[發明專利]基于嵌入式圖像處理系統的帶鋼表面在線檢測系統及方法

無效

• 申請號: 201110418936.2
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN103163141A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 高冰;原思宇;趙坦;李文斌;李廣龍;宋寶宇;王奎越;楊東曉
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G06K9/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種冷軋鋼板表面質量信息在線檢測技術，具體是一種基于嵌入式圖像處理系統的冷軋鋼板表面質量在線檢測系統及方法。

背景技術

我國是鋼鐵生產大國，當前鋼材主線產品如汽車板、不銹鋼裝飾板等，其表面質量對其總體質量乃至市場競爭力起著決定性作用。目前，冷軋鋼板表面質量缺陷檢測多采用人工目測的方法，或者單純的機電技術或者光學技術檢測方法。人工檢測方式具有檢測有效速度范圍小、視覺靈敏度低、受人體功能方面的影響等缺點，而基于單純機電技術或光學及時的檢驗方式如渦流檢測要求的技巧性高，拋光表面或者粗糙表面會影響檢測結果。漏磁檢測方法不能檢測粗糙的表面，對缺陷不能精準識別。激光檢測方法難于維護。

目前，采用電荷耦合傳感器采集帶鋼表面質量缺陷的方法還需要專用的圖像采集卡以及信號轉換設備(如專利申請號為200510010049.6，名稱為“線陣圖像式帶鋼表面在線缺陷檢測裝置及其檢測方法”中使用的模擬數字轉換器，光纖轉換接口等)，對于高速運行的帶鋼會造成缺陷信息傳輸上的延時，以及系統資源的消耗。

嵌入式系統是一種“完全嵌入受控器件內部，為特定應用而設計的專用計算機系統”，基于嵌入式的圖像處理技術，又可稱為“機器視覺”，將被測對象的圖像作為信息載體，從中提取有用的信息來達到測量的目的，具有非接觸、高速獲得信息的優點。

在工業監控、如鋼板表面質量在線檢測這樣的場合會使用一些復雜的算法處理大量的數據，并且對系統的體積、功耗和實時性都有很高的要求。傳統的基于“攝像機-圖像采集卡-通用PC”的圖像處理系統很難滿足要求，目前針對鋼板表面質量檢測的方法主要有兩種：基于PC的純軟件檢測方法，這種方法運行速度相對較慢。另一種方法是采用多DSP并行處理數據，系統龐雜，成本較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于嵌入式圖像處理系統的帶鋼表面在線檢測系統及方法，采用機器視覺與嵌入式數字信息處理相結合的手段對高速冷軋帶鋼表面缺陷信息進行采集，解決基于PC的純軟件檢測方法運行速度相對較慢，以及基于機器視覺的冷軋帶鋼表面缺陷采集方法下系統龐雜，設備種類多，系統資源消耗高的等問題；通過編碼器將生產信號與缺陷檢測系統結合，有效而準確的對缺陷信息進行定位并分析缺陷屬于何種類型，滿足在冷軋帶鋼高速運動狀態下對帶鋼表面缺陷信息實時的采集與識別。

本發明的目的是這樣實現的，一種基于嵌入式圖像處理系統的帶鋼表面在線檢測系統，主要包括安裝在用于傳送帶鋼的S輥上的編碼器，位于被檢測傳送帶鋼上下的固定框架，安裝在固定框架上的線性LED光源和線陣CCD相機，通過千兆以太網與編碼器、CCD相機相連接的嵌入式圖像處理系統，通過交換機與嵌入式圖像處理系統相連接的服務器、存儲以及顯示器；所述的嵌入式圖像處理系統主要有數字信號處理DSP和可編程邏輯器件FPGA組成。檢測方法采用線性紅色LED光源照射于冷軋帶鋼的上、下表面，通過高速線陣CCD相機對冷軋帶鋼表面信息進行采集，采集到的信息在相機內部直接轉換為數字信息，并通過千兆以太網傳入嵌入式圖像處理系統，在嵌入式圖像處理系統中對采集到的冷軋帶鋼圖像進行預處理，圖像的預處理是指通過圖像處理算法(包括邊界搜索算法、濾波處理、圖像增強算法等)，判斷采集到的帶鋼圖像是否有疑似缺陷，如發現有可疑圖像則進入采集系統的服務器中，通過模式識別的方法對可疑的圖像信息進行進一步的判斷，通過對特征值的提取與特征選擇，對缺陷信息進行確定及分類。

本發明中，采用線性紅色LED光源照射于冷軋帶鋼的上、下表面，為CCD提供明亮的視場，清晰地采集到冷軋鋼板的圖像，本發明中，設計紅色線性LED光源的位置通過保護裝置中的旋鈕可調，這樣能夠保證及時調整LED光源位于最合適的位置以及角度，使得線陣CCD相機能夠采集到更多種類的帶鋼表面缺陷圖像，同時能夠使圖像準確地顯示出缺陷的特征信息。紅色的線性LED光源具有快速達到照明穩定狀態、高照度輸出、高均勻性等特點，同時照明光源的波長與CCD器件的峰值波長相匹配，使得CCD傳感器以很高的靈敏度完成光電轉換。高強度線性光源能夠降低自然光產生的噪聲，因此紅色線性LED光源是冷軋鋼板表面缺陷檢測的最佳選擇。