JPH03210946A - ベルト式連続鋳造機の湯面検出方法 - Google Patents

ベルト式連続鋳造機の湯面検出方法

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JPH03210946A
JPH03210946A JP656390A JP656390A JPH03210946A JP H03210946 A JPH03210946 A JP H03210946A JP 656390 A JP656390 A JP 656390A JP 656390 A JP656390 A JP 656390A JP H03210946 A JPH03210946 A JP H03210946A
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JP
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processing
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molten metal
hot water
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JP656390A
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Hiroyuki Matsuyama
裕之 松山
Masaki Oshima
正樹 尾嶋
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ベルト式連続鋳造機において、CCDテレ
ビカメラ等のイメージセンサで鋳型部の湯面の撮影を行
ない、画像処理を行なって湯面レベルを検出し、それに
対応したアナログ信号を出力するベルト式連続鋳造機の
湯面レベル検出方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、金属の圧延加工等の素材となる鋳塊(インゴット
)を連続的に鋳造するベルト式連続鋳造装置は、第7図
に示すように、溶解炉(図示していない)から溶融金属
(以下湯又は溶湯とする)を受ける注入箱1の下方にタ
ンデイツシュ2が設けられており、溶湯は、注入箱1底
部に設けられた注入口3からタンデイツシュ2へ流入す
る。この流入量は、注入口3に取り付けられた、先端部
がテーパ面となったストッパロット4を上下させて調節
する。
タンデイツシュ2は、一端が、ベルト式鋳造機(以下鋳
造機)6へのそそぎ口5となっており、このそそぎ口5
が、傾斜して設けられた鋳造機6の上方ベルト7及び下
方ベルト8の間に挿入され、溶湯を鋳入する。上方ベル
ト7及び下方ベルト8は、エンドレスベルトで両側面は
サイドダム9と呼ばれる銅合金ブロックがチェーン状に
連結され、キ中リッジ(図示していない)に取り付けら
れた主ロール10の回転により、上下ベルト7.8の合
流部分に、第6図に示すような上下ベルト7.8及びサ
イドダム9に囲まれ、同一速度で移動する鋳型部11が
形成される。また、ベルト7.8は、その裏面に配置さ
れたバックアップロール12により、鋳造区域13に案
内され、区域13内に配置された冷水ジェット14によ
り冷却される。
この時、鋳型部11の溶湯は、周囲から凝固を始め、部
分的に凝固した金属は、鋳型部11から抜き出された後
、さらに、鋳造機6出口に設けた2次冷却装置16によ
り2次冷却され、その後圧延機により圧延加工が施され
る。
しかし、上記ベルト式連続鋳造装置6では、圧延及びそ
の処理設備の操作を容易なものとするため、一定速度で
鋳造を行なう必要がある。このため、溶湯が鋳入される
鋳型部11の湯面レベルを一定に保ちながら、溶湯を泡
立ちを押えるために一定速度で静かに注入しなければな
らない。
ところが、多くの場合鋳型部11は、鋳造装置7に囲ま
れていて小さな観察窓から目視しなければならず、また
、湯面は、スラップやドロス等の破片が浮いてぎらつい
ており湯面レベルの決定には、熟練者の勘にたよらなけ
ればならない問題がある。
上記の問題に対する一つの解決策として特公昭58−2
5538号公報においては、第5図に示すように下方ベ
ルト8の裏側に複数の熱検出装置15をベルト8の進行
方向に直列に配置して、ベルト8に圧接し、ベルト8を
介してベルト8に流入する溶湯によって変化する湯面位
置による温度勾配を検出し、この検出信号によって、湯
面レベルを決定するものが提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このものは、検出装置が下方ベルト8に
