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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)有的方法很費時,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,因為它完全符合無創(chuàng)傷性檢測(NDT)的要求。”Louie Van der Walt評價說。
高速檢測
InspectIR系統(tǒng)包含一個紅外熱像儀箱、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)、輸送機和瑕疵標(biāo)記設(shè)備。板材、棒材和管材被卸載到輸送機上,然后通過紅外熱像儀箱。在箱內(nèi),三個不同尺寸的感應(yīng)線圈中的一個,會將材料表面加熱到最高20℃,表面破損的地方會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為全自動檢測,消除了人為誤差的風(fēng)險。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調(diào)節(jié)高度。InspectIR系統(tǒng)的一個重要原理就是: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。
“這個解決方案是獨一無二的,市場上還沒有任何一種類似的產(chǎn)品,”van derWalt說道,“Billet InspectIR的特點是報告可追溯,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,這一點尤其重要,因為它能讓用戶判斷是將產(chǎn)品報廢還是進(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。
同時它還是無接觸的,保證不會有磨損,而且移動部件很少,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。這就意味著四個高級信號處理器每秒要分析4,608,000個測溫數(shù)據(jù)。InspectIR軟件能自動分辨小至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),而且很費時,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,磁粉會因為磁漏被固定,為檢測提供一個可見的標(biāo)記。這種方法雖然有效,但也很費時。“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
強大的報告能力
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,都會生成檢測部分的一張熱圖像和報告。儲存所有的結(jié)果,可以在任何時候下載或打印。缺陷數(shù)據(jù)如位置、深度、長度、方向以及歸類信息,也存儲在數(shù)據(jù)庫中。同時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,同時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),其特點是NUC免費運行,同時擁有寬闊的動態(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,因為我們的Billet 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)計簡潔輕便,能很容易地整合到大型系統(tǒng)中。”van der Walt評價說。
值得一提的是,F(xiàn)LIR為H.Rohloff提供了非常適合的相機控制工具。InspectIR每次在檢測不同尺寸的棒材時,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存下來,以后需要時可以直接調(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://rengken.cn/plus/list.php?tid=95
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