(57)【要約】      （修正有）【課題】前もってスラブの端面の地金位置までの距離を把握することが難しく、かつ撮影装置を設置することが困難な場合であっても、当該スラブの地金位置を確実に検出できる方法及び装置を提供する。【解決手段】付着物を有するスラブ６０の表面にレーザ光を照射しその反射光Ｉを受光して、複数の反射位置ＴＰについて、投光位置ＦＰから反射位置ＴＰまでの距離Ｌと、反射光Ｉの反射強度率とを算出する。これらを対応付けて記憶した上で、反射位置ＴＰのうち、反射強度率が付着物の位置と判定される閾値以上であるときに反射位置ＴＰを付着物の位置と判定するとともに、反射強度率Ｒが前記閾値未満であるときに当該反射位置ＴＰをスラブ６０の地金位置と判定する。【選択図】図３
2014092372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
付着物を有するスラブの表面にレーザ光を照射し、その反射光を受光して計測した、照射光の投光位置から前記反射光の反射位置までの距離と反射光の強度とから、前記スラブ表面において地金の位置を検出するスラブの地金位置検出方法であって、
前記受光した反射光を基に前記反射位置を抽出するとともに当該反射光の反射強度率を算出し、
前記反射位置のうち、当該反射位置からの反射光の反射強度率が付着物の位置と判定される閾値以上であるときに当該反射位置を付着物の位置と判定するとともに、前記反射強度率が前記閾値未満であるときに当該反射位置を地金の位置と判定することを特徴とするスラブの地金位置検出方法。
【請求項２】
前記付着物は、スラブの上面をスカーフ処理することで発生した、溶削物による複数のフィンであり、
前記スラブの表面は、前記複数のフィンが発生したスラブの端面であること
を特徴とする請求項１記載のスラブの地金位置検出方法。
【請求項３】
前記スラブ端面にレーザ光を照射する位置を、前記スラブの厚み方向における中央位置とすること
を特徴とする請求項２記載のスラブの地金位置検出方法。
【請求項４】
付着物を有するスラブの表面にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
その反射光を受光する反射光受光手段と、
当該反射光受光手段で受光した反射光から、照射光の投光位置から前記反射光の反射位置までの距離と反射光の強度とを計測し、かつ前記受光した反射光を基に前記反射位置を抽出するとともに前記反射光の反射強度率を算出する反射光情報取得手段と、
前記反射光情報取得手段によって計測された反射位置までの距離と前記算出された反射強度率とから、前記反射位置が付着物の位置であるか付着物が存在しない地金の位置であるかを判定する位置判定手段とを備え、
前記位置判定手段は、前記反射光情報取得手段により抽出された反射位置のうち、当該反射位置からの反射光の反射強度率が付着物の位置と判定される閾値以上であるときに当該反射位置を付着物の位置と判定するとともに、前記反射強度率が前記閾値未満であるときに当該反射位置を地金の位置と判定することを特徴とするスラブの地金位置検出装置。
【請求項５】
前記付着物は、スラブの上面をスカーフ処理することで発生した、溶削物による複数のフィンであり、
前記レーザ光照射手段は、前記複数のフィンが付着したスラブの端面にレーザ光を照射すること
を特徴とする請求項４記載のスラブの地金位置検出装置。
【請求項６】
前記レーザ光照射手段は、前記スラブ端面にレーザ光を、前記スラブの厚み方向においては中央位置に照射すること
を特徴とする請求項５記載のスラブの地金位置検出装置。
【請求項７】
スラブとスラブの端面に発生した付着物を除去する加工具とを配置し、
請求項２又は３に記載のスラブの地金位置検出方法を用いてスラブの地金位置と判定された反射位置を少なくとも２箇所以上検出し、
当該検出された複数の反射位置の各々の座標を用いて、当該検出された複数の反射位置のうち少なくとも２箇所以上を通る曲線の軌跡を算出し、
当該算出された軌跡に沿って前記加工具を移動させながら前記スラブ端面に発生したフィンを除去することを特徴とするスラブ端面の加工方法。
【請求項８】
連続して鋳造された鋳片を切断機によって切断して板状の連続鋳造スラブを製造する方法において、
前記スラブの端面に発生したフィンを、請求項７記載のスラブ端面の加工方法を用いて除去することを特徴とする連続鋳造スラブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造スラブを所定の長さに加工した後、付着物を有する連続鋳造スラブの表面の地金位置を検出する技術、特にスカーフ処理によって生じたフィンが付着する端面の地金位置を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
