一种用于检测板坯皮下缺陷的方法及系统与流程

本发明涉及连铸技术领域，尤其涉及一种用于检测板坯皮下缺陷的方法及系统。

背景技术：

板坯皮下缺陷(包含夹杂物和气孔)对轧板表面质量危害极大，这些缺陷在轧制过程中被碾碎或变形并暴露在轧板表面，引起轧板的线状缺陷，极大危害了轧板的表面质量和后续的涂镀性能。

对板坯皮下缺陷的检测一般采用光学显微镜检测法、扫描电镜检测法和大样电解法。光学显微镜检测法和扫描电镜检测法检测的面积有限、效率低，得到的数据样本量不足。大样电解法尽管能在较大体积范围内检测较多夹杂物，但其在过滤和淘洗过程中会破坏钢中的夹杂物，且不能检测板坯表层的气孔。

因此，现有技术存在无法对板坯皮下缺陷进行准确、快速、全面的检测，导致板坯质量得不到保证的问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种用于检测板坯皮下缺陷的方法及系统，用于解决现有技术中无法对板坯皮下缺陷进行准确、快速、全面的缺陷检测，导致板坯质量得不到保证的技术问题。

本发明提供一种用于检测板坯皮下缺陷的方法，所述方法包括：

利用铣床对板坯进行磨制，磨制后所述板坯的表面光洁度ra为10～20；

利用预设浓度的盐酸水溶液对板坯侵蚀3～7min后，利用清水对所述板坯进行清洗后将所述板坯晾干；所述盐酸水溶液的浓度为10～20％；

获取所述板坯的表面图像；

利用图像识别算法对所述板坯的表面图像进行分析，确定出所述板坯皮下的气孔和夹杂物。

可选地，所述利用铣床对板坯进行磨制时，包括：

控制所述铣床的转速为320r～520r/分，控制所述铣床的进刀量为1～3mm/次。

可选地，所述板坯中碳元素的质量百分比为0.001～0.1％。

可选地，所述获取所述板坯的表面图像，包括：

基于所述拍照间隔对所述板坯表面进行拍照，获得所述板坯的表面图像；其中，

当所述板坯在运行时，所述拍照间隔是基于所述板坯的运行速度确定的。

本发明还提供一种用于检测板坯皮下缺陷的系统，所述系统包括：

控制器，用于利用铣床对板坯进行磨制，磨制后所述板坯的表面光洁度ra为10～20；

侵蚀器，用于利用预设浓度的盐酸水溶液对板坯侵蚀3～7min后，利用清水对所述板坯进行清洗后将所述板坯晾干；所述盐酸水溶液的浓度为10～20％；

图像采集部件，用于获取所述板坯的表面图像；

终端，用于利用图像识别算法对所述板坯的表面图像进行分析，确定出所述板坯表皮下的气孔和夹杂物。

可选地，控制器具体用于：

控制所述铣床的转速为320r～520r/分，控制所述铣床的进刀量为1～3mm/次。

可选地，所述板坯中碳元素的质量百分比为0.001～0.1％。

可选地，所述图像采集部件具体用于：

基于拍照间隔对所述板坯表面进行拍照，获得所述板坯的表面图像；其中，所述拍照间隔是根据所述板坯的运行速度确定的。

本发明提供了一种用于检测检测板坯皮下缺陷的方法及系统，方法包括：利用铣床对板坯进行磨制，磨制后所述板坯的表面光洁度ra为10～20；利用预设浓度的盐酸水溶液对板坯侵蚀3～7min后，利用清水对所述板坯进行清洗后将所述板坯晾干，所述盐酸水溶液的浓度为10～20％；获取所述板坯的表面图像；利用图像识别算法对所述板坯的表面图像进行分析，确定出所述板坯表皮下的气孔和夹杂物；如此，可以对板坯进行大面积的缺陷统计，由于利用盐酸水溶液预先对板坯进行侵蚀，因此在图像识别过程中，可以准确地分辨出加工划伤和内部缺陷；并且可以利用图像识别算法确定出气孔和夹杂物的数量、位置，并且因夹杂物图像的衬度和气孔图像的衬度是不同的，因此可以根据衬度显著区分出夹杂物和气孔，进而可以对板坯下缺陷进行准确、快速、全面的缺陷检测，确保板坯和后续轧板的表面质量。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的用于检测板坯皮下缺陷的方法流程示意图；

