JPH10128526A - 流出スラグの検出方法 - Google Patents
流出スラグの検出方法Info
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- JPH10128526A JPH10128526A JP29817596A JP29817596A JPH10128526A JP H10128526 A JPH10128526 A JP H10128526A JP 29817596 A JP29817596 A JP 29817596A JP 29817596 A JP29817596 A JP 29817596A JP H10128526 A JPH10128526 A JP H10128526A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 溶融金属の排出流に混入するスラグを迅速、
的確に検知する方法を提供する。 【解決手段】 溶融金属の排出流の輝度をＣＣＤカメラ
で測定して輝度信号のヒストグラムを作成し、判別分析
法により背景と溶融金属の輝度レベルに分けるしきい値
、溶融金属の輝度から溶融金属の輝度分布を正規分布
として２σ或いは３σに相当する高輝度側の輝度値をし
きい値、および〔しきい値×２−しきい値〕の輝
度値をしきい値として設定し、背景の輝度分布、溶融
金属の輝度分布、スラグの輝度分布および異常高温部の
輝度分布に分け、各輝度分布範囲内の総度数を計算し
て、異常高温部の総度数から外乱の有無を判定し、外乱
がない場合には最高輝度値と最高輝度の移動平均値との
差もしくは比の変化から、また外乱がある場合には溶融
金属とスラグの総度数比の変化から、溶鋼の排出流中に
流出混入するスラグを検出する。
的確に検知する方法を提供する。 【解決手段】 溶融金属の排出流の輝度をＣＣＤカメラ
で測定して輝度信号のヒストグラムを作成し、判別分析
法により背景と溶融金属の輝度レベルに分けるしきい値
、溶融金属の輝度から溶融金属の輝度分布を正規分布
として２σ或いは３σに相当する高輝度側の輝度値をし
きい値、および〔しきい値×２−しきい値〕の輝
度値をしきい値として設定し、背景の輝度分布、溶融
金属の輝度分布、スラグの輝度分布および異常高温部の
輝度分布に分け、各輝度分布範囲内の総度数を計算し
て、異常高温部の総度数から外乱の有無を判定し、外乱
がない場合には最高輝度値と最高輝度の移動平均値との
差もしくは比の変化から、また外乱がある場合には溶融
金属とスラグの総度数比の変化から、溶鋼の排出流中に
流出混入するスラグを検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属の排出
流、例えば鋼の製造時に取鍋から排出する溶鋼中に混入
するスラグを迅速、的確に検出することのできる流出ス
ラグの検出方法に関する。
流、例えば鋼の製造時に取鍋から排出する溶鋼中に混入
するスラグを迅速、的確に検出することのできる流出ス
ラグの検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼はスクラップなどの原料金属を高温で
溶解して製造されるが、原料金属中の不純物や添加した
処理剤などがスラグとなって、比重差から溶鋼上に浮遊
してくる。このスラグが鋼に混入すると鋼の品質低下を
招くので、溶鋼中に混入するスラグを迅速に検知して、
スラグの混入を防止することは品質管理の上で極めて重
要である。
溶解して製造されるが、原料金属中の不純物や添加した
処理剤などがスラグとなって、比重差から溶鋼上に浮遊
してくる。このスラグが鋼に混入すると鋼の品質低下を
招くので、溶鋼中に混入するスラグを迅速に検知して、
スラグの混入を防止することは品質管理の上で極めて重
要である。
【０００３】混入するスラグの検出は、従来から人間の
目視観察による方法で行われているが、この方法では人
間の熟練と勘に依存する要素が大きいため客観性のある
管理が困難である。そのため、溶鋼とスラグの物理的特
性の相違、例えば粘度や電気電導度の違いを利用してス
ラグを検知する方法が開発されているが精度の点で充分
な結果が得られていない。
目視観察による方法で行われているが、この方法では人
間の熟練と勘に依存する要素が大きいため客観性のある
管理が困難である。そのため、溶鋼とスラグの物理的特
性の相違、例えば粘度や電気電導度の違いを利用してス
ラグを検知する方法が開発されているが精度の点で充分
な結果が得られていない。
【０００４】また、溶鋼とスラグの輝度の相違を利用し
て光学的にスラグを検知する方法も開発されており、例
えば特開平２−２５１３６２号公報には溶融金属の幅方
向放射エネルギー分布を測定し、測定結果の内の連続す
る最大幅部分を溶融金属流の径として検出し、溶融金属
流の径の幅及びその積分値を経時的に測定し、両者の値
の増大が検出された場合にスラグが流出したと判定する
スラグ流出検知方法が提案されている。しかしながら、
測定対象とする監視領域が溶融金属流の幅方向という横
方向の１ラインのみであるので、溶融金属の排出口が上
下に変動した場合には監視領域から外れてその都度手動
により位置設定しなければならないという欠点があり、
更に、一定のしきい値により二値化処理するものである
から溶融金属種により輝度が変化するので対象とする溶
融金属の種類毎にしきい値を設定する必要があり、検出
精度や安定性に欠ける難点もある。
て光学的にスラグを検知する方法も開発されており、例
