JP2020085395A - Automatic slag removal device and automatic slag removal program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶解炉内の溶解金属において発生するスラグを自動で除去するための自動スラグ除去装置及び自動スラグ除去プログラムに関するものである。 The present invention relates to an automatic slag removing device and an automatic slag removing program for automatically removing slag generated in molten metal in a melting furnace.
鋳造処理の過程で発生するスラグは、目的とする金属とは異なる鉱物成分などからなる余分な物質であるため、適切に除去しなければ製品の不良に繋がるおそれがある。高温の溶融金属からスラグを除去する作業は、従来は作業員の手作業によって行われていた。高温環境かつ重量のあるスラグを除去する作業は非常に重労働であり、危険な作業であったため、機械化及び自動化が求められていた。 The slag generated during the casting process is an extra substance composed of a mineral component or the like different from the intended metal, and therefore may lead to product defects if not properly removed. The work of removing the slag from the high-temperature molten metal has conventionally been performed manually by a worker. The work of removing a heavy slag in a high temperature environment is a very heavy work and is a dangerous work, so that mechanization and automation have been required.
例えば、特許文献1には、予め設定した走行経路に基づいてスラグを濾すフィルタを溶湯の液面に沿って走行させることでスラグを溶湯の液面から除去するスラグの除去装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a slag removing device that removes slag from the liquid surface of the molten metal by running a filter that filters the slag along the liquid surface of the molten metal based on a preset traveling route. ..
上記特許文献1に開示されたスラグの除去装置は、液面全体に対してフィルタを走行させることでスラグを除去する構成であるが、このような予めプログラムされた経路に対して除去操作を行う構成の場合、一連の除去操作によってもスラグを取り切れず液面にスラグが残ってしまったときに、装置としては対処する機能がないという問題があった。 The slag removing device disclosed in Patent Document 1 is configured to remove the slag by running the filter over the entire liquid surface. However, the removing operation is performed on such a pre-programmed path. In the case of the configuration, there is a problem that the device does not have a function to cope with the case where the slag is not completely removed by a series of removing operations and the slag remains on the liquid surface.
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、溶解炉内の溶解金属において発生するスラグを自動で確実に除去するための自動スラグ除去装置及び自動スラグ除去プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an automatic slag removing device and an automatic slag removing program for automatically and reliably removing slag generated in molten metal in a melting furnace. To do.
本発明に係る自動スラグ除去装置は、溶解炉内の溶解金属において発生するスラグを自動で除去するための自動スラグ除去装置であって、前記溶解炉内の溶解金属の溶湯表面全体が写るように所定角度から撮影するための撮影カメラと、電子制御によって溶解炉内のスラグを除去するための少なくとも1以上のアームと、前記アームの電子制御を含む各種制御を行うための制御部とを少なくとも備え、前記制御部は、溶解金属の溶湯表面全体を写した前記撮影カメラによる撮影画像データを取得する撮影画像データ取得部と、溶湯表面におけるスラグの発生の有無を判定することについて予め学習した学習済モデルに基づいて、前記撮影画像データが示す画像についてスラグの発生の有無の判定及びスラグ発生位置の特定を行うスラグ判定部と、前記スラグ判定部においてスラグ有りと判定された場合に、溶解炉内の何れの位置に発生したスラグを除去するかである除去位置を決定し、除去に用いる前記アームを決定し、かつ、前記アームの制御内容を決定する除去内容決定部と、前記除去内容決定部において決定された除去内容に基づいて、前記アームの電子制御を行ってスラグの除去処理を実行するスラグ除去実行部とを備えることを特徴とする。 The automatic slag removing device according to the present invention is an automatic slag removing device for automatically removing slag generated in molten metal in a melting furnace, so that the entire molten metal surface of the molten metal in the melting furnace can be seen. At least a photographing camera for photographing from a predetermined angle, at least one arm for removing slag in the melting furnace by electronic control, and a control unit for performing various controls including electronic control of the arm are provided. , The control unit has already learned about a captured image data acquisition unit that acquires captured image data captured by the capturing camera that captures the entire surface of the molten metal of molten metal, and has previously learned about determining whether or not slag has occurred on the surface of the molten metal. Based on the model, a slag determination unit for determining the presence or absence of slag and specifying the slag generation position for the image represented by the captured image data, and when it is determined that there is slag in the slag determination unit, in the melting furnace Of which position to remove the slag, which is to remove the slag, determines the arm to be used for removal, and determines the control content of the arm, and the removal content determination unit. And a slag removal execution unit that performs electronic control of the arm based on the removal content determined in (1) to perform a slag removal process.
