TWI451216B - Automatic positioning control system and method for identification of steel embryo image - Google Patents

Description

利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統及方法

本發明係關於自動定位控制系統及方法，特別是利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統及方法。

鋼胚在熱軋製程加工之前，會先進入加熱爐中提高其溫度以提高可加工性能，但在長時間的加熱過程中，因為鋼胚會有較長的時間停置在靜樑上，所以會造成局部的冷點而形成了冷痕(Skid Mark)。其中，發生在鋼胚極頭端以及極尾端的冷痕，尤其會造成鋼帶穿軋不穩定以及翻飛打輥的問題，嚴重影響產線的生產能力。

參考圖1，其顯示鋼胚冷痕分佈與加熱爐靜樑位置關係圖。由圖中所標示的鋼胚局部溫度低點(標記：冷痕)，可以明顯的判別出其與加熱爐靜樑位置(S1-S4)的正相關性質。而形成冷痕的原因，如上所述，主要是因為鋼胚在加熱爐內加熱長達4~5個小時的過程中，除了偶爾會因為動樑需要將其由進料端慢慢搬移至出料端之外，其大部分的時間都是停置在某些靜樑之上，因此，鋼胚就會很容易因為固定在這些位置上而長時間接收不到熱源，並產生加熱不均的局部溫度低點(冷痕)。

習知技術為避免此類問題的發生，會藉由調整鋼胚在爐內的擺放位置，以控制極頭端及極尾端與靜樑之間的距離及冷痕發生位置，但由於習知技術的控制精度不佳，不能有效改善冷痕問題。

此外，鋼胚在進爐前，會先在輸送台上完成定位，以決定其在爐內的擺放位置，接著才會由推胚器(Pusher)將鋼胚推向進料爐門前，並等待動樑將其搬運進入爐內。因此，鋼胚在進料爐門前之位置可決定鋼胚在爐內的擺放位置，亦影響鋼胚之冷痕發生位置。

本發明提供一種利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統，包括：一第一影像辨識裝置、一第二影像辨識裝置、一第一速度計算裝置及一定位目標速度計算裝置。該第一影像辨識裝置設置於一第一影像辨識區，用以辨識一鋼胚通過該第一影像辨識區。該第二影像辨識裝置設置於一第二影像辨識區，用以辨識該鋼胚通過該第二影像辨識區，該第二影像辨識區與該第一影像辨識區間具有一第一距離。該第一速度計算裝置依據該第一距離及該鋼胚通過該第一影像辨識區及該第二影像辨識區之時間差，計算該鋼胚之一第一速度。該定位目標速度計算裝置依據該第一速度及一目標位置與該第二影像辨識區之一第二距離，計算該鋼胚至該目標位置之一目標速度。

本發明提供一種利用鋼胚影像辨識之自動定位控制方法，包括以下步驟：(a)設置一第一影像辨識裝置於一第一影像辨識區，用以辨識一鋼胚通過該第一影像辨識區；(b)設置一第二影像辨識裝置於一第二影像辨識區，用以辨識該鋼胚通過該第二影像辨識區，該第二影像辨識區與該第一影像辨識區間具有一第一距離；(c)依據該第一距離及該 鋼胚通過該第一影像辨識區及該第二影像辨識區之時間差，計算該鋼胚之一第一速度；及(d)依據該第一速度及一目標位置與該第二影像辨識區之一第二距離，計算該鋼胚至該目標位置之一目標速度。

利用本發明利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統及方法，能有效地提高鋼胚定位的控制精度，並進而達成精確調控鋼胚極頭端以及極尾端的冷痕位置，有助於改善產線的生產能力。

參考圖2，其顯示本發明利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統之設置示意圖，且一併說明本發明利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統及方法。本發明利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統及方法可應用於熱軋鋼板、鋼帶、條鋼等使用加熱爐(Reheating Furnace)的鋼鐵製程。本發明利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統10包括：一第一影像辨識裝置11、一第二影像辨識裝置12、一第一速度計算裝置13及一定位目標速度計算裝置14。