スラブの連続鋳造設備においては、連続して鋳造された鋳片を切断機によって所定の長さに切断して板状の連続鋳造スラブ（以下、単に「スラブ」という。）とし、表面処理等の加工を施した後、次工程の熱間圧延ラインに送り出す。そうした加工のひとつとしてスラブの上下表面等を溶削するスカーフ処理が存在する。図１（ａ）に示すように、これはモールドパウダー等に起因するスラブ６０の表層部の不良部位７４を除去するためスカーファー溶削機７０によってスラブ６０の上下表面に高熱の火炎を吹きつけるものである。
【０００３】
このとき図１（ｂ）に示すようにスカーファー溶削機７０によってスラブ６０の上面６４から吹き飛ばされた溶削物７２の一部がスラブ６０の端面６２に垂れ流れる。そして図２に示すようにスラブ６０の端面６２の上角部から下角部に亘る範囲で固まり付着する。このようにスカーフ処理によってスラブ６０の端面６２に発生する付着物はスカーフだれ或いはフィンと称される。図２に示すように、フィン６８は不規則な帯状であり、複数のフィン６８がスラブ６０の端面６２の幅方向に亘って付着することによって、スラブ６０の端面６２の地金は部分的に覆い隠されるような外観を呈する。フィン６８の一端はスラブ６０の上角部又は下角部に固着しているとともに、他端は空中に途切れたように完結したものもあれば反対側の下角部又は上角部まで延在してそこで固着しているものもある。またフィン６８は上角部及び下角部における固着部分を除いて、スラブ６０の端面６２から５ｍｍ〜４０ｍｍ程度浮き上がって形成されることが多い。
【０００４】
このフィンは、そのまま放置すると後続の圧延工程中にスラブの地金に押し込まれて、圧延後の鋼帯の端部における不良部分となる。この不良部分は、製品として用いることができないので切り落とす必要が生じることから、結果的に歩留まりが悪くなる。スラブが圧延される前に、こうしたフィン等の付着物を除去するために付着物の位置やスラブの地金位置を検出する技術が望まれていた。
【０００５】
このようなスラブ端面上の付着部の位置や地金位置の検出に適用できる技術はこれまで無かった。しかし、適用部位を広げてスラブ上面の状態を検出する技術を見てみると、特許文献１に記載された技術がある。この方法は、スラブ上面にレーザ光を照射してスラブ上の各点までの距離を測定し、これと前もって把握しておいた値とを比較して、凹凸部位か否かを検出するものである。
また特許文献１の開示技術とは別の技術として、対象物の表面を直接撮影して画像情報を取得し、その画像情報を分析することによって、付着物の位置とそれ以外の部位の位置とを検出する方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１１７２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし特許文献１に記載された技術では、スラブの上面に対してレーザ光を照射するのであるから、レーザ光投光機はスラブの上方に配置されることとなる。このため、このレーザ光投光機を用いてスラブ端面の凹凸部位を検出するとすれば、レーザ光投光機はスラブの上部から外れて、外側から斜め下に向けてスラブ端面を照射することとなる。しかしスラブの端面は、スラブが移動して測定位置に停止した状態では、レーザ光投光機に対して正対状態の場合もあり、左右に傾斜している場合もある。これにレーザ光を照射すると、端面上の各測定点までの距離は判明するものの、端面の凹凸部位を検出することができない。なぜなら、スラブの端面の向きが不定であるので、スラブの地金位置までの距離を前もって把握することができないからである。
【０００８】
また対象物の表面を直接撮影して画像情報を取得し、その画像情報を分析することによって付着物の位置とそれ以外の部位の位置とを検出する技術の場合、スラブ端面に正対する前記加工位置に撮影用カメラを追加して設置する必要がある。しかしこの位置には、付着物を除去するための加工具が既に配置されているため、撮影用カメラの設置スペースを確保することが困難な場合が多い。また仮にカメラを設置できたとしても、スラブに近接配置すれば加工具によってスラブ端面から除去された付着物が飛散するため、カメラレンズを防護する手段が別途必要となる。またカメラレンズをスラブから離間配置すれば高感度カメラが必要となったり、加工具の支持装置や駆動機構を含むレイアウト全体の配置変更が生じたりするため費用が嵩むこととなる。
