帶鋼是冶金企業(yè)的主要產(chǎn)品，是汽車、國防、化工、輕工業(yè)制造的主要原材料。隨著全球能源緊張、鐵礦石的漲價，對帶鋼的成品率、合格率、優(yōu)質(zhì)率提出更高的要求。表面質(zhì)量是帶鋼的主要質(zhì)量指標(biāo)，由于原材料、軋制工藝、系統(tǒng)控制等方面的因素，造成帶鋼表面出現(xiàn)裂紋、結(jié)疤、輥印、空洞、表皮分層、色斑、麻點(diǎn)等缺陷在所難免。這些缺陷對帶鋼的抗疲勞性、抗腐蝕性、耐磨性、電磁特性都有不同程度的影響，所以在軋制過程中，及時發(fā)現(xiàn)這些缺陷、調(diào)整控制參數(shù)、分類標(biāo)注不同等級的帶鋼，對提高帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)能源消耗、最大限度地獲取銷售利潤具有深遠(yuǎn)的意義。

　　目前，在帶鋼生產(chǎn)中，基本采用人工檢測的方法來檢查帶鋼表面的缺陷。這種方法存在諸多不足：容易受檢測人員主觀因素的影響，檢測結(jié)果缺乏準(zhǔn)確性、可靠性和完整性;下表面的檢測必須要翻板，從而降低了生產(chǎn)率;工人勞動強(qiáng)度大;當(dāng)鋼板溫度高時，質(zhì)檢員很難站在離鋼板很近的地方，從而影響檢測效果。

　　冷軋帶鋼表面檢測系統(tǒng)

　　冷軋帶鋼表面缺陷檢測系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成如圖1所示，設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸通過千兆以太網(wǎng)和光纖實(shí)現(xiàn)。

　　該系統(tǒng)主要由四部分組成，包括檢測箱、現(xiàn)場控制箱、數(shù)據(jù)處理柜和操作臺。檢測箱：檢測箱內(nèi)裝有兩臺高速線陣CCD攝像機(jī)、高強(qiáng)度平行光源，并配備安裝調(diào)整機(jī)構(gòu)、防護(hù)系統(tǒng)等，檢測箱下面裝有輪子，在地基上安裝導(dǎo)軌定位系統(tǒng)，檢測箱可以從生產(chǎn)線上拉出，便于檢修和維護(hù)。檢測箱的功能是獲取帶鋼表面的圖像數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場控制箱：現(xiàn)場控制箱安裝在檢測箱附近，完成檢測箱內(nèi)的電氣控制，采集圖像數(shù)據(jù)，并且把預(yù)處理后的數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)信息傳送到數(shù)據(jù)處理柜?，F(xiàn)場提供的帶鋼速度脈沖信號進(jìn)入現(xiàn)場控制箱，配合攝像機(jī)采集控制。數(shù)據(jù)處理柜：數(shù)據(jù)處理柜安裝在操作室內(nèi)，由多臺數(shù)據(jù)處理器和服務(wù)器組成，數(shù)據(jù)處理器并行處理鋼板的圖像數(shù)據(jù)，并把處理結(jié)果傳送給服務(wù)器進(jìn)行綜合分析統(tǒng)計，并保存數(shù)據(jù)。操作臺：操作臺安裝在操作室內(nèi)，與服務(wù)器連接，可以進(jìn)行各種操作。

　　檢測原理

　　冷軋在線表面缺陷檢測系統(tǒng)，利用光學(xué)成像檢測原理，通過采用高速線陣CCD攝像機(jī)、線形平行光源、高性能數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及最新的機(jī)器視覺圖像處理技術(shù)來實(shí)現(xiàn)帶鋼表面缺陷檢測。原理如圖2所示。

　　冷軋帶鋼表面質(zhì)量監(jiān)測是在機(jī)器視覺和計算機(jī)高速發(fā)展的基礎(chǔ)上研制的，它充分利用了當(dāng)前最先進(jìn)的圖像采集設(shè)備和圖像處理算法，技術(shù)關(guān)鍵主要包括圖像的獲取和圖像數(shù)據(jù)處理。

