JP2022124231A - Slag outflow determination method, converter operation method, molten steel production method, slag outflow determination device, converter operation equipment, and molten steel production equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】転炉操業において、撮像した赤外線画像を用いて、メンテナンスの負荷を抑えつつ、スラグ混入の判定精度を向上させる。【解決手段】転炉3の出鋼口3aから取鍋4に向けて排出される排出流1Aを赤外線カメラ15で撮像し、撮像した撮像画像に基づき、上記排出流1Aへのスラグ混入の有無を判定するスラグ混入判定装置であって、上記赤外線カメラ15で撮像した上記排出流1Aの撮像画像を取得する画像取得部20Aと、上記排出流の赤外線画像を用いて機械学習されたモデルであって上記スラグ混入の有無を認識する学習済みモデル50を用いて、上記画像取得部20Aで取得される撮像画像からスラグ混入の有無を判定する判定部20Bと、を有する。撮像画像は、上記排出流1Aにおける上記出鋼口3a位置から上記取鍋4の直上位置までの範囲を含む画像であることが好ましい。【選択図】 図1The present invention improves the accuracy of determining slag contamination while reducing the maintenance load by using captured infrared images during converter operation. [Solution] A discharge stream 1A discharged from a tapping port 3a of a converter 3 toward a ladle 4 is imaged with an infrared camera 15, and based on the captured image, presence or absence of slag mixing in the discharge stream 1A is determined. The apparatus includes an image acquisition unit 20A that acquires an image of the discharge stream 1A taken by the infrared camera 15, and a machine learning model using the infrared image of the discharge stream. and a determination section 20B that determines whether or not slag is mixed in from the captured image acquired by the image acquisition section 20A using the learned model 50 that recognizes whether or not slag is mixed in. It is preferable that the captured image is an image that includes a range from the position of the tapping port 3a to the position directly above the ladle 4 in the discharge stream 1A. [Selection diagram] Figure 1
Description
本発明は、転炉から取鍋に溶鋼を排出する際に、転炉から排出される排出流(溶鋼流)へのスラグの混入を検知するためのスラグ流出判定の技術、及びその技術を用いた転炉操業、溶鋼製造に関する技術である。
ここで、本明細書では、機械学習に深層学習が含まれる。
The present invention uses a slag outflow determination technique for detecting slag mixing in a discharge flow (molten steel flow) discharged from a converter when discharging molten steel from the converter to a ladle, and the technique. It is a technology related to converter operation and molten steel production.
Here, in this specification, machine learning includes deep learning.
転炉で精錬された溶鋼は、転炉を傾けることで、転炉の溶鋼口から取鍋に向けて排出される。この取鍋への出鋼を切り上げる(出鋼を止める)タイミングが遅い場合には、転炉中のスラグが出鋼口から排出されて取鍋に流出する。そして、取鍋に流出したスラグ量が多い場合には、スラグ中のPなどの不純物が溶鋼中に戻り、次工程の処理時間や使用する副原料に影響をあたえる。また、投入する合金がスラグ中に捕捉されるので、合金歩留まりが低下する原因ともなる。一方、取鍋への出鋼の切り上げが早すぎる場合には、転炉内に残留する鋼が多くなり、やはり歩留まりの低下に繋がる。このため、転炉から排出される排出流にスラグが混入しているか否かの判定が重要となる。 Molten steel refined in the converter is discharged from the molten steel mouth of the converter toward the ladle by tilting the converter. When the timing of ending the tapping to the ladle (stopping tapping) is late, the slag in the converter is discharged from the tapping port and flows into the ladle. When the amount of slag flowing out to the ladle is large, impurities such as P in the slag return to the molten steel, affecting the processing time of the next step and the auxiliary materials used. In addition, since the injected alloy is trapped in the slag, it also causes a decrease in the yield of the alloy. On the other hand, if the tapped steel to the ladle is rounded up too early, a large amount of steel remains in the converter, which also leads to a decrease in yield. Therefore, it is important to determine whether slag is mixed in the discharge stream discharged from the converter.
従来は、熟練者が、転炉から排出される排出流の色を観察することで、排出流にスラグが混入していると判定したときに、出鋼を切り上げていた。しかし、判定に熟練を有すると共に、排出流が良く見える位置も限られているなどの課題があった。 Conventionally, when a skilled worker observes the color of the discharge stream discharged from the converter and determines that slag is mixed in the discharge stream, the tapping is stopped. However, there were problems such as the skill in judgment and the limited position where the discharge flow can be seen well.
この課題に対する従来技術として、例えば赤外線方式による判定方法がある(特許文献1参照)。 As a conventional technique for solving this problem, for example, there is a determination method using an infrared method (see Patent Document 1).
赤外線方式は、転炉からの排出される排出流(溶鋼流)を赤外線カメラで撮像し、その撮像画像に基づきスラグ混入の有無を判定する方法である。具体的には、この方法は、転炉からの排出流を赤外線カメラで撮影し、赤外線カメラで測定される排出流中における、溶鋼の放射エネルギーとスラグの放射エネルギーとのエネルギー差に基づき、すなわち、スラグと溶鋼の輝度の差によって排出流へのスラグ混入の有無を判定する方法である。そして、スラグ混入と判定したら、転炉からの溶鋼の排出(出鋼)を停止する。 The infrared method is a method in which the discharge flow (molten steel flow) discharged from the converter is imaged with an infrared camera and the presence or absence of slag contamination is determined based on the captured image. Specifically, this method is based on the energy difference between the radiant energy of the molten steel and the radiant energy of the slag in the discharge stream, which is measured by the infrared camera, by photographing the discharge stream from the converter with an infrared camera. , the presence or absence of slag in the discharge stream is determined based on the difference in brightness between slag and molten steel. Then, when it is determined that slag is mixed in, the discharge of molten steel from the converter (steel tapping) is stopped.
赤外線方式によるスラグ流出判定は、主として放射エネルギーの違い(輝度の違いとして現れる)に基づき一定の閾値でスラグと判定する方法か、判定点(閾値)までのエネルギー測定値の平均値の変化に基づき判定する方法が採用される。しかし、どちらの方法を採用する場合も、誤判定を避けるため、または鋼種毎の違いにも対応するために、判定用の閾値をある程度の猶予を持って設定せざるを得ない。このため、その分、判定タイミングに遅れが生じるという課題があった。 Slag outflow determination by the infrared method is based mainly on the difference in radiant energy (appearing as a difference in brightness) and the determination of slag with a certain threshold, or based on the change in the average value of measured energy values up to the determination point (threshold). A method of determination is employed. However, whichever method is adopted, in order to avoid erroneous determination or to deal with differences between steel grades, the determination threshold must be set with a certain amount of leeway. For this reason, there is a problem that the judgment timing is delayed accordingly.