えば特開平２−２５１３６２号公報には溶融金属の幅方
向放射エネルギー分布を測定し、測定結果の内の連続す
る最大幅部分を溶融金属流の径として検出し、溶融金属
流の径の幅及びその積分値を経時的に測定し、両者の値
の増大が検出された場合にスラグが流出したと判定する
スラグ流出検知方法が提案されている。しかしながら、
測定対象とする監視領域が溶融金属流の幅方向という横
方向の１ラインのみであるので、溶融金属の排出口が上
下に変動した場合には監視領域から外れてその都度手動
により位置設定しなければならないという欠点があり、
更に、一定のしきい値により二値化処理するものである
から溶融金属種により輝度が変化するので対象とする溶
融金属の種類毎にしきい値を設定する必要があり、検出
精度や安定性に欠ける難点もある。
【０００５】また、特開平７−２６０６９６号公報には
転炉から取鍋へ流れ込む出鋼流の表面をテレビカメラ或
いはＣＣＤカメラ等で撮影し、画像を一定周期で画像処
理解析装置に出力する過程と、画像処理解析装置におい
て、画像内の設定した監視エリア内で入力画像があるご
とにエリア内の各画素ごとに輝度に応じた濃淡レベルを
求め、ついで監視エリア内の平均濃淡レベルを演算する
過程と、平均濃淡レベルが求められる都度、前回までの
移動平均値との比較演算を行い、その差が設定値を越え
たとき“スラグ流出”を判定する過程とよりなるスラグ
の流出検出方法が開示されている。しかしながら、この
方法は一定周期で入力画像の各画素ごとに輝度に応じた
濃淡レベルを求めて、監視エリア内の平均濃淡レベルを
演算し、平均濃淡レベルが求められる都度前回までの移
動平均値との差を算出するものであるから、平均濃淡レ
ベル、すなわち平均輝度レベルの変化を比較することと
なり、例えば少量のスラグが混入した場合には平均輝度
レベルの変化が小さいために検出が困難となり、スラグ
流出を検出するタイミングが遅れるなど、迅速に、精度
よくスラグ流出を検出することができない欠点がある。
転炉から取鍋へ流れ込む出鋼流の表面をテレビカメラ或
いはＣＣＤカメラ等で撮影し、画像を一定周期で画像処
理解析装置に出力する過程と、画像処理解析装置におい
て、画像内の設定した監視エリア内で入力画像があるご
とにエリア内の各画素ごとに輝度に応じた濃淡レベルを
求め、ついで監視エリア内の平均濃淡レベルを演算する
過程と、平均濃淡レベルが求められる都度、前回までの
移動平均値との比較演算を行い、その差が設定値を越え
たとき“スラグ流出”を判定する過程とよりなるスラグ
の流出検出方法が開示されている。しかしながら、この
方法は一定周期で入力画像の各画素ごとに輝度に応じた
濃淡レベルを求めて、監視エリア内の平均濃淡レベルを
演算し、平均濃淡レベルが求められる都度前回までの移
動平均値との差を算出するものであるから、平均濃淡レ
ベル、すなわち平均輝度レベルの変化を比較することと
なり、例えば少量のスラグが混入した場合には平均輝度
レベルの変化が小さいために検出が困難となり、スラグ
流出を検出するタイミングが遅れるなど、迅速に、精度
よくスラグ流出を検出することができない欠点がある。
【０００６】この欠点を解消するために、本発明者ら
は、先に溶融金属の排出流をＣＣＤカメラで観測して得
られる映像信号をピーク放射温度計に入力し、ピーク放
射温度計から出力する最高輝度信号を経時的に測定し、
測定される最高輝度信号値を最高輝度信号の移動平均値
と比較演算して、その差もしくはその比が急激に増大し
た時をスラグ流出開始時点と判定するスラグ流出検知方
法を開発し、特願平７−３５２１００号として提案し
た。この方法は、最高輝度の経時的変化を監視して最高
輝度が急激に上昇した時をスラグの流出が開始した時点
と判定するものである。
は、先に溶融金属の排出流をＣＣＤカメラで観測して得
られる映像信号をピーク放射温度計に入力し、ピーク放
射温度計から出力する最高輝度信号を経時的に測定し、
測定される最高輝度信号値を最高輝度信号の移動平均値
と比較演算して、その差もしくはその比が急激に増大し
た時をスラグ流出開始時点と判定するスラグ流出検知方
法を開発し、特願平７−３５２１００号として提案し
た。この方法は、最高輝度の経時的変化を監視して最高
輝度が急激に上昇した時をスラグの流出が開始した時点
と判定するものである。
【０００７】しかしながら、溶融金属、例えば溶鋼の温
度が低下してきた場合に溶鋼に直接酸素を吹きつけて溶
鋼の温度上昇を図ったり、取鍋の溶鋼出口やタンディッ
シュの溶鋼流入口が閉塞気味になったときに酸素を吹き
つけて付着した溶鋼を排除するなどの手段が採られる
が、この酸素吹き込みによる燃焼炎の高輝度光は溶鋼に
反射して輝度の増大をもたらすために、この輝度増大を
スラグ流出と誤判定する問題点がある。更に、ストロボ
やスプラッシュなどの高輝度光が溶融金属に反射した場
合にも同様の問題が生じる。
度が低下してきた場合に溶鋼に直接酸素を吹きつけて溶
鋼の温度上昇を図ったり、取鍋の溶鋼出口やタンディッ
シュの溶鋼流入口が閉塞気味になったときに酸素を吹き
つけて付着した溶鋼を排除するなどの手段が採られる
が、この酸素吹き込みによる燃焼炎の高輝度光は溶鋼に
反射して輝度の増大をもたらすために、この輝度増大を
スラグ流出と誤判定する問題点がある。更に、ストロボ
やスプラッシュなどの高輝度光が溶融金属に反射した場
合にも同様の問題が生じる。
【０００８】これらの外乱による流出スラグの誤認ある
いは検出精度の低下などの問題点を解消するために、本
