CN115867399A - 用于监控锭块从底块脱离的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种监控系统可以监控锭块与模具的底块之间的间隙。所述监控系统可以包括相机和计算机系统。所述相机可以被定位成捕捉或检测与定位在铸造环境中的一个或多个模具相关联的光学数据并将所述光学数据发送到所述计算机系统。所述计算机系统可以将所述光学数据与基线轮廓进行比较。基于所述光学数据与所述基线轮廓之间的比较，所述计算机系统可以确定所述锭块是否已经与所述底块分离以及所述分离的高度。所述计算机系统可以基于所述分离来生成操作指令。所述操作指令可以用于调整铸造工艺。

Description

用于监控锭块从底块脱离的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年7月23日提交且名为“监控锭块形成(MONITORING INGOTFORMATION)”的美国临时申请号62/705,949的权益和优先权，所述申请的内容出于所有目的以引用的方式整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及金属铸造并且更具体地涉及用于监控金属铸造工艺的相关过程和系统。

背景技术

熔融金属可以沉积到模具中以产生金属锭块。这些金属锭块可以使用例如直接激冷(DC)铸造或电磁铸造(EMC)来形成。在DC铸造中，熔融金属通常被倾倒到浅水冷模具中。模具可以包括安装在伸缩液压台上以形成假底的底块。在熔融金属沉积到模具中之前，底块可以定位在模具底部处或附近。当熔融金属沉积到模具中时，熔融金属可以填充模腔，并且模具的外部和下部可以被冷却。熔融金属可以冷却并开始凝固，从而在熔融芯周围形成固态或半固态金属壳。随着底块下降，附加的熔融金属可能被馈入模腔。

在铸造工艺之前、期间和之后，模具和金属锭块可以由一个或多个传感器监控。例如，金属水平传感器可以测量模具中的熔融金属的高度。这些传感器中的许多传感器放置在模具中和周围，并且通常与锭块或模具进行物理接触。为了缓解操作员进入铸造环境和传感器与锭块接触的风险，可能需要使用不与锭块接触的系统从铸造环境外部监控铸造工艺。

发明内容

术语实施方案和类似术语意图广义地指代本公开和所附权利要求的所有主题。包含这些术语的陈述不应被理解为限制本文描述的主题，或限制所附权利要求的含义或范围。本文所涵盖的本公开的实施方案由下面的权利要求而非本发明内容限定。本发明内容是本公开的各方面的高度概述，并且介绍了在下面的具体实施方式部分中进一步描述的一些概念。本发明内容既非意图识别所要求保护的主题的关键或本质特征，也非意图单独用于确定所要求保护的主题的范围。应通过参考本公开的完整说明书的适当部分、任何或全部附图以及每条权利要求来理解主题。

本文中的某些示例涉及用于在铸造工艺期间监控铸造系统的系统和方法。各种示例利用包括在铸造工艺期间将熔融金属沉积到一个或多个模具中的流槽的铸造系统。模具中的至少一者可以具有跨越模具的顶部与底部之间的多个侧壁。模具的顶部和底部可以是敞开的，从而允许熔融金属由流槽通过敞开的顶部沉积并允许凝固金属通过敞开的底部排出。所述系统可以包括一个或多个相机，其中至少一个相机的视野包括模具的至少一部分。例如，一个或多个相机的视野可以包括模具的顶部。计算机系统可以用于检测铸造操作期间的一个或多个事件，诸如模具中的金属水平或底块与金属锭块的一部分之间的距离。计算机系统可以基于检测到的事件中的一个或多个来确定适当动作和/或警告。

在各种示例中，提供了一种用于监控铸造操作的系统。所述系统可以包括：模具，所述模具限定用于接纳熔融金属的开口；底块，所述底块可降低以接纳所述熔融金属；流槽，所述流槽包括流量控制装置，所述流量控制装置被配置为调整所述熔融金属从所述流槽到所述模具以用于将所述熔融金属铸造成锭块的流速；以及水源，所述水源被配置为向所述模具提供水。在将熔融金属铸造成锭块期间，水可以从模具中流出。所述系统还可以包括：相机，所述相机的视野至少包括所述底块的一部分和所述锭块的一部分，并且所述相机被配置为捕捉与所述锭块的部分或所述底块的部分相关联的光学数据；以及控制器，所述控制器包括处理器，所述处理器被配置为执行存储在存储器中的非暂时性计算机可读介质上的指令。所述控制器可以使处理器执行包括以下各项的处理器操作：接收与所述锭块的部分或所述底块的部分相关联的光学数据；基于所述光学数据来确定是否已经发生所述锭块的部分与所述底块的部分的分离；以及如果确定已经发生所述分离，则生成用于将所述熔融金属铸造成所述锭块的操作指令。

在各种示例中，提供了一种监控模具的方法。所述方法可以包括使用包括模具、底块和流槽的铸造系统发起铸造操作。所述铸造操作可以包括：使熔融金属流入所述模具；使水流入所述模具；冷却所述熔融金属以形成锭块；降低所述底块；以及将水从所述锭块的一部分分流。所述监控方法还可以包括：使用相机捕捉与所述锭块的部分相关联的第一光学数据；将所述第一光学数据与基线轮廓进行比较；以及基于所述比较来确定所述锭块的部分是否已与所述底块分离。

