表面質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)在鍍鋅線上的應(yīng)用

侯維國(guó)

摘 要：本文以馬鋼冷軋總廠3#鍍鋅線上的Parsytec表面質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)為研究對(duì)象，著重分析該系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理，對(duì)該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了分析和總結(jié)。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用論證，自動(dòng)表面質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)能夠達(dá)到較理想的缺陷檢測(cè)效果，對(duì)帶鋼質(zhì)量的提升意義重大。

關(guān)鍵詞：熱浸鍍鋅；表面缺陷；表面質(zhì)量檢測(cè)

0 引言

馬鋼冷軋總廠3#鍍鋅線于2007年建成投產(chǎn)，其產(chǎn)品主要有家電面板、汽車(chē)面板等高端產(chǎn)品，該生產(chǎn)線初期安裝一套表面檢測(cè)儀系統(tǒng)，由于不能滿足表面質(zhì)量檢測(cè)需求，加之汽車(chē)廠家對(duì)產(chǎn)品表面質(zhì)量的要求日益嚴(yán)苛，市場(chǎng)形勢(shì)嚴(yán)峻，2014年總廠再次引進(jìn)Parsytec表面質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)于2015年投入使用，經(jīng)過(guò)近一年的生產(chǎn)跟蹤和調(diào)試優(yōu)化，已成為馬鋼冷軋總廠產(chǎn)品質(zhì)量控制鏈中的重要環(huán)節(jié)。隨著它在鍍鋅線上的成功應(yīng)用，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)判定以及跟蹤的快速有效和準(zhǔn)確性。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Parsytec表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)是一種模塊化的表面缺陷檢測(cè)解決方案，具有低對(duì)比度和大幅寬的特點(diǎn)，可滿足高速生產(chǎn)線的要求。

該系統(tǒng)由四個(gè)部分組成，分別是上下表面?zhèn)鞲衅飨到y(tǒng)、服務(wù)器柜、檢測(cè)服務(wù)器及檢測(cè)終端。

1.1傳感器系統(tǒng)

包括上下表面相機(jī)和配套照明，用以掃描板帶表面。為了適應(yīng)汽車(chē)外板表面質(zhì)量檢測(cè)的需要，系統(tǒng)采用了面掃描與線掃描相結(jié)合的雙傳感器模式，照明方式為明場(chǎng)照明的配置方案。每個(gè)表面配置的攝像頭分為面掃描12個(gè)CCD矩陣相機(jī)和線掃描5個(gè)CCD相機(jī)。相機(jī)為12bit，170%敏感度，能保證4dB下的檢測(cè)性能。所有相機(jī)連接到服務(wù)器柜內(nèi)的數(shù)據(jù)采集單元，與線掃描相機(jī)相配套的是LED直射可見(jiàn)光源，面掃描相機(jī)則配置LED散射不可見(jiàn)光源。

1.2服務(wù)器柜

服務(wù)器柜內(nèi)包括同步單元、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、相機(jī)電腦、電源分配以及圖像數(shù)據(jù)界面等。同步盒從編碼器獲取速度信號(hào)后，為相機(jī)和照明提供和分配觸發(fā)信號(hào)。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)是由千兆以太網(wǎng)絡(luò)通道連接相機(jī)電腦和檢測(cè)服務(wù)器。相機(jī)電腦接受來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的圖像信息數(shù)據(jù)并與檢測(cè)服務(wù)器進(jìn)行通訊。

1.3檢測(cè)服務(wù)器

提供了相機(jī)電腦和檢測(cè)終端的加載軟件，作為保存整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的所有歷史缺陷的數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.4檢測(cè)終端

檢測(cè)終端是安裝在表面質(zhì)量檢查室的實(shí)時(shí)顯示產(chǎn)品鋼卷質(zhì)量的終端電腦，供質(zhì)量檢測(cè)人員使用。

