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表面質量是帶鋼質量的一項重要指標,隨著科學技術的不斷髮展,對帶鋼表面質量的要求越來越高。在市場的激烈競爭條件下,其質量不僅代表企業的形象,而且還是贏得市場的首要條件。如何有效檢測帶鋼表面缺陷的同時加快檢測速度是當前帶鋼缺陷實時檢測技術的一個很重要的課題。傳統上,冷軋帶鋼的表面缺陷檢測由檢測人員透過人眼目光來完成。但是,這種方法存在著很多不足:(1)檢測結果容易受檢測人員主觀因素影響;(2)這種方法只能用於檢測執行速度很慢(在50m/min下)的帶鋼表面;(3)這種方法很難檢測到小的缺陷。然而近年來,微電子技術、計算機技術、自動化技術和光電子技術的飛速發展,人工智慧、神經網路理論的深化及實用化,和機器視覺被運用到帶鋼表面缺陷檢測以後,帶鋼表面缺陷檢測終於走向了智慧自動化的時代。

一、帶鋼表面缺陷的分類

帶鋼表面缺陷往往具有多樣性、複雜性的特點。不同生產線產生的表面缺陷往往會有不同的特點,同一生產線在不同工藝引數,或工藝引數相同而生產條件不同情況下產生的表面缺陷也有區別。由於帶鋼表面缺陷的種類太多,為研究方便,本文特提供帶鋼表面常見的幾種缺陷。

1、壓入氧化鐵

“壓入氧化鐵”的典型形狀見下圖

特徵:一般粘附在鋼板表面,分佈於板面區域性和全部。外觀呈現不規則形狀。

成因:軋製節奏快,軋輥材質效能差等原因造成的軋輥表面氧化膜脫落。

2、結疤

“結疤”的典型形狀見下圖

特徵:呈現葉狀、羽狀、條狀、魚鱗狀、舌端狀等形狀。

成因:鑄錠條件不佳或飛濺造成的表面缺陷和皮下氣泡等。

3、擦傷

“擦傷”的典型形狀見下圖

特徵:沿軋製方向呈現深淺不一的擦痕。

成因:輥道表面粗糙、磨損、變形或不轉動,使鋼板與輥道相擦。

4、輥印

“輥印”的典型形狀見下圖

特徵:具有一定間距的凹凸缺陷。

成因:軋輥表面粘有異物壓入帶鋼表面、軋輥材質不佳造成粘輥、帶鋼焊縫過高而軋製中抬輥不及時引起粘輥造成的。

5、邊裂

“邊裂”的典型形狀見下圖

特徵:鋼板邊緣沿長度方向的一側或兩側出現破裂,嚴重者呈現鋸齒狀。

成因:軋輥調整不好或輥型與版型配合不好,使鋼帶邊部延伸不均。

6、劃痕

“劃痕”的典型形狀見下圖

特徵:平行於軋製方向的較長線狀缺陷,有可見深度,零散或成排布。

成因:帶鋼與其它器物接觸或各異導輥的旋轉速度與帶鋼速度不同步,出現打滑後造成的。

二、系統結構框架設計

首先透過高速CCD相機實時獲取帶鋼表面影象,將影象資料送給DSP處理,DSP提取並分析影象的特徵資訊,然後將其與事先建立的標準資訊進行比較,從而判斷帶鋼是否有缺陷,如果有,則識別存在那種缺陷。根據這一思路設計主要系統框架結構分為三個部分,如下圖所示:第一部分為影象採集模組,它採集並將原始模擬影片流轉化為數字影片;第二部分DSP對採集的資料進行預處理,識別影象是否存在缺陷以及缺陷型別;第三部分對DSP的輸出結果輸出,進行伺服器對缺陷影象的儲存,以便以後進行統計分析。

其中,影象採集部分透過高速CCD相機實時地獲取帶鋼上、下表面影象,並採用高速A/D轉換器將前期獲取的影象轉為數字訊號,並將採集的資料送往數字訊號處理器DSP;影象缺陷識別部分判斷影象是否存在缺陷,對預處理的缺陷影象提取並分析特徵資訊,然後利用各種機器視覺中各種方法判斷出缺陷型別;影象輸出及與伺服器通訊模組將鋼板的缺陷型別加在原始影象上,進行儲存並進行顯示。

三、系統軟體設計方案

四、工作原理

使用“背光”成像方式,透過架設在生產線上的線陣相機進行實時同步掃描,利用高亮的LED線性聚光光源進行背打光。當出現缺陷時,強光透過針孔,CCD相機進行資料採集,然後將採集到的資料運用影象處理軟體—進行實時線上缺陷檢測、分類和處理各種缺陷進行分析處理輸出。

五、系統功能

1.100%幅面帶鋼表面缺陷檢測,發現帶鋼表面缺陷時可根據設定發出報警,提示及時修復,避免大量缺陷產品的產生;

2.完整的表面質量資訊,帶鋼表面缺陷影象由計算機進行儲存,每卷帶鋼產品都有完全的疵點影象/位置和數量等資訊,產品幅面邊緣根據需要可以進行自動貼標。

3.高精度帶鋼表面缺陷檢測系統方案可100%檢測出0.01平方毫米以上的針孔缺陷,滿足客戶的不斷提升的帶鋼產品品質要求;

4.軟體資料庫管理功能,可以對生產的每卷帶鋼材料進行精確的質量統計,詳細的缺陷記錄(大小和位置)和統計為生產工藝及裝置狀態調整提供了方便,離線分析用於後續分切和質量管理,可有效保證產品質量;

5.系統聯動當帶鋼針表面缺陷測系統檢測到帶鋼缺陷時進行聲光報警,也可在系統中加入其他連鎖I/O輸出;在帶鋼表面發現缺陷時,在產品的邊緣貼上標籤定位誤差在5mm以內。傳統的帶鋼檢測模式下系統在發現缺陷時,系統軟體會在缺陷分佈地圖上透過缺陷的橫縱位置標定缺陷的具體位置。透過缺陷定位系統可以對針孔數量等資訊一目瞭然,在某些特定的需要成卷後分切的產品,配備缺陷定位系統更有利於發現缺陷。

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