JP6521014B2 - スラブ照合方法およびスラブ照合システム - Google Patents

Description

本発明は、熱延鋼板を製造する熱間圧延工場において鉄鋼スラブを加熱炉へ装入する際に行われるスラブ照合方法およびスラブ照合システムに関し、より詳しくは、自動照合の精度を向上することによって、スラブ照合の人的負荷を軽減し、照合作業を効率化するスラブ照合方法およびスラブ照合システムに関する。

従来、熱間圧延工場における加熱炉装入前のスラブ照合は、装入オペレータが加熱炉装入側のテーブルに設置されたカメラの映像を参照し、スラブが搬送されるタイミングごとに圧延指示データのスラブ番号（以下、スラブＮｏ．と記すこともある）と比較することで照合を行ってきた。この照合作業では、搬送されてきたスラブが製造された連続鋳造機や通過した手入れラインによって、スラブ毎にスラブ番号の印字（マーキングともいう）箇所が異なるため、複数のカメラを設置してカメラの移動や撮像画面の拡大などの操作を行いながら照合する必要があり、装入オペレータの作業負荷が大きくなっていた。

そこで、熱間圧延設備でスラブの加熱炉装入前に行われる異材防止のためのスラブの照合が確実に実施でき、加熱炉装入作業の自動化を可能にするという技術の開発が行われてきた。例えば、特許文献１に、スラブＮｏ．がマーキングされたスラブを加熱炉へ装入するに際し、当該スラブＮｏ．をカメラで撮影し画像処理して判読した当該実スラブＮｏ．と、当該スラブをカメラで撮影し画像処理して求めた当該スラブ寸法との２項目以上を、搬送制御装置内のスラブ情報と照合する加熱炉装入時のスラブの照合方法が開示されている。また、特許文献２には、重量を計算可能なスラブ情報に関連付けされたスラブ番号が表面にマーキングされた実スラブを加熱炉へ装入する処理を行う搬送制御装置を備える加熱炉設備に用いられ、前記搬送制御装置の処理による一次判定工程と、オペレータの目視判断による二次判定のための仮照合スラブ情報を生成する工程を含み、前記一次判定工程は、前記スラブ情報に基づいて計算される計算重量と実スラブを実測した重量との差が所定の許容値以内か否かを判定し、所定の許容値以内のときに限って、当該実スラブの加熱炉内への装入を許容し、前記仮照合スラブ情報を生成する工程は、前記一次判定工程を経て自動装入される実スラブを撮像して取得されたスラブ番号と当該スラブ実スラブに装入時に紐付けられたスラブ情報とを同時に画像表示するように保存した仮照合スラブ情報を生成する加熱炉装入時のスラブの照合方法が開示されている。

特開平１１−１２４６３０号公報 特開２０１２−１６７３５６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、スラブの切断面撮影用ＣＣＤカメラとスラブの長辺面撮影用ＣＣＤカメラを配置し、スラブ切断面側でスラブＮｏ．及びスラブ幅・スラブ厚を撮影し、スラブ長辺面側ではスラブ幅・スラブ長を撮影するという構成になっているため、例えば、スラブＮｏ．がスラブ側面にマーキングされている場合には対応できないという問題があった。

また、特許文献２に開示されている方法では、スラブ番号がスラブの切断面にマーキングされている場合、搬送されてくるスラブの長さによってスラブの切断面と該切断面を撮像するカメラとの距離が異なるようになるため、短いスラブが搬送されてきた場合には撮像されたスラブ番号の文字が小さく、カメラの解像度によっては前記スラブ番号を識別できない場合があった。このようにカメラによる撮像情報からスラブ番号を識別できないという問題が発生すると、装入オペレータがラインを停止して機側でスラブ番号を確認する必要があり、装入オペレータの作業負荷を増大する要因になっていた。

本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、スラブ長さやスラブ番号のマーキング箇所およびマーキング書体が一定していないスラブが搬送されてくる加熱炉装入側設備において、スラブにマーキングされたスラブ番号を効率よく確実に撮像でき、かつ、撮像情報による自動照合の精度を向上したスラブ照合方法およびスラブ照合システムを提供することを目的とする。

