RU2788586C1 - Способ контроля стального листового проката на наличие поверхностных дефектов с применением лазерных триангуляционных сканеров - Google Patents
Способ контроля стального листового проката на наличие поверхностных дефектов с применением лазерных триангуляционных сканеров Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788586C1 RU2788586C1 RU2022117711A RU2022117711A RU2788586C1 RU 2788586 C1 RU2788586 C1 RU 2788586C1 RU 2022117711 A RU2022117711 A RU 2022117711A RU 2022117711 A RU2022117711 A RU 2022117711A RU 2788586 C1 RU2788586 C1 RU 2788586C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- defects
- sheet metal
- laser triangulation
- dimensional model
- scanning
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 5
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к способу обнаружения и измерения поверхностных дефектов стального листового проката в производственном потоке. Способ контроля стального листового проката на наличие поверхностных дефектов в процессе перемещения с использованием установки, оснащенной лазерными триангуляционными сканерами, включает сканирование поверхностей листового проката с помощью лазерных триангуляционных сканеров, при этом сканирование осуществляют с дискретным шагом, который по меньшей мере в два раза меньше минимального размера предполагаемых дефектов. Осуществляют прием и преобразование отраженного лазерного излучения при помощи оптико-электронного устройства в сигнал, характеризующий профиль исследуемой поверхности, затем сигнал поступает на вычислительное устройство, которое автоматически формирует трехмерную модель исследуемой поверхности листового проката. Выполняют преобразование трехмерной модели в полутоновое изображение, каждый пиксель которого обрабатывают с помощью фильтров линейной пространственной фильтрации с заданными размерами области фильтрации. По разности откликов фильтров для каждого пикселя полутонового изображения определяют наличие и размеры дефектов на поверхности трехмерной модели для принятия решения об использовании листового проката в производстве. Обеспечивается повышение точности определения расположения и размеров дефектов на поверхности стального листового проката. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к способу обнаружения и измерения поверхностных дефектов стального листового проката в производственном потоке, и может быть использовано для контроля поверхности листового проката на наличие дефектов в листопрокатном и трубном производстве.
Известен способ автоматизации метода визуального и измерительного контроля поверхности труб (патент РФ №2571159, G01N 21/88, опубл. 20.12.2015), включающий перемещение устройства для автоматизации метода относительно обследуемой трубы либо обследуемой трубы относительно устройства, лазерное сканирование поверхности трубы по принципу триангуляционного сканирования, формирование трехмерной математической модели поверхности трубы высокой точности, определение геометрических параметров дефектов и их расположение на поверхности трубы. По полученным результатам выполняют прочностной расчет для оценки влияния выявленных дефектов на работоспособность трубы, определения безопасного рабочего давления и принятия решения о необходимом виде ремонта поверхности стенки труб.
Наиболее близким решением, принятым в качестве прототипа, является способ измерения геометрических параметров стального листа, движущегося по рольгангу (патент РФ №2621490, G01B 11/02, G01B 21/20, опубл. 06.06.20217), который включает сбор первичных данных, предварительную обработку и фильтрацию изображения поверхности листа, расчет координат измеренных профилей и поверхности листа, использование программного обеспечения путем сканирования с помощью лазерных триангуляционных датчиков поверхности листа, построение по определенному алгоритму виртуальной модели поверхности стального листа и последующую визуализацию достоверной виртуальной модели поверхности листа в компьютере, после чего применяют методы измерения геометрических параметров стального листа.
Общим недостатком указанных технических решений является недостаточная точность определения размеров дефектов и их расположения на поверхности стального листа при визуальном контроле.
Техническая задача заключается в создании способа контроля стального листового проката на наличие поверхностных дефектов одновременно с двух сторон листового проката для определения его качества, выявления непригодного к использованию листового проката и снижения объема брака конечной продукции.
Техническим результатом изобретения является повышение точности определения расположения и размеров дефектов на поверхности стального листового проката.
Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что способ контроля стального листового проката на наличие поверхностных дефектов в процессе перемещения с использованием установки, оснащенной лазерными триангуляционными сканерами, характеризуется тем, что сканирование поверхностей листового проката выполняют с помощью лазерных триангуляционных сканеров, размещенных относительно контролируемой поверхности, при этом сканирование проводят с дискретным шагом, который по меньшей мере в два раза меньше минимального размера дефектов, осуществляют прием и преобразование отраженного лазерного излучения при помощи оптико-электронного устройства в сигнал, характеризующий профиль исследуемой поверхности, затем сигнал поступает на вычислительное устройство, которое автоматически формирует трехмерную модель исследуемой поверхности листового проката, после этого выполняют преобразование трехмерной модели в полутоновое изображение, каждый пиксель которого обрабатывают с помощью фильтров линейной пространственной фильтрации с заданными размерами области фильтрации, по разности откликов фильтров для каждого пикселя полутонового изображения определяют наличие и размеры дефектов на поверхности трехмерной модели.
В частном случае выполнения способа сканирование поверхностей стального листового проката проводят в продольном направлении путем перемещения листового проката относительно неподвижных лазерных триангуляционных сканеров.
В частном случае выполнения способа сканирование поверхностей стального листового проката проводят в продольном направлении путем перемещения лазерных триангуляционных сканеров относительно неподвижного листового проката.
Для реализации способа контроля стального листового проката на наличие поверхностных дефектов с применением лазерных триангуляционных сканеров могут быть использованы, в частности, следующие устройства:
- источник лазерного излучения с длиной волны в видимом спектре излучения (380-720 нм);
- оптико-электронное устройство для приема отраженного лазерного излучения от объекта контроля, преобразования в сигнал, характеризующий профиль поверхности и дальнейшую его передачу;
частота работы устройства определяется требованиями к минимальному размеру выявляемых дефектов (длине и ширине), скорости выполнения контроля объекта контроля;
разрешение принимающего устройства определяется требованиями к минимальному размеру выявляемых дефектов (длине, ширине, глубине),
- вычислительное устройство для обработки информации о профиле поверхности и выдаче результатов контроля.
Тип используемых сканеров, частота работы, разрешающая способность и погрешность сканеров позволяют проводить контроль на наличие поверхностных дефектов листового проката из любых марок стали.
Кроме того, применение лазерных триангуляционных сканеров обусловлено следующим:
- бесконтактный метод контроля поверхности обеспечивает отсутствие необходимости использования приспособления для позиционирования сенсоров и обеспечивает безопасную эксплуатацию и защиту устройства от повреждения листовым прокатом при некорректной работе системы автоматики устройства или системы автоматики перемещения листового проката по транспортной линии;
- точность измерения профиля поверхности листового проката не зависит от его температуры, внутренней структуры, а также от качества контролируемой поверхности;
- высокая разрешающая способность позволяет выполнять контроль всей поверхности листового проката.
Изобретение иллюстрируется рисунками, где на фиг. 1 схематично показано расположение стального листового проката при перемещении в продольном направлении относительно неподвижных лазерных триангуляционных сканеров, на фиг. 2 приведена дефектограмма контроля поверхности листового проката на наличие поверхностных дефектов, на фиг. 3 показано отображение выявленного дефекта (профиль дефекта), на фиг. 4 - фотографическое изображение дефекта на поверхности листового проката.
Способ контроля стального листового проката выполняют следующим образом. При перемещении, например стального листового проката в продольном направлении измеряют длину листового проката и выполняют сканирование поверхностей проката с помощью лазерных триангуляционных сканеров.
При выполнении сканирования поверхностей стального листового проката возможно как перемещение в продольном направлении листового проката относительно неподвижных лазерных триангуляционных сканеров, так и перемещение в продольном направлении лазерных триангуляционных сканеров относительно неподвижного листового проката.
