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JP7743367B2 - Molten metal occupancy rate measuring device and method - Google Patents
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JP7743367B2 - Molten metal occupancy rate measuring device and method - Google Patents

Molten metal occupancy rate measuring device and method

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JP7743367B2 JP2022083711A JP2022083711A JP7743367B2 JP 7743367 B2 JP7743367 B2 JP 7743367B2 JP 2022083711 A JP2022083711 A JP 2022083711A JP 2022083711 A JP2022083711 A JP 2022083711A JP 7743367 B2 JP7743367 B2 JP 7743367B2
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本発明は、溶融金属を収容する容器における前記溶融金属の占有率を求める溶融金属占有率測定装置および溶融金属占有率測定方法に関する。 The present invention relates to a molten metal occupancy rate measuring device and a molten metal occupancy rate measuring method for determining the occupancy rate of molten metal in a vessel containing the molten metal.

高炉から取鍋に取り出された溶銑、または、転炉から取鍋に取り出された溶鋼等の溶融金属の表面にはスラグが浮遊している。このスラグは、製品の品質や歩留まりに影響するため、除去される。このスラグの除去では、溶融金属かスラグかを判定する必要があり、例えば、操業者(作業者)がスラグの見本を参照し、スラグと判定したものが除去される。この場合では、操業者ごとの主観により前記判定にバラツキが生じることがあるため、適切に、スラグを除去できない虞がある。このため、客観的なスラグの判定が望まれ、例えば、特許文献1に開示された技術がある。 Slag floats on the surface of molten metal, such as molten pig iron removed from a blast furnace into a ladle, or molten steel removed from a converter into a ladle. This slag is removed because it affects product quality and yield. To remove this slag, it is necessary to determine whether it is molten metal or slag. For example, an operator (worker) refers to a sample of slag and removes any that are determined to be slag. In this case, there is a risk that the determination will vary depending on the subjective judgment of each operator, and that the slag may not be removed appropriately. For this reason, an objective method of determining slag is desired, and one such technique is disclosed in Patent Document 1.

前記特許文献1に開示されたスラグの定量化方法は、容器に収容された溶融金属の湯面を撮像装置により撮像し、前記撮像された画像の各画素領域において輝度値を画像処理により求める輝度値算出工程と、予め輝度値と放射輝度との関係を求めておき、当該関係と温度変換式から、前記輝度値算出工程で求めた前記輝度値を用いて、前記各画素領域におけるスラグの表面温度を求めるスラグ表面温度算出工程と、前記スラグ表面温度算出工程により求められた各画素領域毎のスラグ表面温度と熱伝導方程式により前記画素毎のスラグの厚みを推定するスラグ厚み算出工程と、前記1画素領域当たりの湯面面積と前記スラグの物性値に基づき、前記容器内のスラグ体積あるいはスラグ総重量を求めるスラグ算出工程を有する。 The slag quantification method disclosed in Patent Document 1 includes a brightness value calculation step of capturing an image of the surface of molten metal contained in a vessel using an imaging device and determining the brightness value in each pixel region of the captured image through image processing; a slag surface temperature calculation step of determining the relationship between brightness values and radiance in advance and determining the surface temperature of the slag in each pixel region using the brightness values determined in the brightness value calculation step based on this relationship and a temperature conversion equation; a slag thickness calculation step of estimating the slag thickness for each pixel region using the slag surface temperature for each pixel region determined in the slag surface temperature calculation step and a heat conduction equation; and a slag calculation step of determining the slag volume or total weight in the vessel based on the molten metal surface area per pixel region and the physical properties of the slag.

特開2020-112429号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-112429

ところで、前記特許文献1に開示されたスラグの定量化方法は、予め求めた輝度値と放射輝度との関係および温度変換式から求めたスラグの表面温度に基づき画素ごとのスラグの厚みを推定することによって容器内のスラグ体積あるいはスラグ総重量を求めているが、精度の点で改善の余地がある。特に、いわゆる薄スラグが発生すると、前記特許文献1に開示されたスラグの定量化方法では、前記薄スラグの検出が難しく、前記精度が低下してしまう虞がある。通常のスラグは、主に二酸化ケイ素(SiO)、酸化アルミニウム(アルミナ、Al)、酸化カルシウム(CaO)等の酸化物の高温溶融物に加え、溶銑より析出したグラファイトから形成されており、粘性のある液相と粉体とから形成された黒色を示す。一方、薄スラグは、前記通常のスラグに較べてグラファイトが極めて少ない液相であり、色が薄く湯面状では溶銑に近い色味を示す。このため、前記薄スラグは、前記通常のスラグに較べ、溶銑との判別が困難であるから、前記薄スラグの検出が難しい。 The slag quantification method disclosed in Patent Document 1 calculates the slag volume or total slag weight in a vessel by estimating the slag thickness for each pixel based on the relationship between the brightness value and radiance calculated in advance and the slag surface temperature calculated from a temperature conversion equation. However, there is room for improvement in terms of accuracy. In particular, when so-called thin slag occurs, the slag quantification method disclosed in Patent Document 1 has difficulty detecting the thin slag, which may result in a decrease in accuracy. Ordinary slag is composed of high-temperature molten oxides, such as silicon dioxide (SiO 2 ), aluminum oxide (alumina, Al 2 O 3 ), and calcium oxide (CaO), as well as graphite precipitated from the molten iron. It exhibits a black color formed from a viscous liquid phase and powder. On the other hand, thin slag has a liquid phase with significantly less graphite than ordinary slag, and its color is lighter and appears similar to that of molten iron at the surface. For this reason, it is more difficult to distinguish thin slag from molten iron than normal slag, making it difficult to detect thin slag.

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、スラグでは無い、溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を、より精度良く求めることができる溶融金属占有率測定装置および溶融金属占有率測定方法を提供することである。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to provide a molten metal occupancy rate measuring device and a molten metal occupancy rate measuring method that can more accurately determine the occupancy rate of an image area that contains molten metal, rather than slag.

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる溶融金属占有率測定装置は、溶融金属を収容する容器の内部を俯瞰したカラー画像を生成する撮像部と、前記撮像部で生成したカラー画像における緑色成分の緑画像に基づいて、スラグを写し込んだ画像領域と判定されるスラグ画像領域と、前記溶融金属を写し込んだ候補の画像領域と判定される溶融金属候補画像領域とを求める第1領域抽出部と、前記撮像部で生成したカラー画像における赤色成分の赤画像に基づいて、前記第1領域抽出部で求めたスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域のうち、前記スラグおよび前記溶融金属のうちの少なくとも一方を写し込んだ画像領域と判定されるスラグ溶融金属画像領域を求める第2領域抽出部と、前記第1領域抽出部で求めたスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域と、前記第2領域抽出部で求めたスラグ溶融金属画像領域に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求める占有率処理部とを備える。好ましくは、上述の溶融金属占有率測定装置において、前記占有率処理部は、前記第1領域抽出部で求めたスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域から、前記第2領域抽出部で求めたスラグ溶融金属画像領域を除いた残余画像領域を求め、前記第1領域抽出部で求めた溶融金属候補画像領域から、前記残余画像領域を除いた画像領域を溶融金属画像領域として求め、前記求めた溶融金属画像領域の占有率を前記裸湯面積率として求める。 After extensive investigation, the inventors have found that the above-mentioned object can be achieved by the present invention. Specifically, a molten metal occupancy rate measuring device according to one aspect of the present invention includes an imaging unit that generates a color image of a bird's-eye view of the interior of a vessel containing molten metal; a first region extraction unit that determines, based on a green image of the green component in the color image generated by the imaging unit, a slag image region determined to be an image region containing slag and a molten metal candidate image region determined to be a candidate image region containing the molten metal; a second region extraction unit that determines, based on a red image of the red component in the color image generated by the imaging unit, a slag molten metal image region determined to be an image region containing at least one of the slag and the molten metal from the slag image region and the molten metal candidate image region determined by the first region extraction unit; and an occupancy rate processing unit that calculates the occupancy rate of the image region containing the molten metal as a bare metal area rate based on the slag image region and the molten metal candidate image region determined by the first region extraction unit and the slag molten metal image region determined by the second region extraction unit. Preferably, in the above-described molten metal occupancy rate measuring device, the occupancy rate processing unit determines a residual image area by excluding the slag molten metal image area determined by the second area extraction unit from the slag image area and molten metal candidate image area determined by the first area extraction unit, determines the image area by excluding the residual image area from the molten metal candidate image area determined by the first area extraction unit as the molten metal image area, and determines the occupancy rate of the determined molten metal image area as the bare metal area ratio.

発明者は、溶融金属を収容する容器の内部を俯瞰したカラー画像を検討したところ、前記カラー画像そのものでは無く、前記カラー画像を色成分ごとに分けた色画像に基づいて溶融金属の領域を判定した方がより良い精度を得ることができることを見出した。上記溶融金属占有率測定装置は、この知見に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求めるので、スラグでは無い、溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を、より精度良く求めることができる。言い換えれば、上記溶融金属占有率測定装置は、スラグ(通常のスラグおよび薄スラグを含む)を写し込んだ画像領域を、より精度良く、検出できる。 The inventors studied a color image of the interior of a vessel containing molten metal and discovered that more accurate determination of the molten metal area could be achieved by using a color image obtained by dividing the color image into its respective color components, rather than the color image itself. Based on this finding, the molten metal occupancy rate measuring device calculates the occupancy rate of the image area containing the molten metal as the bare metal area rate, thereby more accurately determining the occupancy rate of the image area containing molten metal, rather than slag. In other words, the molten metal occupancy rate measuring device can more accurately detect image areas containing slag (including normal slag and thin slag).

他の一態様では、上述の溶融金属占有率測定装置において、前記撮像部で生成したカラー画像における所定の実行判定画像領域内の輝度値に基づいて前記裸湯面積率を求めるか否かを判定する演算実行判定部をさらに備える。 In another aspect, the above-mentioned molten metal occupancy rate measuring device further includes a calculation execution determination unit that determines whether or not to calculate the bare metal area rate based on the brightness value within a predetermined execution determination image area in the color image generated by the imaging unit.

前記裸湯面積率は、主にスラグを適切に除去するために、求められるので、前記スラグを除去する除滓作業中に求められればよく、前記除滓作業中ではない場合には、求められなくてもよい。そして、前記除滓作業は、溶融金属を収容する容器を傾けて実施されることが多く、前記撮像部が前記容器に対し固定されて配置されている場合、前記容器を傾けると、前記撮像部で生成した前記カラー画像における、前記容器の内部を写し込んだ画像領域の位置が変化するため、予め設定された所定の画像領域(前記実行判定画像領域)における輝度値が変化する。上記溶融金属占有率測定装置は、演算実行判定部をさらに備えるので、前記除滓作業中か否かを判定することができ、前記除滓作業中のみ、前記裸湯面積率を求めることが可能となる。 The bare metal area ratio is determined primarily to properly remove slag, so it only needs to be determined during the slag removal process, and does not need to be determined when the slag removal process is not in progress. Furthermore, the slag removal process is often performed by tilting the container containing the molten metal. If the imaging unit is fixedly positioned relative to the container, tilting the container changes the position of the image area capturing the interior of the container in the color image generated by the imaging unit, thereby changing the brightness value in a predetermined image area (the execution determination image area). The molten metal occupancy rate measuring device further includes a calculation execution determination unit, which can determine whether the slag removal process is in progress, making it possible to determine the bare metal area ratio only during the slag removal process.

他の一態様では、上述の溶融金属占有率測定装置において、前記第1領域抽出部は、前記カラー画像における所定の抽出画像領域内に対し、前記スラグ画像領域および溶融金属候補画像領域を求め、前記第2領域抽出部は、前記カラー画像における前記抽出画像領域内に対し、前記スラグ溶融金属画像領域を求め、前記撮像部で生成したカラー画像に基づいて、前記第1および第2領域抽出部それぞれで用いる抽出画像領域を調整する領域調整部をさらに備える。好ましくは、上述の溶融金属占有率測定装置において、前記抽出画像領域は、画像をマスクするマスク画像によって表され、前記第1領域抽出部は、前記カラー画像または前記カラー画像における緑色成分の緑画像を、前記マスク画像でマスクすることによって前記抽出画像領域を抽出し、この抽出した抽出画像領域内に対し、前記スラグ画像領域および溶融金属候補画像領域を求め、前記第2領域抽出部は、前記カラー画像または前記カラー画像における赤色成分の赤画像を、前記マスク画像でマスクすることによって前記抽出画像領域を抽出し、この抽出した抽出画像領域内に対し、前記スラグ溶融金属画像領域を求める。好ましくは、上述の溶融金属占有率測定装置において、前記領域調整部は、前記撮像部で生成したカラー画像に基づいて、互いに異なる複数の抽出画像領域の中から1つの抽出画像領域を、前記第1および第2領域抽出部それぞれで用いる抽出画像領域として選択する。好ましくは、上述の溶融金属占有率測定装置において、前記撮像部は、光軸が固定するように配置され、前記抽出画像領域は、前記撮像部から俯瞰される前記容器の内部領域を写し込む内部画像領域であって、画像をマスクするマスク画像によって表され、前記複数の抽出画像領域は、前記容器の複数の傾斜角それぞれに対応する複数のマスク画像によって表され、前記領域調整部は、前記複数の抽出画像領域それぞれに対応する複数のマスク画像の中から、前記撮像部で生成したカラー画像における前記容器の内部領域を写し込んだ内部画像領域に最もマッチするマスク画像を、前記第1および第2領域抽出部それぞれで用いる抽出画像領域のマスク画像として選択する。 In another aspect, in the above-described molten metal occupancy rate measuring device, the first region extraction unit determines the slag image region and the molten metal candidate image region within a predetermined extracted image region in the color image, and the second region extraction unit determines the slag molten metal image region within the extracted image region in the color image. The device further includes a region adjustment unit that adjusts the extracted image regions used by the first and second region extraction units based on the color image generated by the imaging unit. Preferably, in the above-described molten metal occupancy rate measuring device, the extracted image region is represented by a mask image that masks an image, and the first region extraction unit extracts the extracted image region by masking the color image or a green image of the green component in the color image with the mask image, and determines the slag image region and the molten metal candidate image region within this extracted extracted image region. The second region extraction unit extracts the extracted image region by masking the color image or a red image of the red component in the color image with the mask image, and determines the slag molten metal image region within this extracted extracted image region. Preferably, in the above-described molten metal occupancy rate measuring device, the region adjustment unit selects one extracted image area from a plurality of different extracted image areas as the extracted image area to be used by each of the first and second region extraction units based on the color image generated by the imaging unit. Preferably, in the above-described molten metal occupancy rate measuring device, the imaging unit is positioned so that its optical axis is fixed, the extracted image area is an internal image area that captures the internal area of the container as viewed from above by the imaging unit and is represented by a mask image that masks the image, the plurality of extracted image areas are represented by a plurality of mask images corresponding to each of a plurality of tilt angles of the container, and the region adjustment unit selects, from a plurality of mask images corresponding to each of the plurality of extracted image areas, a mask image that best matches the internal image area capturing the internal area of the container in the color image generated by the imaging unit as the mask image for the extracted image area to be used by each of the first and second region extraction units.