2檢測(cè)原理

傳感器系統(tǒng)對(duì)鍍鋅帶鋼的上下表面進(jìn)行連續(xù)拍攝，拍攝到的實(shí)時(shí)圖像經(jīng)由千兆網(wǎng)傳輸?shù)较鄼C(jī)電腦和數(shù)據(jù)服務(wù)器。相機(jī)電腦通過(guò)內(nèi)部算法對(duì)圖像進(jìn)行曝光、灰度處理、圖像分割等處理，確定可疑缺陷的ROI區(qū)域，判斷區(qū)域內(nèi)是否存在缺陷，對(duì)于每個(gè)ROI區(qū)域，系統(tǒng)對(duì)其圖像的特征值進(jìn)行分析和運(yùn)算并做提取，提取的特征值結(jié)果與已經(jīng)由用戶建成的專(zhuān)家樣本庫(kù)中的各缺陷類(lèi)別特征庫(kù)進(jìn)行比較，由智能分類(lèi)器通過(guò)決策樹(shù)算法進(jìn)行缺陷分類(lèi)并輸出分類(lèi)結(jié)果，在分類(lèi)結(jié)果輸出后，可由用戶對(duì)結(jié)果施加基于現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的后處理規(guī)則對(duì)分類(lèi)結(jié)果進(jìn)行再次優(yōu)化。

3分類(lèi)器工作

分類(lèi)就是把檢測(cè)到的各種缺陷按照相關(guān)形貌特征、形成機(jī)理和工序特征進(jìn)行針對(duì)性的缺陷類(lèi)別劃分。在Parsytec Expresso檢測(cè)系統(tǒng)中，分類(lèi)工作通過(guò)智能分類(lèi)器來(lái)對(duì)缺陷進(jìn)行分類(lèi)并處理，智能分類(lèi)器由自動(dòng)分類(lèi)器、可視分類(lèi)器、在線后處理、離線后處理等幾個(gè)軟件模塊及樣本數(shù)據(jù)庫(kù)組成，采用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)執(zhí)行相應(yīng)的模塊功能。

自動(dòng)分類(lèi)器根據(jù)提取自缺陷的各項(xiàng)特征值進(jìn)行自動(dòng)比對(duì)，Expresso系統(tǒng)對(duì)缺陷定義了多達(dá)800種缺陷特征，自動(dòng)分類(lèi)器通過(guò)分類(lèi)決策圖表進(jìn)行分類(lèi)運(yùn)算，劃分出各類(lèi)缺陷的特征空間，并輸出總體的分類(lèi)結(jié)果。

視覺(jué)分類(lèi)器在自動(dòng)分類(lèi)器的基礎(chǔ)上進(jìn)行更加細(xì)致的分類(lèi)處理，它基于有限的更加詳細(xì)的分類(lèi)規(guī)則，作為自動(dòng)分類(lèi)器的一種補(bǔ)充，在自動(dòng)分類(lèi)器劃分的特征空間基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行特征空間的細(xì)致描述和定義，可在自動(dòng)分類(lèi)器的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)分類(lèi)結(jié)果進(jìn)行改善。

4Parsytec檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1 光整花缺陷質(zhì)量把控

檢測(cè)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)于鍍鋅機(jī)組的光整花缺陷的檢測(cè)效果不理想，經(jīng)常出現(xiàn)漏檢現(xiàn)象，為此，需要專(zhuān)門(mén)對(duì)該缺陷進(jìn)行檢測(cè)優(yōu)化處理。光整花屬于鍍鋅機(jī)組的典型缺陷，是由光整機(jī)產(chǎn)生，呈現(xiàn)樹(shù)枝狀、羽毛狀和半月形的缺陷，具有明顯傾斜與帶鋼軋制方向的缺陷特征?；谶@個(gè)特征，我們?cè)贠D1檢測(cè)中對(duì)光整花做初步檢測(cè)精度調(diào)整，并在OD2檢測(cè)中建立了針對(duì)斜向光整花的獨(dú)立檢測(cè)模塊。

通過(guò)優(yōu)化，使得該缺陷的檢測(cè)率由原來(lái)的不足10%躍升至85%左右，也即在線產(chǎn)生的平整花缺陷絕大部分都可以被系統(tǒng)檢測(cè)到，大大降低了漏檢概率，在線質(zhì)檢員通過(guò)表檢儀的檢測(cè)結(jié)果，直接對(duì)缺陷進(jìn)行封閉、切除等處置手段，很大程度上避免了缺陷產(chǎn)品流向市場(chǎng)，降低了產(chǎn)品外部損失。通過(guò)人工對(duì)該缺陷樣本進(jìn)行后續(xù)收集，建立樣本庫(kù)，在此基礎(chǔ)上逐步提高該類(lèi)缺陷的分類(lèi)準(zhǔn)確率。

