بخشی از مقاله
چکیده
نظارت برکیفیت ورقهای فولادی، کاهش هزینههای مجدد و رضایت مشتریان را در پی دارد و جهت دستیابی به این مهم، استفاده از بینایی ماشین و نظارت خودکار، علاوه بر افزایش سرعت و دقت تشخیص عیوب، ایمنی افراد را ارتقاء میبخشد. لذا در این مقاله ضمن اشاره به فرآیند نورد و عیوب ناشی از این فرآیند، ویژگیهای 1200 تصویر از شش نوع عیب ورقهای فولادی شامل عیوب پوسته، گراف، کثیفیسطح، حفره، ناخالصی و خراش با استفاده از نرمافزار متلب به روش ماتریس همرخداد استخراج شده و با آموزش و آزمون شبکه عصبی پیشخور، نوع عیب تشخیص و دستهبندی شدهاست که از نتایج استفاده از ترکیب این دو روش، دقت 98 درصد حاصل شدهاست.
مقدمه
تولید ورقهای فولادی کاربرد وسیعی در تمامی صنایع دیگر دارد و کیفیت این محصولات از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. عدم کیفیت ورق تولیدی، باعث بازگشت محصول به ابتدای فرآیند تولید، و صرف هزینه مجدد میگردد .[1] بازرسی سطح ورق، اهمیت بسیار زیادی دارد و به جهت اهمیت این موضوع، نیاز است نیروی انسانی مطابق شکل - 1 - در کنار ورق حاضر شده و به صورت چشمی سطح را بازرسی نماید که علاوه بر خطای بازرسی، به جهت تیز و برنده بودن ورقهای فولادی، حوادث زیادی مانند بریدگی دست و بدن و یا لهیدگی اعضاء، برای فرد بازرسیکننده ایجاد میکند. لذا وجود یک سیستم خودکار مانند شکل - 2 - جهت تشخیص عیوب ورقهای فولادی، علاوه بر افزایش دقت در فرآیند بازرسی، ارتقاء ایمنی کارکنان صنعت پویای فولاد را در پی خواهدداشت.
از جمله راهکارهای مورد نظر، عکسبرداری از سطح ورق و پردازش این تصاویر بهعنوان یک آزمون غیرمخرب است که میتواند با دقت بالا، عیوب سطحی ورق را آشکار کند. از نتایج این مهم، امکان بازرسی سطح محصول در حین انجام کار خط تولید و افزایش راندمان تولید و ارتقاء سطح کیفیت محصولات تولیدی و کاهش حوادث انسانی است
جهت دستیابی به این مهم، یکی از اقدامات مفید، کلاسهبندی عیوب مختلف و بررسی راهکار تشخیص هر عیب بوسیله پردازش تصویر است. در این مقاله فرآیند نورد و عیوب مهم ناشی از نورد، به طور مختصر توضیح داده شده و دادههای حاصل از استخراج ویژگیهای 1200 تصویر از عیوب ورق را با آموزش و آزمون شبکه عصبی پیشخور در نرمافزار متلب 2014 a کلاسهبندی نموده و نتایج به صورت نمودار و جدول آورده شدهاست.
فرآیند نورد
اصول فرآیند نورد عبارت است از گذراندن فلز بین دو غلتک که در خلاف جهت یکدیگر میگردند و فاصله بین آنها از ضخامت قطعه نیز کمتر میباشد و مطابق شکل - 3 - تمامی غلتکهای نورد در یک بلوک قرار گرفته و با استفاده از نیروی هیدرولیکی به غلتک پشتیبان بالایی نیرو وارد میشود .[3] در اثر تغییر شکل پلاستیکی، فلز فشرده شده و بر طول آن افزوده میشود
عیوب سطح ورقهای فولادی
اگر پارامترها به درستی تنظیم شدهباشد و روانکاری و خنککاری غلتکها مشکلی نداشته باشد، مطابق کیفیت ورق ورودی، ورق تولید شده نیز مانند شکل 4 - کاملاً - صاف و بدون عیب خواهدبود و در صورتی که مشکلی در فرآیند نورد بهوجود آید، باعث بروز یک سری خرابیها بر روی سطح ورق شده که از کیفیت محصول نهایی کاسته میشود. عیوب سطح ورقهای فولادی در خطوط نورد حدود 28 نوع عیب است که در شرکت بزرگی مانند فولاد مبارکه اصفهان شناسایی شده است
برخی از آنها که در طی فرآیند نورد نمایان میشود را میتوان در شش گروه، شامل عیب پوسته، گراف، کثیفی سطح - لکه اسید و امولسیون و شوره - ، حفره، ناخالصی و خراش دستهبندی نمود. این نمونه عیوب معمولا بیشتر تکرار میشود و شناسایی آنها اهمیت بیشتری در ارتقاء کیفیت دارد .[7] در ادامه توضیح این عیوب آورده شدهاست و تصاویر این عیوب در شکل - 5 - دیده میشود.
عیب پوسته:1 نقاط فلفل نمکی با رنگ روشن که متمایز از زمینه فلز دیده میشود؛ قابل لمس نیست و جنس آن اکسیدی بوده، لعابپذیر نمیباشد، شکل منظمی ندارد و به شکلهای مختلف ظاهر میشود.
عیب گراف:2 عیوبی که در بافت ورق ناشی از حرارت و یا خط فشار و غیره به صورت تغییر رنگ سطح ورقهای فولادی نمایان میشود.
عیب کثیفی سطح:3 لکهها و هالههایی به شکلها و رنگهای متفاوت که با کشیدن یک کاغذ سفید بر روی ورق آشکار میشود؛ که در صورت وجود این نقص کاغذ تیره میشود. بعضی اوقات به شکل لکههای وسیع و یا حتی به شکل نوارهای کم و بیش منظم و دراز ظاهر شوند.
عیب حفره:4 نقاط فرورفته یا کنده شده از سطح ورق که به صورت سیکلی و با فواصل منظم تکرار میگردد - گام تکرار عیب برابر است با محیط غلتک ایجاد کننده عیب - .
عیب ناخالصی:5 ترکیبات غیرفلزی است که در طی فرآیند نورد گرم یا سرد و یا حتی در طی فرآیند کشش توسط دستگاه فرمدهی به ورق و به صورت خط و خراش یا کنده شدن سطح ورق ظاهر میشود.
عیب خراش:6 شیارهای ایجاد شده بر روی ورق به صورت پیوسته یا منقطع یا تجمعی است. خراش در جهت نورد ایجاد شده و رنگ آن کدر یا روشن میباشد.
استخراج ویژگیها به روش GLCM
ماتریس همرخدادی یک تصویر بر اساس همبستگی و مقادیر پیکسلهای تصویر ایجاد میگردد. در شکل - 6 - برای ماتریس 5×5 یک تصویر، ماتریس همرخدادی آن تشکیل شده است.
