JPH07266014A

JPH07266014A - 溶湯湯面レベル検出方法

Info

Publication number: JPH07266014A
Application number: JP6393894A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Asao; 晴彦浅尾; Yutaka Furushiba; 豊古柴; Takashi Nogami; 敬司野上; Kazumasa Hori; 和雅堀; Yoshio Kano; 喜雄鹿野
Original assignee: Onahama Smelting and Refining Co Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Onahama Smelting and Refining Co Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-10-17

Abstract

(57)【要約】【目的】連続鋳造設備において、モールド装置内の溶
湯の湯面レベルを正確に検出する。【構成】ＣＣＤカメラによって、モールド装置内の溶
湯の湯面の画像が取り込まれると、この画像が映像変換
器に供給される。映像変換器は、画面全体の画素につい
て所定の基準により白黒を判定した後、上記画像に６本
の線Ｌ₁〜Ｌ₆を設定し、各線Ｌ₁〜Ｌ₆を順に上端部から
矢印Ｖ方向に走査する。そして、白点が一定個数連続し
たことを検知した場合、その白点の起点を湯面の開始点
として、その座標を検出する。そして、これらの座標を
示すデジタル信号を、湯面データとして出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、連続鋳造設備におけ
るモールド装置内部の溶湯の湯面レベルを検出するため
の溶湯湯面レベル検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、無酸素銅系の鋳塊の製造におい
て、連続鋳造設備が採用されている。連続鋳造設備は、
溶解炉、保持炉、鋳造機、引出装置、および鋸からな
り、溶解工程から鋳造工程まで連続して操業が行われる
ようになっている。このような連続鋳造設備の例を、図
３に示す。図３において、図示しない溶解炉から供給さ
れた溶湯は、耐熱容器であるタンディッシュ装置１に流
し込まれる。タンディッシュ装置１の底部にはノズル２
が設けられており、上記溶湯は、このノズル２を介して
連続的にモールド装置３へ注入される。このタンディッ
シュ装置１のノズル２は、ニードルバルブ４によって開
度が変化するようになっており、このニードルバルブ４
により、連続的にモールド装置３に入る溶湯量が制御さ
れる。

【０００３】モールド装置３は、上面がカバー３ａによ
って覆われており、溶湯のスプラッシュによる飛散が防
止されている。そして、溶湯は、モールド装置３におい
て冷却され、順次凝固しながら、モールド装置３の下方
に設けられた回転ローラであるピンチロール５により、
鋳片として連続的に引き抜かれる。引き抜かれた鋳片
は、所定長さに裁断されて、ビレットもしくはケーク等
の製品となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような連続鋳造設
備において、モールド装置３への溶湯の注入量と、ピン
チロール５によるモールド装置３からの鋳片の引き抜き
量とは、常に一定でなければならない。そして、そのた
めには、モールド装置３内の溶湯の湯面レベルが、常に
一定でなければならない。なぜならば、溶湯の注入量の
変化、もしくはピンチロール５の速度の変動等により、
このバランスが崩れると、モールド装置３の上方から溶
湯が溢れたり、凝固不十分な鋳片が損傷することにより
溶湯が漏れたりするからである。また、モールド装置３
内の溶湯の湯面レベルが変動することは、すなわち、鋳
片製造時の冷却効果が変化することであり、製品の品質
に影響を及ぼすこととなるからである。

【０００５】このように、溶湯の湯面レベルを一定に保
つためには、モールド装置３への溶湯の注入量、もしく
は、ピンチロール５の速度を調節する必要がある。その
ために、ＣＣＤカメラにより湯面の映像を捉えて、レベ
ルを検知する方法が考えられている。その具体的な例
を、図４を参照して説明する。

【０００６】図４において、ノズル２は、ストッパ６に
よって開度が変化するようになっており、このストッパ
６がサーボモータ７の駆動によって矢印Ｕ方向へ移動す
ることにより、溶湯がノズル２から排出されるようにな
っている。また、映像変換器８に取り付けられたＣＣＤ
カメラ９を、モールド装置３の斜め上方に、かつ、溶湯
の湯面レベルがＣＣＤカメラ９の視野に入るように設置
する。そして、モールド装置３内の一角における湯面の
画像をＣＣＤカメラ９によって撮影する。このＣＣＤカ
メラ９で捉えられた画像は、映像変換器８に取り込まれ
る際、溶湯部分Ｍとモールド装置３の内壁部分Ｉとの２
値の画像に変換される。この場合、ＣＣＤカメラ９によ
って捉えられた画像の各画素は、例えば６４階調のレベ
ルに分けられ、設定された２値化レベルより上のものは
白、下のものは黒とされる。この結果、溶湯部分に対応
した白色部と、内壁部分Ｉに対応した黒色部とからなる
映像出力が、映像変換器８によって求められる。