また、本発明に係る自動スラグ除去装置において、前記学習済モデルは、ニューラルネットワークを用いたものであり、前記撮影画像データが示す画像を所定の複数領域に分割した場合の各領域が、スラグ領域であるか溶解金属の湯面領域であるかの少なくとも2通りについて判定し得るようにニューラルネットワークの学習を行ったことを特徴とする。 In the automatic slag removing device according to the present invention, the learned model uses a neural network, and each region when the image represented by the captured image data is divided into a plurality of predetermined regions is a slag region. It is characterized in that the learning of the neural network is performed so that at least two kinds of determination can be made for at least two types, that is, the molten metal surface area and the molten metal surface area.
また、本発明に係る自動スラグ除去装置において、前記除去内容決定部は、前記スラグ発生位置の情報に基づいて、スラグ除去位置を決定し、当該除去位置に存在するスラグの位置、大きさ、形状等に基づいて使用する前記アームを決定し、かつ、アームを投入する位置及びアームに実行させる除去動作を決定することを特徴とする。 Further, in the automatic slag removal device according to the present invention, the removal content determination unit determines the slag removal position based on the information of the slag occurrence position, and the position, size, and shape of the slag present at the removal position. Based on the above, the arm to be used is determined, and the position at which the arm is inserted and the removal operation to be executed by the arm are determined.
本発明に係る自動スラグ除去プログラムは、溶解炉内の溶解金属において発生するスラグを自動で除去するための制御をコンピュータに実現させるための自動スラグ除去プログラムであって、前記コンピュータに、撮影カメラによって溶解金属の溶湯表面全体を写した撮影画像データを取得する撮影画像データ取得機能と、溶湯表面におけるスラグの発生の有無を判定することについて予め学習した学習済モデルに基づいて、前記撮影画像データが示す画像についてスラグの発生の有無の判定及びスラグ発生位置の特定を行うスラグ判定機能と、前記スラグ判定機能においてスラグ有りと判定された場合に、溶解炉内の何れの位置に発生したスラグを除去するかである除去位置を決定し、制御対象である少なくとも1以上のアームの中からスラグ除去に用いるアームを決定し、かつ、前記アームの制御内容を決定する除去内容決定機能と、前記除去内容決定機能において決定された除去内容に基づいて、前記アームの電子制御を行ってスラグの除去処理を実行するスラグ除去実行機能とを実現させることを特徴とする。 An automatic slag removal program according to the present invention is an automatic slag removal program for causing a computer to realize control for automatically removing slag generated in molten metal in a melting furnace, and in the computer, a photographing camera is used. Based on a learned model that has been learned in advance to determine the presence or absence of slag on the surface of the molten metal, a captured image data acquisition function that acquires captured image data that captures the entire surface of the molten metal melt, A slag determination function that determines the presence or absence of slag and specifies the slag generation position for the image shown, and if it is determined that there is slag in the slag determination function, removes the slag that occurred in any position in the melting furnace. And a removal content determining function for determining the arm to be used for slag removal from at least one or more arms to be controlled, and determining the control content of the arm, and the removal content. And a slag removal execution function of performing electronic control of the arm and executing a slag removal process based on the removal content determined by the determination function.
本発明によれば、溶解金属の溶湯表面全体を写した撮影画像データに基づいてスラグの発生の有無を判定し、スラグ有りと判定された場合に、スラグの除去処理を実行するようにしたので、撮影画像データに写るスラグ箇所を確実に判定してスラグ除去を実行することで取りこぼしすることなく確実にスラグを除去することが可能となる。 According to the present invention, the presence or absence of slag is determined based on the captured image data showing the entire molten metal surface of the molten metal, and when it is determined that there is slag, the slag removal processing is executed. By surely determining the slag portion appearing in the captured image data and executing the slag removal, it is possible to reliably remove the slag without omission.
