(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のカリバーロールを組み合わせて形成される圧延空間であるロールカリバーの全カリバーを含む圧延方向断面形状を取得する断面形状取得手段と、
取得された圧延方向断面形状をもとに各カリバーロールを識別するロール識別手段と、
識別された各カリバーロールのカリバー部分の形状プロフィールを求め、各形状プロフィール内で圧延に寄与する有効カリバー曲線をそれぞれ抽出し、各有効カリバー曲線を描くための中心位置を算出する中心位置算出手段と、
算出された各中心位置をもとに各カリバーロールの相対位置を算出して出力する出力手段と、
を備え、
前記中心位置算出手段は、前記有効カリバー曲線上の異なる２点の組によって形成される線分の垂直２等分線と該有効カリバー曲線との交点を求め、該交点から前記形状プロフィールが凹となる向きに、予め決定されている前記有効カリバー曲線の所定曲率半径に等しい距離となる点を該有効カリバー曲線の中心候補点として算出する処理を行うとともに該処理を他の異なる２点の組に対して繰り返し行って複数の中心候補点を算出し、さらに前記複数の中心候補点の位置の分散値を求め、該分散値が最小値または所定値以下となるように前記所定曲率半径を再設定して前記複数の中心候補点を算出する処理を繰り返し行い前記分散値が最小値または所定値以下となる前記複数の中心候補点を求め、該複数の中心候補点の位置をもとに前記中心位置を決定する処理を各カリバーロール毎に行うことを特徴とするロールカリバー位置検出装置。
【請求項２】
前記中心位置算出手段は、前記複数の中心候補点の加重平均位置を前記中心位置として決定することを特徴とする請求項１に記載のロールカリバー位置検出装置。
【請求項３】
前記出力手段は、基準となるカリバーロールの前記中心位置と、他のカリバーロールの前記中心位置との偏差を出力することを特徴とする請求項１または２に記載のロールカリバー位置検出装置。
【請求項４】
前記出力手段は、さらに、前記所定曲率半径と、前記分散値が最小値あるいは所定値以下となった各カリバーロールの曲率半径との偏差を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のロールカリバー位置検出装置。
【請求項５】
複数のカリバーロールを組み合わせて形成される圧延空間であるロールカリバーの全カリバーを含む圧延方向断面形状を取得して各カリバーロールの相対位置を検出するロールカリバー位置検出方法において、
取得された圧延方向断面形状をもとに各カリバーロールを識別して各カリバーロールのカリバー部分の形状プロフィールを求め、各形状プロフィール内で圧延に寄与する有効カリバー曲線をそれぞれ抽出し、各有効カリバー曲線を描くための中心位置を算出する中心位置算出ステップと、
各中心位置をもとに各カリバーロールの相対位置を算出して出力する相対位置出力ステップと、
を含み、
前記中心位置算出ステップは、
前記有効カリバー曲線上の異なる２点の組によって形成される線分の垂直２等分線と該有効カリバー曲線との交点を求め、該交点から前記形状プロフィールが凹となる向きに、予め決定されている前記有効カリバー曲線の所定曲率半径に等しい距離となる点を該有効カリバー曲線の中心候補点として算出する処理を行うとともに該処理を他の異なる２点の組に対して繰り返し行って複数の中心候補点を算出する中心候補点算出ステップと、
前記複数の中心候補点の位置の分散値を求め、該分散値が最小値または所定値以下となるように前記所定曲率半径を再設定して前記中心候補点算出ステップの処理を繰り返し行い前記分散値が最小値または所定値以下となる前記複数の中心候補点を求める分散値算出ステップと、
前記分散値算出ステップによって求まった前記複数の中心候補点の位置をもとに前記中心位置を決定する中心位置決定ステップと、
を各カリバーロール毎に行い、各カリバーロール毎の前記中心位置を算出することを特徴とするロールカリバー位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のカリバーロールを組み合わせて形成される圧延空間であるロールカリバーの各カリバー部分の相対位置関係を精度良く検出することができるロールカリバー位置検出装置およびロールカリバー位置検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数、特に３〜４つ以上の溝付きロール（カリバーロール）を組み合わせて形成した圧延空間をロールカリバーといい、このカリバーロールに被圧延材を通し、圧下を加えることによって種々の断面形状の圧延材を製造している。この圧延材の断面形状の精度を高めるためには、各カリバーロールを高精度で切削あるいは加工し、かつ各カリバーロールの空間的な配置を調整することが重要である。
【０００３】
