JP7444098B2 - Slag outflow determination method, converter operating method, molten steel manufacturing method, slag outflow determination device, converter operating equipment, and molten steel manufacturing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、転炉から取鍋に溶鋼を排出する際に、転炉から排出される排出流(溶鋼流)へのスラグの混入を検知するためのスラグ流出判定の技術、及びその技術を用いた転炉操業、溶鋼製造に関する技術である。
ここで、本明細書では、機械学習に深層学習が含まれる。
The present invention provides a slag outflow determination technique for detecting the mixing of slag into the discharge stream (molten steel flow) discharged from the converter when molten steel is discharged from the converter into a ladle, and the use of the technique. This technology is related to converter operation and molten steel production.
Here, in this specification, machine learning includes deep learning.
転炉で精錬された溶鋼は、転炉を傾けることで、転炉の溶鋼口から取鍋に向けて排出される。この取鍋への出鋼を切り上げる(出鋼を止める)タイミングが遅い場合には、転炉中のスラグが出鋼口から排出されて取鍋に流出する。そして、取鍋に流出したスラグ量が多い場合には、スラグ中のPなどの不純物が溶鋼中に戻り、次工程の処理時間や使用する副原料に影響をあたえる。また、投入する合金がスラグ中に捕捉されるので、合金歩留まりが低下する原因ともなる。一方、取鍋への出鋼の切り上げが早すぎる場合には、転炉内に残留する鋼が多くなり、やはり歩留まりの低下に繋がる。このため、転炉から排出される排出流にスラグが混入しているか否かの判定が重要となる。 The molten steel refined in the converter is discharged from the molten steel port of the converter toward the ladle by tilting the converter. If the timing to finish tapping the steel into the ladle (stopping the tapping) is late, the slag in the converter is discharged from the tap port and flows into the ladle. If a large amount of slag flows into the ladle, impurities such as P in the slag return to the molten steel, affecting the processing time of the next step and the auxiliary materials used. Furthermore, since the alloy to be introduced is captured in the slag, it also causes a decrease in alloy yield. On the other hand, if the steel is tapped into the ladle too quickly, a large amount of steel will remain in the converter, which will also lead to a decrease in yield. Therefore, it is important to determine whether or not slag is mixed in the discharge stream discharged from the converter.
従来は、熟練者が、転炉から排出される排出流の色を観察することで、排出流にスラグが混入していると判定したときに、出鋼を切り上げていた。しかし、判定に熟練を有すると共に、排出流が良く見える位置も限られているなどの課題があった。 Conventionally, when a skilled person observes the color of the discharge stream discharged from a converter and determines that slag is mixed in the discharge stream, he or she stops tapping the steel. However, there were problems such as the need for skill in making judgments and the limited number of locations where the exhaust flow could be clearly seen.
この課題に対する従来技術として、例えば赤外線方式による判定方法がある(特許文献1参照)。 As a conventional technique for solving this problem, for example, there is a determination method using an infrared method (see Patent Document 1).
赤外線方式は、転炉からの排出される排出流(溶鋼流)を赤外線カメラで撮像し、その撮像画像に基づきスラグ混入の有無を判定する方法である。具体的には、この方法は、転炉からの排出流を赤外線カメラで撮影し、赤外線カメラで測定される排出流中における、溶鋼の放射エネルギーとスラグの放射エネルギーとのエネルギー差に基づき、すなわち、スラグと溶鋼の輝度の差によって排出流へのスラグ混入の有無を判定する方法である。そして、スラグ混入と判定したら、転炉からの溶鋼の排出(出鋼)を停止する。 The infrared method is a method in which an infrared camera images the discharge stream (molten steel flow) discharged from a converter, and it is determined whether slag is mixed in based on the captured image. Specifically, this method is based on the energy difference between the radiant energy of the molten steel and the radiant energy of the slag in the discharge stream measured by the infrared camera, that is, the discharge stream from the converter is photographed with an infrared camera. This method determines whether slag is mixed into the discharge stream based on the difference in brightness between slag and molten steel. If it is determined that slag has been mixed in, the discharge of molten steel (steel tapping) from the converter is stopped.
赤外線方式によるスラグ流出判定は、主として放射エネルギーの違い(輝度の違いとして現れる)に基づき一定の閾値でスラグと判定する方法か、判定点(閾値)までのエネルギー測定値の平均値の変化に基づき判定する方法が採用される。しかし、どちらの方法を採用する場合も、誤判定を避けるため、または鋼種毎の違いにも対応するために、判定用の閾値をある程度の猶予を持って設定せざるを得ない。このため、その分、判定タイミングに遅れが生じるという課題があった。 Slag outflow determination using the infrared method is either a method that determines slag based on a fixed threshold value mainly based on differences in radiant energy (appears as a difference in brightness), or a method that determines slag based on a change in the average value of energy measurements up to a determination point (threshold value). A method of determining is adopted. However, no matter which method is adopted, the threshold value for determination must be set with a certain degree of leeway in order to avoid erroneous determinations or to accommodate differences between steel types. Therefore, there is a problem in that the determination timing is delayed accordingly.
また、この赤外線方式では、溶鋼の排出に伴う粉塵の影響を抑え且つ安定した判定のために、溶鋼の排出に伴う粉塵の影響を受けにくく、且つ混入したスラグがばらついた状態となる、排出流の下部位置(例えば下から三分の一辺り)を撮像した赤外線画像に基づき判定する必要がある。しかし、排出された出鋼流の下部位置では、排出流の流れが枝分かれしたり細かったりした場合には、赤外線画像に含まれるスラグ画素の割合が減ることによって、スラグ混入を検知しない例があるという課題があることを発明者は突き止めた。また、排出流下部での判定となる分、スラグ混入の検出に遅れがあるという課題もある。 In addition, in order to suppress the influence of dust associated with the discharge of molten steel and to make stable judgments, this infrared method uses a discharge stream that is less susceptible to the influence of dust associated with discharge of molten steel and in which mixed slag is dispersed. It is necessary to make a determination based on an infrared image taken at the lower position (for example, around the bottom third). However, if the discharge stream branches or is narrow at the bottom of the discharged tap stream, the proportion of slag pixels included in the infrared image decreases, and there are cases where slag contamination is not detected. The inventor discovered that there is a problem. Another problem is that there is a delay in detecting slag contamination because the determination is made at the lower part of the discharge stream.
更に、赤外線方式では、複数の初期値や閾値などの多くの設定(例えば14個の設定値の設定)が判定のために必要である。このため、経時的に変化する操業環境(鋼種、炉の状況等)に応じて、上記複数の設定値を調整する必要がある。しかし、この設定値の調整は、計算で求まらない事象なゆえに多大なテスト作業による設定値の調整が必要であった。 Furthermore, in the infrared method, many settings such as a plurality of initial values and threshold values (for example, 14 setting values) are required for determination. Therefore, it is necessary to adjust the plurality of set values described above according to the operating environment (steel type, furnace condition, etc.) that changes over time. However, since this adjustment of the set value is a phenomenon that cannot be determined by calculation, it is necessary to adjust the set value through a large amount of testing work.