本発明者らは、上述の課題を解決するため、装入テーブルに搬送されてきたスラブ（以下、実スラブという）にマーキングされたスラブ番号（以下、実スラブ番号という）を撮像するためのカメラの配置、撮像のタイミング、撮像画像の読み取り精度の向上方法、および撮像された実スラブ番号の文字認識方法などを鋭意検討した結果、以下の要旨からなる発明を完成した。
（１）スラブ番号が先端面、先端側の両側面、尾端面、尾端側の両側面の６箇所のうちのいずれか１箇所以上にマーキングされたスラブを圧延指示データに従って加熱炉へ装入する処理を行う搬送制御装置を備える加熱炉装入側設備において、装入テーブルに搬送されてきた実スラブの実スラブ番号と前記圧延指示データの該当スラブ番号とを照合するスラブ照合方法であって、前記実スラブの実スラブ番号のマーキング箇所を撮像するカメラと前記マーキング箇所が前記カメラのピント位置に到達したことを検出する検出装置とを配置し、前記検出装置が前記マーキング箇所の到達を検出したタイミングで前記到達を検出されたカメラによって前記マーキング箇所を撮像し、前記実スラブの前記６箇所のマーキング箇所を網羅した撮像画像データを得るステップIと、前記撮像画像データから前記実スラブ番号の撮像画像を抽出して前記実スラブ番号を読み取り、複数のマーキング書体を内蔵させた辞書を使用して文字認識を行うステップIIと、前記文字認識により判明した前記実スラブ番号と前記該当スラブ番号を照合し、一致しているか否かの合否判定を行うステップIIIと、を有することを特徴とするスラブ照合方法。
（２）前記撮像するカメラは、少なくとも４台のカメラであることを特徴とする（１）に記載のスラブ照合方法。
（３）前記カメラは、赤外線フィルターが装備されているカメラであることを特徴とする（１）または（２）に記載のスラブ照合方法。
（４）前記カメラは、防熱フードが装備されているカメラであることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載のスラブ照合方法。
（５）前記ステップIIIにおいて否と判定された前記実スラブに対し、前記実スラブ番号の撮像画像の輝度を調整した後、再度前記ステップIIおよび前記ステップIIIを繰り返し行うことを特徴とする（１）ないし（４）のいずれかに記載のスラブ照合方法。
（６）（５）において否と判定された実スラブに対し、オペレータによる目視判定を行うことを特徴とするスラブ照合方法。
（７）スラブ番号が先端面、先端側の両側面、尾端面、尾端側の両側面の６箇所のうちのいずれか１箇所以上にマーキングされたスラブを圧延指示データに従って加熱炉へ装入する処理を行う搬送制御装置を備える加熱炉装入側設備において、装入テーブルに搬送されてきた実スラブの実スラブ番号と前記圧延指示データの該当スラブ番号とを照合するスラブ照合システムであって、前記実スラブの実スラブ番号のマーキング箇所を撮像するカメラと前記マーキング箇所が前記カメラのピント位置に到達したことを検出する検出装置とを備え、前記検出装置が前記マーキング箇所の到達を検出したタイミングで前記到達を検出されたカメラによって前記マーキング箇所を撮像し、前記実スラブの前記６箇所のマーキング箇所を網羅した撮像画像データを得る撮像手段と、前記撮像画像データから前記実スラブ番号の撮像画像を抽出して前記実スラブ番号を読み取る手段、および複数のマーキング書体を内蔵させた辞書を使用して前記撮像画像の文字認識を行う手段、ならびに前記文字認識により判明した実スラブ番号情報と前記該当スラブ番号を照合し、一致しているか否かの合否判定を行う手段を備える画像処理装置と、を具備することを特徴とするスラブ照合システム。
（８）前記撮像するカメラは、少なくとも４台のカメラであることを特徴とする（７）に記載のスラブ照合システム。
（９）前記カメラは、赤外線フィルターが装備されているカメラであることを特徴とする（７）または（８）に記載のスラブ照合システム。
（１０）前記カメラは、防熱フードが装備されているカメラであることを特徴とする（７）ないし（９）のいずれかに記載のスラブ照合システム。

