TW201330956A - 鋼帶切尾之偵測方法 - Google Patents

Abstract

一種鋼帶切尾之偵測方法，包含下列步驟。感測鋼帶進入端切機之時間點。取得端切機內部之第一影像。對第一影像進行影像處理，以獲得數個第一特徵值。決定影像處理範圍。感測切尾處理之時間點。取得端切機內部之第二影像。對影像處理範圍中之第二影像進行另一影像處理，以獲得數個第二特徵值。判斷影像處理範圍中之第二影像是否有鋼帶之切尾部分的影像。當判斷步驟的結果為是時，依序重複進行取得第二影像之步驟、另一影像處理步驟、與判斷步驟一預設次數。當這些判斷步驟的結果為是時，表示切尾部分殘留在端切機中。

Description

鋼帶切尾之偵測方法

本發明是有關於一種偵測方法，且特別是有關於一種鋼帶切尾之偵測方法。

在煉鋼過程中，熱軋製程時需利用端切機來將鋼帶翹曲的二尾端切除。切除下來的鋼帶尾端在正常情況下，應直接滑落至端切機一側下方的溝槽內。但倘若切除之尾端留滯在端切機上，在下個鋼帶進入端切機前，端切機進行迴刀預備時，極有可能會將留滯之鋼帶尾端甩落至端切機前方用來穿帶的斜坡導板上。如此一來，當此鋼帶進行穿帶而通過端切機前方之導板時，鋼帶與滯留之尾端可能會一起軋入熱軋機中。這樣不僅會影響鋼帶軋延的品質，嚴重的話甚至會造成整捲鋼帶軋壞，使得熱軋產線的損失大幅增加。

為避免切除之鋼帶尾端留滯而影響軋延品質，目前提出一種利用聲音感測方式，來判斷切除之尾端的掉落位置。此方法係在端切機的溝槽下方設置聲音感測器，藉以接收鋼帶之切尾落下時的撞擊聲，以供操作者判斷。然而，由於熱軋工廠的現場會有很多的聲音干擾，因此會嚴重影響聲音感測器的感測效果。如此一來，將導致偵測的正確性不佳。此外，由於聲音感測器係設置在端切機的溝槽下方，因此受到鋼帶切尾落下的衝擊，聲音感測器的故障頻率高，實用性差。

因此，本發明之一態樣就是在提供一種鋼帶切尾之偵測方法，其係利用攝影取像的非接觸方式來偵測鋼帶切尾殘留。如此一來，偵測裝置可不需與生產設備接觸，而可有效避免現場噪音、震動與粉塵的干擾，故可降低偵測裝置之故障率。

本發明之另一態樣是在提供一種鋼帶切尾之偵測方法，其可有效偵測端切機內之鋼帶切尾時的狀況，有利於現場工作人員即時進行異常狀況的排除。因此，運用此方法除了可減輕現場工作人員的負擔，更可避免鋼帶之切尾影響鋼帶之軋延品質，進而可提升熱軋作業的效率、降低製程成本。

根據本發明之上述目的，提出一種鋼帶切尾之偵測方法，其包含下列步驟。對一端切機進行第一感測步驟，以獲得一鋼帶進入端切機之第一時間點。對端切機內部進行第一攝影取像步驟，以獲得第一影像。利用一控制器之一影像處理單元對第一影像進行一影像處理，以獲得第一影像之複數個第一特徵值。根據這些第一特徵值，決定一影像處理範圍(Region Of Interest；ROI)。對端切機進行第二感測步驟，以獲得端切機對鋼帶進行一切尾處理之第二時間點。對端切機內部進行第二攝影取像步驟，以獲得第二影像。利用影像處理單元對影像處理範圍中之第二影像進行另一影像處理，以獲得第二影像之複數個第二特徵值。利用控制器根據這些第二特徵值進行一判斷步驟，以判斷影像處理範圍中之第二影像是否有鋼帶之切尾部分的影像。當判斷步驟的結果為是時，依序重複進行第二攝影取像步驟、前述之另一影像處理步驟、與判斷步驟一預設次數。當在預設次數中之判斷步驟的結果為是時，表示切尾部分殘留在端切機中。

