KR20200144940A - Apparatus and method for detecting surface crack of slab - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an apparatus for predicting a surface crack of a slab. The apparatus for predicting a surface crack of a slab comprises: a copper plate temperature collection unit to collect a copper plate temperature at a preset cycle (t) from temperature detection sensors installed in a mold of a continuous casting process; an image conversion unit to generate a temperature map of a two-dimensional image form by a designated preprocessing process after calculating the overall average value for the copper plate temperature; a crack detection unit to use a convolutional neural network-based object detection algorithm trained with crack patterns to detect a surface crack of a slab from the temperature map of a two-dimensional image form; and a crack determination unit to compare determination results of a plurality of existing designated crack detection systems and a crack detection result in the crack detection unit to finally determine the presence of a crack if a crack is determined by a designated number or higher to output the final determination to an upper-level system.

Description

슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING SURFACE CRACK OF SLAB}A device and method for predicting cracks by duty-free on the slab surface{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING SURFACE CRACK OF SLAB}

본 발명은 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속 주조 공정에서 슬라브의 면세로 크랙 발생을 예측할 수 있도록 하는, 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for predicting cracks with duty free of a slab surface, and more particularly, to an apparatus and method for predicting cracks with duty free of a slab surface, allowing the occurrence of cracks to be predicted by duty free of a slab in a continuous casting process. .

일반적으로, 연속 주조는 제강로에서 생산되어 래들(ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(turndish)에 받았다가 연속 주조기용 주형로(또는 몰드)에 공급하여 일정한 크기의 슬라브를 생산하는 공정이다. In general, continuous casting is a process in which molten steel produced in a steel making furnace and transferred to a ladle is received by a turndish and then supplied to a mold furnace (or mold) for a continuous casting machine to produce slabs of a certain size.

상술한 공정에 의해 제조된 슬라브에는, 슬라브의 이송 방향으로 가늘고 긴 형태의 표면 크랙(Surface Crack)(또는 면세로 크랙)이 발생할 수 있으며, 발생된 표면 크랙은 후공정에서 결함을 발생시키게 된다.In the slab manufactured by the above-described process, surface cracks (or duty-free cracks) may occur in an elongated shape in the conveying direction of the slab, and the generated surface cracks cause defects in a subsequent process.

따라서 이러한 표면 크랙이 후공정으로 넘어가지 않도록 미리 검출할 필요가 있으나, 온도가 높은 열간 슬라브의 경우 육안으로 표면 크랙의 검출이 쉽지 않다는 문제점이 있다.Therefore, it is necessary to detect such surface cracks in advance so that they do not pass to a later process, but there is a problem that it is not easy to detect surface cracks with the naked eye in the case of a hot slab having a high temperature.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 제10-1224981호(2013.01.16. 공개, 몰드내 응고쉘의 크랙 진단장치 및 그 방법)에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1224981 (published on January 16, 2013, crack diagnosis apparatus and method for solidification shell in a mold).

본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은 연속 주조 공정에서 슬라브의 면세로 크랙 발생을 예측할 수 있도록 하는, 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치 및 방법을 제공하는 것이다.According to an aspect of the present invention, the present invention provides an apparatus and method for predicting cracks on the surface of a slab duty-free to predict the occurrence of cracks by duty-free slabs in a continuous casting process.

본 발명의 일 측면에 따른 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치는, 연속 주조 공정의 몰드 내 설치된 온도 감지 센서들로부터, 기 설정된 주기(t)로 동판온도를 수집하는 동판온도 수집부; 상기 동판온도에 대한 전체 평균값을 계산한 후, 지정된 이미지 전처리 과정을 통해 2차원 이미지 형태의 온도맵을 생성하는 이미지 변환부; 크랙 패턴이 학습된 컨볼루션 인공신경망 기반 객체 탐지 알고리즘을 이용하여 상기 2차원 이미지 형태의 온도맵으로부터 슬라브 표면의 면세로 크랙을 탐지하는 크랙 탐지부; 및 기존의 지정된 복수의 크랙 탐지 시스템의 판정 결과와 상기 크랙 탐지부에서의 크랙 탐지 결과를 비교하여 지정된 개수 이상에서 크랙이 판정될 경우, 이를 크랙이 있는 것으로 최종 판정하여 상위 시스템에 출력하는 크랙 판정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In accordance with an aspect of the present invention, an apparatus for predicting cracks on a surface of a slab may include: a copper plate temperature collection unit configured to collect a copper plate temperature at a preset period t from temperature sensors installed in a mold of a continuous casting process; An image conversion unit that calculates an overall average value of the copper plate temperature and then generates a temperature map in the form of a two-dimensional image through a designated image preprocessing process; A crack detector configured to detect a crack on the slab surface without duty from the temperature map in the form of a two-dimensional image using an object detection algorithm based on a convolution artificial neural network from which the crack pattern is learned; And a crack plate that compares the determination results of a plurality of existing crack detection systems with the crack detection results in the crack detection unit, and if cracks are determined above the specified number, it is finally determined that there is a crack and output to the upper system. It characterized in that it includes a government;

본 발명에 있어서, 상기 동판온도 수집부는, 주편 단위(행 단위 온도센서 수 × 주편 생산시간)로 동판온도를 수집하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the copper plate temperature collection unit is characterized in that it collects the copper plate temperature in a unit of cast iron (number of temperature sensors per row × production time of cast iron).

