專利名稱：一種連鑄板坯表面裂紋在線檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼一連鑄生產(chǎn)領(lǐng)域，特別是提供了一種在板坯連鑄 過程中用于在線檢測鑄坯表面裂紋的方法，以及實現(xiàn)該方法裝置。該
方法可以實現(xiàn)對高溫鑄坯(表面溫度超過1300°C)的在線裂紋檢測，
而且可同時檢測鑄坯整個寬度方向上的裂紋以及兩個角部與側(cè)面的裂紋。
背景技術(shù)：
表面裂紋是影響連鑄坯表面質(zhì)量的重要因素，也是影響連鑄坯熱 送直軋工藝的重要原因，如何在線檢測連鑄板坯表面裂紋不僅對于提 高連鑄板坯質(zhì)量具有重要的意義，也是提高熱送直軋比例的前提。目 前對金屬表面裂紋進行檢測的常用方法有超聲波式、磁感應(yīng)式、渦流 式等。這些方法對檢測常溫狀態(tài)下金屬裂紋，可以獲得良好的檢測結(jié) 果與精度。但在對連鑄坯表面裂紋缺陷進行在線檢測時，鑄坯表面溫 度高達100(TC以上，在這種溫度下檢測，要求既不能采用耦合劑，也 不能采用接觸檢測方式。即使采用非接觸檢測方式，鑄坯表面與傳感 器之間距離也不能太近，否則，傳感器會在高溫金屬長時間烘烤下改 變其特性。而且，由于連鑄坯表面非常不光滑，常附有鑄瘤、氧化鐵 皮等小凸出物，有可能對傳感器造成機械損壞。此外，高溫金屬導(dǎo)磁 性大幅度下降，電阻率上升，并且鑄坯表面溫度受金屬化學(xué)成份、鑄 坯斷面形狀、拉坯速度、冷卻條件等多方面因素影響，具有很大隨機 性，這些都會對以電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)的檢測方式的精度產(chǎn)生不良影響。 基于CCD攝像的圖像檢測技術(shù)是一種新型的無損檢測方法，具有非接 觸、響應(yīng)快等優(yōu)點，在帶鋼表面檢測中得到了廣泛應(yīng)用。將圖像檢測技術(shù)應(yīng)用于連鑄板坯表面裂紋檢測，可以發(fā)揮非接觸檢測的優(yōu)點，受 高溫金屬影響較小，具有較高的抗干擾能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用CCD攝像技術(shù)，將高亮度激光線光源發(fā)出的綠色激光 線投射到鑄坯表面，通過線陣CCD攝像機采集鑄坯表面反射的光，并 轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，通過圖像處理算法檢測鑄坯表面裂紋缺陷。
本發(fā)明是一種連鑄板坯表面裂紋在線檢測方法，采用中間攝像機1、 左邊攝像機3、右邊攝像機5和中間激光線光源2、左邊激光線光源4、 右邊激光線光源6安裝在連鑄板坯7的上方，中間攝像機1與中間激 光線光源2放置在連鑄板坯7寬度方向上中間位置的垂直上方，中間 激光線光源2發(fā)射的激光線條垂直向下照射到連鑄板坯7的上表面。 左邊攝像機3與左邊激光線光源4放置在連鑄板坯7左側(cè)的外上方， 左邊激光線光源4發(fā)射的激光線條斜向照射到連鑄板坯7的左側(cè)面及 上表面，右邊攝像機5與右邊激光線光源6放置在連鑄板坯7右側(cè)的 外上方，右邊激光線光源6發(fā)射的激光線條斜向照射到連鑄板坯7的 右側(cè)面及上表面，中間激光線光源2、左邊激光線光源4、右邊激光線 光源6發(fā)射的3條激光線條重合在一起，既保證對整個板坯的上表面 及兩個側(cè)面的照明，也保證了照射的強度，中間攝像機1用于采集連 鑄板坯7上表面寬度方向上中間部位的表面圖像，左邊攝像機3用于 采集連鑄板坯7左側(cè)面、角部和邊部的表面圖像，右邊攝像機5用于 采集連鑄板坯7右側(cè)面、角部和邊部的表面圖像，中間激光線光源2、 左邊激光線光源4、右邊激光線光源6采用綠色激光線光源為照明裝置， 綠色激光線光源發(fā)出的綠光波長為532 nm，連鑄板坯表面的背景光基 本為紅光或紅外光，波長在600 nm以上，中間攝像機l、左邊攝像機 3、右邊攝像機5通過在線陣CCD前加裝中心波長為532 nm的窄帶濾色鏡濾除高溫鑄坯表面的背景光，只保留鑄坯表面反射的532 nm的綠 光，從而得到反映高溫鑄坯表面狀況的灰度圖像，并通過圖像處理算 法得到鑄坯表面的裂紋狀況。
