KR101704982B1

KR101704982B1 - 이상 검지 방법 및 고로 조업 방법

Info

Publication number: KR101704982B1
Application number: KR1020167001485A
Authority: KR
Inventors: 가즈로 츠다; 다케히데 히라타; 나오시 야마히라; 히데카즈 아베
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2017-02-08
Also published as: EP3029160A4; KR20160020574A; EP3029160B1; TW201518511A; TWI512110B; US20160148365A1; CN105392904B; WO2015015936A1; EP3029160A1; CN105392904A; US9799110B2

Abstract

이상 검지 장치 (10) 는, 고로 (1) 의 복수의 우구 (11) 근방에 설치한 우구 카메라 (31) 및 화상 처리 장치 (7) 를 포함한다. 화상 처리 장치 (7) 의 대표 휘도 벡터 수집부 (773) 는, 사전에 우구 카메라 (31) 에 의해 동시에 촬영된 우구 화상마다 각 화소의 휘도치에 기초하여 대표 휘도를 결정하고, 대표 휘도 벡터를 시계열로 수집한다. 지표 추출부 (775) 는, 시계열로 수집한 대표 휘도 벡터의 주성분 분석을 실시하여 주성분 벡터를 추출한다. 또, 대표 휘도 벡터 수집부 (773) 는, 조업시에 있어서 우구 카메라 (31) 에 의해 동시에 촬영된 우구 화상으로부터 대표 휘도 벡터를 수집한다. 이상 검지 처리부 (777) 는, 수집한 대표 휘도 벡터로부터 주성분 벡터 방향으로 내린 수선의 길이를 평가치로서 산출하고, 평가치를 소정의 임계치와 비교함으로써 고로 (1) 의 이상을 검지한다.

Description

이상 검지 방법 및 고로 조업 방법{ABNORMALITY DETECTION METHOD AND BLAST-FURNACE OPERATION METHOD}

본 발명은, 고로의 우구 (羽口) 근방에 설치한 카메라에 의해 촬영된 우구 화상으로부터 고로의 이상을 검지하는 이상 검지 방법 및 고로 조업 방법에 관한 것이다.

안정적인 고로 조업을 실현하기 위한 판단 기준의 하나로서, 고로의 우구를 통하여 관찰되는 고로 내 레이스웨이부의 휘도 정보를 들 수 있다. 이 휘도 정보는, 노 열의 고저나 미분탄의 연소도, 미용융 광석 (non-melted iron ore) 의 낙하 정보와 같은 고로의 조업상 중요한 정보를 포함한다. 우구를 통한 휘도 정보의 관찰은, 1 일에 수 회 정도, 오퍼레이터가 관측창을 들여다봄으로써 실시하는 관능 검사 (sensory inspection) 에 의해 실시되고 있다. 또, 최근에는, 우구 근방에 카메라를 설치하고, 이 카메라에 의해 촬영되는 화상 (우구 화상) 을 감시실 내에서 모니터 표시하여 집중 감시하는 경우도 증가하고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 을 참조).

여기서, 우구는 고로의 둘레 방향으로 복수 형성되어 있다. 관측창을 직접 들여다보는 경우 및 감시실에서 집중 감시하는 경우 중 어느 경우에도, 오퍼레이터는, 고로 둘레 방향의 복수의 우구마다의 휘도 정보의 편차 (고로 둘레 방향에서의 휘도 정보의 편차 (deviation of the brightness)) 를 주시함으로써, 각 우구 근방에 있어서의 이상의 발생을 직감적으로 검지하고 있다.

한편, 특허문헌 2 에는, 고로 둘레 방향의 복수의 우구 중 3 개 지점 이상에 카메라나 휘도계를 장착하고, 각 지점에 있어서의 상방으로부터의 미용융 광석의 낙하 횟수를 계산함으로써 검출한 낙하 빈도에 기초하여, 노 정상으로부터 투입하는 광석과 코크스의 비율을 조정하는 기술이 개시되어 있다.

또, 특허문헌 3 에는, 오퍼레이터의 관능 검사를 대신하는 기술로서, 방사 온도 카메라에 의해 얻은 우구 화상 내의 온도 분포를 화상 처리하고, 미분탄의 연소성을 구하는 수법이 개시되어 있다. 이 특허문헌 3 의 기술에서는, 방사 온도 카메라에 의해 얻은 우구 내 온도 분포를 복수의 영역으로 분할하고, 각 영역에 관하여 온도마다의 면적비나 흑부 (黑部) (미분탄 미연소대(帶)) 면적비 등을 수치화함으로써 미분탄의 연소성을 지표화하고 있다.

일본 공개특허공보 2004-183956호 일본 공개특허공보 평5-186811호 일본 공개특허공보 평5-256705호

그러나, 상기한 특허문헌 2 의 기술은, 미용융 광석의 낙하 횟수를 고로 전체에서 빠짐없이 검지한다는 목적을 위해서 복수의 우구 근방을 촬영한 우구 화상을 이용하는 것으로, 고로의 이상을 검지하기 위해서 오퍼레이터가 주시하고 있는 상기 고로 둘레 방향에서의 휘도 정보의 편차를 검지하는 것은 아니다.

또, 우구 근방에서는, 특허문헌 3 에 개시되어 있는 바와 같은 온도마다의 면적비 등으로서 수치화할 수 있는 이상 이외에도, 상정하고 있지 않는 (unanticipated) 여러 가지 상황이 발생할 수 있다. 또한, 면적비를 지표로 하는 수법에서는, 촬영되는 우구 화상 내의 위치가 이동함으로써 우구 화상에 나타나는 이상 (예를 들어 후술하는 PCI 흐름 방향 이상) 등과 같이, 면적비 자체는 크게 변동되지 않는 우구 화상 내의 휘도 정보의 변화를 검지할 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 고로 둘레 방향에 있어서의 휘도 정보의 편차를 자동적으로 검지할 수 있는 이상 검지 방법 및 고로 조업 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명의 다른 목적은, 우구 근방에서 발생하는 정상시와는 상이한 상황을 양호한 정밀도로 검지할 수 있는 이상 검지 방법 및 고로 조업 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 서술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1 양태에 관련된 이상 검지 방법은, 고로의 복수의 우구 근방에 설치한 카메라에 의해 촬영된 우구 화상으로부터 상기 고로의 이상을 검지하는 이상 검지 방법으로서, 사전에 상기 카메라에 의해 동시에 촬영된 우구 화상마다 각 화소의 휘도치에 기초하여 대표 휘도를 결정하고, 그 대표 휘도에 의해 정해지는 대표 휘도 벡터를 시계열로 수집하는 수집 스텝과, 상기 시계열로 수집한 대표 휘도 벡터의 주성분 분석 (principal component analysis) 을 실시하여 주성분 벡터를 추출하는 추출 스텝과, 조업시에 있어서 상기 카메라에 의해 동시에 촬영된 우구 화상으로부터 상기 대표 휘도 벡터를 수집하고, 그 대표 휘도 벡터로부터 상기 주성분 벡터 방향으로 내린 수선의 길이를 평가치로서 산출하는 산출 스텝과, 상기 평가치를 소정의 임계치 (threshold) 와 비교함으로써 상기 고로의 이상을 검지하는 이상 검지 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 서술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 2 양태에 관련된 이상 검지 방법은, 고로의 우구 근방에 설치한 카메라에 의해 촬영된 우구 화상으로부터 상기 고로의 이상을 검지하는 이상 검지 방법으로서, 사전에 상기 카메라에 의해 촬영된 우구 화상을 복수의 에어리어로 영역 분할하고, 그 에어리어마다 각 화소의 휘도치에 기초하여 대표 휘도를 결정하고, 그 대표 휘도에 의해 정해지는 대표 휘도 벡터를 시계열로 수집하는 수집 스텝과, 상기 시계열로 수집한 대표 휘도 벡터의 주성분 분석을 실시하여 주성분 벡터를 추출하는 추출 스텝과, 조업시에 있어서 상기 카메라에 의해 촬영된 우구 화상으로부터 상기 대표 휘도 벡터를 수집하고, 그 대표 휘도 벡터로부터 상기 주성분 벡터 방향으로 내린 수선의 길이를 평가치로서 산출하는 산출 스텝과, 상기 평가치를 소정의 임계치와 비교함으로써 상기 고로의 이상을 검지하는 이상 검지 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 고로 둘레 방향에 있어서의 휘도 정보의 편차를 자동적으로 검지할 수 있다. 또, 우구 근방에서 발생하는 정상시와는 상이한 상황을 양호한 정밀도로 검지할 수 있다.