본 발명에 있어서, 상기 이미지 전처리 과정은, 상한 임계치와 하한 임계치 이내의 범위로 필터링을 수행하여, 시간 축과 온도 감지 센서의 번호 축으로 구성한 2차원 이미지 형태의 온도맵을 생성하는 과정인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the image preprocessing is a process of generating a temperature map in the form of a two-dimensional image composed of a time axis and a number axis of a temperature sensor by performing filtering within a range within an upper and lower threshold. To do.

본 발명에 있어서, 상기 크랙 탐지부는, 슬라브의 육안검사를 통하여 크랙이 발생한 위치 및 영역을, 상기 이미지 변환부에서 생성된 2차원 이미지 형태의 온도맵에서의 대응하는 위치 및 영역을 사각형으로 표시하여 매핑한 후, 상기 위치 및 영역의 이미지 패턴을 지정된 학습 알고리즘을 이용하여 학습하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the crack detection unit displays a location and an area where a crack occurs through a visual inspection of the slab, and a corresponding location and area in a temperature map in the form of a two-dimensional image generated by the image conversion unit in a rectangle. After mapping, the image pattern of the location and region is learned using a designated learning algorithm.

본 발명에 있어서, 상기 기존의 지정된 복수의 크랙 탐지 시스템은 적어도 2개 이상이며, 또한 상기 크랙 탐지부에서 크랙 탐지 결과를 비교하여 최종 판정하기 위한 크랙 탐지 결과 개수는 적어도 2개 이상인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the conventionally designated plurality of crack detection systems is at least two or more, and the number of crack detection results for final determination by comparing the crack detection results in the crack detection unit is at least two or more. .

본 발명의 다른 측면에 따른 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 방법은, 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치의 동판온도 수집부가 연속 주조 공정 중 몰드 내 동판온도 정보를 실시간 수집하는 단계; 상기 수집한 동판온도 정보를 이용하여 기존의 지정된 복수의 크랙 탐지 시스템을 통한 복수의 크랙 탐지 방법으로 크랙 발생을 탐지하는 단계; 상기 수집한 동판온도 정보를 이용하여 크랙 탐지부가 2차원 이미지 형태의 온도맵 기반 크랙 탐지 방법으로 크랙 발생을 탐지하는 단계; 크랙 판정부가 상기 복수의 크랙 탐지 방법을 통한 판정 결과와 상기 2차원 이미지 형태의 온도맵 기반 크랙 탐지 방법을 통한 판정 결과를 비교하는 단계; 및 상기 판정 결과를 비교한 결과, 크랙 탐지 결과의 개수가 미리 지정된 개수 이상에서 크랙이 판정될 경우, 상기 크랙 판정부가 슬라브에 면세로 크랙이 있는 것으로 최종 판정하여 상위 시스템에 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, a method for predicting cracks on a duty-free surface of a slab surface includes the steps of, by a copper plate temperature collection unit of a device for predicting cracks on a duty-free surface of the slab surface, collecting information on a copper plate temperature in a mold during a continuous casting process in real time; Detecting the occurrence of cracks using a plurality of crack detection methods through a plurality of conventionally designated crack detection systems using the collected copper plate temperature information; Detecting, by a crack detection unit, a crack detection method based on a temperature map in the form of a two-dimensional image using the collected copper plate temperature information; Comparing, by a crack determination unit, a determination result through the plurality of crack detection methods and a determination result through the temperature map-based crack detection method in the form of the two-dimensional image; And when a crack is determined by comparing the determination result and the number of crack detection results is greater than or equal to a predetermined number, the crack determination unit finally determines that the slab has a crack duty-free and transmits it to an upper system; Characterized in that.

본 발명에 있어서, 상기 2차원 이미지 형태의 온도맵 기반 크랙 탐지 방법은, 이미지 변환부를 통해 상기 동판온도에 대한 전체 평균값을 계산한 후, 이미지 전처리 과정으로서 상한 임계치와 하한 임계치 이내의 범위로 필터링을 수행하여, 시간 축과 온도 감지 센서의 번호 축으로 구성한 2차원 이미지 형태의 온도맵을 생성하고, 크랙 탐지부가 크랙 패턴이 학습된 컨볼루션 인공신경망 기반 객체 탐지 알고리즘을 이용하여 상기 2차원 이미지 형태의 온도맵으로부터 슬라브 표면의 면세로 크랙을 탐지하는 방법인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the method for detecting cracks based on a temperature map in the form of a two-dimensional image comprises: after calculating an overall average value of the copper plate temperature through an image conversion unit, filtering is performed within a range within an upper limit threshold and a lower limit threshold as an image preprocessing process. Then, a temperature map in the form of a two-dimensional image composed of the time axis and the number axis of the temperature detection sensor is generated, and the crack detection unit uses an object detection algorithm based on a convolution artificial neural network in which the crack pattern is learned. It is characterized in that it is a method of detecting cracks by duty free of the slab surface from the temperature map.

