TWI546133B - The method of detecting the knife condition of hot - cutting end cutting machine - Google Patents

Description

熱軋端切機之刀況的偵測方法

本發明是有關於一種刀況的偵測方法，特別是指一種熱軋端切機之刀況的偵測方法。

在煉鋼程序的熱軋過程中需要用端切機來切除鋼帶的尾端。切除下來的鋼帶切尾在理想狀況下會在甩刀一次後即滑落至下方溝槽內；但倘若刀況不佳，鋼帶切尾可能會留滯在端切機上，如此，端切機在下條鋼帶進來前進行迴刀預備時，可能會將鋼帶切尾甩落至前方用來穿帶鋼帶的斜坡導板上，使得鋼帶與鋼帶切尾一同軋入熱軋機而影響軋延的品質，更甚者，會造成整條鋼帶軋壞，所以需要研發偵測端切機之刀況的方法，讓使用者能藉以精準地判斷換刀的時機點。

因此，本發明之目的，即在提供一種熱軋端切機之刀況的偵測方法。

於是本發明熱軋端切機之刀況的偵測方法，包含一第一影像獲取步驟、一第一影像處理步驟、一第二影像獲取步驟、一第二影像處理步驟及一刀況偵測步驟。該第一影像獲取步驟對一可呈現一鋼帶之一切尾程序之窗口 獲取一組各涵蓋該窗口之第一連續影像。該第一影像處理步驟對於每一第一影像進行影像處理，以對每一第一影像定義出相同的一影像範圍，其中該影像範圍包括多個影像區塊，且該等影像區塊中之其中多者組成一鋼帶影像區塊，該鋼帶影像區塊之上緣對齊該影像範圍之上緣。該第二影像獲取步驟係在該熱軋端切機中之鋼帶之切尾程序的切刀步驟完成後獲取一組各涵蓋該窗口之第二連續影像。該第二影像處理步驟對於每一第二影像進行影像處理，以獲得在每一第二影像中該鋼帶之切尾中心在一直角坐標系統的水平座標。該刀況偵測步驟依據該等第二連續影像中該鋼帶之切尾中心的水平座標座落於該等影像區塊之水平座標範圍的分佈，偵測該熱軋端切機之刀況是否正常。

本發明之功效在於：藉由定義出該等影像區塊 及獲得在每一第二影像中該鋼帶之切尾中心的水平座標，能依據該等第二連續影像中該鋼帶之切尾中心的水平座標座落於該等影像區塊之水平座標範圍的分佈，偵測該熱軋端切機之刀況是否正常。

