专利名称：板材的平坦度测量方法及采用该方法的钢板的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种高精度地对沿长度方向行进的钢板等板材的平坦度进行测量的方法及采用该方法的钢板的制造方法。
背景技术：
为了确保板材的质量，并且进行稳定的制造，要求板材具有良好的平坦度。因此，在板材的制造工序中要对平坦度进行适当的管理是一直以 来的课题。通常，使用伸长率差、陡度这样的值作为表示平坦度的指标。伸长率差Λ ε是指板材的长度方向的一定区间中的、板材的宽度方向中央部的伸长率与板材的除宽度方向中央部以外(通过是边缘附近)的伸长率ε—之差，用以下的式(2)表示。Δε — ε CENT- ε EDy (2)此外，陡度λ是通过使用板波的高度δ与其间距P，用λ = δ/P来定义的。通过使该板波的形状近似于正弦波，从而在伸长率差Λ ε与陡度λ (%)之间存在有用以下的式(3)表示的众所周知的关系。[数(数学式)1]
2 1/2(H--Δ ε X 100 (Δ ε 彡O 的情况)
A =J π…⑶
I 2 1/2
V--Δ ε X 100 (△ ε<ο 的情况)
π例如，作为板材的一例的热轧钢板的制造线通常由加热炉、粗轧机、精轧机列、冷却带和卷取机构成。由加热炉加热了的板坯被粗轧机轧制，被加工为厚度为30mm 60mm的钢坯(粗型材(日文粗〃一))。接着，钢坯被由6台 7台精轧机组成的精轧机列轧制，形成为客户所要求的厚度的热轧钢板。该热轧钢板在冷却带被冷却，并由卷取机卷取起来。制造平坦度良好的热轧钢板对于确保产品质量是较为重要的，并且，对于稳定地进行向精轧机列的通板、卷取机中的卷取等来维持较高的生产率也是较为重要的。热轧钢板的平坦度不良的原因在于在精轧机列和冷却带中产生的、伸长率在板宽度方向上的不均。因此，作为用于制造平坦度良好的热轧钢板的方法，提出了在精轧机之间或在精轧机列的出口侧设置平坦度测量仪、板厚轮廓仪并根据这些仪器的测量值对精轧机的工作辊弯辊件进行反馈控制的方法、对工作辊的移动位置、精轧机列的载荷分配等设置条件进行学习控制的方法。如上所述的控制方法例如记载在日本特开平11-104721号公报中。此外，也提出了在冷却带的出口侧设置平坦度测量仪并根据该平坦度测量仪的测量值对冷却带的各冷却喷嘴的冷却水量进行反馈控制的方法。为了实施如上所述的控制方法，提出了在精轧机之间、精轧机列的出口侧或冷却带的出口侧对以高速行进的热轧钢板的平坦度进行测量的方法、装置，并将其应用于实际设备中。
作为以往的热轧钢板的平坦度测量方法，公知有如下方法将由多根沿板宽度方向延伸的亮线构成的线状图案投影在被热轧并行进的热轧钢板的表面上，利用二维相机从与线状图案的投影方向不同的方向拍摄该线状图案，根据该拍摄图像内的线状图案的失真，测量热轧钢板的表面形状及平坦度。在该方法中，通过将线状图案投影在热轧钢板的长度方向(轧制方向)上的Im左右的范围内，抑制了测量精度在紧邻精轧机的出口侧的位置频繁观察到的、板波为驻波的状态(因板波在精轧机中被固定而成为固定端)下下降。如上所述的平坦度测量方法例如记载在日本特开昭61-40503号公报、日本特开2008-58036号公报中。在日本特开昭61-40503号公报中记载有如下方法通过沿板宽度方向以高速分别扫描3束在板的长度方向上隔开间隔地投射的激光光束，从而将由3根亮线组成的线状图案投影在板表面上，根据利用相机对该线状图案拍摄得到的拍摄图像内的线状图案的失真，测量板的表面形状及平坦度。但是，在由3根亮线组成的线状图案中，存在有无法高精度地测量板的表面形状量、特别是当板波的周期较短时测量精度极端变差这样的问题。