도 1 은, 이상 검지 장치가 적용되는 고로의 개략 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 제 1 실시형태의 이상 검지 장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 3 은, 우구 화상의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 4 는, 우구 화상의 휘도치의 시계열 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 8 차원 공간에 있어서의 시계열의 대표 휘도 벡터의 분포예를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 주성분 방향 및 주성분으로부터의 일탈 방향을 설명하는 도면이다.
도 7 은, 평가치의 산출을 설명하는 설명도이다.
도 8 은, 평가치를 사용한 이상 판정을 설명하는 도면이다.
도 9 는, 지표 추출 처리의 처리 순서를 나타내는 플로 차트이다.
도 10 은, 이상 검지 처리의 처리 순서를 나타내는 플로 차트이다.
도 11 은, 제 2 실시형태의 이상 검지 장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 12 는, 우구 화상의 영역 분할예를 나타내는 도면이다.
도 13 은, 우구 화상의 다른 영역 분할예를 나타내는 도면이다.
도 14 는, 정상시의 우구 화상으로부터 얻은 에어리어마다의 휘도치의 시계열 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 15 는, 용재 솟음 (elevation of the molten slag) 시에 있어서의 에어리어마다의 휘도치 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 16 은, 랜스 절손 (折損) 시에 있어서의 에어리어마다의 휘도치 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 17 은, PCI 흐름 방향 이상시에 있어서의 에어리어마다의 휘도치 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 18 은, 16 차원 공간에 있어서의 시계열의 대표 휘도 벡터의 분포예를 나타내는 도면이다.
도 19 는, 주성분 방향 및 주성분으로부터의 벗어남 정도를 설명하는 도면이다.
도 20 은, 평가치의 산출을 설명하는 설명도이다.
도 21 은, 평가치를 사용한 이상 판정을 설명하는 도면이다.
도 22 는, 지표 추출 처리의 처리 순서를 나타내는 플로 차트이다.
도 23 은, 이상 검지 처리의 처리 순서를 나타내는 플로 차트이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 이상 검지 방법 및 고로 조업 방법을 실시하기 위한 형태에 대해 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 도면의 기재에 있어서, 동일 부분에는 동일한 부호를 붙여 나타내고 있다.

도 1 은, 본 실시형태의 이상 검지 장치 (10) (도 2 및 도 11 을 참조) 가 적용되는 고로 (1) 의 개략 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 고로 (1) 는, 노 정상으로부터 철광석 (21) 과 코크스 (23) 를 장입하고, 노 바닥에서 얻어진 선철 (용선) (25) 을 슬래그 (27) 와 분리하여 노 외로 배출하는 것으로, 노 하부에 형성된 우구 (11) 로부터 열풍을 주입하여, 코크스 (23) 를 열원으로 철광석 (21) 을 환원·용해시켜 용선 (25) 을 얻는다. 슬래그 (27) 는 용선 (25) 보다 비중이 작기 때문에, 용선 (25) 의 상층으로 분리된다.

이 고로 (1) 에 있어서, 우구 (11) 에는, 열풍을 송풍하기 위한 송풍관 (13) 의 일단이 접속된다. 송풍관 (13) 의 도중에는, 송풍관 (13) 을 관통하여 랜스 (15) 가 설치되어 있고, 이 랜스 (15) 에 의해 열풍 중에 미분탄이 투입된다 (화살표 Y11). 송풍관 (13) 내를 송풍되는 열풍 (화살표 Y13) 은, 미분탄과 함께 우구 (11) 로부터 고로 (1) 의 내부로 도입되고, 주로 우구 (11) 의 열풍 송풍 방향 앞쪽의 레이스웨이 (17) 로 불리는 연소 공간에 있어서 연소에 기여한다.

송풍관 (13) 의 우구 (11) 와 대향하는 타단측에는 우구 관찰 유닛 (3) 이 설치되어 있다. 이 우구 관찰 유닛 (3) 은, 조업 중인 고로 (1) 의 상황, 구체적으로는, 송풍관 (13) 내의 모습이나 우구 (11) 를 통하여 고로 (1) 내의 모습 (노황 (爐況)) 을 촬영하기 위한 우구 카메라 (카메라) (31) 와, 고로 (1) 의 상황을 육안에 의해 관찰하기 위한 관측창 (33) 과, 도 1 중에 일점쇄선으로 나타내는 광로를 우구 카메라 (31) 측과 관측창 (33) 측으로 분기시키기 위한 하프 미러 (35) 를 설치하여 유닛화한 것이다.

여기서, 우구 (11) 는, 고로 (1) 의 둘레 방향으로 복수 배열되어 형성되어 있고, 우구 관찰 유닛 (3) 은, 이들 복수의 우구 (11) 와 일단이 접속된 송풍관 (13) 의 타단측의 전부 또는 일부에 설치되고, 각각의 우구 카메라 (31) 가 이상 검지 장치 (10) 를 구성한다.

[제 1 실시형태]

먼저, 제 1 실시형태의 이상 검지 장치 (10) 에 의한 이상 검지 처리에 대해 설명한다. 도 2 는, 본 실시형태의 이상 검지 장치 (10) 의 구성예를 나타내는 모식도로, 고로 (1) 의 둘레 방향으로 배열된 우구 (11) 와, 우구 관찰 유닛 (3) 으로서 설치되는 우구 카메라 (31) 의 위치 관계를 아울러 나타내고 있다. 본 실시형태에서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 고로 (1) 의 둘레 방향을 따라 대략 등간격으로 선택된 8 개의 우구 (11) 에 우구 카메라 (31) (31-1 ∼ 31-8) 를 설치하고 있다. 각 우구 카메라 (31) 는, 고로 (1) 의 상황을 촬영한 우구 화상의 화상 데이터를 수시 후술하는 화상 취득 장치 (5) 에 출력한다. 또한, 우구 카메라 (31) 는, 적어도 복수의 우구 (11) 에 설치되어 있으면 되고, 어느 우구 (11) 에 설치할지 또는 그 수는 적절히 설정해도 된다.

그리고, 이상 검지 장치 (10) 는, 상기한 바와 같이 복수 (예를 들어 8 개) 의 우구 (11) 에 설치된 복수의 우구 카메라 (31) 와, 화상 취득 장치 (5) 와, 화상 처리 장치 (7) 를 포함한다. 화상 취득 장치 (5) 및 화상 처리 장치 (7) 는, 워크스테이션이나 퍼스널 컴퓨터 등의 범용 컴퓨터를 사용하여 실현된다.

화상 취득 장치 (5) 는, 고로 (1) 의 조업 중에 각 우구 카메라 (31) 에 의해 연속적으로 촬영되는 우구 화상 (동영상) 의 화상 데이터를 수시 도입하여 화상 처리 장치 (7) 에 전송한다.

화상 처리 장치 (7) 는, 주된 기능부로서, 입력부 (71) 와, 표시부 (73) 와, 기록부 (75) 와, 처리부 (77) 를 포함한다.

