TW202405408A - 檢測鋼帶邊緣波狀缺陷之裝置與方法 - Google Patents

Abstract

本揭露提供一種鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置，包含第一雷射源、第一影像感測器、第二雷射源、第二影像感測器、與處理器。第一雷射源設於經過軋延機之軋延處理後的鋼帶上方，且配置以發射第一雷射光束至鋼帶的第一區域。第一影像感測器配置以擷取第一區域的影像，並據以生成第一影像資料。第二雷射源配置以發射第二雷射光束至鋼帶的第二區域，其第一區域與第二區域的聯集範圍涵蓋鋼帶的橫向區段。第二影像感測器配置以擷取第二區域的影像，並據以生成第二影像資料。處理器連接第一影像感測器與第二影像感測器，配置以判別邊緣波狀缺陷。

Description

檢測鋼帶邊緣波狀缺陷之裝置與方法

本揭露之實施方式是有關於一種檢測技術，特別是指一種可檢測鋼帶邊緣波狀缺陷之鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置與其操作方法。

在煉鋼製程中，經過軋延機軋延過後的鋼帶往往因為鋼帶材質的變異或鋼捲板型不佳而造成鋼帶邊緣波狀缺陷的產生。當鋼帶邊緣波狀缺陷產生時，需要調整軋延機參數來消除缺陷。因此，如何在生產過程快速發現鋼帶有邊緣波狀缺陷的產生，是產線上所面臨的重要課題。

習知之檢測裝置例如板型輥（Shape Meter Roll）在檢測時須與軋延後鍍上鋅的鋼帶直接接觸，才能量測各區域的鋼帶張力，以計算各區域之鋼帶伸長量並繪製成圖形，供操作人員判斷鋼帶是否有邊緣波狀缺陷產生，故容易使檢測裝置沾上鋅粉而降低檢測的準確性，影響操作人員的判斷。再者，習知之檢測裝置費用高昂，搭配所使用的系統需要數千萬的花費。

有鑑於上述問題，本揭露之一目的在於提供一種鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置，其透過三維雷射表面量測技術，無須直接接觸鋼帶即可檢測鋼帶之邊緣波狀缺陷，故相比於習知之檢測裝置具有較高的準確度，且具有更便宜的造價。

根據本揭露之上述目的，提出一種鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置，包含第一雷射源、第一影像感測器、第二雷射源、第二影像感測器、與處理器。第一雷射源設於經過軋延機之軋延處理後的鋼帶上方，且配置以發射第一雷射光束鋼帶的一第一區域。第一影像感測器配置以擷取第一區域的影像，並據以生成第一影像資料。第二雷射源設於鋼帶上方，且配置以發射第二雷射光束至鋼帶的第二區域，其第一區域與第二區域的聯集範圍涵蓋鋼帶的橫向區段。第二影像感測器配置以擷取第二區域的影像，並據以生成第二影像資料。處理器電性連接第一影像感測器與第二影像感測器，配置以對第一影像資料與第二影像資料進行運算以計算出鋼帶傾斜度資料，並據以判別鋼帶是否具有邊緣波狀缺陷。

根據本揭露之一些實施例，其中上述之處理器更配置以對第一影像資料與第二影像資料進行運算以建立鋼帶之三維雷射表面影像。

根據本揭露之一些實施例，其中上述之處理器更配置以依據鋼帶傾斜度資料與軋延機之製程資訊生成控制資料，並提供控制資料至軋延機，藉以回授調整軋延機之製程參數。

根據本揭露之一些實施例，其中上述之第一雷射源與第一影像感測器為擴散式雷射三角傳感器或反射式雷射三角傳感器，且第二雷射源與第二影像感測器為擴散式雷射三角傳感器或反射式雷射三角傳感器。

根據本揭露之一些實施例，其中上述之第一雷射源與第二雷射源為線型雷射源。

根據本揭露之一些實施例，其中上述之第一雷射源與第一影像感測器為直打式雷射三角傳感器或斜打式雷射三角傳感器，且第二雷射源與第二影像感測器為直打式雷射三角傳感器或斜打式雷射三角傳感器。

根據本揭露之上述目的，另提出一種檢測鋼帶邊緣波狀缺陷的方法，包含發出第一雷射光束至經過軋延機之軋延處理後的鋼帶之第一區域，且發出第二雷射光束至鋼帶之第二區域，其中第一區域與第二區域的聯集範圍涵蓋鋼帶的橫向區段。擷取第一區域和第二區域的影像，並據以分別生成第一影像資料和第二影像資料。對第一影像資料與第二影像資料進行運算以計算出鋼帶傾斜度資料，並據以判別鋼帶是否具有邊緣波狀缺陷。

