JPS6054208B2 - 材料追跡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は搬送テーブル又は搬送ロールを使用して材
料を搬送するラインにおける材料追跡装置の改良に関す
る。

通常固体の処理、加工ラインは、材料の搬送ラインと
、この搬送ラインの各処に設けた処理加工装置からなつ
ている。

このようなラインにおける材料の追跡方法として一番簡
単な例としてラインの各処に材料検出器を設けて、材料
検出点でラインを分割し、この分割した区間を、材料追
跡の単位としどの材料がどの区間にあるかを識別するよ
うにしたものがある。 一方製鉄業における連続コイル
処理ラインなどのように、精密な材料追跡を行う必要が
あるラインに対しては、材料搬送テーブル又は搬送ロー
ラ（あるいはロール駆動モータ）に取付けたパルス発信
機からのパルス信号と、材料検出器からの検出信号とに
より、材料がラインのいかなる点にあるかを識別できる
ような材料追跡システムがある。

この材料追跡システムでは、パルス発信機からの発生パ
ルスをカウントすることにより、材料の現在位置を、１
パルス当りの搬送距離の精度で理論上識別できる。しか
し、パルスカウント数のみで材料位置を認識していると
、搬送材料と搬送ローラーとの間の滑り等により、実材
位置が材料追跡システムで想定している材料位置からず
れることは十分起り得る。

これでは材料追跡システムの信頼性は得られない。この
ため搬送ラインの数ケ所に材料検出器を設けて、常にこ
の検出器からの材料検出信号により、材料追跡装置て想
定している材料位置を修正することにより、材料追跡装
置としての材料追跡精度の信頼性を向上させると共に、
次材の材料追跡の際に同じ誤差（想定位置と実材位置の
差）を発生させないため、実績結果を次材予測にフィー
ドバックする。但し、材料検出器に１００％信頼性のあ
るものが存在しないため、ノイズによる検出信号を除き
、逆に検出ミスによる信号の欠落を補うことが材料追跡
装置の信頼性（すなわち材料追跡精度の信頼性）を向上
させるために必要である。

このため材料検出器からの検出信号が、予測パルス数プ
ラスマイナスー定パルス数の範囲内で発生したか否かを
チェックして、この信号が正しい信号で材料想定位置の
修正に使えるものであるか、否かを判定している。すな
わち、そのパルス範囲内の信号の場合には、その検出信
号を正しい信号として取扱い、逆に１パルス当りの搬送
距離を実測定パルス数より逆算することにより、学習し
材料と搬送テーブル．（又は搬送ローラ）との滑りを考
慮した実際の１パルス当りの搬送距離を求めて、前記の
ように次回の検出予測パルス数の計算にフィードバック
している。

ここで１学習ョとはＪ材料毎に検出される実績パルス数
と材料搬送距離より求めた１パ．ルス当りの実績搬送距
離値を指数平滑法で、材料毎に修正していく。ョことを
さし、この発明では以下この意味に学習なる語を使用す
る。ところが、前記発生パルスをカウントするカウンタ
ーのカウント値が、上記゜゜予測パルス数プラースマイ
ナスー定パルス数５３のパルス範囲内にある時に、材料
検出器が材料を検出しなかつた場合は、６６予測パルス
数プラスー定パルス５′のパルス入力時に材料検出信号
が入つたものとして検出信号のバックアップ処理を実施
している。

この場合は、１パルス当りの搬送距離の学習は行なわれ
ないのが普通である。例えばある時点で一時的に材料の
スリップ率が大きくなつたような場合を考えると、材料
検出信号入力時点までのパルス積算値は、予測パルス数
より多くなつており、もしパルス範囲内に入つていれば
、１パルス当りの搬送距離を学習すると以前より短くな
る。

このため次回の同一点の予測パ゛ルス数は、前回より多
くなり、次回の材料のスリップ率が通常のスリップ率よ
り小さくなつた場合、実績パルス数は６６予測パルス数
マイナスー定パルスより小さくなり、ノイズ信号として
扱われる危険性がある。従来、実績パルス数より１パル
ス当りの搬送距離を学習する際には、前記したように指
数平滑法を用い、１パルス当り搬送距離の変動を滑らか
にしている。

