专利名称：多级轧钢机的中心不重合量测定方法及测定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及中心不重合量测定方法及测定装置，在钢管、钢条的轧制工序等使用的多级轧钢机中，用于计测由组装在各机架上的轧辊形成的孔型(轧辊的孔型轮廓包围的区域)的中心，当产生中心不重合时，计测其中心不重合方向和中心不重合量(misalignment)来修正轧辊位置。
背景技术：
以往，在无缝钢管的轧制工序中，使用各种轧钢机(多机架轧钢机、定径机等)，由于这些轧钢机的轧辊经常与高温的加工材料压接，所以消耗比较快，另外，在轧辊表面也产生疵点，所以需要经常更换。另外，对于不同的轧钢机，有时也要根据加工材料的大小更换轧辊。
因上述的原因更换轧辊时，轧辊更换后的由组装在轧钢机机壳内的各轧辊形成的孔型的中心，必须在同一线上。
已往，更换轧辊时，是在轧辊车间把轧辊组装到预备的机壳内，在该状态下研磨轧辊，仅进行调整，使各轧辊间的间隙为相同尺寸。即，通常，把组装了研磨后轧辊的机壳安装在轧钢机上，不进行通过可轧制状态的全部机架的对中心。
如上所述，由于不进行通过多个机架的对中心，所以，有时在产生了中心不重合的状态下进行轧制作业。这时产生的中心不重合，会导致厚度、外径及形状等轧制尺寸精度的降低，也是在轧辊上产生疵点的原因。
现有技术中，为了解决上述问题，提出并实施了各种中心测定方法和对中心方法。
首先，通常的方法是，因保养或维修等工事而长期停止作业时，沿着作为基准的轧制线张设钢琴线，从该钢琴线上吊设带有重锤的钢琴线，将该吊设的钢琴线位置与设计图上的位置对比，测定轧辊的水平方向位置。
另外，对于垂直方向的位置，是将光学水平仪的测定值与上述图上的尺寸进行比较而测定的，根据中心不重合量进行适当必要的调整。
作为其他的对中心方法提出有这样的方法，接近第1机架的送入侧地设置激光照射部；另外，接近最后机架的送出侧地设置接受上述激光照射部的发射光束的光束检测器。在由各一对卡尺形成的大致圆形空间内，分别可装卸地安装具有与该空间的中心重合的中心部的夹具，从上述激光照射部，垂直于第1机架侧壁地照射激光束，修正各一对辊使上述各夹具的中心部与激光束的中心重合(例如参照日本特开昭57-121810号公报)。
还提出有这样的对中心测定装置，该装置由鼓状的夹具辊和光学读取装置构成，上述鼓状的夹具辊，在中心具有基准标靶，夹持于多级轧钢机的各机架的轧辊之间。上述光学读取装置测定上述基准标靶的中心位置(例如参照日本实开平3-68901号公报)。
另外，还提出有这样的轧辊对中心装置，该装置具有光源、受光器和运算显示装置。上述光源，从多级钢管轧钢机的轧辊的钢管运送方向送入侧，朝着送出侧照射平行光线。上述受光器，在上述轧辊的钢管运送方向送出侧，接受上述平行光线。上述运算显示装置，用根据上述受光器的受光结果得到的上述轧辊的位置求出对中心位置并予以显示(例如参照日本实开平4-33401号公报)。
另外，还提出有这样的孔型中心不重合测定装置，在单一轧钢机的由一对辊形成的孔型的前后，配置光源和摄像机，把摄像机摄像的孔型中心不重合量显示在显示装置上，可容易地知道孔型的中心不重合量(例如参照日本特开昭59-19030号公报)。
但是，在上述张设钢琴线的方法中，只能间接地测定轧辊相对于轧制线在何位置，不能直接确认与加工材料实际接触部位的位置关系。因此，该以往的方法中，即使因多级轧辊的相对位置偏差造成中心不重合，引起厚度不均，也不能测定所需的修正量，只能间接地计算。另外，该调整方法需要时间，不能频繁地实施，并且，对中心精度也只有±1mm左右。
另外，上述日本特开昭57-121810号公报和实开平3-68901号公报所公开的技术，都是把夹具嵌插在轧辊之间，从该夹具的中心和照射激光束的位置关系，测定轧辊的中心。但是，例如，由3个轧辊形成的孔型，其形状复杂，而且当只有1个轧辊偏移时，要使夹具的中心与中心重合地将夹具适当地夹持在轧辊之间，在构造上是很困难的，所以很难确保对中心的精度。
另外，上述日本实开平4-33401号公报所公开的装置，是利用轧辊的最凹部投影，来测定轧辊的中心，存在只能判断轧辊孔型的最凸部的位置关系、不能测定轧钢机相对于光轴倾斜时的中心的问题。
另外，上述日本特开昭59-19030号公报所公开的装置，由于把光源设置在机架的外侧，像多级钢管轧钢机那样连续设置多级轧钢机时，多个轧辊的边缘的图像重合，很难区别作为测定对象的轧辊的中心和其它轧辊的中心。
为了解决上述现有技术中的问题，能在短时间内精度良好地进行对中心测定，提出这样的中心不重合量测定装置，该装置具有摄像装置、照明装置和信号处理装置。上述摄像装置，在多级轧钢机的送入侧或送出侧，配置成与该多级轧钢机相对、且光轴与该多级轧钢机的轧制线大致重合。上述照明装置，插入配置于构成上述多级轧钢机的各机架之间，从与摄像装置侧相反的一侧对作为测定对象的轧辊进行照明。上述信号处理装置，根据上述摄像装置摄制的轧辊的拍摄图像，计算出该轧辊的中心不重合量(例如参照日本特开2002-35834号公报)。