前記除滓作業は、常に一定の角度に前記容器を傾けて実施されるとは限らない。上記溶融金属占有率測定装置は、領域調整部をさらに備えるので、前記容器を実際に傾けた角度に応じて抽出画像領域を調整することが可能となるから、スラグでは無い、溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を、より精度良く求めることができる。 The slag removal operation is not always performed with the container tilted at a fixed angle. The molten metal occupancy rate measurement device further includes an area adjustment unit, which makes it possible to adjust the extracted image area according to the actual angle at which the container is tilted, thereby more accurately determining the occupancy rate of the image area that contains molten metal, rather than slag.

本発明の他の一態様にかかる溶融金属占有率測定方法は、溶融金属を収容する容器の内部を俯瞰したカラー画像を生成する撮像工程と、前記撮像工程で生成したカラー画像における緑色成分の緑画像に基づいて、スラグを写し込んだ画像領域と判定されるスラグ画像領域と、前記溶融金属を写し込んだ候補の画像領域と判定される溶融金属候補画像領域とを求める第1領域抽出工程と、前記撮像工程で生成したカラー画像における赤色成分の赤画像に基づいて、前記第1領域抽出工程で求めたスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域のうち、前記スラグおよび前記溶融金属のうちの少なくとも一方を写し込んだ画像領域と判定されるスラグ溶融金属画像領域を求める第2領域抽出工程と、前記第1領域抽出工程で求めたスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域と、前記第2領域抽出工程で求めたスラグ溶融金属画像領域に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求める占有率処理工程とを備える。 A molten metal occupancy rate measurement method according to another aspect of the present invention includes an imaging step of generating a color image of a bird's-eye view of the interior of a vessel containing molten metal; a first region extraction step of determining, based on a green image of the green component in the color image generated in the imaging step, a slag image region determined to be an image region containing slag and a molten metal candidate image region determined to be a candidate image region containing the molten metal; a second region extraction step of determining, based on a red image of the red component in the color image generated in the imaging step, a slag molten metal image region determined to be an image region containing at least one of the slag and the molten metal from the slag image region and the molten metal candidate image region determined in the first region extraction step; and an occupancy rate processing step of determining, as a bare metal area rate, the occupancy rate of the image region containing the molten metal based on the slag image region and the molten metal candidate image region determined in the first region extraction step and the slag molten metal image region determined in the second region extraction step.

このような溶融金属占有率測定方法は、上述の知見に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求めるので、スラグでは無い、溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を、より精度良く求めることができる。言い換えれば、上記溶融金属占有率測定方法は、スラグを写し込んだ画像領域を、より精度良く、検出できる。 Based on the above-mentioned findings, this molten metal occupancy rate measurement method calculates the occupancy rate of the image area where the molten metal is reflected as the bare metal area rate, so it can more accurately determine the occupancy rate of the image area where molten metal, rather than slag, is reflected. In other words, the above-mentioned molten metal occupancy rate measurement method can more accurately detect the image area where slag is reflected.

本発明の他の一態様にかかる溶融金属占有率測定装置は、溶融金属を収容する容器の内部を俯瞰したカラー画像を生成する撮像部と、前記撮像部で生成したカラー画像における緑色成分の緑画像に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ候補の画像領域と判定される溶融金属候補画像領域を求める第1領域抽出部と、前記撮像部で生成したカラー画像における赤色成分の赤画像に基づいて、前記第1領域抽出部で求めた溶融金属候補画像領域のうち、前記薄スラグを写し込んだ画像領域と判定される薄スラグ画像領域を求める第2領域抽出部と、前記第1領域抽出部で求めた溶融金属候補画像領域と、前記第2領域抽出部で求めた薄スラグ画像領域とに基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求める占有率処理部とを備え、前記薄スラグは、酸化物の溶融物およびグラファイトの粉体から形成された通常のスラグに対し、前記グラファイトの粉体を含まない、前記酸化物の溶融物から形成される。好ましくは、上述の溶融金属占有率測定装置において、前記占有率処理部は、前記第1領域抽出部で求めた溶融金属候補画像領域から、前記第2領域抽出部で求めた薄スラグ画像領域を除いた画像領域を、前記溶融金属を写し込んだ溶融金属画像領域として求め、前記求めた溶融金属画像領域の占有率を前記裸湯面積率として求める。 A molten metal occupancy measurement device according to another aspect of the present invention comprises an imaging unit that generates a color image of the interior of a vessel containing molten metal, a first region extraction unit that determines a candidate molten metal image region that is determined to be a candidate image region that captures the molten metal based on a green image of the green component in the color image generated by the imaging unit, a second region extraction unit that determines a thin slag image region that is determined to be an image region that captures the thin slag from the candidate molten metal image region determined by the first region extraction unit based on a red image of the red component in the color image generated by the imaging unit, and a occupancy processing unit that determines the occupancy of the image region that captures the molten metal as a bare metal area ratio based on the candidate molten metal image region determined by the first region extraction unit and the thin slag image region determined by the second region extraction unit, wherein the thin slag is formed from the molten oxide without including the graphite powder, as opposed to ordinary slag that is formed from a molten oxide and graphite powder. Preferably, in the above-described molten metal occupancy rate measurement device, the occupancy rate processing unit determines the image area obtained by excluding the thin slag image area obtained by the second area extraction unit from the molten metal candidate image area obtained by the first area extraction unit as the molten metal image area in which the molten metal is captured, and determines the occupancy rate of the determined molten metal image area as the bare metal area ratio.

このような溶融金属占有率測定装置は、上述の知見に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求めるので、スラグでは無い、溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を、より精度良く求めることができる。言い換えれば、上記溶融金属占有率測定装置は、スラグを写し込んだ画像領域を、より精度良く、検出できる。なお、赤画像は、スラグ溶融金属画像領域と薄スラグ画像領域とを弁別できるので、第2領域抽出部は、スラグ溶融金属画像領域の観点から規定できる一方、薄スラグ画像領域の観点からも規定できる。 Based on the above findings, this type of molten metal occupancy measurement device calculates the occupancy of the image area where the molten metal is reflected as the bare metal area ratio, and can therefore more accurately determine the occupancy of the image area where molten metal, rather than slag, is reflected. In other words, the above-mentioned molten metal occupancy measurement device can more accurately detect image areas where slag is reflected. Furthermore, since the red image can distinguish between slag molten metal image areas and thin slag image areas, the second area extraction unit can be defined from the perspective of slag molten metal image areas, but can also be defined from the perspective of thin slag image areas.

他の一態様では、上述の溶融金属占有率測定装置において、前記撮像部で生成したカラー画像における所定の実行判定画像領域内の輝度値に基づいて前記裸湯面積率を求めるか否かを判定する演算実行判定部をさらに備える。 In another aspect, the above-mentioned molten metal occupancy rate measuring device further includes a calculation execution determination unit that determines whether or not to calculate the bare metal area rate based on the brightness value within a predetermined execution determination image area in the color image generated by the imaging unit.

このような溶融金属占有率測定装置は、演算実行判定部をさらに備えるので、前記除滓作業中か否かを判定することができ、前記除滓作業中のみ、前記裸湯面積率を求めることが可能となる。 This type of molten metal area ratio measuring device further includes a calculation execution determination unit, which makes it possible to determine whether or not the slag removal operation is in progress, and to calculate the bare metal area ratio only during the slag removal operation.

他の一態様では、上述の溶融金属占有率測定装置において、前記第1領域抽出部は、前記カラー画像における所定の抽出画像領域内に対し、前記溶融金属候補画像領域を求め、前記第2領域抽出部は、前記カラー画像における前記抽出画像領域内に対し、前記薄スラグ画像領域を求め、前記撮像部で生成したカラー画像に基づいて、前記第1および第2領域抽出部それぞれで用いる抽出画像領域を調整する領域調整部をさらに備える。好ましくは、上述の溶融金属占有率測定装置において、前記抽出画像領域は、画像をマスクするマスク画像によって表され、前記第1領域抽出部は、前記カラー画像または前記カラー画像における緑色成分の緑画像を、前記マスク画像でマスクすることによって前記抽出画像領域を抽出し、この抽出した抽出画像領域内に対し、前記溶融金属候補画像領域を求め、前記第2領域抽出部は、前記カラー画像または前記カラー画像における赤色成分の赤画像を、前記マスク画像でマスクすることによって前記抽出画像領域を抽出し、この抽出した抽出画像領域内に対し、前記薄スラグ画像領域を求める。好ましくは、上述の溶融金属占有率測定装置において、前記領域調整部は、前記撮像部で生成したカラー画像に基づいて、互いに異なる複数の抽出画像領域の中から1つの抽出画像領域を、前記第1および第2領域抽出部それぞれで用いる抽出画像領域として選択する。好ましくは、上述の溶融金属占有率測定装置において、前記撮像部は、光軸が固定するように配置され、前記抽出画像領域は、前記撮像部から俯瞰される前記容器の内部領域を写し込む内部画像領域であって、画像をマスクするマスク画像によって表され、前記複数の抽出画像領域は、前記容器の複数の傾斜角それぞれに対応する複数のマスク画像によって表され、前記領域調整部は、前記複数の抽出画像領域それぞれに対応する複数のマスク画像の中から、前記撮像部で生成したカラー画像における前記容器の内部領域を写し込んだ内部画像領域に最もマッチするマスク画像を、前記第1および第2領域抽出部それぞれで用いる抽出画像領域のマスク画像として選択する。 In another aspect, in the above-described molten metal occupancy rate measuring device, the first region extraction unit determines the molten metal candidate image region within a predetermined extracted image region in the color image, and the second region extraction unit determines the thin slag image region within the extracted image region in the color image. The device further includes a region adjustment unit that adjusts the extracted image regions used by the first and second region extraction units based on the color image generated by the imaging unit. Preferably, in the above-described molten metal occupancy rate measuring device, the extracted image region is represented by a mask image that masks an image, and the first region extraction unit extracts the extracted image region by masking the color image or a green image of the green component in the color image with the mask image and determines the molten metal candidate image region within the extracted extracted image region. The second region extraction unit extracts the extracted image region by masking the color image or a red image of the red component in the color image with the mask image and determines the thin slag image region within the extracted extracted image region. Preferably, in the above-described molten metal occupancy rate measuring device, the region adjustment unit selects one extracted image area from a plurality of different extracted image areas as the extracted image area to be used by each of the first and second region extraction units based on the color image generated by the imaging unit. Preferably, in the above-described molten metal occupancy rate measuring device, the imaging unit is positioned so that its optical axis is fixed, the extracted image area is an internal image area that captures the internal area of the container as viewed from above by the imaging unit and is represented by a mask image that masks the image, the plurality of extracted image areas are represented by a plurality of mask images corresponding to each of a plurality of tilt angles of the container, and the region adjustment unit selects, from a plurality of mask images corresponding to each of the plurality of extracted image areas, a mask image that best matches the internal image area capturing the internal area of the container in the color image generated by the imaging unit as the mask image for the extracted image area to be used by each of the first and second region extraction units.

このような溶融金属占有率測定装置は、領域調整部をさらに備えるので、前記容器を実際に傾けた角度に応じて抽出画像領域を調整することが可能となるから、スラグでは無い、溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を、より精度良く求めることができる。 This type of molten metal occupancy rate measuring device further includes an area adjustment unit, which makes it possible to adjust the extracted image area according to the actual tilt angle of the container, thereby more accurately determining the occupancy rate of the image area that contains molten metal, rather than slag.

本発明の他の一態様にかかる溶融金属占有率測定方法は、溶融金属を収容する容器の内部を俯瞰したカラー画像を生成する撮像工程と、前記撮像工程で生成したカラー画像における緑色成分の緑画像に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ候補の画像領域と判定される溶融金属候補画像領域を求める第1領域抽出工程と、前記撮像部で生成したカラー画像における赤色成分の赤画像に基づいて、前記第1領域抽出工程で求めた溶融金属候補画像領域のうち、前記薄スラグを写し込んだ画像領域と判定される薄スラグ画像領域を求める第2領域抽出工程と、前記第1領域抽出工程で求めた溶融金属候補画像領域と、前記第2領域抽出工程で求めた薄スラグ画像領域とに基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求める占有率処理工程とを備え、前記薄スラグは、酸化物の溶融物およびグラファイトの粉体から形成された通常のスラグに対し、前記グラファイトの粉体を含まない、前記酸化物の溶融物から形成される。 A molten metal occupancy measurement method according to another aspect of the present invention includes an imaging step of generating a color image of the interior of a vessel containing molten metal, a first region extraction step of determining a molten metal candidate image region determined to be a candidate image region that captures the molten metal based on a green image of the green component in the color image generated in the imaging step, a second region extraction step of determining a thin slag image region determined to be an image region that captures the thin slag from the molten metal candidate image region determined in the first region extraction step based on a red image of the red component in the color image generated by the imaging unit, and a region extraction processing step of determining the region occupancy of the image region that captures the molten metal as a bare metal area ratio based on the molten metal candidate image region determined in the first region extraction step and the thin slag image region determined in the second region extraction step. The thin slag is formed from a molten oxide that does not contain graphite powder, as opposed to ordinary slag formed from a molten oxide and graphite powder.

このような溶融金属占有率測定方法は、上述の知見に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求めるので、スラグでは無い、溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を、より精度良く求めることができる。言い換えれば、上記溶融金属占有率測定方法は、スラグを写し込んだ画像領域を、より精度良く、検出できる。 Based on the above-mentioned findings, this molten metal occupancy rate measurement method calculates the occupancy rate of the image area where the molten metal is reflected as the bare metal area rate, so it can more accurately determine the occupancy rate of the image area where molten metal, rather than slag, is reflected. In other words, the above-mentioned molten metal occupancy rate measurement method can more accurately detect the image area where slag is reflected.

本発明にかかる溶融金属占有率測定装置および溶融金属占有率測定方法は、スラグでは無い、溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を、より精度良く求めることができる。 The molten metal occupancy rate measuring device and molten metal occupancy rate measuring method of the present invention can more accurately determine the occupancy rate of an image area that contains molten metal, rather than slag.

