JPH09311106A - 鋼材の表層介在物検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像装置の経時的感度低下による火花検出精
度の低下を抑制。撮像装置の個体差による火花検出精度
のばらつきを低減。 【解決手段】 ホットスカ−ファ５，湯溜りＰを撮影す
るカメラ６，その撮影デ−タに火花を顕在化するための
処理を施ししきい値と比較して火花を摘出する画像処理
装置１０を備える介在物検出装置において、カメラ６の
感度の経時的低下に対応付けて、撮影デ−タとしきい値
の、少くとも一方を補正する経時補正手段(44)を備え
る。また、カメラ６の新品時の光電変換特性の個々のば
らつきを補正する値を格納した初期補正値メモリＣＭ１
およびそれに従って撮影デ−タを補正する初期特性補正
手段３８ｄを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材の表面をスカ
−フィング（溶削）しこれにより生ずる湯溜り（溶融
池）を撮像装置で撮影し、ビデオ信号を処理して、撮影
画面上の、鋼材の表層介在物（異物，バリ等）により現
われる火花を摘出する表層介在物検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の介在物検出においては、スカ−
フィングにより生ずる湯溜りを撮像装置で撮影し、画像
処理技術により、撮影画面上の湯溜りを切り出してその
中に現われる火花を摘出する。撮像装置のレンズの曇り
や粉煙による汚れなどが、火花検出精度を低下させるの
で、特開平６−２２９９４６号公報に提示の介在物検出
方法では、撮影画面上の湯溜り領域の輝度分布および輝
度変動を監視し、それらが定常領域を外れると、撮像装
置が異常であると判定する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スカ−フィ
ングの火炎および火花からの高輝度輻射線（白色光〜赤
外光）が撮像装置の光電変換素子に連続的に入射するの
で、該素子が早期に劣化する。すなわち撮像装置の撮影
感度が低下する。この感度低下も火花検出精度を低下さ
せる。ＣＣＤカメラなどの一般の撮影装置は輝度分解能
が低いため、これのビデオ信号に基づいた画像処理では
火花識別精度が低い。これに対して撮像管は輝度分解能
が高く、そのビデオ信号に基づいた画像処理で火花を高
精度で識別しうるが、撮像管は輻射線により劣化しやす
く、光電変換特性が変化しやすい。例えば、１日２４時
間、休日なく、略所定時間（所定ピッチ）で、次々に製
造される熱間スラブを、休み（電源オフ）なしに次々に
表層介在物検出を行なう使用態様においては撮像管に常
時電源が投入されており、熱間スラブの溶削中には連続
して高輝度輻射線が撮像管に入射する。これにより、撮
像管の光電変換材の光電変換特性が低下して行く。すな
わち撮像管の感度が低下する。

【０００４】図７に、撮像管の輝度飽和値（輝度変化に
対してビデオ信号レベルが実質上変化しなくなる高輝度
領域での、ビデオ信号レベル）の、経時的な変化を示
す。

【０００５】図６には、、撮像管の使用開始時（製造工
場からの出荷時）の、撮像管の光電変換特性を示す。Ａ
₀が暗電圧、Ｂ₀が輝度飽和値であり、撮像管のビデオ信
号レベルは受光輝度（受光量Ｌｘ：ルックス）に対して
図６に示す、暗電圧Ａ₀〜輝度飽和値Ｂ₀の範囲のいずれ
かの値を示す。

【０００６】図７に示すように、撮像管の輝度飽和値Ｂ
₀が使用経過時間が長くなるにつれて低下して行くこと
は、暗電圧Ａ₀〜輝度飽和値Ｂ₀の範囲の全体が低下して
行くことを意味する。例えば図９の（ａ）に示すよう
に、撮像管の撮影画面（ビデオ信号によって表わされる
画面ＩＦ）は、火炎領域ＦＩＧの内に湯溜り領域ＰＩＧ
があって、時として湯溜り領域ＰＩＧに火花ＨＳＩが発
生するものであり、１ラインｘ−ｘ’（主走査方向ｘ：
スラブの幅方向）のビデオ信号は、例えば図９の（ｂ）
に示すレベル変化を示す。使用経過時間が長くなるにつ
れて、暗電圧Ａ₀〜輝度飽和値Ｂ₀の範囲の全体がレベル
低下して行くことは、図９の（ｂ）に示すビデオ信号レ
ベルが、全体として低レベル（縦軸方向でのみ、横軸に
向けて圧縮した形）となって行くことであり、火花領域
のビデオ信号レベルＨＳＩｓ，湯溜り領域のビデオ信号
レベルＰＩＧｓおよび火炎領域のビデオ信号レベルＦＩ
Ｇｓの３者間の差が小さくなって行くことを意味する。
その結果、まず第１に湯溜り領域（ＰＩＧ）の切出しが
難かしくなる。あるいは切出しエラ−を生じ易くなる。
第２に、切出した湯溜り領域（ＰＩＧ）からの火花領域
（ＨＳＩｓ）のみの摘出が難かしくなる。あるいは摘出
エラ−（漏れあるいは火花でないものを誤摘出）を生じ
易くなる。図１０に、１つの撮像管の使用経過時間と、
そのビデオ信号に基づいた平均的な火花検出個数／１ス
ラブの関係を示す。図１０は使用経過時間が長くなるに
つれて、火花摘出数が低下しく行くことを示している。

【０００７】一方、光電変換素子、特に撮像管の光電変
換材には、光電変換特性の個体差（ばらつき）があり、
撮像管を新品のものと交換すると、火花検出精度が変化
する。例えば、平均的な火花検出個数／１スラブが増大
又は減少する。これは撮像管個々で、暗電圧Ａ₀，飽和
電圧Ｂ₀および光電変換特性曲線（図６上のグラフに示
した線）の傾斜が異なり、撮像管個々によって図９の
（ｂ）に示す火花領域のビデオ信号レベルＨＳＩｓ，湯
溜り領域のビデオ信号レベルＰＩＧｓおよび火炎領域の
ビデオ信号レベルＦＩＧｓの３者間の差が異なることに
なるからである。