根据上述特开2002-35834号公报所公开的装置，使照明装置移动到作为测定对象的各轧辊的背景位置，依次反复地进行摄像，这样，具有能在短时间内精度良好地测定多级轧钢机的中心的优点。
但是，在上述特开2002-35834号公报所公开的装置中，必须使摄像装置的光轴与多级轧钢机的轧制线大致重合地配置摄像装置，调整比较麻烦，并且测定精度取决于光轴与轧制线的重合程度。
另外，由于是用一个摄像装置，对由从最前级机架到最后级机架的轧辊形成的各孔型进行摄像的结构，所以，通常，摄像装置的摄像光学系统是采用变焦镜头。由于摄像光学系统是采用焦距恒定的镜头，所以，最前级机架和最后级机架，它们的摄像视野大不相同，结果，对远离摄像装置的机架，分辨率降低，测定精度变差。
众所周知，变焦镜头通常在变更焦点位置时，在摄像视野中会产生偏差(光轴偏移)。这意味着，在变焦镜头的规定焦点位置，即使轧制线与光轴被调整成为重合，在另一个焦点位置，轧制线与光轴还是会错开。因此，使多级轧钢机的轧制线与摄像装置的光轴在全部焦点位置都大致重合地配置摄像装置是极为困难的。
如上所述，为了解决现有技术中的问题而提出的上述特开2002-35834号公报所公开的装置中，必须使多级轧钢机的轧制线与摄像装置的光轴大致重合地配置摄像装置，其调整麻烦，并且，特别是摄像装置的摄像光学系统是采用变焦镜头时，要在全部的焦点位置使轧制线与摄像装置的光轴大致重合地配置摄像装置是极为困难的。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而作出的，其目的是提供一种即使多级轧钢机的轧制线与摄像装置的光轴不重合、也能精度良好地测定中心不重合量的中心不重合量测定方法及测定装置。
为了实现上述目的，本发明的中心不重合量测定方法，用于测定由构成多级轧钢机的各机架的轧辊形成的孔型的中心不重合量，其中，包含以下步骤把预先明确了与上述多级轧钢机的轧制线的位置关系的参照机构配置在上述各机架上及上述各机架之间的步骤；从上述多级轧钢机的送入侧或送出侧，在同一视野内，对由上述各机架的轧辊形成的孔型和上述参照机构进行摄像的步骤；根据上述拍摄图像内的与上述参照机构对应的区域，计算上述拍摄图像内的相当于上述轧制线的位置的步骤；计算上述拍摄图像内的与上述孔型对应区域的中心位置的步骤；根据上述计算出的中心位置和上述计算出的相当于轧制线的位置，计算上述孔型的中心不重合量的步骤。
根据本发明，在同一视野内，对预先明确了与多级轧钢机的轧制线的位置关系的参照机构、和由各机架的轧辊形成的孔型进行摄像，根据拍摄图像内的与上述参照机构对应的区域，计算相当于轧制线的位置，另一方面，计算拍摄图像内的与上述孔型对应区域的中心位置，根据上述计算出的中心位置和上述计算出的相当于轧制线的位置，计算上述孔型的中心不重合量。
因此，即使多级轧钢机的轧制线与摄像的光轴不重合，只要在同一视野内，对参照机构和孔型摄像，就可以精度良好地测定中心不重合量。在该构造中，把参照机构依次配置在作为测定对象的各轧辊的附近，依次地反复摄像，从而可精度良好地测定多级轧钢机的孔型中心。
另外，本发明的中心不重合量测定装置，用于测定由构成多级轧钢机的各机架的轧辊形成的孔型的中心不重合量，其中，该装置具有参照机构，其配置在上述各机架之间，与上述多级轧钢机的轧制线的位置关系被预先明确；摄像装置，其在上述多级轧钢机的送入侧或送出侧，被配置成与上述多级轧钢机相对，且可在同一视野内对由上述各机架的轧辊形成的孔型和上述参照机构进行摄像；信号处理装置，其根据上述摄像装置的拍摄图像，计算上述孔型的中心不重合量；上述信号处理装置实施这样的处理，根据上述拍摄图像内的与上述参照机构对应的区域，计算上述拍摄图像内的相当于轧制线的位置，另一方面，计算上述拍摄图像内的与上述孔型对应的区域的中心位置，根据上述计算出的中心位置和上述计算出的相当于轧制线的位置，实施计算上述孔型的中心不重合量的处理。
最好上述中心不重合量测定装置还具有照明装置，该照明装置配置在上述各机架之间，从与配置有摄像装置相反的一侧对上述孔型进行照明。
根据该发明，由于对作为测定对象的孔型进行照明的照明装置插入配置在各机架之间，所以，摄像时可确保充分的照度，可精度良好地计算出拍摄图像内的与孔型对应的区域的中心位置。
另外，上述中心不重合量测定装置最好还具有第1标靶部件，其配置在上述各机架之间；激光源，其从配置着上述摄像装置的一侧，朝着上述第1标靶部件射出激光；上述参照机构是从上述激光源照射到上述第1标靶部件上的激光光点。
根据该发明，将第1标靶部件依次移动到作为测定对象的各轧辊附近，利用激光的直行性，激光光点依次地照射在第1标靶部件上，依次反复地进行该激光光点和孔型的摄像，可精度良好地测定多级轧钢机的孔型中心。
另外，上述中心不重合量测定装置，最好在上述多级轧钢机的2个机架上，分别具有第2标靶部件，该第2标靶部件在上述摄像装置的视野内，配置在被从上述激光源射出的激光照射到的位置，该第2标靶部件与多级轧钢机的轧制线的位置关系被预先明确。
