帶鋼表面檢測系統(tǒng)在連退線生產(chǎn)中的應(yīng)用

曹開翔(馬鋼自動化信息技術(shù)有限公司　安徽馬鞍山　243000)

帶鋼表面檢測系統(tǒng)在連退線生產(chǎn)中的應(yīng)用

曹開翔(馬鋼自動化信息技術(shù)有限公司安徽馬鞍山243000)

摘要：主要介紹了合鋼連退線線表面檢測系統(tǒng)的組成、工作原理、系統(tǒng)特點及應(yīng)用效果。系統(tǒng)不僅能夠觀察實時的帶鋼表面質(zhì)量，還能根據(jù)鋼卷號查找歷史記錄。對杜絕漏檢、加快質(zhì)量信息反饋、降低質(zhì)量損失、提高成材率、降低勞動強度、提升用戶服務(wù)水平等起到了積極作用。

關(guān)鍵詞：質(zhì)量；檢測；連退；表面

冷軋板帶鋼在連退線的退火生產(chǎn)的過程中，由于原料、平整機、棍子、退火爐及周圍環(huán)境等因素的影響，在帶鋼表面會形成許多種類的質(zhì)量缺陷，如擦劃傷、結(jié)疤、污斑、區(qū)域性缺陷、褶皺、輥印、周期性缺陷、孔洞、條紋等等。

傳統(tǒng)的帶鋼表面質(zhì)量在線檢查是由人眼來完成，再由人工抽檢部分鋼卷的表面質(zhì)量，這樣的方式來完成帶鋼的表面檢查。這樣的檢查存在很多的問題：生產(chǎn)速度高，最高達到840 m/min，很多缺陷人眼很難觀察到，不能進行全表面的質(zhì)量檢測；無法進行精確的缺陷定位和缺陷統(tǒng)計，也不知道整個鋼卷的缺陷的分布情況，不能生成準確、完整的帶鋼整卷的表面質(zhì)量報告；且操作生產(chǎn)時，質(zhì)檢人員面對的帶鋼強光照射，人眼容易疲勞，不能長時間進行鋼帶的監(jiān)控進行質(zhì)檢。

隨著計算機圖像處理技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用不斷的推廣，以及客戶對帶鋼表面的的質(zhì)量要求越來越高，傳統(tǒng)的質(zhì)量檢測已經(jīng)滿足不了質(zhì)量檢測的要求，因此，2013年1月份合鋼連退線引進美國康耐視(Congex)公司表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)。

1系統(tǒng)組成

合鋼1#連續(xù)退火機組用來生產(chǎn)汽車板、家電板等冷軋退火板材，其檢測系統(tǒng)是美國康耐視(Congex)公司表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)。檢測系統(tǒng)的工作原理是采用高速CCD行掃描攝像頭對帶鋼表面進行逐行掃描，完成對整卷帶鋼表面的掃描檢測。CCD傳感器和LED光源覆蓋鋼板的寬度，同時帶鋼在連退線不斷連續(xù)地運行，每個攝像頭進行高速的掃描，可以從頭到尾完整地掃描整個帶鋼表面。由攝像頭的每一個像素記錄了光的強度儲存服務(wù)器中，光強由0-255的數(shù)字表示，這樣便可獲得整個帶鋼表面的光強信息。掃描后經(jīng)計算處理后的結(jié)果，便立即實時地在計算機屏幕上顯示出來，以便于操作員立即觀察和判斷是否要采取相應(yīng)的措施，比如停機或標記。

檢測系統(tǒng)主要有以下五部分組成:

1.光源：光源采用了平行光技術(shù)，LED光源壽命可達5年以上，而且維護要求低，光源為LED白色光源，功率400W ，寬度約1600 mm，上下表面各一個光源。

2.攝像頭：CCD行掃描攝像頭，對板帶進行連續(xù)掃描。攝像頭像素為2048。攝像頭每秒最多可掃描4 萬行。整個攝像頭有一保護罩，該罩子的底座固定在支架上，攝像頭隨罩子可對位置及角度進行微調(diào)。

3.信號處理單元：實時處理從攝像頭傳送過來的模擬信號，提取出代表缺陷的有用信號，處理完畢的數(shù)據(jù)傳送到系統(tǒng)服務(wù)器及數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器。

4.系統(tǒng)服務(wù)器：系統(tǒng)服務(wù)器為操作人員的應(yīng)用、系統(tǒng)服務(wù)器功能實現(xiàn)和管理應(yīng)用提供完美的軟件服務(wù)。系統(tǒng)服務(wù)器通過光纖與Cognex的相機連接。

5.數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器:帶ODBC訪問接口的SmartView?數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器對于運行martView V3.0 或更高級別軟件的檢測系統(tǒng)來說是一個可選項。裝有SmartView檢測系統(tǒng)，檢測缺陷數(shù)據(jù)和缺陷灰度圖像將被轉(zhuǎn)移到適于每一個所檢測的卷材的數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫可以讓客戶通過PQA軟件或客戶自行開發(fā)的數(shù)據(jù)分析工具訪問現(xiàn)有的和歷史的檢測結(jié)果。該數(shù)據(jù)庫基于Microsoft SQL Server 2005而建立，使用工業(yè)標準的ODBC協(xié)議可以訪問。

2表面檢測系統(tǒng)的軟件功能

表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)在合鋼1#連續(xù)退火機組得到應(yīng)用，同時得到了馬鋼合肥公司質(zhì)檢處的一致好評，其主要的軟件功能介紹如下：

