CN102384910A - 一种型材表面缺陷自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种型材轧机生产线生产过程中的表面缺陷自动检测装置，包括固定装置、控制装置、摄像机、图像采集计算机、信息处理服务器、LED光源、局域网、过程控制网络系统、喷涂装置、夹送辊、输送辊道、密封胶皮、压缩空气。其特征在于：摄像机的台数是根据被检测型材的所有品种表面最复杂、需要投入摄像机台数最多而设定的。控制装置通过控制和调整摄像机的焦距、角度，投入摄像机的台数，来实现对型材(包括重轨、H型钢、工字钢、槽钢、角钢等品种)表面缺陷的自动检测。本发明适应能力强，在重轨加工线和型钢精整线可以使用同样的配置，使得该装置的软件、硬件和备品备件通用，可以节省设备制造和维护成本。

Description

一种型材表面缺陷自动检测装置

技术领域

本发明属于应用于型材轧机生产线上的辅助装置，具体地讲是用于型材生产过程中的一种型材表面缺陷自动检测装置。

背景技术

型材轧机生产线所生产的型材有两大类型重轨和型钢。型钢又包括：H型钢、工字钢、槽钢等品种，其表面形状各异。由于钢坯在冶炼过程中可能产生气泡、夹杂，经过轧机生产线轧制以后，造成型材的表面出现结疤；轧机在轧制过程中可能发生轧辊破损、导卫装置移位等故障，从而又造成型材表面的缺肉、轧痕等缺陷，如不将带有缺陷的产品及时挑出，会给最终用户造成损失，也给生产企业造成产品质量信誉上的影响。在型材轧机生产线一般有两条精整线：重轨加工线和型钢精整线。重轨、型钢的表面质量检查是直接由人工肉眼检测表面缺陷，在必要时还需要对型材进行翻面检查。在人工进行型材表面质量检查过程中可能会产生人的视觉疲劳现象，会使带有表面缺陷的产品混入合格品中造成产品质量事故的发生。该方法的缺点是：工人劳动强度大，工作效率低，生产节奏受到影响，满足不了现代大工业生产的需要。

因此要解决的技术问题就是在重轨加工线的检验中心出口(或者是入口)处和型钢矫正机出口处各设置一套型材表面缺陷自动检测装置，分别对重轨、型钢表面缺陷进行自动检测。利用先进的计算机图像识别技术替代人工表面缺陷检查的方法。换句话说，根据现代大工业生产的需要，急需有一种对表面缺陷进行自动检测的装置，以满足型材轧机生产线生产过程的产品质量检查的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够自动识别型材表面缺陷的检测装置。实现对型材表面缺陷的多方位自动检测，提高劳动生产效率，以克服现有生产过程中由于人工肉眼检查而造成型材表面缺陷漏检的现象发生。

本发明提供的型材表面缺陷自动检测装置，包括固定装置、控制装置、摄像机、LED光源、图像采集计算机、信息处理服务器、局域网、过程控制网络系统、喷涂装置、夹送辊、输送辊道、密封胶皮、压缩空气。所述控制装置、摄像机、图像采集计算机、信息处理服务器采用独立的局域网连接方式。其特征是：本发明所述摄像机台数设置是根据被检测的型材品种表面最复杂、需要投入摄像机台数最多而设定的。在检测过程中所述摄像机投入摄取图像信息的台数是根据被检测型材品种的需要来设定。在被检测型材通过所述固定装置时，所述摄像机分布在被检测型材的周围，摄像角度是根据型材品种不同由所述控制装置来调整云台，焦距是由所述控制装置控制调整实现的，以保证所述摄像机将被检测的型材表面采集完整的图像。

