JP7549232B2 - Edge detection device, slab length measurement device, edge detection method, and slab length measurement method - Google Patents
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Description
本発明は、搬送されるスラブの端部を検出する又は検出した端部からスラブの長さを算出する、端部検出装置、スラブ長測定装置、端部検出方法及びスラブ長測定方法に関する。 The present invention relates to an end detection device, a slab length measurement device, an end detection method, and a slab length measurement method for detecting the end of a slab being transported or calculating the length of the slab from the detected end.
例えば、製鉄業における製鋼工程では、鋼材であるスラブは、連続鋳造プロセスによって製造され、後工程のスケジュールに応じて一時的に屋外のヤードで保管された後、後工程に搬送される。ヤードで保管されるスラブは、表面にスラブの成分や寸法と紐づけられた管理番号が印字され、そうした管理番号に基づいて管理される。
間違ったスラブを後工程に流出させないために、スラブが後工程の加熱炉に装入される前に管理番号を読み取り、読み取った管理番号に基づいて、後工程に搬送されるスラブが正しいスラブであるかどうかが、確認される。
For example, in the steelmaking process in the steel industry, slabs, which are steel materials, are produced by a continuous casting process and temporarily stored in an outdoor yard according to the schedule of the downstream process, and then transported to the downstream process. Slabs stored in the yard have a control number printed on their surface that is linked to the slab's components and dimensions, and are managed based on that control number.
In order to prevent the wrong slab from being sent to the downstream process, the control number is read before the slab is loaded into the heating furnace of the downstream process, and based on the read control number, it is confirmed whether the slab being transported to the downstream process is the correct slab.
しかしながら、スラブに印字された管理番号が、屋外のヤードでの保管中や搬送中に消えてしまい、正しく読み取ることができない場合がある。そこで、スラブが後工程に搬送される前に、スラブの管理番号のみならず、スラブの寸法(幅、長さ、厚み)についても測定しておくことで、管理番号を正しく読み取れない場合には、スラブの寸法の測定結果に基づいて、後工程に搬送されるスラブが、正しいスラブであるかどうかを確認できるようにしておくことが要求される。 However, there are cases where the control number printed on the slab disappears during storage in outdoor yards or during transport, making it impossible to read correctly. Therefore, it is required to measure not only the slab's control number but also its dimensions (width, length, thickness) before the slab is transported to the next process, so that if the control number cannot be read correctly, it is possible to confirm whether the slab being transported to the next process is the correct slab based on the measurement results of the slab's dimensions.
生産性や設備上の観点から、スラブの寸法(特に、測定値が大きくなる長さ)は、スラブが加熱炉に装入される前に、屋外に設けられた搬送ラインによって、屋外を搬送されているときに測定されるのが望ましい。スラブの長さは、スラブの前端部から後端部までの長さであるので、スラブの長さを測定するには、スラブの前側の端部及び後側の端部を精度良く検出する方法が要求される。 From the standpoint of productivity and equipment, it is desirable to measure the dimensions of the slab (especially the length at which the measured values become larger) while the slab is being transported outdoors on a transport line installed outdoors before it is loaded into the heating furnace. The length of a slab is the length from the front end to the rear end of the slab, so measuring the length of a slab requires a method for accurately detecting the front and rear ends of the slab.
ここで、特許文献1には、被測定物に向けて光ビームを照射し、ラインセンサで検出された光ビームの信号レベルに基づいて被測定物の端部の位置を特定する装置が開示されている。 Patent document 1 discloses a device that irradiates a light beam toward an object to be measured and identifies the position of the edge of the object to be measured based on the signal level of the light beam detected by a line sensor.
しかしながら、特許文献1に記載の装置では、可視光から赤外光の波長のレーザ光が使用されている。このため、特許文献1に記載の装置は、高い空間分解能を得ることができるが、スラブが搬送される屋外で測定を行う場合には、可視光や赤外光であるレーザ光が雨滴や粉塵によって散乱されてしまうという問題を有している。したがって、特許文献1に記載の装置のようなレーザ方式のセンサを屋外で使用すると、搬送されるスラブの端部を精度良く検出できない虞がある。 However, the device described in Patent Document 1 uses laser light with wavelengths ranging from visible light to infrared light. Therefore, although the device described in Patent Document 1 can obtain high spatial resolution, when measurements are performed outdoors where slabs are being transported, there is a problem in that the laser light, which is visible light or infrared light, is scattered by raindrops or dust. Therefore, when a laser-based sensor such as the device described in Patent Document 1 is used outdoors, there is a risk that the edge of the slab being transported cannot be detected with high accuracy.
また、被測定物の端部を検出するセンサとして、カメラ方式のものがあるが、カメラ方式のセンサは、光量を確保しづらい夜間の測定には不向きであるという欠点がある。 In addition, there are camera-based sensors that detect the ends of objects to be measured, but these have the disadvantage that they are not suitable for measurements at night when it is difficult to ensure sufficient light.
そこで、屋外の測定における上記諸問題を解決するために、マイクロ波帯域の電磁波(マイクロ波)を用いることが考えられる。マイクロ波を用いれば、雨滴や粉塵、暗さの影響を抑制しつつ、搬送されるスラブの端部を検出できるという利点がある。ところが、一般に、マイクロ波は空間分解能に劣るため、所望の精度でスラブの端部を検出できないという課題が生じることになる。 In order to solve the above problems in outdoor measurements, it is conceivable to use electromagnetic waves in the microwave band (microwaves). The use of microwaves has the advantage that the edges of the transported slabs can be detected while suppressing the effects of raindrops, dust, and darkness. However, microwaves generally have poor spatial resolution, which creates the problem of not being able to detect the edges of the slabs with the desired accuracy.
そこで、本発明は、一例として、雨滴や粉塵、暗さの影響を受け易い環境下であっても、搬送されるスラブの端部を精度良く検出できる、又は、検出された端部に基づいてスラブの長さを算出できる、端部検出装置、スラブ長測定装置、端部検出方法及びスラブ長測定方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide, as an example, an end detection device, a slab length measurement device, an end detection method, and a slab length measurement method that can accurately detect the end of a slab being transported, even in an environment that is easily affected by raindrops, dust, or darkness, or that can calculate the length of the slab based on the detected end.
上記課題を解決するために、本発明の実施形態に係る端部検出装置は、搬送されるスラブの端部を検出する端部検出装置において、前記スラブの側方に配置され、前記スラブに対してマイクロ波を送信するマイクロ波送信部と、前記マイクロ波送信部と並んで配置され、前記マイクロ波の前記スラブの側面からの反射波を受信するマイクロ波受信部と、前記スラブの端部が前記マイクロ波送信部又は前記マイクロ波受信部の前方を通過したタイミングに基づいて、前記スラブの端部を検出する演算処理部と、を有し、前記演算処理部は、前記スラブが前記マイクロ波送信部又は前記マイクロ波受信部の前方に存在する場合の前記反射波の信号強度と、前記スラブが前記マイクロ波送信部又は前記マイクロ波受信部の前方に存在しない場合の前記反射波の信号強度との間で予め定められた信号強度に対応した所定のタイミングを、前記スラブの端部が前記マイクロ波送信部又は前記マイクロ波受信部の前方を通過したタイミングと判断する。
また、本発明の実施形態に係るスラブ長算出装置は、前記端部検出装置を用いて検出した、前記スラブの前側の端部と前記スラブの後側の端部とから、前記スラブの長さを算出する。
In order to solve the above problems, an end detection device according to an embodiment of the present invention is an end detection device that detects the end of a slab being transported, and includes a microwave transmitting unit that is arranged on the side of the slab and transmits microwaves to the slab, a microwave receiving unit that is arranged alongside the microwave transmitting unit and receives reflected waves of the microwaves from the side of the slab, and a calculation processing unit that detects the end of the slab based on the timing when the end of the slab passes in front of the microwave transmitting unit or the microwave receiving unit, and the calculation processing unit determines that the timing when the end of the slab passes in front of the microwave transmitting unit or the microwave receiving unit is a predetermined timing corresponding to a signal strength that is predetermined between the signal strength of the reflected wave when the slab is present in front of the microwave transmitting unit or the microwave receiving unit and the signal strength of the reflected wave when the slab is not present in front of the microwave transmitting unit or the microwave receiving unit.
In addition, the slab length calculation device according to an embodiment of the present invention calculates the length of the slab from the front end and the rear end of the slab detected using the end detection device.
上記課題を解決するために、本発明の実施形態に係る端部検出方法は、搬送されるスラブの端部を検出する端部検出方法において、前記スラブの側方に配置されたマイクロ波送信部を用いて、前記スラブに対してマイクロ波を送信するマイクロ波送信ステップと、前記マイクロ波送信部と並んで配置されたマイクロ波受信部を用いて、前記マイクロ波の前記スラブの側面からの反射波を受信するマイクロ送受信ステップと、前記スラブの端部が前記マイクロ波送信部又は前記マイクロ波受信部の前方を通過したタイミングに基づいて、前記スラブの端部を検出する演算処理ステップと、を有し、前記演算処理ステップは、前記スラブが前記マイクロ波送信部又は前記マイクロ波受信部の前方に存在する場合の前記反射波の信号強度と、前記スラブが前記マイクロ波送信部又は前記マイクロ波受信部の前方に存在しない場合の前記反射波の信号強度との間で予め定められた信号強度に対応した所定のタイミングを、前記スラブの端部が前記マイクロ波送信部又は前記マイクロ波受信部の前方を通過したタイミングと判断する。
また、本発明の実施形態に係るスラブ長算出方法は、前記端部検出方法を用いて検出した、前記スラブの前側の端部と前記スラブの後側の端部とから、前記スラブの長さを算出する。
In order to solve the above problems, an end detection method according to an embodiment of the present invention is an end detection method for detecting the end of a transported slab, the end detection method comprising: a microwave transmitting step of transmitting microwaves to the slab using a microwave transmitting unit arranged on the side of the slab; a microwave transmitting and receiving step of receiving reflected waves of the microwaves from the side of the slab using a microwave receiving unit arranged alongside the microwave transmitting unit; and a calculation processing step of detecting the end of the slab based on the timing at which the end of the slab passed in front of the microwave transmitting unit or the microwave receiving unit, wherein the calculation processing step determines that the timing at which the end of the slab passed in front of the microwave transmitting unit or the microwave receiving unit is a predetermined timing corresponding to a signal strength that is predetermined between the signal strength of the reflected wave when the slab is present in front of the microwave transmitting unit or the microwave receiving unit and the signal strength of the reflected wave when the slab is not present in front of the microwave transmitting unit or the microwave receiving unit.
Moreover, in the slab length calculation method according to the embodiment of the present invention, the length of the slab is calculated from the front end and the rear end of the slab detected using the end detection method.
本発明によれば、雨滴や粉塵、暗さの影響を受け易い環境下であっても、搬送されるスラブの端部を精度良く検出できる、又は、検出された端部に基づいてスラブの長さを算出できる、端部検出装置、スラブ長測定装置、端部検出方法及びスラブ長測定方法が提供される。 The present invention provides an edge detection device, a slab length measurement device, an edge detection method, and a slab length measurement method that can accurately detect the edge of a slab being transported, even in an environment susceptible to the effects of raindrops, dust, and darkness, or that can calculate the length of the slab based on the detected edge.
本発明の実施形態は、雨滴や粉塵、暗さの影響を受け難いマイクロ波帯域の電磁波(マイクロ波)を使いつつ、搬送されるスラブの前端部及び後端部を精度良く検出し、ひいては、スラブの長さを精度良く測定できる端部検出装置、スラブ長測定装置、端部検出方法及びスラブ長測定方法を提案するものである。 Embodiments of the present invention propose an edge detection device, a slab length measurement device, an edge detection method, and a slab length measurement method that can accurately detect the front and rear ends of a slab being transported, and thus accurately measure the length of the slab, while using electromagnetic waves (microwaves) in the microwave band that are not easily affected by raindrops, dust, or darkness.
(スラブ12の説明)
図1は、本発明に係る測定装置10及びスラブ12を示す図である。スラブ12は、製鉄業における製鋼工程において、連続鋳造プロセスによって製造され、厚板や薄板等に加工される前の半製品である、偏平な直方体の形状をした鋼材である。スラブ12は、連続鋳造プロセスによって製造された後に、後工程のスケジュールに応じて一時的に屋外のヤードで保管され、その後、後工程に搬送される。このとき、スラブ12は、屋外に設けられた搬送ライン(図示せず)によって、屋外を搬送される。
(Explanation of Slab 12)
1 is a diagram showing a measuring device 10 and a slab 12 according to the present invention. The slab 12 is a steel material in the shape of a flat rectangular parallelepiped, which is manufactured by a continuous casting process in the steelmaking process in the steel industry and is a semi-finished product before being processed into a thick plate, a thin plate, or the like. After being manufactured by the continuous casting process, the slab 12 is temporarily stored in an outdoor yard according to the schedule of the subsequent process, and is then transported to the subsequent process. At this time, the slab 12 is transported outdoors by a transport line (not shown) installed outdoors.
