專利名稱：鋼錠表面缺陷分類檢測系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼錠表面缺陷檢測領(lǐng)域，具體涉及一種鋼錠表面缺陷分類檢測系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，帶動了國內(nèi)鋼材消費(fèi)的大幅增長。鋼錠是眾多鋼材中的一種，且很多鋼材品種都是由鋼錠軋制而成的。因此在鋼鐵產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的今天，對鋼錠質(zhì)量的追求一直是大型鋼鐵企業(yè)追求的目標(biāo)。在鋼錠的生產(chǎn)過程中，鋼錠質(zhì)量檢測是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。企業(yè)只有及時(shí)準(zhǔn)確對產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測，才能夠根據(jù)具體生產(chǎn)情況正確的調(diào)整生產(chǎn)策略。有效的鋼錠的質(zhì)量檢測能保證其生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也是企業(yè)獲得經(jīng)濟(jì)效益的有力保障。鋼錠由鋼水經(jīng)盛鋼包注入鑄模凝固形成。鋼錠澆鑄分上鑄法和下鑄法兩種，上鑄鋼錠一般內(nèi)部結(jié)構(gòu)較好，夾雜物較少，操作費(fèi)用較低；下鑄鋼錠表面質(zhì)量良好，但由于通過中注管和湯道使鋼中夾雜物增多。另外，澆鑄溫度應(yīng)嚴(yán)格控制，鑄溫過低，鋼液入模后會造成鋼錠表面缺陷，甚至鋼液在盛鋼桶內(nèi)就開始凝固，造成金屬損失或整爐鋼報(bào)廢；鑄溫過高時(shí)，將延緩鋼錠表層的形成時(shí)間，導(dǎo)致鋼錠出現(xiàn)熱裂紋。常見的鋼錠缺陷有鋼錠表面的結(jié)疤、重皮和縱、橫裂紋，內(nèi)部的殘余縮孔、皮下氣泡、疏松和偏析，夾雜等。這些缺陷大大降低鋼錠的成坯率，甚至使整個(gè)鋼錠報(bào)廢。這些缺陷分為四種類型角部裂紋、縮孔、中心偏析、中心疏松。目前，普遍采用的鋼錠表面缺陷分類檢測手段包括超聲波或X射線檢測。由于超聲波檢測具有方便快捷，成本低等優(yōu)點(diǎn)，因而相較于X射線檢測，超聲波檢測應(yīng)用比較廣泛。然而，常規(guī)檢測方法獲得波形的數(shù)據(jù)僅利用了一小部分，對于缺陷，尤其是中心的實(shí)際缺陷進(jìn)行定性評價(jià)方面卻存在相當(dāng)大的困難，檢測識別耗時(shí)耗力，識別精度低，準(zhǔn)確性差、檢測效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鋼錠表面缺陷分類檢測系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有超聲波鋼錠表面缺陷分類檢測方式存在檢測識別耗時(shí)耗力，識別精度低，準(zhǔn)確性差、檢測效率低的技術(shù)問題。本發(fā)明的另一目的在于提供一種鋼錠表面缺陷分類檢測方法，以解決現(xiàn)有超聲波鋼錠表面缺陷分類檢測方式存在檢測識別耗時(shí)耗力，識別精度低，準(zhǔn)確性差、檢測效率低的技術(shù)問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種鋼錠表面缺陷分類檢測系統(tǒng)，包括圖像采集裝置、上位機(jī)模塊和電源，圖像采集裝置與上位機(jī)模塊連接，用以實(shí)時(shí)采集流水線上的鋼錠圖像，上位機(jī)模塊用以對采集到的圖像進(jìn)行處理分析，提取出缺陷區(qū)域；電源分別與圖像采集裝置和上位機(jī)模塊連接，用以提供電力；其中，上位機(jī)模塊進(jìn)一步包括