本発明により、熱間圧延設備の加熱炉装入前に行われる異材装入防止のためのスラブの照合において、加熱炉装入前のスラブの撮像データによる自動照合が精度よく実施でき、装入オペレータの作業負荷を著しく軽減することができる。

本発明の１例として、４台のカメラの配置と各カメラの撮像領域、ならびに先端検出センサーおよび尾端検出センサーの配置を模式的に示す図である。 スラブ番号のマーキング箇所と熱間圧延工場の加熱炉装入側設備の配置を示す模式図である。

次に、本発明の実施形態について以下に説明する。
熱延鋼板は、熱間圧延用スラブのスラブ番号毎に予め設定された圧延指示に従って、当該スラブを加熱炉で加熱後、熱間圧延を施すことで製造される。そのため、製鋼工場の連続鋳造機で製造された連鋳スラブは、各連続鋳造機の出側においてスラブ切断機で所定の長さの熱間圧延用スラブに切断され、前記スラブ切断機の出側に備えられたスラブマーキング装置またはスラブ手入れラインに備えられたスラブマーキング装置でスラブ情報に関連したスラブ番号をマーキングされた後、熱間圧延工場のスラブヤードに搬送される。スラブ番号がマーキングされている箇所およびマーキングの書体は、複数の連続鋳造機や複数のスラブ手入れラインに備えられているスラブマーキング装置のうちのいずれかのスラブマーキング装置でマーキングされるため、スラブの製造履歴によってスラブ毎に異なるが、一般的に、スラブ番号のマーキング箇所は、図２に示すように、スラブの先端面（以下、ＴＦ面という）、先端から２０００ｍｍ以内の先端に向かって左右の側面（以下、それぞれＴＬＦ面またはＴＲＦ面という）、尾端面（以下、ＢＦ面という）、尾端から２０００ｍｍ以内の先端に向かって左右の側面（以下、それぞれＢＬＦ面またはＢＲＦ面という）の６箇所のうちのいずれか１箇所となっている。したがって、本発明では、スラブ番号のマーキング箇所を上記６箇所のうちのいずれか１箇所以上とする。また、マーキングされるスラブ番号の文字サイズは、８０〜１４０ｍｍ角である。

また、図２に示すように、前記スラブヤード２に滞貨されているスラブ１の圧延指示が出されると、スラブ１がスラブヤード２からローディングテーブル３に搬送され、ローディングテーブル３上に段積状態で載置される。その後、前記載置されたスラブ１は、段積状態のままでアンパイラーテーブル４に移送され、アンパイラープッシャー５で１枚毎装入テーブル６に移される。装入テーブル６に移されたスラブ（実スラブ）は、装入テーブル６のピンチロール上を加熱炉７の入側まで走行し、加熱炉７に装入される。

本発明では、装入テーブル６の上方にカメラを配置し、装入テーブル６を走行する実スラブのスラブ番号（実スラブ番号）を前記カメラによる撮像画像データから読み取り、文字認識した前記実スラブ番号と圧延指示データとして予め設定された該当スラブ番号とを照合する。この際、前記６箇所のスラブ番号のマーキング箇所を網羅した撮像画像データを得るために少なくとも４台のカメラを配置することが望ましい。設置するカメラの台数の上限は、現場環境やカメラの仕様、設置費用等を考慮して決めればよく特に規定しない。図１は、本発明の実施形態の１例として、実スラブの走行方向の先端側から前記実スラブのＴＦ面を撮像するカメラＡ、前記走行方向の尾端側から前記実スラブのＢＦ面を撮像するカメラＢ、前記走行方向に向かって左側面側から前記実スラブのＴＬＦ面およびＢＬＦ面を撮像するカメラＣ、および前記走行方向に向かって右側面側から前記実スラブのＴＲＦ面およびＢＲＦ面を撮像するカメラＤの配置、ならびにカメラＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのピント位置における撮像領域（それぞれＡＰ、ＢＰ、ＣＰ、ＤＰ）を示す模式図である。カメラＡおよびＢは、それぞれのピント位置において熱間圧延用スラブの最大幅１９２５ｍｍを超える撮像領域を有し、カメラＣおよびＤは、それぞれのピント位置においてスラブ長手方向で３０００ｍｍ超えの撮像領域を有する。