입력부 (71) 는, 고로 (1) 의 이상 검지 등에 필요한 정보를 입력하기 위한 것으로, 조작 입력에 따른 입력 신호를 처리부 (77) 에 출력한다. 이 입력부 (71) 는, 키보드나 마우스, 터치 패널, 각종 스위치 등의 입력 장치에 의해 실현된다. 표시부 (73) 는, 예를 들어 각 우구 카메라 (31) 에 의해 촬영되는 우구 화상의 모니터 표시나, 고로 (1) 의 이상 알림 등을 행하기 위한 것으로, 처리부 (77) 로부터 입력되는 표시 신호에 기초하여 각종 화면을 표시한다. 이 표시부 (73) 는, LCD 나 EL 디스플레이, CRT 디스플레이 등의 표시 장치에 의해 실현된다.

기록부 (75) 는, 갱신 기록 가능한 플래쉬 메모리, 내장 혹은 데이터 통신 단자에 의해 접속된 하드 디스크, 메모리 카드 등의 정보 기록 매체 및 그 판독 기록 장치 등에 의해 실현되고, 용도에 따른 기록 장치를 적절히 채용하여 사용할 수 있다. 이 기록부 (75) 에는, 화상 처리 장치 (7) 를 동작시켜 이 화상 처리 장치 (7) 가 구비하는 여러 가지 기능을 실현하기 위한 프로그램이나, 이 프로그램의 실행 중에 사용되는 데이터 등이 사전에 기록되거나 혹은 처리시마다 일시적으로 기록된다.

처리부 (77) 는, CPU 등에 의해 실현되고, 입력부 (71) 로부터 입력되는 입력 신호, 기록부 (75) 에 기록되는 프로그램이나 데이터 등에 기초하여, 화상 처리 장치 (7) 를 구성하는 각 부에 대한 지시나 데이터의 전송 등을 실시하여 화상 처리 장치 (7) 의 동작을 제어한다. 이 처리부 (77) 는, 대표 휘도 벡터 수집부 (773) 와, 지표 추출부 (775) 와, 이상 검지 처리부 (777) 를 포함하고, 우구 화상을 화상 처리하여 고로 (1) 의 상황을 감시하고, 고로 (1) 의 이상을 검지하는 처리를 실시한다.

다음으로, 이상 검지 장치 (10) 가 실시하는 고로 (1) 의 이상 검지의 원리에 대해 설명한다. 도 3 은, 우구 화상의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 우구 화상에는, 우구 (11) 안쪽의 연소되는 고로 (1) 내의 모습과 함께, 우구 (11) 바로 앞의 랜스 (15) 나, 랜스 (15) 로부터 투입되는 미분탄 (29) 이 연상 (煙狀) 으로 촬영된다. 이와 같은 우구 화상의 휘도 정보는, 상기한 바와 같이, 예를 들어 노 열의 고저나 미분탄의 연소도, 미용융 광석의 낙하 정보와 같은 고로 (1) 의 조업상 중요한 정보를 포함하고 있고, 고로 (1) 의 상황이 정상일 때에는 각 우구 카메라 (31-1 ∼ 31-8) 에 있어서 동일한 우구 화상이 촬영되는 한편, 정상시와는 상이한 상황 (본 명세서에 있어서, 「이상」이라고 부른다) 이 발생하면, 발생한 이상이 촬영된 우구 화상에 있어서 휘도치가 저하되거나 혹은 상승한다.

도 4 는, 복수의 우구 (11) 의 우구 화상으로부터 얻어지는 휘도치의 시계열 변화의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4 에서는, 4 장의 우구 화상으로부터 얻은 휘도치 변화 (L11, L13, L15, L17) 를 나타내고 있다.

정상시의 우구 화상의 휘도치 변화는, 시간 추이에 수반하여 일어나는 통상적인 노 열 변화 (정상 노황 변화) 에 따른 규칙성을 나타낸다. 예를 들어, 도 4 중에 파선으로 둘러싸서 나타내는 기간 (T11) 과 같이, 각 우구 화상의 휘도치는, 그 값에 다소의 대소는 있지만 동일한 궤적을 그리며 변화된다. 즉, 고로 (1) 내의 온도가 상승 경향에 있는 기간 (T111) 에는 휘도치는 모든 우구 화상에서 점차 상승하고, 고로 (1) 내의 온도가 유지되는 기간 (T113) 에는 휘도치 변화는 평탄해지며, 고로 (1) 내의 온도가 하강 경향에 있는 기간 (T115) 에는 휘도치는 점차 하강한다.

이것에 대해, 도 4 중에 일점쇄선으로 둘러싸서 나타내는 기간 (T13) 과 같이, 고로 (1) 의 일부에서 이상 발생으로 인한 노황 변화 (이상 노황 변화) 가 발생하면, 이 이상 노황 변화를 촬영한 우구 화상의 휘도치 변화 (L15) 의 방향이, 그 밖의 우구 화상의 휘도치 변화 (L11, L13, L17) 가 그리는 정상 노황 변화의 방향으로부터 부분적으로 일탈한다. 또한, 도 4 중에 이점쇄선으로 둘러싸서 나타내는 기간 (T15) 과 같이, 고로 (1) 전체에서 이상이 발생하여 이상 노황 변화가 확대되면, 각 우구 화상의 휘도치 변화 (L11, L13, L15, L17) 의 방향이 정상 노황 변화의 방향으로부터 전체적으로 일탈하여, 각각이 별개의 변화 경향을 나타내게 된다.

이상과 같은 휘도치의 시계열 변화에 나타나는 이상의 종류로는, 특정 우구 (11) 또는 우구 (11) 전부에 있어서의 노 열 변화나 미분탄 연소도의 이상, 미용융 광석의 낙하에 의한 것 외에도 다양한 것이 생각된다. 예를 들어, 송풍관 (13) 내에서 랜스 (15) 가 꺾인 경우를 들 수 있다 (랜스 절손시). 랜스 (15) 가 꺾여 우구 카메라 (31) 의 시계로부터 벗어나거나 하면, 그때까지 랜스 (15) 에 의해 차단되어 있던 우구 (11) 안쪽의 모습이 촬영되게 되기 때문에, 정상시의 우구 화상과 비교하여 화상 내의 고휘도 영역이 증대된다. 또, 다른 이상으로서, 고로 (1) 내의 용융물 레벨 (즉 슬래그 (27) 의 상면 레벨) 이 조업상 안전한 액위를 초과하여 상승하는 경우가 있다 (용재 솟음시). 용융물 레벨의 상승은, 우구 (11) 를 용손 (溶損) 시키는 등 조업 트러블의 원인이 된다. 용융물 레벨이 우구 카메라 (31) 의 시계까지 이르면, 우구 화상에 슬래그 (27) 가 상승해 오는 모습이 촬영되기 때문에, 화상 내의 저휘도 영역이 증대된다. 또, 다른 이상으로서, 랜스 (15) 로부터 투입되는 미분탄의 비산 방향이 변화되는 경우가 있다 (PCI 흐름 방향 이상시). 이와 같은 경우에도, 변화의 전후에서 화상 내의 휘도치의 고저가 변동된다.

본 실시형태에서는, 각 우구 화상으로부터 얻어지는 전술한 바와 같은 휘도치의 시계열 변화에 주목하여, 사전에 지표를 추출한다 (지표 추출 처리). 그것을 위해서, 먼저, 조업 중에 촬영되는 8 장의 우구 화상마다 결정한 대표 휘도를 해당하는 우구 화상을 촬영한 우구 카메라 (31-1 ∼ 31-8) 의 대표 휘도로 하고, 다음 식 (1) 에 나타내는 1 세트의 벡터 정보 (대표 휘도 벡터) (V(t)) 로서 수집한다.

