JPS63184002A - 板幅計測装置 - 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） 本発明は板体の板幅計測装置に関する。さらに詳しくは
、反り等を存するため完全には平坦でない回部性がある
板体について、その幅方向形状を平坦化したとした場合
に得られる真の板幅を正確に測定する装置に関する。

（従来の技術） 鋼板の圧延の正確な制御には板幅の高精度の測定が不可
欠である。この測定に用いられる従来の鋼板の板幅計測
装置は例えば次のように構成されていた。走行する鋼板
の下方に発光源を１く。この発光源の上方、鋼板の両端
のほぼ真上にそれぞれＣＣＤカメラ等の光検知手段を設
置して発光源からの光が遮ぎられる部分を検知する。こ
れにより両端の位置を検出し、両端間の距離から板幅を
算出する。

このように従来の幅計では、鋼板の両端位置を測定し、
板幅を求めていた。このため、板に反りなどの平坦不良
がある場合は、真の板幅を計測することができなかった
。特に熱延工場仕上スタンド出側において板幅を測定す
る場合、鋼板の最先端がダウンコイラに到着し張力が高
くなる迄の間は張力がないため、板のバタツキおよび板
の平坦度不良が顕在化する。従って、板幅の測定が不正
確になる。

このように従来の幅計においては、平坦でない鋼板の板
幅の測定が不正確になる問題がある。これに対し、例え
ば特開昭５９−５４９０９号公報は既に次のように提案
する。即ち鋼板の端部位置を精度よく検出する端部位置
検出装置の外、鋼板の形状（平坦度）を測定するために
板幅方向に鋼板の高さ方向の位置を測定する距離針を複
数設置する。

これらの距離計から得られた測定値に基づき端部間の距
離を板幅の形状について補正して板幅を計算する。

（発明が解決しようとする問題点） 上記公報等の提案する装置はそれ以前の装置に比べると
、平坦不良を有する鋼板の板幅を高精度で測定すること
ができる。しかし板端部位置検出器と複数の距離計を設
置する必要があるため高価となる。また設置できる距離
計の台数に限りがあるため、特に鋼板が不規則な凹凸を
有する場合には算出された板幅が不正確になる。

従って本発明の目的は、上述の公報等の提案する装置の
問題点を解決した板幅計測装置を提供することである。

特に鋼板等の板体の平坦不良の程度、態様にかかわりな
く常に正確な板幅を算出できる安価な板幅計測装置を提
供することを目的とする。

かくして本発明の要旨とするところは、幅方向形状を平
坦化したとして得られる板体の真の板幅を測定する装置
であって、 レーザー光線を発射するレーザー光源と、光源から発射
されたレーザー光線により板体表面の幅方向を走査する
走査手段と、 板体表面からの反射光から板幅両端の位置を検出するエ
ツジ位置検出手段と、 板幅両端間の板体表面からの反射光に基づき、板体表面
上を走る板幅両端を結ぶ走査線の形状を確定してその長
さを算出することにより板体の真の板幅を決定する走査
線長算出手段と、を備える板幅計測装置である。

また前記走査手段は、柱体軸方向を中心として回動自在
に軸支された正多角柱状の鏡面であって、前記光源によ
り発射されたレーザー光線を柱体側面により反射する回
転反射鏡と、前記回転反射鏡を焦点位置とする放物面状
の固定反射鏡と、を備えることが好ましい。

（作用） レーザー光線の走査手段を、正多角柱状鏡面（以下ポリ
ゴンミラーという）および放物面鏡で構成する場合、走
査（スキャニング）は次のように行われる。

ポリゴンミラーをその軸を中心として回転させることに
より、光源から発せられたレーザー光線の反射角度を回
転させる。ポリゴンミラーは、放物面鏡の焦点に位置し
ているので、ポリゴンミラーで反射した後更に放物面鏡
で反射したレーザー光は、ポリゴンミラーの回転ととも
にその進行方向を平行に移動して板体表面を走査する。

エツジ位置検出手段は、板体表面からの反射光の強度か
ら板体のエツジ位置を検出する。すなわち走査レーザー
光が板体表面上を走査している場合と、板体表面から外
れた場合とでは反射光の強度が大幅に変化することを利
用し、反射光強度が大きく変化する点に対応する走査水
平方向位置（幅方向位置）を例えばポリゴンミラーの回
転位置から算出する。これがエツジ位置である。

走査線長算出手段は、走査レーザー光が板体エツジ間を
走査する間の板体表面上の走査線の起伏ないし形状を確
定し、これから走査線の全長を算出する。この走査線長
が該走査位置における真の板幅を与える。板体表面を走
る走査線上の点の位置は、その点の幅方向位置および高
さ位置（垂直方向位置）により決まる。走査線上の各点
の幅方向位置くスキャン位置）は例えばその点を走査し
ている時点のポリゴンミラーの回転角度から算出される
。一方、その点の高さ位置は、例えば板体表面で反射し
た反射光の位相と光源から発射されたレーザー光の位相
を比較して得られるレーザー光の伝搬時間から算出され
る。