【０００９】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、スラブ表面上のある位置が付着物の位置であるかスラブ地金の位置であるかを検出する際、前もって基準面からスラブ表面の地金の位置までの距離を把握することが難しく、かつ撮影装置を設置することが困難な場合であっても、当該スラブの地金位置を確実に検出できる方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係るスラブの地金位置検出装置のある態様は、付着物を有するスラブの表面にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、その反射光を受光する反射光受光手段と、当該反射光受光手段で受光した反射光から、照射光の投光位置から前記反射光の反射位置までの距離と反射光の強度とを計測し、かつ前記受光した反射光を基に前記反射位置を抽出するとともに前記反射光の反射強度率を算出する反射光情報取得手段と、前記反射光情報取得手段によって計測された反射位置までの距離と前記算出された反射強度率とから、前記反射位置が付着物の位置であるか付着物が存在しない地金の位置であるかを判定する位置判定手段とを備え、前記位置判定手段は、前記反射光情報取得手段により抽出された反射位置のうち、当該反射位置からの反射光の反射強度率が付着物の位置と判定される閾値以上であるときに当該反射位置を付着物の位置と判定するとともに、前記反射強度率が前記閾値未満であるときに当該反射位置を地金の位置と判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
従って本発明は、前もってスラブ表面の地金の位置までの距離を把握することが難しく、かつ撮影装置を設置することが困難な場合であっても、スラブの地金位置を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）はスラブ上面のスカーフ処理を示す図であり（ｂ）はスカーフ処理によってフィンが形成される状態を示す図である。
【図２】フィンが付着したスラブ端面を示す図である。
【図３】本発明の実施形態の概念を説明するブロック図である。
【図４】本発明の実施形態を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態を示す側面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す側面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る検出方法を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態に係る検出方法を説明する図である。
【図９】本発明の実施形態に係る判定結果を説明する図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る検出結果に基づき算出された軌跡を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係るスラブの地金位置検出装置１は、図３に示すものであり、これは主に連続鋳造設備のスラブ搬送ラインの搬送テーブル上であって、次工程である熱間圧延処理が施されるための加熱炉の前における、スラブ６０の端面６２の、図２に示されるような付着物（フィン６８）を除去するための加工位置で用いられる。スラブ６０はこの位置に搬送されるまでの間にガス切断機によって切断されており、図１に示すようなスカーファー溶削機７０によって、スラブ６０の上下表面にスカーフ処理が施されている。そしてスラブ６０の長手方向の端面６２にはそのスカーフ処理の際に生じた付着物であるフィン６８が、複数付着している。スラブ６０はこの位置に搬送された際、フィン６８を有する端面６２を後述するレーザ距離計２２に対向させて配置される（図４〜図６）。
【００１４】
以下、図面を参照して本発明に係るスラブの地金位置検出装置１を説明する。尚、説明のために図中の各装置やスラブ等の形状や大きさ又は比率は、適宜簡略化及び誇張して示している。
（構成）
図３に本発明の実施形態に係るスラブの地金位置検出装置１と、これに接続されたスラブ６０の端面６２の加工具５２の概念ブロック図を示す。本発明の実施形態に係るスラブの地金位置検出装置１は、フィン６８が付着したスラブ６０の端面６２に照射光Ｉ０としてレーザ光を照射するレーザ光照射手段１０と、その反射光Ｉを受光する反射光受光手段２０とを備える。反射光受光手段２０には、反射光受光手段２０から出力される反射光Ｉの情報が入力される反射光情報取得部３０が接続される。また、反射光情報取得部３０と並列して、付着物の位置と判定される閾値を格納する閾値テーブル３２が備えられ、反射光情報取得部３０と閾値テーブル３２とは、前記反射光Ｉの情報と前記閾値に基づいて、スラブの地金位置を判定する位置判定部３４に接続される。
前記位置判定部３４には、位置判定部３４による判定の結果を記憶する結果記憶部３６が接続され、この結果記憶部３６には当該判定結果をオペレータに対して表示する結果出力部３８が接続される。
【００１５】
