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带钢表面缺陷检测
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带钢表面缺陷检测
姓名：朱士娟学号：1110121137
摘要
表面质量的好坏是带钢的一项重要指标，随着科学技术的不断发展，后续加工工业对带钢的表面质量要求越来越高。如何检测出带钢表面缺陷并加以控制，引起带钢生产企业的高度关注。随着计算机视觉技术的发展和计算机性能的不断提高，由带钢图像在线检测其表面质量已成为国内外学者研究的热点课题。在本课题中，首先提出了带钢表面监测系统的总体设计方案，从硬件和软件上保汪系统的实时性和精确度。其次设计一种获得噪声图像的方法，分析图像的噪声特性。并在此基础上针对传统中值滤波算法复杂、处理时间长等缺点，提出一种改进的迭代的中值滤波方法，这种方法在有效滤掉噪声的同时尽可能地保存了图像的细节，并比传统的中值滤波方法大大地减少了处理时间。在对图像进行滤波处理后，本文分别提出了BP神经网络法，区域灰度羞绝对值闽值法和基于背景差分的小区域闽值法三种方法，对带钢表面缺陷进行检测。本文选
取300幅带钢图片进行实验，结果表明这三种方法的漏检率和错判率均在5％以下，且速度至少能达到10毫秒／每帧，满足实时检测系统低漏检率、低错判率和快速检测的要求。其中BP网络检测方法适应性好，可以通过样本学习适应相应的环境变化，并且不但能检测出已知样本的缺陷，而且对未知缺陷样本的检测效果也很好。区域灰度差绝对值检测方法算法简单，运算速度最快，能实现5毫秒／每帧的检测速度。基于背景差分的小区域闽值法除了算法简单，速度快以外，它还能有效地检测出微小的、对比度低的缺陷，并且背景图像的不断更新能使系统适应带钢表面质量的不断变化，使系统能满足不同生产环境的检测需要。通过本论文的研究和探索，使带钢表面监测系统的实用化更前迸一步，为进一步的带钢表面质量在线控制识别奠定了基础。
关键词带钢，图像处理，滤波，缺陷检测
1检测原理
设轧制带钢速度为ν，在钢板的上下表面各安置一套检测装置（图1），在平行于钢板表面且垂直于速度方向处放置一个高强度线光源，光源经过聚焦光学系统照亮钢板表面。根据表面主要缺陷特点可将缺陷分为亮域缺陷（捕捉和识别反光缺陷，如锈蚀、重皮等）和暗域缺陷（捕捉和识别发散光缺陷，如划痕、裂纹及其它表面破损状态），因此分别在亮域和暗域放置线阵CCD进行捕捉。将线阵CCD横向置于钢板上方进行钢板横向扫描，采用光学镜头将钢板某行表面成像在线阵CCD上，完成一维扫描，钢板运行完成另一维扫描，从而构成二维图象。在此不采用面阵CCD的原因为=1\*GB3①对于速度较高的板材，无法实现实时在线处理。=2\*GB3②面阵CCD的分辨率和视场限制了宽度方向的检测分辨力。
2装置的总体结构
带钢表面缺陷在线智能检测装置由两大部分组成。第一部分是光源-摄像系统,检测产品尺寸、产品质量和所有决定产品质量和生产过程质量的表面缺陷;第二部分是智能系统,确定带钢的质量类别,按照用户规定的验收标准组织发货,并确定为使生产计划调度和过程控制最佳化,应该采取哪些措施,这样就能降低管理成本,提高产品质量,减少因用户异议和索赔所造成的损失。
3光源
光源照明的设计目的是在钢板表面得到一条宽度适当、照度足够的均匀光带，考虑到钢板的宽度、材质和缺陷表面特性的差异，用于检测带钢表面缺陷的光源和光控系统应能满足下列要求:可以调节光的照度以提高图像质量;结构紧凑,以便安装在有限的空间内,不仅能按照生产线速度,而且能根据产品表面的光洁度来调节光的照度。实验室试验表明,当带钢线速度达到900m/min以上时,常规高强度萤光管最高输出功率下的最好分辨率为4mm。为了提高分辨率,必须提高光源等级,以便缩短曝光时间。试验还表明,在额定线速度为900m.min时,为使分辨率达到2mm,需要将光线输出强度增加2.6倍以上。

3.1光源的设计
根据实际情况，选用一种高频荧光灯作为光源，这种荧光灯有一条窄缝不涂荧光粉,由荧光管发射出的光线从窄缝中射出时不必穿过另一层荧光粉,从而使窄缝区的照明效果更好。为了进一步提高从窄缝中射出的光线强度,需要加一个集光器件，减少荧光管射出的光线散布面积，实现高强度宽视场的均匀照明。
4.2光源控制器
光源控制器是用来控制光源照度的。在实际生产中,带钢线速度经常发生变化,光源所发出的能量也必须做出相应的变化,使摄像系统所获得的图像质量(包括明暗程度、反差和分辨率)保持不变。对光源控制器的要求是能够适应加速度为±10m/s²的速度变化。控制系统的设计是线性的,所以当图像处理器要求有一个特定的照度时,就可以在下一次摄像机扫描过程中准确地达到该照度。
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