TW383238B - Process and device for the automatical detection and removal of surface flaws of continuous casting products - Google Patents

Description

A7 B7 五、發明説明（(） 本發明關於一種在將連續鑄造產物自動檢測及去除表 面瑕疵的方法，該連續鑄造產物在仍熱的狀態分割成部分 長度’且在一滾壓道中的完工滾壓之前送到一材料除去機 ，特別是一硏磨機，在該除去機中。連續鑄造產物的材料 依其所要加工的表面上利用瑕疵尋找裝置所得知之瑕疵位 置而多少有些密集地將材料去除，以及關於一種實施此方 法的裝置。 依今日製造程序利用連續鑄造產生的鋼與非鐵金屬合 金的則產物（半產品），例如金屬板、金屬鏡及金屬條 (Knueppel)爲許多高價値之金屬產物，如鋼片或金屬絲。在 這種連續鑄造裝置中產生一條或數條無端鑄造條帶，它們 在通過一條冷卻及彎曲道後’被一個共移行的燃燒切割裝 置或剪斷裝置在仍熱的狀態分割成部分件。此完工之結果 產物隨後一一如有必要，在該具有部分長度的部分件作預 先加熱後--在一滾壓道中製成。在此，會有與程序技術 有關的表面瑕疵一一例如裂痕，平坦凹部及刻痕---齊 滾壓出來，如此會使所製之完工產品的品質降低到不堪用 的程度。這點對於表面品質要求很高的不銹鋼片特別嚴重 ，因此這種缺點不能被接受。因此，主要在高價値材料製 的前產物的場合，一般在完工滾壓之前，將前產物在特殊 高壓硏磨機中將表面硏磨加工。然而此外亦有習知技術用 鉋或銑切方式將材料從表面除去。 上述種類的一種材料除去的方法發表於歐洲專利EP_3_ 0 053 274。爲了要在整個加工寬度範圍中使除去的材料儘 __4_____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 一一 _B7___ 五、發明説明（7) 量少而又要達成較佳且有利於再加工的表面品質，故藉著 預選的推進路徑將此材料除去的步驟往復地沿鋼板長度方 向及鋼板橫方向實施，並依所發生之表面瑕疵多寡而定而 .作密集處理。在該將鐵屑鉋除的工具（特別是硏磨盤）前 方設有一瑕疵尋找裝置（檢出器或視訊裝置），它將表面 一直掃瞄找尋瑕疵源，且對應地利用所發生的瑕疵信號使 材料除去的過程變得更密集。因而把切屑揚起的工具可多 少向著鋼條帶或部分長度的鋼帶段的表面調移。 即使當把材料從連續鑄造產物用機械方式除去時，使 用檢出器或視訊裝置係習知者，這種瑕疵尋找裝置在實際 操作中通常只用於做手動式後加工。連續鑄造產物的表面 一般在第一道普遍性的硏磨後，由硏磨機之一操作者由外 觀作檢出，將瑕疵位置標識，並用手控制用此機器做後加 工。因此進行方式要將表面加工中斷以檢查前產物（鋼板 、鋼條、鋼錠）並將前產物利用材料除去機的放置枱從一 個封裝此機器的艙室運送出來。爲了做檢查，操作者隨後 要離開機器引導架（它往往並非就在材料除去機附近）。 瑕疵尋找作業’以及判斷是否需做後加工的工作，係依操 作者的資格及看法而定’因此很難確保品質保持一樣。操 作者以手將所產生之瑕疵位置（例如用顏色）標示，然後 將它用手控制移行以利用視訊攝影機作後加工。這種工作 ，由於周遭環境條件’例如熱、灰塵等以及因此造成之視 線不佳往往是一種危險而時間密集的冒險。最後一點，前 產物的最大溫度由於必須直接地接觸到操作者，因此受到 -________ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格(210X297公羡) ' ^^1 m. HI HI I - I 1^1 I I ml ^^^1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（乃） 限制。這一點與業者的企圖—在儘量筒的溫度做材料除 去的作業一一背道而馳，因爲金屬或金屬合金在較高溫度 較易加工，而且如要將熱的連續鑄造產物冷卻，檢查然後 再做表面加工，然後又需再加熱以做進一步加工，從能量 技術觀點來看，並不恰當。 因此本發明的目的在提供一種方法及一種實施此方法 的裝置，藉之可避免上述缺點，且在表面加工時，使其經 濟性及品質改善，且該加工作業本身可以特別結合到〜個 自動的電腦控制的程序中。 