圧接されており、鋳造中のベルト8の移動による摩擦に
よって摩滅し、取り替えが必要である。さらに、この取
り替え作業には、検出装置15が下方ベルト8の裏側に
取り付けられているため、大変である。
また、従来から使用している鋳造機6にこの検出装置1
5を取り付けるには、ベルト8の裏側に多数の冷水ジェ
ット14やバックアップロール12等が配置されている
ため、大幅な改造が必要である等の問題がある。
そこで、この発明の目的は、熟練作業者の勘にたよるこ
となく高い精度で鋳型部の湯面レベルを検出し、また従
来のベルト式連続鋳造機6に大幅な改造を加えることな
く適用でき、しかも簡単なメンテナンスでよい湯面レベ
ルの検出方法を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、この発明では、ベルト式連
続鋳造機に画像検出装置を設け、この検出装置によって
、前記鋳造機の上下ベルト及びサイドダムに囲まれた鋳
型部の湯面画像を検出し、この画像を前記画像検出装置
に接続されたA/D変換器により、ディジタル信号に変
換して記憶回路に記憶し、この記憶データに、記憶回路
に接続された処理装置によって画像処理を行ない、この
処理によって得られる明度データの最大値でもって、前
記処理装置に接続された出力装置より出力される検出信
号による方法としたのである。
また、前記画像処理とは少なくとも、前処理、特徴抽出
処理、比較処理及び出力処理の各処理プログラムから成
り、 前処理は、 (a−1)前記画像情報から画像処理エリアを設定する
こと、 (a−2)画像データを複数画面分取り込み、画素ごと
に加算し、平均化すること、 (a−3)前記平均化されたデータを正規化し、コント
ラスト補正を行うこと、 (a−4)前記補正後の各画素データの湯面の移動方向
に直角方向の画素を加算し、平均を求め、この演夏を湯
面の移動方向について行なうこと、(a−5)前記平均
後のデータをフィルタリング処理により、データのばら
つきをまるめ込むこととし、 特徴抽出処理は、 (a−6)前記フィルタリング後のデータを微分し、数
値化することとし、 比較処理は、 (a−7)前記微分データから湯面レベルを決定するこ
ととし、 出力処理は、 (a−8)前記湯面レベルに対応した出力信号を出力す
る方法としたのである。
〔作用〕
上記のようにすると、画像検出装!によって検出された
検出画像は、処理装置の処理プログラムにより、ノイズ
の除去、データの正規化、データの数値化及びフィルタ
リング等の前処理が施された後、特徴抽出が行われ、デ
ータ同士の比較により湯面レベルを決定し、湯面レベル
に対応した出力信号を出力する。
〔実施例〕
以下、この発明を第1図から第4図に示す実施例に基づ
いて説明する。
第1図は、本発明方法を適用した従来のベルト式連続鋳
造116を示すブロック図である。
同図に示すように、鋳造機6には、画像検出装置の2次
元CCDカメラ20(以下CODカメラ)が設けられ、
このカメラ20には、A/D変換器30と、このA/D
変換器に接続された記憶回路のイメージメモリ40と、
イメージメモリ40に接続された処理装置のFA用パー
ツルナコンピュータ50(以下パソコン)と、このパソ
コン50に接続された出力装置のD/A変換器60が接
続されており、イメージメモリ40にはモニタ装置41
が接続されている。
CCDカメラ20は、鋳造機6の上ベルト7と下ベルト
8及びダムブロック9とで囲まれた第2図(萄で示す、
鋳型部11の湯面画像を検出するイメージセンサで、C
CDカメラ20の他、例えば工業用テレビカメラ(IT
V) 、赤外線スキャナ等でもよい。
このCCDカメラ20は、前記鋳型部11を直接撮影す
るように設置してもよいが、例えば、同図に示すように
、注入箱1に鏡21を取り付け、その鏡21に写った鋳
型部11像を撮影するように、熱源から少し離れた場所
に配置し、高熱から保護するようにした方がよい、なお
、この場合でも、前記カメラ20を熱から保護するため
に、第1図に示すように、空冷ケース22に収め、工場
エアーによって空冷した方がよい。
前記鏡21は、第2図(a)、(b)に示すように、左
のダムブロック9上方の注入箱1に、斜め下方向に傾斜
して取り付けられており、同図のように設置されたCC
Dカメラ20は、第3図に示すように、鏡21に写った
斜め上方向から見た鋳型部11像を邊影することになる
。このため、例えば、同図に示すようにX軸、y軸を定
めると、鋳型部11内を上下方向に移動する湯面は、X
軸方向に矢印のように左右に移動する像となって写る。
第1図に示す、A/D変換器30は、前記CCDカメラ
20の映像信号をディジタル信号に変換し、イメージメ
モリ40(例えば、512 X 512X Bbitフ