以下、図面を参照しながら、実施例1に係る自動スラグ除去装置の例について説明する。図1は、本発明に係る自動スラグ除去装置100の構成を表したブロック図である。この図1に示すように、本発明に係る自動スラグ除去装置100は、撮影カメラ10と、アーム20と、制御部30と、記憶部40とを少なくとも備えている。本発明に係る自動スラグ除去装置100は、溶解炉によって金属を溶解させて溶解金属からスラグを除去する必要のある設備、例えば、鋳造設備等に対して適用して使用されるものである。ここで、溶解炉とは、金属を溶解させるための炉のことをいい、金属を溶解する目的で使用される炉を全て含むものとする。すなわち、鋳造炉、キューポラ、反射炉、転炉、電気炉などの様々な炉を全て包含した表現として溶解炉という文言を用いるものとする。また、本例においてはスラグと表現するが、鉱滓、ノロなどの用語と同義である。また、本例においては自動スラグ除去装置として説明を行うが、後述する制御部30における制御内容をコンピュータに実現させるための自動スラグ除去プログラムであってもよい。
Hereinafter, an example of the automatic slag removing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an automatic
撮影カメラ10は、溶解炉内の溶解金属の溶湯表面全体を所定角度から撮影する機能を有する。溶解炉内の溶解金属の溶湯表面全体を撮影可能な位置及び角度に設置される。例えば、溶湯表面全体を鉛直方向真上から撮影可能な位置に設置される。撮影カメラ10は、静止画撮影のためのカメラ装置であってもよいし、動画撮影のためのカメラ装置であってもよいが、動画の場合には撮影画像データとしてフレーム毎のデータを利用可能な撮影フォーマットを備えていることを想定している。
The photographing
アーム20は、溶解炉内のスラグを除去するために電子制御によって操作される操作対象である。アーム20の形状は様々なものを採用可能である。また、本例においては、溶解炉内に直接投入される先端部分を主としてアーム20と表現しているが、このアーム20に様々な動作を実行させるためには複雑な動作を実行可能なロボットアーム箇所が不可欠であり、ロボットアーム箇所は、アーム20に実行させたい制御内容に応じて適宜設計される必要がある。すなわち、本例においてアーム20という場合には、狭義には溶解炉内に直接投入される先端部分を指して用いるが、電子制御の対象としてアーム20と表現する場合には、先端箇所に加えて複雑な動作を実行させるためのロボットアーム箇所も含んでいるものとする。また、アーム20は1つである必要はなく、同一のアーム20を複数用意してもよいし、形状の異なる複数種類のアーム20を用意して状況に応じて使い分けるようにしてもよい。
The
制御部30は、撮影カメラ10で撮影した撮影画像データに基づいてスラグ除去が必要か否かを判断し、必要な場合のスラグ除去内容を決定し、決定された内容に基づいてアーム20を電子制御してスラグ除去処理を実行するための制御を行う機能を有する。そして、制御部30は、図1に示すように、撮影画像データ取得部31と、スラグ判定部32と、除去内容決定部33と、スラグ除去実行部34とを少なくとも備えている。
The
撮影画像データ取得部31は、溶解金属の溶湯表面全体を写した撮影カメラ10による撮影画像データを取得する機能を有する。撮影カメラ10による撮影のタイミングについては、この撮影画像データ取得部31からの制御信号によって撮影カメラ10において撮影を実行して撮影画像データを取得する構成であってもよいし、撮影カメラ10によって予め設定した所定間隔で撮影(動画の場合には連続的に撮影)した撮影画像データを撮影画像データ取得部31で取得する構成であってもよい。
The captured image
スラグ判定部32は、溶湯表面におけるスラグの発生の有無を判定することについて予め学習した学習済モデルに基づいて、撮影画像データが示す画像についてスラグの発生の有無の判定及びスラグ発生位置の特定を行う機能を有する。このスラグ判定部32では、撮影画像データ取得部31において取得した撮影画像データが示す画像についてスラグが発生しているか否かの判定を行う。そして、そのスラグの判定には、機械学習によってニューラルネットワークに対して予め学習を行った学習済モデルを用いる。スラグの発生の有無を判定することができればどのような学習済モデルであってもよいが、例えば、撮影画像データを所定の複数領域(例えば格子状に分割した各格子を一領域とする)に分割して各領域ごとにスラグの発生の有無を判定するようにしてもよい。また、スラグ判定部32では、スラグ発生位置の特定についても行う。スラグ発生位置が特定できればどのような手法であってもよいが、例えば、撮影画像データを所定の複数領域に分割した各領域についてのスラグの発生の有無の判定結果から撮影画像データにおけるスラグ領域を特定して、撮影画像データにおけるスラグ発生位置を特定するようにしてもよい。スラグ判定部32においてスラグ有りと判定された場合には、スラグ除去処理が必要となる。全くスラグが発生していないと判定された場合には、以降のスラグ除去処理は不要となる。
The
除去内容決定部33は、スラグ判定部32においてスラグ有りと判定された場合に、溶解炉内の何れの位置に発生したスラグを除去するかである除去位置を決定し、除去に用いるアーム20を決定し、かつ、アーム20の制御内容を決定する機能を有する。スラグ判定部32においてスラグ有りと判定された場合にはスラグ除去処理が必要となるため、この除去内容決定部33において除去内容を決定する。除去内容としては、先ず、溶解炉内の何れの位置に発生したスラグを除去するかである除去位置を決定する必要がある。除去位置の決定とは、溶解炉内のスラグ発生位置の座標情報を正確に特定する位置特定と、スラグが互いに分離した異なる2か所以上に発生している場合に何れのスラグを除去するかの除去対象のスラグを決定する除去対象特定との両方を行うことを意味する。除去対象のスラグはどのように決定してもよいが、例えば、最も面積の大きいスラグを優先して除去するという決定方法が考えられる。次に、除去内容として、除去に用いるアームを決定する。アームが1つである場合には選択の余地はないが、複数種類のアームを使用可能に設置する場合には、何れのアームを使用するかを決定する必要がある。アームの決定方法はどのようなものであってもよいが、例えば、スラグの面積、スラグの位置(中央付近に存在するのか、或いは、炉の壁面付近に存在するのか)などに応じて最適なアームを決定するようにしてもよい。最後に、除去内容として、アームの制御内容を決定する。アームの制御内容は、除去対象のスラグに対して選択されたアームをどの位置に投入してどのような動作を実行させるかの制御内容である。最適な制御内容を決定することで効率の良いスラグ除去を実現する。