본 발명에 있어서, 상기 기존의 지정된 복수의 크랙 탐지 시스템은 적어도 2개 이상이며, 또한 상기 크랙 탐지부에서 크랙 탐지 결과를 비교하여 최종 판정하기 위한 크랙 탐지 결과 개수는 적어도 2개 이상인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the conventionally designated plurality of crack detection systems is at least two or more, and the number of crack detection results for final determination by comparing the crack detection results in the crack detection unit is at least two or more. .

본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은 연속 주조 공정에서 슬라브의 면세로 크랙 발생을 예측할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to one aspect of the present invention, the present invention has the effect of allowing the occurrence of cracks to be predicted by duty-free slabs in a continuous casting process.

도 1은 기존의 연속 주조 슬라브의 크랙 진단을 위하여 복수의 온도 감지 수단들이 배치된 몰드 동판을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 3은 상기 도 2에 있어서, 동판온도 수집부 및 이미지 변환부의 동작을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 4는 상기 도 2에 있어서, 크랙 탐지부의 컨볼루션 인공신경망에서 2차원 이미지 형태의 온도맵으로부터 슬라브 표면의 면세로 크랙을 탐지하는 학습 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도.1 is an exemplary view showing a molded copper plate in which a plurality of temperature sensing means are disposed for crack diagnosis of a conventional continuous casting slab.
FIG. 2 is an exemplary view showing a schematic configuration of a crack prediction apparatus in duty free of a slab surface according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view shown to explain the operation of the copper plate temperature collection unit and the image conversion unit in FIG. 2.
FIG. 4 is an exemplary view shown to explain a learning method for detecting a crack on a slab surface without duty from a temperature map in the form of a two-dimensional image in the convolution artificial neural network of the crack detector in FIG. 2.
5 is a flowchart illustrating a method of predicting a crack on a surface of a slab by duty free according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다. Hereinafter, an embodiment of an apparatus and method for predicting a crack on a slab surface by duty free according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention and may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

도 1은 기존의 연속 주조 슬라브의 크랙 진단을 위하여 복수의 온도 감지 수단들이 배치된 몰드 동판을 보인 예시도이다.1 is an exemplary view showing a molded copper plate in which a plurality of temperature sensing means are disposed for crack diagnosis of a conventional continuous casting slab.

도 1에 도시된 바와 같이, 연속 주조 공정에서 슬라브(30)는 몰드 동판 내측에서 응고되어, 배출되게 된다.As shown in Fig. 1, in the continuous casting process, the slab 30 is solidified inside the mold copper plate and discharged.

이때, 몰드 동판의 장변 주형(10)에 복수의 온도 감지 수단들(40)을 배치함으로써, 연속 주조 공정이 수행되는 동안 몰드 동판의 온도를 실시간으로 감지한다. 여기서 상기 몰드 동판의 온도는 몰드 동판 내측의 슬라브의 온도와 같은 것으로 간주하며, 상기 온도 감지 수단들(40)은 온도 감지 센서, 열전대(thermo couple) 중 적어도 하나에 해당 되며, 몰드 동판의 내부에 배치된다. 물론, 상기 온도 감지 수단들(40)은 몰드 동판의 장변 주형(10)의 상부면 또는 하부면에 배치될 수도 있다.At this time, by disposing a plurality of temperature sensing means 40 on the long-sided mold 10 of the mold copper plate, the temperature of the mold copper plate is sensed in real time while the continuous casting process is performed. Here, the temperature of the mold copper plate is regarded as the same as the temperature of the slab inside the mold copper plate, and the temperature sensing means 40 correspond to at least one of a temperature detection sensor and a thermocouple, and the inside of the mold copper plate Is placed. Of course, the temperature sensing means 40 may be disposed on the upper surface or the lower surface of the long side mold 10 of the mold copper plate.

또한, 상기 온도 감지 수단들(40)은 몰드 동판에 일렬로 나열된 하나 이상의 열(column)을 형성하도록 배치된다. 이때, 각각의 온도 감지 수단들(40)은 일정 간격을 갖도록 배치되며, 해당 위치에서 몰드 동판의 온도를 감지한다.In addition, the temperature sensing means 40 are arranged to form one or more columns arranged in a line on the mold copper plate. At this time, each of the temperature sensing means 40 is arranged to have a predetermined interval, and senses the temperature of the mold copper plate at a corresponding position.