さらに、本発明では実スラブ番号のマーキング箇所が該マーキング箇所を撮像するカメラのピント位置に到達したことを検出する検出装置を配置する。例えば、図１に示すように、前記実スラブの先端がカメラＡのピント位置に到達したことを検出する先端検出センサー８、および、前記実スラブの尾端がカメラＢのピント位置に到達したことを検出する尾端検出センサー９を配置する。
また、カメラＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、撮像したスラブ番号の文字認識を行うため、白黒カメラであることが望ましい。さらに、温度が４５０℃以上の熱片スラブが被写体となった際、該熱片スラブの表面から放出される赤外線によってハレーションを起こす場合があるため、カメラＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄには５００〜６００℃の温度域で発生する赤外線を遮断する赤外線フィルターが装着されていることが望ましい。また、より高温の熱片スラブが搬送されてきた場合にカメラを高熱から保護するため、鋼板等で作製された防熱フードが装着されていることがより好ましい。

以下、本発明のスラブ照合方法について説明する。
圧延指示により装入テーブル６に搬送されたスラブ１（実スラブ）は、装入テーブル６のピンチロール上を加熱炉７の入側に向かって走行する。本発明では、装入テーブル６の上方に好ましくは少なくとも４台のカメラを配置し、前記実スラブの実スラブ番号のマーキング箇所が該マーキング箇所を撮像するカメラのピント位置に到達したことを検出したタイミングで、到達を検出されたカメラによって前記マーキング箇所を撮像し、前記実スラブの前記６箇所のマーキング箇所を網羅した撮像画像データを得る（ステップI）。例えば、図１において、先端検出センサー８が装入テーブル６を走行する前記実スラブの先端がカメラＡのピント位置に到達したことを検出したタイミングで、カメラＡが前記実スラブのＴＦ面を撮像し、カメラＣおよびカメラＤがそれぞれ前記実スラブのＴＬＦ面およびＴＲＦ面を撮像する。その後、前記実スラブが加熱炉７の入側方向に向かって前進し、尾端検出センサー９が前記実スラブの尾端がカメラＢのピント位置に到達したことを検出したタイミングで、カメラＢが前記実スラブのＢＦ面を撮像し、カメラＣおよびカメラＤがそれぞれ前記実スラブのＢＬＦ面およびＢＲＦ面を撮像する。上記の撮像方法によれば、前述したスラブ番号のマーキング箇所を漏らすことなく撮像することができる。すなわち、上記の撮像方法で得られた６枚の撮像画像のうちのいずれかにマーキングされた実スラブ番号の撮像画像が含まれる。そして、前記６枚の撮像画像データは、前記各カメラから搬送制御装置を構成する画像処理装置に伝送され、以下のように実スラブ番号の抽出、読み取り、文字認識が行われる。

