JP5031646B2

JP5031646B2 - コイルのセンター検出システム及び方法

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Publication number: JP5031646B2
Application number: JP2008101808A
Authority: JP
Inventors: 隆弘田坂
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2028-04-09
Also published as: JP2009250898A

Description

本発明は、鋼板を巻き取ってなるコイルの板幅方向のセンターを検出するコイルのセンター検出システム及び方法に関する。

熱間圧延設備では、仕上圧延機により厚さ１ｍｍ〜３０ｍｍ程度に仕上圧延された薄鋼板が巻取り機（ダウンコイラー）によって高速で巻き取られて、コイル状の製品になる。巻取り終了後、図７に示すように、コイルカー５２によりコイルＣが巻取り機５１のマンドレルから抜き取られ、コイルスキッド上に載置される。

特公昭６３−５２９７０号公報

巻取り機５１からコイルＣを抜き取る際に、コイルＣとコイルカー５２とのセンターずれが生じることがある。その場合、コイルＣをその軸線Ｓが水平となるようにコイルスキッド４００上に載置したときに（図１を参照）、コイルＣの板幅方向（図１の紙面垂直方向）のセンターがコイルスキッド４００のセンターとずれてしまう。このようにセンターずれが生じた状態でコイルＣをコイルスキッド４００上に載置すると、例えばその後にコイルＣをコイルスキッド４００から持ち上げる際に、コイルＣが転倒してしまうおそれがある。

コイルＣのセンターずれを検出する構成として、図７に示すような構成が考えられる。すなわち、コイルカー５２をシルナックシリンダ５３により動かし、定点で停止するようにする。シルナックシリンダ５３は、シリンダのロッド部にセンサ機能の一部を組み込んだものであり、シリンダの動きをダイレクトに検出することができる。また、コイルＣの抜き取り方向に、コイルＣの通過を検知するセンサ５４（ＣＭＤ：Cold Metal Detector）を配置しておく。そして、センサ５４がコイルＣの通過を検知したタイミングと、コイルカー５２の停止タイミングとに基づいて、コイルＣとコイルカー５２とのセンターずれを検出する。

しかしながら、かかる構成では、コイルカー５２の可動範囲によってはシルナックシリンダ５３に特殊仕様のものを使用しなければならず、コストアップの要因となってしまう。また、コイルＣ付近にセンサ５４を配置しなければならず、環境対策、メンテナンス対策に手間がかかってしまう。

また、コイルのセンター検出に関する技術として、特許文献１には、コイル台車に、搭載コイルの一端エッジ点から他端エッジ点まで移動してコイル幅を検出するセンサを装備する構成が開示されている。

しかしながら、かかる構成では、センサを移動させる機構が必要となり、設備制約を受けてしまう。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成でコイルの板幅方向のエッジ位置を検出し、コイルの板幅方向のセンターを検出できるようにすることを目的とする。

本発明のコイルのセンター検出システムは、鋼板を巻き取ってなるコイルの表面をその径方向から撮影する撮像装置と、前記撮像装置の撮影方向と略同方向から前記コイルの表面に光を照射する光源と、前記撮像装置による撮影画像に基づいて前記コイルの板幅方向のエッジ位置を検出し、その検出したエッジ位置を用いて前記コイルの板幅方向のセンターを検出する検出装置とを備え、前記検出装置は、前記撮像装置による撮影画像上において、前記コイルの表面のうち前記撮像装置に近い部位を含む第１の領域で、明度に基づいて前記コイルの板幅方向のエッジ位置を検出する第１のエッジ位置検出手段と、前記撮像装置による撮影画像上において、前記第１の領域と別の第２の領域で、明度に基づいて前記コイルの板幅方向のエッジ位置を検出する第２のエッジ検出手段と、前記第１のエッジ検出手段により検出したエッジ位置と前記第２のエッジ検出手段により検出したエッジ位置とを比較して、所定の条件に合致した場合、前記第１のエッジ検出手段により検出したエッジ位置ではなく前記第２のエッジ検出手段により検出したエッジ位置を前記コイルの板幅方向のエッジ位置とするエッジ位置修正手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明のコイルのセンター検出システムの他の特徴とするところは、前記コイルは、その軸線が水平となるようにコイルスキッド上に載置されている点にある。
また、本発明のコイルのセンター検出システムの他の特徴とするところは、前記所定の条件は、前記第２のエッジ検出手段により検出したエッジ位置が、前記第１のエッジ検出手段により検出したエッジ位置に比べて所定の値以上前記コイルの内側にあることである点にある。
本発明のコイルのセンター検出方法は、鋼板を巻き取ってなるコイルの表面をその径方向から撮影する撮像装置と、前記撮像装置の撮影方向と略同方向から前記コイルの表面に光を照射する光源とを用いたコイルのセンター検出方法であって、前記撮像装置による撮影画像に基づいて前記コイルの板幅方向のエッジ位置を検出し、その検出したエッジ位置を用いて前記コイルの板幅方向のセンターを検出する検出手順を有し、前記検出手順は、前記撮像装置による撮影画像上において、前記コイルの表面のうち前記撮像装置に近い部位を含む第１の領域で、明度に基づいて前記コイルの板幅方向のエッジ位置を検出する第１のエッジ位置検出手順と、前記撮像装置による撮影画像上において、前記第１の領域と別の第２の領域で、明度に基づいて前記コイルの板幅方向のエッジ位置を検出する第２のエッジ検出手順と、前記第１のエッジ検出手順により検出したエッジ位置と前記第２のエッジ検出手順により検出したエッジ位置とを比較して、所定の条件に合致した場合、前記第１のエッジ検出手順により検出したエッジ位置ではなく前記第２のエッジ検出手順により検出したエッジ位置を前記コイルの板幅方向のエッジ位置とするエッジ位置修正手順とを有することを特徴とする。