また、この赤外線方式では、溶鋼の排出に伴う粉塵の影響を抑え且つ安定した判定のために、溶鋼の排出に伴う粉塵の影響を受けにくく、且つ混入したスラグがばらついた状態となる、排出流の下部位置(例えば下から三分の一辺り)を撮像した赤外線画像に基づき判定する必要がある。しかし、排出された出鋼流の下部位置では、排出流の流れが枝分かれしたり細かったりした場合には、赤外線画像に含まれるスラグ画素の割合が減ることによって、スラグ混入を検知しない例があるという課題があることを発明者は突き止めた。また、排出流下部での判定となる分、スラグ混入の検出に遅れがあるという課題もある。 In addition, in this infrared method, the influence of dust caused by the discharge of molten steel is suppressed and the determination is stable. It is necessary to make a determination based on an infrared image that captures the lower position (for example, about one-third from the bottom). However, at the lower part of the discharged steel stream, if the discharged stream diverges or narrows, the ratio of slag pixels included in the infrared image decreases, so there are cases where slag inclusion is not detected. The inventor found out that there is a problem. In addition, there is also a problem that the detection of slag mixing is delayed because the determination is made at the discharge flow part.
更に、赤外線方式では、複数の初期値や閾値などの多くの設定(例えば14個の設定値の設定)が判定のために必要である。このため、経時的に変化する操業環境(鋼種、炉の状況等)に応じて、上記複数の設定値を調整する必要がある。しかし、この設定値の調整は、計算で求まらない事象なゆえに多大なテスト作業による設定値の調整が必要であった。 Furthermore, in the infrared method, many settings such as a plurality of initial values and threshold values (for example, setting of 14 set values) are required for determination. Therefore, it is necessary to adjust the plurality of set values according to the operating environment (steel type, furnace conditions, etc.) that changes over time. However, this adjustment of the setting value requires a large amount of test work because it is an event that cannot be obtained by calculation.
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、転炉操業において、撮像した赤外線画像を用いて、メンテナンス負荷を抑えつつ、スラグ混入の判定精度を向上させることを目的としている。 The present invention has been made with a focus on the above points, and aims to improve the accuracy of determining slag contamination while suppressing the maintenance load by using the captured infrared image in the operation of the converter. .
発明者は、転炉の出鋼口から流出する出鋼流(排出流)を赤外線カメラで撮影し、得られた赤外線画像について、スラグ混入の画像とスラグ未混入の画像に分けてラベル付けを行って学習データ(教師データ)とし、その学習データをCNN(畳み込みニューラルネットワーク)にて学習させた学習済みモデルを用いることで、精度良くスラグ混入の判定ができるとの知見を得た。 The inventor used an infrared camera to photograph the tapped stream (exhaust stream) flowing out of the tapping port of the converter, and separated the obtained infrared image into an image with slag mixed in and an image without slag mixed in, and labeled them. It was found that slag contamination can be determined with high accuracy by using a trained model in which the training data is used as learning data (teacher data) and trained by CNN (convolutional neural network).
更に、発明者は、対象とする赤外線画像を出鋼口から取鍋の湯面までの全排出流を撮像した画像として、CNNによる画層予測根拠を、Grad-CAM(勾配荷重クラス活性化マッピング)技術にて調査したところ、分類判断根拠が出鋼流上部まで範囲が広がっているとの知見を得た。そして、対象とする画像の領域を、従来の下部領域だけから上部領域も含めることで、更に精度が向上したモデルを生成可能になるとの知見を得た。 Furthermore, the inventor used Grad-CAM (gradient load class activation mapping ), it was found that the grounds for classification judgment extended to the upper part of the steel flow. They also found that by including the upper region as well as the conventional lower region as the region of the target image, it is possible to generate a model with further improved accuracy.
そして、課題を解決するために、本発明の一態様は、転炉の出鋼口から取鍋に向けて排出される排出流を赤外線カメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づき、上記排出流へのスラグ混入の有無を判定するスラグ混入判定方法であって、上記赤外線カメラで撮像した上記排出流の撮像画像を連続的に取得する画像取得ステップと、上記排出流の赤外線画像を用いて機械学習されたモデルであって上記スラグ混入の有無を認識する学習済みモデルを用いて、上記画像取得ステップで取得した撮像画像からスラグ混入の有無を判定する判定ステップと、を有することを要旨とする。 Then, in order to solve the problem, one aspect of the present invention is to capture an image of the discharge flow discharged from the tapping port of the converter toward the ladle with an infrared camera, and based on the captured image, the discharge flow A slag contamination determination method for determining the presence or absence of slag contamination in a machine, comprising: an image acquisition step of continuously acquiring captured images of the discharged flow captured by the infrared camera; and a determination step of determining presence or absence of slag contamination from the captured image acquired in the image acquisition step, using a learned model that recognizes the presence or absence of slag contamination. .
また、本発明の一態様は、転炉の出鋼口から取鍋に向けて排出される排出流を赤外線カメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づき、上記排出流へのスラグ混入の有無を判定するスラグ混入判定装置であって、上記赤外線カメラで撮像した上記排出流の撮像画像を取得する画像取得部と、上記排出流の赤外線画像を用いて機械学習されたモデルであって上記スラグ混入の有無を認識する学習済みモデルを用いて、上記画像取得部で取得される撮像画像からスラグ混入の有無を判定する判定部と、を有することを要旨とする。
なお、撮像画像は、上記排出流における上記出鋼口位置から上記取鍋の直上位置までの範囲を含む画像であることが好ましい。
Further, according to one aspect of the present invention, an image of a discharge flow discharged from a tapping port of a converter toward a ladle is imaged with an infrared camera, and the presence or absence of slag mixing in the discharge flow is determined based on the captured image. A slag contamination determination device for judging slag contamination, comprising: an image acquisition unit that acquires an image of the discharge stream captured by the infrared camera; and a determination unit that determines presence/absence of slag mixture from the captured image acquired by the image acquisition unit using a trained model that recognizes presence/absence of slag.
In addition, it is preferable that the captured image is an image including a range from the position of the tapping port in the discharge flow to the position directly above the ladle.
本発明の態様によれば、転炉操業において、撮像した赤外線画像を用いて、メンテナンス負荷を抑えつつ、スラグ混入の判定を精度良く実行することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the aspect of this invention, in converter operation, it becomes possible using the imaged infrared image to perform determination of slag mixing accurately, suppressing a maintenance load.
