(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する部材のエッジ線を含む領域を撮像手段により複数撮像する、撮像工程と、
前記撮像工程により得られた時間的に連続する複数の画像それぞれについて、該画像における画素の微分強度を求めて微分画像を生成する、微分画像生成工程と、
前記微分画像生成工程により得られた時間的に連続する複数の前記微分画像を合成し、合成微分画像を生成する、合成微分画像生成工程と、
前記合成微分画像生成工程により得られた前記合成微分画像において、直線上に存在する画素の微分強度和が最大となる直線を特定する、直線特定工程と、
前記画素の微分強度和が閾値よりも大きいか否かを判定する、判定工程と、
を備える、エッジ検出方法。
【請求項２】
前記合成微分画像生成工程が、
時間的に連続する複数の前記微分画像のそれぞれを座標変換する、座標変換工程と、
座標変換した複数の前記微分画像それぞれについて、特定の座標上に存在する画素の微分強度を比較し、該特定の座標における微分強度の最大値を特定する、最大値特定工程と、
を備え、
前記最大値特定工程を前記微分画像の所定の座標について行うことにより、前記合成微分画像を生成するものである、請求項１に記載のエッジ検出方法。
【請求項３】
走行する前記部材のエッジ部分に光を照射する、請求項１又は２に記載のエッジ検出方法。
【請求項４】
前記部材が帯材である、請求項１〜３のいずれかに記載のエッジ検出方法。
【請求項５】
前記帯材が鋼帯である、請求項４に記載のエッジ検出方法。
【請求項６】
走行する部材のエッジ線を含む領域を撮像する、撮像手段と、
前記撮像手段により得られた時間的に連続する複数の画像それぞれについて、該画像における画素の微分強度を求めて微分画像を生成し、得られた微分画像を合成して合成微分画像を生成させ、該合成微分画像において、直線上に存在する画素の微分強度和が最大となる直線を特定し、前記画素の微分強度和が閾値よりも大きいか否かを判定する、画像処理手段と、
を備える、エッジ検出システム。
【請求項７】
走行する前記部材のエッジ部分に光を照射する、照明手段をさらに備える、請求項６に記載のエッジ検出システム。
【請求項８】
前記部材が帯材である、請求項６又は７に記載のエッジ検出システム。
【請求項９】
前記帯材が鋼帯である、請求項８に記載のエッジ検出システム。
【請求項１０】
連続的に走行する帯材を槽内の処理液に浸漬させる場合に該帯材の走行状況を測定する方法であって、
請求項４又は５に記載のエッジ検出方法を用いて前記帯材のエッジを検出し、該帯材のエッジの角度を特定する、角度特定工程と、
前記角度特定工程により特定された前記角度から、前記帯材の弛み量、又は槽底からの帯材高さを算出する、算出工程と、
を備える、帯材の走行状況測定方法。
【請求項１１】
前記撮像工程において、走行する帯材のエッジ線と槽外に設けられた角度基準手段とを含む領域を複数撮像し、
前記角度特定工程において、検出された前記帯材のエッジと前記角度基準手段との位置関係から前記帯材の角度を特定する、請求項１０に記載の走行状況測定方法。
【請求項１２】
連続的に走行する帯材を槽内の処理液に浸漬させる場合に該帯材の走行状況を測定するシステムであって、
請求項８又は９に記載のエッジ検出システムと、
前記エッジ検出システムにより検出された帯材のエッジの角度を特定する、角度特定手段と、
前記角度特定手段により特定された前記角度から、前記帯材の弛み量又は槽底からの帯材高さを算出する、算出手段と、
を備える、帯材の走行状況測定システム。
【請求項１３】
槽外に、前記帯材の角度の基準となる角度基準手段をさらに備える、請求項１２に記載の走行状況測定システム。
【請求項１４】
前記撮像手段が、前記処理液と対向しない位置に設けられている、請求項１２又は１３に記載の走行状況測定システム。
【請求項１５】
請求項１０又は１１に記載の走行状況測定方法により得られた帯材の弛み量又は槽底からの帯材高さに基づいて、帯材の槽入側速度、帯材の槽出側速度、又は帯材の張力のいずれかを制御する、帯材の走行制御方法。
【請求項１６】
請求項１２〜１４のいずれかに記載の走行状況測定システムと、
前記走行状況測定システムから得られた帯材の弛み量又は槽底からの帯材高さに基づいて、帯材の槽入側速度、帯材の槽出側速度、又は帯材の張力のいずれかを制御する、制御手段と、
を備える、帯材の走行制御システム。
【請求項１７】
請求項１５に記載の走行制御方法を用いて、帯材の走行を制御する工程を備える、帯材の製造方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の走行制御システムを備え、
前記走行制御システムを用いて帯材の走行を制御しながら帯材を製造する、帯材の製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、霧状水滴やヒュームの充満するような製造ラインにおいて走行する部材（特に、帯材）のエッジを適切に検出する方法及び検出システム、帯材をループ状に弛ませて搬送する際、帯材の走行状況を適切に測定する方法及び測定システム、帯材の走行を適切に制御する方法及び制御システム、並びに、これら方法やシステムを用いて帯材を製造する方法或いは製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（霧状水滴やヒュームの充満する製造ラインにおける帯材のエッジ検出方法）
製鉄所等の鋼帯の製造ラインにおいては、トラブル防止による安定操業や稼働率向上、製品の品質確保の観点から、鋼帯の走行状況を測定し、その測定結果を製造ラインの制御装置へフィードバックして鋼帯の走行状況を制御することが望まれている。このような鋼帯の走行制御としては、例えば、加熱炉内や連続圧延ラインでの蛇行制御、連続酸洗処理ライン等でのループ状に弛ませた鋼帯の弛み量制御が挙げられる。また、非接触にて鋼帯の走行状況を測定する方法として、２次元カメラで撮像した走行する鋼帯の画像に対して、画像処理によるエッジ検出を適用し、エッジ線の位置測定や角度測定を行うことも考えられる。しかしながら、上記のような製造ラインでは、環境温度が高い場合や水等を使用する場合が多く、画像処理の障害となる霧状水滴やヒュームが大量に発生することが多い。このような場合、霧状水滴やヒュームにより測定対象である鋼帯のエッジが隠されることとなるので、画像処理による安定したエッジ検出は困難となる。
【０００３】
特許文献１には、熱間の連続仕上圧延ミル等、複数の圧延スタンドを具備する圧延ミルによって圧延される板材に対して蛇行制御を実施するため、ヒュームが発生する圧延スタンド間での蛇行量を画像処理で測定する方法が開示されている。特許文献１においては、赤熱して走行する板材のエッジを２次元カメラにて撮像し、走査線毎に微分強度により板材エッジ位置を求め、微分強度による重み付き最小二乗法にて、ヒュームで隠れていないエッジ部分に係る直線を求めることが可能である。しかしながら、本方法では、撮像画面上のエッジ全域が霧状水滴やヒュームで隠れることが頻発する場合や、撮像画面に板材以外の背景部分が写りこむ場合には適用することができない。
【０００４】
（連続酸洗処理ラインでの弛み量測定方法）
熱間圧延された鋼帯表面には、熱間圧延工程で生じたスケールが付着している。そこで、連続酸洗処理ラインにおいて、鋼帯をループ状に弛ませつつ、酸液を貯留した酸洗槽内を連続的に通過させることで、鋼帯表面のスケールを除去することが行われている。その際、鋼帯の弛み量が脱スケール能力や品質に影響を及ぼす。例えば、酸洗槽内における鋼帯の弛み量が大きくなると酸洗槽内の酸に浸漬される鋼帯長が長くなり効率良くスケール除去ができる半面、鋼帯と酸洗槽底部とが接触してしまう虞がある。逆に、鋼帯の弛み量が小さくなると、鋼帯と酸洗槽底部とが接触する虞は無くなるが、鋼帯が酸洗槽内に浸漬される長さが短くなり、効率良くスケール除去することができなくなってしまう。つまり、充分な長さの鋼帯が酸に浸漬し、かつ鋼帯が酸洗槽底部と接触しない弛み量を維持して操業することが好ましい。また酸洗処理ラインのみならず鋼帯をループ状に弛ませて搬送するラインにおいて、弛み量が変動するとロールと鋼帯とがスリップし、鋼帯にスリ疵が発生することが懸念されるので、弛み量は一定に維持することが好ましい。