【０００８】本発明は、撮像装置の経時的感度低下によ
る火花検出精度の低下を抑制することを第１の目的と
し、撮像装置個々の光電変換特性のばらつき（個体差）
による火花検出精度のばらつきを低減することを第２の
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、鋼材表層を溶
削するホットスカ−ファ(5)，該溶削の湯溜り(P)を撮影
する撮像装置(6)，該撮影装置(6)の撮影信号をデジタル
デ−タすなわち画像デ−タに変換するＡ／Ｄ変換手段(3
8a)、および、前記画像デ−タに撮影画面上の火花を顕
在化するための処理を施しこれにより得たデ−タをしき
い値と比較して火花を摘出する画像処理装置(10)、を備
える鋼材の表層介在物検出装置において、本発明の第１
態様は、前記撮像装置(6)の、使用開始時からの使用時
間の経過による光電変換特性の変化すなわち経時的変化
による火花摘出漏れの増大を抑止するために、前記撮影
画面上の火花を顕在化するための処理を施して得た前記
デ−タと前記しきい値の、少くとも一方(しきい値)を、
前記経時的変化に対応付けて補正する経時補正手段(4
4)、を備えることを特徴とする。なお、理解を容易にす
るためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対
応要素又は対応事項に付した記号を、参考までに付記し
た。

【００１０】これによれば、ビデオ信号をＡ／Ｄ変換し
た画像デ−タに、撮影画面上の火花を顕在化するための
処理を施して得たデ−タと、該デ−タより火花を切出す
ためのしきい値との相対差が、光電変換特性の経時変化
すなわち感度低下に対応して補正され、感度低下による
火花検出漏れが低減する。

【００１１】本発明の第２態様は、前記撮像装置(6)
の、使用開始時の光電変換特性の、基準特性に対する偏
差に対応した、画像デ−タ宛ての補正値を格納した初期
補正値メモリ(CM1)、および、前記画像デ−タに対応す
る補正値を前記初期補正値メモリ(CM1)より読出してそ
の分前記画像デ−タを補正する、初期特性補正手段(38
d)、を備えることを特徴とする。

【００１２】これによれば、使用寿命に達した撮像装置
を新たなものに交換したとき、初期補正値メモリ(CM1)
に、新たな撮像装置(6)の使用開始時の光電変換特性
の、基準特性に対する偏差に対応した、画像デ−タ宛て
の補正値を格納することにより、新たな撮像装置(6)の
使用を開始すると、初期特性補正手段(38d)が新たな撮
像装置(6)が発生する画像デ−タに対応する補正値を初
期補正値メモリ(CM1)より読出してその分該画像デ−タ
を補正する。これにより、画像デ−タは、基準特性のも
のに校正されたものとなる。したがって、画像処理装置
(10)の火花検出精度は、撮像装置の交換にもかかわら
ず、安定したものとなる。

【００１３】本発明の第３態様は、第１態様と第２態様
の組合せであり、前記撮像装置（６）の、使用開始時か
らの使用時間の経過による光電変換特性の変化すなわち
経時的変化による火花摘出漏れの増大を抑止するため
に、前記撮影画面上の火花を顕在化するための処理を施
して得た前記デ−タと前記しきい値の、少くとも一方
（しきい値)を、前記経時的変化に対応付けて補正する
経時補正手段(44)；および、前記撮像装置(6)の、使用
開始時の光電変換特性の、基準特性に対する偏差に対応
した、画像デ−タ宛ての補正値を格納した初期補正値メ
モリ(CM1)、および、前記画像デ−タに対応する補正値
を前記初期補正値メモリ(CM1)より読出してその分前記
画像デ−タを補正する、初期特性補正手段(38d)；を備
えることを特徴とする。

【００１４】これによれば、上記第１態様および第２態
様の上述の作用，効果が同様に得られ、撮像装置(6)の
感度低下による火花検出漏れが低減し、かつ、撮像装置
の交換にもかかわらず火花検出精度が安定したものとな
る。

【００１５】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１６】

【発明の実施の形態】

【００１７】

【実施例】図１に本発明の一実施例の外観を示す。熱間
スラブ搬送ラインの中に介在物検出ステ−ブが設けら
れ、そこにレ−ル１が設置されている。レ−ル１には、
台車２が載っており、台車２上のＹ駆動機構が、レ−ル
１が延びるｙ方向（熱間スラブ搬送方向：スラブの長手
方向）に沿って台車２を、往，復駆動する。台車２には
ｘ走行キャリッジ３が搭載されており、ｘ走行キャリッ
ジ３に搭載されたｘ駆動機構が該キャリッジ３を、ｙ方
向と直交するｘ方向（スラブ幅方向）に、往，復駆動す
る。ｘ走行キャリッジ３にはまたｚ駆動機構が搭載され
ており、このｚ駆動機構が昇降キャリッジ４を支持しか
つ高さ方向ｚに昇降駆動する。

【００１８】昇降キャリッジ４の下部に溶削ヘッド（Ｌ
ＰＧおよびＯ₂の噴射による火炎スカ−ファ）５が装備
され、昇降キャリッジ４の上部に、撮像管内蔵の第１撮
像装置６が装備されている。この第１撮像装置６の視野
中心は、溶削により熱間スラブ１２の表面に生ずる湯溜
り（溶融池）Ｐの略中心になるように設定されている。
ｘ走行キャリッジ３には、第２撮像装置６が支持され
ている。この第２撮像装置６はＣＣＤカメラ内蔵のもの
であり、その視野中心は、熱間スラブ１２の尾端（ボト
ム）から、スラブ長の略１／３のｙ位置およびテ−ブル
ロ−ラ１１の搬送中心線（ｙに平行な線）のｘ位置であ
り、第２撮像装置６は、熱間スラブ１２の尾端（ボト
ム）から、スラブ長の２／３程度先端（トップ）側の、
スラブ１２の全長の略２／３の領域を一画面内に収める
視野を有する。

【００１９】台車の前端にはスラブ検出器８が装備され
ており、このスラブ検出器８、ならびに、台車２上のＹ
駆動機構，Ｘ駆動機構およびＺ駆動機構それぞれのモ−
タコントロ−ラおよびロ−タリエンコ−ダが、溶削コン
トロ−ラ９に接続されている。撮像装置６および７は、
画像処理コンピュ−タ１０に接続されている。