此外，在日本特开2008-58036号公报中记载有如下方法使用描绘有高密度的线 状图案的幻灯片(日文7 ^ ^卜'')，将由沿板宽度方向延伸的多个亮线构成的高密度的线状图案投影在板材表面上，根据利用相机对该高密度的线状图案拍摄得到的拍摄图像内的线状图案的失真，测量板材的表面形状及平坦度。在该方法中，与日本特开昭61-40503号公报所记载的方法不同，由于投影了高密度的线状图案，因此表面形状的测量分辨率(空间分辨率)提高，能够期待能够高精度地测量板材的表面形状。日本特开2008-58036号公报所记载的那样的形状测量方法通常被称作格子投影法，并不限于测量钢板的表面形状的情况，该测量方法广泛地应用于各种用途。图I是示意性地表示用于实施格子投影法的装置结构例的图。如图I所示，在格子投影法中，使用具有光源、描绘有格子图案(通常为线状图案)的幻灯片及成像透镜的投影仪从板材表面的斜上方将格子图案投影在板材表面上。然后，使用二维相机从与格子图案的投影方向不同的方向拍摄投影到板材表面上的格子图案。此时，若板材的表面形状发生变化，则板材表面的倾斜角度也会发生变化，利用相机拍摄的拍摄图像内的格子图案的间距(通常为构成线状图案的各亮线之间的间隔)会与上述板材表面的倾斜角度相应地发生变化。板材表面的倾斜角度与拍摄图像内的格子图案的间距之间的关系能够根据几何学计算出来。因此，如果测量拍摄图像内的格子图案的间距，就能够根据该测量结果与上述关系计算出板材表面的倾斜角度。然后，如果对该计算出的倾斜角度进行积分，就能够计算出板材的表面形状。
发明内容
在使用上述格子投影法测量热轧钢板的表面形状及平坦度的情况下，如上所述，作为格子图案将由多根沿板宽度方向延伸的亮线组成的线状图案投影在钢板表面上。然后，在该线状图案的拍摄图像内，在为了计算平坦度而需要测量表面形状的位置上设定沿热轧钢板的长度方向延伸的形状测量线，根据该形状测量线上的像素的浓度分布，计算出位于该形状测量线上的线状图案的间距(构成线状图案的各亮线之间的间隔)的分布。接着，根据位于上述形状测量线上的线状图案的间距的分布，计算出上述形状测量线上的钢板表面的倾斜角度的分布，并沿着上述形状测量线对该倾斜角度进行积分，从而计算出上述形状测量线上的钢板的表面形状。进而，根据该计算出的表面形状运算平坦度。在将用于实施如图I所示那样的格子投影法的装置设置在热轧钢板的制造线上，对平坦度测量值进行实时反馈而对精轧机列进行控制的情况下，需要将装置设置在紧邻精轧机列的出口侧的位置上。除了在紧邻精轧机列的出口侧的位置上设有板厚度计、板宽度计、板温度计等测量仪以外，还在紧靠该位置的位置上具有水冷的冷却带，因此，大多无法确保足够的装置的设置空间。为了尽可能减小装置的设置空间，首先，为了减小铅垂方向的设置空间，可以考虑使投影仪和相机靠近热轧钢板，并且，将各视角设定得较广以便热轧钢板的测量范围(在长度方向上Im左右)在投影仪的投影视角内和相机的视角内。但是，如图2所示，在投影仪的投影视角较广的情况下，为了减小水平方向的设置空间，必须将相机配置在能够接收投影仪投影光的正反射光(线状图案的正反射光)的位置。在提高表面形状的测量分辨率(空间分辨率)方面，只要投影间距较小的线状图案即可。但是，刚精轧制后的热轧钢板的表面的正反射性较强(正反射成分的反射强度较大)，因此，若将相机配置在能够接收投影仪投影·光的正反射光的位置，则来自相机的光接收元件中的接收正反射光的元件的输出信号会饱和而产生晕影，从而在与接收正反射光的元件及其周边元件相对应的拍摄图像的像素区域中，相邻的亮线会彼此连在一起，而容易使线状图案变得模糊。此外，若过度降低相机的灵敏度以使得线状图案不会变得模糊，则会因除接收正反射光的元件以外的元件的输出信号强度不足而使拍摄图像中与上述输出信号强度不足的元件相对应的像素的浓度下降，成为难以识别亮线的线状图案。