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高速紅外熱像儀為汽車產(chǎn)業(yè)監(jiān)控粗鋼質(zhì)量
2017-12-08
今天的工業(yè)化社會(huì)對鋼材的需求日益增多，尤其是汽車行業(yè)。雖然目前市場上也存在有效的方法來檢測粗鋼的質(zhì)量，但是對于更高效、更安全、更高質(zhì)量的粗鋼檢測手段的需求從未停止。
為了改善目前的非創(chuàng)傷性鋼坯檢測方法，南非H.Rohloff (Pty) Limited公司開發(fā)了一款全自動(dòng)高速鋼坯鋼管在線檢測系統(tǒng)——Billet InspectIR。這套先進(jìn)的系統(tǒng)完全依賴于FLIR的熱成像技術(shù)來檢測圓形和方形鋼坯的表面缺陷。
系統(tǒng)要求
自動(dòng)檢測系統(tǒng)的要求來自于鋼鐵行業(yè)自身。“一家鋼廠客戶想用某種設(shè)備替代目前的人工肉眼檢測系統(tǒng)，”H. Rohloff公司技術(shù)總監(jiān)Louie van der Walt說道，“現(xiàn)有的方法很費(fèi)時(shí)，而且沒有可追溯性。新的解決方案要能提供可追溯性，并且提供相關(guān)的文件用于質(zhì)量控制。”
除此之外，新的檢測系統(tǒng)還要快速、安全、靈敏、可靠，最好是無接觸檢測方式。另外根據(jù)方向、長度和深度，快速歸類鋼坯瑕疵的能力也非常重要。
對此，H. Rohloff公司深知熱成像技術(shù)是成功的關(guān)鍵。“我們已經(jīng)證明使用現(xiàn)代化紅外技術(shù)能滿足所有這些要求。熱成像無疑在當(dāng)前的制造工藝領(lǐng)域大有用武之地，因?yàn)樗耆蠠o創(chuàng)傷性檢測（NDT）的要求。”Louie Van der Walt評價(jià)說。
高速檢測
InspectIR系統(tǒng)包含一個(gè)紅外熱像儀箱、信號處理系統(tǒng)、操作控制柜、電應(yīng)加熱器、感應(yīng)線圈、水冷系統(tǒng)、輸送機(jī)和瑕疵標(biāo)記設(shè)備。板材、棒材和管材被卸載到輸送機(jī)上，然后通過紅外熱像儀箱。在箱內(nèi)，三個(gè)不同尺寸的感應(yīng)線圈中的一個(gè)，會(huì)將材料表面加熱到最高20℃，表面破損的地方會(huì)顯示出比其他地方溫度高。
根據(jù)用途不同，在箱內(nèi)各角會(huì)安裝三臺到四臺紅外熱像儀，以1m/s的速度采集經(jīng)過加熱后的鋼坯所釋放的信息。隨后，復(fù)雜的信號處理系統(tǒng)會(huì)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使用一定的算法識別、量化并顯示問題。專門設(shè)計(jì)的問題識別軟件，是與幾家鋼材制造商聯(lián)合開發(fā)的。
Billet InspectIR為全自動(dòng)檢測，消除了人為誤差的風(fēng)險(xiǎn)。標(biāo)記站使用水性漆標(biāo)記瑕疵的位置，如果需要的話，可以將材料標(biāo)記成次品。
紅外熱像儀箱長5米，寬1米，高3米，重5噸，安裝在鋁制框架內(nèi)。它能根據(jù)所檢測材料的尺寸自動(dòng)調(diào)節(jié)高度。InspectIR系統(tǒng)的一個(gè)重要原理就是：在瑕疵區(qū)域檢測出的溫度升高，同表面瑕疵的深度有關(guān)。
圖1：InspectIR系統(tǒng)的一個(gè)重要原理就是：在瑕疵區(qū)域檢測出的溫度升高同表面瑕疵的深度有關(guān)。
圖2：檢測屏幕顯示，配有四臺紅外熱像儀的InspectIR系統(tǒng)檢測出的方坯角缺陷。
“這個(gè)解決方案是獨(dú)一無二的，市場上還沒有任何一種類似的產(chǎn)品，”van derWalt說道，“Billet InspectIR的特點(diǎn)是報(bào)告可追溯，并能根據(jù)方向、長度和深度對瑕疵進(jìn)行歸類。從材料檢測的角度來看，這一點(diǎn)尤其重要，因?yàn)樗茏層脩襞袛嗍菍a(chǎn)品報(bào)廢還是進(jìn)一步返工修復(fù)瑕疵。”
圖3：BilletInspectIR根據(jù)方向、長度和深度進(jìn)行瑕疵歸類。
同時(shí)它還是無接觸的，保證不會(huì)有磨損，而且移動(dòng)部件很少，所以只需最低程度的維護(hù)。每臺FLIR紅外熱像儀每秒進(jìn)行60次測溫，總共進(jìn)行76,800次測溫。這就意味著四個(gè)高級信號處理器每秒要分析4,608,000個(gè)測溫?cái)?shù)據(jù)。InspectIR軟件能自動(dòng)分辨小至1℃的溫度變化。檢測出的瑕疵將根據(jù)深度進(jìn)行歸類，深度與ΔT成正比。
