基于语义分割的钢材缺陷检测算法研究

面向工业领域的异常检测在现实工程中必不可少.随着工业的高速发展,针对工业生产的异常检测的必要性逐步体现.对于真实工业场景下的钢材表面出现的针孔,破洞,压印,折印等缺陷,需要及时地,准确地检测出来以降低风险,避免后续的一系列工业事故和经济损失.相比于高人力成本消耗,低效率,低精度的人工异常检测,基于视觉的机器智能化异常检测方向逐步体现出其价值意义所在.随着深度学习在图像分类,目标检测,语义分割等相关领域的快速发展,研究人员开始着力部署这些高精度的算法去解决工业实际的问题,其中就包括本文主要涉及的工业缺陷异常检测领域.然而,在真实工业场景之中存在着诸多难题:一方面,算法模型对于数据有很大的依赖,需要人工定义缺陷,并且消耗大量的人力去完成真实工业场景的数据标注,这样不仅效率低,而且人工标注也势必会带来在定义和标注上的误差;另一方面,真实工业场景数据中异常缺陷总是存在于极少数的样本之中,异常缺陷一般都比较细小,难以识别,且正负样本数据不均衡,所以也会带来一系列的问题.针对上述的问题,本文旨在设计一个可以充分利用正常样本数据,对数据依赖更少,精度更高的基于语义分割的工业钢材异常缺陷检测算法.本文提出了一种基于"异常重建+对比判别"的半监督对比学习的异常缺陷检测网络架构.其通过对于正常样本进行异常模拟,得到模拟异常样本,然后利用异常重建网络实现对这些模拟异常样本的"去异常化"的复原重建,将复原重建样本与正常样本进行损失计算,从而训练出一个由异常样本生成复原重建样本的异常重建网络.对于异常样本与其复原重建样本,通过后续的对比判别网络,形成两个样本图像的对比学习,检测异常缺陷位置,最终得到异常检测结果.得益于无标签的正常样本的充分利用,半监督对比学习的异常缺陷检测网络模型架构实现了更高的精度,同时对于数据依赖更低.我们在真实工业场景下的钢材表面缺陷数据集中进行实验,以实现钢材表面的折印和边裂两种缺陷的检测,以及对机床区域的定位.通过对比基础语义分割算法,展示了我们提出的网络架构的优越性.其次,针对上述提出的半监督对比学习的异常缺陷检测网络架构,为了提高异常重建网络和对比判别网络的性能,我们设计了一种掩膜特征学习模块MFLM,其包含了掩膜空洞卷积和Transformer注意力机制,建立了一个高效的异常重建网络优化模块,更好地优化了重建网络的异常复原的能力;同时设计了CALM的对比注意力学习模块,提高对比判别网络在空间和通道上的对比学习能力.最终在真实工业场景下的钢材表面缺陷数据集中进行实验,对比了基础网络架构,实现了更优的检测效果和性能.

钢铁行业技术创新和发展方向

创新驱动钢铁行业转型发展、调整结构、实现钢铁行业绿色制造势在必行。从钢铁行业的重要前沿技术(产品)和钢铁行业的重要关键共性技术(产品)介绍了钢铁行业技术创新和发展方向。内容包括:复杂难选铁矿石预富集-悬浮焙烧-磁选技术;低碳炼铁技术;炼钢二次资源高效利用技术;先进钢铁全流程一体化组织控制;改进型热带无头轧制短流程工艺、装备及产品;薄带铸轧短流程工艺、装备与产品;无酸洗涂镀制备热轧涂层板技术;新一代钢包喷射冶金工艺;高品质连铸坯生产工艺与装备;热轧钢材组织性能控制;极限规格板材先进热处理装备及工艺技术;薄板坯半无头轧制+无酸洗涂镀制备热轧AHSS;高精度冷轧板形控制技术与装备技术;先进连续退火与涂镀技术;真空制坯轧制复合板技术;旨在大规模定制的钢材智慧制造系统等。旨在实现钢铁工业的绿色制造,促进中国新型工业化进程。