実施形態における溶融金属占有率測定装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of a molten metal occupancy rate measuring device according to an embodiment. 前記溶融金属占有率測定装置において、容器の一例である鶏鍋に対する撮像部の配置状況を説明するための図である。3 is a diagram illustrating the arrangement of an imaging unit with respect to a chicken pot, which is an example of a container, in the molten metal occupancy rate measuring device. FIG. 前記溶融金属占有率測定装置の演算実行判定部を説明するための図である。4 is a diagram for explaining a calculation execution determination unit of the molten metal occupancy rate measuring device. FIG. 前記溶融金属占有率測定装置の領域調整部を説明するための図である。3 is a diagram for explaining an area adjusting unit of the molten metal occupancy rate measuring device. FIG. 前記領域調整部で用いるマスク画像を説明するための図である。10A and 10B are diagrams for explaining a mask image used in the region adjustment unit; 前記溶融金属占有率測定装置の撮像部で生成されるカラー画像および前記カラー画像から生成される色画像の一例を示す図である。3A and 3B are diagrams showing an example of a color image generated by an imaging unit of the molten metal occupancy rate measuring device and a color image generated from the color image. 前記溶融金属占有率測定装置におけるスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域の第1抽出方法を説明するための図である。10A and 10B are diagrams for explaining a first method for extracting a slag image area and a molten metal candidate image area in the molten metal occupancy rate measuring device. 前記溶融金属占有率測定装置におけるスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域の第2抽出方法を説明するための図である。10A and 10B are diagrams for explaining a second extraction method of a slag image area and a molten metal candidate image area in the molten metal occupancy rate measuring device. 前記溶融金属占有率測定装置におけるスラグ溶融金属画像領域の抽出方法を説明するための図である。4 is a diagram for explaining a method for extracting a slag molten metal image region in the molten metal occupancy rate measuring device. FIG. 前記溶融金属占有率測定装置の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the operation of the molten metal occupancy rate measuring device. 一例として、裸湯面積率の時間変化を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the change over time in the bare bath area ratio as an example. 一例として、各温度において、各色画像ごとの、画素値に対するスラグおよび溶銑の分布を示す説明するための図である。As an example, this is an explanatory diagram showing the distribution of slag and molten iron with respect to pixel values for each color image at each temperature.

以下、図面を参照して、本発明の1または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。 One or more embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the scope of the invention is not limited to the disclosed embodiments. Components with the same reference numerals in each drawing are identical components, and their description will be omitted where appropriate. In this specification, generic reference numerals are used without subscripts to refer to components, and subscripted reference numerals are used to refer to individual components.

実施形態における溶融金属占有率測定装置は、溶融金属を収容する容器の内部を俯瞰したカラー画像を生成する撮像部と、前記撮像部で生成したカラー画像における緑色成分の緑画像に基づいて、スラグを写し込んだ画像領域と判定されるスラグ画像領域と、前記溶融金属を写し込んだ候補の画像領域と判定される溶融金属候補画像領域とを求める第1領域抽出部と、前記撮像部で生成したカラー画像における赤色成分の赤画像に基づいて、前記第1領域抽出部で求めたスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域のうち、前記スラグおよび前記溶融金属のうちの少なくとも一方を写し込んだ画像領域と判定されるスラグ溶融金属画像領域を求める第2領域抽出部と、前記第1領域抽出部で求めたスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域と、前記第2領域抽出部で求めたスラグ溶融金属画像領域に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求める占有率処理部とを備える。あるいは、前記溶融金属占有率測定装置は、溶融金属を収容する容器の内部を俯瞰したカラー画像を生成する撮像部と、前記撮像部で生成したカラー画像における緑色成分の緑画像に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ候補の画像領域と判定される溶融金属候補画像領域を求める第1領域抽出部と、前記撮像部で生成したカラー画像における赤色成分の赤画像に基づいて、前記第1領域抽出部で求めた溶融金属候補画像領域のうち、前記薄スラグを写し込んだ画像領域と判定される薄スラグ画像領域を求める第2領域抽出部と、前記第1領域抽出部で求めた溶融金属候補画像領域と、前記第2領域抽出部で求めた薄スラグ画像領域とに基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求める占有率処理部とを備え、前記薄スラグは、酸化物の溶融物およびグラファイトの粉体から形成された通常のスラグに対し、前記グラファイトの粉体を含まない、前記酸化物の溶融物から形成される。以下、このような溶融金属占有率測定装置およびこれに実装される溶融金属占有率測定方法について、より具体的に説明する。 In one embodiment, the molten metal occupancy rate measuring device includes an imaging unit that generates a color image of the interior of a vessel containing molten metal, a first region extraction unit that determines, based on a green image of the green component in the color image generated by the imaging unit, a slag image region that is determined to be an image region containing slag and a molten metal candidate image region that is determined to be a candidate image region containing the molten metal, a second region extraction unit that determines, based on a red image of the red component in the color image generated by the imaging unit, a slag molten metal image region that is determined to be an image region containing at least one of the slag and the molten metal from the slag image region and the molten metal candidate image region determined by the first region extraction unit, and a occupancy rate processing unit that determines, as a bare metal area rate, the occupancy rate of the image region containing the molten metal based on the slag image region and the molten metal candidate image region determined by the first region extraction unit and the slag molten metal image region determined by the second region extraction unit. Alternatively, the molten metal occupancy rate measuring device includes an imaging unit that generates a color image of the inside of a container containing molten metal, a first area extraction unit that determines a molten metal candidate image area that is determined to be a candidate image area that captures the molten metal based on a green image of the green component in the color image generated by the imaging unit, a second area extraction unit that determines a thin slag image area that is determined to be an image area that captures the thin slag among the molten metal candidate image areas determined by the first area extraction unit based on a red image of the red component in the color image generated by the imaging unit, and an occupancy rate processing unit that calculates the occupancy rate of the image area that captures the molten metal as a bare metal area rate based on the molten metal candidate image area determined by the first area extraction unit and the thin slag image area determined by the second area extraction unit, and the thin slag is formed from the molten oxide without containing the graphite powder, unlike ordinary slag formed from a molten oxide and graphite powder. Below, we will explain in more detail this molten metal occupancy rate measurement device and the molten metal occupancy rate measurement method implemented in it.

図1は、実施形態における溶融金属占有率測定装置の構成を示すブロック図である。図2は、前記溶融金属占有率測定装置において、容器の一例である取鍋に対する撮像部の配置状況を説明するための図である。図2Aは、側面図を示す。図2Bは、垂直面内において、取鍋に対する撮像部の配置高さを説明するための図であり、図2Cは、水平面内において、取鍋に対する撮像部の配置方向(配置角度)を説明するための図である。図3は、前記溶融金属占有率測定装置の演算実行判定部を説明するための図である。図3Aは、除滓作業を実施している場合(除滓作業中)に撮像部1で生成されるカラー画像の一例を示し、図3Bは、除滓作業を実施していない場合(非除滓作業中)に撮像部1で生成されるカラー画像の一例を示す。図4は、前記溶融金属占有率測定装置の領域調整部を説明するための図である。図4Aは、撮像部1で生成したカラー画像における比較線CLtの始点SPを説明するための図であり、図4Bは、撮像部1で生成したカラー画像における比較線CLtを説明するための図である。図5は、前記領域調整部で用いるマスク画像を説明するための図である。図5Aは、一例として、取鍋IAの傾斜角32°である場合のマスク画像MPaを示し、図5Fは、一例として、撮像部1で生成した取鍋IAの傾斜角32°である場合のカラー画像PCaを示す。図5Bは、一例として、取鍋IAの傾斜角35°である場合のマスク画像MPbを示し、図5Gは、一例として、撮像部1で生成した取鍋IAの傾斜角35°である場合のカラー画像PCbを示す。図5Cは、一例として、取鍋IAの傾斜角38°である場合のマスク画像MPcを示し、図5Hは、一例として、撮像部1で生成した取鍋IAの傾斜角38°である場合のカラー画像PCcを示す。図5Dは、一例として、取鍋IAの傾斜角41°である場合のマスク画像MPdを示し、図5Iは、一例として、撮像部1で生成した取鍋IAの傾斜角41°である場合のカラー画像PCdを示す。図5Eは、一例として、取鍋IAの傾斜角44°である場合のマスク画像MPeを示し、図5Jは、一例として、撮像部1で生成した取鍋IAの傾斜角44°である場合のカラー画像PCeを示す。図6は、前記溶融金属占有率測定装置の撮像部で生成されるカラー画像および前記カラー画像から生成される色画像の一例を示す図である。図6Aは、前記カラー画像の一例を示し、図6Bは、図6Aに示すカラー画像から生成される緑画像の一例を示し、図6Cは、図6Aに示すカラー画像から生成される赤画像の一例を示す。図7は、前記溶融金属占有率測定装置におけるスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域の第1抽出方法を説明するための図である。図7Aは、第1領域判定閾値Thr1によるスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域の弁別方法を説明するための図であり、図7Bは、第1領域判定閾値Thr1の第1生成方法を説明するための図である。図8は、前記溶融金属占有率測定装置におけるスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域の第2抽出方法を説明するための図である。図8Aは、第1領域判定閾値Thr1によるスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域の弁別方法を説明するための図であり、図8Bは、第1領域判定閾値Thr1の第2生成方法を説明するための図である。図9は、前記溶融金属占有率測定装置におけるスラグ溶融金属画像領域の抽出方法を説明するための図である。 Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a molten metal occupancy rate measuring device in an embodiment. Figure 2 is a diagram illustrating the arrangement of an imaging unit relative to a ladle, which is an example of a vessel, in the molten metal occupancy rate measuring device. Figure 2A shows a side view. Figure 2B is a diagram illustrating the height of the imaging unit relative to the ladle in a vertical plane, and Figure 2C is a diagram illustrating the orientation (angle) of the imaging unit relative to the ladle in a horizontal plane. Figure 3 is a diagram illustrating the calculation execution determination unit of the molten metal occupancy rate measuring device. Figure 3A shows an example of a color image generated by the imaging unit 1 when slag removal work is being performed (during slag removal work), and Figure 3B shows an example of a color image generated by the imaging unit 1 when slag removal work is not being performed (during non-slag removal work). Figure 4 is a diagram illustrating the area adjustment unit of the molten metal occupancy rate measuring device. FIG. 4A is a diagram illustrating the starting point SP of the comparison line CLt in the color image generated by the image capture unit 1, and FIG. 4B is a diagram illustrating the comparison line CLt in the color image generated by the image capture unit 1. FIG. 5 is a diagram illustrating a mask image used in the region adjustment unit. FIG. 5A shows, as an example, a mask image MPa when the inclination angle of the ladle IA is 32°, and FIG. 5F shows, as an example, a color image PCa generated by the image capture unit 1 when the inclination angle of the ladle IA is 32°. FIG. 5B shows, as an example, a mask image MPb when the inclination angle of the ladle IA is 35°, and FIG. 5G shows, as an example, a color image PCb generated by the image capture unit 1 when the inclination angle of the ladle IA is 35°. FIG. 5C shows, as an example, a mask image MPc when the inclination angle of the ladle IA is 38°, and FIG. 5H shows, as an example, a color image PCc generated by the image capture unit 1 when the inclination angle of the ladle IA is 38°. FIG. 5D shows an example of a mask image MPd when the inclination angle of the ladle IA is 41°, and FIG. 5I shows an example of a color image PCd generated by the image capture unit 1 when the inclination angle of the ladle IA is 41°. FIG. 5E shows an example of a mask image MPe when the inclination angle of the ladle IA is 44°, and FIG. 5J shows an example of a color image PCe generated by the image capture unit 1 when the inclination angle of the ladle IA is 44°. FIG. 6 shows an example of a color image generated by the image capture unit of the molten metal occupancy rate measurement device and a color image generated from the color image. FIG. 6A shows an example of the color image, FIG. 6B shows an example of a green image generated from the color image shown in FIG. 6A, and FIG. 6C shows an example of a red image generated from the color image shown in FIG. 6A. FIG. 7 is a diagram for explaining a first method for extracting a slag image region and a molten metal candidate image region in the molten metal occupancy rate measurement device. FIG. 7A is a diagram illustrating a method for distinguishing between slag image regions and molten metal candidate image regions using a first region determination threshold Thr1, and FIG. 7B is a diagram illustrating a first method for generating the first region determination threshold Thr1. FIG. 8 is a diagram illustrating a second method for extracting slag image regions and molten metal candidate image regions in the molten metal occupancy rate measurement device. FIG. 8A is a diagram illustrating a method for distinguishing between slag image regions and molten metal candidate image regions using a first region determination threshold Thr1, and FIG. 8B is a diagram illustrating a second method for generating the first region determination threshold Thr1. FIG. 9 is a diagram illustrating a method for extracting slag and molten metal image regions in the molten metal occupancy rate measurement device.

実施形態における溶融金属占有率測定装置Dは、例えば、図1に示すように、撮像部1と、制御処理部2と、入力部3と、出力部4と、インターフェース部(IF部)5と、記憶部6とを備える。 In this embodiment, the molten metal occupancy measurement device D includes, for example, an imaging unit 1, a control processing unit 2, an input unit 3, an output unit 4, an interface unit (IF unit) 5, and a memory unit 6, as shown in FIG. 1.

撮像部1は、制御処理部2に接続され、制御処理部2の制御に従って、溶融金属を収容する容器の内部を俯瞰したカラー画像を生成する装置である。前記溶融金属は、その表面にスラグが浮遊するものであれば、溶けた任意の金属(合金を含む)であってよく、例えば、溶銑等である。撮像部1は、例えば、撮像対象における光学像を所定の結像面上に結像する結像光学系、前記結像面に受光面を一致させて配置され、前記撮像対象における光学像を電気的な信号に変換するエリアイメージセンサ、および、エリアイメージセンサの出力を画像処理することで前記撮像対象における画像を表すデータである画像データを生成する画像処理部等を備えるカラーのデジタルカメラである。前記容器は、任意の容器であってよいが、一例では、取鍋である。撮像部1は、例えば、図2に示すように、有底円筒状である取鍋IAの内部を俯瞰できるように、取鍋IAの上方に、その光軸が非除滓作業での姿勢の取鍋IAにおける中心軸に一致するように、配置される。ここで、撮像部1は、例えば、図2Bに示すように、ドラッガーDRで除滓した際に生じる塵や煙を避けることができる、前記ドラッガーDRに対する高さで配置されることが好ましく、そして、例えば、図2Cに示すように、これら塵や煙を避けることができる、前記ドラッガーDRに対する角度で配置されることが好ましい。 The imaging unit 1 is connected to the control processing unit 2 and, under the control of the control processing unit 2, generates a color image of the interior of a vessel containing molten metal. The molten metal may be any molten metal (including alloys) with floating slag on its surface, such as molten pig iron. The imaging unit 1 is, for example, a color digital camera equipped with an imaging optical system that forms an optical image of the target on a predetermined imaging plane, an area image sensor whose light-receiving surface is aligned with the imaging plane and converts the optical image of the target into an electrical signal, and an image processing unit that processes the output of the area image sensor to generate image data representing the image of the target. The vessel may be any vessel, but one example is a ladle. For example, as shown in Figure 2, the imaging unit 1 is positioned above the cylindrical, bottomed ladle IA so that the imaging unit can provide an overhead view of the interior of the ladle IA, with its optical axis aligned with the central axis of the ladle IA in its non-slag-removing position. Here, the imaging unit 1 is preferably positioned at a height relative to the dragger DR that can avoid the dust and smoke generated when the dragger DR removes sludge, as shown in Figure 2B, and is preferably positioned at an angle relative to the dragger DR that can avoid the dust and smoke, as shown in Figure 2C, for example.