在各种示例中，提供了一种用于监控模具的系统。所述系统可以包括：模具，所述模具限定用于接纳熔融金属的开口和在将所述熔融金属铸造成锭块期间可降低的底块；流槽，所述流槽被配置为将所述熔融金属输送到所述模具；水源，所述水源被配置为向所述模具提供水；分流器，所述分流器被配置为将水从所述锭块的一部分分流；相机，所述相机的视野至少包括所述锭块的水已经从其中分流的部分并且被配置为捕捉与所述锭块相关联的光学数据；以及控制器，所述控制器包括处理器，所述处理器被配置为执行存储在存储器中的非暂时性计算机可读介质上的指令。所述控制器可以使所述处理器执行包括以下各项的处理器操作：捕捉与所述锭块的部分相关联的第一光学数据；至少基于所述第一光学数据来生成与所述锭块的部分相关联的轮廓；将所述轮廓与基线轮廓进行比较；以及基于所述比较来确定所述锭块的部分是否已与所述底块分离。

其他目的和优点将从以下非限制性示例的详细描述中变得显而易见。

附图说明

说明书参考了以下附图，其中在不同附图中使用相同的附图标记意图示出相同或相似的组件。

图1是根据各种实施方案的对用于监控铸造环境的系统的描绘。

图2是根据各种实施方案的图1的监控系统的一部分的横截面。

图3是根据各种实施方案的图1的监控系统的一部分的俯视图。

图4示出了根据各种实施方案的用于与图1的监控系统结合使用的示例性计算机系统。

图5A和图5B示出了根据各种实施方案的用于与图1的监控系统结合使用的示例性铸造系统的一部分。

图6A和图6B示出了根据各种实施方案的在铸造工艺期间图5A和图5B的示例性铸造系统的一部分。

图7是表示根据各种实施方案的用于使用监控系统的示例性过程的流程图。

具体实施方式

在本文中使用的术语“发明”、“此发明”、“该发明”和“本发明”旨在广泛地指代该专利申请和所附权利要求的所有主题。包含这些术语的陈述不应被理解为限制本文描述的主题，或限制所附专利权利要求的含义或范围。此处具体描述了本发明的实施方案的主题以满足法定要求，但是这种描述不一定意图限制权利要求的范围。所要求保护的主题可以其他方式体现，可包括不同的元件或步骤，并且可结合其他现有或将来的技术一起使用。该描述不应被解释为暗示各种步骤或元件当中或之间的任何特定次序或布置，但是在明确描述各个步骤或元件布置的次序时除外。如本文所使用，除非上下文另有明确规定，否则“一(a、an)”和“该”的含义包括单数和复数参考形式。

虽然本公开的某些方面可能适用于与诸如金属的任何类型的材料结合使用，但是本公开的某些方面可能尤其适用于与铝结合使用。

本文公开的所有范围应当被理解为涵盖其中包含的任何和所有子范围。例如，指定范围“1至10”应当被视为包括最小值1与最大值10之间(并且包括端点)的任何和所有子范围；即，所有子范围以最小值1或更大值(例如，1至6.1)开始，并且以最大值10或更小值(例如，5.5至10)结束。

以下示例将用于进一步示出本发明，然而同时不构成对本发明的任何限制。相反，应当清楚地理解，可以参考各种实施方案、修改及其等效物，在不脱离本发明的精神的情况下，所述各种实施方案、修改及其等效物是本领域技术人员在阅读本文中的描述之后可能会想到的。

图1示出了根据某些实施方案的用于监控包括一个或多个模具102和相关组件的铸造环境的监控系统100。监控系统100可以包括任何数量的组件，然而，在各种实施方案中，监控系统100包括位于一个或多个模具102上方的流槽104。流槽104可以包括用于将熔融金属106沉积到模具102中的一个或多个开口。熔融金属106可以在铸造工艺期间冷却成固态或半固态锭块108。一个或多个相机110可以定位在铸造环境中以检测或捕捉与一个或多个组件相关联的光学数据。例如，相机110可以捕捉与熔融金属106相关联的光学数据。可以使用计算机系统112处理光学数据以监控一个或多个铸造操作。

使用监控系统100，可以远程地监控在铸造工艺中使用的各种组件。例如，可以使用相机(诸如相机110)监控铸造环境和/或铸造组件。远程监控允许用户留在铸造环境外部或在比其他情况所需的更短的时间内进入。另外，可以同时监控铸造环境的多个方面，从而降低对附加监控系统的需求。远程监控还可以允许监控系统100中的一些或全部被定位成更远离铸造环境中的一个或多个热源。例如，相机110可以远离模具102和/或熔融金属106定位在较冷环境中，而非将感测装备定位在模具102附近或附接到模具(在所述模具中，它们可能会受到来自熔融金属106的极热)。将监控装备定位成远离远离热源处可以另外或替代地减少维修和更换的次数，从而节省时间和金钱。

模具102可以定位在铸造环境中并将熔融金属106接纳到模具开口中。模具102可以包括在熔融金属106冷却以形成锭块108时可以承受熔融金属的热量的材料。例如，模具102可以包括石墨。模具102可以具有用于接纳和冷却熔融金属106的任何合适的形状或设计。在各种实施方案中，模具102可以具有矩形横截面，其具有四个模具壁以及用于接纳熔融金属106的敞开顶部和允许锭块108排出的敞开底部。在一些实施方案中，模具102可以包括底块114或与底块协作用于形成锭块108，诸如在直接激冷铸造中使用的模具102中通常是这种情况。底块114可以是可移动的或固定的。在一些实施方案中，底块114可以是安装在伸缩式液压台上的引锭头部。在替代实施方案中，模具102可以是适合于铸造熔融金属106的任何类型和形状。

