【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 光源發(fā)射的光，圖像的背景是黑的。如果鋼板表面有三維缺陷（凹凸性的缺陷，如劃痕、折印、輥印等），那么入射光在鋼板表面產(chǎn)生漫反射，攝像頭就可采集到光線，因此在圖像中，缺陷區(qū)域是亮的。這種照明方式是通常所說(shuō)的“暗場(chǎng)照明”，適用于檢測(cè)三維缺陷。檢測(cè)橋用于固定光源和攝像頭，底部裝有輪子，并在地基上安裝導(dǎo)軌，以便在系統(tǒng)維護(hù)時(shí)把它從生產(chǎn)線上抽走，不對(duì)生產(chǎn)線造成影響。檢測(cè)橋的上、下部分留有200mm的空間，以便于穿帶。檢測(cè)橋用蓋板封裝起來(lái)，避免外界光線的進(jìn)入。攝像頭采集的圖像傳送給并行計(jì)算系統(tǒng)，由并行計(jì)算系統(tǒng)對(duì)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理和分析。并行計(jì)算系統(tǒng)安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的19in(1in=)控制機(jī)柜中，由于將圖像從攝像頭傳送給并行計(jì)算系統(tǒng)的線纜不能過(guò)長(zhǎng)，因此并行計(jì)算系統(tǒng)放置在生產(chǎn)線附近。系統(tǒng)對(duì)圖像處理和分析的所有算法都在并行計(jì)算系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，為了方便系統(tǒng)更新并降低硬件成本，所有的算法都通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)處理后就可以得到缺陷的信息，包括缺陷的尺寸、部位、類型、等級(jí)等。并行計(jì)算系統(tǒng)將這些缺陷的信息通過(guò)100Mb/s的以太網(wǎng)傳送給服務(wù)器，在服務(wù)器中對(duì)這些缺陷進(jìn)行合并和保存。服務(wù)器發(fā)出控制指令，如檢測(cè)的開(kāi)始、停止、暫停，以及帶卷的加入和結(jié)束，以便控制整個(gè)檢測(cè)過(guò)程的實(shí)施。服務(wù)器實(shí)時(shí)獲取帶卷的運(yùn)行速度，以便根據(jù)運(yùn)行速度得到帶卷的位移，從而獲取缺陷在帶卷上的實(shí)際位置。服務(wù)器中不僅保存缺陷的信息，而且保存缺陷的圖像，需要保存的數(shù)據(jù)量非常大?？梢蕴砑右粋€(gè)海量存儲(chǔ)器，如磁帶機(jī)等，將缺陷的歷史數(shù)據(jù)保存到海量存儲(chǔ)器中。通過(guò)控制臺(tái)可以觀察到缺陷的在線檢測(cè)結(jié)果，并且也可以調(diào)出缺陷的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。缺陷的檢測(cè)結(jié)果可以根據(jù)企業(yè)和用戶的需要生成檢測(cè)報(bào)表，并可打印。服務(wù)器和控制臺(tái)放置在現(xiàn)場(chǎng)附近的質(zhì)檢室內(nèi)，質(zhì)檢員在質(zhì)檢室內(nèi)就可以實(shí)時(shí)了解當(dāng)前帶卷的表面質(zhì)量情況[9]。 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的照明方式 系統(tǒng)的功能模塊和使用情況 1 功能模塊：系統(tǒng)在軟件上有3個(gè)功能模塊：在線觀測(cè)、離線分析和在線檢測(cè)。 （1）在線觀測(cè)模塊用于瀏覽每個(gè)攝像頭采集到的圖像，以便根據(jù)圖像質(zhì)量對(duì)攝像頭和光源進(jìn)行調(diào)整。在線觀測(cè)模塊還可觀察當(dāng)前圖像的處理結(jié)果，即缺陷的檢測(cè)結(jié)果，以便調(diào)整系統(tǒng)的參數(shù)，從而達(dá)到最優(yōu)的缺陷檢測(cè)結(jié)果。 （2）離線分析模塊用于從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出缺陷檢測(cè)的歷史數(shù)據(jù)，并對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析?？赏ㄟ^(guò)帶卷號(hào)或生產(chǎn)時(shí)間查詢帶卷，獲取某一帶卷的缺陷統(tǒng)計(jì)結(jié)果，并自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)表，用于打印和存檔。此外，還可瀏覽帶卷上每一缺陷的所有信息，包括缺陷圖像，從而能檢驗(yàn)結(jié)果是否正確。 （3）在線檢測(cè)模塊用于對(duì)缺陷進(jìn)行在線檢測(cè)，是系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊。在線檢測(cè)模塊中有一個(gè)帶卷列表，用于添加當(dāng)天（或某一工作時(shí)段）將要生產(chǎn)的帶卷信息（包括帶卷號(hào)、帶卷規(guī)格、鋼種、軋制時(shí)間等）。用戶只需點(diǎn)擊“檢測(cè)開(kāi)始”按鈕，系統(tǒng)就處于檢測(cè)狀態(tài)，自動(dòng)判斷有沒(méi)有帶卷的加入。如果新來(lái)了一個(gè)帶卷，那么系統(tǒng)從帶卷列表中獲取當(dāng)前帶卷的信息，并開(kāi)始對(duì)當(dāng)前帶卷進(jìn)行檢測(cè)。用戶可在線觀察缺陷在帶卷上的分布情況，以及缺陷的統(tǒng)計(jì)情況。當(dāng)一個(gè)帶卷生產(chǎn)完成后，系統(tǒng)自動(dòng)停止當(dāng)前帶卷的檢測(cè)，并根據(jù)缺陷的檢測(cè)結(jié)果評(píng)估帶卷的表面質(zhì)量，將評(píng)估結(jié)果寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，然后等待下一帶卷的進(jìn)入。點(diǎn)擊“檢測(cè)停止”按鈕就終止檢測(cè)狀態(tài)，系統(tǒng)不再判斷有沒(méi)有帶卷的加入。在檢測(cè)狀態(tài)下，為了保證系統(tǒng)把資源完全用于缺陷的在線檢測(cè)，不允許切換到其它模塊，也不允許進(jìn)行其它的操作。如果用戶需要進(jìn)行其它的操作，可以點(diǎn)擊“檢測(cè)暫?！卑粹o，系統(tǒng)處于檢測(cè)暫停狀態(tài)，用戶就可以切換到其它模塊。在線檢測(cè)模塊中還設(shè)有報(bào)警機(jī)制，如果出現(xiàn)一些周期性缺陷或嚴(yán)重缺陷，系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警，工作人員可以把生產(chǎn)線停下來(lái)，了解缺陷產(chǎn)生的原因，避免缺陷的繼續(xù)產(chǎn)生。系統(tǒng)在軟件上的這些設(shè)計(jì)極大方便用戶的使用，用戶只需點(diǎn)擊幾個(gè)按鈕便能完成檢測(cè)過(guò)程[10]。 2 使用情況：系統(tǒng)于2002年7月已經(jīng)完成了安裝和調(diào)試任務(wù)，可以穩(wěn)定地檢測(cè)到缺陷，在系統(tǒng)的使用過(guò)程中，下面幾點(diǎn)值得我們關(guān)注： （1）可檢測(cè)的缺陷類型。雖然系統(tǒng)主要用于檢測(cè)三維缺陷，但在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于圖像的背景也有相對(duì)的亮度，而兩維缺陷（主要是一些有色缺陷，如乳化液斑、黑帶、表面夾雜等）的灰度值要比背景的灰度值小，因此系統(tǒng)也可用于檢測(cè)兩維缺陷，但兩維缺陷的檢測(cè)效果不如三維缺陷。 （2）圖像背景不僅與帶卷表面的宏觀狀態(tài)（如板形、帶卷的上下跳動(dòng)）有關(guān)，而且與表面的微觀狀態(tài)（如表面的粗糙度和形貌）有關(guān)。使用中發(fā)現(xiàn)，在同樣條件下，同一帶卷上、下表面的背景圖像也會(huì)存在很大差別，這只能從表面的微觀狀態(tài)角度來(lái)解釋。是否可以通過(guò)這種方法獲取鋼板表面粗糙度和形貌方面的信息是一個(gè)值得研究的課題。 （3）系統(tǒng)的防護(hù)。由于精整線的環(huán)境比較好，因此并未考慮太多的防護(hù)問(wèn)題。使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)完全可以滿足現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境要求，所有設(shè)備（尤其是光源、攝像頭等精密設(shè)備）均未出現(xiàn)過(guò)故障。需要注意的是下表面的攝像頭上會(huì)有雜物落在鏡頭上，如果雜物數(shù)量不多，則不影響使用；如數(shù)量多就需要用壓縮空氣吹掃一下，可以在每次生產(chǎn)線檢修的時(shí)候進(jìn)行清掃。 （4）系統(tǒng)的作用。在沒(méi)有檢測(cè)設(shè)備情況下，質(zhì)檢人員只能將帶卷停下來(lái)，用肉眼來(lái)檢查帶卷表面，這樣不僅影響了生產(chǎn)效率，而且不能對(duì)整個(gè)帶卷表面進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，質(zhì)檢人員的工作強(qiáng)度非常大。使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，盡管生產(chǎn)線的速度不是很高，最高速度也就是90m/min，但即便在這種速度下，對(duì)于一些比較明顯的缺陷，如尺寸較大的邊折印、銹斑等，用肉眼也難以檢測(cè)，更不用說(shuō)在速度高的情況下去檢測(cè)更小尺寸的缺陷。因此在生產(chǎn)線上安裝這套系統(tǒng)具有非常重要的意義，能夠?qū)①|(zhì)檢人員從繁重的工作中解脫出來(lái)，并保證對(duì)帶卷表面質(zhì)量有一個(gè)準(zhǔn)確、完整的評(píng)估。如果將這套系統(tǒng)安裝在軋制線上，在檢測(cè)到周期性缺陷時(shí)自動(dòng)報(bào)警，從而避免缺陷的繼續(xù)產(chǎn)生，達(dá)到表面質(zhì)量控制的目的，那么將給企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)利益[11]。 3 結(jié)論本系統(tǒng)特點(diǎn)為：（1） 在硬件和軟件上進(jìn)行了獨(dú)特的設(shè)計(jì)，可用于在線檢測(cè)冷軋帶鋼的表面缺陷。（2） 不僅可以有效地檢測(cè)三維缺陷，而且可以檢測(cè)兩維缺陷。（3） 系統(tǒng)的所有算法都由軟件實(shí)現(xiàn)，方便了系統(tǒng)的更新。（4） 系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的軟件功能，用戶只需點(diǎn)擊幾個(gè)按鈕便能完成檢測(cè)過(guò)程。雖然系統(tǒng)已經(jīng)在生產(chǎn)線上得到了成功的應(yīng)用，但是作為國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的第1臺(tái)在生產(chǎn)線上使用的冷軋帶鋼表面質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，存在的問(wèn)題還有不少。如何能夠?qū)ΜF(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行完善，并且將其推廣應(yīng)用到其它生產(chǎn)線仍然是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)。