JPH035257B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、連続鋳造設備におけるモールド装置
内の溶鋼湯面レベルの検出方法および装置に関す
る。

背景技術 第１図は、本発明の基礎となる連続鋳造設備の
概略を示す図である。耐熱容器であるタンデイツ
シユ装置１内には、液体状の溶鋼３が入つてお
り、注湯部４を経て筒状のモールド装置２に注入
される。モールド装置２は冷却水噴出装置５から
噴出される冷却水６で冷却されている。前記モー
ルド装置２に注入された液体状の溶鋼３は、順次
冷却凝固しながらモールド装置２の下方からピン
チローラ７で引き抜かれ、棒状の鋳片８が連続的
に生成される。

したがつて連続鋳造設備では、モールド装置２
に注入される溶鋼３と、引き抜かれる鋳片８の量
が常に等しいこと、すなわちモールド装置２の溶
鋼の湯面の高さ（以下レベルと呼ぶ）が一定であ
ることが必要である。このバランスがくずれる
と、たとえば注入量が多い場合には、モールド装
置２の上方から溶鋼があふれる。反対に引き抜き
量が多い場合には、下方から抜け落ちることにな
る。いずれの場合でも大きな事故が生じることに
なる。このため前記湯面レベルの検出には、従来
から各種の方法が用いられている。

先行技術では、前記モールド装置２の壁面に、
上下方向に等間隔に埋込まれた多数の熱電対を用
いる方法や、Co⁶⁶などのγ線源とシンチレーシヨ
ンカウンタを用いる方法や、またモールド装置２
を２次元撮像手段で撮像し、その映像信号を予め
定めた出力レベルで明信号と暗信号に分類して、
１画面を形成する走査線に関して各走査線ごとに
明信号の長さを計数して、その計数値のパターン
から前記湯面レベルを検出する方法（たとえば特
開昭57−119222号参照）、などが実用化されてい
る。しかしながら、熱電対を用いる方法では、熱
電対の埋込間隔に限度があるため、湯面レベルの
検出の精度が粗くなり、また熱電対の伝熱速度を
早めるためには前記モールド装置の壁面を薄くせ
ねばならず、このためモールド装置の寿命が短く
なり、耐用年数の低下という問題があつた。また
前記放射線を用いる方法は、放射線漏洩の恐れが
あり、保守と安全性の面から問題があつた。さら
にまた、前記撮像手段による方法では、被写体を
囲む環境や、被写体自体の問題、たとえば煙や炎
の発生、あるいは外乱光などによつて被写体、し
たがつて映像の輝度がたえず変化するため、前記
湯面レベル検出のための最適な閾値の設定が不安
定で困難な場合があつた。

本発明の目的は、上述の問題点を解決し、前記
モールド装置の内部の溶鋼湯面のレベルを、安定
に、かつ高精度で検出するための方法および装置
を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明は、連続鋳造設備のモールド装置の内部
の溶鋼湯面を、撮像面の走査方向が前記湯面と平
行で、かつその光軸が前記湯面と一定角度で交差
するように設置した２次元撮像手段で撮像し、 前記２次元撮像手段からの映像信号を、像の輝
度に応じて、少なくとも３段階以上に区分して数
値情報に変換し、 前記数値情報を、画面の少なくとも１フイール
ド中の各走査線ごとに積算し、 このようにして得られた積算値の相対的変化に
基づいて、前記モールド装置内の溶鋼湯面レベル
を検出することを特徴とする連続鋳造設備の溶鋼
湯面レベルの検出方法である。