本発明によれば、撮像装置を用いた簡易な構成でコイルの板幅方向のセンターを検出することができる。しかも、コイルの表面をその径方向から撮影するので、径の異なるコイルにも対応できる。さらに、エッジ位置を検出する位置として、第１の領域と第２の領域とを有し、所定の条件で第２の領域の検出位置で検出したエッジ位置を採用することにより、テレスコープが発生しているときにもエッジ位置を誤認するのを防ぐことができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１、２は、本実施形態のコイルのセンター検出システムの概略構成を示す図である。図１に示すように、巻取り機から抜き取られたコイルＣは、その軸線Ｓが水平となるようにコイルスキッド４００上に載置される。

１００は撮像装置（ＣＣＤカメラ）であり、コイルスキッド４００上に載置されたコイルＣの表面をその径方向から撮影するように設置される。すなわち、撮像装置１００の撮影光軸（撮影中心）１００ａとコイルＣの軸線Ｓとが直交する関係にある。撮影光軸１００ａ上には、コイルＣの温度変動による影響を抑えるために、赤外線をカットする赤外線カットフィルタ１０１が設置される。

２００は光源であり、撮像装置１００の撮影方向と略同方向からコイルＣの表面に光を照射する。光源２００は、撮像装置１００の撮影方向と略同方向から光を照射するために、撮像装置１００の直近（例えば撮像装置１００の隣）又は撮影光軸１００ａまわりに設置される。コイルＣ付近はオペレータの作業頻度が高い場所であることから、光源２００として、レーザ光等の特殊照明ではなく、ナトリウム灯や水銀灯等の拡散照明を使用している。

３００は検出装置であり、撮像装置１００による撮影画像をモニタ３０６に表示するとともに、詳細は後述するが、撮影画像に基づいてコイルＣの板幅方向のエッジ位置を検出し、その検出したエッジ位置を用いてコイルＣの板幅方向のセンター（中心）を検出する。そして、コイルＣの板幅方向のセンターと予め設定されているコイルスキッド４００のセンターとのずれ量を求めて、そのずれ量が所定の量を超えている場合、オペレータに警告を行う。

図３は、撮像装置１００による実際の撮影画像を検出装置３００のモニタに表示した状態を模式的に図示したものである。図３において左右方向が水平方向である。コイルＣの表面では、光源２００による照射光が正反射（鏡面反射）する。したがって、コイルＣの表面うち撮像装置１００に近い部位では、光源２００による照射光が略垂直に入反射し、撮像装置１００に入射する光量が多くなるので（図１の矢印ｒ₁を参照）、白く（明るく）写る。それに対して、コイル以外の背景や、コイルＣの表面うち撮像装置１００から離れた部位（軸線Ｓが水平となるように載置されたコイルＣの上部や下部）では、光源２００による照射光が斜めに入反射し、撮像装置１００に入射する光量が少なくなるので（図１の矢印ｒ₂を参照）、黒く（暗く）写る。