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、転炉操業において、撮像した赤外線画像を用いて、メンテナンス負荷を抑えつつ、スラグ混入の判定精度を向上させることを目的としている。 The present invention was made with attention to the above points, and aims to improve the accuracy of determining slag contamination while reducing the maintenance load by using captured infrared images during converter operation. .
発明者は、転炉の出鋼口から流出する出鋼流(排出流)を赤外線カメラで撮影し、得られた赤外線画像について、スラグ混入の画像とスラグ未混入の画像に分けてラベル付けを行って学習データ(教師データ)とし、その学習データをCNN(畳み込みニューラルネットワーク)にて学習させた学習済みモデルを用いることで、精度良くスラグ混入の判定ができるとの知見を得た。 The inventor used an infrared camera to photograph the tap flow (discharge flow) flowing out of the tap port of a converter, and separated and labeled the obtained infrared images into images with slag mixed in and images with no slag mixed in. It was found that slag contamination can be determined with high accuracy by using a trained model obtained by training the training data using a CNN (convolutional neural network).
更に、発明者は、対象とする赤外線画像を出鋼口から取鍋の湯面までの全排出流を撮像した画像として、CNNによる画層予測根拠を、Grad-CAM(勾配荷重クラス活性化マッピング)技術にて調査したところ、分類判断根拠が出鋼流上部まで範囲が広がっているとの知見を得た。そして、対象とする画像の領域を、従来の下部領域だけから上部領域も含めることで、更に精度が向上したモデルを生成可能になるとの知見を得た。 Furthermore, the inventor used Grad-CAM (gradient load class activation mapping) as the basis for layer prediction by CNN, using the target infrared image as an image of the entire discharge flow from the tap hole to the hot water surface of the ladle. ) technology, it was found that the basis for classification judgments extends to the upper part of the tap flow. They also discovered that by expanding the target image area from the conventional lower area to also include the upper area, it is possible to generate a model with even greater accuracy.
そして、課題を解決するために、本発明の一態様は、転炉の出鋼口から取鍋に向けて排出される排出流を赤外線カメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づき、上記排出流へのスラグ混入の有無を判定するスラグ混入判定方法であって、上記赤外線カメラで撮像した上記排出流の撮像画像を連続的に取得する画像取得ステップと、上記排出流の赤外線画像を用いて機械学習されたモデルであって上記スラグ混入の有無を認識する学習済みモデルを用いて、上記画像取得ステップで取得した撮像画像からスラグ混入の有無を判定する判定ステップと、を有することを要旨とする。 In order to solve the problem, one aspect of the present invention is to image the discharge flow discharged from the tapping port of the converter toward the ladle with an infrared camera, and based on the captured image, A slag inclusion determination method for determining whether slag is included in a machine, the method includes an image acquisition step of continuously acquiring images of the discharge flow taken by the infrared camera, and a step of continuously acquiring images of the discharge flow taken by the infrared camera; The method further comprises a determination step of determining the presence or absence of slag contamination from the captured image obtained in the image acquisition step using a learned model that recognizes the presence or absence of slag contamination. .
また、本発明の一態様は、転炉の出鋼口から取鍋に向けて排出される排出流を赤外線カメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づき、上記排出流へのスラグ混入の有無を判定するスラグ混入判定装置であって、上記赤外線カメラで撮像した上記排出流の撮像画像を取得する画像取得部と、上記排出流の赤外線画像を用いて機械学習されたモデルであって上記スラグ混入の有無を認識する学習済みモデルを用いて、上記画像取得部で取得される撮像画像からスラグ混入の有無を判定する判定部と、を有することを要旨とする。
なお、撮像画像は、上記排出流における上記出鋼口位置から上記取鍋の直上位置までの範囲を含む画像であることが好ましい。
Further, one aspect of the present invention is to image the discharge flow discharged from the tapping port of the converter toward the ladle with an infrared camera, and to determine whether or not slag is mixed into the discharge flow based on the captured image. A slag contamination determination device for determining slag contamination, comprising an image acquisition unit that acquires an image of the discharge flow taken by the infrared camera, and a machine learning model using the infrared image of the discharge flow. The present invention further comprises a determination unit that determines the presence or absence of slag contamination from the captured image acquired by the image acquisition unit using a trained model that recognizes the presence or absence of slag.
In addition, it is preferable that the captured image is an image that includes a range from the tap hole position to the position directly above the ladle in the discharge stream.
本発明の態様によれば、転炉操業において、撮像した赤外線画像を用いて、メンテナンス負荷を抑えつつ、スラグ混入の判定を精度良く実行することが可能となる。 According to the aspect of the present invention, during converter operation, it is possible to accurately determine slag contamination while suppressing maintenance load using captured infrared images.