入力部3は、制御処理部2に接続され、例えば、監視開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、溶融金属の温度等の、溶融金属占有率測定装置Dを動作させる上で必要な各種データを溶融金属占有率測定装置Dに入力する機器であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチ、キーボードおよびマウス等である。出力部4は、制御処理部2に接続され、制御処理部2の制御に従って、入力部3から入力されたコマンドやデータおよび裸湯面積率等を出力する機器であり、例えばCRTディスプレイ、LCD(液晶表示装置)および有機ELディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。 The input unit 3 is connected to the control processing unit 2 and is a device that inputs various commands, such as a command to start monitoring, and various data required to operate the molten metal occupancy rate measuring device D, such as the temperature of the molten metal, into the molten metal occupancy rate measuring device D. This device may be, for example, a number of input switches assigned with specific functions, a keyboard, or a mouse. The output unit 4 is connected to the control processing unit 2 and is a device that outputs the commands, data, bare metal area ratio, etc. input from the input unit 3 in accordance with the control of the control processing unit 2. This device may be, for example, a display device such as a CRT display, LCD (liquid crystal display), or organic EL display, or a printing device such as a printer.

なお、入力部3および出力部4は、タッチパネルより構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部3は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置であり、出力部4は、表示装置である。このタッチパネルでは、表示装置の表示面上に位置入力装置が設けられ、表示装置に入力可能な1または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置に触れると、位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として溶融金属占有率測定装置Dに入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易い溶融金属占有率測定装置Dが提供される。 The input unit 3 and output unit 4 may be configured as a touch panel. In this touch panel configuration, the input unit 3 is a position input device, such as a resistive or capacitive type, that detects and inputs an operation position, and the output unit 4 is a display device. In this touch panel, a position input device is provided on the display surface of the display device, and one or more input content candidates that can be input to the display device are displayed. When a user touches the display position showing the input content they want to input, the position is detected by the position input device, and the display content displayed at the detected position is input to the molten metal occupancy measurement device D as the user's operation input content. Such a touch panel makes it easy for users to intuitively understand input operations, providing a molten metal occupancy measurement device D that is easy for users to use.

IF部5は、制御処理部2に接続され、制御処理部2の制御に従って、例えば、外部の機器との間でデータを入出力する回路であり、例えば、シリアル通信方式であるRS-232Cのインターフェース回路、Bluetooth(登録商標)規格を用いたインターフェース回路、および、USB規格を用いたインターフェース回路等である。また、IF部5は、例えば、データ通信カードや、IEEE802.11規格等に従った通信インターフェース回路等の、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であってもよい。 The IF unit 5 is connected to the control processing unit 2 and is a circuit that inputs and outputs data to and from external devices under the control of the control processing unit 2. Examples of such circuits include an RS-232C serial communication interface circuit, an interface circuit using the Bluetooth (registered trademark) standard, and an interface circuit using the USB standard. The IF unit 5 may also be a communications interface circuit that transmits and receives communications signals to and from external devices, such as a data communications card or a communications interface circuit conforming to the IEEE 802.11 standard.

記憶部6は、制御処理部2に接続され、制御処理部2の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、制御処理プログラムが含まれ、前記制御処理プログラムには、例えば、溶融金属占有率測定装置Dの各部1、3~6を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御する制御プログラムや、撮像部1で生成したカラー画像における所定の実行判定画像領域内の輝度値に基づいて裸湯面積率を求めるか否かを判定する演算実行判定プログラムや、前記撮像部1で生成したカラー画像における緑色成分の緑画像に基づいて、スラグを写し込んだ画像領域と判定されるスラグ画像領域と、溶融金属を写し込んだ候補の画像領域と判定される溶融金属候補画像領域とを求める第1領域抽出プログラムや、前記撮像部1で生成したカラー画像における赤色成分の赤画像に基づいて、前記第1領域抽出プログラムで求めたスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域のうち、前記スラグおよび前記溶融金属のうちの少なくとも一方を写し込んだ画像領域と判定されるスラグ溶融金属画像領域を求める第2領域抽出プログラムや、前記撮像部1で生成したカラー画像に基づいて、前記第1および第2領域抽出プログラムそれぞれで用いる抽出画像領域を調整する領域調整プログラムや、前記第1領域抽出プログラムで求めたスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域と、前記第2領域抽出プログラムで求めたスラグ溶融金属画像領域に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求める占有率処理プログラム等が含まれる。なお、前記第1領域抽出プログラムは、前記撮像部1で生成したカラー画像における緑色成分の緑画像に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ候補の画像領域と判定される溶融金属候補画像領域を求めるプログラムであってよく、前記第2領域抽出プログラムは、前記撮像部1で生成したカラー画像における赤色成分の赤画像に基づいて、前記第1領域抽出部で求めた溶融金属候補画像領域のうち、前記薄スラグを写し込んだ画像領域と判定される薄スラグ画像領域を求めるプログラムであってよく、前記占有率処理プログラムは、前記第1領域抽出プログラムで求めた溶融金属候補画像領域と、前記第2領域抽出プログラムで求めた薄スラグ画像領域とに基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求めるプログラムであってもよい。前記各種の所定のデータには、例えば、抽出画像領域を表すマスク画像、各閾値、撮像部1で撮像したカラー画像および所定の色成分の色画像等の、これら各プログラムを実行する上で必要なデータが含まれる。このような記憶部6は、例えば不揮発性の記憶素子であるROM(Read Only Memory)や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等を備える。そして、記憶部6は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部2のワーキングメモリとなるRAM(Random Access Memory)等を含む。また、記憶部6は、比較的記憶容量の大きいハードディスク装置を備えて構成されてもよい。 The storage unit 6 is connected to the control processing unit 2 and is a circuit that stores various predetermined programs and various predetermined data under the control of the control processing unit 2. The various predetermined programs include, for example, a control processing program, which controls each of the units 1, 3-6 of the molten metal occupancy rate measuring device D according to the function of each unit; a calculation execution determination program that determines whether to obtain a bare metal area ratio based on the brightness value within a predetermined execution determination image area in the color image generated by the imaging unit 1; a first area extraction program that determines a slag image area determined to be an image area in which slag is captured and a molten metal candidate image area determined to be a candidate image area in which molten metal is captured based on the green image of the green component in the color image generated by the imaging unit 1; and a red component in the color image generated by the imaging unit 1. The programs include a second area extraction program that determines, based on an image, a slag molten metal image area that is determined to be an image area that captures at least one of the slag and the molten metal from among the slag image area and the molten metal candidate image area determined by the first area extraction program; an area adjustment program that adjusts the extracted image areas used in each of the first and second area extraction programs based on a color image generated by the imaging unit 1; and an occupancy processing program that determines the occupancy rate of the image area that captures the molten metal as a bare metal area rate based on the slag image area and the molten metal candidate image area determined by the first area extraction program and the slag molten metal image area determined by the second area extraction program. The first region extraction program may be a program for determining a molten metal candidate image region determined to be a candidate image region containing the molten metal based on a green image of a green component in the color image generated by the imaging unit 1. The second region extraction program may be a program for determining a thin slag image region determined to be a candidate image region containing the thin slag based on a red image of a red component in the color image generated by the imaging unit 1. The occupancy rate processing program may be a program for determining the occupancy rate of the image region containing the molten metal as a bare metal area ratio based on the molten metal candidate image region determined by the first region extraction program and the thin slag image region determined by the second region extraction program. The various predetermined data include, for example, data required for executing each of these programs, such as a mask image representing the extracted image region, various thresholds, the color image captured by the imaging unit 1, and a color image of a predetermined color component. Such storage unit 6 may include, for example, a non-volatile storage element such as ROM (Read Only Memory) or a rewritable non-volatile storage element such as EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). Storage unit 6 also includes RAM (Random Access Memory), which serves as the working memory of control processing unit 2 and stores data generated during execution of the specified program. Storage unit 6 may also be configured with a hard disk drive with a relatively large storage capacity.

制御処理部2は、溶融金属占有率測定装置Dの各部1、3~6を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求めるための回路である。制御処理部2は、例えば、CPU(Central Processing Unit)およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部2は、制御処理プログラムが実行されることによって、制御部21、演算実行判定部22、領域調整部23、第1領域抽出部24、第2領域抽出部25および占有率処理部26を機能的に備える。 The control processing unit 2 is a circuit that controls each of the units 1, 3-6 of the molten metal occupancy rate measuring device D according to the function of each unit, and calculates the occupancy rate of the image area capturing the molten metal as the bare metal area rate. The control processing unit 2 is configured, for example, with a CPU (Central Processing Unit) and its peripheral circuits. By executing a control processing program, the control processing unit 2 functionally comprises a control unit 21, an arithmetic execution determination unit 22, an area adjustment unit 23, a first area extraction unit 24, a second area extraction unit 25, and an occupancy rate processing unit 26.

制御部21は、溶融金属占有率測定装置Dの各部1、3~6を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、溶融金属占有率測定装置Dの全体制御を司るものである。制御部21は、溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率(裸湯面積率)を求める場合、撮像部1に、溶融金属を収容する容器の内部を俯瞰したカラー画像を生成させ、前記カラー画像を撮像部1から取得する。このカラー画像の生成および取得は、例えば、所定のサンプリング間隔で繰り返し実行される。 The control unit 21 controls each of the units 1, 3-6 of the molten metal occupancy rate measuring device D according to the function of each unit, and is responsible for the overall control of the molten metal occupancy rate measuring device D. When determining the occupancy rate of the image area capturing the molten metal (bare metal area rate), the control unit 21 causes the imaging unit 1 to generate a color image showing an overhead view of the inside of the vessel containing the molten metal, and acquires the color image from the imaging unit 1. The generation and acquisition of this color image is performed repeatedly, for example, at a predetermined sampling interval.

演算実行判定部22は、撮像部1で生成したカラー画像における所定の実行判定画像領域内の輝度値に基づいて裸湯面積率を求めるか否かを判定するものである。 The calculation execution determination unit 22 determines whether or not to calculate the bare bath area ratio based on the brightness value within a specified execution determination image area in the color image generated by the imaging unit 1.

溶融金属占有率測定装置Dは、高炉の稼働中、常時、所定のサンプリング間隔で繰り返し裸湯面積率を求めてもよいが、前記裸湯面積率は、主にスラグを適切に除去するために、求められるので、前記スラグを除去する除滓作業中に求められればよく、前記除滓作業中ではない場合には、求められなくてもよい。そして、前記除滓作業は、溶融金属を収容する容器(図2に示す例では取鍋IA)を傾けて実施されることが多く、前記撮像部1が前記容器に対し固定されて配置されている場合、前記容器を傾けると、前記撮像部1で生成した前記カラー画像における、前記容器の内部を写し込んだ画像領域の位置が変化する。このため、撮像部1で生成されるカラー画像において、前記除滓作業を実施している場合(除滓作業中)と、除滓作業を実施していない場合(非除滓作業中)とで、輝度値が変化する所定の画像領域を、前記実行判定画像領域に設定することで、前記実行判定画像領域の輝度値変化で前記除滓作業中か否かが判定でき、前記裸湯面積率を求めるか否かが判定できる。例えば、図3に示すように、撮像部1で生成されるカラー画像には、画像処理の対象となる画像領域として予め所定の領域(関心領域)ROIが設定され、図3Aに示すように、除滓作業中に、取鍋IAの内部が写り込んだ領域と取鍋IAの内部が写り込まない領域との境界に、境界線BLが設定され、この境界線BLより、除滓作業中における取鍋IAの内部が写り込んだ領域を含む領域が前記実行判定画像領域RCに設定される。あるいは、例えば、前記除滓作業は、溶融金属を前記容器に収容している間に実施されるので、除滓作業中に、取鍋IAの内部を写し込んだ領域を主に含むように、境界線BLが設定され、この境界線BLより、除滓作業中における取鍋IAの内部が写り込んだ領域を含む領域が前記実行判定画像領域RCに設定される。このように実行判定画像領域RCが設定されると、この実行判定画像領域RC内の輝度値は、前記除滓作業中では、図3Aに示す画像が生成されるから相対的に高くなり、前記非除滓作業中では、図3Bに示す画像が生成されるから相対的に低くなる。このため、前記除滓作業中であるか、前記非除滓作業中であるかを弁別する輝度値の閾値(実行判定閾値)Thcが予め適宜に設定され、演算実行判定部22は、撮像部1で生成したカラー画像における前記実行判定画像領域の輝度値と前記実行判定閾値Thcとを比較し、前記実行判定画像領域の輝度値が前記実行判定閾値Thc以上である場合には、前記裸湯面積率を求める場合と判定し、前記実行判定画像領域の輝度値が前記実行判定閾値Thc以上ではない場合には、前記裸湯面積率を求める場合ではない(前記実行判定画像領域の輝度値が前記実行判定閾値Thc未満である場合には前記裸湯面積率を求めない場合)と判定する。前記裸湯面積率を求める場合と判定すると、溶融金属占有率測定装置Dは、撮像部1、制御部21、演算実行判定部22、領域調整部23、第1領域抽出部24、第2領域抽出部25および占有率処理部26を動作させ、後述の情報処理により、占有率処理部26に前記裸湯面積率を求めさせる。一方、前記裸湯面積率を求める場合ではないと判定すると、溶融金属占有率測定装置Dは、撮像部1、制御部21および演算実行判定部22を動作させ、裸湯面積率を求めるか否かを監視(モニタ)し、少なくとも占有率処理部26の動作を停止させ、占有率処理部26に前記裸湯面積率を求めさせない。 The molten metal occupancy rate measuring device D may continuously and repeatedly determine the bare metal area ratio at predetermined sampling intervals while the blast furnace is in operation. However, since the bare metal area ratio is determined primarily to properly remove slag, it only needs to be determined during the slag removal process, and does not need to be determined when the slag removal process is not in progress. Furthermore, the slag removal process is often performed by tilting the vessel containing the molten metal (in the example shown in Figure 2, ladle IA). If the imaging unit 1 is fixedly positioned relative to the vessel, tilting the vessel will change the position of the image area capturing the interior of the vessel in the color image generated by the imaging unit 1. Therefore, in the color image generated by the imaging unit 1, a predetermined image region whose brightness value changes between when the slag removal operation is being performed (during slag removal operation) and when the slag removal operation is not being performed (during non-slag removal operation) is set as the execution determination image region, so that it is possible to determine whether the slag removal operation is being performed or not based on the change in brightness value of the execution determination image region, and to determine whether the bare metal area ratio is to be calculated or not. For example, as shown in Figure 3, a predetermined region (region of interest) ROI is set in advance in the color image generated by the imaging unit 1 as an image region to be subjected to image processing, and as shown in Figure 3A, a boundary line BL is set at the boundary between the region where the interior of the ladle IA is reflected and the region where the interior of the ladle IA is not reflected during the slag removal operation, and the region including the region where the interior of the ladle IA is reflected from this boundary line BL is set as the execution determination image region RC. Alternatively, for example, since the slag removal operation is performed while the vessel is storing molten metal, a boundary line BL is set so as to mainly include the area in which the interior of the ladle IA is reflected during the slag removal operation, and an area including the area in which the interior of the ladle IA is reflected from this boundary line BL is set as the execution determination image area RC. When the execution determination image area RC is set in this manner, the brightness value within this execution determination image area RC becomes relatively high during the slag removal operation because the image shown in Figure 3A is generated, and becomes relatively low during the non-slag removal operation because the image shown in Figure 3B is generated. For this reason, a brightness value threshold (execution determination threshold) Thc for distinguishing whether the slag removal work is in progress or the non-slag removal work is in progress is appropriately set in advance, and the calculation execution determination unit 22 compares the brightness value of the execution determination image area in the color image generated by the imaging unit 1 with the execution determination threshold Thc, and if the brightness value of the execution determination image area is equal to or greater than the execution determination threshold Thc, determines that it is time to determine the bare water area ratio, and if the brightness value of the execution determination image area is not equal to or greater than the execution determination threshold Thc, determines that it is not time to determine the bare water area ratio (if the brightness value of the execution determination image area is less than the execution determination threshold Thc, the bare water area ratio is not to be determined). When it is determined that the bare molten metal area ratio needs to be calculated, the molten metal occupancy ratio measuring device D operates the imaging unit 1, control unit 21, calculation execution determination unit 22, region adjustment unit 23, first region extraction unit 24, second region extraction unit 25, and occupancy ratio processing unit 26, and causes the occupancy ratio processing unit 26 to calculate the bare molten metal area ratio through information processing described below. On the other hand, when it is determined that the bare molten metal area ratio needs not to be calculated, the molten metal occupancy ratio measuring device D operates the imaging unit 1, control unit 21, and calculation execution determination unit 22 to monitor whether or not the bare molten metal area ratio needs to be calculated, and stops the operation of at least the occupancy ratio processing unit 26, preventing the occupancy ratio processing unit 26 from calculating the bare molten metal area ratio.

