EP3991866A1 - Vorrichtung und verfahren zur überwachung von maschinenteilen in der metallverarbeitenden industrie - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur überwachung von maschinenteilen in der metallverarbeitenden industrie Download PDF

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EP3991866A1
EP3991866A1 EP21204141.2A EP21204141A EP3991866A1 EP 3991866 A1 EP3991866 A1 EP 3991866A1 EP 21204141 A EP21204141 A EP 21204141A EP 3991866 A1 EP3991866 A1 EP 3991866A1
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EP
European Patent Office
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machine
controller
evaluation device
looper
machine part
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EP21204141.2A
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EP3991866C0 (de
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Thomas Hübner
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SMS Group GmbH
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SMS Group GmbH
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Publication date
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    • B21B31/08—Interchanging rolls, roll mountings, or stand frames, e.g. using C-hooks; Replacing roll chocks on roll shafts
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    • B21B39/16—Guiding, positioning or aligning work immediately before entering or after leaving the pass
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    • B21B39/08—Braking or tensioning arrangements
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21C47/02—Winding-up or coiling
    • B21C47/04—Winding-up or coiling on or in reels or drums, without using a moving guide

Definitions

  • the invention relates to a device for metal processing and a method for monitoring such a device, preferably in a rolling mill.
  • a monitoring system usually has a large number of sensors that are installed directly in the relevant plant surroundings, which results in a not inconsiderable maintenance effort.
  • the sensors can also be located in hazardous areas, difficult to access and, due to their proximity to production, be exposed to dirt and aggressive media, which affects their reliability.
  • An object of the invention is to improve the monitoring of devices for metal processing, in particular in a rolling mill, in particular to increase the reliability.
  • the device and the method are located in the technical field of metal processing, in particular in the field of forming processing by rolling.
  • the processing preferably relates to metallurgical cast products such as slabs or strips made of steel or a non-ferrous metal.
  • the device according to the invention comprises a machine, for example a roll stand, with a stationary machine part and at least one machine part that is movable relative to the stationary machine part.
  • a machine for example a roll stand
  • possible machines include, for example, a looper, a coiler, a shear, a slab sizing press, a coil box, a descaler, an exit roller table or other systems.
  • the device comprises a controller for process control of the machine and a monitoring system which is in communication with the controller and has at least one camera and an evaluation device which is in communication with the camera.
  • the evaluation device and/or the controller can be implemented centrally or decentrally, as part of internet-based and/or cloud-based applications or in some other way, and can also access databases if necessary.
  • the communication between the Electronic components such as control, evaluation device, camera, etc. can be wireless or wired.
  • the evaluation device is set up to receive image data from the camera, to carry out image recognition on it in order to record the position of the movable machine part and output it to the controller.
  • the camera(s) can be installed outside the immediate system environment, which minimizes any failures caused by dirt and aggressive media compared to conventional sensors. Because the camera(s) can be installed outside of the direct plant environment, they can also be serviced outside of any hazardous areas of the plant. This also reduces the risk of accidents for maintenance personnel. This makes it possible to monitor positions relevant to machine safety, which also includes the monitoring of access doors in hazardous areas or the access itself.
  • the reliability of the camera-based surveillance system can be increased simply and inexpensively by redundancy of cameras and computer technology within the framework of the evaluation device.
  • the image recognition preferably implemented as a computer program, can be implemented in various ways. In this way, a self-learning algorithm can be trained on the machine parts to be monitored and their possible positions or states.
  • the evaluation device includes and uses a 3D model of the machine, with the at least one movable machine part being defined as an object within the 3D model. Any change in the position of the movable machine part to be monitored can now be recorded using a 2D camera image from the camera and compared with the 3D model. The positions or states of the moving machine parts can thus be determined with sufficient accuracy in most cases.
  • the camera can be set up to record a 3D image, or several cameras can be installed for this purpose and communicate with the evaluation device.
  • the machine preferably comprises at least one roll stand for rolling a metal strip in a roll gap, the roll stand comprising one or more rolls, in particular two work rolls forming the roll gap and two correspondingly assigned back-up rolls.
  • the camera-based monitoring system described here is particularly suitable for use in the context of a roll stand, since in this way sensors in difficult process or environmental conditions can be avoided.
  • the roll stand has one or more retaining bars assigned to the rolls, which are each set up to hold the corresponding roll in its operating position in a closed position and to enable the corresponding roll to be removed in an open position, the evaluation device being set up to record the position of one, several or all retaining bolts and output it to the control.
  • the retaining bolts are safety-relevant parts whose correct positions must be ensured for commissioning of the roll stand and during operation.
  • the retaining bars are also visible from the outside and are therefore particularly suitable for the camera-based surveillance system.
  • the machine preferably has at least one looper, which includes a looper roller that can be spatially adjusted via an actuator and is set up to support and guide the metal strip.
  • the looper is preferably installed between two roll stands and is used to compensate for changes in the length of the metal strip during the rolling process or to compensate for fluctuations in tension.
  • the evaluation device is set up to detect the position of the looper roller and to output it to the controller. If the looper roll is mounted on a swiveling looper arm, the looper rotation angle, i.e. the angle of the looper arm relative to the horizontal, vertical or another reference line, can be recorded by the evaluation device for this purpose.
  • the machine preferably has at least one reel for winding up the metal strip, the reel comprising a mandrel support bearing which can be brought into a closed position for receiving and rotatably supporting a mandrel and into an open position for removing the mandrel.
  • the mandrel support bearing can comprise an input-side bearing section and an output-side bearing section, which can be adjusted by means of corresponding actuators into an open position for removing and installing the mandrel and into a closed position for operating the reel.
  • the evaluation device is set up to detect the position of the mandrel support bearing, in particular the positions of the two bearing sections, and to output it to the controller.
  • a method for monitoring a device for metal processing comprising: providing a machine with a stationary machine part and at least one machine part that is movable relative to the stationary machine part; and recording at least one section of the machine using at least one camera and transmitting the image data to an evaluation device; Carrying out an image recognition on the image data by the evaluation device in order to detect the position of the movable machine part; and outputting the detected position of the movable machine part to a controller for process control of the machine.
  • a 3D model of the machine is preferably used to carry out the image recognition, with the at least one movable machine part being defined as an object within the 3D model.
  • coordinates of the movable machine part to be monitored are preferably determined using a telemetry measuring system, in particular by carrying out point laser scans. Ideally, the scan will be from the same position where the camera is installed or is to be installed.
  • the machine preferably comprises at least one roll stand for rolling a metal strip in a roll gap, the roll stand having one or more rolls, in particular two rolls, in the roll gap training work rolls and two correspondingly associated back-up rolls includes.
  • the roll stand particularly preferably comprises one or more retaining bolts associated with the rolls, which are each set up to hold the corresponding roll in its operating position in a closed position and to allow the corresponding roll to be removed in an open position, the positions one, several or all retaining bolts are detected by the evaluation device and output to the controller.
  • the roll stand preferably has an adjustable outlet guide for guiding the metal strip into the roll gap and/or an adjustable inlet guide for guiding the metal strip into the roll gap, with the position of the outlet guide and/or the inlet guide being recorded by the evaluation device and output to the controller.
  • the machine preferably has at least one looper, which includes a looper roller that can be adjusted via an actuator and is set up to support and guide the metal strip, with the position of the looper roller, preferably any looper rotation angle, being detected and displayed by the evaluation device the control is issued.