所述固定装置是安装在基座上的园形封闭装置，用于固定立体交叉、多方位、环形分布的摄像机、LED光源以及压缩空气管道的装置，并且可以在90°范围内旋转的。所述固定装置可以根据被检测型材的不同品种而将固定装置在90°范围内旋转，以满足检测的需要。每台摄像机的上方安装有LED光源，LED光源的照射应该避免直射到对面所述摄像机的镜头。还用于安装所述压缩空气管道吹扫所述摄像机的镜头，保持镜头清洁。所述固定装置前安装所述夹送辊，型材通过所述输送辊道进入所述固定装置前，所述控制装置探测到型材头部信号时，所述控制装置控制所述夹送辊动作，夹紧型材并输送到所述固定装置，保证进入的型材处于平稳状态，使采集的图像不至于因为抖动而造成画面模糊。所述固定装置在入、出口处都设置有所述封闭胶皮，以减少外部光源对采集图像的画面干扰。

所述控制装置具有检测型材头部到位、尾部离开信号、采集型材运行速度的功能。还控制所述夹送辊夹紧、松开；控制所述摄像机、LED光源的开启、关闭；控制所述图像采集计算机采集图像信息的开始和结束。还用于所述摄像机的焦距、角度的调整。接收所述图像采集计算机发送的指令控制所述喷涂装置进行喷涂标志。

所述摄像机设置于所述局域网中，固定在云台上，具有焦距、角度调节功能。所述摄像机台数设置是根据需要检测的型材所有品种表面最复杂、需要投入摄像机台数最多的而设定的。

所述图像采集计算机台数的设置根据所述摄像机的台数确定的。既每一台所述图像采集计算机只采集对应的一台所述摄像机的图像信息。所述图像采集计算机接受所述控制装置的指令开始采集所述摄像机的图像信息，通过计算机自动识别软件对图像信息进行分析处理，发现型材表面有缺陷时，向所述控制装置发送喷涂指令；给所述信息处理服务器发送缺陷信息。当接收到所述控制装置发送来的结束指令时，将整支型材表面的图像信息发送到所述信息处理服务器进行存储。

所述信息处理服务器设置在所述局域网中，与所述过程控制网络系统相连接。用于接收所述图像采集计算机的发来的型材表面缺陷信息，在终端上显示缺陷图形，并发出缺陷报警信号。还用于接收所述过程控制网络系统的被检测型材的跟踪信息，发送被检测型材表面缺陷信息到所述过程控制网络系统中。

所述局域网是所述一种型材表面缺陷自动检测装置的独立局域网，用于连接控制装置、摄像机、图像采集计算机、信息处理服务器。

本发明对被检测的型材表面缺陷自动识别适应性强。对于被检测的不同品种的型材，在轧机生产线更换型材品种时，通过所述固定装置在90°范围内的旋转，还通过所述控制装置在开始检测前对所述摄像机焦距、角度进行调整，以保证所述摄像机将被检测的型材表面采集完整的图像的要求。由于所述摄像机是立体交叉、多方位、环形分布在所述固定装置中，被检测型材通过所述固定装置时，所述摄像机就可以检测到型材的任意表面，所以对被检测的型材无需翻面处理。由于所述摄像机和所述图像采集计算机数量多、实时数据传输量大、传输速度要求高。所以控制装置、摄像机、图像采集计算机、信息处理服务器是采用独立的局域网方式连接的，不易受到外界干扰，传输速度快，保证系统的图像采集和计算机处理的高速运行。

本发明所述信息处理服务器接收所述过程控制网络系统的被检测型材的跟踪信息，还用于返回表面缺陷检测信息到所述过程控制网络系统中，实现型材表面质量信息的闭环控制，达到型材表面质量自动跟踪的目的。