이때 현재 연주 공정에서는 슬라브 표면의 면세로 크랙을 예측하기 위해서 몰드 동판 내 응고쉘의 온도편차를 이용하여 크랙 발생 여부를 실시간으로 탐지하는 방법이 사용되고 있다. 이 방법은 몰드 동판 내에 설치되어 있는 복수개의 온도 감지 수단들(40)로부터 설정 시간 단위로 온도를 확득하여 크랙이 발생할 때와 발생하지 않을 때의 온도의 편차가 발생하는 특성을 이용한 것으로서, 강종의 특성을 고려하여 미리 설정된 온도 편차의 기준값과 비교하여 응고쉘의 크랙 여부를 판정한다.At this time, in the current playing process, in order to predict the crack by duty free of the slab surface, a method of detecting the occurrence of cracks in real time using the temperature deviation of the solidification shell in the mold copper plate is used. This method uses the characteristic that a temperature difference occurs when a crack occurs and when no crack occurs by acquiring a temperature from a plurality of temperature sensing means 40 installed in the mold copper plate in units of set time. In consideration of the characteristics, it is compared with a reference value of a preset temperature deviation to determine whether the solidified shell is cracked.

그러나 기존의 상기 온도 편차를 이용한 크랙 여부를 판정(또는 예측)하는 방법은 신강종이 개발될 때마다 강종의 특성 차이로 인하여 크랙 판정(또는 예측) 성능(즉, 정확성)이 낮아지고 있을 뿐만 아니라, 이에 대응하기 위하여 새로운 실험을 통해 기준값을 수정해야 하는 한계점이 있다.However, the conventional method of determining (or predicting) whether or not a crack using the temperature deviation is not only lowering the crack determination (or prediction) performance (i.e., accuracy) due to the difference in characteristics of the steel type each time a new steel type is developed, To cope with this, there is a limitation in that the reference value must be modified through a new experiment.

따라서 본 실시예에서는 기존의 설비(예 : 몰드에 배치된 온도 감지 수단들)를 변경하거나 새로운 설비를 추가하지 않고, 기존에 온도 감지 수단들(40)이 배치된 설비들을 그대로 이용하되, 크랙 판정(또는 예측) 성능(즉, 정확성)을 향상시킬 수 있도록 하는 장치와 방법을 제공한다.Therefore, in this embodiment, the existing facilities (eg, temperature sensing means arranged in the mold) are not changed or new facilities are not added, and the existing facilities in which the temperature sensing means 40 are arranged are used as they are, but crack determination It provides an apparatus and method that enable (or predict) performance (ie, accuracy) to be improved.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.FIG. 2 is an exemplary diagram showing a schematic configuration of a crack prediction apparatus for duty free of a slab surface according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치(200)는, 동판온도 수집부(210), 이미지 변환부(220), 크랙 탐지부(230), 및 크랙 판정부(240)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the apparatus 200 for predicting cracks by duty-free on the surface of the slab according to the present embodiment includes a copper plate temperature collection unit 210, an image conversion unit 220, a crack detection unit 230, and a crack It includes a determination unit 240.

본 실시예에 따른 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치(200)는, 기존의 복수의 크랙 탐지 시스템(100)으로부터 판정한 크랙 판정 결과를 추가로 반영하여 크랙을 판정(또는 예측)한다.The crack prediction apparatus 200 with duty free of a slab surface according to the present embodiment determines (or predicts) cracks by additionally reflecting the crack determination results determined by the existing crack detection systems 100.

상기 동판온도 수집부(210)는 몰드 내 설치된 온도 감지 센서들(40)로부터, 주편 단위(행 단위 온도센서 수 × 주편 생산시간)로, 기 설정된 주기(t)로 동판온도를 수집한다(도 3의 (a) 참조).The copper plate temperature collection unit 210 collects the copper plate temperature in a unit of cast iron (number of temperature sensors per row × production time of cast iron) from temperature sensors 40 installed in the mold at a preset period t (Fig. 3(a)).

상기 이미지 변환부(220)는 상기 주편 단위의 동판온도에 대한 전체 평균값을 계산한 후, 이미지 전처리 과정으로서 상한 임계치(평균)와 하한 임계치(예 : 40℃) 이내의 범위로 필터링을 수행하여(도 3의 (b) 참조), 시간 축(예 : 세로 축)과 온도 감지 센서의 번호 축(예 : 가로 축)으로 구성한 2차원 이미지 형태의 온도맵을 생성한다(도 3의 (c) 참조).The image conversion unit 220 calculates the overall average value of the copper plate temperature for each cast piece, and then performs filtering in a range within an upper limit threshold (average) and a lower limit threshold (eg, 40° C.) as an image preprocessing process ( 3(b)), a temperature map in the form of a two-dimensional image composed of a time axis (eg, a vertical axis) and a number axis (eg, a horizontal axis) of a temperature sensor is generated (see FIG. 3(c)). ).

상기 크랙 탐지부(230)는 크랙 패턴이 학습된 컨볼루션 인공신경망 기반 객체 탐지 알고리즘을 이용하여 상기 2차원 이미지 형태의 온도맵으로부터 슬라브 표면의 면세로 크랙(즉, 객체)을 탐지한다. The crack detection unit 230 detects a crack (that is, an object) without duty on the slab surface from the temperature map in the form of a two-dimensional image using a convolutional artificial neural network-based object detection algorithm in which the crack pattern is learned.