여기서, 대표 휘도로는, 예를 들어, 해당하는 우구 화상 내의 각 화소의 휘도치의 최대치 (최대 휘도), 최소치 (최저 휘도), 평균치 (평균 휘도), 중간치 (중간 휘도) 등을 사용할 수 있다. 어느 값을 대표 휘도로 할지는, 검지하고자 하는 이상의 종류에 따라 최적인 것을 선택하면 된다.

이상과 같이 하여 수집되는 대표 휘도 벡터 (V(t)) 는, N 차원 공간 (N 은 우구 카메라 (31) 의 수 ; 본 실시형태에서는 8 차원 공간) 내의 1 점에 의해 나타낼 수 있다. 도 5 는, 8 차원 공간에 있어서의 시계열의 대표 휘도 벡터 (V(t)) 의 분포예를 나타내는 도면이다. 충분한 수의 대표 휘도 벡터 (V(t)) 를 수집하면, 정상시의 우구 화상으로부터 수집한 대표 휘도 벡터 (V(t)) 를 나타내는 8 차원 공간 내의 점 (P1) 은, 대표 휘도 벡터 (V(t)) 의 주요한 주성분의 방향, 즉, 휘도치의 정상 노황 변화의 방향으로 분산된 타원체상으로 분포한다.

도 6 은, 주성분 방향 (A) 및 주성분으로부터의 벗어남 정도를 설명하는 도면이다. 대표 휘도 벡터 (V(t)) 를 나타내는 점 중, 정상시의 점 (P21) 은, 상기한 바와 같이, 대표 휘도 벡터 (V(t₁)) 의 주성분 방향 (타원체의 장축 방향) (A) 으로 분산된 타원체상으로 분포한다. 예를 들어 정상 조업의 범위에서 도 5 에 나타내는 바와 같은 휘도 변화가 발생한 경우에는, 대표 휘도 벡터 (V(t₂)) 를 나타내는 점 (P23) 은 마찬가지로 타원체상 분포 내에 존재한다. 이에 반해, 이상시에는, 대표 휘도의 하나 또는 복수가 정상 노황 변화의 방향으로부터 벗어나 상정 외 방향으로 변화되기 때문에, 주성분 방향 (A) 과 직교하는 주성분으로부터 벗어나는 성분 (이하, 「벗어남 성분」이라고 부른다) 이 증가한다. 따라서, 도 4 의 기간 (T13) 과 같이 고로 (1) 의 일부에서 이상 노황 변화가 발생하였을 때의 대표 휘도 벡터 (V(t₃)) 를 나타내는 점 (P25) 은, 타원체상의 분포 내로부터 그 상정 외 변화의 방향으로 벗어난다 (화살표 Y23).

그래서, 지표 추출 처리에서는, 상기한 바와 같이 수집한 충분한 수의 대표 휘도 벡터 (V(t)) 에 대해 주성분 분석을 실시하고, 주성분 방향 (A) 으로부터의 벗어남 정도를 지표로서 추출한다.

이상 검출시에는, 동일한 요령으로 조업 중에 촬영되는 우구 화상으로부터 수시 대표 휘도 벡터 (V(t)) 를 수집하고, 평가치를 임계치 처리함으로써 고로 (1) 의 이상을 검지한다 (이상 검지 처리). 도 7 은 평가치의 산출을 설명하는 설명도이며, 도 8 은 평가치를 사용한 이상 판정을 설명하는 도면이다.

예를 들어, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 조업시에 있어서 점 (P3) 에 의해 나타내어지는 대표 휘도 벡터 (V(t₄)) 를 새롭게 수집한 것으로 한다. 평가치는, 수집한 대표 휘도 벡터 (V(t₄)) 와 주성분 벡터 (A) (길이 1 의 단위 벡터) 의 내적 (A^t·V(t₄)) 을 사용하여 √[{V(t₄)}² － {A^t·V(t₄)}²] 에 의해 계산한다. 이 평가치는, 대표 휘도 벡터 (V(t₄)) 로부터 주성분 벡터 (A) 방향으로 내린 수선의 길이로, 대표 휘도 벡터 (V(t₄)) 의 주성분 방향으로부터의 벗어남 정도를 나타내고, 벗어남 정도가 증가할수록 (상정 외 방향으로의 변화가 클수록) 평가치는 커진다.

그리고, 평가치를 사용한 이상 판정에서는, 평가치 즉 주성분으로부터 벗어나는 성분의 비율이, 도 8 중에 해칭하여 나타내는 바와 같이 -α 이상 α 이하의 임계치 범위로서 미리 정해지는 정상 범위에 속하는지, 임계치 범위 외인 이상 범위에 속하는지에 의해 이상을 판정한다. 예를 들어, 8 차원 공간 내의 점 (P41) 에 의해 나타내어지는 대표 휘도 벡터 (V(t₅)) 와 같이 평가치가 임계치 범위 내인 경우에는, 고로 (1) 의 상황을 정상인 것으로 판정한다. 한편, 점 (P43) 에 의해 나타내어지는 대표 휘도 벡터 (V(t₆)) 와 같이 평가치가 임계치 범위 외인 경우에는, 고로 (1) 의 상황을 이상인 것으로 판정한다.

다음으로, 이상 검지 장치 (10) 가 실시하는 구체적인 처리 순서에 대해 설명한다. 도 9 는, 화상 처리 장치 (7) 가 실시하는 지표 추출 처리의 처리 순서를 나타내는 플로 차트이다. 또, 도 10 은, 화상 처리 장치 (7) 가 실시하는 이상 검지 처리의 처리 순서를 나타내는 플로 차트이다. 이상 검지 장치 (10) 는, 화상 처리 장치 (7) 가 사전에 도 9 의 처리 순서에 따라 지표 추출 처리를 실시한 다음, 화상 처리 장치 (7) 가 도 10 의 처리 순서에 따라 이상 검지 처리를 실시함으로써 이상 검지 방법 및 고로 조업 방법을 실시한다.

즉, 지표 추출 처리에서는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 대표 휘도 벡터 수집부 (773) 가 먼저, 사전에 화상 취득 장치 (5) 로부터 전송되는 8 장의 우구 화상으로부터 예를 들어 소정의 시간 간격마다 등의 타이밍으로 대표 휘도 벡터 (V(t)) 를 수집한다 (스텝 S11 ; 수집 스텝). 구체적으로는, 대표 휘도 벡터 수집부 (773) 는, 해당하는 타이밍에 각 우구 카메라 (31) 에 의해 촬영된 8 장의 우구 화상마다 각 화소의 휘도치에 기초하여 대표 휘도를 결정하고, 결정한 8 장의 우구 화상마다의 대표 휘도에 의해 정해지는 상기 식 (1) 에 나타내는 대표 휘도 벡터 (V(t)) 를 얻는다. 그리고, 대표 휘도 벡터 수집부 (773) 는, 이 대표 휘도 벡터 (V(t)) 의 수집을 소정 기간 실시함으로써, 일련의 복수의 대표 휘도 벡터 (V(t)) 를 시계열로 수집한다.

계속되는 스텝 S13 에서는, 지표 추출부 (775) 가, 이상과 같이 과거의 조업시에 수집한 일련의 대표 휘도 벡터 (V(t)) 에 대해 주성분 분석을 실시하여 주성분 벡터 (A) 를 추출한다 (추출 스텝). 그리고, 지표 추출부 (775) 는, 추출한 주성분 벡터 (A) 를 기록부 (75) 에 보존한다 (스텝 S15).