図1では、スラブ12及び後述するセンサ14については、鉛直方向から見た平面図で示されている。矢印Tは、スラブ12が搬送ライン上を搬送される際の、搬送ラインの動作方向で規定される搬送方向を示している。スラブ12は、搬送方向と平行な状態で搬送される場合と、搬送方向に対して傾いた状態で搬送される場合がある。 In Figure 1, the slab 12 and the sensor 14, which will be described later, are shown in a plan view viewed from the vertical direction. The arrow T indicates the conveying direction, which is determined by the operating direction of the conveying line when the slab 12 is conveyed on the conveying line. The slab 12 may be conveyed parallel to the conveying direction or at an angle to the conveying direction.
スラブ12が搬送方向と平行な状態で搬送される場合とは、スラブ12が、平面視でスラブ12の長手方向と搬送方向とが平行な状態で搬送される場合のことであり、スラブ12が搬送方向に対して傾いた状態で搬送される場合とは、スラブ12が、平面視でスラブ12の長手方向と搬送方向とが傾いた状態で搬送される場合のことである。図1では、一例として、スラブ12が搬送方向と平行な状態で搬送される場合が示されている。 When the slab 12 is transported parallel to the transport direction, this refers to the case where the longitudinal direction of the slab 12 is parallel to the transport direction in a planar view, and when the slab 12 is transported tilted relative to the transport direction, this refers to the case where the slab 12 is transported tilted relative to the transport direction in a planar view. Figure 1 shows, as an example, the case where the slab 12 is transported parallel to the transport direction.
以下の説明では、スラブ12の長手方向と搬送方向との傾きの有無によらず、スラブ12が搬送される際に前側となる端部(前側の端部)を、スラブ12の前端部12Aと称し、スラブ12が搬送される際に後側となる端部(後側の端部)を、スラブ12の後端部12Bと称する。スラブ12の前端部12A及び後端部12Bは、それぞれ「スラブの端部」の一例である。スラブ12の長さは、スラブ12の長手方向に沿った前端部12Aと後端部12Bとの間の長さに相当する。 In the following description, regardless of whether there is an inclination between the longitudinal direction of the slab 12 and the transport direction, the end portion (front end portion) that is the front side when the slab 12 is transported is referred to as the front end portion 12A of the slab 12, and the end portion (rear end portion) that is the rear side when the slab 12 is transported is referred to as the rear end portion 12B of the slab 12. The front end portion 12A and rear end portion 12B of the slab 12 are each an example of the "end portion of the slab." The length of the slab 12 corresponds to the length between the front end portion 12A and rear end portion 12B along the longitudinal direction of the slab 12.
(測定装置10の説明)
測定装置10は、スラブ12が屋外を搬送されているときに、搬送されるスラブ12の端部(前側の端部及び後側の端部の少なくともいずれか一方)を検出するものであり、必要に応じて、搬送されるスラブ12の前側の端部とスラブ12の後側の端部とを検出し、検出したスラブ12の前側の端部とスラブ12の後側の端部の通過タイミングから、スラブ12の長さを算出するものである。この測定装置10は、センサ14と、送受信回路16と、演算処理部18とを有する。
(Description of Measuring Device 10)
The measuring device 10 detects the ends (at least one of the front end and rear end) of the slab 12 being transported while the slab 12 is being transported outdoors, and if necessary, detects the front end and rear end of the slab 12 being transported, and calculates the length of the slab 12 from the passing timing of the detected front end and rear end of the slab 12. The measuring device 10 has a sensor 14, a transmitting/receiving circuit 16, and an arithmetic processing unit 18.
センサ14は、屋外を搬送されるスラブ12に向けられており、スラブ12の水平方向の側方に配置されている。センサ14は、マイクロ波送信部20とマイクロ波受信部22とを有する。センサ14に設けられたマイクロ波送信部20は、搬送されるスラブ12の側方に配置され、スラブ12に対してマイクロ波を送信するものであり、センサ14に設けられたマイクロ波受信部22は、マイクロ波送信部20と並んで配置され、マイクロ波のスラブ12の側面からの反射波を受信するものである。 The sensor 14 is directed toward the slab 12 being transported outdoors, and is positioned on the horizontal side of the slab 12. The sensor 14 has a microwave transmitting unit 20 and a microwave receiving unit 22. The microwave transmitting unit 20 provided in the sensor 14 is positioned on the side of the slab 12 being transported, and transmits microwaves to the slab 12, while the microwave receiving unit 22 provided in the sensor 14 is positioned alongside the microwave transmitting unit 20, and receives the microwave waves reflected from the side of the slab 12.
なお、図1では、マイクロ波送信部20及びマイクロ波受信部22が、スラブ12の搬送方向に沿って並ぶように図示されているが、マイクロ波送信部20及びマイクロ波受信部22はどの方向に並んでいてもよい。また、図1では、マイクロ波送信部20及びマイクロ波受信部22は、一つのセンサ内に設けられているが、別々のセンサに設けるようにしてもよい。 In FIG. 1, the microwave transmitter 20 and the microwave receiver 22 are illustrated as being aligned along the transport direction of the slab 12, but the microwave transmitter 20 and the microwave receiver 22 may be aligned in any direction. Also, in FIG. 1, the microwave transmitter 20 and the microwave receiver 22 are provided in one sensor, but they may be provided in separate sensors.
送受信回路16は、マイクロ波送信部20及びマイクロ波受信部22と電気的に接続されている。送受信回路16は、マイクロ波送信部20からマイクロ波を送信させる。また、送受信回路16は、マイクロ波受信部22で受信された反射波の信号強度に応じたデータを演算処理部18に出力する。 The transmission/reception circuit 16 is electrically connected to the microwave transmission unit 20 and the microwave reception unit 22. The transmission/reception circuit 16 causes the microwave transmission unit 20 to transmit microwaves. The transmission/reception circuit 16 also outputs data corresponding to the signal strength of the reflected wave received by the microwave reception unit 22 to the calculation processing unit 18.
演算処理部18は、コンピュータによって構成されている。この演算処理部18は、ハードウェア構成として、プロセッサ24と、メモリ26とを有する。プロセッサ24は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等によって構成される。メモリ26は、例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及びストレージ等によって構成される。 The calculation processing unit 18 is configured by a computer. This calculation processing unit 18 has a processor 24 and a memory 26 as a hardware configuration. The processor 24 is configured by, for example, a CPU (Central Processing Unit) and the like. The memory 26 is configured by, for example, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and storage and the like.
ROMは、各種プログラム及び各種データを格納する。RAMは、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージは、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)等により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラムや各種データを格納する。 The ROM stores various programs and data. The RAM temporarily stores programs or data as a working area. The storage is composed of a HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive), etc., and stores various programs including the operating system and various data.
ROM又はストレージには、後述するようにスラブ12の前端部12A及び後端部12Bを検出し、この検出結果に基づいてスラブ12の長さを算出するためのプログラム28が格納されている。プロセッサ24は、プログラム28を読み出し、RAMを作業領域としてプログラム28を実行する。 The ROM or storage stores a program 28 for detecting the front end 12A and rear end 12B of the slab 12, as described below, and calculating the length of the slab 12 based on the detection results. The processor 24 reads the program 28 and executes the program 28 using the RAM as a working area.
演算処理部18は、スラブ12の端部がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方を通過したタイミングに基づいて、スラブ12の端部を検出するものである。即ち、演算処理部18は、スラブ12の前側の端部(前端部12A)がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方を通過したタイミングに基づいて、スラブ12の前側の端部(前端部12A)を検出するものであり、スラブ12の後側の端部(後端部12B)がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方を通過したタイミングに基づいて、スラブ12の後側の端部(後端部12B)を検出するものである。
演算処理部18は、機能的な構成として、送受信制御部30と、スラブ端部検出部32と、スラブ長さ算出部34とを有する。送受信制御部30、スラブ端部検出部32及びスラブ長さ算出部34は、プロセッサ24がメモリ26からプログラム28を読み出し、プログラム28を実行することで実現される。
The calculation processing unit 18 detects the end of the slab 12 based on the timing when the end of the slab 12 passes in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22. That is, the calculation processing unit 18 detects the front end (front end 12A) of the slab 12 based on the timing when the front end (front end 12A) of the slab 12 passes in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22, and detects the rear end (rear end 12B) of the slab 12 based on the timing when the rear end (rear end 12B) of the slab 12 passes in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22.
The calculation processing unit 18 has, as functional components, a transmission/reception control unit 30, a slab end detection unit 32, and a slab length calculation unit 34. The transmission/reception control unit 30, the slab end detection unit 32, and the slab length calculation unit 34 are realized by the processor 24 reading a program 28 from the memory 26 and executing the program 28.
後述する通り、送受信制御部30は、マイクロ波送信部20からマイクロ波が送信されるように、送受信回路16を制御する機能を有する。また、送受信制御部30は、マイクロ波受信部22で受信された反射波の信号強度に応じたデータが演算処理部18に出力されるように、送受信回路16を制御する機能を有する。スラブ端部検出部32は、スラブ12の前端部12A及び後端部12Bをそれぞれ検出する機能を有し、スラブ長さ算出部34は、スラブ12の長さを算出する機能を有する。 As described below, the transmission/reception control unit 30 has a function of controlling the transmission/reception circuit 16 so that microwaves are transmitted from the microwave transmission unit 20. The transmission/reception control unit 30 also has a function of controlling the transmission/reception circuit 16 so that data corresponding to the signal strength of the reflected wave received by the microwave reception unit 22 is output to the calculation processing unit 18. The slab end detection unit 32 has a function of detecting the front end 12A and the rear end 12B of the slab 12, and the slab length calculation unit 34 has a function of calculating the length of the slab 12.
(スラブ12がセンサ14の前方を通過する様子の説明)
図2は、本発明に係るスラブ12の前端部12Aが、センサ14の前方を通過する様子を説明する図である。状態Aは、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過する前の状態であって、スラブ12がセンサ14の前方に存在しない状態である。状態Bは、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過中の状態であり、状態Cは、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過した後の状態であって、スラブ12がセンサ14の前方に存在する状態である。
(Description of how the slab 12 passes in front of the sensor 14)
2 is a diagram illustrating the state in which the front end 12A of the slab 12 according to the present invention passes in front of the sensor 14. State A is a state before the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14, and the slab 12 is not present in front of the sensor 14. State B is a state in which the front end 12A of the slab 12 is passing in front of the sensor 14, and state C is a state after the front end 12A of the slab 12 has passed in front of the sensor 14, and the slab 12 is present in front of the sensor 14.
図3は、本発明に係るスラブ12の後端部12Bが、センサ14の前方を通過する様子を説明する図である。状態Dは、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過する前の状態であって、スラブ12がセンサ14の前方に存在する状態であり、状態Eは、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過中の状態である。状態Fは、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過した後の状態であって、スラブ12がセンサ14の前方に存在しない状態である。 Figure 3 is a diagram illustrating the state in which the rear end 12B of the slab 12 according to the present invention passes in front of the sensor 14. State D is the state before the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14, and the slab 12 is present in front of the sensor 14, and state E is the state in which the rear end 12B of the slab 12 is passing in front of the sensor 14. State F is the state after the rear end 12B of the slab 12 has passed in front of the sensor 14, and the slab 12 is not present in front of the sensor 14.
なお、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過することは、スラブ12の前端部12Aがマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方を通過することに相当する。また、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過することは、スラブ12の後端部12Bがマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方を通過することに相当する。 The front end 12A of the slab 12 passing in front of the sensor 14 is equivalent to the front end 12A of the slab 12 passing in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22. The rear end 12B of the slab 12 passing in front of the sensor 14 is equivalent to the rear end 12B of the slab 12 passing in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22.
さらに、スラブ12がセンサ14の前方に存在することは、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在することに相当し、スラブ12がセンサ14の前方に存在しないことは、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在しないことに相当する。 Furthermore, the presence of the slab 12 in front of the sensor 14 corresponds to the slab 12 being in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22, and the absence of the slab 12 in front of the sensor 14 corresponds to the slab 12 not being in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22.
(反射波の信号強度の説明)
図4は、本発明に係るスラブ12が、センサ14の前方を通過するときに得られる反射波の信号強度とスラブ12の搬送時の時間との関係を示すグラフである。図4の縦軸は反射波の信号強度を示しており、図4の横軸はスラブ12の搬送時の時間を示している。スラブ12の搬送時の時間は、スラブ12の搬送時の時刻でもよく、また、基準時間からの経過時間でもよい。図4の矢印A~Fで指し示される信号強度が得られる時間は、図2及び図3の状態A~状態Fにそれぞれ対応している。
(Explanation of reflected signal strength)
Fig. 4 is a graph showing the relationship between the signal strength of the reflected wave obtained when the slab 12 according to the present invention passes in front of the sensor 14 and the time during transportation of the slab 12. The vertical axis of Fig. 4 shows the signal strength of the reflected wave, and the horizontal axis of Fig. 4 shows the time during transportation of the slab 12. The time during transportation of the slab 12 may be the time when the slab 12 is transported, or may be the elapsed time from a reference time. The times at which the signal strengths indicated by the arrows A to F in Fig. 4 are obtained correspond to states A to F in Figs. 2 and 3, respectively.