이때 상기 컨볼루션 인공신경망은, 슬라브의 육안검사를 통하여 크랙이 발생한 위치 및 영역(또는 크기)을 상기 이미지 변환부(220)에서 생성된 2차원 이미지 형태의 온도맵에서의 대응하는 위치 및 영역(또는 크기)을 사각형으로 표시하여 매핑한 후, 이 위치 및 영역(또는 크기)의 이미지 패턴(예 : 온도 편차, 온도 변화 기울기, 온도 변동 폭, 온도 변화 추이 등)을 지정된 학습 알고리즘을 이용하여 학습한다(도 4 참조).At this time, the convolutional artificial neural network determines the location and area (or size) where the crack has occurred through visual inspection of the slab in the temperature map in the form of a two-dimensional image generated by the image conversion unit 220 ( Or size) is displayed as a rectangle and mapped, and then the image pattern (e.g. temperature deviation, temperature change slope, temperature change width, temperature change trend, etc.) of this location and area (or size) is learned using a designated learning algorithm. (See Fig. 4).

상기 크랙 판정부(240)는 기존의 복수의 크랙 탐지 시스템(100)(예 : 수식기반 크랙 탐지 시스템(LPI), 규칙기반 트랙 탐지 시스템 등)의 판정 결과(예, C :크랙 있음, N : 크랙 없음, - : 판단 불가)를 수신하고, 상기 판정 결과와 본 실시예에 따른 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치(200)의 크랙 탐지부(230)에서의 탐지 결과를 비교하여 지정된 개수(예 : 2개) 이상에서 크랙이 판정(또는 탐지)될 경우, 이를 크랙이 있는 것으로 최종적으로 판정하여 상위 시스템(즉, 품질평가 시스템, 300)에 출력한다. The crack determination unit 240 determines a result of determination (eg, C: cracked, N:) of a plurality of existing crack detection systems 100 (eg, equation-based crack detection system (LPI), rule-based track detection system, etc.) No crack, -: not possible to judge), and comparing the result of the determination with the detection result of the crack detection unit 230 of the crack prediction apparatus 200 by duty free of the slab surface according to the present embodiment, : If cracks are determined (or detected) in more than 2), it is finally determined as having cracks and output to the upper system (ie, quality evaluation system, 300).

이에 따라 상기 크랙 판정부(140)는 알고리즘에 의해 크랙 발생을 탐지(예측, 판정)하는 동작을 수행하는 제어부라고 할 수도 있다.Accordingly, the crack determination unit 140 may be referred to as a controller that performs an operation of detecting (predicting, determining) the occurrence of cracks using an algorithm.

상기와 같이 본 발명은 기존의 복수의 크랙 탐지 시스템(100)을 통한 크랙 판정 결과와 본 실시예에 따른 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치(200)를 통한 크랙 판정 결과를 비교하여, 지정된 개수(예 : 2개) 이상에서 크랙이 판정(또는 탐지)될 경우, 이 슬라브에 크랙이 있는 것으로 최종 판정함으로써, 트래킹율(즉, 전체 슬라브 생산 대비 슬라브에 크랙이 있다고 예측하는 비율)이 저하되고, 검출능(즉, 슬라브에 크랙이 있다고 예측했을 때 실제 육안 확인 결과 크랙이 실제로 있는 비율)이 향상되며, 향상된 크랙 판정 정확성에 따라 슬라브에 대한 스카핑 비용을 감소시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, the present invention compares the crack determination result through the existing crack detection system 100 and the crack determination result through the duty free crack prediction device 200 on the slab surface according to the present embodiment, and the specified number ( Example: When cracks are judged (or detected) in two or more, the tracking rate (i.e., the ratio of predicting that there is a crack in the slab compared to the total slab production) is lowered by the final determination that the slab has cracks, The detection ability (that is, the ratio of the actual cracks as a result of visual inspection when predicting that there is a crack in the slab) is improved, and according to the improved accuracy of crack determination, it is possible to reduce the scarping cost for the slab.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of predicting a crack on a surface of a slab without duty free according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 연속 주조 공정 중(S101), 동판온도 수집부(210)가 몰드 내 동판온도를 실시간 수집한다(S102).5, during the continuous casting process (S101), the copper plate temperature collection unit 210 collects the copper plate temperature in the mold in real time (S102).

상기와 같이 수집한 동판온도 정보를 이용하여 기존의 수식기반 크랙 탐지 방법(제1 크랙 탐지 방법)으로 크랙 발생을 탐지(예측, 판정)한다(S103).Using the copper plate temperature information collected as described above, the occurrence of cracks is detected (predicted, determined) using an existing formula-based crack detection method (a first crack detection method) (S103).

또한 상기와 같이 수집한 동판온도 정보를 이용하여 기존의 규칙기반 크랙 탐지 방법(제2 크랙 탐지 방법)으로 크랙 발생을 탐지(예측, 판정)한다(S104).In addition, using the copper plate temperature information collected as described above, the occurrence of cracks is detected (predicted, determined) using the existing rule-based crack detection method (a second crack detection method) (S104).

