[发明专利]基于嵌入式图像处理系统的带钢表面在线检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷轧钢板表面质量信息在线检测技术，具体是一种基于嵌入式图像处理系统的冷轧钢板表面质量在线检测系统及方法。

背景技术

我国是钢铁生产大国，当前钢材主线产品如汽车板、不锈钢装饰板等，其表面质量对其总体质量乃至市场竞争力起着决定性作用。目前，冷轧钢板表面质量缺陷检测多采用人工目测的方法，或者单纯的机电技术或者光学技术检测方法。人工检测方式具有检测有效速度范围小、视觉灵敏度低、受人体功能方面的影响等缺点，而基于单纯机电技术或光学及时的检验方式如涡流检测要求的技巧性高，抛光表面或者粗糙表面会影响检测结果。漏磁检测方法不能检测粗糙的表面，对缺陷不能精准识别。激光检测方法难于维护。

目前，采用电荷耦合传感器采集带钢表面质量缺陷的方法还需要专用的图像采集卡以及信号转换设备(如专利申请号为200510010049.6，名称为“线阵图像式带钢表面在线缺陷检测装置及其检测方法”中使用的模拟数字转换器，光纤转换接口等)，对于高速运行的带钢会造成缺陷信息传输上的延时，以及系统资源的消耗。

嵌入式系统是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，基于嵌入式的图像处理技术，又可称为“机器视觉”，将被测对象的图像作为信息载体，从中提取有用的信息来达到测量的目的，具有非接触、高速获得信息的优点。

在工业监控、如钢板表面质量在线检测这样的场合会使用一些复杂的算法处理大量的数据，并且对系统的体积、功耗和实时性都有很高的要求。传统的基于“摄像机-图像采集卡-通用PC”的图像处理系统很难满足要求，目前针对钢板表面质量检测的方法主要有两种：基于PC的纯软件检测方法，这种方法运行速度相对较慢。另一种方法是采用多DSP并行处理数据，系统庞杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于嵌入式图像处理系统的带钢表面在线检测系统及方法，采用机器视觉与嵌入式数字信息处理相结合的手段对高速冷轧带钢表面缺陷信息进行采集，解决基于PC的纯软件检测方法运行速度相对较慢，以及基于机器视觉的冷轧带钢表面缺陷采集方法下系统庞杂，设备种类多，系统资源消耗高的等问题；通过编码器将生产信号与缺陷检测系统结合，有效而准确的对缺陷信息进行定位并分析缺陷属于何种类型，满足在冷轧带钢高速运动状态下对带钢表面缺陷信息实时的采集与识别。

本发明的目的是这样实现的，一种基于嵌入式图像处理系统的带钢表面在线检测系统，主要包括安装在用于传送带钢的S辊上的编码器，位于被检测传送带钢上下的固定框架，安装在固定框架上的线性LED光源和线阵CCD相机，通过千兆以太网与编码器、CCD相机相连接的嵌入式图像处理系统，通过交换机与嵌入式图像处理系统相连接的服务器、存储以及显示器；所述的嵌入式图像处理系统主要有数字信号处理DSP和可编程逻辑器件FPGA组成。检测方法采用线性红色LED光源照射于冷轧带钢的上、下表面，通过高速线阵CCD相机对冷轧带钢表面信息进行采集，采集到的信息在相机内部直接转换为数字信息，并通过千兆以太网传入嵌入式图像处理系统，在嵌入式图像处理系统中对采集到的冷轧带钢图像进行预处理，图像的预处理是指通过图像处理算法(包括边界搜索算法、滤波处理、图像增强算法等)，判断采集到的带钢图像是否有疑似缺陷，如发现有可疑图像则进入采集系统的服务器中，通过模式识别的方法对可疑的图像信息进行进一步的判断，通过对特征值的提取与特征选择，对缺陷信息进行确定及分类。

本发明中，采用线性红色LED光源照射于冷轧带钢的上、下表面，为CCD提供明亮的视场，清晰地采集到冷轧钢板的图像，本发明中，设计红色线性LED光源的位置通过保护装置中的旋钮可调，这样能够保证及时调整LED光源位于最合适的位置以及角度，使得线阵CCD相机能够采集到更多种类的带钢表面缺陷图像，同时能够使图像准确地显示出缺陷的特征信息。红色的线性LED光源具有快速达到照明稳定状态、高照度输出、高均匀性等特点，同时照明光源的波长与CCD器件的峰值波长相匹配，使得CCD传感器以很高的灵敏度完成光电转换。高强度线性光源能够降低自然光产生的噪声，因此红色线性LED光源是冷轧钢板表面缺陷检测的最佳选择。