表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)在鋁板帶生產(chǎn)線上的應(yīng)用

李冰峰

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

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表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)在鋁板帶生產(chǎn)線上的應(yīng)用

李冰峰

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

文章論述了表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)的組成、原理、優(yōu)點及其應(yīng)用實例，指出隨著鋁加工技術(shù)的發(fā)展以及對產(chǎn)品表面質(zhì)量要求的提高，表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)在鋁板帶生產(chǎn)線上的應(yīng)用將越來越廣。

表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)；鋁板帶；應(yīng)用

近年來，我國掀起了鋁板帶生產(chǎn)線建設(shè)的高潮，一些生產(chǎn)線的裝備與自動化程度已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。隨著鋁加工技術(shù)的發(fā)展，交通運輸用鋁材、包裝材料(易拉罐等)用鋁材、印刷版基用鋁材等產(chǎn)品已成為各鋁板帶加工廠的主導(dǎo)產(chǎn)品。這些產(chǎn)品對表面質(zhì)量的要求越來越高，良好的表面質(zhì)量是企業(yè)在激烈的市場競爭中求得生存和發(fā)展的前提條件，因表面質(zhì)量問題使企業(yè)蒙受巨大經(jīng)濟損失的事件屢見不鮮，因而許多企業(yè)開始關(guān)注如何進(jìn)一步提高帶材的表面質(zhì)量。

傳統(tǒng)的表面質(zhì)量檢測通過開卷、翻板等人工檢查完成，檢出率低，缺陷反饋不及時，且受主觀因素的影響，缺乏準(zhǔn)確性和規(guī)范化，已無法滿足高速生產(chǎn)中實時監(jiān)控、在線預(yù)警、缺陷分析等需要。因此，有必要裝配表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)對表面質(zhì)量進(jìn)行實時、準(zhǔn)確的監(jiān)控，以保證高精鋁板帶的表面質(zhì)量[1]。

1 組成及原理

表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)由硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。

硬件設(shè)備包括圖像采集設(shè)備(光源、CCD攝像機等)，以及軟件系統(tǒng)所需的控制柜、服務(wù)器、電腦終端等。

軟件系統(tǒng)包括圖像處理系統(tǒng)、圖像識別系統(tǒng)、缺陷分類、數(shù)據(jù)分析等。

表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)的原理是，在帶材上下表面分別安裝攝像機及光源，采用反射光觀察方式檢測缺陷，利用特殊光源以一定方向照射到帶材表面上，攝像機在帶材表面上掃描成像；當(dāng)帶材表面有缺陷時，根據(jù)缺陷的光學(xué)特征，光線反射后會呈現(xiàn)出明暗不同的區(qū)域；將攝像機所得圖像信號傳輸?shù)接嬎銠C，通過圖像處理后，提取圖像的特征參數(shù)，再進(jìn)行圖像識別，判斷出是否存在缺陷以及是哪種缺陷。圖1為表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagram of surface inspection system

2 優(yōu)點

表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)的優(yōu)點如下：

(1)可用于檢測帶卷所有的物理缺陷，包括在帶卷上的位置、個數(shù)、形狀等，并將其記錄下來，生成檢測報表，便于離線分析。該系統(tǒng)可識別如輥印、劃傷、邊部裂紋、橫折印等多種常見缺陷；

(2)有助于對所檢測的帶卷進(jìn)行分類處理，避免不合格的產(chǎn)品出廠遭遇退貨和投訴的損失；

(3)根據(jù)檢測結(jié)果，可對有局部缺陷的帶卷作進(jìn)一步處理，剔除不合格部分，以提高帶卷的成品率；

(4)更進(jìn)一步，根據(jù)檢測結(jié)果，可對產(chǎn)品缺陷的原因進(jìn)行分析，采取及時更換軋輥等措施，排除工藝設(shè)備上的錯誤源，以徹底杜絕缺陷的進(jìn)一步生成；

(5)缺陷檢測信息可傳遞到下游工序，下游工序可有目的的調(diào)整生產(chǎn)工藝并重點檢測相應(yīng)位置，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

