Способ распознавания поверхностных признаков металлургических изделий, в частности заготовок, полученных непрерывной разливкой, и прокатных изделий, а также устройство для осуществления способа

Авторы патента:

РОЙБЕР Тобиас (CH)

G01N21/88 - выявление дефектов, трещин или загрязнений

Владельцы патента RU 2480738:

СМС КОНКАСТ АГ (CH)

При способе распознавания поверхностных признаков металлургических изделий, в частности заготовок, полученных непрерывной разливкой, или прокатных изделий определенный фрагмент поверхности (12, 12') изделия облучается по меньшей мере от двух источников излучения различной длины волны с разных направлений, а облучаемый фрагмент поверхности фиксируется с помощью оптоэлектроники. На поверхность (12, 12') изделия под одинаковым углом (α) направлены три источника (21, 22,) света, расположенные в трех плоскостях (Е₁, Е₂, Е₃,), образующих между собой угол 120° и перпендикулярных к поверхности (12, 12') изделия. Таким образом, за очень короткое время может быть получена и записана полезная информация о металлургических изделиях, так чтобы они могли быть безошибочно идентифицированы, и, соответственно, могли быть определены состояние и структура поверхности. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройству для идентификации металлургических изделий, в частности заготовок, полученных непрерывной разливкой, или прокатных изделий, а также к устройству для осуществления способа.

Металлургические изделия, в частности заготовки, полученные непрерывной разливкой, и прокатные изделия, как то: блюмы, слябы или сортовые заготовки, пластины, листы, ленты и подобное, непрерывно отслеживаются и фиксируются в потоке производства, а также между последующими металлургическими переделами. С этой целью определенные поверхностные признаки, например целенаправленно нанесенная маркировка, а также другие признаки, относящиеся к качеству, например поверхностные дефекты, наблюдаются и приписываются соответствующему изделию.

Для маркировки обычно иногда используются маркировочные станки с маркировочным клеймом и ударным устройством, как это известно, например, из WO 03/074295.

В способе и устройстве для распознавания объекта согласно публикации WO 00/37926 распознаваемый объект освещается с помощью по меньшей мере двух источников света с разных направлений или под разными углами, а камера при этом из заданного положения снимает этот объект и тени, возникающие от этих источников света. С помощью этого способа или устройства, должны отслеживаться отклонения внешней формы объекта. Такой способ не пригоден и не предназначен для отслеживания поверхностных признаков.

В основу настоящего изобретения положена задача предложить способ и создать устройство, позволяющие в условиях производства надежно определять и записывать полезную информацию относительно поверхностных признаков металлургических изделий, в частности заготовок, полученных непрерывной разливкой, и прокатных изделий.

Эта задача согласно изобретению решается с помощью способа и устройства с признаками п. 1, или п. 4 формулы изобретения.

Другие предпочтительные варианты выполнения способа и устройства согласно изобретению составляют предмет зависимых пунктов формулы изобретения.

Способ согласно изобретению дает возможность в исключительно короткое время определить и записать чрезвычайно полезную информацию о металлургических изделиях, так чтобы они могли быть безошибочно идентифицированы при дальнейшей обработке.

Далее изобретение более подробно поясняется на основе чертежа, на котором схематически изображено:

фиг. 1 - принципиальное устройство установки непрерывной разливки;

фиг. 2 - первый пример выполнения устройства для отслеживания поверхности изделия согласно изобретению;

фиг. 3 - второй пример выполнения устройства для отслеживания поверхности изделия согласно изобретению;

фиг. 4 - блок-схема устройства для идентификации металлических изделий, в частности заготовок, полученных непрерывной разливкой, согласно изобретению и

фиг. 5а-5с - маркировка (цифра 6), соответственно освещенная одним источником света.

На фиг. 1 схематически изображено принципиальное устройство самой по себе известной установки непрерывной разливки с литейным ковшом 1, промежуточным ковшом 2 (Tundish), водоохлаждаемым кристаллизатором 3, а также с направляющим устройством 5 для заготовки 10. В показанном примере так называемой установки с изгибом заготовки эта горячая заготовка в агрегате 5 вытягивания с помощью роликов изгибается в горизонталь и сжимается с помощью валков 6. После этого заготовка 10 в агрегате 7 разделения (например, с помощью горелки или ножниц) разрезается на «штуки» 11, в случае которых в зависимости от сечения литой заготовки речь идет о блюмах, слябах или сортовых заготовках, которые затем проходят на прокатном стане дальнейшую обработку до получения пластин, листов, лент и подобного.

