JPS6282306A - 金属塊の幅方向位置検出方法及びその装置 - 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、高温の金属塊の幅方向位置を検出する際に検
出演算視野中を水や水蒸気等の外乱が遮った場合でも、
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
ｎ−’ｃ水平圧下すると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、ジ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、圧延材の蛇行聞を検出して、
左右のロールギャッ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枚噛みゃ先後
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
行税象と判断し、圧下レベル調整を狂わし、かえっで圧
延作業を中断させる、等の致命的な欠陥があった。

そこで、最近では、熱間圧延材、連鋳材等の加熱ｆＬ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ｕ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
た受光器３によって圧延材１に遮蔽されない部分の受光
ωを測定し、板幅を検出するものである。受光器３には
、光電索子（フォトダイオード）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、充
電素子を利用したものについて説明する。テレビカメラ
°式躍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、直線状に配列され（
個数単位として一般に「ビット」を用いる）、レンズ５
を通して集光した象の受光値に比例した電気信号６を発
する。この受光はを所定の変換器により一部レベルでス
レッシュホールドすることにより、電気信号をオン、オ
フ２種類の同明信号１に変換する。１ビット当りの集光
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ｌ！！
！ｉＨによって定まるので、全光電素子数をＮビットと
すると、板幅Ｗは次式で求めることかできる。

ｗ−Ｌ、ｘ　（Ｎ−（Ｎｌ　＋Ｎ２　）　）／Ｎ＝２Ｈ
ＣａｎαＸ　（Ｎ　　（Ｎｌ　＋Ｎ２　＞　）／Ｎ　　
−□□Ｃ：）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８０
０℃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の各ビットごとに集光が行われ、各ビットごとに
集光された光の強さに比例づ−る電圧が発生する。例え
ば、受光格子１０　Ｆ検出された電圧と受光素子１０の
各ビットど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１０．１
１の全ビットの走査に要する走査同門、■は圧延材幅端
光格差を表わす゛電圧である。

ところで、一般的には圧延材の種類によって温度が貸な
るため、第５図に示す受光器８．９へ入る先触に温度に
よる差が生じる。すなわち、温度の高い圧延材で走査口
）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。文通に走査時間ｔｓが短かすぎると、受
光素子１０．１１の各ビッ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図の口に示すように電圧Ｖのレベルが低下し、板幅端
部検出の信号がＪ、ｔ　Ｉｌｌとなるスレッシュホール
ド電圧ｖしに達せず、検出が不可能となる虞れがある。

従って、走査時間ｔｓを自動的にコントロールし、受光
素子１ｏｙｔｉに受光される光量を常に一定に保持し、
電圧Ｖを第７図の八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１ｉＪ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、前記検出演算受光素子を金属塊の中央側より
幅り向へ、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った。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、］二述の金属塊の幅方向位置検出方法及
びその装置にあっては、検出演算視野中を水蒸気、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づることを目的
としＣなしたちのである。

「問題点を解決ザるための手段」 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ビットごとの映像信号の電圧差を演算する
と共に、１ビットごとの映ｇ！信号を予め定められたス
レッシュホールド電圧と比較し、その差に符号変化が起
こった時点の番地を記憶しておき、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を比較演免して
数時点内でその時点の映ぐ９信号の電圧差の差と一時点
前の映像信号の電圧差の差の正負の符号に変化が生じた
場合には、前記記憶していた受光素子の番地を棄却し、
前記その時点の映像信号の電圧差の差と一時点前の映像
信号の電圧差の差の正負の符号に変化が生じない場合に
は映像信号電圧が予め定められたスレッシュホールド電
圧よりも低くなった時点の前記記憶していた受光素子の
番地を金属塊の幅端位置と認定する構成を廂えている。

［作　　　用］ 従って、本発明では受光素子は金属ｌ卑の幅方向へ走査
されて１ビットごとの映像信号の電圧とスレッシュホー
ルド電圧との比較演紳が行なわれ、且つ、１ビットごと
の映像信号の電圧差が演算され、現時点の映像信号の電
圧差の差と一時点前の映像信号の電圧差の１０の符号に
変化が生じた場合には、その時点の番地は金属塊の幅端
位置とはされず、前記電圧差の正負の符号に変化が生じ
ない場合には、その時点の映像信号の電圧が予め設定さ
れたスレッシュホールド電圧よりも低くなった番地が金
属塊の幅端位置とされる。

［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
信号は外乱の影ワを受けているものであり、何れも例え
ばフォトダイオードを使用した充電素子を圧延材１の幅
方向に所定の走査周期で走査し、ｌＩ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５
８−２３８５４０号明細λ、特願昭５９−７７２１４号
明細占等に間示しであるの？１″説明は省略する。

今、第２図において、映像信号を圧延材１の中央から幅
方向へ走査するとして、予め設定されたスレッシュホー
ルド電圧ＶＬと各番地の電圧を順次比較してゆき、ＶＬ
より小さくなった電圧ＶＥを与える受光素子の番地ＮＥ
を板幅端と判定する。

