JP7788904B2 - Meandering monitoring method and system - Google Patents
Meandering monitoring method and systemInfo
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Description
本発明は、蛇行監視方法および蛇行監視システムに関する。 The present invention relates to a meandering monitoring method and a meandering monitoring system.
連続焼鈍炉の通板では、炉内においてストリップが蛇行(ウォークと称する場合もある)する場合がある。蛇行量(発生した蛇行の程度)が多い場合、ストリップの炉内壁への接触や破断に繋がる。このため、遅くとも蛇行量が顕著になる前に蛇行を抑制する必要がある。 When threading strips through a continuous annealing furnace, they may meander (sometimes called "walk") within the furnace. If the amount of meandering (the extent of the meandering) is excessive, it can lead to the strip coming into contact with the furnace wall or breaking. For this reason, it is necessary to suppress the meandering at the latest before the amount of meandering becomes significant.
一般に、ストリップ張力を高張力とすると蛇行の発生を抑止できるものの、ストリップのバックリング(ストリップ幅方向の中央付近のストリップ通板方向に皺が発生し、著しい場合は破断すること。ヒートバックルと称する場合もある)が発生する。このため、バックリングが発生しない程度のストリップ張力値に設定した上で、蛇行発生時に、通板速度を低減して蛇行を抑制する操作(通板速度低減操作)や、ロール上のストリップのセンタリングを行うステアリングロールを用いて蛇行を抑制する操作(ステアリングロール操作)等が行われることもある。しかしながら、通板速度低減操作やステアリングロール操作は、蛇行発生時、すなわち蛇行発生後に行われるため、操作時する時点では既に蛇行量が顕著になっている場合もあり、ストリップの炉内壁への接触や破断を十分に防ぐことはできない。 Generally, using high strip tension can prevent meandering, but it can also cause strip buckling (wrinkles appearing in the strip's widthwise center in the running direction, leading to breakage in severe cases; this is sometimes referred to as heat buckling). For this reason, the strip tension is set to a level that prevents buckling, and when meandering occurs, operations such as reducing the strip running speed to suppress meandering (threading speed reduction operation) or using steering rolls to center the strip on the rolls to suppress meandering (steering roll operation) are sometimes performed. However, because these operations are performed when meandering occurs, i.e., after it has occurred, the amount of meandering may already be significant by the time they are performed, and they cannot fully prevent the strip from contacting the furnace wall or breaking.
また、連続焼鈍炉を走行するストリップは、デッドフラット(精緻な平坦)となっていることが望ましいが、実際にはC反りや凹凸(後述)等が発生する場合がある。 In addition, while it is desirable for the strip running through the continuous annealing furnace to be dead flat (precisely flat), in reality, C-warp and unevenness (described below) may occur.
特許文献1、2には、ストリップの幅方向に線状のレーザー光を照射し、照射部分を撮像して得られた画像信号に基づいてヒートバックルを検出する技術が開示されている。特許文献1、2では、ヒートバックルの認識にとって雑音となる成分としてストリップのC反りについて言及している。特許文献3には、連続焼鈍炉内においてステアリングロールの付近で走行するストリップを撮像して得られるストリップの蛇行量に基づく蛇行校正量と連続焼鈍工程前の冷間圧延した後のストリップの形状の解析結果に基づく蛇行校正量とを合成したデータを用いて、発生が予測される連続焼鈍炉内のストリップの蛇行を矯正する技術が開示されている。 Patent Documents 1 and 2 disclose technology for detecting heat buckles based on image signals obtained by irradiating a strip with a linear laser beam in the width direction and capturing an image of the irradiated area. Patent Documents 1 and 2 mention C-warp of the strip as a noise component in detecting heat buckles. Patent Document 3 discloses technology for correcting predicted meandering of a strip in a continuous annealing furnace using data that combines a meandering calibration amount based on the amount of meandering of the strip obtained by capturing an image of the strip running near the steering roll in the continuous annealing furnace, and a meandering calibration amount based on the analysis results of the shape of the strip after cold rolling before the continuous annealing process.
しかしながら、特許文献1、2には、蛇行発生や蛇行抑止に関する記載はなく、特許文献1、2に開示された技術では、当然に、連続焼鈍炉内の蛇行発生を予知することはできない。特許文献3の技術は、蛇行を矯正する前提として蛇行の発生を予測するものの、冷間圧延後のストリップの形状は連続焼鈍炉内で平坦化され(ヒートフラットニング)、しかも平坦化の度合いも一様ではないため(平坦化が進む場合もあれば平坦化が進まない場合があるため)、特許文献3の技術では、蛇行の発生を精度よく予測できない。つまり、特許文献に挙げたような従来の技術では、連続焼鈍炉内の蛇行発生を精度よく予知できないという問題がある。なお、特許文献1、2の技術は、線状のレーザー光を用いる技術であるため、ストリップに生じ得る凹凸(後述)を検出するのは困難である。また、特許文献3の技術は、連続焼鈍炉内のストリップに関しては、ストリップの蛇行量を直接的に検出する技術であり、連続焼鈍炉内のストリップに生じ得る凹凸(後述)には言及していない。
本発明の目的は、上述した課題を解決する技術、すなわち、連続焼鈍炉内のストリップの蛇行の発生を簡便かつより高い精度で予知する技術を提供することにある。
However, Patent Documents 1 and 2 do not describe the occurrence of meandering or the prevention of meandering, and the techniques disclosed therein naturally cannot predict the occurrence of meandering in a continuous annealing furnace. The technique of Patent Document 3 predicts the occurrence of meandering as a prerequisite for correcting meandering. However, since the shape of the strip after cold rolling is flattened (heat flattened) in the continuous annealing furnace and the degree of flattening is not uniform (because flattening sometimes progresses and sometimes does not), the technique of Patent Document 3 cannot accurately predict the occurrence of meandering. In other words, the conventional techniques listed in the patent documents have a problem in that they cannot accurately predict the occurrence of meandering in a continuous annealing furnace. Note that the techniques of Patent Documents 1 and 2 use linear laser light, making it difficult to detect irregularities (described below) that may occur in the strip. Furthermore, the technique of Patent Document 3 directly detects the amount of meandering of the strip in a continuous annealing furnace, but does not mention irregularities (described below) that may occur in the strip in a continuous annealing furnace.
An object of the present invention is to provide a technique for solving the above-mentioned problems, that is, a technique for predicting the occurrence of meandering of a strip in a continuous annealing furnace simply and with higher accuracy.
本発明の一態様は、連続焼鈍炉内を走行するストリップの蛇行の発生を監視する蛇行監視方法であって、前記ストリップの板幅方向について前記ストリップの板幅以上の領域を撮像する撮像ステップと、前記ストリップの表面の反射光の反射形状として前記ストリップの板幅方向に広がるハイライト部を前記撮像ステップによる撮像が可能なように前記ストリップを拡散光によって照明する発光ステップと、前記撮像ステップによって撮像された撮像画像を用いて前記ストリップの蛇行の発生を監視する蛇行監視ステップとを有し、前記蛇行監視ステップは、前記撮像画像と教師データである前記ストリップの蛇行有無とによって学習された学習済モデルの出力結果に基づいて前記ストリップの蛇行の発生を予知することを特徴とする蛇行監視方法である。 One aspect of the present invention is a meandering monitoring method for monitoring the occurrence of meandering in a strip traveling within a continuous annealing furnace, comprising: an imaging step of imaging an area of the strip in the width direction thereof that is equal to or greater than the width of the strip; a light emission step of illuminating the strip with diffused light so that the imaging step can capture a highlight portion that extends in the width direction of the strip as a reflection shape of light reflected from the surface of the strip; and a meandering monitoring step of monitoring the occurrence of meandering in the strip using the image captured in the imaging step, wherein the meandering monitoring step predicts the occurrence of meandering in the strip based on the output results of a trained model trained using the image and training data on the presence or absence of meandering in the strip.
本発明の他の態様は、連続焼鈍炉内を走行するストリップの蛇行の発生を監視する蛇行監視システムであって、前記ストリップの板幅方向について前記ストリップの板幅以上の領域を撮像する撮像手段と、前記ストリップの表面の反射光の反射形状として前記ストリップの板幅方向に広がるハイライト部を前記撮像手段が撮像可能なように前記ストリップを拡散光によって照明する発光手段と、前記撮像手段によって撮像された撮像画像を用いて前記ストリップの蛇行の発生を監視する蛇行監視手段とを備え、前記蛇行監視手段は、前記撮像画像と前記ストリップの蛇行有無とを教師データとして学習した学習済モデルによる判定結果に基づいて前記ストリップの蛇行の発生を予知することを特徴とする蛇行監視システムである。 Another aspect of the present invention is a meandering monitoring system that monitors the occurrence of meandering in a strip traveling within a continuous annealing furnace, comprising: an imaging means that captures an image of an area of the strip in the width direction that is equal to or greater than the width of the strip; a light-emitting means that illuminates the strip with diffused light so that the imaging means can capture a highlight portion that extends in the width direction of the strip as a reflection shape of light reflected from the surface of the strip; and a meandering monitoring means that monitors the occurrence of meandering in the strip using the image captured by the imaging means, wherein the meandering monitoring means predicts the occurrence of meandering in the strip based on the determination results of a trained model that has trained using the image and the presence or absence of meandering in the strip as training data.
本発明によれば、連続焼鈍炉内のストリップの蛇行の発生を簡便かつより高い精度で予知する。 The present invention makes it possible to predict the occurrence of strip meandering in a continuous annealing furnace easily and with greater accuracy.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。図1は、蛇行監視システム1の構成例を示す図である。図2は、画像の一例である。具体的には、図2(A)~図2(C)の夫々は、撮像装置10による撮像画像の一部分(蛇行監視装置40におけるトリミング後の画像)である。図3は、学習済モデル300について説明する図である。蛇行監視システム1は、ストリップ(鋼板)を溶接して連続処理するラインにおける熱処理炉(連続焼鈍炉。例えば、縦型連続焼鈍炉)内を走行するストリップの蛇行の発生を監視するシステムである。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Figure 1 is a diagram showing an example configuration of a meandering monitoring system 1. Figure 2 shows an example image. Specifically, each of Figures 2(A) to 2(C) is a portion of an image captured by the imaging device 10 (an image after cropping by the meandering monitoring device 40). Figure 3 is a diagram explaining a trained model 300. The meandering monitoring system 1 is a system that monitors the occurrence of meandering in a strip traveling within a heat treatment furnace (continuous annealing furnace, for example, a vertical continuous annealing furnace) in a line where strips (steel plates) are welded and continuously processed.
連続焼鈍炉内を走行するストリップの板幅は、例えば、800mm~1200mmである。連続焼鈍炉内を走行するストリップの板厚は、例えば、0.50mm以下(下限値は0.10mm程度)である。ストリップの走行速度は、例えば、200(m/分)~500(m/分)である。なお、ストリップは、連続焼鈍炉内に入る前の工程において、例えば、冷延圧下率([冷延原板厚さ-鋼板厚さ]/冷延原板厚さ)80%以上で冷間圧延され、アルカリ洗浄液等によって洗浄されたものであってもよい。また、ストリップは、ブリキ原板であってもよい。 The width of the strip traveling through the continuous annealing furnace is, for example, 800 mm to 1200 mm. The thickness of the strip traveling through the continuous annealing furnace is, for example, 0.50 mm or less (the lower limit is approximately 0.10 mm). The traveling speed of the strip is, for example, 200 (m/min) to 500 (m/min). Note that the strip may have been cold-rolled, for example, at a cold rolling reduction ([cold-rolled base sheet thickness - steel sheet thickness] / cold-rolled base sheet thickness) of 80% or more in a process prior to entering the continuous annealing furnace, and then cleaned with an alkaline cleaning solution or the like. The strip may also be tinplate.
蛇行監視システム1は、ストリップにおける蛇行の発生を予知する。具体的には、蛇行監視システム1は、ストリップにおける危険水準以上の蛇行量の蛇行の発生を予知する。危険水準の蛇行量は、例えば、ストリップが炉内壁に接触するに至る蛇行量であってもよい。例えば、ストリップが炉内壁に接触するに至る蛇行量が200mmであるとした場合、50mmの蛇行量を危険水準の蛇行量としてもよい。つまり、蛇行監視システム1は、ストリップの蛇行が発生する前の段階(蛇行量が0mmの段階)又は蛇行量が小さい段階(蛇行量が50mm程度未満の段階)において蛇行量の増加(50mm以上への蛇行量の増加)を予知する。蛇行監視システム1は、ストリップにおける蛇行の発生(具体的には、危険水準以上の蛇行量の蛇行の発生。以下、同様)を予知した場合、アラームを出力する。 Meandering monitoring system 1 predicts the occurrence of meandering in the strip. Specifically, meandering monitoring system 1 predicts the occurrence of meandering of an amount equal to or greater than a danger level in the strip. A danger level of meandering may be, for example, the amount of meandering that would cause the strip to come into contact with the furnace wall. For example, if the amount of meandering that would cause the strip to come into contact with the furnace wall is 200 mm, a danger level of meandering may be 50 mm. In other words, meandering monitoring system 1 predicts an increase in the amount of meandering (to 50 mm or more) before the strip begins to meander (when the amount of meandering is 0 mm) or when the amount of meandering is small (when the amount of meandering is less than approximately 50 mm). When meandering monitoring system 1 predicts the occurrence of meandering in the strip (specifically, the occurrence of meandering of an amount equal to or greater than a danger level; the same applies below), it outputs an alarm.