レームメモリ)に出力する。
イメージメモリ40は、次々と送られてくる前記データ
を記憶し、パソコン50からの要求に応じてデータをパ
ソコン50へ転送する。この時、モニタ41によってイ
メージメモリ40内のデータは、例えば、フリーズ(画
像凍結)された画像として直接見ることができる。
パソコン50は、前記データをパソコン50例のメモリ
に格納し、予め記憶している画像処理プログラムに従っ
て画像処理を行ない、湯面レベルに対応したディジタル
出力信号をD/A変換器60に出力する。
D/A変換器60では、前記ディジタル出力信号をアナ
ログ信号に変換し、この信号によって湯面レベルを検出
する。
また、この検出信号を例えば、第1図に示すように、ス
トッパロッド4を制御するために既存設備で用いられて
いるストッパロッド制御部70へ入力すると、前記制御
部70は、入力信号により、注入箱1の注入口3に取り
付けられたテーパ付ストッパロッド4を上下方向に移動
させて注入口3を開閉し、下方に設けられたタンデイツ
シュ2に流入する溶湯量を調整し、タンデイツシュ2か
ら鋳造機6の鋳型部11への溶湯の供給量を制御して前
記鋳型部9の湯面を一定に保つこともできる。
このように、本発明では、鋳造機6にCCDカメラ20
と鏡21のみを設置するだけでよく、改造をほとんど必
要とせず、このため、メンテナンスもほとんど必要とし
ない。
この実施例は、以上の様に構成されており、上記のディ
ジタル画像処理装置■−で行なわれる処理について、第
4図のフロチャートも用いて説明する。
いま、処理を開始しく処理100以下「処理」は略す)
、まず操作者が第3図に示すように撮影された画像に対
して任意の処理エリアを設定する。
処理エリアの設定方法として例えば、処理エリアの左上
の点の座標(Xs 、1m )とX軸方向の長さに対応
した画素数l、及びy軸方向の長さに対応した画素数m
等の設定データをキーボードよりパソコン50へ入力す
る。
すると、パソコン50は、制御信号を発し、CCDカメ
ラ20からの映像信号がA/D変換器30によってディ
ジタル変換されて書き込まれているイメージメモリ40
から、画像データを時間間隔tで取り込み(サンプリン
グ)、前処理として、設定エリア内の前記サンプリング
データに対し、以下の処理を開始する (101)。
すなわち、パソコン50は、前記画像データを、連続す
るN画面取り込み(102) 、加算して、各画素ごと
の明度を平均化し、例えば、取り込みデータに混入した
ランダムな外来ノイズ等を除去するアベレージングを行
なう(103)。
このアベレージングは、例えば、 阿・(X+L tN) :N回目の画像取り込みにおい て、画面上(X、y) の位置にある 画素の明度。
M+ (x+ V+ t* ) :アベレージング処理後のデー タ に:足し合せる画面の枚数(K≧2) とすると、 に の演算処理を行なう。
前記、処理後のデータは、例えば、 Mmax :設定エリア内のM+(4Lts )の最大
値 (x、≦xsx*+L y・≦y≦ye+■) とし、 またコントラストを8bitの階調とすると、の演算処
理を行ない、 これによって求められたデ −タの最大値と最小値とから、各画素の明度データの正
規化を行なうと同時に、正規化したデータにより、コン
トラストの補正を行なう。
これらのデータは、例えば、メモリー内にルックアップ
テーブル等を設けて格納し、以降の画像処理に対処する
この後、データは例えば、 M! (x、 tN)  :足し合わせ平均後のデータ
とし、 の演算処理が行なわれ、第3図に示す、検出画像の湯面
の移動方向に直角なX軸方向の画素の明度データを加算
した後、平均値を求め、この処理を湯面の移動方向すな
わち、X軸方向について行なう(105)、このように
して求めた平均値L(xts)は、画面上でX軸各X、
1列ごとの湯面の占める割合を数値化しており、この平
均値Ms(X、b )を前後のデータ2個(合計2P+
1点)について、例えば、 L(x、tx) :移動平均後のデータ とし、 演算区間Xが xe+Ps x≦x*+1−P のとき、 十P X・≦x <X@+P のとき、 +P X−Xo+P+1 χ。+1−P<x≦x、+1 のとき、 の演算処理を行なって、 移動平均を求め(106)、 データのバラツキ例えば、湯面の飛び跳ね等データとし
て不都合な、 ノイズ成分をまるめ込む上記 フィルタリング処理により、次処理に適したデータを準
備する。
前記データは、例えば、 阿S(χ、tH):微分処理後のデータとし、 x、+q≦ X ≦χ、+1−q のとき、 XO≦x <KO+q のとき、 x+q−x・ X@41−Q<X≦xo+1 のとき、 の演算により2Xqの微分区間で微分を行ない(10?
