(57)【要約】      （修正有）【課題】帯状体の走行を継続させながら省スペースでメンテナンスを行うことができるエッジ位置検出装置を提供する。【解決手段】帯状体１０の一方の面側に、直線偏光を投射する投光器２と偏光フィルタを介して光を受光する受光器４とを配置し、帯状体１０の他方の面側に、投光器２から投射される直線偏光が入射され、入射された直線偏光の偏光方向を偏光フィルタの透過軸に一致する方向に変化させて反射する偏光反射板３を配置する。そして、受光器４の各受光素子で得られた受光量が帯状体１０の幅方向でする位置を検出し、その位置を帯状体１０のエッジ位置として検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状体のエッジ位置を検出するエッジ位置検出装置であって、
前記帯状体の一方の面側に配置し、前記帯状体のエッジ部と当該エッジ部よりも幅方向外側とを含む領域に直線偏光を投射する投光手段と、
前記帯状体を挟んで前記投光手段に対向する側に、前記投光手段から投射される直線偏光が入射されるように、一部を前記帯状体のエッジ部よりも幅方向外側に位置して配置し、入射された前記直線偏光の偏光方向を特定方向に変化させて反射する偏光反射板と、
前記帯状体の前記一方の面側に配置し、前記特定方向に一致する透過軸を有する偏光フィルタを介して、前記投光手段から投射される直線偏光の反射光を受光する複数の受光素子を有する受光手段と、
前記受光手段の各受光素子の受光量に基づいて、前記帯状体のエッジ位置を検出する演算手段と、を備えることを特徴とするエッジ位置検出装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記帯状体の幅方向に配列された前記各受光素子の受光量が、前記投光手段から投射され前記偏光反射板で反射された反射光を受光した受光素子の受光量を示す最大値から、前記投光手段から投射され前記帯状体で反射された反射光を受光した受光素子の受光量を示す最小値へ変化する位置を検出し、検出した位置を前記帯状体のエッジ位置に対応する位置として検出することを特徴とする請求項１に記載のエッジ位置検出装置。
【請求項３】
前記受光手段は、前記偏光フィルタを介して光を受光するＣＣＤカメラであることを特徴とする請求項１又は２に記載のエッジ位置検出装置。
【請求項４】
前記受光手段は、前記偏光フィルタを介して光を受光するＣＭＯＳカメラであることを特徴とする請求項１又は２に記載のエッジ位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続的に走行する帯状体のエッジ位置を検出するエッジ位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯状体のエッジ位置を検出する方法として、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術は、帯状体のエッジ部に光を投射する投光器と、帯状体のエッジ部を挟んで投光器に対向配置され、当該投光器からの光を受光する受光器とを用い、受光器で受光した受光量に応じて帯状体のエッジ位置を検出するものである。
図４は、従来の帯状体のエッジ位置検出装置の概略構成を示す図である。
この図４に示すように、従来のエッジ位置検出装置１０１は、投光器１０２と、受光器１０３と、演算部１０４とを備える。受光器１０３は、帯状体１０の幅方向（帯状体１０の走行方向とほぼ直交する方向）に配列した複数の受光素子を有し、各受光素子の受光量が演算部１０４に入力される。
【０００３】
演算部１０４は、図５に示すように、帯状体１０の幅方向での各受光素子から得られた受光量の変化に基づいて、帯状体１０のエッジ位置を検出する。例えば、受光器１０３で得られる受光量の幅方向合計値や、幅方向で受光量が変化する位置から、帯状体１０のエッジ位置を求める。すなわち、このエッジ位置検出装置１０１は、帯状体１０により遮光される範囲を求めることで、帯状体１０のエッジ位置を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４０７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のエッジ位置検出装置にあっては、投光器と受光器とを帯状体を挟んで対向配置しているため、帯状体の走行を継続しながら投光器や受光器のメンテナンスを行うためには、帯状体の両側に、投光器や受光器に対するメンテナンススペースをそれぞれ設けなければならない。そのため、エッジ位置検出装置の設置スペースが多く必要となる。
【０００６】
