寬厚板表面質量檢測系統

所屬學院：工程技術研究院

合作方式：?整體轉讓 ?技術許可 ?作價入股 ?合作開發 ?其它_____

成果簡介：

缺陷檢測對于分析寬厚板產品的表面質量至關重要，這些缺陷會影響后續成品的耐蝕性和耐磨性。由于鋼板生產過程中有鋼板表面溫度過高、軋制速度過快、鋼板冷卻時間過長等因素，導致人工檢測方法效率過低，容易造成批量缺陷出現，對鋼廠帶來巨大的損失，因此，機器視覺方法被用于自動化鋼板表面質量檢測。北京科技大學與國內冶金企業合作,成功研發了寬厚板表面檢測系統,形成了具有自主知識產權的關鍵技術。本成果的關鍵技術和創新點如下：

1. 研發了一種超寬厚板表面缺陷在線檢測系統圖像采集方法，根據板面的最大寬度和所需檢測缺陷的最小尺寸以及相機分辨率決定使用的線陣相機數量，窄帶LED光源數量和相機數量保持一致。保證了相機采集速率不發生變化的情況下實現對光源亮度的快速調整，保證圖像背景亮度的均勻。

2. 研發了實時的缺陷圖像檢測和識別方法，結合遺傳算法和加權最大類間方差法解決缺陷檢測問題，并且采用Inception-Resnet-v2模型來識別缺陷的種類，得到平均檢出率大于98%，平均識別率大于88%，滿足了實際的現場需求。

3. 研發設計了針對重點缺陷的報警功能，通過聲光報警模塊將報警信息轉化為語音信息，能夠實時對操作人員通報嚴重缺陷的類別，位置等信息。

成熟程度及推廣應用情況：

目前處于何種研發階段：?研發?小試?中試?小批量生產?產業化；樣機：?有?無

推廣應用情況：與三明鋼鐵、包鋼、五礦營口鋼鐵、安陽鋼鐵、柳鋼和鞍鋼等多個鋼廠合作，實現了實時鋼板表面缺陷檢測和識別，為鋼廠避免了嚴重缺陷批量化問題，有效的提高了鋼板的成材率，并且極大地提高了鋼廠的經濟效益。

技術優勢：

采用多組線陣CCD相機和窄帶LED光源，通過激光測速儀獲取鋼板準確運動速度，使用PWM信號實現對多個相機的進行外部觸發同步采集控制，保證多個相機采集位置，同時通過利用同一信號的脈沖寬度來控制圖像采集每一行照明光源的亮度。實現了對采集速度和圖像亮度的控制，可實現圖像中單條線亮度調整，讓光源快速響應亮度變化的請求。針對不同背景、不同厚度、不同鋼種的鋼板，均可采集得到較為清晰的板面圖像。

缺陷檢測方面結合區域分割與遷移學習分類技術，訓練得到不同鋼種下的背景模型，模型具備較強的魯棒抗干擾能力，大大降低了缺陷誤報。

系統設計了針對重點缺陷的報警功能，通過聲光報警模塊將報警信息轉化為語音信息，提醒操作人員注意板面質量情況。同時系統支持歷史回查及缺陷數據導出功能，實現了鋼板質量的追溯。

性能指標：

檢出率≥98%，識別率≥88%。

市場分析：

隨著制造業由量到質的改變，鋼廠對于生產的鋼材表面質量十分重視，傳統的人工檢測方法不足以滿足市場對質量的需求。基于機器視覺的鋼板表面缺陷檢測技術以高效、實時、可追溯、接近人眼感知等諸多優勢。因此，寬厚板表面檢測系統的研發有效的減少了鋼板軋制過程中出現的批量性缺陷和嚴重性缺陷，大大降低了鋼廠在生產鋼板中產生的損失，且提高了鋼板的生產質量。

經濟效益分析：

寬厚板表面缺陷檢測系統可以高效的排查鋼板表面的嚴重缺陷，一旦檢測到周期性缺陷，將立刻停止鋼板軋制工作，執行換輥等操作，有效避免了批量問題鋼板出現的可能，大大的提升了鋼廠的經濟效益。

成果亮點：

1. 具有自主知識產權，研究成果已授權發明專利2項，授權公布號：CN110376207B，專利名稱：一種超寬厚板表面缺陷在線檢測系統圖像采集方法；申請號202010335248.9，一種鑄坯厚度自適應在線圖像采集方法。

2. 成果來源：包鋼寬厚板表面檢測項目、柳鋼中厚板表面檢測項目、營口京華中厚板表面檢測項目等企業橫向項目等

3. 技術先進性：國內領先,具有大于98%的缺陷檢出率以及大于88%識別率。

團隊簡介：

鄧能輝，長期從事智能制造和人工智能的研究。

主要成員：楊朝霖，吳昆鵬，石杰，王少聰，郭亞男，焦小松。

聯系方式：

鄧能輝，18601031173，dengnenghui2006@163.com。

成果相關照片：

圖1 寬厚板表檢缺陷分析界面

圖2 單獨缺陷查看

圖3 寬厚板某一類缺陷查看界面

聯系方式：

北京科大科技園

010-62333830,62335841,62335665,62333626