用于光学检测圆线材表面缺陷的设备和方法技术

一种设备和方法可光学检测待测试圆线材的缺陷，尤其是实时且不接触地远程检测缺陷。该设备包括：照明设备，其用于向该圆线材发射圆表面光；光学传感器，其用于通过接收自正被输送的该圆线材反射的光来生成光学信号，并用于将该光学信号转换为图像信号；以及信号处理单元，其用于通过从所述光学传感器接收图像信号来获得该圆线材的表面信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于实时且不接触地光学检测圆线材表面缺陷的设备和方法。所 述设备和方法可使用光学传感器检测表面缺陷，其中所述表面缺陷在通过轧制、拉拔和挤 压而制造线材的过程中出现在线材上。
技术介绍
用于检测圆线材表面缺陷的技术包括超声波测试、漏磁通(MFL)、磁粉探伤 (MPI)、涡电流探伤、光学检查等。超声波测试是一种通过如下方法确定棒材或线材是否具有表面缺陷的方法即从 超声波发生器向接受表面缺陷检测的线材发射表面超声波；接收从该线材反射的超声波信 号；以及分析该反射的超声波信号。超声波测试对于检测形成在与该超声波传播方向垂直 的方向上的非连续表面缺陷(诸如裂缝)而言是极好的。然而，其对于检测沿超声波传播 方向形成的或伴随有平滑形状变化的一些表面缺陷而言不是有效的。超声波测试很难将超 声波能量发射至待测试的圆形对象(下文中称为“测试对象”)的整个表面。特别地，当该 测试对象具有大表面粗糙度、伴随有振动、是热的、或正被传送时，将超声波从超声波发生 器发射至测试对象的效率是差的。漏磁通(MFL)可极好地检测到铁磁金属表面中或表面下的裂缝。即使表面粗糙度 很大，MFL的检测性能对于细微裂缝也是极好的，但对于沿在铁磁对象的表面上生成的磁通 的方向形成的裂缝不是有效的，或者当缺陷具有平滑边缘时不是有效的。MFL的原理如下当在测试对象的裂缝中形成空气间隙或在该裂缝中堆积有杂质 时，渗透性特征变得不同于铁磁体的渗透性特征。虽然在该表面处于正常情况时磁通持续 形成以平行于该测试对象的表面，但是当存在渗透性差异时磁通沿垂直于该表面的方向漏 出。然后，通过使用漏磁通传感器测量漏磁通来检测诸如裂缝的缺陷。当应用于热的、以高速被输送的圆棒材时，MFL会带来一些问题。第一，由于漏磁通传感器随着温度变化是不稳定，因此当应用于热材料时该漏磁 通传感器的稳定性不能保持。第二，在以高速运动的钢构件的预定部分的表面上生成磁通是非常困难的。第三，由漏磁通传感器检测到的漏磁通信号与距离的平方成反比例。当高度输送 的线材振动时，由于很难区分缺陷信号与振动信号，因此出现伪缺陷。第四，在测试对象的表面和传感器之间要保持恒定距离，从而检测圆棒材的缺陷。 还需要以圆形布置传感器系统。这里，只要该圆线材条的直径变化，则必须重置传感器头。 由于在单一生产线上制造具有各种直径的产品，所以根据直径变化在生产线上重置传感器 头的操作带来相当大的工作量。磁粉探伤(MPI)非常类似于MFL在于以下过程，即当测试对象在表面中有缺陷时， 形成漏磁通。MPT通过使用能够检测漏磁通的传感器直接测量形成于测试对象的缺陷中的 漏磁通，并将涂覆有荧光材料的磁粉分布在测试对象上，从而使有关所形成的漏磁通的信4息更加清晰。测试对象的具有漏磁通的区域使用磁吸力吸引磁粉，而该测试对象的正常区 域不吸引磁粉。因为荧光材料一其敏感地与紫外线反应一为了视觉效果而涂覆在磁粉上， 所以可通过发射紫外光获得该缺陷的几何形状。与超声波测试或MFL不同，MPT可获得相 应于缺陷几何形状的磁粉分布，从而基于其几何形状信息对该缺陷进行分类。由于MPT使 用光学传感器而不是漏磁通传感器来检测缺陷，所以能克服MFL的与振动或漏磁通传感器 相关的一些缺点，因此被广泛使用。然而，由于荧光磁粉的受限的温度特性，MPT通常在测 试对象具有70°或更低温度时被使用。因为MPT要求附加的工作一诸如磁粉探伤和在测 试对象上形成磁场，所以很难将MPT应用于连续生产线一诸如轧制线。涡电流探伤是这样一种使用金属的电磁特性的技术，并且通过使用具有相对较短 响应时间的涡电流传感器可适用于被连续制造的材料一诸如热棒材。涡电流探伤具有的 缺点在于，由于涡电流传感器必须布置得非常接近于测试对象，就像MFL的传感器布置，所 以当测试对象振动时缺陷会增加。