CN102628812A - 一种自动判定子卷表面质量等级的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动判定子卷表面质量等级的系统和方法，其包括，一级位置检测装置、二级过程控制系统、三级制造执行系统、一级图像检测装置、在线表面质量检测系统和自动质量判定系统，其中，一级位置检测装置通过数据接口与二级过程控制系统相连，二级过程控制系统与三级制造执行系统通过数据接口相连，一级图像检测装置通过数据接口与在线表面质量检测系统相连，自动质量判定系统分别通过数据接口与三级制造执行系统和在线表面质量检测系统相连。本发明即能实现对成品钢卷表面质量的自动监测，检测速度快、精准度高，又能对母卷中各子卷的质量情况做到精确判定，还能对子卷整体质量情况进行统计分析。

Description

一种自动判定子卷表面质量等级的系统和方法

技术领域

本发明涉及属于冷轧板带轧制技术领域，涉及一种自动判定子卷表面质量等级的系统和方法。

背景技术

在线表面质量检测系统相机为连续在线实时检测，相机的检测数据实时存储到数据库服务器和系统服务器上。对于子卷卷号、钢种、宽度等信息的标定是利用二级系统传递的数据实现的，只有二级系统向在线表面质量检测系统发送焊机冲孔到达检测相机位置的信号时，系统才进行分卷，同时加载二级系统传送的卷号、钢种、宽度等信息。连退产线下线要对母卷子卷分成子卷，一般情况下一个母卷会分成两到三个子卷，由于分卷工作是在线表面质量检测系统检测完成之后开始的，所以在线表面质量检测系统中存储的数据以母卷为单位。

自动质量判定系统通过局域网连接到在线表面质量检测系统的数据库服务器，从数据库内读取子卷表面缺陷信息，通过人工制定的判定规则，对子卷表面质量等级进行判定。为了给客户提供准确的质量信息，这就要求进行子卷质量的判定也以子卷为单位，但是自动质量判定系统无法判断读取的缺陷信息位于哪个子卷之中，也就无法实现以子卷为单位进行子卷表面质量等级的判定；把整个母卷的所有缺陷信息综合起来判定子卷的级别，主要存在以下几个弊端：第一，无法满足客户要求，客户通过自动质量判定系统无法获知准确的子卷表面质量情况；第二，将整个母卷的缺陷信息综合起来进行质量判定，不能够代表每个子卷的质量情况，例如一个母卷分为三个子卷，缺陷主要集中在子卷1中，那么只有子卷1不符合质量要求，其余两个子卷不存在质量问题，由于无法实现以子卷为单位进行质量判定，那么自动质量判定系统判定的结果认为三个子卷全部不满足质量要求；第三，不便于对子卷整体质量情况进行统计分析。如果不能够实现以子卷为单位进行表面质量等级的判定，从实际意义上说自动质量判定系统进行子卷表面质量等级的判定，没有任何的意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种在线自动精确判定子卷表面质量等级的系统和方法，解决了现有技术中无法对子卷进行表面质量等级判定的问题。

具体方案如下：

一种自动判定子卷表面质量等级系统，包括，一级位置检测装置、二级过程控制系统、三级制造执行系统、一级图像检测装置、在线表面质量检测系统和自动质量判定系统，其中，所述一级位置检测装置通过数据接口与所述二级过程控制系统相连，所述二级过程控制系统与所述三级制造执行系统通过数据接口相连，所述一级图像检测装置通过数据接口与所述在线表面质量检测系统相连，所述自动质量判定系统分别通过数据接口与所述三级制造执行系统和所述在线表面质量检测系统相连。

进一步地，所述一级位置检测装置为光栅。

进一步地，所述一级图像检测装置为相机。

一种自动判定子卷表面质量等级的方法，具体包括如下步骤：

一级位置检测装置采集子卷的基本数据，所述一级位置检测装置通过数据接口将采集到的子卷的基本数据通过二级过程控制系统传送至三级制造执行系统；然后，一级图像检测装置采集子卷的缺陷图像，经图像处理后得到子卷的缺陷数据，通过数据接口将所述子卷的缺陷数据存储至在线表面质量检测系统，最后，自动质量判定系统分别读取所述三级制造执行系统的所述子卷的基本数据和所述在线表面质量检测系统的所述子卷的缺陷数据，判断缺陷在子卷中的位置和表面质量等级。