一般に、マイクロ波は、波長に比例した一定の角度で広がりながら空間を伝わり、大部分は送信経路上にある物体で反射するものの、一部は送信経路上にある物体の周囲を回りこむという特性を有する。この特性の影響により、図4に示すように、スラブ12がセンサ14の前方に存在しない状態Aでは、反射波の信号強度はほぼゼロになり、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過中の状態Bでは、反射波の信号強度が急激に増加する。スラブ12がセンサ14の前方に存在する状態C、Dでは、反射波の信号強度が増加したままほぼ一定になる。スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過中の状態Eでは、反射波の信号強度が急激に減少し、スラブ12がセンサ14の前方に存在しない状態Fでは、反射波の信号強度はほぼゼロになるという挙動を示す。 In general, microwaves have the characteristic that they propagate through space while spreading at a constant angle proportional to the wavelength, and while most of them are reflected by objects on the transmission path, some of them go around objects on the transmission path. Due to the influence of this characteristic, as shown in FIG. 4, in state A where the slab 12 is not present in front of the sensor 14, the signal strength of the reflected wave is almost zero, and in state B where the front end 12A of the slab 12 is passing in front of the sensor 14, the signal strength of the reflected wave increases rapidly. In states C and D where the slab 12 is present in front of the sensor 14, the signal strength of the reflected wave increases and remains almost constant. In state E where the rear end 12B of the slab 12 is passing in front of the sensor 14, the signal strength of the reflected wave decreases rapidly, and in state F where the slab 12 is not present in front of the sensor 14, the signal strength of the reflected wave becomes almost zero.
(測定装置10の処理の流れの説明)
本発明の第一実施形態に係る測定装置10の処理の流れを説明する。
図5は、測定装置10における処理の流れを示す図である。測定装置10はステップS001から処理を開始し、ステップS001~S006の処理を実行する。
(Explanation of the process flow of the measuring device 10)
The process flow of the measurement device 10 according to the first embodiment of the present invention will be described.
5 is a diagram showing a process flow in the measuring device 10. The measuring device 10 starts the process from step S001, and executes the processes of steps S001 to S006.
(ステップS001)
ステップS001では、測定装置10における演算処理部18(送受信制御部30)が、マイクロ波送信部20からマイクロ波が送信されるように、送受信回路16を制御する。これにより、測定装置10は、搬送されるスラブ12の側方に配置されたマイクロ波送信部20を用いて、スラブ12に対してマイクロ波を送信する。
なお、ステップS001より前の時点では、スラブ12の前端部12Aは、センサ14(即ち、マイクロ波送信部20及びマイクロ波受信部22)の前方に到達していなかった(即ち、前方を通過していなかった)ものとする。
その後、ステップS002に進む。
(Step S001)
In step S001, the calculation processing unit 18 (transmission/reception control unit 30) in the measuring device 10 controls the transmission/reception circuit 16 so that microwaves are transmitted from the microwave transmission unit 20. As a result, the measuring device 10 transmits microwaves to the slab 12 using the microwave transmission unit 20 arranged to the side of the slab 12 being transported.
It is assumed that prior to step S001, the front end 12A of the slab 12 has not reached (i.e., has not passed in front of) the sensor 14 (i.e., the microwave transmitting unit 20 and the microwave receiving unit 22).
Then, proceed to step S002.
(ステップS002)
ステップS002では、演算処理部18(送受信制御部30)が、マイクロ波受信部22で受信された反射波の信号強度に応じたデータが演算処理部18に出力されるように、送受信回路16を制御する。これにより、測定装置10は、マイクロ波送信部20と並んで配置されたマイクロ波受信部22を用いて、マイクロ波のスラブ12の側面からの反射波を受信する。その結果、マイクロ波受信部22で受信された反射波の信号強度に応じたデータが、送受信回路16から演算処理部18に出力される。
その後、ステップS003に進む。
(Step S002)
In step S002, the calculation processing unit 18 (transmission/reception control unit 30) controls the transmission/reception circuit 16 so that data corresponding to the signal strength of the reflected wave received by the microwave receiving unit 22 is output to the calculation processing unit 18. As a result, the measurement device 10 receives the microwave reflected from the side surface of the microwave slab 12 using the microwave receiving unit 22 arranged alongside the microwave transmitting unit 20. As a result, data corresponding to the signal strength of the reflected wave received by the microwave receiving unit 22 is output from the transmission/reception circuit 16 to the calculation processing unit 18.
Then, proceed to step S003.
(ステップS003)
ステップS003では、スラブ12の後端部12Bが、センサ14の前方(即ち、マイクロ波送信部20及びマイクロ波受信部22の前方)を通過したかどうか、即ち、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在しない状態になったかどうかが判断される。こうした判断を行う手法は、特に限定されるものではないが、例えば、搬送ラインの搬送速度とスラブ12のおおよその長さとから、後端部12Bがセンサ14の前方を通過するであろう時間に、余裕時間を追加することで、「少なくとも通過したであろう」ことを判断するようにすることで、判断することができる。
そして、後端部12Bが、センサ14の前方を通過してないと判断した場合には、ステップS001に戻り、後端部12Bがセンサ14の前方を通過したと判断した場合には、送受信制御部30を用いて送受信回路16を制御し、マイクロ波の送信及び受信を停止したうえで、ステップS004に進む。
即ち、演算処理部18(送受信制御部30)は、スラブ12がセンサ14の前方を通過する間にわたって、送受信回路16を制御し続け、反射波の信号強度に応じたデータを取得し続ける。
なお、図4に示す状態Cから状態Dの間は、信号強度の値はあまり変化しない。そのため、後述する反射波の信号強度の上値S1と下値S2を取得したり、フィッティングができる程度のデータが取得できてさえいれば、状態Cから状態Dに至るまでの間は、ステップS001~S002の処理を一時休止し、データを取得しないようにすることも可能である。
(Step S003)
In step S003, it is determined whether the rear end 12B of the slab 12 has passed in front of the sensor 14 (i.e., in front of the microwave transmitting unit 20 and the microwave receiving unit 22), i.e., whether the slab 12 is no longer in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22. The method for making this determination is not particularly limited, but for example, it is possible to determine that the rear end 12B has "at least passed" by adding a margin of time to the time when the rear end 12B would pass in front of the sensor 14 based on the conveying speed of the conveying line and the approximate length of the slab 12.
Then, if it is determined that the rear end 12B has not passed in front of the sensor 14, the process returns to step S001; if it is determined that the rear end 12B has passed in front of the sensor 14, the process controls the transmission/reception circuit 16 using the transmission/reception control unit 30 to stop the transmission and reception of microwaves, and then proceeds to step S004.
That is, the calculation processing unit 18 (transmission/reception control unit 30) continues to control the transmission/reception circuit 16 while the slab 12 passes in front of the sensor 14, and continues to acquire data according to the signal strength of the reflected wave.
4, the signal strength value does not change much. Therefore, as long as it is possible to acquire the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength of the reflected wave described later, or to acquire data sufficient to perform fitting, it is also possible to temporarily halt the processing of steps S001 to S002 and not acquire data between states C and D.
(ステップS004)
ステップS004では、ステップS001~S003までの処理が実行されることにより、スラブ12の搬送時の時間に応じて変化する、反射波の信号強度のデータ(図4参照)が得られる。
(Step S004)
In step S004, the processes in steps S001 to S003 are executed, thereby obtaining data on the signal intensity of the reflected wave, which changes with time during transportation of the slab 12 (see FIG. 4).
演算処理部18は、スラブ12の搬送時の時間を計時する時計機能を有しており、反射波の信号強度と時計機能により得られたスラブ12の搬送時の時間とを紐づける。そして、演算処理部18は、反射波の信号強度とスラブ12の搬送時の時間とを紐づけたデータを、検出データとしてメモリ26に記憶させる。 The calculation processing unit 18 has a clock function that measures the time when the slab 12 is transported, and links the signal strength of the reflected wave to the time when the slab 12 is transported, obtained by the clock function. The calculation processing unit 18 then stores the data linking the signal strength of the reflected wave to the time when the slab 12 is transported in the memory 26 as detection data.
これにより、メモリ26には、スラブ12がセンサ14の前方を通過する間に得られた検出データ、すなわち、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過する前からスラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過した後までの間に得られた検出データが記憶される。この検出データには、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過する前から通過した後までの間に得られたデータと、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過する前から通過した後までの間に得られたデータが含まれる。
その後、ステップS005に進む。
As a result, the memory 26 stores detection data obtained while the slab 12 passes in front of the sensor 14, i.e., detection data obtained from before the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14 to after the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14. This detection data includes data obtained from before the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14 to after it has passed, and data obtained from before the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14 to after it has passed.
Then, proceed to step S005.
(ステップS005)
ステップS005では、演算処理部18(スラブ端部検出部32)は、後述するように、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過したタイミングに基づいて、スラブ12の前端部12Aを検出する処理を実行する。また、ステップS005では、演算処理部18(スラブ端部検出部32)は、後述するように、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過したタイミングに基づいて、スラブ12の後端部12Bを検出する処理を実行する。
(Step S005)
In step S005, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) executes a process to detect the front end 12A of the slab 12 based on the timing when the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14, as described below. Also, in step S005, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) executes a process to detect the rear end 12B of the slab 12 based on the timing when the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14, as described below.
ここで、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過したタイミング、及び、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過したタイミングは、概念的には、それぞれ、スラブ12がセンサ14の前方に存在する場合の反射波の信号強度と、スラブ12がセンサ14の前方に存在しない場合の反射波の信号強度との間の1/2の信号強度が得られたタイミングであると考えられる。また、時間変化(スラブ12の搬送速度が既知なので、位置変化ともいえる)に対する反射波の信号強度の傾きの絶対値が最大となるタイミングであるとも考えられる。
しかしながら、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過したり、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過したりするのは、極めて短い時間で行われる動作であるため、厳密に、1/2の信号強度が得られたタイミングであったり、傾きの絶対値が最大となるタイミングに基づいて判断する必要はなく、ある程度の幅を許容することも可能である。
そのため、本実施形態においては、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在する場合の反射波の信号強度と、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在しない場合の前記反射波の信号強度との間の信号強度の内から、上述の1/2の信号強度や傾きの絶対値が最大となる信号強度に相当する任意の信号強度を予め定めておき、当該予め定められた信号強度に対応した“所定のタイミング”を、スラブ12の端部がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方を通過したタイミングと判断するようにしている。
また、本実施形態においては、信号強度の立ち上がり又は立ち下りエッジ付近での傾きを求め、求めた傾きが、傾きの絶対値が最大となることに対応した所定の傾きとなるタイミングを、予め定められた信号強度に対応した“所定のタイミング”であると見なし、スラブ12の端部がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方を通過したタイミングと判断するようにしてもよい。
なお、傾きを評価する場合には、信号強度の時間変化(又は位置変化)を、微小な区間に区切って、それぞれの区間毎に傾きを求めることで評価することになるが、マイクロ波の反射波の信号強度は、スラブ12とセンサ14との位置関係による影響だけではなく、マイクロ波の回折による影響も受ける(例えば、図9では、-0.04、-0.07付近に回折によって生じた振動によるピークが見える)ため、区間の取り方が狭すぎると、回折によるピークの傾きと区別できなくなる可能性がある。そのため、傾きを評価する際には、マイクロ波の回折の影響を除外できるくらいの広い区間(具体的には50mm以上であることが好ましい)で、傾きをサンプリングして評価することが好ましい。
Here, the timing when the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14 and the timing when the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14 are conceptually considered to be the timings at which a signal strength is obtained that is half the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is in front of the sensor 14 and the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is not in front of the sensor 14. These can also be considered to be the timings at which the absolute value of the slope of the signal strength of the reflected wave with respect to the time change (which can also be called the position change since the conveying speed of the slab 12 is known) becomes maximum.
However, since the front end 12A of the slab 12 passing in front of the sensor 14 and the rear end 12B of the slab 12 passing in front of the sensor 14 are actions that occur in an extremely short time, it is not necessary to judge strictly based on the timing when half the signal strength is obtained or the timing when the absolute value of the inclination is maximum, and a certain degree of flexibility can be tolerated.
Therefore, in this embodiment, an arbitrary signal strength corresponding to the signal strength at which the absolute value of the above-mentioned 1/2 signal strength or slope is maximum is predetermined from among the signal strengths between the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22 and the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is not present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22, and the "predetermined timing" corresponding to the predetermined signal strength is determined as the timing at which the end of the slab 12 passes in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22.
In addition, in this embodiment, the slope near the rising or falling edge of the signal strength is obtained, and the timing at which the obtained slope becomes a predetermined slope corresponding to the maximum absolute value of the slope is regarded as a ``predetermined timing'' corresponding to a predetermined signal strength, and this can be determined as the timing at which the end of the slab 12 passes in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22.