ロールカリバーの調整方法としては、調整者が、精度良く所定の外径に加工した基準棒をロールカリバーに嵌合させ、ロールカリバーと基準棒との嵌合状態および隙間を目視観察することによって各カリバーロールの配置を修正する方法や、投影機を用いてロールカリバーをスクリーン上に投影し、調整者が、この投影されたロールカリバー形状と基準形状とを比較して各カリバーロールの配置を修正する方法がある。しかしながら、いずれの調整方法も、調整者の目視観察に依存した一種の官能検査であり、再現性や客観性の点で問題があるとともに、調整にかかる時間および労力が大きいという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するため、特許文献１では、回転移動するカメラを用いてロールカリバーエッジの影像を撮像し、エッジ端部位置を２値化処理によって検出し、この検出したエッジ端部位置をもとにロールカリバーの形状および位置を精密に測定するようにしている。
【０００５】
また、特許文献２では、ロールカリバーに向けて平行光線を投光し、ロールカリバーによって遮光される光のパターンをレンズ装置で拡大してスクリーンに投影するカメラ装置およびこのカメラ装置をロールカリバーの輪郭に沿って移動させるカメラ移動装置を用いて、ロールカリバー全周の輪郭形状を取得し、この取得したロールカリバーの輪郭データから各カリバーロールの調整量を計算するとともに、この計算結果をもとにロールカリバー形状を修正するものが記載されている。
【０００６】
しかし、特許文献１，２のいずれも、ロールカリバーの全体形状を得るため、カメラを機械的に移動させているので、移動機構の機械的誤差が測定結果に重畳し、測定精度が劣化してしまう。一般に、リニアガイドなどのスライド機構の移動ガタは、２０μｍ程度あるいはそれ以上であるため、ロールカリバーの形状計測では、曲率半径で数十ｍｍ〜数ｍｍ程度の誤差が生じる。
【０００７】
これに対し、特許文献３では、撮像系が、ロールカリバー全体が１視野に収まるような倍率に設定され、１回の撮像でロールカリバーの全体画像を作成し、作成した画像から各カリバーロール毎に中央部輪郭、端部輪郭、テーパ部輪郭を抽出し、中央部輪郭から最外接寸法および輪郭中心点を算出し、端部輪郭およびテーパ部輪郭からカリバーロールの角点を算出し、調整しようとするカリバーロールの角点が対応するカリバーロールの角点に対して所定の位置となるようにロールカリバー形状の調整を行うようにしている。この特許文献３では、ロールカリバー全体を１回の撮像によって取得しているので、カメラなどの撮像手段の移動による機械的誤差が測定結果に重畳するという問題を解決している。
【０００８】
【特許文献１】特許第２５９５４１３号明細書
【特許文献２】特開平８−５３５４号公報
【特許文献３】特許第３８３５６４０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献３では、カリバーロールの角点を基準にロールカリバー形状の調整を行うようにしている。このカリバーロールの角点は、ロールカリバーのうちで圧延に寄与しない部分であるとともに、ロールカリバーの円弧中心が、必ずしもロール回転軸方向でカリバーロールの両角点の中心に位置するとは限らず、さらに角点近傍の研削の精度管理も高くない。したがって、カリバーロールの角点の相対位置関係をもとにロールカリバー形状の調整を行っても、ロールカリバーの円弧部分を精度良く調整することができない場合が多いという問題点があった。
【００１０】
さらに、カリバーロールの角点を影像によって確実に検知するために、カリバーロールのテーパ部のシルエットが明瞭に撮像されていることが必要であるが、カリバーロールの角点近傍は、実際にはハウジングに組み込む際に機械油などが顕著に付着する部分であるため、影像が不明瞭となりやすく（特許文献３の第３図参照）、カリバーロールの角点の特定精度が劣化する場合が生じるという問題点があった。なお、この問題点を解決するために、テーパ部を含めたカリバーロール全体を高精度で切削し、あるいは角点近傍に機械油などが付着しないようにハウジングに組み込むことが考えられるが、これによってカリバーロールの製造および維持にかかるコストや組み込み作業負荷が増大するという新たな問題点が生じる。
【００１１】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ロールカリバー形状調整のための各カリバーロールのカリバー部分の相対位置関係を高精度に検出することができるロールカリバー位置検出装置およびロールカリバー位置検出方法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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるロールカリバー位置検出装置は、複数のカリバーロールを組み合わせて形成される圧延空間であるロールカリバーの全カリバーを含む圧延方向断面形状を取得する断面形状取得手段と、取得された圧延方向断面形状をもとに各カリバーロールを識別するロール識別手段と、識別された各カリバーロールのカリバー部分の形状プロフィールを求め、各形状プロフィール内で圧延に寄与する有効カリバー曲線をそれぞれ抽出し、各有効カリバー曲線を描くための中心位置を算出する中心位置