ところが、設置制約上、図４に示すような位置に投光器１０２と受光器１０３とを配置した場合、一般に受光器１０３側のメンテナンススペースは確保できるが、投光器１０２側のメンテナンススペースは確保できない場合が多い。このように、投光器１０２側のメンテナンススペースが確保できない場合、投光器１０２の異常発生時には、メンテナンスのためにラインを停止させなければならず、生産性が低下する。
そこで、本発明は、帯状体の走行を継続させながら省スペースでメンテナンスを行うことができるエッジ位置検出装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係るエッジ位置検出装置は、帯状体のエッジ位置を検出するエッジ位置検出装置であって、前記帯状体の一方の面側に配置し、前記帯状体のエッジ部と当該エッジ部よりも幅方向外側とを含む領域に直線偏光を投射する投光手段と、前記帯状体を挟んで前記投光手段に対向する側に、前記投光手段から投射される直線偏光が入射されるように、一部を前記帯状体のエッジ部よりも幅方向外側に位置して配置し、入射された前記直線偏光の偏光方向を特定方向に変化させて反射する偏光反射板と、前記帯状体の前記一方の面側に配置し、前記特定方向に一致する透過軸を有する偏光フィルタを介して、前記投光手段から投射される直線偏光の反射光を受光する複数の受光素子を有する受光手段と、前記受光手段の各受光素子の受光量に基づいて、前記帯状体のエッジ位置を検出する演算手段と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
このように、帯状体の一方の面側にメンテナンスが不要な偏光反射板を配置し、他方の面側にメンテナンスが必要となり得る投光手段および受光手段を設けるので、メンテナンススペースを帯状体の片側（投光手段および受光手段側）のみに確保すればよい。したがって、帯状体を挟んで投光器と受光器とを対向配置するエッジ位置検出装置のように、帯状体の両側にメンテナンススペースを確保する必要がなくなり、省スペース化を図ることができる。
【０００９】
さらに、設備制約上、帯状体の片側にしかメンテナンススペースを確保できない場合であっても、メンテナンススペースが確保可能な側に投光手段および受光手段を配置することで、帯状体走行中の投光手段および受光手段へのアクセスが可能となる。したがって、投光手段や受光手段に異常が発生した場合には、帯状体の走行を継続させながら投光手段や受光手段のメンテナンスが可能となる。このように、ラインを停止させずに投光手段や受光手段の復旧作業を行うことができるので、生産性の低下を軽減することができる。
【００１０】
また、上記において、前記演算手段は、前記帯状体の幅方向に配列された前記各受光素子の受光量が、前記投光手段から投射され前記偏光反射板で反射された反射光を受光した受光素子の受光量を示す最大値から、前記投光手段から投射され前記帯状体で反射された反射光を受光した受光素子の受光量を示す最小値へ変化する位置を検出し、検出した位置を前記帯状体のエッジ位置に対応する位置として検出することを特徴としている。
このように、各受光素子の受光量が帯状体の幅方向で変化することを利用するので、帯状体のエッジ位置を適切に検出することができる。
【００１１】
さらに、上記において、前記受光手段は、前記偏光フィルタを介して光を受光するＣＣＤカメラであることを特徴としている。
これにより、投光手段から投射された直線偏光を精度良く受光することができ、帯状体のエッジ位置を適切に検出することができる。
また、上記において、前記受光手段は、前記偏光フィルタを介して光を受光するＣＭＯＳカメラであることを特徴としている。
これにより、比較的安価な構成で投光手段から投射された直線偏光を精度良く受光することができ、帯状体のエッジ位置を適切に検出することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、メンテナンスが必要となり得る部品を帯状体の片側のみに配置するので、メンテナンススペースを帯状体の片側のみに設けるだけでよく、装置の省スペース化が図れる。また、片側にしかメンテナンススペースを確保することができない場合でも、メンテナンススペースを確保可能な側にメンテナンスが必要となり得る部品を配置することで、帯状体走行中にメンテナンスが可能となり、生産性低下を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態における帯状体のエッジ位置検出装置の概略構成を示す図である。
【図２】受光器における受光原理を示す図である。
【図３】本実施形態におけるエッジ位置検出方法を説明する図である。
