EP3456436B1 - Inspektionssystem und verfahren zum überwachen der funktionsfähigkeit einer spritzdüse insbesondere in einer stranggiessanlage - Google Patents

Inspektionssystem und verfahren zum überwachen der funktionsfähigkeit einer spritzdüse insbesondere in einer stranggiessanlage Download PDF

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EP3456436B1
EP3456436B1 EP18194726.8A EP18194726A EP3456436B1 EP 3456436 B1 EP3456436 B1 EP 3456436B1 EP 18194726 A EP18194726 A EP 18194726A EP 3456436 B1 EP3456436 B1 EP 3456436B1
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EP
European Patent Office
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camera
spray
image
laser light
light source
Prior art date
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Active
Application number
EP18194726.8A
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English (en)
French (fr)
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EP3456436A1 (de
Inventor
Sergey Gorainov
Artemy Krasilnikov
Christoph Tischner
Christian Plociennik
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Publication date
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Publication of EP3456436A1 publication Critical patent/EP3456436A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
    • B05B12/082—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to a condition of the discharged jet or spray, e.g. to jet shape, spray pattern or droplet size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B22D11/1246—Nozzles; Spray heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
    • B22D11/225—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould for secondary cooling

Definitions

  • the invention relates to a strand guide with an inspection system.
  • a device and a method for optically inspecting a spray nozzle in a continuous casting plant is in the prior art, for example from the German published patent application DE 10 2011 005 860 A1 known.
  • this publication discloses a device for testing a spray nozzle in a continuous casting plant, the device having a running member, e.g. B. has a roller checker or cold strand for passing through the continuous casting system.
  • An optoelectronic sensor in particular a video camera, is attached to the running member, with the help of which the properties of the spray nozzle can be measured. With the help of the optical sensor, the spray pattern of the spray nozzle is recorded and then evaluated using a preferably automatic image evaluation method.
  • nozzle parameters in particular the coolant pressure of the nozzle, are varied and then a recording of the spray pattern is also made in response to this variation of the nozzle parameters.
  • the published publication discloses that the light source is assigned a lamp in order to accordingly illuminate the cooling nozzles to be photographed.
  • the Chinese patent application CN 104722735 A and the Korean patent application KR 2009/0039 165 A describe the use of lasers and cameras to check the functionality of a spray nozzle in a continuous casting plant.
  • four lasers and four cameras are mounted at different points on a cold strand head.
  • the lasers and cameras take on different tasks, such as checking the surface of the mold, centering the guide roller or checking the functionality of the cooling nozzles.
  • the collected information is forwarded to a server in real time and then wirelessly forwarded to a monitoring system.
  • the invention is based on the object of developing a strand guide with a known inspection system in such a way that the checking of the functionality of the spray nozzle is further improved.
  • This task is solved by the subject matter of claim 1.
  • the first camera 120 and the first laser light source 130 are arranged to check the spray nozzles 110 on the loose side of the strand guide 220 and / or that the second camera and the second laser light source are arranged to check the spray nozzles on the fixed side of the strand guide ;
  • the laser light source is designed to emit a plurality of preferably parallel laser light beams 132, which span the projection surface 134 to generate the image of at least one spray spot 136 generated in the projection surface by the sprayed liquid 115; and that the projection surface 134 is arranged between the camera and the outlet opening of the spray nozzle 110.
  • the camera is positioned at a suitable location to record the image in the projection surface. It does not necessarily have to be arranged opposite the spray nozzle; rather, it can be installed at any angle to the projection surface in front of and behind it. The possibly slightly distorted image can - if necessary - be transformed using subsequent image processing.
  • the projection surface is preferably formed between the outlet opening of the spray nozzles and the camera and is aligned perpendicular to the main spray direction of the spray nozzle.
  • the core feature of the present invention is therefore the generation of the projection surface by the laser beams.
  • This quasi-virtual projection surface which is formed only by the laser light beams, advantageously enables good imaging and visualization of the spray spots of the liquid sprayed by the spray nozzle, because due to the virtuality or transparency of the projection surface, the liquid can pass through the projection plane unhindered.
  • a material projection surface such as B. a screen, which would also represent an actual obstacle for the liquid
  • the spray spots in the projection surface according to the invention from laser light beams are not distorted or falsified by back-reflected liquid components. Represent the spray spots in the projection surface Therefore, the actual functionality of the respective spray nozzle is very accurate.
  • the evaluation of the spray spot recorded by the camera represents an actual image of a cross section through the spray cone of the spray nozzle to be tested.
  • the image can be evaluated with regard to a defect or incorrect alignment of the spray nozzle either by an appropriately experienced operator or automatically.
  • the camera is designed as a digital camera and a module is provided, preferably a software module, for automatically evaluating the recorded image with regard to a defect and/or incorrect alignment of the spray nozzle.
  • the laser light source is arranged such that the projection surface extends as a projection plane perpendicular to the spraying direction of the spray nozzle. This has the advantage that the image of the spray spot is not distorted by an inclined position of the projection surface.
  • the projection surface is arranged at a distance from the camera.
  • the camera can then advantageously be focused on the projection plane to record the image of the spray spot in the projection plane, so that a sharp image of the spray spot can then be recorded.
  • the space, especially within a cable guide, is limited, which is why the combination of camera and light source to create the projection surface should be as space-saving and compact as possible.
  • a certain minimum distance is required Focusing the camera helpful.
  • a distance value a between, for example, 1 - 2 cm has proven useful in practice as a compromise value.
  • the camera is designed as a digital camera and has a communication interface, preferably a read/write module.
  • the data from the captured images can then be exchanged very easily with other digital devices, especially in a cyber-physical environment.
  • the data can then be transmitted very easily from the digital camera to the module for evaluating the recorded image as a digital device.
  • the image data can also be transferred to a digital memory, preferably wirelessly, for storage.
  • the data memory can be arranged, for example, on a segment of the strand guide. This has the advantage that when servicing the segment, its assigned data memory can be read out and information about a possible defect or incorrect alignment of individual spray nozzles is then immediately available.
  • the recorded actual image of the spray spot can be evaluated by comparing this actual image with a predetermined target image for the spray spot when the spray nozzle is functioning properly. Any image deviation that may be detected during this comparison then allows conclusions to be drawn about a defect and/or incorrect alignment of the spray nozzle.
  • the specified target image of an optimally functioning spray nozzle can possibly be taken from the specification of the respective spray nozzle issued by the manufacturer or can be determined by recording the spray spot of the optimally functioning spray nozzle in the projection plane.
  • Figure 1 shows a continuous casting system 200 known in the prior art. It comprises a mold 210 for casting a casting strand and a strand guide 220 downstream of the mold 210 in the casting direction with a plurality of pairs of rollers for deflecting the casting strand cast in the mold 210 from the vertical to the horizontal.
  • the pairs of strand guide rollers can be combined in so-called strand guide segments 225.
  • FIG 2 shows a detailed view of the strand guide 220 Figure 1 .
  • a large number of pairs of rollers can be seen, of which a first strand guide roller is arranged on the loose side, ie further inside in relation to the curvature of the strand guide, and a second strand guide roller of the pair of rollers is arranged in each case on the fixed side, ie further outwards in relation to the curvature.
