專利名稱：一種高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測裝置，屬于鋼鐵冶金中連鑄坯質(zhì)量檢測與控制的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
連鑄坯在生產(chǎn)過程中，因工藝影響，難免會產(chǎn)生裂紋、劃痕和針孔等缺陷，嚴(yán)重的缺陷會對下一道軋制工藝產(chǎn)生不良的影響。鑄坯表面質(zhì)量是鑄坯質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，鑄坯表面缺陷性質(zhì)及程度是判斷鑄坯是否合格的重要依據(jù)之一，因此需要對鑄坯表面進(jìn)行定量檢測。近年來發(fā)展起來的高溫鑄坯熱送熱裝及直接軋制技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)性新工藝，這一工藝直接影響到煉鋼一連鑄一熱軋流程的一體化程度，其經(jīng)濟(jì)效益直接體現(xiàn)在節(jié)省能源、降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)周期以及提高產(chǎn)品質(zhì)量上。實(shí)現(xiàn)高溫鑄坯熱送熱裝及直接軋制的 支撐技術(shù)包括許多方面，除了無缺陷鑄坯生產(chǎn)技術(shù)、高溫連鑄坯生產(chǎn)技術(shù)、過程保溫及補(bǔ)熱、適應(yīng)不同鑄坯熱履歷的軋制技術(shù)、煉鋼一軋鋼一體化生產(chǎn)技術(shù)等方面外，另外還有高溫連鑄坯表面缺陷的在線檢測技術(shù)。當(dāng)前，實(shí)用的高溫鑄坯表面缺陷在線檢測方法有光學(xué)檢測法、超聲波檢測法和渦流檢測法三種。基于機(jī)器視覺的高溫鑄坯表面缺陷的光學(xué)檢測方法，由于具有非接觸，響應(yīng)快，受高溫金屬影響較小，具有較高的抗干擾能力，且精確度高，在近些年發(fā)展迅速，受到了廣泛的研究。CN101871895A公開了一種連鑄熱還表面缺陷激光掃描成像無損檢測方法，I)激光發(fā)射器對鑄坯橫向照射，得到一條激光線束；2)由面陣CCD圖像傳感器掃描光線束；3)提取激光線束上所代表的缺陷深度信息，從而得到鑄坯該橫向位置缺陷深度組合成的一維距離點(diǎn)陣；4) 一維距離點(diǎn)陣映射為不同灰度級的灰度圖像；5)拼接熱坯不同灰度級的灰度圖像，從而得到整體灰度圖像；6)識別鑄坯表面缺陷并重構(gòu)鑄坯表面三維形貌圖。采用傳統(tǒng)的光學(xué)法對高溫鑄坯表面缺陷進(jìn)行檢測時(shí)，由于受鑄坯表面氧化鐵皮、水膜和保護(hù)渣等物質(zhì)的信息干擾，采用常規(guī)的閾值分割算法，會造成較高的缺陷誤判率和準(zhǔn)確率，且檢測精度不高而且不能檢測出表面缺陷的深度。同時(shí)現(xiàn)有的高溫鑄坯表面缺陷在線檢測裝置存在的問題還包括以下兩個(gè)1)采用單激光線束作為光源，單位時(shí)間內(nèi)掃描的沿拉坯方向的范圍小，導(dǎo)致處理效率低；2)鑄坯表面鱗片狀氧化鐵皮、保護(hù)渣和水膜等偽缺陷對檢測裝置的檢測精度有很大程度地影響。有鑒于此，有必要提供一種高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測裝置，以克服上述缺陷。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測裝置，通過本實(shí)用新型可對高溫鑄坯表面缺陷的形態(tài)和深度進(jìn)行檢測并進(jìn)行分類量化評估，較大程度地提高目前基于光學(xué)法的在溫鑄坯表面缺陷線高檢測裝置的效率，并有效地改善目前鑄坯表面缺陷檢測裝置對高溫鑄坯表面的氧化鐵皮、水膜和保護(hù)渣等偽缺陷的誤判率和識別率，提高高溫鑄坯表面缺陷在線檢測裝置的精度，進(jìn)一步節(jié)省能源、降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)周期和提聞廣品質(zhì)量。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測裝置，所述檢測裝置主要由高壓氬氣除鱗裝置、結(jié)構(gòu)光激光發(fā)射器、面陣CCD攝像機(jī)、鑄坯檢測裝置小屋組成，結(jié)構(gòu)光激光發(fā)射器、面陣CCD攝像機(jī)設(shè)置在鑄坯檢測裝置小屋中，其特征在于高壓氬氣除鱗裝置設(shè)置在檢測裝置前端，用于除去鑄坯表面的魚鱗狀的氧化鐵皮、保護(hù)渣和水膜；采用結(jié)構(gòu)光激光發(fā)射器作為照明光源，將發(fā)出的多條綠色激光線束投射到高溫鑄坯表面，以面陣CCD攝像機(jī)為圖像采集裝置，在線采集高溫鑄坯表面反射的激光光線，通過圖像采集卡將圖像采集下來，并進(jìn)行A/D裝換，轉(zhuǎn)換成為數(shù)字圖像，由計(jì)算機(jī)對數(shù)字圖像進(jìn)行濾波去噪處理，對采集到的鑄坯表面圖像進(jìn)行深度處理，從而對高溫鑄坯表面缺陷的形 態(tài)和深度進(jìn)行檢測并形成檢測結(jié)果；檢測結(jié)果通過千兆以太網(wǎng)傳給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，在質(zhì)檢站安裝終端，終端與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間通過千兆以太網(wǎng)連接，通過終端實(shí)時(shí)顯示缺陷的檢測結(jié)果。