表面在線檢測技術的最新研究與應用)

1、表面在線檢測技術的表面在線檢測技術的最新研究與應用最新研究與應用徐科徐科北京科技大學冶金工程研究院北京科技大學冶金工程研究院高效軋制國家工程研究中心高效軋制國家工程研究中心表面在線檢測技術的最新研究與應用u近十年來，國內鋼鐵企業(yè)已經把表面檢近十年來，國內鋼鐵企業(yè)已經把表面檢測系統(tǒng)作為軋制生產線的重要儀表測系統(tǒng)作為軋制生產線的重要儀表國內國內60%60%以上的寬帶鋼熱連軋生產線以上的寬帶鋼熱連軋生產線已經配備表面檢測系統(tǒng)已經配備表面檢測系統(tǒng)國內新建的冷軋生產線都把表面檢測國內新建的冷軋生產線都把表面檢測系統(tǒng)作為保證產品表面質量的重要手系統(tǒng)作為保證產品表面質量的重要手段，尤其是汽車鋼生產線段，尤其

2、是汽車鋼生產線寶鋼已經制定了在本部使用寶鋼已經制定了在本部使用4040套以上套以上表面檢測系統(tǒng)，全部由自己開發(fā)表面檢測系統(tǒng)，全部由自己開發(fā)u國內有色生產線上使用表面檢測系統(tǒng)也國內有色生產線上使用表面檢測系統(tǒng)也在逐步增加，包括鋁熱連軋、冷軋鋁帶、在逐步增加，包括鋁熱連軋、冷軋鋁帶、鋁箔、銅帶等鋁箔、銅帶等表面在線檢測技術的最新研究與應用u在技術上沒有重要的突破在技術上沒有重要的突破國外的供應商：國外的供應商： 德國德國ParsytecParsytec公司（面陣公司（面陣CCDCCD） 美國美國CognexCognex公司（線陣公司（線陣CCDCCD） 法國法國VAI-SIASVAI-SIAS公司

3、（線陣公司（線陣CCDCCD）基于基于CCDCCD的的二維二維灰度灰度圖像圖像檢測檢測u有兩個方面值得引起關注有兩個方面值得引起關注應用領域的不斷拓展：應用領域的不斷拓展：三維檢測技術的研究三維檢測技術的研究冷軋熱軋中厚板連鑄坯表面在線檢測技術的最新研究與應用u從源頭控制表面質量是保證成品表面質量的關鍵從源頭控制表面質量是保證成品表面質量的關鍵u需要解決三個問題需要解決三個問題設備的防護問題，尤其是下表面的防護設備的防護問題，尤其是下表面的防護高溫物體的表面圖像采集問題高溫物體的表面圖像采集問題復雜背景下缺陷的自動檢測與識別算法復雜背景下缺陷的自動檢測與識別算法煉鐵煉鐵煉鋼煉鋼熱軋熱軋連鑄連鑄

4、冷軋冷軋熱處理、涂鍍熱處理、涂鍍表面質量評估表面質量評估表面質量控制與保證表面質量控制與保證表面在線檢測技術的最新研究與應用u人工在線觀測：工人在鑄坯切割后直接觀察鑄坯人工在線觀測：工人在鑄坯切割后直接觀察鑄坯表面進行檢測表面進行檢測u人工下線檢察：需要將待檢測的鑄坯下線，等溫人工下線檢察：需要將待檢測的鑄坯下線，等溫度降低后再由人工進行檢察度降低后再由人工進行檢察表面在線檢測技術的最新研究與應用u傳統(tǒng)的超聲波式、磁感應式、電磁渦流式等無損傳統(tǒng)的超聲波式、磁感應式、電磁渦流式等無損檢測手段受高溫影響，無法應用于鑄坯在線檢測檢測手段受高溫影響，無法應用于鑄坯在線檢測u原理：系統(tǒng)采用圖像檢測方式，

5、就是利用攝像機原理：系統(tǒng)采用圖像檢測方式，就是利用攝像機代替人工目測進行圖像采集，并利用計算機代替代替人工目測進行圖像采集，并利用計算機代替人工智能進行缺陷的識別。人工智能進行缺陷的識別。u難點：難點：圖像采集：鑄坯表面溫度高、輻射光強，覆蓋氧化鐵圖像采集：鑄坯表面溫度高、輻射光強，覆蓋氧化鐵皮，表面缺陷容易被背景光和氧化鐵皮所覆蓋皮，表面缺陷容易被背景光和氧化鐵皮所覆蓋圖像識別：鑄坯背景復雜，氧化鐵皮、保護渣等容易圖像識別：鑄坯背景復雜，氧化鐵皮、保護渣等容易識別成缺陷識別成缺陷表面在線檢測技術的最新研究與應用u系統(tǒng)安裝在連鑄坯生產線的一切割后，上下表面系統(tǒng)安裝在連鑄坯生產線的一切割后，上下

