CN115774018A - 一种带钢起筋缺陷在线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带钢起筋缺陷在线检测方法，包括：相机设置、数据采集、数据处理等步骤。本发明提供的带钢起筋缺陷在线检测方法，使用线激光相机对带钢表面进行检测，并根据检测到的带钢表面信息，判断带钢表面是否存在起筋缺陷，一旦检测到起筋缺陷，能实现起筋缺陷的报警，提示操作人员及时采取措施，避免由于起筋缺陷而造成生产事故的发生。

Description

一种带钢起筋缺陷在线检测方法

技术领域

本发明涉及一种带钢起筋缺陷在线检测方法，属于金属冶炼技术领域。

背景技术

起筋是薄带钢（通常小于0.2mm）在连续传输过程中产生的表面条状缺陷，其在带钢横向截面的物理形貌表现为高度一般大于0.5mm，宽度一般小于10mm的异常凸起（或凹陷），起筋缺陷的长度可达数米。带钢表面一旦出现起筋缺陷，会给后续的加工产生生产带来严重问题。如在连退机组中，带钢需要经过脱脂清洗、退火、平整等生产工序，在碱洗过程中，带钢需经历化学碱洗、刷洗、电解清洗、热水漂洗、挤干以及热风干燥等过程，为防止清洗段溶液系统窜液，在每个环节都配置挤干辊。当板型较差的带钢通过碱洗工序时，在挤干辊的压力作用下就会导致带钢产生起筋缺陷。这种起筋的带钢进入连续退火炉后，会带来二方面的问题：1）退火炉中的高温，使得带钢的强度大幅降低，极易造成带钢在连退炉中出现断带事故；2）起筋的带钢进入到平整工序时会导致平整机轧辊损坏，增加生产成本。

目前国内外连退机组炉子入口段还没有专用的设备来检测带钢表面的起筋缺陷，只是由人工定时检测碱洗后来料的表面质量，由于连退机组的速度快，人工检查很难发现带钢表面的起筋缺陷，为此研发一套能检测带钢表面起筋缺陷的设备，对推动连退机组技术进步和降低断带事故的发生率具有明显的现实意义。

发明内容

本发明要解决技术问题是：克服上述技术的缺点，提供一种全宽度带钢表面起筋缺陷的实时检测方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种带钢起筋缺陷在线检测方法，包括如下步骤：

步骤1：带钢需检测工位设置若干线激光相机，并使得线激光相机的检测线形成一条直线并沿着带钢宽度延伸，且能够覆盖带钢宽度；

步骤2：随着生产，带钢运行开始移动，同步开始进行检测；收集线激光相机所采集到的带钢表面高度数据；将相邻的两台线激光相机的检测线重合部分的数据取均值；得到带钢宽度方向表面轮廓数据；

步骤4：称带钢宽度方向表面轮廓数据进行小波分析去噪，再经过微分重构或差分重构处理，得到轮廓曲线；

步骤5：将轮廓曲线的峰值与阈值进行比较，如大于阈值，则判定为该处具有起筋风险；记录该条带钢宽度方向表面轮廓数据；并检测该条带钢宽度方向表面轮廓数据后3到10条带钢宽度方向表面轮廓数据，若起筋风险位周围连续出现超过阈值的情况，则判定出现起筋缺陷；