In addition, when evaluating the inclination, the time change (or position change) of the signal strength is divided into small intervals and the inclination is calculated for each interval, but the signal strength of the reflected microwave is affected not only by the positional relationship between the slab 12 and the sensor 14 but also by microwave diffraction (for example, in FIG. 9, peaks due to vibrations caused by diffraction are visible near -0.04 and -0.07), so if the intervals are taken too narrow, it may be impossible to distinguish the inclination from the peak due to diffraction. Therefore, when evaluating the inclination, it is preferable to sample and evaluate the inclination in an interval wide enough to exclude the effects of microwave diffraction (specifically, 50 mm or more is preferable).
そこで、演算処理部18(スラブ端部検出部32)は、上述の所定のタイミングを、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過したタイミング、及び、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過したタイミングと判断する。 Then, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) determines the above-mentioned specified timing to be the timing when the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14 and the timing when the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14.
上述の所定のタイミングを判断する手法には、後述する第一例~第四例がある。
なお、後述する第一例~第四例の説明では、説明を簡単にするため、上述の所定のタイミングを、スラブ12がセンサ14の前方に存在する場合の反射波の信号強度と、スラブ12がセンサ14の前方に存在しない場合の反射波の信号強度との間の1/2の信号強度が得られたタイミング(即ち、時間変化に対する反射波の信号強度の傾きの絶対値が最大となるタイミング)とする場合を例に挙げて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、上述の所定のタイミングとして、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在する場合の反射波の信号強度と、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在しない場合の前記反射波の信号強度との間の信号強度の内から、任意の信号強度に相当するタイミングを用いることが可能である。
The above-mentioned method for determining the predetermined timing includes first to fourth examples, which will be described later.
In the first to fourth examples described below, for the sake of simplicity, the above-mentioned predetermined timing is set to a timing at which a signal strength that is half the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is in front of the sensor 14 and the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is not in front of the sensor 14 (i.e., the absolute value of the slope of the signal strength of the reflected wave with respect to the time change is maximum), but the present invention is not limited to this. In other words, as the above-mentioned predetermined timing, it is possible to use a timing corresponding to any signal strength between the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22 and the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is not in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22.
また、演算処理部18(スラブ端部検出部32)は、上述の所定のタイミングに対応する時間、すなわち、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過したタイミングに対応する第一時間と、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過したタイミングに対応する第二時間を、メモリ26に記憶された検出データ(反射波の信号強度とスラブ12の搬送時の時間とを紐づけたデータ)に基づいて検出し、メモリ26に記憶する。
その後、ステップS006に進む。
In addition, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) detects the times corresponding to the above-mentioned specified timings, i.e., the first time corresponding to the timing when the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14 and the second time corresponding to the timing when the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14, based on the detection data stored in the memory 26 (data linking the signal strength of the reflected wave with the time when the slab 12 was transported), and stores the times in the memory 26.
Then, proceed to step S006.
(ステップS006)
ステップS006では、演算処理部18(スラブ長さ算出部34)が、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過したタイミングと、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過したタイミングとに基づいて、スラブ12の長さを算出する。
(Step S006)
In step S006, the calculation processing unit 18 (slab length calculation unit 34) calculates the length of the slab 12 based on the timing when the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14 and the timing when the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14.
具体的には、演算処理部18(スラブ長さ算出部34)は、メモリ26に記憶された第一時間と第二時間とを読み出し、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過したタイミングに対応する第一時間と、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過したタイミングに対応する第二時間との差に、スラブ12の搬送速度を掛け合わせることで、スラブ12の長さを算出する。 Specifically, the calculation processing unit 18 (slab length calculation unit 34) reads the first time and the second time stored in the memory 26, and calculates the length of the slab 12 by multiplying the difference between the first time corresponding to the timing when the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14 and the second time corresponding to the timing when the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14 by the conveying speed of the slab 12.
スラブ12の搬送速度は、予め定められた設定値でもよく、また、測定器を用いて測定された測定値でもよい。スラブ12の搬送速度が変化する場合には、式(A)の通り、例えば測定器を用いて測定された速度履歴v(t)を第一時間t1と第二時間t2との間で積分することでスラブ12の長さが算出される。
The conveying speed of the slab 12 may be a preset value or may be a measured value measured using a measuring device. When the conveying speed of the slab 12 changes, the length of the slab 12 is calculated by integrating the speed history v(t) measured using a measuring device between the first time t1 and the second time t2 as shown in formula (A).
本発明の実施形態に係る測定装置10では、スラブ長測定装置として機能するものであり、以上の要領により、搬送されるスラブ12の前端部12A及び後端部12Bが検出され、この検出結果に基づいて、スラブ12の長さが算出される。
なお、ここでは、スラブ12の端部がセンサ14の前方を通過したタイミングに対応する時間(第一時間及び第二時間)を用いて、スラブ12の長さを算出したが、本発明はこのやり方に限定されない。例えば、搬送ラインにエンコーダを取り付ける等して、搬送ラインの動作量から、スラブ12の位置を把握できるようにしておき、スラブ12の端部がセンサ14の前方を通過したタイミングを、スラブ12の位置(例えば、基準位置からの移動距離)を用いて表すことで、スラブ12の長さを算出することもできる。即ち、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過したタイミングに対応する第一位置と、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過したタイミングに対応する第二位置との差から、スラブ12の長さを算出することができる。
なお、以上の説明では、本発明の実施形態に係る測定装置10は、スラブ12の長さを算出する機能を持ったスラブ長測定装置であるとして説明したが、本発明の実施形態に係る測定装置10はスラブ長測定装置としてではなく、スラブ12の前端部12A又は後端部12Bを検出する、端部検出装置として機能させることもできる。その場合には、上述のステップS006を省略することにより、実現することができる。
The measuring device 10 according to an embodiment of the present invention functions as a slab length measuring device, and in the manner described above, the front end 12A and rear end 12B of the slab 12 being transported are detected, and the length of the slab 12 is calculated based on the detection results.
Here, the length of the slab 12 is calculated using the times (first and second times) corresponding to the timing when the end of the slab 12 passes in front of the sensor 14, but the present invention is not limited to this method. For example, an encoder may be attached to the conveying line to grasp the position of the slab 12 from the movement of the conveying line, and the length of the slab 12 may be calculated by expressing the timing when the end of the slab 12 passes in front of the sensor 14 using the position of the slab 12 (e.g., the movement distance from the reference position). That is, the length of the slab 12 can be calculated from the difference between the first position corresponding to the timing when the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14 and the second position corresponding to the timing when the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14.
In the above description, the measuring device 10 according to the embodiment of the present invention has been described as a slab length measuring device having a function of calculating the length of the slab 12, but the measuring device 10 according to the embodiment of the present invention can also function as an end detection device that detects the front end 12A or the rear end 12B of the slab 12, rather than as a slab length measuring device. In that case, this can be achieved by omitting the above-mentioned step S006.
(上述の所定のタイミングを判断する手法の例)
続いて、上述の所定のタイミングを判断する手法を、スラブ12がセンサ14の前方に存在する場合の反射波の信号強度と、スラブ12がセンサ14の前方に存在しない場合の反射波の信号強度との間の1/2の信号強度が得られたタイミング(即ち、時間変化に対する反射波の信号強度の傾きの絶対値が最大となるタイミング)に基づいて判断する手法を例に挙げて、第一例~第四例として説明する。
(Example of a method for determining the above-mentioned predetermined timing)
Next, the method of determining the above-mentioned specified timing will be explained as first to fourth examples, taking as an example a method of determining the timing at which a signal strength that is half the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is present in front of the sensor 14 and the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is not present in front of the sensor 14 is obtained (i.e., the timing at which the absolute value of the slope of the signal strength of the reflected wave with respect to the change in time is maximum).
(第一例)
第一例では、次の要領により、演算処理部18(スラブ端部検出部32)が、上述の1/2の信号強度が得られたタイミングを判断する。
初めに、演算処理部18(スラブ端部検出部32)は、メモリ26に記憶された検出データ(反射波の信号強度とスラブ12の搬送時の時間とを紐づけたデータ)を読み出す。
(First Example)
In the first example, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) determines the timing at which the above-mentioned 1/2 signal strength is obtained in the following manner.
First, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) reads out the detection data (data linking the signal strength of the reflected wave with the time during which the slab 12 was transported) stored in the memory 26.
そして、演算処理部18(スラブ端部検出部32)は、読み出した検出データに基づいて、反射波の信号強度の上値S1と下値S2をそれぞれ算出する。反射波の信号強度の上値S1は、スラブ12がセンサ14の前方(即ち、マイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方)に存在することに応じて、反射波の信号強度が増加したままほぼ一定になったときの信号強度であり、所定期間における信号強度の平均値でもよく、また、反射波の信号強度の最大値でもよい。同様に、反射波の信号強度の下値S2は、スラブ12がセンサ14の前方(即ち、マイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方)に存在しないことに応じて、反射波の信号強度がほぼゼロになったときの信号強度であり、所定期間における信号強度の平均値でもよく、また、反射波の信号強度の最小値又はゼロでもよい。 Then, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) calculates the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength of the reflected wave based on the read detection data. The upper value S1 of the signal strength of the reflected wave is the signal strength when the signal strength of the reflected wave increases and becomes almost constant in response to the presence of the slab 12 in front of the sensor 14 (i.e., in front of the microwave transmission unit 20 or the microwave reception unit 22), and may be the average value of the signal strength in a predetermined period, or may be the maximum value of the signal strength of the reflected wave. Similarly, the lower value S2 of the signal strength of the reflected wave is the signal strength when the signal strength of the reflected wave becomes almost zero in response to the absence of the slab 12 in front of the sensor 14 (i.e., in front of the microwave transmission unit 20 or the microwave reception unit 22), and may be the average value of the signal strength in a predetermined period, or may be the minimum value or zero of the signal strength of the reflected wave.
続いて、演算処理部18(スラブ端部検出部32)は、信号強度が、反射波の信号強度の上値S1と下値S2との間の1/2の値となる中間値ΔS1/2を算出する。そして、演算処理部18(スラブ端部検出部32)は、反射波の信号強度の立ち上がりエッジ(図4のおける状態B)において中間値ΔS1/2が得られたタイミングと、反射波の信号強度の立ち下がりエッジ(図4のおける状態E)において中間値ΔS1/2が得られたタイミングをそれぞれ判断する。 Next, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) calculates an intermediate value ΔS 1/2 where the signal strength is half the value between the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength of the reflected wave. Then, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) determines the timing when the intermediate value ΔS 1/2 is obtained at the rising edge of the signal strength of the reflected wave (state B in FIG. 4) and the timing when the intermediate value ΔS 1/2 is obtained at the falling edge of the signal strength of the reflected wave (state E in FIG. 4) .
なお、反射波の信号強度の立ち上がりエッジにおいて中間値ΔS1/2が得られたタイミングは、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過するときに、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在する場合の反射波の信号強度と、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在しない場合の反射波の信号強度との間の1/2の信号強度が得られたタイミング(反射波の信号強度の時間変化における傾きが最大となるタイミング)に相当し、スラブ12の前端部12Aが、マイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方を通過したタイミングに相当する。
また、反射波の信号強度の立ち下がりエッジにおいて中間値ΔS1/2が得られたタイミングは、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過するときに、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在する場合の反射波の信号強度と、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在しない場合の反射波の信号強度との間の1/2の信号強度が得られたタイミング(反射波の信号強度の時間変化における傾きが最小となるタイミング)に相当し、スラブ12の後端部12Bが、マイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方を通過したタイミングに相当する。
The timing when the intermediate value ΔS 1/2 is obtained at the rising edge of the signal strength of the reflected wave corresponds to the timing when, when the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14, a signal strength that is 1/2 between the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22 and the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is not present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22 is obtained (the timing when the slope of the time change in the signal strength of the reflected wave is maximum), and corresponds to the timing when the front end 12A of the slab 12 passes in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22.
Furthermore, the timing when the intermediate value ΔS1/2 is obtained at the falling edge of the signal strength of the reflected wave corresponds to the timing when, when the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14, a signal strength that is 1/2 between the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22 and the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is not present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22 is obtained (the timing when the slope of the time change in the signal strength of the reflected wave is minimum), and corresponds to the timing when the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22.
第一例では、以上の要領により、上述の1/2の信号強度が得られたタイミングが判断される。 In the first example, the timing at which the signal strength of 1/2 as described above is obtained is determined in the above manner.
(第二例)
第二例では、次の要領により、演算処理部18(スラブ端部検出部32)が、上述の1/2の信号強度が得られたタイミングを判断する。
初めに、演算処理部18(スラブ端部検出部32)は、メモリ26に記憶された検出データ(反射波の信号強度とスラブ12の搬送時の時間とを紐づけたデータ)を読み出す。
(Second Example)
In the second example, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) determines the timing at which the above-mentioned 1/2 signal strength is obtained in the following manner.
First, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) reads out the detection data (data linking the signal strength of the reflected wave with the time during which the slab 12 was transported) stored in the memory 26.
