專利名稱：一種全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種長度、厚度或類似線性尺寸的計量或角度的計量；面積的計量或不規(guī)則的表面或輪廓的計量領(lǐng)域，尤其涉及一種對鋼鐵冶煉產(chǎn)品-帶鋼的表面和內(nèi)部缺陷的檢測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，各家鋼鐵冶煉生產(chǎn)廠家的在其生產(chǎn)過程中，由于冶煉工藝存在的問題或者在軋制過程中誤入的異物，使得軋制的帶鋼在其表面和內(nèi)部可能存在不同程度的缺陷， 如1.帶鋼表面厚度不一或時寬時窄；2.帶鋼表面凹坑或起翹；3.帶鋼內(nèi)部的裂紋、夾渣、皮下氣泡、結(jié)疤等缺陷。而現(xiàn)有技術(shù)下一般的檢測手段是開發(fā)帶鋼表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)，來實現(xiàn)對帶鋼表面質(zhì)量的檢測，開發(fā)以超聲或電渦流技術(shù)為主的帶鋼內(nèi)部夾雜物缺陷檢測。若要做到對帶鋼缺陷從表及里同時檢測，以現(xiàn)有的技術(shù)，則需要安裝兩套不同的設(shè)備同時工作，費時費力。公開號CN1363820，
公開日2002年08月14日的中國專利，一種短脈沖激光超聲精確測厚方法及裝置，該專利的測厚方法是利用超快的短脈沖激光束在待測樣品前表面激發(fā)聲波，聲波傳到后表面時，引起樣品后表面發(fā)生形變，另一束從樣品后表面反射的探測光會由于這次形變而發(fā)生第一次偏轉(zhuǎn)；聲脈沖到達(dá)后表面后又從后表面向前表面反射，再從前表面反射回后表面，完成一個反射周期，這時探測光就會探測到時間上有一定延遲的第二次偏轉(zhuǎn)；兩次偏轉(zhuǎn)的時間差乘以聲波在樣品中的傳播速度，再除以二就是樣品的厚度。實現(xiàn)測厚方法的測厚裝置由光源、分光系統(tǒng)、聚焦系統(tǒng)和接收系統(tǒng)組成。該專利的主要特征為利用超快的短脈沖激光束在待測樣品前表面激發(fā)聲波，聲波傳到后表面時，引起樣品后表面發(fā)生形變，另一束從樣品后表面反射的探測光會由于這次形變而發(fā)生第一次偏轉(zhuǎn)；聲脈沖到達(dá)后表面后又從后表面向前表面反射，再從前表面反射回后表面，完成一個反射周期，這時探測光就會探測到時間上有一定延遲的第二次偏轉(zhuǎn)；兩次偏轉(zhuǎn)的時間差乘以聲波在樣品中的傳播速度，再除以二就是樣品的厚度。公開號CN1508535，
公開日2004年06月30日的中國專利，一種掃描式帶鋼表面檢測方法和裝置，對單一的大面積的帶鋼表面缺陷檢測及連續(xù)產(chǎn)生的小缺陷的檢測。該專利通過全景攝像機與高分辨率掃描攝像機并用，采用全景攝像機對帶鋼表面的全局包括帶鋼寬度先進行檢測，然后用可移動的掃描攝像機對局部進行掃描放大檢測，既可檢測出較顯著缺陷，又能對較小的連續(xù)產(chǎn)生的表面缺陷進行檢測，從而提高了帶鋼表面缺陷檢測的準(zhǔn)確率，整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，硬件成本低，檢測效率高。與生產(chǎn)控制系統(tǒng)配合，可獲得表面質(zhì)量較穩(wěn)定的帶鋼。該發(fā)明涉及一種帶鋼表面檢測方法和實施該方法的裝置，尤其對單一的大面積的帶鋼表面缺陷檢測及連續(xù)產(chǎn)生的小缺陷的檢測。
