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1、表面在线检测技术的最新研究与应用,徐科北京科技大学冶金工程研究院高效轧制国家工程研究中心,表面检测在国内应用情况,近十年来，国内钢铁企业已经把表面检测系统作为轧制生产线的重要仪表国内60%以上的宽带钢热连轧生产线已经配备表面检测系统国内新建的冷轧生产线都把表面检测系统作为保证产品表面质量的重要手段，尤其是汽车钢生产线宝钢已经制定了在本部使用40套以上表面检测系统，全部由自己开发国内有色生产线上使用表面检测系统也在逐步增加，包括铝热连轧、冷轧铝带、铝箔、铜带等,表面检测技术的发展情况,在技术上没有重要的突破国外的供应商：德国Parsytec公司（面阵CCD）美国Cognex公司（线阵CCD）法国
2、VAI-SIAS公司（线阵CCD）基于CCD的二维灰度图像检测有两个方面值得引起关注应用领域的不断拓展：三维检测技术的研究,应用领域的拓展,从源头控制表面质量是保证成品表面质量的关键需要解决三个问题设备的防护问题，尤其是下表面的防护高温物体的表面图像采集问题复杂背景下缺陷的自动检测与识别算法,表面质量评估,表面质量控制与保证,连铸坯的表面检测,人工在线观测：工人在铸坯切割后直接观察铸坯表面进行检测人工下线检察：需要将待检测的铸坯下线，等温度降低后再由人工进行检察,光学检测方法,传统的超声波式、磁感应式、电磁涡流式等无损检测手段受高温影响，无法应用于铸坯在线检测原理：系统采用图像检测方式，就是利
3、用摄像机代替人工目测进行图像采集，并利用计算机代替人工智能进行缺陷的识别。难点：图像采集：铸坯表面温度高、辐射光强，覆盖氧化铁皮，表面缺陷容易被背景光和氧化铁皮所覆盖图像识别：铸坯背景复杂，氧化铁皮、保护渣等容易识别成缺陷,重钢3铸机表面裂纹在线检测系统,系统安装在连铸坯生产线的一切割后，上下表面同步检测。,系统构成,光源,上下表面各用两台高亮度的绿色激光线光源，出瞳功率大于2W。激光通过光纤与前端套筒相连，更换激光器时，不需要调整套筒的角度与位置激光器的连续使用寿命达1年以上,摄像机,上下表面各用3台4096像素线阵CCD摄像机。摄像机前加窄带滤色镜，以滤除铸坯表面的背景光,下表面防护,下表
4、面安装在辊道下方搭建的检测小房内，如小房的开口为一宽度100mm的窄缝，以减少氧化铁皮的掉入。,纵向裂纹,氧化铁皮,振痕,渣痕,水痕,光照不均,铸坯表面的纹理特性,纹理是一种不依赖于颜色或亮度的反映图像中同质现象的重要特征纹理是同类物体表面共有的内在特性，包含了物体表面结构组织排列的重要信息以及与周围环境的联系铸坯表面的各种现象在不同方向上的纹理特征有明显差异纵向裂纹、水痕：垂直方向振痕：水平方向氧化铁皮、渣痕：所有方向,实验结果,选取1028 幅尺寸为128128的图像进行了特征提取，其中裂纹332幅，水痕153幅，渣痕238幅，氧化铁皮158幅，振痕147幅。选取其中一半作为训练样本，另一
5、半作为测试样本进行测试，分类器为AdaBoost分类器。表中为测试结果，其中裂纹识别率达86.75%。,检测结果比对,系统的特点,专门针对铸坯表面的复杂状况和铸坯表面缺陷的特点设计了表面缺陷自动检测与识别算法采用多台4096像素的线阵CCD摄像机同步采集板坯表面图像，检测精度可达0.3 mm采用高亮度的绿色激光线光源作照明，与板坯表面背景形成强烈对比，保证了缺陷的对比度系统采用了完善的结构设计和现场防护措施，可确保在铸坯恶劣的生产环境下长期免维护运行,表面检测存在的主要问题,原理方法：基于明、暗场照明的二维灰度图像检测容易受环境光以及物体表面状况的影响，难以从根本上解决缺陷的漏报和误报问题用于
6、曲面时容易受遮挡或产生光照不均，只适用于平面判别标准：基于缺陷样本库的学习与识别只能进行定性的分析，而不能进行定量分析需要收集大量的缺陷样本，影响系统的使用,三维检测技术的优点,三维形貌特征不受背景、光照、环境等因素的影响，是鲁棒性好的特征，可对缺陷进行定量表征与判定通过二维灰度信息与三维形貌信息的融合，不仅可以结合两种方法的优点，而且可以提高二维灰度图像与三维形貌信息的处理效率与可靠性基于面结构光的三维动态测量方法不仅提高了测量速度，而且在可靠性上也得到了很大保证,重轨表面的复杂性,重轨的表面是多平面多曲面的组合面。分为三个部分：轨头、轨腰和轨底。共有弧面14个，平面5处。5个平面分别是轨头
7、踏面、轨头侧面、轨头底面、轨底顶面和轨底底面。,氧化铁皮的影响,冷态重轨表面覆盖着很多的氧化铁皮，颜色与表面缺陷，如结疤、压痕等缺陷非常相似，很难区分。,激光线光源的三维检测方法,在线安装与应用,较小的缺陷,较深的缺陷,较浅较大的缺陷,字符的检测,字符一般都是线条型，有效像素宽度较窄，可以通过有效像素所占比例来进行筛选，排除字符等伪缺陷。字符的深度大约为0.2 mm，从而可说明本方法的深度检测精度为0.2 mm。,样轨的检测结果,用3根样轨对缺陷检测算法进行了试验，每根样轨上的缺陷都准确检测到，并且试验过程中只有一次误报。,误检的避免,为了避免误检，系统报警后，将重轨慢速来回走几遍，如继续报警，则确认为缺陷。,未来发展,激光线光源的三维检测技术目前最大的问题是检测速度问题三维检测不能解决所有问题没有深度的缺陷检测精度无法与二维检测相比（三维：1-2mm，二维：0.1-0.2mm）三维检测与二维检测的结合是表面检测技术的未来发展方向,单激光线,多激光线,面结构光,Thank You!,联系方式：北京科技大学轧制中心100083电话：6233259813911704986E-mail:,