【００２０】図示しない上流側の熱間スラブ搬送設備
（テ−ブルロ−ラ１１を含む）の、スラブ搬送を制御す
るコンピュ−タ（以下ホストコンピュ−タ）が、熱間ス
ラブ１２を、介在物検出ステ−ジに送り出してそこで停
止させて、溶削コントロ−ラ９に溶削を指示する。これ
に応答して溶削コントロ−ラ９は、台車２を待機位置
（ホ−ムポジション）からスラブ１２上方に移動するよ
うに往駆動（ｙ方向）し、スラブ検出器８がスラブ１２
を検出するとそこで台車２を停止して、画像処理コンピ
ュ−タ１０に、スラブ到来を報知する。

【００２１】これに応答して画像処理コンピュ−タ１０
は、第２撮像装置７の撮影画像を一画面分読込んで、該
画面上のスラブ１２のボトム辺（後辺）および左右辺の
位置（台車２の座標系上の位置）を認識（算出）して、
台車２の座標系上のスラブ１２の姿勢（前後左右辺の位
置）を求め、この姿勢に従って溶削スケジュ−ル（溶削
ヘッド５の所要移動軌跡）を決定して、これを溶削コン
トロ−ラ９に転送して、溶削開始を溶削コントロ−ラ９
に指示する。

【００２２】溶削コントロ−ラ９は、溶削スケジュ−ル
に従って台車２を、溶削ヘッド５が溶削始点になるよう
に位置決めして溶削を開始し、このとき「溶削スタ−
ト」を画像処理コンピュ−タ１０に報知する。溶削コン
トロ−ラ９は溶削スケジュ−ルに従って溶削ヘッド５
（台車２）を駆動して、溶削スケジュ−ル上の溶削終了
位置に達すると溶削を停止して台車２をホ−ムポジショ
ンに戻し駆動すると共に、「溶削エンド」を画像処理コ
ンピュ−タ１０に報知する。

【００２３】画像処理コンピュ−タ１０は、溶削コント
ロ−ラ９から「溶削スタ−ト」が来ると、第１撮像装置
６が発生する画像情報（１画面）の読込みと該画面上で
の火花検出を、繰返し実行し、火花検出デ−タを、熱間
スラブ１２上の位置対応で、メモリに保存する。溶削コ
ントロ−ラ９から「溶削エンド」が到来すると画像処理
コンピュ−タ１０は、メモリに保存した火花検出デ−タ
（スラブ上表面上の分布に対応する２次元分布）にラベ
リング処理〔複数個の火花点（画面上の１ピクセル＝１
ドット）の高密度の塊（高密度分布領域）を１個の火花
（１領域）とする処理〕を施し、一スラブ上の該領域
（塊）の数のカウントと、各領域（塊）に対する切削ス
カ−フィング情報（手入情報）を生成して、カウント数
と手入情報を、出力装置（ディスプレイ，プリンタ，外
部メモリ）および図示しない手入れスカ−ファに出力す
る。

【００２４】図２に、画像処理コンピュ−タ１０の機能
構成を示す。なお、図２に示すディスプレイ１３および
１４，プリンタ１５ならびに外部メモリ１６は、図２に
は図示しない操作ボ−ドと共に、図１に画像処理コンピ
ュ−タ１０として示すブロックに組込まれているもので
ある。ディスプレイ１３には、コンピュ−タ１０が、撮
像装置７および撮像装置６のビデオ信号を選択的に（切
換え方式で）与える。ディスプレイ１３は一般のアナロ
グテレビジョン方式で画像を表示するものであり、ディ
スプレイ１４は、デ−タ（文字，グラフ，図形）表示用
のデジタルディスプレイである。

【００２５】図３および図４に、画像処理コンピュ−タ
１０内の処理（フロ−チャ−ト）を示す。この処理の中
の処理項目（機能）と、処理対象デ−タ又は処理済デ−
タの一時保存又は長期保存に用いるメモリ（メモリ領
域）とを図２上に明示した。なお、図２上の、メモリ，
テ−ブルと表記したブロックが、デ−タの一時保存又は
長期保存に使用するメモリ（メモリ領域）である。

【００２６】図３を参照する。電源が投入されると画像
処理コンピュ−タ１０は、自身のシステムプログラムに
従って初期化（ステップ２１）を実行し、ユ−ザプログ
ラムの投入待機となる。なお、以下においてカッコ内に
は、ステップという語を省略して、フロ−チャ−ト上の
ステップＮｏ．数字のみを記す。

【００２７】オペレ−タは、介在物測定プログラムを書
込んだフロッピ−ディスクをコンピュ−タ１０に装着し
てその読込みを指示する。これに応答してコンピュ−タ
１０は、介在物測定プログラムをコンピュ−タ１０内の
メモリに読込み、読込みを終了すると、該メモリ上の介
在物測定プログラムに従って、入力メニュ−画面を、デ
ィスプレイ１４上に表示する（２２）。そして外部入力
（操作ボ−ドからのオペレ−タ入力あるいは溶削コント
ロ−ラ９からの報知）の到来を待つ（２３）。外部入力
の主要なものの中に、「初期値入力」（オペレ−タ入
力），「計測スタ−ト」（オペレ−タ入力），「スラブ
到来」（コントロ−ラ９より），「溶削スタ−ト」（コ
ントロ−ラ９より），「溶削エンド」（コントロ−ラ９
より） 「微分基準値設定」（オペレ−タ入力），「摘出領域」
（オペレ−タ入力）、および「計測ストップ」（オペレ
−タ入力）がある。

【００２８】上記オペレ−タ入力のための項目表示「初
期値入力」，「計測スタ−ト」，「微分基準値設定」，
「摘出領域」および「計測ストップ」は入力メニュ−画
面に表示があり、また画像処理コンピュ−タ１０は、そ
れらの入力を受け付け得るタイミングで、ディスプレイ
１４のデ−タ表示領域外にそれらを表示し、それらの項
目を指定するオペレ−タ入力があると、各項目の処理を
実行する。