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
転炉にて溶鋼の精錬が完了すると、転炉下部に取鍋を移動させ、図1に示すように、転炉3を傾けることで、転炉3内の溶鋼1を、転炉3の出鋼口3aから取鍋4に向けて出鋼する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
When the refining of molten steel in the converter is completed, the ladle is moved to the lower part of the converter, and as shown in FIG. Steel is tapped from the steel mouth 3a toward the
(構成)
本実施形態では、転炉3の出鋼口3a近傍に、スラグストッパ10が設置されている。スラグストッパ10は、回転自在なアーム11と、アーム11の先端部に取り付けられた鋳鉄製の止め栓部12と、アーム11を駆動する油圧シリンダ13とを備える。油圧シリンダ13は、スラグストッパ制御装置16によって制御され、止め栓部12で出鋼口3aを閉じることで、転炉3からの溶鋼1の排出が停止される。
ここで、出鋼口3aから排出される排出流1Aは、通常「出鋼流」と呼ばれる。
また、本実施形態では、赤外線カメラ15、及びスラグ流出判定装置20を備える。
(composition)
In this embodiment, a
Here, the
Moreover, in this embodiment, an
<赤外線カメラ15>
赤外線カメラ15は、出鋼口3aから取鍋4に向けて排出される排出流1Aを撮像するカメラである。
<
The
従来の赤外線方式では、上述のように、出鋼口3aから取鍋4の上端面4aの高さ位置(取鍋4の直上の位置)までの範囲の排出流1Aのうちの、下側三分の一近傍の領域を撮像していた。
In the conventional infrared method, as described above, the lower three of the
これに対し、CNNで機械学習された学習済みモデル50について、Grad-CAM技術にて判断根拠を可視化してみたこところ、排出流1Aの上部領域から重要視しているとの新たな知見を得た。
On the other hand, when we visualized the basis for judgment using Grad-CAM technology for the trained
このため、本実施形態では、赤外線カメラ15の撮像範囲を、上記排出流1Aにおける、出鋼口3a位置から排出流1Aを受ける取鍋4の直上位置(取鍋4の上端部4aの高さ)までの範囲を含む領域となるように設定している。撮像範囲、取鍋4内の湯面も含めても良い。スラグの混入の有無で湯面の状況も変化するためである。
Therefore, in the present embodiment, the imaging range of the
このように、本実施形態では、赤外線カメラ15によって、少なくとも出鋼口3aから取鍋4の直上の範囲に位置する排出流1Aを連続的に撮像し、撮像した撮像画像をスラグ流出判定装置20に送っている。
As described above, in the present embodiment, the
<スラグ流出判定装置20>
スラグ流出判定装置20は、図2に示すように、画像取得部20Aと、判定部20Bと、送信部20Cとを備える。
<Slag
As shown in FIG. 2, the slag
[画像取得部20A]
画像取得部20Aは、赤外線カメラ15から、赤外線カメラ15で撮像した撮像画像を、所定のサンプル周期によって連続的に取得する処理を行う。また、赤外線カメラ15で動画として撮像し、画像取得部20Aは、動画から適宜に静止画を撮像画像として抽出してもよい。
[
The
なお、赤外線カメラ15が撮像した赤外線画像から一部の領域を切り抜いて取得する撮像画像としても良いが、撮像画像の領域が、少なくとも出鋼口3a位置から取鍋4の直上位置の範囲に位置する排出流1Aを撮像した画像となるように設定する。
Note that the captured image may be obtained by cutting out a part of the infrared image taken by the
[判定部20B]
判定部20Bは、学習済みモデル50を用いて、画像取得部20Aで取得される撮像画像からスラグ混入の有無を判定する処理を行う。
[
The
学習済みモデル50は、排出流の赤外線画像を用いて機械学習されたモデルであってスラグ混入の有無を認識するモデルである。学習済みモデル50は、撮像画像を入力データとし、スラグ混入の有無の判定(分類)を出力データとする。
本実施形態の判定部20Bは、取得した撮像画像及びその撮像画像を用いた判定結果を蓄積部21に格納する。
なお、蓄積部21は、データベースその他から構成されるが、物理的に1つの媒体である必要は無い。
The learned
The
Note that the
[送信部20C]
送信部20Cは、判定部20Bの判定結果を送信する処理を実行する。本実施形態の送信部20Cは、判定部20Bの処理によってスラグ混入と判定すると、スラグストッパ制御装置16に向けて出鋼口3aを閉じる指令を出力する。スラグストッパ制御装置16は、閉指令を受信すると、油圧シリンダ13を駆動して出鋼口3aを閉じる処理を行う。
[
The
ここで、出鋼口3aからの排出を停止する処理は、スラグストッパによる処理に限定されない。例えば、送信部20Cで、ブザーなどの報知装置に対し報知指令を出力し、その報知指令によって、オペレータが転炉3の炉体の傾動を止めることで、溶鋼1の排出を停止するようにしても良い。
Here, the process of stopping the discharge from the tapping port 3a is not limited to the process using the slag stopper. For example, the
<学習済みモデル50の生成>
上記の学習済みモデル50の生成について説明する。
スラグ流出判定装置20は、図3に示すように、学習済みモデル生成部22を有する。学習済みモデル生成部22は、学習済みモデル50を生成する処理を行う。
学習済みモデル生成部22は、学習データ蓄積部22Aと、第1の学習部22Bと、特異データ取得部22Cと、第2の学習部22Dとを備える。
<Generation of trained
Generation of the above trained
As shown in FIG. 3, the slag
The trained
[学習データ蓄積部22A]
学習データ蓄積部22Aは、赤外線カメラ15で撮像した撮像画像に対しスラグ混入有無のラベルを付けた学習データ51(教師データ)を蓄積部21に蓄積する処理を行う。
この撮像画像の撮像範囲も、出鋼口3aから取鍋4の直上の範囲に位置する排出流1Aを含む領域とする。
[Learning
The learning
The imaging range of this captured image is also an area including the
例えば、初期の学習データ51については、排出流1A全体を赤外線カメラ15で連続的に撮像すると共に、撮像画像について熟練者がスラグ混入の有無を判定して、スラグ混入無しとスラグ混入有りに画像を分類する。また、排出流1Aに対し、従来の赤外線方式での判定を実行し、スラグ混入と判定する前の撮像画像に、スラグ混入無しのラベルを付け、スラグ混入と判定後の撮像画像にスラグ混入有りのラベルを付ける。その後、スラグ流出開始前後から完全にスラグとなるまでの判定の難しいものや、枝分かれなどの特異なデータについては判定結果を人が修正するなどして、学習でデータを生成してもよい。
For example, regarding the
学習に使用する学習モデルの数は例えば3000件とする。 The number of learning models used for learning is, for example, 3000.