また本発明に係るスラブの地金位置検出装置１とは別になるが、前記結果記憶部３６には、前記判定結果に基づき後述する加工具５２の移動の軌跡を算出する軌跡算出部４０が接続される。軌跡算出部４０には、前記軌跡に基づき、加工具５２を移動させるための制御信号を出力する移動制御装置５０が接続され、さらにスラブ６０の端面６２の付着物を除去するための加工具５２が接続される。
図３に示すように、レーザ光照射手段１０はフィン６８を有するスラブ６０の端面６２に照射光Ｉ０を照射する。本明細書では、この照射光Ｉ０を照射するレーザ光照射手段１０の位置を投光位置ＦＰとし、照射光Ｉ０が照射されかつ反射光Ｉを生じる位置を反射位置ＴＰとする。レーザ光照射手段１０は、照射光Ｉ０の照射時刻や照射時の投光角度といった照射情報を反射光情報取得部３０へ出力する。
【００１６】
反射光受光手段２０は、前記反射位置ＴＰにおいて反射された反射光Ｉを受光する。反射位置ＴＰは、フィンの位置である場合と、スラブ６０の地金位置である場合がある。反射光受光手段２０は、反射光Ｉの受光時刻や受光時の受光角度といった受光情報を反射光情報取得部３０へ出力する。
反射光情報取得部３０は、前記照射情報及び前記受光情報を取得し、反射光Ｉについて投光位置ＦＰから反射位置ＴＰまでの距離Ｌと、反射光Ｉの強度を計測する。そして、前記照射情報と前記受光情報と前記距離Ｌとを用いて、反射光Ｉを反射した位置の座標を算出することで反射位置ＴＰを抽出する。同時に、反射光Ｉの強度の照射光Ｉ０の強度に対する割合を下記の式（１）で表される反射強度率Ｒとして算出する。
（反射強度率Ｒ）＝（反射光Ｉの強度）／（照射光Ｉ０の強度）  ・・・式（１）
【００１７】
本明細書における反射光Ｉに関する情報（以下「反射光情報」という。）には、投光位置ＦＰから反射位置ＴＰまでの距離Ｌと、反射光Ｉの強度と、反射位置ＴＰの座標と、反射強度率Ｒとが含まれる。反射光情報取得部３０は、これらの反射光情報を位置判定部３４へ出力する。
ここで、フィン６８は一般に白色或いは白銀色を有しており、暗黒色又はこれに近い色をしたスラブ６０の地金と比較すると、その色や光沢が大きく異なる。よって前記反射位置ＴＰがフィン６８の位置であるかスラブ６０の地金位置であるかにより、各々の反射強度率Ｒが異なる。
【００１８】
位置判定部３４は、前記距離Ｌに対応する閾値を前記閾値テーブル３２に要求する。そして閾値テーブル３２から取得した閾値と、反射光情報取得部３０から入力された反射強度率Ｒとを比較する。そして当該反射強度率Ｒを有する反射位置ＴＰが、フィン６８の位置であるかスラブ６０の地金位置であるかを後述の「（動作）」の項における図３を用いた位置判定部３４の動作に記載されるように判定する。そして、その判定結果を結果記憶部３６へ出力する。
【００１９】
結果記憶部３６は、前記判定結果を記憶して、当該判定結果を結果出力部３８或いは軌跡算出部４０へ出力する。結果出力部３８は、前記判定結果を、モニタ等の表示装置（不図示）を介してオペレータに出力する。
前記レーザ光照射手段１０と前記反射光受光手段２０は別個の装置としてもよいし、或いは例えば図４〜図６に示すように、タイムオブフライト方式のレーザ距離計２２のように、１台でレーザ光照射手段１０と反射光受光手段２０を担う装置としてもよい。
【００２０】
一般にタイムオブフライト方式のレーザ距離計２２は、図４に示すように投光位置ＦＰが回転しつつ照射光Ｉ０を水平方向に投光してその反射光Ｉを受光するとともに、対象物から３〜５ｍ以上離間させて用いることができる。タイムオブフライト方式のレーザ距離計２２は、各々の反射位置ＴＰから得られた照射情報及び受光情報を基に、各々の反射位置ＴＰについて、投光位置ＦＰから反射位置ＴＰまでの距離Ｌと、反射位置ＴＰにおける反射光Ｉの強度を計測する機能を備えることもある。こうしたタイムオブフライト方式のレーザ距離計２２が、反射光情報取得部３０の前段に接続される場合、反射光情報取得部３０は、前記レーザ距離計２２から前記距離Ｌと前記反射光Ｉの強度とを受け取る。よってこの場合反射光情報取得部３０は、反射位置ＴＰの抽出処理及び反射強度率Ｒの算出処理のみを行う。
ここで前記反射光情報取得部３０は本発明の反射光情報取得手段に、前記位置判定部３４は本発明の位置判定手段に相当する。
【００２１】
（その他）
以上、本発明の実施形態に係る構成を説明したが、その他の装置として加工具５２、移動制御装置５０並びに軌跡算出部４０を説明する。
図３及び図４に示すように、加工具５２は、工具本体が円錐台形で、その頂円面及び円錐面には周方向に沿って略等間隔で配置された切刃が備えられている（一部不図示）。また各々の切刃は略直方体形のチップ形状である。工具本体の底円面側には回転軸の一端が固着されているとともに、その他端には回転軸に回転力を付与する駆動装置５４が取り付けられている（図４）。駆動装置５４は、加工具５２を図４中のｚ軸方向である前後方向、ｙ軸方向である上下方向、ｘ軸方向である左右方向に移動可能に支持する。