【図４】従来の帯状体のエッジ位置検出装置の概略構成を示す図である。
【図５】従来のエッジ位置検出方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における帯状体のエッジ位置検出装置の概略構成を示す図である。
図中、符号１は、製造ライン上を走行する帯状体（鋼板）１０の蛇行制御等を行うために、帯状体１０のエッジ位置を検出するエッジ位置検出装置である。このエッジ位置検出装置１は、投光器（投光手段）２と、偏光反射板３と、受光器（受光手段）４と、演算部（演算手段）５とを備える。
【００１５】
投光器２は、走行する帯状体１０の一方の側（ここでは表面側）に配置され、帯状体１０の表面に向けて所定角度をもつ直線偏光を投射する。このとき、帯状体１０のエッジ部および帯状体１０のエッジ部よりも外側を含む領域を、直線偏光の投射領域とする。
偏光反射板３は、帯状体１０を挟んで投光器２に対向配置する。このとき、投光器２から投射される直線偏光が入射されるように、偏光反射板３の一部を帯状体１０のエッジ部よりも幅方向外側に位置して配置する。この偏光反射板３は、入射光の偏光方向を特定方向に変化させて反射するものである。ここで、上記特定方向は、入射光の偏光方向とは９０°異なる方向であることが好ましい。
【００１６】
すなわち、図２に示すように、投光器２から直線偏光子２ａを通過して投射された直線偏光のうち、投射領域の幅方向内側に投射された直線偏光は、帯状体１０の表面で反射され、残りの投射領域の幅方向外側に投射された直線偏光は、偏光反射板３で反射される。このとき、帯状体１０の表面で反射された光Ｌ１の偏光方向は、投光器２から投射された光の偏光方向と等しい。一方、偏光反射板３で反射された光Ｌ２の偏光方向は、投光器２から投射された光の偏光方向とは９０°異なる。
【００１７】
また、受光器４は、図１に示すように、走行する帯状体１０に対して投光器２と同一側に配置する。この受光器４は、偏光フィルタ付きＣＣＤカメラであって、帯状体１０の幅方向に一致するように配列された複数の受光素子（ＣＣＤ）と、複数の受光素子の前に配置された偏光フィルタ（図２の符号４ａ）とを備える。当該偏光フィルタ４ａは、入射された光のうち、投光器２から投射され偏光反射板３で反射された光の偏光方向と同じ角度成分の光のみを透過する透過軸を有する。受光器４で受光した光の受光量は、演算部４に入力される。
【００１８】
演算部５は、例えば製造ラインから離れた制御室等に設置されており、受光器４の各受光素子で得られた受光量に基づいて、帯状体１０の幅方向のエッジ位置を検出する。以下、帯状体１０のエッジ位置検出方法について、図３を参照しながら説明する。
図３は、帯状体１０の幅方向に配列された各受光素子の受光量の変化を示している。帯状体１０の幅方向外側の領域では、受光器４に、投光器２から投射され偏光反射板３で反射された光が入射される。この光は受光器４の偏光フィルタ４ａを通過するため、この領域に配置された受光素子から得られる受光量は、最大値Ｑmaxとなる。一方、帯状体１０の幅方向内側の領域では、受光器４に、投光器２から投射され帯状体１０で反射された光が入射されるが、この光は受光器４の偏光フィルタ４ａを通過できないため、この領域に配置された受光素子から得られる受光量は、最小値Ｑminとなる。
【００１９】
演算部４は、各受光素子の受光量が、帯状体１０の幅方向で、最大値Ｑmaxから最小値Ｑminへ向けて低下する位置を検出し、検出した位置を帯状体１０のエッジ位置に対応する位置として検出する。
例えば、各受光素子のうち、受光量が最大値Ｑmaxと最小値Ｑminとの間の所定値となる受光素子を検出し、検出した受光素子の位置を帯状体１０のエッジ位置に対応する位置とする。ここで、上記所定値は、最大値Ｑmaxと最小値Ｑminとの中間値（Ｑmax−Ｑmin）／２＋Ｑminとしてもよいし、最大値Ｑmaxと最小値Ｑminとの間の任意の値としてもよい。
【００２０】
また、ここでは受光量が帯状体１０の幅方向で変化する位置から帯状体１０のエッジ位置を検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、受光量の幅方向合計値から帯状体１０のエッジ位置を検出するようにしてもよい。
このように、エッジ位置検出装置１は、帯状体１０に対して同一側に、直線偏光を投射する投光器２と、投光器２から投射される直線偏光の偏光方向とは異なる方向の透過軸を有する偏光フィルタ４ａを備えた受光器４とを配置し、帯状体１０を挟んで投光器２の対向側に、投光器２から投射される直線偏光の偏向方向を、受光器４の偏光フィルタ４ａの透過軸に一致する方向に変化させる偏光反射板３を配置する。そして、受光器４の各受光素子から得られる受光量が、帯状体１０の幅方向で低下する位置を捉え、その位置を帯状体１０のエッジ位置として検出する。したがって、帯状体１０のエッジ位置を適切に検出することができる。
