一種鑄坯修磨機(jī)的檢測(cè)及優(yōu)化修磨方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種冶金精整用的鑄坯修磨機(jī)質(zhì)量檢測(cè)、缺陷修磨方法，特別涉及一種鑄坯修磨系統(tǒng)的實(shí)施智能檢測(cè)優(yōu)化修磨方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鑄坯、特別是特種鋼鑄坯，深加工前一般都要經(jīng)過(guò)修磨處理，以消除表面的氧化皮、裂紋等缺陷。而現(xiàn)在鑄坯(如板坯、大方坯等)修磨機(jī)，由于沒(méi)有經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)手段，只能采用經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法、進(jìn)行修磨?，F(xiàn)以板坯修磨機(jī)為例說(shuō)明:跟據(jù)生產(chǎn)過(guò)程好壞、來(lái)料鑄坯區(qū)分為A(優(yōu))、B(良)、C(中)、D(差)四類等級(jí)。修磨規(guī)則一般為:A類:不修磨;B類:只修磨邊、角部分;C類:全面(平均深度)修磨;D類:(全面平均深度)加重修磨。按照這種統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方法制定的深度進(jìn)行修磨，以能去除絕大部分缺陷。經(jīng)修磨后再進(jìn)行人工檢查，如還有遺漏缺陷、再進(jìn)行局部補(bǔ)修。統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方法的制定依據(jù)是通過(guò)一遍或多遍修磨、達(dá)到規(guī)定修磨深度后，能去除絕大部分缺陷。
[0003]這種修磨方法存在許多不該修磨的區(qū)域卻進(jìn)行了不必要的修磨，造成了極大的浪費(fèi)。通常鑄坯表面合格部分占多數(shù)，而這種統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方法卻將相當(dāng)多的合格的鑄坯去除掉了。以常規(guī)年修磨不銹鋼能力為30萬(wàn)噸的板坯修磨機(jī)為例，按平均修磨率1%為計(jì)，年修磨掉3000T。若僅能少修磨20%，即可年節(jié)約數(shù)百萬(wàn)元。這還不算其它消耗和二氧化碳的減排。
[0004]國(guó)外某公司聲稱其提供的智能修磨系統(tǒng)能根據(jù)檢測(cè)缺陷進(jìn)行修磨，但價(jià)格為每套高達(dá)200多萬(wàn)。由于價(jià)格過(guò)高，國(guó)內(nèi)企業(yè)無(wú)法接受，至到現(xiàn)在國(guó)內(nèi)智能修磨幾乎為零。
[0005]而實(shí)施智能優(yōu)化修磨，理想的檢測(cè)方法是:不采用現(xiàn)在使用的統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方法，而是用檢查缺陷的方法，其特點(diǎn)為:實(shí)時(shí)檢查出所有(至少是絕大部分)種類的缺陷、大小、深度、分布，依此確定鑄坯表面各個(gè)區(qū)域質(zhì)量等級(jí)。典型的如專利申請(qǐng)?zhí)朳201310377121 ]的“缺陷檢測(cè)裝置、缺陷修正裝置及缺陷測(cè)量方法”所述。以實(shí)時(shí)檢測(cè)為依據(jù)、再根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量要求，并基于此制定各個(gè)區(qū)域修磨缺陷量的最優(yōu)化修磨(深度)量、控制修磨砂輪實(shí)時(shí)控制修磨。最后進(jìn)行對(duì)完修磨鑄坯進(jìn)行合格效果的檢查。這種方法實(shí)施的前提條件是能檢測(cè)出所有(至少是絕大部分)種類的缺陷及大小、分布，而且所有命中率要高于80%才有實(shí)際意義。而最終檢驗(yàn)準(zhǔn)確率需尚于98%。
[0006]隨著CCD技術(shù)、激光掃描的發(fā)展，用圖像檢測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)鑄坯表面質(zhì)量、從而實(shí)現(xiàn)智能修磨的方案已有很多。但是實(shí)施起來(lái)卻相當(dāng)困難。其中主要原因有:
①按照理想的修磨方法對(duì)檢查缺陷的要求很高。從修磨工藝要求來(lái)說(shuō)，一般要求檢查
0.5mm直徑以下的針孔缺陷。而這對(duì)于檢測(cè)設(shè)備、計(jì)算設(shè)備要求都很高。仍以常規(guī)的連鑄板坯為例:長(zhǎng)10米，寬2米的鑄坯，若采用0.5mmX0.5mm的像素、每個(gè)像素分辨率為8位，每塊鑄坯單面需存儲(chǔ)量2 19=IGB,雙面為2GB。每天修磨幾十塊鑄坯，要完成的存儲(chǔ)量、計(jì)算量很大。檢查0.5 m m大小的缺陷，其分辨精度至少比實(shí)物高3?4倍以上，需要分辨率為:
0.15mmX0.15mm的像素。這就又對(duì)檢測(cè)、計(jì)算要求提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)；
②還有對(duì)于比度不太大的氧化皮缺陷、夾渣缺陷等確定判斷也很困難，特征提取很難，而所有判斷都準(zhǔn)確就更難了 ；
