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，對智能檢測系統(tǒng)在鋁板帶生產(chǎn)中的實際應(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。而依靠人眼進行表面質(zhì)量的檢查方式早已無法滿足高速生產(chǎn)的實時監(jiān)控、在線預(yù)警、缺陷分析、成品分級的新形式需求。為此，必須引入機器視覺系統(tǒng)進行表面質(zhì)量的實時、準確監(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)包含提供高強度照明光源、CCD相機、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，由具備強大影像功能的smartview系列軟件組成。包含系統(tǒng)運行監(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)實時顯示模塊、報告與判級模塊。（圖1）

2.1 照明光源選擇

高強度照明光源是整個表面檢測系統(tǒng)的重要組成部分。光源的強度解決了現(xiàn)場惡劣環(huán)境及鋁板表面粗糙度引起的漫發(fā)射給CCD相機造成的信號采集困難。在熱軋機上宜使用穿透力強的鹵素燈光源而在精整機上則使用均勻散射光的LED光源。CCD攝像機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確收集。現(xiàn)場試驗結(jié)果表明，當軋制速度在500米/分以上的條件下，光源的光強需≥35mcd。（圖2）

2.2 攝像機

CCD攝像機采用焦距范圍為50mm的日本Nikon公司高速智能相機。該相機采用行掃描技術(shù)，對鋁板帶表面進行連續(xù)的線掃描，每秒最多可以完成2萬行的信號跟蹤。準確分辨率高達（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公司獨家的IPB影像加速卡進行信號預(yù)處理，進一步增強信號，進而連續(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，增強了圖像特征值，易于識別。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狀噪聲，同時又能較好的保持邊緣信息。

2.4 圖像灰度分析

理論上，當鋁板帶表面無缺陷時，圖像灰度呈現(xiàn)連續(xù)等值分布。實際采集中，圖像灰度是在一定范圍內(nèi)進行波動。當灰度值超出范圍，圖像將被判定為缺陷。當然，評價一個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 缺陷的識別

灰度分析完成，信號將被交給自動識別系統(tǒng)。自動識別系統(tǒng)配備了根據(jù)COGNEX公司應(yīng)用經(jīng)驗而設(shè)定的每一個已定義缺陷種類的預(yù)期特征值范圍。在檢測期間，識別系統(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，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準與特殊要求共同制定的。經(jīng)過判級，產(chǎn)品將自動匹配給最適合用戶。

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)機列上穩(wěn)定運行。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)計信息判定鋁板帶的質(zhì)量等級，按客戶的不同需求進行分配。減少了質(zhì)量異議風(fēng)險，減輕了生產(chǎn)工人的負擔，降低了生產(chǎn)成本，改善了企業(yè)形象，增強了市場競爭力。成為了我司高新技術(shù)應(yīng)用促進企業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的有力佐證。

參考文獻

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