  • Spray nozzles 110 are clearly arranged in the casting direction between the strand guide rollers 228. These each spray a liquid 115, typically a coolant, onto a casting strand (not shown here) between the pairs of rollers via an outlet opening 112.
  • a preferably mobile carrier device 260 which carries the camera 120 according to the invention and the laser light source 130.
  • the carrier device can be, for example, a known roll testing device (roll checker) typically used for checking the strand guide, or a cold strand.
  • a module 140 for automatically evaluating the image recorded by the camera 120 with regard to a defect and/or incorrect alignment of the spray nozzle 110 can be arranged on the carrier device 260. Alternatively, this module can also be arranged away from the carrier device 260, for example. B. in a row of segments.
  • the camera 120 and the laser light source 130 are only arranged on the top of the carrier device 260 for checking the spray nozzles 110 on the loose side of the strand guide.
  • a camera 120 and a laser light source 130 can also be mounted on the underside of the carrier device 260 in order to be able to check the functionality of the spray nozzles 110 on the fixed side of the strand guide 220.
  • FIG 3 shows a detailed view of the Figure 2 already known inspection system 100 according to the invention.
  • the spray nozzle 110 can be seen again with an outlet opening 112, from which the liquid 115 to be sprayed emerges in the form of a spray cone.
  • the liquid sprayed in this way hits a projection surface 134 generated by the laser light source 130.
  • This projection surface preferably extends as a plane perpendicular to the main spray direction of the spray nozzle 110.
  • the distance a between the projection surface 134 and the at least one camera 120 is, for example, 1-2 cm.
  • the constellation of camera 120 and projection surface 134 shown, according to which the projection surface 134 is arranged between the camera and the outlet opening of the spray nozzle, is merely an example. Rather, the camera 120 can be installed at any other location from which the projection plane or the image therein can be recorded.
  • the projection surface 134 is generated from a plurality of parallel laser light beams, which are emitted by a laser light source 130.
  • the projection surface 134 can also be generated directly from the laser light source 130 as a laser light plane.
  • the spray spot in the projection plane 134 is ideally circular in terms of its contour and uniformly or harmoniously "colored” inside;
  • the uniform "coloring” indicates an even intensity distribution of the sprayed liquid.
  • the image of such an ideal spray spot recorded by the camera is also referred to below as the target image 138 of the spray spot.
  • spray nozzle 110 If the spray nozzle 110 is not functioning properly, its spray spots typically do not have a clean circular border or several spray spots form in the projection plane 134.
  • the camera 120 can be connected to one or more signal transmitters that give a command to record the spray spots of the spray cones.
  • Figure 4 shows examples of such different actual images of spray spots.
  • Figure 4 (a) shows an actual image 136 of a properly functioning spray nozzle 110.
  • the actual image 136 has a clean border, its contour corresponds exactly to the contour of a target image 138 of an optimally functioning spray nozzle 110.
  • the actual image 136 is also inside homogeneous; There are no differences in density of the sprayed liquid.
  • Figure 4 (b) Here you can clearly see a deviation in the actual image 136 of the spray spot recorded by the camera from a spray nozzle 110 that does not function optimally compared to the target image 138 of an optimal spray nozzle. In particular, the edges of the actual image 136 do not correspond to the desired target contour.
  • Figure 4 (c) The actual image 136 shows two separate partial spray spots that should actually be connected. In addition, here too the edge is not designed according to the target image shown.
  • Figure 5 shows two actual images of spray spots from neighboring spray nozzles. Overlapping the spray spots may or may not be desired.
  • the camera 120 in particular if it is designed as a digital camera, can be assigned a communication interface 122 for preferably wireless communication with other digital devices, in particular in a cyber-physical system.
  • the digital device can be, for example, the module 140 for evaluating the recorded image, with the communication interface then being designed to transmit the recorded actual image to the module 140, preferably wirelessly.
  • the digital device can be a digital data storage 252.
  • the communication interface 122 can also transmit image data to this data memory, then typically for storage, preferably also for long-term storage.
  • Storing the actual images of spray spots advantageously offers the possibility of documenting the change in the spray spots of one and the same spray nozzle 110 depending on the operating hours of the spray nozzle. From a given degree of deterioration, a replacement of the spray nozzle can then be recommended, for example.
  • the method according to the invention enables the dimensions of the spray spot to be measured as a cross section of the spray cone for each individual spray nozzle in a few millimeters above the plane of the strand surface.
  • the measurement of the spray cones can be carried out for a single nozzle, but also for a row of nozzles or the entire carpet of nozzles on the loose and/or fixed side of the strand guide with just a single measuring run of the carrier device.
  • the evaluation of the actual images also makes it possible to determine the percentage spray performance of each individual nozzle in relation to a specified target spray performance for each individual nozzle type with regard to the respective installation position in the strand guide. This is done by evaluating the respective cross-section or the respective cross-sectional area of the respective spray spot. If the entire area of the actual image of a spray spot is smaller than the area of the target image of the spray spot, then this indicates a reduced spray performance of the spray nozzle. Depending on the extent of the reduced performance, replacing the spray nozzles is recommended.
  • the device generates ad hoc images of the spray spot of the entire row of nozzles.
  • the area of the depicted spray spot is compared with the calculated target area of the spray spot using the opening angles (in the casting direction and across the strand width) noted in the specification of the system and the nozzle carpet, for each individual nozzle or nozzle type.
  • a percentage comparison of the measured actual and target areas of the spray spot can be recorded as an index of the nozzle condition.
  • An average (or deviation) of all calculated states of the nozzles of a segment and the entire nozzle carpet can serve as an index of the state of the strand guide segment.
  • the image recording can easily be seen as an explanation and proof of the measured values achieved, including outliers.
  • the overlap of the spray spots and the size of the spray spot created by the individual spray nozzle can be evaluated using design data instead of the previous evaluation using reference values.
  • the splash water formed at the edge of the spray spot or on the roller underneath will not prevent the measurement results from being recorded.
  • the condition of the nozzle can be clearly identified based on the spray spot of each individual spray nozzle.
  • the device is able to verify any positioning of the nozzles in the width direction with the same degree of evaluation.
  • the incorrectly oriented spray cones of the installed nozzles can be easily identified if the results of the individual nozzle measurement in the segment workshop and in the continuous casting machine differ.
  • the camera of the inspection device is not only designed to determine the functionality of spray nozzles, but also to record the condition of mold plates and strand guide rollers within a continuous casting plant. Compared to a new condition, in particular contamination, limescale deposits or wear can be detected, each of which represents a deteriorated condition or a defect.
  • Figure 6 shows such detected defects or contamination on a strand guide roller 228. Such defects lead to different errors in the dimensions or the surface of the cast strand produced during casting. The defects identified in this way can then be used as an opportunity to replace the corresponding components.
  • the current actual state of a spray nozzle 110, a segment 225, or a mold 210 is regularly documented in order to recognize its changes over time.
  • Figure 7 shows the changes in defects or contamination on a strand guide roller 228. These changes in conditions or defects over time can also be a decision criterion for changing a spray nozzle, strand guide roller, segment or mold.
  • the provision of the laser light source and the formation of the projection planes are not necessary.
