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国外铝型材表面缺陷检测现状

发布者:西安建筑科技大学冶金工程学院 李 瑶,王快社,刘长瑞| 发布于:2016-06-07| 浏览次数:3118

1人工目测与离线抽检在工业发展的早期,对板材质量要求不高,人工目测的检验方法应用普遍。由于人工抽检技术含量低、检测范围和速度有限,长时间工作错误率高且容易收到外 ... ...

1人工目测与离线抽检

  在工业发展的早期,对板材质量要求不高,人工目测的检验方法应用普遍。由于人工抽检技术含量低、检测范围和速度有限,长时间工作错误率高且容易收到外界干扰,受主观影响没有准确缺陷定量,所以它已经不能适应先进生产力要求,该方法被高效的技术所代替是势在必行。

2机电技术或光学技术的检测

  此阶段主要应用灵敏元件进行检测,广泛应用于工业化进程中,下面主要对应用最广泛的3种方法做详细介绍。

  2.1涡流检测的发展

  涡流检测始于1879年,英国人休斯首次将涡流原理应用于冶金分选中,拉开了涡流检测的序幕。1926年世界上首台涡流测厚仪问世。1930年,法罗首先将涡流法应用于无损检测。1950~1954间,福斯特发表了消除涡流仪中干扰因素的理论分析和试验结果,研制了阻抗分析法有补偿干扰因素的仪器,开创了现代涡流检测方法和设备研制工作,使涡流检测成为一种重要的常规无损检测方法。1989年,法国洛林连轧公司福斯厂研制出一种安装在火焰切割设备前端,

  在线无损检测热连铸板坯表面质量的涡流探测设备———EDISOL。目前,涡流检测仪的国外制造商主要有美国Zetec、加拿大Russel和德国的Forester,其中Russel公司的远场涡流仪处于领先地位。

  图1板材表面的常见缺陷

  2.2磁粉检测的发展

  1922年美国人Hoke发现金属粉末在钢块表面形成花样,推动了磁粉检测技术的应用。1928年Forest使用尺寸和形状受控的磁粉,获得可靠的油井钻杆断裂缺陷形貌。

  1930年Forest和Doane将干磁粉成功应用于焊缝及各种工件的探伤。1941年荧光粉的使用提高了磁粉检测灵敏度。

  20世纪50年初,瑞加德罗首创用磁粉质量的磁性称量法和酒精沉淀法推动磁粉检测技术的应用。近年来我国磁粉检测也有长足发展,其中自行研制的LPW-3型磁粉检测赶上了国际水平,磁粉检测用B型和E型在标准、性能、指标方面也得到世界的认可,磁粉检测已经广泛应用于工业设备检测中。

  2.3漏磁检测的发展

  1947年Hastings设计了第一套漏磁检测系统。1965年Linalog首次进行管内检测,开发了Wellcheck井口探测系统,可靠地探测管材内外径上的腐蚀坑、横向伤痕和其它类型的缺陷。1966年Shcherbinin和Zatsepin计算漏磁场缺陷,采用磁偶极子模型计算表面开口裂纹。同年,前苏联科学家提出用磁偶极子、无限长磁偶极线和无限长磁偶带来模拟工件表面的点状缺陷、浅裂纹和深裂缝。ICO公司的EMI漏磁探伤系统,结合漏磁通测量壁厚,提供完整的现场探伤。

  1975年Hwang和Lord采用有限元方法对漏磁场进行分析,首次把材料内部场强和磁导率与漏磁场幅值联系起来。

  20世纪90年代以后,高灵敏度磁传感器“MGS+α”能够稳定测出5×10-4mm的微小内部缺陷。“MGS+α”传感器漏磁检测系统于1991年在日本NKK公司福山制铁所投入使用,达到实用阶段[7]。1993年日本川崎制铁千叶制铁所开发出在线非金属夹杂物检测装置,该装置使用直流磁化漏磁法,励磁器与检测元件呈同一方向配置,检测元件采用高灵敏度半导体式磁敏元件,用于检测水平磁通分量。

3光机电一体化的机器视觉检测

  20世纪70年代,机器视觉融和了微电子、自动化、计算机和信息管理等,使这项技术在工业中有了更广泛的应用,其发展至今主要经历了3个阶段:激光扫描阶段、线阵CCD阶段、面阵CCD阶段。

  1983年美国Honeywell公司[8]使用线阵CCD摄像机进行图像采集,并设计了专用图像阵列处理机和基于句法模式识别理论的缺陷分类器。1986年,在美国钢铁协会(AISI)的资助下,Westinghouse公司[9]采用线阵CCD机和高强度线光源监视运动带钢表面,并提出了将明域、暗域及微光域3种照明光路型式组合应用于检测系统的思路,分辨率分别为1.7mm和2.3mm。同年,意大利CentroSviluppoMateriali公司在欧洲煤钢联营(ECSC)的资助下研制出不锈钢表面检测试验机[10],既能对带钢进行宽度测量,又能检测带钢上下表面孔洞缺陷,但其识别缺陷种类较少。20世纪90年代后,检测技术得到大幅度提高,芬兰RautaruukkiNew Technology公司研制的Smart-vi表面检测系统[运用机器学习法对决策树分类器进行自动优化设计。1994年8月,美国Cognex公司研制出线扫描系统技术,并应用于美国L11V钢铁公司镀锌生产线,1996年又开发了一套iLearn自学习分类器软件系统并应用于其研制的iS-2000自动检测系统,大大地提高了检测系统的实时运算速度。1997年HTS为韩国浦项制铁公司研制出冷轧钢板表面缺陷检测系统,首次将基于人工神经网络(Artificialnervenetwork,ANN)分类器设计技术实用于钢板检测领域,系统可以在轧制速度为5m/s的情况下检测最小尺寸为0.5mm×0.5mm的缺陷S系统,最大优点是适应能力非常强。2000年德国ThyssenKrupp公司安装了4套Parsytec公司研制的HTS2W热轧钢板表面检测系统,缺陷级运算法的发展, 并介绍了韩国浦项钢铁表面视觉检测系统, 建议应用基于向量机器技术检测分级系统运算, 这种向量分类法的应用显示出很好的分类能力和性能。

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