なお、コイルＣの表面に欠陥（汚れや疵）がある場合、これら欠陥は撮影画像上で黒く写ることが多いが、ハレーション気味に撮影することにより、欠陥部位も白く写るようにすることができる。

本実施形態では、撮像装置１００が所定の周期で撮影を実行しており、検出装置３００のモニタ３０６にはリアルタイムで撮影画像が表示される。ただし、検出装置３００では、コイルカーからのタイミング信号（例えばコイルＣをコイルスキッド４００上に載置したことを通知する信号）を受信したときのみ、以下に述べる画像処理を実行する。すなわち、一つのコイルＣについて、一回だけ画像処理を実行するようにしている。

以下、検出装置３００による処理について詳細に説明する。図４は、検出装置３００の機能構成を示すブロック図である。検出装置３００は、第１のエッジ位置検出部３０１、第２のエッジ位置検出部３０２、エッジ位置修正部３０３、センターずれ演算部３０４、警告部３０５を備える。また、撮像装置１００による撮影画像等を表示するモニタ（画像表示部）３０６を備える。

第１のエッジ位置検出部３０１では、撮像装置１００による撮影画像上において、コイルＣの表面うち撮像装置１００に近い部位を含む左右の領域Ｅ₁、Ｅ₂が設定されている。領域Ｅ₁、Ｅ₂は、図２、３に示すように、コイルＣの表面うち撮像装置１００に近い部位、すなわち光源２００による照射光が略垂直に入反射する部位を囲むように横長の矩形状に設定されている。

そして、第１のエッジ位置検出部３０１は、領域Ｅ₁、Ｅ₂それぞれで明度に基づいてコイルＣの板幅方向のエッジ位置を検出する。図５は、ＤＳ（ドライブサイド）側の領域Ｅ₂におけるコイルＣの板幅方向のエッジ位置を検出する処理例を説明するための図である。図５（ａ）に示すように、領域Ｅ₂において、まず水平方向の各位置で、上下方向に明度を積算する。次に、図５（ｂ）に示すように、明度の変化箇所を捉えやすくするために微分処理を施す。さらに、図５（ｃ）に示すように、波形をなまらせるために移動平均をとる。波形をなまらせるのは、コイルＣの表面の欠陥（汚れや疵）、水滴等の外乱の影響を抑えるためである。そして、図５（ｄ）に示すように、所定の閾値と一致する位置を探し、領域Ｅ₂におけるコイルＣの板幅方向のエッジ位置を検出する。

図５（ｄ）に示すように、所定の閾値と一致する位置（板幅方向のエッジ位置）を探す場合に、コイルＣの外側から（図５（ｄ）の左側）から探す方法と、コイルＣの内側（図５（ｄ）の右側）から探す方法とが考えられる。すなわち、撮影画像上で黒から白に変わる位置を探す方法と、白から黒に変わる位置を探す方法である。いずれを採用するかは、コイルＣの板幅等に応じて予め決めておけばよい。撮影画像上で黒から白に変わる位置を探す場合、コイルＣの表面の欠陥（汚れや疵）をエッジ位置と誤認するのを防ぐことができる。逆に、撮影画像上で白から黒に変わる位置を探す場合、コイルＣの外側方に水蒸気（撮影画像では白く写る）があるような場合にその水蒸気をエッジ位置と誤認するのを防ぐことができる。

なお、ＷＳ（ワークサイド）側の領域Ｅ₁でエッジ位置を検出する処理例も、図５と左右逆になるが、処理内容そのものは同様である。

第２のエッジ位置検出部３０２では、撮像装置１００による撮影画像上において、領域Ｅ₁、Ｅ₂と別の領域Ｅ₃が設定されている。領域Ｅ₃は、図２、３に示すように、領域Ｅ₁の上近傍に、領域Ｅ₁と平行な横長の矩形状に設定されている。

そして、第２のエッジ位置検出部３０２は、領域Ｅ₃で明度に基づいてコイルＣの板幅方向のエッジ位置を検出する。なお、領域Ｅ₃でエッジ位置を検出する処理は、領域Ｅ₁、Ｅ₂でエッジ位置を検出する処理と同様であり（図５（ａ）〜（ｄ）を参照）、ここではその説明を省略する。