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
転炉にて溶鋼の精錬が完了すると、転炉下部に取鍋を移動させ、図1に示すように、転炉3を傾けることで、転炉3内の溶鋼1を、転炉3の出鋼口3aから取鍋4に向けて出鋼する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
When the refining of the molten steel in the converter is completed, the ladle is moved to the lower part of the converter and the
(構成)
本実施形態では、転炉3の出鋼口3a近傍に、スラグストッパ10が設置されている。スラグストッパ10は、回転自在なアーム11と、アーム11の先端部に取り付けられた鋳鉄製の止め栓部12と、アーム11を駆動する油圧シリンダ13とを備える。油圧シリンダ13は、スラグストッパ制御装置16によって制御され、止め栓部12で出鋼口3aを閉じることで、転炉3からの溶鋼1の排出が停止される。
ここで、出鋼口3aから排出される排出流1Aは、通常「出鋼流」と呼ばれる。
また、本実施形態では、赤外線カメラ15、及びスラグ流出判定装置20を備える。
(Constitution)
In this embodiment, a
Here, the
Further, in this embodiment, an
<赤外線カメラ15>
赤外線カメラ15は、出鋼口3aから取鍋4に向けて排出される排出流1Aを撮像するカメラである。
<
The
従来の赤外線方式では、上述のように、出鋼口3aから取鍋4の上端面4aの高さ位置(取鍋4の直上の位置)までの範囲の排出流1Aのうちの、下側三分の一近傍の領域を撮像していた。
In the conventional infrared method, as described above, of the
これに対し、CNNで機械学習された学習済みモデル50について、Grad-CAM技術にて判断根拠を可視化してみたこところ、排出流1Aの上部領域から重要視しているとの新たな知見を得た。
On the other hand, when we tried to visualize the grounds for judgment with Grad-CAM technology for the trained
このため、本実施形態では、赤外線カメラ15の撮像範囲を、上記排出流1Aにおける、出鋼口3a位置から排出流1Aを受ける取鍋4の直上位置(取鍋4の上端部4aの高さ)までの範囲を含む領域となるように設定している。撮像範囲、取鍋4内の湯面も含めても良い。スラグの混入の有無で湯面の状況も変化するためである。
For this reason, in the present embodiment, the imaging range of the
このように、本実施形態では、赤外線カメラ15によって、少なくとも出鋼口3aから取鍋4の直上の範囲に位置する排出流1Aを連続的に撮像し、撮像した撮像画像をスラグ流出判定装置20に送っている。
As described above, in the present embodiment, the
<スラグ流出判定装置20>
スラグ流出判定装置20は、図2に示すように、画像取得部20Aと、判定部20Bと、送信部20Cとを備える。
<Slag
The slag
[画像取得部20A]
画像取得部20Aは、赤外線カメラ15から、赤外線カメラ15で撮像した撮像画像を、所定のサンプル周期によって連続的に取得する処理を行う。また、赤外線カメラ15で動画として撮像し、画像取得部20Aは、動画から適宜に静止画を撮像画像として抽出してもよい。
[
The
なお、赤外線カメラ15が撮像した赤外線画像から一部の領域を切り抜いて取得する撮像画像としても良いが、撮像画像の領域が、少なくとも出鋼口3a位置から取鍋4の直上位置の範囲に位置する排出流1Aを撮像した画像となるように設定する。
A captured image obtained by clipping a part of the infrared image captured by the
[判定部20B]
判定部20Bは、学習済みモデル50を用いて、画像取得部20Aで取得される撮像画像からスラグ混入の有無を判定する処理を行う。
[
The
学習済みモデル50は、排出流の赤外線画像を用いて機械学習されたモデルであってスラグ混入の有無を認識するモデルである。学習済みモデル50は、撮像画像を入力データとし、スラグ混入の有無の判定(分類)を出力データとする。
本実施形態の判定部20Bは、取得した撮像画像及びその撮像画像を用いた判定結果を蓄積部21に格納する。
なお、蓄積部21は、データベースその他から構成されるが、物理的に1つの媒体である必要は無い。
The learned
The
Note that the
[送信部20C]
送信部20Cは、判定部20Bの判定結果を送信する処理を実行する。本実施形態の送信部20Cは、判定部20Bの処理によってスラグ混入と判定すると、スラグストッパ制御装置16に向けて出鋼口3aを閉じる指令を出力する。スラグストッパ制御装置16は、閉指令を受信すると、油圧シリンダ13を駆動して出鋼口3aを閉じる処理を行う。
[Transmitting
20 C of transmission parts perform the process which transmits the determination result of the
ここで、出鋼口3aからの排出を停止する処理は、スラグストッパによる処理に限定されない。例えば、送信部20Cで、ブザーなどの報知装置に対し報知指令を出力し、その報知指令によって、オペレータが転炉3の炉体の傾動を止めることで、溶鋼1の排出を停止するようにしても良い。
Here, the process of stopping discharge from the tapping
<学習済みモデル50の生成>
上記の学習済みモデル50の生成について説明する。
スラグ流出判定装置20は、図3に示すように、学習済みモデル生成部22を有する。学習済みモデル生成部22は、学習済みモデル50を生成する処理を行う。
学習済みモデル生成部22は、学習データ蓄積部22Aと、第1の学習部22Bと、特異データ取得部22Cと、第2の学習部22Dとを備える。
<Generation of trained
Generation of the learned
The slag
The trained
[学習データ蓄積部22A]
学習データ蓄積部22Aは、赤外線カメラ15で撮像した撮像画像に対しスラグ混入有無のラベルを付けた学習データ51(教師データ)を蓄積部21に蓄積する処理を行う。
この撮像画像の撮像範囲も、出鋼口3aから取鍋4の直上の範囲に位置する排出流1Aを含む領域とする。
[Learning
The learning
The image pick-up range of this picked-up image is also assumed to be an area including the discharged
例えば、初期の学習データ51については、排出流1A全体を赤外線カメラ15で連続的に撮像すると共に、撮像画像について熟練者がスラグ混入の有無を判定して、スラグ混入無しとスラグ混入有りに画像を分類する。また、排出流1Aに対し、従来の赤外線方式での判定を実行し、スラグ混入と判定する前の撮像画像に、スラグ混入無しのラベルを付け、スラグ混入と判定後の撮像画像にスラグ混入有りのラベルを付ける。その後、スラグ流出開始前後から完全にスラグとなるまでの判定の難しいものや、枝分かれなどの特異なデータについては判定結果を人が修正するなどして、学習でデータを生成してもよい。
For example, for the
学習に使用する学習モデルの数は例えば3000件とする。 It is assumed that the number of learning models used for learning is 3000, for example.