1‧‧‧系統

11‧‧‧電腦主機

111‧‧‧計算單元

112‧‧‧資料庫

12‧‧‧感測器

13‧‧‧攝影機

2‧‧‧熱軋端切機

21‧‧‧窗口

22‧‧‧切刀

23‧‧‧機台

3‧‧‧鋼帶

31‧‧‧切尾

4‧‧‧熱軋端切機之刀況的偵測方法

41‧‧‧第一影像獲取步驟

42‧‧‧第一影像處理步驟

43‧‧‧第二影像獲取步驟

44‧‧‧第二影像處理步驟

45‧‧‧刀況偵測步驟

5‧‧‧第一影像

51‧‧‧影像範圍

510‧‧‧鋼帶影像區塊

511‧‧‧第一影像區塊

512‧‧‧第二影像區塊

513‧‧‧第三影像區塊

514‧‧‧第四影像區塊

515‧‧‧第五影像區塊

516‧‧‧第六影像區塊

6‧‧‧第二影像

7‧‧‧裁切點

8‧‧‧直角座標系統

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一示意方塊圖，說明執行本發明之一較佳實施例的一系統；圖2是一正視示意圖，說明一鋼帶在一熱軋端切機內輸送的情形； 圖3是一流程圖，說明該較佳實施例的步驟流程；圖4是一示意圖，例示對於一第一影像進行影像處理而區分出該第一影像中的鋼帶影像區塊；圖5是一示意圖，說明對該第一影像定義出包含該鋼帶影像區塊的一影像範圍，其中該影像範圍包括彼此相鄰的六個影像區塊；圖6是一正視示意圖，說明該熱軋端切機的切刀對該鋼帶的裁切點對應於該第一影像中的一第三影像區塊；圖7是一正視示意圖，說明向下移動該熱軋端切機的切刀而切割該鋼帶的尾端；圖8是一示意圖，例示在一第二影像中該鋼帶之切尾往前掉落；圖9是一示意圖，例示在另一第二影像中該鋼帶之切尾留滯於該切刀上；及圖10是一示意圖，例示在另一第二影像中該鋼帶之切尾往後掉落。

參閱圖1至3，本發明熱軋端切機之刀況的偵測方法4的較佳實施例是在如圖1所示的系統1中執行。該系統1包含一電腦主機11、一感測器12及一攝影機13。該電腦主機11包括一計算單元111及一資料庫112，並與該感測器12及該攝影機13以一通訊網路連結。該感測器12設置於如圖2所示的一熱軋端切機2內，用以感測一鋼帶3輸送進入該熱軋端切機2的一第一時間及完成該鋼帶3 之切尾程序的切刀步驟的一第二時間，其中該第二時間晚於該第一時間。該攝影機13固設於該熱軋端切機2外，並用以拍攝涵蓋該熱軋端切機2的窗口21的連續影像，其中由該窗口21可拍攝到該鋼帶3的輸送及切尾程序，且每一影像均為由紅色、綠色及藍色三個頻道所組成的彩色影像。此外，該熱軋端切機2還包含上下間隔設置並互相配合以切除該鋼帶3的尾端的一切刀22及一機台23。

參閱圖3，該較佳實施例包含依序進行的一第一影像獲取步驟41、一第一影像處理步驟42、一第二影像獲取步驟43、一第二影像處理步驟44及一刀況偵測步驟45。

在該第一影像獲取步驟41，當該感測器12在該第一時間感測到該鋼帶3輸送進入該熱軋端切機2，該感測器12即發送一信號至該電腦主機11而觸發該攝影機13拍攝涵蓋該窗口21之連續的第一影像5。

在該第一影像處理步驟42，參閱圖4至6，如圖4所示，該電腦主機11的計算單元111對於每一第一影像5進行影像處理而區分出該第一影像5中的鋼帶影像區塊510，且如圖5所示，進一步藉由該鋼帶影像區塊510定義出包含該鋼帶影像區塊510的一影像範圍51。其中該影像範圍51概約為該窗口21的大小且包括彼此相鄰的一第一影像區塊511、一第二影像區塊512、一第三影像區塊513、一第四影像區塊514、一第五影像區塊515及一第六影像區塊516；其中該第一影像區塊511、第三影像區塊513 及第五影像區塊515組成該鋼帶影像區塊510，且該鋼帶影像區塊510之上緣對齊該影像範圍51之上緣。

其中由於在輸送該鋼帶3的過程中該鋼帶3呈現紅熱狀態，該等第一影像5的紅色頻道的色差較為明顯，所以對每一第一影像5進行影像處理時先將對應該紅色頻道的灰階影像分離出來，然後對該灰階影像進行影像分段(image segmentation)而區分出該第一影像5中的鋼帶影像區塊510。例如，因為該鋼帶影像區塊510中的像素的灰階值是對應該紅色頻道且該鋼帶3呈現紅熱狀態，所以可輕易地經由像素灰階值的分佈直方圖及設定一對應於像素灰階值的閥值來區分出該鋼帶影像區塊510。

