特許 7665855 金属帯板の板形状検出装置、及び圧延機、並びに検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-11

(45)【発行日】2025-04-21

(54)【発明の名称】金属帯板の板形状検出装置、及び圧延機、並びに検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/04 20060101AFI20250414BHJP

   B21C 51/00 20060101ALI20250414BHJP

   B21B 38/02 20060101ALI20250414BHJP

【ＦＩ】

G01B11/04 H

B21C51/00 L

B21B38/02

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2024208506

(22)【出願日】2024-11-29

【審査請求日】2024-11-29

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】314017543

【氏名又は名称】Ｐｒｉｍｅｔａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｊａｐａｎ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】望月 智俊

(72)【発明者】

【氏名】金森 信弥

【審査官】櫻井 仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２８８０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２４２２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第７１３０３５０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第７５７８２１５（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｂ２１Ｂ ３７／００

Ｂ２１Ｂ ３８／００

Ｂ２１Ｃ ５１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧延設備において、ルーパーで持ち上げられた金属帯板の表面に反射光領域と呼ばれる板幅方向に横断する帯状の照明光が反射している領域が確認できる範囲を含む画像を撮影するように設置したカメラと、
前記カメラが撮影する前記画像に基づき、前記金属帯板の板形状を検出する画像処理部と、を備える圧延された金属帯板の板形状検出装置であって、
前記画像処理部は、
取得した画像順に１，２，３，・・・，ｋ，・・・と番号付けを行い、
（ｋ）番目の画像において、前記反射光領域の上流側境界線を構成する画素点の圧延方向における画素位置Ｐｕ（ｋ）ｐ（ｐ＝１～Ｒｕ、但しＲｕは前記反射光領域の上流側境界線を構成する画素点の数）と、前記反射光領域の下流側境界線を構成する画素点の圧延方向における画素位置Ｐｄ（ｋ）ｑ（ｑ＝１～Ｒｄ、但しＲｄは前記反射光領域の下流側境界線を構成する画素点の数）を求め、
画像番号（ｋ－１）の画素位置Ｐｕ（ｋ－１）ｐと画像番号（ｋ）の画素位置Ｐｕ（ｋ）ｐの差から前記上流側境界線上の画素点の圧延方向の移動距離Ｍｕ（ｋ）ｐを求め、
画像番号（ｋ－１）の画素位置Ｐｄ（ｋ－１）ｑと画像番号（ｋ）の画素位置Ｐｄ（ｋ）ｑの差から前記下流側境界線上の画素点の圧延方向の移動距離Ｍｄ（ｋ）ｑを求め、
前記反射光領域を板幅方向にｊ分割した分割区域（ｉ）（ｉ＝１～ｊ）を形成し、
（ｋ）番目の画像の撮影時に、前記分割区域（ｉ）の範囲内に存在する画素点について、前記上流側境界線上の画素点の移動距離Ｍｕ（ｋ）ｐの平均移動距離Ｍｕ（ｋ）ｉと、前記下流側境界線上の画素点の移動距離Ｍｄ（ｋ）ｑの平均移動距離Ｍｄ（ｋ）ｉを求め、
画像番号（ｋ－１）と画像番号（ｋ）の画像取得時刻の間の時間Ｔｓを求め、
前記分割区域（ｉ）ごとに、前記時間Ｔｓと前記平均移動距離Ｍｕ（ｋ）ｉから前記上流側境界線上の画素点の平均移動速度Ｖｕ（ｋ）ｉを求め、
前記分割区域（ｉ）ごとに、前記時間Ｔｓと前記平均移動距離Ｍｄ（ｋ）ｉから前記下流側境界線上の画素点の平均移動速度Ｖｄ（ｋ）ｉを求め、
前記分割区域（ｉ）ごとに、（ｋ－Ｆ＋１）番目の画像から（ｋ）番目の画像を取得する間の、前記上流側境界線上の画素点の平均移動速度Ｖｕ（ｋ）ｉの正負の符号反転回数Ｎｕ（ｋ）ｉと、前記下流側境界線上の画素点の平均移動速度Ｖｄ（ｋ）ｉの正負の符号反転回数Ｎｄ（ｋ）ｉを求め、
画像番号（ｋ－Ｆ＋１）と画像番号（ｋ）の画像取得時刻の間の時間Ｔｆを求め、
前記分割区域（ｉ）ごとに、前記時間Ｔｆと前記符号反転回数Ｎｕ（ｋ）ｉから前記上流側境界線を構成する画素点の平均変動周波数Ｑｕ（ｋ）ｉを求め、
前記分割区域（ｉ）ごとに、前記時間Ｔｆと前記符号反転回数Ｎｄ（ｋ）ｉから前記下流側境界線を構成する画素点の平均変動周波数Ｑｄ（ｋ）ｉを求め、
前記平均変動周波数Ｑｕ（ｋ）ｉと前記平均変動周波数Ｑｄ（ｋ）ｉの２つの平均値を前記分割区域（ｉ）ごとに算出し、その得られた平均値を（ｋ）番目の画像の前記反射光領域の前記上流側境界線を構成する画素点と前記下流側境界線を構成する画素点の２つの平均変動周波数に対応した情報Ｑ（ｋ）ｉとし、前記情報Ｑ（ｋ）ｉの値を前記分割区域（ｉ）の板幅方向の中央の位置に対応させ、
板幅方向位置を示す値を変数（ｘ）としたときに、前記画像内の前記反射光領域の板幅範囲内の板幅方向の位置を－１≦ｘ≦１の範囲に規格化して、ｊ個の前記情報Ｑ（ｋ）ｉの値を（ｋ）番目の画像から得られた板幅方向の圧延板伸び分布に対応した指標として、板幅方向位置の表記を（ｘ）に改め、Ｑ（ｋ）ｉ＝Ｅ（ｘｉ）とする、ｘの０次、１次、２次、及び４次の項のみからなる
Ｅ（ｘ）＝ Ｃ_０’＋Ｃ_１’×ｘ＋Ｃ_２’×（２ｘ^２－１）＋Ｃ_４’×（８ｘ^４－８ｘ^２＋１） （但し、－１≦ｘ≦１） とのチェビシェフ多項式に当てはめて、ｊ個のｘの値（ｘｉ）をもったＥ（ｘｉ）から、
前記チェビシェフ多項式の係数（Ｃ_０’、Ｃ_１’、Ｃ_２’、Ｃ_４’）を求め、その１次の項の係数（Ｃ_１’）を（ｋ）番目の画像の板幅方向の１次成分の圧延板伸び分布の検出結果信号として発信する
ここで、ｘｉは、反射光領域を板幅方向にｊ分割した分割区域（ｉ）の板幅方向の中央位置を（ｘ）表記で示したものである
なお、Ｆ、ｉ、ｊ、ｋは整数である
金属帯板の板形状検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の金属帯板の板形状検出装置において、
前記画像処理部は、２次の項の係数（Ｃ２’）又は４次の項の係数（Ｃ４’）のうちいずれか１つ以上の前記係数を板幅方向の２次成分又は４次成分の圧延板伸び分布の検出結果信号として更に発信する
金属帯板の板形状検出装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の金属帯板の板形状検出装置と、
制御装置と、を備えた圧延機において、
前記制御装置は、前記検出結果信号に基づいて、圧延機のレベリング量、ベンディング力、または、ペアクロス角度に関するいずれか一つ以上の操作信号を発信する
圧延機。