  • a looper roller that can be adjusted via an actuator and is set up to support and guide the metal strip, with the position of the looper roller, preferably any looper rotation angle, being detected and displayed by the evaluation device the control is issued.
  • the machine preferably has at least one reel for winding up the metal strip, the reel comprising a mandrel support bearing which can be brought into a closed position for receiving and rotatably supporting a mandrel and into an open position for removing the mandrel, wherein the position of the mandrel support bearing is detected by the evaluation device and output to the controller.
  • the figure 1 shows schematically a roll stand 10 for rolling a transportable in a conveying direction F metal strip, which in the figure 1 is not shown.
  • the roll stand 10 is preferably a four-high stand for use in a hot flattening mill.
  • the mill stand 10 may have a different construction and/or intended for a different application, such as a cold rolling mill for metal strip, a structuring mill, or a mill for rolling cylindrical objects such as bars or tubes.
  • the roll stand 10 of the present embodiment has two parallel opposed work rolls 11 forming a nip, and two associated back-up rolls 12 which can be respectively contacted with the work rolls 11 to support the work rolls 11 and deflection of the work rolls 11 under load or at least to limit.
  • the work rolls 11 and the back-up rolls 12 are held in their working positions by holding bars 13a, 13b, 14a, 14b.
  • two retaining bars 13a, 13b are installed, arranged in pairs on the right and left (seen in the conveying direction F).
  • two retaining bars 14a, 14b are installed, arranged in pairs on the right and left (seen in the conveying direction F), which, due to different requirements, dimensions and installation positions of the rollers 11, 12, are usually structurally different from the retaining bars 13a, 13b for the work rolls 11 differ.
  • Each retaining bar 13a, 13b, 14a, 14b can thus assume two positions or states: an operating state Z B in which the roller 11, 12 is secured in its working position by the corresponding retaining bar 13a, 13b, 14a, 14b, and a maintenance state Zw, in which the corresponding retaining bar 13a, 13b, 14a, 14b is opened or released and allows the roller 11, 12 to be removed.
  • the two states Z B and Zw are in the figure 1 for different retaining bars 13a, 13b, 14a, 14b shown schematically. It should be noted that the terms "position”, “position” and “state” are sometimes used synonymously herein.
  • a monitoring system 1 which includes at least one camera 2 and an evaluation device 3, is installed to monitor the states Z B , Zw of one, several or all retaining bolts 13a, 13b, 14a, 14b.
  • the camera 2 and the evaluation device 3 are in wired or wireless communication, so that at least the camera 2 can send data to the evaluation device 3 .
  • bidirectional communication is also possible.
  • the evaluation device 3 can also include a controller 4 for the roll stand 10 or be in communication with such a controller in order to be able to intervene in production depending on the monitoring result, for example to be able to stop it in the event of an incorrectly closed retaining bolt 13a, 13b, 14a, 14b .
  • the evaluation device 3 is in communication with the controller 4 , wirelessly or by wire, and is set up to output the detected positions of the retaining bolts 13 a , 13 b , 14 a , 14 b to the controller 4 .
  • the data transmitted in this way to the controller 4 can be created and transmitted in the format of a conventional sensor, for example, which means that a conventional system can be easily converted without having to redesign the process control.
  • the evaluation device 3 and/or the controller 4 can be centralized or decentralized, part of internet-based and/or cloud-based applications or implemented in some other way, and access databases if necessary.
  • the control and/or evaluation device 3 can communicate with the camera 2 and the corresponding components of the roll stand in a wireless or wired manner.
  • the evaluation device 3 includes a computing unit 3a for image recognition, which is set up to recognize the positions of the corresponding retaining bolts 13a, 13b, 14a, 14b and, if necessary, to compare them with target positions.
  • the image recognition preferably implemented as a computer program, can be implemented in various ways.
  • a self-learning algorithm can thus be trained on the retaining bars 13a, 13b, 14a, 14b to be monitored and their possible states Z B , Zw.
  • a 3D model can be created, with the retaining bars 13a, 13b, 14a, 14b to be monitored being defined as objects within the 3D model.
  • the coordinates of the system parts to be monitored here the retaining bolts 13a, 13b, 14a, 14b, are determined, for example using a telemetry measuring system. Point laser scans can be carried out for this purpose. Ideally, the scan is done from the same position where the camera 2 is or is to be installed.
  • Various positions or states including the end positions of the movable parts to be monitored, here the states Z B , Zw of the retaining bolts 13a, 13b, 14a, 14b to be monitored, are determined and a 3D model is created.
  • the installation point of the camera 2 is provided with the corresponding coordinates in relation to the 3D model.
  • the movable retaining bars 13a, 13b, 14a, 14b to be monitored are defined as objects within the 3D model. If necessary, the 3D model can be adjusted according to the camera's viewing angle.
  • any change in the position of one or more of the retaining bars 13a, 13b, 14a, 14b during operation of the roll stand 10 can now be detected using the 2D camera image of the camera 2.
  • the positions or states Z B , Zw of the retaining bars 13a, 13b, 14a, 14b can thus be determined with sufficient accuracy.
  • the camera 2 can be set up to record a 3D image, or a plurality of cameras 2 can be provided for this purpose, as a result of which the monitoring accuracy can be increased by position changes in the depth direction being easier to detect.
  • the exemplary embodiment described above shows how the camera-based monitoring system 1 can be used to monitor the location or position of the retaining bolts 13a, 13b, 14a, 14b in a roll stand 10.
  • an important technical contribution of the monitoring system 1 is that it is easily configurable for other machine parts to be monitored without having to install, read and maintain special sensors.
  • the retaining bolts 13a, 13b, 14a, 14b are concrete realizations of movable machine parts, movable relative to a stationary machine part such as a frame or framework (in the figure 1 not shown) for receiving and storing the rollers 11, 12.
  • Discrete positions, as in the case of the retaining bolts 13a, 13b, 14a, 14b, as well as continuous or analogous positions of one or more moving machine parts can be monitored.
  • the only requirement is that the relevant moving machine parts and their positions to be monitored can be viewed by one or more cameras 2 .
  • target positions of working and/or back-up rolls 11, 12 can be checked by the evaluation device 3.
  • the diameter of the work and/or back-up rolls 11, 12 can be checked.
  • the camera-based monitoring system 1 is also not limited to position or position monitoring within the framework of a rolling stand 10, but it can also be used, for example, to monitor a looper, a coiler, a shear, a slab sizing press, a coil box, a descaler, a run-out roller table, etc. be applied.
  • the looper angle and/or the looper roll position can be monitored by camera.
  • the position of side rails, CVC positions, diameter of a sliding block, etc. are also accessible to camera-based surveillance.
  • the evaluation device 3 can be set up to monitor vibrations of a plant or parts of the plant in order to draw conclusions about the stress, possible faults or failure probabilities, for example.
  • the monitoring system 1 can also be used to detect and check target installation positions in the rest position.
  • Sensors can be saved by using the camera-based surveillance system 1 .
  • the development, manufacture, installation and maintenance of special sensors are no longer necessary.