算出手段と、算出された各中心位置をもとに各カリバーロールの相対位置を算出して出力する出力手段と、を備え、前記中心位置算出手段は、前記有効カリバー曲線上の異なる２点の組によって形成される線分の垂直２等分線と該有効カリバー曲線との交点を求め、該交点から前記形状プロフィールが凹となる向きに、予め決定されている前記有効カリバー曲線の所定曲率半径に等しい距離となる点を該有効カリバー曲線の中心候補点として算出する処理を行うとともに該処理を他の異なる２点の組に対して繰り返し行って複数の中心候補点を算出し、さらに前記複数の中心候補点の位置の分散値を求め、該分散値が最小値または所定値以下となるように前記所定曲率半径を再設定して前記複数の中心候補点を算出する処理を繰り返し行い前記分散値が最小値または所定値以下となる前記複数の中心候補点を求め、該複数の中心候補点の位置をもとに前記中心位置を決定する処理を各カリバーロール毎に行うことを特徴とする。
【００１５】
また、この発明にかかるロールカリバー位置検出装置は、上記の発明において、前記中心位置算出手段は、前記複数の中心候補点の加重平均位置を前記中心位置として決定することを特徴とする。
【００１６】
また、この発明にかかるロールカリバー位置検出装置は、上記の発明において、前記出力手段は、基準となるカリバーロールの前記中心位置と、他のカリバーロールの前記中心位置との偏差を出力することを特徴とする。
【００１７】
また、この発明にかかるロールカリバー位置検出装置は、上記の発明において、前記出力手段は、さらに、前記所定曲率半径と、前記分散値が最小値あるいは所定値以下となった各カリバーロールの曲率半径との偏差を出力することを特徴とする。
【００１８】
また、この発明にかかるロールカリバー位置検出方法は、複数のカリバーロールを組み合わせて形成される圧延空間であるロールカリバーの全カリバーを含む圧延方向断面形状を取得して各カリバーロールの相対位置を検出するロールカリバー位置検出方法において、取得された圧延方向断面形状をもとに各カリバーロールを識別して各カリバーロールのカリバー部分の形状プロフィールを求め、各形状プロフィール内で圧延に寄与する有効カリバー曲線をそれぞれ抽出し、各有効カリバー曲線を描くための中心位置を算出する中心位置算出ステップと、各中心位置をもとに各カリバーロールの相対位置を算出して出力する相対位置出力ステップと、を含み、前記中心位置算出ステップは、前記有効カリバー曲線上の異なる２点の組によって形成される線分の垂直２等分線と該有効カリバー曲線との交点を求め、該交点から前記形状プロフィールが凹となる向きに、予め決定されている前記有効カリバー曲線の所定曲率半径に等しい距離となる点を該有効カリバー曲線の中心候補点として算出する処理を行うとともに該処理を他の異なる２点の組に対して繰り返し行って複数の中心候補点を算出する中心候補点算出ステップと、前記複数の中心候補点の位置の分散値を求め、該分散値が最小値または所定値以下となるように前記所定曲率半径を再設定して前記中心候補点算出ステップの処理を繰り返し行い前記分散値が最小値または所定値以下となる前記複数の中心候補点を求める分散値算出ステップと、前記分散値算出ステップによって求まった前記複数の中心候補点の位置をもとに前記中心位置を決定する中心位置決定ステップと、を各カリバーロール毎に行い、各カリバーロール毎の前記中心位置を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
この発明にかかるロールカリバー位置検出装置およびロールカリバー位置検出方法では、複数のカリバーロールを組み合わせて形成される圧延空間であるロールカリバーの全カリバーを含む圧延方向断面形状を取得し、この取得された圧延方向断面形状をもとに各カリバーロールを識別して各カリバーロールのカリバー部分の形状プロフィールを求め、各形状プロフィール内で圧延に寄与する有効カリバー曲線をそれぞれ抽出し、各有効カリバー曲線を描くための中心位置を算出し、この各中心位置をもとに各カリバーロールの相対位置を算出して出力し、前記中心位置の算出は、前記有効カリバー曲線上の異なる２点の組によって形成される線分の垂直２等分線と該有効カリバー曲線との交点を求め、該交点から前記形状プロフィールが凹となる向きに、予め決定されている前記有効カリバー曲線の所定曲率半径に等しい距離となる点を該有効カリバー曲線の中心候補点として算出する処理を行うとともに該処理を他の異なる２点の組に対して繰り返し行って複数の中心候補点を算出し、さらに前記複数の中心候補点の位置の分散値を求め、該分散値が最小値または所定値以下となるように前記所定曲率半径を再設定して前記複数の中心候補点を算出する処理を繰り返し行い前記分散値が最小値または所定値以下となる前記複数の中心候補点を求め、該複数の中心候補点の位置をもとに前記中心位置を決定する処理を各カリバーロール毎に行うようにしているので、ロールカリバー形状調整のための各カリバーロールのカリバー部分の相対位置関係を高精度に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、この発明に係るロールカリバー位置検出装置およびロールカリバー位置検出方法の好適な実施の形態について説明する。なお、実施の形態により、この発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分又は相当する部分には同一の符号を付している。