3 應(yīng)用實例

基于表面檢測系統(tǒng)的諸多優(yōu)點，國內(nèi)外許多鋁加工生產(chǎn)線上均配有該系統(tǒng)，如熱軋機組、拉矯機組、縱切機組等。

德國Alu Norf熱軋、中鋁瑞閩熱軋、美國Wise Alloys熱軋、河南中孚熱軋等均配有表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)。以瑞閩熱軋為例，系統(tǒng)所需的光源及攝像機安裝在精軋機切邊剪后、卷取機前。采用鹵素?zé)艄庠?，攝像機采用行掃描技術(shù)，對鋁帶材表面進(jìn)行連續(xù)的線掃描，每秒最多可以完成兩萬行的信號跟蹤。典型分辨率為0.5×0.8mm，最高為0.2×0.2mm[2]。圖2為瑞閩熱軋表面質(zhì)量檢測裝置的布置圖。

圖2 某熱軋表面質(zhì)量檢測裝置布置圖Fig.2 Layout of surface inspection system of a hot rolling mill

相對于熱軋機組等軋制設(shè)備，表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)在精整設(shè)備上應(yīng)用更為廣泛，如巴西Pinda工廠的涂層機組和縱切機組、希臘Elval工廠的涂層機組和拉矯機組、德國Koblens工廠的縱切機組、比利時Duffel的連續(xù)退火線、德國Gottingen工廠的印刷版基生產(chǎn)線、愛克發(fā)(Agfa)公司的多條印刷版基生產(chǎn)線、中鋁瑞閩的拉矯機組、上海SAPA(格朗吉斯)的拉矯機組和縱切機組、中鋁西南鋁的拉矯機組、新疆眾和的切邊機組、縱切機組和清洗機組、常熟鋁業(yè)的拉矯機組、華峰鋁業(yè)的拉矯機組等。

以德國Gottingen工廠的印刷版基生產(chǎn)線為例，由于印刷版基是一種對表面質(zhì)量非常敏感的產(chǎn)品，微小的缺陷即會影響最終的印刷質(zhì)量，因此在上下表面均采用雙傳感器配置，即上、下表面各配置一個線掃描相機和面掃描相機；分辨率可達(dá)0.125×0.125mm。圖3為Gottingen印刷版基生產(chǎn)線上表面質(zhì)量檢測裝置的布置圖。當(dāng)帶材被剪切時，系統(tǒng)能自動根據(jù)檢測結(jié)果分選出有缺陷的材料，達(dá)到定位缺陷，指導(dǎo)剪切的作用。

圖3 某印刷版基生產(chǎn)線表面質(zhì)量檢測裝置布置圖Fig.3 Layout of surface inspection system in a PS production line

4 結(jié)束語

表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)的使用，為操作人員提供了帶材表面缺陷的可視圖像，改變了傳統(tǒng)的表面質(zhì)量抽檢模式，使得帶材表面質(zhì)量數(shù)據(jù)有了完整記錄，也為工藝優(yōu)化創(chuàng)造了條件。但缺陷的識別精度與系統(tǒng)內(nèi)的缺陷樣本直接相關(guān)，要提高系統(tǒng)的精度和實用性，需要針對不同生產(chǎn)線，大量采集缺陷樣本，不斷充實缺陷樣本庫內(nèi)容。隨著鋁加工技術(shù)的發(fā)展，對產(chǎn)品表面質(zhì)量要求的提高，表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)在鋁板帶生產(chǎn)線上的應(yīng)用將越來越廣。

[1] 羅新斌，黃秀琴，賈建昇，邢青青. 一種在線鋁帶材表面缺陷提取方法[J]. 有色金屬加工，2013，42(5)：44-46.

[2] 施超群. 鋁板帶表面缺陷智能檢測技術(shù)的應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，(21)：41.

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《有色金屬加工》編輯部

Application of Surface Inspection System in Aluminum Strip Production Line

LI Bingfeng

(China Nonferrous Metals Processing Technology Co., Ltd., Luoyang 471039, China)

The paper reviewed surface inspection system on system composition, working principle, advantages and case studies; it pointed out that the inspection system would be more engaged in aluminum strip production line with the development of aluminum processing technology and the increase in requirements for product surface quality.

surface inspection system; aluminum strip; application

2015-05-29

TG339

A

1671-6795(2015)06-0029-03