  • the camera is preferably used during dry test runs, i.e. H. when the secondary cooling is switched off.
  • the camera then provides good photo and/or video recordings of the mold plates or the strand guide rollers. These image recordings then represent very well the current condition of the continuous casting system, but also possible roller misalignments or roller rotations, possible roller runout, possible roller deflection or outliers in the jaw width measurements.
  • Figure 9 Images of the mold surface on the fixed or loose side of the strand guide taken during a measurement run, as shown in Figure 9 are shown in the module for image evaluation according to the above-mentioned plausibility check algorithm evaluated. For example, an evaluation of Figure 9 You can see how closely the mold was adjusted or mounted to the foot roller during setup.
  • the recorded actual images of a strand guide segment, of the mold or of a strand guide roller can be supplemented with measured values, such as those determined during a roller checker measurement run, for example. These measured values are, for example, values from a crack, spray spot or limescale analysis.
  • Figure 8 shows an image of a strand guide roller 228, which is available to the viewing operator with various measured values, e.g. B. Mouth width 249.4 mm, roller misalignment 0.7 mm or roller mobility 3/6 was enriched.
  • the images supplemented with these values can then be transmitted to the personnel in the workshop, the casting platform or the control center within an augmented reality AR application.
  • the images or the supplemented images can be assigned to a digital profile of a specific component, a cyber twin of the component in a CP system and other applications, e.g. B. for condition monitoring, can be submitted for evaluation.
  • a collection of images created in this way represents a detailed visual documentation of the changes in the condition of individual components of a continuous casting plant during its operating time.
  • the resulting and collected life records of the individual components for example segments of the strand guide, can be used as a template for a subsequent analysis of changes serve the individual components. For example, the formation of cracks on the mold surface with different coatings and the formation of limescale deposits on the roll surface in the area of the strand guide with different formats of the casting strand can be documented.
  • a cyber-physical CP module of the respective individual component e.g. B. of a segment or the mold, the images are sent with the component to the relevant workshop and are then available to the staff there for repairs and work preparation.
  • the carrier device 260 or the roll checker can be expanded by installing an electric motor for rotating strand guide rollers in the segment. With it is possible to check the entire roller surface for cracks, wear of the coating or deflection of the rollers.
  • a remote control can be provided for the mobile carrier device 260 in order to control its passage through the continuous casting plant in the desired manner.
  • the camera on the carrier device can be used as a high-resolution endoscope for a careful inspection of the individual components of the continuous casting system.
  • misalignments of the rollers can be detected, which could not be detected using a traditional test method in which the measurement of the cast strand is used to determine whether the rollers are misaligned.
  • the images can provide important information about replacing individual segments the next time the strand guide is repaired.
  • the digital camera system can be expanded by setting up a reading and writing module in order to save the recorded images in so-called smart labels, which are assigned to the individual components of the strand guide, such as the segments or the mold. With this expansion, the measuring system can establish active communication with other intelligent devices on, for example, the segments, the mold or the cold bar car, or with a cyber-physical environment.
  • the CP system, the CP environment, decentralized data processors and the measurement system described can also optionally be connected to a cloud.
  • the decentralized data storage described does not exclude a connection to a cloud service. All captured images, measurement and calculation results can be stored in a cloud-based data storage for later use using IoT technologies.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Strangführung mit einem Inspektionssystem.
  • Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur optischen Prüfung einer Spritzdüse in einer Stranggießanlage ist im Stand der Technik beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 005 860 A1 bekannt. Konkret offenbart diese Offenlegungsschrift eine Vorrichtung zur Prüfung einer Spritzdüse in einer Stranggießanlage, wobei die Vorrichtung ein Laufglied, z. B. einen Rollenchecker oder Kaltstrang aufweist zum Durchlaufen der Stranggießanlage. An dem Laufglied ist ein optoelektronischer Sensor, insbesondere eine Videokamera angebracht mit deren Hilfe die Eigenschaften der Spritzdüse gemessen werden können. Mit Hilfe des optischen Sensors wird das Spritzbild der Spritzdüse aufgenommen und anschließend mit Hilfe eines vorzugsweise automatischen Bildauswertungsverfahrens ausgewertet. Es ist weiterhin vorgesehen, dass verschiedene Düsenparameter, insbesondere der Kühlmitteldruck der Düse, variiert werden und dann ebenfalls eine Aufnahme des Spritzbildes als Reaktion auf diese Variation der Düsenparameter gemacht wird. Weiterhin offenbart die Offenlegungsschrift, dass der Lichtquelle ein Leuchtmittel zugeordnet ist, um die zu fotografierenden Kühldüsen entsprechend zu beleuchten.
  • Die chinesische Patentanmeldung CN 104722735 A sowie die koreanische Patentanmeldung KR 2009/0039 165 A beschreiben die Nutzung von Lasern und Kameras zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer Spritzdüse in einer Stranggießanlage. In der koreanischen Patentanmeldung werden konkret vier Laser und vier Kameras an unterschiedliche Stellen eines Kaltstrangkopfes montiert. Die Laser und Kameras übernehmen unterschiedliche Aufgaben, wie die Überprüfung der Oberfläche der Kokille, die Zentrierung der Führungsrolle oder die Überprüfung der Funktionstüchtigkeit der Kühldüsen. Dabei werden die aufgesammelten Informationen in Echtzeit an einen Server weitergeleitet und dann drahtlos an ein Überwachungssystem weitergeleitet.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Strangführung mit einem bekannten Inspektionssystem dahingehend weiterzubilden, dass die Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Spritzdüse weiter verbessert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kamera 120 und die erste Laserlichtquelle 130 angeordnet sind zum Überprüfen der Spritzdüsen 110 auf der Losseite der Strangführung 220 und/oder dass die zweite Kamera und die zweite Laserlichtquelle angeordnet sind zum Überprüfen der Spritzdüsen auf der Festseite der Strangführung; dass die Laserlichtquelle ausgebildet ist zum Aussenden einer Mehrzahl von vorzugsweise parallelen Laserlichtstrahlen 132, welche die Projektionsfläche 134 aufspannen zum Erzeugen des Bildes von mindestens einem in der Projektionsfläche durch die versprühte Flüssigkeit 115 erzeugten Sprühflecken 136; und dass die Projektionsfläche 134 zwischen der Kamera und der Austrittsöffnung der Spritzdüse 110 angeordnet ist.
  • Die Kamera ist an geeigneter Stelle positioniert zum Aufnehmen des Bildes in der Projektionsfläche. Sie muss dafür keineswegs zwingend notwendig gegenüberliegend zu der Spritzdüse angeordnet sein; vielmehr kann sie in beliebigem Winkel zu der Projektionsfläche vor und hinter dieser installiert sein. Das eventuell etwas verzerrte Bild kann - falls erforderlich - mittels nachträglicher Bildverarbeitung transformiert werden. Vorzugsweise ist die Projektionsfläche zwischen der Austrittsöffnung der Spritzdüsen und der Kamera ausgebildet und senkrecht zur Hauptspritzrichtung der Sprühdüse ausgerichtet.