這種目的，依本發明的方法達成之道，係使該表面胃 疵被瑕疵尋找裝置當作影像資訊送到一個影像處理的處理 機，並被一電腦讀入，該電腦接到該機械的控制裝置，且 具有整合之比較與分析模組，在該電腦中，送來的數位影 像資訊在一個圖案辨識程序中與典型之表面瑕疵之儲存2 影像比較，並將結果（如瑕疵長度及寬度及瑕疵面積）直 接處理且在就表面瑕疵的關係作分類後，儲存在一個參考 座標的瑕疵檔案；或者儲存在一表面檔案後，在一隨後之 分析程序中分類。另一種變更方式，也可將整個表面的;t也 形圖儲存或顯示在一螢光幕上。因此可達成自動化及電腦 控制的邏輯式一貫的程序導引及進行以及與品質有關的資 料的建檔，且不論粗糙的（未經調整的）周圍環境條件， 如熱、落塵、振動、機械應力、工作物表面及工作材料的 比性質(specific property)以及表面瑕疵的種類及凹凸如何， 都不受影響。在此，本發明基於一個認知，即：在無干擾 —-------6—-—____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 一—' ^n· It— In n I fl^^i In ^11 n^f J {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（十） 之材料檢查技術中的習知的傳統方法（它們利用熱或磁性 作用原理或根據超音波、感應或雷射的基礎操作）由於上 述之特殊環境或使用條件而不能應用。 這種由處理機送到電腦的地形圖資料的加工係可立即 在比較與分析模組中進行，因此結果可直接存在與座標關 聯的瑕疵檔案中，在此還有一優點，即：電腦內的進一步 處理只需回溯到小得多的與座標相關的瑕疵檔案。如不採 此做法，另一種變更方式，在方法方面，係利用該輸入該 與座標關聯的表面瑕疵的測量誤差在一道隨後的分析程序 中做最終的分類。 將這種在比較及分析模組中處理的地形圖資料儲存到 該與座標相關聯的瑕疵檔案中，誠然可使該與座標相關聯 的檔案在線上與機器控制架連線，亦即：把瑕疵位置的影 像立即傳輸到控制架中。 本發明一較佳設計中，該與座標相關聯的瑕疵檔案經 由資料傳輸而傳到機器控制裝置，該機器控制裝置把瑕疵 的自動處理作轉換。而這種與機器有關的自動化程度基本 上可以依各種應用者而異的要求而定，而作配合。在此有 多種可能性。因此整個表面地形的圖形可送到操作艟室的 一個高解析度螢幕上。操作者可檢查此圖形，且不但決定 那些瑕疵要處理，而且也立即移行到這種瑕疵位置。如不 用此方式，也可採取使電腦只把瑕疵位置的影像以瑕疵度 量尺寸及位置的資料送給使用者，而使用者可作選擇，並 用手控制做加工。也可自動移行到瑕疵位置，並將其加工 ------ -- η________ 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） —^—^1 ml ^Kn V 一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（Γ) 用手控制方式或自動方式達成。 依本發明一種方案，該瑕疵的種類與發生頻繁數係由 一個整合在電腦中的統計模組檢出，其中該電腦將瑕疵位 置自動選出’並將「材料除去機」的「除去工具」經由機 械控制而依使用作自動加工。因此在每一個參考點都有全 自動的程序過程，其中該統計模組定義出一些標準，這些 標準用將所要處理的瑕疵選出。 因此表面瑕疵可用以下方式消除：表面的影像資訊被 一處理機準備’被一電腦讀入，且儲存在一檔案(Datei)中 :與此作業平行地，也可作線上傳輸到機器引導架中一個 螢幕上。在此’可以知悉及付諸實行的是：可將來之往復 運動的工作或儲存枱的一路徑測量系統之沿工作物縱向（ X位置）的座標儲存’並藉著分析影像資訊得到工作物橫 向的座標（Y位置），以確保電腦中該瑕疵與前產物或工 作物的地點的關聯。由於「瑕疵尋找裝置」或「檢測單元 」檢測到了工作物二個側邊緣，且電腦可以藉所造成寬度 做寬度的關聯（Y位置），因此這種作用可以達成。因此 檔案含有工作物的完整地形圖，包括影像資訊（用X、γ 座標表示）。 