项目来源

本项目源于首钢贵阳特钢有限责任公司（贵钢） 与电子科技大学的产学研合作，旨在攻克钢铁行业生产中长期存在的质量监测难题。贵钢在生产其主打产品（如六角钢坯、圆钢）时，面临着因表面缺陷和轮廓尺寸超差导致的产品不合格问题，每年造成巨大的经济损失。为提升产品质量、降低损失，双方联合研发了这套集轮廓测量与表面缺陷检测于一体的在线实时监测系统。

项目背景与需求

1.行业痛点与必要性

在高温棒材的轧制过程中，表面裂纹等缺陷和直径或对边尺寸超差是两大核心质量问题。若不能在生产线上实时发现并剔除这些不合格产品，将导致大量残次品流入市场，给企业带来巨大的经济损失和品牌信誉风险。贵钢因此面临的年损失高达百万元级别，这也是国内外各大钢厂普遍存在的共性难题。

2.国内外技术现状与空白

项目立项时，国际市场上有三家公司提供相关设备，但均存在功能局限性：

• 意大利达涅利：轮廓仪，仅测轮廓，不检表面缺陷，且精度稍差。
• 美国佑捷：“热眼”系统，仅检表面缺陷，不测轮廓。
• 德国西门子：测径仪，精度高但速度慢，同样不监测缺陷。

项目特点与技术方案

本系统的核心特点在于将轮廓测量与表面裂纹识别功能集成于一体，并成功解决了在高温、高粉尘、强振动的恶劣工业环境下稳定运行的难题。

主要技术方案与创新点

1.360°轮廓测量方案

采用多像机线结构光技术，通过多个激光器和图像传感器从不同角度投射和采集光线，再通过图像融合、畸变校正等技术，最终合成钢坯完整的360°轮廓，并精确计算圆钢直径或六角钢对边尺寸。

2.表面裂纹识别方案

研发了先进的图像识别算法，能够有效排除非缺陷干扰，如表面铁屑、飘扬的粉尘、滴落的水滴、钢坯上的字迹等，精准地识别出真正的表面裂纹，极大降低了误判率。

3.激光锁定成像技术

这是本项目的核心创新之一。通过特定的鉴相和数字图像处理技术，能够从钢坯自身发出的强烈背景光中，提取出微弱的激光信号，从而“锁定”清晰的轮廓光带，彻底消除了高温钢坯发光对测量精度的影响。

4.恶劣环境应对措施

• 高温：所有电缆采用耐200℃高温线缆，激光器和相机均加装密闭水冷套。
• 高粉尘：在光学元件前加装玻璃屏蔽窗和防尘气罩。
• 强振动：将激光器与相机进行一体化刚性结构设计，避免相对位移。

项目作用与成效

• 质量提升：实现了对生产线上的钢坯进行100%在线实时检测，及时剔除不合格品，显著提升了出厂产品的质量一致性。
• 降低成本：避免了批量性质量损失，直接为企业挽回了每年百万元级别的经济损失。
• 技术突破：成功打破了国外技术垄断，打造了首套同时具备轮廓与表面缺陷检测能力、且适应极端工况的国产化系统，提升了国内钢铁行业智能制造水平。
• 稳定可靠：经过多次现场调试与优化，系统最终能在高温、高粉尘、强振动的恶劣环境下长时间稳定运行，满足了工业现场连续生产的需求。

相关视频

视频和PDF下载

高温棒材轮廓尺寸和表面缺陷激光锁定成像在线监测系统.pdf