しかしこの学習を行なうのは、あくまでも材料検出信号
が“予測パルス数プラスマイナスー定パルス数゛の検出
許可パルス範囲内で発生した場合であり、最初の１パル
ス当りの搬送距離の値がある程度実際値よりずれていた
場合とか、材料のスリップ率が比較的大きく異なる材料
が流れてきた場合、常に検出許可パルス範囲外で検出信
号が発生することになり、１パルス当り搬送距離の学習
もなされず、したがつて材料追跡も狂つたままになる欠
点がある。又、この欠点を避けようとすると、検出許可
パルス範囲を大きくとる必要があり、大きくすればノイ
ズを拾う危険性が増大し、材料追跡システムの信頼性お
よび精度が低下する欠点がある。このように検出許可パ
ルス範囲を大きくとつても、小さくとつても問題があつ
た。この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので
、材料追跡の精度及び信頼性を向上させた材料追跡装置
を提供することを目的とする。

以下この発明について図面に示す実施例を参照して説明
するが、この発明装置は、材料が固体であれば、製鉄の
プロセシングライン、紙バルブ抄紙ライン等の連続ライ
ンおよび離散的物流ラインのいずれに対しても有効であ
る。

この発明の特徴は第２図に示すように検出許可パルス（
許容範囲誤差パルス数）範囲を狭い範囲Ｎ領域と、Ｎ領
域外の広い範囲ｗ領域との２バンドに分け、狭い範囲Ｎ
領域内での材料検出信号（連続材の場合は、材料接合点
検出信号）のときは、前述した従来例のように正常信号
としての処理および１パルス当りの搬送距離を学習する
。又、広い範囲ｗ領域内での材料検出信号に対しては、
予測パルス数と実績のパルス数との差（予測誤差パルス
数）又は予測誤差率（予測誤差パルス数／予測パルス数
）を記憶し、連続してＮ回（Ｎは通常２〜４の値に設定
する。

個々の材料で実績パルス数の変動が少ないシステムでは
、Ｎ＝２又は３とし、変動の大きいシステムに対しては
Ｎの値を大きくする。）、予測誤差パルス数ないし予測
誤差率がほぼ一定（一定の範囲はシステムにより決める
）であればＮ回目の信号は正常信号として処理し、１パ
ルス当りの搬送距離も学習する。また広い検出許可パル
ス範囲よりはずれて発生した材料検出信号は前述の従来
例のようにノイズとして扱う。このような構成であるか
ら材料追跡の精度は、検出許可パルス範囲の狭い範囲で
保証され、かつ材料毎の実績パルス数が広い方の許可パ
ルス範囲に連続して入る場合、狭い許可パルス範囲のみ
では、全てノイズとして無視されてしまうものを、連続
Ｎ回目からは正常信号として扱うため、材料迫跡の信頼
性が向上する。

以下この発明による実施例について第１図〜第５図を参
照して説明する。

第１図は対象ラインの一部とこの発明装置を示し、第２
図は同装置の動作を説明するための図、第３図は同装置
を具体的に示すブロック図、第４図および第５図はそれ
ぞれ同装置の処理フローチャートである。図中１，２は
ライン上の点Ａ，Ｂを材料が通過するのを検出する熱塊
検出器、遮光式物体検出器、リミットスイッチなどの材
料検出器、３は材料搬送ローラ、４はこの材料搬送ロー
ラ３を駆動するモータ、５はこのモータ４に取付けたパ
ルス発信機、６，７はそれぞれ材料検出器１，２から発
生する材料検出信号、８はパルス発信機５から発生する
パルス信号である。１０は演算制御装置でこれは第３図
に示すようにパルスカウンター１１、Ａ点一Ｂ点材料間
移動間予測発生パルス数計算手段、１パルス当り搬送距
離学習手段、材料位置追跡手段、検出器バックアップ手
段、記憶手段とを備えこれには例えば電子計算機を使用
する。

演算制御装置１０はパルス信号８をカウントするパルス
カウンター１１と、広い範囲の検出許可パルス範囲内で
発生した検出信号回数をカウントするＷ領域連続検出回
数カウンター１２と、誤差パルス記憶テーブル１３を備
えている。又、演算制御装置１０の材料位置追跡手段で
認識している材料追跡位置情報は、図示していないが通
常カラーＣＲＴ等にプロセス略図と、そのプロセス上で
の材料位置を形、及び色を使つて表示する。いま搬送ロ
ーラ３がロール周辺長さで１０に相当する分だけ回転し
た時パルス発信機５より１パルス発生すると、このとき
搬送ローラ３と被搬送材料の間にすベリがない場合には
１パルス当りの材料搬送距離は１。