此外，作为构成投影仪的光源，通常使用具有IkW以上的强大的输出功率的卤素灯、金属齒化物灯。对于这种光源而言，由于壳体较大，因此光源自身的尺寸较大，而且，由于光源发热而需要水冷机构、大型鼓风机(送风机)等强大的冷却机构，因此形成为大型的投影仪。本发明是为了解决以上说明的以往技术的问题点而做成的，其第I课题在于提供一种对沿长度方向行进的钢板等板材的平坦度进行测量的方法，在该方法中，无需大型的测量装置就能够测量板材的平坦度。此外，其第2课题在于提供一种即使在将摄像部件配置在能够接收投影在正反射性较强的板材的表面上的明暗图案的正反射光的位置的情况下、也能够高精度地测量板材的平坦度的方法。近年来，开发出了通过接通大电流而能够射出高亮度的光的、被称作所谓功率型LED (= Light Emitting Diode :发光二极管)的LED,能够获得具有与金属卤化物灯同等水平的801m/W以上的发光效率(=发光强度/输入电力)的LED。在现阶段，由于能够使向一个元件的大小为Imm见方左右的功率型LED输入的输入电力为IW左右，因此能够使功率型LED的每单位面积的发光强度达到801m/mm2以上。另一方面,在以往的具有幻灯片的投影仪中，如果假定经由横IOOmmX竖80mm(面积8000mm2)的幻灯片对以总光束2400001m从输出功率为2. 5kff的金属卤化物灯(例如欧司朗公司生产的HMI2500W/SE)射出的所有光进行投影，则幻灯片的每单位面积的发光强度为 301m/mm2。S卩，若用一个元件单体评价功率型LED，则其每单位面积的发光强度超过具有金属卤化物灯的投影仪中的幻灯片表面上的每单位面积的发光强度。这意味着，如果将从LED光源射出的光用作明暗图案，则能够投影比使用输出功率为2. 5kff的金属卤化物灯所投影的明暗图案亮的明暗图案，该LED光源在纵向和横向上分别以规定的间距配置有多个像功率型LED这样的LED。在将从在纵向和横向上分别以规定的间距配置有多个LED的LED光源射出的光用作明暗图案的情况下，明暗图案不仅明亮，而且还能够获得以下(a) (e)这样的优点。Ca)在将从LED光源射出的光用作明暗图案的情况下，LED光源由于能够由配置有多个LED的基板及其冷却机构(散热片、冷却风扇)构成，因此变得非常小型，能够以IOcm见方左右的大小来实现。另一方面，在使用具有输出功率为kW级的金属卤化物灯的投影仪来投影明暗图案的情况下，在金属卤化物灯自身的长度有20cm左右的基础上，对从该灯射出的光进行配光的反射器也变得大型，因此，对于光源而言，即使在紧凑的情况也达到30cm见方以上，非常大。(b)在将从LED光源射出的光用作明暗图案的情况下，不会产生像使用以往的具有幻灯片的投影仪的情况那样的幻灯片的暗部处的光量损失(例如在投影线状图案的情况·下，一半的光量被浪费)，因此，能够以较小的输入电压投影与以往相同的图案，较为高效。(C)作为构成LED光源的LED，能够适当地选择射出蓝色、绿色、红色等单一波长的光的LED。例如，在将明暗图案投影在刚轧制后的高温状态的钢板表面上的情况下，如果在摄像部件前方配置仅使LED的射出波长附近的光透过的带通滤波器，则能够采集到将从高温状态的钢板表面射出的辐射光的影响抑制到最小限度的明暗图案的图像。特别是在将明暗图案投影在高温状态的钢板表面上的情况下，应用射出蓝色光的LED是有效的做法。(d)由于LED具有高速响应性，因此如果使用带电子快门的二维相机作为摄像部件，并使LED与该电子快门同步地点亮，则能够抑制LED的发热。