号を記した８×８画素のメ
モリ構成を示す。一般的に、このメモリの中央値Ｅの微
分値Ｅ’は下記式で表わされる。

Ｅ’＝ｆ　（Ａ＋ｎＢ十Ｃ）〜（Ｇ＋ｎＨ＋Ｉ　））＋
（（Ａ＋ｎｌ）十Ｇ）　〜（Ｃ＋ｎＦ＋Ｉ　）１ここで
ｎは、画素に対する重みづけの係数である。

微分値Ｅ’は、Ｙ軸方向で考えるなら、画素ＢとＨの差
が大きい程、大きくなることが分かる。

次に鋼板の先端部がメモリ１１に格納された状態につい
て考えるため、そのメそりの一部を第８図で表現する。

第８図に斜線で示す赤熱鋼板の端部には、散乱光が存在
しており、鋼板端部と、空間部の識別が困難な状態で、
温度データがメモリに収納されている。このような状態
で、このメモリを空間的に微分すると、第７図で説明し
たように、８Ｘ３画累が必胃であることから、微分計算
が可能なのは、ラインの２行目からとなり、１行目は微
分処理が実行されず、もとのままのデータが残ったまま
となる。通常第８図の２行目から、鋼板温度データが収
納されると丁れば、１行目のデータは０（零）であるの
が普通である。

第８図の微分結果を第９図に示す。Δ印で示しているの
は第８図・１行目の０データと第８図・８行目の鋼板デ
ータとの微分値であり、鋼板エツジが強調されて表現さ
れており、同様に○印は第９図・２行目の散乱光と第８
図・４行目の鋼板データとの微分値であり、これも銅板
エツジが強調されて表現されている。ところが、Ｘ印で
表現されているところは、第８図・８行目の散乱光と、
第８図・１行目の０データとの微分像であり、散乱光が
あるレベルより高ければ、両者の微分結果は大きな値と
なり、あたかも鋼板エツジとして強調されているかのよ
うに表現される。

本来鋼板端部である第８図のイ１１ロ、ノ、二。

ホ、への輪郭が第９図の微分結果としての４１１口１゜
ハ１．二′、ホ１．へ１で表現されねばならないにもか
かわらず（微分処理によって行が１つ上へあがる）、第
９図のＸ印の微分値が高いため、イ１１ロ１．ホ１゜へ
１が鋼板輪郭と判断されてしまう。その結果、２値化精
度が悪くなるという欠点があった。

〔発明の概要〕

この発明は上記のような欠点を除去するためになされた
もので、微分異常値を補正し、精度の高い鋼板２値化像
を得るために、微分処理前後の補正手段をそなえた形状
検出装置を提供することを目白りとしている。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面について説明する。第
１０図において、微分前補正処理回路２１及び微分後補
正処理回路２２を、それぞれ微分回路１２の前後に付加
するようにしたもので、その他の構成は第８図と同一で
ある。又、第５図のものに対しても同様に、微分前補正
処理回路２１及び微分後補正処理回路２２を付加しても
よい。

以下この部分の詳細を説明する。微分前補正処理回路２
１は、量子化回路１０によって量子化された信号がメモ
リ１１に格納された後、メモリ１１に対し、鋼板を斜線
で示した第１１図に示すように、２行目の散乱光と同じ
値を１行目のメモリに強制的に曹き込みをする。この状
態において微分処理を行えば、１行目の０データと散乱
光との微分処理は、なくなる。

その結果を第１２図に示す。◎印は第１１図・１行目に
かき込まれた散乱光とｉｌ１図０８行目の鋼板データと
の微分値であり、両者の温度差が高いため、微分値は高
くなり、鋼板エツジを表現している。■印は強制的に書
き込まれた第１１図・１行目の散乱光と第１１図・３行
目の散乱光の微分値であるが、両者の差異は散乱光どう
しであるので、はとんどなく、微分値は低い。したがっ
て微分値の高い値で囲こ１れる第１２図の４１１口１゜
ハ１．二１．ボ、へ１が、鋼板輪郭に相当する線として
抽出きれる。

この微分処理結果からヒストグラム処理として、最終的
なｚ値化をめる場合に、メモリの１行目に強制的に書き
込まれた散乱光は、微分処理されずに、そのまま残って
いるため、ヒストグラム処理において雑音として影響し
ない様にする必要がるる。そのために微分処理後に、微
分後補正処理回路２２によって１行目のデータを全て○
印に書きかえる。こうすることにより、微分処理後のヒ
ストグラム処理においても、正しい２値化処理が可能と
なる。

なお、上記実施例では、微分回路、補正処理回路、ピー
クホールド回路、２値化回路等ハードウェアとして説明
したが、同機能を処理できる計算機によりソフトウェア
的に実行させてもよい。さらに、鋼板信号の撮像手段と
して各種フィルター、自動数υ機等による受光光量調節
機能を付加するなどしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、微分異常値が発生し
ないように、微分処理前後に補正処理回路を付加したの
で、精度の高い鋼板ｚ値化像を抽出することができ、精
度の高い幅信号を確保し、規定幅値との比較結果の正確
な出力を得ることのできる形状検出装置が得られる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の構成を示すブロック図、第２図はそ
の動作を説明するための鋼板の先端形状を示す説明図、
第８図はこの発明の基になる装置の構成を示すブロック
図、第４図は第３図の各部の信号波形図、第５図はこの
発明の別の基になるｌ置の構成を示すブロック図、第６
図は第５図の信号波形図、第７図は２次元微分処理の原
理図、第８図は微分前のメモリ格納状態図、第９図は微
分処理後のメモリ格納状態図、第１Ｏ図はこの発明の一
実施例の構成を示すブロック図、第１１図。 第１２図はこの発明による補正を施した場合の微分前と
後のメモリ状態図である。 １・・・鋼板、２・・・レンズ、６・・・光電素子群、
４・・・増幅器、６・・・幅測定回路、８・・・比較回
路、９・・・切断機制御装置、１０・・・量子化回路、
１１・・・メモリ、１２・・・微分回路、１６・・・ピ
ークホールド回路、１４・・・ｚ値化回路、１５・・・
走査回路、２１・・・微分前補正処理回路、２２・・・
微分後補正処理回路。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特許出願人　三菱軍機株式会社 （外２名） 第１図 ａ 第２図 第４図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１複数個の光電素子群上に鋼板像を結像し、上記鋼
   板の温度に対応した走査電気信号を発生する検出手段と
   、上記検出手段の走査間隔を上記鋼板の進行距離に応じ
   て制御する走査手段と、上記検出手段で得られた検出信
   号を多値化する量子化手段と、この多値化信号を記憶す
   るメモリ手段に記憶された量子化信号を２次元的に微分
   する微分手段と、上記微分手段の出力信号を２値化手段
   ピークホールド手段から上記鋼板の各走査部の板幅なめ
   る幅測定手段と、上記幅信号と事前に設定される規定幅
   値とを比較し、この結果を出力する比較手段とを備えた
   形状検出装置において、上記微分手段の微分処理後の微
   分異常値を補正する微分後補正手段を設けたことを特徴
   とする形状検出装置。 （２）上記微分手段の微分処理前の微゛分異常値な補正
   する微分前補正手段を設けたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の形状検出装置。 （３）上記微分信号をピークホールドするピークホール
   ド手段と、上記ピークホールド信号のａ度ヒストグラム
   閾値レベルを決め、上記ピークホールド信号を２値化す
   る２値化手段と、上記２値化信号から上記鋼板の各走査
   部の板幅なめる幅測定手段とを備えたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の形状検出装置。