根据该发明，把激光光点照射在多级轧钢机的2个机架(例如最前级的机架和最后级的机架)分别具有的第2标靶部件上，并进行调整，使各激光光点以轧制线为基准，在水平方向及垂直方向等距离地照射，从而可将激光与轧制线调整成为大致平行。
换言之，由于各第2标靶部件与多级轧钢机的轧制线的位置关系被预先明确，所以，为了以轧制线为基准，使激光光点照射到在水平方向及垂直方向等距离的各第2标靶部件的规定位置，一边观察摄像装置拍摄的激光光点，一边调整激光方向，从而可以使激光和轧制线大致平行。
并且，若将激光和轧制线调整成为大致平行，则照射在第1标靶部件上的激光光点也位于离轧制线等距离的位置，所以，根据照射在该第1标靶部件上的激光光点，可容易地计算拍摄图像内的相当于轧制线的位置。
另外，上述中心不重合量测定装置最好还具有可动台，该可动台上载置有上述激光源，可以调整从上述激光源射出的激光的方向。
根据该发明，由于激光源载置在X轴台(水平方向可动台)、Z轴台(垂直方向可动台)、倾斜台、旋转台等的可动台上，所以，可容易地调整射出的激光的方向。
最好上述可动台上还载置有上述摄像装置，上述可动台可以一体地调整从上述激光源射出的激光的方向和上述摄像装置的光轴方向。
根据该发明，由于可用上述可动台，一体地调整从激光源射出的激光的方向和摄像装置的光轴方向，所以，若预先把射出的激光与轧制线调整为大致平行，则通过如上述那样将激光和轧制线调整为大致平行，从而摄像装置的光轴和轧制线就自动地被调整为平行。
本发明中，如上所述，虽然将摄像装置的光轴与轧制线调整成为平行不是必须的，但是，如果偏差得很大时，则不能在各机架上在同一视野内对孔型和激光光点摄像，为了避免这一点，最好是将上述摄像装置的光轴和轧制线能自动地调整为平行。
另外，最好上述第1标靶部件在上述摄像装置的摄像周期内，在与上述激光源的射出方向大致垂直的平面内至少能转动一圈。
根据该发明，在摄像装置的摄像周期(例如，摄像装置的输出信号为NTSC信号时，是1/60秒)内，由于第1标靶部件能在与激光源的射出方向大致垂直的平面内至少转动一圈(例如旋转或振动)，所以，在摄像周期内拍摄的激光光点是把分别照射在第1标靶部件不同部位上的各激光光点的反射光在摄像周期内积分而成的。
因此，因第1标靶部件表面的凹凸引起的激光光斑的影响得到缓和，被拍摄的激光光点可得到比较明确的点形状，所以，根据该激光光点，可以高精度地计算相当于轧制线的位置。
同样地，最好上述第2标靶部件在上述摄像装置的摄像周期内，能在与上述激光源的射出方向大致垂直的平面内至少转动一圈。
在构成上述多级轧钢机的各机架上至少配置3个轧辊时，最好上述信号处理装置根据上述拍摄图像内的与上述孔型对应的区域，提取出上述各轧辊的边缘部；根据上述提取出的边缘部与上述计算出的相当于轧制线位置的像素及附近像素的距离，检测出各轧辊的槽底部；把上述检测出的各轧辊槽底部之中、至少通过3个槽底部的假想圆的中心位置作为与上述孔型对应区域的中心位置而进行计算。
根据该发明，对拍摄图像内的与孔型对应的区域实施二值化等的处理，提取出其周缘部即轧辊的边缘部，根据上述提取出的边缘部与上述计算出的相当于轧制线位置处的像素及其附近像素(例如检测在拍摄图像内位于上方向或下方向的轧辊的边缘部时，水平方向±10像素等)的距离，可检测出各轧辊的槽底部(例如，把该距离最长的边缘部作为槽底部而进行检测)。
这样检测出的槽底部有3个或3个以上，所以，可画出通过至少3个槽底部的假想圆，可把该假想圆的中心作为与孔型对应的区域的中心位置进行计算。
另一方面，在构成上述多级轧钢机的各机架上配置有2个轧辊时，最好上述信号处理装置根据上述拍摄图像内的与上述孔型对应的区域，提取出上述各轧辊的边缘部；根据上述提取出的边缘部与上述计算出的相当于轧制线位置的像素及附近像素的距离，检测出各轧辊的槽底部；把上述检测出的各轧辊槽底部的连线的中点位置作为与上述孔型对应的区域的中心位置而进行计算。
根据该发明，对拍摄图像内的与孔型对应的区域实施二值化等的处理，提取出其周缘部即轧辊的边缘部，根据上述提取出的边缘部与上述计算出的相当于轧制线位置处的像素及其附近像素(例如检测在拍摄图像内位于上下方向的两个轧辊的边缘部时，水平方向±10像素等)的距离，可检测出各轧辊的槽底部(例如，把该距离最长的边缘部作为槽底部来进行检测)。
可把连结这样检测出的槽底部的线段的中点位置，作为与孔型对应区域的中心位置来计算。
上述信号处理装置最好实施根据相邻两像素间的浓度梯度的子像素处理，来提取出上述各轧辊边缘部。
根据该发明，不是单纯用二值化处理，还通过根据相邻两像素间的浓度梯度的子像素处理，来提取出各轧辊边缘部。所以，可以提高边缘部的提取精度、进而提高与孔型对应的区域的中心位置计算精度。
另外，最好上述信号处理装置具有10位级或10位级以上的图像存储器，对从上述摄像装置取入到上述图像存储器内的拍摄图像，实施上述处理。