步骤6：在起筋缺陷出现后，则继续检测其后带钢宽度方向表面轮廓数据；若连续3条带钢宽度方向表面轮廓数据不存在高于阈值的情况，则判定起筋结束；

步骤7：根据起筋缺陷的所有带钢宽度方向表面轮廓数据，计算该起筋缺陷的最大高度，根据带钢的运行速度，计算该起筋缺陷的长度；

步骤8：出现起筋缺陷后，通过缺陷报警系统通知操作人员。

上述方案进一步的改进在于：所述阈值为0.3到1.0中的任意值。

上述方案进一步的改进在于：所述线激光相机的采样频率为1K到6KHz；高度检测精度不低于10μm。

上述方案进一步的改进在于：所述线激光相机的型号为LJ-X8000系列。

上述方案进一步的改进在于：当出现起筋缺陷后，将该缺陷数据与带钢数据关联存储。

上述方案进一步的改进在于：当出现起筋缺陷后，根据带钢宽度方向表面轮廓数据在人机交互界面显示起筋缺陷的三维图像。

本发明提供的带钢起筋缺陷在线检测方法，使用线激光相机对带钢表面进行检测，并根据检测到的带钢表面信息，判断带钢表面是否存在起筋缺陷，一旦检测到起筋缺陷，能实现起筋缺陷的报警，提示操作人员及时采取措施，避免由于起筋缺陷而造成生产事故的发生。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是相机设置示意图。

具体实施方式

实施例

本实施例的带钢起筋缺陷在线检测方法，根据起筋缺陷的特征，直接检测起筋缺陷处的高度特征，根据这一高度特征的性质来甄别带钢表面是否存在起筋缺陷。带钢表面的高度检测采用一组高精度线激光相机完成检测，在系统控制单元的控制之下，这组激光相机同步采集带钢表面的高度信息，各相机检测到的高度数据传输到数据处理单元后，数据处理单元完成对这些高度信息进行拼接，得到带钢全宽范围内的高度信息，经对全宽范围内的信息分析处理后，判断带钢表面是否存在起筋缺陷，一旦检测到起筋缺陷后，计算机自动保留起筋缺陷处的数据，计算缺陷的物理形状，给出起筋缺陷的三维形貌。

具体的是：1.带钢表面起筋检测方法是根据带钢表面起筋缺陷的物理特征，通过直接检测起筋缺陷处的高度信息，实现起筋缺陷的检测。起筋检测系统在系统控制单元的控制下，由数据采集系统、数据传输系统，数据分析系统和缺陷报警系统组成。

2.起筋检测系统受系统控制单元控制，整个系统控制单元用于控制一组激光相机的数据采集，实现与机组的数据交换，接收机组发出的带钢信息，运行状态等信息，发送检测结果。

3.为实现对带钢表面的高度全宽度的检测，整个数据采集单元包含一组线激光相机，这组线激光相机布置带钢宽度方向的同一直线上，相邻激光相机之间的距离d与激光相机有效数据采集高度H有关，d=(0.3～0.5)×(H1+H2),而相机之间的安装距离精度不低于±0.01mm，安装高度精度不低于±0.005mm，如图1所示。

4.检测系统采用的线激光相机，采样的频率可从1K-16K之间可选，所能检测的高度精度不低于10μm，线激光相机能接受外部PLC的控制，实现数据采集和传输的控制，满足起筋检测的线激光相机首选型号为LJ-X8000系列。

5.为保证不同相机采集到是带钢同一宽度截面的高度数据，系统控制单元同步向各个激光器发送触发信号，各激光器接收到触发信号后将当前采集到的高度信息数据连同宽度坐标数据回馈给数据控制单元，实现各相机能同步采集数据。

6.系统控制单元实时对各激光相机发送的高度信息数据进行数据拼接，拼接的方法为：将单条激光线看成为一个一维的矩阵，每条激光线上的激光点对应矩阵上某一列的高度数据，对于重叠区域的数据，则将二相机采集数据进行平均作为该位置的高度值。对于边部数据，以边部相机采集到激光线上出现第一个有效数据开始将高度信息数据填入到宽度矩阵，从而得到全宽度方向的高度数据。所得到的矩阵宽度即为当前位置带钢的宽度。

7.数据传输系统所实现的功能是实现数据采集系统与数据处理系统之间的数据传输，将由控制单元拼接后的数据成组发送给数据分析系统，每组包含的激光线轮廓条数在10～100条之间。数据采集系统安装在激光相机的本地，数据分析系统可实现远程，数据的传输可采用TCP/IP模式。

