(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延における鋼材の撮像結果に基づいて、前記鋼材の幅を連続的に計測する幅計測装置において、
光電変換機能を有し、前記鋼材を撮像するとき、前記鋼材の自発光量に基づく電荷の蓄積時間に比例した値をもつビデオ信号を送出するＣＣＤカメラと、
前記ＣＣＤカメラから送出されたビデオ信号に基づいて、前記鋼材の自発光量に対応して蓄積時間の初期値を前記ＣＣＤカメラに設定する初期値設定手段と、
前記初期値設定手段による設定が完了すると、前記ＣＣＤカメラから送出されたビデオ信号に基づいて、前記蓄積時間の設定値を制御する蓄積時間制御手段と、
前記蓄積時間設定手段による制御中、前記ＣＣＤカメラから送出されたビデオ信号に基づいて、前記幅を算出する幅算出手段と
を備え、
前記初期値設定手段は、前記ＣＣＤカメラの全視野内で最大値のビデオ信号が目標レベルに達したときの蓄積時間を初期値とするものであり、
前記蓄積時間制御手段は、前記ビデオ信号の微分処理に基づいて、前記ビデオ信号の立上り部分又は立下り部分の値を前記目標レベルとするように、前記制御を行うことを特徴とする幅計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の幅計測装置において、
前記蓄積時間制御手段は、前記立上り部分又は立下り部分のうちの低い方の値に基づいて、前記制御を行うことを特徴とする幅計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延ライン上の鋼材を撮像した撮像信号に基づき、鋼材の幅をリアルタイムに計測する幅計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば普通鋼・特殊鋼などの熱間圧延ラインにおいては、鋼材の板幅をリアルタイムに計測する幅計測装置が知られている。
この種の幅計測装置は、熱間圧延ラインの鋼材の幅方向に視野をもったリニアのＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ  ）カメラによって鋼材を撮像し、ＣＣＤカメラから出力されるビデオ信号に基づいて、鋼材の幅を計測している。
【０００３】
なお、ＣＣＤカメラは、鋼材の自発光量に基づく光電変換時の電荷の蓄積時間に比例してビデオ信号の強度（レベル）が変化する特性をもっている。この特性は、鋼材の温度の変化により、蓄積時間が過小となってビデオ信号波形が立上らなかったり、蓄積時間が過大となってビデオ信号波形が飽和し、鋼材エッジ部分が識別不能となる不具合をもたらす場合がある。
【０００４】
この不具合を避けるため、幅計測装置では、鋼材の温度が変化してもＣＣＤカメラのビデオ信号を一定レベルにするように、蓄積時間を制御している。この種の制御としては、以下の３通りの方式（Ａ）〜（Ｃ）が知られている。
【０００５】
（Ａ）蓄積時間の初期値を一定とし、全視野内のビデオ信号の最大値を目標レベルにするように、蓄積時間の現在値を制御する全幅ＡＴＣ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｔｉｍｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ）制御方式である。ここで、目標レベルは、ビデオ信号のコントラスト強調の観点から、ＣＣＤカメラの出力可能な最大強度又はそれに類する高い強度を意味している。
【０００６】
（Ｂ）蓄積時間の初期値を一定とし、ビデオ信号の立上り及び立下りの最も急峻なポイント又はその近傍を目標レベルにするように、蓄積時間の現在値を制御する微分エッジＡＴＣ制御方式である。
【０００７】
（Ｃ）微分エッジＡＴＣ制御方式において、蓄積時間の初期値を板温度に応じて選択的に設定する初期値選択型の微分エッジＡＴＣ制御方式である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら以上のような幅計測装置では、以下の（Ａｐ）〜（Ｃｐ）に述べるように、それぞれ問題がある。
【０００９】
（Ａｐ）全幅ＡＴＣ制御方式では、鋼材エッジ付近の板温度が部分的に低い場合、ダイナミックレンジと分解能（階調）とが不充分であると、ビデオ信号の立上り又は立下りが失われてしまう可能性が生じる。すなわち、鋼材のエッジ部分（ビデオ信号の急峻な部分）が識別不能となる可能性が生じる。