根据该发明，由于对取入到10位级或10位级以上的图像存储器内的拍摄图像实施上述处理，因此与通常采用的8位级图像存储器的情形相比，拍摄图像的浓度分辨率，从256级增加到1024级或其以上，可高精度地提取出轧辊的边缘部。
根据本发明，在同一视野内，对与多级轧钢机的轧制线的位置关系预先明确了的参照机构、和由各机架的轧辊形成的孔型(由轧辊的孔型轮廓围绕而成的区域)进行拍摄，根据拍摄图像内的与上述参照机构对应的区域，计算相当于轧制线的位置；另一方面，计算拍摄图像内的与上述孔型对应的区域的中心位置；根据上述计算出的中心位置和上述计算出的相当于轧制线的位置，计算上述孔型的中心不重合量。
因此，通过采用本发明时，即使不使多级轧钢机的轧制线与摄像装置的光轴重合，只要在同一视野内，对参照机构和孔型进行拍摄，就可以精度良好地测定中心不重合量。
图1是表示把本发明实施方式的中心不重合量测定装置的概略构造设置在多级轧钢机上的状态的侧视图。
图2是表示照明装置的概略构造的图，(a)是立体图，(b)是表示配置在机架间状态的主视图。
图3是表示用摄像装置摄制的校正用夹具的拍摄图像的一个例子，(a)表示原图像，(b)表示由信号处理装置3进行了二值化处理后的图像。
图4是放大表示相当于拍摄图像中所含的激光光点S的区域的图，(a)是使第2标靶部件静止时的拍摄图像，(b)是使第2标靶部件旋转时的拍摄图像。
图5模式地表示拍摄图像的一例子。
图6是说明提取各轧辊的边缘部时采用的子像素(sub-PIXEL)处理的图，(a)表示通常的二值化概念，(b)表示子像素处理的概念。
图7是说明各轧辊槽底部的检测方法的图。
图8是表示测定的中心不重合量的图，(a)表示中心不重合修正前的中心不重合量，(b)表示中心不重合修正后的中心不重合量。
具体实施例方式
下面，参照
本发明的一实施方式。
图1是表示把本发明实施方式的中心不重合量测定装置的概略构造设置在多级轧钢机上状态的侧视图。本实施方式的多级轧钢机M，是在各机壳H内组装3个轧辊而成的共计12机架的定径机。
如图1所示，本实施方式的中心不重合量测定装置，用于测定由构成多级轧钢机M的各机架(#1～#12)的轧辊R(为方便，图中只示出在#2、#10上的)形成的孔型(由各机架的各轧辊R的孔型轮廓围绕而成的区域)的中心不重合量，具有参照机构1、摄像装置2和信号处理装置(图像处理装置)3。
另外，本实施方式的中心不重合量测定装置还具有第1标靶部件4和激光源5。第1标靶部件4配置在各机架上或各机架之间(本实施方式中是配置在各机架上)。激光源5从配置有摄像装置2的一侧，向第1标靶部件4射出激光L。
另外，本实施方式的中心不重合量测定装置，还具有照明装置6、具有第2标靶部件7的校正用夹具7A和可动台8。
参照机构1，配置在各机架上或各机架之间(本实施方式中是配置在各机架上)，与多级轧钢机M的轧制线的位置关系被预先明确。更具体地说，本实施方式中的参照机构1是从激光源5照射到第1标靶部件4上的激光光点。
若从激光源5射出的激光L与多级轧钢机M的轧制线的位置关系预先是明确的，则照射在第1标靶部件4上的激光光点与多级轧钢机M的轧制线的位置关系也被预先明确。
另外，如后所述，第1标靶部件4安装在照明装置6上，该照明装置6固定在各机架之间的规定位置，所以，照射到第1标靶部件4上的激光光点与多级轧钢机M的轧制线的位置关系也可预先明确。
摄像装置2在多级轧钢机M的送入侧或送出侧(本实施方式中是送出侧)，被配置成与多级轧钢机M相对，并可在同一视野内对由上述各机架的轧辊R形成的孔型和激光光点(参照机构1)进行拍摄。本实施方式中的摄像装置2是采用2维CCD照相机，该照相机带有变焦镜头21、和调整变焦镜头21的焦距的镜头控制器22。
信号处理装置3具有10位级或10位级以上的图像存储器，对从摄像装置2取入到上述图像存储器内的拍摄图像实施图像处理，计算上述孔型的中心不重合量。更具体地说，信号处理装置3根据上述拍摄图像内的激光光点的位置，计算相当于上述拍摄图像内的上述轧制线的位置。
另外，计算上述拍摄图像内的与上述孔型对应的区域的中心位置，根据上述计算出的中心位置和上述计算出的相当于轧制线的位置，计算出孔型的中心不重合量。
本实施方式中的摄像装置2和信号处理装置3，为了提高其测定精度，共具有不低于100万像素(1000×1000)的分辨率，摄像装置2的视野，在各机架(#1～#12)中是大致500mm见方。
为可调整从激光源5射出的激光L的方向，激光源5搭载于可动台8上。更具体地说，可动台8是组合用于对激光L进行上下方向调整的倾斜台及Z轴台(垂直方向可动台)、和用于对激光L进行水平方向调整的旋转台(朝垂直于图1纸面方向旋转)及X轴台(水平方向可动台在垂直于图1纸面的方向可动)而构成的，激光源5载置在该可动台8上。
另外，本实施方式中的可动台8上，还载置有摄像装置2，通过调整可动台8，可一体地调整从激光源5射出的激光L的方向和摄像装置2的光轴方向。