【０００５】
鋼帯の弛み量の制御については、最大弛み量そのものを測定する方法や、槽底からの鋼帯高さを測定する方法等が試みられている。例えば、特許文献２には、カテナリー型焼鈍炉においてループ状に弛ませた帯材の弛み量を制御するために、焼鈍炉入側に帯材のエッジを観察するカメラを設け、帯材のエッジ傾きを測定する方法が示されている。しかしながら、本方法は撮像対象が霧状水滴やヒュームで隠れる場合には適用することができない。
【０００６】
また、酸洗槽底からの鋼帯高さを測定する一般的な方法としては、酸洗槽底に定電流電源によって励磁される励磁コイルと検出コイルとを設けて、検出コイルのインピーダンス変化により鋼帯高さを測定する電磁気センサ方式が挙げられる。しかしながら、電磁気センサ方式はコイルと鋼帯とが離れると検出感度が低下するため、測定レンジである３００ｍｍ程度を超えると作業員による手動での介入が必要となること、また、鋼帯の材質によって特性が異なることから鋼帯毎に校正カーブが必要となること等、測定精度や効率に問題がある。或いは、酸洗槽底部或いはその近傍に測定ヘッドを設置する必要があるため、酸による腐食によって測定ヘッドが頻繁に故障する虞があり、耐久性に関しても問題がある。また、電磁気センサ方式は測定対象が磁性体に限定される為、鋼材等の磁性体以外には適用できない。
【０００７】
これに対して、特許文献３には、酸洗槽底に設置した超音波センサによりパルス状の超音波を金属帯材表面に送信し、当該超音波が反射して返って来るまでの時間を測定することにより槽底からの金属帯材高さを測定する方法が開示されている。或いは、特許文献４には、槽内の帯材に接触ロールを上方から接触させて、その接触ロールの機械的変位量から帯材の弛み量を直接測定する方法が開示されている。これらの方法では、電磁気センサでの測定レンジや材質影響の問題は解決されているものの、電磁気センサ同様に酸洗槽底部あるいはその近傍に測定ヘッドを配置する必要があるため、耐久性の問題については残ったままである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１４１９５６号公報
【特許文献２】特開昭６１−１７７３２８号公報
【特許文献３】特開平７−１１０２２９号公報
【特許文献４】特開平８−１９２２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、霧状水滴やヒュームの充満する製造ラインにおいても、走行する部材（特に帯材）のエッジを安定して検出することが可能なエッジ検出方法、連続酸洗処理ラインにおいて酸洗槽内を走行する帯材を対象とした場合であっても、十分な耐久性で且つ広測定レンジで帯材の走行状況を測定することが可能な走行状況測定方法、これら方法を用いて帯材の走行を適切に制御する走行制御方法、当該帯材の走行制御方法を用いながら帯材を製造する製造方法を提供するとともに、これら方法を実行可能なシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は以下の構成をとる。すなわち、
第１の本発明は、走行する部材のエッジ線を含む領域を撮像手段により複数撮像する、撮像工程と、撮像工程により得られた時間的に連続する複数の画像それぞれについて、当該画像における画素の微分強度を求めて微分画像を生成する、微分画像生成工程と、微分画像生成工程により得られた時間的に連続する複数の微分画像を合成し、合成微分画像を生成する、合成微分画像生成工程と、合成微分画像生成工程により得られた合成微分画像において、直線上に存在する画素の微分強度和が最大となる直線を特定する、直線特定工程とを備える、エッジ検出方法である。
【００１１】
本発明において「走行する部材」とは、連続的に連なって走行する部材であって、略直線状のエッジを有するものであれば特に限定されるものではなく、帯材、板材、シート（フィルム）材、角材或いは線材等を挙げることができる。「エッジ」とは部材の端部部分をいい、特に部材の走行方向に沿って延在する端部、換言すると部材の走行方向に直行する幅方向の端部をいう。また「走行する部材」が線材の場合は、線材そのものを「エッジ」とみなす。「エッジ線」とは、前記「走行する部材」を撮像する際にエッジによって生じる略直線をいう。例えば、エッジ部分における明度差によって明部と暗部との境界が生じる場合、当該境界をエッジ線とすることができる。「エッジ線を含む領域」とは、撮像対象となる領域であって、エッジ線の他、背景等が含まれ得る領域を意味する。すなわち、領域には少なくともエッジ線が位置する部分が含まれていればよい。「画像における画素の微分強度」とは、撮像された画像の各画素について、微分によって画素間の輝度変化量を数値化したものをいう。特に、輝度変化量の絶対値を微分強度とするとよい。「微分画像」とは、画素毎に求めた微分強度情報を備えた画像をいう。具体的には、撮像された画像において輝度変化が大きい部分が微分強度大として抽出され、輝度変化が小さい部分が微分強度小として抽出された画像といえる。「合成微分画像」とは、時間的に連続する複数の微分画像を組み合わせることにより、微分強度情報を整理して得られるものである。例えば、後述するように、時間的に連続する複数の微分画像のそれぞれを座標変換し、座標変換した複数の微分画像それぞれについて、特定の座標上に存在する画素の微分強度を比較して微分強度の最大値を特定し、これを微分画像の所定の座標、好ましくは全座標について行うことにより、最大値に係る微分強度が集合してなる画像として合成微分画像を生成することができる。或いは、時間的に連続する複数の微分画像を積算する（微分強度を累積的に加算する。微分強度の二乗和としてもよい。）ことにより、輝度変化が常時大きい部分を微分強度大として抽出し、輝度変化が常時小さい部分を微分強度小として抽出して、合成微分画像としてもよい。尚、「直線特定工程」において特定される、合成微分画像上において画素の微分強度和は、例えば次のようにして特定することができる。すなわち、直線式の係数である切片と傾きを変化させて、すべての組み合わせにおける画素の微分強度和を計算した後に、当該微分強度和が最大となる組み合わせを選択することにより、所望の直線を得ることができる。この場合、ハフ変換のロジックを用いれば、計算時間を短縮することが可能である。
【００１２】
第１の本発明において、合成微分画像生成工程が、時間的に連続する複数の微分画像のそれぞれを座標変換する、座標変換工程と、座標変換した複数の前記微分画像それぞれについて、特定の座標上に存在する画素の微分強度を比較し、当該特定の座標における微分強度の最大値を特定する、最大値特定工程とを備え、最大値特定工程を微分画像の所定の座標について行うことにより、合成微分画像を生成するものであることが好ましい。「最大値特定工程を微分画像の所定の座標について行う」とは、最大値特定工程を微分画像の全座標について行うものの他、少なくとも、エッジが存在する可能性が高いと推定される画素部分に係る座標について、最大値特定工程を行うものでもよいことを意味する。ただし、より確実にエッジ検出を行う観点からは、最大値特定工程を微分画像の全座標について行うことが好ましい。この場合、最大値に係る微分強度情報が集合してなる合成微分画像が得られる。
【００１３】
第１の本発明においては、画素の微分強度和が、閾値よりも大きいか否かを判定する、判定工程をさらに備える。エッジの誤検出をより適切に防止することが可能となるためである。
【００１４】
第１の本発明において、走行する部材のエッジ部分に光を照射することが好ましい。より高精度で部材のエッジを検出することが可能となるためである。
【００１５】
第１の本発明において、部材が帯材であるとよい。この場合、当該帯材を鋼帯とすることができる。
【００１６】