発明者らは、溶融金属の排出流の輝度をＣＣＤカメラで
測定して輝度信号のヒストグラムを作成し、該ヒストグ
ラムを平滑化して輝度レベルの度数に置換したのち、判
別分析法により背景と溶融金属の輝度レベルに分ける低
温側しきい値、および溶融金属の輝度から溶融金属の
輝度分布を正規分布として２σ或いは３σに相当する高
輝度側の輝度値を高温側しきい値として設定し、しき
い値、により分別した各範囲における輝度分布の総
度数から溶融金属とスラグの総度数比を算出し、総度数
比の変化から溶融金属の排出流に混入するスラグを検出
することを特徴とするスラグ検知方式（特願平８−1817
5 号）を開発した。
いは検出精度の低下などの問題点を解消するために、本
発明者らは、溶融金属の排出流の輝度をＣＣＤカメラで
測定して輝度信号のヒストグラムを作成し、該ヒストグ
ラムを平滑化して輝度レベルの度数に置換したのち、判
別分析法により背景と溶融金属の輝度レベルに分ける低
温側しきい値、および溶融金属の輝度から溶融金属の
輝度分布を正規分布として２σ或いは３σに相当する高
輝度側の輝度値を高温側しきい値として設定し、しき
い値、により分別した各範囲における輝度分布の総
度数から溶融金属とスラグの総度数比を算出し、総度数
比の変化から溶融金属の排出流に混入するスラグを検出
することを特徴とするスラグ検知方式（特願平８−1817
5 号）を開発した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記の特願平８−１８
１７５号のスラグ検知方式は、溶融金属の輝度信号のヒ
ストグラムを用いてしきい値を自動設定し、このヒスト
グラムから背景、溶融金属、スラグなどの輝度分布の度
数を算出して、この度数比の変化からスラグの流出を検
出するものであるから、精度良くスラグの混入を検知す
ることができる。しかしながら、吹きつける酸素量が少
なく、輝度レベルの増大が小さい場合には、酸素吹きつ
けによる輝度の向上をスラグの輝度分布として誤判定す
ることがある。
１７５号のスラグ検知方式は、溶融金属の輝度信号のヒ
ストグラムを用いてしきい値を自動設定し、このヒスト
グラムから背景、溶融金属、スラグなどの輝度分布の度
数を算出して、この度数比の変化からスラグの流出を検
出するものであるから、精度良くスラグの混入を検知す
ることができる。しかしながら、吹きつける酸素量が少
なく、輝度レベルの増大が小さい場合には、酸素吹きつ
けによる輝度の向上をスラグの輝度分布として誤判定す
ることがある。
【００１０】すなわち、特願平８−１８１７５号のスラ
グ検知方式では酸素吹きつけなどの外乱による輝度レベ
ルを２５０〜２５５として高温側しきい値を設定してい
るため、吹き込む酸素量が多い場合には問題ないが、酸
素量が少なく輝度レベルが２５０を越えないような場合
には酸素吹き込みによる輝度の増大をスラグ流出と誤認
する場合がある。また、鋼種により輝度レベルの増大も
異なるので、酸素吹きつけなどの外乱による高輝度レベ
ルを２５０〜２５５と一定範囲に設定すると、スラグ流
出を高精度で検知することができない問題点がある。
グ検知方式では酸素吹きつけなどの外乱による輝度レベ
ルを２５０〜２５５として高温側しきい値を設定してい
るため、吹き込む酸素量が多い場合には問題ないが、酸
素量が少なく輝度レベルが２５０を越えないような場合
には酸素吹き込みによる輝度の増大をスラグ流出と誤認
する場合がある。また、鋼種により輝度レベルの増大も
異なるので、酸素吹きつけなどの外乱による高輝度レベ
ルを２５０〜２５５と一定範囲に設定すると、スラグ流
出を高精度で検知することができない問題点がある。
【００１１】本発明者らは、上記の問題点を解消するた
めに更に研究を進めた結果、溶融金属の輝度信号のヒス
トグラムを用いてしきい値を自動設定し、またヒストグ
ラムの異常高輝度部分から酸素吹きつけなどの外乱の有
無を判定し、外乱がない場合には最高輝度値と移動平均
値との差あるいは比の変化により、外乱がある場合には
スラグと溶融金属の度数比の変化により、スラグの流出
を的確に検知できることを見出した。
めに更に研究を進めた結果、溶融金属の輝度信号のヒス
トグラムを用いてしきい値を自動設定し、またヒストグ
ラムの異常高輝度部分から酸素吹きつけなどの外乱の有
無を判定し、外乱がない場合には最高輝度値と移動平均
値との差あるいは比の変化により、外乱がある場合には
スラグと溶融金属の度数比の変化により、スラグの流出
を的確に検知できることを見出した。
【００１２】本発明は上記の知見に基づいて開発された
もので、その目的は外乱の有無に係わらず、溶融金属の
排出流に流入するスラグを高精度で迅速に検出すること
のできる流出スラグの検出方法を提供することにある。
もので、その目的は外乱の有無に係わらず、溶融金属の
排出流に流入するスラグを高精度で迅速に検出すること
のできる流出スラグの検出方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による流出スラグの検出方法は、溶融金属の
排出流の輝度をＣＣＤカメラで測定して輝度信号のヒス
トグラムを作成し、該ヒストグラムを平滑化して輝度レ
ベルの度数に置換したのち、判別分析法により背景と溶
融金属の輝度レベルに分けるしきい値、溶融金属の輝
度から溶融金属の輝度分布を正規分布として２σ或いは
３σに相当する高輝度側の輝度値をしきい値、および
〔しきい値×２−しきい値〕の輝度値をしきい値
として設定し、しきい値〜しきい値の輝度分布の総
