【文章內容簡介】 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的“暗場照明”，適用于檢測三維缺陷。檢測橋用于固定光源和攝像頭，底部裝有輪子，并在地基上安裝導軌，以便在系統(tǒng)維護時把它從生產線上抽走，不對生產線造成影響。檢測橋的上、下部分留有200mm的空間，以便于穿帶。檢測橋用蓋板封裝起來，避免外界光線的進入。攝像頭采集的圖像傳送給并行計算系統(tǒng)，由并行計算系統(tǒng)對圖像進行實時的處理和分析。并行計算系統(tǒng)安裝在一個標準的19in(1in=)控制機柜中，由于將圖像從攝像頭傳送給并行計算系統(tǒng)的線纜不能過長，因此并行計算系統(tǒng)放置在生產線附近。系統(tǒng)對圖像處理和分析的所有算法都在并行計算系統(tǒng)中實現(xiàn)，為了方便系統(tǒng)更新并降低硬件成本，所有的算法都通過軟件實現(xiàn)。經過處理后就可以得到缺陷的信息，包括缺陷的尺寸、部位、類型、等級等。并行計算系統(tǒng)將這些缺陷的信息通過100Mb/s的以太網(wǎng)傳送給服務器，在服務器中對這些缺陷進行合并和保存。服務器發(fā)出控制指令，如檢測的開始、停止、暫停，以及帶卷的加入和結束，以便控制整個檢測過程的實施。服務器實時獲取帶卷的運行速度，以便根據(jù)運行速度得到帶卷的位移，從而獲取缺陷在帶卷上的實際位置。服務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€海量存儲器，如磁帶機等，將缺陷的歷史數(shù)據(jù)保存到海量存儲器中。通過控制臺可以觀察到缺陷的在線檢測結果，并且也可以調出缺陷的歷史數(shù)據(jù)進行分析。缺陷的檢測結果可以根據(jù)企業(yè)和用戶的需要生成檢測報表，并可打印。服務器和控制臺放置在現(xiàn)場附近的質檢室內，質檢員在質檢室內就可以實時了解當前帶卷的表面質量情況[9]。 系統(tǒng)的總體結構 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個功能模塊：在線觀測、離線分析和在線檢測。 （1）在線觀測模塊用于瀏覽每個攝像頭采集到的圖像，以便根據(jù)圖像質量對攝像頭和光源進行調整。在線觀測模塊還可觀察當前圖像的處理結果，即缺陷的檢測結果，以便調整系統(tǒng)的參數(shù)，從而達到最優(yōu)的缺陷檢測結果。 （2）離線分析模塊用于從數(shù)據(jù)庫中調出缺陷檢測的歷史數(shù)據(jù)，并對歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析?？赏ㄟ^帶卷號或生產時間查詢帶卷，獲取某一帶卷的缺陷統(tǒng)計結果，并自動生成檢測報表，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，從而能檢驗結果是否正確。 （3）在線檢測模塊用于對缺陷進行在線檢測，是系統(tǒng)的關鍵模塊。在線檢測模塊中有一個帶卷列表，用于添加當天（或某一工作時段）將要生產的帶卷信息（包括帶卷號、帶卷規(guī)格、鋼種、軋制時間等）。用戶只需點擊“檢測開始”按鈕，系統(tǒng)就處于檢測狀態(tài)，自動判斷有沒有帶卷的加入。如果新來了一個帶卷，那么系統(tǒng)從帶卷列表中獲取當前帶卷的信息，并開始對當前帶卷進行檢測。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)計情況。當一個帶卷生產完成后，系統(tǒng)自動停止當前帶卷的檢測，并根據(jù)缺陷的檢測結果評估帶卷的表面質量，將評估結果寫入數(shù)據(jù)庫，然后等待下一帶卷的進入。點擊“檢測停止”按鈕就終止檢測狀態(tài)，系統(tǒng)不再判斷有沒有帶卷的加入。在檢測狀態(tài)下，為了保證系統(tǒng)把資源完全用于缺陷的在線檢測，不允許切換到其它模塊，也不允許進行其它的操作。如果用戶需要進行其它的操作，可以點擊“檢測暫停”按鈕，系統(tǒng)處于檢測暫停狀態(tài)，用戶就可以切換到其它模塊。在線檢測模塊中還設有報警機制，如果出現(xiàn)一些周期性缺陷或嚴重缺陷，系統(tǒng)就會報警，工作人員可以把生產線停下來，了解缺陷產生的原因，避免缺陷的繼續(xù)產生。