因为具有预定或更多阈值的信号的缺陷通过分析由涡电 流传感器生成的模拟信号而定性地确定，所以很难定量地确定例如该缺陷的大小、长度和 高度。特别地，具有特定几何形状的一些缺陷不容易被检测出来。一般而言，涡电流探伤广 泛用于根据制造条件或时间的变化统计地分析测试对象中的总体变化，而非检测相应的缺 陷以及评价特性。光学检查通常分为两种方法。第一种方法是通过直接接收由热的测试对象自发发 射的光来区分缺陷部分和正常部分。第二种方法通过由外部光源向热的测试对象发射光并 接收从该测试对象反射的光来区分缺陷部分和正常部分。1.第一种方法参见图1，使用光学传感器1接收从热的圆线材2的表面辐射的光能，通过区分来 自正常部分的传感器信号和来自异常部分的传感器信号来检测缺陷。发射率是从材料表面向外辐射的能级。热金属的发射率根据金属的温度、表面特 征以及类型是不同的。当金属具有表面缺陷时，由于在缺陷部分和正常部分之间的粗糙度、 面积以及表面亮度的差异其发射率是不同的。不同的发射率使得缺陷部分发射与正常部分 不同量的能量。为了观察金属表面的缺陷部分，假设金属的温度恒定并且光学传感器的构 造是相同的，在缺陷部分和正常部分之间发射率的不同使得从该圆线材2发射的光的特征 变化，并影响光学传感器1的输出电压。特别地，影响发射率的因素包括缺陷部分和正常部 分之间的表面粗糙度差异、缺陷部分和正常部分之间的组成成分差异、以及缺陷部分和正 常部分之间的温度差异。在使用从该圆线材2自发发射的光的情况下，当正常部分和缺陷部分之间的表面 亮度差异大时，正常部分和缺陷部分之间的发射率差异增加。就杰出的特征而言，通过增大 光学传感器1的响应值之间的差异可提高区分缺陷的能力。当缺陷部分和正常部分之间的 发射率差异不大时或者缺陷部分的发射率不具有预定特征时，该使用自发发射的检测方法 不是有效的。2.第二种方法参见图2，该光学检查方法使用从外部照明设备3发射的光。该外部照明设备3发 射的光具有的波长特征不同于或相同于从圆线材2发射的光的波长特征。从该照明设备3 发射的光的强度设定为大于从该圆线材2发射的光的强度。5当从照明设备3发射的光具有的波长带不同于从热的圆线材2发射的光时，需要 一滤光器5，该滤光器传送从照明设备3发射的光而不传送从该热的圆线材2发射的光。所 使用的滤光器5可屏蔽从热的圆线材2发射的辐射能，并使从该热的圆线材2发射的光对 光学传感器1的影响最小化。当该光学传感器1的敏感度差时，必须增大从照明设备3发 射的光的强度。需要根据该圆线材2的表面几何形状来设计照明设备3的布置。如图3所示，当测试对象类似板材成形时，外部照明设备3可这样发射光，使得光 一致地从板材6的表面被反射。这为光学传感器1 (也称为信号检测传感器)提供了一致 的信号特征，使得可从宽的表面区域检测缺陷。可意识到，沿板材6的宽度方向从中央部分 和边缘部分获得具有基本一致幅度的传感器信号。如图4所示，在测试对象是圆线材2的情况下，当从外部照明设备3发射外部光 时，相对于该平面的法线，在反射点的反射角度与入射角度相同。因此，由于仅一小的表面 区域可向光学传感器1 (也称为信号检测传感器)反射光，所以仅可在一小的区域上进行缺 陷检查。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个或多个方面提供一种可光学检测待测试的圆线材的缺陷的设备和 方法，尤其是可实时且不接触地远程检测所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光学检测圆线材的缺陷的设备，包括：照明设备，其用于向该圆线材发射圆表面光；光学传感器，其用于通过接收由所述照明设备发射并由正被输送的所述圆线材反射的光而生成光学信号，并用于将该光学信号转换为图像信号；以及信号处理单元，其用于通过从所述光学传感器接收图像信号来获得该圆线材的表面信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔世镐，裴浩文，黄化原，朴昌铉，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]