  • the camera(s) 2 can be installed outside of the direct system environment, any failures due to contamination and aggressive media can be minimized compared to conventional sensors. Since the camera(s) 2 can be installed outside the immediate plant environment, they can be serviced outside of any hazardous areas of the plant. This also reduces the risk of accidents for maintenance personnel. This makes it possible to monitor positions relevant to machine safety, which also includes the monitoring of access doors in hazardous areas or the access itself.
  • the reliability of the camera-based surveillance system 1 can be increased simply and inexpensively by redundancy of cameras 2 and computing technology within the framework of the evaluation device 3 .
  • Process and environmental conditions are mentioned as examples in which the use of the camera-based monitoring system 1 proves to be advantageous compared to conventional sensors: environments with high temperatures, for example steel works, furnaces, casting machines, hot flat rolling mills; Environments with high levels of dust and/or scale, for example steel mills, furnaces, casting machines, hot flat rolling mills; Environments directly exposed to cooling water, such as hot flat rolling mills; Environments exposed to acid and/or emulsion, e.g. cold rolling mills, coil lines; Environments subject to mechanical stress, for example due to material in the event of a quick stop or strip tear, for example cold and warm flat rolling mills.
  • the camera-based monitoring system 1 the problem of sensor wear due to difficult process or environmental conditions is solved.
  • the figure 2 shows schematically a section of a hot rolling mill, which has two roll stands 10, 10' for rolling a metal strip transported in a conveying direction F (in Fig figure 2 not shown) and a looper 20 arranged in between.
  • the two roll stands 10, 10 ' are constructed similarly to the roll stand 10 according to the embodiment of FIG figure 1 , They each have two parallel, opposite work rolls 11, 11 ', which form a roll gap according to, and two associated back-up rolls 12, 12', which with associated work rolls 11, 11' can be brought into contact to support the work rolls 11, 11' and to avoid or at least limit deflection of the work rolls 11, 11' under load.
  • the roll stand 10 located upstream in the conveying direction F with respect to the looper 20 has an outlet guide 15 which feeds the metal strip emerging from the first roll stand 10 to the looper 20 .
  • the roll stand 10′ located downstream in the conveying direction F with respect to the looper 20 has an inlet guide 16 in order to guide the metal strip from the looper 20 into the corresponding roll gap.
  • the inlet and outlet guides 15, 16 are adjustable, in particular they can be moved in and out.
  • the positions of the inlet and outlet guides 15, 16 can be monitored outside of the direct plant environment by means of the camera-based monitoring system 1, which is constructed as described above. It is no longer necessary to install sensors directly on the inlet and outlet guides 15, 16 to determine their positions.
  • the working position of the looper 20, for example a looper rotation angle, can also be monitored in this way using the camera-based monitoring system 1, without one or more dedicated sensors being required.
  • the figure 3 shows an exemplary structure of a looper 20 for compensating for changes in the length of the metal strip in the course of the rolling process or for compensating for tension fluctuations in the metal strip.
  • the looper 20 includes an actuator 21, which is designed as a hydraulic cylinder in the present embodiment.
  • the actuator 21 is connected to a looper arm 22 that can rotate about a pivot axis B and is set up to rotate the looper arm 22 about the pivot axis B accordingly.
  • a looper roller 23 is also rotatably mounted on the looper arm 22 Support and leadership of the metal strip is set up. The position of the looper roller 23 can be changed by pivoting the looper arm 22 by a looper rotation angle ⁇ , as a result of which the length of the conveying path of the metal strip between the two roll stands 10 and 10' can be modified.
  • the looper rotation angle ⁇ or an alternative measure for the position of the looper roller 23 can now be monitored outside of the direct plant environment by means of the camera-based monitoring system 1, which is constructed as described above.
  • the installation of a rotary encoder or other sensor for determining the position of the looper roller 23 in the immediate vicinity of the looper 20 is no longer necessary.
  • the figure 3 shows a mandrel support bearing 31 of a reel 30 for winding a metal strip M.
  • the mandrel support bearing 31 comprises an input-side bearing section 32 and an output-side bearing section 33, which can be moved into an open position for removing and installing a mandrel 36 and into a closed position for the operation of the reel 30 are adjustable.
  • the positions of the bearing sections 32, 33 can now be monitored outside of the immediate plant environment by means of the camera-based monitoring system 1, which is constructed as described above. Installation of sensors on the bearing sections 32, 33 is no longer required.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Vorrichtung zur Metallverarbeitung, vorzugsweise in einem Walzwerk, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Maschine (10, 20, 30) mit einem stationären Maschinenteil und zumindest einem relativ zum stationären Maschinenteil beweglichen Maschinenteil (13a, 13b, 14a, 14b, 15, 16, 23, 32, 33); und eine Steuerung (4) zur Prozesssteuerung der Maschine (10, 20, 30) sowie ein mit der Steuerung (4) in Kommunikation stehendes Überwachungssystem (1), das zumindest eine Kamera (2) und eine mit der Kamera (2) in Kommunikation stehende Auswerteeinrichtung (3) aufweist; wobei die Auswerteeinrichtung (3) eingerichtet ist, um Bilddaten der Kamera (2) zu empfangen, eine Bilderkennung darauf durchzuführen, die Position des beweglichen Maschinenteils zu erfassen und an die Steuerung (4) auszugeben.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Metallverarbeitung sowie ein Verfahren zur Überwachung einer solchen Vorrichtung, vorzugsweise in einem Walzwerk.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Auf dem Gebiet der metallverarbeitenden Industrie ist es bekannt, die Lage und Position von Maschinenteilen, insbesondere sicherheitsrelevanter Art, mittels Sensoren zu überwachen. So beschreibt beispielsweise die DE 10 2018 200 506 A1 eine Tragkonstruktion für einen Vertikalbandspeicher, auch als "Looper" bezeichnet, mit einer beweglichen Traverse, deren aktuelle Position mittels eines Sensors überwacht wird, wodurch mögliche Abweichungen von einer Horizontallage erfassbar sind. Eine optische Vermessung des Walzenabstands eines Walzenpaares in einem Walzgerüst ist aus der DE 2 232 410 A bekannt.
  • Ein Überwachungssystem weist in der Regel eine Vielzahl von Sensoren auf, die unmittelbar in den betreffenden Anlagenumgebungen installiert sind, was einen nicht unerheblichen Wartungsaufwand zur Folge hat. Die Sensoren können sich zudem in Gefahrenbereichen befinden, schwer zugänglich und aufgrund ihrer Nähe zur Produktion Verschmutzungen und aggressiven Medien ausgesetzt sein, wodurch deren Zuverlässigkeit beeinträchtigt ist.
    • Darstellung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Überwachung von Vorrichtungen zur Metallverarbeitung, insbesondere in einem Walzwerk, zu verbessern, insbesondere die Zuverlässigkeit zu erhöhen.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Verfahrensanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
  • Die Vorrichtung und das Verfahren sind auf dem technischen Gebiet der Metallverarbeitung angesiedelt, insbesondere im Bereich der umformenden Bearbeitung durch Walzen. Die Verarbeitung betrifft vorzugsweise metallurgische Gießprodukte wie beispielsweise Brammen oder Bänder aus Stahl oder einem Nichteisenmetall.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfasst eine Maschine, beispielsweise ein Walzgerüst, mit einem stationären Maschinenteil und zumindest einem relativ zum stationären Maschinenteil beweglichen Maschinenteil. Als mögliche Maschinen kommen neben dem Walzgerüst beispielsweise auch ein Looper, eine Haspel, eine Schere, eine Brammenstauchpresse, eine Coilbox, ein Zunderwäscher, ein Auslaufrollgang oder andere Anlagen in Betracht.