となる。材料がＡ点を通過してからＢ点に到達するまで
のパルス発信機５よりの発生パルス数をＮｌｌパルス当
りの搬送距離を１．．Ａ，Ｂ間のラインの長さをＬとす
ると、（１）式が成立つ。予測発生パルス数計算手段は
材料がＡ点を通Ａし材料検出器１が検出した時点で、Ｂ
点通過予測パルス数を（１）式より計算し、これをＮＡ
Ｂとして演算制御装置１０の記憶部１４て記憶する。

同時にパルス発信機５から発生するパルス信号８をカウ
ントするパルスカウンター１１をリセットする。材料が
Ａ点よりＢ点に向つて移動するごとに移動距離に応じて
パルス発信機５よりパルスが発生し、これをカウンター
１１で積算していく。この積算値ＮＡＢを演算制御装置
１０の判定手段に入力・し、ここで積算値がＮＡＢ＋Ｐ
Ｎ〔ここでＰＮは材料検出許可範囲の狭い方のパルス数
幅（第２図）を表わす〕に一致したかどうかチェックす
る。１パルス当りのＢ点通過予測パルス数と実際の材料
搬送距離とが合つておれば、パルスカウンタ・−１１の
積算値がＮＡＢの近傍で、材料Ｂ点到達点検出信号７が
発生するはずである。

パルスカウンター１１の積算値がＮＡＢ＋ＰＮになつて
も材料検出信号７が入らない時、材料検出器２の故障か
、又は材料自体が材料検出器２の検出条件の範囲外）の
状態（たとえば材料温度が低すぎる等）にあるため、材
料がＢ点に到達しているにもかかわらず検出信号７が入
らなかつたことが考えられる。このため上記チェックの
結果一致した時点で、材料検出器２からの材料検出信号
７が入らなかつたものとして、信号抜けのバックアップ
処理として材料のＢ点到達時の処理を行う。この場合学
習手段は１パルス当りの搬送距離の学習は行わない。も
し材料検出器２からの検出信号７が発生したとき、パル
スカウンター１１の値がＮＡＢｉ−ＰＮ（第２図のＮ領
域）の範囲にあれば、検出器バックアップ手段はこの信
号は正しい信号として材料検出器の検出信号のバックア
ップすると同時に、ＮＡＢ＋ＰＷにこでＰｗは第２図に
示すように材料検出許可範囲の広い方のパルス数幅を表
わす）の範囲内で材料検出信号７が連続発生した回数を
カウントするカウンター１２をリセットする。又学習手
段は次のようにして１パルス当りの搬送距離の学習を行
う。今回の実績パルス数（材料検出信号７が発生したと
きのカウンター１１の値）をＮＲとすると、今回の１パ
ルス当りの搬送距離１Ｒは（１）式により１Ｒ＝Ｌ／Ｎ
Ｒとなる。

これに対して今回の予測の１パルス当りの搬送距離を１
０１ｄとし、今回の実績値１Ｒで修正した次回（次搬送
材に対するＡ，Ｂ地点間の搬送で発生するパルス数の子
測計算時）の１パルス当りの搬送距離の予測値を１ｎｅ
ｗとすると、Ｉｒｌｅｗは、過去の実績値（１０１ｄ）
と最新の実績値（ト）Ｒ）とを或る比重（指数平滑係数
）を掛けて平均したものとして求める指数平滑法を使つ
て、次式のようにして求める。――？ｖ響▼
＼ Ａ Ｔｂノ 昌ｖ楊−Ｗ 〜？ 薦
ｎｌ ｌ−′但し、α
は指数平滑係数で０≦α≦１の値。

上式て右辺第１項は過去の実績の重み分であり、右辺第
２項は最新の実績（実績が求まつた最新のｌ材料の実績
）の重み分である。α＝０の場合は１ｒ１ｅｗ＝１０１
ｄとなる。この場合は実績値で１パルス当りの材料搬送
距離の修正は行なわないことを意味する。又α＝１の場
合はＩｎｅｗ＝１Ｒとなる。これは最新の１材料のみの
実績値を次の予測．値として使用し、これより過去の実
績値は全く使用しないことを意味する。学習手段により
求められる１パルス当りの材料搬送距離は、主に搬送材
料に起因（材料重量等による材料と搬送ローラーとのす
ベリ量の変化に起，因）して変化する場合と、主に経時
的状況変化（搬送ローラーの摩耗による搬送ローラーの
円周の減少、熱塊搬送の場合の搬送ローラーの熱膨張、
搬送ローラー表面の傷の増加による搬送ローラーと、搬
送材料間の摩擦係数の変化等）に起因して変化する場合
の両方により変化するものである。