또한 상기와 같이 수집한 동판온도 정보를 이용하여 본 실시예에 따른 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치(200)를 이용한 크랙 탐지 방법(즉, 2차원 이미지 형태의 온도맵 기반 크랙 탐지 방법)(제3 크랙 탐지 방법)으로 크랙 발생을 탐지(예측, 판정)한다(S105).In addition, using the copper plate temperature information collected as described above, a crack detection method (that is, a crack detection method based on a temperature map in the form of a two-dimensional image) using the duty-free crack prediction apparatus 200 on the slab surface according to this embodiment 3 Crack occurrence is detected (predicted, determined) using a crack detection method (S105).

예컨대 상기 본 실시예에 따른 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치(200)를 이용한 크랙 탐지 방법(즉, 2차원 이미지 형태의 온도맵 기반 크랙 탐지 방법)(제3 크랙 탐지 방법)은, 이미지 변환부(220)를 통해 상기 동판온도에 대한 전체 평균값을 계산한 후, 이미지 전처리 과정으로서 상한 임계치(평균)와 하한 임계치(예 : 40℃) 이내의 범위로 필터링을 수행하여(도 3의 (b) 참조), 시간 축(예 : 세로 축)과 온도 감지 센서의 번호 축(예 : 가로 축)으로 구성한 2차원 이미지 형태의 온도맵을 생성하고(도 3의 (c) 참조), 크랙 탐지부(230)를 통해 크랙 패턴이 학습된 컨볼루션 인공신경망 기반 객체 탐지 알고리즘을 이용하여 상기 2차원 이미지 형태의 온도맵으로부터 슬라브 표면의 면세로 크랙(즉, 객체)을 탐지하는 방법이다.For example, the crack detection method (ie, a crack detection method based on a temperature map in the form of a two-dimensional image) using the tax-free crack prediction apparatus 200 on the slab surface according to the present embodiment (a third crack detection method) includes an image conversion unit After calculating the overall average value for the copper plate temperature through 220, filtering is performed within the range within the upper limit threshold (average) and the lower limit threshold (eg, 40°C) as an image preprocessing process (Fig. 3(b)). Reference), a temperature map in the form of a two-dimensional image composed of a time axis (e.g., vertical axis) and a number axis (e.g., horizontal axis) of a temperature sensor (see Fig. 3(c)), and a crack detection unit ( This is a method of detecting a crack (that is, an object) duty-free on the slab surface from the temperature map in the form of a two-dimensional image using an object detection algorithm based on a convolution artificial neural network in which the crack pattern is learned through (230).

그리고 크랙 판정부(240)(또는 제어부)는 기존의 복수의 크랙 탐지 방법(S103, S104)을 통한 판정 결과(예, C :크랙 있음, N : 크랙 없음, - : 판단 불가)와 본 실시예에 따른 크랙 탐지 방법(즉, 2차원 이미지 형태의 온도맵 기반 크랙 탐지 방법)(제3 크랙 탐지 방법)을 통한 판정 결과를 비교한다(S106).In addition, the crack determination unit 240 (or the control unit) determines the result of determination through a plurality of conventional crack detection methods (S103, S104) (eg, C: with cracks, N: no cracks, -: not possible to determine) and this embodiment. According to the crack detection method (ie, a temperature map-based crack detection method in the form of a two-dimensional image) (a third crack detection method), the determination results are compared (S106).

상기 복수의 크랙 탐지 방법에 따른 판정 결과를 비교한 결과(S106), 미리 지정된 개수(예 : 2개) 이상에서 크랙이 판정(또는 탐지)될 경우(S106), 이를 크랙이 있는 것으로 최종적으로 판정하여 상기 판정(또는 예측, 탐지) 결과를 상위 시스템(즉, 품질평가 시스템, 300)에 전송한다(S107).As a result of comparing the determination results according to the plurality of crack detection methods (S106), when cracks are determined (or detected) in a predetermined number (e.g., 2) or more (S106), it is finally determined that there is a crack Thus, the determination (or prediction, detection) result is transmitted to a higher level system (ie, quality evaluation system 300) (S107).

아울러 크랙이 탐지되지 않을 경우(S106의 아니오)에는 연주 주조 공정이 완료될 때까지 상기 과정(S102 ~ S106)을 반복 수행한다.In addition, when the crack is not detected (No in S106), the above processes (S102 to S106) are repeatedly performed until the playing casting process is completed.