When the
スラグ除去実行部34は、除去内容決定部33において決定された除去内容に基づいて、アーム20の電子制御を行ってスラグの除去処理を実行する機能を有する。このスラグ除去実行部34によってスラグ除去処理が実行される。このスラグ除去実行部34においてスラグ除去処理を実行した後は、撮影画像データ取得部31で撮影画像データを取得して、スラグ判定部32においてスラグが完全に除去されたかを判定する。スラグが残っている場合には、除去内容決定部33及びスラグ除去実行部34によって再度スラグ除去処理を実行することになる。
The slag
記憶部40は、制御部30において用いる情報及び制御部30による処理の結果得られた情報などの各種情報を記憶させる機能を有する。また、スラグ判定部32で用いる学習済モデル41をこの記憶部40に格納するようにしてもよい。
The
図2は、自動スラグ除去装置において用いる学習済モデルの概念を表した説明図である。この図2に示すように、学習済モデルはニューラルネットワークに対して予め学習を行ったものであり、学習済モデルに対して溶湯表面全体を写した撮影画像データを入力し、撮影画像データが示す画像について学習済モデルにおいてスラグの発生の有無を判定して出力する。その際の出力は、撮影画像データにおけるスラグ領域を指定する出力であってもよいし、所定領域毎のスラグの有無の判定結果であってもよい。このようなスラグ判定処理のための学習済モデルの学習は、例えば、撮影画像データとその撮影画像データに対してスラグが存在するか否かを表した正解データとを1組のセットとして、複数セットの学習データを用いてニューラルネットワークの学習を行う。ニューラルネットワークの出力する判定結果と正解データとの差分を損失関数によって評価し、損失関数による損失が小さくなるように、誤差逆伝播法等に基づいてニューラルネットワークの重みとバイアスを更新する。これを複数セットの学習データに基づいて繰り返すことで精度の高いスラグ判定を実現可能な学習済モデルを得る。また、撮影画像データが示す画像について所定領域毎に判定を行って領域毎の判定結果を出力させるように構成する場合には、ニューラルネットワークの構造をそのように設定するとともに、正解データとして領域毎の正解データを与えることが好ましい。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing the concept of the learned model used in the automatic slag removing apparatus. As shown in FIG. 2, the learned model is obtained by learning the neural network in advance, and the photographed image data showing the entire surface of the molten metal is input to the learned model, and the photographed image data shows it. It is determined whether or not slag has occurred in the learned model for the image, and the image is output. The output at that time may be an output that specifies a slag area in the captured image data, or may be a determination result of the presence or absence of a slag for each predetermined area. Learning of a learned model for such slag determination processing is performed by, for example, using a plurality of sets of captured image data and correct data representing whether or not slag exists for the captured image data, as one set. Neural network learning is performed using the set learning data. The difference between the judgment result output by the neural network and the correct answer data is evaluated by the loss function, and the weight and bias of the neural network are updated based on the error backpropagation method or the like so that the loss by the loss function is reduced. By repeating this based on a plurality of sets of learning data, a