  • Kernmerkmal der vorliegenden Erfindung ist somit die Erzeugung der Projektionsfläche durch die Laserstrahlen. Diese quasi virtuelle, weil nur durch die Laserlichtstrahlen gebildete Projektionsfläche ermöglicht vorteilhafterweise eine gute Abbildung und Sichtbarmachung der Sprühflecken der von der Spritzdüse versprühten Flüssigkeit, weil aufgrund der Virtualität bzw. Transparenz der Projektionsfläche die Flüssigkeit ungehindert durch die Projektionsebene hindurchtreten kann. Im Unterschied zu einer materielten Projektionsfläche, wie z. B. einer Leinwand, die auch ein tatsächliches Hindernis für die Flüssigkeit darstellen würde, werden die Sprühflecken in der erfindungsgemäßen Projektionsfläche aus Laserlichtstrahlen nicht durch zurückreflektierte Flüssigkeitsanteile verzerrt oder verfälscht. Die Sprühflecken in der Projektionsfläche repräsentieren deshalb sehr genau die tatsächliche Funktionsfähigkeit der jeweiligen Spritzdüse. Aufgrund der realistischeren Sprühflecken ist auch eine genauere Überprüfung der Funktionsfähigkeit der jeweiligen Spritzdüse möglich. Durch Auswertung der aufgenommenen Bilder der Sprühflecken kann insbesondere eine Verstopfung oder ein vollständiger Ausfall der jeweiligen Sprühdüse zuverlässig erkannt werden. Dies ist wichtig, um zu verhindern, dass der in einer Stranggießanlage zu kühlende Gießstrang nicht mehr ausreichend oder nur ungleichmäßig gekühlt wird, was zu unerwünschten thermischen Spannungen in dem Strang, beispielsweise zu Längsrissen in der Strangoberfläche, führen kann.
  • Die Auswertung des von der Kamera aufgenommenen Sprühfleckens repräsentiert ein Ist-Bild eines Querschnitts durch den Sprühkegel der zu prüfenden Spritzdüse.
  • Die Auswertung des Bildes im Hinblick auf einen Defekt oder eine falsche Ausrichtung der Sprühdüse kann entweder durch eine entsprechend erfahrene Bedienperson oder automatisch erfolgen.
  • Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Inspektionssystems ist die Kamera als Digitalkamera ausgebildet und es ist ein Modul vorgesehen, vorzugsweise ein Softwaremodul zur automatischen Auswertung des aufgenommenen Bildes im Hinblick auf einen Defekt und/oder eine fehlerhafte Ausrichtung der Spritzdüse.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Laserlichtquelle derart angeordnet ist, dass sich die Projektionsfläche als Projektionsebene senkrecht zu der Aufspritzrichtung der Spritzdüse erstreckt. Dies hat den Vorteil, dass das Abbild des Sprühfleckens nicht durch eine schiefe Lage der Projektionsfläche verzerrt wird.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Projektionsfläche beabstandet zu der Kamera angeordnet ist. Die Kamera kann dann vorteilhafterweise zur Aufnahme des Bildes des Sprühfleckens in der Projektionsebene auf die Projektionsebene fokussiert werden, so dass dann ein scharfes Bild des Sprühfleckens aufgenommen werden kann. Der Raum insbesondere innerhalb einer Strangführung ist begrenzt, weshalb die Kombination aus Kamera und Lichtquelle zur Erzeugung der Projektionsfläche möglichst raumsparend und kompakt gebaut werden sollte. Andererseits ist ein gewisser Mindestabstand zur Fokussierung der Kamera hilfreich. Als Kompromisswert hat sich ein Abstandswert a zwischen beispielsweise 1 - 2 cm in der Praxis bewährt.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die Kamera als Digitalkamera ausgebildet ist und eine Kommunikationsschnittstelle, vorzugsweise ein Lese-Schreib-Modul aufweist. Die Daten der aufgenommenen Bilder können dann sehr einfach mit anderen digitalen Einrichtungen, insbesondere in einer cyber-physikalischen Umgebung ausgetauscht werden. So können die Daten dann beispielsweise sehr einfach von der Digitalkamera an das Modul zur Auswertung des aufgenommenen Bildes als digitaler Einrichtung übermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Bilddaten auch an einen digitalen Speicher, vorzugsweise drahtlos zur Speicherung übertragen werden. Der Datenspeicher kann beispielsweise auf einem Segment der Strangführung angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass bei der Wartung des Segmentes dessen zugeordneter Datenspeicher ausgelesen werden kann und dann sofort auch Informationen über einen möglichen Defekt oder eine fehlerhafte Ausrichtung einzelner Spritzdüsen vorliegen.
  • Das Auswerten des aufgenommenen Ist-Bildes des Sprühfleckens kann durch einen Vergleich dieses Ist-Bildes mit einem vorgegebenen Soll-Bild für den Sprühflecken bei ordnungsgemäßer Funktionsweise der Sprühdüse erfolgen. Eine bei diesem Vergleich eventuell festgestellte Bildabweichung lässt dann Rückschlüsse auf einen Defekt und/oder eine fehlerhafte Ausrichtung der Spritzdüse zu. Das vorgegebene Soll-Bild einer optimal funktionsfähigen Spritzdüse kann eventuell der vom Hersteller herausgegebenen Spezifikation der jeweiligen Spritzdüse entnommen werden oder durch Aufnahme des Sprühfleckens der optimal funktionsfähigen Sprühdüse in der Projektionsebene ermittelt werden.
  • Der Beschreibung sind 9 Figuren beigefügt, wobei
    • Figur 1
    eine Strangführung nach dem Stand der Technik;
    Figur 2
    eine Detailansicht der Strangführung nach Figur 1 mit dem erfindungsgemäßen Inspektionssystem;
    Figur 3
    eine Detailansicht des erfindungsgemäßen Inspektionssystems;
    Figur 4 (a), (b) und (c)
    Ist-Bilder von aufgenommenen Sprühflecken von Spritzdüsen mit unterschiedlicher Funktionsfähigkeit;
    Figur 5
    zwei überlappende Sprühflecken von Spritzdüsen;
    Figur 6
    ein mit der Kamera aufgenommenes Bild von Kalkablagerungen und/oder Verschmutzungen an einer Strangführungsrolle in der Strangführung;
    Figur 7
    zwei von der Kamera nach unterschiedlichen Betriebszeiten aufgenommenen Bilder von Ablagerungen und Verschmutzungen an der Oberfläche derselben Strangführungsrolle;
    Figur 8
    Bild einer Strangführungsrolle in einer Fehlstellung; und
    Figur 9
    von der Kamera aufgenommenes Bild der Oberfläche einer Kokillenplatte und Fußrolle mit erkennbaren Rissen im Meniskus- und Ausgangsbereich der Kokille
    zeigt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben.
  • Figur 1 zeigt eine im Stand der Technik bekannte Stranggießanlage 200. Sie umfasst eine Kokille 210 zum Gießen eines Gießstrangs und eine der Kokille 210 in Gießrichtung nachgeordnete Strangführung 220 mit einer Vielzahl von Rollenpaaren zum Umlenken des in der Kokille 210 gegossenen Gießstrangs aus der Vertikalen in die Horizontale. Die Paare von Strangführungsrollen können dabei in sogenannten Strangführungssegmenten 225 zusammengefasst sein.