依據本發明之一實施例，上述進行第一攝影取像步驟與第二攝影取像步驟時包含利用一彩色攝影機或一紅外線攝影機，且每一第一影像與第二影像為一彩色影像。

依據本發明之另一實施例，上述進行每一影像處理步驟與另一影像處理步驟時包含下列步驟。將彩色影像轉換成一灰階影像。對此灰階影像進行一雜訊濾除(Noise Reduction)處理。利用一預設閥值(Threshold)，將灰階影像轉換成二值化影像。利用影像處理技術中之分割法，將二值化影像中之白色區塊分割成複數個區塊。對這些區塊進行一特徵值計算處理，以獲得第一特徵值與第二特徵值。

依據本發明之又一實施例，於將白色區塊分割成數個區塊之步驟前，上述每一影像處理步驟與另一影像處理步驟更包含利用影像處理技術中之型態學(Morphology)方式，使白色區塊之邊緣平滑化。

依據本發明之再一實施例，上述進行雜訊濾除處理時包含利用一影像濾波器(Gaussian Smooth Filter)。

依據本發明之再一實施例，上述之預設閥值為149。

依據本發明之再一實施例，上述之第一特徵值包含鋼帶之影像的矩形度與面積。

依據本發明之再一實施例，上述之第二特徵值包含切尾部分之影像的面積與位置中心的X座標。

依據本發明之再一實施例，在上述之判斷步驟中，當切尾部分之影像的面積均在第一預設範圍內，且切尾部分之影像的位置中心的X座標均在第二預設範圍內時，這些判斷步驟之結果為是。

依據本發明之再一實施例，當上述判斷步驟之結果為是時，鋼帶切尾之偵測方法更包含發出一警訊。

請參照第1圖，其係繪示依照本發明之一實施方式的一種鋼帶切尾之偵測系統的裝置示意圖。在本實施方式中，鋼帶切尾之偵測系統100主要包含攝影機102、控制器104、感測器112與警報裝置114。攝影機102設置在端切機之開孔旁，且可對著端切機之內部進行攝影取像。攝影機102可為紅外線攝影機或彩色攝影機，例如工業型的彩色攝影機。

感測器112可裝設於端切機內。感測器112不僅可用以感測鋼帶進入此端切機的時間點，也可用以感測此端切機對鋼帶進行切尾處理的時間點。

攝影機102和感測器112均與控制器104連接，以將所拍攝到之影像和感測到的資訊傳送至控制器104。在一實施例中，控制器104主要包含影像擷取卡106、影像處理單元108與控制單元110。控制器104可例如為一電腦設備。

在控制器104中，影像擷取卡106與攝影機102連通，而可擷取攝影機102所拍攝之影像。影像擷取卡106也與影像處理單元108連通，而可將擷取自攝影機102的影像傳送至影像處理單元108中。影像處理單元108可對影像擷取卡106所擷取之影像進行影像處理。

影像處理單元108與控制單元110連通，而可將經過影像處理後所獲得之影像資訊傳遞給控制單元110。控制單元110可根據來自影像處理單元108之影像資訊，來判斷鋼帶切尾是否留滯在端切機內。控制單元110可包含數位輸入/輸出模組(DI/DO Module)。因此，影像處理單元108處理後之影像資訊可為數位資訊。另一方面，感測器112也與控制單元110連通，而可將鋼帶進入端切機、以及端切機對鋼帶進行切尾處理之時間點的資訊傳送至控制單元110。同樣地，感測器112所獲得之時間資訊可為數位化資訊。

警報裝置114也連接至控制單元110。當控制單元110判斷出鋼帶的切尾部分留滯在端切機內時，可對警報裝置114發出啟動訊號，藉以驅動警報裝置114來發出警報。在一些實施例中，警報裝置114可為警鈴、可顯示警示資訊的顯示器、或警示燈。

請參照一併參照第1圖與第2圖，其中第2圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種鋼帶切尾之偵測方法的流程圖。在本實施方式中，進行綱帶切尾之偵測方法200時，先如同第2圖之步驟202所述，利用感測器112對端切機進行感測，以感測欲進行切尾處理之鋼帶是否已進入端切機，並獲得此鋼帶進入端切機之時間點。

