CN104751288B - 一种钢卷分段多维在线质量判定***及其方法 - Google Patents

Abstract

一种钢卷分段多维在线质量判定***及其方法，属于冶金行业制造与信息化技术领域。本发明通过数据接口采集质量判定时用的生产过程数据和表面检测数据，在钢卷下线时将钢卷沿卷长分为若干段，读取采集的数据，根据业务规则和产品质量标准分别判定各个段内过程和表面缺陷的质量结果，最终判定出各段的综合等级和钢卷的质量等级。采集了一二级过程参数和表检仪缺陷信息，最大程度地实现了生产过程数据的集成；将业务质量标准和控制计划控制操作规程实现了量化和***化处理，并在产品刚下线时就进行了分段分维度判定，实现了钢卷全面检查，解放了收集数据的劳动力，有助于质检人员及时发现质量问题，做出后续处理，最终提高产品质量和企业经济效益。

Description

一种钢卷分段多维在线质量判定***及其方法

技术领域

本发明属于冶金行业制造与信息化技术领域，特别是涉及一种钢卷分段多维在线质量判定***和方法。

背景技术

质量管理是冶金产品生产管理的核心，具有牵一发动全身的功效。传统人工的对下线产品进行抽检方式已经完全无法适应产品的生产和质量需求。近年来，钢铁行业现行各级信息***发展迅猛，主要包括ERP***、MES***、基础自动化控制***等生产操作性***，这些***为各级管理者提供了大量的、完备的基础数据。但是，通过生产***进行质量检验一般为“死后验尸”型，即产出检验。这些检验方法存在诸多待弊端及待改进的地方：

1.无法对每个产品进行卷卷检验，质量检验不全面。

2.无法在生产过程中进行预防和控制，属于非增值活动，是低质量的代价。

3.表面检测时对缺陷的评级还停留在机器检查加人工经验的传统方法上，没有科学的量化的检测方法。

4.判废产品中有很多只是在某段存在缺陷，但分切位置无法明确，大部分时间整卷废弃或者人工开卷检查，造成经济损失和人力浪费。

针对上述质量判定业务中存在的问题，本发明提出一种对钢卷进行分段多维度的在线质量判定的方法，解决了以上问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于钢卷分段多维在线质量判定***和方法。通过数据接口采集质量判定时用的生产过程数据和表面检测数据，在钢卷下线时将钢卷沿卷长分为若干段，读取采集的数据，根据业务规则和产品质量标准分别判定各个段内过程和表面缺陷的质量结果，最终判定出各段的综合等级和钢卷的质量等级。

一种用于钢卷分段多维在线质量判定***包括质量参数采集模块、业务规则转换模块、综合判定等级管理模块、分段质量判定模块。业务规则转换模块包括表面缺陷业务规则转换模块和过程参数业务规则转换模块。所述的分段质量判定模块分别与质量参数采集模块、综合判定等级管理模块、表面缺陷业务规则转换模块和过程参数业务规则转换模块相连接；综合判定等级管理模块与表面缺陷业务规则转换模块和过程参数业务规则转换模块相连接。

1.质量参数采集模块：采集钢卷温度、宽度、钢卷号、钢种、厚度、宽度目标值上下限值、缺陷类型、位置、面积、个数、严重程度等数据；如温度、宽度等钢卷通过轧机时会不断变化的数据；连接一二级服务器采集生产过程数据，建立接口采集MES***中钢卷订单信息，如钢卷号、钢种、厚度、宽度目标值上下限值等；现场仪表设备(测厚仪、板型仪)中的数据以及表面检测***中表面缺陷数据，如缺陷类型、位置、面积、个数、严重程度等。

表面缺陷业务规则转换模块：定义表面缺陷的判定规则，可根据不同客户、钢种来定义表面缺陷控制范围，将各钢钟的缺陷类别、缺陷等级、缺陷类别权重一一对应，形成表面判定规则等级对照表、缺陷权重对照表和缺陷量与质量结果对照表，将表面缺陷转化为可量化可衡量的判定依据。具体做法如下：