【請求項4】

圧延設備において、ルーパーで持ち上げられた金属帯板の表面に反射光領域と呼ばれる板幅方向に横断する帯状の照明光が反射している領域が確認できる範囲を含む画像をカメラにより撮影する撮影ステップと、
前記撮影ステップで撮影される前記画像に基づき、前記金属帯板の板形状を検出する画像処理ステップと、を有する圧延された金属帯板の板形状検出方法であって、
前記画像処理ステップでは、
取得した画像順に１，２，３，・・・，ｋ，・・・と番号付けを行い、
（ｋ）番目の画像において、前記反射光領域の上流側境界線を構成する画素点の圧延方向における画素位置Ｐｕ（ｋ）ｐ（ｐ＝１～Ｒｕ、但しＲｕは前記反射光領域の上流側境界線を構成する画素点の数）と、前記反射光領域の下流側境界線を構成する画素点の圧延方向における画素位置Ｐｄ（ｋ）ｑ（ｑ＝１～Ｒｄ、但しＲｄは前記反射光領域の下流側境界線を構成する画素点の数）を求め、
画像番号（ｋ－１）の画素位置Ｐｕ（ｋ－１）ｐと画像番号（ｋ）の画素位置Ｐｕ（ｋ）ｐの差から前記上流側境界線上の画素点の圧延方向の移動距離Ｍｕ（ｋ）ｐを求め、
画像番号（ｋ－１）の画素位置Ｐｄ（ｋ－１）ｑと画像番号（ｋ）の画素位置Ｐｄ（ｋ）ｑの差から前記下流側境界線上の画素点の圧延方向の移動距離Ｍｄ（ｋ）ｑを求め、
前記反射光領域を板幅方向にｊ分割した分割区域（ｉ）（ｉ＝１～ｊ）を形成し、
（ｋ）番目の画像の撮影時に、前記分割区域（ｉ）の範囲内に存在する画素点について、前記上流側境界線上の画素点の移動距離Ｍｕ（ｋ）ｐの平均移動距離Ｍｕ（ｋ）ｉと、前記下流側境界線上の画素点の移動距離Ｍｄ（ｋ）ｑの平均移動距離Ｍｄ（ｋ）ｉを求め、
画像番号（ｋ－１）と画像番号（ｋ）の画像取得時刻の間の時間Ｔｓを求め、
前記分割区域（ｉ）ごとに、前記時間Ｔｓと前記平均移動距離Ｍｕ（ｋ）ｉから前記上流側境界線上の画素点の平均移動速度Ｖｕ（ｋ）ｉを求め、
前記分割区域（ｉ）ごとに、前記時間Ｔｓと前記平均移動距離Ｍｄ（ｋ）ｉから前記下流側境界線上の画素点の平均移動速度Ｖｄ（ｋ）ｉを求め、
前記分割区域（ｉ）ごとに、（ｋ－Ｆ＋１）番目の画像から（ｋ）番目の画像を取得する間の、前記上流側境界線上の画素点の平均移動速度Ｖｕ（ｋ）ｉの正負の符号反転回数Ｎｕ（ｋ）ｉと、前記下流側境界線上の画素点の平均移動速度Ｖｄ（ｋ）ｉの正負の符号反転回数Ｎｄ（ｋ）ｉを求め、
画像番号（ｋ－Ｆ＋１）と画像番号（ｋ）の画像取得時刻の間の時間Ｔｆを求め、
前記分割区域（ｉ）ごとに、前記時間Ｔｆと前記符号反転回数Ｎｕ（ｋ）ｉから前記上流側境界線を構成する画素点の平均変動周波数Ｑｕ（ｋ）ｉを求め、
前記分割区域（ｉ）ごとに、前記時間Ｔｆと前記符号反転回数Ｎｄ（ｋ）ｉから前記下流側境界線を構成する画素点の平均変動周波数Ｑｄ（ｋ）ｉを求め、
前記平均変動周波数Ｑｕ（ｋ）ｉと前記平均変動周波数Ｑｄ（ｋ）ｉの２つの平均値を前記分割区域（ｉ）ごとに算出し、その得られた平均値を（ｋ）番目の画像の前記反射光領域の前記上流側境界線を構成する画素点と前記下流側境界線を構成する画素点の２つの平均変動周波数に対応した情報Ｑ（ｋ）ｉとし、前記情報Ｑ（ｋ）ｉの値を前記分割区域（ｉ）の板幅方向の中央の位置に対応させ、
板幅方向位置を示す値を変数（ｘ）としたときに、前記画像内の前記反射光領域の板幅範囲内の板幅方向の位置を－１≦ｘ≦１の範囲に規格化して、ｊ個の前記情報Ｑ（ｋ）ｉの値を（ｋ）番目の画像から得られた板幅方向の圧延板伸び分布に対応した指標として、板幅方向位置の表記を（ｘ）に改め、Ｑ（ｋ）ｉ＝Ｅ（ｘｉ）とする、ｘの０次、１次、２次、及び４次の項のみからなる
Ｅ（ｘ）＝ Ｃ_０’＋Ｃ_１’×ｘ＋Ｃ_２’×（２ｘ^２－１）＋Ｃ_４’×（８ｘ^４－８ｘ^２＋１） （但し、－１≦ｘ≦１） とのチェビシェフ多項式に当てはめて、ｊ個のｘの値（ｘｉ）をもったＥ（ｘｉ）から、
前記チェビシェフ多項式の係数（Ｃ_０’、Ｃ_１’、Ｃ_２’、Ｃ_４’）を求め、その１次の項の係数（Ｃ_１’）を（ｋ）番目の画像の板幅方向の１次成分の圧延板伸び分布の検出結果信号として発信する
ここで、ｘｉは、反射光領域を板幅方向にｊ分割した分割区域（ｉ）の板幅方向の中央位置を（ｘ）表記で示したものである
なお、Ｆ、ｉ、ｊ、ｋは整数である
金属帯板の板形状検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属帯板の板形状検出装置、及び圧延機、並びに検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

棒状のような特殊な光源を用いることなく金属帯板の板表面形状の不良を容易に判断することが可能な不良判断装置及び不良判断方法として、特許文献１には、被圧延鋼板の幅方向に回転軸が延びて設置され、被圧延鋼板を上方に持ち上げるロールと、ロールにより上方側に持ち上げられた被圧延鋼板の持ち上げられた領域を含む画像を撮影するカメラと、カメラが撮影した画像に基づき、金属帯板の板表面形状の不良を判断する制御装置と、を備える、ことが記載されている。

【0003】

わずかな外乱や突然に生じた小さな障害物に対する影響を従来に比べてより受けにくい金属帯板の板形状判断装置、及び圧延機、並びに判断方法として、特許文献２には、圧延された金属帯板の板幅方向に横断する帯状の反射光が映る領域を含む画像を撮影するように設置したカメラと、カメラが撮影する画像に基づき、金属帯板の板形状を判断する画像処理計算機と、を備え、画像処理計算機は、画像内の領域を金属帯板の板幅方向に複数に分割し、分割した各々の区域における、領域に関係する大きさを現す指標情報に基づいて、圧延方向の板伸びの板幅方向における分布に対応した情報を信号として発信する、ことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許６８０８８８８号

【文献】特許７１３０３５０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

圧延機により圧延された金属帯板の板形状の良否、例えば板伸びの有無について、金属帯板の板幅方向に長い線状または棒状の反射光に基づいて検出する技術は従来から多数知られている。

【0006】

その検出手法は、一部に伸びが生じて板形状に変化が生じたときには、線状または棒状であった反射光の形状が整った形ではなくなり、その一部が移動あるいは変位することに基づいている。

【0007】

しかし、線状または棒状の照明では、板表面に映る板幅方向各位置における圧延方向の反射光領域が狭いため、例えば、小さな障害物等によりわずかな外乱が生じた場合の影響を顕著に受け、誤検出を生じやすい、との課題がある。

【0008】

本発明者らは、特許文献１に開示されている、一般的な照明により、圧延ラインの圧延機スタンド間に設置されている張力制御用ルーパーで持ち上げられた金属帯板の湾曲部近傍の板表面に映る帯状の反射光領域の変化を利用して検出すると、外乱の影響を小さくできることを見出し、帯状の反射光領域の特徴をより活かす技術として、特許文献２に開示されている技術を着想した。

【0009】

特許文献２に記載の技術では、圧延ラインの圧延機スタンド間に設置されている張力制御用ルーパーで持ち上げられた金属帯板の湾曲部近傍の板表面に映る帯状の反射光領域の圧延方向長さや面積などの板幅方向分布をチェビシェフ多項式に当てはめて、チェビシェフ多項式の係数を求め、板幅方向の板伸び分布についての判定を行っている。

【0010】

実際の圧延では、ルーパー部において、金属帯板が振動している場合があり、圧延されている金属帯板の板表面に映る反射光領域の位置や圧延方向長さ、面積などは常に変動しており、反射光領域が安定して同じ位置に留まってはいない、といった現象が観察される。

【0011】

上述の特許文献２に記載の技術について本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、このような反射光領域の変動に特許文献２に記載の技術では対応できていないケースが生じることが明らかとなった。