在各种实施方案中，模具102可以另外或替代地帮助冷却熔融金属106以形成锭块108。在非限制性示例中，模具102是水冷模具。例如，模具102可以包括使用空气、乙二醇或任何合适的介质中的一者或多者用于冷却的冷却系统。在各种实施方案中，模具102可以具有加热的壁以延迟模具壁冷却(例如，可以使用Ohno连铸机(OCC)模具)。

锭块108可以通过由模具102的壁冷却的熔融金属106形成。例如，熔融金属106可以沉积到模具102中并开始凝固，从而形成锭块108。当附加的熔融金属106被添加到模具102的顶部时，底块114可以稳定地下降，从而延长锭块108。

熔融金属106和/或锭块108可以由能够被加热到熔化温度的任何金属或金属组合形成。在非限制性示例中，熔融金属106和/或锭块108包括铝。在各种实施方案中，熔融金属106和/或锭块108可以包括铁、镁或金属组合。

如上文提及，熔融金属106可以通过定位在模具附近的一个或多个流槽104沉积到一个或多个模具102中。流槽104可以包含用于将熔融金属106沉积到一个或多个模具102中的一个或多个开口。在各种实施方案中，流槽104可以定位在一个或多个模具102上方并将熔融金属106从一个或多个开口沉积到一个或多个模具102中。流槽104可以具有适合容纳和分配熔融金属106的任何大小和形状。如图描绘，流槽104具有矩形形状，其具有用于容纳熔融金属106的U形通道。在一些实施方案中，流槽104可以具有用于将熔融金属106沉积到一个或多个模具102中的任何合适的大小和形状。

在各种实施方案中，流槽104可以包括流量控制装置116。流量控制装置116可以控制熔融金属106从流槽104到一个或多个模具102的流速。如下文关于图2所描述的，流量控制装置116可以包括销，所述销定位在开口中以控制熔融金属106流入一个或多个模具102。

一个或多个相机110可以定位在铸造环境中以捕捉或检测光学数据。在各种实施方案中，相机110可以被定位成检测与一个或多个模具102相关的光学数据。相机110可以是或包括能够捕捉静止或运动图像、热图像、红外图像、x射线或任何合适的光学数据的光学器件。在各种实施方案中，相机110可以将光学数据发送到计算机系统112以进行处理。在一些实施方案中，相机110可以是或包括允许一些或所有光学数据由相机处理的组件。

相机110可以具有包括模具102的至少一部分的视野118。在一些实施方案中，相机110可以是可移动的或可重新定位的以改变视野118。例如，相机110可以转动以检测与两个相邻模具102相关联的光学数据。相机110可以面向模具102中的一者或多者定位，或者具有包括模具102的至少一部分的视野118。在各种实施方案中，相机110定位在模具102上方，所述相机具有包括模具102的顶部的至少一部分的视野118。相机110可以另外或替代地定位在模具102下方，所述相机具有包括模具102的底部的至少一部分的视野。

在各种实施方案中，相机110可以定位在任何合适的取向上以具有包括铸造环境和/或位于铸造环境中或附近的任何合适的组件的视野118。例如，相机110可以具有包括铸造环境和定位在铸造环境中的模具102的一部分的视野118。相机110可以定位在铸造环境中或定位在铸造环境外部。在进一步的实施方案中，相机110的取向是可调整的以包括铸造环境和/或位于铸造环境中或附近的任何合适的组件。

监控系统100可以包括协同工作的多个相机110。多个相机110可以被定位成具有相邻或重叠视野118。例如，两个相机110可以安装在模具102上方的不同高度处并且可以具有模具102的重叠视野118。作为另一个示例，可以安装两个或更多个相机110，使得每个相机110具有模具102的一侧的一部分的视野118。可以组合每个视野118以形成模具102的整个侧面或其他感兴趣的聚合区域的图像。

计算机系统112可以从相机110接收光学数据。计算机系统112可以包括用于执行计算机可执行指令的硬件和软件。例如，计算机系统112可以包括存储器、处理器和用于执行计算机可执行指令的操作系统(图4)。计算机系统112可以具有能够通过有线连接或无线连接(例如，蓝牙)与其他装置进行通信的硬件或软件。计算机系统112可以与以下各项中的一者、某一组合或全部进行通信：流量控制装置116、相机110或与铸造环境相关联的任何其他合适的组件。

在各种实施方案中，计算机系统112可以在单个物理位置中。例如，计算机系统112可以是与一个或多个模具102位于相同的制造设施中并通过本地通信网络(例如，Wi-Fi或蓝牙)与相机110进行通信的硬件和软件。在一些实施方案中，一个或多个计算机系统112可以位于多个物理位置中并经由远程通信(例如，互联网、无线电波或卫星)与相机110进行通信。例如，计算机系统112可以是包括任意数量的互联网连接计算组件的云计算系统。

计算机系统112可以包含能够执行以下步骤的硬件和软件：从相机110接收光学数据，分析接收到的数据，以及生成用于铸造操作的操作指令。这些步骤中的一些或全部步骤可以由单个计算机系统112或多个计算机系统执行。

在各种实施方案中，计算机系统112可以包含能够执行以下步骤的硬件和软件：作为铸造操作的一部分将熔融金属106沉积在模具102中，接收与锭块108相关联的光学数据，操作分流器510，确定锭块108与底块114的分离，以及生成用于铸造操作的操作指令。

