BR102017026255A2 - método de inspecionar uma tira de aço - Google Patents

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Abstract

em um método de inspecionar uma tira de aço, em que pelo menos uma superfície da tira de aço (1) é iluminada e digitalizada por pelo menos uma câmera (2) de modo a gerar um registro de imagem (10) que define uma imagem bidimensional da superfície digitalizada e em que o registro de imagem (10) é enviado a uma unidade de processamento de imagem (3), com dita unidade de processamento de imagem (3) submetendo o registro de imagem (10) à detecção de defeitos e, quando da detecção de um defeito de superfície (11), classificar o defeito de superfície (11) detectado, a tira de aço (1) é magnetizada e o vazamento de fluxo magnético sobre a superfície da tira de aço (1) é detectado por meio de pelo menos um sensor de vazamento de fluxo sensível a campo magnético (4) a fim de detectar as inomogeneidades (21) no interior da tira de aço (1), com o sensor de vazamento de fluxo (4) gerando um registro de vazamento de fluxo (20) que é enviado à unidade de processamento de imagem (3) e que é submetido pela unidade de processamento de imagem (3) à detecção de defeitos de modo a identificar as inomogeneidades (21) no interior da tira de aço (1).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO DE INSPECIONAR UMA TIRA DE AÇO.
[001] A presente invenção refere-se a um método de inspecionar uma tira de aço de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 e a um sistema para realizar o método.
[002] Os sistemas automatizados para inspecionar a superfície de tiras de aço são conhecidos a partir da técnica anterior, em que a qualidade da superfície da tira de aço é determinada para o fim de controle de qualidade. Para este fim, a superfície de uma tira de aço saindo de processo de acabamento ou de produção e movendo-se em uma dada velocidade da tira é monitorada in-line por meio de câmeras que adquirem uma imagem bidimensional da superfície da tira de aço em movimento. Nos processos de laminação a frio de tiras de aço, as velocidades da tira são tipicamente maiores do que 1400 m/min, e em processos de acabamento de tiras de aço típicos, por exemplo, nas instalações de chapeamento de tira de estanho, as velocidades da tira estão em uma faixa de 20 m/min a 700 m/min. As tiras de aço podem ser tiras de aço não revestidas ou revestidas, em particular tiras de aço com um revestimento anticorrosivo (por exemplo, tiras de aço galvanizadas ou chapeadas com estanho); se a tira de aço é revestida, as câmeras monitoram a qualidade de superfície do revestimento.
[003] Como uma regra, uma inspeção de superfície de tiras de aço (revestidas ou não revestidas) ocorre imediatamente após o término do processo de acabamento ou de produção ou revestimento e antes de enrolar a tira de aço em uma bobina. A inspeção de superfície geralmente é realizada por inspetores especialmente treinados que monitoram visualmente a superfície da tira de aço enquanto a tira de aço está se movendo na velocidade da tira. Para auxiliar a inspeção de superfície visual por um inspetor, sistemas de inspeção de superfície automatizados são usados, que são geralmente equipados com
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2/19 uma pluralidade de câmeras que digitalizam a superfície da tira de aço em movimento e capturam uma imagem bidimensional da superfície digitalizada. A imagem da superfície da tira de aço adquirida pelas câmeras do sistema de inspeção é analisada por meio de programas de processamento de imagem de modo a detectar anomalias ou defeitos de superfície. Os defeitos de superfície típicos de tiras de aço incluem, por exemplo, arranhões, defeitos de ruptura de superfície, oxidações, estrias de escória de óxido ou contaminações e corpos estranhos. Tais defeitos de superfície nas tiras de aço são especialmente inaceitáveis ou pelo menos indesejáveis se a tira de aço é para ser usada para produzir produtos, a superfície dos quais é visível durante o uso pretendido do produto, ou se, durante a produção dos produtos, as tiras de aço são submetidas a deformações (por exemplo, no processo de extração profundo ou no processo de formação do metal em lâmina) uma vez que durante a deformação, tais defeitos de superfície podem causar um decréscimo na estabilidade do produto formado. Nas tiras de aço revestidas, os defeitos de superfície no revestimento anticorrosivo também podem diminuir a resistência à corrosão.
[004] WO 2015/022271 A1, por exemplo, divulga um método de detectar defeitos sobre uma superfície plana de um produto de metal, em particular uma tira de metal, por meio da qual é possível detectar e classificar confiavelmente defeitos pequenos e extremamente pequenos sobre a superfície examinada. Para este fim, uma seção de superfície a ser examinada é iluminada por uma unidade de iluminação, e, usando uma unidade de câmera, pelo menos duas imagens são capturadas em diferentes exposições e enviadas para uma unidade de processamento de imagem. As imagens adquiridas em diferentes exposições são sobrepostas na unidade de processamento de imagem de modo que defeitos de superfície mesmo pequenos e extremamente pequenos podem ser detectados.