蛇行監視システム1は、図1に示すように、撮像装置10、光源20、蛇行監視装置40及び表示装置50を備える。なお、図1では、説明の便宜上、蛇行監視装置40(学習済モデル記憶部149)に記憶される学習済モデル300(後述)も示している。 As shown in FIG. 1, the meandering monitoring system 1 includes an imaging device 10, a light source 20, a meandering monitoring device 40, and a display device 50. For ease of explanation, FIG. 1 also shows a trained model 300 (described below) stored in the meandering monitoring device 40 (trained model storage unit 149).
撮像装置10は、連続焼鈍炉内のストリップを撮像する炉内カメラである。撮像装置10は、ストリップの板幅方向について板幅以上(例えば板幅が1000mmの場合には1000mm以上)の領域を撮像する。すなわち、撮像装置10は、ストリップの板幅方向について板幅以上となる領域を撮像可能な位置/角度で設置される。 The imaging device 10 is an in-furnace camera that captures images of the strip inside a continuous annealing furnace. The imaging device 10 captures an area of the strip that is equal to or greater than the width of the strip in the width direction (for example, if the width is 1000 mm, then 1000 mm or greater). In other words, the imaging device 10 is installed at a position/angle that allows it to capture an area of the strip that is equal to or greater than the width of the strip in the width direction.
また、撮像装置10は、ストリップの通板方向(走行方向)についてストリップの板幅の0.4倍以上(例えば板幅が1000mmの場合には400mm以上)の領域を撮像するものであってもよい。すなわち、撮像装置10は、ストリップの板幅方向について板幅以上、かつ、ストリップの通板方向についてストリップの板幅の0.4倍以上となる領域を撮像可能な位置/角度で設置されてもよい。 The imaging device 10 may also be configured to capture an image of an area that is 0.4 times the width of the strip in the strip threading direction (traveling direction) (for example, 400 mm or more when the strip width is 1000 mm). In other words, the imaging device 10 may be installed at a position/angle that allows it to capture an image of an area that is equal to or greater than the width of the strip in the strip width direction and 0.4 times the width of the strip in the strip threading direction.
なお、撮像装置10は、ロール上のストリップ(ロールに巻き付いた状態のストリップ)を撮像してもよいし、ロール間のストリップ(縦型連続焼鈍炉であれば上ロールと下ロールの間に存在するストリップ)を撮像してもよい。ロール間のストリップを撮像すると、ストリップに生じ得る凹凸(凹凸部)がより顕著に撮像できるため、好適である。 The imaging device 10 may capture images of the strip on the roll (the strip wound around the roll), or the strip between the rolls (the strip between the upper and lower rolls in a vertical continuous annealing furnace). Imaging the strip between the rolls is preferable because it allows for more pronounced imaging of any irregularities (uneven portions) that may occur in the strip.
撮像装置10による撮像方法は、例えば、所定のフレームレート(例えば1フレーム1/30秒)で動画を撮像してもよい。撮像装置10は、有線又は無線によって、撮像画像を蛇行監視装置40に送信(出力)する。例えば、撮像装置10は、1フレーム(1/30秒)毎に(リアルタイムに)、撮像画像を蛇行監視装置40に送信する。 The imaging method using the imaging device 10 may involve, for example, capturing video at a predetermined frame rate (e.g., 1 frame per 1/30 seconds). The imaging device 10 transmits (outputs) the captured images to the meandering monitoring device 40 via a wired or wireless connection. For example, the imaging device 10 transmits the captured images to the meandering monitoring device 40 every frame (1/30 seconds) (in real time).
なお、撮像装置10は、蛇行監視装置40に撮像画像を送信する専用の装置であってもよいし、蛇行監視装置40にも他の装置(例えば、非図示の炉内映像表示装置(炉内映像モニタ))にも撮像画像を送信する装置であってもよい。すなわち、撮像装置10は、専ら蛇行監視装置40に撮像画像を送信してもよいし、蛇行監視装置40にも他の装置にも撮像画像を送信する装置であってもよい。後者の場合、例えば、分配器(非図示)等を用いて、蛇行監視装置40にも他の装置にも同様に撮像画像が送信されるようにしてもよいし、撮像装置10において撮像画像の送信先(宛先)として蛇行監視装置40及び他の装置の両方を指定することにより、蛇行監視装置40にも他の装置にも同様に撮像画像が送信されるようにしてもよい。 The imaging device 10 may be a dedicated device for transmitting captured images to the meandering monitoring device 40, or it may be a device that transmits captured images to both the meandering monitoring device 40 and another device (for example, an in-furnace video display device (in-furnace video monitor) not shown). That is, the imaging device 10 may transmit captured images exclusively to the meandering monitoring device 40, or it may be a device that transmits captured images to both the meandering monitoring device 40 and another device. In the latter case, for example, a distributor (not shown) or the like may be used to transmit captured images to both the meandering monitoring device 40 and another device, or both the meandering monitoring device 40 and another device may be specified as destinations (destinations) for the captured images in the imaging device 10, so that captured images are transmitted to both the meandering monitoring device 40 and another device.
光源20は、LED、白熱灯等の拡散光源(指向性があるレーザー光、例えば線状レーザー光を除く光源)である。光源20は、ストリップを拡散光によって照明(照射)する。光源20は、ストリップ表面における反射光が撮像装置10によって撮像されるように、具体的には、ストリップの表面の反射光の形状(反射形状)としてストリップの板幅方向に広がるハイライト部が撮像装置10によって撮像され得るように、ストリップを拡散光によって照明する。 The light source 20 is a diffuse light source (excluding directional laser light, e.g., linear laser light) such as an LED or incandescent lamp. The light source 20 illuminates (irradiates) the strip with diffused light. The light source 20 illuminates the strip with diffused light so that the light reflected from the strip surface can be captured by the imaging device 10; specifically, so that the shape of the light reflected from the strip surface (reflection shape) can be captured by the imaging device 10 as a highlight portion that extends across the width of the strip.
連続焼鈍炉を通板するストリップには、C反り、耳波、中延等の波状形状(ストリップが波打ち状の凹凸形状を呈すること)が知られており、波状形状を構成する凹凸形状(例えば、図2(B)の符号Bや符号C)の発生部位(凸部の発生部位や凹部の発生部位)は、例えば、板幅方向中央部、板幅方向の一方の端部、板幅方向の他方の端部等の種々の位置に発生し得る。また、凹凸形状は、例えば、凸部や凹部の斜面の傾斜度合いが急峻であったり緩慢であったり、凸部や凹部を形成する領域が広い場合や狭い場合や、凹部や凸部の板幅方向の発生個数も1個の場合や複数個の場合がある。つまり、ストリップの凹凸形状には、発生部位、傾斜度合い、形成領域、発生個数等の種々の特徴がある。
蛇行発生有無については、例えば、板幅方向の端部に凹凸形状が存在する場合に蛇行発生を観察するケースも、板幅方向の中央部に凹凸形状が存在する場合に蛇行発生を観察するケースもあり、特定の因果関係に結び付けることが困難であることを本願発明者ら知見し、上記した種々の特徴が相互に影響して蛇行発生有無を決定しているものと考えられた。
そこで、本願発明者らは、特許文献1、2記載の様な線状レーザー光を用いてストリップの波状形状の凹凸を板幅方向で把握し、蛇行発生を検知することを検討したが、未検知、誤検知、過検知が発生し、実用には問題があることを知見した。
It is known that strips passing through continuous annealing furnaces have wavy shapes (strips exhibiting wavy, uneven shapes) such as C-warp, edge waves, and center roll. The uneven shapes (e.g., symbols B and C in FIG. 2(B)) constituting the wavy shapes can occur at various locations (locations where convex portions or concave portions occur), such as the center in the sheet width direction, one end in the sheet width direction, or the other end in the sheet width direction. Furthermore, the uneven shapes may have, for example, a steep or gentle slope of the slope of the convex portions or concave portions, a wide or narrow region where the convex portions or concave portions are formed, or one or more concave portions or convex portions occurring in the sheet width direction. In other words, the uneven shapes of strips have various characteristics, such as the location where they occur, the slope, the region where they are formed, and the number of concave portions or convex portions occurring.
Regarding the occurrence of meandering, for example, there are cases where meandering is observed when an uneven shape is present at the end of the plate in the plate width direction, and cases where meandering is observed when an uneven shape is present in the center of the plate in the plate width direction. The inventors of the present application have found that it is difficult to attribute this to a specific causal relationship, and have considered that the various characteristics described above interact with each other to determine whether or not meandering occurs.
Therefore, the inventors of the present application considered using a linear laser light as described in Patent Documents 1 and 2 to grasp the unevenness of the wavy shape of the strip in the plate width direction and detect the occurrence of meandering, but found that there were problems with practical use due to non-detection, false detection, and over-detection occurring.
なお、皺(バックリング)は、一般に、板幅方向に波状(板幅方向に表面が上下する形状)を呈し、塑性変形を伴う場合もあるが、通板方向には波状(通板方向に表面が上下する形状)を呈さない。これに対し、凹凸は、板幅方向にも通板方向にも波状を呈するが、塑性変形は一般には起こらない。 Buckling generally appears wavy in the width direction of the plate (the surface moves up and down in the width direction) and may involve plastic deformation, but does not appear wavy in the running direction (the surface moves up and down in the running direction). In contrast, unevenness appears wavy in both the width and running directions, but does not generally involve plastic deformation.
撮像装置10によって撮像される撮像画像に現れる反射形状は、光源20の位置/角度が一定であっても(光源20が固定されていても)、ストリップの凹凸形状に応じて変化する。つまり、蛇行監視装置40は、撮像画像内の反射形状から、ストリップの凹凸形状の種々の特徴(上述した凹部や凸部の急峻度合い等)を認識可能である。
本願発明者らは、ストリップの表面における凹凸の発生と、ストリップの蛇行発生との間に関連性を見出し、ストリップの蛇行発生の監視(予知)において、ストリップの凹凸形状の詳細に着目した。
The reflection shape that appears in the captured image captured by the imaging device 10 changes depending on the uneven shape of the strip, even if the position/angle of the light source 20 is constant (even if the light source 20 is fixed). In other words, the meandering monitoring device 40 can recognize various characteristics of the uneven shape of the strip (such as the steepness of the above-mentioned concave and convex parts) from the reflection shape in the captured image.
The inventors of the present application have found a relationship between the occurrence of irregularities on the surface of the strip and the occurrence of meandering of the strip, and have focused on the details of the irregular shape of the strip in monitoring (predicting) the occurrence of meandering of the strip.
図2(A)に示した画像は、ストリップの表面が平坦であるとき(凹凸がないとき)の画像である。図2(A)に示した画像には、ストリップ表面の反射形状としてストリップの板幅方向に広がるハイライト部(図中の符号A)が撮像されている。換言すれば、光源20は、ストリップの表面形状が平坦であるときに、ストリップ表面の反射形状としてストリップの板幅方向に広がるハイライト部が撮像装置10によって撮像される位置/角度に設置される。 The image shown in Figure 2(A) is an image taken when the surface of the strip is flat (without irregularities). The image shown in Figure 2(A) captures a highlight portion (designated A in the figure) that extends across the width of the strip as a reflection from the strip surface. In other words, when the surface of the strip is flat, the light source 20 is installed at a position/angle that allows the imaging device 10 to capture a highlight portion that extends across the width of the strip as a reflection from the strip surface.
図2(B)に示した画像は、ストリップの表面に凸凹があるときの画像であって、ストリップが耳波形状を呈する状況を示している。図2(B)に示した画像において、符号Bは、板幅方向及び通板方向に広がる凸部による反射形状を示し、符号Cは、板幅方向及び通板方向に広がる凹部による反射形状を示している。 The image shown in Figure 2(B) shows an image of a strip with unevenness on its surface, resulting in a strip with an undulating edge shape. In the image shown in Figure 2(B), the symbol B indicates the reflection shape caused by the convex portions extending in the width direction and the running direction, and the symbol C indicates the reflection shape caused by the concave portions extending in the width direction and the running direction.
図2(C)に示した画像は、ストリップの表面に凸凹があるときの画像である。図2(B)に示した画像には、単純な凸部や凹部による反射形状が撮像されているのに対し、図2(C)に示した画像には、複雑な凸部や凹部による反射形状が撮像されている。図2(C)に示した画像において、符号Dは、板幅方向及び通板方向に広がる凸部による反射形状を示し、符号Eは、凸部頂部付近に発生した凹部による反射形状を示している。 The image shown in Figure 2(C) is an image of a strip with unevenness on its surface. While the image shown in Figure 2(B) captures the reflection shape caused by simple convex and concave portions, the image shown in Figure 2(C) captures the reflection shape caused by complex convex and concave portions. In the image shown in Figure 2(C), symbol D indicates the reflection shape caused by convex portions extending in the strip width direction and strip running direction, and symbol E indicates the reflection shape caused by concave portions occurring near the tops of the convex portions.
また、図2(B)や図2(C)に示すように、凹凸は、比較的近傍に複数個の観察される場合もある。また、凹凸の形状には、発生部位、傾斜度合い、形成領域、発生個数、等の種々のバリエーションがある。 Also, as shown in Figures 2(B) and 2(C), multiple irregularities may be observed in relatively close proximity. Furthermore, there are various variations in the shape of the irregularities, such as the location where they occur, the degree of inclination, the area where they are formed, and the number of occurrences.