또, 이상과 같이 하여 지표 추출 처리를 실시한 후의 조업시에 있어서는, 도 10 에 나타내는 이상 검지 처리를 예를 들어 소정의 시간 간격마다 실행한다. 이 이상 검지 처리에서는, 먼저, 산출 스텝으로서 스텝 S21 ∼ 스텝 S23 의 처리를 실시한다. 즉, 대표 휘도 벡터 수집부 (773) 가 먼저, 도 9 의 스텝 S11 과 동일한 순서에 의해, 해당하는 타이밍에 화상 취득 장치 (5) 로부터 전송된 8 장의 우구 화상으로부터 대표 휘도 벡터 (V(t)) 를 수집한다 (스텝 S21). 그 후, 이상 검지 처리부 (777) 가, 기록부 (75) 로부터 주성분 벡터 (A) 를 판독 출력하고, 스텝 S21 에서 수집한 대표 휘도 벡터 (V(t)) 와 판독 출력한 주성분 벡터 (A) 의 내적 (A^t·V(t)) 에 의해 √[{V(t)}² － {A^t·V(t)}²] 를 평가치로서 산출한다 (스텝 S23).

계속해서, 이상 검지 스텝으로서 스텝 S25 ∼ 스텝 S27 의 처리를 실시한다. 즉, 이상 검지 처리부 (777) 는, 스텝 S23 에서 산출한 평가치를 임계치 처리하고 (스텝 S25), 평가치가 소정의 임계치 범위 외인지 여부를 다음 식 (2) 에 따라 판정한다 (스텝 S27).

그리고, 이상 검지 처리부 (777) 는, 평가치가 임계치 범위 외인 경우에는 (스텝 S27 : Yes), 고로 (1) 에 이상이 발생한 것으로 판정하고 그 취지를 표시부 (73) 에 경고 표시하는 처리를 실시한다 (스텝 S29). 또한, 여기서의 처리는, 적어도 고로 (1) 에 이상이 발생한 것을 오퍼레이터에게 알릴 수 있으면 되고, 스피커 등의 출력 장치에 의해 경고음을 출력하여 이상의 발생을 알리는 구성으로 해도 된다. 또, 스텝 S29 에 있어서 고로 (1) 에 이상이 발생한 것으로 판정하였는지 여부에 따라 고로 (1) 의 조업 조건을 제어하고, 발생한 이상에 대한 대처를 실시한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 각 우구 카메라 (31-1 ∼ 31-8) 에 의해 동시에 촬영된 우구 화상마다의 8 개의 대표 휘도를 1 세트로 한 대표 휘도 벡터 (V(t)) 에 대한 주성분 분석을 실시하여 주성분 벡터 (A) 를 지표로서 추출하는 것으로 하였다. 그리고, 조업시에 수집한 대표 휘도 벡터 (V(t)) 와 주성분 벡터 (A) 의 내적 등에 의해 계산되는 주성분으로부터의 벗어남 정도를 평가치로서 산출하여 이상의 발생을 검지하는 것으로 하였다.

이것에 의하면, 고로 (1) 둘레 방향의 복수의 우구 (11) 근방의 우구 카메라 (31-1 ∼ 31-8) 에 의해 촬영한 우구 화상의 일부 또는 전부에 있어서, 그 휘도치가 정상 노황 변화의 방향과는 상이한 상정 외 방향으로 불균일하게 변화된 경우에, 조업 중인 고로 (1) 에 있어서 정상시의 고로 (1) 의 상황과는 상이한 상황 (이상) 이 발생한 것으로서 검지할 수 있다. 따라서, 종래에는 오퍼레이터가 관측창 (33) 을 들여다봄으로써 각 우구 (11) 의 근방을 육안 관찰하거나, 혹은, 감시실에 있어서 각 우구 (11) 근방의 우구 화상을 집중 감시함으로써 직감적으로 검지하고 있던 고로 (1) 둘레 방향에 있어서의 휘도 정보의 편차를 자동적으로 검지할 수 있다.

[제 2 실시형태]

다음으로, 제 2 실시형태의 이상 검지 장치 (10) 에 의한 이상 검지 처리에 대해 설명한다. 도 11 은, 본 실시형태의 이상 검지 장치 (10) 의 구성예를 나타내는 모식도이다. 이상 검지 장치 (10) 는, 고로 (1) 의 둘레 방향에 복수 배열된 우구 (11) 중 어느 하나에 우구 관찰 유닛 (3) 으로서 설치된 우구 카메라 (31) 와, 화상 취득 장치 (5) 와, 화상 처리 장치 (7) 를 포함한다. 화상 취득 장치 (5) 및 화상 처리 장치 (7) 는, 워크스테이션이나 퍼스널 컴퓨터 등의 범용 컴퓨터를 사용하여 실현된다. 또한, 우구 카메라 (31) 를 어느 우구 (11) 에 설치할지는 적절히 설정해도 된다.

우구 카메라 (31) 는, 고로 (1) 의 상황을 촬영한 우구 화상의 화상 데이터를 수시 화상 취득 장치 (5) 에 출력한다. 화상 취득 장치 (5) 는, 고로 (1) 의 조업 중에 우구 카메라 (31) 에 의해 연속적으로 촬영되는 우구 화상 (동영상) 의 화상 데이터를 수시 도입하여 화상 처리 장치 (7) 에 전송한다.

화상 처리 장치 (7) 는, 주된 기능부로서, 입력부 (71) 와, 표시부 (73) 와,기록부 (75) 와, 처리부 (77) 를 포함한다.

입력부 (71) 는, 고로 (1) 의 이상 검지 등에 필요한 정보를 입력하기 위한 것으로, 조작 입력에 따른 입력 신호를 처리부 (77) 에 출력한다. 이 입력부 (71) 는, 키보드나 마우스, 터치 패널, 각종 스위치 등의 입력 장치에 의해 실현된다. 표시부 (73) 는, 예를 들어 우구 카메라 (31) 에 의해 촬영되는 우구 화상의 모니터 표시나, 고로 (1) 의 이상 알림 등을 행하기 위한 것으로, 처리부 (77) 로부터 입력되는 표시 신호에 기초하여 각종 화면을 표시한다. 이 표시부 (73) 는, LCD 나 EL 디스플레이, CRT 디스플레이 등의 표시 장치에 의해 실현된다.

처리부 (77) 는, CPU 등에 의해 실현되고, 입력부 (71) 로부터 입력되는 입력 신호, 기록부 (75) 에 기록되는 프로그램이나 데이터 등에 기초하여, 화상 처리 장치 (7) 를 구성하는 각 부에 대한 지시나 데이터의 전송 등을 실시하여 화상 처리 장치 (7) 의 동작을 제어한다. 이 처리부 (77) 는, 영역 분할부 (771) 와, 대표 휘도 벡터 수집부 (773) 와, 지표 추출부 (775) 와, 이상 검지 처리부 (777) 를 포함하고, 우구 화상을 화상 처리하여 고로 (1) 의 상황을 감시하고, 고로 (1) 의 이상을 검지하는 처리를 실시한다.

다음으로, 이상 검지 장치 (10) 가 실시하는 고로 (1) 의 이상 검지의 원리에 대해 설명한다. 우구 화상에는, 우구 (11) 안쪽의 연소되는 고로 (1) 내의 모습과 함께, 우구 (11) 바로 앞의 랜스 (15) 나, 랜스 (15) 로부터 투입되는 미분탄이 연상으로 촬영된다. 이와 같은 우구 화상의 휘도 정보는, 상기한 바와 같이, 예를 들어 노 열의 고저나 미분탄의 연소도, 미용융 광석의 낙하 정보와 같은 고로 (1) 의 조업상 중요한 정보를 포함하고 있고, 고로 (1) 에 있어서 예를 들어 노 열 변화나 미분탄 연소도의 이상, 미용융 광석의 낙하와 같은 정상시와는 상이한 상황 (본 명세서에 있어서, 「이상」이라고 부른다) 이 발생하면, 이상 발생의 전후에서 우구 화상 내의 휘도치가 부분적으로 저하되거나 혹은 상승한다.