図６に示すように、コイルＣには、その内側部分が突出するテレスコープ（テレスコとも称される）が発生することがある。そして、テレスコが発生している場合、図３に示すように、テレスコ部Ｃ´の表面うち撮像装置１００に近い部位では、コイルＣの表面と同じく、光源２００による照射光が略垂直に入反射し、撮像装置１００に入射する光量が多くなるので、白く（明るく）写ることになる。その結果、領域Ｅ₁でコイルＣとテレスコ部分Ｃ´とが白く連続した画像となるため、テレスコ部Ｃ´の先端をコイルＣの板幅方向のエッジ位置であると誤認するおそれがある。

そこで、テレスコ部Ｃ´の先端をコイルＣの板幅方向のエッジ位置であると誤認するのを防ぐために、領域Ｅ₃でもコイルＣの板幅方向のエッジ位置を検出するようにしたものである。すなわち、テレスコ部Ｃ´でも撮像装置１００から離れた部位（上部や下部）が黒く（暗く）写るが、コイルＣに比べてテレスコ部分Ｃ´の曲率が大きい（半径が小さい）ので、白く写る領域が上下に狭くなる。つまり、領域Ｅ₁の上下近傍では、コイルＣは依然白く写るが、テレスコ部Ｃ´は黒く写ることになり、コイルＣの板幅方向のエッジ位置を捉えることができる。

なお、本実施形態では、テレスコが発生する方向は決まっているので、ＷＳ側の領域Ｅ₁の上近傍の領域Ｅ₃について説明したが、ＤＳ側の領域Ｅ₂の上近傍に領域Ｅ₃と同様の領域Ｅ₄（不図示）を設定してもよい。また、領域Ｅ₁、Ｅ₂の上近傍でなく、下近傍に領域Ｅ₃、Ｅ₄を設定してもよい。

また、本実施形態では、領域Ｅ₃、Ｅ₄を設定することをテレスコによるエッジ位置誤認対策として説明したが、テレスコの有無にかかわらず、領域Ｅ₁、Ｅ₂でのエッジ位置を再確認する意味合いで領域Ｅ₃、Ｅ₄を利用してもよい。

エッジ位置修正部３０３は、第１のエッジ検出部３０１により検出した領域Ｅ₁でのエッジ位置と、第２のエッジ検出部３０２により検出した領域Ｅ₃でのエッジ位置とを比較する。そして、例えば領域Ｅ₃でのエッジ位置が、領域Ｅ₁でのエッジ位置に比べて所定の値以上コイルＣの内側にあれば、領域Ｅ₁でテレスコ部の先端をコイルＣの板幅方向のエッジ位置であると誤認しているとして、領域Ｅ₁でのエッジ位置ではなく領域Ｅ₃でのエッジ位置をコイルＣの板幅方向のエッジ位置とする。

センターずれ演算部３０４は、上述したように検出されたコイルＣの板幅方向の左右のエッジ位置の中間位置を算出して、コイルＣの板幅方向のセンター位置とする。そして、予め設定されているコイルスキッド５００のセンター位置（図３のスキッドセンターＳＣ）と比較して、その差をコイルＣのセンターずれ量とする。

警告部３０５は、センターずれ演算部３０４により算出されたコイルＣのセンターずれ量が所定の量（閾値）を超えている場合、例えばモニタ３０６に警告表示したり、アラーム出力したりして、オペレータに対して警告を発する。

また、上述したように検出されたコイルＣの板幅方向の左右のエッジ位置から、コイルＣの板幅を算出するようにしてもよい。この場合に、上位システムから該コイルＣの板幅が伝送されるようにしておき、両板幅の差が閾値を超えている場合、エッジ位置を誤認している可能性があるとして、オペレータに対して警告を発するようにしてもよい。

なお、図示は省略したが、検出装置３００で検出、演算される各種値（コイルＣの板幅方向の左右のエッジ位置、コイルＣのセンター位置、センターずれ量、板幅等）をモニタ３０６に画面表示するようにしてもよい。

また、検出装置３００で検出、演算される各コイルＣの各種値をログに残し、該コイルＣの画像とともに保存するようにしてもよい。

以上述べたように、固定した一台の撮像装置１００により、コイルＣの板幅方向のセンター、さらにはコイルスキッド４００上でのセンターずれ量を検出することができる。しかも、コイルＣの表面をその径方向から撮影するので、コイルＣの径が異なっていても、白く写るのは撮像装置１００に近い部位であることに変わりはないので、径の異なるコイルＣにも対応できる。