なお、図2(B)に示した単純な凹凸と、図2(C)に示した複雑な凹凸とを区別し、前者を単純凹凸(単純凹凸部)と称し、後者を(複雑凹凸)複雑凹凸部と称する場合がある。また、図2(C)の符号Eのような凸部頂部に発生した凹部(複雑凹凸部)は、発生と消滅が連続して起こるので、動画で確認すると、「(ストリップが)ばたつく」と表現できる動きとなる。本願発明者らは、図2(C)のような複雑な凹凸形状を呈することと、蛇行発生とには、密接な関連があることを見出した。よって、板幅方向のストリップの波形状(凹凸)のみではなく、ストリップ進行方向の波形状(凹凸)が発生している領域の大きさ及び凹凸がいりくむ状況、すなわち複雑凹凸部の発生、が蛇行発生に関係し、ストリップ進行方向の波形状も検知することで蛇行発生検知が高精度となることに着目した。
上記は、実態の観察によって、複雑凹凸部(ばたつき)が発生している場合は、ストリップ進行方向の凹凸の発生領域が拡大したり、凸部頂部付近に凹部が発生するような複雑な形状が発生したり消滅したりと凹凸の形状が変化するが、このようなばたつき特有の凹凸の形状の変化について知見を得たことによる。このようなばたつき特有の凹凸の形状変化は、ストリップ幅方向かつストリップ進行方向の凹凸を把握しなければ確認できない。
なお、特許文献1~3記載の方法は、連続焼鈍炉内の板幅方向全体かつストリップ通板方向の波状形状を評価していないため、すなわち複雑凹凸部特有の形状を評価していないため、蛇行発生の精度が低いものと考えられた。
Note that the simple unevenness shown in FIG. 2(B) and the complex unevenness shown in FIG. 2(C) may be distinguished, with the former referred to as a simple unevenness (simple uneven portion) and the latter referred to as a (complex unevenness) complex uneven portion. Furthermore, a depression (complex uneven portion) occurring at the top of a protrusion, such as that indicated by symbol E in FIG. 2(C), continuously appears and disappears, resulting in a motion that can be described as "(the strip) flapping" when viewed in a video. The present inventors have discovered that the presence of a complex uneven shape, such as that shown in FIG. 2(C), is closely related to the occurrence of meandering. Therefore, they have noticed that the occurrence of meandering is related not only to the wave shape (unevenness) of the strip in the strip width direction, but also to the size of the area where the wave shape (unevenness) occurs in the strip traveling direction and the state in which the unevenness intersects, i.e., the occurrence of a complex uneven portion. They have noticed that detecting the wave shape in the strip traveling direction also increases the accuracy of meandering detection.
The above is based on the findings of observations of actual situations, where, when complex unevenness (fluttering) occurs, the shape of the unevenness changes, such as the area where unevenness occurs in the strip traveling direction expanding, or the appearance or disappearance of complex shapes such as recesses near the tops of the protrusions, and the knowledge gained about the changes in the shape of the unevenness that are specific to such fluttering cannot be confirmed unless the unevenness in both the strip width direction and the strip traveling direction is understood.
It should be noted that the methods described in Patent Documents 1 to 3 do not evaluate the wavy shape in the entire width direction of the sheet and in the strip running direction in a continuous annealing furnace, that is, they do not evaluate the shape specific to the complex uneven portion, and therefore it was considered that the accuracy of detecting meandering occurrence is low.
蛇行監視装置40は、撮像装置10によって撮像された撮像画像(具体的には、ストリップの表面形状に応じた反射形状)に基づいて、連続焼鈍炉内を走行するストリップの蛇行の発生を監視(予知)する。蛇行監視装置40は、例えば、1台のサーバ、又は、1台のパーソナルコンピュータによって構成される。蛇行監視装置40は、図1に示すように、取得部141、切出部142、蛇行監視部143、グラフ化部147、出力部148及び学習済モデル記憶部149を備える。蛇行監視部143は、確率算出部144、平均値算出部145及び判定部146から構成される。 The meandering monitoring device 40 monitors (predicts) the occurrence of meandering in the strip traveling through the continuous annealing furnace based on the image captured by the imaging device 10 (specifically, the reflection shape corresponding to the surface shape of the strip). The meandering monitoring device 40 is configured, for example, by a single server or a single personal computer. As shown in FIG. 1, the meandering monitoring device 40 includes an acquisition unit 141, a cutout unit 142, a meandering monitoring unit 143, a graphing unit 147, an output unit 148, and a trained model storage unit 149. The meandering monitoring unit 143 is configured by a probability calculation unit 144, an average value calculation unit 145, and a determination unit 146.
取得部141は、撮像装置10から撮像画像を取得し、取得した撮像画像を切出部142に出力(供給)する。具体的には、取得部141は、撮像装置10から撮像画像を取得する度に、取得した撮像画像を切出部142に出力する。例えば、取得部141は、1フレーム単位(1/30秒毎)に撮像画像を取得する場合、1/30秒毎に、取得した撮像画像を切出部142に出力する。なお、撮像装置10は有線又は無線によって撮像画像を蛇行監視装置40に送信すると説明したが、取得部141は、撮像装置10の送信態様(有線、無線)に応じた受信態様(有線、無線)で撮像画像を取得する。 The acquisition unit 141 acquires captured images from the imaging device 10 and outputs (supplies) the acquired captured images to the cropping unit 142. Specifically, the acquisition unit 141 outputs the acquired captured images to the cropping unit 142 each time it acquires an image from the imaging device 10. For example, when acquiring captured images in frame units (every 1/30 seconds), the acquisition unit 141 outputs the acquired captured images to the cropping unit 142 every 1/30 seconds. Note that, while it has been explained that the imaging device 10 transmits captured images to the meandering monitoring device 40 via a wired or wireless connection, the acquisition unit 141 acquires captured images in a reception mode (wired or wireless) that corresponds to the transmission mode (wired or wireless) of the imaging device 10.
切出部142は、取得部141から撮像画像を取得し、取得した撮像画像から静止画像を切り出し、切り出した静止画像をトリミングし、トリミング後の静止画像(図2(A)~図2(C)に示したような画像)を蛇行監視部143に出力する。切出部142は、取得部141から撮像画像を取得する度に(例えば、1/30秒毎に)、静止画像を切り出し、切り出した静止画像をトリミングし、トリミング後の静止画像を蛇行監視部143に出力する。なお、切出部142は、取得部141から撮像画像を取得する度に、静止画像をトリミングするサイズで切り出し、切り出した静止画像を蛇行監視部143に出力してもよい。 The cropping unit 142 acquires a captured image from the acquisition unit 141, crops out a still image from the acquired captured image, trims the cropped still image, and outputs the cropped still image (such as the image shown in Figures 2(A) to 2(C)) to the meandering monitoring unit 143. Each time the cropping unit 142 acquires a captured image from the acquisition unit 141 (for example, every 1/30 seconds), the cropping unit 142 crops out a still image, trims the cropped still image, and outputs the cropped still image to the meandering monitoring unit 143. Note that the cropping unit 142 may crop out a still image to a trimming size and output the cropped still image to the meandering monitoring unit 143 each time it acquires a captured image from the acquisition unit 141.
学習済モデル記憶部149は、学習済モデル300を記憶する。学習済モデル記憶部149は、ハードディスクやSSD(Solid State Drive)などであってもよい。学習済モデル300は、モデル生成装置30(後述)によって生成され、通信により、又は、記憶媒体(CD-ROM、USBメモリ等)を介して、学習済モデル記憶部149に記憶される。なお、訓練(学習)によって最適化されたパラメータ(学習済パラメータ)によって表される学習モデルを学習済モデルと称する。学習済モデルは、学習モデルを訓練し、訓練によってパラメータが最適化され、生成される。 The trained model storage unit 149 stores the trained model 300. The trained model storage unit 149 may be a hard disk or SSD (Solid State Drive), etc. The trained model 300 is generated by the model generation device 30 (described below) and stored in the trained model storage unit 149 via communication or via a storage medium (CD-ROM, USB memory, etc.). Note that a trained model represented by parameters (trained parameters) optimized through training (learning) is referred to as a trained model. A trained model is generated by training a training model and optimizing the parameters through training.
学習済モデル300は、撮像装置10によって撮像された撮像画像(具体的には、切出部142による処理後の画像)を入力し、ストリップの蛇行発生に関する判定結果を出力する。具体的には、学習済モデル300は、判定結果として、切出部142から画像を取得する毎に、ストリップに蛇行(具体的には、危険水準以上の蛇行量の蛇行)が発生する確率(蛇行発生確率)を出力可能なモデルである。 The trained model 300 inputs an image captured by the imaging device 10 (specifically, an image processed by the cropping unit 142) and outputs a determination result regarding the occurrence of meandering in the strip. Specifically, the trained model 300 is a model that can output, as a determination result, the probability (probability of meandering occurrence) that meandering will occur in the strip (specifically, meandering with an amount of meandering equal to or greater than the danger level) each time an image is acquired from the cropping unit 142.
学習済モデル300は、例えば、図3に示すような、ニューラルネットワークを用いて表されるモデルである。学習済モデル300は、例えば、DNN(Deep Neural Network)であってもよい。学習済パラメータは、例えば、ニューラルネットワークの層数、各層におけるニューロンの個数、ニューロン同士の結合関係、各ニューロン間の結合の重み(結合荷重)、及び各ニューロンの閾値を含む。図3に示した学習済モデル300は、入力層301、1以上の中間層302(隠れ層)、及び出力層303を含む。各層301、302、303は、1以上のニューロンを備えている。中間層302の層数、各層におけるニューロンの個数等は、学習済パラメータによって設定されている。 The trained model 300 is a model represented using a neural network, for example, as shown in FIG. 3. The trained model 300 may be, for example, a DNN (Deep Neural Network). The trained parameters include, for example, the number of layers of the neural network, the number of neurons in each layer, the connection relationships between neurons, the connection weights (connection loads) between each neuron, and the threshold value of each neuron. The trained model 300 shown in FIG. 3 includes an input layer 301, one or more intermediate layers 302 (hidden layers), and an output layer 303. Each layer 301, 302, 303 has one or more neurons. The number of intermediate layers 302, the number of neurons in each layer, etc. are set by the trained parameters.
入力層301には、切出部142による処理後の画像が入力される。出力層303には、ストリップに蛇行が発生する確率(0.00~1.00)、ストリップに蛇行が発生しない確率(0.00~1.00)を示した出力値が出力される。ストリップに蛇行が発生する確率とストリップに蛇行が発生しない確率の和は1である。なお、確率「0.00」は0%、確率「1.00」は100%である。 The image processed by the cropping unit 142 is input to the input layer 301. The output layer 303 outputs output values indicating the probability that meandering will occur in the strip (0.00 to 1.00) and the probability that meandering will not occur in the strip (0.00 to 1.00). The sum of the probability that meandering will occur in the strip and the probability that meandering will not occur in the strip is 1. Note that a probability of "0.00" is 0%, and a probability of "1.00" is 100%.
なお、上述したように、学習済モデル300はモデル生成装置30(後述)によって生成されるが、モデル生成装置30(後述)については後述する。 As mentioned above, the trained model 300 is generated by the model generation device 30 (described below), which will be described later.
蛇行監視部143は、撮像装置10によって撮像された撮像画像(具体的には、切出部142による処理後の画像)と、学習済モデル記憶部149に記憶されている学習済モデル300とに基づいてストリップの蛇行の発生を監視する。 The meandering monitoring unit 143 monitors the occurrence of meandering of the strip based on the captured image captured by the imaging device 10 (specifically, the image after processing by the cropping unit 142) and the trained model 300 stored in the trained model storage unit 149.
蛇行監視部143の確率算出部144は、切出部142から画像を取得し、学習済モデル300を用いて、ストリップに蛇行が発生する確率を算出し、算出した確率を平均値算出部145に出力する。つまり、確率算出部144は、切出部142から取得した画像を学習済モデル300に入力し、学習済モデル300からの出力として、ストリップに蛇行が発生する確率を取得し、取得した確率を平均値算出部145に出力する。確率算出部144は、切出部142から画像を取得する度に(例えば、1/30秒毎に)、確率を算出(取得)し、平均値算出部145に出力する。 The probability calculation unit 144 of the meandering monitoring unit 143 acquires an image from the clipping unit 142, calculates the probability that meandering will occur in the strip using the trained model 300, and outputs the calculated probability to the average calculation unit 145. In other words, the probability calculation unit 144 inputs the image acquired from the clipping unit 142 into the trained model 300, acquires the probability that meandering will occur in the strip as an output from the trained model 300, and outputs the acquired probability to the average calculation unit 145. The probability calculation unit 144 calculates (acquires) the probability each time it acquires an image from the clipping unit 142 (for example, every 1/30 seconds), and outputs it to the average calculation unit 145.
