(57)【要約】【課題】安定して精度良く薄板の形状を測定することができる薄板形状測定装置、安定して精度良く薄板の形状を制御することがでる薄板形状制御装置及び鍍金薄板の増産と欠陥低減を図ることができる鍍金薄板製造方法を提供する。【解決手段】薄板製造ラインまたは薄板処理ライン上の薄板側面に配置され、オンラインで走行中の加熱された薄板（１）及び背景を含む所定領域の温度分布を当該薄板の側面から非接触で測定する温度分布測定手段（１０）と、温度分布測定手段の測定結果に基づいて、走行中の薄板の反り量を算出する反り量算出手段（８）とを備えた薄板形状測定装置である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板製造ラインまたは薄板処理ライン上の薄板側面に配置され、オンラインで走行中の加熱された薄板及び背景を含む所定領域の温度分布を当該薄板の側面から非接触で測定する温度分布測定手段と、前記温度分布測定手段の測定結果に基づいて、当該走行中の薄板の反り量を算出する反り量算出手段とを備えたことを特徴とする薄板形状測定装置。
【請求項２】
薄板製造ラインまたは薄板処理ライン上の薄板側面に配置され、オンラインで走行中の加熱された薄板及び背景を含む所定領域の温度分布を当該薄板の側面から非接触で測定するとともに、非加熱状態の背景が消去される閾値温度以上の測定値を取り出す温度分布測定手段と、前記温度分布測定手段の測定結果に基づいて、当該走行中の薄板の反り量を算出する反り量算出手段とを備えたことを特徴とする薄板形状測定装置。
【請求項３】
薄板製造ラインまたは薄板処理ライン上の薄板側面に配置され、オンラインで走行中の加熱された薄板及び背景を含む所定領域の温度分布を当該薄板の側面から非接触で測定するとともに、加熱された薄板が消去される閾値温度以下の測定値を取り出す温度分布測定手段と、前記温度分布測定手段の測定結果に基づいて、当該走行中の薄板の反り量を算出する反り量算出手段とを備えたことを特徴とする薄板形状測定装置。
【請求項４】
前記温度分布測定手段は、測定された第１の温度分布画像から、閾値温度によって２値化した画像を得る２値化画像手段を備え、
前記反り量算出手段は、前記２値化した画像に基づいて前記薄板の反り量を算出する画像処理算出手段を備えたこと
を特徴とする請求項１乃至３の内１項に記載の薄板形状測定装置。
【請求項５】
前記閾値温度は、４００℃以下であることを特徴とする請求項２乃至４の内１項に記載の薄板形状測定装置。
【請求項６】
前記閾値温度は、１５℃以上であることを特徴とする請求項２乃至４の内１項に記載の薄板形状測定装置。
【請求項７】
請求項１乃至４の内１項に記載の薄板形状測定装置と、
前記薄板形状測定装置の測定結果に基づいて、前記走行中の薄板の反り量を低減させるように、薄板形状を非接触で矯正する矯正手段と
を備えたことを特徴とする薄板形状制御装置。
【請求項８】
前記矯正手段は、前記薄板形状測定装置の測定結果に基づき、前記薄板の走行面に垂直な方向に引いた直線上で最も離れる当該薄板の２点を求める処理手段と、前記２点を近づけるように制御信号を出力する制御手段と、この制御手段からの信号に基づいて前記走行中の薄板の形状を非接触で矯正する矯正装置とから構成されることを特徴とする請求項７に記載の薄板形状制御装置。
【請求項９】
前記矯正手段は、矯正装置として、前記薄板を吸引する電磁石を有することを特徴とする請求項７または８に記載の薄板形状制御装置。
【請求項１０】
前記製造ライン又は処理ラインは、溶融亜鉛付着後にその亜鉛の付着量を調整する付着亜鉛除去装置を備えた連続溶融亜鉛メッキラインであり、前記薄板形状測定装置は、前記付着亜鉛除去装置により亜鉛付着量が調整される薄板部位の近傍を測定するよう設けられることを特徴とする請求項７乃至９の内１項に記載の薄板形状制御装置。
【請求項１１】
鍍金する金属を溶融加熱させた容器内に、薄板を通板させる金属付着工程と、前記金属付着工程で鍍金金属を付着させた薄板の側面から、請求項１乃至７内１項に記載の薄板形状測定装置により、走行中の当該薄板の反りを含む形状を非接触で測定する測定工程と、前記測定工程における測定結果に基づいて、走行中の薄板の反り量を低減させるように、薄板形状を非接触で矯正する矯正工程と、前記矯正工程にて反りを矯正させた薄板に対し、ワイピングノズルからワイピングガスを噴出して金属付着量を調整するワイピング工程とを有することを特徴とする鍍金薄板の製造方法。
【請求項１２】
前記矯正工程において矯正されるべき反り低減量に対応させて、前記ワイピングノズルと前記薄板との間隔を狭めるように設定し、前記間隔を狭めたことに対応させて、前記ワイピングガスの噴出量を低減させることを特徴とする請求項１１記載の鍍金薄板の製造方法。
【請求項１３】
前記矯正工程において矯正されるべき反り低減量に対応させて、前記ワイピングノズルと前記薄板との間隔を狭めるように設定し、前記間隔を狭めたことに対応させて、前記薄板の走行速度を増速させることを特徴とする請求項１１又は１２記載の鍍金薄板の製造方法。
【請求項１４】
薄板製造ラインまたは薄板処理ライン上の薄板側面に配置された温度分布測定手段によって、オンラインで走行中の加熱された薄板及び背景を含む所定領域の温度分布を当該薄板の側面から非接触で測定し、
前記温度分布測定手段の測定結果に基づいて、当該走行中の薄板の反り量を算出すること