ところで、第３図に示すように、例えば圧延材１にスケ
ール１２が載っ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
降下する。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、スケール１２の載った部分を
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、各番地とその１番
地手前の映像信号の電圧差、すなわちＡＶ１＋□＝ｉ　
　ＶＬヤ、を順次求めてゆき、得られた”ｉ＋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映像信号中のスレッシュホールドよ
り小さい電圧を与える番地を棄却する。すなわち、第３
図において、ｉ＝に＋１の時点で ＡＶｋ＋、−Ｖｋ−■に＋、〉０ を求め、又Ｖｋ＋、〈Ｖしてあるので、番地Ｎｋ＋□を
幅端位置と判断する。しかし、次のｉ　＝に＋２時点目
ｒ　ｔ、ｔ、　　”　ｋ＋２−　ｖｋ＋１　　’に＋２
　＜Ｏとなり、符号が正から負へ変化する。第３図を児
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。

従って、この符号変化を検出してそれが生じた場合には
、それまでに得でいるＶｋ＋１〈ＶＬである番地Ｎｋ＋
□を棄却する。こうすることによって、スケール等の外
乱の影響を受けずに精度良く受光素子上の圧延材部端位
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、先の電圧
差の符号変化は負から正となると共に、スレッシュホー
ルド電圧ＶＬよりも始めて大きくなった時点の番地が幅
端位置である。従って、どちらの方向から走査するにし
ても、映像信号とスレッシュホールド電圧とを比較し、
これに符号変化が生じた時点の映像信号の番地を求めれ
ば良い。

次に第１図を参照しつつ中央側から幅端方向へ走査する
場合について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演算光
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はクロックパルス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Ｖ
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
較潰砕する比較器、１５は比較器１３から送られて来た
電圧差Ａ　Ｖｉや□−ｖｉ＋１　　’ｉ　　とシフトレ
ジスタ１６から送られて来た一時点前の゛＋−１１差Ａ
Ｖｉ　＝ｖｉ　−Ｖｉ−１とヲ比較演Ｌｌ　’Ｉ　　比
較器、１７ｔ、ｉ比較器１５の演鈴結渠の符号を判別す
る符号判別回路、１８は映像Ｃｉ号への電圧■ヤ、とス
レッシュホールド電ＬＬ　Ｖ　Ｌとを比較する比較器、
１９は比較器１８で比較されたスレッシュホールド電圧
ＶＬより小さい電圧を与える映像信号の番地を記憶し且
つ符号判別回路１７からのクリアパルスＣＥが入力され
ると記憶している番地を東７Ｊ］する記憶回路、２０は
クロックパルスＣの数をカウントしその故を番地として
記憶回路１９に送るカウンタである。

圧延Ｈ幅端位置の検出に際しては、圧延材の映像信号△
の電圧Ｖ、＋、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■　がり［１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Ａ
Ｖ、＝　Ｖ、　　−Ｖ、、１＋１　　　１ として比較部口され、電圧差ＡＶ　　が比較器１３１＋
１ 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ではクロックパルスＣの１パルス
ごとに映像信号への値が更改される。

比較器１３から出力された電圧差ＡＶｉ＋１は比較器１
３において、シフトレジスタ１６に記憶されてイタ一時
点前の電圧差ａｖ、　　と、ａｖ、−７１１１ｖ、、に
より比較演篩され、その信号は符号判別回路１７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。

一方、映像信号への電圧Ｖ、＋、はスレッシュホールド
電圧ＶＬと比較器１８で時々刻々と比較されて記憶回路
１９へ送られているが、Ｎｋ　番地でＶＬ　＞Ｖ　　ど
なるので、このとぎＮｋ番地の値に＋Ｌ は記憶回路１９へ残る。而して、このままではＮｋ番地
を圧延材幅端部と誤認してしまうことになるが、比較器
１５の出力が負になった場合は先の符号判別１回路１７
よりクリアパルスＣＥが記憶回路１９へ送られて来、番
地Ｎｋが棄却される。斯かる操作によって圧延材１の真
の幅端位置を表わす受光素子の番地ＮＥが記憶回路１９
に残る。

又シフトレジスタ１６では、クロックパルス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、検出演算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っ
′Ｃし正確に圧延材の幅端部が求められる。

なＪ３、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、本発明装置はコンピ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ェアで構成するこ
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図で示ず幅方
向位置検出の場合に幅端部に生じる光ｍ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、１５は比較
器、１６はシフトレジスタ、１７は符号判別回路、１８
は比較器、１９は記憶回路、２０はカウンタを示す。 区 ＼！ 愕 区　　　　　　　区 Ｌｎ　　　　　　　　　　　■ 悸　　　　　　　　に （＊＼

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ビットごとの映像信号電圧と予め定められたスレ
   ッシュホールド電圧とを比較し、これに符号変化が生じ
   た時点での映像信号の番地を記憶すると共に、１ビット
   ごとに現時点の映像信号と１時点前の映像信号との電圧
   差を演算し、その電圧差に符号変化が生じた場合は前記
   記憶されていた番地を棄却することを特徴とする金属塊
   の幅方向位置検出装置。 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、クリアパル
   スを出す符号判別回路と、前記各時点の映像信号の電圧
   と予め設定されたスレッシュホールド電圧との差を比較
   演算する比較器と、該比較器の出力に符号変化が起つた
   ときにはその時点の受光素子の番地を記憶し前記符号判
   別回路からクリアパルスが送られて来た場合には前記記
   憶している受光素子の番地を棄却する記憶回路を設けた
   ことを特徴とする金属塊の幅方向位置検出装置。