[第1の学習部22B]
第1の学習部22Bは、蓄積部21に蓄積された学習データ51を用いて機械学習(深層学習)を行い、スラグ混入の有無を認識する第1の学習モデル52を求める処理を実行する。
[First learning
The
例えば、第1の学習部22Bは、蓄積部21に蓄積された学習データ51を順次入力し、入力画像を、CNN(畳み込みニューラルネットワーク)で学習することで、撮像画像を入力データとし、スラグ2混合の有無の分類を出力データとする学習済みモデル50を生成する。
For example, the
ここで、畳み込み型ニューラルネットワーク(CNN)は、入力画像に対して複数の畳み込み層とプーリング層を多段に重ねわせて、画像の特徴量を抽出し、最終段で画像のカテゴリーわけの出力を構成していくニューラルネットワークである。 Here, the convolutional neural network (CNN) superimposes multiple convolution layers and pooling layers on the input image in multiple stages to extract the feature amount of the image, and in the final stage, the image is divided into categories and the output is constructed. It is a neural network that
[特異データ取得部22C]
特異データ取得部22Cは、予め用意された評価用の学習データ51を用い、その評価用の学習データ51を入力データとして、第1の学習部22Bで求めた第1の学習モデル52を用いてスラグ混入の有無を判定し、その判定で誤判定された赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像である特異データ53を選定して取得する処理を行う。取得した特異データ53は、蓄積部21に格納する。
[Specific
The singular
評価用の学習データ51は、評価用に用意した赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像である。
従来の赤外線方式で誤判定されやすい特異な撮像画像を、評価用の撮像画像とする。例えば、図4に示すような、枝分かれした排出流1Aの画像や排出流1Aが細くなったときの画像が特異な撮像画像の例となる。そのような特異な撮像画像を用いて評価用の学習データ51とする。
又は、第1の学習部22Bで使用した学習データ51を評価用の学習データ51としてもよい。
The learning
A peculiar captured image that is likely to be erroneously determined by the conventional infrared method is used as a captured image for evaluation. For example, as shown in FIG. 4, an image of the
Alternatively, the learning
[第2の学習部22D]
第2の学習部22Dは、第1の学習部22Bで求めた第1の学習モデル52に対し、特異データ取得部22Cで取得された特異データ53を用いてCNNでの追加学習を行い、追加学習後のモデルを学習済みモデル50として蓄積部21に格納する。
[
The
このように、誤判定された学習データ51で追加学習させることで、学習済みモデル50の精度が向上する。なお、第1の学習部22Bで求めた第1の学習モデル52を学習済みモデル50としてもよい。
In this way, the accuracy of the trained
<学習済みモデル更新部23>
本実施形態は、学習済みモデル更新部23を備える。
学習済みモデル更新部23は、新たな学習データ51の蓄積に応じて、適宜、学習済みモデル50の更新処理を行う。
<Learned
This embodiment includes a learned
The learned
なお、上述のように、特異データ取得部22Cで取得された特異データ53は蓄積部21に蓄積された状態になっている。
学習済みモデル更新部23は、図5に示すように、学習データ更新部23Aと再学習部23Bとを備える。
Incidentally, as described above, the
The learned
[学習データ更新部23A]
学習データ更新部23Aは、判定部20Bで判定された撮像画像及び判定結果から学習データ51を生成し、その生成した学習データ51を蓄積部21に格納して、当該蓄積部21に蓄積されている学習データ51を更新する。なお、蓄積部21に格納されている学習データの数が、容量制限などにより有限の範囲に制限される場合には、予め設定したデータ数の範囲となるように、例えば、適宜、格納時期が古い学習データを順次削除しても良い。あるいは、他の基準を定めて削除するデータを決めてよい。これによって、転炉3の状態や使用環境に応じた学習データに更新される。
[Learning
The learning
[再学習部23B]
再学習部23Bは、学習データ更新部23Aで更新された蓄積部21の学習データ51と、蓄積部21に蓄積されている特異データ53と用いて、スラグ混入の有無を認識する学習モデルを求め、学習済みモデル50を変更する。
[
The relearning
再学習部23Bは、例えば、所定期間毎、例えば3ヶ月毎や半年毎に実行したり、蓄積されている学習データ51のうち、所定データ数(例えば1/3以上のデータ)が新たな学習データ51となったりしたら、新たに学習済みモデル50を生成して、学習済みモデル50を更新する。
The
再学習部23Bで実行されるモデルの生成処理は、基本的に第1の学習部22Bと同様であるが、学習データの一部として最初から特異データ53も含むことが異なる。
The model generation processing executed by the
この学習済みモデル更新部23は、予め設定した条件を満足すると、自動的に新たな学習済みモデル50を求めて更新する処理となり、学習済みモデル50の更新の自動化が図られる。また、予め求めておいた特異データ53も使用することで、モデルの精度もよい。
When a preset condition is satisfied, the learned
<画像取得部20Aが取得する画像の領域の範囲について>
赤外線カメラ15で撮像する排出流1Aの領域を、従来の赤外線方式よりも拡大して、少なくとも出鋼口3aから取鍋4の直上までの範囲を含む領域に設定し、CNNによる画像予測の根拠について、Grad-CAM(勾配荷重クラス活性化マッピング)によって調査した。その結果、分類判断根拠が出鋼流上部まで範囲が広がっているとの知見を得た。そして、対象とする画像の領域を、従来の下部領域だけから状部領域も含めることで、更に精度が向上したモデルを生成して使用可能になるとの知見を得た。
<Regarding the Range of the Image Area Acquired by the
The area of the
すなわち、本実施形態では、Grad-CAMの技術を用いて、図6に示すような、ステップによって、画像取得ステップで取得する撮像画像の領域を決定した。 That is, in the present embodiment, Grad-CAM technology is used to determine the region of the captured image to be acquired in the image acquisition step through the steps shown in FIG.
まず、学習モデル生成ステップS10で、赤外線画像に対しスラグ混入有無のラベルを付けた学習データ51を用いて、CNNによる学習によって、上記スラグ混入の有無を認識する学習モデルを生成する。例えば、1000件の学習データ51を用いて学習データ51を生成する。生成する処理は、例えば第1の学習部22Bと同様な処理で実行すればよい。
First, in a learning model generation step S10, a learning model for recognizing the presence or absence of slag contamination is generated by learning by CNN using learning
次に、畳み込み層影響評価ステップS20にて、生成された学習モデルの複数の畳み込み層の各画素の変化がスラグ2判定出力に与える影響係数を算出する。
Next, in a convolutional layer influence evaluation step S20, influence coefficients of changes in each pixel of a plurality of convolutional layers of the generated learning model on the
次に、入力評価画像作成ステップS30で、ステップS20で求めた影響係数と影響係数算出に使用した複数の畳み込み層とを利用して、赤外線カメラ15で撮像された赤外線画像を入力画像とし、その入力画像の各画素がスラグ2判定出力に与える影響を評価する。
Next, in an input evaluation image generation step S30, the infrared image captured by the
そして、入力評価画像作成ステップS30で作成された入力評価画像から、スラグ2判定出力に影響度が高い赤外線画像の領域を抽出し、該抽出された領域を含むように、上記画像取得ステップで取得する撮像画像の領域を決定する。
Then, from the input evaluation image created in the input evaluation image creation step S30, an infrared image region having a high degree of influence on the
ここで、Grad-CAMは、Gradient-weighted Class Activation Mappingの略であり、予測値に対する勾配を重み付けすることで、重要なピクセル(勾配が大きいピクセル)を可視化する技術である。Grad-CAMの処理は、例えば、次のような処理で行われる。入力画像を順方向に入力して、畳み込み層と分類結果を取り出す。次に、分類結果に基づき誤差逆伝搬を行い、畳み込み層の勾配を形成する。次に、畳み込み層の勾配のGAPを取り、GAPを重みとした畳み込み層の重み和を取り、元の画像サイズのリサイズを行い、Grad-CAMの画像を得て、画像の根拠を可視化する。 Here, Grad-CAM is an abbreviation for Gradient-weighted Class Activation Mapping, and is a technique for visualizing important pixels (pixels with large gradients) by weighting gradients for predicted values. Grad-CAM processing is performed, for example, as follows. The input image is input in the forward direction, and the convolutional layer and the classification result are taken out. Error backpropagation is then performed based on the classification results to form the gradients of the convolutional layers. Next, the GAP of the gradient of the convolutional layer is taken, the weighted sum of the convolutional layers weighted by the GAP is taken, the original image size is resized, a Grad-CAM image is obtained, and the basis of the image is visualized.