如上所述的高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測裝置，其特征在于，采用多臺面陣CCD攝像機(jī)和多臺結(jié)構(gòu)光激光發(fā)射器，面陣CCD攝像機(jī)放置在高溫鑄坯的橫向上，距離鑄坯2米。如上所述的高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測裝置，其特征在于，面陣CCD攝像機(jī)和結(jié)構(gòu)光激光發(fā)射器均安裝在高溫保護(hù)罩內(nèi)，且采用氬氣保護(hù)和水冷。如上所述的高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測裝置，其特征在于，高溫鑄坯通過拉矯輥向前傳送，拉矯輥上安裝脈沖發(fā)生器，將其送給計(jì)算機(jī)精確控制面陣CCD攝像機(jī)的掃描頻率。如上所述的高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測裝置，其特征在于，激光采用波長為532nm的綠光；在面陣CCD攝像機(jī)的鏡頭前加中心波長為532nm的窄帶濾色鏡，濾除鑄坯表面輻射的紅光及紅外光，避免背景光的影響。本實(shí)用新型的有益效果是激光光源采用結(jié)構(gòu)光激光光源，擴(kuò)大了單位時(shí)間內(nèi)拉坯方向的掃描范圍，可較大地提高目前高溫鑄坯表面缺陷在線檢測裝置的效率；在檢測裝置前端加裝高壓氬氣除鱗裝置可有效地去除鑄坯表面的氧化鐵皮，保護(hù)渣和水膜等，并有效地改善目鑄坯表面缺陷檢測裝置對高溫鑄坯表面的氧化鐵皮、水膜和保護(hù)渣等偽缺陷的誤判率和識別率，提高了高溫鑄坯表面缺陷在線檢測裝置的精度。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例的高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測裝置的安裝示意圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測裝置的安裝示意圖。
具體實(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價(jià)形式同樣在本申請所列權(quán)利要求書限定范圍之內(nèi)。[0020]附圖中的標(biāo)號說明1_拉矯輥；2_高壓氬氣除鱗(氧化鐵皮)裝置；3_鑄坯；4_結(jié)構(gòu)光激光發(fā)射器；5_面陣CCD攝像機(jī)；6_上表面鑄坯檢測裝置小屋；7_火切機(jī)。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的檢測裝置的安裝示意圖如圖I及圖2所示。圖I中激光光源和C⑶攝像機(jī)的臺數(shù)為示意數(shù)，根據(jù)實(shí)際鑄坯的情況進(jìn)行配置，在輥?zhàn)酉路綉?yīng)存在下表面鑄坯檢測裝置，沒有畫出來。本實(shí)用新型提供的高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測裝置主要由高壓氬氣除鱗裝置2、結(jié)構(gòu)光激光發(fā)射器4、面陣CCD攝像機(jī)5、上表面鑄坯檢測裝置小屋6組成。本實(shí)用新型采用結(jié)構(gòu)光激光發(fā)射器4作為照明光源，將發(fā)出的多條綠色激光線束投射到高溫鑄坯3表面，以面陣CCD攝像機(jī)5為圖像采集裝置，在線采集高溫鑄坯表面反射的激光光線，通過圖像采集卡將圖像采集下來，并進(jìn)行A/D (模擬信號/數(shù)字信號)裝換，轉(zhuǎn)換成為數(shù)字圖像，送由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，對數(shù)字圖像進(jìn)行濾波、去噪等處理，消除圖像中的一些干擾信號。通過圖像處理模式識別算法對采集到的鑄坯表面圖像進(jìn)行處理，從而達(dá)到 對高溫鑄坯表面缺陷的形態(tài)和深度進(jìn)行檢測并分類量化評估。