一套檢測(cè)設(shè)備能否成功應(yīng)用于生產(chǎn)線不僅取決于設(shè)備本身，而且有賴于設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)人員對(duì)生產(chǎn)線的熟悉程度和使用人員對(duì)設(shè)備的熟悉程度，因此，我們希望與國(guó)內(nèi)的鋼鐵企業(yè)合作，為提高國(guó)產(chǎn)板帶產(chǎn)品的表面質(zhì)量及在國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力而努力。2 產(chǎn)品方案和金屬平衡 產(chǎn)品方案的制定 產(chǎn)品方案 產(chǎn)品方案定義：產(chǎn)品方案是指所設(shè)計(jì)的工廠或車間擬生產(chǎn)的產(chǎn)品名稱、品種、規(guī)格、狀態(tài)以及年計(jì)劃產(chǎn)量?，F(xiàn)根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)產(chǎn)品的要求；產(chǎn)品在全國(guó)的平衡；建廠地區(qū)的資源條件、自然條件、投資等確定了冷軋帶鋼及鋼板的規(guī)格（） 產(chǎn)品方案產(chǎn)品名稱產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)量所占比例厚（mm）寬（mm）長(zhǎng)（mm）萬(wàn)噸%冷軋帶鋼卷~700~1600冷軋板~700~16001000~6000熱鍍鋅板~700~16001000~6000電工硅鋼板~700~16001000~6000總計(jì)155100 生產(chǎn)方案 生產(chǎn)方案是指為完成規(guī)定的產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)而采取的生產(chǎn)方法。 本車間設(shè)計(jì)采用五機(jī)架連軋機(jī)組。 坯料的確定 坯料的選擇 根據(jù)金屬平衡表，年產(chǎn)量155萬(wàn)噸的冷軋產(chǎn)品。 使用熱軋板帶為原料，坯料最大厚度取決于設(shè)備條件，坯料最小厚度取決于成品厚度、鋼種、成品的組織和性能要求以及供坯條件。原料由熱軋廠供應(yīng)，設(shè)計(jì)確定冷軋廠所需的熱軋?jiān)系姆N類、斷面形狀、單重及規(guī)格尺寸。1）原料規(guī)格： 帶鋼寬度：700~1600mm 帶鋼厚度：~ 鋼卷內(nèi)徑：Φ700mm 鋼卷外徑：Φ1100~2000mm 鋼卷重量：最大30噸 單位質(zhì)量：最大25kg/mm2）熱軋?jiān)暇砑夹g(shù)要求： ① 帶鋼寬度允許偏差：0~+20mm。 ② 熱軋帶鋼最大波浪度為： ~ 帶長(zhǎng)每2mm最大到20mm； ~ 帶長(zhǎng)每2mm最大到15mm； ~ 帶長(zhǎng)每2mm最大到10mm。 ③ 熱軋帶鋼原料不應(yīng)有邊緣裂口、裂縫或向上彎起90176。以上的邊緣，應(yīng)卷緊，邊緣整齊，內(nèi)圈無(wú)舌頭。 ④ 熱軋帶鋼表面不得有氣泡、結(jié)疤、折迭、裂縫、夾雜、壓入氧化鐵皮，側(cè)面不允許有分層，必須脫油、脫脂、無(wú)漆。 ⑤帶鋼表面允許有深度（或高度）不大于厚度負(fù)（或正）偏差之半的壓痕、裂紋、麻點(diǎn)、劃傷及軋輥所造成的網(wǎng)紋。 ⑥ 厚度偏差公稱厚度厚度允許偏差≥700～＜750≥750～＜1000≥1000～＜1500≥1500～＜2000～＜177。177。177。177?！?77。177。177。177?！?77。177。177。177。～177。177。177。177?！?77。177。177。177?！?77。177。177。177?！