根據本揭露之一些實施例，依照第一影像資料與第二影像資料建立鋼帶之橫向區段的三維雷射表面影像。比對三維雷射表面影像中之鋼帶之相對兩端的第一高度與第二高度，並計算出鋼帶傾斜度資料。依據鋼帶傾斜度資料與軋延機之製程資訊生成控制資料，並提供控制資料至軋延機，藉以回授調整軋延機之製程參數。

根據本揭露之一些實施例，當第一高度與第二高度的差值超過閾值時，處理器發送控制信號至軋延機，藉以回授調整軋延機之製程參數。

根據本揭露之一些實施例，其中鋼帶的橫向區段落在鋼帶的懸垂區域上。

以下仔細討論本發明的實施例。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論、揭示之實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。

請參照圖1，圖1係繪示依照本揭露之一些實施方式之鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置100的示意圖。如圖1所示，鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置100包含第一雷射源110、第一影像感測器120、第二雷射源130、第二影像感測器140、與處理器150。

第一雷射源110設於經過軋延機200之軋延處理後的鋼帶300上方，且配置以發射第一雷射光束至鋼帶300的第一區域A11。發射第一雷射光束後，第一影像感測器120可擷取經由第一區域A11之表面所反射的影像，並據以生成鋼帶300之第一區域A11的第一影像資料D1。第二雷射源130設於鋼帶300上方，且配置以發射第二雷射光束至鋼帶300的第二區域A12。發射第二雷射光束後，第二影像感測器140可擷取經由第二區域A12之表面所反射的影像，並據以生成鋼帶300之第二區域A12的第二影像資料D2。在本實施方式中，第一區域A11與第二區域A12的聯集範圍涵蓋鋼帶300的橫向區段A1。

在一些實施方式中，第一雷射源110與第一影像感測器120為擴散式（diffuse）雷射三角傳感器（laser triangulation sensor）或反射式（specular）雷射三角傳感器，且第二雷射源130與第二影像感測器140為擴散式雷射三角傳感器或反射式雷射三角傳感器。此兩種雷射三角傳感器的差別在於，當雷射源與影像感測器為擴散式雷射三角傳感器時，影像感測器所擷取的影像為漫射光所造成的影像，而當雷射源與影像感測器為反射式雷射三角傳感器時，影像感測器所擷取的影像為鏡面反射光所造成的影像。在一些實施方式中，第一雷射源110與第二雷射源130為線型雷射源，其發射之第一雷射光束R1與第二雷射光束R2在鋼帶300上呈現如圖1所示之線型圖案。

請參照圖2，圖2係繪示依照本揭露之一些實施方式之雷射三角傳感器的裝備示意圖。圖2所示之雷射三角傳感器可以是第一雷射源110與第一影像感測器120的組合，且/或可以是第二雷射源130與第二影像感測器140的組合。在一些實施方式中，第一雷射源110與第一影像感測器120為直打式雷射三角傳感器或斜打式雷射三角傳感器，且第二雷射源130與第二影像感測器140為直打式雷射三角傳感器或斜打式雷射三角傳感器。在直打式雷射三角傳感器中，雷射源垂直入射所欲檢測之鋼帶平面，而在斜打式雷射三角傳感器中雷射源之入射方向與鋼帶平面則具有特定之入射角度。惟無論是斜打式雷射三角傳感器或直打式雷射三角傳感器，皆可依據影像在影像感測器內之成相位置的幾何變化，來檢測雷射光束所入射之平面高度的變化。具體而言，在斜打式雷射三角傳感器中，高度變化∆Z與高度變化時所變化的畫素量的關係式為k=∆Z×γ×sin(α+β)/(p×cosβ)，其中γ為影像感測器的光學倍率，p為影像感測器的畫素尺寸，β與α分別為第一雷射光束入射平面之入射角與反射角。由圖2可知，直打式雷射三角傳感器為斜打式雷射三角傳感器在β=0時的特例，故只須將β=0代入此關係式，即可求得在直打式雷射三角傳感器中高度變化∆Z與高度變化時所變化的畫素量的關係。