(1)缺陷檢測 在檢測開始后就能夠得到信號，其中包括缺陷的信號。如何把缺陷信從背景信號中檢測出來并且要保證不能漏失一個缺陷的信號,同時不能將背景信號誤認為缺陷信號，這便是缺陷檢測信號處理的任務(wù)。檢測是將一個異常的光變化與背景分離的處理過程，這個異常的光變化可能會是由于一個缺陷所引起。CCD攝像頭是測量產(chǎn)品每個位置的灰度值或亮度值。對攝像頭采集來的信號進行動態(tài)優(yōu)化處理，這樣可以提高系統(tǒng)在各種變化條件下檢測缺陷的能力。對從攝像頭采集過來的信號，由于亮度、環(huán)境或其它因素變化引起的信號幅值大小進行調(diào)整。通過系統(tǒng)分析消除這些由于外界因素引起的變化，使檢測實際缺陷的信號更易于被檢測到。

(2)缺陷分類 缺陷被檢測到后，每個缺陷的許多特征值確定了，這樣便可以進行缺陷的識別。正確的識別可提供非常重要的信息，這些信息對采取有效的措施來消除缺陷源可以提供幫助，或為產(chǎn)品的下一步處理進行標記。Cognex采用人工智能技術(shù)，分類器有自學(xué)習(xí)功能。該技術(shù)已申請專利。有了這個技術(shù)，對暫時還未收集到缺陷數(shù)據(jù)庫中的缺陷，會自動進行分類處理，操作員只需對其進行命名，便自動填充進數(shù)據(jù)庫了。該技術(shù)同時大大提高了缺陷判別的速度和準確率。

(3)缺陷可視化 操作站能夠以正在檢測的速度訪問和顯示大量的缺陷和灰度圖象數(shù)據(jù)。通過系統(tǒng)服務(wù)器將圖像和檢測結(jié)果在Cognex的相機網(wǎng)絡(luò)分布，使得多個操作站能夠顯示檢測結(jié)果。板帶質(zhì)量視窗提供材料表面的“快照”。快照的尺寸可設(shè)置。這個功能提供了圖像和以統(tǒng)計為基礎(chǔ)的信息分析。操作人員可以根據(jù)帶鋼表面分析缺陷的具體信息時，查看帶鋼的快照，看到缺陷的圖像信息。

(4)缺陷數(shù)據(jù)庫 每種缺陷均由近300個缺陷特征來進行描述，特征值相近的同類缺陷的集合構(gòu)成了缺陷數(shù)據(jù)庫中的一個基本單元。而這些所有不同類的缺陷集合的組合就構(gòu)成了缺陷數(shù)據(jù)庫。每個缺陷的集合，或簡稱之為每種缺陷，還可分為三種等級：輕度、中度及重度。缺陷數(shù)據(jù)庫的基本算法基于人工智能的自學(xué)習(xí)，即系統(tǒng)對每個缺陷集合中的缺陷進行分析并找出其共同的特征值。這些特征值將用于判別之后出現(xiàn)的缺陷信號。

(5)缺陷數(shù)據(jù)離線分析 生產(chǎn)質(zhì)量顧問是數(shù)據(jù)分析和顯示工具的集合，用來分析歷史的和正在發(fā)生的缺陷數(shù)據(jù)。缺陷數(shù)據(jù)可以與工藝參數(shù)和影響產(chǎn)品質(zhì)量的其它變量一起進行綜合分析。

3結(jié)束語

2013年10月份完成安裝及調(diào)試，至今表面檢測系統(tǒng)檢測安全可靠，運行穩(wěn)定； 合肥連退線表面檢測系統(tǒng)的投入，為操作人員提供了帶鋼表面缺陷的可視圖像，也改變了表面檢測的傳統(tǒng)模式，帶鋼表面質(zhì)量數(shù)據(jù)也有了完整的數(shù)據(jù)記錄，也使得帶鋼的表面質(zhì)量有據(jù)可查，同時對質(zhì)量異議提供了依據(jù)。同時對提高連退線的產(chǎn)量創(chuàng)造了有利條件。目前，連退線表面檢測系統(tǒng)在生產(chǎn)應(yīng)用中取得較好的效果，同時，系統(tǒng)的樣本庫還不完善，需要大量的樣本庫需要采集。

參 考 文 獻

[1]http://www.cqvip.com/Main/Search.aspx?w=%e5%be%90%e7%a7%91[J]徐科等 冷軋帶鋼表面質(zhì)量自動檢測系統(tǒng)的在線應(yīng)用研究 [J].冶金自動

化，2003，1

[2]徐科等 熱軋帶鋼表面缺陷在線檢測的方法與工業(yè)應(yīng)用[J].機械工程學(xué)報，2009，4

[3]陳成等 帶鋼表面缺陷在線檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].軟件，2013，11

Application of the strip Surface Detection System

in the Continuous Annealing Line

CAO Kai-xiang

Abstract：This paper mainly introduces the HeFei steel continuous annealing line surface inspection system composition, working principle, system characteristics and application effect. The system can not only observe the strip surface quality in real time, but also according to the coil number search history. To prevent undetected, accelerate the quality information feedback, reduce the quality losses, improve yield, reduce labor intensity, improve customer service level, has played a positive role.

Key words：quality；inspection；continuous annealing；surface

作者簡介：曹開翔(1980-)，男，馬鋼自動化信息技術(shù)有限公司，工程師。

收稿日期：2015-02-23；改回日期：2015-03-24

中圖分類號：TG155.92

文獻標識碼：B

文章編號：1672-9994(2015)02-0025-02