【００２９】１．「初期値入力」 オペレ−タが撮像装置６の撮像管を新品に交換して、画
像処理コンピュ−タ１０に「初期値入力」を指定する
と、コンピュ−タ１０はディスプレイ１４に、撮像管の
暗電圧Ａ₀および飽和値Ｂ₀の入力を催告する画像を表示
し、これに従って各デ−タを入力すると、コンピュ−タ
１０はそれらを読込む（図３の２３〜２６）。撮像管に
は、図６に示すような初期光電変換特性が添付されてい
るので、オペレ−タは、該特性図に添え書きされた暗電
圧Ａ₀および飽和値Ｂ₀をコンピュ−タ１０に入力する。
ステップ２７で実行する補正値演算プログラムに、基準
の初期光電変換特性の暗電圧Ａsおよび飽和値Ｂsが含ま
れており、コンピュ−タ１０は、 Ｖc(Va)＝〔{(Ｂs−Ｂ₀)−(Ａs−Ａ₀)}Ｖa／Ｂ₀〕＋(Ａs−Ａ₀) ・・・(1) Ｖa＝Ａ₀〜Ｂ₀ なる、撮像装置６のビデオ信号をデジタル変換した画像
デ−タが表わすレベルＶａに対する補正値Ｖc(Va)、Ｖa
＝Ａ₀〜Ｂ₀の各値、を算出して、Ｖaをアドレスとして
初期補正値メモリＣＭ１に書込む（２７）。そして、コ
ンピュ−タ１０内の内部時計（カレンダ−時計ＩＣ）Ｄ
ＣＬ（図２）の現時刻デ−タを読取って、設定日時メモ
リＤＭ１に書込む（２８）。

【００３０】ここで上記(1)式の意義を説明すると、こ
の実施例では、基準の初期光電変換特性を、 Ｖs＝（Ｂs−Ａs）（Ｌ／Ｌmax）＋Ａs ・・・(2) Ａs：暗電圧 Ｂs：飽和値 Ｌ：受光量（瞬時値） Ｌmax：Ｂsとなる受光量 Ｖs：受光量Ｌのときのビデオ信号をデジタル変換した
画像デ−タが表わすレベル と仮定した。同様に、撮像装置６に組込んだ撮像管の初
期光電変換特性を、 Ｖa＝（Ｂ₀−Ａ₀）（Ｌ／Ｌmax）＋Ａ₀ ・・・(3) Ａ₀：暗電圧 Ｂ₀：飽和値 Ｌ：受光量（瞬時値） Ｌmax：Ｂ₀となる受光量 Ｖa：受光量Ｌのときのビデオ信号をデジダル変換した
画像デ−タが表わすレベル とすると、受光量Ｌのときの、Ｖsに対するＶaの偏差
（Ｖs−Ｖa）は、 Ｖs−Ｖa＝{(Ｂs−Ｂ₀)−(Ａs−Ａ₀)}(Ｌ／Ｌmax)＋(Ａs−Ａ₀)・・・(4) となる。この偏差（Ｖs−Ｖa）を補正値Ｖc(Va)とし、
Ｌmaxをその検出値相当のＢ₀に、Ｌをその検出値Ｖaに
置換すると、上記(1)式が得られ、撮像装置６で得る画
像デ−タ（Ｖa）に、補正値Ｖc(Va)を加算することによ
り、基準光電変換特性のレベルを表わす画像デ−タ〔Ｖ
a＋Ｖc(Va)〕が得られる。

【００３１】撮像装置６のビデオ信号の読込み時には、
それをデジダル変換した画像デ−タ（Ｖa）に対応する
補正値Ｖc(Va)を初期補正値メモリＣＭ１より読み出
し、両者を加算した和〔Ｖa＋Ｖc(Va)〕を補正処理した
画像デ−タとすることにより、撮像管個々で光電変換特
性がばらつくが、該補正処理により得られる画像デ−タ
〔Ｖa＋Ｖc(Va)〕は、基準の光電変換特性のものに校正
されたものとなる。

【００３２】２．「計測スタ−ト」 再度図３を参照する。オペレ−タが画像処理コンピュ−
タ１０に「計測スタ−ト」を指定すると、コンピュ−タ
１０は、レジスタＲＳＴ（内部メモリの１領域）にデ−
タ「１」（すでに計測スタ−ト入力済）があるかをチェ
ックして（２４，２９，３０）、それが無い（今回が、
コンピュ−タ１０の立上げ後、初めての計測スタ−ト入
力である）と、レジスタＲＳＴに「１」を書込んで（３
１）、コントロ−ラ９に待機を指示する（３２）。コン
トロ−ラ９はこれに応答して、台車２（ｘ，ｙ，ｚ駆動
機構のそれぞれ）がホ−ムポジションにあるかをチェッ
クして、ホ−ムポジションにないと、ホ−ムポジション
に駆動する。台車２がホ−ムポジションにあると、画像
処理コンピュ−タ１０にレディを報知する。

【００３３】３．「スラブ到来」,「溶削スタ−ト」＆「画像
読込＆火花検出」(38) コントロ−ラ９は、ホストコンピュ−タが介在物検出ス
テ−ジにスラブ１２を送って来るのを待つ。ホストコン
ピュ−タがテ−ブルロ−ラ１１を介して熱間スラブ１２
を台車２の直前まで搬送してそこで搬送を止めて、コン
トロ−ラ９に溶削を指示すると、これに応答してコント
ロ−ラ９は台車２をスラブに向けてｙ駆動（往駆動）
し、スラブ検出器８がスラブ１２の先端（トップ）を検
出すると、そこで台車２の駆動を停止して、溶削ヘッド
５（を支持するｚキャリッジ４）を、上方の待機位置
（ホ−ムポジション）から溶削位置に降下駆動する。そ
してコントロ−ラ９は、「スラブ到来」を画像処理コン
ピュ−タ１０に報知する。