【００２２】
軌跡算出部４０は、前記判定結果に基づき、スラブ６０の地金位置と判定された複数の反射位置ＴＰを通過する曲線の軌跡を算出する。そして算出した軌跡を移動制御装置５０へ出力する。
移動制御装置５０は、前記軌跡に基づいて、前記加工具５２を移動させる制御信号を生成し、加工具５２へ出力する。
【００２３】
（空間、軌跡）
ここで本発明の実施形態が実施される空間及び軌跡について説明する。
図４に示すように前記スラブ６０が配置される空間を、加工具５２の移動方向の中で左右方向をｘ軸、上下方向をｙ軸、前後方向をｚ軸とするｘｙｚの３軸からなる３次元空間とし、スラブ６０の端面６２に対向して配置されたタイムオブフライト方式のレーザ距離計２２の投光位置ＦＰを、後出する図７に示すように座標空間の原点位置とする。ｘｙ平面を、スラブ６０の端面６２の傾き具合を判断する基準面とする。
【００２４】
そしてスラブ６０の端面６２に対して照射光Ｉ０を照射するときの高さ、すなわちスラブ６０の厚み方向の位置を一定とし、その高さにおいて図４に示すように水平方向に複数照射光Ｉ０を照射して反射位置ＴＰを抽出する場合の、前記複数の反射位置ＴＰを通過する曲線の軌跡を考える。基準面に対するスラブ６０の端面６２の傾き具合は不定であるから、スラブ６０の地金位置であると判定された反射位置の座標は、ｙ値が定数であり、ｘ値及びｚ値が変数である。
このひとつの高さにおいてのみ照射光Ｉ０を照射して、スラブ６０の地金位置であると判定された反射位置を複数抽出した場合、これらの反射位置の座標を全て通る曲線として求められる軌跡は直線となる。この直線は、照射光Ｉ０が照射されたスラブ６０の端面６２上における水平方向の、スラブ６０の地金位置の稜線と認識される。
【００２５】
また２以上の高さにおいて照射光Ｉ０を照射し、スラブ６０の地金位置であると判定された反射位置を、それぞれの高さにおいて複数抽出した場合、これらの反射位置の座標を全て通る曲線として求められる軌跡は平面となる。この平面は、照射光Ｉ０が照射されたスラブ６０の端面６２のスラブ６０の地金面と認識される。
【００２６】
（閾値テーブル）
次に閾値テーブルの作成方法を説明する。
まず予め、前記スラブ６０の端面６２の加工位置において、基準面上に前記レーザ光照射手段１０及び前記反射光受光手段２０を配置する。そしてフィン６８が付着していないスラブ６０を用意し、図３に示すように、このスラブ６０の端面６２に照射光Ｉ０を照射して、複数の反射位置ＴＰにおける反射光Ｉを取得する。このときの反射位置ＴＰは全てスラブ６０の地金位置となる。
【００２７】
そして図３中の反射光情報取得部３０を用いて、各々の反射位置ＴＰに関して前記反射光情報を算出する。そしてその情報の内の投光位置ＦＰから反射位置ＴＰまでの距離Ｌと、そのときの反射強度率Ｒとの組み合わせを複数取得する。基準面に対してスラブ６０の端面６２が最大限傾く場合も含めて照射光Ｉ０を照射して、投光位置ＦＰから最も遠い距離の反射位置ＴＰの反射強度率Ｒも取得する。こうした計測を適宜繰り返して距離Ｌと反射強度率Ｒとの組み合わせを多数取得し、閾値作成装置（不図示）に記憶させる。即ち、フィン６８が付着していないスラブ６０の端面６２の地金位置に照射光Ｉ０を照射した場合の、距離Ｌに対する反射強度率Ｒの分布を把握する。
【００２８】
次に端面６２にフィン６８が付着したスラブ６０を用意し、このスラブ６０の端面６２に照射光Ｉ０を照射して、上述の場合と同様に、複数の反射位置ＴＰにおける反射光Ｉを取得する。このときの反射位置ＴＰはフィン６８の位置と、スラブ６０の地金位置とが混在したものである。
そして各々の反射位置ＴＰに関して、上述の場合と同様、投光位置ＦＰから反射位置ＴＰまでの距離Ｌと、反射強度率Ｒとの組み合わせを複数取得する。こうした計測を適宜繰り返して距離Ｌと反射強度率Ｒとの組み合わせを多数取得し、閾値作成装置に記憶させる。即ち、スラブ６０の端面６２における前記距離Ｌに対する反射強度率Ｒの分布を把握する。
【００２９】
上記のように前記閾値作成装置は、ある同じ距離Ｌに関して、スラブ６０の地金位置の反射強度率Ｒとフィン６８の位置の反射強度率Ｒを複数取得し、これらの反射強度率Ｒの中からフィン６８の位置と判定できる反射強度率Ｒを選択し、閾値として設定する。
設定された距離Ｌ毎の反射強度率Ｒは、閾値の情報として閾値テーブル３２に格納される。これら閾値の情報は位置判定部３４からの要求に従って、位置判定部３４へ出力される。
以上説明した方法は閾値テーブルを作成する方法の一例であり、作成方法はこれに限定されるものではない。例えばある距離Ｌにおいて実際に計測された複数の反射光Ｉの計測結果の平均値を算出して、前記反射強度率Ｒの分布に代えて或いはともに用いてもよい。
【００３０】
（動作）
次に本発明に係るスラブの地金位置検出装置１を用いたスラブ６０の地金位置検出動作を説明する。本実施形態においては、前記距離Ｌと反射光Ｉの強度とを計測するタイムオブフライト方式のレーザ距離計２２を用いる。