[第1の学習部22B]
第1の学習部22Bは、蓄積部21に蓄積された学習データ51を用いて機械学習(深層学習)を行い、スラグ混入の有無を認識する第1の学習モデル52を求める処理を実行する。
[First learning
The
例えば、第1の学習部22Bは、蓄積部21に蓄積された学習データ51を順次入力し、入力画像を、CNN(畳み込みニューラルネットワーク)で学習することで、撮像画像を入力データとし、スラグ2混合の有無の分類を出力データとする学習済みモデル50を生成する。
For example, the
ここで、畳み込み型ニューラルネットワーク(CNN)は、入力画像に対して複数の畳み込み層とプーリング層を多段に重ねわせて、画像の特徴量を抽出し、最終段で画像のカテゴリーわけの出力を構成していくニューラルネットワークである。 Here, a convolutional neural network (CNN) extracts the image features by stacking multiple convolutional layers and pooling layers on the input image in multiple stages, and in the final stage, creates an output that categorizes the image. It is a neural network that
[特異データ取得部22C]
特異データ取得部22Cは、予め用意された評価用の学習データ51を用い、その評価用の学習データ51を入力データとして、第1の学習部22Bで求めた第1の学習モデル52を用いてスラグ混入の有無を判定し、その判定で誤判定された赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像である特異データ53を選定して取得する処理を行う。取得した特異データ53は、蓄積部21に格納する。
[Special
The singular
評価用の学習データ51は、評価用に用意した赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像である。
従来の赤外線方式で誤判定されやすい特異な撮像画像を、評価用の撮像画像とする。例えば、図4に示すような、枝分かれした排出流1Aの画像や排出流1Aが細くなったときの画像が特異な撮像画像の例となる。そのような特異な撮像画像を用いて評価用の学習データ51とする。
又は、第1の学習部22Bで使用した学習データ51を評価用の学習データ51としてもよい。
The learning
A unique captured image that is likely to be misjudged using the conventional infrared method is used as a captured image for evaluation. For example, as shown in FIG. 4, an image of a
Alternatively, the learning
[第2の学習部22D]
第2の学習部22Dは、第1の学習部22Bで求めた第1の学習モデル52に対し、特異データ取得部22Cで取得された特異データ53を用いてCNNでの追加学習を行い、追加学習後のモデルを学習済みモデル50として蓄積部21に格納する。
[
The
このように、誤判定された学習データ51で追加学習させることで、学習済みモデル50の精度が向上する。なお、第1の学習部22Bで求めた第1の学習モデル52を学習済みモデル50としてもよい。
In this way, the accuracy of the learned
<学習済みモデル更新部23>
本実施形態は、学習済みモデル更新部23を備える。
学習済みモデル更新部23は、新たな学習データ51の蓄積に応じて、適宜、学習済みモデル50の更新処理を行う。
<Learned
This embodiment includes a learned
The trained
なお、上述のように、特異データ取得部22Cで取得された特異データ53は蓄積部21に蓄積された状態になっている。
学習済みモデル更新部23は、図5に示すように、学習データ更新部23Aと再学習部23Bとを備える。
Note that, as described above, the
As shown in FIG. 5, the learned
[学習データ更新部23A]
学習データ更新部23Aは、判定部20Bで判定された撮像画像及び判定結果から学習データ51を生成し、その生成した学習データ51を蓄積部21に格納して、当該蓄積部21に蓄積されている学習データ51を更新する。なお、蓄積部21に格納されている学習データの数が、容量制限などにより有限の範囲に制限される場合には、予め設定したデータ数の範囲となるように、例えば、適宜、格納時期が古い学習データを順次削除しても良い。あるいは、他の基準を定めて削除するデータを決めてよい。これによって、転炉3の状態や使用環境に応じた学習データに更新される。
[Learning
The learning
[再学習部23B]
再学習部23Bは、学習データ更新部23Aで更新された蓄積部21の学習データ51と、蓄積部21に蓄積されている特異データ53と用いて、スラグ混入の有無を認識する学習モデルを求め、学習済みモデル50を変更する。
[
The relearning
再学習部23Bは、例えば、所定期間毎、例えば3ヶ月毎や半年毎に実行したり、蓄積されている学習データ51のうち、所定データ数(例えば1/3以上のデータ)が新たな学習データ51となったりしたら、新たに学習済みモデル50を生成して、学習済みモデル50を更新する。
For example, the relearning
再学習部23Bで実行されるモデルの生成処理は、基本的に第1の学習部22Bと同様であるが、学習データの一部として最初から特異データ53も含むことが異なる。
The model generation process executed by the relearning
この学習済みモデル更新部23は、予め設定した条件を満足すると、自動的に新たな学習済みモデル50を求めて更新する処理となり、学習済みモデル50の更新の自動化が図られる。また、予め求めておいた特異データ53も使用することで、モデルの精度もよい。
When the preset conditions are satisfied, the trained
<画像取得部20Aが取得する画像の領域の範囲について>
赤外線カメラ15で撮像する排出流1Aの領域を、従来の赤外線方式よりも拡大して、少なくとも出鋼口3aから取鍋4の直上までの範囲を含む領域に設定し、CNNによる画像予測の根拠について、Grad-CAM(勾配荷重クラス活性化マッピング)によって調査した。その結果、分類判断根拠が出鋼流上部まで範囲が広がっているとの知見を得た。そして、対象とする画像の領域を、従来の下部領域だけから状部領域も含めることで、更に精度が向上したモデルを生成して使用可能になるとの知見を得た。
<Regarding the range of the image area acquired by the
The area of the
すなわち、本実施形態では、Grad-CAMの技術を用いて、図6に示すような、ステップによって、画像取得ステップで取得する撮像画像の領域を決定した。 That is, in this embodiment, the area of the captured image to be acquired in the image acquisition step is determined by steps as shown in FIG. 6 using the Grad-CAM technology.
まず、学習モデル生成ステップS10で、赤外線画像に対しスラグ混入有無のラベルを付けた学習データ51を用いて、CNNによる学習によって、上記スラグ混入の有無を認識する学習モデルを生成する。例えば、1000件の学習データ51を用いて学習データ51を生成する。生成する処理は、例えば第1の学習部22Bと同様な処理で実行すればよい。
First, in a learning model generation step S10, a learning model that recognizes the presence or absence of slag contamination is generated by CNN learning using the learning
次に、畳み込み層影響評価ステップS20にて、生成された学習モデルの複数の畳み込み層の各画素の変化がスラグ2判定出力に与える影響係数を算出する。
Next, in a convolutional layer influence evaluation step S20, an influence coefficient that a change in each pixel of a plurality of convolutional layers of the generated learning model has on the
次に、入力評価画像作成ステップS30で、ステップS20で求めた影響係数と影響係数算出に使用した複数の畳み込み層とを利用して、赤外線カメラ15で撮像された赤外線画像を入力画像とし、その入力画像の各画素がスラグ2判定出力に与える影響を評価する。
Next, in input evaluation image creation step S30, the infrared image captured by the
そして、入力評価画像作成ステップS30で作成された入力評価画像から、スラグ2判定出力に影響度が高い赤外線画像の領域を抽出し、該抽出された領域を含むように、上記画像取得ステップで取得する撮像画像の領域を決定する。
Then, from the input evaluation image created in the input evaluation image creation step S30, an area of the infrared image that has a high influence on the
ここで、Grad-CAMは、Gradient-weighted Class Activation Mappingの略であり、予測値に対する勾配を重み付けすることで、重要なピクセル(勾配が大きいピクセル)を可視化する技術である。Grad-CAMの処理は、例えば、次のような処理で行われる。入力画像を順方向に入力して、畳み込み層と分類結果を取り出す。次に、分類結果に基づき誤差逆伝搬を行い、畳み込み層の勾配を形成する。次に、畳み込み層の勾配のGAPを取り、GAPを重みとした畳み込み層の重み和を取り、元の画像サイズのリサイズを行い、Grad-CAMの画像を得て、画像の根拠を可視化する。 Here, Grad-CAM is an abbreviation for Gradient-weighted Class Activation Mapping, and is a technology that visualizes important pixels (pixels with large gradients) by weighting gradients with respect to predicted values. Grad-CAM processing is performed, for example, as follows. Input the input image in forward direction and extract the convolutional layer and classification results. Next, error backpropagation is performed based on the classification results to form the gradient of the convolutional layer. Next, take the GAP of the gradient of the convolutional layer, take the sum of the weights of the convolutional layer using the GAP as a weight, resize the original image size, obtain a Grad-CAM image, and visualize the basis of the image.