蛇行監視部143の平均値算出部145は、確率算出部144から確率を取得し、取得した確率の移動平均(移動平均値)を算出し、算出した移動平均値を判定部146及びグラフ化部147に出力する。平均値算出部145は、今回取得した確率を含む直前の所定数(例えば、10~12000)の確率の移動平均値を算出する。つまり、平均値算出部145は、確率算出部144が今回取得した画像を含む直前の所定数の画像(10画像~12000画像)の夫々から算出された確率の移動平均値を算出する。確率算出部144が1/30秒毎に確率を算出する場合、平均値算出部145は、1/3秒(10画像分)~400秒(12000画像分)の時間範囲の画像(10画像~12000画像)の夫々から算出された確率の移動平均値を算出する。平均値算出部145は、確率算出部144から確率を取得する度に(例えば、1/30秒毎に)、移動平均値を算出し、算出した移動平均値を判定部146及びグラフ化部147に出力する。 The average value calculation unit 145 of the meandering monitoring unit 143 acquires the probabilities from the probability calculation unit 144, calculates a moving average (moving average value) of the acquired probabilities, and outputs the calculated moving average value to the determination unit 146 and the graphing unit 147. The average value calculation unit 145 calculates the moving average value of the immediately preceding predetermined number of probabilities (e.g., 10 to 12,000) including the currently acquired probability. In other words, the average value calculation unit 145 calculates the moving average value of the probabilities calculated from each of the immediately preceding predetermined number of images (10 to 12,000 images) including the currently acquired image by the probability calculation unit 144. When the probability calculation unit 144 calculates probabilities every 1/30 seconds, the average value calculation unit 145 calculates the moving average value of the probabilities calculated from each of the images (10 to 12,000 images) in the time range of 1/3 second (10 images) to 400 seconds (12,000 images). The average value calculation unit 145 calculates a moving average value each time it obtains a probability from the probability calculation unit 144 (for example, every 1/30 seconds), and outputs the calculated moving average value to the determination unit 146 and graphing unit 147.
蛇行監視部143の判定部146は、平均値算出部145から移動平均値を取得し、取得した移動平均値と所定の閾値とを比較し、ストリップの蛇行の発生を監視する。具体的には、判定部146は、移動平均値が所定の閾値を超えている場合には蛇行に関して警告するアラーム情報を出力部148に出力し、移動平均値が所定の閾値を以下である場合にはアラーム情報を出力部148に出力しない。判定部146は、平均値算出部145から移動平均値を取得する度に(例えば、1/30秒毎に)、移動平均値と所定の閾値とを比較し、移動平均値が所定の閾値を超えている場合にはアラーム情報を出力部148に出力する。 The determination unit 146 of the meandering monitoring unit 143 obtains the moving average value from the average value calculation unit 145, compares the obtained moving average value with a predetermined threshold, and monitors the occurrence of meandering of the strip. Specifically, if the moving average value exceeds the predetermined threshold, the determination unit 146 outputs alarm information to the output unit 148 to warn of meandering, and if the moving average value is equal to or less than the predetermined threshold, the determination unit 146 does not output alarm information to the output unit 148. Each time the determination unit 146 obtains the moving average value from the average value calculation unit 145 (for example, every 1/30 seconds), it compares the moving average value with the predetermined threshold, and if the moving average value exceeds the predetermined threshold, it outputs alarm information to the output unit 148.
なお、蛇行監視部143の動作を制御する制御パラメータ(具体的には、平均値算出部145が移動平均値を算出する範囲(確率の数/画像数/時間)、判定部146が移動平均値と比較する所定の閾値)は、適宜設定可能である。例えば、誤報知(アラームを出力したが実際には蛇行が発生しなかったこと)の頻度や誤報知の許容範囲に応じて、制御パラメータを決定してもよい。一例として、平均値算出部145が移動平均値を算出する範囲として30個の確率(つまり1秒間に相当する30画像)を設定し、判定部146が移動平均値と比較する所定の閾値として0.5を設定してもよい。 The control parameters that control the operation of the meandering monitoring unit 143 (specifically, the range (number of probabilities/number of images/time) over which the average value calculation unit 145 calculates the moving average value, and the predetermined threshold value that the determination unit 146 compares with the moving average value) can be set as appropriate. For example, the control parameters may be determined depending on the frequency of false alarms (when an alarm is output but no meandering actually occurred) and the acceptable range for false alarms. As one example, 30 probabilities (i.e., 30 images equivalent to 1 second) may be set as the range over which the average value calculation unit 145 calculates the moving average value, and 0.5 may be set as the predetermined threshold value that the determination unit 146 compares with the moving average value.
なお、平均値算出部145が移動平均値を算出する範囲として30個の確率を設定し、判定部146が移動平均値と比較する所定の閾値として0.5を設定した場合、平均値算出部145が、あるタイミング(タイミングT)になる前は確率算出部144から確率「0.00」を取得し続け、タイミングTを境に確率算出部144から確率「1.00」を取得し続けた場合であっても、平均値算出部145が算出する移動平均値が「0.5」を超えるのは、あるタイミングTから16個目の確率「1.00」を取得したときである。つまり、移動平均値の性質上当然ではあるが、判定部146による判定において、移動平均値が所定の閾値を超える場合、急に所定の閾値を超えるのではなく、所定の閾値に近づいて(ときには一旦離れて)所定の閾値を超えることとなる。 Note that if the average value calculation unit 145 sets 30 probabilities as the range for calculating the moving average value, and the determination unit 146 sets 0.5 as the predetermined threshold for comparison with the moving average value, even if the average value calculation unit 145 continues to obtain a probability of "0.00" from the probability calculation unit 144 before a certain timing (timing T) and continues to obtain a probability of "1.00" from the probability calculation unit 144 after timing T, the moving average value calculated by the average value calculation unit 145 will exceed "0.5" when the 16th probability of "1.00" is obtained from timing T. In other words, as is natural given the nature of moving average values, when the determination unit 146 determines that the moving average value exceeds the predetermined threshold, it will not suddenly exceed the predetermined threshold, but will approach the predetermined threshold (or sometimes move away from it) before exceeding the predetermined threshold.
グラフ化部147は、平均値算出部145から移動平均値を取得し、取得した移動平均値をグラフ化(例えば、折れ線グラフ、棒グラフにグラフ化)して表示するためのグラフ化表示情報を生成し、グラフ化表示情報を出力部148に出力する。グラフ化部147は、平均値算出部145から移動平均値を取得する度に(例えば、1/30秒毎に)、グラフ化表示情報を出力部148に出力する。 The graphing unit 147 acquires the moving average value from the average value calculation unit 145, generates graphing display information for displaying the acquired moving average value in a graph (e.g., a line graph or a bar graph), and outputs the graphing display information to the output unit 148. The graphing unit 147 outputs the graphing display information to the output unit 148 each time it acquires a moving average value from the average value calculation unit 145 (e.g., every 1/30 seconds).
出力部148は、グラフ化部147からグラフ化表示情報を取得し、取得したグラフ化表示情報を表示装置50に出力する。出力部148は、グラフ化部147からグラフ化表示情報を取得する度に(例えば、1/30秒毎に)、グラフ化表示情報を表示装置50に出力する。また、出力部148は、判定部146からアラーム情報を取得した場合、取得したアラーム情報を表示装置50に出力する。 The output unit 148 acquires graphing display information from the graphing unit 147 and outputs the acquired graphing display information to the display device 50. The output unit 148 outputs the graphing display information to the display device 50 every time it acquires graphing display information from the graphing unit 147 (for example, every 1/30 seconds). Furthermore, when the output unit 148 acquires alarm information from the determination unit 146, it outputs the acquired alarm information to the display device 50.
表示装置50は、ストリップの蛇行に関する予兆を表示する予兆表示モニタである。具体的には、表示装置50は、出力部148からグラフ化表示情報を取得し、取得したグラフ化表示情報に基づいてグラフ(例えば、移動平均値の折れ線グラフ、移動平均値の棒グラフ)を表示する。また、表示装置50は、出力部148からアラーム情報を取得した場合には、取得したアラーム情報に基づくアラームを表示(例えば、グラフと同一画面上に表示)する。なお、表示装置50は、アラーム情報を取得した場合、アラームを表示することに代えて又は加えてアラームを音声出力してもよい。 The display device 50 is an indicator monitor that displays indicators of strip meandering. Specifically, the display device 50 acquires graph display information from the output unit 148 and displays a graph (e.g., a line graph of moving average values, a bar graph of moving average values) based on the acquired graph display information. Furthermore, when alarm information is acquired from the output unit 148, the display device 50 displays an alarm based on the acquired alarm information (e.g., on the same screen as the graph). Note that when alarm information is acquired, the display device 50 may output an alarm as sound instead of or in addition to displaying the alarm.
上記のように、表示装置50は、常に(移動平均値が0.00~1.00の何れの場合であっても)グラフを表示するとともに、アラーム情報を取得した場合にはアラームを出力する。なお、アラームを確認したオペレータは、例えば、蛇行の発生に対する対策(例えば、ストリップの通板速度の変更(減速)やストリップ張力の変更(張力増))を検討し、必要に応じて実施する。 As described above, the display device 50 always displays the graph (regardless of whether the moving average value is between 0.00 and 1.00), and outputs an alarm if alarm information is acquired. Upon checking the alarm, the operator can consider and implement measures to address the occurrence of meandering (for example, changing the strip threading speed (slowing down) or changing the strip tension (increasing tension)), as necessary.
図4は、モデル生成装置30の構成例を示す図である。モデル生成装置30は、蛇行監視装置40にて用いられる学習済モデル300を生成する。モデル生成装置30は、例えば、1台のサーバ、又は、1台のパーソナルコンピュータによって構成される。モデル生成装置30は、図4に示すように、モデル生成部133及び記憶部139を備える。なお、図4では、説明の便宜上、学習用データセット250(後述)や学習済モデル300も示している。 Figure 4 is a diagram showing an example configuration of the model generation device 30. The model generation device 30 generates a trained model 300 to be used in the meandering monitoring device 40. The model generation device 30 is configured, for example, by a single server or a single personal computer. As shown in Figure 4, the model generation device 30 includes a model generation unit 133 and a storage unit 139. For ease of explanation, Figure 4 also shows a training dataset 250 (described below) and a trained model 300.
モデル生成装置30は、学習用データセット250を用いて学習モデルを訓練し、学習済モデル300を生成する。学習用データセット250は、入力サンプルと出力サンプルとを含む。入力サンプルとは、学習モデルの訓練時に入力層(図3の入力層301)に入力されるデータである。出力サンプルとは、学習モデルの訓練時に出力層(図3の出力層303)からの出力値と比較するための正解となるデータ(教師データ、正解ラベルとも称する)である。 The model generation device 30 trains a learning model using the learning dataset 250 and generates a trained model 300. The learning dataset 250 includes input samples and output samples. The input samples are data that are input to the input layer (input layer 301 in Figure 3) when training the learning model. The output samples are data that serve as correct answers (also referred to as training data or correct answer labels) for comparison with output values from the output layer (output layer 303 in Figure 3) when training the learning model.
学習用データセット250における入力サンプルは、撮像装置10によって撮像された撮像画像に基づく画像(撮像装置10によって撮像された撮像画像から得られた静止画像(例えばトリミング後の画像))である。具体的には、実際に蛇行(具体的には、危険水準以上の蛇行量の蛇行)が発生したときの当該蛇行発生前の撮像画像に基づく画像(以下、蛇行発生有画像と称する)と、蛇行が発生しなかったときの撮像画像に基づく画像(以下、「蛇行発生無画像」と称する)とを、入力サンプルとしている。 The input samples in the training dataset 250 are images based on images captured by the imaging device 10 (still images (e.g., cropped images) obtained from images captured by the imaging device 10). Specifically, the input samples are an image based on an image captured before actual meandering (specifically, meandering of an amount equal to or greater than the danger level) occurred (hereinafter referred to as an "image with meandering"), and an image based on an image captured when no meandering occurred (hereinafter referred to as an "image without meandering").
学習用データセット250における出力サンプルは、入力サンプルの夫々に対するストリップの蛇行有無(蛇行発生有無)に関する情報である。具体的には、入力サンプル「蛇行発生有画像」に対し、蛇行発生有(蛇行発生有を示した情報)を出力サンプルとし、入力サンプル「蛇行発生無画像」に対し、蛇行発生無(蛇行発生無を示した情報)を出力サンプルとしている。つまり、「入力サンプル-出力サンプル」の組は、「蛇行発生有画像-蛇行発生有」及び「蛇行発生無画像-蛇行発生無」である。 The output samples in the training dataset 250 are information regarding the presence or absence of meandering in the strip (presence or absence of meandering) for each input sample. Specifically, for the input sample "image with meandering," the output sample indicates the presence of meandering (information indicating the presence of meandering), and for the input sample "image without meandering," the output sample indicates the absence of meandering (information indicating the absence of meandering). In other words, the "input sample - output sample" pairs are "image with meandering - presence of meandering" and "image without meandering - absence of meandering."
なお、蛇行発生有画像にストリップの反射形状として複雑凹凸部が撮像されている割合(可能性)は、蛇行発生無画像にストリップの反射形状として複雑凹凸部が撮像されている割合(可能性)よりも高いと考えられる。 It is believed that the percentage (possibility) of complex unevenness being captured as a strip reflection shape in an image with meandering is higher than the percentage (possibility) of complex unevenness being captured as a strip reflection shape in an image without meandering.
(学習用データセット250(入力サンプル、出力サンプル)の具体例)
実際に蛇行(具体的には、危険水準以上の蛇行量の蛇行)が発生した場面(蛇行発生時)における当該蛇行発生前の1000枚の画像(蛇行発生有画像)を入力サンプルとし、夫々に対する出力サンプルとして蛇行発生有(蛇行発生有を示した情報)を付してもよい。例えば、蛇行(例えば、50mm以上の蛇行量の蛇行)が発生したある時点(時刻Ta3)の6分前の時点(時刻Ta1)~時刻Ta3の4分前の時点(時刻Ta2)の2分間(120秒間)に撮像された3600枚の画像(蛇行発生有画像)のなかから1000枚を抽出(例えば、類似した画像は集約してバリエーションが多くなるように1000枚を抽出)して入力サンプルとし、夫々に対する出力サンプルとして蛇行発生有を付してもよい。
(Specific examples of the training data set 250 (input samples, output samples))
1,000 images (images with meandering) taken before an actual meandering (specifically, a meandering with a meandering amount equal to or greater than a danger level) occurred (at the time of the meandering occurrence) may be used as input samples, and information indicating the occurrence of meandering (information indicating the occurrence of meandering) may be attached to each of the input samples. For example, 1,000 images (for example, similar images may be aggregated to increase the variety and the 1,000 images may be selected) from 3,600 images (images with meandering) taken during a two-minute (120-second) period from a point in time (time Ta1) six minutes before a certain point in time (time Ta3) when meandering (e.g., a meandering amount of 50 mm or more) occurred to a point in time (time Ta2) four minutes before time Ta3 may be selected as input samples, and information indicating the occurrence of meandering may be attached to each of the output samples.
