CN104267040A - 一种连铸坯表面裂纹的检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种连铸坯表面裂纹的检测方法和装置，用于检测连铸机传送辊道中传送的连铸坯的表面裂纹，通过在连铸坯的表面照射激光形成激光光带，获取连铸坯表面上激光光带的图像，并在图像中提取激光光带的形状，最终根据激光光带的形状，识别连铸坯的表面裂纹。本发明提供的检测方法和装置，能够自动识别连铸坯的表面裂纹，并且不会将氧化铁皮误识别为表面裂纹，从而提高检测结果的准确性。

Description

一种连铸坯表面裂纹的检测方法和装置

技术领域

本发明涉及连铸自动化控制技术领域，特别是涉及一种连铸坯表面裂纹的检测方法和装置。

背景技术

钢材作为钢铁工业的主要产品,已成为汽车生产、机械制造、化工、航空和造船等工业不可缺少的生产材料,其质量的好坏直接影响最终产品的质量和性能，连铸作为钢材生产的后期工序,很大程度上决定着钢材成品的质量。在生产连铸坯的连铸机中，高温液态钢水输送至结晶器，结晶器将液态钢水冷却凝结成固态钢坯，拉矫机和结晶震动装置将钢坯从结晶器中拉出,由传送辊道传送至切割机，将钢坯切割成一定长度的连铸坯。然而，在整个连铸坯生成工艺流程中，由于受到凝结速度、外力作用以及冷却温度不均匀等情况的影响，连铸坯不可避免地会产生质量缺陷，其中，连铸坯质量缺陷中约50％为表面裂纹，出现表面裂纹的连铸坯需要后期修复或进行报废处理，更为严重的是在连铸过程中甚至会发生裂纹漏钢的现象，给连铸坯生产和质量带来较大危害，因此，表面裂纹是影响连铸坯产量和质量的重要缺陷之一。

目前，检测连铸坯表面裂纹缺陷的方式分为人工检测和系统检测，由于连铸坯的生产环境较为恶劣，并且人工检测受工作人员主观因素及客观因素影响容易出现遗漏，因此，人工检测的方式正逐渐被系统检测的方式所取代，现有系统检测的方式为：在连铸机的传动辊道上方安装相机，当连铸坯经过相机时，相机拍摄连铸坯表面的图像，并将图像传送到检测系统中，检测系统根据图像识别出连铸坯表面裂纹。

但是，连铸坯表面由于冷却不均匀会产生大量氧化铁皮，氧化铁皮的边缘及氧化铁皮的开裂处与连铸坯表面裂纹缺陷较相似，导致现有检测系统常将无害的氧化铁皮误识别为表面裂纹，使系统检测的正确率显著降低，并且，工作人员需要在检测系统识别出表面缺陷后，根据识别出的表面缺陷位置，在连铸坯表面的相应位置再次确认识别出的是表面裂纹还是氧化铁皮，相当于对连铸坯表面裂纹的人工检测。

发明内容

本发明实施例中提供了一种连铸坯表面裂纹的检测方法和装置，以解决现有技术中不能准确地自动识别连铸坯表面裂纹的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一种连铸坯表面裂纹的检测方法，应用于连铸机传送辊道中传送的连铸坯，包括：