본 실시형태에서는, 우구 화상으로부터 얻어지는 휘도치의 부분적인 변화에 주목하여, 사전에 지표를 추출한다 (지표 추출 처리). 그것을 위해서, 먼저, 조업 중에 촬영된 우구 화상을 복수의 에어리어로 영역 분할한다. 도 12 및 도 13 은, 우구 화상의 영역 분할예를 나타내는 도면으로, 우구 화상에 촬영되는 우구 (11) 나 랜스 (15), 미분탄 (29) 등을 모식적으로 나타내고 있다. 도 12 에서는, 우구 화상을 대략 정방형상의 16 의 에어리어 (A1) 로 영역 분할하고 있다. 한편, 도 13 에서는, 우구 화상을 상하 방향으로 폭이 좁은 장방형상의 (가로로 긴) 16 의 에어리어 (A2) 로 영역 분할하고 있다.

여기서, 고로 (1) 내에서 일어나는 미용융 광석의 낙하에 주목하면, 낙하하는 미용융 광석은 우구 화상의 상방으로부터 출현하여 하방으로 이동해 간다. 그 때문에, 시계열로 보면, 이러한 경우의 부분적인 휘도치의 변화는 우구 화상의 상방으로부터 하방을 향해 일어난다. 본 실시형태에서는, 영역 분할한 에어리어마다의 휘도치 변화로부터 이상을 검지하기 때문에, 전술한 바와 같이 시계열로 보았을 때의 우구 화상 내의 휘도치의 부분적인 변화에 방향성이 있는 경우에는, 그 방향의 분할 폭을 좁게 함으로써 이상의 검지 정밀도의 향상을 도모할 수 있다. 따라서, 미용융 광석의 낙하를 검지하고자 하는 경우에는, 도 13 에 나타내는 바와 같은 상하 방향으로 분할 폭이 좁은 영역 분할을 실시하는 것이 좋다. 반대로, 좌우 방향에 대해서는 넓은 분할 폭으로 함으로써, 노이즈에 의한 이상의 오검지를 억제할 수 있다.

단, 영역 분할하는 에어리어의 형상은 도 12 나 도 13 에 나타내는 형상에 한정되는 것은 아니고, 개개의 에어리어의 사이즈에 대해서도 적절히 설정해도 된다. 또한, 이하에서는, 우구 화상을 도 12 에 나타내는 16 의 에어리어 (A1) 로 영역 분할하는 것으로 하고, 16 의 에어리어 (A1) 를 적절히 A1-1, 2, 3, …, 16 으로 표기한다.

도 14 는, 정상시의 우구 화상으로부터 얻은 에어리어마다의 휘도치의 시계열 변화의 일례를 나타내는 도면이다. 도 14 에서는, 8 개의 에어리어로부터 얻은 8 개의 휘도치 변화를 나타내고 있다. 도 14 에 나타내는 바와 같이, 우구 화상 내는, 예를 들어 우구 (11) 안쪽이 촬영되는 밝은 에어리어에서 얻어지는 고휘도부 (L21), 우구 (11) 바로 앞측의 송풍관 (13) 내나 연상의 미분탄 등이 촬영되는 중휘도부 (L23) 나 저휘도부 (L25) 가 혼재하는데, 정상시이면, 어느 에어리어의 휘도치 변화 (L21, L23, L25) 도 각각이 대체로 동일한 정도의 휘도치 레벨을 유지하면서 시간 추이에 수반하여 일어나는 통상적인 노황 변화 (정상 노황 변화) 에 따른 궤적을 그린다.

이에 반해, 우구 카메라 (31) 가 설치된 우구 (11) 근방에서 이상 발생으로 인한 노황 변화 (이상 노황 변화) 가 발생하면, 이 이상 노황 변화가 촬영된 특정 에어리어의 휘도치 변화의 방향이, 휘도치 레벨이 동일한 정도인 다른 에어리어의 휘도치 변화가 그리는 정상 노황 변화의 방향으로부터 부분적으로 일탈한다.

이와 같은 휘도치의 시계열 변화에 나타나는 이상의 종류로는, 상기한 노 열 변화나 미분탄 연소도의 이상, 미용융 광석의 낙하에 의한 것 외에도 다양한 것이 생각된다. 예를 들어, 고로 (1) 내의 용융물 레벨 (즉 슬래그 (27) 의 상면 레벨) 이 조업상 안전한 액위를 초과하여 상승하는 경우가 있다 (용재 솟음시). 용융물 레벨의 상승은, 우구 (11) 를 용손시키는 등 조업 트러블의 원인이 된다. 도 15 는, 용재 솟음시에 있어서의 에어리어마다의 휘도치 변화의 일례를 나타내는 도면이다. 용융물 레벨이 우구 카메라 (31) 의 시계까지 이르면, 우구 화상에 슬래그 (27) 가 상승해 오는 모습이 촬영되기 때문에, 그것이 촬영된 에어리어에서는, 정상시와 비교하여 휘도치가 예를 들어 낮아진다. 그 결과, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 해당하는 에어리어의 휘도치 변화 (L211, L213) 의 방향이, 다른 동일한 레벨의 휘도치 변화 (L21) 가 그리는 정상 노황 변화의 방향으로부터 부분적으로 일탈하여 급격하게 하강한다.

또, 다른 이상으로서, 송풍관 (13) 내에서 랜스 (15) 가 꺾인 경우를 들 수 있다 (랜스 절손시). 도 16 은, 랜스 절손시에 있어서의 에어리어마다의 휘도치 변화의 일례를 나타내는 도면이다. 예를 들어 랜스 (15) 가 꺾이고, 꺾인 랜스 (15) 가 촬영되는 우구 화상 내의 위치가 이동되면, 어느 에어리어에서는 그때까지 랜스 (15) 에 의해 차단되어 있던 우구 (11) 안쪽의 모습이 촬영되게 되기 때문에 휘도치가 높아지는 한편, 다른 에어리어에서는, 우구 (11) 안쪽의 모습이 차단되게 되기 때문에 휘도치가 낮아진다. 그 결과, 도 16 에 나타내는 바와 같이, 그것들이 촬영된 에어리어의 휘도치 변화 (L231, L251) 는, 그 변화의 방향이 다른 동일한 레벨의 휘도치 변화 (L23) 가 그리는 정상 노황 변화의 방향으로부터 부분적으로 일탈하여 급격하게 하강하거나, 다른 동일한 레벨의 휘도치 변화 (L25) 가 그리는 정상 노황 변화의 방향으로부터 부분적으로 일탈하여 급격하게 상승하거나 한다.

또, 다른 이상으로서, 랜스 (15) 로부터 투입되는 미분탄의 비산 방향이 변화되는 경우가 있다 (PCI 흐름 방향 이상시). 도 17 은, PCI 흐름 방향 이상시에 있어서의 에어리어마다의 휘도치 변화의 일례를 나타내는 도면이다. 이 PCI 흐름 방향 이상시에 있어서도, 우구 (11) 안쪽이 보이는 방식이 변화되기 때문에, 특정 에어리어에 있어서 휘도치의 고저가 변동된다. 예를 들어, 도 17 에 나타내는 바와 같이, 미분탄의 비산 방향이 변화됨으로써 우구 (11) 안쪽의 모습이 촬영되게 된 에어리어에서는, 그 휘도치 변화 (L233) 의 방향이 다른 동일한 레벨의 휘도치 변화 (L23) 가 그리는 정상 노황 변화의 방향으로부터 부분적으로 일탈하여 급격하게 상승한다. 반대로, 우구 (11) 안쪽의 모습이 차단되게 된 에어리어에서는, 그 휘도치 변화 (L215) 의 방향이 다른 동일한 레벨의 휘도치 변화 (L21) 가 그리는 정상 노황 변화의 방향으로부터 부분적으로 일탈하여 급격하게 하강한다.