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3/19 [005] Se, durante a inspeção de uma tira de aço, um defeito de superfície considerado ser inaceitável para o uso pretendido da tira de aço for detectado, a seção da tira de aço em que o defeito de superfície aparece pode ser cortada e descartada como material de rejeito. Para tornar isto possível, é necessário realizar a inspeção de superfície in-line e analisar a mesma muito rapidamente e confiavelmente. Uma vez que um sistema de inspeção de superfície automatizado captura imagens bidimensionais da superfície da tira de aço em movimento e, no curso do mesmo, detecta um número grande de defeitos de superfície críticos bem como não críticos, é necessário enviar as imagens bidimensionais capturadas on-line pelo sistema de inspeção de superfície para uma unidade de processamento de imagem em que as imagens bidimensionais são analisadas a fim de detectar anomalias e defeitos de superfície. Devido ao número grande de defeitos possíveis e, em alguma extensão, muito diferentes (anomalias, defeitos de superfície, contaminações e corpos estranhos), é necessário classificar o número grande de defeitos detectados pelo software de processamento de imagem. No evento de uma ocorrência acumulada de certos defeitos, é possível intervir no processo de acabamento ou de produção se os defeitos de superfícies são detectados on-line pelo sistema de inspeção de superfície e são analisados e classificados on-line na unidade de processamento de imagem.
[006] EP 1 737 587 B1 divulga um método de processar dados de superfície e de analisar a qualidade do material da tira em que tal classificação é realizada. EP 1 901 230 A1 descreve um método de inspecionar automaticamente a superfície de uma tira em movimento, que permite que os defeitos detectados sejam prontamente e precisamente analisados baseado em uma classificação on-line.
[007] Durante a produção de tiras de aço, inclusões ou defeitos não metálicos ou de óxido no aço podem revelar uma característica
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4/19 inerente à produção. Especialmente em folhas de aço finas na faixa fina ou superfina (com uma espessura de 3 mm ou menos e 0,6 mm ou menos, respectivamente), mesmo as inclusões menores podem levar a defeitos de material, e assim a material de rejeito, nos processos a jusante, por exemplo, em processos de formação. Inclusões internas localizadas profundas dentro da tira de aço enfrentam a detecção por inspeção visual da tira de aço e especialmente inspeção por meio de sistemas de inspeção de superfície óticos convencionais. Para detectar inclusões localizadas profundas dentro da tira de aço, sabe-se que métodos de teste magnéticos ou magneto-indutivos, por exemplo, o método de teste de vazamento de fluxo magnético pode ser usado. Por exemplo, DE 20 2014 104 374 U1 divulga um método de teste para medir o vazamento de fluxo magnético. Nos testes de vazamento de fluxo magnético, a tira de aço é magnetizada, e o vazamento de fluxo magnético gerado pela magnetização é detectado por meio de sensores sensíveis a campo magnético. A magnitude do vazamento de fluxo depende da magnetização e da permeabilidade da tira de aço testada bem como das inclusões potencialmente presentes no interior da tira de aço. Se a magnetização e a permeabilidade da tira de aço permanecem constantes, um vazamento de fluxo mudando localmente, que é detectado sobre a superfície da tira de aço por meio do sensor sensível a campo magnético, pode ser indicativo de um defeito interno, particularmente, uma inclusão não metálica na tira de aço.
[008] No entanto, na inspeção de tiras de aço, a análise dos sinais medidos pelos sensores sensíveis a campos magnéticos é, como uma regra, limitada a uma detecção puramente estatística do número de defeitos por área unitária. Geralmente, no entanto, não é possível determinar a natureza e morfologia dos defeitos.
[009] Tomando isto como o ponto de partida, o problema a ser
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5/19 resolvido pela presente invenção é tornar disponível um método de e um sistema para inspecionar uma tira de aço, que permite que tanto os defeitos de superfície como as inclusões internas na tira de aço sejam detectados. Ao mesmo tempo, uma detecção confiável e rápida de defeitos pode se tornar possível, particularmente on-line enquanto a tira de aço está se movendo. Além disso, deve ser possível diferenciar entre e classificar tipos de defeitos diferentes, que em algumas áreas aparecem sobre a superfície e em algumas áreas somente no interior da tira de aço na forma de inclusões internas.
[0010] Estes problemas são resolvidos pelo método com as características da reivindicação 1 e pelo sistema com as características da reivindicação 12. As modalidades preferidas do método e do sistema são descritas nas reivindicações dependentes.
[0011] De acordo com o método de inspecionar uma tira de aço de acordo com a presente invenção, pelo menos uma das duas superfícies da tira de aço é iluminada e digitalizada por um mínimo de uma câmera. A digitalização da superfície da tira de aço ocorre preferivelmente enquanto a tira de aço está se movendo, com a câmera preferivelmente digitalizando a superfície da tira de aço linha por linha em ângulos retos em relação à direção do percurso da tira. Assim fazendo, a câmera captura um registro de imagem que define uma imagem bidimensional da superfície digitalizada. O registro de imagem é enviado para uma unidade de processamento de imagem para análise em que o registro é analisado de modo a detectar defeitos. A unidade de processamento de imagem compreende geralmente um programa de processamento de imagem que é capaz de detectar anomalias no registro de imagem e armazenar as mesmas em um banco de dados. As anomalias no registro de imagem detectado na unidade de processamento de imagem são classificadas de modo a ser capaz de detectar um defeito de superfície típico, por exemplo, comparando dito defeito
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6/19 com anomalias conhecidas e correlacionar as mesmas com defeitos de superfície conhecidos. A classificação das anomalias identificadas no registro de imagem e sua categorização como defeitos de superfície ocorrem, por exemplo, comparando a anomalia detectada no registro de imagem com defeitos de superfície conhecidos de medições anteriores, que são armazenados em um banco de dados de classificação.