度数を溶融金属の総度数、しきい値〜しきい値の輝
度分布の総度数をスラグの総度数、しきい値〜最高輝
度レベルの輝度分布を外乱による異常高輝度部分の総度
数として算出し、異常高輝度部分の総度数から外乱の有
無を判定して、(1) 外乱がない場合は、前記ヒストグラ
ムの最高輝度から任意の画素数の平均値を最高輝度とし
て算出し、経時的に測定される最高輝度値と最高輝度値
の移動平均値とを比較演算してその差もしくはその比が
急激に増大した時点をスラグ流出開始時点と判断し、
(2) 外乱がある場合には、スラグと溶融金属の総度数比
の値が設定値を越えた時点をスラグ流出開始時点と判断
する、ことを構成上の特徴とする。
めの本発明による流出スラグの検出方法は、溶融金属の
排出流の輝度をＣＣＤカメラで測定して輝度信号のヒス
トグラムを作成し、該ヒストグラムを平滑化して輝度レ
ベルの度数に置換したのち、判別分析法により背景と溶
融金属の輝度レベルに分けるしきい値、溶融金属の輝
度から溶融金属の輝度分布を正規分布として２σ或いは
３σに相当する高輝度側の輝度値をしきい値、および
〔しきい値×２−しきい値〕の輝度値をしきい値
として設定し、しきい値〜しきい値の輝度分布の総
度数を溶融金属の総度数、しきい値〜しきい値の輝
度分布の総度数をスラグの総度数、しきい値〜最高輝
度レベルの輝度分布を外乱による異常高輝度部分の総度
数として算出し、異常高輝度部分の総度数から外乱の有
無を判定して、(1) 外乱がない場合は、前記ヒストグラ
ムの最高輝度から任意の画素数の平均値を最高輝度とし
て算出し、経時的に測定される最高輝度値と最高輝度値
の移動平均値とを比較演算してその差もしくはその比が
急激に増大した時点をスラグ流出開始時点と判断し、
(2) 外乱がある場合には、スラグと溶融金属の総度数比
の値が設定値を越えた時点をスラグ流出開始時点と判断
する、ことを構成上の特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明は、溶融金属の排出流をＣ
ＣＤカメラで観測して、その輝度信号をヒストグラムカ
ウンタを備えた演算処理装置に入力してヒストグラム、
すなわち横軸に輝度、縦軸に度数をとって輝度レベル０
〜２５５の輝度分布図を作成する。このヒストグラムを
用いて、最高輝度より任意の画素数、例えば１００画素
の平均値を最高輝度値として算出する。次に、経時的に
測定される各最高輝度値を移動平均値として計算し、最
高輝度値と最高輝度値の移動平均値を比較演算する。最
高輝度値の移動平均値は、例えば、毎秒１０回のヒスト
グラムを演算し、１分間の各最高輝度値を平均して移動
平均値として算出する。
ＣＤカメラで観測して、その輝度信号をヒストグラムカ
ウンタを備えた演算処理装置に入力してヒストグラム、
すなわち横軸に輝度、縦軸に度数をとって輝度レベル０
〜２５５の輝度分布図を作成する。このヒストグラムを
用いて、最高輝度より任意の画素数、例えば１００画素
の平均値を最高輝度値として算出する。次に、経時的に
測定される各最高輝度値を移動平均値として計算し、最
高輝度値と最高輝度値の移動平均値を比較演算する。最
高輝度値の移動平均値は、例えば、毎秒１０回のヒスト
グラムを演算し、１分間の各最高輝度値を平均して移動
平均値として算出する。
【００１５】また、酸素吹き込みなどの高輝度外乱光を
カットするために、輝度レベル０〜２００の範囲でしき
い値およびしきい値を設定し、このしきい値とし
きい値の差分にしきい値を加えた輝度レベルをしき
い値と設定する。このようにして設定したしきい値
、しきい値およびしきい値により背景の輝度分
布、溶融金属の輝度分布、スラグの輝度分布、外乱によ
る異常高輝度部分の輝度分布に分けて、その各範囲内に
おける総度数を求め、溶融金属とスラグの総度数の比を
算出する。
カットするために、輝度レベル０〜２００の範囲でしき
い値およびしきい値を設定し、このしきい値とし
きい値の差分にしきい値を加えた輝度レベルをしき
い値と設定する。このようにして設定したしきい値
、しきい値およびしきい値により背景の輝度分
布、溶融金属の輝度分布、スラグの輝度分布、外乱によ
る異常高輝度部分の輝度分布に分けて、その各範囲内に
おける総度数を求め、溶融金属とスラグの総度数の比を
算出する。
【００１６】そして、ヒストグラムの異常高輝度部分の
有無から、酸素吹きつけなどの外乱の有無を判定し、外
乱がない場合には最高輝度値と最高輝度の移動平均値と
の差もしくは比を演算して、その値からスラグの流出を
検出し、また、外乱がある場合にはスラグと溶融金属の
総度数比の変化から流出したスラグを検知するものであ
る。
有無から、酸素吹きつけなどの外乱の有無を判定し、外
乱がない場合には最高輝度値と最高輝度の移動平均値と
の差もしくは比を演算して、その値からスラグの流出を
検出し、また、外乱がある場合にはスラグと溶融金属の
総度数比の変化から流出したスラグを検知するものであ
る。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を溶融金属として鋼の製造時に
取鍋から排出される溶鋼を例に詳細に説明するが、本発
明の流出スラグの検出方法は対象を溶鋼に限定するもの
ではない。
取鍋から排出される溶鋼を例に詳細に説明するが、本発
明の流出スラグの検出方法は対象を溶鋼に限定するもの
ではない。
【００１８】図５は本発明の流出スラグの検出方法に適
用される装置を例示したブロック図であり、取鍋１から