【００２３】
（実施の形態１）
まず、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１であるロールカリバー位置検出装置の概要構成を示す模式図である。なお、この実施の形態１では、カリバーロールミルの一種である４ロールミルハウジングに適用された場合のロールカリバー位置検出装置について説明する。
【００２４】
図１において、このロールカリバー位置検出装置は、軸受ハウジング１内に、複数のカリバーロールからなる被測定対象のロール２を有し、ロール２のロールカリバー形状を調整するための各カリバーロールの相対位置を検出するものである。
【００２５】
軸受ハウジング１内部は、図２に示すように、４つのカリバーロールであるロール２ａ〜２ｄが圧延材２２を囲んで配置される。すなわち、ロール２ａ，２ｂがＸ方向で対向配置され、ロール２ｃ，２ｄがＹ方向で対向配置される。ただし、圧延材２２は、ロールカリバー位置検出時には、除かれる。各ロール２ａ〜２ｄは、各ロール２ａ〜２ｄの回転軸である圧延軸２１ａ〜２１ｄを有し、各ロール２ａ〜２ｄの圧下方向と圧延軸２１ａ〜２１ｄの軸方向とは直交して配置される。したがって、ロールカリバーの調整を行う場合、各ロール２ａ〜２ｄは、圧下方向に平行な方向（圧下方向）と圧下方向に直交する方向（スラスト方向）とを調整する必要がある。たとえば、ロール２ａは、圧下方向であるＸ方向とスラスト方向であるＹ方向とを調整する必要がある。
【００２６】
この軸受ハウジング１内のロール２のロールカリバーの位置検出を行うため、図１に示したロールカリバー位置検出装置は、照明光を発する照明光源７と、照明光を導光する光ファイバ８と、光ファイバ８から導光された照明光を、図２に示す領域Ｅのようにロールカリバーを覆い、各圧延軸２１ａ〜２１ｄに直交する略円柱形の平行光に変換する投光レンズ６とからなる投光系を有する。なお、図１では、光ファイバ８を介して照明光源７と投光レンズ６とが分離された構成であるが、光ファイバ８を削除して、照明光源７と投光レンズ６とを一体的に構成してもよい。
【００２７】
また、ロールカリバー位置検出装置は、ロールカリバーを通過した平行光の一部であってロール２のカリバー部が遮って生成される図３に示すような明暗像を撮像面に結像させる撮像レンズ９と、上述した撮像面に入力された明暗像を撮像する撮像部１０と、撮像部１０によって撮像された画像データを制御本体部１１に伝送する接続ケーブル１０ａとからなる受光系を有する。撮像レンズ９は、物体側テレセントリック光学系を形成するレンズが用いられ、この光学系の光軸Ｃは、被圧延材のパスラインに平行で、かつ投光系の光軸に一致することが好ましい。また、撮像部１０は、２次元ＣＣＤなどのエリアセンサを用いて実現されるが、画像解像度を高める必要がある場合、ガルバノメータミラーなどを用いた光軸掃引手段とラインセンサとを用いて実現してもよい。
【００２８】
ここで、画像解像度は、ロール２による最大圧延径を９０ｍｍ、ロールカリバー調整限界を０．１ｍｍとすると、２０４８×２０４８画素のエリアセンサを用いることによって画素分解能は、９０／２０４８＝０．０４４ｍｍとなり十分な解像度を得ることができる。
【００２９】
制御本体部１１は、接続ケーブル１１ａを介して入力された画像データを受け付ける入力インターフェースとしての画像入力部１２と、画像入力部１２に入力された画像データから、図４に示すようなロールカリバーのエッジ画像を生成する画像処理部１３と、このエッジ画像から４つのロール２ａ〜２ｄをそれぞれ識別するロール識別部１４と、ロール識別部１４が識別した各ロール２ａ〜２ｄ毎に、図５に示すようなカリバー部分のみを切り出したプロフィールＰＦを生成し、プロフィールＰＦの中から圧延に寄与する有効カリバー領域ＲＥの有効カリバー曲線を抽出し、この有効カリバー曲線を描くための中心位置を算出する中心位置算出手段としての演算部１５と、各ロール２ａ〜２ｄの中心位置をもとに各ロール２ａ〜２ｄの相対位置を表示出力する出力手段としての表示部１６と、ＣＰＵなどによって実現され、画像入力部１２，画像処理部１３，ロール識別部１４，演算部１５，表示部１６，および照明光源７を少なくとも制御する制御部１７と、各種プログラムおよびデータを保持するとともに演算に必要な記録領域を確保する記憶部１８とを有する。なお、投光系、受光系、および画像入力部１２は、断面形状取得手段として機能する。
【００３０】
