李寧

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司自動(dòng)化控制中心，山東日照，276805）

冷軋帶鋼表面自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究

李寧

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司自動(dòng)化控制中心，山東日照，276805）

冷軋帶鋼表面自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)仍不完善，質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)、檢測(cè)精度、識(shí)別度扔存在問(wèn)題，所以對(duì)冷軋帶鋼表面自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)加以研究是必不可少的。根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，設(shè)計(jì)冷軋帶鋼表面自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，從軟件開(kāi)發(fā)、硬件結(jié)構(gòu)、分類(lèi)算法等多個(gè)方面入手，改善自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和監(jiān)測(cè)水平。本文就此進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明和分析。

冷軋帶鋼；自動(dòng)監(jiān)測(cè)；系統(tǒng)

0 引言

隨著技術(shù)的發(fā)展，陳舊的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足各大鋼鐵企業(yè)的需求，所以冷軋帶鋼表面自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究日益受到關(guān)注。傳統(tǒng)的檢測(cè)方式存在很多漏洞，無(wú)法進(jìn)行精細(xì)的質(zhì)量評(píng)估和控制，自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改善了這一問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外諸多鋼鐵企業(yè)都加大了自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究，并且獲得了一定的成果。本文主要對(duì)某鋼鐵公司的冷軋帶鋼表面自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的講解和說(shuō)明，闡述了該系統(tǒng)能的運(yùn)行原理和檢測(cè)內(nèi)容。包括冷軋帶鋼表面折印、劃痕等，都能夠進(jìn)行精確的監(jiān)測(cè)，在很大程度上保障了冷軋帶鋼的質(zhì)量。

1 自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該企業(yè)主要進(jìn)行冷軋帶鋼產(chǎn)品的生產(chǎn)，主要有兩條生產(chǎn)線，分別是：軋制線和精整線。系統(tǒng)主要在精整線上安裝，具體位于矯直機(jī)與圓盤(pán)剪兩個(gè)設(shè)備的中間。檢測(cè)裝置位于生產(chǎn)線，主要由三部分組成，分別是：攝像頭、檢測(cè)橋、光源。為了實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的全面性，該企業(yè)在是上表面和下表面分別放置了檢測(cè)裝置。攝像頭為CCD攝像頭，圖像采集方式為多攝像頭同步式。攝像頭位于帶鋼寬度方向，最好保障兩個(gè)相鄰攝像頭能夠采集不同的圖像，圖像之間不會(huì)存在間隙。從而實(shí)現(xiàn)物體檢測(cè)的全面性，且沒(méi)有任何重復(fù)。這就要求攝像頭具備一定的精確度，在技術(shù)上存在難度。所以，該系統(tǒng)中攝像頭的圖像采集會(huì)出現(xiàn)重疊，重疊圖像可以通過(guò)軟件進(jìn)行后期的消除。

光源在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中十分重要，光源會(huì)對(duì)圖像采集質(zhì)量造成直接影響。光源的具體放置情況如圖1所示。系統(tǒng)采用的是LRD光源，這種光源的光為平行光。如果表面光滑，那么鋼板會(huì)對(duì)光源進(jìn)行反射，攝像頭就無(wú)法對(duì)光源光進(jìn)行采集，圖像的背景顏色為黑色。如果表面有缺陷，那么光鮮無(wú)法完全反射，會(huì)出現(xiàn)漫反射的現(xiàn)象，這種情況下攝像頭可以對(duì)光鮮進(jìn)行采集，所以圖像中會(huì)出現(xiàn)亮部，這些亮部就是存在缺陷的區(qū)域。

圖1 光源放置位置

檢測(cè)橋的作用是對(duì)攝像頭和光源進(jìn)行固定，檢測(cè)橋的底部會(huì)裝有輪子，地面有導(dǎo)軌，在系統(tǒng)維護(hù)的過(guò)程中可以把檢測(cè)橋抽走，不會(huì)影響生產(chǎn)線的正常工作。檢測(cè)橋的上下都要預(yù)留200毫米，方便攜帶。

之后，采集好的圖像會(huì)由攝像頭進(jìn)行傳送，由并行計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行接收，并對(duì)圖像進(jìn)行分析和處理。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)所有圖像的分析和計(jì)算，為了降低硬件的使用成本，大部分計(jì)算方式都采用軟件模式。在對(duì)圖像進(jìn)行處理和分析之后能夠獲得相應(yīng)的缺陷信息，如缺陷位置、大小、等級(jí)等。

2 自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況

2.1 功能模塊

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要有3個(gè)功能模塊，分別是：在線檢測(cè)、在線觀測(cè)、離線分析。