图2是表示照明装置概略构造的图，(a)是立体图，(b)是表示配置在机架之间状态的主视图。如图1所示，照明装置6配置在各机架之间，从与配置有摄像装置2侧相反的一侧，对上述孔型进行照明。并且，如图2所示，照明装置6具有扩散板61和呈环状地配置在扩散板61背后的多个小型光源62。
在本实施方式中，小型光源62是采用40W的白色灯泡，但并不限于此，也可以采用卤素灯等各种光源。但是最好不要用萤光灯，因为萤光灯在使用商用电源的情形下产生60Hz的闪光，需要高频电源。
形成扩散板61的材料是采用ABS白浊树脂，但只要是在特氟隆(注册商标)等白色系统中，光能透过散射的材料，则可以选择各种材料。由于扩散板61能遮蔽作为背景的轧辊R的边缘部，所以，信号处理装置3不会误识别作为测定对象的轧辊R的边缘部。
照明装置6，具有轴部64，可使光源62和扩散板61沿着轴部64滑动。由此，可以调整光源62和扩散板61的位置，可根据轧辊R的表面状态及直径进行恰当的照明。
另外，照明装置6，在扩散板61的前方还具有遮蔽光的黑色系的遮蔽板65。借助该遮蔽板65，可以防止照射到作为测定对象的轧辊R上的照明光绕入而引起的测定误差，也防止光量过多引起的光晕现象。另外，该遮蔽板65，最好根据轧辊R的尺寸选择合适的尺寸。
另外，在照明装置6的中央部前端组装有由与扩散板61相同材质形成的校正窗63，从背后被光源66照明。在该校正窗63的侧方，安装着第1标靶部件4。该第1标靶部件4轴支承于旋转电动机(未图示)上，在摄像装置2的摄像周期内，在与激光源5的射出方向大致垂直的平面内至少能转动一圈。
具有上述构造的照明装置6，从轴部64朝径向延伸的臂67的端部设有钩68，使该钩68与设在各机架侧壁上的轧辊R冷却用的冷却水配管结合，从而该照明装置6安装在各机架之间。照明装置6的安装位置最好尽量在孔型的中心部，但并不限定于此，只要是能定位在激光光点不跑出第1标靶部件4外的范围即可。
如图1所示，第2标靶部件7，在多级轧钢机M的2个机架(本实施方式中是#1和#11)中，在摄像装置2的视野内，配置在从激光源5射出的激光L能照射到的位置。由此，第2标靶部件7与多级轧钢机M的轧制线的位置关系得到预先明确。
更具体地说，校正用夹具7A固定在#1机架和#11机架的规定位置，与多级轧钢机M的轧制线的位置关系是预先明确的。因此，校正用夹具7A所具有的第2标靶部件7，与多级轧钢机M的轧制线的位置关系也是预先明确的。
另外，第2标靶部件7轴支承于旋转电动机(图未示)上，在摄像装置2的摄像周期内，在与激光源5的射出方向大致垂直的平面内至少能转动一圈。另外，校正用夹具7A被照明9照明。
下面，说明采用具有上述构造的中心不重合量测定装置的中心不重合量测定方法。
(1)步骤1激光的方向调整用可动台8调整激光L的方向，使得从激光源5射出的激光L与多级轧钢机M的轧制线平行。具体地说，先把激光源5和摄像装置2载置在可动台8上，预先将从激光源5射出的激光L和摄像装置2的光轴调整为大致平行(例如，把激光源5的外壳与摄像装置2的外壳以机械方式平行配置)，在该状态下，将它们设置在多级轧钢机M的送出侧。
接着，把校正用夹具7A分别安装在多级轧钢机M的2个机架(#1和#11)上。具体地说，在预先设置在各机架侧壁的两侧上的夹具，以能相对于轧制线定位的方式将校正用夹具7A压接在该上述夹具的一侧，并用螺栓安装，用照明9照明。
上述各校正用夹具7A，其机械尺寸和安装位置都是预先决定的，以使得该各校正用夹具7A具有的第2标靶部件7的重心位于在水平方向及垂直方向与轧制线等距离的位置。
接着，用摄像装置2对校正用夹具7A中的任一个进行摄像，把其拍摄图像储存在信号处理装置3内后，变更变焦镜头21的焦距(使倍率成为大致相同)，再对另一个校正用夹具7A进行摄像。
图3图示的是用摄像装置摄像的校正用夹具的拍摄图像之一例，(a)是原图像，(b)是由信号处理装置3进行了二值化后的图像。图3的拍摄图像是一校正用夹具7A(安装在#11上的校正用夹具)的一个例子。如图3所示，在拍摄图像中，含有校正用夹具7A所具有的第2标靶部件7、以及相当于照射在第2标靶部件7上的激光光点S的区域。
另外，在校正用夹具7A上，在中央设有开口部7B，通过开口部7B可对另一个校正用夹具7A(安装在#1上的校正用夹具)进行摄像。
然后，由信号处理装置3对各校正用夹具7A，以规定的阈值把储存着的各拍摄图像二值化后，切出相当于第2标靶部件7的区域，计算相当于第2标靶部件7的区域的重心位置(X1、Y1)和相当于激光光点S的区域的重心位置(X2、Y2)。这时，为了用可动台8容易地对计算出的重心位置(X1、Y1)及(X2、Y2)进行调整，根据第2标靶部件7的实际尺寸(本实施方式中是直径φ20mm)和拍摄图像中的第2标靶部件7的尺寸(像素单位)的关系，进行实际尺寸换算。
使可动台8动作，以使得上述计算出的各拍摄图像中的重心位置(X1、Y1)和重心位置(X2、Y2)之差分别纳入规定范围内，则可以将从激光源5射出的激光L和多级轧钢机M的轧制线调整为大致平行的状态。