其中每一影像區塊概呈矩形，且如圖5與圖6所示，該熱軋端切機2的切刀22對該鋼帶3的裁切點7對應於該第一影像5中的第三影像區塊513在一直角座標系統8上的最小水平座標及最小垂直座標，其中該直角座標系統8定義向後之方向為水平正向，且定義向下之方向為垂直正向。令每一第一影像5中的該裁切點7之水平及垂直座標分別為X及Y，每一第一影像5中該鋼帶3之位於該裁切點7後方之寬度為W，該鋼帶3之高度為H，則該第一影像區塊511在該直角坐標系統8中的最小水平座標及最小垂直座標分別為X-0.25×W及Y，寬度及高度分別為0.25×W及H；該第二影像區塊512在該直角坐標系統8中的最小水平座標及最小垂直座標分別為X-0.25×W及Y+H，寬度及高度分別為0.25×W及2×H；該第三影像區塊 513在該直角坐標系統8中的最小水平座標及最小垂直座標分別為X及Y，寬度及高度分別為0.5×W及H；該第四影像區塊514在該直角坐標系統8中的最小水平座標及最小垂直座標分別為X及Y+H，寬度及高度分別為0.5×W及2×H；該第五影像區塊515在該直角坐標系統8中的最小水平座標及最小垂直座標分別為X+0.5×W及Y，寬度及高度分別為0.5×W及H；及該第六影像區塊516在該直角坐標系統8中的最小水平座標及最小垂直座標分別為X+0.5×W及Y+H，寬度及高度分別為0.5×W及2×H。

在該第二影像獲取步驟43，如圖7所示，當該感測器12在該第二時間感測到該鋼帶3之切尾程序的切刀步驟完成後，也就是向下移動該切刀22而切割該鋼帶3的尾端後，即發送一信號至該電腦主機11而觸發該攝影機13拍攝涵蓋該窗口21之連續的第二影像6。

在該第二影像處理步驟44，該電腦主機11的計算單元111對於每一第二影像進行影像處理，以獲得在每一第二影像中該鋼帶3之切尾中心在該直角坐標系統8的水平座標。其中類似於區分出該鋼帶影像區塊510的方式，該鋼帶3之切尾亦能經由影像分段的方法被區分出來。

在該刀況偵測步驟45，參閱圖8至10，該電腦主機11的計算單元111將在該等第一影像5定義出的該等影像區塊運用至該等第二影像6，並依據該等第二影像6中該鋼帶3之切尾31中心的水平座標座落於該等影像區塊之水平座標範圍的分佈，偵測該熱軋端切機2之刀況為下 列四者其中之一：一第一刀況：該鋼帶3之切尾31在甩一次刀之後往前掉落；一第二刀況：該鋼帶3之切尾31在甩兩次刀之後仍未掉落；一第三刀況：該鋼帶3之切尾31在甩兩次刀後往後掉落；及一第四刀況：該鋼帶3之切尾31在甩一次刀之後往後掉落；其中該第一刀況、第二刀況及第三刀況表示該熱軋端切機2之刀況不正常，而該第四刀況表示該熱軋端切機2之刀況正常。繼而該電腦主機11在偵測到不正常的刀況下發出一警訊，並將每一次的偵測結果儲存於該電腦主機11的資料庫112中，讓使用者能藉由該資料庫112的刀況偵測紀錄來研判更換該切刀22的時機。

進一步而言，若在該等第二影像6的第一至三十張影像中該鋼帶3之切尾31的水平座標座落於該第三影像區塊513、第五影像區塊515或第六影像區塊516所涵蓋的水平座標範圍的影像數量小於3，且在該等第二影像6的第一至二十張影像中該鋼帶3之切尾31的水平座標座落於該第一影像區塊511或第二影像區塊512所涵蓋的水平座標範圍的影像數量大於2，則偵測該刀況為該第一刀況。如圖8所示，在該第一刀況，該鋼帶3之切尾31往前掉落。

若在該等第二影像6的第四十至一百張影像中該鋼帶3之切尾31的水平座標座落於該第三影像區塊513、第五影像區塊515或第六影像區塊516所涵蓋的水平座標範圍的影像數量大於30，且在該等第二影像6的第一至一百張影像中該鋼帶3之切尾31的水平座標座落於該第一影像區塊511或第二影像區塊512所涵蓋的水平座標範圍的影像數量小於3，則偵測該刀況為該第二刀況。如圖9所示，在該第二刀況，該鋼帶3之切尾31留滯於該切刀22上。

