一种板带材表面缺陷的在线检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种板带材表面缺陷的在线检测系统，包括表面缺陷抓取装置(10)、处理装置、服务器(30)、海量存储器(40)、控制台(20)，表面缺陷抓取装置(10)包括摄像机(11)、照明装置(12)，照明装置(12)和摄像机(11)位于板带材(B)的同一侧，摄像机(11)的数量至少为两个，其中至少一个摄像机(11)安置于反射光的光路上，其中至少一个摄像机(11)安置在与入射光近乎平行的方向上，且不在反射光的光路上。按上述技术方案，即使在生产板带材速度较高，且检测环境条件较差时，本发明提供的技术方案也能够将严重的孔洞、边裂等通透式缺陷检测出来，达到检测准确率百分之百。
【专利说明】一种板带材表面缺陷的在线检测系统
【技术领域】
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[0001]本发明涉及测量带材的不平度，具体而言，涉及一种板带材表面缺陷的在线检测系统。
【背景技术】
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[0002]板带材是钢铁工业的主要产品之一，广泛应用于机械、汽车制造、建筑、船舶、电器等产品中。板带材自身质量的好坏直接影响着相应产品的质量情况。板带材主要通过轧制加工获得，然而，由于受轧制加工工艺、相关轧制设备等因素的影响，在板带材的表面往往存在着不同类型的质量缺陷，诸如孔洞、麻点、锈痕、夹杂、表皮分层、鳞斑等缺陷。这些缺陷的存在，一方面影响了板带材表面的美观度，另一方面这些表面缺陷对板带材的抗疲劳、抗腐蚀、抗磨损等性能也存在一定的影响。继而，由这类板带材生产出来的相关产品就存在着安全隐患，影响着产品的正常使用，同时板带材质量的不合格也会对钢铁生产企业造成名誉上的损伤，影响钢铁生产企业今后的发展。因此，在板带材的生产加工过程中，引入在线检测系统对其表面质量进行检测，这对控制和提高其质量有着非常重要的意义。
[0003]现有技术中，对于一般的板带材表面缺陷检测，通常采用的是非接触式的图像模式识别检测方法。这种检测系统由面阵或者线扫描摄像机拍摄板带材表面图像进而对图像进行模式分类的方式进行检测。其中，采用线扫描摄像机的检测装系统，根据需要检测的缺陷类型，照明装置大多采用单一明场或单一暗场。一般使用的光源是卤素灯或者LED阵列，此种照明方式的光源与摄像机分布在板带材的同一侧面，可以发现大多数缺陷。但在生产速度较高时，对于严重的孔洞、边裂等通透式缺陷的检测，要求检测准确率达到百分之百，而且有些检测环境条件很差，在这种情况下虽然高速线扫描摄像机的速度可以满足要求，但传统的反射照明方式难以满足上述检测系统照明的要求，特别是在冷轧酸轧机组板带材出口这类位置，在水汽油雾非常严重情况下，尤其是当孔洞位于板带材的边部位置时，单一的反射式照明方式很难满足缺陷检测照明的要求。
【发明内容】
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[0004]本发明解决的技术问题:在生产板带材速度较高，且检测环境条件较差时，单一的反射照明方式即使配合高速线扫描摄像机也很难将严重的孔洞、边裂等通透式缺陷检测出来。
[0005]本发明提供如下技术方案:一种板带材表面缺陷的在线检测系统，包括表面缺陷抓取装置、对所述表面缺陷抓取装置抓取的数据进行处理的处理装置、与所述处理装置连接的服务器、与服务器连接的海量存储器、与服务器连接的控制台，所述表面缺陷抓取装置包括摄像机、照明装置，所述照明装置和摄像机位于板带材的同一侧，所述照明装置产生平行光线，所述摄像机的数量至少为两个，其中至少一个摄像机安置于反射光的光路上，其中至少一个摄像机安置在与入射光近乎平行的方向上，且不在反射光的光路上。