蛇行が発生していない場面(蛇行非発生時)における1000枚の画像(蛇行発生無画像)を入力サンプルとし、夫々に対する出力サンプルとして蛇行発生無(蛇行発生無を示した情報)を付してもよい。例えば、蛇行が発生していない任意の6分間(時刻Tb1~時刻Tb2)のなかから最初の2分間(時刻Tb1から2分間)に撮像された3600枚の画像(蛇行発生無画像)のなかから1000枚を抽出(例えば、類似した画像は集約してバリエーションが多くなるように1000枚を抽出)して入力サンプルとし、夫々に対する出力サンプルとして蛇行発生無を付してもよい。 1,000 images (images without meandering) taken when no meandering occurs (when no meandering occurs) may be used as input samples, with "no meandering" (information indicating no meandering) attached to each output sample. For example, 1,000 images may be extracted from 3,600 images (images without meandering) taken in the first two minutes (two minutes from time Tb1) of any six-minute period (from time Tb1 to time Tb2) when no meandering occurs (for example, similar images may be aggregated to extract 1,000 images to increase variation) and used as input samples, with "no meandering" attached to each output sample.
なお、N回(Nは2以上)の蛇行発生から(N×1000)枚の蛇行発生有画像を入力サンプルとして用意してもよい。(N×1000)枚の蛇行発生有画像を入力サンプル(蛇行発生有画像)として用意する場合には、同数、すなわち、(N×1000)枚の蛇行発生無画像を入力サンプルとして用意することが好ましい。 Note that (N x 1000) images with meandering may be prepared as input samples from N (N is 2 or more) instances of meandering. When (N x 1000) images with meandering are prepared as input samples (images with meandering), it is preferable to prepare the same number of images, i.e., (N x 1000) images without meandering, as input samples.
記憶部139は、学習用データセット250を記憶する。記憶部139は、ハードディスクやSSD(Solid State Drive)などであってもよい。学習用データセット250は、通信により、又は、記憶媒体(CD-ROM、USBメモリ等)を介して、記憶部139に記憶される。また、記憶部139は、学習モデルとパラメータとを記憶する。 The storage unit 139 stores the training dataset 250. The storage unit 139 may be a hard disk or a solid state drive (SSD). The training dataset 250 is stored in the storage unit 139 via communication or via a storage medium (CD-ROM, USB memory, etc.). The storage unit 139 also stores the training model and parameters.
モデル生成部133は、記憶部139に記憶されている学習用データセット250を用いて学習モデルを訓練し、学習済モデル300を生成する。例えば、モデル生成部133は、モデル生成指示操作を受け付けた場合(非図示の操作部を介してモデル生成指示操作を受け付けた場合、非図示の通信部を介してモデル生成指示命令を受信した場合)、記憶部139に記憶されている学習用データセット250を用いて学習モデルを訓練し、学習済モデル300を生成する。つまり、学習済モデル300は、モデル生成部133によって記憶部139内に生成される。 The model generation unit 133 trains the learning model using the learning dataset 250 stored in the memory unit 139, and generates the trained model 300. For example, when the model generation unit 133 receives a model generation instruction operation (when the model generation instruction operation is received via an operation unit not shown, or when a model generation instruction command is received via a communication unit not shown), it trains the learning model using the learning dataset 250 stored in the memory unit 139, and generates the trained model 300. In other words, the trained model 300 is generated in the memory unit 139 by the model generation unit 133.
例えば、モデル生成部133は、夫々の入力サンプルを入力層301に入力して出力層303から得られる出力値と夫々の出力サンプル(正解ラベル)との差が少なくなるように、学習モデルのパラメータを更新し、学習済モデル300を生成する。一例として、モデル生成部133は、下記(1)~(5)に示すように、誤差逆伝播法(バックプロパゲーション)を用いて、学習済モデル300を生成してもよい。なお、モデル生成部133が用いる学習モデルは、誤差逆伝播法の他、Feedback Alignment、Target Propagationを採用してもよい。 For example, the model generation unit 133 inputs each input sample to the input layer 301, updates the parameters of the learning model so as to reduce the difference between the output value obtained from the output layer 303 and each output sample (correct label), and generates the learned model 300. As an example, the model generation unit 133 may generate the learned model 300 using backpropagation, as shown in (1) to (5) below. Note that the learning model used by the model generation unit 133 may employ feedback alignment and target propagation in addition to backpropagation.
(1)モデル生成部133は、記憶部139に記憶されている学習用データセット250の入力サンプル(画像1、画像2、画像3、…)を入力層301に入力し、学習モデルの順伝播方向の演算処理を行うことにより、出力層303から出力値(画像1の出力値、画像2の出力値、画像3の出力値、…)を得る。出力層303からの出力値は、ストリップに蛇行が発生する確率及びストリップに蛇行が発生しない確率である。
(2)モデル生成部133は、入力サンプルの夫々(画像1、画像2、画像3、…)について、例えば誤差逆伝播法により、出力層303からの出力値と出力サンプルとの誤差を算出する。出力サンプルは、蛇行発生有(蛇行発生有を示した情報)又は蛇行発生無(蛇行発生無を示した情報)である。例えば、ある画像が、蛇行発生有画像である場合、当該画像を入力層301に入力して出力層303からストリップに蛇行が発生する確率「1.00」が出力された場合(ストリップに蛇行が発生しない確率「0.00」が出力された場合)、当該画像に関する誤差はゼロである。また、ある画像が、蛇行発生無画像である場合、当該画像を入力層301に入力して出力層303からストリップに蛇行が発生する確率「0.00」が出力された場合(ストリップに蛇行が発生しない確率「1.00」が出力された場合)、当該画像に関する誤差はゼロである。
(3)モデル生成部133は、算出した誤差が所定値以内であるか否かを判断する。
(4)モデル生成部133は、算出した誤差が所定値以内であれば、各ニューロン間の結合の重み等の各種パラメータ(各ニューロン間の結合の重み、各ニューロンの閾値等)は最適化されていると判断し、学習(訓練)を終了する。つまり、モデル生成部133による学習済モデル300の生成は完了する(当該各種パラメータを学習済パラメータとした学習モデルを学習済モデル300とする)。
(5)モデル生成部133は、算出した誤差が所定値以内でなければ、算出した各誤差に基づいて各種パラメータを更新する。以下、モデル生成部133は、各種パラメータを更新した学習モデルに対し、再度、入力サンプルを入力層301に入力し、上記誤差が所定値以内になる迄、繰り返し、各種パラメータを更新する。
(1) The model generation unit 133 inputs input samples (image 1, image 2, image 3, ...) of the learning dataset 250 stored in the storage unit 139 to the input layer 301, and performs calculation processing in the forward propagation direction of the learning model to obtain output values (output value of image 1, output value of image 2, output value of image 3, ...) from the output layer 303. The output values from the output layer 303 are the probability that meandering will occur in the strip and the probability that meandering will not occur in the strip.
(2) For each input sample (image 1, image 2, image 3, ...), the model generation unit 133 calculates the error between the output value from the output layer 303 and the output sample, for example, by backpropagation. The output sample indicates whether meandering has occurred (information indicating the presence of meandering) or not (information indicating the absence of meandering). For example, if a certain image is an image with meandering, and the image is input to the input layer 301 and the output layer 303 outputs a probability of "1.00" that meandering will occur in the strip (and a probability of "0.00" that meandering will not occur in the strip), the error associated with the image is zero. Also, if a certain image is an image without meandering, and the image is input to the input layer 301 and the output layer 303 outputs a probability of "0.00" that meandering will occur in the strip (and a probability of "1.00" that meandering will not occur in the strip), the error associated with the image is zero.
(3) The model generation unit 133 determines whether the calculated error is within a predetermined value.
(4) If the calculated error is within a predetermined value, the model generation unit 133 determines that various parameters such as the connection weights between neurons (such as the connection weights between neurons and the thresholds of each neuron) have been optimized, and ends learning (training). In other words, the generation of the trained model 300 by the model generation unit 133 is completed (the trained model in which the various parameters are trained parameters is referred to as the trained model 300).
(5) If the calculated error is not within a predetermined value, the model generation unit 133 updates various parameters based on the calculated errors. Thereafter, the model generation unit 133 inputs the input sample to the input layer 301 again for the learning model whose various parameters have been updated, and repeatedly updates various parameters until the error falls within a predetermined value.
モデル生成部133によって記憶部139内に生成される学習済モデル300は、通信により、又は、記憶媒体を介して、蛇行監視装置40(学習済モデル記憶部149)に記憶される。 The trained model 300 generated in the memory unit 139 by the model generation unit 133 is stored in the meandering monitoring device 40 (trained model memory unit 149) via communication or via a storage medium.
図5は、蛇行監視装置40の動作の一例を示すフローチャートである。図5のフローチャートは、繰り返し(例えば、1/30秒毎)に開始する。また、平均値算出部145が移動平均値を算出する範囲は30個の確率であるものとする。また、判定部146が移動平均値と比較する所定の閾値は0.5であるものとする。また、学習済モデル記憶部149は、学習済モデルを記憶しているものとする。 Figure 5 is a flowchart showing an example of the operation of the meandering monitoring device 40. The flowchart in Figure 5 starts repeatedly (for example, every 1/30 seconds). The range over which the average value calculation unit 145 calculates the moving average value is assumed to be 30 probabilities. The predetermined threshold value that the determination unit 146 compares with the moving average value is assumed to be 0.5. The learned model storage unit 149 is assumed to store a learned model.
取得部141は、撮像装置10によって撮像された撮像画像(動画)を取得する(ステップS1)。取得部141は、撮像画像を切出部142に出力する。続いてステップS2に進む。 The acquisition unit 141 acquires a captured image (video) captured by the imaging device 10 (step S1). The acquisition unit 141 outputs the captured image to the cropping unit 142. Then, the process proceeds to step S2.
切出部142は、取得部141から撮像画像を取得し、撮像画像から静止画像を切り出し、トリミングする(ステップS2)。切出部142は、トリミングした静止画像を確率算出部144に出力する。続いてステップS3に進む。 The cropping unit 142 acquires the captured image from the acquisition unit 141, crops a still image from the captured image, and trims it (step S2). The cropping unit 142 outputs the cropped still image to the probability calculation unit 144. The process then proceeds to step S3.
確率算出部144は、切出部142から画像を取得し、学習済モデル300を用いて、ストリップに蛇行が発生する確率(蛇行発生確率)を算出する(ステップS3)。確率算出部144は、算出した確率を平均値算出部145に出力する。続いてステップS4に進む。 The probability calculation unit 144 acquires the image from the cropping unit 142 and uses the trained model 300 to calculate the probability that meandering will occur in the strip (meandering occurrence probability) (step S3). The probability calculation unit 144 outputs the calculated probability to the average value calculation unit 145. The process then proceeds to step S4.
平均値算出部145は、確率算出部144から確率を取得し、取得した確率の移動平均(移動平均値)を算出する(ステップS4)。具体的には、平均値算出部145は、直近に取得した30個の確率の移動平均値を算出する。平均値算出部145は、算出した移動平均値を判定部146及びグラフ化部147に出力する。続いてステップS5に進む。 The average value calculation unit 145 acquires the probabilities from the probability calculation unit 144 and calculates the moving average (moving average value) of the acquired probabilities (step S4). Specifically, the average value calculation unit 145 calculates the moving average value of the most recently acquired 30 probabilities. The average value calculation unit 145 outputs the calculated moving average value to the determination unit 146 and the graphing unit 147. Next, the process proceeds to step S5.
グラフ化部147は、平均値算出部145から移動平均値を取得し、取得した移動平均値のグラフ化表示情報を生成する(ステップS5)。グラフ化部147は、生成したグラフ化表示情報を出力部148に出力する。続いてステップS6に進む。 The graphing unit 147 acquires the moving average value from the average value calculation unit 145 and generates graph display information for the acquired moving average value (step S5). The graphing unit 147 outputs the generated graph display information to the output unit 148. Then, the process proceeds to step S6.
出力部148は、グラフ化部147からグラフ化表示情報を取得し、取得したグラフ化表示情報を表示装置50に出力する(ステップS5)。続いてステップS7に進む。なお、出力部148からグラフ化表示情報を取得した表示装置50は、取得したグラフ化表示情報に基づいてグラフを表示する。 The output unit 148 acquires the graphing display information from the graphing unit 147 and outputs the acquired graphing display information to the display device 50 (step S5). The process then proceeds to step S7. Having acquired the graphing display information from the output unit 148, the display device 50 displays a graph based on the acquired graphing display information.