但是上述兩個專利，一個應(yīng)用普通光對帶鋼表面進行在線檢測，一個應(yīng)用激光超聲，測量金屬厚度，與本案提出的方案存在明顯的區(qū)別。綜上所述，現(xiàn)需要一種能實現(xiàn)對帶鋼由表及里同時在線檢測的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)下的各種檢測功能較為單一，且如需檢測帶鋼在其表面和內(nèi)部可能存在不同程度的缺陷，以現(xiàn)有的技術(shù)，則需要安裝兩套不同的設(shè)備同時工作，費時費力的問題，本發(fā)明提供了一種全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法，能同時對帶鋼表面和內(nèi)部缺陷同時進行在線檢測。本發(fā)明的具體方法如下所述一種全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法，通過使用線性激光器、圖像傳感器、超聲波信號接收傳感器、生產(chǎn)速度信號傳感器、同步盒和數(shù)字信號處理器，其特征在于所述的生產(chǎn)速度信號傳感器用來獲知生產(chǎn)線速度，并將該信號通過同步盒進行調(diào)制，使速度信號成為標(biāo)準(zhǔn)脈沖，該同一脈沖信號觸發(fā)線性激光器的激光光源和圖像傳感器；所述的線性激光器發(fā)射的光線，照射到帶鋼表面，光線經(jīng)過帶鋼表面反射后，照射到圖像傳感器中，圖像傳感器接收圖像信號，將圖像信號數(shù)據(jù)傳遞給后續(xù)的數(shù)字信號處理器；所述的超聲波信號接收傳感器，其具體為，當(dāng)激光照射到帶鋼表面，對帶鋼表面產(chǎn)生振動，形成超聲波，超聲波通過帶鋼進行傳輸，被安置在帶鋼下方的超聲波信號接收傳感器接收，同時也將圖像信號數(shù)據(jù)傳遞給后續(xù)的數(shù)字信號處理器。上述的兩種檢測方法同時進行，即能實現(xiàn)對帶鋼由表及里同時在線檢測。根據(jù)本發(fā)明所述的全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法，其特征在于，所述的線性激光器的發(fā)出的光線為高頻可控脈沖光線，通過單軸透光器件，調(diào)制成干涉光，再匯聚到帶鋼表面上。線性激光器的發(fā)出的光線為高頻可控脈沖光線，該種高頻可控脈沖光線作為超聲波的聲源，要求為熱彈性源，以防止破壞帶鋼表面形態(tài)，并可以抑制因帶鋼方向性過強而使圖像傳感器無法獲得清晰的圖像。根據(jù)本發(fā)明所述的全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法，其特征在于，所述的圖像傳感器，接收上述的由帶鋼反射的高頻可控脈沖光線的激光信號，將獲得的帶鋼表面亮度變化信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并傳遞給后續(xù)的數(shù)字信號處理器，對帶鋼表面缺陷進行處理和分析。根據(jù)本發(fā)明所述的全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法，其特征在于，所述的設(shè)置于帶鋼下方的超聲波信號接收傳感器，該傳感器將接收到的超聲信號進行放大，濾波整理，形成帶鋼內(nèi)部超聲圖像，并將其數(shù)字化后傳遞給后續(xù)的數(shù)字信號處理器，對帶鋼內(nèi)部夾雜物進行檢測。由于聲波在帶鋼等金屬材料中，傳遞的速度非?？欤h(yuǎn)遠(yuǎn)超過帶鋼運行速度，因此可實現(xiàn)應(yīng)用超聲波對帶鋼內(nèi)部缺陷進行實時在線檢測。根據(jù)本發(fā)明所述的全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法，其特征在于，所述的超聲傳感器也可設(shè)置在線性激光器的光源同一側(cè)，即帶鋼的上方，接受表面波，從而檢測帶鋼表面缺陷。此種設(shè)置方法用于配合線性激光器與圖像傳感器的帶鋼表面檢測，使帶鋼表面檢測更加精確。本發(fā)明的全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法的核心思想如下線性激光器發(fā)射的高頻可控脈沖光線，經(jīng)過單軸透鏡調(diào)制后，成為干涉光，照射到帶鋼表面，光線經(jīng)過帶鋼表面反射后，照射到圖像傳感器中，圖像傳感器接收圖像信號，將圖像信號數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，對帶鋼表面缺陷進行處理和分析。