表面质量检测系统在铝板带生产线上的应用

李冰峰

(中色科技股份有限公司，河南 洛阳 471039)



表面质量检测系统在铝板带生产线上的应用

李冰峰

(中色科技股份有限公司，河南 洛阳 471039)

文章论述了表面质量检测系统的组成、原理、优点及其应用实例，指出随着铝加工技术的发展以及对产品表面质量要求的提高，表面质量检测系统在铝板带生产线上的应用将越来越广。

表面质量检测系统；铝板带；应用

近年来，我国掀起了铝板带生产线建设的高潮，一些生产线的装备与自动化程度已经达到了国际先进水平。随着铝加工技术的发展，交通运输用铝材、包装材料(易拉罐等)用铝材、印刷版基用铝材等产品已成为各铝板带加工厂的主导产品。这些产品对表面质量的要求越来越高，良好的表面质量是企业在激烈的市场竞争中求得生存和发展的前提条件，因表面质量问题使企业蒙受巨大经济损失的事件屡见不鲜，因而许多企业开始关注如何进一步提高带材的表面质量。

传统的表面质量检测通过开卷、翻板等人工检查完成，检出率低，缺陷反馈不及时，且受主观因素的影响，缺乏准确性和规范化，已无法满足高速生产中实时监控、在线预警、缺陷分析等需要。因此，有必要装配表面质量检测系统对表面质量进行实时、准确的监控，以保证高精铝板带的表面质量[1]。

1 组成及原理

表面质量检测系统由硬件设备和软件系统两大部分组成。

硬件设备包括图像采集设备(光源、CCD摄像机等)，以及软件系统所需的控制柜、服务器、电脑终端等。

软件系统包括图像处理系统、图像识别系统、缺陷分类、数据分析等。

表面质量检测系统的原理是，在带材上下表面分别安装摄像机及光源，采用反射光观察方式检测缺陷，利用特殊光源以一定方向照射到带材表面上，摄像机在带材表面上扫描成像；当带材表面有缺陷时，根据缺陷的光学特征，光线反射后会呈现出明暗不同的区域；将摄像机所得图像信号传输到计算机，通过图像处理后，提取图像的特征参数，再进行图像识别，判断出是否存在缺陷以及是哪种缺陷。图1为表面质量检测系统的结构示意图。

图1 表面质量检测系统结构示意图Fig.1 Structure diagram of surface inspection system

2 优点

表面质量检测系统的优点如下：

(1)可用于检测带卷所有的物理缺陷，包括在带卷上的位置、个数、形状等，并将其记录下来，生成检测报表，便于离线分析。该系统可识别如辊印、划伤、边部裂纹、横折印等多种常见缺陷；

(2)有助于对所检测的带卷进行分类处理，避免不合格的产品出厂遭遇退货和投诉的损失；

(3)根据检测结果，可对有局部缺陷的带卷作进一步处理，剔除不合格部分，以提高带卷的成品率；

(4)更进一步，根据检测结果，可对产品缺陷的原因进行分析，采取及时更换轧辊等措施，排除工艺设备上的错误源，以彻底杜绝缺陷的进一步生成；

(5)缺陷检测信息可传递到下游工序，下游工序可有目的的调整生产工艺并重点检测相应位置，以提高产品质量和生产效率。

3 应用实例

基于表面检测系统的诸多优点，国内外许多铝加工生产线上均配有该系统，如热轧机组、拉矫机组、纵切机组等。

德国Alu Norf热轧、中铝瑞闽热轧、美国Wise Alloys热轧、河南中孚热轧等均配有表面质量检测系统。以瑞闽热轧为例，系统所需的光源及摄像机安装在精轧机切边剪后、卷取机前。采用卤素灯光源，摄像机采用行扫描技术，对铝带材表面进行连续的线扫描，每秒最多可以完成两万行的信号跟踪。典型分辨率为0.5×0.8mm，最高为0.2×0.2mm[2]。图2为瑞闽热轧表面质量检测装置的布置图。

图2 某热轧表面质量检测装置布置图Fig.2 Layout of surface inspection system of a hot rolling mill

相对于热轧机组等轧制设备，表面质量检测系统在精整设备上应用更为广泛，如巴西Pinda工厂的涂层机组和纵切机组、希腊Elval工厂的涂层机组和拉矫机组、德国Koblens工厂的纵切机组、比利时Duffel的连续退火线、德国Gottingen工厂的印刷版基生产线、爱克发(Agfa)公司的多条印刷版基生产线、中铝瑞闽的拉矫机组、上海SAPA(格朗吉斯)的拉矫机组和纵切机组、中铝西南铝的拉矫机组、新疆众和的切边机组、纵切机组和清洗机组、常熟铝业的拉矫机组、华峰铝业的拉矫机组等。

以德国Gottingen工厂的印刷版基生产线为例，由于印刷版基是一种对表面质量非常敏感的产品，微小的缺陷即会影响最终的印刷质量，因此在上下表面均采用双传感器配置，即上、下表面各配置一个线扫描相机和面扫描相机；分辨率可达0.125×0.125mm。图3为Gottingen印刷版基生产线上表面质量检测装置的布置图。当带材被剪切时，系统能自动根据检测结果分选出有缺陷的材料，达到定位缺陷，指导剪切的作用。

图3 某印刷版基生产线表面质量检测装置布置图Fig.3 Layout of surface inspection system in a PS production line

4 结束语

表面质量检测系统的使用，为操作人员提供了带材表面缺陷的可视图像，改变了传统的表面质量抽检模式，使得带材表面质量数据有了完整记录，也为工艺优化创造了条件。但缺陷的识别精度与系统内的缺陷样本直接相关，要提高系统的精度和实用性，需要针对不同生产线，大量采集缺陷样本，不断充实缺陷样本库内容。随着铝加工技术的发展，对产品表面质量要求的提高，表面质量检测系统在铝板带生产线上的应用将越来越广。

[1] 罗新斌，黄秀琴，贾建昇，邢青青. 一种在线铝带材表面缺陷提取方法[J]. 有色金属加工，2013，42(5)：44-46.

[2] 施超群. 铝板带表面缺陷智能检测技术的应用[J]. 科技创新与应用，2013，(21)：41.

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《有色金属加工》编辑部

Application of Surface Inspection System in Aluminum Strip Production Line

LI Bingfeng

(China Nonferrous Metals Processing Technology Co., Ltd., Luoyang 471039, China)

The paper reviewed surface inspection system on system composition, working principle, advantages and case studies; it pointed out that the inspection system would be more engaged in aluminum strip production line with the development of aluminum processing technology and the increase in requirements for product surface quality.

surface inspection system; aluminum strip; application

2015-05-29

TG339

A

1671-6795(2015)06-0029-03