8.数据分析系统对数据传输系统发送来的成组轮廓数据逐条进行分析，分析判断是否存在起筋的缺陷，起筋缺陷分析的方法为：对轮廓数据进行小波分析去噪后，正常部位的数据经微分或者差分重构后会变成一条光滑的水平线，而对有起筋缺陷处的轮廓数据进行重构，起筋处的不连续信号会变得更为明显，可看出起筋部位区域的凸起和凹陷。重构后轮廓曲线的峰值即为起筋深度，根据现场生产对起筋严重度的设定，设置起筋阈值0.3～1.0；根据产品类型选择合适阈值即可。当重构后轮廓曲线峰值高于起筋阈值时，则判别该条轮廓存在问题，记录该条轮廓数据，并进行起筋连续性判断。若重构后轮廓曲线峰值低于起筋阈值，则判别该条轮廓正常，系统不保存该轮廓数据，进行下条轮廓数据的分析。

9.数据分析系统若发现连续3～10条轮廓数据在相近为位置微分值出现大于阀值的情况，则判定当前带钢表面存在起筋缺陷。系统逐条分析带钢缺陷数据，连续记录含缺陷轮廓的数据，若其后连续三条以上带钢表面轮廓数据不存在异常凸起，则判定该起筋缺陷结束。

10.对该组缺陷数据进行分析计算得出该起筋缺陷的最大高度，同时依据带钢运行速度，计算出该起筋缺陷发生的位置，该起筋缺陷的长度。

11. 缺陷报警系统在接收到该缺陷信息后通过设置在操作室的音响向操作人员发出警报，并在旁边设置人机交互界面中显示当前起筋缺陷的三维图像，能让操作人员更直观得看到起筋缺陷的形貌和大小，并及时对机组运行做出调整。

12.该组缺陷数据会存放在以当前钢卷唯一标识命名的文件夹中，以方便操作人员回查，作为机组生产状况及产品生产质量的参考依据。

13.操作人员在对过往钢卷起筋缺陷进行查询时，在人机交互界面中通过模糊搜索，即可显示所有符合条件的钢卷号，对存在起筋缺陷的钢卷做出标记，以便操作人员快速找到存在缺陷的钢卷；通过查找某一钢卷即可查看该钢卷所有缺陷信息，缺陷信息中包含该起筋缺陷发生时间，发生位置，缺陷长度，缺陷高度；根据缺陷信息重构该起筋缺陷的三维图像，以便操作人员更直观得看到起筋缺陷的形貌和大小。

某连退机组是生产镀锡原板的专用线，设计年产量40万吨，规格厚度为0.18～0.55 mm，宽度为700～1080 mm，机组最高速度为800 m／min。由于在机组清洗段易发生带钢起筋缺陷，因而需要实时监测机组清洗段出口处带钢的表面形貌。

根据该机组生产的带钢宽度规格，选用两台LJ-X8900激光相机，以600mm的间距并排安装，组成一套数据采集系统，并通过实地考察该机组清洗段出口的安装条件，采用倒挂安装传感器机架，激光相机距带钢的基准高度定为1350mm，激光相机从侧面对带钢进行相对高度数据采集。

系统控制单元主机安装在数据采集系统安装位置附近的电气室中，通过数据传输系统，接收机组发出的带钢信息，运行状态等信息，带钢运行时开始起筋检测，带钢停止时结束起筋检测，发现起筋缺陷后向机组发送起筋缺陷信息。