Для идентификации, то есть распознавания, «штук» или промежуточных продуктов 11, отводимых, например, в направлении, перпендикулярном к плоскости чертежа на фиг. 1, одна из двух поверхностей 12, 13 реза заготовки 10, образующихся в результате разрезания - поверхность 12 изделия 1 на фиг. 1 - с помощью устройства 20 согласно изобретению оптически фиксируется для распознавания, как это показано далее на фиг. 2-4.

В варианте выполнения, схематически изображенном на фиг. 2, в соответствии со способом согласно изобретению поверхность 12′ (например, вышеупомянутая поверхность 12 реза блюма) освещается тремя источниками света 21, 22, 23, установленными в трех разных местах. Все три источника 21, 22, 23 света, располагающиеся в трех плоскостях Е₁, Е₂, Е₃, образующих между собой угол 120º и перпендикулярных к поверхности 12 изделия, направлены под одинаковым углом α к поверхности 12 изделия. Имеется датчик изображения, предпочтительно, цифровая камера 25, с помощью которой освещаемая поверхность 12 изделия снимается на избранном участке с соответствующими тенями и отражениями. Полученные таким образом изображения, или точечные матрицы, наряду с информацией для распознавания продукта содержат огромное количество информации о состоянии и структуре поверхности, например о поверхностных дефектах, трещинах, шлаковых включениях, царапинах и подобном.

Как показано на блок-схеме на фиг. 4, изображения 29, полученные после включения 28 освещения и камеры, фиксируются в компьютере 30, то есть в базе 33 данных, откуда их в любое время можно вызвать для распознавания.

В качестве источников 21, 22, 23 света, предпочтительно, используются светодиоды (светоизлучающие диоды) LED, имеющие по сравнению, например, с галогенными лампами, значительно большие срок службы и эффективность.

При использовании разноцветных светодиодов LED (и цветной цифровой камеры 25) достигаются прекрасные результаты. Особенно эффективным является применение красного, зеленого и синего цветов.

При простом использовании разноцветных светодиодов LED оптическое распознавание знаков 31 (OCR - optical character recognition) применимо в качестве системы обнаружения и распознавания.

При использовании светодиодов красного, зеленого и синего цветов RGB-LED в качестве системы обнаружения и распознавания годятся как оптическое распознавание знаков (OCR) 31, так и трехмерная топология (fingerprint) 32.

Для обеих систем обнаружения и распознавания предусмотрена система обнаружения ошибок и внесения исправлений.

Устройство 20 согласно изобретению обеспечивает точную фиксацию движущихся деталей, например заготовок, полученных непрерывной разливкой. Наилучшая контрастность достигается при относительно небольшом угле α (около 10-20º).

Информация о трехмерной топологии может быть усовершенствована с помощью стереотехники, то есть, путем применения двух камер. Две камеры могут способствовать также улучшению контрастности.

Как показано на фиг. 3, можно также использовать только два цветных светодиода LED 21, 22, например красного и зеленого цветов, и довольствоваться неполной информацией о трехмерной топологии. Светодиоды 21, 22 располагаются в этом варианте в общей плоскости Е, перпендикулярной к поверхности 12′ изделия. Здесь вместо одной единственной камеры также могут быть использованы две камеры 25, 25′, причем первопричиной для этого является не получение стереоизображения, а улучшение контрастности при больших углах α.

Устройство согласно изобретению за исключительно короткое время позволяет определять и записывать огромное количество полезной информации о металлических изделиях, в частности, об изделиях, полученных непрерывной разливкой, так чтобы они могли безошибочно идентифицироваться при дальнейшей обработке.

На фиг. 5а-5с изображен пример выполнения маркировки на поверхности изделия, выполненной согласно изобретению, в качестве примера она выштампована в виде цифры 6. Снова три источника 21, 22, 23 света направлены к центру под углом 120°. Эти три источника дают, соответственно, цветное или теневое, изображение, наглядно представленное на этих фигурах. В поперечном сечении эта цифра 6 имеет форму V, так что при освещении облучаемых поверхностей этой цифры 6 с верхней стороны источником 22 света ярко освещаются соответственно места 22′, 22′′, 22′′′. На фиг. 5b включен источник 23 света, который осуществляет соответствующее освещение в местах 23′, 23′′, 23′′′, а на фиг. 5с источник 21 света осуществляет соответствующее освещение в местах 21′, 21′′, 21′′′. При этом такая маркировка наносится на этот фрагмент перед оптоэлектронным обнаружением.