  • Die Vorrichtung umfasst eine Steuerung zur Prozesssteuerung der Maschine sowie ein mit der Steuerung in Kommunikation stehendes Überwachungssystem, das zumindest eine Kamera und eine mit der Kamera in Kommunikation stehende Auswerteeinrichtung aufweist. Die Auswerteeinrichtung und/oder die Steuerung können zentral oder dezentral, Bestandteil internetbasierter und/oder cloudbasierter Anwendungen oder auf andere Weise implementiert sein, sowie gegebenenfalls auf Datenbanken zugreifen. Die Kommunikation zwischen den elektronischen Komponenten wie Steuerung, Auswerteeinrichtung, Kamera usw. kann drahtlos oder drahtgebunden erfolgen.
  • Erfindungsgemäß ist die Auswerteeinrichtung eingerichtet, um Bilddaten der Kamera zu empfangen, eine Bilderkennung darauf durchzuführen, um die Position des beweglichen Maschinenteils zu erfassen und an die Steuerung auszugeben.
  • Durch die Anwendung eines solchen kamerabasierten Überwachungssystems können herkömmliche Sensoren zur Erfassung der Positionen beweglicher Maschinenteile eingespart werden. Die Entwicklung, Herstellung, Installation sowie Wartung spezieller Sensoren entfallen.
  • Es kommt hinzu, dass die Kamera(s) außerhalb der direkten Anlagenumgebung installiert werden können, wodurch etwaige Ausfälle durch Verschmutzung und aggressive Medien gegenüber herkömmlicher Sensorik minimiert werden. Indem die Kamera(s) außerhalb der direkten Anlagenumgebung installierbar sind, können sie auch außerhalb etwaiger Gefahrenbereiche der Anlage gewartet werden. Weiterhin reduziert sich dadurch die Unfallgefahr für das Wartungspersonal. Damit ist die Überwachung von maschinensicherheitsrelevanten Positionen möglich, wozu auch die Überwachung von Zutrittstüren in Gefahrenbereiche oder der Zutritt selbst zählen.
  • Die Ausfallsicherheit des kamerabasierten Überwachungssystems kann durch Redundanz von Kameras und Rechentechnik im Rahmen der Auswerteeinrichtung einfach und kostengünstig erhöht werden.
  • Die Bilderkennung, vorzugsweise als Computerprogramm implementiert, kann hierbei auf verschiedene Weise realisiert werden. So kann ein selbstlernender Algorithmus auf die zu überwachenden Maschinenteile sowie ihre möglichen Positionen bzw. Zustände trainiert werden.
  • Alternativ und besonders bevorzugt umfasst und verwendet die Auswerteeinrichtung ein 3D-Modell der Maschine, wobei der zumindest eine bewegliche Maschinenteil innerhalb des 3D-Modells als Objekt definiert ist. Eine etwaige positionelle Veränderung des zu überwachenden beweglichen Maschinenteils kann nun mittels eines 2D-Kamerabildes der Kamera erfasst und mit dem 3D-Modell verglichen werden. Die Positionen bzw. Zustände der beweglichen Maschinenteile sind damit in den meisten Fällen hinreichend genau bestimmbar. Zur Verbesserung der Detektionsgenauigkeit kann die Kamera eingerichtet sein, um ein 3D-Bild aufzunehmen, oder es können mehrere Kameras zu diesem Zweck installiert sein und mit der Auswerteeinrichtung in Kommunikation stehen.
  • Vorzugsweise umfasst die Maschine zumindest ein Walzgerüst zum Walzen eines Metallbands in einem Walzspalt, wobei das Walzgerüst eine oder mehrere Walzen, insbesondere zwei den Walzspalt ausbildende Arbeitswalzen sowie zwei entsprechend zugeordnete Stützwalzen, umfasst. Das hierin beschriebene kamerabasierte Überwachungssystem ist für die Anwendung im Rahmen eines Walzgerüsts besonders geeignet, da auf diese Weise Sensoren in schwierigen Prozess- bzw. Umgebungsbedingungen vermieden werden können.
  • Vorzugsweise weist das Walzgerüst einen oder mehrere den Walzen zugeordnete Halteriegel auf, die jeweils eingerichtet sind, um in einer geschlossenen Position die entsprechende Walze in ihrer Betriebsposition zu halten und in einer geöffneten Position den Ausbau der entsprechenden Walze zu ermöglichen, wobei die Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, um die Position eines, mehrerer oder aller Halteriegel zu erfassen und an die Steuerung auszugeben. Die Halteriegel sind sicherheitsrelevante Teile, deren korrekte Positionen zur Inbetriebnahme des Walzgerüsts und während des Betriebs sichergestellt werden müssen. Die Halteriegel sind zudem von außen einsehbar und somit für das kamerabasierte Überwachungssystem besonders geeignet.
  • Aus den gleichen Gründen ist es sinnvoll, die Position einer etwaigen Auslaufführung und/oder Einlaufführung eines Walzgerüsts mittels des kamerabasierten Überwachungssystems zu erfassen und an die Steuerung auszugeben.
  • Vorzugsweise weist die Maschine zumindest einen Looper auf, der eine über einen Aktuator räumlich verstellbare Looperrolle umfasst, die zur Unterstützung und Führung des Metallbands eingerichtet ist. Der Looper ist vorzugsweise zwischen zwei Walzgerüsten installiert und dient der Kompensation von Längenänderungen des Metallbands im Verlauf des Walzprozesses bzw. zum Ausgleich von Zugschwankungen. Die Auswerteeinrichtung ist nun in diesem Fall eingerichtet, um die Position der Looperrolle zu erfassen und an die Steuerung auszugeben. Sofern die Looperrolle an einem schwenkbaren Looperarm montiert ist, kann zu diesem Zweck der Looperdrehwinkel, d.h. der Winkel des Looperarms relativ zur Horizontalen, Vertikalen oder einer anderen Bezugslinie, durch die Auswerteeinrichtung erfasst werden.
  • Vorzugsweise weist die Maschine zumindest eine Haspel zum Aufwickeln des Metallbands auf, wobei die Haspel ein Dornstützlager umfasst, das zur Aufnahme und drehbaren Lagerung eines Dorns in eine geschlossene Position und für die Herausnahme des Dorns in eine geöffnete Position bringbar ist. Das Dornstützlager kann zu diesem Zweck einen eingangsseitigen Lagerabschnitt und einen ausgangsseitigen Lagerabschnitt umfassen, die mittels entsprechender Aktuatoren jeweils in eine geöffnete Position zum Aus- und Einbau des Dorns und in eine geschlossene Position für den Betrieb der Haspel verstellbar sind. Die Auswerteeinrichtung ist nun in diesem Fall eingerichtet ist, um die Position des Dornstützlagers, insbesondere die Positionen der beiden Lagerabschnitte, zu erfassen und an die Steuerung auszugeben.
  • Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Überwachung einer Vorrichtung zur Metallverarbeitung, vorzugsweise in einem Walzwerk, gelöst, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer Maschine mit einem stationären Maschinenteil und zumindest einem relativ zum stationären Maschinenteil beweglichen Maschinenteil; und Aufnehmen zumindest eines Abschnitts der Maschine mittels zumindest einer Kamera und Übermitteln der Bilddaten an eine Auswerteeinrichtung; Durchführen einer Bilderkennung auf den Bilddaten durch die Auswerteeinrichtung, um die Position des beweglichen Maschinenteils zu erfassen; und Ausgeben der erfassten Position des beweglichen Maschinenteils an eine Steuerung zur Prozesssteuerung der Maschine.
  • Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.
  • So wird für die Durchführen der Bilderkennung aus den oben genannten Gründen vorzugsweise ein 3D-Modell der Maschine herangezogen, wobei der zumindest eine bewegliche Maschinenteil innerhalb des 3D-Modells als Objekt definiert ist.
  • Vorzugsweise werden für die Erstellung des 3D-Modells Koordinaten des zu überwachenden beweglichen Maschinenteils über ein Telemetrie-Vermessungssystem ermittelt, insbesondere mittels Durchführung von Punkt-Laserscans. Idealerweise erfolgt der Scan aus der gleichen Position, in der die Kamera installiert ist oder zu installieren ist.
  • Vorzugsweise werden für die Erstellung des 3D-Modells mehrere, d.h. verschiedene Positionen des zu überwachenden beweglichen Maschinenteils, insbesondere umfassend die Endlagen der möglichen Bewegungen bzw. Bewegungsamplituden, ermittelt.
  • Vorzugsweise umfasst die Maschine aus den oben genannten Gründen zumindest ein Walzgerüst zum Walzen eines Metallbands in einem Walzspalt, wobei das Walzgerüst eine oder mehrere Walzen, insbesondere zwei den Walzspalt ausbildende Arbeitswalzen sowie zwei entsprechend zugeordnete Stützwalzen, umfasst.
  • In diesem Fall umfasst das Walzgerüst besonders bevorzugt einen oder mehrere den Walzen zugeordnete Halteriegel, die jeweils eingerichtet sind, um in einer geschlossenen Position die entsprechende Walze in ihrer Betriebsposition zu halten und in einer geöffneten Position den Ausbau der entsprechenden Walze zu ermöglichen, wobei die Positionen eines, mehrerer oder aller Halteriegel durch die Auswerteeinrichtung erfasst und an die Steuerung ausgegeben werden.
  • Vorzugsweise weist das Walzgerüst eine verstellbare Auslaufführung zur Führung des Metallbandes in den Walzspalt und/oder eine verstellbare Einlaufführung zur Führung des Metallbands in den Walzspalt auf, wobei die Position der Auslaufführung und/oder der Einlaufführung durch die Auswerteeinrichtung erfasst und an die Steuerung ausgegeben wird.
  • Vorzugsweise weist die Maschine aus den oben genannten Gründen zumindest einen Looper auf, der eine über einen Aktuator verstellbare Looperrolle umfasst, die zur Unterstützung und Führung des Metallbands eingerichtet ist, wobei die Position der Looperrolle, vorzugsweise ein etwaiger Looperdrehwinkel, durch die Auswerteeinrichtung erfasst und an die Steuerung ausgegeben wird.
  • Vorzugsweise weist die Maschine aus den oben genannten Gründen zumindest eine Haspel zum Aufwickeln des Metallbands auf, wobei die Haspel ein Dornstützlager umfasst, das zur Aufnahme und drehbaren Lagerung eines Dorns in eine geschlossene Position und für die Herausnahme des Dorns in eine geöffnete Position bringbar ist, wobei die Position des Dornstützlagers durch die Auswerteeinrichtung erfasst und an die Steuerung ausgegeben wird.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Bevorzugte weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    schematisch ein Walzgerüst mit Halteriegeln für die Arbeits- und Stützwalzen sowie ein kamerabasiertes Überwachungssystem zur Überwachung der Positionen der Halteriegel;
    Figur 2
    schematisch eine Kombination aus zwei Walzgerüsten mit Auslauf- und Einlaufführung, einem dazwischen angeordneten Looper sowie einem kamerabasierten Überwachungssystem zur Überwachung der Positionen der Auslauf- und Einlaufführung;
    Figur 3
    schematisch einen Looper sowie ein kamerabasiertes Überwachungssystem zur Überwachung des Looperdrehwinkels;
    Figur 4
    schematisch ein Dornstützlager einer Haspel zum Aufwickeln eines Metallbands sowie ein kamerabasiertes Überwachungssystem zur Überwachung der Position des Dornstützlagers.
    Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.
  • Die Figur 1 zeigt schematisch ein Walzgerüst 10 zum Walzen eines in einer Förderrichtung F transportierbaren Metallbands, das in der Figur 1 nicht dargestellt ist. Das Walzgerüst 10 ist vorzugsweise ein Vierwalzen-Gerüst zur Verwendung in einem Warmflachwalzwerk. Allerdings kann das Walzgerüst 10 auch einen anderen Aufbau aufweisen und/oder für eine andere Anwendung vorgesehen sein, beispielsweise als Kaltwalzgerüst für Metallbänder, Strukturwalzgerüst oder Walzgerüst für das Walzen von zylindrischen Objekten, wie etwa Stäben oder Rohren.
  • Das Walzgerüst 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist zwei parallel verlaufende, gegenüberliegende Arbeitswalzen 11, die einen Walzspalt bilden, sowie zwei zugehörige Stützwalzen 12 auf, die entsprechend mit den Arbeitswalzen 11 in Kontakt gebracht werden können, um die Arbeitswalzen 11 zu stützen und eine Durchbiegung der Arbeitswalzen 11 unter Last zu vermeiden oder zumindest zu begrenzen.
  • Die Arbeitswalzen 11 und die Stützwalzen 12 werden durch Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b in ihren Arbeitspositionen gehalten. Für jede Arbeitswalze 11 sind zwei, paarweise rechts und links (in Förderrichtung F gesehen) angeordnete Halteriegel 13a, 13b installiert. Analog sind für jede Stützwalze 12 zwei, paarweise rechts und links (in Förderrichtung F gesehen) angeordnete Halteriegel 14a, 14b installiert, die sich aufgrund unterschiedlicher Anforderungen, Abmessungen und Einbaulagen der Walzen 11, 12 in der Regel baulich von den Halteriegeln 13a, 13b für die Arbeitswalzen 11 unterscheiden.
  • Zum Ausbau der Walzen 11, 12, beispielsweise für Wartungsarbeiten oder für einen Walzenwechsel, werden die entsprechenden Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b gelöst. Jeder Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b kann somit zwei Positionen bzw. Zustände einnehmen: einen Betriebszustand ZB, in dem die Walze 11, 12 an ihrer Arbeitsposition durch den entsprechenden Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b gesichert ist, und einen Wartungszustand Zw, in dem der entsprechende Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b geöffnet bzw. gelöst ist und einen Ausbau der Walze 11, 12 erlaubt. Die beiden Zustände ZB und Zw sind in der Figur 1 für verschiedene Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b schematisch eingezeichnet. Es sei darauf hingewiesen, dass die Bezeichnungen "Position", "Lage" und "Zustand" hierin teilweise synonym verwendet werden.
  • Zur Überwachung der Zustände ZB, Zw eines, mehrerer oder aller Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b ist ein Überwachungssystem 1 installiert, das zumindest eine Kamera 2 und eine Auswerteeinrichtung 3 umfasst. Die Kamera 2 und die Auswerteeinrichtung 3 stehen drahtgebunden oder drahtlos in Kommunikation, so dass zumindest die Kamera 2 Daten an die Auswerteeinrichtung 3 senden kann. Allerdings ist ebenso eine bidirektionale Kommunikation möglich.
