AOI應用實務與需求─鋼鐵業

1. 鋼鐵製程自動光學檢測技術
現況與未來發展
吳東穎
中鋼公司 鋼鐵研究發展處
自動化及檢測系統發展組
189662@mail.csc.com.tw
tonyingwu@gmail.com

2. 個人經歷
最高學歷:
交通大學電控所 博士
經歷:
工研院量測中心
工研院巨量資訊研究中心
美商康耐視(Cognex) 視覺解決方案工程師
中國鋼鐵公司 鋼鐵研究發展處工程師
專長:
視覺影像演算法，軟硬體運算加速技術，機器學習，
視覺檢測系統開發。

3. 鋼鐵製造流程
燒結
煉焦
高爐
鐵水鐵礦
煤礦
1200度
轉爐
吹煉 1500度
連續鑄造
700度
鋼胚
冷軋
熱軋
條鋼
鋼板
線材
監控
反饋
缺陷檢測
品質監控
加工檢測
控制監測 自行開發

4. 製程監控反饋實例－切邊品質偵測
鋼帶切邊檢測
切邊
缺陷
刀崩 刀具更換
材料問
題 材質檢驗
作業環境不良
• 高噪音
• 高作業風險
檢測需求高
• 鋼帶厚度 <5mm
• 鋼帶行進速度 >400 mpm
• 目檢效率欠佳
• 價格高昂
鋼帶捲製程示意

5. AOI技術於鋼鐵製程之挑戰
• 高溫高濕油汙高粉塵
• 重機廠房空間限制
• 光源環境不穩定
• 維護不易
作業環境
• 高精度 V.S 大視野
• 高速製程 V.S 高速檢測能力
• 鋼胚及金屬表面特性特殊
• 傳統技術領域 VS 新技術引入
生產實務
• 外部引進 :
• 獨佔性，價格高昂
• 易受鋼市波動影響，無法提供後
續支援
• 無法提供特殊應用需求
經濟因素

6. 現有製程AOI應用案例:
鋼帶表面檢測系統
目的:
檢出鋼帶表面缺陷，避免不良品流出
人員不需在高風險環境目檢
缺陷種類：
破損，鑿痕，汙損，刮傷…等
現有設備來源：
外部引進為主

7. 鋼帶表面缺陷檢測系統
光源
BF
光源
轉向輥
Roll Type Flat Type
DF

8. © 2016 - 2017 China Steel Corporation. All rights reserved.8
光源
BF
光源
轉向輥
Roll Type Flat Type
DF
鋼帶表面缺陷檢測系統 -COGNEX

9. 鋼帶表面缺陷檢測系統 -COGNEX
重點檢查區
可能缺陷區
邊緣不良區
R2R 表面檢測裝罝
即時影像
局部特徵

10. © 2016 - 2017 China Steel Corporation. All rights reserved.10
表面缺陷檢測系統 - ParsyTec

11. 表面缺陷檢測系
統 - ParsyTec
原圖
畫素聚集
Reference Image
缺陷標示
缺陷分類

12. 表面缺陷檢測系統
即時影像 訊號前處理 影像特徵分析
缺陷偵測 缺陷分類
高速運算裝置
1. 缺陷種類繁多
2. 誤判率高
3. 取像系統設計困難
高速傳輸裝置
人工目檢 影像留存

13. 現有製程AOI應用案例:
鋼胚表面檢測系統
目的:
即時進行當線品質與上游製程回饋，避
免大量缺陷持續發生
缺陷種類：
剝片、海綿狀、撕裂、夾渣、重面、轉
角裂等
現有設備來源：
自行開發

14. 小鋼胚缺陷檢測系統
鋼胚
多面檢測攝影機佈置
主動式空冷系統+防塵裝置
現場實際系統

15. 小鋼胚表面缺陷檢測
鋼胚表面剝片裂 下角海綿裂
系統目標 1. 鋼胚缺陷偵測
2. 鋼胚缺陷分類
缺陷種類 剝片、海綿狀、撕裂、夾渣、重面、轉角裂等
困難點 鋼胚表面紋路複雜，表面亮度分佈不均，缺陷形態多樣化

16. 鋼胚缺陷檢測之挑戰
鋼帶表面
鋼胚表面
鋼帶 鋼胚
表面特性 高反光，缺陷易顯現 表面複雜，具紋理，缺
陷不易直接顯現
實施環境 多在室溫
油霧水霧等問題
行進速度高於400mpm
表面溫度可達數百度，
需考量粉塵等問題
技術現況 進入廠商多，辨識可靠
度需提升
進入廠商少，目前導入
2D+3D之技術，望提升
可靠度
IMS Messsysteme GmbH

17. 鋼帶寬度及孔洞偵測系統
鋼帶
L11
L12
L21 L22
PL
PRO X
Y
CAM1 CAM2
日光燈
邊裂 孔洞
實際系統
取代進口設備：
遮避式光敏電阻式帶寬量測
優點：
1. 雙眼視覺可克服歪斜震動
2. 可偵測孔洞
3. 無需更換耗材（光敏電阻）
目的：
1. 量測有效帶寛
2. 偵測鋼帶邊裂及孔洞

18. 鋼帶寬度及孔洞偵測系統
固定式量測裝置
C-frame式可移動式量測裝置

19. 未來影像技術研發重點
 表面缺陷辨識運算技術
 製程品質把關之重要技術
 機器學習，影像識別及運算加速新技術引進
 目標：品質追蹤系統建立
 影像輔助自動化
 熱胚打印自動化讀取技術
 熱影像高溫製程自動預警系統
 光學檢測新方法之應用
 3D影像系統應用 : 鋼胚表面型態檢測
 其他感測方法之應用