また本発明は、連続鋳造設備のモールド装置の
内部の溶鋼湯面を、撮像面の走査方向が前記湯面
と平行で、かつその光軸が前記湯面と一定角度で
交差するように配置された２次元撮像手段と、 前記撮像手段からの映像信号を、像の輝度に応
じて少なくと３段階以上に区分した数値情報に変
換する多値化回路と、 前記多値化回路からの数値信号を、撮像画面の
少なくとも１フイールド中の各走査線ごとに積算
する積算回路と、 前記積算回路で積算された結果に基づいて、最
大値と最小値を検出する最大、最小値検出回路
と、 最大、最小値検出回路から得られたデータに基
づいて、前記最大、最小値の間の最適な値を閾値
として設定する閾値設定回路と、 前記積算回路で得られた積算値と、前記閾値設
定回路で設定された閾値とを比較し、積算値が閾
値を超えた走査線部分を検出する検出回路と、 前記検出回路によつて得られたデータによつ
て、前記溶鋼湯面レベルを検出するレベル検出回
路を含むことを特徴とする、連続鋳造設備の溶鋼
湯面レベルの検出装置である。

作 用 本発明に従えば、連続鋳造設備のモールド装置
内部の溶鋼湯面レベルを、安定かつ高精度で検出
し、これによつて保守と安全性を向上し、作業性
の向上を図ることができる。すなわち、２次元撮
像手段からの映像信号を、溶鋼湯面の像の輝度に
応じて少なくとも３段階以上に区分して数値情報
とし、この数値情報を少なくとも１フイールド中
の各走査線ごとに積算し、この積算値の相対的変
化に基づいて溶鋼湯面レベルを検出するようにし
たので、精度が向上する。

実施例 第２図は、本発明の一実施例の構成を示す断面
図である。タンデイツシユ装置１内の溶鋼３は、
注湯部４を経てモールド装置２に注入される。本
発明では、参照符１２に示すような視野を有する
２次元撮像手段（本実施例では工業用テレビカメ
ラ）９を、前記モールド装置２の斜め上方に、か
つその光軸１３が筒状の注湯部４の中心軸線１１
と交差し、さらに撮像面の走査方向が前記モール
ド装置２内の湯面１０と平行となるように設置し
て、前記モールド装置２内を撮像する。前記撮像
手段９の映像信号は、後述するように画像処理手
段１４で処理され、これによつて、湯面１０のレ
ベルが検出される。

第３図は、２次元撮像手段９によつて撮像され
たモールド装置２内の撮像画面を表わす図であ
り、第２図の対応する部分には同一番号に添字ａ
を付す。第４図は撮像手段９の映像信号の波形を
示す図である。第３図および第４図を参照して、
撮像手段９は、一般にγ本（我が国のテレビジヨ
ン標準方式では１フイールドあたり262.5本、１
フレームあたりでは525本）の走査線上に映像信
号を走査することにより、１画面が形成される
が、まず１画面の走査に先立つて１画面の開始信
号（以下、垂直同期信号と呼ぶ）VBL（第４図の
左方）が出力され、次いで第１回の走査開始信号
（以下、水平同期信号と呼ぶ）HBLが出力された
後、第１番目の走査線Ｓ１に映像信号Ｓが走査さ
れる。走査線Ｓ１の走査が終了すると、再び水平
同期信号HBLが出力され、走査線Ｓ２に映像信
号が走査され、以下、順に最後の走査線Srまで
繰返される。

第５図は、１本の走査線に含まれる映像信号
SK１，SK２の波形を示す図である。映像信号
SK１，SK２のレベルは被写体の輝度に比例して
おり、たとえば映像信号SK１に関して第３図に
示すような、注湯部の像４ａを横切る走査線Sm
や前記湯面の像３ａを横切る走査線Snに対応す
る映像信号において、輝度の高い注湯部、および
湯面に相当する部分のレベルｌ１は、輝度の低い
その他の部分のレベルｌ２よりも高くなつてい
る。