を特徴とする薄板形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄板の反りなどの形状をオンラインで非接触で測定する薄板形状測定装置、非接触で該薄板の形状を矯正する薄板形状制御装置及び鍍金薄板製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄板を製造するラインにおいて、その薄板の形状を反りの無い状態に保つことは、薄板の品質を良くするばかりでなく、その製造ラインの能率を向上させることにもつながる重要な要素である。
【０００３】
図８は、溶融亜鉛鍍金薄板の製造ラインの構成を示す図である。
【０００４】
前工程から搬送された薄板７０は、先ず予熱炉７１において薄板表面の油脂、可燃性物質などを燃焼除去された後、溶融亜鉛ポット７２内に浸漬しながら通板され、その表面に溶融亜鉛が付着する。
【０００５】
そして、溶融亜鉛ポット７２後に設置されてあるワイピングノズル７３から噴出するガスにより、薄板に付着した鍍金を絞り取ることで鍍金付着量の調整が行われる。
【０００６】
続くプロセスである合金化炉７４においては薄板のＦｅと亜鉛の合金化層を形成し、急冷帯７５においてスパングルの微細化を図った後、化成処理７６で特殊の防錆、耐食処理を施し、コイルに巻き取られて出荷される。
【０００７】
図９は、薄板の上流方向から見たワイピングノズルと薄板の位置関係を示す図である。
【０００８】
ワイピングノズル７３からはワイピングガス７７が薄板７０の表裏に板幅方向に均一に圧力がかかるようにスリット状に噴出されている。従って、図９に示すように薄板７０が反っている場合には、薄板との距離などが異なるためワイピングガスの圧力が均一とならず、薄板の幅方向に付着量のムラが発生することになる。
【０００９】
この問題点の解決方法として、電磁石を用いて非接触で薄板の形状を矯正する技術が知られている。
【００１０】
図１０は従来の薄板形状制御装置の構成を説明する図である。
【００１１】
この技術は、薄板７０の幅方向に設置された非接触の位置センサ７８で薄板の形状を測定し、同じく薄板７０の幅方向に設置された電磁石７９を用いて薄板７０に対して吸引力８０を与えることで、薄板７０の反りなどの形状不良を矯正しようとするものである。
【００１２】
しかしながら、以上のような構成の形状制御技術では次のような問題点が指摘されている。
【００１３】
図１１は、位置センサ７８の配置を示す図である。
【００１４】
前述の溶融亜鉛鍍金薄板の製造ラインにおいては、例えば反り量を１ｍｍ以内に制御することを目的とすると、そのためには図１１に示すように、複数の位置センサ７８の設置位置誤差が互いに１ｍｍ以内になければならない。
【００１５】
しかし、溶融亜鉛ポット７２の周囲は設備の設置スペースが少なく複数の位置センサ７８を一体として設置するような設備や機構を設けることには困難が伴う。従って、制御対象である薄板の板幅（〜２０００ｍｍ）の範囲において、位置センサ７８を個別に相対誤差１ｍｍ以内で設置する必要があるがこれは実際には困難であり、この結果精度良い制御が行えない。
【００１６】
また、溶融亜鉛（４２０℃以上）を付着した薄板７０は高温状態となっているため、位置センサ７８は薄板７０から輻射熱の影響を受ける。このため、輻射熱対策が常に有効に機能できなければ、位置センサ７８が熱による温度ドリフト誤差を発生したり、あるいは位置センサ７８自体が熱によって故障するなどの原因で形状制御が不安定となる恐れが高い。
【００１７】
更に、位置センサ７８は形状を矯正しようとする位置に設置すべきであるが、この位置はワイピングノズル７３と干渉するため設置することが困難であり、また、ワイピングノズル７３の近傍に設置すると周辺の気流の流れを乱して、鍍金むらなどの欠陥を引き起こす可能性が高い。従ってワイピングノズル７３から離れた位置での形状を測定してその値に基づいて制御する結果、本来矯正するべき位置での形状制御が行われないという問題点がある。
【００１８】
また、溶融亜鉛鍍金薄板製造ラインにおいては形状制御に関連して次のような問題点が指摘されている。
【００１９】
先ず、薄板７０の製造量を増産しようとする場合には、通板速度を増加しこれに併せて絞り量を確保させるため、ワイピングノズル７３の間隔を狭くしてワイピングガスの調整を行うが、薄板７０が反っているためワイピングノズル７３の間隔を狭くすることが困難となり、速度増加に制限が生じている。
【００２０】
更に、薄板７０の品質を低下させるものとして、ワイピングガスの圧力が高い場合には溶融亜鉛がガスによって飛散し、薄板表面に付着することでスプラッシュ欠陥が発生することがある。この対策としてはワイピングノズル７３の間隔を狭くしてワイピングガス７７の流量を減少することで解決できることが経験上知られている。しかしながら、前述と同様に薄板７０が反っているためワイピングノズル７３の間隔を狭くすることが制限されるためスプラッシュ欠陥の低減に限界がある。
【００２１】
以上のように、高精度の形状制御が行われない結果として、増産対応とスプラッシュ欠陥低減対策が十分に行えないという問題点がある。
【００２２】
この問題点の解決方法として、薄板側面に配置されオンラインで走行中の薄板７０の反りを含む形状をカメラの映像により当該薄板７０の側面から非接触で測定し、当該走行中の薄板７０の反り量を低減させるように薄板形状を電磁石や流体圧パッドなどのアクチュエータで非接触矯正する薄板形状制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００２３】
図１２はカメラを用いた薄板形状制御装置の構成を示す図である。以下、カメラが撮影した未処理の「映像」と、映像にフィルタや２値化などの処理を加えた「画像」とを区別する。
【００２４】