【００３４】画像処理コンピュ−タ１０は、この「スラ
ブ到来」に応答して撮像装置７のビデオ信号を一画面
分、デジタル変換して読込み、スラブ形状（台車２の座
標系での位置と形状）を検出する（図３の２３，３３，
３４）。そしてスラブ形状に対応して溶削ヘッド５の駆
動スケジュ−ル（移動軌跡）を決定（算出）して（３
５）、該スケジュ−ルをコントロ−ラ９に転送し、溶削
開始をコントロ−ラ９に指示する（３６）。

【００３５】コントロ−ラ９は溶削ヘッド５による溶削
を、該スケジュ−ル上の溶削始点から開始してスケジュ
−ルに沿って台車２（溶削ヘッド５）を駆動し、溶削始
点で溶削を開始したときに、「溶削スタ−ト」を画像処
理コンピュ−タ１０に報知すると共に、台車２上のｙ駆
動機構のロ−タリエンコ−ダが発生するｙ移動同期パル
スおよびｘ駆動機構のロ−タリエンコ−ダが発生するｘ
移動同期パルスの、画像処理コンピュ−タ１０への出力
を開始する。そしてスケジュ−ルを消化して溶削終点に
溶削ヘッド５を駆動すると、そこで溶削を停止して、画
像処理コンピュ−タ１０に「溶削エンド」を報知し、そ
して台車２（溶削ヘッド５）をホ−ムポジションに戻し
駆動し、ホストコンピュ−タに溶削終了（スラブ搬出
可）を報知する。ホストコンピュ−タはこれに応答して
溶削を終えたスラブを、手入れ溶削ステ−ジに搬送す
る。

【００３６】画像処理コンピュ−タ１０は、コントロ−
ラ９からの「溶削スタ−ト」に応答して、ディスプレイ
１３へ与えるビデオ信号を、撮像装置７のものから撮像
装置６のものに切換える。そして、ｙ移動同期パルスお
よびｘ移動同期パルスの到来数をカウントアップする割
込み処理を許可して、コントロ−ラ９が「溶削エンド」
を報知するまで、所定周期で「画像読込＆火花検出」
（３８）を繰返し実行する。

【００３７】次に、１回の「画像読込＆火花検出」（３
８）の内容を以下に説明する。まず撮像装置６の一画面
分のビデオ信号をＡ／Ｄコンバ−タ３８ａ（図２）で画
像デ−タに変換して、画面メモリＩＭ１又はＩＭ２に書
込む。なお、所定周期で繰返す画像読込みの、第１回目
には画面メモリＩＭ１に、第２回目には画面メモリＩＭ
２に、第３回目には画面メモリＩＭ１に書込むという具
合に、画面メモリＩＭ１とＩＭ２に交互に一画面分の画
像デ−タを書込む。これは、書込んだデ−タに後述の火
花検出のための処理を施している間に、次の（前記所定
周期の一周期後の）画面の画像デ−タを読込みしうるよ
うにするためである。

【００３８】今、画面メモリＩＭ１に一画面分の画像デ
−タを書込んだとすると、画像処理コンピュ−タ１０
は、画面メモリＩＭ１の画像デ−タに、初期補正値メモ
リＣＭ１の補正値（上記１．「初期値入力」で書込んだ
値）に基づいた補正を行なう。すなわち、画面メモリＩ
Ｍ１の画像デ−タ（Ｖa）を読出し、この画像デ−タ
（Ｖa）に対応する補正値Ｖc(Va)をメモリＣＭ１より読
出して両者の和〔Ｖa＋Ｖc(Va)〕を算出して画像メモリ
ＩＭ１に更新書込みする（図２の３８ｄ）。

【００３９】一画面分の画像デ−タに対してこの補正処
理を終了すると、コンピュ−タ１０は、画像メモリＩＭ
１の画像デ−タに孤立点除去，ノイズ除去の処理を施す
（３８ｅ）。次に微分演算を施す（３８ｆ）。これにお
いては、まず第１ラインの画像デ−タの、No.i+1画素
(ピクセル)の画像デ−タ（の値）からNo.i画素の画像デ
−タ（の値）を減算して得た差の絶対値を、No.i+1画素
の微分値とする。ｉ＝１〜ｎ、ｎは一ラインの画素数で
ある。そして、領域メモリＡＭ１のデ−タが指定する領
域（１ライン上）の微分値のみを摘出して（３８ｇ）、
基準値メモリＳＭ３の、摘出した微分値（の画素）の１
画面上のアドレスと同じアドレスの基準値（火花が無い
安定状態の画像の微分値：後述）に対する偏差を算出し
て（３８ｈ）、この偏差を、しきい値メモリＳＭ２の、
火花切出ししきい値（この設定は後述）で２値化（１：
火花，０：火花なし）し（３８ｉ）、２値化デ−タを１
画面上のアドレス対応で火花メモリＤＭ２に書込む。以
上の処理を、第２ライン以下、１画面の最終ラインまで
繰返す。そして１画面分の処理を終了すると、火花メモ
リＤＭ２の、一画面上の摘出領域内の２値化デ−タ（火
花有，無デ−タ）を、ｙ移動同期パルスのカウント値
（Ｙ），ｘ移動同期パルスのカウント値（Ｘ）ならびに
一画面上の各２値化デ−タの位置（ｙ，ｘ）に対応付け
て、火花テ−ブルＴＭ１に重ね書き（３８ｊ）する。す
なわち、火花テ−ブルＴＭ１上の、今書込もうとする２
値化デ−タのアドレス（スラブ上の位置）にあるデ−タ
と今書込もうとする２値化デ−タとの論理和を、該アド
レスに書込む。なお、１個のスラブの介在物検出を開始
する前に火花テ−ブルＴＭ１は初期化（２値デ−タの０
書込みに同義）されている。

【００４０】以上に説明した１画面分の画像デ−タの読
込みと処理（図３の３８）を、所定周期で、「溶削エン
ド」の報知があるまで、画像処理コンピュ−タ１０が繰
返し実行する。これにより火花テ−ブルＴＭ１には、熱
間スラブ１２上の位置対応で火花有，無デ−タ（２値デ
−タ）が書込まれることになる。