Между этой маркировкой, например, отштампованной цифрой или чем-либо в этом роде, и источниками света, облучающими эту цифру с различных направлений, и, следовательно, цветным или теневым изображением, достигается взаимодействие, обеспечивающее особенно надежное оптоэлектронное распознавание. Поэтому эти маркировки выполнены вполне целенаправленно, поскольку они особенно контрастны и гарантированы от смешения. Собственно говоря, речь может идти о классических цифрах или буквах, а также о специально выполненных знаках, соответствующих желательным требованиям.

Таким образом, налицо существенное преимущество, состоящее в том, что уже простыми маркировками в фрагменте поверхности изделия, предназначенной для обнаружения и распознавания, могут быть получены многие различные идентификационные признаки.

Теоретически достаточно уже двух источников света. Все же предпочтительно использовать три источника. Однако можно использовать и более трех источников. В качестве источников излучения можно применять также невидимые лучи, например, инфракрасные или что-либо подобное.

Устройство может быть также выполнено таким образом, чтобы оно было переносным и потому в короткие сроки могло бы быть мобильно применено в любом месте.

1. Способ идентификации металлургических изделий, полученных непрерывной разливкой, в котором распознавание поверхностных признаков используют для идентификации изделия, отличающийся тем, что одну из поверхностей (12, 13) реза, образующихся после разрезания изделия (10), полученного непрерывной разливкой, на "штуки" (11), облучают по меньшей мере двумя, предпочтительно тремя светодиодами (21, 22, 23) излучения разного цвета, а именно красного и зеленого или красного, зеленого и синего, из разных направлений, при этом для фиксации поверхности изделия, освещаемой светодиодами (21, 22, 23) используют одну или две цифровые камеры (25, 25'), причем изображения или точечные матрицы, зафиксированные одной или двумя камерами (25, 25'), передают компьютеру (30) для идентификации соответствующего металлургического изделия и определения состояния и структуры поверхности, поверхностных дефектов, трещин, шлаковых включений или царапин, и записывают для идентификации в банке (33) данных, причем для упомянутых определения и идентификации используют трехмерную топологию (fingerprint) и/или оптическое распознавание знаков (OCR).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют три светодиода (21, 22, 23), которые направлены на поверхность (12, 13) под одинаковым углом (α) и расположены в плоскостях (Е₁, Е₂, Е₃), образующих между собой угол 120° и перпендикулярных к поверхности (12, 13) изделия.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют два светодиода (21, 22, 23), которые направлены на поверхность (12, 13) под одинаковым углом (α) и расположены в общей плоскости (Е), перпендикулярной поверхности (12, 13) изделия.

4. Устройство для идентификации металлургических изделий, полученных непрерывной разливкой, в котором распознавание поверхностных признаков используют для идентификации изделия, отличающееся тем, что предназначено для реализации способа по любому из пп.1-3 и содержит:
по меньшей мере два, предпочтительно три светодиода (21, 22, 23) излучения разного цвета, а именно красного и зеленого или красного, зеленого и синего, расположенных в одной общей или в нескольких плоскостях, перпендикулярных к поверхности (12, 13) изделия, которая получена после разрезания изделия (10), полученного непрерывной разливкой, на "штуки" (11), при этом
одну или две цифровые камеры (25, 25') для фиксации поверхности изделия, освещаемой светодиодами (21, 22, 23), а также
компьютер (30) для идентификации соответствующего металлургического изделия и для определения состояния и структуры поверхности, поверхностных дефектов, трещин, шлаковых включений или царапин на основании изображений или точечных матриц, зафиксированных одной или двумя камерами (25, 25'), а также банк (33) данных для записи изображений или точечных матриц, зафиксированных одной или двумя камерами (25, 25').

Изобретение относится к оптическим методам контроля качества поверхностей металлов и полупроводников. .

Установка для имитации и контроля запотевания стекол защитных очков // 2478933

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к установкам для определения основных защитных и эксплуатационных показателей защитных очков, применяемых при наличии вредных и опасных для глаз производственных факторов, а именно для определения запотевания смотровых стекол защитных очков в условиях, приближенных к их реальной эксплуатации.

Способ тестирования световодов с недоступным торцом ввода-вывода излучения // 2477847

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля качества световодов с непрозрачной защитной оболочкой и одним недоступным торцом ввода-вывода излучения.

Устройство контроля качества стекла // 2475726

Изобретение относится к области оптического приборостроения и, в частности, к методам дефектоскопии оптических материалов по таким показателям, как пузырность, бессвильность, посечки.

