鋁板帶表面缺陷智能檢測技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：文章介紹了鋁板帶發(fā)展帶來的表面缺陷智能檢測系統(tǒng)的需求，檢測裝置的構(gòu)成及檢測過程技術(shù)。同時(shí)，對智能檢測系統(tǒng)在鋁板帶生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用結(jié)果做簡要介紹。

關(guān)鍵詞：鋁板帶生產(chǎn)；表面缺陷；在線檢測

1 引言

隨著我國鋁加工技術(shù)的飛速發(fā)展，高附加值的陽極氧化料、CTP板基、易拉罐體用鋁、汽車板已躍居成為各鋁板帶加工廠的主導(dǎo)產(chǎn)品。而依靠人眼進(jìn)行表面質(zhì)量的檢查方式早已無法滿足高速生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、在線預(yù)警、缺陷分析、成品分級的新形式需求。為此，必須引入機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)行表面質(zhì)量的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確監(jiān)控，確保高精鋁板帶的質(zhì)量檢測能力。下面，以國外知名公司COGNEX的表面檢測系統(tǒng)，說明在線檢測鋁板帶的表面缺陷的實(shí)現(xiàn)過程。

2 表面檢測系統(tǒng)

COGNEX公司表面檢測系統(tǒng)分為硬件結(jié)構(gòu)和軟件系統(tǒng)兩大部分。硬件結(jié)構(gòu)包含提供高強(qiáng)度照明光源、CCD相機(jī)、圖像采集及處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接口系統(tǒng)、系統(tǒng)服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器及磁盤陣列。軟件系統(tǒng)在windows架構(gòu)下，由具備強(qiáng)大影像功能的smartview系列軟件組成。包含系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控模塊、質(zhì)量缺陷采集模塊、圖像質(zhì)量二次處理模塊、系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示模塊、報(bào)告與判級模塊。（圖1）

2.1 照明光源選擇

高強(qiáng)度照明光源是整個(gè)表面檢測系統(tǒng)的重要組成部分。光源的強(qiáng)度解決了現(xiàn)場惡劣環(huán)境及鋁板表面粗糙度引起的漫發(fā)射給CCD相機(jī)造成的信號采集困難。在熱軋機(jī)上宜使用穿透力強(qiáng)的鹵素?zé)艄庠炊诰麢C(jī)上則使用均勻散射光的LED光源。CCD攝像機(jī)對最初信號的完整采集，保證了表面檢測系統(tǒng)對表面缺陷，特別是低對比度缺陷的完全準(zhǔn)確收集。現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)軋制速度在500米/分以上的條件下，光源的光強(qiáng)需≥35mcd。（圖2）

2.2 攝像機(jī)

CCD攝像機(jī)采用焦距范圍為50mm的日本Nikon公司高速智能相機(jī)。該相機(jī)采用行掃描技術(shù)，對鋁板帶表面進(jìn)行連續(xù)的線掃描，每秒最多可以完成2萬行的信號跟蹤。準(zhǔn)確分辨率高達(dá)（0.2*0.2）mm。

2.3 圖像預(yù)處理

經(jīng)編碼器同步傳遞后的CCD信號，先通過COGNEX公司獨(dú)家的IPB影像加速卡進(jìn)行信號預(yù)處理，進(jìn)一步增強(qiáng)信號，進(jìn)而連續(xù)組成圖像。預(yù)處理包括：利用傅利葉分析，對信號降噪，將圖像進(jìn)行亮度、對比度的調(diào)整，邊緣銳化和平滑濾波。亮度與對比度調(diào)整，增強(qiáng)了圖像特征值，易于識(shí)別。邊緣銳化將使圖像邊界由模糊變得清晰，易于缺陷尺寸、形貌的界定。平滑濾波采用中值濾波方法，可以很好地抑制干擾脈沖和點(diǎn)狀噪聲，同時(shí)又能較好的保持邊緣信息。

2.4 圖像灰度分析

理論上，當(dāng)鋁板帶表面無缺陷時(shí)，圖像灰度呈現(xiàn)連續(xù)等值分布。實(shí)際采集中，圖像灰度是在一定范圍內(nèi)進(jìn)行波動(dòng)。當(dāng)灰度值超出范圍，圖像將被判定為缺陷。當(dāng)然，評價(jià)一個(gè)信號的灰度是否是缺陷還不是那么簡單，還要根據(jù)一系列特征值，如亮度、對比度、發(fā)生頻率等綜合考慮后，才能做出最終判定。

2.5 缺陷的識(shí)別

灰度分析完成，信號將被交給自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)配備了根據(jù)COGNEX公司應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)而設(shè)定的每一個(gè)已定義缺陷種類的預(yù)期特征值范圍。在檢測期間，識(shí)別系統(tǒng)比較信號特征與已定義缺陷種類的匹配程度，一經(jīng)確認(rèn)，即觸發(fā)顯示。

2.6 缺陷的處理

缺陷的處理由具備人工智能的專家系統(tǒng)完成，目的是確定鋁板帶的質(zhì)量等級。質(zhì)量等級是按不同客戶的標(biāo)準(zhǔn)與特殊要求共同制定的。經(jīng)過判級，產(chǎn)品將自動(dòng)匹配給最適合用戶。

3 結(jié)束語

目前，COGNEX的表面檢測系統(tǒng)已在我司多條生產(chǎn)機(jī)列上穩(wěn)定運(yùn)行。表面檢測系統(tǒng)不僅可以有效的捕捉缺陷并分類，還能根據(jù)缺陷的統(tǒng)計(jì)信息判定鋁板帶的質(zhì)量等級，按客戶的不同需求進(jìn)行分配。減少了質(zhì)量異議風(fēng)險(xiǎn)，減輕了生產(chǎn)工人的負(fù)擔(dān)，降低了生產(chǎn)成本，改善了企業(yè)形象，增強(qiáng)了市場競爭力。成為了我司高新技術(shù)應(yīng)用促進(jìn)企業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的有力佐證。

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