图2为本发明实施例二提供的用于检测板坯皮下缺陷的系统结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的气孔的图像示意图；

图4为本发明实施例三提供的夹杂物的图像示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中无法对板坯进行准确、快速、全面的缺陷检测，导致板坯质量得不到保证的技术问题。本发明实施例提供了一种用于检测检测板坯皮下缺陷的方法及系统，方法包括：利用铣床对板坯进行磨制，磨制后所述板坯的表面光洁度ra为10～20；利用预设浓度的盐酸水溶液对板坯侵蚀3～7min后，利用清水对所述板坯进行清洗后将所述板坯晾干，所述盐酸水溶液的浓度为10～20％；获取所述板坯的表面图像；利用图像识别算法对所述板坯的表面图像进行分析，确定出所述板坯表皮下的气孔和夹杂物。

下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

实施例一

本实施例提供一种用于检测板坯皮下缺陷的方法，板坯中碳元素的质量百分比为0.001～0.1％。如图1所示，方法包括：

s110，利用铣床对板坯进行磨制，磨制后所述板坯的表面光洁度ra为10～20。

因板坯表层有时会留有毛刺或者污染物等，因此需要利用铣床对板坯进行磨制，磨制后所述板坯的表面光洁度ra为10～20。

而为了保证板坯的表面质量，在磨制过程中，控制所述铣床的转速为320r～520r/分，优选地为400r/分；控制所述铣床的进刀量为1～3mm/次，优选地为2mm/次。

s111，利用预设浓度的盐酸水溶液对板坯侵蚀3～7min后，利用清水对所述板坯进行清洗后将所述板坯晾干；所述盐酸水溶液的浓度为10～20％。

板坯被磨制后，板坯表面可能会出现划伤，为了便于区分划伤和板坯的内部缺陷，还可以利用预设浓度的盐酸水溶液对板坯侵蚀3～7min后，利用清水对所述板坯进行清洗，清洗完毕后并将板坯晾干(或者利用鼓风机吹干)，所述盐酸水溶液的浓度为10～20％。

s112，获取所述板坯的表面图像；利用图像识别算法对所述板坯的表面图像进行分析，确定出所述板坯表皮下的气孔和夹杂物。

板坯晾干后，获取板坯的表面图像。

这里，在板坯处于静止状态时，可以利用500倍放大镜对板坯进行拍照，从而获得板坯的表面图像。

当然，也可利用500倍放大镜对板坯上的缺陷进行拍照，获取板坯的表面图像，后续图像识别时，只需区分出缺陷的种类即可。

作为一种可选的实施例，板坯也可以在轨道上运动，当板坯处于运动状态，可以利用摄像机，基于预设的拍照间隔对板坯表面进行拍照，获得板坯的表面图像；其中，拍照间隔是基于板坯的运行速度确定的，以能避免漏拍。

当获得板坯的表面图像后，通过数据线将板坯的表面图像传输至终端，终端可以包括工控机、普通计算机等，在此不做限制。其中，终端中安装有图像识别软件。

终端接收到板坯的表面图像后，利用图像识别算法对所述板坯的表面图像进行分析，确定出所述板坯表皮下的气孔和夹杂物，具体包括：

基于预设的全局阈值，利用二值分割方法对全局图像进行识别，获取不同颜色的像素点；其中，大于阈值的像素点为白色，小于阈值的像素点为黑色；

通过检测黑色像素点的数量确定板坯表皮下的气孔和夹杂物的数量。

而当图像局部存在扭曲、倾斜或者曝光太多等因素，为了确保识别精度，还可以基于预设的局部阈值，利用二值分割方法对局部图像进行识别，获取不同颜色的像素点。同样，其中，大于阈值的像素点为白色，小于阈值的像素点为黑色。

值得注意的是，全局阈值与局部阈值是基于大量的图像样本数据进行预先确定的。

进一步的，当板坯表皮下的气孔和夹杂物确定出之后，基于预设的坐标原点(x0，y0)，利用黑色像素点与坐标原点的垂直投影距离计算出黑色像素点的坐标值，这样便可以确定气孔和夹杂物的位置。