【０００７】また、図４に示すように、映像変換器８の
表示部において、ＣＣＤカメラ９で捉えられた画像Ｐ上
を、ウィンドウＷによって囲むことができるようになっ
ている。そして、映像変換器８において、このウィンド
ウＷで囲まれた部分に含まれる白色部および黒色部の各
画素数が算出され、白色部の黒色部に対する面積比が、
湯面データとして上記画像Ｐにパーセンテージ（％）で
表示される。また、このウィンドウＷの大きさおよび位
置は、任意に変えられるようになっている。

【０００８】映像変換器８から出力される湯面データ
は、制御部１０へ供給される。制御部１０は、サーボモ
ータ７に直結されたロータリエンコーダにより、ストッ
パ６の位置を常に確認し、そのサーボモータ７からのフ
ィードバック信号と、映像変換器８からの湯面データに
基づき、サーボモータ７をフィードバック制御する。そ
れにより、ストッパ６の位置が制御されることによっ
て、タンディッシュ装置１からモールド装置３へ注入さ
れる溶湯の量が一定に保たれる。

【０００９】ところで、このような方法を採用した場
合、以下のような問題が発生することが考えられる。ま
ず、モールド装置３のカバー３ａに曇りが発生したり溶
湯のスプラッシュが付着する等、物理的にウィンドウＷ
内のある部分が遮られると、映像変換器８により、その
遮られた部分が湯面でないと判断されてしまう場合があ
る。そのような場合は、ウィンドウＷを移動したり、も
しくは、カバー３ａのガラスを交換したりしなければな
らない。また、モールド装置３内部の溶湯の表面状態に
より、極端に明るいかもしくは暗い部分ができ、真の湯
面を検知することが出来なくなってしまう場合もある。
このような場合は、２値化レベルをその都度変更しなけ
ればならない。更に、このような連続鋳造設備において
は、鋳片を引き抜く速度が速いため、モールド装置３内
の溶湯の表面が波打って、湯面レベルが変動するという
問題もある。

【００１０】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、連続鋳造設備において、モールド装置内の溶
湯の湯面レベルを正確に検出することができる溶湯湯面
レベル検出方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明によ
る溶湯湯面レベル検出方法は、連続鋳造設備のモールド
装置の内部における溶湯の湯面レベルを検出する溶湯湯
面レベル検出方法であって、前記溶湯の湯面を前記モー
ルド装置の内壁面と共に撮像してその画像を取り込み、
前記画像の各画素を、所定の基準によって白点と黒点と
に分類し、各回毎に水平方向の走査位置を変えながら、
前記画像を垂直方向に複数回走査し、各走査において、
前記白点もしくは黒点のいずれか一方の個数が一定の個
数連続した場合、その起点を前記溶湯の湯面と前記内壁
面との境であると判定することを特徴としている。

【００１２】請求項２に係る発明による溶湯湯面レベル
検出方法は、前記複数回の走査において、前記溶湯の湯
面と前記内壁面との境であると判定された各点のうち、
他点との偏差が一定値以上となった点は、誤検知による
点と判断することを特徴としている。

【００１３】

【作用】請求項１に係る発明によれば、画像上を走査す
る際に、白点もしくは黒点が一定の個数連続しない場合
は、溶湯の湯面と内壁面との境であるとは判定しない。
また、請求項２に係る発明によれば、複数回の走査にお
いて検出される点のうち、他点との偏差が一定値以上と
なる点があった場合、その点は誤検知によるものと判断
する。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
について説明する。図１はこの発明の一実施例による溶
湯湯面レベル検出方法を用いた自動鋳造設備の構成を示
すブロック図である。この図に示すＣＣＤカメラ９は、
従来と同様に、モールド装置内の溶湯の湯面の画像を取
り込み、映像変換器８に供給する。映像変換器８につい
ては、後述する。また、本実施例においては、ストッパ
を駆動するモータとして、従来のサーボモータの代わり
にステッピングモータ１７を使用している。