咄苟龋和苟仁侵复怪避堉品较驒M截面上，中點(diǎn)厚度與距帶鋼邊部40mm處厚度的差值， 最大允許凸度帶鋼寬度允許凸度（mm）凸度內(nèi)控值（mm）1200≥1200～＜1500≥1500～＜1800 金屬平衡表的制定 金屬平衡 金屬平衡是指生產(chǎn)車間在一定時(shí)期內(nèi)（通常為一年）所生產(chǎn)的產(chǎn)品的收支情況，即投入與產(chǎn)出情況。編制金屬平衡表的目的是確定出為完成年計(jì)劃產(chǎn)量所需的投料量。根據(jù)產(chǎn)品方案和設(shè)計(jì)的主要生產(chǎn)線，制定了各種冷軋產(chǎn)品的金屬平衡表（）。 金屬平衡表產(chǎn)品品種各 項(xiàng) 損 失年產(chǎn)量成材率需坯量溶損幾何損失工藝損失萬(wàn)噸%萬(wàn)噸萬(wàn)噸%萬(wàn)噸%萬(wàn)噸%冷軋帶鋼卷60冷軋板55熱鍍鋅板15電工硅鋼板25合計(jì)155 3 軋制工藝流程 冷軋板帶鋼生產(chǎn)的工藝流程工藝流程是指完成產(chǎn)品所經(jīng)歷的工序。：熱軋鋼卷酸洗五機(jī)架連軋機(jī)連續(xù)退火罩式退火平整重卷縱切橫切冷軋帶鋼卷冷軋板脫碳退火熱鍍鋅成品退火拉伸熱平整電工硅鋼板橫切熱鍍鋅板 冷軋板帶生產(chǎn)工藝流程 酸洗設(shè)備 酸洗設(shè)備原理酸洗是利用化學(xué)方法除去金屬表面氧化鐵皮的過(guò)程，因此也叫化學(xué)酸洗。從熱軋廠送來(lái)的熱軋帶鋼卷，是在高溫下進(jìn)行軋制和卷曲的，帶鋼表面在該條件下生成的氧化鐵皮，能夠很牢固的覆蓋在帶鋼表面，并覆蓋著帶鋼的表面缺陷。若將這些帶著氧化鐵皮的帶鋼直接送到冷軋機(jī)上軋制，則其一，在大壓下量的條件下進(jìn)行軋制，會(huì)將氧化鐵皮壓入帶鋼基體，影響冷軋板的表面質(zhì)量及加工性能，甚至造成廢品；其二，氧化鐵皮壓碎后進(jìn)入冷卻潤(rùn)滑軋輥的乳化液系統(tǒng)，會(huì)損壞循環(huán)系統(tǒng)，縮短乳化液的使用壽命；其三，會(huì)損壞表面粗糙度很低、價(jià)格昂貴的冷軋輥。因此，帶鋼在冷軋之前必須清除其表面的氧化鐵皮，除掉有缺陷的帶鋼。酸洗的作用就是去除熱軋來(lái)料的氧化鐵皮，使薄板表面光潔，保證表面質(zhì)量，并且防止軋輥磨損。氧化鐵皮是金屬在加熱、熱處理或在熱狀態(tài)進(jìn)行加工時(shí)形成的一層附著在金屬表面上的金屬氧化物。氧化鐵皮由里到外的分布為：鐵→氧化亞鐵→四氧化三鐵→三氧化二鐵。影響帶鋼表面氧化鐵皮的因素有：終軋溫度和速度、冷卻速度、卷曲溫度和其他因素。因此，采用較大的軋制速度、光滑的軋輥、低的終軋溫度和卷曲溫度以及較高的冷軋速度，均可以減少氧化鐵皮的生成。氧化鐵皮的性質(zhì)包括：松散度、內(nèi)應(yīng)力、附著力和厚度。冷軋廠的酸洗工藝制度要根據(jù)這些性質(zhì)來(lái)制定。影響氧化鐵皮生成的因素包括終軋溫度和速度、冷卻速度、卷曲溫度和其他因素。因此在熱軋過(guò)程中要采用較大的軋制速度、光滑的軋輥、較低的終軋溫度和卷曲溫度以及較高的冷卻速度，這些條件都可以對(duì)酸洗產(chǎn)生有力的影響。酸洗的原料有鹽酸和硫酸，鹽酸與氧化鐵皮反應(yīng)快，與基體金屬反應(yīng)慢，原料損失量較少，因此選擇鹽酸作為酸洗液。其反應(yīng)方程式為： 要求：酸洗溫度在50～80℃；濃度在17%～19%；酸再生化學(xué)方程式為： 帶鋼表面上的氧化鐵皮是通過(guò)三種作用被清除的：1. 氧化鐵皮與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被溶解（溶解作用）。2. 金屬鐵與酸作用生成氫氣，機(jī)械地剝離氧化鐵皮（機(jī)械剝離作用）。3. 生成的氫原子使鐵的氧化物還原成易與酸作用的亞鐵氧化物，然后與酸作用被除去（還原作用）。影響酸洗的因素有氧化鐵皮厚度和結(jié)構(gòu)，酸洗液種類、溫度、濃度、鐵鹽含量和攪拌，鋼鐵成分和其他方面的影響。 酸洗設(shè)備選擇酸洗的工藝有：靜止式酸洗法，半連續(xù)式，連續(xù)式和鹽酸淺槽酸洗法（優(yōu)點(diǎn)：酸槽淺，酸量小，能量消耗低，停車時(shí)能快速排出酸液，避免過(guò)酸洗，便于檢修）。 本車間酸洗機(jī)組采用水平式淺