在各种实施方案中，计算机系统112可以基于从相机110接收到的光学数据来警示用户。例如，计算机系统112可以响应于光学数据而激活警报。警报可以对应于或包括铃、灯、警报器、显示器、扬声器或能够引起用户或系统注意和/或向用户或系统传达信息的任何其他对象。

作为激活警报的补充或替代，可以提示其他动作。在各种实施方案中，熔融金属106流入一个或多个模具102的变化可以与警报的激活一起引入或代替警报的激活引入。例如，可以控制流量控制装置116以增加、减少或以其他方式改变熔融金属106流入模具102的流速、量或其他特性。在各种实施方案中，警报可以另外或替代地被显示、记录、发送或以其他方式传送给用户或系统的另一个方面(例如，并且可以独立于激活警报和/或改变熔融金属106的流量或与其结合执行)。

转到图2，示出了图1的监控系统100的一部分的横截面。监控系统100的部分包括模具102、相机110和流槽104。流槽104可以包括用于控制熔融金属从流槽流向模具102的流量控制装置116。流量控制装置116可以包括定位在开口204中的销202。销202可以附接到马达206以用于使销相对于开口204移动。

销202可以定位在流槽104的开口204中。开口204和/或销202可以为锥形，使得将销相对于开口向下移动使得销与开口之间的环面更小。销202可以升高和/或降低以调整熔融金属106流出流槽104的流量。例如，可以升高销202以扩大销与开口204之间的环面，从而增加流出流槽104的熔融金属106(例如，如实线所示)。此外，可以降低销202以缩小销与开口204之间的环面，从而减少和/或停止熔融金属106流出流槽104(例如，如虚线所示)。

销202可以由马达206升高和/或降低。在各种实施方案中，马达206可以与计算机系统112进行通信以用于自动升高和/或降低销202。在各种实施方案中，销202可以手动地升高和/或降低。在一些示例中，销202的手动升高和/或降低可以由计算机系统112提示。在一些实施方案中，销202可以自动地升高和/或降低以将模具102中的熔融金属106的水平维持在阈值范围内。销202可以另外或替代地响应于检测到锭块108与底块114之间的间隙而自动升高和/或降低。此外，销202可以响应于检测到模具中的泄漏、模具中的裂缝、模具上的灰尘、模具上生锈、模具错位、模具中的水分、模具中的金属、压板接合、压板位置、压板漂移和/或冷却系统故障中的一项或多项而自动地升高和/或降低。

在各种实施方案中，销202可以基于熔融金属106和/或模具102的一种或多种状况而升高和/或降低(例如，销可以脉动)。例如，销202可以响应于熔融金属106拉离模具102而升高和降低。在一些实施方案中，销202可以以定时间隔升高和降低以调整熔融金属106到模具102中的流量。使销202脉动可能导致流入模具102的熔融金属106破坏模具102中的熔融金属的表面张力。破坏模具102中的熔融金属106的表面张力可能导致熔融金属更容易地沿着模具中的熔融金属的表面流动。在进一步的实施方案中，流量控制装置116可以另外或替代地包括阀、止动件、漏斗或其他合适的结构。

转到图3，描绘了相机110的视野118的示例。视野118可以包括模具102的壁、熔融金属106和/或锭块108。如图3的示例中描绘，视野118包括模具102的一侧(例如，顶侧)和模具102的该侧的整个周边。然而，视野118可以包括模具102的周边的子部分、多个模具的部分、模具102的多个侧面或多个模具的多个侧面。

例如，视野118被描绘为分成四个象限(例如，I、II、III、IV)。然而，视野118可以包括更多或更少象限。单个相机110可以具有包括所有四个象限的视野118。然而，单个相机110可以具有与单个象限或象限子集相对应的视野118。另外或替代地，单个相机110可以具有与象限组合相对应的视野118。在一些实施方案中，单个相机110可以具有相机110可以在其间切换的多个视野118(例如，每个象限是不同的视野118)。例如，当可移动相机110围绕模具102的顶部摇摄时，相机110可以在视野118之间切换。在各种实施方案中，象限可以包括与锭块108和/或模具102上的位置的坐标相对应的标记。

图4是用于与图1中所示的监控系统100结合使用的示例性计算机系统400。在各种实施方案中，计算机系统400包括控制器410，所述控制器以数字方式实施并且可使用常规的计算机组件进行编程。控制器410可以与某些示例(例如，包括诸如图1所示的装备)结合使用以执行此类示例的过程。控制器410包括处理器412，所述处理器可以执行存储在存储器418中的有形计算机可读介质(或在服务器上或在云以及其他介质中的其他地方诸如便携式介质)上的代码，以使控制器410接收和处理数据并执行动作和/或控制诸如图1所示的装备的组件。控制器410可是能够处理数据并执行代码的任何装置，所述代码是用于执行诸如控制工业装备的动作的一组指令。作为非限制性示例，控制器410可以采用以下形式：以数字形式实施和/或可编程的PID控制器、可编程逻辑控制器、微处理器、服务器、台式或膝上型个人计算机、膝上型个人计算机、手持计算装置和移动装置。

处理器412的示例包括任何期望的处理电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑、状态机或其他合适的电路。处理器412可以包括一个处理器或任意数量的处理器。处理器412可以经由总线414访问存储在存储器418中的代码。存储器418可以是被配置用于有形地体现代码的任何非暂时性计算机可读介质并且可以包括电子、磁性或光学装置。存储器418的示例包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、快闪存储器、软盘、光盘、数字视频装置、磁盘、ASIC、配置的处理器或其他存储装置。

