CN108827978A - 超导基带表面缺陷检测系统及其检测方法 - Google Patents

超导基带表面缺陷检测系统及其检测方法 Download PDF

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陆玲
周国山
沈玉军
张利华
熊旭明
程鹏
陈慧娟
蔡渊
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Eastern Superconducting Technology (suzhou) Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种超导基带表面缺陷检测系统，包括，光源，其输出激光并照射至超导基带的待检测表面；图像采集单元，其连续采集激光被待检测表面反射后的反射光图像；图像处理单元，其接收图像采集单元输出的反射光图像，对所述反射光图像进行处理，输出超导基带的表面缺陷程度。本发明的超导基带表面缺陷检测系统，用于超导基带抛光前后对其进行表面缺陷程度的非接触式无损伤、在线、长距离、连续检测，为下道生产工艺提供可靠的基带表面质量报告，提高生产高温超导带材的合格率；同时，还可以用于确定原带质量对抛光效果的影响。

Description

超导基带表面缺陷检测系统及其检测方法
技术领域
本发明属于超导基带技术领域，涉及一种用于超导基带表面缺陷检测的非接触检测系统及其检测方法。
背景技术
众所周知，第二代高温超导是以RYBCO(R＝稀土金属，Y＝铱，B＝金属钡，C＝铜，O＝氧)为主要成分的金属氧化物，具备超导特性的最基本要求是形成的金属氧化物晶体必须是双轴定向生长结构。要得到高质量的双轴定向生长结构，其衬底的表面必须极为平整，作为鉴定表面质量的测定参数，表面粗糙度Ra，采用原子力显微镜，在5x5μm的测定范围内，要求Ra<1nm。
哈氏合金基带是目前第二代高温超导线材所采用的衬底，基带的表面处理是超导线材制备的第一道工序，极为重要，只有在保证整根基带的表面均达到其上述质量要求，才能确保最终超导产品的质量。
哈氏合金基带的表面处理，采用的是电化学抛光工艺，哈氏合金基带的长度，一般均在1000米以上，电化学抛光的速度一般控制在0.8-1.2m/min，一根基带的表面处理时间在20小时左右。为了不影响成品超导带线的超导特性，要求基带表面的表面缺陷在一定范围内，如何无损伤的检测超导基带表面的缺陷度是生产高质量成品超导带材的关键环节。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种超导基带表面缺陷检测系统，实现无损伤的检测超导基带表面缺陷程度。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种超导基带表面缺陷检测系统，包括，
光源，其输出激光并照射至超导基带的待检测表面；
图像采集单元，其连续采集激光被待检测表面反射后的反射光图像；
图像处理单元，其接收图像采集单元输出的反射光图像，对所述反射光图像进行处理，输出超导基带的表面缺陷程度。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述图像处理单元对反射光图像进行处理，输出超导基带的表面平整度曲线图，所述平整度曲线图以检测起点为原点、以超导基带的延伸方向为X轴，以超导基带的表面质量为Y轴。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述光源向超导基带宽度方向的中间部位照射激光。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述图像处理单元根据反射光图像计算反射光的反射角，并通过反射角计算超导基带的表面缺陷程度。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述激光以点状光、面状光或者线状光照射至超导基带的待检测表面。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括其还包括基带传送机构，所述基带传送机构承载待检测的超导基带后驱动超导基带沿自身的长度延伸方向移动。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述基带传送机构为皮带传送线。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述基带传送机构包括沿传送方向依次设置的送带轮、导带轮和牵带轮，所述送带轮、导带轮和牵带轮三者的轮面沿同一平面设置；所述送带轮、导带轮和牵带轮上均套设有橡胶套。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述图像采集单元为线阵CCD相机。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种超导基带表面缺陷检测方法，包括以下步骤，
基带传送机构驱动待检测的超导基带沿带材的长度延伸方向移动，且超导基带的待检测表面正对光源设置；
光源输出激光并照射至移动中的超导基带的待检测表面；
图像采集单元连续采集激光被待检测表面反射后的反射光图像；
图像处理单元接收反射光图像，对反射光图像进行处理后输出超导基带的表面缺陷程度。
其一、本发明的超导基带表面缺陷检测系统，用于超导基带抛光前后对其进行表面缺陷程度的非接触式无损伤、在线、长距离、连续检测，为下道生产工艺提供可靠的基带表面质量报告，提高生产高温超导带材的合格率；同时，还可以用于确定原带质量对抛光效果的影响。
其二、检测过程中，采用超导基带移动、检测系统固定不动的方式连续检测，以获取整根超导基带的代表其表面缺陷程度的曲线，连续检测的方式能够提高检测精度和缺陷部位的定位精度；另一方面，连续检测的方式能够实现长距离检测。
附图说明
图1是本发明优选实施例中检测系统的结构示意图；
