高速红外热像仪为汽车产业监控粗钢质量
2017-12-08
今天的工业化社会对钢材的需求日益增多，尤其是汽车行业。虽然目前市场上也存在有效的方法来检测粗钢的质量，但是对于更高效、更安全、更高质量的粗钢检测手段的需求从未停止。
为了改善目前的非创伤性钢坯检测方法，南非H.Rohloff (Pty) Limited公司开发了一款全自动高速钢坯钢管在线检测系统——Billet InspectIR。这套先进的系统完全依赖于FLIR的热成像技术来检测圆形和方形钢坯的表面缺陷。
系统要求
自动检测系统的要求来自于钢铁行业自身。“一家钢厂客户想用某种设备替代目前的人工肉眼检测系统，”H. Rohloff公司技术总监Louie van der Walt说道，“现有的方法很费时，而且没有可追溯性。新的解决方案要能提供可追溯性，并且提供相关的文件用于质量控制。”
除此之外，新的检测系统还要快速、安全、灵敏、可靠，最好是无接触检测方式。另外根据方向、长度和深度，快速归类钢坯瑕疵的能力也非常重要。
对此，H. Rohloff公司深知热成像技术是成功的关键。“z6尊龙凯时已经证明使用现代化红外技术能满足所有这些要求。热成像无疑在当前的制造工艺领域大有用武之地，因为它完全符合无创伤性检测（NDT）的要求。”Louie Van der Walt评价说。
高速检测
InspectIR系统包含一个红外热像仪箱、信号处理系统、操作控制柜、电应加热器、感应线圈、水冷系统、输送机和瑕疵标记设备。板材、棒材和管材被卸载到输送机上，然后通过红外热像仪箱。在箱内，三个不同尺寸的感应线圈中的一个，会将材料表面加热到最高20℃，表面破损的地方会显示出比其他地方温度高。
根据用途不同，在箱内各角会安装三台到四台红外热像仪，以1m/s的速度采集经过加热后的钢坯所释放的信息。随后，复杂的信号处理系统会对数据进行分析，使用一定的算法识别、量化并显示问题。专门设计的问题识别软件，是与几家钢材制造商联合开发的。
Billet InspectIR为全自动检测，消除了人为误差的风险。标记站使用水性漆标记瑕疵的位置，如果需要的话，可以将材料标记成次品。
红外热像仪箱长5米，宽1米，高3米，重5吨，安装在铝制框架内。它能根据所检测材料的尺寸自动调节高度。InspectIR系统的一个重要原理就是：在瑕疵区域检测出的温度升高，同表面瑕疵的深度有关。
图1：InspectIR系统的一个重要原理就是：在瑕疵区域检测出的温度升高同表面瑕疵的深度有关。
图2：检测屏幕显示，配有四台红外热像仪的InspectIR系统检测出的方坯角缺陷。
“这个解决方案是独一无二的，市场上还没有任何一种类似的产品，”van derWalt说道，“Billet InspectIR的特点是报告可追溯，并能根据方向、长度和深度对瑕疵进行归类。从材料检测的角度来看，这一点尤其重要，因为它能让用户判断是将产品报废还是进一步返工修复瑕疵。”
图3：BilletInspectIR根据方向、长度和深度进行瑕疵归类。
同时它还是无接触的，保证不会有磨损，而且移动部件很少，所以只需最低程度的维护。每台FLIR红外热像仪每秒进行60次测温，总共进行76,800次测温。这就意味着四个高级信号处理器每秒要分析4,608,000个测温数据。InspectIR软件能自动分辨小至1℃的温度变化。检测出的瑕疵将根据深度进行归类，深度与ΔT成正比。
“使用BilletInspectIR系统能大幅度提高生产率，”van der Walt评价说。棒材过去往往只用肉眼检测或磁粉探伤（TM）。肉眼检测非常有局限性，只能评估材料表面看得见的不连续，而且很费时，并受操作者视觉灵敏度和技能的限制。磁粉探伤用于定位表面和浅表处的不连续，或用于检测铁磁材料。磁化的部分如果出现瑕疵会导致磁场流失，即磁通量。如果在材料表面涂上磁粉，磁粉会因为磁漏被固定，为检测提供一个可见的标记。这种方法虽然有效，但也很费时。“过去肉眼检测每根棒材一般需要两分钟，现在InspectIR能以6秒每根的速度完成检测。”van der Walt说道。
图4：Billet InspectIR包含一个红外热像仪箱、信号处理系统、操作控制柜、电应加热器、感应线圈、水冷系统、输送机和瑕疵标记设备。
图中文字：
瑕疵标记设备
加热线圈(在箱内)
4台红外热像仪(在箱内)
润湿装置
操作控制柜
强大的报告能力
所有的热图像都显示在检测屏幕上。每种粗钢钢坯或棒材通过系统后，都会生成检测部分的一张热图像和报告。储存所有的结果，可以在任何时候下载或打印。缺陷数据如位置、深度、长度、方向以及归类信息，也存储在数据库中。同时还使用了激光测速仪精确控制瑕疵的标记。
图5：该InspectIR截图为分析前的棒材。上部是钢材或钢坯的热图像，只是少了被过滤掉的关注区域。板材上的白线表明表面有破损。
图6：该InspectIR 截图为分析后的棒材。上部视图对表面破损进行了突出显示。下方的窗口有三种不同颜色的线。白线显示了实际温度；绿线显示了过滤后的温度曲线；红线显示了临界温度。白线超过红色临界温度曲线的地方，就是缺陷存在之处。
图7：热图像清晰显示钢坯的任何瑕疵。
高灵敏度红外热像仪
Billet InspectIR系统已经在全球多家钢厂入使用。“最近z6尊龙凯时为南非提供了一套系统、德国一套、中国三套。”vander Walt说。南非的系统和中国的一套系统均使用了四台FLIRSC3000红外热像仪。中国的另外两套系统使用了FLIR的A315和A615红外热像仪。
FLIR SC系列针对学术和工业研发领域设计，同时也适合需要配置高灵活性红外热像仪的集成商，具有高灵敏度、高精度、高空间分辨率和速度特性。FLIR SC系列第一次提供了CNUC™ & Hypercal™技术，其特点是NUC免费运行，同时拥有宽阔的动态范围选择。
生产工程师和技术专家想要的是以更低的成本获得更高产量、质量稳定的产品。FLIR A系列红外热像仪是用于红外机器视觉、闭路过程控制和质量控制成像的最有效工具，帮助用户验证和提高产品质量和产量。
“z6尊龙凯时尤其满意摄像仪的高灵敏度和速度，因为z6尊龙凯时的Billet InspectIR系统需要以1m/s的速度进行粗钢棒材的监控。”FLIR A系列高灵敏度红外热像仪，能以高帧率记录热图像（如A615的帧速为200Hz）。“除了高灵敏度，FLIR红外热像仪设计简洁轻便，能很容易地整合到大型系统中。”van der Walt评价说。
值得一提的是，FLIR为H.Rohloff提供了非常适合的相机控制工具。InspectIR每次在检测不同尺寸的棒材时，都需要重新对红外热像仪进行调焦。得益于专门的FLIR软件，之前用过的对焦位置可以储存下来，以后需要时可以直接调用。这也使检测可以更快捷、更有效的进行。
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