ここで、演算部１５は、中心位置を算出する場合、図６に示すように、有効カリバー曲線上の異なる２点Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの組によって形成される線分の垂直２等分線とこの有効カリバー曲線との交点ＰＣ１を求め、この交点ＰＣ１からプロフィールＰＦが凹となる向きに、予め決定されている有効カリバー曲線の所定曲率半径（公称カリバー曲率半径）Ｒに等しい距離Ｒとなる点を有効カリバー曲線の中心候補点Ｐ１として算出する。同様に、２点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの組によって形成される線分の垂直２等分線とこの有効カリバー曲線との交点ＰＣ２を求め、この交点ＰＣ２からプロフィールＰＦが凹となる向きに、公称カリバー曲率半径Ｒに等しい距離Ｒとなる点を中心候補点Ｐ２として算出する。同様な処理を他の異なる２点の組に対して繰り返し行い複数の中心候補点からなる中心候補点群Ｐを算出し、この中心候補点群Ｐの加重平均位置を、有効カリバー曲線を描く中心位置として求める。すなわち、演算部１５は、他の３つのロールに対応するプロフィールに対しても中心位置を求める。表示部１６は、これら４つの中心位置を各ロール２ａ〜２ｄの位置として各ロール２ａ〜２ｄの相対位置関係を表示出力する。
【００３１】
なお、投光レンズ６と撮像レンズ９との間には、拡幅治具３ａ，３ｂが設けられ、ロールギャップが不安定とならないようにロールギャップを拘束する。すなわち、拡幅治具３ａは、投光レンズ６とロール２ａ，２ｂとの間に設けられ、投光レンズ６側からロール２ａ，２ｂ間に挿入されてロール２ａ，２ｂ間を拡幅する。また、拡幅治具３ｂは、撮像レンズ９とロール２ｃ，２ｄとの間に設けられ、撮像レンズ９側からロール２ｃ，２ｄ間に挿入されてロール２ｃ，２ｄ間を拡幅する。なお、拡幅治具３ａ，３ｂは、筒状に形成され、内部に平行光が通過できるように構成されているが、拡幅治具３ａ，３ｂの内面反射光のゴーストが生じないように、投光レンズ６の口径と、拡幅治具３ａ，３ｂの内径と、投光レンズ６の開口数とを調整することが好ましい。
【００３２】
上述したように、投光レンズ６の光軸と撮像レンズ９の光軸とが一致し、かつ軸受ハウジング１のパスラインが平行あるいは一致することが好ましいが、この位置関係を容易に実現するため、この実施の形態１では、ハウジング架台４が設けられ、ハウジング架台４の上面に、軸受ハウジング１の下部を３方向から囲むようにストッパ５を配置して軸受ハウジングを固定するようにしている。このストッパ５は、図示しない押しボルトによって当たり止めさせるようにして、簡易かつ再現性良く配置固定できるようにしている。さらに、ハウジング架台４には、投光レンズ６および撮像レンズ９をそれぞれ保持する光学系保持機構１９ａ，１９ｂが設けられている。このハウジング架台４、ストッパ５、および位置調整機構を有する光学系保持機構１９ａ，１９ｂによって、上述した光軸およびパスラインの一致調整が容易になる。なお、ハウジング架台４への軸受ハウジング１の設置時に各光学系保持機構１９ａ，１９ｂを退避して破損を防ぐことができる退避機構を設けることが好ましい。
【００３３】
ここで、図７に示したフローチャートを参照して実施の形態１によるロールカリバー位置検出処理手順について説明する。図７において、制御部１７は、照明光源７に照明光を出力させ、撮像部１０によってロールカリバーを映し出した明暗像を撮像させ、この明暗像を示す画像データを画像入力部１２によって取得する（ステップＳ１０１）。その後、画像処理部１３は、この画像データから図４に示すカリバー部分を含むエッジ画像を生成する（ステップＳ１０２）。その後、ロール識別部１４は、このエッジ画像から各ロール２ａ〜２ｄを識別し、演算部１５は、各ロール２ａ〜２ｄのカリバー部分の４つのプロフィールＰＦを切り出す（ステップＳ１０３）。
【００３４】
さらに、演算部１５は、ロールカリバーに予め設定された公称カリバー曲率半径Ｒを読み出す（ステップＳ１０４）。そして、１つのプロフィールＰＦの選択読出を行い（ステップＳ１０５）、さらに有効カリバー領域ＲＥの設定処理を行い（ステップＳ１０６）、変数ｎを初期値０に設定する（ステップＳ１０７）。
【００３５】
そして、演算部１５は、有効カリバー領域ＲＥ内のプロフィールＰＦから２点を選択し（ステップＳ１０８）、この２点を結ぶ線分の垂直２等分線を算出し（ステップＳ１０９）、この垂直２等分線とプロフィールＰＦとの交点を求め、プロフィールＰＦの凹側の垂直２等分線上であって、交点から距離Ｒの点を、カリバーの円中心の候補点（中心候補点）として設定する（ステップＳ１１０）。
【００３６】
その後、変数ｎをインクリメントし（ステップＳ１１１）、さらに変数ｎが所定の整数値Ｎを超えたか否かを判断する（ステップＳ１１２）。変数ｎが所定の整数値Ｎを超えない場合（ステップＳ１１２，Ｎｏ）、ステップＳ１０８に移行し、変数ｎが所定の整数値Ｎを超えるまで中心候補点の算出を行う。
【００３７】
一方、変数ｎが所定の整数値Ｎを超えた場合（ステップＳ１１２，Ｙｅｓ）、得られた複数の中心候補点からなる座標群の加重平均値を、現在処理しているロールのカリバー中心（中心位置）として決定する（ステップＳ１１３）。
【００３８】
