تشخیص خودکار شمش‌های گرد ناصاف از محصولات خروجی دستگاه صافکاری با استفاده از روش‌های بینایی ماشین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 واحد فناوری اطلاعات، شرکت فولاد آلیاژی ایران، یزد، ایران

2 کارشناسی ارشد هوش مصنوعی و رباتیکز، شرکت توسعه فولاد آلیاژی ایرانیان، یزد، ایران

3 استاد، دانشکده مهندسی کامپیوتر، دانشگاه یزد، یزد، ایران

10.22034/abmir.2025.23720.1171

چکیده

این مقاله به مساله تشخیص شمش فولادی گرد ناصاف در حال غلتیدن می پردازد. در سالن تکمیل کاری کارخانه فولاد آلیاژی ایران یکی از عملیاتی که روی شمش های گرد انجام می‌شود، صاف کردن آن‌ها است. لیکن هیچ سیستمی برای اینکه کیفیت خروجی دستگاه صافکاری را مشخص کند وجود ندارد. در اینجا برای حل این چالش ویدیوها از شمش خارج شده از دستگاه صافکاری که در حال غلتیدن روی میز است، گرفته می‌شود. پس از پیش پردازش و تعادل کردن نوری تصویر، مقطع شمش در هر تصویر با روش انتقال هاف دایره مشخص می‌شود. سپس مسیر حرکت شمش در هر ویدیو تعیین می‌شود. شش ویژگی از این مسیر حرکت برای مطالعه انتخاب شده است. این ویژگی‌ها شامل : طول مسیر حرکتی، مجموع مربعات انحراف، مجموع مربعات انحراف عمودی، ارتعاشِ انحراف معیار، انرژی ارتعاش مبتنی بر موجک و انحراف معیار شتاب هستند. مقدار این ویژگی ها با لحاظ کردن نمونه برداری در واحد طول محاسبه می‌شوند. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که ویژگی‌هایی همچون انحراف معیار ارتعاش، مجموع مربعات انحراف عمودی و مجموع مربعات انحراف، قدرت تمایز بالایی در تفکیک شمش‌های سالم و ناصاف دارند. هرچند مقدار منفی نادرست کمی بالا است ولی روش پیشنهادی توانسته با دقت حدود ۸۵ درصد، عملکرد قابل قبولی ارائه دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Automatic Detection of Defective Round Steel Billets from Straightening Machine Output Using Machine Vision Techniques

نویسندگان [English]

  • Rastin Namiranian 1
  • Sahar Soltani 2
  • Vali Derhami 3
1 Information Technology Department, Iran Alloy Steel Company, Yazd, Iran
2 M.Sc. in Artificial Intelligence and Robotics, Iranian Alloy Steel Development Company, Yazd, Iran
3 Professor, Department of Computer Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
چکیده [English]

This paper addresses the problem of detecting defective round steel billets during their rolling motion. In the finishing hall of the Iran Alloy Steel Factory, one of the essential operations applied to round billets is straightening. However, no system currently exists to automatically assess the quality of the straightening machine’s output. To address this challenge, videos of billets rolling on the discharge table after leaving the straightening machine are recorded. After preprocessing and illumination balancing, the cross-section of each billet in every frame is detected using the Circular Hough Transform method. The motion trajectory of the billet in each video is then determined, and six motion-related features are extracted for analysis. These features include Trajectory Length, Sum of Squared Deviations, Sum of Squared Vertical Deviations, Vibration of Standard Deviation, Wavelet Vibration Energy, and Standard Deviation of Acceleration. The values of these features are computed with normalization based on sampling per unit length. Experimental results demonstrate that features such as Vibration of Standard Deviation, Sum of Squared Vertical Deviations, and Sum of Squared Deviations show strong discriminative power in separating healthy billets from defective ones. Although the false negative rate is somewhat high, the proposed method achieves an overall accuracy of about 85%, which is considered acceptable for practical industrial application.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Circular Hough Transform
  • machine Vison
  • Steel Billet
  • Straightening Machine
[1]     Y. J. Chen, Y. H. Yeh, and J. F. Yang, “A system for the real-time detection of the U-shaped steel bar straightness on a production line,” Sensors, vol. 25, no. 13, p. 3972, 2025
[2]     Y. Saif, A. Z. M. Rus, Y. Yusof, M. L. Ahmed, S. Al-Alimi, D. H. Didane, and H. Q. A. Abdulrab, “Advancements in roundness measurement parts for industrial automation using Internet of Things architecture-based computer vision and image processing techniques,” Applied Sciences, vol. 13, no. 20, p. 11419, 2023.
[3]     O. Sidla, E. Wilding, A. Niel, and H. Barg, “Vision system for gauging and automatic straightening of steel bars,” in Machine Vision and Three-Dimensional Imaging Systems for Inspection and Metrology, vol. 4189, pp. 248–257, Feb. 2001.
[4]     X. Chen, M. Bi, and C. Xue, “Study on straightness measurement technology of slender rod based on time-domain three-point method,” in J. Phys.: Conf. Ser., vol. 1303, no. 1, p. 012140, Aug. 2019, IOP Publishing.
[5]     T. Schmid-Schirling, L. Kraft, and D. Carl, “Laser scanning–based straightness measurement of 
 
precision bright steel rods at one point,” Int. J. Adv. Manuf. Technol., vol. 116, no. 7, pp. 2511–2519, 2021.
[6]     Y. Jiang, “Surface defect detection of steel based on improved YOLOv5 algorithm,” Electronic Research Archive, vol. 31, no. 11, 2023.
[7]     R. Usamentiaga and D. F. Garcia, “Rail flatness measurement based on dual laser triangulation,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 60, no. 4, pp. 5849–5860, 2024.
[8]     J. Redmon, S. Divvala, R. Girshick, and A. Farhadi, “You only look once: Unified, real-time object detection,” in Proc. IEEE Conf. Comput. Vis. Pattern Recognit. (CVPR), 2016, pp. 779–788.
[9]     C. H. Kang and S. Y. Kim, “Real-time object detection and segmentation technology: An analysis of the YOLO algorithm,” JMST Adv., vol. 5, no. 2, pp. 69–76, 2023.
[10] N. M. Alahdal, F. Abukhodair, L. H. Meftah, and A. Cherif, “Real-time object detection in autonomous vehicles with YOLO,” Procedia Comput. Sci., vol. 246, pp. 2792–2801, 2024.
[11] Y. Xie and Q. Ji, “A new efficient ellipse detection method,” in Proc. 16th Int. Conf. Pattern Recognit., vol. 2, 2002, IEEE.
[12] R. Brunelli and T. Poggiot, “Template matching: Matched spatial filters and beyond,” Pattern Recognit., vol. 30, no. 5, pp. 751–768, 1997.
[13] S. W. Huck, T. L. Cross, and S. B. Clark, “Overcoming misconceptions about Z-scores,” Teaching Statistics, vol. 8, pp. 38–40, 1986.