[0006]照明装置的光源产生的入射光照射到无缺陷的板带材表面上，经板带材表面的镜面反射，反射光射入安置在反射光光路上的摄像机(以下称为摄像机一)的摄像头中，即反射光在摄像头各个区域的照度均匀分布。若板带材表面无缺陷或仅有二维缺陷时，经板带材镜面反射生成的反射光不会射入安置在与入射光近乎平行的方向上且不在反射光光路上的摄像机(以下称为摄像机二)的摄像头中。
[0007]上述摄像机一的工作原理:若被检测的板带材表面有缺陷存在，反射光到达板带材表面时受缺陷的影响，将改变反射光的反射角度或反射光强度，致使摄像机一拍摄到的图像中缺陷部分和板带材背景产生灰度差异。对于三维缺陷将导致反射光角度变化，此种变换在图像中表现为缺陷区域比板带材背景要暗一些。对于二维缺陷，虽然不会导致反射光角度的变化，但是由于缺陷区域对入射光的吸收性不同，反射光强度会受影响。缺陷区域颜色比板带材背景亮时，在图像中表现为缺陷部分较亮；缺陷区域颜色比板带材背景暗时，在图像中表现为缺陷部分更暗。
[0008]上述摄像机二的工作原理:若被检测的板带材表面有三维缺陷存在，反射光的反射角度发生变化，此时才会有部分反射光射入摄像机二的摄像头中。在图像中表现为板带材背景为暗色，缺陷区域为亮色。
[0009]由于现实生产中板带材的表面上二维和三维缺陷均可能存在，因此，本发明提供的技术方案对摄像机一和摄像机二与照明装置的设置作上述设计，即使在生产板带材速度较高，且检测环境条件较差时，本发明提供的技术方案也能够将严重的孔洞、边裂等通透式缺陷检测出来，达到检测准确率百分之百。
[0010]作为本发明的进一步说明，所述摄像机的数目由检测所需的精度和板带材的宽度决定。
[0011]作为本发明的优选，所述照明装置的照明光源可以为白炽灯、光纤卤素灯、氙灯、荧光灯或发光二极管。
[0012]作为本发明的进一步改进，所述表面缺陷抓取装置安装在板带材生产线的上方和下方。通常，在板带材的上下表面均有缺陷，为了能检测到板带材的上下表面，在板带材的上部和下部都需要放置摄像头及照明装置，用于对缺陷进行拍摄。
[0013]作为本发明的进一步改进，所述处理装置为并行计算机系统，所述并行计算机系统包括处理所述表面缺陷抓取装置抓取的数据的计算机、与计算机连接的图像采集卡，所述计算机的数量与摄像机的数量相同，一台计算机与一个摄像机连接。由于每个摄像机均与一台计算机连接，因此，多个摄像机可同时采集板带材表面图像，与摄像机连接的计算机可对采集的图像并行处理，在保证缺陷检测准确率的情况下，本发明的上述改进可进一步提高板带材金属表面缺陷在线检测的实时检测效率。
[0014]作为本发明的进一步改进，所述表面缺陷抓取装置还包括保护罩，所述保护罩覆盖整个表面缺陷抓取装置。所述保护罩包括外层和内层，所述外层为一整体结构，覆盖整个表面缺陷抓取装置，所述内层包括多个单独覆盖每一个摄像机的小保护罩。由于板带材生产线上环境恶劣，为有效保证摄像机及照明装置长时间正常工作，需为这些装置配上保护罩。
【专利附图】
【附图说明】
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[0015]下面结合附图对本发明做进一步的说明:
[0016]图1为本发明一种板带材表面缺陷的在线检测系统的结构示意图；
[0017]图2为图1中照明装置12照射在有缺陷C的板带材B表面的光线走向示意图。
[0018]图中符号说明:
[0019]10 一表面缺陷抓取装置；11 一摄像机；12 —照明装置；13 —保护罩；
[0020]20 —控制台；
[0021]30—服务器；
[0022]40 —海量存储器；
[0023]50 一并行计算机系统；
[0024]A —板带材生产线；
[0025]B —板带材；
[0026]C 一板带材表面缺陷。
【具体实施方式】
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[0027]如图1所示，一种板带材表面缺陷的在线检测系统，包括表面缺陷抓取装置10、并行计算机系统50、与并行计算机系统50连接的服务器30、与服务器30连接的海量存储器40、与服务器30连接的控制台20。