【００１５】制御盤１１は、制御部１２、ＰＩＤ調節計
１３、ステッピングドライバ１４、および開度表示器１
５から構成される。制御部１２は、映像変換器８から現
在の湯面の位置を示す湯面データ（デジタル信号）が入
力されると、このデジタル信号をアナログ信号に変換し
てＰＩＤ調節計１３へ出力すると共に、ＰＩＤ調節計１
３から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換す
る。また、制御部１２には、操作盤１６において設定さ
れる信号が供給される。更に、制御部１２は、ステッピ
ングモータ１７を制御するためのパルスを、ステッピン
グドライバ１４へ出力する。同時に、ステッピングモー
タ１７に取り付けられた開度検知器１７ａから、ステッ
ピングモータ１７の回転角度を表すパルスが入力され、
モータ開度（ステッピングモータ１７の回転角度に応じ
たストッパの開閉の度合い）として取り込む。

【００１６】ＰＩＤ調節計１３は、制御部１２から、現
在の湯面位置と設定された湯面位置とが供給され、それ
らに基づき、現在の湯面位置が、予め設定された湯面位
置とずれているか否かを判断する。ずれている場合は、
制御部１２から供給される上述したモータ開度に基づ
き、ステッピングドライバ１４を制御する制御信号を出
力する。開度表示器１５は、制御部１２から供給される
モータ開度を表示する。また、操作盤１６には、現在の
湯面位置を表示する現在レベル表示計１８、設定された
湯面位置を表示する目標レベル表示計１９、および、湯
面位置を設定するための目標レベル設定器２０等が設け
られている。

【００１７】このような構成において、まず、操作者に
よって、操作盤１６の目標レベル設定器２０により、目
標とする湯面位置が設定されると、設定された位置を示
す信号が制御部１２に入力される。そして、この信号
は、制御部１２においてアナログ信号に変換され、湯面
設定値としてＰＩＤ調節計１３に供給される。

【００１８】また、制御部１２よりステッピングモータ
１７を制御するためのパルスが出力されると、それに基
づき、ステッピングドライバ１４によりステッピングモ
ータ１７が制御される。そして、開度検知器１７ａによ
ってステッピングモータ１７の回転角度が検出され、こ
の回転角度を示すパルスが制御部１２へ供給される。こ
のパルスは、制御部１２においてアナログ信号に変換さ
れ、モータ開度としてＰＩＤ調節計１３へ供給される。
同時に、現在のストッパの開度が、開度表示器１５に表
示される。更に、制御盤１１の図示しない設定手段によ
って、ＰＩＤモードの設定がなされることにより、制御
部１２からＰＩＤ調節計１３に対し、ＰＩＤモード信号
が供給される。

【００１９】ここで、ＣＣＤカメラ９によって、モール
ド装置内の溶湯の湯面の画像が取り込まれると、この画
像が映像変換器８に供給される。この画像Ｐの例を、図
２に示す。この時、映像変換器８のモニタ８ａにおい
て、図４に示すウィンドウＷの代わりに６本の線Ｌ₁〜
Ｌ₆が設定される。映像変換器８は、まず、画面全体の
画素について所定の基準により白黒を判定した後、線Ｌ
₁を上端部から矢印Ｖ方向に走査する。そして、白点が
一定個数連続したことを検知した場合、その白点の起点
を湯面の開始点、すなわち湯面と背景との境（以下、湯
境）として、その座標を検出する（図２における点
Ｐ₁）。ここで、モールド装置の内壁部分Ｉに付着物が
捉えられた場合、その部分は白点として判定される場合
があるが、その白点が一定個数連続しなければ、湯面の
開始点とは検知されない。そして、映像変換器８は、線
Ｌ₂〜Ｌ₆についても同様に、それぞれ湯境を示す点Ｐ₂
〜Ｐ₆の座標を検出する。そして、これらの座標を示す
デジタル信号を、湯面データとして図１に示す制御盤１
１の制御部１２へ供給する。

【００２０】また、映像変換器８は、上記６個の湯境を
示す点Ｐ₁〜Ｐ₆のうち１個を基準点として設定してお
き、その基準点の座標と他の点の座標とを比較する。そ
して、その偏差が一定値以上となった場合は、誤検知と
してエラーメッセージを出力する。ここで、線Ｌ₁上の
点Ｐ₁を基準点と設定したとし、例えば、モールド装置
のカバーに発生した曇Ｄが画像に捉えられたとする。こ
の場合、線Ｌ₃上に検出される点Ｐ₃が、点Ｐ₁から大幅
にずれる。従って、この点Ｐ₃は真の湯境を示す点では
ないと判断され、誤検知とされる。そして、他の点
Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₄，Ｐ₅，Ｐ₆の座標を示す信号と共に、エ
ラーメッセージが出力される。