(変形例)
ここで、学習済みモデル50の生成は、上述の方法に限定さない。
例えば、一般事象について学習済みのニューラルネットワークからなる公知のモデルに対し、そのモデルの最終段に、ファインチューニング技術によって新たな層を追加して、本判定用に学習し直すことで、本実施形態で採用する学習済みモデル50を生成してもよい。
(Modification)
Here, the generation of the trained
For example, for a known model consisting of a neural network that has been trained for general events, a new layer is added to the final stage of the model by fine tuning technology, and re-learning for this judgment is performed. You may generate the trained
例えば、既存の安定したモデルに対し、最終層4層(Flatten、Dense、Dropout、Dense)だけ追加して、学習し直す。ファインチューニングは、学習済みモデル50の最終出力層を付け替え、入力層に近い部分と出力層のパラメータを変更する。これによって既存の学習にはない新しいタスクについても適合できるようにすることで新しいタスクに適合させることができる。
For example, only four final layers (Flatten, Dense, Dropout, Dense) are added to an existing stable model and re-learned. Fine-tuning replaces the final output layer of the trained
ここで、Flatten(平坦化)層は、全結合層入力のためのデータの一次元化の層である。Dense(全結合)層は、特徴部分が取り出された画像データを一つに結合し、活性化関数によって変換された値(特徴変数)を出力する層である。Dropout層は、全結合層と出力層の間の接続の一部をランダムに切断することで過学習を防ぐ働きがある層である。 Here, the Flatten layer is the one-dimensionalization layer of the data for the fully connected layer input. A Dense (fully connected) layer is a layer that combines image data from which feature portions are extracted and outputs values (feature variables) transformed by an activation function. The dropout layer is a layer that prevents overfitting by randomly disconnecting some of the connections between the fully connected layer and the output layer.
(動作その他)
本実施形態のスラグ流出判定装置20は、連続的に撮像する赤外線画像に対し、CNNで学習した学習済みモデル50でスラグ混入の有無を判定することで、精度良くスラグ混入の判定を行うことが可能となる。
(Other operations)
The slag
この結果、転炉3操業において、取鍋4に混入するスラグ2の量を抑えることが可能となり、合金歩留まりを向上させることが可能となる。
As a result, in the operation of the
また、Grad-CAM技術によって判断根拠を調査したところ、分類判断根拠が出鋼流上部まで範囲が広がるとの新たな知見に基づき、本実施形態では、赤外線画像に基づきスラグ混入の判定を行う際に、判定に用いる赤外線画像(撮像画像)の排出流1Aを映す領域を、従来よりも広くして、出鋼口3aから取鍋4の上部までを含む領域とした。これによって、更に学習済みモデル50の判定精度が向上する。ここで、CNNで学習した学習モデルでは、出鋼流の上部から重要視しているとの知見は新しい知見である。
In addition, as a result of investigating the grounds for judgment by Grad-CAM technology, based on new knowledge that the range of grounds for classification judgment spreads to the upper part of the steel flow, in this embodiment, when judging slag contamination based on infrared images Secondly, the region of the infrared image (captured image) used for judgment, which reflects the discharged
赤外線方式ではスラグ2が落下してスラグ2の割合が増加したところを判定するために出鋼流の下部に判定領域を設けており、判定の遅れにつながっていた。これに対し、本実施形態では、出鋼口3aからでてきた直後(出鋼流の上部)も判定根拠としており、熟練者と同様に、早期にスラグ混入を判定できていることを確認している。
In the infrared method, a judgment area is provided at the bottom of the tapping flow in order to judge where the
また、学習済みモデル50を生成する際に、従来の赤外線方式で、誤判定されやすい特定画像(特異データ53)を用いて追加学習することで、更に学習済みモデル50の判定精度が向上する。
Further, when the trained
また、新たに取得した学習データ51と予め求めた特異データ53(固定の学習データ)で、適宜、学習済みモデル50を再度生成して、当該学習済みモデル50を自動的に更新するシステムを有することで、鋼種や操業状態の経時的な変更があっても、学習済みモデル50の判定精度の劣化を抑制可能となる。
In addition, it has a system that regenerates the learned
すなわち、赤外線方式では必要な多くの設定値の調整を行うことなく、適宜更新下学習データ51(教師データ)を用いて自動的にCNNを用いて学数することで、自動的に現在操業条件におうじたパラメータを自動で学習されるため、メンテナンスの負荷が軽減する。 That is, without adjusting the many set values necessary for the infrared method, the current operating conditions are automatically calculated by automatically using the CNN using the updated learning data 51 (teacher data). The system automatically learns the parameters you are interested in, which reduces the maintenance load.
(その他)
本開示は、以下のような構成も取ることができる。
(1)転炉の出鋼口から取鍋に向けて排出される排出流を赤外線カメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づき、上記排出流へのスラグ混入の有無を判定するスラグ混入判定方法であって、上記赤外線カメラで撮像した上記排出流の撮像画像を連続的に取得する画像取得ステップと、上記排出流の赤外線画像を用いて機械学習されたモデルであって上記スラグ混入の有無を認識する学習済みモデルを用いて、上記画像取得ステップで取得した撮像画像からスラグ混入の有無を判定する判定ステップと、を有する。
(others)
The present disclosure can also take the following configurations.
(1) A slag contamination determination method for determining the presence or absence of slag contamination in the discharge flow based on the imaged image of the discharge flow discharged from the tapping port of the converter toward the ladle. An image acquisition step of continuously acquiring captured images of the discharge stream captured by the infrared camera; and a determination step of determining presence/absence of slag mixture from the captured image acquired in the image acquisition step, using a trained model to be recognized.