當感測器112感測到鋼帶進入端切機時，如步驟204所述，利用攝影機102對端切機之內部進行攝影取像，以獲得鋼帶在端切機內部之影像。在一實施例中，攝影機102攝影取像所獲得之影像為彩色影像。接下來，先利用控制器104之影像擷取卡106來擷取攝影機102所拍攝之影像。再將影像擷取卡106所擷取之影像傳送至控制器104之影像處理單元108。接著，如步驟206所述，利用影像處理單元108對影像擷取卡106所傳來之影像進行影像處理。

請參照第3圖，其係繪示依照本發明之一實施方式的一種影像處理方法的流程圖。在一實施例中，由於所獲得之彩色影像係由紅綠藍(RGB)三個頻道的影像所組成，再加上鋼帶屬於紅熱狀態，因此鋼帶影像之紅色頻道的色差較為明顯。故，如第3圖所示，進行影像處理300時，先如同步驟302所述，將彩色影像中紅色頻道的影像灰階值分離出來做分析，藉以將彩色影像轉換為灰階影像。其中，影像灰階值之範圍從0到255。

接下來，如同步驟304所述，利用例如影像濾波器對灰階影像進行雜訊濾除處理，以濾除灰階影像之雜訊。對濾除雜訊之灰階影像的灰階值分部進行分析。在一實施例中，請參照第4圖，鋼帶的像素灰度值均大於149。因此，在此實施例中，如同影像處理300之步驟306所述，以149來當作預設閥值，而將灰階影像轉換成二值化影像。也就是說，此實施例將灰度值超過149的像素均標示為255(白色)，且將灰度值小於149的像素均標示為0(黑色)。如此一來，灰階影像可轉變成僅由白色與黑色像素所構成之二值化影像。在其他實施例中，預設閥值可根據各灰階影像之灰階值分佈而加以調整，並不限於上述實施例之149。

接下來，如同步驟308所述，可根據所獲得之二值化影像的平滑程度，選擇性地利用例如影像處理技術中之型態學方式的膨脹(Dilation)處理法則，使二值化影像中之白色區塊的鋸齒狀邊緣更加的平滑。接著，如同步驟310所述，利用影像處理技術中之分割法，將二值化影像中之白色區塊分割成數個區塊。這些區塊分別對應連結於端切機內之物體的影像，例如鋼帶影像。

然後，如同步驟312所述，計算這些區塊的影像特徵值，例如區塊面積、區塊與矩形的相似度、包圍對應於鋼帶影像之區塊的最小矩形(Bounding Rectangle)、與區塊中心的X軸座標。其中，區塊與矩形的相似度又稱為區塊之矩形度(Rectangularity)，區塊中心的X軸座標可定義為最小矩形之中心的X座標。在一實施例中，對應於鋼帶影像之區塊的面積可為12817像素。

完成影像處理後，請再次參照第2圖，如同步驟208所述，根據影像處理後所獲得之特徵值，決定整張影像中要進行進一步處理研究的影像處理範圍，藉以大幅縮減後續進行處理的運算與偵測時間。在一實施例中，經過現場實際觀察發現，發生鋼帶切尾留滯的狀況時，切尾部分均會位在端切機之平台上。因此，此實施例係將影像處理範圍設定在端切機之平台上的區域，且藉由影像特徵值中的包圍對應於鋼帶影像之區塊的最小矩形來推算影像處理的範圍。

舉例而言，請參照第5圖，在此二值化影像400中，令A為包圍對應於鋼帶影像之區塊的最小矩形402的左邊緣406的X座標值，而影像處理範圍404的左邊緣412的X座標值定義為A+0.21×最小矩形402之寬度410，影像處理範圍404的寬度414定義為0.54×最小矩形402之寬度410，而影像處理範圍404的高度416則定義相同於最小矩形402之高度408。