人機(jī)交互處理單元用以接受用戶的操作，實(shí)現(xiàn)初始化工作及參數(shù)設(shè)置，并實(shí)時(shí)顯示檢測信息及檢測結(jié)果；圖像采集單元分別與人機(jī)交互處理單元和圖像采集裝置連接，用以根據(jù)人機(jī)交互處理單元接受的用戶操作，驅(qū)動圖像采集裝置實(shí)時(shí)采集流水線上的鋼錠圖像，并將采集到的圖像發(fā)送至圖像預(yù)處理單元和人機(jī)交互處理單元；圖像預(yù)處理單元與圖像采集單元連接，用以對采集到的圖像進(jìn)行灰度化處理、圖像增強(qiáng)處理、圖像去噪以及自適應(yīng)二值化處理操作，突顯出圖像中的缺陷特征信息。圖像分析單元與圖像預(yù)處理單元連接，用以根據(jù)預(yù)處理后的圖像計(jì)算紋理統(tǒng)計(jì)以及形態(tài)學(xué)操作，增強(qiáng)并提取出缺陷區(qū)域并發(fā)送至缺陷分類統(tǒng)計(jì)單元；缺陷分類統(tǒng)計(jì)單元與圖像分析單元連接，用以對缺陷區(qū)域增強(qiáng)圖像進(jìn)行劃分，得到不同的缺陷類別，統(tǒng)計(jì)一個(gè)批次的鋼錠產(chǎn)品的缺陷種類和相關(guān)缺陷率，并且發(fā)送至數(shù)據(jù)庫和人機(jī)交互處理單元；以及，數(shù)據(jù)庫用以存儲一個(gè)批次的鋼錠產(chǎn)品的缺陷種類和相關(guān)缺陷率。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的鋼錠表面缺陷分類檢測系統(tǒng)，該圖像采集裝置采用(XD彩色相機(jī)。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的鋼錠表面缺陷分類檢測系統(tǒng)，該缺陷分類統(tǒng)計(jì)單元以excel圖表的形式將一個(gè)批次的鋼結(jié)構(gòu)焊縫缺陷情況生成報(bào)表發(fā)送至數(shù)據(jù)庫和人機(jī)交
互處理單元。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供一種鋼錠表面缺陷分類檢測方法，包括以下步驟(I)接受用戶的操作，實(shí)現(xiàn)初始化工作及參數(shù)設(shè)置；(2)根據(jù)用戶的操作，驅(qū)動圖像采集裝置實(shí)時(shí)采集流水線上的鋼錠圖像；(3)對采集到的圖像進(jìn)行灰度化處理、圖像增強(qiáng)處理、圖像去噪以及自適應(yīng)二值化處理操作，突顯出圖像中的缺陷特征信息；(4)根據(jù)預(yù)處理后的圖像計(jì)算紋理統(tǒng)計(jì)以及形態(tài)學(xué)操作，增強(qiáng)并提取出缺陷區(qū)域；(5)對缺陷區(qū)域增強(qiáng)圖像進(jìn)行劃分，得到不同的缺陷類別，統(tǒng)計(jì)一個(gè)批次的鋼錠產(chǎn)品的缺陷種類和相關(guān)缺陷率，顯示并存儲統(tǒng)計(jì)結(jié)果。由以上可以看出，本發(fā)明的鋼錠表面缺陷分類檢測系統(tǒng)及方法通過鋼錠圖像的采集及圖像處理，獲取鋼錠缺陷的分類和統(tǒng)計(jì)，實(shí)時(shí)顯示檢測信息和統(tǒng)計(jì)結(jié)果并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果存儲于數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)運(yùn)行速度快，并且，采用圖像的方法實(shí)現(xiàn)了智能分類鋼錠缺陷，檢測精度高，且實(shí)時(shí)性高、實(shí)用性強(qiáng)，操作簡單，大大提高了生產(chǎn)效率。另外，通過數(shù)據(jù)庫的交互處理能夠提供方便的查詢處理，方便后續(xù)查詢，進(jìn)一步提高了準(zhǔn)確性。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相t匕，本發(fā)明具有檢測精度高，缺陷統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度高、查詢方便且生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明鋼錠表面缺陷分類檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例統(tǒng)計(jì)得到的一個(gè)批次的鋼錠產(chǎn)品的缺陷情況統(tǒng)計(jì)表示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明。