(変形例)
ここで、学習済みモデル50の生成は、上述の方法に限定さない。
例えば、一般事象について学習済みのニューラルネットワークからなる公知のモデルに対し、そのモデルの最終段に、ファインチューニング技術によって新たな層を追加して、本判定用に学習し直すことで、本実施形態で採用する学習済みモデル50を生成してもよい。
(Modified example)
Here, the generation of the trained
For example, by adding a new layer using fine tuning technology to the final stage of a known model consisting of a neural network that has already been trained on general phenomena, and relearning for the actual judgment, this embodiment You may also generate a trained
例えば、既存の安定したモデルに対し、最終層4層(Flatten、Dense、Dropout、Dense)だけ追加して、学習し直す。ファインチューニングは、学習済みモデル50の最終出力層を付け替え、入力層に近い部分と出力層のパラメータを変更する。これによって既存の学習にはない新しいタスクについても適合できるようにすることで新しいタスクに適合させることができる。
For example, only the final four layers (Flatten, Dense, Dropout, and Dense) are added to an existing stable model and relearning is performed. Fine tuning replaces the final output layer of the trained
ここで、Flatten(平坦化)層は、全結合層入力のためのデータの一次元化の層である。Dense(全結合)層は、特徴部分が取り出された画像データを一つに結合し、活性化関数によって変換された値(特徴変数)を出力する層である。Dropout層は、全結合層と出力層の間の接続の一部をランダムに切断することで過学習を防ぐ働きがある層である。 Here, the Flatten layer is a layer for one-dimensionalizing data for fully connected layer input. The Dense (fully connected) layer is a layer that combines image data from which feature parts have been extracted into one and outputs a value (feature variable) converted by an activation function. The Dropout layer is a layer that prevents overfitting by randomly cutting off some of the connections between the fully connected layer and the output layer.
(動作その他)
本実施形態のスラグ流出判定装置20は、連続的に撮像する赤外線画像に対し、CNNで学習した学習済みモデル50でスラグ混入の有無を判定することで、精度良くスラグ混入の判定を行うことが可能となる。
(Other operations)
The slag
この結果、転炉3操業において、取鍋4に混入するスラグ2の量を抑えることが可能となり、合金歩留まりを向上させることが可能となる。
As a result, in the operation of the
また、Grad-CAM技術によって判断根拠を調査したところ、分類判断根拠が出鋼流上部まで範囲が広がるとの新たな知見に基づき、本実施形態では、赤外線画像に基づきスラグ混入の判定を行う際に、判定に用いる赤外線画像(撮像画像)の排出流1Aを映す領域を、従来よりも広くして、出鋼口3aから取鍋4の上部までを含む領域とした。これによって、更に学習済みモデル50の判定精度が向上する。ここで、CNNで学習した学習モデルでは、出鋼流の上部から重要視しているとの知見は新しい知見である。
In addition, when the basis for judgment was investigated using Grad-CAM technology, based on new knowledge that the basis for classification judgment extends to the upper part of the tapping stream, in this embodiment, when determining slag contamination based on infrared images. In addition, the area in which the
赤外線方式ではスラグ2が落下してスラグ2の割合が増加したところを判定するために出鋼流の下部に判定領域を設けており、判定の遅れにつながっていた。これに対し、本実施形態では、出鋼口3aからでてきた直後(出鋼流の上部)も判定根拠としており、熟練者と同様に、早期にスラグ混入を判定できていることを確認している。
In the infrared method, a determination area is provided at the bottom of the tap flow in order to determine where the
また、学習済みモデル50を生成する際に、従来の赤外線方式で、誤判定されやすい特定画像(特異データ53)を用いて追加学習することで、更に学習済みモデル50の判定精度が向上する。
Further, when generating the trained
また、新たに取得した学習データ51と予め求めた特異データ53(固定の学習データ)で、適宜、学習済みモデル50を再度生成して、当該学習済みモデル50を自動的に更新するシステムを有することで、鋼種や操業状態の経時的な変更があっても、学習済みモデル50の判定精度の劣化を抑制可能となる。
The system also includes a system that automatically updates the trained
すなわち、赤外線方式では必要な多くの設定値の調整を行うことなく、適宜更新下学習データ51(教師データ)を用いて自動的にCNNを用いて学数することで、自動的に現在操業条件におうじたパラメータを自動で学習されるため、メンテナンスの負荷が軽減する。 In other words, the infrared method does not require the adjustment of many setting values, and automatically calculates the current operating conditions using CNN using the learning data 51 (teacher data) that is updated as appropriate. Since the detected parameters are automatically learned, the maintenance load is reduced.
(その他)
本開示は、以下のような構成も取ることができる。
(1)転炉の出鋼口から取鍋に向けて排出される排出流を赤外線カメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づき、上記排出流へのスラグ混入の有無を判定するスラグ混入判定方法であって、上記赤外線カメラで撮像した上記排出流の撮像画像を連続的に取得する画像取得ステップと、上記排出流の赤外線画像を用いて機械学習されたモデルであって上記スラグ混入の有無を認識する学習済みモデルを用いて、上記画像取得ステップで取得した撮像画像からスラグ混入の有無を判定する判定ステップと、を有する。
(others)
The present disclosure can also take the following configuration.
(1) A slag inclusion determination method that images the discharge stream discharged from the tapping port of the converter toward the ladle with an infrared camera, and determines whether or not slag is mixed in the discharge stream based on the captured image. The method includes an image acquisition step of continuously acquiring images of the discharge stream taken by the infrared camera, and a machine learning model using the infrared images of the discharge stream to determine whether or not the slag is mixed. and a determination step of determining the presence or absence of slag contamination from the captured image acquired in the image acquisition step using the trained model for recognition.
このスラグ流出判定方法は、例えば、転炉の出鋼口から取鍋に向けて排出される排出流を赤外線カメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づき、上記排出流へのスラグ混入の有無を判定するスラグ混入判定装置であって、上記赤外線カメラで撮像した上記排出流の撮像画像を取得する画像取得部と、上記排出流の赤外線画像を用いて機械学習されたモデルであって上記スラグ混入の有無を認識する学習済みモデルを用いて、上記画像取得部で取得される撮像画像からスラグ混入の有無を判定する判定部と、を有することを特徴とするスラグ流出判定装置で構成する。
この構成によれば、転炉操業において、撮像した赤外線画像を用いて、メンテナンスの負荷を抑えつつ、スラグ混入の判定を精度良く実行することが可能となる。
This slag outflow determination method, for example, uses an infrared camera to image the discharge stream discharged from the tapping port of the converter toward the ladle, and based on the captured image, determines whether or not slag has been mixed into the discharge stream. A slag contamination determination device for determining slag contamination, comprising an image acquisition unit that acquires an image of the discharge flow taken by the infrared camera, and a machine learning model using the infrared image of the discharge flow. and a determination section that determines whether or not slag is mixed in from the captured image acquired by the image acquisition section using a trained model that recognizes the presence or absence of slag.