判定部146は、平均値算出部145から移動平均値を取得し、取得した移動平均値が所定の閾値(0.5)を超えているか否かを判断する(ステップS7)。移動平均値が所定の閾値(0.5)を超えている場合(ステップS7:YES)、ステップS8に進む。移動平均値が所定の閾値(0.5)を超えていない場合(ステップS7:NO)、本フローチャートは終了する(ステップS1に戻る)。 The determination unit 146 acquires the moving average value from the average value calculation unit 145 and determines whether the acquired moving average value exceeds a predetermined threshold value (0.5) (step S7). If the moving average value exceeds the predetermined threshold value (0.5) (step S7: YES), the process proceeds to step S8. If the moving average value does not exceed the predetermined threshold value (0.5) (step S7: NO), the process ends (returns to step S1).
出力部148は、判定部146からアラーム情報を取得し、取得したアラーム情報を表示装置50に出力する(ステップS8)。そして本フローチャートは終了する(ステップS1に戻る)。なお、出力部148からアラーム情報を取得した表示装置50は、取得したアラーム情報に基づいてアラームを出力(表示、音声出力)する。 The output unit 148 acquires the alarm information from the determination unit 146 and outputs the acquired alarm information to the display device 50 (step S8). This flowchart then ends (returns to step S1). Note that, having acquired the alarm information from the output unit 148, the display device 50 outputs (displays, outputs audio) an alarm based on the acquired alarm information.
図6は、蛇行監視システム1の評価結果の一例を説明する図である。具体的には、図6は、撮像条件別(撮像装置10の通板方向の撮像範囲別)の実操業の蛇行発生時におけるアラーム出力の有無等に関する評価結果を示している。撮像条件は下記の4つ(撮像条件a~撮像条件d)である。 Figure 6 is a diagram illustrating an example of the evaluation results of the meandering monitoring system 1. Specifically, Figure 6 shows the evaluation results regarding whether or not an alarm is output when meandering occurs during actual operation, divided by imaging condition (by imaging range in the strip running direction of the imaging device 10). The imaging conditions are the following four (imaging condition a to imaging condition d).
(撮像条件a)
板幅方向が板幅以上かつ通板方向が板幅の0.6倍(例えば板幅が1000mmの場合には600mm)となるように撮像装置10の撮像範囲を設定する(撮像条件a)。
(Image capture condition a)
The imaging range of the imaging device 10 is set so that the width direction of the plate is equal to or greater than the plate width and the width in the plate passing direction is 0.6 times the plate width (for example, 600 mm when the plate width is 1000 mm) (imaging condition a).
(撮像条件b)
板幅方向が板幅以上かつ通板方向が板幅の0.4倍(例えば板幅が1000mmの場合には400mm)となるように撮像装置10の撮像範囲を設定する(撮像条件b)。
(Image capture condition b)
The imaging range of the imaging device 10 is set so that the width direction is equal to or greater than the width of the plate and the width in the passing direction is 0.4 times the width of the plate (for example, 400 mm when the plate width is 1000 mm) (imaging condition b).
(撮像条件c)
板幅方向が板幅以上かつ通板方向が板幅の0.2倍(例えば板幅が1000mmの場合には200mm)となるように撮像装置10の撮像範囲を設定する(撮像条件c)。なお、撮像装置10のレンズ前にマスキングを施すなどして、通板方向の実質的な撮像範囲が板幅の0.2倍となるようにしてもよい。
(Image capture condition c)
The imaging range of the imaging device 10 is set so that the width direction of the plate is equal to or greater than the plate width and the running direction of the plate is 0.2 times the plate width (for example, 200 mm when the plate width is 1000 mm) (imaging condition c). Note that the effective imaging range in the running direction may be set to 0.2 times the plate width by, for example, applying a mask in front of the lens of the imaging device 10.
(撮像条件d)
板幅方向が板幅以上かつ通板方向が板幅の0.02倍(例えば板幅が1000mmの場合には20mm)となるように撮像装置10の撮像範囲を設定する(撮像条件d)。なお、撮像装置10のレンズ前にマスキングを施すなどして、通板方向の実質的な撮像範囲が板幅の0.02倍となるようにしてもよい。
(Image capture condition d)
The imaging range of the imaging device 10 is set so that the width direction of the sheet is equal to or greater than the sheet width and the width direction of the sheet is 0.02 times the sheet width (for example, 20 mm when the sheet width is 1000 mm) (imaging condition d). Note that the effective imaging range in the sheet passing direction may be set to 0.02 times the sheet width by, for example, applying a mask in front of the lens of the imaging device 10.
モデル生成装置30は、夫々の撮像条件による学習済モデル300を生成するものとする。例えば、撮像条件aの場合、モデル生成装置30は、撮像条件aのように設定した撮像装置10から取得した撮像画像、つまり、板幅方向は板幅以上かつ通板方向は板幅の0.6倍の撮像範囲の撮像画像を用いて(上記「具体例」で示したように蛇行発生有画像、蛇行発生無画像を各1000枚ずつ用いて)、学習済モデル300(学習済モデル300aと称する)を生成するものとする。撮像条件bの場合、モデル生成装置30は、撮像条件bのように設定した撮像装置10から取得した撮像画像、つまり、板幅方向は板幅以上かつ通板方向は板幅の0.4倍の撮像範囲の撮像画像を用いて(上記「具体例」で示したように蛇行発生有画像、蛇行発生無画像を各1000枚ずつ用いて)、学習済モデル300(学習済モデル300bと称する)を生成するものとする。撮像条件cの場合、モデル生成装置30は、撮像条件cのように設定した撮像装置10から取得した撮像画像、つまり、板幅方向は板幅以上かつ通板方向は板幅の0.2倍の撮像範囲の撮像画像を用いて(上記「具体例」で示したように蛇行発生有画像、蛇行発生無画像を各1000枚ずつ用いて)、学習済モデル300(学習済モデル300cと称する)を生成するものとする。撮像条件dの場合、モデル生成装置30は、撮像条件dのように設定した撮像装置10から取得した撮像画像、つまり、板幅方向は板幅以上かつ通板方向は板幅の0.02倍の撮像範囲の撮像画像を用いて(上記「具体例」で示したように蛇行発生有画像、蛇行発生無画像を各1000枚ずつ用いて)、学習済モデル300(学習済モデル300dと称する)を生成するものとする。 The model generation device 30 generates a trained model 300 for each imaging condition. For example, under imaging condition a, the model generation device 30 generates a trained model 300 (referred to as trained model 300a) using captured images acquired from the imaging device 10 set to imaging condition a, i.e., captured images with an imaging range equal to or greater than the plate width in the plate width direction and 0.6 times the plate width in the plate threading direction (using 1,000 images with meandering and 1,000 images without meandering, as shown in the "Specific Example" above). Under imaging condition b, the model generation device 30 generates a trained model 300 (referred to as trained model 300b) using captured images acquired from the imaging device 10 set to imaging condition b, i.e., captured images with an imaging range equal to or greater than the plate width in the plate width direction and 0.4 times the plate width in the plate threading direction (using 1,000 images with meandering and 1,000 images without meandering, as shown in the "Specific Example" above). Under imaging condition c, the model generation device 30 generates a trained model 300 (referred to as trained model 300c) using captured images acquired from the imaging device 10 set under imaging condition c, i.e., captured images with an imaging range equal to or greater than the plate width in the plate width direction and 0.2 times the plate width in the plate threading direction (using 1,000 images with meandering and 1,000 images without meandering, as shown in the "Specific Example" above). Under imaging condition d, the model generation device 30 generates a trained model 300 (referred to as trained model 300d) using captured images acquired from the imaging device 10 set under imaging condition d, i.e., captured images with an imaging range equal to or greater than the plate width in the plate width direction and 0.02 times the plate width in the plate threading direction (using 1,000 images with meandering and 1,000 images without meandering, as shown in the "Specific Example" above).
図6の表において、一番左側の列は、撮像条件を示している。左から2番目の列は、撮像装置10の撮像範囲(具体的には、通板方向が板幅の何倍であるか。なお、板幅方向については各撮像条件共通で板幅以上)を示している。左から3番目の列は、蛇行発生時点(オペレータの目視による蛇行発生確認時点)のアラーム出現率(表示装置50でのアラームの表示率)を示している。一番右側の列は、蛇行発生3分前時点(オペレータの目視による蛇行発生確認時の3分前の時点)のアラーム出現率を示している。 In the table in Figure 6, the leftmost column shows the imaging conditions. The second column from the left shows the imaging range of the imaging device 10 (specifically, how many times the strip width in the strip threading direction; note that in the strip width direction, it is equal to or greater than the strip width for all imaging conditions). The third column from the left shows the alarm occurrence rate (alarm display rate on the display device 50) at the time when meandering occurs (the time when the operator visually confirms the occurrence of meandering). The rightmost column shows the alarm occurrence rate three minutes before meandering occurs (three minutes before the operator visually confirms the occurrence of meandering).
(撮像条件aの評価)
蛇行監視装置40は、撮像条件aのように設定した撮像装置10による撮像画像(板幅方向は板幅以上かつ通板方向は板幅の0.6倍の撮像範囲の撮像画像)を学習済モデル300aに入力して得られる出力結果(蛇行発生確率)に基づいて(蛇行発生確率の移動平均値と所定の閾値とを比較し)、蛇行発生時、及び、蛇行発生3分前におけるアラームの有無を確認した。この結果、図6に示すように、蛇行発生時にはアラームが100%出力され、蛇行発生3分前にはアラームが83%出力された。
(Evaluation of imaging condition a)
The meandering monitoring device 40 checked whether or not an alarm was issued when meandering occurred and three minutes before the occurrence of meandering (by comparing the moving average value of the meandering occurrence probability with a predetermined threshold) based on the output result (probability of meandering occurrence) obtained by inputting images captured by the imaging device 10 set as imaging condition a (images captured in an imaging range equal to or greater than the plate width in the plate width direction and 0.6 times the plate width in the plate threading direction) into the trained model 300a. As a result, as shown in Figure 6, an alarm was output 100% of the time when meandering occurred, and an alarm was output 83% of the time three minutes before meandering occurred.
なお、各撮像条件(撮像条件a~撮像条件d)に共通するが、平均値算出部145は、確率算出部144から出力された30個の蛇行発生確率の移動平均値を算出し、判定部146は、平均値算出部145から出力される移動平均値と0.5(所定の閾値)を比較した。 Note that, common to all imaging conditions (imaging conditions a to d), the average value calculation unit 145 calculated the moving average value of the 30 meandering occurrence probabilities output from the probability calculation unit 144, and the determination unit 146 compared the moving average value output from the average value calculation unit 145 with 0.5 (a predetermined threshold value).
(撮像条件bの評価)
蛇行監視装置40は、撮像条件bのように設定した撮像装置10による撮像画像(板幅方向は板幅以上かつ通板方向は板幅の0.4倍の撮像範囲の撮像画像)を学習済モデル300bに入力して得られる出力結果(蛇行発生確率)に基づいて(蛇行発生確率の移動平均値と所定の閾値とを比較し)、蛇行発生時、及び、蛇行発生3分前におけるアラームの有無を確認した。この結果、図6に示すように、蛇行発生時にはアラームが100%出力され、蛇行発生3分前にはアラームが83%出力された。
(Evaluation of imaging condition b)
The meandering monitoring device 40 checked whether or not an alarm was issued when meandering occurred and three minutes before the occurrence of meandering (by comparing the moving average value of the meandering occurrence probability with a predetermined threshold) based on the output result (probability of meandering occurrence) obtained by inputting images captured by the imaging device 10 set as imaging condition b (images captured in an imaging range equal to or greater than the plate width in the plate width direction and 0.4 times the plate width in the plate threading direction) into the trained model 300b. As a result, as shown in Figure 6, an alarm was output 100% of the time when meandering occurred, and an alarm was output 83% of the time three minutes before meandering occurred.
(撮像条件cの評価)
蛇行監視装置40は、撮像条件cのように設定した撮像装置10による撮像画像(板幅方向は板幅以上かつ通板方向は板幅の0.2倍の撮像範囲の撮像画像)を学習済モデル300cに入力して得られる出力結果(蛇行発生確率)に基づいて(蛇行発生確率の移動平均値と所定の閾値とを比較し)、蛇行発生時、及び、蛇行発生3分前におけるアラームの有無を確認した。この結果、図6に示すように、蛇行発生時にはアラームが60%出力され、蛇行発生3分前にはアラームが20%出力された。
(Evaluation of imaging condition c)
The meandering monitoring device 40 checked whether or not an alarm was issued when meandering occurred and three minutes before the occurrence of meandering (by comparing the moving average value of the meandering occurrence probability with a predetermined threshold) based on the output result (probability of meandering occurrence) obtained by inputting images captured by the imaging device 10 set as imaging condition c (images captured in an imaging range equal to or greater than the plate width in the plate width direction and 0.2 times the plate width in the plate threading direction) into the trained model 300c. As a result, as shown in Figure 6, an alarm was output 60% of the time when meandering occurred, and an alarm was output 20% of the time three minutes before meandering occurred.
(撮像条件dの評価)
撮像条件dの場合、通板方向の撮像範囲が板幅の0.02倍と狭いため、後述する光環状や半光環状の反射光が確認できず、板幅方向のハイライト部が点線状に見えるのみであり、有効な学習用データセット250(教師データ等)が得られないため(従って有効な学習済モデル300dが生成されなかったため)、評価ができなかった。なお、レーザー光を用いた場合には、同様の結果となるものと考えられる。
(Evaluation of imaging condition d)
In the case of imaging condition d, the imaging range in the strip passing direction was narrow, at 0.02 times the strip width, so the reflected light of the optical annular and semi-optical annular shapes described below could not be confirmed, and the highlight area in the strip width direction only appeared as a dotted line, and a valid training data set 250 (teacher data, etc.) was not obtained (and therefore a valid trained model 300d was not generated), making evaluation impossible. Note that it is thought that similar results would be obtained if laser light were used.