[0028]如图1所示，所述表面缺陷抓取装置10包括安装在板带材生产线A上方的两个CXD红外摄像机11、一个LED照明装置12，所述照明装置12产生平行光线。所述表面缺陷抓取装置10还包括安装在板带材生产线A下方的两个C⑶红外摄像机11，一个LED照明装置12。所述表面缺陷抓取装置10还包括保护罩13，所述保护罩13覆盖整个表面缺陷抓取装置10。
[0029]如图2所示，安装在板带材生产线A上方的其中一个CXD红外摄像机11安置于反射光的光路上，另一个摄像机11安置在与入射光近乎平行的方向上，且不在反射光的光路上。安装在板带材生产线A下方的其中一个CXD红外摄像机11安置于反射光的光路上，另一个摄像机11安置在与入射光近乎平行的方向上，且不在反射光的光路上。
[0030]所述并行计算机系统50包括四台用于图像处理的计算机、与每台计算机连接的图像采集卡。每个CCD红外摄像机11与每张图像采集卡连接，每张图像采集卡与每台计算机连接。
[0031]本发明所述的板带材表面缺陷的在线检测系统的具体工作流程如下:在LED照明装置12的配合下，四个C⑶红外摄像机11同时并实时地拍摄板带材B表面的图像，并将图像送入并行计算机系统50，而后并行计算机系统50中的四台计算机并行地对每个CCD红外摄像机采集的图像进行处理，运用图像处理算法和模式识别算法对板带材B表面图像进行处理分析，并生成相应的检测结果。并行计算机系统50中生成的检测结果会输入给服务器30，服务器30对这些结果进行分析比较，从而得出整个板带材B的缺陷C分布情况，最终对板带材B的表面质量进行总体评价。同时，板带材B的相关缺陷C分布情况还将被保存在与服务器30连接的海量存储器40中，以便于后期的检查。
[0032]以上内容仅为本发明的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种板带材表面缺陷的在线检测系统，包括表面缺陷抓取装置(10)、对所述表面缺陷抓取装置(10)抓取的数据进行处理的处理装置、与所述处理装置连接的服务器(30)、与服务器(30)连接的海量存储器(40)、与服务器连接的控制台(20)，所述表面缺陷抓取装置(10)包括摄像机(11)、照明装置(12)，其特征在于:所述照明装置(12)和摄像机(11)位于板带材(B)的同一侧，所述照明装置(12)产生平行光线，所述摄像机(11)的数量至少为两个，其中至少一个摄像机(11)安置于反射光的光路上，其中至少一个摄像机(11)安置在与入射光近乎平行的方向上，且不在反射光的光路上。
2.如权利要求1所述的一种板带材表面缺陷的在线检测系统，其特征在于:所述照明装置(12)的照明光源为白炽灯、光纤卤素灯、氙灯、荧光灯或发光二极管。
3.如权利要求1所述的一种板带材表面缺陷的在线检测系统，其特征在于:所述表面缺陷抓取装置(10)安装在板带材生产线(A)的上方和下方。
4.如权利要求1所述的一种板带材表面缺陷的在线检测系统，其特征在于:所述处理装置为并行计算机系统(50)，所述并行计算机系统(50)包括处理所述表面缺陷抓取装置(10)抓取的数据的计算机、与计算机连接的图像采集卡，所述计算机的数量与摄像机(11)的数量相同，一台计算机与一个摄像机(11)连接。
5.如权利要求1?4中任一项所述的一种板带材表面缺陷的在线检测系统，其特征在于:所述表面缺陷抓取装置(10)还包括保护罩(13)，所述保护罩(13)覆盖整个表面缺陷抓取装置(10)。
6.如权利要求5所述的一种板带材表面缺陷的在线检测系统，其特征在于:所述保护罩(13)包括外层和内层，所述外层为一整体结构，覆盖整个表面缺陷抓取装置(10)，所述内层包括多个单独覆盖每一个摄像机(11)的小保护罩。
【文档编号】G01N21/88GK104198494SQ201410406716
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】仲兆准, 林张弦, 田文斌, 庞登怀 申请人:苏州克兰兹电子科技有限公司