そして、演算処理部18(スラブ端部検出部32)は、読み出した検出データに基づいて、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過する前からスラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過した後までの間に得られた反射波の信号強度について、信号強度の上値S1と下値S2とを含む、反射波の信号強度の立ち上がりエッジ(図4の状態B)を、式(1)に示すシグモイド関数f(α)で近似する。また、立ち下がりエッジ(図4の状態E)付近では、時間又は位置の増加に対して、信号強度は低下するため、信号強度の上値S1と下値S2とを含む、反射波の信号強度の立ち下がりエッジ(図4の状態E)を、式(1)に示すシグモイド関数のαの符号を反転したf(-α)で近似する。 Then, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) approximates the rising edge (state B in FIG. 4) of the signal strength of the reflected wave obtained from before the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14 to after the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14, including the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength, with the sigmoid function f(α) shown in formula (1) based on the read detection data. In addition, near the falling edge (state E in FIG. 4), the signal strength decreases with increasing time or position, so the falling edge (state E in FIG. 4) of the signal strength of the reflected wave, including the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength, is approximated with f(-α), which is the sigmoid function with the sign of α inverted, shown in formula (1).
なお、αは、スラブ12の搬送に(任意に決められた基準時刻から)掛かった時間又はスラブ12の(任意に決められた基準位置からの)搬送方向の位置xであり、a、b、cはフィッティング係数である。
Here, α is the time taken for the slab 12 to be transported (from an arbitrarily determined reference time) or the position x of the slab 12 in the transport direction (from an arbitrarily determined reference position), and a, b, and c are fitting coefficients.
上記式(1)で示されるシグモイド関数f(α)を仮定し、最小二乗法によりフィッティングすることで、反射波の信号強度の立ち上がりエッジ(図4の状態B)と立ち下がりエッジ(図4の状態E)のそれぞれについて、反射波の信号強度が、上記式(1)で示されるシグモイド関数f(α)とf(-α)とで近似され、フィッティング係数a、b、cが求まる。
ここで、シグモイド関数f(α)及びf(-α)自体の持つ特性から、フィッティングの結果得られたシグモイド関数f(α)及びf(-α)のフィッティング係数cは、反射波の信号強度の上値S1と下値S2との間の1/2の値である中間値ΔS1/2に対応する、αの値であると見なすことができる。
そのため、αがスラブ12の搬送に掛かった時間である場合には、フィッティングによって求められたcの値は、搬送時の時間の値として求まるため、cの値を知ることで、反射波の信号強度の上値S1と下値S2との間の1/2の値である中間値ΔS1/2が生じるタイミングを、時間情報から知ることができる。
また、αがスラブ12の搬送方向の位置xである場合には、フィッティングによって求められたcの値は、搬送方向の位置を示す値として求まるため、cの値を知ることで、反射波の信号強度の上値S1と下値S2との間の1/2の値である中間値ΔS1/2が生じるタイミングを、位置情報から知ることができる。
Assuming the sigmoid function f(α) shown in the above formula (1) and fitting using the least squares method, the signal strength of the reflected wave is approximated by the sigmoid functions f(α) and f(-α) shown in the above formula (1) for each of the rising edge (state B in Figure 4) and falling edge (state E in Figure 4) of the signal strength of the reflected wave, and the fitting coefficients a, b, and c are obtained.
Here, based on the characteristics of the sigmoid functions f(α) and f(-α) themselves, the fitting coefficient c of the sigmoid functions f(α) and f(-α) obtained as a result of fitting can be regarded as a value of α corresponding to the intermediate value ΔS 1/2 , which is 1/2 of the value between the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength of the reflected wave.
Therefore, when α is the time taken to transport the slab 12, the value of c obtained by fitting is the value of the time during transportation, so by knowing the value of c, the timing at which the intermediate value ΔS 1/2 , which is half the value between the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength of the reflected wave, occurs can be known from the time information.
Furthermore, when α is the position x in the transport direction of the slab 12, the value of c obtained by fitting is a value indicating the position in the transport direction, so by knowing the value of c, the timing at which the intermediate value ΔS 1/2 , which is 1/2 the value between the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength of the reflected wave, occurs can be known from the position information.
なお、反射波の信号強度の立ち上がりエッジにおいてcの値に基づくタイミングは、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過するときに、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在する場合の反射波の信号強度と、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在しない場合の前記反射波の信号強度との間の1/2の信号強度が得られたタイミング(反射波の信号強度の時間変化における傾きが最大となるタイミング)に相当し、スラブ12の前端部12Aが、マイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方を通過したタイミングに相当する。
また、反射波の信号強度の立ち下がりエッジにおいてcの値に基づくタイミングは、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過するときに、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在する場合の反射波の信号強度と、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在しない場合の前記反射波の信号強度との間の1/2の信号強度が得られたタイミング(反射波の信号強度の時間変化における傾きが最小となるタイミング)に相当し、スラブ12の後端部12Bが、マイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方を通過したタイミングに相当する。
In addition, the timing based on the value of c at the rising edge of the signal strength of the reflected wave corresponds to the timing when the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14, at which a signal strength that is half the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22 and the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is not present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22 is obtained (the timing at which the slope of the time change in the signal strength of the reflected wave is maximum), and corresponds to the timing when the front end 12A of the slab 12 passes in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22.
Furthermore, the timing based on the value of c at the falling edge of the signal strength of the reflected wave corresponds to the timing when the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14, at which a signal strength that is 1/2 of the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22 and the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is not present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22 is obtained (the timing at which the slope of the time change in the signal strength of the reflected wave is minimum), and corresponds to the timing when the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22.
第二例では、以上の要領により、上述の1/2の信号強度が得られたタイミングが判断される。 In the second example, the timing at which the signal strength of 1/2 as described above is obtained is determined in the above manner.
(第三例)
第三例では、次の要領により、演算処理部18(スラブ端部検出部32)が、上述の1/2の信号強度が得られたタイミングを判断する。
初めに、演算処理部18(スラブ端部検出部32)は、メモリ26に記憶された検出データ(反射波の信号強度とスラブ12の搬送時の時間とを紐づけたデータ)を読み出す。
(Third Example)
In the third example, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) determines the timing at which the above-mentioned 1/2 signal strength is obtained in the following manner.
First, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) reads out the detection data (data linking the signal strength of the reflected wave with the time during which the slab 12 was transported) stored in the memory 26.
そして、演算処理部18(スラブ端部検出部32)は、読み出した検出データに基づいて、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過する前からスラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過した後までの間に得られた反射波の信号強度について、信号強度の上値S1と下値S2とを含む、反射波の信号強度の立ち上がりエッジ(図4の状態B)を、式(2)~式(4)に示すナイフエッジ回折のモデルg(α)で近似する。また、立ち下がりエッジ(図4の状態E)付近では、時間又は位置の増加に対して、信号強度は低下するため、信号強度の上値S1と下値S2とを含む、反射波の信号強度の立ち下がりエッジ(図4の状態E)を、式(2)~式(4)に示すナイフエッジ回折モデルg(-α)で近似する。 Then, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) approximates the rising edge (state B in FIG. 4) of the signal strength of the reflected wave obtained from before the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14 to after the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14, including the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength, with the knife-edge diffraction model g(α) shown in formulas (2) to (4) based on the read detection data. In addition, near the falling edge (state E in FIG. 4), the signal strength decreases with increasing time or position, so the falling edge (state E in FIG. 4) of the signal strength of the reflected wave, including the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength, is approximated with the knife-edge diffraction model g(-α) shown in formulas (2) to (4).
なお、αは、スラブ12の搬送に(任意に決められた基準時刻から)掛かった時間又はスラブ12の(任意に決められた基準位置からの)搬送方向の位置xであり、a、bはフィッティング係数であり、C(ν)はフレネル余弦積分関数であり、S(ν)はフレネル正弦積分関数である。
Here, α is the time taken for the slab 12 to be transported (from an arbitrarily determined reference time) or the position x of the slab 12 in the transport direction (from an arbitrarily determined reference position), a and b are fitting coefficients, C(ν) is the Fresnel cosine integral function, and S(ν) is the Fresnel sine integral function.
このように反射波の信号強度をナイフエッジ回折のモデルg(α)及びg(-α)で近似するのは、スラブ12がマイクロ波を全反射する鏡面であると仮定すれば、スラブ12で反射した反射波の信号は、スラブ12を挟んで送信機と反対側に配置された受信機で受信される信号と等価であるという考えに基づいている。 The reason for approximating the signal strength of the reflected wave with the knife-edge diffraction models g(α) and g(-α) in this way is based on the idea that, if we assume that the slab 12 is a mirror that totally reflects microwaves, then the signal of the reflected wave reflected by the slab 12 is equivalent to the signal received by a receiver located on the opposite side of the slab 12 from the transmitter.
図6、図7は、測定装置10におけるナイフエッジ回折のモデルを説明する図である。図6は、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過するときの様子を示す図であり、図7は、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過するときの様子を示す図である。 Figures 6 and 7 are diagrams explaining a model of knife-edge diffraction in the measurement device 10. Figure 6 is a diagram showing the state when the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14, and Figure 7 is a diagram showing the state when the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14.
図6の状態Aに示されるように、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過する前の、スラブ12がセンサ14の前方に存在しない状態は、ナイフエッジ回折のモデルにおいて送信機50と受信機52の間に衝立42があるのと同じである。図6の状態Bに示されるように、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過中の状態は、ナイフエッジ回折のモデルにおいて送信機50と受信機52の間に衝立42の端部42Aがあるのと同じである。図6の状態Cに示されるように、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過した後の、スラブ12がセンサ14の前方に存在する状態は、ナイフエッジ回折のモデルにおいて送信機50と受信機52の間に衝立42がないのと同じである。 As shown in state A of FIG. 6, the state in which the slab 12 is not present in front of the sensor 14 before the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14 is equivalent to the presence of a partition 42 between the transmitter 50 and the receiver 52 in the knife-edge diffraction model. As shown in state B of FIG. 6, the state in which the front end 12A of the slab 12 is passing in front of the sensor 14 is equivalent to the presence of an end 42A of the partition 42 between the transmitter 50 and the receiver 52 in the knife-edge diffraction model. As shown in state C of FIG. 6, the state in which the slab 12 is present in front of the sensor 14 after the front end 12A of the slab 12 has passed in front of the sensor 14 is equivalent to the absence of a partition 42 between the transmitter 50 and the receiver 52 in the knife-edge diffraction model.
同様に、図7の状態Dに示されるように、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過する前の状態であって、スラブ12がセンサ14の前方に存在する状態は、ナイフエッジ回折のモデルにおいて送信機50と受信機52の間に衝立42がないのと同じである。図7の状態Eに示されるように、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過中の状態は、ナイフエッジ回折のモデルにおいて送信機50と受信機52の間に衝立42の端部42Bがあるのと同じである。図7の状態Fに示されるように、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過した後の状態であって、スラブ12がセンサ14の前方に存在しない状態は、ナイフエッジ回折のモデルにおいて送信機50と受信機52の間に衝立42があるのと同じである。 Similarly, as shown in state D of FIG. 7, the state before the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14, and the state in which the slab 12 is in front of the sensor 14, is the same as the state in which there is no partition 42 between the transmitter 50 and the receiver 52 in the knife-edge diffraction model. As shown in state E of FIG. 7, the state in which the rear end 12B of the slab 12 is passing in front of the sensor 14 is the same as the end 42B of the partition 42 being between the transmitter 50 and the receiver 52 in the knife-edge diffraction model. As shown in state F of FIG. 7, the state after the rear end 12B of the slab 12 has passed in front of the sensor 14, and the state in which the slab 12 is not in front of the sensor 14 is the same as the state in which there is a partition 42 between the transmitter 50 and the receiver 52 in the knife-edge diffraction model.
このように、送信機50と受信機52の間に衝立42がある場合の受信機52で受信された信号強度を表すナイフエッジ回折のモデルが公知であるため、そうしたナイフエッジ回折のモデルを用いて、スラブ12がセンサ14の前方を通過するときの反射波の信号強度についても、ナイフエッジ回折のモデルg(α)及びg(-α)で近似することが可能である。 As such, since a knife-edge diffraction model that represents the signal strength received by the receiver 52 when a partition 42 is between the transmitter 50 and the receiver 52 is publicly known, it is possible to use such a knife-edge diffraction model to approximate the signal strength of the reflected wave when the slab 12 passes in front of the sensor 14 with the knife-edge diffraction models g(α) and g(-α).