4.2 輥印缺陷的快速處置

對(duì)于連續(xù)性板帶生產(chǎn)線來(lái)說(shuō)，輥印是不可避免的頑固缺陷，對(duì)板帶產(chǎn)品外觀質(zhì)量造成的危害極大。以往以目測(cè)方法檢測(cè)輥印的手段比較落后，不適用于高速生產(chǎn)條件下的生產(chǎn)節(jié)奏，容易發(fā)生漏檢和錯(cuò)判。

由于Parsytec表檢系統(tǒng)調(diào)試初期對(duì)于輥印的分類(lèi)準(zhǔn)確效果不理想，我廠質(zhì)檢站專(zhuān)門(mén)組織了提高輥印缺陷分類(lèi)率的QC課題活動(dòng)，通過(guò)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，輥印分類(lèi)率低的原因有以下幾方面：

1）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有建立詳細(xì)的產(chǎn)線輥徑數(shù)據(jù)源；

2）輥印檢測(cè)靈敏度偏差范圍設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致輥印有漏分類(lèi)現(xiàn)象；

3）同一個(gè)周期的輥印未能合并，導(dǎo)致輥印分類(lèi)冗余；

4）輥印最小周期頻率未設(shè)定，導(dǎo)致輥印分類(lèi)不夠精確；

5）圖像背景噪聲對(duì)缺陷檢測(cè)造成干擾。

針對(duì)以上幾個(gè)問(wèn)題，我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了各項(xiàng)調(diào)整：

1）根據(jù)產(chǎn)線設(shè)備工藝在表檢儀數(shù)據(jù)庫(kù)中定義各類(lèi)輥徑周期，建立輥印周期性屬性的數(shù)據(jù)基準(zhǔn)源；

2）重新定義周期性后處理規(guī)則，合理調(diào)整板面縱向與橫向上的輥印缺陷偏差范圍；

3）對(duì)于多個(gè)有周期性的單獨(dú)缺陷，進(jìn)行合并成為一個(gè)主缺陷；

4）調(diào)整檢測(cè)精度，對(duì)于圖像背景產(chǎn)生的噪點(diǎn)設(shè)置最低灰度值，取消系統(tǒng)對(duì)低于該設(shè)定值的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)噪聲過(guò)濾。

多個(gè)手段的應(yīng)用，使輥印的分類(lèi)準(zhǔn)確率從開(kāi)始的60%提高到95%以上，完成了該QC課題的研究。通過(guò)對(duì)表檢儀的檢測(cè)優(yōu)化，在線質(zhì)檢員通過(guò)檢測(cè)畫(huà)面的檢測(cè)結(jié)果提示，點(diǎn)擊相應(yīng)的輥印缺陷標(biāo)簽，能夠很直觀地看到輥印在帶鋼表面的分布情況，并能夠直接讀取到輥印周期。

通過(guò)輥印周期的長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，在線操作工能夠快速有效地找到該輥印的發(fā)生位置，對(duì)相應(yīng)的問(wèn)題輥進(jìn)行清潔或更換，避免了輥印危害的持續(xù)發(fā)生。

5總結(jié)

通過(guò)對(duì)鍍鋅表面檢測(cè)系統(tǒng)的持續(xù)優(yōu)化和改進(jìn)，逐步完善各類(lèi)缺陷檢測(cè)功能，建立完善、準(zhǔn)確的缺陷分類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)通過(guò)在線質(zhì)檢員的積極參與和應(yīng)用，能夠同時(shí)為生產(chǎn)方和質(zhì)量部門(mén)對(duì)所發(fā)生的各類(lèi)缺陷提供積極有效的參考數(shù)據(jù)，為缺陷的及時(shí)處理，確定缺陷責(zé)任，采取后續(xù)處置措施均提供了極大的助力。

1）表面自動(dòng)表面檢測(cè)儀的缺陷檢測(cè)效果優(yōu)化是個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，隨著生產(chǎn)條件的改變，優(yōu)化工作需要長(zhǎng)期的循環(huán)跟進(jìn)。

2）質(zhì)量的提高必須遵循“人機(jī)合一”的原則，通過(guò)發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性，提高責(zé)任心，同時(shí)結(jié)合設(shè)備的檢測(cè)能力，提高缺陷的處置效率。

3）通過(guò)表面自動(dòng)檢測(cè)儀的檢測(cè)結(jié)果，上下游工序間緊密配合，聯(lián)合分析和查找問(wèn)題原因，對(duì)于提高制造水平及產(chǎn)品的質(zhì)量意義重大。

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