JP3494084B2 - 溶融金属取扱い設備における異常事態の自動検出方法及び装置 - Google Patents
溶融金属取扱い設備における異常事態の自動検出方法及び装置Info
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Description
取り扱う精錬あるいは鋳造工場等の溶融金属取扱い設備
において、当該設備の操業状態をCCDカメラ等の撮像
手段を用いて撮像し、撮像の結果得られる画像を画像処
理する等によって正常状態か異常状態かを判定すること
により、溶融金属の異常漏出及び異常滴下等の異常事態
の検出を人間の目視監視に頼らずに自動的に行う際に適
用して好適な、溶融金属取扱い設備における異常事態の
自動検出方法及び装置に関する。
場等の溶融金属取扱い設備において発生する溶融金属の
異常漏出及び異常滴下等の異常事態の検出は、従来はオ
ペレータが目視監視によって行うか、あるいは熱電対等
のセンサを多数配置しておき、例えば熱電対へ溶融金属
が飛散して付着することによる断線を基に検知するよう
な方法で行われてきた。
求の高まりに応じて、要員の削減が随所で行われてお
り、極めて稀に発生する前記溶融金属の異常事態の監視
を主に行う専属の作業員を配置できることは殆ど無いの
で、通常は設備の運転を行いながら、平行して異常監視
を行うことになるために、一連の連続操業の中で、例え
ばスタート時点等のように作業が集中するピーク時に
は、異常監視への注意力が欠けてしまい、結果として異
常事態の発見が遅れて設備の損傷が多大になってしまう
場合がある。
な前記方法では、溶融金属が飛散し易い場所の近傍に多
数のセンサを配置しなければならないが、連続操業を続
ける設備ではこのように多数のセンサの維持管理を行う
ことが困難である上に、コスト的にも安価な設備とする
ことが困難であった。
0−71453に、鋳型出口の近傍にCCDカメラを配
置し、その撮像画面を複数の画区に分割して画像処理す
ることで鋳片表面の局部的な温度変化を監視し、これに
よってブレイクアウトを検知する方法が提案されてい
る。この方法では、具体的には、画像をある大きさに分
けた各画区の平均輝度を算出し、それを特定の閾値と比
較して、異常の有無を判定している。
開平10−71453に開示されている方法では、前記
画区を小さく設定すると感度が良くなるものの、外乱や
単なるスプラッシュの通過等の影響を受け易くなり、逆
に画区を大きく設定すると、外乱等の影響を小さくする
ことができるが、反対に感度が低下することになるた
め、この方法を実用化することは困難であるという問題
がある。
くなされたもので、溶融金属取扱い設備の操業状況を撮
像して得られる画像から、溶融金属の異常事態の発生を
確実に検出することができる、溶融金属の異常事態の自
動検出方法及び装置を提供することを課題とする。
い設備における操業状態を撮像し、得られた画像を構成
する画素の色をそれぞれ判別し、その判別結果を基に画
像上の所定領域に含まれる特定色を表わす画素の個数を
算出し、その個数が予め定めてある基準個数を超えた場
合に異常事態と判定する異常事態の自動検出方法であっ
て、前記特定色を、実際の異常事態を撮像した画像から
得られた溶融金属の色を構成するR、G、Bの3原色又
は複数の中間色の輝度値を基に予め決定しておくように
したことにより、前記課題を解決したものである。
る操業状態を撮像する手段と、得られた画像を構成する
画素の色をそれぞれ判別する手段と、その判別結果を基
に画像上の所定領域に含まれる特定色を表わす画素の個
数を算出する手段と、その個数が予め定めてある基準個
数を超えた場合に異常事態と判定する手段と、を備えた
異常事態の自動検出装置であって、前記特定色が、実際
の異常事態を撮像した画像から得られた溶融金属の色を
構成するR、G、Bの3原色又は複数の中間色の輝度値
を基に予め設定されているようにしたことにより、同様
に前記課題を解決したものである。
設備の操業状態をCCDカメラ等の撮像手段により撮像
し、その撮像結果として得られた画像を画像処理する等
により、溶融金属の異常事態に関係する特定色を表示す
る画素を抽出し、その個数を以って正常状態か異常状態
かを判定するようにしたので、溶融金属の異常漏出や異
常滴下等の異常事態の発生を、人間の目視監視に頼るこ
となく、自動的に確実に検出することが可能となり、し
かも検出設備及びその運用のコスト削減を図ることもで
きる。
実施の形態について詳細に説明する。
れる溶融金属の異常事態の自動検出システムの概要を示
すブロック図である。
は、溶融金属取扱い設備における操業状態を撮像するC