排出する溶鋼の排出流２をＣＣＤカメラ３で常時観測し
て、観測領域４の輝度信号をヒストグラムカウンタを内
蔵した演算処理装置５により輝度レベル０〜２５５の頻
度を示すヒストグラムを作成し、更に平滑化処理してヒ
ストグラムを平滑化する。平滑化処理は、例えば注目し
た輝度レベルＸの−２〜＋２の輝度範囲の平均度数を求
め、この平均度数を輝度レベルＸの度数に置換するもの
である。このようにして、図３および図４に例示した輝
度分布図が作成される。図３は外乱がある状態での溶鋼
排出流の輝度分布図であり、図４はスラグ流出時の輝度
分布図である。この輝度分布図を基に、演算処理装置５
のＲＡＭおよびＲＯＭにプログラミングされた演算機能
により下記手順にしたがって溶鋼中に流出したスラグの
検出が行われる。
用される装置を例示したブロック図であり、取鍋１から
排出する溶鋼の排出流２をＣＣＤカメラ３で常時観測し
て、観測領域４の輝度信号をヒストグラムカウンタを内
蔵した演算処理装置５により輝度レベル０〜２５５の頻
度を示すヒストグラムを作成し、更に平滑化処理してヒ
ストグラムを平滑化する。平滑化処理は、例えば注目し
た輝度レベルＸの−２〜＋２の輝度範囲の平均度数を求
め、この平均度数を輝度レベルＸの度数に置換するもの
である。このようにして、図３および図４に例示した輝
度分布図が作成される。図３は外乱がある状態での溶鋼
排出流の輝度分布図であり、図４はスラグ流出時の輝度
分布図である。この輝度分布図を基に、演算処理装置５
のＲＡＭおよびＲＯＭにプログラミングされた演算機能
により下記手順にしたがって溶鋼中に流出したスラグの
検出が行われる。
【００１９】図１および図２は、本発明の流出スラグの
検出方法の処理手順を示したフローチャートである。ま
ず、最高輝度値と最高輝度値の移動平均値とを比較演算
するために、輝度レベル０〜２５５の頻度を示すヒスト
グラムから高輝度より例えば１００画素の平均を最高輝
度値として算出し、最高輝度値の例えば過去から現在ま
で６００個を平均して移動平均値を算出する。なお、後
に述べる異常高輝度総度数Ｃ≠０の場合は、最高輝度値
＝最高輝度値の移動平均値であるので、移動平均値の計
算は不要となる。次に、図３および図４に示した輝度分
布図から背景の輝度分布と溶鋼の輝度分布に分けるしき
い値を判別分析法により求める。輝度レベルｉを０〜
２００の範囲とし、輝度レベルｉの度数をｎi 、全度数
をＮとすると、輝度レベルの確率変数Ｐi は (1)式で示
され、 Ｐi ＝ｎi ／Ｎ … (1) 画像の全平均レベルμT は数１で表される。
検出方法の処理手順を示したフローチャートである。ま
ず、最高輝度値と最高輝度値の移動平均値とを比較演算
するために、輝度レベル０〜２５５の頻度を示すヒスト
グラムから高輝度より例えば１００画素の平均を最高輝
度値として算出し、最高輝度値の例えば過去から現在ま
で６００個を平均して移動平均値を算出する。なお、後
に述べる異常高輝度総度数Ｃ≠０の場合は、最高輝度値
＝最高輝度値の移動平均値であるので、移動平均値の計
算は不要となる。次に、図３および図４に示した輝度分
布図から背景の輝度分布と溶鋼の輝度分布に分けるしき
い値を判別分析法により求める。輝度レベルｉを０〜
２００の範囲とし、輝度レベルｉの度数をｎi 、全度数
をＮとすると、輝度レベルの確率変数Ｐi は (1)式で示
され、 Ｐi ＝ｎi ／Ｎ … (1) 画像の全平均レベルμT は数１で表される。
【００２０】
【数１】
【００２１】また、輝度レベルｉまでの輝度分布におけ
る０次の平均値ω(i) 、および１次の平均値μ(i) は、
それぞれ下記(2) 、(3) 式で表すことができ、 ω(i) ＝ω(i−1)＋Ｐi … (2) μ(i) ＝μ(i−1)＋i*Ｐi … (3) 画像を輝度レベルによって２つのクラスに分けるとした
場合、各クラス間の分散は (4)式で表される。 σB 2 ＝〔μT * ω(i) −μ(i) 〕2 ／〔ω(i)*[1−ω(i)]〕 …(4)
る０次の平均値ω(i) 、および１次の平均値μ(i) は、
それぞれ下記(2) 、(3) 式で表すことができ、 ω(i) ＝ω(i−1)＋Ｐi … (2) μ(i) ＝μ(i−1)＋i*Ｐi … (3) 画像を輝度レベルによって２つのクラスに分けるとした
場合、各クラス間の分散は (4)式で表される。 σB 2 ＝〔μT * ω(i) −μ(i) 〕2 ／〔ω(i)*[1−ω(i)]〕 …(4)
【００２２】したがって最適しきい値、すなわち、しき
い値は下記 (5)式から求めることができる。 ｉ* ＝σB 2(ｉ* ) ＝max σB 2(ｉ) …(5) なお、輝度レベルｉを０〜２００の範囲としたのは、輝
度レベル２０１〜２５５の高輝度部分を加えて計算範囲
とすると溶鋼の異常高温部、例えば酸素吹き込みによる
異常高温部、すなわち異常高輝度部分による誤差が生じ
るためである。
い値は下記 (5)式から求めることができる。 ｉ* ＝σB 2(ｉ* ) ＝max σB 2(ｉ) …(5) なお、輝度レベルｉを０〜２００の範囲としたのは、輝
度レベル２０１〜２５５の高輝度部分を加えて計算範囲
とすると溶鋼の異常高温部、例えば酸素吹き込みによる
異常高温部、すなわち異常高輝度部分による誤差が生じ
るためである。
【００２３】次に、溶鋼の輝度分布すなわち溶鋼の輝度
分布とスラグの輝度分布に分けるしきい値を下記の手
順によって算出する。 1. 輝度レベルがしきい値〜２００の範囲で最も度数