在一種實施此方法的裝置〔它包含一個與一更高階的 電腦連接的材料除去機，特別是具有除屑工具的硏磨機， 例如硏磨盤、鉋刀或銑切工具，及一個所要加工之產物的 儲存抬’及至少—個瑕疵找尋裝置〕，依本發明，該瑕疵 找尋裝置設計成檢單元形式，它至少有一攝影機及一照明 ^ϋ· n·— I ^^^1 I n^i ^nr n m \OJ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) ( 21〇χ 297公董） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（G) 裝置，二者係設在一個跨越過該放置抬的橫架上。此作光 學加工的表面檢查所用的元件或刀具，在攝影機方面係爲 一平面或矩陣或行列攝影機，而在照明裝置方面，係爲— 種問光燈裝置或鎂光燈或類似物。攝影機的數目或種類依 在檢出瑕疵時所要之解析度（圖元數目）而定（例如縫隙 寬約0.1 mm的裂痕）及工作物的寬度而定。檢查單元的照 明裝置的光譜係配合這種性質，且如果要用閉光燈裝置， 則要注意，閃光頻率與影像處理頻率（約5微秒）須互相 調定。此外，這種系統設成使所有作影像處理及分析的元 件在約1秒/米時加工抬或放置抬（例如硏磨枱）或除去 工具的支持件（例如在鉋或銑切場合）有夠高的加工速度 及資料儲存能力。 依本發明一較佳設計’在除去機前方設有一第一檢查 單元，而在除去機後方設有一第二檢查單元。如此，如果 在硏磨抬上的工具在硏磨過程時沿縱向在檢查單元下方通 過時’則檢查單元不可設在某位置（例如在硏磨機的例子 ，則係在硏磨盤軸上）的禁忌就可解除。如此，藉著將二 個檢查單元各平行於此軸設置可確實將整個面作檢查。在 此’宜將表面地形圖之個別部分區域的由此二個檢查單元 所準備的資料在一個組合模組中重疊到整個檔案。此外， 這種設在此除去機外或將此除去機封入的艙室外的檢查單 兀還有一優點，即它不受材料除去或硏磨加工的直接影響 〔例如火花飛濺(Funkenflug) ’密集落塵，特別的熱負荷， 振動，硏磨盤破裂等等〕。如果要加工之工作物或前產物 —-- -a._______ 本紙張尺度適财目ϋ家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ~~' -- n^— n^n n - n^i tn an— n_^i 一-ffJ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（^)) 的長度小於硏磨盤軸與檢查單元間的距離，則可將—特別 的檢查路徑整合到該機械控制裝置中。如果前產物在檢查 前利用一個機械式淸理作業除去鬆的污物，例如硏磨屑、 燒焦物、鬆離的烘粘著物（Anbackung)等，或者將表面交 替地用壓縮空氣吹拂或吸取，則這種硏磨或材料除去加工 可更無干擾而安全地操作。 爲了將測量値更佳地檢出，在檢查單元具有數個攝影 機的場合，攝影機要設成瀑布式。 另一種設計中，該攝影機設有一個光學濾光器。它可 配合各種光譜，且除去干擾性光（照明體，眩目的火花） 的影響。 另一種方案係在攝影機與照明裝置前設一保護片。它 防止灰塵、火花及濕氣侵入以及由於機械性接觸造成的損 害，此外並可使磨損部分容易更換。 此外亦提議將攝影機及照明裝置設計成包封絕熱及/ 或受冷卻方式。這點係用於防護很熱的連續鑄造產物的大 量輻射熱。氣體（空氣、氮）或液體（水）冷卻媒，只要 各依當地條件許可，都可適用，且宜將資料及能量傳輸的 線路利用相關的絕熱物保護。 本發明其他特與優點見於申請專利範圍及以下說明， 其中用一硏磨機的實施例詳細說明本發明。圖式中： 第一圖係具有相關之檢查單元的一個可移行硏磨枱的 前視圖（a部分）與整體視圖（b )’各用示意方式表示 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^^^1- —^^1 »11 n^i 1 - I 一 —^ϋ n (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（沪） 第二圖係第一圖b部分的硏磨單元，它具有電腦邏輯 用以自動檢出表面瑕疵，用方塊圖示意表示。 〔圖號說明〕 ⑴硏磨艙(1) ⑵鋼板 (3)硏磨枱 ⑷(5)橫架 (6)⑺檢查單元 (8) 攝影機 (9) 照明裝置 (10) 保護片 (11) 處理機 (12a)(12b)瑕疵資料影像 (13) 電腦 (14) 檔案 (15) 分析模組 (16) 瑕疵檔案 (17) 機械控制裝置） (18) 螢光幕 (19) 鍵盤 一個長時以來習知的鋼板硏磨機（其細節未詳示，這 種硏磨機舉例而言，可見上述之ΕΡ-Β-0 053 274)具有至少 一個硏磨盤，它的外側作包封，設在一硏磨艙(1)中。