可动台8的可动步骤，例如是，(a)进行了上下方向的调整(调整倾斜台的倾斜度，使Y1与Y2的差对各拍摄图像为大致相同，然后，调整Z轴台的高度，使Y1与Y2的差接近于0)后，(b)进行水平方向的调整(调整旋转台的旋转角，使X1与X2的差对各拍摄图像为大致相同，然后，调整X轴台的位置，使X1与X2的差接近于0)。但是，也可以采用使上述(a)和(b)的顺序相反的步骤。
在本实施方式中，重心位置(X1、Y1)及(X2、Y2)的计算、上下方向的调整量(倾斜台的调整量、Z轴台的调整量)以及水平方向的调整量(旋转台的调整量、X轴台的调整量)，都是由信号处理装置3自动地计算的，因此，可极其简便地进行该调整作业。
另外，若上述那样把激光L与轧制线调整为大致平行，则由于摄像装置2和激光源5是载置在同一个可动台8上，所以，摄像装置2的光轴和轧制线也自动地被调整为大致平行。
如上所述，第2标靶部件7轴支承在旋转电动机(未图示)上，用摄像装置2对校正用夹具7A摄像时，可以驱动上述旋转电动机，而使第2标靶部件7旋转。
图4是放大图示相当于拍摄图像中所包含的激光光点S的区域图，(a)是使第2标靶部件7静止时的拍摄图像，(b)是使第2标靶部件7旋转时的拍摄图像。
如图4(a)所示，在使第2标靶部件7静止时，产生了因第2标靶部件7的表面凹凸引起的激光光斑的影响。但是，如图4(b)所示，在使第2标靶部件7旋转时，在摄像周期内摄像的激光光点S是把分别照射在第2标靶部件7不同部位上的各激光光点S的反射光在摄像周期内积分而成的，所以，缓和了激光光斑的影响，可得到明确的光点形状。
(2)步骤2尺寸校正为了能够将轧辊R的中心不重合量计算为实际尺寸而进行校正作业。具体地说，先把照明装置6插入作为测定对象的轧辊R的背后，然后点亮光源62、66。接着，变更变焦镜头21的焦距，调整作为测定对象的轧辊R的设置位置处的视野。
另外，变焦镜头21的焦距变更，可以通过手动操作镜头控制器22的规定开关而进行，也可以是使镜头控制器22具有预设功能，输入要测定的机架编号，自动地进行变焦这样简便的方法。
这时，信号处理装置3，具有对拍摄图像内的任意区域，计算浓度轮廓或浓度直方图并显示在监视器画面上的功能，利用该功能，可简便地进行变焦镜头21的焦点调整、光圈调整、照明装置6的亮度调整等。照明装置6的亮灯及变焦镜头21的焦距变更后，用摄像装置对由轧辊R形成的孔型进行摄像。
这时，由信号处理装置3把同时被摄像的相当于校正窗63的区域提取出(用二值化等提取出)。接着，把提取出的校正窗63的尺寸和制作时预先决定的实际尺寸(本实施方式中是直径φ100mm)比较，计算对实际尺寸的修正率(换算率)。为了使得在校正窗63即使倾斜时校正误差也小，校正窗63的尺寸(直径)的计算方法，最好是选择拍摄图像上的最大直径的方法。
(3)步骤3中心不重合量的计算对每个机架计算孔型的中心不重合量。具体地说，从激光源5朝着旋转着的第1标靶部件4射出激光，同时，从光源62使均匀的光通过扩散板61照射到作为测定对象的轧辊R上，对孔型进行摄像。
图5是模式地表示拍摄图像的一个例子的图。如图5所示，信号处理装置3根据拍摄图像内的与激光光点1对应的区域，计算拍摄图像内的相当于轧制线的位置。更具体地说，先计算相当于激光光点1的区域的重心位置，根据预先储存在信号处理装置3内的激光光点1的重心位置和轧制线的位置关系，计算拍摄图像内的相当于轧制线的位置(机械的轧钢机中心)。
接着，由信号处理装置3对拍摄图像内的与孔型对应的区域，通过实施下述的子像素处理，提取出各轧辊R的边缘部。
图6是说将本实施方式的中心不重合量测定装置上的各轧辊的边缘部提取出时采用的子像素处理的图，(a)表示通常的二值化概念，(b)表示子像素处理的概念。本实施方式的信号处理装置3采用的算法是，实施根据相邻两像素间的浓度梯度的子像素处理，提取出各轧辊边缘部。
如图6(a)所示，边缘部附近连续的3个像素A、B、C的浓度分别为30、70、100，二值化的阈值(二值化水平)为90时，用通常的二值化检测出的边缘部是像素C，其分辨率是1像素单位(本与此相对，如图6(b)所示，相邻的2个像素中，一个像素是比二值化水平小的浓度，另一个像素是比二值化水平大的浓度，通过实施根据该2个像素(像素B及像素C)间浓度梯度的子像素处理，换言之，根据相邻两像素间的浓度，内插具有二值化水平的浓度的点，从而可以用1像素单位或1像素单位以下的分辨率检测出边缘部。在本实施方式中，用于实施子像素处理的二值化水平，是采用拍摄图像内的相当于校正窗63的区域的平均浓度。
图7是说明槽底部检测方法的图。根据上述提取出的边缘部与上述计算出的相当于机械轧钢机中心的像素及其附近像素的距离，检测上述各轧辊的槽底部。如图7所示，检测在拍摄图像内位于上方的轧辊R1的槽底部(槽底B1)时，除了计算提取出的轧辊R1的边缘部E1与相当于机械轧钢机中心P1(X1、Y1)的像素在垂直方向的距离外，还计算该边缘部E1与相当于机械轧钢机中心P1像素的附近像素(本实施方式中，是相对于机械轧钢机中心P1在水平方向-10像素～+10像素)在垂直方向的距离，把计算出的距离最长的边缘部E1的像素作为槽底B1而进行检测。