若在該等第二影像6的第二十至三十張影像中該鋼帶3之切尾31的水平座標座落於該第三影像區塊513、第五影像區塊515或第六影像區塊516所涵蓋的水平座標範圍的影像數量大於3，且在該等第二影像6的第一至三十張影像中該鋼帶3之切尾31的水平座標座落於該第三影像區塊513、第五影像區塊515或第六影像區塊516所涵蓋的水平座標範圍的影像數量大於4，且在該等第二影像6的第一至三十張影像中該鋼帶3之切尾31的水平座標座落於該第一影像區塊511或第二影像區塊512所涵蓋的水平座標範圍的影像數量小於3，則偵測該刀況為該第三刀況。如圖10所示，在該第三刀況，該鋼帶3之切尾31往後掉落。

若在該等第二影像6的第二十至三十張影像中該鋼帶3之切尾31的水平座標座落於該第三影像區塊513、第五影像區塊515或第六影像區塊516所涵蓋的水平座 標範圍的影像數量小於10，且在該等第二影像6的第一至三十張影像中該鋼帶3之切尾31的水平座標座落於該第一影像區塊511或第二影像區塊512所涵蓋的水平座標範圍的影像數量小於3，則偵測該刀況為該第四刀況。

附帶一提的是，在上述偵測第一至第四刀況前的第二影像獲取步驟43中，每兩張第二影像6之間的時間間隔取決於該攝影機13的取像速度。例如，在本實施例中，該攝影機13的取像速度可為30影像/秒，亦即，每兩張第二影像6之間的時間間隔約為0.033秒(1/30≒0.033)，但本發明不限於此。

綜上所述，本發明熱軋端切機之刀況的偵測方法4藉由區分出該鋼帶影像區塊510，並進一步定義出該第一至第六影像區塊，及依據該鋼帶3之切尾31中心的水平座標座落於該等影像區塊之水平座標範圍的分佈，能偵測該熱軋端切機2之刀況是否正常，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

4‧‧‧熱軋端切機之刀況的偵測方法

41‧‧‧第一影像獲取步驟

42‧‧‧第一影像處理步驟

43‧‧‧第二影像獲取步驟

44‧‧‧第二影像處理步驟

45‧‧‧刀況偵測步驟

Claims (7)