図6によれば、撮像装置10の撮像範囲が板幅方向は板幅以上かつ通板方向は板幅の0.4倍以上であれば、例えば、3分後に発生する蛇行の8割以上を予知することができる。また、図6によれば、通板方向が板幅の0.4倍であっても0.6倍であっても予知の性能は変わらない。 According to Figure 6, if the imaging range of the imaging device 10 is equal to or greater than the width of the plate in the plate width direction and equal to or greater than 0.4 times the width of the plate in the plate threading direction, it is possible to predict, for example, more than 80% of meandering that will occur after three minutes. Also, according to Figure 6, prediction performance remains the same whether the plate threading direction is 0.4 or 0.6 times the width of the plate.
図7は、蛇行監視システム1の特長について確認的に説明する図である。図7(A)は、ストリップに凹凸が発生した様子を模式的に示している。図7(A)において、Dは、ストリップに発生した凹凸(単純凹凸部の凸部)を模式的に示している。 Figure 7 is a diagram that clearly explains the features of the meandering monitoring system 1. Figure 7(A) shows a schematic diagram of unevenness occurring on the strip. In Figure 7(A), D shows a schematic diagram of unevenness occurring on the strip (a convex portion of a simple uneven portion).
図7(B)及び図7(C)は、凹凸が発生したストリップ表面の上下方向(ストリップ表面に垂直な方向)の位置を模式的に示している。図7(B)は、図7(A)に示した板幅方向の一点鎖線L1-R1上のストリップ表面の上下方向の位置を示している。図7(C)は、図7(A)に示した斜め方向の一点鎖線L2-R2上のストリップ表面の上下方向の位置を示している。図7(B)及び図7(C)においてdは凹凸Dを横切る部分である。換言すれば、図7(B)は凹凸Dを含むストリップの板幅方向の断面(一点鎖線L1-R1による断面)の模式図であり、図7(C)は凹凸Dを含むストリップの斜め方向の断面(一点鎖線L2-R2による断面)の模式図である。 Figures 7(B) and 7(C) schematically show the vertical position (direction perpendicular to the strip surface) of the strip surface where irregularities have occurred. Figure 7(B) shows the vertical position of the strip surface along the dashed-dotted line L1-R1 in the width direction shown in Figure 7(A). Figure 7(C) shows the vertical position of the strip surface along the diagonal dashed-dotted line L2-R2 in Figure 7(A). In Figures 7(B) and 7(C), d indicates the portion that crosses the irregularity D. In other words, Figure 7(B) is a schematic diagram of a cross section (cross section along dashed-dotted line L1-R1) of the strip including the irregularity D, and Figure 7(C) is a schematic diagram of a diagonal cross section (cross section along dashed-dotted line L2-R2) of the strip including the irregularity D.
図7(D)は、ストリップに皺(バックリング)が発生した様子を模式的に示している。図7(D)において、Sは、ストリップに発生した皺(上方向の皺)を示している。S内の破線は、皺の端部を示し、実線は頂部を示している。図7(D)において、皺Sを含むストリップの板幅方向の断面(一点鎖線L1-R1による断面)は、概ね図7(B)のよう示される。また、図7(D)において、皺Sを含むストリップの斜め方向の断面(一点鎖線L2-R2による断面)は、概ね図7(C)のよう示される。 Figure 7(D) shows a schematic diagram of wrinkles (buckling) occurring in a strip. In Figure 7(D), S indicates a wrinkle (an upward wrinkle) that has occurred in the strip. The dashed line within S indicates the end of the wrinkle, and the solid line indicates the top. In Figure 7(D), a cross section of the strip in the width direction including wrinkle S (cross section taken along dash-dotted line L1-R1) is shown approximately as in Figure 7(B). Also, in Figure 7(D), a diagonal cross section of the strip including wrinkle S (cross section taken along dash-dotted line L2-R2) is shown approximately as in Figure 7(C).
つまり、ストリップの表面には凹凸が発生する場合も皺が発生する場合もあるが、板幅方向(一点鎖線L1-R1)であっても斜め方向(一点鎖線L2-R2)であってもストリップの表面を「線」で捉えた場合には、ストリップの表面に凹凸が発生しているのか皺が発生しているのかを区別するのが困難である。 In other words, the surface of the strip may be uneven or wrinkled, but when the surface of the strip is viewed as a "line," whether in the width direction (dotted line L1-R1) or in a diagonal direction (dotted line L2-R2), it is difficult to distinguish whether the surface of the strip is uneven or wrinkled.
図7(E)及び図7(F)は、撮像装置10の撮像範囲を示している。図7(E)は、図7(A)に示したストリップ(凹凸が発生したストリップ)の撮像装置10の撮像範囲Pを示している。図7(F)は、図7(C)に示したストリップ(皺が発生したストリップ)の撮像装置10の撮像範囲Pを示している。ストリップの表面を「面」で捉えた場合には、ストリップの表面に凹凸が発生しているのか皺が発生しているのかを区別することができる。 Figures 7(E) and 7(F) show the imaging range of the imaging device 10. Figure 7(E) shows the imaging range P of the imaging device 10 for the strip shown in Figure 7(A) (a strip with irregularities). Figure 7(F) shows the imaging range P of the imaging device 10 for the strip shown in Figure 7(C) (a strip with wrinkles). When the surface of the strip is captured as a "plane," it is possible to distinguish whether the surface of the strip is irregular or wrinkled.
つまり、レーザー光等を用いた場合には凹凸の認識は困難であるが、蛇行監視システム1では、光源20(拡散光源)と撮像装置10(カメラ)を用いているため、凹凸の認識は容易である。蛇行監視システム1では、ストリップの反射形状として凹凸が撮像されている可能性が比較的高いと思われる蛇行発生有画像と、ストリップの反射形状として凹凸が撮像されている可能性が比較的低いと思われる蛇行発生無画像と用いて学習された学習済モデル300の出力結果(蛇行発生確率)に基づいて蛇行の発生を予知している。 In other words, while it is difficult to recognize unevenness when using laser light or the like, the meandering monitoring system 1 uses a light source 20 (diffuse light source) and an imaging device 10 (camera), making it easy to recognize unevenness. The meandering monitoring system 1 predicts the occurrence of meandering based on the output results (probability of meandering occurrence) of the trained model 300, which was trained using images with meandering, which are considered to have a relatively high probability of having unevenness captured as a reflection shape of the strip, and images without meandering, which are considered to have a relatively low probability of having unevenness captured as a reflection shape of the strip.
本実施形態では、ストリップの表面に凹凸があれば、ハイライト部が、板幅方向の途中で途切れたり(撮像できない方向に反射したり)、凹凸の曲面の状況に応じて、光環状や半光環状の形状を呈したり、曲面の頂点から裾野にかけて反射光の輝度が徐々に低減する状況を呈したり、等の特徴が捉えることが可能となる。凹凸領域の大小は、光環状や半光環状の大きさや輝度が徐々に低減していく距離となって観察することが可能である。つまり、ストリップに凹凸が生じた場合(ストリップに複雑凹凸部が生じてストリップがばたついた場合であっても)、ストリップに凹凸が生じた旨を簡便に捉えることができる。 In this embodiment, if the strip surface is uneven, it is possible to capture characteristics such as highlight areas being interrupted halfway across the width of the strip (reflecting in a direction that cannot be captured), or taking on an annular or semi-annular shape depending on the condition of the curved surface of the unevenness, or the brightness of the reflected light gradually decreasing from the peak to the base of the curve. The size of the uneven area can be observed as the distance at which the size and brightness of the annular or semi-annular shape gradually decrease. In other words, if unevenness occurs in the strip (even if complex unevenness occurs in the strip, causing it to flutter), it is easy to detect that unevenness has occurred in the strip.
なお、本実施形態では、光源20を用いるが、ストリップの表面が鏡の様な平滑面であれば、ハイライト部を捉えることは困難である。しかし、ストリップの表面には冷間圧延によって微視的には凹凸(実施形態において注目している凹凸とは異なる、表面粗さや粗度で表現される凹凸)があるため、ハイライト部を捉えることができる(図2)。本実施形態では、拡散光源(指向性があるレーザー光、例えば線状レーザー光を除く光源)を用いるが、拡散光源ではなく線状レーザー光を用いる場合、ストリップに凹凸が存在しても、指向性が高いため、光環状、半光環状等の特徴が出ず、凹凸の急峻度合いに応じた輝度の変化(減少)も捉えにくい。板幅方向に照射した線状レーザー光の太さ(ストリップ進行方向の光の幅)を太くしても太くするには限界があり、上記と同様な結果となる。 While this embodiment uses a light source 20, if the strip surface is as smooth as a mirror, it would be difficult to capture highlights. However, because the cold rolling process creates microscopic irregularities on the strip surface (irregularities expressed in terms of surface roughness or coarseness, which are different from the irregularities focused on in this embodiment), highlights can be captured (Figure 2). This embodiment uses a diffused light source (a light source with directional laser light, e.g., excluding linear laser light). However, if linear laser light is used instead of a diffused light source, even if irregularities exist on the strip, the high directivity prevents the appearance of optical annular or semi-optical annular features, and it is difficult to capture changes (decreases) in brightness corresponding to the steepness of the irregularities. Even if the width of the linear laser light irradiated in the strip width direction (the width of the light in the direction of strip travel) is increased, there is a limit to how wide it can be, resulting in the same results as above.
また、レーザー光による「線」を繋ぎ合わせ(合成し)、撮像装置10の撮像範囲(例えば、通板方向についてストリップの板幅の0.4倍以上)と同様に「面」の情報を得るように構成することも考えられる。しかしながら、ストリップの走行速度(200(m/分)以上)や、合成の処理負荷や要件(リアルタイムにアラーム報知)を考えれば、レーザー光から撮像装置10の撮像範囲と同様の「面」の情報を得ることは容易でない。 It is also possible to connect (combine) the "lines" created by the laser light to obtain "surface" information similar to the imaging range of the imaging device 10 (for example, 0.4 times the width of the strip in the strip running direction or more). However, considering the running speed of the strip (200 m/min or more) and the processing load and requirements for composition (real-time alarm notification), it is not easy to obtain "surface" information from the laser light similar to the imaging range of the imaging device 10.
また、上述したように、蛇行監視システム1の撮像装置10は、蛇行監視装置40にも他の装置(例えば、炉内映像モニタ)にも撮像画像を送信する装置であってもよく、他の目的(他の装置に撮像画像を送信する目的)で既に設置しているカメラを撮像装置10として用いることができる。つまり、蛇行監視システム1では、新たにレーザー光等の設備を導入せずに、ストリップの蛇行の発生を監視することができる。 Furthermore, as described above, the imaging device 10 of the meandering monitoring system 1 may be a device that transmits captured images to the meandering monitoring device 40 or to other devices (e.g., a furnace video monitor), and a camera already installed for other purposes (such as transmitting captured images to other devices) may be used as the imaging device 10. In other words, the meandering monitoring system 1 can monitor the occurrence of strip meandering without introducing new equipment such as laser light.
なお、本実施形態では、蛇行監視システム1が、ストリップにおける危険水準以上の蛇行量の蛇行の発生を予知(監視)する例を説明したが、蛇行監視システム1は、ストリップにおける危険水準を超える蛇行量の蛇行の発生を予知してもよい。また、蛇行監視システム1は、ストリップにおける所定基準以上の蛇行量(又は所定基準を超える蛇行量)の蛇行の発生を予知してもよい。所定基準の蛇行量は、危険水準の蛇行量よりも小さい蛇行量(すなわち、蛇行量ゼロ(蛇行無)<所定基準の蛇行量<危険水準の蛇行量)である。具体的には、予知対象の蛇行量(危険水準を超える蛇行量、所定基準以上の蛇行量、所定基準を超える蛇行量)に応じた学習用データセットを用意し、予知対象の蛇行量に応じた学習済データを生成し、該学習用済モデルを用いて、予知対象の蛇行量の蛇行の発生を予知すればよい。 In this embodiment, an example has been described in which the meandering monitoring system 1 predicts (monitors) the occurrence of meandering on a strip with a meander amount above the danger level. However, the meandering monitoring system 1 may also predict the occurrence of meandering on a strip with a meander amount above the danger level. Furthermore, the meandering monitoring system 1 may predict the occurrence of meandering on a strip with a meander amount above a predetermined standard (or a meander amount exceeding the predetermined standard). The predetermined standard meander amount is a meander amount smaller than the danger level meander amount (i.e., zero meander amount (no meandering) < predetermined standard meander amount < danger level meander amount). Specifically, a training dataset corresponding to the meander amount to be predicted (meander amount above the danger level, meander amount above the predetermined standard, meander amount exceeding the predetermined standard) is prepared, trained data corresponding to the meander amount to be predicted is generated, and the trained model can be used to predict the occurrence of meandering of the desired meander amount.