③僅憑一臺(tái)相機(jī)無(wú)法確定三維空間，如僅從一個(gè)攝像機(jī)圖像畫(huà)面無(wú)法確定黑點(diǎn)是凹的裂痕還是落在坯表面的浮渣，而浮渣不用修磨。只有兩臺(tái)以上的不同角度圖像才能確定凸凹。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)單、實(shí)用、低成本的智能鑄坯修磨機(jī)的表面質(zhì)量檢測(cè)方法、優(yōu)化缺陷修磨方法。
[0008]本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是:一種智能修磨系統(tǒng)及設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟:
1、在修磨機(jī)修磨砂輪一側(cè)或與鑄坯相對(duì)移動(dòng)位置上配能實(shí)時(shí)檢測(cè)整個(gè)鑄坯表面寬度的圖像攝像機(jī)以及處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。同時(shí)配合修磨砂輪與鑄坯相對(duì)移動(dòng)的位置傳感器，并連接計(jì)算機(jī)。
[0009]2、沿鑄坯與修磨砂輪相對(duì)修磨運(yùn)動(dòng)方向，以砂輪修磨寬度或M倍像素為間隔縱線條劃分鑄坯圖像畫(huà)面，以砂輪修磨壓下調(diào)整靈敏度為依據(jù)或以砂輪修磨寬度或N倍像素為依據(jù)垂直縱線條劃分圖像。將圖像劃分成許多網(wǎng)格。對(duì)每個(gè)網(wǎng)格圖像進(jìn)行質(zhì)量判斷。采用與理想判別缺陷相反的方法，變檢測(cè)缺陷、改為檢測(cè)非缺陷。即檢測(cè)“合格(程度)”。
[0010]3、合格鑄坯表面特點(diǎn)是光滑且比較亮、極容易判斷。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或或整個(gè)坯表面或部分(L X H)區(qū)域亮度平均值制定合格坯亮度標(biāo)準(zhǔn)值，依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)和不同的閾值判斷每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)所有像素是否都合格，并判斷合格區(qū)域的合格等級(jí)。同時(shí)還可以判斷相鄰像素亮度變化很小(相應(yīng)閾值)。沿縱線條方向上，合并質(zhì)量等級(jí)相同的相鄰網(wǎng)格、形成質(zhì)量等級(jí)一樣的長(zhǎng)條區(qū)域。
[0011 ] 4、與現(xiàn)在使用的統(tǒng)計(jì)修磨規(guī)程相結(jié)合，制定優(yōu)化修磨規(guī)則。對(duì)于能夠確定合格質(zhì)量等級(jí)表面區(qū)域，參照原修磨規(guī)程確定優(yōu)化的新修磨規(guī)則(深度)、不修磨或少修磨。而對(duì)于合格檢測(cè)不能確定的區(qū)域，仍采用原來(lái)的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)修磨規(guī)程修磨。將所有優(yōu)化后的修磨數(shù)據(jù)傳給控制修磨砂輪的PLC，實(shí)施優(yōu)化修磨。
[0012]5、在多遍修磨過(guò)程中，每一次修磨后鑄坯表面亮度增加?？梢愿鶕?jù)剛修磨后的鑄坯表面圖像亮度，重新計(jì)算合格鑄坯亮度標(biāo)準(zhǔn)及閾值、重新確定亮度連續(xù)判斷閾值，進(jìn)行新的優(yōu)化計(jì)算。
[0013]6、安裝與鑄坯相對(duì)移動(dòng)的鑄坯表面清掃設(shè)備。該設(shè)備可以具有空氣清掃、毛刷清掃、水清掃功能，能夠隨時(shí)清掃掉鑄坯表面的浮渣。
[0014]7、對(duì)經(jīng)過(guò)優(yōu)化修磨后的鑄坯進(jìn)行初步檢驗(yàn)，能分辨像素大小的所有合格區(qū)域。當(dāng)對(duì)表面質(zhì)量要求高的情況，人工檢查、補(bǔ)休遺漏的缺陷。
[0015]所謂判斷“合格”，并非是在判斷的區(qū)域沒(méi)有缺陷。而是換一種思路去檢測(cè)表面質(zhì)量等級(jí)?？梢哉f(shuō)含有缺陷的網(wǎng)格是“合格”等級(jí)最差的一種。如果說(shuō)檢測(cè)缺陷是最優(yōu)方法，那么檢查合格就是次最優(yōu)方法。
[0016]檢測(cè)“合格”的方法可以降低對(duì)圖像系統(tǒng)的要求。如工藝要求檢測(cè)判斷0.5mm大小的缺陷，“合格”判定是選0.0X0.5mm的像素就夠用。而判別缺陷卻不夠用。檢查缺陷使用對(duì)比度的梯度突變?yōu)橹饕罁?jù)之一，還要加上各種缺陷的各自特征條件。
[0017]
相比現(xiàn)有修磨機(jī)技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.通過(guò)本發(fā)明以低成本實(shí)現(xiàn)修磨優(yōu)化，我們?cè)龀霭迮餍弈C(jī)優(yōu)化修磨改造方案、整套系統(tǒng)(包括照明、圖像檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，清掃系統(tǒng))成本價(jià)格不超過(guò)30萬(wàn)。
[0018]2.本發(fā)明簡(jiǎn)單、實(shí)用。由于采用了判別合格等級(jí)的方法，從工藝、計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)都極其簡(jiǎn)單，普通技術(shù)人員就能實(shí)施；
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