【００４１】４．「溶削エンド」＆「火花検出デ−タの処
理」(40) コントロ−ラ９から「溶削エンド」が到来すると画像処理
コンピュ−タ１０は、画像デ−タの読込みを終了して、
「火花検出デ−タの処理」（４０）を行なう。これにお
いてはまず、火花テ−ブルＴＭ１上の火花デ−タ（２値
デ−タの「１」）を、テ−ブルＴＭ１アドレス始点から
終点に向けて順次に探索し、1つの火花デ−タがある
と、その画素の横方向（ｘ）±ａ分のアドレス内、かつ
縦方向（ｙ）で該画素より上流側（アドレス始点に近い
方：スラブのトップ側）の−ｂ分のアドレス内の全２値
デ−タを「１：火花有り」に更新する。これは高密度で
分布する火花ドット（画素）の隣り合うものの間をすべ
て「１：火花有り」として、高密度火花ドット群を１つ
の、全体が「１：火花有り」となる領域（火花領域）に
変換する処理である。次に、隣り合う距離（画素数）が
設定値未満の２領域の間の「０」を「１」に変換して近
接領域を統合する。そして、スラブトップ側の領域から
次の処理を行なう。すなわち、まず領域面積（領域内画
素数）を算出（カウント）し、これが設定値未満である
と、該領域を消去する。設定値以上であると該領域に領
域Ｎｏ．を与え、その重心位置（スラブ上のｘ，ｙ位
置），長さ（ｙ方向の最大幅），幅（ｘ方向の最大幅）
および中心位置（長さ×幅の４辺形の中心）を算出し、
これらのデ−タ（火花領域情報）を領域Ｎｏ．対応で、
火花領域テ−ブルＴＭ２に書込む（図２の４０ａ）。次
に、各領域Ｎｏ．の領域デ−タ（重心位置，長さ，幅）
に基づいて、該領域の欠陥種類および深さを判定（推
定）し、これに対応する手入れスカ−フィングスケジュ
−ル（ｘ，ｙ，ｚ溶削形状）を決定（算出）して、領域
Ｎｏ．宛てで、上述の火花領域情報と共に手入れ情報テ
−ブルＴＭ３に書込む。そして火花テ−ブルＴＭ１，火
花領域テ−ブルＴＭ２および手入情報テ−ブルＴＭ３の
デ−タを、スラブＮｏ．宛てで、外部メモリ１６に書込
み、更に、手入情報テ−ブルＴＭ３のデ−タを手入れス
カ−ファＳＣＤに転送し（ただし、先方が受入れる場
合）、火花領域テ−ブルＴＭ２のデ−タを、ディスプレ
イ１４に平面上の領域分布（マップ）で表示し、領域
（火花）数（これは、領域Ｎｏ．の最大値）を文字表示
し、かつ、手入情報テ−ブルＴＭ３のデ−タを表形式で
ディスプレイ１４に表示する。なお、オペレ−タは、操
作ボ−ドを介してコンピュ−タ１０に、外部メモリ１６
のデ−タの、ディスプレイ１４への表示ならびにプリン
タ１５でのプリントアウトを指示することができる。

【００４２】５．経時補正 以上の「火花検出デ−タの処理」（４０）を完了すると
画像処理コンピュ−タ１０は、ディスプレイ１３へのビ
デオ信号を、撮像装置６のものから撮像装置７のものに
切換える。そして、時限値がＴda（例えば128時間）の
タイマＴdaをすでにスタ−トしているかチェックして
（４１）、未スタ−トであればタイマＴdaをスタ−トす
る（４２）。次に図４を参照する。タイマＴdaをすでに
スタ−トしているときには、タイマＴdaがタイムオ−バ
したかをチェックして（４３）、タイムオ−バしている
と、「しきい値演算」（４４）を実行し、算出したしき
い値をメモリに書込み（４５）、タイマＴdaを再スタ−
トする（４６）。

【００４３】すでに言及したように、撮像管の飽和値
（初期値は図６上でＢ₀、図７上でｂ０）は、撮像管の
連続使用時間（連続電源オンで、次々に到来する熱間ス
ラブ１２の介在物検出用の溶削中には高輝度輻射線が照
射される使用態様での時間経過）に対応して図７に示す
ように次第に低下して行く。この実施例では、撮像管の
使用寿命を略６ケ月（４３２０時間）と想定し、図７に
示す曲線を（０，ｂ０）と（１４４０，ｂ１）を結ぶ第
１直線、（１４４０，ｂ１）と（２８８０，ｂ２）を結
ぶ第２直線および（２８８０，ｂ２）と（４３２０，ｂ
３）を結ぶ第３直線で模擬し、撮像管の使用開始時（設
定日時メモリＤＭ１に書込んでいる）からの時間経過
（内部時計ＤＣＬの現在日時−メモリＤＭ１の日時）に
対応する飽和値の低下量を前記模擬直線に基づいて算出
し、この低下量に対応する分、火花切出し用のしきい値
（メモリＳＭ２）のデ−タを低値に更新するようにし
た。

【００４４】図５に、図４に示す「しきい値演算」（４
４）の内容を示す。ここでは、コンピュ−タ１０はま
ず、内部時計ＤＣＬの日時デ−タ（現日時）を読取り
（５１）、撮像管の使用経過時間Ｈ＝現日時−メモリＤ
Ｍ１の日時（現在使用中の撮像管を、撮像装置６に装着
した日時）を算出する（５２）。そして使用経過時間Ｈ
が、0〜1440以下の時間範囲内（第１直線割り当て）
か、1440を越え2880以下の時間範囲内（第２直線割り当
て）か、あるいは2880を越えるか（第３直線割り当て）
かをチェックする（５３，５６）。

【００４５】使用経過時間Ｈが、0〜1440以下の時間範
囲内であると、第１直線に基づいて、使用経過時間0か
ら現時刻までの飽和値の低下量〔(b0−b1)×(Ｈ／144
0)〕を算出し、使用経過時間0に割り当てた火花切出し
しきい値Ｓs（メモリＳＭ１にある基準値）に、低下率
{b0−〔(b0−b1)×(Ｈ／1440)〕}／b0を乗算した値 Ｓa＝Ｓs{b0−〔(b0−b1)×(Ｈ／1440)〕}／b0 を算出して（図２の４４）、しきい値メモリＳＭ２に書
込む（図５の５３〜５４，図４の４５）。

