1、基于视觉的钢材表面缺陷检测系统

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基于视觉的钢材表面缺陷检测系统 　　表面质量是带钢质量的一项重要指标，随着科学技术的不断发展，对带钢表面质量的要求越来越高。在市场的激烈竞争条件下，其质量不仅代表企业的形象，而且还是赢得市场的首要条件。如何有效检测带钢表面缺陷的同时加快检测速度是当前带钢缺陷实时检测技术的一个很重要的课题。传统上，冷轧带钢的表面缺陷检测由检测人员通过人眼目光来完成。但是，这种方法存在着很多不足：（1）检测结果容易受检测人员主观因素影响；（2）这种方法只能用于检测运行速度很慢（在50m/min下）的带钢表面；（3）这种方法很难检测到小的缺陷。然而近年来，微电子技术、计算机技术、自动化技术和光电子技术的飞速发展，人工智能、神经网络理论的深化及实用化，和机器视觉被运用到带钢表面缺陷检测以后，带钢表面缺陷检测终于走向了智能自动化的时代。 　　一、带钢表面缺陷的分类 　　带钢表面缺陷往往具有多样性、复杂性的特点。不同生产线产生的表面缺陷往往会有不同的特点，同一生产线在不同工艺参数，或工艺参数相同而生产条件不同情况下产生的表面缺陷也有区别。由于带钢表面缺陷的种类太多，为研究方便，本文特提供带钢表面常见的几种缺陷。 1、压入氧化铁 “压入氧化铁”的典型形状为:                                 登录/注册后可看大图 特征：一般粘附在钢板表面，分布于板面局部和全部。外观呈现不规则形状。 成因：轧制节奏快，轧辊材质性能差等原因造成的轧辊表面氧化膜脱落。 2、结疤 “结疤”的典型形状为：                                 登录/注册后可看大图 特征：呈现叶状、羽状、条状、鱼鳞状、舌端状等形状。 成因：铸锭条件不佳或飞溅造成的表面缺陷和皮下气泡等。 3、擦伤 “擦伤”的典型形状为：                                 登录/注册后可看大图 特征：沿轧制方向呈现深浅不一的擦痕。 成因：辊道表面粗糙、磨损、变形或不转动，使钢板与辊道相擦。 4、辊印 “辊印”的典型形状为：                                 登录/注册后可看大图 特征：具有一定间距的凹凸缺陷。 成因：轧辊表面粘有异物压入带钢表面、轧辊材质不佳造成粘辊、带钢焊缝过高而轧制中抬辊不及时引起粘辊造成的。 5、边裂 “边裂”的典型形状为：                                 登录/注册后可看大图 特征：钢板边缘沿长度方向的一侧或两侧出现破裂，严重者呈现锯齿状。 成因：轧辊调整不好或辊型与版型配合不好，使钢带边部延伸不均。 6、划痕 “划痕”的典型形状为：                                 登录/注册后可看大图 特征：平行于轧制方向的较长线状缺陷，有可见深度，零散或成排布。 成因：带钢与其它器物接触或各异导辊的旋转速度与带钢速度不同步，出现打滑后造成的。 　　二、系统结构框架设计 　　首先通过高速CCD相机实时获取带钢表面图像，将图像数据送给DSP处理，DSP提取并分析图像的特征信息，然后将其与事先建立的标准信息进行比较，从而判断带钢是否有缺陷，如果有，则识别存在那种缺陷。根据这一思路设计主要系统框架结构分为三个部分，如下图所示：第一部分为图像采集模块，它采集并将原始模拟视频流转化为数字视频；第二部分DSP对采集的数据进行预处理，识别图像是否存在缺陷以及缺陷类型；第三部分对DSP的输出结果输出，进行服务器对缺陷图像的储存，以便以后进行统计分析。                                 登录/注册后可看大图 　　其中，图像采集部分通过高速CCD相机实时地获取带钢上、下表面图像，并采用高速A/D转换器将前期获取的图像转为数字信号，并将采集的数据送往数字信号处理器DSP；图像缺陷识别部分判断图像是否存在缺陷，对预处理的缺陷图像提取并分析特征信息，然后利用各种机器视觉中各种方法判断出缺陷类型；图像输出及与服务器通信模块将钢板的缺陷类型加在原始图像上，进行储存并进行显示。 　　