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表面质量检查仪在热轧机组生产线中的应用王勇【摘要】In this paper,the structure and principle of surface quality inspection instrument are described.The practical application of the equipment in the production process is explained,which provides reference for the peers.%介绍了用于带钢轧制过程表面质量监控的检查仪的结构及原理,并说明了该设备在生产过程中的实际应用情况,以供同行参考.【期刊名称】《无损检测》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】3页(P70-72)【关键词】热轧;表面质量检查仪;分类;质量控制【作者】王勇【作者单位】本溪钢铁集团公司质量管理中心,本溪117000【正文语种】中文【中图分类】TG115.28由于热轧生产环境复杂，带钢表面常会出现结疤、夹杂、辊印、铁皮、划伤、孔洞、裂纹等缺陷，从而影响热轧产品的质量。
德国百视泰(Parsytec)公司研制的表面质量检查仪是能对高速运动的热轧带钢表面缺陷进行在线自动检测和分级的系统，已成功应用于欧洲和美国的连轧机和CSP(薄板坯连铸连轧)生产线上，取得了良好效果。
1 表面质量检查仪的作用2008年，笔者所在公司为1700热轧机组生产线增设了表面质量检查仪(Parsytec)。
该Parsytec HTx 5.0系统是建立在100%软件工具基础上的，其与标准PC硬件及频闪氙照明的录像机相结合，可根据表面缺陷的类型和严重程度以及其在带钢上的位置，对所有缺陷进行分级记录，客观地对缺陷进行评估；并可提供对整个热轧带钢表面质量的准确鉴定以及完整记录。
此设备的应用，打破了检查员只能靠人工检查钢卷的传统方法，实现了百分之百地检查钢卷表面，做到了对钢卷生产的全过程监控；同时，可以提供钢卷表面质量实时相关数据，以便于后续的分析。
热轧带钢上下表面检测仪方聪丽（中冶赛迪公司自动化事业部, 重庆 400013）[摘要]介绍了上下表面检测仪在热轧带钢厂的应用，对上下表面检测仪的系统构成，主要技术参数，安装设计，相关条件进行了论述。
[关键词]摄像机氙照明上表面检测器 TS 下表面检测器 BS GB 以太网1前言随着照相技术数字化、网络化的发展，PC 计算机的性能日益增强，GB 以太网的出现，上下表面检测仪的生产技术也随着进行了一系列硬件软件的改进，使其硬件的组成越来越小，越来越少，性价比越来越高，实行 100％的工业化标准部件，GB以太网摄像机，WWW 操作运行，开放性增强，性能增强，操作培训越来越方便易学，调试时间缩短，系统的可靠性增强，故障率减少。
上下表面检测仪的缺陷检测、缺陷分类，生成的产品质量报告对产品的质量分级及有效利用，提高了产品对不同应用领域的合格率及有效利用，减少因缺陷导致的浪费，对提高经济效率有着重要的价值意义，故国外许多大型造纸厂，板材生产厂从上世纪 80 年代就开始使用上下表面检测仪进行质量跟踪、分析，形成质量报告，对产品的销售使用起指导作用。
国内热轧带钢厂使用上下表面检测仪大概在 2003 年开始使用。
现在有许多新建的热轧带钢厂和改造的热轧带钢厂都相继设置了上下表面检测仪。
这是钢铁技术发展的必然趋势。
2上下表面检测仪 SIS 的配置关于上下表面检测仪 SIS(SURFACE INSPECTIONSYSTEM)的配置，现以德国百视太(Parsytec)公司2006 年 5 月推出的新系统espresso SI 为例(带钢宽度以 1500mm～2000mm)进行介绍，其配置见图 1所示。
图1 上下表面检测仪SIS的配置图带钢的宽度不同，其摄像机、氙照明灯的个数不同，上表面检测器 TS、下表面检测器 BS 的支架大小也不同。
摄像机、氙照明灯可分别在支架上移动，找到最佳检测位置后固定。
上下表面检测器均配有光路保护器，下表面检测器的光路保护器还设置排水管，每个摄像机 1 根排水管，照明灯侧两端各设 1 根排水管。