learned model that can realize highly accurate slag determination is obtained. Further, in the case where the image shown by the photographed image data is configured to make a determination for each predetermined region and output the determination result for each region, the structure of the neural network is set as such and correct data is set for each region. It is preferable to provide the correct answer data.
また、学習済モデルは、適用する設備に特化した学習済モデル(例えば、鋳鉄のスラグ判定のための学習済モデル)として学習を行ってもよいし、様々な溶解金属に対応可能な汎用性の高い学習済モデルとして学習を行ってもよい。適用する設備に特化した学習済モデルとする場合には、学習に用いる撮影画像データをその設備で溶解させる金属のもののみに設定する必要があり、汎用性の高い学習済モデルとする場合には、学習に用いる撮影画像データを様々な金属のものとして幅広く学習を行う必要がある。 In addition, the learned model may be learned as a learned model specialized for the equipment to be applied (for example, a learned model for slag determination of cast iron), and is versatile enough to support various molten metals. The learning may be performed as a high-learned model. When using a learned model that is specialized for the equipment to be applied, it is necessary to set the captured image data used for learning only for the metal that can be melted in that equipment. Needs to widely learn the captured image data used for learning by using various metal data.
また、学習済モデルは、スラグ領域と湯面領域の判定のみならず、除滓材領域についても判定可能なように学習を行ったものであってもよい。溶解金属からスラグを除去する過程において除滓材が用いられる。溶解炉内に除滓材を投入するとスラグと反応して溶湯表面にスラグが発生する。しかし、溶解金属内にスラグ成分が少ない状態で除滓材が投入されると、除滓材が溶解したものが溶湯表面に発生することがある。このような除滓材についても除去する必要がある。スラグと除滓材とでは撮影画像データに対する写り方が異なるため、学習済モデルに対する学習に際しても、スラグ領域、除滓材領域、湯面領域の3パターンを含むように複数セットの学習データを用意して学習を行うことで、スラグ領域、除滓材領域、湯面領域の3パターンについて判定可能な学習済モデルを得ることが可能となる。 Further, the learned model may be one that has been learned so that not only the slag region and the molten metal region but also the debris region can be determined. A slag material is used in the process of removing slag from molten metal. When the slag material is put into the melting furnace, it reacts with the slag and slag is generated on the surface of the molten metal. However, when the slag material is put into the molten metal in a state where the slag component is small, what the slag material is melted may be generated on the surface of the molten metal. It is also necessary to remove such slag material. Since the slag and the slag material differ in how they appear in the captured image data, multiple sets of learning data are prepared to include the three patterns of the slag area, the slag material area, and the molten metal surface area when learning the learned model. By performing the learning in this way, it is possible to obtain a learned model that can determine the three patterns of the slag area, the slag material area, and the molten metal surface area.