接下來，請再次參照第1圖與第2圖，如同步驟210所述，再次利用感測器112對端切機進行感測，以感測端切機是否已對鋼帶進行切尾處理，並獲得鋼帶切尾的時間點。當感測器112感測到端切機已對鋼帶進行切尾後，如同步驟212所述，再次利用攝影機102對端切機之內部進行攝影取像，以獲得鋼帶切尾後端切機內部之影像。同樣地，攝影機102攝影取像所獲得之影像可為彩色影像。接著，同樣先利用控制器104之影像擷取卡106來擷取攝影機102所拍攝之影像。再將影像擷取卡106所擷取之影像傳送至控制器104之影像處理單元108。接著，如步驟214所述，利用影像處理單元108對影像擷取卡106所傳來之影像進行影像處理。

在此實施例的步驟214中，進行影像處理時，所採用之影像處理程序可與步驟206之影像處理程序完成相同。舉例而言，步驟214與206之影像處理程序可均依照第3圖所示之影像處理300的程序來進行。但步驟214與206不同之處在於，步驟214之影像處理僅對位在影像處理範圍中的影像部分進行處理。完成步驟214的影像處理後，可獲得鋼帶切尾後之影像的特徵值，包含例如對應於切尾部分之影像之區塊的面積、與此區塊之位置中心的X軸座標。

接下來，如同步驟216所述，利用第1圖之控制器104的控制單元110來篩選影像中面積落在預設面積範圍內、且影像中位置中心的X座標落在預設座標範圍內的區塊(即切尾部分之影像)。當有篩選出區塊，其面積落在預設面積範圍內，且位置中心的X座標也落在預設座標範圍內，控制單元110即可據此判斷出位於影像處理範圍中之第二影像有鋼帶之切尾部分的影像。若並未篩選有任何區塊，其面積落在預設面積範圍內且位置中心的X座標也落在預設座標範圍內，則控制單元110即可據此判斷出位於影像處理範圍中之第二影像並沒有鋼帶之切尾部分的影像。此時，偵測方法200即可重新進行，來偵測下一個進入端切機進行切尾的鋼帶的切尾留滯狀況。

當步驟216之判斷結果為是時，則如同步驟218所述，依序重複進行上述之步驟212、214與216一預設次數，例如十次。當預設次數所獲得之判斷步驟216的結果均為是時，表示鋼帶之切尾部分確實殘留在端切機中。此時，請再次參照第1圖，控制器104之控制單元110可對警報裝置114發出啟動訊號，來驅動警報裝置114發出警報。偵測系統100之警報裝置114發出預警後，將暫停攝影取像與影像處理。此時，現場工作人員則可先檢查是否有異常狀況，進一步可進行異常狀況的排除。

在一些實施例中，於鋼帶切尾後，第一次進行判斷步驟216發現有切尾部分的影像時，後續之判斷步驟可僅針對與切尾部分之影像相對應之區塊的位置中心X座標的變動範圍是否落在一定範圍內。在一例子中，如第6圖所示，於第一次判斷步驟216發現有切尾部分的影像後，後續進行的十次判斷中，與切尾部分之影像相對應之區塊的位置中心X座標均在影像處理範圍之左邊緣的X座標與右邊緣的X座標之間震盪時，則表示鋼帶之切尾部分確實殘留在端切機中。

由上述之實施方式可知，本發明之一優點就是因為本發明之鋼帶切尾之偵測方係利用攝影取像的非接觸方式來偵測鋼帶切尾殘留。因此，偵測裝置可不需與生產設備接觸，而可有效避免現場噪音、震動與粉塵的干擾，故可降低偵測裝置之故障率。

由上述之實施方式可知，本發明之鋼帶切尾之偵測方法可有效偵測端切機內之鋼帶切尾時的狀況，有利於現場工作人員即時進行異常狀況的排除。因此，運用此方法除了可減輕現場工作人員的負擔，更可避免鋼帶之切尾影響鋼帶之軋延品質，進而可提升熱軋作業的效率、降低製程成本。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．偵測系統