CDカメラ(撮像手段)10と、得られた画像を構成す
る画素の色をそれぞれ判別し、その判別結果を基に画像
上の所定領域内に含まれる特定色を表わす画素の個数を
算出し、その個数が予め定めてある基準個数を超えた場
合に異常事態と判定する等の処理を行う画像処理装置1
2とを備えている。
視用としても用いられているため、分配器14を介して
監視用CRT16にも画像信号が入力されるようになっ
ており、又、本システムの開発に使用したビデオ18と
開発用CRT20とが接続され、ビデオ18からは上記
画像処理装置12にビデオ信号が出力されるようになっ
ている。又、上記システムでは、前記画像処理装置12
による画像処理の結果、異常事態発生と判定されると、
パトライト22によりオペレータに警報が発せられるよ
うになっている。
2に示すような連続鋳造設備の操業状態の監視に適用さ
れる。この連続鋳造設備では、レードル24に貯留され
ている溶鋼(溶融金属)Mが、ロングノズル26からタ
ンディッシュ28に注入され、更に該タンディッシュ2
8からI/Mノズル29を通してモールド30に注入さ
れる。このモールド30に注入された溶鋼Mは、その周
囲から冷却されて凝固シェルが形成されると、内部が溶
融した状態でガイドロール32により案内され、最終的
に完全に凝固した鋳片として順次抜き取られ、その下流
側で所定長さに切断されて搬出されるようになってい
る。
の下側のセグメント部分を撮像できる位置に、前述した
ように監視用として兼用されている前記CCDカメラ1
0が配設されており、このカメラ10により上記モール
ド30の下側に発生するブレークアウトトラブルを検出
するようになっている。
上記連続鋳造設備における溶鋼Mの異常漏出の例とし
て、ブレークアウトトラブルによる溶鋼漏出のイメージ
を示したものである。ブレークアウトトラブルは、モー
ルド30の内部における拘束性のものについては種々の
検知方法が確立され、それぞれ実用化されているが、該
モールド30より下の部分で凝固シェルが破れる、図中
Bで示した3箇所に生じているブレークアウトの場合に
ついては、溶鋼の飛散をオペレータが目視により監視
し、発見する以外の方法は、従来実用化されていなかっ
た。
した際に、前記CCDカメラ10により得られた撮像画
像のイメージを示した。この場合の撮像範囲は、設備の
溶鋼漏出のおそれのある範囲に応じて任意に設定してよ
く、その際複数の範囲に分割してもよい。
設備の2次冷却帯のセグメント部分であり、この部分を
外部の安全な場所から前記カメラ10により撮像してい
る。この撮像部分には、通常、敢えて照明を設置しない
ようにして薄暗くすることにより、ブレークアウトの発
生画像は、この図4に示したような暗闇に花火の火花が
落下するような画像として得ることができる。但し、撮
像の仕方は実際の設備の状況に応じて、カメラの絞りを
調整して暗く撮像したり、あるいは敢えて周囲の設備の
色を特定色に統一したりすること等により、自動検出し
易いようにしてもよいことはいうまでもない。このよう
な条件の下で撮像しているときに、ブレークアウトが発
生すると、上記図4に示したような暗闇の中で突如花火
の火花が発生するような画像が得られる。
より撮像して得られた画像について、前記画像処理装置
12により、前記図4に示したような撮像範囲における
所定領域内に、特定色の画素が予め設定してある基準の
個数以上発生したことを以って、ブレークアウトトラブ
ルにより溶鋼が漏出したことを判定し、検出する。
定色は、実際にブレクアウトを撮像して得られた画像に
基づいて予め決定し、設定しておく。特定色であるか否
かの判定には、現在の画像と比較する際に、R、G、B
の3原色をそれぞれ個別に用いても、原色以外の中間色
等を用いてもよい。
得られた画像から溶融金属の色を、上記3原色や中間色
等の色にそれぞれ分解し、各色毎の輝度値を求め、その
輝度値をもって特定色と定義する。前記撮像範囲内の所
定領域内に存在するこのような特定色の画素の個数を、
ブレークアウトを判定するための基礎データとして保存
する。実際の操業を監視するにあたり、撮像された画像
を構成する画素の色が、上記の特定色と同一の色と判定
するための前記各色毎の輝度値は、上記特定色の輝度値
に対して±何%かの許容範囲を設定してもよい。
ウトを判定し、検出する場合には、設備に応じて基礎デ
ータとして得られている前記所定領域内に存在する特定
色の画素の個数に対して、例えば90%や80%等の任
意の安全率を勘案した個数を基準個数に設定し、それを
実際の自動判定に用いる。
ような構成とすることにより、モールド30より下のセ
グメント部分で凝固シェルが破れて発生するブレークア