この薄板形状制御装置は、図１２で上方に移動する薄板１の側面に配されたカメラ７を位置センサとし、この位置センサからの信号を処理して測定量を出力する処理装置８、処理装置８からの信号を受けて制御信号を出力する制御器３、制御信号を増幅する増幅器４及び増幅された制御信号によって薄板の形状を変化させる複数の電磁石５で構成されている。
【００２５】
図１３は、薄板１の上流方向から見たカメラ７と電磁石の配置を示す図である。カメラ７は薄板１の側面に設置され薄板１の側面から撮影する。また、電磁石５は薄板１の幅方向に複数台数設けられ、さらに薄板１の表裏に対になって配置されている。電磁石５は薄板１に対しては一方向の吸引力を及ぼすものであるため、薄板１の表裏に配置することで薄板１の吸引方向を選択して制御できるように構成したものである。
【００２６】
図１４は、カメラ映像の信号を処理装置８で処理した画像である。
【００２７】
処理装置８は、画像処理ウインドウ９内における最も外側のエッジによってみかけの板幅（薄板の反り量）を測定する。エッジ抽出方法は様々な方法が一般的に知られているが、例えば水平方向の画素値を一回あるいは複数回微分処理し、その最大値あるいは最小値の点をエッジとすればよい。測定したエッジ間隔が薄板の反り量に対応する。
【００２８】
制御器３では、処理装置８で得られた反り量が小さくなるように電磁石５を制御するための制御出力を計算し、増幅器４に対して出力する。
【００２９】
このようにして、劣悪な環境にセンサを設置することなく薄板の形状を制御することが可能となる。
【００３０】
【特許文献１】
特開２００２−１８８９０７号公報
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにカメラ映像を用いた構成の形状制御技術では次のような問題点が指摘されている。
【００３２】
操業中の溶融亜鉛鍍金薄板製造ラインでは、オペレータは安定した操業を続行するために様々な作業を行っており、また、溶融亜鉛鍍金薄板製造ライン内では材料などの搬送台車が往来している。このため、しばしばカメラ７の撮影範囲内にオペレータや台車などの外乱物体が侵入し、画像処理する際に重大な外乱として作用する場合がある。カメラ７と薄板１との間に侵入して薄板１の撮影を遮ってしまう場合は論外として、視野を遮らない場合でも映像に写っていることでカメラ映像の画像処理を誤らせる場合がある。
【００３３】
図１５は、カメラ映像の信号を画像処理装置８によって処理した画像を示す図である。
【００３４】
図１５は、カメラ７の撮影範囲内に外乱物体１１が侵入したため、画像処理した結果、誤ったエッジを検出した場合を示している。このカメラ映像の画像処理アルゴリズムでは、処理ウインドウ９内における最も外側のエッジを求めてみかけの板幅（薄板の反り量）が測定される。従って、図１５のように薄板１が外乱物体１１と重なっている場合は間違った位置をエッジとして測定している。
【００３５】
この問題は、形状制御装置を稼動させている間、カメラの撮影範囲内にオペレータや台車などの外乱となる物体の侵入を制限すれば解決できる。しかしそのような解決方法は、操業の手順変更を強いることとなるため操業に重大な制限を与え、採用することは一般に困難な場合が多い。
【００３６】
また、外乱物体の侵入が無くても、背景にエッジと似た模様が存在する場合も上述と同様の理由で、正しくエッジを測定することが困難である。この問題は、背景の模様を無地で影のない理想的なものとすれば解決できるが、薄板製造ラインにおいて、このような背景を整えるのは容易ではない。
【００３７】
通常、背景として映し出されるのは工場の内壁や他の設備である。これらを無地で影のない状態にするためには、スクリーンを張るなどの方法が考えられる。しかし、このようなスクリーンを設置することは工場の操業手順に影響を与えることが予想され、望ましいことではない。また、一般に溶融亜鉛鍍金薄板製造工場内は粉塵などが発生する環境であるので、数日で汚れや破れが生じ、そのためにメンテナンスの手間が増えるのは問題である。
【００３８】
更に、カメラ映像を画像処理する方法では照明の当て方が大きな問題となる場合がある。
【００３９】
図１６は、カメラ映像の信号を処理装置８で処理した画像を示す図である。
【００４０】
照明の当て方が適切ではない場合は、薄板１の一部が高い輝度をもつテカリ１２が発生する。この結果、テカリ部にあるエッジの検出ができず、正しく薄板の板幅（反り量）を測定することができなくなる。照明は測定対象物を均一に照らすのが望ましいが、現実には広範囲に均一に照明を照らすためには複数の直接照明・間接照明の類を用いる必要があり、設備が大掛かりとなる。このような設備を工場内に設置することは工場の操業・メンテナンス上、問題となる。
【００４１】
画像処理アルゴリズムを更に工夫することで上述の種々の問題をある程度克服することもできると考えられるが、上述の外乱に限らずカメラ映像に混入する種々の外乱を予め完璧に想定することは困難である。それゆえ、画像処理アルゴリズムの工夫だけで問題を完全に解決することもまた困難であると考えられる。
【００４２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、安定して精度良く薄板の形状を測定することができる薄板形状測定装置を提供することを目的とする。
【００４３】
また本発明は、安定して精度良く薄板の形状を制御することができ、また鍍金むらなどの欠陥を発生させずに薄板の形状を制御することができる薄板形状制御装置を提供することを目的とする。
【００４４】
更に、本発明は薄板の製造速度を向上して増産を図ることができる鍍金薄板製造方法と、スプラッシュ欠陥を低減することのできる鍍金薄板製造方法を提供することを目的とする。