第２の本発明は、走行する部材のエッジ線を含む領域を撮像する、撮像手段と、撮像手段により得られた時間的に連続する複数の画像それぞれについて、当該画像における画素の微分強度を求めて微分画像を生成し、得られた微分画像を合成して合成微分画像を生成させ、当該合成微分画像において、直線上に存在する画素の微分強度和が最大となる直線を特定し、前記画素の微分強度和が閾値よりも大きいか否かを判定する、画像処理手段とを備える、エッジ検出システムである。
【００１７】
第２の本発明において、走行する部材のエッジ部分に光を照射する、照明手段をさらに備えることが好ましい。より高精度で部材のエッジを検出することが可能となるためである。
【００１８】
第２の本発明において、部材が帯材であるとよく、この場合、当該帯材を鋼帯とすることができる。
【００１９】
第３の本発明は、連続的に走行する帯材を槽内の処理液に浸漬させる場合に当該帯材の走行状況を測定する方法であって、第１の本発明に係るエッジ検出方法を用いて帯材のエッジを検出し、当該帯材のエッジの角度を特定する、角度特定工程と、角度特定工程により特定された角度から、帯材の弛み量又は槽底からの帯材高さを算出する、算出工程とを備える、帯材の走行状況測定方法である。
【００２０】
第３の本発明において、撮像工程で、走行する帯材のエッジ線及び槽外に設けられた角度基準手段を含む領域を複数撮像し、角度特定工程で、検出された帯材のエッジと角度基準手段との位置関係から帯材の角度を特定することが好ましい。帯材の角度の特定が容易且つ一層適切となり、より適切に帯材の走行状況を測定することが可能となるためである。
【００２１】
第４の本発明は、連続的に走行する帯材を槽内の処理液に浸漬させる場合に当該帯材の走行状況を測定するシステムであって、第２の本発明に係るエッジ検出システムと、エッジ検出システムにより検出された帯材のエッジの角度を特定する、角度特定手段と、角度特定手段により特定された角度から、帯材の弛み量又は槽底からの帯材高さを算出する、算出手段とを備える、帯材の走行状況測定システムである。
【００２２】
第４の本発明において、槽外に、帯材の角度の基準となる角度基準手段をさらに備えることが好ましい。帯材の角度の特定が容易且つ一層適切となり、より適切に帯材の走行状況を測定することが可能となるためである。
【００２３】
第４の本発明において、撮像手段が、処理液と対向しない位置に設けられていることが好ましい。例えば処理液が揮発・蒸発し、揮発分・蒸発分が上昇しているような槽に適用する場合おいて、当該揮発分・蒸発分が撮像手段へと到達することを抑制でき、撮像手段の劣化等をより適切に防止することが可能となるためである。
【００２４】
第５の本発明は、第３の本発明に係る走行状況測定方法により得られた帯材の弛み量又は槽底からの帯材高さに基づいて、帯材の槽入側速度、帯材の槽出側速度、又は帯材の張力のいずれかを制御する、帯材の走行制御方法である。
【００２５】
第６の本発明は、第４の本発明に係る走行状況測定システムと、当該走行状況測定システムから得られた帯材の弛み量又は槽底からの帯材高さに基づいて、帯材の槽入側速度、帯材の槽出側速度、又は帯材の張力のいずれかを制御する、制御手段とを備える、帯材の走行制御システムである。
【００２６】
第７の本発明は、第５の本発明に係る走行制御方法を用いて、帯材の走行を制御する工程を備える、帯材の製造方法である。
【００２７】
第８の本発明は、第６の本発明に係る走行制御システムを備え、当該走行制御システムを用いて帯材の走行を制御しながら帯材を製造する、帯材の製造システムである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、霧状水滴やヒュームの充満する製造ラインにおいて、走行する部材（特に帯材）のエッジを安定して検出することが可能なエッジ検出方法、連続酸洗処理ラインにおいて酸洗槽内を走行する帯材を対象とした場合であっても、十分な耐久性で且つ広測定レンジで帯材の走行状況を測定することが可能な走行状況測定方法、これら方法を用いて帯材の走行を適切に制御する走行制御方法、さらには、当該走行制御方法を用いながら帯材を製造する製造方法を提供するとともに、これら方法を実行可能なシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の鋼帯の酸洗処理ラインの形態を概略的に示す図である。
【図２】カテナリー曲線の形態を概略的に示す図である。
【図３】帯材角度αと弛み量ｄとの関係、及び、帯材角度αとＳ／２Ｃとの関係を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る酸洗処理ラインの形態を概略的に示す図である。
【図５】図４の酸洗処理ラインの一部を拡大して示す図である。
【図６】本発明に係るエッジ検出方法の一例を示す図である。
【図７】撮像された画像（図７（Ａ））、当該画像から得られる微分画像（図７（Ｂ））、微分画像を合成して得られる合成微分画像（図７（Ｃ））を示す図である。
【図８】合成微分画像生成工程Ｓ３の一例を示す図である。
【図９】合成微分画像生成工程Ｓ３の一例を説明するための概略図である。
【図１０】直線特定工程Ｓ４におけるハフ変換を説明するための図である。
【図１１】本発明に係る走行状況測定方法の一例を示す図である。
【図１２】電磁気センサを用いた場合（従来例）のエッジ検出精度結果（図１２（ａ））と、撮像手段を用いた場合（実施例）のエッジ検出精度結果（図１２（ｂ））とを示す図である。
【図１３】１枚の微分画像のみを用いてエッジ検出を行った場合（比較例）のエッジ検出結果（図１３（ａ））と、１０枚の微分画像を用いて合成微分画像を生成し、当該合成微分画像を用いてエッジ検出を行った場合（実施例）のエッジ検出結果（図１３（ｂ））を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明が鋼帯の酸洗処理ラインに適用された形態について説明するが、本発明は当該形態に限定して適用されるものではない。帯材、板材、シート材、或いは角材の搬送ライン等、エッジを有する部材が連続的に走行するものであれば、特に限定されることなく適用することができる。特に、上記鋼帯や鋼板の製造・処理ライン、鋼帯や鋼板以外のその他金属帯、金属板の製造・処理ライン、樹脂フィルムや樹脂シートの製造ライン、加工ライン（エンボス加工、ラミネート加工、印刷等）、紙の製造・加工ライン、不織布の製造・加工ライン、或いは、繊維・糸の製造・加工ライン、線材（金属線等）の製造・加工ライン等、部材が帯状に連なって走行するラインに好適に用いることができる。本発明は、霧状水滴やヒュームの充満する製造ライン等、撮像手段と撮像対象との間に障害物が断続的に通過するような場合においても部材のエッジを適切に検出可能な点に特徴を有する。
【００３１】
図１に従来の酸洗処理ラインの形態を概略的に示した。図１に示すように、従来の酸洗処理ライン２００は、鋼帯２０１を走行させるブライドルロール２０２と、鋼帯２０１を支持する支持ロール２０３と、内部に処理液２０４を有する酸洗槽２０５（２０５ａ、２０５ｂ、…）と、酸洗槽２０５の底部近傍に設けられた電磁気センサ２１０とを備えている。図１において、鋼帯２０１はブライドルロール２０２の回転によって紙面右側から左側へと走行しており、所定の弛み量を維持しつつ酸洗槽２０５ａ、２０５ｂ…を順次潜り抜けることにより表面のスケールが除去される。ここで、鋼帯２０１の弛み量については、鋼帯角度α、或いは、鋼帯高さＨによって特定することが可能である。従来の酸洗処理ライン２００においては、電磁気センサ２１０によって鋼帯高さＨを測定し、当該高さＨが所定の範囲となるようにブライドルロール２０２の回転速度や鋼帯の張力を制御することで、弛み量を所定の範囲に制御している。
【００３２】
しかしながら、電磁気センサ２１０はコイルと鋼帯２０１とが離れると検出感度が低下するため、測定レンジである３００ｍｍ程度を超えると作業員による手動での介入が必要となること、また、鋼帯２０１の材質によって特性が異なることから鋼帯毎に校正カーブが必要となること等、測定精度や効率に問題があった。或いは、酸洗槽２０５の底部或いはその近傍に測定ヘッドを設置する必要があるため、酸による腐食によって測定ヘッドが頻繁に故障する虞があり、耐久性に関しても問題があった。