(e)在将从LED光源射出的光用作明暗图案的情况下，由于利用从各LED射出的光形成明暗图案的亮部，因此通过调整向各LED输入的输入电力(调整向各LED通入的电流值)，能够根据场所的不同容易地改变明暗图案的亮度。本发明是本发明人通过着眼于如上所述的LED光源的优点而完成的。即，为了解决上述第I课题，本发明提供一种平坦度的测量方法，在该方法中，将由亮部和暗部构成的明暗图案投影在沿长度方向行进的板材的表面上，利用具有比上述板材的宽度大的摄像视场的摄像部件拍摄上述明暗图案，从而获取图案图像，通过对该获取到的图案图像进行分析来测量上述板材的平坦度，其特征在于，利用从具有在纵向和横向上分别以规定的间距配置的多个LED的LED光源射出的光，形成亮部在纵向和横向上分别以规定的设定间距配置的明暗图案，以该明暗图案的纵向沿着上述板材的长度方向、该明暗图案的横向沿着上述板材的宽度方向的方式将该明暗图案投影在上述板材的表面上。采用本发明，使用具有在纵向和横向上分别以规定的间距配置的多个LED的LED光源作为用于将明暗图案投影在板材的表面上的光源，因此，无需大型的测量装置就能够测量板材的平坦度。另外，本发明中的“具有在纵向和横向上分别以规定的间距配置的多个LED的LED光源”包括具有呈矩阵状地配置的多个LED (在沿纵向延伸的直线上以规定的间距配置并且在沿横向延伸的直线上以规定的间距配置的多个LED)的LED光源和具有在纵向和横向上分别以规定的间距呈锯齿状地配置的多个LED的LED光源这两者。在上述具有呈矩阵状地配置的多个LED的LED光源中，也包括在横向上无间隙地配置LED的LED光源(在将从该LED光源射出的光用作明暗图案的情况下，明暗图案变为线状图案)。此外，本发明中的“以规定的间距配置的多个LED”未必必须以恒定的间距配置所有的LED，也可以包括局部地以与其他不同的间距配置的LED。但是。如后述那样，为了应用频率分析法求出明暗图案的亮部的纵向间距的分布，优选的是，至少在纵向上以恒定的间距配置LED。此外，在本发明中，“设定间距”是指在假定供明暗图案投影的板材的表面形状完全平坦的情况下、将明暗图案的亮部的间隔沿摄像方向投影后而得到的值。特别是“纵向设定间距”是指沿着明暗图案的纵向相邻的亮部之间(在使用具有呈 矩阵状地配置的多个LED的LED光源的情况下，是指沿着明暗图案的纵向呈直线状地相邻的亮部之间。在使用具有呈锯齿状地配置的多个LED的LED光源的情况下，是指沿着明暗图案的纵向呈锯齿状地相邻的亮部之间)的纵向的间隔。此外，“横向设定间距”是指沿着明暗图案的横向相邻的亮部之间(在使用具有呈矩阵状地配置的多个LED的LED光源的情况下，是指沿着明暗图案的横向呈直线状地相邻的亮部之间。在使用具有呈锯齿状地配置的多个LED的LED光源的情况下，是指沿着明暗图案的横向呈锯齿状地相邻的亮部之间)的横向的间隔。在此，在将投影在板材的表面上的明暗图案作为间距较小的线状图案的情况下，若将摄像部件配置在能够接收明暗图案的正反射光的位置，则作为避免线状图案在与接收正反射光的元件及其周边元件相对应的像素区域中容易变得模糊的对策，一般认为有以下两种方法(I)采用动态范围较广的相机作为摄像部件，以便即使降低摄像部件的灵敏度，未接收正反射光的元件的输出信号强度也不会不足；(2)增大线状图案的间距。但是，对于上述(I)的对策，尽管通过采用近年来普及的数码相机，能够获得12位(4096级灰度)以上的动态范围，但是存在有布线长度受限、相机的成本升高这样的问题，有时无法容易地进行应用。此外，对于上述(2)的对策，若简单地增大线状图案的间距(参照图3 (b))，则表面形状的测量分辨率(空间分辨率)会降低，从而导致表面形状的测量精度及平坦度的测量精