【００４５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するために本発明の第１の局面に係る薄板形状測定装置は、薄板製造ラインまたは薄板処理ライン上の薄板側面に配置され、オンラインで走行中の加熱された薄板及び背景を含む所定領域の温度分布を当該薄板の側面から非接触で測定する温度分布測定手段と、温度分布測定手段の測定結果に基づいて、当該走行中の薄板の反り量を算出する反り量算出手段とを備えている。
【００４６】
ここで、本明細書でいう薄板とは、熱間圧延材や冷間圧延材等のような帯状の板、いわゆる金属帯（鋼帯を含む）を意味している。また、この薄板における幅方向の両端部分が薄板側部であり、「温度分布測定手段を薄板側面に配置する」というのは、温度分布測定手段が薄板側部を望むように設置され、かつ、受光する測定光の光軸と薄板幅方向面とが、略平行（平行を含む）、あるいはせいぜい鋭角の傾きとなっていることを意味する。
【００４７】
したがって、「薄板の側面から測定する」というのは、上記薄板側部を望む位置で測定光を受光することにより、薄板の幅方向の反り形状の反り量を測定することを示す。
【００４８】
なお、薄板側部の側端面（薄板の厚み方向面）は、薄板に反りがあるときには、反りがない場合に比べて傾きを有するが、本明細書では、反りがないと仮定して薄板側面と光学的測定手段との位置関係を考えている。
【００４９】
また本発明の他の局面に係る薄板形状測定装置は、薄板製造ラインまたは薄板処理ライン上の薄板側面に配置され、オンラインで走行中の加熱された薄板の温度分布及び背景を含む所定領域を当該薄板の側面から非接触で測定するとともに、非加熱状態の背景が消去される閾値温度以上の測定値を取り出す温度分布測定手段と、温度分布測定手段の測定結果に基づいて、当該走行中の薄板の反り量を算出する反り量算出手段とを備えている。
【００５０】
また本発明の他の局面に係る薄板形状測定装置は、薄板製造ラインまたは薄板処理ライン上の薄板側面に配置され、オンラインで走行中の加熱された薄板及び背景を含む所定領域の温度分布を当該薄板の側面から非接触で測定するとともに、加熱された薄板が消去される閾値温度以下の測定値を取り出す温度分布測定手段と、前記温度分布測定手段の測定結果に基づいて、当該走行中の薄板の反り量を算出する反り量算出手段とを備えている。
【００５１】
また本発明の他の局面に係る薄板形状測定装置は、上記記載の薄板形状測定装置において、温度分布測定手段は、測定された第１の温度分布画像から、閾値温度によって２値化した画像を得る２値化画像手段を備え、反り量算出手段は、２値化した画像に基づいて薄板の反り量を算出する画像処理算出手段を備えている。
【００５２】
また本発明の他の局面に係る薄板形状測定装置は、上記記載の薄板形状測定装置において、閾値温度は、４００℃以下である。
【００５３】
また本発明の他の局面に係る薄板形状測定装置は、上記記載の薄板形状測定装置において、閾値温度は、１５℃以上である。
【００５４】
また本発明の他の局面に係る薄板形状制御装置は、上記記載の薄板形状測定装置と、薄板形状測定装置の測定結果に基づいて、走行中の薄板の反り量を低減させるように、薄板形状を非接触で矯正する矯正手段とを備えている。
【００５５】
また本発明の他の局面に係る薄板形状制御装置は、上記記載の薄板形状制御装置において、矯正手段は、薄板形状測定装置の測定結果に基づき、薄板の走行面に垂直な方向に引いた直線上で最も離れる当該薄板の２点を求める処理手段と、この２点を近づけるように制御信号を出力する制御手段と、この制御手段からの信号に基づいて走行中の薄板の形状を非接触で矯正する矯正装置とから構成される。
【００５６】
ここで「走行面」は、反りなどの発生していない理想的な平板形上の薄板が移動することによって形成される平面をいう。これは、反り等がない場合の薄板幅方向面でもある。
【００５７】
また本発明の他の局面に係る薄板形状制御装置は、上記記載の薄板形状制御装置において、矯正手段は、矯正装置として、薄板を吸引する電磁石を有する。
【００５８】
また本発明の他の局面に係る薄板形状制御装置は、上記記載の薄板形状制御装置において、製造ライン又は処理ラインは、溶融亜鉛付着後にその亜鉛の付着量を調整する付着亜鉛除去装置を備えた連続溶融亜鉛メッキラインであり、薄板形状測定装置は、付着亜鉛除去装置により亜鉛付着量が調整される薄板部位の近傍を測定するよう設けられる。
【００５９】
また本発明の他の局面に係る鍍金薄板製造方法は、鍍金する金属を溶融加熱させた容器内に、薄板を通板させる金属付着工程と、金属付着工程で鍍金金属を付着させた薄板の側面から、上記記載の薄板形状測定装置により、走行中の当該薄板の反りを含む形状を非接触で測定する測定工程と、測定工程における測定結果に基づいて、走行中の薄板の反り量を低減させるように、薄板形状を非接触で矯正する矯正工程と、矯正工程にて反りを矯正させた薄板に対し、ワイピングノズルからワイピングガスを噴出して金属付着量を調整するワイピング工程とを有する。
【００６０】
また本発明の他の局面に係る鍍金薄板製造方法は、上記記載の鍍金薄板の製造方法において、矯正工程において矯正されるべき反り低減量に対応させて、ワイピングノズルと薄板との間隔を狭めるように設定し、間隔を狭めたことに対応させて、ワイピングガスの噴出量を低減させる。
【００６１】
また本発明の他の局面に係る鍍金薄板製造方法は、上記記載の鍍金薄板の製造方法において、矯正工程において矯正されるべき反り低減量に対応させて、ワイピングノズルと薄板との間隔を狭めるように設定し、間隔を狭めたことに対応させて、薄板の走行速度を増速させる。