該第一影像辨識裝置11設置於一第一影像辨識區31，用以辨識一鋼胚(圖未示出)通過該第一影像辨識區31。該第二影像辨識裝置12設置於一第二影像辨識區32，用以辨識該鋼胚通過該第二影像辨識區32，該第二影像辨識區32與該第一影像辨識區31間具有一第一距離L1。該第一速度計算裝置13依據該第一距離L1及該鋼胚通過該第一影像辨識區31及該第二影像辨識區32之時間差，計算該鋼胚之一第 一速度V1。該定位目標速度計算裝置14依據該第一速度V1及一目標位置41與該第二影像辨識區32之一第二距離L2，計算該鋼胚至該目標位置41之一目標速度，使該鋼胚能定位至該目標位置41。

在本實施例中，該第一影像辨識區31係為一辨識入口，該第二影像辨識區32係為一進料爐門42之一右側爐壁，亦即，該鋼胚由該第一影像辨識區31(辨識入口)進入，由輸送輥43輸送經由該第二影像辨識區32(右側爐壁)至該目標位置41。

為更精確計算該目標速度，本發明利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統10另包括一第三影像辨識裝置15及一第二速度計算裝置16。該第三影像辨識裝置15設置於一第三影像辨識區33，用以辨識該鋼胚通過該第三影像辨識區33，該第三影像辨識區33與該第二影像辨識區32間具有一第三距離L3。該第二速度計算裝置16依據該第三距離L3及該鋼胚通過該第二影像辨識區32及該第三影像辨識區33之時間差，計算該鋼胚之一第二速度V2。該定位目標速度計算裝置14依據該第一速度V1、該第二速度V2及該第二距離L2，計算該鋼胚至該目標位置41之該目標速度。

在本實施例中，該第三影像辨識區33係為該進料爐門42之一爐體中心位置，亦即，該鋼胚通過該第三影像辨識區33後，可依據該第一速度V1、該第二速度V2及該第二距離L2，較為精確地計算該鋼胚至該目標位置41之該目標速度。

參考圖3，其顯示本發明之目標速度曲線之示意圖。上述所計算之目標速度可為一速度曲線，例如：該目標速度曲線包括一等速區及一降速區，且該目標速度係為該輸送輥43之速度，並配合該輸送輥43之預設減速度，以將該鋼胚輸送至該目標位置41。

請再參考圖2，若該鋼胚之實際位置44不與該目標位置41相同，則需再進行修正，本發明之自動定位控制系統10另包括一定位修正速度計算裝置17，依據該鋼胚之實際位置44與該目標位置41之一誤差距離Le，計算該鋼胚由該實際位置44至該目標位置41之一修正速度。

參考圖4，其顯示本發明之修正速度曲線之示意圖。上述所計算之修正速度可為一速度曲線，例如：該修正速度曲線包括一加速區、一等速區及一降速區，且該修正速度係為該輸送輥43之速度，並配合該輸送輥43之預設加速度及減速度，以將該鋼胚由該實際位置44輸送至該目標位置41。

請再參考圖2，若該鋼胚超過該進料爐門42之左側爐壁，則表示發生異常。本發明之自動定位控制系統10另包括：一第四影像辨識裝置18及一定位異常警報裝置19。該第四影像辨識裝置18設置於一第四影像辨識區34，其係為該進料爐門42之左側爐壁，該第四影像辨識裝置18用以辨識該鋼胚通過該第四影像辨識區34。該定位異常警報裝置19依據該鋼胚通過該第四影像辨識區34，產生一第一定位異常警報。此時，該鋼胚係於該第一異常位置45，已超出 該進料爐門42之左側爐壁。

本發明之自動定位控制系統10另包括：一警報辨識裝置21，設置於一警報區35，用以辨識該鋼胚通過該警報區35。依據該鋼胚通過該警報區35，該定位異常警報裝置19產生一第二定位異常警報。此時，該鋼胚係於該第二異常位置46，已超出該警報區35。