度变差。因此，本发明人着眼于上述LED光源的优点(e)，想到了如果降低在摄像部件中接收该正反射光的亮部的亮度使其低于在摄像部件中未接收该正反射光的亮部的亮度，则即使在将摄像部件配置在能够接收投影在表面上的明暗图案的正反射光的位置的情况下，也能够使明暗图案不易变得模糊并且使测量分辨率不会降低地、高精度地测量板材的表面形状及平坦度。S卩，除了解决上述第I课题以外，还为了解决上述第2课题，在本发明中，优选的是，在将上述摄像部件配置在能够接收上述明暗图案在上述板材的表面上的正反射光的位置的情况下，将向上述LED光源所具有的各LED通入的电流值中的、向与在上述摄像部件中接收该正反射光的亮部相对应的LED通入的电流值设定得最小。例如，在利用摄像部件获取到的图案图像的中央部为与接收来自明暗图案的亮部的正反射光的摄像部件的元件相对应的像素区域的情况下，通过将向图案图像的中央部的与亮部相对应的LED通入的电流值设定得最小，能够在图案图像中使明暗图案不易变得模糊并且使测量分辨率不会降低地、高精度地测量板材的表面形状及平坦度。另外，本发明中的“将向与接收正反射光的亮部相对应的LED通入的电流值设定得最小”不是指使向该LED (与接收正反射光的亮部相对应的LED)通入的电流值接近于O这样的意思，而是指以该LED的发光强度比其他LED的发光强度弱的方式、在向LED光源所具有的各LED通入的电流值中将向该LED通入的电流值设定为最小的值这样的意思。在本发明中，优选的是，使用能够设定曝光时序和曝光时间的、带电子快门的二维相机作为上述摄像部件，使上述LED的点亮时序和点亮时间分别与在上述带电子快门的二维相机中设定的曝光时序和曝光时间同步。采用该优选方法，LED的点亮时序和点亮时间分别与在带电子快门的二维相机中设定的曝光时序和曝光时间同步，因此，与连续地点亮LED的情况相比，能够抑制LED的发热。此外，除了解决上述第I课题以外，还为了解决上述第2课题，本发明人进行了认 真研究，想到了如下方法如图3 (c)所示，使用亮部在纵向和横向上分别以规定的设定间距(纵向的设定间距IV横向的设定间距Pw)呈锯齿状地配置的锯齿状图案作为投影在板材的表面上的明暗图案，以该锯齿状图案的纵向沿着板材的长度方向、横向沿着板材的宽度方向的方式将该锯齿状图案投影在板材的表面上。如果使用该锯齿状图案，则亮部在纵向和横向上呈锯齿状地配置，因此，即使纵向的亮部的设定间距1\与以往的线状图案(图3Ca 的设定间距IV相同，在纵向上呈直线状地相邻的亮部之间(例如亮部M1、M2)的距离也比在以往的线状图案中在纵向上相邻的亮部之间的距离PJ大(为2倍)，因此，亮部之间的间隔扩大。对于横向而言，相对于在以往的线状图案中亮部连续的情况，在锯齿状图案中在横向上呈直线状地相邻的亮部之间(例如亮部Ml、M3)具有间隔。因此，存在有即使在与接收正反射光的摄像部件的元件等相对应的像素区域中，明暗图案也不易变得模糊这样的优点。但是，即使使用了锯齿状图案作为投影在板材的表面上的明暗图案，也与以往同样地产生如下情况如果简单地根据沿着板材的长度方向(锯齿状图案的纵向)延伸的形状测量线LI上的像素的浓度分布计算板材的表面形状，则由于在纵向上呈直线状地相邻的亮部之间的间隔较大，因此表面形状的测量分辨率(空间分辨率)降低。因此，本发明人进一步认真研究，着眼于将通过形状测量线LI上的像素且沿锯齿状图案的横向延伸的、具有亮部的横向设定间距？￥两倍以上的长度W的直线L2上的像素浓度平均化，从而计算出平均像素浓度。例如，假定锯齿状图案的亮部的像素浓度全部为254，暗部的像素浓度全部为O。若直线L2的长度W是亮部的横向设定间距？ 的两倍(W = 2PW)，并且，直线L2上的亮部的像素数与暗部的像素数相同，则直线L2上的平均像素浓度为127。