6、表面同步檢測。同步檢測。表面在線檢測技術的最新研究與應用板坯攝像機光源激光線條光源攝像機攝像機表面在線檢測技術的最新研究與應用u上下表面各用兩臺高亮度的綠色激光線光上下表面各用兩臺高亮度的綠色激光線光源，出瞳功率大于源，出瞳功率大于2W。u激光通過光纖與前端套筒相連，更換激光激光通過光纖與前端套筒相連，更換激光器時，不需要調整套筒的角度與位置器時，不需要調整套筒的角度與位置u激光器的連續(xù)使用壽命達激光器的連續(xù)使用壽命達1年以上年以上表面在線檢測技術的最新研究與應用u上下表面各用上下表面各用3臺臺4096像像素線陣素線陣CCD攝像機。攝像機。u攝像機前加窄帶濾色鏡，攝像機前加窄帶濾色鏡，以濾除鑄

7、坯表面的背景光以濾除鑄坯表面的背景光表面在線檢測技術的最新研究與應用u下表面安裝在輥道下方搭建的檢測小房內，如小下表面安裝在輥道下方搭建的檢測小房內，如小房的開口為一寬度房的開口為一寬度100mm的窄縫，以減少氧化的窄縫，以減少氧化鐵皮的掉入。鐵皮的掉入。表面在線檢測技術的最新研究與應用縱向裂紋縱向裂紋氧化鐵皮氧化鐵皮振痕振痕渣痕渣痕水痕水痕光照不均光照不均表面在線檢測技術的最新研究與應用u紋理是一種不依賴于顏色或亮度的反映圖像中紋理是一種不依賴于顏色或亮度的反映圖像中同質現象的重要特征同質現象的重要特征u紋理是同類物體表面共有的內在特性，包含了紋理是同類物體表面共有的內在特性，包含了物體表面

8、結構組織排列的重要信息以及與周圍物體表面結構組織排列的重要信息以及與周圍環(huán)境的聯(lián)系環(huán)境的聯(lián)系u鑄坯表面的各種現象在不同方向上的紋理特征鑄坯表面的各種現象在不同方向上的紋理特征有明顯差異有明顯差異縱向裂紋、水痕：垂直方向縱向裂紋、水痕：垂直方向振痕：水平方向振痕：水平方向氧化鐵皮、渣痕：所有方向氧化鐵皮、渣痕：所有方向表面在線檢測技術的最新研究與應用u選取選取1028 幅尺寸為幅尺寸為128128的圖像進行了特征提取，其的圖像進行了特征提取，其中裂紋中裂紋332幅，水痕幅，水痕153幅，渣痕幅，渣痕238幅，氧化鐵皮幅，氧化鐵皮158幅幅，振痕，振痕147幅。幅。u選取其中一半作為訓練樣本，另一

9、半作為測試樣本進行測選取其中一半作為訓練樣本，另一半作為測試樣本進行測試，分類器為試，分類器為AdaBoost分類器。分類器。u表中為測試結果，其中裂紋識別率達表中為測試結果，其中裂紋識別率達86.75%。樣本類型樣本類型樣本個數樣本個數正確正確識別識別個數個數識別率識別率/%裂紋裂紋16614486.75水痕水痕777192.20渣痕渣痕11910689.08氧化鐵皮氧化鐵皮796379.75振痕振痕736487.67合計合計51444887.16表面在線檢測技術的最新研究與應用表面在線檢測技術的最新研究與應用u專門針對鑄坯表面的復雜狀況和鑄坯表面缺陷的專門針對鑄坯表面的復雜狀況和鑄坯表面缺

10、陷的特點設計了表面缺陷自動檢測與識別算法特點設計了表面缺陷自動檢測與識別算法u采用多臺采用多臺40964096像素的線陣像素的線陣CCDCCD攝像機同步采集板坯攝像機同步采集板坯表面圖像，檢測精度可達表面圖像，檢測精度可達0.3 mm0.3 mmu采用高亮度的綠色激光線光源作照明，與板坯表采用高亮度的綠色激光線光源作照明，與板坯表面背景形成強烈對比，保證了缺陷的對比度面背景形成強烈對比，保證了缺陷的對比度u系統(tǒng)采用了完善的結構設計和現場防護措施，可系統(tǒng)采用了完善的結構設計和現場防護措施，可確保在鑄坯惡劣的生產環(huán)境下長期免維護運行確保在鑄坯惡劣的生產環(huán)境下長期免維護運行表面在線檢測技術的最新研究