【0012】

本発明は、金属帯板に振動が生じている場合にも板伸び分布の変化を高い精度で評価することができる金属帯板の板形状検出装置、及び圧延機、並びに検出方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、圧延設備において、ルーパーで持ち上げられた金属帯板の表面に反射光領域と呼ばれる板幅方向に横断する帯状の照明光が反射している領域が確認できる範囲を含む画像を撮影するように設置したカメラと、前記カメラが撮影する前記画像に基づき、前記金属帯板の板形状を検出する画像処理部と、を備える圧延された金属帯板の板形状検出装置であって、前記画像処理部は、取得した画像順に１，２，３，・・・，ｋ，・・・と番号付けを行い、（ｋ）番目の画像において、前記反射光領域の上流側境界線を構成する画素点の圧延方向における画素位置Ｐｕ（ｋ）ｐ（ｐ＝１～Ｒｕ、但しＲｕは前記反射光領域の上流側境界線を構成する画素点の数）と、前記反射光領域の下流側境界線を構成する画素点の圧延方向における画素位置Ｐｄ（ｋ）ｑ（ｑ＝１～Ｒｄ、但しＲｄは前記反射光領域の下流側境界線を構成する画素点の数）を求め、画像番号（ｋ－１）の画素位置Ｐｕ（ｋ－１）ｐと画像番号（ｋ）の画素位置Ｐｕ（ｋ）ｐの差から前記上流側境界線上の画素点の圧延方向の移動距離Ｍｕ（ｋ）ｐを求め、画像番号（ｋ－１）の画素位置Ｐｄ（ｋ－１）ｑと画像番号（ｋ）の画素位置Ｐｄ（ｋ）ｑの差から前記下流側境界線上の画素点の圧延方向の移動距離Ｍｄ（ｋ）ｑを求め、前記反射光領域を板幅方向にｊ分割した分割区域（ｉ）（ｉ＝１～ｊ）を形成し、（ｋ）番目の画像の撮影時に、前記分割区域（ｉ）の範囲内に存在する画素点について、前記上流側境界線上の画素点の移動距離Ｍｕ（ｋ）ｐの平均移動距離Ｍｕ（ｋ）ｉと、前記下流側境界線上の画素点の移動距離Ｍｄ（ｋ）ｑの平均移動距離Ｍｄ（ｋ）ｉを求め、画像番号（ｋ－１）と画像番号（ｋ）の画像取得時刻の間の時間Ｔｓを求め、前記分割区域（ｉ）ごとに、前記時間Ｔｓと前記平均移動距離Ｍｕ（ｋ）ｉから前記上流側境界線上の画素点の平均移動速度Ｖｕ（ｋ）ｉを求め、前記分割区域（ｉ）ごとに、前記時間Ｔｓと前記平均移動距離Ｍｄ（ｋ）ｉから前記下流側境界線上の画素点の平均移動速度Ｖｄ（ｋ）ｉを求め、前記分割区域（ｉ）ごとに、（ｋ－Ｆ＋１）番目の画像から（ｋ）番目の画像を取得する間の、前記上流側境界線上の画素点の平均移動速度Ｖｕ（ｋ）ｉの正負の符号反転回数Ｎｕ（ｋ）ｉと、前記下流側境界線上の画素点の平均移動速度Ｖｄ（ｋ）ｉの正負の符号反転回数Ｎｄ（ｋ）ｉを求め、画像番号（ｋ－Ｆ＋１）と画像番号（ｋ）の画像取得時刻の間の時間Ｔｆを求め、前記分割区域（ｉ）ごとに、前記時間Ｔｆと前記符号反転回数Ｎｕ（ｋ）ｉから前記上流側境界線を構成する画素点の平均変動周波数Ｑｕ（ｋ）ｉを求め、前記分割区域（ｉ）ごとに、前記時間Ｔｆと前記符号反転回数Ｎｄ（ｋ）ｉから前記下流側境界線を構成する画素点の平均変動周波数Ｑｄ（ｋ）ｉを求め、前記平均変動周波数Ｑｕ（ｋ）ｉと前記平均変動周波数Ｑｄ（ｋ）ｉの２つの平均値を前記分割区域（ｉ）ごとに算出し、その得られた平均値を（ｋ）番目の画像の前記反射光領域の前記上流側境界線を構成する画素点と前記下流側境界線を構成する画素点の２つの平均変動周波数に対応した情報Ｑ（ｋ）ｉとし、前記情報Ｑ（ｋ）ｉの値を前記分割区域（ｉ）の板幅方向の中央の位置に対応させ、板幅方向位置を示す値を変数（ｘ）としたときに、前記画像内の前記反射光領域の板幅範囲内の板幅方向の位置を－１≦ｘ≦１の範囲に規格化して、ｊ個の前記情報Ｑ（ｋ）ｉの値を（ｋ）番目の画像から得られた板幅方向の圧延板伸び分布に対応した指標として、板幅方向位置の表記を（ｘ）に改め、Ｑ（ｋ）ｉ＝Ｅ（ｘｉ）とする、ｘの０次、１次、２次、及び４次の項のみからなるＥ（ｘ）＝ Ｃ_０’＋Ｃ_１’×ｘ＋Ｃ_２’×（２ｘ^２－１）＋Ｃ_４’×（８ｘ^４－８ｘ^２＋１） （但し、－１≦ｘ≦１） とのチェビシェフ多項式に当てはめて、ｊ個のｘの値（ｘｉ）をもったＥ（ｘｉ）から、前記チェビシェフ多項式の係数（Ｃ_０’、Ｃ_１’、Ｃ_２’、Ｃ_４’）を求め、その１次の項の係数（Ｃ_１’）を（ｋ）番目の画像の板幅方向の１次成分の圧延板伸び分布の検出結果信号として発信する。ここで、ｘｉは、反射光領域を板幅方向にｊ分割した分割区域（ｉ）の板幅方向の中央位置を（ｘ）表記で示したものである。なお、Ｆ、ｉ、ｊ、ｋは整数である。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、金属帯板に振動が生じている場合にも圧延における板伸び分布の変化を高い精度で評価することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施例の金属帯板の板形状検出装置を備えた圧延設備の概要の一例を示す図。

【図2】圧延設備における操業の際のスタンド間のルーパー部での金属帯板表面に照明の反射光が板幅方向に概ね矩形の帯状に映っている様子の一例を示す図。

【図3】圧延設備における操業の際のスタンド間のルーパー部での金属帯板表面に照明の反射光が板幅方向に不定形の帯状に映っている様子の一例を示す図。

【図4】レベリング量（Ｇｄ―Ｇｗ）の定義を示す（Ｇｄ＝Ｇｗ）の場合の図。

【図5】レベリング量（Ｇｄ―Ｇｗ）の定義を示す（Ｇｄ＞Ｇｗ）の場合の図。

【図6】実施例の金属帯板の板形状検出装置において（ｋ－１）番目の画像と（ｋ）番目の画像から反射光領域の上流側境界線を構成している画素の圧延方向位置Ｐｕ（ｋ－１）ｐがＰｕ（ｋ）ｐに移動した際の圧延方向移動距離Ｍｕ（ｋ）ｐとの関係の一例を示す図。

【図7】実施例の金属帯板の板形状検出装置において（ｋ－１）番目の画像と（ｋ）番目の画像からＭｕ（ｋ）ｐと圧延方向に移動した各画素の移動距離を、反射光領域を板幅方向に分割した分割区域（ｉ）ごとに平均化し、その平均化した圧延方向の移動距離をＭｕ（ｋ）ｉと表記し直した一例を示す図。

【図8】実施例の金属帯板の板形状検出装置における板幅方向を均等に分割する方法の一例を示す図。

【図9】実施例の金属帯板の板形状検出装置における板幅方向を不均等に分割する方法の一例を示す図。

【図10】実施例の金属帯板の板形状検出装置において（ｋ）番目の画像から反射光領域の上流側境界線を構成する画素と下流側境界線を構成する画素の分割区域（ｉ）ごとに求めた圧延方向の移動距離Ｍｕ（ｋ）ｉとＭｄ（ｋ）ｉを（ｋ－１）番目の画像と（ｋ）番目の画像の間の経過時間Ｔｓで割って、上流側境界線を構成する画素と下流側境界線を構成する画素の分割区域（ｉ）での平均移動速度Ｖｕ（ｋ）ｉとＶｄ（ｋ）ｉを求めた一例を示す図。

【図11】実施例の金属帯板の板形状検出装置において（ｋ＋Ｆ－１）番目の画像から（ｋ）番目の画像の間の時間Ｔｆで反射光領域の上流側境界線を構成する画素と下流側境界線を構成する画素の分割区域（ｉ）ごとに求めた平均移動速度Ｖｕ（ｋ）ｉとＶｄ（ｋ）ｉの正負の符号反転回数Ｎｕ（ｋ）ｉとＮｄ（ｋ）ｉを求めた一例を示す図。

【図12】実施例の金属帯板の板形状検出装置において（ｋ＋Ｆ－１）番目の画像から（ｋ）番目の画像までに求めた分割区域（ｉ）ごとの正負の符号反転回数Ｎｕ（ｋ）ｉとＮｄ（ｋ）ｉから、反射光領域の圧延方向の上流側境界線を構成する画素の平均変動周波数Ｑｕ（ｋ）ｉと下流側境界線を構成する画素の平均変動周波数Ｑｄ（ｋ）ｉの２つの平均変動周波数Ｑ（ｋ）ｉを求めた一例を示す図。

【図13】実施例の金属帯板の板形状検出装置における板形状の検出フローチャートの前半部。

【図14】実施例の金属帯板の板形状検出装置における板形状の検出フローチャートの後半部。

【図15】実施例の金属帯板の板形状検出装置におけるチェビシェフ多項式のｘの０次成分、１次成分、２次成分、４次成分を示したモニタの表示画面の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の金属帯板の板形状検出装置、及び圧延機、並びに検出方法の実施例について図１乃至図１５を用いて説明する。なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一、または類似の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。

【0017】

最初に、金属帯板の板形状検出装置を含めた圧延設備の全体構成について図１乃至図３を用いて説明する。図１は本実施例の金属帯板の板形状検出装置とそれを備えた圧延設備の構成を示す概略図、図２及び図３は圧延設備における操業の際のスタンド間のルーパー部での金属帯板表面に照明の反射光が帯状に映っている様子の一例を示す図である。