而且，若计算沿着形状测量线LI的平均像素浓度的分布(改变直线L2的纵向位置)，则该平均像素浓度分布成为在直线L2穿过亮部的位置，平均像素浓度为127、在只穿过暗部的位置，平均像素浓度为O的分布，即成为具有与纵向的亮部的设定间距相同的周期的分布。换言之，上述平均像素浓度分布的周期与以往的线状图案(图3 (a))的形状测量线L’上的像素浓度分布的周期IV相同。因而，如果根据上述平均像素浓度分布计算板材的表面形状，则能够使锯齿状图案的纵向(板材的长度方向)上的表面形状的测量分辨率(空间分辨率)不会降低地、获得与使用以往的线状图案的情况相同程度的测量分辨率。另外，与使用了线状图案的情况下的像素浓度分布的振幅相比，使用了锯齿状图案的情况下的平均像素浓度分布的振幅降低。但是，只要将进行平均化的直线L2的长度W设为亮部的横向设定间距Pw两倍以上的长度，则在直线L2上必然存在有亮部，因此，平均像素浓度分布的振幅即使降到最低，也只不过为使用线状图案的情况的1/2左右，不会成为问题。此外，锯齿状图案的横向(板材的宽度方向)上的表面形状的测量分辨率(空间分辨率)虽然会与直线L2的长度W相应地降低，但是由于作为本发明的主要应用对象的热轧钢板不会在宽度方向上发生急剧的形状变化，因此只要不极端地增大W就不会成为问题。如以上说明的那样，本发明人想到了如果按照下述(A) (C)的顺序计算板材的表面形状，则即使在将摄像部件配置在能够接收投影在表面上的明暗图案的正反射光的位置的情况下，也能够使明暗图案不易变得模糊并且使测量分辨率不会降低地、高精度地测量板材的表面形状及平坦度。(A)使用亮部在纵向和横向上分别以规定的设定间距呈锯齿状地配置的锯齿状图案作为投影在板材的表面上的明暗图案，以该锯齿状图案的纵向沿着板材的长度方向、横 向沿着板材的宽度方向的方式将该锯齿状图案投影在板材的表面上。(B)将通过沿着锯齿状图案的纵向(板材的长度方向)延伸的形状测量线上的像素且沿锯齿状图案的横向(板材的宽度方向)延伸的、具有亮部的横向设定间距两倍以上的长度的直线上的像素浓度平均化，从而计算出平均像素浓度。(C)计算出沿着形状测量线的上述平均像素浓度的分布，根据该平均像素浓度分布计算出沿着形状测量线的板材的表面形状。根据上述本发明人的见解，除了解决上述第I课题以外，还为了解决上述第2课题，在本发明中，优选的是，包括以下第I步骤 第6步骤。(I)第I步骤利用从具有在纵向和横向上分别以规定的间距呈锯齿状地配置的多个LED的LED光源射出的光，形成亮部在纵向和横向上分别以规定的设定间距呈锯齿状地配置的锯齿状图案，以该锯齿状图案的纵向沿着上述板材的长度方向、该锯齿状图案的横向沿着上述板材的宽度方向的方式将该锯齿状图案投影在上述板材的表面上。(2)第2步骤将上述摄像部件配置在能够接收上述锯齿状图案在上述板材的表面上的正反射光的位置，通过利用该摄像部件拍摄上述锯齿状图案来获取图案图像。(3)第3步骤在上述获取到的图案图像内的规定的位置上设定沿着上述锯齿状图案的纵向延伸的形状测量线。(4)第4步骤将通过上述形状测量线上的像素且沿上述锯齿状图案的横向延伸的、具有上述亮部的横向设定间距两倍以上的长度的直线上的像素浓度平均化，从而计算出平均像素浓度。(5)第5步骤计算出上述平均像素浓度的沿着上述形状测量线的分布。(6)第6步骤根据上述计算出的平均像素浓度分布计算出上述板材的沿着上述形状测量线的表面形状，根据该计算出的表面形状运算上述板材的平坦度。采用该优选方法，即使在将摄像部件配置在能够接收投影在表面上的明暗图案的正反射光的位置的情况下，也能够使明暗图案不易变得模糊并且使测量分辨率不会降低地、高精度地测量板材的表面形状及平坦度。