상기와 같이 본 실시예는 복수의 크랙 탐지 방법을 통해 판단된 크랙 판정 결과를 비교하여, 미리 지정된 개수(예 : 2개) 이상에서 크랙이 판정(또는 탐지)될 경우, 이 슬라브에 크랙이 있는 것으로 최종 판정하는 것으로서, 이를 통해 트래킹율(즉, 전체 슬라브 생산 대비 슬라브에 크랙이 있다고 예측하는 비율)이 저하되고, 검출능(즉, 슬라브에 크랙이 있다고 예측했을 때 실제 육안 확인 결과 크랙이 실제로 있는 비율)이 향상되며, 향상된 크랙 판정 정확성에 따라 슬라브에 대한 스카핑 비용을 감소시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, the present embodiment compares the crack determination results determined through a plurality of crack detection methods, and when cracks are determined (or detected) in a predetermined number (eg, two) or more, the slab has cracks. As a result, the tracking rate (i.e., the ratio of predicting that there is a crack in the slab relative to the total slab production) is lowered through this, and the actual visual confirmation results of the crack Ratio) is improved, and there is an effect of reducing the scarping cost for slabs according to the improved accuracy of crack determination.

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are only exemplary, and those of ordinary skill in the field to which the technology pertains, various modifications and other equivalent embodiments are possible. I will understand the point. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be determined by the following claims. Also, the implementation described herein may be implemented as, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream or a signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, only as a method), the implementation of the discussed features may also be implemented in other forms (eg, an apparatus or program). The device may be implemented with appropriate hardware, software and firmware. The method may be implemented in an apparatus such as a processor, which generally refers to a processing device including, for example, a computer, a microprocessor, an integrated circuit or a programmable logic device, or the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, personal digital assistants ("PDAs") and other devices that facilitate communication of information between end-users.

100 : 기존 크랙 탐지 시스템
110 : 수식기반 크랙 탐지 시스템
120 : 규칙기반 크랙 탐지 시스템
200 : 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치
210 : 동판온도 수집부
220 : 이미지 변환부
230 : 크랙 탐지부
240 : 크랙 판정부
300 : 품질평가 시스템100: existing crack detection system
110: formula-based crack detection system
120: Rule-based crack detection system
200: Crack prediction device with duty free of slab surface
210: copper plate temperature collection unit
220: image conversion unit
230: crack detection unit
240: crack determination unit
300: quality evaluation system

Claims (8)