According to this configuration, during converter operation, it is possible to accurately determine slag contamination while suppressing the maintenance load using the captured infrared image.
(2)上記学習に使用された赤外線画像、及びスラグ混入の判定に用いられる撮像画像は、上記排出流における上記出鋼口位置から上記取鍋の直上位置までの範囲を含む画像である。
例えば、上記画像取得部で取得する撮像画像は、上記排出流における上記出鋼口位置から上記取鍋の直上位置までの範囲を含む画像である。
(2) The infrared image used for the learning and the captured image used for determining slag contamination are images that include the range from the tap hole position to the position directly above the ladle in the discharge flow.
For example, the captured image acquired by the image acquisition unit is an image that includes a range from the tap hole position in the discharge stream to a position directly above the ladle.
この構成によれば、従来の赤外線方式で用いない、上流側の排出流位置も撮像画像の領域とすることで、学習済みモデルを用いた判定精度が向上する。
また、上流側の排出流位置も撮像画像の領域とすることで、従来の赤外線方式に比べ、判定速度も向上する。
According to this configuration, the upstream discharge flow position, which is not used in the conventional infrared method, is also included in the captured image, thereby improving the determination accuracy using the trained model.
Furthermore, by including the upstream discharge flow position in the captured image area, the determination speed is improved compared to the conventional infrared method.
(3)上記赤外線カメラで撮像した赤外線画像に対しスラグ混入有無のラベルを付けた学習データを蓄積部に蓄積し、上記蓄積部に蓄積された学習データを用いて機械学習を行い、スラグ混入の有無を認識する第1の学習モデルを求め、評価用に用意した上記赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像に対し、上記求めた第1の学習モデルを用いてスラグ混入の有無を判定して、その判定で誤判定された赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像からなる特異データを取得し、上記求めた第1の学習モデルに対し、上記取得された特異データを用いて追加学習を行い、追加学習後の学習モデルを上記学習済みモデルとする。 (3) Learning data that labels infrared images captured by the infrared camera as to whether or not slag is present is stored in the storage section, and machine learning is performed using the learning data stored in the storage section to detect slag contamination. A first learning model that recognizes the presence or absence of slag is determined, and the first learning model determined above is used to detect the presence or absence of slag in the infrared image prepared for evaluation and labeled with the presence or absence of slag contamination. The presence or absence of slag is determined, and unique data consisting of infrared images that are incorrectly determined in the determination and labeled with the presence or absence of slag contamination is acquired, and the acquired data is applied to the first learning model obtained above. Additional learning is performed using the unique data, and the learned model after the additional learning is defined as the learned model.
この方法は、例えば、上記学習済みモデルを生成する学習済みモデル生成部を有し、上記学習済みモデル生成部は、上記赤外線カメラで撮像した撮像画像に対しスラグ混入有無のラベルを付けた学習データを蓄積部に蓄積する学習データ蓄積部と、上記蓄積部に蓄積された学習データを用いて機械学習を行い、スラグ混入の有無を認識する第1の学習モデルを求める第1の学習部と、評価用に用意した上記赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像について、上記第1の学習部で求めた第1の学習モデルを用いてスラグ混入の有無を判定し、その判定で誤判定された赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像である特異データを選定する特異データ取得部と、上記第1の学習部で求めた第1の学習モデルに対し、上記特異データ取得部で取得された特異データを用いて追加学習を行い、追加学習後のモデルを上記学習済みモデルとして更新する第2の学習部と、を備えるスラグ流出判定装置で構成する。
この構成によれば、精度の良い学習済みモデルを生成可能となる。
This method includes, for example, a trained model generation unit that generates the trained model, and the trained model generation unit generates training data that is labeled with a label indicating whether or not slag is present in an image taken by the infrared camera. a learning data storage unit that stores the learning data in the storage unit; a first learning unit that performs machine learning using the learning data stored in the storage unit to obtain a first learning model that recognizes the presence or absence of slag contamination; For the infrared image prepared for evaluation and labeled with the presence or absence of slag contamination, use the first learning model obtained in the first learning section to determine the presence or absence of slag contamination, and make the determination. A singular data acquisition unit that selects singular data that is an infrared image that is incorrectly determined in the above and is labeled as indicating whether or not slag is mixed; and a first learning model obtained by the first learning unit; A second learning section that performs additional learning using the singular data acquired by the singular data acquisition section and updates the model after the additional learning as the learned model.
According to this configuration, it is possible to generate a trained model with high accuracy.
(4)上記取得した特異データを予め蓄積部に蓄積しておき、上記判定ステップでスラグ混入の有無を判定された撮像画像を、学習データとして上記蓄積部21に格納して、蓄積部に蓄積されている学習データを更新し、更新された上記蓄積部の学習データと、上記蓄積部に蓄積されている特異データと用いて、スラグ混入の有無を認識する上記学習済みモデルを再学習する。
(4) The acquired specific data is stored in the storage section in advance, and the captured image whose presence or absence of slag has been determined in the determination step is stored in the
この方法は、例えば、上記特異データ取得部で取得された特異データは予め蓄積部に蓄積されており、更に、上記判定部で判定された撮像画像及び判定結果から学習データを生成し、その生成した学習データを上記蓄積部に格納して、当該蓄積部に蓄積されている学習データを更新する学習データ更新部と、上記学習データ更新部で更新された上記蓄積部の学習データと、上記蓄積部に蓄積されている特異データと用いて、スラグ混入の有無を認識する学習モデルを求め、求めた学習モデルを上記学習済みモデルとして更新する再学習部と、を備えるスラグ流出判定装置で構成する。 In this method, for example, the singular data acquired by the singular data acquisition unit is stored in advance in the storage unit, and learning data is further generated from the captured image and the determination result determined by the determination unit. a learning data updating unit that stores the learned data in the storage unit and updates the learning data stored in the storage unit, the learning data of the storage unit updated by the learning data updating unit, and the storage unit; A slag outflow determination device includes a relearning section that uses unique data stored in the retraining section to determine a learning model that recognizes the presence or absence of slag contamination, and updates the determined learning model as the learned model. .
この構成によれば、転炉の状態なの条件が変更されても、自動的にその条件に応じた学習済みモデルに更新される。また、当初正しい判定ができなかった特異データも含ませて更新学習されるので、高精度な学習判定性能が維持される。 According to this configuration, even if the conditions of the converter state are changed, the learned model is automatically updated according to the conditions. In addition, since the updated learning is performed including the peculiar data for which a correct judgment could not be made initially, highly accurate learning judgment performance is maintained.