  • Figur 2 zeigt eine Detailansicht der Strangführung 220 nach Figur 1. Es sind eine Vielzahl von Rollenpaaren zu erkennen, von denen jeweils eine erste Strangführungsrolle auf der Losseite, d. h. bezogen auf die Krümmung der Strangführung weiter innenliegend, und eine zweite Strangführungsrolle des Rollenpaares jeweils auf der Festseite, d. h. bezogen auf die Krümmung weiter außenliegend angeordnet ist. In Gießrichtung zwischen den Strangführungsrollen 228 sind jeweils Spritzdüsen 110 erkennbar angeordnet. Über eine Austrittsöffnung 112 sprühen diese jeweils eine Flüssigkeit 115, typischerweise ein Kühlmittel, auf einen Gießstrang (hier nicht gezeigt) zwischen den Rollenpaaren.
  • Anstelle eines Gießstrangs ist in Figur 2 eine vorzugsweise mobile Trägereinrichtung 260 gezeigt, welche die erfindungsgemäße Kamera 120 und die Laserlichtquelle 130 trägt. Bei der Trägereinrichtung kann es sich beispielsweise um eine bekannte für die Prüfung der Strangführung typischerweise eingesetzte Rollenprüfeinrichtung (Rollenchecker) oder einen Kaltstrang handeln. Zusätzlich kann an der Trägereinrichtung 260 ein Modul 140 zur automatischen Auswertung des von der Kamera 120 aufgenommenen Bildes im Hinblick auf einen Defekt und/oder eine fehlerhafte Ausrichtung der Sprühdüse 110 angeordnet sein. Alternativ kann dieses Modul jedoch auch entfernt von der Trägereinrichtung 260 angeordnet sein z. B. in Segmentreihe.
  • In Figur 2 sind die Kamera 120 und die Laserlichtquelle 130 nur an der Oberseite der Trägereinrichtung 260 angeordnet zur Überprüfung der Spritzdüsen 110 an der Losseite der Strangführung. Alternativ oder zusätzlich kann eine Kamera 120 und eine Laserlichtquelle 130 auch an der Unterseite der Trägereinrichtung 260 montiert sein, um die Funktionsfähigkeit der Spritzdüsen 110 an der Festseite der Strangführung 220 überprüfen zu können.
  • Figur 3 zeigt eine Detailansicht des aus Figur 2 bereits bekannten erfindungsgemäßen Inspektionssystems 100. Zu erkennen ist zunächst nochmals die Spritzdüse 110 mit einer Ausgangsöffnung 112, aus welcher die zu versprühende Flüssigkeit 115 in Form eines Sprühkegels austritt. Die so versprühte Flüssigkeit trifft auf eine von der Laserlichtquelle 130 erzeugte Projektionsfläche 134. Diese Projektionsfläche erstreckt sich vorzugsweise als Ebene senkrecht zu der Hauptspritzrichtung der Spritzdüse 110. Der Abstand a zwischen der Projektionsfläche 134 und der mindestens einen Kamera 120 beträgt beispielsweise 1-2 cm.
  • Die in Fig. 3 gezeigte Konstellation von Kamera 120 und Projektionsfläche 134, wonach die Projektionsfläche 134 zwischen der Kamera und der Austrittsöffnung der Sprühdüse angeordnet ist, ist lediglich beispielhaft. Vielmehr kann die Kamera 120 an jeder anderen Stelle installiert sein, von welcher aus die Projektionsebene bzw. das Bild darin aufgenommen werden kann.
  • Die Projektionsfläche 134 ist generiert aus einer Mehrzahl von parallelen Laserlichtstrahlen, welche von einer Laserlichtquelle 130 ausgesendet werden. Alternativ kann die Projektionsfläche 134 als Laserlichtebene auch direkt von der Laserlichtquelle 130 generiert werden.
  • Bei ordnungsgemäß funktionierender Spritzdüse 110 ist der Sprühflecken in der Projektionsebene 134 bezüglich seiner Kontur idealerweise kreisrund und in seinem Innern gleichmäßig bzw. harmonisch "gefärbt" ausgebildet; die gleichmäßige "Färbung" deutet auf eine gleichmäßige Intensitätsverteilung der versprühten Flüssigkeit hin. Das von der Kamera aufgenommene Bild eines solchen idealen Sprühfleckens wird nachfolgend auch als Soll-Bild 138 des Sprühfleckens bezeichnet.
  • Bei nicht ordnungsgemäß funktionierender Sprühdüse 110 ist deren Sprühflecken typischerweise nicht sauber kreisförmig umrandet oder es bilden sich mehrere Sprühflecken in der Projektionsebene 134.
  • Die Kamera 120 kann mit einem oder mehreren Signalgebern verbunden sein, die einen Befehl zur Aufnahme der Sprühflecken der Sprühkegel geben.
  • Figur 4 zeigt Beispiele für derart unterschiedliche Ist-Bilder von Sprühflecken. Figur 4 (a) zeigt ein Ist-Bild 136 einer ordnungsgemäß funktionierenden Sprühdüse 110. Das Ist-Bild 136 ist sauber umrandet, seine Kontur entspricht exakt der Kontur eines Soll-Bildes 138 einer optimal funktionierenden Sprühdüse 110. Das Ist-Bild 136 ist darüber hinaus auch in seinem Innern homogen; es sind keine Dichteunterschiede bei der aufgesprühten Flüssigkeit zu erkennen.
  • Figur 4 (b): Hier ist deutlich eine Abweichung des von der Kamera aufgenommenen Ist-Bildes 136 des Sprühfleckens einer nicht optimal funktionierenden Sprühdüse 110 im Vergleich zu dem Soll-Bild 138 einer optimalen Sprühdüse zu erkennen. Insbesondere die Ränder des Ist-Bildes 136 entsprechen nicht der gewünschten Soll-Kontur.
  • Figur 4 (c): Das Ist-Bild 136 zeigt zwei separate Teil-Sprühflecken, die eigentlich zusammenhängen sollten. Darüber hinaus ist auch hier der Rand nicht entsprechend dem gezeigten Soll-Bild ausgebildet.
  • Figur 5 zeigt zwei Ist-Bilder von Sprühflecken benachbarter Sprühdüsen. Die Überlappung der Sprühflecken kann gewünscht sein oder auch nicht.
  • Nochmals zurückkehrend zu Figur 3 so ist dort erkennbar, dass der Kamera 120, insbesondere wenn sie als Digitalkamera ausgebildet ist, eine Kommunikationsschnittstelle 122 zugeordnet sein kann zur vorzugsweise drahtlosen Kommunikation mit anderen digitalen Einrichtungen, insbesondere in einem cyber-physikalischen System. Bei der digitalen Einrichtung kann es sich beispielsweise um das Modul 140 zur Auswertung des aufgenommenen Bildes handeln, wobei die Kommunikationsschnittstelle dann ausgebildet ist, das aufgenommene Ist-Bild vorzugsweise drahtlos an das Modul 140 zu übertragen. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei der digitalen Einrichtung um einen digitalen Datenspeicher 252 handeln. Auch an diesen Datenspeicher kann die Kommunikationsschnittstelle 122 Bilddaten übertragen, dann typischerweise zur Speicherung, vorzugsweise auch zur Langzeitspeicherung.