指令可以作为可执行代码存储在存储器418或处理器412中。指令可以包括由编译器和/或解译器根据以任何合适的计算机编程语言编写的代码生成的处理器专用指令。指令可以采用包括一系列设定点、参数和编程步骤的应用的形式，所述设定点、参数和编程步骤在由处理器412执行时允许控制器410监控和控制监控系统100的各种组件。例如，指令可以包括用于机器视觉应用的指令。

图4中所示的控制器410包括输入/输出(I/O)接口416，控制器410可以通过所述接口与控制器410外部的装置和系统(包括诸如流量控制装置116或相机110的组件)进行通信。如果需要，输入/输出(I/O)接口416还可以从其他外部源接收输入数据。此类源可以包括控制面板、其他人/机界面、计算机、服务器或其他装备，它们可以例如向控制器410发送指令和参数以控制其执行和操作；存储并促成应用编程，所述应用允许控制器410执行那些应用中的指令以在铸造工艺中监控各种组件；以及控制器410执行其功能时所必需或有用的其他数据源。这种数据可以经由网络、硬线、无线地、经由总线或另外根据需要传送到输入/输出(I/O)接口416。

转到图5A和图5B，示出了根据各种实施方案的相机110的各种视野118。图5A示出了模具102、锭块108、底块114和可以用作监控系统100的一部分的各种视野118的正视图，而图5B示出了侧视图。视野118可以用于单个相机110或者可以来自多个相机。视野118可以包括模具102、锭块108和/或底块114中的一些或全部。例如，视野118可以包括锭块108和底块114的一部分(例如，118A和118B)或模具102、锭块108和底块114(例如，118C)。视野118可以允许监控锭块108和/或底块114。例如，视野118可以包括锭块108的底部502和/或底块114的顶部504的一部分。在各种实施方案中，底块114可以使用机构512降低。机构512可以是或包括升降机(例如，液压升降机)。机构512可以是可控制的(例如，通过计算机系统112控制)以降低底块114。机构512可以以恒定速率降低底块114，然而，底块可以以可变速率降低。

如图5A和图5B所示，锭块108的底部502可以与底块114的顶部504分离。分离可以由相机110检测到和/或捕捉作为光学数据。分离可能是由于锭块108的冷却引起的。锭块108的冷却可能导致锭块108的底部502卷曲，从而在锭块的底部与底块114的顶部504之间留下间隙。已知间隙的高度可以允许确定锭块108的适当冷却速率。锭块108的冷却速率可以用于调整铸造工艺。例如，底块114的下降速率可以基于冷却速率而进行调整。

可以使用相机110测量锭块108的底部502与底块114的顶部504之间的间隙。使用相机110测量间隙允许在不将组件放置在锭块108、底块114和/或模具102上的情况下测量间隙。此外，使用相机110测量间隙允许操作员在不必进入铸造环境的情况下测量间隙。在一些实施方案中，间隙可以在0.1英寸至4英寸之间，然而，间隙可以是任何合适的距离。

在各种实施方案中，相机110可以是或包括热感相机和/或红外相机。视野118可以检测位于视野中的组件的温度和/或热性质。在一些实施方案中，黑光可以与霓虹笔画结合使用以帮助测量间隙。例如，锭块108和/或底块114可以用被黑光突出显示的霓虹笔画标记。相机110可以检测和/或捕捉霓虹笔画作为光学数据。

转到图6A和图6B，铸造系统的一个或多个特征可能阻挡视野118。例如，水506可以在锭块与相机110之间流过锭块108的一侧或多侧。水506可能阻挡视野118中的一些或全部视野。水506可以从一个或多个水源508流出。水源508可以使水506在锭块108上方流动。在一些实施方案中，水源508可以与模具102联接以使水506流过模具。流过模具102的水506可以流出模具102的底部并沿着锭块108的一个或多个面向下流动。在各种实施方案中，蒸汽514可能另外或替代地阻挡视野118。蒸汽514可以由在铸造工艺期间被加热的水506形成。蒸汽514可能阻止一个或多个相机110能够检测与锭块108和/或底块114相关联的光学数据。相机110可以是或包括可以用于检测与锭块108和/或底块114相关联的热数据的热感相机。热感相机可以将热数据发送到计算机系统112。红外数据可以用于生成锭块108和/或底块114的外形和/或边缘轮廓。

在各种实施方案中，分流器510可以使水506和/或蒸汽514分流。水506可以从锭块108的一部分分流。分流的水506和/或蒸汽514可以允许相机110(例如，热感相机)检测与锭块108和/或底块114相关联的热数据使得最大程度地减少来自热水和/或蒸汽的干扰。例如，当水506和/或蒸汽514被分流时，相机110可以测量锭块108的底部502与底块114的顶部504之间的距离。分流器510可以联接到模具102和/或可以集成到模具102中。例如，分流器510可以是或包括定位在模具102中的塞子，其防止水506流过模具102。分流器510可以另外或替代地附接到模具102的外部。例如，分流器510可以是定位在模具102下方的装置，其阻挡水506和/或在水流过模具之后将水分流。分流器510可以是或包括空气喷射器、风扇、片材或塞子。