その後、次のプロフィールＰＦがあるか否かを判断する（ステップＳ１１４）。次のプロフィールＰＦがある場合（ステップＳ１１４，Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に移行し、次のプロフィールＰＦの選択読出を行って上述した処理を行い、カリバー中心位置を決定する。一方、次のプロフィールＰＦがない場合（ステップＳ１１４，Ｎｏ）、表示部１６は、基準ロールのカリバー中心に対する他のロールのカリバー中心の偏差を表示出力し（ステップＳ１１５）、本処理を終了する。
【００３９】
図８は、表示部１６によるカリバー中心の偏差の表示出力例を示す図である。図８に示すように、図２上、左に位置するロール２ａを基準ロールとして、図２上、上に位置するロール２ｃ、右に位置するロール２ｂ、下に位置するロール２ｄのそれぞれに対して、Ｘ方向に対する偏差ΔＸおよびＹ方向に対する偏差ΔＹが表示出力される。これらの偏差ΔＸ，ΔＹは、それぞれのカリバー中心間の偏差をもとに求めたものである。
【００４０】
なお、公称カリバー曲率半径Ｒと被圧延材の半径φとが等しくないことがわかっている場合、その補正値を加味した偏差の値をロールカリバーの修正量として表示出力すればよい。また、実際のロールチョックにおけるロールカリバー調整は、ロールの移動量を正確に設定して動かすことができない場合が多いので、各ロールの偏差が所定の許容範囲内に入っているか否かの判定を行い、この判定結果と、偏差の方向に対応した修正方向、たとえば、圧下方向にプラスあるいはマイナス、スラスト方向にプラスあるいはマイナスなどを表示出力するようにしてもよい。
【００４１】
図９は、図１に示したロールカリバー位置検出装置によるロールカリバーの算出中心の移動量とロールカリバーの実測定移動量との関係を示す図である。図９では、ロールをチョック内で圧下方向に移動させながらこの実施の形態１によるロールカリバーの位置検出方法によってカリバーの中心位置を算出し、その移動量を高精度のレーザー距離計で実測定した結果を示している。図９に示すように、圧下方向については、算出中心の移動量と実移動量とがほぼ同じで良く一致し、スラスト方向については、ほぼ変化なく、これもよく一致している。この結果から、この実施の形態１によるロールカリバーの位置検出方法によって高精度に位置検出できることが確認できた。
【００４２】
この実施の形態１では、ロールカリバー全体を撮像した画像データからエッジ画像を求め、このエッジ画像から各ロールを識別し、識別した各ロールの有効カリバー曲線を描く中心位置を求め、この求めた中心位置の偏差を各ロール位置の偏差として表示出力するようにしているので、精度の高いロールカリバーの位置検出を行うことができ、この位置検出結果をもとにロールカリバー調整を行うことができる。
【００４３】
特に、この実施の形態１では、ロールカリバー全体を一度に撮像しているので、各ロールのカリバー部分を移動して撮像した場合に比して、撮像装置の移動がないので、機械的誤差を無くすることができる。さらに、カリバーロールの角点を基準にせず、カリバー部分の有効カリバー曲線のみから有効カリバー曲線を描くための中心位置を求め、この中心位置によって各カリバーロールの相対位置関係を求めるようにしているので、常に精度の高いロールカリバーの位置検出を行うことができる。また、カリバーロールの角点を基準にして高精度の位置検出を行う場合に生じた問題点、すなわち、テーパ部を含めたカリバーロール全体を高精度で切削するというカリバーロールの製造および維持にかかるコストの増大や、角点近傍に機械油などが付着しないようにハウジングに組み込むという作業負荷の増大もなく、カリバーロールの位置検出を簡易かつ高精度に行うことができる。
【００４４】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、カリバーの中心候補点の算出および中心の算出に、公称カリバー曲率半径Ｒを用いていたが、この実施の形態２では、カリバーの曲率半径も同時に算出できるようにしている。
【００４５】
図１０〜図１４は、同一のプロファイルに対して異なる曲率半径を用いてカリバーの中心候補点を算出した結果を示す図である。図１０〜図１４では、プロファイルの曲率半径は、全て９９３．０４０（画素）であり、中心候補点の算出に用いる曲率半径（設定曲率半径）を、それぞれ、２１４．８００→６０３．９２０→９９３．０４０→１４０２．６４０→１９９９５．５６０（画素）に変化させている。図１０〜図１４の結果から、プロファイルの曲率半径と、設定曲率半径とがほぼ等しい場合、中心候補点の２次元の分散（ばらつき）は小さく、設定曲率半径がプロファイルの曲率半径から外れるに従って中心候補点のばらつきは大きくなることがわかる。
【００４６】