【００１０】
（Ｂｐ）微分エッジＡＴＣ制御方式では、水蒸気などに反射した微弱な光を鋼材のエッジ部分と誤認識する可能性がある。なお、幅計測装置の演算部は、認識の正誤によらず、一度エッジ部分と認識すると、継続的に追従する傾向がある。
【００１１】
（Ｃｐ）初期値選択型の微分エッジＡＴＣ制御方式は、以上の問題（Ａｐ），（Ｂｐ）を解決する観点から考えられたが、計測の前に、正確な板温度を知ることが困難であるという問題がある。なお、板温度が不適切であると、結果的に（Ｂｐ）と同様に誤認識の可能性が生じてしまう。
【００１２】
本発明は上記実情を考慮してなされたもので、ＣＣＤカメラにおける蓄積時間の初期値を最適に設定でき、もって、鋼材の幅の計測精度を向上し得る幅計測装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に対応する発明は、熱間圧延における鋼材の撮像結果に基づいて、前記鋼材の幅を連続的に計測する幅計測装置において、光電変換機能を有し、前記鋼材を撮像するとき、前記鋼材の自発光量に基づく電荷の蓄積時間に比例した値をもつビデオ信号を送出するＣＣＤカメラと、前記ＣＣＤカメラから送出されたビデオ信号に基づいて、前記鋼材の自発光量に対応して蓄積時間の初期値を前記ＣＣＤカメラに設定する初期値設定手段と、前記初期値設定手段による設定が完了すると、前記ＣＣＤカメラから送出されたビデオ信号に基づいて、前記蓄積時間の設定値を制御する蓄積時間制御手段と、前記蓄積時間設定手段による制御中、前記ＣＣＤカメラから送出されたビデオ信号に基づいて、前記幅を算出する幅算出手段とを備え、前記初期値設定手段としては、前記ＣＣＤカメラの全視野内で最大値のビデオ信号が目標レベルに達したときの蓄積時間を初期値とするものであり、前記蓄積時間制御手段としては、前記ビデオ信号の微分処理に基づいて、前記ビデオ信号の立上り部分又は立下り部分の値を前記目標レベルとするように、前記制御を行う幅計測装置である。
【００１６】
また、請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する幅計測装置において、前記蓄積時間制御手段としては、前記立上り部分又は立下り部分のうちの低い方の値に基づいて、前記制御を行う幅計測装置である。
【００１７】
（作用）
従って、請求項１に対応する発明は以上のような手段を講じたことにより、ＣＣＤカメラが、光電変換機能を有し、鋼材を撮像するとき、鋼材の自発光量に基づく電荷の蓄積時間に比例した値をもつビデオ信号を送出し、初期値設定手段が、ＣＣＤカメラから送出されたビデオ信号に基づいて、鋼材の自発光量に対応して蓄積時間の初期値をＣＣＤカメラに設定し、蓄積時間制御手段が、初期値設定手段による設定が完了すると、ＣＣＤカメラから送出されたビデオ信号に基づいて、蓄積時間の設定値を制御し、幅算出手段が、蓄積時間制御手段による制御中、ＣＣＤカメラから送出されたビデオ信号に基づいて、幅を算出するので、ＣＣＤカメラにおける蓄積時間の初期値を最適に設定でき、もって、鋼材の幅の計測精度を向上させることができる。
【００１８】
また、請求項１に対応する発明は、初期値設定手段としては、ＣＣＤカメラの全視野内で最大値のビデオ信号が目標レベルに達したときの蓄積時間を初期値とするので、前述した作用に加え、全視野内のダイナミックレンジを拡大して鋼材と背景とのコントラストを容易且つ確実に強調でき、計測精度の向上を図ることができる。
【００１９】
さらに、請求項１に対応する発明は、蓄積時間制御手段としては、ビデオ信号の微分処理に基づいて、ビデオ信号の立上り部分又は立下り部分の値を目標レベルとするように、制御を行うので、前述した作用に加え、エッジ部分のダイナミックレンジを拡大して、鋼材エッジ部分と背景とのコントラストを容易且つ確実に強調でき、計測精度の向上を図ることができる。
【００２０】
また、請求項２に対応する発明は、蓄積時間制御手段としては、立上り部分又は立下り部分のうちの低い方の値に基づいて、制御を行うので、請求項１に対応する作用に加え、拡大したダイナミックレンジを維持することにより、向上させた計測精度を維持することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る幅計測装置の構成を示す模式図である。