【００３３】
本発明者らは、上記問題を解決すべく、鋼帯高さＨではなく鋼帯角度αを測定して弛み量を特定・制御する形態について鋭意研究を行った。図２を参照しつつ、鋼帯角度αによる弛み量の特定について説明する。
【００３４】
重量ｗ［ｋｇ／ｍ］の鋼帯を張力Ｔ［ｋｇ］で張った場合を考えると、鋼帯の弛み形状は図２に示すようなカテナリー曲線となる。そのため、当該形状や傾き分布は下記式（１）で表すことができる。
【００３５】
【数１】
0005454404.tif 000002
【００３６】
また、鋼帯の支持点間距離をＳ［ｍ］、カテナリー係数Ｃ＝Ｔ／ｗ［ｍ］とすると、弛み量ｄ［ｍ］と支持点（ｘ＝Ｓ／２）での鋼帯角度α［ｒａｄ］は、下記式（２）で表すことができる。
【００３７】
【数２】
0005454404.tif 000003
【００３８】
ここで、Ｓ／２Ｃ＜＜１の場合において、下記近似式（３）を適用できる。
【００３９】
【数３】
0005454404.tif 000004
【００４０】
よって、鋼帯角度α［ｒａｄ］及び弛み量ｄ［ｍ］は、下記式（４）のようにして求めることができる。
【００４１】
【数４】
0005454404.tif 000005
【００４２】
このように、支持点間距離Ｓが固定である場合、カテナリー係数Ｃ（張力と鋼帯単位長さ当たりの重量との比）が決まると、鋼帯角度αと弛み量ｄとを一意的に決定することができる。つまり、張力や鋼帯単位長さ当たりの重量、すなわち、鋼帯の厚みや帯幅によらず、支持点付近での鋼帯角度αを測定すれば、弛み量ｄを求めることができる。図３に、支持点間距離２０ｍ（酸洗槽１槽分の長さ相当）での、鋼帯角度αとＳ／２Ｃ及び弛み量ｄの関係を試算した結果を示す。想定される弛み量の範囲である２０００ｍｍ以下では、Ｓ／２Ｃ＜＜１であるため、近似的に上記式（４）が成立する。弛み量ｄと鋼帯角度αはほぼ比例関係にあり、高さ変動１０ｍｍ当たり約０．１１°の角度変動となる。このように鋼帯角度αを測定して弛み量ｄを特定する形態によれば、酸洗槽底部或いはその近傍に測定ヘッドを配置する必要がなく、酸による腐食によって測定装置が故障するといった事態が防止され、測定ヘッドの耐久性を長期にわたり確保できるものと考えられる。
【００４３】
本発明者らは、鋼帯角度αを測定する場合、撮像手段を用いて鋼帯のエッジを撮像して２次元画像化し、画像におけるエッジ位置に基づいて鋼帯角度αを特定することが好適であると考えた。撮像手段を用いた画像処理によれば、非接触にて鋼帯角度αを容易に特定できると考えられ、また、遠隔操作で鋼帯角度αを特定できることから、安全性にも優れたものと考えられたためである。しかしながら、酸洗処理ライン２００に対して、画像処理により鋼帯のエッジ検出を行う場合、酸洗槽２０５から発生する霧状水滴やヒュームによって撮像手段と鋼帯のエッジとの間が断続的に遮断され、所望のエッジ検出を実行出来ない場合が頻発した。
【００４４】
このような問題に鑑み、本発明者らは、霧状水滴やヒューム等の遮断物によって撮像手段と鋼帯のエッジとの間が断続的に遮断されるような場合であっても、撮像手段を用いて鋼帯のエッジを適切に検出することが可能な方法について、さらに研究を進めた。そして、鋭意研究の結果、以下のような知見を得た。
（１）撮像手段により撮像された画像を用い、画像処理によって鋼帯のエッジを検出するには、画像をエッジ線に対してほぼ垂直となる方向に微分処理を行って画素間の微分強度を求め、微分画像を得ることが好適である。
（２）ヒュームや霧状水滴が発生している画像に着目すると、ヒュームや霧状水滴が時間とともに移動していることに起因して、あるタイミングでは部分的に鋼帯のエッジ線を確認でき（すなわち、あるタイミングでは微分強度が大きな部分を確認でき、鋼帯のエッジ部分として特定可能であり）、また、ヒュームや霧状水滴が多い部分ほど、鋼帯エッジ部分の微分強度が低くなる。
（３）時間的に連続した複数の画像から複数の微分画像を生成し、所定の手法によって当該複数の微分画像を組み合わせることにより、鋼帯エッジ部分がヒュームや霧状水滴によって断続的に遮断される場合であっても、鋼帯エッジ部分の微分強度を大として抽出した合成微分画像を得ることができる。
（４）得られた合成微分画像において、所定の手法によって一の直線を特定することにより、当該一の直線を鋼帯のエッジとして適切に検出することができる。
【００４５】
本発明は上記知見に基づいてなされたものである。以下、本発明について説明する。
【００４６】
１．酸洗処理ライン
図４及び図５に、本発明の一実施形態に係る酸洗処理ライン１００を概略的に示す。図４は、酸洗処理ライン１００の全体像を概略的に示す図であり、図５は、酸洗処理ライン１００のうち、特に、エッジ検出システムに係る部分を拡大して示す図である。図４に示すように、酸洗処理ライン１００は、鋼帯１０１を走行させるブライドルロール１０２と、鋼帯１０１を支持する支持ロール１０３と、内部に処理液１０４を有する酸洗槽１０５（１０５ａ、１０５ｂ、…）と、酸洗槽１０５ａの鋼帯入側に設けられた撮像手段１１０とを備えている。撮像手段１１０は、画像処理手段（画像処理ＰＣ）１１１へと接続され、画像処理手段１１１は、制御手段（酸洗ライン制御器ＰＬＣ）１１２へと接続されている。制御手段１１２は、画像処理手段１１１からの情報に基づいて、モータ等の駆動装置１０６の動作を制御し、ブライドルロール１０２の回転を制御して鋼帯の走行制御を行う。また、図５に示すように、撮像手段１１０の撮像領域（図４、５の領域Ｘ）において、エッジ部分（図５の領域Ｚ）に光を照射する照明手段１１３が備えられていると、エッジの検出精度が向上するため好ましい。また、エッジ検出の後、鋼帯角度αを特定することを想定した場合、角度の基準となる角度基準手段１１４が備えられていると、鋼帯角度αを高精度で特定することができるため好ましい。
【００４７】
酸洗処理ライン１００において、鋼帯１０１、ブライドルロール１０２、支持ロール１０３、酸洗処理用の処理液１０４や酸洗槽１０５、或いは、駆動装置１０６については、特に限定されるものではなく、従来から鋼帯の酸洗処理ラインに用いられてきたものを適用することができる。例えば、駆動装置１０６を作動させてブライドルロール１０２を回転させ、回転によって鋼帯１０１をループ状に弛ませながら走行させ、酸洗槽１０５へと浸入させる。ここで、酸洗処理用の処理液１０４を塩酸とすることにより、鋼帯１０１の表面に付着したスケールを適切に除去することができる。
【００４８】
撮像手段１１０は、鋼帯１０１の走行方向に沿って延在する端部を撮像する。得られる画像はカラー画像であってもよいし白黒画像であってもよい。処理を容易とする観点からは白黒画像とすることが好ましい。撮像手段１１０としては、公知のカメラ等を適用することができる。撮像手段１１０の設置箇所については、鋼帯１０１の上記端部を含む領域を撮像可能な箇所であれば特に限定されるものではない。ただし、酸洗槽１０５ａの処理液１０４と対向しない箇所に設置することが好ましい。このようにすれば、酸洗槽１０５ａ内部から発生する処理液１０４の揮発蒸気と撮像手段１１０とが接触することを抑制することができ、撮像手段１１０の劣化を防止することができる。また、撮像手段１１０の劣化や故障を防ぐため、撮像手段１１０を筐体内部に設置してもよい。筐体としては、例えば、ステンレス製の防塵ＢＯＸを適用することができる。
【００４９】