図3は、撮影画像データを用いたスラグ判定の概念を表した説明図である。この図3において、円形で表しているのは円筒容器からなる溶解炉の溶湯表面であり、格子状に表しているのは学習済モデルの判定単位である各領域である。図3(a)の撮影画像データが示す画像おいては、アで示す範囲とイで示す範囲がスラグの発生した箇所である。この図3(a)の撮影画像データについて学習済モデルによってスラグ判定を行うと、アとイが少しでも重なった格子の領域はスラグ領域と判定されることになる。また、図3(b)の撮影画像データが示す画像おいては、ウで示す範囲がスラグの発生した箇所であり、エで示す範囲が除滓材の残った箇所である。この図3(b)の撮影画像データについて学習済モデルによってスラグ判定を行うと、ウが少しでも重なった格子の領域はスラグ領域と判定され、エが少しでも重なった格子の領域は除滓材領域と判定されることになる。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing the concept of slag determination using captured image data. In FIG. 3, the circles represent the molten metal surface of the melting furnace composed of a cylindrical container, and the grids represent the regions that are the judgment units of the learned model. In the image represented by the captured image data of FIG. 3A, the range indicated by A and the range indicated by B are the places where the slag has occurred. When the slag determination is performed on the photographed image data of FIG. 3A using the learned model, the area of the grid where A and A overlap as much as possible is determined to be the slag area. In the image represented by the photographed image data of FIG. 3B, the range indicated by C is the place where the slag has occurred, and the range indicated by D is the place where the slag material remains. When the slag determination is performed on the photographed image data of FIG. 3(b) by the learned model, the area of the lattice in which c is slightly overlapped is determined to be the slag area, and the area of the lattice in which d is slightly overlapped is removed. It will be judged as a region.
図4は、自動スラグ除去装置において用いるアームの例を表した説明図である。図4(a)は、三つ又に分岐させたそれぞれが同一平面において120°ずつ異なる方向に延伸されたアームを表している。図4(b)は、先端に円環状に加工した箇所(或いは、曲げ加工によってRが形成された箇所)を持つアームを表している。例えば、図3(a)に示すようなスラグ発生状況であった場合、アで示す範囲のスラグに対しては図4(a)に示す三つ又のアームが適している可能性があり、イで示す範囲のスラグに対しては図4(b)に示す円環状の箇所を有するアームが適している可能性がある。イで示す範囲のスラグは炉の壁面に近接しているため、三つ又のアームよりも円環状の箇所でスラグをすくう方が効率的にスラグを除去できる可能性があるといえる。 FIG. 4 is an explanatory view showing an example of an arm used in the automatic slag removing device. FIG. 4A shows arms branched into three branches and extended in different directions by 120° in the same plane. FIG. 4B shows an arm having a circularly processed portion (or a portion where R is formed by bending) at the tip. For example, if the slag is generated as shown in FIG. 3(a), the three-pronged arm shown in FIG. 4(a) may be suitable for the slag in the range indicated by (a). An arm having an annular portion shown in FIG. 4B may be suitable for the slag in the range shown. Since the slag in the range indicated by b is closer to the wall surface of the furnace, it can be said that there is a possibility that scooping the slag at the annular portion rather than the three-pronged arm can remove the slag more efficiently.