本发明可以产生以下有益效果：其一，本发明是用于型材轧机生产线的生产过程中表面缺陷自动检测，具有在计算机终端上显示缺陷图形、自动报警、喷涂标志的功能，及时提醒质量检查人员进行确认处理，防止型材因表面质量问题而产生漏检的事故发生。其二，适应能力强，不仅可用于型材轧机生产线的重轨、型钢表面缺陷的自动检测，还可以应用于类似产品的表面缺陷的自动检测。生产企业利用本发明可以对多条生产线的产品质量进行集群监控管理；其三，应用本发明可以减少人工肉眼检测表面缺陷，可能产生会产生人的视觉疲劳现象，减少工人劳动强度大，加快生产节奏，提高工作效率低，满足现代大工业生产的需要。其四，本发明是与生产企业的过程控制网络系统连接，凡在过程控制网络系统内的计算机显示终端都可以显示生产产品的表面质量自动检测的结果，随时可以有针对性的进行检查和处理，以保证生产线生产产品表面质量。

附图说明

图1是本实施例用于重轨表面缺陷自动检测装置示意图；

图2是本实施例用于重轨表面缺陷自动检测装置外观示意图；

图3是本实施例用于型钢(H型钢)表面缺陷自动检测装置示意图；

图4是本实施例用于型钢(H型钢)表面缺陷自动检测装置外观示意图；

图5是本实施例用于型钢(槽钢)表面缺陷自动检测装置示意图；

图6是本实施例用于型钢(角钢)表面缺陷自动检测装置示意图；

图中：

1-固定装置、2-控制装置、3-摄像机、4-图像采集计算机、5-信息处理服务器、6-LED光源、7-局域网、8-过程控制网络系统。9-喷涂装置、10-夹送辊、11-输送辊道、12-密封胶皮、13-重轨、14-压缩空气、15-型钢。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

本实施例的设备构造、计算机网络系统硬件结构图如图1、图2所示，包括固定装置1、控制装置2、摄像机3、图像采集计算机4、信息处理服务器5、LED光源6、局域网7、过程控制网络系统8、喷涂装置9、夹送辊10、输送辊道11、密封胶皮12、重轨13、压缩空气14、型钢15。

型材轧机生产线的钢坯在经过轧制以后，根据生产的品种不同分别进入重轨加工线或者型钢精整线。如图1所示，是本发明设置在重轨加工线的表面缺陷自动检测装置，用于重轨13表面缺陷的自动检测。本实施例中用于重轨加工线的设置有10台摄像机，以检测重轨13全部表面需要投入的所述摄像机3台数而设定的。可以满足重轨13的表面缺陷的检测需要。

所述固定装置1固定有立体交叉、多方位、环形分布的10台所述摄像机3，每台摄像机3是安装在云台上，其位置是按照上1台、下1台、左4台、右4台方式排列。每台摄像机3的上方安装有LED光源6，LED光源6的照射应该避免直射到对面摄像机3的镜头。所述固定装置1前的所述夹送辊10是用于夹近夹紧重轨13平稳进入到所述固定装置1，使采集的图像不至于因为抖动而造成画面模糊。所述固定装置1出、入口处的所述密封胶皮12是用于防止外部光源进入所述固定装置1内，以减少外部光源对采集图像的画面干扰。所述压缩空气14是用于吹扫摄像机3镜头，以保持摄像机3清洁，使采集的图像清晰。

所述摄像机3用于摄取重轨13表面图像，并且具有焦距、角度调整的功能。

所述控制装置2是用于：

(1)检测重轨13到位信号和离开信号，重轨13运行速度。

(2)控制所述夹送辊10的夹紧、松开。

(3)所述摄像机3、所述LED光源6的开启、停止。

(4)所述图像采集计算机4采集图像信息的开始和结束。

(5)所述控制喷涂装置9的喷涂动作。

(6)针对被检测重轨13的不同规格的表面而控制调整所述摄像机3的焦距、角度。

所述局域网7用于连接所述控制装置2、摄像机3、图像采集计算机4、信息处理服务器5。

所述摄像机3上方设置有LED光源6，所述摄像机3的工作状态是受所述控制装置2的控制。

所述图像采集计算机4接受所述控制装置2的控制开始和结束采集摄像机3的图像信息。当其开始采集摄像机3的图像信息时，利用计算机识别软件进行图像信息的分析和处理，发现被检测重轨13表面有缺陷时，发送缺陷信息到所述信息处理服务器5；还用于发送喷涂指令到所述控制装置2启动喷涂装置9进行喷涂动作。当结束采集摄像机3的图像信息时，将被检测的整支重轨13的表面图像信息发送到所述信息处理服务器5中。