在连铸坯的表面照射激光形成激光光带；

获取连铸坯的表面上激光光带的图像；

在图像中提取激光光带的形状；

根据激光光带的形状，识别连铸坯的表面裂纹。

可选地，在连铸坯的表面照射激光形成激光光带，包括：

利用直线型激光源在与连铸坯表面倾斜的方向照射连铸坯的表面，形成激光光带。

可选地，在图像中提取激光光带的形状，包括：

对图像进行边缘提取；

根据边缘提取的结果获得激光光带的形状。

可选地，根据激光光带的形状，识别连铸坯的表面裂纹，包括：

获取图像中激光光带的中心线；

判断中心线的线型与预设基准线的线型是否一致，

如果中心线的线型与预设基准线的线型不一致，确定连铸坯存在表面裂纹。

可选地，根据激光光带的形状，识别连铸坯的表面裂纹，还包括：

当中心线的线型与预设基准线的线型不一致时；

判断中心线相对于预设基准线是否存在凸起；

当中心线相对于预设基准线存在凸起时；

判断凸起的位置与形成激光光带的激光源在连铸坯表面的投影是否位于中心线的不同侧，

如果凸起的位置与激光源的位置分别位于中心线的不同侧，确定连铸坯的表面存在表面裂纹。

可选地，方法还包括：

如果凸起的位置与激光源的位置位于中心线的同一侧，确定连铸坯的表面存在氧化铁皮。

一种连铸坯表面裂纹的检测装置，应用于连铸机传送辊道中传送的连铸坯，包括：

激光源，设置在连铸机传送辊道的上方，激光源的激光平面与连铸坯表面的夹角为锐角或钝角，用于在连铸坯的表面照射激光形成激光光带；

相机，设置在连铸机传送辊道的上方，用于获取连铸坯的表面上激光光带的图像；

检测器，与相机连接，用于接收相机获取的图像，在图像中提取激光光带的形状，并根据激光光带的形状，识别连铸坯的表面裂纹。

可选地，激光源包括：

激光源为直线型激光源，在连铸坯的表面上照射形成的激光光带呈一字线型。

可选地，检测器包括：

图像处理单元，用于获取图像中激光光带的中心线；

线型判断单元，用于判断中心线的线型与预设基准线的线型是否一致，

如果中心线的线型与预设基准线的线型不一致，确定连铸坯表面存在表面裂纹。

可选地，检测器还包括：

线型比较单元，用于当中心线的线型与预设基准线的线型不一致时，判断中心线相对于预设基准线是否存在凸起；

结果检测单元，用于当中心线相对于预设基准线存在凸起时，判断凸起的位置与形成激光光带的激光源在连铸坯表面的投影是否位于中心线的不同侧；

如果凸起的位置与激光源的位置分别位于中心线的不同侧，确定连铸坯的表面存在表面裂纹。

可选地，结果检测单元包括：

氧化铁皮检测单元，用于当凸起的位置与激光源的位置位于中心线的同一侧时，确定连铸坯的表面存在氧化铁皮。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供一种连铸坯表面裂纹的检测方法和装置，用于检测连铸机传送辊道中传送的连铸坯的表面裂纹，通过在连铸坯的表面照射激光形成激光光带，获取连铸坯表面上激光光带的图像，并在图像中提取激光光带的形状，最终根据激光光带的形状，识别连铸坯的表面裂纹。本发明提供的检测方法和装置，能够自动识别连铸坯的表面裂纹，并且不会将氧化铁皮错误的识别为表面裂纹，从而提高检测结果的准确性。另外，在整个检测过程中，不需要工作人员进行人工检测，不仅节省人力资源，也可有效避免检测结果受工作人员主观因素的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种连铸坯表面裂纹的检测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种连铸坯表面裂纹的检测装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的激光源照射连铸坯表面形成激光光带的示意图；

图4为本发明实施例提供的激光光带中心线在连铸坯表面裂纹处的形状示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

图1为一种连铸坯表面裂纹的检测方法的流程示意图，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S101：在连铸坯表面形成激光光带；

在连铸机传送辊道传送的连铸坯到达激光源的照射范围时，激光源开始照射连铸坯的表面，在连铸坯的表面形成激光光带。在本发明的一个实施例中，激光源可为一字线型蓝色激光源，从与连铸坯表面倾斜的方向照射连铸坯表面，形成横截连铸坯表面的一字线型激光光带。

步骤S102：获取激光光带的图像；

当激光源在连铸坯的表面上形成激光光带时，通过CCD相机垂直拍摄连铸坯表面上激光光带的图像，可通过设置相机位置使激光光带位于相机拍摄范围的中央。

步骤S103：提取图像中激光光带的形状；

连铸机传送辊道上的连铸坯温度较高，不利于提取图像中的激光光带形状，在本发明的一个实施例中，对图像进行预处理，以增强激光光带在图像中的特征，利用激光光带与连铸坯表面的亮度差异，提取激光光带的边缘，将图像中的激光光带从背景中分离出来，从而获得激光光带的形状。

步骤S104：识别连铸坯的表面裂纹；

根据获取的激光光带形状，与预设的基准形状相比较，如果激光光带的形状与预设的基准形状不一致，可以确定连铸坯的表面存在表面裂纹缺陷。

在本发明的另一个实施例中，利用激光光带的边缘获取激光光带的中心线，判断中心线的线型与预设基准线是否一致，如果中心线的线型与预设基准线的线型不一致，可以确定激光光带投影处的连铸坯表面存在表面裂纹。