此外，采用上述优选方法，还能够获得如下所述的优点。当在面积有限的基板上配置多个LED而制作LED光源时，通常，确保LED驱动用的布线空间会成为问题。为了在面积有限的基板上高效地进行布线，期望的是，将多个LED配置成矩阵状，将沿着纵向或横向排列在一条直线上的各LED串联连接起来。但是，若串联连接许多LED，则串联连接的LED整体的输入电压过高，所需的直流电源成本较高。此外，在如上所述使用带电子快门的二维相机作为摄像部件，并与该电子快门同步地点亮LED的情况(闪光驱动(日文点滅駆動)LED的情况)下，也产生了存在因耐电压限制而不存在用于该闪光驱动的继电器等的情况这样的问题。如上述优选方法那样，如果将LED配置成锯齿状，则能够将沿着纵向或横向排列在一条直线上的LED的个数设为配置成矩阵状的情况的一半，从而易于避免如上述那样的问题。例如，在将LED配置成锯齿状的情况下，仅通过沿纵向排列15个LED就能够实现与将LED配置成矩阵状并沿纵向排列30个LED的情况相同的测量分辨率。在串联连接30个蓝色LED的情况下，由于每一个LED的输入电压为3V 4V，因此串联连接的LED整体的输入电压达到90V 120V这样的高电压。另一方面，在为一半即15个的情况下，LED整体的输入电压也为一半即45V 60V即可，因此较为合适。在此，在上述第6步骤中，在根据沿着形状测量线的平均像素浓度分布计算板材的沿着形状测量线的表面形状时，具体而言，首先，只要根据沿着形状测量线的平均像素浓 度分布(例如对平均像素浓度分布应用公知的相位分析法)计算出锯齿状图案的亮部的纵向间距的沿着形状测量线的分布Pm (X)即可。锯齿状图案的亮部的纵向间距Pm与板材的表面的倾斜角度Θ之间的关系能够根据几何学求出。因此，只要计算出锯齿状图案的亮部的纵向间距的沿着形状测量线的分Wpm (X)，就能够根据该亮部的纵向间距的分Wpm (X)与上述关系计算出板材的表面的倾斜角度的沿着形状测量线的分布Θ (X)0图4是表示锯齿状图案的亮部的纵向间距Pnl与板材的表面的倾斜角度Θ之间的关系的示意图。图4表示板材沿水平方向行进的例子。在图4中，Θ是指板材的行进方向(水平方向)与板材的表面所成的倾斜角度，α是指与板材的行进方向垂直的方向(铅垂方向)和摄像部件的摄像方向所成的角度，β是指与板材的行进方向垂直的方向(铅垂方向)和锯齿状图案的投影方向所成的角度。此外，Pm是指就板材所获取到的图案图像中的锯齿状图案的亮部的纵向间距，Pm0是指将Pni在与板材的行进方向垂直的方向(铅垂方向)上投影后而得到的值。并且，Ps是指就与板材的行进方向平行设置(水平设置)且具有平坦的表面形状的基准件所获取到的图案图像中的锯齿状图案的亮部的纵向间距，Ps0是指将Ps在铅垂方向上投影后而得到的值。在θ、α、β、Pni、PniQ、Ps、PsQ之间，下式(4) (6)在几何学上成立。[数2]
(Pmo/pSCl.) — IIani =-…⑷
(PmOi PsoJ tan β P Pm= -J*-(S
Qosa
PmCOSθPsd= ---…M
cos(a — θ)若将上述的式(5)、(6)代入式(4)中，则下式(7)成立。[数3]
权利要求
1.一种板材的平坦度测量方法，其将由亮部和暗部构成的明暗图案投影在沿长度方向行进的板材的表面上，利用具有比上述板材的宽度大的摄像视场的摄像部件拍摄上述明暗图案，从而获取图案图像，通过对该获取到的图案图像进行分析来测量上述板材的平坦度，其特征在于， 利用从具有在纵向和横向上分别以规定的间距配置的多个LED的LED光源射出的光，形成亮部在纵向和横向上分别以规定的设定间距配置的明暗图案，以该明暗图案的纵向沿着上述板材的长度方向、该明暗图案的横向沿着上述板材的宽度方向的方式将该明暗图案投影在上述板材的表面上。