缺陷类别总数为r个，缺陷类别Ar(类别包括孔洞、翘皮、结疤及异物、氧化铁皮、边裂、氧化麻点、辊印等)，每个缺陷类别都有缺陷等级G(等级分别G＝1、2…、n，从1到n代表产品表面质量由好到次，等级的定义根据产品材质和用途、用户特殊要求等有不同的判定规则，形成判定规则等级对照表)，缺陷类别权重Kr(K1、K2…、Kr(1≥K1、K2….Kr≥0，且K1+K2+…Kr＝1))，缺陷类别权重与缺陷类别Ar相对应。缺陷类别权重也是按不同的用户和钢种来指定。例如，含磷高强钢对氧化铁皮要求严格，氧化铁皮占的权重系数就高；而对于IF钢或汽车板，翘皮、结疤及异物是需要重点关注的缺陷，那么翘皮、结疤及异物的权重就高。

表面质量结果为S1、S2…Si(一般设定i越大，质量越次)，最后按照企业标准制定带权缺陷量与质量结果对照表，实现缺陷等级到质量结果的转换。该表根据业务变化可进行调整。

2.过程参数业务规则转换：

⑴定义过程类参数的质量结果。定义为P1、P2…Pt(t≥1)，P1到Pt表示过程质量由好到差。

⑵根据不同的用户和钢种制定各类过程参数规则表，实现过程参数的波动到过程质量结果的转换；所述的过程参数的波动到过程质量结果的转换按位置对过程参数进行规则约束，将钢卷分为头尾一定长度范围和中间部分，对于头尾一定长度的缺陷情况不予考虑或者将头尾一定长度的缺陷情况在正常的缺陷等级提高一个等级进行设置。

按位置对过程参数进行规则约束，由于钢卷生产的特殊性质，头尾质量整体偏差，该部分要区别于中间部分来定义规则。可分为头尾5-10米和中间部分。对于头尾5-10米的缺陷情况不予考虑或者将头尾5-10米的缺陷情况在正常的缺陷等级提高一个等级进行设置。如：对宽度来说，头尾5米允许超上限8mm的点超过50％判定为P3，中间部分超上限的点超过10％判定为P3。

⑶可按不同的用户和钢种来细化上述规则，形成过程参数规则表。

3.综合判定等级管理模块：通过对于业务规则转换模块中的过程和表面的判定等级一一对应，配置出最终的综合判定结果，形成综合判定等级配置表。

4.分段质量判定模块：将钢卷分为若干个段，每段分别判定过程和表面项的等级，根据优先级得出每段钢卷的过程和表面的等级，再根据等级配置表信息对照得出每段的综合判定结果和整个钢卷的综合判定结果。

***自动检查下线未被判定的钢卷，一旦发现立即进行质量判定，假设钢卷长度为X米，定义每Y米(参考钢卷速度的经验，一般Y≥1)为最小单位分段，则共有X/Y+1段，判定各段上的表面等级和过程参数等级。

⑴表检分段判定

计算每一段钢卷的质量结果，计算规则如下：

检测过程中，按各缺陷类别中各缺陷等级的数量统计I_ArG；钢板分j段，每段的缺陷量Zj＝∑Kr×G×I_ArG；根据缺陷量与质量结果对照表得到每段钢板的质量结果。

注：由于钢卷一般头尾的质量会较差，可以去除头尾5-10米后，整卷的质量结果由去除头尾后各段质量最差的来决定。

⑵过程参数分段判定

遍历所有的过程参数规则表，判定每段过程参数的等级，最终过程等级由其中各段等级中质量最差的来决定。

⑶综合判定

根据综合判定等级配置表得出每段的综合判定等级。

一种用于钢卷分段多维在线质量判定方法，具体步骤如下：

步骤一、确定表面缺陷可量化，缺陷类别总数为r个，缺陷类别Ar(类别包括孔洞、翘皮、结疤及异物、氧化铁皮、边裂、氧化麻点、辊印等)，每个缺陷类别都有缺陷等级G(等级分别G＝1、2…、n，从1到n代表产品表面质量由好到次，不同等级的定义根据产品材质和用途、用户特殊要求等有不同的判定规则，形成判定规则等级对照表)，缺陷类别权重Kr(K1、K2…、Kr(1≥K1、K2….Kr≥0，且K1+K2+…Kr＝1))，缺陷类别权重与缺陷类别Ar相对应。缺陷类别权重也是按不同的用户和钢种来指定。例如，含磷高强钢对氧化铁皮要求严格，氧化铁皮占的权重系数就高；而对于IF钢或汽车板，翘皮、结疤及异物是需要重点关注的缺陷，那么翘皮、结疤及异物的权重就高。