次に、自動スラグ除去装置におけるスラグ除去処理の流れについて説明する。図5は、自動スラグ除去装置におけるスラグ除去処理の流れを表したフローチャート図である。この図5において、自動スラグ除去装置におけるスラグ除去処理は、自動スラグ除去装置100の制御部30において、撮影画像データを取得することで開始される(ステップS101)。次に、自動スラグ除去装置100の制御部30において、取得した撮影画像データが示す画像についてスラグ判定を実行する(ステップS102)。スラグが存在すると判定された場合(S102−Y)、スラグの除去内容を決定する(ステップS103)。そして、決定されたスラグの除去内容に基づいてスラグ除去を実行する(ステップS104)。スラグ除去実行後は、必ずステップS101に戻る。すなわち、再度撮影画像データを取得し(ステップS101)、スラグ判定を実行する(ステップS102)。スラグ判定処理においてスラグが存在しないと判定された場合(S102−N)、これ以上の除去対象が存在しないと判断して、スラグ除去処理を終了する。
Next, the flow of slag removal processing in the automatic slag removal device will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the flow of slag removal processing in the automatic slag removal device. In FIG. 5, the slag removal processing in the automatic slag removal apparatus is started by the captured image data being acquired by the
以上のように、本発明に係る自動スラグ除去装置によれば、溶解金属の溶湯表面全体を写した撮影カメラによる撮影画像データを取得し、溶湯表面におけるスラグの発生の有無を判定することについて予め学習した学習済モデルに基づいて、撮影画像データが示す画像についてスラグの発生の有無の判定及びスラグ発生位置の特定を行い、スラグ有りと判定された場合に、溶解炉内の何れの位置に発生したスラグを除去するかである除去位置を決定し、除去に用いるアームを決定し、かつ、アームの制御内容を決定し、決定された除去内容に基づいて、アームの電子制御を行ってスラグの除去処理を実行するようにしたので、撮影画像データにスラグが発生しているか否かを学習済モデルによって高精度で判定してスラグが発生している場合に適切なスラグ除去処理を実行することが可能となる。結果として、溶解金属にスラグが残存してしまうことを防止することができるため、金属製品の品質向上を実現でき、製品の歩留まりを向上させることが可能となる。そして、確実なスラグ除去を自動化できるため、作業員が危険な作業をする必要がなくなり安全性を向上させることが可能となる。 As described above, according to the automatic slag removing apparatus according to the present invention, it is possible to obtain image data captured by a camera that captures the entire molten metal surface of molten metal, and determine whether or not slag is generated on the molten metal surface in advance. Based on the learned model learned, it determines the presence or absence of slag occurrence in the image indicated by the captured image data and identifies the slag occurrence position, and when it is determined that slag exists, it occurs at any position in the melting furnace The removal position, which is to remove the slag, is determined, the arm used for the removal is determined, and the control content of the arm is determined. Based on the determined removal content, the electronic control of the arm is performed and the slag removal is performed. Since the removal process is executed, it is highly accurate to judge whether the slag has occurred in the captured image data by the learned model and to execute the appropriate slag removal process when the slag has occurred. Is possible. As a result, it is possible to prevent slag from remaining in the molten metal, so that it is possible to improve the quality of metal products and improve the product yield. Further, since reliable slag removal can be automated, it is not necessary for a worker to perform dangerous work, and safety can be improved.
前記実施例においては、自動スラグ除去装置100の制御部30においてスラグ判定処理を含む各種処理を実行し、自動スラグ除去装置100の記憶部40に格納された学習済モデル41を制御部30のスラグ判定部32で用いるものとして説明を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、自動スラグ除去装置100から通信ネットワークを介して接続可能なサーバ装置に学習済モデル41を格納するようにし、サーバ装置にてスラグ判定処理を実行するようにしてもよい。すなわち、撮影画像データ取得部31で取得した撮影画像データを通信ネットワークを介してサーバ装置に送信し、サーバ装置にスラグ判定部32と同様の機能を持たせてサーバ装置においてスラグ判定処理を実行し、サーバ装置におけるスラグ判定結果を通信ネットワークを介して自動スラグ除去装置100において受信する構成であっても、前記実施例と同様の効果を有する自動スラグ除去装置100を実現することができる。
In the above-described embodiment, the
100 自動スラグ除去装置
10 撮影カメラ
20、20a、20b アーム
30 制御部
31 撮影画像データ取得部
32 スラグ判定部
33 除去内容決定部
34 スラグ除去実行部
40 記憶部
41 学習済モデル
100 automatic
Claims (4)
前記溶解炉内の溶解金属の溶湯表面全体が写るように所定角度から撮影するための撮影カメラと、
電子制御によって溶解炉内のスラグを除去するための少なくとも1以上のアームと、
前記アームの電子制御を含む各種制御を行うための制御部と
を少なくとも備え、
前記制御部は、
溶解金属の溶湯表面全体を写した前記撮影カメラによる撮影画像データを取得する撮影画像データ取得部と、
溶湯表面におけるスラグの発生の有無を判定することについて予め学習した学習済モデルに基づいて、前記撮影画像データが示す画像についてスラグの発生の有無の判定及びスラグ発生位置の特定を行うスラグ判定部と、
前記スラグ判定部においてスラグ有りと判定された場合に、溶解炉内の何れの位置に発生したスラグを除去するかである除去位置を決定し、除去に用いる前記アームを決定し、かつ、前記アームの制御内容を決定する除去内容決定部と、
前記除去内容決定部において決定された除去内容に基づいて、前記アームの電子制御を行ってスラグの除去処理を実行するスラグ除去実行部と
を備える自動スラグ除去装置。 An automatic slag removing device for automatically removing slag generated in molten metal in a melting furnace,
A photographing camera for photographing from a predetermined angle so that the entire molten metal surface of the molten metal in the melting furnace is photographed,
At least one or more arms for removing slag in the melting furnace by electronic control;
And a control unit for performing various controls including electronic control of the arm,
The control unit is
A captured image data acquisition unit for acquiring captured image data captured by the capturing camera, which shows the entire surface of the molten metal.