つまり、上記式(2)~(4)で示されるナイフエッジ回折のモデルg(α)及びg(-α)を仮定し、最小二乗法によりフィッティングすることで、反射波の信号強度の立ち上がりエッジ(図4の状態B)と立ち下がりエッジ(図4の状態E)のそれぞれについて、反射波の信号強度が、上記式(2)~(4)で示されるナイフエッジ回折のモデルg(α)及びg(-α)で近似され、フィッティング係数a、bが求まる。
ここで、ナイフエッジ回折のモデルg(α)及びg(-α)自体の持つ特性から、フィッティングの結果得られたナイフエッジ回折のモデルg(α)及びg(-α)のフィッティング係数bは、反射波の信号強度の上値S1と下値S2との間の1/2の値である中間値ΔS1/2に対応する、αの値であると見なすことができる。
そのため、αがスラブ12の搬送に掛かった時間である場合には、フィッティングによって求められたbの値は、搬送時の時間の値として求まるため、bの値を知ることで、反射波の信号強度の上値S1と下値S2との間の1/2の値である中間値ΔS1/2が生じるタイミングを、時間情報から知ることができる。
また、αがスラブ12の搬送方向の位置xである場合には、フィッティングによって求められたbの値は、搬送方向の位置を示す値として求まるため、bの値を知ることで、反射波の信号強度の上値S1と下値S2との間の1/2の値である中間値ΔS1/2が生じるタイミングを、位置情報から知ることができる。
In other words, by assuming the knife-edge diffraction models g(α) and g(-α) shown in the above equations (2) to (4) and fitting using the least squares method, the signal intensity of the reflected wave is approximated by the knife-edge diffraction models g(α) and g(-α) shown in the above equations (2) to (4) for each of the rising edge (state B in Figure 4) and falling edge (state E in Figure 4) of the signal intensity of the reflected wave, and the fitting coefficients a and b are obtained.
Here, based on the characteristics of the knife-edge diffraction models g(α) and g(-α) themselves, the fitting coefficient b of the knife-edge diffraction models g(α) and g(-α) obtained as a result of fitting can be regarded as a value of α corresponding to the intermediate value ΔS 1/2 , which is 1/2 the value between the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength of the reflected wave.
Therefore, when α is the time taken to transport the slab 12, the value of b obtained by fitting is the value of the time during transportation, so by knowing the value of b, the timing at which the intermediate value ΔS 1/2 , which is 1/2 of the value between the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength of the reflected wave, occurs can be known from the time information.
Furthermore, when α is the position x in the transport direction of the slab 12, the value of b obtained by fitting is a value indicating the position in the transport direction, so by knowing the value of b, the timing at which the intermediate value ΔS 1/2 , which is 1/2 the value between the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength of the reflected wave, occurs can be known from the position information.
なお、反射波の信号強度の立ち上がりエッジにおいてbの値に基づくタイミングは、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過するときに、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在する場合の反射波の信号強度と、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在しない場合の前記反射波の信号強度との間の1/2の信号強度が得られたタイミング(反射波の信号強度の時間変化における傾きが最大となるタイミング)に相当し、スラブ12の前端部12Aが、マイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方を通過したタイミングに相当する。
また、反射波の信号強度の立ち下がりエッジにおいてbの値に基づくタイミングは、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過するときに、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在する場合の反射波の信号強度と、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在しない場合の前記反射波の信号強度との間の1/2の信号強度が得られたタイミング(反射波の信号強度の時間変化における傾きが最小となるタイミング)に相当し、スラブ12の後端部12Bが、マイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方を通過したタイミングに相当する。
In addition, the timing based on the value of b at the rising edge of the signal strength of the reflected wave corresponds to the timing when the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14, at which a signal strength that is half the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22 and the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is not present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22 is obtained (the timing at which the slope of the time change in the signal strength of the reflected wave is maximum), and corresponds to the timing when the front end 12A of the slab 12 passes in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22.
Furthermore, the timing based on the value of b at the falling edge of the signal intensity of the reflected wave corresponds to the timing when the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14, at which a signal intensity is obtained that is 1/2 the signal intensity of the reflected wave when the slab 12 is present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22, and the signal intensity of the reflected wave when the slab 12 is not present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22 (the timing at which the slope of the time change in the signal intensity of the reflected wave is minimum), and corresponds to the timing when the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22.
第三例では、以上の要領により、上述の1/2の信号強度が得られたタイミングが判断される。 In the third example, the timing at which the signal strength of 1/2 as described above is obtained is determined in the above manner.
(第四例)
第四例は、スラブ12が搬送方向に対して傾いた状態で搬送される場合を想定した例である。図8は、測定装置10において、スラブ12が搬送方向に対して傾いた状態で搬送される場合を示す図である。傾き角θは、スラブ12の搬送方向に対する傾き角である。
このように、スラブ12が搬送方向に対して傾いた状態で搬送される場合には、マイクロ波送信部20及びマイクロ波受信部22からスラブ12の側面12Cまでの距離が時々刻々と変化するため、反射波の信号強度の上値S1と下値S2を求めることは容易ではなく、単純に、シグモイド関数f(α)及びf(-α)やナイフエッジ回折のモデルg(α)及びg(-α)を用いて近似することも容易ではない。そのため、この距離の変化に応じて反射波の信号強度の変化を補正したナイフエッジ回折のモデルを用いることが望ましい。
(Fourth Example)
The fourth example is an example assuming a case where the slab 12 is transported in a tilted state with respect to the transport direction. Fig. 8 is a diagram showing a case where the slab 12 is transported in a tilted state with respect to the transport direction in the measuring device 10. The tilt angle θ is the tilt angle of the slab 12 with respect to the transport direction.
In this way, when the slab 12 is transported in a tilted state with respect to the transport direction, the distance from the microwave transmitter 20 and the microwave receiver 22 to the side surface 12C of the slab 12 changes from moment to moment, so it is not easy to obtain the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength of the reflected wave, and it is not easy to simply approximate it using the sigmoid functions f(α) and f(-α) or the knife-edge diffraction models g(α) and g(-α). Therefore, it is desirable to use a knife-edge diffraction model in which the change in the signal strength of the reflected wave is corrected according to the change in the distance.
そこで、第四例では、次の要領により、演算処理部18(スラブ端部検出部32)が、上述の1/2の信号強度が得られたタイミングを判断する。
初めに、演算処理部18(スラブ端部検出部32)は、メモリ26に記憶された検出データ(反射波の信号強度とスラブ12の搬送時の時間とを紐づけたデータ)を読み出す。
Therefore, in the fourth example, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) determines the timing at which the above-mentioned 1/2 signal strength is obtained in the following manner.
First, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) reads out the detection data (data linking the signal strength of the reflected wave with the time during which the slab 12 was transported) stored in the memory 26.
そして、演算処理部18(スラブ端部検出部32)は、読み出した検出データに基づいて、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過する前からスラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過した後までの間に得られた反射波の信号強度について、信号強度の上値S1と下値S2とを含む、反射波の信号強度の立ち上がりエッジ(図4の状態B)を、スラブ12の搬送方向に対する傾きを考慮した、式(5)~式(7)に示すナイフエッジ回折のモデルh(α)で近似する。また、立ち下がりエッジ(図4の状態E)付近では、時間又は位置の増加に対して、信号強度は低下するため、信号強度の上値S1と下値S2とを含む、反射波の信号強度の立ち下がりエッジ(図4の状態E)を、式(5)~式(7)に示すナイフエッジ回折のモデルのαの符号を反転させたh(-α)で近似する。 Then, the calculation processing unit 18 (slab end detection unit 32) approximates the rising edge of the signal strength of the reflected wave (state B in FIG. 4), which includes the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength, with the knife-edge diffraction model h(α) shown in formulas (5) to (7) that takes into account the inclination of the slab 12 with respect to the conveying direction, for the signal strength of the reflected wave obtained from before the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14 to after the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14, based on the read detection data. In addition, near the falling edge (state E in FIG. 4), the signal strength decreases with increasing time or position, so the falling edge of the signal strength of the reflected wave (state E in FIG. 4), which includes the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength, is approximated with h(-α), which is the inverted sign of α of the knife-edge diffraction model shown in formulas (5) to (7).
なお、αは、スラブ12の搬送に(任意に決められた基準時刻から)掛かった時間又はスラブ12の(任意に決められた基準位置からの)搬送方向の位置xであり、rはスラブ12がセンサ14の前方に存在する場合のマイクロ波送信部20及びマイクロ波受信部22からスラブ12の側面12Cまでの距離であり、a、bはフィッティング係数であり、C(ν)はフレネル余弦積分関数であり、S(ν)はフレネル正弦積分関数である。
Here, α is the time taken for the slab 12 to be transported (from an arbitrarily determined reference time) or the position x of the slab 12 in the transport direction (from an arbitrarily determined reference position), r is the distance from the microwave transmitting unit 20 and the microwave receiving unit 22 to the side surface 12C of the slab 12 when the slab 12 is located in front of the sensor 14, a and b are fitting coefficients, C(ν) is the Fresnel cosine integral function, and S(ν) is the Fresnel sine integral function.
上記式(5)~(7)で示されるナイフエッジ回折のモデルh(α)及びh(-α)を仮定し、最小二乗法によりフィッティングすることで、反射波の信号強度の立ち上がりエッジ(図4の状態B)と立ち下がりエッジ(図4の状態E)のそれぞれについて、反射波の信号強度が、上記式(5)~(7)で示されるナイフエッジ回折のモデルh(α)で近似され、フィッティング係数a、bが求まる。
ここで、スラブ12の搬送方向に対する傾きを考慮したナイフエッジ回折のモデルh(α)及びh(-α)自体の持つ特性から、フィッティングの結果得られた、スラブ12の搬送方向に対する傾きを考慮したナイフエッジ回折のモデルh(α)及びh(-α)のフィッティング係数bは、反射波の信号強度の上値S1と下値S2との間の1/2の値である中間値ΔS1/2に対応する、αの値であると見なすことができる。
そのため、αがスラブ12の搬送に掛かった時間である場合には、フィッティングによって求められたbの値は、搬送時の時間の値として求まるため、bの値を知ることで、反射波の信号強度の上値S1と下値S2との間の1/2の値である中間値ΔS1/2が生じるタイミングを、時間情報から知ることができる。
また、αがスラブ12の搬送方向の位置xである場合には、フィッティングによって求められたbの値は、搬送方向の位置を示す値として求まるため、bの値を知ることで、反射波の信号強度の上値S1と下値S2との間の1/2の値である中間値ΔS1/2が生じるタイミングを、位置情報から知ることができる。
なお、反射波の信号強度の立ち上がりエッジにおいてbの値に基づくタイミングは、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過するときに、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在する場合の反射波の信号強度と、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在しない場合の前記反射波の信号強度との間の1/2の信号強度が得られたタイミング(反射波の信号強度の時間変化における傾きが最大となるタイミング)に相当し、スラブ12の前端部12Aが、マイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方を通過したタイミングに相当する。
また、反射波の信号強度の立ち下がりエッジにおいてbの値に基づくタイミングは、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過するときに、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在する場合の反射波の信号強度と、スラブ12がマイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方に存在しない場合の前記反射波の信号強度との間の1/2の信号強度が得られたタイミング(反射波の信号強度の時間変化における傾きが最小となるタイミング)に相当し、スラブ12の後端部12Bが、マイクロ波送信部20又はマイクロ波受信部22の前方を通過したタイミングに相当する。
Assuming the knife-edge diffraction models h(α) and h(-α) shown in the above equations (5) to (7) and fitting by the least squares method, the signal intensity of the reflected wave is approximated by the knife-edge diffraction model h(α) shown in the above equations (5) to (7) for each of the rising edge (state B in Figure 4) and falling edge (state E in Figure 4) of the signal intensity of the reflected wave, and the fitting coefficients a and b are obtained.
Here, based on the characteristics of the knife-edge diffraction models h(α) and h(-α) that take into account the inclination of the slab 12 with respect to the conveying direction, the fitting coefficient b of the knife-edge diffraction models h(α) and h(-α) that take into account the inclination of the slab 12 with respect to the conveying direction obtained as a result of fitting can be deemed to be a value of α corresponding to the intermediate value ΔS 1/2 , which is 1/2 the value between the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength of the reflected wave.
Therefore, when α is the time taken to transport the slab 12, the value of b obtained by fitting is the value of the time during transportation, so by knowing the value of b, the timing at which the intermediate value ΔS 1/2 , which is 1/2 of the value between the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength of the reflected wave, occurs can be known from the time information.
Furthermore, when α is the position x in the transport direction of the slab 12, the value of b obtained by fitting is a value indicating the position in the transport direction, so by knowing the value of b, the timing at which the intermediate value ΔS 1/2 , which is 1/2 the value between the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength of the reflected wave, occurs can be known from the position information.
In addition, the timing based on the value of b at the rising edge of the signal strength of the reflected wave corresponds to the timing when the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14, at which a signal strength that is half the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22 and the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is not present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22 is obtained (the timing at which the slope of the time change in the signal strength of the reflected wave is maximum), and corresponds to the timing when the front end 12A of the slab 12 passes in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22.
Furthermore, the timing based on the value of b at the falling edge of the signal intensity of the reflected wave corresponds to the timing when the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14, at which a signal intensity is obtained that is 1/2 the signal intensity of the reflected wave when the slab 12 is present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22, and the signal intensity of the reflected wave when the slab 12 is not present in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22 (the timing at which the slope of the time change in the signal intensity of the reflected wave is minimum), and corresponds to the timing when the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the microwave transmitting unit 20 or the microwave receiving unit 22.