Способ неразрушающего экспресс-контроля сварных соединений и устройство, его реализующее // 2475725

Способ определения источников выбросов в атмосферу по изображениям мегаполисов // 2463630

Изобретение относится к области экологии, в частности к дистанционным методам мониторинга природных сред, и может найти применение в системах санитарно-эпидемиологического контроля промышленных регионов.

Способ определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор линий электропередач и контактной сети // 2460062

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор линий электропередач и контактной сети без их откопки.

Способ защиты узлов моторно-трансмиссионного блока транспортного средства при ухудшении качества топлива // 2450146

Изобретение относится к способу защиты узлов моторно-трансмиссионного блока транспортного средства с тепловым двигателем до или во время его пуска при ухудшении качества топлива в топливном баке и системе подачи топлива в двигатель.

Устройство для контроля шероховатости поверхности диэлектрических подложек // 2448341

Изобретение относится к оптическому приборостроениию. .

Устройство неразрушающего контроля путем анализа рассеяния излучения // 2439545

Способ выявления структурных дефектов в кремнии // 2486630

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к области неразрушающего контроля параметров полупроводниковых материалов, и может быть использовано для выявления и анализа структурных дефектов в кремниевых слитках перед разрезанием слитков на пластины

Способ неразрушающего контроля деталей из полимерных композиционных материалов // 2488772

Изобретение относится к способам оперативного диагностирования деталей из полимерных композиционных материалов (ПКМ) в эксплуатации и может быть использовано для выявления появляющихся дефектов изделий, агрегатов, узлов и деталей в авиакосмической, авиационной, судостроительной и других отраслях машиностроения

Способ оценки эффективности очистки природных алмазов // 2495405

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для контроля качества очистки алмазов. Способ включает отбор контрольной пробы очищенных кристаллов природных алмазов и определение загрязнений и примесей. После проведения очистки осуществляют регистрацию спектров поглощения кристаллов алмазов контрольной пробы и определение в информационном массиве цвета кристаллов алмазов и содержания в контрольной пробе кристаллов алмазов с различным видом загрязнений до и после очистки. Об эффективности очистки судят по отношению количества очистившихся кристаллов к количеству кристаллов алмазов с загрязнением до очистки, выраженному в процентах. Изобретение позволяет повысить эффективность и точность контроля процесса очистки. 1 табл.

Способ контроля качества очистки кристаллов алмазов // 2498276

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для контроля качества очистки алмазов. Способ включает отбор контрольной пробы очищенных кристаллов природных алмазов и определение загрязнений и примесей. Контрольную пробу очищенных кристаллов природных алмазов повторно подвергают полному циклу очистки. До и после проведения повторной очистки осуществляют регистрацию спектров поглощения кристаллов алмазов контрольной пробы и определение численного значения цветовых координат кристаллов алмазов и содержания в контрольной пробе кристаллов алмазов с различным видом загрязнений до и после повторной очистки. О качестве основной очистки судят по значимости различий между расчетными показателями, которую оценивают по t-критерию Стьюдента. Технический результат - повышение эффективности и точности контроля качества используемого процесса очистки кристаллов алмазов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Способ дистанционного определения характеристик среды открытого водоема // 2503041

Способ относится к области океанографических измерений и может быть использован для контроля состояния открытых водоемов, вызванного их загрязнением, при проведении экологических и природоохранных мероприятий, а также для мониторинга гидрологических характеристик. Поверхность исследуемого водоема непрерывно в надир облучают лазером и регистрируют блики зеркального отражения от поверхности. В моменты регистрации бликов зеркального отражения увеличивают мощность излучения лазера до уровня, позволяющего измерять спектр комбинационного рассеяния из водной толщи. Измеряют спектр комбинационного рассеяния из водной толщи и по нему определяют характеристики среды водоема, например химические, биологические параметры, температуру. Технический результат заключается в повышении точности определения вертикальных распределений характеристик исследуемой водной среды за счет устранения влияния на результат измерений возмущений поверхности, созданных ветровыми волнами и зыбью.