この幅計測装置は、ＣＣＤカメラ１０、コントローラ２０及び演算部３０を備えている。
ここで、ＣＣＤカメラ１０は、光電変換機能を有し、鋼材の表面に向けて幅方向に視野を有し、鋼材を撮像するとき、鋼材の自発光量に基づく電荷の蓄積時間に比例した値をもつビデオ信号を送出する機能をもっている。
【００２２】
コントローラ２０は、ＣＣＤカメラ１０から受けるビデオ信号に基づいてＣＣＤカメラ１０の蓄積時間を自動制御する機能と、ＣＣＤカメラ１０から受けるビデオ信号を演算部３０に入力する機能とを有し、具体的には、全幅ＡＴＣ制御部２１、微分エッジＡＴＣ制御部２２、制御切換部２３及び各スイッチＳ１〜Ｓ３を備えている。
【００２３】
全幅ＡＴＣ制御部２１は、ＣＣＤカメラ１０からスイッチＳ１を介して受けたビデオ信号に基づいて、鋼材の自発光量に対応して蓄積時間の初期値をＣＣＤカメラ１０に設定するためのものであり、ここでは、ＣＣＤカメラ１０の全視野内で最大値のビデオ信号が目標レベルに達したときの蓄積時間を初期値としてスイッチＳ２に出力する機能をもっている。
【００２４】
微分ＡＴＣ制御部は、全幅ＡＴＣ制御部２１による設定が完了すると、ＣＣＤカメラ１０からスイッチＳ１あるいは全幅ＡＴＣ制御部２１とＳ２を介して受けたビデオ信号に基づいて、蓄積時間の設定値を制御するためのものであり、ここでは、ビデオ信号の微分処理に基づいて、ビデオ信号の立上り部分又は立下り部分の値を目標レベルとするように蓄積時間を制御してスイッチＳ３に出力する機能をもっている。詳しくは、立上り部分又は立下り部分のうちの低い方の値に基づいて蓄積時間を制御することが、拡大したダイナミックレンジを維持する観点から好ましい。
【００２５】
制御切換部２３は、演算部３０から受ける測定開始信号に基づいて、３つのスイッチＳ１〜Ｓ３を個別に接点ａ，ｂのいずれかに制御する機能をもっている。
【００２６】
スイッチＳ１は、制御切換部２３からの接点ａ，ｂの切換制御により、ＣＣＤカメラ１０から受けるビデオ信号を全幅ＡＴＣ制御部２１又は微分エッジＡＴＣ制御部２２に伝えるものである。
【００２７】
スイッチＳ２は、制御切換部２３からの接点ａ，ｂの切換制御により、全幅ＡＴＣ制御部２１から出力された蓄積時間をスイッチＳ３又は微分エッジＡＴＣ制御部２２に伝えるものである。
【００２８】
スイッチＳ３は、制御切換部２３からの接点ａ，ｂの切換制御により、全幅ＡＴＣ制御部２１又は微分エッジＡＴＣ制御部２２から出力された蓄積時間をＣＣＤカメラ１０に伝えるものである。
【００２９】
演算部３０は、全幅ＡＴＣ制御部２１及び微分エッジＡＴＣ制御部２２による蓄積時間の測定を切換制御する機能と、ＣＣＤカメラ１０から送出されたビデオ信号に基づいて、鋼材の幅を連続的に算出する機能とをもっている。
【００３０】
次に、以上のように構成された幅計測装置の動作を説明する。
始めに、演算部３０は、全幅ＡＴＣ制御部２１に対する測定開始信号を制御切換部２３に送出する。制御切換部２３は、この測定開始信号により、各スイッチＳ１〜Ｓ３をＳ１＝ａ，Ｓ２＝ａ，Ｓ３＝ａに切換えて、ＣＣＤカメラ１０から全幅ＡＴＣ制御部２１を通ってＣＣＤカメラ１０に戻る経路を形成する。
【００３１】
これにより、全幅ＡＴＣ制御部２１は、ＣＣＤカメラ１０からスイッチＳ１を介して受けたビデオ信号に基づいて、ＣＣＤカメラ１０の全視野内でのビデオ信号波形の最大レベルを目標レベルにするように蓄積時間を制御する（ＳＴ１）。
【００３２】
また、全幅ＡＴＣ制御部２１は、最大値のビデオ信号が目標レベルに達したか否かを判定することにより、幅計測の開始か否かを判定し（ＳＴ２）、開始でないときにはステップＳＴ１に戻るが、開始のときには、全視野内で最大値のビデオ信号が目標レベルに達したときの蓄積時間を読取り（ＳＴ３）、この読取った蓄積時間を初期値としてＣＣＤカメラ１０に設定出力する（ＳＴ４）。
【００３３】
続いて、演算部３０は、両制御部に対する測定開始信号を制御切換部２３に送出する。制御切換部２３は、この測定開始信号により、各スイッチＳ１〜Ｓ３をＳ１＝ａ，Ｓ２＝ｂ，Ｓ３＝ｂに切換えて、ＣＣＤカメラ１０から全幅ＡＴＣ制御部２１及び微分エッジＡＴＣ制御部２２を通ってＣＣＤカメラ１０に戻る経路を形成する。