Сканирование осуществляют с дискретным шагом, который по меньшей мере в два раза меньше минимальных размеров предполагаемых дефектов. Возможно выполнение сканирования как одной поверхности листового проката, так одновременно и двух поверхностей, в зависимости от поставленной задачи.
Осуществляют прием и преобразование отраженного лазерного излучения при помощи оптико-электронного устройства в сигнал, характеризующий профиль исследуемой поверхности. Получают набор профилей поверхностей листового проката и передают сигнал с оптико-электронное устройства на вычислительное устройство, которое автоматически формирует трехмерную модель исследуемой поверхности листового проката. Трехмерная модель поверхности анализируется как близкая к плоской, любое отклонение от плоскости по глубине признается дефектом. По трехмерной модели дефекта в дальнейшем определяют геометрические размеры дефекта (длину, ширину, глубину) и расположение на листовом прокате.
С помощью программного обеспечения выполняют преобразование трехмерной модели в полутоновое изображение, при этом каждая точка трехмерной модели, смещенная перпендикулярно поверхности листа вверх относительно среднего значения, имеет более светлый тон, а каждая точка трехмерной модели, смещенная перпендикулярно поверхности листа вниз относительно среднего значения, имеет более темный тон, или наоборот.
Каждый пиксель полутонового изображения обрабатывают с помощью фильтров линейной пространственной фильтрации с заданными размерами области фильтрации, получают усредненное значение яркости как отклик от фильтра и определяют разность откликов фильтров для каждого пикселя полутонового изображения. Затем сравнивают разность откликов фильтров с пороговым значением и на основании полученных данных определяют наличие и размеры дефектов на поверхности трехмерной модели для возможности дальнейшего использования листового проката в производстве. Причем если разность откликов фильтров превышает пороговое значение, в данной локальной зоне имеется дефект, если разность откликов фильтров не превышает пороговое значение, в данной локальной зоне дефект отсутствует.
Таким образом, предлагаемый способ контроля стального листового проката на наличие поверхностных дефектов с применением лазерных триангуляционных сканеров обеспечивает повышение точности определения расположения дефектов и их геометрических размеров (длины, ширины, глубины) на поверхности стального листового проката для выявления непригодного к использованию листового проката. Способ контроля применим для листового проката различных типоразмеров и марок стали и обеспечивает повышение производительности за счет автоматизации процесса.
Промышленные испытания предлагаемого способа контроля стального листового проката на наличие поверхностных дефектов были проведены в ПАО «Челябинский трубопрокатный завод» при производстве труб большого диаметра с осуществлением контроля листового проката толщиной от 7,92 до 41,0 мм, шириной от 1534 до 4385 мм, длиной от 10,8 до 12,3 м, скорость движения 10-20 м/мин. Листовой прокат прошел очистку от окалины и загрязнений, которые могут повлиять на качество контроля листа.
Для реализации способа использовали устройство контроля поверхностных дефектов листового проката, включающее, в частности лазерные триангуляционные сканеры «Когерент Laser 2D Profilometer 60216700.421711.003ТУ», промышленные компьютеры «SRV-LEGION Supermicro». Лазерные триангуляционные сканеры были расположены, например сверху и снизу листового проката для одновременного контроля поверхностей листа. Излучение лазера с длиной волны 620-750 нм (красный цвет) направлено на контролируемый лист перпендикулярно его поверхности и оси движения листов по транспортной линии (фиг. 1).
Сканирование стального листового проката осуществляли с дискретным шагом 0,2 мм, по результатам сканирования листового проката формировалась трехмерная модель, которая содержит информацию о форме и качестве поверхности листового проката. Информация о наборе профилей поверхностей листового проката поступала в промышленные компьютеры, в которых для обработки, визуализации и хранения данных использовалось программное обеспечение, заложенное в промышленные компьютеры.