图2是使用本发明优选实施例的检测系统检测抛光前的超导基带的平整度曲线图；
图3是使用本发明优选实施例的检测系统检测抛光后的超导基带的平整度曲线图。
其中：1-超导基带，2-光源，4-线阵CCD相机，6-图像处理单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例一
如图1所示，本实施例公开了一种超导基带表面缺陷检测系统，用于检测超导基带1的表面缺陷，待检测的超导基带1放置在基带传送机构上，基带传送机构驱动超导基带1沿自身的长度延伸方向移动，超导基带1移动过程中检测系统对其进行连续检测。本实施例技术方案中，上述基带传送机构为皮带传送线，超导基带1放置在皮带传送线上，由皮带传送线带动超导基带沿其自身的长度延伸方向移动。作为本申请的另一个实施例，上述基带传送机构包括沿传送方向依次设置的送带轮、导带轮和牵带轮，上述送带轮、导带轮和牵带轮三者的轮面沿同一平面设置；轮面在同一平面的送带轮、导带轮和牵带轮牵引超导基带移动，为了提高与超导基带1之间的摩擦力，确保超导基带1长时间稳定移动，上述送带轮、导带轮和牵带轮上均套设有橡胶套。
上述检测系统包括光源、图像采集单元和图像处理单元，其中，光源和图像采集单元均安装在超导基带1宽度方向的中间部位，具体的，本实施例技术方案中，上述光源为激光发生器产生的激光光源，上述图像采集单元为线阵CCD相机4。激光发生器产生激光后照射至超导基带1的待检测表面，具体的，上述激光以点状光、面状光或者线状光照射至超导基带的待检测表面；激光经超导基带表面反射后被反射产生反射光，线阵CCD相机拍摄并输出反射光的图像。图像处理单元接收线阵CCD相机输出的反射光图像，对反射光图像进行处理，输出超导基带的表面缺陷程度。
具体的，上述图像处理单元对反射光图像进行处理，输出超导基带的表面平整度曲线图，上述平整度曲线图以检测起点为原点、以超导基带的延伸方向为X轴，以超导基带的表面质量为Y轴。
激光照射至超导基带1的表面后，反射光的反射角与超导基带1的表面平整度直接相关，为了准确的获取表面缺陷，上述图像处理单元根据反射光图像计算反射光的反射角，并通过反射角计算超导基带的表面缺陷程度。
如图2所示，为使用本发明优选实施例的检测系统检测抛光前的超导基带的平整度曲线图，在激光在线检测下，抛光前哈氏合金基带的粗糙度在4～7nm之间，图中-360°米和-780米处搞点，为基材表面上的灰尘，基材整体弯曲波动及纵轴6.5以下搞点，反映为基带的质量缺陷。
如图3所示，为使用本发明优选实施例的检测系统检测抛光后的超导基带的平整度曲线图，抛光后的基带表面粗糙度在1.5nm～3.0nm之间，相应于原子力显微镜5*5um范围测定的0.4～1.0nm，满足高温超导带材的制备要求。
实施例二
本实施例公开了一种超导基带表面缺陷检测方法，包括以下步骤：
基带传送机构驱动待检测的超导基带沿带材的长度延伸方向移动，且超导基带的待检测表面正对光源设置；调整基材传送机构的参数，使得超导基带的移动速度为60米/小时；
光源输出激光并照射至移动中的超导基带的待检测表面；
图像采集单元连续采集激光被待检测表面反射后的反射光图像；
图像处理单元接收反射光图像，对反射光图像进行处理后输出超导基带的表面缺陷程度。具体的，上述图像处理单元对反射光图像进行处理，输出超导基带的表面平整度曲线图，上述平整度曲线图以检测起点为原点、以超导基带的延伸方向为X轴，以超导基带的表面质量为Y轴。
激光照射至超导基带1的表面后，反射光的反射角与超导基带1的表面平整度直接相关，为了准确的获取表面缺陷，上述图像处理单元根据反射光图像计算反射光的反射角，并通过反射角计算超导基带的表面缺陷程度。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种超导基带表面缺陷检测系统，其特征在于：包括，
光源，其输出激光并照射至超导基带的待检测表面；
图像采集单元，其连续采集激光被待检测表面反射后的反射光图像；
图像处理单元，其接收图像采集单元输出的反射光图像，对所述反射光图像进行处理，输出超导基带的表面缺陷程度。
2.如权利要求1所述的超导基带表面缺陷检测系统，其特征在于：所述图像处理单元对反射光图像进行处理，输出超导基带的表面平整度曲线图，所述平整度曲线图以检测起点为原点、以超导基带的延伸方向为X轴，以超导基带的表面质量为Y轴。
3.如权利要求1所述的超导基带表面缺陷检测系统，其特征在于：所述光源向超导基带宽度方向的中间部位照射激光。
4.如权利要求1所述的超导基带表面缺陷检测系统，其特征在于：所述图像处理单元根据反射光图像计算反射光的反射角，并通过反射角计算超导基带的表面缺陷程度。
5.如权利要求1所述的超导基带表面缺陷检测系统，其特征在于：所述激光以点状光、面状光或者线状光照射至超导基带的待检测表面。
6.如权利要求1所述的超导基带表面缺陷检测系统，其特征在于：其还包括基带传送机构，所述基带传送机构承载待检测的超导基带后驱动超导基带沿自身的长度延伸方向移动。
7.如权利要求6所述的超导基带表面缺陷检测系统，其特征在于：所述基带传送机构为皮带传送线。
8.如权利要求6所述的超导基带表面缺陷检测系统，其特征在于：所述基带传送机构包括沿传送方向依次设置的送带轮、导带轮和牵带轮，所述送带轮、导带轮和牵带轮三者的轮面沿同一平面设置；所述送带轮、导带轮和牵带轮上均套设有橡胶套。
9.如权利要求1所述的超导基带表面缺陷检测系统，其特征在于：所述图像采集单元为线阵CCD相机。
10.一种超导基带表面缺陷检测方法，其特征在于：包括以下步骤，
基带传送机构驱动待检测的超导基带沿带材的长度延伸方向移动，且超导基带的待检测表面正对光源设置；
光源输出激光并照射至移动中的超导基带的待检测表面；
图像采集单元连续采集激光被待检测表面反射后的反射光图像；
图像处理单元接收反射光图像，对反射光图像进行处理后输出超导基带的表面缺陷程度。
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