[0012] Para ser capaz de detectar e localizar não somente os defeitos de superfície obtidos a partir do registro de imagem que pode ser detectado pela unidade de processamento de imagem, mas também inclusões internas na tira de aço, o método de acordo com a presente invenção provê a magnetização da tira de aço e para a detecção do vazamento de fluxo magnético sobre a superfície da tira de aço por meio de pelo menos um sensor de vazamento de fluxo sensível a campo magnético. Isto permite que as inomogeneidades no interior da tira de aço sejam detectadas. Para este fim, o sensor de vazamento de fluxo gera um registro de vazamento de fluxo que é enviado para análise à unidade de processamento de imagem onde é submetido à detecção de defeitos. Para detectar a presença de uma inomogeneidade, por exemplo, na forma de uma inclusão não metálica interna, no interior da tira de aço, o registro de vazamento de fluxo é verificado para anomalias na unidade de processamento de imagem, e as anomalias potencialmente presentes são submetidas a uma classificação na unidade de processamento de imagem de modo a ser capaz de correlacionar a anomalia detectada com uma inomogeneidade no interior da tira de aço. Isto pode ser feito novamente, por exemplo, comparando uma anomalia identificada no registro de vazamento de fluxo com defeitos classificados na forma de inomogeneidades no interior da tira de aço comparando a anomalia identificada com defeitos classificados e (conhecidos anteriormente) e defeitos classificados que são armaze
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7/19 nados em um banco de dados de defeitos.
[0013] Na unidade de processamento de imagem, em particular no programa de processamento de imagem que submete tanto o registro de imagem da câmera como o registro de vazamento de fluxo do sensor de vazamento de fluxo à detecção de defeitos, os dados do registro de imagem e os dados do registro de vazamento de fluxo podem ser combinados de tal modo que, em particular, sobrepondo os dados, uma imagem tridimensional dos defeitos da tira de aço pode ser adquirida. A imagem tridimensional dos defeitos da tira de aço adquirida deste modo permite a detecção e a classificação, por exemplo, de um defeito contíguo que em algumas áreas aparece como um defeito de superfície sobre uma superfície da tira de aço (e que pode ser visto no registro de imagem) e que em algumas áreas está presente ao mesmo tempo na forma de uma inomogeneidade (por exemplo, uma inclusão não metálica) no interior da tira de aço sem estar visível sobre a superfície.
[0014] A imagem tridimensional dos defeitos é preferivelmente exibida em uma unidade de exibição, por exemplo, uma tela. Olhando na imagem tridimensional dos defeitos sobre a unidade de exibição, o inspetor é capaz de identificar, possivelmente on-line, isto é, durante o processo em curso de produção ou de acabamento da tira de aço enquanto a tira está se movendo, tanto os defeitos de superfície como as inomogeneidades no interior da tira de aço sobre a unidade de exibição.
[0015] A pelo menos uma câmera que é usada para gerar o registro de imagem é preferivelmente uma câmera digital e, em particular, uma câmera de digitalização de linha com uma pluralidade de sensores óticos dispostos linearmente, que se estendem em ângulos retos em relação à direção de percurso da tira. Usando este tipo de sistema de câmera, a superfície total da tira de aço pode ser adquirida bidi
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8/19 mensionalmente e rapidamente enquanto a tira está se movendo, uma vez que o sistema de câmera, que se estende através da largura total da tira de aço, realiza uma digitalização linha por linha da superfície da tira movendo-se na velocidade da tira.
[0016] O sensor de vazamento de fluxo sensível a campo magnético também pode ser uma matriz de sensor com uma pluralidade de sensores magnéticos dispostos linearmente que se estendem em ângulos retos em relação à direção de percurso da tira. Isto permite o vazamento de fluxo magnético sobre a superfície da tira de aço a ser detectada linha por linha bem como bidimensionalmente através da superfície total da tira enquanto a tira está se movendo.
[0017] O uso combinado de uma câmera de digitalização de linha e uma matriz de sensor magnético com uma pluralidade de sensores magnéticos dispostos linearmente oferece uma vantagem especial uma vez que tanto a câmera de digitalização de linha como a matriz de sensor magnético digitalizam a superfície da tira de aço linha por linha. Isto é atribuível ao fato de que os dados (registro de imagem da câmera e registro de vazamento de fluxo da matriz de sensor magnético) adquiridos pela câmera de digitalização de linha e os dados adquiridos pela matriz de sensor magnético têm a mesma estrutura e o mesmo mapeamento de local com respeito às coordenadas da tira de aço (tridimensionais). Isto torna possível para os dados (registro de imagem e registro de vazamento de fluxo) adquiridos pela câmera e os dados adquiridos pela matriz de sensor magnético ser simultaneamente e uniformemente analisados na unidade de processamento de imagem. Isto é devido ao fato de que os dados da câmera de digitalização de linha e da matriz de sensor magnético (isto é, o registro de imagem e o registro de vazamento de fluxo) podem ser enviados com a mesma estrutura de dados à unidade de processamento de imagem para análise, e um programa de processamento de imagem contido em ou fun
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9/19 cionando na unidade de processamento de imagem pode processar os registros (registro de imagem e registro de vazamento de fluxo) com a mesma estrutura de dados e inspecionar os mesmos para anomalias. Assim, ao sobrepor os dados do registro de imagem e os dados do registro de vazamento de fluxo,é possível gerar facilmente e rapidamente uma imagem tridimensional dos defeitos da tira de aço dependentes do local na unidade de processamento de imagem.