このため１ｎｅｗの求め方として、過去の材料１本毎の
実績データを単純平均して求めるやり方は、軽時的要因
を無視することになり、適当でない。したがつて、同じ
１材料の実績値であつても最新のデータほど重みをつけ
て評価するのが妥当である。このため（２）式のように
指数平滑法を採用すると、最新の実績値より古いデータ
になるに従”つてｉ＝１，２，・・・・・と並べた時、
１番目の実績値は（１−α）ｉ″′１・αの比重で評価
され、新しいデータほど重みを持つ（逆に古いデータほ
ど軽く扱われる）ことになり、適切な式である。次にα
の値をどうすべきか問題となるが、これは、対象プロセ
ス毎に材料に起因する変化と、経時的要因に起因する変
化を調査して、個々の搬送材料に起因する変化が大きけ
ればαは小さな値（α＝０．１〜０．２）に設定し、個
々の搬送材料に起因する変化の少いプロセスに対しては
、逆にαを大きな値（α＝０．３〜０．５）に設定する
。又、次回のＡ，Ｂ地点間の予測パルス数はＬ／１ｎｅ
ｗで計算される。もし材料検出信号７が発生したときは
、カウンター１１の値がＮＡＢ±ＰＮの範囲外でかつＮ
ＡＢ：！：ＰＷの範囲内（第２図のＷ領域）であれば、
今回の予測誤差はカウンター１１の値をＮＲとするとΔ
ｎ＝ＮＲ−ＮＡＢとなる。ｗ領域で検出したのが今回初
めて（Ｗ領域連続検出回数カウンター１２の値が０）の
時は、カウンター１２の値に１を加え、かつ誤差パルス
記憶テーブル内のカウンター１２の値に対応した場所に
今回の誤差Δｎを記憶する。Ｗ領域内で検出したのが、
今回初めてでなかつた時つまりカウンター１２の値がＯ
でないとき、誤差パルス記憶テーブル１３から今までの
誤差の平均値を計算し、この平均値と今回発生誤差との
差（誤差の偏差）が、誤差偏差許容範囲（システム毎に
決定する値）内に入つていれば、カウンター１２に１を
加算し、誤差パルス記憶テーブル１３のカウンター１２
の値に対応した場所に今回の誤差を記憶する。

誤差偏差許容範囲外のときは、今回が初回の誤差として
カウンター１２の値を１に、誤差パルス記憶テーブル１
３のカウンター１２の値に対応た場所に今回誤差値を記
憶する。カウンター１２の値がＮ回（通常Ｎ＝２〜５の
値に設定する。連続して実績積算パルス数が第２図のＷ
領域にあるということは、単なる材料によるバラツキで
はなく、プロセス状態が変化したことによる継続的な現
象とも考えられる。この偶然によるバラツキか、プロセ
ス状態の変化による継続的な現象かを区別するため、連
続して何回か起つた場合は、継続的現象とみなして、そ
の実績値でもつて１パルス当りの搬送距離を修正してい
くべきである。）になつたとき、Ｎ回分の誤差平均値を
計算し、これに予測パルス数Ｌ／１を加算して、Ｎ回平
均の実績パルス数を計算する。これを今回の実績パルス
数として、かつ今回の検出信号が正しい信号であるとし
て処理し、かつ１パルス当りの搬送距離の学習も行い、
その後カウンター１２をリセットする。以上述べた処理
により、一定範囲の誤差（Ｗ領域）内てくり返し発生す
る材料検出信号は救済できることになる。

これは製鉄プロセッシングラインのように材料が搬送ロ
ーラに巻きついた形で搬送され、又材料により搬送ロー
ラとの間でスリップする度合が異なつたりするラインの
材料追跡に大きな効果を発揮する。なお予測パルス数士
Ｐｗの範囲外で発生した検出信号は異なる誤差として扱
うのは従来例と同じである。前述の実施例の図では、Ａ
点，Ｂ点間のライン長があたかも固定的のように書いた
が、ラインにループがあり、ライン長が増減するシステ
ムにおいても使用できる。