【００２１】上記湯面データは、制御盤１１の制御部１
２へ供給され、アナログ信号に変換されて、湯面現在値
としてＰＩＤ調節計１３と操作盤１６の現在レベル表示
計１８とに供給される。そして、操作盤１６において、
現在レベル表示計１８に現在の湯面位置が表示される。

【００２２】また、ＰＩＤ調節計１３において、湯面現
在値、および湯面設定値から、現在の湯面位置が目標と
する湯面位置とずれているか否かが判断される。ずれて
いる場合は、ＰＩＤ調節計１３より、モータ開度とＰＩ
Ｄモード信号とに基づき、ステッピングモータ１７を制
御するための制御信号が出力される。この制御信号は、
制御部１２に入力されてパルスに変換され、ステッピン
グドライバ１４に出力される。そして、ステッピングド
ライバ１４は、このパルスに基づき、ステッピングモー
タ１７の回転角度を制御する。それにより、モールド装
置内のストッパの開閉が制御される。

【００２３】更に、開度検知器１７ａにより、ステッピ
ングモータ１７の回転角度が検出され、それに応じたパ
ルスが制御部１２に入力される。そして、このパルスは
制御部１２においてアナログ信号に変換され、モータ開
度としてＰＩＤ調節計１３へ出力される。同時に、この
パルスに基づき、開度表示器１５にモータ開度が供給さ
れ、現在のストッパの開度が表示される。また、ＰＩＤ
調節計１３は、上述したように、映像変換器８から座標
を示す信号と共にエラーメッセージが連続して出力され
ると、アラームを出力する。

【００２４】なお、上述した実施例では、図２に示すよ
うに、６本の線Ｌ₁〜Ｌ₆を上端部から下方に向かって走
査して連続する白点を検出するようにしたが、下端部か
ら上方に向かって走査し、黒点が一定個数連続したこと
を検知した場合に、その黒点の起点を湯境として検出す
るようにしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、画像上を走査する際に、白点もしくは黒点
が一定の個数連続しない場合は溶湯の湯面と内壁面との
境とは判定しないため、モールド装置の内壁の付着物を
誤検知する頻度が減少する。また、請求項２に係る発明
によれば、複数回の走査において検出される点のうち、
他点との偏差が一定値以上となる点があった場合、その
点は誤検知によるものと判断するため、更に、正確に溶
湯の湯面レベルを検出することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による溶湯湯面レベル検出
方法を用いた自動鋳造設備の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】同実施例による溶湯湯面レベル検出方法を説明
する図である。

【図３】従来の自動鋳造設備の構成を示す図である。

【図４】従来の溶湯湯面レベル検出方法を用いた自動鋳
造設備の構成を示す図である。

【符号の説明】

８映像変換器９ＣＣＤカメラ１１制御盤１２制御部１３ＰＩＤ調節計１７ステッピングモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野上敬司福島県いわき市小名浜字渚１−１小名浜製錬株式会社小名浜製錬所内 (72)発明者堀和雅福島県いわき市小名浜字渚１−１小名浜製錬株式会社小名浜製錬所内 (72)発明者鹿野喜雄福島県いわき市小名浜字渚１−１小名浜製錬株式会社小名浜製錬所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続鋳造設備のモールド装置の内部にお
ける溶湯の湯面レベルを検出する溶湯湯面レベル検出方
法であって、前記溶湯の湯面を前記モールド装置の内壁面と共に撮像
してその画像を取り込み、前記画像の各画素を、所定の基準によって白点と黒点と
に分類し、各回毎に水平方向の走査位置を変えながら、前記画像を
垂直方向に複数回走査し、各走査において、前記白点もしくは黒点のいずれか一方
の個数が一定の個数連続した場合、その起点を前記溶湯
の湯面と前記内壁面との境であると判定することを特徴
とする溶湯湯面レベル検出方法。
【請求項２】前記複数回の走査において、前記溶湯の
湯面と前記内壁面との境であると判定された各点のう
ち、他点との偏差が一定値以上となった点は、誤検知に
よる点と判断することを特徴とする請求項１記載の溶湯
湯面レベル検出方法。