进一步地，所述子卷的基本数据包括所述子卷的起始位置和长度。

进一步地，所述子卷的缺陷数据包括所述子卷的缺陷类别、缺陷严重度、缺陷面积、缺陷顶部距焊缝的距离和缺陷底部距焊缝的距离。

进一步地，所述得到缺陷数据的方法为：所述在线表面检测系统设置不同缺陷类别的灰度值阈值，所述在线表面检测系统根据所述相机采集缺陷图像的灰度值得出所述缺陷的类别，所述在线表面检测系统根据所述缺陷类别得出缺陷严重度，所述在线表面检测系统根据所述相机采集缺陷图像的像素累加得出所述缺陷面积，所述在线表面检测系统利用脉冲编码器，测定子卷运动速度，进而得出缺陷顶部距焊缝的距离和缺陷底部距焊缝的距离。

进一步地，所述判断缺陷在子卷中的位置方法为：所述自动质量判定系统根据所述子卷的缺陷顶部与焊缝的距离和所述缺陷底部距离焊缝的距离与所述子卷的起始位置和长度进行位置比较。

进一步地，所述判断子卷表面质量等级的方法为：所述自动质量判定系统根据所述缺陷在子卷中的位置，统计得出所述子卷中的缺陷个数，所述自动质量判定系统依次再读取所述子卷的缺陷类别，缺陷严重度、缺陷面积，按照表面质量等级规则，进而判断所述子卷的表面质量等级。

本发明一方面能实现对成品钢卷表面质量的在线监测，检测速度快、精准度高。在子卷高速运行情况下能够完成子卷表面质量的准确检测，及时发现子卷表面周期性硌印、夹杂、擦划伤、瓢曲、水淬辊印、酸轧停车斑等严重影响子卷表面质量的缺陷，能对母卷中各子卷的质量情况做到精确判定，为质检人员准确判定子卷质量提供依据；另一方面，利用自动质量判定系统还能对成品卷子卷表面存在缺陷情况进行自动分析汇总，以精确的数字化工作方式对子卷表面质量等级自动进行综合评定。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种自动判定子卷表面质量等级的步骤图；

图2为本发明实施例提供的一种在线表面质量检测系统数据传输的流程图；

图3为本发明实施例提供的一级位置检测装置采集子卷的基本数据示意图；

附图标记：

1、母卷，2、子卷A，3、子卷B，4、子卷C，5、子卷A的起始位置，6、子卷A的终止位置，7、子卷B的起始位置，8、子卷B的终止位置，9、子卷C的起始位置，10、子卷C的终止位置，11、焊缝。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种自动判定子卷表面质量等级的步骤图，一种自动判定子卷表面质量等级系统，具体设备如表1所示。包括，光栅、二级过程控制系统、三级制造执行系统、相机、在线表面质量检测系统和自动质量判定系统，其中，光栅通过数据接口与二级过程控制系统相连，二级过程控制系统与三级制造执行系统通过数据接口相连，相机通过数据接口与在线表面质量检测系统相连，自动质量判定系统分别通过数据接口与三级制造执行系统和在线表面质量检测系统相连。