“使用BilletInspectIR系統(tǒng)能大幅度提高生產(chǎn)率，”van der Walt評價(jià)說。棒材過去往往只用肉眼檢測或磁粉探傷（TM）。肉眼檢測非常有局限性，只能評估材料表面看得見的不連續(xù)，而且很費(fèi)時(shí)，并受操作者視覺靈敏度和技能的限制。磁粉探傷用于定位表面和淺表處的不連續(xù)，或用于檢測鐵磁材料。磁化的部分如果出現(xiàn)瑕疵會(huì)導(dǎo)致磁場流失，即磁通量。如果在材料表面涂上磁粉，磁粉會(huì)因?yàn)榇怕┍还潭ǎ瑸闄z測提供一個(gè)可見的標(biāo)記。這種方法雖然有效，但也很費(fèi)時(shí)。“過去肉眼檢測每根棒材一般需要兩分鐘，現(xiàn)在InspectIR能以6秒每根的速度完成檢測。”van der Walt說道。
圖4：Billet InspectIR包含一個(gè)紅外熱像儀箱、信號處理系統(tǒng)、操作控制柜、電應(yīng)加熱器、感應(yīng)線圈、水冷系統(tǒng)、輸送機(jī)和瑕疵標(biāo)記設(shè)備。
圖中文字：
瑕疵標(biāo)記設(shè)備
加熱線圈(在箱內(nèi))
4臺紅外熱像儀(在箱內(nèi))
潤濕裝置
操作控制柜
強(qiáng)大的報(bào)告能力
所有的熱圖像都顯示在檢測屏幕上。每種粗鋼鋼坯或棒材通過系統(tǒng)后，都會(huì)生成檢測部分的一張熱圖像和報(bào)告。儲(chǔ)存所有的結(jié)果，可以在任何時(shí)候下載或打印。缺陷數(shù)據(jù)如位置、深度、長度、方向以及歸類信息，也存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。同時(shí)還使用了激光測速儀精確控制瑕疵的標(biāo)記。
圖5：該InspectIR截圖為分析前的棒材。上部是鋼材或鋼坯的熱圖像，只是少了被過濾掉的關(guān)注區(qū)域。板材上的白線表明表面有破損。
圖6：該InspectIR 截圖為分析后的棒材。上部視圖對表面破損進(jìn)行了突出顯示。下方的窗口有三種不同顏色的線。白線顯示了實(shí)際溫度；綠線顯示了過濾后的溫度曲線；紅線顯示了臨界溫度。白線超過紅色臨界溫度曲線的地方，就是缺陷存在之處。
圖7：熱圖像清晰顯示鋼坯的任何瑕疵。
高靈敏度紅外熱像儀
Billet InspectIR系統(tǒng)已經(jīng)在全球多家鋼廠入使用。“最近我們?yōu)槟戏翘峁┝艘惶紫到y(tǒng)、德國一套、中國三套。”vander Walt說。南非的系統(tǒng)和中國的一套系統(tǒng)均使用了四臺FLIRSC3000紅外熱像儀。中國的另外兩套系統(tǒng)使用了FLIR的A315和A615紅外熱像儀。
FLIR SC系列針對學(xué)術(shù)和工業(yè)研發(fā)領(lǐng)域設(shè)計(jì)，同時(shí)也適合需要配置高靈活性紅外熱像儀的集成商，具有高靈敏度、高精度、高空間分辨率和速度特性。FLIR SC系列第一次提供了CNUC™ & Hypercal™技術(shù)，其特點(diǎn)是NUC免費(fèi)運(yùn)行，同時(shí)擁有寬闊的動(dòng)態(tài)范圍選擇。
生產(chǎn)工程師和技術(shù)專家想要的是以更低的成本獲得更高產(chǎn)量、質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。FLIR A系列紅外熱像儀是用于紅外機(jī)器視覺、閉路過程控制和質(zhì)量控制成像的最有效工具，幫助用戶驗(yàn)證和提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。
“我們尤其滿意攝像儀的高靈敏度和速度，因?yàn)槲覀兊腂illet InspectIR系統(tǒng)需要以1m/s的速度進(jìn)行粗鋼棒材的監(jiān)控。”FLIR A系列高靈敏度紅外熱像儀，能以高幀率記錄熱圖像（如A615的幀速為200Hz）。“除了高靈敏度，F(xiàn)LIR紅外熱像儀設(shè)計(jì)簡潔輕便，能很容易地整合到大型系統(tǒng)中。”van der Walt評價(jià)說。
值得一提的是，F(xiàn)LIR為H.Rohloff提供了非常適合的相機(jī)控制工具。InspectIR每次在檢測不同尺寸的棒材時(shí)，都需要重新對紅外熱像儀進(jìn)行調(diào)焦。得益于專門的FLIR軟件，之前用過的對焦位置可以儲(chǔ)存下來，以后需要時(shí)可以直接調(diào)用。這也使檢測可以更快捷、更有效的進(jìn)行。
FLIR紅外熱像儀產(chǎn)品鏈接：http://www.kafenchem.com/plus/list.php?tid=95
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