【００４６】使用経過時間Ｈが、1440を越え2880以下の
時間範囲内であると、第２直線に基づいて、使用経過時
間0から現時刻までの飽和値の低下量〔(b0−b1)＋(b1−
b2)×(Ｈ−1440)／1440〕を算出し、使用経過時間0に割
り当てた火花切出ししきい値Ｓs（メモリＳＭ１にある
基準値）に、低下率{b0−〔(b0−b1)＋(b1−b2)×(Ｈ−
1440)／1440〕}／b0を乗算した積 Ｓa＝Ｓs{b0−〔(b0−b1)＋(b1−b2)×(Ｈ−1440)／144
0〕}／b0 を算出して（図２の４４）、しきい値メモリＳＭ２に書
込む（図５の５６〜５８，図４の４５）。

【００４７】使用経過時間Ｈが、2880以上であると、第
３直線に基づいて、使用経過時間0から現時刻までの飽
和値の低下量〔(b0−b2)＋(b2−b1)×(Ｈ−2880)／144
0〕を算出し、使用経過時間0に割り当てた火花切出しし
きい値Ｓs（メモリＳＭ１にある基準値）に、低下率{b0
−〔(b0−b2)＋(b2−b1)×(Ｈ−2880)／1440〕／b0を乗
算した積 Ｓa＝Ｓs{b0−〔(b0−b2)＋(b2−b1)×(Ｈ−2880)／144
0〕}／b0 を算出して（図２の４４）、しきい値メモリＳＭ２に書
込む（図５の５６，５９６０，図４の４５）。

【００４８】以上に説明したしきい値メモリＳＭ２のし
きい値の更新を、略Ｔda（本実施例では１２８時間）の
時間経過毎に実行するので、すでに説明した火花の切出
し処理（図２の３８ｉ）において、使用経過時間が長く
なるにつれて図７に示すように撮像管の飽和値が低下し
て行きこれと同様に（相似で）受光光量（瞬時値）に対
するビデオ信号レベルが低下して、画像デ−タの微分値
（同一ライン上の隣り合う画素の輝度差）デ−タも低下
するが、その分火花切出ししきい値も低く自動更新され
るので、火花切出し精度は実質上低下しない。図８に、
上述のしきい値の更新をしたときの、検出した火花領域
数／１スラブの時系列推移を示す。火花領域数／１スラ
ブは、従来（図１０）のような、時間経過による低下を
実質上生じなくなる。

【００４９】なお、本実施例では、火花しきい値を時間
経過に従って補正しているが、代りに、差演算（図２の
３８ｈ）の出力値を時間経過に従って（補正前値よりも
補正後の値が）高くなるように補正することもできる。
又、図２のＡ／Ｄ変換３８ａの出力段から、差演算３８
ｈの入力段までの間で、画像デ−タ又は微分デ−タに、
時間経過に従って（補正前値よりも補正後の値が）高く
なるように、補正することもできる。しかしこの場合、
補正演算を、画像デ−タの各種処理中に、読込み画像デ
−タ又は微分デ−タのすべてに対して実行することにな
り、この補正処理に比較的に長い時間がかかる。本実施
例の場合は、火花切出ししきい値（１デ−タ）のみに、
略Ｔda周期で補正を加えるので、画像デ−タの各種処理
に格別な遅れをもたらさない。

【００５０】６．「微分基準値設定」＆「摘出領域」 オペレ−タが「微分基準値設定」を指定（入力）する
と、画像処理コンピュ−タ１０は、微分演算（図２の３
８ｆ）で得たデ−タをディスプレイ１４に表示する。す
なわち、微分処理により画像エッジを強調した画像をデ
ィスプレイ１４に表示する。オペレ−タは、この画像を
監視して、溶削が安定し定常的であって火花が発生せ
ず、湯溜り領域ＰＩＧの明瞭度が高いときに、基準値読
込みをコンピュ−タ１０に指示する。コンピュ−タ１０
はそこで上述の各種処理を中断し、ディスプレイ１４に
表示中の画像の元デ−タ（画像デ−タ）を書込んでいる
画像メモリＩＭ１又はＩＭ２（ここでは画像メモリＩＭ
１と仮定する）への書込み指定を不可に設定し（すなわ
ち画像デ−タをセ−ブし）、ディスプレイ１４の表示
を、画像メモリＩＭ１の画像デ−タの微分値の表示に固
定する。ここでオペレ−タは、「摘出領域」をコンピュ
−タ１０に入力して、ディスプレイ１４の表示画面上の
湯溜り領域ＰＩＧ内の、安定した火花検出が可能な領域
を表示画面上のカ−ソルとそれを動かすためのマウスを
用いて指定する。この領域指定に応答してコンピュ−タ
１０は、該領域を表わす領域情報を領域メモリＡＭ１に
書込み、かつ、該領域内の微分デ−タを基準値メモリＳ
Ｍ３に書込む。

【００５１】これを終了すると画像処理コンピュ−タ１
０は、画像メモリＩＭ１の書込み禁止を解除し、ディス
プレイ１４の表示固定を解除して、中断した処理を、中
断直前と継続するように再開する。微分演算（３８ｆ）
の出力デ−タ（画素対応の微分デ−タ）は、領域メモリ
ＡＭ１の領域情報が表わす領域内のもののみが領域摘出
（３８ｇ）で抽出され、抽出された微分デ−タと、基準
値メモリＳＭ３上の、領域情報が表わす領域内で該抽出
された微分デ−タと同一位置の基準値（微分デ−タ）と
の差分が差演算３８ｈで算出されて、差分デ−タが２値
化３８ｉに与えられる。

【００５２】７．「計測ストップ」 オペレ−タが「計測ストップ」を入力すると画像処理コ
ンピュ−タ１０は、そこで画像デ−タの読込みを停止
し、コントロ−ラ９に溶削ストップを指示する。コント
ロ−ラ９はこれに応答して溶削を停止し、台車２をホ−
ムポジションに戻し、ホストコンピュ−タに溶削停止を
報知する。画像処理コンピュ−タ１０は、レジスタＲＳ
Ｔに「０」を書込んで、「入力読取」（２３）に戻り、
その後何らかの入力があるのを待つ。