在進(jìn)行高溫鑄坯表面缺陷檢測之前設(shè)置一個(gè)高壓氬氣除鱗裝置2，即采用高壓氬氣除去鑄坯表面的魚鱗狀的氧化鐵皮、保護(hù)渣和水膜的裝置。本實(shí)用新型的高溫鑄坯表面缺陷在線檢測裝置的使用方法如下I)采用高壓氬氣除磷裝置在鑄坯進(jìn)行表面缺陷檢測之前除去鑄坯表面的魚鱗狀的氧化鐵皮、保護(hù)洛和水膜；2)在高溫鑄還上方安裝結(jié)構(gòu)光激光發(fā)射器,按一定的發(fā)射角度對鑄還橫向進(jìn)行激光照射，從而在鑄坯橫向上產(chǎn)生數(shù)條窄的激光線束，由面陣CCD攝像機(jī)采集鑄坯表面反射的光線，面陣CCD攝像機(jī)掃描方向與高溫鑄坯表面垂直；3)利用三角測距原理提取反射回的激光線束上所代表的缺陷深度信息，該深度信息與橫向不同的位置信息對應(yīng)，從而得到投射到高溫鑄坯上激光線束對應(yīng)的不同橫向位置缺陷深度組合成的一維距離點(diǎn)陣，將該一維距離點(diǎn)陣映射為不同灰度級別的灰度圖像；4)根據(jù)高溫鑄坯拉速確定面陣CXD攝像機(jī)的掃描頻率，通過對面陣CXD攝像機(jī)采集到的圖像進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，對數(shù)字圖像進(jìn)行濾波去噪處理，通過小波分解與紋理分析算法對采集到的鑄坯表面圖像進(jìn)行處理，檢測圖像中是否存在缺陷，并且對缺陷進(jìn)行標(biāo)定，確定缺陷所在的位置和大小，得到沿拉速方向上高溫鑄坯不同位置的灰度圖像，另外采用圖像模式識別處理算法對高溫鑄坯表面缺陷的深度進(jìn)行處理，并對檢測到的缺陷進(jìn)行自動識別，以確定該缺陷屬于哪種類型的缺陷；5)將得到的缺陷類型和大小，以及缺陷的深度通過千兆以太網(wǎng)傳給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，在服務(wù)器中進(jìn)行合并和保存，在質(zhì)檢站安裝終端，終端與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間通過千兆以太網(wǎng)連接，通過終端實(shí)時(shí)顯示缺陷的檢測結(jié)果。通過以上方法可對高溫鑄坯表面缺陷進(jìn)行質(zhì)量評估，實(shí)現(xiàn)鑄坯表面缺陷的在線檢測。采用以上的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的高溫鑄坯表面缺陷在線檢測裝置設(shè)計(jì)如下在火切機(jī)7之前安裝該裝置，在該裝置前端安裝有高壓氬氣除鱗裝置2，采用高壓氬氣除去鑄坯表面的氧化鐵皮、保護(hù)渣和水膜，高壓氬氣除鱗裝置2先對高溫鑄坯表面進(jìn)行清除，可較大程度地去除鑄坯表面的氧化鐵皮、保護(hù)渣和水膜等，有效地改善目前高溫鑄坯表面缺陷在線檢測裝置的精確度。對高溫鑄坯上下兩個(gè)表面分別進(jìn)行在線檢測，上表面檢測裝置安裝在輥道上方，下表面檢測裝置安裝在輥道下方，檢測裝置包括多臺面陣CCD攝像機(jī)5 (根據(jù)鑄坯寬度確定)和多臺結(jié)構(gòu)光激光發(fā)射器4，攝像機(jī)放置在高溫鑄坯的橫向上，距離鑄坯2米，面陣CCD攝像機(jī)5和激光光源均安裝在高溫保護(hù)罩內(nèi)，且采用氬氣保護(hù)和水冷，在拉矯輥I安裝脈沖發(fā)生器(圖未畫出)，將其送給計(jì)算機(jī)精確控制面陣CXD攝像機(jī)5的掃描頻率。相鄰攝像機(jī)采集到的圖像需要有一定的重疊，保證可掃描到整個(gè)高溫鑄坯表面的圖像；結(jié)構(gòu)光激光器的位置距離高溫鑄坯表 面距離為2米，激光采用波長為532nm的綠光，結(jié)構(gòu)光激光器可以發(fā)出多條窄的激光線束，可擴(kuò)大沿拉坯方向掃描的范圍；在面陣CCD攝像機(jī)的鏡頭前加中心波長為532nm的窄帶濾色鏡，主要是濾除鑄坯表面輻射的紅光及紅外光，避免背景光的影響。面陣CCD攝像機(jī)采集到的圖像傳遞給計(jì)算機(jī)中的圖像模式識別與處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)對采集到的圖形進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析和處理，所有的算法，包括缺陷的檢測、缺陷深度的測量與缺陷分類的算法都在此完成。該系統(tǒng)得到的缺陷類型和大小、以及缺陷的深度通過千兆以太網(wǎng)傳給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，在服務(wù)器中進(jìn)行合并和保存，可通過海量存儲器來保存大量的缺陷信息歷史數(shù)據(jù)，在質(zhì)檢站安裝終端，終端與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間通過千兆以太網(wǎng)連接，通過終端可以實(shí)時(shí)顯示缺陷的檢測結(jié)果。