接着，检测在拍摄图像内位于左下方的轧辊R2的槽底部(槽底B2)时，例如，以机械轧钢机中心P1为中心，将整个图像顺时针旋转120°后，与上述同样地，把计算出的距离最长的边缘部E2的像素作为槽底B2来进行检测。
检测在拍摄图像内位于右下方的轧辊R3的槽底部(槽底B3)时，例如，以机械轧钢机中心P1为中心，将整个图像逆时针旋转120°后，与上述同样地，把计算出的距离最长的边缘部E3的像素作为槽底B3来进行检测。
接着，信号处理装置3，把通过上述检测出的各轧辊槽底部B1、B2、B3的假想圆C的中心位置，作为与上述孔型对应的区域的中心位置(孔型中心)P2(X2、Y2)来进行计算。根据机械轧钢机中心P1(X1、Y1)和孔型中心P2(X2、Y2)计算中心不重合量。更具体地说，由X1-X2计算水平方向的中心不重合量，由Y1-Y2计算垂直方向的中心不重合量。
这时，把槽底B1与机械轧钢机中心P1的距离设为L1，把槽底B2与机械轧钢机中心P1的距离设为L2，把槽底B3与机械轧钢机中心P1的距离设为L3，把假想圆C的半径设为R时，为了使机械轧钢机中心P1与孔型中心P2重合，必要的各轧辊R1、R2、R3的辊位置修正量分别是R-L1、R-L2、R-L3。
在本实施方式中，是对在各机架上配置3个轧辊的情形作了说明，但本发明并不限于此，对在各机架上配置相对2个轧辊的多级轧钢机，也是适用的。但是，该多级轧钢机，由于只能检测2个槽底部，所以，不能唯一的确定通过该槽底部的假想圆。
因此，在是上述多级轧钢机的情况下，例如，以机械轧钢机中心P1为中心，将整个图像只旋转规定角度，使得提取出的2个边缘部分别位于拍摄图像内的上方及下方位置，然后，与上述配置有3个轧辊的情况同样，检测各轧辊的槽底部。接着，可把连结检测出的各轧辊槽底部的线段的中点位置，作为与上述孔型对应区域的中心位置来进行计算。
(4)步骤4其它机架的测定接着，为了计算全部机架上的中心不重合量，依次对其它机架测定孔型中心。具体地说，上述步骤3结束后，取下照明装置6，对作为下一个测定对象的轧辊R，从步骤2开始实施。对构成多级轧钢机M的全部轧辊R实施这些步骤，可计算全部机架中的孔型中心的位置座标。
(5)顺序5中心不重合状况显示最后，为了能从视觉上把握各机架上的中心不重合量，把全部机架的中心不重合状况显示出来。具体地说，按照上述步骤2～4，对作为测定对象的全部机架测定完成后，把各机架的孔型相对于轧制线的中心不重合量一览显示在与图像处理装置3连接着的监视器画面上。
图8是表示测定的中心不重合量的图，(a)表示中心不重合修正前的中心不重合量，(b)表示中心不重合修正后的中心不重合量。将该结果显示在监视器画面上，可以一目了然地确认各轧辊R的设置状况和相互的位置关系等，可容易地掌握只要修正哪一个轧辊的位置即可。
修正中心不重合时所需的各轧辊的位置修正量，如上所述由信号处理装置3计算，也可以将其显示在监视器画面上。如图8(b)所示，采用本实施方式的中心不重合测定装置，即使当初的对中心精度是±1mm，也可以将其调整到±0.5mm或0.5mm以下。
通常，中心不重合测定的频度是3个月一次的程度，且每次需要2～3天，而使用本发明的测定装置，中心不重合测定的频度是换产调整等时的1个月一次或一次以上，且每次测定可在2小时以内完成。另外，测定在线组装后的各轧辊R的中心不重合量后，根据该测定结果进行调整，可以减少因中心不重合引起的偏厚及疵点等产品不良，提高产品质量。
产业上的可利用性本发明的多级轧钢机中心不重合量测定方法及测定装置，在同一视野内，对与多级轧钢机轧制线的位置关系被预先明确的参照机构、和由各机架的轧辊形成的孔型(由轧辊的孔型轮廓围绕而成的区域)，进行摄像，根据摄像区域内的与上述参照机构对应的区域，计算相当于轧制线的位置，另一方面，计算拍摄图像中的与上述孔型对应区域的中心位置，根据上述计算出的中心位置和上述计算出的相当于轧制线的位置，可计算上述孔型的中心不重合量。
因此，即使多级轧钢机的轧制线与摄像的光轴不重合，只要在同一视野内对参照机构和孔型摄像，就可以精度良好地测定中心不重合量。而且，通过根据该测定结果进行调整，可以减少因中心不重合引起的偏厚及疵点等产品不良，提高产品质量，能进行广泛应用。
权利要求
1.一种中心不重合量测定方法，用于测定由构成多级轧钢机的各机架的轧辊形成的孔型的中心不重合量，其特征在于，包含以下步骤把与上述多级轧钢机的轧制线的位置关系被预先明确了的参照机构配置在上述各机架上及上述各机架之间的步骤；从上述多级轧钢机的送入侧或送出侧，在同一视野内，对由上述各机架的轧辊形成的孔型和上述参照机构进行摄像的步骤；根据上述拍摄图像内的与上述参照机构对应的区域，计算上述拍摄图像内的相当于上述轧制线的位置的步骤；计算上述拍摄图像内的与上述孔型对应的区域的中心位置的步骤；根据上述计算出的中心位置和上述计算出的相当于轧制线的位置，计算上述孔型的中心不重合量的步骤。