Способ определения места повреждения оптического волокна // 2503939

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для локализации места повреждения оптического волокна. Согласно способу измеряют контрольную и текущую поляризационные характеристики обратного рассеяния оптического волокна. При измерении текущей характеристики с помощью контроллера поляризации изменяют состояние поляризации оптического излучения на входе оптического волокна и рассчитывают коэффициенты корреляции контрольной и текущей поляризационных характеристик вдоль длины оптического волокна. По полученным характеристикам участок с повреждением определяют как участок, на котором коэффициент корреляции изменяется на величину, превышающую пороговое значение. Расстояние до места повреждения определяют как расстояние до точки пересечения характеристик изменения коэффициента корреляции контрольной и текущей поляризационных характеристик обратного рассеяния вдоль длины оптического волокна при максимальном значении коэффициента корреляции на ближнем и дальнем конце, соответственно. Технический результат - исключение погрешностей вносимых изменением состояния поляризации при повторных подключениях оптического рефлектометра и снижение погрешности при определении расстояния до места повреждения волокна. 1 ил.

Способ определения плотности дефектов поверхности оптической детали // 2515119

Изобретение относится к области силовой лазерной оптики и касается способа определения плотности дефектов поверхности оптической детали. Способ включает в себя облучение участков поверхности оптической детали пучком импульсного лазерного излучения с гауссовым распределением интенсивности, регистрацию разрушения поверхности, наиболее удаленного от точки максимальной интенсивности пучка лазерного излучения, определение соответствующего этому разрушению значения интенсивности пучка εi, определение зависимости плотности вероятности f(ε) разрушения поверхности оптической детали от интенсивности излучения и выбор наименьшего значения интенсивности пучка εimin. Плотность дефектов поверхности оптической детали D определяется по формуле: , где r0 - радиус пучка по уровню exp(-1) от максимальной интенсивности пучка излучения. Технический результат заключается в повышении точности и уменьшении трудоемкости измерений. 3 ил.

Способ контроля внешнего композиционного армирования строительных конструкций // 2519843

Изобретение относится к области разработки, производства и монтажа строительных конструкций преимущественно из бетона, покрытого армирующим композиционным материалом. Способ контроля внешнего композиционного армирования строительных конструкций включает тепловое нагружение контролируемой поверхности, облучение контролируемой поверхности когерентным лазерным излучением, регистрацию поля перемещений и обнаружение дефектов композиционного армирования по наличию аномалий интерференционных полос. При этом тепловое нагружение выполняют лучом лазера с длиной волны, обеспечивающей максимальное поглощение энергии контролируемым композиционным покрытием и пятном прогрева меньше поперечного размера допустимого дефекта, энергию прогрева дозируют длительностью импульса излучения. Проводят поточечное сканирование исследуемой поверхности, а поле перемещений регистрируют методом высокоскоростной электронной корреляционной спекл-интерферометрии. Изобретение позволяет повысить эффективность способа, сократить время подготовительных операций, а также увеличить достоверность обнаружения дефектов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ диагностики дефектов на металлических поверхностях // 2522709

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и предназначено для определения дефектов и трещин на поверхности металлического оборудования и трубопроводов. На поверхность контролируемого объекта наносят напылением наночастицы золота цилиндрической формы длиной не более 100 нм и с толщиной слоя, обеспечивающей заполнение полостей потенциальных трещин, после чего производят сушку поверхности с последующим удалением с нее слоя напыления. Затем осуществляют построчное сканирование поверхности объекта лучом фемтосекундного лазера и одновременно регистрируют интенсивность сигнала двухфотонной люминесценции в каждой исследуемой области с фиксированием местоположения указанной области, соответствующего координате объекта, и формируют двумерный массив значений интенсивности сигнала двухфотонной люминесценции с получением карты распределения интенсивностей свечения наночастиц, возбуждаемых лазерным излучением. Изобретение позволяет диагностировать поверхностные дефекты в металлоконструкциях с обеспечением ранней диагностики дефектов. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Устройство для проведения эксплуатационного мониторинга низконапорных земляных плотин // 2531209

Изобретение относится к гидротехническому строительству. Устройство включает раму 1, антенные блоки 6, расположенные по периметру рамы 1, и датчик движения 5. Устройство навешено на движитель 7 с гидроприводом 8, который перемещается по гребню плотины, с находящимся в нем обрабатывающим модулем 4. Гидропривод 8 позволяет устанавливать раму 1, состоящую из двух частей, соединенных с помощью шарниров 2, в рабочее положение для перемещения ее по верховому откосу. Обеспечивается возможность выявления дефектов и повреждений как самого защитного покрытия по верховому откосу, так и состояния грунта, составляющего тело плотины, расположенного под ним, на образование разуплотнений и просадки на ранней стадии их образования. Повышается качество проведения эксплуатационного мониторинга, а наличие движителя с гидроприводом позволяет значительно ускорить проведение обследования низконапорных земляных плотин. 1 ил.