而激光照射到帶鋼表面，對帶鋼表面產(chǎn)生振動，形成超聲波，超聲波通過帶鋼進行傳輸，被安置在帶鋼寬度方向上的超聲波傳感器接收，形成帶鋼內(nèi)部超聲圖像，對帶鋼內(nèi)部夾雜物進行檢測，由于聲波在帶鋼等金屬材料中，傳遞的速度非?？欤h(yuǎn)遠(yuǎn)超過帶鋼運行速度，因此可實現(xiàn)應(yīng)用超聲波對帶鋼內(nèi)部缺陷進行實時在線檢測。使用本發(fā)明的全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法，獲得如下有益效果1.使用本發(fā)明的全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法，其激光檢測部分，克服了傳統(tǒng)激光作為表面檢測系統(tǒng)光源，由于其方向性過強，而導(dǎo)致帶鋼表面一有缺陷，圖像傳感器就無法獲得清晰成像的缺點，而本發(fā)明采用了高頻可控脈沖光線，可以抑制因帶鋼方向性過強而使圖像傳感器無法獲得清晰的圖像，即可以檢測帶鋼表面缺陷，2.使用本發(fā)明的全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法，利用上述的高頻可控脈沖光線沖擊到金屬表面會產(chǎn)生超聲的現(xiàn)象，對帶鋼內(nèi)部缺陷進行掃描分析。3.結(jié)合上述兩項，本發(fā)明的全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法可以有效的檢測帶鋼表面及內(nèi)部缺陷，實現(xiàn)對帶鋼缺陷的全面在線檢測。


圖1為本發(fā)明的全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法的具體工作示意圖；圖2為本發(fā)明的全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法的控制系統(tǒng)時序圖。圖中1-線性激光器，2-圖像傳感器，3-超聲波信號接收傳感器，4-帶鋼，5-生產(chǎn)速度信號傳感器，6-同步盒，7-數(shù)字信號處理器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的本發(fā)明的全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法做進一步的說明如圖1說明。在帶鋼4生產(chǎn)過程中，系統(tǒng)通過生產(chǎn)速度信號傳感器5獲知生產(chǎn)線速度，并將該信號通過同步盒6進行調(diào)制，使速度信號成為標(biāo)準(zhǔn)脈沖，并用該同一脈沖信號觸發(fā)線性激光器1的激光光源和圖像傳感器2，使得線性激光器的激光光源發(fā)射一次光線， 圖像傳感器就掃描一次，該方法可保證圖像傳感器獲得的圖像與帶鋼成固定比例，結(jié)合圖像傳感器連接的后續(xù)的數(shù)字信號處理器7，來分析帶鋼表面是否有缺陷，其波形如圖2所示為固定比例；而當(dāng)線性激光器的激光光源(高頻可控脈沖光線)照射到帶鋼表面時，對帶鋼表面造成沖擊，沖擊能量在帶鋼內(nèi)部和表面?zhèn)鞑?，形成表面波和縱波，在帶鋼背面的超聲波信號接收傳感器3接受縱波，并將該信號傳遞給后續(xù)的數(shù)字信號處理器，從而分析出帶鋼內(nèi)部是否存在缺陷。