まず図５及び図６に示すように、スラブ６０を搬送テーブル６６上であって、スラブ６０の端面６２の加工作業を行う加工位置に配置する。そしてスラブ６０の端面６２に対向して、水平方向に照射光Ｉ０を照射できるようにレーザ距離計２２を配置する。図５はレーザ距離計２２が前記駆動装置５４の上に搭載された場合を示す。この場合レーザ距離計２２は、加工具５２と前記駆動装置５４とがスラブ６０の端面６２を加工するための移動に伴って、前後左右上下方向に移動することになる。図６はレーザ距離計２２が、ゲート５６の上に搭載された場合を示す。このゲート５６は、前記駆動装置５４が動作しないときに加工具５２と駆動装置５４とが内部に格納されるようになっている。この場合加工具５２と駆動装置５４とが移動しても、レーザ距離計２２は移動しない。上記２つのレーザ距離計２２の配置状態は、スラブ６０の端面６２の加工位置のレイアウトに合わせて適宜選択されればよい。なお図５及び図６中には図示しないが、スラブ６０の端面６２には図２に示すようなフィン６８が付着しているものとするとともに、スラブ６０の端面６２は前記基準面に対して傾いて配置されその傾きは不明であるものとする。
【００３１】
次に、レーザ距離計２２は、図４に示すようにその投光位置ＦＰを回転させつつスラブ６０の端面６２の厚み方向（ｙ軸）の略中央位置の高さにおいて、照射光Ｉ０を水平方向に投光してその反射光Ｉを受光する。ここでフィン６８がスラブ６０の端面６２に発生する過程（図１）を考慮すると、スラブ６０の地金位置は、スラブ６０の厚み方向の略中央位置の高さに多く生じている。よって照射光Ｉ０を照射する高さをこのようにすることで、スラブ６０の地金位置と判定される可能性を有する反射位置ＴＰを、他の高さに照射するときよりも多く抽出することができる。
そしてレーザ距離計２２は、照射光Ｉ０の照射情報及び反射光Ｉの受光情報を基に、各々の反射位置ＴＰについて、前記距離Ｌと反射光Ｉの強度とを計測し、前記反射光情報取得部３０へ出力する。
【００３２】
次に、反射光情報取得部３０は、入力された距離Ｌ及び反射光Ｉの強度から、当該反射光Ｉの反射位置ＴＰの座標を算出して反射位置ＴＰを抽出すると同時に前記反射光Ｉの反射強度率Ｒを算出する。そして算出したこれらの反射光情報を位置判定部３４へ出力する。
図７に、上記のように計測された複数の反射位置ＴＰを平面視で示す。位置α１及びα１０は有効な反射光Ｉが受光できなかった反射位置である。また位置α２〜α９は有効な反射光Ｉを受光した反射位置ＴＰであり、各々の距離ＬをＬ２〜Ｌ９として示す。
図８に位置α１〜α１０に関する反射光情報を示す。位置α１及びα１０は、スラブ６０の端面６２上に照射できなかったものと判断できる。図中、その他の位置α２〜α９の各々の（ｘ、ｚ）座標を（ｘ２、ｚ２）〜（ｘ９、ｚ９）として示す。このときｙ座標は固定値となりｙ＝ｙ０とする。また各々の反射強度率ＲをＲ２〜Ｒ９として図８に示す。
【００３３】
次に、位置判定部３４は、反射光情報取得部３０から反射光情報を入力される。そしてある反射位置ＴＰに関する前記距離Ｌを選択し、当該距離Ｌと同じ距離に対応した閾値を出力するように、閾値テーブル３２に要求する。閾値テーブル３２はこの要求が入力されると、記憶されている閾値の中で当該要求に対応する閾値を位置判定部３４へ出力する。位置判定部３４は、当該距離Ｌでの、反射光情報取得部３０から入力された反射強度率Ｒと、閾値テーブル３２から入力された閾値を比較し、反射光情報取得部３０から入力された反射強度率Ｒが、前記閾値以上であるときに当該入力された反射強度率Ｒを有する反射位置ＴＰをフィン６８の位置と判定する。また前記反射強度率Ｒが前記閾値未満であるときに当該反射位置ＴＰを地金の位置と判定する。この処理を有効な反射光Ｉが得られた全ての反射位置ＴＰに関して行う。
【００３４】
図９に、位置α２〜α９の各々の距離Ｌと閾値との関係を示す。図中、閾値として設定された距離Ｌ毎の反射強度率Ｒを閾値曲線として示す。閾値曲線より上方の位置はフィン６８の位置と判定され、閾値曲線より下方の位置はスラブ６０の地金位置と判定される。図示のとおり位置α２、α３、α５、α８の４点は計測された各々の反射強度率Ｒが閾値曲線より上に位置し、各々の距離Ｌに対する閾値以上であるのでフィン６８の位置と判定される。また位置α４、α６、α７、α９の４点は計測された各々の反射強度率Ｒが閾値曲線より下に位置し、各々の距離Ｌに対する閾値未満であるのでスラブ６０の地金位置と判定される。
【００３５】
尚、本実施形態ではスラブ６０の端面６２に照射光Ｉ０を照射して、端面６２に付着したフィンの位置と地金の位置とを選別して検出しているが、照射光Ｉ０を照射する表面は端面６２に限定されず、スラブ６０の上下面や側面に対して用いてもよい。また付着物はフィン６８に限定されず他の溶削物等であってよい。
