劉光軍

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司，山東 日照 276800）

表面檢測系統(tǒng)使用相機(jī)傳感器對鋼板表面進(jìn)行掃描，檢測并分類表面缺陷，質(zhì)檢人員或操作人員可以通過鋼板圖或統(tǒng)計報表得到有關(guān)缺陷的信息，所有檢測結(jié)果儲存下來可以用于質(zhì)量回顧。

1 檢測方案

鋼板表面質(zhì)量檢測儀主要由高性能的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、光學(xué)系統(tǒng)、大功率高亮準(zhǔn)直光源、冷卻系統(tǒng)、主電柜、操作終端及安裝保護(hù)附件等組成。

圖1 Plate Master:System Overview 系統(tǒng)組成圖

該系統(tǒng)采用先進(jìn)的掃描技術(shù)，自動進(jìn)行鋼板上下表面缺陷檢測，并自動進(jìn)行在線實時顯示、缺陷識別、缺陷分類、缺陷分級及記錄。能夠在線拍攝、記錄整張鋼板上下表面的錄影像，采用專用寬屏單獨顯示。自動分兩面按缺陷分類、分級在線實時顯示缺陷分布，對于規(guī)定的嚴(yán)重缺陷給出明顯的標(biāo)識。自動分鋼種、規(guī)格、表面類型等，按缺陷分類、分級進(jìn)行長度、位置、面積統(tǒng)計，給出統(tǒng)計結(jié)果。在線檢測到嚴(yán)重的、大面積的、連續(xù)性的、周期性的缺陷時，系統(tǒng)具有提示、可調(diào)的聲光報警功能。

系統(tǒng)所使用的軟件操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件系統(tǒng)、通訊軟件等均應(yīng)采用當(dāng)前先進(jìn)、可靠、穩(wěn)定的系統(tǒng)。圖像在線識別、分類、記錄、對比判定等軟件系統(tǒng)應(yīng)采用當(dāng)前最先進(jìn)、可靠、處理速度足夠的系統(tǒng)。提供獨立的便攜式編程器（i7，內(nèi)存16G），配置完整的、可實現(xiàn)與二、三級在線通訊的接口及相應(yīng)的軟件，實現(xiàn)與上級系統(tǒng)在線通訊。檢測系統(tǒng)配置2 個終端用于兩個檢測點操作室。系統(tǒng)顯示軟件具有中文操作界面。應(yīng)提供基本缺陷數(shù)據(jù)庫，各獨立的數(shù)據(jù)庫可以實現(xiàn)共享、互相調(diào)用。設(shè)備之間的通訊及與上級系統(tǒng)的通訊應(yīng)采用千兆以太網(wǎng)通訊方式，要求帶4 對電口、4 對光口。在線檢測與通訊環(huán)節(jié)應(yīng)采用抗干擾措施，如光線、磁場等干擾。系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)充分考慮檢修、維護(hù)的方便，具備熱防護(hù)裝置及吹掃裝置。系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)應(yīng)是開放式的，檢測數(shù)據(jù)可實現(xiàn)在通用的系統(tǒng)下打開，或可轉(zhuǎn)為通用系統(tǒng)（如MS office）可使用的數(shù)據(jù)。硬件配置應(yīng)采用開放式配置，能使用市場通用的零件進(jìn)行維修與更換。

2 系統(tǒng)軟件描述

2.1 用戶操作軟件Plate Master

在線表面質(zhì)量控制對提高產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模和質(zhì)量有很大的經(jīng)濟(jì)效益。ISRA Parsytec 的操作軟件ODIS 顯示表面數(shù)據(jù)，包括缺陷數(shù)據(jù)，它們的確切位置以及相應(yīng)的圖像。