第６図は撮像手段９の映像信号から前記湯面の
レベルを検出するための画像処理手段１４の電気
信号系統を示すブロツク図である。第５図に示さ
れたように、対象の輝度に比例した映像信号Ｓは
多値化回路２０に入力され、輝度に応じて少なく
とも３段階以上（たとえばこの実施例では８段
階）に区分され、数値化される。第５図を参照し
て、数値化された値をたとえばDi（ｉ＝０，１，
２，…，７）とし、最低の輝度の段階をD₀＝０、
輝度の高い方へ順にD1，D2，…，D7とする。
D7は最高の輝度の段階である。このように、輝
度に応じて映像信号の出力レベルを区分し、数値
化することを多値化処理と呼ぶ。なお多値化処理
回路２０には、クロツク発生回路２１から水平同
期信号HBLの期間W1より充分小さい時間Δt1（た
とえばW1／256）ごとに出力されるサンプリング
パルスが加えられており、前記多値化回路２０に
おける多値化処理は、前記サンプリングパルスに
同期して実行される。

積算回路２２は、前記Δt1時間ごとに出力され
る多値化された数値Diを前記サンプリングパル
スに同期して積算する。説明の便宜上、この積算
値をＤと呼ぶこととすれば、Ｄは次式 Ｄ＝ΣDi＝_r 〓^j=1 Δtj …(1) で表わされる。ここにｒは画面１フイールド、ま
たは複数（たとえば２）フイールド分である１フ
レームを形成する走査線の数であり、１フイール
ドのときたとえばｒ＝256（本）である。

同期分離回路２９は、撮像手段９の出力信号か
ら水平同期信号HBLと、垂直同期信号VBLを分
離して取出し、さらに第３図に示すように、水平
同期信号HBLの立上り時と立下り時に、第４図
で示されるように、それぞれ時間がΔt2のパルス
HBLU，HBLDを生成する。これらのパルスの
中、HBLDは、積算回路のリセツト端子Ｒに加
えられて、一の画面の走査に先立つて積算回路の
内容を零にリセツトする。したがつて積算回路２
２は１本の走査線に関して前記の数値Diを積算
することになる。一方、パルスHBLUは積算回
路２２のクロツク端子CLKに与えられる。積算
回路２２の出力は記憶回路２３に接続されてお
り、記憶回路２３は、前記パルスHBLUの立上
り時に前記積算回路２２によつて記憶された値Ｄ
を記憶する。したがつて記憶回路２３には、走査
線Siに関する前記積算値Ｄが、次の走査線Si＋１
の走査が終了し、その次の走査線Si＋２の走査の
始まる直前までの期間記憶されることになる。記
憶回路２３の内容は、たとえばマイクロコンピユ
ータなどによつて実現される処理回路３０に入力
され、各走査線ごとにメモリ３１に順にストアさ
れ、前記メモリ３１にストアされたすべての走査
線に関する数値情報、すなわち第１式で求められ
る値Ｄに依存するパターンの変化から前記湯面レ
ベルを検出する。

再び第５図を参照して、映像信号Ｓのレベル
は、前述のように輝度によつて変化するため、外
乱光や照明光が照射された場合の映像信号SK２
は、光が照射されていない場合の映像信号SK１
よりレベルが高くなる。従来技術で述べたよう
に、２値化によるレベル検出方法では、外乱光や
煙などの影響で、被写体、すなわち前記溶鋼湯面
の輝度が変動し、映像信号Ｓのレベルが変動する
と、閾値を最適に設定できなくなり、明部と暗部
を区分することが不可能となる。第５図示のよう
に固定閾値による２値化では、前記Diの値は論
理「１」または論理「０」であるため、映像信号
SK１に対して閾値Kaを設定すると、外乱光の影
響などでレベルが高くなつた映像信号SK２では、
前記Diの値はすべて論理「１」となり、１画面
に関する前記積算値Ｄのパターンに変化が生じな
い。