このスラグ流出判定方法は、例えば、転炉の出鋼口から取鍋に向けて排出される排出流を赤外線カメラで撮像し、撮像した撮像画像に基づき、上記排出流へのスラグ混入の有無を判定するスラグ混入判定装置であって、上記赤外線カメラで撮像した上記排出流の撮像画像を取得する画像取得部と、上記排出流の赤外線画像を用いて機械学習されたモデルであって上記スラグ混入の有無を認識する学習済みモデルを用いて、上記画像取得部で取得される撮像画像からスラグ混入の有無を判定する判定部と、を有することを特徴とするスラグ流出判定装置で構成する。
この構成によれば、転炉操業において、撮像した赤外線画像を用いて、メンテナンスの負荷を抑えつつ、スラグ混入の判定を精度良く実行することが可能となる。
In this slag outflow determination method, for example, the discharge stream discharged from the tapping port of the converter toward the ladle is imaged with an infrared camera, and based on the captured image, the presence or absence of slag mixing in the discharge stream is determined. A slag contamination determination device for judging slag contamination, comprising: an image acquisition unit that acquires an image of the discharge stream captured by the infrared camera; and a determination unit that determines presence/absence of slag contamination from the captured image acquired by the image acquisition unit using a trained model that recognizes presence/absence of slag outflow determination device.
According to this configuration, in the operation of the converter, it is possible to accurately determine whether or not slag is present while suppressing the maintenance load by using the captured infrared image.
(2)上記学習に使用された赤外線画像、及びスラグ混入の判定に用いられる撮像画像は、上記排出流における上記出鋼口位置から上記取鍋の直上位置までの範囲を含む画像である。
例えば、上記画像取得部で取得する撮像画像は、上記排出流における上記出鋼口位置から上記取鍋の直上位置までの範囲を含む画像である。
(2) The infrared image used for the learning and the captured image used for determining whether slag is present are images including the range from the tapping port position to the position directly above the ladle in the discharge flow.
For example, the captured image acquired by the image acquisition unit is an image including a range from the tapping port position to the position directly above the ladle in the discharge flow.
この構成によれば、従来の赤外線方式で用いない、上流側の排出流位置も撮像画像の領域とすることで、学習済みモデルを用いた判定精度が向上する。
また、上流側の排出流位置も撮像画像の領域とすることで、従来の赤外線方式に比べ、判定速度も向上する。
According to this configuration, the determination accuracy using the learned model is improved by including the upstream discharge flow position, which is not used in the conventional infrared method, in the region of the captured image.
In addition, by including the position of the discharged stream on the upstream side in the area of the captured image, the determination speed is improved compared to the conventional infrared method.
(3)上記赤外線カメラで撮像した赤外線画像に対しスラグ混入有無のラベルを付けた学習データを蓄積部に蓄積し、上記蓄積部に蓄積された学習データを用いて機械学習を行い、スラグ混入の有無を認識する第1の学習モデルを求め、評価用に用意した上記赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像に対し、上記求めた第1の学習モデルを用いてスラグ混入の有無を判定して、その判定で誤判定された赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像からなる特異データを取得し、上記求めた第1の学習モデルに対し、上記取得された特異データを用いて追加学習を行い、追加学習後の学習モデルを上記学習済みモデルとする。 (3) Store learning data labeled with presence or absence of slag in the infrared image captured by the infrared camera in a storage unit, perform machine learning using the learning data stored in the storage unit, and determine whether slag is mixed. A first learning model for recognizing the presence or absence of slag is obtained, and the obtained first learning model is used for the infrared image prepared for evaluation and labeled for the presence or absence of slag contamination. Determine presence/absence of slag, acquire specific data consisting of an infrared image labeled as to presence/absence of slag contamination, which is an infrared image erroneously determined in the determination, and compare the obtained first learning model with the acquired peculiar data. Additional learning is performed using the unique data, and the learning model after the additional learning is defined as the learned model.
この方法は、例えば、上記学習済みモデルを生成する学習済みモデル生成部を有し、上記学習済みモデル生成部は、上記赤外線カメラで撮像した撮像画像に対しスラグ混入有無のラベルを付けた学習データを蓄積部に蓄積する学習データ蓄積部と、上記蓄積部に蓄積された学習データを用いて機械学習を行い、スラグ混入の有無を認識する第1の学習モデルを求める第1の学習部と、評価用に用意した上記赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像について、上記第1の学習部で求めた第1の学習モデルを用いてスラグ混入の有無を判定し、その判定で誤判定された赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像である特異データを選定する特異データ取得部と、上記第1の学習部で求めた第1の学習モデルに対し、上記特異データ取得部で取得された特異データを用いて追加学習を行い、追加学習後のモデルを上記学習済みモデルとして更新する第2の学習部と、を備えるスラグ流出判定装置で構成する。
この構成によれば、精度の良い学習済みモデルを生成可能となる。
This method has, for example, a trained model generating unit that generates the trained model, and the trained model generating unit generates training data labeled with presence/absence of slag inclusion in the captured image captured by the infrared camera. a learning data accumulation unit that accumulates in the accumulation unit, a first learning unit that performs machine learning using the learning data accumulated in the accumulation unit and obtains a first learning model that recognizes the presence or absence of slag contamination; For the infrared image prepared for evaluation and labeled with the presence or absence of slag, the presence or absence of slag is determined using the first learning model obtained by the first learning unit, and the determination is performed. A specific data acquisition unit that selects specific data that is an infrared image that is erroneously determined in and is an infrared image labeled with the presence or absence of slag contamination, and for the first learning model obtained in the first learning unit, a second learning unit that performs additional learning using the unique data acquired by the unique data acquisition unit and updates the model after the additional learning as the learned model.
According to this configuration, it is possible to generate a highly accurate trained model.
(4)上記取得した特異データを予め蓄積部に蓄積しておき、上記判定ステップでスラグ混入の有無を判定された撮像画像を、学習データとして上記蓄積部21に格納して、蓄積部に蓄積されている学習データを更新し、更新された上記蓄積部の学習データと、上記蓄積部に蓄積されている特異データと用いて、スラグ混入の有無を認識する上記学習済みモデルを再学習する。
(4) Store the acquired specific data in the storage unit in advance, and store the captured image for which the presence or absence of slag contamination is determined in the determination step as learning data in the
この方法は、例えば、上記特異データ取得部で取得された特異データは予め蓄積部に蓄積されており、更に、上記判定部で判定された撮像画像及び判定結果から学習データを生成し、その生成した学習データを上記蓄積部に格納して、当該蓄積部に蓄積されている学習データを更新する学習データ更新部と、上記学習データ更新部で更新された上記蓄積部の学習データと、上記蓄積部に蓄積されている特異データと用いて、スラグ混入の有無を認識する学習モデルを求め、求めた学習モデルを上記学習済みモデルとして更新する再学習部と、を備えるスラグ流出判定装置で構成する。 In this method, for example, the peculiar data acquired by the peculiar data acquisition unit is stored in advance in the storage unit, and learning data is generated from the captured image and the determination result determined by the determination unit, and the generation of learning data a learning data updating unit for storing the obtained learning data in the accumulating unit and updating the learning data accumulated in the accumulating unit; the learning data in the accumulating unit updated by the learning data updating unit; a slag outflow determination device comprising: .