處理器150電性連接第一影像感測器120與第二影像感測器140，配置以對第一影像感測器120生成之第一影像資料D1與第二影像感測器140生成之第二影像資料D2進行運算，以計算出鋼帶傾斜度資料S1，並據以判別鋼帶300是否具有邊緣波狀缺陷。在一些實施方式中，處理器150更配置以對第一影像資料D1與第二影像資料D2進行運算以建立鋼帶300之三維雷射表面影像S2，藉以供操作者視覺化地檢視鋼帶300的傾斜程度。在一些實施方式中，處理器150可依據鋼帶傾斜度資料S1與軋延機200之製程資訊（例如鋼帶300的產品別等等）生成控制資料C1，並提供控制資料C1至軋延機200，藉以回授調整軋延機200之製程參數。以往軋延機產生邊緣波狀缺陷時，往往須等到缺陷位置進入檢驗站後，經檢驗人員發現才通知操作人員調整，導致鋼帶剔退量過多。本揭露之檢測鋼帶邊緣波狀缺陷裝置可，故可有效減少邊緣波狀缺陷的鋼帶剔退量。

請參照圖3，圖3係繪示依照本揭露之一些實施方式之檢測鋼帶邊緣波狀缺陷之方法的流程圖。在一些實施方式中，可藉由圖1所示之鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置100來進行步驟400，發出第一雷射光束R1至經過軋延機200之軋延處理後的鋼帶300之第一區域A11，且發出第二雷射光束R2至鋼帶300之第二區域A12，其中第一區域A11與第二區域A12的聯集範圍涵蓋鋼帶300的橫向區段A1。在步驟410中，擷取第一區域A11和第二區域A12的影像，並據以分別生成第一影像資料D1和第二影像資料D2。在步驟420中，對第一影像資料D1與第二影像資料D2進行運算以計算出鋼帶傾斜度資料S1，並據以判別鋼帶300是否具有邊緣波狀缺陷。在一些實施方式中，鋼帶300的橫向區段A1落在鋼帶300的懸垂區域（例如低張力區域或烘烤爐的入口處等等）上。此原因係為含有邊緣波狀缺陷的鋼帶300在產線中之低張力的鋼帶懸垂區域時，會有傾斜一邊的情形，其中邊緣波狀越嚴重，代表鋼帶300的傾斜程度越大，因此比起其他區域，將橫向區段A1落在鋼帶300的懸垂區域上能更明顯且清楚地判別鋼帶300是否具有邊緣波狀缺陷。

請參照圖4，圖4係繪示依照本揭露之鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置100對經軋延處理後的鋼帶300進行檢測所得之三維雷射表面影像的一示例。如圖4所示，在形成第一影像資料D1與第二影像資料D2後，可依照第一影像資料D1與第二影像資料D2建立鋼帶300之橫向區段A1的三維雷射表面影像S2。比對三維雷射表面影像S2中之鋼帶300之相對兩端的第一高度H1與第二高度H2，並計算出鋼帶傾斜度資料S1，以及依據鋼帶傾斜度資料S1與軋延機200之製程資訊生成控制資料C1，並提供控制資料C1至軋延機200，藉以回授調整軋延機200之製程參數。舉例而言，當第一高度H1與第二高度H2的差值超過閾值時，處理器150將發送控制信號至軋延機200，藉以回授調整軋延機200之製程參數。

由前述本揭露實施方式可知，本揭露之鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置主要是藉由三維雷射表面技術擷取鋼帶之橫向區段的影像資料，並比對影像資料中之鋼帶兩側的左右高度，以判斷此橫向區段是否有邊緣波狀缺陷產生。相比於習知之檢測方式，以本揭露實施方式無須藉由直接接觸鋼帶本身來檢測鋼帶是否具有邊緣波狀缺陷，因此可避免檢測裝置沾覆鋅粉而影響檢測結果。此外，操作者更可依據藉由影像資料所生成之鋼帶傾斜度資料與軋延機之製程資訊生成控制資料，並提供控制資料至軋延機，藉以回授調整軋延機之製程參數，比起習知之檢測方式，本揭露實施方式更能快速地調整軋延機之參數而減少邊緣波狀缺陷的鋼帶剔退量。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置 110:第一雷射源 120:第一影像感測器 130:第二雷射源 140:第二影像感測器 150:處理器 200:軋延機 300:鋼帶 400:步驟 410:步驟 420:步驟 α:反射角 β:入射角 ∆Z:高度變化 A1:橫向區段 A11:第一區域 A12:第二區域 C1:控制資料 D1:第一影像資料 D2:第二影像資料 H1:第一高度 H2:第二高度 R1:第一雷射光束 R2:第二雷射光束 S1:鋼帶傾斜度資料 S2:三維雷射表面影像

