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基于形态特征的热轧型钢表面缺陷测量分类系统设计研究

基于形态特征的热轧型钢表面缺陷测量分类系统设计研究

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作者：唐永春江苏大学

学位级别：硕士

随着钢铁工业的迅猛发展,作为现代钢铁工业的一种主要产品——热轧型钢的作用就更为突出。但是由于其冶金生产过程长、工艺环节多,因此极易出现诸如表面裂纹、表面夹杂、氧化铁皮压入、疤/坑等表面质量问题,严重影响了热轧型钢的材质及... 详细信息

随着钢铁工业的迅猛发展,作为现代钢铁工业的一种主要产品——热轧型钢的作用就更为突出。但是由于其冶金生产过程长、工艺环节多,因此极易出现诸如表面裂纹、表面夹杂、氧化铁皮压入、疤/坑等表面质量问题,严重影响了热轧型钢的材质及使用性能。为了提高热轧型钢的性能,充分发挥其材质作用,就必须对这些缺陷的大小、分布及类型进行精确测量、表征与分类,以期达到生产工艺优化控制所需的对各类表面缺陷的定量表征要求。但如何获得即理想又精确的热轧型钢表面缺陷测量分类统计结果,现已成为困扰广大材料科技工作者和众多钢铁企业的关键难题,目前尚未见到国内外系统的研究报道,亦未找到一个令人满意且简便易行的方法。为此,本文以热轧型钢表面缺陷为研究对象,创新性地设计了一种具有自主知识产权的表面缺陷自动测量分类方法与系统。本文主要研究内容和创新性工作如下:1)针对热轧型钢表面呈复杂网状、块状夹杂与裂纹交织等形态分布的开裂型缺陷,提出了一种新的基于形态特征点的缺陷最小子段分类方法,采用线性形态系数对缺陷形态进行精确分类与区域标定,由此确保后续缺陷系列特征参数的有效提取及精确计算。2)针对热轧型钢表面开裂型缺陷的大小及其破坏程度人工模式难以测量表征的问题,在应用缺陷最小子段分类方法的基础上,提出了缺陷当量、缺陷率等全新系列特征参数,并建立了专门的求解公式,继而实现了对热轧型钢表面开裂型缺陷的自动测量与数值化表征。3)针对上述典型开裂型缺陷以外的其他热轧型钢表面缺陷,诸如夹杂、氧化铁皮压入、疤/坑等表面异质型缺陷难以定量表征的问题,提出了一种基于缺陷图像灰度差异的无规区域面积算法,并建立了相应的求解公式,从而为热轧型钢表面异质型缺陷的定量表征提供了一种全新的评价方法。在上述研究工作的基础上,大量工程实例的应用结果表明,采用本文提出的热轧型钢表面缺陷测量分类方法与系统,可高效、便捷地对各类钢材表面缺陷进行自动测量与精确分类,其测量精度和计算速度分别高达±0.001μm、200s,从而为热轧型钢表面质量的定量分析提供了可靠依据。此外,该方法具有优异的普适性,可推广应用于材料、公路、建筑等工程领域中各类形态复杂的表面缺陷测量与分类工作。

关键词：形态特征热轧型钢表面缺陷测量分类线性形态系数

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