  • Die Speicherung der Ist-Bilder von Sprühflecken bietet vorteilhafterweise die Möglichkeit, die Veränderung der Sprühflecken ein und derselben Spritzdüse 110 in Abhängigkeit der Betriebsstunden der Sprühdüse zu dokumentieren. Ab einem vorgegebenen Grad der Verschlechterung kann dann beispielsweise ein Austausch der Sprühdüse empfohlen werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Inspektionssystems weist folgende Teilschritte auf:
    • Generieren einer Projektionsfläche 134 aus Laserlichtstrahlen 132 zwischen der Austrittsöffnung 112 der Spritzdüse und der Kamera 120.
    • Betreiben der Spritzdüse 110, wobei eine Flüssigkeit 115 aus der Austrittsöffnung der Spritzdüse austritt und in der Projektionsfläche 134 einen für die jeweilige Spritzdüse charakteristischen Sprühflecken 130 als Ist-Bild erzeugt, wobei dieses Bild einen Querschnitt durch den Sprühkegel der Spritzdüse 110 repräsentiert.
    • Aufnehmen des Bildes des Sprühfleckens. Das so aufgenommene Bild kann dann nachfolgend entweder durch eine erfahrene Bedienperson oder automatisch im Hinblick auf einen Defekt oder eine fehlerhafte Ausrichtung der Spritzdüse 110 ausgewertet werden.
  • Der Schritt des Auswertens des Ist-Bildes kann folgende Teilschritte aufweisen:
    • Vergleichen des von der Kamera 120 aufgenommenen Bildes des Sprühfleckens als Ist-Bild 136 mit einem vorgegebenen Soll-Bild 138 für den Sprühflecken bei ordnungsgemäßer Funktionsweise der Spritzdüse 110 zum Ermitteln einer Bild-Abweichung; und
    • Rückschließen auf einen Defekt und/oder eine fehlerhafte Ausrichtung der Spritzdüse 110 nach Maßgabe der ermittelten Bild-Abweichung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Vermessung der Abmaße des Sprühflecks als Querschnitt des Sprühkegels für jede einzelne Spritzdüse in wenigen Millimetern über der Ebene der Strangoberfläche. Die Vermessung der Spritzkegel kann, wie gesagt, für eine einzelne Düse jedoch auch für eine Düsenreihe oder den gesamten Düsenteppich an der Los- und/oder Festseite der Strangführung alleine bereits mit einer einzigen Messfahrt der Trägereinrichtung durchgeführt werden.
  • Die Auswertung der Ist-Bilder ermöglicht auch die Ermittlung der prozentualen Sprühleistung jeder einzelnen Düse im Verhältnis zu einer vorgegebenen Soll-Sprühleistung für jeden einzelnen Düsentyp bezüglich der jeweiligen Einbauposition in der Strangführung. Dazu dient die Auswertung des jeweiligen Querschnitts bzw. der jeweiligen Querschnittsfläche des jeweiligen Sprühfleckens. Ist die gesamte Fläche des Ist-Bildes eines Sprühfleckens kleiner als die Fläche des Soll-Bildes des Sprühfleckens, dann lässt dies auf eine verminderte Sprühleistung der Spritzdüse schließen. Je nach Ausmaß der Minderleistung ist dann ein Auswechseln der Spritzdüsen zu empfehlen.
  • Die Vorrichtung erzeugt ad hoc Bildaufnahmen des Sprühflecks der gesamten Düsenreihe. Die Fläche des abgebildeten Sprühflecks wird mit der ausgerechneten Soll-Fläche des Sprühflecks anhand der in der Spezifikation der Anlage und des Düsenteppichs notierten Eröffnungswinkel (in der Gießrichtung und über der Strangbreite) verglichen, und zwar für jede einzelne Düse oder jeden Düsentyp. Einen prozentualen Vergleich der gemessenen Ist- und Soll-Flächen des Sprühflecks kann als Index des Düsenzustandes aufgenommen werden. Einen Mittelwert (bzw. Abweichung) aller berechneten Zustände der Düsen eines Segmentes und des kompletten Düsenteppichs können als Index des Zustandes des Segments der Strangführung dienen.
  • Die Bildaufnahme kann ohne Weiteres als Erklärung und Nachweis der erzielten Messwerte inkl. Ausreißer gelten. Die Überlappung der Sprühflecken sowie die Größe des von der einzelnen Spritzdüse erzeugten Sprühflecks kann anhand von Konstruktionsdaten ausgewertet werden, anstatt der bisherigen Auswertung mittels Referenzwerten. Das gebildete Schwallwasser am Rand des Sprühflecks oder an der darunter liegenden Rolle wird die Aufnahme der Messergebnisse nicht verhindern.
  • Anhand des Sprühflecks jeder einzelnen Spritzdüse lässt sich der Zustand der Düse eindeutig identifizieren. Die Vorrichtung ist in der Lage, beliebige Positionierungen der Düsen in der Breitenrichtung mit gleichem Auswertungsgrad zu verifizieren. Die falsch orientierten Sprühkegel der eingebauten Düsen lassen sich gut identifizieren, falls die Ergebnisse der Einzeldüsenmessung in der Segmentwerkstatt und in der Stranggießmaschine sich unterscheiden.
  • Gegenüber den gängigen Sprühwasser-Messsystemen verfügt das erfindungsgemäße Messsystem über folgende Vorteile:
    • die Vorrichtung kann direkt in der Stranggießmaschine eingesetzt werden und misst den Zustand des realen Düsenteppichs, bei dem aktuellen Anlagenzustand,
    • die Vorrichtung ist in der Lage, eine Auswertung der Bilder von vorzugsweise allen Einzeldüsen des Düsenteppichs durchzuführen und zwar in einer Messfahrt für den gesamten Strang,
    • die Messergebnisse liefern das ad hoc Abbild des Querschnittes der Sprühkegel wenige mm über der Ebene der Strangoberfläche und zwar für die Los- und Festseite der Strangführung,
    • die Messergebnisse können sowohl im Vergleich zu einer Referenzmessung bei voller Funktionsfähigkeit des Inspektionssystems und der Düsen als auch zur Umrechnung auf die Sollfläche des Sprühflecks an der Düsenposition verwendet werden,
    • die Vermessung der Sprühflecken und -leistungen des gesamten Sekundarkühlungssystems kann sehr nah an den aktuellen Zustand der Stranggießmaschine, den verwendeten Spritzwassermengen, der eingestellten Gießdicke und Gießbreite, der eingeschalteten Regelkreise erfolgen,
    • die Auswertung der Messergebnisse ist durch die realen Bildaufnahmen gut machbar (selbsterklärend),
    • die Sollwerte für die Auswertung der Messergebnisse können aus der gelieferten Spezifikation der eingebauten Düsen und nicht unbedingt aus den Messergebnissen einer Referenz-Messfahrt umgerechnet werden,
    • die Vorrichtung kann direkt an dem vorhandenen Rollchecker-Gerät befestigt werden. Während einer Messfahrt durch die Stranggießanlage 200 können Bildaufnahmen von sowohl der Kokille als auch von allen in den Segmenten eingebauten Rollen und Spritzdüsen gemacht und ausgewertet werden. Die Ergebnisse der Auswertung stehen dann vorzugsweise noch während der Messfahrt in Echtzeit zur Verfügung.