結(jié)合上述兩種同步的檢測方法，本發(fā)明的全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法可以有效的檢測帶鋼表面及內(nèi)部缺陷，實現(xiàn)對帶鋼缺陷的全面在線檢測，適用于帶鋼檢測領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法，通過使用線性激光器(1)、圖像傳感器O)、 超聲波信號接收傳感器(3)、生產(chǎn)速度信號傳感器(5)、同步盒(6)和數(shù)字信號處理器(7)， 其特征在于所述的生產(chǎn)速度信號傳感器(5)用來獲知生產(chǎn)線速度，并將該信號通過同步盒(6)進行調(diào)制，使速度信號成為標(biāo)準(zhǔn)脈沖，該同一脈沖信號觸發(fā)線性激光器(1)的激光光源和圖像傳感器⑵；所述的線性激光器(1)發(fā)射的光線，照射到帶鋼(4)表面，光線經(jīng)過帶鋼表面反射后， 照射到圖像傳感器O)中，圖像傳感器接收圖像信號，將圖像信號數(shù)據(jù)傳遞給后續(xù)的數(shù)字信號處理器(7)；所述的超聲波信號接收傳感器(3)，其具體為，當(dāng)激光照射到帶鋼(4)表面，對帶鋼表面產(chǎn)生振動，形成超聲波，超聲波通過帶鋼進行傳輸，被安置在帶鋼下方的超聲波信號接收傳感器接收，同時也將圖像信號數(shù)據(jù)傳遞給后續(xù)的數(shù)字信號處理器(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法，其特征在于，所述的線性激光器(1)的發(fā)出的光線為高頻可控脈沖光線，通過單軸透光器件，調(diào)制成干涉光，再匯聚到帶鋼(4)的表面上。
3.如權(quán)利要求1所述的全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法，其特征在于，所述的圖像傳感器O)，接收上述的由帶鋼(4)反射的高頻可控脈沖光線的激光信號，將獲得的帶鋼(4) 表面亮度變化信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并傳遞給后續(xù)的數(shù)字信號處理器(7)，對帶鋼表面缺陷進行處理和分析。
4.如權(quán)利要求1所述的全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法，其特征在于，所述的設(shè)置于帶鋼(4)下方的超聲波信號接收傳感器(3)，該傳感器將接收到的超聲信號進行放大，濾波整理，形成帶鋼內(nèi)部超聲圖像，并將其數(shù)字化后傳遞給后續(xù)的數(shù)字信號處理器(7)，對帶鋼內(nèi)部夾雜物進行檢測。
5.如權(quán)利要求4所述的全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法，其特征在于，所述的超聲傳感器(3)也可設(shè)置在線性激光器(1)的光源同一側(cè)，即帶鋼的上方，接受表面波，從而檢測帶鋼表面缺陷。
全文摘要
一種全方位在線檢測帶鋼缺陷的方法，使用生產(chǎn)速度信號傳感器獲知生產(chǎn)線速度，并將該信號通過同步盒進行調(diào)制，使速度信號成為標(biāo)準(zhǔn)脈沖，該同一脈沖信號觸發(fā)線性激光器的激光光源和圖像傳感器；線性激光器發(fā)射的光線，照射到帶鋼表面，光線經(jīng)過帶鋼表面反射后，照射到圖像傳感器中，圖像傳感器接收圖像信號，將圖像信號數(shù)據(jù)傳遞給后續(xù)的數(shù)字信號處理器；當(dāng)激光照射到帶鋼表面，對帶鋼表面產(chǎn)生振動，形成超聲波，超聲波通過帶鋼進行傳輸，被安置在帶鋼下方的超聲波信號接收傳感器接收，同時也將圖像信號數(shù)據(jù)傳遞給后續(xù)的數(shù)字信號處理器。結(jié)合上述兩種同步的檢測方法，本發(fā)明可以有效的檢測帶鋼表面及內(nèi)部缺陷，實現(xiàn)對帶鋼缺陷的全面在線檢測。
文檔編號G01N21/89GK102162795SQ20101011210
公開日2011年8月24日 申請日期2010年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月23日
發(fā)明者何永輝, 宗德祥, 楊大華, 王健, 石桂芬, 陸麗華 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司