102．．．攝影機

104．．．控制器

106．．．影像擷取卡

108．．．影像處理單元

110．．．控制單元

112．．．感測器

114．．．警報裝置

200．．．偵測方法

202．．．步驟

204．．．步驟

206．．．步驟

208．．．步驟

210．．．步驟

212．．．步驟

214．．．步驟

216．．．步驟

218．．．步驟

300．．．影像處理

302．．．步驟

304．．．步驟

306．．．步驟

308．．．步驟

310．．．步驟

312．．．步驟

400．．．二值化影像

402．．．最小矩形

404．．．影像處理範圍

406．．．左邊緣

408．．．高度

410．．．寬度

412．．．左邊緣

414．．．寬度

416．．．高度

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種鋼帶切尾之偵測系統的裝置示意圖。

第2圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種鋼帶切尾之偵測方法的流程圖。

第3圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種影像處理方法的流程圖。

第4圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種灰階影像之灰階值分佈圖。

第5圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種包圍對應於鋼帶影像之區塊的最小矩形與影像處理範圍之相對關係示意圖。

第6圖係繪示對應於鋼帶切尾部分之影像的區塊的位置中心X座標在時間軸上的變動曲線圖。

200．．．偵測方法

202．．．步驟

204．．．步驟

206．．．步驟

208．．．步驟

210．．．步驟

212．．．步驟

214．．．步驟

216．．．步驟

218．．．步驟

Claims (10)

1. 一種鋼帶切尾之偵測方法，包含：對一端切機進行一第一感測步驟，以獲得一鋼帶進入該端切機之一第一時間點；對該端切機內部進行一第一攝影取像步驟，以獲得一第一影像；利用一控制器之一影像處理單元對該第一影像進行一影像處理，以獲得該第一影像之複數個第一特徵值；根據該些第一特徵值，決定一影像處理範圍；對該端切機進行一第二感測步驟，以獲得該端切機對該鋼帶進行一切尾處理之一第二時間點；對該端切機內部進行一第二攝影取像步驟，以獲得一第二影像；利用該影像處理單元對該影像處理範圍中之該第二影像進行另一影像處理，以獲得該第二影像之複數個第二特徵值；利用該控制器根據該些第二特徵值進行一判斷步驟，以判斷該影像處理範圍中之該第二影像是否有該鋼帶之一切尾部分的影像；以及當該判斷步驟的結果為是時，依序重複進行該第二攝影取像步驟、該另一影像處理步驟、與該判斷步驟一預設次數，其中當在該預設次數中之該些判斷步驟的結果為是時，表示該切尾部分殘留在該端切機中。
2. 如請求項1所述之鋼帶切尾之偵測方法，其中進行該第一攝影取像步驟與該第二攝影取像步驟時包含利用一彩色攝影機或一紅外線攝影機，且每一該第一影像與該第二影像為一彩色影像。
3. 如請求項2所述之鋼帶切尾之偵測方法，其中進行每一該影像處理步驟與該另一影像處理步驟時包含：將該彩色影像轉換成一灰階影像；對該灰階影像進行一雜訊濾除處理；利用一預設閥值，將該灰階影像轉換成一二值化影像；利用一影像處理技術中之一分割法，將該二值化影像中之一白色區塊分割成複數個區塊；以及對該些區塊進行一特徵值計算處理，以獲得該些第一特徵值與該些第二特徵值。
4. 如請求項3所述之鋼帶切尾之偵測方法，其中於將該白色區塊分割成該些區塊之步驟前，每一該影像處理步驟與該另一影像處理步驟更包含利用該影像處理技術中之一型態學方式，使該白色區塊之邊緣平滑化。
5. 如請求項3所述之鋼帶切尾之偵測方法，其中進行該雜訊濾除處理時包含利用一影像濾波器。
6. 如請求項3所述之鋼帶切尾之偵測方法，其中該預設閥值為149。
7. 如請求項3所述之鋼帶切尾之偵測方法，其中該些第一特徵值包含該鋼帶之影像的矩形度與面積。
8. 如請求項3所述之鋼帶切尾之偵測方法，其中該些第二特徵值包含該切尾部分之影像的面積與位置中心的X座標。
9. 如請求項8所述之鋼帶切尾之偵測方法，其中在該些判斷步驟中，當該切尾部分之影像的面積均在一第一預設範圍內，且該切尾部分之影像的位置中心的X座標均在一第二預設範圍內時，該些判斷步驟之結果為是。
10. 如請求項1所述之鋼帶切尾之偵測方法，當該些判斷步驟之結果為是時，更包含發出一警訊。