转到图7，示出了表示用于使用监控系统100的示例性过程700的流程图。过程700的一些或全部(或本文描述的任何其他过程、或其变型和/或组合)可以在被配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行并且可以被实施为在一个或多个处理器上共同执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序、或一个或多个应用)、通过硬件实施或其组合实施。代码可以例如以包括可由一个或多个处理器执行的多个指令的计算机程序的形式存储在计算机可读存储介质上。计算机可读存储介质可以是非暂时性的。此外，除非另有指示，否则过程中所示的动作不一定按所示次序执行和/或在实施方案中可以省略一些动作。

过程700在702处可以包括将金属(诸如熔融金属106)沉积到一个或多个模具(诸如模具102)中。如本文所述，熔融金属106可以通过流槽104沉积到模具102中。流槽104可以将熔融金属106通过流槽104中的一个或多个开口沉积到模具102中。进入模具102的熔融金属106的量或流速可以通过控制流量控制装置116来调整。熔融金属106可以通过模具102中的开口进入模具102。由模具102容纳的熔融金属106可以接触模具102的一个或所有壁。熔融金属106的温度在其进入模具102之后会降低，并且熔融金属106可以冷却并变成固态或半固态锭块108。

过程700在704处可以包括接收与锭块108相关联的光学数据。可以使用相机(诸如相机110)来捕捉或检测光学数据。相机110可以具有包括模具102、锭块108和底块114的视野118。在各种实施方案中，视野118包括锭块108的一部分(例如，边缘)和底块114。多个相机110可以被定位成具有重叠视野118，单个相机可以具有多个视野，或者多个相机可以具有单独的视野。相机110可以被定位成捕捉或检测与模具102和/或熔融金属106相关联的光学数据。例如，相机110可以捕捉和锭块108与底块114之间的间隙相关联的光学数据。计算机系统112可以从相机110和/或从数据库接收光学数据。例如，计算机系统112可以从包含与不同模具相关联的光学数据的数据库接收光学数据。在各种实施方案中，相机110可以是或包括热感相机和/或红外相机。热感相机和/或红外相机可以检测包括锭块108和/或底块114的热和/或红外轮廓的光学数据。热感相机和/或红外相机可能能够检测相机110原本可能不可见的光学数据。阻挡例如，锭块108和/或底块114可能被阻挡在“正常”相机(例如，接收和/或处理人眼可见的光的相机)视野之外，但是热感相机或红外相机可能能够检测锭块和/或底块的热和/或红外轮廓。例如，热感相机可以检测来自锭块108的升高的热量水平，因此“透视”或不被中间水层(例如，其温度可能比锭块低得多)和/或中间蒸汽层阻挡。热和/或红外轮廓可以包括与由非热感相机捕捉和/或检测的图像包括在一起的一些或所有光学数据。

过程700在706处可以包括操作分流器510。可以操作分流器510以将水506和/或蒸汽514远离相机110正在检测的区域分流。例如，分流器510可以将水506和/或蒸汽514远离视野118分流。作为说明性示例，分流器510可以包括被操作以使水506和/或蒸汽514远离被检测区域分流的空气喷射器。在一些实施方案中，分流器510可以在捕捉光学数据之前被激活和在已经检测到光学数据之后停用。然而，当没有检测到光学数据时，分流器510可以使水506和/或蒸汽514分流。

过程700在708处可以包括确定锭块108与底块114的分离。例如，计算机系统112可以使用来自相机110的光学数据来确定锭块108是否已经与底块114分离。计算机系统112可以确定锭块108的底部502和底块的顶部504的分离距离。在各种实施方案中，锭块108与底块114的分离可以通过比较由相机110(例如，热感相机)检测到的锭块108和/或底块114的外形和/或边缘轮廓来确定。例如，底块114可以具有非常高的温度梯度，并且边缘轮廓将与锭块108的边缘轮廓不同。锭块108与底块114之间的距离可以通过测量边缘轮廓之间的距离来确定。

过程700在710处可以包括生成用于铸造操作的操作指令。操作指令可以包括用于对铸造工艺进行改变的指令，或者可以包括用于在不进行任何改变的情况下继续铸造操作的指令。操作指令可以基于锭块108与底块114之间的分离。例如，可以基于锭块108与底块114之间的距离来调整铸造工艺。在各种实施方案中，操作指令可以包括调整底块114的下降速率、熔融金属106进入模具102的流速、流入模具的水506的量、分流器510的激活持续时间、或任何合适的指令。在各种实施方案中，操作指令可以包括用于用户的指令，如果所述指令未起作用，则使计算机系统112自动地执行指令。例如，指令可以提示用户调整与锭块108的铸造相关联的一个或多个参数，并且如果用户没有及时执行指令，则计算机系统112可以自动地调整参数。

上文引用的所有专利、公布和摘要通过引用全部并入在本文中。实施方案的以上描述(包括实施方案的说明性方面)已经仅出于说明和描述目的进行了呈现并且不意图是详尽的或限于所公开的精确形式。对于本领域技术人员来说，对实施方案的众多修改、调节和使用将是显而易见的。