2.根据权利要求I所述的板材的平坦度测量方法，其特征在于， 将上述摄像部件配置在能够接收上述明暗图案在上述板材的表面上的正反射光的位置， 将向上述LED光源所具有的各LED通入的电流值中的、向与在上述摄像部件中接收该正反射光的亮部相对应的LED通入的电流值设定为最小。
3.根据权利要求I或2所述的板材的平坦度测量方法，其特征在于， 使用能够设定曝光时序和曝光时间的带电子快门的二维相机作为上述摄像部件， 使上述LED的点亮时序和点亮时间分别与在上述带电子快门的二维相机中设定的曝光时序和曝光时间同步。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的板材的平坦度测量方法，其特征在于，该板材的平坦度测量方法包括以下步骤 第I步骤，利用从具有在纵向和横向上分别以规定的间距呈锯齿状地配置的多个LED的LED光源射出的光，形成亮部在纵向和横向上分别以规定的设定间距呈锯齿状地配置的锯齿状图案，以该锯齿状图案的纵向沿着上述板材的长度方向、该锯齿状图案的横向沿着上述板材的宽度方向的方式将该锯齿状图案投影在上述板材的表面上； 第2步骤，将上述摄像部件配置在能够接收上述锯齿状图案在上述板材的表面上的正反射光的位置，通过利用该摄像部件拍摄上述锯齿状图案来获取上述图案图像； 第3步骤，在上述获取到的图案图像内的规定的位置上设定沿着上述锯齿状图案的纵向延伸的形状测量线； 第4步骤，将通过上述形状测量线上的像素且沿上述锯齿状图案的横向延伸的、具有上述亮部的横向设定间距两倍以上的长度的直线上的像素浓度平均化，从而计算出平均像素浓度； 第5步骤，计算出上述平均像素浓度的沿着上述形状测量线的分布；以及 第6步骤，根据上述计算出的平均像素浓度分布计算出上述板材的沿着上述形状测量线的表面形状，根据该计算出的表面形状运算上述板材的平坦度。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的板材的平坦度测量方法，其特征在于， 使用射出与从上述板材射出的辐射光的峰值波长不同的单一波长的光的LED作为上述 LED， 在上述摄像部件前方配置仅使上述LED的射出波长附近的光透过的带通滤波器。
6.一种钢板的制造方法，其在利用精轧机对由粗轧机粗轧后的钢坯进行轧制之后，在冷却带对轧制后的钢板进行冷却而制造钢板，其特征在于，根据利用权利要求I至5中任一项所述的平坦度测量方法对作为上述板材的钢板的平坦度进行测量 而得到的结果，对上述精轧机列的轧制条件或上述冷却带中的冷却条件进行控制。
全文摘要
本发明提供一种无需大型的测量装置就能够测量板材的平坦度的方法。本发明的方法是将由亮部和暗部构成的明暗图案(P)投影在沿长度方向行进的板材(S)的表面上，通过利用具有比板材的宽度大的摄像视场的摄像部件(2)拍摄明暗图案来获取图案图像，通过对获取到的图案图像进行分析来测量板材的平坦度的方法。本发明的方法的特征在于，利用从具有在纵向和横向上分别以规定的间距配置的多个LED(111)的LED光源(1)射出的光，形成亮部在纵向和横向上分别以规定的设定间距配置的明暗图案，以该明暗图案的纵向沿着板材的长度方向、该明暗图案的横向沿着板材的宽度方向的方式将该明暗图案投影在板材的表面上。
文档编号G01B11/30GK102918353SQ20108006683
公开日2013年2月6日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者伊势居良仁, 加藤朋也, 大杉正洋, 高桥秀之 申请人:新日铁住金株式会社