  • Die Auswerteeinrichtung 3 kann ferner eine Steuerung 4 für das Walzgerüst 10 umfassen oder mit einer solchen in Kommunikation stehen, um in Abhängigkeit vom Überwachungsergebnis in die Produktion eingreifen, diese beispielsweise im Fall eines nicht korrekt geschlossenen Halteriegels 13a, 13b, 14a, 14b stoppen zu können. Die Auswerteeinrichtung 3 steht zu diesem Zweck mit der Steuerung 4 in Kommunikation, drahtlos oder drahtgebunden, und ist eingerichtet, um die erfassten Positionen der Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b an die Steuerung 4 auszugeben. Die so an die Steuerung 4 übermittelten Daten können beispielsweise in dem Format eines herkömmlichen Sensors erstellt und übermittelt werden, wodurch eine herkömmliche Anlage auf einfache Weise umgerüstet werden kann, ohne die Prozessteuerung neu konzipieren zu müssen.
  • Die Auswerteeinrichtung 3 und/oder die Steuerung 4 können zentral oder dezentral, Bestandteil internetbasierter und/oder cloudbasierter Anwendungen oder auf andere Weise implementiert sein, sowie gegebenenfalls auf Datenbanken zugreifen. Die Kommunikation der Steuerung und/oder Auswerteeinrichtung 3 mit der Kamera 2 sowie den entsprechenden Komponenten des Walzgerüsts kann drahtlos oder drahtgebunden erfolgen.
  • Die Auswerteeinrichtung 3 umfasst eine Recheneinheit 3a zur Bilderkennung, die eingerichtet ist, um die Positionen der entsprechenden Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b zu erkennen und gegebenenfalls mit Sollpositionen zu vergleichen.
  • Die Bilderkennung, vorzugsweise als Computerprogramm implementiert, kann hierbei auf verschiedene Weise realisiert werden.
  • So kann ein selbstlernender Algorithmus auf die zu überwachenden Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b sowie ihre möglichen Zustände ZB, Zw trainiert werden.
  • Alternativ kann ein 3D-Modell erstellt werden, wobei die zu überwachenden Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b innerhalb des 3D-Modells als Objekte definiert sind. Zur Erstellung eines solchen 3D-Modells werden die Koordinaten der zu überwachenden Anlagenteile, hier der Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b, beispielsweise über ein Telemetrie-Vermessungssystem ermittelt. Hierfür können Punkt-Laserscans durchgeführt werden. Idealerweise erfolgt der Scan aus der gleichen Position, in der die Kamera 2 installiert ist oder zu installieren ist. Es werden verschiedene Positionen bzw. Zustände, unter anderem die Endlagen der beweglichen, zu überwachenden Teile, hier der Zustände ZB, Zw der zu überwachenden Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b, ermittelt und ein 3D-Modell erstellt. Der Installationspunkt der Kamera 2 wird in Bezug auf das 3D-Modell mit den entsprechenden Koordinaten versehen. Die zu überwachenden, beweglichen Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b werden innerhalb des 3D-Modells als Objekte definiert. Sofern erforderlich kann das 3D-Modell entsprechend dem Kamera-Blickwinkel gerechnet angepasst werden.
  • Eine etwaige Positionsänderung eines oder mehrerer der Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b im Betrieb des Walzgerüsts 10 kann nun mittels des 2D-Kamerabildes der Kamera 2 erfasst werden. Die Positionen bzw. Zustände ZB, Zw der Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b sind damit hinreichend genau bestimmbar. Alternativ kann die Kamera 2 eingerichtet sein, um ein 3D-Bild aufzunehmen, oder es können mehrere Kameras 2 zu diesem Zweck vorgesehen sein, wodurch sich die Überwachungsgenauigkeit erhöhen lässt, indem Positionsveränderungen in Tiefenrichtung besser detektierbar sind.
  • Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt, wie das kamerabasierte Überwachungssystem 1 zur Lage- bzw. Positionsüberwachung der Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b in einem Walzgerüst 10 genutzt werden kann. Allerdings besteht ein wichtiger technischer Beitrag des Überwachungssystems 1 darin, dass es leicht für andere zu überwachende Maschinenteile konfigurierbar ist, ohne dass spezielle Sensoren zu installieren, auszulesen und zu warten sind. Die Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b sind hierbei konkrete Realisierungen von beweglichen Maschinenteilen, beweglich relativ zu einem stationären Maschinenteil wie beispielsweise einem Gestell oder Gerüst (in der Figur 1 nicht dargestellt) zur Aufnahme und Lagerung der Walzen 11, 12.
  • Es können diskrete Positionen, wie im Fall der Halteriegel 13a, 13b, 14a, 14b, genauso wie kontinuierliche bzw. analoge Positionen eines oder mehrerer beweglicher Maschinenteile überwacht werden. Einzige Voraussetzung ist, dass die betreffenden beweglichen Maschinenteile und deren zu überwachende Positionen von einer oder mehreren Kameras 2 einsehbar sind. So können, beispielsweise nach erfolgter Telemetrievermessung, Sollpositionen von Arbeits- und/oder Stützwalzen 11, 12 durch die Auswerteeinrichtung 3 geprüft werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Durchmesserprüfung der Arbeits- und/oder Stützwalzen 11, 12 vorgenommen werden.
  • Das kamerabasierte Überwachungssystem 1 ist auch nicht auf die Lage- bzw. Positionsüberwachung im Rahmen eines Walzgerüsts 10 beschränkt, sondern es kann ebenfalls beispielsweise zur Überwachung eines Loopers, einer Haspel, einer Schere, einer Brammenstauchpresse, einer Coilbox, eines Zunderwäschers, eines Auslaufrollgangs usw. angewendet werden. So lässt sich beispielsweise der Looperwinkel und/oder die Looperrollenposition kamerabasiert überwachen. Die Position von Seitenführungen, CVC-Positionen, Durchmesser eines Schiebeblocks usw. sind der kamerabasierten Überwachung ebenso zugänglich. Weiterhin kann die Auswerteeinrichtung 3 eingerichtet sein, um Schwingungen einer Anlage oder von Anlagenteilen zu überwachen, um daraus beispielsweise auf die Beanspruchung, mögliche Fehler oder Ausfallwahrscheinlichkeiten zu schließen.
  • Neben prozess- und/oder maschinenbedingten beweglichen Objekten können durch das Überwachungssystem 1 auch Einbau-Sollpositionen in Ruhelage erfasst und geprüft werden.
  • Durch die Anwendung des kamerabasierten Überwachungssystems 1 können Sensoren eingespart werden. Die Entwicklung, Herstellung, Installation sowie Wartung spezieller Sensoren entfallen.
  • Dadurch, dass die Kamera(s) 2 außerhalb der direkten Anlagenumgebung installiert werden können, können etwaige Ausfälle durch Verschmutzung und aggressive Medien gegenüber herkömmlicher Sensorik minimiert werden. Indem die Kamera(s) 2 außerhalb der direkten Anlagenumgebung installierbar sind, können sie außerhalb etwaiger Gefahrenbereiche der Anlage gewartet werden. Weiterhin reduziert sich dadurch die Unfallgefahr für das Wartungspersonal. Damit ist die Überwachung von maschinensicherheitsrelevanten Positionen möglich, wozu auch die Überwachung von Zutrittstüren in Gefahrenbereiche oder der Zutritt selbst zählen.