また、通常、酸洗処理ライン１００においては、酸洗槽１０５を直列に配置し、鋼帯の搬送方向の下流側の酸洗槽１０５から処理液１０４を供給しており、上流側の酸洗槽（酸洗槽１０５ａ側）ほど処理液１０４の濃度が低くなるように設定されている。酸洗槽１０５の上部にはヒュームの飛散を防止するためのカバーが設けられ、更に酸洗槽１０５を負圧にしてヒュームの飛散を抑制している。そして、鋼帯１０１の走行状況を確認する場合、鋼帯１０１の出入りする酸洗槽１０５の入側あるいは出側のカバーの隙間ごしが測定箇所の候補として考えられる。ここで、酸洗槽１０５の入側と出側を比べると、出側の方が処理液１０４から鋼帯１０１を引き上げる為、ヒュームの発生が激しい。また、上流側の酸洗槽ほど処理液１０４の揮発が少なく、撮像手段１１０に与える悪影響も低減される。よって、撮像手段１１０は、鋼帯１０１の走行方向に対して最上流側となる酸洗槽１０５ａの、さらに最上流側（酸洗槽入側）に設置されていることが好ましい。この場合、撮像手段１１０は、図４に点線で示される領域Ｘを撮像することにより鋼帯角度αを測定することとなる。ただし、鋼帯角度αは、それ以外の箇所であっても測定可能である。例えば、図４において点線で示される領域Ｙを撮像することによっても、鋼帯角度αを測定することが可能である。
【００５０】
さらに、撮像手段１１０の撮像方向が、鋼帯１０１の平面（鋼帯の表面或いは裏面）に対して、０°よりも大きい角度となるように設置されることが好ましい。特に、撮像手段１１０の角度設定の際は、上下に変動する鋼帯のエッジを安定して検出するため、鋼帯高さ変動範囲内において、鋼帯高さによって鋼帯の表面が映るときと、裏面が映るときとが混在しないように設定することが好ましい。すなわち、鋼帯高さの変動範囲での最高高さよりも上、もしくは、最低高さよりも下にカメラを設置したうえで、鋼帯高さ変動範囲の全域おいてエッジ部が視野内に入るように撮像手段１１０の角度（カメラレンズ画角やカメラ角度）を設定するとよい。撮像手段１１０の角度をこのように設定することで、鋼帯１０１の一方面とともに端部を撮像することができ、撮像手段１１０を鋼帯１０１の真横に設置して鋼帯端部のみを撮像するよりも、エッジの検出精度が向上する。
【００５１】
画像処理手段１１１は、撮像手段１１０と接続されており、撮像手段１１０により取得した複数の画像データを用いて鋼帯１０１のエッジを特定・検出し、当該鋼帯１０１のエッジの位置情報から鋼帯角度αを特定する。そして、鋼帯角度αから鋼帯１０１の弛み量ｄ（図２参照）或いは鋼帯高さＨ（図１参照）を算出する。画像処理手段１１１としては、撮像画像に対して画像処理をすることが可能なものであれば特に限定されるものではない。例えば、公知のパーソナルコンピュータ等を適用することができる。画像処理手段１１１の設置箇所についても、撮像手段１１０から画像データを適切に取得可能であれば特に限定されるものではない。画像処理手段１１１における画像処理の詳細については後述する。
【００５２】
制御手段１１２は、画像処理手段１１１により特定された弛み量ｄ或いは鋼帯高さＨに基づいて、当該弛み量ｄ或いは高さＨが所定の範囲となるように鋼帯１０１の走行制御を行う。具体的には、鋼帯１０１を走行させて酸洗処理液１０４へと潜らせつつ鋼帯１０１が酸洗槽１０５の底部と接触しない適切な弛み量ｄ或いは高さＨとなるように、駆動装置１０６へと制御信号を送り、ブライドルロール１０２の回転速度や鋼帯１０１の張力を制御する。例えば、弛み量ｄが大きすぎる場合、鋼帯１０１が酸洗槽１０５の底部と接触する虞があるため、ブライドルロール１０２の回転速度を小さくし、弛み量ｄを小さくする。一方、弛み量ｄが小さすぎる場合、鋼帯１０１の酸洗処理時間が短くなりすぎる虞があるため、ブライドルロール１０２の回転速度を大きくし、弛み量ｄを大きくする。
【００５３】
照明手段１１３は、鋼帯１０１のエッジ部分に光を照射可能なものであれば特に限定されるものではない。例えば、ハロゲン照明装置やメタルハライド照明装置、或いはＬＥＤ照明装置等を適用することができる。照明手段１１３の設置箇所については、劣化を防止する観点からは、撮像手段１１０と同様に酸洗処理液１０４とは対向しない位置が好ましい。また、照明手段１１３の照明方向が、鋼帯１０１の平面（鋼帯の表面或いは裏面）に対して、０°よりも大きい角度となるように設置されることが好ましい。照明角度の設定については、上記撮像手段１１０の角度と同様、鋼帯の高さ変動によって、鋼帯の表面が照明されるときと、裏面が照明されるときとが混在することのないように設定するとよい。これにより、鋼帯１０１の端部と鋼帯１０１の一方面との間に明度差が生じ、当該明度差に基づいて、鋼帯１０１の表面とエッジとの境界部分を容易に特定することができる。
【００５４】
角度基準手段１１４は、鋼帯角度αの角度基準となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、図５に示すように、撮像領域Ｘに含まれるように鋼帯１０１の下方に備えられた基準片とすることができる。角度基準手段１１４は、走行する鋼帯１０１等による振動の影響を低減するため、既設設備等の振動の影響が少ない箇所に固定されていることが好ましい。
【００５５】
このように、酸洗処理ライン１００においては、撮像手段１１０により取得した画像を用いて画像処理手段１１１により画像処理を行うことで、鋼帯１０１のエッジを検出し、当該エッジの位置から鋼帯角度αを求め、角度αに基づいて、鋼帯１０１の弛み量ｄ或いは鋼帯高さＨを求める。そして、弛み量ｄ或いは鋼帯高さＨが所定範囲となるように制御しながら、鋼帯１０１を走行させることにより、鋼帯１０１を適切に酸洗することができ、鋼帯１０１の表面に付いたスケールを効率的に除去することができる。
【００５６】
２．エッジ検出方法、検出システム
酸洗処理ライン１００においては、最上流の酸洗槽の処理液でも酸濃度（塩酸濃度）が約３質量%、温度が８０℃に達するため発生するヒュームが激しく、上述したようにエッジ検出の障害になることがある。エッジ検出の際にはこのヒューム対策が必要になる。この点、酸洗処理ライン１００において、撮像手段１１０及び画像処理手段１１１は、本発明に係るエッジ検出システムとして適切に機能させることが可能である。すなわち、本発明に係るエッジ検出システムは、走行する鋼帯１０１のエッジ線を含む領域を撮像する、撮像手段１１０と、撮像手段１１０により得られた時間的に連続する複数の画像それぞれについて、画像における画素の微分強度を求めて微分画像を生成し、得られた微分画像を合成して合成微分画像を生成させ、合成微分画像において、直線上に存在する画素の微分強度和が最大となる直線、又は、直線上に存在する画素のうち微分強度が閾値以上である画素の数が最大となる直線、のいずれかを特定する、画像処理手段１１１とを備えるものである。以下、エッジ検出システムにおいて実行されるエッジ検出方法の詳細について説明する。
【００５７】
図６に本発明に係るエッジ検出方法の一例（エッジ検出方法Ｓ１０）を示す。図６に示すように、エッジ検出方法Ｓ１０は、走行する鋼帯１０１のエッジ線を含む領域を撮像手段１１０により複数撮像する、撮像工程Ｓ１と、撮像工程Ｓ１により得られた時間的に連続する複数の画像それぞれについて、当該画像における画素の微分強度を求めて微分画像を生成する、微分画像生成工程Ｓ２と、微分画像生成工程Ｓ２により得られた時間的に連続する複数の微分画像を合成し、合成微分画像を生成する、合成微分画像生成工程Ｓ３と、合成微分画像生成工程により得られた合成微分画像において、直線上に存在する画素の微分強度和が最大となる直線、又は、直線上に存在する画素のうち微分強度が閾値以上である画素の数が最大となる直線、のいずれかを特定する、直線特定工程Ｓ４とを備えており、さらに、直線特定工程Ｓ４において特定された直線上に存在する画素の微分強度和、又は画素の数が、閾値よりも大きいか否かを判定する、判定工程Ｓ５を任意に備えている。エッジ検出方法Ｓ１０では、判定工程Ｓ５において直線上に存在する画素の微分強度和、又は微分強度が閾値以上の画素の数が、所定の閾値以上と判定された直線を、鋼帯のエッジとして検出する。
【００５８】
２．１．撮像工程Ｓ１