表1一种自动判定子卷表面质量等级系统设备列表

首先，现场通过焊缝跟踪系统能够准确定位母卷1带头焊缝在整个产线中的坐标位置，母卷1仅有一个焊缝和一个焊机冲孔，焊缝跟踪系统的主要原理是在焊缝11位置附近有一个焊机冲孔，焊缝检测系统通过光栅定位就能够确定焊机冲孔是否到达了检测位置，在整个产线共有5个焊缝检测位置；在子卷进行分卷时，位置检测装置能够采集到剪子的剪切信号，剪切开始时代表了一个子卷的完成，剪切信号结束时代表下一个子卷的开始。在本实施例中，如图3所示，母卷1分为3个子卷，分别是子卷A2、子卷B3、子卷C4，位置检测装置通过计算焊缝11通过分切剪的距离就能确定子卷起始位置相对于母卷1的坐标，定位起始位置后到下一次接收到检测信号时的长度就为子卷的长度，也就能够定位子卷结束位置相对于母卷1的坐标。这样，光栅采集两个子卷的基本数据，一是子卷起始位置，表明子卷开始位置距离母卷1带头焊缝11的距离；二是子卷长度，表明某一子卷的实际长度，这样就能够确定每个子卷带头距离焊缝11的距离D1和带尾距离焊缝11的距离D2，在本实施例中，光栅采集子卷A2、子卷B3、子卷C4的三组数据，分别为子卷A的起始位置5、子卷A的终止位置6、子卷B的起始位置7、子卷B的终止位置8，子卷C的起始位置9和子卷C的终止位置10，各值依次为0.118米、1371.871米、1372.738米、2737.983米、2738.717米、4097.283米，然后通过数据接口将子卷的基本数据传输至二级过程控制系统，并存入其数据库。

以前二级过程控制系统没有向三级制造执行系统传递光栅采集两个基本数据，为了满足本发明需求进行了重新的配置，且二级过程控制系统向三级传递变量的精度一般精确到米，这两个变量达到了小数点后三位，精确到了毫米，通过这两个子卷的基本数据，为自动质量判定系统进行质量判定提供了依据，如图1所述，二级过程控制系统通过数据接口传输至三级制造执行系统，三级制造执行系统收集后存入其数据库。

在线表面质量检测系统具体工作方式如下：

如图2所示，本发明实施例提供的一种在线表面质量检测系统数据传输的流程图，一种子卷A2、子卷B3、子卷C4依次经过TOP明场检测相机、TOP暗场检测相机、BOTTOM明场检测相机、BOTTOM暗场检测相机，各相机使用CCD阵列，进行连续的线扫描得到带钢表面的图像，为了满足带钢高速运行要求，相机每秒钟能够完成40920次扫描，相机成像为黑白图像，在线质量检测系统中用0-255的灰度值进行量化，同时在线质量检测系统根据现场带钢实际检测要求设定了灰度值阈值，阈值以灰度值128为中线，128灰度值为带钢正常表面的灰度值，当带钢表面出现缺陷时，缺陷的灰度值不同于正常带钢表面，灰度值越小，图像越黑，灰度值越大，图像越白，超过阈值上限或低于阈值下限，将被认为是缺陷，在线质量检测系统将检测到的缺陷与标准缺陷库内典型缺陷样本进行对比，与某类缺陷相似度较高时，则将检测到的缺陷命名为该类缺陷；在线质量检测系统由低到高设置了1、2、3、4、5、6、7几个严重等级，根据缺陷对带钢表面质量的影响程度不同，每类缺陷类别都人为定义了严重等级，例如：夹杂：7、擦划伤：7、平整液残留：2、焊缝：1、焊机冲孔：1。缺陷严重等级对带钢表面质量判定的影响主要为：在线质量检测系统能够过滤掉严重度等级较低的缺陷，例如焊机冲孔、焊缝、平整液残留等，减少自动判定系统数据量，提高判级效率；缺陷面积的大小是通过像素累加实现的，每个像素的面积为0.25平方毫米，将缺陷图像的像素累加即得到了缺陷面积。当带钢焊缝到达相机检测位置时，在线质量检测系统接收到信号后，将焊缝位置认为是带钢起始位置，定义为0点，在线质量检测系统中安装有脉冲编码器，实现测定带钢速度，根据带钢通过焊缝位置后运行的时间，即可得到带钢表面每个位置距离焊缝的距离，也就可以得到缺陷顶部或者缺陷底部距离焊缝的距离。以上所有缺陷数据最终传入在线质量检测系统数据库内进行存储。

在本实施例中，由于涉及到数据较多，以位于A2子卷中的一个夹杂缺陷为例，缺陷类别为夹杂，严重度为7，缺陷面积为50平方毫米、缺陷顶部距离焊缝距离为1000.123毫米，缺陷底部距离焊缝距离为1050.253毫米。