所要 加工的工作物——此處係一鋼板(2)——係放在一可沿縱向 __u- 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 —-.- —— -—- — — — 五、發明説明（^) 往復移行的硏磨枱(3)上。硏磨艙⑴的兩側有一橫架⑷或 (5)它沿橫向跨越過帶有鋼板(2)的硏磨抬(3)，橫架(4)或(5) 上設有一第一或第二檢查單元(6)或(7)，該檢查單兀可利用 .一直線驅動器橫向移行（見第一圖b部分）。此二檢查單 元⑹⑺在此實施例中係由二個攝影機⑻及與之相關的照明 裝置(9)構成（見第二圖），其中該攝影機(8)及照明裝置(9) 都包封成絕熱及/或受冷卻方式，且設有一個接在前方的 保護片(10)。 也可採與上述抬式硏磨機不同的變更方式使用一個手 提硏磨機，其中工具放在位置不動的裝置上，且硏磨手機 往復地沿縱向在工作物上移行。 爲了做自動之電腦控制的邏輯程序導引及進行，以及 將與品質有關的資料建檔，故依第二圖有處理機（11)與該 檢查單元⑹(7)配合，該處理機(11)把利用攝影機⑻從鋼板 (2)表面求得的表面瑕疵以影像資訊的形式準備；這些將鋼 板(2)的表面地形圖表現出來的資料被一個上面設置的電腦 讀入並存在一檔案(14)中。電腦（13)有二整合的構成係爲一 比較與分析模組（15)及一與座標相關聯的瑕疵檔案（16);此 外它與硏磨機的機械控制裝置(17)連接。 在比較與分析模組（15)中把該數位式影像資訊在一圖 形辨認程序與典型表面瑕疵的所儲存之影像〔見第二圖之 圖號（12a)及（12b)〕比較，並將結果儲存在該與座標關聯的 瑕疵檔案（16)中。這種就關係（例如瑕疵面積大小、瑕疵 長度或寬度）的分類係在一隨後的分析程序中達成；另一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ml'·———- n —HI— n n ml m^i I ^ϋ·· ^^4 e 、vs (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ί- /*» -r ^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __B7 _ 五、發明説明（/c) 種方法，係將送到電腦上的地形資料立刻用比較及分析模 組（15)處理，並將結果直接存在一個與座標相關聯的表面 檔案中。這種在線上與操作者艙室中的一個可作高解析度 的螢光幕（18)連線的電腦（13)使得操作者可將整個表面地形 的圖形求出，因此他可做一檢查，並利用一鍵盤（19)將硏 磨盤依標的使用以作隨後的瑕疵處理。另一種方式，亦可 只提供瑕疵位置的影像，而用手或自動地移行到瑕疵位置 ，並用手控制或自動地作加工，換言之，在終效應做一個 全自動的檢查及加工程序。 n- I - 1- —I- j I 1^1 n 尤衣 --I —In -I- - n - i. 1^1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張歧適财1111¾準（⑽> M規格（210X2^*7

Claims (1)

1. Α8 Β8 C8 D8 •、申請專利範圍 1·一種自動檢測及去除連續鑄造產物表面瑕疵的方 法，該連續鑄造產物在仍熱的狀態分割成部分長度，且在 一滾壓道中的完工滾壓之前送到一材料除去機，特別是一 硏磨機，在該除去機中。連續鑄造產物的材料依其所要加 工的表面上利用瑕疵尋找裝置)所得知之瑕疵位置而多少有 些密集地將材料去除，其特徵在：該表面瑕疵被瑕疵尋找 裝置當作影像資訊送到一個影像處理的處理機，並被一電 腦讀入，該電腦接到該機械的控制裝置，且具有整合之比 較與分析模組，在該電腦中，送來的數位影像資訊在一個 圖案辨識程序中與典型之表面瑕疵之儲存影像比較，並將 結果，如瑕疵長度及寬度及瑕疵面積直接處理，且在就表 面瑕疵的關係作分類後，儲存在一個參考座標的瑕疵檔案 ;或者儲存在一表面檔案後，在一隨後之分析程序中分類 ! I - 1 !