撮像工程Ｓ１は、走行する鋼帯１０１のエッジ線を含む領域を、撮像手段１１０により撮像し、時間的に連続した複数の画像を得る工程である。ここで、図５に示すように、照明手段１１３によって、鋼帯１０１のエッジ部分に光を照射し、当該光照射部分を含むようにして撮像工程Ｓ１を行うことで、得られる画像におけるエッジ線がより鮮明となり好ましい。また、撮像領域に角度基準手段１１４を含ませることで、鋼帯角度αをより高精度で特定可能である。撮像工程Ｓ１において得られる複数の画像とは、例えば、図７（Ａ）に示されるＮ枚の画像のようなものである。図７（Ａ）から分かるように、撮像工程Ｓ１により得られる画像においては、鋼帯のエッジ線が確認できる場合（画像１、２）と、霧状水滴やヒュームの存在によりエッジ線が確認できない場合（画像Ｎ）とが存在する。撮像手段１１０により撮像された画像は、画像処理手段１１１のメモリ内に取り込まれる。
【００５９】
２．２．微分画像生成工程Ｓ２
微分画像生成工程Ｓ２は、撮像工程Ｓ１により得られた時間的に連続する複数の画像それぞれについて、当該画像における画素の微分強度を求めて微分画像を生成する工程である。具体的には、撮像された画像の各画素について、微分によって画素間の輝度変化量の絶対値を微分強度として数値化する。微分処理の方向は、エッジ線に対して垂直となるような方向とすることが好ましい。すなわち、エッジ線に対して垂直となるような方向における輝度変化量を微分強度として特定し、微分画像を生成する。例えば、図７（Ｂ）に示すように、撮像されたＮ枚の画像それぞれについて、エッジ線に対して垂直となるような方向に対して輝度変化が大きい部分を微分強度大として抽出し、輝度変化が小さい部分を微分強度小として抽出し、Ｎ枚の微分画像を生成する。生成した微分画像は、例えばＦＩＦＯバッファ等に保管しておく。
【００６０】
ここで、上記のように撮像工程Ｓ１での撮像領域には、鋼帯１０１のエッジが含まれている。エッジ部分とそれ以外の部分（背景）との間には輝度差が存在する。これは、特に、照明手段１１３によりエッジ部分を照明した場合に一層顕著となる。すなわち、通常、エッジ線に係る画素は高輝度となり易く、背景部分は低輝度となり易いため、エッジ線に垂直となる方向に対しては、エッジ境界部分で輝度変化量が大きくなる傾向にある。そのため、微分画像においては、エッジ線近傍の微分強度が大となり、それ以外の部分は微分強度が小となる（図７（Ｂ）の微分画像１、２）。しかしながら、撮像手段１１０と撮像対象である鋼帯１０１のエッジ部分との間に霧状水滴やヒュームが存在すると、撮像画像においてエッジ線が写らないため、微分画像においてエッジ線近傍の微分強度も小となる（図７（Ｂ）の微分画像Ｎ）。
【００６１】
このように、撮像工程Ｓ１により得られた画像について、微分画像に変換したのみでは、霧状水滴やヒューム等が存在する場合、エッジの検出が出来る場合（例えば、微分画像１、２）と出来ない場合（例えば、微分画像Ｎ）とがある。本発明では、時間的に連続する複数の微分画像を用いて合成微分画像を生成させ、合成微分画像を用いてエッジの検出を行うことで、霧状水滴やヒューム等が存在する場合であっても、鋼帯のエッジの検出を確実なものとした。
【００６２】
２．３．合成微分画像生成工程Ｓ３
合成微分画像生成工程Ｓ３は、微分画像生成工程Ｓ２により得られた時間的に連続する複数の微分画像を合成し、合成微分画像を生成する工程である。図８に、合成微分画像生成工程Ｓ３の一例を示した。図８に示すように、合成微分画像生成工程Ｓ３は、時間的に連続する複数の微分画像のそれぞれを座標変換する、座標変換工程Ｓ３−１と、座標変換した複数の微分画像それぞれについて、特定の座標上に存在する画素の微分強度を比較し、微分強度の最大値を特定する、最大値特定工程Ｓ３−２とを備えている。そして、当該最大値特定工程３−２を微分画像の所定の座標について行うことにより、合成微分画像を生成することができる。
【００６３】
２．３．１．座標変換工程Ｓ３−１
座標変換工程Ｓ３−１は、微分画像の一枚一枚について、それぞれ座標変換を行う工程である。例えば、図９（Ａ）に示すように、一枚の微分画像について、画素数に応じたｘ−ｙの２次元座標に変換する。画素数がｎ×ｍである場合、座標数もｎ×ｍだけ存在する（具体的には、（０，０）、（０，１）、…（ｎ−１，ｍ−２）、（ｎ−１，ｍ−１）となる。）。
【００６４】
２．３．２．最大値特定工程Ｓ３−２
最大値特定工程Ｓ３−２は、座標変換した複数の微分画像それぞれについて、特定の座標上に存在する画素の微分強度を比較し、当該特定の座標における微分強度の最大値を特定する工程である。例えば、図９（Ｂ）に示すように、１〜Ｎ枚の微分画像において、座標（ｏ，ｐ）に存在する画素の微分強度を比較し、当該微分強度の最大値を特定する工程といえる。そして、微分画像における座標（ｏ，ｐ）に係る微分強度の最大値が、合成微分画像の座標（ｏ，ｐ）における微分強度として抜き出される。
【００６５】
合成微分画像生成工程Ｓ３においては、上記最大値特定工程Ｓ３−２を、所定数以上の座標について行うことにより、所定数以上の微分強度の最大値が集合してなる合成微分画像を生成することができる。ここで、「所定数以上の座標」とは、少なくともエッジ線が含まれると予測される領域に含まれる座標について、最大値特定工程Ｓ３−２を行うことを意味する。ただし、エッジをより確実に検出する観点からは、微分画像における全座標について、最大値特定工程Ｓ３−２を行うことが好ましい。
【００６６】
このようにして得られた合成微分画像には、現状で得られる限りの高い微分強度でエッジ線の情報が含まれることとなる。一方で、最も微分強度の大きい画素を抜き出したため、元の微分画像に比べて、全体にノイズの多い画像となる場合がある。
【００６７】
また、合成微分画像生成工程Ｓ３においては、上記最大値特定工程Ｓ３−２に替えて、下記の通りにして合成微分画像を生成してもよい。すなわち、微分画像生成工程Ｓ２において得られた時間的に連続する複数の微分画像について、特定の座標における画素の微分強度を積算する（この場合、微分強度の二乗和としてもよい。）。これを所定の座標（好ましくは全座標）について行うことで、微分強度が常に大きい部分と、微分強度が常に小さい部分との差が増大された一の合成微分画像を得ることができる。
【００６８】
２．４．直線特定工程Ｓ４
合成微分画像生成工程Ｓ３により得られた合成微分画像を用いてエッジを検出する場合、合成微分画像におけるノイズが多い場合であっても、（１）エッジ線が直線であること、（２）エッジ線部分は周囲に比べて微分強度が大きいこと、の２点を利用することで、安定したエッジ線の検出が可能となる。具体的には、直線特定工程Ｓ４においては、画像において想定される鋼帯エッジ線の位置範囲、角度範囲に含まれる直線を順にサーチし、その直線上に位置する画素の微分強度和を計算していく。そして、想定される直線すべてについて微分強度和を計算し、当該微分強度和が最大であった一の直線を特定する。この直線は確率的に鋼帯１０１のエッジ線である可能性が最も高いといえる。すなわち、直線特定工程Ｓ４によって一の直線を特定することで、エッジ線を適切に検出することが可能となる。
【００６９】
また、直線特定工程Ｓ４においては、画像において想定される鋼帯エッジ線の位置範囲、角度範囲に含まれる直線を順にサーチし、その直線上に位置する画素のうち、微分強度が閾値以上である画素数を計算してもよい。そして、想定される直線すべてについて閾値以上の微分強度を有する画素数を計算し、当該画素数が最大であった一の直線を特定する。このような直線であっても、確率的に鋼帯１０１のエッジ線である可能性が最も高いといえる。すなわち、直線特定工程Ｓ４によって一の直線を特定することで、エッジ線を適切に検出することが可能となる。
【００７０】
尚、直線特定工程Ｓ４においては、ハフ変換等の画像処理方法を用いることで、一の直線を特定することができる。ハフ変換においては、画像中で複数の点が直線的に並んでいる部分を見つけて、直線式をあてはめることが可能である。ハフ変換の特徴は、画像中の直線が途中で切断されている場合やノイズが存在する場合でも、一の直線を適切に特定可能な点である。
【００７１】
ハフ変換についてさらに詳述する。図１０（Ａ）に示すような、ｘ−ｙ座標系における一つの直線を考える。この直線に原点から垂線を下ろし、その長さをρ’、ｘ軸とのなす角をθ’とすれば、この直線の式は