(5)上記学習は、畳み込み型ニューラルネットワーク(CNN)を用いて行われる。
この構成によれば、確実に学習済みモデルを生成可能となる。
(5) The above learning is performed using a convolutional neural network (CNN).
According to this configuration, it is possible to reliably generate a trained model.
(6)少なくとも上記排出流における上記出鋼口位置から上記取鍋の直上位置までの範囲を含む赤外線画像に対しスラグ混入有無のラベルを付けた学習データを用いて、上記スラグ混入の有無を認識する学習モデルを生成する学習モデル生成ステップと、上記学習モデル生成ステップで生成された上記学習モデルの、複数の畳み込み層の各画素の変化がスラグ判定出力に与える影響係数を算出する畳み込み層影響評価ステップと、上記影響係数と上記影響係数の算出に使用した複数の畳み込み層とを利用して、上記赤外線カメラで撮像された赤外線画像を入力画像とし、その入力画像の各画素がスラグ判定出力に与える影響を評価する入力評価画像作成ステップと、を備え、上記入力評価画像作成ステップで作成された入力評価画像から、スラグ判定出力に影響度が高い赤外線画像の領域を抽出し、該抽出された領域を含むように、上記画像取得ステップで取得する撮像画像の領域を決定する。
この構成によれば、判定精度を向上可能な最適な撮像領域の範囲を設定可能となる。
(6) Recognize the presence or absence of slag contamination using learning data labeled with the presence or absence of slag contamination for an infrared image that includes at least the range from the tap hole position to the position directly above the ladle in the discharge flow. a learning model generation step that generates a learning model for the learning model generated in the learning model generation step; and a convolution layer impact evaluation that calculates an influence coefficient that changes in each pixel of a plurality of convolutional layers of the learning model generated in the learning model generation step has on the slug determination output. step, the above-mentioned influence coefficient, and the plurality of convolutional layers used to calculate the above-mentioned influence coefficient, the infrared image captured by the above-mentioned infrared camera is used as an input image, and each pixel of the input image is converted into a slag judgment output. an input evaluation image creation step for evaluating the influence on the slag determination output, from the input evaluation image created in the input evaluation image creation step, extracting an area of the infrared image that has a high influence on the slag determination output, The area of the captured image to be acquired in the image acquisition step is determined so as to include the area.
According to this configuration, it is possible to set an optimal imaging area range that can improve the determination accuracy.
(6)上記記載のスラグ流出判定方法を利用して転炉を操業する、転炉操業方法。
この構成によれば、歩留まりの良い転炉操業方法を提供可能となる。
(7)上記記載の転炉操業方法を備える、溶鋼製造方法。
この構成によれば、歩留まりの良い溶鋼製造方法を提供可能となる。
(6) A converter operating method, which operates a converter using the slag outflow determination method described above.
According to this configuration, it is possible to provide a converter operating method with a high yield.
(7) A method for manufacturing molten steel, comprising the converter operating method described above.
According to this configuration, it is possible to provide a molten steel manufacturing method with a high yield.
(8)上記記載のスラグ流出判定装置を備える、転炉の操業設備。
この構成によれば、歩留まりの良い転炉の操業設備を提供可能となる。
(9)上記記載のスラグ流出判定装置を備える、溶鋼製造設備。
この構成によれば、歩留まりの良い溶鋼製造設備を提供可能となる。
(8) Operating equipment for a converter, comprising the slag outflow determination device described above.
According to this configuration, it is possible to provide operating equipment for a converter with a high yield.
(9) Molten steel manufacturing equipment comprising the slag outflow determination device described above.
According to this configuration, it is possible to provide molten steel manufacturing equipment with a high yield.
1 溶鋼
1A 排出流
2 スラグ
3 転炉
3a 出鋼口
4 取鍋
4a 取鍋の上端部(直上位置)
15 赤外線カメラ
20 スラグ流出判定装置
20A 画像取得部(画像取得ステップ)
20B 判定部(判定ステップ)
20C 送信部
21 蓄積部
22 学習済みモデル生成部
22A 学習データ蓄積部
22B 第1の学習部
22C 特異データ取得部
22D 第2の学習部
23 学習済みモデル更新部
23A 学習データ更新部
23B 再学習部
50 学習済みモデル
51 学習データ
52 第1の学習モデル
53 特異データ
1
15
20B Judgment section (judgment step)
Claims (11)
上記赤外線カメラで撮像した上記排出流の撮像画像を連続的に取得する画像取得ステップと、
上記排出流の赤外線画像を用いて機械学習されたモデルであって上記スラグ混入の有無を認識する学習済みモデルを用いて、上記画像取得ステップで取得した撮像画像からスラグ混入の有無を判定する判定ステップと、
を有し、
上記機械学習に使用された赤外線画像及びスラグ混入の判定に用いられる撮像画像は、上記排出流における上記出鋼口の位置から上記取鍋の直上位置までの範囲を含む画像であり、
上記赤外線カメラで撮像した赤外線画像に対しスラグ混入有無のラベルを付けた学習データを蓄積部に蓄積し、
上記蓄積部に蓄積された学習データを用いて機械学習を行い、スラグ混入の有無を認識する第1の学習モデルを求め、
評価用に用意した上記赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像に対し、上記求めた第1の学習モデルを用いてスラグ混入の有無を判定して、その判定で誤判定された赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像からなる特異データを取得し、
上記求めた第1の学習モデルに対し、上記取得された特異データを用いて追加学習を行い、追加学習後の学習モデルを上記学習済みモデルとし、
上記特異データとして、枝分かれした排出流の画像データ及び排出流の幅が狭くなった画像データを含む、
ことを特徴とするスラグ流出判定方法。 A method for determining slag contamination, in which a discharge stream discharged from a tapping port of a converter toward a ladle is imaged with an infrared camera, and based on the captured image, it is determined whether or not slag is mixed in the discharge stream. ,
an image acquisition step of continuously acquiring images of the discharge flow taken by the infrared camera;
Judgment to determine the presence or absence of slag contamination from the captured image acquired in the image acquisition step using a trained model that is machine learned using the infrared image of the discharge flow and recognizes the presence or absence of slag contamination. step and
has
The infrared image used for the machine learning and the captured image used for determining slag contamination are images that include the range from the position of the tapping port in the discharge stream to the position directly above the ladle,
Learning data labeled with the presence or absence of slag contamination is stored in the storage unit for the infrared images taken by the above infrared camera,
Perform machine learning using the learning data accumulated in the storage unit to obtain a first learning model that recognizes the presence or absence of slag contamination,
The first learning model obtained above is used to determine the presence or absence of slag contamination for the infrared image prepared for evaluation and labeled with the presence or absence of slag contamination. Obtain specific data consisting of infrared images labeled with slag contamination or not.