그래서, 지표 추출 처리에서는, 에어리어마다 결정한 대표 휘도를 해당하는 에어리어 (A1-1, 2, 3, …, 16) 의 대표 휘도로 하고, 다음 식 (3) 에 나타내는 1 세트의 벡터 정보 (대표 휘도 벡터) (V(t)) 로서 수집한다.

이상과 같이 하여 수집되는 대표 휘도 벡터 (V(t)) 는, N 차원 공간 (N 은 에어리어의 분할수 ; 본 실시형태에서는 16 차원 공간) 내의 1 점에 의해 나타낼 수 있다. 도 18 은, 16 차원 공간에 있어서의 시계열의 대표 휘도 벡터 (V(t)) 의 분포예를 나타내는 도면이다. 충분한 수의 대표 휘도 벡터 (V(t)) 를 수집하면, 정상시의 우구 화상으로부터 수집한 대표 휘도 벡터 (V(t)) 를 나타내는 16 차원 공간 내의 점 (P1) 은, 대표 휘도 벡터 (V(t)) 의 주요한 주성분의 방향, 즉, 휘도치의 정상 노황 변화의 방향으로 분산된 타원체상으로 분포한다.

도 19 는, 주성분 방향 (A) 및 주성분으로부터의 벗어남 정도를 설명하는 도면이다. 대표 휘도 벡터 (V(t)) 를 나타내는 점 중, 정상시의 점 (P21) 은, 상기한 바와 같이, 대표 휘도 벡터 (V(t₁)) 의 주성분 방향 (타원체의 장축 방향) (A) 으로 분산된 타원체상으로 분포한다. 예를 들어 정상 조업의 범위에서 도 14 에 나타내는 바와 같은 휘도 변화가 발생한 경우에는, 대표 휘도 벡터 (V(t₂)) 를 나타내는 점 (P23) 은 마찬가지로 타원체상 분포 내에 존재한다. 이에 반해, 이상시에서는, 대표 휘도의 하나 또는 복수가 정상 노황 변화의 방향으로부터 벗어나 상정 외 방향으로 변화되기 때문에, 주성분 방향 (A) 과 직교하는 주성분으로부터 벗어나는 성분 (이하, 「벗어남 성분」이라고 부른다) 이 증가한다. 따라서, 우구 화상에 촬영되는 우구 (11) 근방의 일부에서 이상 노황 변화가 발생하였을 때의 대표 휘도 벡터 (V(t₃)) 를 나타내는 점 (P25) 은, 타원체상의 분포 내로부터 그 상정 외 변화의 방향으로 벗어난다 (화살표 Y23).

그래서, 지표 추출 처리에서는, 상기한 바와 같이 수집한 충분한 수의 대표 휘도 벡터 (V(t)) 에 대해 주성분 분석을 실시하여 주성분 방향 (A) 으로부터의 벗어남 정도를 지표로서 추출한다.

이상 검출시에는, 동일한 요령으로 조업 중에 촬영되는 우구 화상으로부터 수시 대표 휘도 벡터 (V(t)) 를 수집하고, 평가치를 임계치 처리함으로써 고로 (1) 의 이상을 검지한다 (이상 검지 처리). 도 20 은 평가치의 산출을 설명하는 설명도이며, 도 21 은 평가치를 사용한 이상 판정을 설명하는 도면이다.

예를 들어, 도 20 에 나타내는 바와 같이, 조업시에 있어서 점 (P3) 에 의해 나타내어지는 대표 휘도 벡터 (V(t₄)) 를 새롭게 수집한 것으로 한다. 평가치는, 수집한 대표 휘도 벡터 (V(t₄)) 와 주성분 벡터 (A) (길이 1 의 단위 벡터) 의 내적 (A^t·V(t₄)) 을 사용하여 √[{V(t₄)}² － {A^t·V(t₄)}²] 에 의해 계산한다. 이 평가치는, 대표 휘도 벡터 (V(t₄)) 로부터 주성분 벡터 (A) 방향으로 내린 수선의 길이로, 대표 휘도 벡터 (V(t₄)) 의 주성분 방향으로부터의 벗어남 정도를 나타내고, 벗어남 정도가 증가할수록 (상정 외 방향으로의 변화가 클수록) 평가치는 커진다.

그리고, 평가치를 사용한 이상 판정에서는, 평가치 즉 주성분으로부터 벗어나는 성분의 비율이, 도 21 중에 해칭하여 나타내는 바와 같이 -α 이상 α 이하의 임계치 범위로서 미리 정해지는 정상 범위에 속하는지, 임계치 범위 외인 이상 범위에 속하는지에 의해 이상을 판정한다. 예를 들어, 16 차원 공간 내의 점 (P41) 에 의해 나타내어지는 대표 휘도 벡터 (V(t₅)) 와 같이 평가치가 임계치 범위 내인 경우에는, 고로 (1) 의 상황을 정상인 것으로 판정한다. 한편, 점 (P43) 에 의해 나타내어지는 대표 휘도 벡터 (V(t₆)) 와 같이 평가치가 임계치 범위 외인 경우에는, 고로 (1) 의 상황을 이상인 것으로 판정한다.

다음으로, 이상 검지 장치 (10) 가 실시하는 구체적인 처리 순서에 대해 설명한다. 도 22 는, 화상 처리 장치 (7) 가 실시하는 지표 추출 처리의 처리 순서를 나타내는 플로 차트이다. 또, 도 23 은, 화상 처리 장치 (7) 가 실시하는 이상 검지 처리의 처리 순서를 나타내는 플로 차트이다. 이상 검지 장치 (10) 는, 화상 처리 장치 (7) 가 사전에 도 22 의 처리 순서에 따라 지표 추출 처리를 실시한 다음, 화상 처리 장치 (7) 가 도 23 의 처리 순서에 따라 이상 검지 처리를 실시함으로써 이상 검지 방법 및 고로 조업 방법을 실시한다.

즉, 지표 추출 처리에서는 먼저, 사전에 화상 취득 장치 (5) 로부터 전송되는 우구 화상으로부터 예를 들어 소정의 시간 간격마다 등의 타이밍으로 대표 휘도 벡터 (V(t)) 를 수집한다 (스텝 S31 ; 수집 스텝). 구체적으로는, 영역 분할부 (771) 가 먼저, 해당하는 타이밍에 우구 카메라 (31) 에 의해 촬영된 우구 화상을 복수 (본 실시형태에서는 16) 의 에어리어로 영역 분할한다. 계속해서, 대표 휘도 벡터 수집부 (773) 가, 에어리어마다 각 화소의 휘도치에 기초하여 대표 휘도를 결정하고, 결정한 에어리어마다의 대표 휘도에 의해 정해지는 상기 식 (3) 에 나타내는 대표 휘도 벡터 (V(t)) 를 얻는다. 그리고, 영역 분할부 (771) 및 대표 휘도 벡터 수집부 (773) 가 이 대표 휘도 벡터 (V(t)) 의 수집을 소정 기간 실시함으로써, 일련의 복수의 대표 휘도 벡터 (V(t)) 를 시계열로 수집한다.

계속되는 스텝 S33 에서는, 지표 추출부 (775) 가, 이상과 같이 과거의 조업시에 수집한 일련의 대표 휘도 벡터 (V(t)) 에 대해 주성분 분석을 실시하여 주성분 벡터 (A) 를 추출한다 (추출 스텝). 그리고, 지표 추출부 (775) 는, 추출한 주성분 벡터 (A) 를 기록부 (75) 에 보존한다 (스텝 S35).