の多い輝度レベルを仮平均値として、輝度レベルがしき
い値〜しきい値＋（仮平均値−しきい値）×２の
範囲で溶鋼度数の平均値を算出する。 2. 溶鋼の輝度分布を正規分布とみなして、輝度レベル
がしきい値〜しきい値＋（仮平均値−しきい値）
×２の範囲で溶鋼の輝度分布の標準偏差（σ）を算出す
る。 3. 溶鋼の輝度分布範囲を求めるため、平均値＋標準
偏差×２（２σ）、または平均値＋標準偏差×３（３
σ）を計算して、しきい値とする。
分布とスラグの輝度分布に分けるしきい値を下記の手
順によって算出する。 1. 輝度レベルがしきい値〜２００の範囲で最も度数
の多い輝度レベルを仮平均値として、輝度レベルがしき
い値〜しきい値＋（仮平均値−しきい値）×２の
範囲で溶鋼度数の平均値を算出する。 2. 溶鋼の輝度分布を正規分布とみなして、輝度レベル
がしきい値〜しきい値＋（仮平均値−しきい値）
×２の範囲で溶鋼の輝度分布の標準偏差（σ）を算出す
る。 3. 溶鋼の輝度分布範囲を求めるため、平均値＋標準
偏差×２（２σ）、または平均値＋標準偏差×３（３
σ）を計算して、しきい値とする。
【００２４】次いで、輝度レベルが〔しきい値＋（し
きい値−しきい値）×１〕、または〔しきい値＋
（しきい値−しきい値）×２〕の値を計算して、
〔しきい値×２−しきい値〕の輝度値を、酸素など
の吹き込みによる異常高輝度分布、すなわちスラグの輝
度分布と外乱による異常高輝度分布に分けるしきい値
を設定する。なお、しきい値の値が輝度レベル２５０
より大きくなった場合には、しきい値の値を２５０と
する。
きい値−しきい値）×１〕、または〔しきい値＋
（しきい値−しきい値）×２〕の値を計算して、
〔しきい値×２−しきい値〕の輝度値を、酸素など
の吹き込みによる異常高輝度分布、すなわちスラグの輝
度分布と外乱による異常高輝度分布に分けるしきい値
を設定する。なお、しきい値の値が輝度レベル２５０
より大きくなった場合には、しきい値の値を２５０と
する。
【００２５】そして、具体的にスラグを検出する際の処
理手順は、図２に示したフローチャートに従い、しきい
値、、の平均値、例えば１０回の平均値を求めて
それぞれ、しきい値′、′、′とし、しきい値
′〜しきい値′の輝度範囲を溶鋼の輝度分布、しき
い値′〜しきい値′の輝度範囲をスラグの輝度分
布、しきい値′〜輝度レベル２５５の輝度範囲を異常
高輝度部分の輝度分布として、スラグを検知する。
理手順は、図２に示したフローチャートに従い、しきい
値、、の平均値、例えば１０回の平均値を求めて
それぞれ、しきい値′、′、′とし、しきい値
′〜しきい値′の輝度範囲を溶鋼の輝度分布、しき
い値′〜しきい値′の輝度範囲をスラグの輝度分
布、しきい値′〜輝度レベル２５５の輝度範囲を異常
高輝度部分の輝度分布として、スラグを検知する。
【００２６】このようにして算出、設定したしきい値
′、しきい値′、およびしきい値′を基に、下記
の手順により先ず外乱の有無を判定する。 1. 溶鋼の輝度分布図から輝度レベルが、しきい値′
〜（しきい値′−１）の輝度範囲の総度数Ａ、しきい
値′〜（しきい値′−１）の輝度範囲の総度数Ｂ、
およびしきい値′〜２５５の輝度範囲の総度数Ｃを算
出する。 2. Ｃが０の時は、酸素吹き込みなどによる異常高温
部、すなわち外乱による異常高輝度部分はないと判定す
る。Ｃが０でない時は、酸素吹き込みなどによる異常高
温部、すなわち外乱による異常高輝度部分があると判定
する。
′、しきい値′、およびしきい値′を基に、下記
の手順により先ず外乱の有無を判定する。 1. 溶鋼の輝度分布図から輝度レベルが、しきい値′
〜（しきい値′−１）の輝度範囲の総度数Ａ、しきい
値′〜（しきい値′−１）の輝度範囲の総度数Ｂ、
およびしきい値′〜２５５の輝度範囲の総度数Ｃを算
出する。 2. Ｃが０の時は、酸素吹き込みなどによる異常高温
部、すなわち外乱による異常高輝度部分はないと判定す
る。Ｃが０でない時は、酸素吹き込みなどによる異常高
温部、すなわち外乱による異常高輝度部分があると判定
する。
【００２７】このように算出された最高輝度値と最高輝
度値の移動平均値との差もしくは比あるいはスラグと溶
融金属の総度数比、により外乱光の有無に応じて下記の
手順にしたがって流出スラグを検出する。 (1)外乱がない場合（すなわち、輝度レベルがしきい値
′〜２５５の輝度範囲の総度数Ｃが０のとき）：最高
輝度値と最高輝度値の移動平均値とを比較演算して、そ
の差もしくはその比が急激に増大した時点をスラグ流出
開始時点とする。例えば、最高輝度値と移動平均値との
差が、２連続測定して５０以上の場合にスラグが検出さ
れたものと判断する。すなわち、〔最高輝度値−最高輝
度の移動平均値〕の値が５０以上になった時点をもって
溶鋼中にスラグの流入が開始した時点と判断する。 (2)外乱がある場合（すなわち、輝度レベルがしきい値
′〜２５５の輝度範囲の総度数Ｃが０でないとき）：
スラグと溶鋼の総度数比Ｂ／Ａの算出値が、例えば２連
続測定による算出値が２以上の場合にスラグが検知され
たものと判断する。すなわち、Ｂ／Ａの値が２以上とな
った時点をもって溶鋼中にスラグの流出が開始した時点
と判断する。
度値の移動平均値との差もしくは比あるいはスラグと溶
融金属の総度数比、により外乱光の有無に応じて下記の
手順にしたがって流出スラグを検出する。 (1)外乱がない場合（すなわち、輝度レベルがしきい値
′〜２５５の輝度範囲の総度数Ｃが０のとき）：最高
輝度値と最高輝度値の移動平均値とを比較演算して、そ