方面

方面1是一种用于监控模具的系统，其包括：模具，所述模具限定用于接纳熔融金属的开口并且包括在将所述熔融金属铸造成锭块期间能够降低的底块；流槽，所述流槽被配置为将所述熔融金属输送到所述模具；水源，所述水源被配置为向所述模具提供水；分流器，所述分流器被配置为将水从所述锭块的一部分分流；相机，所述相机的视野至少包括所述锭块的水已从其中分流的所述部分，所述相机被配置为捕捉与所述锭块相关联的光学数据；以及控制器，所述控制器包括处理器，所述处理器被配置为执行存储在存储器中的非暂时性计算机可读介质上的指令，所述控制器使所述处理器执行包括以下各项的处理器操作：接收与所述锭块的所述部分或所述底块的所述部分相关联的光学数据；基于所述光学数据来确定是否已经发生所述锭块的所述部分与所述底块的所述部分的分离；以及如果确定已经发生所述分离，则生成用于将所述熔融金属铸造成所述锭块的操作指令。

方面2是方面1(或单独或组合的任何其他前述或后续方面)的系统，其中所述处理器操作还包括：基于所述锭块的所述部分是否与所述底块分离来确定所述锭块的所述部分与所述底块之间的距离；以及至少基于所述锭块的所述部分与所述底块之间的所述距离来生成操作指令。

方面3是方面2(或单独或组合的任何其他前述或后续方面)的系统，其中所述操作指令包括用于以下至少一项的指令：调整所述底块的下降速率、调整所述熔融金属的流速或调整水的流速。

方面4是方面1(或单独或组合的任何其他前述或后续方面)的系统，其中所述处理器操作还包括在接收所述光学数据之前，操作所述分流器以将水从所述锭块的所述部分分流。

方面5是方面1(或单独或组合的任何其他前述或后续方面)的系统，其中所述光学数据包括图像或红外轮廓中的至少一者。

方面6是方面1的系统，其中所述流槽包括流量控制装置，所述流量控制装置被配置为调整所述熔融金属从所述流槽到所述模具以用于将所述熔融金属铸造成锭块的流速，水在将所述熔融金属铸造成锭块期间从所述模具流出，并且所述相机的所述视野至少还包括所述底块的一部分和所述锭块的一部分并且被配置为捕捉与所述锭块的所述部分或所述底块的所述部分相关联的光学数据，并且其中所述处理器操作还包括：捕捉与所述锭块的所述部分相关联的第一光学数据；至少基于所述第一光学数据来生成与所述锭块的所述部分相关联的轮廓；将所述轮廓与基线轮廓进行比较；以及基于所述比较来确定所述锭块的所述部分是否已与所述底块分离。

方面7是方面6(或单独或组合的任何其他前述或后续方面)的系统，其中所述相机包括红外相机，并且与所述锭块相关联的所述光学数据包括与所述底块的所述部分或所述锭块的所述部分相关联的红外轮廓。

方面8是方面6(或单独或组合的任何其他前述或后续方面)的系统，其中所述操作指令包括用于进行以下各项的指令：操作所述流量控制装置以调整所述熔融金属到所述模具中的所述流速、调整水进入所述模具的流速、或调整所述底块的移动速度。

方面9是方面6(或单独或组合的任何其他前述或后续方面)的系统，其中确定所述锭块的所述部分与所述底块的所述部分的分离是否已经发生包括确定所述锭块的所述部分与所述底块的所述部分之间的分离距离。

方面10是方面9(或单独或组合的任何其他前述或后续方面)的系统，所述分离距离在0.1英寸至4英寸之间的范围内。

方面11是方面6(或单独或组合的任何其他前述或后续方面)的系统，其中所述系统还包括分流器，所述分流器与所述模具联接并且被配置为将水从所述锭块的所述部分分流。

方面12是方面11(或单独或组合的任何其他前述或后续方面)的系统，其中所述分流器包括空气喷射器、片材或塞子中的至少一者。

方面13是方面6(或单独或组合的任何其他前述或后续方面)的系统，其中所述处理器操作还包括：接收与所述锭块的所述部分相关联的第二光学数据；至少基于所述第二光学数据来更新与所述锭块的所述部分相关联的所述轮廓；将更新的轮廓与所述基线轮廓进行比较；以及基于所述比较来确定所述锭块的所述部分是否已与所述底块分离。

方面14是方面6(或单独或组合的任何其他前述或后续方面)的系统，其中将所述轮廓与基线轮廓进行比较包括将所述锭块的所述部分的红外轮廓与所述底块的红外轮廓进行比较。

方面15是一种监控模具的方法，其包括：使用包括模具的铸造系统发起铸造操作，所述模具包括底块和流槽，所述铸造操作包括：使熔融金属流入所述模具；使水流入所述模具；冷却所述熔融金属以形成锭块；以及降低所述底块；将水从所述锭块的一部分分流；使用相机捕捉与所述锭块的所述部分相关联的第一光学数据；将所述第一光学数据与基线轮廓进行比较；以及基于所述比较来确定所述锭块的所述部分是否已与所述底块分离。

方面16是方面15(或单独或组合的任何其他前述或后续方面)的方法，其还包括：确定所述锭块的所述部分与所述底块之间的分离距离；以及基于所述分离距离来生成用于所述铸造操作的操作指令。

方面17是方面16(或单独或组合的任何其他前述或后续方面)的方法，其中调整所述铸造操作包括改变所述熔融金属进入所述模具的流速、改变水进入所述模具的流速、或调整所述底块的降低。

方面18是方面15(或单独或组合的任何其他前述或后续方面)的方法，其还包括：使用所述相机捕捉与所述锭块的所述部分相关联的第二光学数据；将所述第二光学数据与所述基线轮廓进行比较；以及基于所述比较来确定所述锭块的所述部分是否已与所述底块分离。