領域調整部23は、撮像部1で生成したカラー画像に基づいて、第1および第2領域抽出部24、25それぞれで用いる抽出画像領域を調整するものである。より具体的には、前記抽出画像領域は、互いに異なる複数であり、領域調整部23は、撮像部1で生成したカラー画像に基づいて、前記複数の抽出画像領域の中から1つの抽出画像領域を、第1および第2領域抽出部24、25それぞれで用いる抽出画像領域として選択する。 The area adjustment unit 23 adjusts the extracted image areas used by the first and second area extraction units 24, 25 based on the color image generated by the imaging unit 1. More specifically, there are multiple extracted image areas that are different from each other, and the area adjustment unit 23 selects one extracted image area from the multiple extracted image areas as the extracted image area to be used by each of the first and second area extraction units 24, 25 based on the color image generated by the imaging unit 1.

より詳しくは、前記抽出画像領域は、撮像部1から俯瞰される前記容器の内部領域を写し込む内部画像領域であって、画像をマスクするマスク画像によって表される。マスクの対象画像を前記マスク画像でマスクすることによって、前記対象画像のうち、前記内部画像領域が抽出され、前記内部画像領域を除く残余の領域が所定の単色に変更された、マスクの処理後の画像が生成される。図2に示す例では、撮像部1は、光軸が固定するように配置されているので、前記容器の一例である取鍋IAを傾けると、撮像部1で生成したカラー画像における前記内部画像領域の位置が変化する。このため、前記複数の抽出画像領域は、取鍋IAの複数の傾斜角それぞれに対応する複数のマスク画像によって表される。溶融金属占有率測定装置Dでは、互いに異なる複数の傾斜角それぞれに対応する複数のマスク画像が予め用意され、これら複数のマスク画像が記憶部6に記憶される。例えば、図5Aないし図Eに示す傾斜角32°、35°、38°、41°および44°の各マスク画像MPa~MPeが、例えば図5Fないし図5Jに示す傾斜角32°、35°、38°、41°および44°の各カラー画像MPf~MPjを参照することによって予め作成され、記憶部6に記憶される。領域調整部23は、前記複数の抽出画像領域それぞれに対応する複数のマスク画像の中から、撮像部1で生成したカラー画像における前記容器の内部領域を写し込んだ内部画像領域に最もマッチするマスク画像を、第1および第2領域抽出部24、25それぞれで用いる抽出画像領域のマスク画像として選択する。このマスク画像の選択では、より具体的には、撮像部1で生成したカラー画像における内部画像領域の輪郭線と、マスク画像の抽出画像領域の輪郭線とが比較され、前記内部画像領域の輪郭線が最もマッチする前記抽出画像領域の輪郭線を持つマスク画像が選択される。例えば、図4に示すように、平面視にて、撮像部1で生成したカラー画像CPにおける左下頂点を座標原点として水平方向をX軸とするとともに垂直方向をY軸としたXY直交座標系を設定した場合に、領域調整部23は、撮像部1で生成したカラー画像における関心領域ROIの中から、X座標の座標値が最小であって、予め設定された所定の閾値以上の輝度値を持つ画素を開始点SPとして抽出する。図4Aに示す例では、点(x1、y1)が開始点SPとして抽出される。続いて、領域調整部23は、この抽出した開始点から、撮像部1で生成したカラー画像における内部画像領域の輪郭線を、所定の長さだけ、前記内部画像領域の比較線として抽出する。前記輪郭線は、例えばエッジを抽出するエッジフィルタで画像処理することで抽出できる。図4Bに示す例では、内部画像領域の輪郭線の一部部分が前記内部画像領域の比較線CLtとして抽出される。前記所定の長さは、前記内部画像領域の輪郭線と、前記抽出画像領域の輪郭線との相関性を解析可能な長さで予め適宜に設定される。そして、領域調整部23は、記憶部6に記憶されている各マスク画像から同様に抽出した各マスク画像の各比較線それぞれと前記内部画像領域の比較線との相関値を求め、最も高く相関する相関値を与えるマスク画像の比較線を選定し、この選定したマスク画像の比較線を持つマスク画像を、第1および第2領域抽出部24、25それぞれで用いる抽出画像領域のマスク画像として選定する。前記相関値の演算では、例えば、前記内部画像領域の比較線上に設けられた複数の点それぞれについて、マスク画像の比較線までの各距離が求められ、これら求められた各距離の総和が前記相関値として求められ、この場合では、相関値(前記総和)が小さいほど相関が高くなる。なお、各マスク画像の各比較線は、予め求められて記憶部6に記憶され、上述で用いられてもよい。 More specifically, the extracted image area is an internal image area that captures the internal area of the vessel viewed from above by the imaging unit 1, and is represented by a mask image that masks the image. By masking the target image of the mask with the mask image, the internal image area is extracted from the target image, and the remaining area excluding the internal image area is changed to a predetermined single color to generate a mask-processed image. In the example shown in Figure 2, the imaging unit 1 is positioned so that its optical axis is fixed. Therefore, when ladle IA, an example of the vessel, is tilted, the position of the internal image area in the color image generated by the imaging unit 1 changes. Therefore, the multiple extracted image areas are represented by multiple mask images corresponding to multiple tilt angles of ladle IA. In the molten metal occupancy rate measuring device D, multiple mask images corresponding to multiple different tilt angles are prepared in advance, and these multiple mask images are stored in the memory unit 6. For example, mask images MPa to MPe with inclination angles of 32°, 35°, 38°, 41°, and 44° shown in Figures 5A to 5E are created in advance by referencing color images MPf to MPj with inclination angles of 32°, 35°, 38°, 41°, and 44° shown in Figures 5F to 5J, and stored in memory 6. From among the mask images corresponding to the plurality of extracted image regions, region adjustment unit 23 selects the mask image that best matches the internal image region capturing the internal region of the container in the color image generated by imaging unit 1 as the mask image of the extracted image region to be used in first and second region extraction units 24 and 25, respectively. More specifically, in selecting this mask image, the contour of the internal image region in the color image generated by imaging unit 1 is compared with the contour of the extracted image region of the mask image, and the mask image having the contour of the extracted image region that best matches the contour of the internal image region is selected. For example, as shown in FIG. 4 , in a planar view, an XY Cartesian coordinate system is established in which the lower left vertex of the color image CP generated by the imaging unit 1 is the coordinate origin, the horizontal direction is the X axis, and the vertical direction is the Y axis. The region adjustment unit 23 extracts, from the region of interest ROI in the color image generated by the imaging unit 1, a pixel with the smallest X coordinate value and a brightness value equal to or greater than a predetermined threshold, as a start point SP. In the example shown in FIG. 4A , point (x1, y1) is extracted as the start point SP. Next, the region adjustment unit 23 extracts a predetermined length of the contour of the internal image region in the color image generated by the imaging unit 1 from the extracted start point as a comparison line of the internal image region. The contour can be extracted, for example, by image processing using an edge filter that extracts edges. In the example shown in FIG. 4B , a portion of the contour of the internal image region is extracted as the comparison line CLt of the internal image region. The predetermined length is appropriately set in advance to a length that allows for analyzing the correlation between the contour of the internal image region and the contour of the extracted image region. The region adjustment unit 23 then calculates the correlation value between each comparison line in each mask image similarly extracted from each mask image stored in the memory unit 6 and the comparison line in the internal image region, selects the comparison line in the mask image that gives the highest correlation value, and selects the mask image containing this selected comparison line as the mask image of the extracted image region to be used by the first and second region extraction units 24, 25. In calculating the correlation value, for example, the distance to the comparison line in the mask image is calculated for each of multiple points on the comparison line in the internal image region, and the sum of these calculated distances is calculated as the correlation value; in this case, the smaller the correlation value (the sum), the higher the correlation. Note that the comparison lines in each mask image may be calculated in advance and stored in the memory unit 6 for use as described above.

第1領域抽出部24は、撮像部1で生成したカラー画像における緑色成分の緑画像に基づいて、スラグを写し込んだ画像領域と判定されるスラグ画像領域と、溶融金属を写し込んだ候補の画像領域と判定される溶融金属候補画像領域とを求めるものである。前記緑画像は、前記カラー画像における各画素の緑画素値(G値)を各画素の画素値とした画像である。例えば、図6Aに示す、撮像部1で生成したカラー画像から、図6Bに示す緑画像が生成される。より具体的には、第1領域抽出部24は、撮像部1で生成したカラー画像における所定の抽出画像領域内に対し、前記スラグ画像領域および溶融金属候補画像領域を求める。 The first region extraction unit 24 determines a slag image region determined to be an image region containing slag and a molten metal candidate image region determined to be a candidate image region containing molten metal, based on the green image of the green component in the color image generated by the imaging unit 1. The green image is an image in which the green pixel value (G value) of each pixel in the color image is used as the pixel value of each pixel. For example, the green image shown in Figure 6B is generated from the color image generated by the imaging unit 1 shown in Figure 6A. More specifically, the first region extraction unit 24 determines the slag image region and the molten metal candidate image region within a predetermined extracted image region in the color image generated by the imaging unit 1.

より詳しくは、第1領域抽出部24は、撮像部1で生成したカラー画像または前記カラー画像における緑色成分の緑画像を、前記マスク画像でマスクすることによって前記抽出画像領域を抽出し、この抽出した抽出画像領域内に対し、前記スラグ画像領域および溶融金属候補画像領域を求める。例えば、第1領域抽出部24は、撮像部1で生成したカラー画像を、前記マスク画像でマスクすることによって前記抽出画像領域を抽出する。前記マスクの処理では、前記抽出画像領域に当たるカラー画像から、各画素の各画素値がそのまま抽出されて前記抽出画像領域における各画素の各画素値とされ、前記抽出画像領域を除く残余の領域における各画素の各画素値が0とされる。したがって、前記マスクの処理の結果、前記抽出画像領域を前記抽出画像領域でのカラー画像とし、前記残余の領域を黒色とした画像が生成される。続いて、第1領域抽出部24は、この生成した画像における緑色成分の緑画像を生成する。これによって、前記抽出画像領域のカラー画像における各画素の緑画素値(G値)を各画素の画素値とすると共に、前記残余の領域を黒色のままとした前記マスクの処理後の緑画像が生成される。そして、第1領域抽出部24は、この生成したマスクの処理後の緑画像における抽出画像領域内に対し、前記スラグ画像領域および溶融金属候補画像領域を求める。あるいは、例えば、例えば、第1領域抽出部24は、撮像部1で生成したカラー画像に基づく緑画像を、前記マスク画像でマスクすることによって前記抽出画像領域を抽出する。前記マスクの処理では、前記抽出画像領域に当たる緑画像から、各画素の各画素値がそのまま抽出されて前記抽出画像領域における各画素の各画素値とされ、前記抽出画像領域を除く残余の領域における各画素の各画素値が0とされる。したがって、前記マスクの処理の結果、前記抽出画像領域を前記抽出画像領域での緑画像とし、前記残余の領域を黒色とした、上述と同様な、前記マスクの処理後の緑画像が生成される。そして、第1領域抽出部24は、この生成したマスクの処理後の緑画像における抽出画像領域内に対し、前記スラグ画像領域および溶融金属候補画像領域を求める。すなわち、緑画像の生成とマスクの処理とは、いずれを先に実行されてよい。 More specifically, the first region extraction unit 24 extracts the extracted image region by masking the color image generated by the imaging unit 1 or the green image of the green component in the color image with the mask image, and then determines the slag image region and the molten metal candidate image region within this extracted extracted image region. For example, the first region extraction unit 24 extracts the extracted image region by masking the color image generated by the imaging unit 1 with the mask image. In the masking process, the pixel values of each pixel are extracted directly from the color image corresponding to the extracted image region and set as the pixel values of each pixel in the extracted image region, while the pixel values of each pixel in the remaining region excluding the extracted image region are set to 0. Therefore, as a result of the masking process, an image is generated in which the extracted image region is set as the color image of the extracted image region and the remaining region is set as black. Next, the first region extraction unit 24 generates a green image of the green component in this generated image. This generates a masked green image in which the green pixel value (G value) of each pixel in the color image of the extracted image region is set as the pixel value of each pixel, while the remaining region remains black. The first region extraction unit 24 then determines the slag image region and the molten metal candidate image region within the extracted image region in the masked green image. Alternatively, for example, the first region extraction unit 24 extracts the extracted image region by masking a green image based on the color image generated by the imaging unit 1 with the mask image. In the masking process, the pixel values of each pixel in the green image corresponding to the extracted image region are extracted as they are and set as the pixel values of each pixel in the extracted image region, while the pixel values of each pixel in the remaining region excluding the extracted image region are set to 0. Therefore, as a result of the masking process, a masked green image similar to that described above is generated, in which the extracted image region is set as the green image of the extracted image region and the remaining region is set as black. The first region extraction unit 24 then determines the slag image region and molten metal candidate image region within the extracted image region in the green image after the generated mask processing. In other words, either the generation of the green image or the mask processing can be performed first.

