一种全方位在线检测带钢缺陷的方法

1.一种全方位在线检测带钢缺陷的方法，通过使用：线性激光器（1）、图像传感器（2）、超声波信号接收传感器（3）、生产速度信号传感器（5）、同步盒（6）和数字信号处理器（7），其特征在于：
所述的生产速度信号传感器（5）用来获知生产线速度，并将该信号通过同步盒（6）进行调制，使速度信号成为标准脉冲，该同一脉冲信号触发线性激光器（1）的激光光源和图像传感器（2）；
所述的线性激光器（1）发射的光线，照射到带钢（4）表面，光线经过带钢表面反射后，照射到图像传感器（2）中，图像传感器接收由带钢反射的激光信号，将获得的带钢表面亮度变化信息转化为数字信号，并传递给后续的数字信号处理器（7），对带钢表面缺陷进行处理和分析；
所述的超声波信号接收传感器（3）置于带钢（4）的下方，当激光照射到带钢（4）表面，对带钢表面产生振动，形成超声波，超声波通过带钢进行传输，被安置在带钢下方的超声波信号接收传感器接收，该传感器将接收到的超声信号进行放大，滤波整理，形成带钢内部超声图像，并将其数字化后传递给后续的数字信号处理器（7），对带钢内部夹杂物进行检测。
2.如权利要求1所述的全方位在线检测带钢缺陷的方法，其特征在于，所述的线性激光器（1）的发出的光线为高频可控脉冲光线，通过单轴透光器件，调制成干涉光，再汇聚到带钢（4）的表面上。
3.如权利要求1所述的全方位在线检测带钢缺陷的方法，其特征在于，所述的超声波信号接收传感器（3）也可设置在线性激光器（1）的光源同一侧，即带钢的上方，接受表面波，从而检测带钢表面缺陷。

一种全方位在线检测带钢缺陷的方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种长度、厚度或类似线性尺寸的计量或角度的计量；面积的计量或不规则的表面或轮廓的计量领域，尤其涉及一种对钢铁冶炼产品-带钢的表面和内部缺陷的检测领域。\n背景技术\n[0002] 目前，各家钢铁冶炼生产厂家的在其生产过程中，由于冶炼工艺存在的问题或者在轧制过程中误入的异物，使得轧制的带钢在其表面和内部可能存在不同程度的缺陷，如：\n[0003] 1.带钢表面厚度不一或时宽时窄；\n[0004] 2.带钢表面凹坑或起翘；\n[0005] 3.带钢内部的裂纹、夹渣、皮下气泡、结疤等缺陷。\n[0006] 而现有技术下一般的检测手段是开发带钢表面质量检测系统，来实现对带钢表面质量的检测，开发以超声或电涡流技术为主的带钢内部夹杂物缺陷检测。若要做到对带钢缺陷从表及里同时检测，以现有的技术，则需要安装两套不同的设备同时工作，费时费力。\n[0007] 公开号CN1363820，公开日2002年08月14日的中国专利，一种短脉冲激光超声精确测厚方法及装置，该专利的测厚方法是利用超快的短脉冲激光束在待测样品前表面激发声波，声波传到后表面时，引起样品后表面发生形变，另一束从样品后表面反射的探测光会由于这次形变而发生第一次偏转；声脉冲到达后表面后又从后表面向前表面反射，再从前表面反射回后表面，完成一个反射周期，这时探测光就会探测到时间上有一定延迟的第二次偏转；两次偏转的时间差乘以声波在样品中的传播速度，再除以二就是样品的厚度。实现测厚方法的测厚装置由光源、分光系统、聚焦系统和接收系统组成。\n[0008] 该专利的主要特征为利用超快的短脉冲激光束在待测样品前表面激发声波，声波传到后表面时，引起样品后表面发生形变，另一束从样品后表面反射的探测光会由于这次形变而发生第一次偏转；声脉冲到达后表面后又从后表面向前表面反射，再从前表面反射回后表面，完成一个反射周期，这时探测光就会探测到时间上有一定延迟的第二次偏转；两次偏转的时间差乘以声波在样品中的传播速度，再除以二就是样品的厚度。