この構成によれば、転炉の状態なの条件が変更されても、自動的にその条件に応じた学習済みモデルに更新される。また、当初正しい判定ができなかった特異データも含ませて更新学習されるので、高精度な学習判定性能が維持される。 According to this configuration, even if the condition of the state of the converter is changed, the learned model is automatically updated according to the condition. In addition, since the update learning is performed including the peculiar data for which the correct determination was initially not possible, highly accurate learning determination performance is maintained.
(5)上記学習は、畳み込み型ニューラルネットワーク(CNN)を用いて行われる。
この構成によれば、確実に学習済みモデルを生成可能となる。
(5) The learning is performed using a convolutional neural network (CNN).
According to this configuration, it is possible to reliably generate a trained model.
(6)少なくとも上記排出流における上記出鋼口位置から上記取鍋の直上位置までの範囲を含む赤外線画像に対しスラグ混入有無のラベルを付けた学習データを用いて、上記スラグ混入の有無を認識する学習モデルを生成する学習モデル生成ステップと、上記学習モデル生成ステップで生成された上記学習モデルの、複数の畳み込み層の各画素の変化がスラグ判定出力に与える影響係数を算出する畳み込み層影響評価ステップと、上記影響係数と上記影響係数の算出に使用した複数の畳み込み層とを利用して、上記赤外線カメラで撮像された赤外線画像を入力画像とし、その入力画像の各画素がスラグ判定出力に与える影響を評価する入力評価画像作成ステップと、を備え、上記入力評価画像作成ステップで作成された入力評価画像から、スラグ判定出力に影響度が高い赤外線画像の領域を抽出し、該抽出された領域を含むように、上記画像取得ステップで取得する撮像画像の領域を決定する。
この構成によれば、判定精度を向上可能な最適な撮像領域の範囲を設定可能となる。
(6) Recognizing the presence or absence of slag contamination by using learning data labeled with the presence or absence of slag contamination for the infrared image including at least the range from the tapping port position to the position directly above the ladle in the discharge stream. a learning model generation step for generating a learning model to be used as a learning model; and a convolutional layer impact evaluation for calculating an influence coefficient of a change in each pixel of a plurality of convolution layers in the learning model generated in the learning model generation step on a slag determination output. An infrared image captured by the infrared camera is used as an input image, and each pixel of the input image is used as a slag determination output, using the step, the influence coefficient, and a plurality of convolution layers used to calculate the influence coefficient. an input evaluation image creating step for evaluating the influence of the input evaluation image, extracting an infrared image region having a high degree of influence on the slag determination output from the input evaluation image created in the input evaluation image creating step; The region of the captured image to be acquired in the image acquisition step is determined so as to include the region.
According to this configuration, it is possible to set the optimum range of the imaging region that can improve the determination accuracy.
(6)上記記載のスラグ流出判定方法を利用して転炉を操業する、転炉操業方法。
この構成によれば、歩留まりの良い転炉操業方法を提供可能となる。
(7)上記記載の転炉操業方法を備える、溶鋼製造方法。
この構成によれば、歩留まりの良い溶鋼製造方法を提供可能となる。
(6) A method of operating a converter, comprising operating a converter using the method for determining slag outflow described above.
According to this configuration, it is possible to provide a method of operating a converter with a good yield.
(7) A molten steel manufacturing method comprising the converter operating method described above.
According to this configuration, it is possible to provide a molten steel manufacturing method with a good yield.
(8)上記記載のスラグ流出判定装置を備える、転炉の操業設備。
この構成によれば、歩留まりの良い転炉の操業設備を提供可能となる。
(9)上記記載のスラグ流出判定装置を備える、溶鋼製造設備。
この構成によれば、歩留まりの良い溶鋼製造設備を提供可能となる。
(8) A converter operating facility comprising the slag outflow determination device described above.
According to this configuration, it is possible to provide a converter operation facility with a good yield.
(9) Molten steel production equipment comprising the slag outflow determination device described above.
According to this configuration, it is possible to provide a molten steel manufacturing facility with a good yield.
1 溶鋼
1A 排出流
2 スラグ
3 転炉
3a 出鋼口
4 取鍋
4a 取鍋の上端部(直上位置)
15 赤外線カメラ
20 スラグ流出判定装置
20A 画像取得部(画像取得ステップ)
20B 判定部(判定ステップ)
20C 送信部
21 蓄積部
22 学習済みモデル生成部
22A 学習データ蓄積部
22B 第1の学習部
22C 特異データ取得部
22D 第2の学習部
23 学習済みモデル更新部
23A 学習データ更新部
23B 再学習部
50 学習済みモデル
51 学習データ
52 第1の学習モデル
53 特異データ
1
15
20B Determination unit (determination step)
Claims (15)
上記赤外線カメラで撮像した上記排出流の撮像画像を連続的に取得する画像取得ステップと、
上記排出流の赤外線画像を用いて機械学習されたモデルであって上記スラグ混入の有無を認識する学習済みモデルを用いて、上記画像取得ステップで取得した撮像画像からスラグ混入の有無を判定する判定ステップと、
を有することを特徴とするスラグ流出判定方法。 A slag contamination determination method for determining the presence or absence of slag contamination in the discharge flow based on the imaged image, wherein the discharge flow discharged from the tapping port of the converter toward the ladle is imaged with an infrared camera. ,
an image acquisition step of continuously acquiring captured images of the discharged flow captured by the infrared camera;
Judgment to determine the presence or absence of slag contamination from the captured image acquired in the image acquisition step using a machine-learned model that recognizes the presence or absence of slag contamination, which is a model machine-learned using the infrared image of the discharge flow a step;
A method for determining slag outflow, comprising:
上記蓄積部に蓄積された学習データを用いて機械学習を行い、スラグ混入の有無を認識する第1の学習モデルを求め、
評価用に用意した上記赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像に対し、上記求めた第1の学習モデルを用いてスラグ混入の有無を判定して、その判定で誤判定された赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像からなる特異データを取得し、
上記求めた第1の学習モデルに対し、上記取得された特異データを用いて追加学習を行い、追加学習後の学習モデルを上記学習済みモデルとする、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のスラグ流出判定方法。 accumulating learning data labeled with presence or absence of slag in the accumulation unit for the infrared image captured by the infrared camera,
Machine learning is performed using the learning data accumulated in the accumulation unit to obtain a first learning model that recognizes the presence or absence of slag contamination,
The presence or absence of slag contamination is determined using the obtained first learning model for the infrared image prepared for evaluation and labeled as to whether or not slag is present, and an erroneous determination is made. obtaining singular data consisting of an infrared image labeled with the presence or absence of slag contamination,
Additional learning is performed on the obtained first learning model using the acquired singular data, and the learning model after additional learning is the learned model.