【００３６】
（スラブ端面の加工方法）
以上がスラブ６０の地金位置を検出する処理の動作となる。この後更に、前記位置判定部３４によってスラブ６０の地金位置であると判定された反射位置ＴＰの座標情報を用いて、スラブ６０の端面６２の加工処理を行う。
具体的には、図３に示すようにまず位置判定部３４が、前記抽出された複数の反射位置ＴＰに関する判定結果及び反射光情報を、結果記憶部３６へ出力する。そして結果記憶部３６はスラブ６０の地金位置であると判定された反射位置ＴＰの反射光情報を記憶するとともに、これらを軌跡算出部４０へ出力する。そして軌跡算出部４０は、結果記憶部３６から入力された複数の反射位置ＴＰを少なくとも２箇所以上抽出し、当該抽出された反射位置ＴＰを通る曲線Ｃの軌跡を算出する。
【００３７】
図１０に前記４点の反射位置ＴＰ（α４、α６、α７、α９）を通過する曲線Ｃの軌跡を示す。上述したスラブ６０の地金位置の検出処理においては、反射位置ＴＰのｙ座標は固定値ｙ＝ｙ０であるため、算出された軌跡はｘｚ平面に平行な直線となる。
なお計測上の誤差等により、スラブ６０の地金位置と判定された複数の反射位置ＴＰの座標を厳密にすべて通過する一本の直線を算出することができない場合がある。その場合は最小二乗法等を用いて前記複数の反射位置ＴＰに関する近似曲線を求め、その近似曲線の方程式を前記軌跡として算出してもよい。
【００３８】
またタイムオブフライト方式のレーザ距離計２２は、上述のとおり投光位置ＦＰが回転しつつ照射光Ｉ０を投光するので多くの反射位置ＴＰを抽出することができる。しかし、このタイムオブフライト方式のレーザ距離計２２は、反対にひとつひとつの反射位置ＴＰについて距離Ｌの計測精度が高くない場合がある。よってこれをカバーするためスラブ６０の地金位置と判定された複数の反射位置ＴＰの中から、任意の反射位置ＴＰについて、さらに別の距離計測のみを行う距離計（不図示）を用いて、基準面からの距離を改めて再計測してもよい。例えば上述の場合、位置α２、α３、α５、α８の４点の距離Ｌを改めて再計測する。このようにすることで、反射位置ＴＰまでの距離Ｌをより正確に計測できるとともに、その座標をより正確に算出できる。
【００３９】
次に、軌跡算出部４０は、曲線Ｃの軌跡を移動制御装置５０へ出力する。移動制御装置５０は入力された軌跡に基づいて、前記加工具５２を移動させるための制御信号を生成する。例えば、図１０中の曲線Ｃの左側（α１側）において、スラブ６０の端面６２を切削加工するための移動を開始する適切な移動開始位置（不図示）の座標を算出する。そして曲線Ｃの右側（α１０側）において、切削加工するための移動を終了する適切な移動終了位置（不図示）の座標を算出する。
【００４０】
そして移動制御装置５０は、算出した移動開始位置の座標と、前記入力された軌跡と、移動終了位置の座標とを用いて、加工具５２を移動させる制御信号を生成するとともに、これを駆動装置５４へ出力する。そして当該制御信号の入力を受けて、駆動装置５４が加工具５２を移動させる。
加工具５２は、前記制御信号に則って基準面側からスラブ６０の端面６２に対して前進して進入するとともに、算出された移動開始位置の座標に向かって移動する。そして移動開始位置に到達した後、切刃を備える円錐台形の頂円及び円錐面を回転させながら、スラブ６０の端面６２に対して前記軌跡に沿って前記移動終了位置に向かって直線的に移動する。加工具５２は、このように切刃を回転させながら移動することによって、スラブ６０の端面６２に付着したフィン６８を除去する。そして加工具５２はα４側からα８側へと、図１０中左側から右側へと移動し、前記移動終了位置に到達した後、基準面側の所定の位置へ後退して退出する。
【００４１】
このように加工具５２を移動させることで、スラブ６０の地金を不必要に抉ることなく、スラブ６０の略地金面上であってフィン６８が固着している部分に焦点を絞って切削動作を行うスラブの端面６２の加工方法とすることができる。
尚、本実施形態ではスラブ６０の端面６２のひとつの高さ（ｙ＝ｙ０）において照射光Ｉ０を照射しその反射位置ＴＰを抽出しているが、これに限定されず、照射光Ｉ０を照射する高さは２つ以上とし、平面の軌跡を算出してもよい。このようにすることで、スラブ６０の端面６２の形状に即してより正確にスラブ６０の地金位置を検出することができるとともに、加工具５２をスラブ６０の端面６２の地金位置により正確に沿わせて移動させることができる。
【００４２】
また前記軌跡を算出する際、スラブ６０の地金位置と判定された複数の反射位置ＴＰの中で、スラブ６０の端面６２における可能な限り左端側に位置する反射位置ＴＰと、可能な限り右端側に位置する反射位置ＴＰとを選択して、これら２点の通過を必須条件として軌跡を算出してもよい。例えば、ガス切断機によって切断されたスラブ６０の端面６２の略中央部には数ｍｍ〜１ｃｍ程度の段差が形成されることがあるが、上記のように必須条件を設定することで、加工具５２を用いたスラブ６０の端面６２の加工を効率的に行うことができる。