С помощью программного обеспечения выполняли преобразование трехмерной модели в полутоновое изображение: при этом каждая точка трехмерной модели, смещенная перпендикулярно поверхности листа вверх относительно среднего значения, имеет более светлый тон, а каждая точка трехмерной модели, смещенная перпендикулярно поверхности листа вниз относительно среднего значения, имеет более темный тон, или наоборот. Обработали полутоновое изображение линейной пространственной фильтрацией с заданными размерами области фильтрации, определили разности откликов фильтров для каждого пикселя полутонового изображения и сравнили разности откликов с пороговым значением для определения дефектов.
Результаты контроля и обнаруженные дефекты отображаются на дефектограмме контроля (фиг. 2) в режиме реального времени. Если разность откликов фильтров превышает пороговое значение, в данной локальной зоне имеется дефект, а если разность откликов фильтров не превышает пороговое значение - дефект отсутствует.
На фиг. 3 приведен пример отображения выявленного дефекта на листе размером 4233×6201 мм, ширина дефекта составляет 14,21 мм (>0,5 мм), длина - 26,10 мм (>10 мм), глубина - 1,07 (>0,8 мм).
Оператор выполняет анализ дефектов на дефектограмме по их форме, размеру и расположению для принятия решения о годности листа для производства труб.
Использование предлагаемого способа контроля стального листового проката позволяет достоверно выявлять поверхностные дефекты листового проката, точно определять размеры дефектов на стадии его задачи в производство, что обеспечивает снижение расхода металла и/или предотвращает выпуск бракованной продукции и позволяет снять листовой прокат с производственной линии до осуществления технологических операций по его переделу.
Claims (3)
1. Способ контроля стального листового проката на наличие поверхностных дефектов в процессе перемещения с использованием установки, оснащенной лазерными триангуляционными сканерами, характеризующийся тем, что сканирование поверхностей листового проката выполняют с помощью лазерных триангуляционных сканеров, размещенных относительно контролируемой поверхности, при этом сканирование проводят с дискретным шагом, который по меньшей мере в два раза меньше минимального размера дефектов, осуществляют прием и преобразование отраженного лазерного излучения при помощи оптико-электронного устройства в сигнал, характеризующий профиль исследуемой поверхности, затем сигнал поступает на вычислительное устройство, которое автоматически формирует трехмерную модель исследуемой поверхности листового проката, после этого выполняют преобразование трехмерной модели в полутоновое изображение, каждый пиксель которого обрабатывают с помощью фильтров линейной пространственной фильтрации с заданными размерами области фильтрации, по разности откликов фильтров для каждого пикселя полутонового изображения определяют наличие и размеры дефектов на поверхности трехмерной модели.
2. Способ контроля по п. 1, отличающийся тем, что сканирование поверхностей стального листового проката проводят в продольном направлении путем перемещения листового проката относительно неподвижных лазерных триангуляционных сканеров.
3. Способ контроля по п. 1, отличающийся тем, что сканирование поверхностей стального листового проката проводят в продольном направлении путем перемещения лазерных триангуляционных сканеров относительно неподвижного листового проката.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2788586C1 true RU2788586C1 (ru) | 2023-01-23 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2242712C1 (ru) * | 2003-05-05 | 2004-12-20 | Галиулин Равиль Масгутович | Способ триангуляционного измерения толщины листовых изделий и устройство для его осуществления |