1. 一種熱軋端切機之刀況的偵測方法，包含下列步驟：一第一影像獲取步驟，對一可呈現一鋼帶之一切尾程序之窗口，獲取一組各涵蓋該窗口之連續的第一影像，其中該組第一影像為該熱軋端切機中之鋼帶之切尾程序的切刀步驟完成前之連續取像；一第一影像處理步驟，對於每一第一影像進行影像處理，以對每一第一影像定義出相同的一影像範圍，其中該影像範圍包括多個影像區塊，且該等影像區塊中之其中多者組成一鋼帶影像區塊，該鋼帶影像區塊之上緣對齊該影像範圍之上緣；一第二影像獲取步驟，係在該熱軋端切機中之鋼帶之切尾程序的切刀步驟完成後，獲取一組各涵蓋該窗口之連續的第二影像；一第二影像處理步驟，對於每一第二影像進行影像處理，以獲得在每一第二影像中該鋼帶之切尾中心在一直角坐標系統的水平座標；及一刀況偵測步驟，依據該等連續的第二影像中該鋼帶之切尾中心的水平座標座落於該等影像區塊之水平座標範圍的分佈，偵測該熱軋端切機之刀況是否正常。
2. 如請求項1所述的熱軋端切機之刀況的偵測方法，其中在該刀況偵測步驟是偵測該熱軋端切機之刀況為下列四者其中之一：一第一刀況：該鋼帶之切尾在甩一次刀之後往前掉 落；一第二刀況：該鋼帶之切尾在甩兩次刀之後仍未掉落；一第三刀況：該鋼帶之切尾在甩兩次刀後往後掉落；及一第四刀況：該鋼帶之切尾在甩一次刀之後往後掉落；其中該第一刀況、第二刀況及第三刀況表示該熱軋端切機之刀況不正常，而該第四刀況表示該熱軋端切機之刀況正常。
3. 如請求項2所述的熱軋端切機之刀況的偵測方法，其中每一影像區塊概呈矩形，每一第一影像中切刀對鋼帶的裁切點之水平及垂直座標分別為X及Y，每一第一影像中該鋼帶之位於該裁切點之後方之寬度為W，該鋼帶之高度為H，且定義向後之方向為水平正向，定義向下之方向為垂直正向，該等影像區塊包括：一第一影像區塊：其在該直角坐標系統中的最小水平座標及最小垂直座標分別為X-0.25×W及Y，寬度及高度分別為0.25×W及H；一第二影像區塊：其在該直角坐標系統中的最小水平座標及最小垂直座標分別為X-0.25×W及Y+H，寬度及高度分別為0.25×W及2×H；一第三影像區塊：其在該直角坐標系統中的最小水平座標及最小垂直座標分別為X及Y，寬度及高度分別 為0.5×W及H；一第四影像區塊：其在該直角坐標系統中的最小水平座標及最小垂直座標分別為X及Y+H，寬度及高度分別為0.5×W及2×H；一第五影像區塊：其在該直角坐標系統中的最小水平座標及最小垂直座標分別為X+0.5×W及Y，寬度及高度分別為0.5×W及H；及一第六影像區塊：其在該直角坐標系統中的最小水平座標及最小垂直座標分別為X+0.5×W及Y+H，寬度及高度分別為0.5×W及2×H。
4. 如請求項3所述的熱軋端切機之刀況的偵測方法，其中，若在該等連續的第二影像的第一至三十張影像中該鋼帶之切尾的水平座標座落於該第三、五或六影像區塊所涵蓋的水平座標範圍的影像數量小於3，且在該等連續的第二影像的第一至二十張影像中該鋼帶之切尾的水平座標座落於該第一或二影像區塊所涵蓋的水平座標範圍的影像數量大於2，則偵測該刀況為該第一刀況。
5. 如請求項3所述的熱軋端切機之刀況的偵測方法，其中，若在該等連續的第二影像的第四十至一百張影像中該鋼帶之切尾的水平座標座落於該第三、五或六影像區塊所涵蓋的水平座標範圍的影像數量大於30，且在該等連續的第二影像的第一至一百張影像中該鋼帶之切尾的水平座標座落於該第一或二影像區塊所涵蓋的水平 座標範圍的影像數量小於3，則偵測該刀況為該第二刀況。
6. 如請求項3所述的熱軋端切機之刀況的偵測方法，其中，若在該等連續的第二影像的第二十至三十張影像中該鋼帶之切尾的水平座標座落於該第三、五或六影像區塊所涵蓋的水平座標範圍的影像數量大於3，且在該等連續的第二影像的第一至三十張影像中該鋼帶之切尾的水平座標座落於該第三、五或六影像區塊所涵蓋的水平座標範圍的影像數量大於4，且在該等連續的第二影像的第一至三十張影像中該鋼帶之切尾的水平座標座落於該第一或二影像區塊所涵蓋的水平座標範圍的影像數量小於3，則偵測該刀況為該第三刀況。
7. 如請求項3所述的熱軋端切機之刀況的偵測方法，其中，若在該等連續的第二影像的第二十至三十張影像中該鋼帶之切尾的水平座標座落於該第三、五或六影像區塊所涵蓋的水平座標範圍的影像數量小於10，且在該等連續的第二影像的第一至三十張影像中該鋼帶之切尾的水平座標座落於該第一或二影像區塊所涵蓋的水平座標範圍的影像數量小於3，則偵測該刀況為該第四刀況。