    • die Vorrichtung kann die Messergebnisse des Rollenchecker-Geräts vorzugsweise selbst analysieren, um die denkbaren Augmented Reality AR-Anwendungen durch Ausgabe von Rollen-, Düsenaufnahmen mit angezeigten Werten der Rollenchecker-Messung zu versorgen,
    • die Vorrichtung kann autonom agieren, in dem sie die ausgewerteten Bildaufnahmen in an den Segmenten oder Kokille angebauten Smart-Labels abspeichert und den Zustand des Bauteils bewertet, verändert und weiteren Informationssystemen mitteilt.
  • Die Kamera des erfindungsgemäßen Inspektionsgerätes ist nicht nur ausgebildet die Funktionsfähigkeit von Sprühdüsen zu ermitteln, sondern auch den Zustand von Kokillenplatten und Strangführungsrollen innerhalb einer Stranggießanlage zu erfassen. Gegenüber einem Neuzustand können insbesondere eine Verschmutzung, Kalkablagerungen oder ein Verschleiß erkannt werden, die jeweils einen verschlechterten Zustand bzw. einen Defekt repräsentieren. Figur 6 zeigt derartige erfasste Defekte oder Verschmutzungen an einer Strangführungsrolle 228. Derartige Defekte führen beim Gießen zu unterschiedlichen Fehlern in den Abmaßen oder der Oberfläche des produzierten Gießstrangs. Die so erkannten Defekte können dann zum Anlass genommen werden, die entsprechenden Bauteile auszutauschen.
  • Vorzugsweise wird der jeweils aktuelle Ist-Zustand einer Spritzdüse 110, eines Segmentes 225, oder einer Kokille 210 regelmäßig dokumentiert, um dessen Veränderung über der Zeit zu erkennen. Figur 7 zeigt die Veränderungen von Defekten oder Verschmutzungen an einer Strangführungsrolle 228. Auch diese Veränderungen der Zustände bzw. Defekte über der Zeit können ein Entscheidungskriterium für einen Spritzdüsen-, Strangführungsrollen-, Segment- oder Kokillenwechsel sein.
  • Für die Erfassung der Zustände bzw. Defekte bei der Kokille und bei den Strangführungsrollen ist das Vorsehen der Laserlichtquelle und die Ausbildung der Projektionsebenen nicht erforderlich.
  • Der Einsatz der Kamera erfolgt vorzugsweise bei trockener Messfahrt, d. h. wenn die Sekundärkühlung abgeschaltet ist. Die Kamera liefert dann gute Foto- und/oder Videoaufnahmen der Kokillenplatten oder der Strangführungsrollen. Diese Bildaufnahmen repräsentieren dann sehr gut den aktuellen Zustand der Stranggießanlage, aber auch mögliche Rollenfehlstellungen oder Rollendrehungen, einen möglichen Rollenschlag, eine mögliche Rollendurchbiegung oder Ausreißer in den Messungen von Maulweiten.
  • Konkret können Bild- oder Videoaufnahmen jeder einzelnen Rolle zur Plausibilitätsprüfung verschiedener Messungen, z. B. einer Maulweiten- und Rollenfehlstellungsmessung, wie sie zuvor von einem Rollenchecker-Geräte durchgeführt wurde, verwendet werden. Der Algorithmus der Plausibilitätsprüfung besteht aus folgenden Schritten:
    1. 1. Bestimmung von Ausreißern in den Messdaten.
    2. 2. Heraussuchen von Bildern der Rollenoberfläche, die an den entsprechenden Positionen über die ganze Rollenlänge aufgenommen wurden.
    3. 3. Vergleich von mehreren unter verschiedenen Winkeln der nebeneinander angeordneten Kameras aufgenommenen Bilder mittels einer Stereoskopie-Methode.
    4. 4. Auswertung von erkannten Rissen insbesondere im Hinblick auf deren Abmaße durch Vergleich der Bilder der neuerlich erkannten Risse mit Bildern von bekannten Riss-Mustern bei vorzugsweise derselben Strangführungsrolle.
  • Während einer Messfahrt aufgenommene Bilder der Kokillenoberfläche an der Fest- oder Losseite der Strangführung, wie sie in Figur 9 dargestellt sind, werden in dem Modul für die Bildauswertung nach dem oben genannten Algorithmus der Plausibilitätsprüfung ausgewertet. Beispielsweise lässt eine Auswertung von Figur 9 erkennen, wie dicht die Kokille beim Einrichten an die Fußrolle angepasst bzw. montiert wurde.
  • Die aufgenommenen Ist-Bilder von einem Strangführungssegment, von der Kokille oder von einer Strangführungsrolle können nach ihrer Auswertung mit Messwerten, wie sie bei beispielsweise einer Rollchecker-Messfahrt ermittelt wurden, ergänzt werden. Bei diesen Messwerten handelt es sich beispielsweise um Werte aus einer Riss-, Sprühfleck- oder Kalkablagerungsanalyse. Figur 8 zeigt ein Bild einer Strangführungsrolle 228, welches für die betrachtende Bedienperson mit verschiedenen Messwerten, z. B. Maulweite 249,4 mm, Rollenfehlstellung 0,7 mm oder Rollengängigkeit 3/6 angereichert wurde. Die mit diesen Werten ergänzten Bilder können dann innerhalb einer Augmented Reality AR-Anwendung dem Personal in der Werkstatt, der Gießbühne oder des Leitstandes übermittelt werden.
  • Die Bilder bzw. die ergänzten Bilder können einem digitalen Profil eines bestimmten Bauteils, einem Cyber-Zwilling des Bauteils in einem CP-System zugeordnet und weiteren Anwendungen, z. B. für Condition Monitoring, zur Auswertung vorgelegt werden. Eine so entstehende Sammlung von Bildern stellt eine detaillierte visuelle Dokumentation der Veränderungen des Zustandes einzelner Bauteile einer Stranggießanlage während ihrer Betriebszeit dar. Die so entstehenden und gesammelten Lebensakten von den einzelnen Bauteilen, beispielsweise Segmenten der Strangführung, können als Vorlage für eine nachträgliche Analyse von Veränderungen an den einzelnen Bauteilen dienen. So kann beispielsweise die Bildung von Rissen auf der Kokillenoberfläche bei verschiedenen Beschichtungen, die Bildung von Kalkablagerungen an der Rollenoberfläche im Bereich der Strangführung bei verschiedenen Formaten des Gießstrangs dokumentiert werden. Abgespeichert in einem cyber-physikalischen CP-Modul des jeweiligen einzelnen Bauteils, z. B. eines Segmentes oder der Kokille, werden die Bilder mit dem Bauteil in die jeweils zuständige Werkstatt mitübermittelt und sie stehen dann dem dortigen Personal bei der Reparatur und Arbeitsvorbereitung zur Verfügung.
  • Die Trägereinrichtung 260 bzw. der Rollchecker kann durch den Einbau eines Elektromotors zum Drehen von Strangführungsrollen in dem Segment erweitert werden. Damit besteht die Möglichkeit, die komplette Rollenoberfläche im Hinblick auf Risse, eine Abnutzung der Beschichtung oder eine Durchbiegung der Rollen zu prüfen.