在线表面质量检测系统的数据库表格中存储了每个缺陷距离母卷焊缝的距离，分别通过数据库中的vc_inspecitons、vc_classimport、vc_defects和vc_defects01四个视图，能够准确得到缺陷的具体位置坐标。

第一个视图vc_inspecitons主要是实现了子卷实际卷号与数据库内的ID(MetainspectionID)的对应。子卷的实际卷号是产线在生产过程中为每个母卷定义的一系列带有实际意义的数字组合，每个母卷都有一个唯一的卷号，它是母卷在整个产线上的标识，数据库的MetainspectionID用于标识每个存入数据库的母卷，每个母卷一般情况下都有唯一的MetainspectionID，这个MetainspectionID与实际卷号一一对应，但是在数据库各个视图中是通过MetainspectionID进行增删改查等数据操作的，通过该视图实现了产线卷号与数据库MetainspectionID对应后，解决了自动质量判定系统无法在在线表面质量检测系统数据库中查找每个卷的缺陷数据的问题。

第二个vc_classimport视图主要是实现了缺陷类别与ID(MetainspectionID)的对应。每个缺陷类别都有一个特定的ClassID与之对应，这个对应关系针对每个MetainspectionID是唯一的，也就是说“MetainspectionID-ClassID-缺陷名称”对应关系唯一，在进行缺陷数据信息查询的过程中，各个视图之间是通过“MetainspectionID-ClassID”的对应关系查找缺陷数据信息的，自动质量判定系统中是通过缺陷名称进行子卷表面质量判定的，通过利用该视图就实现了自动质量判定系统和在线表面质量检测系统的对接。

第三个视图提供子卷的缺陷数据，包括缺陷严重度、缺陷面积、缺陷个数、缺陷顶部与焊缝的距离和缺陷底部距离焊缝的距离，各个缺陷的标识是通过“MetainspectionID-ClassID”的唯一对应关系确定的。

第四个视图为vc_defects01，将判定子卷质量所需的信息进行了汇总。第四个视图主要解决了以下三个问题：第一在进行数据查询操作中涉及到的视图较多，直接对各个视图单独进行操作查询效率低；第二，第三个视图中每个缺陷的数据变量多达20多个，而在进行质量判定的过程中只需要5个变量左右，将所有的缺陷数据全部查询出来效率十分低，在新建视图中对质量判定所需变量汇总，剔除了不需要的变量；第三，自动质量判定系统无法实现对多个视图的操作，如果不重新建立一个统一的视图根本无法进行质量判定操作。通过对vc_defects01视图的查询能够找到某一个具体缺陷的BoxTop和BoxBottom这两个属性，这两个属性的含义分别为该缺陷顶部距离焊缝的距离和缺陷底部距离焊缝的距离。

最后，自动质量判定系统的具体工作方式如下：

自动质量判定系统分别读取子卷的起始位置、长度、缺陷顶部与焊缝的距离和缺陷底部距离焊缝的距离，进行位置比较，判断所述子卷在母卷中的位置。自动质量判断系统通过对在线表面质量检测系统中的vc_defects01视图的查询能够找到某一个具体缺陷的BoxTop和BoxBottom这两个属性，调取三级制造执行系统中的子卷带头距离焊缝的距离D1和带尾距离焊缝的距离D2，按照“D1＜BoxTop＜BoxBottom＜D2”的逻辑判断判断缺陷位于哪个子卷，在本实施例中，自动判定系统分别读取三级制造执行系统中子卷A的起始位置5、子卷A的终止位置6、子卷B的起始位置7、子卷B的终止位置8，子卷C的起始位置9和子卷C的终止位置10，然后再读取在线表面检测系统中的BoxTop、BoxBottom值，其中，以位于A2子卷中一个夹杂缺陷为例，BoxTop为1000.123毫米，BoxBottom为1050.253毫米，比较大小后，0.118米＜1.000123米＜1.050253米＜1371.871米、得出该缺陷在子卷A2中，另一个夹杂BoxTop为2000.253毫米，BoxBottom为2050.782毫米，比较大小后，0.118米＜2.000253米＜2.050782米＜1371.871米、得出该缺陷在子卷A2中，自动质量判定系统累加后得到A2中共有夹杂缺陷的个数为2个。