【００６２】
また本発明の他の局面に係る薄板形状測定方法は、薄板製造ラインまたは薄板処理ライン上の薄板側面に配置された温度分布測定手段によって、オンラインで走行中の加熱された薄板及び背景を含む所定領域の温度分布を当該薄板の側面から非接触で測定し、温度分布測定手段の測定結果に基づいて、当該走行中の薄板の反り量を算出する。
【００６３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る薄板形状制御装置の実施の形態を示す構成図である。本薄板形状制御装置は溶融金属めっきラインにおいて、加熱されて走行している薄板の形状矯正を行う。
【００６４】
本実施の形態の薄板形状制御装置は、図１２に示すカメラ７に替えて、温度分布撮影装置１０を用いる。そして、その温度分布撮影装置１０で撮影・処理した信号を処理装置８に入力し、処理装置８で信号を処理した結果を制御器３に送信するように構成している。尚、図１２と同様の機能を示す部分には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
【００６５】
ここで、本実施の形態に係る温度分布撮影装置１０は、輻射光を利用して非接触で温度を測定するもので、赤外領域の波長の光に感度を有する撮像素子を備え、検知した光の強度から対象物の温度分布を測定するように構成されている。
【００６６】
尚、輻射温度計の測定原理に鑑みれば、撮像素子は赤外領域のみに感度を有する必要はなく、赤外領域の波長に感度を有するものであれば、可視領域の波長に感度を有するものであっても良い。
【００６７】
また、撮像素子は、２次元のエリアアレイで構成しても良く、また1次元のリニアアレイで構成しても良い。
【００６８】
更に、光学素子に波長選択フィルタを設けて特定波長の光を検知するように構成しても良い。
【００６９】
図２は、薄板の上流方向から見た温度分布撮影装置１０と電磁石５との配置を示す図である。温度分布撮影装置１０は薄板１の側面に設置され薄板１の側面から測定するように配置されている。
【００７０】
図３は、温度分布撮影装置１０で撮影した薄板１の側面からの温度分布画像である。この温度分布画像は処理装置８に設けた表示器（図示していない）に表示される。
【００７１】
薄板１は高温であり、溶融亜鉛鍍金薄板製造ラインなどの場合には、亜鉛の融点に近い４００℃前後あるいはそれ以上の温度である。一方、台車やオペレータなどの外乱物体１１は、高くても５０℃程度である。従って、温度分布画像には画像内に様々な物体の温度分布が撮影されるが、形状測定対象である薄板１が高温なため、この温度分布画像から所定の閾値温度以上の温度分布画像を取り出した温度分布画像を抽出すれば、外乱物体１１を除去することができる。即ち、本発明の技術思想は、非加熱状態の背景が消去される閾値温度以上の測定値を取り出すことによって外乱物体１１の影響を除去しようとするものである。
【００７２】
尚、本発明の技術思想によれば、非加熱状態の背景を消去して閾値温度以上の測定値を取り出す方法として、画像を所定の閾値温度によって２値化処理しても良い。この２値化処理を適用すれば、例えば、外乱物体１１等の非加熱状態の背景を黒画像とし、高温の薄板１を白画像として抽出することができる。
【００７３】
次に、温度分布画像から薄板１の画像を残して外乱物体１１を含む背景画像を消去するための温度閾値を決定する方法について説明する。
【００７４】
基本的には、温度閾値の下限値は背景として写り込む外乱物体１１の温度に依存して決定され、温度閾値の上限値は、対象とする薄板１の温度に依存して決定される。
【００７５】
しかし、実機において本技術を適用する際には、この温度条件以外の条件も温度閾値の決定に大きく影響する。
【００７６】
例えば、温度分布撮影装置１０で撮影する視野サイズは閾値の下限値に影響する。即ち、視野サイズを大きくすれば、種々の外乱物体１１の混入が考えられるため、下限値を高くして閾値設定可能範囲を狭める必要が生ずるのに対し、視野サイズを小さくすれば外乱物体１１の混入を制限できるため下限値を低くして閾値設定可能範囲を広くすることができる。
【００７７】
従って、視野サイズを小さくすることは外乱物体の混入の影響を低減化するための有効な手段と考えられる。視野サイズを小さくするには、例えばズームレンズによって温度分布撮影装置１０の視野自体を狭めても良く、また画像処理ウインドウ９の横幅、高さを狭くしても良い。また、撮像素子に１次元撮像素子、例えばリニアアレイを用いることも効果的である。
【００７８】
また、温度分布撮影装置１０の視野内に人間等が侵入しないように規制した操業が認められれば、閾値設定可能範囲をさらに広くすることができる。
【００７９】
溶融亜鉛鍍金薄板製造ラインにおいて、本技術を適用する際の閾値は次のようにして決定する。
【００８０】
先ず、第１の実施の形態では、温度閾値の上限値は４００℃とする。この実施の形態では、温度分布撮影装置１０を溶融亜鉛浴とワイピングノズルの中間位置の薄板１を撮影するように配置した場合である。亜鉛の融点が４１９．５℃であるため、その融点よりも若干低い温度を上限値とすることができる。
【００８１】
第２の実施の形態では、温度閾値の上限値は３００℃とする。この実施の形態では、温度分布撮影装置１０をワイピングノズル後の薄板１を撮影するように配置した場合である。第１の実施の形態の上限値と比べて温度閾値を低くしているのは、薄板１はワイピングガスによって冷却されることと、更に薄板１のエッジ部分が中央部に比べてより冷却されていることを考慮したものである。
【００８２】