Based on a learned model learned in advance to determine the presence or absence of slag on the surface of the molten metal, a slag determination unit for determining the presence or absence of slag and specifying the slag occurrence position for the image represented by the captured image data. ,
When it is determined that slag is present in the slag determination unit, a removal position that determines which position in the melting furnace to remove the slag is determined, the arm used for removal is determined, and the arm A removal content determination unit that determines the control content of
An automatic slag removal device comprising: a slag removal execution unit that performs electronic control of the arm and executes a slag removal process based on the removal content determined by the removal content determination unit.
請求項1に記載の自動スラグ除去装置。 The learned model uses a neural network, and whether each area when the image represented by the captured image data is divided into a predetermined plurality of areas is a slag area or a molten metal surface area. The automatic slag removal device according to claim 1, wherein learning of the neural network is performed so that at least two types of the above can be determined.
請求項1又は請求項2に記載の自動スラグ除去装置。 The removal content determination unit, based on the information of the slag occurrence position, determines the slag removal position, determines the position of the slag present at the removal position, the size, the arm to be used based on the shape, etc., The automatic slag removing device according to claim 1 or 2, which determines a position to insert the arm and a removing operation to be executed by the arm.
前記コンピュータに、
撮影カメラによって溶解金属の溶湯表面全体を写した撮影画像データを取得する撮影画像データ取得機能と、
溶湯表面におけるスラグの発生の有無を判定することについて予め学習した学習済モデルに基づいて、前記撮影画像データが示す画像についてスラグの発生の有無の判定及びスラグ発生位置の特定を行うスラグ判定機能と、
前記スラグ判定機能においてスラグ有りと判定された場合に、溶解炉内の何れの位置に発生したスラグを除去するかである除去位置を決定し、制御対象である少なくとも1以上のアームの中からスラグ除去に用いるアームを決定し、かつ、前記アームの制御内容を決定する除去内容決定機能と、
前記除去内容決定機能において決定された除去内容に基づいて、前記アームの電子制御を行ってスラグの除去処理を実行するスラグ除去実行機能と
を実現させる自動スラグ除去プログラム。 An automatic slag removal program for causing a computer to perform control for automatically removing slag generated in molten metal in a melting furnace,
On the computer,
A captured image data acquisition function that acquires captured image data that captures the entire surface of the molten metal with a capturing camera,
Based on a learned model learned in advance about determining the presence or absence of slag on the surface of the molten metal, a slag determination function for determining the presence or absence of slag generation for the image represented by the captured image data and specifying the slag generation position. ,
When it is determined by the slag determination function that slag is present, a removal position that determines which position in the melting furnace to remove the slag is determined, and the slag is selected from at least one or more arms to be controlled. A removal content determination function for determining an arm to be used for removal and determining control content of the arm;
An automatic slag removal program that realizes a slag removal execution function that performs electronic control of the arm and executes a slag removal process based on the removal content determined by the removal content determination function.
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