— 1 -I —1 - I. ^1 :水. I - I I .1 I HI I ! im (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中： 該與座標相關聯的瑕疵檔案藉資料傳輸送到機器控制 裝置，該機器控制裝置做瑕疵的自動處理。 3 .如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中·· 該瑕疵種類及出現頻率繁率被一個整合在電腦中的統 計模組測出，其中，該電腦將瑕疵位置自動選出，並將材 料除去機的除去工具經由機器控制裝置依標的使用以作自 動加工。 4 .如申請專利範圍第1項之方法，其中： 該與座標相關的瑕疵檔案在線上與機器控制枱連接。 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） Α8 Β8 C8 D8 •、申請專利範圍 1·一種自動檢測及去除連續鑄造產物表面瑕疵的方 法，該連續鑄造產物在仍熱的狀態分割成部分長度，且在 一滾壓道中的完工滾壓之前送到一材料除去機，特別是一 硏磨機，在該除去機中。連續鑄造產物的材料依其所要加 工的表面上利用瑕疵尋找裝置)所得知之瑕疵位置而多少有 些密集地將材料去除，其特徵在：該表面瑕疵被瑕疵尋找 裝置當作影像資訊送到一個影像處理的處理機，並被一電 腦讀入，該電腦接到該機械的控制裝置，且具有整合之比 較與分析模組，在該電腦中，送來的數位影像資訊在一個 圖案辨識程序中與典型之表面瑕疵之儲存影像比較，並將 結果，如瑕疵長度及寬度及瑕疵面積直接處理，且在就表 面瑕疵的關係作分類後，儲存在一個參考座標的瑕疵檔案 ;或者儲存在一表面檔案後，在一隨後之分析程序中分類 ! I - 1 !— 1 -I —1 - I. ^1 :水. I - I I .1 I HI I ! im (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中： 該與座標相關聯的瑕疵檔案藉資料傳輸送到機器控制 裝置，該機器控制裝置做瑕疵的自動處理。 3 .如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中·· 該瑕疵種類及出現頻率繁率被一個整合在電腦中的統 計模組測出，其中，該電腦將瑕疵位置自動選出，並將材 料除去機的除去工具經由機器控制裝置依標的使用以作自 動加工。 4 .如申請專利範圍第1項之方法，其中： 該與座標相關的瑕疵檔案在線上與機器控制枱連接。 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 "" -〜 (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 5種用於實施申請專利範圍第丄項之方法的壯 ’包含-個與-設在上方之電腦（13)__材料除= ’特別是硏觸，它具有-除去贿的工具，例如硏磨盤 、鉋刀或銑具，並包含一放置枱(3)以放置所要加工的產物 (2)，且具有至少一個瑕疵尋找裝置⑹或(7)，其中該電腦 (13)與該機器控制裝置(π)連接，其特徵在： 此瑕疵尋找裝置設計成檢查單元(6)(7)形式，該檢查單 元至少有一攝影機(8)及一照明裝置(9)，二者設在一個^跨 瑰置枱(3)的橫架（14)上，且該檢查單元(6)(7)連接到該具有 比較及分析模組(15)及一參考座標式瑕疵檔案(16)的電腦。 6 ·如申請專利範圍第5項之裝置，其中： 在該材料除去機前方設有一第一檢查單元(6)，而在該 除去機後方設有一第二檢查單元。 7 ·如申請專利範圍第5項之裝置，其中： 多數攝影機(8)設成瀑布方式。 8 ·如申請專利範圍第5項之裝置，其中： 該攝影機(8)設有一光學濾光器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9 ·如申g靑專利範圍第5項之裝置，其中： 該檢查單元(6)(7)以可移行的方式設在該橫架(4)上。 1 〇 ·如申請專利範圍第5項之裝置，其中： 該攝影機(8)及照明裝置(9)前方設有一保護片（10)。 1 1 ·如申請專利範圍第5項之裝置，其中： 該攝影機(8)與照明裝置(9)包封成絕熱方式及/或受冷 卻。 一-_ 本紙張尺度逋用中國國家榡準（CNS) A4^ (21QX297公釐）