연속 주조 공정의 몰드 내 설치된 온도 감지 센서들로부터, 기 설정된 주기(t)로 동판온도를 수집하는 동판온도 수집부;
상기 동판온도에 대한 전체 평균값을 계산한 후, 지정된 이미지 전처리 과정을 통해 2차원 이미지 형태의 온도맵을 생성하는 이미지 변환부;
크랙 패턴이 학습된 컨볼루션 인공신경망 기반 객체 탐지 알고리즘을 이용하여 상기 2차원 이미지 형태의 온도맵으로부터 슬라브 표면의 면세로 크랙을 탐지하는 크랙 탐지부; 및
기존의 지정된 복수의 크랙 탐지 시스템의 판정 결과와 상기 크랙 탐지부에서의 크랙 탐지 결과를 비교하여 지정된 개수 이상에서 크랙이 판정될 경우, 이를 크랙이 있는 것으로 최종 판정하여 상위 시스템에 출력하는 크랙 판정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치.
A copper plate temperature collection unit for collecting the copper plate temperature at a preset period (t) from temperature sensors installed in the mold of the continuous casting process;
An image conversion unit that calculates an overall average value of the copper plate temperature and then generates a temperature map in the form of a two-dimensional image through a designated image preprocessing process;
A crack detector configured to detect a crack on the slab surface without duty from the temperature map in the form of a two-dimensional image using an object detection algorithm based on a convolution artificial neural network from which the crack pattern is learned; And
A crack determination unit that compares the determination results of a plurality of conventional crack detection systems with the crack detection results from the crack detection unit, and if cracks are determined above the specified number, determines that cracks exist and outputs them to the upper system. Crack prediction device with duty free of the slab surface comprising;
 제 1항에 있어서, 상기 동판온도 수집부는,
주편 단위(행 단위 온도센서 수 × 주편 생산시간)로 동판온도를 수집하는 것을 특징으로 하는 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치.
The method of claim 1, wherein the copper plate temperature collection unit,
A duty-free crack prediction device on the slab surface, characterized in that the copper plate temperature is collected in units of cast iron (number of temperature sensors per row × production time of cast iron).
 제 1항에 있어서, 상기 이미지 전처리 과정은,
상한 임계치와 하한 임계치 이내의 범위로 필터링을 수행하여, 시간 축과 온도 감지 센서의 번호 축으로 구성한 2차원 이미지 형태의 온도맵을 생성하는 과정인 것을 특징으로 하는 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치.
The method of claim 1, wherein the image preprocessing process,
A process of generating a temperature map in the form of a two-dimensional image composed of a time axis and a number axis of a temperature sensor by performing filtering within a range within an upper limit threshold and a lower limit threshold.
 제 1항에 있어서, 상기 크랙 탐지부는,
슬라브의 육안검사를 통하여 크랙이 발생한 위치 및 영역을,
상기 이미지 변환부에서 생성된 2차원 이미지 형태의 온도맵에서의 대응하는 위치 및 영역을 사각형으로 표시하여 매핑한 후,
상기 위치 및 영역의 이미지 패턴을 지정된 학습 알고리즘을 이용하여 학습하는 것을 특징으로 하는 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치.
The method of claim 1, wherein the crack detection unit,
Through visual inspection of the slab, the location and area where the crack occurred,
After mapping the corresponding position and area in the temperature map in the form of a two-dimensional image generated by the image conversion unit as a rectangle,
A tax-free crack prediction apparatus on a slab surface, characterized in that the image pattern of the position and region is learned using a designated learning algorithm.
 제 1항에 있어서,
상기 기존의 지정된 복수의 크랙 탐지 시스템은 적어도 2개 이상이며, 또한
상기 크랙 탐지부에서 크랙 탐지 결과를 비교하여 최종 판정하기 위한 크랙 탐지 결과 개수는 적어도 2개 이상인 것을 특징으로 하는 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치.
The method of claim 1,
The existing designated plurality of crack detection systems is at least two or more, and
The crack detection apparatus for tax-free crack prediction on the slab surface, wherein the number of crack detection results for final determination by comparing the crack detection results by the crack detection unit is at least two.
 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 장치의 동판온도 수집부가 연속 주조 공정 중 몰드 내 동판온도 정보를 실시간 수집하는 단계;
상기 수집한 동판온도 정보를 이용하여 기존의 지정된 복수의 크랙 탐지 시스템을 통한 복수의 크랙 탐지 방법으로 크랙 발생을 탐지하는 단계;
상기 수집한 동판온도 정보를 이용하여 크랙 탐지부가 2차원 이미지 형태의 온도맵 기반 크랙 탐지 방법으로 크랙 발생을 탐지하는 단계;
크랙 판정부가 상기 복수의 크랙 탐지 방법을 통한 판정 결과와 상기 2차원 이미지 형태의 온도맵 기반 크랙 탐지 방법을 통한 판정 결과를 비교하는 단계; 및
상기 판정 결과를 비교한 결과, 크랙 탐지 결과의 개수가 미리 지정된 개수 이상에서 크랙이 판정될 경우, 상기 크랙 판정부가 슬라브에 면세로 크랙이 있는 것으로 최종 판정하여 상위 시스템에 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 방법.
Collecting copper plate temperature information in a mold during a continuous casting process by a copper plate temperature collection unit of a crack prediction apparatus by duty free of a slab surface;
Detecting the occurrence of cracks using a plurality of crack detection methods through a plurality of conventionally designated crack detection systems using the collected copper plate temperature information;
Detecting, by a crack detection unit, a crack detection method based on a temperature map in the form of a two-dimensional image using the collected copper plate temperature information;
Comparing, by a crack determination unit, a determination result through the plurality of crack detection methods and a determination result through the temperature map-based crack detection method in the form of the two-dimensional image; And
Comprising: When the number of crack detection results is determined to be greater than or equal to a predetermined number as a result of comparing the determination results, the crack determination unit finally determines that there is a duty-free crack in the slab and transmits it to a higher level system; A method for predicting cracks on the slab surface by duty-free, characterized in that.
 제 6항에 있어서, 상기 2차원 이미지 형태의 온도맵 기반 크랙 탐지 방법은,
이미지 변환부를 통해 상기 동판온도에 대한 전체 평균값을 계산한 후,
이미지 전처리 과정으로서 상한 임계치와 하한 임계치 이내의 범위로 필터링을 수행하여, 시간 축과 온도 감지 센서의 번호 축으로 구성한 2차원 이미지 형태의 온도맵을 생성하고,
크랙 탐지부가 크랙 패턴이 학습된 컨볼루션 인공신경망 기반 객체 탐지 알고리즘을 이용하여 상기 2차원 이미지 형태의 온도맵으로부터 슬라브 표면의 면세로 크랙을 탐지하는 방법인 것을 특징으로 하는 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 방법.
The method of claim 6, wherein the temperature map-based crack detection method in the form of the two-dimensional image,
After calculating the overall average value for the copper plate temperature through the image conversion unit,
As an image pre-processing process, filtering is performed within the range within the upper and lower thresholds to generate a temperature map in the form of a two-dimensional image composed of the time axis and the number axis of the temperature sensor.
The crack detection unit is a method of detecting a crack on the slab surface duty free from the temperature map in the form of a two-dimensional image using an object detection algorithm based on a convolution artificial neural network in which the crack pattern is learned. Way.
 제 6항에 있어서,
상기 기존의 지정된 복수의 크랙 탐지 시스템은 적어도 2개 이상이며, 또한
상기 크랙 탐지부에서 크랙 탐지 결과를 비교하여 최종 판정하기 위한 크랙 탐지 결과 개수는 적어도 2개 이상인 것을 특징으로 하는 슬라브 표면의 면세로 크랙 예측 방법.The method of claim 6,
The existing designated plurality of crack detection systems is at least two or more, and
And the number of crack detection results for final determination by comparing the crack detection results in the crack detection unit is at least two or more.
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