热轧带钢表面在线自动检测系统（摘自中国金属学会网张树堂、周积智综述）对热轧带钢表面缺陷在线进行检测和分级的光学系统，在德国的百视泰（Ｐａｒｓｙｔｅｃ）公司研制成功并应用于欧洲和美国的连轧机和ＣＳＰ生产线上取得良好效果。
该系统是目前世界上唯一能对高速运动的热轧带钢表面缺陷进行在线自动检测和分级的系统。
ＰａｒｓｙｔｅｃＨＴＳ－２Ｗ建立在１００％软件工具基础上，它与标准ＰＣ硬件及频闪氙照明的录像机相结合，可根据表面缺陷的类型和严重程度，以及在带钢上的位置，对所有缺陷进行分级记录，可完全替代人工目测，防止目测的主观性和漏判，客观地对缺陷进行评估，不再依赖于专业人员的技能，并可提供对整个热轧带钢表面的准确鉴定以及完整的记录。
系统由三个主要部分组成：(１）影像传感系统。
在工业标准录像机基础上，采用两个频闪氙闪光灯，保证红热带钢上的缺陷清晰可见。
这些装置安装在仪表房中，录像头一般距热带钢０.８～２.０ｍ，以避免强热辐射和被带钢碰坏。
用一排录像机捕获整个带钢表面，录像机数取决于带钢宽度和所要求的清晰度。
为了在有效范围内能够捕获整个带钢表面而无任何遗漏，录像机视场可在横幅方向上重叠。
清晰度是按所要检测的最小缺陷尺寸设计的。
如果在较后阶段要求更高清晰度，则可再增设几台录像机和ＰＣ机。
（２）检验用计算机。
包括几台ｐｅｎｔｉｕｍＰＣ的高性能系统执行软件，对每台录像机的所有影像进行分析和检测异常，缺陷的类型和严重程度通过比较缺陷数据库中的相似缺陷特性的方法来进行分级。
对特定带钢相同级别的缺陷可作聚类分析，将若干个小缺陷归并成一个大面积缺陷，如氧化铁皮。
还可采用频率分析，来识别造成重复缺陷的轧辊。
缺陷分级系统冷轧宽带钢轧机发展的新势头。
目前美国等发达国家，不仅大力推进薄（中厚）板坯连铸连轧生产线的建设，生产低成本薄规格的热轧宽带钢，同时还加速建设和改造冷轧宽带钢轧机，扩大冷轧宽带钢和涂镀层板等高附加值产品在钢材生产中的比例，据统计，近年来热轧板带转化为冷轧宽带钢和涂镀层板的比例不断提高，美国已达９０.７％，日本为８１.５％，欧盟为７６.２％，表明了国际上钢材生产结构调整动向的一个方面。
2005年第6期宝 钢 技 术热轧带钢表面质量检测系统的工程设计与实践刘 钟1,吴 杰1,张 华2(1.上海宝钢工程技术有限公司,上海 201900;2.宝钢股份公司,上海 200941) 摘要:由于受工艺条件、生产环境的制约,热轧带钢表面缺陷识别一直是困扰生产厂提高产品质量和生产率,减少用户质量异议的瓶颈问题。
文章介绍了热轧带钢表面质量检测系统的原理与构成,并介绍了宝钢热轧厂两条生产线的带钢表面质量检测装置及其配套设施的工程设计。
关键词:热轧带钢;表面检测;缺陷;识别中图分类号:TP216 文献标识码:B 文章编号:1008-0716(2005)06-0057-05Design and Practice of the H ot Strip Surface Q ua lity I ns pection Syste mLIU Zhong1 WU J ie1 ZHANG Hua2(1.Shangha iBaostee lEngi n eeri n g＆Equi p m ent C o.,Ltd,Shangha i201900,Chi n a;2.Baoshan Iron＆Steel Co.,Ltd.,Shangha i200941,Chi n a) Abstract:The online recognition of the surface defects of a fu ll co ilo f ho t strip has a l w ay s been a“bo ttl e neck”pr oble m wh ich puzzles m anufactur e rs in i m p r ove m ent o f the ir pr oduct qualit y,in-crease of productivity and decr ease of co m pla i n ts about pr oduct qualit y fro m custo m ers due to r