【0018】

図１に示す金属帯板１を圧延する圧延設備１００は、Ｆ１スタンド１０、Ｆ２スタンド２０、Ｆ３スタンド３０、Ｆ４スタンド４０、Ｆ５スタンド５０、カメラ６１，６２，６３，６４、張力制御用のルーパー７１，７２，７３，７４、画像処理計算機８０、データベース８１、制御装置８２、モニタ８５等を備えている。

【0019】

これらのＦ１スタンド１０、Ｆ２スタンド２０、Ｆ３スタンド３０、Ｆ４スタンド４０、Ｆ５スタンド５０、カメラ６１，６２，６３，６４、画像処理計算機８０、データベース８１、制御装置８２、及びモニタ８５は、通信線９０により接続されている。

【0020】

このうち、カメラ６１，６２，６３，６４、ルーパー７１，７２，７３，７４、画像処理計算機８０、及びデータベース８１により、本発明の金属帯板１の板形状検出装置が構成される。

【0021】

なお、圧延設備１００については、図１に示すような５つの圧延スタンドが設置されている形態に限られず、最低２スタンド以上であればよい。

【0022】

Ｆ１スタンド１０や、Ｆ２スタンド２０、Ｆ３スタンド３０、Ｆ４スタンド４０、Ｆ５スタンド５０の各々は、上ワークロール及び下ワークロール、これら上ワークロール及び下ワークロールにそれぞれ接触することで支持する上バックアップロール、下バックアップロール、上バックアップロールの上部に設けられた圧下シリンダ１１，２１，３１，４１，５１、荷重検出器１２，２２，３２，４２，５２を備えている。なお、各ワークロールと各バックアップロールとの間に、更に中間ロールを設けた６段の構成とすることができる。

【0023】

ルーパー７１はＦ１スタンド１０とＦ２スタンド２０との間に設置されている張力制御用のロールである。このルーパー７１は、走行する金属帯板１がロール上に載るように、その回転軸が金属帯板１の幅方向に延びて配置されており、金属帯板１を上方に持ち上げて保持するようにして設置されている。なお、ルーパー７１は、例えば、ばね等で上方に付勢するものや、油圧シリンダ、またはモータ駆動等で持ち上げるもの等が考えられる。

【0024】

同様に、張力制御用のルーパー７２がＦ２スタンド２０とＦ３スタンド３０との間に、張力制御用のルーパー７３がＦ３スタンド３０とＦ４スタンド４０との間に、張力制御用のルーパー７４がＦ４スタンド４０とＦ５スタンド５０との間に、それぞれ設置されている。

【0025】

カメラ６１は、圧延されルーパー７１で持ち上げられ湾曲した金属帯板１の表面に反射光領域２と呼ばれる板幅方向に横断する帯状の照明光が反射して見える領域が確認できる範囲を含む金属帯板１の表面の画像を撮影するように設置されている。好適には、金属帯板１を上面視した際に、金属帯板１の板幅方向の外側に設置されていることができる。カメラ６１が撮影した画像のデータは、通信線９０を介して画像処理計算機８０に送信される。

【0026】

このカメラ６１には、ハイスピードカメラ（高速度カメラ）を用いることが望ましい。画像取得速度は、例えば１０００～２００００００コマ／秒（ＦＰＳ）とすることができるが、この具体的な上限及び下限は例示に過ぎず、この値に限定されるものではない。後述するカメラ６２，６３，６４も、カメラ６１と同様にハイスピードカメラを用いることが望ましい。

【0027】

また、カメラ６２は圧延されルーパー７２で持ち上げられた金属帯板１の表面に反射光領域２と呼ばれる板幅方向に横断する帯状の照明光が反射して見える領域が確認できる範囲を含む金属帯板１の表面の画像を撮影する位置に、カメラ６３は圧延されルーパー７３で持ち上げられた金属帯板１の表面に反射光領域２と呼ばれる板幅方向に横断する帯状の照明光が反射して見える領域が確認できる範囲を含む金属帯板１の表面の画像を撮影する位置に、カメラ６４は圧延されルーパー７４で持ち上げられた金属帯板１の表面に反射光領域２と呼ばれる板幅方向に横断する帯状の照明光が反射して見える領域が確認できる範囲を含む金属帯板１の表面の画像を撮影する位置に、それぞれ設置されている。カメラ６２，６３，６４により撮影された画像のデータは、通信線９０を介して画像処理計算機８０に送信される。

【0028】

カメラ６２，６３，６４も、カメラ６１と同様に、好適には、金属帯板１を上面視した際に、金属帯板１の板幅方向の外側に設置されている。

【0029】

これらカメラ６１，６２，６３，６４により、圧延された金属帯板１の板幅方向に横断する帯状の反射光が映る領域を含む画像をカメラ６１，６２，６３，６４により撮影する撮影ステップが実行される。

【0030】

カメラ６１，６２，６３，６４が主に撮影する、ロールにより上方側に持ち上げられた金属帯板１の持ち上げられた撮影領域を照らす照明を更に設けることができる。この照明は、圧延設備１００が設置されている圧延工場の天井などに適宜配置される一般的な照明でよく、本発明では特段新たな照明設備は不要であるが、専用の照明を設けても良い。

【0031】

画像処理計算機８０は、カメラ６１，６２，６３，６４が撮影する画像に基づき、金属帯板１の板形状を検出するための各種処理（画像処理ステップ含む）を実行する装置であり、好適には、この画像処理計算機８０が画像処理ステップの実行主体となる。

【0032】

例えば、図２あるいは図３に示すような圧延されるとともに、ルーパー７１，７２，７３，７４で持ち上げられた金属帯板１の湾曲した近傍である、持ち上げられた領域を含む画像を画像処理にて、画像に映る金属帯板１の表面の反射光の輝度が特定の輝度の値よりも大きい箇所の上流側・下流側の境界を含む範囲を反射光領域２として特定する。

【0033】

ここで、金属帯板１の板幅方向に横断する帯状の反射光の見える領域は、金属帯板１の板幅方向の各位置における圧延方向（帯板長手方向）の伸びが均一であれば、金属帯板１の表面は平坦で板波が小さいことから、図２に示すように照明の当たり方による分布差が小さい。このため、照明による反射光領域２の境界線は上流側境界線２Ａと下流側境界線２Ｂとの間隔は概ね均一で略平行になり、反射光領域２を板幅方向に複数の区域に分割した場合の各区域の面積値、圧延方向の平均長さ等のパラメータは、全ての区域において、概ね均一となる。

【0034】

これに対し、板幅方向の位置によって、圧延方向の伸びに相違（例．端延び、中延び）がある場合、金属帯板は平坦ではなく、板波などにより急峻度が異なることによって照明の当たり方が異なり、図３に示すように照明による反射光領域２の境界線は上流側境界線２Ａ、下流側境界線２Ｂのいずれか一方、あるいはいずれもが波打ち、反射光領域２の上流側境界線２Ａと下流側境界線２Ｂの間隔は不均一となる。このため、金属帯状の反射光領域２を板幅方向に複数の区域に分割した場合の各区域の面積値、圧延方向の平均長さ等のパラメータは、それぞれの区域において、不均一となる。

【0035】

ここで、上述の特許文献１では、ルーパー７１，７２，７３，７４で持ち上げられた金属帯板１の湾曲部近傍の金属帯板１の表面に映る反射光領域２の圧延方向長さや面積などの板幅方向分布を圧延による板伸び分布の指標として、下記（１）式のチェビシェフ多項式を使ってカーブフィッティング（曲線近似）を行っている。

【0036】

Ｅ（ｘ）＝ Ｃ_０’＋Ｃ_１’×ｘ＋Ｃ_２’×（２ｘ^２－１）＋Ｃ_４’×（８ｘ^４－８ｘ^２＋１） （但し、－１≦ｘ≦１） ・・・ （１）
チェビシェフ多項式では、例えば、圧延による板幅方向の板伸び分布の指標として、ルーパー７１，７２，７３，７４での金属帯板１の表面の反射光領域２の圧延方向長さとして、Ｅ（ｘ）は、ルーパー７１，７２，７３，７４での金属帯板１の表面の反射光領域２の圧延方向長さを示すとともに、圧延による板伸びに対応した大きさを表していると想定している。なお、Ｃ_０’、Ｃ_１’、Ｃ_２’、Ｃ_４’は、それぞれ、板幅方向の板伸び分布に対応した大きさを表していると想定しているチェビシェフ多項式をｘの０次成分、１次成分、２次成分、４次成分の各成分に成分分離をした時のそれぞれの係数の値を示す。ｘは、板幅方向の規格化された位置を示しており、例えば、ｘ＝－１が駆動側（ＤＳ）の板幅端部位置を表し、ｘ＝１が作業側（ＷＳ）の板幅端部位置を表す。つまり、この場合、チェビシェフ多項式のｘの１次成分の係数（Ｃ_１’）が正の値であれば、作業側（ＷＳ）の板伸びが大きいということを示している。また、ｘの２次成分の係数（Ｃ_２’）が正の値であれば、板幅端部の伸びが板幅中央部に比べて大きいということを示している。また、ｘの４次成分の係数（Ｃ_４’）が負の値であれば、板幅方向におけるクウォーター伸びが大きいということを示している。