緑画像は、発明者の知見によれば、スラグを写し込んだ画像領域と判定されるスラグ画像領域と、これ以外の、溶融金属を写し込んだ候補の画像領域と判定される溶融金属候補画像領域とに分けることができる。このため、前記スラグ画像領域および前記溶融金属候補画像領域は、それぞれ、図7Aおよび図8Aに示すように、閾値(第1領域判定閾値)Thr1を用いることによって、抽出される。より具体的には、第1領域抽出部24は、この生成したマスクの処理後の緑画像における抽出画像領域内における各画素それぞれについて、当該画素の画素値(G値)と前記第1領域判定閾値Thr1とを比較し、当該画素の画素値(G値)が前記第1領域判定閾値Thr1より大きい(または以上である)場合には、当該画素が溶融金属候補画像領域の画素であると判定し、当該画素の画素値(G値)が前記第1領域判定閾値Thr1以下(またはより小さい)場合には、当該画素がスラグ画像領域の画素であると判定する。なお、前記カラー画像に薄スラグや炎が写り込んでいる場合には、前記薄スラグや炎を写し込んだ画像領域は、前記溶融金属候補画像領域に含まれる。前記薄スラグは、本実施形態では、酸化物の溶融物およびグラファイトの粉体から形成された通常のスラグに対し、前記グラファイトの粉体を含まない、前記酸化物の溶融物から形成されるもの、と定義される。この第1領域判定閾値Thr1は、前記容器に収容された溶融金属の温度に応じて変更される。例えば、図7Bに示すように、温度と第1領域判定閾値Thr1との対応関係を表す情報(温度閾値対応関係情報)が予め作成され、この作成された温度閾値対応関係が記憶部6に記憶される。前記温度閾値対応関係は、図7Bに示すように、関数式形式で表されてよく、あるいは、図示しないがテーブル形式で表されてよい。第1領域抽出部24は、例えばオペレータ(ユーザ)によって入力部3から入力された温度、または、前記容器に収容された溶融金属の温度を測定する温度センサ(例えば熱電対等)を溶融金属占有率測定装置Dがさらに備え前記温度センサで測定した温度、に対応する第1領域判定閾値Thr1を、記憶部6に記憶された前記温度閾値対応関係情報から求め、この求めた第1領域判定閾値Thr1を、前記スラグ画像領域および前記溶融金属候補画像領域の判定に用いる。あるいは、例えば、図8Bに示すように、第1領域抽出部24は、マスクの処理後の緑画像における抽出画像領域内に対し、画素値(G値)(階級)ごとの頻度を表すヒストグラムを作成し、最も頻度の高い輝度ピーク(階級)を求め、この求めた輝度ピークの輝度値(輝度ピーク値)Bpを求め、この求めた輝度ピーク値Bpより、予め設定した所定値だけ小さい輝度値を前記第1領域判定閾値Thr1として求める。例えば、第1領域抽出部24は、前記求めた輝度ピーク値Bpに、予め設定した所定倍率α(0.5<α<1)を乗算した乗算結果を前記第1領域判定閾値Thr1として求める。前記ヒストグラムのプロファイルは、前記容器に収容された溶融金属の温度に応じて変化するので、この第2生成方法によって生成される第1領域判定閾値Thr1は、前記容器に収容された溶融金属の温度に応じて変更されることになる。 According to the inventor's findings, the green image can be divided into slag image regions, which are determined to be image regions containing slag, and other candidate molten metal image regions, which are determined to be candidate image regions containing molten metal. Therefore, the slag image regions and the candidate molten metal image regions are extracted using a threshold (first region determination threshold) Thr1, as shown in Figures 7A and 8A, respectively. More specifically, the first region extraction unit 24 compares the pixel value (G value) of each pixel within the extracted image region in the green image after processing the generated mask with the first region determination threshold Thr1. If the pixel value (G value) of the pixel is greater than (or equal to or greater than) the first region determination threshold Thr1, the first region extraction unit 24 determines that the pixel is a pixel in the candidate molten metal image region. If the pixel value (G value) of the pixel is less than (or equal to) the first region determination threshold Thr1, the first region extraction unit 24 determines that the pixel is a pixel in the candidate molten metal image region. If thin slag or flames are captured in the color image, the image area containing the thin slag or flames is included in the molten metal candidate image area. In this embodiment, the thin slag is defined as slag formed from molten oxides without graphite powder, as opposed to ordinary slag formed from molten oxides and graphite powder. The first region determination threshold Thr1 is changed depending on the temperature of the molten metal contained in the container. For example, as shown in FIG. 7B , information (temperature threshold correspondence information) representing the correspondence between temperature and the first region determination threshold Thr1 is created in advance, and the created temperature threshold correspondence is stored in the memory unit 6. The temperature threshold correspondence may be expressed in the form of a function formula, as shown in FIG. 7B , or in the form of a table (not shown). The first region extraction unit 24 determines a first region determination threshold Thr1 corresponding to, for example, a temperature input by an operator (user) via the input unit 3 or a temperature measured by a temperature sensor (e.g., a thermocouple) that is further provided in the molten metal occupancy measurement device D for measuring the temperature of the molten metal contained in the container, from the temperature threshold correspondence information stored in the storage unit 6. The determined first region determination threshold Thr1 is used to determine the slag image region and the molten metal candidate image region. Alternatively, as shown in FIG. 8B , the first region extraction unit 24 creates a histogram representing the frequency of each pixel value (G value) (class) within the extracted image region in the green image after mask processing, determines the most frequent brightness peak (class), determines the brightness value (peak brightness value) Bp of the determined brightness peak, and determines a brightness value that is smaller than the determined peak brightness value Bp by a predetermined value as the first region determination threshold Thr1. For example, the first region extraction unit 24 multiplies the calculated brightness peak value Bp by a predetermined scaling factor α (0.5<α<1) and calculates the multiplication result as the first region determination threshold Thr1. Since the histogram profile changes depending on the temperature of the molten metal contained in the container, the first region determination threshold Thr1 generated by this second generation method will change depending on the temperature of the molten metal contained in the container.

第2領域抽出部25は、撮像部1で生成したカラー画像における赤色成分の赤画像に基づいて、第1領域抽出部24で求めたスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域のうち、前記スラグおよび前記溶融金属のうちの少なくとも一方を写し込んだ画像領域と判定されるスラグ溶融金属画像領域を求めるものである。前記赤画像は、前記カラー画像における各画素の赤画素値(R値)を各画素の画素値とした画像である。例えば、図6Aに示す、撮像部1で生成したカラー画像から、図6Cに示す赤画像が生成される。より具体的には、第2領域抽出部25は、撮像部1で生成したカラー画像における所定の抽出画像領域内に対し、前記スラグ溶融金属画像領域を求める。 The second region extraction unit 25, based on the red image of the red component in the color image generated by the imaging unit 1, determines a slag molten metal image region that is determined to be an image region that captures at least one of the slag and the molten metal from among the slag image region and molten metal candidate image region determined by the first region extraction unit 24. The red image is an image in which the red pixel value (R value) of each pixel in the color image is used as the pixel value of each pixel. For example, the red image shown in Figure 6C is generated from the color image generated by the imaging unit 1 shown in Figure 6A. More specifically, the second region extraction unit 25 determines the slag molten metal image region within a predetermined extracted image region in the color image generated by the imaging unit 1.

より詳しくは、第2領域抽出部25は、撮像部1で生成したカラー画像または前記カラー画像における赤色成分の赤画像を、前記マスク画像でマスクすることによって前記抽出画像領域を抽出し、この抽出した抽出画像領域内に対し、前記スラグ溶融金属画像領域を求める。例えば、第2領域抽出部25は、上述と同様に、撮像部1で生成したカラー画像を、前記マスク画像でマスクすることによって前記抽出画像領域を抽出する。続いて、第2領域抽出部25は、前記抽出画像領域のカラー画像における各画素の赤画素値(R値)を各画素の画素値とすると共に、前記残余の領域を黒色のままとすることによって、前記マスクの処理後の赤画像を生成する。そして、第2領域抽出部25は、この生成したマスクの処理後の赤画像における抽出画像領域内に対し、前記スラグ溶融金属画像領域を求める。あるいは、例えば、第2領域抽出部25は、撮像部1で生成したカラー画像に基づく赤画像を、前記マスク画像でマスクすることによって前記抽出画像領域を抽出する。前記マスクの処理では、前記抽出画像領域に当たる赤画像から、各画素の各画素値がそのまま抽出されて前記抽出画像領域における各画素の各画素値とされ、前記抽出画像領域を除く残余の領域における各画素の各画素値が0とされる。したがって、前記マスクの処理の結果、前記抽出画像領域を前記抽出画像領域での赤画像とし、前記残余の領域を黒色とした、前記マスクの処理後の赤画像が生成される。そして、第2領域抽出部25は、この生成したマスクの処理後の赤画像における抽出画像領域内に対し、前記スラグ溶融金属画像領域を求める。すなわち、赤画像の生成とマスクの処理とは、いずれを先に実行されてよい。 More specifically, the second region extraction unit 25 extracts the extracted image region by masking the color image generated by the imaging unit 1 or the red image of the red component in the color image with the mask image, and then determines the molten slag metal image region within this extracted extracted image region. For example, the second region extraction unit 25 extracts the extracted image region by masking the color image generated by the imaging unit 1 with the mask image, as described above. Next, the second region extraction unit 25 generates a red image after the mask processing by taking the red pixel value (R value) of each pixel in the color image of the extracted image region as the pixel value of each pixel and leaving the remaining region black. The second region extraction unit 25 then determines the molten slag metal image region within the extracted image region in the red image after the mask processing. Alternatively, for example, the second region extraction unit 25 extracts the extracted image region by masking the red image based on the color image generated by the imaging unit 1 with the mask image. In the masking process, the pixel values of each pixel are extracted directly from the red image corresponding to the extracted image area and set as the pixel values of the pixels in the extracted image area, while the pixel values of each pixel in the remaining area excluding the extracted image area are set to 0. Therefore, as a result of the masking process, a post-mask red image is generated in which the extracted image area is set as the red image of the extracted image area and the remaining area is set as black. The second area extraction unit 25 then determines the molten slag metal image area within the extracted image area in the generated post-mask red image. In other words, either the red image generation or the masking process can be performed first.

赤画像は、前記スラグおよび前記溶融金属のうちの少なくとも一方を写し込んだ画像領域と判定されるスラグ溶融金属画像領域と、これ以外の、薄スラグを写し込んだ画像領域と判定される薄スラグ画像領域とに分けることができる。このため、前記スラグ溶融金属画像領域は、図9に示すように、閾値(第2領域判定閾値)Thr2を用いることによって、抽出される。より具体的には、第2領域抽出部25は、この生成したマスクの処理後の赤画像における抽出画像領域内における各画素それぞれについて、当該画素の画素値(R値)と前記第2領域判定閾値Thr2とを比較し、当該画素の画素値(R値)が前記第2領域判定閾値Thr2より大きい(または以上である)場合には、当該画素が、薄スラグを写し込んだ画像領域と判定される薄スラグ画像領域の画素であると判定し、当該画素の画素値(R値)が前記第2領域判定閾値Thr2以下(またはより小さい)場合には、当該画素がスラグ溶融金属画像領域の画素であると判定する。なお、前記カラー画像に炎が写り込んでいる場合には、前記炎を写し込んだ画像領域は、前記薄スラグ画像領域に含まれる。この第2領域判定閾値Thr2は、例えば、複数のサンプルから、予め適宜に設定される。 The red image can be divided into a slag/molten metal image area, which is determined to be an image area containing at least one of the slag and the molten metal, and a thin slag image area, which is determined to be an image area containing thin slag. Therefore, the slag/molten metal image area is extracted using a threshold (second region determination threshold) Thr2, as shown in Figure 9. More specifically, for each pixel within the extracted image area in the red image after processing the generated mask, the second region extraction unit 25 compares the pixel value (R value) of the pixel with the second region determination threshold Thr2. If the pixel value (R value) of the pixel is greater than (or equal to or greater than) the second region determination threshold Thr2, the pixel is determined to be a pixel in the thin slag image area, which is determined to be an image area containing thin slag. If the pixel value (R value) of the pixel is less than (or equal to) the second region determination threshold Thr2, the pixel is determined to be a pixel in the slag/molten metal image area. If a flame is captured in the color image, the image area containing the flame is included in the thin slag image area. This second area determination threshold Thr2 is set appropriately in advance, for example, from multiple samples.

占有率処理部26は、第1領域抽出部24で求めたスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域と、第2領域抽出部25で求めたスラグ溶融金属画像領域に基づいて、溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求めるものである。よい具体的には、占有率処理部26は、第1領域抽出部24で求めたスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域から、第2領域抽出部25で求めたスラグ溶融金属画像領域を除いた残余画像領域を求め、第1領域抽出部24で求めた溶融金属候補画像領域から、前記残余画像領域を除いた画像領域を溶融金属画像領域として求め、前記求めた溶融金属画像領域の占有率を前記裸湯面積率として求める。前記カラー画像に、溶融金属、スラグ、薄スラグおよび炎が写り込んでいる場合、前記スラグ画像領域には、前記スラグが写り込み、前記溶融金属候補画像領域には、前記溶融金属、前記薄スラグおよび前記炎が写り込み、前記スラグ溶融金属画像領域には、前記スラグおよび前記溶融金属が写り込んでいる。このため、前記残余画像領域には、前記薄スラグおよび前記炎が写り込んでいるから、前記溶融金属候補画像領域から前記残余画像領域を除くことで、前記溶融金属が写り込んだ画像領域(溶融金属画像領域)が求められ、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率である裸湯面積率が求められる((裸湯面積率)=(溶融金属画像領域の面積)/((スラグ画像領域の面積)+(溶融金属候補画像領域の面積)))。画像領域の面積は、例えば、その画素数で表すことができるので、前記裸湯面積率は、各画像領域の画素数に基づき求めることができる。 The occupancy rate processing unit 26 calculates the occupancy rate of the image area containing molten metal as the bare metal area rate based on the slag image area and molten metal candidate image area calculated by the first area extraction unit 24 and the slag molten metal image area calculated by the second area extraction unit 25. More specifically, the occupancy rate processing unit 26 calculates the residual image area by excluding the slag molten metal image area calculated by the second area extraction unit 25 from the slag image area and molten metal candidate image area calculated by the first area extraction unit 24, calculates the image area by excluding the residual image area from the molten metal candidate image area calculated by the first area extraction unit 24 as the molten metal image area, and calculates the occupancy rate of the calculated molten metal image area as the bare metal area rate. If molten metal, slag, thin slag, and flames are reflected in the color image, the slag image area reflects the slag, the molten metal, thin slag, and flames are reflected in the molten metal candidate image area, and the slag and molten metal are reflected in the slag-molten metal image area. Therefore, since the thin slag and flames are reflected in the residual image area, the image area in which the molten metal is reflected (molten metal image area) can be determined by subtracting the residual image area from the molten metal candidate image area, and the bare molten metal area ratio, which is the occupancy rate of the image area in which the molten metal is reflected, can be determined ((bare molten metal area ratio) = (area of molten metal image area) / ((area of slag image area) + (area of molten metal candidate image area))). Since the area of an image area can be expressed, for example, by the number of pixels, the bare molten metal area ratio can be determined based on the number of pixels in each image area.