第四例では、以上の要領により、上述の1/2の信号強度が得られたタイミングが判断される。
スラブ12が搬送方向に対して傾いた状態で搬送される場合には、時間経過とともにスラブ12とセンサ14との間の距離が変化することに応じて、反射波の信号強度が変化するため、上値S1と下値S2を決定しづらいという問題があるが、第四例を用いることにより、信号強度の値が位置に対して傾いていても、1/2の信号強度が得られたタイミングを知ることができる。
In the fourth example, the timing at which the above-mentioned 1/2 signal strength is obtained is determined in the above manner.
When the slab 12 is transported at an angle to the transport direction, the signal strength of the reflected wave changes as the distance between the slab 12 and the sensor 14 changes over time, making it difficult to determine the upper value S1 and the lower value S2. However, by using the fourth example, it is possible to know the timing at which 1/2 of the signal strength is obtained, even if the signal strength value is inclined relative to the position.
(本発明に係る作用効果の説明)
次に、本発明の実施形態における作用及び効果について説明する。
(Explanation of the Effects of the Invention)
Next, the operation and effects of the embodiment of the present invention will be described.
以上詳述した通り、本発明の実施形態では、搬送されるスラブ12の前端部12A及び後端部12Bを検出するために、マイクロ波が用いられる。したがって、雨滴や粉塵、暗さの影響を抑制しつつ、搬送されるスラブ12の前端部12A及び後端部12Bを検出できる。また、スラブ12の周りが、照明されていない暗闇であっても、搬送されるスラブ12の前端部12A及び後端部12Bを検出できる。 As described above in detail, in an embodiment of the present invention, microwaves are used to detect the front end 12A and rear end 12B of the slab 12 being transported. Therefore, the front end 12A and rear end 12B of the slab 12 being transported can be detected while suppressing the effects of raindrops, dust, and darkness. Furthermore, even if the area around the slab 12 is dark and unlit, the front end 12A and rear end 12B of the slab 12 being transported can be detected.
しかも、スラブ12がセンサ14の前方に存在する場合の反射波の信号強度と、スラブ12がセンサ14の前方に存在しない場合の反射波の信号強度との間で予め定められた信号強度に対応した所定のタイミングを、スラブ12の前端部12Aがセンサ14の前方を通過したタイミング、及び、スラブ12の後端部12Bがセンサ14の前方を通過したタイミングとそれぞれ判断する。したがって、マイクロ波を用いた場合でも、搬送されるスラブ12の前端部12A及び後端部12Bを精度良く検出できる。 Moreover, the timing when the front end 12A of the slab 12 passes in front of the sensor 14 and the timing when the rear end 12B of the slab 12 passes in front of the sensor 14 are determined to correspond to a predetermined signal strength between the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is in front of the sensor 14 and the signal strength of the reflected wave when the slab 12 is not in front of the sensor 14, respectively. Therefore, even when microwaves are used, the front end 12A and rear end 12B of the slab 12 being transported can be detected with high accuracy.
また、搬送されるスラブ12の前端部12A及び後端部12Bを精度良く検出できるので、このスラブ12の前端部12A及び後端部12Bの検出結果に基づいて、スラブ12の長さを精度良く測定できる。 In addition, since the front end 12A and rear end 12B of the slab 12 being transported can be detected with high accuracy, the length of the slab 12 can be measured with high accuracy based on the detection results of the front end 12A and rear end 12B of the slab 12.
また、上述の第一例によれば、反射波の信号強度の上値S1と下値S2がそれぞれ算出され、反射波の信号強度の立ち上がりエッジにおいて中間値ΔS1/2が得られたタイミングと、反射波の信号強度の立ち下がりエッジにおいて中間値ΔS1/2が得られたタイミングとに基づいて、上述の所定のタイミングが判断される。したがって、上述の所定のタイミングを精度良く検出できる。 According to the first example described above, the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength of the reflected wave are calculated, and the predetermined timing is determined based on the timing at which the intermediate value ΔS 1/2 is obtained at the rising edge of the signal strength of the reflected wave and the timing at which the intermediate value ΔS 1/2 is obtained at the falling edge of the signal strength of the reflected wave. Therefore, the predetermined timing can be detected with high accuracy.
また、上述の第二例によれば、反射波の信号強度が、式(1)に示すシグモイド関数f(α)及びf(-α)で近似され、このシグモイド関数f(α)及びf(-α)におけるcの値に基づいて、上述の所定のタイミングが判断される。したがって、上述の所定のタイミングを精度良く検出できる。 Furthermore, according to the second example described above, the signal strength of the reflected wave is approximated by the sigmoid functions f(α) and f(-α) shown in formula (1), and the above-mentioned predetermined timing is determined based on the value of c in these sigmoid functions f(α) and f(-α). Therefore, the above-mentioned predetermined timing can be detected with high accuracy.
また、上述の第三例によれば、反射波の信号強度が、式(2)~式(4)に示すナイフエッジ回折のモデルg(α)及びg(-α)で近似され、このナイフエッジ回折のモデルg(α)及びg(-α)におけるbの値基づいて、上述の所定のタイミングが判断される。したがって、上述の所定のタイミングを精度良く検出できる。 Furthermore, according to the third example described above, the signal strength of the reflected wave is approximated by the knife-edge diffraction models g(α) and g(-α) shown in equations (2) to (4), and the above-mentioned predetermined timing is determined based on the value of b in these knife-edge diffraction models g(α) and g(-α). Therefore, the above-mentioned predetermined timing can be detected with high accuracy.
また、上述の第四例によれば、反射波の信号強度が、スラブ12の搬送方向に対する傾きを考慮した、式(5)~式(7)に示すナイフエッジ回折のモデルh(α)及びh(-α)で近似され、このナイフエッジ回折のモデルh(α)及びh(-α)におけるbの値に基づいて、上述の所定のタイミングが判断される。したがって、スラブ12が搬送方向に対して傾いた状態で搬送される場合でも、上述の所定のタイミングを精度良く検出できる。 Furthermore, according to the fourth example described above, the signal strength of the reflected wave is approximated by the knife-edge diffraction models h(α) and h(-α) shown in equations (5) to (7), which take into account the inclination of the slab 12 with respect to the conveying direction, and the above-mentioned predetermined timing is determined based on the value of b in these knife-edge diffraction models h(α) and h(-α). Therefore, even if the slab 12 is conveyed in a state where it is inclined with respect to the conveying direction, the above-mentioned predetermined timing can be detected with high accuracy.
次に、本発明の実施形態における変形例について説明する。 Next, we will explain some variations of the embodiment of the present invention.
上記実施形態では、スラブ12の長さを算出する目的で、スラブ12の前端部12A及び後端部12Bが検出されるが、スラブ12の長さを算出する以外の目的で、スラブ12の前端部12A及び後端部12Bが検出されてもよい。 In the above embodiment, the front end 12A and rear end 12B of the slab 12 are detected for the purpose of calculating the length of the slab 12, but the front end 12A and rear end 12B of the slab 12 may also be detected for purposes other than calculating the length of the slab 12.
また、上記実施形態では、スラブ12の前端部12A及び後端部12Bの両方が検出されるが、スラブ12の前端部12A及び後端部12Bのどちらか一方のみが検出されてもよい。 In addition, in the above embodiment, both the front end 12A and the rear end 12B of the slab 12 are detected, but only one of the front end 12A and the rear end 12B of the slab 12 may be detected.
(実施例)
次に、実施例について説明する。
(Example)
Next, an embodiment will be described.
以下に説明する実施例1~4では、スラブに見立てた金属直方体の側方にセンサを配置した。センサには、周波数が79GHzであるマイクロ波を送受信できるものを使用した。そして、平面視で金属直方体の長手方向が搬送方向と平行な状態で金属直方体を搬送し、金属直方体の搬送方向と平面視で垂直な方向に沿ってマイクロ波を送信すると共に、センサで受信された反射波の信号強度を測定した。 In Examples 1 to 4 described below, a sensor was placed on the side of a metal rectangular parallelepiped that was treated as a slab. The sensor used was capable of transmitting and receiving microwaves with a frequency of 79 GHz. The metal rectangular parallelepiped was then transported with its longitudinal direction parallel to the transport direction in a plan view, and microwaves were transmitted along a direction perpendicular to the transport direction of the metal rectangular parallelepiped in a plan view, while the signal strength of the reflected waves received by the sensor was measured.
図9~図12は、実施例1~4において得られた反射波の信号強度をそれぞれ示すグラフである。図9~図12において、縦軸は反射波の信号強度を示しており、横軸は金属直方体の前端部の位置を示している。図9~図12の縦軸の次元は、反射波の電界強度であり、その大きさは電界強度に比例する任意単位(a.u.)とした。
金属直方体の前端部の位置は、センサの中心軸を基準にした位置である。すなわち、センサの正面(センサの中心軸上)に金属直方体の前端部が位置するときの金属直方体の前端部の位置を0mとしている。
Figures 9 to 12 are graphs showing the signal strength of the reflected wave obtained in Examples 1 to 4. In Figures 9 to 12, the vertical axis shows the signal strength of the reflected wave, and the horizontal axis shows the position of the front end of the metal rectangular parallelepiped. The dimension of the vertical axis in Figures 9 to 12 is the electric field strength of the reflected wave, and its magnitude is expressed in arbitrary units (au) proportional to the electric field strength.
The position of the front end of the metal rectangular parallelepiped is based on the central axis of the sensor. In other words, the position of the front end of the metal rectangular parallelepiped when it is located in front of the sensor (on the central axis of the sensor) is set to 0 m.
(実施例1)
実施例1は、上述の所定のタイミングを判断する手法の第一例に相当する。図9は、実施例1において得られた反射波の信号強度を示すグラフである。図9のグラフG1は、実施例1において測定された反射波の信号強度を示している。
Example 1
Example 1 corresponds to a first example of the method for determining the predetermined timing described above. Fig. 9 is a graph showing the signal strength of the reflected wave obtained in Example 1. Graph G1 in Fig. 9 shows the signal strength of the reflected wave measured in Example 1.
この実施例1において、金属直方体の前端部の位置が-0.2mのときは、金属直方体がセンサの前方に存在する場合であり、このときの反射波の信号強度の値は831.8a.u.である。一方、金属直方体の前端部の位置が+0.2mmのときは、金属直方体がセンサの前方に存在しない場合であり、このときの反射波の信号強度の値は18.2a.u.である。 In this Example 1, when the front end of the metal rectangular parallelepiped is located at -0.2 m, the metal rectangular parallelepiped is located in front of the sensor, and the signal strength of the reflected wave is 831.8 a.u. On the other hand, when the front end of the metal rectangular parallelepiped is located at +0.2 mm, the metal rectangular parallelepiped is not located in front of the sensor, and the signal strength of the reflected wave is 18.2 a.u.
反射波の信号強度の上値S1を831.8a.u.とし、反射波の信号強度の下値S2を18.2a.u.として、反射波の信号強度の上値S1と下値S2との間の1/2の値である中間値ΔS1/2を算出すると、中間値ΔS1/2は406.8a.u.となる。中間値ΔS1/2が406.8a.u.となるときの金属直方体の前端部の位置は-4mmであった。このように、実施例1では、数mmの精度で金属直方体の前端部の位置を検出できた。 If the upper value S1 of the signal strength of the reflected wave is set to 831.8 a.u. and the lower value S2 of the signal strength of the reflected wave is set to 18.2 a.u., and the intermediate value ΔS 1/2 , which is half the value between the upper value S1 and the lower value S2 of the signal strength of the reflected wave, is calculated, the intermediate value ΔS 1/2 is 406.8 a.u. The position of the front end of the metal rectangular parallelepiped when the intermediate value ΔS 1/2 is 406.8 a.u. In this way, in Example 1, the position of the front end of the metal rectangular parallelepiped could be detected with an accuracy of several mm.
(実施例2)
実施例2は、上述の所定のタイミングを判断する手法の第二例に相当する。図10は、実施例1及び実施例2においてそれぞれ得られた反射波の信号強度を比較して示すグラフである。図10において、グラフG1は、実施例1において測定された反射波の信号強度を示し、グラフG2は、実施例1において測定された反射波の信号強度を、上記式(1)で示されるシグモイド関数f(α)のαの符号を判定させた式f(-α)で近似した値を示している。つまり、上記式(1)で示されるシグモイド関数f(-α)を仮定し、最小二乗法により係数a、b、cをフィッティングして、実施例1において測定された反射波の信号強度を、上記式(1)で示されるシグモイド関数f(-α)で近似した。αには、スラブ12の搬送方向の位置x(mm)を用いた。
Example 2
Example 2 corresponds to a second example of the method for determining the above-mentioned predetermined timing. FIG. 10 is a graph showing a comparison of the signal strength of the reflected wave obtained in Example 1 and Example 2. In FIG. 10, graph G1 shows the signal strength of the reflected wave measured in Example 1, and graph G2 shows the value of the signal strength of the reflected wave measured in Example 1 approximated by the formula f(-α) in which the sign of α of the sigmoid function f(α) shown in the above formula (1) is determined. That is, the sigmoid function f(-α) shown in the above formula (1) was assumed, and the coefficients a, b, and c were fitted by the least squares method to approximate the signal strength of the reflected wave measured in Example 1 by the sigmoid function f(-α) shown in the above formula (1). For α, the position x (mm) in the conveying direction of the slab 12 was used.