この場合は誤差パルス数を、誤差パルス記憶テーブル１
３に記憶する代りに、実績１パルス当りの搬送距離を（
１）式で計算してこれを誤差パルス記憶テーブル１３に
記憶し、これが連続Ｎ回ほぼ同じ値（一定範囲内）であ
れば、この平均値を今回の１パルス当りの搬送距離とし
て学習等の処理を行えばよい。以上のような方法を使う
ことにより、搬送材料が現在どの材料検出器設置点から
、何パルス数相当距離下流側に位置しているかが分るた
め、材料位置表示装置に対する表示方法が絶対位置表示
（ライン上のある地点からの距離表示）であつても、又
、材料追跡の都合上ラインを複数ゾーンに区分して、ど
のゾーンに位置しているか表示する方式であつても各ゾ
ーンの境界位置は材料検出器設置点からの距離で演算制
御装置１０に与えておくことができるため、どのゾーン
に属するかが演算出来、容易に材料位置を表示すること
ができる。

かくしてこの発明装置によれば、材料検出器と材料搬送
距離測定用のパルス発信機を組合せて材料を追跡するシ
ステムのすべてに適用でき、材料追跡の精度は検出許可
パルス範囲の狭い範囲で保証され、かつ広い方の許可パ
ルス範囲で再現性のある予測誤差を吸収てきるため、材
料追跡の信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の材料追跡装置の一実施例を示すブロ
ック図、第２図は同実施例の動作をするための材料検出
許可領域を示す図、第３図は同装置を具体的に示すブロ
ック図、第４図および第５図はそれぞれ同装置の処理フ
ローチャートである。 １，２・・・・・・材料検出器、３・・・・・・材料搬
送ローラ、４・・・・・・モータ、５・・・・・・パル
ス発信機、６，７・・・・材料検出器１，２から発生す
る検出信号、８・・・・パルス信号、１０・・・・・・
演算制御装置、１１・・・・・カウンター、１２・・・
・カウンター、１３・・・・・・誤差パルス記憶テーブ
ル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 搬送ケーブル又は搬送ロールを使用して材料を搬送
   するラインにおいて、材料搬送テーブルのローラ又はロ
   ーラ駆動モータの回転に対応したパルス信号を発生する
   パルス発信機と、前記ラインの少なくとも２地点に設置
   され材料の有無、又は溶接点等の材料接合点を検出する
   材料検出器と、前記パルス発信機の発生パルスをカウン
   トしこのパルス積算値を出力するパルスカウンターと、
   前記材料検出器からの信号の発生時点で前記パルスカウ
   ンターの値を記憶する記憶手段と、現在のパルスカウン
   ター値と前記記憶手段に記憶されたパルスカウンターの
   値の差と１パルス当りの材料搬送距離の積及び前記材料
   検出器の設置点から材料又は材料接合点の現在位置を追
   跡する追跡手段と、前記２地点に設置した材料検出器の
   検出信号発生時点でそれぞれ記憶した前記パルスカウン
   ターの値との両者の差と、２地点間の距離より１パルス
   当りの材料搬送距離を計算する１パルス当り搬送距離学
   習手段と、予め１パルス当りの材料搬送距離と前記材料
   検出器設置２地点間を材料搬送する間に発生する予測パ
   ルス数ｎ＿Ａ＿Ｂを計算する発生パルス予測手段と、こ
   の発生パルス予測手段からの予測パルスｎ＿Ａ＿Ｂと予
   め記憶されている狭い範囲を士Ｐ＿Ｎ、広い範囲を±Ｐ
   ＿Ｗとする２バンドの許容範囲誤差パルス数とを入力し
   てｎ＿Ａ＿Ｂ±Ｐ＿Ｎの範囲内で発生した検出信号は正
   常信号と判定し、またｎ＿Ａ＿Ｂ±Ｐ＿Ｎの範囲外でか
   つｎ＿Ａ＿Ｂ±Ｐ＿Ｗの範囲内で発生した検出信号に対
   しては連続して一定回数以上この状態が発生したしたと
   きにのみ正常信号と判定し、さらにそれ以外はノイズと
   判定する判定手段と、前記検出信号がｎ＿Ａ＿Ｂ±Ｐ＿
   Ｎの範囲内に入らなかつた場合は前記パルスカウンタの
   積算値がｎ＿Ａ＿Ｂ±Ｐ＿Ｎと一致した時点で前記材料
   検出器の検出信号のバックアップを行う検出器バックア
   ップ手段とからなる材料追跡装置。