まず、前記画像処理装置は、前記６枚の撮像画像データから実スラブ番号の撮像画像を抽出し、読み取った前記実スラブ番号の文字認識を複数のマーキング書体を内蔵する辞書を使用して行う（ステップII）。前述したように、スラブ番号のマーキングの書体は、複数のスラブマーキング装置のうちのいずれか１つのスラブマーキング装置でマーキングされるため、スラブ毎に異なり、前記画像処理装置が実スラブ番号の撮像画像の文字を読み取り文字認識するためには複数のマーキング書体を参照する必要がある。したがって、前記画像処理装置は、複数のマーキング書体を内蔵する辞書を使用し、複数のマーキング書体を参照して前記実スラブ番号の文字認識を行う。さらに、高温のスラブの場合には、表面のスケールが剥離しやすく、マーキングされた文字の一部が消失してしまうという事態がしばしば発生するため、前記複数のマーキング書体は、スケールの剥離等で一部が消失した印字を補完したマーキング書体を含むものであることが好ましい。例えば、「８」の一部が消失した場合、類似する「３」との識別は、それぞれの文字の曲率を明確に区別したマーキング書体を辞書登録することで識別可能とする。

次に、前記画像処理装置は、文字認識により判明した実スラブ番号と圧延指示データの該当スラブ番号を比較照合し、一致する場合を合格とし、不一致の場合を否とする合否の判定を行う（ステップIII）。
以上の照合で合格と判定されれば搬送制御装置が前記実スラブを加熱炉７へ装入する処理を行う。

また、上記ステップIIIにおいて否と判定された実スラブに対しては、撮像画像から実スラブ番号を読み取る際の不具合が懸念されるため、前記撮像画像の輝度を調整した後、再度前記ステップIIおよび前記ステップIIIを繰り返し行うことが望ましい。
さらに、前記撮像画像の輝度を調整した後の照合においても否と判定された実スラブに対しては、最終確認として、オペレータによる目視判定を行うことが好ましい。

また、本発明のスラブ照合システムは、実スラブの実スラブ番号のマーキング箇所を撮像する好ましくは少なくとも４台のカメラとマーキング箇所がカメラのピント位置に到達したことを検出する検出装置とを備え、１例として４台のカメラと検出装置として先端検出センサーおよび尾端検出センサーを配置した構成の場合について前述したように、検出装置がマーキング箇所の到達を検出したタイミングで前記到達を検出されたカメラによって前記マーキング箇所を撮像し、前記実スラブの６箇所のマーキング箇所を網羅した撮像画像データを得る撮像手段を具備する。さらに、本発明のスラブ照合システムは、前記撮像画像データから実スラブ番号の撮像画像を抽出して実スラブ番号を読み取る手段、および複数のマーキング書体を内蔵させた辞書を使用して前記撮像画像の文字認識を行う手段、ならびに前記文字認識により判明した実スラブ番号情報と圧延指示データの該当スラブ番号を照合し、一致しているか否かの合否判定を行う手段を備える画像処理装置を具備し、合否判定で合格と判定された場合に、前記実スラブの加熱炉への装入を許容する。
また、本発明のスラブ照合システムが備えるカメラは、前記した赤外線フィルターおよび／または前記した防熱フードが装備されているカメラであることが好ましい。

寸法が長さ：４０００〜９２００ｍｍ、幅：６５０〜１９２５ｍｍ、厚さ：１２５〜２６０ｍｍで、先端面、側面、または尾端面のいずれか１箇所に文字サイズ：８０〜１４０ｍｍ角のスラブ番号がマーキングされ、温度が０〜６８０℃のスラブを加熱後熱間圧延するする熱間圧延工場の加熱炉入側設備に、カットオフ波長：８５０ｎｍの赤外線フィルターおよび鋼板製の防熱フードを装着した４台の高感度高速ＣＭＯＳモノクロカメラ（８bit、画素数：１０２４×１２８０、画素サイズ：８×８μｍ）、ならびに搬送されてきたスラブの先端を検出するレーザー距離センサーおよび尾端を検出するレーザー距離センサーを、概ね図１に示したように配置し、本発明のスラブ照合方法を適用した結果、加熱炉入側における装入オペレータの作業負荷（スラブ番号照合処理時間）が、従来方法に比べ約８０％軽減した。

１ スラブ
２ スラブヤード
３ ローディングテーブル
４ アンパイラーテーブル
５ アンパイラープッシャー
６ 装入テーブル
７ 加熱炉
８ 先端検出センサー
９ 尾端検出センサー
ＡＰ カメラＡのピント位置における撮像領域
ＢＰ カメラＢのピント位置における撮像領域
ＣＰ カメラＣのピント位置における撮像領域
ＤＰ カメラＤのピント位置における撮像領域