上述から分かるように、第1領域抽出部24は、撮像部1で生成したカラー画像における緑色成分の緑画像に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ候補の画像領域と判定される溶融金属候補画像領域を求めるものであってよく、第2領域抽出部25は、前記撮像部1で生成したカラー画像における赤色成分の赤画像に基づいて、第1領域抽出部24で求めた溶融金属候補画像領域のうち、前記薄スラグを写し込んだ画像領域と判定される薄スラグ画像領域を求めるものであってよく、この場合、占有率処理部26は、第1領域抽出部24で求めた溶融金属候補画像領域と、第2領域抽出部25で求めた薄スラグ画像領域とに基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求めるものであってよい。より具体的には、第1領域抽出部24は、撮像部1で生成したカラー画像または前記カラー画像における緑色成分の緑画像を、前記マスク画像でマスクすることによって前記抽出画像領域を抽出し、この抽出した抽出画像領域内に対し、前記溶融金属候補画像領域を求め、第2領域抽出部25は、撮像部1で生成したカラー画像または前記カラー画像における赤色成分の赤画像を、前記マスク画像でマスクすることによって前記抽出画像領域を抽出し、この抽出した抽出画像領域内に対し、前記薄スラグ画像領域を求める。占有率処理部26は、第1領域抽出部24で求めた溶融金属候補画像領域から、第2領域抽出部25で求めた薄スラグ画像領域を除いた画像領域を、前記溶融金属を写し込んだ溶融金属画像領域として求め、前記求めた溶融金属画像領域の占有率を前記裸湯面積率として求める。 As can be seen from the above, the first area extraction unit 24 may determine a candidate molten metal image area that is determined to be a candidate image area that captures the molten metal based on a green image of the green component in the color image generated by the imaging unit 1, and the second area extraction unit 25 may determine a thin slag image area that is determined to be an image area that captures the thin slag from among the candidate molten metal image areas determined by the first area extraction unit 24 based on a red image of the red component in the color image generated by the imaging unit 1. In this case, the occupancy rate processing unit 26 may determine the occupancy rate of the image area that captures the molten metal as a bare metal area rate based on the candidate molten metal image area determined by the first area extraction unit 24 and the thin slag image area determined by the second area extraction unit 25. More specifically, the first region extraction unit 24 extracts the extracted image region by masking the color image generated by the imaging unit 1 or the green image of the green component in the color image with the mask image, and determines the molten metal candidate image region within this extracted extracted image region. The second region extraction unit 25 extracts the extracted image region by masking the color image generated by the imaging unit 1 or the red image of the red component in the color image with the mask image, and determines the thin slag image region within this extracted extracted image region. The occupancy rate processing unit 26 determines the image region obtained by excluding the thin slag image region obtained by the second region extraction unit 25 from the molten metal candidate image region obtained by the first region extraction unit 24 as the molten metal image region containing the molten metal, and determines the occupancy rate of the determined molten metal image region as the bare metal area ratio.

これら制御処理部2、入力部3、出力部4、IF部5および記憶部6は、例えば、デスクトップ型やノート型等のコンピュータによって構成可能である。これら各部2~6を構成するコンピュータは、例えば、高炉や転炉等のプラントにおけるオペレーションルームに配置され、コンソールに組み込まれてよく(コンソールと兼用されてよく)、あるいは、コンソールと別体であってもよい。 The control processing unit 2, input unit 3, output unit 4, IF unit 5, and memory unit 6 can be configured, for example, by a desktop or laptop computer. The computers that make up each of these units 2-6 can be located, for example, in an operation room in a plant such as a blast furnace or converter, and can be incorporated into a console (or can serve as the console), or can be separate from the console.

次に、本実施形態の動作について説明する。図10は、前記溶融金属占有率測定装置の動作を示すフローチャートである。図11は、一例として、裸湯面積率の時間変化を示す図である。図11の横軸は、経過時間であり、その縦軸は、裸湯面積率[%]である。 Next, the operation of this embodiment will be described. Figure 10 is a flowchart showing the operation of the molten metal occupancy rate measuring device. Figure 11 is a diagram showing, as an example, the change in bare molten metal area ratio over time. The horizontal axis of Figure 11 represents elapsed time, and the vertical axis represents bare molten metal area ratio [%].

このような構成の溶融金属占有率測定装置Dは、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。制御処理部2には、その制御処理プログラムの実行によって、制御部21、演算実行判定部22、領域調整部23、第1領域抽出部24、第2領域抽出部25および占有率処理部26が機能的に構成される。 When the power is turned on, the molten metal occupancy rate measuring device D configured as described above initializes the necessary components and begins operation. By executing the control processing program, the control processing unit 2 functionally configures a control unit 21, a calculation execution determination unit 22, a region adjustment unit 23, a first region extraction unit 24, a second region extraction unit 25, and a occupancy rate processing unit 26.

サンプリングタイミングになると、図10において、溶融金属占有率測定装置Dは、まず、制御処理部2の制御部21によって、撮像部1にカラー画像を生成させ、前記撮像部からカラー画像を取得する(S1)。 When the sampling timing arrives, as shown in Figure 10, the molten metal occupancy measurement device D first causes the control unit 21 of the control processing unit 2 to generate a color image in the imaging unit 1, and acquires the color image from the imaging unit (S1).

続いて、溶融金属占有率測定装置Dは、制御処理部2の演算実行判定部22によって、処理S1で撮像部1により生成したカラー画像における所定の実行判定画像領域内の輝度値に基づいて裸湯面積率を求めるか否かを判定する(S2)。この判定の結果、裸湯戦績率を求める場合(Yes)には、溶融金属占有率測定装置Dは、次に、処理S3を実行し、一方、前記判定の結果、裸湯戦績率を求めない場合(No)には、溶融金属占有率測定装置Dは、次に、処理S8を実行する。 The molten metal occupancy rate measuring device D then uses the calculation execution determination unit 22 of the control processing unit 2 to determine whether or not to calculate the bare molten metal area ratio based on the brightness value within a predetermined execution determination image region in the color image generated by the imaging unit 1 in process S1 (S2). If the result of this determination is that the bare molten metal area ratio should be calculated (Yes), the molten metal occupancy rate measuring device D then executes process S3. On the other hand, if the result of the above determination is that the bare molten metal area ratio should not be calculated (No), the molten metal occupancy rate measuring device D then executes process S8.

この処理S3では、溶融金属占有率測定装置Dは、制御処理部2の領域調整部23によって、処理S1で撮像部1により生成したカラー画像に基づいて、第1および第2領域抽出部24、25それぞれで用いる抽出画像領域を調整する。 In this process S3, the molten metal occupancy rate measuring device D uses the area adjustment unit 23 of the control processing unit 2 to adjust the extracted image areas used by the first and second area extraction units 24 and 25, respectively, based on the color image generated by the imaging unit 1 in process S1.

続いて、溶融金属占有率測定装置Dは、制御処理部2の第1領域抽出部24によって、処理S1で撮像部1により生成したカラー画像に基づく、処理S3で調整した抽出画像領域内の緑画像に対し、前記スラグ画像領域および溶融金属候補画像領域を求める(S4)。 Next, the molten metal occupancy rate measuring device D uses the first area extraction unit 24 of the control processing unit 2 to determine the slag image area and molten metal candidate image area for the green image within the extracted image area adjusted in process S3, based on the color image generated by the imaging unit 1 in process S1 (S4).

続いて、溶融金属占有率測定装置Dは、制御処理部2の第2領域抽出部25によって、処理S1で撮像部1により生成したカラー画像に基づく、処理S3で調整した抽出画像領域内の赤画像に対し、前記スラグ溶融金属画像領域を求める(S5)。 Next, the molten metal occupancy rate measuring device D uses the second area extraction unit 25 of the control processing unit 2 to determine the slag molten metal image area for the red image within the extracted image area adjusted in process S3, based on the color image generated by the imaging unit 1 in process S1 (S5).

続いて、溶融金属占有率測定装置Dは、制御処理部2の占有率処理部26によって、処理S4で求めたスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域と、処理S5で求めたスラグ溶融金属画像領域に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求める(S6)。 Next, the molten metal occupancy rate measuring device D, using the occupancy rate processing unit 26 of the control processing unit 2, calculates the occupancy rate of the image area containing the molten metal as the bare metal area rate based on the slag image area and molten metal candidate image area calculated in process S4 and the slag molten metal image area calculated in process S5 (S6).

なお、処理S4では、第1領域抽出部24は、溶融金属候補画像領域を求め、処理S5では、第2領域抽出部25は、薄スラグ画像領域を求め、処理S6では、占有率処理部26は、これら溶融金属候補画像領域および薄スラグ画像領域に基づき裸湯面積率を求めてもよい。 In process S4, the first region extraction unit 24 determines the molten metal candidate image region, in process S5 the second region extraction unit 25 determines the thin slag image region, and in process S6 the occupancy rate processing unit 26 may determine the bare metal area ratio based on these molten metal candidate image region and thin slag image region.

続いて、溶融金属占有率測定装置Dは、制御処理部2の制御部21によって、処理S6で求めた裸湯面積率を出力部4に出力する(S7)。例えば、出力部4の一例の表示装置には、例えば、図11に示すような、開始からの経過時間に対する裸湯面積率が表示される。なお、必要に応じて、処理S6で求めた裸湯面積率は、IF部5を介して外部の機器へ出力されてもよい。 Next, the molten metal occupancy rate measuring device D outputs the bare molten metal area ratio calculated in step S6 to the output unit 4 via the control unit 21 of the control processing unit 2 (S7). For example, an example display device of the output unit 4 displays the bare molten metal area ratio versus the elapsed time from the start, as shown in FIG. 11. If necessary, the bare molten metal area ratio calculated in step S6 may be output to an external device via the IF unit 5.

そして、溶融金属占有率測定装置Dは、制御処理部2によって、本処理を終了するか否かを判定する。この判定の結果、前記終了である場合(Yes)には、溶融金属占有率測定装置Dは、本処理を終了する。例えば入力部3で終了を指示するコマンド等を受け付けている場合には、溶融金属占有率測定装置Dは、前記判定において、前記終了と判定する。一方、前記判定の結果、前記終了ではない場合(No)には、溶融金属占有率測定装置Dは、処理を、処理S1に戻す。 The molten metal occupancy rate measuring device D then determines, via the control processing unit 2, whether or not to terminate this process. If the result of this determination is that the process should be terminated (Yes), the molten metal occupancy rate measuring device D terminates this process. For example, if the input unit 3 has received a command instructing termination, the molten metal occupancy rate measuring device D determines that the process should be terminated. On the other hand, if the result of this determination is that the process should not be terminated (No), the molten metal occupancy rate measuring device D returns the process to process S1.

オペレータ(ユーザ)は、出力部4に出力された裸湯面積率を参照し、この裸湯面積率が、予め設定したスラグ量に相当する閾値以下である場合に、除滓作業の完了と判定する。なお、この除滓作業の完了か否かの判定は、溶融金属占有率測定装置Dによって実施されてもよく、この場合、溶融金属占有率測定装置Dは、除滓作業の完了か否かの判定結果も出力部4に出力する。 The operator (user) references the bare molten metal area ratio output to the output unit 4 and determines that the slag removal work is complete if this bare molten metal area ratio is below a threshold value corresponding to a preset slag amount. The determination of whether the slag removal work is complete may also be performed by the molten metal occupancy ratio measuring device D, in which case the molten metal occupancy ratio measuring device D also outputs the determination result of whether the slag removal work is complete to the output unit 4.

以上説明したように、実施形態における溶融金属占有率測定装置Dおよびこれに実装された溶融金属占有率測定方法は、下記の知見に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求めるので、スラグでは無い、溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を、より精度良く求めることができる。言い換えれば、上記溶融金属占有率測定装置は、スラグ(通常のスラグおよび薄スラグを含む)を写し込んだ画像領域を、より精度良く、検出できる。 As described above, the molten metal occupancy rate measuring device D in the embodiment and the molten metal occupancy rate measuring method implemented therein calculate the occupancy rate of the image area where the molten metal is reflected as the bare metal area ratio based on the following findings, and therefore can more accurately calculate the occupancy rate of the image area where molten metal, rather than slag, is reflected. In other words, the molten metal occupancy rate measuring device can more accurately detect image areas where slag (including normal slag and thin slag) is reflected.

発明者は、溶融金属を収容する容器の内部を俯瞰したカラー画像を検討したところ、前記カラー画像そのものでは無く、前記カラー画像を色成分ごとに分けた色画像に基づいて溶融金属の領域を判定した方がより良い精度を得られることを見出した。 The inventors studied a color image of the interior of a vessel containing molten metal, and discovered that better accuracy could be achieved by determining the area of molten metal based on a color image obtained by dividing the color image into its respective color components, rather than on the color image itself.

図12は、一例として、各温度において、各色画像ごとの、画素値に対するスラグおよび溶銑の分布を示す説明するための図である。図12の上段は、主に溶銑の温度が1262℃である場合を示し、図12の中段は、主に溶銑の温度が1301℃である場合を示し、図12の下段は、主に溶銑の温度が1350℃である場合を示す。平面視にて、図12の左から1番目の各図は、取鍋の内部を俯瞰したカラー画像(図12では、図示の都合上、グレースケールのモノクロ画像となっている)を示す。図12の左から2番目の各図は、赤画像における画素値に対するスラグおよび溶銑の分布を示すヒストグラムであり、その横軸は、赤画素値(R値)(階級)であり、その縦軸は、頻度である。図12の左から3番目の各図は、緑画像における画素値に対するスラグおよび溶銑の分布を示すヒストグラムであり、その横軸は、緑画素値(G値)(階級)であり、その縦軸は、頻度である。図12の左から4番目の各図は、青画像における画素値に対するスラグおよび溶銑の分布を示すヒストグラムであり、その横軸は、青画素値(B値)(階級)であり、その縦軸は、頻度である。 Figure 12 is an explanatory diagram showing, as an example, the distribution of slag and molten iron relative to pixel values for each color image at each temperature. The top row of Figure 12 primarily shows the case where the molten iron temperature is 1262°C, the middle row of Figure 12 primarily shows the case where the molten iron temperature is 1301°C, and the bottom row of Figure 12 primarily shows the case where the molten iron temperature is 1350°C. In plan view, the first figures from the left in Figure 12 are color images overlooking the inside of the ladle (for convenience of illustration, Figure 12 shows grayscale monochrome images). The second figures from the left in Figure 12 are histograms showing the distribution of slag and molten iron relative to pixel values in the red image, with the horizontal axis representing the red pixel value (R value) (class) and the vertical axis representing frequency. The third figures from the left in Figure 12 are histograms showing the distribution of slag and molten iron relative to pixel values in the green image, with the horizontal axis representing the green pixel value (G value) (class) and the vertical axis representing frequency. The fourth figures from the left in Figure 12 are histograms showing the distribution of slag and molten iron relative to pixel values in the blue image, with the horizontal axis representing the blue pixel value (B value) (class) and the vertical axis representing frequency.