の差もしくはその比が急激に増大した時点をスラグ流出
開始時点とする。例えば、最高輝度値と移動平均値との
差が、２連続測定して５０以上の場合にスラグが検出さ
れたものと判断する。すなわち、〔最高輝度値−最高輝
度の移動平均値〕の値が５０以上になった時点をもって
溶鋼中にスラグの流入が開始した時点と判断する。 (2)外乱がある場合（すなわち、輝度レベルがしきい値
′〜２５５の輝度範囲の総度数Ｃが０でないとき）：
スラグと溶鋼の総度数比Ｂ／Ａの算出値が、例えば２連
続測定による算出値が２以上の場合にスラグが検知され
たものと判断する。すなわち、Ｂ／Ａの値が２以上とな
った時点をもって溶鋼中にスラグの流出が開始した時点
と判断する。
【００２８】なお、２連続測定による算出値を用いるの
は誤判定を防ぐためである。また、しきい値算出の際、
Ｃが１以上の場合およびＢ／Ａが０．２以上の場合はし
きい値の算出は行わず、更に、最高輝度の移動平均値を
算出する際、Ｃが１以上の場合には移動平均値の算出は
行わない。
は誤判定を防ぐためである。また、しきい値算出の際、
Ｃが１以上の場合およびＢ／Ａが０．２以上の場合はし
きい値の算出は行わず、更に、最高輝度の移動平均値を
算出する際、Ｃが１以上の場合には移動平均値の算出は
行わない。
【００２９】上記の演算処理は、演算処理装置５により
リアルタイムで処理されて、スラグ流出の有無を瞬時に
判断し、スラグを検知したときには直ちに図５の警報装
置６を作動させて溶鋼中へのスラグの混入を防止するこ
とが可能となる。
リアルタイムで処理されて、スラグ流出の有無を瞬時に
判断し、スラグを検知したときには直ちに図５の警報装
置６を作動させて溶鋼中へのスラグの混入を防止するこ
とが可能となる。
【００３０】このように本発明の流出スラグの検出方法
によれば、溶鋼などの溶融金属の排出流をＣＣＤカメラ
で観測し、その観測領域全ての輝度信号を用いて輝度レ
ベルと度数のヒストグラムを作成し、このヒストグラム
から所定の演算プログラムにしたがって最高輝度値と最
高輝度の移動平均値を算出するとともに、自動的にしき
い値、およびを設定して、背景の輝度分布、溶融
金属の輝度分布、スラグの輝度分布および異常高温部の
輝度分布に分け、各輝度分布範囲内の総度数を計算し
て、異常高温部の総度数から外乱の有無を判定し、外乱
がない場合には最高輝度値と最高輝度の移動平均値との
差もしくは比の変化から、また外乱がある場合には溶融
金属とスラグの総度数比の変化から、溶鋼の排出流中に
流出混入するスラグを検出するものであるから、酸素吹
き込みなどの外乱があった場合にも誤判断することなく
的確にスラグを検出することができる。また、しきい値
は適切な値に自動設定されるので、鋼種が変わっても対
応可能である。
によれば、溶鋼などの溶融金属の排出流をＣＣＤカメラ
で観測し、その観測領域全ての輝度信号を用いて輝度レ
ベルと度数のヒストグラムを作成し、このヒストグラム
から所定の演算プログラムにしたがって最高輝度値と最
高輝度の移動平均値を算出するとともに、自動的にしき
い値、およびを設定して、背景の輝度分布、溶融
金属の輝度分布、スラグの輝度分布および異常高温部の
輝度分布に分け、各輝度分布範囲内の総度数を計算し
て、異常高温部の総度数から外乱の有無を判定し、外乱
がない場合には最高輝度値と最高輝度の移動平均値との
差もしくは比の変化から、また外乱がある場合には溶融
金属とスラグの総度数比の変化から、溶鋼の排出流中に
流出混入するスラグを検出するものであるから、酸素吹
き込みなどの外乱があった場合にも誤判断することなく
的確にスラグを検出することができる。また、しきい値
は適切な値に自動設定されるので、鋼種が変わっても対
応可能である。
【００３１】更に、観測領域を面として指定するもので
あるから、溶融金属の排出口が上下に変動した場合にも
測定対象から外れることはなく、手動で位置設定の調節
をする必要がない。また、溶融金属に異常高輝度部分が
発生した場合、例えば溶鋼の温度が低下した場合には溶
鋼に直接酸素を吹き付けて温度を上昇させる手段が採ら
れるが、このように観測領域内の輝度が急激に上昇した
場合にも誤判定をすることなくスラグの検出が可能であ
る。
あるから、溶融金属の排出口が上下に変動した場合にも
測定対象から外れることはなく、手動で位置設定の調節
をする必要がない。また、溶融金属に異常高輝度部分が
発生した場合、例えば溶鋼の温度が低下した場合には溶
鋼に直接酸素を吹き付けて温度を上昇させる手段が採ら
れるが、このように観測領域内の輝度が急激に上昇した
場合にも誤判定をすることなくスラグの検出が可能であ
る。
【００３２】このように輝度分布図の作成、しきい値の
設定および輝度分布範囲の算出などが自動的に求められ
るのであるから、溶融金属の種類による輝度レベルの相
違にも対応が可能である。なお、ＣＣＤカメラによる輝
度信号をＴＶモニターに映像化し、演算をコンピュータ
処理することにより的確、迅速な流出スラグの検出が可
能となる。
設定および輝度分布範囲の算出などが自動的に求められ
るのであるから、溶融金属の種類による輝度レベルの相
違にも対応が可能である。なお、ＣＣＤカメラによる輝
度信号をＴＶモニターに映像化し、演算をコンピュータ
処理することにより的確、迅速な流出スラグの検出が可
能となる。
【００３３】
【発明の効果】以上のとおり、本発明の流出スラグの検
出方法によれば、取鍋からの溶鋼の排出流などの溶融金
属の排出流に混入するスラグの流出時点を的確に検知す