在線監(jiān)測(cè)主要用于冷軋帶鋼表面缺陷的檢測(cè)，是最重要的一個(gè)模塊。帶卷列表是檢測(cè)模塊中的一個(gè)重要部分，它主要對(duì)當(dāng)天的工作信息進(jìn)行記錄，如鋼種、帶卷規(guī)格等等。點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕之后，檢測(cè)工作就會(huì)開(kāi)始，系統(tǒng)會(huì)對(duì)帶卷是否加入進(jìn)行判斷。如果加入了新的帶卷，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)獲取帶卷信息，并且進(jìn)行檢測(cè)。用戶(hù)可以對(duì)信息和檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行觀察。完成帶卷生產(chǎn)之后，系統(tǒng)檢測(cè)也會(huì)隨之停止，缺陷報(bào)告和質(zhì)量評(píng)估結(jié)果會(huì)直接寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，然后繼續(xù)下一個(gè)帶卷的檢測(cè)。

在線觀測(cè)模塊主要用于圖像的采集，方便攝像機(jī)和光源的調(diào)整。該模塊還會(huì)對(duì)處理后的圖像進(jìn)行觀察，并且根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整，從而優(yōu)化檢測(cè)結(jié)果。

離線分析模塊主要是調(diào)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和同居。根據(jù)帶卷的編號(hào)和生產(chǎn)時(shí)間進(jìn)行查詢(xún)，統(tǒng)計(jì)缺陷檢測(cè)結(jié)果，生成檢測(cè)報(bào)告，并且打印和存儲(chǔ)報(bào)告。除此之外，該模塊還可以對(duì)帶卷上的缺陷進(jìn)行瀏覽，以此來(lái)保障檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.2 使用情況

通過(guò)實(shí)際的使用和調(diào)整，使用情況主要有以下幾個(gè)方面：第一，雖然系統(tǒng)主要對(duì)三維缺陷進(jìn)行檢測(cè)，但是在實(shí)際檢測(cè)的過(guò)程中，圖像背景存在相對(duì)亮度，二維缺陷的灰度值小于背景的會(huì)肚子，所以系統(tǒng)也可以對(duì)二維缺陷進(jìn)行檢測(cè)，但是檢測(cè)效果無(wú)法與三維缺陷檢測(cè)效果相比；第二，圖像背景會(huì)受到帶卷表面狀態(tài)的影響，不僅是宏觀狀態(tài)，微觀狀態(tài)也會(huì)影響圖像背景。在使用的過(guò)程中，如果使用條件相同，那么同一個(gè)帶卷上表面背景圖像會(huì)和下表面的背景圖像有很大的差別；第三，系統(tǒng)防護(hù)。通常，精整線的環(huán)境良好，所以無(wú)需進(jìn)行防護(hù)工作。實(shí)際使用過(guò)程中，系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足環(huán)境要求，不論是鏡頭還是其他設(shè)備都沒(méi)有出現(xiàn)任何問(wèn)題。但是要對(duì)鏡頭表面的雜物多加注意，如果雜物過(guò)多會(huì)影響鏡頭的使用，所以一定要對(duì)鏡頭進(jìn)行定期的檢修和清理；第四，系統(tǒng)作用。由于缺少檢測(cè)設(shè)備，所以只能通過(guò)檢測(cè)人員的肉眼進(jìn)行帶卷表面的檢查。這么做會(huì)在很大程度上影響工作效率，且檢查質(zhì)量不高。實(shí)際使用的過(guò)程中，生產(chǎn)線的最高速度為每分鐘90米，但是這種運(yùn)行速度也會(huì)導(dǎo)致缺陷的出現(xiàn)，如銹斑、邊折等問(wèn)題。這些問(wèn)題難以通過(guò)肉眼檢測(cè)和分辨，在一定速度下就更加無(wú)法分辨。所以，安裝自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是十分必要的，該系統(tǒng)能夠提升檢測(cè)工作的效率和質(zhì)量，降低人力資源的投入，從而降低生產(chǎn)成本。

3 結(jié)語(yǔ)

冷軋帶鋼表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠提升檢測(cè)效率和質(zhì)量，節(jié)省人力成本。其主要有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)，分別是：硬件、軟件設(shè)計(jì)獨(dú)特，能夠?qū)Ρ砻嫒毕葸M(jìn)行在線監(jiān)測(cè)；可以檢測(cè)二維和三維缺陷；可以通過(guò)軟件使用各種算法；軟件功能強(qiáng)大。

[1]李爍.冷軋帶鋼表面氧化色的研究[D].沈陽(yáng)理工大學(xué),2014.

[2]徐森,屈爾慶,陳海永,劉坤,孫鶴旭.冷軋帶鋼表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)與傳感器,2017（01）.

Research of automatic monitoring system of cold rolled strip steel surface

Li Ning
（Shandong steel group sunshine limited company automation control center, Rizhao Shandong, 276805）

At present, the automatic monitoring system is still imperfect, cold rolled steel strip surface quality detection technology, detection accuracy and recognition problems, so the automatic monitoring system for cold rolled steel strip surface study is necessary. Based on the operating conditions of a system, automatic test system, the design of cold rolled strip steel surface from software development, hardware structure, classification algorithm and so on several aspects to obtain, improve the quality of the operation of the automatic monitoring system and monitoring level. This paper gives a detailed description and analysis.

cold rolled strip steel; Automatic monitoring; system