【００２１】
このとき、投光器２から投射され偏光反射板３で反射された光の透過強度が最大となり、投光器２から投射され帯状体１０で反射された光の透過強度が最小となるように、偏光反射板３で反射された光の偏光方向、及び受光器４の偏光フィルタ４ａの透過軸を設定する。これにより、受光量の最大値Ｑmaxと最小値Ｑminとの差を大きくとることができ、帯状体１０の幅方向で受光量低下する位置、即ち帯状体１０のエッジ位置を精度良く検出することができる。
【００２２】
ところで、帯状体１０のエッジ位置を検出するエッジ位置検出装置として、図４に示すように、投光器１０２と受光器１０３とを走行する帯状体１０のエッジ部を挟んで対向配置し、受光器１０３で得られる受光量の帯状体１０の幅方向での変化に基づいて帯状体１０のエッジ位置を検出するエッジ位置検出装置１０１が広く用いられている。しかしながら、このようなエッジ位置検出装置１０１では、メンテナンスが必要となり得る投光器１０２と受光器１０３とが、帯状体１０を挟んで対向配置されているため、メンテナンススペースを帯状体１０の両側に設ける必要がある。
【００２３】
これに対して、本実施形態では、製造ライン内に設置したエッジ位置検出装置１の部品のうち、メンテナンスが必要となり得る投光器２及び受光器４は帯状体１０の片側のみに配置されるため、メンテナンススペースは帯状体１０の片側のみに設ければよい。このように、従来、帯状体１０に対向する両側に確保していたメンテナンススペースを、片側のみに確保するだけでよいため、省スペース化が図れる。
【００２４】
また、図４に示すように、鉛直上昇した帯状体１０が進行方向を反転させて下降するような位置でエッジ位置検出を行う場合、帯状体１０の表面側にはメンテナンススペースを確保できるが、帯状体１０の裏面側にメンテナンススペースを確保することはできない。すなわち、図４に示すエッジ位置検出装置１０１にあっては、投光器１０２側にメンテナンススペースを確保することができない。
【００２５】
したがって、この場合、投光器１０２に異常が発生すると、製造ラインを停止して投光器１０２のメンテナンスを行うか、エッジ位置検出装置１０１を不使用状態で操業しなければならない。ところが、製造ラインを停止してメンテナンスを行うと、生産性が大幅に低下してしまう。また、エッジ位置検出装置１０１を不使用状態で操業する場合、帯状体１０の速度低下が必要であるなどの操業制約が発生する期間が長期に亘って発生してしまうため、やはり生産性が低下する。さらに、エッジ位置検出装置１０１が機能しないため、帯状体１０の蛇行制御等を停止しなければならない。
【００２６】
これに対して、本実施形態におけるエッジ位置検出装置１は、メンテナンスが必要となり得る部品（投光器２及び受光器４）を帯状体１０の片側のみに配置する構成である。そのため、メンテナンススペースを帯状体１０の片側のみにしか確保できない場合でも、メンテナンススペースを確保可能な帯状体１０の表面側に投光器２及び受光器４を配置することで、帯状体１０の走行中でも投光器２及び受光器４にアクセス可能となる。
【００２７】
したがって、投光器２や受光器４に異常が発生した場合には、ラインを停止させることなく投光器２や受光器４のメンテナンスを行うことができる。その結果、生産性の低下を軽減することができる。また、エッジ位置検出装置１を不使用とする期間を、投光器２や受光器４に異常が発生してから復旧作業が完了するまでの短期間とすることができ、図４に示すエッジ位置検出装置１０１と比較して、上記操業制約が発生する期間の削減が図れる。
なお、上記実施形態においては、受光器４としてＣＣＤカメラを適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば受光素子としてフォトダイオード等の光電変換素子を用いた受光器を適用することもできる。さらに、受光器４としてＣＭＯＳカメラを適用しても同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００２８】
１…エッジ位置検出装置、２…投光器（投光手段）、２ａ…直線偏光子、３…偏光反射板、４…受光器（受光手段）、４ａ…偏光フィルタ、５…演算部（演算手段）、１０…帯状体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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