) 、数値化による特徴抽出処理を行なう。
このようにして微分処理を行なうと、微分値は、ンユー
ディングのような緩やかな変化に対して感度が大きく低
下し、低い数値となる。一方、色や明るさの急変する点
では大きな数値となる。このため、前記微分値は、第3
図に示す湯面とダムブロック9の境界部分で最大となる
。したがって、比較処理では、上記の微分データの最大
値から湯面レベルを検出しく108Lこの点のX座標を
湯面レベルとして決定する。
なお、この時、最大となる微分値が複数ある場合には、
移動平均後の明度データの最大のものを湯面レベルとす
る。
こうして決定された湯面レベルは、設定エリアのχ方向
の幅を例えば1〜5vのフルスケールとした電圧で出力
するため、 xl :湯面のX座標 vo :アナログ出力信号(V) とすると、 の演算による出力処理を行ない、この出力をD/A変換
器60に出力しく109) 、アナログ信号に変換して
湯面レベルを検出する。また、この処理をくり返すこと
により、時時刻刻の湯面レベルを検出する。
上記のように、この処理方法による、画像処理は、外来
ノイズの処理、データの正規化及びフィルタリング・・
・・・・等により、高精度に非接触で湯面を検出する。
〔効果〕
この発明の以上のような処理方法によれば、熟練作業者
の勘にたよることなく、高い精度で鋳型部の湯面レベル
を検出できる。このため、この検出データを用いると、
例えば、経験の浅い若年作業者でも鋳造作業に従事する
ことができると共に、機械化等も容易にすることができ
る。
また、従来のベルト式連続鋳造機に、大幅な改造を加え
ることなく適用でき、機器のメンテナンスも簡単なもの
でよい。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は、この発明に係るベルト式連続鋳造
機の湯面検出方法の一実施例を示し、第1図は全体の構
成を示すブロック図、第2図は、一部拡大図、第3図は
作用図、第4図はフローチャート、第5図、第6図、第
7図は従来例を示す概略図である。 7・・・・・・上方ベルト、 8・・・・・・下方ベル
ト、6・・・・・・ベルト式連続鋳造機、 9・・・・・・サイドダム、  11・・・・・・鋳型
部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ベルト式連続鋳造機に画像検出装置を設け、この
    検出装置によって、前記鋳造機の上下ベルト及びサイド
    ダムに囲まれた鋳型部の湯面画像を検出し、この画像を
    前記画像検出装置に接続されたA/D変換器により、デ
    ィジタル信号に変換して記憶回路に記憶し、この記憶デ
    ータに、記憶回路に接続された処理装置によって画像処
    理を行ない、この処理によって得られる明度データの最
    大値でもって、前記処理装置に接続された出力装置から
    出力される検出信号により、湯面レベルを検出すること
    を特徴とするベルト式連続鋳造機の湯面検出方法。
  2. (2)上記請求項(1)記載の湯面検出方法において、
    画像処理とは少なくとも、前処理、特徴抽出処理、比較
    処理及び出力処理の各処理プログラムから成り、 前処理は、 (a−1)前記画像情報から画像処理エリアを設定する
    こと、 (a−2)画像データを複数画面分取り込み、画素ごと
    に加算し、平均化すること、 (a−3)前記平均化されたデータを正規化し、コント
    ラスト補正を行うこと、 (a−4)前記補正後の各画素データの湯面の移動方向
    に直角方向の画素を加算し、平均を求め、この演算を湯
    面の移動方向について行なうこと、(a−5)前記平均
    後のデータをフィルタリング処理により、データのばら
    つきをまるめ込むこととし、 特徴抽出処理は、 (a−6)前記フィルタリング後のデータを微分し、数
    値化することとし、 比較処理は、 (a−7)前記微分データから湯面レベルを決定するこ
    ととし、 出力処理は、 (a−8)前記湯面レベルに対応した出力信号を出力す
    ることを、 特徴とするベルト式連続鋳造機の湯面検出方法。
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