由于鑄坯表面粗糙，反射率低，因此本發(fā)明選用了高功率的激光 線光源作為照明設(shè)備，保證了采集到的圖像具有高的對比度。由于鑄 坯表面溫度高，生產(chǎn)線環(huán)境惡劣，因此攝像機數(shù)量盡可能少，以利于 設(shè)備的防護與系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。但是，由于鑄坯的寬度一般超過2米， 為保證檢測精度，必需選用高分辨率的攝像機。本發(fā)明選用分辨率為 4096像素的線陣CCD攝像機作圖像采集設(shè)備，并在攝像機鏡頭前加中 心波長為532 nm的窄帶濾色鏡。
本發(fā)明與現(xiàn)有的光學(xué)檢測法存在著不同，現(xiàn)有的光學(xué)檢測法一般 選用亮度非常高的水銀燈作照明。采用這種照明方式存在著以下問題: 由于鑄坯表面輻射的光過于強烈，即使采用高亮度的水銀燈光源，也 無法將背景光完全去除，因此背景光在攝像機采集到的光線中占據(jù)了 相當(dāng)?shù)谋戎亍?一旦鑄坯由于溫度變化或鋼鐘變化造成輻射光強度的變 化，攝像機采集到的背景光強度就會造成變化，使得攝像機采集到的 圖像出現(xiàn)過飽和或過暗的現(xiàn)象，影響缺陷的檢測效果。因此，單純采 用高亮度的照明不能完全去除背景光的影響。
此外，現(xiàn)有的光學(xué)檢測法一般不考慮角部及側(cè)邊的裂紋檢測，只 是將光源與攝像機放置在鑄坯的上方，只能檢測鑄坯上表面的裂紋。 而本發(fā)明通過在鑄坯左、右兩個外側(cè)的上方安裝攝像機與光源，可同 時檢測鑄坯角部、側(cè)面的裂紋缺陷。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步說明。
圖1為連鑄板坯表面裂紋在線檢測裝置示意圖。圖1中，l.中間攝像機，2.中間激光線光源，3.左邊攝像機，4.左邊激光線光源，5.右邊
攝像機，6.右邊激光線光源，7.連鑄板坯。
具體實施例方式
圖1中，中間攝像機l、左邊攝像機3、右邊攝像機5和中間激光線光 源2、左邊激光線光源4、右邊激光線光源6安裝在連鑄板坯7的上方， 中間攝像機1與中間激光線光源2放置在連鑄板坯7寬度方向上中間 位置的垂直上方，中間激光線光源2發(fā)射的激光線條垂直向下照射到 連鑄板坯7的上表面。左邊攝像機3與左邊激光線光源4放置在連鑄 板坯7左側(cè)的外上方，左邊激光線光源4發(fā)射的激光線條斜向照射到 連鑄板坯7的左側(cè)面及上表面，右邊攝像機5與右邊激光線光源6放 置在連鑄板坯7右側(cè)的外上方，右邊激光線光源6發(fā)射的激光線條斜 向照射到連鑄板坯7的右側(cè)面及上表面，中間激光線光源2、左邊激光 線光源4、右邊激光線光源6發(fā)射的3條激光線條重合在一起，既保證 對整個板坯的上表面及兩個側(cè)面的照明，也保證了照射的強度，中間 攝像機1用于采集連鑄板坯7上表面寬度方向上中間部位的表面圖像， 左邊攝像機3用于采集連鑄板坯7左側(cè)面、角部和邊部的表面圖像， 右邊攝像機5用于采集連鑄板坯7右側(cè)面、角部和邊部的表面圖像， 中間激光線光源2、左邊激光線光源4、右邊激光線光源6采用綠色激 光線光源為照明裝置，綠色激光線光源發(fā)出的綠光波長為532 nm，連 鑄板坯表面的背景光基本為紅光或紅外光，波長在600nm以上，中間 攝像機1、左邊攝像機3、右邊攝像機5通過在線陣CCD前加裝中心 波長為532 nm的窄帶濾色鏡濾除高溫鑄坯表面的背景光，只保留鑄坯 表面反射的532 nm的綠光，從而得到反映高溫鑄坯表面狀況的灰度圖 像，并通過圖像處理算法得到鑄坯表面的裂紋狀況。