第７図は、本発明の一実施例の前記積算値Ｄの
パターンを示す図である。第７図は第５図に対応
し、第５図における映像信号SK１，SK２に対応
する積算値Ｄのパターンは、それぞれＫ１，Ｋ２
で示されており、注湯部の像４ａに相当する部分
と、湯面部の像３ａに相当する部分とでその大き
さには明らかに変化が生じている。なお第７図に
おいて参照符１０ａは、第２図における溶鋼湯面
とモールド装置２の内壁との交線を表わす。第７
図におけるこのような前記積算値Ｄのパターンの
変化から、画像において注湯部と湯面部との境界
を検出するには、たとえば次のような方法があ
る。

(1) 隣り合う走査線SiとSi＋１において、Siに関
する積算値Ｄと、Si＋１に関する積算値Ｄの差
を求め、Ｓ１からSr（ｒは250〜500程度）まで
のうちで最も差が大きくなつたときの走査線Si
＋１を前記の境界とする。

(2) すべての走査線Ｓ１〜Srに関して積算値Ｄ
に対する適当な閾値tnを設定し、この閾値tnよ
り小さな積算値Ｄの値となる走査線のうち、画
面のなかで最下部の走査線（最も大きい番号の
走査線）の次の走査線Si＋１を境界線とする。
なお閾値tnはたとえば次の（２−１）〜（２−
３）のうちの１つのようにして設定すればよ
い。

（２−１）１画面中のすべての走査線に関する
積算値Ｄの総和Ｑを求め、この総和Ｑを全総和線
ｒで除した値tnを閾値とする。

（２−２）１画面中のすべての走査線に関する
積算値Ｄのうちで最大の値に０〜１の間の適当な
値の係数を乗じた値tnを閾値とする。

（２−３）１画面中のすべての走査線に関する
積算値Ｄの最大の値と最小の値の間の適切な値tn
を閾値とする。

なお上述の閾値tnは、操業現場の実際の状況に
応じて定められる。

再び第６図を参照して、以下に上述の（２−
３）の手順によるレベル検出法を具体的に説明す
る。記憶回路２３には、第８図に示されるような
１画面中のすべての走査線に関する前記の積算値
Ｄが走査線Ｓ１から走査線Srまで順に記憶され
ている。最大最小値検出回路２４は記憶回路２３
内のこれら積算値Ｄのなかで最大の値Dmaxと最
小の値Dminを抽出して閾値設定回路２５に出力
する。閾値設定回路２５は前記積算値Dmaxから
Dminを減じて差を求め、さらにその差に設定器
２６で設定された０〜１までの操業状況に応じて
定めた適切な値（たとえば0.25〜0.4の範囲の値）
を乗じた結果をDminに加えた値を閾値tnとして、
レベル算出回路２７に出力する。レベル算出回路
２７ではまず、記憶回路２３に記憶されている１
画面中のすべての積算値Ｄに対して走査線Ｓ１か
らSrまで順に前記の閾値tnとの大小を比較し、Ｄ
＞tnとなつたときの走査線の番号ｉ＋１を求め
る。次いで１画面の中央の走査線Ｓｒ／２の番号ｒ／２ を前記の番号ｉ＋１から減じた値Ａを求める。

Ａ＝｛（ｉ＋１）−ｒ／２｝ …(2) このＡに隣接する２本の走査線の間隔Δzを乗
ずる。

ｌ＝Ａ×Δz｛（ｉ＋１）−ｒ／２｝×Δz …(3) 第３式のｌは前記湯面部と注湯部との境界に相
当する走査線Si＋１と、画面の中央の走査線S2
ｒ／２との画面における距離である。いま前記モー ルド装置内の溶鋼のレベルの基準点（零点）を、
撮像手段９で撮像しうる範囲内のモールド装置内
壁の任意の１点、たとえば第９図の点Z0に定め、
かつこの点Z0が撮像手段９の画像の中央の走査
線Ｓｒ／２上に一致させるように撮像手段９を設置 すれば、溶鋼のレベルＰのZ0からの距離ZLは次
の式で求めることができる。