在本发明的另一个实施例中，上述步骤S104可以包括以下步骤：

41)如果中心线的线型与预设基准线的线型不一致，判断中心线相对于基准线是否存在凸起；

42)如果中心线相对于预设基准线存在凸起，根据凸起的位置和激光源在连铸坯表面的投影确定连铸坯是否存在表面裂纹；

43)如果凸起的位置与形成激光光带的激光源在连铸坯表面的投影位于中心线的不同侧，即凸起的位置位于中心线的一侧，激光源在连铸坯表面的投影位于中心线的另一侧，可以确定激光光带中心线的凸起在连铸坯表面的投影处存在表面裂纹。

如果凸起的位置与激光源在连铸坯表面的投影位于中心线的同一侧，即凸起的位置位于中心线的一侧，激光源在连铸坯表面的投影位于中心线的相同侧，可以确定激光光带中心线的凸起在连铸坯表面的投影处存在氧化铁皮。

图2为一种连铸坯表面裂纹的检测装置的结构示意图，如图2所示，包括：激光源1、相机2和检测器3；

光源的作用是形成有利于检测连铸坯表面裂纹的光投影，光源的选择直接关系到采集图像的质量，以及图像中能否明显表露存在的连铸坯表面裂纹，而在连铸坯的生产中，连铸坯表面温度高达750℃～850℃，为了使光源能够正常工作，须保证光源与连铸坯表面有一定距离，因此需要光源自身有很强的聚光能力，才能达到良好效果，因此选用激光源1。

将激光源1设置在连铸机传送辊道的上方，在连铸机传送辊道上的连铸坯运行到激光源1的照射范围内时，激光源1开始向连铸坯表面照射激光；

激光源1为稳定的蓝色激光源，倾斜照射连铸坯的表面，如图3所示，激光源1投射出的激光平面与连铸坯表面的夹角为锐角或钝角，激光平面在连铸坯的表面照射形成激光光带5，激光光带5呈一字线型，并横截连铸坯表面。

相机2为高分辨率的CCD相机，设置在连铸机传送辊道的上方，用于获取连铸坯的表面上激光光带5的图像，相机2的镜头前设置有蓝色滤光片，使相机2在拍摄连铸坯表面上激光光带5的图像时，可滤除连铸坯的表面辐射，仅透射蓝色激光源1的反射光线；

由于连铸坯表面温度很高,热辐射非常强烈,生产线现场环境又较为恶劣,因此相机2与连铸坯表面应保持一定距离,有利于相机2的防护与稳定运行；

相机2的拍摄范围包含连铸坯表面上的激光光带5，并且相机2依照相同的时间间隔连续拍摄，时间间隔的设置与相机2的拍摄范围、高度以及连铸机传动辊道的速度相关，使相机2拍摄的连铸坯表面图像能够构成连铸坯表面的完整图像。

检测器3与相机2连接，能够利用相机2所获取的图像，提取激光光带5的形状，并根据激光光带5的形状，识别连铸坯的表面裂纹7。

在本发明的另一实施例中，连铸坯表面裂纹的检测装置还可以包括冷却室4，如图2所示，冷却室包围在相机2和激光源1外部，为一个底部透明的封闭罩体，用于冷却相机2和激光源1，冷却室4采用风冷和水冷的冷却方式，能够降低冷却室4内部的温度，起到保护冷却室4内相机2和激光源1的作用。

在本发明的另一个实施例中，检测器3可以包括图像处理单元和线型判断单元；

图像处理单元，如图4所示，用于获取图像中激光光带5的中心线6；

线型判断单元用于判断中心线6的线型与预设基准线的线型是否一致，在本实施例中，预设基准线为一直线；

如果中心线6的线型与预设基准线的线型不一致，确定连铸坯存在表面裂纹7。

在本发明的另一个实施例中，检测器3还可以包括：显示屏和警报器；

当检测器3识别出连铸坯表面上的表面裂纹7后，保存检测到表面裂纹7的图像，并且可在显示屏中显示检测出表面裂纹7的图像，同时警报器向工作人员发出警告；当检测器3识别出新检测到的表面裂纹7后，可在显示屏上并列显示两幅检测出表面裂纹7的图像，以此类推，直到工作人员查看检测出表面裂纹7的图像后，被查看的图像不再显示在显示屏上。