請參閱圖1，一種鋼錠表面缺陷分類檢測系統(tǒng)，包括圖像采集裝置I、上位機(jī)模塊2和電源3，圖像采集裝置I采用CXD彩色相機(jī)，其與上位機(jī)模塊2連接，用以實(shí)時(shí)采集流水線上的鋼錠圖像；上位機(jī)模塊2用以對采集到的圖像進(jìn)行處理分析，提取出缺陷區(qū)域；電源分別與圖像采集裝置I和上位機(jī)模塊2連接，用以提供電力；其中，上位機(jī)模塊2進(jìn)一步包括人機(jī)交互處理單元21 :用以接受用戶的操作，實(shí)現(xiàn)初始化工作及參數(shù)設(shè)置，并實(shí)時(shí)顯示檢測信息及檢測結(jié)果。參數(shù)設(shè)置用于設(shè)置分割閾值，線性分類器系數(shù)，連通域算子等參數(shù)。人機(jī)交互處理單元21主要完成系統(tǒng)的初始化工作、實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、接受用戶的操作和顯示各種數(shù)據(jù)等。圖像采集單元22 :分別與人機(jī)交互處理單元21和圖像采集裝置I連接，用以根據(jù)人機(jī)交互處理單元21接受的用戶操作，驅(qū)動圖像采集裝置I實(shí)時(shí)采集流水線上的鋼錠圖像，并將采集到的圖像發(fā)送至圖像預(yù)處理單元23和人機(jī)交互處理單元21。圖像采集單元22驅(qū)動CXD彩色相機(jī)實(shí)時(shí)采集流水線上的鋼錠圖像，并可以調(diào)整相機(jī)的曝光以及增益等參數(shù)。圖像預(yù)處理單元23 :與圖像采集單元22連接，用以對采集到的圖像進(jìn)行灰度化處理、圖像增強(qiáng)處理、圖像去噪以及自適應(yīng)二值化處理操作，突顯出圖像中的缺陷特征信息。具體地，采用中值濾波和高斯低通濾波進(jìn)行圖像去噪操作。圖像分析單元24:與圖像預(yù)處理單元23連接，用以根據(jù)預(yù)處理后的圖像計(jì)算紋理統(tǒng)計(jì)以及形態(tài)學(xué)操作，增強(qiáng)并提取出缺陷區(qū)域并發(fā)送至缺陷分類統(tǒng)計(jì)單元25。缺陷分類統(tǒng)計(jì)單元25 :與圖像分析單元24連接，用以對缺陷區(qū)域增強(qiáng)圖像進(jìn)行劃分，得到不同的缺陷類別，統(tǒng)計(jì)一個(gè)批次的鋼錠產(chǎn)品的缺陷種類和相關(guān)缺陷率，并且發(fā)送至數(shù)據(jù)庫26和人機(jī)交互處理單元21。缺陷分類統(tǒng)計(jì)單元25把圖像分析單元24獲取的缺陷增強(qiáng)圖像進(jìn)行劃分，利用線性分類器來劃分為不同的缺陷類別。并且，以excel圖表的形式將一個(gè)批次的鋼結(jié)構(gòu)焊縫缺陷情況生成報(bào)表發(fā)送至數(shù)據(jù)庫和人機(jī)交互處理單元進(jìn)行存儲和顯示。鋼錠的缺陷主要包括四種中心偏析、中心疏松、縮孔和角部裂紋。如圖2所示，本發(fā)明的缺陷識別結(jié)果分為5種情況缺陷種類顯示為0表示正常；1表示縮孔缺陷；2表示中心疏松；3表示中心偏析；4表示角部裂紋。數(shù)據(jù)庫26 :用以存儲一個(gè)批次的鋼錠產(chǎn)品的缺陷種類和相關(guān)缺陷率。本發(fā)明的鋼錠表面缺陷分類檢測系統(tǒng)能夠完成流水線上的鋼錠圖像的采集及處理，自動檢測流水線上的鋼錠缺陷種類，并且統(tǒng)計(jì)相關(guān)缺陷率，生成報(bào)表輸入到對應(yīng)數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)操作簡單，方便易用。系統(tǒng)采用數(shù)字圖像處理方法對鋼錠表面缺陷進(jìn)行分類評價(jià)，首先通過CCD彩色相機(jī)實(shí)時(shí)采集鋼錠圖像，然后通過圖像預(yù)處理加強(qiáng)缺陷的特征信息，接著對四種類型缺陷進(jìn)行特征分析，通過紋理統(tǒng)計(jì)量分析，把縮孔類缺陷的特征分析出來，再進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理將裂紋缺陷顯現(xiàn)出來，最后分析中心偏析和中心疏松兩種缺陷的特征，逐次將缺陷分類檢測出來；之后生成報(bào)表，以excel圖表的形式統(tǒng)計(jì)該批次的鋼錠產(chǎn)品的缺陷種類和相關(guān)缺陷率；最后，把統(tǒng)計(jì)的結(jié)果導(dǎo)入到指定的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行存儲并發(fā)送至人機(jī)交互處理單元進(jìn)行顯示?；谏鲜龅南到y(tǒng)，本發(fā)明還提供一種鋼錠表面缺陷分類檢測方法，包括以下步驟( I)接受用戶的操作，實(shí)現(xiàn)初始化工作及參數(shù)設(shè)置。