ることが可能であり、スラグ混入による品質低下を効果
的に防止することができる。また、外乱による異常高輝
度部分が発生した場合にも誤判断することなく、的確に
流出スラグの検出が可能となる。
出方法によれば、取鍋からの溶鋼の排出流などの溶融金
属の排出流に混入するスラグの流出時点を的確に検知す
ることが可能であり、スラグ混入による品質低下を効果
的に防止することができる。また、外乱による異常高輝
度部分が発生した場合にも誤判断することなく、的確に
流出スラグの検出が可能となる。
【図１】本発明の流出スラグの検出方法の処理手順を示
したフローチャートである。
したフローチャートである。
【図２】具体的にスラグを検出する際の処理手順を示し
たフローチャートである。
たフローチャートである。
【図３】スラグ流出のない溶鋼排出流の輝度分布図であ
る。
る。
【図４】スラグのみ流出時の輝度分布図である。
【図５】本発明の流出スラグの検出方法に適用する装置
を例示したブロック図である。
を例示したブロック図である。
１ 取鍋 ２ 溶鋼の排出流 ３ ＣＣＤカメラ ４ 観測領域 ５ 演算処理装置 ６ 警報装置
Claims (1)
- 【請求項１】 溶融金属の排出流の輝度をＣＣＤカメラ
で測定して輝度信号のヒストグラムを作成し、該ヒスト
グラムを平滑化して輝度レベルの度数に置換したのち、
判別分析法により背景と溶融金属の輝度レベルに分ける
しきい値、溶融金属の輝度から溶融金属の輝度分布を
正規分布として２σ或いは３σに相当する高輝度側の輝
度値をしきい値、および〔しきい値×２−しきい値
〕の輝度値をしきい値として設定し、しきい値〜
しきい値の輝度分布の総度数を溶融金属の総度数、し
きい値〜しきい値の輝度分布の総度数をスラグの総
度数、しきい値〜最高輝度レベルの輝度分布を外乱に
よる異常高輝度部分の総度数として算出し、異常高輝度
部分の総度数から外乱の有無を判定して、(1) 外乱がな
い場合は、前記ヒストグラムの最高輝度から任意の画素
数の平均値を最高輝度として算出し、経時的に測定され
る最高輝度値と最高輝度値の移動平均値とを比較演算し
てその差もしくはその比が急激に増大した時点をスラグ
流出開始時点と判断し、(2) 外乱がある場合には、スラ
グと溶融金属の総度数比の値が設定値を越えた時点をス
ラグ流出開始時点と判断する、ことを特徴とする流出ス
ラグの検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29817596A JP3575781B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 流出スラグの検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29817596A JP3575781B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 流出スラグの検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10128526A true JPH10128526A (ja) | 1998-05-19 |
| JP3575781B2 JP3575781B2 (ja) | 2004-10-13 |
Family
ID=17856188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29817596A Expired - Fee Related JP3575781B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 流出スラグの検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3575781B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009281603A (ja) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | スラグ固化判定装置、スラグ固化判定プログラムおよびスラグ固化判定方法 |
| JP2010210635A (ja) * | 2010-05-06 | 2010-09-24 | Meiji Milk Prod Co Ltd | 検査装置における良品判定処理精度判定方法及び良品判定処理精度判定装置 |
-
1996
- 1996-10-22 JP JP29817596A patent/JP3575781B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009281603A (ja) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | スラグ固化判定装置、スラグ固化判定プログラムおよびスラグ固化判定方法 |
| JP2010210635A (ja) * | 2010-05-06 | 2010-09-24 | Meiji Milk Prod Co Ltd | 検査装置における良品判定処理精度判定方法及び良品判定処理精度判定装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3575781B2 (ja) | 2004-10-13 |
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