Perform additional learning on the first learning model obtained above using the acquired singular data, and use the learning model after additional learning as the learned model,
The above-mentioned unique data includes image data of a branched discharge flow and image data of a narrowed discharge flow,
A slag outflow determination method characterized by the following.
上記判定ステップでスラグ混入の有無を判定された撮像画像を、学習データとして上記蓄積部に格納して、蓄積部に蓄積されている学習データを更新し、
更新された上記蓄積部の学習データと、上記蓄積部に蓄積されている特異データと用いて、スラグ混入の有無を認識する上記学習済みモデルを再学習する、
ことを特徴とする請求項1に記載のスラグ流出判定方法。 The specific data acquired above is stored in the storage section in advance,
storing the captured image whose presence or absence of slag has been determined in the determination step in the storage unit as learning data, and updating the learning data stored in the storage unit;
retraining the trained model that recognizes the presence or absence of slag contamination using the updated learning data of the storage unit and the unique data stored in the storage unit;
The slag outflow determination method according to claim 1 .
上記学習モデル生成ステップで生成された上記学習モデルの、複数の畳み込み層の各画素の変化がスラグ判定出力に与える影響係数を算出する畳み込み層影響評価ステップと、
上記影響係数と上記影響係数の算出に使用した複数の畳み込み層とを利用して、上記赤外線カメラで撮像された赤外線画像を入力画像とし、その入力画像の各画素がスラグ判定出力に与える影響を評価する入力評価画像作成ステップと、
を備え、
上記入力評価画像作成ステップで作成された入力評価画像から、スラグ判定出力に影響度が高い赤外線画像の領域を抽出し、該抽出された領域を含むように、上記画像取得ステップで取得する撮像画像の領域を決定する、
ことを特徴とする請求項3に記載のスラグ流出判定方法。 Learning to recognize the presence or absence of slag contamination using learning data labeled with slag contamination for infrared images that include at least the range from the position of the tapping port in the discharge stream to the position directly above the ladle. a learning model generation step for generating a model;
a convolutional layer influence evaluation step of calculating an influence coefficient that a change in each pixel of a plurality of convolutional layers of the learning model generated in the learning model generation step has on the slug determination output;
Using the above influence coefficient and the multiple convolutional layers used to calculate the above influence coefficient, the infrared image captured by the above infrared camera is used as an input image, and the influence of each pixel of the input image on the slag determination output is calculated. an input evaluation image creation step to be evaluated;
Equipped with
From the input evaluation image created in the input evaluation image creation step, a region of the infrared image that has a high influence on the slag determination output is extracted, and the captured image is acquired in the image acquisition step so as to include the extracted region. determine the area of
4. The slag outflow determination method according to claim 3 .
上記赤外線カメラで撮像した上記排出流の撮像画像を取得する画像取得部と、
上記排出流の赤外線画像を用いて機械学習されたモデルであって上記スラグ混入の有無を認識する学習済みモデルを用いて、上記画像取得部で取得される撮像画像からスラグ混入の有無を判定する判定部と、
を有し、
上記機械学習に用いられる上記赤外線画像及び上記画像取得部で取得する撮像画像は、上記排出流における出鋼口の位置から取鍋の直上位置までの範囲を含む画像であり、
上記学習済みモデルを生成する学習済みモデル生成部を有し、
上記学習済みモデル生成部は、
上記赤外線カメラで撮像した撮像画像に対しスラグ混入有無のラベルを付けた学習データを蓄積部に蓄積する学習データ蓄積部と、
上記蓄積部に蓄積された学習データを用いて機械学習を行い、スラグ混入の有無を認識する第1の学習モデルを求める第1の学習部と、
評価用に用意した上記赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像について、上記第1の学習部で求めた第1の学習モデルを用いてスラグ混入の有無を判定し、その判定で誤判定された赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像である特異データを選定する特異データ取得部と、
上記第1の学習部で求めた第1の学習モデルに対し、上記特異データ取得部で取得された特異データを用いて追加学習を行い、追加学習後のモデルを上記学習済みモデルとして更新する第2の学習部と、を備え、
上記特異データとして、枝分かれした排出流の画像データ及び排出流の幅が狭くなった画像データを含む、
ことを特徴とするスラグ流出判定装置。 A slag contamination determination device that images a discharge stream discharged from a tap port of a converter toward a ladle with an infrared camera, and determines whether or not slag is mixed in the discharge stream based on the captured image. ,
an image acquisition unit that acquires an image of the discharge flow taken by the infrared camera;
Determine the presence or absence of slag contamination from the captured image acquired by the image acquisition unit using a trained model that is machine-learned using infrared images of the discharge flow and recognizes the presence or absence of slag contamination. A determination section;
has
The infrared image used in the machine learning and the captured image acquired by the image acquisition unit are images including a range from the position of the tapping port in the discharge flow to the position directly above the ladle,
comprising a trained model generation unit that generates the trained model,
The trained model generation section above is
a learning data storage unit that stores learning data in which a label indicating presence or absence of slag is added to the captured image taken by the infrared camera;
a first learning unit that performs machine learning using the learning data accumulated in the storage unit to obtain a first learning model that recognizes the presence or absence of slag contamination;
For the infrared image prepared for evaluation and labeled with the presence or absence of slag contamination, use the first learning model obtained in the first learning section to determine the presence or absence of slag contamination, and make the determination. a unique data acquisition unit that selects unique data that is an infrared image that has been incorrectly determined in the infrared image with a label indicating whether or not slag is mixed;
A second step in which additional learning is performed on the first learning model obtained by the first learning section using the singular data acquired by the singular data acquisition section, and the model after the additional learning is updated as the learned model. Equipped with 2 learning sections,
The above-mentioned unique data includes image data of a branched discharge flow and image data of a narrowed discharge flow,
A slag outflow determination device characterized by:
更に、
上記判定部で判定された撮像画像及び判定結果から学習データを生成し、その生成した学習データを上記蓄積部に格納して、当該蓄積部に蓄積されている学習データを更新する学習データ更新部と、
上記学習データ更新部で更新された上記蓄積部の学習データと、上記蓄積部に蓄積されている特異データと用いて、スラグ混入の有無を認識する学習モデルを求め、求めた学習モデルを上記学習済みモデルとして更新する再学習部と、
を備える請求項7に記載のスラグ流出判定装置。 The specific data acquired by the specific data acquisition unit is stored in the storage unit in advance,
Furthermore,
A learning data update unit that generates learning data from the captured image and the determination result determined by the determination unit, stores the generated learning data in the storage unit, and updates the learning data stored in the storage unit. and,
A learning model that recognizes the presence or absence of slag contamination is obtained by using the learning data of the storage section updated by the learning data updating section and the singular data stored in the storage section, and the obtained learning model is used in the training described above. a relearning unit that updates the model as a completed model;
The slag outflow determination device according to claim 7 , comprising:
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