當該鋼胚係於該第一異常位置45或該第二異常位置46時，可再利用上述之該定位修正速度計算裝置17，依據該第一異常位置45或該第二異常位置46與該目標位置41之誤差距離Le，計算該鋼胚由該第一異常位置45或該第二異常位置46至該目標位置41之修正速度，使該鋼胚由該第一異常位置45或該第二異常位置46輸送至該目標位置41。

在本實施例中，該第一影像辨識裝置11、該第二像辨識裝置12、該第三影像辨識裝置15及該第四影像辨識裝置18可為數位攝影機，以擷取該鋼胚的即時影樣資料，且可隨時偵測該鋼胚在進料爐門42前的輸送台上的位置。另外，上述之該鋼胚通過各辨識區或各位置，係以該鋼胚之頭端為基準，但不以此為限，其亦可以任何端點為基準。

利用本發明利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統及方法，能有效地提高鋼胚定位的控制精度，並進而達成精確調控鋼胚極頭端以及極尾端的冷痕位置，有助於改善產線的生產能力。

惟上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，而非用以限制本發明。因此，習於此技術之人士對上述實施例進 行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

10‧‧‧利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統

11‧‧‧第一影像辨識裝置

12‧‧‧第二影像辨識裝置

13‧‧‧第一速度計算裝置

14‧‧‧定位目標速度計算裝置

15‧‧‧第三影像辨識裝置

16‧‧‧第二速度計算裝置

17‧‧‧定位修正速度計算裝置

18‧‧‧第四影像辨識裝置

19‧‧‧定位異常警報裝置

21‧‧‧警報辨識裝置

31‧‧‧第一影像辨識區

32‧‧‧第二影像辨識區

33‧‧‧第三影像辨識區

34‧‧‧第四影像辨識區

35‧‧‧警報區

41‧‧‧目標位置

42‧‧‧進料爐門

43‧‧‧輸送輥

44‧‧‧實際位置

45‧‧‧第一異常位置

46‧‧‧第二異常位置

圖1顯示鋼胚冷痕分佈與加熱爐靜樑位置關係圖；圖2顯示本發明利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統之設置示意圖；圖3顯示本發明之目標速度曲線之示意圖；及圖4顯示本發明之修正速度曲線之示意圖。

10‧‧‧利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統

11‧‧‧第一影像辨識裝置

12‧‧‧第二影像辨識裝置

13‧‧‧第一速度計算裝置

14‧‧‧定位目標速度計算裝置

15‧‧‧第三影像辨識裝置

16‧‧‧第二速度計算裝置

17‧‧‧定位修正速度計算裝置

18‧‧‧第四影像辨識裝置

19‧‧‧定位異常警報裝置

21‧‧‧警報辨識裝置

31‧‧‧第一影像辨識區

32‧‧‧第二影像辨識區

33‧‧‧第三影像辨識區

34‧‧‧第四影像辨識區

35‧‧‧警報區

41‧‧‧目標位置

42‧‧‧進料爐門

43‧‧‧輸送輥

44‧‧‧實際位置

45‧‧‧第一異常位置

46‧‧‧第二異常位置

Claims (12)