The slag outflow determination method according to claim 1 or 2, characterized in that:
上記判定ステップでスラグ混入の有無を判定された撮像画像を、学習データとして上記蓄積部21に格納して、蓄積部に蓄積されている学習データを更新し、
更新された上記蓄積部の学習データと、上記蓄積部に蓄積されている特異データと用いて、スラグ混入の有無を認識する上記学習済みモデルを再学習する、
ことを特徴とする請求項3に記載のスラグ流出判定方法。 accumulating the acquired specific data in advance in the accumulation unit,
storing the captured image for which presence/absence of slag contamination is determined in the determination step in the accumulation unit 21 as learning data, and updating the learning data accumulated in the accumulation unit;
relearning the trained model for recognizing the presence or absence of slag contamination using the updated learning data of the storage unit and the unique data stored in the storage unit;
The slag outflow determination method according to claim 3, characterized in that:
上記学習モデル生成ステップで生成された上記学習モデルの、複数の畳み込み層の各画素の変化がスラグ判定出力に与える影響係数を算出する畳み込み層影響評価ステップと、
上記影響係数と上記影響係数の算出に使用した複数の畳み込み層とを利用して、上記赤外線カメラで撮像された赤外線画像を入力画像とし、その入力画像の各画素がスラグ判定出力に与える影響を評価する入力評価画像作成ステップと、
を備え、
上記入力評価画像作成ステップで作成された入力評価画像から、スラグ判定出力に影響度が高い赤外線画像の領域を抽出し、該抽出された領域を含むように、上記画像取得ステップで取得する撮像画像の領域を決定する、
ことを特徴とする請求項5に記載のスラグ流出判定方法。 A learning model that recognizes the presence or absence of slag contamination by using learning data labeled with the presence or absence of slag contamination for an infrared image including at least the range from the steel tapping port position to the position directly above the ladle in the discharge stream. a learning model generation step that generates
A convolutional layer influence evaluation step of calculating influence coefficients of changes in each pixel of a plurality of convolutional layers of the learning model generated in the learning model generation step on a slag determination output;
Using the influence coefficient and the plurality of convolution layers used to calculate the influence coefficient, the infrared image captured by the infrared camera is used as an input image, and the influence of each pixel of the input image on the slag determination output is calculated. an input evaluation image creation step to be evaluated;
with
From the input evaluation image created in the input evaluation image creation step, an infrared image region having a high degree of influence on the slag determination output is extracted, and the captured image acquired in the image acquisition step so as to include the extracted region. determine the area of
The slag outflow determination method according to claim 5, characterized in that:
上記赤外線カメラで撮像した上記排出流の撮像画像を取得する画像取得部と、
上記排出流の赤外線画像を用いて機械学習されたモデルであって上記スラグ混入の有無を認識する学習済みモデルを用いて、上記画像取得部で取得される撮像画像からスラグ混入の有無を判定する判定部と、
を有することを特徴とするスラグ流出判定装置。 A slag contamination determination device that captures an image of a discharge flow discharged from a steel tapping port of a converter toward a ladle with an infrared camera and determines whether or not slag is mixed in the discharge flow based on the captured image. ,
an image acquisition unit that acquires an image of the discharged flow captured by the infrared camera;
Using a machine-learned model that recognizes the presence or absence of slag contamination, the presence or absence of slag contamination is determined from the captured image acquired by the image acquisition unit. a determination unit;
A slag outflow determination device, comprising:
上記学習済みモデル生成部は、
上記赤外線カメラで撮像した撮像画像に対しスラグ混入有無のラベルを付けた学習データを蓄積部に蓄積する学習データ蓄積部と、
上記蓄積部に蓄積された学習データを用いて機械学習を行い、スラグ混入の有無を認識する第1の学習モデルを求める第1の学習部と、
評価用に用意した上記赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像について、上記第1の学習部で求めた第1の学習モデルを用いてスラグ混入の有無を判定し、その判定で誤判定された赤外線画像であってスラグ混入有無のラベルを付けた赤外線画像である特異データを選定する特異データ取得部と、
上記第1の学習部で求めた第1の学習モデルに対し、上記特異データ取得部で取得された特異データを用いて追加学習を行い、追加学習後のモデルを上記学習済みモデルとして更新する第2の学習部と、
を備えることを特徴とする請求項9又は請求項10に記載のスラグ流出判定装置。 Having a trained model generation unit that generates the trained model,
The trained model generation unit is
a learning data accumulation unit that accumulates in the accumulation unit learning data labeled with the presence or absence of slag inclusion in the captured image captured by the infrared camera;
a first learning unit that performs machine learning using the learning data accumulated in the accumulation unit and obtains a first learning model that recognizes the presence or absence of slag contamination;
For the infrared image prepared for evaluation and labeled with the presence or absence of slag, the presence or absence of slag is determined using the first learning model obtained by the first learning unit, and the determination is performed. A specific data acquisition unit that selects specific data that is an infrared image that is erroneously determined in and is an infrared image labeled with the presence or absence of slag inclusion;
The first learning model obtained by the first learning unit is subjected to additional learning using the singular data acquired by the singular data acquisition unit, and the model after additional learning is updated as the learned model. 2 learning units;
The slag outflow determination device according to claim 9 or 10, comprising:
更に、
上記判定部で判定された撮像画像及び判定結果から学習データを生成し、その生成した学習データを上記蓄積部に格納して、当該蓄積部に蓄積されている学習データを更新する学習データ更新部と、
上記学習データ更新部で更新された上記蓄積部の学習データと、上記蓄積部に蓄積されている特異データと用いて、スラグ混入の有無を認識する学習モデルを求め、求めた学習モデルを上記学習済みモデルとして更新する再学習部と、
を備える請求項11に記載のスラグ流出判定装置。 The singular data acquired by the singular data acquisition unit is stored in advance in the storage unit,
Furthermore,
A learning data update unit that generates learning data from the captured image determined by the determination unit and the determination result, stores the generated learning data in the storage unit, and updates the learning data stored in the storage unit. When,
Using the learning data in the storage unit updated by the learning data update unit and the specific data stored in the storage unit, a learning model for recognizing the presence or absence of slag contamination is obtained, and the obtained learning model is used in the learning. a re-learning unit that updates as a finished model;
The slag outflow determination device according to claim 11, comprising:
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