[0018] Ao combinar os dados do registro de imagem e os dados do registro de vazamento de fluxo na unidade de processamento de imagem, é possível analisar os dados do registro de vazamento de fluxo do mesmo modo que os dados do registro de imagem são analisados. Como um resultado, a análise do registro de vazamento de fluxo não está limitada somente a uma análise estatística em que somente as inomogeneidades (por exemplo, inclusões não metálicas) no interior da tira de aço por área unitária (per m2) são incluídas; em vez disso, tanto a localização como a extensão e geometria de inomogeneidades no interior da tira de aço são incluídas e classificadas. Para este fim, o programa de processamento de imagens complexo e extremamente caro já usado no sistema convencional de inspeção de superfícies pode ser empregado. A presente invenção provê a combinação de um sensor de vazamento de fluxo para detectar o vazamento de fluxo magnético sobre a superfície da tira de aço com uma unidade de processamento de imagem de um sistema de inspeção de superfície, cuja unidade de processamento de imagem analisa tanto o registro de imagem da câmera do sistema de inspeção de superfície e (ao mesmo tempo) o registro de vazamento de fluxo do sensor sensível a campo magnético.
[0019] Estas, e vantagens e características adicionais da presente invenção, seguem a partir do exemplo de modalidade descrito em maior detalhe abaixo com referência aos desenhos anexos. Os dese
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10/19 nhos mostram:
[0020] Figura 1: Uma representação diagramática do sistema de acordo com a presente invenção para inspecionar uma tira de aço, por meio do qual o método de acordo com a presente invenção pode ser realizado;
[0021] Figura 2: Um exemplo de uma imagem bidimensional da superfície de uma tira de aço que foi inspecionada com o sistema mostrado na figura 1, com a imagem bidimensional mostrando defeitos de superfícies identificáveis oticamente;
[0022] Figura 3: Um exemplo de uma representação diagramática de inomogeneidades no interior da tira de aço que foram identificadas durante a inspeção por meio do sistema mostrado na figura 1.
[0023] A figura 1 mostra uma representação diagramática de um sistema de acordo com a presente invenção para inspecionar uma tira de aço 1. O sistema mostrado serve para realizar o método de acordo com a presente invenção e compreende uma unidade de iluminação 6 para iluminar a tira de aço 1, uma unidade de magnetização 7 para magnetizar a tira de aço 1, pelo menos uma câmera 2 para digitalizar oticamente uma superfície da tira de aço 1, pelo menos um sensor sensível a campo magnético 4 para detectar o vazamento de fluxo magnético sobre a superfície da tira de aço 1, e uma unidade de processamento de imagem 3 que é conectada a pelo menos uma câmera 2 e ao sensor de vazamento de fluxo 4.
[0024] A unidade de magnetização 7, mostrada na figura 1, compreende um ímã permanente ou um eletroímã bem como um cilindro de magnetização 8 disposto a uma distância a partir do sensor de vazamento de fluxo 4. A tira de aço 1 é movida a uma velocidade de tira predefinida que, dependendo do processo de acabamento ou de produção que precede a inspeção, pode estar em uma faixa de 10 a 700 m/min, em uma direção de percurso da tira v e, como mostrado na fi
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11/19 gura 1, é orientada em torno do cilindro de magnetização 8. Uma lacuna 9 é formada entre a circunferência externa do cilindro de magnetização 8 e a superfície de medição magneticamente sensível do sensor de vazamento de fluxo 4. A tira de aço 1 é passada através desta lacuna 9 entre o sensor de vazamento de fluxo 4 e o cilindro de magnetização 8. A largura da lacuna 9 (isto é, a distância entre a circunferência externa do cilindro de magnetização 8 e a superfície magneticamente sensível do sensor de vazamento de fluxo 4) é ajustável de modo a ser capaz de posicionar o sensor de vazamento de fluxo 4 a uma distância de medição apropriada a partir da superfície da tira. As distâncias de medição típicas estão na faixa de 0,1 mm a 1,0 mm.
[0025] O eletroímã ou ímã permanente da unidade de magnetização 7 pode ser apropriadamente integrado dentro do cilindro de magnetização 8. No entanto, também é possível dispor o eletroímã ou ímã permanente a jusante do cilindro de magnetização 8, como indicado diagramaticamente na figura 1.