质量结果为S1、S2…Si(一般设定i越大，质量越次)，最后按照企业标准制定带权缺陷量与质量结果对照表，实现缺陷等级到质量结果的转换。该表根据业务变化可进行调整。

步骤二、定义过程类参数的质量结果。将过程类参数结果定义为P1、P2…Pt(t≥1)，P1到Pt表示过程质量由好到差。按钢卷位置实现过程参数波动到过程质量结果的转换按位置对过程参数进行规则约束，形成过程参数规则表。按位置对过程参数进行规则约束，由于钢卷生产的特殊性质，头尾质量整体偏差，该部分要区别于中间部分来定义规则。可分为头尾5-10米和中间部分。对于头尾5米的缺陷情况不予考虑或者将头尾5-10米的缺陷情况在正常的缺陷等级提高一个等级进行设置。如：对宽度来说，头尾5米允许超上限8mm的点超过50％判定为P3，中间部分超上限的点超过10％判定为P3。可按不同的用户和钢种来细化上述规则，形成过程参数规则表。

所述的实现过程参数波动到过程质量结果的转换按位置对过程参数进行规则约束，将钢卷分为头尾一定长度范围和中间部分，对于头尾一定长度的缺陷情况不予考虑或者将头尾一定长度的缺陷情况在正常的缺陷等级提高一个等级进行设置。

步骤三、通过过程和表面的判定等级一一对应，配置出最终的综合判定结果，形成综合判定等级配置表。

步骤四、***自动检查下线未被判定的钢卷，一旦发现立即进行质量判定，假设钢卷长度为X米，定义每Y米(参考钢卷速度的经验，一般Y≥1)为最小单位分段，则共有X/Y+1段，判定各段上的表面等级和过程参数等级。

表检分段判定：计算每一段钢卷的质量结果，计算规则如下：检测过程中，按各缺陷类别中各缺陷等级的数量统计I_ArG；钢板分j段，每段的缺陷量Zj＝∑Kr×G×I_ArG；根据缺陷量与质量结果对照表得到每段钢板的质量结果。

注：由于钢卷一般头尾的质量会较差，可以去除头尾5-10米后，整卷的质量结果由去除头尾后各段质量最差的来决定。

过程参数分段判定：遍历所有的过程参数规则表，判定每段过程参数的质量结果，整卷过程结果由其中各段等级中质量最差的来决定。

综合判定：根据综合判定等级配置表得出每段的综合判定等级。整卷的综合判定等级由整卷的表面质量结果和过程质量结果对照综合等级配置表得出。

本发明的有益效果：

本发明采集了一二级过程参数和表检仪缺陷信息，最大程度地实现了生产过程数据的集成；将业务质量标准和控制计划控制操作规程实现了量化和***化处理，并在产品刚下线时就进行了分段分维度判定，实现了钢卷全面检查，解放了收集数据的劳动力，有助于及时发现质量问题，做出后续处理，最终提高产品质量。通过使用本发明达到了以下效果：

1.完全的质检覆盖面，确保了产品质量。人工质检为抽样检验，而在线质量判定为块块检验，提高了产品缺陷发现的机率，可以更及时发现质量问题或异常情况，对此后钢卷的工艺进行调整，避免同样的质量问题，确保了产品质量。

2.对过程信息的监控。过程参数的增加，不仅可以完成对最终产品质量的判定，同时可以对过程设备参数的稳定性起到监督作用，确保了过程质量。

3.节省收集数据的劳力和时间。数据来源于多个***(包括：一二级***、MES三级***、表检***、LIMS***)，涉及数据范围广，数据抽取及时。质检工作人员结束了“四处奔波”的工作模式，大大提高了工作效率。

4.降低了废品量。根据分段判定的结果可以看出钢卷每段的质量情况，从而可以根据每段的情况给出详细分切意见，确定切除的具***置，分切后的钢卷可以根据重量和质量等级情况分配到新的订单，避免因部分位置缺陷引起的整个钢卷判废，大大降低了废品量，带来经济效益。

5.建立企业判定知识库。提供了科学的方式来统计表面和过程的判定结果，利用加权计算的方式将人工经验有效地融合到判定方法中去。表面判定规则等级、缺陷类别权重、过程参数规则表和综合判定等级都是根据业务变化和不同产品随时进行调整和添加，帮助企业建立和完善判定知识库。

