熱眼HotEye在南鋼高線的應用

楊 靜，陳雷鳴

(南京鋼鐵有限公司高線廠,江蘇南京 210035)

自動化

熱眼HotEye在南鋼高線的應用

楊 靜，陳雷鳴

(南京鋼鐵有限公司高線廠,江蘇南京 210035)

簡要介紹了從美國引進的熱眼的工作原理、設備組成及維護要領。熱眼應用于高速軋機生產線，實現了熱軋線材表面質量的自動在線檢測和智能判斷，提高了在線產品表面質量的控制能力，降低了次品率，提高了勞動生產率。

高速線材；熱眼；表面質量；在線檢測

1 概述

南鋼高線廠目前是一家以生產特殊鋼為主的線材生產企業，在特殊鋼線材的生產過程中，表面質量的控制尤為重要。為滿足市場不斷提高的產品表面質量需求，就必須持續對自身的軋制工藝進行技術改造和升級，而高性能的表面質量檢測設備將為生產過程提供實時的表面監測，為提高產品質量、加速工藝改進、減少次品、降低生產成本發揮重要作用。

南鋼從美國引進的HotEye熱眼正是基于圖像技術的表面質量在線檢測設備。該設備能夠實現100 m/s高速軋制時，不間斷地對紅鋼進行全方位圖像拍攝，直觀反映在線軋件表面質量信息，同時還具有自動檢測、分類功能，所提供的表面缺陷圖像，可及時指導現場工藝調整，大大減少次廢品的產生。

2 HotEye熱眼介紹

2.1 測量原理

熱眼HotEye系統是利用特殊設計的光學投射方式，對鋼材表面進行在線檢測。它的檢測原理是基于圖像在線表面檢測技術，該技術比傳統的渦流探傷具有多方面的優勢。

首先，基于圖像的表面在線檢測技術已經成熟應用在板材上，后來拓展到連鑄坯，現又成功運用到線材上，其檢測精度較高，最小缺陷尺寸可達0.025 mm，比渦流技術的1/5甚至更小。熱眼采用多個攝像頭，沿線材圓周布置，覆蓋圓周表面，在線材軋制行進的過程中，在線對線材表面動態成像，如圖1所示。

圖1 攝像頭布置示意圖

其次，基于圖像的表面在線檢測技術能依據不同線材的表面特性(因鋼種或軋制工藝而不同)，選擇合適的系統參數，對檢測過程進行優化。另外，基于圖像的檢測技術可以提供實時、直觀的表面質量信息，具有自動檢測、分類功能，可以直接與數據庫通訊，提供線材表面的缺陷圖像反饋等。

2.2 熱眼的設備組成

熱眼系統主要有如下設備組成：測量單元、處理單元、冷卻單元、空過導管、滑動小車、本地遠程控制終端、過度端子箱等,見圖2。下面對它們的功能做簡單的描述：

圖1 熱眼系統組成

(1)測量單元：用攝像頭拍攝生產過程中鋼材的表面圖像，并將圖像資料回傳處理單元進行處理。測量單元硬件設備包括：四組攝像頭，四組燈源，四組對焦滑軌，其他輔助電子設備。測量單元需要有持續的冷卻水、冷卻空氣與高壓空氣供給，用來控制測量單元的溫升并保持內部清潔。介紹了測量單元中各元件功能如下:

光源: 檢測鋼材熱表面的光源

攝像頭: 拍攝鋼材表面圖像

對焦滑軌:攝像頭對焦

Camera Link:將攝像頭信號轉換成光纖信號

24VDC直流電源:電源供給:對焦滑軌，A/D轉換器，RS232/485轉換器,電耦合溫度感應器

12VDC直流電源:攝像頭電源

5VDC直流電源:CL信號延長轉換器電源

RS232/RS485轉換器:對焦滑軌RS-232信號至 RS-485信號轉換

RS485光纖信號轉換器:RS-485信號轉換為光傳輸信號

A/D轉換器:感應器模擬量信號轉換為數字量信號

冷卻水流量計:冷卻水流量檢測

冷卻空氣感應器:冷卻空氣檢測

高壓空氣感應器:高壓空氣檢測

吸塵器:單元內部清潔

交流散熱風扇:排出單元內部熱氣

(2)處理單元：提供除電源、控制信號、冷卻單元外的其他所有熱眼系統單元，處理單元能夠對影像資分析處理，制作缺陷檢測報告（Barfile），并可與鋼廠其他網絡通訊。處理單元中各元件功能如下:

Hoteye計算機:系統控制與資料庫管理

INT計算機:對影像進行第二級分類處理

Cam計算機:拍攝照片并檢測缺陷

Camera Link信號延長轉換器: 將攝相頭Camera Link信號轉換成光傳輸信號

網路交換器:提供內部計算機間網絡通訊

KVM轉換器:提供內部各計算機間操作界面轉換

顯示屏幕:操作界面

鍵盤與鼠標:操作界面

不斷電系統（UPS）:穩定電源并提供系統應急電源

SQL服務器:建構并支持 HotEye資料庫的運作

電氣箱終端接口:電源輸入與信號交換接口

電纜接口:各單元之間的連接接口

(3)冷卻單元：由一臺制冷機與兩臺鼓風機組成，專門供應冷卻空氣給測量單元。冷卻單元在供應冷卻空氣的同時會在測量單元內部形成正壓，有助于防止空氣中的粉塵通過縫隙進入測量單元內部。冷卻單元是獨立運行的，不與熱眼系統的其他單元連接。系統處理單元可利用安裝在測量單元內的冷卻空氣感應器與電耦合溫度感應器檢測冷卻單元運行是否正常。

(4)另外還有本地和遠程控制終端、過渡端子箱、滑動小車和空過導管等設備。

3 使用熱眼的經濟效益

南鋼高線廠的熱眼安裝在減定徑軋機后、吐絲機前，直接在線檢測成品機架軋制后的紅鋼表面缺陷，并對產生的缺陷進行在線顯示和分析。

3.1 提高交接班效率

南鋼高線廠在熱眼投用以前的生產交接班時間，下個班次接班后都會將軋線停下來崗檢，便于操作人員掌握生產線的狀況和正在軋制的線材表面情況，確定質量換輥的時間，并對發現的問題及時進行處理，避免將上個班次已產生的產品缺陷帶到下個班次，這種崗檢必將增加每天的停機時間，減低了生產作業率。而熱眼投用后交接班效率明顯提高，接班的生產主管或質檢人員只需查看熱眼記錄的交班前的線材評分和所拍攝缺陷圖片，就可及時發現是否存在問題，如果一切正常就不停機連續生產至計劃停機；同樣交班者也可通過熱眼發現交班前的問題及時停機處理，避免將缺陷帶入下個班造成連續產生廢品的事故。

3.2 提高成材率

在線材軋制環節，可能出現的缺陷有以下幾種：導衛不正或者空過管打火造成的劃傷；軋輥錯位造成的折疊或裂縫；原料裂紋造成產品裂紋或凹坑；軋輥開裂、掉塊或滾動導衛燒造成較為嚴重的連續性或者重復性缺陷，這幾種缺陷都被認為是重大缺陷。在以往的生產過程中，有缺陷的線材在精整線C型鉤上可能被檢驗工發現，但僅局限于某些表面缺陷，而有些缺陷還需要等待酸洗過后才能被發現，由于生產的連續性，這時出現問題的線材就遠遠不止一卷了，會形成產品批量有缺陷問題的質量事故。而使用熱眼可隨時檢測和顯示各種情況下的形狀尺寸變化,一旦出現表面質量問題,可及時停機檢查,避免產生批量次品,大大降低次廢率，提高成材率。

3.3 促進生產工藝提高升級

除減少調整時的試軋廢品及相應消耗,熱眼正常生產時在線連續精確檢測每一根鋼的表面質量。小到一般的表面缺陷大到出現連續的重復性重大缺陷,它都能通過軟件界面和評分直觀的表現出來。通過對生產線進行不斷調整，有助于發現生產工藝或設備上的不足，通過及時進行工藝調整和設備改造來推動產品升級，不斷提高特殊鋼線材的生產軋制水平。

4 結束語

綜上所述，熱眼作為目前最先進的表面質量在線檢測設備，具有實時檢測、準確率高、自動評估、直觀方便等特點。熱眼既能把好檢驗線材表面質量的重要關卡，又能提供寶貴的實時影像進行工藝調整，提高成材率。相信隨著熱眼持續穩定的運行，一定能為高線生產創造出越來越大的經濟效益。

[1]蔣立國．儀表測量技術(第三版)[M]：廣州：華南理工大學出版社，1998.352．

[2]林滄泓，優質特殊棒線材鋼表面特征與常見缺陷在線檢測；OGTeehnologies，Ine.AnnArbor，Miehigan48108，USA

App lication of HotEye in the High-speed Wire Rod Mill of Nanjing Steel

YANG Jing,CHEN Leiming
(The High-speed Wire Rod Mill of Nanjing Steel,Nanjing,Jiangsu 210035,China)

The working principle,equipment configuration and maintenance essentials of the Hoteye system imported from USA are briefly introduced.The application of Hoteye in the high-speed rolling mill has achieved automatic online inspection and intelligent judgment of surface quality of hot rolled wire rod,improved the online control ability for surface quality of products,reduced the rate of unqualified products and increased production efficiency.

high-speed wire rod;Hoteye;surface quality;online inspection

TP72

B

1006-6764（2014）03-0062-03

2013-11-12

楊靜（1963-）,女，大學專科學歷，電氣自動化工程師，現從事電氣技術工作。