系统控制单元主机通过数据传输系统，控制数据采集系统采集参数，将采集到的带钢高度数据进行拼接，拼接好的高度数据以100条为一组发送给数据分析系统。

数据分析系统对系统控制单元发送来的100条高度数据逐条进行分析，设置起筋阈值为0.5mm，对轮廓数据进行小波分解后再滤波重构，判断重构后轮廓曲线峰值是否大于起筋阈值，当重构后轮廓曲线峰值大于起筋阈值时，则判断该条轮廓存在问题，若连续5条高度数据都存在问题，则判定当前带钢上存在起筋缺陷，逐条分析带钢缺陷数据，连续记录含缺陷轮廓的数据，若其后连续三条以上带钢表面轮廓数据不存在异常凸起，则判定该起筋缺陷结束。对这段缺陷数据进行分析计算得出该起筋缺陷的最大高度，同时依据带钢运行速度，计算出该起筋缺陷发生的位置，该起筋缺陷的长度。

系统控制单元将该缺陷信息发送给机组和缺陷报警系统，并将这段缺陷数据及分析后的缺陷信息以txt的格式保存在以当前钢卷号及当前时间的文件夹中。

缺陷报警系统在接收到该缺陷信息后通过设置在操作室的音响向操作人员发出警报，并在旁边设置人机交互界面中显示当前起筋缺陷的三维图像。这样可以让操作人员更直观得看到起筋缺陷的形貌和大小，并及时对机组运行做出调整。

操作人员在对过往钢卷起筋缺陷进行查询时，在人机交互界面中输入部分钢卷号或者某个时间段，即可显示所有符合条件的钢卷号，对存在起筋缺陷的钢卷，其钢卷号用红色字体标出，以便操作人员快速找到存在缺陷的钢卷；点击其中任一钢卷，即可显示该卷钢存在的所有缺陷记录，缺陷记录中包含该缺陷发生时间，发生位置，缺陷长度，缺陷高度；点击其中任一缺陷记录，即可显示该起筋缺陷的三维图像，以便操作人员更直观得看到起筋缺陷的形貌和大小。

本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种带钢起筋缺陷在线检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：带钢需检测工位设置若干线激光相机，并使得线激光相机的检测线形成一条直线并沿着带钢宽度延伸，且能够覆盖带钢宽度；

步骤2：随着生产，带钢运行开始移动，同步开始进行检测；收集线激光相机所采集到的带钢表面高度数据；将相邻的两台线激光相机的检测线重合部分的数据取均值；得到带钢宽度方向表面轮廓数据；

步骤4：将带钢宽度方向表面轮廓数据进行小波分析去噪，再经过微分重构或差分重构处理，得到轮廓曲线；

步骤5：将轮廓曲线的峰值与阈值进行比较，如大于阈值，则判定为该处具有起筋风险；记录该条带钢宽度方向表面轮廓数据；并检测该条带钢宽度方向表面轮廓数据后3到10条带钢宽度方向表面轮廓数据，若起筋风险位周围连续出现超过阈值的情况，则判定出现起筋缺陷；

步骤6：在起筋缺陷出现后，则继续检测其后带钢宽度方向表面轮廓数据；若连续3条带钢宽度方向表面轮廓数据不存在高于阈值的情况，则判定起筋结束；

步骤7：根据起筋缺陷的所有带钢宽度方向表面轮廓数据，计算该起筋缺陷的最大高度，根据带钢的运行速度，计算该起筋缺陷的长度；

步骤8：出现起筋缺陷后，通过缺陷报警系统通知操作人员。

2.根据权利要求1所述的带钢起筋缺陷在线检测方法，其特征在于：所述阈值为0.3到1.0中的任意值。

3.根据权利要求1所述的带钢起筋缺陷在线检测方法，其特征在于：所述线激光相机的采样频率为1K到6KHz；高度检测精度不低于10μm。

4.根据权利要求3所述的带钢起筋缺陷在线检测方法，其特征在于：所述线激光相机的型号为LJ-X8000系列。

5.根据权利要求1所述的带钢起筋缺陷在线检测方法，其特征在于：当出现起筋缺陷后，将该缺陷数据与带钢数据关联存储。

6.根据权利要求1所述的带钢起筋缺陷在线检测方法，其特征在于：当出现起筋缺陷后，根据带钢宽度方向表面轮廓数据在人机交互界面显示起筋缺陷的三维图像。

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