以上、本実施形態に係る蛇行監視システム1について説明したが、蛇行監視システム1によれば、連続焼鈍炉内のストリップの蛇行の発生を簡便かつより高い精度で予知することができる。 The meandering monitoring system 1 according to this embodiment has been described above. The meandering monitoring system 1 makes it possible to predict the occurrence of meandering of strips in a continuous annealing furnace easily and with greater accuracy.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は、少なくともの構成を含む。
(1)連続焼鈍炉内を走行するストリップの蛇行の発生を監視する蛇行監視方法(蛇行監視システム1による蛇行監視方法)であって、前記ストリップの板幅方向について前記ストリップの板幅以上の領域を撮像(撮像装置10によって撮像)する撮像ステップと、前記ストリップの表面の反射光の反射形状として前記ストリップの板幅方向に広がるハイライト部を前記撮像ステップによる撮像が可能なように前記ストリップを拡散光(光源20による拡散光)によって照明する発光ステップと、前記撮像ステップによって撮像された撮像画像を用いて前記ストリップの蛇行の発生を監視(蛇行監視装置40によって監視)する蛇行監視ステップとを有し、前記蛇行監視ステップは、前記撮像画像と教師データである前記ストリップの蛇行有無とによって学習された学習済モデル(学習済モデル300)の出力結果(蛇行発生確率)に基づいて前記ストリップの蛇行の発生を予知することを特徴とする蛇行監視方法。
(2)連続焼鈍炉内を走行するストリップの蛇行の発生を監視する蛇行監視システム(蛇行監視システム1)であって、前記ストリップの板幅方向について前記ストリップの板幅以上の領域を撮像する撮像手段(撮像装置10)と、前記ストリップの表面の反射光の反射形状として前記ストリップの板幅方向に広がるハイライト部を前記撮像手段が撮像可能なように前記ストリップを拡散光によって照明する発光手段(光源20)と、前記撮像手段によって撮像された撮像画像を用いて前記ストリップの蛇行の発生を監視する蛇行監視手段(蛇行監視装置40)とを備え、前記蛇行監視手段は、前記撮像画像と前記ストリップの蛇行有無とを教師データとして学習した学習済モデル(学習済モデル300)による判定結果に基づいて前記ストリップの蛇行の発生を予知することを特徴とする蛇行監視システム。
The embodiments of the present invention have been described above, but the embodiments of the present invention include at least the following configurations.
(1) A meandering monitoring method (a meandering monitoring method using a meandering monitoring system 1) for monitoring the occurrence of meandering of a strip traveling in a continuous annealing furnace, the meandering monitoring method comprising: an imaging step of imaging (using an imaging device 10) an area of the strip in the width direction of the strip that is equal to or greater than the width of the strip; a light emitting step of illuminating the strip with diffused light (diffused light by a light source 20) so that a highlight portion extending in the width direction of the strip can be imaged in the imaging step as a reflection shape of light reflected from the surface of the strip; and a meandering monitoring step of monitoring (using a meandering monitoring device 40) the occurrence of meandering of the strip using the image captured in the imaging step, wherein the meandering monitoring step predicts the occurrence of meandering of the strip based on an output result (probability of meandering occurrence) of a trained model (trained model 300) that has been trained using the image and the presence or absence of meandering of the strip, which is training data.
(2) A meandering monitoring system (meandering monitoring system 1) that monitors the occurrence of meandering of a strip traveling in a continuous annealing furnace, comprising: an imaging means (imaging device 10) that images an area of the strip in the width direction of the strip that is equal to or greater than the width of the strip; a light emitting means (light source 20) that illuminates the strip with diffused light so that the imaging means can image a highlight portion that extends in the width direction of the strip as a reflection shape of light reflected from the surface of the strip; and a meandering monitoring means (meandering monitoring device 40) that monitors the occurrence of meandering of the strip using the image captured by the imaging means, wherein the meandering monitoring system predicts the occurrence of meandering of the strip based on the judgment results of a trained model (trained model 300) that has learned the image captured and the presence or absence of meandering of the strip as training data.
なお、上記(1)(2)において、「前記撮像画像と教師データである前記ストリップの蛇行有無とによって学習された学習済モデル」は、「前記撮像画像を入力し、前記ストリップの蛇行発生に関する判定結果を出力する学習済モデル」と言い換えてもよいし、学習済モデルはアルゴリズムの一種であるため、「前記反射光の反射形状を含む前記撮像ステップ(前記撮像手段)の撮像結果と、前記ストリップの蛇行有無を教師データとして生成され、前記ストリップの蛇行の発生の有無を判定するアルゴリズム」などと言い換えてもよい。 In addition, in (1) and (2) above, "a trained model trained using the captured image and the training data of whether or not the strip meanders" may be rephrased as "a trained model that inputs the captured image and outputs a determination result regarding the occurrence of meandering in the strip." Since a trained model is a type of algorithm, it may also be rephrased as "an algorithm that is generated using the imaging results of the imaging step (the imaging means) including the reflection shape of the reflected light and the presence or absence of meandering in the strip as training data, and determines whether or not meandering in the strip occurs."
以上、実施形態について説明したが、上記実施形態は、一例であって具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The above describes an embodiment, but the above embodiment is merely an example, and the specific configuration is not limited to the above embodiment, and includes designs that do not deviate from the gist of the invention.
例えば、上記実施形態では、1フレーム(1/30秒)毎に処理する例を説明したが、複数フーム毎に処理してもよい。 For example, in the above embodiment, processing was performed every frame (1/30 seconds), but processing may also be performed every several frames.
また、上記実施形態では、蛇行監視装置40は1台の装置(1台のサーバ、又は、1台のパーソナルコンピュータ)によって夫々構成される例を説明したが、蛇行監視装置40は2台以上の装置によって構成されてもよい。また、上記実施形態では、モデル生成装置30は、1台の装置(1台のサーバ、又は、1台のパーソナルコンピュータ)によって夫々構成される例を説明したが、モデル生成装置30は2台以上の装置によって構成されてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, an example was described in which each meandering monitoring device 40 was configured by one device (one server or one personal computer), but the meandering monitoring device 40 may be configured by two or more devices. Further, in the above embodiment, an example was described in which each model generation device 30 was configured by one device (one server or one personal computer), but the model generation device 30 may be configured by two or more devices.
また、上記実施形態では、モデル生成装置30と蛇行監視装置40とが夫々異なる装置によって構成される例を説明したが、モデル生成装置30と蛇行監視装置40とは同一の装置によって構成されてもよい。つまり、蛇行監視装置40がモデル生成装置30の機能を兼ね備えてもよい(あるいは、モデル生成装置30が蛇行監視装置40の機能を兼ね備えてもよい)。 In addition, in the above embodiment, an example was described in which the model generation device 30 and the meandering monitoring device 40 were configured as different devices, but the model generation device 30 and the meandering monitoring device 40 may be configured as the same device. In other words, the meandering monitoring device 40 may also have the functions of the model generation device 30 (or the model generation device 30 may also have the functions of the meandering monitoring device 40).
また、上記実施形態では、蛇行監視装置40と表示装置50とが夫々異なる装置によって構成される例を説明したが、蛇行監視装置40と表示装置50とは同一の装置によって構成されてもよい。つまり、蛇行監視装置40が表示装置50の機能を兼ね備えてもよい。 In addition, in the above embodiment, an example was described in which the meandering monitoring device 40 and the display device 50 were configured as different devices, but the meandering monitoring device 40 and the display device 50 may also be configured as the same device. In other words, the meandering monitoring device 40 may also have the functions of the display device 50.
なお、以上に説明した蛇行監視システム1、モデル生成装置30、蛇行監視装置40等を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。 The programs for implementing the meandering monitoring system 1, model generation device 30, and meandering monitoring device 40 described above may be recorded on a computer-readable recording medium and loaded into a computer system for execution. The term "computer system" as used herein includes hardware such as an OS and peripheral devices. Furthermore, "computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible disks, optical magnetic disks, ROMs, and CD-ROMs, as well as storage devices such as hard disks built into a computer system. Furthermore, "computer-readable recording medium" also includes devices that retain a program for a certain period of time, such as volatile memory (RAM) within a computer system that acts as a server or client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. The program may also be transmitted from a computer system storing the program in a storage device to another computer system via a transmission medium or by transmission waves within the transmission medium. Here, the "transmission medium" that transmits the program refers to a medium capable of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may also be used to implement some of the aforementioned functions. Furthermore, the above functions may be realized in combination with a program already recorded in the computer system, a so-called differential file (differential program).
1 蛇行監視システム
10 撮像装置
20 光源
30 モデル生成装置
133 モデル生成部
139 記憶部
40 蛇行監視装置
141 取得部
142 切出部
143 蛇行監視部
144 確率算出部
145 平均値算出部
146 判定部
147 グラフ化部
148 出力部
149 学習済モデル記憶部
50 表示装置
250 学習用データセット
300 学習済モデル
REFERENCE SIGNS 1 meandering monitoring system 10 imaging device 20 light source 30 model generation device 133 model generation unit 139 storage unit 40 meandering monitoring device 141 acquisition unit 142 extraction unit 143 meandering monitoring unit 144 probability calculation unit 145 average value calculation unit 146 determination unit 147 graphing unit 148 output unit 149 trained model storage unit 50 display device 250 training dataset 300 trained model
Claims (4)
前記ストリップの板幅方向について前記ストリップの板幅以上の領域を撮像する撮像ステップと、
前記ストリップの表面の反射光の反射形状として前記ストリップの板幅方向に広がるハイライト部を前記撮像ステップによる撮像が可能なように前記ストリップを拡散光によって照明する発光ステップと、
前記撮像ステップによって撮像された撮像画像を用いて前記ストリップの蛇行の発生を監視する蛇行監視ステップと
を有し、
前記蛇行監視ステップは、
前記撮像ステップで撮像が行われる前記連続焼鈍炉において予め撮像された複数の撮像画像と、前記複数の撮像画像それぞれについて実際に蛇行が発生したときのものであるか否かを示す正解ラベルと、を含む学習用データセットを用いて学習された学習済モデルに対して、前記撮像ステップで撮像された画像を入力することによって得られる出力結果に基づいて前記ストリップの蛇行が発生する確率を示す情報を取得して前記蛇行の発生を予知する
ことを特徴とする蛇行監視方法。 A meandering monitoring method for monitoring occurrence of meandering of a strip traveling in a continuous annealing furnace, comprising:
an imaging step of imaging an area equal to or greater than the width of the strip in a width direction of the strip;
a light emitting step of illuminating the strip with diffused light so that a highlight portion extending in the width direction of the strip can be captured by the capturing step as a reflection shape of light reflected from the surface of the strip;
a meandering monitoring step of monitoring occurrence of meandering of the strip using the captured image captured by the imaging step,
The meandering monitoring step includes:
a trained model trained using a training dataset including a plurality of images captured in advance in the continuous annealing furnace where the imaging step is performed , and a correct answer label indicating whether or not each of the plurality of images represents an actual occurrence of meandering, is trained using a training dataset including the images captured in the imaging step, and the trained model is trained using the training dataset, the correct answer label indicating whether or not each of the plurality of images represents an actual occurrence of meandering, and the trained model is trained using the trained dataset including the images captured in the imaging step, and the correct answer label indicating whether or not each of the plurality of images represents an actual occurrence of meandering, is trained using the trained model,
前記ストリップの通板方向について前記ストリップの板幅の0.4倍以上の領域を撮像する
ことを特徴とする請求項1に記載の蛇行監視方法。 The imaging step includes:
The meandering monitoring method according to claim 1, wherein an image of an area of at least 0.4 times the width of the strip in the strip running direction is captured.
前記ストリップの蛇行発生確率を出力し、
前記蛇行監視ステップは、
前記学習済モデルに前記撮像画像を順次入力し前記学習済モデルから順次出力された前記蛇行発生確率の移動平均値を順次算出し、当該移動平均値と所定の閾値とを比較し、前記ストリップの蛇行の発生を予知する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の蛇行監視方法。 The trained model is
outputting the meandering occurrence probability of the strip;
The meandering monitoring step includes:
The meandering monitoring method according to claim 1 or 2, characterized in that the captured images are sequentially input into the trained model, a moving average value of the meandering occurrence probability sequentially output from the trained model is sequentially calculated, the moving average value is compared with a predetermined threshold value, and the occurrence of meandering of the strip is predicted.
前記ストリップの板幅方向について前記ストリップの板幅以上の領域を撮像する撮像手段と、
前記ストリップの表面の反射光の反射形状として前記ストリップの板幅方向に広がるハイライト部を前記撮像手段が撮像可能なように前記ストリップを拡散光によって照明する発光手段と、
前記撮像手段によって撮像された撮像画像を用いて前記ストリップの蛇行の発生を監視する蛇行監視手段と
を備え、
前記蛇行監視手段は、
前記撮像手段によって撮像が行われる前記連続焼鈍炉において予め撮像された複数の撮像画像と、前記複数の撮像画像それぞれについて実際に蛇行が発生したときのものであるか否かを示す正解ラベルと、を含む学習用データセットを用いて学習された学習済モデルに対して、前記撮像手段で撮像された画像を入力することによって得られる判定結果に基づいて前記ストリップの蛇行が発生する確率を示す情報を取得して前記蛇行の発生を予知する
ことを特徴とする蛇行監視システム。 A meandering monitoring system for monitoring the occurrence of meandering of a strip traveling in a continuous annealing furnace, comprising:
an imaging means for imaging an area of the strip that is equal to or greater than the width of the strip in the width direction of the strip;
a light emitting means for illuminating the strip with diffused light so that the imaging means can capture an image of a highlight portion that spreads in the width direction of the strip as a reflection shape of light reflected from the surface of the strip;
a meandering monitoring means for monitoring occurrence of meandering of the strip using the image captured by the imaging means,
The meandering monitoring means
A meandering monitoring system characterized by acquiring information indicating the probability of meandering of the strip based on a determination result obtained by inputting images captured by the imaging means into a trained model trained using a training dataset including a plurality of images captured in advance in the continuous annealing furnace where imaging is performed by the imaging means, and correct answer labels indicating whether or not meandering actually occurred for each of the plurality of images, and predicting the occurrence of the meandering .
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