図１５は、中心候補点のばらつきの設定曲率半径依存性を示す図である。図１５に示すように、中心候補点のばらつきは、設定曲率半径に対して単純な下に凸の凹曲線となり、中心候補点のばらつきが最小となる設定曲率半径が存在し、この最小となる設定曲率半径がカリバーの曲率半径にほぼ等しいものであると言える。したがって、適切な初期値として設定した設定曲率半径をもとに中心候補点のばらつきを求め、このばらつきが最小となるような設定曲率半径に再設定していけば、最終的に最小値となった設定曲率半径を、カリバーの曲率半径として算出することができる。この設定曲率半径の再設定処理は、山登り法を含む局所探索法などの最小値探索アルゴリズムを用いることによって実現できる。なお、この実施の形態２によるロールカリバー位置検出装置の構成は、図１に示した実施の形態１と同じであるが、演算部１５による処理が異なる。
【００４７】
ここで、図１６に示したフローチャートを参照して、この実施の形態２によるカリバーの曲率半径の算出処理を含むロールカリバー位置検出処理手順について説明する。図１６において、制御部１７は、実施の形態１と同様に、照明光源７に照明光を出力させ、撮像部１０によってロールカリバーを映し出した明暗像を撮像させ、この明暗像を示す画像データを画像入力部１２によって取得する（ステップＳ２０１）。その後、画像処理部１３は、この画像データからカリバー部分を含むエッジ画像を生成する（ステップＳ２０２）。その後、ロール識別部１４は、このエッジ画像から各ロール２ａ〜２ｄを識別し、演算部１５は、各ロール２ａ〜２ｄのカリバー部分の４つのプロフィールＰＦを切り出す（ステップＳ２０３）。
【００４８】
さらに、演算部１５は、公称カリバー曲率半径Ｒを読み出し、これを設定曲率半径の初期値として設定する（ステップＳ２０４）。そして、１つのプロフィールＰＦの選択読出を行い（ステップＳ２０５）、さらに有効カリバー領域ＲＥの設定処理を行い（ステップＳ２０６）、変数ｎを初期値０に設定する（ステップＳ２０７）。
【００４９】
そして、演算部１５は、有効カリバー領域ＲＥ内のプロフィールＰＦから２点を選択し（ステップＳ２０８）、この２点を結ぶ線分の垂直２等分線を算出し（ステップＳ２０９）、この垂直２等分線とプロフィールＰＦとの交点を求め、プロフィールＰＦの凹側の垂直２等分線上であって、交点から距離Ｒの点を、カリバーの円中心の候補点（中心候補点）として設定する（ステップＳ２１０）。
【００５０】
その後、変数ｎをインクリメントし（ステップＳ２１１）、さらに変数ｎが所定の整数値Ｎを超えたか否かを判断する（ステップＳ２１２）。変数ｎが所定の整数値Ｎを超えない場合（ステップＳ２１２，Ｎｏ）、ステップＳ２０８に移行し、変数ｎが所定の整数値Ｎを超えるまで中心候補点の算出を行う。
【００５１】
一方、変数ｎが所定の整数値Ｎを超えた場合（ステップＳ２１２，Ｙｅｓ）、得られた複数の中心候補点からなる座標群のばらつきＥ（Ｒ）を算出する（ステップＳ２１３）。そして、最小値探索アルゴリズムを用いてばらつきＥ（Ｒ）が最小値であるか否かを判断する（ステップＳ２１４）。ばらつきＥ（Ｒ）が最小値でない場合（ステップＳ２１４，Ｎｏ）には、最小値探索アルゴリズムをもとに、ばらつきＥ（Ｒ）が最小値なるように設定曲率半径を変化させてこの変化した設定曲率半径に再設定してステップＳ２０７に移行し（ステップＳ２１５）、この再設定した設定曲率半径を用いて複数の中心候補点を求める処理を繰り返す。
【００５２】
一方、ばらつきＥ（Ｒ）が最小値である場合（ステップＳ２１４，Ｙｅｓ）には、このばらつきＥ（Ｒ）が最小値となった複数の中心候補点からなる座標群の加重平均位置を、このロールカリバーの中心位置として決定するとともに、現設定曲率半径をこのロールカリバーの曲率半径として決定する（ステップＳ２１６）。
【００５３】
その後、実施の形態１と同様に、次のプロフィールＰＦがあるか否かを判断する（ステップＳ２１７）。次のプロフィールＰＦがある場合（ステップＳ２１７，Ｙｅｓ）、ステップＳ２０５に移行し、次のプロフィールＰＦの選択読出を行って上述した処理を行い、ロールカリバーの中心位置を決定するとともに、ロールカリバーの曲率半径を決定する。一方、次のプロフィールＰＦがない場合（ステップＳ２１７，Ｎｏ）、表示部１６は、基準ロールのカリバー中心に対する他のカリバー中心の偏差および公称カリバー曲率半径に対する各カリバーの曲率半径の偏差を表示出力し（ステップＳ２１８）、本処理を終了する。
【００５４】
図１７は、表示部１６による表示出力の一例を示す図である。図１７に示すように、図７に示した表示内容に加えて、公称カリバー曲率半径Ｒに対する各ロール２ａ〜２ｄの曲率半径の偏差ΔＲを百分率で表示出力している。この図１７に示した表示出力内容をもとに、各カリバーロールの相対位置関係のみならず、各カリバーロールのカリバーの研削状態を知ることができる。たとえば、左右のロール２ａ，２ｂは、研削設定値である公称カリバー曲率半径Ｒよりも大きめに切削されており、上下のロール２ｃ，２ｄは、公称カリバー曲率半径Ｒよりも小さめに切削されていることがわかり、ロールカリバーの研削精度の傾向管理をも行うことができる。
【００５５】