所述信息处理服务器5与所述过程控制网络系统8连接。接收所述过程控制网络系统8发送的被检测型材的跟踪信息，在接收到所述图像采集计算机4的表面缺陷信息后，在其终端上显示出缺陷图形，发出报警信号。并且还将接收到图像采集计算机4的重轨13表面缺陷信息传输到过程控制网络系统8中。

所述密封胶皮12设置于所述固定装置的出、入口处，用于遮挡外部光源进入内。所述密封胶皮12、夹送辊10与被检测重轨13需要配套，在更换重轨13规格时，两者同时进行更换。

本实施例的工作原理是：所述控制装置2检测到输入辊道11上的重轨13到位信号时，同时检测重轨13的运行速度，控制所述夹送辊10夹紧，使其平稳的进入所述固定装置1。重轨13穿过所述固定装置1入口处的密封胶皮12时，所述控制装置2启动所述摄像机3开始摄像，所述图像采集计算机4开始采集所述摄像机3的图像信息和根据重轨13的运行速度，通过计算机图像识别软件对采集图像进行表面缺陷的自动检测处理。当发现被检测的重轨13表面有缺陷时，向所述控制装置2发出喷涂指令，启动所述喷涂装置9在重轨13相应位置上喷涂标志，并将表面缺陷信息发送到所述信息处理服务器5。所述信息处理服务器5在接收到表面缺陷信息后，在终端上显示缺陷图形，并且发出缺陷报警信号。当所述控制装置2检测到重轨13的尾部达到所述固定装置1出口处的所述密封胶皮12时，所述控制装置2控制所述摄像机3结束摄像，向所述图像采集计算机4发出结束采集图像指令。所述图像采集计算机4接收到控制装置2发来的结束采集图像指令后，将被检测的整支重轨13表面图像信息发送到信息处理服务器5。所述信息处理服务器5将接收图像采集计算机4发来的整支重轨13表面图像信息进行存储，还将被检测的重轨13的缺陷信息发送到过程控制网络系统8中。质量检查人员通过所述过程控制网络系统8的计算机终端上根据该支重轨的提示信息进行表面质量的判定。

图2是本实施例用于重轨加工线的外观示意图。

图3是本实施例在用于型钢精整线的表面缺陷自动检测时，所述摄像机3台数的设置是以最复杂的型钢15(H型钢)需要台数最多而设定的，所以也设置10台所述摄像机3，所述图像处理计算机4同样设置10台。用于重轨加工线和型钢精整线是同样的配置，由于检测的表面形状不同，那么将所述固定装置1根据需要在90°范围内进行旋转，以满足型钢15(H型钢)的检测需要。型钢15由于品种多、外形各异，还可以通过所述控制装置2按照所生产的品种调整所述摄像机3的焦距、角度参数和投入摄像机3的台数，达到采集型钢15各品种全部表面图像的目的。所以用于重轨加工线和型钢精整线的两套装置，检测过程和工作原理也是一样的，计算机应用软件和备品备件可以通用，节省了设备制造和维护成本。

本实施例在用于型钢精整线的所述固定装置1的所述密封胶皮12设置于所述固定装置的出、入口处，用于遮挡外部光源6进入内。所述密封胶皮12、夹送辊10与被检测的型钢15需要配套。在更换型钢15品种时，两者同时进行更换。