[0026] A jusante da unidade de magnetização 7, a tira de aço 1 é orientada em torno de um cilindro guia 10 disposto próximo à unidade de iluminação 6 e a pelo menos uma câmera 2. A unidade de iluminação 6 ilumina pelo menos uma superfície da tira de aço 1 com a luz L. [0027] No exemplo de modalidade mostrado na figura 1, a câmera 2 compreende uma câmera de campo brilhante 2a e uma câmera de campo escura 2b. A câmera de campo brilhante 2a captura a luz R que é refletida de uma superfície da tira de aço 1, e a câmera de campo escura 2b captura a luz S espalhada que é espalhada a partir da superfície da tira. Isto permite à câmera de campo brilhante 2a detectar anomalias óticas sobre a superfície da tira, que aparecem como áreas mais brilhantes ou mais escuras do que as áreas da superfície da tira de aço 1 que são livres de defeitos. No evento da presença de partículas de sujeira ou elevações ou depressões de material sobre a
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12/19 superfície da tira, da qual a luz L direcionada pela unidade de iluminação 6 para a superfície da tira de aço 1 é espalhada, a luz S espalhada pode ser capturada pela câmera de campo escura 2b. Assim, a câmera de campo escura 2b detecta, em particular, contaminações e depressões ou elevações de material sobre a superfície da tira.
[0028] Os dados de imagem adquiridos pela câmera de campo brilhante 2a e a câmera de campo escura 2b são transmitidos através de linhas de dados (com fio ou sem fio) 11 à unidade de processamento de imagem 3. A unidade de processamento de imagem 3, que apropriadamente compreende um PC ou um laptop para processamento de dados e armazenamento de dados, contém software de processamento de imagem, que processa os dados de imagem da câmera 2, e, baseada nos mesmos, gera um registro de imagem bidimensional 10 que define uma imagem bidimensional (ótica) da superfície da tira de aço
1. Esta imagem bidimensional da superfície da tira pode ser exibida em uma unidade de exibição 5, que, para transmissão de dados, é conectada à unidade de processamento de imagem 3.
[0029] O software de processamento de imagem contido na unidade de processamento de imagem 3 compreende um módulo de classificação, por meio do qual anomalias nos dados de imagem adquiridos pela câmera 2 podem ser detectadas e classificadas. A fim de ser capaz de classificar as anomalias detectadas nos dados de imagem do registro de imagem 10, a unidade de processamento de imagem 3 compreende uma unidade de armazenamento com um banco de dados de classificação armazenado na mesma, em que um grande número de defeitos de superfície típicos bem como defeitos de superfície conhecidos de inspeções anteriores é armazenado. Para classificar as anomalias detectadas no registro de imagem 10 da câmera 2, estas anomalias são comparadas com os defeitos de superfície armazenados (padronizados) no banco de dados de classificação. Se as
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13/19 características da anomalia detectada são consistentes com as características de um defeito de superfície armazenado, a anomalia detectada é correlacionada com um defeito de superfície 11. Assim, um defeito de superfície 11 detectado e classificado deste modo é marcado ou de outro modo identificado em um arquivo contendo o registro de imagem 10 das câmeras 2. Além disso, o defeito de superfície 11 detectado e classificado também pode ser exibido em uma unidade de exibição 5, na qual a imagem bidimensional do registro de imagem 10 é exibida. Na representação de um defeito de superfície 11 na unidade de exibição 5, tanto o local como a natureza do defeito de superfície 11 podem ser marcados.
[0030] A figura 2 mostra um exemplo de uma imagem bidimensional de uma superfície digitalizada de uma tira de aço 1, em que uma pluralidade de defeitos de superfície 11 detectados e classificados é visível.
[0031] A magnetização da tira de aço 1 na unidade de magnetização 7 produz um vazamento de fluxo magnético sobre a superfície da tira de aço 1. A magnitude do vazamento de fluxo depende da magnetização e da permeabilidade da tira de aço 1 bem como da estrutura interna da tira de aço 1. Se a magnetização e a permeabilidade da tira de aço permanecem constantes, a presença de um vazamento de fluxo mudando localmente que é detectado sobre a superfície da tira de aço 1 por meio do sensor de vazamento de fluxo sensível a campo magnético 4 é indicativa de um defeito interno, por exemplo, uma inclusão não metálica no interior da tira de aço 1. Se, por exemplo, uma inclusão não metálica está presente no interior da tira de aço 1, as linhas do campo magnético no interior da tira de aço 1 são direcionadas em torno da inclusão não metálica, que produz uma anomalia na imagem de vazamento de fluxo dependente do local sobre a superfície da tira de aço 1. Tais anomalias podem ser detectadas pelo sensor de
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14/19 vazamento de fluxo sensível a campo magnético 4. Os dados de vazamento de fluxo (valores de vazamento de fluxo dependente do local) gerados pelo sensor de vazamento de fluxo 4 são transmitidos por uma linha de dados 12 à unidade de processamento de imagem 3, em que os dados são processados para gerar um registro de vazamento de fluxo 20. O registro de vazamento de fluxo 20 contém dados de vazamento de fluxo resolvidos espacialmente e, deste modo, define uma imagem do vazamento de fluxo dependente do local detectado pelo sensor de vazamento de fluxo 4. A presença de anomalias no registro de vazamento de fluxo 20 é indicativa de inomogeneidades, particularmente influências não metálicas, no interior da tira de aço 1. O registro de vazamento de fluxo 20, portanto, contém informação referente ao local bem como à estrutura e morfologia de inomogeneidades no interior da tira de aço.