ρ’＝ｘcosθ’+ ｙsinθ’
と表すことができる。すなわち、極座標系では１点（ρ’,θ’）がわかれば、一つの直線が定まることになる。ここで、点（ρ’，θ’）を直線ｙ＝ａｘ＋ｂのハフ変換と呼ぶ。また、ｘ−ｙ座標系の点Ｐｉ（ｘｉ，ｙｉ）を通る傾きの異なる直線の集まりは、
ρ＝ｘｉcosθ+ ｙｉsinθ
と表現できる。例えば、図１０（Ａ）に示す３点の各点を通る直線群の軌跡をρ−θ平面に描くと図１０（ｂ）のようになる。この３点はｘ−ｙ平面上において同一直線上に乗っているので、ρ-θ平面において描かれた３点の軌跡は点（ρ’,θ’）にて交わることとなる。
【００７２】
通常のハフ変換を用いた直線式のあてはめにおいて、ρ−θ平面を表す２次元配列を用意して、ｘ−ｙ平面上の対象点毎に、求めたい直線の測定角度θを走査してρを計算し、座標（ρ，θ）に対応する２次元配列のカウントを＋１増加していく。すべての対象点のカウントが終わった後に、ρ−θ平面を表す２次元配列内の値が最大となる箇所をサーチすれば、求めたい直線に対応する（ρ，θ）及びその直線が通過するｘ−ｙ平面上の対象点の数（＝得られた最大値）を求めることができる。
【００７３】
ここで、例えば、２次元配列のカウントを＋１増加する代わりに、配列の値をｘ−ｙ平面での対象点の微分強度値分増加させ、最大値をサーチすると、測定範囲内の直線の内で、直線上にある点の微分強度和が最大となる直線に対応する（ρ，θ）を求めることができる。或いは、２次元配列のカウントを＋１増加する条件として、微分強度が閾値以上とすることにより、測定範囲内の直線上にある点のうち、微分強度が閾値以上である点の数が最大となる直線（すなわち、微分強度が閾値以上である画素の数が最大となる直線）に対応する（ρ，θ）を求めることもできる。
【００７４】
２．５．判定工程Ｓ５
本発明に係るエッジ検出方法Ｓ１０は、直線特定工程Ｓ４にて特定された直線上に存在する画素の微分強度和、又は微分強度が閾値以上である画素の数が、所定の閾値よりも大きいか否かを判定する、判定工程Ｓ５を備えていることが好ましい。すなわち、特定した直線上に存在する画素の微分強度和、又は微分強度が閾値以上である画素の数が、所定の閾値よりも小さい場合（否定判断の場合）、エッジ線ではない直線をエッジ線として誤って特定した虞があり、このような場合は再度のエッジ検出を行う（工程Ｓ６ｂ→工程Ｓ７→工程Ｓ１）か、前回検出データをそのまま維持して前回検出位置に鋼帯１０１のエッジが存在するものとする（工程Ｓ６ｂ→工程Ｓ７→ＥＮＤ）。尚、再度のエッジ検出を行う場合は、工程Ｓ６ｂを飛ばして、工程Ｓ５（否定判断）から工程Ｓ１に戻ってもよい。一方で、特定した直線上に存在する画素の微分強度和、又は微分強度が閾値以上である画素の数が所定の閾値以上である場合（肯定判断の場合）、特定した直線がエッジ線である可能性が一層高く、このような場合は必要に応じて再度のエッジ検出を行う（工程Ｓ６ａ→工程Ｓ７→工程Ｓ１）か、或いは特定した直線をエッジ線とし、当該エッジ線の位置にエッジが存在するものとしてエッジ検出を行う（工程Ｓ６ａ→工程Ｓ７→ＥＮＤ）。このように、鋼帯１０１のエッジ検出時に閾値を設定することで、エッジの誤検出をより適切に防止することができ、一層信頼性の高いエッジ検出が可能となる。
【００７５】
以上のように、工程Ｓ１〜Ｓ４（好ましくは工程Ｓ１〜工程Ｓ５）を備えたエッジ検出方法Ｓ１０によれば、霧状水滴やヒュームの充満する製造ラインにおいて、走行する部材（特に帯材）のエッジを安定して検出することが可能となる。
【００７６】
３．帯材の走行状況測定方法、測定システム
酸洗処理ライン１００において、撮像手段１１０と画像処理手段１１１とを用いることで、連続的に走行する鋼帯１０１を酸洗槽１０５内の処理液１０４に浸漬させる場合に、鋼帯１０１の走行状況を測定するシステムとして好適に機能させることもできる。特に、画像処理手段１１１としてパーソナルコンピュータ等の公知の演算装置を用いた場合、当該画像処理手段１１１を、検出された鋼帯１０１のエッジの角度αを特定する角度特定手段、及び、当該角度特定手段により特定された角度αから、鋼帯の弛み量ｄ又は酸洗槽１０５の底部からの鋼帯高さＨを算出する算出手段としても機能させることができる。
【００７７】
図１１に、本発明に係る帯材の走行状況測定方法の一例（走行状況測定方法Ｓ２０）を示す。図１１に示すように、本発明に係る走行状況測定方法Ｓ２０は、上記エッジ検出方法Ｓ１０と、エッジ検出方法Ｓ１０により検出された鋼帯１０１のエッジの角度を特定し、当該角度を鋼帯角度αとする、角度特定工程Ｓ２１と、角度特定工程Ｓ２１により特定された鋼帯角度αから、鋼帯の弛み量ｄ又は酸洗槽１０５の底部からの鋼帯高さＨを算出する、算出工程Ｓ２２とを備えている。既に説明したように、酸洗処理ライン１００において、走行する鋼帯１０１のループ形状はカテナリー曲線を描く。すなわち、上記工程Ｓ１〜Ｓ４を経て鋼帯１０１のエッジを検出し、当該エッジの位置関係から鋼帯１０１の角度αを特定する（工程Ｓ２１）ことによって、鋼帯１０１の弛み量ｄや酸洗槽１０５の底部からの鋼帯高さＨを一意的に決定（工程Ｓ２２）することができる。
【００７８】
特に、図５に示すように、例えば、撮像領域に含まれる箇所のうち、酸洗槽１０５外であって鋼帯１０１の下方となるような箇所に、鋼帯１０１の角度の基準となる角度基準手段１１４を設けることにより、鋼帯１０１の角度αをより高精度で特定することが可能となる。既に説明したように、酸洗処理ライン１００における鋼帯１０１にて想定される弛み範囲では、角度αと弛み量ｄ或いは高さＨとが直線関係にあり、また、高さ変動１０ｍｍあたり約０．１１°の角度変動となる。一方、一般的な酸洗槽１０５の深さが５００ｍｍ〜１０００ｍｍであることを考えると、±５０ｍｍ程度の測定精度が必要となるが、これは±０．５°という微小な角度変動に相当する。すなわち、撮像手段１１０の光軸が少しでも狂うと、必要な精度が確保できなくなる虞がある。また、振動の多い製造現場において、長期間に亘り、撮像手段１１０の光軸を狂わせることなく保持することは容易ではない。そこで、撮像領域内に角度基準となる直線を含む角度基準手段１１４を設け、当該角度基準手段１１４の角度を鋼帯１０１のエッジ検出と同様な処理で検出することで、撮像手段１１０の光軸の変化を検出できるうえ、当該変化量を用いて鋼帯１０１の角度測定値を補正することで、長期に亘り鋼帯１０１の角度測定精度を維持することが可能となる。
【００７９】
このように、本発明に係るエッジ検出方法Ｓ１０又はエッジ検出システムを用いて、連続酸洗処理ライン１００における鋼帯１０１の走行状況（弛み量ｄ或いは高さＨ）を算出する方法によれば、従来の電磁気センサを用いて高さＨを直接測定する場合と比較して、十分な耐久性で且つ広測定レンジで鋼帯の走行状況を測定することが可能となる。
【００８０】
４．帯材の走行制御方法、制御システム
酸洗処理ライン１００において、撮像手段１１０と画像処理手段１１１とを用いて鋼帯１０１の走行状況（弛み量ｄ又は高さＨ）を測定・算出し、算出した走行状況に基づいて、制御手段１１２から駆動装置１０６へと制御信号が伝達され、駆動装置１０６の動作を制御することによりブライドルロール１０２の回転速度或いは鋼帯１０１の張力を制御するものとする。すなわち、画像処理手段１１１により特定された弛み量ｄ或いは高さＨに基づいて、当該弛み量ｄ或いは高さＨが所定の範囲となるように、制御手段１１２から駆動装置１０６へと制御信号が発せられ、ブライドルロール１０２の回転速度を制御することで、鋼帯１０１の走行制御を行う。具体的には、走行状況の測定により得られた弛み量ｄが大きすぎる場合（高さＨが小さすぎる場合）、鋼帯１０１が酸洗槽１０５の底部と接触する虞があるため、ブライドルロール１０２の回転速度を小さくし、弛み量ｄを小さくするように、制御手段１１２から駆動装置１０６へと制御信号が発せられる。一方、弛み量ｄが小さすぎる場合（高さＨが大きすぎる場合）、鋼帯１０１の酸洗処理時間が短くなりすぎる虞があるため、ブライドルロール１０２の回転速度を大きくし、弛み量ｄを大きくするように、制御手段１１２から駆動装置１０６へと制御信号が発せられる。