1. 一種利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統，包括：一第一影像辨識裝置，設置於一第一影像辨識區，用以辨識一鋼胚通過該第一影像辨識區；一第二影像辨識裝置，設置於一第二影像辨識區，用以辨識該鋼胚通過該第二影像辨識區，該第二影像辨識區與該第一影像辨識區間具有一第一距離；一第一速度計算裝置，依據該第一距離及該鋼胚通過該第一影像辨識區及該第二影像辨識區之時間差，計算該鋼胚之一第一速度；及一定位目標速度計算裝置，依據該第一速度及一目標位置與該第二影像辨識區之一第二距離，計算該鋼胚至該目標位置之一目標速度。
2. 如請求項1之利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統，其中該第一影像辨識區係為一辨識入口，該第二影像辨識區係為一進料爐門之一右側爐壁。
3. 如請求項1之利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統，另包括：一第三影像辨識裝置，設置於一第三影像辨識區，用以辨識該鋼胚通過該第三影像辨識區，該第三影像辨識區與該第二影像辨識區間具有一第三距離；及一第二速度計算裝置，依據該第三距離及該鋼胚通過該第二影像辨識區及該第三影像辨識區之時間差，計算該鋼胚之一第二速度； 其中，該定位目標速度計算裝置依據該第一速度、該第二速度及該第二距離，計算該鋼胚至該目標位置之該目標速度。
4. 如請求項1之利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統，另包括一定位修正速度計算裝置，依據該鋼胚之一實際位置與該目標位置之一誤差距離，計算該鋼胚由該實際位置至該目標位置之一修正速度。
5. 如請求項1之利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統，另包括：一第四影像辨識裝置，設置於一第四影像辨識區，其係為該進料爐門之一左側爐壁，用以辨識該鋼胚通過該第四影像辨識區；及一定位異常警報裝置，依據該鋼胚通過該第四影像辨識區，產生一第一定位異常警報。
6. 如請求項5之利用鋼胚影像辨識之自動定位控制系統，另包括：一警報辨識裝置，設置於一警報區，用以辨識該鋼胚通過該警報區；其中依據該鋼胚通過該警報區，該定位異常警報裝置產生一第二定位異常警報。
7. 一種利用鋼胚影像辨識之自動定位控制方法，包括以下步驟：(a)設置一第一影像辨識裝置於一第一影像辨識區，用以辨識一鋼胚通過該第一影像辨識區；(b)設置一第二影像辨識裝置於一第二影像辨識區，用以辨識該鋼胚通過該第二影像辨識區，該第二影像 辨識區與該第一影像辨識區間具有一第一距離；(c)依據該第一距離及該鋼胚通過該第一影像辨識區及該第二影像辨識區之時間差，計算該鋼胚之一第一速度；及(d)依據該第一速度及一目標位置與該第二影像辨識區之一第二距離，計算該鋼胚至該目標位置之一目標速度。
8. 如請求項7之利用鋼胚影像辨識之自動定位控制方法，其中該第一影像辨識區係為一辨識入口，該第二影像辨識區係為一進料爐門之一右側爐壁。
9. 如請求項7之利用鋼胚影像辨識之自動定位控制方法，其中在步驟(c)之後另包括：(c1)設置一第三影像辨識裝置於一第三影像辨識區，用以辨識該鋼胚通過該第三影像辨識區，該第三影像辨識區與該第二影像辨識區間具有一第三距離；及(c2)依據該第三距離及該鋼胚通過該第二影像辨識區及該第三影像辨識區之時間差，計算該鋼胚之一第二速度；其中在步驟(d)中依據該第一速度、該第二速度及該第二距離，計算該鋼胚至該目標位置之該目標速度。
10. 如請求項7之利用鋼胚影像辨識之自動定位控制方法，另包括一步驟(e)，依據該鋼胚之一實際位置與該目標位置之一誤差距離，計算該鋼胚由該實際位置至該目標位置之一修正速度。
11. 如請求項7之利用鋼胚影像辨識之自動定位控制方法，另包括：(f)設置一第四影像辨識裝置於一第四影像辨識區，其係為該進料爐門之一左側爐壁，用以辨識該鋼胚通過該第四影像辨識區；及(g)依據該鋼胚通過該第四影像辨識區，產生一第一定位異常警報。
12. 如請求項11之利用鋼胚影像辨識之自動定位控制方法，其中在步驟(f)另包括：設置一警報辨識裝置於一警報區，用以辨識該鋼胚通過該警報區；其中在步驟(g)另包括依據該鋼胚通過該警報區，產生一第二定位異常警報。