【００３４】
これにより、微分エッジＡＴＣ制御部２２は、全幅ＡＴＣ制御時の蓄積時間を初期値とし、ビデオ信号の微分処理に基づいて、ビデオ信号の立上り部分又は立下り部分の値を目標レベルとするように蓄積時間を制御する（ＳＴ５）。
【００３５】
次に、演算部３０は、微分エッジ制御部に対する測定開始信号を制御切換部２３に送出する。制御切換部２３は、この測定開始信号により、各スイッチＳ１〜Ｓ３をＳ１＝ａ，Ｓ２＝不定，Ｓ３＝ｂに切換えて、ＣＣＤカメラ１０から微分エッジＡＴＣ制御部２２を通ってＣＣＤカメラ１０に戻る経路を形成する。
これにより、微分エッジＡＴＣ制御部２２は、ステップＳＴ５の処理を継続する。
【００３６】
また、演算部３０は、ＣＣＤカメラ１０から送出されたビデオ信号に基づいて、鋼材の幅を算出し（ＳＴ６）、得られた幅計測を出力する。
【００３７】
また、演算部３０は、幅計測が終了か否かを判定し（ＳＴ７）、終了する時にはステップＳＴ１に戻るが、終了しない時にはステップＳＴ７を継続する。
【００３８】
上述したように本実施形態によれば、ＣＣＤカメラ１０が、鋼材を撮像するとき、鋼材の自発光量に基づく電荷の蓄積時間に比例した値をもつビデオ信号を送出し、全幅ＡＴＣ制御部２１が、このビデオ信号に基づいて、鋼材の自発光量に対応して蓄積時間の初期値をＣＣＤカメラ１０に設定し、微分エッジＡＴＣ制御部２２がＣＣＤカメラ１０のビデオ信号に基づいて蓄積時間の設定値を制御し、演算部３０が、この蓄積時間の制御中、ＣＣＤカメラ１０からのビデオ信号に基づいて、鋼材の幅を算出するので、ＣＣＤカメラ１０における蓄積時間の初期値を最適に設定でき、もって、鋼材の幅の計測精度を向上させることができる。
【００３９】
すなわち、本実施形態では、幅計測の開始前からＣＣＤカメラ１０の蓄積時間を最適化するので、撮像対象の鋼材表面に温度ムラ・スケールが存在しても、従来とは異なり、鋼材のエッジ部分の識別不能や誤認識が生じない。よって、高精度で安定的に鋼材の幅を計測することができる。
【００４０】
また、全幅ＡＴＣ制御部２１は、ＣＣＤカメラ１０の全視野内で最大値のビデオ信号が目標レベルに達したときの蓄積時間を初期値とするので、全視野内のダイナミックレンジを拡大して、鋼材と背景とのコントラストを容易且つ確実に強調でき、計測精度の向上を図ることができる。
【００４１】
さらに、微分エッジＡＴＣ制御部２２は、ビデオ信号の微分処理に基づいて、ビデオ信号の立上り部分又は立下り部分の値を目標レベルとするように蓄積時間を制御するので、エッジ部分のダイナミックレンジを拡大して、鋼材エッジ部分と背景とのコントラストを容易且つ確実に強調でき、計測精度の向上を図ることができる。
【００４２】
また、微分エッジＡＴＣ制御部２２が立上り部分又は立下り部分のうちの低い方の値に基づいて蓄積時間を制御する場合、前述した効果に加え、拡大したダイナミックレンジを維持することにより、向上させた計測精度を維持することができる。
【００４３】
なお、上記実施形態に記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フロッピーディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、光磁気ディスク（ＭＯ）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することもできる。
【００４４】
その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＣＣＤカメラにおける蓄積時間の初期値を最適に設定でき、もって、鋼材の幅の計測精度を向上できる幅計測装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る幅計測装置の構成を示す模式図
【図２】同実施形態における幅計測装置の動作を説明するためのフローチャート
【符号の説明】
１０…ＣＣＤカメラ
２０…コントローラ
２１…全幅ＡＴＣ制御部
２２…微分エッジＡＴＣ制御部
２３…制御切換部
３０…演算部
Ｓ１〜Ｓ３…スイッチ
【図１】
0003559478.tif 000002
【図２】
0003559478.tif 000003