一种铸坯修磨机的检测及优化修磨方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种冶金精整用的铸坯修磨机质量检测、缺陷修磨方法，特别涉及一种铸坯修磨系统的实施智能检测优化修磨方法。
【背景技术】
[0002]铸坯、特别是特种钢铸坯，深加工前一般都要经过修磨处理，以消除表面的氧化皮、裂纹等缺陷。而现在铸坯(如板坯、大方坯等)修磨机，由于没有经济、实用的在线实时检测手段，只能采用经验统计方法、进行修磨。现以板坯修磨机为例说明:跟据生产过程好坏、来料铸坯区分为A(优)、B(良)、C(中)、D(差)四类等级。修磨规则一般为:A类:不修磨;B类:只修磨边、角部分;C类:全面(平均深度)修磨;D类:(全面平均深度)加重修磨。按照这种统计经验方法制定的深度进行修磨，以能去除绝大部分缺陷。经修磨后再进行人工检查，如还有遗漏缺陷、再进行局部补修。统计经验方法的制定依据是通过一遍或多遍修磨、达到规定修磨深度后，能去除绝大部分缺陷。
[0003]这种修磨方法存在许多不该修磨的区域却进行了不必要的修磨，造成了极大的浪费。通常铸坯表面合格部分占多数，而这种统计经验方法却将相当多的合格的铸坯去除掉了。以常规年修磨不锈钢能力为30万吨的板坯修磨机为例，按平均修磨率1%为计，年修磨掉3000T。若仅能少修磨20%，即可年节约数百万元。这还不算其它消耗和二氧化碳的减排。
[0004]国外某公司声称其提供的智能修磨系统能根据检测缺陷进行修磨，但价格为每套高达200多万。由于价格过高，国内企业无法接受，至到现在国内智能修磨几乎为零。
[0005]而实施智能优化修磨，理想的检测方法是:不采用现在使用的统计经验方法，而是用检查缺陷的方法，其特点为:实时检查出所有(至少是绝大部分)种类的缺陷、大小、深度、分布，依此确定铸坯表面各个区域质量等级。典型的如专利申请号[201310377121 ]的“缺陷检测装置、缺陷修正装置及缺陷测量方法”所述。以实时检测为依据、再根据产品的质量要求，并基于此制定各个区域修磨缺陷量的最优化修磨(深度)量、控制修磨砂轮实时控制修磨。最后进行对完修磨铸坯进行合格效果的检查。这种方法实施的前提条件是能检测出所有(至少是绝大部分)种类的缺陷及大小、分布，而且所有命中率要高于80%才有实际意义。而最终检验准确率需尚于98%。
[0006]随着CCD技术、激光扫描的发展，用图像检测技术实时在线检测铸坯表面质量、从而实现智能修磨的方案已有很多。但是实施起来却相当困难。其中主要原因有:
①按照理想的修磨方法对检查缺陷的要求很高。从修磨工艺要求来说，一般要求检查
0.5mm直径以下的针孔缺陷。而这对于检测设备、计算设备要求都很高。仍以常规的连铸板坯为例:长10米，宽2米的铸坯，若采用0.5mmX0.5mm的像素、每个像素分辨率为8位，每块铸坯单面需存储量2 19=IGB,双面为2GB。每天修磨几十块铸坯，要完成的存储量、计算量很大。检查0.5 m m大小的缺陷，其分辨精度至少比实物高3?4倍以上，需要分辨率为:
0.15mmX0.15mm的像素。这就又对检测、计算要求提高了一个数量级；
②还有对于比度不太大的氧化皮缺陷、夹渣缺陷等确定判断也很困难，特征提取很难，而所有判断都准确就更难了 ；
③仅凭一台相机无法确定三维空间，如仅从一个摄像机图像画面无法确定黑点是凹的裂痕还是落在坯表面的浮渣，而浮渣不用修磨。只有两台以上的不同角度图像才能确定凸凹。
【发明内容】
[0007]为了解决上述问题，本发明提供一种简单、实用、低成本的智能铸坯修磨机的表面质量检测方法、优化缺陷修磨方法。
[0008]本发明为解决其技术问题采用的技术方案是:一种智能修磨系统及设计方法，包括以下步骤:
1、在修磨机修磨砂轮一侧或与铸坯相对移动位置上配能实时检测整个铸坯表面宽度的图像摄像机以及处理计算机系统。同时配合修磨砂轮与铸坯相对移动的位置传感器，并连接计算机。
[0009]2、沿铸坯与修磨砂轮相对修磨运动方向，以砂轮修磨宽度或M倍像素为间隔纵线条划分铸坯图像画面，以砂轮修磨压下调整灵敏度为依据或以砂轮修磨宽度或N倍像素为依据垂直纵线条划分图像。将图像划分成许多网格。对每个网格图像进行质量判断。采用与理想判别缺陷相反的方法，变检测缺陷、改为检测非缺陷。即检测“合格(程度)”。
[0010]3、合格铸坯表面特点是光滑且比较亮、极容易判断。根据经验或或整个坯表面或部分(L X H)区域亮度平均值制定合格坯亮度标准值，依据此标准和不同的阈值判断每个网格内所有像素是否都合格，并判断合格区域的合格等级。同时还可以判断相邻像素亮度变化很小(相应阈值)。沿纵线条方向上，合并质量等级相同的相邻网格、形成质量等级一样的长条区域。
[0011 ] 4、与现在使用的统计修磨规程相结合，制定优化修磨规则。对于能够确定合格质量等级表面区域，参照原修磨规程确定优化的新修磨规则(深度)、不修磨或少修磨。而对于合格检测不能确定的区域，仍采用原来的经验统计修磨规程修磨。将所有优化后的修磨数据传给控制修磨砂轮的PLC，实施优化修磨。
[0012]5、在多遍修磨过程中，每一次修磨后铸坯表面亮度增加。可以根据刚修磨后的铸坯表面图像亮度，重新计算合格铸坯亮度标准及阈值、重新确定亮度连续判断阈值，进行新的优化计算。
[0013]6、安装与铸坯相对移动的铸坯表面清扫设备。该设备可以具有空气清扫、毛刷清扫、水清扫功能，能够随时清扫掉铸坯表面的浮渣。
[0014]7、对经过优化修磨后的铸坯进行初步检验，能分辨像素大小的所有合格区域。当对表面质量要求高的情况，人工检查、补休遗漏的缺陷。
[0015]所谓判断“合格”，并非是在判断的区域没有缺陷。而是换一种思路去检测表面质量等级。可以说含有缺陷的网格是“合格”等级最差的一种。如果说检测缺陷是最优方法，那么检查合格就是次最优方法。
[0016]检测“合格”的方法可以降低对图像系统的要求。如工艺要求检测判断0.5mm大小的缺陷，“合格”判定是选0.0X0.5mm的像素就够用。而判别缺陷却不够用。检查缺陷使用对比度的梯度突变为主要依据之一，还要加上各种缺陷的各自特征条件。
[0017]
相比现有修磨机技术，本发明具有以下优点:
1.通过本发明以低成本实现修磨优化，我们曾做出板坯修磨机优化修磨改造方案、整套系统(包括照明、图像检测系统、数据处理系统，清扫系统)成本价格不超过30万。
[0018]2.本发明简单、实用。由于采用了判别合格等级的方法，从工艺、计算机软件实现都极其简单，普通技术人员就能实施；
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