なお、図１６に示した処理手順では、複数の中心候補点のばらつきＥ（Ｒ）を最初に求め、ばらつきＥ（Ｒ）が最小値でない場合には、複数の中心候補点から求めたカリバーの中心位置を算出しないようにしていたが、これに限らず、複数の中心候補点が求まった段階で、毎回、カリバーの中心位置を算出するようにしてもよい。また、ステップＳ２１４では、ばらつきＥ（Ｒ）が最小値である場合にのみ、曲率半径を決定するようにしていたが、これに限らず、ステップＳ２１４で、ばらつきＥ（Ｒ）が所定値以下となった場合に、カリバーの中心位置および曲率半径を決定するようにしてもよい。この場合、許容できる誤差範囲内であれば、カリバーの中心位置および曲率半径の決定を迅速に行うことができる。
【００５６】
また、実施の形態２では、公称カリバー曲率半径Ｒを初期値としての設定曲率半径として用いたが、これに限らず、他の適切な所定範囲内の設定曲率半径を初期値として用いても良い。
【００５７】
この実施の形態２では、カリバーの中心位置のみならず、カリバーの曲率半径をも決定することができるので、さらにカリバーロールの相対位置関係を精度良く検出することができるとともに、カリバーの研削精度の傾向管理を行うこともできる。
【００５８】
なお、上述した実施の形態１，２では、ロールカリバーの形状測定を行う際、投光系が平行光を投影し、受光系がテレセントリック光学系を用いてロールカリバーのシルエット画像を得るようにしていたが、これに限らず、たとえば、タッチプローブ式や３角測量レーザー方式距離センサーを移動させて方式をもちいてロールカリバーの形状測定を行ってもよい。要は、ロールカリバーの形状測定ができればよく、このロールカリバーの形状をもとに有効カリバー曲線を描く中心が求まればよい。
【００５９】
また、上述した実施の形態１では、公称カリバー曲率半径Ｒを用いてカリバーの中心
位置を求め、上述した実施の形態２では、ばらつきが最小値となった設定曲率半径を用いてカリバーの中心位置を求めていたが、この実施の形態１，２による処理は、適宜切り替えることができるようにすることが好ましい。
【００６０】
さらに、上述した実施の形態１，２では、いずれも有効カリバー曲線から垂直２等分線を求め、この垂直２等分線と有効カリバー曲線との交点から、公称カリバー曲率半径あるいは、ばらつきが最小となった設定曲率半径の距離までの点の位置を中心候補点として求めていたが、これに限らず、たとえば、垂直２等分線同士の交点位置を中心候補点として求めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】この発明の実施の形態１であるロールカリバー位置検出装置の概要構成を示す模式図である。
【図２】図１に示した軸受ハウジング内の概要構成を示す図である。
【図３】撮像部が受光する明暗像の一例を示す図である。
【図４】画像処理部が生成するエッジ画像の一例を示す図である。
【図５】カリバー部分のみを切り出したプロフィールの一例を示す図である。
【図６】中心候補点の算出方法を模式的に示した図である。
【図７】この発明の実施の形態１によるロールカリバー位置検出処理手順を示すフローチャートである。
【図８】表示部による表示出力の一例を示す図である。
【図９】図１に示したロールカリバー位置検出装置によるロールカリバーの算出中心の移動量とロールカリバーの実測定移動量との関係を示す図である。
【図１０】同一のプロファイルに対して異なる曲率半径を用いてカリバーの中心候補点を算出した結果の一例を示す図である。
【図１１】同一のプロファイルに対して異なる曲率半径を用いてカリバーの中心候補点を算出した結果の一例を示す図である。
【図１２】同一のプロファイルに対して異なる曲率半径を用いてカリバーの中心候補点を算出した結果の一例を示す図である。
【図１３】同一のプロファイルに対して異なる曲率半径を用いてカリバーの中心候補点を算出した結果の一例を示す図である。
【図１４】同一のプロファイルに対して異なる曲率半径を用いてカリバーの中心候補点を算出した結果の一例を示す図である。
【図１５】中心候補点のばらつきの設定曲率半径依存性を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態２によるカリバーの曲率半径の算出処理を含むロールカリバー位置検出処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】この発明の実施の形態２による表示部による表示出力の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  軸受ハウジング
２，２ａ〜２ｄ  ロール
３ａ，３ｂ  拡幅治具
４  ハウジング架台
５  ストッパ
６  投光レンズ
７  照明光源
８  光ファイバ
９  撮像レンズ
１０  撮像部
１０ａ  接続ケーブル
１１  制御部本体
１２  画像入力部
１３  画像処理部
１４  ロール識別部
１５  演算部
１６  表示部
１７  制御部
１８  記憶部
２１ａ〜２１ｄ  圧延軸
【図１】
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【図２】
0005024102.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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