判定缺陷在子卷的位置后，自动质量判定系统通过数据接口读取在线表面质量检测系统第四个视图vc_defects01中的缺陷类别、缺陷严重度、缺陷面积和自动质量判定系统算出的缺陷个数，对各个缺陷的数据重新进行分析汇总，利用表面质量判定等级规则，从而实现了以子卷为单位进行表面质量等级判定。在本实施中，具体子卷表面质量判定等级规则如表2所示。

表2子卷表面质量判定等级表

自动质量判定系统根据所述缺陷在子卷中的位置，统计得出所述子卷中的缺陷个数，所述自动质量判定系统依次再读取所述子卷的缺陷类别，缺陷严重度、缺陷面积，按照以上表面质量等级规则，进而判断所述子卷的表面质量等级，在本实施例中，如果子卷B3、子卷C4所有缺陷全没有则其表面级别为SG6。当然，综合判定的表面等级是以自动质量判定系统对各个缺陷判定的最低等级为准的，例如：当夹杂缺陷判定的级别为SG8，擦划伤判定的级别为SG9时，综合表面级别为SG9。

根据三级制造执行系统的子卷长度信息和在线表面质量检测系统的缺陷数据实现对子卷缺陷的准确定位，然后自动质量判定系统根据每个缺陷的逻辑判定规则给出表面质量等级，然后综合所有类型缺陷给出的表面等级，最终判定子卷的表面质量等级。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种自动判定子卷表面质量等级的系统，其特征在于，包括，一级位置检测装置、二级过程控制系统、三级制造执行系统、一级图像检测装置、在线表面质量检测系统和自动质量判定系统，其中，所述一级位置检测装置通过数据接口与所述二级过程控制系统相连，所述二级过程控制系统与所述三级制造执行系统通过数据接口相连，所述一级图像检测装置通过数据接口与所述在线表面质量检测系统相连，所述自动质量判定系统分别通过数据接口与所述三级制造执行系统和所述在线表面质量检测系统相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一级位置检测装置为光栅。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一级图像检测装置为相机。

4.一种自动判定子卷表面质量等级的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

一级位置检测装置采集子卷的基本数据，所述一级位置检测装置通过数据接口将采集到的子卷的基本数据通过二级过程控制系统传送至三级制造执行系统；然后，一级图像检测装置采集子卷的缺陷图像，经图像处理后得到子卷的缺陷数据，通过数据接口将所述子卷的缺陷数据存储至在线表面质量检测系统，最后，自动质量判定系统分别读取所述三级制造执行系统的所述子卷的基本数据和所述在线表面质量检测系统的所述子卷的缺陷数据，判断缺陷在子卷中的位置和表面质量等级。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述子卷的基本数据包括所述子卷的起始位置和长度。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述子卷的缺陷数据包括所述子卷的缺陷类别、缺陷严重度、缺陷面积、缺陷顶部距焊缝的距离和缺陷底部距焊缝的距离。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述得到缺陷数据的方法为：所述在线表面检测系统设置不同缺陷类别的灰度值阈值，所述在线表面检测系统根据所述相机采集缺陷图像的灰度值得出所述缺陷的类别，所述在线表面检测系统根据所述缺陷类别得出缺陷严重度，所述在线表面检测系统根据所述相机采集缺陷图像的像素累加得出所述缺陷面积，所述在线表面检测系统利用脉冲编码器，测定子卷运动速度，进而得出缺陷顶部距焊缝的距离和缺陷底部距焊缝的距离。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述判断缺陷在子卷中的位置方法为：所述自动质量判定系统根据所述子卷的缺陷顶部与焊缝的距离和所述缺陷底部距离焊缝的距离与所述子卷的起始位置和长度进行位置比较。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述自动质量判定系统根据所述缺陷在子卷中的位置，统计得出所述子卷中的缺陷个数，所述自动质量判定系统依次再读取所述子卷的缺陷类别，缺陷严重度、缺陷面积，按照表面质量等级规则，进而判断所述子卷的表面质量等级。

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