[0032] O registro de vazamento de fluxo 20 gerado na unidade de processamento de imagem 3 é verificado para anomalias pelo software de processamento de imagem contido na unidade de processamento de imagem 3. Quando uma anomalia é detectada no registro de vazamento de fluxo 20, as características da anomalia detectada são comparadas com as características de anomalias conhecidas de medições de vazamento de fluxo anteriores no registro de vazamento de fluxo que são armazenadas em um banco de dados de vazamento de fluxo. Se as características de uma anomalia no registro de vazamento de fluxo 20 gerado atualmente são consistentes com as características de uma anomalia armazenada no banco de dados de vazamento de fluxo, a anomalia detectada no registro de vazamento de fluxo 20 atual pode ser correlacionada com uma anomalia conhecida de e classificada em inspeções anteriores em um registro de vazamento de fluxo. Deste modo, as anomalias detectadas podem ser classificadas no registro de vazamento de fluxo 20 atual da tira de aço 1 e correlaciona
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15/19 das com uma inomogeneidade 21 típica no interior da tira de aço. Isto torna possível identificar não somente a presença de um defeito no registro de vazamento de fluxo 20, mas também sua localização bem como a natureza, extensão e geometria e a morfologia da inomogeneidade 21.
[0033] Um exemplo de uma representação diagramática de um registro de vazamento de fluxo 20 e inomogeneidades 21 presentes no mesmo pode ser visto na figura 3.
[0034] O software de processamento de imagem da unidade de processamento de imagem 3 combina os dados do registro de imagem 10 e os dados do registro de vazamento de fluxo 20 e, devido a esta combinação de dados, é capaz de gerar uma imagem tridimensional 30 dos defeitos. Esta imagem tridimensional 30 dos defeitos pode ser exibida na unidade de exibição 5. O fato de que os dados do registro de imagem 10 e os dados do registro de vazamento de fluxo 20 são combinados tem um efeito de que a imagem tridimensional 30 dos defeitos contém tanto informação referente a defeitos de superfície visíveis oticamente 11 como inomogeneidades 21 no interior da tira de aço 1. Assim, a imagem tridimensional 30 dos defeitos contém não somente informação referente a defeitos que são visíveis oticamente sobre a superfície, mas também informação referente à estrutura interna da tira de aço na direção da profundidade.
[0035] Como um resultado, também é possível detectar e classificar anomalias e defeitos contíguos na imagem tridimensional 30 dos defeitos, mesmo se um defeito aparece somente em algumas áreas como um defeito de superfície sobre a superfície da tira de aço 1 (e é identificável como tal no registro de imagem 10) e, ao mesmo tempo, está presente pelo menos em algumas áreas como uma inomogeneidade (por exemplo, como uma inclusão não metálica) no interior da tira de aço, sem ser visível sobre a superfície (como um defeito de super
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16/19 fície).
[0036] Um exemplo de tal situação pode ser visto nas figuras 2 e 3, que mostram porções de uma imagem bidimensional da superfície de uma área selecionada da tira de aço 1 (na figura 2) e um registro de vazamento de fluxo 20 da mesma área da tira de aço 1. Na figura 2, somente os defeitos de superfície 11 (óticos) são visíveis, e, na figura 3, principalmente as inomogeneidades 21 identificadas no registro de vazamento de fluxo 20 podem ser vistas, cujas inomogeneidades são indicativas de inclusões internas não metálicas na tira de aço 1. Os defeitos de superfície 11, que podem ser vistos no registro de imagem 10 da figura 2, também podem ser vistos pelo menos em alguma extensão no registro de vazamento de fluxo 20 da figura 3. Ao combinar os dados do registro de imagem 10 da figura 2 e os dados do registro de vazamento de fluxo 20 da figura 3, pode-se ver que as anomalias no registro de imagem 10 e no registro de vazamento de fluxo 20 foram causadas por um defeito localmente contíguo na estrutura interna e superficial da tira de aço 1. O defeito 31 envolvido é substancialmente um defeito interno que se estende longitudinalmente na direção de percurso da tira v da tira de aço 1 (inomogeneidade interna na tira de aço 1), e que também pode ser visto, embora somente em algumas áreas (isto é, nas áreas marcadas pelo caractere de referência 11' na figura 3), sobre a superfície da tira de aço 1, mas está de outro modo presente somente abaixo da superfície no interior da tira de aço 1.
[0037] Devido ao fato de que o método, de acordo com a presente invenção, combina os dados do registro de imagem 10 e os dados do registro de vazamento de fluxo 20, é possível, na imagem tridimensional 30 dos defeitos, detectar, visualizar e classificar aqueles defeitos que são somente visíveis em algumas áreas como defeitos de superfície 11 sobre a superfície da tira de aço e que na área restante propagam-se na forma de uma inomogeneidade 21 no interior da tira de aço.