系統(tǒng)在軟件上的這些設計極大方便用戶的使用，用戶只需點擊幾個按鈕便能完成檢測過程[10]。 2 使用情況：系統(tǒng)于2002年7月已經完成了安裝和調試任務，可以穩(wěn)定地檢測到缺陷，在系統(tǒng)的使用過程中，下面幾點值得我們關注： （1）可檢測的缺陷類型。雖然系統(tǒng)主要用于檢測三維缺陷，但在使用過程中發(fā)現(xiàn)，由于圖像的背景也有相對的亮度，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)也可用于檢測兩維缺陷，但兩維缺陷的檢測效果不如三維缺陷。 （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）有關，而且與表面的微觀狀態(tài)（如表面的粗糙度和形貌）有關。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存在很大差別，這只能從表面的微觀狀態(tài)角度來解釋。是否可以通過這種方法獲取鋼板表面粗糙度和形貌方面的信息是一個值得研究的課題。 （3）系統(tǒng)的防護。由于精整線的環(huán)境比較好，因此并未考慮太多的防護問題。使用過程中發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)完全可以滿足現(xiàn)場的環(huán)境要求，所有設備（尤其是光源、攝像頭等精密設備）均未出現(xiàn)過故障。需要注意的是下表面的攝像頭上會有雜物落在鏡頭上，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，可以在每次生產線檢修的時候進行清掃。 （4）系統(tǒng)的作用。在沒有檢測設備情況下，質檢人員只能將帶卷停下來，用肉眼來檢查帶卷表面，這樣不僅影響了生產效率，而且不能對整個帶卷表面進行檢測，同時，質檢人員的工作強度非常大。使用過程中發(fā)現(xiàn)，盡管生產線的速度不是很高，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，更不用說在速度高的情況下去檢測更小尺寸的缺陷。因此在生產線上安裝這套系統(tǒng)具有非常重要的意義，能夠將質檢人員從繁重的工作中解脫出來，并保證對帶卷表面質量有一個準確、完整的評估。如果將這套系統(tǒng)安裝在軋制線上，在檢測到周期性缺陷時自動報警，從而避免缺陷的繼續(xù)產生，達到表面質量控制的目的，那么將給企業(yè)帶來更大的經濟利益[11]。 3 結論本系統(tǒng)特點為：（1） 在硬件和軟件上進行了獨特的設計，可用于在線檢測冷軋帶鋼的表面缺陷。（2） 不僅可以有效地檢測三維缺陷，而且可以檢測兩維缺陷。（3） 系統(tǒng)的所有算法都由軟件實現(xiàn)，方便了系統(tǒng)的更新。（4） 系統(tǒng)提供了強大的軟件功能，用戶只需點擊幾個按鈕便能完成檢測過程。雖然系統(tǒng)已經在生產線上得到了成功的應用，但是作為國內開發(fā)的第1臺在生產線上使用的冷軋帶鋼表面質量自動檢測系統(tǒng)，存在的問題還有不少。如何能夠對現(xiàn)有的系統(tǒng)進行完善，并且將其推廣應用到其它生產線仍然是一項非常艱巨的任務。一套檢測設備能否成功應用于生產線不僅取決于設備本身，而且有賴于設計、開發(fā)人員對生產線的熟悉程度和使用人員對設備的熟悉程度，因此，我們希望與國內的鋼鐵企業(yè)合作，為提高國產板帶產品的表面質量及在國際國內市場的競爭力而努力。2 產品方案和金屬平衡 產品方案的制定 產品方案 產品方案定義：產品方案是指所設計的工廠或車間擬生產的產品名稱、品種、規(guī)格、狀態(tài)以及年計劃產量?，F(xiàn)根據(jù)國民經濟發(fā)展對產品的要求；產品在全國的平衡；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（） 產品方案產品名稱產品規(guī)格產量所占比例厚（mm）寬（mm）長（mm）萬噸%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155100 生產方案 生產方案是指為完成規(guī)定的產品的生產任務而采取的生產方法。 