【００５３】以上に説明した実施例は、図１に示す装置
を介在物検出用に設定したものである。同一スラブに対
してまず介在物検出を実行し、これによって得たデ−タ
（手入れ情報テ−ブルＴＭ３のデ−タ）に基づいて火花
部溶削（手入れ）を引き続いて行なう態様では、溶削ヘ
ッド５は、角度自動調整機構（図示せず）を介して昇降
キャリッジ４で支持され、しかも、溶削ヘッド５に供給
するガス流量自動調整機構（図示せず）が昇降キャリッ
ジ４に装着されている。コントロ−ラ９は、介在物検出
用の溶削のときには、予め設定されている角度（スラブ
表面に対する火炎噴射角度）およびガス流量に溶削ヘッ
ド５を設定してから、上述の溶削を開始する。この介在
物検出用の溶削が終わると画像処理コンピュ−タ１０が
手入れ情報テ−ブルＴＭ３のデ−タをコントロ−ラ９に
転送し、手入れ溶削をコントロ−ラ９に指示する。これ
に応答して、コントロ−ラ９は、転送された手入れ情報
に基づいて、識別Ｎｏ．が付された各火花領域を、手入
れ情報に対応した角度およびガス流量でスカ−フィング
する。そしてこの手入れが終了すると、溶削終了をホス
トコンピュ−タに報知する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の外観を示す斜視図であ
る。

【図２】 図１に示す画像処理コンピュ−タ１０の機能
構成を示すブロック図である。

【図３】 図２に示す画像処理コンピュ−タ１０の処理
概要を示すフロ−チャ−トの一部を示す。

【図４】 図２に示す画像処理コンピュ−タ１０の処理
概要を示すフロ−チャ−トの残部を示す。

【図５】 図４に示す「しきい値演算」（４４）の内容
を示すフロ−チャ−トである。

【図６】 図１に示す撮像装置６に組込む撮像管の、使
用開始時（新品）の光電変換特性を示すグラフである。

【図７】 撮像管の連続使用による飽和値の低下を示す
グラフである。

【図８】 本発明の一実施例による検出した火花領域数
／１スラブの、時系列推移を示すグラフである。

【図９】 （ａ）は、図１に示す撮像装置６の一画面分
の撮影画像を示す平面図、（ｂ）は撮像装置６の一ライ
ンのビデオ信号のレベル分布を示すグラフである。

【図１０】 撮像管を使用した従来の介在物検出により
検出した火花領域数／１スラブの、時系列推移を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１：レ−ル ２：台車 ３：ｘ走行キャリッジ ４：昇降キャ
リッジ ５：溶削ヘッド ６：撮像装置
（撮像管） ７：撮像装置（ＣＣＤカメラ） ８：スラブ検
出器 ９：溶削コントロ−ラ １０：画像処
理コンピュ−タ １１：テ−ブルロ−ラ １２：熱間ス
ラブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼材表層を溶削するホットスカ−ファ，該
   溶削の湯溜りを撮影する撮像装置，該撮影装置の撮影信
   号をデジタルデ−タすなわち画像デ−タに変換するＡ／
   Ｄ変換手段、および、前記画像デ−タに撮影画面上の火
   花を顕在化するための処理を施しこれにより得たデ−タ
   をしきい値と比較して火花を摘出する画像処理装置、を
   備える鋼材の表層介在物検出装置において、 前記撮像装置の、使用開始時からの使用時間の経過によ
   る光電変換特性の変化すなわち経時的変化による火花摘
   出漏れの増大を抑止するために、前記撮影画面上の火花
   を顕在化するための処理を施して得た前記デ−タと前記
   しきい値の、少くとも一方を、前記経時的変化に対応付
   けて補正する経時補正手段、を備えることを特徴とする
   鋼材の表層介在物検出装置。
2. 【請求項２】鋼材表層を溶削するホットスカ−ファ，該
   溶削の湯溜りを撮影する撮像装置，該撮影装置の撮影信
   号をデジタルデ−タすなわち画像デ−タに変換するＡ／
   Ｄ変換手段、および、前記画像デ−タに撮影画面上の火
   花を顕在化するための処理を施しこれにより得たデ−タ
   をしきい値と比較して火花を摘出する画像処理装置、を
   備える鋼材の表層介在物検出装置において、 前記撮像装置の、使用開始時の光電変換特性の、基準特
   性に対する偏差に対応した、画像デ−タ宛ての補正値を
   格納した初期補正値メモリ、および、前記画像デ−タに
   対応する補正値を前記初期補正値メモリより読出してそ
   の分前記画像デ−タを補正する、初期特性補正手段、を
   備えることを特徴とする鋼材の表層介在物検出装置。
3. 【請求項３】鋼材表層を溶削するホットスカ−ファ，該
   溶削の湯溜りを撮影する撮像装置，該撮影装置の撮影信
   号をデジタルデ−タすなわち画像デ−タに変換するＡ／
   Ｄ変換手段、および、前記画像デ−タに撮影画面上の火
   花を顕在化するための処理を施しこれにより得たデ−タ
   をしきい値と比較して火花を摘出する画像処理装置、を
   備える鋼材の表層介在物検出装置において、 前記撮像装置の、使用開始時からの使用時間の経過によ
   る光電変換特性の変化すなわち経時的変化による火花摘
   出漏れの増大を抑止するために、前記撮影画面上の火花
   を顕在化するための処理を施して得た前記デ−タと前記
   しきい値の、少くとも一方を、前記経時的変化に対応付
   けて補正する経時補正手段；および、 前記撮像装置の、使用開始時の光電変換特性の、基準特
   性に対する偏差に対応した、画像デ−タ宛ての補正値を
   格納した初期補正値メモリ、および、前記画像デ−タに
   対応する補正値を前記初期補正値メモリより読出してそ
   の分前記画像デ−タを補正する、初期特性補正手段；を
   備えることを特徴とする鋼材の表層介在物検出装置。