第３の実施の形態では、温度閾値の下限値は１５℃とする。この実施の形態では、視野サイズを狭くし、かつ外乱物体１１の侵入を規制する等の対策を施した場合である。外乱物体１１が侵入する恐れがないため、下限値は外気温度程度にまで下げることが可能である。
【００８３】
第４の実施の形態では、温度閾値の下限値は４０℃とする。この実施の形態では、視野サイズを狭くするが、操業者の侵入は認める場合である。外乱物体１１を人間に限定することができるため、下限値は人間の体温程度にまで下げることが可能である。
【００８４】
第５の実施の形態では、温度閾値の下限値は１００℃とする。この実施の形態は、外乱物体１１の侵入を是認している場合である。従って、この場合の温度閾値の下限値は、温度分布画像に撮影される物体の内、薄板１以外の物体の最高温度値に基づいて定めている。
【００８５】
尚、本実施の形態で記載した温度は、溶融亜鉛鍍金薄板製造ラインにおける実際の薄板１、外乱物体１１等の温度値である。輻射方式の温度分布撮影装置１０を用いる場合は、輻射率の設定値によって撮影した物体の温度は異なる値を示す。従って、本実施の形態で記載した温度閾値を実ラインに適用する際は、温度分布撮影装置１０の測定条件に対応して適宜変更して適用すれば良い。
【００８６】
図４は、温度分布撮影装置１０から得られた温度分布画像に対し、温度閾値を２００℃に設定して処理装置８において外乱を除去し、さらに画像処理によってエッジＸ１とエッジＸ２の位置を計算したものである。
【００８７】
このＸ１とＸ２の位置は、例えば、薄板１の走行面に垂直な方向に引いた直線上で最も離れる薄板上の２点の値として求めることができる。
【００８８】
温度閾値を適切に選定することにより、外乱物体、背景、照明などの影響を消去することができ、容易にＸ１とＸ２の位置を求めることができる。そして、Ｘ１とＸ２の位置が求められれば、薄板１のみかけの幅すなわち反り量を測定することができる。従って、反り量を測定することとＸ１とＸ２の位置を求めることとは等価であると考えることができる。
【００８９】
測定した位置Ｘ１とＸ２は制御器３に入力される。制御器３ではこの位置Ｘ１と位置Ｘ２に基づいて複数の電磁石５を制御して薄板１の形状を矯正する。
【００９０】
図５は制御器３の制御内容を示す流れ図である。
【００９１】
制御器３は、複数の電磁石５の内から予め定めた順序に従って、最初に制御する電磁石５を選択する（Ｓ１）。次に、位置Ｘ１と位置Ｘ２が共に所定の範囲以内にあるかどうかを調べる（Ｓ２）。両値が所定の範囲内にあれば、それは薄板１の反り量が小さく矯正の必要が無いため制御動作は行わず初期状態で待機する。いずれかの値が所定の範囲外にあれば薄板１の反り量が大きく矯正の必要があるため次のステップの制御動作を開始する。
【００９２】
図６は電磁石５の出力と薄板１の反り量の変化を示すタイムチャートである。
【００９３】
先ず、選択された表裏一対の電磁石５に対して、交番する矩形波を加えた出力を行うように制御信号を配分して出力する（Ｓ３）。図６の（ａ）は薄板１の表面に対向して配された電磁石ａの出力信号を表わしている。現在出力している値Ｍ１に加えて、時間Ｔ１からＴ２の期間にΔＭだけ出力を増加させている。また図６の（ｂ）は薄板１の裏面に対向して配された電磁石ｂの出力信号を表わしている。現在出力している値Ｍ２に加えて、時間Ｔ２からＴ３の期間にΔＭだけ出力を増加させている。
【００９４】
以上のように電磁石５に出力を与えることで、薄板１は時間Ｔ１からＴ２の期間では表面の方向に吸引されて移動し、時間Ｔ２からＴ３の期間では裏面の方向に吸引されて移動する動作を行う。
【００９５】
この電磁石５への出力動作と並行して位置Ｘ１と位置Ｘ２を読み取り（Ｓ４）、出力期間中において位置Ｘ１あるいは位置Ｘ２が所定の目標値との偏差を小さくする方向に移動したかどうかを調べる（Ｓ５）。
【００９６】
偏差が小さくなるように薄板１の位置が移動した場合は、偏差を小さくさせた方向の電磁石に所定量の制御信号を加算して出力する（Ｓ６）。
【００９７】
図６の（ｃ）は薄板１の反り量（Ｘ２−Ｘ１）の変化を表わしている。反り量は最初ｄであったものが、時間Ｔ２からＴ３の期間においてΔｄだけ減少している。このことから、裏面の電磁石ｂによって反り量が改善できることが示される。
【００９８】
図６の（ｂ）では、裏面の電磁石ｂに対して時間Ｔ４以降に出力値を所定量増加させていることが示され、図６の（ｃ）では、この結果として時間Ｔ４以降薄板１の反り量が減少している。
【００９９】
出力期間中においても薄板１の位置が変化しない、あるいは薄板１の目標位置との偏差が大きくなるように薄板１の位置が移動した場合は、その電磁石は現在の出力で固定し変更は行わない（Ｓ７）。
【０１００】
以上の手順を全ての電磁石５について実施したかどうかを調べ（Ｓ８）、全ての電磁石５について実施していなければ、次の電磁石５に対して処理を行う（Ｓ９）。全ての電磁石５について実施していれば初期の状態に戻り、最初の電磁石５から同様の手順で処理を行う。
【０１０１】
尚、ステップＳ２において、位置Ｘ１と位置Ｘ２が共に所定の範囲以内にあるかどうかを調べたが、薄板全体が左または右に移動している場合と区別する必要がある。この場合は薄板の反り量（Ｘ２−Ｘ１）が変わらず、中心位置（Ｘ１＋Ｘ２）／２が変化していることで判断できるため、表面側あるいは裏面側のいずれか片側の複数電磁石全てに出力信号を付加して薄板全体を移動させることで制御する。
【０１０２】
尚、電磁石５の制御は、制御器３を用いた自動処理でなくても、オペレータによる手動操作で実現することができる。
【０１０３】