并且，因气孔和夹杂物的衬度是不同的，因此在图像识别过程中，可以根据衬度区分出气孔和夹杂物。

这样可以对板坯皮下进行大面积的缺陷检测，快速、准确区分出气孔和夹杂物，并且能准确检测出气孔和夹杂物的位置。

基于同样的发明构思，本申请还提供了一种用于检测板坯皮下缺陷的系统，详见实施例二。

实施例二

本实施例提供一种用于检测板坯皮下缺陷的系统，如图2所示，系统包括：控制器21、铣床22、侵蚀器23、图像采集部件24及终端25；

控制器21，用于利用铣床22对板坯进行磨制，磨制后所述板坯的表面光洁度ra为10～20；

侵蚀器23，用于利用预设浓度的盐酸水溶液对板坯侵蚀3～7min后，利用清水对所述板坯进行清洗后将所述板坯晾干，所述盐酸水溶液的浓度为10～20％；

图像采集部件24，用于获取所述板坯的表面图像；

终端25，用于利用图像识别算法对所述板坯的表面图像进行分析，确定出所述板坯表皮下的气孔和夹杂物。

具体的，因板坯表层有时会留有毛刺或者污染物等，因此控制器21需要利用铣床对板坯进行磨制，磨制后所述板坯的表面光洁度ra为10～20。

控制器21通过数据线与终端25相连，而为了保证板坯的表面质量，在磨制过程中，控制器21接收终端25发送的控制指令，根据控制指令控制所述铣床22的转速为320r～520r/分，优选地为400r/分；控制所述铣床的进刀量为1～3mm/次，优选地为2mm/次。

板坯被磨制后，板坯表面可能会出现划伤，为了便于区分划伤和板坯的内部缺陷，还可以利用侵蚀器23对板坯侵蚀3～7min后，利用清水对所述板坯进行清洗并晾干(或者利用鼓风机吹干)；其中，侵蚀器中放置有预设浓度的盐酸水溶液，所述盐酸水溶液的浓度为10～20％。

板坯晾干后，获取板坯的表面图像，图像采集部件24，获取板坯的表面图像。图像采集部件24可以包括：500倍放大镜或者摄像机。

这里，在板坯处于静止状态时，可以利用500倍放大镜对板坯进行拍照，从而获得板坯的表面图像。

当然，也可利用500倍放大镜对板坯上的缺陷进行拍照，获取板坯的表面图像，后续图像识别时，只需区分出缺陷的种类即可。

作为一种可选的实施例，板坯也可以在轨道上运动，当板坯处于运动状态，摄像机，基于预设的拍照间隔对板坯表面进行拍照，获得板坯的表面图像；其中，拍照间隔是基于板坯的运行速度确定的，以能避免漏拍。

图像采集部件24和终端25通过数据线相连，当获得板坯的表面图像后，图像采集部件24通过数据线将板坯的表面图像传输至终端，终端25可以包括工控机、普通计算机等，在此不做限制。其中，终端25中安装有图像识别软件。

终端25接收到板坯的表面图像后，利用图像识别算法对所述板坯的表面图像进行分析，确定出所述板坯表皮下的气孔和夹杂物。并确定出气孔和夹杂物的尺寸、数量以及在气孔和夹杂物在板坯上的位置。

具体地，利用图像识别算法对所述板坯的表面图像进行分析，确定出所述板坯表皮下的气孔和夹杂物，具体包括：

基于预设的全局阈值，利用二值分割方法对全局图像进行识别，获取不同颜色的像素点；其中，大于阈值的像素点为白色，小于阈值的像素点为黑色；

通过检测黑色像素点的数量确定板坯表皮下的气孔和夹杂物的数量。

而当图像局部存在扭曲、倾斜或者曝光太多等因素，为了确保识别精度，还可以基于预设的局部阈值，利用二值分割方法对局部图像进行识别，获取不同颜色的像素点。同样，其中，大于阈值的像素点为白色，小于阈值的像素点为黑色。

值得注意的是，全局阈值与局部阈值是基于大量的图像样本数据进行预先确定的。

进一步的，当板坯表皮下的气孔和夹杂物确定出之后，基于预设的坐标原点(x0，y0)，利用黑色像素点与坐标原点的垂直投影距离计算出黑色像素点的坐标值，这样气孔和夹杂物的位置也可以确定出了。

