[发明专利]一种高温连铸坯表面缺陷在线检测方法和装置

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种高温连铸坯表面缺陷在线检测方法和装置，包括高温连铸坯表面缺陷在线检测方法以及相应的装置，属于钢铁冶金中连铸坯质量检测与控制的领域。

 

背景技术

连铸坯在生产过程中, 因工艺影响, 难免会产生裂纹、划痕和针孔等缺陷, 严重的缺陷会对下一道轧制工艺产生不良的影响。铸坯表面质量是铸坯质量的重要指标之一，铸坯表面缺陷性质及程度是判断铸坯是否合格的重要依据之一，因此需要对铸坯表面进行定量检测。

近年来发展起来的高温铸坯热送热装及直接轧制技术是一项系统性新工艺，这一工艺直接影响到炼钢－连铸－热轧流程的一体化程度，其经济效益直接体现在节省能源、降低生产成本、缩短生产周期以及提高产品质量上。实现高温铸坯热送热装及直接轧制的支撑技术包括许多方面，除了无缺陷铸坯生产技术、高温连铸坯生产技术、过程保温及补热、适应不同铸坯热履历的轧制技术、炼钢－轧钢一体化生产技术等方面外，另外还有高温连铸坯表面缺陷的在线检测技术。当前，实用的高温铸坯表面缺陷在线检测方法有光学检测法、超声波检测法和涡流检测法三种。基于机器视觉的高温铸坯表面缺陷的光学检测方法，由于具有非接触，响应快，受高温金属影响较小，具有较高的抗干扰能力，且精确度高，在近些年发展迅速，受到了广泛的研究。

CN101871895A公开了一种连铸热坯表面缺陷激光扫描成像无损检测方法，1）激光发射器对铸坯横向照射，得到一条激光线束；2）由面阵CCD图像传感器扫描光线束；3）提取激光线束上所代表的缺陷深度信息，从而得到铸坯该横向位置缺陷深度组合成的一维距离点阵；4）一维距离点阵映射为不同灰度级的灰度图像；5）拼接热坯不同灰度级的灰度图像，从而得到整体灰度图像；6）识别铸坯表面缺陷并重构铸坯表面三维形貌图。

采用传统的光学法对高温铸坯表面缺陷进行检测时，由于受铸坯表面氧化铁皮、水膜和保护渣等物质的信息干扰，采用常规的阈值分割算法，会造成较高的缺陷误判率和准确率，且检测精度不高而且不能检测出表面缺陷的深度。同时现有的高温铸坯表面缺陷在线检测装置存在的问题还包括以下两个：1）采用单激光线束作为光源，单位时间内扫描的沿拉坯方向的范围小，导致处理效率低；2）铸坯表面鳞片状氧化铁皮、保护渣和水膜等伪缺陷对检测装置的检测精度有很大程度地影响。

有鉴于此，有必要提供一种高温连铸坯表面缺陷在线检测方法和装置，以克服上述缺陷。

 

发明内容

本发明的目的是：提供一种对高温连铸坯的表面缺陷进行在线检测的方法以及实现该方法的装置，通过本发明可对高温铸坯表面缺陷的形态和深度进行检测并进行分类量化评估，较大程度地提高目前基于光学法的在温铸坯表面缺陷线高检测装置的效率，并有效地改善目前铸坯表面缺陷检测装置对高温铸坯表面的氧化铁皮、水膜和保护渣等伪缺陷的误判率和识别率，提高高温铸坯表面缺陷在线检测装置的精度，进一步节省能源、降低生产成本、缩短生产周期和提高产品质量。

本发明的技术方案是：一种高温连铸坯表面缺陷在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）采用高压氩气除磷装置在铸坯进行表面缺陷检测之前除去铸坯表面的鱼鳞状的氧化铁皮、保护渣和水膜；

2）在高温铸坯上方安装结构光激光发射器，按一定的发射角度对铸坯横向进行激光照射，从而在铸坯横向上产生数条窄的激光线束，由面阵CCD摄像机采集铸坯表面反射的光线，面阵CCD摄像机扫描方向与高温铸坯表面垂直；

3）利用三角测距原理提取反射回的激光线束上所代表的缺陷深度信息，该深度信息与横向不同的位置信息对应，从而得到投射到高温铸坯上激光线束对应的不同横向位置缺陷深度组合成的一维距离点阵，将该一维距离点阵映射为不同灰度级别的灰度图像；

4）根据高温铸坯拉速确定面阵CCD摄像机的扫描频率，通过对面阵CCD摄像机采集到的图像进行A/D转换，转换成数字图像，对数字图像进行滤波去噪处理，通过小波分解与纹理分析算法对采集到的铸坯表面图像进行处理，检测图像中是否存在缺陷，并且对缺陷进行标定，确定缺陷所在的位置和大小，得到沿拉速方向上高温铸坯不同位置的灰度图像，另外采用图像模式识别处理算法对高温铸坯表面缺陷的深度进行处理，并对检测到的缺陷进行自动识别，以确定该缺陷属于哪种类型的缺陷；

5）将得到的缺陷类型和大小，以及缺陷的深度通过千兆以太网传给数据库服务器，在服务器中进行合并和保存，在质检站安装终端，终端与数据库服务器之间通过千兆以太网连接，通过终端实时显示缺陷的检测结果。