带钢表面上的质量检测的新技术

  三电控制?带钢表面质量检验的新技术田小果卫恩泽(中冶赛迪公司自动化事业部,重庆400013)[摘要]介绍了带钢表面上的质量检测技术的原理,技术特点和安装要点,并给出了典型测量系统的技术指标.[关键词]带钢表面质量摄象头检测技术概述为了满足消费者对汽车,家电等产品高质量的要求和与国际产品质量标准靠齐,国内汽车,家电生产厂商对钢材表面质量的要求越来越高,并且许多钢材用户和钢材生产企业还建立了钢材质量责任追究制.在这种背景下,一种新的带钢表面质量检验技术在国内许多钢铁企业的带钢生产线上逐渐开始应用.一些钢厂对已有的轧机进行改造时新增带钢表面上的质量检测功能,一些钢厂在新建的轧机上普遍配置表面质量检验功能.据介绍,国外97%的热轧机和18条镀锌线上都配有带钢表面上的质量检测功能.国内宝钢,武钢,太钢,马钢等钢厂都在新上和改造轧线上增设了带钢表面上的质量检测功能.由于带钢处于较高速度的运动状态,并且测量环境相当恶劣,所以要准确检测到带钢上下表面的微小缺陷需要结合机,电,光和计算机等技术,国内目前还没有掌握这种技术,国外也只有一,两家公司能提供这种测量系统.测量原理如图1所示,当一束光打在带钢的表面上就会在摄像机的CCD点阵上形成一个反射点,如果钢板的表面不平整,其在摄像机CCD点阵上的位置就会发生变化.依据这种原理,分别在带钢的上方和下方,沿带钢的宽度方向各设置一定数量的照射光源(1ight)和摄像机(camera),进行带钢表面缺陷扫描检测.照射光源和摄像机的数量根据带钢的测量宽度而定,以保证对带钢的上下表面进行100%的摄像.也可选择不同大小的镜头来保证摄像机能达到每像素500um的分辨率.摄像计算机将所获得的大量图像信号送给计算机分析系统,利用计算机的数据处理分析能力和大量经验数据计算得出带钢的表面缺陷,在计算机终端上还原出图像和发出报警,数据可长期储存在计算机数据系统中,以便进行质量追溯.照射光为漫射光,脉冲HQI光源,以便冻结带钢的快速运动.带钢表面上的质量检测原理典型的表面质量检验系统的硬件一般由表面传感器(测量桥),识别服务器,摄像计算机,SQDS数据服务器,检测终端和调试终端设备等组成(见检测系统的软件较为复杂,一般分为七层,即图像信号捕获层,缺陷识别层,过程同步层,功能处理层,数据储存层,数据显示操作层和应用分析层(见图3).系统还建有缺陷数据库,样板数据库和备份数据库,并且一般都配有自动动态照射控制功能来适应带钢反射率的变化,以保证在很宽的带钢材质变化范围内检测系统都能得到高质量的图2005期钢铁技术?23?象.典型的表面上的质量检测系统能测出尺寸大约为0.5mmX1.0mm的表面缺陷.实质上这种测量技术是利用了照相机的原理,采用简单结构的光学设备,主要是靠计算机软件进行数据处理而得到带钢表面质量图像的.在测量测量桥一下部步骤,光学结构组成的表面传感器捕捉所有的图象信号,进行分析以发现质量缺陷.接着在计算机数据处理的分类步骤中,对已测得的缺陷进行分类,然后在操作台的显示屏幕上进行测得缺陷在线接口技术参数从目前国内在使用的带钢表面质量检验系统来看,由于采用了很好的测量技术,充分利用了计算机的高速运算能力和大量的经验数据库,采取了套有效的防护措施,使得带钢表面上的质量检测的测量率和准确率都达到很高的指标,而漏报率较低,为用户提高经济效益发挥了重要的作用.为给读者一个定量的概念,表I给出一家国外公司为热轧带钢表面质量检验提供的检测系统的技术参数.技术特点采用这种技术测量带钢表面上的质量在国内时间虽然不长,但在国外已经有多年的使用经验了.一些系统经过使用方和制造方的联合开发,改进,系统的测量技术,防护技术,数据处理技术和图象显示技术等都日益完善,使其具有许多特点:I)由于采用面积扫描,克服了线阵扫描担心带钢抖动的缺点.2)系统能在线实时地测量鼓泡,辊印,微孔,氧化皮,划痕,夹杂,剥落,裂缝等缺陷和其他有带钢表面质量检验系统的软件分层结构规律的缺陷,测量率达95%.3)系统能准确地对所收集的有规律的缺陷数据进行分类和分等,准确度能达到85%.4)系统能快速地测量,采集数据和处理图象,?24?