CN109909308A - 一种冷轧带钢纵向条纹缺陷检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种冷轧带钢纵向条纹缺陷检测方法，一个试样需要测量表面形貌3次，测量方向垂直于钢板轧制方向，3次测量相距为30mm。若测量结果存在正弦变化规律，则在相同起始测量点，增大测量范围再次进行测量，处理结果存在正弦波动规律，则可判定试样存在纵向条纹缺陷，若不存在正弦变化规律，则可判定该点不存在纵向条纹。三次测量结果中，任意一处判定存在纵向条纹，则样品存在纵向条纹缺陷。本方法在钢板不经过冲压、油石打磨的情况下，能够预先检测出样品是否存在纵向条纹，检测的准确率较高，能够提前对未冲压带钢是否存在纵向条纹进行预测，降低了后续加工的表面质量缺陷的风险，从而降低纵向条纹缺陷的经济损失。

Description

一种冷轧带钢纵向条纹缺陷检测方法

技术领域

本发明属于微观形貌测试技术领域，涉及一种冷轧带钢纵向条纹缺陷检测方法。

背景技术

为了满足消费者对汽车产品高质量的要求，国内汽车厂对钢材表面质量要求越来越高。表面质量已经成为决定带钢产品价格乃至各企业竞争的重要指标。表面质量缺陷是影响带钢质量最为重要的因素之一。如何检测出带钢的表面缺陷，从而控制和提高带钢产品的质量，一直是钢铁生产企业非常关注的问题。

目前，钢铁企业能够应用基于机器视觉的带钢表面缺陷在线检测系统进行带钢表面质量检测，可以有效地实现带钢表面缺陷的检测和缺陷识别，并且根据缺陷信息来判定带钢的质量等级，按照用户的要求生产带钢，提高生产效率和最终产品质量。但是，此方法只能检测出冷轧带钢表面的纵向条纹缺陷中的第一类，即存在明显色差的纵向条纹，而对于冲压后经油石打磨才表现明显清晰的条纹轮廓缺陷则无法进行预测检测。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种冷轧带钢纵向条纹缺陷检测方法，在钢板不经过冲压、油石打磨的情况下，能够检测出是否存在纵向条纹，检测的准确率较高。

本发明提供一种冷轧带钢纵向条纹缺陷检测方法，包括如下步骤：

步骤1：通过白光干涉的非接触3D光学轮廓仪对钢板试样进行初始测量，并判定是否存在纵向条纹缺陷，如果不存在纵向条纹缺陷则执行步骤2，否则执行步骤3；

步骤2：重复步骤1再分别测试两次，若后两次测量判定都不存在纵向条纹缺陷，则判定该试样不存在纵向条纹缺陷；若后两次测量中任一次测量存在纵向条纹缺陷，则执行步骤3；

步骤3：选取初始测量相同的起始测量点扩大测量范围再次测量试样并判定是否存在纵向条纹缺陷，若再次测量判定不存在纵向条纹缺陷，则该试样不存在纵向条纹缺陷；否则判定该试样存在纵向条纹缺陷；

在本发明的冷轧带钢纵向条纹缺陷检测方法中，所述步骤1中测量钢板试样并判定是否存在纵向条纹缺陷具体为：

步骤1.1：取表面清洁并且无弯曲变形的试样，放置于物品台上；

步骤1.2：测试方向垂直于轧向方向，测试范围50mm×10mm，采用非接触测量，利用相干扫描干涉法获取被测试样表面上各点的相对表面高度，绘出测试范围内的原始三维表面轮廓图；

步骤1.3：对原始三维表面轮廓图进行一次柱面处理，利用高斯滤波器去除波长为5mm的短波部分，得到取样长度内的轮廓图；

步骤1.4：当取样长度内的轮廓图沿测量方向的曲线呈正弦函数时，则判定为纵向条纹缺陷，否则判定不是纵向条纹缺陷。

在本发明的冷轧带钢纵向条纹缺陷检测方法中，所述步骤2中后两次的测量方向都与第一次测量的方向相互平行，且三次测量的相互间距为30mm。

在本发明的冷轧带钢纵向条纹缺陷检测方法中，所述步骤3中扩大测量范围具体为50mm×50mm。

本发明的一种冷轧带钢纵向条纹缺陷检测方法，在钢板不经过冲压、油石打磨的情况下，能够预先检测出样品是否存在纵向条纹，检测的准确率较高，能够提前未冲压带钢是否存在纵向条纹进行预测，降低了后续加工的表面质量缺陷的风险，从而降低纵向条纹缺陷的经济损失。