走査線の形状を確定しその全長を算出するための走査線
上の点の位置の確定は一定間隔で行えば十分である。走
査線長算出手段は、所定周期で両エツジ間の走査線上の
点の位置を確定し、これらの点相互間の距離の総和を取
ることにより走査線全長を高精度で算出する。

（実施例） 次に本発明の実施例について添付図面を参照しながら詳
しく説明する。

レーザー光源を構成する半導体レーザー１は、レニザー
変調回路２を介して高周波発振回路３に駆動され、レー
ザー光線を発射する。

半導体レーザーｌから発射されたレーザー光線は、半透
鏡４を透過してポリゴンミラー５で反射された後、さら
に放物面鏡６で反射され鋼板７上面を照射する。ポリゴ
ンミラー５は正多角柱の形状を存し、回動自在に軸支さ
れ、各側面でレーザー光を反射する。ポリゴンミラー５
は固定放物面鏡６の焦点に位置するので、ポリゴンミラ
ー５の回転に伴い、放物面鏡６からの反射光は平行に移
動し、鋼板７表面および鋼板７の両エツジの外側を幅方
向に走査（スキャン）する。

鋼板７は、圧延スタンド（図示せず）通過後、図におい
て紙面と垂直方向に走行している。反り等の平坦度不良
を有する可能性のある鋼板７表面で反射されたレーザー
光は、放物面鏡６およびポリゴンミラー５で反射された
後、ざらに半透鏡４で反射され、干渉フィルタ８を介し
てアバランシェフォトダイオード９に入射し電気信号に
変換される。

この電気信号は高周波アンプ１０で増幅された後、位相
差検出回路１１において半導体レーザー１を駆動する高
周波発振回路３の発生する駆動高周波との位相差が検出
される。さらに位相差判定回路１２は、レーザー発振時
と反射光受光時のレーザー光の位相差よりレーザー光の
伝搬時間を測定し鋼板高さ位置を検出する。鋼板高さ位
置は、レーザー光の上記伝搬時間に対応する距離ｌ、ま
たは所定距離Ｌ　（Ｌ＞Ｊとなるように選択する）とｌ
の差ｙ−Ｌ−ｊ！で表すことができる。この場合のｙは
、所定水準からの鋼板表面の高さに相当する（第２図参
照）。

信号強度検出回路１３ば、高周波アンプ１０からの増幅
信号の信号強度を検出し、強度判定回路１４は、これを
所定強度水準と比較する０強度判定回路１４は、信号強
度が該所定水準を下回る状態から該水準を越えた時点（
走査レーザー光が鋼板７の外から綱板表面上に移行する
鋼板エツジ通過時点に相当）、および該水準を越える状
態から該水準を下回った時点（走査光が鋼板表面から表
面外に移行する鋼板エツジ通過時点に相当）にエツジ通
過信号を発生する。

スキャン位置検出回路１５はポリゴンミラー５の回転角
度θからスキャン位置すなわち走査光の幅方向水平位置
Ｘを演算する。

エツジ位置検出口６１６は、強度判定回路１４がエツジ
通過信号を発生した時点における幅方向位置Ｘを、エツ
ジ位置Ｘ、とじて出力する。すなわち左エツジ位置Ｘ１
ｌｌおよび右エツジ位ＷＸ＊ｔを各エツジ通過時点で出
力する。

幅演算回路１７は、高さ位置（ｙ）、幅方向位置（ｘ）
およびエツジ位置（Ｘ□、ｘ０２）から鋼板７表面上の
走査線Ｗの全長、すなわち真の板幅を算出する０次にこ
の算出について第２および第３図を参照しながら説明す
る。

回路１７は、左エツジ位ｌｘ□が入力された後、右エツ
ジ位置ｘ、、が入力されるまでの間、所定周期で幅方向
位置Ｘｉおよび高さ位置ｙ、の値を取り込み、走査線Ｗ
上の隣接する２点（Ｘ＋　、Ｖｒ）、（ｘｉ−＋　、ｙ
ｔ−１）の間の距離ΔＷ、を次式で演算する（第３図参
照）。

さらにこれらの点ｘ１の相互間の距離ΔＷムの総和をと
ることにより走査線の全長Ｗを算出する。

即ち、 Ｗ　＝　Σ　　ΔＷ。

（ただしＷ、”Ｗ、、、ｗｌｌ＝Ｗｅｘ）なお、上の説
明においては高さ位置としてｙの各（ｉ！　ｙ　＋を用
いたが、ｙの変わりにｌの各値１８を用いることも可能
である。