并且，因气孔和夹杂物的衬度是不同的，因此在图像识别过程中，可以根据衬度区分出气孔和夹杂物。

这样可以对板坯皮下进行大面积的缺陷检测，快速、准确区分出气孔和夹杂物，并且能准确检测出气孔和夹杂物的位置。

本申请提供的一种用于检测板坯皮下缺陷的方法及系统能带来的有益效果至少是：

本发明提供了一种用于检测检测板坯皮下缺陷的方法及系统，方法包括：利用铣床对板坯进行磨制，磨制后所述板坯的表面光洁度ra为10～20；利用预设浓度的盐酸水溶液对板坯侵蚀3～7min后，利用清水对所述板坯进行清洗后将所述板坯晾干，所述盐酸水溶液的浓度为10～20％；获取所述板坯的表面图像；利用图像识别算法对所述板坯的表面图像进行分析，确定出所述板坯表皮下的气孔和夹杂物；如此，可以对板坯进行大面积的缺陷统计，由于利用盐酸水溶液预先对板坯进行侵蚀，因此在图像识别过程中，可以准确地分辨出加工划伤和内部缺陷；并且可以利用图像识别算法确定出气孔和夹杂物的数量、位置，并且因夹杂物图像的衬度和气孔图像的衬度是不同的，因此可以根据衬度显著区分出夹杂物和气孔，进而可以对板坯下缺陷进行准确、快速、全面的缺陷检测，确保板坯和后续轧板的表面质量。

实施例三

实际应用中，对某钢厂的碳含量为0.03％低碳铝脱氧钢板坯进行缺陷检测时，具体如下：

利用铣床对板坯进行磨制，磨制后板坯的表面光洁度ra为15。在磨制时，铣床的转速为400r/分。

利用浓度为10％的盐酸水溶液对板坯进行侵蚀4min，用清水对板坯进行清洗后，将板坯吹干。

利用摄像机获取板坯的表面图像，将图像传输至终端，终端利用图像识别算法对板坯的表面图像进行识别、分析，最终确定出气孔和夹杂物的数量和平均尺寸。其中，气孔的示意图如图3所示，夹杂物的示意图如图4所示，气孔和夹杂物的数量和平均尺寸如表1所示：

表1

实施例四

实际应用中，对某钢厂的碳含量为0.02％低碳铝脱氧钢板坯进行缺陷检测时，具体如下：

利用铣床对板坯进行磨制，磨制后板坯的表面光洁度ra为12。在磨制时，铣床的转速为380r/分。

利用浓度为10％的盐酸水溶液对板坯进行侵蚀6min，用清水对板坯进行清洗后，将板坯吹干。

利用摄像机获取板坯的表面图像，将图像传输至终端，终端利用图像识别算法对板坯的表面图像进行识别、分析，最终确定出气孔和夹杂物的数量和平均尺寸。其中，气孔和夹杂物的数量和平均尺寸如表2所示：

表2

实施例五

实际应用中，对某钢厂的碳含量为0.07％低碳铝脱氧钢板坯进行缺陷检测时，具体如下：

利用铣床对板坯进行磨制，磨制后板坯的表面光洁度ra为17。在磨制时，铣床的转速为420r/分。

利用浓度为10％的盐酸水溶液对板坯进行侵蚀3min，用清水对板坯进行清洗后，将板坯吹干。

利用摄像机获取板坯的表面图像，将图像传输至终端，终端利用图像识别算法对板坯的表面图像进行识别、分析，最终确定出气孔和夹杂物的数量和平均尺寸。其中，气孔和夹杂物的数量和平均尺寸如表3所示：

表3

实施例六

实际应用中，对某钢厂的碳含量为0.003％超低碳铝脱氧钢板坯进行缺陷检测时，具体如下：

利用铣床对板坯进行磨制，磨制后板坯的表面光洁度ra为17。在磨制时，铣床的转速为430r/分。

利用浓度为10％的盐酸水溶液对板坯进行侵蚀5min，用清水对板坯进行清洗后，将板坯吹干。

利用摄像机获取板坯的表面图像，将图像传输至终端，终端利用图像识别算法对板坯的表面图像进行识别、分析，最终确定出气孔和夹杂物的数量和平均尺寸。其中，气孔和夹杂物的数量和平均尺寸如表4所示：

表4

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。