图3是本实施例的所述固定装置1进行90°旋转后用于型钢精整线对型钢15(H型钢)表面缺陷自动检测，1#～10#所述摄像机3全部投入摄取H型钢15表面图像。

图4是本实施例用于型钢15(H型钢)表面缺陷自动检测装置的外观示意图。

图5是本实施例用于型钢15(槽钢)表面缺陷自动检测时的情况，摄像机1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、10#投入摄取槽钢的表面图像。

图6是本实施例用于型钢15(角钢)表面缺陷自动检测时的情况，摄像机2#、3#、4#、5#、7#、8#、10#投入摄取型钢15(角钢)的表面图像。

通过上述图1～图6说明所述型材表面缺陷自动检测装置的适应能力强，不仅是适用于型材轧机生产线生产过程中的表面缺陷自动检测的，而且同样也能够适用于其它类似的生产条材产品的表面缺陷自动检测。

以上所述，仅是本发明提供了一种型材表面缺陷自动检测装置的一部分具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的普通技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的做出若干改进或替换，这些改进或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种型材表面缺陷自动检测装置，其特征在于：

包括固定装置、控制装置、摄像机、图像采集计算机、信息处理服务器、LED光源、局域网、过程控制网络系统、喷涂装置、夹送辊、输送辊道、密封胶皮、压缩空气。

所述固定装置是安装在基座上的园形封闭装置，用于固定立体交叉、多方位、环形分布的摄像机、LED光源以及压缩空气管道的装置，并且可以在90°范围内旋转的。所述固定装置可以根据被检测型材的不同品种而将固定装置在90°范围内旋转，以满足检测的需要。

所述控制装置设置于所述局域网中，用于检测型材的头部到位、尾部离开信号、采集型材运行速度，控制摄像机、LED光源的开启、关闭，夹送辊夹紧、松开。还用于设置摄像机的焦距、云台的调整。

所述摄像机设置于所述局域网中，用于采集被检测的型材表面图像。所述摄像机台数设置是根据需要检测型材的所有品种表面最复杂、需要投入摄像机台数最多而设定的。

所述图像采集计算机设置于所述局域网中，用于采集摄像机摄取图像信息，采集的图像信息通过计算机识别分析软件对型材表面缺陷进行自动识别，当发现型材表面有缺陷时，发送指令给控制装置，对被检测型材喷涂标志，并将表面缺陷信息发送到所述信息处理服务器。

所述信息处理服务器设置于所述局域网中，还与所述过程控制网络系统连接。用于接收所述图像采集计算机发送来的型材表面缺陷信息，在终端上显示缺陷图形并且发出报警信号，将接收所述图像采集计算机发送来的图像信息进行保存。还用于将接收到的表面缺陷信息发送到过程控制网络系统。

所述局域网是用于连接控制装置、摄像机、图像采集计算机、信息处理服务器的独立局域网。

所述过程控制网络系统是设置在型材轧机生产线的网络系统，通过所述信息处理服务器与所述局域网连接。

2.根据权利要求1所述一种型材表面缺陷自动检测装置，其特征在于：

所述摄像机在检测过程中投入摄取图像信息的台数是根据被检测型材品种的需要来设定的，通过调整所述摄像机的焦距、角度，以保证所述摄像机将被检测的型材表面都能采集到完整的画面。

3.根据权利要求1所述一种型材表面缺陷自动检测装置，其特征在于：

所述过程控制网络系统设置有型材轧机生产线钢坯物料信息跟踪系统。用于收集钢坯在轧制过程中的信息跟踪。

所述过程控制网络系统与所述信息处理服务器相连接，发送被检测型材的跟踪信息到所述信息处理服务器，还用于接收所述信息处理服务器返回的检测结果信息，实现型材表面质量信息的闭环控制，达到型材表面质量自动跟踪的目的。

4.根据权利要求1所述一种型材表面缺陷自动检测装置，其特征在于：所述密封胶皮设置于所述固定装置的出、入口处，用于遮挡外部光源进入内。

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