\n[0009] 公开号CN1508535，公开日2004年06月30日的中国专利，一种扫描式带钢表面检测方法和装置，对单一的大面积的带钢表面缺陷检测及连续产生的小缺陷的检测。该专利通过全景摄像机与高分辨率扫描摄像机并用，采用全景摄像机对带钢表面的全局包括带钢宽度先进行检测，然后用可移动的扫描摄像机对局部进行扫描放大检测，既可检测出较显著缺陷，又能对较小的连续产生的表面缺陷进行检测，从而提高了带钢表面缺陷检测的准确率，整个装置结构简单，硬件成本低，检测效率高。与生产控制系统配合，可获得表面质量较稳定的带钢。\n[0010] 该发明涉及一种带钢表面检测方法和实施该方法的装置，尤其对单一的大面积的带钢表面缺陷检测及连续产生的小缺陷的检测。\n[0011] 但是上述两个专利，一个应用普通光对带钢表面进行在线检测，一个应用激光超声，测量金属厚度，与本案提出的方案存在明显的区别。\n[0012] 综上所述，现需要一种能实现对带钢由表及里同时在线检测的方法。\n发明内容\n[0013] 为了解决现有技术下的各种检测功能较为单一，且如需检测带钢在其表面和内部可能存在不同程度的缺陷，以现有的技术，则需要安装两套不同的设备同时工作，费时费力的问题，本发明提供了一种全方位在线检测带钢缺陷的方法，能同时对带钢表面和内部缺陷同时进行在线检测。本发明的具体方法如下所述：\n[0014] 一种全方位在线检测带钢缺陷的方法，通过使用：线性激光器、图像传感器、超声波信号接收传感器、生产速度信号传感器、同步盒和数字信号处理器，其特征在于：\n[0015] 所述的生产速度信号传感器用来获知生产线速度，并将该信号通过同步盒进行调制，使速度信号成为标准脉冲，该同一脉冲信号触发线性激光器的激光光源和图像传感器；\n[0016] 所述的线性激光器发射的光线，照射到带钢表面，光线经过带钢表面反射后，照射到图像传感器中，图像传感器接收图像信号，将图像信号数据传递给后续的数字信号处理器；\n[0017] 所述的超声波信号接收传感器，其具体为，当激光照射到带钢表面，对带钢表面产生振动，形成超声波，超声波通过带钢进行传输，被安置在带钢下方的超声波信号接收传感器接收，同时也将图像信号数据传递给后续的数字信号处理器。\n[0018] 上述的两种检测方法同时进行，即能实现对带钢由表及里同时在线检测。\n[0019] 根据本发明所述的全方位在线检测带钢缺陷的方法，其特征在于，所述的线性激光器的发出的光线为高频可控脉冲光线，通过单轴透光器件，调制成干涉光，再汇聚到带钢表面上。\n[0020] 线性激光器的发出的光线为高频可控脉冲光线，该种高频可控脉冲光线作为超声波的声源，要求为热弹性源，以防止破坏带钢表面形态，并可以抑制因带钢方向性过强而使图像传感器无法获得清晰的图像。\n[0021] 根据本发明所述的全方位在线检测带钢缺陷的方法，其特征在于，所述的图像传感器，接收上述的由带钢反射的高频可控脉冲光线的激光信号，将获得的带钢表面亮度变化信息转化为数字信号，并传递给后续的数字信号处理器，对带钢表面缺陷进行处理和分析。\n[0022] 根据本发明所述的全方位在线检测带钢缺陷的方法，其特征在于，所述的设置于带钢下方的超声波信号接收传感器，该传感器将接收到的超声信号进行放大，滤波整理，形成带钢内部超声图像，并将其数字化后传递给后续的数字信号处理器，对带钢内部夹杂物进行检测。