또, 이상과 같이 하여 지표 추출 처리를 실시한 후의 조업시에 있어서는, 도 23 에 나타내는 이상 검지 처리를 예를 들어 소정의 시간 간격마다 실행한다. 이 이상 검지 처리에서는, 먼저, 산출 스텝으로서 스텝 S41 ∼ 스텝 S43 의 처리를 실시한다. 즉, 도 22 의 스텝 S31 과 동일한 순서에 의해, 영역 분할부 (771) 가 해당하는 타이밍에 화상 취득 장치 (5) 로부터 전송된 우구 화상을 복수의 에어리어로 영역 분할하고, 대표 휘도 벡터 수집부 (773) 가 각 에어리어로부터 대표 휘도 벡터 (V(t)) 를 수집한다 (스텝 S41). 그 후, 이상 검지 처리부 (777) 가, 기록부 (75) 로부터 주성분 벡터 (A) 를 판독 출력하고, 스텝 S41 에서 수집한 대표 휘도 벡터 (V(t)) 와 판독 출력한 주성분 벡터 (A) 의 내적 (A^t·V(t)) 에 의해 √[{V(t)}² － {A^t·V(t)}²] 를 평가치로서 산출한다 (스텝 S43).

계속해서, 이상 검지 스텝으로서 스텝 S45 ∼ 스텝 S47 의 처리를 실시한다. 즉, 이상 검지 처리부 (777) 는, 스텝 S43 에서 산출한 평가치를 임계치 처리하고 (스텝 S45), 평가치가 소정의 임계치 범위 외인지 여부를 다음 식 (4) 에 따라 판정한다 (스텝 S47).

그리고, 이상 검지 처리부 (777) 는, 평가치가 임계치 범위 외인 경우에는 (스텝 S47 : Yes), 고로 (1) 에 이상이 발생한 것으로 판정하고 그 취지를 표시부 (73) 에 경고 표시하는 처리를 실시한다 (스텝 S49). 또한, 여기서의 처리는, 적어도 고로 (1) 에 이상이 발생한 것을 오퍼레이터에게 알릴 수 있으면 되고, 스피커 등의 출력 장치에 의해 경고음을 출력하여 이상의 발생을 알리는 구성으로 해도 된다. 또, 스텝 S49 에 있어서 고로 (1) 에 이상이 발생한 것으로 판정하였는지 여부에 따라 고로 (1) 의 조업 조건을 제어하고, 발생한 이상에 대한 대처를 실시한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 우구 카메라 (31) 에 의해 촬영된 우구 화상을 영역 분할하여 에어리어마다의 대표 휘도를 1 세트로 한 대표 휘도 벡터 (V(t)) 를 수집하는 것으로 하였다. 그리고, 수집한 대표 휘도 벡터 (V(t)) 에 대한 주성분 분석을 실시하여 주성분 벡터 (A) 를 지표로서 추출하는 것으로 하였다. 그 후에는, 조업시에 수집한 대표 휘도 벡터 (V(t)) 와 주성분 벡터 (A) 의 내적 등에 의해 계산되는 주성분으로부터의 벗어남 정도를 평가치로서 산출하여 이상의 발생을 검지하는 것으로 하였다.

이것에 의하면, 고로 (1) 의 우구 (11) 근방의 우구 카메라 (31) 에 의해 촬영한 우구 화상 내의 휘도치를 에어리어마다 고려하고, 그 휘도치가 부분적으로 정상 노황 변화의 방향과는 상이한 상정 외 방향으로 불균일하게 변화된 경우에, 조업 중인 고로 (1) 에 있어서, 우구 카메라 (31) 가 설치된 우구 (11) 근방에서 정상시의 고로 (1) 의 상황과는 상이한 상황 (이상) 이 발생한 것으로서 검지할 수 있다. 따라서, 우구 (11) 근방에서 발생한 정상시와는 상이한 상황을 양호한 정밀도로 검지할 수 있다.

산업상 이용가능성

본 발명은, 고로의 우구 근방에 설치한 카메라에 의해 촬영된 우구 화상으로부터 고로의 이상을 검지하는 처리에 적용할 수 있다.

1 : 고로
11 : 우구
13 : 송풍관
15 : 랜스
17 : 레이스웨이
21 : 철광석
23 : 코크스
25 : 용선
27 : 슬래그
10 : 이상 검지 장치
3 : 우구 관찰 유닛
31 (31-1 ∼ 31-8) : 우구 카메라
5 : 화상 취득 장치
7 : 화상 처리 장치
71 : 입력부
73 : 표시부
75 : 기록부
77 : 처리부
771 : 영역 분할부
773 : 대표 휘도 벡터 수집부
775 : 지표 추출부
777 : 이상 검지 처리부

Claims

고로의 복수의 우구 근방에 설치한 카메라에 의해 촬영된 우구 화상으로부터 상기 고로의 이상을 검지하는 이상 검지 방법으로서,
사전에 상기 카메라에 의해 동시에 촬영된 우구 화상마다 각 화소의 휘도치에 기초하여 대표 휘도를 결정하고, 그 대표 휘도에 의해 정해지는 대표 휘도 벡터를 시계열로 수집하는 수집 스텝과,
상기 시계열로 수집한 대표 휘도 벡터의 주성분 분석을 실시하여 주성분 벡터를 추출하는 추출 스텝과,
조업시에 있어서 상기 카메라에 의해 동시에 촬영된 우구 화상으로부터 상기 대표 휘도 벡터를 수집하고, 그 대표 휘도 벡터로부터 상기 주성분 벡터 방향으로 내린 수선의 길이를 평가치로서 산출하는 산출 스텝과,
상기 평가치를 소정의 임계치와 비교함으로써 상기 고로의 이상을 검지하는 이상 검지 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 검지 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 우구 화상 내의 휘도치의 최대치를 상기 대표 휘도로 하여 상기 대표 휘도 벡터를 수집하는 것을 특징으로 하는 이상 검지 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 우구 화상 내의 휘도치의 평균치를 상기 대표 휘도로 하여 상기 대표 휘도 벡터를 수집하는 것을 특징으로 하는 이상 검지 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 우구 화상 내의 휘도치의 최소치를 상기 대표 휘도로 하여 상기 대표 휘도 벡터를 수집하는 것을 특징으로 하는 이상 검지 방법.
고로의 우구 근방에 설치한 카메라에 의해 촬영된 우구 화상으로부터 상기 고로의 이상을 검지하는 이상 검지 방법으로서,
사전에 상기 카메라에 의해 촬영된 우구 화상을 복수의 에어리어로 영역 분할하고, 그 에어리어마다 각 화소의 휘도치에 기초하여 대표 휘도를 결정하고, 그 대표 휘도에 의해 정해지는 대표 휘도 벡터를 시계열로 수집하는 수집 스텝과,
상기 시계열로 수집한 대표 휘도 벡터의 주성분 분석을 실시하여 주성분 벡터를 추출하는 추출 스텝과,
조업시에 있어서 상기 카메라에 의해 촬영된 우구 화상으로부터 상기 대표 휘도 벡터를 수집하고, 그 대표 휘도 벡터로부터 상기 주성분 벡터 방향으로 내린 수선의 길이를 평가치로서 산출하는 산출 스텝과,
상기 평가치를 소정의 임계치와 비교함으로써 상기 고로의 이상을 검지하는 이상 검지 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 검지 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 에어리어 내의 휘도치의 최대치를 상기 대표 휘도로 하여 상기 대표 휘도 벡터를 수집하는 것을 특징으로 하는 이상 검지 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 에어리어 내의 휘도치의 평균치를 상기 대표 휘도로 하여 상기 대표 휘도 벡터를 수집하는 것을 특징으로 하는 이상 검지 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 에어리어 내의 휘도치의 최소치를 상기 대표 휘도로 하여 상기 대표 휘도 벡터를 수집하는 것을 특징으로 하는 이상 검지 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 이상 검지 방법을 이용하여 고로의 이상을 검지하고, 상기 고로의 이상이 검지되었는지 여부에 따라 상기 고로의 조업 조건을 제어하는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.