ウトトラブルの検出技術を確立することができた。
0mm、厚み200〜260mmの垂直曲げ型連続鋳造
設備を用いて、炭素濃度0.20〜0.40wt%の中・
高炭素鋼を連続鋳造する際に本発明を適用し、その効果
を調査した。
し、各画素の色をRGB3原色に分割し、実際のブレー
クアウト時の溶鋼の色から得られた特定色と比較した。
ここで特定色の3原色の輝度はそれぞれ、Rが95%、
Gが70%、Bが5%であり、特定色の輝度に対して±
5%を許容範囲として画素の範囲にある画素を特定色で
あるとしてその個数をカウントした。
合にブレークアウト発生と判断して警報を発するように
画像処理装置にプログラムした。
television)による鋳型30の下側の鋳片の監視画像
をオペレータが目視した場合には、ブレークアウト発生
チャージのうち10%で、ブレークアウト発生の判断が
遅れたために、操業トラブルが大きくなった。
クアウト発生チャージの全てにおいて、初期の漏鋼段階
でブレークアウト発生が自動的に検知できたため、直ち
に鋳造速度を低下するアクションを採ることができ、操
業トラブルを軽減することができた。又、本発明を適用
した場合に、通常の状態を誤ってブレークアウト発生と
検出する、いわゆる誤検出の発生は皆無であった。
造設備の操業状態をCCDカメラ10を用いて撮像し、
得られた撮像結果の画像を画像処理する等により正常状
態と異常状態を判定するようにしたので、溶鋼の異常漏
出や異常滴下等の異常事態の検出を、人間の目視監視に
頼ることなく、自動的に行うことが可能となり、且つ自
動検出システムの設備化及びその運用も安価に行えるよ
うになった。
視用のCRTが既にオペレータ監視用として導入済みの
システムを利用しているので、既設監視カメラの画像を
分配することにより、本実施形態による自動検出に適用
できることから、設備化を更に安価に行うことができ
る。
が、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるも
のでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
ある。
い設備として連続鋳造設備の例を示したが、これに限定
されず、精錬設備等であってもよい。
を、パトライト22によりオペレータに警報する例を示
したが、連続鋳造設備の場合であれば、自動的にタンデ
ィッシュ28の吐出開度を全閉にして、鋳造速度を緊急
減速するようにしてもよい。
溶融金属取扱い設備の操業状態を撮像して得られる画像
から、溶融金属の異常事態の発生を確実に検出すること
ができる。
自動的に設備を停止したりすることもできるので、人為
的なミスの介入し得ない正確な異常検知を実現できると
ともに、被害を最小にできる設備化を図ることができる
という利点もある。
システムの概要を示すブロック図
備の概要を示す説明図
ウトのイメージを示す説明図
メージを示す説明図
Claims (2)
- 【請求項1】溶融金属取扱い設備における操業状態を撮
像し、得られた画像を構成する画素の色をそれぞれ判別
し、その判別結果を基に画像上の所定領域に含まれる特
定色を表わす画素の個数を算出し、その個数が予め定め
てある基準個数を超えた場合に異常事態と判定する異常
事態の自動検出方法であって、 前記特定色を、実際の異常事態を撮像した画像から得ら
れた溶融金属の色を構成するR、G、Bの3原色又は複
数の中間色の輝度値を基に予め決定しておく ことを特徴
とする溶融金属取扱い設備における異常事態の自動検出
方法。 - 【請求項2】溶融金属取扱い設備における操業状態を撮
像する手段と、得られた画像を構成する画素の色をそれ
ぞれ判別する手段と、その判別結果を基に画像上の所定
領域に含まれる特定色を表わす画素の個数を算出する手
段と、その個数が予め定めてある基準個数を超えた場合
に異常事態と判定する手段と、を備えた異常事態の自動
検出装置であって、 前記特定色が、実際の異常事態を撮像した画像から得ら
れた溶融金属の色を構成するR、G、Bの3原色又は複
数の中間色の輝度値を基に予め設定されている ことを特
徴とする溶融金属取扱い設備における異常事態の自動検
出装置。
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JP19735299A JP3494084B2 (ja) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | 溶融金属取扱い設備における異常事態の自動検出方法及び装置 |
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