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(資料圖)

表面缺陷檢測系統(tǒng)采用的是利用激光式線條相機（linecamera）、CCD/CMOS式線條相機、CCD/CMOS區(qū)域相機（areacamera）進行圖像識別的方法。過去，鋼鐵業(yè)使用激光式線條相機的情況很多，但在這些情況中使用的激光光點，因直徑的制約，很難檢查出微小的缺陷，并且不能檢查出無凸凹的花紋狀缺陷。因此，圖像識別方法表面缺陷檢測系統(tǒng)是帶鋼表面缺陷檢測系統(tǒng)的主流模式。圖像識別方法表面缺陷檢測系統(tǒng)的攝像機有區(qū)域相機和線條相機兩大類別。其中，線條相機的長度方向分辨率優(yōu)于區(qū)域相機。攝像機使用的圖像傳感器有CCD（電荷耦合元件）傳感器和CMOS（互補金屬氧化物半導體）傳感器。兩種傳感器在功能和性能方面的差別如下。CCD傳感器所有二維像素信號輸出的電子，由電容器構成的轉送線路將信號發(fā)送出去。與此不同，CMOS傳感器，將像素信號輸出電子增幅，經(jīng)半導體管轉換將各像素的信號輸出電子讀出。所以，CMOS傳感器容易受噪聲干擾，但比CCD傳感器便宜。隨著近年來傳感器技術的進步，開發(fā)出CMOS傳感器的噪聲對策技術，所以，表面缺陷檢測系統(tǒng)使用的傳感器主要是CMOS傳感器。日本這家制鐵所也采用了使用CMOS傳感器線條相機的表面缺陷檢測系統(tǒng)。

表面缺陷檢測系統(tǒng)的基本結構如圖1所示。這樣的構成裝置是，①攝像機和光源（LED、熒光燈等）、②圖像處理計算機、③數(shù)據(jù)儲存/確認控制用PC。表面缺陷檢測系統(tǒng)將攝像機拍攝到的被檢查對象的連續(xù)圖像輸送到圖像處理計算機，對圖像進行實時處理，根據(jù)圖像的色調(diào)深淺對缺陷進行判定檢查。檢查結果被輸送到數(shù)據(jù)儲存/確認控制用PC。PC上顯示出帶鋼展開圖和缺陷圖像，并保存在PC中。當檢查到缺陷時，警報器發(fā)出警告鳴聲。

圖2是表面缺陷檢測系統(tǒng)判定缺陷方法的概略圖。將來自光源的透射光或反射光進行二值化處理后，利用軟件或光源輸出功率調(diào)整的方法使檢測信號增幅（標準化處理），然后對二值化信號設定閾值。對檢測出超過閾值的信號的像素位置信息和信號強度進行列表。根據(jù)規(guī)定條件，制成準缺陷圖像數(shù)據(jù)。利用準缺陷圖像的大小、形狀、色調(diào)深淺、位置等參數(shù)對檢測到的圖像進行細致判斷，判定檢測到的圖像是否是缺陷。

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導入表面缺陷檢測系統(tǒng)的準備工作

2.1檢查缺陷的確定

特殊鋼產(chǎn)品上的卷取劃傷、刮傷、剝落異物壓入等非周期性表面缺陷是表面缺陷檢測系統(tǒng)應檢查出來的缺陷，并且要表明缺陷位置?？捎们腥≡嚇臃椒ㄟM行檢查的周期性缺陷不在表面缺陷檢測系統(tǒng)的檢查范圍之內(nèi)。表面缺陷檢測系統(tǒng)攝像機和光源的角度不同，缺陷顯示的外觀也不同。因此在檢查前，要確定要檢查的缺陷并精準設定表面缺陷檢測系統(tǒng)攝像機和光源的角度。

2.2表面缺陷檢測系統(tǒng)的設置位置。

保證表面缺陷檢測系統(tǒng)檢查精度的最重要的因子是通板線（帶鋼輸送線）的穩(wěn)定性。如圖3所示，當通板線不穩(wěn)定時，攝像機接受的信號波形混亂。為了防止波形混亂導致誤檢，就要降低閾值，這樣就降低了表面缺陷檢測系統(tǒng)的檢查能力。因此，表面缺陷檢測系統(tǒng)應設置在張緊輥等大直徑輥和展開角大的位置?；蛘撸鐖D5所示，在通板線上安裝有展開角的檢查輥。

1號、2號帶鋼縱剪線沒有現(xiàn)成的大展開角輥，所以，安裝了圖4所示的新檢查輥。

2.3表面缺陷檢測系統(tǒng)的選定

國內(nèi)外有許多廠家銷售圖像識別式表面缺陷檢測系統(tǒng)，其性能、價格多種多樣。大所以在選定表面缺陷檢測系統(tǒng)的類型時，采集了實際缺陷試樣和油污、退火花紋等對產(chǎn)品無害但外觀與正常帶鋼表面不同的非缺陷試樣，利用廠家的試驗機進行評價試驗。