e-strains of techno l o gical conditi o ns and pr oducti o n env ir on m en.t The principle and co m position o f the hot strip surface inspec tion sy ste m are intr oduced,toge t h er w it h ho t stri p surface inspection dev ices for t w o production lines of Bao stee lB ranchH o tRo lling P l a nt,and the engineeri n g design f o r aux ilia-ry facilities.K ey W ords:ho t strip,surface inspection,defect,recogniti o n1 前言热轧带钢表面质量检测通常只对带钢尾部一段采用目视检查方式。
一般情况下,从卷取机下线的热卷,通过检查线的开卷机打开带钢尾部,切取一段钢板,在输出辊道上人工检查带钢上下表面质量,如发现连续性质量缺陷则采取相应措施。
这种只对带钢尾部很短的一段区域进行表面质量抽检的检测方式,不能及时反映带钢表面质量的全貌,给下道工序生产带来困难,造成用户质量异议。
另外,由于缺乏有效的带钢表面质量检测手段,无法提供轧辊更换优化指导,不能进行准确的产品质量等级判定,造成不必要的产品降级。
与冷轧线和镀锌线相比,热轧线上进行带钢表面质刘 钟 博士 1968年生 1997年毕业于西北大学 现从事工业自动化专业 电话 66786678-2144量在线检测并非容易,因为其环境更为恶劣,主要表现为:带钢温度高,辐射热量大;表面状态复杂,缺陷类型多;下表面检测受辊缝宽度制约;轧制过程中水滴、灰尘影响缺陷识别;轧制速度变化大;带钢浪形和中心位置不断变化。
尽管如此,源于生产的需求,近年来国内外一些研究机构都致力于热轧带钢表面质量在线检测系统的研制,并成功推出各自的产品。
以VA I S I A S为代表的线扫描摄像机检测系统和以Parsy-tec为代表的面扫描摄像机检测系统都已在热轧线上成功应用。
由于面扫描摄像机检测系统能克服带钢上下抖动和左右摆动给检测带来的影响,因此热轧带钢表面质量检测一般采用面扫描摄像技术,但相应设备安装难度大,投资较高。
宝钢分公司热轧厂为了保证热轧产品表面质量,满足下道工序生产和市场对高质量产品的需57宝 钢 技 术2005年第6期求,经调研比较,于2003年,在2050mm 热轧线上安装了一套Parsy tec 公司的带钢表面质量在线检测装置,取得了良好的使用效果。
2004年又在1580mm 热轧成功投入运行一套带钢表面质量检测装置,为热轧厂产品质量控制提供了高效的控制手段。
两套带钢表面检测装置的核心设备由Parsy tec 公司提供,系统总体设计及其配套辅助设施的设计由宝钢工程技术公司承担。
本文介绍了Parsy tec 带钢表面质量在线检测装置的设计及工程实践。
2 表面检测系统原理与构成Parsy tec 公司的带钢表面质量在线检测装置采用CCD 高速摄像系统,其主要设备包括上、下表面检测单元,图像数据转换单元,图像数据处理单元,图像数据记录单元,网络设备,配电系统,操作终端,系统调整终端,打印设备及开发维护设备,辅助设备等。
表面检测系统见图1。
图1 表面检测系统图F i g .1 F l ow char t o f t he surface inspec tion s y st em 表面检测系统通过设置在热轧辊道上、下方的面扫描CCD 高速摄像系统,将移动带钢表面质量数据输入图像处理系统。
如遇带钢表面质量异常时,系统进入缺陷识别程序。
通过采用图像处理和模式识别技术,自动识别带钢上、下表面缺陷,并按照系统定义的分类,将缺陷归类至其所属类型,根据其严重程度,采取不同的报警措施。
检测系统可在多台终端上显示和记录带钢的缺陷图像和数据。
表面检测系统通过热轧基础自动化系统和过程计算机系统,获取带钢的代码、状态、钢种、速度、宽度和长度等数据,结合表面质量检测结果,最终形成每卷带钢完整的质量信息。