この場合、オペレータは位置Ｘ１と位置Ｘ２を表示器（図示していない）により監視しながら、図５及び図６で説明した手順に従って制御器３を操作し、個々の電磁石５を制御する信号を出力させることで所望の結果を得ることができる。
【０１０４】
以上のように温度分布撮影装置１０を用いて薄板１の側方から非接触で薄板１の反り量を測定し、その値に基づいて制御するように薄板形状制御装置を構成すれば、オペレータや台車などの外乱物体１１が撮影範囲内に侵入しても安定に反り量を測定して形状制御する装置を構成することができる。
【０１０５】
従来の画像処理方法では薄板１と外乱物体（台車やオペレータなど）を区別して薄板１のエッジのみを抽出することは難しい。しかし、温度分布撮影装置１０による温度分布画像を用いて簡単な２値化処理を行えば、薄板１のエッジを容易かつ確実に抽出することができる。この方法によれば、照明や背景の模様について前提とすべき条件はなく、自由に周辺の照明を設定でき、背景も選ばない。もちろん、照明によって熱せられて、発熱部位を有する背景などが存在する場合は熱画像上に影響が現れるはずであるが、その場合でも本装置が適用される溶融亜鉛鍍金薄板製造ラインにおいては、薄板１が高温であるので、２値化処理をもちいて照明や背景の影響を除去できる。このように、オペレータや台車といった外乱物体・背景・照明といった通常の画像処理による方法では困難といえる問題を効果的に解決できる。
【０１０６】
尚、本実施の形態では温度分布画像の画像処理方法として２値化処理を用いているが、この形態に限定されず、温度閾値以下の温度は全て所定の温度とするように画像処理することで背景を消去し、こうして得られた画像に基づいて薄板１のエッジ位置を求めるように構成しても良い。背景を消去する処理を施すこと、即ち、閾値温度以上の温度のみの画像で構成される温度分布画像を抽出することは本発明の技術思想だからである。
【０１０７】
更に、本実施の形態では温度分布画像の画像処理方法として２値化処理を用いているが、この形態に限定されず、温度閾値以上の温度は全て所定の温度とするように画像処理することで加熱された薄板１を消去し、こうして得られた画像に基づいて薄板１のエッジ位置を求めるように構成しても良い。薄板１を消去する処理を施すこと、即ち、閾値温度以下の温度のみの画像で構成される温度分布画像を抽出することも本発明の技術思想だからである。
【０１０８】
図７は本発明に係る鍍金薄板製造方法の実施の形態が適用される製造ラインを説明する構成図である。尚、同図において、前述の実施の形態と同一の部分には同一の番号を付して、その詳しい説明は省略する。
【０１０９】
本発明が適用される溶融亜鉛鍍金薄板製造ラインには、薄板１を移送するための駆動ロール２１、駆動ロールの回転速度を制御する速度制御装置２２、薄板に付着した溶融金属の量を絞るためのワイピングノズル２０、このワイピングノズル２０の間隔を調整する間隔調整装置２３、ワイピングノズル２０から噴出するガスの流量を制御するガス量制御装置２４、温度分布撮影装置１０、温度分布撮影装置１０からの画像を表示する画像表示装置２５、この温度分布撮影装置１０からの信号に基づいて制御信号を発生する制御器３及びこの制御信号によって薄板の形状を変化させる複数の電磁石５が備えられている。
【０１１０】
以上の構成の溶融亜鉛鍍金薄板製造ラインにおいて、製造ラインの速度を増速する方法を説明する。薄板１の形状は前述の薄板形状制御装置の働きによって制御されているため、制御結果は画像表示装置２５によって反り量を確認することで把握できる。
【０１１１】
先ず、薄板１が制御された状態での反り量を確認し、その結果に基づいてワイピングノズル２０の間隔を間隔調整装置２３によって薄板と接触しない間隔まで接近させる。ワイピングノズル２０の間隔を接近させることによって鍍金付着量を絞り取る能力がアップするため、その能力増に対応した値だけ薄板の通板速度を増加することが可能となる。
【０１１２】
具体的には、ワイピングノズル２０の間隔、ワイピングガス量及び鍍金付着量と製造ラインの速度を対応させた基準テーブルに基づいて製造ライン速度を決定し、速度制御装置２２を操作して速度を変更する。
【０１１３】
次に、前述の構成の溶融亜鉛鍍金薄板製造ラインにおいて、スプラッシュ欠陥を低減する方法を説明する。薄板１の形状は前述の薄板形状制御装置の働きによって制御されているため、制御結果は画像表示装置２５によって反り量を確認することで把握できる。
【０１１４】
先ず、薄板１が制御された状態での反り量を確認し、その結果に基づいてワイピングノズル２０の間隔を間隔調整装置２３によって薄板と接触しない間隔まで接近させる。ワイピングノズル２０の間隔を接近させることによって鍍金付着量を絞り取る能力がアップするため、その能力増に対応した値だけワイピングガス量を低減することが可能となる。
【０１１５】
具体的には、ワイピングノズル２０の間隔、製造ラインの速度及び鍍金付着量とワイピングガス量を対応させた基準テーブルに基づいてワイピングガス量を決定し、ガス量制御装置２４を操作してガス量を変更する。
【０１１６】
以上の鍍金薄板製造方法によれば、薄板形状制御装置と組み合わせて鍍金薄板の増産を図り、また品質向上を図ることができる。
【０１１７】
従って、ワイピングノズル２０の間隔を接近させることによって、通板速度の増加を図りつつ、さらにスプラッシュ欠陥を低減するためにワイピングガス量を低減する操業が可能となる。
【０１１８】