本車間設計采用五機架連軋機組。 坯料的確定 坯料的選擇 根據(jù)金屬平衡表，年產量155萬噸的冷軋產品。 使用熱軋板帶為原料，坯料最大厚度取決于設備條件，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，設計確定冷軋廠所需的熱軋原料的種類、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：~ 鋼卷內徑：Φ700mm 鋼卷外徑：Φ1100~2000mm 鋼卷重量：最大30噸 單位質量：最大25kg/mm2）熱軋原料卷技術要求： ① 帶鋼寬度允許偏差：0~+20mm。 ② 熱軋帶鋼最大波浪度為： ~ 帶長每2mm最大到20mm； ~ 帶長每2mm最大到15mm； ~ 帶長每2mm最大到10mm。 ③ 熱軋帶鋼原料不應有邊緣裂口、裂縫或向上彎起90176。以上的邊緣，應卷緊，邊緣整齊，內圈無舌頭。 ④ 熱軋帶鋼表面不得有氣泡、結疤、折迭、裂縫、夾雜、壓入氧化鐵皮，側面不允許有分層，必須脫油、脫脂、無漆。 ⑤帶鋼表面允許有深度（或高度）不大于厚度負（或正）偏差之半的壓痕、裂紋、麻點、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。～177。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 金屬平衡是指生產車間在一定時期內（通常為一年）所生產的產品的收支情況，即投入與產出情況。編制金屬平衡表的目的是確定出為完成年計劃產量所需的投料量。根據(jù)產品方案和設計的主要生產線，制定了各種冷軋產品的金屬平衡表（）。 金屬平衡表產品品種各 項 損 失年產量成材率需坯量溶損幾何損失工藝損失萬噸%萬噸萬噸%萬噸%萬噸%冷軋帶鋼卷60冷軋板55熱鍍鋅板15電工硅鋼板25合計155 3 軋制工藝流程 冷軋板帶鋼生產的工藝流程工藝流程是指完成產品所經歷的工序。：熱軋鋼卷酸洗五機架連軋機連續(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 冷軋板帶生產工藝流程 酸洗設備 酸洗設備原理酸洗是利用化學方法除去金屬表面氧化鐵皮的過程，因此也叫化學酸洗。從熱軋廠送來的熱軋帶鋼卷，是在高溫下進行軋制和卷曲的，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上軋制，則其一，在大壓下量的條件下進行軋制，會將氧化鐵皮壓入帶鋼基體，影響冷軋板的表面質量及加工性能，甚至造成廢品；其二，氧化鐵皮壓碎后進入冷卻潤滑軋輥的乳化液系統(tǒng)，會損壞循環(huán)系統(tǒng)，縮短乳化液的使用壽命；其三，會損壞表面粗糙度很低、價格昂貴的冷軋輥。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料的氧化鐵皮，使薄板表面光潔，保證表面質量，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)進行加工時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。氧化鐵皮的性質包括：松散度、內應力、附著力和厚度。冷軋廠的酸洗工藝制度要根據(jù)這些性質來制定。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，這些條件都可以對酸洗產生有力的影響。酸洗的原料有鹽酸和硫酸，鹽酸與氧化鐵皮反應快，與基體金屬反應慢，原料損失量較少，因此選擇鹽酸作為酸洗液。其反應方程式為： 要求：酸洗溫度在50～80℃；濃度在17%～19%；酸再生化學方程式為： 帶鋼表面上的氧化鐵皮是通過三種作用被清除的：1. 氧化鐵皮與酸發(fā)生化學反應而被溶解（溶解作用）。2. 金屬鐵與酸作用生成氫氣，機械地剝離氧化鐵皮（機械剝離作用）。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構，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：酸槽淺，酸量小，能量消耗低，停車時能快速排出酸液，避免過酸洗，便于檢修）。 本車間酸洗機組采用水平式淺