3 表面检测系统工程设计3.1 检测系统硬件系统上、下表面检测单元各包含若干摄像头和频闪照明灯。
热轧带钢表面检测采用“明场”照明方式,即摄像头安装位置处于照明光线的反射光路上。
相对检测中心线来说,频闪灯安装在迎着带钢速度的方向,摄像头安装在带钢速度的同向。
摄像头的数量是由待检测带钢横向的最大宽度决定的。
检测系统在带钢宽度上的分辨率为500μm ,每幅图像为768Pixe l ×240Li n e 。
对于1#热轧线和2#热轧线,带钢最大宽度为1900mm 和1450mm ,表面检测单元分别选用6个和5个摄像头,可以覆盖的带钢宽度分别为768×0.5×6=2304mm 和768×0.5×5=1920mm ,考虑图像重叠的情况(为了保证检测到带钢全貌,每相邻两幅图像都有重叠),即使在轧制极限宽度带钢时,仍然能检测到带钢全貌。
考虑到检测系统应反映热轧带钢的最终质量状况,选择将系统安装在热轧层流冷却系统与卷取机之间,并为上、下表面检测装置分别设置测量小房。
3.2 检测系统辅助设施为了满足检测设备安装需求,需要新建或配58刘 钟等 热轧带钢表面质量检测系统的工程设计与实践套改造一些轧线上相关的设备,主要包括用于检测设备安装的上、下测量小房及上测量小房防撞框架,带钢导向翻板装置和保护翻板装置,压缩空气吹扫装置及内冷辊道的改造等内容。
上、下表面测量小房为钢结构框架。
上测量小房横跨在卷取机前辊道上(1580mm 热轧小房尺寸为长10m ×宽3m ×高2.75m ,2050mm 热轧小房尺寸为长9.4m ×宽4m ×高3m ),小房底部设防撞框架,其基础与小房完全分开,堆钢时可有效避免对测量小房内检测设备的冲击。
另外,为了便于上测量小房下方的辊道检修,在防撞框架上安装了检修葫芦,可方便地将辊道移出。
带钢扫描图像的横向分辨率与带钢宽度和摄像头的数量有关,纵向分辨率与带钢速度和辊缝宽度有关。
1580mm 热轧带钢最大宽度为1450mm ,2050mm 热轧带钢最大宽度为1900mm ,在分辨率达1.0mm (带钢轧制方向)×0.5mm (横向)时,分别采用上、下表面各设置5个和6个摄像头,并通过调整摄像头与带钢的距离来满足这一分辨率的要求。
在带钢轧制方向,两条轧线上都拆除一根辊子保证辊缝宽度,以便下表面检测有足够的检测视区。
1580mm 热轧和2050mm 热轧分别可以提供300mm 和340mm 的检测视区。
为了使带钢能够顺利通过拆除了一根辊子的辊道段,在设计中考虑设置带钢导向翻板装置。
根据带钢位置自动翻转成水平或垂直状态(检测位置)。
另外,为了防止辊道检修时杂物损伤下表面检测设备,在下表面检测小房顶部设置保护翻板装置。
由于检测系统安装在层流冷却系统之后,外冷辊道冷却水及层流冷却系统冷却水的存在直接影响缺陷识别效果,故通过设置内冷辊道、压缩空气吹扫装置和轴流风机去除水雾带来的不利影响。
下表面检测环境更为恶劣,系统采用单独风机吹扫,每个摄像头都自带风机吹扫管道和冷凝水导流管道,以保证检测系统不受外部环境因素干扰。
热轧带钢表面质量在线检测系统辅助设施示意图如图2。
1为上表面测量小房;2为下表面测量小房;3为导向翻板装置;4为保护翻板装置;5为防撞框架;6为手动行车;7为内冷辊道;8为压缩空气吹扫装置;9为轴流风机;10为热金属检测器。
图2 检测系统辅助设施示意图Fig .2 Sketch of t he accessorial f acilit y of t he i n s pecti on s yste m3.3 检测系统电气控制检测系统除了对检测设备状态、系统启动等进行检测与控制外,还需要对带钢导向翻板装置、空气吹扫装置等进行自动控制。
对于带钢保护翻59宝 钢 技 术2005年第6期板装置,由于只是在热轧设备检修时才有翻板状态的改变,所以用1只二位五通电磁阀和1只气缸驱动,采用现场操作方式,通过现场操作箱来控制。
导向翻板用1只二位五通电磁阀和2只并联的气缸驱动,根据带钢位置自动翻转成水平或垂直状态。
利用在导向翻板后的热金属检测器信号控制翻板动作。
当带钢通过检测位置时,检测器发出的ON信号作为导向翻板的控制信号,ON的上沿控制导向翻板翻下,ON的下沿控制导向翻板复位。