図12の左から3番目の各図から分かるように、いずれの温度においても、スラグは、相対的に小さい緑画素値(G値)に偏って分布する一方、溶銑は、相対的に大きい緑画素値(G値)に偏って分布している。このため、上述の第1領域判定閾値Thr1によって主にスラグを写し込んだ画像領域と、これ以外の、主に溶融金属を写し込んだ画像領域とに分けることができる。 As can be seen from the third diagram from the left in Figure 12, at all temperatures, slag is distributed with a bias towards relatively small green pixel values (G values), while molten iron is distributed with a bias towards relatively large green pixel values (G values). Therefore, the image can be separated into image regions that primarily contain slag and other image regions that primarily contain molten metal using the first region determination threshold Thr1 described above.

一方、図12の左から2番目の各図に示すように、薄スラグの輝度は、赤色成分において、いずれの温度でも飽和して256階調で赤画素値255となっている。このため、赤色成分によって、スラグ溶融金属画像領域と薄スラグ画像領域とを好適に分けることができる。したがって、色成分に分離しない前記特許文献1に開示されたスラグの定量化方法に較べ、本実施形態における溶融金属占有率測定装置Dおよび溶融金属占有率測定方法は、その精度がより良い。 On the other hand, as shown in the second figures from the left in Figure 12, the brightness of the thin slag saturates in the red component at all temperatures, resulting in a red pixel value of 255 at 256 gradations. Therefore, the red component can be used to effectively separate the slag molten metal image area and the thin slag image area. Therefore, compared to the slag quantification method disclosed in Patent Document 1, which does not separate the image into color components, the molten metal occupancy rate measuring device D and molten metal occupancy rate measuring method of this embodiment are more accurate.

前記裸湯面積率は、主にスラグを適切に除去するために、求められるので、前記スラグを除去する除滓作業中に求められればよく、前記除滓作業中ではない場合には、求められなくてもよい。そして、前記除滓作業は、溶融金属を収容する容器を傾けて実施されることが多く、前記撮像部が前記容器に対し固定されて配置されている場合、前記容器を傾けると、前記撮像部で生成した前記カラー画像における、前記容器の内部を写し込んだ画像領域の位置が変化するため、予め設定された所定の画像領域(前記実行判定画像領域)における輝度値が変化する。上記溶融金属占有率測定装置Dおよび溶融金属占有率測定方法は、演算実行判定を行うので、前記除滓作業中か否かを判定することができ、前記除滓作業中のみ、前記裸湯面積率を求めることが可能となる。 The bare metal area ratio is determined primarily to properly remove slag, so it only needs to be determined during the slag removal process, and does not need to be determined when the slag removal process is not in progress. Furthermore, the slag removal process is often performed by tilting the container containing the molten metal. If the imaging unit is fixedly positioned relative to the container, tilting the container changes the position of the image area capturing the interior of the container in the color image generated by the imaging unit, thereby changing the brightness value in a predetermined image area (the execution determination image area). The molten metal occupancy ratio measuring device D and molten metal occupancy ratio measuring method perform a calculation execution determination, making it possible to determine whether the slag removal process is in progress and to determine the bare metal area ratio only during the slag removal process.

前記除滓作業は、常に一定の角度に前記容器を傾けて実施されるとは限らない。上記溶融金属占有率測定装置Dおよび溶融金属占有率測定方法は、領域調整を行うので、前記容器を実際に傾けた角度に応じて抽出画像領域を調整することが可能となるから、スラグでは無い、溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を、より精度良く求めることができる。 The slag removal operation is not always performed with the container tilted at a fixed angle. The molten metal occupancy rate measuring device D and molten metal occupancy rate measuring method perform area adjustment, making it possible to adjust the extracted image area according to the actual angle at which the container is tilted, thereby more accurately determining the occupancy rate of the image area that contains molten metal, rather than slag.

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been appropriately and sufficiently described above through embodiments with reference to the drawings. However, it should be recognized that those skilled in the art could easily modify and/or improve the above-described embodiments. Therefore, unless modifications or improvements made by those skilled in the art deviate from the scope of the claims set forth in the claims, such modifications or improvements are deemed to be encompassed within the scope of the claims.

D 溶融金属占有率測定装置
1 撮像部
2 制御処理部
6 記憶部
21 制御部
22 演算実行判定部
23 領域調整部
24 第1領域抽出部
25 第2領域抽出部
26 占有率処理部
D Molten metal occupancy rate measuring device 1 Imaging unit 2 Control processing unit 6 Memory unit 21 Control unit 22 Calculation execution determination unit 23 Area adjustment unit 24 First area extraction unit 25 Second area extraction unit 26 Occupancy rate processing unit

Claims (8)

溶融金属を収容する容器の内部を俯瞰したカラー画像を生成する撮像部と、
前記撮像部で生成したカラー画像における緑色成分の緑画像に基づいて、スラグを写し込んだ画像領域と判定されるスラグ画像領域と、前記溶融金属を写し込んだ候補の画像領域と判定される溶融金属候補画像領域とを求める第1領域抽出部と、
前記撮像部で生成したカラー画像における赤色成分の赤画像に基づいて、前記第1領域抽出部で求めたスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域のうち、前記スラグおよび前記溶融金属のうちの少なくとも一方を写し込んだ画像領域と判定されるスラグ溶融金属画像領域を求める第2領域抽出部と、
前記第1領域抽出部で求めたスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域と、前記第2領域抽出部で求めたスラグ溶融金属画像領域に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求める占有率処理部とを備える、
溶融金属占有率測定装置。
an imaging unit that generates a color image of the interior of a vessel containing molten metal;
a first area extraction unit that determines a slag image area that is determined to be an image area that includes slag and a molten metal candidate image area that is determined to be a candidate image area that includes the molten metal, based on a green image of a green component in the color image generated by the imaging unit;
A second area extraction unit extracts a slag molten metal image area that is determined to be an image area that includes at least one of the slag and the molten metal, from among the slag image area and the molten metal candidate image area obtained by the first area extraction unit, based on a red image of the red component in the color image generated by the imaging unit;
and an occupancy rate processing unit that calculates the occupancy rate of the image area in which the molten metal is captured as a bare metal area rate based on the slag image area and the molten metal candidate image area calculated by the first area extraction unit and the slag molten metal image area calculated by the second area extraction unit.
Molten metal occupancy rate measuring device.
前記撮像部で生成したカラー画像における所定の実行判定画像領域内の輝度値に基づいて前記裸湯面積率を求めるか否かを判定する演算実行判定部をさらに備える、
請求項1に記載の溶融金属占有率測定装置。
The image capturing unit further includes a calculation execution determination unit that determines whether or not to calculate the bare bath area ratio based on a luminance value within a predetermined execution determination image region in the color image generated by the image capturing unit.
The molten metal occupancy rate measuring device according to claim 1 .
前記第1領域抽出部は、前記カラー画像における所定の抽出画像領域内に対し、前記スラグ画像領域および溶融金属候補画像領域を求め、
前記第2領域抽出部は、前記カラー画像における前記抽出画像領域内に対し、前記スラグ溶融金属画像領域を求め、
前記撮像部で生成したカラー画像に基づいて、前記第1および第2領域抽出部それぞれで用いる抽出画像領域を調整する領域調整部をさらに備える、
請求項1に記載の溶融金属占有率測定装置。
The first region extraction unit obtains the slag image region and the molten metal candidate image region within a predetermined extracted image region in the color image,
The second region extraction unit obtains the molten metal slag image region within the extracted image region in the color image,
further comprising a region adjusting unit that adjusts the extracted image regions used by the first and second region extracting units based on the color image generated by the imaging unit;
The molten metal occupancy rate measuring device according to claim 1 .
溶融金属を収容する容器の内部を俯瞰したカラー画像を生成する撮像工程と、
前記撮像工程で生成したカラー画像における緑色成分の緑画像に基づいて、スラグを写し込んだ画像領域と判定されるスラグ画像領域と、前記溶融金属を写し込んだ候補の画像領域と判定される溶融金属候補画像領域とを求める第1領域抽出工程と、
前記撮像工程で生成したカラー画像における赤色成分の赤画像に基づいて、前記第1領域抽出工程で求めたスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域のうち、前記スラグおよび前記溶融金属のうちの少なくとも一方を写し込んだ画像領域と判定されるスラグ溶融金属画像領域を求める第2領域抽出工程と、
前記第1領域抽出工程で求めたスラグ画像領域および溶融金属候補画像領域と、前記第2領域抽出工程で求めたスラグ溶融金属画像領域に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求める占有率処理工程とを備える、
溶融金属占有率測定方法。
an imaging step of generating a color image of an overhead view of the interior of a vessel containing molten metal;
a first area extraction step of determining a slag image area determined to be an image area containing slag and a molten metal candidate image area determined to be a candidate image area containing the molten metal, based on a green image of a green component in the color image generated in the imaging step;
A second area extraction step of determining a slag molten metal image area that is determined to be an image area that includes at least one of the slag and the molten metal from among the slag image area and the molten metal candidate image area determined in the first area extraction step based on a red image of the red component in the color image generated in the imaging step;
and an occupancy rate processing step of calculating an occupancy rate of the image area including the molten metal as a bare metal area rate based on the slag image area and the molten metal candidate image area calculated in the first area extraction step and the slag molten metal image area calculated in the second area extraction step.
Molten metal occupancy rate measurement method.
溶融金属を収容する容器の内部を俯瞰したカラー画像を生成する撮像部と、
前記撮像部で生成したカラー画像における緑色成分の緑画像に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ候補の画像領域と判定される溶融金属候補画像領域を求める第1領域抽出部と、
前記撮像部で生成したカラー画像における赤色成分の赤画像に基づいて、前記第1領域抽出部で求めた溶融金属候補画像領域のうち、スラグを写し込んだ画像領域と判定される薄スラグ画像領域を求める第2領域抽出部と、
前記第1領域抽出部で求めた溶融金属候補画像領域と、前記第2領域抽出部で求めた薄スラグ画像領域とに基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求める占有率処理部とを備え、
前記薄スラグは、酸化物の溶融物およびグラファイトの粉体から形成された通常のスラグに対し、前記グラファイトの粉体を含まない、前記酸化物の溶融物から形成される、
溶融金属占有率測定装置。
an imaging unit that generates a color image of the interior of a vessel containing molten metal;
a first area extraction unit that determines a molten metal candidate image area that is determined to be a candidate image area that includes the molten metal based on a green image of a green component in the color image generated by the imaging unit;
A second area extraction unit that determines a thin slag image area that is determined to be an image area that includes thin slag, from the molten metal candidate image area determined by the first area extraction unit, based on a red image of the red component in the color image generated by the imaging unit;
an occupancy rate processing unit that calculates the occupancy rate of the image area in which the molten metal is captured as a bare metal area rate based on the molten metal candidate image area calculated by the first area extraction unit and the thin slag image area calculated by the second area extraction unit;
The thin slag is formed from a melt of the oxides without the graphite powder, as opposed to a conventional slag formed from a melt of the oxides and graphite powder.
Molten metal occupancy rate measuring device.
前記撮像部で生成したカラー画像における所定の実行判定画像領域内の輝度値に基づいて前記裸湯面積率を求めるか否かを判定する演算実行判定部をさらに備える、
請求項5に記載の溶融金属占有率測定装置。
The image capturing unit further includes a calculation execution determination unit that determines whether or not to calculate the bare bath area ratio based on a luminance value within a predetermined execution determination image region in the color image generated by the image capturing unit.
The molten metal occupancy rate measuring device according to claim 5.
前記第1領域抽出部は、前記カラー画像における所定の抽出画像領域内に対し、前記溶融金属候補画像領域を求め、
前記第2領域抽出部は、前記カラー画像における前記抽出画像領域内に対し、前記薄スラグ画像領域を求め、
前記撮像部で生成したカラー画像に基づいて、前記第1および第2領域抽出部それぞれで用いる抽出画像領域を調整する領域調整部をさらに備える、
請求項5に記載の溶融金属占有率測定装置。
the first region extraction unit obtains the molten metal candidate image region within a predetermined extracted image region in the color image;
The second region extraction unit obtains the thin slag image region within the extracted image region in the color image,
further comprising a region adjusting unit that adjusts the extracted image regions used by the first and second region extracting units based on the color image generated by the imaging unit;
The molten metal occupancy rate measuring device according to claim 5.
溶融金属を収容する容器の内部を俯瞰したカラー画像を生成する撮像工程と、
前記撮像工程で生成したカラー画像における緑色成分の緑画像に基づいて、前記溶融金属を写し込んだ候補の画像領域と判定される溶融金属候補画像領域を求める第1領域抽出工程と、
前記撮像工程で生成したカラー画像における赤色成分の赤画像に基づいて、前記第1領域抽出工程で求めた溶融金属候補画像領域のうち、スラグを写し込んだ画像領域と判定される薄スラグ画像領域を求める第2領域抽出工程と、
前記第1領域抽出工程で求めた溶融金属候補画像領域と、前記第2領域抽出工程で求めた薄スラグ画像領域とに基づいて、前記溶融金属を写し込んだ画像領域の占有率を裸湯面積率として求める占有率処理工程とを備え、
前記薄スラグは、酸化物の溶融物およびグラファイトの粉体から形成された通常のスラグに対し、前記グラファイトの粉体を含まない、前記酸化物の溶融物から形成される、
溶融金属占有率測定方法。
an imaging step of generating a color image of an overhead view of the interior of a vessel containing molten metal;
a first area extraction step of determining a molten metal candidate image area that is determined to be a candidate image area that includes the molten metal based on a green image of a green component in the color image generated in the imaging step;
A second area extraction process for determining a thin slag image area, which is determined to be an image area including thin slag, from the molten metal candidate image area determined in the first area extraction process based on a red image of the red component in the color image generated in the imaging process;
and an occupancy rate processing step of determining an occupancy rate of the image area in which the molten metal is projected as a bare molten metal area rate based on the molten metal candidate image area determined in the first area extraction step and the thin slag image area determined in the second area extraction step,
The thin slag is formed from a melt of the oxides without the graphite powder, as opposed to a conventional slag formed from a melt of the oxides and graphite powder.
Molten metal occupancy rate measurement method.
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