ZL＝ｌ／Ｋ×cosθ …(4) ここに、ｌ＝｛（ｉ＋１）−ｒ／２｝×Δz ただし、Ｋ；光学的倍率 θ；撮像装置が水平面となす角度 なお本実施例では上記Z0と走査線Ｓｒ／２を一致 させて演算を簡単化しているが、必ずしもこの条
件に制約されるものではない。

効 果 以上のように、本発明によれば、２次元撮像装
置によつて得られる映像信号を、像の輝度に応じ
て少なくとも３段階以上に区分した数値情報に多
値化し、得られた多値化数値信号を画面の各走査
線ごとに積算し、この結果を予め設定された閾値
と比較し、溶鋼湯面レベルを検出するようにした
ので、外乱光や被写体の輝度変化の影響を強くう
ける連続鋳造設備におけるモールド装置の溶鋼湯
面レベルを安定に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続鋳造設備の概略を示す図、第２図
は本発明の一実施例の構成を示す断面図、第３図
は本発明の一実施例の２次元撮像手段９によつて
撮像されたモールド装置２内の撮像画面を表わす
図、第４図は２次元撮像手段９の映像信号の波形
を示す図、第５図は１本の走査線に含まれる映像
信号Ｓの波形を示す図、第６図は画像処理手段１
４の電気信号系統を示すブロツク図、第７図は第
４図の画像における各水平走査線に関する積算値
Ｄのパターンを示す図、第８図は１画面中の積算
値Ｄのパターンを示す図、第９図は注湯部４と撮
像装置９との相対位置関係を示す図である。 ２……モールド装置、３……溶鋼、９……２次
元撮像手段、１０，１０ａ……溶鋼湯面レベル、
１４……画像処理手段、２０……多値化回路、２
２……積算回路、２３……記憶回路、２４……最
大最小値検出回路、２５……閾値設定回路、２６
……設定器、２７……レベル算出回路、３０……
処理回路、３１……メモリ、Ｓ１〜Sr……画像
画面を形成する走査線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続鋳造設備のモールド装置の内部の溶鋼湯
   面を、撮像面の走査方向が前記湯面と平行で、か
   つその光軸が前記湯面と一定角度で交差するよう
   に設置した２次元撮像手段で撮像し、 前記２次元撮像手段からの映像信号を、像の輝
   度に応じて少なくとも３段階以上に区分して数値
   情報に変換し、 前記数値情報を、画面の少なくとも１フイール
   ド中の各走査線ごとに積算し、 このようにして得られた積算値の相対的変化に
   基づいて、前記モールド装置内の溶鋼湯面レベル
   を検出することを特徴とする連続鋳造設備の溶鋼
   湯面レベルの検出方法。 ２ 連続鋳造設備のモールド装置の内部の溶鋼湯
   面を撮像面の走査方向が前記湯面と平行で、かつ
   その光軸が前記湯面と一定角度で交差するように
   配置された２次元撮像手段と、 前記撮像手段からの映像信号を、像の輝度に応
   じて少なくとも３段階以上に区分した数値情報に
   変換する多値化回路と、 前記多値化回路からの数値信号を、撮像画面の
   少なくとも１フイールド中の各走査線ごとに積算
   する積算回路と、 前記積算回路で積算された結果に基づいて、最
   大値と最小値を検出する最大、最小値検出回路
   と、 最大、最小値検出回路から得られたデータに基
   づいて、前記最大、最小値の間の最適な値を閾値
   として設定する閾値設定回路と、 前記積算回路で得られた積算値と、前記閾値設
   定回路で設定された閾値とを比較し、積算値が閾
   値を超えた走査線部分を検出する検出回路と、 前記検出回路によつて得られたデータによつ
   て、前記溶鋼湯面レベルを検出するレベル検出回
   路を含むことを特徴とする、連続鋳造設備の溶鋼
   湯面レベルの検出装置。