1號、2號帶鋼縱剪線的表面缺陷檢測系統(tǒng)進行了表2所示項目的評價試驗，達到選定標準的設備技術條件見表2。

表面缺陷檢測系統(tǒng)在帶鋼的正面和背面都設置了低角度和高角度兩種攝像機。用這兩種攝像機進行缺陷檢查，并導入缺陷圖像參數(shù)綜合判定系統(tǒng)，將有害缺陷與無害的油污、退火花紋區(qū)別開來，防止了誤判。

如果選定了不符合表2要求的表面缺陷檢測系統(tǒng)，則會產(chǎn)生在帶鋼高速通板中不能進行檢查的區(qū)間和出現(xiàn)上萬個缺陷圖像不得不由人工進行判定的困境。因此使用這種不符合表2要求的表面缺陷檢測系統(tǒng)，不能建立產(chǎn)品質(zhì)量保證體系。

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表面缺陷檢測系統(tǒng)的調(diào)整

特殊鋼帶鋼的生產(chǎn)流程是退火-冷軋-脫脂-平整軋制。制造條件決定帶鋼的光澤度、油污程度、有無油斑、有無退火花紋等。為了使表面缺陷檢測系統(tǒng)具有要求的檢查功能，必須使表面缺陷檢測系統(tǒng)滿足表3所示的最佳處理條件、閾值、判定條件等。如圖5所示，在表面缺陷檢測系統(tǒng)中構建了自動設定最佳標準化處理條件、閾值、判定條件的機構，實現(xiàn)了帶鋼表面缺陷的高精度檢查體制。

3.1標準化處理的設定

帶鋼的光澤度不同，對光源光線的反射量也不同。因此本表面缺陷檢測系統(tǒng)針對帶鋼的各種光澤度設定檢查條件，調(diào)整標準化處理的設定值。

3.2缺陷信號閾值的調(diào)整實例

3.2.1缺陷識別范圍優(yōu)化

為了提高缺陷判定規(guī)則的精度，應增多缺陷輪廓、色調(diào)的準確數(shù)據(jù)。對缺陷信號閾值進行調(diào)整后可以全部檢查出帶鋼上具有缺陷特征的部分。雖然也可以檢查出油污、退火花紋，但對表面缺陷檢測系統(tǒng)的判定規(guī)則進行調(diào)整后，可以識別出這些非缺陷。

3.2.2根據(jù)帶鋼原板狀態(tài)調(diào)整缺陷信號閾值

來自上游工序的油附著狀態(tài)帶鋼和張力狀態(tài)帶鋼常常進入實際的帶鋼縱剪線上，因此在表面缺陷檢測系統(tǒng)進行檢查時，帶鋼正面背面會產(chǎn)生異常信號。例如，對邊部30mm內(nèi)涂油不完全的光澤度極高的帶鋼進行檢查時，帶鋼邊部30mm內(nèi)不論有無缺陷，在正面低角度攝像機視野內(nèi)，由于與帶鋼其他部位外觀不同，都識別為缺陷，而發(fā)生帶鋼全長缺陷誤判（圖6）。

表4是帶鋼表面缺陷的匯總。在圖6的情況下，降低了帶鋼邊部30mm內(nèi)區(qū)間的缺陷閾值，使系統(tǒng)不發(fā)生帶鋼全長缺陷誤判。

為了準確判定缺陷，應準確掌握缺陷的特征（如表4），并使用正面（高角）攝像機和背面（低角）攝像機，調(diào)整缺陷判定標準，不使缺陷流出廠外。

3.3判定標準的調(diào)整

表面缺陷檢測系統(tǒng)缺陷判定標準的調(diào)整要使用100多個參數(shù)（缺陷大小、長寬比、明暗度等），所以，利用人工將缺陷判定標準調(diào)整到最佳程度極為困難。為此，導入了缺陷判定標準設定的支援系統(tǒng)，用于缺陷判定標準設定。

為了利用AI進行缺陷判定標準設定，要對AI進行與人工檢查員同樣的教育。為此，建立了有害缺陷和無害花樣的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)應盡可能多。1號帶鋼縱剪線的缺陷判定標準設定支援系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中有2.3萬個圖像數(shù)據(jù)，2號帶鋼縱剪線的缺陷判定標準設定支援系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中有3萬個圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)設定缺陷判定標準。

本文為部分內(nèi)容，全文請參閱《世界金屬導報》29期B06。