桥梁结构钢材滞回本构模型改进及其应用研究

钢桥结构弹塑性地震反应的有限元计算精度往往取决于采用的材料非线性滞回本构模型是否合理.目前,国内外现行钢桥设计规范关于钢材本构模型的规定尚不完备,本构关系的选取问题在钢桥抗震研究领域未得到应有的重视.由于既有高精度钢材本构模型在复杂荷载作用下的计算精度并未得到明确,限制了其在复杂钢桥地震反应分析中的应用.为此,本文结合国家自然科学基金项目"基于震后性能要求的复杂钢桥抗震设计方法研究(51378460)"中的关于桥梁结构钢材弹塑性本构关系的研究,对钢材修正双曲面滞回本构模型进行了改进,使之适用于地震等复杂应变历史,并在此基础上探讨了材料本构模型对钢拱桥抗震性能评估的影响.论文的主要工作及研究结论包括以下几个方面:1.从滞回性能和低周疲劳性能两方面讨论了材料本构模型对钢桥构件在循环荷载下极限状态预测的影响.结果显示,材料本构对钢桥构件的滞回性能和低周疲劳断裂预测结果的影响均较为显著,常用的双折线随动强化模型难以提供准确的计算结果.使用高精度的材料滞回本构模型对保证钢桥滞回反应分析结果的准确性至关重要.2.针对钢材在包含小幅循环的复杂应变历史下的滞回特性,通过改进既有修正双曲面模型的应力-应变路径的判断准则,对钢材修正双曲面本构模型进行了再修正,给出了单轴应力状态和三维应力状态下的修正方法,并从材料和结构两个层面验证了改进的双曲面模型的准确性和适用性.3.通过循环加载试验测定了适用于我国桥梁结构钢材的修正双曲面模型参数,比较了Q345钢材与国外同级别钢材滞回性能的异同,并进一步验证本文提出的改进的双曲面模型的合理性.4.针对钢材在低周疲劳荷载下的抗拉承载能力退化现象,根据结构钢材的低周疲劳试验结果,对修正双曲面模型进行进一步改进.改进后的模型能够较好地考虑材料在进入破坏阶段之前的抗拉承载能力退化效应,提高了应力和滞回耗能预测精度.5.以大跨上承式和中承式钢拱桥为背景,分别采用改进前后的双曲面模型以及双折线随动强化模型对两座钢拱桥进行强震作用下的弹塑性地震时程反应分析.结果表明,虽然不同滞回本构模型对拱桥结构地震位移的计算精度影响较小,得到的轴力时程反应基本一致,但对结构应力-应变履历影响显著.在损伤显著的区域,双折线随动强化模型的应力计算结果明显偏小,应变履历计算结果与双曲面模型差异很大,并容易高估结构的滞回耗能效果;改进前后双曲面模型的应变履历计算结果亦存在不可忽略的差距.在损伤严重的部位,双折线随动强化模型可能低估损伤区域的大小.材料滞回本构模型对钢拱桥结构基于变形性能和低周疲劳的损伤评价产生较大影响.

最近精密冲压模具用钢材的动向

金属冲压产品的高精度化,受冲压机床的刚度、模具的刚度与精度,被加工材料的加工性能及加工工艺等多种条件的影响。根据提高产品精度的要求,正在改进各种条件。最近,冲压加工技术获得快速进展。

一种厚规格高精度冷轧低合金高强钢带

本发明公开了一种厚规格高精度冷轧低合金高强钢带的制造方法,包括厚规格高精度冷轧低合金高强钢带,厚规格高精度冷轧低合金高强钢带厚度大于3mm,冷轧钢带满足相关标准要求的力学性能;厚规格高精度冷轧低合金高强钢带尺寸精度达到冷轧标准PT.B级别;厚规格高精度冷轧低合金高强钢带的脱碳层+晶间氧化层的深度为<15μm;厚规格高精度冷轧低合金高强钢带晶粒度达到6级以上;本发明具有非常好的汽车应用背景及现实的切入市场,在充分研发的基础上进行产业化探索具有很好的指导作用,前景广阔.为新一代冷轧技术应用研究,能够带动相关产业国产化及推动我国在该技术前沿的国际地位,对全面推动钢材深加工和特种需求钢材国产化意义重大.