檢測的表面缺陷應(yīng)包括夾雜、裂紋、氧化鐵皮壓入、麻點、凹坑、劃傷、氣泡、折疊、結(jié)疤、花斑、壓痕、起皮、異物壓入等國標(biāo)規(guī)定的種類及企業(yè)自定義缺陷種類；鋼板上下表面100%檢測，檢測鋼板規(guī)格滿足生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格的要求；鋼板缺陷尺寸檢測分辨率：0.25mm*0.25mm*0.1mm；鋼板缺陷尺寸檢測誤差：長度≤0.3mm，寬度≤0.3mm；可檢測鋼板的最小缺陷尺寸：0.50mm*2mm*0.15mm（系統(tǒng)判定缺陷尺寸級別具備人工可選擇性）；深度缺陷檢測精度：0.1mm；鋼板缺陷檢測定位精度：寬度方向≤2mm，長度方向≤10mm；鋼板缺陷檢出率≥95%，識別準(zhǔn)確率≥90%。為了保證好的一貫的檢測結(jié)果，需要使用多重加權(quán)分類器。我們認(rèn)為分類器的構(gòu)造，自學(xué)習(xí)的方法和分類器的形態(tài)是證準(zhǔn)確成功分類的關(guān)鍵。為了保證好的一貫的檢測結(jié)果，需要使用多重加權(quán)分類器。我們認(rèn)為分類器的構(gòu)造，自學(xué)習(xí)的方法和分類器的形態(tài)是保證準(zhǔn)確成功分類的關(guān)鍵。選定的配置將決定自學(xué)習(xí)過程的效率，準(zhǔn)確性，缺陷和材料變化時的適應(yīng)能力，同時也決定了維護(hù)的便利性。所以我們針對各種分類器技術(shù)，應(yīng)用了分類器集成來集成各種分類器技術(shù)，如C5，SVM，ANN（根據(jù)要求）。當(dāng)?shù)玫揭粋€缺陷圖像時，每種分類器將分別對其進(jìn)行分類。分類器的性能將被評估，最后綜合評估后確定缺陷的種類。表面檢測系統(tǒng)通常比人工檢測多檢測出10 倍～100倍的缺陷，對包含大量信息的檢測結(jié)果進(jìn)行后處理是質(zhì)量決策支持的關(guān)鍵。對單缺陷位置、單缺陷外觀、周期性缺陷、缺陷合并和外觀條件等進(jìn)行后處理。一些缺陷類型，如缺陷集群、邊部缺陷或缺陷跟蹤將被特別處理。

系統(tǒng)對絕大部分后處理信息進(jìn)行在線評估，對于一些過于復(fù)雜的評估，將在生產(chǎn)完畢后進(jìn)行。此支持顯示屏幕上當(dāng)前鋼板的后處理結(jié)果給檢查人員。后處理后如有變化，鋼板圖將自動更新。后處理規(guī)則的使用完全配合決策樹構(gòu)造，因此能保證一貫的分類過。

2.2 專家數(shù)據(jù)庫

Plate Master 系統(tǒng)是特定產(chǎn)線針對性地應(yīng)用系統(tǒng)包，其包含預(yù)置的檢測設(shè)定和基于其他同樣生產(chǎn)線的項目里積累的樣本數(shù)據(jù)庫預(yù)置的即時分類器。即時分類器是初始分類器，使系統(tǒng)能提早投入使用。即時分類器建于25，000 個以上的陷圖像。所謂專家數(shù)據(jù)庫是基于在480 個以上的鋼鐵生產(chǎn)線上系統(tǒng)安裝經(jīng)驗積累的，它覆蓋各種多樣缺陷和可能造成的原因，最終帶給客戶快速的系統(tǒng)條適和投入使用。ISRA Parsytec 提供針對產(chǎn)線和材料別描述各類缺陷的缺陷目錄，其內(nèi)容包含性能保證值和考核方法。

2.3 人工檢測數(shù)據(jù)輸入

寬厚板專用軟件功能強(qiáng)大，可以幫助質(zhì)檢人員從日常的繁重工作中解放出來。質(zhì)檢人員可以抽出精力去關(guān)注鋼板的其他屬性，如形狀，顏色，邊部情況等，如果質(zhì)檢人員發(fā)現(xiàn)有與標(biāo)準(zhǔn)偏離的地方，那可以通過ODIS 將這些數(shù)據(jù)手工錄入到系統(tǒng)內(nèi)。每個鋼板生產(chǎn)完畢后，自動生成鋼板報告并可以打印。報告形式包含每一鋼板檢測報告、班報等。還可以提供報告預(yù)覽。

3 結(jié)語

綜合以上研究分析，表面檢測系統(tǒng)具有完整的人機(jī)操作界面，能實時顯示鋼板并輸出鋼板缺陷、寬度、長度等鋼板測量結(jié)果。并能將以上數(shù)據(jù)傳送到過程計算機(jī)系統(tǒng)L2。有完善的自診斷功能及故障信息報警功能，能顯示故障部位以便于點檢和維修。系統(tǒng)與L1 之間采用硬接線方式進(jìn)行信號傳輸，其中與L1 模擬信號的交換經(jīng)信號隔離器隔離后輸出，與L2 之間采用Ethernet 網(wǎng)絡(luò)接口（TCP/IP 協(xié)議）進(jìn)行通訊，用于接收L2 下發(fā)的鋼板號、牌號、品種等鋼板信息，并向L2 上傳鋼板長度、鋼板寬度、鋼板缺陷等鋼板測量結(jié)果。