  • Es kann eine Fernsteuerung für die mobile Trägereinrichtung 260 vorgesehen sein, um deren Durchfahrt durch die Stranggießanlage in gewünschter Weise zu steuern. Die Kamera an der Trägereinrichtung kann als hochauflösendes Endoskop für eine sorgfältige Inspektion der einzelnen Bauteile der Stranggießanlage verwendet werden.
  • Die durch die Auswertung der aufgenommenen Bilder möglichen Rückschlüsse auf Defekte oder eine fehlerhafte Ausrichtung der einzelnen Bauteile der Stranggießanlage, wie insbesondere der Kokille, der Strangführungsrollen oder der Spritzdüsen, stellen eine gute ergänzende Möglichkeit dar, um Rollenfehlstellungen zu erkennen. Insbesondere können auf diese Weise auch Rollenfehlstellungen erkannt werden, die bei einem traditionellen Prüfverfahren, bei dem aus der Vermessung des gegossenen Gießstrangs auf Fehlstellungen der Rollen rückgeschlossen wird, nicht erkannt werden konnten. Zusätzlich können die Bilder wichtige Hinweise zum Auswechseln einzelner Segmente bei der nächsten Reparatur der Strangführung liefern. Das Digitalkamerasystem kann durch Einrichtung eines Lese- und Schreib-Moduls erweitert werden, um die aufgenommenen Bilder in sogenannten Smart-Labels, die den einzelnen Bauteilen der Strangführung, wie den Segmenten oder der Kokille zugeordnet sind, abzuspeichern. Mit dieser Erweiterung kann das Messsystem mit weiteren intelligenten Einrichtungen auf beispielsweise den Segmenten, der Kokille oder dem Kaltstrangwagen, oder mit einer cyber-physikalischen Umgebung eine aktive Kommunikation aufbauen.
  • Das CP-System, die CP-Umgebung, dezentralisierte Daten-Verarbeiter sowie das beschriebene Messsystem können außerdem optional an eine Cloud angekoppelt werden. Hier schließt die beschriebene dezentralisierte Datenabspeicherung eine Anbindung an einen Cloud-Dienst nicht aus. Alle aufgenommenen Bilder, Mess- und Berechnungsergebnisse können mittels der IoT-Technologien in einem Cloud-basierten Datenspeicher für die spätere Nutzung abgelegt werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 100
    Inspektionssystem
    110
    Spritzdüse
    112
    Austrittsöffnung
    115
    Flüssigkeit
    120
    Kamera
    122
    Kommunikationsschnittstelle
    130
    Lichtquelle
    132
    Laserlichtstrahlen
    134
    Projektionsfläche
    136
    Ist-Bild des Sprühfleckens
    138
    Soll-Bild des Sprühfleckens
    140
    Modul zur automatischen Bild-Auswertung
    200
    Stranggießanlage
    210
    Kokille
    220
    Strangführung
    222
    Fußrolle
    225
    Strangführungssegment
    228
    Strangführungsrolle
    252
    Datenspeicher
    260
    Trägereinrichtung
    270
    Defekt oder verschlechterter Zustand
    a
    Abstand

Claims (7)

  1. Strangführung (220) zum Führen eines Gießstrangs nach Verlassen einer Kokille (210) in einer Stranggießanlage (200), aufweisend:
    Spritzdüsen (110) mit einer Austrittsöffnung (112) zum Versprühen einer Flüssigkeit (115) zum Kühlen des Gießstrangs; und
    ein Inspektionssystem (100) zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit der Spritzdüsen (110), aufweisend:
    mindestens eine Kamera (120) zum Aufnehmen eines Bildes in einer Projektionsfläche; und
    eine der Kamera zugeordnete Lichtquelle (130) in Form einer Laserlichtquelle;
    wobei eine erste Kamera (120) und eine erste Laserlichtquelle (130) des Inspektionssystems auf der Oberseite einer mobilen Trägereinrichtung (260) und/oder eine zweite Kamera und eine zweite Laserlichtquelle auf der Unterseite der mobilen Trägereinrichtung (260) montiert sind; und
    wobei die Trägereinrichtung beispielsweise in Form einer Rollenprüfeinrichtung oder eines Kaltstrangs ausgebildet ist;
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste Kamera (120) und die erste Laserlichtquelle (130) angeordnet sind zum Überprüfen der Spritzdüsen (110) auf der Losseite der Strangführung (220) und/oder dass die zweite Kamera und die zweite Laserlichtquelle angeordnet sind zum Überprüfen der Spritzdüsen auf der Festseite der Strangführung;
    dass die Laserlichtquelle ausgebildet ist zum Aussenden einer Mehrzahl von vorzugsweise parallelen Laserlichtstrahlen (132), welche die Projektionsfläche (134) aufspannen zum Erzeugen des Bildes von mindestens einem in der Projektionsfläche durch die versprühte Flüssigkeit (115) erzeugten Sprühflecken (136); und
    dass die Projektionsfläche (134) zwischen der Kamera und der Austrittsöffnung der Spritzdüse (110) angeordnet ist.
  2. Strangführung (220) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Inspektionssystem weiterhin ein Modul (140) zur automatischen Auswertung des aufgenommenen Bildes im Hinblick auf einen Defekt und/oder eine fehlerhafte Ausrichtung der Spritzdüse (110) aufweist.
  3. Strangführung (220) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Laserlichtquelle (130) derart angeordnet ist, dass sich die Projektionsfläche (134) als Projektionsebene senkrecht zu der Hauptspritzrichtung der Spritzdüse (110) erstreckt.
  4. Strangführung (220) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Projektionsfläche (134) in einem Abstand a, mit beispielsweise 1cm < a < 2 cm beabstandet zu der Kamera (120) ausgebildet ist.
  5. Strangführung (220) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kamera (120) eine Kommunikationsschnittstelle (122), vorzugsweise mit einem Lese- und Schreib-Modus, aufweist zum vorzugsweise drahtlosen Austausch von Daten mit mindestens einer anderen digitalen Einrichtung, insbesondere in einer cyber-physikalischen Umgebung.
  6. Strangführung (220) nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass es sich bei der digitalen Einrichtung um ein Modul (140) zur Auswertung des aufgenommenen Bildes handelt; und
    dass die Kommunikationsschnittstelle (122) ausgebildet ist, das von der Kamera (120) aufgenommene Bild vorzugsweise drahtlos an das Modul (140) zur Auswertung der aufgenommenen Bilder zu übertragen, insbesondere wenn das Modul entfernt von der Kamera (120) angeordnet ist.
  7. Strangführung nach mindestens einem der Ansprüche 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass es sich bei der digitalen Einrichtung um einen digitalen Datenspeicher (252), beispielsweise ausgebildet in Form einer Cloud und/oder in Form eines dezentralen Datenspeichers angeordnet auf einem Strangführungssegment (225), handelt; und dass die Kommunikationsschnittstelle (122) ausgebildet ist, das von der Kamera (120) aufgenommene Bild vorzugsweise drahtlos zur Speicherung an den Datenspeicher (252) zu übertragen.
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