以上説明したように、本実施の形態の薄板形状制御装置は、温度分布撮影装置を用いて薄板の側方から非接触で薄板の反りを測定し、薄板が高温であるという特徴を利用して所定温度以下の背景を消去して、即ち、閾値温度以上の温度のみの画像で構成される温度分布画像を抽出して、薄板のみかけの幅すなわち反り量を測定し、その値に基づいて形状を非接触で制御するよう構成されているため、薄板に比して低温度であるオペレータや台車などの外乱物体が温度分布撮影装置の撮影範囲内に侵入しても、安定して薄板の反り量を測定して形状制御を行うことができる。
【０１１９】
また、本実施の形態の鍍金薄板製造方法は、薄板形状制御装置を使用することで鍍金薄板の増産を図り、品質向上を図ることができる。
【０１２０】
尚、本発明は、以下の形態として実現することが可能である。
【０１２１】
本発明に係る他の局面の薄板形状測定装置は、薄板製造ラインまたは薄板処理ライン上の薄板側面に配置され、オンラインで走行中の加熱された薄板の温度分布を当該薄板の側面から非接触で測定する温度分布測定手段と、前記温度分布測定手段の測定結果に基づいて、当該走行中の薄板の反り量を算出する反り量算出手段とを備えたことを特徴とする薄板形状測定装置において、温度分布測定手段は、前記薄板の側面に配置され該薄板の側面からの赤外線熱画像を撮影する撮像手段から構成される。
【０１２２】
また本発明に係る他の局面の薄板形状制御装置は、上記記載の発明である薄板形状測定装置と、薄板形状測定装置の測定結果に基づいて、走行中の薄板の反り量を低減させるように、薄板形状を非接触で矯正する矯正手段とを備え、前記矯正手段は、前記温度分布測定手段により撮像された画像に基づき、前記薄板の走行面に垂直な方向に引いた直線上における画像濃度の一回微分値又は複数回微分値を求める微分手段と、前記微分手段により得られた微分値の２ヶ所のピーク位置を、前記直線上で最も離れる薄板の２点であると判定する判定手段と、前記２点を近づけるように制御信号を出力する制御手段と、この制御信号に基づいて前記走行中の薄板の形状を非接触で矯正する矯正装置とから構成される。
【０１２３】
また本発明に係る他の局面の薄板形状制御装置は、上記記載の発明である薄板形状制御装置において、前記矯正手段は、薄板幅方向における中央部近傍に配置される１以上の第１の電磁石と、この第１の電磁石と薄板を挟みかつ薄板幅方向の両端部近傍に配置されるそれぞれ１以上の第２及び第３の電磁石とからなる。
【０１２４】
また本発明に係る他の局面の薄板形状制御装置は、上記記載の発明である薄板形状制御装置において、前記矯正手段は、矯正装置として、流体を噴出して前記薄板を押出す流体圧力パッドを有する。
【０１２５】
また本発明に係る他の局面の薄板形状制御装置は、上記記載の発明である薄板形状制御装置において、前記製造ライン又は処理ラインは、溶融亜鉛付着後に気体を薄板に吹き付けて亜鉛付着量を調整するワイピングガス噴出装置を備えた連続溶融亜鉛メッキラインであり、前記薄板形状測定装置は、前記付着亜鉛除去装置により亜鉛付着量が調整される薄板部位の近傍を測定するよう設けられる。
【０１２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、安定して精度良く薄板の形状を測定することができ、また安定して精度良く薄板の形状を制御することができ、また鍍金薄板の増産と欠陥低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄板形状制御装置の実施の形態を示す構成図。
【図２】薄板の上流方向から見た温度分布撮影装置と電磁石との配置を示す図。
【図３】温度分布撮影装置で撮影した薄板の側面からの温度分布画像。
【図４】温度分布撮影装置から得られた温度分布画像を処理した画像を示す図。
【図５】制御器の制御内容を示す流れ図。
【図６】電磁石の出力と薄板の反り量の変化を示すタイムチャート。
【図７】本発明に係る鍍金薄板製造方法の実施の形態が適用される製造ラインを説明する構成図。
【図８】溶融亜鉛鍍金薄板の製造ラインの構成を示す図。
【図９】薄板の上流方向から見たワイピングノズルと薄板の位置関係を示す図。
【図１０】従来の薄板形状制御装置の構成を説明する図。
【図１１】位置センサの配置を示す図。
【図１２】カメラを用いた薄板形状制御装置の構成を示す図。
【図１３】薄板の上流方向から見たカメラと電磁石の配置を示す図。
【図１４】カメラ映像の信号を処理装置で処理した画像を示す図。
【図１５】カメラ映像の信号を画像処理装置で処理した画像を示す図。
【図１６】カメラ映像の信号を処理装置で処理した画像を示す図。
【符号の説明】
１…薄板
３…制御器
４…増幅器
５…電磁石
８…処理装置
９…画像処理ウインドウ
１０…温度分布撮影装置
１１…外乱物体
２０…ワイピングノズル
２２…速度制御装置
２３…間隔調整装置
２４…ガス量制御装置
２５…画像表示装置
【図１】
2004198193.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004198193.tif 000007
【図６】
2004198193.tif 000008
【図７】
2004198193.tif 000009
【図８】
2004198193.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2004198193.tif 000012
【図１１】
2004198193.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2004198193.tif 000015
【図１４】
2004198193.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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