11、與應用u原理方法：基于明、暗場照明的二維灰度圖像檢測原理方法：基于明、暗場照明的二維灰度圖像檢測容易受環(huán)境光以及物體表面狀況的影響，難以從根本上解容易受環(huán)境光以及物體表面狀況的影響，難以從根本上解決缺陷的漏報和誤報問題決缺陷的漏報和誤報問題用于曲面時容易受遮擋或產生光照不均，只適用于平面用于曲面時容易受遮擋或產生光照不均，只適用于平面u判別標準：基于缺陷樣本庫的學習與識別判別標準：基于缺陷樣本庫的學習與識別只能進行定性的分析，而不能進行定量分析只能進行定性的分析，而不能進行定量分析需要收集大量的缺陷樣本，影響系統(tǒng)的使用需要收集大量的缺陷樣本，影響系統(tǒng)的使用表面在線檢測技術的最新研究與應用u三維

12、形貌特征不受背景、光照、環(huán)境等因素的影三維形貌特征不受背景、光照、環(huán)境等因素的影響，是魯棒性好的特征，可對缺陷進行定量表征響，是魯棒性好的特征，可對缺陷進行定量表征與判定與判定u通過二維灰度信息與三維形貌信息的融合，不僅通過二維灰度信息與三維形貌信息的融合，不僅可以結合兩種方法的優(yōu)點，而且可以提高二維灰可以結合兩種方法的優(yōu)點，而且可以提高二維灰度圖像與三維形貌信息的處理效率與可靠性度圖像與三維形貌信息的處理效率與可靠性u基于面結構光的三維動態(tài)測量方法不僅提高了測基于面結構光的三維動態(tài)測量方法不僅提高了測量速度，而且在可靠性上也得到了很大保證量速度，而且在可靠性上也得到了很大保證表面在線檢測技術

13、的最新研究與應用重軌的表面是重軌的表面是多平面多曲面的多平面多曲面的組合面。分為三個組合面。分為三個部分：軌頭、軌腰部分：軌頭、軌腰和軌底。共有弧面和軌底。共有弧面1414個，平面?zhèn)€，平面5 5處。處。5 5個平面分別是軌頭個平面分別是軌頭踏面、軌頭側面、踏面、軌頭側面、軌頭底面、軌底頂軌頭底面、軌底頂面和軌底底面。面和軌底底面。表面在線檢測技術的最新研究與應用冷態(tài)重軌表面覆蓋冷態(tài)重軌表面覆蓋著很多的氧化鐵皮，顏著很多的氧化鐵皮，顏色與表面缺陷，如結疤色與表面缺陷，如結疤、壓痕等缺陷非常相似、壓痕等缺陷非常相似，很難區(qū)分。，很難區(qū)分。表面在線檢測技術的最新研究與應用表面在線檢測技術的最新研究與

14、應用表面在線檢測技術的最新研究與應用表面在線檢測技術的最新研究與應用表面在線檢測技術的最新研究與應用表面在線檢測技術的最新研究與應用u字符一般都是線字符一般都是線條型，有效像素條型，有效像素寬度較窄，可以寬度較窄，可以通過有效像素所通過有效像素所占比例來進行篩占比例來進行篩選，排除字符等選，排除字符等偽缺陷。偽缺陷。u字符的深度大約字符的深度大約為為0.20.2 mmmm，從而，從而可說明本方法的可說明本方法的深度檢測精度為深度檢測精度為0.20.2 mmmm。表面在線檢測技術的最新研究與應用u用用3 3根樣軌對缺陷檢測算根樣軌對缺陷檢測算法進行了試驗，每根樣法進行了試驗，每根樣軌上的缺陷都準確檢測軌上的缺陷都準確檢測到，并且試驗過程中只到，并且試驗過程中只有一次誤報。有一次誤報。表面在線檢測技術的最新研究與應用為了避免誤檢，為了避免誤檢，系統(tǒng)報警后，將系統(tǒng)報警后，將重軌慢速來回走重軌慢速來回走幾遍，如繼續(xù)報幾遍，如繼續(xù)報警，則確認為缺警，則確認為缺陷。陷。表面在線檢測技術的最新研究與應用u激光線光源的三維檢測技術目前最大的問題是檢激光線光源的三維檢測技術目前最大的問題是檢測速度問題測速度問題u三維檢測不能解決所有