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下： 圖1係繪示依照本揭露之一些實施方式之鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置的示意圖； 圖2係繪示依照本揭露之一些實施方式之雷射三角傳感器的裝備示意圖； 圖3係繪示依照本揭露之一些實施方式之檢測鋼帶邊緣波狀缺陷的方法的流程圖；以及 圖4係繪示藉由本揭露之鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置對經軋延處理後的鋼帶進行檢測所得之三維雷射表面影像的一示例。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置

110:第一雷射源

120:第一影像感測器

130:第二雷射源

140:第二影像感測器

150:處理器

200:軋延機

300:鋼帶

A1:橫向區段

A11:第一區域

A12:第二區域

C1:控制資料

D1:第一影像資料

D2:第二影像資料

R1:第一雷射光束

R2:第二雷射光束

S1:鋼帶傾斜度資料

Claims (10)

1. 一種鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置，包含： 一第一雷射源，設於經過一軋延機之軋延處理後的一鋼帶上方，且配置以發射一第一雷射光束至該鋼帶的一第一區域； 一第一影像感測器，配置以擷取該第一區域的影像，並據以生成一第一影像資料； 一第二雷射源，設於該鋼帶上方，且配置以發射一第二雷射光束至該鋼帶的一第二區域，其中該第一區域與該第二區域的一聯集範圍涵蓋該鋼帶的一橫向區段； 一第二影像感測器，配置以擷取該第二區域的影像，並據以生成一第二影像資料；以及 一處理器，電性連接該第一影像感測器與該第二影像感測器，配置以對該第一影像資料與該第二影像資料進行運算以計算出一鋼帶傾斜度資料，並據以判別該鋼帶是否具有邊緣波狀缺陷。
2. 如請求項1所述之鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置，其中該處理器更配置以對該第一影像資料與該第二影像資料進行運算以建立該鋼帶之一三維雷射表面影像。
3. 如請求項1所述之鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置，其中該處理器更配置以依據該鋼帶傾斜度資料與該軋延機之製程資訊生成一控制資料，並提供該控制資料至該軋延機，藉以回授調整該軋延機之製程參數。
4. 如請求項1所述之鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置，其中該第一雷射源與該第一影像感測器為擴散式（diffuse）雷射三角傳感器（laser triangulation sensor）或反射式（specular）雷射三角傳感器，且該第二雷射源與該第二影像感測器為擴散式雷射三角傳感器或反射式雷射三角傳感器。
5. 如請求項1所述之鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置，其中該第一雷射源與該第二雷射源為線型雷射源。
6. 如請求項1所述之鋼帶邊緣波狀缺陷檢測裝置，其中該第一雷射源與該第一影像感測器為直打式雷射三角傳感器或斜打式雷射三角傳感器，且該第二雷射源與該第二影像感測器為直打式雷射三角傳感器或斜打式雷射三角傳感器。
7. 一種檢測鋼帶邊緣波狀缺陷的方法，包含： 發出一第一雷射光束至經過一軋延機之軋延處理後的一鋼帶之一第一區域，且發出一第二雷射光束至該鋼帶之一第二區域，其中該第一區域與該第二區域的一聯集範圍涵蓋該鋼帶的一橫向區段； 擷取該第一區域和該第二區域的影像，並據以分別生成一第一影像資料和一第二影像資料；以及 對該第一影像資料與該第二影像資料進行運算以計算出一鋼帶傾斜度資料，並據以判別該鋼帶是否具有邊緣波狀缺陷。
8. 如請求項7所述之方法，更包含： 依照該第一影像資料與該第二影像資料建立該鋼帶之該橫向區段的一三維雷射表面影像； 比對該三維雷射表面影像中之該鋼帶之相對兩端的一第一高度與一第二高度，並計算出該鋼帶傾斜度資料；以及 依據該鋼帶傾斜度資料與該軋延機之製程資訊生成一控制資料，並提供該控制資料至該軋延機，藉以回授調整該軋延機之製程參數。
9. 如請求項8所述之方法，更包含： 當該第一高度與該第二高度的差值超過一閾值時，發送一控制信號至該軋延機，藉以回授調整該軋延機之製程參數。
10. 如請求項7所述之方法，其中該鋼帶的該橫向區段落在該鋼帶的懸垂區域上。

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