附图说明

图1本发明流程图。

图2本发明中表面判定规则等级对照表。

图3本发明中缺陷权重对照表。

图4本发明中缺陷量与质量结果对照表。

图5本发明中过程参数规则表。

图6本发明中综合判定等级配置表。

具体实施方式

本发明提出一种钢卷分段多维在线质量判定***和方法，结合图1、2、3、4、5和实例详细说明如下：

1.质量参数采集：建立与一二级、MES、LIMS和表检***的数据接口，通过实时触发的方式将数据集成到在线质量判定***中。

2.表检判定标准转换

⑴表面判定等级分为：G1、G2、G3、G4。表面质量结果分为S1、S2、S3、S4。

⑵按企业标准依据缺陷的个数和面积对其进行缺陷等级量化，形成等级对照表，以孔洞为例：孔洞出现一次则等级判定为G4。见图2，可根据实际需要将所有缺陷量化。

⑶按不同的用户和钢种来指定每个缺陷所占的权重。见图3，图中缺陷种类、个数和权重可根据业务实际随时调整。

3.过程参数业务标准转换

⑴过程等级名称和优先级可以通过用户自定义来配置。例如可分为：P1、P2、P3。P1到P3代表的产品过程质量由好到次，优先级由低到高。

⑵按企业标准对过程参数进行等级量化，见图4，例如对热轧终轧温度、卷取温度、宽度和厚度进行等级量化，标准也可以按曲线超差标准线的比例来制定。

4.配置综合判定等级

以图5为例，判定等级可以自定义名称，将表面和过程等级一一对照，形成矩阵的方式，配置综合判定等级。可分为：合格、复验和封闭。合格卷放行，复验卷需要人工进行干预，封闭卷判废。

5.分段判定

***自动检查下线未被判定的钢卷，一旦发现立即进行质量判定，假设对生产的冷轧低碳钢每一米进行判定。对第50米进行判定，在该段上有孔洞数量1个，结疤及异物≥70mm*70mm有2个，(5*5mm2≤缺陷面积<40*40mm2)有2个。该段的宽度超上限8mm的点为13％，终轧温度为830℃

⑴表检分段判定

查表面判定规则等级对照表表得知孔洞为G4，结疤及异物分别为G4和G2，得到孔洞缺陷量为1*4＝4个，结疤及异物缺陷量为2*4+1*2＝10个；查图3缺陷权重对照表得知孔洞的权重为80％，结疤及异物的权重为10％，则该段的带权缺陷量为4*80％+10*10％＝4.2，查图4缺陷量与质量结果对照表，质量结果为S2。

⑵过程参数分段判定

遍历图5过程参数规则表，宽度判定为P3，终轧温度判定为P1。按照优先级原则，P3的优先级大于P1，所以该段过程质量结果为P3。

⑶综合判定

根据配置表得出该段的综合判定结果为复验。

Claims (7)

1.一种钢卷分段多维在线质量判定***，其特征在于：***包括质量参数采集模块、业务规则转换模块、综合判定等级管理模块、分段质量判定模块；业务规则转换模块包括表面缺陷业务规则转换模块和过程参数业务规则转换模块；所述的分段质量判定模块分别与质量参数采集模块、综合判定等级管理模块、表面缺陷业务规则转换模块和过程参数业务规则转换模块相连接；综合判定等级管理模块与表面缺陷业务规则转换模块和过程参数业务规则转换模块相连接；

所述的质量参数采集模块获取钢卷通过轧机时变化的数据，获取钢卷订单信息，获取现场仪表设备中的数据以及表面检测***中表面缺陷数据；

所述的表面缺陷业务规则转换模块定义表面的判定规则，根据不同客户、钢种来定义表面缺陷控制范围，将各钢钟的缺陷类别、缺陷等级、缺陷类别权重一一对应，制定出表面判定规则等级对照表和缺陷权重对照表；表面质量结果为S1、S2…Si，按照企业标准制定缺陷类别权重与质量结果对照表，实现缺陷等级到质量结果的转换；