參數(shù)設(shè)置包括設(shè)置分割閾值、線性分類器系數(shù)及連通域算子等參數(shù)。(2)根據(jù)用戶的操作，驅(qū)動圖像采集裝置實(shí)時(shí)采集流水線上的鋼錠圖像。圖像采集單元驅(qū)動CCD彩色相機(jī)實(shí)時(shí)采集流水線上的鋼錠圖像，并調(diào)整相機(jī)的曝光以及增益等參數(shù)。(3)對采集到的圖像進(jìn)行灰度化處理、圖像增強(qiáng)處理、圖像去噪以及自適應(yīng)二值化處理操作，突顯出圖像中的缺陷特征信息。圖像預(yù)處理單元對采集到的圖像進(jìn)行以上相關(guān)圖像預(yù)處理操作，突顯出圖像中的缺陷特征信息。其中，圖像去噪操作采用中值濾波和高斯低通濾波實(shí)現(xiàn)。(4)圖像分析單元根據(jù)預(yù)處理后的圖像計(jì)算紋理統(tǒng)計(jì)以及形態(tài)學(xué)操作，增強(qiáng)并提取出缺陷區(qū)域。(5)對缺陷區(qū)域增強(qiáng)圖像進(jìn)行劃分，得到不同的缺陷類別，統(tǒng)計(jì)一個(gè)批次的鋼錠產(chǎn)品的缺陷種類和相關(guān)缺陷率，顯示并存儲統(tǒng)計(jì)結(jié)果。缺陷分類統(tǒng)計(jì)單元25把圖像分析單元24獲取的缺陷增強(qiáng)圖像進(jìn)行劃分，利用線性分類器來劃分為不同的缺陷類別。并且，以excel圖表的形式將一個(gè)批次的鋼結(jié)構(gòu)焊縫缺陷情況生成報(bào)表發(fā)送至數(shù)據(jù)庫和人機(jī)交互處理單元進(jìn)行存儲和顯示。鋼錠的缺陷主要包括四種中心偏析、中心疏松、縮孔和角部裂紋。如圖2所示，本發(fā)明的缺陷識別結(jié)果分為5種情況缺陷種類顯示為0表示正常；1表示縮孔缺陷；2表示中心疏松；3表示中心偏析；4表示角部裂紋。本發(fā)明首先輸入相關(guān)參數(shù)，啟動系統(tǒng)，開始實(shí)時(shí)采集鋼錠圖像并且實(shí)時(shí)分析缺陷，結(jié)果通過人機(jī)交互處理單元顯示出來，其中，0表示正常，I表示縮孔缺陷，2表示中心疏松，3表示中心偏析，4表示角部裂紋。待檢測過程結(jié)束，生成報(bào)表，生成一個(gè)批次的鋼錠產(chǎn)品的缺陷種類和相關(guān)缺陷率結(jié)果的excel圖表(如圖2所示)，并導(dǎo)入到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行存儲以及通過人機(jī)交互處理單元進(jìn)行顯示。本發(fā)明的鋼錠表面缺陷分類檢測系統(tǒng)及方法通過鋼錠圖像的采集及圖像處理，獲取鋼錠缺陷的分類和統(tǒng)計(jì)，實(shí)時(shí)顯示檢測信息和統(tǒng)計(jì)結(jié)果并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果存儲于數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)運(yùn)行速度快，并且，采用圖像的方法實(shí)現(xiàn)了智能分類鋼錠缺陷，檢測精度高，且實(shí)時(shí)性高、實(shí)用性強(qiáng)，操作簡單，大大提高了生產(chǎn)效率。另外，通過數(shù)據(jù)庫的交互處理能夠提供方便的查詢處理，方便后續(xù)查詢，進(jìn)一步提高了準(zhǔn)確性。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有檢測精度高，缺陷統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度高、查詢方便且生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施實(shí)例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施實(shí)例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.