附图说明

图1本发明的一种冷轧带钢纵向条纹缺陷检测方法的流程图；

图2是试样尺寸示意图；

图3相干涉仪测量原理图；

图4为测样原始三维表面轮廓曲线；

图5为经过一次柱面处理后的轮廓曲线；

图6为是利用高斯滤波器去除波长为0.5mm短波部分的轮廓曲线；

图7是测试范围为50mm×10mm时无纵向条纹缺陷的轮廓曲线；

图8是测试范围为50mm×50mm时有纵向条纹缺陷的轮廓曲线；

图9是测试范围为50mm×50mm时无纵向条纹缺陷的轮廓曲线。

具体实施方式

纵向条纹：冷轧带钢表面的纵向条纹缺陷是影响带钢成品表面质量的一类重要缺陷。纵向条纹缺陷分为两类：一类是从带钢正面观察呈黑带，从带钢侧面观察呈明显色差，有时整个带钢表面只出现1个条纹，有时候则出现6－8条纹，条纹的宽度不相同，但条纹轮廓清晰，呈直线状。另一类纵向条纹经光学检验无缺陷，但是带钢冲压后经油石打磨表现明显的清晰的条纹轮廓缺陷。

本发明公开了一种冷轧带钢纵向条纹缺陷检测方法，在钢板不经过冲压、油石打磨的情况下，能够检测出带钢是否存在纵向条纹，检测的准确率较高，是继扫描电镜微观分析、工业试验以及表检信息反查等后的一种新的检测方法。

如图1所示，本发明的一种冷轧带钢纵向条纹缺陷检测方法，通过白光干涉的非接触3D光学轮廓仪测量钢板表面轮廓，将测试结果进行数据处理，除去带钢表面宏观变形以及微观粗糙度的影响，得到带钢表面的真实轮廓，从而判定是否存在纵向条纹缺陷。具体包括如下步骤：

步骤1：通过白光干涉的非接触3D光学轮廓仪对钢板试样进行初始测量，并判定是否存在纵向条纹缺陷，如果不存在纵向条纹缺陷则执行步骤2，否则执行步骤3；所述步骤1中测量钢板试样并判定是否存在纵向条纹缺陷具体为：

步骤1.1：取表面清洁并且无弯曲变形的试样，如图2所示，放置于物品台上；

步骤1.2：测试方向垂直于轧向方向，测试范围50mm×10mm，采用非接触测量，利用相干扫描干涉法获取被测试样表面上各点的相对表面高度，绘出测试范围内的原始三维表面轮廓图；

相干扫描干涉法技术是非接触测量方式的一种，可测量要求纳米分辨力的表面。能够避免样品的污染和损伤，相干涉仪测量原理图见图3。照明光在从物镜透射到样品表面之前被分光镜等分成两束光。一束投射到了样品表面，作为探测光，其路径长度随表面高度的变化而变动。另一束则投射到参考面，参考面通常为一个平整的镜面，它的光路径长度通过压电驱动精密地监控。以分光镜为起始点，到参考面的光程被调整为与物镜焦面的光程相等。从样品表面和参考面分边反射回来的两束光在物镜处相遇。如果这两束光的光程差为零，相机采集的图像上会出现干涉条纹。到参照面的光程差通常是固定的，通常可上下移动样品来改变光程差从而改变干涉条纹的位置。条纹的变化与样品表面各点的高度直接相关。通过Z方向的扫描来生成样品的三维表面轮廓Z(x)。