【0037】

以下、レベリング量の定義を示す。

【0038】

レベリング量は、図４及び図５に示すように、駆動側（ＤＳ：Ｄｒｉｖｅ Ｓｉｄｅ）の圧下シリンダの位置における上下ワークロール軸心間距離Ｇｄから、作業側（ＷＳ：Ｗｏｒｋ Ｓｉｄｅ）の圧下シリンダの位置における上下ワークロール軸心間距離Ｇｗを引いた値（Ｇｄ－Ｇｗ）と定義する。

【0039】

レベリング量を変更する場合、板幅中央位置での板厚は変更しないものとする。したがって、図５に示すように、レベリング量が図４に示す状態に比べて増加した場合、駆動側（ＤＳ）の板厚は厚くなり、作業側（ＷＳ）の板厚は薄くなり、作業側（ＷＳ）の板伸びが大きくなる。本手法により得られるチェビシェフ１次成分（Ｃ_１’）の値は、正の値の場合、作業側（ＷＳ）の板伸びが大きく、負の値の場合、駆動側（ＤＳ）の板伸びが大きいことを示している。

【0040】

本実施例における画像処理計算機８０では、取得した画像の各々について、取得した画像を用い、次の５つの解析処理を行う。

【0041】

画像処理計算機８０が行う１つ目の解析処理は、図６に示すように、取得した画像順に１，２，３，・・・，ｋ，・・・と番号付けを行い、（ｋ）番目の画像において、反射光領域２の上流側境界線２Ａを構成する上流側画素点の圧延方向における画素位置Ｐｕ（ｋ）ｐ（ｐ＝１～Ｒｕ、但しＲｕは反射光領域２の上流側境界線２Ａを構成する画素数）と、図６には記載していないが、反射光領域２の下流側境界線２Ｂを構成する下流側画素点の圧延方向における画素位置Ｐｄ（ｋ）ｑ（ｑ＝１～Ｒｄ、但しＲｄは反射光領域２の下流側境界線２Ｂを構成する画素数）を求める。このデータは、好適にはデータベース８１に保存される。

【0042】

ここで、上述のように、反射光領域２の境界線は、圧延中変動していることから、本実施例では、画像処理計算機８０が行う２つ目の解析処理として、データベース８１に保存された画像番号（ｋ－１）の画素位置Ｐｕ（ｋ－１）ｐと画像番号（ｋ）の画素位置Ｐｕ（ｋ）ｐから、図６に示すように、反射光領域２の上流側境界線２Ａ上の画素点の圧延方向の移動距離Ｍｕ（ｋ）ｐ（＝Ｐｕ（ｋ）ｐ－Ｐｕ（ｋ－１）ｐ）を求めるとともに、図６には記載していないが、画像番号（ｋ－１）の画素位置Ｐｄ（ｋ－１）ｑと画像番号（ｋ）の画素位置Ｐｄ（ｋ）ｑから反射光領域２の下流側境界線２Ｂ上の画素点の圧延方向の移動距離Ｍｄ（ｋ）ｑ（＝Ｐｄ（ｋ）ｑ－Ｐｄ（ｋ－１）ｑ）を求める。

【0043】

更に、画像処理計算機８０が行う２つ目の解析処理は、図７に示すように、反射光領域２の上流側境界線２Ａ上の画素点の圧延方向の移動距離Ｍｕ（ｋ）ｐを反射光領域２を板幅方向にｊ分割した分割区域（ｉ）（ｉ＝１～ｊ）の範囲内で考慮し直し、分割区域（ｉ）の範囲内に存在する上流側境界線２Ａ上の画素点の圧延方向の移動距離Ｍｕ（ｋ）ｐの平均値を求め、それを分割区域（ｉ）での反射光領域２の上流側境界線２Ａを構成する画素点についての平均移動距離Ｍｕ（ｋ）ｉとし、同様に、図７には記載していないが、下流側境界線２B上の画素点の圧延方向の移動距離Ｍｄ（ｋ）ｑを分割区域（ｉ）の範囲内に存在するＭｄ（ｋ）ｑの平均値を求め、それを分割区域（ｉ）での反射光領域２の下流側境界線２Ｂを構成する画素点についての平均移動距離Ｍｄ（ｋ）ｉとする。

【0044】

なお、反射光領域２の分割の方法としては、板幅方向にｊ分割した各分割区域（ｉ）（ｉ＝１～ｊ）は、図８に示すようにｊ個の均等の幅に均等分割しても良く、図９に示すようにｊ個それぞれを任意の幅に不等分割しても良い。

【0045】

次に、画像処理計算機８０が行う３つ目の解析処理は、図１０に示すように、反射光領域２を板幅方向にｊ分割した分割区域（ｉ）での反射光領域２の上流側境界線２Ａを構成する画素点についての平均移動距離Ｍｕ（ｋ）ｉと分割区域（ｉ）での反射光領域２の下流側境界線２Ｂを構成する画素点についての平均移動距離Ｍｄ（ｋ）ｉを（ｋ－１）番目の画像取得から（ｋ）番目の画像取得までに要した時間Ｔｓで割り、反射光領域２の分割区域（ｉ）ごとの上流側境界線２Ａを構成する画素点の平均移動速度Ｖｕ（ｋ）ｉ（＝Ｍｕ（ｋ）ｉ／Ｔｓ）、及び、下流側境界線２Ｂを構成する画素点の平均移動速度Ｖｄ（ｋ）ｉ（＝Ｍｄ（ｋ）ｉ／Ｔｓ）を算出する。

【0046】

次に、画像処理計算機８０が行う４つ目の解析処理は、図１１に示すように、上流側境界線２Ａを構成する画素点の平均移動速度Ｖｕ（ｋ）ｉと下流側境界線２Bを構成する画素点の平均移動速度Ｖｄ（ｋ）ｉから、（ｋ－Ｆ＋１）番目の画像取得から（ｋ）番目の画像取得までに要した時間Ｔｆの間に、それぞれの正負の符号（＋／－）が何回反転したかを調べ、分割区域（ｉ）における反射光領域２の上流側境界線２Ａを構成する画素点の平均移動速度Ｖｕ（ｋ）ｉの符号反転回数Ｎｕ（ｋ）ｉと、反射光領域２の下流側境界線２Ｂを構成する画素点の平均移動速度Ｖｄ（ｋ）ｉの符号反転回数Ｎｄ（ｋ）ｉを求める。

【0047】

その後に、画像処理計算機８０が行う５つ目の解析処理は、図１２に示すように、符号反転回数Ｎｕ（ｋ）ｉとＮｄ（ｋ）ｉから、反射光領域２の上流側境界線２Ａを構成する画素点の平均変動周波数Ｑｕ（ｋ）ｉ（＝［Ｎｕ（ｋ）ｉ／Ｔｆ］／２）と下流側境界線２Ｂを構成する画素点の平均変動周波数Ｑｄ（ｋ）ｉ（＝［Ｎｄ（ｋ）ｉ／Ｔｆ］／２）を求め、さらに、分割区域（ｉ）ごとの反射光領域２を形成している上流側と下流側の境界線（２Ａ，２Ｂ）を構成する画素点の平均変動周波数として、Ｑ（ｋ）ｉ（＝［Ｑｕ（ｋ）ｉ＋Ｑｄ（ｋ）ｉ］／２）を求める。

【0048】

更に、画像処理計算機８０が行う５つ目の解析処理の続きとして、得られた情報Ｑ（ｋ）ｉの値を（ｋ）番目の画像の圧延板伸びに対応した指標とし、板幅方向位置を示す値を変数（ｘ）としたときに、板幅範囲内の板幅方向の位置を－１≦ｘ≦１の範囲に規格化し、板幅方向の各分割区域（ｉ）の中央位置をｘｉとして対応させ、Ｑ（ｋ）ｉを（ｋ）番目の画像の時点における（１）式のチェビシェフ多項式Ｅ（ｘｉ）＝Ｑ（ｋ）ｉとする。

【0049】

そのうえで、（ｋ）番目の画像の反射光領域２の板幅方向の各分割区域（ｉ）（ｉ＝１～ｊ）の中央位置ｘｉで得られたＥ（ｘｉ）（すなわち、Ｅ（ｘｉ）＝Ｑ（ｋ）ｉ）のｊ個の値を各分割区域（ｉ）ごとに（１）式のチェビシェフ多項式に当てはめて、最小二乗法を用いてカーブフィッティングを行い、その近似曲線の方程式から、チェビシェフ多項式の係数（Ｃ_０’、Ｃ_１’、Ｃ_２’、Ｃ_４’）を求め、１次係数（Ｃ_１’）を板幅方向の１次成分の圧延板伸び分布の検出結果信号として発信する。