一種鋼錠表面缺陷分類檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括圖像采集裝置、上位機(jī)模塊和電源，所述圖像采集裝置與所述上位機(jī)模塊連接，用以實(shí)時(shí)采集流水線上的鋼錠圖像，所述上位機(jī)模塊用以對采集到的圖像進(jìn)行處理分析，提取出缺陷區(qū)域；所述電源分別與所述圖像采集裝置和上位機(jī)模塊連接，用以提供電カ；其中，所述上位機(jī)模塊進(jìn)一歩包括 人機(jī)交互處理單元用以接受用戶的操作，實(shí)現(xiàn)初始化工作及參數(shù)設(shè)置，并實(shí)時(shí)顯示檢測信息及檢測結(jié)果； 圖像采集単元分別與所述人機(jī)交互處理單元和圖像采集裝置連接，用以根據(jù)所述人機(jī)交互處理單元接受的用戶操作，驅(qū)動圖像采集裝置實(shí)時(shí)采集流水線上的鋼錠圖像，并將采集到的圖像發(fā)送至圖像預(yù)處理單元和人機(jī)交互處理單元； 圖像預(yù)處理單元與所述圖像采集單元連接，用以對采集到的圖像進(jìn)行灰度化處理、圖像增強(qiáng)處理、圖像去噪以及自適應(yīng)ニ值化處理操作，突顯出圖像中的缺陷特征信息； 圖像分析単元與所述圖像預(yù)處理單元連接，用以根據(jù)預(yù)處理后的圖像計(jì)算紋理統(tǒng)計(jì)以及形態(tài)學(xué)操作，增強(qiáng)并提取出缺陷區(qū)域并發(fā)送至缺陷分類統(tǒng)計(jì)単元； 缺陷分類統(tǒng)計(jì)単元與所述圖像分析單元連接，用以對缺陷區(qū)域增強(qiáng)圖像進(jìn)行劃分，得到不同的缺陷類別，統(tǒng)計(jì)一個(gè)批次的鋼錠產(chǎn)品的缺陷種類和相關(guān)缺陷率，并且發(fā)送至數(shù)據(jù)庫和人機(jī)交互處理單元；以及， 數(shù)據(jù)庫用以存儲一個(gè)批次的鋼錠產(chǎn)品的缺陷種類和相關(guān)缺陷率。
2.如權(quán)利要求I所述的鋼錠表面缺陷分類檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集裝置米用(XD彩色相機(jī)。
3.如權(quán)利要求I所述的鋼錠表面缺陷分類檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述缺陷分類統(tǒng)計(jì)單元以excel圖表的形式將ー個(gè)批次的鋼結(jié)構(gòu)焊縫缺陷情況生成報(bào)表發(fā)送至數(shù)據(jù)庫和人機(jī)交互處理單元。
4.一種鋼錠表面缺陷分類檢測方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)接受用戶的操作，實(shí)現(xiàn)初始化工作及參數(shù)設(shè)置； (2)根據(jù)用戶的操作，驅(qū)動圖像采集裝置實(shí)時(shí)采集流水線上的鋼錠圖像； (3 )對采集到的圖像進(jìn)行灰度化處理、圖像增強(qiáng)處理、圖像去噪以及自適應(yīng)ニ值化處理操作，突顯出圖像中的缺陷特征信息； (4)根據(jù)預(yù)處理后的圖像計(jì)算紋理統(tǒng)計(jì)以及形態(tài)學(xué)操作，增強(qiáng)并提取出缺陷區(qū)域； (5)對缺陷區(qū)域增強(qiáng)圖像進(jìn)行劃分，得到不同的缺陷類別，統(tǒng)計(jì)一個(gè)批次的鋼錠產(chǎn)品的缺陷種類和相關(guān)缺陷率，顯示并存儲統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
全文摘要
一種鋼錠表面缺陷分類檢測系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括圖像采集裝置、上位機(jī)模塊和電源，圖像采集裝置與上位機(jī)模塊連接，用以實(shí)時(shí)采集流水線上的鋼錠圖像，上位機(jī)模塊用以對采集到的圖像進(jìn)行處理分析，提取出缺陷區(qū)域；電源分別與圖像采集裝置和上位機(jī)模塊連接，用以提供電力。本發(fā)明具有檢測精度高，缺陷統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度高、查詢方便且生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01N21/88GK102980893SQ20121045488
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者胡潔, 黃海清, 戚進(jìn), 谷朝臣, 劉超 申請人:上海交通大學(xué)