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17/19 [0038] A imagem tridimensional 30 dos defeitos gerados de acordo com a presente invenção combinando os dados do registro de imagem e os dados do registro de vazamento de fluxo 20 preferivelmente pode ser exibida in-line na unidade de exibição 5, isto é, enquanto a tira de aço 1 saindo de um processo de acabamento ou de produção em curso está se movendo na velocidade de tira predefinida na direção do percurso da tira v.
[0039] Como um resultado, é possível, por exemplo, detectar, classificar e visualizar tanto defeitos de superfícies 11 (a partir do registro de imagem 10) como as inomogeneidades 21 no interior da tira de aço (a partir do registro de vazamento de fluxo 20) durante um processo de acabamento e de produção em curso da tira de aço 1 e, se necessário, intervir no processo de acabamento ou de produção a fim de impedir o desenvolvimento de defeitos de superfície e/ou inomogeneidades adicionais no interior da tira de aço. Ao mesmo tempo, o método de acordo com a presente invenção também permite a detecção de defeitos contíguos na imagem tridimensional 30 dos defeitos, que podem ser identificados em algumas áreas como defeitos de superfície e em algumas áreas como uma inomogeneidade 21 no interior da tira de aço, bem como sua classificação.
[0040] Para ser capaz de digitalizar a superfície da tira bidimensionalmente enquanto a tira de aço 1 está se movendo, a pelo menos uma câmera 2 é preferivelmente uma câmera de digitalização de linha digital tendo uma pluralidade de sensores óticos dispostos linearmente, com a câmera 2 estando disposta em relação à tira de aço em movimento 1 de tal modo que os sensores óticos dispostos a uma distância um do outro estendem-se em ângulos retos em relação à direção de percurso da tira e através da largura total da tira de aço. Usando este projeto e configuração da câmera 2, a superfície da tira de aço 1 movendo-se na velocidade da tira pode ser digitalizada linha por linha.
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Se uma câmera de campo brilhante 2a e uma câmera de campo escura 2b são usadas como proposto pelo exemplo de modalidade mostrado na figura 1, ambas as câmeras são preferivelmente câmera de digitalização de linhas.
[0041] Além disso, o sensor de vazamento de fluxo 4 é preferivelmente configurado na forma de uma matriz de sensor com uma pluralidade de sensores magnéticos dispostos linearmente, com os sensores magnéticos dispostos a uma distância um do outro também se estendendo em ângulos retos em relação à direção de percurso da tira e através da largura total da tira de aço. Usando este projeto e configuração do sensor de vazamento de fluxo 4 na forma de uma matriz de sensor, o vazamento de fluxo magnético também pode ser detectado linha por linha através da superfície total da tira enquanto a tira de aço está se movendo. O sensor de vazamento de fluxo 4 também pode compreender uma pluralidade de linhas de sensores que estão dispostas umas atrás das outras na direção de percurso da tira v. Dependendo do número de sensores magnéticos na matriz de sensor (que pode compreender bem mais do que mil sensores magnéticos), um sensor de vazamento de fluxo 4 que é projetado como uma matriz de sensor de múltiplas linhas torna possível detectar inclusões internas com um diâmetro esférico na faixa de 50 pm a 100 pm em tiras de aço com espessuras em uma faixa de 100 pm a 500 pm.
[0042] Os sensores magnéticos do sensor de vazamento de fluxo 4 envolvidos podem ser, por exemplo, bobinas de indução, sensores magnetorresistivos gigantes (sensores de GMR), sensores magnetorresistivos anisotrópicos (sensores de AMR), sensores magnetorresistivos de túnel (sensores de TMR) ou sensores de Hall.
[0043] O projeto da câmera 2 como uma câmera de digitalização de linha digital e do sensor de vazamento de fluxo 4 como uma matriz de sensor também oferece vantagens com respeito à estrutura de da
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19/19 dos do registro de imagem 10 gerado e do registro de vazamento de fluxo 20 uma vez que a dependência de local da imagem ótica bidimensional resultando a partir do registro de imagem 10 e do vazamento de fluxo magnético resultando a partir do registro de vazamento de fluxo 20 tem a mesma estrutura (linha) com respeito à dependência de local. Como um resultado, é possível processar ambos o registro de imagem 10 e o registro de vazamento de fluxo 20 usando um software de processamento de imagem único e, sobrepor os dados do registro de imagem 10 e os dados do registro de vazamento de fluxo 20 uns sobre os outros, para gerar um registro tridimensional (imagem tridimensional 30 dos defeitos), cujo registro contém tanto informação sobre a estrutura da tira de aço sobre a superfície como informação sobre a profundidade com respeito a inclusões internas ou outras inomogeneidades.

Claims (15)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método de inspecionar uma tira de aço, em que pelo menos uma superfície da tira de aço (1) é iluminada e digitalizada por pelo menos uma câmera (2) a fim de gerar um registro de imagem (10) que define uma imagem bidimensional da superfície digitalizada, e em que o registro de imagem (10) é enviado para uma unidade de processamento de imagem (3), com a unidade de processamento de imagem (3) submetendo o registro de imagem (10) à detecção de defeitos, e, se um defeito de superfície (11) é detectado, classificando o defeito de superfície detectado (11), caracterizado por a tira de aço (1) ser magnetizada e por o vazamento de fluxo magnético sobre a superfície da tira de aço (1) ser detectado por meio de pelo menos um sensor sensível a campo magnético (4) a fim de detectar inomogeneidades (21) no interior da tira de aço (1), com o sensor de vazamento de fluxo (4) gerando um registro de vazamento de fluxo (20) que é enviado à unidade de processamento de imagem (3) e que é submetido pela unidade de processamento de imagem (3) à detecção de defeitos de modo a detectar inomogeneidades (21) no interior da tira de aço (1).
