基於多感測器融合技術的高溫鑄坯表面缺陷可靠檢測

《基於多感測器融合技術的高溫鑄坯表面缺陷可靠檢測》是依託重慶大學，由歐陽奇擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於多感測器融合技術的高溫鑄坯表面缺陷可靠檢測
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：歐陽奇
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

高溫鑄坯表面缺陷線上檢測對降低生產成本、提高鑄坯的熱送熱裝和直接軋制率具有重要意義。本課題通過實驗測定高溫鑄坯表面氧化鐵皮、鑄坯表面本身、缺陷、水膜等表面物的光譜輻射和光敏特性，研究確定鑄坯表面物最佳成像的CCD回響光譜、濾波片中心波長及照明光路。採用雷射相移干涉CCD成像方法，解決缺陷的深度測量及鑄坯表面鱗片狀氧化鐵皮引起的背景高噪聲干擾問題；採用陶瓷型電渦流陣列探測器對近表面缺陷檢測進行正逆向問題研究，量化檢測高溫鑄坯近表面缺陷；為了提高檢測系統的可靠性及評估表面質量，先提取各自圖像的ROI區，然後針對ROI區分別採用主成分分析、小波變換和多光譜算術組合方式進行融合處理，對融合後的ROI圖像進行形態學重構分水嶺分割，確定最佳的融合及分割算法，有效提取缺陷目標圖像並計算缺陷二維及三維尺寸，實現缺陷的三維形貌重構。本項目研究成果為開發高溫鑄坯表面缺陷無損探傷裝置提供理論基礎和技術支撐。

結題摘要

高溫鑄坯表面線上無損探傷技術就是在熱狀態下線上檢測鑄坯表面及近表面的缺陷，實現這一技術能實時管理鑄坯質量，避免缺陷鑄坯毫無意義的繼續深加工，實現高質量高溫鑄坯的熱送熱裝或者直接軋制。課題組經過三年研究，在以下幾個方面取得了研究成果。（1）確定了高溫鑄坯表面物輻射光譜特性。採用可見光光譜儀及紅外光譜儀，測試了高溫鑄坯表面物，包括高溫鑄坯本體、氧化鐵皮、缺陷、水膜等物質的光譜輻射特性，為理論設計非接觸機器視覺測量系統的電子耦合器件（CCD）回響光譜、濾光片及輔助光源波長等參數設計提供了實驗數據及理論依據。（2）高溫連鑄坯巨觀缺陷及缺陷深度的雷射干涉條紋成像。傳統的CCD輻射測量，因為表面氧化鐵皮、水模及高溫等條件的限制，誤檢率高。為此，項目組開展了系列雷射掃描成像及缺陷重構理論及實驗研究，提出了連鑄熱坯表面缺陷雷射掃描成像無損檢測方法，實現了高溫鑄坯表面缺陷形態及深度線上無損檢測。該方法能有效抑制表面鱗片狀氧化鐵皮及水膜的干擾，避免這些偽缺陷對檢測精度的影響，能有效分割背景圖像，準確地識別缺陷目標圖像，並實現了缺陷深度的量化檢測,該方法在檢測理論上創新性提出了海量距離點陣的二維HSB表征模型。探索性研究了高溫物體表面正弦雷射光柵投影檢測方法，建立了基於表面溫度、拉速為反饋信號的雷射光柵投影及面陣CCD成像光路理論計算模型。確定了成像系統CCD內部固定參數及可變外部參數標定模型。研究了不同拉速條件下雷射光柵相位計算及控制方法，以獲取運動連鑄坯表面相移條紋圖。建立了連鑄坯表面雷射光柵相位、相點與表麵點三維坐標之間的映射關係，實現了高溫連鑄坯表面的三維形貌重構。 （3）高溫連鑄坯近表面缺陷的線上檢測方法研究。針對高溫連鑄坯近表面的缺陷，開展了系列電渦流探傷檢測、電磁超聲檢測及雷射電磁超聲方法研究。研究了檢測線圈輸出信號在激勵方式、提離距離、溫度、表面缺陷的回響規律，為了進一步最佳化及探索高溫條件下的連鑄坯近表面缺陷的可靠檢測，與英國沃里克大學超音波研究中心進行國際交流合作，開展了系列高溫條件下，連鑄坯近表面缺陷的電磁超聲無損檢測、雷射電磁超聲無損檢測理論及實驗研究。