【0050】

なお、好適には、画像処理計算機８０は、チェビシェフ多項式のｘの１次係数（Ｃ_１’）に加えて、ｘの２次係数（Ｃ_２’）又はｘの４次係数（Ｃ_４’）のうちいずれか１つ以上の係数を板幅方向の２次成分又は４次成分の圧延板伸び分布の検出結果信号として更に発信することができる。

【0051】

データベース８１は、圧延設備１００を稼働させる際に用いられる各種パラメータなどが記録されている記録媒体としても機能する。

【0052】

図１に戻り、制御装置８２は、圧延設備１００内の各機器の動作を制御する装置であり、本実施例では、画像処理計算機８０での金属帯板１の板形状の検出に応じた各種制御を実行する装置である。

【0053】

これら画像処理計算機８０やデータベース８１、制御装置８２は、後述する液晶ディスプレイ等のモニタ８５や入力機器、記憶装置、ＣＰＵ、メモリなどを有するコンピュータで構成されるものとすることができ、これらを１台のコンピュータで構成されるものとしてもよく、また、それぞれ別のコンピュータで構成されるものとしてもよく、特に限定されない。

【0054】

画像処理計算機８０や制御装置８２による各機器の動作の制御は、記憶装置に記録された各種プログラムに基づき実行される。なお、画像処理計算機８０や制御装置８２で実行される動作の制御処理は、１つのプログラムにまとめられていても、それぞれが複数のプログラムに別れていてもよく、それらの組み合わせでもよい。また、プログラムの一部または全ては専用ハードウェアで実現してもよく、モジュール化されていてもよい。

【0055】

モニタ８５は、ディスプレイなどの表示機器や警報機などの音響機器であり、例えば画像処理計算機８０が板形状に問題が発生していると検出したときに、その対処作業についてオペレータに対して伝えるための装置であることから、このようなモニタ８５としては、ディスプレイが用いられることが多い。

【0056】

ここで、上述の画像処理計算機８０は表示信号部を含んでおり、モニタ８５に表示する内容に関する信号を制御装置８２やモニタ８５に送信する。

【0057】

オペレータは、操業中、モニタ８５の表示画面や各スタンド自体、各スタンド間を目視することで板形状の状態を確認することができる。

【0058】

なお、オペレータに板形状の問題発生を伝えるとともに板形状の問題を改善する操作を制御装置８２により自動で行う形態に限られず、モニタ８５に表示するのみの形態や、モニタ８５への表示を省略して板形状の問題を改善する操作を制御装置８２により自動で行うのみの形態とすることができる。

【0059】

次いで、本発明における圧延される金属帯板１の板形状検出装置、及び検出方法の流れについて図１３及び図１４を用いて説明する。図１３及び図１４に本発明の指標となる反射光領域２を形成している上流側と下流側の境界線（２Ａ，２Ｂ）の平均変動周波数Ｑ（ｋ）ｉの算出方法をフローチャートにて示す。

【0060】

図１３に示すように、圧延の開始前あるいは圧延中において、画像処理計算機８０では、反射光領域２の境界線の平均変動周波数の判定画像数Ｆ（例えば、Ｆ＝１０００）を設定する（ステップＳ２０１）とともに、画像番号ｋを設定する（ステップＳ２０２）ここで、画像番号の初期値は、ｋ＝１とする。

【0061】

その後、画像処理計算機８０は、カメラ６１，６２，６３，６４により撮影されたルーパー７１，７２，７３，７４で持ち上げられた金属帯板１の湾曲部近傍の金属帯板１の表面画像（ｋ）を取得する（ステップＳ２０３）。ここでは、取得した画像には、取得した順に１，２，３，・・・，ｋ，・・・のように番号付けを行う。

【0062】

次いで、画像処理計算機８０は、カメラ６１，６２，６３，６４により撮影された画像（ｋ）を画像処理して、金属帯板１の湾曲部近傍の金属帯板１の表面の反射光領域２を抽出する（ステップＳ２０４）。

【0063】

例えば、画像処理計算機８０では、カメラ６１，６２，６３，６４が撮影する画像のうち、選択した圧延表面画像範囲に映っているピクセル（画素）の全てに対して二値化処理を実行して、明るさ度合の適正な閾値を求めることにより、金属帯板の表面上に映し出された反射光領域２の上流側と下流側の板幅方向に見られる上流側境界線２Ａ及び下流側境界線２Ｂを構成しているピクセル座標を求め、反射光領域２を特定する。その詳細は公知の方法とすることができる。

【0064】

次いで、画像処理計算機８０は、カメラ６１，６２，６３，６４により撮影された画像のうち（ｋ）番目に取得した画像について、反射光領域２の上流側境界線２Ａを構成する画素点の圧延方向の位置Ｐｕ（ｋ）ｐを保存する（ステップＳ２０５）とともに、反射光領域２の下流側境界線２Ｂの画素位置の圧延方向の位置Ｐｄ（ｋ）ｑを保存する（ステップＳ２０６）。ここで、ｐは上流側境界線２Ａを構成する画素番号であり、ｐ＝１～（上流境界線構成画素数Ｒｕ）を表し、ｑは下流側境界線２Ｂを構成する画素番号であり、ｑ＝１～（下流境界線構成画素数Ｒｄ）を表す。これらステップＳ２０５，Ｓ２０６は順不同であり、並行して処理しても良いし、ステップＳ２０６をステップＳ２０５に先んじて処理してもよい。

【0065】

次いで、画像処理計算機８０は、画像番号ｋ＜Ｆであるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。画像番号ｋ＜Ｆであると判定されたときは処理をステップＳ２０８に進めて、画像番号ｋの更新（ｋ＝ｋ＋１）を行い（ステップＳ２０８）、処理をステップＳ２０３に進めて、所定個数の画像の処理が行われるのを待つ。これに対し、ステップＳ２０７において画像番号ｋ≧Ｆであると判定されたときはステップＳ２０９へ処理を進める。

【0066】

次いで、画像処理計算機８０は、画像番号（ｋ－１）の上流側境界線２Ａの画素位置Ｐｕ（ｋ－１）ｐと画像番号（ｋ）の上流側境界線２Ａの画素位置Ｐｕ（ｋ）ｐから、その移動距離Ｍｕ（ｋ）ｐ（＝Ｐｕ（ｋ）ｐ－Ｐｕ（ｋ－１）ｐ）を算出する（ステップＳ２０９）とともに、画像番号（ｋ－１）の下流側境界線２Ｂの画素位置Ｐｄ（ｋ－１）ｑと画像番号（ｋ）の下流側境界線２Ｂの画素位置Ｐｄ（ｋ）ｑから、その移動距離Ｍｄ（ｋ）ｑ（＝Ｐｄ（ｋ）ｑ－Ｐｄ（ｋ－１）ｑ）を算出する（ステップＳ２１０）。

【0067】

次いで、画像処理計算機８０は、カメラ６１，６２，６３，６４により撮影された画像（ｋ）から抽出された反射光領域２を板幅方向にｊ分割（例えばｊ＝７）する（ステップＳ２１１）。

【0068】

次いで、画像処理計算機８０は、図１４に示すように、カメラ画像（ｋ）の時点で、ステップＳ２０９で得られた上流側境界線２Ａ上の画素点の移動距離Ｍｕ（ｋ）ｐを用い、板幅方向にｊ分割した反射光領域の各分割区域（ｉ）（ｉ＝１～ｊ）ごとに、その分割区域（ｉ）における平均移動距離Ｍｕ（ｋ）ｉ（＝平均［Ｍｕ（ｋ）ｐ］ｉ（ｉ＝１～ｊ））を算出するとともに、ステップＳ２１０で得られた下流側境界線２Ｂ上の画素点の移動距離Ｍｄ（ｋ）ｑを用い、板幅方向にｊ分割した反射光領域の各分割区域（ｉ）（ｉ＝１～ｊ）ごとに、その分割区域（ｉ）における平均移動距離Ｍｄ（ｋ）ｉ（＝平均［Ｍｄ（ｋ）ｑ］ｉ）（ｉ＝１～ｊ）を算出する（ステップＳ２１２）。

【0069】

次いで、画像処理計算機８０は、画像番号（ｋ－１）と画像番号（ｋ）の画像取得時刻Ｔ（ｋ－１）とＴ（ｋ）から、その間の時間Ｔｓ（＝Ｔ（ｋ）－Ｔ（ｋ－１））を算出し、板幅方向にｊ分割した反射光領域の各分割区域（ｉ）（ｉ＝１～ｊ）において、上流側境界線２Ａ上の画素点が、画像番号（ｋ－１）と画像番号（ｋ）間の時間Ｔｓで移動した平均移動距離Ｍｕ（ｋ）ｉから、その平均移動速度Ｖｕ（ｋ）ｉ（＝Ｍｕ（ｋ）ｉ／Ｔｓ）（ｉ＝１～ｊ）を算出するするとともに、下流側境界線２Ｂ上の画素点が、画像番号（ｋ－１）と画像番号（ｋ）間の時間Ｔｓで移動した平均移動距離Ｍｄ（ｋ）ｉから、その平均移動速度Ｖｄ（ｋ）ｉ（＝Ｍｄ（ｋ）ｉ／Ｔｓ）（ｉ＝１～ｊ）を算出する（ステップＳ２１３）。