所述的过程参数业务规则转换模块定义过程类参数的质量结果P1、P2…Pt，其中t≥1，P1到Pt表示过程质量由好到差；

根据不同的用户和钢种制定各类过程参数规则表，实现过程参数的波动到过程质量结果的转换；

所述的综合判定等级管理模块：通过对于业务规则转换模块中的过程和表面的判定等级一一对应，配置出最终的综合判定结果，形成综合判定等级配置表；

所述的分段质量判定模块将钢卷分为若干个段，每段分别判定过程和表面项的等级，根据优先级得出每段钢卷的过程和表面的结果，再根据综合判定等级配置表信息对照得出每段的综合判定结果和整个钢卷的综合判定结果；

所述的表面缺陷配置表为确定缺陷类别总数为r个，缺陷类别Ar，每个缺陷类别都有缺陷等级G，缺陷类别权重Kr，其中1≥K1、K2….Kr≥0，且K1+K2+…Kr＝1，缺陷类别权重Kr与缺陷类别Ar相对应；

所述的过程参数的波动到过程质量结果的转换按位置对过程参数进行规则约束，将钢卷分为头尾一定长度范围和中间部分，对于头尾一定长度的缺陷情况不予考虑或者将头尾一定长度的缺陷情况在正常的缺陷等级提高一个等级进行设置。

2.如权利要求1所述的钢卷分段多维在线质量判定***，其特征在于：所述的钢卷通过轧机时变化的数据包括钢卷温度、宽度、厚度；所述的钢卷订单信息包括钢卷号、钢种、厚度、宽度目标上下限值；所述的现场仪表设备为测厚仪和板型仪数据；所述的表面缺陷数据包括缺陷类型、位置、面积、个数、严重程度。

3.如权利要求1所述的钢卷分段多维在线质量判定***，其特征在于：所述的缺陷类别包括孔洞、翘皮、结疤及异物、氧化铁皮、边裂、氧化麻点、辊印。

4.如权利要求1所述的钢卷分段多维在线质量判定***，其特征在于：所述的头尾一定长度为5-10米。

5.一种钢卷分段多维在线质量判定方法，其特征在于：

步骤一、确定表面缺陷可量化，缺陷类别总数为r个，缺陷类别Ar，每个缺陷类别都有缺陷等级G，缺陷类别权重Kr，其中1≥K1、K2….Kr≥0，且K1+K2+…Kr＝1，缺陷类别权重与缺陷类别Ar相对应；缺陷类别权重按不同的用户和钢种来确定；

质量结果为S1、S2…Si，按照企业标准制定缺陷类别权重与质量结果对照表，实现缺陷等级到表面质量结果的转换；

步骤二、定义过程类参数的质量结果，将过程类参数结果定义为P1、P2…Pt，t≥1；P1到Pt表示过程质量由好到差；按钢卷位置实现过程参数波动到过程质量结果的转换按位置对过程参数进行规则约束，形成过程参数规则表；

步骤三、通过过程和表面的判定等级一一对应，配置出最终的综合判定结果，形成综合判定等级配置表；

步骤四、***自动检查下线未被判定的钢卷，一旦发现立即进行质量判定，钢卷长度为X米，定义每Y米为最小单位分段，则共有X/Y+1段，判定各段上的表面等级和过程参数等级；

表检分段判定：计算每一段钢卷的质量结果，计算规则如下：检测过程中，按各缺陷类别中各缺陷等级的数量统计I_ArG；钢板分j段，每段的缺陷量Z_j＝∑Kr×G×I_ArG；根据缺陷量与质量结果对照表得到每段钢板的质量结果；整卷的质量结果各段质量最差的来决定；

过程参数分段判定：遍历所有的过程参数规则表，判定每段过程参数的质量结果，整卷过程结果由其中各段等级中质量最差的来决定；

综合判定：根据综合判定等级配置表得出每段的综合判定等级，整卷的综合判定等级由整卷的表面质量结果和过程质量结果对照综合等级配置表得出；

所述的实现过程参数波动到过程质量结果的转换按位置对过程参数进行规则约束，将钢卷分为头尾一定长度范围和中间部分，对于头尾一定长度的缺陷情况不予考虑或者将头尾一定长度的缺陷情况在正常的缺陷等级提高一个等级进行设置。

6.如权利要求5所述的钢卷分段多维在线质量判定方法，其特征在于：所述的缺陷类别包括孔洞、翘皮、结疤及异物、氧化铁皮、边裂、氧化麻点、辊印。

7.如权利要求5所述的钢卷分段多维在线质量判定方法，其特征在于：所述的头尾一定长度为5-10米。