\n[0023] 由于声波在带钢等金属材料中，传递的速度非常快，远远超过带钢运行速度，因此可实现应用超声波对带钢内部缺陷进行实时在线检测。\n[0024] 根据本发明所述的全方位在线检测带钢缺陷的方法，其特征在于，所述的超声波信号接收传感器也可设置在线性激光器的光源同一侧，即带钢的上方，接受表面波，从而检测带钢表面缺陷。\n[0025] 此种设置方法用于配合线性激光器与图像传感器的带钢表面检测，使带钢表面检测更加精确。\n[0026] 本发明的全方位在线检测带钢缺陷的方法的核心思想如下：线性激光器发射的高频可控脉冲光线，经过单轴透镜调制后，成为干涉光，照射到带钢表面，光线经过带钢表面反射后，照射到图像传感器中，图像传感器接收图像信号，将图像信号数据传递给数据处理系统，对带钢表面缺陷进行处理和分析。而激光照射到带钢表面，对带钢表面产生振动，形成超声波，超声波通过带钢进行传输，被安置在带钢宽度方向上的超声波传感器接收，形成带钢内部超声图像，对带钢内部夹杂物进行检测，由于声波在带钢等金属材料中，传递的速度非常快，远远超过带钢运行速度，因此可实现应用超声波对带钢内部缺陷进行实时在线检测。\n[0027] 使用本发明的全方位在线检测带钢缺陷的方法，获得如下有益效果：\n[0028] 1.使用本发明的全方位在线检测带钢缺陷的方法，其激光检测部分，克服了传统激光作为表面检测系统光源，由于其方向性过强，而导致带钢表面一有缺陷，图像传感器就无法获得清晰成像的缺点,而本发明采用了高频可控脉冲光线，可以抑制因带钢方向性过强而使图像传感器无法获得清晰的图像，即可以检测带钢表面缺陷，\n[0029] 2.使用本发明的全方位在线检测带钢缺陷的方法，利用上述的高频可控脉冲光线冲击到金属表面会产生超声的现象，对带钢内部缺陷进行扫描分析。\n[0030] 3.结合上述两项，本发明的全方位在线检测带钢缺陷的方法可以有效的检测带钢表面及内部缺陷，实现对带钢缺陷的全面在线检测。\n附图说明\n[0031] 图1为本发明的全方位在线检测带钢缺陷的方法的具体工作示意图；\n[0032] 图2为本发明的全方位在线检测带钢缺陷的方法的控制系统时序图。\n[0033] 图中：1-线性激光器，2-图像传感器，3-超声波信号接收传感器，4-带钢，5-生产速度信号传感器，6-同步盒，7-数字信号处理器。\n具体实施方式\n[0034] 下面结合附图对本发明的本发明的全方位在线检测带钢缺陷的方法做进一步的说明：\n[0035] 如图1说明。在带钢4生产过程中，系统通过生产速度信号传感器5获知生产线速度，并将该信号通过同步盒6进行调制，使速度信号成为标准脉冲，并用该同一脉冲信号触发线性激光器1的激光光源和图像传感器2，使得线性激光器的激光光源发射一次光线，图像传感器就扫描一次，该方法可保证图像传感器获得的图像与带钢成固定比例，结合图像传感器连接的后续的数字信号处理器7，来分析带钢表面是否有缺陷，其波形如图2所示为固定比例；而当线性激光器的激光光源（高频可控脉冲光线）照射到带钢表面时，对带钢表面造成冲击，冲击能量在带钢内部和表面传播，形成表面波和纵波，在带钢背面的超声波信号接收传感器3接受纵波，并将该信号传递给后续的数字信号处理器，从而分析出带钢内部是否存在缺陷。\n[0036] 结合上述两种同步的检测方法，本发明的全方位在线检测带钢缺陷的方法可以有效的检测带钢表面及内部缺陷，实现对带钢缺陷的全面在线检测，适用于带钢检测领域。