三、系统软件设计方案                                 登录/注册后可看大图 　　四、本公司的板卡 　　本公司利用市场上的线阵千兆网络相机和自主开发的DSP板卡搭建智能图像处理系统。本板卡采用两块DSP构架，可以为你复杂但高效的机器识别算法提供强劲的理想实现平台。DSP1可以进行图像的预处理，虽然算法较简单但数据量大，DSP2可以进行缺陷分类，虽然算法复杂但数据量较小，这样就对这两块DSP进行了很好的功能分配，充分发挥本板卡的效力。 系统图如下：                                 登录/注册后可看大图 　　线阵CCD 网络相机 可以选择Dalsa公司生产的 Spyder3Color黑白双线线阵相机。                                 登录/注册后可看大图 　　特性： 支持分辨率2K/4K，双线扫描。 　　像元尺寸14/10um,板面响应度高达700/400 Dn/(nJ/cm2)@0dB 18/9KHz线速度。光学接口M42X1,C,F 动态范围60dB 千兆网络接口。 　　DSP处理板为公司自主产品，具体如下：                                 登录/注册后可看大图 原理框图：                                 登录/注册后可看大图 1、板卡概述 　　基于 DSP TMS320C6455的CPCI高速信号处理板卡是新一代高速DSP处理平台，广泛用于DSP性能验证，信号仿真平台，图像处理分析，网络数据收发。与后板结合可以用于A/D，D/A收发，ASI/SDI等接口等设计。采用两块TI最新的定点处理器TMS320C6455可以为你算法提供强劲的理想实现平台。 2、CPCI-DSP性能指标 　　1. 支持PICMG2.0 R3.0(CompactPCI核心规范) 　　2. 支持PICMG2.1(热插拔规范) 　　3．双DSP芯片 TMS320C6455，时钟主频1GHz，支持1.2GHz 　　4．内存总线独立， 为DDR2-500 512MB 　　5 支持32MB-128MB Nor Flash 　　6．PCI接口支持Master和Slave，32bit/33MHz或者32bit/66MHz。 　　7．DSP总线EMIF分别连接于J4、J5，支持16bit、 32bit宽度，速度100MHz。 　　8．DSP的Mcbps0分别连接于J4、J5，支持I2S，SPI，I2C，RS232等数据格式收发。 　　9．两片C6455之间通过RapidIO的方式耦合在一起，它们之间双向传输速率可达10Gbps。 　　10．子板扩展能力：2×PMC子板接口。 　　11．板载 I2C的测温芯片和加密芯片 3、软件支持 　　1．支持PCI驱动，Window2k/XP Driver，支持板卡 master EDMA 中断操作。 　　2．支持千兆网络传输，移植LWIP协议栈，支持ping，TCP、UDP、IP传输协议。 　　3．支持Flash 、PCI Boot引导方式 　　4．支持RapidIO X1 X4 EDMA 中断 数据传输。 　　5．DSP与后板FPGA的EMIF口 EDMA，同步中断传输，测试速率在200MB/s以上。 4、物理特性 　　尺寸：6U CPCI板卡，大小为233×160×16(mm)。 　　储存温度：-20℃～ +70℃ 　　工作温度：0℃～ +55℃ ，支持工业级 -20℃～ +55℃ 　　相对湿度： 10～90% 　　大气压力： 70k~106kPa 　　振 动： 符合GB2423.10-95标准 　　冲 击： 符合GB2423.10-95标准 　　重 量：x 360g 5、供电要求 　　双直流电源供电。整板功耗 15W。 　　电压：+5V 1.5A ，+3.3V 2A， ±12V环绕于J3供后板使用。 　　纹波：≤10%                                 登录/注册后可看大图 　　五、操作界面                                 登录/注册后可看大图                                 登录/注册后可看大图