【００８１】
尚、上記説明では、制御手段１１２が、駆動装置１０６を介してブライドルロール１０２の回転速度を制御するものとしたが、本発明はこの形態に限定されるものではない。制御手段１１２が、酸洗槽１０５出側にあるブライドルロール（不図示）の回転速度を制御するものとしてもよい。また、それ以外にも鋼帯１０１の張力を制御する形態であれば、特に限定されない。
【００８２】
このように、本発明に係る走行状況測定方法、測定システムを用いて走行制御を行うことにより、鋼帯１０１の走行を適切に制御しながら酸洗処理を行うことができ、鋼帯１０１表面に付着したスケールを効率的に除去することができる。
【００８３】
５．帯材の製造方法、製造システム
本発明に係る走行制御方法、又は制御システムを用いることで、帯材（鋼帯１０１）の走行を適切に制御しながら帯材の酸洗処理を行うことができ、スケールが適切に除去された高品質な帯材を製造することが可能である。本発明に係る帯材の製造方法、或いは製造システムは、上記した走行制御方法、或いは走行制御システムが組み込まれてなるものであれば特に限定されるものではなく、酸洗処理ライン以外のラインについては、公知のライン（圧延ライン等）を適用することができる。
【実施例】
【００８４】
（装置構成）
実施例として、図４、５に示すように、本発明に係るエッジ検出システムを連続酸洗処理ラインに適用したものについて評価を行った。具体的には、酸洗槽１０５の入り側ライン横にＣＣＤカメラ１１０を設置して、支持ロール１０３出側における鋼帯１０１の角度を測定した。その際、横からハロゲン照明１１３にて鋼帯エッジを照らすことにより、鋼帯エッジが明瞭に観察できるようにした。粉塵や霧状水滴が多量に飛散している現場への設置となるため、カメラ１１０はステンレス製の防塵ＢＯＸに収めることとした。撮像用のＣＣＤカメラ１１０は、一般的なＮＴＳＣ出力のカメラであり、ＶＧＡサイズ（横６４０画素、縦４８０画素）の画像を毎秒３０枚でインタレース出力するものとした。
画像処理パソコン１１１は、ＣＰＵにクロック周波数２．４ＧＨｚのＣｏｒｅ２Ｄｕｏプロセッサーを用いた標準的なＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）パソコンであり、内蔵した画像取り込みボードにより、カメラからの画像を２５６階調（８ｂｉｔ）でメモリー内に採取するものとした。画像取り込みパソコン１１０のメモリー内に取り込まれた画像データは、弛み量解析ソフトウエアによって、エッジ線の角度を測定した後に槽底部からの鋼帯高さに変換されて、画面上および上位の弛み量制御器（制御手段）１１２へ出力されるものとした。
【００８５】
（処理の手順）
ａ．微分画像のＦＩＦＯ（First In First Out）バッファーへの取り込み
画像取り込みボードにより取り込まれたカメラ１１０からの画像について、処理範囲部画像のみを抽出して、縦方向の微分処理を行って微分画像として生成した後に、Ｎ枚の画像を蓄積可能なＦＩＦＯバッファーに蓄積した。ここでＮは１以上の自然数であるが、今回の実施例ではＮ＝２０とした。２０枚の微分画像を蓄積した後、以下の微分合成画像の生成とエッジ線検出処理を、ＦＩＦＯバッファーに新しい画像が蓄積されるごとに繰り返した。
【００８６】
ｂ．合成微分画像の生成
微分画像を座標変換し、画素毎（座標毎）に、ＦＩＦＯバッファーに蓄積された２０枚の微分画像の内で、微分強度を比較し、最大強度の値を抜き出し、新しい画像バッファーに代入した。全画素の最大値抜き出しが終わると、新しい画像バッファーには、連続２０枚で得られる限りの高い微分強度でエッジ線の情報が含まれた合成微分画像が生成されることとなった。
【００８７】
ｃ．エッジ線の検出
画面内において想定されるエッジ線の位置範囲、角度範囲に含まれる直線上の座標を計算して、その直線上の座標での微分強度を足し算して微分強度和を計算した。考えられる直線群すべてについて微分強度和を計算した後に、微分強度和が最大であった直線についての位置と角度を求めた。今回の実施例では、ハフ変換ロジックを応用することで、エッジ線の検出を高速化するものとした。ハフ変換の詳細については上述した通りである。今回の実施例では、鋼帯の角度αが５〜２０°の範囲で変化するので、θ（＝α＋９０°）は９５〜１１０°の範囲として、０．２５°ピッチで走査することした。
【００８８】
（試験結果）
操業休止時にダミー鋼帯を酸洗槽につけて、張力を変更することにより鋼帯高さＨを変更して、槽上方より定規により測定した鋼帯高さと、本発明の方法による角度測定結果及び従来の電磁気センサ方式の出力値の関係（材質、寸法の異なる２つのコイル）を図１２に示す。従来法の電磁気センサ方式では鋼帯高さが３００ｍｍを超えると出力が飽和してしまい、検出不可能となる（図１２（ａ））。一方、本発明の画像処理方式では、１０００ｍｍまで測定角度と鋼帯高さは比例関係にあり、０．１°の角度変動がほぼ１０ｍｍの高さ変動に相当している（図１２（ｂ））。これは、上述した試算結果とほぼ一致する。また、帯幅や帯の厚み寸法に依存せず、同じ直線となる。
【００８９】
図１３に霧状水滴が大量に発生している操業中のカメラ画像をＶＴＲ録画して、本発明の装置にて測定を行った、鋼帯高さ測定結果を示す。解析はＮ＝１（通常の微分画像のハフ変換によるエッジ検出）とＮ＝２０で行った。Ｎ＝２０の場合において、測定値の出力は毎秒１０回可能であった。Ｎ＝１の場合、霧状水滴の影響により、多くの測定ミスが発生するが（図１３（ａ））、Ｎ＝２０の場合では、大きな測定ミスは発生していない（図１３（ｂ））。鋼帯の端伸び形状や振動により、測定ばらつきは±５０ｍｍ程度生じるが、実際のカテナリー制御への適用にあたっては、１００点程度の移動平均を行って制御出力すれば測定ばらつきを十分に抑制できる。
【００９０】
以上の結果から、本発明のエッジ検出方法を連続酸洗処理ラインの弛み量制御に適用することにより、従来の電磁気センサ方式で発生していた測定レンジ外れによる作業者の手介入が無くなり、且つ、常に安定した走行制御が可能となることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、部材が連続して走行する部材製造ライン、部材処理ラインに好適に用いることができる。特に、連続酸洗処理ラインのように、霧状水滴やヒューム等が存在する環境においても、走行する帯材のエッジを高精度で検出することに特徴を有する。連続酸洗処理ラインにおいて、走行する帯材のエッジを高精度で検出することで、帯材の走行状況を適切に測定することができ、帯材の走行制御を安定して行うことが可能となる。これにより、酸洗処理を適切に行うことができ、高品質な帯材を製造することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１００  酸洗処理ライン
１０１  鋼帯（走行する帯材、部材）
１０２  ブライドルロール
１０３  支持ロール
１０４  酸洗処理液
１０５  酸洗槽
１０６  駆動装置
１１０  撮像手段
１１１  画像処理手段（角度特定手段、算出手段）
１１２  制御手段
１１３  照明手段
１１４  角度基準手段
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１】
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【図４】
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【図７】
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【図１２】
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【図１３】
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