在本发明的另一个实施例中，检测器3还包括：线型比较单元和结果检测单元；

线型比较单元用于当中心线6的线型与预设基准线的线型不一致时，判断中心线6相对于预设基准线是否存在凸起；

结果检测单元用于当中心线6相对于预设基准线存在凸起时，判断凸起的位置与形成激光光带的激光源1在连铸坯表面的投影是否位于中心线6的不同侧，即凸起的位置是否位于中心线6的一侧而激光源1在连铸坯表面的投影位于中心线6的另一侧；

如果凸起的位置与激光源1的位置分别位于中心线6的不同侧，如图4所示，确定连铸坯的表面存在表面裂纹7。

在本发明的另一个实施例中，结果检测单元可以包括氧化铁皮检测单元，如图4所示，当中心线6相对于预设基准线存在凸起时，如果凸起的位置与激光源1的位置位于6中心线的同一侧时，确定连铸坯的表面存在氧化铁皮8。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种连铸坯表面裂纹的检测方法，应用于连铸机传送辊道中传送的连铸坯，其特征在于，所述方法包括：

在所述连铸坯的表面照射激光形成激光光带；

获取连铸坯的表面上所述激光光带的图像；

在所述图像中提取激光光带的形状；

根据所述激光光带的形状，识别所述连铸坯的表面裂纹。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述连铸坯的表面照射激光形成激光光带，包括：

利用直线型激光源在与所述连铸坯表面倾斜的方向照射连铸坯的表面，形成激光光带。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述图像中提取激光光带的形状，包括：

对所述图像进行边缘提取；

根据边缘提取的结果获得所述激光光带的形状。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述激光光带的形状，识别所述连铸坯的表面裂纹，包括：

获取所述图像中激光光带的中心线；

判断所述中心线的线型与预设基准线的线型是否一致，

如果所述中心线的线型与所述预设基准线的线型不一致，确定所述连铸坯存在表面裂纹。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述激光光带的形状，识别所述连铸坯的表面裂纹，还包括：

当所述中心线的线型与预设基准线的线型不一致时；

判断所述中心线相对于预设基准线是否存在凸起，

如果所述中心线相对于预设基准线存在凸起，

判断所述凸起的位置与形成激光光带的激光源在所述连铸坯表面的投影是否位于所述中心线的不同侧，

如果所述凸起的位置与所述激光源的位置分别位于所述中心线的不同侧，确定所述连铸坯的表面存在表面裂纹。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果所述凸起的位置与所述激光源的位置位于所述中心线的同一侧，确定所述连铸坯的表面存在氧化铁皮。

7.一种连铸坯表面裂纹的检测装置，应用于连铸机传送辊道中传送的连铸坯，其特征在于，所述装置包括：

激光源，设置在所述连铸机传送辊道的上方，所述激光源的激光平面与所述连铸坯表面的夹角为锐角或钝角，用于在所述连铸坯的表面照射激光形成激光光带；

相机，设置在所述连铸机传送辊道的上方，用于获取连铸坯的表面上所述激光光带的图像；

检测器，与所述相机连接，用于接收所述相机获取的所述图像，在所述图像中提取激光光带的形状，并根据所述激光光带的形状，识别所述连铸坯的表面裂纹。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述激光源包括：

所述激光源为直线型激光源，在所述连铸坯的表面上照射形成的激光光带呈一字线型。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述检测器包括：

图像处理单元，用于获取所述图像中激光光带的中心线；

线型判断单元，用于判断所述中心线的线型与预设基准线的线型是否一致；

如果所述中心线的线型与所述预设基准线的线型不一致，确定所述连铸坯表面存在表面裂纹。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述检测器还包括：

线型比较单元，用于当所述中心线的线型与预设基准线的线型不一致时，判断所述中心线相对于预设基准线是否存在凸起；

结果检测单元，用于当所述中心线相对于预设基准线存在凸起时，判断所述凸起的位置与形成激光光带的激光源在所述连铸坯表面的投影是否位于所述中心线的不同侧；

如果所述凸起的位置与所述激光源的位置分别位于所述中心线的不同侧，确定所述连铸坯的表面存在表面裂纹。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述结果检测单元包括：

氧化铁皮检测单元，用于当所述凸起的位置与所述激光源的位置位于所述中心线的同一侧时，确定所述连铸坯的表面存在氧化铁皮。