步骤1.3：对原始三维表面轮廓图进行一次柱面处理，利用高斯滤波器去除波长为5mm的短波部分，得到取样长度内的轮廓图。

其中，图4为测样原始三维表面轮廓曲线；图5为经过一次柱面处理后的轮廓曲线；图6为是利用高斯滤波器去除波长为0.5mm短波部分的轮廓曲线。

步骤1.4：当取样长度内的轮廓图沿测量方向的曲线呈正弦函数时，则判定为纵向条纹缺陷，否则判定不是纵向条纹缺陷。

图6中沿测量方向(y方向)的曲线呈明显的正弦函数，可判定为纵向条纹，则执行步骤3。图7中沿测量方向(y方向)的曲线没有明显的变化规律，则判定不是纵向条纹缺陷。

步骤2：重复步骤1再分别测试两次，若后两次测量判定都不存在纵向条纹缺陷，则判定该试样不存在纵向条纹缺陷；若后两次测量中任一次测量存在纵向条纹缺陷，则执行步骤3；

具体实施时，后两次的测量方向都与第一次测量的方向相互平行，且三次测量的相互间距为30mm。

步骤3：选取初始测量相同的起始测量点扩大测量范围再次测量试样并判定是否存在纵向条纹缺陷，若再次测量判定不存在纵向条纹缺陷，则该试样不存在纵向条纹缺陷；否则判定该试样存在纵向条纹缺陷；

具体实施时，扩大测量范围具体为50mm×50mm。

图8和图9分别为扩大测量范围为50mm×50mm时有纵向条纹和无纵向条纹的轮廓曲线。图8中沿测试方向曲线呈明显的正弦函数，判定该试样存在纵向条纹缺陷，图9中沿测量方向的曲线没有明显的正弦波规律，则判定不是纵向条纹缺陷。

本方法中，一个试样需要测试表面形貌3次，测量方向垂直于钢板轧制方向，初始测量范围50mm×10mm，3次测量相距为30mm。如果初始测量结果存在正弦变化规律，则在相同起始测量点，增大测量范围到50mm×50mm，处理结果存在正弦波动规律，则可判定样板存在纵向条纹缺陷，如果不存在正弦变化规律，则可判定该点不存在纵向条纹。测量三次结果中，只要有一处判定存在纵向条纹，则样品存在纵向条纹缺陷，如果三次都判定否，则该样品不存在纵向条纹。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种冷轧带钢纵向条纹缺陷检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：通过白光干涉的非接触3D光学轮廓仪对钢板试样进行初始测量，并判定是否存在纵向条纹缺陷，如果不存在纵向条纹缺陷则执行步骤2，否则执行步骤3；

步骤2：重复步骤1再分别测试两次，若后两次测量判定都不存在纵向条纹缺陷，则判定该试样不存在纵向条纹缺陷；若后两次测量中任一次测量存在纵向条纹缺陷，则执行步骤3；

步骤3：选取初始测量相同的起始测量点扩大测量范围再次测量试样并判定是否存在纵向条纹缺陷，若再次测量判定不存在纵向条纹缺陷，则该试样不存在纵向条纹缺陷；否则判定该试样存在纵向条纹缺陷。

2.如权利要求1所述的冷轧带钢纵向条纹缺陷检测方法，其特征在于，所述步骤1中测量钢板试样并判定是否存在纵向条纹缺陷具体为：

步骤1.1：取表面清洁并且无弯曲变形的试样，放置于物品台上；

步骤1.2：测试方向垂直于轧向方向，测试范围50mm×10mm，采用非接触测量，利用相干扫描干涉法获取被测试样表面上各点的相对表面高度，绘出测试范围内的原始三维表面轮廓图；

步骤1.3：对原始三维表面轮廓图进行一次柱面处理，利用高斯滤波器去除波长为5mm的短波部分，得到取样长度内的轮廓图；

步骤1.4：当取样长度内的轮廓图沿测量方向的曲线呈正弦函数时，则判定为纵向条纹缺陷，否则判定不是纵向条纹缺陷。

3.如权利要求1所述的冷轧带钢纵向条纹缺陷检测方法，其特征在于，所述步骤2中后两次的测量方向都与第一次测量的方向相互平行，且三次测量的相互间距为30mm。

4.如权利要求1所述的冷轧带钢纵向条纹缺陷检测方法，其特征在于，所述步骤3中扩大测量范围具体为50mm×50mm。