【0070】

次いで、画像処理計算機８０は、（ｋ－Ｆ＋１）番目の画像取得から（ｋ）番目の画像取得までに、板幅方向にｊ分割した反射光領域の各分割区域（ｉ）（ｉ＝１～ｊ）における上流側境界線２Ａと下流側境界線２Ｂを構成している画素点の圧延方向の平均移動速度Ｖｕ（ｋ）ｉとＶｄ（ｋ）ｉが、それぞれ何回正負の符号反転（＋／－）をしたか、その符号反転回数Ｎｕ（ｋ）ｉとＮｄ（ｋ）ｉをそれぞれ算出する（ステップＳ２１４）。

【0071】

次いで、画像処理計算機８０は、（ｋ－Ｆ＋１）番目の画像取得から（ｋ）番目の画像取得までに要した時間Ｔｆ（秒）（＝Ｔ（ｋ）－Ｔ（ｋ－Ｆ＋１））を求めて、ステップＳ２１４で算出した上流側境界線２Ａを構成する画素点の平均移動速度Ｖｕ（ｋ）ｉの符号反転回数Ｎｕ（ｋ）ｉを時間Ｔｆ秒で割り、さらに１／２とすることで、ｊ分割した各分割区域（ｉ）における上流側境界線２Ａ上の画素点の平均変動周波数Ｑｕ（ｋ）ｉ（＝［Ｎｕ（ｋ）ｉ／Ｔｆ］／２）を算出するとともに、下流側境界線２Ｂを構成する画素点の平均移動速度Ｖｄ（ｋ）ｉの符号反転回数Ｎｄ（ｋ）ｉを時間Ｔｆ秒で割り、さらに１／２とすることで、ｊ分割した各分割区域（ｉ）における下流側境界線２Ｂ上の画素点の平均変動周波数Ｑｄ（ｋ）ｉ（＝［Ｎｄ（ｋ）ｉ／Ｔｆ］／２）を算出する（ステップＳ２１５）。

【0072】

次いで、画像処理計算機８０は、（ｋ）番目に取得した画像において、ステップＳ２１５で算出した上流側境界線２Ａ上の画素点の平均変動周波数Ｑｕ（ｋ）ｉと、下流側境界線２Ｂ上の画素点の平均変動周波数Ｑｄ（ｋ）ｉから、ｊ分割した各分割区域（ｉ）における上流側境界線２Ａと下流側境界線２Ｂを構成する画素点の平均変動周波数Ｑ（ｋ）ｉ（＝［Ｑｕ（ｋ）ｉ ＋ Ｑｄ（ｋ）ｉ］／２）（ｉ＝１～ｊ）（単位は［Ｈｚ］）を算出する（ステップＳ２１６）。

【0073】

次いで、画像処理計算機８０は、反射光領域２を板幅方向に分割した時の各分割区域（ｉ）の板幅方向中央位置を各分割区域（ｉ）での板幅方向位置の変数（ｘ）で表記し直し、ステップＳ２１６で得られた、カメラ画像（ｋ）の時点で得られた各分割区域（ｉ）での反射光領域２の２つの境界線の平均変動周波数Ｑ（ｋ）ｉを分割区域（ｉ）の板幅方向中央位置を（ｘ）に対応させ、Ｅ（ｘｉ）＝Ｑ（ｋ）ｉとして（ｘ）で表記したＥ（ｘｉ）を（１）式のチェビシェフ多項式にカーブフィッティングし、得られたその近似式からチェビシェフ係数（Ｃ_０’、Ｃ_１’、Ｃ_２’、Ｃ_４’）を算出する（ステップＳ２１７）。なお、ｘｉは、板幅方向位置をｘで表記した場合の反射光領域２を板幅方向に分割した時の分割区域（ｉ）の中央位置を表している。

【0074】

板幅方向に対する圧延方向の板伸び分布に対応した指標となる反射光領域２を形成している上流側と下流側の境界線（２Ａ，２Ｂ）の平均変動周波数Ｑ（ｋ）ｉ（Ｅ（ｘｉ）＝Ｑ（ｋ）ｉ）をチェビシェフ多項式で近似することの特徴としては、（１）板幅範囲（ｘ軸）を、－１から＋１の範囲で規格化し、（２）ｘの１次成分（片伸び）・２次成分（中伸び・耳伸び）・４次成分（クォータ伸び）が分離され、各成分に対する圧延制御操作方法を容易に推定できる点が挙げられる。

【0075】

次いで、画像処理計算機８０は、（ｋ）番目の画像における板伸び分布の検出結果信号として、ステップＳ２１３で求めたチェビシェフ係数（Ｃ_１’、Ｃ_２’、Ｃ_４’）を、例えば制御装置８２やモニタ８５に対して発信する（ステップＳ２１８）。

【0076】

その後、画像処理計算機８０は圧延が継続しているか否かを判定して（ステップＳ２１９）、継続していると判定されたときは処理をステップＳ２０８に戻して、画像番号（ｋ）を（ｋ＝ｋ＋１）として更新し、板形状検出処理を継続する。これに対して圧延が完了したと判定されたときは処理を終了する。

【0077】

なお、本実施例では、チェビシェフ多項式に３次成分を採用しないものとする。これは、圧延機の圧延制御機構が３次成分の板伸び修正に対応するようになっていないためであり、３次成分の演算処理や対応手段を省くことで、分離された１次成分、２次成分、４次成分の圧延板形状の状況判断や板伸び修正がより容易にできる。

【0078】

画像処理計算機８０は、（１）式のチェビシェフ多項式を用いて求めた板幅方向の多項式近似結果に基づいて、レベリング・ベンディング力・ペアクロス角度などを修正する制御指令信号を制御装置８２に対して出力することができる。更には、替わって、あるいは加えて、モニタ８５に対してレベリング・ベンディング力・ペアクロス角度などを修正するために必要なガイダンス表示を行うための表示指令信号を出力することでオペレータに、レベリング・ベンディング力・ペアクロス角度などの修正情報を伝えることができる。

【0079】

好適には、画像処理計算機８０は、上述のＥ（ｘ）における各次数項ベクトル（Ｃ_０’、Ｃ_１’、Ｃ_２’、Ｃ_４’）の関数のｘの０次成分［Ｃ_０’］、ｘの１次成分［Ｃ_１’×ｘ］、ｘの２次成分［Ｃ_２’×（２ｘ^２－１）］、ｘの４次成分［Ｃ_４’×（８ｘ^４－８ｘ^２＋１）］の各成分項のグラフを表示するようモニタ８５に信号を発信することができる。モニタ８５に表示される画面は、例えば図１５に示すような画面となる。

【0080】

図１５はモニタ８５の表示画面の一例を示す図である。図１５では、板幅内の板幅方向位置（－１≦ｘ≦１）で、チェビシェフ多項式のｘの０次、１次、２次、４次の各成分の分布表示の例を示している。オペレータは、この図１５に示すモニタ８５の表示画面を確認して、例えばレベリング・ベンディング力・ペアクロス角度（ペアクロス圧延機の場合）などを修正する操作を行うことができる。

【0081】

チェビシェフ多項式係数のうち、ｘの１次成分の係数（Ｃ_１’）は片伸びの指標を示しているので、該当のカメラ６４の上流側の駆動側（ＤＳ）と作業側（ＷＳ）の圧下シリンダ４１、及び／あるいは下流側の駆動側（ＤＳ）と作業側（ＷＳ）の圧下シリンダ５１のレベリングを操作して、１次成分を正常化（目標の範囲内に）させるように制御装置８２に対して操作指令信号を出力する。

【0082】

チェビシェフ多項式係数のうちｘの２次成分の係数（Ｃ_２’）は耳伸びまたは中伸びの指標を示している。そこで、次のいずれか一つ以上の操作をする。該当のカメラ６４の上流側圧延機であるＦ４スタンド４０、及び／あるいは下流側圧延機であるＦ５スタンド５０のワークロール／中間ロールのベンディング装置を操作するよう、ペアクロス圧延機の場合はペアクロス角度を操作するよう、ワークロールシフト／中間ロールシフト圧延機の場合は圧延中にシフトを行うことが困難なことから予め中伸び／耳伸びを予測してワークロール／中間ロールをシフト操作するように制御装置８２に対して操作指令信号を出力することで、２次成分を正常化（目標の範囲内に）させる。