【００４３】
（連続鋳造スラブの製造方法）
連続して鋳造された鋳片を所定の長さに切断して板状のスラブ６０とした後、上述したスラブ端面６２の加工方法を用いて、端面６２からフィン６８が除去されたスラブ６０を得ることができる。
（効果）
本発明に係るスラブ６０の地金位置検出装置１によれば、レーザ距離計２２を、フィン６８が付着したスラブ６０の端面６２から離間させて配置して、スラブ６０の厚み方向における中央位置の高さに照射光Ｉ０を水平方向に照射してその反射光Ｉを受光し、その反射光Ｉを基に各々の反射位置ＴＰに関して、計測された投光位置ＦＰから反射位置ＴＰまでの距離Ｌと、算出された反射強度率Ｒとを組み合わせる。そしてこれらを前記距離Ｌに対応する閾値と比較して、前記反射位置ＴＰがスラブ６０の地金位置であるかどうかを判定するので、スラブ６０の端面６２における地金位置を迅速かつ効率的に検出することができる。
【実施例】
【００４４】
次に本発明の実施例について説明する。
幅１４００ｍｍ、厚さ２１５ｍｍ、長さ９ｍのＳＣ材鋳造スラブ６０を用意し、スラブ６０の上面６４と下面にスカーフ処理を施した後、本発明の実施形態に係るスラブの地金位置検出装置１とともに図６に示すように配置した。スラブ６０の端面６２には幅方向に亘って複数のフィン６８が付着していた。このときフィン６８の、地金から浮き上がっている部分の高さは最大で約３０ｍｍ程度であった。
【００４５】
レーザ距離計２２はタイムオブフライト方式のレーザスキャナ（ジック株式会社製）を採用し、レーザ距離計２２とスラブ６０の間の距離Ｌを３ｍとした。そして、スラブ６０の端面６２の厚み方向の略中央位置に照射光Ｉ０を照射した。照射時はレーザ距離計２２を回転させながら、水平方向の直線上において、０．２５°の角度毎に照射光Ｉ０を照射するとともに、それらの反射光Ｉを受光した。そして９８個の有効な計測値を有する反射位置ＴＰを得た。
【００４６】
反射強度率Ｒの閾値は７０％として、距離Ｌ毎の閾値を予め閾値テーブル３２に格納した。そして前記９８個の反射位置ＴＰの反射強度率Ｒと前記閾値とを比較した結果、４６個の反射位置ＴＰをスラブ６０の地金位置と判定した。さらにこれら４６個の反射位置ＴＰの中で、４点以上連続した複数の反射位置ＴＰによる集団をひとつの検出領域と定義し、この検出領域の中に属する反射位置ＴＰを最終的にスラブ６０の地金位置として検出した。
このような工程をさらに付加することによって、より正確にスラブ６０の地金位置又はフィン６８の位置を検出することができる。加えてさらに複数の検出領域を抽出し、別個の検出領域に属する反射位置ＴＰを複数用いて軌跡を算出し、前記スラブ端面の加工方法に従って用いてスラブ６０の端面６２を加工した。
【００４７】
本発明の実施例ではスラブ６０の端面６２へのレーザ光の照射を開始してから、前記９８個の反射位置ＴＰ各々について上記判定を終了するまでの所要時間は約１秒であった。従来、フィン６８が付着したスラブ６０の端面６２を手入れするために加工具５２を移動させる制御信号を生成する場合、スラブ６０の端面６２の画像をスケール付きのモニタに投影し、オペレータがそれを目視してフィン６８が付着していない位置を判別し、その位置を機械に入力していた。そのときの所要時間は、誤入力有無の確認を含めて約２０秒であった。よって本発明の実施例においては、スラブ６０の端面６２の地金位置を検出する作業時間を従来の方法より短縮することができた。
【符号の説明】
【００４８】
１      スラブの地金位置検出装置
１０    レーザ光照射手段
２０    反射光受光手段
２２    レーザ距離計
３０    反射光情報取得部
３２    閾値テーブル
３４    位置判定部
４０    軌跡算出部
５０    移動制御装置
５２    加工具
６０    スラブ
６２    端面
６４    上面
６８    フィン
７０    スカーファー溶削機
ＦＰ    投光位置
ＴＰ    反射位置
Ｉ０    照射光
Ｉ      反射光
Ｌ      距離
Ｃ      曲線
【図１】
2014092372.tif 000003
【図２】
2014092372.tif 000004
【図３】
2014092372.tif 000005
【図４】
2014092372.tif 000006
【図５】
2014092372.tif 000007
【図６】
2014092372.tif 000008
【図７】
2014092372.tif 000009
【図８】
2014092372.tif 000010
【図９】
2014092372.tif 000011
【図１０】
2014092372.tif 000012