本實(shí)用新型的技術(shù)方案相對于現(xiàn)有技術(shù)，有兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)I)加裝高壓除磷裝置；高壓除磷裝置可在檢測之前對高溫鑄坯表面的氧化鐵皮，保護(hù)渣和水膜等進(jìn)行一定程度的清除，可有效地改善鑄坯表面缺陷檢測裝置對高溫鑄坯表面的氧化鐵皮、水膜和保護(hù)渣等偽缺陷的誤判率和識別率，提高了高溫鑄坯表面缺陷在線檢測裝置的精度；2)結(jié)構(gòu)光激光光源的選擇；本實(shí)用新型選用結(jié)構(gòu)光激光光源，可同時(shí)在鑄坯上投射數(shù)條窄的激光線束，擴(kuò)大了沿拉坯方向CCD攝像機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)的掃描范圍，大大地提高掃描效率。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測裝置，所述檢測裝置主要由高壓氬氣除鱗裝置、結(jié)構(gòu)光激光發(fā)射器、面陣CCD攝像機(jī)、鑄坯檢測裝置小屋組成，結(jié)構(gòu)光激光發(fā)射器、面陣CCD攝像機(jī)設(shè)置在鑄坯檢測裝置小屋中，其特征在于 高壓氬氣除鱗裝置設(shè)置在檢測裝置前端，用于除去鑄坯表面的魚鱗狀的氧化鐵皮、保護(hù)渣和水膜； 采用結(jié)構(gòu)光激光發(fā)射器作為照明光源，將發(fā)出的多條綠色激光線束投射到高溫鑄坯表面，以面陣CCD攝像機(jī)為圖像采集裝置，在線采集高溫鑄坯表面反射的激光光線，通過圖像采集卡將圖像采集下來，并進(jìn)行A/D裝換，轉(zhuǎn)換成為數(shù)字圖像，由計(jì)算機(jī)對數(shù)字圖像進(jìn)行濾波去噪處理，對采集到的鑄坯表面圖像進(jìn)行深度處理，從而對高溫鑄坯表面缺陷的形態(tài)和深度進(jìn)行檢測并形成檢測結(jié)果； 檢測結(jié)果通過千兆以太網(wǎng)傳給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，在質(zhì)檢站安裝終端，終端與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間通過千兆以太網(wǎng)連接，通過終端實(shí)時(shí)顯示缺陷的檢測結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測裝置，其特征在于，采用多臺面陣CCD攝像機(jī)和多臺結(jié)構(gòu)光激光發(fā)射器，面陣CCD攝像機(jī)放置在高溫鑄坯的橫向上，距離鑄坯2米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測裝置，其特征在于，面陣CCD攝像機(jī)和結(jié)構(gòu)光激光發(fā)射器均安裝在高溫保護(hù)罩內(nèi)，且采用氬氣保護(hù)和水冷。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測裝置，其特征在于，高溫鑄坯通過拉矯輥向前傳送，拉矯輥上安裝脈沖發(fā)生器，將其送給計(jì)算機(jī)精確控制面陣CXD攝像機(jī)的掃描頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測裝置，其特征在于，激光采用波長為532nm的綠光；在面陣CCD攝像機(jī)的鏡頭前加中心波長為532nm的窄帶濾色鏡，濾除鑄坯表面輻射的紅光及紅外光，避免背景光的影響。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種高溫連鑄坯表面缺陷在線檢測裝置，其特征在于，將高壓氬氣除鱗裝置設(shè)置在檢測裝置前端，用于除去鑄坯表面的魚鱗狀的氧化鐵皮、保護(hù)渣和水膜；采用結(jié)構(gòu)光激光發(fā)射器作為照明光源，將發(fā)出的多條激光束投射到高溫鑄坯表面，以面陣CCD攝像機(jī)為圖像采集裝置，在線采集高溫鑄坯表面反射的激光光線。通過本實(shí)用新型可對高溫鑄坯表面缺陷的形態(tài)和深度進(jìn)行檢測并進(jìn)行分類量化評估，較大程度地提高目前基于光學(xué)法的在溫鑄坯表面缺陷線高檢測裝置的效率，并有效地改善目前鑄坯表面缺陷檢測裝置對高溫鑄坯表面的氧化鐵皮、水膜和保護(hù)渣等偽缺陷的誤判率和識別率，提高高溫鑄坯表面缺陷在線檢測裝置的精度。
文檔編號G01B11/22GK202548069SQ201220059548
公開日2012年11月21日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者安航航, 韓傳基, 高仲 申請人:中冶連鑄技術(shù)工程股份有限公司