钢铁技术2005一种热轧带钢表面上的质量检测系统的技术参数缺陷种类初始性能系统性能点缺陷:测量率分类率测量率分类率损伤孔洞-9O%6O%划伤结疤M形缺陷:测量率分类率95%90%辊缺陷I长条缺陷}不包括板式缺陷I黏附物损伤区域缺陷:命中率漏报率命中率漏报率蒌80%不包括5%)%3%常见缺陷9O%%花纹缺陷不包括J周期缺陷:命中率漏报率命中率漏报率周期缺陷8o5%90%3以适应高速轧制的需要.测量频率高达每秒2405)系统能实时地给出每一个缺陷在带钢横向和纵向上的精确位置,精度达到微米级.并在第一个周期缺陷产生后,发出报警信号.6)系统能储存带钢表面缺陷的测量数据和图片达两年之久.带钢的质量文件和缺陷图象可在任何时候满足客户的质量追溯要求.7)系统的硬件采用标准化的高性能工业计算机,在开放的标准化软件平台上开发的应用软件为模块化,方便用户维护管理和开发改进.运用要点该测量技术在国内外都主要应用于热轧和冷轧生产线,其中又普遍应用于热轧,据统计全球共有52条热轧生产线上采用了这项测量技术,而在热轧生产线上运用该技术时的难度也要比在冷轧上应用时大.因此,要在热轧生产线上应用并取得好的效果,必须在安装防护上认真下工夫.下面介绍的只是一般热轧机应用该技术时的通常作法,根据不同的生产线布置和环境情况还要采取专门的措施.1)检测系统安装地点的选择要考就,一般有三种安装位置.根据合同工厂的不同和用户的不同需求,表面质量仪的测量桥分别安装于:精轧机出口(A);卷取机入口(B)和精轧机出口测上表面,卷取机入口测下表面(C)三种方式,其优缺点见表2.精轧机出口:上下表面的测量桥较为集中,两者都位于精轧机出口;卷取机入口:上下表面的测量桥较为集中,两者都位于卷取机入口;卷取机入口和精轧机出口测上表面,卷取机入口测下表面.检测系统三种安装方式各有优缺点2)测量下表面,射源和带钢需要气隙38005000mm,根据照相机焦距的不同,测量气隙有所不同.3)对于测量下表面,在两个轨道间需要做一个翻板,当带钢头部通过时,翻板关闭,以免带钢头打坏测量仪.当带钢头部通过后,打开翻板,测量仪开始工作,带钢头部大概有20m检测不到.4)检测仪表要求前后辊道之间要有300mm的间隙(通常要求为138mm~233mm),以便光路不被遮挡.5)检测区前后9～10根辊道都要采用内冷辊,以防产生水汽.6)检测仪表最好安装在喇叭口处,以避免带钢紧贴侧导板,仪表不能识别.7)上表面测量前加水喷,气喷(0.7MPa)或风机送风吹干水气.8)测量桥到转换器之间的距离只能3m,转换器到服务器(控制柜)的距离能达400m.9)上,下表面小房要适当错开,以免上下光源相互干扰,在图片上产生光晕. 2005 结束语自从1998 年NUCOR 公司成功投运第一台表面 质量仪以来,其应用在各个行业均得到长足的发 展,先后被应用在带钢热轧,冷轧酸洗,冷轧彩涂 线,退火线,不锈钢等行业,为企业带来非常可观 的收益.椐相关资料介绍,设置一台表面质量检验 仪,每年可提高效益193 万欧元,即一年便可收回 成本. 另外,从前面的介绍也可以看出,该测量技术 的核心实质上是利用计算机技术对照相机所拍摄 到的数据进行处理和综合,并利用数据库对经验数 据和测量数据进行长期存储和利用.国外提供该技 术的代表公司就是一家计算机公司,这说明国外计 算机的使用技术已很深入,值得国内计算机软件开 发企业学习. (收稿日期:2005—02—05) (接第21 页)根据高炉不同条件设计出结构新颖,动作灵活可 此本体上相关电器元件均采用耐高温型,以适合工靠,操作维护方便的移盖机已是 炉前设备走向先进 作环境的要求.化的大势所趋. 结束语移盖机是高炉炉前主要设备之一,其结构型式 及性能对炉前操作,布置,除尘等均有直接的影响. (接第31 拐弯抹角多,影响水流,就易产生问题,应精心设计.最后再强调一次,设计中应注意在满足屋面 的防水要求的同时尚应十分重视排水问题. (收稿日期:2005-06-03) 参考文献 《单层厂房建筑规划设计》编写组.单层厂房建筑规划设计[M]. 北京:中国建筑工业出版社.1978 (收稿日期:2005一Ol 一08)

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