  • Die Ausfallsicherheit des kamerabasierten Überwachungssystems 1 kann durch Redundanz von Kameras 2 und Rechentechnik im Rahmen der Auswerteeinrichtung 3 einfach und kostengünstig erhöht werden.
  • Beispielhaft seien Prozess- bzw. Umgebungsbedingungen genannt, in denen sich der Einsatz des kamerabasierten Überwachungssystems 1 gegenüber konventioneller Sensorik als vorteilhaft erweist: Umgebungen mit hohen Temperaturen, beispielsweise Stahlwerke, Öfen, Gießmaschinen, Warmflachwalzwerke; Umgebungen mit hoher Staub- und/oder Zunderbelastung, beispielsweise Stahlwerke, Öfen, Gießmaschinen, Warmflachwalzwerke; Umgebungen, die Kühlwasser unmittelbar ausgesetzt sind, beispielsweise Warmflachwalzwerke; Umgebungen, die Säure und/oder Emulsion ausgesetzt sind, beispielsweise Kaltwalzwerke, Bandanlagen; Umgebungen mechanischer Belastung etwa durch Material bei Schnellhalt oder Bandriss, beispielsweise Flachwalzwerke kalt und warm. Durch Anwendung des kamerabasierten Überwachungssystems 1 wird das Problem des Sensorverschleißes aufgrund schwieriger Prozess- bzw. Umgebungsbedingungen gelöst.
  • Nachstehend werden weitere Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Figuren 2 bis 4 beschrieben, wobei auf eine Darstellung der Steuerung 4 der Übersichtlichkeit halber verzichtet wurde.
  • Die Figur 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einem Warmwalzwerk, der zwei Walzgerüste 10, 10' zum Walzen eines in einer Förderrichtung F transportierten Metallbands (in der Figur 2 nicht gezeigt) sowie einen dazwischen angeordneten Looper 20 umfasst.
  • Die beiden Walzgerüste 10, 10' sind ähnlich aufgebaut wie das Walzgerüst 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1, sie weisen jeweils zwei parallel verlaufende, gegenüberliegende Arbeitswalzen 11, 11', die entsprechend einen Walzspalt ausbilden, sowie zwei zugehörige Stützwalzen 12, 12' auf, die mit zugehörigen Arbeitswalzen 11, 11' in Kontakt gebracht werden können, um die Arbeitswalzen 11, 11' zu stützen und eine Durchbiegung der Arbeitswalzen 11, 11' unter Last zu vermeiden oder zumindest zu begrenzen.
  • Das in Förderrichtung F bezüglich des Loopers 20 stromaufwärts gelegene Walzgerüst 10 weist eine Auslaufführung 15 auf, die das aus dem ersten Walzgerüst 10 austretende Metallband dem Looper 20 zuführt. Das in Förderrichtung F bezüglich des Loopers 20 stromabwärts gelegene Walzgerüst 10' weist eine Einlaufführung 16 auf, um das Metallband vom Looper 20 in den entsprechenden Walzspalt zu führen. Die Ein- und Auslaufführung 15, 16 sind verstellbar eingerichtet, insbesondere können sie ein- und ausgefahren werden.
  • Die Positionen der Ein- und Auslaufführung 15, 16 können mittels des kamerabasierten Überwachungssystems 1, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, außerhalb der direkten Anlagenumgebung überwacht werden. Eine Installation von Sensoren unmittelbar an der Ein- und Auslaufführung 15, 16 zur Ermittlung ihrer Positionen ist nicht länger erforderlich.
  • Auch die Arbeitsposition des Loopers 20, etwa ein Looperdrehwinkel, kann auf diese Weise mittels des kamerabasierten Überwachungssystems 1 überwacht werden, ohne dass ein oder mehrere eigene Sensoren erforderlich wären.
  • Die Figur 3 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines Loopers 20 zur Kompensation von Längenänderungen des Metallbands im Verlauf des Walzprozesses bzw. zum Ausgleich von Zugschwankungen des Metallbands.
  • Der Looper 20 umfasst einen Aktuator 21, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Hydraulikzylinder ausgeführt ist. Der Aktuator 21 ist mit einem um eine Schwenkachse B drehbaren Looperarm 22 verbunden und eingerichtet, um den Looperarm 22 entsprechend um die Schwenkachse B zu drehen. Am Looperarm 22 ist ferner eine Looperrolle 23 drehbar montiert, die zur Unterstützung und Führung des Metallbands eingerichtet ist. Die Lage der Looperrolle 23 kann durch Schwenken des Looperarms 22 um einen Looperdrehwinkel α verändert werden, wodurch die Länge des Förderwegs des Metallbands zwischen den beiden Walzgerüsten 10 und 10' modifizierbar ist.
  • Der Looperdrehwinkel α oder ein alternatives Maß für die Position der Looperrolle 23 kann nun mittels des kamerabasierten Überwachungssystems 1, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, außerhalb der direkten Anlagenumgebung überwacht werden. Die Installation eines Drehgebers oder eines anderen Sensors zur Ermittlung der Position der Looperrolle 23 in unmittelbarer Umgebung des Loopers 20 ist nicht länger erforderlich.
  • Die Figur 3 zeigt ein Dornstützlager 31 einer Haspel 30 zum Aufwickeln eines Metallbands M. Das Dornstützlager 31 umfasst einen eingangsseitigen Lagerabschnitt 32 und einen ausgangsseitigen Lagerabschnitt 33, die mittels entsprechender Aktuatoren 34, 35 jeweils in eine geöffnete Position zum Aus- und Einbau eines Dorns 36 und in eine geschlossene Position für den Betrieb der Haspel 30 verstellbar sind.
  • Die Positionen der Lagerabschnitte 32, 33 kann nun mittels des kamerabasierten Überwachungssystems 1, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, außerhalb der direkten Anlagenumgebung überwacht werden. Eine Installation von Sensoren an den Lagerabschnitten 32, 33 ist nicht länger erforderlich.
  • Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargelegt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Überwachungssystem
    2
    Kamera
    3
    Auswerteeinrichtung
    3a
    Recheneinheit
    4
    Steuerung
    10
    Walzgerüst
    11
    Arbeitswalze
    12
    Stützwalze
    13a
    Halteriegel
    13b
    Halteriegel
    14a
    Halteriegel
    14b
    Halteriegel
    15
    Auslaufführung
    16
    Einlaufführung
    20
    Looper
    21
    Aktuator
    22
    Looperarm
    23
    Looperrolle
    30
    Haspel
    31
    Dornstützlager
    32
    Eingangsseitiger Lagerabschnitt
    33
    Ausgangsseitiger Lagerabschnitt
    34
    Aktuator
    35
    Aktuator
    36
    Dorn
    F
    Förderrichtung
    ZB
    Betriebszustand
    ZW
    Wartungszustand
    B
    Schwenkachse
    α
    Looperdrehwinkel
    M
    Metallband

Claims (16)

  1. Vorrichtung zur Metallverarbeitung, vorzugsweise in einem Walzwerk, wobei die Vorrichtung aufweist:
    eine Maschine (10, 20, 30) mit einem stationären Maschinenteil und zumindest einem relativ zum stationären Maschinenteil beweglichen Maschinenteil (13a, 13b, 14a, 14b, 15, 16, 23, 32, 33); und
    eine Steuerung (4) zur Prozesssteuerung der Maschine (10, 20, 30) sowie ein mit der Steuerung (4) in Kommunikation stehendes Überwachungssystem (1), das zumindest eine Kamera (2) und eine mit der Kamera (2) in Kommunikation stehende Auswerteeinrichtung (3) aufweist; wobei
    die Auswerteeinrichtung (3) eingerichtet ist, um Bilddaten der Kamera (2) zu empfangen, eine Bilderkennung darauf durchzuführen, um die Position des beweglichen Maschinenteils zu erfassen und an die Steuerung (4) auszugeben.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (3) ein 3D-Modell der Maschine (10, 20, 30) enthält, wobei der zumindest eine bewegliche Maschinenteil innerhalb des 3D-Modells als Objekt definiert ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (10, 20, 30) zumindest ein Walzgerüst (10, 10') zum Walzen eines Metallbands in einem Walzspalt umfasst, wobei das Walzgerüst (10, 10') eine oder mehrere Walzen (11, 12), vorzugsweise zwei den Walzspalt ausbildende Arbeitswalzen (11) sowie zwei entsprechend zugeordnete Stützwalzen (12), umfasst.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzgerüst (10, 10') einen oder mehrere den Walzen (11, 12) zugeordnete Halteriegel (13a, 13b, 14a, 14b) aufweist, die jeweils eingerichtet sind, um in einer geschlossenen Position die entsprechende Walze (11, 12) in ihrer Betriebsposition zu halten und in einer geöffneten Position den Ausbau der entsprechenden Walze (11, 12) zu ermöglichen, wobei die Auswerteeinrichtung (3) eingerichtet ist, um die Position eines, mehrerer oder aller Halteriegel (13a, 13b, 14a, 14b) zu erfassen und an die Steuerung (4) auszugeben.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzgerüst (10, 10') eine verstellbare Auslaufführung (15) zur Führung des Metallbandes in den Walzspalt und/oder eine verstellbare Einlaufführung (16) zur Führung des Metallbands in den Walzspalt aufweist, wobei die Auswerteeinrichtung (3) eingerichtet ist, um die Position der Auslaufführung (15) und/oder der Einlaufführung (16) zu erfassen und an die Steuerung (4) auszugeben.
  6. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (10, 20, 30) zumindest einen Looper (20) aufweist, der eine über einen Aktuator (21) verstellbare Looperrolle (23) umfasst, die zur Unterstützung und Führung des Metallbands eingerichtet ist, wobei die Auswerteeinrichtung (3) eingerichtet ist, um die Position der Looperrolle (23), vorzugsweise eines Looperdrehwinkels (a), zu erfassen und an die Steuerung (4) auszugeben.
  7. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (10, 20, 30) zumindest eine Haspel (30) zum Aufwickeln des Metallbands aufweist, wobei die Haspel (30) ein Dornstützlager (31) aufweist, das zur Aufnahme und drehbaren Lagerung eines Dorns (36) in eine geschlossene Position und für die Herausnahme des Dorns (36) in eine geöffnete Position bringbar ist, wobei die Auswerteeinrichtung (3) eingerichtet ist, um die Position des Dornstützlagers (31) zu erfassen und an die Steuerung (4) auszugeben.
  8. Verfahren zur Überwachung einer Vorrichtung zur Metallverarbeitung, vorzugsweise in einem Walzwerk, wobei das Verfahren aufweist:
    Bereitstellen einer Maschine (10, 20, 30) mit einem stationären Maschinenteil und zumindest einem relativ zum stationären Maschinenteil beweglichen Maschinenteil (13a, 13b, 14a, 14b, 15, 16, 23, 32, 33); und
    Aufnehmen zumindest eines Abschnitts der Maschine (10, 20, 30) mittels zumindest einer Kamera (2) und Übermitteln der Bilddaten an eine Auswerteeinrichtung (3);
    Durchführen einer Bilderkennung auf den Bilddaten durch die Auswerteeinrichtung (3), um die Position des beweglichen Maschinenteils zu erfassen; und
    Ausgeben der erfassten Position des beweglichen Maschinenteils an eine Steuerung (4) zur Prozesssteuerung der Maschine (10, 20, 30).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Durchführen der Bilderkennung ein 3D-Modell der Maschine (10, 20, 30) herangezogen wird, wobei der zumindest eine bewegliche Maschinenteil innerhalb des 3D-Modells als Objekt definiert ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Erstellung des 3D-Modells Koordinaten des zu überwachenden beweglichen Maschinenteils über ein Telemetrie-Vermessungssystem ermittelt werden, vorzugsweise mittels Durchführung von Punkt-Laserscans.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für die Erstellung des 3D-Modells verschiedene Positionen des zu überwachenden beweglichen Maschinenteils, vorzugsweise umfassend die Endlagen der möglichen Bewegungen, ermittelt werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (10, 20, 30) zumindest ein Walzgerüst (10, 10') zum Walzen eines Metallbands in einem Walzspalt umfasst, wobei das Walzgerüst (10, 10') eine oder mehrere Walzen (11, 12), vorzugsweise zwei den Walzspalt ausbildende Arbeitswalzen (11) sowie zwei entsprechend zugeordnete Stützwalzen (12), umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzgerüst (10, 10') einen oder mehrere den Walzen (11, 12) zugeordnete Halteriegel (13a, 13b, 14a, 14b) aufweist, die jeweils eingerichtet sind, um in einer geschlossenen Position die entsprechende Walze (11, 12) in ihrer Betriebsposition zu halten und in einer geöffneten Position den Ausbau der entsprechenden Walze (11, 12) zu ermöglichen, wobei die Positionen eines, mehrerer oder aller Halteriegel (13a, 13b, 14a, 14b) durch die Auswerteeinrichtung (3) durchgeführt und an die Steuerung (4) ausgegeben werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzgerüst (10, 10') eine verstellbare Auslaufführung (15) zur Führung des Metallbandes in den Walzspalt und/oder eine verstellbare Einlaufführung (16) zur Führung des Metallbands in den Walzspalt aufweist, wobei die Position der Auslaufführung (15) und/oder der Einlaufführung (16) durch die Auswerteeinrichtung (3) erfasst und an die Steuerung (4) ausgegeben wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (10, 20, 30) zumindest einen Looper (20) aufweist, der eine über einen Aktuator (21) verstellbare Looperrolle (23) umfasst, die zur Unterstützung und Führung des Metallbands eingerichtet ist, wobei die Position der Looperrolle (23), vorzugsweise eines Looperdrehwinkels a, durch die Auswerteeinrichtung (3) erfasst und an die Steuerung (4) ausgegeben wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (10, 20, 30) zumindest eine Haspel (30) zum Aufwickeln des Metallbands aufweist, wobei die Haspel (30) ein Dornstützlager (31) aufweist, das zur Aufnahme und drehbaren Lagerung eines Dorns (36) in eine geschlossene Position und für die Herausnahme des Dorns (36) in eine geöffnete Position bringbar ist, wobei die Position des Dornstützlagers (31) durch die Auswerteeinrichtung (3) erfasst und an die Steuerung (4) ausgegeben wird.
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