Claims (10)

1. スラブ番号が先端面、先端側の両側面、尾端面、尾端側の両側面の６箇所のうちのいずれか１箇所以上にマーキングされたスラブを圧延指示データに従って加熱炉へ装入する処理を行う搬送制御装置を備える加熱炉装入側設備において、装入テーブルに搬送されてきた実スラブにマーキングされたスラブ番号を読み取った実スラブ番号と前記圧延指示データとして予め設定された該当スラブ番号とを照合するスラブ照合方法であって、
   前記実スラブの実スラブ番号のマーキング箇所を撮像するカメラと前記マーキング箇所が前記カメラのピント位置に到達したことを検出する検出装置とを配置し、前記検出装置が前記マーキング箇所の到達を検出したタイミングで前記到達を検出されたカメラによって前記マーキング箇所を撮像し、前記実スラブの前記６箇所のマーキング箇所を網羅した撮像画像データを得るステップIと、
   前記撮像画像データから前記実スラブ番号の撮像画像を抽出して前記実スラブ番号を読み取り、複数のマーキング書体を内蔵させた辞書を使用して文字認識を行うステップIIと、
   前記文字認識により判明した前記実スラブ番号と前記該当スラブ番号を照合し、一致しているか否かの合否判定を行うステップIIIと、
   を有することを特徴とするスラブ照合方法。
2. 前記撮像するカメラは、少なくとも４台のカメラであることを特徴とする請求項１に記載のスラブ照合方法。
3. 前記カメラは、赤外線フィルターが装備されているカメラであることを特徴とする請求項１または２に記載のスラブ照合方法。
4. 前記カメラは、防熱フードが装備されているカメラであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のスラブ照合方法。
5. 前記ステップIIIにおいて否と判定された前記実スラブに対し、前記実スラブ番号の撮像画像の輝度を調整した後、再度前記ステップIIおよび前記ステップIIIを繰り返し行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のスラブ照合方法。
6. 請求項５において否と判定された実スラブに対し、オペレータによる目視判定を行うことを特徴とするスラブ照合方法。
7. スラブ番号が先端面、先端側の両側面、尾端面、尾端側の両側面の６箇所のうちのいずれか１箇所以上にマーキングされたスラブを圧延指示データに従って加熱炉へ装入する処理を行う搬送制御装置を備える加熱炉装入側設備において、装入テーブルに搬送されてきた実スラブにマーキングされたスラブ番号を読み取った実スラブ番号と前記圧延指示データとして予め設定された該当スラブ番号とを照合するスラブ照合システムであって、
   前記実スラブの実スラブ番号のマーキング箇所を撮像するカメラと前記マーキング箇所が前記カメラのピント位置に到達したことを検出する検出装置とを備え、前記検出装置が前記マーキング箇所の到達を検出したタイミングで前記到達を検出されたカメラによって前記マーキング箇所を撮像し、前記実スラブの前記６箇所のマーキング箇所を網羅した撮像画像データを得る撮像手段と、
   前記撮像画像データから前記実スラブ番号の撮像画像を抽出して前記実スラブ番号を読み取る手段、および複数のマーキング書体を内蔵させた辞書を使用して前記撮像画像の文字認識を行う手段、ならびに前記文字認識により判明した実スラブ番号情報と前記該当スラブ番号を照合し、一致しているか否かの合否判定を行う手段を備える画像処理装置と、
   を具備することを特徴とするスラブ照合システム。
8. 前記撮像するカメラは、少なくとも４台のカメラであることを特徴とする請求項７に記載のスラブ照合システム。
9. 前記カメラは、赤外線フィルターが装備されているカメラであることを特徴とする請求項７または８に記載のスラブ照合システム。
10. 前記カメラは、防熱フードが装備されているカメラであることを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載のスラブ照合システム。

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