なお、本発明は撮像装置や光源を一台に限定するものではなく、例えば板幅が広いコイルＣを取り扱うような場合は、複数台の撮像装置や光源をコイルＣの板幅方向に並べる構成としてもかまわない。また、例えば小径から大径までの広範囲のコイルＣを取り扱うような場合には、撮像装置１００を撮影光軸１００ａ方向の前後に移動可能としてもよい。

本発明の検出装置は、具体的にはＣＰＵ、各種メモリを備えたコンピュータ装置により実現可能であり、一つの機器により構成してもよいし、複数の機器により構成してもよい。

また、本発明の目的は、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給することによっても達成される。この場合、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、プログラムコード自体及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

本実施形態のコイルのセンター検出システムの概略構成を示す図である。本実施形態のコイルのセンター検出システムの概略構成を示す図である。実際の撮影画像を検出装置のモニタに表示した状態の模式図である。検出装置の機能構成を示すブロック図であるコイルの板幅方向のエッジ位置を検出する処理例を説明するための図である。テレスコが発生したコイルの例を示す図である。巻取り機からコイル巻を抜き取っている状態を示す図である。

符号の説明

Ｃコイル
Ｃ´ テレスコ部
１００撮像装置
１０１赤外線カットフィルタ
２００光源
３００検出装置
３０１第１のエッジ位置検出部
３０２第２のエッジ位置検出部
３０３エッジ位置修正部
３０４センターずれ演算部
３０５警告部
３０６モニタ
４００コイルスキッド

Claims

鋼板を巻き取ってなるコイルの表面をその径方向から撮影する撮像装置と、
前記撮像装置の撮影方向と略同方向から前記コイルの表面に光を照射する光源と、
前記撮像装置による撮影画像に基づいて前記コイルの板幅方向のエッジ位置を検出し、その検出したエッジ位置を用いて前記コイルの板幅方向のセンターを検出する検出装置とを備え、
前記検出装置は、
前記撮像装置による撮影画像上において、前記コイルの表面のうち前記撮像装置に近い部位を含む第１の領域で、明度に基づいて前記コイルの板幅方向のエッジ位置を検出する第１のエッジ位置検出手段と、
前記撮像装置による撮影画像上において、前記第１の領域と別の第２の領域で、明度に基づいて前記コイルの板幅方向のエッジ位置を検出する第２のエッジ検出手段と、
前記第１のエッジ検出手段により検出したエッジ位置と前記第２のエッジ検出手段により検出したエッジ位置とを比較して、所定の条件に合致した場合、前記第１のエッジ検出手段により検出したエッジ位置ではなく前記第２のエッジ検出手段により検出したエッジ位置を前記コイルの板幅方向のエッジ位置とするエッジ位置修正手段とを備えたことを特徴とするコイルのセンター検出システム。
前記コイルは、その軸線が水平となるようにコイルスキッド上に載置されていることを特徴とする請求項１に記載のコイルのセンター検出システム。
前記所定の条件は、前記第２のエッジ検出手段により検出したエッジ位置が、前記第１のエッジ検出手段により検出したエッジ位置に比べて所定の値以上前記コイルの内側にあることであることを特徴とする請求項１又は２に記載のコイルのセンター検出システム。
鋼板を巻き取ってなるコイルの表面をその径方向から撮影する撮像装置と、前記撮像装置の撮影方向と略同方向から前記コイルの表面に光を照射する光源とを用いたコイルのセンター検出方法であって、
前記撮像装置による撮影画像に基づいて前記コイルの板幅方向のエッジ位置を検出し、その検出したエッジ位置を用いて前記コイルの板幅方向のセンターを検出する検出手順を有し、
前記検出手順は、
前記撮像装置による撮影画像上において、前記コイルの表面のうち前記撮像装置に近い部位を含む第１の領域で、明度に基づいて前記コイルの板幅方向のエッジ位置を検出する第１のエッジ位置検出手順と、
前記撮像装置による撮影画像上において、前記第１の領域と別の第２の領域で、明度に基づいて前記コイルの板幅方向のエッジ位置を検出する第２のエッジ検出手順と、
前記第１のエッジ検出手順により検出したエッジ位置と前記第２のエッジ検出手順により検出したエッジ位置とを比較して、所定の条件に合致した場合、前記第１のエッジ検出手順により検出したエッジ位置ではなく前記第２のエッジ検出手順により検出したエッジ位置を前記コイルの板幅方向のエッジ位置とするエッジ位置修正手順とを有することを特徴とするコイルのセンター検出方法。