中間攝像機1、左邊攝像機3、右邊攝像機5采用分辨率為4096像素的線陣CCD攝像機，設(shè)計中間攝像機(l)的采集寬度為1600 mm， 因此中間攝像機的圖像采集精度為1600/4096 = 0.4 mm。設(shè)計左邊攝像 機3和右邊攝像機5的采集寬度為800 mm，因此左邊部攝像機3和右 邊部攝像機5的圖像采集精度為800/4096 = 0.2 mm，中間攝像機1、 左邊攝像機3、右邊攝像機5總共的采集寬度為1600 + 2X800 = 3200 mm，可以實現(xiàn)對連鑄板坯7的整個寬度和兩個側(cè)面的圖像采集。由于 連鑄板坯7邊部、角部的裂紋比較細(xì)小，因此將左邊攝像機3和右邊 攝像機5的采集精度設(shè)計為0.2 mm,從而可以檢測到更為細(xì)小的缺陷。
中間激光線光源2、左邊激光線光源4、右邊激光線光源6采用綠色 激光線光源，光源發(fā)射的是532 nm的綠光，激光出瞳功率達1W以上。 激光光條的長度大于連鑄板坯7的寬度，寬度為4mm。
中間攝像機1、左邊攝像機3、右邊攝像機5與中間激光線光源2、 左邊激光線光源4、右邊激光線光源6安裝在箱體中，箱體采用循環(huán)水 冷卻方式，保證箱體內(nèi)部的溫度在4(TC以內(nèi)，以維持?jǐn)z像機與光源正 常工作的溫度。
權(quán)利要求
1.一種連鑄板坯表面裂紋在線檢測方法，其特征在于中間攝像機(1)、左邊攝像機(3)、右邊攝像機(5)和中間激光線光源(2)、左邊激光線光源(4)、右邊激光線光源(6)安裝在連鑄板坯(7)的上方，中間攝像機(1)與中間激光線光源(2)放置在連鑄板坯(7)寬度方向上中間位置的垂直上方，中間激光線光源(2)發(fā)射的激光線條垂直向下照射到連鑄板坯(7)的上表面。左邊攝像機(3)與左邊激光線光源(4)放置在連鑄板坯(7)左側(cè)的外上方，左邊激光線光源(4)發(fā)射的激光線條斜向照射到連鑄板坯(7)的左側(cè)面及上表面，右邊攝像機(5)與右邊激光線光源(6)放置在連鑄板坯(7)右側(cè)的外上方，右邊激光線光源(6)發(fā)射的激光線條斜向照射到連鑄板坯(7)的右側(cè)面及上表面，中間激光線光源(2)、左邊激光線光源(4)、右邊激光線光源(6)發(fā)射的3條激光線條重合在一起，既保證對整個板坯的上表面及兩個側(cè)面的照明，也保證了照射的強度，中間攝像機(1)用于采集連鑄板坯(7)上表面寬度方向上中間部位的表面圖像，左邊攝像機(3)用于采集連鑄板坯(7)左側(cè)面、角部和邊部的表面圖像，右邊攝像機(5)用于采集連鑄板坯(7)右側(cè)面、角部和邊部的表面圖像，中間激光線光源(2)、左邊激光線光源(4)、右邊激光線光源(6)采用綠色激光線光源為照明裝置，綠色激光線光源發(fā)出的綠光波長為532nm，連鑄板坯表面的背景光基本為紅光或紅外光，波長在600nm以上，中間攝像機(1)、左邊攝像機(3)、右邊攝像機(5)通過在線陣CCD前加裝中心波長為532nm的窄帶濾色鏡濾除高溫鑄坯表面的背景光，只保留鑄坯表面反射的532nm的綠光，從而得到反映高溫鑄坯表面狀況的灰度圖像，并通過圖像處理算法得到鑄坯表面的裂紋狀況。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連鑄板坯表面裂紋在線檢測方法，可以實現(xiàn)對高溫鑄坯的在線裂紋檢測，而且可同時檢測鑄坯整個寬度方向上的裂紋以及兩個角部與側(cè)面的裂紋。本發(fā)明采用綠色激光線光源為照明裝置，通過線陣CCD攝像機采集高溫鑄坯表面圖像，利用激光發(fā)出的綠光與高溫鑄坯表面背景光在波長上存在的不同，通過在線陣CCD前加裝窄帶濾色鏡濾除高溫鑄坯表面的背景光，從而得到反映高溫鑄坯表面狀況的灰度圖像，并采用圖像處理算法得到鑄坯表面的裂紋狀況。該方法實施簡單，可以不受高溫金屬的影響，具有較高的抗干擾能力。
文檔編號G01N21/88GK101644684SQ200910092408
公開日2010年2月10日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者鵬 周, 科 徐, 徐金梧, 楊朝霖 申請人:北京科技大學(xué)