　　(一)圖像獲取

　　圖像的獲取與光源以及攝像機(jī)安裝位置有關(guān)。光源采用高亮度的LED紅光源，發(fā)出的光為平行光。攝像機(jī)采用高速、高靈敏度的攝像機(jī)，安裝位置與光源發(fā)出的光成一定角度，當(dāng)鋼板表面沒有缺陷時，打到鋼板上的光被反射出去，攝像機(jī)得到的圖像比較暗;當(dāng)鋼板表面有瑕疵時，由于瑕疵表面不平會產(chǎn)生漫反射，此時攝像機(jī)將在對應(yīng)的傳感器位置上得到較亮的圖像。這樣一幀一幀的圖像組合起來(與帶鋼速度配合)，就得到了整條帶鋼的等間距表面圖像數(shù)據(jù)。

　　(二)數(shù)據(jù)處理

　　圖像識別算法復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理量大，因此采用了多處理器并行處理技術(shù)，每臺處理器處理完后傳送到服務(wù)器，由服務(wù)器進(jìn)行整理保存，記錄下瑕疵發(fā)生的位置、類型，并且把瑕疵的局部圖像保存到磁盤中，同時對各種瑕疵情況通過專家系統(tǒng)與瑕疵圖庫進(jìn)行分析、對比，得到統(tǒng)計數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)來指導(dǎo)優(yōu)化工藝。可以識別常見的輥印、劃痕、銹痕、羽紋、粘結(jié)、折印等，系統(tǒng)通過不斷學(xué)習(xí)可以逐步提高缺陷識別率。

　　技術(shù)指標(biāo)及特點(diǎn)

　　(一)技術(shù)指標(biāo)

　　帶鋼寬度：<600 mm;帶鋼速度：<10 m/s;測量位置鋼板跳動：<1 0.8="" 1.5="">90%;缺陷識別準(zhǔn)確率：60%~85% 。

　　(二)功能簡介

　　該系統(tǒng)的功能主要包括在線檢測、離線分析、系統(tǒng)維護(hù)及數(shù)據(jù)管理等功能。

　　在線檢測功能：在線檢測是最主要的功能，從操作臺選擇在線檢測后，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對檢測箱采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，首先把瑕疵識別出來，然后再與樣本庫中的瑕疵數(shù)據(jù)對比進(jìn)行分類，按照設(shè)定的等級及操作進(jìn)行報警或分類統(tǒng)計顯示，并保存處理瑕疵局部的圖像數(shù)據(jù)。

　　離線分析功能：從操作臺選擇離線分析功能后，通過操作界面可以進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢，瑕疵圖片復(fù)現(xiàn)等。

　　系統(tǒng)維護(hù)功能：系統(tǒng)維護(hù)包括設(shè)備工作狀態(tài)顯示、專家系統(tǒng)管理及軟件維護(hù)等。設(shè)備工作狀態(tài)顯示包括攝像機(jī)工作狀態(tài)、數(shù)據(jù)處理器工作狀態(tài)、外圍設(shè)備狀態(tài)，可以實(shí)時觀察帶鋼圖像等，便于系統(tǒng)維護(hù)。專家系統(tǒng)自學(xué)習(xí)管理包括專家系統(tǒng)管理包括瑕疵數(shù)據(jù)庫的補(bǔ)充修改，數(shù)據(jù)庫管理。軟件維護(hù)包括軟件更新和功能擴(kuò)展等。

　　數(shù)據(jù)管理功能：數(shù)據(jù)管理包括數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，報表生成打印等。

　　(三)安裝需求

　　提供220V交流電源、干凈的壓縮空氣、帶鋼速度編碼器信號。

　　(四)設(shè)備特點(diǎn)

　　安裝方便，操作簡單，維護(hù)量很小，另外由于圖像處理是通過軟件實(shí)現(xiàn)的，更新方便，可以很快地應(yīng)用最新的數(shù)據(jù)處理技術(shù)而保持設(shè)備的先進(jìn)性。

　　(五)常用相機(jī)

　　常用的相機(jī)有Basler的racer系列相機(jī)。racer相機(jī)可提供CameraLink 和GigE接口，根據(jù)不同的應(yīng)用要求靈活選擇;該相機(jī)尺寸小，容易多臺相機(jī)并行檢測，便于機(jī)械結(jié)構(gòu)集成。

　　總結(jié)

　　冷軋帶鋼表面質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)是基于機(jī)器視覺原理研制的非接觸檢測設(shè)備，具有安裝方便、維護(hù)量小、性價比高的特點(diǎn)，安裝該系統(tǒng)后可以客觀的提供產(chǎn)品質(zhì)量分析報告，快速反應(yīng)生產(chǎn)中的問題，從而指導(dǎo)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率，降低廢品率，減少質(zhì)量成本。