上記式(1)で示されるシグモイド関数f(-α)において、フィッティング係数cの値を算出すると、1.57mmであった。このように、実施例2では、数mmの精度で金属直方体の前端部の位置を検出できた。 When the value of the fitting coefficient c was calculated for the sigmoid function f(-α) shown in the above formula (1), it was found to be 1.57 mm. Thus, in Example 2, the position of the front end of the metal rectangular parallelepiped could be detected with an accuracy of a few mm.
(実施例3)
実施例3は、上述の所定のタイミングを判断する手法の第三例に相当する。図11は、実施例1及び実施例3においてそれぞれ得られた反射波の信号強度を比較して示すグラフである。図11において、グラフG1は、実施例1において測定された反射波の信号強度を示し、グラフG3は、実施例1において測定された反射波の信号強度を、上記式(2)~式(4)で示されるナイフエッジ回折のモデルg(α)のαの符号を判定させた式g(-α)で近似した値を示している。つまり、上記式(2)~式(4)で示されるナイフエッジ回折のモデルg(-α)を仮定し、最小二乗法により係数a、bをフィッティングして、実施例1において測定された反射波の信号強度を、上記式(2)~式(4)で示されるナイフエッジ回折のモデルg(-α)で近似した。αには、スラブ12の搬送方向の位置x(mm)を用いた。
Example 3
Example 3 corresponds to a third example of the method for determining the above-mentioned predetermined timing. FIG. 11 is a graph showing a comparison of the signal strength of the reflected wave obtained in Example 1 and Example 3. In FIG. 11, graph G1 shows the signal strength of the reflected wave measured in Example 1, and graph G3 shows the value of approximating the signal strength of the reflected wave measured in Example 1 with the equation g(-α) in which the sign of α in the knife-edge diffraction model g(α) shown in the above equations (2) to (4) was determined. That is, the knife-edge diffraction model g(-α) shown in the above equations (2) to (4) was assumed, and the coefficients a and b were fitted by the least squares method to approximate the signal strength of the reflected wave measured in Example 1 with the knife-edge diffraction model g(-α) shown in the above equations (2) to (4). For α, the position x (mm) in the conveying direction of the slab 12 was used.
上記式(2)~式(4)で示されるナイフエッジ回折のモデルg(-α)において、フィッティング係数bの値を算出すると、-0.97mmであった。このように、実施例3では、数mmの精度で金属直方体の前端部の位置を検出できた。 When the fitting coefficient b was calculated for the knife-edge diffraction model g (-α) shown in the above formulas (2) to (4), it was found to be -0.97 mm. Thus, in Example 3, the position of the front end of the metal rectangular parallelepiped could be detected with an accuracy of a few mm.
(実施例4)
実施例4は、上述の所定のタイミングを判断する手法の第四例に相当する。図12は、実施例1及び実施例4においてそれぞれ得られた反射波の信号強度を比較して示すグラフである。図12において、グラフG1は、実施例1において測定された反射波の信号強度を示し、グラフG4は、実施例1において測定された反射波の信号強度を、上記式(5)~式(7)で示されるナイフエッジ回折のモデルh(α)のαの符号を判定させた式h(-α)で近似した値を示している。つまり、上記式(5)~式(7)で示されるナイフエッジ回折のモデルh(-α)を仮定し、最小二乗法により係数a、bをフィッティングして、実施例1において測定された反射波の信号強度を、上記式(5)~式(7)で示されるナイフエッジ回折のモデルh(-α)で近似した。αには、スラブ12の搬送方向の位置x(mm)を用いた。
Example 4
Example 4 corresponds to a fourth example of the method for determining the above-mentioned predetermined timing. FIG. 12 is a graph showing a comparison of the signal strength of the reflected wave obtained in Example 1 and Example 4. In FIG. 12, graph G1 shows the signal strength of the reflected wave measured in Example 1, and graph G4 shows the value of the signal strength of the reflected wave measured in Example 1 approximated by the equation h(-α) in which the sign of α in the knife-edge diffraction model h(α) shown in the above equations (5) to (7) was determined. That is, the knife-edge diffraction model h(-α) shown in the above equations (5) to (7) was assumed, and the coefficients a and b were fitted by the least squares method to approximate the signal strength of the reflected wave measured in Example 1 to the knife-edge diffraction model h(-α) shown in the above equations (5) to (7). For α, the position x (mm) in the conveying direction of the slab 12 was used.
上記式(5)~式(7)で示されるナイフエッジ回折のモデルh(-α)において、係数bの値は反射波の信号強度の最大値の1/2の値が得られる位置を示しており、この位置を算出すると、0.52mmであった。また、金属直方体の搬送方向に対する傾き角は4.5°と算出された。このように、実施例4では、金属直方体が搬送方向に対して傾いた状態で搬送される場合でも、数mmの精度で金属直方体の前端部の位置を検出できた。 In the knife-edge diffraction model h(-α) shown in the above formulas (5) to (7), the value of coefficient b indicates the position where half the maximum value of the signal strength of the reflected wave is obtained, and this position was calculated to be 0.52 mm. The inclination angle of the metal rectangular parallelepiped with respect to the conveying direction was calculated to be 4.5°. Thus, in Example 4, even when the metal rectangular parallelepiped was conveyed in a tilted state with respect to the conveying direction, the position of the front end of the metal rectangular parallelepiped could be detected with an accuracy of a few mm.
以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。 The above describes one example of the present invention, but the present invention is not limited to the above, and can of course be modified in various ways without departing from the spirit of the invention.
10 測定装置
12 スラブ
12A 前端部(スラブの端部の一例)
12B 後端部(スラブの端部の一例)
12C 側面
14 センサ
16 送受信回路
18 演算処理部
20 マイクロ波送信部
22 マイクロ波受信部
24 プロセッサ
26 メモリ
28 プログラム
30 送受信制御部
32 スラブ端部検出部
34 スラブ長さ算出部
10 Measuring device 12 Slab 12A Front end (an example of an end of a slab)
12B Rear end (an example of the end of a slab)
12C Side surface 14 Sensor 16 Transmitter/receiver circuit 18 Arithmetic processing unit 20 Microwave transmitter 22 Microwave receiver 24 Processor 26 Memory 28 Program 30 Transmitter/receiver control unit 32 Slab end detector 34 Slab length calculator
Claims (7)
前記スラブの側方に配置され、前記スラブに対してマイクロ波を送信するマイクロ波送信部と、
前記マイクロ波送信部と並んで配置され、前記マイクロ波の前記スラブの側面からの反射波を受信するマイクロ波受信部と、
前記スラブの端部が前記マイクロ波送信部又は前記マイクロ波受信部の前方を通過したタイミングに基づいて、前記スラブの端部を検出する演算処理部と、
を有し、
前記演算処理部は、
前記スラブが前記マイクロ波送信部又は前記マイクロ波受信部の前方に存在する場合の前記反射波の信号強度と、前記スラブが前記マイクロ波送信部又は前記マイクロ波受信部の前方に存在しない場合の前記反射波の信号強度との間で予め定められた信号強度に対応した所定のタイミングを、前記スラブの端部が前記マイクロ波送信部又は前記マイクロ波受信部の前方を通過したタイミングと判断する、端部検出装置。 In an edge detection device for detecting the edge of a conveyed slab,
a microwave transmitting unit disposed on a side of the slab and transmitting microwaves to the slab;
a microwave receiving unit arranged next to the microwave transmitting unit and receiving the microwave reflected from a side surface of the slab;
a calculation processing unit that detects an end of the slab based on a timing when the end of the slab passes in front of the microwave transmitting unit or the microwave receiving unit;
having
The arithmetic processing unit is
An end detection device that determines a predetermined timing corresponding to a predetermined signal strength between the signal strength of the reflected wave when the slab is present in front of the microwave transmitting unit or the microwave receiving unit and the signal strength of the reflected wave when the slab is not present in front of the microwave transmitting unit or the microwave receiving unit as the timing when the end of the slab passes in front of the microwave transmitting unit or the microwave receiving unit.
前記スラブの側方に配置されたマイクロ波送信部を用いて、前記スラブに対してマイクロ波を送信するマイクロ波送信ステップと、
前記マイクロ波送信部と並んで配置されたマイクロ波受信部を用いて、前記マイクロ波の前記スラブの側面からの反射波を受信するマイクロ送受信ステップと、
前記スラブの端部が前記マイクロ波送信部又は前記マイクロ波受信部の前方を通過したタイミングに基づいて、前記スラブの端部を検出する演算処理ステップと、
を有し、
前記演算処理ステップは、
前記スラブが前記マイクロ波送信部又は前記マイクロ波受信部の前方に存在する場合の前記反射波の信号強度と、前記スラブが前記マイクロ波送信部又は前記マイクロ波受信部の前方に存在しない場合の前記反射波の信号強度との間で予め定められた信号強度に対応した所定のタイミングを、前記スラブの端部が前記マイクロ波送信部又は前記マイクロ波受信部の前方を通過したタイミングと判断する、端部検出方法。 An edge detection method for detecting an edge of a transported slab, comprising:
a microwave transmitting step of transmitting microwaves to the slab using a microwave transmitting unit arranged on a side of the slab;
a microwave transmitting/receiving step of receiving the microwave reflected from a side surface of the slab using a microwave receiving unit arranged alongside the microwave transmitting unit;
a calculation processing step of detecting the end of the slab based on the timing when the end of the slab passes in front of the microwave transmitting unit or the microwave receiving unit;
having
The arithmetic processing step includes:
An end detection method in which a predetermined timing corresponding to a predetermined signal strength between the signal strength of the reflected wave when the slab is present in front of the microwave transmitting unit or the microwave receiving unit and the signal strength of the reflected wave when the slab is not present in front of the microwave transmitting unit or the microwave receiving unit is determined to be the timing when the end of the slab passes in front of the microwave transmitting unit or the microwave receiving unit.
前記反射波の信号強度を、式(1)に示すシグモイド関数f(α)で近似し、
近似された前記シグモイド関数f(α)におけるcの値に基づいて、前記所定のタイミングを判断する、請求項3に記載の端部検出方法。
なお、αは、前記スラブの搬送に掛かった時間t又は前記スラブの搬送方向の位置xであり、a、b、cはフィッティング係数である。
The arithmetic processing step includes:
The signal strength of the reflected wave is approximated by a sigmoid function f(α) shown in Equation (1),
4. The edge detection method according to claim 3, wherein the predetermined timing is determined based on a value of c in the approximated sigmoid function f(α).
Here, α is the time t taken for the slab to be transported or the position x of the slab in the transport direction, and a, b, and c are fitting coefficients.
前記反射波の信号強度を、式(2)~式(4)に示すナイフエッジ回折のモデルg(α)で近似し、
近似された前記ナイフエッジ回折のモデルg(α)におけるbの値に基づいて、前記所定のタイミングを判断する、請求項3に記載の端部検出方法。
なお、αは、前記スラブの搬送に掛かった時間t又は前記スラブの搬送方向の位置xであり、a、bはフィッティング係数であり、C(ν)はフレネル余弦積分関数であり、S(ν)はフレネル正弦積分関数である。
The arithmetic processing step includes:
The signal intensity of the reflected wave is approximated by a knife-edge diffraction model g(α) shown in Equations (2) to (4),
4. The edge detection method according to claim 3, further comprising determining the predetermined timing based on a value of b in the approximated knife-edge diffraction model g(α).
Here, α is the time t taken to transport the slab or the position x of the slab in the transport direction, a and b are fitting coefficients, C(ν) is the Fresnel cosine integral function, and S(ν) is the Fresnel sine integral function.
前記反射波の信号強度を、前記スラブの搬送方向に対する傾きを考慮した、式(5)~式(7)に示すナイフエッジ回折のモデルh(α)で近似し、
近似された前記ナイフエッジ回折のモデルh(α)におけるbの値に基づいて、前記所定のタイミングを判断する、請求項3に記載の端部検出方法。
なお、αは、前記スラブの搬送に掛かった時間t又は前記スラブの搬送方向の位置xであり、rは前記スラブが前記マイクロ波送信部又は前記マイクロ波受信部の前方に存在する場合の前記マイクロ波送信部及び前記マイクロ波受信部から前記スラブの側面までの距離であり、a、bはフィッティング係数であり、C(ν)はフレネル余弦積分関数であり、S(ν)はフレネル正弦積分関数である。
The arithmetic processing step includes:
The signal intensity of the reflected wave is approximated by a knife-edge diffraction model h(α) shown in Equations (5) to (7), taking into account the inclination of the slab with respect to the conveying direction,
The edge detection method according to claim 3 , further comprising determining the predetermined timing based on a value of b in the approximated knife-edge diffraction model h(α).
Here, α is the time t taken to transport the slab or the position x of the slab in the transport direction, r is the distance from the microwave transmitting unit and the microwave receiving unit to the side of the slab when the slab is located in front of the microwave transmitting unit or the microwave receiving unit, a and b are fitting coefficients, C(ν) is the Fresnel cosine integral function, and S(ν) is the Fresnel sine integral function.
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