【0083】

チェビシェフ多項式係数のうちｘの４次成分の係数（Ｃ_４’）はクォーター伸びの指標を示している。そこで、クォーター伸びを修正するために、次のいずれか一つ以上の操作をする。該当のカメラ６４の上流側圧延機であるＦ４スタンド４０、及び／あるいは下流側圧延機であるＦ５スタンド５０のワークロールのベンディング装置のベンディング操作を行い、更に、ペアクロスミルの場合は、ベンディング操作とともに、又は、単独でペアクロス角度を操作する。６段の中間ロールシフト圧延機の場合は、予めクォーター伸びを予測して、適正な位置に中間ロールをシフト操作する。ベンディング操作及びペアクロス角度操作を行うように制御装置８２に対して操作指令信号を出力することで、クォーター伸びを示す４次成分を正常化（目標板形状なるように目標の範囲内に）させる。なお、クォーター伸びは、ロール長さに対してロール径が小さい程、ベンディング操作によってロール幅端部の領域でロールが曲がり易くなるため、クォーター伸びが生じ易くなるが、上記操作により、正常化できる。

【0084】

次に、本実施例の効果について説明する。

【0085】

上述した本実施例の圧延設備での金属帯板１の板形状検出装置では、画像処理計算機８０は、取得した画像順に１，２，３，・・・，ｋ，・・・と番号付けを行い、（ｋ）番目の画像において、反射光領域２の上流側境界線２Ａを構成する画素点の圧延方向におけるピクセル座標の画素位置Ｐｕ（ｋ）ｐ（ｐ＝１～Ｒｕ、但しＲｕは反射光領域２の上流側境界線２Ａを構成する画素点の数）と、反射光領域２の下流側境界線２Ｂを構成する画素点の圧延方向におけるピクセル座標の画素位置Ｐｄ（ｋ）ｑ（ｑ＝１～Ｒｄ、但しＲｄは反射光領域２の下流側境界線２Ｂを構成する画素点の数）を求め、画像番号（ｋ－１）の画素位置Ｐｕ（ｋ－１）ｐと画像番号（ｋ）の画素位置Ｐｕ（ｋ）ｐの差から上流側境界線２A上の画素点の圧延方向の移動距離Ｍｕ（ｋ）ｐ（＝Ｐｕ（ｋ）ｐ－Ｐｕ（ｋ－１）ｐ）を求め、画像番号（ｋ－１）の画素位置Ｐｄ（ｋ－１）ｑと画像番号（ｋ）の画素位置Ｐｄ（ｋ）ｑの差から下流側境界線２B上の画素点の圧延方向の移動距離Ｍｄ（ｋ）ｑ（＝Ｐｄ（ｋ）ｑ－Ｐｄ（ｋ－１）ｑ）を求め、反射光領域２を板幅方向にｊ分割した分割区域（ｉ）（ｉ＝１～ｊ）を形成し、（ｋ）番目の画像の撮影時に、分割区域（ｉ）の範囲内に存在する画素点について、上流側境界線２Ａ上の画素点の移動距離Ｍｕ（ｋ）ｐの平均移動距離Ｍｕ（ｋ）ｉと、下流側境界線２Ｂ上の画素点の移動距離Ｍｄ（ｋ）ｑの平均移動距離Ｍｄ（ｋ）ｉを求め、画像番号（ｋ－１）と画像番号（ｋ）の画像取得時刻の間の時間Ｔｓを求め、分割区域（ｉ）ごとに、時間Ｔｓと平均移動距離Ｍｕ（ｋ）ｉから上流側境界線２Ａ上の画素点の平均移動速度Ｖｕ（ｋ）ｉを求め、分割区域（ｉ）ごとに、時間Ｔｓと平均移動距離Ｍｄ（ｋ）ｉから下流側境界線２Ｂ上の画素点の平均移動速度Ｖｄ（ｋ）ｉを求め、分割区域（ｉ）ごとに、（ｋ－Ｆ＋１）番目の画像から（ｋ）番目の画像を取得する間の、上流側境界線２Ａ上の画素点の平均移動速度Ｖｕ（ｋ）ｉの正負の符号反転回数Ｎｕ（ｋ）ｉと下流境界線２Ｂ上の側画素点の平均移動速度Ｖｄ（ｋ）ｉの正負の符号反転回数Ｎｄ（ｋ）ｉを求め、画像番号（ｋ－Ｆ＋１）と画像番号（ｋ）の画像取得時刻の間の時間Ｔｆを求め、分割区域（ｉ）ごとに、時間Ｔｆと符号反転回数Ｎｕ（ｋ）ｉから上流側境界線２Aを構成する画素点の平均変動周波数Ｑｕ（ｋ）ｉ（＝［Nu（ｋ）ｉ／Ｔｆ］／２）を求め、分割区域（ｉ）ごとに、時間Ｔｆと符号反転回数Ｎｄ（ｋ）ｉから下流側境界線２Ｂを構成する画素点の平均変動周波数Ｑｄ（ｋ）ｉ（＝［Nｄ（ｋ）ｉ／Ｔｆ］／２）を求め、平均変動周波数Ｑｕ（ｋ）ｉと平均変動周波数Ｑｄ（ｋ）ｉの２つの平均値を分割区域（ｉ）ごとに算出し、その得られた平均値を（ｋ）番目の画像の反射光領域２の上流側境界線２Ａを構成する画素点と下流側境界線２Ｂを構成する画素点の２つの平均変動周波数に対応した情報Ｑ（ｋ）ｉ（＝［Ｑｕ（ｋ）ｉ＋Ｑｄ（ｋ）ｉ］／２）とし、情報Ｑ（ｋ）ｉの値を分割区域（ｉ）の板幅方向の中央の位置に対応させ、板幅方向位置を示す値を変数（ｘ）としたときに、画像内の反射光領域２の板幅範囲内の板幅方向の位置を－１≦ｘ≦１の範囲に規格化して、ｊ個のＱ（ｋ）ｉの値を（ｋ）番目の画像から得られた板幅方向の圧延板伸び分布に対応した指標として、板幅方向位置の表記を（ｘ）に改め、Ｑ（ｋ）ｉ＝Ｅ（ｘｉ）とする、ｘの０次、１次、２次、及び４次の項のみからなるＥ（ｘ）＝ Ｃ_０’＋Ｃ_１’×ｘ＋Ｃ_２’×（２ｘ^２－１）＋Ｃ_４’×（８ｘ^４－８ｘ^２＋１） （但し、－１≦ｘ≦１） とのチェビシェフ多項式に当てはめて、ｊ個のｘの値（ｘｉ）をもったＥ（ｘｉ）から、チェビシェフ多項式の係数（Ｃ_０’、Ｃ_１’、Ｃ_２’、Ｃ_４’）を求め、その１次の項の係数（Ｃ_１’）を（ｋ）番目の画像の板幅方向の１次成分の圧延板伸び分布の検出結果信号として発信する。

【0086】

これによって、上述の特許文献１では対応できなかった板伸び分布の変化を高い精度で評価することができる。

【0087】

また、画像処理計算機８０は、１次係数（Ｃ_１’）、２次係数（Ｃ_２’）又は４次係数（Ｃ_４’）のうちいずれか１つ以上の係数を板幅方向の１次成分、２次成分又は４次成分の圧延板伸び分布の検出結果信号として更に発信するため、より多くの板形状の変化に対応できるようになる。

【0088】

＜その他＞
なお、本発明は上記の実施例に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。

【符号の説明】

【0089】

１…金属帯板
２…反射光領域
２Ａ…反射光領域の上流側境界線
２Ｂ…反射光領域の下流側境界線
１０…Ｆ１スタンド
１１，２１，３１，４１，５１…圧下シリンダ
１２，２２，３２，４２，５２…荷重検出器
２０…Ｆ２スタンド
３０…Ｆ３スタンド
４０…Ｆ４スタンド
５０…Ｆ５スタンド
６１，６２，６３，６４…カメラ
７１，７２，７３，７４…ルーパー
８０…画像処理計算機（画像処理部）
８１…データベース
８２…制御装置
８５…モニタ
９０…通信線
１００…圧延設備

【要約】

【課題】金属帯板に振動が生じている場合にも板伸び分布の変化を高い精度で評価する。
【解決手段】取得画像において、反射光領域の上流側の境界線を構成する上流側画素点、下流側画素点の圧延方向の移動距離を求め、反射光領域を板幅方向にｊ分割した分割区域を形成し、分割区域ごとに、平均移動速度とその符号反転回数、さらには変動周波数を求め、上流側画素点の変動周波数と下流側画素点の変動周波数の平均値を反射光領域の上流側画素点と下流側画素点の平均変動周波数に対応した情報とし、分割区域ｉの板幅方向の中央の位置に対応させ、板幅方向位置を示す値を変数ｘとしたときに、画像内の領域の板幅範囲内の板幅方向の位置を－１≦ｘ≦１の範囲に規格化して、情報の値を（ｋ）番目の画像から得られた板幅方向の圧延板伸び分布に対応した指標として、チェビシェフ多項式に当てはめてその係数を求め、１次の項の係数Ｃ_１’を（ｋ）番目の画像の板幅方向の１次成分の圧延板伸び分布の検出結果信号として発信する。
【選択図】 図１２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】