2.一种中心不重合量测定装置，用于测定由构成多级轧钢机的各机架的轧辊形成的孔型的中心不重合量，其特征在于，该装置具有参照机构，其配置在上述各机架上及上述各机架之间，与上述多级轧钢机的轧制线的位置关系被预先明确；摄像装置，其在上述多级轧钢机的送入侧或送出侧，被配置成与上述多级轧钢机相对，且可在同一视野内对由上述各机架的轧辊形成的孔型和上述参照机构进行摄像；信号处理装置，其根据上述摄像装置的拍摄图像，计算上述孔型的中心不重合量；上述信号处理装置实施这样的处理根据上述拍摄图像内的与上述参照机构对应的区域，计算上述拍摄图像内的相当于上述轧制线的位置，另一方面，计算上述拍摄图像内的与上述孔型对应的区域的中心位置，根据上述计算出的中心位置和上述计算出的相当于轧制线的位置，实施计算上述孔型的中心不重合量的处理。
3.根据权利要求2所述的中心不重合量测定装置，其特征在于，还具有照明装置，该照明装置配置在上述各机架之间，从与配置有上述摄像装置侧相反的一侧对上述孔型进行照明。
4.根据权利要求2或3所述的中心不重合量测定装置，其特征在于，还具有第1标靶部件，其配置在上述各机架上及上述各机架之间；激光源，其从配置着上述摄像装置的一侧，朝着上述第1标靶部件射出激光；上述参照机构是从上述激光源照射到上述第1标靶部件上的激光光点。
5.根据权利要求4所述的中心不重合量测定装置，其特征在于，在上述多级轧钢机的2个机架上，分别具有第2标靶部件，该第2标靶部件在上述摄像装置的视野内，配置在被从上述激光源射出的激光照射到的位置，该第2标靶部件与上述多级轧钢机的轧制线的位置关系被预先明确。
6.根据权利要求4或5所述的中心不重合量测定装置，其特征在于，还具有可动台，该可动台上载置有上述激光源，可以调整从上述激光源射出的激光的方向。
7.根据权利要求6所述的中心不重合量测定装置，其特征在于，上述可动台还载置有上述摄像装置，可以一体地调整从上述激光源射出的激光的方向和上述摄像装置的光轴方向。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的中心不重合量测定装置，其特征在于，上述第1标靶部件，在上述摄像装置的摄像周期内，在与上述激光源的射出方向大致垂直的平面内可动。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的中心不重合量测定装置，其特征在于，上述第2标靶部件，在上述摄像装置的摄像周期内，在与上述激光源的射出方向大致垂直的平面内可动。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的中心不重合量测定装置，其特征在于，在构成上述多级轧钢机的各机架上，至少配置3个轧辊；上述信号处理装置，根据上述拍摄图像内的与上述孔型对应的区域，提取出上述各轧辊的边缘部；根据上述提取出的边缘部与上述计算出的相当于轧制线的位置的像素及其附近像素的距离，检测出上述各轧辊的槽底部；把上述检测出的各轧辊槽底部之中、至少通过3个槽底部的假想圆的中心位置作为与上述孔型对应的区域的中心位置来进行计算。
11.根据权利要求2至9中任一项所述的中心不重合量测定装置，其特征在于，在构成上述多级轧钢机的各机架上，配置有2个轧辊；上述信号处理装置，根据上述拍摄图像内的与上述孔型对应的区域，提取出上述各轧辊的边缘部；根据上述提取出的边缘部与上述计算出的相当于轧制线位置的像素及其附近像素的距离，检测出各轧辊的槽底部；把连结上述检测出的各轧辊槽底部的线段的中点位置作为与上述孔型对应的区域的中心位置来进行计算。
12.根据权利要求10或11所述的中心不重合量测定装置，其特征在于，上述信号处理装置，实施基于相邻两像素间的浓度梯度的子像素处理，提取出上述各轧辊的边缘部。
13.根据权利要求2至12中任一项所述的中心不重合量测定装置，其特征在于，上述信号处理装置具有10位级或10位级以上的图像存储器，对从上述摄像装置取入到上述图像存储器内的拍摄图像实施上述处理。
全文摘要
本发明提供一种中心不重合量测定方法及测定装置，在同一视野内，对与多级轧钢机的轧制线的位置关系预先明确的参照机构、和由各机架的轧辊形成的孔型(轧辊的孔型轮廓围绕而成的区域)，进行拍摄，根据拍摄图像内的与上述参照机构对应的区域，计算相当于轧制线的位置；另一方面，计算拍摄图像内的与上述孔型对应区域的中心位置；根据上述计算出的中心位置和上述计算出的相当于轧制线的位置，可计算上述孔型的中心不重合量。由此，即使不使多级轧钢机的轧制线与摄像光轴重合，只要在同一视野内对参照机构和孔型进行拍摄，就可以精度良好地测定中心不重合量。
文档编号B21C51/00GK1863611SQ20048002947
公开日2006年11月15日 申请日期2004年10月7日 优先权日2003年10月7日
发明者久保田央, 铃木洋一 申请人:住友金属工业株式会社