  2. 2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por quando da detecção de uma inomogeneidade na unidade de processamento de imagem, a inomogeneidade detectada ser classificada.
  3. 3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o registro de imagem (10) e o registro de vazamento de fluxo (20) serem combinados na unidade de processamento de imagem (3), especificamente por sobreposição, de modo a gerar uma imagem tridimensional (30) dos defeitos da tira de aço (1).
  4. 4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por os defeitos (31) capturados na imagem tridimensional (30) dos defeitos serem classificados em classes predefinidas de defeitos.
  5. 5. Método, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracteri
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    2/4 zado por a imagem tridimensional (30) dos defeitos ser exibida em uma unidade de exibição (5).
  6. 6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a tira de aço (1) estar se movendo em uma velocidade da tira em uma direção de percurso da tira.
  7. 7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a câmera (2) ser uma câmera de digitalização de linha digital com uma pluralidade de sensores óticos dispostos linearmente que se estendem em ângulos retos em relação à direção de percurso da tira.
  8. 8. Método, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado por o sensor sensível magnético (4) usado para detectar o campo de vazamento magnético ser uma matriz de sensor com uma pluralidade de sensores magnéticos dispostos linearmente que se estendem em ângulos retos em relação à direção de percurso da tira.
  9. 9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a superfície da tira de aço (1) ser iluminada por uma unidade de iluminação (6) que emite luz (L) e ser digitalizada por uma primeira câmera (2a) e uma segunda câmera (2b), com a primeira câmera (2a) capturando a luz (R) que é refletida a partir da superfície da tira de aço (1) e com a segunda câmera (2b) capturando a luz (S) que é espalhada a partir da superfície da tira de aço (1).
  10. 10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por, a fim de magnetizar a tira de aço (1), a tira ser orientada em torno de um cilindro de magnetização (8) e passada através de uma unidade de magnetização (7) compreendendo um eletroímã ou um ímã permanente (7a).
  11. 11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o sensor de vazamento de fluxo (4) estar disposto oposto ao cilindro de magnetização (8) e a tira de aço (1) ser passada através de
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    3/4 uma lacuna (9) entre o cilindro de magnetização (8) e o sensor de vazamento de fluxo (4).
  12. 12. Sistema para inspecionar uma tira de aço, preferivelmente para realizar o método como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender:
    - uma unidade de iluminação (6) usada para iluminar a tira de aço (1),
    - uma unidade de magnetização (7) usada para magnetizar a tira de aço (1),
    - pelo menos uma câmera (2) usada para digitalizar oticamente uma superfície da tira de aço (1) e para gerar um registro de imagem (10) que define uma imagem bidimensional da superfície digitalizada,
    - uma unidade de processamento de imagem (3) que é conectada à câmera (2) e para a qual o registro de imagem (10) é enviado para processamento de dados e que é capaz de detectar defeitos da superfície ótica (11) no registro de imagem (10) para e classificar os defeitos de superfície detectados (11),
    - e pelo menos um sensor de vazamento de fluxo (4) sensível a campo magnético usado para detectar o fluxo de vazamento magnético sobre a superfície da tira de aço (1) e para gerar um registro de vazamento de fluxo (20), com o sensor de vazamento de fluxo (4) sendo conectado à unidade de processamento de imagem (3) para transmitir o registro de vazamento de fluxo (20) à unidade de processamento de imagem (3), e com a unidade de processamento de imagem (3) sendo configurada de modo a ser capaz de detectar inomogeneidades (21) no interior da tira de aço (1) a partir do registro de vazamento de fluxo (20).
  13. 13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o sensor de vazamento de fluxo (4) compreender bobinas de
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    4/4 indução, sensores magnetorresistivos gigantes (sensores de GMR), sensores magnetorresistivos anisotrópicos (sensores de AMR), sensores magnetorresistivos de túneis (sensores de TMR) ou sensores de Hall de modo a ser capaz de detectar a densidade de vazamento de fluxo magnético.
  14. 14. Sistema, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado por a unidade de magnetização (7) compreender um eletroímã ou um ímã permanente (7a) e um cilindro de magnetização (8) disposto a uma distância a partir do sensor de vazamento de fluxo (4), com a tira de aço (1) sendo orientada em torno do cilindro de magnetização (8) e passada através do campo magnético gerado pelo eletroímã ou o ímã permanente (7a) e através de uma lacuna (9) que é formada entre o cilindro de magnetização (8) e o sensor de vazamento de fluxo (4).
  15. 15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado por a câmera (2) ser uma câmera de digitalização de linha digital com uma pluralidade de sensores óticos dispostos linearmente e por o sensor de vazamento de fluxo sensível a campo magnético (4) ser uma matriz de sensor com uma pluralidade de sensores magnéticos dispostos linearmente.
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