上述の実施例では回転ポリゴンミラー５および固定放物
面鏡６を用いてレーザー光を平行に移動させて走査して
いる。しかしレーザー光による綱板の走査は、単一の回
転鏡（スキャナーミラー）を回転させる事により行うこ
とも可能である。この場合レーザー光はスキャナーミラ
ーを中心として回転しながら鋼板表面を走査する。鋼板
で反射されたレーザー光をＩＴＶカメラ（２次元カメラ
が好ましい）で補足し、レーザー光の伝播時間から伝播
距離を求めるとともに、回転鏡の回転角度から二角法を
用いて鋼板表面走査線上の各点間の距離を算出する。こ
の距離の総和をとることにより走査線全長、すなわち真
の板幅がほぼ上述の実施例と同様にして算出できる。

（発明の効果） 本発明にかかる板幅計測装置は、以上のように、レーザ
ー光線で板体表面上を幅方向に走査し、板表面上の走査
線の各点の位置を検出して走査線全長を算出している。

この走査線長の算出は、例えば所定周期で走査線上の点
の位置（高さおよび幅方向位置）を取り込み、これらの
点の間の距離の総和を求めることにより行われる。従っ
て該周期を短縮し走査線長の算出に用いるこれらの点の
数を増やすことにより、どのような態様の平坦不良を有
する綱板についても、板幅計測の精度を任意に高くする
ことが可能である。

例えば、両エツジ間の距ｆ！１１０００ａＩ１１の鋼板
において両エツジが３ＯＮ１１反り上る平坦不良がある
場合、両エツジ間の距離のみから板幅を算出する従来装
置では計測板幅が１０００ｍ鵬となるのに対し、本発明
装置では幅方向間隔２５０ｍ−で算出した走査線長は１
００２．２４ａｍ　、幅方向間隔１２５ｍ５で算出した
走査線長は１ｏ０２．６１ｏｎとなり、２＋ａｍ以上精
度が向上する。

また本発明の装置は鋼板エツジ位置を検出し、両エツジ
間の走査線長を算出するものであるから原理的に鋼板の
パスラインの影響を受けない。

従って、本発明にかかる板幅計測装置は、従来装置では
測定精度が上がらなかった板形状が悪くパスライン変動
の大きいところに非常に有効である。

例えば、熱延工場仕上スタンド出側では、鋼板最先端が
ダウンコイラに到達し、張力がかかるまでは無張力であ
るため、平坦不良が顕在化し、従来、特に大きな幅計測
誤差を生じている。この鋼板先端部での幅計測精度が悪
いために仕上スタンドでの幅制御仕上スタンド出側幅計
計測値フィードバックを用いることが難しく、幅精度向
上を図るためのネックになっていたが、本発明にかかる
板幅計測装置の採用により板幅制御の精度を大幅に向上
することが可能である。

また、厚板工場では板幅が広いために熱延と比ぺ誤差が
大きくなり易い、厚板工場においても板幅精度の向上に
本発明の装置が有効である。さらに本発明にかかる板幅
計測装置を複数台数、鋼板長手方向に設置することによ
り、鋼板のキャンバを精度よく測定することも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１１には、本発明にかかる板幅計測装置の全体構成を
示すブロック図； −第２図は、第１図の装置における板表面の走査および
板幅算出方式を示す説明図；および第３図は、第２図の
板幅算出における隣接する板表面上の２点間の距離とこ
れらの点の位置の関係を示す図である。 に半導体レーザー　　２：レーザー変調回路３：高周波
発振回路　　４：半透鏡 ５：ポリゴンミラ−６：放物面鏡 ７：綱板　　　　　　　　８：干渉フィルター９；アバ
ランシェフォトダイオード １０；高周波アンプ　　　１１：位相差検出回路１２：
位相差判定回路　　１３二信号強度検出回路１４：強度
判定回路　　　１５ニスキャン位置検出回路１６：　エ
ツジ位置検出回路 １７：幅演算回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）幅方向形状を平坦化したとして得られる板体の真
   の板幅を測定する装置であって、 レーザー光線を発射するレーザー光源と、 光源から発射されたレーザー光線により板体表面の幅方
   向を走査する走査手段と、 板体表面からの反射光から板幅両端の位置を検出するエ
   ッジ位置検出手段と、 板幅両端間の板体表面からの反射光に基づき、板体表面
   上を走る板幅両端を結ぶ走査線の形状を確定してその長
   さを算出することにより板体の真の板幅を決定する走査
   線長算出手段と、 を備える板幅計測装置。
2. （２）前記走査手段は、 柱体軸方向を中心として回動自在に軸支された正多角柱
   状の鏡面であって、前記光源により発射されたレーザー
   光線を柱体側面により反射する回転反射鏡と、 前記回転反射鏡の設置位置を焦点位置とする放物面状の
   固定反射鏡と、 を備える特許請求の範囲第１項記載の板幅計測装置。