[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器視覺(jué)的鋼材低倍數(shù)字化檢測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211518161.0
• 申請(qǐng)日: 2022-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115541601A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 屈小波;彭艷;侯興輝;陳遠(yuǎn)清;余超;劉洋;唐佳勇;劉才溢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇永鋼集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/88
• 分類號(hào): G01N21/88
• 代理公司: 南京智造力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32382
• 代理人: 張明明

本發(fā)明提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的鋼材低倍數(shù)字化檢測(cè)方法，屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，本發(fā)明通過(guò)集成制樣輸送、圖像采集、缺陷識(shí)別評(píng)級(jí)和數(shù)據(jù)分析整理功能，具有小型化、自動(dòng)化、安全化、高效化以及實(shí)時(shí)人機(jī)交互設(shè)計(jì)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)操作人員高度自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化控制作業(yè)，減少操作人員工作強(qiáng)度以及作業(yè)的酸性環(huán)境對(duì)操作人員身體的危害。提升檢測(cè)過(guò)程的自動(dòng)化、智能化、精確化和安全化程度。以圖像處理技術(shù)為基礎(chǔ)對(duì)鋼材低倍缺陷進(jìn)行檢測(cè)和分類，并且將缺陷信息數(shù)字化，能夠高效、準(zhǔn)確、客觀的建立鋼材低倍組織質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，為鋼鐵行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)向短流程、自動(dòng)化、智能化發(fā)展提供技術(shù)支撐，對(duì)于提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼鐵冶金領(lǐng)域，特別涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的鋼材低倍數(shù)字化檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

鋼材產(chǎn)品在國(guó)防軍工、船舶工業(yè)、核電設(shè)備等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，生產(chǎn)出組織均勻、心部無(wú)缺陷的高品質(zhì)鋼材對(duì)于提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。連鑄-加熱-連軋-冷卻是鋼材典型的生產(chǎn)工藝過(guò)程，具有高效自動(dòng)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。連鑄坯的質(zhì)量直接決定了軋制后鋼材產(chǎn)品質(zhì)量。盡管目前連鑄技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但連鑄過(guò)程中由于冷卻工藝、鑄坯拉速不匹配等原因?qū)е碌倪B鑄坯中心疏松縮孔、裂紋、枝晶偏析等缺陷仍是連鑄領(lǐng)域的共性問(wèn)題，且隨著連鑄坯規(guī)格尺寸增大，問(wèn)題也更加突出。因此對(duì)連鑄坯心部缺陷的快速識(shí)別，對(duì)于溯源優(yōu)化生產(chǎn)工藝、改善連鑄坯質(zhì)量、提高鋼材產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。

由于鋼材在生產(chǎn)過(guò)程中，不可避免地出現(xiàn)缺陷，甚至廢品，而不同工藝狀態(tài)下產(chǎn)生的缺陷類型、特征和形成機(jī)制也不完全相同。這些加工缺陷將對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，因此對(duì)鑄坯缺陷檢測(cè)和控制對(duì)提高鋼材產(chǎn)品質(zhì)量也有一定意義。

綜合以上兩點(diǎn)可以得知，連鑄坯在凝固過(guò)程中形成的內(nèi)部組織形態(tài)，對(duì)于后續(xù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)最終產(chǎn)品的力學(xué)性能有著極為重要的影響。在生產(chǎn)過(guò)程中，多種因素(如鋼水中的非金屬雜質(zhì)、氣體，溫度控制不當(dāng)，工藝缺陷或操作人員失誤等)都會(huì)使連鑄坯內(nèi)部產(chǎn)生低倍缺陷，以及影響連鑄坯凝固組織結(jié)構(gòu)。連鑄坯凝固組織結(jié)構(gòu)反映了鑄坯結(jié)晶的形貌，結(jié)晶狀況的差異會(huì)使凝固組織的結(jié)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)的變化。通過(guò)對(duì)連鑄坯低倍試樣凝固組織的區(qū)域識(shí)別，可以及時(shí)監(jiān)測(cè)鑄坯產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而優(yōu)化生產(chǎn)工藝，避免產(chǎn)生大量不合格產(chǎn)品，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

連鑄坯的低倍檢驗(yàn)是企業(yè)質(zhì)量控制的最重要環(huán)節(jié)。對(duì)于企業(yè)而言，鑄坯低倍組織檢驗(yàn)的最基本任務(wù)有：①優(yōu)化操作工藝，改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量，大多低倍缺陷都是在連鑄中產(chǎn)生的，通過(guò)對(duì)鋼坯的低倍組織進(jìn)行觀察，可判斷出操作工藝存在的問(wèn)題；②研制新鋼種，通過(guò)對(duì)鑄坯凝固組織進(jìn)行驗(yàn)證，可初步判斷新鋼種的性能；③為連鑄機(jī)的維護(hù)檢修工作提供指導(dǎo)性信息，控制鑄坯缺陷的產(chǎn)生；④在最終產(chǎn)品質(zhì)量體系中，為鑄坯初始形態(tài)提供檢驗(yàn)結(jié)果證明。

近年來(lái)，隨著鋼鐵冶金行業(yè)自動(dòng)化程度及生產(chǎn)水平不斷提高，需要快速而精確地對(duì)鋼材低倍組織缺陷進(jìn)行檢測(cè)，以適應(yīng)更快的生產(chǎn)速度及更高的產(chǎn)品質(zhì)量。目前常規(guī)低倍檢測(cè)評(píng)級(jí)方法仍采取人工評(píng)級(jí)模式，即將低倍組織試樣圖片與國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行目測(cè)或人工測(cè)量后對(duì)比，給出評(píng)級(jí)報(bào)告。這種評(píng)級(jí)方法不可避免的存在誤差大、評(píng)級(jí)滯后、缺乏數(shù)據(jù)庫(kù)支持等缺陷。由于每個(gè)質(zhì)檢人員的經(jīng)驗(yàn)水平參差不齊，評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)各不相同，導(dǎo)致主觀因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，并且數(shù)據(jù)的匯總整理、歸檔主要依賴人工手動(dòng)完成，較難保障數(shù)據(jù)的完整性和有效組織，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、不一致的情況，抑制了低倍缺陷評(píng)級(jí)在先進(jìn)自動(dòng)化鋼鐵生產(chǎn)流程的發(fā)揮。

隨著機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，視覺(jué)檢測(cè)作為一種快速、準(zhǔn)確的非接觸無(wú)損檢測(cè)方法，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域。相較于人工檢測(cè)，視覺(jué)檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①人工檢測(cè)人力成本高，檢測(cè)速度慢，使用視覺(jué)檢測(cè)可以有效降低成本；②人工檢測(cè)往往存在一定的誤差和人為因素，而視覺(jué)檢測(cè)在確定裝置的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)后，檢測(cè)過(guò)程將嚴(yán)格按照檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，精度較高；③視覺(jué)檢測(cè)具有很高的自動(dòng)化程度，不僅可以提高檢測(cè)效率，還會(huì)為企業(yè)的設(shè)備及工作的安全性帶來(lái)好處。此外，通過(guò)將視覺(jué)檢測(cè)與各種技術(shù)、設(shè)備和算法相結(jié)合，可以最大限度發(fā)揮出系統(tǒng)的潛力，具有較高的應(yīng)用前景。