| RU2254556C2 (ru) * | 2003-08-22 | 2005-06-20 | Галиулин Равиль Масгутович | Способ контроля неплоскостности листовых изделий и средство для его реализации |
| EP1421330B1 (fr) * | 2001-08-30 | 2008-04-09 | Centre de Recherches Metallurgiques - Centrum voor de Research in de Metallurgie | Procede de mesure optique de distances |
| RU2574864C1 (ru) * | 2014-09-15 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Способ облачной триангуляции толщины горячего проката |
| CN109269429A (zh) * | 2018-06-15 | 2019-01-25 | 苏州高通新材料科技有限公司 | 二维材料平均片径检测方法、装置及数量获取方法、装置 |
| CN107860311B (zh) * | 2016-09-21 | 2020-06-23 | 卡尔蔡司工业测量技术有限公司 | 操作三角测量法激光扫描器以识别工件的表面特性的方法 |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1421330B1 (fr) * | 2001-08-30 | 2008-04-09 | Centre de Recherches Metallurgiques - Centrum voor de Research in de Metallurgie | Procede de mesure optique de distances |
| RU2242712C1 (ru) * | 2003-05-05 | 2004-12-20 | Галиулин Равиль Масгутович | Способ триангуляционного измерения толщины листовых изделий и устройство для его осуществления |
| RU2254556C2 (ru) * | 2003-08-22 | 2005-06-20 | Галиулин Равиль Масгутович | Способ контроля неплоскостности листовых изделий и средство для его реализации |
| RU2574864C1 (ru) * | 2014-09-15 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Способ облачной триангуляции толщины горячего проката |
| CN107860311B (zh) * | 2016-09-21 | 2020-06-23 | 卡尔蔡司工业测量技术有限公司 | 操作三角测量法激光扫描器以识别工件的表面特性的方法 |
| CN109269429A (zh) * | 2018-06-15 | 2019-01-25 | 苏州高通新材料科技有限公司 | 二维材料平均片径检测方法、装置及数量获取方法、装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107735674B (zh) | 表面缺陷检测装置、表面缺陷检测方法及钢材的制造方法 | |
| CN101871895B (zh) | 连铸热坯表面缺陷激光扫描成像无损检测方法 | |
| AU2008241169B2 (en) | Method for detecting and classifying surface defects on continuously cast slabs | |
| JP5488953B2 (ja) | 凹凸疵検査方法及び装置 | |
| CN109239081B (zh) | 基于结构光与视觉成像的焊缝质量参数检测方法 | |
| CN114279361B (zh) | 一种筒形零件内壁缺陷尺寸三维测量系统及其测量方法 | |
| RU2764644C1 (ru) | Способ обнаружения дефектов поверхности, устройство обнаружения дефектов поверхности, способ производства стальных материалов, способ управления качеством стального материала, установка по производству стальных материалов, способ генерации моделей определения дефектов поверхности и модель определения дефектов поверхности | |
| CN107561091A (zh) | 一种斜射式实木板材表面裂纹的检测系统和检测方法 | |
| CN112697803A (zh) | 一种基于机器视觉的板带钢表面缺陷检测方法及装置 | |
| CN114486732B (zh) | 一种基于线扫描三维的瓷砖缺陷在线检测方法 | |
| WO2008106015A2 (en) | A method for quantifying defects in a transparent substrate | |
| JP2015175761A (ja) | 表面疵検出方法、及び表面疵検出装置 | |
| US20230166354A1 (en) | Skid state determination device, skid state determination method, and laser processing system | |
| EP0483362B1 (en) | System for measuring length of sheet | |
| JP5347661B2 (ja) | 帯状体の表面検査装置、表面検査方法及びプログラム | |
| RU2788586C1 (ru) | Способ контроля стального листового проката на наличие поверхностных дефектов с применением лазерных триангуляционных сканеров | |
| JP2008145373A (ja) | ステンレス鋼板の表面欠陥の検査装置および検査方法 | |
| CN112345540B (zh) | 一种基于圆形结构光检测内孔过盈配合表面拆卸损伤的检测方法 | |
| JP2015129751A (ja) | 検査方法及びその装置 | |
| JP6219075B2 (ja) | 疵検出方法 | |
| JP7207386B2 (ja) | 表面欠陥検査方法、表面欠陥検査装置、鋼板の製造方法、鋼板の品質管理方法及び鋼板の製造設備 | |
| JP4797568B2 (ja) | スラブ縦割れ検出方法および装置 | |
| JPH11248638A (ja) | プレス成形品の自動表面検査方法 | |
| Bračun et al. | Surface defect detection on power transmission belts using laser profilometry | |
| CN104713887A (zh) | 一种检测平面缺陷的方法 |