方面19是方面15(或单独或组合的任何其他前述或后续方面)的方法，其中捕捉所述第一光学数据包括捕捉与所述锭块的所述部分相关联的红外数据。

方面20是方面15(或单独或组合的任何其他前述或后续方面)的方法，其中将水从所述锭块的所述部分分流包括操作空气喷射器。

Claims (20)

1.一种用于监控模具的系统，其包括：

模具，所述模具限定用于接纳熔融金属的开口并且包括在将所述熔融金属铸造成锭块期间能够降低的底块；

流槽，所述流槽被配置为将所述熔融金属输送到所述模具；

水源，所述水源被配置为向所述模具提供水；

分流器，所述分流器被配置为将所述水从所述锭块的一部分分流；

相机，所述相机的视野至少包括所述锭块的所述水已从其中分流的所述部分，所述相机被配置为捕捉与所述锭块相关联的光学数据；以及

控制器，所述控制器包括处理器，所述处理器被配置为执行存储在存储器中的非暂时性计算机可读介质上的指令，所述控制器使所述处理器执行包括以下各项的处理器操作：

接收与所述锭块的所述部分或所述底块的部分相关联的光学数据；

基于所述光学数据来确定是否已经发生所述锭块的所述部分与所述底块的所述部分的分离；以及

如果确定已经发生所述分离，则生成用于将所述熔融金属铸造成所述锭块的操作指令。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器操作还包括：

基于所述锭块的所述部分是否与所述底块分离来确定所述锭块的所述部分与所述底块之间的距离；以及

至少基于所述锭块的所述部分与所述底块之间的所述距离来生成操作指令。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述操作指令包括用于以下至少一项的指令：调整所述底块的下降速率、调整所述熔融金属的流速或调整所述水的流速。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器操作还包括在接收所述光学数据之前，操作所述分流器以将所述水从所述锭块的所述部分分流。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述光学数据包括图像或红外轮廓中的至少一者。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述流槽包括流量控制装置，所述流量控制装置被配置为调整所述熔融金属从所述流槽到所述模具以用于将所述熔融金属铸造成锭块的流速，所述水在将所述熔融金属铸造成所述锭块期间从所述模具流出，并且所述相机的所述视野至少还包括所述底块的一部分和所述锭块的一部分并且被配置为捕捉与所述锭块的所述部分或所述底块的所述部分相关联的光学数据，并且

其中所述处理器操作还包括：

捕捉与所述锭块的所述部分相关联的第一光学数据；

至少基于所述第一光学数据来生成与所述锭块的所述部分相关联的轮廓；

将所述轮廓与基线轮廓进行比较；以及

基于所述比较来确定所述锭块的所述部分是否已与所述底块分离。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述相机包括红外相机，并且与所述锭块相关联的所述光学数据包括与所述底块的所述部分或所述锭块的所述部分相关联的红外轮廓。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述操作指令包括用于进行以下各项的指令：操作所述流量控制装置以调整所述熔融金属到所述模具中的所述流速、调整所述水进入所述模具的流速、或调整所述底块的移动速度。

9.根据权利要求6所述的系统，其中确定所述锭块的所述部分与所述底块的所述部分的分离是否已经发生包括确定所述锭块的所述部分与所述底块的所述部分之间的分离距离。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述分离距离在0.1英寸至4英寸之间的范围内。

11.根据权利要求6所述的系统，其中所述系统还包括分流器，所述分流器与所述模具联接并且被配置为将所述水从所述锭块的所述部分分流。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述分流器包括空气喷射器、片材或塞子中的至少一者。

13.根据权利要求6所述的系统，其中所述处理器操作还包括：

接收与所述锭块的所述部分相关联的第二光学数据；

至少基于所述第二光学数据来更新与所述锭块的所述部分相关联的所述轮廓；

将更新的轮廓与所述基线轮廓进行比较；以及

基于所述比较来确定所述锭块的所述部分是否已与所述底块分离。

14.根据权利要求6所述的系统，其中将所述轮廓与基线轮廓进行比较包括将所述锭块的所述部分的红外轮廓与所述底块的红外轮廓进行比较。

15.一种监控模具的方法，其包括：

使用包括模具的铸造系统发起铸造操作，所述模具包括底块和流槽，所述铸造操作包括：

使熔融金属流入所述模具；

使水流入所述模具；

冷却所述熔融金属以形成锭块；以及

降低所述底块；

将水从所述锭块的一部分分流；

使用相机捕捉与所述锭块的所述部分相关联的第一光学数据；

将所述第一光学数据与基线轮廓进行比较；以及

基于所述比较来确定所述锭块的所述部分是否已与所述底块分离。

16.根据权利要求15所述的方法，其还包括：

确定所述锭块的所述部分与所述底块之间的分离距离；以及

基于所述分离距离来生成用于所述铸造操作的操作指令。

17.根据权利要求16所述的方法，其中调整所述铸造操作包括改变所述熔融金属进入所述模具的流速、改变所述水进入所述模具的流速、或调整所述底块的所述降低。

18.根据权利要求15所述的方法，其还包括：

使用所述相机捕捉与所述锭块的所述部分相关联的第二光学数据；

将所述第二光学数据与所述基线轮廓进行比较；以及

基于所述比较来确定所述锭块的所述部分是否已与所述底块分离。

19.根据权利要求15所述的方法，其中捕捉所述第一光学数据包括捕捉与所述锭块的所述部分相关联的红外数据。

20.根据权利要求15所述的方法，其中将水从所述锭块的所述部分分流包括操作空气喷射器。

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